KR20020096826A

KR20020096826A - 기판처리방법 및 기판처리장치

Info

Publication number: KR20020096826A
Application number: KR1020010074234A
Authority: KR
Inventors: 와다겐야; 기노시타가즈토; 곰모리가즈히코
Original assignee: 히다치 덴시 엔지니어링 가부시키 가이샤
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2002-12-31
Also published as: TW501198B; JP4682456B2; JP2003001206A; US6821906B2; US20020192391A1; KR100398937B1

Abstract

본 발명의 목적은 유전체 배리어방전램프로부터의 자외광이 조사되는 영역을 산소가 존재하지 않는 분위기로서 기판에 조사되는 자외광의 작용에 의한 세정 등의 처리정밀도 및 처리효율을 향상시키는 것이다.

처리챔버(12)내에 설치한 유전체 배리어방전램프(1)로부터의 자외광에 의하여 환원성의 활성종[H·]과 산화성의 활성종[·OH]을 생성하고, 또한 단파장의 자외광의 조사에너지에 의해 기판(10)의 표면에 부착되는 유기물질로 이루어지는 오염물을 분해하고, 분해되어 저분자화한 오염물을 물의 분해생성물과의 사이에서 환원반응과 산화반응이 생기게 하기 위하여 질소가스 분사노즐(30)에 의해 기판(10)의 표면에 따라 그 반송방향과 반대방향을 향하여 질소가스를 흘림으로써 먼저 기판(10)의 피처리면 및 그 근방으로부터 공기를 제거하여 질소가스에 의해 치환시키고, 이어서 습윤(wet)질소 가스공급노즐(17)로부터 공급되는 수증기와 질소가스를 혼합시킨 습윤질소가스에 의해 기판(10)의 표면 및 그 근방을 가습한다.

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATING SURFACE OF SUBSTRATE PLATE}

본 발명은, 액정패널기판, 반도체웨이퍼, 자기디스크기판, 광디스크기판 등과 같이 유리, 반도체, 수지, 세라믹스, 금속 등이나, 그것들이 복합된 기판 표면에 자외광을 조사하여 세정, 에칭 등의 처리를 행하는 자외광조사에 의한 기판처리방법 및 장치에 관한 것이다.

예를 들면 액정패널을 구성하는 투명기판을 구성하는 TFT 기판은 그 표면에 성막수단에 의해 투명전극 등을 포함하는 회로패턴이 형성된다. 이 기판제조공정에 있어서는 기판 표면에 대하여 세정이나 에칭 등의 처리가 행하여진다. 이와 같은 처리방식은 소정의 처리액을 도포 내지 분사하여 행하는 습식공정방식으로 행하는 것이 일반적이다. 그러나 최근에 있어서는 기판의 세정이나 에칭 등이라는 처리는 자외광을 조사함으로써 건식공정에서도 행하여지도록 되고 있다.

일본국 특개2001-137800호 공보에 기판에 대하여 자외광을 조사하는 처리를 행하도록 구성한 것이 개시되어 있다. 이 공지의 처리방식은 피처리용 기판을 반송수단으로 반송하는 사이에 유전체 배리어방전램프을 설치한 램프하우스의 하부를 통과시키도록 하여 기판과 유전체 배리어방전램프의 사이에 불활성가스와 수증기를 혼합한 가습화 불활성가스를 공급하도록 하고 있다. 따라서 유전체 배리어방전램프로부터 조사된 자외광은 그 조사에너지에 의해 기판 표면에 부착하고 있는 유기물의 화학결합을 분해하여 저분자화시키게 된다. 또 자외광은 분위기 중의 수증기에도 작용하여 물을 분해시켜 환원성의 활성종[H·] 및 산화성의 활성종[·OH]을 생성시킨다. 그 결과 기판 표면에 있어서 저분자화한 유기물이 이들 활성종[H·], [·OH]과 환원반응 및 산화반응을 일으켜 휘발성의 물질로 변환시키게 되어 유기오손물을 기판 표면으로부터 분리시킬 수 있다. 따라서 기판 표면이 청정화됨과 동시에 습윤성이 개선된다.

여기서 유전체 배리어방전램프로부터 기판에 대하여 자외광을 조사할 때에 분위기 중에 산소가 포함되어 있으면 이 자외광의 에너지가 산소에 흡수되어 감쇠하게 된다. 그 결과 기판 표면에 부착하고 있는 유기물에 대한 분해능력이 현저하게 감쇄되어 버린다. 따라서 자외광 조사영역의 분위기의 제어는 매우 중요하여유전체 배리어방전램프을 처리챔버 내에 설치하고, 처리챔버내로부터 산소를 극력 배제할 필요가 있다. 처리챔버 내에 수증기와 질소가스 등의 불활성가스와의 혼합가스를 공급하는 것은 자외광의 감쇠를 극력 억제하기 위함이며, 또한 필요한 활성종[H·], [·OH]을 기판의 표면 근방에 집중적으로 발생시키기 위함이다. 또한 처리챔버에는 기판의 출입구를 개구시키지 않으면 안되나, 이 기판의 출입구를 외기와 차단할 필요가 있고, 이 때문에 처리챔버 내부의 압력을 높이는 등의 방법을 채용하고 있다.

