JPH03272139A - 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、半導体などの固体表面に紫外線と反応ガスを
供給して表面反応させ、アッシング、エツチング、薄膜
形成、洗浄などを行う表面処理装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

アッシングや洗浄などの表面処理における被処理面内の
処理の均一性を向上させることは、スループットやダメ
ージを改善する上で非常に重要なことである。

オゾンと紫外線とを用いる表面処理装置における処理の
均一性の向上については、従来、いくつかの具体例があ
る。その−例は特願昭６２−１５７６１７号の第１図に
示すように、回転するステージの回転中心に対して、処
理ガスの供給孔を偏心して取り付けることにより、上記
処理ガスを被処理面に均一に供給し、これにより処理の
均一性を向上させるものである。しかしながら、半導体
や液晶の基板は徐々に大型化しており、被処理面積も増
大しているため、上記のような工夫だけでは十分な均一
性が得られなくなってきた。

そこで、上記処理ガスの供給を均一化するための改善例
としては、特開平１−９５８号が挙げられる。この例は
処理室に紫外線などの光を導入する石英製の窓を扁平な
中空の二重構造とし、外側の窓の１個所から反応ガスを
上記中空の空間内に導入し、内側の窓に設けた多数の小
孔から均一な反応ガスを近接する被処理物の表面に供給
することにより、処理の均一性を向上させようとするも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記特開平１−９５８号に示された従来技術は、つぎの
点で配慮がなされていないため、処理速度が劣化すると
いう問題があった。すなわち、上記例は紫外線透過窓が
二重になっているため、被処理物に到達する紫外線の照
度が減少する。また、上記透過窓板の温度が高くなるた
め、オゾンが高温によって劣化を促進され、被処理面に
供給されるオゾンの濃度が低下する。上記現象はいずれ
も結果として処理速度が低下するため、スループットも
低下する。さらには石英製のガス分散板である上記二重
透過窓の形状が複雑なため、製作のコストがかさむとい
う問題もある。

本発明の目的は、被処理物表面の紫外線照度を劣化させ
ることなく、また、高温壁面にオゾンが接触して分解失
効することによるオゾン濃度の低下を抑え、かつ、ガス
分散板の製作性を悪化させることなく、処理の均一性を
向上できる表面処理装置を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、固体の表面にオゾンを含有する反応ガスを
接触させ、紫外線を主体とする光を照射− して反応処理を行う表面処理装置において、反応室に至
る反応ガスの供給経路に冷却室を設け、該冷却室に一端
を接続し他端を反応室に接続する単一または複数のノズ
ルを設けるとともに、上記ノズルを接続する反応室の上
部境界壁を、紫外線を主体とする光の透過材料で形成す
ることにより遠戚される。すなわち、オゾンの濃度低下
を抑制するために、反応室に導入する反応ガスのノズル
の前段にガス冷却を行う冷却室を設け、また、紫外線を
導入する反応室の上部境界壁は、製作性を改善するため
に多数の小孔を設けた一重構造とし、上記小孔とノズル
の先端位置を一致させて密着した構造にする。

さらに、上記ノズルを金属などの高熱伝導材料で製作し
、反応ガスの温度上昇を抑制する。

〔作用〕

反応ガス供給源から冷却室に導入された反応ガスは、上
記冷却室の冷却面に接触して冷却され、さらに高熱伝導
材料よりなるガスノズルの内面でも上記冷却状態を保持
するので、上記反応ガス中４ のオゾンの寿命を長く維持することができる。その結果
、オゾン濃度が高い反応ガスを被処理物表面に供給でき
る。また、上記冷却室と反応室とを接続するガスノズル
は、被処理物の大きさに対応する領域を概ね覆う範囲に
多数分散して取り付けることにより、反応ガス供給の均
一化が行われ、上記被処理物の処理速度が増大しスルー
プッ）・を向上することができる。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明による表面処理装置の第１実施例を示す
構成図、第２図は上記第２実施例におけるノズル配置例
を示す図、第３図は上記第３実施例におけるノズル配置
の他の例を示す図、第４図は上記第４実施例の冷却室部
分を示す図、第５図は上記第５実施例を示す図、第６図
は上記第６実施例を示す図、第７図は上記第７実施例を
示す図、第８図は上記第７図のＡ−Ａ断面図、第９図は
上記第８実施例を示す図、第１０図は上記第９実施例の
ノズル近傍を拡大した縦断面図、第１１図ば本発明の第
１０実施例を示す図である。

