JP2019117831A - 基板処理方法、基板処理装置、及び、成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なうことなく、高い洗浄効果を得ることができる技術を提供する。【解決手段】絶縁性樹脂基板の洗浄方法が、第１のガスの雰囲気下で絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する第１の洗浄工程と、前記第１の洗浄工程の後に、第２のガスの雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の前記表面を洗浄する第２の洗浄工程と、を含む。ここで、前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスである。【選択図】図６

Description

本発明は、基板処理方法、基板処理装置、及び、成膜装置に関する。

半導体デバイスの成膜装置においては、成膜処理に先立ち、イオンビームやプラズマによる基板表面の洗浄処理が行われることがある。このような洗浄処理では、その目的に応じて雰囲気ガスが選択される。たとえば特許文献１には、有機系材料膜の除去処理のためにアルゴンと酸素の混合ガス（Ａｒ＋Ｏ_２）を用いること、また、高いアッシングレートを得るためにアルゴンと酸素の比率を９７％：３％に設定すると良いこと、が開示されている。特許文献２には、高分子デブリの洗浄処理のための雰囲気ガスとして、酸素と窒素の混合ガス（Ｏ_２＋Ｎ_２）、水素とアルゴンの混合ガス（Ｈ_２＋Ａｒ）、アルゴンと窒素の混合ガス（Ａｒ＋Ｎ_２）、酸素とアルゴンの混合ガス（Ｏ_２＋Ａｒ）が開示されている。また特許文献３には、電極膜／ペロブスカイト層／電極膜からなる積層体のドライエッチング処理において、アルゴンと酸素と塩素の混合ガス（Ａｒ＋Ｏ_２＋Ｃｌ_２）、アルゴンと酸素の混合ガス（Ａｒ＋Ｏ_２）を用いることが開示されている。

特開２００６−２７８７４８号公報 特開２００３−０５９９０２号公報 特開２００６−０１９７２９号公報

アルゴンガスなどの希ガスの雰囲気下での洗浄処理は、物理的な洗浄作用（エッチング）による高い洗浄効果が得られるという利点がある。しかしながら、希ガスの雰囲気下での洗浄処理は、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料からなる基板には適さない。高エネルギのイオンの衝突により、基板表面の絶縁性が失われる場合があるからである。一方、酸素ガスなどの雰囲気下での洗浄処理は、基板の有機物と反応し化学的な洗浄を行うものであり、基板表面の絶縁性を損なわないという利点があるものの、洗浄効果が低いというデメリットがある。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なうことなく、高い洗浄効果を得ることができる技術を提供することを目的とする。

本発明の第一態様は、絶縁性樹脂基板の洗浄方法であって、第１のガスの雰囲気下で絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する第１の洗浄工程と、前記第１の洗浄工程の後に、第２のガスの雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の前記表面を洗浄する第２の洗浄工程と、を含み、前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスであることを特徴とする絶縁性樹脂基板の洗浄方法を提供する。

この方法によれば、まず第１の洗浄工程を実施することで、物理的な洗浄作用による高い洗浄効果を得ることができる。ここで、第１の洗浄工程により絶縁性樹脂基板の表面の絶縁性が失われる場合があるが、第１の洗浄工程の後に第２の洗浄工程を実施することにより、その化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがっ
て、絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。

本発明の第二態様は、絶縁性樹脂基板の洗浄方法であって、第１のガスと第２のガスの少なくとも一方を含む雰囲気下で絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する洗浄工程を含み、前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記洗浄工程の開始時は前記第２のガスよりも前記第１のガスの比率が高く、前記洗浄工程の終了時は前記第１のガスよりも前記第２のガスの比率が高くなるように、前記雰囲気ガスにおける前記第１のガスと前記第２のガスの比率を変化させることを特徴とする絶縁性樹脂基板の洗浄方法を提供する。

この方法によれば、洗浄工程の開始時には物理的な洗浄作用による高い洗浄効果を得ることができる。このとき、絶縁性樹脂基板の表面の絶縁性が失われる場合があるが、洗浄工程の終了時には第２のガスによる化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがって、絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。

