JP2001015472A

JP2001015472A - 紫外光照射方法及び装置

Info

Publication number: JP2001015472A
Application number: JP11181713A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Jinbo; 洋介神保
Original assignee: Hoya Schott Corp
Current assignee: Hoya Candeo Optronics Corp
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】オゾン生成機などを必要とせず、紫外光のみ
によって有機物を極めて高効率に除去することができる
紫外光照射方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明は、被処理物の被処理面に対して
紫外光を照射してその洗浄又は改質を行うための紫外光
照射方法において、被処理物を外気から遮断された空間
内に配置する工程と、該空間内の酸素濃度を１％以上１
０％未満に制御する工程と、波長１７５ｎｍ以下の紫外
光を前記被処理物の被処理面に対し照射する工程とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板や液晶
ディスプレイ基板等の被処理物の処理面に対して、紫外
光を照射してその面に付着した有機物の洗浄又は改質を
行うための紫外光照射方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路や液晶ディスプレイを製造する
プロセスにおいては、これらの基板の洗浄が繰り返し行
われ、製造プロセスの多くの時間を占めている。特に、
一層の微細化が進行する集積回路の製造プロセスにおい
ては、その基板表面の汚染に対する許容レべルが益々厳
しくなってきている。この種の基板表面の汚染には各種
のものがあり、例えば集積回路製造プロセスにおいて
は、有機物、パーティクル（埃などの微粒子）、金属不
純物、自然酸化膜（ＳｉＯ₂）が洗浄の対象とされてい
る。

【０００３】現在、これら基板の洗浄方法としては、Ｒ
ＣＡクリーニングと一般的に呼ばれている化学薬液を用
いて行うウェット（湿式）洗浄方法が主流である。この
方法においては、各種汚染を除去するために、多数の薬
液を用いる。すなわち、ウェット洗浄方法では、硫酸過
酸化水素水により有機物除去を行い、アンモニア過酸化
水素水によりパーティクル（微粒子）除去を行い、塩酸
過酸化水素水により金属不純物除去を行い、希フッ酸溶
液により自然酸化膜除去を行い、更に最終段階として超
純水によりリンスを行い、これらの各段階を経ることに
よって基板洗浄が完了する。

【０００４】この様にウェット洗浄は、各汚染に対応し
た各種薬液を多く用い、これは製造プロセスの中で繰り
返し行われるため、薬液使用量は膨大なものになってい
る。今日では半導体基板の更なる大口径化が進められて
いるので、ウェット洗浄の薬液使用量は更に上昇するこ
とが今後予想される。ウェット洗浄においては、このよ
うに多くの薬液が用いられるので、使用後薬液の処理を
含めて膨大なコストが掛かり、また環境保全上の観点か
らは、このような薬液を使用しない洗浄が望まれてい
る。

【０００５】このような背景から、近年、ウェット洗浄
方法に代わるものとして、ドライ（乾式）方式の洗浄方
法が注目されている。ドライ洗浄方法では、従来のウェ
ット洗浄において除去できない集積バターンの微細な溝
や穴の汚染を除去でき、また一度除去した汚染物の再付
着が防止できるなどの利点がある。ドライ洗浄方法にお
いては、前記各種の汚染に対応するために、例えば、紫
外線励起塩素ガスによる金属不純物の除去、紫外線励起
弗素ガスによる自然酸化膜除去、紫外線照射とオゾンガ
スの併用による有機物除去などのそれぞれにおける要素
技術が検討されている。

【０００６】ドライ洗浄方法における有機物の除去は、
紫外線照射とオゾンガスを併用する方法が知られてい
る。この方法は、低圧水銀ランプからの放射光を用いて
基板表面の有機物分子結合を切断し、更にオゾンガスに
より切断した分子を酸化し飛散除去するものである。こ
のプロセスを以下に説明する。低圧水銀ランプの放射光
は、主に波長２５４ｎｍと１８６ｎｍのものであるか
ら、「オゾンの基礎と応用」（杉光英俊著、光琳、Ｐ２
５、平成８年出版）に示されるように、波長１７５〜２
４２ｎｍの光は酸素Ｏ₂を分離し、酸素原子を生成して
更に周囲の酸素分子と再結合し、オゾンＯ₃を発生させ
る。すなわち、

