特開 2024-167493 ガス噴出構造、表面処理方法及び表面処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024167493

(43)【公開日】2024-12-04

(54)【発明の名称】ガス噴出構造、表面処理方法及び表面処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20241127BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023083593

(22)【出願日】2023-05-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-09-18

(71)【出願人】

【識別番号】520472664

【氏名又は名称】明電ナノプロセス・イノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】篠 竜徳

(72)【発明者】

【氏名】西口 哲也

(72)【発明者】

【氏名】孫 旭孝

【テーマコード（参考）】

5F045

【Ｆターム（参考）】

5F045AA03

5F045BB02

5F045DP03

5F045EE12

5F045EE18

5F045EF05

(57)【要約】

【課題】オゾンガスと不飽和炭化水素ガスの流量比の制御で照射ラジカルの分布を精密に制御できる表面処理構造、表面処理装置及び表面処理方法を提供すること。
【解決手段】シャワーヘッド４は、基板２にオゾンガスを噴出する複数の第一ガス噴出孔４１１が形成された複数の第一ガス噴出配管４１と、基板２に不飽和炭化水素ガスを噴出する複数の第二ガス噴出孔４３１が形成された複数の第二ガス噴出配管４３を有する。第一ガス噴出配管４１と第二ガス噴出配管４３は、各々のガス流が対向するように交互に水平配置される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板にオゾンガスを噴出する複数の第一ガス噴出孔が形成された複数の第一ガス噴出配管と、
前記基板に不飽和炭化水素ガスを噴出する複数の第二ガス噴出孔が形成された複数の第二ガス噴出配管と、
を有し、
前記第一ガス噴出配管と前記第二ガス噴出配管は、各々のガス流が対向するように交互に水平配置されたことを特徴とするガス噴出構造。

【請求項2】

前記オゾンガスを導入して個々の前記第一ガス噴出配管に供する第一ガスバッファ配管と、
前記不飽和炭化水素ガスを導入して個々の前記第二ガス噴出配管に供する第二ガスバッファ配管と、
を有し、
前記第一ガス噴出配管は、前記第一ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配され、
前記第二ガス噴出配管は、前記第二ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配されたことを特徴とする請求項１に記載のガス噴出構造。

【請求項3】

前記第一ガスバッファ配管は、前記オゾンガスに代えて前記不飽和炭化水素ガスを導入可能であり、
前記第二ガスバッファ配管は、前記不飽和炭化水素ガスに代えて前記オゾンガスを導入可能であることを特徴とする請求項２に記載のガス噴出構造。

【請求項4】

基板にオゾンガスを噴出するガス噴出配管と、
前記基板に不飽和炭化水素ガスを噴出する複数の第二ガス噴出孔が形成された複数の第二ガス噴出配管と、
前記不飽和炭化水素ガスを導入して個々の前記第二ガス噴出配管に供する第二ガスバッファ配管と、
を有し、
前記第二ガス噴出配管は、前記第二ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配されたことを特徴とするガス噴出構造。

【請求項5】

前記第一ガス噴出配管と前記第二ガス噴出配管の軸心間隔は５～３０ｍｍ、
前記第一ガス噴出孔及び前記第二ガス噴出孔の口径は０．５～２ｍｍ、
前記第一ガス噴出孔及び前記第二ガス噴出孔の中心間隔は５～３０ｍｍ
であることを特徴とする請求項１に記載のガス噴出構造。

【請求項6】

請求項１に記載のガス噴出構造を用いた表面処理方法であって、
前記オゾンガスを前記第一ガス噴出配管に供給して当該オゾンガスの流量が所定流量に達した後に前記不飽和炭化水素ガスを前記第二ガス噴出配管に供給することを特徴とする表面処理方法。

【請求項7】

前記不飽和炭化水素ガスの流量を段階的に増加させることを特徴とする請求項６に記載の表面処理方法。

【請求項8】

請求項３に記載のガス噴出構造を用いた表面処理方法であって、
前記第一ガス噴出配管が前記オゾンガスを所定流量で前記第一ガス噴出孔から前記基板に噴出する一方で前記第二ガス噴出配管が前記不飽和炭化水素ガスを経時的に増加する流量で前記第二ガス噴出孔から当該基板に噴出する過程と、
前記第一ガス噴出配管が前記第一ガスバッファ配管から前記オゾンガスに代えて導入した前記不飽和炭化水素ガスを経時的に減少する流量で前記第一ガス噴出孔から前記基板に噴出する一方で前記第二ガス噴出配管が前記第二ガスバッファ配管から前記不飽和炭化水素ガスに代えて導入した前記オゾンガスを所定流量で前記第二ガス噴出孔から当該基板に噴出する過程と、
を有することを特徴とする表面処理方法。

