CN1481581A - 臭氧处理方法及臭氧处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种向半导体基板或液晶基板等的基板表面吹送臭氧气体而形成氧化膜或改善形成于该基板表面的氧化膜或者去除形成于该基板表面的保护层的臭氧处理方法及臭氧处理装置，该臭氧处理装置(1)，具有用于载置基板K的载置台(20)；用于加热载置台(20)上的基板K的加热机构；与基板K相对而置，从形成于基板K的相对面上的排出孔(44)排出臭氧气体的对向板(40)；向排出孔(44)供给臭氧气体的气体供给机构(43)；升降载置台(20)的升降机构(30)及控制升降机构(30)的动作的控制机构(35)。控制机构(35)在臭氧气体排出过程中驱动升降机构(30)而使载置台(20)上的基板K和对向板(40)之间的间距g发生变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种臭氧处理方法及臭氧处理装置，具体地，是在半导体基板或液晶基板等的基板表面上，吹送至少含有臭氧的处理气体而在该基板表面上形成氧化膜或者改善形成于基板表面上的氧化膜，进一步去除形成于基板表面上的保护膜。
背景技术
作为以往的上述臭氧处理装置已知的有，在特开平5-166718号公报中提出的除灰(ashing)装置。如图3所示，该除灰装置100是由载置台101，在其上载置晶片W；透明石英板102，设置在上述晶片W的上方并与上述晶片W的表面之间的距离为g；喷嘴103，在与上述晶片W相对的石英板102的面上开口设置以及多个紫外线灯104，設置在上述石英板102上方。
另外，上述载置台101、石英板102、喷嘴103及紫外线灯104是设置在具有密闭空間的腔室(未图示)内。另外，在上述载置台101的内部设置有加热器(未图示)，上述喷嘴103与臭氧气体发生装置(未图示)相连接。
在具有上述结构的除灰装置100中，设置在上述载置台101上的晶片W被上述加热器(未图示)加热到规定的温度，由上述臭氧气体发生装置(未图示)所产生的一定浓度的臭氧气体(处理气体)从上述喷嘴103向已被加热的上述晶片W排出。
按上述排出的臭氧气体撞击到上述晶片W之后，形成沿着上述晶片W流动的臭氧气体层，同时被由上述紫外灯104发出的紫外线照射。在上述流动过程中，臭氧(O3)被晶片W所加热，并且通过如上述的加热、与晶片W或保护层的接触或者被上述紫外灯104的紫外线所照射，臭氧(O3)被分解成氧(O2)及活性氧(O*)，在晶片W表面上形成的保护膜通过与上述活性氧之间的热化学反应而被去除。
然而，上述石英板102控制沿着晶片W的表面流动的臭样气体的流速，如果它与晶片W之间的距离g小，则臭氧气体的流层会变薄，其流速会变快，也能够有效地处理与上述喷嘴103有一定距离的晶片W表面，从而处理范围变宽。
另一方面，如果上述间距g变大，则臭氧气体的流层会变厚，其流速变慢，与上述喷嘴103有一定距离的晶片W表面无法得到处理，从而晶片W表面的处理范围也变窄。
因此，理想的上述间距g值应该是能够在宽范围内有效地实施上述处理的最小值。
但是，当缩小上述间距g使臭氧气体流速变快时，该状态维持到一定时间以上后，上述喷嘴103的正下方的部分或其近处的晶片W表面会被快速流动的臭氧气体所冷却，其表面温度下降，其部分上的臭氧气体的分解受到抑制。因此，反而在温度下降的晶片W表面处留下未处理部分和处理斑点。或者为了防止如上述的未处理部分及处理斑点的产生，有必要进行长时间的处理。
发明内容
本发明是基于上述问题，其目的在于提供一种可在短时间内均匀地处理基板表面的臭氧处理方法及臭氧处理装置。
本发明的臭氧处理方法是通过加热机构来加热载置于载置台上的基板，同时从与上述基板相对而设置的对向板的排出孔，向上述基板排出含有臭氧的处理气体而处理上述基板表面的方法，其特征在于，上述处理气体的放出过程中改变上述载置台上的基板和上述对向板之间的间距。
