JP2001113163A - 紫外光照射装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
てその処理を行うための紫外光照射装置及び方法におい
て、その処理の効率を向上し、処理時間を短くする。 【解決手段】 本発明の紫外光照射装置10は、被加工
物Tを大気中で支承する基台13と、波長175nm以
下の真空紫外光を、被加工物Tの被加工面に照射するた
めの紫外光照射光源11と、被加工物Tの被加工面上方
の大気中の空間に、不活性ガス、好ましくは窒素、ヘリ
ウム又はアルゴンの何れかを流入させる不活性ガス流入
手段22を備える。本発明に従えば、前記空間には不活
性ガスが流入され、これによって紫外光照射光源と被加
工物の面との間の酸素濃度が下げられ、紫外光の光吸収
が軽減される。
Description
ェーハや液晶ディスプレイ製造用基板などの被加工物の
表面に対して、真空紫外光を照射し、該表面の処理、す
なわち表面に付着した有機物を酸化除去し、該表面を直
接酸化し、また該表面を改質するための紫外光照射装置
及び方法に関する。
ディスプレイの製造などにおける洗浄工程の一部に、紫
外線照射を利用した洗浄方法が検討或いは利用されてい
る。この方法は低圧水銀ランプを光源とするものが主流
となっている。低圧水銀ランプは、主に波長186nm
と254nmにスペクトルをもつ放電ランプである。
ランプ光を照射することにより、酸素分子O2は酸素原
子O(3P)に分離する。 O2+hν(λ=175〜254nm)→O(3P)+O
(3P)
まだ分離していない酸素分子O2と結合しオゾンO3を生
成する。 O(3P)+O2→O3
220〜300nmに吸収帯を持つ。そのため低圧水銀
ランプから放射される波長254nmの光を受けたO3
は該光を吸収し、励起状態酸素原子O(1D)と酸素分
子O2に分離する。 O3+hν(λ=220〜300nm)→O(1D)+O
2
ーは6.7eVであるのに対し、代表的な有機物中の結
合であるC−H結合のエネルギーは3.5eV、C−O
結合エネルギーは3.3eVと、186nm光のフォト
ンエネルギーより小さい。したがって該光を有機化合物
に照射することによって化学結合を切断し、さらに前記
プロセスで生成されたオゾンや活性酸素種の酸化力によ
って飛散除去させるものである。また有機物が存在しな
い清浄表面に対し、前記方法を用いると、表面にOH基
などの親水基が導入され、被加工物表面が親水化され
る。これは成膜前に行うことにより膜の密着性を向上す
るためなどに用いられている。
低圧水銀ランプに代わり、より短波長の光を放射するこ
とが可能なキセノンなどを封入したエキシマランプを用
いた洗浄又は改質方法の検討がされ始めている。
封入した石英ガラス管に数kVの交流高電圧を印加して
バリア放電を起こし、管内に生成されたプラズマによっ
てキセノンガス分子を励起結合、即ちエキシマ(exc
imer状態)とし、その状態から基底状態に戻る過程
で放出される光を利用するものである。キセノンガスを
封入したランプの場合、放射光は172nm(半値幅約
14nm)である。
eVと低圧水銀ランプの6.7eVより高く、化学結合
切断はより効率良くなる。キセノンエキシマランプの放
射光には220〜300nmの光は殆ど含まれていない
ため、オゾンを分解し励起状態活性酸素を生成すること
ができないが、175nmより短い波長の光を酸素分子
O2に照射すると直接的に励起状態酸素原子O(1D)を
生成することが出来る。 O2+hν(〜175nm)→O(1D)+O(3P)
た方法は、低圧水銀ランプを用いた方法に比ベフォトン
エネルギーが高いこと、直接的に酸化力の高い励起状態
酸素原子を生成できること、また低圧水銀ランプの放射
光は186nm、254nmやその他スペクトルを持つ
のに対し、キセノンエキシマランプの放射光は172n
mの準単一波長であり入力エネルギー(消費電力)に対
する波長200nm以下である真空紫外光の取り出し
(変換)効率が高いこと、など多くの利点を持ち、実際
の洗浄効率も高くなる。
法はUV/O3処理と呼ばれるが、UV/O3処理は通
常、大気中に設置した被加工物に対して行う。UV/O
3処理の効率は一般的に被加工物への照射UV光強度が
高いほどよく、また処理雰囲気中のオゾン濃度が高いほ
どよい。特に低圧水銀ランプを用いる方法では前述した
ように186nmの照射がオゾン生成に重要となるが、
低圧水銀ランプの放射光は186nmより254nmの
方が非常に強く、生成されるオゾン濃度はさほど高くな
らない。このため実用的には外部からオゾン発生器(オ
ゾンジェネレータ)で生成したオゾンを処理雰囲気に導
入するなどしている。
プロセスなどにおいては処理の短時間化が非常に重要視
され、UV/O3処理にも、より短時間で処理できる方
法が検討されている。最も一般的な方法は基板温度を高
める方法である。「オゾン利用の理論と実際」(リアラ
イズ社、平成元年発行、P.309, ISBN:4-947655-29-1)
に被加工物温度によるUV/O3処理効率の影響が示さ
れている。これによれば、被加工物温度が100度の場
合、30度に比べて5倍程度有機物除去速度が速くなっ
ている。
処理において処理雰囲気中に水蒸気を添加することによ
り酸化速度を速める方法が、「PreoxidationUV Treatme
nt of Silicon Wafers」(J.Electrochem.Soc, Vol.13
4, No.8, 1987, P.2052, J.Ruzyllo, G.T.Duranko, A.
