JP5735393B2 - 表面粗化方法及び表面粗化装置 - Google Patents
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Description
CF4+2H2O→4HF+CO2 (式1)
SiO2+4HF+H2O→SiF4+3H2O (式2)
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、本発明方法は、シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダー(1Å以上1μm未満)の、好ましくはオングストロームオーダー〜10nm(1Å以上10nm以下)の微小凹凸を形成する表面粗化方法であって、大気圧近傍の処理エリアに前記被処理基板を配置する配置工程と、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給するガス供給工程と、前記処理エリアの露点TDと前記被処理基板の温度TSとの間の温度差(TD−TS)を、0℃付近〜20℃の範囲内の所定値になるように調節する調節工程と、を備えたことを特許請求しない特徴とする。
処理エリア内のガスは、前記ガス供給工程によってフッ化水素及び水蒸気を含む。このガスが被処理基板に接触することによって、フッ化水素及び水蒸気が被処理基板の表面上で凝縮して、フッ酸の凝縮層が形成される。このフッ酸凝縮層によってシリコン含有物がエッチングされ、被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダー、好ましくはオングストロームオーダー〜10nmの微小凹凸を形成できる。このとき、前記温度差を所定値になるように調節することによって、良好な処理性能を発現できる。外部の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理性能を安定させることができる。
ここで、オングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸とは、表面粗さRaが、Ra=1Å以上1μm未満であることを言う。オングストロームオーダーの微小凹凸とは、表面粗さRaが、Ra=1Å以上1nm未満であることを言う。
また、本発明方法は、シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダーからナノオーダーの微小凹凸を形成する表面粗化方法であって、
処理エリア画成部によって画成された処理エリアに前記被処理基板を配置する配置工程と、
フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給するガス供給工程と、
前記処理エリア画成部に設けられた温調手段によって、前記処理エリアの露点TDと前記被処理基板の温度TSとの間の温度差(TD−TS)を、0℃〜20℃の範囲内の所定値になるように調節する調節工程と、
を備え、前記処理エリアの圧力が、1.013×10 4 〜50.663×10 4 Paであり、
前記処理エリア画成部から延出部が延出され、かつ前記延出部と対向する部材が設けられ、前記延出部と前記対向する部材との間に前記処理エリアに連なる予設エリアが画成されており、
前記温調手段が、前記延出部及び前記対向する部材にも設けられることによって、前記被処理基板を前記予設エリア内において両側から温度調節することで前記温度差が前記所定値になるよう調節し、
その後、前記被処理基板を前記処理エリアに搬入することを特許請求する特徴とする。
更に、前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記被処理基板の温度を調節し、その後、前記被処理基板を前記処理エリアに搬入することが好ましい。前記予設エリア内での前記被処理基板の温度調節によって、前記温度差が前記所定値になるよう調節できる。これによって、前記被処理基板を処理エリアに搬入した当初から良好な処理性能を発現できる。
前記被処理基板の温度を前記処理エリア内で調節してもよい。前記処理エリアに温調手段を設けることで、被処理基板だけでなく、前記処理エリア内のガスをも温調できる。したがって、処理の安定性を高めることができる。
フッ素原料と水を含む原料ガスをプラズマ化することによって前記プロセスガスを生成してもよい。この場合、前記フッ素原料の流量又は前記水の添加量を調節することによって、前記プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては前記処理エリア内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。又は、前記プラズマ化のための投入電力を調節することによって、前記プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては前記処理エリア内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。
前記被処理基板を、大気圧近傍の処理エリア内を通過するように搬送する搬送手段と、
前記処理エリアに臨み、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給する供給ノズルと、
前記処理エリアの露点TDと前記被処理基板の温度TSとの間の温度差(TD−TS)を0℃付近〜20℃の範囲内の所定値になるように調節する調節部と、
を備えたことを特許請求しない特徴とする。
処理エリア内のガスは、供給ノズルからのプロセスガス供給によって、フッ化水素及び水蒸気を含む。このガスが被処理基板と接触することによって、フッ化水素及び水蒸気が被処理基板の表面上で凝縮して、フッ酸の凝縮層が形成される。このフッ酸凝縮層によってシリコン含有物がエッチングされ、被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜10nmの微小凹凸を形成できる。このとき、調節部によって前記温度差を所定値になるように調節することによって、良好な処理性能を発現できる。外部の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理性能を安定させることができる。
