JP2003092292A

JP2003092292A - オゾン処理装置

Info

Publication number: JP2003092292A
Application number: JP2001284918A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Shimoda; 亨志下田; Tatsuo Kikuchi; 辰男菊池
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】高濃度オゾンガスを基板表面に導いて、十分な
膜厚の酸化膜を基板表面に生成し得るオゾン処理装置を
提供する。【解決手段】オゾン処理装置１は、基板が載置される載
置台と、載置台上の基板Ｋを加熱する加熱手段と、載置
台の上方に、これと対向して配設され、オゾンを含んだ
処理ガスが流通する処理ガス流路、冷却流体が流通する
冷却流体流路、及び処理ガス流路に連通し、且つ載置台
との対向面に開口する処理ガス吐出孔を具備し、処理ガ
ス吐出孔から載置台上の基板Ｋに向けて処理ガスを吐出
するガス供給ヘッド２０と、処理ガス流路に処理ガスを
供給する処理ガス供給手段４０と、冷却流体流路に冷却
流体を供給して、これを循環させる冷却流体循環手段６
０とを備える。ガス供給ヘッド２０に、載置台との対向
面からその反対面に貫通する貫通孔を、処理ガス吐出孔
の近傍に穿設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板や液晶
基板などの基板表面に、少なくともオゾンを含んだ処理
ガスを吹きかけて、当該基板表面に酸化膜を形成する、
若しくは基板表面に形成された酸化膜を改質するオゾン
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記オゾン処理装置として、特開
平１１−１１１７１３号公報に開示される装置が知られ
ている。このオゾン処理装置１００は、図８に示すよう
に、円筒状のチャンバ１０１と、このチャンバ１０１内
に配設され、回転自在に支持されたステージ１０２と、
チャンバ１０１の上方に連設されたランプ室１０６と、
オゾン発生器（図示せず）に接続され、生成されたオゾ
ンガスを前記チャンバ１０１内に供給するオゾン供給管
１１０などから構成される。

【０００３】前記ステージ１０２は、その上にウエハＷ
を保持する機構を備え、更に、載置されたウエハＷを所
定温度に加熱するヒータを内蔵している。また、前記チ
ャンバ１０１は、ガラス板１０５によって前記ランプ室
１０６と仕切られ、その側壁には開口部１０３が形成さ
れ、底板には排気口９が設けられている。開口部１０３
はシャッタ１０４によって開閉され、同開口部１０３か
らウエハＷが供給されて、前記ステージ１０２上に載置
される。

【０００４】前記ランプ室１０６には、発光管がジグザ
グ状に形成された紫外線ランプ１０７が紙面に対して直
交する方向に配設されている。また、前記オゾン供給管
１１０は櫛歯状に形成され、前記ランプ室１０６を通っ
て、その先端部が前記ガラス板１０５に穿設されたオゾ
ン散布孔１０８に接続している。

【０００５】斯くして、このオゾン処理装置１００によ
れば、ヒータによって加熱されたステージ１０２上にウ
エハＷが載置され、載置されたウエハＷに対してオゾン
供給管１１０からオゾンガスが供給されるとともに、紫
外線ランプ１０７から発せられた紫外線がウエハ表面に
照射される。

【０００６】ステージ１０２上に載置されたウエハＷ
は、当該ステージ１０２によって加熱され、このように
加熱されたウエハＷにオゾンガスが接触し、且つ紫外線
を受けることで活性の高い活性酸素（Ｏ^＊）が生成さ
れ、この活性酸素によってウエハＷ表面に酸化膜が形成
され、又はウエハＷ表面上の酸化膜が改質される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のオゾン処理装置１００には、以下に説明するような
問題があった。

【０００８】オゾン（Ｏ_３）は加熱されると、酸素（Ｏ
_２）と活性酸素（Ｏ^＊）に分解され、生成された活性酸
素によって、上記の如く、基板（ウエハＷ）表面に酸化
膜が形成され、又は基板表面上の酸化膜が改質される。

【０００９】ところが、熱分解によって生成された酸素
ガスが何時までも基板表面付近に滞留すると、かかる酸
素ガスによりオゾンの進行が阻害されて、当該オゾンが
基板表面付近に達し難くなったり、或いは、オゾンガス
流に周囲の酸素ガスが巻き込まれて、同基板表面付近に
おけるオゾン濃度が低くなり、生成される活性酸素量が
不十分なものとなって、基板表面に形成される酸化膜
や、基板表面上の酸化膜の改質が不十分なものとなる。
したがって、前記酸化膜の形成や改質を十分なものとす
るためには、熱分解によって生成された酸素を、基板表
面付近から速やかに除去する必要がある。