M.Hoff共著)に示されている。この方法によると65度
に温められた純水の入った瓶に酸素ガスを導入してバブ
リングさせて水蒸気を発生させ、その水蒸気を処理雰囲
気に添加することによって、酸化速度が速まることが明
らかにされている。
を速める方法は各種検討されているが、市場では更に短
時間で処理を実現することが可能な紫外光照射装置及び
方法の開発が望まれている。
して紫外光を照射してその処理を行うための紫外光照射
装置及び方法において、その処理の効率を更に向上し、
その処理時間を短くすることにある。
成によって前記目的を達成することにある。
本発明は、被加工物の被加工面に対して紫外光を照射し
てその処理を行うための紫外光照射装置において、前記
被加工物を大気中で支承する基台と、波長175nm以
下の真空紫外光を、前記被加工物の被加工面に照射する
ための紫外光照射光源と、前記被加工物の被加工面上方
の大気中の空間に、不活性ガス、好ましくは窒素、ヘリ
ウム又はアルゴンの何れかを流入させる不活性ガス流入
手段とを備えて構成される。
した有機物を酸化除去し、該表面を直接酸化し、また該
表面を改質することを含む。
蒸気と混合して前記空間に流入させることが好ましい。
るように、酸素は波長130〜175nmの光を強く吸
収し、その光を吸収した酸素分子O2は直接的に基底状
態の酸素原子O(3P)と励起状態酸素原子O(1D)に
分離する。すなわち、 O2+hν(130〜175nm)→O(1D)+O(3
P)
O(1D)はオゾンO3よりも酸化力が強く、洗浄・改質
・酸化を効率よく行うことができる。また、UV/O3
処理はO3や励起状態酸素原子などの活性酸素種による
酸化と光源からの紫外光照射による化合物分解の相乗効
果であるため、被加工物表面に紫外光が照射されること
が必須となる。
ことから、紫外光源からの距離が長くなるに従って紫外
光強度は弱くなる。このため紫外光照射光源と被加工物
間の距離はできるだけ小さいことが望ましい。一方で、
紫外光照射装置においてはその構造上、紫外光照射光源
と被加工物間には一定以上の隙間(実用上、3〜5m
m)が必要となる。
が流入され、これによって紫外光照射光源と被加工物の
面との間の酸素濃度が下げられ、紫外光の光吸収が軽減
される。
記空間に流入することによって、酸化力の強いOH‐が
生成され、UV/O3処理の効果はさらに向上する。す
なわち、水蒸気H2Oは紫外光を照射することにより、
以下の反応式よリH+とOH-を生成する。 H2O+hν→H++OH-
良い酸化処理が可能である。また、水蒸気H2Oは真空
紫外光を強く吸収するため、不活性ガスと適切な割合で
混合し基板表面に紫外光が照射されるようにする。
キセノンエキシマランプ(発光波長172nm)、クリ
プトンエキシマランプ(発光波長146nm)、アルゴ
ンエキシマランプ(発光波長126nm)又はフッ素エ
キシマランプ(発光波長157nm)の何れかであって
良く、更に誘電体バリア放電、高周波放電、マイクロ波
又は電子ビームの何れかを励起源とするエキシマランプ
であって良い。
手段は、前記紫外光照射光源に沿う方向に延びるガス通
路と、前記ガス通路内に前記不活性ガスを供給する不活
性ガス供給源と、前記ガス通路に連通して該ガス通路内
に導かれた不活性ガスを、前記空間に排出する前記ガス
通路に沿って設けられた1又は複数の排気孔とを備えて
構成することが好ましい。
1又は複数の排気孔が、前記紫外光照射光源による紫外
光の照射範囲の両側に設置されることが好ましい。
排気孔は、、前記紫外光照射光源の筐体に形成すること
ができるし、また前記紫外光照射光源と前記基台の間に
設置された管体に形成することができる。
記1又は複数の排気孔は、前記ガス通路に沿う方向にお
ける単位長さ当りの該複数の排気孔からの前記不活性ガ
スの排出量が略一定となるよう、相互の間隔、大きさ又
は形状を調整することが好ましい。
が、前記紫外光照射光源による紫外光の照射範囲内で移
動するように、前記基台を回転させる回転手段、又は前
記紫外光照射光源による紫外光の照射範囲を横切るよう
に、前記基台を直線移動させる移動手段を備えて構成す
