JPH0766162A - 紫外線照射式改質装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ワークを載せる載置テーブルの温度を制御する
ことができ、ワークの温度制御が可能となり、処理品質
が安定する紫外線照射式改質装置を提供する。 【構成】処理室２に載置テーブル１０を上下移動可能に
収容し、この載置テーブル１０に載せたワーク２０に低
圧水銀灯５から紫外線を照射するとともに、この処理室
に酸素およびオゾンの少なくともいずれかを供給する紫
外線照射式改質装置において、上記載置テーブル１０
は、ワークが載置されるホットプレート１１と、このホ
ットプレートに取り付けられ強制水冷されることにより
上記ホットプレートの温度上昇を抑制するクールプレー
ト１２とで構成した。 【作用】ワークを載せる載置テーブルがホットプレート
とクールプレートとで構成されているので、クールプレ
ートによってホットプレートの温度上昇を抑制すること
ができ、よって処理中のワークの温度を容易に制御する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の光ア
ッシング処理などのように、紫外線を照射することによ
り物質表面の洗浄、分解などの改質処理を行う紫外線照
射式改質装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高出力低圧水銀灯から照射される水銀共
鳴線の１８５nmおよび２４５nmの短波長紫外線は、それ
単独で、またはオゾンや酸素原子と組み合わせて使用す
ることにより、ガラス、シリコン、金属、樹脂などの基
材表面に付着する有機化合物を分解し、これらの除去、
あるいはこれらを含む物質の性質を変える作用を奏する
ことは知られている。

【０００３】すなわち、１８５nmおよび２４５nmの短波
長紫外線を照射すると、強力な酸化作用を奏するオゾン
Ｏ₃ と励起酸素原子を連続して発生させることができ、
このオゾンと酸素原子が、基材表面の有機化合物に作用
し、揮発性のＣＯ₂ 、Ｈ₂ Ｏなどに変化させることか
ら、有機化合物の化学的結合を切断し、酸化分解および
気化作用を生じさせるものである。

【０００４】このような性質を利用して、紫外線照射式
改質技術は種々の分野で使用されており、代表例として
は半導体集積回路のフォトレジストの除去（アッシン
グ）分野への適用が挙げられる。

【０００５】半導体集積回路のフォトレジストのアッシ
ング（灰化）処理は、露光、現像によりパターンの形成
されたレジスト膜を介して下地の絶縁膜、半導体膜、金
属膜をエッチングした後、マスクとして用いたレジスト
膜をウエハ表面から除去するために行われるもので、上
記紫外線照射式改質方法を採用することにより、工程の
大幅な簡略化、設備の清浄化、品質の安定化が実現され
るようになった。

【０００６】ところで、この種の紫外線照射式アッシン
グ技術において工程能率を左右する最も重要な要因はア
ッシング速度である。アッシング速度は、紫外線照射強
度、オゾン濃度およびガス温度に加えて、基材（ワー
ク）の露出表面積ならびにワークの温度などの条件に影
響される。

【０００７】このため、従来は、紫外線照射光源として
の高出力低圧水銀灯の出力を調整する手段や、処理室の
オゾン濃度およびガス温度を制御する手段に加えて、処
理室に収容されたワークの温度を高くするための加熱手
段を備えている。

【０００８】ワークを加熱する手段は、ワークが載置さ
れる載置テーブルをヒータを備えたホットプレートによ
り構成し、このホットプレートからなる載置テーブルに
ワークを載せることにより、ヒータからの熱を受けてワ
ークの温度を上昇させ、したがってワークの表面温度を
高くして表面の有機化合物の化学的結合の切断、酸化分
解および気化作用を促し、もってアッシング速度を早め
る作用をなす。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
載置テーブルは、単にヒータを備えたホットプレートに
よって構成されていたため、アッシング処理中にヒータ
への通電を続けるとホットプレートの温度が上昇し、ワ
ークの温度が過度に上昇することになる。ワークの温度
が所定温度に達したらヒータを停止してワークの温度を
一定に維持するような手段を採用しているが、ヒータを
停止しても、ワークには処理室の高温ガスから熱が伝え
られ、また高出力低圧水銀灯から紫外線とともに放射さ
れる赤外線がワークに照射されているのでワークの温度
が上昇する傾向にある。