【０００７】Ｏ₂＋ｈν（λ＝１７５〜２５４ｎｍ）→
Ｏ（³Ｐ）＋Ｏ（³Ｐ）Ｏ（³Ｐ）＋Ｏ₂→Ｏ₃

【０００８】オゾンは波長２５４ｎｍ付近を頂点とし２
２０〜３００ｎｍに吸収帯を持つ。このため低圧水銀か
ら放射される波長２５４ｎｍの光は、生成されたオゾン
に吸収され、以下の反応を示す。

【０００９】Ｏ₃＋ｈν（λく３１０ｎｍ）→Ｏ（¹Ｄ）＋Ｏ₂

【００１０】ここで生成される励起状態酸素原子Ｏ（¹
Ｄ）とオゾンＯ₃の酸化力と、波長１８６ｎｍのフォト
ンエネルギーによる有機物結合切断の効果によって結
果、基板表面から有機物が除去されるものである。この
原理によれば、基板の洗浄効果を高めるためには、雰囲
気中のオゾン濃度をできるだけ高めることが望ましい。
しかしながら、低圧水銀ランプの放射光は波長２５４ｎ
ｍが主であり、波長１８６ｎｍの光強度は小さい。この
ため大気雰囲気に該ランプ光を照射してもオゾンの生成
量は十分でなく、実用的には外部にオゾン発生機（オゾ
ンジェネレータともいう）を設置して、ここからオゾン
ガスを導入して利用することが行われている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら極めて高
い清浄度が要求される集積回路用半導体基板において
は、オゾン発生機から微量に発生する汚染物が原因とな
り、洗浄前より有機物汚染状況が悪化してしまうことが
あり、実際の製造プロセスへの適合が難しいとされてい
る。

【００１２】従って本発明の目的は、オゾン生成機など
を必要とせず、紫外光のみによって有機物を極めて高効
率に除去することができる紫外光照射方法及び装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、被処理物の被処理面に対して紫外光を照射し
てその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法におい
て、以下の各工程を備える。すなわち本発明は、前記被
処理物を外気から遮断された空間内に配置する工程と、
前記空間内の酸素濃度を１％以上１０％未満に制御する
工程と、波長１７５ｎｍ以下の紫外光を前記被処理物の
被処理面に対し照射する工程とを備えて構成される。

【００１４】ここで、前記波長１７５ｎｍ以下の紫外光
を照射する光源としては、例えば、アルゴンを封入した
誘電体バリア放電ランプ（波長１２６ｎｍ、以下、アル
ゴンエキシマランプという）、クリプトンを封入した誘
電体バリア放電ランプ（波長１４６ｎｍ、以下、クリプ
トンエキシマランプという）、又はキセノンを封入した
誘電体バリア放電ランプ（波長１７２ｎｍ、以下、キセ
ノンエキシマランプという）の何れかを用いることがで
きる。

【００１５】前述の「オゾンの基礎と応用」に示される
ように、酸素は波長１３０〜１７５ｎｍの光に大きな吸
収を持ち、この範囲の光を吸収した酸素Ｏ₂は直ちに基
底状態の酸素原子Ｏ（³Ｐ）、励起状態の酸素原子Ｏ（¹
Ｄ）に解離する。すなわち、

【００１６】Ｏ₂＋ｈν（１３０〜１７５ｎｍ）→Ｏ（¹
Ｄ）＋Ｏ（³Ｐ）

【００１７】前記反応によって生成される励起酸素原子
Ｏ（¹Ｄ）はオゾンＯ₃より酸化力が強い。しかし、更に
先に示した通り、従来の低圧水銀ランプを用いた場合に
は、励起酸素原子の生成は反応式の通り二次的な反応
で、被処理物表面の有機物酸化にはオゾンが主となって
おり、励起酸素原子の効力は副次的に利用されているに
過ぎない。一方で、波長１３０〜１７５ｎｍの光を利用
する本発明に係る方法においては、酸素分子Ｏ₂から直
接的に強力な酸化力を有する励起酸素原子Ｏ（¹Ｄ）が
生成され、オゾンは、酸化力がさほど高くない基底状態
酸素原子Ｏ（³Ｐ）と酸素分子Ｏ₂の再結合により副次的
に生成されるほどである。