【００１０】しかるに、上記従来のオゾン処理装置１０
０では、チャンバ１０１内の気体を排気する排気口９が
設けられているものの、基板表面付近の気体を積極的且
つ速やかに排気する手立ては何ら講じられておらず、こ
のため、上記理由から、基板表面への酸化膜の形成や、
基板表面上の酸化膜の改質を十分に行うことができない
という問題を生じていた。

【００１１】また、高温下ではオゾンガスが熱分解を起
してオゾン濃度が低下するため、オゾンガスが高温にさ
らされる領域では、これを冷却してその熱分解を抑制す
る必要がある。しかるに、上記従来のオゾン処理装置１
００では、基板（ウエハＷ）の加熱により雰囲気温度が
高温となった前記ランプ室１０６内において、オゾンガ
スの冷却を何ら行っておらず、前記オゾン散布孔１０８
から吐出されるオゾンガスは、その濃度が低下したもの
となっていた。

【００１２】本発明は以上の実情に鑑みなされたもので
あって、基板表面付近で十分量の活性酸素を生成せしめ
ることにより、十分な膜厚の酸化膜を基板表面に生成し
たり、或いは酸化膜の改質を十分に行い得るオゾン処理
装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記課題を
解決するための本発明の請求項１に記載した発明は、基
板が載置される載置台と、前記載置台上の基板を加熱す
る加熱手段と、前記載置台の上方に、これと対向して配
設され、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流
路、冷却流体が流通する冷却流体流路、及び前記処理ガ
ス流路に連通し、且つ前記載置台との対向面に開口する
複数の処理ガス吐出孔を具備し、前記処理ガス吐出孔か
ら前記載置台上の基板に向けて前記処理ガスを吐出する
ガス供給ヘッドと、前記処理ガス流路に前記処理ガスを
供給する処理ガス供給手段と、前記冷却流体流路に前記
冷却流体を供給して、これを循環させる冷却流体循環手
段とを設けて構成したオゾン処理装置であって、前記ガ
ス供給ヘッドに、前記載置台との対向面からその反対面
に貫通する貫通孔を、前記処理ガス吐出孔の近傍に穿設
したことを特徴とするオゾン処理装置に係る。

【００１４】このオゾン処理装置によれば、載置台上に
基板が載置され、載置された基板に対し、その上方に配
設されたガス供給ヘッドの処理ガス吐出孔からオゾンを
含む処理ガスが吐出される。載置台上に載置された基板
は加熱手段によって加熱され、このように加熱された基
板にオゾンが接触して、熱分解により活性の高い活性酸
素が生成され、この活性酸素によって基板表面に酸化膜
が形成され、或いは基板表面上の酸化膜が改質される。

【００１５】処理ガスは、処理ガス供給手段によってガ
ス供給ヘッドに供給され、その処理ガス流路内を流通し
て、処理ガス吐出孔から前記基板に向けて吐出される。
ガス供給ヘッドは、冷却流体循環手段によって冷却流体
流路内を流通，循環せしめられる冷却流体により冷却さ
れ、かかる冷却作用によって処理ガス流路内を流通する
処理ガスが冷却される。したがって、ガス供給ヘッドが
高温にさらされる雰囲気内に配設される場合であって
も、その処理ガス流路内を流通する前記処理ガスを一定
の温度に保つことができる。斯くして、かかる作用によ
り、処理ガスの温度上昇によってオゾンが熱分解し、処
理ガス中のオゾン濃度が低下するといった不都合が生じ
るのを防止することができる。

【００１６】前記各処理ガス吐出孔から基板に向けて吐
出された処理ガスは、基板表面付近でこれに沿った流れ
となり、オゾン（Ｏ_３）は、このような流れの中で加熱
されて、酸素（Ｏ_２）と活性酸素（Ｏ^＊）に分解され、
生成された活性酸素によって、上記の如く、基板表面に
酸化膜が形成され、或いは基板表面上の酸化膜が改質さ
れる。

【００１７】また、前記熱分解後の処理ガスには、熱分
解によって生成された多量の酸素ガスが含まれるが、こ
のガスの一部はガス供給ヘッドに穿設された貫通孔を通
って、当該ガス供給ヘッドの前記反対面側に排出され
る。即ち、ガス供給ヘッドと基板との間の空間に存在す
るオゾン熱分解後の処理ガスであって、酸素ガスを多量
に含む処理ガスは、その一部が貫通孔を介してガス供給
ヘッドと基板と間から排出される。

