JP4702938B2 - Surface treatment method and surface treatment apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、表面処理方法及び表面処理装置に関し、特に、基板等の表面に凹凸面を形成する表面処理方法及び表面処理装置に関する。   The present invention relates to a surface treatment method and a surface treatment apparatus, and more particularly to a surface treatment method and a surface treatment apparatus for forming an uneven surface on the surface of a substrate or the like.

半導体装置の製造工程において、薄膜と基板等との密着性が不十分なために、薄膜形成後(蒸着やスパッタリングなどの工程の後)に、薄膜が剥がれてしまうことがある。薄膜が剥がれると、そのデバイスの製造をそれ以上進めることができなくなり、製造途中のデバイスを破棄することになる。製造途中のデバイスを破棄することは、経済的に不効率であるばかりでなく、途中工程までに要した電力、ガスやその他の化学物質が無駄になるほか、分離不可能な廃棄物が増えるため地球環境へも悪影響となる。
また一方、製造工程においては剥がれが生じなくとも、その後に密着性が不十分であることに起因して、故障や動作不良などの問題が生ずることもある。
In the manufacturing process of a semiconductor device, since the adhesion between the thin film and the substrate is insufficient, the thin film may be peeled off after the thin film is formed (after a process such as vapor deposition or sputtering). If the thin film is peeled off, the device cannot be manufactured any further, and the device being manufactured is discarded. Discarding devices during production is not only economically inefficient, but also wastes power, gas, and other chemicals required up to the intermediate process, and increases the amount of waste that cannot be separated. It also has an adverse effect on the global environment.
On the other hand, even if peeling does not occur in the manufacturing process, problems such as failure or malfunction may occur due to insufficient adhesion after that.

そのため、薄膜と基板等との密着性を改善するための工夫がなされてきた。具体的には、例えば、基板の裏面に配線用(バンプ)の金属をスパッタリング法などにより形成する際に、基板上に形成する薄膜との密着性を上げるために、基板表面等に対して前処理がなされてきた。ここで、薄膜と基板等との密着性には、下地(基板等)の表面状態が大きく関与する。そして、あらかじめ基板等の表面を凹凸に荒らしてから薄膜を形成すると、いわゆる「アンカー効果」によって薄膜と基板等との密着性が高まることが知られている。また一方、凹凸状の粗い表面を有する基板は、狭い面積で容量の大きなキャパシタを形成する際にも用いることができる。またさらに、表面積が大きくなるため、太陽電池などにおいて、光を受ける面積を増大させることもできる。
そのため、効率的かつ簡単に、基板等の表面を凹凸に荒らす方法が模索されている。
Therefore, the device for improving the adhesiveness of a thin film, a board | substrate, etc. has been made | formed. Specifically, for example, when a wiring (bump) metal is formed on the back surface of the substrate by sputtering or the like, in order to improve the adhesion with a thin film formed on the substrate, the front surface of the substrate is used. Processing has been done. Here, the surface state of the base (substrate or the like) is largely involved in the adhesion between the thin film and the substrate or the like. It is known that when a thin film is formed after the surface of a substrate or the like is roughened in advance, the adhesion between the thin film and the substrate or the like is enhanced by a so-called “anchor effect”. On the other hand, a substrate having a rough surface can be used when a capacitor having a small area and a large capacitance is formed. Furthermore, since the surface area is increased, the area for receiving light can be increased in a solar cell or the like.
Therefore, an efficient and simple method for roughening the surface of a substrate or the like has been sought.

基板等の表面を凹凸状に荒らす方法として、アルミナ等の粉を使用した「ブラスト法」が知られている。しかしこの方法では、表面の粗度を自在にコントロールすることはできるが、表面に破砕層が形成されてしまう。破砕層とは、物理的な衝撃による歪みが残留し、または、物理的な破壊によって分離された組織が、再び母材に打ち込まれることによって形成された不完全な組成の層である。破砕層の上に薄膜を形成すると、破砕層から剥離が起こるため、薄膜と基板等との密着性はかえって低下する場合がある。   As a method for roughening the surface of a substrate or the like, a “blasting method” using a powder of alumina or the like is known. However, with this method, the roughness of the surface can be freely controlled, but a crushed layer is formed on the surface. The fractured layer is a layer having an incomplete composition formed by a strain remaining due to physical impact remaining or a structure separated by physical fracture being driven again into a base material. When a thin film is formed on the crushed layer, peeling occurs from the crushed layer, so that the adhesion between the thin film and the substrate may be lowered.

一方、化学的なエッチングによって表面を荒らす方法もしばしば用いられる。例えば、KOH溶液やTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)溶液などの結晶方向依存性溶液を用いたエッチングが行われる。しかし、結晶方向依存性溶液を用いたエッチングは特定の結晶性材料のみにしか用いることができず、表面を凹凸の程度を制御することは容易ではない。また、ウエットプロセスは、管理が面倒であるという問題や再現性が低いという問題もあった。   On the other hand, a method of roughening the surface by chemical etching is often used. For example, etching using a crystal orientation dependent solution such as a KOH solution or a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) solution is performed. However, etching using a crystal orientation dependent solution can be used only for a specific crystalline material, and it is not easy to control the degree of unevenness on the surface. In addition, the wet process has problems such as troublesome management and low reproducibility.

一方、ドライエッチングで基板等の表面を凹凸に荒らす方法として、基板表面のポジレジストを熱収縮させて形成した凹凸面を利用して、シリコン(Si)基板を突起状に加工するという方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、基板表面にポジレジストを形成し、それを熱収縮させることによって凹凸面を形成する。そして、凹凸面を有するポジレジストをマスクとして、基板をエッチングすることによって基板を突起状に加工する。そして、最後に、残存しているポジレジストを除去する。   On the other hand, as a method of roughening the surface of a substrate or the like by dry etching, there is disclosed a method of processing a silicon (Si) substrate into a protrusion shape using an uneven surface formed by thermally shrinking a positive resist on the substrate surface. (For example, refer to Patent Document 1). In this method, a concavo-convex surface is formed by forming a positive resist on the substrate surface and thermally shrinking it. Then, the substrate is processed into a protruding shape by etching the substrate using a positive resist having an uneven surface as a mask. Finally, the remaining positive resist is removed.

また、炭素及びフッ素を含むガスとアルミニウム製電極を用いてプラズマを発生させ、これにより基板等の表面を凹凸に荒らす方法、レジストマスクの残留物を利用して基板等の表面を凹凸に荒らす方法も開示されている(例えば、特許文献2参照)。   Also, a method of generating plasma using a gas containing carbon and fluorine and an electrode made of aluminum and thereby roughing the surface of the substrate or the like, and a method of roughening the surface of the substrate or the like using the residue of the resist mask Is also disclosed (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、特許文献1に開示されている方法では、凹凸の緻密さや大きさの詳細な制御が難しいという問題があった。また、凹凸面を形成するためのマスクとして新たに薄膜を形成する必要があり、工程が複雑であった。   However, the method disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to precisely control the density and size of the unevenness. In addition, it is necessary to newly form a thin film as a mask for forming an uneven surface, and the process is complicated.

