WO2004055878A1 - オゾン処理装置 - Google Patents

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WO2004055878A1
WO2004055878A1 PCT/JP2003/015359 JP0315359W WO2004055878A1 WO 2004055878 A1 WO2004055878 A1 WO 2004055878A1 JP 0315359 W JP0315359 W JP 0315359W WO 2004055878 A1 WO2004055878 A1 WO 2004055878A1
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WO
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substrate
gas
ozone
gas supply
processing gas
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/015359
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tatsuo Kikuchi
Takeo Yamanaka
Yukitaka Yamaguchi
Tokiko Kanayama
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co., Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Precision Products Co., Ltd. filed Critical Sumitomo Precision Products Co., Ltd.
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass

Definitions

  • a processing gas containing at least ozone is sprayed on a substrate surface such as a semiconductor substrate or a liquid crystal substrate to form an oxide film on the substrate surface or an oxide film formed on the substrate surface.
  • the present invention relates to an ozone treatment apparatus for modifying and further removing a resist film formed on a substrate surface.
  • the ozone treatment apparatus 100 includes a mounting table 101 on which a substrate K is mounted on an upper surface, and a lifting and lowering mechanism that supports the lower surface of the mounting table 101 and raises and lowers the same. And a processing gas supply head 103 disposed above the mounting table 101.
  • the mounting table 101 and the processing gas supply head 103 are disposed in a processing chamber (not shown) having a closed space, and the processing chamber (not shown) is provided in the processing chamber (not shown).
  • the gas is discharged to the outside from a discharge port (not shown) appropriately formed in the processing chamber (not shown).
  • the mounting table 101 has a built-in heater (not shown), and the substrate K mounted thereon is heated by the heater (not shown).
  • the processing gas supply head 103 is composed of a block-shaped head body 104 and a plurality of nozzle bodies 1 fixed to the lower surface of the head body 104 so as to hang therefrom. 0 and 8.
  • the head body 104 includes an ozone gas flow path 105 and a coolant flow path 1.
  • the ozone gas flow path 105 is connected to an ozone gas generator 111, and the coolant flow path 107 is connected to a coolant circulation apparatus 112. I have.
  • the head main body 104 is formed with a plurality of communication holes 106 communicating with the ozone gas flow path 105 and opening to the lower surface of the head main body 104.
  • Each of the nozzle bodies 108 is formed of a tubular member, and the upper opening 109 is connected to each of the communication holes 106, while the lower opening 110 is connected to the surface of the substrate K. They face each other.
  • the substrate K when the substrate K is appropriately mounted on the mounting table 101, it is heated to a predetermined temperature by a heater (not shown).
  • the mounting table 101 is raised by the elevating means 102 such that the substrate K and the openings 110 of the nozzle bodies 108 are separated from each other by a predetermined distance.
  • the coolant is supplied and circulated from the coolant circulating device 112 to the coolant channel 107, and the head body 104 is cooled by the coolant.
  • ozone gas processing gas having a predetermined concentration generated by the ozone gas generator 111 is supplied to each nozzle body 108 via the ozone gas flow path 105 and each communication hole 106.
  • the liquid is discharged from the lower opening 110 toward the surface of the substrate K.
  • the ejected ozone gas collides with the substrate K and forms an ozone gas layer flowing along the substrate K.
  • the ozone (o 3 ) is heated by the substrate K, Decomposition into oxygen (o 2 ) and active oxygen (O *) by contact with substrate K and resist. Then, the active oxygen (O *) causes an oxide film to be formed on the surface of the substrate K or an oxide film on the surface of the substrate K to be modified.
  • the resist film formed at this time is removed by a thermochemical reaction with active oxygen (O *).
  • the ambient temperature inside the processing chamber (not shown) is heated by a heater (not shown) to a high temperature, so that the head body 104 is heated by this high-temperature atmosphere.
  • the head main body 104 is configured to be cooled by a coolant flowing through the coolant channel 107. Therefore, the ozone gas flowing through the ozone gas flow path 105 is cooled by the cooling liquid, and its temperature is maintained within a certain range. This prevents thermal decomposition of ozone due to a rise in temperature, and prevents a decrease in the ozone concentration in the ozone gas.
  • the ozone gas discharged from each nozzle body 108 spreads around the periphery immediately below the opening 110 of each nozzle body 108. Flow along the surface of the substrate K, and in the flow, the ozone concentration gradually decreases due to thermal decomposition.Therefore, the substrate K is treated with ozone gas with a lower concentration as the distance from the area immediately below the opening 110 decreases. Therefore, there is a problem that uniform processing cannot be performed over the entire processing area.
  • the flow velocity of the ozone gas is higher than that of the surrounding area, and there is a tendency that the ozone gas flow is cooled by the ozone gas flow and becomes lower than the surrounding area.
  • the thermal decomposition of ozone was insufficient, the effect of ozone treatment was reduced, and the region to be uniformly ozone-treated tended to be donut-shaped (annular).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an ozone treatment apparatus capable of uniformly supplying a processing gas containing ozone to a substrate surface and uniformly and efficiently treating the substrate. Aim. Disclosure of the invention
  • the present invention for achieving the above object, a mounting table on which the substrate is mounted on the upper surface, a heating means for heating the substrate on the mounting table,
  • a processing gas supply head disposed above the mounting table so as to face the substrate on the mounting table and discharging a processing gas containing ozone toward the substrate;
  • An ozone treatment apparatus comprising: a gas supply unit that supplies the processing gas to the processing gas supply head.
  • the processing gas supply head is formed of a housing-like member having a gas storage chamber with a predetermined internal volume that opens on the lower surface facing the substrate, and the opening has an air passage that penetrates from the front to the back. Not covered by a plate-shaped permeable member having a large number of
  • the processing gas supplied from the gas supply means is filled in the gas retention chamber, and is discharged through each ventilation path of the permeable member.
  • the substrate is placed on the mounting table, the placed substrate is heated by the heating means, and the processing gas containing ozone is supplied from the gas supply means to the processing gas supply head.
  • the gas is supplied to the gas storage chamber.
  • the processing gas supplied to the gas storage chamber is discharged toward the substrate surface through the ventilation path of the gas permeable member provided at the lower opening of the gas storage chamber, but the internal pressure in the gas storage chamber increases, Almost equilibrium pressure in gas retention chamber
  • the processing gas is discharged from the entire area of the permeable member at a substantially uniform speed. That is, the processing gas supplied to the gas retaining chamber is discharged toward the substrate surface while being diffused at a substantially uniform speed by the gas permeable member.
  • the processing gas discharged from the entire area of the permeable member at a substantially uniform speed in this manner reaches the substrate surface immediately below each ventilation path, and converts the ozone (o 3 ) in the processing gas into oxygen (0 2 ) and active oxygen (O *), and the active oxygen (O *) forms an oxide film on the substrate surface, or modifies the oxide film on the substrate surface.
  • the resist film formed on the substrate surface is removed by a thermochemical reaction with active oxygen (O *). Then, the processing gas after the reaction flows along the surface of the substrate, and is then appropriately exhausted from between the permeable member and the substrate.
  • the treated gas is supplied to and filled in the gas storage chamber, and then discharged from the gas passage formed over the entire area of the gas permeable member.
