JP2705023B2 - Oxidation method of workpiece - Google Patents

Oxidation method of workpiece

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JP2705023B2
JP2705023B2 JP29199994A JP29199994A JP2705023B2 JP 2705023 B2 JP2705023 B2 JP 2705023B2 JP 29199994 A JP29199994 A JP 29199994A JP 29199994 A JP29199994 A JP 29199994A JP 2705023 B2 JP2705023 B2 JP 2705023B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は被処理物の酸化方法に
関し、特に、金属や半導体物質の表面を酸化被膜する方
法、あるいは、これら被処理物をドライ精密洗浄等の酸
化除去する方法に関する。後者の酸化除去する方法は、
具体的には、金属やガラス板の表面に付着した有機化合
物の汚れを除去する方法や、半導体製造工程においてシ
リコンウエハ上の不要になったフォトレジストを除去す
る方法がある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for oxidizing an object to be treated, and more particularly to a method for oxidizing a surface of a metal or a semiconductor material, or a method for oxidizing and removing these objects by dry precision cleaning or the like. The latter method of oxidizing and removing
Specifically, there are a method of removing dirt of an organic compound attached to a surface of a metal or a glass plate, and a method of removing unnecessary photoresist on a silicon wafer in a semiconductor manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、金属やガラス等の被処理物を傷め
ることなく、その表面に付着した有機汚染物質を除去す
る方法や、その表面に酸化膜の層を形成する方法とし
て、紫外光とオゾンの協同作用を利用した処理技術が開
発され実用化に至っている。この技術は、例えば単行本
「オゾン利用の新技術」(三▲ゆう▼書房発行、昭和6
1年11月20日)の第9章(第301頁から第313
頁、以下文献甲という。)に、原理、装置、洗浄効果、
用途などが詳細に解説されている。それによると、低圧
水銀ランプから放射される真空紫外光である185nm
の光を、酸素を含む空気、あるいは酸素ガスに照射して
オゾンを発生させている。そして、同じ低圧水銀ランプ
から放射される遠紫外光である254nmの光で前記オ
ゾンの一部を分解し、オゾンの分解ガスである活性酸化
性分解物を発生させ、これを被処理物の表面に接触させ
るものである。そして、有機汚染物の洗浄について言え
ば、この接触によって被処理物の表面に付着した有機汚
染物を酸化させて二酸化炭素や水などの低分子酸化物に
変化させ、これを被処理物の表面上から除去することに
よって、当該被処理物の表面をドライ精密洗浄すること
ができる。
2. Description of the Related Art In recent years, as a method for removing organic contaminants adhering to a surface of an object to be treated such as metal or glass without damaging the object, and a method for forming an oxide film layer on the surface, ultraviolet light and ultraviolet light have been used. Processing technology utilizing the cooperative action of ozone has been developed and has been put to practical use. This technology is described, for example, in the book “New Technology Using Ozone” (published by Sanchu Shobo, Showa 6
Chapter 9 (November 20, 2001) (Pages 301 to 313)
Page, hereafter referred to as Document A. ), Principles, equipment, cleaning effect,
The application is explained in detail. According to that, 185 nm which is a vacuum ultraviolet light emitted from a low-pressure mercury lamp
Is irradiated to air containing oxygen or oxygen gas to generate ozone. Then, part of the ozone is decomposed by 254 nm light, which is far ultraviolet light emitted from the same low-pressure mercury lamp, to generate an active oxidative decomposition product that is a decomposition gas of ozone. Is to be contacted. As for the cleaning of organic contaminants, the contact oxidizes the organic contaminants attached to the surface of the object to be converted into low-molecular oxides such as carbon dioxide and water, which are then converted to the surface of the object. By removing it from above, the surface of the object can be dry-precisely cleaned.

【0003】また、他の方法として、真空紫外光である
185nmの光によりオゾンを発生させるのではなく、
オゾン発生機で作ったオゾンを直接処理室へ導き、低圧
水銀ランプから放射される遠紫外光である254nmの
光をオゾンに照射してオゾンを分解し、オゾンと活性酸
化性分解物を被処理物の表面に接触させ、当該表面上の
有機汚染物を酸化除去するものがある。
As another method, ozone is not generated by 185 nm light which is vacuum ultraviolet light.
The ozone produced by the ozone generator is led directly to the processing chamber, and the ozone is decomposed by irradiating ozone with 254 nm light, which is far ultraviolet light emitted from a low-pressure mercury lamp, and the ozone and active oxidative decomposed products are treated. In some cases, the material is brought into contact with the surface of an object to oxidize and remove organic contaminants on the surface.