ることができる。
て紫外光を照射してその処理を行うための紫外光照射方
法に関する。本発明の方法は、前記被加工物を大気中で
支承する工程と、前記被加工物の被加工面上方の大気中
の空間に、不活性ガスを流入させる工程と、波長175
nm以下の真空紫外光を、前記被加工物の被加工面に照
射する工程とを備えて構成される。
蒸気と混合して前記空間に流入させることが好ましい。
本発明を詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に
係る紫外光照射装置の概略構成を示す図である。本実施
形態に係る紫外光照射装置10は、真空紫外光源として
のキセノンエキシマランプ11を備えたランプハウジン
グ12と、被加工物Tを保持するテーブル13と、この
被加工物を保持したテーブル13を回転させるモータス
テージ14を備える。紫外光照射装置10によって洗浄
又は改質される被加工物Tは、例えば、集積回路製造用
のシリコンウェーハ基板、レーザダイオードやLED製
造用のガリウム砒素など化合物半導体シリコンウェーハ
基板、液晶ディスプレイ製造用或いはプラズマディスプ
レイパネル製造用などフラットパネルディスプレイ製造
用のガラス基板である。これら基板は、各製造工程経過
により状態が異なっており、シリコン、ガラスなど裸の
状態、酸化膜、レジスト、カラーフィルタ、透明導電
膜、金属膜など各種膜を施した状態など各様である。本
発明に係る紫外光照射装置10は、これら各状態におけ
る被加工物の表面の洗浄又は改質において用いることが
できる。
ンエキシマランプ11は、合成石英ガラスからなる管を
二重に重ね、両端を封じて、この空隙にキセノンを主と
する放電ガス15を封入して構成される。内管の内側
は、純水などの冷却媒体16を流入して冷却する。この
二重管の内外面には、キセノンガス(波長172nm)
を封入した合成石英ガラス管壁を挟んで、金属電極17
が取り付けられる。電源18より両電極17間に1〜1
0kVの電圧を印加することによって、プラズマ放電を
発生させて内部のガスを励起し、封入ガス特有の波長の
光19を放射する。本発明の実施に際しては、エキシマ
ランプ11は、前記キセノンガスを封入するのに代え
て、クリプトン(146nm)、アルゴン(126n
m)、フッ素(157nm)ガスを封入したものを用い
ても良い。また、その励起方法も、高電圧を印加する誘
電体バリア放電励起以外に、高周波放電励起、マイクロ
波励起、電子ビーム励起などの方法を用いることができ
る。
エキシマランプ11から放射される真空紫外光を無駄な
く外部に取り出すために、不活性である窒素ガス20で
置換されている。不活性ガスへの置換の目的は、酸素に
よる真空紫外光の減衰を防ぐためである。本発明の実施
に際し、窒素ガスに代えて、へリウム、アルゴン、ネオ
ンなど不活性ガスを用いることができる。
性ガスを内部に閉じ込めると共に、キセノンエキシマラ
ンプ11からの放射光を取り出すために、窓材としての
合成石英ガラス21が取り付けられている。キセノンエ
キシマランプ11からの紫外光は、該合成石英ガラス2
1を透過して被加工物Tへ照射される。キセノンエキシ
マランプ11よりも更に短波長の紫外光を照射するエキ
シマランプを用いる場合、透過率の減衰の少ない、フッ
化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、
サファイアなどをこの窓材として用いることができる。
キシマランプ11を内蔵した空間の内壁面に、反射ミラ
ー21を備える。反射ミラー21は、キセノンエキシマ
ランプ11からの紫外光を反射して、該反射光を効率的
に前記合成石英ガラス21側に向ける。一つの実施例に
おいて、反射ミラー21はアルミニウム製であり反射率
を上げるための研磨がなされている。さらに反射率の経
年劣化や腐食を防ぐためにはフッ化マクネシウムなどの
フッ化物で反射ミラー21の面をコーティングすること
が望ましい。
は、モータステージ14に支持されると共に、これによ
って水平回転される。該水平回転によってテーブル13
上の被加工物Tの面全域に均一に紫外光を照射すること
