WO2016208110A1 - 光処理装置および光処理方法 - Google Patents

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WO2016208110A1
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processing
ultraviolet
gas
region
air supply
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PCT/JP2016/002247
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丸山　俊
真一 遠藤
Original Assignee
ウシオ電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits

Definitions

  • the present invention relates to an optical processing apparatus and an optical processing method used for smear removal (desmear) processing in a printed circuit board manufacturing process.
  • an optical processing apparatus and an optical processing method used for removing smear (desmear) in a process an optical processing apparatus and an optical processing method using ultraviolet rays are known.
  • an apparatus and method using active species such as ozone and oxygen radicals generated by vacuum ultraviolet rays radiated from an excimer lamp or the like can be used preferably because a predetermined treatment can be performed more efficiently and in a short time. Has been.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2014-239181 proposes a method of irradiating a substrate with ultraviolet rays as a desmear treatment method for via holes, and ultraviolet rays are applied to a substrate on which via holes are formed in an atmosphere containing oxygen. It has been proposed to irradiate.
  • active species such as ozone and oxygen radicals are generated. Smear combines with these active species and is removed as carbon dioxide or water vapor.
  • ozone is generated when oxygen is irradiated with ultraviolet rays. Although this ozone contributes to smear removal, there is a risk of explosion when the concentration of ozone is 10% or more. Therefore, it is necessary to control the ozone concentration in the processing chamber in which the desmear process is performed to be less than 10%. For this purpose, it is conceivable to detect the ozone concentration in the processing chamber using a sensor or the like and perform feedback control so that the ozone concentration does not exceed 10%. However, in this case, specific means such as a detecting means for detecting the ozone concentration and an adjusting means for adjusting the ozone concentration are provided, leading to an increase in cost. Then, this invention makes it a subject to provide the optical processing apparatus which can prevent an ozone explosion with a simple structure, its manufacturing method, and an optical processing method.
  • an aspect of the light processing apparatus includes a light source unit that emits ultraviolet rays, and the ultraviolet ray emitted from the light source unit in a processing gas atmosphere in which an object to be processed contains oxygen.
  • a treatment section having an ultraviolet treatment area exposed to the gas, an air supply section for supplying the treatment gas to the ultraviolet treatment area, and an exhaust section for exhausting the treatment gas from the ultraviolet treatment area.
  • the unit includes a supply passage that communicates with the ultraviolet treatment region and supplies the treatment gas to the ultraviolet treatment region, and the supply passage heats the treatment gas before being supplied to the ultraviolet treatment region Provide space.
  • the “processing gas” is a gas for processing an object to be processed, and is a gas that obtains processing capability by being exposed to ultraviolet rays.
  • a typical example is oxygen.
  • oxygen radicals (active species) and ozone are generated to oxidize the surface and deposits of the object to be treated.
  • the processing gas is heated and then supplied to the ultraviolet processing region.
  • the upper limit value of the concentration of ozone generated when the process gas (oxygen) is irradiated with ultraviolet rays is lower as the process gas (oxygen) is higher in temperature. Therefore, by flowing the heated processing gas into the ultraviolet treatment region, it is possible to prevent the ozone concentration in the ultraviolet treatment region from becoming too high, and to prevent ozone explosion and ensure safety. .
  • the ultraviolet treatment region is a region where the object to be treated is held while being heated and is exposed to the ultraviolet rays in the atmosphere of the treatment gas
  • the air supply path is
  • the processing gas supplied to the ultraviolet treatment region may be heated to the heating temperature in the ultraviolet treatment region in the heating space.
  • the processing unit may include a stage that is heated by a heating mechanism and holds the object to be processed while being heated, and the heating space may be formed in the stage.
  • a heating space can be heated using the heat of a stage. Therefore, it is not necessary to provide a separate heat source for heating the processing gas, the cost can be reduced, and the size of the apparatus can be suppressed.
  • the heating space may be heated by retaining the processing gas. Thereby, process gas can fully be heated.
  • the flow passage area of the heating space may be set larger than the flow passage area of the air supply passage communicating between the heating space and the ultraviolet treatment region. Thereby, the processing gas can be reliably retained in the heating space, and the processing gas can be sufficiently heated.
  • the air supply unit and the exhaust unit are disposed to face each other with the ultraviolet processing region sandwiched in a flow direction of the processing gas flowing along the surface of the object to be processed.
  • the space extends in a first direction parallel to the surface and orthogonal to the flow direction, and has a length corresponding to the width of the ultraviolet treatment region in the first direction.
  • a plurality of the air supply paths to the ultraviolet treatment area may be arranged in a row in the first direction at intervals, and airtightly connected to the heating space. As a result, the processing gas heated in the heating space flows into the ultraviolet processing region from the plurality of air supply paths.
  • the processing gas can be made to flow uniformly along the surface of the object to be processed. Therefore, it is possible to perform stable processing while suppressing processing unevenness.
  • the above-described optical processing apparatus may further include a temperature detection unit that detects the temperature of the processing gas supplied from the air supply path to the ultraviolet processing region. Thereby, it can be confirmed whether the temperature of the process gas supplied to an ultraviolet-ray process area
  • One embodiment of a method for manufacturing an optical processing apparatus is an atmosphere in which a light source unit that emits ultraviolet rays and an object to be processed are held on a stage heated by a heating mechanism and a processing gas containing oxygen flows.
  • a processing unit having an ultraviolet processing region exposed to the ultraviolet rays emitted from the light source unit, wherein the stage is parallel to the surface of the object to be processed, and Forming a space having a length corresponding to at least the width in the first direction of the ultraviolet treatment region from the side surface in the first direction orthogonal to the flow direction of the processing gas flowing along the surface;
  • one aspect of the optical processing method according to the present invention is a heating step of heating a processing gas containing oxygen, and an air supply step of supplying the heated processing gas to a region where an object to be processed is disposed, A processing step of irradiating an object to be processed disposed in an atmosphere of the heated processing gas with an ultraviolet ray emitted from a light source; and an exhausting step of discharging the processing gas from the region after the processing step; including.
  • the treatment gas is heated and then flows into the ultraviolet treatment region, it is possible to prevent the ozone concentration in the ultraviolet treatment region from becoming too high, and to prevent ozone explosion and ensure safety. Can do.
  • the heated process gas is supplied to the ultraviolet treatment region, an increase in ozone concentration in the ultraviolet treatment region can be suppressed. Therefore, ozone explosion can be prevented with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the optical processing apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the optical processing apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram showing a schematic structure of the substrate.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first stage of the action in the desmear process.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second stage of the action in the desmear process.
  • FIG. 6 is a diagram showing a third stage of the action in the desmear process.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the final stage of the action in the desmear process.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the ultraviolet irradiation time and the ozone concentration.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the ultraviolet irradiation time and the ozone concentration.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating a manufacturing process of an optical processing device.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating a manufacturing process of the optical processing device.
  • FIG. 10C is a diagram illustrating a manufacturing process of the optical processing device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the optical processing apparatus of the present embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the optical processing apparatus of the present embodiment.
  • a photodesmear apparatus is an apparatus that removes smear in via holes formed in a substrate by irradiating the substrate heated to a certain temperature with ultraviolet rays in an atmosphere containing oxygen. (Configuration of light processing equipment) As shown in FIG.
  • the light processing apparatus 100 includes a light irradiation unit 10 that is a light source unit, and a processing unit 20 that holds a substrate (workpiece) W that is an object to be processed.
  • the light irradiation unit 10 houses therein a plurality of ultraviolet light sources 11 that emit, for example, vacuum ultraviolet rays, and irradiates the substrate W held by the processing unit 20 with the light from the ultraviolet light source 11.
  • the light irradiation unit 10 includes a box-shaped casing 14 having an opening below.
  • a window member 12 made of, for example, quartz glass or the like that transmits vacuum ultraviolet rays, for example, is airtightly provided in the opening of the casing 14.
  • the inside of the light irradiation unit 10 (casing 14) is maintained in an inert gas atmosphere by supplying an inert gas such as nitrogen gas from the supply port 15.
  • a reflecting mirror 13 is provided above the ultraviolet light source 11 in the light irradiation unit 10. The reflecting mirror 13 reflects the light emitted from the ultraviolet light source 11 to the window member 12 side. With such a configuration, the light from the ultraviolet light source 11 is irradiated almost uniformly on the region R substantially corresponding to the entire width of the reflecting mirror 13.
  • the region R is a region irradiated with ultraviolet rays among regions sandwiched between the window member 12 and the surface of the stage 21, and an ultraviolet treatment region that performs ultraviolet irradiation treatment (desmear treatment) on the substrate W.
  • ultraviolet irradiation treatment desmear treatment
  • the ultraviolet light source 11 emits ultraviolet light (vacuum ultraviolet light) having a wavelength of 220 nm or less, preferably 190 nm or less, and various known lamps can be used.
  • the wavelength is set to 220 nm because, when the wavelength of ultraviolet rays exceeds 220 nm, it is difficult to decompose and remove smears caused by organic substances such as resins.