【0004】上記の文献甲に記載された技術では、オゾ
ン発生機を使用しない場合は、オゾン濃度が低くなって
しまうので、生成するオゾンの絶対量を多くするには1
85nmの光が透過する距離d(cm)の値と、酸素分
圧p(気圧)の値により決まる(d×p)の値をある一
定値以上にしなければならなかった。具体的にいえば、
酸素分圧pが0.2気圧の時には、距離dは10cm以
上が必要となってしまう。このように一般的には(d×
p)の値を、2より大きいものとしなければならないの
が現実であった。このため、装置が大型化してしまう欠
点があると同時に、高濃度のオゾンが得られないため、
有機汚染物の酸化除去等では処理スピードが遅かった。
また、オゾン発生機を使う場合は、それ自体が高価な装
置であり、経済的な問題が発生し、使用できる条件をせ
ばめていた。
[0004] In the technique described in the above document A, the ozone concentration becomes low when the ozone generator is not used.
The value of (d × p) determined by the value of the distance d (cm) through which the light of 85 nm passes and the value of the oxygen partial pressure p (atmospheric pressure) had to be equal to or more than a certain value. Specifically,
When the oxygen partial pressure p is 0.2 atm, the distance d needs to be 10 cm or more. Thus, in general, (d ×
It was a reality that the value of p) had to be greater than 2. For this reason, there is a drawback that the apparatus becomes large, and at the same time, high concentration ozone cannot be obtained.
The processing speed was slow in removing organic contaminants by oxidation.
In addition, when an ozone generator is used, it is an expensive device itself, which causes an economic problem and limits the conditions under which it can be used.

