JP4702938B2 - 表面処理方法及び表面処理装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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N2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N2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。
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。
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。
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。
基板温度:25℃、基板:N型半導体、圧力:30Pa、
反応ガス:CF4/O2/Cl2:60sccm/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:CF4/O2/Cl2:60sccm/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:CF4/O2/Cl2:60sccm/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:CF4/O2/Cl2:60sccm/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:CF4/O2/Cl2:60sccm/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:CF4/O2/Cl2:210sccm/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。
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
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、散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。 - 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1記載の表面処理方法。
- 前記基板の処理面の材質はSiであり、前記粒子の材質はSiO2またはSiOFであることを特徴とする請求項1記載の表面処理方法。
- 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1〜3のいずれか1つに記載の表面処理方法。 - 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3記載の表面処理方法。 - 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、散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。 - 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6記載の表面処理装置。
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