JPWO2004030067A1 - オゾン処理装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、基板表面をムラなく効率的に処理することができるオゾン処理装置に関する。オゾン処理装置１は、基板Ｋが載置される載置台２０と、基板Ｋを加熱する加熱装置と、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路３２及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体３１、ヘッド本体３１の下面に固設され、処理ガス流路３２と連通し且つ基板Ｋ上面に向けて開口した処理ガス吐出路を有するノズル体４０を具備した処理ガス供給ヘッド３０と、処理ガス流路３２に処理ガスを供給するガス供給装置と、冷却流体流路に冷却流体を供給，循環させる冷却流体循環装置とを備え、ヘッド本体３１とノズル体４０との間に断熱部材が介装される。断熱部材によりヘッド本体３１から断熱されたノズル体４０は、逆に加熱装置によって加熱され、ノズル体４０内を流通する処理ガスはその一部が熱分解した状態で吐出される。
Description
本発明は、半導体基板や液晶基板などの基板表面に、少なくともオゾンを含んだ処理ガスを吹きかけて、当該基板表面に酸化膜を形成したり、或いは基板表面に形成された酸化膜を改質したり、更には、基板表面に形成されたレジスト膜を除去するオゾン処理装置に関する。
従来、上記オゾン処理装置は、所定の内容積を有し、上部が開口した処理チャンバと、処理チャンバの上部開口部を閉塞するように設けられた蓋体と、処理チャンバ内に配設され、上面に基板が載置される載置台と、載置台の底面を支持してこれを昇降させる昇降手段と、載置台の上方に配設された処理ガス供給ヘッドなどを備えて構成されており、処理チャンバ内のガスが適宜排出口から外部に排出されるようになっている。
前記載置台には、ヒータが内蔵されており、これに載置された基板がこのヒータによって加熱される。前記処理ガス供給ヘッド１００は、第９図に示すように、ブロック状のヘッド本体１０１と、ヘッド本体１０１の下面にこれから垂下するように固設された複数のノズル体１０２とを備えており、前記ヘッド本体１０１が前記処理チャンバ（図示せず）の側壁や前記蓋体（図示せず）の下面に適宜固定されている。尚、第９図は、従来例に係る処理ガス供給ヘッドの一部を示した断面図である。
前記ヘッド本体１０１には、オゾンガス流路１０３及び冷却液流路１０４が形成されており、オゾンガス流路１０３には、オゾンガス生成装置（図示せず）が接続され、冷却液流路１０４には、冷却液循環装置（図示せず）が接続されている。また、ヘッド本体１０１には、前記オゾンガス流路１０３と連通し、当該ヘッド本体１０１の下面に開口する複数の連通孔１０５が形成されている。
前記各ノズル体１０２は、管状の部材からなり、上側の開口部１０２ａが前記各連通孔１０５にそれぞれ接続する一方、下側の開口部１０２ｂが基板Ｋ表面とそれぞれ対向している。
このように構成されたオゾン処理装置によれば、基板Ｋが載置台（図示せず）上に適宜載置されると、これがヒータ（図示せず）によって所定温度に加熱されるとともに、当該基板Ｋとノズル体１０２の下側の開口部１０２ｂとが所定間隔を隔てた状態となるように、載置台（図示せず）が昇降手段（図示せず）によって上昇せしめられる。
また、冷却液流路１０４には、冷却液循環装置（図示せず）から冷却液が供給，循環されており、この冷却液によって、ヘッド本体１０１が冷却されている。
そして、オゾンガス生成装置（図示せず）によって生成された所定濃度のオゾンガス（処理ガス）が、オゾンガス流路１０３及び各連通孔１０５を介して各ノズル体１０２に供給され、その下側の開口部１０２ｂから基板Ｋ表面に向けてそれぞれ吐出される。
吐出されたオゾンガスは、基板Ｋに衝突した後、これに沿って流れるオゾンガス層を形成し、このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）は基板Ｋによって加熱され、このように加熱されたり、基板Ｋやレジストと接触したりすることによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、この活性酸素（Ｏ＊）によって、基板Ｋ表面に酸化膜が形成されたり、或いは基板Ｋ表面上の酸化膜が改質されたり、更には、基板Ｋ表面に形成されたレジスト膜が活性酸素（Ｏ＊）との熱化学反応によって除去される。
尚、処理チャンバ（図示せず）内の雰囲気温度は、ヒータ（図示せず）によって昇温せしめられて高温となるため、この高温となった雰囲気や、加熱された基板Ｋからのふく射熱などによって、ヘッド本体１０１は昇温せしめられるが、当該ヘッド本体１０１を、その冷却液流路１０４内を流通する冷却液によって冷却するようにしているので、オゾンガス流路１０３内を流通するオゾンガスがこの冷却液によって冷却され、その温度が一定の範囲内に維持される。これにより、温度上昇に伴うオゾンの熱分解が防止され、前記オゾンガス中のオゾン濃度の低下が防止される。
ところが、上記従来のオゾン処理装置は、ヘッド本体１０１と各ノズル体１０２とが一体的に設けられ、ヘッド本体１０１のみならず各ノズル体１０２もが前記冷却液によって冷却される構造となっているので、オゾンガスは、ヘッド本体１０１のオゾンガス流路１０３内を流通する際に冷却されるだけでなく、ノズル体１０２内を流通する際にも冷却された状態が維持される。したがって、オゾンガスは低温状態でノズル体１０２の開口部１０２ｂから基板Ｋ表面に向けて吐出される。
一般に、各ノズル体１０２は、その開口部１０２ｂを基板Ｋ表面に可能な限り接近させた状態に設置される。このため、低温のオゾンガスがノズル体１０２から吐出されると、吐出後のオゾンが昇温して熱分解温度に達するまでに長時間を要し、各ノズル体１０２直下付近の基板Ｋ表面では、十分な活性酸素（Ｏ＊）が生成されず、処理ムラを生じたり、効率的な処理を行うことができないという問題を生じていた。
また、ノズル体１０２自体の温度も低下しているため、当該ノズル体１０２によって基板Ｋが冷却され、このことによっても活性酸素（Ｏ＊）が生成され難くなって、基板Ｋの処理速度が低下するという問題や、ノズル体１０２の温度が約１５０℃以下まで低下すると、基板Ｋ表面から除去したレジストがノズル体１０２の外周面に多量に付着し、パーティクルが大量発生したり、メンテナンス頻度が増加するという問題を生じていた。
また、基板Ｋに沿って流れるオゾンガス層は、これが厚くなればなるほど、基板Ｋ表面に到達し得るオゾン分子の割合が低下して、効率的なオゾン処理を行うことができないため、本願発明者らは、オゾンガス層の層圧を制御する対向板１０６を、基板Ｋと対向するように各ノズル体１０２の下端部にそれぞれ固設した、第１０図に示すような処理ガス供給ヘッド１１０を既に提案している。
ところが、このような構成にすると、オゾン処理の効率を高めることができるという利点がある反面、上記と同様の理由から、ノズル体１０２とともに対向板１０６が冷却されるため、当該対向板１０６によって基板Ｋが冷却されて基板Ｋの処理速度が低下したり、基板Ｋ表面から除去したレジストが対向板１０６の下面（対向面）又は上面に付着してこれが汚損され易いという欠点があった。
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、基板表面をムラなく効率的に処理することができるとともに、除去したレジストの付着を防止することができるオゾン処理装置の提供をその目的とする。
前記載置台には、ヒータが内蔵されており、これに載置された基板がこのヒータによって加熱される。前記処理ガス供給ヘッド１００は、第９図に示すように、ブロック状のヘッド本体１０１と、ヘッド本体１０１の下面にこれから垂下するように固設された複数のノズル体１０２とを備えており、前記ヘッド本体１０１が前記処理チャンバ（図示せず）の側壁や前記蓋体（図示せず）の下面に適宜固定されている。尚、第９図は、従来例に係る処理ガス供給ヘッドの一部を示した断面図である。
前記ヘッド本体１０１には、オゾンガス流路１０３及び冷却液流路１０４が形成されており、オゾンガス流路１０３には、オゾンガス生成装置（図示せず）が接続され、冷却液流路１０４には、冷却液循環装置（図示せず）が接続されている。また、ヘッド本体１０１には、前記オゾンガス流路１０３と連通し、当該ヘッド本体１０１の下面に開口する複数の連通孔１０５が形成されている。
前記各ノズル体１０２は、管状の部材からなり、上側の開口部１０２ａが前記各連通孔１０５にそれぞれ接続する一方、下側の開口部１０２ｂが基板Ｋ表面とそれぞれ対向している。
このように構成されたオゾン処理装置によれば、基板Ｋが載置台（図示せず）上に適宜載置されると、これがヒータ（図示せず）によって所定温度に加熱されるとともに、当該基板Ｋとノズル体１０２の下側の開口部１０２ｂとが所定間隔を隔てた状態となるように、載置台（図示せず）が昇降手段（図示せず）によって上昇せしめられる。
また、冷却液流路１０４には、冷却液循環装置（図示せず）から冷却液が供給，循環されており、この冷却液によって、ヘッド本体１０１が冷却されている。
そして、オゾンガス生成装置（図示せず）によって生成された所定濃度のオゾンガス（処理ガス）が、オゾンガス流路１０３及び各連通孔１０５を介して各ノズル体１０２に供給され、その下側の開口部１０２ｂから基板Ｋ表面に向けてそれぞれ吐出される。
