JP2017183627A

JP2017183627A - 基板処理方法及び基板処理装置

Info

Publication number: JP2017183627A
Application number: JP2016071864A
Authority: JP
Inventors: 小川　秀明; Hideaki Ogawa; 秀明小川
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】ＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層を効率的に形成できる基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理方法は、ＳｉＣ基板の第１面に金属膜を形成する形成工程と、前記ＳｉＣ基板の前記第１面とは反対側の第２面に対して紫外光を照射することにより、前記金属膜と前記ＳｉＣ基板との間に金属シリサイド層を形成するシリサイド化工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ＳｉＣ基板を処理するための基板処理方法と基板処理装置とに関する。

近年、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板を用いて、各種デバイス（ＬＥＤやパワー半導体装置）を製造することが行われている。

ＳｉＣ基板を用いてデバイスを製造する場合にも、Ｓｉ基板を用いてデバイスを製造する場合と同様に、オーミックコンタクトを実現するために、基板・金属膜界面に金属シリサイド層が形成されている。また、ＳｉＣ基板を用いる場合における金属シリサイド層の形成にも、Ｓｉ基板を用いる場合と同様に、窒素雰囲気でアニーリングするといった方法や、シリサイド化する金属膜に対してＵＶ（紫外線）レーザを照射するといった方法（例えば、特許文献１参照）が採用されている。

特表２００７−５３４１４３号広報

ＵＶレーザを用いれば、比較的に簡単にＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層を形成できるが、より効率的にＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層を形成できることが望まれる。

そこで、本発明の目的は、ＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層を効率的に形成できる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。

発明者は、ＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層をより効率的に形成できるようにするために鋭意研究を行った結果、ＳｉＣ基板の紫外光の吸収係数が金属膜のそれに比して極めて小さいため、ＳｉＣ基板を通過させる形で紫外光をＳｉＣ基板・金属膜界面に照射した方が、金属膜側から紫外光を照射するよりも、効率的に（エネルギーロスが少ない形で）、ＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層を形成できることを見出した。

そのため、本発明の基板処理方法では、ＳｉＣ基板の第１面に金属膜を形成する形成工程と、前記ＳｉＣ基板の前記第１面とは反対側の第２面に対して紫外光を照射することにより、前記金属膜と前記ＳｉＣ基板との間に金属シリサイド層を形成するシリサイド化工程とにより、ＳｉＣ基板が処理される。

本発明の基板処理方法におけるシリサイド化工程は、前記ＳｉＣ基板の前記第２面に紫外線レーザを照射する工程であっても、レーザ以外の紫外光を照射する工程であっても良い。

ＳｉＣ基板の第２面に紫外線レーザを照射するシリサイド化工程を採用する場合には、シリサイド化工程時に、前記ＳｉＣ基板の前記第２面の、前記第１面側に前記金属膜が存在している部分だけに対して紫外線レーザが照射されるようにしておくことが好ましい。なお、そのようにしておけば、無駄な紫外線レーザの照射により消費電力が増えることを
抑止できることになる。

本発明の基板処理方法の形成工程による金属膜の形成方法は、特に限定されない。また、形成工程にて形成される金属膜は、金属と有機物とを含む膜、換言すれば、シリサイド化工程の完了後に、金属（例えば、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔｉ）膜となる膜であっても良い。従って、形成工程は、金属ナノ粒子インク等の金属インクの印刷により前記金属膜を形成する工程であっても良い。

また、本発明の基板処理装置は、ＳｉＣ基板の第１面に金属膜を形成する形成手段と、前記ＳｉＣ基板の前記第１面とは反対側の第２面に紫外光を照射することにより、前記金属膜と前記ＳｉＣ基板との間に金属シリサイド層を形成するシリサイド化手段と、を備える。

すなわち、本発明の基板処理装置は、ＳｉＣ基板を通過させる形で紫外光をＳｉＣ基板・金属膜界面に照射する構成を有する。上記したように、ＳｉＣ基板の紫外光の吸収係数が金属膜のそれに比して極めて小さい。従って、本発明の基板処理装置によれば、効率的に（エネルギーロスが少ない形で）、ＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層を形成することができる。

本発明の基板処理装置のシリサイド化手段は、前記ＳｉＣ基板の前記第２面に対して紫外線レーザを照射する手段であっても、ＳｉＣ基板の第２面に対して紫外線レーザ以外の紫外光を照射する手段であっても良い。ＳｉＣ基板の第２面に紫外線レーザを照射するシリサイド化手段を採用する場合には、無駄な紫外線レーザの照射により消費電力が増えることを抑止するために、シリサイド化手段により、前記ＳｉＣ基板の前記第２面の、前記第１面側に前記金属膜が存在している部分だけに対して紫外線レーザが照射されるようにしておくことが好ましい。

