KR20190078469A - 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 성막 장치 - Google Patents

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 성막 장치 Download PDF

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Abstract

[과제] 절연성 수지 기판의 절연성을 해치는 일 없이, 높은 세정 효과를 얻을 수 있는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 절연성 수지 기판의 세정 방법이, 제1 가스 분위기하에서 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 제1 세정 공정과, 상기 제1 세정 공정 후에, 제2 가스 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 상기 표면을 세정하는 제2 세정 공정을 포함한다. 여기서, 상기 제1 가스는 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이고, 상기 제2 가스는 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스이다.

Description

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 성막 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND FILM-FORMING APPARATUS}
본 발명은, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 성막 장치에 있어서는, 성막 처리에 앞서, 이온 빔이나 플라즈마에 의한 기판 표면의 세정 처리가 행해지는 경우가 있다. 이와 같은 세정 처리에서는, 그 목적에 따라 분위기 가스가 선택된다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 유기계 재료막의 제거 처리를 위해 아르곤과 산소의 혼합 가스(Ar＋O2)를 이용하는 것, 그리고 또한, 높은 애싱 레이트를 얻기 위해 아르곤과 산소의 비율을 97% : 3%로 설정하면 좋다는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 고분자 데브리의 세정 처리를 위한 분위기 가스로서, 산소와 질소의 혼합 가스(O2＋N2), 수소와 아르곤의 혼합 가스(H2＋Ar), 아르곤과 질소의 혼합 가스(Ar＋N2), 산소와 아르곤의 혼합 가스(O2＋Ar)가 개시되어 있다. 또한 특허문헌 3에는, 전극막/페로브스카이트층/전극막으로 이루어진 적층체의 드라이 에칭 처리에 있어서, 아르곤과 산소와 염소의 혼합 가스(Ar＋O2＋Cl2), 아르곤과 산소의 혼합 가스(Ar＋O2)를 이용하는 것이 개시되어 있다.
일본특허공개 제2006-278748호 공보 일본특허공개 제2003-059902호 공보 일본특허공개 제2006-019729호 공보
아르곤 가스 등의 희가스 분위기하에서의 세정 처리는, 물리적인 세정 작용(에칭)에 의한 높은 세정 효과를 얻을 수 있다고 하는 이점이 있다. 그렇지만, 희가스 분위기하에서의 세정 처리는, 폴리이미드 등의 절연성 수지 재료로 이루어진 기판에는 적당치 않다. 고에너지의 이온의 충돌에 의해, 기판 표면의 절연성이 없어지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 산소 가스 등의 분위기하에서의 세정 처리는, 기판의 유기물과 반응하여 화학적인 세정을 행하는 것이며, 기판 표면의 절연성을 해치지 않는다고 하는 이점이 있지만, 세정 효과가 낮다고 하는 단점이 있다.
본 발명은, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 절연성 수지 기판의 절연성을 해치는 일 없이, 높은 세정 효과를 얻을 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 태양은, 절연성 수지 기판의 세정 방법으로서, 제1 가스 분위기하에서 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 제1 세정 공정과, 상기 제1 세정 공정 후에, 제2 가스 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 상기 표면을 세정하는 제2 세정 공정을 포함하고, 상기 제1 가스는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며, 상기 제2 가스는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스인 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 우선 제1 세정 공정을 실시함으로써, 물리적인 세정 작용에 의한 높은 세정 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 제1 세정 공정에 의해 절연성 수지 기판의 표면의 절연성이 없어지는 경우가 있지만, 제1 세정 공정 후에 제2 세정 공정을 실시함으로써, 그 화학적인 작용에 의해 기판 표면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 따라서, 절연성 수지 기판의 절연성을 해치지 않고, 높은 세정 효과를 얻는 것이 가능해진다.
본 발명의 제2 태양은, 절연성 수지 기판의 세정 방법으로서, 제1 가스와 제2 가스 중 적어도 일방을 포함하는 분위기하에서 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 세정 공정을 포함하고, 상기 제1 가스는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며, 상기 제2 가스는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며, 상기 세정 공정의 개시 시는 상기 제2 가스보다 상기 제1 가스의 비율이 높고, 상기 세정 공정의 종료 시는 상기 제1 가스보다 상기 제2 가스의 비율이 높아지도록, 상기 분위기 가스에 있어서의 상기 제1 가스와 상기 제2 가스의 비율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 세정 공정의 개시 시에는 물리적인 세정 작용에 의한 높은 세정 효과를 얻을 수 있다. 이 때, 절연성 수지 기판의 표면의 절연성이 없어지는 경우가 있지만, 세정 공정의 종료 시에는 제2 가스에 의한 화학적인 작용에 의해 기판 표면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 따라서, 절연성 수지 기판의 절연성을 해치지 않고, 높은 세정 효과를 얻는 것이 가능해진다.
