JP2004162124A

JP2004162124A - 基板の処理装置及び処理方法

Info

Publication number: JP2004162124A
Application number: JP2002329693A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Nishibe; 幸伸西部; Akinori Iso; 明典磯
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】この発明は基板に付着した有機物を励起酸素よって確実に効率よく分解除去することができるようにした基板の処理装置を提供することにある。
【解決手段】基板に付着した有機物を励起酸素で分解除去する基板の処理装置において、
上記基板が供給されるチャンバ１と、このチャンバ内の酸素を励起して励起酸素を発生させる低圧水銀ランプ７と、上記チャンバ内に供給する不活性ガスの量を制御してこのチャンバ内の酸素濃度を所定の範囲に設定する制御装置１５とを具備する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板に付着した有機物を酸素を励起することで発生する励起酸素によって分解除去する基板の処理装置及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、半導体装置や液晶表示装置の製造過程においては、半導体ウエハや矩形状の液晶表示用ガラス基板等の基板に回路パタ−ンを形成するための成膜プロセスやフォトプロセスがある。これらのプロセスでは、上記基板の薬液処理、洗浄液による洗浄処理および乾燥処理などが繰り返して行われる。
【０００３】
基板の清浄度を高めるために、上述した種々の処理の前または後に、上記基板に付着した有機物を分解除去する工程がある。有機物の分解除去は、酸素を励起することで発生する励起酸素によって行われる。
【０００４】
すなわち、チャンバ内に基板を搬送し、このチャンバに設けられた低圧水銀ランプやエキシマランプなどの紫外線ランプを点灯し、その紫外線ランプから出射される紫外線によってチャンバ内を照射する。有機物の分解除去に用いられるランプはチャンバ内の酸素を励起して励起酸素を発生させる。
【０００５】
したがって、チャンバ内を上記紫外線ランプから出射された紫外線で照射すれば、このチャンバ内に励起酸素が発生するから、その励起酸素によって基板に付着した有機物を分解除去することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、チャンバ内を紫外線で照射したときに、このチャンバ内で励起酸素を発生させるためには、上述したようにチャンバ内に酸素が存在することが必要となる一方、紫外線は酸素に吸収され易いため、チャンバ内の酸素濃度を単に高くするのでは、紫外線が基板に到達する前に酸素に吸収されて低減してしまう。
【０００７】
そのため、基板に到達する紫外線量が低減し、基板上面で酸素を励起する紫外線量が低減することになるから、励起酸素の発生量も低減し、基板に付着した有機物を確実に分解除去できなくなるということがある。
【０００８】
この発明は、チャンバ内で基板に付着した有機物を分解除去するための励起酸素を確実に発生させることができるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板に付着した有機物を励起酸素で分解除去する基板の処理装置において、
上記基板が供給されるチャンバと、
このチャンバ内の酸素を励起して励起酸素を発生させる励起手段と、
上記チャンバ内に供給される不活性ガスの量を制御してこのチャンバ内の酸素濃度を設定する制御手段と、
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１０】
請求項２の発明は、上記制御手段は、上記チャンバ内の酸素濃度を０よりも大きく、５％よりも小さい範囲に設定することを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置にある。
【００１１】
請求項３の発明は、上記制御手段は、上記チャンバ内の雰囲気を一定の流量で排気する排気装置と、上記チャンバに不活性ガスを流量制御弁を介して供給する供給部と、この供給部から供給される不活性ガスの供給量が上記排気装置の排気量よりも所定量少なくなるよう上記流量制御弁の開度を制御する制御装置と、
から構成されていることを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１２】
請求項４の発明は、基板に付着した有機物を励起酸素で分解除去する基板の処理方法において、
上記基板をチャンバ内に供給する工程と、
上記チャンバ内に不活性ガスを供給するとともに、この不活性ガスの供給量を制御して上記チャンバ内の酸素濃度を設定する工程と、