  • the speed of the processing gas to be performed can be made substantially uniform over the entire area of the permeable member, and the entire area of the substrate facing the permeable member can be processed almost uniformly. That is, if the velocity of the processing gas discharged from the air-permeable member is uniform, the supply amount of the processing gas supplied to the processing area of the substrate per hour becomes uniform in the processing area, so that the ozone is decomposed.
  • the amount of active oxygen generated is uniform over the entire processing area of the substrate, and as a result, the substrate can be uniformly processed.
  • the substrate is cooled by contacting the processing gas at a predetermined flow rate.
  • the velocity of the processing gas discharged is uniform, the temperature decrease over the entire processing region of the substrate in contact with the processing gas becomes uniform, and the surface of the substrate is cooled. The temperature becomes uniform. For this reason, the active oxygen generation efficiency is uniform over the entire processing region of the substrate. In this sense, the substrate can be uniformly processed as described above.
  • the processing gas supply head is as close as possible to the substrate, and the distance between the air-permeable member and the substrate is 0.201 or more and 1.4 mm or less. It is preferred that If the distance exceeds 1.4 mm, it takes a longer time for the discharged processing gas to reach the substrate surface, during which the ozone concentration is reduced due to thermal decomposition, or the processing gas diffuses into the atmosphere. For this reason, uniform and efficient processing cannot be performed. On the other hand, if the distance is less than 0.2 mm, there arises a problem that the processing gas is difficult to be exhausted from between the permeable member and the substrate, and a problem in manufacturing the device.
  • the processing gas discharged from the permeable member and supplied to the substrate surface flows along the substrate surface and is exhausted from between the permeable member and the substrate.
  • the processing gas supplied near the center of the processing region of the substrate is easily replaced by the sequentially supplied unreacted processing gas, and the center is processed with a processing gas having a stable ozone concentration.
  • the mixed gas reduces the ozone concentration, resulting in lower processing efficiency than the area near the center. I hate to drop.
  • the processing area of the substrate is relatively small and the processing gas after the reaction can be easily replaced with the unreacted processing gas, the processing area is uniformly processed.
  • the processing area of the substrate is large, the processing gas after the reaction is less likely to be replaced with the unreacted processing gas in the peripheral area, and the required processing area can be uniformly processed. It can happen that you can't.
  • a plurality of the gas retention chambers are formed therein, and the openings of the gas retention chambers are respectively closed by the gas permeable members.
  • Through holes are formed between the gas storage chambers so as to penetrate the upper and lower surfaces of the processing gas supply head, respectively, and the gas supply means is provided with the processing gas in each of the gas storage chambers. May be configured to be supplied. Even in this case, since the processed gas after the reaction is exhausted from the through-hole, the size of each gas retaining chamber is set to a size such that the processed gas after the reaction can be replaced with the unreacted processing gas. By doing so, the processing region on the substrate surface can be processed almost uniformly over the entire region.
  • a flow path through which a cooling fluid flows is formed above the gas retention chamber, and a cooling fluid circulating unit that supplies and circulates a cooling fluid in the flow path is provided.
  • the processing gas in the gas storage chamber may be cooled by a cooling fluid flowing in the flow path.
  • the processing gas in the gas retaining chamber is cooled by the cooling fluid flowing in the flow path. Since the cooling is performed, the temperature of the processing gas can be maintained within a certain range. It is possible to prevent the concentration from decreasing.
  • the air-permeable member include a sintered body of stainless steel, a sintered body of zirconia, a sintered body of titanium and a sintered body of ceramic, and a porous film of polytetrafluoroethylene. Examples thereof include wire mesh, punched metal, and metal nonwoven fabric, but are not limited thereto.
  • the heating temperature of the substrate is preferably in the range of 200 ° C. to 500 ° C. Within this range, the impurities contained in the substrate can be evaporated at the same time as the above processing.
  • the processing gas is suitably those containing 1 4 wt% or more O zone down, mixing of ozone and TEOS (Tetraethyl orthosilic ate, Kei Sante Toraechiru, S i (C 2 H 5 O) 4) It may be gas.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a preferred ozone treatment apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is a bottom view in the direction of arrow A in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a processing gas supply head according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view in the direction of arrows BB in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a processing gas supply head according to another embodiment of the present invention
  • FIGS. 6 and 7 are lower parts according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view showing a schematic configuration of a member and a permeable member.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a schematic configuration of an ozone treatment apparatus according to a conventional example. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • an ozone treatment apparatus 1 of the present embodiment has a treatment chamber 10 having a predetermined internal volume, and is disposed in the treatment chamber 10 and a substrate K is placed on the upper surface.
  • the processing chamber 10 is a casing having a predetermined internal volume closed by the lid 11, and gas inside the exhaust chamber 55 penetrates and is fixed to the side wall of the processing chamber 10. It is configured to be exhausted to the outside by the exhaust device 56 through the air.
  • the pressure inside the processing chamber 10 is adjusted to 7 KPa or more (more preferably, 14 KPa or more) and the pressure of the ozone gas supply source by the exhaust device 56.
  • the mounting table 20 has a built-in heater (not shown), and the heater (not shown) heats the substrate K mounted on the upper surface.
  • the mounting table 20 can be moved up and down by an elevating device 21, and the elevating device 21 has an elevating opening 22 provided through the bottom surface of the processing chamber 10.
  • the bottom of the mounting table 20 is supported by the elevating door 22.
  • the elevating device 21 is composed of an electric cylinder, a pneumatic cylinder and the like.
  • a plurality of support needles 12 each having a sharp tip formed thereon and a substrate K being temporarily placed are provided upright at the front end.
  • 20 When 20 is at the lower end position, it passes through a through hole (not shown) formed in the mounting table 20, and its tip protrudes upward from the upper surface of the mounting table 20.
  • the mounting table 20 When the mounting table 20 is at the rising end position, it is removed from the through-hole (not shown).
  • the substrate is placed on the support needle 12.
  • the support needles 12 are relatively lowered with respect to the mounting table 20, and the substrate ⁇ is mounted on the mounting table 20.
  • the elevating device 21 is mounted so that when the mounting table 20 reaches the upper end position, the gap g between the lower surface of the air permeable member 40 described below and the surface of the substrate ⁇ becomes a predetermined interval.
  • the table 20 is raised to the raised end position.
  • each of the processing gas supply heads 30 is fixed to a block-shaped upper member 35 and a lower surface of the upper member 35, and has upper and lower openings.
  • a lower member 37 having a closed internal space and an opening 38 on the lower surface (the surface facing the substrate K) of the lower member 37 are provided so as to close the opening 38.
  • a plurality of gas permeable members 40 which are arranged side by side in the same plane so as to form gaps 33 at predetermined intervals between these adjacent processing gas supply heads 30.
  • processing gas supply head 30 has the upper surface of each upper member 35 fixed to the connecting member 31 and provided integrally therewith, and the connecting member 31 is provided with the processing member.
  • Support member disposed on the side wall of chamber 10
  • Each of the air-permeable members 40 is a plate-shaped member having a large number of air passages penetrating vertically (front and back) over the entire area. As described above, the lower opening 38 of the lower member 37 is closed. The lower member 37 is fixed so that the lower surface of the lower member 37 faces the substrate K on the mounting table 20 described above.
