JP2009200481A - Surface treatment method, equipment, and processed object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス基板や半導体ウェハ等の被処理物に処理ガスを接触させて、エッチング、洗浄、成膜、表面改質等の表面処理を行なう方法及び装置並びに表面処理された被処理物に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for performing a surface treatment such as etching, cleaning, film formation, surface modification, etc. by bringing a treatment gas into contact with a treatment object such as a glass substrate or a semiconductor wafer, and a surface-treated treatment object. .
被処理物を処理ヘッドに対し一方向に相対移動させながら、処理ガスを被処理物に接触させ、表面処理を行う方法は公知である(例えば特許文献1、2参照)。処理ガスは、処理ヘッドの噴出口から噴き出され、処理ヘッドと被処理物との間を両外側へ向かって流れる。この過程で、処理ガス中の反応性成分が被処理物の表面上で反応を起こし、被処理物のエッチング等の表面処理がなされる。処理ヘッドの両側には吸引口が設けられており、これら吸引口から処理済みのガスや反応副生成物が吸引され排気される。
A method of performing a surface treatment by bringing a processing gas into contact with an object to be processed while moving the object to be processed relative to the processing head in one direction is known (for example, see
処理ガスが被処理物上を流れているときは、流れの下流に向かうにしたがって、処理ガス中の反応性成分が反応により漸次消費され濃度が減少していく。一方、処理ガスが被処理物より外側を流れているときは、反応成分が消費されず高濃度を維持する。したがって、被処理物の端部は、被処理物の中央部よりも高濃度の処理ガスと接触する機会が多く、過度に処理される。このように被処理物の端部の処理量が中央部の処理量と異なる現象をローディング効果という。 When the processing gas is flowing over the object to be processed, the reactive components in the processing gas are gradually consumed by the reaction and the concentration decreases as it goes downstream. On the other hand, when the processing gas flows outside the object to be processed, the reaction components are not consumed and a high concentration is maintained. Therefore, the end portion of the object to be processed has many opportunities to come into contact with the processing gas having a higher concentration than the center part of the object to be processed, and is processed excessively. A phenomenon in which the processing amount at the end of the workpiece is different from the processing amount at the center is called a loading effect.
そこで、特許文献1、2では、被処理物の端部近傍にガスの吸引部や不活性ガスの噴き出し部を設け、ローディング効果が起きるのを防止している。
Therefore, in
しかし、特許文献1、2のローディング効果防止手段は、装置構造が複雑化しコスト増大が懸念される。
出願人は、別のローディング効果防止手段として、処理ヘッドの中央部と被処理物との間の処理ガス流と被処理物との相対速度が略ゼロになるように上記処理ヘッド中央部と被処理物との間の間隔を調節するとともに、処理ヘッドの両側に被処理物との間隔が狭くコンダクタンスの小さくなる領域を形成し、この領域ではガスの流れが形成されないようにすることを提案した(特願2006−290054号)。しかし、この場合、僅かな調整誤差で処理ヘッドの両側が被処理物に接触するおそれがある。
However, the loading effect prevention means disclosed in
As another means for preventing the loading effect, the applicant applies the processing head central portion and the target so that the relative velocity between the processing gas flow between the central portion of the processing head and the target processing object and the processing target becomes substantially zero. It was proposed to adjust the distance between the workpieces and to form a region with a narrow gap between the workpieces and a small conductance on both sides of the processing head so that no gas flow is formed in this region. (Japanese Patent Application No. 2006-290054). However, in this case, both sides of the processing head may come into contact with the object to be processed with a slight adjustment error.
かかる事情に鑑み、本発明方法は、被処理物に処理ガスを接触させて前記被処理物の表面を処理する方法であって、
前記被処理物を処理ヘッドに対し移動方向へ相対速度vにて相対移動させ、
前記処理ヘッドの噴出口から前記処理ガスを噴出し、
前記処理ヘッドの噴出口より前記移動方向の上流側に離れて設けられた第1吸引口からガスを吸引し、
前記処理ヘッドの噴出口より前記移動方向の下流側に前記噴出口と前記第1吸引口との間の距離と等距離離れて設けられた第2吸引口からガスを前記第1吸引口と略等しい吸引圧で吸引し、
前記噴出口と前記第2吸引口との間の処理ガスの前記処理ヘッドに対する平均流速φavと前記相対速度vとの比が、下式(1)を満たすようにすることを特徴とする。
0.5<v/φav≦3 …式(1)
これによって、装置構造を複雑化させることなく、ローディング効果を抑制できる。
In view of such circumstances, the method of the present invention is a method for treating a surface of the object to be treated by bringing a treatment gas into contact with the object to be treated,
Moving the object to be processed relative to the processing head in the moving direction at a relative speed v;
The processing gas is ejected from the ejection port of the processing head,
A gas is sucked from a first suction port provided at an upstream side in the moving direction from the jet port of the processing head;
Gas from the second suction port provided at the same distance as the distance between the jet port and the first suction port on the downstream side in the movement direction from the jet port of the processing head is substantially the same as the first suction port. Suction with equal suction pressure,
The ratio of the average flow velocity φav of the processing gas between the jet port and the second suction port to the processing head and the relative velocity v satisfies the following formula (1).
0.5 <v / φav ≦ 3 (1)
As a result, the loading effect can be suppressed without complicating the device structure.
前記比が、下式(2)を満たすようにすることが好ましい。
2/3≦v/φav≦3/2 …式(2)
これによって、ローディング効果を一層抑制できる。
It is preferable that the ratio satisfies the following formula (2).
2/3 ≦ v / φav ≦ 3/2 Formula (2)
Thereby, the loading effect can be further suppressed.
前記比が、下式(3)を満たすようにすることが好ましい。
0.95<v/φav<1.05 …式(3)
これによって、ローディング効果をより一層抑制できる。
It is preferable that the ratio satisfies the following formula (3).
0.95 <v / φav <1.05 Formula (3)
Thereby, the loading effect can be further suppressed.