本発明の第三態様は、絶縁性樹脂基板の洗浄を行う基板処理装置であって、絶縁性樹脂基板が配置されるチャンバと、前記チャンバ内に第１のガスを導入するための第１のガス導入手段と、前記チャンバ内に第２のガスを導入するための第２のガス導入手段と、前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する洗浄手段と、制御手段と、を有し、前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記制御手段は、前記第１のガスの雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する第１の洗浄が行われた後、前記第２のガスの雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の前記表面を洗浄する第２の洗浄が行われるように、前記第１及び第２のガス導入手段を制御することを特徴とする基板処理装置を提供する。

この構成によれば、まず第１の洗浄を実施することで、物理的な洗浄作用による高い洗浄効果を得ることができる。ここで、第１の洗浄により絶縁性樹脂基板の表面の絶縁性が失われる場合があるが、第１の洗浄の後に第２の洗浄を実施することにより、その化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがって、絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。

本発明の第四態様は、絶縁性樹脂基板の洗浄を行う基板処理装置であって、絶縁性樹脂基板が配置されるチャンバと、前記チャンバ内に第１のガスを導入するための第１のガス導入手段と、前記チャンバ内に第２のガスを導入するための第２のガス導入手段と、前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する洗浄手段と、制御手段と、を有し、前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記制御手段は、前記第１のガスと前記第２のガスの少なくとも一方を含む雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する際に、洗浄の開始時は前記第２のガスよりも前記第１のガスの比率が高く、前記洗浄の終了時は前記第１のガスよりも前記第２のガスの比率が高くなるように、前記第１及び第２のガス導入手段を制御することを特徴とする基板処理装置を提供する。

この構成によれば、洗浄の開始時には物理的な洗浄作用による高い洗浄効果を得ることができる。このとき、絶縁性樹脂基板の表面の絶縁性が失われる場合があるが、洗浄の終了時には第２のガスによる化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがって、絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。

本発明によれば、絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なうことなく、高い洗浄効果を得ることができる。

図１はインライン型の成膜装置の内部構成を模式的に示した上視図である。 図２は第１実施形態の成膜装置の動作を示すフローチャートである。 図３は第１実施形態の基板処理装置の構成を示す模式図である。 図４は基板処理装置の内部構成を基板の搬送方向にみた模式図である。 図５は第１実施形態における基板の搬送及びビーム照射の制御を示す図である。 図６は第１実施形態におけるガスの流量の制御を示す図である。 図７は第２実施形態における基板の搬送及びビーム照射の制御を示す図である。 図８は第２実施形態におけるガスの流量の制御を示す図である。 図９は第３実施形態の基板処理装置の構成を示す模式図である。 図１０は第４実施形態の基板処理装置の構成を示す模式図である。 図１１は第４実施形態におけるガスの流量の制御と電圧印加の制御を示す図である。 図１２は第５実施形態の成膜装置及び基板処理装置の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態及び実施例を説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がないかぎりは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
（成膜装置の全体構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置１の全体的な内部構成を模式的に示した上視図である。成膜装置１は、成膜処理される基板２が収容されるストッカ室１１と、基板２の加熱処理を行う加熱室１２と、基板２の被処理面に前処理や成膜処理を行う処理室１３と、を備える。処理室１３は、前処理エリア１３Ａと成膜エリア１３Ｂを含んでおり、前処理エリア１３Ａには、成膜処理に先立って基板２の被処理面の洗浄等の前処理を行うための基板処理装置１４が設けられ、成膜エリア１３Ｂには、基板２の被処理面に成膜処理を行う成膜処理部としてのスパッタ装置１５が設けられている。本実施形態の成膜装置１は、基板２を搬送しつつ加熱〜前処理〜成膜といった一連の処理を施す、いわゆるインライン型の構成を有している。

図２は、成膜装置１の動作を示すフローチャートである。ストッカ室１１には複数枚の基板２が収容されている。そのうち処理対象となる基板２が、ストッカ室１１から加熱室１２へ搬送され（ステップＳ１０１）、ヒータ１２１により加熱される（ステップＳ１０２）。本実施形態では、約十分ほどの加熱処理により、１００℃から１８０℃程度まで基板２を加熱する。その後、基板２が加熱室１２から処理室１３の前処理エリア１３Ａへ搬送される（ステップＳ１０３）。前処理エリア１３Ａでは、基板処理装置１４により基板２の被処理面に対して洗浄処理が施される（ステップＳ１０４）。次に、基板２が成膜エリア１３Ｂへ搬送され（ステップＳ１０５）、スパッタ装置１５により基板２の被処理面に対しスパッタリング処理が施される（ステップＳ１０６）。スパッタリング処理で用いられるターゲット１５１、１５２は同種の材料でもよいし異なる材料でもよい。以上で、
基板２に対する成膜処理が終了する。処理終了後の基板２はストッカ室１１へと排出される。