【請求項9】

請求項１または４に記載のガス噴出構造を有する表面処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基材の親水化、基材の接合、レジストアッシング、有機汚染除去などを目的としたオゾンガス及び不飽和炭化水素ガスを噴出するガス噴出構造、表面処理方法及び表面処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

低温で化学気相成長を行う技術として、高濃度のオゾンと不飽和炭化水素の反応から生成される活性種を利用する表面処理が提案されている（特許文献１）。この表面処理を実行する成膜装置の構成では、ガス導入口とシャワーヘッド構造の間にバッファ空間を設け、成膜が均一に行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６７０２５１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１における成膜装置の構成では、オゾンガスと不飽和炭化水素ガスのバッファ空間が全体に行き渡っている。この構成で均一な分布を得ることは可能であるが、流量比の制御で照射ラジカルの分布を精密に制御することが困難である。

【0005】

本発明は、以上の事情に鑑み、オゾンガスと不飽和炭化水素ガスの流量比の制御で照射ラジカルの分布を精密に制御できるガス噴出構造、表面処理方法及び表面処理装置の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

そこで、本発明の一態様は、基板にオゾンガスを噴出する複数の第一ガス噴出孔が形成された複数の第一ガス噴出配管と、前記基板に不飽和炭化水素ガスを噴出する複数の第二ガス噴出孔が形成された複数の第二ガス噴出配管と、を有し、前記第一ガス噴出配管と前記第二ガス噴出配管は、各々のガス流が対向するように交互に水平配置されたガス噴出構造である。

【0007】

本発明の一態様は、前記ガス噴出構造において、前記オゾンガスを導入して個々の前記第一ガス噴出配管に供する第一ガスバッファ配管と、前記不飽和炭化水素ガスを導入して個々の前記第二ガス噴出配管に供する第二ガスバッファ配管と、を有し、前記第一ガス噴出配管は、前記第一ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配され、前記第二ガス噴出配管は、前記第二ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配される。

【0008】

本発明の一態様は、前記ガス噴出構造において、前記第一ガスバッファ配管は、前記オゾンガスに代えて前記不飽和炭化水素ガスを導入可能であり、前記第二ガスバッファ配管は、前記不飽和炭化水素ガスに代えて前記オゾンガスを導入可能である。

【0009】

本発明の一態様は、前記ガス噴出構造において、基板にオゾンガスを噴出するガス噴出配管と、前記基板に不飽和炭化水素ガスを噴出する複数の第二ガス噴出孔が形成された複数の第二ガス噴出配管と、前記不飽和炭化水素ガスを導入して個々の前記第二ガス噴出配管に供する第二ガスバッファ配管と、を有し、前記第二ガス噴出配管は、前記第二ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配される。

【0010】

本発明の一態様は、前記ガス噴出構造において、前記第一ガス噴出配管と前記第二ガス噴出配管の軸心間隔は５～３０ｍｍ、前記第一ガス噴出孔及び前記第二ガス噴出孔の口径は０．５～２ｍｍ、前記第一ガス噴出孔及び前記第二ガス噴出孔の中心間隔は５～３０ｍｍである。

【0011】

本発明の一態様は、前記ガス噴出構造を用いた表面処理方法であって、前記オゾンガスを前記第一ガス噴出配管に供給して当該オゾンガスの流量が所定流量に達した後に前記不飽和炭化水素ガスを前記第二ガス噴出配管に供給する。

【0012】

本発明の一態様は、前記表面処理方法において、前記不飽和炭化水素ガスの流量を段階的に増加させる。

【0013】

本発明の一態様は、前記ガス噴出構造を用いた表面処理方法であって、前記第一ガス噴出配管が前記オゾンガスを所定流量で前記第一ガス噴出孔から前記基板に噴出する一方で前記第二ガス噴出配管が前記不飽和炭化水素ガスを経時的に増加する流量で前記第二ガス噴出孔から当該基板に噴出する過程と、前記第一ガス噴出配管が前記第一ガスバッファ配管から前記オゾンガスに代えて導入した前記不飽和炭化水素ガスを経時的に減少する流量で前記第一ガス噴出孔から前記基板に噴出する一方で前記第二ガス噴出配管が前記第二ガスバッファ配管から前記不飽和炭化水素ガスに代えて導入した前記オゾンガスを所定流量で前記第二ガス噴出孔から当該基板に噴出する過程と、を有する。