另外，上述臭氧处理方法可以由下面的发明装置来顺利实施。即该发明装置是一种臭氧处理装置，其特征在于，具备用于载置基板的载置台；对上述载置台上的基板进行加热的加热机构；与上述载置台上的基板相对而置，同时在上述基板的相对面上具有开口，并具备用于向上述基板排出含有臭氧的处理气体的排出孔的对向板；向上述对向板的排出孔供给上述处理气体而排出的气体供给机构；升降上述载置台和/或对向板，并使上述载置台和对向板相互接近/远离的升降机构以及控制上述升降机构的动作的控制机构，在排出上述处理气体的过程中上述控制机构驱动上述升降机构，改变上述载置台上的基板和对向板之间的距离。
根据本发明，通过上述气体供给机构供给含臭氧的处理气体，并从相对于在上述载置台上载置的基板而设置的对向板的喷出孔，向上述基板排出所供给的处理气体。另外，通过上述加热机构加热上述基板。
从上述排出孔所排出的处理气体撞击到上述基板之后，沿着上述基板形成处理气体层，在上述流动过程中，臭氧(O3)被基板所加热，并通过上述的加热或与基板或保护层之间的接触而分解成氧(O2)和活性氧(O*)，通过上述活性氧(O*)而在基板表面上形成氧化膜或者改善了基板表面上的氧化膜，进而，形成于基板表面的保护膜通过与活性氧之间的热化學反应而被去除。
然而，如上所述，利用上述对向板来控制沿着基板表面流动的处理气体的流速，若基板和对向板之间的间距小，则处理气体的流体层变薄使其流速加快，而若上述间距大，则处理气体的流体层变厚，其流速变慢。
另外，当处理气体的流速缓慢时，无法处理离上述排出孔较远的部分，从而存在无法在宽范围内处理基板表面的问题。另一方面，当减小上述间距使处理气体的流速变快时，该状态保持一定时间以上后，上述喷出孔的正下方的部分或其近处的基板表面会被快速流动的处理气体所冷却，其表面温度下降，在其部分的臭氧气体的分解受到抑制，反而在基板表面留下未处理理部分或处理斑点，或者为了防止上述的未处理部分和处理斑点的产生，有必要进行长时间的处理。
因此本发明中，在排出上述处理气体的过程中，使上述载置台上的基板和上述对向板之间的间距发生变化。
另外，改变间距的方式可以采取使上述基板和对向板渐渐地接近，从而使上述间距渐渐变窄的形式，并且这时可以逐渐减小接近速度或者是阶梯式降低接近速度。
如果按照上述，在初期状态基板与对向板之间的间距大时，处理范围窄，但是能够可靠地处理上述排出孔的正下方部分或其近处的基板表面，然后，逐渐减小基板和对向板之间的间距使气体流速变快，从而使处理范围渐渐变广，结果使得能够处理的基板表面范围变广。由此，通过上述的逐渐减小基板和对向板之间间距的方法，可以在短时间内均匀地处理宽范围的基板表面。
另外，上述基板和上述对向板之间可以周期性或非周期性地接近/远离，使它们之间的间距发生周期性或非周期性变化，并且这时，可以逐渐变慢接近速度，或者可以階段性地变慢接近速度。采用这种方法，也可得到与上述同样的效果。
另外，上述基板的加热温度较佳为200℃～500℃之间的范围。若在上述范围之内，含在基板内杂质的蒸发可与上述处理同时进行。另外，上述处理气体，含有14重量％以上的臭氧是合适的，也可以是臭氧与TEOS(Tetraethyl orthositicate、原硅酸乙酯、Si(C2H5O)4)的混合气体。
附图说明
图1为表示本发明的理想的臭氧处理装置的截面图。
图2为说明载置台的上升位置和其上升速度之间关系的说明图。
图3为以往例的臭氧处理装置的一部分的主视图。
具体实施方式
下面，为了能更详细说明本发明，参照附图加以说明。
如图1所示，本发明的臭氧处理装置1具有：具有一定内部体积的处理室10；设置在该处理室10内，在上面载置有基板K的载置台20；升降该载置台20的升降机构30；控制上述升降机构30动作的控制机构35及设置在上述载置台20上方的对向板40等。
上述处理室10是通过盖体11而被封闭的，并且通过适当的排出口(未图示)将处理室10内的气体排至外部。另外，上述处理室10具有搬入/搬出口(未图示)，通过该搬入/搬出口(未图示)基板K被恰好地搬入/搬出处理室10内。
另外，在上述处理室10的底部设有多个尖端尖锐的支撑针12，从上述搬入/搬出口(未图示)搬入到处理室10内的基板K被暂时载置在该支撑针12的尖端面上。
上述载置台20内设有加热器等加热机构(未图示)，由该加热机构(未图示)加热载置在上面的上述基板K。
另外，上述载置台20形成有贯穿孔(未图示)，上述支撑针12，在上述载置台20位于下降端位置时穿过该贯穿孔(未图示)，其尖端突出于载置台20上面之上，而上述载置台20通过上述升降机构30，从上述下降端的位置上升一定量时，它从上述贯穿孔(未图示)被拔出。
