JPH02139915A - 乾式表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体基板、フォトマスク用基板液晶表示用
基板など（以下、総称して「基板」という）の表面にあ
る有機物をオゾンガスを利用して分解除去する乾式表面
処理装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、上記乾式表面処理装置として、基板のエツチング
後に基板表面のフォトレジスト膜を除去するのに使用さ
れるアッシャ−（レジスト灰化袋りや、基板のエツチン
グ前にフォトレジスト膜の表層を薄く除去するのに使用
されるディスカマ−や、基板表面の指紋やバクテリアな
どの有機物を除去するのに使用される有機物除去装置な
どが知られている。

以下に、従来の乾式表面処理装置の二つの構成例を説明
する。

第１の従来例は、例えば特開昭６２−２９０１３４号公
報に記載されている。この装置は、第４図（ａ）に示す
ように、所定温度に加熱された基板載置台５１の上に基
板Ｗを載置し、この基板Ｗの略中心上に若干の間隙を隔
てて設けられたノズル５２から、０１（オゾン）を含む
ガスを基板面に噴出している。

０、が主として熱分解されることによって、０（酸素）
ラジカルが生成され、この０ラジカルによって基板面の
有機物がＣｏ、、Ｈ，Ｏなどの気体に分解されて排出さ
れる。

第２の従来例は、例えば特開昭６２−１６５９２５号公
報に記載されている。この装置は、第４図（ｂ）に示す
ように、ノズル５２と基板Ｗとの間に、多数のガス噴出
用孔５３が開けられた整流板５４を配設し、このガス噴
出用孔５３を介して基板面にオゾン含有ガスを噴出して
いる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上述した第１および第２の従来例によれ
ば、基板中心部の有機物除去速度が基板周辺部に比較し
て速くなり、基板面の有機物を均一に除去することがで
きず、基板上に有機物残りが発生したりするなどの問題
点がある。第５図（ａ）は第１の従来例によってフォト
レジスト膜をアッシングしたときのレンジスト残渣厚み
の分布例、第５図伽）は第２の従来例のレジスト残渣厚
みの分布例である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、基板面上の有機物を均一に除去することができる装
置を、比較的に簡単な構成によって実現することを目的
としている。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者は、上記従来例の問題点を次のように考察して
、本発明に至った。

基板面上の有機物除去速度に影響を与える要因としては
、基板の単位面積当たりに供給されるオゾン含有ガス量
、ガス中のオゾン含有量、基板表面温度などその他各種
要因がある。第１の従来例の場合、ノズル５２の直下に
あたる基板Ｗの中央部分に単位面積あたり最も多くのオ
ゾン含有ガスが供給され、また、オゾン含有ガスの噴出
直下部分は基板表面の温度低下が著しいと考えられる。

そして、基板周辺に近くなるに従い、基板の単位面積当
たりのオゾン含有ガスの供給量は少なくなり、また、オ
ゾン含有ガスの吹き付けによる温度低下も少なくなると
考えられる。このように、基板Ｗの中央部と周辺部とで
は、有機物除去速度に影響を与える条件値が大きく異な
り、その結果として、第１の従来例では、基板中央部分
の有機物除去速度が、基板周辺部分のそれに比較して速
くなったものと考えられる。

第２の従来例の場合、基板表面に均等にオゾン含有ガス
を噴出させるために、整流板５４に多数のガス噴出用孔
５３を散在させているが、第５図（ハ）の結果から理解
できるように、整流板５４の全面にガス噴出用孔５３を
均等に散在させたのでは、むしろ有機物除去速度を基板
全面にわたって均一にすることができない。

以上のことから、ガス噴出用孔を整流板に均等に散在さ
せるのではな（、基板中央部と周辺部との間の適当な位
置に設けることによって、基板中央部と基板周辺部とに
おける有機物除去速度に係る要因を揃えることができる
ものと考えられる。

そこで、整流板に開けるガス噴出孔の位置を検討した結
果、基板半径をＲとした場合、整流板の中心から半径Ｒ
１５〜２Ｒ／３の範囲内に、ガス噴出用孔を開けた場合
に、最も均一な有機物除去速度が得られることが分かっ
た。

