JP2001118818A - 紫外線処理装置及び紫外線処理方法 - Google Patents
紫外線処理装置及び紫外線処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面洗浄・表面処理のために紫外光反応シス
テムを構成し、従来の化学反応システムでは達成できな
い処理速度と装置サイズを実現し、タイムシェアリング
性能・高スループット性能・コンパクトサイズの実現を
図る。 【解決手段】 空気、ガス及び水に対する透過距離がそ
れぞれ２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線を光源と
するエキシマ紫外線ランプ１を用いて、枚葉式の基板チ
ャンバーに１２に設置された基板３の表面処理（表面洗
浄処理など）を行なう。
テムを構成し、従来の化学反応システムでは達成できな
い処理速度と装置サイズを実現し、タイムシェアリング
性能・高スループット性能・コンパクトサイズの実現を
図る。 【解決手段】 空気、ガス及び水に対する透過距離がそ
れぞれ２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線を光源と
するエキシマ紫外線ランプ１を用いて、枚葉式の基板チ
ャンバーに１２に設置された基板３の表面処理（表面洗
浄処理など）を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置又は液
晶表示装置の製造時における諸工程に用いられる紫外線
処理装置に関する。
晶表示装置の製造時における諸工程に用いられる紫外線
処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置又は液晶表示装置の製造工程
において、基板及び微細加工表面の清浄化、雰囲気及び
工程に供給するガスの清浄化に、現在は化学的処理を行
う表面洗浄装置・純化装置が使用されている。
において、基板及び微細加工表面の清浄化、雰囲気及び
工程に供給するガスの清浄化に、現在は化学的処理を行
う表面洗浄装置・純化装置が使用されている。
【０００３】基板・デバイス表面の清浄化、雰囲気及び
ガスの清浄化のために、下記のような技術及びシステム
が開発され提出されている、
ガスの清浄化のために、下記のような技術及びシステム
が開発され提出されている、
【０００４】１．オゾン水を用いるウエット洗浄システ
ム ウエハ枚葉洗浄装置を用い、スピン回転する表面に各種
の薬液を流下して金属汚染・粒子汚染を除去するプロセ
スの一部として、オゾン水供給装置から供給されるオゾ
ン水を流下して有機物汚染を除去する「オゾン水洗浄シ
ステム」が開発されている（特公平０７−１６１６７２
号公報参照）。
ム ウエハ枚葉洗浄装置を用い、スピン回転する表面に各種
の薬液を流下して金属汚染・粒子汚染を除去するプロセ
スの一部として、オゾン水供給装置から供給されるオゾ
ン水を流下して有機物汚染を除去する「オゾン水洗浄シ
ステム」が開発されている（特公平０７−１６１６７２
号公報参照）。
【０００５】２．ＵＶ／オゾン法による、ドライ洗浄シ
ステム及びフォトレジスト除去システム「ＵＶ／オゾン
洗浄システム」は、低圧水銀燈を光源とし、２５３．７
ｎｍ及び１８４．９ｎｍ波長の紫外線によるオゾンの生
成・分解時と原子状活性酸素の強力な酸化作用で、表面
の有機物汚染を除去する（特開平０４−３６９２２２号
公報参照）。また、オゾン発生装置を併用した高オゾン
濃度雰囲気において紫外線を照射する、フォトレジスト
の除去技術が提示されている。
ステム及びフォトレジスト除去システム「ＵＶ／オゾン
洗浄システム」は、低圧水銀燈を光源とし、２５３．７
ｎｍ及び１８４．９ｎｍ波長の紫外線によるオゾンの生
成・分解時と原子状活性酸素の強力な酸化作用で、表面
の有機物汚染を除去する（特開平０４−３６９２２２号
公報参照）。また、オゾン発生装置を併用した高オゾン
濃度雰囲気において紫外線を照射する、フォトレジスト
の除去技術が提示されている。
【０００６】３．触媒または吸着剤充填カラムによるガ
ス精製システム プロセス装置に供給する雰囲気ガス（窒素・アルゴン・
ヘリウムなど）・材料ガス（酸素・水素など）の不純
物、例えば水分や有機物を除去するために、触媒または
吸着剤の充填カラムによる処理が公知である。
ス精製システム プロセス装置に供給する雰囲気ガス（窒素・アルゴン・
ヘリウムなど）・材料ガス（酸素・水素など）の不純
物、例えば水分や有機物を除去するために、触媒または
吸着剤の充填カラムによる処理が公知である。
【０００７】４．エキシマレーザー紫外線を用いて気相
に活性種を生成させることにより、半導体基板の清浄化
処理を行う技術が提示されている（特開昭６２−１２６
６３８号公報参照）。
に活性種を生成させることにより、半導体基板の清浄化
処理を行う技術が提示されている（特開昭６２−１２６
６３８号公報参照）。
【０００８】以上のシステムは、下記の理由でこれから
の処理装置に要求されるクラスター性、高スループット
性、及びタイムシェアリング性を具備することができな
い。すなわち従来の大容量のバッチ処理装置から小型の
枚葉式処理装置に転換し、各プロセス装置にクラスター
として配置し、プロセス装置に直結して処理するには、
プロセス装置と同等のスループットがなければならず、
そのためには処理ステップが秒単位でタイムシェアリン
グできなければならない。
の処理装置に要求されるクラスター性、高スループット
性、及びタイムシェアリング性を具備することができな
い。すなわち従来の大容量のバッチ処理装置から小型の
枚葉式処理装置に転換し、各プロセス装置にクラスター
として配置し、プロセス装置に直結して処理するには、
プロセス装置と同等のスループットがなければならず、
そのためには処理ステップが秒単位でタイムシェアリン
グできなければならない。
【０００９】（１）従来のオゾン水供給装置を用いるウ
エット洗浄システムは、数多くの装置を揃えねばなら
ず、大型化しクラスター装置にならない。まず、無声放
電式または電気分解式オゾン発生装置と、隔膜式または
吸収式のオゾン溶解装置の組み合わせが不可欠である。
エット洗浄システムは、数多くの装置を揃えねばなら
ず、大型化しクラスター装置にならない。まず、無声放
電式または電気分解式オゾン発生装置と、隔膜式または
吸収式のオゾン溶解装置の組み合わせが不可欠である。
【００１０】オゾンは連続発生であり、タイムシェアリ
ングができないので、大量の余剰オゾンの処理のため、
オゾン分解装置が不可欠である。電気分解方式の場合
は、同時に発生する水素の分解除去装置を付帯しなけれ
ばならない。オゾン溶解装置は、隔膜方式または吸収方
式のいずれの場合でも、オゾンガスの圧力制御装置を必
要とする。
ングができないので、大量の余剰オゾンの処理のため、
オゾン分解装置が不可欠である。電気分解方式の場合
は、同時に発生する水素の分解除去装置を付帯しなけれ
ばならない。オゾン溶解装置は、隔膜方式または吸収方
式のいずれの場合でも、オゾンガスの圧力制御装置を必
要とする。
【００１１】（２）ＵＶ／オゾン法ドライ洗浄システム
に用いる低圧水銀燈は連続発光型光源であり、タイムシ
ェアリング処理による高スループットのシステムを構成
できない。
に用いる低圧水銀燈は連続発光型光源であり、タイムシ
ェアリング処理による高スループットのシステムを構成
できない。
【００１２】（３）触媒または吸着剤の充填カラムによ
るガス精製システムは、触媒または吸着剤の経時的な性
能劣化が避けられず、常に純度を維持するという信頼性
に欠ける。
るガス精製システムは、触媒または吸着剤の経時的な性
能劣化が避けられず、常に純度を維持するという信頼性
に欠ける。
【００１３】（４）エキシマレーザー発生装置はその構
成と取り扱いが容易でない。表面洗浄の光化学反応のた
めに必ずしもレーザー光線である必要はない。この場
合、エキシマ紫外線ランプが適切である。
成と取り扱いが容易でない。表面洗浄の光化学反応のた
めに必ずしもレーザー光線である必要はない。この場
合、エキシマ紫外線ランプが適切である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】半導体・液晶製造工程
において、各プロセス装置は可及的に設置面積が小さ
く、処理速度が早く、処理の信頼度が高く、クラスター
様式に互いに連結されて搬送による汚染がないという方
向に進歩が要求されている。そのため、表面洗浄・表面
処理の装置も従来のバッチ方式から枚葉方式へと転換
し、プロセス装置に直結するクラスター装置になること
が必要である。
において、各プロセス装置は可及的に設置面積が小さ
く、処理速度が早く、処理の信頼度が高く、クラスター
様式に互いに連結されて搬送による汚染がないという方
向に進歩が要求されている。そのため、表面洗浄・表面
処理の装置も従来のバッチ方式から枚葉方式へと転換
し、プロセス装置に直結するクラスター装置になること
