(57)【要約】本発明は、半導体基板や液晶基板などの基板表面にオゾンガスを吹きかけて、酸化膜の形成やその改質、レジスト膜の除去といった処理を行うオゾン処理方法及びオゾン処理装置に関する。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、載置台２０上の基板Ｋを加熱する加熱手段と、基板Ｋと対向，配置され、基板Ｋとの対向面に形成され吐出孔４４からオゾンガスを吐出する対向板４０と、吐出孔４４にオゾンガスを供給するガス供給手段４３と、載置台２０を昇降させる昇降手段３０と、昇降手段３０の作動を制御する制御手段３５とから構成される。制御手段３５は、オゾンガスの吐出中に、昇降手段３０を動作させ、載置台２０上の基板Ｋと対向板４０との間隔ｇを変化させる。
2003079426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置台上に載置された基板を、加熱手段によって加熱するとともに、前記基板と対向して配設された対向板の吐出孔から、オゾンを含んだ処理ガスを前記基板に向け吐出して、前記基板表面を処理する方法であって、
前記処理ガスの吐出中に、前記載置台上の基板と前記対向板との間の間隔を変化させるようにしたことを特徴とするオゾン処理方法。
【請求項２】
前記基板と対向板との間の間隔が徐々に狭くなるように、前記基板と対向板とを接近させるようにした請求項１記載のオゾン処理方法。
【請求項３】
前記基板と対向板とを接近させる速度を徐々に遅くした請求項２記載のオゾン処理方法。
【請求項４】
前記基板と対向板とを接近させる速度を段階的に遅くした請求項３記載のオゾン処理方法。
【請求項５】
前記基板と対向板との間の間隔が、周期的又は非周期的に変化するように、前記基板と対向板とを周期的又は非周期的に接近／離反せしめるようにした請求項１記載のオゾン処理方法。
【請求項６】
前記基板と対向板とを接近させる速度を徐々に遅くした請求項５記載のオゾン処理方法。
【請求項７】
前記基板と対向板とを接近させる速度を段階的に遅くした請求項６記載のオゾン処理方法。
【請求項８】
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、
前記載置台上の基板と対向して配設されるとともに、前記基板との対向面に開口し、オゾンを含んだ処理ガスを前記基板に向けて吐出する吐出孔を備えた対向板と、
前記対向板の吐出孔に前記処理ガスを供給して吐出せしめるガス供給手段と、
前記載置台及び／又は対向板を昇降させ、前記載置台と対向板とを相互に接近／離反させる昇降手段と、
前記昇降手段の作動を制御する制御手段とを備えて構成され、
前記制御手段が、前記処理ガスの吐出中に前記昇降手段を動作せしめて、前記載置台上の基板と対向板との間の間隔を変化させるように構成されてなることを特徴とするオゾン処理装置。
【請求項９】
前記制御手段が、前記載置台と対向板とを接近させて、前記基板と対向板との間の間隔が徐々に狭くなるように、前記昇降手段の作動を制御するように構成されてなる請求項８記載のオゾン処理装置。
【請求項１０】
前記制御手段が、前記基板と対向板とを接近させる速度を徐々に遅くするように、前記昇降手段の作動を制御するように構成されてなる請求項９記載のオゾン処理装置。
【請求項１１】
前記制御手段が、前記基板と対向板とを接近させる速度を段階的に遅くするように、前記昇降手段の作動を制御するように構成されてなる請求項１０記載のオゾン処理装置。
【請求項１２】
前記制御手段が、前記基板と対向板とを周期的又は非周期的に接近／離反させて、前記基板と対向板との間の間隔が、周期的又は非周期的に変化するように、前記昇降手段の作動を制御するように構成されてなる請求項８記載のオゾン処理装置。
【請求項１３】
前記制御手段が、前記基板と対向板とを接近させる速度を徐々に遅くするように、前記昇降手段の作動を制御するように構成されてなる請求項１２記載のオゾン処理装置。
【請求項１４】