【００１０】すなわち、従来の載置テーブルによるとワ
ークの温度管理が困難であり、処理したワークの品質が
ばらつく不具合がある。本発明はこのような事情にもと
づきなされたもので、その目的とするのは、ワークを載
せる載置テーブルの温度を制御することができ、ワーク
の温度制御が可能となり、処理品質が安定する紫外線照
射式改質装置を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するために手段】請求項１の発明は、ワー
クを収容する処理室と、この処理室に収容されたワーク
に紫外線を照射する低圧水銀灯と、上記処理室内でワー
クを支持し、上下移動可能な載置テーブルと、上記処理
室に酸素およびオゾンの少なくともいずれかを供給する
手段と、を具備し、上記載置テーブルは、上記ワークが
載置されるホットプレートと、このホットプレートに取
り付けられ強制水冷されることにより上記ホットプレー
トの温度上昇を抑制するクールプレートと、からなるこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明は、上下移動可能な載置テ
ーブルは、旋回可能であることを特徴とする。請求項３
の発明は、載置テーブルを動かすための駆動手段を、処
理室の外部に設置したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１の構成によると、ワークを載せる載置
テーブルが上下移動するからワークとランプの位置を調
整することができ、ワークの種類の応じて紫外線強度を
選択できるとともに、このワークを載せる載置テーブル
がホットプレートとクールプレートとで構成されている
ので、クールプレートによってホットプレートの温度上
昇を抑制することができ、よって処理中のワークの温度
を容易に制御することができる。

【００１４】請求項２の構成によると、処理中に載置テ
ーブルを旋回させると、ワークが旋回し、このワークの
処理表面に紫外線を均等に照射することができる。請求
項３の構成によると、駆動装置を処理室の外部に設置し
たから、処理室の容量を小さくすることができ、処理室
の酸素濃度やオゾン濃度を所定レベルまで上げるのに酸
素やオゾンの供給量を節約することができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図１は、半導体集積回路のフォトレ
ジストを除去する紫外線照射式アッシング装置を示す断
面図であり、図２はその載置テーブルの平面図を示す。

【００１６】図１において、符号１はハウジングであ
り、内部に処理室２を形成してある。処理室２の上面に
は開閉蓋３が設けられており、この開閉蓋３には紫外線
導入窓４が形成されている。この紫外線導入窓４は紫外
線を透過する例えば石英ガラスにより形成されている。
この紫外線導入窓４の外には、高出力低圧水銀灯５が配
置されている。この高出力低圧水銀灯５は、公知の構成
をなした例えばＵ字形のランプであり、内部に封入した
水銀が放電により電離および励起されることによって水
銀共鳴線であるところの１８５nmおよび２４５nmの短波
長紫外線を発し、この短波長紫外線は上記紫外線導入窓
４を透過して処理室２内を照射する。

【００１７】上記処理室２の一側壁には、図示しないオ
ゾン発生装置で生成されたオゾンＯ₃ が供給されるオゾ
ン供給口６が開口されており、このオゾン供給口６より
処理室２内にオゾンＯ₃ が供給されるようになってい
る。このため、処理中に処理室２内は所定濃度のオゾン
Ｏ₃ 雰囲気に保たれる。

【００１８】処理室２の他側壁には処理室２の使用ずみ
オゾンおよび光分解により蒸発した有機物（ＣＯ）やＨ
₂ Ｏを排除するための排出口７が開口されている。そし
て処理室２の内部には載置テーブル１０が設置されてい
る。載置テーブル１０は上面側のホットプレート１１
と、下面側のクールプレート１２を一体的に積層して構
成したものである。ホットプレート１１は、内部に電気
ヒータ１３を備え、この電気ヒータ１３は両端が通電端
子１４ａ、１４ｂに接続されており、これら通電端子１
４ａ、１４ｂはクールプレート１２を貫通して下向きに
伸びており、下端が図示しない電源に接続されている。
したがって、電源から上記通電端子１４ａ、１４ｂに電
流を流すと電気ヒータ１３が発熱し、よってホットプレ
ート１１が加熱される。