【0014】

本発明の一態様は、上記のガス噴出構造を有する表面処理装置である。

【発明の効果】

【0015】

以上の本発明によれば、オゾンガスと不飽和炭化水素ガスの流量比の制御で照射ラジカルの分布を精密に制御できるガス噴出構造、表面処理方法及び表面処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一態様である実施形態１，２の表面処理装置の概略構成図。

【図2】図１の表面処理装置におけるガス処理炉内の概略断面図。

【図3】図２のガス処理炉内のシャワーヘッドの下面側平面図。

【図4】実施形態１におけるバルブ動作、ガス流量のタイムチャート。

【図5】実施形態２におけるバルブ動作、ガス流量のタイムチャート。

【図6】実施形態１におけるラジカル発生量の分布を示したグラフ。

【図7】実施形態２におけるラジカル発生量の分布を示したグラフ。

【図8】本発明の一態様である実施形態３の表面処理装置の概略構成図。

【図9】実施形態３におけるバルブ動作、ガス流量のタイムチャート。

【図10】本発明の一態様である実施形態４のガス処理炉内の概略断面図。

【図11】図１０のガス処理炉内のシャワーヘッドの下面側平面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0018】

［実施形態１］
図１に示した本発明の一態様である実施形態１の表面処理装置１は、図２の基板２を格納する処理炉３と、基板２にオゾンガス及び不飽和炭化水素ガスを噴出するシャワーヘッド４を備える。

【0019】

シャワーヘッド４は、本発明のガス噴出構造の一態様であって、図２に示したように複数の第一ガス噴出配管４１を備えた第一ガスバッファ配管４２と、複数の第二ガス噴出配管４３を備えた第二ガスバッファ配管４４を備える。

【0020】

第一ガスバッファ配管４２は、オゾンガス供給装置５からガス導入配管４５を介してオゾンガスを導入して個々の第一ガス噴出配管４１に供する。第一ガス噴出配管４１は第一ガスバッファ配管４２の軸方向に対して垂直に第一ガスバッファ配管４２に配される。第一ガス噴出配管４１には、基板２に前記オゾンガスを噴出する複数の第一ガス噴出孔４１１が第一ガス噴出配管４１の軸方向に沿って配されて形成される。ガス導入配管４５には前記オゾンガスの流量を制御するバルブＶ１が具備される。バルブＶ１としては例えばガス流量の制御が可能な周知のマスフローコントローラが適用される。

【0021】

前記オゾンガスを供給するオゾンガス供給装置５としては例えば特許文献１に記載の高濃度オゾンガスを生成する装置が適用される。本装置はオゾンと他のガス（例えば、酸素）の蒸気圧の差に基づきオゾンのみを液化分離してオゾン濃度≒１００ｖｏｌ％の高濃度オゾンガスを生成する。この高濃度オゾンガスを生成する市販の装置としては例えば明電舎製のピュアオゾンジェネレータ（ＭＰＯＧ－ＨＭ１Ａ１）が挙げられる。

【0022】

第二ガスバッファ配管４４は、不飽和炭化水素ガス供給装置６からガス導入配管４６を介して不飽和炭化水素ガスを導入して個々の第二ガス噴出配管４３に供する。第二ガス噴出配管４３は第二ガスバッファ配管４４の軸方向に対して垂直に配される。第二ガス噴出配管４３には、基板２に不飽和炭化水素ガスを噴出する複数の第二ガス噴出孔４３１が第二ガス噴出配管４３の軸方向に沿って配されて形成される。ガス導入配管４６には前記不飽和炭化水素ガスの流量を制御するバルブＶ２が具備される。不飽和炭化水素ガス供給装置６としては例えば特許文献１に記載のエチレンガス等の不飽和炭化水素ガスが充填されたガスボンベが適用される。バルブＶ２にもバルブＶ１と同仕様のバルブが適用される。