【0005】他方、紫外線とオゾンの共同作用の技術
は、例えば照明学会研究会資料(LS−90−8〜1
3)(社団法人 照明学会 1990年10月21日、
第36頁から第41頁、以下文献乙という。)に紹介さ
れているように、「光アッシャ」と呼ばれるシリコンウ
エハ上の不要フォトレジスト除去装置が開発されてい
る。この文献でも文献甲に記載された技術と同様、オゾ
ン発生機を使用する場合と使用しない場合の2通りの方
法が説明されているが、通常の厚さ、例えば約1μm程
度、を有するフォトレジストの除去を速やかに行うため
には、結局は、低圧水銀ランプとオゾン発生機の組み合
せが必要になる。従って、装置自体が高値になるととも
に、処理工程のコスト増大、設置床面積の増大等の欠点
が指摘されている。
[0005] On the other hand, the technology of the synergistic action of ultraviolet light and ozone is described in, for example, the Materials of the Institute of Illumination Research (LS-90-8-1
3) (The Illuminating Engineering Institute of Japan, October 21, 1990,
Pages 36 to 41, hereinafter referred to as Document B. ), An apparatus for removing unnecessary photoresist on a silicon wafer called "optical asher" has been developed. In this document, as with the technique described in the document A, two methods, one using an ozone generator and the other using no ozone generator, are described. However, a photoresist having a normal thickness, for example, about 1 μm, is used. In order to quickly remove methane, a combination of a low-pressure mercury lamp and an ozone generator is eventually required. Therefore, drawbacks such as an increase in the cost of the apparatus itself, an increase in the cost of the processing steps, an increase in the installation floor area, and the like are pointed out.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な事情に鑑みてなされたものであって、オゾン発生機を
使わなくても高濃度オゾンが得らることができて、この
オゾンから活性酸化性分解物を効率良く発生させること
により被処理物の酸化処理をスピードの速いものとする
ことである。また、処理装置自体も安くで小さくできる
処理方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and high concentration ozone can be obtained without using an ozone generator. The object of the present invention is to increase the speed of the oxidation treatment of the object by efficiently generating active oxidative decomposition products. Another object of the present invention is to provide a processing method that can reduce the size of the processing apparatus inexpensively.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記発明の目的を達成す
るために、次のような酸化方法を採用する。 (1)キセノンガスを封入した誘電体バリヤ放電ランプ
から放射される真空紫外光を、酸素を含む流体に照射
し、光化学反応によってオゾンおよび活性酸化性分解物
を生成せしめ、このオゾンおよび活性酸化性分解物を被
処理物に接触せしめて、当該被処理物を酸化させるもの
である。 (2)また、上記(1) 記載の酸化方法を行いつつ、誘電
体バリヤ放電ランプから放射される真空紫外光を被処理
物体にも直接照射し、それらの協同作用で当該被処理物
を酸化させるものである。 (3)また、上記(1) 記載の酸化方法により発生したオ
ゾン及び活性酸化性分解物に遠紫外光で照射して、さら
に活性酸化性分解物を生成するとともにその活性度を高
めた後、被処理物に接触させて当該被処理物を酸化させ
るものである。 (4)キセノンガスを封入した誘電体バリヤ放電ランプ
から放射される真空紫外光と、遠紫外光光源から放射さ
れる遠紫外光とを、酸素を含む流体に同時に照射し、光
化学反応によってオゾンおよび活性酸化性分解物を生成
せしめ、このオゾンおよび活性酸化性分解物を被処理物
に接触させて、当該被処理物を酸化させるものである。 (5)また、上記(4) 記載の酸化方法において、被処理
物の物質面における遠紫外光の放射照度をI(mW/cm
2 )、誘電体バリヤ放電ランプと被処理物との間に存在
する酸素を含む流体に対して、前記ランプから放射され
る真空紫外光の透過最短距離をd(cm)、酸素分圧を
p(気圧)とした時、(p×d)/(1+I1/2 )の値
を0.33より小さく規定する。
In order to achieve the above object, the following oxidation method is employed. (1) Vacuum ultraviolet light radiated from a dielectric barrier discharge lamp filled with xenon gas is irradiated to a fluid containing oxygen to generate ozone and an active oxidative decomposition product by a photochemical reaction. The decomposition product is brought into contact with the object to be processed, and the object to be processed is oxidized. (2) In addition, while performing the oxidation method described in (1) above, the object to be processed is directly irradiated with the vacuum ultraviolet light emitted from the dielectric barrier discharge lamp, and the object to be processed is oxidized by the cooperative action thereof. It is to let. (3) Further, after irradiating ozone and active oxidative decomposition products generated by the oxidation method described in (1) with far-ultraviolet light to further generate active oxidative decomposition products and increase the activity thereof, The object is oxidized by being brought into contact with the object. (4) A fluid containing oxygen is simultaneously irradiated with vacuum ultraviolet light radiated from a dielectric barrier discharge lamp filled with xenon gas and far ultraviolet light radiated from a far ultraviolet light source, and ozone and ozone are irradiated by a photochemical reaction. An active oxidative decomposition product is generated, and the ozone and the active oxidative decomposition product are brought into contact with the object to be oxidized to oxidize the object. (5) In the oxidation method according to the above (4), the irradiance of far ultraviolet light on the material surface of the object to be treated is I (mW / cm
2 ) For a fluid containing oxygen present between the dielectric barrier discharge lamp and the object to be treated, the shortest transmission distance of vacuum ultraviolet light emitted from the lamp is d (cm), and the oxygen partial pressure is p. When (atmospheric pressure) is set, the value of (p × d) / (1 + I 1/2 ) is specified to be smaller than 0.33.

【0008】ここで、誘電体バリヤ放電ランプの形状と
しては、特に、二重円筒型もしくは平面型が使い易いこ
と、および、真空紫外光の取出部の全部もしくは一部
が、合成石英ガラス、サファイヤ、アルカリ金属ハライ
ドもしくはアルカリ土類金属ハライドのうちから選択さ
れた材料が良いことが言える。
Here, as the shape of the dielectric barrier discharge lamp, in particular, it is easy to use a double cylindrical type or a flat type, and all or a part of the vacuum ultraviolet light extraction portion is made of synthetic quartz glass or sapphire. It can be said that a material selected from alkali metal halides and alkaline earth metal halides is good.

【0009】また、遠紫外光光源としては、高圧水銀ラ
ンプ、低圧水銀ランプ、クリプトン沸素エキシマランプ
もしくはクリプトン沸素エキシマレーザが使用でき、更
に、被処理物の酸化させる際、当該被処理物は、真空紫
外光もしくは遠紫外光の少なくとも一方の照射を受けて
いると更に良い。
Further, as a deep ultraviolet light source, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a krypton-fluorine excimer lamp or a krypton-fluorine excimer laser can be used. It is more preferable that at least one of vacuum ultraviolet light and far ultraviolet light is irradiated.

