JP4218192B2

JP4218192B2 - Substrate processing apparatus and processing method

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Publication number: JP4218192B2
Application number: JP2000234229A
Authority: JP
Inventors: 和人木下; 和彦権守; 憲也和田
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: JP2001137800A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル基板、半導体ウエハ、磁気ディスク基板、光ディスク基板等のように、ガラス，半導体，樹脂，セラミックス，金属等や、それらの複合された基板表面に紫外光を照射して、洗浄，エッチング等の処理を行う紫外光照射による基板処理装置及び処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶パネルを構成する透明基板を構成するＴＦＴ基板は、その表面に成膜手段により透明電極等を含む回路パターンが形成される。この基板製造工程においては、基板表面に対して、洗浄やエッチング等の処理が行われる。このような処理方式は、所定の処理液を塗布乃至噴射して行うウエットプロセス方式で行うのが一般的である。しかしながら、近年においては、基板の洗浄やエッチング等といった処理は、紫外光を照射することによるドライプロセスでも行われるようになってきている。
【０００３】
特開平５−２２４１６７号公報には、液晶パネルを構成するガラス基板の洗浄方法として、洗浄液を用いたウエットプロセスを行うに先立って、基板に紫外光を照射する処理を行うように構成したものが開示されている。この公知の洗浄方法では、洗浄液を噴射して基板を洗浄する前工程として、基板の表面に低圧水銀ランプからの紫外光を照射する。この紫外光の照射によって、基板の表面に付着している有機物を化学的に除去すると共に、この表面の濡れ性を改善して、即ち接触角が小さくすることにより、シャワー等による洗浄時に無機物の汚れを効率的に取り除くようにしたものである。ここで、低圧水銀ランプから照射される紫外光は、その波長が概略１８５ｎｍ及び２５４ｎｍにピークを持つものであり、このようなピーク波長特性を有する紫外光により基板表面に付着した有機物を除去することができる。
【０００４】
この紫外光照射による有機物洗浄のメカニズムとしては、紫外光の照射エネルギで有機物における化学結合を分解することにより低分子化させると共に、分解生成物を活性化させる。また、これと同時に、空気中の酸素が紫外光を吸収することによりオゾンが発生し、さらにこのオゾンが活性酸素に変換されるから、活性化した有機汚染物は、活性酸素との酸化分解反応によって最終的にはＣＯ_X ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ_X 等の揮発物質に変換され、この揮発物質は空気中に放出されるようにして除去される。
【０００５】
ところで、低圧水銀ランプから照射される紫外光の波長は短波長側では１８５ｎｍであるから、基板に付着した有機物であっても、２重結合等のように化学結合エネルギの強いものを分解できない場合がある。従って、基板をより完全に洗浄するには、さらに短い波長の紫外光を照射しなければならない。
【０００６】
以上の点を勘案して、誘電体バリア放電ランプを用い、この放電ランプから真空紫外光を基板表面に照射して、ワークをドライ洗浄する方式が特開平７−１９６３０３号公報に提案されている。
【０００７】
ここで、この特開平７−１９６３０３号公報に示された洗浄方式は、真空紫外光による光化学反応により活性酸化性分解物を生じさせると共に、基板の表面に付着している有機汚染物を除去するものである。つまり、誘電体バリア放電ランプから１７２ｎｍの波長の紫外光で有機物を構成する化学結合を分解することにより低分子化させ、かつこの分解生成物を活性化させる。また、これと同時に空気中の酸素が紫外光の作用で分解されて活性酸素に変換されるから、活性化した有機汚染物は、この活性酸素との酸化反応によって最終的にはＣＯ_X ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ_X 等の揮発物質に変換され空気中に放出されるように除去され、その結果基板の接触角が小さくなる。
【０００８】
しかしながら、空気中の酸素を分解する際に紫外光が消費されるために、放電ランプと基板との間の空気層の厚みが大きくなると基板表面に到達する紫外光が指数関数的に減衰する。その結果、基板表面の有機物に対する活性化能力及び基板表面近傍での活性酸素の発生能力が低下し、有機物除去能力も著しく低下するという欠点がある。また、酸素を含む流体に真空紫外光を照射することにより生成されるのは活性酸化性分解物である。従って、基板の表面に付着している有機物とは酸化反応しか生じることはないので、基板表面から除去できる有機物の種類等によっては効率的に除去できない場合がある等といった問題点もある。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、基板の表面における洗浄等の処理精度及び処理効率を向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明の基板処理装置の構成としては、搬送手段により搬送される被処理用の基板に対向するように設けたランプハウスと、このランプハウス内に装着され、前記基板に紫外光を照射するための誘電体バリア放電ランプと、前記基板と前記誘電体バリア放電ランプとの間に不活性ガスと水蒸気とを混合した加湿化不活性ガスを供給する加湿化不活性ガス発生手段と、前記加湿化不活性ガス発生手段から加湿化不活性ガスが供給され、実質的に酸素を含まない雰囲気にしたチャンバとを備え、前記ランプハウスは前記チャンバ内に装着して、このランプハウス内の前記誘電体バリア放電ランプから紫外光を前記加湿化不活性ガスの雰囲気下で前記基板表面に照射することによって、還元性の活性種[Ｈ・]と酸化性の活性種[・ＯＨ]とを生成させることをその特徴とするものである。
【００１１】
ここで、ランプハウスの基板への対向面は合成石英ガラス等からなり、紫外光が透過する窓を設けることもできるが、チャンバ内にランプハウスを設ける場合には、ランプハウスの基板への対向面はこのチャンバ内に開口させるようにしても良い。この場合には、不活性ガスの供給手段をランプハウスに接続して設け、これによってランプハウス内は不活性ガスの雰囲気下に置くことができる。そして、チャンバの内部を実質的に酸素を含まない加湿化不活性ガス雰囲気とし、一端に基板の入口部を、他端に出口部を設ける構成とする。ランプハウスはそのままチャンバ内に開口させることもできるが、ランプハウスの開口部に紫外光を透過させ、かつ不活性ガスを流出させる多数の通路に区画した隔離部材を装着することもできる。また、ランプハウス内の誘電体バリア放電ランプの上部位置に紫外光を反射する反射板を配設することによって、ランプハウス内を不活性ガス供給管の開口部が位置する上部領域と、誘電体バリア放電ランプが位置する下部領域とに区画形成し、かつ反射板には上部領域側から下部領域側に向けて不活性ガスを流通させるための欠落部を設けるようにするのが望ましい。
【００１２】
加湿化不活性ガス発生手段は、このチャンバに接続され、基板の表面に向けて水蒸気を含ませることにより加湿された加湿化不活性ガスを供給する加湿化不活性ガス供給手段を含むものとして構成できる。加湿化不活性ガス供給手段の構成としては、純水タンクと、このタンクの液面下に配置され、多数の窒素ガス噴出用の微小孔を設けた窒素ガスの供給用配管とを備えるものを用いることができる。タンクには、加湿化不活性ガスの導入管を接続し、この導入管は、さらに不活性ガスの供給管と混合容器内で混合させてガス中の水蒸気濃度を調整し、この混合容器とチャンバとの間に加湿化不活性ガス供給管を接続するようになし、さらにこの加湿化不活性ガス供給管には圧力調整弁を設け、またチャンバには排気手段を接続して設ける構成とすることができる。
【００１３】
一方、基板処理方法に関する第１の発明は、不活性ガスと水蒸気との混合流体を含み、実質的に酸素を含まない雰囲気を形成して、誘電体バリア放電ランプから照射される紫外光により水蒸気を分解させて、還元性の活性種［Ｈ・］及び酸化性の活性種［・ＯＨ］を生成させ、この雰囲気内に基板を配置して、これら活性種［Ｈ・］，活性種［・ＯＨ］を基板表面と接触させることをその特徴とするものである。
【００１４】
さらに、基板処理方法に関する第２の発明としては、実質的に酸素を含まず、不活性ガスと水蒸気との混合雰囲気中に基板を水平搬送し、この基板に対して誘電体バリア放電ランプから照射される紫外光を照射して、基板表面に付着する有機物を分解し、かつ水蒸気を分解させて還元性の活性種［Ｈ・］及び酸化性の活性種［・ＯＨ］を生成させ、これら活性種［Ｈ・］，活性種［・ＯＨ］を有機物の分解生成物と反応させることにより基板表面をドライ洗浄すると共に接触角を小さくするようになし、次いでこの基板に洗浄液を供給することによりウエット洗浄を行い、さらにこのウエット洗浄後の基板を乾燥させるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、基板処理方法に関する第３の発明は、不活性ガスと水蒸気との混合流体を含み、実質的に酸素を含まない雰囲気中に基板を水平搬送し、この基板に対して誘電体バリア放電ランプから照射される紫外光を照射して、基板表面に付着する有機物を分解し、かつ水蒸気を分解させて還元性の活性種［Ｈ・］及び酸化性の活性種［・ＯＨ］を生成させ、これら活性種［Ｈ・］，活性種［・ＯＨ］を有機物の分解生成物と反応させることにより基板表面をドライ洗浄すると共に接触角を小さくするようになし、次いでこの基板に洗浄液を供給することによりウエット洗浄を行い、さらにこのウエット洗浄後の基板を乾燥させることをその特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１及び図２に本発明の基板処理装置に用いられる誘電体バリア放電ランプ（以下、単に放電ランプという）の概略構成を示す。
【００１７】
これらの図において、１は放電ランプである。放電ランプ１は共に石英ガラスで一体的に形成した内管部２と外管部３とから円環状に形成した石英ガラス管４で構成される。この石英ガラス管４の内部は密閉された放電空間５となる。内管部２の内側には円筒状の金属板からなる金属電極６がこの内管部２に固着して設けられている。また、外管部３の外周面には、金網電極７が設けられている。そして、これら金属電極６と金網電極７との間に交流電源８が接続されている。さらに、内管部２の内側には、金属電極６を冷却するための冷却用流体（例えば冷却水）の通路として利用される。
【００１８】
石英ガラス管４の内部には放電ガスが封入されており、金属電極６と金網電極７との間に交流の高電圧を印加すると、内管部２と外管部３との誘電体間に放電プラズマ（誘電体バリア放電）が発生し、この放電プラズマにより放電ガスの原子が励起されて、プラズマ放電状態となる。そして、このプラズマ放電状態から基底状態に戻る際に、プラズマ放電発光が生じる。この時の発光スペクトルは、石英ガラス管４内に封入された放電ガスにより異なるが、キセノン（Ｘｅ）ガスを用いると、１７２ｎｍに中心波長を持つ単色光の発光となる。また、アルゴン（Ａｒ）ガスを放電ガスとして用いれば、発光波長の中心は低圧水銀ランプの波長より短い１２６ｎｍとなる。そして、金属電極６は反射板として機能し、また金網電極７は実質的に透明電極として機能するから、この短波長の紫外光は外管部３側から照射される。なお、この場合のキセノンガスの封入圧は、例えば３５０Ｔｏｒｒ程度とする。
【００１９】
次に、以上の放電ランプ１を用いて、例えば液晶表示パネルを構成する透明基板の洗浄装置の概略構成を図３に示す。同図において、１０は洗浄が行われる対象物としての基板である。基板１０は、例えばガラス、半導体、合成樹脂、セラミックス、金属等で形成した薄板からなり、平面形状としては、四角形乃至円形等である。この基板１０は、搬送手段として、例えばローラコンベア１１により同図に矢印で示した方向に搬送されるものであり、この間に基板１０の表面がドライ洗浄される。このために、ローラコンベア１１による搬送経路の所定の位置にランプハウス１２が設けられている。このランプハウス１２は、ローラコンベア１１で基板１０が搬送された時に、その洗浄処理を行う面と対面する。
【００２０】
ランプハウス１２は下端が開口した容器からなり、内部には１乃至複数の放電ランプ１（図面では３個の放電ランプ）が設けられている。ここで、ランプハウス１２の下端部は基板１０の表面に対して非接触状態で対面しており、ローラコンベア１１による基板１０の搬送高さを調整することによって、基板１０の表面とランプハウス１２とに微小隙間を持たせている。ランプハウス１２には、その上部に不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ₂ ガス）を乾燥状態で供給する窒素ガス供給管１３が接続されている。従って、ランプハウス１２内には所定の圧力でドライ窒素ガスが供給され、内部は酸素を含まない雰囲気下に置かれる。これによって、基板１０の表面近傍に至るまでの間で放電ランプ１から照射される紫外光が減衰するのを抑制している。
【００２１】
１４はドライ洗浄等の処理を行うチャンバであり、ランプハウス１２はこのチャンバ１４内に開口している。また、チャンバ１４はローラコンベア１１の下部を含むものである。そして、チャンバ１４には加湿化不活性ガス供給管１５が接続されており、この加湿化不活性ガス供給管１５からは、水蒸気と窒素ガスとの混合流体からなる加湿化不活性ガスが供給される。この加湿化不活性ガスの供給圧力は、窒素ガス供給配管１３からランプハウス１２内に供給される窒素ガスのガス圧より僅かに低いものとする。これによって、ランプハウス１２の下端部が開口しているが、このランプハウス１２内に加湿化不活性ガスが入り込むことはない。
【００２２】
また、チャンバ１４内に基板１０を導入するために、その一端側に入口部１４ａが、ドライ洗浄された基板１０を搬出するために、他端側に出口部１４ｂが設けられている。これらチャンバ１４における両端の開口部から窒素ガス及び加湿化不活性ガスが外部に放出されないようにするために、チャンバ１４の両端には圧力室１６，１６が形成されており、これらの圧力室１６内には配管１７から供給される加圧空気によりチャンバ１４の内部より僅かに高い圧力状態に保持されている。さらに、チャンバ１４には強制的に排気するための排気管１８が接続されており、これによってチャンバ１４の内部は常に一定の圧力となるように制御される。
【００２３】
なお、圧力室１６は加圧空気を供給するのではなく、配管１７に負圧吸引力を作用させることによって負圧状態にすることもできる。このように、圧力室１６を負圧状態にすると、チャンバ１４の入口部１４ａ及び出口部１４ｂから圧力室１６側にガスが流れることになる。従って、この圧力室１６及び配管１７はチャンバ１４における排気機能を発揮することになり、この場合にはチャンバ１４に排気管１８を接続して設ける必要はない。
【００２４】
ここで、加湿化不活性ガス供給管１５から供給されるのは窒素ガスに水蒸気を含ませたガスであり、このために加湿化不活性ガス供給管１５は不活性ガス加湿装置に接続されている。この不活性ガス加湿装置の具体的な構成としては、例えば図４に示したように構成することができる。図中において、２０は窒素ガスの供給源となる窒素ガスタンクであり、この窒素ガスタンク２０からの供給配管２１は途中で分岐している。一方の分岐配管２１ａは途中に流量調整弁２２及び流量計２３を介して混合容器２４に接続されている。
【００２５】