前記制御手段が、前記基板と対向板とを接近させる速度を段階的に遅くするように、前記昇降手段の作動を制御するように構成されてなる請求項１３記載のオゾン処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、半導体基板や液晶基板などの基板表面に、少なくともオゾンを含んだ処理ガスを吹きかけて、当該基板表面に酸化膜を形成したり、或いは基板表面に形成された酸化膜を改質したり、更には、基板表面に形成されたレジスト膜を除去するオゾン処理方法及び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、特開平５−１６６７１８号公報に開示されたアッシング装置が知られている。このアッシング装置１００は、第３図に示すように、その上面にウエハＷが載置される載置台１０１と、前記ウエハＷの上方に、このウエハＷの表面と所定量の距離ｇを設けて設置された透明な石英板１０２と、この石英板１０２の前記ウエハＷとの対向面に開口するように配設されたノズル１０３と、前記石英板１０２の上方に設けられた複数の紫外線ランプ１０４などから構成される。
尚、前記載置台１０１，石英板１０２，ノズル１０３及び紫外線ランプ１０４は、閉塞空間を備えたチャンバ（図示せず）内に配設されている。また、前記載置台１０１にはヒータ（図示せず）が内蔵されており、前記ノズル１０３にはオゾンガス生成装置（図示せず）が接続されている。
このように構成されたアッシング装置１００によれば、前記載置台１０１の上面に載置されたウエハＷが、前記ヒータ（図示せず）によって所定温度に加熱され、前記オゾンガス生成装置（図示せず）によって生成された所定濃度のオゾンガス（処理ガス）が、この加熱されたウエハＷに向けて前記ノズル１０３から吐出される。
このようにして吐出されたオゾンガスは、前記ウエハＷに衝突した後、これに沿って流れるオゾンガス層を形成するとともに、前記紫外線ランプ１０４によって紫外線を照射される。このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）はウエハＷにより加熱され、このように加熱されたり、ウエハＷやレジストと接触したり、或いは前記紫外線ランプ１０４より紫外線を照射されることによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、ウエハＷ表面に形成されたレジスト膜が、この活性酸素との熱化学反応によって除去される。
ところで、前記石英板１０２は、ウエハＷの表面に沿って流れるオゾンガス流の流速を制御するものであり、ウエハＷとの間隔ｇが小さければ、オゾンガス流の層厚が薄くなって、その流速は速くなり、前記ノズル１０３から離れた部分であっても、ウエハＷ表面を効率的に処理することができ、その処理範囲が広くなる。
一方、前記間隔ｇが大きいと、オゾンガス流の層厚が厚くなって、その流速が遅くなり、前記ノズル１０３から離れた部分が未処理となって、ウエハＷ表面の処理範囲が狭くなる。
従って、前記間隔ｇは、上記処理を広範囲に渡って効率的に実施することができるように、これを可能な限り小さくなるように設定することが好ましい。
ところが、前記間隔ｇを小さくしてオゾンガス流の流速を速くした場合、その状態が一定時間以上維持されると、前記ノズル１０３の直下にあたる部分やその近傍のウエハＷ表面が、流速の速いオゾンガス流によって冷却され、その表面温度が低下して、同部におけるオゾンガスの分解が抑制されることになるのである。このため、却って、温度低下したウエハＷ表面部分に未処理部分や処理ムラを生じる事態を招いていた。或いは、このような未処理部分や処理ムラの発生を防止するために、長時間にわたって処理を行う必要を生じていた。
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、基板表面を短時間のうちに均一に処理することが可能なオゾン処理方法及びオゾン処理装置の提供をその目的とする。
発明の開示
本発明は、載置台上に載置された基板を、加熱手段によって加熱するとともに、前記基板と対向して配設された対向板の吐出孔から、オゾンを含んだ処理ガスを前記基板に向け吐出して、前記基板表面を処理する方法であって、前記処理ガスの吐出中に、前記載置台上の基板と前記対向板との間の間隔を変化させるようにしたことを特徴とするオゾン処理方法に係る。
そして、このオゾン処理方法は、以下の装置発明によってこれを好適に実施することができる。即ち、この装置発明は、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、前記載置台上の基板と対向して配設されるとともに、前記基板との対向面に開口し、オゾンを含んだ処理ガスを前記基板に向けて吐出する吐出孔を備えた対向板と、前記対向板の吐出孔に前記処理ガスを供給して吐出せしめるガス供給手段と、前記載置台及び／又は対向板を昇降させ、前記載置台と対向板とを相互に接近／離反させる昇降手段と、前記昇降手段の作動を制御する制御手段とを備えて構成され、前記制御手段が、前記処理ガスの吐出中に前記昇降手段を動作せしめて、前記載置台上の基板と対向板との間の間隔を変化させるように構成されてなることを特徴とするオゾン処理装置に係る。
