JP4645781B2

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Publication number: JP4645781B2
Application number: JP2001033227A
Authority: JP
Inventors: 憲也和田; 和彦権守; 和人木下
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002233844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル基板、半導体ウェハ、磁気ディスク基板、光ディスク基板、ＰＤＰパネル等のように、ガラス、半導体、樹脂、セラミックス、金属等や、それらの複合された基板表面に紫外光を照射して、洗浄，エッチング等の処理を行う紫外光照射による基板処理方法及び基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶パネルを構成する透明基板を構成するＴＦＴ基板は、その表面に成膜手段により透明電極等を含む回路パターンが形成される。この基板製造工程において、基板表面に対して、洗浄，現像液の塗布，露光，剥離液の塗布及びその除去等といった工程が繰り返される。これらの工程において、基板表面から無機物や有機物を取り除き、基板の接触角を小さくする等の処理を行うための工程、例えば洗浄工程等は基板表面に液を供給して行う、所謂ウエットプロセス方式で行うのが一般的である。しかしながら、近年においては、このような処理を基板に対して紫外光を照射することによるドライプロセスでも行われるようになってきている。
【０００３】
特開平５−２２４１６７号公報には、液晶パネルを構成するガラス基板の洗浄方法として、洗浄液を用いたウェットプロセスを行うに先立って、基板に紫外光を照射する処理を行うように構成したものが開示されている。この公知の洗浄方法では、洗浄液を噴射して基板を洗浄する前工程として、基板の表面に低圧水銀ランプからの紫外光を照射する。この紫外光の照射によって、基板の表面に付着している有機物を化学的に除去すると共に、この表面の濡れ性を改善して、即ち接触角を小さくすることにより、シャワー等による洗浄時に無機物の汚れを効率的に取り除くようにしたものである。ここで、低圧水銀ランプから照射される紫外光は、その波長が概略１８５ｎｍ及び２５４ｎｍにピークを持つものであり、このようなピーク波長特性を有する紫外光により基板表面に付着した有機物を除去することができる。
【０００４】
この紫外光照射による有機物洗浄のメカニズムとしては、紫外光の照射エネルギで有機物における化学結合を分解することにより低分子化させると共に、分解生成物を活性化させる。また、これと同時に、空気中の酸素が紫外光を吸収することによりオゾンが発生し、さらにこのオゾンが活性酸素に変換されるから、活性化した有機汚染物は、活性酸素との酸化分解反応によって最終的にはＣＯ_x ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ_x 等の揮発物質に変換され、この揮発物質は空気中に放出されるようにして除去される。しかしながら、低圧水銀ランプから照射される紫外光の波長は短波長側では１８５ｎｍであるから、基板に付着した有機物であっても、２重結合等のように化学結合エネルギの強いものを分解できない場合がある。従って、基板をより完全に洗浄するには、さらに短い波長の紫外光を照射しなければならない。
【０００５】
以上の点を勘案して、誘電体バリア放電ランプ（以下、単に放電ランプという）を用い、この放電ランプから真空紫外光を基板表面に照射して、ワークをドライ洗浄する方式が特開平７−１９６３０３号公報に提案されている。
【０００６】
ここで、この特開平７−１９６３０３号公報に示された洗浄方法は、真空紫外光による光化学反応により活性酸化性分解物を生じさせると共に、基板の表面に付着している有機汚染物を除去するものである。つまり、放電ランプから照射される１７２ｎｍの波長の紫外光で有機物を構成する化学結合を分解することにより低分子化させ、かつこの分解生成物を活性化させる。また、これと同時に空気中の酸素が紫外光の作用で分解されて活性酸素に変換されるから、活性化した有機汚染物は、この活性酸素との酸化反応によって最終的には、ＣＯ_x ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ_x 等の揮発物質に変換され空気中に放出されるように除去され、その結果基板の接触角が小さくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空気中の酸素を分解する際に紫外光のエネルギが消費されるために、放電ランプと基板とが離間していると、その間の間隔が大きくなればなるほど、その間の空気層の厚みが大きくなって、基板表面に到達する紫外光のエネルギが指数関数的に減衰する。その結果、基板表面の有機物に対する活性化能力及び基板表面近傍での活性酸素の発生能力が低下し、有機物除去能力も著しく低下するという欠点がある。従って、紫外光は基板の直近位置に到達するまでは、酸素と接触しないようにするのが望ましい。このためには、放電ランプが設けられているランプハウスの内部を不活性ガス雰囲気とするために、ランプハウスを密閉しなければならない。しかも、基板に対して紫外光を照射できるようにするには、ランプハウスに紫外光が出射される窓ガラスを装着した透明窓を設けることになる。この窓ガラスは紫外光の透過効率及び耐久性等の観点から、石英ガラス等といった高価な素材を用いなければならず、しかも耐久性が優れているものの、長時間紫外光が照射されるとやはり劣化することから、この窓ガラスをある程度の頻度で交換しなければならない等、メンテナンスの面等からも問題がある。
【０００８】
また、酸素を含む流体に真空紫外光を照射することにより生成されるのは活性酸化性分解物である。従って、基板の表面に付着している有機物とは酸化反応しか生じることはないので、基板表面から除去できる有機物の種類等によっては効率的に除去できない場合がある等といった問題点もある。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、放電ランプから照射された紫外光が基板の直近位置に至るまでできるだけ減衰しないようになし、かつ基板表面に対する処理精度及び処理効率を改善することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明の基板処理方法は、基板表面の全面に水を供給して行うウエット処理工程と、前記基板表面の吸着水を残し、水膜及び水滴を除去する乾燥工程と、前記基板を処理チャンバ内に搬入し、この処理チャンバ内を不活性ガスの雰囲気とした状態で、前記基板表面に紫外光を照射することによって、前記基板の表面の吸着水から還元性の活性種［Ｈ・］及び酸化性の活性種［・ＯＨ］を生成させると共に、これら活性種［Ｈ・］，活性種［・ＯＨ］と前記基板表面の有機物とを反応させるようにして前記基板の表面処理を行う表面処理工程と、前記表面処理工程の後に前記基板を高温乾燥する基板高温乾燥工程とを含むものであることをその特徴とするものである。
【００１１】
まず、紫外光により生成され、基板表面に付着する有機物と反応する活性種を生成する物質として酸素ではなく水としている。紫外光の放射線の作用によって水を分解すると、酸化性の活性種［・ＯＨ］だけでなく、還元性の活性種［Ｈ・］が生成される。従って、基板表面に付着している有機物に対しては、酸化反応だけでなく、還元反応も生じることになるので、より有効に有機物を分解・除去できることになる。しかも、基板表面における吸着水を用いる。従って、放電ランプをチャンバ内に設置して、このチャンバ内全体を不活性ガスの雰囲気下に置けば良く、酸素等を導入する必要はなくなる。その結果、紫外光の減衰を著しく抑制できる。しかも、水の分解反応は基板の表面における直近位置で発生するので、紫外光のエネルギによって、化学結合を分解することにより低分子化された有機物と反応する機会が高められる。従って、基板に対する処理精度及び処理効率が極めて高くなる。