吐出されたオゾンガスは、基板Ｋに衝突した後、これに沿って流れるオゾンガス層を形成し、このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）は基板Ｋによって加熱され、このように加熱されたり、基板Ｋやレジストと接触したりすることによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、この活性酸素（Ｏ＊）によって、基板Ｋ表面に酸化膜が形成されたり、或いは基板Ｋ表面上の酸化膜が改質されたり、更には、基板Ｋ表面に形成されたレジスト膜が活性酸素（Ｏ＊）との熱化学反応によって除去される。
尚、処理チャンバ（図示せず）内の雰囲気温度は、ヒータ（図示せず）によって昇温せしめられて高温となるため、この高温となった雰囲気や、加熱された基板Ｋからのふく射熱などによって、ヘッド本体１０１は昇温せしめられるが、当該ヘッド本体１０１を、その冷却液流路１０４内を流通する冷却液によって冷却するようにしているので、オゾンガス流路１０３内を流通するオゾンガスがこの冷却液によって冷却され、その温度が一定の範囲内に維持される。これにより、温度上昇に伴うオゾンの熱分解が防止され、前記オゾンガス中のオゾン濃度の低下が防止される。
ところが、上記従来のオゾン処理装置は、ヘッド本体１０１と各ノズル体１０２とが一体的に設けられ、ヘッド本体１０１のみならず各ノズル体１０２もが前記冷却液によって冷却される構造となっているので、オゾンガスは、ヘッド本体１０１のオゾンガス流路１０３内を流通する際に冷却されるだけでなく、ノズル体１０２内を流通する際にも冷却された状態が維持される。したがって、オゾンガスは低温状態でノズル体１０２の開口部１０２ｂから基板Ｋ表面に向けて吐出される。
一般に、各ノズル体１０２は、その開口部１０２ｂを基板Ｋ表面に可能な限り接近させた状態に設置される。このため、低温のオゾンガスがノズル体１０２から吐出されると、吐出後のオゾンが昇温して熱分解温度に達するまでに長時間を要し、各ノズル体１０２直下付近の基板Ｋ表面では、十分な活性酸素（Ｏ＊）が生成されず、処理ムラを生じたり、効率的な処理を行うことができないという問題を生じていた。
また、ノズル体１０２自体の温度も低下しているため、当該ノズル体１０２によって基板Ｋが冷却され、このことによっても活性酸素（Ｏ＊）が生成され難くなって、基板Ｋの処理速度が低下するという問題や、ノズル体１０２の温度が約１５０℃以下まで低下すると、基板Ｋ表面から除去したレジストがノズル体１０２の外周面に多量に付着し、パーティクルが大量発生したり、メンテナンス頻度が増加するという問題を生じていた。
また、基板Ｋに沿って流れるオゾンガス層は、これが厚くなればなるほど、基板Ｋ表面に到達し得るオゾン分子の割合が低下して、効率的なオゾン処理を行うことができないため、本願発明者らは、オゾンガス層の層圧を制御する対向板１０６を、基板Ｋと対向するように各ノズル体１０２の下端部にそれぞれ固設した、第１０図に示すような処理ガス供給ヘッド１１０を既に提案している。
ところが、このような構成にすると、オゾン処理の効率を高めることができるという利点がある反面、上記と同様の理由から、ノズル体１０２とともに対向板１０６が冷却されるため、当該対向板１０６によって基板Ｋが冷却されて基板Ｋの処理速度が低下したり、基板Ｋ表面から除去したレジストが対向板１０６の下面（対向面）又は上面に付着してこれが汚損され易いという欠点があった。
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、基板表面をムラなく効率的に処理することができるとともに、除去したレジストの付着を防止することができるオゾン処理装置の提供をその目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、上面に基板が載置される載置台と、
該載置台上に載置された基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に配設される処理ガス供給ヘッドであって、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体と、該ヘッド本体の下面にこれから垂下するように固設され、前記処理ガス流路と連通し且つ前記載置台上の基板上面に向けて開口した処理ガス吐出路を有するノズル体とを備えた処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給して、前記ノズル体の開口部から吐出させるガス供給手段と、
前記冷却流体流路に冷却流体を供給して、循環させる冷却流体循環手段とを備えて構成されるオゾン処理装置において、
前記ノズル体を、断熱性を有する材料から構成したことを特徴とするオゾン処理装置に係る。
この発明によれば、冷却流体循環手段によってヘッド本体の冷却流体流路に冷却流体が供給，循環されるとともに、オゾンを含んだ処理ガスがガス供給手段から処理ガス流路に供給され、この処理ガス流路と連通したノズル体の処理ガス吐出路の開口部から基板表面に向けて吐出される。尚、載置台の上面に載置された基板は加熱手段によって加熱されている。
吐出された処理ガスは、基板に衝突した後、これに沿って流れる処理ガス層を形成し、このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）は基板により加熱され、このように加熱されたり、基板やレジストと接触することによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、この活性酸素（Ｏ＊）によって、基板表面に酸化膜が形成されたり、或いは基板表面上の酸化膜が改質されたり、更には、基板表面に形成されたレジスト膜が活性酸素との熱化学反応によって除去される。
ところで、上述したように、ヘッド本体とノズル体とが一体的に設けられた上記従来のオゾン処理装置では、ノズル体内を流通する処理ガスがヘッド本体を冷却するための冷却流体によって吐出間際まで冷却された状態にあり、吐出後のオゾンが昇温して熱分解温度に達するまでに長時間を要するため、各ノズル体の直下付近の基板表面では、十分な活性酸素（Ｏ＊）が生成されず、処理ムラを生じたり、効率的な処理を行うことができないという問題や、ノズル体自体の温度も低下しているため、当該ノズル体によって基板が冷却され、このことによっても活性酸素（Ｏ＊）が生成され難くなって、基板の処理速度が低下するという問題、更には、ノズル体の温度が約１５０℃以下まで低下すると、基板表面から除去したレジストがノズル体の外周面に多量に付着するという問題がある。
そこで、本発明に係るオゾン処理装置では、ノズル体を、断熱性を有する材料から構成し、ヘッド本体とノズル体との間における熱伝導が生じ難くなるようにしている。これにより、ヘッド本体は冷却流体流路内を流通する冷却流体によって冷却されるものの、ノズル体は冷却されず、逆に、加熱手段により昇温せしめられた雰囲気や、加熱された基板からのふく射熱などによって昇温せしめられる。
斯くして、ヘッド本体の処理ガス流路内を流通する処理ガスは、冷却流体により冷却されてその温度が一定の範囲内に維持され、これにより、温度上昇に伴うオゾンの熱分解が防止され、前記処理ガス中のオゾン濃度の低下が防止される。その一方、ノズル体の処理ガス吐出路内を流通する処理ガスは、昇温したノズル体により加熱されて、その一部が酸素と活性酸素とに分解された状態で処理ガス吐出路の開口部から基板表面に向けて吐出せしめられるので、これが基板表面に達した時点では十分な量の活性酸素（Ｏ＊）が生成されている。
これにより、基板表面をムラなく均一に、しかも効率的に処理することができる。また、高温の処理ガスが基板に吹きかけられるので、当該処理ガスによって基板が冷却されるのが防止される他、ノズル体の温度が上昇していることによっても基板が冷却されるのが防止される。また、更に、基板表面から除去したレジストがノズル体の外周面に付着してこれが汚損されるのを防止することができ、メンテナンスの容易化を図ることができる。
尚、ノズル体を、断熱性を有しない材料から構成した場合には、当該ノズル体とヘッド本体との間に断熱部材を介装する、即ち、断熱部材を介してヘッド本体の下面にノズル体を配設すると良く、このようにしても、上記と同様の効果が得られる。
また、本発明に係るオゾン処理装置は、前記ノズル体の下端部に、前記載置台上の基板上面と対向するように配置された対向板を固設するとともに、前記ガス吐出路を前記対向板の基板との対向面に開口せしめ、前記ノズル体及び対向板を、断熱性を有する材料から構成したり、或いは、上記と同様に、ノズル体とヘッド本体との間に断熱部材を介装した構成とすることができる。
このオゾン処理装置によれば、基板上面と対向する対向板によって、基板上面に沿って流れるオゾンガス流の層圧が制御され、基板上面と対向板との間の間隔を適宜調整することで、基板上面に到達し得るオゾン分子の割合を高めることができ、このようにすることで、効率的なオゾン処理を行うことができる。
また、ノズル体及び対向板は、ヘッド本体から断熱されているので、ヘッド本体の冷却流体流路内を流通する冷却流体によって冷却されることはなく、昇温した雰囲気や、加熱された基板からのふく射熱などにより昇温せしめられて高温となる。これにより、ノズル体や対向板によって基板が冷却されて処理効率が低下するのを防止することができ、また、基板表面から除去したレジストがノズル体の外周面や対向板の下面（対向面）又は上面に付着するのを防止して、メンテナンスを容易にすることができる。