本発明によれば、オゾンを含んだ処理ガスが前記ガス供給手段によって供給され、供給された処理ガスが前記載置台上に載置された基板と対向して配設された対向板の吐出孔から、前記基板に向けて吐出される。また、前記基板が前記加熱手段によって加熱される。
前記吐出孔から吐出された処理ガスは、前記基板に衝突した後、これに沿って流れる処理ガス層を形成し、このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）は基板により加熱され、このように加熱されたり、基板やレジストと接触することによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、この活性酸素（Ｏ＊）によって、基板表面に酸化膜が形成されたり、或いは基板表面上の酸化膜が改質されたり、更には、基板表面に形成されたレジスト膜が活性酸素との熱化学反応によって除去される。
ところで、上述したように、前記対向板は基板表面に沿って流れる処理ガス流の流速を制御するものであり、基板と対向板との間の間隔が小さければ、処理ガス流の層厚が薄くなって、その流速が速くなる一方、前記間隔が大きければ、処理ガス流の層厚が厚くなって、その流速が遅くなる。
そして、処理ガス流の流速が遅い場合には、前記吐出孔から離れた部分を処理することができず、基板表面を広範囲にわたって処理することができないという問題がある。一方、前記間隔を狭くして処理ガス流の流速を速くした場合には、その状態を一定時間以上維持すると、前記吐出孔の直下にあたる部分やその近傍の基板表面が、流速の遅い処理ガス流によって冷却され、その表面温度が低下して、同部におけるオゾンガスの分解が抑制され、却って、基板表面に未処理部分や処理ムラを生じ、或いは、このような未処理部分や処理ムラの発生を防止するために、長時間にわたって処理しなければならないという問題がある。
そこで、本発明では、前記処理ガスの吐出中に、前記載置台上の基板と前記対向板との間の間隔を変化させるようにした。
尚、間隔を変化させる態様としては、前記基板と対向板とを徐々に接近させて、前記間隔が徐々に狭くなるようにした態様を採ることができ、更に、この場合に、接近速度が漸次遅くなるようにしても良く、或いは、接近速度が段階的に遅くなるようにしても良い。
このようにすれば、基板と対向板との間隔が広い初期状態では、処理範囲は狭いものの、前記吐出孔の直下部分やその近傍における基板表面を確実に処理することができ、以後、基板と対向板との間隔を徐々に狭めて、ガス流の流速を速くすることにより、処理範囲を徐々に広げ、結果として広範囲な基板表面を処理することが可能となる。斯して、このように基板と対向板との間隔を徐々に狭めることで、基板表面を広範囲にわたって均一に、しかも短時間のうちに処理することができる。
また、前記基板と対向板とは、これらを周期的又は非周期的に接近／離反せしめて、その間隔を周期的又は非周期的に変化させるようにしても良く、更に、この場合に、接近速度が漸次遅くなるようにしても良く、或いは、接近速度が段階的に遅くなるようにしても良い。このようにしても、上記と同様の効果が得られる。
また、前記基板の加熱温度は、２００℃〜５００℃の範囲が好ましい。この範囲内であれば、基板内に含まれる不純物の蒸発を上記処理と同時に行うことができる。また、前記処理ガスは、１４重量％以上のオゾンを含むものが好適であり、オゾンとＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、ケイ酸テトラエチル、Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４）の混合ガスであっても良い。
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、本発明にかかるオゾン処理装置１は、所定の内容積を有する処理チャンバ１０と、この処理チャンバ１０内に配設され、その上面に基板Ｋが載置される載置台２０と、この載置台２０を昇降させる昇降手段３０と、この昇降手段３０の作動を制御する制御手段３５と、前記載置台２０の上方に配設された対向板４０などを備えている。