【００１２】
ここで、ウエット処理工程としては、洗浄水（好ましくは純水）を基板表面に供給して行うウエット洗浄工程がある。従って、このウエット洗浄工程と紫外光による表面処理工程とを組み合わせると、極めて高い洗浄性を発揮する。ここで、ウエット洗浄工程の具体例としては、シャワー洗浄，洗浄槽へのディッピング，スクラブ洗浄等があり、いずれの場合においても、洗浄水を超音波加振することもでき、このように超音波加振を行うと、基板表面に付着している微細な無機物粒子等の除去をより効率的に行える。
【００１３】
ウエット処理を行った後には、基板表面に水が吸着するが、基板表面に水膜が形成され、また水滴が付着している。そこで、基板表面から水膜や水滴を除去する必要がある。ウエット処理工程の次に乾燥工程を設けたのは、このためである。ただし、乾燥工程では、基板表面における吸着水は除去されないように保持する必要がある。従って、加熱乾燥は行わず、エアナイフを用いた乾燥、さらにはスピン乾燥等が好適である。
【００１４】
酸化性の活性種［・ＯＨ］及び還元性の活性種［Ｈ・］の生成は、基板の吸着水を利用して行うことから、放電ランプによる紫外光の照射は不活性ガス雰囲気下で行うことができる。これによって、紫外光が基板直近位置に至るまでに生じる減衰を極力抑制できる。従って、放電ランプを密閉する必要がなく、開放空間で、あるいはこの放電ランプを反射部材で形成したランプハウスに収容させて、紫外光を反射部材に反射させることにより、紫外光を基板表面に向けて集光させるようにすることができる。そして、ランプハウスとしては、窓ガラスを設けるようにしても良いが、この窓ガラスは石英ガラス等というように、高価であり、また劣化が生じる材質のものを用いることから、この窓ガラスを設けないようにすることもできる。なお、放電ランプが置かれる空間には、希薄な空気や、酸素等を存在させるのが望ましい。
【００１５】
前述したように、乾燥工程では基板表面から吸着水を除去しないことから、基板は完全に乾燥してはいない。そこで、完全な乾燥が必要な場合には、表面処理工程を経た後に、基板を加熱炉等で高温乾燥させるようにすれば良い。
【００１６】
また、本発明の基板処理装置は、基板の搬送経路に配置され、前記基板表面の全面に水を供給するウエット処理手段を備えた洗浄水供給チャンバと、前記洗浄水供給チャンバの下流側に配置され、前記ウエット処理手段により基板表面に付着した水膜及び水滴は除去し、表面の吸着水を残すように乾燥する基板乾燥手段を設けた乾燥チャンバと、前記乾燥チャンバの下流側に配置され、誘電体バリア放電ランプが装着され、前記基板を不活性ガスの雰囲気下で、前記誘電体バリア放電ランプから照射される紫外光によって、前記基板の表面の吸着水から還元性の活性種［Ｈ・］及び酸化性の活性種［・ＯＨ］を生成させると共に、これら活性種［Ｈ・］，活性種［・ＯＨ］と前記基板表面の有機物とを反応させるようにして前記基板の表面処理を行う基板表面処理手段を備えた処理チャンバと、前記処理チャンバの下流側に設けられ、前記基板を高温乾燥する高温加熱乾燥チャンバとを備える構成としたことをその特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下においては、基板処理として、基板の洗浄を行うものとして説明するが、これ以外の処理を行う場合にも適用することもできる。
【００１８】
まず、図１に本発明の基板処理方法を実施するための装置の概略構成を示す。
洗浄が行われる対象物としての基板Ｓは、例えばガラス、半導体、合成樹脂、セラミックス、金属等で形成した薄板からなり、平面形状としては、四角形乃至円形等である。本発明による基板の処理を行う工程は４つの工程で構成される。最初の工程はウエット洗浄手段を備えたウエット洗浄工程１であり、次いで第２番目の工程では基板Ｓを乾燥させる基板乾燥工程２であり、第３番目のステージは基板表面処理手段を設けた表面処理工程、即ちドライ洗浄工程３である。さらに、ドライ洗浄工程３の後に高温乾燥工程４が続くことになる。そして、これら各工程１〜４に基板Ｓを順次搬送するために、ローラコンベアやベルトコンベア等からなり、基板Ｓの搬送手段としての搬送コンベア１０を備えている。
【００１９】
まず、第１番目の処理工程であるウェット洗浄工程１は基板Ｓの表面（一側の表面または両面、以下同じ）を洗浄するものであり、洗浄方式としては、例えばシャワー洗浄や、洗浄水槽内に浸漬させて行うディッピング洗浄等があり、またシャワー洗浄やディッピング洗浄時にブラシを基板Ｓの表面に摺接させて行うスクラブ洗浄が含まれる。そして、シャワー洗浄，ディッピング洗浄を行う際には、適宜洗浄水を超音波加振することもできる。なお、いずれのタイプであっても、洗浄水としては、実質的に不純物を含まない純水を用いる必要がある。図１にはシャワー洗浄手段を設けたものが示されている。シャワー洗浄手段は、搬送コンベア１０の上部（または上部及び下部）に設けられ、少なくとも基板Ｓの搬送方向と直交する方向の全長に及ぶ長さを有する洗浄水供給パイプ１１を有し、この洗浄水供給パイプ１１には多数の噴射口１２が穿設されている。洗浄水供給パイプ１１は、搬送コンベア１０の搬送方向と直交する方向に向けて１本乃至複数本設けられている。
【００２０】
従って、搬送コンベア１０により搬送される基板Ｓは、まずその表面がウエット洗浄されることになる。その結果、基板Ｓの表面に付着している無機物の粒子が洗い流されることになる。そして、この無機物の除去をより確実かつ効率的に、しかも完全に行うには、洗浄水供給パイプ１１から噴射される洗浄水を超音波加振するのが望ましい。ここで、基板Ｓに付着する汚損物としては、前述した無機物だけでなく、有機汚損物も含まれるが、このウエット洗浄工程１では必ずしも有機汚損物を完全に除去する必要はない。
【００２１】
ここで、基板Ｓは搬送コンベア１０により水平状態で搬送するように構成しても良いが、図２に示したように、ウェット洗浄工程１では、搬送方向と直交する方向に所定角度傾けるようにして基板Ｓを搬送する傾斜搬送コンベア１０ａを設けて、この傾斜搬送コンベア１０ａにより基板Ｓを傾斜状態で搬送する間に、シャワー洗浄手段により超音波で加振した純水を噴射させるようにすることもできる。従って、この場合のシャワー洗浄手段は、主支持部材１３に所定数の取付部材１４，１４，・・・を角度調整可能に装着し、これら各取付部材１４に洗浄水噴射器１５を装着するように構成することができる。主支持部材１３はシャワー洗浄手段全体を、傾斜搬送コンベア１０ａにより搬送される基板Ｓの角度に応じて、所定角度傾斜させるようになし、また取付部材１４は、個々の洗浄水噴射器１５の基板Ｓに対する角度を微調整できるようにしている。
【００２２】
以上のように、ウエット洗浄工程１において、基板Ｓを傾斜させることによって、洗浄水噴射器１５から噴射されて、基板Ｓに適用された洗浄水は、この基板Ｓの傾斜に沿って迅速に排出される。これによって、基板Ｓには常に新鮮な洗浄水が供給されて、洗浄効率が向上すると共に、このウエット洗浄工程１を通過した後には、基板Ｓの表面には実質的に洗浄水が残存していない状態となる。
【００２３】
次に、乾燥工程２では、前述したウエット洗浄工程１で供給され、基板Ｓの表面に付着している洗浄水を取り除いて乾燥させる。従って、ウエット洗浄工程１では、図２に示した傾斜搬送コンベア１０ａを設けるようにしている場合には、この乾燥工程２に入る前の段階で水平搬送状態に戻すようにする。ここで、基板Ｓの乾燥方式としては種々のものが知られている。基板Ｓを高速回転させて行うスピン乾燥等もあるが、図示した乾燥方式では、エアナイフ効果による乾燥を行うようにしたものが示されている。そこで、図３及び図４にエアナイフ効果を用いた基板乾燥手段の具体的な構成を示す。
【００２４】
