JP2017163066A - 光処理装置、および被処理物体の表面と窓部材との間隔調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光処理装置の一態様は、光を発する光源部と、前記光源部から発せられた光に被処理物体の表面が処理気体の雰囲気中で曝される処理部と、前記光源部と前記処理部とを隔て、該光源部から発せられた光を透過する窓部材と、前記被処理物体の表面と前記窓部材との間に、該表面に沿って前記処理気体を流す気体給排部と、前記処理気体が流れている状態で、前記窓部材で隔てられた両側の圧力差を調整する差圧調整部と、を備える。
【選択図】 図1
Description
なぜなら、光源からの紫外線は処理室を流れる処理用ガスに吸収されるため、ギャップが不均一であると、ワークに届く紫外線の量が、ワークの場所により不均一となり、そのことにより処理に不均一が生じるためである。
ギャップを均一化するため、ワークを載せる載置台に吸着穴を設けて真空吸着することでワークを載置台に密着させてワーク表面の平面度を高めている。
そこで、本発明は、ギャップを均一化して処理の均一化することを課題とする。
(1)窓部材とワークとの間の狭い空間を処理用ガスが流れることによる、ガスの入り口側と出口側とで生じる差圧。
(2)処理気体の排出側配管における排出抵抗(圧力損失)で生じる内圧上昇。
(3)窓部材の周縁に押し当てられたOリングの反発力による窓部材の押し上げ。
また、窓部材のたわみは、必ずしも光源部側に凸ではなく、条件によってはワーク側に凸のたわみとなる場合もあることも見いだした。
このような窓部材のたわみに対し、窓部材を厚くしてたわみにくくすると、その分、光源部からワークまでの距離が長くなり、また窓部材により吸収される紫外線の量が増えることにより、ワークに届く紫外線の量が減少する。これにより処理時間が長くなる。また、窓部材のコストも高くなり、装置の総重量が増すといった点でも、窓部材を厚くすることは望ましくない。
上記光処理装置において、前記差圧調整部は、前記気体給排部が前記処理気体を前記処理部から排気する排気量を調整するものであることが好適である。圧力差の調整という点では、前記処理気体の給気量を調整したり、前記光源部側の圧力を調整する方式でも実現可能であるが、光処理装置における処理能力に対する影響が少ない点で、排気量を調整する方式が優れている。
このような間隔調整方法によれば、差圧調整過程による圧力差の調整という簡便な手法によって容易にギャップの均一化を図り、光処理の均一化を実現することができる。
例えばOリングやシーリング部材などと行った気密部材は、被処理物体の大きさ、材質、厚み、表面状態等といった諸条件に応じて窓部材への押付の強弱が変更されることがあるが、窓部材への押付の強弱は窓部材のたわみに大きく影響する。そこで、差圧調整過程で、圧力差を、押付の強弱に応じた圧力差に調整することでギャップの均一化を図ることができる。
図1は、本実施形態の光処理装置を示す概略構成図である。本実施形態では光処理装置の一例として例えばデスミア処理装置への応用例が示されている。
(光処理装置の構成)
光処理装置100は、光照射部10と、被処理物体の一例である基板(ワーク)Wを保持する処理部20とを備える。光照射部10は、例えば真空紫外線を発する複数の紫外線光源11を内部に収納し、処理部20が保持する基板Wに紫外線光源11からの光を照射する。光照射部10は、本発明にいう光源部の一例に相当し、処理部20は、本発明にいう処理部の一例に相当する。
光照射部10(ケーシング14)の内部は、供給口15から例えば窒素ガス等の不活性ガスが供給されることで、不活性ガス雰囲気に保たれている。光照射部10内の紫外線光源11の上方には、反射鏡13が設けられている。反射鏡13は、紫外線光源11から発せられた光を窓部材12側に反射する。このような構成により、反射鏡13の全幅にほぼ対応した領域Rに対して、ほぼ均等に紫外線光源11の光が照射される。すなわち、領域Rは、窓部材12とステージ21の表面とで挟まれた領域のうち、紫外線が照射される領域であり、基板Wに対して紫外線照射処理(デスミア処理)を行う紫外線処理領域となる。
紫外線光源11としては、例えば、キセノンガスを封入したキセノンエキシマランプ(ピーク波長172nm)、低圧水銀ランプ(185nm輝線)などを用いることができる。なかでも、デスミア処理に用いるものとしては、例えばキセノンエキシマランプが好適である。
ステージ21表面の外周部分には、外周溝21aが形成されている。この外周溝21aと光照射部10の窓部材12との間にOリング22が挟まれることで、光照射部10と処理部20とが気密に組み付けられる。このOリング22が、本発明にいう気密部材の一例に相当する。