が必要である。
【００１５】このとき、装置の「処理速度と装置サイ
ズ」が他のプロセス装置と同等でなければならない。
ズ」が他のプロセス装置と同等でなければならない。
【００１６】そこで本発明の目的は、表面洗浄・表面処
理のために紫外光反応システムを構成し、従来の化学反
応システムでは達成できない「処理速度と装置サイズ」
を実現する紫外線処理装置及び紫外線処理方法を提供す
ることにある。すなわち、タイムシェアリング性能・高
スループット性能・コンパクトサイズの実現することで
ある。
理のために紫外光反応システムを構成し、従来の化学反
応システムでは達成できない「処理速度と装置サイズ」
を実現する紫外線処理装置及び紫外線処理方法を提供す
ることにある。すなわち、タイムシェアリング性能・高
スループット性能・コンパクトサイズの実現することで
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の紫外線処理装置
は、半導体装置又は液晶表示装置の製造に関わる表面及
び材料の浄化に用いられるものであって、空気、水、水
蒸気及びガスに対する５０％透過距離がそれぞれ２ｍｍ
以上となる波長の紫外線を照射する紫外線ランプを光源
として備える。
は、半導体装置又は液晶表示装置の製造に関わる表面及
び材料の浄化に用いられるものであって、空気、水、水
蒸気及びガスに対する５０％透過距離がそれぞれ２ｍｍ
以上となる波長の紫外線を照射する紫外線ランプを光源
として備える。
【００１８】本発明の紫外線処理装置の一態様におい
て、前記表面は、基板から半導体デバイスに至る際の各
プロセス表面、プロセス装置及びプロセス装置部品の表
面、リソグラフィー工程に関わる装置及び装置部品の表
面のうちから選ばれた１つである。
て、前記表面は、基板から半導体デバイスに至る際の各
プロセス表面、プロセス装置及びプロセス装置部品の表
面、リソグラフィー工程に関わる装置及び装置部品の表
面のうちから選ばれた１つである。
【００１９】本発明の紫外線処理装置の一態様におい
て、前記材料は、原水、純水、排水、空気、一般ガス及
び特殊材料ガスのうちから選ばれた１つである。ここ
で、一般ガス及び特殊材料ガスの例としては、一般ガス
にはＮ2 ，Ｏ2 ，ＣＯ2 が、特殊材料ガスにはＨ2 ，Ｈ
ｅ，Ｂ2 Ｈ6 ，ＳｉＯ4 が挙げられる。
て、前記材料は、原水、純水、排水、空気、一般ガス及
び特殊材料ガスのうちから選ばれた１つである。ここ
で、一般ガス及び特殊材料ガスの例としては、一般ガス
にはＮ2 ，Ｏ2 ，ＣＯ2 が、特殊材料ガスにはＨ2 ，Ｈ
ｅ，Ｂ2 Ｈ6 ，ＳｉＯ4 が挙げられる。
【００２０】本発明の紫外線処理装置の一態様におい
て、前記紫外線ランプは、エキシマ紫外線ランプであ
る。
て、前記紫外線ランプは、エキシマ紫外線ランプであ
る。
【００２１】本発明の紫外線処理装置の一態様は、水蒸
気を用いる表面浄化装置に配設され、水蒸気による被処
理表面に水蒸気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上で
ある紫外線を水蒸気と重畳的に照射するものである。
気を用いる表面浄化装置に配設され、水蒸気による被処
理表面に水蒸気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上で
ある紫外線を水蒸気と重畳的に照射するものである。
【００２２】本発明の紫外線処理装置の一態様は、枚葉
式表面浄化装置に配設され、水蒸気による被処理表面に
水蒸気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上である紫外
線を水蒸気と重畳的に照射することにより有機物及び付
着粒子を除去するものである。
式表面浄化装置に配設され、水蒸気による被処理表面に
水蒸気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上である紫外
線を水蒸気と重畳的に照射することにより有機物及び付
着粒子を除去するものである。
【００２３】本発明の紫外線処理装置の一態様は、枚葉
式表面浄化装置に配設され、超純水又は薬液により洗浄
中の表面に空気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上で
ある紫外線を照射してラジカル反応処理を行うものであ
る。
式表面浄化装置に配設され、超純水又は薬液により洗浄
中の表面に空気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上で
ある紫外線を照射してラジカル反応処理を行うものであ
る。
【００２４】本発明の紫外線処理装置の一態様は、リソ
グラフィー工程に用いられるレジスト除去装置に配設さ
れ、水蒸気による被処理表面に紫外線を照射してレジス
トを除去するものである。
グラフィー工程に用いられるレジスト除去装置に配設さ
れ、水蒸気による被処理表面に紫外線を照射してレジス
トを除去するものである。
【００２５】本発明の紫外線処理装置は、水に対する透
過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外
線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、前
記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射管
とを備えて構成されており、前記石英二重管の内側に酸
素を溶解する純水を供給し、光化学反応により純水をオ
ゾン水に転換するものである。
過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外
線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、前
記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射管
とを備えて構成されており、前記石英二重管の内側に酸
素を溶解する純水を供給し、光化学反応により純水をオ
ゾン水に転換するものである。
【００２６】本発明の紫外線処理装置は、水に対する透
過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外
線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、前
記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射管
とを備えて構成されており、前記石英二重管の内側に原
水を供給し、光化学反応により原水を浄化するものであ
る。
過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外
線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、前
記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射管
とを備えて構成されており、前記石英二重管の内側に原
水を供給し、光化学反応により原水を浄化するものであ
る。
【００２７】本発明の紫外線処理装置は、水に対する透
過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外
線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、前
記石英二重管を介して前記エキシマ紫外線ランプを囲む
光反射管とを備えて構成されており、前記石英二重管の
内側に有機物を含有する排水を供給し、光化学反応によ
り排水を浄化するものである。
過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外
線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、前
記石英二重管を介して前記エキシマ紫外線ランプを囲む
光反射管とを備えて構成されており、前記石英二重管の
内側に有機物を含有する排水を供給し、光化学反応によ
り排水を浄化するものである。
【００２８】本発明の紫外線処理装置は、空気に対する
透過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫
外線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、
前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、前記石英二重管の内側に
空気または酸素を添加する空気を供給し、光化学反応に
より酸素をオゾンに転換するものである。
透過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫
外線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、
前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、前記石英二重管の内側に
空気または酸素を添加する空気を供給し、光化学反応に
より酸素をオゾンに転換するものである。
【００２９】本発明の紫外線処理装置は、空気に対する
透過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫
外線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、
前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、前記石英二重管の内側に
雰囲気空気を供給し、光化学反応により雰囲気空気を浄
化するものである。
透過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫
外線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、
前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、前記石英二重管の内側に
雰囲気空気を供給し、光化学反応により雰囲気空気を浄
化するものである。
【００３０】本発明の紫外線処理装置は、それぞれのガ
スに対する透過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を
照射する紫外線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英
二重管と、前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを
囲む光反射管とを備えて構成されており、前記石英二重
管の内側に一般ガス又は特殊材料ガスを供給し、光化学
反応により前記ガス中の汚染成分を浄化するものであ
る。
スに対する透過距離が２ｍｍ以上となる波長の紫外線を
照射する紫外線ランプと、前記紫外線ランプを囲む石英
二重管と、前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを
囲む光反射管とを備えて構成されており、前記石英二重
管の内側に一般ガス又は特殊材料ガスを供給し、光化学
反応により前記ガス中の汚染成分を浄化するものであ
る。
【００３１】本発明の紫外線処理装置の一態様におい
て、前記エキシマ紫外線ランプと前記石英二重管との間
隙部及び前記石英二重管と前記光反射管との間隙部に、
紫外線ランプ波長で吸収を持たないガスを封入又はフロ
ーさせる。
て、前記エキシマ紫外線ランプと前記石英二重管との間
隙部及び前記石英二重管と前記光反射管との間隙部に、
紫外線ランプ波長で吸収を持たないガスを封入又はフロ
ーさせる。
【００３２】本発明の紫外線処理方法は、半導体装置又
は液晶表示装置の製造に関わる表面及び材料の浄化に用
いられる方法であって、空気、水、水蒸気及びガスに対
する５０％透過距離がそれぞれ２ｍｍ以上となる波長の
紫外線を照射する紫外線ランプを光源として用いる。
は液晶表示装置の製造に関わる表面及び材料の浄化に用
いられる方法であって、空気、水、水蒸気及びガスに対
する５０％透過距離がそれぞれ２ｍｍ以上となる波長の
紫外線を照射する紫外線ランプを光源として用いる。
【００３３】本発明の紫外線処理方法の一態様におい
て、前記表面は、基板から半導体デバイスに至る際の各
プロセス表面、プロセス装置及びプロセス装置部品の表
面、リソグラフィー工程に関わる装置及び装置部品の表
面のうちから選ばれた１つである。
て、前記表面は、基板から半導体デバイスに至る際の各
プロセス表面、プロセス装置及びプロセス装置部品の表
面、リソグラフィー工程に関わる装置及び装置部品の表
面のうちから選ばれた１つである。
【００３４】本発明の紫外線処理方法の一態様におい
て、前記材料は、原水、純水、排水、空気、一般ガス及
び特殊材料ガスのうちから選ばれた１つである。
て、前記材料は、原水、純水、排水、空気、一般ガス及
び特殊材料ガスのうちから選ばれた１つである。
【００３５】本発明の紫外線処理方法の一態様は、水蒸
気を用いる表面浄化に用いられ、水蒸気による被処理表
面に水蒸気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上である
紫外線を水蒸気と重畳的に照射する。
気を用いる表面浄化に用いられ、水蒸気による被処理表
面に水蒸気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上である
紫外線を水蒸気と重畳的に照射する。
【００３６】本発明の紫外線処理方法の一態様は、枚葉
式表面浄化装置を用い、水蒸気による被処理表面に水蒸
気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上である紫外線を
水蒸気と重畳的に照射することにより有機物及び粒子を
除去する。
式表面浄化装置を用い、水蒸気による被処理表面に水蒸
気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上である紫外線を
水蒸気と重畳的に照射することにより有機物及び粒子を
除去する。
【００３７】本発明の紫外線処理方法の一態様は、枚葉
式表面浄化装置を用い、超純水又は薬液により洗浄中の
表面に空気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上である
紫外線を照射してラジカル反応処理を行う。
式表面浄化装置を用い、超純水又は薬液により洗浄中の
表面に空気に対する５０％透過距離が２ｍｍ以上である
紫外線を照射してラジカル反応処理を行う。
【００３８】本発明の紫外線処理方法の一態様は、リソ
グラフィー工程に用いられるレジスト除去装置に用い、
水蒸気処理表面を照射してレジストを除去する。
グラフィー工程に用いられるレジスト除去装置に用い、
水蒸気処理表面を照射してレジストを除去する。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について説明する。本発明の目的を達成するために最も
重要なことは、紫外線ランプの的確な選択である。特
に、紫外線反応装置に用いるランプの紫外線波長と時間
特性の選定は重要な技術要素である。本発明者らは、従
来の紫外線利用技術の問題点を種々検討し、新しい課題
として次の各点に着目する。 １．紫外線波長特性の選択 ２．紫外線ランプの時間応答性の選択 ３．紫外線照射光量の高効率化
について説明する。本発明の目的を達成するために最も
重要なことは、紫外線ランプの的確な選択である。特
に、紫外線反応装置に用いるランプの紫外線波長と時間
特性の選定は重要な技術要素である。本発明者らは、従
来の紫外線利用技術の問題点を種々検討し、新しい課題
として次の各点に着目する。 １．紫外線波長特性の選択 ２．紫外線ランプの時間応答性の選択 ３．紫外線照射光量の高効率化
【００４０】１．紫外線波長域の選択 紫外線は短波長となるほどエネルギーは大に、照射雰囲
気の透過率は小になる。紫外線波長は、透過率を満足す
るように選定せねばならない。本発明者らは多年の研究
により、紫外線の空気・水・水蒸気の透過率データを蓄
積し光化学反応を調査し、波長域選択の指標を求めてき
た。
気の透過率は小になる。紫外線波長は、透過率を満足す
るように選定せねばならない。本発明者らは多年の研究
により、紫外線の空気・水・水蒸気の透過率データを蓄
積し光化学反応を調査し、波長域選択の指標を求めてき
た。
【００４１】以下の表１に紫外線波長と空気・水・水蒸
気の５０％透過距離の関係を示した。水蒸気雰囲気で５
０％透過距離が１０ｍｍ以上である紫外線波長は、１８
５ｎｍ以上であることがわかる。
気の５０％透過距離の関係を示した。水蒸気雰囲気で５
０％透過距離が１０ｍｍ以上である紫外線波長は、１８
５ｎｍ以上であることがわかる。
【００４２】雰囲気に存在する分子の光吸収断面積と光
透過率の関係は（１）式で与えられる。透過率の対数と
距離が比例関係となる。発明者らは、５０％透過距離を
指標とする。この５０％透過距離は（２）式で与えられ
る。表１に紫外線波長と、（２）式あるいは実測により
得られた空気、水、水蒸気の５０％透過距離の関係を示
す。例えば、波長１７２ｎｍの紫外線の空気の５０％透
過距離は、酸素の光吸収断面積（０．２５９×１０-19
分子数／ｃｍ2 ）から３．１ｍｍと得られ、一方実測値
は２．２ｍｍと得られほぼ一致する。
透過率の関係は（１）式で与えられる。透過率の対数と
距離が比例関係となる。発明者らは、５０％透過距離を
指標とする。この５０％透過距離は（２）式で与えられ
る。表１に紫外線波長と、（２）式あるいは実測により