したがって、本発明は、被処理基板が載置され、この基
板を所定の温度に加熱する基板載置台と、前記基板！１
１台に載置された基板全体を覆うように、この基板に対
して平行に近接配置された整流板と、前記整流板を介し
てオゾン含有ガスを基板面に供給するオゾン含有ガス供
給手段と、前記基板載置台と前記整流板とを相対回転さ
せる回転手段とを備えた乾式表面処理装置において、前
記整流板には、その中心から半径Ｒ１５〜２Ｒ／３（但
し、Ｒは基板半径）の範囲内にのみ、ガス噴出用孔が開
けられていることを特徴としている。

〈作用〉 本発明によれば、整流板に、その中心から半径Ｒ１５〜
２Ｒ／３（但し、Ｒは基板半径）の範囲内にのみ、オゾ
ン含有ガス噴出用の孔を開設し、基板載置台に載置され
た基板と、前記整流板とを相対回転しつつ、前記ガス噴
出孔を介してオゾン含有ガスを基板に向けて噴出してい
るので、基板の中心部から周辺部にかけて、有機物除去
速度に影響を与える基板単位面積当たりのオゾン含有ガ
ス供給量や基板表面の温度低下などの条件がほぼ均等に
なり、その結果、均一な有機物除去速度が得られる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は乾式表面処理装置の全体的な概略構成図である
。

周壁部１ａと底板部１ｂとからなる処理室１の内部に、
基板載置台としてのスピンチャック２があり、このスピ
ンチャック２の上面に基板Ｗが載Ｉされる。スピンチャ
ック２には、基板加熱用のヒータが内蔵されている。ス
ピンチャック２の回転軸３は、底板部１ｂに固定された
軸受部４に回転のみ自在に支持されている。軸受部４の
下端から延び出た回転軸３がモータ５によってベルト駆
動されることにより、スピンチャック２が高速で回転さ
れるようになっている。スピンチャック２を回転駆動す
るためのモータ５などの機構は、本発明における基板載
置台（スピンチャック２）と、後述する整流板９ｅとを
相対回転させるための回転手段に相当する。

処理室１内には、スピンチャック２への基板Ｗの載せ降
ろしを補助するためのりフタ−６が設けられている。リ
フター６は、スピンチャック２の周面に形成された切欠
き（図示せず）に沿って下方から挿抜状に上下動される
複数本のりフタ−ロッド６ａと、各リフターロッド６ａ
を支持する支持プレート６ｂとから構成されている。支
持プレート６ｂは、底板部１ｂに固定された軸受部７を
通って、エアーシリンダ８のピストンロッドに連結され
ており、このエアーシリンダ８の伸縮によってリフター
６が上下動するように構成されている。

スピンチャック２の上方には、上下動自在で下降によっ
て処理室ｌの上方開口部ＩＣを閉じる蓋体９が配置され
ている。

蓋体９は、それぞれ水平に配置された天板９ａと、透明
板９ｂと、上下に対向して流路９Ｃを形成する石英製の
薄板９ｄと同じく石英製の整流板９ｅと、整流板９ｅの
下面に取り付けられた筒体９ｆなどから構成されている
。整流板９ｅには流路９ｃに連通ずるガス噴出用孔９ｇ
が形成されている。ガス噴出用孔９ｇが開設される、整
流板９ｅ上の位置については、後に説明する。

透明板９ｂと薄板９ｄとの間隙には紫外線照射ランプ１
０が配置されている。この紫外線照射ランプ１０は、０
ラジカルの生成を補助するために設けられているので、
本発明において、必ずしも必要なものではない。

蓋体９の天板９ａには、基板Ｗからの有機物の分解除去
の完了を検出するための反射式の光検知器１１が取り付
けられている。この光検知器１１は、基板Ｗに光を照射
し、有機物表面からの反射光と基板Ｗ表面からの反射光
との干渉（位相のずれ）をもって有機物の分解除去の状
態を検知し、干渉がなくなったときに分解除去完了を検
出するものである。

処理室１や蓋体９などはハウジング１２によって覆われ
ており、このハウジング１２の底板下面に取り付けられ
た複数個のエアーシリンダ１３のピストンロッド１３ａ
を蓋体９に連結することにより、エアーシリンダ１３の
伸縮によって蓋体９が上下動するように構成されている
。なお、第１図では、蓋体９が上昇し処理室ｌの上方開
口部ＩＣが開放された状態を示している。