  • Reference numeral 40 denotes a state in which the lower surface as a whole faces the entire surface of the substrate K (excluding the portion corresponding to the gap 33).
  • the air-permeable member 40 a sintered body of stainless steel, a sintered body of zirconium, a sintered body of titanium and a sintered body of ceramic, a porous film of polytetrafluoroethylene, a wire mesh and Punched metal, metal non-woven fabric, and the like can be given.
  • the air-permeable member 40 is made of a sintered body.
  • the voids (pores) formed between the particles correspond to the air passage.
  • each gas retention chamber 45 has:
  • a predetermined concentration of ozone gas (process gas) generated by the ozone gas generator 53 is supplied from the ozone gas generator 53 via an ozone gas flow path 39 formed in the pipe 54 and each lower member 37. They are supplied and filled respectively.
  • the ozone gas supplied from the ozone gas generator 53 to the gas storage chambers 45 via the pipes 54 and the respective ozone gas channels 39 is supplied to the lower openings 38 of the respective gas storage chambers 45.
  • the gas is discharged toward the surface of the substrate K through the air passage of the gas permeable member 40 provided in each of the gas storage chambers 40, but the internal pressure in each gas storage chamber 45 increases, and the pressure in each gas storage chamber 45 is increased.
  • the ozone gas is discharged from the entire area of each of the permeable members 40 at a substantially uniform speed. That is, the ozone gas supplied to each gas retaining chamber 45 is discharged toward the surface of the substrate K in a state where it is diffused at a substantially uniform speed by each permeable member 40.
  • the upper member 35 has a coolant passage 36 penetrating from one side surface to the other side surface. Cooling passages 36 are provided at both ends of the coolant passage 36.
  • the pipes 51 and 52 connected to the liquid circulating device 50 are connected respectively, and the cooling liquid is supplied from the cooling liquid circulating device 50 to the respective cooling liquid channels 36 via the pipe 51. . Then, the supplied coolant flows through each coolant channel 36 and is returned to the coolant circulation device 50 via the pipe 52. In this way, the cooling liquid is circulated between each processing gas supply head 30 and the cooling liquid circulating device 50, and the processing liquid supply head 30 is cooled by the cooling liquid, and as a result, the gas accumulation Ozone supplied to chamber 45, filled The gas is cooled.
  • the substrate K is placed on the support needle 12 by appropriate means.
  • the position of the mounting table 20 is located at the lower end.
  • the coolant is supplied and circulated from the coolant circulation device 50 to each of the coolant passages 36, respectively, and the processing gas supply heads 30 are respectively cooled by the coolant.
  • the pressure in the processing chamber 10 is adjusted to 7 KPa or more (more preferably, 14 KPa or more) by the exhaust device 56 and the pressure of the ozone gas supply source, and the elevating device 21 As a result, the mounting table 20 is raised.
  • the mounting table 20 When the mounting table 20 is raised, the support needles 12 are relatively lowered with respect to the mounting table 20, the substrate K is mounted on the upper surface of the mounting table 20, and the mounting table 20 is moved to the raised end position. And the distance g between the lower surface of each air-permeable member 40 and the surface of the substrate K becomes a predetermined distance.
  • the substrate K mounted on the upper surface of the mounting table 20 is heated to a predetermined temperature by a heater (not shown).
  • a predetermined concentration of ozone gas is supplied from the ozone gas generator 53 to the gas storage chamber 45 of each processing gas supply head 30 via the pipe 54 and each ozone gas flow path 39, and supplied.
  • the ozone gas is discharged toward the surface of the substrate K through the ventilation path of the gas permeable member 40 provided in each gas retaining chamber 45, but the internal pressure in each gas retaining chamber 45 increases, When the pressure in the retaining chamber 45 becomes substantially equilibrium, the ozone gas is discharged from the entire area of each breathable member 40 at a substantially uniform speed. That is, the ozone gas supplied to each gas retaining chamber 45 is discharged toward the surface of the substrate K in a state where it is diffused at a substantially uniform speed by each permeable member 40.
  • the ozone gas discharged from the entire area of each of the permeable members 40 at a substantially uniform speed respectively reaches the surface of the substrate K immediately below each of the ventilation paths.
  • ozone of the ozone gas (o 3) is decomposed into oxygen (0 2) and the active oxygen (O *), by the active oxygen (O *), oxidation film is formed on a substrate K surface
  • the oxide film on the surface of the substrate K is modified, or the resist film formed on the surface of the substrate ⁇ is removed by a thermochemical reaction with active oxygen (o *).
  • the ozone gas after the reaction flows along the surface of the substrate ⁇ , and is then appropriately exhausted from between the air-permeable members 40 and the substrate K.
  • the ozone gas is supplied and filled into each gas retaining chamber 45, and then discharged from the ventilation passage formed over the entire area of each permeable member 40. Therefore, the velocity of the ozone gas discharged from each air passage can be made substantially uniform over the entire area of each air permeable member 40, and the entire area of the substrate K facing each air permeable member 40 can be substantially It can be processed uniformly.
  • the supply amount of ozone gas supplied to the processing region of the substrate K per hour becomes uniform in the processing region.
  • the amount of active oxygen generated by the decomposition becomes uniform over the entire processing region of the substrate K. As a result, the substrate K can be uniformly processed.
  • the substrate K is cooled by contact with the ozone gas at a predetermined flow rate.
  • the velocity of the discharged ozone gas is uniform, the temperature drop in the entire processing region of the substrate K in contact therewith becomes uniform.
  • the surface temperature becomes uniform.
  • the active oxygen generation efficiency becomes uniform over the entire processing region of the substrate K, and in this sense, the substrate K can be uniformly processed as described above.
  • the ozone gas discharged from each of the permeable members 40 and supplied to the surface of the substrate K flows along the surface of the substrate K.
  • the air is exhausted from between the air-permeable members 40 and the substrate K.
  • the ozone gas supplied near the center of the processing area of the substrate ⁇ is easily replaced with the unreacted ozone gas supplied sequentially, and the vicinity of the center is treated with ozone gas having a stable ozone concentration.
  • the ozone gas after the reaction is difficult to be replaced by the newly supplied unreacted ozone gas, and the mixed state of these ozone gases reduces the ozone concentration, which lowers the processing efficiency compared to the vicinity of the center. is there.
  • the processing area of the substrate is relatively small and the ozone gas after the reaction can be easily replaced with the unreacted ozone gas, the processing area can be uniformly processed. If the processing area of ⁇ is large, it may be difficult to uniformly process the required processing area because the ozone gas after the reaction is not easily replaced with the unreacted ozone gas in the peripheral area. .
  • a plurality of rectangular processing gas supply heads 30 are arranged and formed with a gap 33 between adjacent processing gas supply heads 30.
  • the ozone gas after the reaction can be effectively exhausted from the gap 33 provided in the short side direction of each processing gas supply head 30, and the ozone gas is supplied to each processing gas supply head 30.
  • Substrate to be treated by this method can be treated almost uniformly over the entire surface. Further, by disposing a plurality of processing gas supply heads 30 in this manner, the processing area of the substrate that can be processed at once can be widened. In this example, the entire surface of the substrate ⁇ can be processed at one time.