これらの図において、２０はエアナイフノズルを示し、このエアナイフノズル２０は、細長い長尺のケーシング２１を有し、このケーシング２１内には加圧したエアが導入される加圧エアチャンバ２２（図３に符号２２Ｕ，２２Ｌで示されている。）が形成されている。そして、ケーシング２１の側面部にはエア流出通路２３が形成されており、その先端は細いスリット状のノズル口２４となっている。エア流出通路２３（図３に符号２３Ｕ，２３Ｌで示されている。）は、ノズル口２４からエアが噴出する際に細いライン状となるように整流するために必要な通路長を有するものである。さらに、ケーシング２１には加圧エアチャンバ２２内に加圧エアを供給するためのエア供給配管２５が１乃至複数箇所接続されている。そして、エアナイフノズル２０は乾燥チャンバ２６内に配置されており、この乾燥チャンバ２６の上流側には純水供給チャンバ２７を設ける。そして、乾燥チャンバ２６を陽圧状態に保ち、純水供給チャンバ２７を陰圧に保つ。
【００２５】
ここで、基板Ｓの表裏両面を乾燥させるために、エアナイフノズル２０は基板Ｓの搬送経路を挟んで上下に配置されている。そこで、上部側、つまり表面側を乾燥させるエアナイフノズルを２０Ｕ，下部側、つまり裏面側を乾燥させるエアナイフノズルを２０Ｌとし、それらのノズル口を２４Ｕ，２４Ｌとしたときに、エアナイフノズル２０Ｕ及び２０Ｌは基板Ｓの表裏両面から等しい距離だけ離間し、かつこれら各面と平行な面に位置している。また、エアナイフノズル２０Ｕにおけるノズル口２４Ｕから噴射されるエアの俯角と、エアナイフノズル２０Ｌのノズル口２４Ｌの仰角とは同じであって、コンベア手段１０による基板Ｓの搬送方向の後方側に向けて所定の角度を持つようにして配置されている。また、エアナイフノズル２０Ｕ及び２０Ｌは、基板Ｓの搬送方向と直交する方向に配置されているのではなく、前述した面内で所定角度θだけ傾斜させて配置されている。さらに、エアナイフノズル２０Ｕ，２０Ｌのノズル口２４Ｕ，２４Ｌは、コンベア手段１０上を搬送される基板Ｓの表面に対して、その搬送方向と交差する方向の全長に及ぶようになっている。
【００２６】
従って、搬送コンベア１０で搬送され、前工程であるウエット洗浄工程１で基板Ｓの表面に付着する汚損物、特に無機物の粒子等が除去された基板Ｓがエアナイフ乾燥工程２に移行すると、エアナイフノズル２０の作用で基板Ｓの表面に付着している水分が除去されるように乾燥される。このために、このエアナイフ乾燥工程２を構成するエアナイフノズル２０から加圧エアを噴出させる状態としておき、搬送コンベア１０により搬送される基板Ｓがエアナイフノズル２０による加圧エアの噴射領域に突入する。エアナイフノズル２０からは薄いカーテン状の加圧エアが噴出しており、しかも基板Ｓの表面に対して所定の角度をもって入射されるようになっており、この角度を制御することによって、基板Ｓの表面に付着している洗浄水が剥離され、基板Ｓの搬送方向後方に向けて押し出される。その結果、基板Ｓの表面から洗浄液が排出される。
【００２７】
ここで、エアナイフノズル２０により基板Ｓの表面から除去されるのは、水膜及び水滴であって、水の分子が基板Ｓの表面に吸着された状態で保持される。つまり、基板Ｓの表面には吸着水を残存させるようにして、その乾燥が行われ、この吸着水は基板Ｓの表面全体にわたってほぼ均一に分布する状態を保持させる。水膜や水滴を除去するのは、後述するドライ洗浄工程３において、基板Ｓに照射される紫外光が基板Ｓの表面全体に及ぶようにするためである。もし、水滴等が付着していると、その部分に対するドライ洗浄が不十分になるからである。
【００２８】
また、エアナイフノズル２０が配置されている乾燥チャンバ２６を陽圧に保ち、その上流側に陰圧状態とした純水供給チャンバ２７を設けたのは、乾燥チャンバ２６に基板Ｓが搬入される際に、その表面が部分的に乾燥しないようにするためであり、またエアナイフノズル２０の作用で基板Ｓを乾燥させる際に生じるミスト等が基板Ｓに再付着しないようにするためである。
【００２９】
以上のように、エアナイフノズル２０の作用によって乾燥され、なお表面に吸着水が付着している基板Ｓは搬送コンベア１０によりさらに搬送されて、ドライ洗浄工程３に移行する。ここで、ドライ洗浄工程３では、基板Ｓに対して紫外線照射による表面洗浄が行われる。このドライ洗浄工程３は、基板表面処理手段としての放電ランプを含むものである。そこで、図５及び図６にこの放電ランプの概略構成を示す。
【００３０】
即ち、同図において、３１は放電ランプである。放電ランプ３１は共に石英ガラスで一体的に形成した内管部３２と外管部３３とから円筒状に形成した石英ガラス管３４で構成される。この石英ガラス管３４の内部は密閉された放電空間３５となる。内管部３２の内側には円筒状の金属板からなる金属電極３６がこの内管部３２に固着して設けられている。また、外管部３３の外周面には、金網電極３７が設けられている。そして、これら金属電極３６と金網電極３７との間に交流電源３８が接続されている。さらに、内管部３２の内側は、金属電極３６を冷却するための冷却用流体（例えば冷却水）の通路として利用される。
【００３１】
石英ガラス管３４の内部には放電ガスが封入されており、金属電極３６と金網電極３７との間に交流の高電圧を印加すると、内管部３２と外管部３３との誘電体間に放電プラズマ（誘電体バリア放電）が発生し、この放電プラズマにより放電ガスの原子が励起されて、プラズマ放電状態となる。そして、このプラズマ放電状態から基底状態に戻る際に、プラズマ放電発光が生じる。この時の発光スペクトルは、石英ガラス管３４内に封入された放電ガスにより異なるが、キセノン（Ｘｅ）ガスを用いると、１７２ｎｍに中心波長を持つ単色光となる。また、アルゴン（Ａｒ）ガスを放電ガスとして用いれば、発光波長の中心は低圧水銀ランプの波長より短い１２６ｎｍとなる。そして、金属電極３６は反射板として機能し、また金網電極７は実質的に透明電極として機能するから、この短波長の紫外光は外管部３３側から照射される。なお、この場合のキセノンガスの封入圧は、例えば３５０Ｔｏｒｒ程度とする。
【００３２】
次に、以上の放電ランプ３１は、図７に示したように、ランプハウス４１内に装着されている。このランプハウス４１は搬送コンベア１０による基板Ｓの搬送経路の途中に設けられた処理チャンバ４２内に設けられている。ランプハウス４１は下端が開口した容器からなり、内部には１乃至複数の放電ランプ３１（図面では３個の放電ランプ）が設けられている。ここで、ランプハウス４１の下端部は搬送コンベア１０により搬送される基板Ｓの表面に対して非接触状態で対面することになり、かつこの下方部分は開放されている。
【００３３】
ランプハウス４１が設置されている処理チャンバ４２にはガス供給管４３が接続されており、このガス供給管４３からは、水蒸気を含まない窒素ガスなどの不活性ガスが供給される。そして、処理チャンバ４２内に基板Ｓを導入するために入口部４４が、ドライ洗浄された基板Ｓを処理チャンバ４２から搬出するために出口部４５が設けられている。また、入口部４４，出口部４５から窒素ガスまたは加湿化不活性ガスが外部に放出されないようにするために、入口部４４，出口部４５に圧力室４６が形成されており、これらの圧力室４６内には配管４７から供給される加圧空気により処理チャンバ４２の内部より僅かに高い圧力状態に保持されている。さらに、処理チャンバ４２には強制的に排気するための排気管４８がそれぞれ接続されており、これによって処理チャンバ４２の内部は常に一定の圧力となるように制御される。
【００３４】
なお、ガス供給管４３から処理チャンバ４２内に供給されるガスは、前述した不活性ガスだけでなく、酸素または水蒸気を含むものであっても良い。ただし、放電ランプ３１から照射される紫外光のエネルギロスを最小限に抑制するために、これら酸素または水蒸気の濃度は低く抑制する必要がある。つまり、このように付加される酸素や水蒸気は、基板Ｓをドライ乾燥させる上で補助的な機能を発揮させるためである。また、ランプハウス４１の内面は反射膜をコーティングする等により、放電ランプ３１からの紫外光をできるだけ基板Ｓに向かう方向に導くようにするのが望ましい。そして、不活性ガスに酸素や水蒸気を混合させる場合には、ランプハウス４１の基板Ｓに向かう側に紫外光が透過する窓ガラスを装着すると共に、ランプハウス４１の内部を不活性ガスで満たすようにすることも可能である。さらに、圧力室４６は加圧空気を供給するのではなく、配管４７に負圧吸引力を作用させることによって負圧状態にすることもできる。このように、圧力室４６を負圧状態にすると、入口部４４及び出口部４５から圧力室４６側にガスが流れることになる。従って、この圧力室４６及び配管４７は処理チャンバ４２における排気機能を発揮することになり、この場合には処理チャンバ４２に排気管４８を接続して設ける必要はない。