これに対して、もう一方の分岐配管２１ｂは流量調整弁２５及び流量計２６を経て純水タンク２７の液面下に導かれる。分岐配管２１ｂの純水タンク２７内に浸漬された部分には多数の窒素ガス噴出用の微小孔が形成されている。従って、所定の圧力で窒素ガスが供給されると、純水タンク２７の液面下から窒素ガスが発泡状態となって浮上することになり、その間に水蒸気を発生させ、これによって窒素ガスが水蒸気により加湿されて、加湿化不活性ガスとしての加湿化窒素ガスが生成される。このようにして生成された加湿化窒素ガスは導入管２８を介して混合容器２４内に導かれ、分岐配管２１ａからの窒素ガスと混合されて、ガス中の水蒸気の濃度が調整される。チャンバ１４に接続した加湿化不活性ガス供給管１５は、この混合容器２４に接続されており、この加湿化不活性ガス供給管１５の途中には圧力調整弁２９が装着されている。従って、チャンバ１４内の加湿化窒素ガスの圧力が調整される。
【００２６】
以上のように構成することによって、放電ランプ１を点灯させたランプハウス１２の内部にドライ状態の窒素ガスを供給し、またチャンバ１４内には加湿化窒素ガスを充満させ、実質的に酸素を含まない状態とする。そして、基板１０はローラコンベア１１（所定のピッチ間隔をもって配設した回転軸に複数のローラを取り付けたもの）によって、チャンバ１４の入口部１４ａからチャンバ１４内に導き、このチャンバ１４内で所定の速度で搬送して、ランプハウス１２の下部を通過させる。この時に放電ランプ１から短波長の紫外光が基板１０の表面に照射されて、その表面が洗浄され、かつ濡れ性が改善される。
【００２７】
而して、基板１０の表面及びその近傍には窒素ガスと水との混合流体が存在しており、放電ランプ１から照射される紫外光による放射線の作用によって、水が分解されることになり、その結果として、還元性の活性種［Ｈ・］と酸化性の活性種［・ＯＨ］とが生成される。従って、短波長の紫外光の照射エネルギにより基板１０の表面に付着する有機物質からなる汚染物が分解される。このようにして分解されて低分子化した汚染物は、さらに水の分解生成物によって還元反応と酸化反応とを生じさせる。つまり、基板１０の表面及びその近傍では、単に酸化性活性種［・ＯＨ］の作用による酸化反応だけでなく、還元性活性種［Ｈ・］の作用によって還元反応も生じるので、紫外光により分解された有機物は迅速かつ確実に揮発物質に変換され、この揮発物質はハウジング１４から排気管１８を経て外部に放出される。これによって、基板１０の表面に対してドライ洗浄が行われ、有機汚染物が除去される。また、水蒸気の存在下で短波長の紫外光を基板１０に照射することにより、基板１０の表面における接触角が小さくなる。
【００２８】
このように、基板１０の表面における接触角が小さくなり、濡れ性が改善されることから、後続の工程でシャワー洗浄等を行えば、基板１０に付着する無機物質の汚損物を容易に、しかも完全に除去できることになり、基板１０を極めて清浄な状態にクリーニングできるようになる。また、現像液等の塗布工程の前処理として、基板１０の表面状態の改善を行うことができる。
【００２９】
ここで、前述した第１の実施の形態では、ランプハウスをチャンバに接続して設けたが、装置構成をより簡略化するには、例えば図５に示したように構成することもできる。この図５の本実施の形態では、放電ランプ１をランプハウス１１２で完全に覆うようにしている。そして、このランプハウス１１２の基板１０と対面側に合成石英ガラス等からなる紫外光の透過性が良好な窓ガラス１１２ａを装着する。このような構成を有するランプハウス１１２を用いると、ランプハウス１１２内に封入される不活性ガスは外部に漏れないことから、不活性ガスを所定量封入しておけば良く、常に流入させる必要がなくなる。
【００３０】
そこで、図５に示した装置を用いて基板１０への供給ガスの種類を変えて濡れ性の改善試験を行った。その結果を図６に示す。
【００３１】
ここで、供給ガスとしては、ドライエアと、水蒸気を含む加湿化エアと、ドライ窒素ガスと、水蒸気を含む加湿化窒素ガスとを用いた。加湿化エア及び加湿化窒素ガスは、図４の装置を用いて、管内径が５ｍｍで、直径１ｍｍの微小孔を１０個設けた供給管を純水タンクに挿入して、内部にガスを供給することにより加湿ガスを生成し、この加湿ガスと乾燥状態のガスとを１：１の比率で混合した。そして、基板１０がランプハウス１２の下部位置に配置された時にローラコンベア１１を停止させた状態で処理を行った結果を図６に示す。
【００３２】
図６において、ａはドライエアを用いた時の試験結果、ｂは加湿化エアを用いた時の試験結果、ｃはドライ窒素ガスを用いた時の試験結果、ｄは加湿化窒素ガスを用いた時の試験結果をそれぞれ示す。これらから、同じガスを用いても、ドライ状態と加湿した状態とでは、加湿した方がより迅速に接触角が小さくなる。また、ガスとして空気と窒素ガスとでは、窒素ガスを用いる方が接触角が小さくなる度合いが速くなる。実際に基板１０を洗浄する際には、基板１０を搬送することになり、ランプハウス１２の大きさに応じてローラコンベア１１の搬送速度が設定される。例えば、加湿化窒素ガスを用いると、ランプハウス１２の搬送方向の長さを４５０ｍｍとした時に、３０ｍｍ／ｓｅｃの搬送速度で、紫外光を１５秒程度照射すれば、初期の処理目的が達成できる。
【００３３】
以上のことから、加湿化窒素ガスを基板１０に供給すると、より迅速かつ確実に濡れ性が改善される。また、これと相まって基板１０に付着する有機物に対しては、単に酸化反応だけでなく、還元反応も生じさせるから極めて円滑かつ確実に分解した上で揮発化除去することができる。従って、基板１０の処理を工業的な規模で行う際には極めて有利である。しかも、基板１０を所定の速度で順次チャンバ１４内に送り込むようにするが、チャンバ１４内全体に加湿化窒素ガスに含まれる水蒸気が常時浮遊状態に保持されるから、基板１０の全体をより効率的かつ確実に洗浄及び濡れ性の改善がなされる。
【００３４】
次に、図７に本発明の第３の実施の形態を示す。この実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、放電ランプ１を設けたランプハウス２１２と、基板１０のドライ洗浄等の処理を行うチャンバ２１４とを有するものである。基板１０は、ローラコンベア１１により搬送されて、入口部２１４ａからチャンバ２１４内に導かれ、このチャンバ２１４内において、放電ランプ１から照射される紫外光によりドライ洗浄が行われて、出口部２１４ｂから次の工程に搬送されるようになっている。また、ランプハウス２１２内には窒素ガス供給管２１３が接続されており、チャンバ２１４には加湿化不活性ガス供給管２１５が接続されている。さらに、チャンバ２１４には強制排気を行うための排気管２１８も接続されている。以上の構成については、第１の実施の形態と格別差異はない。
【００３５】
然るに、ランプハウス２１２内には、反射板２００が設けられており、この反射板２００によって、ランプハウス２１２内は、放電ランプ１が設けられた下部領域２１２Ｄと、窒素ガス供給管２１３が接続された上部領域２１２Ｕとに区画形成されている。そして、反射板２００は複数に分割されており、この反射板２００の欠落部は上部領域２１２Ｕから下部領域２１２Ｄにドライ窒素ガスが流通する流路となる。なお、反射板を１枚で構成して、この反射板にスリットやパンチ孔等を形成することによっても、ドライ窒素ガスの流通路を形成することができる。
【００３６】
反射板２００の下部領域２１２Ｄに臨む側の面は鏡面仕上され、あるいは反射膜のコーティングが施された全反射面となっている。従って、放電ランプ１から照射される紫外光のうち、上方に向かう成分は、この反射板２００にほぼ全反射して、基板１０に向けて照射されることになる。ドライ窒素ガスの流通路となる反射板２００の欠落部はほぼ放電ランプ１の真上に位置しており、従ってこの位置には反射面が存在しない。ただし、この方向に向かう紫外光を反射させても、放電ランプ１に遮られる。従って、放電ランプ１から照射される紫外光は殆どロスなく基板１０のドライ洗浄に寄与する。なお、ランプハウス２１２の内面全体に反射膜をコーティングするか、または内壁全体を鏡面仕上げすることによって、さらに基板１０への紫外光の照射効率の向上を図ることができる。
【００３７】
また、反射板２００によりランプハウス２１２内を上部領域２１２Ｕと下部領域２１２Ｄとに区画形成される。従って、窒素ガス配管２１３からランプハウス２１２内に供給される窒素ガスは、一度上部領域２１２内に滞留した上で、複数箇所に分散させた反射板２００の欠落箇所から下部領域２１２Ｄに流入することになる。その結果、放電ランプ１が設けられている下部領域２１２Ｄ全体にほぼ均一な流量及び圧力となるように供給される。特に、窒素ガス配管２１３の開口位置の下部に反射板２００が位置し、この位置には欠落部を存在させないことによって、１本の窒素ガス配管２１３により所定の広がりをもったランプハウス２１２の下部領域２１２Ｄ全体に均一にドライ窒素ガスが及ぶことになる。
【００３８】
さらに、チャンバ２１４には、そのローラコンベア１１の配設部に仕切り板２０１が取り付けられている。この仕切り板２０１は、ローラコンベア１１を構成する各ローラの基板１０への当接部が開口している。また、仕切り板２０１は基板１０の裏面に対しては非接触状態に保たれている。このように、チャンバ２１４に仕切り板２０１を設けることによって、基板１０がチャンバ２１４内に進入時と、チャンバ２１４の出口部２１４ｂから送り出された時とで、チャンバ２１４内の圧力が変動して、加湿化窒素ガスの流れが乱されるのを極力抑制することができる。
【００３９】
ここで、仕切り板２０１はプレートヒータで構成することもできる。このように仕切り板２０１にヒータ機能を持たせると、ローラコンベア１１により搬送される基板１０がチャンバ２１４内で加温されることになる。その結果、基板１０の温度上昇によりその表面におけるドライ洗浄等の処理がより効率的に行われ、処理能力の向上が図られる。
【００４０】
さらに、図８は、本発明の第４の実施の形態を示すものであり、この実施の形態においては、ランプハウス２１２のチャンバ２１４内への開口部に、ランプハウス２１２内のドライ窒素ガス雰囲気と、チャンバ２１４内の加湿化不活性ガス雰囲気との間に境界部を設けるように構成している。この境界部の構成としては、所定の厚みを有する隔離板２０２により構成される。この隔離板２０２は、例えばハニカム構造、格子構造等となっており、その全面にわたって上下に貫通する微小通路を多数有するものであり、かつ各微小通路の内面を含む全体にわたって反射膜をコーティングする等により反射面となっている。
【００４１】
以上のように構成することによって、ランプハウス２１２内のドライ窒素ガスの圧力をチャンバ２１４内より極僅かに高い圧力状態に保持することによって、隔離板２０２を境界として、ランプハウス２１２内のドライ窒素ガス雰囲気と、チャンバ２１４内の加湿化不活性ガス雰囲気とに区画形成でき、ランプハウス２１２内に加湿化不活性ガスが侵入するのを確実に防止できる。しかも、隔離板２０２には多数の微小通路を有し、かつこの隔離板２０２の全体に反射膜がコーティングされているので、この隔離板２０２の厚みをある程度大きくしても、紫外光はこの隔離板２０２の微小通路内を通過し、しかも一部は微小通路内面で反射しながら確実にチャンバ２１４内に導かれる。
【００４２】
さらにまた、図９に示した第５の実施の形態のように、隔離板に代えて、合成石英ガラス等からなる紫外光を透過させる窓ガラス２０３を装着する構成としても良い。この場合には、ランプハウス２１２内には窒素ガス供給管２１３によりドライ窒素ガスを供給するが、このランプハウス２１２は実質的に密閉されているので、ドライ窒素ガスを流し続ける必要はない。
【００４３】
いずれにしろ、これら第３〜第５の実施の形態において、チャンバ２１４の入口部２１４ａ及び出口部２１４ｂに、第１の実施の形態と同様に、圧力室を設けることができる。そして、圧力室を負圧にする場合には、排気管２１８は設ける必要はない。
【００４４】
前述したようにして基板１０のドライ洗浄を行った結果、基板１０の表面から有機汚染物を除去して表面における接触角を低下させることができる。この基板１０のドライ洗浄の後には、例えば図１０に模式的に示した工程を経ることになる。
【００４５】
図１０において、５０は前述したドライ洗浄工程であるが、さらにこのドライ洗浄工程５０の後続の工程としては、ウエット洗浄工程５１が設けられ、さらにウエット洗浄工程５１に続く工程としては乾燥工程５２である。これによって、基板１０の表面を完全に清浄化することができる。
【００４６】
而して、図示したウエット洗浄工程５１では、シャワー５１ａから噴射される超音波加振した純水により基板１０の表面に付着する無機物の汚染物質が除去される。ここで、このウエット洗浄工程５１では、シャワー洗浄以外にも、例えばブラシ等を用いたスクラブ洗浄や、超音波洗浄槽内に浸漬して行うディッピング洗浄等があり、これらの洗浄方式のいずれか１種類でも良いが、複数種類の洗浄方式を組み合わせるようにすることもできる。これによって、基板１０の表面から有機物及び無機物からなる汚染物質はほぼ完全に取り除かれて、基板１０は極めて清浄な状態になるまで洗浄される。また、乾燥工程５２における乾燥方式としては、例えばスピン乾燥方式等もあるが、図示したものにあっては、エアナイフノズル５２ａを用いたエアナイフ効果による乾燥方式が示されている。これによって、基板１０は完全に洗浄・乾燥がなされる。
【００４７】
また、ウエット洗浄及び乾燥を先に行い、ドライ洗浄をその後に行うことも可能である。例えば、現像液等の塗布工程の前処理とする場合においては、まずウエット洗浄により基板１０の表面から汚染物質を除去する。そして、一度このようにして洗浄した基板１０を乾燥させ、さらにドライ洗浄を行うようにする。このドライ洗浄を行うことによって、基板１０の表面状態、つまり接触角の改善を行うことができる。その結果、後続の工程である現像液等の塗膜がむらなく均一に塗布することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、基板の表面における洗浄等の処理精度及び処理効率を向上させる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板処理装置に用いられる誘電体バリア放電ランプの構成説明図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す基板処理装置の概略構成図である。
【図４】不活性ガス加湿装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す基板処理装置の概略構成図である。
【図６】基板への供給ガスの種類を変えて濡れ性の改善試験を行った結果を示すグラフであって、基板を静止状態にして紫外光を照射した時のものである。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す基板処理装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態を示す基板処理装置の要部概略構成図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態を示す基板処理装置の要部概略構成図である。
【図１０】本発明による基板のドライ洗浄行程を含む基板の洗浄・乾燥工程を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１放電ランプ１０基板
１１ローラコンベア１２，１１２，２１２ランプハウス
１３，２１３窒素ガス供給管１４，２１４チャンバ
１４ａ，２１４ａ入口部１４ｂ，２１４ｂ出口部
１５，２１５加湿化不活性ガス供給管１６圧力室
１８，２１８排気管２０窒素ガスタンク
２１供給配管２２流量調整弁
２４混合容器２７純水タンク
２９圧力調整弁５０ドライ洗浄工程
５１ウエット洗浄工程５１ａシャワー
５２乾燥工程５２ａエアナイフノズル
１１２ａ，２０３窓ガラス２００反射板
２０１仕切り板２０２隔離板