特許文献2に開示された方法では、ある限られた条件下では凹凸が発生するものの適応範囲が狭いという問題があった。また、レジストマスクの残留物を利用して基板等の表面を凹凸に荒らす方法でも、残留物の量、分布などを制御することができず所望の凹凸が得られないという問題があった。
特開平8−213554号公報 特開平6−173043号公報
The method disclosed in Patent Document 2 has a problem in that the range of application is narrow although unevenness occurs under certain limited conditions. In addition, there is a problem that even if the surface of the substrate or the like is roughened using the residue of the resist mask, the amount and distribution of the residue cannot be controlled and the desired unevenness cannot be obtained.
JP-A-8-213554 JP-A-6-173043

本発明は、基板表面もしくは薄膜上に、その大きさや分布の詳細な制御がされた凹凸面を形成することのできる表面処理方法及び表面処理装置を提供するものである。   The present invention provides a surface treatment method and a surface treatment apparatus capable of forming a concavo-convex surface whose size and distribution are controlled in detail on a substrate surface or thin film.

本発明の一態様によれば、基板上に粒子を散布する工程と、前記基板の処理面に付着させた粒子をマスクとして、前記基板をプラズマエッチング処理する工程と、を備え、前記粒子を散布する工程は、前記粒子を帯電させる工程と、粒子散布手段と前記基板の間に電界を形成する工程と、を含み、前記粒子を散布する工程において、布密度に基づいて導入量が制御された前記粒子を散布ガスとともに拡散させることを特徴とする表面処理方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, spraying the steps of spraying particles onto a substrate, as a mask the deposited particles to the processing surface of the substrate, and a step of plasma etching said substrate, said particles step includes a step of charging the particles, comprising the steps of forming an electric field between the substrate and sprinkling means, in the step of spraying the particles, is introduced amount based on scatterplot density is controlled to be In addition, a surface treatment method is provided in which the particles are diffused together with the spray gas.

本発明の他の一態様によれば、基板を載置するステージと、前記ステージに載置された前記基板の処理面に粒子を散布し、付着させる粒子散布手段と、前記ステージを減圧雰囲気に維持可能なチャンバと、前記チャンバの内部に形成されたプラズマ発生室と、プラズマエッチング処理する際に、前記プラズマ発生室にプラズマを発生させる手段と、前記プラズマ発生室に反応ガスを導入する手段と、を備え、前記粒子散布手段と前記ステージのいずれか一方には直流電源が接続され、前記粒子散布手段と前記ステージのいずれか他方は接地されており、前記粒子散布手段は、布密度に基づいて導入量が制御された前記粒子を散布ガスとともに拡散させることを特徴とする表面処理装置が提供される。

According to another aspect of the present invention, a stage for mounting the substrate, particles are dispersed treated surface of the substrate placed on the stage, and sprinkling means for attaching, said stage vacuum atmosphere A sustainable chamber; a plasma generation chamber formed in the chamber; means for generating plasma in the plasma generation chamber when performing plasma etching; and means for introducing a reactive gas into the plasma generation chamber , wherein the the particle spraying means one of the stages is connected to a DC power source, the other of the stage and the particle spraying unit is grounded, the particle spraying unit, the scatterplot density There is provided a surface treatment apparatus characterized in that the particles whose introduction amount is controlled are diffused together with a spray gas.

本発明によれば、基板表面もしくは薄膜上に、簡単に、その大きさや分布の詳細な制御がされた凹凸面を形成することのできる、表面処理方法及び表面処理装置を提供することができる。そのため、産業上のメリットは多大である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the surface treatment method and surface treatment apparatus which can form the uneven | corrugated surface by which the magnitude | size and distribution were controlled in detail easily on the substrate surface or a thin film can be provided. Therefore, the industrial merit is great.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の第一の実施形態にかかる表面処理方法を説明するための工程断面図である。
また、図2は、本実施形態において用いることができる散布装置とプラズマ処理装置の構造を例示する模式図である。すなわち、図2(a)は散布装置の構造を表し、図2(b)はプラズマ処理装置の構造を表す。
まず、図1(a)に表した基板10上に、図1(b)に表したように微粒子(粒子)11を散布する。基板10としては、石英やソーダガラスなどからなるガラス基板の他、シリコン(Si)ウェーハやその他各種の半導体、誘電体、絶縁体などの基板を用いることができる。本実施形態においては、基板10とその表面に散布する微粒子11とを同一の材質としている。同一の材質とすれば、後述するように、プラズマ処理(エッチング処理)後、マスクとしての微粒子11が残留していても、それを必ずしもすべて除去する必要はない。もし、微粒子11の除去が完全に行われなかった場合でも、同一の材質なら異物(不純物)とはならないからである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process cross-sectional view for explaining a surface treatment method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view illustrating the structure of a spraying apparatus and a plasma processing apparatus that can be used in this embodiment. That is, FIG. 2A shows the structure of the spraying apparatus, and FIG. 2B shows the structure of the plasma processing apparatus.
First, fine particles (particles) 11 are dispersed on the substrate 10 shown in FIG. 1A as shown in FIG. As the substrate 10, in addition to a glass substrate made of quartz or soda glass, a substrate such as a silicon (Si) wafer, various other semiconductors, dielectrics, and insulators can be used. In the present embodiment, the substrate 10 and the fine particles 11 dispersed on the surface thereof are made of the same material. If the same material is used, it is not always necessary to remove all the fine particles 11 as a mask after the plasma treatment (etching treatment), as will be described later. This is because even if the fine particles 11 are not completely removed, the same material does not become a foreign substance (impurity).

本具体例においては、便宜上、基板10をシリコン(Si)ウェーハとし微粒子11をシリコン(Si)の微粒子として説明することとする。ただし、本発明はこれに限定されるわけではなく、各種の半導体、誘電体、絶縁体などの基板または薄膜として採用されているあらゆる材質のもの(例えば、化合物半導体、アルミナ、SiO、SiC、Cなど)に適用が可能である。また、対象も基板に限定されるものではなく、例えば、基板上に成膜された層間絶縁膜や各種金属膜などにも適用が可能である。
シリコン(Si)の微粒子11の散布は、図2(a)に表した散布装置31を用いて、基板10上に均一に散布する。図2(a)に表した散布装置31については後述する。
In this specific example, for the sake of convenience, the substrate 10 will be described as a silicon (Si) wafer, and the particles 11 will be described as silicon (Si) particles. However, the present invention is not limited to this, and any material (for example, compound semiconductor, alumina, SiO 2 , SiC, etc.) employed as a substrate or thin film of various semiconductors, dielectrics, insulators, etc. C). Further, the object is not limited to the substrate. For example, the present invention can be applied to an interlayer insulating film or various metal films formed on the substrate.
The fine particles 11 of silicon (Si) are dispersed uniformly on the substrate 10 using the dispersing device 31 shown in FIG. The spraying device 31 illustrated in FIG. 2A will be described later.

次に、図2(b)に表したプラズマ処理装置41を用いて、図1(c)に表したようにプラズマPを用いたエッチングを施す。この時、反応ガスとしては、例えば、フッ素系ガス(例えば、CFなど)と酸素ガスとの混合ガスなどを用いることができるが、これに限定されるわけではなくシリコン(Si)をエッチング可能なガスを適宜選択することができる。本具体例においては、反応ガスとしてCFと酸素ガスの混合ガスを用いる。エッチング条件としては、例えば、ガス流量比をCF:酸素ガス=1:1とし、高周波電力を700W、処理圧力を30Paとすることができる。図2(b)に例示したプラズマ処理装置41については後述する。 Next, etching using plasma P is performed as shown in FIG. 1C using the plasma processing apparatus 41 shown in FIG. At this time, as the reactive gas, for example, a mixed gas of fluorine-based gas (for example, CF 4 ) and oxygen gas can be used, but the present invention is not limited to this, and silicon (Si) can be etched. A suitable gas can be selected as appropriate. In this specific example, a mixed gas of CF 4 and oxygen gas is used as a reaction gas. As etching conditions, for example, the gas flow rate ratio can be CF 4 : oxygen gas = 1: 1, the high frequency power can be 700 W, and the processing pressure can be 30 Pa. The plasma processing apparatus 41 illustrated in FIG. 2B will be described later.

