JP2016146385A - 光処理装置および光処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光処理装置は、光を発する光源部と、前記光源部から発せられた光に被処理物体が曝される処理部とを備え、前記処理部が、前記被処理物体が保持されて処理気体の雰囲気中で前記光に曝される処理領域と、前記処理気体が前記光に曝されながら通過して前記処理領域へと向かう、前記被処理物体の配置が禁止された準備領域と、を備える。
【選択図】 図1
Description
例えば特許文献1では、ビアホールのデスミア処理方法として、基板に紫外線を照射する方法が提案されており、酸素を含む雰囲気下で、ビアホールを形成した基板に紫外線を照射することが提案されている。
しかしながら、本発明者らは、実験の結果、給気口に近い基板の周辺部領域について、スミアが除去される速度(デスミアの処理速度)が、その処理用ガスの流れに対して下流側の内側領域よりも遅いこと、言い換えればスミアの除去処理について基板内にむらが生じることを見出した。
本発明は、基板内での処理むらを抑制することを目的とする。
ここで「処理気体」とは、被処理物体を処理する気体であって、光源部からの光に曝されることで処理能力を得る気体である。光と処理気体との好ましい組み合わせとしては、例えば真空紫外光と酸素との組み合わせがある。酸素が真空紫外光に曝されると酸素ラジカル(活性種)やオゾンが発生して被処理物体の表面や付着物を酸化する。
前記光処理装置において、前記処理部が、前記被処理物体が載置される載置台と、前記載置台上の一部に対する前記被処理物体の載置を妨げて前記準備領域を形成する形成具と、を備えたものであることが好ましい。
このような光処理装置によれば、形成具によって確実に準備領域が形成される。
このような光処理装置によれば、準備領域における処理気体の流れが安定し、その結果、処理気体が得る処理能力も安定する。
準備工程で処理気体が処理能力を得た後、処理工程で被処理物体に対する処理が行われるので、基板内での処理むらが抑制される。
図1は、本実施形態の光処理装置を示す概略構成図である。本実施形態では光処理装置の一例として例えばデスミア処理装置への応用例が示されている。
(光処理装置の構成)
光処理装置100は、基板Wを内部に保持して処理する処理部20と、例えば真空紫外線を発する複数の紫外線光源11を内部に収納し、処理部20の基板Wにその紫外線光源11からの光を照射する光照射部10とを備える。光照射部10が、本発明にいう光源部の一例に相当し、処理部20が、本発明にいう処理部の一例に相当する。
紫外線光源11は、例えば真空紫外光(波長200nm以下の紫外線)を出射するものであって、種々の公知のランプを利用できる。例えば、キセノンガスを封入したキセノンエキシマランプ(波長172nm)、低圧水銀ランプ(波長185nm)などがあり、なかでも、デスミア処理に用いるものとしては、例えばキセノンエキシマランプが好適である。
本実施形態では、凸部21dの突出量(即ちステージ21の段差の高さ)は基板Wの厚みと同等になっているので、処理用ガスが流れる隙間が処理領域R1でも準備領域R2でも同等となり、給気口11から排気口12へと向かう処理用ガスの流れが安定する。また、光照射部10から照射される真空紫外線は、処理領域R1と準備領域R2との双方に同等な強度で到達する。
光処理装置100による処理対象である基板Wとしては各種の構造の基板Wが用いられるが、ここでは単純化された構造例について説明する。
図2は、基板Wの概略的構造を示す断面構造図である。
基板Wは、例えば、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するための多層配線基板を製造する途中の中間的な配線基板材料である。
多層配線基板においては、一の配線層と他の配線層とを電気的に接続するため、1つのもしくは複数の絶縁層を厚み方向に貫通して伸びるビアホールが形成される。多層配線基板の製造工程においては、絶縁層31と配線層32とが積層されてなる配線基板材料に、例えばレーザ加工を施すことによって絶縁層31の一部を除去することにより、ビアホール33が形成される。