第１実施例 第１図において、被処理物であるウェハ２は回転可能な
ステージ１の上に載架し、上記ステージ１に内蔵された
加熱手段により温度制御されている。上記ウェハ２に近
接対向した位置に石英製の透過窓３を設け、反応室を構
威している。上記透過窓３には多数の小孔３ａを設け、
上記各小孔３ａに連通するノズル６の上端は、冷却室５
の底板５ａに接続している。上記ノズル６は金属などの
熱伝導率が高い材料で形成する。上記透過窓３と冷却室
５の底板５ａとの間はランプ室９を形成し、上記冷却室
５の底板５ａと上記透過窓３の小孔３ａとをつなぐノズ
ル６が作る空間には、複数本の紫外線ランプ４を配列し
ている。なお、上記冷却室５の壁面には、冷却水ジャケ
ット５ｂを埋設している。上記ステージ１と透過窓３は
チャンバ８に組み込まれ、その上部にランプ室９と冷却
室５を設けて表面処理装置を構威し、上記冷却室５に反
応処理ガスの供給ノズル７を取り付けている。また、上
記チャンバ８には排気孔１０を設けている。

上記構成の表面処理装置において、オゾンを含む反応ガ
スをガス供給ノズル７から冷却室５に導入する。上記反
応ガスは冷却室５の内壁に接触して冷却され、ノズル６
を通過して上記透過窓３の小孔３ａから反応室に流入し
、ウェハ２の表面に供給される。この際上記ノズル６は
、金属などの高熱伝導材料で構成されているので、その
内壁も冷却されており、内部を通過する反応ガスの冷却
温度を保つことができる。このため、ウェハ２の表面に
供給する反応ガス中のオゾン濃度の低下が防止できるの
で、表面処理速度が向上し、結果としてスループットを
増加することができる。また、透過窓３には多数のノズ
ル６が取り付けられているので、１本のノズルから供給
される反応ガスの流量が少なくなることにより、反応ガ
スによるウェハ表面の冷却作用が緩和される。その結果
、ウェハ表面の局部的な温度低下による処理速度の不均
一を減少できるという効果もある。

第２実施例 ７ 第２図に示す第２実施例は、透過窓３に接続する複数の
ノズル６を不均等に配置したものであり、このような不
均等配置によりウェハ２の表面に供給する反応ガスの分
布を制御し、ウェハ表面の処理速度の分布を均一化する
ことができるという効果がある。

第３実施例 第３図に示す第３実施例は、上記複数のノズル６の内径
と上記ノズル６が接続する透過窓３の小孔３ａの直径と
を、対応するウェハ２の位置に応じて変化させたもので
あり、これにより上記第２実施例と同様に、処理速度の
均一化をはかることができるという効果がある。

第４実施例 第４図に示す第４実施例は、冷却室５の内部に垂直な仕
切板１２を取り付け、上記仕切板１２に通気孔上２ａを
適宜設けることによって、冷却室５の底板５ａに接続さ
れたノズル６に流入する反応ガスの流量配分を制御し、
ウェハ表面に供給する反応ガスの分布を調整して、処理
速度の分布を８− 均一化できる効果がある。

第５実施例 第５図に示す第５実施例は、冷却室５の内部に熱交換部
材５ｃを組み込んだものであり、これにより、反応処理
ガスが一層冷却されるため、処理の速度が向上するとい
う効果がある。

第６実施例 第６図に示す第６実施例は、冷却室５の第１バツフア室
５ｄをノズル６の周辺部に配置し、上記第１バツフア室
５ｄから第２のバッファ室５ｅを経てノズル６につなぐ
構造であり、この場合、反応室の高さを低くできる効果
がある。

第７実施例 第７図および第８図は第７実施例を示し、第８図は第７
図のＡ−Ａ断面を示したものである。本実施例は、透過
窓３に管材５ｆを密着させ、密着部分の管材５ｆおよび
透過窓３にノズル穴６ｂおよび小穴３ａを設けたもので
ある。本実施例ではノズル部分の構造が簡単になるので
、製作が容易となり低コスト化ができるという効果があ
る。