このようにして、プラズマPを発生させて生成したイオンやラジカルにより、基板10の表面をエッチングする。この時、基板10の表面のうちシリコン(Si)の微粒子11が存在する部分は、シリコン(Si)の微粒子11が先にエッチングされ、基板10のエッチングは阻害される。すなわち、結果的にシリコン(Si)の微粒子11は、マスクと同じ作用を果たす。そして、シリコン(Si)の微粒子11が存在しない部分は、基板10がエッチングされる。   In this way, the surface of the substrate 10 is etched by the ions and radicals generated by generating the plasma P. At this time, the portion of the surface of the substrate 10 where the silicon (Si) fine particles 11 are present is etched first, and the etching of the substrate 10 is hindered. That is, as a result, the silicon (Si) fine particles 11 perform the same function as the mask. Then, the substrate 10 is etched in a portion where the silicon (Si) fine particles 11 are not present.

エッチングを続けると、シリコン(Si)の微粒子11はエッチング除去され、図1(d)に表したように、基板10の表面に凹凸面12が形成される。ここで、基板10と微粒子11とは同一の材質(Si)なので、残留したマスク材(微粒子11)がある場合でも異物(不純物)とはならない。そのため、必ずしも完全な除去を行う必要はない。   When the etching is continued, the silicon (Si) fine particles 11 are removed by etching, and an uneven surface 12 is formed on the surface of the substrate 10 as shown in FIG. Here, since the substrate 10 and the fine particles 11 are the same material (Si), even if there is a remaining mask material (fine particles 11), they do not become foreign matters (impurities). Therefore, it is not always necessary to perform complete removal.

本実施形態におけるシリコン(Si)の微粒子11の大きさは、0.1〜10μmの範囲で選択したが、これに限定されるものではなく、所望の凹凸を得るため微粒子11の大きさを適宜変更することができる。すなわち、大きな凹凸を得るためには大きな微粒子11を選択し、小さな凹凸を得るためには小さな微粒子11を選択するようにすればよい。また、シリコン(Si)の微粒子11の散布密度(単位面積あたりの散布量)を少なくすれば粗な(幅の広い)凹凸を得ることができ、散布密度(単位面積あたりの散布量)を大きくすれば密な(幅の狭い)凹凸を得ることができる。このように、シリコン(Si)の微粒子11の大きさや散布密度(単位面積あたりの散布量)を制御することによって、凹凸面12の凹凸の大きさ、幅、形状などを制御できる。また、基板10上の凹凸の分布を均一にするだけではなく、場所により散布の量を調整することにより凹凸の分布を調整することもできる。   The size of the silicon (Si) fine particles 11 in the present embodiment is selected in the range of 0.1 to 10 μm, but is not limited to this, and the size of the fine particles 11 is appropriately selected in order to obtain desired irregularities. Can be changed. In other words, the large fine particles 11 may be selected to obtain large irregularities, and the small fine particles 11 may be selected to obtain small irregularities. Further, if the spraying density (spreading amount per unit area) of the silicon (Si) fine particles 11 is reduced, rough (wide) irregularities can be obtained, and the spraying density (spreading amount per unit area) is increased. If so, dense (narrow) irregularities can be obtained. Thus, the size, width, shape, and the like of the uneven surface 12 can be controlled by controlling the size and distribution density (dispersion amount per unit area) of the silicon (Si) fine particles 11. In addition to making the unevenness distribution on the substrate 10 uniform, the unevenness distribution can be adjusted by adjusting the amount of spraying depending on the location.

次に、図2(a)及び(b)に表した装置について説明する。
図2(a)に例示した散布装置31は、チャンバ32と、チャンバ32内に設けられ基板10を載置するステージ33と、を備える。チャンバ32の天井部分には、微粒子散布手段(粒子散布手段)30が設けられている。微粒子散布手段30は、チャンバ32の天井部分に接続される散布管34と、散布管34の他端に接続される混合器38と、を備えている。混合器38には、微粒子11を混合器38に導入するための微粒子導入管(粒子導入管)37と、散布ガスG1を混合器38に導入するための散布ガス導入管36と、が接続されている。また、混合器38には直流電源39が接続されており、ステージ33は接地されている。ステージ33はステージ移動手段40に接続されている。チャンバ32の底部には排気管35が接続されている。なお、微粒子散布手段30のうち、混合器38は必須の要素ではない。例えば、散布ガス導入管36に直接、微粒子導入管37と直流電源39が接続されるようにしても良く、また、微粒子導入管37から微粒子11を散布ガスG1により導入するようにしても良い。
Next, the apparatus shown in FIGS. 2A and 2B will be described.
The spraying device 31 illustrated in FIG. 2A includes a chamber 32 and a stage 33 provided in the chamber 32 and on which the substrate 10 is placed. A fine particle spraying means (particle spraying means) 30 is provided on the ceiling portion of the chamber 32. The fine particle spraying means 30 includes a spray pipe 34 connected to the ceiling portion of the chamber 32, and a mixer 38 connected to the other end of the spray pipe 34. Connected to the mixer 38 are a fine particle introduction pipe (particle introduction pipe) 37 for introducing the fine particles 11 into the mixer 38 and a spray gas introduction pipe 36 for introducing the spray gas G1 into the mixer 38. ing. The mixer 38 is connected to a DC power source 39, and the stage 33 is grounded. The stage 33 is connected to the stage moving means 40. An exhaust pipe 35 is connected to the bottom of the chamber 32. Of the fine particle spraying means 30, the mixer 38 is not an essential element. For example, the particulate introduction pipe 37 and the DC power supply 39 may be directly connected to the dispersion gas introduction pipe 36, or the particulate 11 may be introduced from the particulate introduction pipe 37 by the dispersion gas G1.

次に、散布装置31の作用を説明する。
まず、搬送手段(図示せず)により、基板10をチャンバ32内に搬入する。搬入された基板10は、ステージ33に受け渡され、載置される。散布ガスG1が散布ガス導入管36を介して混合器38に導入される、一方、所定量の微粒子11も微粒子導入管37を介して混合器38に導入される。ここで、前述のように微粒子11の導入量は散布密度(単位面積あたりの散布量)と基板10の大きさを考慮の上、決められる。また、散布ガスG1の圧力や流速も、微粒子11の導入量や散布速度を考慮の上決められる。
このようにして、微粒子11が散布管34から散布ガスG1とともに拡散するように、チャンバ32内に散布される。本具体例においては、散布ガスG1としてNガスを使用したが、これに限定されるわけではなく、清浄性や反応性などを考慮してガスを適宜選択して使用することができる。基板10や微粒子11の変質などを防止するためには、反応性が低いものを選択することが望ましい。具体的には、散布ガスG1としては、前述のNガスのほか、希ガス(He、Ar、Ne、Kr、Xe、Rnなど)、乾燥空気などやこれらの混合ガスなどを用いることができる。
Next, the operation of the spraying device 31 will be described.
First, the substrate 10 is carried into the chamber 32 by a conveying means (not shown). The board | substrate 10 carried in is delivered to the stage 33, and is mounted. The spray gas G1 is introduced into the mixer 38 through the spray gas introduction pipe 36, while a predetermined amount of the fine particles 11 are also introduced into the mixer 38 through the fine particle introduction pipe 37. Here, as described above, the introduction amount of the fine particles 11 is determined in consideration of the distribution density (dispersion amount per unit area) and the size of the substrate 10. Further, the pressure and flow rate of the spray gas G1 are also determined in consideration of the introduction amount of the fine particles 11 and the spray speed.
In this way, the fine particles 11 are sprayed in the chamber 32 so as to diffuse from the spray pipe 34 together with the spray gas G1. In this specific example, N 2 gas is used as the spray gas G1, but the present invention is not limited to this, and the gas can be appropriately selected and used in consideration of cleanliness and reactivity. In order to prevent the substrate 10 and the fine particles 11 from being deteriorated, it is desirable to select one having low reactivity. Specifically, as the spray gas G1, in addition to the N 2 gas described above, a rare gas (He, Ar, Ne, Kr, Xe, Rn, etc.), dry air, or a mixed gas thereof can be used. .

