JP2013128074A

JP2013128074A - 基体表面の傷の修復方法

Info

Publication number: JP2013128074A
Application number: JP2011277594A
Authority: JP
Inventors: Akisato Hirai; 聡里平井; Yoshinori Harada; 美徳原田; Kazuyoshi Arai; 一喜新井
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-19
Also published as: JP5861441B2

Abstract

【課題】基体表面の微細な傷を局部的に修復する方法を提供する。
【解決手段】
本発明は、傷の周辺部にプレカーサを供給し、紫外線レーザを傷部に照射することにより、局部的に基体表面の微細な傷を修復する。
【選択図】なし

Description

本発明は、基体表面の微細な傷の修復方法に関する。

半導体や液晶分野で用いる基体の表面の微細な傷は、光の散乱や透過率の低下などを引き起こすため、しばしば問題となる。これまで、この微細な傷を除去または修復する方法がいくつか提案されている。一般的に知られる方法は、化学的機械的研磨により、基体表面を傷の深さ以上研磨し、傷を除去するものである。しかしながら、この方法では傷を除去するのに、基板１枚当たり極めて時間を要し、生産性に欠けるという問題があった。

そこで、特許文献１では、傷が生じたガラス基体に、当該基体と屈折率の等しい平坦化物質を全面に塗布して、傷を修復する方法を提案している。しかしながら、この方法では傷の無い部分にまで平坦化物質を塗布せねばならず、原料の無駄が多い。また、基体が大型の場合には全面に均一に塗布することは極めて困難である。

特開平１０−３３３１３２公報

本発明の目的は、基体表面の微細な傷を局部的に修復する方法を提供することである。

本発明者らは、基体表面の微細な傷の修復において、傷周辺部にプレカーサを供給し、傷部に紫外線レーザを照射することによって微細な傷を修復することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は、基体表面の微細な傷周辺部にプレカーサを供給し、傷部に波長１５０〜３８０ｎｍの紫外線レーザを照射することで、前記傷部を前記プレカーサの反応物質で埋めることを特徴とする、基体表面の微細な傷の修復方法に関する。

まず、基体表面の傷周辺部にプレカーサを供給する方法について説明する。

本発明で用いる基体としては、石英ガラス基板やＳｉウエハーなどの表面に微細な傷があると特定用途に使用することができないものが好ましい。

本発明で用いるプレカーサとしては、傷を修復できるものであれば特に制限は無いが、取扱い易さを鑑みると金属―酸素結合を持つ化合物が用いられる。例えば、Ｓｉ−Ｏ結合、Ｔｉ−Ｏ結合、Ｚｒ−Ｏ結合を有する化合物を用いることができる。Ｓｉ−Ｏ結合を有する化合物の例としては、シリコーンオイル、テトラエトキシシランなどのシリコンアルコキシド、オクタメチルシクロテトラシロキサンなどの環状シロキサンなどが挙げられる。

これらのプレカーサのうち常温で液体であるプレカーサは、あらかじめ熱によって気化させて用いる。

プレカーサを供給する方法は特に限定されないが、例えばキャリアガスを用いて供給する方法がある。

次に、傷部に波長１５０〜３８０ｎｍの紫外線レーザを照射する方法について説明する。

本発明で用いる紫外線レーザの光径は特に限定されないが、傷部のみに紫外線レーザを照射するという点で、光径が傷部の大きさと同程度となるよう光学装置で調整し、照射することが好ましい。

紫外線レーザを照射する際の石英ガラス基体の温度は、プレカーサの結露が生じる温度より高くする必要がある。

紫外線レーザを照射する際の圧力は特に限定されず、大気圧下で行うこともできる。

紫外線レーザの照射時間は、傷の深さによって変動するもので、傷部が形成物質で埋まるまで照射すればよい。

ここで、紫外線レーザ照射の効果について述べる。レーザ照射の１つ目の効果は原料プレカーサの有機基を酸化分解することである。原料プレカーサは、金属原子、酸素原子のほか、例えばメチル基やエチル基などの有機基を持つ。この有機基の多くは、波長１５０〜３８０ｎｍの紫外光によって酸化分解されることが知られている。よって、原料プレカーサは紫外光照射によって、その構造内に金属―酸素結合のみが残り、これによって金属酸化物を形成する。