  • the processing gas supply heads 30 be as close to the substrate ⁇ as possible, and the distance g between each air-permeable member 40 and the substrate ⁇ is 0. It is preferably from 2 mm to 1.4 mm.
  • the interval g exceeds 1.4 mm, the discharged ozone gas is deposited on the surface of the substrate K. This is because the time required to reach the temperature increases, and during that time, the ozone concentration decreases due to thermal decomposition and the ozone gas diffuses into the atmosphere, so that uniform and efficient treatment cannot be performed.
  • the distance g is less than 0.2 mm, a problem such that it becomes difficult for the ozone gas to be exhausted from between the air-permeable members 40 and the substrate K and a problem in manufacturing the device arise.
  • each processing gas supply head 30 is heated by the high temperature atmosphere or the like.
  • the ozone gas in each of the gas retaining chambers 45 is removed from the processing gas supply head 30.
  • Each can be cooled by a cooling liquid, and the temperature can be maintained within a certain range. This can prevent the ozone concentration in the ozone gas from being reduced.
  • the heating temperature of the substrate K is preferably in the range of 200 ° C. to 500 ° C. Within this range, the impurities contained in the substrate K can be evaporated at the same time as the above processing.
  • ozone is suitably those containing 1 4 wt% or more of ozone, ozone and TEOS be a mixed gas (Tetraethyl orthosilicate, Kei Sante Toraechiru, S i (C 2 H 5 0) 4) Good.
  • a plurality of processing gas supply heads 30 are disposed so as to face the substrate K.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. This can also be constructed from a pad 60.
  • the processing gas supply head 60 is fixed to a block-shaped upper member 62 in which a plurality of coolant flow paths 61 are formed, and to a lower surface of the upper member 62.
  • a housing-shaped lower member 6 5 having a plurality of gas storage chambers 63 opening on a surface (lower surface) facing the substrate K and a plurality of ozone gas flow paths 64 communicating with the gas storage chambers 63 respectively.
  • a plurality of air-permeable members 67 provided to close the openings 66 of the gas retention chambers 63, respectively.
  • the upper member 62 and the lower member 65 include: A plurality of through holes 68 are respectively formed to open on the upper and lower surfaces of the processing gas supply head 60, respectively.
  • the processing gas supply head 30 is configured such that the lower member 37 is formed in a rectangular shape.
  • the present invention is not limited to this, and the processing gas supply head 30 may have various shapes. .
  • the processing gas supply head has a lower member 70 formed in a hexagonal shape, and the lower member 70 provided with a similarly hexagonal air-permeable member 71.
  • the gas permeable members 74 provided in each case may be formed in a triangular shape, and may be arranged such that a gap 75 is formed between adjacent processing gas supply heads.
  • a processing gas containing at least ozone is sprayed on a substrate surface such as a semiconductor substrate or a liquid crystal substrate to form an oxide film on the substrate surface or to form an oxide film on the substrate surface. Modify or update the oxide film It is suitable for removing the resist film formed on the substrate surface.

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Abstract