이상과 같이 처리챔버 내의 분위기를 산소를 포함하지 않고, 수증기로 가습된 불활성가스로 충만시킴으로써, 유전체 배리어방전램프로부터 조사되는 자외광의 에너지를 필요한 활성종의 생성과, 기판 표면의 유기오염물의 분해를 위해 매우 효율적으로 이용할 수 있고, 기판 세정 등을 포함하는 처리의 정밀도가 현저하게 높아지는 등의 이점이 있다. 그러나 상기한 종래기술에 있어서도 또한 문제점이 없는 것은 아니다.

즉, 기판은 외기 중으로부터 처리챔버 내로 반입되게 되고, 그 때에 기판과 함께 공기가 처리챔버 내에 들어가는 것을 방지할 수 없다. 특히 공기에는 점성이 있기 때문에 기판 표면에 있어서의 공기층은 처리챔버 내에 도입된 후에도 기판 표면에 점착한 상태로 유지된다. 따라서 그대로의 상태로 기판이 유전체 배리어방전램프의 하부위치로 이행하면, 아무리 처리챔버의 내부 분위기를 엄격하게 관리하고 있었다 하더라도 이 공기층에 포함되는 산소에 자외광의 에너지가 흡수되어 에너지손실이 발생한다는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은 기판을 유전체 배리어방전램프로부터의 자외광을 조사하기 전의 단계에서 이 기판의 표면 및 그 근방으로부터 산소를 배제함으로써, 자외광의 감쇠를 최소한으로 억제하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 기판처리장치에 사용되는 유전체 배리어방전램프의 구성 설명도,

도 2는 도 1의 주요부 확대도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 기판처리장치의 개략구성도,

도 4는 질소가스 가습장치의 개략 구성도,

도 5는 도 3의 주요부 확대도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 기판처리장치의 개략구성도,

도 7은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 기판처리장치의 주요부 구성설명도,

도 8은 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 기판처리장치의 주요부 구성설명도,

도 9는 본 발명에 의한 기판의 건식세정행정을 포함하는 기판의 세정·건조공정을 모식적으로 나타내는 설명도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 방전램프 10 : 기판

11 롤러컨베이어 12, 112, 212, 312 : 처리챔버

13, 113 : 램프하우스 16, 116 : 질소가스공급관

17 : 습윤질소가스 공급노즐 20 : 질소가스탱크

21 : 공급배관 22 : 유량 조정밸브

24 : 혼합용기 27 : 순수탱크

29 : 압력 조정밸브 30 : 질소가스분사노즐

31 : 풍향 가이드부재 31a, 31b : 가이드면

33 : 배기관 34a, 34b : 부압 발생부

36 : 에어커텐형성부 230, 330 : 가스분사노즐

231 : 노즐본체 232 : 압력실

234, 334 : 분출유로

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기판처리방법으로서는 기판의 피처리면 및 그 근방으로부터 공기를 제거하는 산소제거공정과, 기판에 가습화한 불활성가스를 공급하여 이 기판의 피처리면 및 그 근방을 가습하는 가습공정과, 유전체 배리어방전램프로부터 상기 기판의 피처리면에 대하여 자외광을 조사하는 표면처리공정으로 이루어지는 것을 그 특징으로 하는 것이다.

또 제 2 기판처리방법으로서는, 반송수단에 의해 기판의 피처리면을 위를 향한 상태로 하여 수평반송하는 동안에 유전체 배리어방전램프로부터 자외광을 이 기판의 표면에 조사함으로써, 이 기판 표면을 처리하는 것으로, 상기 기판의 피처리면에 대하여 그 반송방향과 반대방향을 향하여 불활성가스를 분사함으로써 이 기판의 피처리면 및 그 근방으로부터 공기를 제거하고, 이어서 상기 기판의 반송방향을 향하여 수증기에 의해 가습화된 불활성가스를 공급함으로써, 이 기판의 피처리면 및 그 근방을 가습하고, 상기 기판의 피처리면에 상기 유전체 배리어방전램프로부터 자외광을 조사함과 동시에, 수증기를 분해시켜 환원성의 활성종[H·] 및 산화성의 활성종[·OH]을 포함하는 분위기를 생성하고, 이 분위기 내에서 상기 기판의 피처리면에 대하여 이들 활성종[H·], 활성종[·OH]을 작용시키는 것을 그 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 기판처리장치로서는, 기판을 그 피처리면을 위를 향한 상태로 수평 반송하는 기판 반송수단과, 상기 기판 반송수단에 의한 반송경로의 상부에 설치되고, 상기 기판의 피처리면에 자외광을 조사하는 유전체 배리어방전램프를 설치한 처리챔버와, 상기 유전체 배리어방전램프에 의한 자외광의 조사영역보다 상기 기판의 반송방향에 있어서의 상류측의 위치에 설치되고, 상기 기판의 피처리면을 향하여 가습화된 불활성가스를 공급하는 가습화 불활성가스공급수단과, 상기 가습화 불활성가스공급수단의 배치위치보다 상기 기판의 반송방향에 있어서의 상류측에 설치되고, 상기 기판의 피처리면 및 그 근방으로부터 공기를 제거하는 산소제거수단으로 구성한 것을 그 특징으로 하는 것이다.