上記チャンバ内の酸素を励起して上記励起酸素を発生させる工程と、
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。
【００１３】
請求項５の発明は、上記チャンバ内の酸素濃度は、０よりも大きく、５％よりも小さい範囲に設定することを特徴とする請求項４記載の基板の処理方法にある。
【００１４】
この発明によれば、チャンバ内に供給される不活性ガスの供給量を制御してチャンバ内の酸素濃度を設定することで、紫外線が酸素によって吸収され過ぎるの防止して励起酸素を確実に発生させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１乃至図３はこの発明の第１の実施の形態を示す。図１は基板の処理装置を示し、この処理装置は内部空間が大気に開放されたチャンバ１を備えている。このチャンバ１の一端には搬入口２ａが形成され、他端には搬出口２ｂがほぼ同じ高さで形成されている。搬入口２ａと搬出口２ｂはそれぞれシャッタ３によって開閉されるようになっている。
【００１７】
上記チャンバ１内には搬送ローラ４を有する複数の搬送軸５が軸線をほぼ平行にして配設されている。搬送軸５は図示しない駆動源によって回転駆動されるようになっている。それによって、上記搬入口２ａからチャンバ１内に搬入された基板Ｗは搬出口２ｂから搬出されるようになっている。
【００１８】
上記チャンバ１内には励起手段を構成する複数の低圧水銀ランプ７が配置されている。低圧水銀ランプ７は、基板Ｗの幅寸法とほぼ同等の長さを有し、搬送ローラ４によって搬送される基板Ｗの上方に、この基板Ｗの搬送方向に沿って所定間隔で配置されている。
【００１９】
上記低圧水銀ランプ７は、酸素を励起してオゾンガス化する波長と、オゾンガスを励起して励起酸素を発生させる波長との２つのピークを持つ紫外線を出力する。つまり、低圧水銀ランプ７は、１５８〜３００ｎｍの範囲の波長の紫外線を出力するようになっていて、１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍとにピークを持つ。波長が１８４．９ｎｍの紫外線は酸素を励起してオゾンガス化し、波長が２５３．７ｎｍの紫外線はオゾンガスを励起して励起酸素を発生させる。
【００２０】
上記チャンバ１内には主供給管１１によってＮ_２、Ｎｅ、Ａｒ、Ｈ_２などの紫外線によって励起されることない不活性ガスが供給される。つまり、主供給管１１の先端側は複数の分岐管１１ａに分岐され、各分岐管１１ａが上記チャンバ１の両側壁から内部に連通している。上記主供給管１１の基端部は、流量計１２及び流量制御弁１３を介してボンベなどの不活性ガスの供給部１４Ａに接続されている。
【００２１】
上記チャンバ１の底部には排気装置１４が設けられ、この排気装置１４によってチャンバ１内の雰囲気を単位時間当たり一定の流量で排気できるようになっている。
【００２２】
上記供給部１４Ａからチャンバ１内に供給された不活性ガスの供給量は、上記流量計１２によって検出される。この流量計１２による検出信号は制御装置１５に入力される。この制御装置１５は上記流量制御弁１３の開度を制御し、チャンバ１に供給される不活性ガスの量が上記排気装置１４から排気されるチャンバ１内の雰囲気の排気量よりもわずかに少なくなるように設定する。
【００２３】
それによって、チャンバ１内に供給される不活性ガスの供給量と、上記排気装置１４によって排出されるチャンバ１内の排気量との差分だけ、チャンバ１内には搬入口２と搬出口３から外気が流入するから、その差分に応じてチャンバ１内の酸素量が設定される。この実施の形態では、チャンバ１内の酸素濃度が０よりも大きく、１０％よりも小さい範囲、好ましくは０よりも大きく、５％よりも小さい範囲になるよう、不活性ガスの供給量が制御される。
【００２４】
つぎに、上記構成の処理装置によって基板Ｗの有機物を分解処理するときの作用について説明する。
【００２５】
基板Ｗを搬入口２からチャンバ１内に搬入したならば、その基板Ｗを低圧水銀ランプ７の下方まで搬送して停止し、上記低圧水銀ランプ７を点灯する。それによって、各低圧水銀ランプ７からは紫外線が放射される。
【００２６】
低圧水銀ランプ７から放射される紫外線は酸素を励起してオゾンガス化する波長と、オゾンガスを励起して励起酸素を発生させる波長との２つのピークを持つ。そのため、チャンバ１内に紫外線が放射されると、チャンバ１内の酸素が励起されてオゾンガス化されたのち、そのオゾンガスが励起されて励起酸素が発生するから、その励起酸素によって基板Ｗに付着した有機物が分解除去されることになる。
【００２７】
チャンバ１内の雰囲気は、不活性ガスによって酸素濃度が０よりも大きく１０％よりも小さい範囲、この実施の形態では０よりも大きく、５％以下の範囲になるよう制御されている。このようにチャンバ１内の酸素濃度を設定することで、基板Ｗに付着する有機物を効率よく分解除去できることが実験によって確認できた。