本発明の基板処理装置の形成手段としては、例えば、金属インクの印刷により前記金属膜を形成する手段を採用することができる。

本発明によれば、ＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層を効率的に形成することができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。実施形態に係る基板処理装置による、ＳｉＣ基板へのＵＶレーザの照射法を説明するための図である。基板処理装置の変形例の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す。
本実施形態に係る基板処理装置は、０．２〜０．３ｍｍ程度の厚さのＳｉＣ基板３０を処理するための装置として開発したものである。図示してあるように、本実施形態に係る基板処理装置は、グラビア印刷機１０、レーザ照射装置２０及びコントローラ２５を備える。また、基板処理装置は、グラビア印刷機１０からレーザ照射装置２０へＳｉＣ基板３０を搬送するための搬送装置（図示略）も備えている。

コントローラ２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された、基板処理装置の各部を統合的に制御するユニットである。

グラビア印刷機１０は、インキパン１８内の金属インク１１の印刷により、ＳｉＣ基板３０の一方の面（図１における下側の面；以下、第１面と表記する）に金属膜３１を形成する装置である。なお、グラビア印刷機１０により形成される金属膜３１は、金属インク１１の膜、すなわち、金属と有機物とを含む膜である。

図示してあるように、グラビア印刷機１０は、グラビア版胴１２と、ＳｉＣ基板３０をグラビア版胴１２に対して押し付けるための圧胴１３とを備える。グラビア版胴１２の表面（図では、２箇所）には、ＳｉＣ基板３０の第１面上に形成すべき金属膜３１のパターン（数及び形状）通りのパターンで凹部（セル）が形成されている。

また、グラビア印刷機１０による金属膜３１の形成（印刷）時には、コントローラ２５の制御により、グラビア版胴１２が、図中の矢印で示した方向に回転されて、インキパン１８内の金属インク１１が各凹部内に充填される。そして、余分な金属インク１１がドクターブレード１５により除去されてから、各凹部内の金属インク１１がＳｉＣ基板３０の第１面上に印刷される。

金属インク１１としては、Ｎｉ（ニッケル）膜、Ｐｔ（白金）膜、Ｔｉ（チタン）膜等を形成できるインクが使用される。また、金属インク１１としては、通常、金属ナノ粒子インクが使用されるが、金属インク１１は、金属ナノ粒子インク以外の金属インクであっても良い。

レーザ照射装置２０は、金属膜３１をシリサイド化すると共に金属膜３１から有機物を除去するための装置であり、ＵＶ（紫外線）レーザ源、ＵＶレーザ源からのＵＶレーザをスキャンするためのスキャン機構等を備えている。図示してあるように、本実施形態に係る基板処理装置のレーザ照射装置２０は、下方に向かってＵＶレーザを照射する装置となっている。

グラビア印刷機１０により、第１面に金属膜３１が形成されたＳｉＣ基板３０は、第１面が下方を向いた状態で、搬送装置（図示略）によってグラビア印刷機１０からレーザ照射装置２０に搬送される。そして、レーザ照射装置２０内で、ＳｉＣ基板３０の第１面とは反対側の面（図１における上側の面；以下、第２面と表記する）にＵＶレーザが照射されて、金属膜３１から有機物が除去されて金属膜３１が焼結すると共に、ＳｉＣ基板３０と金属膜３１との界面に金属シリサイド層が形成される。

なお、コントローラ２５は、ＳｉＣ基板３０の第２面へのＵＶレーザ照射時、レーザ照射装置２０を図２に示したように制御するように、構成（プログラミング）されている。すなわち、コントローラ２５は、予め与えられている、金属膜３１が形成されている領域についての位置情報に基づき、スキャン機構によるＵＶレーザの照射先が、第１面側に金属膜３１が存在している部分を通過している間だけＵＶレーザが出力される（ＯＮされる）ように、レーザ照射装置２０を制御する。

レーザ照射装置２０のＵＶレーザ源（ＵＶレーザ発信器）は、ＵＶレーザを発振できるものであれば、ガスレーザであっても固体レーザであっても良い。また、ＵＶレーザ源は、連続レーザであっても、フェムト秒レーザ等のパルスレーザであっても良い。なお、ＳｉＣ基板３０の第２面に照射するＵＶレーザのパワー密度は、ＳｉＣ基板３０の厚さや形成する金属膜３１の種類に基づき実験等により定めておけば良い。例えば、ＳｉＣ基板３０の厚さが０．２〜０．３ｍｍ程度であり、ＳｉＣ基板３０との間にＮｉシリサイド層を
備えた、およそ６０ｎｍ厚のＮｉ膜を形成する場合には、ＵＶレーザのパワー密度を、１〜５Ｊ／ｃｍ²としておくことが出来る。