また、本発明装置は、被処理物に処理ガスを接触させて前記被処理物の表面を処理する装置であって、
処理ヘッドと、この処理ヘッドに対し被処理物を仮想の面に沿って移動方向へ相対速度vにて相対移動させる移動手段と、前記処理ヘッドと前記仮想面との間の間隔を調節する間隔調節手段とを備え、
前記処理ヘッドには、前記処理ガスを噴出する噴出口と、この噴出口から前記移動方向の上流側に離れた位置でガスを吸引する第1吸引口と、前記噴出口から前記移動方向の下流側に前記噴出口と前記第1吸引口との間の距離と等距離離れた位置でガスを前記第1吸引口と略等しい吸引圧で吸引する第2吸引口とが形成され、
前記噴出口と前記第2吸引口との間の処理ガスの前記処理ヘッドに対する平均流速φavと前記相対速度vとの比が、下式(1)を満たすよう、前記間隔調節手段によって前記間隔調節がなされることを特徴とする。
0.5<v/φav≦3 …式(1)
これによって、装置構造を複雑化させることなく、ローディング効果を抑制できる。式(1)を満たすための操作を前記間隔調節手段によって行なうことができるため、前記相対速度vにつては生産ラインの要求に応じて設定でき、前記処理ガスの噴出流量については処理のレシピに基づいて設定できる。
The apparatus of the present invention is a device for treating a surface of the object to be treated by bringing a treatment gas into contact with the object to be treated,
A processing head, a moving means for moving the object to be processed relative to the processing head in a moving direction at a relative speed v along the virtual surface, and an interval for adjusting an interval between the processing head and the virtual surface Adjusting means,
The processing head includes a spout for ejecting the processing gas, a first suction port for sucking gas at a position away from the spout to the upstream side in the moving direction, and a downstream side in the moving direction from the spout. A second suction port for sucking a gas at a suction pressure substantially equal to the first suction port at a position equidistant from the distance between the jet port and the first suction port on the side;
The interval adjusting means adjusts the interval so that the ratio of the average flow velocity φav of the processing gas between the jet port and the second suction port to the processing head and the relative velocity v satisfies the following expression (1). Is made.
0.5 <v / φav ≦ 3 (1)
As a result, the loading effect can be suppressed without complicating the device structure. Since the operation for satisfying the equation (1) can be performed by the interval adjusting means, the relative speed v can be set according to the demand of the production line, and the flow rate of the processing gas can be set in the processing recipe. Can be set based on.
前記比が下式(2)を満たすよう、前記間隔調節がなされることが好ましい。
2/3≦v/φav≦3/2 …式(2)
これによって、ローディング効果を一層抑制できる。
The interval adjustment is preferably performed so that the ratio satisfies the following formula (2).
2/3 ≦ v / φav ≦ 3/2 Formula (2)
Thereby, the loading effect can be further suppressed.
前記比が下式(3)を満たすよう、前記間隔調節がなされることが好ましい。
0.95<v/φav<1.05 …式(3)
これによって、ローディング効果をより一層抑制できる。
The interval adjustment is preferably performed so that the ratio satisfies the following expression (3).
0.95 <v / φav <1.05 Formula (3)
Thereby, the loading effect can be further suppressed.
前記第1吸引口及び前記第2吸引口の前記移動方向に沿う開口幅が、前記間隔より十分に大きいことが好ましい。
これによって、第1、第2吸引口におけるガスのコンダクタンスを処理ヘッドと被処理物との間におけるガスのコンダクタンスより十分に大きくでき、第1吸引口の吸引圧と第2吸引口の吸引圧を容易に等圧にすることができる。
It is preferable that an opening width along the moving direction of the first suction port and the second suction port is sufficiently larger than the interval.
Thereby, the conductance of the gas at the first and second suction ports can be made sufficiently larger than the conductance of the gas between the processing head and the workpiece, and the suction pressure at the first suction port and the suction pressure at the second suction port can be increased. It can be easily made equal pressure.
本発明によれば、装置構造を複雑化させることなく、ローディング効果を抑制できる。 According to the present invention, the loading effect can be suppressed without complicating the device structure.
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図1に示すように、この実施形態の被処理物9は、例えば大型液晶パネル用の平面視四角形のガラス基板である。ガラス基板9の左右方向の寸法は、例えば2.5m程度であり、前後方向(図1の紙面と直交する方向)の寸法は、例えば2m程度である。上記の寸法はあくまで例示であって、本発明は被処理物9の大きさを任意に設定できる。
ガラス基板9の表面にはアモルファスシリコン(図示せず)等の膜が形成されている。この膜を表面処理装置1にてエッチングする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the workpiece 9 of this embodiment is, for example, a rectangular glass substrate for a large liquid crystal panel. The dimension of the glass substrate 9 in the left-right direction is, for example, about 2.5 m, and the dimension in the front-rear direction (direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1) is, for example, about 2 m. The above dimensions are merely examples, and the present invention can arbitrarily set the size of the workpiece 9.