得られた空気、水、水蒸気の５０％透過距離の関係を示
す。例えば、波長１７２ｎｍの紫外線の空気の５０％透
過距離は、酸素の光吸収断面積（０．２５９×１０-19
分子数／ｃｍ2 ）から３．１ｍｍと得られ、一方実測値
は２．２ｍｍと得られほぼ一致する。
【００４３】 δＣＬ＝ｌｎ（Ｉ0 ／Ｉ） ・・・（１） δ：光吸収断面積（分子数／ｃｍ2 ），Ｏ2 …０．２５
９×１０-19 Ｃ：分子濃度（分子分圧） Ｌ：透過距離（ｃｍ） Ｉ0 ／Ｉ：光透過率＝入射光強度／透過光強度 ・・・（２） δＣＬ50＝ｌｎ（１００／５０） Ｌ50：５０％透過距離
９×１０-19 Ｃ：分子濃度（分子分圧） Ｌ：透過距離（ｃｍ） Ｉ0 ／Ｉ：光透過率＝入射光強度／透過光強度 ・・・（２） δＣＬ50＝ｌｎ（１００／５０） Ｌ50：５０％透過距離
【００４４】表１から、水の透過率が５０％に減衰する
距離が１ｍｍ以下であるような波長域のエキシマ紫外線
ランプは水中照射に不適であり、ウェット表面処理装置
に適用できないことがわかる。
距離が１ｍｍ以下であるような波長域のエキシマ紫外線
ランプは水中照射に不適であり、ウェット表面処理装置
に適用できないことがわかる。
【００４５】１９０ｎｍ波長域のエキシマ紫外線ランプ
は、水透過率５０％距離が数１０ｍｍであるから充分に
適用可能である。
は、水透過率５０％距離が数１０ｍｍであるから充分に
適用可能である。
【００４６】１７０ｎｍ波長域のエキシマ紫外線ランプ
は、空気の透過距離が数ｍｍと厳しいけれども、照射距
離を近接して用いれば空気中稼動のドライ表面処理装置
に適用可能である。１９０ｎｍ波長域のエキシマ紫外線
ランプを用いれば、空気中の透過距離は充分に得られ
る。
は、空気の透過距離が数ｍｍと厳しいけれども、照射距
離を近接して用いれば空気中稼動のドライ表面処理装置
に適用可能である。１９０ｎｍ波長域のエキシマ紫外線
ランプを用いれば、空気中の透過距離は充分に得られ
る。
【００４７】Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅなど紫外線
吸収作用を示さないガスの精製目的には、照射距離の制
約なく１７０ｎｍ波長域あるいはそれ以下の波長域のエ
キシマ紫外線ランプも適用可能であることがわかる。
吸収作用を示さないガスの精製目的には、照射距離の制
約なく１７０ｎｍ波長域あるいはそれ以下の波長域のエ
キシマ紫外線ランプも適用可能であることがわかる。
【００４８】以上の考察から、空気、水及び水蒸気に対
する透過距離がそれぞれ２ｍｍ以上となる波長のエキシ
マ紫外線が好適であることがわかる。
する透過距離がそれぞれ２ｍｍ以上となる波長のエキシ
マ紫外線が好適であることがわかる。
【００４９】表１には省略しているが、下記の各エキシ
マ紫外線ランプは水、空気、紫外線吸収を持たないガス
に、照射距離の制約なく適用可能である。なお、括弧内
は波長を示す。ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＸｅＩ（２５３
ｎｍ）、Ｃｌ2 （２５８ｎｍ）、ＸｅＢｒ（２８２ｎ
ｍ）、Ｂｒ2 （２９１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ）、Ｉ2 （３４１ｎｍ）、ＸｅＦ（３５１ｎｍ）
マ紫外線ランプは水、空気、紫外線吸収を持たないガス
に、照射距離の制約なく適用可能である。なお、括弧内
は波長を示す。ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＸｅＩ（２５３
ｎｍ）、Ｃｌ2 （２５８ｎｍ）、ＸｅＢｒ（２８２ｎ
ｍ）、Ｂｒ2 （２９１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ）、Ｉ2 （３４１ｎｍ）、ＸｅＦ（３５１ｎｍ）
【００５０】
【表１】
【００５１】表２にエキシマ紫外線の各波長のエネルギ
と光化学反応の代表例を示す。表２から、１９０ｎｍ以
下の波長域のエキシマ紫外線ランプは水の照射によりＨ
・ＯＨラジカルを生成するので、強力な反応メジウムを
得ることがわかる。また、２００ｎｍ以下の波長域のエ
キシマ紫外線ランプは空気の照射により酸素が酸素原子
に解離してオゾンを生成し、強力な酸化雰囲気を得るこ
とがわかる。２００ｎｍより長波長域の光もＯ3 生成反
応を持つが、種々の条件が関与し光化学反応の量子効率
が低く、またＯ3 生成が不安定であることが認められ
る。
と光化学反応の代表例を示す。表２から、１９０ｎｍ以
下の波長域のエキシマ紫外線ランプは水の照射によりＨ
・ＯＨラジカルを生成するので、強力な反応メジウムを
得ることがわかる。また、２００ｎｍ以下の波長域のエ
キシマ紫外線ランプは空気の照射により酸素が酸素原子
に解離してオゾンを生成し、強力な酸化雰囲気を得るこ
とがわかる。２００ｎｍより長波長域の光もＯ3 生成反
応を持つが、種々の条件が関与し光化学反応の量子効率
が低く、またＯ3 生成が不安定であることが認められ
る。
【００５２】表２には詳細を示していないが、炭化水素
類は一般に１３０ｎｍ〜２００ｎｍ波長域全域に大きい
吸収断面積を持ち、Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅなど
の雰囲気ガス・材料ガスの精製目的には、この波長域全
域が適用でき、短波長ほど反応性が大きく有効であるこ
とがわかる。
類は一般に１３０ｎｍ〜２００ｎｍ波長域全域に大きい
吸収断面積を持ち、Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅなど
の雰囲気ガス・材料ガスの精製目的には、この波長域全
域が適用でき、短波長ほど反応性が大きく有効であるこ
とがわかる。
【００５３】
【表２】
【００５４】２．紫外線ランプの時間応答性の選択 紫外線処理を、瞬間型と定常型のいずれでおこなうかに
よって紫外線ランプを選定する。
よって紫外線ランプを選定する。
【００５５】瞬間型ランプ：紫外線エキシマランプは、
瞬間型処理に用い得る。点灯して数秒で定常状態に達す
る。その数秒内の非定常期の照射光量も定常期と僅か数
パーセントの差に過ぎない。仮にランプ温度を恒温に保
持すれば、この数パーセントはさらに縮小することがで
きる。エキシマ紫外線ランプの選択により、例えば紫外
線照射１０秒で表面有機物除去するという洗浄ステップ
が構成可能となる。紫外線エキシマランプは、枚葉型紫
外線処理における秒単位時間のシーケンシャルプロセス
に適する。
瞬間型処理に用い得る。点灯して数秒で定常状態に達す
る。その数秒内の非定常期の照射光量も定常期と僅か数
パーセントの差に過ぎない。仮にランプ温度を恒温に保
持すれば、この数パーセントはさらに縮小することがで
きる。エキシマ紫外線ランプの選択により、例えば紫外
線照射１０秒で表面有機物除去するという洗浄ステップ
が構成可能となる。紫外線エキシマランプは、枚葉型紫
外線処理における秒単位時間のシーケンシャルプロセス
に適する。
【００５６】定常型ランプ：紫外線ランプ、水銀ラン
プ、重水素ランプ、ハロゲンランプなどは、点灯から定
常発光までの所要時間が長い。例えば低圧水銀ランプは
定常状態に達するのに約３０分必要である。定常化の後
は安定であるから、定常型処理に適する。
プ、重水素ランプ、ハロゲンランプなどは、点灯から定
常発光までの所要時間が長い。例えば低圧水銀ランプは
定常状態に達するのに約３０分必要である。定常化の後
は安定であるから、定常型処理に適する。
【００５７】３．紫外線照射光量の高効率化（コンパク
トサイズの実現のための高い光効率） 紫外線光は光源から全方位に放射される。処理表面への
集光技術が光量の高効率利用の鍵である。本発明者らは
以下の手段を開発し、照射光量の完全利用を達成した。
トサイズの実現のための高い光効率） 紫外線光は光源から全方位に放射される。処理表面への
集光技術が光量の高効率利用の鍵である。本発明者らは
以下の手段を開発し、照射光量の完全利用を達成した。
【００５８】反射表面を内面とする外筒の内部にエキシ
マ紫外線ランプを内挿する。外筒とエキシマ紫外線ラン
プの間隙に石英二重管を設置し、この管内に気体または
液体を流す。かくして、石英二重管壁による僅かな吸収
損失以外に光量損失することなく、気体または液体に紫
外線エネルギを高い吸収効率で照射することを実現させ
た。
マ紫外線ランプを内挿する。外筒とエキシマ紫外線ラン
プの間隙に石英二重管を設置し、この管内に気体または
液体を流す。かくして、石英二重管壁による僅かな吸収
損失以外に光量損失することなく、気体または液体に紫
外線エネルギを高い吸収効率で照射することを実現させ
た。
【００５９】以上に記述した開発手段を組み合わせるこ
とにより、各種のエキシマ紫外線処理装置が構成でき
る。図１に、枚葉式表面処理装置に配設するエキシマ紫
外線処理装置の原理図を示す。このエキシマ紫外線処理
装置は、エキシマ紫外線ランプ１を含むランプチャンバ