【００３５】
このドライ洗浄工程３では、ウエット洗浄工程１では除去されなかったか、あるいは完全には除去されなかった有機汚損物を除去して、基板Ｓを完全に清浄化すると共に、その接触角を小さくするように処理される。この基板Ｓに対する表面処理は、エアナイフ乾燥で水膜や水滴が除去された基板Ｓの表面に付着している吸着水と、放電ランプ３１から照射される紫外光との作用を利用して行われることになる。
【００３６】
而して、搬送コンベア１０によって基板Ｓが処理チャンバ４２内に導かれると、放電ランプ３１から照射される紫外光による放射線の作用により吸着水が分解される。その結果として、基板Ｓの表面及びその近傍に還元性の活性種［Ｈ・］と酸化性の活性種［・ＯＨ］とが生成される。しかも、短波長の紫外光の照射エネルギにより基板Ｓの表面に付着する有機物質からなる汚染物が分解される。水の分解生成物がこのようにして分解されて低分子化した汚染物との間で還元反応と酸化反応とを生じさせる。その結果、紫外光により分解された有機物は迅速かつ確実に揮発物質に変換され、この揮発物質は処理チャンバ４２から排気管４８を経て外部に放出される。
【００３７】
ここで、紫外光は水に作用することから、酸化性活性種［・ＯＨ］と還元性活性種［Ｈ・］とが生成される。その結果、やはり紫外光の作用で分解された基板Ｓ表面に付着する有機物がこれら酸化性活性種［・ＯＨ］及び還元性活性種［Ｈ・］により酸化反応と還元反応とが惹起されることから、多種多様な有機物を確実に低分子化させることができる。従って、基板Ｓの表面からの有機物の除去がより効率的に、しかも確実に行われることになる。しかも、放電ランプ３１は不活性ガス雰囲気中に設けられているから、この放電ランプ３１から照射される紫外光は基板Ｓの直近位置までは実質的に減衰することはない。そして、基板Ｓの表面でその吸着水に作用することから、酸化性活性種［・ＯＨ］及び還元性活性種［Ｈ・］は基板Ｓの表面及びその近傍において集中的に生成される。従って、これら酸化性活性種［・ＯＨ］及び還元性活性種［Ｈ・］の基板Ｓの表面に付着している有機物への作用がより直接的になり、有機物質の低分子化および揮発化が著しく促進される。その結果、基板Ｓの洗浄等の表面処理を高精度に、しかも効率的に行うことができる。
【００３８】
ところで、ドライ洗浄工程３では、基板Ｓにおける吸着水が酸化性活性種［・ＯＨ］及び還元性活性種［Ｈ・］に変換されるが、吸着水が全て変換される訳ではなく、またこれらの活性種は化学的に不安定なものであり、紫外光の作用がなくなると、再び結合して水の状態に戻ることになる。つまり、乾燥工程２では基板Ｓの表面に吸着水を残し、この吸着水はドライ洗浄工程３を経た後にも、なお基板Ｓの表面に残存することから、最終的にはこの吸着水を除去して、基板Ｓから完全に水分を除く必要がある場合には、ドライ洗浄工程３の後段に高温乾燥工程４を設ける。この高温乾燥工程４においては、加熱炉５０が設けられており、搬送コンベア１０により搬送される基板Ｓは、この加熱炉５０内で加熱・乾燥されることになる。なお、このように、基板Ｓの表面から汚損物を除き、かつ表面における接触角を小さくする処理を行った後に行われる処理、例えば現像液の塗布等の処理で、基板Ｓの表面における吸着水の存在が何等の影響も与えない場合には、高温乾燥工程を省略することもできる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、基板の表面を洗浄し、その表面からの汚損物を除去し、接触角を小さくする等の処理精度及び処理効率を向上させる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板処理装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】ウエット洗浄工程の一例を示す構成説明図である。
【図３】エアナイフノズルの断面図である。
【図４】エアナイフノズルの外観斜視図である。
【図５】本発明のドライ洗浄工程に用いられる誘電体バリア放電ランプの構成説明図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【図７】紫外光照射によるドライ洗浄工程における概略構成図である。
【符号の説明】
１ウエット洗浄工程
２基板乾燥工程
３ドライ洗浄工程
４高温乾燥工程
１０搬送コンベア
１１洗浄水供給パイプ
２０，２０Ｕ，２０Ｌエアナイフノズル
２１ケーシング
２２，２２Ｕ，２２Ｌ加圧エアチャンバ
２３，２３Ｕ，２３Ｌエア流出通路
２４，２４Ｕ，２４Ｌノズル口
２５エア供給配管
２６乾燥チャンバ
３１放電ランプ
４１ランプハウス
４２処理チャンバ
４３ガス供給管
Ｓ基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention irradiates glass surfaces, semiconductors, resins, ceramics, metals, etc., and their combined surfaces with ultraviolet light, such as liquid crystal panel substrates, semiconductor wafers, magnetic disk substrates, optical disk substrates, PDP panels, etc. The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus using ultraviolet light irradiation for performing processing such as cleaning and etching.
[0002]
[Prior art]
For example, a TFT substrate constituting a transparent substrate constituting a liquid crystal panel has a circuit pattern including a transparent electrode or the like formed on its surface by a film forming means. In this substrate manufacturing process, processes such as cleaning, application of a developer, exposure, application of a stripping solution and removal thereof are repeated on the substrate surface. In these processes, a process for removing inorganic substances and organic substances from the substrate surface and reducing the contact angle of the substrate, such as a cleaning process, is performed by supplying a liquid to the substrate surface. It is common to do it. However, in recent years, such a process has also been performed in a dry process by irradiating the substrate with ultraviolet light.