A film of amorphous silicon (not shown) or the like is formed on the surface of the glass substrate 9. This film is etched by the
表面処理装置1は、ステージ10と、このステージ10の上方に配置された処理ヘッド20を備えている。ステージ10の上面に被処理物収容凹部10aが形成されている。この凹部10a内に被処理物9が配置されている。被処理物9の上面(被処理面)と凹部10aより外側のステージ10の上面10bとは面一になっている。これら被処理物9の上面とステージ外側上面10bとが、水平な仮想面PL上に位置されている。
The
ステージ10には被処理物収容凹部10aが無くてもよく、ステージ10の上面の全体が平らであってもよい。その場合、ステージ10の上面に載置した被処理物9の外側に被処理物9と同じ厚さの補助板を配置し、被処理物9と補助板の上面が面一になるようにしてもよい。
The
ステージ10は、移動手段2に接続されている。詳細な図示は省略するが、移動手段2は、モータ等の駆動部とこの駆動部とステージ10を連結するベルト、チェーン、ギア列等の動力伝達部とを含んでいる。この移動手段2によって、ステージ10ひいては被処理物9が仮想面PLに沿って図1の白抜き矢印Aで示す移動方向(右方向)に速度vで移動されるようになっている。移動手段2は、移動速度vを調節可能になっている。
The
移動手段2としてローラコンベアやベルトコンベアを用いてもよい。ただし、ローラコンベアを用いる場合には、ローラコンベア上にサセプタなどの支持台を隙間無く敷き詰めるのがよい。この場合、ローラコンベアやベルトコンベアがステージ10に代わる被処理物9の支持手段を兼ねる。またサセプタなどの支持台が支持手段となる。
A roller conveyor or a belt conveyor may be used as the moving
処理ヘッド20は、大略左右対称になっている。以下、処理ヘッド20の左右一対の構成要素を互いに区別するときは、左側の構成要素の符号に「L」を付し、右側の構成要素の符号に「R」を付すことにする。
The
処理ヘッド20は、ハウジング21を備えている。ハウジング21の内部に直管からなるヘッダ路22が設けられている。図1及び図2に示すように、ヘッダ路22は移動方向Aと直交する前後方向に延びている。図2に示すように、ヘッダ路22の長手方向の一端部(例えば前側の端部)には、処理ガス供給路3aを介して処理ガス供給手段3が連なり、他端部(例えば後側の端部)は閉塞されている。ヘッダ路22の直径は十分大きく長手方向(図1の紙面直交方向)に流れるガスの圧力損失は無視することができる。
The
処理ガス供給手段3は、処理目的に応じた反応成分を含む処理ガス(処理流体)を処理ヘッド20に供給するようになっている。例えば、被処理物9の表面のアモルファスシリコンをエッチング処理する場合、反応成分としてHF及びO3を含む処理ガスを用いる。HFは、CF4等のフッ素原料にH2O等の水素原料を添加してプラズマ生成装置にてプラズマ化することにより生成することができる。O3は、O2を原料としオゾナイザーにて生成することができる。CF4とH2OとO2の混合ガスをプラズマ生成装置にてプラズマ化することにしてもよい。
The processing gas supply means 3 supplies a processing gas (processing fluid) containing a reaction component according to the processing purpose to the
さらに、処理ガス供給手段3には、流量制御手段3bが設けられている。流量制御手段3bは、マスフローコントローラや流量制御弁等で構成され、処理ガスの供給流量qを調節する。 Further, the processing gas supply means 3 is provided with a flow rate control means 3b. The flow rate control means 3b includes a mass flow controller, a flow rate control valve, and the like, and adjusts the supply flow rate q of the processing gas.
ヘッダ路22の下側部には長手方向に延びるスリット状の分配口22aが形成されている。
分配口22aは、スリットに代えて、ヘッダ路22の長手方向(図1の紙面に直交する方向)に一列に並べられた多数の小孔にて構成してもよい。
A slit-
The
分配口22aの下側に分配口22aと平行なスリット状の噴出路23が連なっている。噴出路23は、下方へ延びている。噴出路23の下端部が、下方へ開口され、噴出口23aを構成している。
A slit-
図1及び図2に示すように、処理ヘッド20の下側部には左右一対の処理路画成部24,24が設けられている。各処理路画成部24は、長手方向を前後に向け、幅方向を左右に向けた平板状になっている。処理路画成部24は、例えばセラミック等の絶縁体で構成されているが、金属で構成されていてもよい。左右の処理路画成部24,24の対向端面どうしによって噴出口23aを含む噴出路23の下側部分が画成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of left and right processing path defining units 24, 24 are provided on the lower side of the
図1に示すように、各処理路画成部24の下面の全体が、水平かつ平らになっている。左右の処理路画成部24L,24Rの下面どうしは、互いに同一の水平面上に位置している。各処理路画成部24L,24Rの下面と、被処理物9の上面及びステージ外側上面10b(仮想面PL)とは、互いに平行になっている。左側(第1)の処理路画成部24Lと、被処理物9の上面又はステージ外側上面10bとの間には、左側(第1)の処理路25Lが画成される。処理路25Lの上下厚さ(処理路画成部24Lの下面と仮想面PLとの間の間隔d)は、処理路25Lの左右方向及び奥行き方向の全体にわたって一定の大きさになっている。右側(第2)の処理路画成部24Rと、被処理物9の上面又はステージ外側上面10bとの間には、右側(第2)の処理路25Rが画成される。処理路25Rの上下厚さ(処理路画成部24Rの下面と仮想面PLとの間の間隔d)は、処理路25Rの左右方向及び奥行き方向の全体にわたって一定の大きさになっている。左右の処理路25L,25Rの上下厚さは、互いに等しい。処理路25の上下厚さすなわち処理路画成部24と仮想面PLとの間の間隔dの大きさは、例えばd=数mm〜十数mm程度である。図1において間隔dの大きさは、誇張されている。左右の処理路25L,25RのA方向に沿う左右寸法(後記L1,L2)は、互いに等しく、かつ間隔dより十分に大きい。左右の処理路25L,25Rの奥行き(前後方向の寸法)は、互いに等しく、基板9の前後方向の寸法と略同じかそれより少し大きく、例えば2m乃至それ以上である。左右の処理路25L,25Rは、互いに等しいガスコンダクタンスを有している。
As shown in FIG. 1, the entire lower surface of each processing path defining unit 24 is horizontal and flat. The lower surfaces of the left and right processing
図示は省略するが、ハウジング21の前後両側部(図1の紙面手前側と奥側)には、前後の側壁が設けられており、この前後の側壁によって、ヘッダ路22以外ではガス流の前後方向(図1の紙面直交方向)のベクトルが0になっている。
Although illustration is omitted, front and rear side walls are provided on both front and rear side portions (front side and back side in FIG. 1) of the
ハウジング21の左側(移動方向Aの上流側)の側壁29Lの下端部と左処理路画成部24Lとの間に左吸引口26L(第1吸引口)が形成されている。ハウジング21の右側(移動方向Aの下流側)の側壁29Rの下端部と右処理路画成部24Rとの間に右吸引口26R(第2吸引口)が形成されている。各吸引口26は、処理路画成部24の長手方向(図1の紙面直交方向)に処理路画成部24と略同じ長さ延びている。
側壁29の下端部は、処理路画成部24の底面より上に位置しているが、処理路画成部24の底面と同じ高さに位置していてもよく、処理路画成部24の底面より下に突出していてもよい。
A
The lower end portion of the side wall 29 is positioned above the bottom surface of the processing path defining unit 24, but may be positioned at the same height as the bottom surface of the processing path defining unit 24. It may protrude below the bottom surface of.