  • a xenon excimer lamp peak wavelength: 172 nm
  • a low-pressure mercury lamp 185 nm emission line
  • a xenon excimer lamp is suitable, for example.
  • the processing unit 20 includes a stage 21 that adsorbs and holds a substrate W on which ultraviolet irradiation processing (desmear processing) is performed.
  • the stage 21 is disposed to face the window member 12 of the light irradiation unit 10.
  • a suction hole (not shown) is formed in the stage 21 to suck the substrate W.
  • the stage 21 is made of, for example, an aluminum material in order to ensure the flatness and the accuracy of the suction holes.
  • An outer peripheral groove 21 a is formed on the outer peripheral portion of the surface of the stage 21.
  • the light irradiation unit 10 and the processing unit 20 are assembled in an airtight manner.
  • an adjustment mechanism is also provided that finely adjusts the height of the stage 21 within a range that does not impair the airtightness of the O-ring 22 and adjusts the distance between the substrate W and the window member 12 with high accuracy. It shall be.
  • the stage 21 is provided with a heater 23 that heats an ultraviolet processing region (hereinafter simply referred to as “processing region”) R on which the substrate W is placed and irradiated with ultraviolet rays from the light irradiation unit 10 together with the substrate W. Yes.
  • processing region an ultraviolet processing region
  • a heater controller (not shown) that controls the heating temperature of the processing region R to a predetermined set temperature is connected to the heater 23.
  • the set temperature can be set to 120 ° C. or more and 190 ° C. or less, for example.
  • An air supply path 24 for supplying a processing gas (processing gas) to the processing region R is formed on one side edge (right side in FIG.
  • the air supply path 24 includes a first air supply pipe 24a, a gas heating space 24b, and a second air supply pipe 24c.
  • a processing gas supply means (not shown) is connected to the air supply path 24, and at least the processing gas supply means and the air supply path 24 constitute an air supply section that supplies the processing gas to the processing region R. To do.
  • an exhaust passage 25 for discharging the exhaust gas after the desmear process to the outside of the stage portion 21 is formed at the other side edge portion of the stage 21 (left side in FIG. 1).
  • the exhaust path 25 includes a first exhaust pipe 25a, a gas heating space 25b, and a second exhaust pipe 25c.
  • An exhaust means (not shown) is connected to the exhaust path 25, and at least the exhaust means and the exhaust path 25 constitute an exhaust section that exhausts exhaust gas after desmear treatment from the processing region R.
  • the processing gas for example, oxygen gas, a mixed gas of oxygen and ozone or water vapor, a gas obtained by mixing these gases with an inert gas, and the like can be considered. In this embodiment, oxygen gas is used.
  • the processing gas is supplied to the processing region R through the first air supply pipe 24a, the gas heating space 24b, and the second air supply pipe 24c while the substrate W is irradiated with the ultraviolet rays from the light irradiation unit 10.
  • the exhaust gas passes through the first exhaust pipe 25a, the gas heating space 25b, and the second exhaust pipe 25c and is discharged to the outside of the stage unit 21 as exhaust gas. That is, the processing gas flows from the right to the left in FIG. 1 through the processing region R between the window member 12 and the substrate W.
  • the first air supply pipe 24 a extends in the X direction substantially at the center of one side edge of the stage 21 in the flow direction (X direction) of the processing gas flowing on the surface of the substrate W.
  • the second air supply pipe 24c extends in the vertical direction (Z direction) on the surface side of the stage 21 at the one side edge of the stage 21, as shown in FIG.
  • a plurality (six in FIG. 2) are provided side by side in a direction orthogonal to the direction (Y direction: first direction).
  • the gas heating space 24b extends in a direction (Y direction) orthogonal to the first air supply pipe 24a and the second air supply pipe 24c, respectively, and is airtightly connected to the first air supply pipe 24a and the second air supply pipe 24c, respectively. Yes.
  • the gas heating space 24b has a length corresponding to the width of the processing region R in the Y direction, for example, in the longitudinal direction (Y direction).
  • the inner diameter (flow path area) of the gas heating space 24b is set larger than the inner diameter (flow path area) of the second supply pipe 24c.
  • the gas heating space 24b is preferably provided in the vicinity of the end of the air supply path 24 on the processing region R side.
  • one second exhaust pipe 25c is provided to extend in the X direction substantially at the center of the other side edge of the stage 21 in the X direction.
  • the first exhaust pipe 25 a extends in the Z direction on the surface side of the stage 21 at the other side edge of the stage 21, and includes a plurality of (6 in FIG. I) It is provided side by side.
  • the gas heating space 25b extends in the Y direction orthogonal to the first exhaust pipe 25a and the second exhaust pipe 25c, respectively, and is airtightly connected to the first exhaust pipe 25a and the second exhaust pipe 25c, respectively.
  • the gas heating space 25b has a length corresponding to the width of the processing region R in the Y direction in the longitudinal direction (Y direction).
  • the inner diameter (flow channel area) of the gas heating space 25b is set larger than the inner diameter (flow channel area) of the first exhaust pipe 25a.
  • the stage 21 is provided with the heater 23, and the air supply path 24 and the exhaust path 25 are formed inside the stage 21 heated by the heater 23. Therefore, the air supply path 24 and the exhaust path 25 receive heat from the heater 23, and the processing gas passing through the flow path is heated. That is, the processing gas supplied from the processing gas supply means is heated in the air supply path 24 and supplied to the processing region R. Further, the processing gas (exhaust gas) after the desmear process is heated in the exhaust passage 25 and discharged out of the stage 21.
  • FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram showing a schematic structure of the substrate W.
  • the substrate W is an intermediate wiring board material in the middle of manufacturing a multilayer wiring board for mounting a semiconductor element such as a semiconductor integrated circuit element.
  • a via hole extending through one or a plurality of insulating layers in the thickness direction is formed in order to electrically connect one wiring layer and another wiring layer.
  • via holes 33 are formed by removing a part of the insulating layer 31 by, for example, applying laser processing to the wiring board material in which the insulating layer 31 and the wiring layer 32 are laminated. Is done.
  • smear (residue) S resulting from the material constituting the insulating layer 31 adheres to the bottom and side surfaces of the formed via hole 33. If plating is performed in the via hole 33 with the smear S still adhered, poor connection between wiring layers may be caused. For this reason, a desmear process for removing the smear S adhering to the via hole 33 is performed on the wiring board material (substrate W) on which the via hole 33 is formed.
  • the substrate W is placed on the stage 21 shown in FIGS. 1 and 2
  • the smear S is exposed to the ultraviolet light from the ultraviolet light source 11 so that the opening of the via hole 33 faces the light irradiation unit 10. Is placed as follows.
  • a heater controller (not shown) drives and controls the heater 23 built in the stage 21 to control the temperature of the processing region R to a set temperature.
  • the substrate W to be processed is transferred from outside the processing unit 20 and placed on the stage 21. At this time, the substrate W is held on the stage 21 by vacuum suction or the like.
  • the processing gas is supplied from the air supply path 24 to the processing region R.
  • the ultraviolet light source 11 is turned on, and the substrate W is irradiated with ultraviolet light through the processing gas.
  • the processing gas irradiated with ultraviolet rays generates active species such as ozone and oxygen radicals, and reacts with and removes smear in the via hole, as will be described in detail later.
  • a gas such as carbon dioxide generated by the reaction of the processing gas and the smear is carried downstream along the flow of the newly supplied processing gas, and drawn into the exhaust passage 25 to be exhausted by the exhaust means. Discharged.
  • the processed substrate W is carried out of the processing unit 20 from the stage 21.
  • FIG. 4 to 7 are diagrams showing each stage in the desmear process.
  • the processing gas is irradiated with ultraviolet rays (UV) as indicated by arrows pointing downward from above in FIG. 34 and ozone radicals (only oxygen radicals are shown here) are generated.
  • the active species 34 enters the via hole 33 of the substrate W.
  • the active species 34 reacts with the smear S in the via hole 33 and a part of the smear S is decomposed, and even when the smear S is irradiated with ultraviolet rays, a part of the smear S is formed. Disassembled.
  • a reaction product gas 35 such as carbon dioxide gas (CO 2 ) or water vapor (H 2 O) is generated.
  • the reaction product gas 35 flows from the supply passage side (the right side in FIG. 6), and the new processing gas containing the active species 34 flows from the via hole 33 to the exhaust passage side (see FIG. 6). To the left of 6).
  • a new processing gas containing the active species 34 enters the via hole 33.
  • entry of active species 34 and discharge of reaction product gas 35 smear is completely removed from the via hole 33 in the final stage shown in FIG.
  • the reaction product gas 35 swept out of the via hole 33 rides on the flow of the processing gas on the substrate W and is discharged as exhaust gas from the first exhaust pipe 25a shown in FIGS.
  • the distance between the window member 12 and the substrate W shown in FIG. 1 is preferably, for example, 1 mm or less, and particularly preferably 0.5 mm or less.
  • oxygen radicals and ozone can be stably generated, and vacuum ultraviolet rays reaching the surface of the substrate W can be set to a sufficiently large intensity (light quantity).