本発明は、オゾンを含んだ処理ガスを基板表面に均一に供給し、均一且つ効率的に基板を処理することができるオゾン処理装置に関し、このオゾン処理装置１は、基板Ｋが載置される載置台２０と、基板Ｋを加熱するヒータと、載置台２０の上方に、載置台２０上の基板と対向するように配設され、基板Ｋに向けてオゾンを含んだ処理ガスを吐出する処理ガス供給ヘッド３０と、処理ガス供給ヘッド３０に処理ガスを供給するガス供給装置５３とを備える。処理ガス供給ヘッド３０は、基板Ｋとの対向下面に開口する所定内容積のガス滞留室４５を備えた筐体状の部材３７から構成されるとともに、開口部が、表裏に貫通した通気路を全域にわたって多数有する板状の通気性部材４０によって閉塞されてなり、ガス供給装置５３から供給された処理ガスはガス滞留室４５に充填され、通気性部材３７の各通気路を通って吐出される。

Description

明 細 書 ォゾン処理装置 技術分野
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 ともォゾ 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リ 、 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。 背景技術
従来、 上記オゾン処理装置と して、 第 8図に示すような構造のものが 知られている。 このオゾン処理装置 1 0 0は、 同第 8図に示すように、 上面に基板 Kが載置される載置台 1 0 1 と、 載置台 1 0 1 の底面を支持 してこれを昇降させる昇降手段 1 0 2と、 載置台 1 0 1 の上方に配設さ れた処理ガス供給へッ ド 1 0 3などを備えて構成される。
尚、 前記載置台 1 0 1 及び処理ガス供給へッ ド 1 0 3は、 閉塞空間を 備えた処理チャンバ （図示せず） 内に配設されており、 この処理チャン バ （図示せず） 内のガスは、 当該処理チャンバ （図示せず） に適宜形成 された排出口 （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 1 0 1 には、 ヒータ （図示せず） が内蔵されており、 これ に載置された基板 Kが当該ヒータ （図示せず） によって加熱される。 前 記処理ガス供給へッ ド 1 0 3は、 ブロック状のへッ ド本体 1 0 4と、 へ ッ ド本体 1 0 4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 1 0 8とを備えている。
前記ヘッ ド本体 1 0 4には、 オゾンガス流路 1 0 5及び冷却液流路 1 0 7がそれぞれ形成されており、 オゾンガス流路 1 0 5には、 オゾンガ ス生成装置 1 1 1 が接続され、 冷却液流路 1 0 7には、 冷却液循環装置 1 1 2が接続されている。 また、 ヘッ ド本体 1 0 4には、 前記オゾンガ ス流路 1 0 5と連通し、 且つ当該ヘッ ド本体 1 0 4の下面に開口する複 数の連通孔 1 0 6が形成されている。
前記各ノズル体 1 0 8は、 管状の部材からなリ、 上側の開口部 1 0 9 が前記各連通孔 1 0 6にそれぞれ接続する一方、 下側の開口部 1 1 0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 1 0 0によれば、 基板 Kが載置 台 1 0 1 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と各ノズル体 1 0 8の開口部 1 1 0とが所定間隔を隔てた状態となるように、 載置台 1 0 1 が昇降手 段 1 0 2によって上昇せしめられる。
また、 冷却液流路 1 0 7には、 冷却液循環装置 1 1 2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 1 0 4が冷却さ れる。
そして、 オゾンガス生成装置 1 1 1 によって生成された所定濃度のォ ゾンガス （処理ガス） が、 オゾンガス流路 1 0 5及び各連通孔 1 0 6を 介して各ノズル体 1 0 8に供給され、 その下側の開口部 1 1 0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、 かかる流れの中で、 オゾン （o 3 ) 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 トと接触した りすることによって酸素 （o 2 ) と活性酸素 （O * ) に分解される。 そ して、 この活性酸素 （O * ) により、 基板 K表面に酸化膜が形成された リ、 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 ) によって加熱され高温となるため、 ヘッ ド本体 1 0 4がこの高温の雰 囲気によって加熱されることになるが、 当該へッ ド本体 1 0 4は、 冷却 液流路 1 0 7内を流通する冷却液によって冷却されるようになっている 。 したがって、 オゾンガス流路 1 0 5内を流通するオゾンガスはこの冷 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 1 0 0では、 各ノズル体 1 0 8 からそれぞれ吐出されたオゾンガスが、 各ノズル体 1 0 8の開口部 1 1 0の直下を中心と してその周囲に広がるように基板 K表面に沿って流動 するとともに、 その流れの中で、 熱分解によりオゾン濃度が徐々に低下 するため、 開口部 1 1 0の直下付近から離れるほど低濃度のオゾンガス で基板 Kが処理されることになり、 処理領域の全域にわたって均質な処 理を行うことができないという問題があった。
また、 前記開口部 1 1 0の直下にあたる基板 K表面では、 その周囲に 比べてオゾンガスの流速が速く、 このオゾンガス流によリ冷却されて周 囲より低温となる傾向があるため、 当該直下部分では、 オゾンの熱分解 が不十分となって、 オゾン処理の効果が低下し、 均質にオゾン処理され る領域がドーナツ状 （環状） になる傾向にあった。
このような不都合を解消する手立てとして、 各ノズル体 1 0 8から吐 出されるオゾンガスの流量を増やすことも考えられるが、 オゾンガスの 吐出流量を増やすと、 未反応のまま排気されるオゾンが増大して、 効率 的な基板処理を行うことができないため、 却って好ましくない。 本発明は、 以上の実情に鑑みなされたものであって、 オゾンを含んだ 処理ガスを基板表面に均一に供給し、 均一且つ効率的に基板を処理する ことができるオゾン処理装置の提供をその目的とする。 発明の開示
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 前記載置台上の基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に、 該載置台上の基板と対向するように配設され、 前記基板に向けてオゾンを含んだ処理ガスを吐出する処理ガス供給へッ ド、と、
前記処理ガス供給へッ ドに前記処理ガスを供給するガス供給手段とを 備えたオゾン処理装置において、
前記処理ガス供給へッ ドは、 前記基板との対向下面に開口する所定内 容積のガス滞留室を備えた筐体状の部材から構成されるとともに、 前記 開口部が、 表裏に貫通した通気路を全域にわたって多数有する板状の通 気性部材によって閉塞されてなリ、
前記ガス供給手段から供給された処理ガスが前記ガス滞留室に充填さ れ、 前記通気性部材の各通気路を通って吐出されるように構成したこと を特徴とするオゾン処理装置に係る。
この発明によれば、 まず、 基板が載置台上に載置され、 載置された基 板が加熱手段によつて加熱されるとともに、 オゾンを含んだ処理ガスが ガス供給手段から処理ガス供給ヘッ ドのガス滞留室に供給される。 ガス滞留室に供給された処理ガスは、 当該ガス滞留室の下部開口部に 設けられた通気性部材の通気路を通り基板表面に向けて吐出されるが、 ガス滞留室内の内圧が高まり、 当該ガス滞留室内の圧力がほぼ平衡状態 になると、 当該処理ガスは通気性部材の全域からほぼ均一な速度で吐出 されるようになる。 即ち、 ガス滞留室に供給された処理ガスは、 通気性 部材によってほぼ均一な速度に拡散された状態で基板表面に向けて吐出 される。
このようにして通気性部材の全域からほぼ均一な速度で吐出された処 理ガスは、 各通気路直下の基板表面にそれぞれ到達して、 当該処理ガス 中のオゾン （o 3 ) が酸素 （0 2 ) と活性酸素 （O * ) とに分解され、 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 （ O * ) との熱化学反応によって除去される。 そして、 反応後の処理ガスは基板表面に沿って流動した後、 通気性部 材と基板との間から適宜排気される。