また、本発明に係るオゾン処理装置は、前記処理ガス供給ヘッドに、前記載置台上の基板上面と対向するように配置され、上下に貫通する貫通孔が形成された対向板と、該対向板を前記ヘッド本体の下面に連結する支持部材とを更に設け、前記ノズル体を、その下端部が前記対向板の貫通孔に嵌挿されるようにヘッド本体に固設し、少なくとも前記対向板及び支持部材を、断熱性を有する材料から構成したり、或いは、少なくとも前記支持部材とヘッド本体との間、前記対向板と支持部材との間の一方に断熱部材を介装した構成とすることもできる。尚、対向板は、ノズル体の下端部が当該対向板の下面より上方に位置するように配置されていることが好ましい。
このようにすれは、少なくとも対向板が、ヘッド本体から断熱され、ヘッド本体の冷却流体流路内を流通する冷却流体によって冷却されることはなく、昇温した雰囲気や、加熱された基板からのふく射熱などにより昇温せしめられて高温となるので、対向板によって基板が冷却されたり、基板表面から除去したレジストが対向板の下面又は上面に再付着するのを防止することができる。
尚、前記ヘッド本体と対向板との間に、下面が熱反射面となった、例えば、ステンレスなどから構成される熱反射板を配設すると、基板から対向板間を通過したふく射熱が、熱反射板の熱反射面によって反射されて対向板の上面に照射し、かかるふく射熱によって対向板が更に昇温されるため、基板がより冷却され難くなるとともに、対向板にレジストがより付着し難くなって好ましい。
また、前記断熱部材の材料や前記断熱性を有する材料の好適なものとしては、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素樹脂やセラミック，ガラス，石英などを挙げることができ、前記対向板の、上記断熱性を有する材料以外の好適な材料としては、ステンレス，シリコン，アルミニウム合金及びチタン合金などを挙げることができる。
また、前記対向板は、一枚の板から構成されるものでも、複数枚の板を同一平面上に並設したものでも良く、その形状も、何ら限定されるものではなく、三角形や四角形，六角形の他、円形や楕円形のものであっても良い。また、更に、対向板及びノズル体は、これらが一部材として一体的に形成されていても良く、二部材から構成されていても良い。
また、前記基板の加熱温度は、２００℃〜５００℃の範囲が好ましい。この範囲内であれば、基板内に含まれる不純物の蒸発を上記処理と同時に行うことができる。また、前記処理ガスは、１４重量％以上のオゾンを含むものが好適であり、オゾンとＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、ケイ酸テトラエチル、Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４）の混合ガスであっても良い。
該載置台上に載置された基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に配設される処理ガス供給ヘッドであって、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体と、該ヘッド本体の下面にこれから垂下するように固設され、前記処理ガス流路と連通し且つ前記載置台上の基板上面に向けて開口した処理ガス吐出路を有するノズル体とを備えた処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給して、前記ノズル体の開口部から吐出させるガス供給手段と、
前記冷却流体流路に冷却流体を供給して、循環させる冷却流体循環手段とを備えて構成されるオゾン処理装置において、
前記ノズル体を、断熱性を有する材料から構成したことを特徴とするオゾン処理装置に係る。
この発明によれば、冷却流体循環手段によってヘッド本体の冷却流体流路に冷却流体が供給，循環されるとともに、オゾンを含んだ処理ガスがガス供給手段から処理ガス流路に供給され、この処理ガス流路と連通したノズル体の処理ガス吐出路の開口部から基板表面に向けて吐出される。尚、載置台の上面に載置された基板は加熱手段によって加熱されている。
吐出された処理ガスは、基板に衝突した後、これに沿って流れる処理ガス層を形成し、このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）は基板により加熱され、このように加熱されたり、基板やレジストと接触することによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、この活性酸素（Ｏ＊）によって、基板表面に酸化膜が形成されたり、或いは基板表面上の酸化膜が改質されたり、更には、基板表面に形成されたレジスト膜が活性酸素との熱化学反応によって除去される。
ところで、上述したように、ヘッド本体とノズル体とが一体的に設けられた上記従来のオゾン処理装置では、ノズル体内を流通する処理ガスがヘッド本体を冷却するための冷却流体によって吐出間際まで冷却された状態にあり、吐出後のオゾンが昇温して熱分解温度に達するまでに長時間を要するため、各ノズル体の直下付近の基板表面では、十分な活性酸素（Ｏ＊）が生成されず、処理ムラを生じたり、効率的な処理を行うことができないという問題や、ノズル体自体の温度も低下しているため、当該ノズル体によって基板が冷却され、このことによっても活性酸素（Ｏ＊）が生成され難くなって、基板の処理速度が低下するという問題、更には、ノズル体の温度が約１５０℃以下まで低下すると、基板表面から除去したレジストがノズル体の外周面に多量に付着するという問題がある。
そこで、本発明に係るオゾン処理装置では、ノズル体を、断熱性を有する材料から構成し、ヘッド本体とノズル体との間における熱伝導が生じ難くなるようにしている。これにより、ヘッド本体は冷却流体流路内を流通する冷却流体によって冷却されるものの、ノズル体は冷却されず、逆に、加熱手段により昇温せしめられた雰囲気や、加熱された基板からのふく射熱などによって昇温せしめられる。
斯くして、ヘッド本体の処理ガス流路内を流通する処理ガスは、冷却流体により冷却されてその温度が一定の範囲内に維持され、これにより、温度上昇に伴うオゾンの熱分解が防止され、前記処理ガス中のオゾン濃度の低下が防止される。その一方、ノズル体の処理ガス吐出路内を流通する処理ガスは、昇温したノズル体により加熱されて、その一部が酸素と活性酸素とに分解された状態で処理ガス吐出路の開口部から基板表面に向けて吐出せしめられるので、これが基板表面に達した時点では十分な量の活性酸素（Ｏ＊）が生成されている。
これにより、基板表面をムラなく均一に、しかも効率的に処理することができる。また、高温の処理ガスが基板に吹きかけられるので、当該処理ガスによって基板が冷却されるのが防止される他、ノズル体の温度が上昇していることによっても基板が冷却されるのが防止される。また、更に、基板表面から除去したレジストがノズル体の外周面に付着してこれが汚損されるのを防止することができ、メンテナンスの容易化を図ることができる。
尚、ノズル体を、断熱性を有しない材料から構成した場合には、当該ノズル体とヘッド本体との間に断熱部材を介装する、即ち、断熱部材を介してヘッド本体の下面にノズル体を配設すると良く、このようにしても、上記と同様の効果が得られる。
また、本発明に係るオゾン処理装置は、前記ノズル体の下端部に、前記載置台上の基板上面と対向するように配置された対向板を固設するとともに、前記ガス吐出路を前記対向板の基板との対向面に開口せしめ、前記ノズル体及び対向板を、断熱性を有する材料から構成したり、或いは、上記と同様に、ノズル体とヘッド本体との間に断熱部材を介装した構成とすることができる。
このオゾン処理装置によれば、基板上面と対向する対向板によって、基板上面に沿って流れるオゾンガス流の層圧が制御され、基板上面と対向板との間の間隔を適宜調整することで、基板上面に到達し得るオゾン分子の割合を高めることができ、このようにすることで、効率的なオゾン処理を行うことができる。
また、ノズル体及び対向板は、ヘッド本体から断熱されているので、ヘッド本体の冷却流体流路内を流通する冷却流体によって冷却されることはなく、昇温した雰囲気や、加熱された基板からのふく射熱などにより昇温せしめられて高温となる。これにより、ノズル体や対向板によって基板が冷却されて処理効率が低下するのを防止することができ、また、基板表面から除去したレジストがノズル体の外周面や対向板の下面（対向面）又は上面に付着するのを防止して、メンテナンスを容易にすることができる。
また、本発明に係るオゾン処理装置は、前記処理ガス供給ヘッドに、前記載置台上の基板上面と対向するように配置され、上下に貫通する貫通孔が形成された対向板と、該対向板を前記ヘッド本体の下面に連結する支持部材とを更に設け、前記ノズル体を、その下端部が前記対向板の貫通孔に嵌挿されるようにヘッド本体に固設し、少なくとも前記対向板及び支持部材を、断熱性を有する材料から構成したり、或いは、少なくとも前記支持部材とヘッド本体との間、前記対向板と支持部材との間の一方に断熱部材を介装した構成とすることもできる。尚、対向板は、ノズル体の下端部が当該対向板の下面より上方に位置するように配置されていることが好ましい。
