JP5838786B2

JP5838786B2 - 基体表面の傷の修復方法

Info

Publication number: JP5838786B2
Application number: JP2011279973A
Authority: JP
Inventors: 聡里平井; 美徳原田; 一喜新井
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: JP2013129565A

Description

本発明は、基体表面の微細な傷を短時間で局部的に修復する方法に関する。

半導体や液晶分野で用いる基体の表面の微細な傷は、光の散乱や透過率の低下などを引き起こすため、しばしば問題となる。これまで、この微細な傷を除去または修復する方法がいくつか提案されている。一般的に知られる方法は、化学的機械的研磨により、基体表面を傷の深さ以上研磨し、傷を除去するものである。しかしながら、この方法では傷を除去するのに、基板１枚当たり極めて時間を要し、生産性に欠けるという問題があった。

そこで、特許文献１では、傷が生じたガラス基体に、当該基体と屈折率の等しい平坦化物質を全面に塗布して、傷を修復する方法を提案している。しかしながら、この方法では傷の無い部分にまで平坦化物質を塗布せねばならず、原料の無駄が多い。また、基体が大型の場合には全面に均一に塗布することは極めて困難であった。

特開平１０−３３３１３２公報

本発明の目的は、基体表面の微細な傷を、短時間で局部的に修復する方法を提供することである。

本発明者らは、基体表面の微細な傷の修復において、傷周辺部にプレカーサを供給し、前記プレカーサに対してプレカーサの分解反応を起こす第１レーザを、傷部に対して基体の温度上昇を起こす第２レーザを各々同時に照射することで、傷部を前記プレカーサの反応物質で埋め、これによって傷を短時間で局部的に修復することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は、基体表面の傷周辺部にプレカーサを供給し、前記プレカーサに対してプレカーサの分解反応を起こす第１レーザを、傷部に対して基体の温度上昇を起こす第２レーザを各々同時に照射することを特徴とする、基体表面の微細な傷の修復方法に関する。

まず、基体表面の傷周辺部にプレカーサを供給する方法について説明する。

本発明で用いる基体としては、石英ガラス基板やＳｉウエハーなどの表面に微細な傷があると特定用途に使用することができないものが好ましい。

本発明で用いるプレカーサとしては、傷を修復できるものであれば特に制限は無いが、取扱い易さを鑑みると金属―酸素結合を持つ化合物が好ましい。金属―酸素結合を持つ化合物としては例えば、Ｓｉ−Ｏ結合、Ｔｉ−Ｏ結合、Ｚｒ−Ｏ結合を有する化合物を用いることができる。Ｓｉ−Ｏ結合を有する化合物の例としては、シリコーンオイル、テトラエトキシシランなどのシリコンアルコキシド、オクタメチルシクロテトラシロキサンなどの環状シロキサンなどが挙げられる。

これらのプレカーサのうち常温で液体であるプレカーサは、あらかじめ熱によって気化させて用いる。

プレカーサを供給する方法は特に限定されないが、例えばキャリアガスを用いて供給する方法がある。

次に、前記プレカーサに対してプレカーサの分解反応を起こす第１レーザを、傷部に対して基体の温度上昇を起こす第２レーザを各々同時に照射する方法について、図面を用いて説明する。

本発明で用いる第１レーザ（図１中の４）はプレカーサ（図１中の３）に対して照射され、その効果はプレカーサの分解を引き起こすものである。

第１レーザのレーザ種はプレカーサの分解反応を起こすものであればよく、プレカーサの光分解を起こすことが知られている波長１５０〜３８０ｎｍの紫外線レーザを用いることが好ましい。

第１レーザの光径は、特に限定されない。

第１レーザの照射方向は、第１レーザによる基体の光励起や温度上昇を起こさないという点で、基体に対し平行に照射することが好ましい。

第１レーザの光路は、第１レーザにより分解した物質を即座に傷部に供給するという点で、傷部の直上部を通ることが好ましい。ただし、光路を基体に近づけすぎると、光吸収により加温した雰囲気ガスの対流や輻射による基体の温度上昇が起こる可能性があるので注意が必要である。

本発明で用いる第２レーザ（図１中の５）は傷部（図１中の２）に対して照射され、その効果は傷部を局所的かつ急速に温度上昇をさせることで、第１レーザにより分解した物質を傷部にのみ高速で固体形成させるものである。

第２レーザのレーザ種は基体の温度上昇を起こすものであればよく、波長８００〜１１０００ｎｍの赤外線レーザが好ましく、このうち、パルス発振型のレーザまたは、連続発振型レーザであれば断続的にレーザ光が照射されるように処理したものがさらに好ましい。前述のように第２レーザは傷部を加熱する役割を持つ。仮にこの加熱を連続的に行なえば、熱伝導によって傷の周辺部までも加温されてしまい、局部的な固体形成が困難となる。そのため、傷周辺部が加温されないよう、断続的に発振するレーザによって、瞬間的な加熱と放熱を繰り返すことがよい。

第２レーザの光径は特に限定されないが、傷部のみに第２レーザを照射するという点で、光径が傷部の大きさと同程度となるよう光学装置（図１中の６）で調整し、照射することが好ましい。

これら第１レーザと第２レーザを同時に照射することで、傷部を原料プレカーサの反応物質で埋め、これによって短時間で局部的に傷を修復することができる。

レーザを照射する際の石英ガラス基体の温度は、プレカーサの結露が生じる温度より高くする必要がある。ただし、基体温度を高くしすぎると傷の周辺部においても固体が形成される恐れがあるので注意が必要である。