このように、 このオゾン処理装置によれば、 処理 スをガス滞留室に 供給， 充填した後、 通気性部材の全域にわたって形成された通気路から 吐出させるようにしているので、 各通気路から吐出される処理ガスの速 度を通気性部材の全域にわたってほぼ均一なものとすることができ、 通 気性部材と対向する基板の全領域をほぼ均一に処理することができる。 即ち、 通気性部材から吐出される処理ガスの速度が均一であれば、 基 板の処理領域に供給される処理ガスの時間当りの供給量が当該処理領域 において均一となるため、 オゾンの分解によって生成される活性酸素の 量が、 基板の処理領域全域にわたって均一なものとなり、 この結果、 基 板を均一に処理することができるのである。
また、 基板は所定流速の処理ガスと接触することによって冷却される が、 吐出される処理ガスの速度が均一であれば、 これと接触する基板の 処理領域全域における温度低下が均一となり、 その表面温度が均一とな る。 このため、 基板の処理領域全域において、 活性酸素の生成効率が均 —なものとなり、 この意味においても、 上述した通り、 基板を均一に処 理することが可能となる。
尚、 オゾン処理の際には、 前記処理ガス供給ヘッ ドを、 可能な限り基 板に近づけるのが好ましく、 通気性部材と基板との間の間隔は、 0 . 2 01 以上 1 . 4 m m以下であるのが好ましい。 前記間隔が 1 . 4 m mを 超えると、 吐出された処理ガスが基板表面に達するまでの時間が長くな リ、 その間に熱分解によってオゾン濃度が低下したり、 処理ガスが雰囲 気中に拡散したり して、 均一且つ効率的な処理ができないからである。 一方、 前記間隔が 0 . 2 m m未満であると、 処理ガスが通気性部材と基 板との間から排気され難くなるといった問題や、 装置製造上の問題を生 じる。
ところで、 上述した如く、 通気性部材から吐出され、 基板表面に供給 された処理ガスは当該基板表面に沿って流動して、 通気性部材と基板と の間から排気される。 このため、 基板の処理領域中央付近に供給された 処理ガスは、 順次供給される未反応の処理ガスと容易に置換され、 当該 中央付近は安定したオゾン濃度の処理ガスによって処理されるものの、 前記中央よリ周辺の部分では、 反応後の処理ガスが新たに供給される未 反応の処理ガスと置換され難く、 これらが混合した状態となってオゾン 濃度が低下し、 中央付近に比べて処理効率が低下する嫌いにある。
したがって、 上記構造のオゾン処理装置では、 基板の処理領域が比較 的小さく、 反応後の処理ガスが未反応の処理ガスと容易に置換され得る 状態にある場合には、 前記処理領域を均一に処理することが可能である が、 基板の処理領域が大きい場合には、 周辺部分において反応後の処理 ガスが未反応の処理ガスと置換され難くなつて、 必要な処理領域を均一 に処理することができないといったことが起こり得る。
そこで、 このように処理領域の大きな基板を処理する場合には、 均一 な処理を行うことができる大きさの処理ガス供給ヘッ ドを複数個用意し 、 これらを、 隣り合う各処理ガス供給ヘッ ド間に隙間が形成されるよう に同一平面内に配設した構成にすると良い。 かかる構成にすれば、 反応 後の処理ガスが前記隙間から排気されるので、 各処理ガス供給へッ ドの 大きさを、 反応後の処理ガスが未反応の処理ガスと良好に置換され得る 大きさにすることで、 各処理ガス供給へッ ドによって処理される基板表 面の全域をほぼ均一に処理することが可能となる。
また、 前記処理ガス供給ヘッ ドは、 これに複数の前記ガス滞留室が形 成され、 且つ当該各ガス滞留室の開口部が前記通気性部材によつてそれ ぞれ閉塞されるとともに、 前記各ガス滞留室間に、 前記処理ガス供給へ ッ ドの上下面にそれぞれ貫通する貫通穴が形成されるように構成され、 前記ガス供給手段が前記各ガス滞留室のぞれぞれに前記処理ガスを供給 するように構成されていても良い。 このようにしても、 反応後の処理ガ スが前記貫通穴から排気されるので、 各ガス滞留室の大きさを、 反応後 の処理ガスが未反応の処理ガスと良好に置換され得る大きさにすること で、 基板表面の処理領域をその全域にわたってほぼ均一に処理すること ができる。
また、 前記オゾン処理装置において、 前記ガス滞留室の上方に、 冷却 流体が流通する流路を形成するとともに、 この流路内に冷却流体を供給 して循環させる冷却流体循環手段を設けて、 前記流路内を流通する冷却 流体によつて、 前記ガス滞留室内の処理ガスが冷却されるように構成し ても良い。
このようにすれば、 前記加熱手段によリ加熱され高温となつた雰囲気 などにより処理ガス供給へッ ドが加熱されても、 前記流路内を流通する 冷却流体によってガス滞留室内の処理ガスが冷却されるので、 当該処理 ガスの温度を一定の範囲内に維持することができ、 処理ガス中のオゾン 濃度が低下するのを防止することができる。
尚、 前記通気性部材の好ましいものとしては、 ステンレスの焼結体、 ジルコニァの焼結体、 チタンの焼結体及びセラミックの焼結体や、 ポリ テ トラフルォロエチレンの多孔質膜の他、 金網やパンチングメタル、 金 属製の不織布などを挙げることができるが、 これらに限定されるもので はない。
また、 前記基板の加熱温度は、 2 0 0 °C ~ 5 0 0 °C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、 1 4重量％以上のォゾ ンを含むものが好適であり、 オゾンと T E O S ( Tetraethyl orthosilic ate、 ケィ酸テ トラエチル、 S i ( C 2 H 5 O ) 4 ) の混合ガスであって も良い。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 この発明にかかる好ましいオゾン処理装置の概略構成を示 した断面図であり、 第 2図は、 第 1 図における矢示 A方向の底面図であ る。 第 3図は、 本実施形態に係る処理ガス供給ヘッ ドの概略構成を示し た断面図であり、 第 4図は、 第 3図における矢示 B— B方向の断面図で ある。 第 5図は、 本発明の他の実施形態に係る処理ガス供給ヘッ ドの概 略構成を示した断面図であり、 第 6図及び第 7図は、 本発明の他の実施 形態に係る下部部材及ぴ通気性部材の概略構成を示した底面図である。 第 8図は、 従来例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。 発明を実施するための最良の形態
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 する処理チャンバ 1 0と、 この処理チャンバ 1 0内に配設され、 上面に 基板 Kが載置される載置台 2 0と、 この載置台 2 0の上方に、 当該載置 台 2 0上の基板 Kと対向するように配設された複数の処理ガス供給へッ ド 3 0などを備えて構成される。
前記処理チャンバ 1 0は、 蓋体 1 1 によって閉じられた所定の内容積 を有する筐体であり、 その内部のガスが、 当該処理チャンバ 1 0の側壁 に貫通， 固設された排気管 5 5を介し排気装置 5 6によって外部に排気 されるように構成されている。 尚、 処理チャンバ 1 0内は、 当該排気装 置 5 6により、 その内部の圧力が 7 K P a以上 （より好ましくは、 1 4 K P a以上） 、 オゾンガスの供給元の圧力以下に調整される。
前記載置台 2 0は、 ヒータ （図示せず） を内臓しており、 このヒータ (図示せず） によって、 上面に載置された基板 Kを加熱する。 また、 載 置台 2 0は、 昇降装置 2 1 によって昇降自在となっており、 この昇降装 置 2 1 は、 前記処理チャンバ 1 0の底面を貫通して設けられた昇降口ッ ド 2 2を備え、 この昇降口ッ ド 2 2によリ前記載置台 2 0の底面を支持 している。 尚、 昇降装置 2 1 は、 電動シリンダや空圧シリンダなどから 構成される。