이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 먼저 도 1 및 도 2에 본 발명의 기판처리장치에 사용되는 유전체 배리어방전램프(이하, 단지 방전램프라 함)의 개략구성을 나타낸다.

이들 도면에 있어서, 1은 방전램프이다. 방전램프(1)는 모두 석영유리로 일체적으로 형성한 내관부(2)와 외관부(3)로 이루어지는 둥근 고리형상으로 형성된 석영유리관(4)으로 구성된다. 이 석영유리관(4)의 내부는 밀폐된 방전공간(5)이 된다. 내관부(2)의 안쪽에는 원통형상의 금속판으로 이루어지는 금속전극(6)이 이 내관부(2)에 고정되어 설치된다. 또 외관부(3)의 바깥 둘레면에는 철망전극(7)이 설치되어 있다. 그리고 이들 금속전극(6)과 철망전극(7) 사이에 교류전원(8)이 접속되어 있다. 또한 내관부(2)의 안쪽에는 금속전극(6)을 냉각하기 위한 냉각용 유체 (예를 들면 냉각수)의 통로로서 이용된다.

석영유리관(4)의 내부에는 방전가스가 밀봉되어 있고, 금속전극(6)과 철망전극(7) 사이에 교류의 고전압을 인가하면 내관부(2)과 외관부(3)의 유전체 사이에 방전플라즈마(유전체 배리어방전)가 발생하고, 이 방전플라즈마에 의해 방전가스의 원자가 여기되어 플라즈마방전상태가 된다. 그리고 이 플라즈마방전상태로부터 기저 (基底)상태로 되돌아갈 때에 플라즈마방전발광이 생긴다. 이 때의 발광스펙트럼은 석영유리관(4)내에 밀봉된 방전가스에 따라 다르나, 키세논(Xe)가스를 사용하면 172nm로 중심파장을 가지는 단색광의 발광이 된다. 또 아르곤(Ar)가스를 방전가스로서 사용하면 발광파장의 중심은 저압 수은램프의 파장보다 짧은 126nm가 된다. 그리고 금속전극(6)은 반사판으로서 기능하고, 또 철망전극(7)은 실질적으로 투명전극으로서 기능하기 때문에 이 단파장의 자외광은 외관부(3)측으로부터 조사된다. 또한 이 경우의 키세논가스의 봉입압은 예를 들면 350Torr 정도로 한다.

다음에 이상의 방전램프(1)을 사용한 기판의 세정장치로서 구성한 것을 도 3에 나타낸다. 상기 도면에 있어서 10은 세정이 행하여지는 대상물로서의 기판이다. 기판(10)은 예를 들면 유리, 반도체, 합성수지, 세라믹스, 금속 등으로 형성한 박판으로 이루어지고, 평면형상으로서는 사각형 내지 원형 등이다. 이 기판(10)은 기판반송수단으로서 예를 들면 롤러컨베이어(11)(소정의 피치간격을 가지고 배치한 회전축에 복수의 롤러를 설치한 것)에 의하여 상기 도면에 화살표로 나타낸 방향으로 수평반송되는 것이고, 그 사이에 기판(10)의 표면이 건식세정된다. 이를 위하여 롤러컨베이어(11)에 의한 반송경로의 소정의 위치에 처리챔버(12)가 배치되어 있다. 그리고 처리챔버(12)의 전면부와 후면부에는 기판(10)이 반입되는 입구(12a) 및 처리가 종료된 기판(10)이 반출되는 출구(12b)가 각각 개구되어 있다. 여기서 입구(12a), 출구(12b)의 개구부는 적어도 기판(10)을 통과할 수 있는 것으로 하고, 또한 롤러컨베이어(11)에 의한 반송시에 기판(10)이 진동하여도 이 기판(10)이 처리챔버(12)의 입구(12a)나 출구(12b)의 벽면과 접촉하지 않는다는 조건으로, 가능한 한 작은 면적으로 한다.

처리챔버(12)에는 램프하우스(13)가 장착되어 있고, 램프하우스(13)에는 방전 램프(1)가 장착되어 있다. 램프하우스(13)는 밀폐된 공간을 형성하고 있고, 방전 램프(1)의 배치위치의 하부측에는 석영유리 등으로 이루어지는 창유리(14)가 설치되어 있다. 또 방전램프(1)의 상부측에는 오목면경 등으로 이루어지는 반사부재(15)가 장착되어 있다. 따라서 방전램프(1)로부터는 아래쪽을 향하여 자외광이 조사된다. 이 방전램프(1)로부터 조사되는 자외광이 감쇠하는 것을 방지하기 위하여 램프하우스(13)에는 질소가스공급배관(16)이 접속되어 있고, 이 램프하우스(13) 내에 불활성가스로서의 질소가스(N₂가스)가 공급되어 산소가 존재하지 않는 공간이 되도록 유지한다. 또한 이 질소가스는 습기가 없는 건조질소가스 또는 수증기로 가습한 습윤질소가스이다.