본 발명의 제3 태양은, 절연성 수지 기판의 세정을 행하는 기판 처리 장치로서, 절연성 수지 기판이 배치되는 챔버와, 상기 챔버 내에 제1 가스를 도입하기 위한 제1 가스 도입 수단과, 상기 챔버 내에 제2 가스를 도입하기 위한 제2 가스 도입 수단과, 상기 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 세정 수단과, 제어 수단을 갖고, 상기 제1 가스는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며, 상기 제2 가스는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며, 상기 제어 수단은, 상기 제1 가스 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 제1 세정이 행해진 후, 상기 제2 가스 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 상기 표면을 세정하는 제2 세정이 행해지도록, 상기 제1 및 제2 가스 도입 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 우선 제1 세정을 실시함으로써, 물리적인 세정 작용에 의한 높은 세정 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 제1 세정에 의해 절연성 수지 기판의 표면의 절연성이 없어지는 경우가 있지만, 제1 세정 후에 제2 세정을 실시함으로써, 그 화학적인 작용에 의해 기판 표면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 따라서, 절연성 수지 기판의 절연성을 해치지 않고, 높은 세정 효과를 얻는 것이 가능해진다.
본 발명의 제4 태양은, 절연성 수지 기판의 세정을 행하는 기판 처리 장치로서, 절연성 수지 기판이 배치되는 챔버와, 상기 챔버 내에 제1 가스를 도입하기 위한 제1 가스 도입 수단과, 상기 챔버 내에 제2 가스를 도입하기 위한 제2 가스 도입 수단과, 상기 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 세정 수단과, 제어 수단을 갖고, 상기 제1 가스는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며, 상기 제2 가스는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며, 상기 제어 수단은, 상기 제1 가스와 상기 제2 가스 중 적어도 일방을 포함하는 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 표면을 세정할 때에, 세정의 개시 시는 상기 제2 가스보다 상기 제1 가스의 비율이 높고, 상기 세정의 종료 시는 상기 제1 가스보다 상기 제2 가스의 비율이 높아지도록, 상기 제1 및 제2 가스 도입 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 세정의 개시 시에는 물리적인 세정 작용에 의한 높은 세정 효과를 얻을 수 있다. 이 때, 절연성 수지 기판의 표면의 절연성이 없어지는 경우가 있지만, 세정의 종료 시에는 제2 가스에 의한 화학적인 작용에 의해 기판 표면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 따라서, 절연성 수지 기판의 절연성을 해치지 않고, 높은 세정 효과를 얻는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 절연성 수지 기판의 절연성을 해치는 일 없이, 높은 세정 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 인라인형의 성막 장치의 내부 구성을 모식적으로 나타낸 상시도이다.
도 2는 제1 실시형태의 성막 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 제1 실시형태의 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 기판 처리 장치의 내부 구성을 기판의 반송 방향으로 본 모식도이다.
도 5는 제1 실시형태에 있어서의 기판의 반송 및 빔 조사의 제어를 나타내는 도면이다.
도 6은 제1 실시형태에 있어서의 가스의 유량의 제어를 나타내는 도면이다.
도 7은 제2 실시형태에 있어서의 기판의 반송 및 빔 조사의 제어를 나타내는 도면이다.
도 8은 제2 실시형태에 있어서의 가스의 유량의 제어를 나타내는 도면이다.
도 9는 제3 실시형태의 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 10은 제4 실시형태의 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 11은 제4 실시형태에 있어서의 가스의 유량의 제어와 전압 인가의 제어를 나타내는 도면이다.
도 12는 제5 실시형태의 성막 장치 및 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명한다. 다만, 이하의 실시형태 및 실시예는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 그러한 구성으로 한정하지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서의, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 플로우, 제조 조건, 치수, 재질, 형상 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그러한 바로만 한정하는 취지의 것이 아니다.
＜제1 실시형태＞
(성막 장치의 전체 구성)
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 성막 장치(1)의 전체적인 내부 구성을 모식적으로 나타낸 상시도이다. 성막 장치(1)는, 성막 처리되는 기판(2)이 수용되는 스토커실(11)과, 기판(2)의 가열 처리를 행하는 가열실(12)과, 기판(2)의 피처리면에 전 처리나 성막 처리를 행하는 처리실(13)을 구비한다. 처리실(13)은, 전 처리 에리어(13A)와 성막 에리어(13B)를 포함하고 있고, 전 처리 에리어(13A)에는, 성막 처리에 앞서 기판(2)의 피처리면의 세정 등의 전 처리를 행하기 위한 기판 처리 장치(14)가 설치되고, 성막 에리어(13B)에는, 기판(2)의 피처리면에 성막 처리를 행하는 성막 처리부로서의 스퍼터 장치(15)가 설치되어 있다. 본 실시형태의 성막 장치(1)는, 기판(2)을 반송하면서 가열~전 처리~성막이라고 하는 일련의 처리를 행하는, 이른바 인라인형의 구성을 가지고 있다.