ー１１と、エキシマ紫外線ランプ１と対向するように基
板３が設置されるスピン回転装置４を含む基板チャンバ
ー１２と、エキシマ紫外線ランプ１と基板３との間に設
けられた石英窓板２とを備えて構成される。
とにより、各種のエキシマ紫外線処理装置が構成でき
る。図１に、枚葉式表面処理装置に配設するエキシマ紫
外線処理装置の原理図を示す。このエキシマ紫外線処理
装置は、エキシマ紫外線ランプ１を含むランプチャンバ
ー１１と、エキシマ紫外線ランプ１と対向するように基
板３が設置されるスピン回転装置４を含む基板チャンバ
ー１２と、エキシマ紫外線ランプ１と基板３との間に設
けられた石英窓板２とを備えて構成される。
【００６０】基板３は、スピン回転装置４によりスピン
回転あるいは水平移動しながら、エキシマ紫外線ランプ
１から紫外線照射を受ける。図１には省略されている
が、基板チャンバー１２は、基板搬出入のゲートバルブ
及び雰囲気置換、排ガス及び排水の設備を付帯する。ド
ライ処理のみの場合には、石英窓板２を省略することも
できる。フォトリソグラフィー工程におけるフォトレジ
ストの除去を行なう場合は、オゾンの導入口が設置され
ることがある。ウエット処理の場合は基板表面に超純水
・薬液を流下させるノズル及び必要により高周波超音波
発振器が設置される。
回転あるいは水平移動しながら、エキシマ紫外線ランプ
１から紫外線照射を受ける。図１には省略されている
が、基板チャンバー１２は、基板搬出入のゲートバルブ
及び雰囲気置換、排ガス及び排水の設備を付帯する。ド
ライ処理のみの場合には、石英窓板２を省略することも
できる。フォトリソグラフィー工程におけるフォトレジ
ストの除去を行なう場合は、オゾンの導入口が設置され
ることがある。ウエット処理の場合は基板表面に超純水
・薬液を流下させるノズル及び必要により高周波超音波
発振器が設置される。
【００６１】図２に、エキシマ紫外線全反射型装置の原
理図を示す。当該装置は、エキシマ紫外線ランプ１と、
エキシマ紫外線ランプ１を囲む石英ガラス二重管５と、
石英ガラス二重管５を介してエキシマ紫外線ランプ１を
囲み、反射面を内面とする光反射管６を備えて構成され
る。光反射管６の反射面としては、鏡面の金属アルミニ
ウム、アルミナセラミックスなどを用い得る。処理する
水、ガス、大気その他を石英ガラス二重管５に導入し、
エキシマ紫外線ランプ１により紫外線を照射する。図
中、７が入口、８が出口を示す。ランプ容量及び二重管
形状は、処理目的に応じて設計される。
理図を示す。当該装置は、エキシマ紫外線ランプ１と、
エキシマ紫外線ランプ１を囲む石英ガラス二重管５と、
石英ガラス二重管５を介してエキシマ紫外線ランプ１を
囲み、反射面を内面とする光反射管６を備えて構成され
る。光反射管６の反射面としては、鏡面の金属アルミニ
ウム、アルミナセラミックスなどを用い得る。処理する
水、ガス、大気その他を石英ガラス二重管５に導入し、
エキシマ紫外線ランプ１により紫外線を照射する。図
中、７が入口、８が出口を示す。ランプ容量及び二重管
形状は、処理目的に応じて設計される。
【００６２】エキシマ紫外線ランプ１と石英二重管５と
の間隙部２１及び石英二重管５と光反射管６との間隙部
２２には、必要に応じて紫外線ランプ波長で吸収を持た
ないガスを封入又はフローさせ、空気による紫外線吸収
損失及びエキシマ紫外線ランプ１の外部電極の劣化を防
止する。前記ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン
などのイナートガスが用い得る。ガスフローはエキシマ
紫外線ランプ１の光量が大きいとき、冷却の目的にも用
いられる。
の間隙部２１及び石英二重管５と光反射管６との間隙部
２２には、必要に応じて紫外線ランプ波長で吸収を持た
ないガスを封入又はフローさせ、空気による紫外線吸収
損失及びエキシマ紫外線ランプ１の外部電極の劣化を防
止する。前記ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン
などのイナートガスが用い得る。ガスフローはエキシマ
紫外線ランプ１の光量が大きいとき、冷却の目的にも用
いられる。
【００６３】
【実施例】以上の各装置を用いる発明の実施形態を、そ
れぞれ実施例により詳細に説明する。
れぞれ実施例により詳細に説明する。
【００６４】（実施例１）半導体、液晶表示装置の製造
工程における、基板及び微細加工表面の清浄化、及びプ
ロセス装置に供給する雰囲気ガス・材料ガスの清浄化な
どの処理のため、エキシマ紫外線反応装置に組み込んで
用いるエキシマ紫外線ランプとその性能を調査した。結
果を表３に例示する。
工程における、基板及び微細加工表面の清浄化、及びプ
ロセス装置に供給する雰囲気ガス・材料ガスの清浄化な
どの処理のため、エキシマ紫外線反応装置に組み込んで
用いるエキシマ紫外線ランプとその性能を調査した。結
果を表３に例示する。
【００６５】照射光量は、各ランプ表面当たりの光量で
示している。処理する表面に平行してランプを凡そラン
プ径の間隔に配列し、ランプの照射方向の背面に反射板
を設置する場合は、ランプと処理表面との距離が極端に
大きくない限り、ランプの石英チューブ面当たりの光量
と処理表面当たりの光量はほぼ同量である。
示している。処理する表面に平行してランプを凡そラン
プ径の間隔に配列し、ランプの照射方向の背面に反射板
を設置する場合は、ランプと処理表面との距離が極端に
大きくない限り、ランプの石英チューブ面当たりの光量
と処理表面当たりの光量はほぼ同量である。
【００６６】有機化合物分解反応の例としてオレイン酸
の光分解時間（９０％分解時間）を評価した結果を示
す。空気・水の透過条件を満足できるときは、短波長エ
キシマ紫外線を用いるほど反応速度が大であることが明
らかである。
の光分解時間（９０％分解時間）を評価した結果を示
す。空気・水の透過条件を満足できるときは、短波長エ
キシマ紫外線を用いるほど反応速度が大であることが明
らかである。
【００６７】
【表３】
【００６８】（実施例２）水蒸気処理表面に水蒸気に対
する50%透過距離が２ｍｍ以上である紫外線照射を重畳
する手段の効果を調査した。表４に、シリコンウエハ表
面に付着するオレイン酸の浄化試験結果を示す。１２０
℃飽和水蒸気３０秒噴射後に、オレイン酸は単分子層以
下にまで浄化された。
する50%透過距離が２ｍｍ以上である紫外線照射を重畳
する手段の効果を調査した。表４に、シリコンウエハ表
面に付着するオレイン酸の浄化試験結果を示す。１２０
℃飽和水蒸気３０秒噴射後に、オレイン酸は単分子層以
下にまで浄化された。
【００６９】１２０℃飽和水蒸気処理に紫外線照射を重
畳した場合は、１０秒後に単分子層まで、２０秒後には
ＦＴＩＲ測定の検出限界以下まで除去された。
畳した場合は、１０秒後に単分子層まで、２０秒後には
ＦＴＩＲ測定の検出限界以下まで除去された。
【００７０】
【表４】
【００７１】（実施例３）スピン回転式あるいは水平移
動式の枚葉式表面洗浄装置に配設され、処理表面に平行
して水透過距離が数ｍ以上のエキシマ紫外線ランプを設
置し、超純水・薬液による洗浄表面を照射してラジカル
反応処理を行うエキシマ紫外線反応装置の実施例を示
す。
動式の枚葉式表面洗浄装置に配設され、処理表面に平行
して水透過距離が数ｍ以上のエキシマ紫外線ランプを設
置し、超純水・薬液による洗浄表面を照射してラジカル
反応処理を行うエキシマ紫外線反応装置の実施例を示
す。
【００７２】図１に示したエキシマ紫外線処理装置を用
い、ＫｒＩエキシマ紫外線ランプ（１９１ｎｍ：照射光
量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用いた。表５に示した洗浄ステ
ップで、半導体基板の枚葉式洗浄を行った。洗浄ステッ
プは、表面付着有機物の除去ステップである。ウエハ表
面に超純水を供給しながら紫外線を照射する。洗浄ステ
ップは、金属不純物及び粒子の除去ステップである。界
面活性剤を配合したフッ酸／過酸化水素を供給して除去
処理を行う。洗浄ステップは、の処理で表面に吸着する
界面活性剤の除去ステップである。ステップと同様にウ
エハ表面に超純水を供給しながら紫外線を照射する。以
下、洗浄ステップを経て最後に乾燥を行う。
い、ＫｒＩエキシマ紫外線ランプ（１９１ｎｍ：照射光
量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用いた。表５に示した洗浄ステ
ップで、半導体基板の枚葉式洗浄を行った。洗浄ステッ
プは、表面付着有機物の除去ステップである。ウエハ表
面に超純水を供給しながら紫外線を照射する。洗浄ステ
ップは、金属不純物及び粒子の除去ステップである。界
面活性剤を配合したフッ酸／過酸化水素を供給して除去
処理を行う。洗浄ステップは、の処理で表面に吸着する
界面活性剤の除去ステップである。ステップと同様にウ
エハ表面に超純水を供給しながら紫外線を照射する。以
下、洗浄ステップを経て最後に乾燥を行う。