本実施形態に係る成膜装置１は、例えば、前処理を伴う種々の電極形成に適用可能である。具体例としては、例えば、ＦＣ−ＢＧＡ（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ
Ａｒｒａｙ）実装基板向けのメッキシード膜や、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイス向けのメタル積層膜の成膜が挙げられる。また、ＬＥＤのボンディング部における導電性硬質膜、ＭＬＣＣ（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の端子部膜の成膜なども挙げられる。その他、電子部品パッケージにおける電磁シールド膜やチップ抵抗器の端子部膜の成膜にも適用可能である。基板２のサイズは、５０ｍｍ×５０ｍｍ〜６００ｍｍ×６００ｍｍ程度の範囲のものが例示できる。基板２としては、ポリイミド系の樹脂からなる絶縁性樹脂基板が用いられる。また、異なる材料からなる基板に対して、ポリイミド系の樹脂コーティングされている基板を使用しても良い。

（基板処理装置）
図３及び図４は、本実施形態に係る基板処理装置１４の構成を示す模式図である。図３は、基板処理装置１４の内部構成を上方からみた模式図であり、図４は、基板処理装置１４の内部構成を基板２の搬送方向にみた模式図である。

本実施形態の基板処理装置１４は、絶縁性樹脂基板の表面（被処理面）の洗浄処理を行うための装置であって、概略、チャンバ４１、基板支持部４２、第１のガス導入部４３、第２のガス導入部４４、制御部４５、及び、ビーム照射部４６を有する。

チャンバ４１は、処理室１３を構成する気密容器である。不図示の排気ポンプによりチャンバ４１内は減圧状態に維持される。基板支持部４２は、基板２を垂直な状態で支持しつつ、チャンバ４１の底面に敷設されたレール４１０上を移動可能な基板搬送手段である。第１のガス導入部４３は、チャンバ４１内に第１のガスを導入するための装置であり、第１のガスの供給源（不図示）とチャンバ４１の間を接続するガス導入管４３０、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）などの流量制御装置４３１、開閉バルブ４３２などから構成される。また、第２のガス導入部４４は、チャンバ４１内に第２のガスを導入するための装置であり、第２のガスの供給源（不図示）とチャンバ４１の間を接続するガス導入管４４０、流量制御装置４４１、開閉バルブ４４２などから構成される。ビーム照射部４６は、基板２の表面に高エネルギのイオンビームを照射することによって、基板２の表面を洗浄する洗浄手段である。制御部４５は、基板処理装置１４の各部の動作を制御するための装置である。具体的には、制御部４５は、基板支持部４２の移動、第１のガス導入部４３及び第２のガス導入部４４の流量の制御、ビーム照射部４６から照射するイオンビームの制御などを行う。

本実施形態の基板処理装置１４は、第１のガスの雰囲気下で基板２の表面を洗浄する第１の洗浄を行った後、第２のガスの雰囲気下で基板２の表面を洗浄する第２の洗浄を行う点に特徴がある。ここで、第１のガスとしては、物理的な洗浄作用を発生させるガス、すなわち、第１のガスの雰囲気下で基板２にイオンビームを照射したときに基板２の表面に物理的な洗浄作用が働く（あるいは物理的な洗浄作用が支配的となる）ガス、が用いられる。例えば、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）などの希ガスを好ましく用いることができる。本実施形態では、良好なエッチング作用が得られるという利点からアルゴンガスを用いる。一方、第２のガスとしては、化学的な洗浄作用を発生させるガス、すなわち、第２のガスの雰囲気下で基板２にイオンビームを照射したときに基板２の表面に化学的な洗浄作用が働く（あるいは化学的な洗浄作用が支配的となる）ガス、が用いられる。例えば、酸素（Ｏ_２）、窒素（Ｎ_２）などを好ましく用いることができる。ただし、窒素ガスを
用いた場合は、生成されるシアン化物を除去するための除害設備が必要になるため、本実施形態では、除害設備が不要な酸素ガスを用いる。