レーザを照射する際の圧力は特に限定されず、大気圧下で行うこともできる。

レーザの照射時間は、傷の深さによって変動するもので、傷部が形成物質で埋まるまで照射すればよい。

本発明の傷修復方法において、レーザ照射後にエッチング処理を行なうこともできる。この効果は、傷を修復した後、その傷の深さ以上の厚みをエッチング処理することで、表面の平滑性を維持しつつ、元の傷部を除去するものである。

エッチングの方法は特に限定されず、乾式エッチングでも湿式エッチングでも良い。

基体が石英ガラスの場合、乾式エッチングとしては四フッ化メタン、湿式エッチングとしてはフッ化水素酸が広く利用されている。

このエッチング処理は、基体を構成する物質以外の原子を含有するプレカーサにより傷を修復した場合に特に有用である。例えば石英ガラス基体に対して上記のようなプレカーサで傷を修復した場合、修復部と石英ガラス基体の屈折率が異なるため、修復部で光学的異常が発生する可能性がある。そこで、修復部と石英ガラス基体を、それぞれのエッチングレートがほぼ等しくなるエッチング条件で、傷の深さ以上の厚みをエッチングし、表面の平滑性を維持しつつ、修復部および元の傷部を除去する。

例えば、プレカーサにＴｉ−Ｏ結合を有する化合物を用いれば、傷部にはＴｉＯ_２が形成される。ＴｉＯ_２はフッ化水素酸ではエッチングされない。ＴｉＯ_２の湿式エッチング液としては、例えば炭酸アンモニウムと過酸化水素の混合溶液がある（特開２００４−７１５８５号公報参照）。石英ガラスは当該混合溶液ではエッチングされない。よって、ＴｉＯ_２と石英ガラス基体は、フッ化水素酸と炭酸アンモニウムと過酸化水素を適当な濃度で混合した混合溶液によって、同レートでエッチングされ、表面の平滑性を維持しつつ、元の傷部を除去することができる。

本発明により基体表面上の微細な傷を短時間で局部的に修復することが可能となる。

本発明に係る第１レーザ及び第２レーザの照射方法の一例を示す概略図である。

以下に実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は係る実施例に限定されるものではない。

なお、膜厚は単色エリプソメトリー法によって測定した。

実施例１
オクタメチルシクロテトラシロキサンをプレカーサ、Ｓｉウエハ（２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．７３ｍｍ）を基体とし、下記の要領でシリカ質の膜を得た。

まず、オクタメチルシクロテトラシロキサンを７０℃に加熱し気化させ、これを、空気をキャリアガスとして、７５℃に加熱したＳｉウエハに供給した。ここに、Ｓｉウエハの上方からＳｉウエハに対してＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）を、Ｓｉウエハから５ｍｍ上方をＳｉウエハに対して平行にＡｒＦレーザ（波長１９３ｎｍ）を大気圧下で照射した。その際の照射時間は、レーザ照射領域に形成する膜の中心膜厚が９００ｎｍとなる時間であった。その結果、レーザ照射領域では膜は形成されていたが、レーザ照射領域から１ｍｍ外側では膜は形成されていなかった。

比較例１
オクタメチルシクロテトラシロキサンをプレカーサ、Ｓｉウエハ（２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．７３ｍｍ）を基体とし、下記の要領でシリカ質の膜を得た。

まず、オクタメチルシクロテトラシロキサンを７０℃に加熱し気化させ、これを、空気をキャリアガスとして、３００℃に加熱したＳｉウエハに供給した。ここに、Ｓｉウエハの上方からＳｉウエハに対してＡｒＦレーザ（波長１９３ｎｍ）を照射した。その際の照射時間は、レーザ照射領域に形成した膜の中心膜厚が９００ｎｍとなる時間であった。その結果、基体上には膜が形成され、レーザ照射領域から１ｍｍ外側の膜の膜厚は４５０ｎｍであった。

基体表面上の微細な傷を、短時間で局部的に修復することができ、生産の歩留まりを向上させることができる。

１：基体
２：基体表面上の微細な傷
３：プレカーサ
４：第１レーザ
５：第２レーザ
６：集光用レンズ

Claims

基体表面の微細な傷の周辺部にプレカーサを供給し、前記プレカーサに対してプレカーサの分解反応を起こす第１レーザを、傷部に対して基体の温度上昇を起こす第２レーザを各々同時に照射することで、傷部を前記プレカーサの反応物質で埋めることを特徴とする基体表面の微細な傷の修復方法。
基体が石英ガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の基体表面の微細な傷の修復方法。
第１レーザが波長１５０〜３８０ｎｍの紫外線レーザ、第２レーザが波長８００〜１１０００ｎｍの赤外線レーザであることを特徴とする請求項１または２に記載の基体表面の微細な傷の修復方法。
プレカーサが、金属―酸素結合を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基体表面の微細な傷の修復方法。
プレカーサが、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基体表面の微細な傷の修復方法。
第１レーザ及び第２レーザの照射後、傷部に形成した物質と基体のエッチングレートがほぼ等しくなるエッチング条件で、傷の深さ以上の厚みをエッチングする工程を含む請求項１〜５のいずれかに記載の基体表面の微細な傷の修復方法。