【0010】実用上は、誘電体バリヤ放電ランプと被処
理物との間に存在する酸素を含む流体に対して、前記ラ
ンプから放射された真空紫外光の透過最短距離をd(c
m)、酸素分圧をp(気圧)とした時、処理速度を現状
の方法より速くし、より経済効果を高めるために、d×
pを0.6より小さく規定するのが良いし、不要フォト
レジストの除去の場合であれば、被処理物を酸化せしめ
る際、当該表面の表層または当該物質の酸化物が気体と
して当該表面から遊離もしくは除去されるように酸化す
る。
In practice, the shortest distance of transmission of vacuum ultraviolet light radiated from the dielectric barrier discharge lamp to the fluid containing oxygen present between the lamp and the object to be processed is d (c
m), when the oxygen partial pressure is p (atmospheric pressure), in order to make the processing speed faster than the current method and further increase the economic effect, d ×
It is preferable to define p to be smaller than 0.6, and in the case of removing unnecessary photoresist, when oxidizing the object to be processed, the surface layer of the surface or the oxide of the substance is liberated from the surface as a gas. Or oxidize to remove.

【0011】[0011]

【作用】誘電体バリヤ放電ランプは、放電容器内にエキ
シマ分子を形成する放電用ガスを充満し、誘電体バリヤ
放電(別名オゾナイザ放電あるいは無声放電。電気学会
発行改訂新版(放電ハンドブック)平成1年6月再版7
刷発行第263ページ参照)によってエキシマ分子を形
成せしめ、該エキシマ分子から放射される光を取り出す
ものである。誘電体には石英ガラス等が使われ、放電路
に介在させることによってアーク放電の発生を抑え、ま
た特定の場所に放電が集中することもないので発生する
紫外線の密度もほぼ一様なものにできる。また、この誘
電体バリヤ放電ランプは、172nmという短波長の紫
外線を放射し、しかも線スペクトルに近い単一波長の光
を選択的に高効率に発生するという、従来の低圧水銀ラ
ンプや高圧アーク放電ランプにはない種々の特徴を有し
ている。誘電体バリア放電ランプについては、例えば、
特開平2−7353、アメリカ特許4,837,484 等に開示
されている。本発明では、放電容器に封入する放電用ガ
スとして、キセノンを有するガスが適用され、特に、キ
セノンガス、もしくはキセノンを主成分とするガスが使
われる。
[Function] A dielectric barrier discharge lamp is filled with a discharge gas that forms excimer molecules in a discharge vessel, and a dielectric barrier discharge (also known as an ozonizer discharge or a silent discharge. New edition (discharge handbook) published by the Institute of Electrical Engineers of Japan in 2001. June Reprint 7
The excimer molecule is formed by printing (see page 263) and light emitted from the excimer molecule is extracted. Quartz glass etc. is used for the dielectric, and the occurrence of arc discharge is suppressed by interposing it in the discharge path.Also, since the discharge does not concentrate at a specific place, the density of generated ultraviolet light is almost uniform. it can. In addition, this dielectric barrier discharge lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm and selectively generates light of a single wavelength close to the line spectrum with high efficiency. It has various features not found in lamps. For a dielectric barrier discharge lamp, for example,
It is disclosed in JP-A-2-7353 and U.S. Pat. No. 4,837,484. In the present invention, a gas having xenon is used as the discharge gas sealed in the discharge vessel, and in particular, xenon gas or a gas containing xenon as a main component is used.

【0012】誘電体バリヤ放電ランプは、キセノン原子
が励起されてエキシマ状態となり(Xe2 *)、このエ
キシマ状態から再びキセノン原子に解離する時に波長約
172nmの光を発生する。この波長172nmの光を
酸素に照射すると、従来の低圧水銀ランプから放射され
る波長185nmの光を酸素に照射する場合よりも高濃
度のオゾンが得られることがわかり、さらにまた、この
高濃度のオゾンから活性酸化性分解物が得られることも
分かった。さらに、当該誘電体バリヤ放電ランプとは別
に設けた高圧水銀ランプや低圧水銀ランプから放射され
る波長254nmの光によっても高濃度オゾンから活性
酸化性分解物を得ることができる。
In the dielectric barrier discharge lamp, xenon atoms are excited to be in an excimer state (Xe 2 *), and when the excimer state is again dissociated into xenon atoms, light having a wavelength of about 172 nm is generated. It can be seen that irradiating oxygen with this 172 nm light gives a higher concentration of ozone than irradiating oxygen with 185 nm light radiated from a conventional low-pressure mercury lamp. It was also found that active oxidative decomposition products can be obtained from ozone. Further, active oxidative decomposition products can be obtained from high-concentration ozone by light having a wavelength of 254 nm emitted from a high-pressure mercury lamp or a low-pressure mercury lamp provided separately from the dielectric barrier discharge lamp.