또 처리챔버(12) 내에는 기판(10)의 표면인 피처리면에 대하여 가습화 불활성가스로서 수증기에 의해 가습된 질소가스, 즉 습윤질소가스가 공급된다. 이 때문에 가습화 불활성가스 공급수단으로서의 습윤질소가스 공급노즐(17)이 처리챔버(12) 내에 개구되고 있다. 이 습윤질소가스 공급노즐(17)은 기판(10)의 반송방향에 있어서 램프하우스(13)의 배치위치보다 상류측에 위치하고 있고, 적어도 기판(10)의 반송방향과 직교하는 방향의 전체 길이를 덮는 폭을 가지는 것이다. 그리고 습윤질소가스는 기판(10)의 반송방향을 향하여 비스듬하게 위쪽으로부터 분사하도록 되어 있고, 이 때문에 습윤질소가스공급노즐(17)의 하단부 근방에서 소정각도 구부러져 있다.

여기서 습윤질소가스 공급노즐(17)로부터는 질소가스에 수증기를 포함시킴으로써 가습된 질소가스이고, 이 때문에 습윤질소가스 공급노즐(17)은 질소가스 가습장치에 접속되어 있다. 이 질소가스 가습장치의 구체적인 구성으로서는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이 구성할 수 있다. 도면에 있어서 20은 습윤질소가스의 공급원이 되는 질소가스탱크이고, 이 질소가스탱크(20)로부터의 공급배관(21)은 도중에서 분기되어 있다. 한쪽의 분기배관(21a)은 도중에 유량조정밸브(22) 및 유량계(23)를 거쳐 혼합용기(24)에 접속되어 있다.

이에 대하여 또 한쪽의 분기배관(21b)은 유량조정밸브(25) 및 유량계(26)를 거쳐 순수탱크(27)의 액면밑으로 유도된다. 분기배관(21b)의 순수탱크(27) 내에 침지된 부분에는 다수의 질소가스 분출용 미소구멍이 형성되어 있다. 따라서 소정의 압력으로 질소가스가 공급되면, 순수탱크(27)의 액면밑으로부터 질소가스가 발포상태가 되어 부상하게 되고, 그 사이에 수증기를 발생시켜 이에 의하여 질소가스가 수증기에 의해 가습되어 가습화 불활성가스로서의 가습화 질소가스가 생성된다.이와 같이 하여 생성된 가습화 질소가스는 도입관(28)을 거쳐 혼합용기(24) 내에 유도되고, 분기배관(21a)으로부터의 질소가스와 혼합되어 가스 중의 수증기의 농도가 조정된다. 챔버(14)에 접속한 습윤질소가스 공급노즐(17)은 이 혼합용기(24)에 접속되어 있고, 이 습윤질소가스 공급노즐(17)의 도중에는 압력조정밸브(29)가 장착되어 있다. 따라서 챔버(14)내의 가습화 질소가스의 압력이 조정된다.

습윤질소가스 공급노즐(17)의 배치위치보다도 기판(10)의 반송방향에 있어서의 상류측의 위치에는 산소제거수단을 구성하는 질소가스 분사노즐(30)이 설치되어 있다. 질소가스 분사노즐(30)은 습윤질소가스 공급노즐(17)과, 처리챔버(12)에 있어서의 입구(12a)와의 사이에 위치하고 있고, 이 질소가스 분사노즐(30)도 기판 (10)의 폭방향의 대략 전체 길이에 미치는 길이를 가지는 것으로서, 바로 아래쪽을 향하여 건조질소가스를 공급하도록 되어 있다. 그리고 질소가스 분사노즐(30)의 하단 개구부는 기판(10)의 반송방향의 전후방향을 향하여 넓게 개방되어 있고, 또한 그 내부에는 풍향가이드부재(31)가 설치되어 있다. 풍향가이드부재(31)는 도 5에 화살표로 나타낸 바와 같이 질소가스 분사노즐(30) 내를 흘러내리는 건조질소가스를 2개의 흐름으로 나누게 된다. 한쪽의 흐름은 기판(10)의 반송방향과 반대측, 즉 처리챔버(12)의 입구(12a)방향을 향하여 비스듬하게 위쪽으로부터 기판(10)의 피처리면을 향하도록 가이드된다. 또한 또 한쪽의 흐름은 기판(10)의 반송방향을 향하여 가이드된다. 그리고 질소가스노즐(30) 내에 공급되는 건조질소를 이와 같이 2방향으로 가이드하기 위하여 풍향가이드부재(31)에는 경사형상으로 된 가이드면(31a, 31b)이 형성되어 있다.

또한 처리챔버(12)에 있어서의 램프하우스(13)의 배치위치의 하류측 위치의 하부위치에는 배기관(33)이 접속되어 있다. 배기관(33)에는 도시 생략한 흡인펌프 등의 부압 발생수단이 접속된다. 따라서 배기관(33) 내에 부압 흡인력을 작용시키고 있다. 이에 의하여 질소가스 분사노즐(30) 및 습윤질소가스 공급노즐(17)로부터 처리챔버(12) 내에 공급된 가스는 이 처리챔버(12) 내에 체류하는 일 없이 배기관 (33)으로부터 외부로 배출되도록 처리챔버(12) 내의 가스가 순환하게 된다.