ハウジング１２の周壁には、基板Ｗを処理室１内に搬入
するための基板搬入口１４ａがある。この基板搬入口１
４ａには、ラック付きのシャッタ１５と、シャッタ１５
のラックに噛合するピニオンギヤ１６と、ピニオンギヤ
１６を駆動してシャッタ１５を上下動させる図示しない
モータなどが設けられている。

基板搬入口１４ａの外側に、基板Ｗを処理室１内に搬入
するためのアーム式の基板搬入機構１７ａがある。この
ような基板搬入機構の構成は、例えば、実開昭６０−１
７６５４８号公報にも開示されている。

基板搬入口１４ａに対向するハウジング１２の周壁に、
基板搬出口１４ｂがある。この基板搬出口１４ｂにも、
前記基板搬入口１４ａと同様のシャッタ機構が備えられ
ている。基板搬出口１４ｂの外側には、処理室１内の基
板Ｗをハウジング１２の外へ搬出するために、基板搬入
機構１７ａと同様の基板搬出機構１７ｂが設けられてい
る。

ハウジング１２は、基台１８に立設された複数本の支柱
１９によって支持されている。また、ハウジング１２の
上部には、透明材料製の窓２０が設けられ、ハウジング
１２内を観察できるようなっている。

スピンチャック２の回転軸３の下端には、位置決め用の
円板２１が取り付けられている。この円板２１の周縁の
１箇所に凹部が形成されている。この凹部に係合するロ
ックピン２２がピストンロッドの先端に取り付けられた
エアーシリンダ２３が、基台１８に配設されている。

３０は、処理室ｌ内にオゾン含有ガスを供給するための
オゾン含有ガス供給手段であって、酸素ボンベ３１、流
量計３２、フィルタ３３、オゾン発生器３４などから構
成されている。オゾン含有ガス供給手段３０で生成され
たオゾン含有ガスは、配管３５を介して、蓋体９の薄板
９ｄと整流板９ｅとの間の間隙部に、その一端側から導
入される。

３６は、パージ用の不活性ガスとしての例えば、窒素ガ
スを供給するための窒素ボンベである。この窒素ボンベ
３６から供給された窒素ガスは、配管３７を介して、前
記薄板９ｄと整流板９ｅとの間の間隙部に、その他端側
から導入される。

処理室ｌの周壁部１ａとハウジング１２の周壁部との間
にオゾン含有ガスの排気チャンバ３８が形成され、この
排気チャンバ３８に連通ずる排気ダクト３９がハウジン
グ１２の外部に導出され、図示しないブロワに接続され
ている。

また、処理室ｌの下部に有孔板４０が設けられ、この有
孔板４０と処理室１の底板部１ｂとの間の空間部から有
機物の分解除去の際に発生したＣＯｔ。

Ｈ，Ｏなとのガスを排出する排気ダクト４１が処理室１
の外部に導出され、前記の図示しないブロワに接続され
ている。

次に、この実施例に係る乾式表面処理装置の動作を順を
追って説明する。

初期状態において、既に、位置決め用エアーシリンダ２
３が伸長してロックピン２２が円板２１の凹部に保合さ
れ、スピンチャック２の回転が規制されている。この状
態では、各リフターロッド６ａが、スピンチャック２の
各切欠き部と位置合わせされている。このとき、蓋体９
は上昇している。

基板搬入機構１７ａのアーム先端部に基板Ｗを載置し、
真空吸引によって基板Ｗを保持させる。アームを変位さ
せて、基板Ｗを開口状態の基板搬入口１４ａからハウジ
ング１２内に搬入し、スピンチャック２の真上に基板Ｗ
がきたときアームを停止する。

エアーシリンダ８を伸長させて、リフター３を上昇させ
ることにより、リフターロッド６ａをスピンチャック２
から上方に突出させる。このとき、基板搬入機構１７ａ
の真空吸着が解除される。その結果、リフター３の上昇
により、基板搬入機構１７ａのアームに保持されていた
基板Ｗがリフターロッド６ａの先端部に移載される。

