JP2016152358A - 光処理装置および光処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば特許文献1では、ビアホールのデスミア処理として、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。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る光処理方法は、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、該準備領域よりも流路断面積が小さい処理領域で該準備領域よりも速い流速の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。
このような光処理方法によれば、基板内での処理むらが抑制されるとともに、準備領域の広さを抑えることができる。
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。反射鏡13の全幅にほぼ対応した有効照射領域R0全体に対してほぼ均等に紫外線光源11の光が照射される。なお、図示の便宜上、基板Wの厚さは実際よりもかなり大きめに示されている。
以下の説明では、ステージ21上の領域のうち、基板Wが載置されて処理される領域R1を処理領域R1と称し、基板Wの載置が禁止されている領域R2を準備領域R2と称する場合がある。このような処理領域R1が、本発明にいう処理領域の一例に相当し、このような準備領域R2が、本発明にいう準備領域の一例に相当する。
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1.0mm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く、更に好ましくは0.3mm程度である。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に段差21dが設けられている準備領域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。
準備領域R2で活性種34の濃度が高まって安定化した処理用ガスは、活性を維持したまま基板W上に達してビアホール内に進入し、スミアと反応して除去する。基板Wに達した段階で処理用ガスの活性種34の濃度は高く安定しているので、基板Wの各箇所における処理速度は処理用ガスの流れの上流から下流までのいずれの箇所でも速く、基板W内での処理むらは抑制される。
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。
従って、準備領域の長さは、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されることになる。具体的には、処理用ガスの処理領域R1における流速は、処理で発生した排ガスを処理領域R1から効率的に排出するため、ある程度の高さに保つ必要があり、例えば50〜500mm/s程度の流速が採用される。そして、上述したように、処理領域における窓部材12と基板Wとの間の距離は1.0mm〜0.3mmが好ましく、準備領域における窓部材12から段差21dまでの距離は3.0mm〜0.4mmが望ましいことを考慮すると、準備領域の長さは典型的な条件では200mm以下の短距離で充分であることがわかった。
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、準備領域におけるステージ21の構造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。なお、この図9でも、図示の便宜上、基板Wの厚さは実際よりもかなり大きめに示されている。
多層配線基板としては2mmを超すような厚い基板も存在し、第2実施形態ではそのように厚い基板Wの処理を想定している。
(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
準備領域の上下幅:1.0mm
準備領域の長さ:40mm
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
なお、上記説明では、本発明の光処理装置の一例としてデスミア処理装置への応用例が示されているが、本発明の光処理装置は、例えば光アッシング処理装置やレジストの除去処理装置やドライ洗浄処理装置などに応用されてもよい。
Claims (3)
- 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であって、前記光源部に対向した底面が、前記被処理物体の前記光源部に対向した表面に較べて該光源部から離れている準備領域と、
を備えたことを特徴とする光処理装置。 - 前記準備領域は、前記処理領域よりも流路断面積が大きいことを特徴とする請求項1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、該準備領域よりも流路断面積が小さい処理領域で該準備領域よりも速い流速の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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