このようにすれは、少なくとも対向板が、ヘッド本体から断熱され、ヘッド本体の冷却流体流路内を流通する冷却流体によって冷却されることはなく、昇温した雰囲気や、加熱された基板からのふく射熱などにより昇温せしめられて高温となるので、対向板によって基板が冷却されたり、基板表面から除去したレジストが対向板の下面又は上面に再付着するのを防止することができる。
尚、前記ヘッド本体と対向板との間に、下面が熱反射面となった、例えば、ステンレスなどから構成される熱反射板を配設すると、基板から対向板間を通過したふく射熱が、熱反射板の熱反射面によって反射されて対向板の上面に照射し、かかるふく射熱によって対向板が更に昇温されるため、基板がより冷却され難くなるとともに、対向板にレジストがより付着し難くなって好ましい。
また、前記断熱部材の材料や前記断熱性を有する材料の好適なものとしては、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素樹脂やセラミック，ガラス，石英などを挙げることができ、前記対向板の、上記断熱性を有する材料以外の好適な材料としては、ステンレス，シリコン，アルミニウム合金及びチタン合金などを挙げることができる。
また、前記対向板は、一枚の板から構成されるものでも、複数枚の板を同一平面上に並設したものでも良く、その形状も、何ら限定されるものではなく、三角形や四角形，六角形の他、円形や楕円形のものであっても良い。また、更に、対向板及びノズル体は、これらが一部材として一体的に形成されていても良く、二部材から構成されていても良い。
また、前記基板の加熱温度は、２００℃〜５００℃の範囲が好ましい。この範囲内であれば、基板内に含まれる不純物の蒸発を上記処理と同時に行うことができる。また、前記処理ガスは、１４重量％以上のオゾンを含むものが好適であり、オゾンとＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、ケイ酸テトラエチル、Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４）の混合ガスであっても良い。
第１図は、本発明の一実施形態に係るオゾン処理装置の概略構成を示した断面図である。また、第２図は、第１図における矢視Ａ方向の底面図であり、第３図は、第１図における矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図であり、第４図は、第１図における矢視Ｃ方向の底面図である。また、第５図は、第３図における矢視Ｄ−Ｄ方向の断面図であり、第６図乃至第８図は、本発明の他の実施形態に係る処理ガス供給ヘッドの一部を示した断面図である。また、第９図及び第１０図は、従来例に係る処理ガス供給ヘッドの一部を示した断面図である。
以下、本発明をより詳細に説明するために、添付図面に基づいてこれを説明する。
第１図に示すように、本例のオゾン処理装置１は、所定の内容積を有し、上部が開口した処理チャンバ１０と、処理チャンバ１０の上部開口部を閉塞するように設けられた蓋体１１と、処理チャンバ１０内に水平に配設され、その上面に基板Ｋが載置される載置台２０と、載置台２０の底面を支持する支持装置２５と、この支持装置２５を上下方向に昇降させる昇降装置１５と、載置台２０の上方に配設された処理ガス供給ヘッド３０などを備えて構成されており、処理チャンバ１０内のガスが適宜排出口（図示せず）から外部に排出されるようになっている。
前記載置台２０は、平坦な上面に基板Ｋが載置される上部部材２１、及びその下側に設けられた下部部材２２からなり、下部部材２２の底面が支持装置２５によって支持されている。また、上部部材２１と下部部材２２との間には、ヒータ（図示せず）が設けられており、このヒータ（図示せず）によって、上部部材２１上面に載置された基板Ｋが所定温度に加熱される。尚、上部部材２１及び下部部材２２の好適な材料としては、アルミニウムなどを挙げることができる。但し、基板Ｋの加熱温度が極めて高温である場合（例えば、基板Ｋを５００℃に加熱する場合）には、耐熱性に優れたステンレスを用いるのが好ましい。
第１図及び第２図に示すように、前記支持装置２５は、下部部材２２の底面中央部に固着されてこれを支持する第１支持機構２６と、所定の間隔で配設され、前記下部部材２２の底面を支持する複数の第２支持機構２７と、中空の角パイプによって格子状に形成され、これら第１支持機構２６及び各第２支持機構２７が載置，固定される基台２８などから構成される。
尚、第２支持機構２７は、その詳しい構造についての説明はこれを省略するが、載置台２０を支持するその上下方向の支持位置を調節可能となっており、かかる支持位置を適宜調節することにより、当該載置台２０に生じた撓みや歪を矯正して、その上面の平面度を適正なものに調節することができるようになっている。また、基台２８の好適な材料としては、耐熱性に優れたステンレスなどを挙げることができる。また、基台２８を中空の角パイプから構成しているので、その軽量化を図ることができる。
第１図に示すように、前記基台２８の上方位置には、前記載置台２０（下部部材２２）の底面と対向するように熱反射板１８が設けられており、この熱反射板１８は固定部材１９を介して基台２８上に固設されている。これにより、載置台２０からのふく射熱によって基台２８が温度上昇するのを抑制することができる。尚、熱反射板１８の好適な材料としては、耐熱性に優れたステンレスなどを挙げることができる。
前記昇降装置１５は、処理チャンバ１０の底面を貫通して設けられる昇降ロッド１６を備え、この昇降ロッド１６により支持部材１７を介し基台２８を支持しており、当該昇降装置１５の作動によって支持装置２５及び載置台２０が昇降せしめられる。尚、昇降装置１５は、空圧シリンダや電動シリンダなどから構成される。
また、前記処理チャンバ１０の底面には、先端が先鋭に形成され、その先端部に基板Ｋが仮置きされる複数の支持針１２が立設されており、この支持針１２は、載置台２０が下降端位置にある時に、当該載置台２０に形成された貫通孔（図示せず）に挿通されて、その先端が載置台２０の上面より上方に突出する一方、載置台２０が上昇端位置にある時に、前記貫通孔（図示せず）から抜き取られるようになっている。また、支持針１２は、図示はしないが、基台２８の格子穴と一致する位置に立設されており、また、熱反射板１８に形成された貫通孔（図示せず）にも挿通されているようになっている。
斯くして、載置台２０が下降端位置にある時に、支持針１２上に基板Ｋが仮置きされた後、載置台２０が上昇せしめられると、支持針１２が載置台２０に対して相対的に没して、基板Ｋが載置台２０（上部部材２１）上に載置される。尚、昇降装置１５は、載置台２０が上昇端に位置したとき、後述する対向板４１下面と基板Ｋ表面との間の間隔ｇが所定の間隔となるように、載置台２０を前記上昇端位置に上昇させる。
第１図，第３図乃至第５図に示すように、前記処理ガス供給ヘッド３０は、ブロック状のヘッド本体３１と、ヘッド本体３１を取り囲むように設けられ、これを支持，固定する固定プレート３５と、固定部材４３、その下方に配設された熱反射板５５及びこの熱反射板５５に螺合されるボルト５６によってヘッド本体３１の下面にこれから垂下するように固定された複数のノズル体４０とを備えており、吊下装置６０によって蓋体１１から下方に吊下した状態に支持されている。尚、ノズル体４０はヘッド本体３１下面の全面に渡って配設されるが、第４図では、その一部のみを図示している。
前記ヘッド本体３１の上面には、ジグザグ状の凹溝（図示せず）が複数個形成されており、これら各凹溝（図示せず）内にはそれぞれ冷却液管４７が埋設されている。そして、この冷却液管４７内には、冷却液循環装置４６から冷却液が供給され、循環せしめられるようになっている。
また、前記ヘッド本体３１には、その側面の一方端部から他方端部に貫通する複数のオゾンガス流路３２、及びこのオゾンガス流路３２と連通し、ヘッド本体３１下面に開口する複数の連通孔３３がそれぞれ形成され、前記固定プレート３５には、オゾンガス供給孔３６、及びこのオゾンガス供給孔３６と前記各オゾンガス流路３２の一方端開口部とをそれぞれ接続する複数の接続孔３７が形成されており、オゾンガス供給孔３６には、オゾンガス生成装置４５によって生成された所定濃度のオゾンガス（処理ガス）が当該オゾンガス生成装置４５から供給される。尚、各オゾンガス流路３２の他方端開口部は、固定プレート３５によってそれぞれ封止されている。
前記各ノズル体４０は、オゾンガス吐出路として機能する内部空間を備えた管状の部材からなり、上側の開口部４０ａが前記各連通孔３３にそれぞれ接続する一方、下側の開口部４０ｂが基板Ｋ表面とそれぞれ対向している。斯くして、オゾンガス生成装置４５からオゾンガス供給孔３６，各接続孔３７，各オゾンガス流路３２及び各連通孔３３を順次介して各ノズル体４０に供給されたオゾンガスは、その下側の開口部４０ｂから基板Ｋ表面に向けてそれぞれ吐出される。
また、各ノズル体４０の下端部には、基板Ｋと対向するように同一平面内に配置された平面視六角形状の対向板４１がそれぞれ固設されており、これら隣接する各対向板４１との間には所定の隙間４２が形成されている。尚、対向板４１の好適な材料としては、例えば、ステンレス，シリコン，アルミニウム合金及びチタン合金などを挙げることができる。