처리챔버(12)의 내부의 압력을 대기압보다 높게 함으로써, 이 처리챔버(12) 내를 외기와 차단할 수 있다. 그러나 처리챔버(12) 내의 외기로부터의 차단을 더욱 확실하게 행하기 위하여 입구(12a)측의 외면부에는 외기가 처리챔버(12) 내로 유입하는 것을 방지하는 외기차단수단으로서의 부압 발생부(34a, 34b)가 장착되어 있다. 34a는 상부측의, 34b는 하부측의 부압 발생부이고, 이들 부압 발생부(34a, 34b)에는 흡인관(35a, 35b)이 접속되어 있다. 또 이들 상하의 부압 발생부(34a, 34b) 사이는 기판(10)이 통과할 수 있는 간격만큼 이간되어 있다. 한편 처리챔버 (12)의 출구(12b)를 외기로부터 차단하기 위한 외기차단수단으로서의 에어커텐형성부(36)가 설치되어 있고, 이 에어커텐형성부(36)로부터는 공기를 처리챔버(12)의 외면을 따라 바로 밑을 향하여 공기를 유통시키는 것으로, 이에 의하여 기판(10)의 출구(12b)도 외기와 차단된다. 단, 기판(10)이 출구(12b)를 통과하고 있는 동안은 기판(10)에 가로막혀 에어커텐에 의한 차단기능을 발휘하지 않게 되나, 출구(12b)는 기판(10)으로 실질적으로 폐쇄되게 되고, 또한 기판(10)은 출구(12b)로부터 바깥쪽을 향하여 이동하는 것이므로 처리챔버(12) 내를 외기압보다 약간 고압으로 하여 둠으로써 확실하게 외기와 차단할 수 있다.

이와 같이 하여 방전램프(1)을 설치한 램프하우스(13)는 밀폐되고, 또한 질소가스배관(16)에 의해 건조질소가 공급되어 이 램프하우스(13)의 내부는 산소가 포함되지 않은 분위기가 확보되어 있다. 또 처리챔버(12) 내에는 질소가스 분사노즐 (30)로부터 건조질소가 공급되고 있고, 또한 이 처리챔버(12)의 입구(12a) 및 출구 (12b)는 각각 부압 발생부(34a, 34b)와, 에어커텐형성부(36)에 의하여 외기와 차폐되어 있기 때문에, 역시 처리챔버(12)의 내부는 건조질소가 충만하여 실질적으로 산소를 포함하지 않은 분위기상태가 된다. 또한 처리챔버(12) 내에 습윤질소가스 공급노즐(17)도 배치되어 있다. 이 습윤질소가스 공급노즐(17)로부터 공급되는 수증기가 처리챔버(12)의 내부에 충만되지 않도록 할 필요가 있다. 이를 위해서는 기판 (10)이 처리챔버(12) 내에 위치하지 않을 때에는 이 습윤질소가스 공급노즐(17)로부터 습윤질소가스를 분출시키지 않도록 하는 것이 바람직하다. 단, 배기관(33)을 습윤질소가스 공급노즐(17)의 연장선 위치에 개구시키도록 하면, 습윤질소가스를 항상분사하여도 이 습윤질소가스는 처리챔버(12) 내에 체류하지 않고 직접 배기되게 된다.

처리챔버(12)는 이상의 분위기상태로 유지되어 있으나, 기판(10)은 롤러컨베이어(11)에 의해 입구(12a)로부터 처리챔버(12) 내로 유도된다. 처리챔버(12)의 외부는 대기상태로 되어 있다. 따라서 기판(10)이 처리챔버(12)로 반입되었을 때에는 기판(10)의 표면 및 그 근방에는 공기가 존재하고 있고, 이 공기는 그 점성에 의하여 기판(10)의 표면에 밀착한 채로 처리챔버(12) 내로 유도된다. 따라서 먼저이 기판(10)의 표면 및 그 근방에 존재하는 공기를 배제하여 질소가스와 치환시킨다. 이것이 산소제거공정이다.

즉, 기판(10)은 롤러컨베이어(11)에 의해 입구(12a)로부터 처리챔버(12) 내로 유도된다. 기판(10)이 처리챔버(12) 내로 유도되면 먼저 그 피처리면에 대하여 질소가스 분사노즐(30)로부터 건조질소가스가 분사된다. 이 건조질소가스는 풍향가이드부재(31)의 가이드면(31a)에 의해 정류된 상태로 방향전환되어 기판(10)의 피처리면에 대하여 비스듬하게 위쪽으로부터 입사되고, 다시 이 피처리면을 따라 흐르게 된다. 한편 처리챔버(12)의 입구(12a)의 외부에는 부압 발생부(34a)가 설치되어 있고, 이 부압 발생부(34a) 내에는 부압에 의한 흡인력이 작용하고 있다. 따라서 기판(10)의 표면을 따라 흐르는 건조질소가스의 유속이 커져 반입시에 기판(10)의 표면에 존재하고 있던 공기는 이 건조질소가스의 흐름에 의하여 벗겨 떨어지도록 하여 입구(12a)의 외부로 밀려 되돌려진다. 그 결과 기판(10)의 표면으로부터 공기가 제거되어 산소를 포함하지 않은 건조질소가스로 치환된다.

