JP2005177566A - 基板の処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は有機物の除去などの基板の処理をむらなく効率よく行なうことができるようにした処理装置を提供することにある。
【解決手段】プラズマによって生成される活性種によって基板を処理する処理装置において、ノズル孔１３及びこのノズル孔と対向する部位にプラズマを発生させるプラズマ発生部１６を有し、基板の上方に基板の板面に対しノズル孔の軸線を９０度よりも小さい角度で傾斜させて配置されるプラズマ発生器１１と、プラズマ発生器のプラズマ発生部に気体を供給して活性種を生成し、この活性種を気体とともにノズル孔から基板の板面に流出させる気体供給管１７とを具備する。
【選択図】 図１

Description

この発明はプラズマによって生成される活性種によって基板を処理する処理装置及び処理方法に関する。

たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パターンを形成する工程がある。この回路パターンを形成する工程或いはその前後の工程においては、基板に付着した有機物を除去したり、基板に形成された薄膜の不要な部分を除去したり、エッチング用のフォトレジストを除去するなどの処理が行なわれることがある。

上述した各種の処理は、薬液を用いるウエット方式やプラズマによって生成される活性種によるドライ方式が知られており、最近では大気圧下で精度よく行なうことができるドライ方式が採用されることが多くなってきている。

従来、これらの処理をドライ方式によって行なう場合、プラズマ発生器によって発生させたプラズマ領域に気体を供給することで活性種を生成し、この活性種を含む気体を基板の板面に対してほぼ垂直な角度で供給することで、前記基板の板面に対して種々の処理を行なうようにしていた。

活性種を含む気体を、基板の板面に対してほぼ垂直に供給すると、基板の板面に衝突した気体が基板の板面に沿って流れ難いため、衝突箇所に滞留し易いということがある。そのため、気体の滞留が原因で基板の処理を均一に行うことができなかったり、処理効率が低下するなどのことがあった。

この発明は、活性種を含む気体が基板の板面に沿って流れ易いようにすることで、基板に対する各種の処理を均一に、しかも効率よく行なうことができるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。

この発明は、プラズマによって生成される活性種で基板を処理する処理装置において、
ノズル孔及びこのノズル孔と対向する部位にプラズマを発生させるプラズマ発生部を有し、前記基板の上方に前記基板の板面に対し前記ノズル孔の軸線を９０度よりも小さい角度で傾斜させて配置されるプラズマ発生器と、
このプラズマ発生器のプラズマ発生部に気体を供給して活性種を生成し、この活性種を前記気体とともに前記ノズル孔から前記基板の板面に流出させる気体供給手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。

前記ノズル孔の前記基板の板面に対する傾斜角度は７５度以上であることが好ましい。

前記基板は搬送手段によって所定方向に搬送されるとともに、前記プラズマ発生器のノズル孔は前記基板の搬送方向上流側に向かって気体を噴射するよう傾斜していることが好ましい。

前記プラズマ発生器のノズル孔から前記基板の板面に向かって噴射された気体を吸引排気する排気手段を備えていることが好ましい。

前記基板には薄膜が形成されており、前記ノズル孔から流出される活性種によって上記薄膜の不要な部分が除去されることが好ましい。

この発明は、プラズマによって生成された活性種で処理する基板の処理方法において、
前記プラズマを発生させる工程と、
発生したプラズマ領域に気体を供給して活性種を生成し、この活性種を含む気体を前記基板の板面に対して９０度よりも小さな角度で傾斜させて供給する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。

この発明によれば、活性種を含む気体を、基板の板面に対して９０度よりも小さい角度で傾斜させて供給するため、基板に供給された気体がこの基板の板面に沿って円滑に流れるから、基板に対する処理をむらなく均一に、しかも効率よく行なうことが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１はこの発明の第１の実施の形態に係る基板の処理装置であって、この処理装置はチャンバ１を備えている。このチャンバ１の一端には搬入口２が形成され、他端には搬出口３が搬入口２と同じレベルで形成されている。