[0003]
In JP-A-5-224167, as a method for cleaning a glass substrate constituting a liquid crystal panel, prior to performing a wet process using a cleaning liquid, a process for irradiating the substrate with ultraviolet light is performed. It is disclosed. In this known cleaning method, the surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp as a pre-process for cleaning the substrate by spraying a cleaning liquid. This ultraviolet light irradiation chemically removes organic substances adhering to the surface of the substrate and improves the wettability of the surface, that is, by reducing the contact angle, so that inorganic substances can be removed during cleaning by a shower or the like. It is designed to remove dirt efficiently. Here, the ultraviolet light irradiated from the low-pressure mercury lamp has a peak at approximately 185 nm and 254 nm, and organic substances adhering to the substrate surface are removed by the ultraviolet light having such peak wavelength characteristics. Can do.
[0004]
As a mechanism for cleaning organic matter by irradiation with ultraviolet light, the chemical bond in the organic matter is decomposed by the irradiation energy of ultraviolet light to lower the molecular weight and activate the decomposition product. At the same time, ozone is generated by the absorption of ultraviolet light by oxygen in the air, and this ozone is further converted into active oxygen. The activated organic pollutant reacts with oxidative decomposition with active oxygen. Finally to CO_x , H₂ O, NO_x And the volatiles are removed by being released into the air. However, since the wavelength of the ultraviolet light emitted from the low-pressure mercury lamp is 185 nm on the short wavelength side, even organic substances adhering to the substrate cannot be decomposed with strong chemical bond energy such as double bonds. There is. Therefore, in order to clean the substrate more completely, it is necessary to irradiate ultraviolet light having a shorter wavelength.
[0005]
In consideration of the above points, a method of using a dielectric barrier discharge lamp (hereinafter simply referred to as a discharge lamp) and irradiating the substrate surface with vacuum ultraviolet light from the discharge lamp to dry-clean the workpiece is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-. This is proposed in Japanese Patent No. 196303.
[0006]
Here, the cleaning method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-196303 generates an active oxidative decomposition product by a photochemical reaction using vacuum ultraviolet light and removes organic contaminants adhering to the surface of the substrate. Is. That is, by decomposing a chemical bond constituting an organic substance with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm irradiated from a discharge lamp, the molecular weight is reduced and the decomposition product is activated. At the same time, oxygen in the air is decomposed by the action of ultraviolet light and converted into active oxygen, so that the activated organic pollutant is finally converted into CO by an oxidation reaction with this active oxygen._x , H₂ O, NO_x It is converted to a volatile substance such as the like and removed so as to be released into the air. As a result, the contact angle of the substrate is reduced.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the energy of ultraviolet light is consumed when decomposing oxygen in the air, when the discharge lamp and the substrate are separated from each other, the larger the distance between them, the greater the thickness of the air layer between them. The energy of the ultraviolet light reaching the substrate surface increases exponentially with increasing. As a result, the ability to activate organic substances on the substrate surface and the ability to generate active oxygen in the vicinity of the substrate surface are reduced, and the ability to remove organic substances is significantly reduced. Therefore, it is desirable that the ultraviolet light is not in contact with oxygen until it reaches the closest position of the substrate. For this purpose, the lamp house must be sealed in order to make the inside of the lamp house provided with the discharge lamp an inert gas atmosphere. Moreover, in order to be able to irradiate the substrate with ultraviolet light, a transparent window equipped with a window glass from which the ultraviolet light is emitted is provided in the lamp house. This window glass has to use an expensive material such as quartz glass from the viewpoint of ultraviolet light transmission efficiency and durability, and is excellent in durability. Since it deteriorates, there is a problem in terms of maintenance and the like, such that the window glass must be replaced at a certain frequency.
[0008]
Moreover, it is an active oxidative decomposition product produced | generated when a fluid containing oxygen is irradiated with vacuum ultraviolet light. Therefore, since only an oxidation reaction occurs with the organic substance adhering to the surface of the substrate, there is a problem that it may not be efficiently removed depending on the type of organic substance that can be removed from the substrate surface.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points. The object of the present invention is to prevent the ultraviolet light irradiated from the discharge lamp from being attenuated as much as possible until it reaches the closest position of the substrate, and to the substrate surface. It is to improve processing accuracy and processing efficiency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the substrate processing method of the present invention includes a wet processing step in which water is supplied to the entire surface of the substrate, and a drying process that removes water film and water droplets while leaving adsorbed water on the substrate surface. A step of bringing the substrate into a processing chamber and reducing the amount of the substrate from the adsorbed water by irradiating the substrate surface with ultraviolet light in an inert gas atmosphere. Active species [H •] and oxidizing active species [• OH] are generated, and the active species [H •] and active species [• OH] are reacted with organic substances on the substrate surface. Surface treatment process for surface treatment of the substrate;A substrate high-temperature drying step of drying the substrate at a high temperature after the surface treatment step; It is characterized by including.
[0011]
First, water, not oxygen, is used as a substance that generates active species that are generated by ultraviolet light and react with organic substances attached to the substrate surface. When water is decomposed by the action of ultraviolet radiation, not only oxidizing active species [.OH] but also reducing active species [H.] are generated. Therefore, since not only an oxidation reaction but also a reduction reaction occurs for the organic matter adhering to the substrate surface, the organic matter can be decomposed and removed more effectively. Moreover, adsorbed water on the substrate surface is used. Therefore, it is only necessary to install a discharge lamp in the chamber and place the entire chamber in an inert gas atmosphere, and it is not necessary to introduce oxygen or the like. As a result, the attenuation of ultraviolet light can be remarkably suppressed. In addition, since the water decomposition reaction occurs at the nearest position on the surface of the substrate, the opportunity to react with the organic substance having a reduced molecular weight by decomposing the chemical bond is increased by the energy of ultraviolet light. Therefore, the processing accuracy and processing efficiency for the substrate are extremely high.
[0012]
Here, as the wet processing step, there is a wet cleaning step performed by supplying cleaning water (preferably pure water) to the substrate surface. Therefore, when this wet cleaning step and the surface treatment step using ultraviolet light are combined, extremely high cleaning performance is exhibited. Here, as specific examples of the wet cleaning process, there are shower cleaning, dipping into a cleaning tank, scrub cleaning, etc., and in any case, the cleaning water can be subjected to ultrasonic vibration. When the vibration is performed, the fine inorganic particles adhering to the substrate surface can be removed more efficiently.
[0013]
After the wet treatment, water is adsorbed on the substrate surface, but a water film is formed on the substrate surface and water droplets are attached. Therefore, it is necessary to remove the water film and water droplets from the substrate surface. This is why the drying process is provided after the wet treatment process. However, in the drying process, it is necessary to hold the adsorbed water on the substrate surface so as not to be removed. Therefore, heat dryingNot done In addition, drying using an air knife, spin drying, and the like are preferable.
[0014]
The generation of the oxidizing active species [.OH] and the reducing active species [H.] is performed using the adsorbed water of the substrate, so that the ultraviolet light irradiation by the discharge lamp is performed in an inert gas atmosphere. be able to. As a result, the attenuation that occurs until the ultraviolet light reaches the position closest to the substrate can be suppressed as much as possible. Therefore, it is not necessary to seal the discharge lamp, and the ultraviolet light is directed to the substrate surface by reflecting the ultraviolet light in the open space or in the lamp house formed of the reflecting member and reflecting the ultraviolet light to the reflecting member. Can be condensed. As the lamp house, a window glass may be provided. However, since this window glass is made of an expensive material such as quartz glass that causes deterioration, this window glass is provided. You can also avoid it. It should be noted that it is desirable that lean air, oxygen, or the like be present in the space where the discharge lamp is placed.
