JPH0974079A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空紫外線の減衰により基板に不適切な処理
が行われることを未然に防止することができる基板処理
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 基板処理装置１は、基板３を収納する処
理室５と、基板を支持する支持ピン１３と、誘電体バリ
ア放電ランプ７を覆うランプカバー９とランプカバー９
の開口部１７を塞ぐ石英板１９とにより構成されるラン
プボックス２１と、窒素ガス供給源２７よりランプボッ
クス２１内に窒素ガスを導入する導入口２５と、窒素ガ
スの排出口２９と、酸素濃度計３３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
や液晶表示パネル製造装置などにおいて、半導体ウエハ
や液晶用ガラス基板（以下「基板」と総称する）に対し
紫外線を照射してオゾンを発生させ、基板表面の有機物
を分解させたり、基板表面を親水化させて後段の処理に
おける洗浄効果を高めたりするために使用される基板処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板処理装置においては、基板
を支持するチャックや基板を搬送する搬送ローラ等の基
板支持手段の上方位置に紫外線ランプを配設し、基板支
持手段に支持された基板の表面に紫外線を所定時間照射
することにより、オゾンを発生させ、基板表面の有機物
を分解させたり、基板表面を親水化させている。

【０００３】このような基板処理装置において、紫外線
ランプとして、その波長が２００ｎｍ以下の真空紫外線
を含む紫外線を照射するランプを使用した場合、真空紫
外線は空気雰囲気下で減衰しその到達距離はきわめて短
いことから、紫外線ランプより出射された紫外線のうち
の真空紫外線が基板に到達しないという現象が発生す
る。

【０００４】例えば、紫外線ランプとして、誘電体バリ
ア放電によってエキシマ分子を形成しこのエキシマ分子
から放射される光を利用する誘電体バリア放電ランプを
使用した場合、放電ガスがキセノンガスであれば、放射
される紫外線の中心波長は１７２ｎｍであり、その空気
雰囲気下での到達距離は約１０ｍｍであることから、誘
電体バリア放電ランプと被処理基板との距離が１０ｍｍ
以上であれば、誘電体バリア放電ランプから照射された
紫外線は実質的に基板に全く到達しないこととなる。同
様に、真空紫外線を中心波長として照射する他の紫外線
ランプにおいても、照射された紫外線が実質的に基板に
到達しないという現象が発生する。

【０００５】このような真空紫外線の減衰は、当該真空
紫外線が酸素を含む空気中を通過する際に真空紫外線の
連続吸収帯を有する酸素により吸収されることから生ず
る現象であり、真空紫外線が、窒素、ヘリウム、ネオ
ン、水素、アルゴン等の真空紫外線の吸収帯がない気体
を通過する際には発生しない。

【０００６】このため、真空紫外線を出射する紫外線ラ
ンプを利用した基板処理装置においては、ランプボック
ス内に窒素、ヘリウム、ネオン、水素、アルゴン等の基
板の処理に寄与する紫外線の吸収帯がない気体（以下
「窒素ガス等」という）を連続的に供給することでラン
プボックス内を窒素ガス等によりパージし、ランプボッ
クス内から酸素分子を除去することにより、ランプボッ
クス内での真空紫外線の減衰を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成をとった場合においても、基板の処理中におい
て、何らかの原因でランプボックスに供給される窒素ガ
ス等の供給量が減少したり、ランプボックスより窒素ガ
ス等が漏洩する等の理由により、ランプボックス内の酸
素濃度が上昇することがあり得る。このような場合に
は、ランプボックス内において真空紫外線が減衰し、被
処理基板まで必要な量の紫外線が到達しないことから、
基板に対して適正な処理が行われないという問題が生じ
る。