また、本発明装置は、シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダーからナノオーダーの微小凹凸を形成する表面粗化装置であって、
処理エリアを画成する処理エリア画成部と、
前記被処理基板を、前記処理エリア内を通過するように搬送する搬送手段と、
前記処理エリアに臨み、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給する供給ノズルと、
前記処理エリア画成部に設けられた温調手段を含み、前記処理エリアの露点TDと前記被処理基板の温度TSとの間の温度差(TD−TS)を0℃〜20℃の範囲内の所定値になるように調節する調節部と、
を備え、前記処理エリアの圧力が、1.013×10 4 〜50.663×10 4 Paであり、
前記処理エリア画成部から延出部が延出され、かつ前記延出部と対向する部材が設けられ、前記延出部と前記対向する部材との間に前記処理エリアに連なる予設エリアが画成されており、
前記温調手段が、前記延出部及び前記対向する部材にも設けられることによって、前記調節部が、前記被処理基板を前記予設エリア内において両側から温度調節することで前記温度差が前記所定値になるよう調節し、
前記搬送手段が、前記被処理基板を前記予設エリア、前記処理エリアの順に移動させることを特許請求する特徴とする。
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係る表面粗化装置1を示したものである。被処理基板9は、例えばフラットパネルディスプレイ等の半導体装置になるべきガラス基板である。ガラス基板9は、SiO2等のシリコン含有物を主成分として含んでいる。ガラス基板9の厚さは、例えば0.5mm〜0.7mm程度である。ガラス基板9は、四角形の平板状をなしている。表面粗化装置1は、ガラス基板9を粗化処理(ライトエッチング)することによって、該基板9の表面に、オングストロームオーダー〜ナノオーダー(Ra=1Å以上1μm未満)の、好ましくはオングストロームオーダー〜10nm(Ra=1Å以上10nm以下)の微小凹凸を形成する。
なお、搬送手段2は、コロコンベアに限られず、ベルトコンベア、ロボットマニピュレータ、浮上ステージ等であってもよい。
COF2+H2O→2HF+CO2 (式3)
プロセスガスは、上記フッ素系反応成分の他、未分解の原料ガス成分(CF4、N2、H2O)をも含む。
なお、温調媒体は、水に限られず、他の液体を用いてもよく、空気又は窒素等のガスを用いてもよい。
供給部11からのフッ素原料ガス(CF4+N2)に添加部12にて所定量の水蒸気(H2O)を添加し、加湿フッ素原料ガスを得る。この加湿フッ素原料ガス(CF4+N2+H2O)をプラズマ放電部13にてプラズマ化することで、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含むプロセスガスを生成する。このプロセスガスを供給ノズル21の整流部にてy方向に均一化したうえで、吹出し口21aから処理エリア29に供給する(ガス供給工程)。これによって、処理エリア29内がほぼプロセスガスにて満たされる。また、処理エリア29内のガスを吸い込み口22bへ吸込んで排出する。
図4は、本発明の第2実施形態を示したものである。第2実施形態では、天板23すなわち温調路形成部材23が、搬入口20aよりもx方向の搬入側(図4において右側)に水平に延び出している。この延出部23aを含む天板23のほぼ全域に温調路31bが行き渡っている。
例えば、シリコン含有物は、SiO2に限られず、SiN、Si、SiC、SiOC等であってもよい。
被処理基板9にシリコン含有物からなる膜が形成されていてもよく、本発明が上記膜をエッチングするものであってもよい。
供給ノズル21にも温調手段を設けてもよい。
温調手段は、温調媒体流通手段31に限られず、プレートヒータ、電熱ヒータ、輻射ヒータ、ペルチェ素子、ヒートパイプ等であってもよく、複数種の温調手段を組み合わせて用いてもよい。
プラズマ放電部13が供給ノズル21の内部に格納されていてもよい。
測定手段32によって、放電空間15又は供給路16内のフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定してもよい。
プロセスガスは、プラズマ化により形成するものに限られない。例えば、プロセスガス源としてフッ化水素水溶液を蓄えたタンクを用意し、上記フッ化水素水溶液を気化させて供給ノズル21へ送ることにしてもよい。
プロセスガスが、オゾン等の酸化成分を含んでいてもよい。オゾンはオゾナイザーや酸素プラズマ生成装置にて生成できる。
被処理基板9の姿勢は、水平に限られず鉛直でもよく、水平又は鉛直に対し斜めであってもよい。
供給ノズル21が処理エリア29の上方に設けられていてもよい。プロセスガスを被処理基板9に上方から吹き付けてもよい。供給ノズル21が処理エリア29の上下両側に設けられていてもよい。プロセスガスを被処理基板9に上下両側から吹き付けてもよい。
被処理基板9が、x方向に往復移動してもよい。
実施例では、図1の表面粗化装置1と同様の装置を用いた。ただし、温調手段としては、温調媒体流通手段31に代えて、ホットプレート等の別途の温調手段を用いて、被処理基板9を温調(加熱又は冷却)した(調節工程)。基板9の設定温度TSは、以下の7通りとした。
TS(℃)=−2,8,18,31,39,43,55
被処理基板9は、SiO2を主成分とするガラスであった。
基板9の巾(y方向の寸法)は、360mmであった。
基板9の厚み(上下の寸法)は、0.7mmであった。
基板9の搬送方向(x方向)の長さは、465mmであった。
処理エリア29の巾(y方向の寸法)は、600mmであった。