【００１９】上記ホットプレート１１の上面には複数の
同心形バキュームチャック溝１５…が形成されている。
これら同心形のバキュームチャック溝１５…は、それぞ
れエアー通路１６ａ、１６ｂに接続されており、これら
エアー通路１６ａ、１６ｂはクールプレート１２を貫通
してクールプレート１２の下面に開口しており、ここか
ら図示しない真空ポンプに接続されている。ホットプレ
ート１１の上面にワーク、例えば半導体集積回路のガラ
ス基板２０を載置して上記真空ポンプを稼働すると、同
心形のバキュームチャック溝１５…が負圧になり、この
上面を塞ぐように載せられた上記ワーク２０がホットプ
レート１１の上面に吸引され、よってバキュームチャッ
クされるようになっている。

【００２０】このようなホットプレート１１の下面に重
ねて接触されたクールプレート１２には、ウオータジャ
ケット１７が形成されている。ウオータジャケット１７
はクールプレート１２の下面に、図２に示すように、載
置テーブル１０をほぼ１周するような円環状の溝を設
け、この下面開口を閉塞板１８により液密に封止したも
のであり、このようなウオータジャケット１７の両端に
は給水口１９ａおよび排水口１９ｂが形成されている。
これら給水口１９ａは図示しない冷却ポンプに接続され
ており、排水口１９ｂは排水タンクに接続されている。
冷却ポンプを運転して給水口１９ａから水を送り込む
と、この水はウオータジャケット１７内を流れて排水口
１９ｂから排出される。このウオータジャケット１７を
流れる水によりクールプレート１２は強制水冷され、よ
って温度上昇が抑止される。

【００２１】クールプレート１２の上面とホットプレー
ト１１の下面は面接触しているのでこれらクールプレー
ト１２とホットプレート１１は相互に熱交換し、よって
ホットプレート１１の熱はクールプレート１２に伝わっ
て冷却される。すなわち、ホットプレート１１の過度な
温度上昇をクールプレート１２により抑制する。

【００２２】なお、クールプレート１２の冷却性能は、
ウオータジャケット１７を流す水量を制御することによ
り可変調節できるようになっている。そして、ホットプ
レート１１の上面には温度センサ９が取り付けられてお
り、この温度センサ９により検出した温度が所定の温度
を越えた場合に上記ウオータジャケット１７に水を流
し、そして水量を制御してホットプレート１１の上面の
温度を制御するようになっている。

【００２３】上記のような構成の載置テーブル１０はそ
の下面、つまりクールプレート１２の下面に中空シャフ
ト２１を連結してあり、この中空シャフト２１はハウジ
ング１の底壁を摺動自在に貫通してハウジング１の下方
に導出されている。中空シャフト２１の下端はスラスト
軸受２２を介して昇降ブロック２３に当接している。昇
降ブロック２３は雄ねじを形成した支持台２４の該雄ね
じにねじ係合しており、したがって昇降ブロック２３を
回転させると支持台２４の雄ねじに案内されて昇降ブロ
ック２３は上下に移動する。この昇降ブロック２３の上
下の移動はスラスト軸受２２を介して中空シャフト２１
に伝えられ、よって中空シャフト２１が上下移動するの
で載置テーブル１０も上下に移動する。このことから、
載置テーブル１０に載せられているワーク２０が上下移
動し、これは光源としての低圧水銀灯５に対して接離変
位するので、低圧水銀灯５から受ける紫外線強度を変更
することができる。

【００２４】上記昇降ブロック２３は外周面に平歯車２
５が形成されており、この平歯車２５は昇降用歯車２６
に噛み合っている。この昇降用歯車２６は昇降用モータ
２７によって回転駆動される。したがって、昇降用モー
タ２７の回転により昇降ブロック２３が回転されるとこ
の昇降ブロック２３は上下に移動し、載置テーブル１０
を上下に移動する。