２１２Ｕ上部領域２１２Ｄ下部領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention irradiates ultraviolet light onto the surface of glass, semiconductor, resin, ceramics, metal, etc., or a composite substrate such as a liquid crystal panel substrate, a semiconductor wafer, a magnetic disk substrate, an optical disk substrate, etc. The present invention relates to a substrate processing apparatus and a processing method using ultraviolet light irradiation for performing processing such as etching.
[0002]
[Prior art]
For example, a TFT substrate constituting a transparent substrate constituting a liquid crystal panel has a circuit pattern including a transparent electrode or the like formed on its surface by a film forming means. In this substrate manufacturing process, processing such as cleaning and etching is performed on the substrate surface. Such a processing method is generally performed by a wet process method in which a predetermined processing solution is applied or sprayed. However, in recent years, processing such as cleaning and etching of substrates has been performed in a dry process by irradiating with ultraviolet light.
[0003]
In JP-A-5-224167, as a method for cleaning a glass substrate constituting a liquid crystal panel, a method for irradiating the substrate with ultraviolet light prior to performing a wet process using a cleaning liquid is disclosed. It is disclosed. In this known cleaning method, the surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp as a pre-process for cleaning the substrate by spraying a cleaning liquid. Irradiation with ultraviolet light chemically removes organic substances adhering to the surface of the substrate and improves the wettability of the surface, that is, by reducing the contact angle. It is designed to remove dirt efficiently. Here, the ultraviolet light irradiated from the low-pressure mercury lamp has a peak at approximately 185 nm and 254 nm, and organic substances adhering to the substrate surface are removed by the ultraviolet light having such peak wavelength characteristics. Can do.
[0004]
As a mechanism for cleaning organic matter by irradiation with ultraviolet light, the chemical bond in the organic matter is decomposed by the irradiation energy of ultraviolet light to lower the molecular weight and activate the decomposition product. At the same time, ozone is generated by the absorption of ultraviolet light by oxygen in the air, and this ozone is further converted into active oxygen. The activated organic pollutant reacts with oxidative decomposition with active oxygen. Finally to CO _X , H ₂ O, NO _X And the volatiles are removed by being released into the air.
[0005]
By the way, since the wavelength of the ultraviolet light irradiated from the low pressure mercury lamp is 185 nm on the short wavelength side, even if it is an organic substance adhering to the substrate, a substance having a strong chemical bond energy such as a double bond cannot be decomposed. There is. Therefore, in order to clean the substrate more completely, it is necessary to irradiate ultraviolet light having a shorter wavelength.
[0006]
In consideration of the above points, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-196303 proposes a method of using a dielectric barrier discharge lamp and irradiating vacuum ultraviolet light from the discharge lamp onto the substrate surface to dry-clean the workpiece. .
[0007]
Here, the cleaning system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-196303 generates an active oxidative decomposition product by a photochemical reaction using vacuum ultraviolet light and removes organic contaminants adhering to the surface of the substrate. Is. That is, by decomposing a chemical bond constituting an organic substance with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm from a dielectric barrier discharge lamp, the molecular weight is reduced and the decomposition product is activated. At the same time, oxygen in the air is decomposed by the action of ultraviolet light and converted into active oxygen, so that the activated organic pollutant is finally oxidized by this oxidation reaction with active oxygen. _X , H ₂ O, NO _X It is converted to a volatile substance such as the like and removed so as to be released into the air. As a result, the contact angle of the substrate is reduced.
[0008]
However, since ultraviolet light is consumed when decomposing oxygen in the air, the ultraviolet light reaching the substrate surface is exponentially attenuated when the thickness of the air layer between the discharge lamp and the substrate increases. As a result, the ability to activate organic substances on the substrate surface and the ability to generate active oxygen in the vicinity of the substrate surface are reduced, and the ability to remove organic substances is significantly reduced. Moreover, it is an active oxidative decomposition product produced | generated when a fluid containing oxygen is irradiated with vacuum ultraviolet light. Therefore, since only an oxidation reaction occurs with the organic substance adhering to the surface of the substrate, there is a problem that it may not be efficiently removed depending on the type of organic substance that can be removed from the substrate surface.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to improve processing accuracy and processing efficiency such as cleaning on the surface of a substrate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the configuration of the substrate processing apparatus of the present invention includes a lamp house provided so as to face the substrate to be processed conveyed by the conveying means, and is mounted in the lamp house. A dielectric barrier discharge lamp for irradiating the substrate with ultraviolet light, and a humidified inert gas in which an inert gas and water vapor are mixed between the substrate and the dielectric barrier discharge lamp are supplied. A humidified inert gas is supplied from the activated gas generating means and the humidified inert gas generating means, The atmosphere was substantially free of oxygen The lamp house is mounted in the chamber, and the substrate surface is irradiated with ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp in the lamp house in an atmosphere of the humidified inert gas. It is characterized by generating a reducing active species [H.] and an oxidizing active species [.OH].
[0011]
Here, the surface facing the substrate of the lamp house is made of synthetic quartz glass or the like, and a window through which ultraviolet light can be transmitted can be provided. However, when the lamp house is provided in the chamber, the surface facing the substrate of the lamp house is provided. The surface may be opened into this chamber. In this case, an inert gas supply means is provided connected to the lamp house, whereby the inside of the lamp house can be placed in an inert gas atmosphere. The inside of the chamber is a humidified inert gas atmosphere that does not substantially contain oxygen, and an inlet portion of the substrate is provided at one end and an outlet portion is provided at the other end. The lamp house can be opened as it is in the chamber, but an isolation member partitioned into a number of passages through which ultraviolet light is transmitted and inert gas is allowed to flow can also be attached to the opening of the lamp house. An upper region where the opening of the inert gas supply pipe is located in the lamp house, and a dielectric material are provided by reflecting a reflector that reflects ultraviolet light at the upper position of the dielectric barrier discharge lamp in the lamp house. It is desirable that the barrier discharge lamp is divided into a lower region where the barrier discharge lamp is located, and the reflector is provided with a missing portion for allowing the inert gas to flow from the upper region side toward the lower region side.