【0023】

そして、第一ガス噴出配管４１と第二ガス噴出配管４３は図３に示したように処理炉３内において各々のガス流が対向するように交互に水平配置される。この場合、第一ガス噴出配管４１と第二ガス噴出配管４３の軸心間隔は例えば５～３０ｍｍに設定され、第一ガス噴出孔４１１及び第二ガス噴出孔４３１の口径は例えば０．５～２ｍｍ、第一ガス噴出孔４１１の中心間隔及び第二ガス噴出孔４３１の中心間隔は例えば５～３０ｍｍに設定される。

【0024】

以上のシャワーヘッド４において、オゾンガスはガス導入配管４５から第一ガスバッファ配管４２を経由し、第一ガス噴出配管４１を流れる過程で第一ガス噴出孔４１１から基板表面に供される。不飽和炭化水素ガスはガス導入配管４６を介して第二ガスバッファ配管４４を経由し、第二ガス噴出配管４３を流れる過程で第二ガス噴出孔４３１から基板表面に供される。処理炉３の排気管３２は下部に設置されている。処理炉３は真空排気が行われ、処理中の圧力は１～１０００Ｐａの範囲となる。また、処理炉３内の基板２の配置は図２に示されたシャワーヘッド４の第一ガス噴出孔４１１及び第二ガス噴出孔４３１の分布範囲内で調整される。

【0025】

図１～４を参照して実施形態１の動作例について説明する。

【0026】

図４に実施形態１のバルブ動作及びガス流量のタイムチャートを示す。

【0027】

先ず、図１のガス導入配管４５のバルブＶ１が開に設定されて図２の第一ガスバッファ配管４２を介して第一ガス噴出配管４１にオゾンガスが導入される。オゾンガス流量安定化プロセス（Ｓ１）で第一ガス噴出配管４１内のオゾンガスの流量が安定化されると、図１のガス導入配管４６のバルブＶ２が開に設定されて表面処理プロセス（Ｓ２）に移行する。

【0028】

表面処理プロセス（Ｓ２）では図２の第二ガスバッファ配管４４を介して第二ガス噴出配管４３に不飽和炭化水素ガスが導入される。そして、図２，３の第一ガス噴出孔４１１からのオゾンガスと第二ガス噴出孔４３１からの不飽和炭化ガスとより生じた活性種（例えば、ＯＨラジカル）により基板２の表面処理が行われる。前記表面処理に供されたガスは図１のドライポンプ７に吸引されて排気管３２を介して除害筒８にて除害処理された後に系外に排出される。表面処理プロセス（Ｓ２）の終了後、バルブＶ１，Ｖ２が閉に設定されてシャワーヘッド４へのオゾンガス及び不飽和炭化水素ガスの導入が停止される。

【0029】

図６はオゾンガスの流量を２００ｓｃｃｍと一定にし、不飽和炭化水素ガスとして例えばエチレンガスを２０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍの流量で６０秒の処理時間でＯＥＲ処理した場合のラジカル発生量の分布を示す。この分布は水晶振動子マイクロバランス法の周波数変化のもとで検出されたものである。同図のｘ軸はエチレンガスが流れる第二ガス噴出配管４３における最上流の第二ガス噴出孔４３１を原点とし、第二ガス噴出配管４３の長さ方向を正とする（図７も同様）。図６から明らかなように、エチレンガスの流量増加に伴い、ラジカル処理量が最大となる位置がシフトしていることがわかる。このように、ガスの流量比を制御することによって、ラジカル処理量のガス流路長手方向の分布を制御することが可能である。また、不飽和炭化水素ガスとオゾンガスの流量比により表面処理の分布が変化することから、処理対象物の分布に応じて最適な流量を選択することで局所的な表面処理と均一的な表面処理を任意に行える。

【0030】

以上のように、前記オゾンガスおよび不飽和炭化水素ガスを用いた表面処理装置１において、配管やプレートなどを加工したガス噴出孔を有する第一ガス噴出配管４１と第二ガス噴出配管４３とをそれぞれのガス流路が対向し合うように流路の短手方向へ交互に配置することで、個々のガスの流量比により第一ガス噴出配管４１と第二ガス噴出配管４３の長さ方向の処理量の分布が制御可能となる。また、第一ガス噴出配管４１と第二ガス噴出配管４３の上流側端部より上流側に個々のガスを第一ガス噴出配管４１と第二ガス噴出配管４３の径方向へ均等に分散するバッファ空間である第一ガスバッファ配管４２及び第二ガスバッファ配管４４を設けることにより、流路の短手方向の処理量を均一にすることが可能になる。