【０００８】この発明は、上記の問題を解決するために
なされたものであり、真空紫外線の減衰により基板に不
適切な処理が行われることを未然に防止することができ
る基板処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、紫外線を基板表面に照射して基板を処理する基板処
理装置であって、基板を支持する支持手段と、前記支持
手段に支持される基板と対向して配置された紫外線透過
板を有するランプボックスと、前記ランプボックス内に
収納され、前記支持手段に支持された基板に対し前記紫
外線透過板を介して紫外線を照射する紫外線ランプと、
基板の処理に寄与する紫外線の吸収帯がない気体を供給
する気体供給手段と、前記気体供給手段より供給された
気体を前記ランプボックス内に導入するための導入口
と、前記導入口より導入された気体を前記ランプボック
ス内より排出するための排出口と、前記排出口より排出
される気体または前記ランプボックス内の気体の酸素濃
度を検出する酸素濃度計と、を備えている。

【００１０】請求項２に記載の発明は、紫外線を基板表
面に照射して基板を処理する基板処理装置であって、基
板を支持する支持手段と、前記支持手段に支持される基
板と対向して配置された紫外線透過板を有するランプボ
ックスと、前記ランプボックス内に収納され、前記支持
手段に支持された基板に対し前記紫外線透過板を介して
紫外線を照射する紫外線ランプと、基板の処理に寄与す
る紫外線の吸収帯がない気体を供給する気体供給手段
と、前記気体供給手段より供給された気体を前記ランプ
ボックス内に導入するための導入口と、前記導入口より
導入された気体を前記ランプボックス内より排出するた
めの排出口と、前記導入口に導入される気体または前記
排出口より排出される気体の流量を検出する流量計と、
を備えている。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記請求項１ま
たは請求項２いずれかに記載の発明において、紫外線ラ
ンプとして２００ｎｍ以下の波長の紫外線を照射するラ
ンプを用いている。

【００１２】請求項４に記載の発明は、前記請求項３に
記載の発明において、紫外線ランプとして誘電体バリア
放電ランプを用いている。

【００１３】なお、この明細書でいう「基板の処理に寄
与する紫外線の吸収帯がない気体」とは、紫外線ランプ
から出射される紫外線のうち、少なくとも基板の処理に
寄与する波長の紫外線を吸収して減衰させる紫外線吸収
帯を持たない気体を指す。このような気体としては、例
えば窒素、ヘリウム、ネオン、水素、アルゴン等の気体
を使用することができるが、特に基板処理において不活
性ガスとして多用される窒素ガスが好適である。また、
紫外線のうち基板の処理に寄与する波長は、その処理の
種類により選択されるが、紫外線照射によりオゾンを発
生させ基板表面の有機物を分解させたり基板表面を親水
化させる処理においては、１７２ｎｍや１８５ｎｍ等の
２００ｎｍ以下の波長、より好ましくは１６０〜２００
ｎｍの範囲の波長が有効となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明の
実施の形態を説明する。

【００１５】図１はこの発明に係る基板処理装置１の第
１実施形態を示す側断面図であり、図２はその平面図で
ある。

【００１６】この基板処理装置１は液晶用ガラス基板に
対し処理を行うものであり、処理を行うべき基板３を収
納する処理室５と、８本の誘電体バリア放電ランプ７を
覆うランプカバー９とを備える。

【００１７】処理室５の上面部には、基板３よりも大き
なサイズの開口部１１が設けられている。また、処理室
５の底面部を貫通して複数の支持ピン１３が突設されて
おり、これらの支持ピン１３により基板３が支持され
る。これらの支持ピン１３は、昇降駆動源１５により基
板３を支持して昇降する。なお、処理室５の底部外周に
は、処理室５内を排気するための排気口１６が設けられ
ている。

【００１８】ランプカバー９の底面部、すなわち前記支
持ピン１３に支持された基板３と対向する位置には、前
記開口部１１とほぼ同一サイズの開口部１７が設けら
れ、この開口部１７を塞ぐように石英板１９が配設され
ている。これらのランプカバー９と石英板１９とによ
り、誘電体バリア放電ランプ７を外気と隔離した状態で
収納するランプボックス２１が構成される。

【００１９】誘電体バリア放電ランプ７は、誘電体バリ
ア放電によってエキシマ分子を形成し、このエキシマ分
子から放射される光を出射するランプであり、この実施
形態においては、放電ガスとしてキセノンガスを使用し
て中心波長が１７２ｎｍの真空紫外線を照射するものを
採用している。誘電体バリア放電ランプ７は、電源中継
ボックス１８を介してランプ電源２０に接続されてお
り、制御部２２からの信号に基づいて点灯動作を行う。