【００７３】エキシマ紫外線ランプのオン／オフによ
り、瞬間的に超純水からオゾン水に／オゾン水から超純
水にと洗浄液が切り替わる。すなわち、秒間隔の処理ス
テップ切り替えに充分対応して処理可能であった。洗浄
後のウエハ表面の有機物は、高感度反射ＦＴＩＲ測定装
置の検出限界である１０12molecule／ｃｍ2 以下であっ
て、洗浄効果は充分に達成されていることが確認され
た。
り、瞬間的に超純水からオゾン水に／オゾン水から超純
水にと洗浄液が切り替わる。すなわち、秒間隔の処理ス
テップ切り替えに充分対応して処理可能であった。洗浄
後のウエハ表面の有機物は、高感度反射ＦＴＩＲ測定装
置の検出限界である１０12molecule／ｃｍ2 以下であっ
て、洗浄効果は充分に達成されていることが確認され
た。
【００７４】
【表５】
【００７５】（実施例４）スピン回転式あるいは水平移
動式の枚葉式表面ドライ処理装置に配設され、処理表面
に平行して空気透過距離が数ｍｍ以上、具体的には２ｍ
ｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプを設置し、表
面を照射して有機物質を除去するエキシマ紫外線反応装
置の実施例を示す。
動式の枚葉式表面ドライ処理装置に配設され、処理表面
に平行して空気透過距離が数ｍｍ以上、具体的には２ｍ
ｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプを設置し、表
面を照射して有機物質を除去するエキシマ紫外線反応装
置の実施例を示す。
【００７６】図１に示したエキシマ紫外線処理装置を用
い、Ｘｅエキシマ紫外線ランプ（１７２ｎｍ：照射光量
２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用い、界面活性剤が吸着している
シリコンウエハの表面を処理した。界面活性剤吸着量
は、約１．５ｎｇ／ｃｍ2 （オクチルアミンＣＨ3 （Ｃ
Ｈ2 ）7 ＮＨ2 として約０．５×１０16molecule／ｃｍ
2 ）である。
い、Ｘｅエキシマ紫外線ランプ（１７２ｎｍ：照射光量
２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用い、界面活性剤が吸着している
シリコンウエハの表面を処理した。界面活性剤吸着量
は、約１．５ｎｇ／ｃｍ2 （オクチルアミンＣＨ3 （Ｃ
Ｈ2 ）7 ＮＨ2 として約０．５×１０16molecule／ｃｍ
2 ）である。
【００７７】表６に結果を示すように、照射時間３０秒
でウエハ表面の有機物濃度は、高感度反射ＦＴＩＲ測定
装置の検出限界以下であって、界面活性剤は完全に除去
されていることが確認された。
でウエハ表面の有機物濃度は、高感度反射ＦＴＩＲ測定
装置の検出限界以下であって、界面活性剤は完全に除去
されていることが確認された。
【００７８】
【表６】
【００７９】（実施例５）レジスト膜を空気中で分解除
去するエキシマ紫外線処理装置の実施例を示す。フォト
リソグラフィー工程のレジスト除去処理装置に配設さ
れ、処理表面に平行して空気透過距離が数ｍｍ以上、具
体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプ
を設置し、表面を照射してレジスト膜を分解した。処理
装置及びエキシマ紫外線ランプは実施例３と同様であ
る。表７に示した照射条件でレジスト膜を除去できた。
レジスト分解反応を促進するためオゾンガスフローを用
いた場合は、照射時間１８０秒で除去できた。オゾンガ
スフローのためのオゾン発生装置については、実施例６
において述べる。
去するエキシマ紫外線処理装置の実施例を示す。フォト
リソグラフィー工程のレジスト除去処理装置に配設さ
れ、処理表面に平行して空気透過距離が数ｍｍ以上、具
体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプ
を設置し、表面を照射してレジスト膜を分解した。処理
装置及びエキシマ紫外線ランプは実施例３と同様であ
る。表７に示した照射条件でレジスト膜を除去できた。
レジスト分解反応を促進するためオゾンガスフローを用
いた場合は、照射時間１８０秒で除去できた。オゾンガ
スフローのためのオゾン発生装置については、実施例６
において述べる。
【００８０】
【表７】
【００８１】（実施例６）レジスト膜を水蒸気・紫外線
重畳処理により剥離するエキシマ紫外線処理装置の実施
例を示す。ここでは、剥離困難なイオン注入レジスト膜
について、水蒸気・紫外線重畳処理の一例を示す。 試料：シリコン熱酸化膜エッチング表面、下層シリコン
基板へイオン注入 イオン注入条件：加速エネルギー８０ＫｅＶ、リンのド
ーズ量６×１０15／ｃｍ2 紫外線ランプ：ＫｒＩエキシマランプ，波長１９１ｎｍ 紫外線照射量：１０ｍＷ／ｃｍ2
重畳処理により剥離するエキシマ紫外線処理装置の実施
例を示す。ここでは、剥離困難なイオン注入レジスト膜
について、水蒸気・紫外線重畳処理の一例を示す。 試料：シリコン熱酸化膜エッチング表面、下層シリコン
基板へイオン注入 イオン注入条件：加速エネルギー８０ＫｅＶ、リンのド
ーズ量６×１０15／ｃｍ2 紫外線ランプ：ＫｒＩエキシマランプ，波長１９１ｎｍ 紫外線照射量：１０ｍＷ／ｃｍ2
【００８２】剥離結果を以下の表８に示す。条件１の１
００℃飽和水蒸気処理と紫外線照射処理２分の後、噴射
処理１分で剥離除去できた。条件２の１２０℃飽和水蒸
気処理と紫外線照射処理３０秒の後、噴射処理３０秒で
剥離除去できた。
００℃飽和水蒸気処理と紫外線照射処理２分の後、噴射
処理１分で剥離除去できた。条件２の１２０℃飽和水蒸
気処理と紫外線照射処理３０秒の後、噴射処理３０秒で
剥離除去できた。
【００８３】
【表８】
【００８４】（実施例７）水透過距離が数ｍｍ以上、具
体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプ
と石英二重管及び光反射管で構成され、当該石英二重管
の内側に酸素を溶解する純水を供給し、光化学反応によ
りオゾン水に転換するエキシマ紫外線全反射型オゾン水
供給装置を構成した。
体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプ
と石英二重管及び光反射管で構成され、当該石英二重管
の内側に酸素を溶解する純水を供給し、光化学反応によ
りオゾン水に転換するエキシマ紫外線全反射型オゾン水
供給装置を構成した。
【００８５】図２及び表７に示したエキシマ紫外線全反
射型装置を用い、エキシマ紫外線ランプは水中５０％透
過距離が２８ｍｍであるＫｒＩエキシマ紫外線ランプ
（１９１ｎｍ：照射光量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用いた。
ランプからの照射光は純水を透過する。純水を透過した
光は総て反射されて純水側に戻り、照射光の損失の全く
ない全反射条件が得られる。
射型装置を用い、エキシマ紫外線ランプは水中５０％透
過距離が２８ｍｍであるＫｒＩエキシマ紫外線ランプ
（１９１ｎｍ：照射光量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用いた。
ランプからの照射光は純水を透過する。純水を透過した
光は総て反射されて純水側に戻り、照射光の損失の全く
ない全反射条件が得られる。
【００８６】常温の純水は空中の酸素を約７ｐｐｍ濃度
に平衡溶解している。二重管通過中に、この溶解酸素は
１９１ｎｍ波長のエネルギーで瞬間的にオゾンに転換さ
れる。エキシマ紫外線ランプの照射光量を印可電気量の
調節により変化させることにより、オゾン濃度を０〜約
７ｐｐｍの範囲に制御できた。さらに高濃度のオゾン水
を供給したいときは、酸素濃度の高い純水を供給する。
に平衡溶解している。二重管通過中に、この溶解酸素は
１９１ｎｍ波長のエネルギーで瞬間的にオゾンに転換さ
れる。エキシマ紫外線ランプの照射光量を印可電気量の
調節により変化させることにより、オゾン濃度を０〜約
７ｐｐｍの範囲に制御できた。さらに高濃度のオゾン水
を供給したいときは、酸素濃度の高い純水を供給する。
【００８７】また、エキシマ紫外線ランプは瞬間オン／
オフが可能であり、任意にオゾン水供給と純水供給を切
り替えることができる。このとき、二重石英チューブの
サイズを選定し純水のチューブ内通過時間を数秒の程度
に設定することにより、オゾン水／純水切り替えを秒単
位で実施できた。
オフが可能であり、任意にオゾン水供給と純水供給を切
り替えることができる。このとき、二重石英チューブの
サイズを選定し純水のチューブ内通過時間を数秒の程度
に設定することにより、オゾン水／純水切り替えを秒単
位で実施できた。
【００８８】
【表９】
【００８９】［比較例］電気分解方式オゾン発生装置
（オゾン発生量４ｇ／ｈｒ）及び隔膜式オゾン溶解装置
を用い、枚葉洗浄装置へのオゾン水供給を行った。オゾ