本具体例では、前述のように基板10を載置するステージ33は接地され、混合器38には直流電源39が接続されている。そのため、混合器38を負極として直流高電圧をかけ、ステージ33上の基板10との間に静電電界をつくりだすことができる。微粒子11は負に帯電し、帯電した微粒子11は電気力線に沿うようにして、正極の基板10に到達する。そのため、効率よく微粒子11を基板10に散布することができる。また、微粒子11の散布時に、ステージ移動手段40により、基板10の位置を移動させることにより、基板上の微粒子11の分布調整をすることができる。具体的には、ステージ移動手段40により、ステージ33を回転させたり、水平移動させることができるが、移動手段を微粒子散布手段30にもうけて微粒子散布手段30が基板10に対して移動できるようにしても良い。   In this specific example, as described above, the stage 33 on which the substrate 10 is placed is grounded, and the DC power source 39 is connected to the mixer 38. Therefore, a high DC voltage can be applied using the mixer 38 as a negative electrode, and an electrostatic field can be created between the substrate 10 and the stage 33. The fine particles 11 are negatively charged, and the charged fine particles 11 reach the positive electrode substrate 10 along the lines of electric force. Therefore, the fine particles 11 can be efficiently dispersed on the substrate 10. Further, when the fine particles 11 are dispersed, the distribution of the fine particles 11 on the substrate can be adjusted by moving the position of the substrate 10 by the stage moving means 40. Specifically, the stage 33 can be rotated or horizontally moved by the stage moving unit 40, but the moving unit is provided to the fine particle spraying unit 30 so that the fine particle spraying unit 30 can move relative to the substrate 10. May be.

基板10への微粒子11の散布が終了すると、前述した搬入の時と逆の手順で、微粒子11の付いた基板10がチャンバ32外に搬出される。その後、必要があれば、排気管35に接続された図示しない排気手段により、チャンバ32内の残余の微粒子11が排出される。排出された微粒子11は、回収され再使用される。なお、排気管35からの排気は、微粒子11の散布中でも良い、この場合、気流の調整を行うことで微粒子11の散布速度や拡散性を高めることもできる。   When the spraying of the fine particles 11 onto the substrate 10 is completed, the substrate 10 with the fine particles 11 is carried out of the chamber 32 in the reverse procedure of the above-described loading. Thereafter, if necessary, the remaining fine particles 11 in the chamber 32 are discharged by an exhaust means (not shown) connected to the exhaust pipe 35. The discharged fine particles 11 are collected and reused. Note that the exhaust from the exhaust pipe 35 may be performed while the fine particles 11 are being sprayed. In this case, by adjusting the air flow, the spray speed and diffusibility of the fine particles 11 can be increased.

次に、図2(b)に表した、プラズマ処理装置41について説明する。
プラズマ処理装置41は、ステンレスなどの金属で作られたチャンバ42を備えている。チャンバ42内の上部には、上部電極44が設けられている。この上部電極44には高周波電源46が接続されている。高周波電源46からは、図示しないマッチング回路を介して、例えば、13.56MHzの高周波電圧が供給される。
Next, the plasma processing apparatus 41 shown in FIG.
The plasma processing apparatus 41 includes a chamber 42 made of a metal such as stainless steel. An upper electrode 44 is provided in the upper part of the chamber 42. A high-frequency power source 46 is connected to the upper electrode 44. For example, a high frequency voltage of 13.56 MHz is supplied from the high frequency power supply 46 through a matching circuit (not shown).

チャンバ42の側壁上部には、反応ガスG2を導入するガス導入管48が設けられている。このガス導入管48からは、エッチングする対象により選択された反応ガスG2を図示しない流量制御弁を介して導入する。チャンバ42の底面には排気管45が接続され、排気管45には図示しない圧力制御弁を介して真空ポンプなどの排気手段が接続されている。   A gas introduction pipe 48 for introducing the reaction gas G2 is provided on the upper side wall of the chamber 42. From this gas introduction pipe 48, the reaction gas G2 selected according to the object to be etched is introduced through a flow rate control valve (not shown). An exhaust pipe 45 is connected to the bottom surface of the chamber 42, and exhaust means such as a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 45 via a pressure control valve (not shown).

チャンバ42内の下部には、上部電極44に対向するようにステージ43が設けられている。基板10は、ステージ43に内蔵された図示しない静電チャックによりステージ43上に保持される。ステージ43には、バイアス用高周波電源装置47が接続され、これにより高周波電圧が印加される。   A stage 43 is provided in the lower part of the chamber 42 so as to face the upper electrode 44. The substrate 10 is held on the stage 43 by an electrostatic chuck (not shown) built in the stage 43. A high frequency power supply 47 for bias is connected to the stage 43, whereby a high frequency voltage is applied.

次に、プラズマ処理装置41の作用を説明する。
図示しない真空ポンプなどの排気手段を起動させ、チャンバ42内を所定圧力まで減圧する。ガス導入管48から反応ガスG2を所定量供給する。高周波電源46を起動させることによって、上部電極44とステージ43間に高周波電圧を印加し、本実施形態におけるプラズマ発生室49(上部電極44の下方)にプラズマPを生起させる。そして、このプラズマPにより反応ガスG2を分解、励起させることによりラジカル、イオンなどを生成する。生成されたラジカル、イオンなどは矢印Aの方向に下降するが、ステージ43にはバイアス用高周波電源装置47により高周波電圧が印加されているため、イオンが基板10の表面に方向性をもって導かれ迅速なエッチング処理が行われる。微粒子11の付いた基板10のエッチングの様子については、前述したので省略する。
Next, the operation of the plasma processing apparatus 41 will be described.
An exhaust unit such as a vacuum pump (not shown) is activated to reduce the pressure in the chamber 42 to a predetermined pressure. A predetermined amount of the reaction gas G2 is supplied from the gas introduction pipe. By starting the high frequency power supply 46, a high frequency voltage is applied between the upper electrode 44 and the stage 43, and the plasma P is generated in the plasma generation chamber 49 (below the upper electrode 44) in this embodiment. Then, the reaction gas G2 is decomposed and excited by the plasma P to generate radicals, ions, and the like. The generated radicals, ions, and the like descend in the direction of arrow A, but since a high frequency voltage is applied to the stage 43 by the high frequency power supply device 47 for biasing, ions are guided to the surface of the substrate 10 with directionality and quickly. Etching process is performed. Since the state of etching of the substrate 10 with the fine particles 11 has been described above, it will be omitted.