【００２０】なお、誘電体バリア放電ランプ７は、点灯
後短時間で安定化することから、基板３の処理に必要な
時間だけ点灯させ、その後は消灯状態で待機させること
が可能である。このため、基板３に必要以上の紫外線を
照射して基板３に損傷を与えることや、ランプボックス
２１内の温度上昇により基板３に変形を与えることなく
基板３を処理することが可能となる。

【００２１】この誘電体バリア放電ランプ７からの真空
紫外線は、石英板１９を介して基板３に照射される。こ
のため、石英板１９としては、真空紫外線を減衰するこ
となく透過させるものを採用することが必要となる。こ
のような材質として、例えば無水合成石英等を利用する
ことができる。但し、真空紫外線を減衰させない材質で
あれば、石英以外のものを使用してもよい。

【００２２】なお、ランプカバー９の上面と誘電体バリ
ア放電ランプ７との間には反射板２３が配設されてお
り、誘電体バリア放電ランプ７からの真空紫外線は効率
よく基板３側に導かれる。

【００２３】図１に示すランプカバー９の左側部には窒
素ガスの導入口２５が設けられており、窒素ガス供給源
２７から供給された窒素ガスがこの導入口２５からラン
プボックス２１内に導入される。一方、ランプカバー９
の右側部には、窒素ガスの排出口２９が設けられてい
る。導入口２５から導入されランプボックス２１内を通
過した窒素ガスは、この排出口２９より排気部３１に排
出される。

【００２４】窒素ガスの排出口２９と排気部３１との間
には、酸素濃度計３３が配設されている。この酸素濃度
計３３は、そこを通過する気体中の酸素濃度を検出する
もので、例えば、燃料電池の反応電流（還元電流）から
酸素ガス濃度を検出する隔膜ガルバニ電池式センサや、
固体電解質に安定ジルコニアを用いた酸素濃淡電池の酸
素濃度差による起電力から酸素濃度を測定するジルコニ
ア固体電解質式センサ等が使用される。酸素濃度計３３
による酸素濃度の検出値は、電気信号として制御部２２
に送られる。

【００２５】また、制御部２２には、酸素濃度計３３に
よる酸素濃度の検出値を表示する表示パネル３５と、酸
素濃度の検出値が一定値以上になった場合に注意報また
は警報を発生する警告灯３７とが接続されている。

【００２６】次に、この基板処理装置１における基板処
理工程について説明する。

【００２７】基板３の処理を行うに先立ち、窒素ガス供
給源２７より供給された窒素ガスを導入口２５よりラン
プボックス２１内に導入するとともに、ランプボックス
２１内の気体を排出口２９から排出する。そして、酸素
濃度計３３により、排出口２９から排出される気体の酸
素濃度を検出することにより、ランプボックス２１内に
存在する気体の酸素濃度が、基板３の処理を行うに適し
た状態になったか否かをチェックする。

【００２８】ここで、基板の処理を行うに適した酸素濃
度値は、ランプや被処理基板の種類や配置などにより異
なるが、例えば上記実施形態において、誘電体バリア放
電ランプ７と石英板１９上面との距離を２０ｍｍ、石英
板１９の厚みを８ｍｍ、石英板１９の下面と基板３の表
面との距離を５ｍｍとした場合、酸素濃度が５０００Ｐ
ＰＭであれば基板の処理が可能となることが確認されて
いる。但し、ランプボックス２１内に酸素が残存する
と、当該酸素が誘電体バリア放電ランプ７よりの真空紫
外線により、より減衰力の強いオゾンに変化する。ま
た、ランプボックス２１内にオゾンが存在すると、当該
オゾンが誘電体バリア放電ランプ７の電極を酸化させて
しまうという問題も発生する。このため、ランプボック
ス内の酸素濃度は、できる限り低いことが好ましく、通
常使用時においては５００ＰＰＭ以下とすることが好ま
しい。