도 2는, 성막 장치(1)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 스토커실(11)에는 복수매의 기판(2)이 수용되어 있다. 그 중 처리 대상이 되는 기판(2)이, 스토커실(11)로부터 가열실(12)로 반송되고(스텝 S101), 히터(121)에 의해 가열된다(스텝 S102). 본 실시형태에서는, 대략 십분 정도의 가열 처리에 의해, 100℃에서 180℃ 정도까지 기판(2)을 가열한다. 그 후, 기판(2)이 가열실(12)로부터 처리실(13)의 전 처리 에리어(13A)로 반송된다(스텝 S103). 전 처리 에리어(13A)에서는, 기판 처리 장치(14)에 의해 기판(2)의 피처리면에 대해서 세정 처리가 행해진다(스텝 S104). 다음으로, 기판(2)이 성막 에리어(13B)로 반송되고(스텝 S105), 스퍼터 장치(15)에 의해 기판(2)의 피처리면에 대해 스퍼터링 처리가 행해진다(스텝 S106). 스퍼터링 처리에서 이용되는 타겟(151, 152)은 동종의 재료여도 되고 다른 재료여도 된다. 이상으로, 기판(2)에 대한 성막 처리가 종료한다. 처리 종료 후의 기판(2)은 스토커실(11)로 배출된다.
본 실시형태에 관한 성막 장치(1)는, 예를 들어, 전 처리를 수반하는 여러가지 전극 형성에 적용 가능하다. 구체예로서는, 예를 들어, FC-BGA(Flip－Chip　Ball　Grid　Array) 실장 기판용의 도금 시드막이나, SAW(Surface　Acoustic　Waｖe) 디바이스용의 메탈 적층막의 성막을 들 수 있다. 또한, LED의 본딩부에 있어서의 도전성 경질막, MLCC(Multi-Layered　Ceramic　Capacitor)의 단자부막의 성막 등도 들 수 있다. 그 외, 전자 부품 패키지에 있어서의 전자 쉴드막이나 팁 저항기의 단자부막의 성막에도 적용 가능하다.
기판(2)의 사이즈는, 50㎜×50㎜~600㎜×600㎜ 정도의 범위의 것을 예시할 수 있다. 기판(2)으로서는, 폴리이미드계의 수지로 이루어지는 절연성 수지 기판이 이용된다. 또한, 다른 재료로 이루어지는 기판에 대해, 폴리이미드계의 수지 코팅되어 있는 기판을 사용해도 된다.
(기판 처리 장치)
도 3 및 도 4는, 본 실시형태에 관한 기판 처리 장치(14)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 3은, 기판 처리 장치(14)의 내부 구성을 상방으로부터 본 모식도이며, 도 4는, 기판 처리 장치(14)의 내부 구성을 기판(2)의 반송 방향으로 본 모식도이다.
본 실시형태의 기판 처리 장치(14)는, 절연성 수지 기판의 표면(피처리면)의 세정 처리를 행하기 위한 장치로서, 개략, 챔버(41), 기판 지지부(42), 제1 가스 도입부(43), 제2 가스 도입부(44), 제어부(45) 및 빔 조사부(46)를 갖는다.
챔버(41)는, 처리실(13)을 구성하는 기밀 용기이다. 도시하지 않는 배기 펌프에 의해 챔버(41) 내는 감압 상태로 유지된다. 기판 지지부(42)는, 기판(2)을 수직인 상태로 지지하면서, 챔버(41)의 저면에 부설된 레일(410) 위를 이동 가능한 기판 반송 수단이다. 제1 가스 도입부(43)는, 챔버(41) 내에 제1 가스를 도입하기 위한 장치이며, 제1 가스 공급원(도시하지 않음)과 챔버(41)의 사이를 접속하는 가스 도입관(430), MFC(매스 플로우 콘트롤러) 등의 유량 제어 장치(431), 개폐 밸브(432) 등으로 구성된다. 또한, 제2 가스 도입부(44)는, 챔버(41) 내에 제2 가스를 도입하기 위한 장치이며, 제2 가스 공급원(도시하지 않음)과 챔버(41)의 사이를 접속하는 가스 도입관(440), 유량 제어 장치(441), 개폐 밸브(442) 등으로 구성된다. 빔 조사부(46)는, 기판(2)의 표면에 고에너지의 이온 빔을 조사함으로써, 기판(2)의 표면을 세정하는 세정 수단이다. 제어부(45)는, 기판 처리 장치(14)의 각 부의 동작을 제어하기 위한 장치이다. 구체적으로는, 제어부(45)는, 기판 지지부(42)의 이동, 제1 가스 도입부(43) 및 제2 가스 도입부(44)의 유량의 제어, 빔 조사부(46)로부터 조사하는 이온 빔의 제어 등을 행한다.