散布装置とプラズマ処理装置との間は、大気圧雰囲気としても良いが、例えば数十パスカル程度の減圧雰囲気、あるいはHe、Ar、Nなどの不活性ガスによりパージされた雰囲気とし、インライン式に基板が搬送されるようにすることが望ましい。散布装置31からプラズマ処理装置41へ基板10を搬送する際に、大気にさらさないようにすれば、表面に水分が付着したり酸化が進行することを防止できるからである。また、散布装置とプラズマ処理装置を接するように隣接して設け、装置間をシャッターなどで区切るようにすることがより望ましい。このようにすれば、装置の設置スペースが小さくなる上、搬送にかかる時間やその際の前述の不具合を解消できるからである。 The atmosphere between the spraying device and the plasma processing device may be an atmospheric pressure atmosphere. For example, a reduced-pressure atmosphere of about several tens of pascals or an atmosphere purged with an inert gas such as He, Ar, N 2, etc. It is desirable that the substrate be transported. This is because, when the substrate 10 is transported from the spraying device 31 to the plasma processing device 41, it is possible to prevent moisture from adhering to the surface and the progress of oxidation if it is not exposed to the atmosphere. Further, it is more desirable to provide the spraying device and the plasma processing device adjacent to each other so that the devices are separated by a shutter or the like. This is because the installation space for the apparatus is reduced, and the time required for conveyance and the above-described problems can be solved.

またさらに、これら微粒子散布装置とプラズマ処理装置とを一体化させてもよい。例えば、図3に例示した如く、ひとつのチャンバに微粒子散布手段30と、上部電極44、電源装置46、47などを設けることにより、微粒子の散布と、その後のプラズマ処理と、同一空間内で連続的に実施することが可能となる。   Still further, the fine particle spraying device and the plasma processing device may be integrated. For example, as illustrated in FIG. 3, by providing the fine particle dispersion means 30, the upper electrode 44, the power supply devices 46 and 47, etc. in one chamber, the fine particle dispersion and the subsequent plasma treatment are continuously performed in the same space. It becomes possible to carry out automatically.

本実施形態にかかる表面処理方法においては、基板10と同一の材質の微粒子11をエッチングの際のマスクとしている。そのため、残余のマスク材があってもそれを完全に除去する必要はなく、その結果、生産効率を上げることができる。また、散布する微粒子11の大きさ、散布密度(単位面積あたりの散布量)、散布位置などを制御することによって、凹凸の大きさ、形状、分布などを制御できる。   In the surface treatment method according to this embodiment, fine particles 11 made of the same material as that of the substrate 10 are used as a mask for etching. Therefore, it is not necessary to completely remove the remaining mask material, and as a result, the production efficiency can be increased. Further, the size, shape, distribution, and the like of the unevenness can be controlled by controlling the size, the spray density (spray amount per unit area), the spray position, and the like of the fine particles 11 to be sprayed.

以上説明した本実施形態によれば、基板表面に所望の凹凸面を効率的に形成でき、アンカー効果によって基板、薄膜などの密着性を改善することができるので、信頼性の高い半導体装置が生産可能となる。また、半導体装置において、狭い領域で容量の大きなキャパシタを形成する際にも用いることができるし、表面積が大きくなるため、太陽電池などにおいて、光を受ける面積を増大させることもできる。   According to the present embodiment described above, a desired uneven surface can be efficiently formed on the substrate surface, and the adhesion of the substrate, thin film, etc. can be improved by the anchor effect, so that a highly reliable semiconductor device is produced. It becomes possible. Further, in a semiconductor device, it can be used when a capacitor having a large capacity is formed in a narrow region, and since the surface area is increased, an area for receiving light in a solar cell or the like can be increased.

次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
本実施形態では、プラズマ処理対象物(基板、薄膜など)と微粒子11の材質が異なる場合に凹凸面を形成する方法について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, a method for forming an uneven surface when the material of the plasma processing object (substrate, thin film, etc.) and the fine particles 11 are different will be described.

本実施形態においては、プラズマ処理対象物(基板、薄膜など)と微粒子11の材質が異なる以外は、前述の場合と同じであるため、微粒子11の散布工程、散布装置31の説明は省略する。   In the present embodiment, except that the material of the plasma processing object (substrate, thin film, etc.) and the fine particles 11 are the same as described above, the description of the fine particle 11 spraying step and the spray device 31 is omitted.

プラズマ処理対象物(基板、薄膜など)と微粒子11の材質が異なる場合には、プラズマ処理対象物(基板、薄膜など)と微粒子11のエッチングレートの差、すなわち、選択比が比較的大きいことが重要な要素となる。   If the material of the plasma processing object (substrate, thin film, etc.) and the fine particles 11 are different, the difference in etching rate between the plasma processing object (substrate, thin film, etc.) and the fine particles 11, that is, the selectivity is relatively large. It becomes an important factor.

本発明者が独自に検討した結果、プラズマ処理対象物である基板10の材質がSiで、微粒子11の材質がSiOの場合の最適なプラズマ処理条件(エッチング条件)を見いだした。以下、これについて説明する。 As a result of independent studies by the present inventors, the optimum plasma processing conditions (etching conditions) were found in the case where the material of the substrate 10 as the plasma processing object is Si and the material of the fine particles 11 is SiO 2 . This will be described below.

プラズマ処理装置としては、ケミカルドライエッチング装置(CDE装置)を使用したが、装置構成及びその作用は公知のものであるので説明は省略する。ただし、散布装置31とケミカルドライエッチング装置の間は、大気圧雰囲気としても良いが、例えば数十パスカル程度の所定の減圧雰囲気、あるいはHe、Ar、Nなどの不活性ガスによりパージされた雰囲気とし、インライン式に基板が搬送されるようにすることが望ましい。散布装置31からケミカルドライエッチング装置へ基板10を搬送する際に、大気にさらさないようにすれば、表面に水分が付着したり酸化が進行することを防止できるからである。また、散布装置とケミカルドライエッチング装置を接するように隣接して設け、装置間をシャッターなどで区切るようにすることがより望ましい。このようにすれば、装置の設置スペースが小さくなる上、搬送にかかる時間やその際の前述の不具合を解消できるからである。なお、プラズマ処理(エッチング)の終点検出は、プラズマ発光に基づき行った。 As the plasma processing apparatus, a chemical dry etching apparatus (CDE apparatus) is used. However, since the apparatus configuration and its operation are well known, description thereof will be omitted. However, the atmosphere between the spraying device 31 and the chemical dry etching device may be an atmospheric pressure atmosphere. For example, a predetermined reduced pressure atmosphere of about several tens of Pascals or an atmosphere purged with an inert gas such as He, Ar, N 2 or the like. It is desirable that the substrate be conveyed in-line. This is because, when the substrate 10 is transported from the spraying device 31 to the chemical dry etching device, if it is not exposed to the atmosphere, it is possible to prevent moisture from adhering to the surface and oxidation from proceeding. More preferably, the spraying device and the chemical dry etching device are provided adjacent to each other so that the devices are separated by a shutter or the like. This is because the installation space for the apparatus is reduced, and the time required for conveyance and the above-described problems can be solved. Note that the end point of the plasma treatment (etching) was detected based on plasma emission.