因此，上述载置台20在下降端位置时，基板K被暂时载置在上述支撑针12上，然后上述载置台20通过上述升降机构30上升后，上述支撑针12进入载置台20中，上述基板K则被载置于载置台20上。
上述升降机构30具备贯穿上述处理室10的底面而设置的升降杆31，通过上述升降杆31而支撑上述载置台20，并升降上述载置台20。
上述对向板40，恰当地固定在上述处理室10中，使其与位于上述载置台20上的基板K相对，并具有从上面贯穿至下面的贯穿孔。另外，喷嘴42嵌入、固定在贯穿孔内，使在与基板K相对的上述对向板40的面上有开口，该喷嘴42与生成一定浓度的臭氧气体(处理气体)的臭氧气体生成装置43相连。
另外，上述喷嘴42的开口部42a具有向基板K排出上述臭氧气体(处理气体)的喷出孔44的功能，由上述臭氧气体生成装置43所产生的臭氧气体被供应至上述喷嘴42之后，由上述喷出孔44向基板K排出。
上述控制机构35控制上述升降机构30的动作；驱动上述升降机构，并以预先设定的速度升降上述载置台20。
例如本实施例中，通过以下方式驱动上述升降机构30，即上述控制机构35在上升步骤1中，把载置台20从下降端位置上升至载置台20上的基板K与对向板40之间的间距g为3mm位置，上升速度设为1200mm/min；在上升步骤2，上升至上述间距g为2mm的位置，上升速度设为6mm/min；在上升步骤3，上升至上述间距g为1mm的位置，上异速度设为3mm/min；在最后上升步骤，上升至上述间距g为0.5mm的位置(上升端位置)，上升速度设为1mm/min。另外，驱动上述升降机构30，将载置台20从上升端位置下降至下降端位置时下降速度设为1200mm/min。
具有上述结构的本实施例臭氧处理装置1，首先，通过合适的方法将基板K从上述搬入/搬出口(未图示)搬入至处理室10内，并载置于上述支撑针12上。另外，这时上述载置台20位于下降端位置。
接着，通过控制机构35驱动升降机构30，使载置台20从下降端位置以1200mm/min的上升速度上升至上述间距g为3mm的位置(上升步驟1)上。按照上述方法载置台20上升后，支撑针12进入于载置台20中，基板K则被载置于载置台20上，通过上述加热机构(未图示)，载置于载置台20上的基板K得到加熱。
另外，随着载置台20的上升，一定浓度的臭氧气体从上述臭氧气体发生装置43供应至上述喷嘴42，由上述放出孔44(42a)向基板K喷出。
接着，在喷出孔44持续喷出臭氧气体的状态下，载置台20以6mm/min的上升速度上升至上述间距g为2mm的位置(上升步骤2)，然后以3mm/min的上升速度上升至上述间距g为1mm的位置(上升步骤3)，最后以1mm/min的上升速度上升至上述间距g为0.5mm的位置(上升端位置)(最后上升步骤)，从而阶段性地降低上升速度而上升。
于是，由上述排出孔44所排出的臭氧气体与上升中的基板K碰撞后形成沿着基板K流动的臭氧气体层，在这一过程中，臭氧(O3)被基板K所加热，而通过上述加热或通过与基板K或保护层的接触，臭氧气体被分解成氧(O2)和活性氧(O*)，通过上述活性氧(O*)，在基板K表面上形成氧化膜或者改善了基板K表面上的氧化膜，进而，形成于基板K表面的保护膜通过与活性氧之间的热化学反应而被去除。
特别是，在初期状态，基板K和对向板40之间的间距g大时(例如，上升步骤2完成为止)，臭氧气流的流速缓慢，虽然因此处理范围窄，但能够可靠地处理上述喷出孔44的正下方部分及其近处的基板K表面。
另一方面，从上升步骤3至最后上升步骤，基板K与对向板40之间的间距g逐渐变窄，臭氧气流的流速变快，从而处理范围逐渐变广，其结果，能够处理的基板K表面范围宽。
按照上述方法，载置台20到达上升终点后经过一定时间，充分处理基板K之后，控制机构35驱动上升机构30，载置台20以1200mm/min的下降速度从上升端位置下降至下降端位置(下降步骤)，下降结束后，载置于支撑针12上的基板K，通过上述的适当方法从搬入/搬出口(未图示)搬出至处理室10外。
由此，根据本实施例的臭氧处理装置1，因为阶段性地降低速度来缩小基板K与对向板40之间的间距g，所以能够在广泛的范围内、均均地且短时间内处理基板K表面。