【0013】この原理を化学反応式で記載すると以下の
ようになる。まず、酸素からオゾンO3 を生成する反応
は、 O2 +hγ1 →O3 そして、このオゾンO3 から活性酸化性分解物O、O*
の生成する反応は、 O3 +hγ1 →O* +2O O3 +hγ2 →O* +O2 となる。いずれも1個のフォトンで1個の反応が生ず
る。この式におけるhγ1、hγ2 はいずれも特定波長
の光を意味して、この場合は酸素、あるいはオゾンが特
定波長の光を吸収するという意味である。オゾンO3
生成反応は、波長200nmよりも短い真空紫外域の光
を酸素O2 が吸収して起こるものである。この吸収の度
合いは、一般的に、吸収係数と呼ばれ、波長の変化に応
じて連続的に変化するものであるが、この連続的な変化
の中でさらに急激な変化を有する。この急激な変化は、
波長150nmよりも大きい領域において顕著に起こ
り、特に、波長172nmの光に対する吸収係数は波長
185nmの光の吸収係数より1桁以上大きい。結果と
して、波長185nmの光を放射するランプを使う場合
と、前記ランプと同じ放射光強度の波長172nmの光
を放射するランプを使う場合とを比較すると、同じオゾ
ン量を得るのに、前者では20cm程度の透過距離を必
要をするのに対し、後者は1cm程度の透過距離を必要
とする。言い替えれば、同じ放射光強度でも波長172
nmの光を放射するランプによる被処理物の表面上にお
けるオゾン濃度(ppm)は、紫外光185nmの光を
放射するランプによる場合よりも約一桁高いことにな
る。他方、活性酸化性分解物を生成するためのオゾン分
解反応は、真空紫外光や遠紫外光に対するオゾンO3
吸収によるものであるが、このオゾンO3 の吸収は、波
長172nmや波長185nmの光に比べ、波長250
nmの光の方が数倍大きい。さらに、活性酸化性分解物
であっても、その活性度はO* の方がOよりも大きいと
考えられ、活性酸化性分解物に遠紫外光を照射すること
によって、活性度の高い分解物を増やすことができるの
で全体としては活性度を高めることができるといえる。
This principle can be described by a chemical reaction formula as follows. First, the reaction of generating ozone O 3 from oxygen is O 2 + hγ 1 → O 3, and the active oxidative decomposition products O, O * from this ozone O 3
Is O 3 + hγ 1 → O * + 2O O 3 + hγ 2 → O * + O 2 . In each case, one reaction occurs with one photon. Hγ 1 and hγ 2 in this equation both mean light of a specific wavelength, and in this case, mean that oxygen or ozone absorbs light of a specific wavelength. The ozone O 3 generation reaction occurs when oxygen O 2 absorbs light in a vacuum ultraviolet region shorter than a wavelength of 200 nm. The degree of absorption is generally called an absorption coefficient, which continuously changes in accordance with a change in wavelength, and has a sharper change in the continuous change. This sudden change
This occurs remarkably in a region larger than the wavelength of 150 nm, and in particular, the absorption coefficient for the light of the wavelength of 172 nm is larger than that of the light of the wavelength of 185 nm by one digit or more. As a result, comparing the case of using a lamp that emits light with a wavelength of 185 nm and the case of using a lamp that emits light of a wavelength of 172 nm with the same emission light intensity as the lamp, it is found that the former uses the same amount of ozone to obtain the same amount of ozone. The latter requires a transmission distance of about 20 cm, while the latter requires a transmission distance of about 1 cm. In other words, even at the same radiation light intensity, the wavelength 172
The ozone concentration (ppm) on the surface of the object to be treated by the lamp that emits light of nm is about one order of magnitude higher than that of the lamp that emits ultraviolet light of 185 nm. On the other hand, the ozonolysis reaction for generating the active oxidative decomposition product is based on absorption of ozone O 3 with respect to vacuum ultraviolet light or far ultraviolet light, and this ozone O 3 absorption has a wavelength of 172 nm or 185 nm. Wavelength 250 compared to light
The light of nm is several times larger. Furthermore, even if it is an active oxidative decomposition product, it is considered that the activity of O * is larger than that of O. By irradiating the active oxidative decomposition product with far ultraviolet light, the decomposition product having a high activity is obtained. Therefore, it can be said that the activity can be increased as a whole.