【００２５】上記中空シャフト２１の途中には他の平歯
車２８が取り付けられており、この平歯車２８は旋回用
歯車２９に噛み合っている。旋回用歯車２９は旋回用モ
ータ３０によって回転駆動される。したがって、旋回用
モータ３０を回転させると、旋回用歯車２９および平歯
車２８を通じて中空シャフト２１が旋回される。このた
め、載置テーブル１０が処理室２内で旋回する。このこ
とから、載置テーブル１０に載せられたワーク２０が旋
回され、全面に亘り紫外線を浴びることができる。

【００２６】また、載置テーブル１０の中央上面には凹
部３１が形成されており、この中央凹部３１には受け渡
し台３２が突没自在に収容されるようになっている。受
け渡し台３２は昇降シャフト３３に取り付けられてお
り、この昇降シャフト３３は載置テーブル１０および中
空シャフト２１の中心部を遊貫して支持台２４の下方ま
で導かれている。そして、中空シャフト２１の下端は、
例えばシリンダ３４などの昇降駆動装置に連結されてお
り、このシリンダ３４の伸長作用によってピストンロッ
ド３６の先端が昇降シャフト３３の下端に当接し、これ
により昇降シャフト３３が押し上げられて受け渡し台３
２が載置テーブル１０の中央上面から突出する。

【００２７】受け渡し台３２が載置テーブル１０から突
出している場合に、外部からこの受け渡し台３２にワー
ク２０が載せられるようになっており、この状態で受け
渡し台３２が下降して凹部３１に嵌まり込むと、ワーク
２０は載置テーブル１０の上面に移し変えられる。

【００２８】また、アッシング処理が終わった場合に、
上記シリンダ３４の伸長作用により、受け渡し台３２を
凹部３１から上昇させると、受け渡し台３２がワーク２
０を押し上げてこの受け渡し台３２の上面に載せ、これ
を上昇させて外部への取り出し位置まで運ぶようになっ
ている。

【００２９】なお、載置テーブル１０の上下移動および
旋回運動の時には受け渡し台３２も載置テーブル１０と
一体的な動きをなすようになっており、シリンダ３４の
ピストンロッド３５の短縮量を大きくして昇降シャフト
３３をピストンロッド３５から離してその拘束から開放
するようになっている。

【００３０】また、図示しないが、ヒータ１３の通電端
子１４ａ、１４ｂと図示しない電源とを結ぶ配線、バキ
ュームチャック溝１５…のエアー通路１６ａ、１６ｂと
図示しない真空ポンプとを結ぶホース、ウオータジャケ
ット１７の給水口１９ａおよび排水口１９ｂと冷却ポン
プおよび排水タンクを結ぶ配管は、中空シャフト２１の
内部を導通されている。

【００３１】このような構成によるアッシング装置の作
用を説明する。載置テーブル１０はワーク２０の種類が
変われば、処理中のワーク２０と紫外線照射源としての
低圧水銀灯５との距離を調節するために上下位置が選択
される。つまり、ワーク２０の種類の応じて載置テーブ
ル１０の高さを変える。これは昇降用モータ２７を回転
させて昇降ブロック２３を回転され、これにより昇降ブ
ロック２３を上下に移動し、中空シャフト２１を上下移
動することにより載置テーブル１０の位置を調節する。

【００３２】このような調節後、ヒータ１３に通電して
ホットプレート１１の温度を高める。この場合も、ホッ
トプレート１１の温度はワーク２０の種類により異なら
せることができ、ホットプレート１１の上面に設けた温
度センサ９によりホットプレート１１の温度を検出し、
この温度が所定の温度になるようにヒータ１３に通電
し、またウオータジャケット１７に水を流し、その水量
を制御することによりホットプレート１１の過剰な温度
上昇を抑止し、これによりワーク２０の温度を制御する
ことができるようになる。

【００３３】このようなホットプレート１１の上にいき
なりワーク２０を載置するとワーク２０が急激に加熱さ
れて熱歪みが生じて破損するなどの心配があり、これを
防止するため、まずワーク２０を受け渡し台３２に載せ
る。すなわち、ホットプレート１１の温度が所定の温度
に達すると、シリンダ３４を作動させてピストンロッド
３６を伸長させ、昇降シャフト３３を押し上げて受け渡
し台３２を載置テーブル１０の中央上面から上昇させ
る。