본 실시형태의 기판 처리 장치(14)는, 제1 가스 분위기하에서 기판(2)의 표면을 세정하는 제1 세정을 행한 후, 제2 가스 분위기하에서 기판(2)의 표면을 세정하는 제2 세정을 행하는 점에 특징이 있다. 여기서, 제1 가스로서는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스, 즉, 제1 가스 분위기하에서 기판(2)에 이온 빔을 조사했을 때에 기판(2)의 표면에 물리적인 세정 작용이 발휘되는(혹은 물리적인 세정 작용이 지배적이 되는) 가스가 이용된다. 예를 들어, 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 희가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 양호한 에칭 작용을 얻을 수 있다고 하는 이점으로부터 아르곤 가스를 이용한다. 한편, 제2 가스로서는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스, 즉, 제2 가스 분위기하에서 기판(2)에 이온 빔을 조사했을 때에 기판(2)의 표면에 화학적인 세정 작용이 발휘되는(혹은 화학적인 세정 작용이 지배적이 되는) 가스가 이용된다. 예를 들어, 산소(O2), 질소(N2) 등을 바람직하게 이용할 수 있다. 다만, 질소 가스를 이용했을 경우는, 생성되는 시안화물을 제거하기 위한 제해 설비가 필요하게 되기 때문에, 본 실시형태에서는, 제해 설비가 불필요한 산소 가스를 이용한다.
(세정 처리의 제어)
도 5와 도 6을 참조하여, 본 실시형태의 세정 처리의 제어를 설명한다. 도 5는 기판(2)의 반송 및 빔 조사의 제어를 나타내고 있으며, 도 6은 챔버 내에 도입하는 가스의 유량의 제어를 나타내고 있다. 도 5와 도 6에 있어서의 t1, t2,…는 시각을 나타내고 있다.
우선, 제어부(45)는, 기판(2)을 스타트 위치(홈 포지션)로 이동시키고, 제1 가스 도입부(43)의 유량 제어 장치(431)와 제2 가스 도입부(44)의 유량 제어 장치(441)에 각각 유량 지시 신호를 보내고, 제1 가스의 유량 F1과 제2 가스의 유량 F2의 유량 비율을 F1：F2=100% : 0%로 설정한다(t1). 그리고, 제어부(45)는, 제1 가스 분위기하에서, 기판(2)을 도면 중 우측 방향으로 일정 속도로 이동시키면서, 빔 조사부(46)로부터 조사되는 이온 빔으로 기판(2)의 표면을 주사한다(t2). 기판(2)이 엔드 위치까지 도달하면(즉, 기판(2) 표면의 주사가 완료하면), 제어부(45)는, 빔 조사 및 기판(2)의 이동을 정지한다(t3). 또한, 제1 가스의 도입도 정지한다. 여기까지의 t1~t3의 프로세스가 제1 세정 공정이다.
그 후, 제어부(45)는, 기판(2)을 다시 스타트 위치로 되돌림과 함께, 유량 제어 장치(431, 441)를 제어하여 제1 가스와 제2 가스의 유량 비율을 F1：F2=0% : 100%로 설정한다(t4). 그리고, 제어부(45)는, 제2 가스 분위기하에서, 기판(2)을 도면 중 우측 방향으로 일정 속도로 이동시키면서, 이온 빔으로 기판(2)의 표면을 주사한다(t5). 기판(2)이 엔드 위치까지 도달하면, 제어부(45)는, 빔 조사를 정지한다(t6). 이 t4~t6의 프로세스가 제2 세정 공정이다.