[0015]
As described above, since the adsorbed water is not removed from the substrate surface in the drying step, the substrate is not completely dried. Therefore, when complete drying is required, the substrate may be dried at a high temperature in a heating furnace or the like after the surface treatment process.
[0016]
Further, the substrate processing apparatus of the present invention is disposed in the substrate transport path, and is disposed on the downstream side of the cleaning water supply chamber having a wet processing means for supplying water to the entire surface of the substrate. A drying chamber provided with substrate drying means for removing the water film and water droplets adhering to the substrate surface by the wet treatment means and leaving the surface adsorbed water, and disposed downstream of the drying chamber; A dielectric barrier discharge lamp is mounted, and reducing active species [H.multidot.H from the adsorbed water on the surface of the substrate by ultraviolet light irradiated from the dielectric barrier discharge lamp in an inert gas atmosphere to the substrate. ] And oxidizing active species [.OH] and the active species [H.], active species [.OH] and organic substances on the substrate surface are reacted with each other. A processing chamber having a substrate surface processing means forA high-temperature heat drying chamber provided on the downstream side of the processing chamber for drying the substrate at a high temperature; It is characterized by having a configuration comprising
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the substrate processing is described as cleaning the substrate, but the present invention can also be applied to processing other than this.
[0018]
First, FIG. 1 shows a schematic configuration of an apparatus for carrying out the substrate processing method of the present invention.
The substrate S as an object to be cleaned is made of a thin plate made of, for example, glass, semiconductor, synthetic resin, ceramics, metal or the like, and has a square shape or a circular shape as a planar shape. The process of processing a substrate according to the present invention is composed of four processes. The first step is awet cleaning step 1 provided with wet cleaning means, then the second step is asubstrate drying step 2 for drying the substrate S, and the third stage is a surface provided with substrate surface processing means. This is a processing step, that is, adry cleaning step 3. Furthermore, the hightemperature drying step 4 follows thedry cleaning step 3. And in order to convey the board | substrate S to each of these processes 1-4 sequentially, it consists of a roller conveyor, a belt conveyor, etc., and theconveyance conveyor 10 as a conveyance means of the board | substrate S is provided.
[0019]
First, thewet cleaning process 1 which is the first processing process is to clean the surface of the substrate S (one surface or both surfaces, the same applies hereinafter). As a cleaning method, for example, shower cleaning or in a cleaning water tank Dipping cleaning performed by dipping in the substrate, and scrub cleaning performed by sliding the brush against the surface of the substrate S during shower cleaning or dipping cleaning. When performing shower cleaning or dipping cleaning, the cleaning water can be appropriately subjected to ultrasonic vibration. In any type, it is necessary to use pure water substantially free of impurities as the cleaning water. FIG. 1 shows a shower cleaning means. The shower cleaning means includes a cleaningwater supply pipe 11 provided at the upper part (or upper and lower parts) of thetransport conveyor 10 and having a length that extends at least in the direction orthogonal to the transport direction of the substrate S. A number of injection ports 12 are formed in thesupply pipe 11. One or more cleaningwater supply pipes 11 are provided in a direction orthogonal to the transport direction of thetransport conveyor 10.
[0020]
Therefore, the surface of the substrate S transported by thetransport conveyor 10 is first subjected to wet cleaning. As a result, the inorganic particles adhering to the surface of the substrate S are washed away. And in order to remove this inorganic substance more reliably, efficiently and completely, it is desirable to ultrasonically vibrate the washing water sprayed from the washingwater supply pipe 11. Here, the contaminants attached to the substrate S include not only the inorganic substances described above but also organic contaminants. However, in thewet cleaning step 1, it is not always necessary to completely remove the organic contaminants.
[0021]
Here, the substrate S may be configured to be transported in a horizontal state by thetransport conveyor 10, but as shown in FIG. 2, in thewet cleaning process 1, the substrate S is inclined at a predetermined angle in a direction orthogonal to the transport direction. Aninclined conveyer 10a that conveys the substrate S is provided, and pure water that is vibrated with ultrasonic waves by the shower cleaning means is jetted while the substrate S is conveyed in an inclined state by theinclined conveyer 10a. You can also. Therefore, the shower cleaning means in this case is configured to mount a predetermined number of mountingmembers 14, 14,. Can be configured. Themain support member 13 is configured to incline the entire shower cleaning means by a predetermined angle according to the angle of the substrate S transported by theinclined transport conveyor 10a, and the mountingmember 14 is a substrate of each cleaningwater injector 15 The angle with respect to S can be finely adjusted.
[0022]
As described above, in thewet cleaning process 1, the cleaning water sprayed from the cleaningwater injector 15 and applied to the substrate S is quickly discharged along the inclination of the substrate S by tilting the substrate S. Is done. As a result, fresh cleaning water is always supplied to the substrate S to improve the cleaning efficiency, and after passing through thewet cleaning process 1, substantially no cleaning water remains on the surface of the substrate S. No state.
[0023]
Next, in the dryingstep 2, the cleaning water supplied in thewet cleaning step 1 and attached to the surface of the substrate S is removed and dried. Therefore, in thewet cleaning process 1, when theinclined transfer conveyor 10a shown in FIG. 2 is provided, the horizontal transfer state is returned to the stage before entering thedrying process 2. Here, various methods for drying the substrate S are known. There is spin drying or the like performed by rotating the substrate S at a high speed, but the illustrated drying method shows that the drying is performed by the air knife effect. 3 and 4 show a specific configuration of the substrate drying means using the air knife effect.
[0024]
In these drawings,reference numeral 20 denotes an air knife nozzle. Theair knife nozzle 20 has a long andnarrow casing 21, and a pressurized air chamber 22 (FIG. 3) into which pressurized air is introduced into thecasing 21. Are indicated byreference numerals 22U and 22L.). An air outflow passage 23 is formed in the side surface of thecasing 21, and the tip of the air outflow passage 23 is a narrow slit-shapednozzle port 24. The air outflow passage 23 (denoted byreference numerals 23U and 23L in FIG. 3) has a passage length necessary for rectification so as to form a thin line when air is ejected from thenozzle port 24. is there. Further, one or a plurality ofair supply pipes 25 for supplying pressurized air into the pressurized air chamber 22 are connected to thecasing 21. Theair knife nozzle 20 is disposed in the dryingchamber 26, and a purewater supply chamber 27 is provided on the upstream side of the dryingchamber 26. Then, the dryingchamber 26 is kept at a positive pressure, and the purewater supply chamber 27 is kept at a negative pressure.
[0025]
Here, in order to dry both the front and back surfaces of the substrate S, theair knife nozzles 20 are arranged up and down across the transport path of the substrate S. Therefore, when the air knife nozzle for drying the upper side, that is, the front side is 20 U, the air knife nozzle for drying the lower side, that is, the back side is 20 L, and the nozzle ports are 24 U and 24 L, theair knife nozzles 20 U and 20 L are The substrate S is located on a surface that is separated from both the front and back surfaces by an equal distance and parallel to these surfaces. Further, the depression angle of the air ejected from thenozzle opening 24U in the air knife nozzle 20U is the same as the elevation angle of the nozzle opening 24L of theair knife nozzle 20L, and is predetermined toward the rear side in the conveying direction of the substrate S by the conveyor means 10. It is arranged to have an angle of. In addition, theair knife nozzles 20U and 20L are not arranged in a direction orthogonal to the transport direction of the substrate S, but are inclined at a predetermined angle θ in the plane described above. Further, thenozzle openings 24U, 24L of theair knife nozzles 20U, 20L extend over the entire length in the direction intersecting the transport direction with respect to the surface of the substrate S transported on the conveyor means 10.