  • the temperature of the processing gas is raised to a temperature at which there is no risk of ozone explosion, and then supplied to the processing region R.
  • the higher the temperature of the processing gas the smaller the amount of ozone generated during ultraviolet irradiation.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the ultraviolet irradiation time of the processing gas and the ozone concentration.
  • the horizontal axis represents the ultraviolet irradiation time (seconds)
  • the vertical axis represents the ozone concentration (volume fraction).
  • a curve 41 in FIG. 8 is a change in ozone concentration when the temperature of the processing gas is 70 ° C.
  • a curve 42 is a change in ozone concentration when the temperature of the processing gas is 120 ° C.
  • a curve 43 is a processing gas.
  • concentration change when the temperature of this is 150 degreeC is shown. Further, in the example shown in FIG.
  • the illuminance of ultraviolet rays is set to 100 mW / cm 2.
  • the temperature of oxygen as the processing gas is 70 ° C.
  • the ozone concentration reaches 10% of the lower explosion limit described above when the ultraviolet irradiation time exceeds 2.3 seconds.
  • the temperature of oxygen is 120 ° C. or the temperature of oxygen is 150 ° C.
  • the ozone concentration is saturated at 10% or less even if the irradiation time of ultraviolet rays is extended. For example, it saturates at about 3.5% at 120 ° C. and about 2% at 150 ° C.
  • the concentration of ozone generated in the processing region R depends on the temperature of the processing gas and has an upper limit. The higher the temperature of the processing gas, the lower the upper limit. Therefore, by controlling the temperature of the processing gas, it is possible to prevent the ozone concentration in the processing region R from exceeding a predetermined value. For example, if the temperature of the processing gas supplied to the processing region R is 120 ° C. or higher, the ozone concentration never exceeds 10% of the lower explosion limit even when the processing region R is irradiated with ultraviolet rays for a long time. This is because the ozone decomposing action by thermal decomposition becomes stronger as the temperature is higher than the ozone producing action by ultraviolet irradiation, so that the final concentration of ozone decreases.
  • the substrate W is 120 ° C. or higher and 190 ° C. in order to increase the chemical reaction rate between the active species such as ozone and oxygen radicals and smear, and to increase the desmear processing speed (speed at which smear is removed).
  • the following are heated.
  • a heater 23 is provided on the stage 21 on which the substrate W is placed, and the stage 21 is heated by the heater 23.
  • an air supply path 24 through which the processing gas passes is formed in a part of the stage 21, and the processing gas is supplied to the processing region R through the air supply path 24.
  • the processing gas passes through the air supply path 24 formed in the stage 21, the processing gas is heated (heated) by the stage 21, and the temperature of the processing gas rises.
  • the processing gas is supplied to the processing region R after increasing the temperature of the processing gas using the heat of the stage 21, the upper limit value of the ozone concentration can be suppressed.
  • the gas heating space 24b is formed in the middle of the air supply path 24 formed in the stage 21.
  • the diameter of the second air supply pipe 24c from the gas heating space 24b to the processing region R is smaller than the diameter of the gas heating space 24b.
  • the gas heating space 24b serves to temporarily store the processing gas that is to flow into the second air supply pipe 24c.
  • the processing gas stored in the gas heating space 24b is sufficiently heated (heated) by the heat of the stage 21 and then supplied to the processing region R through the second air supply pipe 24c. That is, the temperature of the processing gas is raised to the set temperature (120 ° C. or higher and 190 ° C. or lower) of the processing region R and supplied to the processing region R.
  • the processing gas since the processing gas is retained in the gas heating space 24b, the processing gas can be reliably heated, so that the upper limit value of the ozone concentration can be reliably suppressed.
  • the concentration of ozone generated when the processing gas is irradiated with ultraviolet rays is reduced as the processing gas is heated, and passes through the air supply passage 24 therethrough.
  • a mechanism for intentionally heating the processing gas is provided.
  • the light processing apparatus 100 can prevent the ozone concentration in the processing region R from reaching 10% even when the processing gas is irradiated with ultraviolet rays in the processing region R. Can be prevented.
  • the optical processing apparatus 100 controls the upper limit of the ozone concentration by controlling the temperature of the processing gas exposed to the ultraviolet rays, for example, the ozone concentration in the processing region R is detected by a sensor or the like, and the ozone concentration is There is no need to perform Fordback control so that it does not exceed the predetermined value. Therefore, it is not necessary to provide a means for detecting the ozone concentration, a means for adjusting the ozone concentration, etc., and the cost can be reduced accordingly.
  • the optical processing apparatus 100 uses the heater 23 built in the stage 21 to heat the processing gas supplied from the air supply path 24 to the processing region R, so that a separate heat source is used for heating the processing gas. There is no need to provide it. Therefore, it is possible to prevent the optical processing apparatus 100 from increasing in size and to prevent an increase in cost due to the provision of a separate heat source. Further, since the light processing apparatus 100 uses the heater 23 built in the stage 21, the temperature of the processing gas supplied from the air supply path 24 to the processing region R can be increased to the set temperature of the processing region R. it can. As a result, the temperature of the substrate W and the stage 21 in the processing region R decreases due to the processing gas having a temperature different from the set temperature being supplied into the processing region R. Or rising.
  • the processing gas when the processing gas is supplied to the processing region R without being heated (for example, at room temperature), the temperature of the substrate W or the stage 21 is decreased on the upstream side of the flow of the processing gas in the processing region R. At the end of the upstream substrate W, the desmear processing speed decreases. Then, the desmear processing speed in the substrate W becomes non-uniform, and processing unevenness occurs. Conversely, when the processing gas is heated to a temperature higher than the set temperature of the processing region R and supplied to the processing region R, the substrate W and the stage are upstream of the processing gas flow in the processing region R. 21 occurs, and the desmear processing speed increases at the end of the upstream substrate W.
  • the desmear processing speed in the substrate W becomes non-uniform and processing unevenness occurs.
  • processing unevenness occurs as described above, the desmear completion time of the entire substrate becomes long, and the total processing time increases. Since the optical processing apparatus 100 according to the present embodiment can stabilize the temperature of the substrate W and the stage 21 in the processing region R at the set temperature, stable desmear processing without processing unevenness can be performed.
  • Window member 12 Material: Quartz glass Distance between window member and substrate: 0.3 mm
  • Configuration Insulating layer laminated on a copper substrate, and via hole formed in the insulating layer Dimensions: 500 mm x 500 mm x 0.5 mm Insulating layer thickness: 30 ⁇ m Via hole diameter: 50 ⁇ m
  • Processing gas oxygen concentration 100%
  • Processing gas flow rate 200 mm / s
  • Temperature of processing gas supplied from processing gas supply means 25 ° C.
  • FIG. 9 is a diagram showing a temperature change of the processing gas in the gas heating space 24b.
  • FIG. 9 is a diagram showing the temperature rise behavior of the processing gas when the processing gas (25 ° C.) is sealed in the gas heating space 24b (radius 4 mm, length 510 mm, heating temperature 150 ° C.). . It can be seen that the processing gas temperature rises to near 150 ° C., which is the heating temperature, in about 0.8 seconds. Therefore, if the flow rate is such that the passage time of the gas heating space 24b is about 0.8 seconds or more, the processing gas can be sufficiently heated before entering the processing region R.
  • the passage time of the gas heating space 24b is about 0.8 seconds. Therefore, in this embodiment, the temperature of the processing gas can be increased from 25 ° C. to nearly 150 ° C. while passing through the gas heating space 24b, so that the ozone concentration in the processing region R does not reach 10%. I was able to. Further, the temperature of the processing gas supplied to the processing region R was set to a constant value, and stable desmear processing could be performed. As a result, processing unevenness in the substrate W did not occur.
  • FIG. 10A a drill 51 is passed from the side in the Y direction to the formation position of the gas heating space 24b at the end of the stage 21 in the X direction.
  • FIG. 10B a space penetrating in the Y direction is formed at the X direction end of the stage 21. This space becomes the gas heating space 24b. That is, the outer diameter of the drill 51 becomes the inner diameter of the gas heating space 24b.
  • FIG. 10B a plurality of drills (three in FIG.
  • drills 52 are passed from the surface of the stage 21 to the space (gas heating space 24 b) at intervals in the Y direction.
  • the hole (first through hole) formed at this time becomes the second air supply pipe 24c. That is, the outer diameter of the drill 52 becomes the inner diameter of the second air supply pipe 24c.
  • the drill 53 is passed from the side surface in the X direction of the stage 21 to the space (gas heating space 24b).
  • the hole (second through hole) formed at this time becomes the first air supply pipe 24a. That is, the outer diameter of the drill 53 becomes the inner diameter of the first air supply pipe 24a.
  • the open end of the space (gas heating space 24b) is filled with a lid (plug) member 24d, respectively, and welded so that the gas inside does not leak from it.
  • the lid (plug) member 24d has the same diameter as the gas heating space 24b and is made of the same material as the stage 21. As a result, the air supply path 24 is formed in the stage 21.
  • the through hole is formed in order to form the gas heating space 24b has been described.
  • a space in which one end is closed may be formed.