상기와 같은 세정 처리에 의하면, 우선 제1 세정 공정을 실시함으로써, 제1 가스 분위기하에서 물리적인 세정 작용(에칭 작용)에 의한 높은 세정 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 제1 세정 공정에 의해 수지 기판 표면의 절연성이 없어지는 경우가 있지만, 제1 세정 공정 후에 제2 세정 공정을 실시함으로써, 그 화학적인 작용에 의해 기판 표면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 따라서, 수지 기판의 절연성을 해치지 않고, 높은 세정 효과를 얻는 것이 가능해진다. 게다가, 분위기 가스의 종류를 바꾸고 2회의 빔 주사를 행한다고 하는 간단한 제어로 실현할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 세정 공정과 제2 세정 공정에서 각각 1회씩의 빔 주사를 실시하였지만, 각 세정 공정 중에서 복수회의 빔 주사를 행해도 된다. 빔의 주사 방향에 관해서도, 본 실시형태에서는, 스타트 위치로부터 기판을 이동시키는 주사 방향만을 개시하고 있지만, 제1 세정 공정이 종료 후, 제2 세정 공정에서는, 스타트 위치로 돌아가는 방향으로 기판을 이동시켜 빔을 주사하여도 된다. 기판 이동의 구성뿐만 아니라, 기판을 고정하고, 빔 조사부(46)를 이동시키거나 빔의 조사 방향을 변화시킴으로써, 빔을 주사하여도 된다. 또한, 기판 전체를 세정해도 되지만, 필요한 범위에만 빔을 조사함으로써 기판 표면의 일부만을 세정하는 것도 가능하다.
＜제2 실시형태＞
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태의 기판 처리 장치(14)는, 세정 처리의 개시 시는 제2 가스보다 제1 가스의 비율이 높고, 세정 처리의 종료 시는 제1 가스보다 제2 가스의 비율이 높아지도록, 분위기 가스에 있어서의 제1 가스와 제2 가스의 비율을 변화시키는 점에 특징이 있다. 그 이외의 구성은 제1 실시형태의 것과 동일하여도 되므로 설명을 생략한다.
(세정 처리의 제어)
도 7과 도 8을 참조하여, 본 실시형태의 세정 처리의 제어를 설명한다. 도 7은 기판(2)의 반송 및 빔 조사의 제어를 나타내고 있고, 도 8은 챔버 내에 도입하는 가스의 유량의 제어를 나타내고 있다. 도 7과 도 8에 있어서의 t1, t2,…는 시각을 나타내고 있다.
우선, 제어부(45)는, 기판(2)을 스타트 위치(홈 포지션)로 이동시키고, 제1 가스와 제2 가스의 유량 비율을 F1：F2=100% : 0%로 설정한다(t1). 그리고, 제어부(45)는, 기판(2)을 도면 중 우측 방향으로 일정 속도로 이동시키면서, 빔 조사부(46)로부터 조사되는 이온 빔으로 기판(2)의 표면을 주사한다(t2). 다음으로, 제어부(45)는, 제1 가스와 제2 가스의 유량 비율을 F1：F2=66.7% : 33.3%로 변경한 후(t3), 기판(2)을 도면 중 좌측 방향으로 일정 속도로 이동시키면서, 2번째의 빔 주사를 행한다(t4). 그 후, 유량 비율 F1：F2=33.3% : 66.7%의 분위기하에서 3번째의 빔 주사를 행하고(t5~t6), 유량 비율 F1：F2=0% : 100%의 분위기하에서 4번째의 빔 주사를 행한다(t7~t8). 본 실시형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 기판(2)의 표면에 빔을 조사하고 있는 기간(빔 주사 중)은 유량 비율을 일정으로 유지한다. 표면 처리의 결과에 불균일을 발생시키지 않기 때문이다.
상기와 같은 제어에 의하면, 세정 처리의 개시 시에는, 제1 가스가 지배적인 분위기하에서 세정 처리가 행해지고, 물리적인 세정 작용(에칭 작용)에 의한 높은 세정 효과를 얻을 수 있다. 이 때, 수지 기판 표면의 절연성이 없어지는 경우가 있지만, 세정 처리의 종료 시에는 제2 가스가 지배적인 분위기하에서 처리가 행해지므로, 그 화학적인 작용에 의해 기판 표면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 따라서, 수지 기판의 절연성을 해치지 않고, 높은 세정 효과를 얻는 것이 가능해진다. 게다가, 분위기 가스의 유량 비율을 변화시키면서 빔 주사를 행한다고 하는 간단한 제어에 의해 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 세정 처리의 개시 시의 제2 가스의 유량 F2를 0, 종료 시의 제1 가스의 유량 F1을 0으로 설정하고, 각각의 가스의 유량을 리니어하게 변화시켰지만, 이와 같은 제어는 일례이다. 예를 들어, 세정 처리의 개시 시에 있어서, 제2 가스의 유량을 F2＞0으로 설정해도 되고, 세정 처리의 종료 시에 있어서, 제1 가스의 유량을 F1＞0으로 설정해도 된다. 또한, 각 가스의 유량에 대해서도, 비선형으로 변화시키거나, 단계적으로 변화시키거나 해도 된다. 즉, 세정 처리의 개시 시의 유량이 F1＞F2, 종료 시의 유량이 F1＜F2가 되고 있으면(바꾸어 말하면, 세정 처리의 개시 시에는 제1 가스의 세정 작용이 지배적이 되고, 세정 처리의 종료 시에는 제2 가스의 세정 작용이 지배적이 되기만 하면), 각 가스의 유량을 어떻게 제어하더라도 상관없다.