【００１８】熱分解によって生成された酸素ガスが何時
までも基板表面付近に滞留すると、かかる酸素ガスによ
りオゾンの進行が阻害されて、当該オゾンが基板表面付
近に達し難くなったり、或いは、オゾンガス流に周囲の
酸素が巻き込まれて、同基板表面付近におけるオゾン濃
度が低くなり、この結果、生成される活性酸素量が不十
分なものとなって、基板表面に形成される酸化膜や、基
板表面上の酸化膜の改質が不十分なものとなる。

【００１９】このオゾン処理装置では、上記のように、
オゾン熱分解後の処理ガスの一部を、前記貫通孔を介し
て、ガス供給ヘッドと基板と間の空間内から外部に排出
することができるので、基板表面付近に滞留する酸素ガ
スを減少させることができ、ひいては、基板表面付近に
おけるオゾン濃度の低下を軽減することができる。

【００２０】このように、本発明に係るオゾン処理装置
によれば、高オゾン濃度の処理ガスを基板表面に供給す
ることができるとともに、基板表面付近におけるオゾン
濃度を高濃度に維持することができる。そして、かかる
作用により、十分な量の活性酸素を基板表面で生成せる
ことができ、生成された十分量の活性酸素によって基板
表面に十分な膜厚の酸化膜を形成することができ、或い
は基板表面上の酸化膜の改質を良好に行うことができ
る。

【００２１】尚、前記処理ガス吐出孔及び貫通孔は、こ
れらの少なくとも一組が形成されていれば良く、請求項
２に記載した発明のように、これらを複数組並設した構
成としても良い。複数組並設した構成とすれば、処理領
域を広くとることができ、効率の良い処理を行うことが
できる。

【００２２】また、前記処理ガス吐出孔及び貫通孔の横
断面形状は、何ら限定されるものではなく、円形や楕円
形の他、スリット状のものであっても良い。また、横断
面形状をスリット状にする場合には、前記処理ガス吐出
孔及び貫通孔が相互に平行となるようにこれらを並設す
ると良い。

【００２３】また、前記処理ガス吐出孔及び貫通孔は、
請求項３記載の発明のように、前記処理ガス吐出孔の複
数個が一列に配設されるとともに、前記貫通孔が、前記
処理ガス吐出孔列に沿って、その複数個が一列となるよ
うに配設されていても良く、更に、請求項４に記載した
発明のように、前記処理ガス吐出孔列と貫通孔列が、複
列に並設されていても良い。かかる構成によっても処理
領域を広くとることができ、効率の良い処理を行うこと
ができる。

【００２４】尚、この場合においても、上記と同様に、
前記処理ガス吐出孔及び貫通孔の横断面形状は、何ら限
定されるものではなく、円形や楕円形の他、スリット状
にすることができる。

【００２５】また、本発明の請求項５に記載した発明
は、上記請求項１乃至４記載のいずれかのオゾン処理装
置において、前記貫通孔内の気体を排気する排気手段を
設けたことを特徴とするオゾン処理装置に係る。

【００２６】このオゾン処理装置によれば、前記貫通孔
内の気体が排気手段によって外部に排気される。即ち、
前記ガス供給ヘッドと基板との間に存在するオゾン熱分
解後の処理ガスが、前記貫通孔を介し、前記排気手段に
よって積極的に外部に排出され、これによって、基板表
面付近に滞留する酸素ガスをより効果的に減少させるこ
とができ、基板表面付近におけるオゾン濃度の低下をよ
り軽減させることができる。

【００２７】また、本発明の請求項６に記載した発明
は、上記請求項１乃至５記載のいずれかのオゾン処理装
置において、前記ガス供給ヘッドの処理ガス吐出孔に、
前記載置台上の基板に向けて延設され、前記処理ガス吐
出孔内の処理ガスを前記基板に向けて案内し吐出する導
気部材が接続されてなるオゾン処理装置に係る。

【００２８】前記処理ガス吐出孔から吐出されたオゾン
ガス流は、処理ガス吐出孔の開口部から十数ミリ程度離
れたそれより先の領域で、発達した乱流拡散層を形成
し、同層部分で周囲の雰囲気を巻き込んだ状態となる。
したがって、例え、高濃度のオゾンガスが処理ガス吐出
孔に供給されても、この処理ガス吐出孔から吐出された
オゾンガス流は、前記乱流拡散層で周囲の雰囲気を巻き
込むことによって、そのオゾン濃度が低下し、濃度低下
したオゾンガス流が基板表面に達することになる。