【００１８】次に、光による基板表面の有機物結合切断
の点から比較を行う。光のフォトンエネルギーは以下の
式で求めることができる。

【００１９】

【式１】ここでプランク定数ｈ＝４．１４ｘ１０^-15［ｅＶ／
ｓ］、真空中の光速ｃ＝３×１０⁸［ｍ／ｓ］である。

【００２０】この式より、低圧水銀ランプの放射波長１
８６ｎｍのフォトンエネルギーは６．７［ｅＶ］であ
る。これに対し、アルゴンエキシマランプは９．９［ｅ
Ｖ］、クリプトンエキシマランプは８．５［ｅＶ］、キ
セノンエキシマランプは７．２［ｅＶ］のフォトンエネ
ルギーを有しており、このことから有機物結合切断にお
いても、洗浄及び改質効果が高いことが明らかである。

【００２１】発明者は更に、より高効率に被処理物の洗
浄及び改質を行うためには、被処理物が設置される雰囲
気中の酸素濃度を適性に制御することが重要であること
を見出した。

【００２２】真空紫外光を用いることによって、酸素分
子Ｏ₂の吸収を利用し直接的に励起状態酸素原子Ｏ
（¹Ｄ）を生成することが低圧水銀ランプを利用した
方法に比較して、洗浄又は改質の効率がよいことは前述
した通りであるが、その吸収率は真空紫外光の光源から
の距離に依存する。すなわち、吸収による光の減衰は、
一般的に以下の式で表される。

【００２３】

【式２】

【００２４】ここで、Ｉは距離ｄにおける光の強度、Ｉ
₀は距離がゼロの場合の光の強度、αは吸収係数であ
る。上式は、光が距離ｄに従って指数関数的に減衰する
ことを示し、これにより距離ｄが短いほど光強度が強い
ことがわかる。しかしながら、真空紫外光と被処理物表
面との間の距離には、装置の構造上、制限があることは
明らかであり、従って光を有効に被処理面に到達させ、
かつ該被処理面において有効に励起状態酸素原子を生成
する別の方法が不可欠である。

【００２５】このような観点から発明者は、被処理物の
被処理面に照射する真空紫外光の強度と被処理面におけ
る励起状態酸素原子の生成を最も高効率に行うために
は、被処理物を設置する空間内の酸素濃度を、１％以上
１０％未満、より好ましくは３％以上８％未満に制御す
れば良いことを見出した。

【００２６】この場合、前記空間内に、酸素と窒素の混
合ガスを充填することにより、容易に前記酸素濃度を確
保することができる。すなわち、好適には、酸素ガス流
量／（酸素ガス流量＋窒素ガス流量）×１００で表され
る酸素濃度が、１〜１０％の混合気体を、前記被処理物
が設置される空間内に導入する。

【００２７】また、発明者は別の観点から、被処理物の
被処理面に照射する真空紫外光の強度と被処理面におけ
る励起状態酸素原子の生成を高効率に行う方法を検討し
た結果、前記空間内の酸素濃度を５０％以下とし、真空
紫外光と前記被処理物の被処理面の距離を５ｍｍ以下、
より好ましくは３ｍｍ以下に保つことが好ましいことを
見出した。

【００２８】本発明はまた、被処理物の被処理面に対し
て紫外光を照射してその洗浄又は改質を行うための紫外
光照射装置に関する。本発明の紫外光照射装置は、外気
から遮断された空間を形成する筐体と、波長１７５ｎｍ
以下の紫外光を前記空間内に向けて発光する誘電体バリ
ア放電ランプと、前記空間内において前記被処理物を、
その被処理面が前記誘電体バリア放電ランプからの紫外
光を受けるように保持する保持手段と、前記空間内の酸
素濃度を１％以上１０％未満、好ましくは３％以上８％
未満に制御する酸素濃度制御手段とを備える。