左右の吸引口26の開口幅W0(図1において左右方向の寸法)は、互いに等しく、間隔dより大きい。吸引口26の開口幅W0は、間隔dの例えば2〜5倍以上である。
左吸引口26Lは、噴出口26より移動方向Aの上流側に距離L1だけ離れて設けられている。右吸引口26Lは、噴出口26より移動方向Aの下流側に距離L1だけ離れて設けられている。噴出口23aから左吸引口26Lまでの距離L1と、噴出口23aから右2吸引口26Rまでの距離L2は互いに等しい。距離L1,L2は、間隔dの4倍以上である。
The opening widths W0 (the dimensions in the left-right direction in FIG. 1) of the left and right suction ports 26 are equal to each other and larger than the interval d. The opening width W0 of the suction port 26 is, for example, 2 to 5 times the interval d.
The left suction port 26 </ b> L is provided at a distance L <b> 1 on the upstream side in the movement direction A from the ejection port 26. The
左吸引口26Lはハウジング21内の左側部の吸引路27Lに連なっている。右吸引口26Rはハウジング21内の右側部の吸引路27Rに連なっている。左側の吸引経路26L,27Lのガスコンダクタンスと右側の吸引経路26R,27Rのガスコンダクタンスは、互いに等しく、かつ処理路25のガスコンダクタンスより十分に大きい。
The
左右の吸引路27は、ハウジング21の上部の共通吸引ポート28に連なっている。吸引ポート28から共通吸引管4aが延び、この吸引管4aが吸引手段4に連なっている。吸引手段4の駆動によって、左右の吸引口26L,26Rが互いに等しい吸引圧力になるようになっている。詳細な図示は省略するが、吸引手段4は、圧力制御弁(吸引圧力制御手段)や、流量制御弁(吸引流量制御手段)や、スクラバ(排ガス無害化手段)等を含んでいる。
左右の吸引路27L,27Rからそれぞれ個別の吸引管を引き出し、各吸引管に吸引圧力制御手段や吸引流量制御手段を設けることにしてもよい。
The left and right suction paths 27 are connected to a
Individual suction pipes may be drawn from the left and
更に、処理ヘッド20には昇降式間隔調節手段30が接続されている。詳細な図示は省略するが、昇降式間隔調節手段30は、モータ、アクチュエータ等の駆動部と、この駆動部と処理ヘッド20とを連結する連結部と、処理ヘッド20を上下スライド可能に支持するスライドガイド等を含んでいる。この間隔調節手段30によって処理ヘッド20が昇降される。これによって、処理ヘッド20と被処理物9又はステージ外側上面10bとの間の間隔dを増減することができる。
Further, the
上記構成の表面処理装置1を用いて被処理物9を表面処理する方法を説明する。
噴出工程
処理ガス供給手段3においてHF、O3等の反応成分を所定濃度含む処理ガスを生成し、この処理ガスを供給路3aを介して処理ヘッド20へ流量qにて供給する。図1の太矢印線fに示すように、処理ガスは、ヘッダ路22の一端部に導入され、ヘッダ路22の他端部へ向けて流れながら分配路22aから噴出路23へ漸次流入する。この噴出路23を経て、噴出口23aから下方へ、かつ噴出路23の長手方向(図1の紙面直交方向)に均一に噴出される。そして、処理路25に流入する。
A method for surface-treating the workpiece 9 using the
The ejection process process gas supply means 3 generates a process gas containing a predetermined concentration of reaction components such as HF and O 3 , and supplies the process gas to the
移動工程
併行して、移動手段2によってステージ10をA方向に速度vで移動させる。これより、ステージ10上の被処理物9が処理ヘッド20の下方に導入される。
反応工程
そして、処理路25の処理ガスが被処理物9に接触し、処理ガス中の反応成分の反応が起き、被処理物9の表面処理がなされる。
In parallel with the movement process , the
In the reaction step , the processing gas in the processing path 25 comes into contact with the object 9 to be processed, reaction of reaction components in the processing gas occurs, and the surface treatment of the object 9 is performed.
吸引工程
更に、吸引手段4を駆動し、左右の吸引口26L,26R周辺を互いに等しい負圧にする。左右の吸引口26のガスコンダクタンスが十分大きいため、これら吸引口26の周辺の圧力を容易に等圧にすることができる。この吸引圧によって、各吸引口26に達した処理ガスや外部の雰囲気ガスが吸引口26に吸い込まれ、吸引路27、吸引ポート28、吸引管4aを順次経て、吸引手段4へ送られる。そして、吸引手段4内の無害化手段にて無害化された後、排出される。吸引流量は噴出流量qより十分に大きい。
Suction process Further, the suction means 4 is driven so that the left and
設定工程
ここで、右処理路25R内すなわち噴出口23aから第2吸引口26Rまでの間の処理ガスの平均流速をφavとすると、次式(1)が満たされるように、関係諸量を設定しておく。
0.5<v/φav≦3 …式(1)
好ましくは次式(2)が満たされるように設定しておく。
2/3≦v/φav≦3/2 …式(2)
より好ましくは次式(3)が満たされるように設定しておく。
0.95<v/φav<1.05 …式(3)
平均流速φavは、供給手段3からの処理ガスの投入流量qを処理路25の流路断面積で除することで求められる。
たとえば、処理路25内での処理ガスの平均流速φavは、処理ガスが左右の処理路25L、25Rに分流するしないに関わらず、
φav=q/(W×d)
で与えられる。ここで、Wは、図2に示すように処理路25の流路幅(図1の紙面と直交する方向の寸法)であり、dは、処理路25の上下厚さ(処理路画成部24の下面と仮想面PLとの間の間隔)である。
たとえば、流路幅Wが2.5m、間隔dが4mm、ガス投入流量qが50L/minのときは、平均流速は、
φav=(50×10−3/{2.5×(4×10−3)}=5m/minである。
Setting Step Here, when the average flow velocity of the processing gas in the
0.5 <v / φav ≦ 3 (1)
Preferably, it sets so that following Formula (2) may be satisfy | filled.