  • the processing gas stays in the gas heating space 24b, and the temperature thereof is set to the stage 21. Rise to the heating temperature. Then, the heated processing gas is led out from the second air supply pipe 24c.
  • the processing gas supplied from one place (first supply pipe 24a) is discharged from a plurality of places (second supply pipe 24c) and supplied to the processing region R shown in FIG. That is, the processing gas heated to the same temperature is discharged from a plurality of locations (second supply pipe 24c).
  • the processing gas of the same temperature can be made to flow uniformly over the entire processing region R, and stable desmear processing can be performed.
  • the air supply path 24 that can uniformly supply the heated processing gas to the entire processing region R can be formed by a relatively simple manufacturing method.
  • the heater 23 for heating the processing region R provided in the stage 21 is used as a heat source for heating the processing gas supplied from the air supply path 24 to the processing region R.
  • a heat source for heating the processing gas may be provided separately.
  • a temperature detection unit (a temperature sensor or the like) that detects the temperature of the processing gas supplied from the air supply path 24 to the processing region R may be provided, and feedback control may be performed to bring the processing gas to a desired temperature.
  • the temperature sensor is preferably provided, for example, in the vicinity of the outlet in the air supply path 24 (position close to the processing region R).
  • the air supply path 24 is a flow path having a circular cross section
  • the cross sectional shape can be set as appropriate.
  • the air supply path 24 was comprised by the 1st air supply pipe
  • the processing gas may be retained in the gas heating space by, for example, providing a projection protruding into the flow path at the outlet of the gas heating space.
  • the processing gas is retained in the gas heating space and the processing gas is intentionally heated.
  • the length of the air supply path 24 can be sufficiently secured and the processing gas can be raised to a desired temperature, there is no need to provide a staying portion where the processing gas stays.
  • the gas heating space 25b does not need to be formed.
  • the supply passage 24 and the exhaust passage 25 having the same shape as in the above-described embodiment are treated with the processing gas. This is preferable because it can be used for both supply and discharge.
  • the present invention can also be applied to a descam apparatus or a surface modification apparatus.
  • the descum apparatus is an apparatus that removes residues such as solder resist (Photo Solder Resist: PSR) and dry film (Dry Film Resist: DFR) used in the manufacturing process.
  • the surface reforming apparatus is an apparatus that improves adhesion and wettability by cleaning before and after plating, roughening the material surface, and the like.
  • the optical processing apparatus of the present invention can be applied to, for example, an optical ashing processing apparatus, a resist removal processing apparatus, and a dry cleaning processing apparatus.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical processing apparatus, W ... Board

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Abstract

簡便な構成でオゾン爆発を防止する。光処理装置は、紫外線を発する光源部と、被処理物体が、酸素を含む処理気体の雰囲気中で光源部から発せられた前記紫外線に曝される紫外線処理領域を有する処理部と、紫外線処理領域に酸素を含む処理気体を供給する給気部と、紫外線処理領域から処理気体を排出する排気部と、を備える。給気部は、紫外線処理領域に連通し、当該紫外線処理領域に処理気体を供給する給気路を備え、給気路は、紫外線処理領域に供給する前に処理気体を加熱する加熱空間を備える。

Description

光処理装置および光処理方法
　本発明は、プリント基板製造工程におけるスミアの除去（デスミア）処理などに用いられる光処理装置および光処理方法に関する。
　従来、例えば、半導体や液晶等の製造工程におけるレジストの光アッシング処理、ナノインプリント装置におけるテンプレートのパターン面に付着したレジストの除去処理、液晶用のガラス基板やシリコンウエハなどのドライ洗浄処理、プリント基板製造工程におけるスミアの除去（デスミア）処理などに用いられる光処理装置および光処理方法として、紫外線を用いた光処理装置および光処理方法が知られている。特に、エキシマランプなどから放射される真空紫外線により生成されるオゾンや酸素ラジカル等の活性種を利用した装置や方法は、より効率良く短時間で所定の処理を行うことができることから、好適に利用されている。
　例えば特許文献１（特開２０１４－２３９１８１号公報）では、ビアホールのデスミア処理方法として、基板に紫外線を照射する方法が提案されており、酸素を含む雰囲気下で、ビアホールを形成した基板に紫外線を照射することが提案されている。酸素に紫外線を照射すると、オゾンや酸素ラジカルなどの活性種が発生する。スミアは、これらの活性種と結合し、二酸化炭素や水蒸気となって除去される。
特開２０１４－２３９１８１号公報
　上記のように、酸素に紫外線を照射するとオゾンが発生する。このオゾンは、スミア除去に寄与するものであるが、オゾンは濃度が１０％以上となると爆発のおそれがある。したがって、デスミア処理を行う処理室内のオゾン濃度は、１０％を下回るように制御する必要がある。