基板搬入機構１７ａを逆方向に駆動してアームを基板搬
入口１４ａから退避させ、次いで、基板搬入口１４ａを
閉塞する。

リフター昇降用エアシリンダ８を収縮して、リフターロ
ッド６ａがスピンチャック２の下方になるまで、リフタ
ー３を下降させる。これにより、リフターロッド６ａに
支持されていた基板Ｗが、スピンチャック２上に移載さ
れる。

スピンチャック２は既に所定温度に加熱されているため
、基板Ｗはスピンチャック２の上面へ移載された直後か
ら加熱され始める。これによって、基板Ｗの表面に塗布
されたレジスト膜が熱分解し始める。

蓋体昇降用エアシリンダ１３を収縮させて蓋体９を下降
させ、蓋体９の閉止用筒体９ｆの下面を処理室１の上端
のバッキングに圧着して処理室１を密閉する。

次いで、基板Ｗをスピンチャック２上に吸着保持した後
、位置決め用エアシリンダ２３を収縮してロックピン２
２を円板２１の凹部から離脱し回転軸３をフリーの状態
にする。そして、モータ５を駆動し、基板Ｗを吸着保持
したスピンチャック２を高速回転する。

そして、オゾン含有ガス供給手段３０から配管３５を介
して蓋体９の薄板９ｄと整流板９ｅとの間に所要流量の
オゾン含有ガスを供給する。オゾン含有ガスは、整流板
９ｅに形成されたガス噴出用孔９ｇを介してスピンチャ
ック２に吸着保持され高速回転している基板Ｗの表面に
供給される。このとき、必要により紫外線照射ランプ１
０を点灯して基板Ｗの表面に紫外線の照射を行う。基板
Ｗの有機物が分解されて生成されたＣｏｔｌ（ｆｆｉｏ
等のガスは排気ダクト４１を介して室外に排出される。

また、オゾン含有ガスの供給と同時に図外のブロワを駆
動し排気ダクト３９を介して排気チャンバ３８を負圧に
し、処理室１内から不測にオゾンが作業室内に漏れ出す
のを防止する。

基板Ｗのレジスト膜が分解除去されたことが、光検知器
１１によって検出されると、オゾン含有ガスの供給が停
止される。そして、窒素ガスが配管３７を介して処理室
１内に導入され、処理室１内がパージされる。

次に、蓋体１３を上昇させて処理室１を開放する。

スピンチャック２を低速回転させ、回転軸３の下端の円
板２１の凹部がロックピン２２に対向する位置でモータ
５を停止させる。そして、スピンチャック２の基板Ｗに
対する吸着保持を解除する。

続いて、位置決め用エアシリンダ２２を伸長してロック
ピン２２を円板２１の凹部に係合してスピンチャック２
の回転を規制する。この状態でリフター６を上昇させて
、スピンチャック２上の基板Ｗをリフターロッド６ａに
移載する。

次に、基板搬出口１４ｂを開き、基板搬出機構１７ｂを
駆動して、アームの先端をリフターロッド６ａに支持さ
れている基板Ｗの下方に進入させる。

そして、リフター６を下降させることにより、基板Ｗを
リフター６から基板搬出機構１７ｂのアームに移載する
。

基板搬出機構１７ｂを逆方向に駆動してアームを基板１
１出口１４ｂから退避させることにより、基板Ｗをハウ
ジング１２の外部に搬出し、基板搬出口１４ｂを閉塞す
る。

以上で１枚の基板Ｗに対する有機物分解除去の処理の１
サイクルが終了する。

次に、上述した整流板９ｅに形成されるガス噴出用孔９
ｇについて説明する。

基板Ｗの半径をＲとした場合、ガス噴出用孔９ｇは、整
流板９ｅの中心から半径１？１５〜２Ｒ／３の範囲内に
のみ、開けられていることが必要である。第２図の斜線
領域はガス噴出用孔９ｇの開設可能領域を示す。この斜
ＩＪＩ領域以外にガス噴出用孔９ｇを開けると、基板Ｗ
の中央部と周辺部との間で、有機物除去速度に係る条件
値にバラツキが生じ、有機物を均一に除去することが困
難になる。上述の領域内であれば、ガス噴出用孔９ｇを
設ける位置や、その個数は任意であり、例えば、第３図
（ａ）、　（ｂ）に示すような２個のガス噴出用孔９ｇ
や、同図（Ｃ）に示すような１個のガス噴出用孔９ｇを
形成してもよい。