【0031】

［実施形態２］
また、図４のタイムチャートにおいてオゾンガスの流量が安定化した段階での不飽和炭化水素ガスの導入過程においては、図５に示した実施形態２のタイムチャートのように不飽和炭化水素ガスの流量を段階的に増加させてもよい。

【0032】

図１～３，５を参照して実施形態２の動作例について説明する。

【0033】

図５に不飽和炭化水素ガスの流量をシーケンシャルに変更する実施形態２のバルブ動作及びガス流量のタイムチャートを示す。

【0034】

先ず、実施形態１と同様に図１のガス導入配管４５のバルブＶ１が開に設定されて図２の第一ガスバッファ配管４２を介して第一ガス噴出配管４１にオゾンガスが導入されて第一ガス噴出孔４１１から基板２に噴出される。オゾンガス流量安定化プロセス（Ｓ１）で第一ガス噴出配管４１内のオゾンガスの流量が安定化した段階で表面処理プロセス（Ｓ２）に移行する。

【0035】

表面処理プロセス（Ｓ２）では図１のガス導入配管４６のバルブＶ２が開に設定されて図２の第二ガスバッファ配管４４を介して第二ガス噴出配管４３に不飽和炭化水素ガスが導入されて第二ガス噴出孔４３１から基板２に噴出される。このとき、図５に示されたＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の過程のようにバルブＶ２により不飽和炭化水素ガスの流量が段階的に増加するように調整される。ＯＥＲ処理プロセス（Ｓ２）の終了後、バルブＶ１，Ｖ２が閉に設定されてシャワーヘッド４へのオゾンガス及び不飽和炭化水素ガスの導入が停止される。

【0036】

図７は、実施形態２の実施例、特に不飽和炭化水素ガスとしてエチレンガスをＳ３１の過程で２０ｓｃｃｍの流量のもと３１秒、Ｓ３２の過程で４０ｓｃｃｍの流量のもと１７秒、Ｓ３３の過程で８０ｓｃｃｍの流量のもと１２秒の計６０秒の処理時間でＯＥＲ処理した場合のラジカル発生量の分布を示す。また、同図は比較例してオゾンガス及びエチレンガスの流量を一定（オゾンガス２００ｓｃｃｍ及びエチレンガス４０ｓｃｃｍ）して６０秒の処理時間でＯＥＲ処理した場合のラジカル発生量の分布を示す。同図から明らかなように実施形態２のシーケンシャルプロセスによればオゾンガス及びエチレンガスの流量を一定にした比較例よりもラジカル発生量の分布が改善する。このことから、オゾンガスと不飽和炭化水素ガスの流量比をシーケンシャルに変更するプロセスにより精密な表面処理の分布の制御が可能であることがわかる。

【0037】

以上の実施形態２によればオゾンガス及び不飽和炭化水素ガスの流量比をシーケンシャルに変更、特に不飽和炭化水素ガスを段階的に変更させることで、実施形態１の効果に加えて第一ガス噴出配管４１及び第二ガス噴出配管４３の長手方向のラジカル処理量の分布をより精密に制御できる。

【0038】

［実施形態３］
図８に示された本発明の一態様である実施形態３の表面処理装置１は、ガス切り替え用のバルブを備えて、オゾンガスと不飽和炭化水素ガスの物理的な導入ポートを時間的に切り替える。

【0039】

図６に示したように不飽和炭化水素ガスの流量をオゾンガスの流量に対して適切な比に選ぶことで局所的にラジカルの発生量を極大化することができる。このラジカル量が極大になる場所は不飽和炭化水素ガスとオゾンガスのガス流の中央よりオゾンガスの第一ガス噴出配管４１側となる。

【0040】

そこで、実施形態３は図８に示したバルブ構成を採り、さらに実施形態２の流量制御を併用することで処理炉３内の基板２の位置に依らず所望のエリア（ゾーン）でラジカルによる処理の効果（＝処理速度）を増大化させる。

【0041】

実施形態３において、第二ガスバッファ配管４４には不飽和炭化水素ガス供給装置６からのガス導入配管４６が接続されると共にオゾンガス供給装置５からのガス導入配管４５が接続され、さらに、ガス導入配管４６にはバルブＶ３１が備えられ、ガス導入配管４５にはバルブＶ３２が備えられる。