（洗浄処理の制御）
図５と図６を参照して、本実施形態の洗浄処理の制御を説明する。図５は基板２の搬送及びビーム照射の制御を示しており、図６はチャンバ内に導入するガスの流量の制御を示している。図５と図６におけるｔ１，ｔ２，…は時刻を表している。

まず、制御部４５は、基板２をスタート位置（ホームポジション）に移動させ、第１のガス導入部４３の流量制御装置４３１と第２のガス導入部４４の流量制御装置４４１にそれぞれ流量指示信号を送り、第１のガスの流量Ｆ１と第２のガスの流量Ｆ２の流量比率をＦ１：Ｆ２＝１００％：０％に設定する（ｔ１）。そして、制御部４５は、第１のガスの雰囲気下で、基板２を図中右方向に一定速度で移動させながら、ビーム照射部４６から照射されるイオンビームで基板２の表面を走査する（ｔ２）。基板２がエンド位置まで到達したら（つまり、基板２の表面の走査が完了したら）、制御部４５は、ビーム照射及び基板２の移動を停止する（ｔ３）。また、第１のガスの導入も停止する。ここまでのｔ１〜ｔ３のプロセスが第１の洗浄工程である。

その後、制御部４５は、基板２を再びスタート位置に戻すとともに、流量制御装置４３１、４４１を制御して第１のガスと第２のガスの流量比率をＦ１：Ｆ２＝０％：１００％に設定する（ｔ４）。そして、制御部４５は、第２のガスの雰囲気下で、基板２を図中右方向に一定速度で移動させながら、イオンビームで基板２の表面を走査する（ｔ５）。基板２がエンド位置まで到達したら、制御部４５は、ビーム照射を停止する（ｔ６）。このｔ４〜ｔ６のプロセスが第２の洗浄工程である。

上記のような洗浄処理によれば、まず第１の洗浄工程を実施することで、第１のガスの雰囲気下で物理的な洗浄作用（エッチング作用）による高い洗浄効果を得ることができる。ここで、第１の洗浄工程により樹脂基板表面の絶縁性が失われる場合があるが、第１の洗浄工程の後に第２の洗浄工程を実施することにより、その化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがって、樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。しかも、雰囲気ガスの種類を変えて２回のビーム走査を行うという簡単な制御で実現できる。なお、本実施形態では、第１の洗浄工程と第２の洗浄工程でそれぞれ１回ずつのビーム走査を実施したが、各洗浄工程のなかで複数回のビーム走査を行ってもよい。ビームの走査方向に関しても、本実施形態では、スタート位置から基板を移動させる走査方向のみを開示しているが、第１の洗浄工程が終了後、第２の洗浄工程では、スタート位置に戻る方向に基板を移動させてビームを走査させても良い。基板移動の構成だけでなく、基板を固定し、ビーム照射部４６を移動させるかビームの照射方向を変化させることにより、ビームを走査させても良い。また、基板全体を洗浄してもよいが、必要な範囲のみにビームを照射することで基板表面の一部だけを洗浄することも可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の基板処理装置１４は、洗浄処理の開始時は第２のガスよりも第１のガスの比率が高く、洗浄処理の終了時は第１のガスよりも第２のガスの比率が高くなるように、雰囲気ガスにおける第１のガスと第２のガスの比率を変化させる点に特徴がある。それ以外の構成は第１実施形態のものと同一でよいので、説明を省略する。

（洗浄処理の制御）
図７と図８を参照して、本実施形態の洗浄処理の制御を説明する。図７は基板２の搬送
及びビーム照射の制御を示しており、図８はチャンバ内に導入するガスの流量の制御を示している。図７と図８におけるｔ１，ｔ２，…は時刻を表している。