図4〜図9は、本発明者が試作したサンプルA1〜サンプルA6の基板表面に形成した凹凸面12をそれぞれ表す写真である。   4 to 9 are photographs respectively showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of Samples A1 to A6 that were prototyped by the inventors.

基板としては、直径6インチのシリコンウェーハを用いた。各サンプルのプラズマ処理条件(エッチング条件)は以下の如くである。すべてのサンプルについて、マイクロ波パワーは700W、処理時間は約300秒である。また、微粒子11の平均直径は0.5μm程度とし、散布量としては基板1枚あたり4mm程度とした。 A silicon wafer having a diameter of 6 inches was used as the substrate. The plasma processing conditions (etching conditions) of each sample are as follows. For all samples, the microwave power is 700 W and the processing time is about 300 seconds. The average diameter of the fine particles 11 was about 0.5 μm, and the amount applied was about 4 mm 2 per substrate.

(サンプルA1)
基板温度:25℃、基板:N型半導体、圧力:30Pa、
反応ガス:CF/O/Cl:60sccm/150sccm/130sccm

(サンプルA2)
基板温度:25℃、基板:P型半導体、圧力:30Pa、
反応ガス:CF/O/Cl:60sccm/150sccm/130sccm

(サンプルA3)
基板温度:25℃、基板:N型半導体、圧力:30Pa、
反応ガス:CF/O/Cl:60sccm/150sccm/180sccm

(サンプルA4)
基板温度:25℃、基板:P型半導体、圧力:30Pa、
反応ガス:CF/O/Cl:60sccm/150sccm/180sccm

(サンプルA5)
基板温度:25℃、基板:N型半導体、圧力:30Pa、
反応ガス:CF/O/Cl:60sccm/240sccm/160sccm

(サンプルA6)
基板温度:25℃、基板:N型半導体、圧力:50Pa、
反応ガス:CF/O/Cl:210sccm/90sccm/160sccm

図4は、サンプルA1の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。すなわち、図4(a)は直径6インチの基板の端の凹凸面12を表し、図4(b)は直径6インチの基板の中心部の凹凸面12を表す。図中の、白黒のコントラストの濃淡により、凹凸が形成されていることがわかる。
(Sample A1)
Substrate temperature: 25 ° C., substrate: N-type semiconductor, pressure: 30 Pa,
Reaction gas: CF 4 / O 2 / Cl 2 : 60 sccm / 150 sccm / 130 sccm

(Sample A2)
Substrate temperature: 25 ° C., substrate: P-type semiconductor, pressure: 30 Pa,
Reaction gas: CF 4 / O 2 / Cl 2 : 60 sccm / 150 sccm / 130 sccm

(Sample A3)
Substrate temperature: 25 ° C., substrate: N-type semiconductor, pressure: 30 Pa,
Reaction gas: CF 4 / O 2 / Cl 2 : 60 sccm / 150 sccm / 180 sccm

(Sample A4)
Substrate temperature: 25 ° C., substrate: P-type semiconductor, pressure: 30 Pa,
Reaction gas: CF 4 / O 2 / Cl 2 : 60 sccm / 150 sccm / 180 sccm

(Sample A5)
Substrate temperature: 25 ° C., substrate: N-type semiconductor, pressure: 30 Pa,
Reaction gas: CF 4 / O 2 / Cl 2 : 60 sccm / 240 sccm / 160 sccm

(Sample A6)
Substrate temperature: 25 ° C., substrate: N-type semiconductor, pressure: 50 Pa,
Reaction gas: CF 4 / O 2 / Cl 2 : 210 sccm / 90 sccm / 160 sccm

FIG. 4 is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of the sample A1. 4A shows the uneven surface 12 at the end of the 6 inch diameter substrate, and FIG. 4B shows the uneven surface 12 at the center of the 6 inch diameter substrate. It can be seen that unevenness is formed by the contrast of black and white contrast in the figure.

図5は、サンプルA2の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。本サンプルは、サンプルA1と同じプラズマ処理条件(エッチング条件)であるが、基板がP型半導体であることが異なる。   FIG. 5 is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of the sample A2. This sample has the same plasma processing conditions (etching conditions) as Sample A1, except that the substrate is a P-type semiconductor.

図5(a)は直径6インチの基板の端の凹凸面12を表し、図5(b)は直径6インチの基板の中心部の凹凸面12を表す。図中の、白黒のコントラストの濃淡により、凹凸が形成されていることがわかる。   FIG. 5A shows the uneven surface 12 at the end of the 6 inch diameter substrate, and FIG. 5B shows the uneven surface 12 at the center of the 6 inch diameter substrate. It can be seen that unevenness is formed by the contrast of black and white contrast in the figure.

図6は、サンプルA3の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。本サンプルは、サンプルA1よりもCl量が多いことが異なる。図6(a)は直径6インチの基板の端の凹凸面12を表し、図6(b)は直径6インチの基板の中心部の凹凸面12を表す。図中の、白黒のコントラストの濃淡により、凹凸が形成されていることがわかる。 FIG. 6 is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of Sample A3. This sample is different in that the amount of Cl 2 is larger than that of sample A1. 6A shows the uneven surface 12 at the end of the 6 inch diameter substrate, and FIG. 6B shows the uneven surface 12 at the center of the 6 inch diameter substrate. It can be seen that unevenness is formed by the contrast of black and white contrast in the figure.

図7は、サンプルA4の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。本サンプルは、サンプルA3と同じプラズマ処理条件(エッチング条件)であるが、基板がP型半導体であることが異なる。   FIG. 7 is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of Sample A4. This sample has the same plasma processing conditions (etching conditions) as Sample A3, except that the substrate is a P-type semiconductor.

図7(a)は直径6インチの基板の端の凹凸面12を表し、図7(b)は直径6インチの基板の中心部の凹凸面12を表す。図中の、白黒のコントラストの濃淡により、凹凸が形成されていることがわかる。   FIG. 7A shows the uneven surface 12 at the end of the 6 inch diameter substrate, and FIG. 7B shows the uneven surface 12 at the center of the 6 inch diameter substrate. It can be seen that unevenness is formed by the contrast of black and white contrast in the figure.

図8は、サンプルA5の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。本サンプルは、サンプルA1よりもO量が大幅に多く、かつ、Cl量も多いことが異なる。 FIG. 8 is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of Sample A5. This sample is different in that the amount of O 2 is much larger than that of sample A1, and the amount of Cl 2 is also larger.

図8(a)は直径6インチの基板の端の凹凸面12を表し、図8(c)は直径6インチの基板の中心部の凹凸面12を表す。図8(b)は、図8(a)と図8(c)のほぼ中間位置の凹凸面12を表す。図中の、白黒のコントラストの濃淡により、凹凸が形成されていることがわかる。   FIG. 8A shows the uneven surface 12 at the end of the 6 inch diameter substrate, and FIG. 8C shows the uneven surface 12 at the center of the 6 inch diameter substrate. FIG. 8B shows the uneven surface 12 at a substantially intermediate position between FIGS. 8A and 8C. It can be seen that unevenness is formed by the contrast of black and white contrast in the figure.

図9は、サンプルA6の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。本サンプルは、サンプルA1よりもCF量とCl量が多くし、O量を減らし、チャンバ内の圧力を上げたことが異なる。 FIG. 9 is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of Sample A6. This sample differs from sample A1 in that the amount of CF 4 and Cl 2 are larger, the amount of O 2 is reduced, and the pressure in the chamber is increased.