【0014】つまり、この発明にかかる被処理物の酸化
方法は、真空紫外光である波長172nmの光を効率良
く放射する誘電体バリヤ放電ランプを使うという画期的
な方法により高い濃度のオゾンO3 を生成できることを
第1の特徴として、さらに遠紫外光である波長254n
mの光を放射するランプを併用することで、高い濃度の
オゾンO3 から効率良く活性酸化性分解物を生成でき、
かつその活性度を高めることを第2の特徴とする。これ
らの特徴を利用して被処理物の酸化を行うことで従来方
法に比べて処理スピードを大きく上げることができる。
具体的には、従来の方法である波長185nmの光によ
りオゾンO3 を生成させて、その際に波長254nmの
光によるオゾンO3 の吸収を併用させた場合に比べて、
この発明によれば活性酸化性分解物の濃度(ppm)は
1桁前後高いものとでき、従って、被処理物の酸化処理
を速くできることになる。ここで被処理物の酸化とは、
被処理物自体表面を酸化する場合と当該被処理物に付着
した物質を酸化する場合の両方を含む。
In other words, the method for oxidizing an object to be treated according to the present invention employs an innovative method of using a dielectric barrier discharge lamp which efficiently emits light having a wavelength of 172 nm, which is vacuum ultraviolet light. that 3 can generate a first feature, a further deep ultraviolet light wavelength 254n
m, the active oxidative decomposition product can be efficiently generated from the high concentration of ozone O 3 ,
The second feature is to increase the activity. By using these features to oxidize the object to be processed, the processing speed can be greatly increased as compared with the conventional method.
Specifically, ozone O 3 is generated by light having a wavelength of 185 nm, which is a conventional method, and the absorption of ozone O 3 by light having a wavelength of 254 nm is used as compared with the conventional method.
According to the present invention, the concentration (ppm) of the active oxidative decomposition product can be increased by about one digit, and therefore, the oxidation treatment of the object can be accelerated. Here, the oxidation of the object is
Both the case where the surface of the object to be treated itself is oxidized and the case where the substance attached to the object to be treated is oxidized are included.

【0015】[0015]

【実施例】図1はこの発明に使う誘電体バリヤ放電ラン
プ(以下「ランプ」とも称する)の一例の説明図であ
る。放電容器1は合成石英ガラスで平行平板型の形状を
なす。一般に被処理物は板状の物が多いので、この形状
は被処理物の表面をバッチ処理するのに都合が良い。寸
法形状は、例えば、内寸法で縦10cm×横10cm×
高さ0.6cmのものが適用される。網状電極2は、放
電容器1の上部と下部に設けられたモネル線からなる。
放電容器1の内部にはキセノンガスが充填され、電源3
により網状電極2に電力が供給されると、石英ガラスを
誘電体として放電容器1の内部において、例えばプラズ
マ長0.6cmの誘電体バリヤ放電が発生する。石英ガ
ラスは、真空紫外光の取出部も兼ねており、かかる放電
によって得られるエキシマ状態から真空紫外光である波
長172nmの光が放電容器1の外へ放出される。この
発明が対象とする有機汚染物を除去する処理は、一般的
には酸素雰囲気中で行われるので、ランプとしては、特
に、真空紫外光を良く透過する材料、例えば合成石英ガ
ラス板5で網状電極2を覆うことが好ましく、放電容器
1と石英ガラス板5の間にできる空所4には窒素ガスを
充填している。放電容器1の内部には、前述のごとく、
キセノンガスのみを封入する場合の他に、キセノンガス
を主成分としてネオン、アルゴン等を封入したものが用
いられる。また、キセノンガスの封入量は、例えば30
0Torrである。また、網状電極2からは、例えば4V2
0KHzの電圧が印加される。
FIG. 1 is an explanatory view of an example of a dielectric barrier discharge lamp (hereinafter also referred to as "lamp") used in the present invention. The discharge vessel 1 has a parallel plate shape made of synthetic quartz glass. Generally, the object to be processed is often a plate-shaped object, and therefore, this shape is convenient for batch processing the surface of the object to be processed. The dimensions and shapes are, for example, 10 cm in length x 10 cm in width in inner dimensions
Those having a height of 0.6 cm are applied. The mesh electrode 2 is composed of a Monel wire provided on the upper and lower portions of the discharge vessel 1.
The interior of the discharge vessel 1 is filled with xenon gas and a power supply 3
When power is supplied to the reticulated electrode 2 by means of, a dielectric barrier discharge with a plasma length of 0.6 cm, for example, is generated inside the discharge vessel 1 using quartz glass as a dielectric. The quartz glass also serves as a vacuum ultraviolet light extraction section, and emits light having a wavelength of 172 nm, which is vacuum ultraviolet light, from the discharge vessel 1 from an excimer state obtained by such discharge. Since the treatment for removing organic contaminants targeted by the present invention is generally performed in an oxygen atmosphere, the lamp is particularly preferably made of a material that transmits vacuum ultraviolet light well, such as a synthetic quartz glass plate 5 made of a mesh. Preferably, the electrode 2 is covered, and a space 4 formed between the discharge vessel 1 and the quartz glass plate 5 is filled with nitrogen gas. Inside the discharge vessel 1, as described above,
In addition to the case in which only xenon gas is sealed, a gas in which xenon gas is the main component and neon, argon, or the like is sealed is used. The amount of xenon gas charged is, for example, 30
0 Torr. Also, from the reticulated electrode 2, for example, 4V2
A voltage of 0 KHz is applied.