前記処理チャンバ１０は、蓋体１１によって閉じられるとともに、適宜排出口（図示せず）によって処理チャンバ１０内のガスが外部に排出されるように構成されている。また、前記処理チャンバ１０には、搬入／搬出口（図示せず）が形成されており、この搬入／搬出口（図示せず）を介して基板Ｋが適宜処理チャンバ１０内に搬入／搬出される。
また、前記処理チャンバ１０の底面には、先端が先鋭に形成された複数の支持針１２が立設されており、前記搬入／搬出口（図示せず）から処理チャンバ１０内に搬入された基板Ｋが、この支持針１２の先端面に仮置きされるようになっている。
前記載置台２０は、ヒータなどからなる加熱手段（図示せず）を内臓しており、上面に載置された前記基板Ｋを、この加熱手段（図示せず）によって加熱する。
また、前記載置台２０には、貫通孔（図示せず）が形成されており、前記支持針１２は、前記載置台２０が下降端位置にある時に、この貫通孔（図示せず）に挿通されて、その先端が載置台２０の上面より上方に突出する一方、前記載置台２０が前記昇降手段３０によって前記下降端位置から所定量上昇せしめられると、前記貫通孔（図示せず）から抜き取られるようになっている。
斯して、前記載置台２０が下降端位置にある時に、前記支持針１２上に基板Ｋが仮置きされた後、前記載置台２０が前記昇降手段３０によって上昇せしめられると、前記支持針１２が載置台２０に対して相対的に没して、前記基板Ｋが載置台２０上に載置される。
前記昇降手段３０は、前記処理チャンバ１０の底面を貫通して設けられる昇降ロッド３１を備えており、この昇降ロッド３１によって前記載置台２０を支持して、当該載置台２０を昇降せしめる。
前記対向板４０は、前記載置台２０上の基板Ｋと対向するように、前記処理チャンバ１０に適宜固定されており、上面から下面に貫通した貫通孔４１を備えている。また、この貫通孔４１には、ノズル４２が、前記対向板４０の基板Ｋとの対向面に開口するように嵌挿，固定されており、このノズル４２には、所定濃度のオゾンガス（処理ガス）を生成するオゾンガス生成装置４３が接続されている。
尚、前記ノズル４２の開口部４２ａは、前記オゾンガス（処理ガス）を基板Ｋに向けて吐出する吐出孔４４として機能するものであり、前記オゾンガス生成装置４３によって生成されたオゾンガスが、前記ノズル４２に供給された後、前記吐出孔４４から基板Ｋに向けて吐出される。
前記制御手段３５は、前記昇降手段３０の作動を制御するものであり
前記昇降手段を駆動して、予め設定された速度で前記載置台２０を昇降させる。
例えば、本例では、前記制御手段３５は、載置台２０を、下降端位置から載置台２０上の基板Ｋと対向板４０との間隔ｇが３ｍｍとなる位置まで上昇させる第１上昇ステップでは、上昇速度を１２００ｍｍ／ｍｉｎに設定し、前記間隔ｇが２ｍｍとなる位置まで上昇させる第２上昇ステップでは、上昇速度を６ｍｍ／ｍｉｎに設定し、前記間隔ｇが１ｍｍとなる位置まで上昇させる第３上昇ステップでは、上昇速度を３ｍｍ／ｍｉｎに設定し、前記間隔ｇが０．５ｍｍとなる位置（上昇端位置）まで上昇させる最終上昇ステップでは、上昇速度を１ｍｍ／ｍｉｎに設定して、前記昇降手段３０を駆動する。また、載置台２０を上昇端位置から下降端位置に降下させる際には、降下速度を１２００ｍｍ／ｍｉｎに設定して、前記昇降手段３０を駆動する。
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、基板Ｋが、適宜手段により前記搬入／搬出口（図示せず）から処理チャンバ１０内に搬入されて前記支持針１２上に載置される。尚、この時、前記載置台２０は下降端位置に位置している。
ついで、制御手段３５により昇降手段３０が駆動されて、載置台２０が下降端位置から前記間隔ｇが３ｍｍとなる位置まで、上昇速度１２００ｍｍ／ｍｉｎで上昇せしめられる（第１上昇ステップ）。このようにして、載置台２０が上昇せしめられると、支持針１２が載置台２０に対し相対的に没して、基板Ｋが載置台２０上に載置され、載置台２０上に載置された基板Ｋが前記加熱手段（図示せず）によって加熱される。
また、載置台２０の上昇とともに、前記オゾンガス生成装置４３から所定濃度のオゾンガスが前記ノズル４２に供給され、前記吐出孔４４（４２ａ）から基板Ｋに向けて吐出される。
次に、載置台２０は、吐出孔４４からオゾンガスが吐出された状態のままで、前記間隔ｇが２ｍｍとなる位置まで上昇速度６ｍｍ／ｍｉｎで上昇せしめられ（第２上昇ステップ）、以後、前記間隔ｇが１ｍｍとなる位置まで上昇速度３ｍｍ／ｍｉｎで（第３上昇ステップ）、前記間隔ｇが０．５ｍｍとなる位置（上昇端位置）まで上昇速度１ｍｍ／ｍｉｎ（最終上昇ステップ）で、上昇速度を段階的に落としながら上昇せしめられる。