【００２９】酸素濃度計３３による酸素濃度の検出値が
所定の値（例えば１０００ＰＰＭ以下）となれば、後述
する酸素濃度の監視処理をスタートするとともに、基板
３の処理を開始する。

【００３０】まず、処理すべき基板３を、図２に示す基
板搬入搬出口３９より処理室５内に搬入し、支持ピン１
３上に載置する。続いて、支持ピン１３が上昇し、基板
３を石英板１９に近接させる。ここで、前述したよう
に、誘電体バリア放電ランプ７より照射される真空紫外
線の中心波長は１７２ｎｍであり、その空気雰囲気下で
の到達距離は約１０ｍｍであることから、基板３の表面
と石英板１９の下面との距離は１０ｍｍ以下とする必要
がある。この実施形態では、この距離を５ｍｍとしてい
る。

【００３１】続いて、制御部２２からの指令に応じてラ
ンプ電源２０から誘電体バリア放電ランプ７に電力が供
給され、基板３への真空紫外線の照射処理が行われる。
なお、誘電体バリア放電ランプ７に電力が供給されてか
らランプ出力が安定するまでに要する時間は通常１秒以
下であるため、実質的には電源投入直後から基板３の処
理を行うことができる。

【００３２】次に、前述した酸素濃度の監視処理につい
て、図３を参照して説明する。

【００３３】酸素濃度計３３は、排出口２９より排出さ
れる気体の酸素濃度を常時あるいは一定時間ごとに検出
し（ステップＳ２）、その値を制御部２２を介して表示
パネル３５に表示している。そして、酸素濃度の検出値
が２０００ＰＰＭになれば、表示パネル３５に注意報を
表示するとともに、警告灯３７を点灯する（ステップＳ
３）。この警告灯３７の点灯は、例えば警告灯３７を黄
色に点灯させることにより行う。

【００３４】オペレータが、この注意報により装置の稼
働状態等をチェックして酸素濃度の減少を確認し、図示
しないリセットスイッチを作動させれば、酸素濃度の監
視処理はスタート（ステップＳ１）に復帰する。

【００３５】酸素濃度がその後も上昇し、検出値が５０
００ＰＰＭとなれば（ステップＳ４）、表示パネル３５
に警報を表示するとともに、警告灯３７を点灯する（ス
テップ５）。この警告灯３７の点灯は、例えば警告灯３
７を赤色に点灯させることにより行う。そして、その後
に基板処理装置１を停止させ（ステップＳ６）、監視処
理を終了する。

【００３６】上記第１の実施形態においては、排出口２
９より排出される気体の酸素濃度を監視しているため、
ランプボックス２１内の酸素濃度が上昇して基板３の処
理が適正に行えなくなる前に基板処理装置１の異常を検
知することが可能となる。また、基板処理装置１による
基板３の処理開始時において、ランプボックス２１内の
酸素濃度が基板３の処理に適した状態となったことを検
出し、その後すぐに基板３の処理を開始することが可能
となる。

【００３７】なお、図１に示す第１の実施形態において
は、酸素濃度計３３を排出口２９と排気部３１との間に
配設したものについて説明したが、図４に示すように、
酸素濃度計３３をランプボックス２１内に設置してもよ
い。この場合においては、酸素濃度計３３はランプボッ
クス２１内の酸素濃度を直接検出することになる。但
し、この場合においては、誘電体バリア放電ランプ７よ
りの真空紫外線により酸素濃度計３３が劣化することを
防止するため、酸素濃度計３３は、図４に示すように、
真空紫外線が直接照射されない反射板２３の裏側に設置
することが好ましい。

【００３８】次に、この発明に係る基板処理装置１の第
２実施形態について説明する。図５は基板処理装置１の
第２実施形態を示す側断面図である。なお、以下の説明
において、第１実施形態と同一の部材については同一符
号を付して詳細な説明は省略する。