また、各ノズル体４０の上端部とヘッド本体３１の下面との間には、環状の断熱部材５０がそれぞれ介装され、各ノズル体４０が断熱部材５０を介してヘッド本体３１の下面に固設されている。即ち、各ノズル体４０は、ヘッド本体３１に直接接触しない状態で当該ヘッド本体３１に固設されている。また、各ノズル体４０をヘッド本体３１に取り付ける固定部材４３とノズル体３１との間にも断熱部材５１が介装されている。以上により、各ノズル体４０とヘッド本体３１との間の断熱が図られている。尚、固定部材４３が熱伝導率の極めて低い材料から構成される場合には、断熱部材５１を設けるまでもなく、各ノズル体４０とヘッド本体３１との間の断熱を確保することができる。また、前記熱反射板５５はステンレスなどから構成され、その下面が鏡面状に仕上げられて、対向板４１，４１間を通過した基板Ｋからのふく射熱を当該対向板４１の上面に向けて反射する。
斯くして、ヘッド本体３１については、これが冷却液管４７内を流通する冷却液によって冷却されるものの、ノズル体４０と対向板４１については、当該冷却液によっては冷却されず、逆に、ヒータ（図示せず）によって昇温せしめられた雰囲気や、加熱された基板Ｋからのふく射熱などによって昇温せしめられる。また、対向板４１は、熱反射板５５によって反射された基板Ｋからのふく射熱によっても加熱され、一層高温に昇温される。尚、前記断熱部材５０，５１の好適な材料としては、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素樹脂やセラミック，ガラス，石英などを挙げることができ、また、前記ノズル体４０についても、これを極力熱伝導率の小さい材料から構成するのが好ましい。
前記吊下装置６０は、ヘッド本体３１の上面中央部を支持する第１吊下機構６１と、固定プレート３５の端部複数個所を支持する複数の第２吊下機構６２とからなる。
前記第１吊下機構６１及び各第２吊下機構６２は、その詳しい構造についての説明はこれを省略するが、ヘッド本体３１及び固定プレート３５を、これらの上方への移動が可能であり且つ下方への移動が規制されるように支持するとともに、ヘッド本体３１及び固定プレート３５と蓋体１１との相対的な位置関係を調節可能となっており、かかる位置関係を調節することにより、蓋体１１に生じた変形の影響を受けることなく対向板４１が水平姿勢をとるように処理ガス供給ヘッド３０の姿勢を調節することができるようになっている。
以上のように構成された本例のオゾン処理装置１によると、まず、適宜手段によって基板Ｋが支持針１２上に載置される。この時、載置台２０の位置は下降端に位置している。また、冷却液循環装置４６から冷却液管４７内に冷却液が供給，循環されている。
次に、昇降装置１５によって載置台２０及び支持装置２５が上昇せしめられると、支持針１２が載置台２０に対し相対的に没して、基板Ｋが載置台２０の上面に載置されるとともに、載置台２０が上昇端位置に達して、対向板４１下面と基板Ｋ表面との間の間隔ｇが所定の間隔となる。尚、載置台２０上に載置された基板Ｋは、ヒータ（図示せず）によって所定温度に加熱される。
そして、所定濃度のオゾンガスがオゾンガス生成装置４５から、オゾンガス供給孔３６，各接続孔３７，各オゾンガス流路３２及び各連通孔３３を順次介して各ノズル体４０に供給され、その下側の開口部４０ｂから基板Ｋ表面に向けてそれぞれ吐出される。
吐出されたオゾンガスは、基板Ｋに衝突した後、これに沿って流れるオゾンガス層を形成し、このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）は基板Ｋにより加熱され、このように加熱されたり、基板Ｋやレジストと接触することによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、この活性酸素（Ｏ＊）によって、基板Ｋ表面に酸化膜が形成されたり、或いは基板Ｋ表面上の酸化膜が改質されたり、更には、基板Ｋ表面に形成されたレジスト膜が活性酸素との熱化学反応によって除去される。
そして、基板Ｋとこれに対向する対向板４１との間の間隔ｇを適宜調整することにより、基板Ｋ表面に沿って流れるオゾンガス流の層圧を制御することができ、かかるオゾンガス流の層圧を薄くすることで、基板Ｋの表面に到達し得るオゾン分子の割合を高めることができ、効率的なオゾン処理を行うことができる。
また、各ノズル体４０から吐出され、基板Ｋに沿って流れるオゾンガスは、その後、相互に衝突して各対向板４１間の隙間４２に向かう流れとなり、この隙間４２から対向板４１の裏面（上面）側に、即ち、基板Ｋと対向板４１との間から排気される。これにより、処理後のオゾンガスが基板Ｋ表面付近に滞留して、各ノズル体４０から吐出されるオゾンガスが基板Ｋ表面に達し難くなるのが防止され、酸化膜の形成やその改質、レジスト膜の除去といった上記処理を効果的に行うことが可能となる。
ところで、上述したように、ヘッド本体３１とノズル体４０とが直接固設されている場合には、ノズル体４０内を流通するオゾンガスがヘッド本体３１を冷却するための冷却液によって吐出間際まで冷却された状態となり、吐出後のオゾンが昇温して熱分解温度に達するまでに長時間を要するため、各ノズル体４０の直下付近の基板Ｋ表面では、十分な活性酸素（Ｏ＊）が生成されず、処理ムラを生じたり、効率的な処理を行うことができないという問題や、ノズル体４０や対向板４１自体の温度も低下しているため、当該ノズル体４０や対向板４１によって基板Ｋが冷却され、このことによっても活性酸素（Ｏ＊）が生成され難くなって、基板Ｋの処理速度が低下するという問題、更には、基板Ｋ表面から除去されたレジストが、低温状態にあるノズル体４０や対向板４１に接触して冷却され、当該ノズル体４０の外周面や対向板４１の下面（対向面）又は上面に付着し易いという問題があった。特に、ノズル体４０の温度が約１５０℃以下まで低下した場合には、レジストがノズル体４０に多量に再付着することになる。
そこで、本例のオゾン処理装置１では、ヘッド本体３１とノズル体４０との間に断熱部材５０を介装するとともに、ノズル体４０と固定部材４３との間に断熱部材５１を介装して、ヘッド本体３１とノズル体４０との間を断熱するようにしている。これにより、ヘッド本体３１は冷却液管４７内を流通する冷却液によって冷却されるものの、ノズル体４０はヘッド本体３１から断熱されているので、冷却液によっては冷却されず、逆に、ヒータ（図示せず）によって昇温せしめれた雰囲気や、加熱された基板Ｋからのふく射熱などによって昇温せしめられる。
斯くして、ヘッド本体３１の各オゾンガス流路３２内を流通するオゾンガスは、冷却液により冷却されてその温度が一定の範囲内に維持され、これにより、温度上昇に伴うオゾンの熱分解が防止され、オゾンガス中のオゾン濃度の低下が防止される。その一方、ノズル体３１内を流通するオゾンガスは、昇温したノズル体４０により加熱されて、その一部が酸素と活性酸素とに分解された状態で基板Ｋに向けて吐出せしめられ、これが基板Ｋの表面に達した時点では十分な量の活性酸素（Ｏ＊）が生成されている。これにより、基板Ｋの表面がムラなく均一に、しかも効率的に処理される。また、高温のオゾンガスが基板Ｋに吹きかけられるので、当該オゾンガスによる基板Ｋの冷却が防止される。但し、ノズル体４０の温度があまりにも高いと、ノズル体４０を通過する過程で多量のオゾンが熱分解してしまうため、逆に、処理速度が低下することになる。
また、ヘッド本体３１とノズル体４０との間を断熱するとともに、対向板４１とヘッド本体３１との間に熱反射板５５を設けて、対向板４１，４１間を通過した基板Ｋからのふく射熱をこの熱反射板５５により対向板４１の上面に向けて反射するようにしているので、対向板４１を高温に昇温せしめることができ、当該対向板４１やノズル体４０によって基板Ｋが冷却されるといった不都合を防止することができる。また、基板Ｋ表面から除去したレジストがノズル体４０の外周面や対向板４１の下面（対向面）又は上面に付着するといったことが起こり難く、メンテナンスの容易化を図ることができる。
尚、前記基板Ｋの加熱温度は、２００℃〜５００℃の範囲が好ましい。この範囲内であれば、基板Ｋ内に含まれる不純物の蒸発を上記処理と同時に行うことができる。また、前記オゾンガスは、１４重量％以上のオゾンを含むものが好適であり、オゾンとＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、ケイ酸テトラエチル、Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４）の混合ガスであっても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
上例では、ヘッド本体３１とノズル体４０との間に断熱部材５０を介装するとともに、ノズル体４０と固定部材４３との間に断熱部材５１を介装して、ヘッド本体３１とノズル体４０との間を断熱するように構成したが、これに限られるものではなく、第６図に示すように、断熱部材５０，５１を介装せずに、ノズル体８０及び対向板８１を、断熱性を有する材料から構成し、ノズル体８０をヘッド本体３１に固定部材４３によって直接取り付けるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
この場合、ノズル体８０及び対向板８１は、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素樹脂やセラミック，ガラス，石英などから構成すると良い。