【0042】

また、第一ガスバッファ配管４２には不飽和炭化水素ガス供給装置６からのガス導入配管４６が接続されると共にオゾンガス供給装置５からのガス導入配管４５が接続され、さらに、ガス導入配管４６にはバルブＶ３３が備えられ、ガス導入配管４５にはバルブＶ３４が備えられる。バルブＶ３１～Ｖ３４も実施形態１のバルブＶ１と同仕様のバルブが適用される。

【0043】

図８，９を参照して実施形態３の動作例について説明する。

【0044】

第一の表面処理プロセス（Ｓ３１）の開始時、バルブＶ３１，Ｖ３４が開に設定される一方でバルブＶ３２，Ｖ３３が閉に設定される。オゾンガス供給装置５からのオゾンガスは、バルブＶ３４の開度が１００％に調整された所定流量で第一ガスバッファ配管４２を介して第一ガス噴出配管４１に導入され、第一ガス噴出孔４１１から基板２に供される。不飽和炭化水素ガス供給装置６からの不飽和炭化水素ガスは、バルブＶ３１の開度調整により経時的に増加する流量で第二ガスバッファ配管４４を介して第二ガス噴出配管４３に導入され、第二ガス噴出孔４３１から基板２に供される。

【0045】

所定時間経過後の第二の表面処理プロセス（Ｓ３２）ではバルブＶ３２，Ｖ３３が開に設定される一方でバルブＶ３１，Ｖ３４が閉に設定される。前記オゾンガスは、バルブＶ３２の開度が１００％に調整された所定流量で第二ガスバッファ配管４４を介して第二ガス噴出配管４３に導入され、第二ガス噴出孔４３１から基板２に供される。前記不飽和炭化水素ガスは、バルブＶ３３の開度調整により経時的に減少する流量で第一ガスバッファ配管４２を介して第一ガス噴出配管４１に導入され、第一ガス噴出孔４１１から基板２に供される。第二の表面処理プロセス（Ｓ３２）の終了後、バルブＶ３１～Ｖ３４が閉に設定されてシャワーヘッド４へのオゾンガス及び不飽和炭化水素ガスの導入が停止される。

【0046】

以上のガス流量時間制御とバルブ操作により、基板２の表面を均一に（特定の箇所のみが強く表面処理されることなく）処理できる。これにより、例えば、本実施形態のプロセスでエッチングする場合やオーバーエッチによる下地へのダメージ、下地側に半導体デバイス（ドーピング層）がある場合にデバイスの特性に対する影響（特性変動）を最小限にしたエッチングプロセスが可能となる。

【0047】

［実施形態４］
図１０，１１に示された本発明の一態様である実施形態４のシャワーヘッド４は、第一ガス噴出配管４１及び第一ガスバッファ配管４２を有しないこと以外は実施形態１～３のシャワーヘッド４と同様の構造を成す。オゾンガス供給装置５からのオゾンガスは処理炉３内の基板２の上方（具体的には処理炉３の天井部３１）にて基板２と同心に配されたガス噴出配管４７から処理炉３内に導入される。本態様は実施形態１の効果に加えて表面処理装置１の装置構成が簡略化する。

【0048】

前記オゾンガスは所定のガス流量及びガス圧でガス噴出配管４７から基板２に噴出される。図１の不飽和炭化水素ガス供給装置６からの不飽和炭化水素ガスは図１０，１１のガス導入配管４６及び第二ガスバッファ配管４４を介して第二ガス噴出配管４３に導入されて第二ガス噴出孔４３１から基板２に噴出される。

【0049】

前記オゾンガスのガス圧は、２００Ｐａ以下、より好ましくは５０Ｐａ以下であるとよい。例えば、第二ガス噴出孔４３１の中心間隔：１０ｍｍ、第二ガス噴出孔４３１と基板２との距離：１０ｍｍ、処理圧力：１００Ｐａの第二ガス噴出配管４３の場合、第二ガス噴出孔４３１からの不飽和炭化水素ガスのガス流速は１０ｍ／ｓｅｃ、ラジカルの寿命１ｍｓ程度となり、不飽和炭化水素ガスの走行できる距離は１０ｍｍ程度となるので、基板２の表面にラジカルが失活せず届く条件となる。