まず、制御部４５は、基板２をスタート位置（ホームポジション）に移動させ、第１のガスと第２のガスの流量比率をＦ１：Ｆ２＝１００％：０％に設定する（ｔ１）。そして、制御部４５は、基板２を図中右方向に一定速度で移動させながら、ビーム照射部４６から照射されるイオンビームで基板２の表面を走査する（ｔ２）。次に、制御部４５は、第１のガスと第２のガスの流量比率をＦ１：Ｆ２＝６６．７％：３３．３％に変更した後（ｔ３）、基板２を図中左方向に一定速度で移動させながら、２回目のビーム走査を行う（ｔ４）。その後、流量比率Ｆ１：Ｆ２＝３３．３％：６６．７％の雰囲気下で３回目のビーム走査を行い（ｔ５〜ｔ６）、流量比率Ｆ１：Ｆ２＝０％：１００％の雰囲気下で４回目のビーム走査を行う（ｔ７〜ｔ８）。本実施形態では、図８に示すように、基板２の表面にビームを照射している期間（ビーム走査中）は流量比率を一定に維持する。表面処理の結果にムラを生じさせないためである。

上記のような制御によれば、洗浄処理の開始時には、第１のガスが支配的な雰囲気下で洗浄処理が行われ、物理的な洗浄作用（エッチング作用）による高い洗浄効果を得ることができる。このとき、樹脂基板表面の絶縁性が失われる場合があるが、洗浄処理の終了時には第２のガスが支配的な雰囲気下で処理が行われるので、その化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがって、樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。しかも、雰囲気ガスの流量比率を変えながらビーム走査を行うという簡単な制御で実現できる。

なお、本実施形態では、図８に示すように洗浄処理の開始時の第２のガスの流量Ｆ２を０、終了時の第１のガスの流量Ｆ１を０に設定し、各々のガスの流量をリニアに変化させたが、このような制御は一例である。例えば、洗浄処理の開始時において、第２のガスの流量をＦ２＞０に設定してもよいし、洗浄処理の終了時において、第１のガスの流量をＦ１＞０に設定してもよい。また、各々のガスの流量についても、非線形に変化させたり、段階的に変化させたりしてもよい。すなわち、洗浄処理の開始時の流量がＦ１＞Ｆ２、終了時の流量がＦ１＜Ｆ２となっていれば（言い換えると、洗浄処理の開始時には第１のガスの洗浄作用が支配的となり、洗浄処理の終了時には第２のガスの洗浄作用が支配的となりさえすれば）、各々のガスの流量をどのように制御しても構わない。

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係る基板処理装置１４の構成を示している。本実施形態の基板処理装置１４は、基板２を挟んだ両側にビーム照射部４６Ａ，４６Ｂを設けている。この構成によると、１回の走査で、基板２の両面を同時に洗浄することができる。あるいは、基板支持部に２枚の基板２を平行に支持させることで、２枚の基板２を同時に洗浄することができる。したがって、第１及び第２実施形態よりも高い生産性をもつ基板処理装置を提供することができる。なお、洗浄処理の具体的な制御については、第１及び第２実施形態のものと同じでよい。

＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態に係る基板処理装置１４の構成を示している。第１〜第３実施形態は、イオンビームによる洗浄処理を行う構成であったのに対し、本実施形態は、逆スパッタ法によるプラズマ洗浄処理を行う構成である。

本実施形態の基板処理装置１４は、概略、チャンバ４１、基板支持部４２、第１のガス導入部４３、第２のガス導入部４４、制御部４５、電圧印加部材４７、及び、高周波電源４８を有する。前述の実施形態との違いは、ビーム照射部の代わりに、電圧印加部材４７
及び高周波電源４８が設けられている点である。それ以外の構成は基本的に前述の実施形態と同じでよいので、説明を割愛する。

（洗浄処理の制御）
図１１を参照して、本実施形態の洗浄処理の制御を説明する。図１１はチャンバ内に導入するガスの流量の制御と、電圧印加部材４７の制御を示している。

まず、制御部４５は、基板２を基板処理装置１４内の所定の処理位置に移動させる（ｔ１）。このとき、電圧印加部材４７と基板支持部４２の電極４２１とが密着し、両者の電気的な接続が図られる。続いて、制御部４５は、第１のガス導入部４３の流量制御装置４３１と第２のガス導入部４４の流量制御装置４４１にそれぞれ流量指示信号を送り、第１のガスの流量Ｆ１と第２のガスの流量Ｆ２の流量比率をＦ１：Ｆ２＝１００％：０％に設定する（ｔ２）。そして、制御部４５は、電圧印加部材４７を制御し、電極４２１を介して基板支持部４２に対し所定の高周波電圧を印加する（ｔ３）。この電圧印加により、基板２の表面近傍に第１のガスのプラズマＰが形成される（図１０参照）。プラズマＰ中のイオンの衝突により基板２の表面の洗浄処理が行われる。