[0026]
Accordingly, when the substrate S from which the contaminants, particularly inorganic particles removed from the surface of the substrate S in thewet cleaning step 1 which is the previous step are transferred, is transferred to the airknife drying step 2, the air knife nozzle It is dried so that the moisture adhering to the surface of the substrate S is removed by the action of 20. For this purpose, theair knife nozzle 20 constituting the airknife drying step 2 is brought into a state in which pressurized air is ejected, and the substrate S transported by thetransport conveyor 10 enters the pressurized air ejection region by theair knife nozzle 20. Theair knife nozzle 20 ejects pressurized air in the form of a thin curtain and is incident on the surface of the substrate S at a predetermined angle. By controlling this angle, the substrate S The cleaning water adhering to the surface is peeled off and pushed out rearward in the transport direction of the substrate S. As a result, the cleaning liquid is discharged from the surface of the substrate S.
[0027]
Here, the water knife and the water droplets are removed from the surface of the substrate S by theair knife nozzle 20, and the water molecules are held in a state of being adsorbed on the surface of the substrate S. That is, the adsorbed water is dried on the surface of the substrate S to be dried, and the adsorbed water is maintained in a substantially uniformly distributed state over the entire surface of the substrate S. The reason why the water film and the water droplets are removed is to allow the ultraviolet light applied to the substrate S to reach the entire surface of the substrate S in thedry cleaning step 3 described later. This is because if water droplets or the like are attached, dry cleaning of the portion becomes insufficient.
[0028]
The reason why the purewater supply chamber 27 in which the dryingchamber 26 in which theair knife nozzle 20 is disposed is maintained at a positive pressure and in a negative pressure state on the upstream side is provided when the substrate S is carried into the dryingchamber 26. In order to prevent the surface of the substrate S from being partially dried, mist or the like generated when the substrate S is dried by the action of theair knife nozzle 20 is prevented from reattaching to the substrate S.
[0029]
As described above, the substrate S dried by the action of theair knife nozzle 20 and having adsorbed water attached to the surface thereof is further transported by thetransport conveyor 10 and proceeds to thedry cleaning step 3. Here, in thedry cleaning step 3, the substrate S is subjected to surface cleaning by ultraviolet irradiation. Thisdry cleaning step 3 includes a discharge lamp as a substrate surface treatment means. FIG. 5 and FIG. 6 show a schematic configuration of this discharge lamp.
[0030]
That is, in the figure, 31 is a discharge lamp. Thedischarge lamp 31 includes aquartz glass tube 34 formed in a cylindrical shape from aninner tube portion 32 and anouter tube portion 33 that are integrally formed of quartz glass. The inside of thequartz glass tube 34 becomes a sealeddischarge space 35. Inside theinner tube portion 32, ametal electrode 36 made of a cylindrical metal plate is fixedly provided on theinner tube portion 32. Awire mesh electrode 37 is provided on the outer peripheral surface of theouter tube portion 33. AnAC power supply 38 is connected between themetal electrode 36 and themetal mesh electrode 37. Further, the inside of theinner pipe portion 32 is used as a passage for a cooling fluid (for example, cooling water) for cooling themetal electrode 36.
[0031]
A discharge gas is sealed inside thequartz glass tube 34, and when an alternating high voltage is applied between themetal electrode 36 and thewire mesh electrode 37, the dielectric between theinner tube portion 32 and theouter tube portion 33 is applied. Discharge plasma (dielectric barrier discharge) is generated, and the discharge plasma excites atoms of the discharge gas to enter a plasma discharge state. Then, when returning from the plasma discharge state to the ground state, plasma discharge light emission occurs. The emission spectrum at this time varies depending on the discharge gas sealed in thequartz glass tube 34, but when xenon (Xe) gas is used, it becomes monochromatic light having a center wavelength at 172 nm. If argon (Ar) gas is used as the discharge gas, the center of the emission wavelength is 126 nm, which is shorter than the wavelength of the low-pressure mercury lamp. Since themetal electrode 36 functions as a reflector and the wire mesh electrode 7 functions substantially as a transparent electrode, the short wavelength ultraviolet light is irradiated from theouter tube 33 side. In this case, the xenon gas filling pressure is set to about 350 Torr, for example.
[0032]
Next, theabove discharge lamp 31 is mounted in thelamp house 41 as shown in FIG. Thelamp house 41 is provided in aprocessing chamber 42 provided in the middle of the transfer path of the substrate S by thetransfer conveyor 10. Thelamp house 41 is composed of a container having an open lower end, and one to a plurality of discharge lamps 31 (three discharge lamps in the drawing) are provided inside. Here, the lower end portion of thelamp house 41 faces the surface of the substrate S transported by thetransport conveyor 10 in a non-contact state, and this lower portion is open.
[0033]
Agas supply pipe 43 is connected to theprocessing chamber 42 in which thelamp house 41 is installed, and an inert gas such as nitrogen gas not containing water vapor is supplied from thegas supply pipe 43. Aninlet 44 is provided to introduce the substrate S into theprocessing chamber 42, and anoutlet 45 is provided to carry the dry-cleaned substrate S out of theprocessing chamber 42. Further, in order to prevent nitrogen gas or humidified inert gas from being released to the outside from theinlet portion 44 and theoutlet portion 45,pressure chambers 46 are formed in theinlet portion 44 and theoutlet portion 45, and these pressure chambers are formed. 46 is maintained at a slightly higher pressure than the inside of theprocessing chamber 42 by pressurized air supplied from apipe 47. Further,exhaust pipes 48 for forcibly exhausting gas are connected to theprocessing chamber 42, whereby the inside of theprocessing chamber 42 is controlled so as to always have a constant pressure.
[0034]
The gas supplied from thegas supply pipe 43 into theprocessing chamber 42 may contain not only the inert gas described above but also oxygen or water vapor. However, in order to suppress the energy loss of the ultraviolet light irradiated from thedischarge lamp 31, the concentration of these oxygen or water vapor needs to be suppressed low. In other words, the oxygen and water vapor added in this way are to exert an auxiliary function in dry-drying the substrate S. In addition, it is desirable to guide the ultraviolet light from thedischarge lamp 31 in the direction toward the substrate S as much as possible by coating the inner surface of thelamp house 41 with a reflective film or the like. When oxygen or water vapor is mixed with the inert gas, a window glass that transmits ultraviolet light is attached to the side of thelamp house 41 facing the substrate S, and the inside of thelamp house 41 is filled with the inert gas. It is also possible to make it. Furthermore, thepressure chamber 46 can be brought into a negative pressure state by supplying a negative pressure suction force to thepipe 47 instead of supplying pressurized air. Thus, when thepressure chamber 46 is brought into a negative pressure state, gas flows from theinlet portion 44 and theoutlet portion 45 to thepressure chamber 46 side. Therefore, thepressure chamber 46 and the piping 47 exhibit an exhaust function in theprocessing chamber 42. In this case, it is not necessary to connect theexhaust pipe 48 to theprocessing chamber 42.
[0035]
In thisdry cleaning step 3, organic pollutants that were not removed or not completely removed in thewet cleaning step 1 are removed to completely clean the substrate S and reduce its contact angle. To be processed. The surface treatment for the substrate S is performed using the action of the adsorbed water adhering to the surface of the substrate S from which the water film or water droplets have been removed by air knife drying and the ultraviolet light irradiated from thedischarge lamp 31. It will be.