ステージ21は、ステージ21を窓部材に対し接近乖離する方向(図の上下方向)に移動させるアクチュエータ51に支えられている。このアクチュエータ51によってステージ21が移動されることによって、Oリング22が窓部材12に押し付けられる強さが調整される。
また、ステージ21の他方(図1の左側)の側縁部には、デスミア処理後の排ガスをステージ部21外に排出するための排気路25が形成されている。
ここで、処理用ガスとしては、例えば、酸素ガス、酸素とオゾンや水蒸気の混合ガス、これらのガスに不活性ガスなどを混合したガスなどが用いられる。処理用ガスは、基板Wに対して光照射部10からの紫外線が照射されている間、給気路24を通って処理領域Rに供給され、排気路25を通って排ガスとしてステージ部21外部に排出される。すなわち、処理用ガスは、窓部材12と基板Wとの間の処理領域Rを、図1の右から左へと流れていくこととなる。
図2は、エジェクタの構造を示す図である。
エジェクタ42には、上述した排気路25に接続される吸込口421と、上述したコンプレッサ45から圧縮空気が供給される一次側開口422と、気体が排出される二次側開口423とを有する。一次側開口422から供給された圧縮空気は、ノズル424から吹き出すことで流速が増してディフューザ425へと流入する。このように流速が増すことで、ノズル424とディフューザ425との間で減圧状態が生じ、吸込口421から排ガスが吸い込まれる。このように吸い込まれた排ガスは、圧縮空気の流れとともに二次側開口423に導かれて流出する。
窓部材12には、ワークWの表面に接触するスペーサ121が設けられている。スペーサ121の高さは例えば約100μm〜約1mmである。
この窓部材12は照射する光の透過率を考慮した薄い部材であり、例えば1辺の長さに対して厚みが1/100以下である。このため、上述したような原因で窓部材12にたわみが生じることを発明者らは見いだした。ワークWに近づく方向のたわみはスペーサ121によって抑制されるものの、ワークWから離れる方向へのたわみはスペーサ121では抑制できない。そして、このような窓部材12のたわみを抑制してワークW全面でワークWと窓部材12とのギャップを均一化するために、発明者らが鋭意検討した結果、上述したエジェクタによる差圧調整が有効であることを見いだした。
図4の表には、従来のように差圧調整を行わない場合と、本実施形態のようにエジェクタを用いて差圧調整を行った場合とのそれぞれについてギャップの均一性が示されている。但し、ここに結果が示された実験では、図3に示すスペーサ121を有さない窓部材12が用いられているものとする。このため、窓部材12はワークWから離れる方向にも近づく方向にもたわみ得る。
この表に示す実験では、処理用ガスの流量が4l/min〜12l/minであるとき、差圧調整の有無でギャップの均一性を比較した。また、ワークWサイズは340mm×510mm、ギャップの測定点は18点で、ギャップの均一性を表す数値としては、最も広いギャップの値から最も狭いギャップの値を引いた値(P−P値)を用いた。
差圧調整の結果、処理部20内の圧力は、光照射部10内の圧力に較べてわずかに減圧された状態となった。ここで「わずかな減圧」とは、最大でも2kPa程度の減圧である。
図4の表から分かるように、処理用ガスの流量の多少にかかわらず、差圧調整を行うと、P−P値が約10分の1に小さくなっている。P−P値が小さいということは、ワークW面内のギャップのばらつきが小さく、ギャップの均一度が良いということになる。
図5は、処理部20と光照射部10の差圧に対する窓部材の中央部と周辺部でのギャップの差分の変化を示すグラフである。なお、ここに結果が示された実験でも、図3に示すスペーサ121を有さない窓部材12が用いられている。
図の横軸は、処理部20側の圧力から光照射部10側の圧力を差し引いた差圧を表し、縦軸は窓部材の中央部と周辺部でのギャップの差分を表している。但し、+:中央部が光照射部10側に凸状、−:中央部がワークW側に凸状と定義する。
四角形のマークが付された細線62は、窓部材12にOリング22が通常程度に押し当てられた条件Bにおけるギャップの差分の変化を示している。
三角形のマークが付された点線63は、窓部材12にOリング22が弱く押し当てられた条件Cにおけるギャップの差分の変化を示している。
窓部材12に対するOリング22の押付の強弱は、図1に示すアクチュエータ51によるステージ21の上下移動によって変更されるが、ワークWの大きさ、材質、厚み、表面状態等といった諸条件に応じて上記の条件A〜条件Cが選択されるものとする。
さらに、図5に示す例では、処理部20側を光照射部10側に対して陰圧とすることでギャップが均一化するが、例えば、窓部材12の自重たわみが大きい場合や、Oリング22の押付が弱い場合や、処理用ガスの流量が少ない場合や、排気側の配管における排出抵抗(圧力損失)が小さい場合などには、処理部20側を光照射部10側に対して陽圧とすることでギャップが均一化することもある。