基板Wが図1に示すステージ21上に載置される際には、ビアホール33の開口が光照射部10に向くように、即ちスミアSが紫外線光源11からの紫外線に曝されるように載置される。
次に、図1に戻り、光処理装置100で実行されるデスミア処理の手順について説明する。
先ず、処理部20の外から処理対象の基板Wが処理部20の中へと搬送されて来て、ステージ21上に載せられる。基板Wは真空吸着などでステージ21に保持される。その後、処理用ガス供給手段により給気口21bから処理用ガスが処理部20に供給される。
処理用ガスの供給と同時に、紫外線光源11が点灯し、照射部10から紫外線が処理部20に向けて照射され、基板Wに対し処理用ガスを介して紫外線が照射される。
処理が終わった基板Wは、ステージ21上から取り除かれて処理部20の外に搬出される。
ここで、デスミア処理における詳細な作用について説明する。
図3〜図6は、デスミア処理における作用の各段階を示す図である。
図3に示す第1段階では、給気口から供給された処理用ガスに、図の上方から下方を向いた矢印で示されるように紫外線が照射されることにより、処理用ガスに含まれる酸素から活性種34であるオゾンや酸素ラジカル(ここでは酸素ラジカルのみを図示)が生成される。この活性種34は、基板Wのビアホール33内に進入する。
図4に示す第2段階では、活性種34がビアホール33内のスミアSと反応してスミアSの一部が分解されるとともに、紫外線がスミアSに照射されることでもスミアSの一部が分解される。このようなスミアSの分解によって、例えば二酸化炭素ガスや水蒸気などの反応生成ガス35が生成される。
紫外線の照射、活性種34の進入、および反応生成ガス35の排出が繰り返された結果、図6に示す最終段階では、ビアホール33内からスミアが完全に除去される。ビアホール33外に押し流された反応生成ガス35は、基板W上の処理用ガスの流れに乗って、図1に示す排気口21cから排出される。
このように、デスミア処理では、紫外線の照射によって例えば酸素ラジカルやオゾンなどの活性種が生成されてビアホール33内に進入するとともに紫外線そのものがビアホール33内に照射されることが処理効率向上の為に重要である。このため、図1に示す窓部材12と基板Wとの間の距離は、例えば1mm以下とされることが好ましく、特に0.5mm以下とされることが好ましい。これにより、酸素ラジカルやオゾンを安定して生成することができると共に基板Wの表面に到達する真空紫外線を十分な大きさの強度(光量)とすることができる。
ところで、従来の光処理装置においては、光照射部10から照射する紫外線を効率よく利用することが重視されるため、一般には、処理に有効な放射強度の紫外線が照射される領域は、基板Wの全体は覆うが、それ以上に広い領域を照射するようには設定されていない。
そのため、従来の装置においては、給気口に近い周辺部領域では、紫外線によって充分な濃度の活性種が生成される前に新しい処理用ガスにより下流側へと押し流されてしまうと考えられる。そのため、周辺部領域ではビアホールに到達する活性種の濃度が低く、処理用ガスの下流側に位置する内側領域よりもデスミアの処理速度が遅くなり、その結果として基板内での処理むらが生じると考えられる。
図7は、準備領域における作用を示す図である。
ステージ21の凸部21dによって形成された準備領域R2では、例えば酸素ガスである処理用ガス36に対して光照射部からの紫外線が照射され、オゾンや酸素ラジカルなどの活性種34が生成される。
なお、図7においては、一例として、酸素に紫外線が照射されて活性種である酸素ラジカルが発生する様子が模式的に示されている。しかし、活性種としてはオゾンも発生するし、処理用ガスにオゾンが含まれている場合は、紫外線照射によりオゾンからも酸素ラジカルが発生する。また、処理用ガスに水蒸気や過酸化水素が含まれている場合は、紫外線照射により活性種である水酸基ラジカルが発生する。
このような各種の処理用ガスおよび活性種のいずれについても、図7で説明した準備領域R2での作用は同様に生じ、基板W内での処理むらは抑制される。
図8は、紫外線の照射と活性種の濃度との関係を表したグラフである。
図8のグラフの横軸は、紫外線の照射時間を示しており、グラフの縦軸は、活性種であるオゾンの濃度を示している。また、図8に示す例では、処理用ガスとして酸素が用いられ、紫外線として波長172nmの真空紫外線が250mW/cm2の強度で用いられ、ステージが150°Cに加熱されている。