【００３９】この実施形態においては、第１の実施形態
における酸素濃度計３３に換えて、排出口２９から排出
される気体の流量を検出する流量計４３を、排出口２９
と排気部３１との間に配設している。そして、この流量
計４３により排出口２９から排出される気体の流量の変
化を監視してランプボックス２１内の酸素濃度の上昇を
予想することにより、ランプボックス２１内の酸素濃度
が上昇して基板３の処理が適正に行えなくなる前に基板
処理装置１の異常を検知する構成となっている。

【００４０】すなわち、何らかの原因でランプボックス
２１に供給される窒素ガスの供給量が減少した場合やラ
ンプボックス２１より窒素ガスが漏洩した場合等の事故
が発生した際には、排出口２９より排出される気体の流
量が減少する。このため、この気体流量の変動を監視す
ることにより、上記事故を検知し、上記事故によるラン
プボックス２１内の酸素濃度の上昇を予想することがで
きる。

【００４１】次に、第２の実施態様に係る基板処理装置
１の動作について説明する。

【００４２】基板３の処理に先立ち、窒素ガス供給源２
７より供給された窒素ガスを導入口２５よりランプボッ
クス２１内に供給するとともに、ランプボックス２１内
の気体を排出口２９から排出する。そして、この状態を
一定時間維持することによりランプボックス２１内の酸
素を含む空気を排出し、ランプボックス内を窒素で充満
させる。

【００４３】ランプボックス２１内の気体の酸素濃度が
基板３の処理に適した値になるまでに要する時間は、ラ
ンプハウス２１の形状や大きさによっても異なるため、
この時間は予め実験等により求めておく必要があるが、
例えば３６０ｍｍ×４６０ｍｍの液晶パネル用ガラス基
板を処理する基板処理装置の場合、１分あたり３０リッ
トルの窒素ガスを供給した後５分程度経過すれば、基板
の処理に十分な酸素濃度となる。

【００４４】上記時間が経過すれば、前記第１実施形態
と同様に、基板３の処理を開始する。そして、基板３の
処理中において、流量計４３は排出口２９より排出され
る気体（窒素ガス）の流量を常時あるいは一定時間ごと
に検出し、その値を制御部２２を介して表示パネル３５
に表示する。

【００４５】流量の検出値が通常の値より変動した場合
には、表示パネル３５に注意報を表示するとともに、警
告灯３７を点灯する。この警告灯３７の点灯は、例えば
警告灯３７を黄色に点灯させることにより行う。

【００４６】その後も流量の検出値が一定時間通常値よ
り変動した状態を維持した場合、あるいは変動量がきわ
めて大きい場合には、表示パネル３５に警報を表示する
とともに、警告灯３７を点灯する。この警告灯３７の点
灯は、例えば警告灯３７を赤色に点灯させることにより
行う。そして、その後に基板処理装置１を非常停止させ
る。

【００４７】上記第２の実施形態においても、排出口２
９より排出される気体の流量を監視しているため、ラン
プボックス２１内の酸素濃度が上昇して基板３の処理が
適正に行えなくなる前に基板処理装置１の異常を検出す
ることが可能となる。

【００４８】なお、図５に示す第２の実施形態において
は、流量計４３を排出口２９と排気部３１との間に配設
したものについて説明したが、図６に示すように、流量
計４３を窒素ガス供給源２７と導入口２５との間に設置
してもよい。この場合においては、ランプボックス２１
に適量の窒素ガスが導入されているか否かを検出するこ
とになる。また、流量計４３を、窒素ガス供給源２７と
導入口２５との間と排出口２９と排気部３１との間の両
方に設ける構成としてもよい。

【００４９】上述した各実施形態においては、基板の処
理に寄与する紫外線の吸収帯がない気体として、最も一
般的に使用される窒素ガスを使用した場合について説明
したが、窒素ガスに換えてヘリウム、ネオン、水素、ア
ルゴン等の気体を使用することもできる。

【００５０】また、上述した各実施形態においては、紫
外線ランプとして誘電体バリア放電ランプ７を使用した
場合について説明したが、特に、その波長が２００ｎｍ
以下の真空紫外線を照射する他の紫外線ランプを使用し
た場合においても、照射された紫外線が減衰して実質的
に基板に到達しないという現象を防止することができ
る。さらに、その波長が２００ｎｍ以下の真空紫外線を
含む紫外線を照射するその他の紫外線ランプを使用した
場合においても、紫外線のうちの真空紫外線の減衰を防
止することが可能となる。