以下に、本実施例に係る乾式表面処理装置によって、基
板上のフォトレジスト膜を除去した際の実験例を説明す
る。

この実験例では、表面に均一な厚さでフォトレジスト膜
が塗布された６インチの半導体基板を被処理基板として
使用した。

整流板９ｅには、第３図（ａ）に示したような二つのガ
ス噴出用孔９ｇを開けである。各ガス噴出用孔９ｇの開
設位置は、Ｌ１＝２０ｍｍ、Ｌｔ　＝８０ｍｍ、ｒ　＝
４５ｍｍであり、孔径を１２ｍｍにした。

また、スピンチャック２による基板Ｗの表面加熱温度を
２５０　’Ｃ１整流板９ｅと基板Ｗとの離間距離を０．
５　ｍｍ、スピンチャック２の回転数を２００回転／分
、オゾン含有ガス中のオゾン含有量を１５０ｇ／ｍ’　
、オゾン含有ガスの供給量を１０１／分に、それぞれ設
定した。

上記の処理条件で基板Ｗを一定時間処理した後、基板Ｗ
を取り出し、フォトレジスト膜の残渣厚み分布を測定し
て基板表面における有機物除去速度の分布を調べたとこ
ろ、有機物除去速度のバラツキは５〜１０％の範囲に入
っていた。

一方、第４図の従来装置で同様の比較実験を行い有機物
除去速度のバラツキを調べたところ、１５〜２０％に達
していた。

以上のことから、本実施例によれば、従来装置に比較し
て基板上の有機物を均一に除去できることが確認できた
。

なお、実験例における各々の処理条件は一例であること
は勿論であり、被処理基板に応じた処理条件が適宜に設
定される。−船釣には、整流板９ｅと基板Ｗとの離間距
離は０．５　ａｍ以下に設定するのが好ましい、また、
基板加熱温度が２５０℃以上の場合には、オゾン含有ガ
スの供給量を１０１／分以上に設定するのが好ましい。

〈発明の効果〉 以上の説明ゐ・ら明らかなように、本発明によれば、整
流板に、その中心から半径Ｒ１５〜２Ｒ／３（但し、Ｒ
は基板半径）の範囲内にのみ、ガス噴出用孔を開設し、
基板ｉｔ台に載置された基板と、前記整流板とを相対回
転しつつ、前記ガス噴出用孔を介してオゾン含有ガスを
基板に向けて噴出しているので、基板上の有機物を均一
に除去することができる。

また、本発明によれば、整流板の上記範囲内にガス噴出
用孔を開けるだけでよいから、整流板の加工が簡単にな
り、また、オゾン含有ガスを有効に利用することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例に係り、第１図は
乾式表面処理装置の全体的な概略構成図、第２図はガス
噴出用孔が形成される整流板上の領域の説明図、第３図
はガス噴出用孔が形成された整流板の例を示した説明図
である。 第４図は従来装置の概略図、第５図は各従来装置によっ
てフォトレジスト膜を分解除去した際のレジスト残渣厚
みの分布図である。 Ｗ・・・基板　　　　　２・・・スピンチャック９ｅ・
・・整流板　　　　９ｇ・・・ガス噴出用孔３０・・・
オゾン含有ガス供給手段 出願人　大日本スクリーン製造株式会社代理人　弁理士
　　　杉　谷　　　勉 第 図 第 図（ｂ） 第 図 （ａ） 第 図 （Ｃ） 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被処理基板が載置され、この基板を所定の温度に加熱す
   る基板載置台と、前記基板載置台に載置された基板全体
   を覆うように、この基板に対して平行に近接配置された
   整流板と、前記整流板を介してオゾン含有ガスを基板面
   に供給するオゾン含有ガス供給手段と、前記基板載置台
   と前記整流板とを相対回転させる回転手段とを備えた乾
   式表面処理装置において、 前記整流板には、その中心から半径Ｒ／５〜２Ｒ／３（
   但し、Ｒは基板半径）の範囲内にのみ、ガス噴出用孔が
   開けられていることを特徴とする乾式表面処理装置。