【００２９】この場合に、前記保持手段は、前記被処理
物の被処理面と前記誘電体バリア放電ランプの発光面と
の距離を５ｍｍ以下の任意の距離に変えられるように、
前記被処理物を保持することが好ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図示した一実施形態に基い
て本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る真空紫
外光照射装置の概略構成を示す正面図である。図に示す
ように真空紫外光照射装置１０は、該装置によって洗浄
処理される基板１９を設置する処理室１５及び各種機構
部品の設置された機構室１６を備える筐体１０ａ有す
る。筐体１０ａは、主としてステンレススティール製で
あり、腐食などが起こらないように考慮されている。

【００３１】真空紫外光照射装置１０は、筐体１０ａの
上部に、キセノンエキシマランプ１１を内部に備えたラ
ンプハウス１２を有する。エキシマランプ１１は、合成
石英ガラス製の二重管の内部にキセノンガスを封入した
ものであり、管の内側から外側にかけて１〜１０ｋＶの
高電圧を印加することにより内部に封入したガス特有の
波長の光を放射することが可能なものである。

【００３２】ランプハウス１２の内部は、空気中の酸素
による光減衰を最小限にするため、光吸収の少ない純度
９９．９％以上の窒素ガスで置換されている。またラン
プハウス１２内には、キセノンエキシマランプ１１から
の光を有効に利用すべく反射ミラー１３が設けられてい
る。反射ミラー１３は、アルミニウム製であり反射率を
高めるためにその内周面は研磨されている。更に経時的
な反射率劣化を妨げるために、該研磨面にフッ化マグネ
シウムなどを蒸着することが好ましい。

【００３３】ランプハウス１２からの真空紫外光は、光
透過率の高い合成石英ガラス製の光取り出し窓１４で隔
てられた処理室１５へ放射される。本実施形態において
は、エキシマランプとして波長１７２ｎｍの光放射が可
能なキセノンエキシマランプ１１を用いているが、より
短波長の光放射が可能なランプを用いる場合には、光取
り出し窓にはフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、
又はフッ化リチウムなどの結晶材を用いることが光透過
率の点から好ましい。

【００３４】処理室１５は、ガスケット及びＯリングな
どで密閉されており、筐体１０ａの外及び機構室１６内
に、処理室１５内に充填したガスが漏れ出すことは無い
ように設計されている。このため、生成されるオゾンな
どによる人体への影響や酸化力の強いガスによる機構部
品への悪影響といった問題が回避される。

【００３５】機構室１６には、昇降装置１７が設置さ
れ、その昇降テーブル１８は、前記処理室１５内に位置
される。この昇降テーブル１８上に、洗浄又は改質処理
を行なう基板１９が置かれる。昇降装置１７によって、
その昇降テーブル１８上の基板１９は、ランプハウス１
２に対し接離可能にされ、これによって光り取り出し窓
１４と基板１９の表面との間の距離は、少なくとも３ｍ
ｍ〜５ｍｍに調整することができる。

【００３６】本装置によって洗浄又は改質処理を行う基
板１９は、主に集積回路製造用半導体ウエーハであリ、
Ｓｉ又はＧａＡｓなどの化合物半導体である。半導体ウ
エーハは、製造プロセス経過で各種状態が異なるが（例
えば、裸ウエーハ、酸化膜や金属膜を施したウエーハな
ど）、本発明に係る装置は、ウエーハの状態に拘わらず
それらの洗浄が可能である。また液晶ディスプレイ用ガ
ラス基板の洗浄にも本発明を用いることができる。

【００３７】本発明において、基板１９を設置した前記
処理室１５内は、基板１９の洗浄又は改質を行うに際
し、所定の酸素濃度に制御される。本実施形態におい
て、処理室１５内の酸素濃度は、酸素ガスと窒素ガスの
混合ガスにおいて両者の流量比を変化させることで制御
を行う。これらのガスの流量比は、その酸素濃度が、１
％以上１０％未満、より好ましくは３％以上８％未満に
なるように制御される。この詳細については後述する。
この場合に、酸素ガス、室素ガスとも純度９９．９％以
上の高純度のものを用いることが好ましい。