【００２９】また、ガス供給ヘッドは冷却流体によって
冷却されるようになっている。したがって、このガス供
給ヘッドを基板に近づけすぎると、その冷却作用によっ
て基板が冷却され、基板表面におけるオゾンの熱分解が
抑制されるという不都合を生じる。

【００３０】本発明にかかるオゾン処理装置によれば、
前記処理ガス吐出孔から基板に向けて延設された導気部
材から処理ガスが吐出され、基板に対し吹き付けられ
る。したがって、導気部材の吹き出し口を基板に接近さ
せることで、導気部材から吐出された処理ガス流に乱流
拡散層が形成される前に、当該処理ガスを基板表面に到
達せしめることができる。即ち、処理ガス中のオゾン濃
度の低下を来たすことなく高濃度のまま、当該処理ガス
を基板表面に到達せしめることができる。

【００３１】また、上記構成により、ガス供給ヘッドを
基板から離れた位置に配置することが可能であり、この
ようにすることで、基板温度を適正に維持することがで
き、当該基板表面におけるオゾンの熱分解を促進するこ
とができる。

【００３２】上記導気部材は、請求項７に記載した発明
のように、その処理ガス吐出方向が、前記基板に対して
傾斜するように構成されていても良い。このようにすれ
ば、処理ガスが基板に衝突した後の流れを良くすること
ができ、周囲の気体を巻き込み難くなる。また、高濃度
のオゾンガスが基板と接触する領域を広くとることがで
きる。

【００３３】また、請求項６及び７に記載した発明にお
いて、前記処理ガス吐出孔の横断面形状をスリット状に
する場合には、前記導気部材も同様に、その開口部をス
リット状に形成するのが好ましい。

【００３４】また、本発明の請求項８に記載した発明
は、上記請求項１乃至７記載のいずれかのオゾン処理装
置において、前記ガス供給ヘッドが前記基板に沿って相
対的に移動するように、前記ガス供給ヘッド及び／又は
前記載置台を移動させる移動手段を設けたことを特徴と
するオゾン処理装置に係る。このオゾン処理装置によれ
ば、処理ガスを基板表面に対して均一に供給することが
でき、基板の表面処理を均一なものとすることができ
る。

【００３５】尚、前記基板の加熱温度は、３００℃以上
であるのが好ましく、３００〜５００℃の範囲が更に好
ましい。この範囲であれば、基板内に含まれる不純物の
蒸発を酸化と同時に行うことができる。

【００３６】また、前記処理ガスは、１４重量％以上の
オゾンを含むものが好適であり、オゾンとＴＥＯＳ（Te
traethyl orthosilicate、ケイ酸テトラエチル、Ｓi(Ｃ
_２Ｈ _５Ｏ)_４）の混合ガスであっても良い。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について、添付図面に基づき説明する。図１は、本実施
形態に係るオゾン処理装置の概略構成を示した平断面図
であって、図２における矢視ＩＩ−ＩＩ方向の平断面図
であり、図２は、図１における矢視Ｉ−Ｉ方向の正断面
図である。また、図３は、本実施形態に係るガス供給ヘ
ッドを示した平断面図であって、図５における矢視ＩＩ
Ｉ−ＩＩＩ方向の平断面図であり、図４は、同じく上記
ガス供給ヘッドを示した平断面図であって、図５におけ
る矢視ＩＶ−ＩＶ方向の平断面図である。また、図５
は、図４における矢視Ｖ−Ｖ方向の側断面図であり、図
６は、図４における矢視ＶＩ−ＶＩ方向の側断面図であ
る。

【００３８】図１及び図２に示すように、本例のオゾン
処理装置１は、所定の容積を有する処理チャンバ２と、
この処理チャンバ２内に配設され、上面に載置された基
板Ｋを支持する載置台７１と、載置台７１の上方に設け
られたガス供給ヘッド２０などからなる。

【００３９】前記処理チャンバ２は、蓋体３によって閉
じられ、且つ図示しない排気口を備えており、当該排気
口から内部ガスを排出することができるようになってい
る。

【００４０】前記載置台７１は、電熱ヒータなどからな
る加熱手段（図示せず）を内蔵しており、この加熱手段
（図示せず）により自体加熱されることによって、上面
に載置された基板Ｋを加熱する。また、載置台７１は、
昇降手段７０により駆動されて昇降するようになってお
り、昇降手段７０は処理チャンバ２の底板を貫通して設
けられる昇降ロッド７０ａを備え、この昇降ロッド７０
ａにより前記載置台７１を支持している。尚、この昇降
手段７０は油圧又は空圧シリンダなどから構成される。