以上、説明したように、本実施形態に係る基板処理装置は、ＳｉＣ基板３０を通過させる形でＵＶレーザをＳｉＣ基板３０と金属膜３１との界面に照射することにより、当該界面に金属シリサイド層を形成する構成を有している。Ｓｉ基板の紫外光の吸収係数は、金属膜の紫外光の吸収係数と同程度であるが、ＳｉＣ基板の紫外光の吸収係数は、金属膜の紫外光の吸収係数に比して極めて小さい。例えば、波長３５５ｎｍの紫外光に対するＳｉ、Ｎｉの吸収係数は、それぞれ、０．１０６６３６［ｃｍ^-1］、０．０７４６５２［ｃｍ^-1］であるが、波長３５５ｎｍの紫外光に対するＳｉＣの吸収係数は、０．０００１０２［ｃｍ^-1］である。

そのため、Ｓｉ基板・金属膜界面をＵＶレーザによりシリサイド化する場合には、第１面（金属膜が形成されている面）側からＵＶレーザを照射した方が、良い（照射するＵＶレーザのパワー密度が少なくて済む）ことになるが、ＳｉＣ基板・金属膜界面をＵＶレーザによりシリサイド化する場合には、第２面側からＵＶレーザを照射した方が良いことになる。そして、本実施形態に係る基板処理装置は、第２面側からＵＶレーザを照射する装置なのであるから、本実施形態に係る基板処理装置によれば、効率的に（エネルギーロスが少ない形で）、ＳｉＣ基板・金属膜界面に金属シリサイド層を形成することができる。

《変形例》
上記した実施形態に係る基板処理装置は、各種の変形を行えるものである。例えば、上記した基板処理装置は、ＳｉＣ基板３０の下面（鉛直方向下側の面）に金属膜３１を形成する装置であったが、基板処理装置を、ＳｉＣ基板３０の上面に金属膜３１を形成する装置に変形することが出来る。ＳｉＣ基板３０の上面に金属膜３１を形成する基板処理装置としては、図３に示した構成を有する装置、すなわち、紫外光の透過率が高い材料（石英ガラス等）製の部分３５ａを有するステージ３５上に載置されたＳｉＣ基板３０の上面（第１面）に金属膜３１を印刷し、ステージ３５の移動後に部分３５ａを通してＳｉＣ基板３０の下面（第２面）側からＵＶレーザを照射する装置を例示できる。

上記した基板処理装置は、グラビア印刷により、ＳｉＣ基板３０の第１面に金属膜３１を形成する装置であったが、基板処理装置を、グラビア印刷以外の印刷（凸版印刷、平版印刷等）により金属膜３１を形成する装置に変形しても良い。また、基板処理装置を、印刷以外の方法（蒸着法）等により金属膜３１を形成する装置に変形しても良い。

また、ＵＶレーザではない紫外光をＳｉＣ基板３０の第２面に照射する装置に基板処理装置を変形しても、ＳｉＣ基板３０と金属膜３１との間の界面を、ＳｉＣ基板３０の第１面に同じ紫外光を照射する装置よりも効率良くシリサイド化できる基板処理装置を得ることが出来る。

１０グラビア印刷機
１１金属インク
１２グラビア版胴
１３圧胴
１５ドクターブレード
１８インキパン
２０レーザ照射装置
２５コントローラ
３０ＳｉＣ基板
３１金属膜
３５ステージ

Claims

ＳｉＣ基板の第１面に金属膜を形成する形成工程と、
前記ＳｉＣ基板の前記第１面とは反対側の第２面に対して紫外光を照射することにより、前記金属膜と前記ＳｉＣ基板との間に金属シリサイド層を形成するシリサイド化工程と、
を含むことを特徴とする基板処理方法。
前記シリサイド化工程が、前記ＳｉＣ基板の前記第２面に紫外線レーザを照射する工程である
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
前記シリサイド化工程が、前記ＳｉＣ基板の前記第２面の、前記第１面側に前記金属膜が存在している部分だけに対して紫外線レーザを照射する工程である
ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理方法。
前記形成工程が、金属インクの印刷により前記金属膜を形成する工程である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
ＳｉＣ基板の第１面に金属膜を形成する形成手段と、
前記ＳｉＣ基板の前記第１面とは反対側の第２面に紫外光を照射することにより、前記金属膜と前記ＳｉＣ基板との間に金属シリサイド層を形成するシリサイド化手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
前記シリサイド化手段は、前記ＳｉＣ基板の前記第２面に対して紫外線レーザを照射する
ことを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
前記シリサイド化手段は、前記ＳｉＣ基板の前記第２面の、前記第１面側に前記金属膜が存在している部分だけに対して紫外線レーザを照射する
ことを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
前記形成手段は、金属インクの印刷により前記金属膜を形成する
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の基板処理装置。