【００３８】すなわち、酸素ガス、窒素ガスは、図示し
ないボンベなどの供給源から、それぞれマスフローコン
トローラ２０、２１に導入され、ここで流量制御され
る。各マスフローコントローラ２０、２１にて流量制御
された酸素ガス及び窒素ガスは、集合マニホールド２２
にて混合され、フローパイプ２３を通し、処理室１５内
へ導入される。フローパイプ２３は、集合マニホールド
２２で混合されたガスを処理室１５内に均一に供給する
よう設計されている。フローパイプ２３の具体的な構成
については後述する。

【００３９】本真空紫外光照射装置１０は、またオゾン
分解触媒２４及び真空ポンプ２５を備える。オゾン分解
触媒２４は、処理室１５内で前記混合ガスにて置換され
真空紫外照射と共に生成されたオゾンガスを、分解処理
する。オゾン分解触媒２４として、例えば、神戸製鋼所
製アクトカタリスを用いることができる。真空ポンプ２
５は、真空紫外光照射処理後に処理室１５内のオゾンガ
スを強制排気する際に使用される。真空ポンプ２５の駆
動により、処理室１５内のオゾンガスは、オゾン分解触
媒２４へ吸引され、ここで分解処理された後に、筐体外
へ排気される。なお、洗浄及び改質処理において発生す
る励起状態酸素原子は極めて寿命が短いため、筐体外に
排出されることはなく安全である。

【００４０】図２は、処理室１５内へ前記混合ガスを導
入するために用いられるフローパイプ２３の一実施形態
を示しており、同図（Ａ）はその正面図、同図（Ｂ）は
その側面図である。これら図には、基板１９が共に示さ
れており、基板１９に対するフローパイプ２３の相対的
配置が明らかにされている。本実施形態において、フロ
ーパイプ２３は、円筒状パイプの長手方向に沿って、そ
の側面側に所定間隔で排気孔２４ａを形成して構成され
る。集合マニホールド２２からの混合ガスは、その両端
に設けられたガス導入口２６からパイプ内へ導かれ、各
排気孔２４ａから処理室１５内へ吹き出される。これに
よって、基板１９の表面に均一に混合ガスを供給できる
ようになり、処理室１５内のガス置換が効率化される。
一つの実施例で、直径５ｍｍのステンレス製シームレス
パイプに直径１ｍｍ径の排気孔２４ａを１０ｍｍ間隔で
開けたものをフローパイプ２３として用いた。もっとも
当業者は、本発明において採用可能なフローパイプが前
記構造のものに限定されないことを理解するであろう。
例えば、前記多数の排気孔２４ａに代えて、パイプの長
手方向に沿ってスリットを形成し、ここから混合ガスの
供給を行う構造のものとしても良いし、更に他の既存の
混合ガスの供給方法を用いても良い。

【００４１】次に、前記真空紫外光照射装置１０を用い
て基板１９の有機物洗浄を行う方法について説明する。
説明に際し、前記図１と共に図３を参照する。図３は、
本発明に係る紫外光照射方法の各手順を示すフローチャ
ートである。最初の工程で、処理室１５内の昇降テーブ
ル１８上に、有機物洗浄を行う対象の基板１９を設置す
る（３０１）。基板１９の設置に際しては、図示しない
ハンドラその他の移送手段を用いて、処理室１５内へ基
板１９を搬入し、昇降テーブル１８上へ受け渡すことが
できる。基板１９の搬入後、処理室１５は外部から密閉
される。昇降装置１７を起動してその昇降テーブル１８
を上昇させ、基板１９とランプハウス１２の距離ＷＤ
が、所定の距離になるように調整する（３０２）。好ま
しい実施の態様において、距離ＷＤは５ｍｍ以下、より
好ましくは３ｍｍ以下に調整される。