また、上例では、各ノズル体４０の下端部に対向板４１を固設した構成としたが、これに限られるものではなく、第７図に示すように、各対向板７０を、複数の支持部材７１によって前記ヘッド本体３１の下面に固設した構成とすることもできる。前記各対向板７０には、貫通孔７０ａがそれぞれ形成されており、当該貫通孔７０ａ内に前記ノズル体４０の下端部がそれぞれ嵌挿される。尚、各対向板７０は、ノズル体４０の下端部が当該対向板７０の下面より上方に位置するように、且つ隣接する各対向板７０との間に所定の隙間７３が形成されるようにそれぞれ配置される。
また、ヘッド本体３１と各支持部材７１、及び各対向板７０と各支持部材７１との間には断熱部材７２，７４がそれぞれ介装されており、前記冷却液管４７内を流通する冷却液によって、各支持部材７１及び各対向板７０が冷却されないようになっている。尚、断熱部材７２，７４は、ヘッド本体３１と各支持部材７１との間、及び各対向板７０と各支持部材７１との間の両方にそれぞれ介装するようにしなくても、ヘッド本体３１と各支持部材７１との間、又は各対向板７０と各支持部材７１との間のどちらか一方のみに介装するようにしても良い。また、ノズル体４１は、必ずしも断熱部材５０，５１によって断熱されていなくても良いが、このようにすると、対向板７０しか断熱されず、ノズル体４０が冷却されてしまうので、当該ノズル体４１は断熱部材５０，５１によって断熱されていることが好ましい。
また、この場合においても、上記と同様、第８図に示すように、ヘッド本体３１とノズル体４０との間、ノズル体４０と固定部材４３との間、及びヘッド本体３１と支持部材７１との間に断熱部材５０，５１，７２をそれぞれ介装せずに、ノズル体８２，対向板８３及び支持部材８４を、断熱性を有する材料から構成し、ノズル体８０及び支持部材８４をヘッド本体３１に直接取り付けるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。尚、上記と同様に、ノズル体８２は必ずしも断熱性を有する材料から構成しなくても良いが、このようにすると、対向板８３しか断熱されず、ノズル体８２が冷却されてしまうので、当該ノズル体８２も断熱性を有する材料から構成することが好ましい。
また、対向板４１，８１及びノズル体４０，８０は、これらが一部材として一体的に形成されていても良く、二部材から構成されていても良い。
また、上記熱反射板５５を設けないで、固定部材４３の下面を鏡面に仕上げた構成としても良い。このようにすれば、上記熱反射板５５に依らずとも、基板Ｋからのふく射熱を、固定部材４３の下面によって対向板４１の上面に向けて反射させることができ、同様に、対向板４１を昇温させることができる。
第１図に示すように、本例のオゾン処理装置１は、所定の内容積を有し、上部が開口した処理チャンバ１０と、処理チャンバ１０の上部開口部を閉塞するように設けられた蓋体１１と、処理チャンバ１０内に水平に配設され、その上面に基板Ｋが載置される載置台２０と、載置台２０の底面を支持する支持装置２５と、この支持装置２５を上下方向に昇降させる昇降装置１５と、載置台２０の上方に配設された処理ガス供給ヘッド３０などを備えて構成されており、処理チャンバ１０内のガスが適宜排出口（図示せず）から外部に排出されるようになっている。
前記載置台２０は、平坦な上面に基板Ｋが載置される上部部材２１、及びその下側に設けられた下部部材２２からなり、下部部材２２の底面が支持装置２５によって支持されている。また、上部部材２１と下部部材２２との間には、ヒータ（図示せず）が設けられており、このヒータ（図示せず）によって、上部部材２１上面に載置された基板Ｋが所定温度に加熱される。尚、上部部材２１及び下部部材２２の好適な材料としては、アルミニウムなどを挙げることができる。但し、基板Ｋの加熱温度が極めて高温である場合（例えば、基板Ｋを５００℃に加熱する場合）には、耐熱性に優れたステンレスを用いるのが好ましい。
第１図及び第２図に示すように、前記支持装置２５は、下部部材２２の底面中央部に固着されてこれを支持する第１支持機構２６と、所定の間隔で配設され、前記下部部材２２の底面を支持する複数の第２支持機構２７と、中空の角パイプによって格子状に形成され、これら第１支持機構２６及び各第２支持機構２７が載置，固定される基台２８などから構成される。
尚、第２支持機構２７は、その詳しい構造についての説明はこれを省略するが、載置台２０を支持するその上下方向の支持位置を調節可能となっており、かかる支持位置を適宜調節することにより、当該載置台２０に生じた撓みや歪を矯正して、その上面の平面度を適正なものに調節することができるようになっている。また、基台２８の好適な材料としては、耐熱性に優れたステンレスなどを挙げることができる。また、基台２８を中空の角パイプから構成しているので、その軽量化を図ることができる。
第１図に示すように、前記基台２８の上方位置には、前記載置台２０（下部部材２２）の底面と対向するように熱反射板１８が設けられており、この熱反射板１８は固定部材１９を介して基台２８上に固設されている。これにより、載置台２０からのふく射熱によって基台２８が温度上昇するのを抑制することができる。尚、熱反射板１８の好適な材料としては、耐熱性に優れたステンレスなどを挙げることができる。
前記昇降装置１５は、処理チャンバ１０の底面を貫通して設けられる昇降ロッド１６を備え、この昇降ロッド１６により支持部材１７を介し基台２８を支持しており、当該昇降装置１５の作動によって支持装置２５及び載置台２０が昇降せしめられる。尚、昇降装置１５は、空圧シリンダや電動シリンダなどから構成される。
また、前記処理チャンバ１０の底面には、先端が先鋭に形成され、その先端部に基板Ｋが仮置きされる複数の支持針１２が立設されており、この支持針１２は、載置台２０が下降端位置にある時に、当該載置台２０に形成された貫通孔（図示せず）に挿通されて、その先端が載置台２０の上面より上方に突出する一方、載置台２０が上昇端位置にある時に、前記貫通孔（図示せず）から抜き取られるようになっている。また、支持針１２は、図示はしないが、基台２８の格子穴と一致する位置に立設されており、また、熱反射板１８に形成された貫通孔（図示せず）にも挿通されているようになっている。
斯くして、載置台２０が下降端位置にある時に、支持針１２上に基板Ｋが仮置きされた後、載置台２０が上昇せしめられると、支持針１２が載置台２０に対して相対的に没して、基板Ｋが載置台２０（上部部材２１）上に載置される。尚、昇降装置１５は、載置台２０が上昇端に位置したとき、後述する対向板４１下面と基板Ｋ表面との間の間隔ｇが所定の間隔となるように、載置台２０を前記上昇端位置に上昇させる。
第１図，第３図乃至第５図に示すように、前記処理ガス供給ヘッド３０は、ブロック状のヘッド本体３１と、ヘッド本体３１を取り囲むように設けられ、これを支持，固定する固定プレート３５と、固定部材４３、その下方に配設された熱反射板５５及びこの熱反射板５５に螺合されるボルト５６によってヘッド本体３１の下面にこれから垂下するように固定された複数のノズル体４０とを備えており、吊下装置６０によって蓋体１１から下方に吊下した状態に支持されている。尚、ノズル体４０はヘッド本体３１下面の全面に渡って配設されるが、第４図では、その一部のみを図示している。
前記ヘッド本体３１の上面には、ジグザグ状の凹溝（図示せず）が複数個形成されており、これら各凹溝（図示せず）内にはそれぞれ冷却液管４７が埋設されている。そして、この冷却液管４７内には、冷却液循環装置４６から冷却液が供給され、循環せしめられるようになっている。
また、前記ヘッド本体３１には、その側面の一方端部から他方端部に貫通する複数のオゾンガス流路３２、及びこのオゾンガス流路３２と連通し、ヘッド本体３１下面に開口する複数の連通孔３３がそれぞれ形成され、前記固定プレート３５には、オゾンガス供給孔３６、及びこのオゾンガス供給孔３６と前記各オゾンガス流路３２の一方端開口部とをそれぞれ接続する複数の接続孔３７が形成されており、オゾンガス供給孔３６には、オゾンガス生成装置４５によって生成された所定濃度のオゾンガス（処理ガス）が当該オゾンガス生成装置４５から供給される。尚、各オゾンガス流路３２の他方端開口部は、固定プレート３５によってそれぞれ封止されている。
前記各ノズル体４０は、オゾンガス吐出路として機能する内部空間を備えた管状の部材からなり、上側の開口部４０ａが前記各連通孔３３にそれぞれ接続する一方、下側の開口部４０ｂが基板Ｋ表面とそれぞれ対向している。斯くして、オゾンガス生成装置４５からオゾンガス供給孔３６，各接続孔３７，各オゾンガス流路３２及び各連通孔３３を順次介して各ノズル体４０に供給されたオゾンガスは、その下側の開口部４０ｂから基板Ｋ表面に向けてそれぞれ吐出される。
また、各ノズル体４０の下端部には、基板Ｋと対向するように同一平面内に配置された平面視六角形状の対向板４１がそれぞれ固設されており、これら隣接する各対向板４１との間には所定の隙間４２が形成されている。尚、対向板４１の好適な材料としては、例えば、ステンレス，シリコン，アルミニウム合金及びチタン合金などを挙げることができる。
また、各ノズル体４０の上端部とヘッド本体３１の下面との間には、環状の断熱部材５０がそれぞれ介装され、各ノズル体４０が断熱部材５０を介してヘッド本体３１の下面に固設されている。即ち、各ノズル体４０は、ヘッド本体３１に直接接触しない状態で当該ヘッド本体３１に固設されている。また、各ノズル体４０をヘッド本体３１に取り付ける固定部材４３とノズル体３１との間にも断熱部材５１が介装されている。以上により、各ノズル体４０とヘッド本体３１との間の断熱が図られている。尚、固定部材４３が熱伝導率の極めて低い材料から構成される場合には、断熱部材５１を設けるまでもなく、各ノズル体４０とヘッド本体３１との間の断熱を確保することができる。また、前記熱反射板５５はステンレスなどから構成され、その下面が鏡面状に仕上げられて、対向板４１，４１間を通過した基板Ｋからのふく射熱を当該対向板４１の上面に向けて反射する。
