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公開番号2025117764
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012659
出願日2024-01-31
発明の名称表面処理装置,基体接合装置,表面処理方法,基体接合方法
出願人明電ナノプロセス・イノベーション株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/3065 20060101AFI20250805BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】基体の表面にダスト等が付着しないように抑制、および当該基体の表面に水分が残存しないように抑制し、当該基体の表面を所望通り親水化し易くすることに貢献可能な技術を提供する。
【解決手段】基体10を収容可能なチャンバ1と、チャンバの外周側に配置されたプラズマ発生容器21内に反応性ガスを吸気して当該反応性ガスのプラズマを発生可能なプラズマ発生部2と、チャンバ1内に不飽和炭化水素ガスを供給可能な不飽和炭化水素ガス供給部3と、チャンバ1内にオゾンガスを供給可能なオゾンガス供給部4と、チャンバ1内のガスを吸気してチャンバ1の外周側に排出可能なガス排出部5と、を備える。プラズマ発生容器21は、反応性ガスのプラズマにより発生した活性種を、チャンバ1内(ダウンストリーム側)に供給する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基体を収容可能なチャンバと、
前記チャンバの外周側に配置された容器を有し、当該容器内に反応性ガスを吸気して当該反応性ガスのプラズマを発生可能なプラズマ発生部と、
前記チャンバ内に不飽和炭化水素ガスを供給可能な不飽和炭化水素ガス供給部と、
前記チャンバ内にオゾンガスを供給可能なオゾンガス供給部と、
前記チャンバ内のガスを吸気して当該チャンバの外周側に排出可能なガス排出部と、
を備え、
前記容器は、前記反応性ガスのプラズマによって発生した活性種を、前記チャンバ内に供給可能なことを特徴とする表面処理装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記反応性ガスは、酸素，アルゴン，窒素のうち少なくとも一つを含有していることを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記反応性ガスのプラズマは、誘導結合型プラズマであることを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記チャンバは、当該チャンバ内に収容された状態の前記基体に対向する位置に、シャワーヘッドが設けられており、
前記シャワーヘッドは、
前記不飽和炭化水素ガス供給部による前記不飽和炭化水素ガスの供給流路と、
前記オゾンガス供給部による前記オゾンガスの供給流路と、
が設けられていることを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記プラズマ発生部における前記反応性ガスのプラズマの出力エネルギーと、
前記不飽和炭化水素ガス供給部における前記不飽和炭化水素ガスの供給流量と、
前記オゾンガス供給部における前記オゾンガスの供給流量と、
前記ガス排出部による前記チャンバ内のガスの排出流量および当該チャンバ内の圧力と、
を制御可能な制御部を、更に備えていることを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記反応性ガスのプラズマの出力エネルギーを５０Ｗ～２００Ｗの範囲内に設定するように制御でき、
当該反応性ガスのプラズマが発生している状態において、前記チャンバ内の圧力を０．０１Ｐａ～１００Ｐａの範囲内に設定するように制御できる、
ことを特徴とする請求項５記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記チャンバ内に前記不飽和炭化水素ガスおよび前記オゾンガスが供給されている状態において、当該チャンバ内の圧力を１０００Ｐａ以下に設定するように制御できることを特徴とする請求項５記載の表面処理装置。
【請求項８】
請求項１～７の何れかに記載の表面処理装置を備え、
前記チャンバは、２個の前記基体を接合対象として当該チャンバ内にそれぞれ支持する支持部を、備え、
前記支持部は、前記各基体を、それぞれの被接合面が互いに対向した姿勢で、当該対向する方向に対して接離自在に移動できるように支持することを特徴とする基体接合装置。
【請求項９】
請求項１～７の何れかに記載の表面処理装置を用いた方法であって、
前記チャンバ内に収容した前記基体の表面を活性化する活性化工程と、
前記活性化工程後の前記基体の表面に水酸基を形成する水酸基形成工程と、
を有し、
前記活性化工程は、前記容器内に反応性ガスを吸気して当該反応性ガスのプラズマを発生し、当該反応性ガスのプラズマによって発生した活性種を前記チャンバ内に供給することにより、前記基体の表面を活性化し、