【００３４】この状態で、例えば開閉蓋３を開けるなど
の手段で外部からこの受け渡し台３２にワーク２０を載
せる。そして開閉蓋３を閉じて暫く待機する。この待機
は、処理室２の温度上昇を待ち、ワーク２０ができるだ
けホットプレート１１の温度に近くなるように、予備加
熱（温度上昇）するためである。

【００３５】所定の待機時間を経過してワーク２０の温
度が上昇すると、シリンダ３４を作動させてピストンロ
ッド３６を短縮させ、昇降シャフト３３を下降させて受
け渡し台３２を載置テーブル１０の中央凹部３１に没入
させる。すると、受け渡し台３２に載せられていたワー
ク２０は載置テーブル１０の上面に乗り移される。この
とき、真空ポンプを稼働して載置テーブル１０の上面に
形成されているバキュームチャック溝１５…を負圧にす
ると、この上面を塞ぐように載せられた上記ワーク２０
がホットプレート１１の上面に吸引され、よってバキュ
ームチャックされる。

【００３６】したがって、ワーク２０は載置テーブル１
０の上面に固定され、しかも載置テーブル１０からの熱
を受けて処理に適する所定の温度まで加熱される。この
ような準備が終えると、ハウジング１の側壁に開口した
オゾン供給口６から、図示しないオゾン発生装置で生成
されたオゾンＯ₃ を導入し、処理室２内のオゾンＯ₃ 濃
度を一定にし、かつ紫外線照射源としての低圧水銀放電
灯５を点灯させて紫外線を放射する。この紫外線は透過
窓４より処理室２に導入され、ワーク２０を照射する。

【００３７】また、同時に、旋回用モータ３０を稼働さ
せて旋回用歯車２９および平歯車２８を通じて中空シャ
フト２１を旋回させると、載置テーブル１０が処理室２
内で旋回する。このため、載置テーブル１０に載せられ
ているワーク２０も旋回され、よって低圧水銀放電灯５
から照射される紫外線を全体に亘り万偏なく浴びること
ができる。

【００３８】このようにしてアッシング処理が行われ、
低圧水銀放電灯５から発せられる１８５nmおよび２４５
nmの短波長紫外線により処理室２内に強力な酸化作用を
奏するオゾンＯ₃ と励起酸素原子を連続して発生させる
ことができ、このオゾンと酸素原子が、ワーク２０の表
面の有機化合物に作用し、揮発性のＣＯ₂ 、Ｈ₂ Ｏなど
に変化させるようになり、よってフォトレジストの化学
的結合を切断し、酸化分解および気化作用を生じさせ
て、レジスト膜の除去がなされる。

【００３９】そして、アッシング処理が終わると、バキ
ュームチャックを止め、シリンダ３４を伸長させて、昇
降シャフト３３を押し上げ、受け渡し台３２を載置テー
ブル１０の中央凹部３１から上昇させる。すると、この
受け渡し台３２がワーク２０を押し上げて載置テーブル
１０から受け取り、この受け渡し台３２の上面に載せ、
て上昇させ、外部への取り出し位置まで運ぶ。これによ
りワーク２０を取りだし、次のワーク２０を処理する。

【００４０】このようなアッシング装置においては、載
置テーブル１０を上下移動可能にしたからワーク２０の
種類に応じて載置テーブル１０の高さを変えることによ
り紫外線を受ける強さを選択することができ、多種品種
のワークに対して適用可能になる。

【００４１】そして、載置テーブル１０はホットプレー
ト１１によりワーク２０を加熱するようになっているか
ら、処理中のワークの温度を高く保つことができ、アッ
シング速度を早くすることができる。ヒータ１３はホッ
トプレート１１の外部に設置することも考えられるが、
ヒータ１３をホットプレート１１内に設けると構造が簡
単になり、ワークの加熱効率もよくなる。