[0012]
The humidified inert gas generating means is configured to include a humidified inert gas supply means connected to the chamber and supplying a humidified inert gas humidified by including water vapor toward the surface of the substrate. it can. The humidifying inert gas supply means includes a pure water tank and a nitrogen gas supply pipe disposed below the liquid level of the tank and provided with a large number of micropores for jetting nitrogen gas. Can be used. A humidified inert gas introduction pipe is connected to the tank. The introduction pipe is further mixed in the inert gas supply pipe and the mixing container to adjust the water vapor concentration in the gas. The humidified inert gas supply pipe is connected to the chamber, and the humidified inert gas supply pipe is provided with a pressure regulating valve, and the chamber is provided with exhaust means. Can do.
[0013]
On the other hand, the first invention relating to the substrate processing method is a mixture of an inert gas and water vapor. Forming an atmosphere containing fluid and substantially free of oxygen Then, water vapor is decomposed by ultraviolet light irradiated from the dielectric barrier discharge lamp to generate reducing active species [H.] and oxidizing active species [.OH], and the substrate is placed in this atmosphere. The active species [H ·] and the active species [· OH] are brought into contact with the substrate surface.
[0014]
Furthermore, as a second invention relating to the substrate processing method, Substantially free of oxygen, The substrate is transported horizontally in a mixed atmosphere of inert gas and water vapor, and the substrate is irradiated with ultraviolet light emitted from a dielectric barrier discharge lamp to decompose organic substances adhering to the substrate surface, and water vapor Is decomposed to produce reducing active species [H.] and oxidizing active species [.OH], and these active species [H.] and active species [.OH] are reacted with organic decomposition products. The substrate surface is dry-cleaned and the contact angle is reduced, and then wet cleaning is performed by supplying a cleaning liquid to the substrate, and the substrate after the wet cleaning is further dried. To do.
[0015]
Furthermore, the third invention related to the substrate processing method is a mixture of an inert gas and water vapor. Contains fluid and is substantially free of oxygen The substrate is transported horizontally in the atmosphere, and the substrate is irradiated with ultraviolet light emitted from a dielectric barrier discharge lamp to decompose organic substances adhering to the substrate surface, and water vapor is decomposed to reduce the activity. Species [H.] and oxidizing active species [.OH] are generated, and the active species [H.] and active species [.OH] are reacted with organic decomposition products to dry-clean the substrate surface. At the same time, the contact angle is reduced, and then wet cleaning is performed by supplying a cleaning liquid to the substrate, and the substrate after the wet cleaning is dried.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 and FIG. 2 show a schematic configuration of a dielectric barrier discharge lamp (hereinafter simply referred to as a discharge lamp) used in the substrate processing apparatus of the present invention.
[0017]
In these figures, 1 is a discharge lamp. The discharge lamp 1 is composed of a quartz glass tube 4 formed in an annular shape from an inner tube portion 2 and an outer tube portion 3 which are integrally formed of quartz glass. The inside of this quartz glass tube 4 becomes a sealed discharge space 5. Inside the inner tube portion 2, a metal electrode 6 made of a cylindrical metal plate is fixedly provided on the inner tube portion 2. A wire mesh electrode 7 is provided on the outer peripheral surface of the outer tube portion 3. An AC power supply 8 is connected between the metal electrode 6 and the wire mesh electrode 7. Further, the inner pipe part 2 is used as a passage for cooling fluid (for example, cooling water) for cooling the metal electrode 6.
[0018]
A discharge gas is sealed inside the quartz glass tube 4, and when an alternating high voltage is applied between the metal electrode 6 and the wire mesh electrode 7, the dielectric between the inner tube portion 2 and the outer tube portion 3 is applied. Discharge plasma (dielectric barrier discharge) is generated, and the discharge plasma excites atoms of the discharge gas to enter a plasma discharge state. Then, when returning from the plasma discharge state to the ground state, plasma discharge light emission occurs. The emission spectrum at this time varies depending on the discharge gas sealed in the quartz glass tube 4, but when xenon (Xe) gas is used, it emits monochromatic light having a center wavelength of 172 nm. If argon (Ar) gas is used as the discharge gas, the center of the emission wavelength is 126 nm, which is shorter than the wavelength of the low-pressure mercury lamp. And since the metal electrode 6 functions as a reflecting plate, and the metal mesh electrode 7 functions as a substantially transparent electrode, this short wavelength ultraviolet light is irradiated from the outer tube 3 side. In this case, the xenon gas filling pressure is set to about 350 Torr, for example.
[0019]
Next, FIG. 3 shows a schematic configuration of a cleaning device for a transparent substrate that constitutes, for example, a liquid crystal display panel using the above-described discharge lamp 1. In the figure, reference numeral 10 denotes a substrate as an object to be cleaned. The substrate 10 is made of, for example, a thin plate made of glass, semiconductor, synthetic resin, ceramics, metal, etc., and has a square shape or a circular shape as a planar shape. The substrate 10 is transported, for example, by a roller conveyor 11 in the direction indicated by the arrow in the drawing as the transport means, and during this time, the surface of the substrate 10 is dry cleaned. For this purpose, a lamp house 12 is provided at a predetermined position on the conveyance path by the roller conveyor 11. The lamp house 12 faces the surface on which the cleaning process is performed when the substrate 10 is conveyed by the roller conveyor 11.
[0020]