＜제3 실시형태＞
도 9는, 제3 실시형태에 관한 기판 처리 장치(14)의 구성을 나타내고 있다. 본 실시형태의 기판 처리 장치(14)는, 기판(2)을 사이에 끼운 양측에 빔 조사부(46A, 46B)를 설치하고 있다. 이 구성에 의하면, 1회의 주사로, 기판(2)의 양면을 동시에 세정할 수 있다. 혹은, 기판 지지부에 2매의 기판(2)을 평행으로 지지시킴으로써, 2매의 기판(2)을 동시에 세정할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 실시형태보다 높은 생산성을 가지는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다. 또한, 세정 처리의 구체적인 제어에 대해서는, 제1 및 제2 실시형태의 것과 같아도 좋다.
＜제4 실시형태＞
도 10은, 제4 실시형태에 관한 기판 처리 장치(14)의 구성을 나타내고 있다. 제1~제3 실시형태는, 이온 빔에 의한 세정 처리를 행하는 구성이였던 것에 대해, 본 실시형태는, 역스퍼터법에 의한 플라즈마 세정 처리를 행하는 구성이다.
본 실시형태의 기판 처리 장치(14)는, 개략, 챔버(41), 기판 지지부(42), 제1 가스 도입부(43), 제2 가스 도입부(44), 제어부(45), 전압 인가 부재(47) 및 고주파 전원(48)을 가진다. 전술한 실시형태와의 차이는, 빔 조사부 대신에, 전압 인가 부재(47) 및 고주파 전원(48)이 설치되어 있는 점이다. 그 이외의 구성은 기본적으로 전술한 실시형태와 동일하여도 되므로, 설명을 생략한다.
(세정 처리의 제어)
도 11을 참조하여, 본 실시형태의 세정 처리의 제어를 설명한다. 도 11은 챔버 내에 도입하는 가스의 유량의 제어와, 전압 인가 부재(47)의 제어를 나타내고 있다.
우선, 제어부(45)는, 기판(2)을 기판 처리 장치(14) 내의 소정의 처리 위치로 이동시킨다(t1). 이 때, 전압 인가 부재(47)와 기판 지지부(42)의 전극(421)이 밀착하여, 양자의 전기적인 접속이 도모되어 진다. 계속해서, 제어부(45)는, 제1 가스 도입부(43)의 유량 제어 장치(431)와 제2 가스 도입부(44)의 유량 제어 장치(441)에 각각 유량 지시 신호를 보내고, 제1 가스의 유량 F1과 제2 가스의 유량 F2의 유량 비율을 F1：F2=100% : 0%로 설정한다(t2). 그리고, 제어부(45)는, 전압 인가 부재(47)를 제어하여, 전극(421)을 통해 기판 지지부(42)에 대해 소정의 고주파 전압을 인가한다(t3). 이 전압 인가에 의해, 기판(2)의 표면 근방에 제1 가스의 플라즈마(P)가 형성된다(도 10 참조). 플라즈마(P) 중의 이온의 충돌에 의해 기판(2) 표면의 세정 처리가 행해진다.
그 후, 제어부(45)는, 전압 인가를 유지한 채, 제1 가스와 제2 가스의 유량 비율을 서서히 변화시켜가, 최종적으로 F1：F2=0% : 100%로 한다(t4). 따라서, 최종적으로는 제2 가스의 플라즈마(P)에 의한 화학적인 세정 처리가 행해지는 것으로 된다.