另外，上述基板K的加热温度较佳为200℃～500℃。若在该范围之内，基板K中含有的杂质的蒸发可与上述处理同时进行。另外，上述臭氧气体，含有14重量百分比以上的臭氧是合适的，也可以是臭氧与TEOS(Tetraethyl orthositicate、原硅酸乙酯、Si(C2H5O)4)的混合气体。
以上，虽然对本发明的一个实施例进行了说明，可是本发明可实施的实施例，并不不限于上述实施例。
例如，在上述例子中，控制升降机构30的控制机构35是随载置台20向对向板40靠近而阶段性地降低其上升速度，但是并不只限于此，也可以平缓地降低上述上升速度。用这种方法，也可以得到与上述同样的效果。
另外，上述控制机构35也可以用周期性或非周期性地升降载置台20的方法来增减上述间距g。按这种方法也可使上述间距g产生变化，并得到上述实施例的效果。另外，在这种情況下载置台20的上升速度可以随载置台20接近对向板40而阶段性地降低，或者是可以平缓地降低载置台20的上升速度。
另外，虽然在上述实施例中构成使载置台20上升的结构，但不限于此，也可以构成使对向板40下降的相反结构。进而也可以是升降载置台20和对向板40，使它门互相接近/远离而伸缩其间距。
如上所述，本发明的臭氧处理方法及臭氧处理装置，可以适使用于：在半导体基板和液晶基板等的基板表面上形成氧化膜或改善形成于该基板表面的氧化膜，或者去除形成于该基板表面的保护层。
Claims (14)
1、一种臭氧处理方法，是通过加热机构加热载置于载置台上的基板，同时从相对上述基板而置的对向板的排出孔，向上述基板排出含有臭氧的处理气体而处理上述基板表面的方法，其特征在于，在排出上述处理气体时，上述载置台上的基板和对向板之间的间距产生变化。
2、根据权利要求1所述的臭氧处理方法，其特征在于通过使上述基板和对向板之间的间距逐渐变小的方式，使上述基板与对向板互相接近。
3、根据权利要求2所述的臭氧处理方法，其特征在于逐渐减小上述基板和对向板互相接近的速度。
4、根据权利要求3所述的臭氧处理方法，其特征在于，阶段性地减小上述基板和对向板互相接近的速度。
5、根据权利要求1所述的臭氧处理方法，其特征在于，使上述基板和对向板之间的间距产生周期性或非周期性变化的方式来使上述基板和对向板呈周期性或非周期性地接近/远离。
6、根据权利要求5所述的臭氧处理方法，其特征在于，逐渐减小上述基板和对向板互相接近的速度。
7、根据权利要求6所述的臭氧处理方法，其特征在于，阶段性地减小上述基板和对向板互相接近的速度。
8、一种臭氧处理装置，其特征在于，具备用于载置基板的载置台；对上述载置台上的基板进行加热的加热机构；与上述载置台上的基板相对而置，同时在上述基板的相对面上具有开口，具备用于向上述基板排出含有臭氧的处理气体的排出孔的对向板；用于向上述对向板的排出孔供给上述处理气体而排向上述基板的气体供给机构；升降上述载置台和/或对向板，并使上述载置台和对向板相互接近/远离的升降机构以及控制上述升降机构的动作的控制机构；在排出上述处理气体的过程中上述控制机构驱动上述升降机构，改变上述载置台上基板和对向板之间的距离。
9、根据权利要求8所述的臭氧处理装置，其特征在于，上述控制机构控制上述升降机构的动作，使得上述载置台与对向板互相接近，以使上述基板和对向板之间的间距逐渐变小。
10、根据权利要求9所述的臭氧处理装置，其特征在于，上述控制机构控制上述升降机构的动作，使得上述基板和对向板互相接近的速度逐渐变慢。
11、根据权利要求10所述的臭氧处理装置，其特征在于，上述控制机构控制上述升降机构的动作，使得上述基板和对向板互相接近的速度阶段性地变慢。
12、根据权利要求8所述的臭氧处理装置，其特征在于，上述控制机构控制上述升降机构的动作，使上述基板和对向板呈周期性或非周期性地接近/远离，从而使上述基板和对向板之间的间距产生周期性或非周期性变化。
13、根据权利要求12所述的臭氧处理装置，其特征在于，上述控制机构控制上述升降机构的动作，使得上述基板和对向板互相接近的速度逐渐变慢。
14、根据权利要求13所述的臭氧处理装置，其特征在于，上述控制机构控制上述升降机构的动作，使得上述基板和对向板互相接近的速度阶段性地变慢。
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