【００４１】また、処理チャンバ２の底面には、先端が
先鋭に形成され、その先端面に基板Ｋが仮置きされる複
数の支持針７２が立設されており、この支持針７２は、
前記載置台７１が下降端位置にあるときに、前記載置台
７１に設けられた貫通孔（図示せず）に挿通されて、そ
の先端が前記載置台７１の上面より上方に突出する一
方、前記載置台７１が上昇端位置にあるときに、前記貫
通孔（図示せず）から抜き取られるようになっている。

【００４２】斯くして、載置台７１が下降端位置にある
ときに、支持針７２上に基板Ｋが仮置きされた後、載置
台７１が上昇せしめられると、支持針７２が載置台７１
に対し相対的に没して、基板Ｋが載置台７１上に載置さ
れる。

【００４３】図３乃至図６に示すように、前記ガス供給
ヘッド２０は、ヘッド本体２１と、このヘッド本体２１
の４側面にそれぞれ固着されたフレーム３０，３１，３
２，３３などからなる。

【００４４】ヘッド本体２１は、平面視矩形のブロック
状をした部材からなり、図５及び図６に示すように、そ
の上面には凹部２３が形成され、この凹部２３は、その
開口部がプレート２２によって封止されている。

【００４５】図３，図５及び図６に示すように、前記凹
部２３の底面には、ジグザグ状の溝２８が形成され、こ
の溝２８内には、同形状をした冷却液流通用の配管（冷
却液管）２９が埋設されている。この冷却液管２９は、
その両端部がそれぞれフレーム３０，３１を貫通して外
部に突出しており、図１に示した冷却液循環手段６０か
ら冷却液が供給され、当該冷却液が循環せしめられる。

【００４６】同図１及び図３に示すように、前記冷却液
循環手段６０は、順次接続された管継手６５，フレキシ
ブルチューブ６４，管継手６３，配管６２ａ，冷却液供
給源６１，配管６２ｂ，管継手６６，フレキシブルチュ
ーブ６７，管継手６８などからなり、管継手６５が前記
冷却液管２９の一方端に接続し、管継手６８が前記冷却
液管２９の他方端に接続して、冷却液管２９と共に循環
路を形成している。

【００４７】斯くして、前記冷却液供給源６１から配管
６２ａ，管継手６３，フレキシブルチューブ６４，管継
手６５を順次介して前記冷却液管２９に冷却液が供給さ
れ、供給された冷却液は、冷却液管２９の管路内を流通
した後、管継手６８，フレキシブルチューブ６７，管継
手６６，配管６２ｂを順次介して前記冷却液供給源６１
に還流され、上記経路内を循環する。

【００４８】また、図４，図５及び図６に示すように、
前記ヘッド本体２１には、その前記溝２８の直線部分の
直下に、前記フレーム３０，３１がそれぞれ固着される
各側面に開口したオゾンガス流路２４が複列に設けら
れ、各オゾンガス流路２４の一方端は前記フレーム３１
によって封止され、他方端は、前記フレーム３０に形成
された長溝３０ａに連通せしめられている。また、ヘッ
ド本体２１には、その下面に一方端が開口し、他方端が
前記オゾンガス流路２４に開口するガス吐出孔２５が、
前記各オゾンガス流路２４の長手方向に沿って適宜間隔
で穿設されている。そして、前記フレーム３０に、図１
に示したオゾンガス供給手段４０からオゾンガスが供給
され、供給されたオゾンガスは前記各オゾンガス流路２
４内に流入した後、前記各ガス吐出孔２５の開口部から
吐出される。

【００４９】同図１及び図４に示すように、前記オゾン
ガス供給手段４０は、前記フレーム３０に接続した管継
手４５、管継手４５に接続したフレキシブルチューブ４
４、フレキシブルチューブ４４に接続した管継手４３、
管継手４３に接続した配管４２、及び配管４２に接続し
たオゾンガス生成装置２５などからなり、これら配管４
２，管継手４３，フレキシブルチューブ４４及び管継手
４５を順次介して、オゾンガス生成装置２５から前記長
溝３０ａ内に所定濃度のオゾンガスが供給される。

