JP2014220415A - 基板表面処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る基板表面処理装置100の内部の概略構造を示す正面図である。ライン式粒子ビーム源の構成や動作を説明する前に、まず全体の装置構成を説明する。なお、以下、各図においては、便宜上、XYZ直交座標系を用いて方向等を示している。
真空チャンバ200は、後述の基板支持手段400のステージ401,402と表面処理手段600とを収容する。また、真空チャンバ200は、内部を真空引きするための真空引き手段として、真空ポンプ201を備える。当該真空ポンプ201は、排気管202と排気弁203とを介して真空チャンバ200内の気体を外部に排出するように構成されている。
図1に示す基板支持手段400は、基板301,302を支持するステージ401,402と、それぞれのステージを移動させるステージ移動機構403,404と、Z軸方向に基板同士を加圧する際の圧力を測定する圧力センサ408,411と、基板を加熱する基板加熱手段420とを有して構成されている。
図1に示す基板表面処理装置100は、基板301,302の相対的位置関係を測定するための位置測定手段500として、真空チャンバ200に設けられた窓503と、光源(図示せず)と、光源から発せられ両基板301,302のマークが設けられた部分(図示せず)を通過して上記窓503を通過して真空チャンバ200の外部に伝播する光と上記マークの影とを撮像する複数のカメラ501,502とを有して構成されている。
本基板表面処理装置100は、上記位置測定手段500と、ステージの位置決めをする各移動機構と、これらに接続されたコンピュータ700とを用いて、水平方向(X及びY方向)並びにZ軸周りの回転方向(θ方向)について、基板301,302の各々の真空チャンバ200内の位置(絶対的位置)又は基板301,302間の相対的位置とを測定及び制御することができるように構成されている。
図1のステージ401,402は、それぞれ基板加熱手段420として、ヒータ421,422を内蔵している。ヒータ421,422は、例えば電熱ヒータでジュール熱を発するように構成される。ヒータ421,422は、ステージ401,402を介して熱を伝導させ、ステージ401,402に支持されている基板301,302を加熱する。ヒータ421,422が発する熱量を制御することで、基板301,302の温度や各基板の接合面の温度を調節し制御することができる。
表面処理手段600は、図1及び図2に示すように、ライン式粒子ビーム源601と、遮蔽部材602とを有して構成されている。図1及び図2では、表面処理手段600は、更に、ライン式粒子ビーム源601と遮蔽部材602とを基板301,302に対して平行に移動させ、又はライン式粒子ビーム源601等のライン方向(X方向)周りに揺動させるビーム源移動機構603とを有して構成されている。
ライン式粒子ビーム源601が放射する粒子ビームBは、イオン、中性原子又はラジカル種を含んでも、若しくはこれらの混合粒子を含んでもよい。すなわち、粒子ビーム源601は、イオンビーム源であっても中性原子ビーム源であってもよい。中性原子を放出するためには、例えばイオンを所定の運動エネルギーを与えて加速させた後に、電子雲などを通過させることで中性化するような構成を使用してもよい。このような加速されたイオンの中性化は、与えられた所定の運動エネルギーをほぼ失うことなく行われうる。所定の運動エネルギーを有する粒子を放射する粒子ビーム源601として、冷陰極型、熱陰極型、PIG(Penning Ionization Gauge)型、ECR(Electron Cyclotron Resonance)型の粒子ビーム源、あるいはクラスターイオン源などが採用されうる。
ライン式粒子ビーム源は一つの粒子ビーム放射口を有していてもよく、複数の放射口を有していてもよい。また、複数の放射口は、各放射口について個別に作動、制御されるように構成さていてもよい。以下に説明するライン式粒子ビーム源は、上述の基板表面処理装置又は基板接合装置のライン式粒子ビーム源として採用することができる。
200 真空チャンバ
201 真空ポンプ
301,302 基板
400 基板支持手段
401,402 ステージ
403 第1ステージ移動機構
404 第2ステージ移動機構
405 XY方向並進移動機構
406 Z方向昇降移動機構
407 Z軸周り回転移動機構
410 接合圧力調整機構
420 基板加熱手段
421,422 ヒータ
500 位置測定手段
501,502 カメラ
503 窓
504,505 ミラー
600 表面処理手段
601 ライン式粒子ビーム源
602 遮蔽部材
603 ビーム源移動機構
604 リニアガイド
605,606 回転式リニアガイド
607,608 回転ギア
609,610 回転軸
612 スパッタ部材
602A 多角柱型遮蔽部材
700 コンピュータ
Claims (18)
- 2つの対向する基板の間に配置されたライン式粒子ビーム源を用いて、一方の基板の表面に対してビーム照射を行うことと、