표면이 건조질소가스로 치환된 기판(10)의 표면에는 다시 습윤질소가스 공급노즐(17)로부터 분사되는 습윤질소가스가 공급되어 기판(10)의 표면 및 그 근방의 분위기가 수증기에 의해 가습된다. 즉 이것이 가습공정이다.

여기서 습윤질소가스의 공급방향은 비스듬하게 위쪽으로부터 기판(10)의 반송방향을 향한다. 이에 의하여 기판(10)의 건조질소가스로 치환되어 산소를 포함하지 않게 된 기판(10)의 표면을 향하여 습윤질소가스에 의한 수증기가 보내진다. 그 결과 기판(10)의 표면 및 그 근방은 산소를 포함하지 않은 불활성가스와 수증기와의 혼합가스를 존재시킨 분위기상태가 된다.

또한 기판(10)은 램프하우스(13)에 있어서의 창유리(14)의 배치위치의 하부를 통과하게 되나, 그 사이에 방전램프(1)로부터 단파장의 자외광이 기판(10)의 표면에 조사되어 그 표면이 세정된다. 즉 이것이 처리공정이다. 여기서 방전램프(1)로부터의 자외광의 감쇠를 극력 억제하기 위하여 기판(10)의 표면과 창유리(14) 사이의 간격은 가능한 한 좁게 하는 쪽이 바람직하다. 단, 롤러컨베이어(11)에 의하여 반송되는 기판(10)이 창유리(14)와 접촉하지 않도록 할 필요가 있다. 반송 컨베이어 (11)에 의해 기판10을 반송하는 때는 기판10에 진동이 생기나, 이 진동을 최소한으로 억제함과 동시에, 기판10의 반송면을 창유리(14)와 접촉하지 않는 것을 조건으로하여 될 수 있는 한 근접시키도록 한다.

이와 같이 하여 기판(10)의 표면 및 그 근방에는 질소가스와 물의 혼합유체가 존재하고 있어 방전램프(1)으로부터 조사되는 자외광에 의한 방사선의 작용에 의하여 물이 분해됨으로써 그 결과로서 환원성의 활성종[H·]과 산화성의 활성종 [·OH]이 생성된다. 또 단파장의 자외광의 조사에너지에 의해 기판(10)의 표면에 부착되는 유기물질로 이루어지는 오염물이 분해된다. 이와 같이 하여 분해되어 저분자화한 오염물은 물의 분해생성물과의 사이에서 환원반응과 산화반응이 생긴다. 즉, 기판(10)의 표면 및 그 근방에서는 산화활성종[·H]의 작용에 의한 산화반응뿐만 아니라, 환원성 활성종[H·]의 작용에 의하여 환원반응도 생긴다. 그 결과, 자외광에 의해 분해된 유기물은 신속하고도 확실하게 휘발물질로 변환된다.

또한 질소가스분사노즐(30)의 풍향가이드부재(31)에는 기판(10)의 반송방향을 향한 가이드면(31b)이 형성되어 있고, 또 습윤질소가스 공급노즐(17)로부터 분사되는 습윤질소가스에는 기판(10)의 반송방향을 항한 흐름이 형성된다. 따라서 자외광의 작용에 의해 발생한 휘발물질은 램프하우스(13)의 배치위치로부터 신속하게 제거되어 배기관(33)을 거쳐 외부로 방출된다. 그 결과 램프하우스(13)의 하부위치는 항상 신선한 수증기를 포함하는 질소가스가 충만한 상태로 유지된다.

이상에 의하여 기판(10)의 표면에 대하여 건식세정이 행하여져 유기오염물이 제거된다. 또 수증기의 존재하에서 단파장의 자외광을 기판(10)에 조사함으로써 기판(10)의 표면에 있어서의 접촉각이 작아진다. 그리고 이와 같이 기판(10)의 표면에 있어서의 접촉각이 작아져 습윤성이 개선되기 때문에 후속공정에서 샤워세정 등을 행하면 기판(10)에 부착하는 무기물질의 오손물을 용이하게, 또한 완전하게 제거할 수 있게 되어 기판(10)을 매우 청정한 상태로 세정할 수 있게 된다. 또 현상액 등의 도포공정의 전처리로서 기판(10)의 표면상태의 개선을 행할 수 있다.

상기한 바와 같이 처리챔버(12)의 내부는 실질적으로 산소가 존재하지 않는 분위기상태로 유지되어 있기 때문에 도 6에 나타낸 램프하우스(113)와 같이 창유리를 제거하여 처리챔버(112) 내에 개구시킬 수 있다. 창유리는 자외광을 투과시키기 때문에 장기간 사용하면 열화하게 되어 그 교환이 필요하게 된다. 창유리를 설치하지 않도록 하면 부품교환의 빈도를 적게 할 수 있으므로 메인티넌스성이 양호해진다. 램프하우스를 밀폐시키고 있는 경우에는 질소가스공급관으로부터 항상 질소가스를 공급할 필요는 없으나, 이 도 6의 실시형태에 있어서의 램프하우스(113)와 같이 하단부를 개구시킨 경우에는 습윤질소가스 공급노즐(17)로부터 수증기를포함하는 질소가스가 공급되기 때문에 이 수증기가 램프하우스(113)내로 들어가지 않도록 하기 위하여 질소가스공급관(116)으로부터 건조질소가스를 항상 유출시킬 필요가 있다.