【0016】図2は上記誘電体バリヤ放電ランプを使っ
た被処理物の表面洗浄装置を示す。処理室7の内部に
は、試料台8とその上に載せられた被処理物9、および
誘電体バリヤ放電ランプ100(以下、単にランプとも
いう)を有する。被処理物9は、例えば1cm ×1cm のス
ライドガラスである。さらに、処理室7には、酸素を含
むガスの流入口10と排出口11が設けられ、入口10
には、例えば、混合室12とバルブ13を介して、窒素
ガス源14と酸素ガス源15が連結している。また、排
出口11には、必要に応じて、排出されるオゾンのため
の分解装置を取り付けることができる。ここで窒素ガス
を混入する理由は、酸素の分圧Pを変えて、洗浄効率を
調整するためである。このような装置によって、被処理
物9であるスライドガラスに対して、ランプ100から
の波長172nmの光を照射すると、前記した原理によ
り活性酸化性分解物を発生させて、スライドガラスに付
着した有機汚染物を酸化除去することができる。かかる
活性酸化性分解物の発生量と有機汚染物に対する洗浄効
果は、ランプ100の表面とスライドガラス表面との距
離d(cm)と処理室7内における酸素の分圧p(気圧)
の影響を大きく受けるので、混合室12において酸素の
分圧pを調整できるようにするとともに、図示略ではあ
るが試料台8に上下動機構を有する。この装置では、例
えばランプは電気入力20W、ランプ表面における光出
力は30mW/cm2 で点灯される。
FIG. 2 shows an apparatus for cleaning the surface of an object to be processed using the dielectric barrier discharge lamp. Inside the processing chamber 7, there is a sample table 8, an object 9 to be processed placed thereon, and a dielectric barrier discharge lamp 100 (hereinafter, simply referred to as a lamp). The object 9 is, for example, a 1 cm × 1 cm glass slide. Further, the processing chamber 7 is provided with an inlet 10 and an outlet 11 for a gas containing oxygen.
For example, a nitrogen gas source 14 and an oxygen gas source 15 are connected via a mixing chamber 12 and a valve 13. In addition, a decomposition device for the discharged ozone can be attached to the outlet 11 as needed. The reason for mixing the nitrogen gas here is to adjust the cleaning efficiency by changing the partial pressure P of oxygen. When such a device irradiates the slide glass, which is the object to be processed 9, with light having a wavelength of 172 nm from the lamp 100, active oxidative decomposition products are generated according to the above-described principle, and the organic substances adhered to the slide glass are generated. Contaminants can be removed by oxidation. The amount of the active oxidative decomposition products generated and the cleaning effect on organic contaminants are determined by the distance d (cm) between the surface of the lamp 100 and the surface of the slide glass and the partial pressure p (atmospheric pressure) of oxygen in the processing chamber 7.
, The partial pressure p of oxygen in the mixing chamber 12 can be adjusted, and the sample stage 8 has a vertical movement mechanism (not shown). In this device, for example, the lamp is turned on with an electric input of 20 W and a light output on the lamp surface of 30 mW / cm 2 .