ができる。すなわち、キセノンエキシマランプ11から
の光の強度分布は、その直下が最も強くそこから離れる
に従って弱くなっていく。従って、前記回転によって被
加工物Tの面がキセノンエキシマランプ11の直下を通
過するようにし、これによって該面に対する紫外光の均
一な照射を実現する。半導体シリコンウェーハのような
円盤状の被加工物を洗浄又は改質するために、このよう
な構造が特に有効である。もっとも本発明は、被加工物
Tを回転させないで紫外光照射範囲内で固定した場合に
おいても効果があることは当業者であれば明らかであろ
う。
ロボットハンドにより載置される。テーブル7は、被加
工物Tが前記回転の際に、位置ずれを起こしたり落下し
たりしないよう突起その他のガイドで固定し、又は真空
吸着によりこれを保持することができる。洗浄又は改質
の効率を上げるためには、該テーブル7に載置された被
加工物Tの面とランプハウジング12の下面との間隙
は、小さいほうが好ましい。一つの実施形態においてこ
の距離は、3〜5mmである。
更にそのランプハウジング12の両側に、不活性ガス流
入手段22を備える。不活性ガス流入手段22は、ここ
には図示しないガス供給源、ガス通路23及びガスの排
出孔としてのノズル24を含んで構成される。ランプハ
ウジング12は、その長手方向両側につば状部分12a
を備え、ここに前記ガス通路23及びノズル24が形成
されている。図1(C)に示すように、ガス通路23
は、前記つば状部分12aに沿って、すなわちキセノン
エキシマランプ11に沿って形成され、ノズル24はそ
の下部に一定の間隔で形成されている。ガス供給源から
与えられる不活性ガスは、ガス通路23の一側に形成さ
れたガス供給口25からガス通路23内に供給され、該
ガス通路23を通して各ノズル24から被加工物Tの面
に向けて噴出される。噴出された不活性ガスの一部は、
前記キセノンエキシマランプ11による紫外光の照射範
囲Sに流れ込み、これによって該大気空間の酸素濃度が
下げられる。該空間の酸素濃度の低下は、紫外光の光吸
収を軽減し、洗浄又は改質の効率を向上することについ
ては、前述の通りである。洗浄又は改質の質を一定にす
るためには、ノズル24から噴出される不活性ガスの量
を安定させる必要がある。この目的のため、好ましい実
施の態様では、ガス供給源からの不活性ガスは、マスフ
ローコントローラ等によって流量制御された状態で前記
ガス供給口25から供給される。本発明において、該ノ
ズルから噴出可能な不活性ガスには、例えば、窒素ガ
ス、ヘリウムガス又はアルゴンガスがある。また、好ま
しい実施の態様では、これら不活性ガスを水蒸気と混合
し、被加工物の面に供給する。不活性ガスを水蒸気に混
合する方法については後述する。
ける被加工物Tの洗浄又は改質の手順について説明す
る。図2は、被加工物の洗浄又は改質の手順を示すフロ
ーチャートである。最初の工程201において、人手又
はロボットハンドにより、テーブル13上に被加工物T
が載置され、任意の固定手段(例えば、真空吸着)によ
って固定される。紫外光照射装置10の設計において、
被加工物Tの載置を容易にするために、ランプハウジン
グ12をテーブル13に対して上方に移動できるよう構
成することができる。次に、モータステージ14内のモ
ータを駆動して、所定の回転数で被加工物Tを回転させ
る(工程202)。好適な実施例において、この回転数
は、10〜60rmpである。
の直後に、前記不活性ガス流入手段22による不活性ガ
スの流入を開始する(工程203)。ガス供給源のバル
ブを開き、ガス通路23に不活性ガスを導いて、各ノズ
ル24から噴出させる。噴出した不活性ガスの一部は、
紫外光照射領域Sに流入し、その雰囲気は不活性ガスで
満たされる。前記被加工物Tの回転が安定し、不活性ガ
スが紫外光照射領域Sに十分流入された時点で、キセノ
ンエキシマランプ11が点灯され、真空紫外光が被加工
物Tの面に対し照射される(工程204)。所定時間、
前記被加工物Tの回転、不活性ガスの噴出及び真空紫外
光の照射を継続することにより、その洗浄又は改質を完
了する。