【００５１】さらに、上述した各実施形態においては、
基板３を支持する支持手段として複数の支持ピン１３を
使用した場合について説明したが、基板処理装置の構成
に応じ、この基板支持手段として真空吸着式のチャック
やロボットアーム、さらには、基板を搬送しながら支持
する搬送ローラ等が使用される。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、酸素濃
度計により排出口より排出される気体またはランプボッ
クス内の気体の酸素濃度を検出するため、ランプボック
ス内の酸素濃度が上昇して基板の処理が適正に行えなく
なる前に基板処理装置の異常を検知することが可能とな
る。このため、紫外線の減衰により基板に不適切な処理
が行われることを未然に防止することができる。

【００５３】請求項２に記載の発明によれば、流量計に
より導入口に導入される気体または排出口より排出され
る気体の流量を検出するため、請求項１に記載の発明と
同様、ランプボックス内の酸素濃度が上昇して基板の処
理が適正に行えなくなる前に基板処理装置の異常を検知
することが可能となる。このため、紫外線の減衰により
基板に不適切な処理が行われることを未然に防止するこ
とができる。

【００５４】請求項３に記載の発明によれば、照射され
た紫外線が減衰して実質的に基板に到達しないという現
象を防止することができ、さらに請求項４に記載の発明
によれば、これに加え、基板の処理に有効な誘電体バリ
ア放電ランプを効果的に使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板処理装置の第１の実施形態
を示す側断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】酸素濃度の監視処理を示すフローチャートであ
る。

【図４】この発明に係る基板処理装置の変形例を示す側
断面図である。

【図５】この発明に係る基板処理装置の第２の実施形態
を示す側断面図である。

【図６】この発明に係る基板処理装置の変形例を示す側
断面図である。

【符号の説明】

１ 基板処理装置 ３ 基板 ５ 処理室 ７ 誘電体バリア放電ランプ ９ ランプカバー １３ 支持ピン １９ 石英板 ２１ ランプボックス ２５ 導入口 ２７ 窒素ガス供給源 ２９ 排出口 ３３ 酸素濃度計 ４３ 流量計

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線を基板表面に照射して基板を処理
   する基板処理装置であって、 基板を支持する支持手段と、 前記支持手段に支持される基板と対向して配置された紫
   外線透過板を有するランプボックスと、 前記ランプボックス内に収納され、前記支持手段に支持
   された基板に対し前記紫外線透過板を介して紫外線を照
   射する紫外線ランプと、 基板の処理に寄与する紫外線の吸収帯がない気体を供給
   する気体供給手段と、 前記気体供給手段より供給された気体を前記ランプボッ
   クス内に導入するための導入口と、 前記導入口より導入された気体を前記ランプボックス内
   より排出するための排出口と、 前記排出口より排出される気体または前記ランプボック
   ス内の気体の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、を備え
   たことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 紫外線を基板表面に照射して基板を処理
   する基板処理装置であって、 基板を支持する支持手段と、 前記支持手段に支持される基板と対向して配置された紫
   外線透過板を有するランプボックスと、 前記ランプボックス内に収納され、前記支持手段に支持
   された基板に対し前記紫外線透過板を介して紫外線を照
   射する紫外線ランプと、 基板の処理に寄与する紫外線の吸収帯がない気体を供給
   する気体供給手段と、 前記気体供給手段より供給された気体を前記ランプボッ
   クス内に導入するための導入口と、 前記導入口より導入された気体を前記ランプボックス内
   より排出するための排出口と、 前記導入口に導入される気体または前記排出口より排出
   される気体の流量を検出する流量計と、を備えたことを
   特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 紫外線ランプが、２００ｎｍ以下の波長
   の紫外線を照射するランプである請求項１または２いず
   れかに記載の基板処理装置。
4. 【請求項４】 紫外線ランプが誘電体バリア放電ランプ
   である請求項３に記載の基板処理装置。