　そのためには、上記の処理室内のオゾン濃度をセンサ等によって検出し、オゾン濃度が１０％を超えないようにフィードバック制御することが考えられる。しかしながら、この場合、オゾン濃度を検出するための検出手段やオゾン濃度を調整するための調整手段等、具体的な手段を設けることになり、コストアップにつながる。
　そこで、本発明は、簡便な構成でオゾン爆発を防止することができる光処理装置、その製造方法、及び光処理方法を提供することを課題としている。
　上記課題を解決するために、本発明に係る光処理装置の一態様は、紫外線を発する光源部と、被処理物体が、酸素を含む処理気体の雰囲気中で前記光源部から発せられた前記紫外線に曝される紫外線処理領域を有する処理部と、前記紫外線処理領域に前記処理気体を供給する給気部と、前記紫外線処理領域から前記処理気体を排出する排気部と、を備え、前記給気部は、前記紫外線処理領域に連通し、当該紫外線処理領域に前記処理気体を供給する給気路を備え、前記給気路は、前記紫外線処理領域に供給する前に前記処理気体を加熱する加熱空間を備える。
　ここで、「処理気体」とは、被処理物体を処理する気体であって、紫外線に曝されることで処理能力を得る気体である。代表例としては、酸素がある。酸素が紫外線に曝されると、酸素ラジカル（活性種）やオゾンが発生して被処理物体の表面や付着物を酸化する。
　本発明に係る光処理装置によれば、処理気体を加熱してから紫外線処理領域に供給する。処理気体（酸素）に紫外線照射を行った場合に発生するオゾンの濃度の上限値は、処理気体（酸素）が高温であるほど低くなる。したがって、加熱された処理気体を紫外線処理領域に流入することで、紫外線処理領域内のオゾン濃度が高くなりすぎることを防止することができ、オゾン爆発を防止して安全性を確保することができる。
　また、上記の光処理装置において、前記紫外線処理領域は、前記被処理物体が加熱されながら保持されて、前記処理気体の雰囲気中で前記紫外線に曝される領域であり、前記給気路は、前記紫外線処理領域に供給する前記処理気体を、前記加熱空間にて前記紫外線処理領域における加熱温度まで加熱してもよい。これにより、紫外線処理領域に流入された処理気体によって紫外線処理領域に配置された被処理物体の温度が変化することを防止することができる。すなわち、被処理物体表面での温度むらが抑制されるため、処理速度が均一となり、最終的な処理むらを抑制することができる。
　さらに、上記の光処理装置において、前記処理部は、加熱機構によって加熱され、前記被処理物体を加熱しながら保持するステージを備え、前記加熱空間は、前記ステージに形成されていてもよい。これにより、ステージの熱を利用して加熱空間を加熱することができる。したがって、処理気体を加熱するための熱源を別に設ける必要がなく、その分のコストを削減することができると共に、装置の大型化も抑制することができる。
　また、上記の光処理装置において、前記加熱空間は、前記処理気体を滞留させて加熱してもよい。これにより、処理気体を十分に加熱することができる。
　さらに、上記の光処理装置において、前記加熱空間の流路面積が、当該加熱空間と前記紫外線処理領域との間を連通する前記給気路の流路面積よりも大きく設定されていてもよい。これにより、確実に加熱空間に処理気体を滞留させることができ、処理気体を十分に加熱することができる。
　また、上記の光処理装置において、前記給気部および前記排気部は、前記紫外線処理領域を、前記被処理物体の表面に沿って流れる前記処理気体の流動方向に挟んで対向配置され、前記加熱空間は、前記表面に平行で前記流動方向に対して直交する第一方向に、前記紫外線処理領域の前記第一方向の幅に相当する長さを有して延在し、前記加熱空間から前記紫外線処理領域までの前記給気路は、前記第一方向に間隔を隔てて複数並んで、当該加熱空間に気密に連結されていてもよい。これにより、加熱空間で加熱された処理気体は、複数の給気路から紫外線処理領域に流入する。複数の給気路を、処理気体の流動方向に対して直交する方向に並んで設けることで、被処理物体の表面に沿って処理気体を均一に流すことができる。したがって、処理むらを抑制した安定した処理が可能となる。
　さらに、上記の光処理装置において、前記給気路から前記紫外線処理領域に供給される前記処理気体の温度を検出する温度検出部をさらに備えてもよい。これにより、給気路から紫外線処理領域に供給される処理気体の温度が所望の温度となっているか否かを確認することができる。
　また、本発明に係る光処理装置の製造方法の一態様は、紫外線を発する光源部と、被処理物体が、加熱機構によって加熱されたステージに保持されて、酸素を含む処理気体が流れる雰囲気下で前記光源部から発せられた前記紫外線に曝される紫外線処理領域を有する処理部と、を備える光処理装置の製造方法であって、前記ステージに、前記被処理物体の表面に平行で、且つ当該表面に沿って流れる前記処理気体の流動方向に対して直交する第一方向の側面から、少なくとも前記紫外線処理領域の前記第一方向の幅に相当する長さを有する空間を形成する工程と、前記紫外線処理領域内に位置する前記ステージの表面から前記空間に貫通する第一の貫通孔を、前記第一方向に間隔を隔てて複数形成する工程と、前記ステージの前記表面とは異なる側面から前記空間に貫通する第二の貫通孔を形成する工程と、前記空間の前記第一方向端部の開口を閉塞して、前記第二の貫通孔に供給された前記処理気体を前記空間で加熱し、前記第一の貫通孔から前記紫外線処理領域に供給する給気路を形成する工程と、を含む。このように、比較的簡易な方法で、給気路を形成することができる。
　さらに、本発明に係る光処理方法の一態様は、酸素を含む処理気体を加熱する加熱工程と、加熱された前記処理気体を、被処理物体が配置された領域に供給する給気工程と、加熱された前記処理気体の雰囲気中に配置された被処理物体に、光源から発せられた紫外線を照射する処理工程と、前記処理工程の後、前記領域から前記処理気体を排出する排気工程と、を含む。
　このように、処理気体を加熱してから紫外線処理領域に流入するので、紫外線処理領域内のオゾン濃度が高くなりすぎることを防止することができ、オゾン爆発を防止して安全性を確保することができる。
　本発明によれば、加温した処理気体を紫外線処理領域に供給するので、紫外線処理領域のオゾン濃度の上昇を抑制することができる。したがって、簡便な構成でオゾン爆発を防止することができる。
　上記した本発明の目的、態様及び効果並びに上記されなかった本発明の目的、態様及び効果は、当業者であれば添付図面及び請求の範囲の記載を参照することにより下記の発明を実施するための形態（発明の詳細な説明）から理解できるであろう。
図１は、本実施形態の光処理装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、本実施形態の光処理装置の概略構成を示す斜視図である。 図３は、基板の概略的構造を示す断面構造図である。 図４は、デスミア処理における作用の第１段階を示す図である。 図５は、デスミア処理における作用の第２段階を示す図である。 図６は、デスミア処理における作用の第３段階を示す図である。 図７は、デスミア処理における作用の最終段階を示す図である。 図８は、紫外線照射時間とオゾン濃度との関係を示す図である。 図９は、ガス加熱空間における処理用ガスの温度変化を示す図である。 図１０Ａは、光処理装置の製造工程を説明する図である。 図１０Ｂは、光処理装置の製造工程を説明する図である。 図１０Ｃは、光処理装置の製造工程を説明する図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本実施形態の光処理装置の概略構成を示す断面図、図２は、本実施形態の光処理装置の概略構成を示す斜視図である。本実施形態では、光処理装置の一例として、例えばフォトデスミア装置への適用例ついて説明する。フォトデスミア装置は、ある一定温度に加熱された基板に対し、酸素を含む雰囲気下で紫外線を照射することにより、基板に形成されたビアホール内のスミアを除去する装置である。
（光処理装置の構成）
　図１に示すように、光処理装置１００は、光源部である光照射部１０と、被処理物体である基板（ワーク）Ｗを保持する処理部２０とを備える。光照射部１０は、例えば真空紫外線を発する複数の紫外線光源１１を内部に収納し、処理部２０が保持する基板Ｗに紫外線光源１１からの光を照射する。
　光照射部１０は、下方に開口部を有する箱型形状のケーシング１４を備える。ケーシング１４の開口部には、例えば真空紫外線を透過する、例えば石英ガラス等の窓部材１２が気密に設けられている。光照射部１０（ケーシング１４）の内部は、供給口１５から例えば窒素ガス等の不活性ガスが供給されることで、不活性ガス雰囲気に保たれている。光照射部１０内の紫外線光源１１の上方には、反射鏡１３が設けられている。反射鏡１３は、紫外線光源１１から発せられた光を窓部材１２側に反射する。このような構成により、反射鏡１３の全幅にほぼ対応した領域Ｒに対して、ほぼ均等に紫外線光源１１の光が照射される。すなわち、領域Ｒは、窓部材１２とステージ２１の表面とで挟まれた領域のうち、紫外線が照射される領域であり、基板Ｗに対して紫外線照射処理（デスミア処理）を行う紫外線処理領域となる。
　紫外線光源１１は、例えば波長２２０ｎｍ以下、好ましくは波長１９０ｎｍ以下の紫外線（真空紫外線）を出射するものであって、種々の公知のランプを利用できる。ここで、波長２２０ｎｍとしたのは、紫外線の波長が２２０ｎｍを超える場合には、樹脂などの有機物質に起因するスミアを分解除去することが困難となるためである。
　紫外線光源１１としては、例えば、キセノンガスを封入したキセノンエキシマランプ（ピーク波長１７２ｎｍ）、低圧水銀ランプ（１８５ｎｍ輝線）などを用いることができる。なかでも、デスミア処理に用いるものとしては、例えばキセノンエキシマランプが好適である。
　処理部２０は、紫外線照射処理（デスミア処理）を行う基板Ｗを表面に吸着して保持するステージ２１を備える。ステージ２１は、光照射部１０の窓部材１２に対向して配置されている。ステージ２１には、基板Ｗを吸着するために例えば吸着孔（不図示）が穿たれている。このステージ２１は、平坦性や吸着孔の精度を確保するため、例えばアルミニウム材で形成されている。