前記チャンバ１内には搬送手段４が設けられている。この搬送手段４は複数の搬送ローラ５が軸線を平行にして所定間隔で配置されていて、そのうちの少なくとも１つの搬送ローラ５は駆動源６によって回転駆動されるようになっている。駆動源６によって回転駆動された搬送ローラ５の回転はベルトなどの手段によって他の搬送ローラ５に伝達されるようになっている。

前記チャンバ１内には搬入口２から基板７が供給される。基板７はたとえば液晶表示装置に用いられるガラス製の矩形状のパネルであって、チャンバ１内に供給されることで、搬送ローラ５によって搬出口３に向かって搬送されるようになっている。つまり、基板３は水平な状態で同図に矢印で示す所定方向に沿って搬送するようになっている。

前記チャンバ１内には、搬送される基板７の上方にプラズマ発生器１１が配置されている。このプラズマ発生器１１は、図２に示すように基板７の搬送方向に沿って細長い中空箱形状の筐体１２を備えている。この実施の形態では、前記筐体１２の長さは基板７の幅寸法よりもわずかに長く設定されている。

前記筐体１２の下端面にはノズル孔１３が長手方向全長にわたって開口形成されている。前記筐体１２内には、この筐体１２の前後方向に所定間隔で離間対向した一対の電極板１４が長手方向全長にわたって配設されている。一対の電極板1４間には、図１に示すように電源部１５によって高周波電圧が印加される。それによって、これら電極板１４間にはプラズマが発生する。一対の電極板１４間の空間部はプラズマ発生部１６となっている。

前記プラズマ発生部１６は、下端が上記ノズル孔３に連通し、上端には気体供給手段としての気体供給管１７が接続されている。この気体供給管１７は上記プラズマ発生部１６に気体を供給する。気体としては窒素やアルゴンなどの不活性ガス或いはこれらの不活性ガスに所定量の酸素を混入させた混合ガスなどが用いられる。

前記プラズマ発生部１６に気体が供給されると、このプラズマ発生部１６で発生したプラズマによって活性種が生成され、その活性種は気体とともにノズル孔１３から基板７の板面に向けて供給される。

前記プラズマ発生器１１は、前記ノズル孔１３から基板７の板面に向かって供給される気体が、搬送ローラ５によって搬送される基板７の搬送方向の上流側に向かって供給されるよう、前記ノズル孔１３の軸線が前記基板７の板面に対して９０度よりも小さい角度で傾斜している。この傾斜角度を図２にθで示す。

上記構成の処理装置は基板７の板面に付着した有機物を除去する場合に適しており、チャンバ１内には搬入口２から未処理の基板７が汚れた面を上にして供給される。チャンバ１内に供給された基板７は搬送ローラ５によって搬出口３に向かって所定の速度で搬送される。

基板７がプラズマ発生器１１の下方に到達すると、このプラズマ発生器１１のノズル孔１３から気体が供給される。ノズル孔１３から基板７に供給される気体は、プラズマ発生器１１のプラズマ発生部１６の一対の電極板１４間で発生したプラズマ中を通過する。そのため、気体供給管１７からプラズマ発生部１６に気体が供給されることで、活性種が生成されるから、ノズル孔１３から基板７の板面に流出する気体中には活性種が含まれる。したがって、その活性種の作用によって基板７の板面に付着した有機物を除去することができる。

活性種を含む気体は、ノズル孔１３から基板７の板面に対して９０度よりも小さな傾斜角度で供給される。つまり、気体は基板７の搬送方向上流側に向かって供給される。そのため、基板７の板面に供給された気体は、基板７の搬送方向上流側に向かって円滑に流れ、基板７の板面に滞留することがないから、活性種を含む気体によって基板７の板面を全体にわたってむらなく処理することが可能となる。