照射装置について説明する。図3は、本発明の他の実施
形態に係る紫外光照射装置の概略構成を示す図である。
本実施形態に係る紫外光照射装置30において、不活性
ガス流入手段33は、先の実施形態におけるものと異な
り、ランプハウジング32と別体の一対のブロー管3
4、34を含んで構成される。ブロー管34、34は、
ランプハウジング32の下面両側で、キセノンエキシマ
ランプ31に沿って固定される。ブロー管34の長さ
は、キセノンエキシマランプ31の発光長と同程度の長
さ又は照射する被加工物のサイズなどを考慮して決定す
る。各ブロー管34は、同図(B)、(C)に示すよう
に、その内部にガス通路35を備えると共に、その下面
側に一定間隔で開けられたノズル36を備える。図示し
ないガス供給源からの不活性ガスは、ブロー管34の一
端に形成されたガス供給口37からガス通路35内に導
かれ、各ノズル36から噴出される。本実施形態におけ
る紫外光照射装置30の利点は、前記不活性ガス流入手
段33の実装及び交換が容易なことである。不活性ガス
の噴出量、噴出範囲などを調整するためには、ブロー管
34を交換すれば良い。また、不活性ガス流入手段を備
えない既存の紫外光照射装置に対して、その実装が可能
となる。
4は、内径6mm、外形8mmのステンレス鋼である。
また、ノズル36は、直径D=1mm、ピッチP=10
mmである。もっともブロー管34の材料は、ステンレ
ス鋼以外の金属、ガラス、セラミックス、プラスチック
などを採用しても良い。
0において、そのモータステージ38は、テーブル39
を水平移動させる駆動装置及び機構を有する。前記被加
工物Tを回転するのに代えて、モータステージ38は、
洗浄又は改質の処理において、被加工物Tを搭載したテ
ーブルを水平移動させ、これによって被加工物Tが紫外
光照射領域Sを通過するようにする。このような構造の
紫外光照射装置は、紫外光照射領域Sよりも広い被加工
面を有する比較的大型の被加工物、例えば、液晶ディス
プレイ製造用等のガラス基板を処理するのに適してい
る。
の他の設置態様を示している。同図(A)及び(B)
は、両ブロー管34のノズル36の向きをそれぞれ45
度又は90度だけ、紫外光照射領域S側に傾けたもので
ある。これによってノズル36から噴出される紫外光が
紫外光照射領域Sに集中し易くなる。この他にもブロー
管34の角度を任意に設定することができ、これによっ
て、好適な不活性ガスの噴出角度を選択することが可能
である。また、同図(C)に示すように、前記ブロー管
34は、被加工物Tの両面に対して同時に洗浄又は改質
の処理を施すことが可能な紫外光照射装置においても設
置可能である。
構成態様を示している。もっともこれらの態様は図1の
実施形態における不活性ガス流入手段22においても採
用することができる。
態様を示しており、同図(A)は円筒状、同図(B)は
角筒状のものである。更にブロー管34の形状として、
偏平形状や異形断面などを採用しても良い。図6は、ガ
ス供給口37の配置に関する態様を示しており、同図
(A)はガス供給口37がガス通路35の一端側に設け
られた例、同図(B)はガス通路35の中央に設けられ
た例、同図(C)はガス通路35の両端側に設けられた
例をそれぞれ示している。
を示している。前記ガス供給口37の配置に応じてガス
通路35の径を軸方向に変化させ、これによって各ノズ
ル36から噴出される不活性ガスの量が均一になるよう
に調整する。すなわち各実施形態において、ガス通路3
5は、ガス供給口37を設けた位置から離れるに従って
その径が広くなるように成形されている。
おり、前記長尺状のブロー管34に代えて、同図(A)
のようなブロック状のブロー管80を採用しても良い。
更に、不活性ガスの噴出範囲を広げるために、同図
(B)のように、ブロック状のブロー管80を複数備え
て不活性ガス流入手段を構成することもできる。
り、同図(A)は円形のノズル孔36をブロー管34の
全域に渡って一定の間隔で備えた例、同図(B)はノズ
ル孔36をブロー管34の中央付近に集中させた例、同
図(C)はノズル孔36の間隔を異ならせた例、同図