第８実施例 第９図に示す第８実施例は、１個所に設けた冷却室５に
接続した導管５ｇに複数個のノズル６を取り付けたもの
である。本実施例ではノズル６の上部が広くなるので、
紫外線ランプ４の構造を自由に決めることができる。そ
の結果、よりパワーが大きい大型の紫外線ランプを使用
して、反応処理速度を増大し、また、照度分布が平坦な
紫外線ランプの使用によって、処理速度を均一化できる
効果がある。

第９実施例 第１０図に示す第９実施例は、石英製のノズル６の内面
に金属被膜１４をコーティングしたものであり、これに
よって１石英のような熱伝導率が低い材料を用いる場合
であっても、反応ガスが接触する内壁の温度を下げるこ
とができるので、処理速度の低下を防止できる効果があ
る。

第１Ｏ実施例 第１１図に示す第１０実施例は、冷却室５の内部を複数
個の独立した室に分割し、これらの室に供給する反応ガ
スの流量を、流量制御手段１５（１５ａ、　１５ｂ、　
１５ｃ）を用いて個別に制御するものである。なお、図
示を省略したガス源は１種類であっても２種類以上であ
ってもよい。これにより被処理物２の表面に供給する反
応ガスの量や組成の分布を任意に制御して、処理速度の
均一性を最適化し、製品の歩留りを向上する効果が得ら
れる。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による表面処理装置は、固体表面に
オゾンを含有する反応ガスを接触させ、紫外線を主体と
する光を照射して反応処理を行う表面処理装置において
、反応室に至る反応ガスの供給経路に冷却室を設け、該
冷却室に一端を接続し他端を反応室に接続する単一また
は複数のノズルを設けるとともに、上記ノズルを接続す
る反応室の上部境界壁を、紫外線を主体とする光の透過
材で形成したことにより、高濃度のオゾンを含む反応ガ
スを被処理物の表面に均一に供給できるので、処理速度
が増大でき、スループットを向上で１１ きる効果がある。また、反応ガスを被処理物の表面に分
散して供給できるので、個々のガスノズルから吹き出す
ガスの流量を大幅に低減でき、これにより被処理物の局
部的な表面温度の低下が抑制できるので、温度むらによ
る処理速度の均一性低下を防ぐ効集もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表面処理装置の第工実施例を示す
構成図、第２図は上記第２実施例におけるノズル配置例
を示す図、第３図は上記第３実施例におけるノズル配置
の他の例を示す図、第４図は上記第４実施例の冷却室部
分を示す図、第５図は上記第５実施例を示す図、第６図
は上記第６実施例を示す図、第７図は上記第７実施例を
示す図、第８図は上記第７図のＡ−Ａ断面を示す図、第
９図は上記第８実施例を示す図、第１０図は上記第９実
施例のノズル近傍を拡大した縦断面図、第１１図は本発
明の第１０実施例を示す図である。 ２・・・被処理物（ウェハ） ３・・・紫外線透過窓 １２− ４・・・紫外線ランプ ５・・・冷却室 ５ｂ・・・冷却水ジャケット ６・・・ノズル ７・・・反応ガス供給経路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固体表面にオゾンを含有する反応ガスを接触させ、
   紫外線を主体とする光を照射して反応処理を行う表面処
   理装置において、反応室に至る反応ガスの供給経路に冷
   却室を設け、該冷却室に一端を接続し他端を反応室に接
   続する単一または複数のノズルを設けるとともに、上記
   ノズルを接続する反応室の上部境界壁を、紫外線を主体
   とする光の透過材で形成したことを特徴とする表面処理
   装置。 ２、上記反応ガスの供給経路は、高熱伝導材料もしくは
   高熱伝導材料を含む材料で形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載した表面処理装置。 ３、上記高熱伝導材料は、金属であることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載した表面処理装置。 ４、上記紫外線を主体とする光の透過材は、石英である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した表面
   処理装置。 ５、上記冷却室は、冷却水ジャケットなどの冷却手段を
   備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載した表面処理装置。