図３は、基板７を処理する際のプラズマ発生器１１のノズル孔１３の軸線と基板７の板面とがなす角度θ、つまり傾斜角度と、処理後の基板７の接触角との関係を実験によって求めたグラフである。接触角が小さい方が基板７の処理状態、つまり有機物の除去率が高く、親水性が高くなっていることになる。なお、同図において、曲線Ｘは基板７の搬送速度がＶのときであり、曲線Ｙは速度Ｖの２倍の２Ｖ、曲線Ｚは３倍の３Ｖのときである。

同図から分かるように、曲線Ｘの場合、傾斜角度が６０度のときには接触角が１０度であり、傾斜角度を徐々に大きくすると、７５度のときには接触角が約３度で最も小さくなる。以後、傾斜角度が９０度になるまで接触角がわずかに増大するが、その接触角を約３〜４度の範囲内にできることが確認された。

傾斜角度が９０度、つまりノズル孔１３の軸線が基板７の板面に対して垂直であっても、接触角は十分に小さくなるものの、その場合、基板７に供給された気体が円滑に流動せずに供給箇所で滞留し易い。そのため、傾斜角度が９０度の場合は、接触角を小さくできても、活性種を含む気体による処理を基板７の板面全体にわたってむらなく均一に行なうことが難しいから、傾斜角度は９０度よりも小さくすることが望ましい。
以上のことから、搬送速度がＶの曲線Ｘの場合、前記基板７の板面に対するノズル孔１３の軸線の傾斜角度は７５〜８５度が好ましく、さらに好ましい傾斜角度はほぼ７５〜８０度、より好ましい傾斜角度は７５度となる。つまり、ノズル孔１３から基板７の板面に供給される気体の傾斜角度は、接触角だけを考慮した場合には７５〜９０度の範囲でよいが、処理の均一性を加味した場合には７５〜８５度の範囲で、７５度に近いほど好ましいことが実験によって確認された。

基板７が大きくなる曲線Ｙと曲線Ｚの場合、それぞれ曲線Ｘの場合に比べて傾斜角度が７５度のときに接触角が約３度で最も小さくなるが、それ以外の傾斜角度では搬送速度が大きくなればなる程、接触角が大きくなることが確認された。

しかしながら、搬送速度が異なっても、傾斜角度が７５度以上となることで、接触角が大きく低下することはほぼ同じであり、そして活性種を含む気体による処理を基板７の板面全体にわたってむらなく均一に行なうためにはいずれの搬送速度であっても傾斜角度を７５〜８５度の範囲にすることが好ましい。

図４はこの発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態は基板７に薄膜としてポリイミド膜２１が形成されており、このポリイミド膜２１の不要な部分、つまり所定の領域からはみ出した部分を、活性種を含む気体によって除去する場合である。

たとえば、基板７の長手方向に２つのパターンＰ_１ 、Ｐ_２ のポリイミド膜２１が形成され、幅方向には複数のパターンが形成されていて、各パターンＰ_１ 、Ｐ_２ の一端部を除去する場合の実施の形態を示す。

基板７は搬送ローラやＸＹテーブルなどの適宜の搬送手段によって所定位置に水平な状態で搬送位置決めされる。それによって、パターンＰ_１ の一端部上方には第１のプラズマ発生器１１Ａが基板７の幅方向全長にわたって対向し、パターンＰ_２ の一端部上方には第２のプラズマ発生器１１Ｂが基板７の幅方向全長にわたって対向する。

各プラズマ発生器１１Ａ，１１Ｂは図２に示す第１の実施の形態のプラズマ発生器１１と同じ構造であって、これらプラズマ発生器１１Ａ，１１Ｂはノズル孔１３の軸線を基板７の板面に対して所定の角度、すなわち９０度よりも小さい角度である、７５〜８５度の範囲の傾斜角度に設定されている。