또 산소제거수단의 다른예로서는 도 7이나 도 8에 나타낸 수단을 사용할 수 있다. 또한 기판반송방식에 따라서는 평미레판, 롤러 등을 기판(10)의 표면에 작용시킴으로써 산소제거를 행할 수 있다.

도 7에는 가스분사노즐(230)이 표시되어 있다. 이 가스분사노즐(230)은 처리챔버(212) 내에 있어서, 입구(212a)의 근방위치에 있어서 적어도 입구(212a)의 상부위치에 배치한다. 또한 입구(212a)의 하부위치에 동일한 가스분사노즐(230)을 배치하 도록 구성할 수도 있다.

여기서 가스분사노즐(230)은 기판(10) 폭방향의 전체 길이에 미치는 길이를 가지는 통형상의 노즐본체(231)를 가지고, 이 노즐본체(231)의 내부에는 압력실 (232)이 형성되고, 이 압력실(232)에는 불활성가스공급배관(233)이 접속된다. 또노즐본체(231)에는 한쪽 끝측이 압력실(232)과 연통하고, 다른쪽 끝이 외부로 개구되는 가는 분출유로(234)가 설치되어 있다. 그리고 이 분출유로(234)를 롤러컨베이어 (11)에 반송되는 기판(10)에 대하여 소정각도, 예를 들면 30 내지 45°정도 경사시키도록 배치한다.

이상과 같이 구성하여 가스분사노즐(230)로부터 고압의 불활성가스(예를 들면 질소가스)를 분사시킴으로써 도 7에 화살표로 나타낸 바와 같이 이 불활성가스의 분사압에 의하여 기판(10)의 표면으로부터 공기를 박리하도록 하여 제거되어 기판(10)의 표면 및 그 근방으로부터 산소를 제거할 수 있다. 그리고 이 가스분사노즐(230)로부터 분사한 불활성가스는 그 대부분이 처리챔버로부터 외부로 배출되게 된다. 따라서 처리챔버(212)의 압력이 저하하지 않도록 하기 위하여 처리챔버 (212) 내에 별도로 불활성가스공급관(도시 생략)을 접속하고, 처리챔버(212) 내를 외기보다 높은 압력이 되도록 불활성가스를 충만시키는 것이 바람직하다.

또 도 8에 나타내는 바와 같이 상기한 가스분사노즐과 동일한 구성을 가지는 가스분사노즐(330)을 그 분출유로(334)가 처리챔버(312)의 입구(312a)에 위치하도록 하여 설치할 수도 있다. 이 경우에는 가스분사노즐(330)로부터 분사한 가스는 모두 처리챔버(312)의 외부로 배출되기 때문에 사용되는 가스는 반드시 불활성가스가 아니어도 좋다. 따라서 공기를 분사하도록 할 수도 있다. 그리고 가스를 분사시킴으로써 입구(312a)가 부압이 되므로 상기 도면에 화살표로 나타낸 바와 같이 처리챔버(312) 내에 충만되어 있는 불활성가스가 이 공기흐름에 끌어 들어가게 된다. 따라서 기판(10)의 표면으로부터 산소를 포함하는 공기가 제거되어 처리챔버 (312) 내의 불활성가스로 치환되게 된다.

또한 상기한 각 실시형태에서 설명한 바와 같이 하여 기판(10)의 건식세정을 행한 결과, 기판(10)의 표면으로부터 유기오염물을 제거하여 표면에 있어서의 접촉각을 저하시킬 수 있다. 이 기판(10)의 건식 세정 후에는 예를 들면 도 9에 모식적으로 나타낸 공정을 거치게 된다.

도 9에 있어서, 50은 상기한 건식세정공정이나, 다시 이 건식세정공정(50)의 후속공정으로서는 습식세정공정(51)이 설치되고, 다시 습식세정공정(51)에 계속되는 공정으로서는 건조공정(52)이다. 이에 의하여 기판(10)의 표면을 완전하게 청정화할 수 있다.

이와 같이 도시한 습식세정공정(51)에서는 샤워(51a)로부터 분사되는 초음파가진(加振)순수에 의해 기판(10)의 표면에 부착하는 무기물의 오염물질이 제거된다. 여기서 이 습식세정공정(51)으로서는, 샤워세정 이 외에도, 예를 들면 브러시 등을 사용한 스크럽세정이나, 초음파세정탱크 내에 침지하여 행하는 디핑세정 등이 있고, 이들 세정방식 중 어느 1 종류이어도 좋으나, 복수종류의 세정방식을 조합시키도록 할 수도 있다. 이에 의하여 기판(10)의 표면으로부터 유기물 및 무기물로 이루어지는 오염물질은 거의 완전하게 제거되어 기판(10)은 매우 청정한 상태가 될 때까지 세정된다. 또 건조공정(52)에 있어서의 건조방식으로서는, 예를 들면 스핀건조방식 등도 있으나, 도면에 나타낸 것에 있어서는 에너나이프노즐(52a)을 사용한 에어나이프효과에 의한 건조방식이 표시되어 있다. 이에 의하여 기판(10)은 완전하게 세정·건조가 이루어진다.