ン必要量は０．４ｇ／ｈｒ程度であるが、電気分解方式
オゾン発生装置は能力縮小が出来ない。また連続通電方
式のため、過剰オゾンの分解処理装置が必要となった。
また、電気分解で同時に発生する水素の分解除去装置も
必要となった。隔膜式オゾン溶解装置に供給するための
オゾン圧力制御システムが必要であった。隔膜式オゾン
溶解装置では、オゾン溶解と溶解停止の切り替え操作が
繁雑かつ困難であった。したがって、枚葉洗浄のオゾン
水の切り替え供給で瞬間オン／オフが不可能であり、充
分なスループットが得られなかった。
（オゾン発生量４ｇ／ｈｒ）及び隔膜式オゾン溶解装置
を用い、枚葉洗浄装置へのオゾン水供給を行った。オゾ
ン必要量は０．４ｇ／ｈｒ程度であるが、電気分解方式
オゾン発生装置は能力縮小が出来ない。また連続通電方
式のため、過剰オゾンの分解処理装置が必要となった。
また、電気分解で同時に発生する水素の分解除去装置も
必要となった。隔膜式オゾン溶解装置に供給するための
オゾン圧力制御システムが必要であった。隔膜式オゾン
溶解装置では、オゾン溶解と溶解停止の切り替え操作が
繁雑かつ困難であった。したがって、枚葉洗浄のオゾン
水の切り替え供給で瞬間オン／オフが不可能であり、充
分なスループットが得られなかった。
【００９０】（実施例８）水透過距離が数ｍｍ以上、具
体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプ
と石英二重管及び光反射管で構成され、当該石英二重管
の内側に有機物を含有する排水を供給し、光化学反応に
より排水を浄化するエキシマ紫外線全反射型排水浄化装
置を構成した。
体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプ
と石英二重管及び光反射管で構成され、当該石英二重管
の内側に有機物を含有する排水を供給し、光化学反応に
より排水を浄化するエキシマ紫外線全反射型排水浄化装
置を構成した。
【００９１】図２及び表１０に示したエキシマ紫外線全
反射型装置を用い、エキシマ紫外線ランプは水中５０％
透過距離が２８ｍｍであるＫｒＩエキシマ紫外線ランプ
（波長１９１ｎｍ：照射光量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用い
た。この装置は、排水中ＴＯＣ（トータル有機カーボン
濃度）を最高１０ｐｐｍまで分解する能力が認められ
た。
反射型装置を用い、エキシマ紫外線ランプは水中５０％
透過距離が２８ｍｍであるＫｒＩエキシマ紫外線ランプ
（波長１９１ｎｍ：照射光量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用い
た。この装置は、排水中ＴＯＣ（トータル有機カーボン
濃度）を最高１０ｐｐｍまで分解する能力が認められ
た。
【００９２】
【表１０】
【００９３】（実施例９）水透過距離が数ｍｍ以上、具
体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプ
と石英二重管及び光反射管で構成され、当該石英二重管
の内側に有機物を含有する原水を供給し、光化学反応に
より原水を浄化するエキシマ紫外線全反射型原水浄化装
置を構成した。
体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線ランプ
と石英二重管及び光反射管で構成され、当該石英二重管
の内側に有機物を含有する原水を供給し、光化学反応に
より原水を浄化するエキシマ紫外線全反射型原水浄化装
置を構成した。
【００９４】測定結果としては、実施例８と同様に、原
水中ＴＯＣ（トータル有機カーボン濃度）を最高１０ｐ
ｐｍまで分解する能力が認められた。
水中ＴＯＣ（トータル有機カーボン濃度）を最高１０ｐ
ｐｍまで分解する能力が認められた。
【００９５】（実施例１０）空気透過距離が数ｍｍ以
上、具体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線
ランプと石英二重管及び光反射管で構成され、当該石英
二重管の内側に空気または酸素を添加する空気を供給
し、光化学反応により酸素をオゾンに転換するエキシマ
紫外線全反射型オゾンガス供給装置を構成した。
上、具体的には２ｍｍ以上となる波長のエキシマ紫外線
ランプと石英二重管及び光反射管で構成され、当該石英
二重管の内側に空気または酸素を添加する空気を供給
し、光化学反応により酸素をオゾンに転換するエキシマ
紫外線全反射型オゾンガス供給装置を構成した。
【００９６】図２及び表１１に示したエキシマ紫外線全
反射型装置を用い、エキシマ紫外線ランプは空気中５０
％透過距離が３ｍｍであるＸｅエキシマ紫外線ランプ
（波長１７２ｍ：照射光量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用い
た。エキシマ紫外線ランプの照射光量を印可電気量の調
節により変化させることにより、オゾン濃度を０〜約７
ｖｏｌ％の範囲に制御できた。
反射型装置を用い、エキシマ紫外線ランプは空気中５０
％透過距離が３ｍｍであるＸｅエキシマ紫外線ランプ
（波長１７２ｍ：照射光量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を用い
た。エキシマ紫外線ランプの照射光量を印可電気量の調
節により変化させることにより、オゾン濃度を０〜約７
ｖｏｌ％の範囲に制御できた。
【００９７】
【表１１】
【００９８】（実施例１１）それぞれのガスについて透
過距離が数ｍｍ以上、具体的には２ｍｍ以上となる波長
のエキシマ紫外線ランプと石英二重管及び光反射管で構
成され、当該石英二重管の内側に雰囲気ガスあるいは材
料ガスを供給し、光化学反応によりガス中の有機物その
他汚染成分を分解するエキシマ紫外線全反射型ガス浄化
装置の実施例を示す。
過距離が数ｍｍ以上、具体的には２ｍｍ以上となる波長
のエキシマ紫外線ランプと石英二重管及び光反射管で構
成され、当該石英二重管の内側に雰囲気ガスあるいは材
料ガスを供給し、光化学反応によりガス中の有機物その
他汚染成分を分解するエキシマ紫外線全反射型ガス浄化
装置の実施例を示す。
【００９９】図２及び表１２に示したエキシマ紫外線全
反射型装置を用い、エキシマ紫外線ランプはガス５０％
透過距離が１０3 ｍｍ以上であるＸｅエキシマ紫外線ラ
ンプ（波長１７２ｎｍ：照射光量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を
用いた。
反射型装置を用い、エキシマ紫外線ランプはガス５０％
透過距離が１０3 ｍｍ以上であるＸｅエキシマ紫外線ラ
ンプ（波長１７２ｎｍ：照射光量２０ｍＪ／ｃｍ2 ）を
用いた。
【０１００】このランプのガス純化能力は、照射光量２
０ｍＪ／ｃｍ2 で有機物約４０ｍｇ／Ｍ3 を分解処理で
きるので、処理ガス中の有機物濃度に対応して光量を制
御する。
０ｍＪ／ｃｍ2 で有機物約４０ｍｇ／Ｍ3 を分解処理で
きるので、処理ガス中の有機物濃度に対応して光量を制
御する。
【０１０１】ヘリウムガス浄化：高純度ヘリウム雰囲気
を必要とする装置にヘリウムを循環するシステムにおい
て、雰囲気の有機物汚染及び循環システムのポンプ・配
管系からの有機物汚染を定常的に完全除去するためのヘ
リウムガス浄化装置を構成した。ヘリウムガス純度は、
オンライン方式マススペクトロメーター（マス検出範囲
１００）で常時モニターした。循環ヘリウムの純度は、
メタン換算全有機物濃度の検出感度１０ｐｐｂ以下に保
持できた。なを、有機物分解で副生する水及び炭酸ガス
除去器を併設している。この装置は、ガス中有機物（オ
レイン酸換算濃度）で最高２０ｍｇ／Ｍ3 まで分解する
能力が認められた。
を必要とする装置にヘリウムを循環するシステムにおい
て、雰囲気の有機物汚染及び循環システムのポンプ・配
管系からの有機物汚染を定常的に完全除去するためのヘ
リウムガス浄化装置を構成した。ヘリウムガス純度は、
オンライン方式マススペクトロメーター（マス検出範囲
１００）で常時モニターした。循環ヘリウムの純度は、
メタン換算全有機物濃度の検出感度１０ｐｐｂ以下に保
持できた。なを、有機物分解で副生する水及び炭酸ガス
除去器を併設している。この装置は、ガス中有機物（オ
レイン酸換算濃度）で最高２０ｍｇ／Ｍ3 まで分解する
能力が認められた。
【０１０２】その他のガスの浄化：この装置は、ヘリウ
ム浄化と全く同一条件で、窒素・水素・アルゴン・キセ
ノンなどの不活性ガスの浄化に用いることができた。
ム浄化と全く同一条件で、窒素・水素・アルゴン・キセ
ノンなどの不活性ガスの浄化に用いることができた。
【０１０３】
【表１２】
【０１０４】
【発明の効果】本発明によれば、表面洗浄・表面処理の
ために紫外光反応システムを構成し、従来の化学反応シ
ステムでは達成できない処理速度と装置サイズの実現が
可能となり、タイムシェアリング性能、高スループット
性能及びコンパクトサイズを実現することが可能とな
る。