【００４２】次に、処理室１５内の酸素濃度を所定の値
に調整する（３０３）。すなわち、マスフローコントロ
ーラ２０、２１に酸素ガス及び窒素ガスを導入し、ここ
でそれらの流量を制御する。流量制御された酸素ガス及
び窒素ガスは、集合マニホールド２２にて混合され、フ
ローパイプ２３を通し、処理室１５内へ導入される。好
ましい実施形態において、処理室１５内の酸素濃度は１
％以上１０％未満、より好ましくは３％以上８％未満に
調整される。処理室内の酸素濃度が所定の値に達したと
ころで、キセノンエキシマランプ１１により真空紫外光
を基板１９へ所定時間照射し、その有機物洗浄を行う
（３０４）。

【００４３】キセノンエキシマランプにより発光される
波長１７２ｎｍの紫外光は、前述のように、処理室１５
内の酸素Ｏ₂を、基底状態の酸素原子Ｏ（³Ｐ）、励起状
態の酸素原子Ｏ（¹Ｄ）に解離する。ここで生成される
励起酸素原子Ｏ（¹Ｄ）はオゾンＯ₃より酸化力が強い。
また、基底状態酸素原子Ｏ（³Ｐ）と酸素分子Ｏ₂の再結
合により副次的にオゾンＯ₃が生成され、この生成され
たオゾンＯ₃もまた、真空紫外光によって解離され、励
起酸素原子Ｏ（¹Ｄ）を生成する。更に、波長１７２ｎ
ｍの光のフォトンエネルギーは約７．２ｅＶであり、多
くの有機物の結合エネルギーより大きい。このため、有
機物化合物の化学結合を容易に切断し、この有機物に前
記生成した活性酸素種が反応し、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏなどの揮
発性酸化物を生成し、揮発除去する。

【００４４】所定時間経過後、キセノンエキシマランプ
１１による真空紫外光の照射を終了し、処理室１５内の
オゾンガスを分解除去する（３０５）。すなわち、真空
ポンプ２５により処理室１５内のオゾンを吸引し、オゾ
ン分解触媒２４へ導入し、ここでオゾン分解を行って、
装置外へ排気する。以上の各工程を経て基板１９は、洗
浄処理され、次の処理工程に引き渡される。

【００４５】

【実施例】発明者は、前記真空紫外光照射装置１０を用
いて半導体ウエーハの有機物洗浄を行う際の、処理室内
の酸素濃度及び半導体ウエーハとランプハウスとの距離
（以下、ＷＤ）について検討した。その結果、処理室内
の酸素濃度を１％以上１０％未満、より好ましくは３％
以上８％未満に制御することによって、高度な洗浄効果
が得られることを見出した。また、前記空間内の酸素濃
度を５０％以下とし、真空紫外光と前記被処理物の被処
理面の距離を５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下に
保つことによっても、同様に高度な洗浄効果が得られる
ことを見出した。以下、実施例に基くこれらの検討結果
について説明する。

【００４６】実施例では、シリコン上の自然酸化膜が除
去された裸ウエーハを処理の対象とした。また、ウエー
ハ表面の洗浄度評価は、有機物評価方法として一般的な
接触角測定法を用いた。自然酸化膜のない裸ウエーハの
表面は疎水性であり、接触角の測定を行うと高い値を示
す。真空紫外光照射によってウエーハ表面は酸化されＳ
ｉＯ₂膜が形成される。この膜は親水性であり接触角は
小さい値である。このため接触角を測定することにより
ＳｉＯ₂膜の生成進行具合、つまり酸北速度の評価が行
える。本実施例の場合は、疎水性表面のＳｉＯ₂を導入
し、これを親水性にしていることから、この処理は表面
改質であるといえるが、有機物洗浄においても本発明の
効果は全く同様に評価されることは、当業者には理解さ
れるであろう。

【００４７】処理室１５内の酸素濃度を制御するため
に、酸素ガスと窒素ガスを用い、両者の合計流量が２０
リットル／ｍｉｎになるようマスフローコントローラ２
０、２１を制御した。酸素濃度は、以下より求めた。

【００４８】酸素濃度＝酸素流量／（酸素流量＋窒素流量）×１００

【００４９】例えば、酸素流量０．５リットル／ｍｉ
ｎ、窒素流量１９．５リットル／ｍｉｎの時、前記計算
式より酸素濃度は２．５％と求めた。このように合計流
量を２０リットル／ｍｉｎとし、酸素濃度を０％付近か
ら１００％付近まで変化させ、その混合ガスを導入する
ことにより処理室内を各酸素濃度に制御した。処理室の
体積は約１０リットルである。