レーザ照射の２つ目の効果は、照射部で反応の活性を引き起こすことである。レーザ照射された部分では、励起や温度上昇により反応の活性化が起こることが知られている。よって、紫外線レーザを基体に照射することで、その部分の反応活性が高め、選択的に物質形成を進行させることができる。

本発明はこれらの効果を利用し、局部的に傷を修復するものである。

なお、本発明の傷修復方法において、紫外線レーザ照射と同時または紫外線レーザ照射後に熱処理を行うこともできる。紫外線レーザ照射後に形成される物質には、プレカーサが持つ有機基が残存する場合があり、傷部を有機基が残存する物質で修復すると、修復部が石英ガラス基体と異なる耐薬品性となる恐れがあるため、熱処理によって、残存する有機物を分解除去することが好ましい。

熱処理の温度は特に限定されないが、有機物を確実に分解できる点で５００℃以上、石英ガラス基体の変形が生じない点で１０００℃以下の範囲が好ましい。

熱処理時間は特に限定されないが、必要十分な熱処理を施すことができる点で５分から１時間の範囲が好ましい。

本発明の傷修復方法において、紫外線レーザ照射後または熱処理後にエッチング処理を行なうこともできる。図１に示すように、傷を修復した後、その傷の深さ以上の厚みをエッチング処理すれば、表面の平滑性を維持しつつ、元の傷部を除去することができる。

エッチングの方法は特に限定されず、乾式エッチングでも湿式エッチングでも良い。基体が石英ガラスの場合、乾式エッチングとしては四フッ化メタン、湿式エッチングとしてはフッ化水素酸が広く利用されている。

このエッチング処理は、基体を構成する物質以外の金属原子を含有するプレカーサにより傷を修復した場合に特に有用である。例えば石英ガラス基体に対して上記のようなプレカーサで傷を修復した場合、修復部と石英ガラス基体の屈折率が異なるため、修復部で光学的異常が発生する可能性がある。そこで、修復部と石英ガラス基体を、それぞれのエッチングレートがほぼ等しくなるエッチング条件で、傷の深さ以上の厚みをエッチングし、表面の平滑性を維持しつつ、修復部および元の傷部を除去する。

例えば、プレカーサにＴｉ−Ｏ結合を有する化合物を用いれば、傷部にはＴｉＯ_２が形成される。ＴｉＯ_２はフッ化水素酸ではエッチングされない。ＴｉＯ_２の湿式エッチング液としては、例えば炭酸アンモニウムと過酸化水素の混合溶液がある（特開２００４−７１５８５号公報参照）。石英ガラスは当該混合溶液ではエッチングされない。よって、ＴｉＯ_２と石英ガラス基体は、フッ化水素酸と炭酸アンモニウムと過酸化水素を適当な濃度で混合した混合溶液によって、同レートでエッチングされ、表面の平滑性を維持しつつ、元の傷部を除去することができる。

本発明により基体表面の微細な傷を局部的に修復することが可能となる。

本発明に係るエッチング処理を示す概略図であり、（ａ）はエッチング処理前、（ｂ）はエッチング処理後を示す。実施例２における、シリカ膜の写真である。実施例２における、シリカ膜の赤外スペクトルである。実施例３における、シリカ膜の赤外スペクトルである。

以下に実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は係る実施例に限定されるものではない。

なお、赤外スペクトルはフーリエ変換赤外分光光度計（（株）島津製作所製、商品名「ＩＲＰｒｅｓｔｉｇｅ−２１」）を用いて、測定した。

実施例１
テトラエトキシシランをプレカーサ、石英ガラス板（２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ）を基体とし、下記の要領で石英ガラス膜を得た。