前記処理チャンバ 1 0の底面には、 先端が先鋭に形成され、 先端部に 基板 Kが仮置きされる複数の支持針 1 2が立設されており、 この支持針 1 2は、 前記載置台 2 0が下降端位置にある時に、 当該載置台 2 0に形 成された貫通孔 （図示せず） に揷通されて、 その先端が載置台 2 0の上 面より上方に突出する一方、 前記載置台 2 0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つている。
斯く して、 載置台 2 0が下降端位置にある時に、 支持針 1 2上に基板 Kが仮置きされた後、 載置台 2 0が上昇せしめられると、 当該支持針 1 2が載置台 2 0に対し相対的に没して、 前記基板 Κが載置台 2 0上に載 置される。 尚、 昇降装置 2 1 は、 載置台 2 0が上昇端位置に達したとき 、 後述する通気性部材 4 0下面と基板 Κ表面との間の間隔 gが所定の間 隔となるように、 載置台 2 0を前記上昇端位置に上昇させる。
第 1 図乃至第 4図に示すように、 前記各処理ガス供給へッ ド 3 0は、 ブロック状の上部部材 3 5と、 この上部部材 3 5の下面に固設され、 上 下にそれぞれ開口した内部空間を有する筐体状の下部部材 3 7 と、 この 下部部材 3 7の下面 （基板 Kとの対向面） 側の開口部 3 8に、 当該開口 部 3 8を閉塞するように設けられた通気性部材 4 0とからそれぞれ構成 されており、 これら各隣り合う処理ガス供給ヘッ ド 3 0間に、 所定間隔 の隙間 3 3が形成されるように同一平面内に並設されている。
また、 前記各処理ガス供給ヘッ ド 3 0は、 その各上部部材 3 5の上面 が連結部材 3 1 にそれぞれ固設されてこれと一体的に設けられており、 この連結部材 3 1 が前記処理チャンバ 1 0の側壁に配設された支持部材
3 2によって支持されている。
前記各通気性部材 4 0は、 上下 （表裏） に貫通した多数の通気路を全 域にわたって有する板状の部材からなリ、 上述したように、 下部部材 3 7の下部開口部 3 8を閉塞するように当該下部部材 3 7に固設されて、 その下面が前記載置台 2 0上の基板 Kと対向しており、 当該通気性部材
4 0は、 全体と してその下面が前記基板 Kの全表面 （前記隙間 3 3部分 に対応する部分を除く） に対向した状態となっている。
尚、 通気性部材 4 0としては、 ステンレスの焼結体， ジルコ二ァの焼 結体， チタンの焼結体及びセラミックの焼結体や、 ポリテ 卜ラフルォロ エチレンの多孔質膜の他、 金網やパンチングメタル、 金属製の不織布な どを挙げることができ、 例えば、 通気性部材 4 0が焼結体から構成され ている場合、 その各粒子間に形成された空隙 （気孔） が前記通気路に相 当する。
前記上部部材 3 5及び通気性部材 4 0によつて閉塞される前記下部部 材 3 7の内部空間は、 ガス滞留室 4 5 として機能するものであり、 各ガ ス滞留室 4 5には、 オゾンガス生成装置 5 3によって生成された所定濃 度のオゾンガス （処理ガス） が、 配管 5 4及び各下部部材 3 7に形成さ れたオゾンガス流路 3 9を介して、 当該オゾンガス生成装置 5 3からそ れぞれ供給， 充填される。
斯く して、 オゾンガス生成装置 5 3から配管 5 4及び各オゾンガス流 路 3 9を介して各ガス滞留室 4 5に供給されたオゾンガスは、 当該各ガ ス滞留室 4 5の下部開口部 3 8にそれぞれ設けられた通気性部材 4 0の 通気路を通り基板 K表面に向けて吐出されるが、 各ガス滞留室 4 5内の 内圧が高まリ、 当該各ガス滞留室 4 5内の圧力がほぼ平衡状態になると 、 当該オゾンガスは各通気性部材 4 0の全域からほぼ均一な速度で吐出 されるようになる。 即ち、 各ガス滞留室 4 5に供給されたオゾンガスは 、 各通気性部材 4 0によってほぼ均一な速度に拡散された状態で基板 K 表面に向けて吐出される。
また、 前記各上部部材 3 5には、 一方の側面から他方の側面に貫通す る冷却液流路 3 6がそれぞれ形成されており、 これら各冷却液流路 3 6 の両端部には、 冷却液循環装置 5 0に接続された配管 5 1 ， 5 2がそれ ぞれ接続され、 当該冷却液循環装置 5 0から配管 5 1 を介して各冷却液 流路 3 6に冷却液が供給される。 そして、 供給された冷却液は、 各冷却 液流路 3 6内を流通した後、 配管 5 2を介して冷却液循環装置 5 0に還 流される。 斯く して、 冷却液が各処理ガス供給へッ ド 3 0と冷却液循環 装置 5 0との間で循環され、 かかる冷却液によって各処理ガス供給へッ ド 3 0が冷却され、 ひいてはガス滞留室 4 5に供給， 充填されたオゾン ガスが冷却される。
以上のように構成された本例のオゾン処理装置 1 によれば、 まず、 適 宜手段によって基板 Kが支持針 1 2上に載置される。 この時、 載置台 2 0の位置は下降端に位置している。 また、 冷却液循環装置 5 0から各冷 却液流路 3 6に冷却液がそれぞれ供給， 循環され、 この冷却液によって 各処理ガス供給へッ ド 3 0がそれぞれ冷却されている。
ついで、 排気装置 5 6により処理チヤンバ 1 0内の圧力が 7 K P a以 上 （より好ましく は、 1 4 K P a以上） 、 オゾンガスの供給元の圧力以 下に調整されるとともに、 昇降装置 2 1 によって載置台 2 0が上昇せし められる。
載置台 2 0が上昇すると、 支持針 1 2が載置台 2 0に対し相対的に没 して、 基板 Kが載置台 2 0の上面に載置されるとともに、 載置台 2 0が 上昇端位置に達して、 各通気性部材 4 0の下面と基板 K表面との間の間 隔 gが所定の間隔となる。 また、 載置台 2 0の上面に載置された基板 K は、 ヒータ （図示せず） によって所定温度に加熱される。
次に、 所定濃度のオゾンガスがオゾンガス生成装置 5 3から配管 5 4 及び各オゾンガス流路 3 9を介して各処理ガス供給へッ ド 3 0のガス滞 留室 4 5にそれぞれ供給され、 供給されたオゾンガスは、 各ガス滞留室 4 5に設けられた通気性部材 4 0の通気路を通り基板 K表面に向けて吐 出されるが、 各ガス滞留室 4 5内の内圧が高まり、 当該各ガス滞留室 4 5内の圧力がほぼ平衡状態になると、 当該オゾンガスは各通気性部材 4 0の全域からほぼ均一な速度で吐出されるようになる。 即ち、 各ガス滞 留室 4 5に供給されたオゾンガスは、 各通気性部材 4 0によってほぼ均 —な速度に拡散された状態で基板 K表面に向けて吐出される。
このようにして各通気性部材 4 0の全域からほぼ均一な速度でそれぞ れ吐出されたオゾンガスは、 各通気路直下の基板 K表面にそれぞれ到達 して、 当該オゾンガス中のオゾン （o 3 ) が酸素 （0 2 ) と活性酸素 （ O * ) とに分解され、 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 κ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。
そして、 反応後のオゾンガスは基板 κ表面に沿って流動した後、 各通 気性部材 4 0と基板 Kとの間から適宜排気される。
このように、 本例のオゾン処理装置 1 によれば、 オゾンガスを各ガス 滞留室 4 5に供給， 充填した後、 各通気性部材 4 0の全域にわたって形 成された通気路から吐出させるようにしているので、 各通気路から吐出 されるオゾンガスの速度を各通気性部材 4 0の全域にわたってほぼ均一 なものとすることができ、 各通気性部材 4 0と対向する基板 Kの全領域 をほぼ均一に処理することができる。
即ち、 各通気性部材 4 0から吐出されるオゾンガスの速度が均一であ れぱ、 基板 Kの処理領域に供給されるオゾンガスの時間当りの供給量が 当該処理領域において均一となるため、 オゾンの分解によって生成され る活性酸素の量が、 基板 Kの処理領域全域にわたって均一なものとなリ 、 この結果、 基板 Kを均一に処理することができるのである。
また、 基板 Kは所定流速のオゾンガスと接触することによって冷却さ れるが、 吐出されるオゾンガスの速度が均一であれば、 これと接触する 基板 Kの処理領域全域における温度低下が均一となリ、 その表面温度が 均一となる。 このため、 基板 Kの処理領域全域において、 活性酸素の生 成効率が均一なものとなり、 この意味においても、 上述した通り、 基板 Kを均一に処理することが可能となる。