2/3 ≦ v / φav ≦ 3/2 Formula (2)
More preferably, it is set so that the following expression (3) is satisfied.
0.95 <v / φav <1.05 Formula (3)
The average flow velocity φav is obtained by dividing the flow rate q of the processing gas supplied from the supply means 3 by the flow path cross-sectional area of the processing path 25.
For example, the average flow velocity φav of the processing gas in the processing path 25 is irrespective of whether the processing gas is divided into the left and
φav = q / (W × d)
Given in. Here, W is the flow path width of the processing path 25 (dimension in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) as shown in FIG. 2, and d is the vertical thickness of the processing path 25 (processing path defining section). 24 between the lower surface of 24 and the virtual surface PL).
For example, when the flow path width W is 2.5 m, the interval d is 4 mm, and the gas input flow rate q is 50 L / min, the average flow velocity is
φav = (50 × 10 −3 /{2.5×(4×10 −3 )} = 5 m / min.
上記の式(1)〜(3)の何れかが満たされるようにするための関係諸量は、主に、被処理物9の移動速度v、処理ガスの噴出流量q、処理ヘッド20と被処理物9又はステージ外側上面10bとの間隔dの3つである。
移動速度vは、移動手段2によって調節できる。
処理ガス流量qは、処理ガス流量制御手段3bによって調節できる。
間隔dは、昇降式間隔調節手段30によって調節できる。
The relational quantities for satisfying any of the above formulas (1) to (3) are mainly the moving speed v of the object 9 to be processed, the flow rate q of the processing gas, the
The moving speed v can be adjusted by the moving
The processing gas flow rate q can be adjusted by the processing gas flow rate control means 3b.
The interval d can be adjusted by the elevating type interval adjusting means 30.
一方、移動速度vは、生産ライン上の要求からある程度限定される。
処理ガス流量qは、処理レシピに関わるものであり、あまり自由度がない。
したがって、ある程度の自由度が許されるのは、間隔dである。この間隔dの大きさを他の規定の諸量v、q等に合わせて調節することにより、上記式(1)〜(3)の何れかが満たされるようにすることができる。
間隔dは、調節可能だが、上述したように処理路25の全域に渡って一定値にしておくことが好ましい。
On the other hand, the moving speed v is limited to some extent due to demands on the production line.
The processing gas flow rate q is related to the processing recipe and does not have a high degree of freedom.
Therefore, it is the interval d that allows a certain degree of freedom. By adjusting the size of the distance d in accordance with other specified quantities v, q, etc., it is possible to satisfy any of the above formulas (1) to (3).
The interval d can be adjusted, but it is preferable that the interval d be a constant value over the entire area of the processing path 25 as described above.
図3〜図9は、処理路25内の処理ガスの流速分布を示したグラフである。これらグラフにおいて(a)は、左処理路25L内での流速分布を示し、(b)は、右処理路25R内での流速分布を示す。グラフの縦軸は、処理路25内の上下方向の位置Hである。H=0は、仮想面PLすなわち被処理物9の上面又はステージ外側上面10bの位置に対応する。H=dは、処理路画成部24の底面(処理ヘッド底面)の位置に対応する。グラフの横軸は移動速度vを1としたときの流速(φ/v)である。正の側(φ/v>0)は、ガス流の向きが右方向(移動方向Aと同じ方向)であることを示す。負の側(φ/v<0)は、ガス流の向きが左方向(移動方向Aとは逆方向)であることを示す。
3 to 9 are graphs showing the flow velocity distribution of the processing gas in the processing path 25. In these graphs, (a) shows the flow velocity distribution in the
図3は、移動速度vと右処理路25R内の処理ガスの平均流速φavの比(v/φav)が、v/φav=0.5のときを示す。
図4は、上記比が、v/φav=2/3のときを示す。
図5は、上記比が、v/φav=1のときを示す。
図6は、上記比が、v/φav=1.5のときを示す。
図7は、上記比が、v/φav=2のときを示す。
図8は、上記比が、v/φav=3のときを示す。
図9は、上記比が、v/φav=10のときを示す。
FIG. 3 shows a case where the ratio (v / φav) of the moving speed v and the average flow velocity φav of the processing gas in the
FIG. 4 shows the above ratio when v / φav = 2/3.
FIG. 5 shows the above ratio when v / φav = 1.
FIG. 6 shows the above ratio when v / φav = 1.5.
FIG. 7 shows a case where the ratio is v / φav = 2.
FIG. 8 shows the above ratio when v / φav = 3.
FIG. 9 shows the above ratio when v / φav = 10.