【００５０】また、図５及び図６に示すように、前記ヘ
ッド本体２１には、その下面に、横断面Ｖ字状をした溝
２７が、前記ガス吐出孔２５列の各列間に形成されてお
り、更に、図３にも示すように、一方端がこの溝２７内
に開口し、他方端が前記凹部２３の底面に開口する貫通
孔２６が、溝２７の長手方向に沿って穿設されている。
尚、各貫通孔２６は、前記ガス吐出孔２５の間隔と等間
隔に配設されるとともに、各ガス吐出孔２５間の中間位
置に位置するようにそれぞれ配設されている。

【００５１】また、前記凹部２３内の気体は、図１に示
す排気手段５０によって排気されるようになっている。
同図１に示すように、この排気手段５０は、前記フレー
ム３１に穿設された貫通孔（図示せず）に接続され、内
部が前記凹部２３に連通せしめられた管継手５５、管継
手５５に接続したフレキシブルチューブ５４、フレキシ
ブルチューブ５４に接続した管継手５３、管継手５３に
接続した配管５２、及び配管５２に接続した吸引ポンプ
５１などからなり、吸引ポンプ５１の吸引作用により、
これら配管５２，管継手５３，フレキシブルチューブ５
４及び管継手５５を介して、前記凹部２３内の気体を吸
引，排気する。

【００５２】また、前記フレーム３２，３３には、それ
ぞれガイドロッド７，８及び９，１０の一方端が固設さ
れ、ガイドロッド７，８及び９，１０は、処理チャンバ
２に固設された軸受１１，１２及び１３，１４によって
それぞれ矢示Ａ−Ｂ方向に移動自在に支持されている。
また、ガイドロッド７，８の他方端は連結板１５により
連結され、ガイドロッド９，１０の他方端は連結板１６
により連結されている。また、連結板１６には係合孔１
７が形成され、この係合孔１７に挿通された旋回ロッド
１８が適宜駆動手段（図示せず）によって、二点鎖線で
示す如く旋回駆動されることにより、ガイドロッド９，
１０が矢示Ａ−Ｂ方向に往復駆動され、これにより、ガ
イドロッド７，８及び９，１０、並びにガス供給ヘッド
２０から構成される構造体が矢示Ａ−Ｂ方向に往復動す
る。

【００５３】以上の構成を備えた本例のオゾン処理装置
１では、まず、適宜手段によって基板Ｋが前記支持針７
２上に載置される。尚、このとき前記載置台７１は、加
熱手段（図示せず）によって加熱されており、その位置
は下降端に位置している。また、前記冷却液供給源６１
から冷却液管２９に冷却液が供給，循環されており、こ
の冷却液によってガス供給ヘッド２０が冷却されてい
る。

【００５４】次に、昇降手段７０により載置台７１を上
昇させると、支持針７２が載置台７１に対し相対的に没
して、基板Ｋが載置台７１上に載置されるとともに、載
置台７１が上昇端位置に達する。また、載置台７１上に
載置された基板Ｋは当該載置台７１によって加熱され
る。

【００５５】この後、オゾンガス生成装置４１から、配
管４２，管継手４３，フレキシブルチューブ４４，管継
手４５を順次介してフレーム３０の長溝３０ａに所定濃
度（高濃度）のオゾンガスが供給され、供給されたオゾ
ンガスは前記各オゾンガス流路２４内に流入した後、前
記各ガス吐出孔２５の開口部から吐出される。

【００５６】そして、前記オゾンガスの供給と同時に、
前記駆動手段（図示せず）により、ガイドロッド７，８
及び９，１０、並びにガス供給ヘッド２０から構成され
る構造体が矢示Ａ−Ｂ方向に往復動せしめられる。これ
により、オゾンガスが基板Ｋ表面に対して均一に供給さ
れる。

【００５７】各ガス吐出孔２５から基板Ｋに向けて吐出
されたオゾンガスは、基板Ｋの表面付近でこれに沿った
流れとなった後、相互に衝突して、ガス供給ヘッド２０
側に向かう気流となり、オゾン（Ｏ_３）は、このような
流れの中で基板Ｋにより加熱されて、酸素（Ｏ_２）と活
性酸素（Ｏ^＊）に分解され、生成された活性酸素によっ
て、基板Ｋ表面に酸化膜が形成され、或いは基板Ｋ表面
上の酸化膜が改質される。

【００５８】尚、前記処理チャンバ２内の雰囲気温度
は、前記加熱手段（図示せず）の加熱作用によって昇温
され高温となっているが、ガス供給ヘッド２０が冷却液
により冷却されているので、かかる冷却作用によてオゾ
ンガス流路２４内を流通するオゾンガスが冷却され、そ
の温度が一定に保たれる。これにより、温度上昇に伴う
オゾンの熱分解が防止され、ガス中のオゾン濃度の低下
が防止される。