상기와 같은 제어에 의하면, 세정 처리의 개시 시에는, 제1 가스가 지배적인 분위기하에서 세정 처리가 행해져, 물리적인 세정 작용(에칭 작용)에 의한 높은 세정 효과를 얻을 수 있다. 이 때, 수지 기판 표면의 절연성이 없어지는 경우가 있지만, 세정 처리의 종료 시에는 제2 가스가 지배적인 분위기하에서 처리가 행해지므로, 그 화학적인 작용에 의해 기판 표면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 따라서, 수지 기판의 절연성을 해치지 않고, 높은 세정 효과를 얻는 것이 가능해진다. 게다가, 전압을 인가한 상태인 채, 분위기 가스의 유량 비율을 변화시킨다고 하는 간단한 제어에 의해 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 세정 처리의 개시 시의 제2 가스의 유량 F2를 0, 종료 시의 제1 가스의 유량 F1을 0으로 설정하고, 각 가스의 유량을 리니어하게 변화시켰지만, 이와 같은 제어는 일례이다. 예를 들어, 세정 처리의 개시 시에 있어, 제2 가스의 유량을 F2＞0으로 설정해도 되고, 세정 처리의 종료 시에 있어서, 제1 가스의 유량을 F1＞0으로 설정해도 된다. 또한, 각 가스의 유량에 대해서도, 비선형으로 변화시키거나, 단계적으로 변화시키거나 해도 된다. 또한, 제1 실시형태와 같이, 세정 처리의 전반은 F1：F2=100% : 0%, 후반은 F1：F2=0% : 100%와 같이 2단계로 전환해도 된다. 즉, 세정 처리의 개시 시의 유량이 F1＞F2, 종료 시의 유량이 F1＜F2가 되고 있으면(바꾸어 말하면, 세정 처리의 개시 시에는 제1 가스의 세정 작용이 지배적이 되고, 세정 처리의 종료 시에는 제2 가스의 세정 작용이 지배적이 되기만 하면), 각 가스의 유량을 어떻게 제어하더라도 상관없다.
＜제5 실시형태＞
도 12는, 제5 실시형태에 관한 성막 장치 및 기판 처리 장치의 전체적인 내부 구성을 모식적으로 나타낸 상시도이다. 이 성막 장치(1)는, 개략, 챔버(41), 복수의 기판(2)을 지지하는 기판 지지부(42), 제1 가스 도입부(43), 제2 가스 도입부(44), 제어부(45), 빔 조사부(46), 및 복수의 타겟(151, 152)을 가지고 있다. 또한, 전술한 실시형태와 동일 내지 대응하는 구성 부분에 대해서는, 이해를 돕기 위해, 동일한 부호를 부여하고 있다.
본 실시형태의 기판 지지부(42)는, 시계 회전으로 회전 가능한 원반 형상의 테이블이며, 그 상면에 12매의 기판(2)을 수직인 상태(기립한 상태)로 지지할 수 있는 구조이다. 각 기판(2)은, 피처리면을 외측을 향하게 하여 배치된다. 본 실시형태의 성막 장치(1)는, 기판 지지부(42)를 회전시키면서, 가열~전 처리~성막이라고 하는 일련의 처리를 행하는, 이른바 캐러셀형의 구성을 가지고 있다. 이 성막 장치(1)는, 예를 들어, 한 변이 대략 100㎜ 정도의 비교적 작은 사이즈의 기판(2)의 처리에 적합하다.
(세정 처리의 제어)
우선, 제어부(45)는, 기판 지지부(42)를 일정 회전 속도(예를 들어 20rpm)로 시계 회전으로 회전시킨다. 회전이 안정된 단계에서, 제어부(45)는, 빔 조사부(46)로부터 이온 빔을 조사하고, 각 기판(2)의 표면을 순서대로 주사한다. 이 빔 조사를 대략 3분간 행함으로써(즉, 각 기판(2)은 약 60회씩 빔 주사된다), 기판(2) 표면의 세정 처리가 행해진다.
본 실시형태에 있어서도, 전술한 제1 실시형태(도 6)와 마찬가지로 전반의 세정 처리를 제1 가스 분위기하에서 행하고, 후반의 세정 처리를 제2 가스 분위기하에서 행하거나, 제2 실시형태(도 8)와 마찬가지로 세정 처리의 실시 중에 제1 가스와 제2 가스의 유량 비율을 변화시키면 된다. 이에 의해, 전술한 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
＜그 외＞
제1에서 제5 실시형태를 예시하여 본 발명의 바람직한 구체예를 설명했지만, 본 발명의 범위는 이러한 구체예에 한정되지 않으며, 그 기술 사상의 범위 내에서 적절히 변형할 수 있다. 예를 들어, 제1로부터 제5 실시형태에서 설명한 구성이나 제어 내용에 대해서는, 기술적인 모순이 없는 한, 서로 조합해도 된다. 또한, 제1 가스, 제2 가스, 기판의 재질 등은, 제1로부터 제5 실시형태에서 예시한 것 이외를 이용해도 된다. 또한, 상기 실시형태에서는 인라인형과 캐러셀형의 장치 구성을 예시하였지만, 기판 처리 장치나 성막 장치의 구성은 이들에 한정되지 않고, 어떠한 것이여도 상관없다.