その後、制御部４５は、電圧印加を維持したまま、第１のガスと第２のガスの流量比率を徐々に変化させていき、最終的にＦ１：Ｆ２＝０％：１００％とする（ｔ４）。したがって、最終的には第２のガスのプラズマＰによる化学的な洗浄処理が行われることとなる。

上記のような制御によれば、洗浄処理の開始時には、第１のガスが支配的な雰囲気下で洗浄処理が行われ、物理的な洗浄作用（エッチング作用）による高い洗浄効果を得ることができる。このとき、樹脂基板表面の絶縁性が失われる場合があるが、洗浄処理の終了時には第２のガスが支配的な雰囲気下で処理が行われるので、その化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがって、樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。しかも、電圧を印加した状態のまま、雰囲気ガスの流量比率を変えるという簡単な制御で実現できる。

なお、本実施形態では、洗浄処理の開始時の第２のガスの流量Ｆ２を０、終了時の第１のガスの流量Ｆ１を０に設定し、各々のガスの流量をリニアに変化させたが、このような制御は一例である。例えば、洗浄処理の開始時において、第２のガスの流量をＦ２＞０に設定してもよいし、洗浄処理の終了時において、第１のガスの流量をＦ１＞０に設定してもよい。また、各々のガスの流量についても、非線形に変化させたり、段階的に変化させたりしてもよい。また、第１実施形態のように、洗浄処理の前半はＦ１：Ｆ２＝１００％：０％、後半はＦ１：Ｆ２＝０％：１００％のように２段階に切り替えてもよい。すなわち、洗浄処理の開始時の流量がＦ１＞Ｆ２、終了時の流量がＦ１＜Ｆ２となっていれば（言い換えると、洗浄処理の開始時には第１のガスの洗浄作用が支配的となり、洗浄処理の終了時には第２のガスの洗浄作用が支配的となりさえすれば）、各々のガスの流量をどのように制御しても構わない。

＜第５実施形態＞
図１２は、第５実施形態に係る成膜装置及び基板処理装置の全体的な内部構成を模式的に示した上視図である。この成膜装置１は、概略、チャンバ４１、複数の基板２を支持する基板支持部４２、第１のガス導入部４３、第２のガス導入部４４、制御部４５、ビーム照射部４６、及び、複数のターゲット１５１、１５２を有している。なお、前述の実施形態と同一ないし対応する構成部分については、理解の補助のため、同一の符号を付している。

本実施形態の基板支持部４２は、時計回りに回転可能な円盤状のテーブルであり、その上面に１２枚の基板２を垂直な状態（起立した状態）で支持することができる構造である。各基板２は、被処理面を外側に向けて配置される。本実施形態の成膜装置１は、基板支持部４２を回転させつつ、加熱〜前処理〜成膜といった一連の処理を施す、いわゆるカルーセル型の構成を有している。この成膜装置１は、たとえば、一辺が約１００ｍｍ程度の比較的小サイズの基板２の処理に適している。

（洗浄処理の制御）
まず、制御部４５は、基板支持部４２を一定の回転速度（たとえば２０ｒｐｍ）で時計回りに回転させる。回転が安定した段階で、制御部４５は、ビーム照射部４６からイオンビームを照射し、各基板２の表面を順に走査する。このビーム照射を約３分間行うことで（すなわち、各基板２は約６０回ずつビーム走査される）、基板２の表面の洗浄処理が行われる。

本実施形態においても、前述の第１実施形態（図６）と同じように前半の洗浄処理を第１のガスの雰囲気下で行い、後半の洗浄処理を第２のガスの雰囲気下で行うか、第２実施形態（図８）と同じように洗浄処理の実施中に第１のガスと第２のガスの流量比率を変化させるとよい。これにより、前述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