　ステージ２１表面の外周部分には、外周溝２１ａが形成されている。この外周溝２１ａと光照射部１０の窓部材１２との間にＯリング２２が挟まれることで、光照射部１０と処理部２０とが気密に組み付けられる。なお、特に図示しないが、このＯリング２２による気密性を阻害しない範囲でステージ２１の高さを微調整して、基板Ｗと窓部材１２との距離を高精度に調整する調整機構も備えられているものとする。
　ステージ２１には、基板Ｗが載置されて光照射部１０からの紫外線が照射される紫外線処理領域（以下、単に「処理領域」という。）Ｒを基板Ｗごと加熱するヒータ２３が組み込まれている。ヒータ２３としては、例えば、シースヒータやカートリッジヒータなどの加熱機構を用いることができる。
　ヒータ２３には、処理領域Ｒの加熱温度を所定の設定温度に制御するヒータ制御器（不図示）が接続されている。ここで、上記設定温度は、例えば１２０℃以上１９０℃以下とすることができる。
　ステージ２１の一方（図１の右側）の側縁部には、処理用ガス（処理気体）を処理領域Ｒに供給するための給気路２４が形成されている。給気路２４は、第一給気管２４ａと、ガス加熱空間２４ｂと、第二給気管２４ｃとを含んで構成されている。給気路２４には不図示の処理用ガス供給手段が接続されており、少なくとも当該処理用ガス供給手段と給気路２４とで、処理領域Ｒに処理用ガスを供給する給気部を構成する。
　また、ステージ２１の他方（図１の左側）の側縁部には、デスミア処理後の排ガスをステージ部２１外に排出するための排気路２５が形成されている。排気路２５は、第一排気管２５ａと、ガス加熱空間２５ｂと、第二排気管２５ｃとを含んで構成されている。排気路２５には不図示の排気手段が接続されており、少なくとも当該排気手段と排気路２５とで、処理領域Ｒからデスミア処理後の排ガスを排出する排気部を構成する。
　ここで、処理用ガスとしては、例えば、酸素ガス、酸素とオゾンや水蒸気の混合ガス、これらのガスに不活性ガスなどを混合したガスなどが考えられるが、本実施形態では酸素ガスを用いるものとする。処理用ガスは、基板Ｗに対して光照射部１０からの紫外線が照射されている間、第一給気管２４ａ、ガス加熱空間２４ｂ、第二給気管２４ｃを通って処理領域Ｒに供給され、第一排気管２５ａ、ガス加熱空間２５ｂ、第二排気管２５ｃを通って排ガスとしてステージ部２１外部に排出される。すなわち、処理用ガスは、窓部材１２と基板Ｗとの間の処理領域Ｒを、図１の右から左へと流れていくこととなる。
　第一給気管２４ａは、例えば図２に示すように、基板Ｗ表面を流れる処理用ガスの流動方向（Ｘ方向）におけるステージ２１の一方の側縁部のほぼ中央に、Ｘ方向に延在して１つ設けられている。また、第二給気管２４ｃは、例えば図２に示すように、ステージ２１の当該一方の側縁部におけるステージ２１の表面側に鉛直方向（Ｚ方向）に延在して、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向（Ｙ方向：第一方向）に複数（図２では６つ）並んで設けられている。
　ガス加熱空間２４ｂは、第一給気管２４ａ及び第二給気管２４ｃとそれぞれ直交する方向（Ｙ方向）に延在して、第一給気管２４ａ及び第二給気管２４ｃとそれぞれ気密に連結されている。ガス加熱空間２４ｂは、その長手方向（Ｙ方向）に、例えば処理領域ＲのＹ方向の幅に相当する長さを有する。ここで、ガス加熱空間２４ｂの内径（流路面積）は、第二給気管２４ｃの内径（流路面積）よりも大きく設定されている。ガス加熱空間２４ｂは、給気路２４における処理領域Ｒ側の端部近傍に設けることが好ましい。
　同様に、第二排気管２５ｃは、例えば図２に示すように、Ｘ方向におけるステージ２１の他方の側縁部のほぼ中央に、Ｘ方向に延在して１つ設けられている。また、第一排気管２５ａは、例えば図２に示すように、ステージ２１の当該他方の側縁部におけるステージ２１の表面側にＺ方向に延在して、Ｙ方向に複数（図２では６つ）並んで設けられている。ガス加熱空間２５ｂは、第一排気管２５ａ及び第二排気管２５ｃとそれぞれ直交するＹ方向に延在して、第一排気管２５ａ及び第二排気管２５ｃとそれぞれ気密に連結されている。ガス加熱空間２５ｂは、その長手方向（Ｙ方向）に、処理領域ＲのＹ方向の幅に相当する長さを有する。ここで、ガス加熱空間２５ｂの内径（流路面積）は、第一排気管２５ａの内径（流路面積）よりも大きく設定されている。
　これにより、処理部２０に供給された処理用ガスは、図２の矢印で示すように、ステージ２１上に載置された基板Ｗの全面に沿って流れ、基板Ｗの全面についてデスミア処理が行われる。
　上述したように、ステージ２１にはヒータ２３が設けられており、給気路２４および排気路２５は、ヒータ２３によって加熱されるステージ２１の内部に形成されている。そのため、給気路２４および排気路２５はヒータ２３の熱を受け、流路内部を通過する処理用ガスは加熱される。すなわち、処理用ガス供給手段から供給される処理用ガスは、給気路２４内で加熱されて処理領域Ｒに供給される。また、デスミア処理後の処理用ガス（排ガス）は、排気路２５内で加熱されてステージ２１外に排出される。
（基板構造）
　光処理装置１００による処理対象である基板Ｗとしては各種の構造の基板Ｗが用いられるが、ここでは単純化された構造例について説明する。
　図３は、基板Ｗの概略的構造を示す断面構造図である。
　基板Ｗは、例えば、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するための多層配線基板を製造する途中の中間的な配線基板材料である。
　多層配線基板においては、一の配線層と他の配線層とを電気的に接続するため、１つのもしくは複数の絶縁層を厚み方向に貫通して伸びるビアホールが形成される。多層配線基板の製造工程においては、絶縁層３１と配線層３２とが積層されてなる配線基板材料に、例えばレーザ加工を施すことによって絶縁層３１の一部を除去することにより、ビアホール３３が形成される。
　しかし、形成されたビアホール３３の底部や側部の表面には、絶縁層３１を構成する材料に起因するスミア（残渣）Ｓが付着する。このスミアＳが付着したままの状態でビアホール３３内にメッキ処理を施すと、配線層間の接続不良を引き起こすことがある。このため、ビアホール３３が形成された配線基板材料（基板Ｗ）に対して、ビアホール３３に付着したスミアＳを除去するデスミア処理が行われる。
　基板Ｗが図１及び図２に示すステージ２１上に載置される際には、ビアホール３３の開口が光照射部１０に向くように、即ちスミアＳが紫外線光源１１からの紫外線に曝されるように載置される。
（デスミア処理の手順）
　次に、光処理装置１００で実行されるデスミア処理の手順について説明する。
　先ず、ヒータ制御器（不図示）によって、ステージ２１に内蔵されたヒータ２３を駆動制御し、処理領域Ｒの温度を設定温度に制御する。次に、処理部２０の外から処理対象の基板Ｗを搬送し、ステージ２１上に載せる。このとき、基板Ｗは、真空吸着などによりステージ２１に保持される。その後、給気路２４から処理領域Ｒに処理用ガスを供給する。そして、処理用ガスが処理領域Ｒを均一に流れたら紫外線光源１１が点灯し、基板Ｗに対し処理用ガスを介して紫外線を照射する。
　紫外線が照射された処理用ガスは、例えばオゾンや酸素ラジカルなどの活性種を生成し、後で詳しく説明するように、ビアホール内のスミアと反応してこれを除去する。処理用ガスとスミアとが反応して生じた、例えば二酸化炭素等のガスは、新しく供給される処理用ガスの流れに乗って下流に運ばれ、排気路２５に引き込まれて排気手段により排ガスとして排出される。処理が終わった基板Ｗは、ステージ２１上から処理部２０の外に搬出される。
（デスミア処理の作用）
　ここで、デスミア処理における詳細な作用について説明する。
　図４～図７は、デスミア処理の工程における各段階を示す図である。
　図４に示す第１段階では、処理用ガスに、図４の上方から下方を向いた矢印で示されるように紫外線（ＵＶ）が照射されることにより、処理用ガスに含まれる酸素から活性種３４であるオゾンや酸素ラジカル（ここでは酸素ラジカルのみを図示）が生成される。この活性種３４は、基板Ｗのビアホール３３内に進入する。
　図５に示す第２段階では、活性種３４がビアホール３３内のスミアＳと反応してスミアＳの一部が分解されるとともに、紫外線がスミアＳに照射されることでもスミアＳの一部が分解される。このようなスミアＳの分解によって、例えば二酸化炭素ガス（ＣＯ2）や水蒸気（Ｈ2Ｏ）などの反応生成ガス３５が生成される。
　そして、図６に示す第３段階では、反応生成ガス３５は、給気路側（図６の右側）から流れてくる、活性種３４を含んだ新しい処理用ガスにより、ビアホール３３から排気路側（図６の左側）へと押し流される。反応生成ガス３５の排出に伴って、活性種３４を含んだ新しい処理用ガスがビアホール３３内に進入する。
　紫外線の照射、活性種３４の進入、および反応生成ガス３５の排出が繰り返された結果、図７に示す最終段階では、ビアホール３３内からスミアが完全に除去される。ビアホール３３外に押し流された反応生成ガス３５は、基板Ｗ上の処理用ガスの流れに乗って、図１及び図２に示す第一排気管２５ａから排ガスとして排出される。
　このように、デスミア処理では、紫外線の照射によって例えば酸素ラジカルやオゾンなどの活性種が生成されてビアホール３３内に進入するとともに、紫外線そのものがビアホール３３内に照射されることが処理効率向上の為に重要である。このため、図１に示す窓部材１２と基板Ｗとの間の距離は、例えば１ｍｍ以下とされることが好ましく、特に０．５ｍｍ以下とされることが好ましい。これにより、酸素ラジカルやオゾンを安定して生成することができると共に、基板Ｗの表面に到達する真空紫外線を十分な大きさの強度（光量）とすることができる。
（ガス加熱空間２４ｂの作用）