第１のプラズマ発生器１１Ａの近傍で、この第１のプラズマ発生器１１Ａのノズル孔１３から基板７に供給された気体が流れる方向には排気手段としての第１の排気ダクト２３が配設され、第２のプラズマ発生器１１Ｂのノズル孔１３から基板７に供給された気体が流れる方向には排気手段としての第２の排気ダクト２４が配設されている。この第１、第２の排気ダクト２３，２４は、先端を基板７のノズル孔１３から気体が供給される箇所に対向させている。

このような構成の処理装置によれば、第１、第２のプラズマ発生装置１１Ａ，１１Ｂのノズル孔１３から基板７に向けて供給される、活性種を含んだ気体によって基板７に形成されたポリイミド膜２１のパターンＰ_１ 、Ｐ_２ の不要な部分が除去されることになる。図５にはパターンＰ_１ 、Ｐ_２ の不要な部分が除去された基板７を示す。

各プラズマ発生器１１Ａ，１１Ｂのノズル孔１３の軸線は、基板７の板面に対して９０度よりも小さい角度で傾斜している。そのため、ノズル孔１３から基板７に供給される活性種を含む気体によってパターンＰ_１ 、Ｐ_２ の不要な部分を効率よく、しかもむらなく除去することが可能となる。

基板７から除去されたポリイミド膜２１は、各プラズマ発生器１１Ａ，１１Ｂの近傍に配設された第１、第２の排気ダクト２３，２４によってノズル孔１３から供給された気体とともに吸引排出される。そのため、基板７から除去されたポリイミド膜２１が基板７に付着残留するのを防止できるとともに、活性種を含む気体を周囲に拡散させずに除去できるから、活性種がポリイミド膜２１の除去しなくてもよい部分に作用するのを防止することができる。

なお、この第２の実施の形態では基板に形成されたポリイミド膜などの薄膜の余分な部分を除去する場合について説明したが、基板に残留するフォトレジストをアッシングする場合にも、この発明を適用することで、フォトレジストの除去をむらなく確実に、しかも除去されたフォトレジストを飛散させることなく行なうことができる。

この発明の第１の実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。 プラズマ発生器の拡大断面図。 基板の場案面に対するノズル孔の軸線の傾斜角度と、処理された基板の接触角との関係を示すグラフ。 この発明の第２の実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。 ポリイミド膜の不要な部分が除去された基板の説明図。

符号の説明

４…搬送手段、５…搬送ローラ、７…基板、１１…プラズマ発生器、１３…ノズル孔、１４…電極板、１６…プラズマ発生部、１７…気体供給管（気体供給手段）、２３…第１の排気ダクト（排気手段）、２４…第２の排気ダクト（排気手段）。

Claims (6)

1. プラズマによって生成される活性種で基板を処理する処理装置において、
   ノズル孔及びこのノズル孔と対向する部位にプラズマを発生させるプラズマ発生部を有し、前記基板の上方に前記基板の板面に対し前記ノズル孔の軸線を９０度よりも小さい角度で傾斜させて配置されるプラズマ発生器と、
   このプラズマ発生器のプラズマ発生部に気体を供給して活性種を生成し、この活性種を前記気体とともに前記ノズル孔から前記基板の板面に流出させる気体供給手段と
   を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
2. 前記ノズル孔の前記基板の板面に対する傾斜角度は７５度以上であることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
3. 前記基板は搬送手段によって所定方向に搬送されるとともに、前記プラズマ発生器のノズル孔は前記基板の搬送方向上流側に向かって気体を噴射するよう傾斜していることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
4. 前記プラズマ発生器のノズル孔から前記基板の板面に向かって噴射された気体を吸引排気する排気手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
5. 前記基板には薄膜が形成されており、前記ノズル孔から流出される活性種によって上記薄膜の不要な部分が除去されることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
6. プラズマによって生成された活性種で基板を処理する基板の処理方法において、
   前記プラズマを発生させる工程と、
   発生したプラズマ領域に気体を供給して活性種を生成し、この活性種を含む気体を前記基板の板面に対して９０度よりも小さな角度で傾斜させて供給する工程と
   を具備したことを特徴とする基板の処理方法。

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