The lamp house 12 is composed of a container having an open bottom, and one or more discharge lamps 1 (three discharge lamps in the drawing) are provided inside. Here, the lower end portion of the lamp house 12 faces the surface of the substrate 10 in a non-contact state, and the surface of the substrate 10 and the lamp house 12 are adjusted by adjusting the conveyance height of the substrate 10 by the roller conveyor 11. And have a small gap. The lamp house 12 has a nitrogen gas (N ₂ A nitrogen gas supply pipe 13 that supplies gas) in a dry state is connected. Accordingly, dry nitrogen gas is supplied into the lamp house 12 at a predetermined pressure, and the interior is placed in an atmosphere containing no oxygen. This suppresses the attenuation of the ultraviolet light emitted from the discharge lamp 1 until it reaches the vicinity of the surface of the substrate 10.
[0021]
Reference numeral 14 denotes a chamber for performing a process such as dry cleaning, and the lamp house 12 is opened in the chamber 14. The chamber 14 includes the lower part of the roller conveyor 11. A humidified inert gas supply pipe 15 is connected to the chamber 14, and a humidified inert gas made of a mixed fluid of water vapor and nitrogen gas is supplied from the humidified inert gas supply pipe 15. The The supply pressure of the humidified inert gas is slightly lower than the gas pressure of the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply pipe 13 into the lamp house 12. As a result, the lower end of the lamp house 12 is open, but the humidified inert gas does not enter the lamp house 12.
[0022]
Moreover, in order to introduce | transduce the board | substrate 10 in the chamber 14, the inlet part 14a is provided in the one end side, and the outlet part 14b is provided in the other end side in order to carry out the board | substrate 10 dry-cleaned. In order to prevent the nitrogen gas and the humidified inert gas from being released to the outside from the openings at both ends of these chambers 14, pressure chambers 16, 16 are formed at both ends of the chamber 14. The inside of the chamber 14 is maintained at a slightly higher pressure by pressurized air supplied from the pipe 17. Further, an exhaust pipe 18 for forcibly exhausting the chamber 14 is connected to the chamber 14, whereby the inside of the chamber 14 is controlled to be always at a constant pressure.
[0023]
The pressure chamber 16 can be brought into a negative pressure state by supplying a negative pressure suction force to the pipe 17 instead of supplying pressurized air. Thus, when the pressure chamber 16 is in a negative pressure state, gas flows from the inlet portion 14a and the outlet portion 14b of the chamber 14 to the pressure chamber 16 side. Therefore, the pressure chamber 16 and the pipe 17 exhibit an exhaust function in the chamber 14. In this case, it is not necessary to connect the exhaust pipe 18 to the chamber 14.
[0024]
Here, what is supplied from the humidified inert gas supply pipe 15 is a gas obtained by adding water vapor to nitrogen gas. For this purpose, the humidified inert gas supply pipe 15 is connected to an inert gas humidifier. Yes. As a specific configuration of the inert gas humidifier, for example, it can be configured as shown in FIG. In the figure, reference numeral 20 denotes a nitrogen gas tank serving as a supply source of nitrogen gas, and a supply pipe 21 from the nitrogen gas tank 20 branches in the middle. One branch pipe 21 a is connected to the mixing container 24 through a flow rate adjusting valve 22 and a flow meter 23 on the way.
[0025]
On the other hand, the other branch pipe 21 b is led under the liquid level of the pure water tank 27 through the flow rate adjusting valve 25 and the flow meter 26. A number of minute holes for jetting nitrogen gas are formed in the portion of the branch pipe 21b immersed in the pure water tank 27. Accordingly, when nitrogen gas is supplied at a predetermined pressure, the nitrogen gas is foamed and floats from below the liquid surface of the pure water tank 27, and water vapor is generated in the meantime. Is humidified to generate humidified nitrogen gas as a humidified inert gas. The humidified nitrogen gas thus generated is introduced into the mixing container 24 through the introduction pipe 28 and mixed with the nitrogen gas from the branch pipe 21a to adjust the concentration of water vapor in the gas. The humidified inert gas supply pipe 15 connected to the chamber 14 is connected to the mixing container 24, and a pressure regulating valve 29 is mounted in the middle of the humidified inert gas supply pipe 15. Therefore, the pressure of the humidified nitrogen gas in the chamber 14 is adjusted.
[0026]
By configuring as described above, dry nitrogen gas is supplied to the inside of the lamp house 12 where the discharge lamp 1 is turned on, and the chamber 14 is filled with humidified nitrogen gas, so that oxygen is substantially added. Do not include. The substrate 10 is guided into the chamber 14 from the inlet 14a of the chamber 14 by a roller conveyor 11 (with a plurality of rollers attached to a rotating shaft arranged at a predetermined pitch interval). It is conveyed at a speed and passes through the lower part of the lamp house 12. At this time, ultraviolet light having a short wavelength is irradiated from the discharge lamp 1 onto the surface of the substrate 10 to clean the surface and improve wettability.
[0027]
Thus, a mixed fluid of nitrogen gas and water exists on the surface of the substrate 10 and in the vicinity thereof, and water is decomposed by the action of radiation by the ultraviolet light irradiated from the discharge lamp 1. As a result, reducing active species [H.] and oxidizing active species [.OH] are generated. Therefore, contaminants made of organic substances adhering to the surface of the substrate 10 are decomposed by the irradiation energy of the ultraviolet light having a short wavelength. The contaminants thus decomposed and reduced in molecular weight further cause a reduction reaction and an oxidation reaction by the decomposition product of water. That is, on the surface of the substrate 10 and in the vicinity thereof, not only the oxidation reaction due to the action of the oxidizing active species [· OH] but also the reduction reaction occurs due to the action of the reducing active species [H ·]. The organic matter is quickly and reliably converted into a volatile substance, and the volatile substance is discharged from the housing 14 through the exhaust pipe 18 to the outside. Thereby, dry cleaning is performed on the surface of the substrate 10 to remove organic contaminants. Further, by irradiating the substrate 10 with ultraviolet light having a short wavelength in the presence of water vapor, the contact angle on the surface of the substrate 10 is reduced.
[0028]
As described above, the contact angle on the surface of the substrate 10 is reduced and the wettability is improved. Therefore, if shower cleaning or the like is performed in the subsequent process, the inorganic contaminants adhered to the substrate 10 can be easily removed. The substrate 10 can be completely removed, and the substrate 10 can be cleaned to an extremely clean state. Moreover, the surface state of the substrate 10 can be improved as a pretreatment for the application step of the developer or the like.