斯くして、ヘッド本体３１については、これが冷却液管４７内を流通する冷却液によって冷却されるものの、ノズル体４０と対向板４１については、当該冷却液によっては冷却されず、逆に、ヒータ（図示せず）によって昇温せしめられた雰囲気や、加熱された基板Ｋからのふく射熱などによって昇温せしめられる。また、対向板４１は、熱反射板５５によって反射された基板Ｋからのふく射熱によっても加熱され、一層高温に昇温される。尚、前記断熱部材５０，５１の好適な材料としては、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素樹脂やセラミック，ガラス，石英などを挙げることができ、また、前記ノズル体４０についても、これを極力熱伝導率の小さい材料から構成するのが好ましい。
前記吊下装置６０は、ヘッド本体３１の上面中央部を支持する第１吊下機構６１と、固定プレート３５の端部複数個所を支持する複数の第２吊下機構６２とからなる。
前記第１吊下機構６１及び各第２吊下機構６２は、その詳しい構造についての説明はこれを省略するが、ヘッド本体３１及び固定プレート３５を、これらの上方への移動が可能であり且つ下方への移動が規制されるように支持するとともに、ヘッド本体３１及び固定プレート３５と蓋体１１との相対的な位置関係を調節可能となっており、かかる位置関係を調節することにより、蓋体１１に生じた変形の影響を受けることなく対向板４１が水平姿勢をとるように処理ガス供給ヘッド３０の姿勢を調節することができるようになっている。
以上のように構成された本例のオゾン処理装置１によると、まず、適宜手段によって基板Ｋが支持針１２上に載置される。この時、載置台２０の位置は下降端に位置している。また、冷却液循環装置４６から冷却液管４７内に冷却液が供給，循環されている。
次に、昇降装置１５によって載置台２０及び支持装置２５が上昇せしめられると、支持針１２が載置台２０に対し相対的に没して、基板Ｋが載置台２０の上面に載置されるとともに、載置台２０が上昇端位置に達して、対向板４１下面と基板Ｋ表面との間の間隔ｇが所定の間隔となる。尚、載置台２０上に載置された基板Ｋは、ヒータ（図示せず）によって所定温度に加熱される。
そして、所定濃度のオゾンガスがオゾンガス生成装置４５から、オゾンガス供給孔３６，各接続孔３７，各オゾンガス流路３２及び各連通孔３３を順次介して各ノズル体４０に供給され、その下側の開口部４０ｂから基板Ｋ表面に向けてそれぞれ吐出される。
吐出されたオゾンガスは、基板Ｋに衝突した後、これに沿って流れるオゾンガス層を形成し、このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）は基板Ｋにより加熱され、このように加熱されたり、基板Ｋやレジストと接触することによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、この活性酸素（Ｏ＊）によって、基板Ｋ表面に酸化膜が形成されたり、或いは基板Ｋ表面上の酸化膜が改質されたり、更には、基板Ｋ表面に形成されたレジスト膜が活性酸素との熱化学反応によって除去される。
そして、基板Ｋとこれに対向する対向板４１との間の間隔ｇを適宜調整することにより、基板Ｋ表面に沿って流れるオゾンガス流の層圧を制御することができ、かかるオゾンガス流の層圧を薄くすることで、基板Ｋの表面に到達し得るオゾン分子の割合を高めることができ、効率的なオゾン処理を行うことができる。
また、各ノズル体４０から吐出され、基板Ｋに沿って流れるオゾンガスは、その後、相互に衝突して各対向板４１間の隙間４２に向かう流れとなり、この隙間４２から対向板４１の裏面（上面）側に、即ち、基板Ｋと対向板４１との間から排気される。これにより、処理後のオゾンガスが基板Ｋ表面付近に滞留して、各ノズル体４０から吐出されるオゾンガスが基板Ｋ表面に達し難くなるのが防止され、酸化膜の形成やその改質、レジスト膜の除去といった上記処理を効果的に行うことが可能となる。
ところで、上述したように、ヘッド本体３１とノズル体４０とが直接固設されている場合には、ノズル体４０内を流通するオゾンガスがヘッド本体３１を冷却するための冷却液によって吐出間際まで冷却された状態となり、吐出後のオゾンが昇温して熱分解温度に達するまでに長時間を要するため、各ノズル体４０の直下付近の基板Ｋ表面では、十分な活性酸素（Ｏ＊）が生成されず、処理ムラを生じたり、効率的な処理を行うことができないという問題や、ノズル体４０や対向板４１自体の温度も低下しているため、当該ノズル体４０や対向板４１によって基板Ｋが冷却され、このことによっても活性酸素（Ｏ＊）が生成され難くなって、基板Ｋの処理速度が低下するという問題、更には、基板Ｋ表面から除去されたレジストが、低温状態にあるノズル体４０や対向板４１に接触して冷却され、当該ノズル体４０の外周面や対向板４１の下面（対向面）又は上面に付着し易いという問題があった。特に、ノズル体４０の温度が約１５０℃以下まで低下した場合には、レジストがノズル体４０に多量に再付着することになる。
そこで、本例のオゾン処理装置１では、ヘッド本体３１とノズル体４０との間に断熱部材５０を介装するとともに、ノズル体４０と固定部材４３との間に断熱部材５１を介装して、ヘッド本体３１とノズル体４０との間を断熱するようにしている。これにより、ヘッド本体３１は冷却液管４７内を流通する冷却液によって冷却されるものの、ノズル体４０はヘッド本体３１から断熱されているので、冷却液によっては冷却されず、逆に、ヒータ（図示せず）によって昇温せしめれた雰囲気や、加熱された基板Ｋからのふく射熱などによって昇温せしめられる。
斯くして、ヘッド本体３１の各オゾンガス流路３２内を流通するオゾンガスは、冷却液により冷却されてその温度が一定の範囲内に維持され、これにより、温度上昇に伴うオゾンの熱分解が防止され、オゾンガス中のオゾン濃度の低下が防止される。その一方、ノズル体３１内を流通するオゾンガスは、昇温したノズル体４０により加熱されて、その一部が酸素と活性酸素とに分解された状態で基板Ｋに向けて吐出せしめられ、これが基板Ｋの表面に達した時点では十分な量の活性酸素（Ｏ＊）が生成されている。これにより、基板Ｋの表面がムラなく均一に、しかも効率的に処理される。また、高温のオゾンガスが基板Ｋに吹きかけられるので、当該オゾンガスによる基板Ｋの冷却が防止される。但し、ノズル体４０の温度があまりにも高いと、ノズル体４０を通過する過程で多量のオゾンが熱分解してしまうため、逆に、処理速度が低下することになる。
また、ヘッド本体３１とノズル体４０との間を断熱するとともに、対向板４１とヘッド本体３１との間に熱反射板５５を設けて、対向板４１，４１間を通過した基板Ｋからのふく射熱をこの熱反射板５５により対向板４１の上面に向けて反射するようにしているので、対向板４１を高温に昇温せしめることができ、当該対向板４１やノズル体４０によって基板Ｋが冷却されるといった不都合を防止することができる。また、基板Ｋ表面から除去したレジストがノズル体４０の外周面や対向板４１の下面（対向面）又は上面に付着するといったことが起こり難く、メンテナンスの容易化を図ることができる。
尚、前記基板Ｋの加熱温度は、２００℃〜５００℃の範囲が好ましい。この範囲内であれば、基板Ｋ内に含まれる不純物の蒸発を上記処理と同時に行うことができる。また、前記オゾンガスは、１４重量％以上のオゾンを含むものが好適であり、オゾンとＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、ケイ酸テトラエチル、Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４）の混合ガスであっても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
上例では、ヘッド本体３１とノズル体４０との間に断熱部材５０を介装するとともに、ノズル体４０と固定部材４３との間に断熱部材５１を介装して、ヘッド本体３１とノズル体４０との間を断熱するように構成したが、これに限られるものではなく、第６図に示すように、断熱部材５０，５１を介装せずに、ノズル体８０及び対向板８１を、断熱性を有する材料から構成し、ノズル体８０をヘッド本体３１に固定部材４３によって直接取り付けるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
この場合、ノズル体８０及び対向板８１は、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素樹脂やセラミック，ガラス，石英などから構成すると良い。
また、上例では、各ノズル体４０の下端部に対向板４１を固設した構成としたが、これに限られるものではなく、第７図に示すように、各対向板７０を、複数の支持部材７１によって前記ヘッド本体３１の下面に固設した構成とすることもできる。前記各対向板７０には、貫通孔７０ａがそれぞれ形成されており、当該貫通孔７０ａ内に前記ノズル体４０の下端部がそれぞれ嵌挿される。尚、各対向板７０は、ノズル体４０の下端部が当該対向板７０の下面より上方に位置するように、且つ隣接する各対向板７０との間に所定の隙間７３が形成されるようにそれぞれ配置される。