[0036]
Thus, when the substrate S is guided into theprocessing chamber 42 by thetransfer conveyor 10, the adsorbed water is decomposed by the action of radiation by the ultraviolet light emitted from thedischarge lamp 31. As a result, reducing active species [H.] and oxidizing active species [.OH] are generated on the surface of the substrate S and in the vicinity thereof. In addition, contaminants composed of organic substances adhering to the surface of the substrate S are decomposed by the irradiation energy of ultraviolet light having a short wavelength. The decomposition product of water is decomposed in this manner to cause a reduction reaction and an oxidation reaction with the pollutant having a low molecular weight. As a result, the organic matter decomposed by the ultraviolet light is quickly and reliably converted into a volatile substance, and this volatile substance is discharged from theprocessing chamber 42 to the outside through theexhaust pipe 48.
[0037]
Here, since ultraviolet light acts on water, oxidizing active species [.OH] and reducing active species [H.] are generated. As a result, the organic substance adhering to the surface of the substrate S decomposed by the action of ultraviolet light causes an oxidation reaction and a reduction reaction by these oxidizing active species [.OH] and reducing active species [H.]. Therefore, a wide variety of organic substances can be reliably reduced in molecular weight. Therefore, the organic substance is removed from the surface of the substrate S more efficiently and reliably. Moreover, since thedischarge lamp 31 is provided in an inert gas atmosphere, the ultraviolet light irradiated from thedischarge lamp 31 is not substantially attenuated to the position closest to the substrate S. Since it acts on the adsorbed water on the surface of the substrate S, the oxidizing active species [.OH] and the reducing active species [H.] are intensively generated on the surface of the substrate S and in the vicinity thereof. Accordingly, the action of the oxidizing active species [.OH] and the reducing active species [H.] on the organic substance adhering to the surface of the substrate S becomes more direct, and the organic substances are reduced in molecular weight and volatilized. Is significantly promoted. As a result, surface treatment such as cleaning of the substrate S can be performed with high accuracy and efficiency.
[0038]
By the way, in thedry cleaning process 3, the adsorbed water on the substrate S is converted into the oxidizing active species [.OH] and the reducing active species [H.], but not all of the adsorbed water is converted. These active species are chemically unstable, and when the action of ultraviolet light is lost, they are recombined to return to the water state. That is, in thedrying process 2, adsorbed water remains on the surface of the substrate S, and this adsorbed water still remains on the surface of the substrate S after thedry cleaning process 3, so that the adsorbed water is finally removed. When it is necessary to completely remove moisture from the substrate S, a hightemperature drying step 4 is provided after thedry cleaning step 3. In the hightemperature drying step 4, aheating furnace 50 is provided, and the substrate S transported by thetransport conveyor 10 is heated and dried in theheating furnace 50. In this way, the water adsorbed on the surface of the substrate S is removed by a process performed after removing the contaminants from the surface of the substrate S and reducing the contact angle on the surface, for example, a process such as application of a developer. In the case where the presence of no influence has no influence, the high temperature drying step can be omitted.
[0039]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, there are effects such as improving the processing accuracy and processing efficiency such as cleaning the surface of the substrate, removing contaminants from the surface, and reducing the contact angle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a wet cleaning process.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an air knife nozzle.
FIG. 4 is an external perspective view of an air knife nozzle.
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of a dielectric barrier discharge lamp used in the dry cleaning process of the present invention.
6 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram in a dry cleaning process by ultraviolet light irradiation.
[Explanation of symbols]
1 Wet cleaning process
2 Substrate drying process
3 Dry cleaning process
4 High temperature drying process
10 Conveyor
11 Washing water supply pipe
20, 20U, 20L Air knife nozzle
21 Casing
22, 22U, 22L Pressurized air chamber
23, 23U, 23L Air outflow passage
24, 24U, 24L nozzle opening
25 Air supply piping
26 Drying chamber
31 Discharge lamp
41 Lamphouse
42 Processing chamber
43 Gas supply pipe
S substrate

Claims

Translated fromJapanese

基板表面の全面に水を供給して行うウエット処理工程と、
前記基板表面の吸着水を残し、水膜及び水滴を除去する乾燥工程と、
前記基板を処理チャンバ内に搬入し、この処理チャンバ内を不活性ガスの雰囲気とした状態で、前記基板表面に紫外光を照射することによって、前記基板の表面の吸着水から還元性の活性種［Ｈ・］及び酸化性の活性種［・ＯＨ］を生成させると共に、これら活性種［Ｈ・］，活性種［・ＯＨ］と前記基板表面の有機物とを反応させるようにして前記基板の表面処理を行う表面処理工程と、
前記表面処理工程の後に前記基板を高温乾燥する基板高温乾燥工程と
を含む基板処理方法。A wet treatment process performed by supplying water to the entire surface of the substrate;
A drying process for removing water film and water droplets, leaving the adsorbed water on the substrate surface;
Reducing active species from the adsorbed water on the surface of the substrate by carrying the substrate into the processing chamber and irradiating the substrate surface with ultraviolet light in an inert gas atmosphere in the processing chamber. The surface of the substrate is generated by generating [H.] and an oxidizing active species [.OH] and reacting these active species [H.] and active species [.OH] with organic substances on the substrate surface. A surface treatment process for performing the treatment;
A substrate high-temperature drying step of drying the substrate at a high temperature after the surface treatment step .

前記ウエット処理工程は、基板表面の全面に洗浄水を供給して行うウエット洗浄を行うものであることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。 2. The substrate processing method according to claim 1, wherein the wet processing step performs wet cleaning performed by supplying cleaning water over the entire surface of the substrate.

前記乾燥工程は、エアナイフを用いて、基板表面から洗浄水を除去するものであることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。 3. The substrate processing method according to claim 2, wherein the drying step is to remove cleaning water from the substrate surface using an air knife.

基板の搬送経路に配置され、前記基板表面の全面に水を供給するウエット処理手段を備えた洗浄水供給チャンバと、
前記洗浄水供給チャンバの下流側に配置され、前記ウエット処理手段により基板表面に付着した水膜及び水滴は除去し、表面の吸着水を残すように乾燥する基板乾燥手段を設けた乾燥チャンバと、
前記乾燥チャンバの下流側に配置され、誘電体バリア放電ランプが装着され、前記基板を不活性ガスの雰囲気下で、前記誘電体バリア放電ランプから照射される紫外光によって、前記基板の表面の吸着水から還元性の活性種［Ｈ・］及び酸化性の活性種［・ＯＨ］を生成させると共に、これら活性種［Ｈ・］，活性種［・ＯＨ］と前記基板表面の有機物とを反応させるようにして前記基板の表面処理を行う基板表面処理手段を備えた処理チャンバと、
前記処理チャンバの下流側に設けられ、前記基板を高温乾燥する高温加熱乾燥チャンバと
を備える構成としたことを特徴とする基板処理装置。A cleaning water supply chamber disposed in a substrate transfer path and provided with a wet processing means for supplying water to the entire surface of the substrate;
A drying chamber provided downstream of the cleaning water supply chamber and provided with a substrate drying means for removing water film and water droplets adhering to the substrate surface by the wet processing means and leaving adsorbed water on the surface;
Located on the downstream side of the drying chamber, mounted with a dielectric barrier discharge lamp, and adsorbing the surface of the substrate by ultraviolet light irradiated from the dielectric barrier discharge lamp in an inert gas atmosphere. Reducing active species [H.] and oxidizing active species [.OH] are generated from water, and these active species [H.] and active species [.OH] are reacted with organic substances on the substrate surface. In this way, a processing chamber provided with a substrate surface processing means for performing a surface treatment of the substrate,
A substrate processing apparatus, comprising: a high-temperature heat drying chamber provided at a downstream side of the processing chamber for drying the substrate at a high temperature .