前記水酸基形成工程は、前記チャンバ内に収容した前記基体の表面に対し、前記不飽和炭化水素ガスおよびオゾン濃度５０体積％超の前記オゾンガスをそれぞれ供給することにより、当該不飽和炭化水素ガスおよび当該オゾンガスの両者のラジカル反応により発生するＯＨラジカルを当該基体の表面に曝露して、当該基体の表面に対して水酸基を形成することを特徴とする表面処理方法。
【請求項１０】
前記活性化工程において、前記反応性ガスのプラズマによって発生した活性種による前記基体の表面の活性化深度が、１ｎｍ～１００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項９記載の表面処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理装置，基体接合装置，表面処理方法，基体接合方法に係るものであって、例えば基体を所望通りに親水化し易くし、当該親水化した基体を複数個用いて接合等し易くすることに貢献可能な技術に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばＩｏＴ化に伴う近年の電子デバイスを介した情報量の増大により、半導体デバイスの更なる高度化の要求が高まっている。従来から、半導体デバイスの微細化・集積化の技術開発（Ｍｏｏｒｅ’ｓＬａｗ）は進められてきたが、更なる技術進歩（ＭｏｒｅＴｈａｎＭｏｏｒｅ）を図ることが要求され始めており、その一例として３次元積層体（３Ｄ－ＩＣ）の開発・実用化が挙げられる。
【０００３】
例えばデザインルールや機能等の異なる複数個の基体（半導体基板等の接合対象となる基体）を重ね合わせて接合した３次元積層体の場合、単に半導体デバイスの集積度が高められるだけでなく、各基体それぞれが持っている機能（異なる機能）を集積でき、さらに配線距離の低減を図ることにも貢献可能であることから、種々の特長（新たなメリット等）が得られるとされている。
【０００４】
３次元積層体の基体（接合対象）の接合においては、接着剤等を用いない接合方法、すなわち直接接合方法が適用されており、近年は、当該基体の被接合面に設けられている電極等も同時に接合可能な態様（ハイブリッド接合）も注目され始めている。
【０００５】
直接接合方法の具体例としては、主に、（１）基体の表面（必要に応じて予め平坦化された被接合面等）に水酸基を形成して親水化する工程（以下、単に親水化工程と適宜称する）と、（２）前記水酸基を形成した２個の基体を被接合面にて重ね合わせ積層する工程（以下、単に積層工程と適宜称する）と、（３）前記積層状態において被接合面の水酸基の脱水縮合反応を起こし当該基体を被接合面にて互いに接合する工程（以下、単に接合工程と適宜称する）と、を有したものが挙げられる。
【０００６】
親水化工程において、例えば特許文献１では、チャンバ（真空チャンバ等）内において基体の表面をプラズマ処理（エッチング等）して、親水化する構成が開示されている。また、特許文献２では、チャンバ内において基体の表面をプラズマ処理して、水分等を貯留するための貯留部（特許文献２では符号５で示す貯留部）を形成することにより、親水化し易くする構成が開示されている。
【０００７】
これら特許文献１，２に示すプラズマ処理では、水分等を用いた水処理（特許文献１では、例えば図８（ｅ）に示すように水分を含んだガスを用いる処理、特許文献２では、例えば段落［００１７］［００１８］に示すように水を貯留する処理）が行われている。
【０００８】
なお、前記基体自体に係る技術として、前記のような直接接合方法の他には、当該基体の表面の改質等を行う表面処理方法（例えば特許文献３～６）や、当該基体の表面にＣＶＤ法（化学気相成長法）またはＡＬＤ法（原子層堆積法）により各種薄膜を形成する成膜方法（例えば特許文献７，８）等が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特許３７５１８７２号公報
特許５９５５８６６号公報
特許４９０５２５３号公報
特許５２１７９５１号公報
特許６０５２４７０号公報
特許６０５７０３０号公報
特許６５６９８３１号公報
特許７０５６７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１，２に示すように単にチャンバ内において基体の表面（被処理面，被接合面等）をプラズマ処理する構成では、当該表面を親水化できたとしても、プラズマによるイオン等がチャンバの内壁面等に衝突する等により、当該チャンバ内に微小なダスト等が発生して基体の表面に付着するおそれがある。このように基体の表面に付着するダスト等は、水処理や水洗浄等によって除去され得るが、当該表面に水分が残存し易くなることが考えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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