【００２８】
すなわち、酸素濃度が０であると、オゾンガスが発生せず、それに応じて励起酸素も発生しなくなるから、基板Ｗに付着した有機物を分解除去することができなくなる。
【００２９】
酸素濃度が１０％以上になると、オゾンガスの発生量は十分であるが、酸素が多すぎるため、オゾンガスを励起する波長の紫外線が酸素に吸収され、その波長の紫外線が基板Ｗの上面に到達し難くなる。
【００３０】
その結果、基板Ｗの上面近傍では紫外線が希薄になり、紫外線によるオゾンガスの励起がほとんど行なわれなくなる。そのため、基板Ｗの上面近傍で励起酸素が効率よく発生し難くなるから、基板Ｗに付着した有機物の分解除去も効率よく確実に行なわれなくなる。
【００３１】
しかしながら、この発明では、上述したようにチャンバ１内の酸素濃度を紫外線の照射によってチャンバ１内で基板Ｗに作用する励起酸素が発生する範囲に設定した。つまり、酸素濃度を０よりも大きく１０％よりも小さい範囲であって、好ましくは０よりも大きく５％よりも小さい範囲に設定した。
【００３２】
そのため、不活性ガスによって酸素濃度が上述した濃度に設定されたチャンバ１内の雰囲気を、低圧水銀ランプ１２から出力される紫外線によって励起することで、このチャンバ１内に励起酸素を確実に発生させることができるから、その励起酸素によって基板Ｗの板面に付着した有機物を分解除去することができる。
【００３３】
すなわち、上記構成の処理装置によれば、チャンバ１からの排気量に応じてこのチャンバ１への不活性ガスの供給量を制御することで、チャンバ１内の酸素濃度を、このチャンバ１内で励起酸素が確実に発生する濃度に設定される。
【００３４】
そのため、チャンバ１内に搬送された基板Ｗに対して励起酸素を確実に作用させることができるから、上記基板Ｗに付着した有機物の分解除去も確実に行なうことが可能となる。
【００３５】
図３のグラフはチャンバ１内の酸素濃度と、基板Ｗに付着した有機物の除去状態を示す接触角値との関係を測定した結果を示す。なお、図３のグラフにおいて、縦軸は処理後の基板Ｗの濡れ性を示す上記接触角値であって、その値が小さい程、基板Ｗに残留する有機物が少ないことになる。
【００３６】
すなわち、図３から分かるように、チャンバ１内の酸素濃度を０．％として基板Ｗを処理すると、この基板Ｗの接触角値は約３°であった。酸素濃度を３％にして処理した場合には接触角値は２°であり、酸素濃度を５％にして処理した場合には接触角値が約３°であった。以上のことから、酸素濃度が０よりも大きく、５％以内の範囲では基板Ｗから有機物を良好に除去することができた。
【００３７】
チャンバ１内の酸素濃度を１０％にして基板Ｗを処理した場合、処理後の基板Ｗの接触角値は約９°であり、酸素濃度が５％よりも小さい場合に比べて接触角値が大きくなるものの、基板Ｗからの有機物の除去状態は実用上、問題のない範囲であった。
【００３８】
一方、酸素濃度が１０％を超えると、接触角値が大きくなり、基板Ｗに残留する有機物が増大するため、チャンバ１内の酸素濃度は１０％以下にすることが望ましい。たとえば、酸素濃度を２０％にすると、接触角値は約１１°となり、酸素濃度を１０％よりも大きくすると、それに応じて接触角値も大きくなることが確認された。
【００３９】
以上の実験結果から、チャンバ１内の酸素濃度が１０％よりも小さくなるよう、チャンバ１への不活性ガスの供給を制御すれば、基板Ｗに付着した有機物を良好に除去することができ、さらにチャンバ１内の酸素濃度を５％よりも小さくすると、有機物の除去をより一層、確実に行なえることが確認された。
【００４０】
この発明は上記第１の実施の形態に限定されるものでなく、励起酸素を発生させる励起手段としては、たとえば図４に示すようにチャンバ１の上部壁に紫外線が透過する、たとえば石英板などによって窓２１を形成し、この窓２１の上側にランプ収容室２２を形成する。そして、このランプ収容室２２に励起手段として低圧水銀ランプに代わり、１７２ｎｍの波長の紫外線を出力するエキシマランプ７Ａを収容配置する構成としてもよい。
【００４１】
エキシマランプ７Ａの場合、１７２ｎｍの波長の紫外線によって酸素をオゾン化した後、励起酸素を発生させる。したがって、エキシマランプ７Ａを用いた場合であっても、上記第１の実施の形態と同様、励起酸素を発生させることが可能となる。
【００４２】
なお、チャンバ１内の酸素濃度を制御するため、チャンバ１からの排気量を一定とし、不活性ガスの供給量を制御して行なうようにしたが、排気量を制御し、不活性ガスの供給量を一定にしてもよく、要はチャンバ１内の酸素濃度が制御できる方法であればよい。また、チャンバ１内の酸素濃度の下限は１％に限られず、０よりも大きく、１０％よりも小さければ、チャンバ１内に励起酸素を確実に発生させることができる。
【００４３】