図9(a)は直径6インチの基板の端の凹凸面12を表し、図9(c)は直径6インチの基板の中心部の凹凸面12を表す。図9(b)は、図9(a)と図9(c)のほぼ中間位置の凹凸面12を表す。図中の、白黒の濃淡により、凹凸が形成されていることがわかる。   FIG. 9A shows the uneven surface 12 at the end of the 6 inch diameter substrate, and FIG. 9C shows the uneven surface 12 at the center of the 6 inch diameter substrate. FIG. 9B shows the uneven surface 12 at a substantially intermediate position between FIGS. 9A and 9C. It can be seen that unevenness is formed by black and white shading in the figure.

図4(サンプルA1)の条件では、凹凸の小さな凹凸面12を有する表面を得ることができるのがわかる。図5(サンプルA2)の条件では、凹凸面12がほとんどできていないことがわかる。すなわち、サンプルA1の条件では、N型半導体には凹凸面12を形成できるがP型半導体には凹凸面12を形成できないことがわかる。   It can be seen that a surface having an uneven surface 12 with small unevenness can be obtained under the conditions of FIG. 4 (sample A1). It can be seen that the uneven surface 12 is hardly formed under the conditions of FIG. 5 (sample A2). That is, it can be seen that under the conditions of sample A1, the uneven surface 12 can be formed on the N-type semiconductor, but the uneven surface 12 cannot be formed on the P-type semiconductor.

図6(サンプルA3)の条件では、図4(サンプルA1)と比較して、より緻密で、より凹凸の大きな凹凸面12を形成できることがわかる。図7(サンプルA4)の条件では、同じP型半導体を対象にした図5(サンプルA2)に対し、凹凸面12を形成できることがわかる。   Under the conditions of FIG. 6 (sample A3), it can be seen that the concavo-convex surface 12 can be formed more densely and more concavo-convex than in FIG. 4 (sample A1). 7 (sample A4), it can be seen that the uneven surface 12 can be formed as compared to FIG. 5 (sample A2) for the same P-type semiconductor.

図8(サンプルA5)の条件では、図4(サンプルA1)と比較すると、より緻密で、より凹凸の大きな凹凸面12が形成できることがわかる。しかし、図6(サンプルA3)と比較すると、緻密さがやや劣っていることがわかる。図9(サンプルA6)の条件では、図8(サンプルA5)と比較して、凹凸の小さな凹凸面12が形成されていることがわかる。   Under the conditions of FIG. 8 (sample A5), it can be seen that the uneven surface 12 can be formed more densely and more uneven as compared with FIG. 4 (sample A1). However, compared with FIG. 6 (sample A3), it can be seen that the density is slightly inferior. It can be seen that, under the conditions of FIG. 9 (sample A6), a concavo-convex surface 12 having small concavities and convexities is formed as compared with FIG. 8 (sample A5).

すなわち、これらの結果から、反応ガス中のCl量を増やすことで、より緻密で、より凹凸の大きな凹凸面12を形成できることがわかった。また、Cl量ほど影響はないもののO量を増やしても、凹凸が大きくなることもわかった。これは、Cl量またはO量を増やすことで基板10(Si)のエッチングレートが増加し、微粒子11(SiO)のエッチングレートが低下するため、SiとSiOの選択比が大きくなったためである。 That is, from these results, it was found that by increasing the amount of Cl 2 in the reaction gas, it is possible to form the uneven surface 12 that is denser and has larger unevenness. It was also found that the unevenness increases even if the O 2 amount is increased, although there is no effect as much as the Cl 2 amount. This is because the etching rate of the substrate 10 (Si) is increased by increasing the amount of Cl 2 or O 2 and the etching rate of the fine particles 11 (SiO 2 ) is lowered, so that the selectivity ratio between Si and SiO 2 is increased. This is because.

なお、本実施形態で用いた反応ガスの成分であるCFもプラズマ処理(エッチング処理)には有用であるが、これに限定されるわけではなくフッ素原子を含むガスなら良い。具体的には、例えば、CFの代わりにNF、C,C,SFなどを用いることができる。また、微粒子11の材質をSiOFとしても同様の効果があることもわかった。 Note that CF 4 which is a component of the reactive gas used in this embodiment is also useful for the plasma treatment (etching treatment), but is not limited to this, and any gas containing fluorine atoms may be used. Specifically, for example, NF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SF 6 or the like can be used instead of CF 4 . It was also found that the same effect can be obtained by using SiOF as the material of the fine particles 11.

基板10の温度に関しては、サンプルA1〜サンプルA6に表す温度でも良いが、これより低い温度の方がより望ましいことがわかった。具体的には、基板温度は5℃〜25℃程度がより望ましい。   Regarding the temperature of the substrate 10, the temperatures shown in Sample A1 to Sample A6 may be used, but it has been found that a temperature lower than this is more desirable. Specifically, the substrate temperature is more preferably about 5 ° C to 25 ° C.

以上、まとめるとプラズマ処理対象物(基板、薄膜など)の表面の材質がSiであり微粒子11の材質がSiOまたはSiOFの時、望ましいプラズマ処理(エッチング処理)条件としては、反応ガスの成分がフッ素原子を含むガス、O、Clであり、その流量比は1:2.5:3程度が良いことがわかった。なお、基板温度を5℃〜25℃程度とすればより望ましいこともわかった。 In summary, when the material of the surface of the plasma processing object (substrate, thin film, etc.) is Si and the material of the fine particles 11 is SiO 2 or SiOF, as a desirable plasma processing (etching processing) condition, the component of the reactive gas is It was found that the gas containing fluorine atoms, O 2 and Cl 2 had a flow rate ratio of about 1: 2.5: 3. It has also been found that it is more desirable to set the substrate temperature to about 5 ° C. to 25 ° C.

なお、微粒子11の大きさや散布密度(単位面積あたりの散布量)、マイクロ波パワー、処理時間は、凹凸面12の微細さや凹凸の大きさを決める要素ではあるが、前述のSiとSiOまたはSiOFの選択比の最適プラズマ処理(エッチング処理)条件とは、直接的には関係しない。 The size and the dispersion density (application rate per unit area) of the fine particles 11, the microwave power, processing time, although an element determining the fineness or size of the unevenness of the uneven surface 12, the above-mentioned Si and SiO 2 or It is not directly related to the optimum plasma treatment (etching treatment) conditions for the SiOF selectivity.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

前述の各実施形態では、プラズマ処理装置として、RIE(Reactive Ion Etching)装置またはケミカルドライエッチング装置(CDE装置)を説明したが、本発明は、他の形式のプラズマ処理装置でも適応が可能である。例えば、CCP(Capacitively Coupled Plasma:容量結合型プラズマ)装置、ICP(Inductively Couppled Plasma)装置 、SWP(Surface Wave Plasma)装置などでも適応ができる。   In each of the above-described embodiments, the RIE (Reactive Ion Etching) apparatus or the chemical dry etching apparatus (CDE apparatus) has been described as the plasma processing apparatus. However, the present invention can be applied to other types of plasma processing apparatuses. . For example, a CCP (Capacitively Coupled Plasma) device, an ICP (Inductively Coupled Plasma) device, a SWP (Surface Wave Plasma) device, or the like can be applied.

プラズマ発生手段としても、高周波を用いるもので説明したが、これに限定されるものではなく、マイクロ波を用いるもの、イオン源を用いるもの、ヘリコン波を用いるものであっても良い。   The plasma generating means has been described as using a high frequency, but is not limited to this, and a means using a microwave, an ion source, or a helicon wave may be used.