(1)光照射部10と処理部20とは上下に分離している。窓部材12は光照射部10側に取り付けられている。
(2)ワークWがステージ21上に載置されて吸着固定される。
(3)光照射部10が下降、もしくは処理部20が上昇する。これにより窓部材12がOリング22と接触し、処理部20が密閉される。制御部52がアクチュエータ51を制御してステージ21を上下移動し、窓部材12とワークWとの間隔を、あらかじめ設定された例えば1mm以下といった間隔にする。
(5)制御部52には、今回の光処理における諸条件が入力されて、それらの条件に応じた差圧が求められる。そして、制御部52がコック46の開度を調整することでその差圧を実現し、窓部材12とワークWとのギャップが一定に維持される。なお、本実施形態の場合、窓部材12とワークWとの間にスペーサが設けられているため差圧の厳密な制御は求められない。コック46の開度が、求められている差圧を実現する開度よりも大きめの側にややずれた程度であればスペーサによってギャップは一定に維持される。
図6は、窓部材12にスペーサ121が設けられた場合の、処理部20と光照射部10の差圧に対する窓部材の中央部と周辺部でのギャップの差分の変化を示すグラフである。
図の横軸は、処理部20側の圧力から光照射部10側の圧力を差し引いた差圧を表し、縦軸は窓部材の中央部と周辺部でのギャップの差分を表している。
菱形のマークが付された太線64は、窓部材12にOリング22が強く押し当てられた条件Aにおけるギャップの差分の変化を示している。
四角形のマークが付された細線65は、窓部材12にOリング22が通常程度に押し当てられた条件Bにおけるギャップの差分の変化を示している。
三角形のマークが付された点線66は、窓部材12にOリング22が弱く押し当てられた条件Cにおけるギャップの差分の変化を示している。
このように、スペーサを設けることにより、条件A〜条件Cのいずれでも、差圧がある値以上であればギャップは常に一定に維持される。したがって、上記(5)の過程では、差圧をやや大きな値に設定しておけば、処理室内の圧力が、処理用ガスの流れの影響などにより多少変動するようなことがあったとしても、ギャップを一定に維持することができる。
(6)紫外線光源11を点灯し、光処理を開始する。
(7)光処理が終了すると、紫外線光源11を消灯する。
(8)処理部20への処理用ガスの導入を停止し、エジェクタの動作も停止する。
(9)光照射部10が上昇、もしくは処理部20が下降し、光照射部10と処理部20とが上下に分離する。
(10)ワークWを取り出す。
以上のような手順によってワークW全面に対して均一な紫外線照射処理(デスミア処理)を施すことができる。
また、上記実施形態では、デスミア処理装置への応用例が示されているが、本発明は、レジストの光アッシング処理や、レジストの除去処理や、ドライ洗浄処理などに応用されてもよい。
また、上記実施形態では、本発明にいう差圧調整部の一例として、処理部20からの排気量を調整するものを示したが、本発明にいう差圧調整部は、例えば処理気体の給気量を調整するものであってもよく、あるいは、光源部側の圧力を調整するものであってもよい。
Claims (5)
- 光を発する光源部と、
前記光源部から発せられた光に被処理物体の表面が処理気体の雰囲気中で曝される処理部と、
前記光源部と前記処理部とを隔て、該光源部から発せられた光を透過する窓部材と、
前記被処理物体の表面と前記窓部材との間に、該表面に沿って前記処理気体を流す気体給排部と、
前記処理気体が流れている状態で、前記窓部材で隔てられた両側の圧力差を調整する差圧調整部と、
を備えることを特徴とする光処理装置。 - 前記差圧調整部は、前記気体給排部が前記処理気体を前記処理部から排気する排気量を調整するものであることを特徴とする請求項1記載の光処理装置。
- 前記窓部材と前記被処理物体の表面との間に挟まれて該窓部材と該表面との距離を保つスペーサを備え、
前記差圧調整部は、前記窓部材で隔てられた両側のうち、前記被処理物体側の圧力が前記光源部側の圧力よりも低圧となるように圧力差を調整するものであることを特徴とする請求項1または2記載の光処理装置。 - 光に曝されて処理される被処理物体の表面と該光を透過する窓部材との間に、該表面に沿って処理気体を流す気体給排過程と、
前記処理気体が流れている状態で、前記窓部材で隔てられた両側の圧力差を調整する差圧調整過程と、
を有することを特徴とする被処理物体の表面と窓部材との間隔調整方法。 - 前記窓部材の周縁部分に、該窓部材よりも弾性的な気密部材を押し付けて前記処理気体の漏出を防ぐ押付過程を有し、
前記差圧調整過程が、前記窓部材で隔てられた両側の圧力差を、前記押付過程における気密部材の押し付けの強弱に応じた圧力差に調整する過程であることを特徴とする請求項4記載の間隔調整方法。
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