図５はこの発明の第３の実施の形態を示す。この実施の形態はチャンバ１Ａの長さ寸法が基板Ｗの搬送方向の長さ寸法に比べて短く設定されているとともに、そのチャンバ１Ａの搬送ローラ４によって搬送される基板Ｗの上面側には励起手段を構成する第１の電極３１と第２の電極３２とが所定の間隔で対向して配置されている。第１の電極３１は高周波電源３３を介してアースされ、第２の電極３２はアースされている。
【００４４】
主供給管１１から分岐された分岐管１１ａは一対の電極３１，３２間に対応する部位に接続され、これら電極３１，３２間の空間部からチャンバ１Ａ内に不活性ガスが供給され、チャンバ１Ａ内の酸素濃度を所定の値に設定する。チャンバ１Ａに供給される不活性ガスの種類としては、一対の電極３１，３２間に生じるプラズマによって励起されないものが用いられる。
なお、チャンバ１Ａの搬入口２ａと搬出口２ｂとは開放されている。また、チャンバ１Ａ内の酸素濃度は不活性ガスの供給量と、排気装置１４による排気量とによって第１の実施の形態と同様に設定される。
【００４５】
このような構成によれば、一対の電極３１，３２に高周波電圧を印加すると、これらの電極間にプラズマが発生し、そのプラズマによってチャンバ１Ａ内の酸素が励起されるから、このチャンバ１Ａ内に励起酸素を発生させ、基板Ｗに付着した有機物を分解除去することができる。
【００４６】
したがって、基板Ｗを所定の速度で搬送しながらチャンバ１Ａを通過させれば、この基板Ｗに付着した有機物を分解除去することができる。その場合、上記第１の実施の形態と同様、チャンバ１Ａ内の酸素濃度に応じて処理後の基板Ｗの接触角値が定まるから、その酸素濃度を０よりも大きく、１０％よりも小さい値、好ましくは５％よりも小さい値に設定することで、有機物の分解除去を確実に行なうことが可能となる。
【００４７】
図６はこの発明の第４の実施の形態である。この実施の形態は図５に示す第３の実施の形態とは第１の電極３１と第２の電極３２との配置が異なる。つまり、第１の電極３１は搬送される基板Ｗの上方に配設され、第２の電極３２は下方に配設されている。なお、不活性ガスは第１の電極３１の両側から分岐管１１ａによって基板Ｗに向けて供給されるようになっている。
【００４８】
このような構造であっても、図５に示す第３の実施の形態と同様、一対の電極３１，３２間に発生するプラズマによって基板Ｗに付着した有機物を分解除去する励起酸素を発生させることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、チャンバ内の酸素濃度を、このチャンバ内に供給する不活性ガスの量を制御して設定するようにしたから、その酸素濃度によって基板に付着した有機物を分解除去するための励起酸素を確実に発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る処理装置の側断面図。
【図２】図１の処理装置の平面図。
【図３】チャンバ内の酸素濃度で処理後の基板の接触角値との関係を示すグラフ。
【図４】この発明の第２の実施の形態の処理装置を示す縦断面図。
【図５】この発明の第３の実施の形態の処理装置を示す側断面図。
【図６】この発明の第４の実施の形態の処理装置を示す側断面図。
【符号の説明】
１…チャンバ
７…低圧水銀ランプ（励起手段）
７Ａ…エキシマランプ（励起手段）
１３…流量制御弁（制御手段）
１４…排気装置（制御手段）
１５…制御装置（制御手段）
３１，３２…電極（励起手段）

Claims

基板に付着した有機物を励起酸素で分解除去する基板の処理装置において、
上記基板が供給されるチャンバと、
このチャンバ内の酸素を励起して励起酸素を発生させる励起手段と、
上記チャンバ内に供給される不活性ガスの量を制御してこのチャンバ内の酸素濃度を設定する制御手段と、
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
上記制御手段は、上記チャンバ内の酸素濃度を０よりも大きく、５％よりも小さい範囲に設定することを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
上記制御手段は、上記チャンバ内の雰囲気を一定の流量で排気する排気装置と、上記チャンバに不活性ガスを流量制御弁を介して供給する供給部と、この供給部から供給される不活性ガスの供給量が上記排気装置の排気量よりも所定量少なくなるよう上記流量制御弁の開度を制御する制御装置と、
から構成されていることを特徴とする基板の処理装置。
基板に付着した有機物を励起酸素で分解除去する基板の処理方法において、
上記基板をチャンバ内に供給する工程と、
上記チャンバ内に不活性ガスを供給するとともに、この不活性ガスの供給量を制御して上記チャンバ内の酸素濃度を設定する工程と、
上記チャンバ内の酸素を励起して上記励起酸素を発生させる工程と、
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。
上記チャンバ内の酸素濃度は、０よりも大きく、５％よりも小さい範囲に設定することを特徴とする請求項４記載の基板の処理方法。