処理エリア29の厚み(上下の寸法)は、8mmであった。
処理エリア29の搬送方向(x方向)の長さ(搬入側の吸い込み口22bから搬出側の吸い込み口22bまでの距離)は、200mmであった。
基板9の搬送速度は、10m/minであった。
併行して、CF4とN2とH2Oを含む原料ガスをプラズマ放電部13においてプラズマ化してプロセスガスを生成した。このプロセスガスを吹出し口21aから処理エリア29に吹き出すことで、処理エリア29内をプロセスガス雰囲気とした(ガス供給工程)。
プロセスガスの供給流量は、9slmであった。
搬入側及び搬出側の吸い込み口22b,22bからの吸込み流量は互いに略等しく、これら吸い込み口22b,22bからの合計の吸込み流量は、420slmであった。
処理エリア29内のガスのフッ化水素分圧PHF及び水蒸気分圧PH2Oは、以下の(a)〜(c)の3通りであった。
(a)PHF=18.3Torr(520ppm)
PH2O=11.34Torr
(b)PHF=9.1Torr(260ppm)
PH2O=15.92Torr
(c)PHF=3.9Torr(110ppm)
PH2O=18.56Torr
図3に示すように、各ガス条件(a)〜(c)における処理エリア29内の露点TDは、以下の通りであった。
(a)TD=41℃
(b)TD=39℃
(c)TD=35℃
したがって、処理エリア29内の露点TDと基板9の温度TSとの差(TD−TS)は、ガス条件(a)〜(c)ごとに以下の7通りであった。
(a)TD−TS(℃)=43,33,23,10,2,−2,−14
(b)TD−TS(℃)=41,31,21,8,0,−4,−16
(c)TD−TS(℃)=37,27,17,4,−4,−8,−20
2 搬送手段
4 チャンバー
4a 搬入口
4b 搬出口
9 ガラス基板(被処理基板)
10 供給系
11 フッ素原料供給部
12 水蒸気添加部
13 プラズマ放電部
14 電極
15 放電空間
16 プロセスガス供給路
20 処理エリア画成部
20a 搬入口
20b 搬出口
21 供給ノズル
21a 吹出し口
22 外壁
22b 吸い込み口
23 天板
23a 延出部(予設エリアの温調路形成部材)
24 吸引路
25 端壁
29 処理エリア
3 調節部
30 コントローラ
31 温調手段
31a 媒体温調部
31b 温調路
32 測定手段
32p プローブ
33 温度検知手段
34 マイクロコンピュータ(算定手段)
35 ROM(記憶部、データベース)
36 下部温調路形成部材
37 空調手段
39 予設エリア
Claims (5)
- シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダーからナノオーダーの微小凹凸を形成する表面粗化方法であって、
処理エリア画成部によって画成された処理エリアに前記被処理基板を配置する配置工程と、
フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給するガス供給工程と、
前記処理エリア画成部に設けられた温調手段によって、前記処理エリアの露点TDと前記被処理基板の温度TSとの間の温度差(TD−TS)を、0℃〜20℃の範囲内の所定値になるように調節する調節工程と、
を備え、前記処理エリアの圧力が、1.013×10 4 〜50.663×10 4 Paであり、
前記処理エリア画成部から延出部が延出され、かつ前記延出部と対向する部材が設けられ、前記延出部と前記対向する部材との間に前記処理エリアに連なる予設エリアが画成されており、
前記温調手段が、前記延出部及び前記対向する部材にも設けられることによって、前記被処理基板を前記予設エリア内において両側から温度調節することで前記温度差が前記所定値になるよう調節し、
その後、前記被処理基板を前記処理エリアに搬入することを特徴とする表面粗化方法。 - 前記調節工程において、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定し、この測定結果に基づいて前記露点を算定し、この算定結果に基づいて前記調節を行なうことを特徴とする請求項1に記載の表面粗化方法。
- 前記温度差を0℃〜10℃とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の表面粗化方法。
- シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダーからナノオーダーの微小凹凸を形成する表面粗化装置であって、
処理エリアを画成する処理エリア画成部と、
前記被処理基板を、前記処理エリア内を通過するように搬送する搬送手段と、
前記処理エリアに臨み、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給する供給ノズルと、
前記処理エリア画成部に設けられた温調手段を含み、前記処理エリアの露点TDと前記被処理基板の温度TSとの間の温度差(TD−TS)を0℃〜20℃の範囲内の所定値になるように調節する調節部と、
を備え、前記処理エリアの圧力が、1.013×10 4 〜50.663×10 4 Paであり、
前記処理エリア画成部から延出部が延出され、かつ前記延出部と対向する部材が設けられ、前記延出部と前記対向する部材との間に前記処理エリアに連なる予設エリアが画成されており、
前記温調手段が、前記延出部及び前記対向する部材にも設けられることによって、前記調節部が、前記被処理基板を前記予設エリア内において両側から温度調節することで前記温度差が前記所定値になるよう調節し、
前記搬送手段が、前記被処理基板を前記予設エリア、前記処理エリアの順に移動させることを特徴とする表面粗化装置。 - 前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段とを含み、前記算定手段の算定値に基づいて前記調節を行うことを特徴とする請求項4に記載の表面粗化装置。
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