또 습윤세정 및 건조를 먼저 행하고, 건식세정을 그 후에 행하는 것도 가능하다. 예를 들면 현상액 등의 도포공정의 전처리로 하는 경우에 있어서는, 먼저 습식세정에 의해 기판(10)의 표면으로부터 오염물질을 제거한다. 그리고 한 번 이와 같이 하여 세정한 기판(10)을 건조시키고, 다시 건식세정을 행하도록 한다. 이 건식세정을 행함으로써 기판(10)의 표면상태, 즉 접촉각의 개선을 행할 수 있다. 그 결과, 후속공정인 현상액 등의 도포막을 얼룩없이 균일하게 도포할 수 있다.

본 발명은 이상과 같이 구성하였기 때문에 유전체 배리어방전램프로부터의 자외광이 조사되는 영역을 산소가 존재하지 않는 분위기로 할 수 있어 기판에 조사되는 자외광의 작용에 의한 세정 등의 처리정밀도 및 처리효율을 현저하게 향상시키는 등의 효과를 가진다.

Claims

피처리용 기판에 대하여 유전체 배리어방전램프로부터 자외광을 조사함으로써 이 기판의 표면을 처리하는 기판처리방법으로서,

상기 기판의 피처리면 및 그 근방으로부터 공기를 제거하는 산소제거공정과;

상기 기판에 가습화한 불활성가스를 공급하여 이 기판의 피처리면 및 그 근방을 가습하는 가습공정과;

상기 유전체 배리어방전램프로부터 상기 기판의 피처리면에 대하여 자외광을 조사하는 표면처리공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 산소제거공정에서는 상기 기판의 피처리면을 향하여 불활성가스 또는 가습화한 불활성가스 중 어느 하나를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 불활성가스는 질소가스인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
반송수단에 의해 기판의 피처리면을 위를 향한 상태로 하여 수평반송하는 동안에 유전체 배리어방전램프로부터 자외광을 이 기판의 표면에 조사함으로써 이 기판의 표면을 처리하는 기판처리방법으로서,

상기 기판의 피처리면에 대하여 그 반송방향과 반대방향을 향하여 불활성가스를 분사함으로써, 이 기판의 피처리면 및 그 근방으로부터 공기를 제거하고, 이어서 상기 기판의 반송방향을 향하여 수증기에 의해 가습화된 불활성가스를 공급함으로써, 이 기판의 피처리면 및 그 근방을 가습하고,

상기 기판의 피처리면에 상기 유전체 배리어방전램프로부터 자외광을 조사함과 동시에, 수증기를 분해시켜 환원성의 활성종[H·] 및 산화성의 활성종[·OH]을 포함하는 분위기를 생성하고, 이 분위기 내에서 상기 기판의 피처리면에 대하여 이들 활성종[H·], 활성종[·OH]을 작용시키는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
기판을 그 피처리면을 위를 향한 상태로 수평반송하는 기판반송수단과;

상기 기판반송수단에 의한 반송경로의 상부에 설치되고, 상기 기판의 피처리면에 자외광을 조사하는 유전체 배리어방전램프을 설치한 처리챔버와;

상기 유전체 배리어방전램프에 의한 자외광의 조사영역보다 상기 기판의 반송방향에 있어서의 상류측의 위치에 설치되어 상기 기판의 피처리면을 향하여 가습화된 불활성가스를 공급하는 가습화 불활성가스 공급수단과;

상기 가습화 불활성가스 공급수단의 배치위치보다 상기 기판의 반송방향에 있어서의 상류측에 설치되어 상기 기판의 피처리면 및 그 근방으로부터 공기를 제거하는 산소제거수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
제 5항에 있어서,

상기 유전체 배리어방전램프는 밀폐된 램프하우스 내에 설치되고, 이 램프 하우스의 자외광 조사부에는 창유리를 장착하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
제 5항에 있어서,

상기 유전체 배리어방전램프는 상기 처리챔버의 상부에 배치되고, 하단부가 개구하는 램프하우스 내에 장착하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
제 5항에 있어서,

상기 가습화 불활성가스 공급수단은, 상기 처리챔버 내에 설치되고, 상기 기판의 반송방향을 향하여 비스듬하게 위쪽으로부터 수증기를 포함하는 질소가스를 분사하는 습윤질소가스 분사수단인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
제 5항에 있어서,

상기 산소제거수단은 상기 처리챔버 내의 입구 근방에 설치되고, 상기 기판반송수단에 의한 상기 기판의 반송방향과는 반대방향을 향하여 비스듬하게 위쪽으로부터 건조한 불활성가스를 분사하는 건조불활성가스 분사수단인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
제 9항에 있어서,

상기 처리챔버의 입구부의 외면의 상하에 장착한 부압 발생수단을 가지는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
제 5항에 있어서,

상기 산소제거수단은 상기 처리챔버의 입구 근방의 외부에 설치되고, 상기 기판반송수단에 의한 상기 기판의 반송방향과는 반대방향을 향하여 비스듬하게 위쪽으로부터 건조한 공기를 분사하는 공기분사수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.