＜その他＞
第１から第５実施形態を例示して本発明の好ましい具体例を説明したが、本発明の範囲はこれらの具体例に限定されることはなく、その技術思想の範囲内で適宜変形することができる。例えば、第１から第５実施形態で述べた構成や制御内容については、技術的な矛盾がない限り、互いに組み合わせてもよい。また、第１のガス、第２のガス、基板の材質などは、第１から第５実施形態で例示したもの以外を用いてもよい。また、上記実施形態ではインライン型とカルーセル型の装置構成を例示したが、基板処理装置や成膜装置の構成はこれらに限らず、どのようなものでも構わない。

１：成膜装置、２：基板、１１：ストッカ室、１２：加熱室、１３：処理室、１３Ａ：前処理エリア、１３Ｂ：成膜エリア、１４：基板処理装置、１５：スパッタ装置、４１：チャンバ、４２：基板支持部、４３：第１のガス導入部、４４：第２のガス導入部、４５：制御部、４６，４６Ａ，４６Ｂ：ビーム照射部、４７：電圧印加部材、４８：高周波電源、１２１：ヒータ、１５１，１５２：ターゲット、４１０：レール、４２１：電極、４３０：第１のガス導入管、４３１：流量制御装置、４３２：開閉バルブ、４４０：第２のガス導入管、４４１：流量制御装置、４４２：開閉バルブ

本発明の第二態様は、絶縁性樹脂基板の洗浄方法であって、第１のガスと第２のガスの少なくとも一方を含む雰囲気下で絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する洗浄工程を含み、前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させ、かつ、前記絶縁性樹脂基板の絶縁性を回復させる作用を有するガスであり、前記洗浄工程は、前記第２のガスよりも前記第１のガスの比率が高い雰囲気下で、前記第１のガスと前記第２のガスの比率を維持しながら、前記絶縁性樹脂基板の前記表面をイオンビームで走査する第１工程と、前記第１工程より後に、前記第１のガスよりも前記第２のガスの比率が高い雰囲気下で、前記第１のガスと前記第２のガスの比率を維持しながら、前記絶縁性樹脂基板の前記表面をイオンビームで走査する第２工程と、を含むことを特徴とする絶縁性樹脂基板の洗浄方法を提供する。

この方法によれば、第１工程では物理的な洗浄作用による高い洗浄効果を得ることができる。このとき、絶縁性樹脂基板の表面の絶縁性が失われる場合があるが、第２工程では第２のガスによる化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがって、絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。

本発明の第四態様は、絶縁性樹脂基板の洗浄を行う基板処理装置であって、絶縁性樹脂基板が配置されるチャンバと、前記チャンバ内に第１のガスを導入するための第１のガス導入手段と、前記チャンバ内に第２のガスを導入するための第２のガス導入手段と、前記絶縁性樹脂基板の表面にイオンビームを照射することにより前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する洗浄手段と、制御手段と、を有し、前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させ、かつ、前記絶縁性樹脂基板の絶縁性を回復させる作用を有するガスであり、前記制御手段は、前記第１のガスと前記第２のガスの少なくとも一方を含む雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する際に、前記第２のガスよりも前記第１のガスの比率が高い雰囲気下で、前記第１のガスと前記第２のガスの比率を維持しながら、前記絶縁性樹脂基板の前記表面をイオンビームで走査する第１工程を行い、前記第１工程より後に、前記第１のガスよりも前記第２のガスの比率が高い雰囲気下で、前記第１のガスと前記第２のガスの比率を維持しながら、前記絶縁性樹脂基板の前記表面をイオンビームで走査する第２工程を行うように、前記第１及び第２のガス導入手段と前記洗浄手段とを制御することを特徴とする基板処理装置を提供する。

この構成によれば、第１工程では物理的な洗浄作用による高い洗浄効果を得ることができる。このとき、絶縁性樹脂基板の表面の絶縁性が失われる場合があるが、第２工程では第２のガスによる化学的な作用によって基板表面の絶縁性を回復させることができる。したがって、絶縁性樹脂基板の絶縁性を損なわずに、高い洗浄効果を得ることが可能となる。

Claims (17)