[0029]
Here, in the first embodiment described above, the lamp house is connected to the chamber. However, in order to further simplify the apparatus configuration, for example, a configuration as shown in FIG. 5 may be used. In the present embodiment of FIG. 5, the discharge lamp 1 is completely covered with the lamp house 112. Then, a window glass 112a made of synthetic quartz glass or the like and having good ultraviolet light permeability is mounted on the side facing the substrate 10 of the lamp house 112. When the lamp house 112 having such a configuration is used, the inert gas sealed in the lamp house 112 does not leak to the outside. Therefore, a predetermined amount of the inert gas needs to be sealed and it is necessary to always flow in. Disappear.
[0030]
Therefore, a wettability improvement test was performed by changing the type of gas supplied to the substrate 10 using the apparatus shown in FIG. The result is shown in FIG.
[0031]
Here, as supply gas, dry air, humidified air containing water vapor, dry nitrogen gas, and humidified nitrogen gas containing water vapor were used. The humidified air and humidified nitrogen gas are supplied into the pure water tank by using the apparatus shown in FIG. 4 by inserting a supply pipe having a pipe inner diameter of 5 mm and 10 micro holes with a diameter of 1 mm into a pure water tank. Thus, a humidified gas was generated, and the humidified gas and the dried gas were mixed at a ratio of 1: 1. FIG. 6 shows the result of processing performed when the roller conveyor 11 is stopped when the substrate 10 is disposed at the lower position of the lamp house 12.
[0032]
In FIG. 6, a is a test result when dry air is used, b is a test result when humidified air is used, c is a test result when dry nitrogen gas is used, and d is humidified nitrogen gas. Each time test result is shown. From these, even if the same gas is used, the contact angle becomes smaller more rapidly when humidified in the dry state and the humidified state. In addition, when air and nitrogen gas are used as the gas, the degree to which the contact angle becomes smaller is faster when nitrogen gas is used. When actually cleaning the substrate 10, the substrate 10 is transferred, and the transfer speed of the roller conveyor 11 is set according to the size of the lamp house 12. For example, when humidified nitrogen gas is used, when the length of the lamp house 12 in the transport direction is 450 mm, the initial processing purpose can be achieved by irradiating with ultraviolet light at a transport speed of 30 mm / sec for about 15 seconds. .
[0033]
From the above, when the humidified nitrogen gas is supplied to the substrate 10, the wettability is improved more quickly and reliably. In addition, the organic substances adhering to the substrate 10 coupled with this cause not only an oxidation reaction but also a reduction reaction, so that they can be volatilized and removed after being decomposed very smoothly and reliably. Therefore, it is extremely advantageous when processing the substrate 10 on an industrial scale. In addition, the substrate 10 is sequentially fed into the chamber 14 at a predetermined speed. However, since the water vapor contained in the humidified nitrogen gas is always kept in a floating state in the entire chamber 14, the entire substrate 10 is more efficient. Cleaning and wettability can be improved efficiently and reliably.
[0034]
Next, FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, as in the first embodiment, the lamp house 212 provided with the discharge lamp 1 and the chamber 214 for performing processing such as dry cleaning of the substrate 10 are provided. The substrate 10 is transported by the roller conveyor 11 and guided into the chamber 214 from the inlet portion 214a. In this chamber 214, dry cleaning is performed by the ultraviolet light irradiated from the discharge lamp 1, and the substrate 214 is discharged from the outlet portion 214b. It is conveyed to the next process. A nitrogen gas supply pipe 213 is connected to the lamp house 212, and a humidified inert gas supply pipe 215 is connected to the chamber 214. Further, an exhaust pipe 218 for performing forced exhaust is connected to the chamber 214. About the above structure, there is no exceptional difference with 1st Embodiment.
[0035]
However, the reflecting plate 200 is provided in the lamp house 212, and the reflecting plate 200 connects the lower region 212 </ b> D in which the discharge lamp 1 is provided and the nitrogen gas supply pipe 213 to the inside of the lamp house 212. The upper region 212U is partitioned. And the reflecting plate 200 is divided | segmented into plurality, The missing part of this reflecting plate 200 becomes a flow path through which dry nitrogen gas distribute | circulates from the upper area | region 212U to the lower area | region 212D. The flow path for dry nitrogen gas can also be formed by forming a single reflector and forming slits, punch holes, etc. in the reflector.
[0036]
The surface facing the lower region 212D of the reflector 200 is a mirror-finished surface or a total reflection surface coated with a reflective film. Accordingly, the upward component of the ultraviolet light emitted from the discharge lamp 1 is almost totally reflected by the reflecting plate 200 and is emitted toward the substrate 10. The missing part of the reflecting plate 200 that becomes the flow path of the dry nitrogen gas is located almost directly above the discharge lamp 1, and therefore there is no reflecting surface at this position. However, even if the ultraviolet light traveling in this direction is reflected, it is blocked by the discharge lamp 1. Therefore, the ultraviolet light irradiated from the discharge lamp 1 contributes to the dry cleaning of the substrate 10 with almost no loss. In addition, the irradiation efficiency of the ultraviolet light to the board | substrate 10 can further be aimed at by coating a reflection film on the whole inner surface of the lamp house 212, or mirror-finishing the whole inner wall.
[0037]
Further, the interior of the lamp house 212 is partitioned into an upper region 212U and a lower region 212D by the reflector 200. Therefore, the nitrogen gas supplied into the lamp house 212 from the nitrogen gas pipe 213 once stays in the upper region 212 and then flows into the lower region 212D from the missing portions of the reflector 200 dispersed in a plurality of locations. become. As a result, it is supplied so as to obtain a substantially uniform flow rate and pressure throughout the lower region 212D where the discharge lamp 1 is provided. In particular, the reflector 200 is located below the opening position of the nitrogen gas pipe 213, and the lower part of the lamp house 212 having a predetermined spread by one nitrogen gas pipe 213 is not present at this position. The dry nitrogen gas reaches the entire region 212D uniformly.
[0038]