(D)はノズル孔36の径を異ならせた例、同図(E)
はブロー管34の両端付近にのみノズル孔36を備えた
例、同図(F)はノズル孔36が矩形である例をそれぞ
れ示している。
不活性ガスの排出孔はスリット状のもので良い。図10
は、不活性ガスの排出孔を前記ノズルに代えて、スリッ
ト100とした場合の各態様を示している。すなわち同
図(A)はスリット100をブロー管34の略全域に渡
って形成した例、同図(B)はブロー管34の中央付近
のみに形成した例、同図(C)はブロー管34の両端側
に形成した例、同図(D)はスリット100におけるガ
ス供給口が設置された側の幅を狭くし他側を広くした
例、同図(E)はガス供給口が設置された中央の幅を狭
くし、両側を広くした例をそれぞれ示している。前記図
9及び図10に示すノズル36及びスリット100の配
置、形状、個数等は、必要とされる不活性ガスの流量、
ガス供給口の配置、ガス通路の形状等に応じて種々選択
し採用することができる。
供給する装置の一実施態様を示している。図において、
純水111の入ったガラス製通気瓶112には、不活性
ガス(例えば、窒素ガス)を導入する管113が通気瓶
112の底近くまで配置され、通気瓶112上部には発
生した水蒸気を外部に取り出すための排出管114が配
置されている。通気瓶112中の純水111は、ホット
プレート115によって50〜90度に熱せられてい
る。図示しないボンベを供給源とする不活性ガスは、マ
スフローコントローラ116にて流量制御され、通気瓶
112に導入される。通気瓶112中の純水111はバ
ブリングされ、これによって水蒸気が発生する。
性ガスと発生した水蒸気が取り出され、これは、前記ガ
ス供給口37からガス通路35に導かれ、そしてノズル
36より前記紫外光照射空間Sに排出される。真空紫外
光の照射を受けた水蒸気H2Oは直ちにOH-を生成し、
被加工物T表面の有機物或いは被加工物表面を酸化す
る。
装置を用いて、その表面が汚染されたシリコンウェーハ
を洗浄し、従来の紫外光照射装置による場合と比較し
た。
ーンルームではない部屋に2週間放置し表面を故意に汚
染した。汚染後のシリコンウェーハ表面に純水を滴下し
て接触角を測定したところ32.6度であった。シリコ
ンウェーハは水平移動可能なテーブル39上に置き、シ
リコンウェーハ表面とランプハウジング間の距離(以
下、これをワークディスタンスという)は3mm及び5
mmとした。テーブル39の移動速度は毎秒4mm〜毎
秒50mmの間で変化させた。また、使用した真空紫外
光源31は誘電体バリア放電によるキセノンエキシマラ
ンプ(波長172nm)で、ランプの長さは350mm
である。
に、長さ330mmのブロー管34を2本設置した。ブ
ロー管34の内径は6mm、外径は8mmであり、該管
の軸方向に10mm間隔で直径1mmのノズル孔36を
開けた。ブロー管34は、図3(B)に示したように、
一端にガス供給口37を設けてあり、もう一端は塞がれ
ている。ボンベからの窒素ガスをマスフローコントロー
ラにて毎分10リットルに設定した。そのガスは2分岐
して2本のブロー管34のガス供給口37にチューブに
て接続した。
空紫外光照射を行い、前記窒素ガスを流入しない例と比
較した。その結果をグラフとして図12に示す。このグ
ラフにおいて、横軸はテーブルの移動速度、すなわちシ
リコンウェーハの移動速度であり、縦軸は処理終了後の
接触角測定結果である。
の時の何れの場合においても、窒素ガスを流した時の方
が速く洗浄することができた。一般に、接触角は10度
以下であるとき、清浄であると判断できる。ワークディ
スタンスが5mmの場合に着目すると、窒素ガスを流し
た時は毎秒15mmの速度で接触角は10度になった。
これに対し窒素ガスを流さない従来の処理で接触角が1
0度になったのは、およそ毎秒10mmの速度の時であ
った。
直径は300mmであり、該シリコンウェーハがランプ
ハウジング下通過に要する時間は移動速度が毎秒10m
m時は30秒、毎秒15mmの時は20秒である。この
ことから窒素ガスを流すことにより1.5倍の速度で処
理が行えたことがわかる。本実施例では被加工物の大き