斯くして、前記吐出孔４４から吐出されたオゾンガスは、上昇過程にある基板Ｋに衝突した後、これに沿って流れるオゾンガス層を形成し、このような流れの中で、オゾン（Ｏ３）は基板Ｋにより加熱され、このように加熱されたり、基板Ｋやレジストと接触することによって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）に分解され、この活性酸素（Ｏ＊）によって、基板Ｋ表面に酸化膜が形成されたり、或いは基板Ｋ表面上の酸化膜が改質されたり、更には、基板Ｋ表面に形成されたレジスト膜が活性酸素との熱化学反応によって除去される。
特に、基板Ｋと対向板４０との間隔ｇが広い初期状態（例えば、第２上昇ステップ終了まで）では、オゾンガス流の流速が遅く、このため処理範囲は狭いものの、前記吐出孔４４の直下部分やその近傍における基板Ｋ表面を確実に処理することができる。
一方、第３上昇ステップを経て最終上昇ステップに至り、基板Ｋと対向板４０との間隔ｇ徐々に狭まって、オゾンガス流の流速が速くなると、処理範囲が徐々に広がり、結果として広範囲な基板Ｋ表面を処理することができる。
このようにして、載置台２０が上昇端に至った後所定時間が経過して、基板Ｋが十分に処理されると、次に、制御手段３５により昇降手段３０が駆動されて、載置台２０が上昇端位置から下降端位置まで下降速度１２００ｍｍ／ｍｉｎで下降せしめられ（下降ステップ）、下降完了後、支持針１２上に載置された基板Ｋが、前記適宜手段によって搬入／搬出口（図示せず）から処理チャンバ１０外に搬出される。
このように、本例のオゾン処理装置１によれば、基板Ｋと対向板４０との間隔ｇを、速度を段階的に落としながら狭めているので、基板Ｋ表面を広範囲にわたって均一に、しかも短時間のうちに処理することができる。
尚、前記基板Ｋの加熱温度は、２００℃〜５００℃の範囲が好ましい。この範囲内であれば、基板Ｋ内に含まれる不純物の蒸発を上記処理と同時に行うことができる。また、前記オゾンガスは、１４重量％以上のオゾンを含むものが好適であり、オゾンとＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、ケイ酸テトラエチル、Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４）の混合ガスであっても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
例えば、上例では、昇降手段３０を制御する制御手段３５が、載置台２０が対向板４０に接近するにつれ、その上昇速度を段階的に低下させるように構成されているが、これに限られるものではなく、前記上昇速度を徐々に滑らかに低下させるように構成されていても良い。このようにしても、上記と同様の効果が奏される。
また、前記制御手段３５は、載置台２０を周期的又は非周期的に昇降させて、前記間隔ｇを拡縮させるように構成されたものであっても良い。このようにしても、前記間隔ｇが変化せしめられ、上例と同様の効果が奏される。更にこの場合に、載置台２０を上昇させる際の速度を、対向板４０に接近するにつれ、上昇速度を段階的に低下させるようにしても良く、或いは、徐々に滑らかに低下させるようにしても良い。
また、上述の例では、載置台２０を上昇させるように構成したが、これに限られるものではなく、逆に、対向板４０を降下させるように構成しても良い。更に、載置台２０及び対向板４０の双方を昇降させて、これらを相互に接近／離反させて、その間隔を拡縮するように構成しても良い。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかるオゾン処理方法及びオゾン処理装置は、半導体基板や液晶基板などの基板表面への酸化膜の形成や当該基板表面に形成された酸化膜の改質、或いは、当該基板表面に形成されたレジスト膜の除去の際に、好適に用いることができる。
【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を示した断面図であり、第２図は、載置台を上昇させる位置とその上昇速度との関係を説明するための説明図である。また、第３図は、従来例に係るオゾン処理装置の一部を示した正面図である。
【図１】
2003079426.tif 000003
【図２】
2003079426.tif 000004
【図３】
2003079426.tif 000005
【国際調査報告】
2003079426.tif 000006
2003079426.tif 000007