ところで、 上述した如く、 各通気性部材 4 0からそれぞれ吐出され、 基板 K表面に供給されたオゾンガスは当該基板 K表面に沿って流動して 、 各通気性部材 4 0と基板 Kとの間から排気される。 このため、 基板 Κ の処理領域中央付近に供給されたオゾンガスは、 順次供給される未反応 のオゾンガスと容易に置換され、 当該中央付近は安定したオゾン濃度の オゾンガスによって処理されるものの、 前記中央より周辺の部分では、 反応後のオゾンガスが新たに供給される未反応のオゾンガスと置換され 難く、 これらが混合した状態となってオゾン濃度が低下し、 中央付近に 比べて処理効率が低下する嫌いにある。
したがって、 基板 Κの処理領域が比較的小さく、 反応後のオゾンガス が未反応のオゾンガスと容易に置換され得る状態にある場合には、 前記 処理領域を均一に処理することが可能であるが、 基板 Κの処理領域が大 きい場合には、 周辺部分において反応後のォゾンガスが未反応のォゾン ガスと置換され難くなつて、 必要な処理領域を均一に処理することがで きないといったことが起こり得る。
そこで、 本例のオゾン処理装置 1 では、 矩形形状をした処理ガス供給 へッ ド 3 0の複数を、 隣り合う各処理ガス供給へッ ド 3 0間に隙間 3 3 を形成して配設するようにしている。 これにより、 反応後のオゾンガス を各処理ガス供給へッ ド 3 0の短辺側方向に設けられた隙間 3 3から効 果的に排気することができ、 各処理ガス供給へッ ド 3 0によつて処理さ れる基板 Κ表面の全域をほぼ均一に処理することが可能となる。 また、 このように、 複数の処理ガス供給へッ ド 3 0を配設することで、 一度に 処理することができる基板 Κの処理領域を広くすることができる。 尚、 本例では、 基板 Κの全面を一度に処理することができる。
尚、 オゾン処理の際には、 前記各処理ガス供給ヘッ ド 3 0を、 可能な 限リ基板 Κに近づけるのが好ましく、 各通気性部材 4 0と基板 Κとの間 の間隔 gは、 0 . 2 m m以上 1 . 4 m m以下であるのが好ましい。 前記 間隔 gが 1 . 4 m mを超えると、 吐出されたオゾンガスが基板 K表面に 達するまでの時間が長くなり、 その間に熱分解によってオゾン濃度が低 下したり、 オゾンガスが雰囲気中に拡散したり して、 均一且つ効率的な 処理ができないからである。 一方、 前記間隔 gが 0 . 2 m m未満である と、 オゾンガスが各通気性部材 4 0と基板 Kとの間から排気され難くな るといった問題や、 装置製造上の問題を生じる。
また、 処理チャンバ 1 0内の雰囲気温度は、 ヒータ （図示せず） によ つて加熱され高温となるため、 各処理ガス供給へッ ド 3 0がこの高温と なった雰囲気などによって加熱されることになるが、 当該各処理ガス供 給へッ ド 3 0を、 その冷却液流路 3 6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、 各ガス滞留室 4 5内のオゾンガスをこの冷却液 によってそれぞれ冷却することができ、 その温度を一定の範囲内に維持 することができる。 これにより、 オゾンガス中のオゾン濃度が低下する のを防止することができる。
尚、 基板 Kの加熱温度は、 2 0 0 °C〜 5 0 0 °C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、 オゾンガスは、 1 4重量％以上のオゾンを 含むものが好適であり、 オゾンと T E O S ( Tetraethyl orthosilicate 、 ケィ酸テ トラエチル、 S i ( C 2 H 5 0 ) 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、 複数の処理ガス供給へッ ド 3 0を基板 Kと対向するように 配設したが、 これに限られるものではなく、 第 5図に示すように、 1 つ の処理ガス供給へッ ド 6 0からこれを構成することもできる。
この場合、 処理ガス供給ヘッ ド 6 0は、 複数の冷却液流路 6 1 が形成 されたブロック状の上部部材 6 2と、 この上部部材 6 2の下面に固設さ れ、 基板 Kとの対向面 （下面） に開口する複数のガス滞留室 6 3及び各 ガス滞留室 6 3とそれぞれ連通する複数のオゾンガス流路 6 4を備えた 筐体状の下部部材 6 5と、 各ガス滞留室 6 3の開口部 6 6をそれぞれ閉 塞するように設けられた複数の通気性部材 6 7 とから構成されており、 前記上部部材 6 2及び下部部材 6 5には、 前記処理ガス供給へッ ド 6 0 の上下面にそれぞれ開口するように、 複数の貫通穴 6 8がそれぞれ形成 されている。
このようにしても、 反応後のオゾンガスが前記各貫通穴 6 8から排気 されるので、 各ガス滞留室 6 3の大きさを、 反応後のオゾンガスが未反 応のオゾンガスと良好に置換され得る大きさにすることで、 基板 Κ表面 の処理領域をその全域にわたってほぼ均一に処理することができる。 また、 上例では、 前記処理ガス供給ヘッ ド 3 0は、 その下部部材 3 7 が矩形状に形成されて構成されていたが、 これに限られるものではなく 、 様々な形状とすることができる。 例えば、 第 6図に示すように、 処理 ガス供給ヘッ ドは、 その下部部材 7 0が六角形に形成され、 この下部部 材 7 0に同じく六角形をした通気性部材 7 1 が設けられて構成されると ともに、 隣り合う処理ガス供給へッ ド間に隙間 7 2が形成されるように 配設されていても良く、 また、 第 7図に示すように、 その下部部材 7 3 及びこれに設けられる通気性部材 7 4がそれぞれ三角形に形成されて構 成されるとともに、 隣り合う処理ガス供給ヘッ ド間に隙間 7 5が形成さ れるように配設されていても良い。 産業上の利用可能性
以上のように、 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 ト膜を除去するのに好適である。

Claims

1 . 上面に基板が載置される載置台と、
前記載置台上の基板を加熱する加熱手段と、
前記載置台の上方に、 該載置台上の基板と対向するように配設され、 前記基板に向けてオゾンを含んだ処理ガスを吐出する処理ガス供給へッ Κと、
求
前記処理ガス供給へッ ドに前記処理ガスを供給するガス供給手段とを の
備えたオゾン処理装置において、
範
前記処理ガス供給ヘッ ドは、 前記基板との対向下面に開口する所定内 囲
容積のガス滞留室を備えた筐体状の部材から構成されるとともに、 前記 開口部が、 表裏に貫通した通気路を全域にわたって多数有する板状の通 気性部材によつて閉塞されてなリ、
前記ガス供給手段から供給された処理ガスが前記ガス滞留室に充填さ れ、 前記通気性部材の各通気路を通って吐出されるように構成したこと を特徴とするオゾン処理装置。
2 . 前記処理ガス供給ヘッ ドを、 その前記通気性部材と基板との間の 間隔が 0 . 2 m m以上 1 . 4 m m以下となるように配設したことを特徴 とする請求の範囲第 1 項記載のオゾン処理装置。
3 . 前記処理ガス供給ヘッ ドの複数を、 隣り合う各処理ガス供給へッ ド間に隙間が形成されるように同一平面内に配設したことを特徴とする 請求の範囲第 1 項記載のオゾン処理装置。
4 . 前記処理ガス供給ヘッ ドに複数の前記ガス滞留室を形成し、 且つ 該各ガス滞留室の開口部を前記通気性部材によってそれぞれ閉塞すると ともに、
前記各ガス滞留室間に、 前記処理ガス供給へッ ドの上下面にそれぞれ 貫通する貫通穴を形成し、
前記ガス供給手段が、 前記各ガス滞留室のそれぞれに前記処理ガスを 供給するように構成されてなることを特徴とする請求の範囲第 1 項記載 のオゾン処理装置。
5 . 前記処理ガス供給ヘッ ドは、 前記ガス滞留室の上方に、 冷却流体 が流通する流路を備え、
前記オゾン処理装置は、 更に、 前記流路内に冷却流体を供給して循環 させる冷却流体循環手段を備えてなリ、
前記流路内を流通する冷却流体によつて、 前記ガス滞留室内の処理ガ スが冷却されるように構成したことを特徴とする請求の範囲第 1 項乃至 第 4項記載のいずれかのオゾン処理装置。
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