さは300mmであるが、この処理時間の差は被加工物
が大きくなるほど顕著となることは明らかであり、特に
基板サイズが大きいディスプレイ製造用ガラス基板への
照射では非常に有用である。
とき、及び窒素ガスと水蒸気を流したときの洗浄の効果
を、ガス及び水蒸気を流さないとき(従来例)、不活性
ガスではない酸素ガスを流したとき、及び酸素ガスと水
蒸気を流したときの洗浄の効果と比較した。
ずに静止した状態で紫外光を照射した。故意に汚染させ
たシリコンウェーハの処理前の接触角はおよそ40度で
ある。真空紫外光源には同じくキセノンエキシマランプ
(波長172nm)を用いた。ワークディスタンスは3
mmとした。シリコンウェーハは30×30mm程度の
大きさに切断し照射した。
と水蒸気の混合ガスは、図11に示した装置によって生
成した。通気瓶112中に純水111を入れ、ホットプ
レート115にて水温70度に設定した。マスフローコ
ントローラ116で流量制御したガスを通気瓶112に
導入し水蒸気を発生した。
せて処理を行い、接触角を測定していった。各条件での
照射結果を元に、照射時間に対する接触角の値の関係を
以下の式に最小二乗法を用いて回帰した。 C=C0 × exp(−α・time)
照射処理時間、Cはtime秒の処理後に測定した接触
角の値である。ここでαは回帰計算より求まった値で洗
浄の速度を表す係数である。αが大きいほど洗浄速度が
速いことを意味する。
した結果を、表1に示した。
ガスと水蒸気の混合ガスを毎分20リットルの量で流し
たときであり、α=0.065であった。また、本発明
に従って窒素ガスを毎分10リットル流したときはα=
0.041で、次にαが高かった。これらに対し従来の
照射処理ではα=0.032であった。したがって水蒸
気と窒素の混合ガスを流すことで従来処理よリ2倍、窒
素ガスを流すことで1.3倍の速度を得ることができ
た。
2と、従来例よりも効率が下がった。これはシリコンウ
ェーハ表面の酸素濃度が高くなり、真空紫外光が表面に
届きにくくなったためであると考えられる。更に、酸素
と水蒸気の混合ガスを流したときは従来例の処理とほぼ
同等の結果であった。これは、シリコンウェーハ表面に
届く光強度は小さくなるが、生成されるOH-の酸化力
が強くなったためと考えられる。
をL[mm](ブロー管が2本の場合は長さをL/2とす
る)としたとき、窒素ガスの流量はL/60[リットル
毎分]程度にすることで、従来例の処理よりも効率的に
洗浄が行えることがわかった。
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。本発明による紫外光の照射方法は、洗浄又は改質の
効果を改善する既知の他の方法と組み合わせて使用する
ことができる。被加工物の温度を例えば100度に高め
れば、酸化速度が5倍程度になることが知られている。
従って、本発明による水蒸気と窒素の混合ガスを流すと
共に、被加工物の温度を上げることによって、更に高速
に洗浄又は改質の処理を行うことができる。
らず、基板表面の直接酸化にも有用である。例えば、微
細化が年々進行している半導体集積回路において、ゲー
ト酸化膜をシリコンウェーハ上に生成する工程がある
が、現在では、この生成のために熱酸化方法が用いられ
ている。しかしながら、本発明に従って、水蒸気と窒素
ガスの混合ガスを前記基板表面に流すことにより、より
低温で品質の良い酸化膜をシリコンウェーハ上に生成す
ることが可能となる。
射して被加工物の面を洗浄又は改質等する場合におい
て、その処理効率が改善され、処理に必要な時間を短縮
することが可能となる。
構成によって処理効率を改善することができ、該装置の
コストを低減し及びその量産化が容易になる。
略構成を示す図である。
ャートである。
概略構成を示す図である。
る。
る。
各態様を示す図である。
の一実施態様を示す図である。
ない場合とにおける接触角を示したグラフである。
Claims (17)
- 【請求項1】 被加工物の被加工面に対して紫外光を照
射してその処理を行うための紫外光照射装置において、 前記被加工物を大気中で支承する基台と、 波長175nm以下の真空紫外光を、前記被加工物の被