図3〜図9に示すように、比(v/φav)の大きさに拘わらず、処理ヘッド20の底面の高さ(H=d)では、処理ガスの流速φがφ=0になる。被処理物9の上面の高さ(H=0)では、処理ガスの流速φが移動速度vと等しくなる(φ=v)。
As shown in FIGS. 3 to 9, regardless of the ratio (v / φav), the flow velocity φ of the processing gas is φ = 0 at the bottom surface height (H = d) of the
各図3〜図9の(b)に示すように、右処理路25Rでは、比(v/φav)の大きさに拘わらず、処理ヘッド20の底面から被処理物9の上面までの上下方向の全ての位置(H=dを除く)でガス流が右方向(移動方向Aと同じ方向)を向く。
As shown in FIGS. 3 to 9B, in the
これに対し、各図3〜図9の(a)に示すように、左処理路25Lでは、比(v/φav)の大きさに応じて、左右両方向のガス流が形成される場合(図3〜図7)と、右方向のガス流だけになる場合(図8及び図9)とがある。左方向へのガス流は、処理路25L内の上側部分(処理ヘッド20に近い側)に形成され、右方向へのガス流は、処理路25L内の下側部分(被処理物9に近い側)に形成される。左方向へのガス流は、比(v/φav)が小さいほど増加し、比(v/φav)が大きいほど減少する。反対に、右方向へのガス流は、比(v/φav)が小さいほど減少し、比(v/φav)が大きいほど増加する。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 to 9A, in the
図3(a)に示すように、比がv/φav=0.5の場合、左処理路25L内の左方向への流れが比較的多く、右方向への流れは比較的少ない。したがって、左処理路25L全体としては、ガス流の向きが左方向になる。左方向へのガス流量が大きいと、被処理物9の右端部(移動方向Aの下流側の端部)が左処理路25L内を通過するとき、未反応高濃度の処理ガスと接触する機会が多く、該被処理物9の右端部が中央部よりやや過剰に処理される。また、図3(b)に示すように、右処理路25R内では処理ガスの流速が被処理物9の移動速度vより大きいため、被処理物9の左端部(移動方向Aの上流側の端部)が右処理路25Rを通過するとき、未反応高濃度の処理ガスと接触する機会が多くなり、該被処理物9の左端部が中央部よりやや過剰に処理される。
As shown in FIG. 3A, when the ratio is v / φav = 0.5, the flow in the left direction in the
これに対し、v/φav>0.5の場合、左方向へのガス流を右方向へのガス流によって減殺でき、左処理路25L全体として左方向へのガス流の量を小さくできる。これによって、被処理物9の右端部が左処理路25L内を通過するときの未反応高濃度の処理ガスと接触するガス分子数を減らすことができ、被処理物9の右端部の過剰処理を低減できる。また、右処理路25R内では処理ガスの流速は加速されるが、それ以上に被処理物9の移動速度vが相対的に増えるために、被処理物9とガスの平均流速の速度差が減少し、被処理物9の左端部が右処理路25Rを通過するときの未反応高濃度の処理ガスと接触する分子数を減らすことができ、被処理物9の左端部の過剰処理を低減できる。
On the other hand, when v / φav> 0.5, the gas flow in the left direction can be reduced by the gas flow in the right direction, and the amount of the gas flow in the left direction can be reduced as the entire
図8(a)に示すように、v/φav=3の場合、左処理路25L内では左方向への流れが無く、処理路25L全体のガス流の向きが右方向になる。噴出口23aから噴出された処理ガスは、全て右処理路25Rへ流入する。右処理路25R内では、上下方向のどの位置でもガス流速が被処理物9より遅くなり、被処理物9が処理ガスを追い抜くようにA方向へ移動していく。つまり、被処理物9上では、左右の処理路25L,25Rを問わず、被処理物9上から見たガス流は常に右から左へ流れている。そのため、被処理物9の右端部が両処理路25L,25Rを通過するとき、未反応高濃度の処理ガスと接触する機会が多くなり、該被処理物9の右端部が中央部より過剰に処理される。(中央部の処理量に対する過剰度合いはv/φav=0.5の場合より大きくなる。)しかし、被処理物9の左端部ではローディング効果が起きない。
As shown in FIG. 8A, when v / φav = 3, there is no flow in the left direction in the
これに対し、図9に示すように、v/φav>3の場合、図8の場合と同様の理由により被処理物9の左端部ではローディング効果が起きないが、右端部でのローディング効果が大きくなり、v/φav=3の場合に対するアドバンテージがなくなる。
したがって、比(v/φav)の上限を3とし、0.5<v/φav≦3に設定することによりローディング効果を抑制できる。
On the other hand, as shown in FIG. 9, when v / φav> 3, the loading effect does not occur at the left end portion of the workpiece 9 for the same reason as in FIG. The advantage for the case of v / φav = 3 is lost.
Therefore, the loading effect can be suppressed by setting the upper limit of the ratio (v / φav) to 3 and setting 0.5 <v / φav ≦ 3.
図4(a)に示すように、v/φav=2/3のときは、v/φav=0.5(図3)のときより左処理路25L内における左方向へのガス流が減少し、右方向へのガス流が増加する。したがって、左処理路25L全体として左方向へのガス流の量を一層小さくできる。これによって、被処理物9の右端部が左処理路25L内を通過するときの未反応高濃度の処理ガスと接触する機会を一層減らすことができ、被処理物9の右端部の過剰処理を一層低減できる。また、図4(b)に示すように、右処理路25R内では処理ガスの流速をv/φav=0.5(図3)のときより抑えて被処理物9の移動速度vに一層近づけることができる。したがって、被処理物9の左端部が右処理路25Rを通過するときの未反応高濃度の処理ガスと接触する機会を一層減らすことができ、被処理物9の左端部の過剰処理を一層低減できる。
As shown in FIG. 4A, when v / φav = 2/3, the gas flow in the left direction in the
図6(a)に示すように、v/φav=1.5のときは、左処理路25L内における右方向へのガス流を十分に増加させ、左方向へのガス流を十分に減少させることができる。したがって、被処理物9の右端部が左処理路25L内を通過するときの過剰処理はあまり問題にならない。また、図6(b)に示すように、右処理路25R内では、ガス流速が全体としてv/φav=3(図8)のときより大きくなって被処理物9の速度vに一層近づく。これによって、被処理物9の右端部が右処理路25R内を通過するときの未反応高濃度の処理ガスと接触する機会を一層減らすことができ、被処理物9の右端部の過剰処理を一層低減できる。
よって、比(v/φav)を2/3≦v/φav≦1.5に設定することにより、ローディング効果を一層抑制することができる。
As shown in FIG. 6A, when v / φav = 1.5, the gas flow in the right direction in the
Therefore, the loading effect can be further suppressed by setting the ratio (v / φav) to 2/3 ≦ v / φav ≦ 1.5.