活性種(オゾン)は、照射時間がゼロ秒から増えるのに従って濃度が増加していくが、濃度の増加に伴って、活性種同士の反応などによる消滅量も増加する。その結果、例えば濃度3%程度で濃度が安定する。図8のグラフでは、0.5秒程度の照射時間で活性種の濃度が安定しているが、発明者らが鋭意検討した結果、活性種のこのような濃度安定は、例えば紫外線の強度や処理用ガスの温度などで多少の変化を生じるものの、概ね0.5秒の紫外線照射で実現し、長くても1.0秒程度であることがわかった。
従って、準備領域の長さとしては、処理用ガスの流速に応じて、0.5秒以上1.0秒以下の通過時間を要する長さに設定するのが好ましい。処理用ガスの流速は、反応生成物による障害(反応速度の低下)を避けるためある程度の高さを保つことが好ましく、例えば50〜500mm/s程度の流速が採用されるので、準備領域の長さは25〜500mm程度が好ましいと言える。
図9は、第2実施形態の光処理装置を示す概略構成図である。
この第2実施形態の光処理装置200は、準備領域の形成方式が異なる点を除いて、図1に示す実施形態と同様の実施形態であるので、以下では重複説明を省略する。
第2実施形態では、ステージ21上にピン21eが設けられていて、このピン21eによって、ピン21eから図の右側の箇所に対する基板Wの載置が禁止されている。即ち、基板Wの載置が禁止された準備領域をピン21eが形成していることとなる。このピン21eも本発明にいう形成具の一例に相当する。
このようにピン21eが設けられる場合には、処理領域の広さを基板Wの大きさに合わせる調整などが容易である。
(実験例)
図1に示す構成を参照して、下記の仕様を有する本発明に係る光処理装置を作製した。
[ステージ21]
寸法:755×650mm、厚さ20mm
材質:アルミニウム
準備領域の長さ:100mm
加熱温度:150°C
[紫外線光源11]
キセノンエキシマランプ
発光長:700mm
幅:70mm
入力電力:500W
ランプの数:7本
真空紫外線の照射時間:300秒間
寸法:755×650mm、厚さ5mm
材質:石英ガラス
窓部材と基板との距離:0.3mm
[基板W]
構成:銅基板上に絶縁層を積層し、絶縁層にビアホールを形成したもの
寸法:500mm×500mm×0.5mm
絶縁層の厚さ:30μm
ビアホールの直径:50μm
[処理用ガスなどの条件]
処理用ガス:酸素濃度100%
処理用ガス流量:1.0L/min
このような仕様の光処理装置では、準備領域を処理用ガスが通過するために約0.9秒を要し、基板W内での処理むらは生じなかった。
また、上記説明では、本発明にいう形成具を備えたステージ21が例示されているが、本発明にいう載置台や処理部は、形成具を有さないものであってもよい。
Claims (4)
- 光を発する光源部と、
前記光源部から発せられた光に被処理物体が曝される処理部とを備え、
前記処理部が、
前記被処理物体が保持されて処理気体の雰囲気中で前記光に曝される処理領域と、
前記処理気体が前記光に曝されながら通過して前記処理領域へと向かう、前記被処理物体の配置が禁止された準備領域と、
を備えたことを特徴とする光処理装置。 - 前記処理部が、
前記被処理物体が載置される載置台と、
前記載置台上の一部に対する前記被処理物体の載置を妨げて前記準備領域を形成する形成具と、
を備えたものであることを特徴とする請求項1記載の光処理装置。 - 前記光源部が、光を透過する窓板を備えたものであり、
前記処理部が、前記窓板に対向し前記被処理物体が載置される載置台を備えたものであり、
前記準備領域が、前記窓板と、前記載置台の、前記被処理物体が載置されていない部分とで挟まれた領域であることを特徴とする請求項1または2記載の光処理装置。 - 準備領域を通過中の処理気体に、光源から発せられた光を照射する準備工程と、
前記準備領域に続く処理領域で前記処理気体の雰囲気中に配置された被処理物体に、前記光源から発せられた光を照射する処理工程と、
を経ることを特徴とする光処理方法。
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