Further, a partition plate 201 is attached to the chamber 214 at a portion where the roller conveyor 11 is disposed. In the partition plate 201, contact portions of the rollers constituting the roller conveyor 11 with respect to the substrate 10 are opened. Further, the partition plate 201 is kept in a non-contact state with respect to the back surface of the substrate 10. Thus, by providing the partition plate 201 in the chamber 214, the pressure in the chamber 214 varies between when the substrate 10 enters the chamber 214 and when the substrate 10 is sent out from the outlet 214b of the chamber 214. It is possible to suppress the disturbance of the flow of the humidified nitrogen gas as much as possible.
[0039]
Here, the partition plate 201 can also be comprised with a plate heater. As described above, when the partition plate 201 has a heater function, the substrate 10 transported by the roller conveyor 11 is heated in the chamber 214. As a result, processing such as dry cleaning on the surface of the substrate 10 is more efficiently performed due to the temperature rise of the substrate 10, and the processing capability is improved.
[0040]
Further, FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a dry nitrogen gas atmosphere in the lamp house 212 is formed at the opening into the chamber 214 of the lamp house 212. And a humidified inert gas atmosphere in the chamber 214. The boundary portion is constituted by a separator 202 having a predetermined thickness. The separator 202 has, for example, a honeycomb structure, a lattice structure, etc., and has a large number of fine passages penetrating vertically over the entire surface thereof, and a reflective film is coated over the entire surface including the inner surface of each fine passage. The reflection surface.
[0041]
By configuring as described above, the pressure of the dry nitrogen gas in the lamp house 212 is maintained at a pressure slightly higher than that in the chamber 214, so that the dry nitrogen in the lamp house 212 is separated from the separator 202 as a boundary. A partition can be formed between the gas atmosphere and the humidified inert gas atmosphere in the chamber 214, and the humidified inert gas can be reliably prevented from entering the lamp house 212. In addition, since the separator plate 202 has a large number of minute passages and the entire separator plate 202 is coated with a reflective film, even if the thickness of the separator plate 202 is increased to some extent, the ultraviolet light is isolated. It passes through the minute passage of the plate 202, and a part thereof is surely guided into the chamber 214 while being reflected by the inner surface of the minute passage.
[0042]
Furthermore, as in the fifth embodiment shown in FIG. 9, a window glass 203 made of synthetic quartz glass or the like that transmits ultraviolet light may be mounted instead of the separator. In this case, the dry nitrogen gas is supplied into the lamp house 212 through the nitrogen gas supply pipe 213. However, since the lamp house 212 is substantially sealed, it is not necessary to keep the dry nitrogen gas flowing.
[0043]
In any case, in the third to fifth embodiments, a pressure chamber can be provided in the inlet portion 214a and the outlet portion 214b of the chamber 214 as in the first embodiment. And when making a pressure chamber into a negative pressure, it is not necessary to provide the exhaust pipe 218. FIG.
[0044]
As a result of performing dry cleaning of the substrate 10 as described above, organic contaminants can be removed from the surface of the substrate 10 to reduce the contact angle on the surface. After the dry cleaning of the substrate 10, for example, a process schematically shown in FIG. 10 is performed.
[0045]
In FIG. 10, reference numeral 50 denotes the above-described dry cleaning process. Further, as a process subsequent to the dry cleaning process 50, a wet cleaning process 51 is provided, and a process following the wet cleaning process 51 is a drying process 52. is there. Thereby, the surface of the substrate 10 can be completely cleaned.
[0046]
Thus, in the illustrated wet cleaning step 51, the inorganic contaminants adhering to the surface of the substrate 10 are removed by the ultrasonically excited pure water sprayed from the shower 51a. Here, in this wet cleaning step 51, in addition to shower cleaning, there are scrub cleaning using a brush or the like, dipping cleaning performed by immersion in an ultrasonic cleaning tank, and any one of these cleaning methods. Different types may be used, but multiple types of cleaning methods may be combined. As a result, contaminants composed of organic substances and inorganic substances are almost completely removed from the surface of the substrate 10, and the substrate 10 is cleaned until it becomes extremely clean. In addition, as a drying method in the drying step 52, for example, there is a spin drying method or the like, but in the illustrated one, a drying method by an air knife effect using an air knife nozzle 52a is shown. Thereby, the substrate 10 is completely cleaned and dried.
[0047]
It is also possible to perform wet cleaning and drying first, followed by dry cleaning. For example, in the case of a pretreatment for a coating process of a developer or the like, first, contaminants are removed from the surface of the substrate 10 by wet cleaning. Then, the substrate 10 thus cleaned once is dried and further subjected to dry cleaning. By performing this dry cleaning, the surface state of the substrate 10, that is, the contact angle can be improved. As a result, a coating film such as a developer, which is a subsequent process, can be uniformly applied.
[0048]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, there are effects such as improvement of processing accuracy and processing efficiency such as cleaning on the surface of the substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of a dielectric barrier discharge lamp used in a substrate processing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an inert gas humidifier.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the results of a wettability improvement test performed by changing the type of gas supplied to the substrate, and is when the substrate is placed in a stationary state and irradiated with ultraviolet light.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a main part of a substrate processing apparatus showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of main parts of a substrate processing apparatus showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a substrate cleaning / drying process including a substrate dry cleaning process according to the present invention;
[Explanation of symbols]
1 Discharge lamp 10 Substrate
11 Roller conveyor 12, 112, 212 Lamp house
13,213 Nitrogen gas supply pipe 14,214 Chamber
14a, 214a inlet 14b, 214b outlet
15,215 Humidified inert gas supply pipe 16 Pressure chamber
18, 218 Exhaust pipe 20 Nitrogen gas tank
21 Supply piping 22 Flow control valve
24 Mixing container 27 Pure water tank
29 Pressure regulating valve 50 Dry cleaning process
51 Wet cleaning process 51a Shower
52 Drying process 52a Air knife nozzle
112a, 203 Window glass 200 Reflector
201 Partition plate 202 Separator plate
212U Upper area 212D Lower area