また、ヘッド本体３１と各支持部材７１、及び各対向板７０と各支持部材７１との間には断熱部材７２，７４がそれぞれ介装されており、前記冷却液管４７内を流通する冷却液によって、各支持部材７１及び各対向板７０が冷却されないようになっている。尚、断熱部材７２，７４は、ヘッド本体３１と各支持部材７１との間、及び各対向板７０と各支持部材７１との間の両方にそれぞれ介装するようにしなくても、ヘッド本体３１と各支持部材７１との間、又は各対向板７０と各支持部材７１との間のどちらか一方のみに介装するようにしても良い。また、ノズル体４１は、必ずしも断熱部材５０，５１によって断熱されていなくても良いが、このようにすると、対向板７０しか断熱されず、ノズル体４０が冷却されてしまうので、当該ノズル体４１は断熱部材５０，５１によって断熱されていることが好ましい。
また、この場合においても、上記と同様、第８図に示すように、ヘッド本体３１とノズル体４０との間、ノズル体４０と固定部材４３との間、及びヘッド本体３１と支持部材７１との間に断熱部材５０，５１，７２をそれぞれ介装せずに、ノズル体８２，対向板８３及び支持部材８４を、断熱性を有する材料から構成し、ノズル体８０及び支持部材８４をヘッド本体３１に直接取り付けるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。尚、上記と同様に、ノズル体８２は必ずしも断熱性を有する材料から構成しなくても良いが、このようにすると、対向板８３しか断熱されず、ノズル体８２が冷却されてしまうので、当該ノズル体８２も断熱性を有する材料から構成することが好ましい。
また、対向板４１，８１及びノズル体４０，８０は、これらが一部材として一体的に形成されていても良く、二部材から構成されていても良い。
また、上記熱反射板５５を設けないで、固定部材４３の下面を鏡面に仕上げた構成としても良い。このようにすれば、上記熱反射板５５に依らずとも、基板Ｋからのふく射熱を、固定部材４３の下面によって対向板４１の上面に向けて反射させることができ、同様に、対向板４１を昇温させることができる。
以上のように、本発明に係るオゾン処理装置は、半導体基板や液晶基板などといった基板表面への酸化膜の形成や当該基板表面に形成された酸化膜の改質、或いは、当該基板表面に形成されたレジスト膜の除去の際に、好適に用いることができる。
Claims (7)
- 上面に基板が載置される載置台と、
該載置台上に載置された基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に配設される処理ガス供給ヘッドであって、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体と、該ヘッド本体の下面にこれから垂下するように固設され、前記処理ガス流路と連通し且つ前記載置台上の基板上面に向けて開口した処理ガス吐出路を有するノズル体とを備えた処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給して、前記ノズル体の開口部から吐出させるガス供給手段と、
前記冷却流体流路に冷却流体を供給して、循環させる冷却流体循環手段とを備えて構成されるオゾン処理装置において、
前記ノズル体を、断熱性を有する材料から構成したことを特徴とするオゾン処理装置。 - 上面に基板が載置される載置台と、
該載置台上に載置された基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に配設される処理ガス供給ヘッドであって、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体と、該ヘッド本体の下面にこれから垂下するように固設され、前記処理ガス流路と連通し且つ前記載置台上の基板上面に向けて開口した処理ガス吐出路を有するノズル体とを備えた処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給して、前記ノズル体の開口部から吐出させるガス供給手段と、
前記冷却流体流路に冷却流体を供給して、循環させる冷却流体循環手段とを備えて構成されるオゾン処理装置において、
前記ヘッド本体とノズル体との間に断熱部材を介装したことを特徴とするオゾン処理装置。 - 上面に基板が載置される載置台と、
該載置台上に載置された基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に配設される処理ガス供給ヘッドであって、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体と、前記載置台上の基板上面と対向するように配置された対向板と、該ヘッド本体の下面にこれから垂下するように固設されるとともに、下端部に前記対向板が固設され、前記処理ガス流路と連通し且つ前記対向板の基板との対向面に開口した処理ガス吐出路を有するノズル体とを備えた処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給して、前記ノズル体の開口部から吐出させるガス供給手段と、
前記冷却流体流路に冷却流体を供給して、循環させる冷却流体循環手段とを備えて構成されるオゾン処理装置において、
前記ノズル体及び対向板を、断熱性を有する材料から構成したことを特徴とするオゾン処理装置。 - 上面に基板が載置される載置台と、
該載置台上に載置された基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に配設される処理ガス供給ヘッドであって、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体と、前記載置台上の基板上面と対向するように配置された対向板と、該ヘッド本体の下面にこれから垂下するように固設されるとともに、下端部に前記対向板が固設され、前記処理ガス流路と連通し且つ前記対向板の基板との対向面に開口した処理ガス吐出路を有するノズル体とを備えた処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給して、前記ノズル体の開口部から吐出させるガス供給手段と、
前記冷却流体流路に冷却流体を供給して、循環させる冷却流体循環手段とを備えて構成されるオゾン処理装置において、
前記ヘッド本体とノズル体との間に断熱部材を介装したことを特徴とするオゾン処理装置。 - 上面に基板が載置される載置台と、
該載置台上に載置された基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に配設される処理ガス供給ヘッドであって、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体と、前記載置台上の基板上面と対向するように配置され、上下に貫通する貫通孔が形成された対向板と、該対向板を前記ヘッド本体の下面に連結する支持部材と、前記ヘッド本体の下面にこれから垂下するように固設されて下端部が前記対向板の貫通孔に嵌挿され、前記処理ガス流路と連通し且つ前記載置台上の基板上面に向けて開口した処理ガス吐出路を有するノズル体とを備えた処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給して、前記ノズル体の開口部から吐出させるガス供給手段と、
前記冷却流体流路に冷却流体を供給して、循環させる冷却流体循環手段とを備えて構成されるオゾン処理装置において、
少なくとも前記対向板及び支持部材を、断熱性を有する材料から構成したことを特徴とするオゾン処理装置。 - 上面に基板が載置される載置台と、
該載置台上に載置された基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に配設される処理ガス供給ヘッドであって、オゾンを含んだ処理ガスが流通する処理ガス流路、及び冷却流体が流通する冷却流体流路を有するヘッド本体と、前記載置台上の基板上面と対向するように配置され、上下に貫通する貫通孔が形成された対向板と、該対向板を前記ヘッド本体の下面に連結する支持部材と、前記ヘッド本体の下面にこれから垂下するように固設されて下端部が前記対向板の貫通孔に嵌挿され、前記処理ガス流路と連通し且つ前記載置台上の基板上面に向けて開口した処理ガス吐出路を有するノズル体とを備えた処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス流路に前記処理ガスを供給して、前記ノズル体の開口部から吐出させるガス供給手段と、
前記冷却流体流路に冷却流体を供給して、循環させる冷却流体循環手段とを備えて構成されるオゾン処理装置において、
少なくとも前記支持部材とヘッド本体との間、前記対向板と支持部材との間の一方に断熱部材を介装したことを特徴とするオゾン処理装置。 - 下面が熱反射面となった熱反射板を、前記ヘッド本体と対向板との間に配設したことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項記載のいずれかのオゾン処理装置。
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