　上述したように、処理用ガスに紫外線を照射するとオゾンが発生する。しかしながら、オゾンは、その濃度が高くなりすぎると爆発するおそれがある。例えば、「オゾン利用に関する安全管理基準」（高濃度オゾン利用研究専門委員会著、平成１７年３月）によると、オゾン濃度の爆発下限界は１０～１１％（体積分率）とされている。したがって、紫外線が照射される処理領域Ｒにおけるオゾン濃度は１０％を下回るように制御する必要がある。
　そこで、光処理装置１００では、処理用ガスを、処理領域Ｒに供給する前に給気路２４に形成されたガス加熱空間２４ｂで加熱（加温）する。そして、処理用ガスの温度を、オゾン爆発のおそれがない温度まで上昇させてから処理領域Ｒに供給する。
　処理用ガスが高温であるほど、紫外線照射時におけるオゾンの発生量は少なくなる。以下、この点について説明する。
　図８は、処理用ガスの紫外線照射時間とオゾン濃度との関係を示す図である。この図８において、横軸は紫外線の照射時間（秒）、縦軸はオゾン濃度（体積分率）を示している。図８の曲線４１は、処理用ガスの温度が７０℃であるときのオゾン濃度変化、曲線４２は、処理用ガスの温度が１２０℃であるときのオゾン濃度変化、曲線４３は、処理用ガスの温度が１５０℃であるときのオゾン濃度変化を示している。また、図８に示す例では、処理用ガスとして酸素を用い、紫外線の照度は１００ｍＷ／ｃｍ2としている。
　図８に示すように、処理用ガスである酸素の温度が７０℃である場合、紫外線の照射時間が２．３秒を超えると、オゾン濃度が上述した爆発下限界の１０％に達する。これに対して、酸素の温度が１２０℃である場合や、酸素の温度が１５０℃である場合には、紫外線の照射時間を長くしても、オゾン濃度は１０％以下で飽和する。例えば、１２０℃の場合は約３．５％、１５０℃の場合は約２％で飽和する。
　すなわち、処理領域Ｒで生成されるオゾンの濃度は、処理用ガスの温度に依存し、上限を有する。処理用ガスの温度が高いほど、当該上限は低くなる。したがって、処理用ガスの温度を制御することで、処理領域Ｒ内のオゾン濃度が所定値以上となることを防止することができる。例えば、処理領域Ｒに供給する処理用ガスの温度が１２０℃以上であれば、処理領域Ｒにて紫外線が長時間照射されても、オゾン濃度は決して爆発下限界の１０％以上にはならない。
　これは、紫外線照射によるオゾンの生成作用に対し、熱分解によるオゾンの分解作用が高温ほど強まるため、最終的なオゾンの到達濃度が低下するためである。
　ところで、フォトデスミアにおいては、オゾンや酸素ラジカルなどの活性種とスミアとの化学反応の速度を速め、デスミア処理速度（スミアが除去される速度）を速めるために、基板Ｗは１２０℃以上１９０℃以下に加熱されている。基板Ｗを加熱するために、基板Ｗが載置されるステージ２１にはヒータ２３が設けられており、ステージ２１は当該ヒータ２３によって加熱されている。
　光処理装置１００では、ステージ２１の一部に処理用ガスが通過する給気路２４を形成し、この給気路２４を介して処理用ガスを処理領域Ｒに供給する。ステージ２１に形成した給気路２４を処理用ガスが通過することにより、処理用ガスはステージ２１により加熱（加温）され、処理用ガスの温度が上昇する。このように、ステージ２１の熱を利用して処理用ガスの温度を上げてから、当該処理用ガスを処理領域Ｒに供給するため、オゾン濃度の上限値を抑制することができる。
　さらに、光処理装置１００では、ステージ２１に形成した給気路２４の途中にガス加熱空間２４ｂを形成する。ここで、ガス加熱空間２４ｂから処理領域Ｒまでの第二給気管２４ｃの径は、ガス加熱空間２４ｂの径よりも細い。そのため、ガス加熱空間２４ｂは、第二給気管２４ｃへ流れ込もうとする処理用ガスを一時的に溜める働きをする。このようにガス加熱空間２４ｂに溜められた処理用ガスは、ステージ２１の熱により十分に加熱（加温）されてから、第二給気管２４ｃを通って処理領域Ｒに供給される。すなわち、処理用ガスの温度は、処理領域Ｒの設定温度（１２０℃以上１９０℃以下）まで上昇されて処理領域Ｒに供給される。このように、ガス加熱空間２４ｂに処理用ガスを滞留させる構成とするので、処理用ガスを確実に加熱することができるため、オゾン濃度の上限値を確実に抑制することができる。
　このように、本実施形態では、処理用ガスに紫外線を照射したときに発生するオゾンの濃度が、処理用ガスが高温であるほど低くなることを利用し、給気路２４に、そこを通る処理用ガスを意図的に加熱する機構を設ける。これにより、光処理装置１００は、処理領域Ｒにおいて処理用ガスに紫外線が照射されても、処理領域Ｒ内のオゾン濃度が１０％に達しないようにすることができ、その結果、オゾン爆発を防止することができる。
　また、光処理装置１００は、紫外線に曝される処理用ガスの温度を制御することでオゾン濃度の上限を制御するので、例えば処理領域Ｒ内のオゾン濃度をセンサ等によって検出し、オゾン濃度が所定値以上とならないようにフォードバック制御するなどの必要がない。そのため、オゾン濃度を検出するための手段やオゾン濃度を調整するための手段などを設ける必要がなく、その分のコストを削減することができる。
　さらに、光処理装置１００は、ステージ２１に内蔵されたヒータ２３を用いて、給気路２４から処理領域Ｒに供給される処理用ガスを加熱するので、処理用ガスの加熱用に熱源を別に設ける必要がない。そのため、光処理装置１００が大型化するのを防止することができると共に、熱源を別に設けることによるコストアップを防止することができる。
　また、光処理装置１００は、ステージ２１に内蔵されたヒータ２３を用いるので、給気路２４から処理領域Ｒに供給される処理用ガスの温度を、処理領域Ｒの設定温度まで上昇させることができる。これにより、光処理装置１００は、上記設定温度とは異なる温度の処理用ガスが処理領域Ｒ内に供給されることに起因して、処理領域Ｒ内の基板Ｗやステージ２１の温度が低下したり上昇したりしてしまうことを抑制することができる。
　例えば、処理用ガスを加熱せずに（例えば室温で）処理領域Ｒに供給した場合、処理領域Ｒ内での処理用ガスの流れの上流側で、基板Ｗやステージ２１の温度低下が生じ、上流側の基板Ｗの端部において、デスミア処理速度が低下してしまう。すると、基板Ｗ内でのデスミア処理速度が不均一となり、処理むらが生じる。
　逆に、処理用ガスを処理領域Ｒの設定温度よりも高温に加熱して処理領域Ｒに供給した場合には、処理領域Ｒ内での処理用ガスの流れの上流側で、基板Ｗやステージ２１の温度上昇が生じ、上流側の基板Ｗの端部において、デスミア処理速度が上昇してしまう。この場合にも、基板Ｗ内でのデスミア処理速度が不均一となり、処理むらが生じる。
　上記のように処理むらが生じると、基板全体のデスミア完了時間が長くなり、全体の処理時間が増大してしまう。本実施形態における光処理装置１００は、処理領域Ｒ内の基板Ｗやステージ２１の温度を設定温度で安定させることができるので、処理むらの無い安定したデスミア処理を行うことができる。
（実施例）
　次に、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
　図１及び図２に示す構成を参照して、下記の仕様を有する本発明に係る光処理装置を作製した。
［ステージ２１］
　材質：アルミニウム
　処理領域Ｒの加熱温度：１５０℃
　ガス加熱空間２４ｂの長手方向（Ｙ方向）の長さ：５１０ｍｍ
　ガス加熱空間２４ｂの半径：４ｍｍ
［紫外線光源１１］
　キセノンエキシマランプ
　発光長：７００ｍｍ
　幅：７０ｍｍ
　入力電力：５００Ｗ
　ランプの数：７本
　真空紫外線の照射時間：３００秒間
［窓部材１２］
　材質：石英ガラス
　窓部材と基板との距離：０．３ｍｍ
［基板Ｗ］
　構成：銅基板上に絶縁層を積層し、絶縁層にビアホールを形成したもの
　寸法：５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５ｍｍ
　絶縁層の厚さ：３０μｍ
　ビアホールの直径：５０μｍ
［処理用ガスなどの条件］
　処理用ガス：酸素濃度１００％
　処理用ガスの流速：２００ｍｍ／ｓ
　処理用ガス供給手段から供給される処理用ガスの温度：２５℃
　このような仕様の光処理装置では、処理用ガスは、ガス加熱空間２４ｂを約０．８秒という短時間で通過する。
　図９は、ガス加熱空間２４ｂにおける処理用ガスの温度変化を示す図である。この図９は、ガス加熱空間２４ｂ（半径４ｍｍ、長さ５１０ｍｍ、加熱温度１５０℃）に、処理用ガス（２５℃）を封入した場合の、処理用ガスの温度上昇の振舞いを示す図である。処理用ガス温度は、０．８秒程度で加熱温度である１５０℃近くまで上昇していることがわかる。したがって、ガス加熱空間２４ｂの通過時間が０．８秒程度以上となるような流速であれば、処理領域Ｒに進入する前までに処理用ガスを十分に加熱することができる。
　上記の仕様のように、処理用ガスの流速がフォトデスミアの典型的な流速である２００ｍｍ／ｓである場合、上述したように、ガス加熱空間２４ｂの通過時間は約０．８秒である。したがって、本実施例では、ガス加熱空間２４ｂの通過中に、処理用ガスの温度を２５℃から１５０℃近くまで上昇させることができ、処理領域Ｒ内でのオゾン濃度を１０％に達しないようにすることができた。
　また、処理領域Ｒに供給される処理用ガスの温度を一定の値とし、安定したデスミア処理を行うことができた。その結果、基板Ｗ内での処理むらは生じなかった。
（給気路２４の形成方法）
　以下、給気路２４の形成方法について、図１０Ａ～図１０Ｃを参照しながら説明する。
　先ず、図１０Ａに示すように、ステージ２１のＸ方向端部におけるガス加熱空間２４ｂの形成位置に、側面からＹ方向にドリル５１を通す。これにより、図１０Ｂに示すように、ステージ２１のＸ方向端部に、Ｙ方向に貫通する空間が形成される。この空間がガス加熱空間２４ｂとなる。すなわち、ドリル５１の外径が、ガス加熱空間２４ｂの内径になる。
　次に、図１０Ｂに示すように、ステージ２１の表面から空間（ガス加熱空間２４ｂ）まで、Ｙ方向に間隔を隔てて複数箇所（図１０Ｂでは３箇所）ドリル５２を通す。このとき形成される孔（第一の貫通孔）が、第二給気管２４ｃとなる。すなわち、ドリル５２の外径が、第二給気管２４ｃの内径になる。