【００５９】また、前記オゾンガスの供給と同時に、前
記吸引ポンプ５１が作動せしめられ、前記凹部２３内の
気体が外部に排気される。凹部２３は前記貫通孔２６を
介して、前記ガス供給ヘッド２０と基板Ｋとの間の空間
に連通しており、したがって、ガス供給ヘッド２０と基
板Ｋとの間に存在する気体は、貫通孔２６を介して凹部
２３内に吸引され、同凹部２３内から排気される。

【００６０】ところで、前記ガス供給ヘッド２０側に向
かうガス流には、熱分解後の酸素ガスが多量に含まれ
る。したがって、熱分解によって生成された酸素ガスが
何時までも基板表面付近に滞留すると、かかる酸素ガス
によりオゾンの進行が阻害されて、当該オゾンが基板表
面付近に達し難くなったり、或いは、オゾンガス流に周
囲の酸素が巻き込まれて、同基板表面付近におけるオゾ
ン濃度が低くなり、この結果、生成される活性酸素量が
不十分なものとなって、基板表面に形成される酸化膜
や、基板表面上の酸化膜の改質が不十分なものとなる。

【００６１】このオゾン処理装置１では、上記のよう
に、ガス供給ヘッド２０と基板Ｋと間に存在する気体
が、前記貫通孔２６を介して外部に排気されるので、基
板Ｋの表面付近に滞留する酸素ガスを極僅かなものとす
ることができ、ひいては、基板Ｋの表面付近におけるオ
ゾン濃度の低下を防止することができる。

【００６２】尚、本例では、前記貫通孔２６を、ガス供
給ヘッド２０の下面に形成した横断面Ｖ字状の溝２７に
開口させているので、この溝２７の斜面によって、前記
ガス供給ヘッド２０側に向かうガス流を貫通孔２６に導
くことができ、これにより、ガス供給ヘッド２０と基板
Ｋと間に存在する気体を効率よく排気することができ
る。

【００６３】このように、本例のオゾン処理装置１によ
れば、高オゾン濃度のオゾンガスを基板Ｋの表面に供給
することができるとともに、基板Ｋの表面付近における
オゾン濃度を極めて高濃度に維持することができるの
で、基板Ｋの表面で活性酸素を十分量生成せることがで
き、生成された十分量の活性酸素によって基板Ｋ表面に
十分な膜厚の酸化膜を形成することができ、或いは基板
Ｋ表面上の酸化膜の改質を良好に行うことができる。

【００６４】尚、前記基板Ｋの加熱温度は、３００℃以
上であるのが好ましく、３００〜５００℃の範囲が更に
好ましい。この範囲であれば、基板内に含まれる不純物
の蒸発を酸化と同時に行うことができる。

【００６５】また、前記オゾンガスは、１４重量％以上
のオゾンを含むものが好適であり、オゾンとＴＥＯＳ
（Tetraethyl orthosilicate、ケイ酸テトラエチル、Ｓ
i(Ｃ_２Ｈ_５Ｏ)_４）の混合ガスであっても良い。

【００６６】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限
定されるものではない。

【００６７】例えば、図７に示すように、前記各ガス吐
出孔２５に、ガス供給ヘッド２０の下面から基板Ｋに向
けてこれと接近するように延設されたノズル体（導気部
材）３５を設け、このノズル体３５からオゾンガスを吐
出するように構成しても良い。

【００６８】ガス吐出孔２５から吐出されたオゾンガス
流は、前記ガス吐出孔２５の開口部から十数ミリ程度離
れたそれより先の領域で、発達した乱流拡散層Ｒを形成
し、同層部分で周囲の雰囲気を巻き込んでオゾン濃度が
低下した状態となる。

【００６９】上記のように、基板Ｋに向けて延設された
ノズル体３５からオゾンガスを吐出するようにすると、
ガス流に乱流拡散層が形成される前に、即ち、オゾンガ
ス中のオゾン濃度の低下を来たすことなく高濃度のま
ま、当該オゾンガスを基板Ｋ表面に到達させることがで
きる。

【００７０】また、ガス供給ヘッド２０は冷却液によっ
て冷却されるようになっており、これを基板Ｋに近づけ
すぎると、その冷却作用によって基板Ｋが冷却され、基
板Ｋの表面におけるオゾンの熱分解が抑制されるという
不都合を生じるが、上記構成とすれば、ガス供給ヘッド
２０を基板Ｋから離れた位置に配置することが可能であ
り、このようにすることで、ガス供給ヘッド２０の冷却
作用によって基板Ｋが冷却されるのを防止することがで
き、基板Ｋの温度を適正に維持することができる。これ
により、当該基板Ｋの表面におけるオゾンの熱分解が促
進される。