【符号の説明】

【0050】

１…表面処理装置
２…基板
３…処理炉、３１…天井部
４…シャワーヘッド、４１…第一ガス噴出配管、４１１…第一ガス噴出孔、４２…第一ガスバッファ配管、４３…第二ガス噴出配管、４３１…第二ガス噴出孔、４４…第二ガスバッファ配管、４５，４６…ガス導入配管、４７…ガス噴出配管
５…オゾンガス供給装置
６…不飽和炭化水素ガス供給装置
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３１～Ｖ３４…バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-10

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板にオゾンガスを噴出する複数の第一ガス噴出孔が形成された複数の第一ガス噴出配管と、
前記基板に不飽和炭化水素ガスを噴出する複数の第二ガス噴出孔が形成された複数の第二ガス噴出配管と、
前記オゾンガスを導入して個々の前記第一ガス噴出配管に供する第一ガスバッファ配管と、
前記不飽和炭化水素ガスを導入して個々の前記第二ガス噴出配管に供する第二ガスバッファ配管と、
を有し、
前記第一ガス噴出配管と前記第二ガス噴出配管は、各々のガス流が対向するように交互に水平配置され、
前記第一ガス噴出配管は、前記第一ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配され、
前記第二ガス噴出配管は、前記第二ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配され、
前記第一ガスバッファ配管は、前記オゾンガスを導入して個々の前記第一ガス噴出配管に均等に分散するバッファ空間を有し、
前記第二ガスバッファ配管は、前記不飽和炭化水素ガスを導入して個々の前記第二ガス噴出配管に均等に分散するバッファ空間を有すること
を特徴とするガス噴出構造。

【請求項2】

前記第一ガスバッファ配管は、前記オゾンガスに代えて前記不飽和炭化水素ガスを導入可能であり、
前記第二ガスバッファ配管は、前記不飽和炭化水素ガスに代えて前記オゾンガスを導入可能であることを特徴とする請求項１に記載のガス噴出構造。

【請求項3】

基板にオゾンガスを噴出するガス噴出配管と、
前記基板に不飽和炭化水素ガスを噴出する複数の第二ガス噴出孔が形成された複数の第二ガス噴出配管と、
前記不飽和炭化水素ガスを導入して個々の前記第二ガス噴出配管に供する第二ガスバッファ配管と、
を有し、
前記第二ガス噴出配管は、前記第二ガスバッファ配管の軸方向に対して垂直に配され、
前記第二ガスバッファ配管は、前記不飽和炭化水素ガスを導入して個々の前記第二ガス噴出配管に均等に分散するバッファ空間を有すること
を特徴とするガス噴出構造。

【請求項4】

前記第一ガス噴出配管と前記第二ガス噴出配管の軸心間隔は５～３０ｍｍ、
前記第一ガス噴出孔及び前記第二ガス噴出孔の口径は０．５～２ｍｍ、
前記第一ガス噴出孔及び前記第二ガス噴出孔の中心間隔は５～３０ｍｍ
であることを特徴とする請求項１に記載のガス噴出構造。

【請求項5】

請求項１に記載のガス噴出構造を用いた表面処理方法であって、
前記オゾンガスを前記第一ガス噴出配管に供給して当該オゾンガスの流量が所定流量に達した後に前記不飽和炭化水素ガスを前記第二ガス噴出配管に供給することを特徴とする表面処理方法。

【請求項6】

前記不飽和炭化水素ガスの流量を段階的に増加させることを特徴とする請求項５に記載の表面処理方法。

【請求項7】

請求項２に記載のガス噴出構造を用いた表面処理方法であって、
前記第一ガス噴出配管が前記オゾンガスを所定流量で前記第一ガス噴出孔から前記基板に噴出する一方で前記第二ガス噴出配管が前記不飽和炭化水素ガスを経時的に増加する流量で前記第二ガス噴出孔から当該基板に噴出する過程と、
前記第一ガス噴出配管が前記第一ガスバッファ配管から前記オゾンガスに代えて導入した前記不飽和炭化水素ガスを経時的に減少する流量で前記第一ガス噴出孔から前記基板に噴出する一方で前記第二ガス噴出配管が前記第二ガスバッファ配管から前記不飽和炭化水素ガスに代えて導入した前記オゾンガスを所定流量で前記第二ガス噴出孔から当該基板に噴出する過程と、
を有することを特徴とする表面処理方法。

【請求項8】

請求項１または３に記載のガス噴出構造を有する表面処理装置。