本発明において用いるプラズマ処理装置、散布装置のチャンバやこれらに付設される要素は、図示した形状、サイズのものには限定されず、その断面形状、壁面厚、開口の形状やサイズ、材質などは本発明の範囲内において適宜変更して同様の作用効果が得られ、これらも本発明の範囲に包含される。   The chambers of the plasma processing apparatus and the spraying apparatus used in the present invention and the elements attached to them are not limited to the illustrated shapes and sizes, but the cross-sectional shape, wall thickness, opening shape and size, material, etc. Within the scope of the present invention, the same effects can be obtained with appropriate modifications, and these are also included in the scope of the present invention.

また、チャンバの内部の配置関係についても、図示したものには限定されず、プラズマ処理・散布処理の内容や条件などを考慮して適宜決定することができる。   Further, the arrangement relationship inside the chamber is not limited to the illustrated one, and can be appropriately determined in consideration of the contents and conditions of the plasma treatment / spattering treatment.

本発明の第一の実施形態にかかる各工程を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating each process concerning 1st embodiment of this invention. 本発明で用いることのできる散布装置とプラズマ処理装置の構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the structure of the spraying apparatus and plasma processing apparatus which can be used by this invention. 散布装置とプラズマ処理装置とを一体化させた表面処理装置の構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the structure of the surface treatment apparatus which integrated the spreading | diffusion apparatus and the plasma processing apparatus. サンプルA1の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。It is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of sample A1. サンプルA2の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。It is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of sample A2. サンプルA3の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。It is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of sample A3. サンプルA4の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。It is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of sample A4. サンプルA5の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。It is a photograph showing the uneven surface 12 formed on the substrate surface of sample A5. サンプルA6の基板表面に形成された凹凸面12を表す写真である。It is a photograph showing the uneven | corrugated surface 12 formed in the board | substrate surface of sample A6.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
11 微粒子
12 凹凸面
30 微粒子散布手段
31 散布装置
32 チャンバ
33 ステージ
34 散布管
35 排気管
37 微粒子導入管
38 混合器
39 直流電源
41 プラズマ処理装置
42 チャンバ
43 ステージ
44 上部電極
45 排気管
46 高周波電源
47 バイアス用高周波電源装置
48 ガス導入管
G1 散布ガス
G2 反応ガス
P プラズマ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Fine particle 12 Uneven surface 30 Fine particle dispersion means 31 Dispersion device 32 Chamber 33 Stage 34 Dispersion pipe 35 Exhaust pipe 37 Fine particle introduction pipe 38 Mixer 39 DC power supply 41 Plasma processing apparatus 42 Chamber 43 Stage 44 Upper electrode 45 Exhaust pipe 46 High frequency Power supply 47 Bias high-frequency power supply 48 Gas introduction pipe G1 Spray gas G2 Reactive gas P Plasma

Claims (7)

基板上に粒子を散布する工程と、
前記基板の処理面に付着させた粒子をマスクとして、前記基板をプラズマエッチング処理する工程と、
を備え、
前記粒子を散布する工程は、
前記粒子を帯電させる工程と、
粒子散布手段と前記基板の間に電界を形成する工程と、
を含み、
前記粒子を散布する工程において、布密度に基づいて導入量が制御された前記粒子を散布ガスとともに拡散させることを特徴とする表面処理方法。
A step of dispersing particles on a substrate ;
As a mask particles deposited on the treated surface of the substrate, a step of the substrate to plasma etching process,
With
The step of dispersing the particles includes
Charging the particles;
Forming an electric field between the particle spreading means and the substrate;
Including
Surface treatment method characterized by diffusing in the step of spraying said particles, said particles amount introduced is controlled based on the scatterplot density with sparging gas.
前記粒子は、前記基板の処理面と同一の材質からなることを特徴とする請求項記載の表面処理方法。 The particles, surface treatment method according to claim 1, characterized in that the same material as the processing surface of the substrate. 前記基板の処理面の材質はSiであり、前記粒子の材質はSiOまたはSiOFであることを特徴とする請求項記載の表面処理方法。 The material of the surface of the substrate is Si, a surface processing method according to claim 1, wherein the material of the particles are SiO 2 or SiOF. 前記プラズマエッチング処理する工程は、
チャンバ内を大気圧よりも減圧する工程と、
前記チャンバ内に反応ガスを導入する工程と、
前記チャンバ内にプラズマを発生させる工程と、
前記プラズマにより反応ガスを分解、活性化させて前記基板のプラズマエッチング処理を行う工程と、
を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の表面処理方法。
The plasma etching process includes
Reducing the pressure in the chamber below atmospheric pressure;
Introducing a reaction gas into the chamber;
Generating plasma in the chamber;
Performing a plasma etching process on the substrate by decomposing and activating a reactive gas by the plasma; and
The surface treatment method according to any one of claims 1-3, characterized in that it comprises a.
前記プラズマエッチング処理する工程は、
チャンバ内を大気圧よりも減圧する工程と、
前記チャンバ内に反応ガスを導入する工程と、
前記チャンバ内にプラズマを発生させる工程と、
前記プラズマにより反応ガスを分解、活性化させて前記基板のプラズマエッチング処理を行う工程と、
を含み、
前記反応ガスは、フッ素を含むガスと、酸素ガスと、塩素ガスと、の混合ガスであり、その成分の体積比が1:2.5:3であることを特徴とする請求項記載の表面処理方法。
The plasma etching process includes
Reducing the pressure in the chamber below atmospheric pressure;
Introducing a reaction gas into the chamber;
Generating plasma in the chamber;
Performing a plasma etching process on the substrate by decomposing and activating a reactive gas by the plasma; and
Including
The reaction gas is a gas containing fluorine, and oxygen gas and chlorine gas is a mixed gas, the volume ratio of the components is 1: 2.5: according to claim 3, characterized in that the 3 Surface treatment method.
基板を載置するステージと、
前記ステージに載置された前記基板の処理面に粒子を散布し、付着させる粒子散布手段と、
前記ステージを減圧雰囲気に維持可能なチャンバと、
前記チャンバの内部に形成されたプラズマ発生室と、
プラズマエッチング処理する際に、前記プラズマ発生室にプラズマを発生させる手段と、
前記プラズマ発生室に反応ガスを導入する手段と、
を備え、
前記粒子散布手段と前記ステージのいずれか一方には直流電源が接続され、前記粒子散布手段と前記ステージのいずれか他方は接地されており、
前記粒子散布手段は、布密度に基づいて導入量が制御された前記粒子を散布ガスとともに拡散させることを特徴とする表面処理装置。
A stage on which a substrate is placed;
A particle spraying means for spraying and adhering particles to the processing surface of the substrate placed on the stage;
A chamber capable of maintaining the stage in a reduced-pressure atmosphere;
A plasma generation chamber formed inside the chamber;
Means for generating plasma in the plasma generation chamber when performing plasma etching;
Means for introducing a reactive gas into the plasma generation chamber;
With
A DC power source is connected to one of the particle spraying means and the stage, and the other of the particle spraying means and the stage is grounded,
The particle spraying unit, the surface treatment apparatus for causing the particles to the amount introduced is controlled based on the scatterplot density diffused with spraying gas.
前記粒子の散布は前記プラズマ発生室において実施されることを特徴とする請求項記載の表面処理装置。 The surface treatment apparatus according to claim 6, wherein the particles are dispersed in the plasma generation chamber.
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