1. 絶縁性樹脂基板の洗浄方法であって、
   第１のガスの雰囲気下で絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する第１の洗浄工程と、
   前記第１の洗浄工程の後に、第２のガスの雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の前記表面を洗浄する第２の洗浄工程と、を含み、
   前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、
   前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスである
   ことを特徴とする絶縁性樹脂基板の洗浄方法。
2. 絶縁性樹脂基板の洗浄方法であって、
   第１のガスと第２のガスの少なくとも一方を含む雰囲気下で絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する洗浄工程を含み、
   前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、
   前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスであり、
   前記洗浄工程の開始時は前記第２のガスよりも前記第１のガスの比率が高く、前記洗浄工程の終了時は前記第１のガスよりも前記第２のガスの比率が高くなるように、前記雰囲気における前記第１のガスと前記第２のガスの比率を変化させる
   ことを特徴とする絶縁性樹脂基板の洗浄方法。
3. 前記洗浄工程の開始時から終了時にかけて、前記第１のガスの比率を段階的又は連続的に下げ、前記第２のガスの比率を段階的又は連続的に上げる
   ことを特徴とする請求項２に記載の絶縁性樹脂基板の洗浄方法。
4. 前記洗浄工程の開始時の前記第２のガスの比率は０であり、終了時の前記第１のガスの比率は０である
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の絶縁性樹脂基板の洗浄方法。
5. 前記第１のガスは、希ガスである
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁性樹脂基板の洗浄方法。
6. 前記第１のガスは、アルゴンガスである
   ことを特徴とする請求項５に記載の絶縁性樹脂基板の洗浄方法。
7. 前記第２のガスは、酸素ガスである
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の絶縁性樹脂基板の洗浄方法。
8. 絶縁性樹脂基板の洗浄を行う基板処理装置であって、
   絶縁性樹脂基板が配置されるチャンバと、
   前記チャンバ内に第１のガスを導入するための第１のガス導入手段と、
   前記チャンバ内に第２のガスを導入するための第２のガス導入手段と、
   前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する洗浄手段と、
   制御手段と、を有し、
   前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、
   前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスであり、
   前記制御手段は、前記第１のガスの雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する第１の洗浄が行われた後、前記第２のガスの雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の前記表面を洗浄する第２の洗浄が行われるように、前記第１及び第２のガス導入手段を制御する
   ことを特徴とする基板処理装置。
9. 絶縁性樹脂基板の洗浄を行う基板処理装置であって、
   絶縁性樹脂基板が配置されるチャンバと、
   前記チャンバ内に第１のガスを導入するための第１のガス導入手段と、
   前記チャンバ内に第２のガスを導入するための第２のガス導入手段と、
   前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する洗浄手段と、
   制御手段と、を有し、
   前記第１のガスは、物理的な洗浄作用を発生させるガスであり、
   前記第２のガスは、化学的な洗浄作用を発生させるガスであり、
   前記制御手段は、前記第１のガスと前記第２のガスの少なくとも一方を含む雰囲気下で前記絶縁性樹脂基板の表面を洗浄する際に、洗浄の開始時は前記第２のガスよりも前記第１のガスの比率が高く、前記洗浄の終了時は前記第１のガスよりも前記第２のガスの比率が高くなるように、前記第１及び第２のガス導入手段を制御する
   ことを特徴とする基板処理装置。
10. 前記制御手段は、前記洗浄の開始時から終了時にかけて、前記第１のガスの比率が段階的又は連続的に下がり、前記第２のガスの比率が段階的又は連続的に上がるように、前記第１及び第２のガス導入手段を制御する
    ことを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記制御手段は、前記洗浄の開始時の前記第２のガスの比率が０となり、終了時の前記第１のガスの比率が０となるように、前記第１及び第２のガス導入手段を制御する
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の基板処理装置。
12. 前記第１のガスは、希ガスである
    ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の基板処理装置。
13. 前記第１のガスは、アルゴンガスである
    ことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
14. 前記第２のガスは、酸素ガスである
    ことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
15. 前記洗浄手段は、前記絶縁性樹脂基板の前記表面の周囲にプラズマを発生させる手段である
    ことを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
16. 前記洗浄手段は、前記絶縁性樹脂基板の前記表面にイオンビームを照射する手段であることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
17. 請求項９〜１４のいずれか１項に記載の基板処理装置と、
    前記基板処理装置によって洗浄された絶縁性樹脂基板の表面に成膜処理を行う成膜処理部と、
    を備えることを特徴とする成膜装置。

Images