　また、ステージ２１のＸ方向側面から空間（ガス加熱空間２４ｂ）までドリル５３を通す。このとき形成される孔（第二の貫通孔）が、第一給気管２４ａとなる。すなわち、ドリル５３の外径が、第一給気管２４ａの内径になる。
　最後に、図１０Ｃに示すように、空間（ガス加熱空間２４ｂ）の開口端に、それぞれ蓋（栓）部材２４ｄを詰め、内部の気体がそこから漏れないように溶接する。蓋（栓）部材２４ｄは、ガス加熱空間２４ｂの内径と同径で、ステージ２１と同じ材質の部材とする。以上により、ステージ２１に給気路２４が形成される。
　なお、上記の例では、ガス加熱空間２４ｂを形成するために貫通孔を形成する場合について説明したが、一端が閉塞した空間を形成してもよい。
　以上の方法により形成された給気路２４に、第一給気管２４ａから、例えば常温の処理用ガスが供給されると、当該処理用ガスはガス加熱空間２４ｂで滞留し、その温度はステージ２１の加熱温度まで上昇する。そして、加熱された処理用ガスは、第二給気管２４ｃから導出される。
　このように、一箇所（第一給気管２４ａ）から供給された処理用ガスは、複数箇所（第二給気管２４ｃ）から排出されて図１に示す処理領域Ｒに供給される。すなわち、複数箇所（第二給気管２４ｃ）から同じ温度に加熱された処理用ガスが排出される。これにより、同じ温度の処理用ガスを処理領域Ｒ全体に均一に流すことができ、安定したデスミア処理が可能となる。このように、比較的簡易な製造方法で、加熱された処理用ガスを、処理領域Ｒ全体に均一に供給することができる給気路２４を形成することができる。
（変形例）
　上記実施形態においては、ステージ２１に設けられた処理領域Ｒを加熱するためのヒータ２３を、給気路２４から処理領域Ｒに供給する処理用ガスを加熱するための熱源とする場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上記処理用ガスを加熱する熱源は、別に設けてもよい。
　また、給気路２４から処理領域Ｒに供給する処理用ガスの温度を検出する温度検出部（温度センサ等）を設け、処理用ガスを所望の温度にするべくフィードバック制御を行ってもよい。この場合、処理領域Ｒに供給される処理用ガスの温度を精度良く測定するために、温度センサは、例えば給気路２４における出口付近（処理領域Ｒに近い位置）に設けることが好ましい。
　さらに、上記実施形態においては、給気路２４を、断面円形状の流路とする場合について説明したが、断面形状は適宜設定可能である。また、給気路２４を、第一給気管２４ａ、ガス加熱空間２４ｂ及び第二給気管２４ｃにより構成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、処理領域Ｒに処理用ガスを供給する前に、当該処理用ガスを加熱することができる空間が形成されていればよい。
　また、上記実施形態においては、第二給気管２４ｃの径をガス加熱空間２４ｂの径よりも細くすることで、ガス加熱空間２４ｂに処理用ガスを滞留させる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ガス加熱空間の出口に流路内部に突出する凸部を設けるなどにより、ガス加熱空間に処理用ガスを滞留させるようにしてもよい。
　さらに、上記実施形態においては、ガス加熱空間に処理用ガスを滞留させて、処理用ガスを意図的に加熱する構成としたが、必ずしも処理用ガスを滞留させる必要はない。例えば、給気路２４の長さを十分に確保することができ、処理用ガスを所望の温度まで上昇させることができる場合には、処理用ガスが滞留する滞留部を設ける必要はない。
　また、上記実施形態においては、排気路２５にガス加熱空間２５ｂを形成する場合について説明したが、ガス加熱空間２５ｂは形成しなくてもよい。但し、処理領域Ｒを流れる処理用ガスの流れを逆転させる構成の場合には、上記実施形態のように給気路２４および排気路２５が同一形状である方が、これらをそれぞれ処理用ガスの供給および排出の双方で用いることができるため好ましい。
　なお、上記説明では、本発明の光処理装置の一例としてフォトデスミア装置への適用例を示しているが、デスカム装置や表面改質装置にも適用可能である。デスカム装置は、例えば、製造工程で使用されるソルダーレジスト（Photo Solder Resist：ＰＳＲ）、ドライフィルム（Dry Film Resist：ＤＦＲ）などの残渣の除去を行う装置である。また、表面改質装置は、例えば、めっき前後のクリーニング、材料表面の粗化などによる密着性改善や濡れ性向上を行う装置である。このように、本発明の光処理装置は、例えば光アッシング処理装置やレジストの除去処理装置、ドライ洗浄処理装置などへ応用可能である。
　なお、上記において特定の実施形態が説明されているが、当該実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲を限定する意図はない。本明細書に記載された装置及び方法は上記した以外の形態において具現化することができる。また、本発明の範囲から離れることなく、上記した実施形態に対して適宜、省略、置換及び変更をなすこともできる。かかる省略、置換及び変更をなした形態は、請求の範囲に記載されたもの及びこれらの均等物の範疇に含まれ、本発明の技術的範囲に属する。
　１００…光処理装置、Ｗ…基板、１０…光照射部、１１…紫外線光源、１２…窓部材、２０…ステージ部、２１…ステージ、２３…ヒータ、２４…給気路、２４ａ…第一給気管、２４ｂ…ガス加熱空間、２４ｃ…第二給気管、２５…排気路、２５ａ…第一排気管、２５ｂ…ガス加熱空間、２５ｃ…第二排気管、Ｒ…処理領域

Claims (9)

  1. 　紫外線を発する光源部と、
    　被処理物体が、酸素を含む処理気体の雰囲気中で前記光源部から発せられた前記紫外線に曝される紫外線処理領域を有する処理部と、
    　前記紫外線処理領域に前記処理気体を供給する給気部と、
    　前記紫外線処理領域から前記処理気体を排出する排気部と、を備え、
    　前記給気部は、前記紫外線処理領域に連通し、当該紫外線処理領域に前記処理気体を供給する給気路を備え、
    　前記給気路は、前記紫外線処理領域に供給する前に前記処理気体を加熱する加熱空間を備えることを特徴とする光処理装置。
  2. 　前記紫外線処理領域は、
    　前記被処理物体が加熱されながら保持されて、前記処理気体の雰囲気中で前記紫外線に曝される領域であり、
    　前記給気路は、前記紫外線処理領域に供給する前記処理気体を、前記加熱空間にて前記紫外線処理領域における加熱温度まで加熱することを特徴とする請求項１に記載の光処理装置。
  3. 　前記処理部は、
    　加熱機構によって加熱され、前記被処理物体を加熱しながら保持するステージを備え、
    　前記加熱空間は、前記ステージに形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光処理装置。
  4. 　前記加熱空間は、前記処理気体を滞留させて加熱することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光処理装置。
  5. 　前記加熱空間の流路面積が、当該加熱空間と前記紫外線処理領域との間を連通する前記給気路の流路面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の光処理装置。
  6. 　前記給気部および前記排気部は、前記紫外線処理領域を、前記被処理物体の表面に沿って流れる前記処理気体の流動方向に挟んで対向配置され、
    　前記加熱空間は、前記表面に平行で前記流動方向に対して直交する第一方向に、前記紫外線処理領域の前記第一方向の幅に相当する長さを有して延在し、
    　前記加熱空間から前記紫外線処理領域までの前記給気路は、前記第一方向に間隔を隔てて複数並んで、当該加熱空間に気密に連結されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の光処理装置。
  7. 　前記給気路から前記紫外線処理領域に供給される前記処理気体の温度を検出する温度検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光処理装置。
  8. 　紫外線を発する光源部と、被処理物体が、加熱機構によって加熱されたステージに保持されて、酸素を含む処理気体が流れる雰囲気下で前記光源部から発せられた前記紫外線に曝される紫外線処理領域を有する処理部と、を備える光処理装置の製造方法であって、
    　前記ステージに、前記被処理物体の表面に平行で、且つ当該表面に沿って流れる前記処理気体の流動方向に対して直交する第一方向の側面から、少なくとも前記紫外線処理領域の前記第一方向の幅に相当する長さを有する空間を形成する工程と、
    　前記紫外線処理領域内に位置する前記ステージの表面から前記空間に貫通する第一の貫通孔を、前記第一方向に間隔を隔てて複数形成する工程と、
    　前記ステージの前記表面とは異なる側面から前記空間に貫通する第二の貫通孔を形成する工程と、
    　前記空間の前記第一方向端部の開口を閉塞して、前記第二の貫通孔に供給された前記処理気体を前記空間で加熱し、前記第一の貫通孔から前記紫外線処理領域に供給する給気路を形成する工程と、を含むことを特徴とする光処理装置の製造方法。
  9. 　酸素を含む処理気体を加熱する加熱工程と、
    　加熱された前記処理気体を、被処理物体が配置された領域に供給する給気工程と、
    　加熱された前記処理気体の雰囲気中に配置された被処理物体に、光源から発せられた紫外線を照射する処理工程と、
    　前記処理工程の後、前記領域から前記処理気体を排出する排気工程と、を含むことを特徴とする光処理方法。
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