1： 성막 장치
2： 기판
11： 스토커실
12： 가열실
13： 처리실
13A： 전 처리 에리어
13B： 성막 에리어
14： 기판 처리 장치
15： 스퍼터 장치
41： 챔버
42： 기판 지지부
43： 제1 가스 도입부
44： 제2 가스 도입부
45： 제어부
46, 46A, 46B： 빔 조사부
47： 전압 인가 부재
48： 고주파 전원
121： 히터
151, 152： 타겟
410： 레일
421： 전극
430： 제1 가스 도입관
31： 유량 제어 장치
432： 개폐 밸브
440： 제2 가스 도입관
441： 유량 제어 장치
442： 개폐 밸브

Claims (17)

  1. 절연성 수지 기판의 세정 방법으로서,
    제1 가스 분위기하에서 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 제1 세정 공정과,
    상기 제1 세정 공정 후에, 제2 가스 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 상기 표면을 세정하는 제2 세정 공정을 포함하고,
    상기 제1 가스는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며,
    상기 제2 가스는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스
    인 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법.
  2. 절연성 수지 기판의 세정 방법으로서,
    제1 가스와 제2 가스 중 적어도 일방을 포함하는 분위기하에서 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 세정 공정을 포함하고,
    상기 제1 가스는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이고,
    상기 제2 가스는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며,
    상기 세정 공정의 개시 시는 상기 제2 가스보다 상기 제1 가스의 비율이 높고, 상기 세정 공정의 종료 시는 상기 제1 가스보다 상기 제2 가스의 비율이 높아지도록, 상기 분위기에 있어서의 상기 제1 가스와 상기 제2 가스의 비율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세정 공정의 개시 시로부터 종료 시에 걸쳐서, 상기 제1 가스의 비율을 단계적 또는 연속적으로 낮추고, 상기 제2 가스의 비율을 단계적 또는 연속적으로 높이는 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 세정 공정의 개시 시의 상기 제2 가스의 비율은 0이며, 종료 시의 상기 제1 가스의 비율은 0인 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 가스는, 희가스인 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 가스는, 아르곤 가스인 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 가스는, 산소 가스인 것을 특징으로 하는 절연성 수지 기판의 세정 방법.
  8. 절연성 수지 기판의 세정을 행하는 기판 처리 장치로서,
    절연성 수지 기판이 배치되는 챔버와,
    상기 챔버 내에 제1 가스를 도입하기 위한 제1 가스 도입 수단과,
    상기 챔버 내에 제2 가스를 도입하기 위한 제2 가스 도입 수단과,
    상기 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 세정 수단과,
    제어 수단을 갖고,
    상기 제1 가스는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이고,
    상기 제2 가스는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며,
    상기 제어 수단은, 상기 제1 가스 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 제1 세정이 행해진 후, 상기 제2 가스 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 상기 표면을 세정하는 제2 세정이 행해지도록, 상기 제1 및 제2 가스 도입 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 절연성 수지 기판의 세정을 행하는 기판 처리 장치로서,
    절연성 수지 기판이 배치되는 챔버와,
    상기 챔버 내에 제1 가스를 도입하기 위한 제1 가스 도입 수단과,
    상기 챔버 내에 제2 가스를 도입하기 위한 제2 가스 도입 수단과,
    상기 절연성 수지 기판의 표면을 세정하는 세정 수단과,
    제어 수단을 갖고,
    상기 제1 가스는, 물리적인 세정 작용을 발생시키는 가스이고,
    상기 제2 가스는, 화학적인 세정 작용을 발생시키는 가스이며,
    상기 제어 수단은, 상기 제1 가스와 상기 제2 가스 중 적어도 일방을 포함하는 분위기하에서 상기 절연성 수지 기판의 표면을 세정할 때에, 세정의 개시 시는 상기 제2 가스보다 상기 제1 가스의 비율이 높고, 상기 세정의 종료 시는 상기 제1 가스보다 상기 제2 가스의 비율이 높아지도록, 상기 제1 및 제2 가스 도입 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 세정의 개시 시로부터 종료 시에 걸쳐서, 상기 제1 가스의 비율이 단계적 또는 연속적으로 낮아지고, 상기 제2 가스의 비율이 단계적 또는 연속적으로 높아지도록, 상기 제1 및 제2 가스 도입 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 세정의 개시 시의 상기 제2 가스의 비율이 0이 되고, 종료 시의 상기 제1 가스의 비율이 0이 되도록, 상기 제1 및 제2 가스 도입 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 가스는, 희가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 가스는, 아르곤 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 가스는, 산소 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 수단은, 상기 절연성 수지 기판의 상기 표면의 주위에 플라즈마를 발생시키는 수단인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 수단은, 상기 절연성 수지 기판의 상기 표면에 이온 빔을 조사하는 수단인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 장치와,
    상기 기판 처리 장치에 의해 세정된 절연성 수지 기판의 표면에 성막 처리를 행하는 성막 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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