加工面に照射するための紫外光照射光源と、 前記被加工物の被加工面上方の大気中の空間に、不活性
ガスを流入させる不活性ガス流入手段と、を備えた紫外
光照射装置。 - 【請求項2】 前記不活性ガスを、水蒸気と混合して前
記空間に流入させた請求項1記載の紫外光照射装置。 - 【請求項3】 前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム又は
アルゴンの何れかである請求項1又は2記載の紫外光照
射装置。 - 【請求項4】 前記紫外光照射光源が、キセノンエキシ
マランプ、クリプトンエキシマランプ、アルゴンエキシ
マランプ又はフッ素エキシマランプの何れかである請求
項1〜3の何れかに記載の紫外光照射装置。 - 【請求項5】 前記紫外光照射光源が、誘電体バリア放
電、高周波放電、マイクロ波又は電子ビームの何れかを
励起源とするエキシマランプである請求項4記載の紫外
光照射装置。 - 【請求項6】 前記不活性ガス流入手段は、 前記紫外光照射光源に沿う方向に延びるガス通路と、 前記ガス通路内に前記不活性ガスを供給する不活性ガス
供給源と、 前記ガス通路に連通して該ガス通路内に導かれた不活性
ガスを、前記空間に排出する前記ガス通路に沿って設け
られた1又は複数の排気孔と、を備えた請求項1〜5の
何れかに記載の紫外光照射装置。 - 【請求項7】 前記ガス通路及び前記1又は複数の排気
孔が、前記紫外光照射光源による紫外光の照射範囲の両
側に設置されている請求項6記載の紫外光照射装置。 - 【請求項8】 前記ガス通路及び前記1又は複数の排気
孔が、前記紫外光照射光源の筐体に形成されている請求
項6又は7記載の紫外光照射装置。 - 【請求項9】 前記ガス通路及び前記1又は複数の排気
孔が、前記紫外光照射光源と前記基台の間に設置された
管体に形成されている請求項6又は7記載の紫外光照射
装置。 - 【請求項10】 前記不活性ガス流入手段における前記
1又は複数の排気孔は、前記ガス通路に沿う方向におけ
る単位長さ当りの該複数の排気孔からの前記不活性ガス
の排出量が略一定となるよう、相互の間隔、大きさ又は
形状を調整されている請求項6〜9の何れかに記載の紫
外光照射装置。 - 【請求項11】 前記基台上の前記被加工物が、前記紫
外光照射光源による紫外光の照射範囲内で移動するよう
に、前記基台を回転させる回転手段を備えた請求項1〜
10の何れかに記載の紫外光照射装置。 - 【請求項12】 前記基台上の前記被加工物が、前記紫
外光照射光源による紫外光の照射範囲を横切るように、
前記基台を直線移動させる移動手段を備えた請求項1〜
10の何れかに記載の紫外光照射装置。 - 【請求項13】 被加工物の被加工面に対して紫外光を
照射してその処理を行うための紫外光照射方法におい
て、 前記被加工物を大気中で支承する工程と、 前記被加工物の被加工面上方の大気中の空間に、不活性
ガスを流入させる工程と、 波長175nm以下の真空紫外光を、前記被加工物の被
加工面に照射する工程と、を備えた紫外光照射方法。 - 【請求項14】 前記不活性ガスを、水蒸気と混合して
前記空間に流入させた請求項13記載の紫外光照射方
法。 - 【請求項15】 前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム又
はアルゴンの何れかである請求項13又は14記載の紫
外光照射方法。 - 【請求項16】 前記紫外光照射光源が、キセノンエキ
シマランプ、クリプトンエキシマランプ、アルゴンエキ
シマランプ又はフッ素エキシマランプの何れかである請
求項13〜15の何れかに記載の紫外光照射方法。 - 【請求項17】 前記紫外光照射光源が、誘電体バリア
放電、高周波放電、マイクロ波又は電子ビームの何れか
を励起源とするエキシマランプである請求項16記載の
紫外光照射方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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