図5(a)に示すように、v/φav=1±0.05のときは、左処理路25L内における左方向へのガス流と右方向へのガス流が互いに等量になる。したがって、左処理路25L全体としてガスの流れをゼロにできる。よって、被処理物9の右端部が左処理路25L内を通過するときの過剰処理はほとんど起きない。
As shown in FIG. 5A, when v / φav = 1 ± 0.05, the gas flow in the left direction and the gas flow in the right direction in the
更に、図5(b)に示すように、右処理路25R内では、処理ガスと被処理物9の相対速度がゼロになる。したがって、被処理物9の各位置の処理量を互いに同じにすることができ、被処理物9の右端部が右処理路25R内を通過するとき過剰処理が起きることはほとんどなく、被処理物9の左端部が右処理路25R内を通過するときも過剰処理が起きることはほとんどない。
よって、比(v/φav)をv/φav=1±0.05(すなわち0.95<v/φav<1.05)に設定することにより、ローディング効果をほぼ解消することができる。ここで、±0.05%は一般的な流量の測定精度を考慮したものである。
Further, as shown in FIG. 5B, the relative velocity between the processing gas and the workpiece 9 becomes zero in the
Therefore, by setting the ratio (v / φav) to v / φav = 1 ± 0.05 (that is, 0.95 <v / φav <1.05), the loading effect can be almost eliminated. Here, ± 0.05% takes into account general flow rate measurement accuracy.
表面処理装置1によれば、被処理物9の端部の近くに吸引部や不活性ガス噴出部を設ける必要がなく、構造が複雑化するのを避けることができる。
処理ヘッド20の左右外側からの雰囲気ガス流入を妨げる必要がなく、処理ヘッド20の左右両壁29の下端部と被処理物9又はステージ10との間隔を狭くする必要がなく、壁29の下端部が被処理物9やステージ10に接触するのを防止することができる。
According to the
It is not necessary to prevent the atmospheric gas from flowing from the left and right outer sides of the
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変をなすことができる。
例えば、各処理路画成部24は平面視四角形状に限られず、図10に示すように、平面視半円形ないしは半楕円形にし、一対の処理路画成部24,24全体として平面視円形ないしは楕円形にしてもよい。
処理ヘッド20に第1電極を設け、被処理物9の下側に第2電極を設け、これら電極間に電圧を印加することにより、処理路25内で大気圧プラズマ放電を生成し、処理ガスを処理路25内でプラズマ化し、このプラズマ化された処理ガスが被処理物9に接触して表面処理がなされるようにしてもよい。処理路画成部24が、金属で構成され、上記第1電極として機能していてもよい。ステージ20が、金属で構成され、上記第2電極として機能していてもよい。右処理路画成部24Rを金属で構成し、上記第1電極として機能させ、右処理路25Rをプラズマ空間にする一方、左処理路画成部24Lはセラミック等の絶縁体で構成し、左処理路25Rでは処理反応が起きないようにしてもよい。
移動手段2は、被処理物9をA方向にだけでなく、A方向及びA方向とは反対方向に往復移動させるようになっていてもよい。
被処理物9が位置固定される一方、移動手段2が処理ヘッド20に接続され、処理ヘッド20がA方向とは逆方向(左方向)に移動されるようになっていてもよい。移動速度vは、被処理物9の処理ヘッド20に対する相対速度である。また、平均流速φavは、処理路25内での処理ガスの処理ヘッド20に対する相対流速の平均値である。
被処理物9を、表面処理装置1の処理路画成部24の長手方向(図1の紙面直交方向)及び幅方向(図1の左右方向)に対し斜めに相対移動させてもよい。
被処理物9を水平方向に対し斜めにし、処理路画成部24の被処理物対向面を被処理物9と平行になるように傾けた状態で、被処理物9と処理ヘッド20を相対移動させてもよい。
被処理物9を垂直にし、処理路画成部24の被処理物対向面を被処理物9と平行になるように垂直にした状態で、被処理物9と処理ヘッド20を相対移動させてもよい。
吸引口26L,26Rの近傍に圧力センサをそれぞれ設け、これら圧力センサの検出結果に基づいて、吸引口26L,26Rの周辺の圧力が互いに等しくなるよう制御することにしてもよい。
本発明は、エッチングに限られず、アッシング、成膜、洗浄、表面改質等の種々の表面処理に適用可能である。
本発明は、常圧下に限らず、減圧下でのプラズマ表面処理にも適用できる。
処理ガスは、全体がガス相になっているのに限られず、ミスト等を含んでいてもよい。
本発明は、オゾンや弗酸ベーパー(弗酸の蒸気またはミスト)を用いたエッチングやアッシング、シリコン含有原料の蒸気またはミストによる熱CVD等にも適用できる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, each processing path defining unit 24 is not limited to a square shape in plan view, and as shown in FIG. Or it may be oval.
A first electrode is provided on the
The moving means 2 may reciprocate the workpiece 9 not only in the A direction but also in the A direction and the direction opposite to the A direction.
While the workpiece 9 is fixed in position, the moving
The workpiece 9 may be relatively moved obliquely with respect to the longitudinal direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) and the width direction (the left-right direction in FIG. 1) of the processing path defining unit 24 of the
In a state where the workpiece 9 is inclined with respect to the horizontal direction and the workpiece facing surface of the treatment path defining unit 24 is tilted so as to be parallel to the workpiece 9, the workpiece 9 and the
In a state in which the workpiece 9 is vertical and the workpiece facing surface of the processing path defining unit 24 is perpendicular to the workpiece 9, the workpiece 9 and the
Pressure sensors may be provided in the vicinity of the
The present invention is not limited to etching, and can be applied to various surface treatments such as ashing, film formation, cleaning, and surface modification.
The present invention is applicable not only to atmospheric pressure but also to plasma surface treatment under reduced pressure.
The processing gas is not limited to being entirely in the gas phase, and may contain mist or the like.
The present invention can also be applied to etching or ashing using ozone or hydrofluoric acid vapor (fluoric acid vapor or mist), thermal CVD using silicon-containing raw material vapor or mist, and the like.