【００５０】各酸素濃度において、半導体ウエーハにキ
セノンエキシマランプ１１からの真空紫外光を照射し洗
浄を行った。半導体ウエーハヘの真空紫外光照射時間は
０秒から３０秒程度まで変化させ、各条件で洗浄後にウ
エーハヘ純水を１滴滴下し、その接触角を測定した。ま
た、半導体ウエーハ表面とランプハウス１２間の距離Ｗ
Ｄは、３ｍｍ、４ｍｍ及び５ｍｍの３種類を採用した。
この条件で、処理室１５内を各酸素濃度に制御し、各々
真空紫外光照射時間に対する接触角の値を測定した。

【００５１】前記方法にて求められた結果から、次にこ
の真空紫外光照射時間に対する接触角の値の関係を以下
の式で回帰した。

【００５２】

【式３】

【００５３】ここでｃはｔ秒間の真空紫外光照射後の接
触角、ｃ0は照射前（未洗浄時）の接触角である。ここ
で求めたαを洗浄能力を表す係数とし、各酸素濃度にお
けるαの値を求めたものを、図４に示す。図においてＷ
Ｄは、ランプハウスから半導体ウエーハ表面間の距離を
示す。

【００５４】大気中の酸素濃度は２０％ほどである。図
において酸素濃度２０％付近では、ＷＤが３ｍｍでは洗
浄能力係数が０．３４、ＷＤが５ｍｍでは０．１であっ
た。これに対し酸素濃度１〜１０％、特に５〜８％の範
囲で洗浄能力係数は非常に高く、ＷＤが３ｍｍの時に
０．４７であり、ＷＤが５ｍｍの時に０．１８であっ
た。また、酸素濃度が０％ではウエーハ表面間に照射さ
れる真空紫外光の光強度は最も高いが、励起状態酸素原
子が生成されないために洗浄能力はゼロに近い。

【００５５】ここでいう洗浄能力係数はその導出方法か
らもわかる通り、洗浄及び改質の時間的な効率を表すも
のであり、洗浄能力係数は実際の洗浄時間と直線的な関
係にあるものである。これらの結果から基板設置雰囲気
の酸素濃度を１〜１０％に制御することによって大気中
での洗浄方法よりも約１．４倍の速度で洗浄又は改質が
行えることが明らかになった。

【００５６】また、従来からＷＤが小さくなればその洗
浄能力が指数的に向上することが知られているが、図４
の結果から、酸素濃度が５０％以下においては、ＷＤが
５ｍｍ以下の範囲で、該指数比率を超えて向上すること
が見出された。

【００５７】以上、本発明の一実施形態及び実施例を図
面に沿って説明した。しかしながら本発明は前記実施形
態及び実施例に示した事項に限定されず、特許請求の範
囲の記載に基いてその変更、改良等が可能であることは
明らかである。前記実施形態においては、混合ガスを作
成するために窒素ガスを用いたが、窒素ガス以外にもア
ルゴンガス、へリウムガスなどを用いることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体ウ
エーハなどの被処理物を設置する雰囲気の酸素濃度を１
〜１０％に制御して、真空紫外光を照射することによ
り、大気中での照射処理に比べて高効率に洗浄及び改質
をドライ方式で行うことが可能になる。本発明に係る方
法によれば、極めて高効率に被処理物の洗浄及び改質が
行えるので、オゾン生成機を必要とせず、該使用による
汚染が回避される。

【００５９】また、前記雰囲気の酸素濃度を５０％以下
に制御し、真空紫外光を被処理物に対し５ｍｍ以下の距
離で照射することによっても、大気中での照射処理に比
べて極めて高効率に洗浄及び改質をドライ方式で行うこ
とが可能になる。前記洗浄及び改質の効率化は、処理さ
れる半導体ウエーハなどを組み込む半導体装置や液晶デ
ィスプレイのコストの削減に寄与する。