前記ビーム照射の際に、前記2つの基板の間に配置された遮蔽部材を用いて、前記一方の基板から放出される物質が他方の基板に付着することを防ぐことと、
を備える基板表面処理方法。 - 前記ライン式粒子ビーム源を用いて、スパッタ材料をスパッタさせて、ビーム照射が行われた前記基板表面上に前記スパッタ材料を堆積させることを更に備える、請求項1に記載の基板表面処理方法。
- 前記遮蔽部材は、スパッタ材料を搭載可能な複数面を有し、
前記遮蔽部材を、前記ライン式粒子ビーム源のライン方向に実質的に平行な軸周りに回転させて各面に搭載されたスパッタ材料をスパッタさせる、請求項2に記載の基板表面処理方法。 - 前記遮蔽部材は、板状であり、一方の面が遮蔽面として使用することができ、他方の面にはスパッタ材料が搭載され、
処理対象の基板、当該処理対象の基板に対して行う表面処理がビーム照射であるか、スパッタ堆積であるかに応じて、前記遮蔽部材を回転させることを更に備える、請求項3に記載の基板表面処理方法。 - スパッタ材料として前記複数面の一つの面にケイ素(Si)が搭載され、他の面に遷移金属が搭載された遮蔽部材を用いて、
ビーム照射が行われた前記基板表面上にケイ素(Si)を堆積させ、
前記堆積されたケイ素(Si)上に所定の量の遷移金属を堆積させる、
請求項3又は4に記載の基板表面処理方法。 - 前記ライン式粒子ビーム源は導電性カーボンを含むグリッドを有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の基板表面処理方法。
- 前記ライン式粒子ビーム源は、第1ライン式粒子ビーム源と第2ライン式粒子ビーム源とを有し、
第1ライン式粒子ビーム源を用いて、基板表面に対してビーム照射を行い、
第2ライン式粒子ビーム源を用いて、スパッタ材料をスパッタさせて、第1ライン式粒子ビーム源によりビーム照射が行われた基板表面上に前記スパッタ材料を堆積させる、
請求項2から6のいずれか一項に記載の基板表面処理方法。 - ライン方向に実質的に平行な軸周りに回転可能な前記ライン式粒子ビーム源を、前記2つの基板間を移動させつつ、両基板の表面に対して片方ずつビーム照射を行う、請求項1から7のいずれか一項に記載の基板表面処理方法。
- ライン式粒子ビーム源を用いて基板表面に対してビーム照射を行う基板表面処理方法において、
前記ライン式粒子ビーム源は、ライン方向に線状に配列され複数の粒子ビーム源を有し、
基板のライン方向の大きさに対応する数の粒子ビーム源を作動させて、当該基板表面に対してビーム照射を行うことを特徴とする、基板表面処理方法。 - 2つの対向する基板の間に配置され、選択的に一方の基板の表面に対してビーム照射を行うライン式粒子ビーム源と、
前記2つの基板の間に配置され、前記ビーム照射を受ける基板から他の基板へ向けて飛散する物質を遮蔽する遮蔽部材と、
を備える基板表面処理装置。 - 前記ライン式粒子ビーム源と遮蔽部材とは、前記2つの基板の間で並進可能である、請求項10に記載の基板表面処理装置。
- 前記基板表面処理装置は、前記2つの対向する基板の間に配置されるスパッタ部材を更に有し、
前記ライン式粒子ビーム源は、基板とスパッタ部材とに対して選択的にビーム照射を行うことができるように構成され、
前記スパッタ部材は、ライン式粒子ビーム源によるビーム照射を受けてスパッタ材料を基板表面に向けてスパッタさせるように構成された、
請求項10又は11に記載の基板表面処理装置。 - 前記遮蔽部材は、前記ライン式粒子ビーム源のライン方向に実質的に平行な回転軸を有し、当該回転軸に平行な複数面を有し、当該複数面は、前記ビーム照射を受ける基板から他の基板へ向けて飛散する物質を遮蔽する遮蔽面と、スパッタ材料を搭載可能なスパッタ面とを有する、請求項10から12のいずれか一項に記載の基板表面処理装置。
- 前記基板表面処理装置は、前記対向する2つの基板の間に配置されるスパッタ材料を更に有し、
前記ライン式粒子ビーム源は、第1ライン式粒子ビーム源と第2ライン式粒子ビーム源とを有し、
第1ライン式粒子ビーム源は基板表面に対してビーム照射を行い、
第2ライン式粒子ビーム源はスパッタ材料に対してビーム照射を行い、
前記スパッタ材料は、第2ライン式粒子ビーム源によるビーム照射によって基板表面に向けてスパッタ材料をスパッタさせるように構成された、
請求項10又は11に記載の基板表面処理装置。 - 前記ライン式粒子ビーム源は導電性カーボンを含むグリッドを有する、請求項10から14のいずれか一項に記載の基板表面処理装置。
- 請求項10から15のいずれか一項に記載の基板表面処理装置を備える基板接合装置。
- ライン方向に線状に配列され、個別に作動可能な複数のビーム照射源を有する、ライン式粒子ビーム源。
- 加速された粒子が接触する基板表面周りの雰囲気及び筐体内部を、非作動中に、不活性ガスで充填し、充填した前記不活性ガスを排気することができるように構成された粒子ビーム源。
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