本発明は、例えば半導体基板の製造やフラットパネルディスプレイ(FPD)の製造に利用可能である。 The present invention can be used for manufacturing a semiconductor substrate and a flat panel display (FPD), for example.
1 表面処理装置
2 移動手段
3 処理ガス供給手段
3a 処理ガス供給路
3b 処理ガス流量制御手段
4 吸引手段
4a 吸引管
5 制御手段
9 被処理物
10 ステージ
10a 凹部
10b ステージの凹部より外側の上面
20 処理ヘッド
21 ハウジング
22 ヘッダ路
22a 分配路
23 噴出路
23a 噴出口
24L 左処理路画成部(第1処理路画成部)
24R 右処理路画成部(第2処理路画成部)
25L 左処理
路(第1処理路)
25R 右処理路(第2処理路)
26L 左吸引口(第1吸引口)
26R 右吸引口(第2吸引口)
27L 左吸引路(第1吸引路)
27R 右吸引路(第2吸引路)
28 吸引ポート
29L 左側壁(第1側壁)
29R 右側壁(第2側壁)
30 昇降式間隔調節手段
A 移動方向
d 処理ヘッドと仮想面との間の間隔
PL 仮想面
DESCRIPTION OF
24R right processing path definition unit (second processing path definition unit)
25L left processing path (first processing path)
25R Right processing path (second processing path)
26L Left suction port (first suction port)
26R Right suction port (second suction port)
27L Left suction path (first suction path)
27R Right suction path (second suction path)
28
29R Right side wall (second side wall)
30 Lifting type distance adjusting means A Movement direction d Distance between processing head and virtual surface PL Virtual surface
Claims (8)
前記被処理物を処理ヘッドに対し移動方向へ相対速度vにて相対移動させ、
前記処理ヘッドの噴出口から前記処理ガスを噴出し、
前記処理ヘッドの噴出口より前記移動方向の上流側に離れて設けられた第1吸引口からガスを吸引し、
前記処理ヘッドの噴出口より前記移動方向の下流側に前記噴出口と前記第1吸引口との間の距離と等距離離れて設けられた第2吸引口からガスを前記第1吸引口と略等しい吸引圧で吸引し、
前記噴出口と前記第2吸引口との間の処理ガスの前記処理ヘッドに対する平均流速φavと前記相対速度vとの比が、下式(1)を満たすようにすることを特徴とする表面処理方法。
0.5<v/φav≦3 …式(1) A method of treating a surface of the object to be treated by bringing a treatment gas into contact with the object to be treated,
Moving the object to be processed relative to the processing head in the moving direction at a relative speed v;
The processing gas is ejected from the ejection port of the processing head,
A gas is sucked from a first suction port provided at an upstream side in the moving direction from the jet port of the processing head;
Gas from the second suction port provided at the same distance as the distance between the jet port and the first suction port on the downstream side in the movement direction from the jet port of the processing head is substantially the same as the first suction port. Suction with equal suction pressure,
The surface treatment is characterized in that the ratio of the average flow velocity φav of the processing gas between the jet port and the second suction port to the processing head and the relative velocity v satisfies the following formula (1): Method.
0.5 <v / φav ≦ 3 (1)
2/3≦v/φav≦3/2 …式(2) The surface treatment method according to claim 1, wherein the ratio satisfies the following expression (2).
2/3 ≦ v / φav ≦ 3/2 Formula (2)
0.95<v/φav<1.05 …式(3) The surface treatment method according to claim 1, wherein the ratio satisfies the following expression (3).
0.95 <v / φav <1.05 Formula (3)
処理ヘッドと、この処理ヘッドに対し被処理物を仮想の面に沿って移動方向へ相対速度vにて相対移動させる移動手段と、前記処理ヘッドと前記仮想面との間の間隔を調節する間隔調節手段とを備え、
前記処理ヘッドには、前記処理ガスを噴出する噴出口と、この噴出口から前記移動方向の上流側に離れた位置でガスを吸引する第1吸引口と、前記噴出口から前記移動方向の下流側に前記噴出口と前記第1吸引口との間の距離と等距離離れた位置でガスを前記第1吸引口と略等しい吸引圧で吸引する第2吸引口とが形成され、
前記噴出口と前記第2吸引口との間の処理ガスの前記処理ヘッドに対する平均流速φavと前記相対速度vとの比が下式(1)を満たすよう、前記間隔調節手段によって前記間隔調節がなされることを特徴とする表面処理装置。
0.5<v/φav≦3 …式(1) An apparatus for processing a surface of the object to be processed by bringing a processing gas into contact with the object to be processed,
A processing head, a moving means for moving the object to be processed relative to the processing head in a moving direction at a relative speed v along the virtual surface, and an interval for adjusting an interval between the processing head and the virtual surface Adjusting means,
The processing head includes a spout for ejecting the processing gas, a first suction port for sucking gas at a position away from the spout to the upstream side in the moving direction, and a downstream side in the moving direction from the spout. A second suction port for sucking a gas at a suction pressure substantially equal to the first suction port at a position equidistant from the distance between the jet port and the first suction port on the side;
The interval adjustment is performed by the interval adjusting means so that the ratio of the average flow velocity φav of the processing gas between the ejection port and the second suction port to the processing head and the relative velocity v satisfies the following expression (1). A surface treatment apparatus characterized by being made.
0.5 <v / φav ≦ 3 (1)
2/3≦v/φav≦3/2 …式(2) The surface treatment apparatus according to claim 4, wherein the interval adjustment is performed so that the ratio satisfies the following expression (2).
2/3 ≦ v / φav ≦ 3/2 Formula (2)
0.95<v/φav<1.05 …式(3) The surface treatment apparatus according to claim 4, wherein the interval adjustment is performed so that the ratio satisfies the following expression (3).
0.95 <v / φav <1.05 Formula (3)
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Cited By (1)
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JP2011110451A (en) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Touki Co Ltd | Nozzle for ejecting mist, apparatus for producing film including the same, and method of producing film |
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2009
- 2009-01-21 JP JP2009010973A patent/JP2009200481A/en active Pending
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