ために紫外光反応システムを構成し、従来の化学反応シ
ステムでは達成できない処理速度と装置サイズの実現が
可能となり、タイムシェアリング性能、高スループット
性能及びコンパクトサイズを実現することが可能とな
る。
【図１】枚葉式表面処理装置に配設するエキシマ紫外線
処理装置の主要構成を示す原理図である。
処理装置の主要構成を示す原理図である。
【図２】エキシマ紫外線全反射型装置の主要構成を示す
原理図（横断面図及び縦断面図）である。
原理図（横断面図及び縦断面図）である。
１ エキシマ紫外線ランプ ２ 石英窓板 ３ 基板 ４ スピン回転装置 ５ 石英ガラス二重管 ６ 光反射管 １１ ランプチャンバー １２ 基板チャンバー ２１，２２ 間隙部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B116 AA02 AA03 AB01 AB34 AB42 BB11 BC01 4D037 AA01 AA03 AA11 AB01 BA18 BB01
Claims (22)
- 【請求項１】 半導体装置又は液晶表示装置の製造に関
わる表面及び材料の浄化に用いられる紫外線処理装置で
あって、 空気、水、水蒸気及びガスに対する５０％透過距離がそ
れぞれ２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外線
ランプを光源として備えることを特徴とする紫外線処理
装置。 - 【請求項２】 前記表面は、基板から半導体デバイスに
至る際の各プロセス表面、プロセス装置及びプロセス装
置部品の表面、リソグラフィー工程に関わる装置及び装
置部品の表面のうちから選ばれた１つであることを特徴
とする請求項１に記載の紫外線処理装置。 - 【請求項３】 前記材料は、原水、純水、排水、空気、
一般ガス及び特殊材料ガスのうちから選ばれた１つであ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線処理
装置。 - 【請求項４】 前記紫外線ランプは、エキシマ紫外線ラ
ンプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
項に記載の紫外線処理装置。 - 【請求項５】 水蒸気を用いる表面浄化装置に配設さ
れ、水蒸気による被処理表面に水蒸気に対する５０％透
過距離が２ｍｍ以上である紫外線を水蒸気と重畳的に照
射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載の紫外線処理装置。 - 【請求項６】 枚葉式表面浄化装置に配設され、水蒸気
による被処理表面に水蒸気に対する５０％透過距離が２
ｍｍ以上である紫外線を水蒸気と重畳的に照射すること
により有機物及び付着粒子を除去することを特徴とする
請求項１〜４のいずれか１項に記載の紫外線処理装置。 - 【請求項７】 枚葉式表面浄化装置に配設され、超純水
又は薬液により洗浄中の表面に空気に対する５０％透過
距離が２ｍｍ以上である紫外線を照射してラジカル反応
処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の紫外線処理装置。 - 【請求項８】 リソグラフィー工程に用いられるレジス
ト除去装置に配設され、水蒸気による被処理表面に紫外
線を照射してレジストを除去することを特徴とする請求
項１〜４のいずれか１項に記載の紫外線処理装置。 - 【請求項９】 水に対する透過距離が２ｍｍ以上となる
波長の紫外線を照射する紫外線ランプと、 前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、 前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、 前記石英二重管の内側に酸素を溶解する純水を供給し、
光化学反応により純水をオゾン水に転換することを特徴
とする紫外線処理装置。 - 【請求項１０】 水に対する透過距離が２ｍｍ以上とな
る波長の紫外線を照射する紫外線ランプと、 前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、 前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、 前記石英二重管の内側に原水を供給し、光化学反応によ
り原水を浄化することを特徴とする紫外線処理装置。 - 【請求項１１】 水に対する透過距離が２ｍｍ以上とな
る波長の紫外線を照射する紫外線ランプと、 前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、 前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、 前記石英二重管の内側に有機物を含有する排水を供給
し、光化学反応により排水を浄化することを特徴とする
紫外線処理装置。 - 【請求項１２】 空気に対する透過距離が２ｍｍ以上と
なる波長の紫外線を照射する紫外線ランプと、 前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、 前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、 前記石英二重管の内側に空気または酸素を添加する空気
を供給し、光化学反応により酸素をオゾンに転換するこ
とを特徴とする紫外線処理装置。 - 【請求項１３】 空気に対する透過距離が２ｍｍ以上と
なる波長の紫外線を照射する紫外線ランプと、 前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、 前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、 前記石英二重管の内側に雰囲気空気を供給し、光化学反
応により雰囲気空気を浄化することを特徴とする紫外線
処理装置。 - 【請求項１４】 それぞれのガスに対する透過距離が２
ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外線ランプ
と、 前記紫外線ランプを囲む石英二重管と、 前記石英二重管を介して前記紫外線ランプを囲む光反射
管とを備えて構成されており、 前記石英二重管の内側に一般ガス又は特殊材料ガスを供
給し、光化学反応により前記ガス中の汚染成分を浄化す
ることを特徴とする紫外線処理装置。 - 【請求項１５】 前記紫外線ランプと前記石英二重管と
の間隙部及び前記石英二重管と前記光反射管との間隙部
に、紫外線ランプ波長で吸収を持たないガスを封入又は
フローさせることを特徴とする請求項９〜１４のいずれ
か１項に記載の紫外線処理装置。 - 【請求項１６】 半導体装置又は液晶表示装置の製造に
関わる表面及び材料の浄化に用いられる紫外線処理方法
であって、 空気、水、水蒸気及びガスに対する５０％透過距離がそ
れぞれ２ｍｍ以上となる波長の紫外線を照射する紫外線
ランプを光源として用いることを特徴とする紫外線処理
方法。 - 【請求項１７】 前記表面は、基板から半導体デバイス
に至る際の各プロセス表面、プロセス装置及びプロセス
装置部品の表面、リソグラフィー工程に関わる装置及び
装置部品の表面のうちから選ばれた１つであることを特
徴とする請求項１６に記載の紫外線処理方法。 - 【請求項１８】 前記材料は、原水、純水、排水、空
気、一般ガス及び特殊材料ガスのうちから選ばれた１つ
であることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の紫
外線処理方法。 - 【請求項１９】 水蒸気を用いる表面浄化に用いられ、
水蒸気による被処理表面に水蒸気に対する５０％透過距
離が２ｍｍ以上である紫外線を水蒸気と重畳的に照射す
ることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に
記載の紫外線処理方法。 - 【請求項２０】 枚葉式表面浄化装置を用い、水蒸気に
よる被処理表面に水蒸気に対する５０％透過距離が２ｍ
ｍ以上である紫外線を水蒸気と重畳的に照射することに
より有機物及び粒子を除去することを特徴とする請求項
１６〜１８のいずれか１項に記載の紫外線処理方法。 - 【請求項２１】 枚葉式表面浄化装置を用い、超純水又
は薬液により洗浄中の表面に空気に対する５０％透過距
離が２ｍｍ以上である紫外線を照射してラジカル反応処
理を行うことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか
１項に記載の紫外線処理方法。 - 【請求項２２】 リソグラフィー工程に用いられるレジ
スト除去装置を用い、水蒸気処理表面を照射してレジス
トを除去することを特徴とする請求項１６〜１８のいず
れか１項に記載の紫外線処理方法。
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