【００６０】前記洗浄及び改質の効率を改善するため
に、本発明の方法では、被処理物を設置する雰囲気の酸
素濃度を調整し、また光源と被処理物との間の距離を調
整すれば足りるので、その実現が極めて容易であり、追
加的な設備及びこれに伴うコストや労力が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る真空紫外光照射装置
の概略構成を示す正面図である。

【図２】処理室内へ混合ガスを導入するためのフローパ
イプの一実施形態を示しており、同図（Ａ）はその正面
図、同図（Ｂ）はその側面図である。

【図３】本発明に係る紫外光照射方法の各手順を示すフ
ローチャートである。

【図４】洗浄能力係数と酸素濃度との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１０真空紫外光照射装置１０ａ筐体１１キセノンエキシマランプ１２ランプハウス１３反射ミラー１４光り取り出し窓１５処理室１６機構室１７昇降装置１８昇降テーブル１９基板２０、２１マスフローコントローラ２２集合マニホールド２３フローパイプ２４オゾン分解触媒２４ａ排気孔２５真空ポンプ２６ガス導入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物の被処理面に対して紫外光を照
射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法に
おいて、前記被処理物を外気から遮断された空間内に配置する工
程と、前記空間内の酸素濃度を１％以上１０％未満に制御する
工程と、波長１７５ｎｍ以下の紫外光を前記被処理物の被処理面
に対し照射する工程と、を備えた紫外光照射方法。
【請求項２】被処理物の被処理面に対して紫外光を照
射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法に
おいて、前記被処理物を外気から遮断された空間内に配置する工
程と、前記空間内の酸素濃度を５０％以下に制御する工程と、波長１７５ｎｍ以下の紫外光を前記被処理物の被処理面
に対し５ｍｍ以下の距離で照射する工程と、を備えた紫
外光照射方法。
【請求項３】被処理物の被処理面に対して紫外光を照
射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法に
おいて、前記被処理物を外気から遮断された空間内に配置する工
程と、前記空間内の酸素濃度を１％以上１０％未満に制御する
工程と、波長１７５ｎｍ以下の紫外光を前記被処理物の被処理面
に対し５ｍｍ以下の距離で照射する工程と、を備えた紫
外光照射方法。
【請求項４】前記酸素濃度を制御する工程において、
前記空間内の酸素濃度を３％以上８％未満に制御する請
求項１又は３記載の紫外光照射方法。
【請求項５】前記酸素濃度を制御する工程において、
前記空間内に酸素と窒素の混合ガスを充填することによ
り、前記空間内を所定の酸素濃度に制御する請求項１、
２、３又は４記載の紫外光照射方法。
【請求項６】前記紫外光を照射する工程において、前
記紫外光を前記被処理物の被処理面に対し３ｍｍ以下の
距離で照射する請求項２、３、４又は５記載の紫外光照
射方法。
【請求項７】前記紫外光が、誘電体バリア放電ランプ
によって生成されるものである請求項１、２、３、４、
５又は６記載の紫外光照射方法。
【請求項８】被処理物の被処理面に対して紫外光を照
射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射装置に
おいて、外気から遮断された空間を形成する筐体と、波長１７５ｎｍ以下の紫外光を前記空間内に向けて発光
する誘電体バリア放電ランプと、前記空間内において前記被処理物を、その被処理面が前
記誘電体バリア放電ランプからの紫外光を受けるように
保持する保持手段と、前記空間内の酸素濃度を１％以上１０％未満に制御する
酸素濃度制御手段と、を備えた紫外光照射装置。
【請求項９】前記酸素濃度制御手段が、前記空間内の
酸素濃度を３％以上８％未満に制御するものである請求
項８記載の紫外光照射装置。
【請求項１０】前記酸素濃度制御手段が、前記空間内
に酸素と窒素の混合ガスを充填することにより、前記空
間内を所定の酸素濃度に制御するものである請求項８又
は９記載の紫外光照射装置。
【請求項１１】前記保持手段は、前記被処理物の被処
理面と前記誘電体バリア放電ランプの発光面との距離を
５ｍｍ以下の任意の距離に変えられるように、前記被処
理物を保持する請求項７、８、９又は１０記載の紫外光
照射装置。