【００４２】このようなホットプレート１１にクールプ
レート１２を重ね、このクールプレート１２に形成した
ウオータジャケット１７により強制水冷することによっ
てホットプレート１１の温度上昇を抑制するようにした
から、処理中のワーク２０が過度の温度上昇するのを防
止することができる。ちなみに、ヒータ１３への通電を
停止していても、アッシング処理中には低圧水銀放電灯
５から放出される赤外線を受けて処理室２内のガス温度
が上昇し、ワーク２０の温度が過剰上昇する傾向にある
が、上記クールプレート１２により温度制御することか
ら、ワーク２０を最適な温度に保ち、精度のよいアッシ
ング処理が可能になる。

【００４３】また、処理中にワーク２０の温度は各ワー
クの種類によって異なるが、温度センサ９によりホット
プレート１１の温度を検出し、ウオータジャケット１７
に流す水量を制御することによってホットプレート１１
の温度を可変制御することができ、よってワークの種類
が変わってもそれに応じた最適な温度に制御することが
できる。

【００４４】さらに、本実施例の載置テーブル１０は、
旋回用モータ３０により旋回されるので、この載置テー
ブル１０に載せられているワーク２０も旋回し、ワーク
２０の全表面に紫外線を万偏なく浴びせることができ、
かつ均等に照射することができる。このためアッシング
のむらがなくなり、品質が向上するとともに、作業効率
が高くなる。

【００４５】そしてまた、本実施例の場合、載置テーブ
ル２０を上下移動および旋回させるモータ２７および３
０、受け渡し台３２を昇降させるシリンダ３４などの駆
動装置を処理室２の外部に設けたので、処理室２には必
要最小限の載置テーブル２０だけを収容すればよく、よ
って処理室２の容積を小さくすることができる。このた
め処理室２に供給する酸素やオゾンの量が少なくてす
み、酸素濃度やオゾン濃度を所定レベルまで上げるのに
短時間で可能となり、酸素やオゾンの供給量を節約する
ことができるとともに、作業能率を高めることができ
る。

【００４６】なお、本発明は上記実施例に制約されるも
のではない。すなわち、上記実施例の場合、半導体集積
回路のフォトレジストのアッシング装置に適用した例を
説明したが、本発明はアッシング装置に限らず、要する
に１８５nmおよび２４５nmの短波長紫外線を照射してオ
ゾンＯ₃ および励起酸素原子を発生させ、このオゾンと
酸素原子により基材表面の有機化合物を酸化分解や気化
させるような改質処理には適用可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ワ
ークを載せる載置テーブルをホットプレートとクールプ
レートとで構成し、クールプレートによってホットプレ
ートの温度上昇を抑制するようにしたから、処理中のワ
ークの温度を容易に制御することができるとともに、ワ
ークの種類の応じてワークの温度を変えることもでき、
処理速度を高くするとともに、安定した処理を可能に
し、品質が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、半導体集積回路のフ
ォトレジストのアッシング装置の断面図。

【図２】同実施例の載置テーブルの平面図。

【符号の説明】

１…ハウジング ２…処理室 ４
…紫外線導入窓 ５…高出力低圧水銀灯 ６…オゾン供給口 ７
…排出口 ９…温度センサ １０…載置テーブル １１…ホットプレート １
２…クールプレート １３…電気ヒータ １５…バキュームチャック溝 １７…ウオータジャケット ２０…ワーク ２１…中空シャフト ２３…昇降ブロック ２４…支持台 ２
７…昇降用モータ ３０…旋回用モータ ３１…中央凹部 ３２…受け渡し台 ３３…昇降シャフト ３４…シリンダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを収容する処理室と、 この処理室に収容されたワークに紫外線を照射する低圧
   水銀灯と、 上記処理室内でワークを支持し、上下移動可能な載置テ
   ーブルと、 上記処理室に酸素およびオゾンの少なくともいずれかを
   供給する手段と、 を具備し、 上記載置テーブルは、 上記ワークが載置されるホットプレートと、 このホットプレートに取り付けられて強制水冷されるこ
   とにより上記ホットプレートの温度上昇を抑制するクー
   ルプレートと、 からなることを特徴とする紫外線照射式改質装置。
2. 【請求項２】 上下移動可能な載置テーブルを、旋回可
   能にしたことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射
   式改質装置。
3. 【請求項３】 上記載置テーブルを動かすための駆動手
   段を、処理室の外部に設置したことを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の紫外線照射式改質装置。