【００７１】また、前記ガス吐出孔２５及び貫通孔２６
の横断面形状は、何ら限定されるものではなく、円形や
楕円形の他、スリット状のものであっても良い。尚、ガ
ス吐出孔２５の横断面形状をスリット状にする場合に
は、前記ノズル体３５に代えて、開口部がスリット状に
形成され、前記ガス吐出孔２５内のオゾンガスを基板Ｋ
に向けて案内し吐出する導気部材を、基板Ｋに向けて延
設されるように、前記ガス吐出孔２５に接続させること
もできる。

【００７２】また、上例では、ガス供給ヘッド２０を矢
示Ａ−Ｂ方向に往復動させる構成としたが、これに代え
て、若しくはこれと共に、載置台７１を同方向に往復動
させる構成としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るオゾン処理装置の概
略構成を示した平断面図であり、図２における矢視ＩＩ
−ＩＩ方向の平断面図である。

【図２】図１における矢視Ｉ−Ｉ方向の正断面図であ
る。

【図３】本実施形態に係るガス供給ヘッドを示した平断
面図であり、図５における矢視ＩＩＩ−ＩＩＩ方向の平
断面図である。

【図４】本実施形態に係るガス供給ヘッドを示した平断
面図であり、図５における矢視ＩＶ−ＩＶ方向の平断面
図である。

【図５】図４における矢視Ｖ−Ｖ方向の側断面図であ
る。

【図６】図４における矢視ＶＩ−ＶＩ方向の側断面図で
ある。

【図７】本発明の他の形態に係るガス供給ヘッドを示し
た側断面図である。

【図８】従来例に係るオゾン処理装置の概略構成を示し
た正断面図である。

【符号の説明】

１オゾン処理装置２処理チャンバ２０ガス供給ヘッド２１ヘッド本体２４オゾンガス流路２６貫通孔２９冷却液管４０オゾンガス供給手段５０排気手段６０冷却液循環手段７０昇降手段７１載置台Ｋ基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板が載置される載置台と、前記載置台上の基板を加熱する加熱手段と、前記載置台の上方に、これと対向して配設され、オゾン
を含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、冷却流体が
流通する冷却流体流路、及び前記処理ガス流路に連通
し、且つ前記載置台との対向面に開口する処理ガス吐出
孔を具備し、前記処理ガス吐出孔から前記載置台上の基
板に向けて前記処理ガスを吐出するガス供給ヘッドと、前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給する処理ガス供
給手段と、前記冷却流体流路に前記冷却流体を供給して、これを循
環させる冷却流体循環手段とを設けて構成したオゾン処
理装置であって、前記ガス供給ヘッドに、前記載置台との対向面からその
反対面に貫通する貫通孔を、前記処理ガス吐出孔の近傍
に穿設したことを特徴とするオゾン処理装置。
【請求項２】前記処理ガス吐出孔と貫通孔の複数組が
並設されてなる請求項１記載のオゾン処理装置。
【請求項３】前記処理ガス吐出孔の複数個が一列に配
設されるとともに、前記貫通孔が、前記処理ガス吐出孔列に沿って、その複
数個が一列に配設されてなる請求項１記載のオゾン処理
装置。
【請求項４】前記処理ガス吐出孔列と貫通孔列が、複
列に並設されてなる請求項２記載のオゾン処理装置。
【請求項５】前記貫通孔内の気体を排気する排気手段
を設けたことを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれ
かのオゾン処理装置。
【請求項６】前記ガス供給ヘッドの処理ガス吐出孔
に、前記載置台上の基板に向けて延設され、前記処理ガ
ス吐出孔内の処理ガスを前記基板に向けて案内し吐出す
る導気部材が接続されてなる請求項１乃至５記載のいず
れかのオゾン処理装置。
【請求項７】前記導気部材の処理ガス吐出方向が、前
記基板に対して傾斜するように構成されてなる請求項６
記載のオゾン処理装置。
【請求項８】前記ガス供給ヘッドが前記基板に沿って
相対的に移動するように、前記ガス供給ヘッド及び／又
は前記載置台を移動させる移動手段を設けたことを特徴
とする請求項１乃至７記載のいずれかのオゾン処理装
置。