Claims

A lamp house provided so as to face the substrate to be processed conveyed by the conveying means;
A dielectric barrier discharge lamp mounted in the lamp house for irradiating the substrate with ultraviolet light, and
Humidified inert gas generating means for supplying a humidified inert gas obtained by mixing an inert gas and water vapor between the substrate and the dielectric barrier discharge lamp;
A humidified inert gas is supplied from the humidified inert gas generating means , and a chamber having an atmosphere substantially free of oxygen is provided.
The lamp house is mounted in the chamber, and the substrate surface is irradiated with ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp in the lamp house in an atmosphere of the humidified inert gas, thereby reducing the reducing activity. A substrate processing apparatus characterized in that the seed [H ·] and the oxidizing active species [· OH] are generated.

The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate is any one of a glass substrate, a synthetic resin substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, and one or more composite substrates thereof.

2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the humidified inert gas is a mixed fluid of pure water vapor and nitrogen gas.

The lamp house is provided in a predetermined chamber having a humidified inert gas atmosphere inside, and the chamber has a configuration in which an inlet portion of the substrate is provided at one end and an outlet portion is provided at the other end. The substrate processing apparatus according to claim 1.

2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the conveying means is constituted by a roller conveyor, and the roller conveyor is also arranged in the chamber.

A partition plate is provided in the chamber at a lower position on the surface of the substrate transported by the roller conveyor so as to be in a non-contact state with respect to the substrate, and the partition plate includes the roller conveyor in the chamber. 6. The substrate processing apparatus according to claim 5, wherein a portion of the contact surface to the substrate is opened.

The substrate processing apparatus according to claim 6, wherein the partition plate is configured by a plate heater.

5. The substrate processing apparatus according to claim 4, wherein the lamp house is provided so as to be opened in the chamber, and an inert gas supply means is connected to the lamp house.

The inert gas supply means comprises an inert gas supply pipe connected to the upper surface of the lamp house, and a reflector for reflecting ultraviolet light is disposed at the upper position of the dielectric barrier discharge lamp inside the lamp house. By doing so, the lamp house is partitioned into an upper region in which the opening of the inert gas supply pipe is located and a lower region in which the dielectric barrier discharge lamp is located, and the reflector has the upper region. 9. The substrate processing apparatus according to claim 8, wherein a missing portion for allowing an inert gas to flow from the side toward the lower region side is provided.

The humidified inert gas generating means includes a humidified inert gas supply means that is connected to the chamber and supplies humidified inert gas that has been humidified by containing water vapor toward the surface of the substrate. The substrate processing apparatus according to claim 8.

The substrate processing apparatus according to claim 10, wherein the humidified inert gas supply means supplies the humidified inert gas toward a position before the substrate is directed to the lamp house.

The supply pressure of the inert gas from the inert gas supply means into the lamp house is higher than the supply pressure of the humidified inert gas by the humidified inert gas supply means. 9. Substrate processing apparatus.

The humidified inert gas supply means includes a pure water tank and a nitrogen gas supply pipe disposed below the liquid level of the tank and provided with a large number of fine holes for nitrogen gas ejection. The substrate processing apparatus according to claim 9.

A humidified inert gas introduction pipe is connected to the tank, and the introduction pipe is further mixed in the inert gas supply pipe and the mixing container to adjust the water vapor concentration in the gas. 14. The substrate processing apparatus according to claim 13, wherein a humidified inert gas supply pipe is connected to the chamber.

15. The substrate processing apparatus according to claim 14, wherein a pressure adjusting valve is provided in the humidified inert gas supply pipe, and an exhaust means is connected to the chamber.

The substrate processing apparatus according to claim 4, wherein the lamp house is configured to be sealed by providing a window that transmits ultraviolet light on a surface facing the substrate.

The substrate processing apparatus according to claim 16, wherein the window is made of quartz glass.

The lamp house is provided with an isolation member having a predetermined thickness in which a large number of micro passages are formed on a surface facing the substrate, and a reflection film is formed on the entire surface of the isolation member including the inner walls of the micro passages. 9. The substrate processing apparatus according to claim 8, wherein

The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein an inner surface of the lamp house is configured to be a reflecting surface that reflects ultraviolet light.

An atmosphere containing a mixed fluid of an inert gas and water vapor and substantially free of oxygen is formed, and water vapor is decomposed by ultraviolet light irradiated from a dielectric barrier discharge lamp, thereby reducing active species [H .] And oxidizing active species [.OH] are generated, the substrate is placed in this atmosphere, and these active species [H.] and active species [.OH] are brought into contact with the substrate surface. Substrate processing method.

It contains a mixed fluid of inert gas and water vapor, transports the substrate horizontally in an atmosphere substantially free of oxygen, and irradiates the substrate with ultraviolet light emitted from a dielectric barrier discharge lamp. By decomposing organic substances adhering to the substrate surface and decomposing water vapor, reducing active species [H.] and oxidizing active species [.OH] are generated. These active species [H.], active species A substrate processing method comprising reacting [.OH] with an organic decomposition product.

The substrate is transported horizontally in an atmosphere containing a mixed fluid of inert gas and water vapor and substantially free of oxygen, and the substrate is irradiated with ultraviolet light emitted from a dielectric barrier discharge lamp. The organic substances adhering to the surface are decomposed and the water vapor is decomposed to generate reducing active species [H.] and oxidizing active species [.OH]. These active species [H.], active species [. OH] reacts with decomposition products of organic substances to dry-clean the substrate surface and reduce the contact angle, and then perform wet cleaning by supplying a cleaning solution to the substrate. A substrate processing method comprising drying a substrate.

A substrate is manufactured by using the substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 19, or by using the substrate processing method according to any one of claims 20 to 22. Substrate manufacturing method.