まず、テトラエトキシシランを７０℃に加熱し気化させ、これを、空気をキャリアガスとして、１８０℃に加熱した上記石英ガラス板に供給した。ここに、石英ガラス板の上方から光径８ｍｍ□（８ｍｍ角）のＡｒＦレーザ（波長１９３ｎｍ）を、大気圧下で３３０Ｊ／ｃｍ^２の照射量を照射した。この結果、基体上で膜が形成していることを接触式段差計（ｓｏｌｏａｎ社製、商品名「ＤＥＫＴＡＫ３０３０」）にて確認した。

実施例２
テトラエトキシシランをプレカーサ、Ｓｉウエハ（２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．７３ｍｍ）を基体とし、実施例１と同様の方法により基体上に膜を形成した。図２にレーザ照射後の基体の写真を示す。膜はレーザ照射部に選択的に形成されており、レーザによって局部的に膜を形成できたことを確認した。

また、図３に膜の赤外スペクトルを示す。これによると、膜には１０８０ｃｍ^−１にＳｉＯ振動のピークが観測された。また、このピークのピーク形状はＳｉＯ_２熱酸化膜のピーク形状に類似している。このことから、Ｓｉウエハ上にシリカ質の膜が形成されたと考えられる。

実施例３
オクタメチルシクロテトラシロキサンをプレカーサ、Ｓｉウエハ（２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．７３ｍｍ）を基体とし、下記の要領で石英ガラス膜を得た。

まず、オクタメチルシクロテトラシロキサンを７０℃に加熱し気化させ、これを、空気をキャリアガスとして、３００℃に加熱した上記石英ガラス板に供給した。ここに、Ｓｉウエハの上方から光径８ｍｍ□（８ｍｍ角）のＡｒＦレーザ（波長１９３ｎｍ）を、大気圧下で６６０Ｊ／ｃｍ^２の照射量を照射した。次に、この紫外線を照射した基体を、６００℃で５分間焼成した。

図４に焼成後の膜の赤外スペクトルを示す。これによると、膜には１０８０ｃｍ^−１にＳｉＯ振動のピークが観測された。また、このピークのピーク形状はＳｉＯ_２熱酸化膜のピーク形状に類似している。このことから、Ｓｉウエハ上にシリカ質の膜が形成されたと考えられる。

石英ガラス上の微細な傷を、局所的に修復することができ、石英ガラスの生産の歩留まりを向上させることができる。

１．基体
２．基体表面上の微細な傷
３．紫外線レーザ照射によって形成した物質
４．エッチング処理におけるエッチング深さ
５．実施例２のレーザ照射領域
６．実施例２の膜の赤外スペクトル
７．ＳｉＯ_２熱酸化膜の赤外スペクトル
８．実施例３の膜の赤外スペクトル
９．ＳｉＯ_２熱酸化膜の赤外スペクトル

Claims

基体表面の微細な傷の周辺部にプレカーサを供給し、傷部に波長１５０〜３８０ｎｍの紫外線レーザを照射することで、前記傷部を前記プレカーサの反応物質で埋めることを特徴とする基体表面の微細な傷の修復方法。
基体が石英ガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の基体表面の微細な傷の修復方法。
プレカーサが、金属―酸素結合を有することを特徴とする請求項１または２に記載の基体表面の微細な傷の修復方法。
プレカーサが、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の基体表面の微細な傷の修復方法。
紫外線レーザ照射と同時または紫外線レーザ照射後に、熱処理を行なうことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の基体表面の微細な傷の修復方法。
紫外線レーザ照射後または熱処理後に、傷部に形成した物質と石英ガラス基体のエッチングレートがほぼ等しくなるエッチング条件で、傷の深さ以上の厚みをエッチングする工程を含む請求項１から５のいずれかに記載の基体表面の微細な傷の修復方法。