【0017】次に、図2に示した装置を使って、ランプ
100の表面とスライドガラス表面との距離d(cm)
と、処理室7内における酸素の分圧p(気圧)とを変化
させて、有機汚染物の洗浄速度を調べた実験例について
紹介する。実験では、ランプ100は前述の電気入力
(W)と光出力(mW/cm2 )で点灯させた。また、
この実験において洗浄時間とは次のように定義した。ス
ライドガラスを、イソプロピルアルコール(以下IPA
という。)中で、5分程度の超音波洗浄を施し、水に対
する接触角が20度であるものを作成する。そして、か
かるスライドガラスに対して、この発明にかかる洗浄方
法を実施することによって、その角度が3度になるまで
の時間を洗浄時間T(秒)とした。ここで水に対する接
触角とは、図12に示すように、スライドガラス上に有
する水滴が成す角度θであって、この角度θは、スライ
ドガラス表面の洗浄の度合いと大きな関連性を有する。
このことは前述の文献甲の第308〜第313ページに
詳しく記載される。ここで設定した3度という接触角度
は、前記文献甲の第309頁によると、有機汚染物の層
の厚さが0.1 分子層以下のものであって、スライドガラ
ス上に数個の分子が島上にところどころ付着している程
度のものと推定され、十分に洗浄されたものと見做すこ
とができる。一方、実験前の設定角度である20度と
は、有機汚染物の層の厚さは1分子以上のものであり単
分子層がスライドガラス上の全面に付着して広がってい
る程度のものである。
Next, by using the apparatus shown in FIG. 2, the distance d (cm) between the surface of the lamp 100 and the surface of the slide glass will be described.
And an experimental example in which the cleaning rate of organic contaminants was examined by changing the oxygen partial pressure p (atmospheric pressure) in the processing chamber 7. In the experiment, the lamp 100 was turned on with the aforementioned electric input (W) and light output (mW / cm 2 ). Also,
In this experiment, the washing time was defined as follows. Slide glass on isopropyl alcohol (hereinafter IPA)
That. ) Is subjected to ultrasonic cleaning for about 5 minutes to produce a filter having a contact angle with water of 20 degrees. Then, by performing the cleaning method according to the present invention on the slide glass, a time until the angle becomes 3 degrees was defined as a cleaning time T (second). Here, the contact angle with respect to water is, as shown in FIG. 12, an angle θ formed by a water drop on the slide glass, and this angle θ has a great relationship with the degree of cleaning of the slide glass surface.
This is described in detail on pages 308 to 313 of the aforementioned Reference A. According to the contact angle of 3 degrees set here, according to page 309 of the above-mentioned document, the thickness of the organic contaminant layer is less than 0.1 molecular layer, and several molecules are on the slide glass. However, it is presumed that the particles are slightly adhered, and it can be considered that they have been sufficiently washed. On the other hand, the setting angle of 20 degrees before the experiment means that the thickness of the organic contaminant layer is one or more molecules and the monomolecular layer is attached to the entire surface of the slide glass and spreads. is there.

【0018】図3は実験の結果を表したもので、表中の
数値は洗浄時間T(秒)を示す。図におけるpとは、処
理室7における酸素の分圧であり、処理室7の全圧を1
気圧としての、(1−p)N2 +pO2 におけるp(気
圧)を示す。尚、比較のため、誘電体バリヤ放電ランプ
100に代えて電気入力450Wの低圧水銀ランプで同
様の実験を行ったところ、この低圧水銀ランプに対して
は最適条件である、酸素の分圧pが0.2 気圧、距離d
(cm) が12cmであっても、洗浄時間Tは約200秒
もかかった。そして、図3に示されている酸素の分圧p
が 0.1〜0.6 、距離d(cm) が 0.5〜5.0 の範囲におい
ては洗浄時間Tは200秒以上かかっている。
FIG. 3 shows the results of the experiment. The numerical values in the table indicate the cleaning time T (seconds). In the figure, p is the partial pressure of oxygen in the processing chamber 7, and the total pressure of the processing chamber 7 is 1
The p (atmospheric pressure) at (1-p) N 2 + pO 2 is shown as the atmospheric pressure. For comparison, a similar experiment was performed using a low-pressure mercury lamp with an electric input of 450 W instead of the dielectric barrier discharge lamp 100, and the optimum condition for this low-pressure mercury lamp was a partial pressure p of oxygen. 0.2 atm, distance d
Even when (cm) was 12 cm, the cleaning time T required about 200 seconds. Then, the partial pressure p of oxygen shown in FIG.
Is 0.1 to 0.6 and the distance d (cm) is 0.5 to 5.0, the cleaning time T takes 200 seconds or more.

【0019】一般に、洗浄時間Tが、著しい経済効果を
生ずるを考えられているのは60秒以下である。従っ
て、洗浄時間Tが60秒以下の場合を許容洗浄処理時間
とすると、図3に示した結果から、距離(d)×酸素の
分圧(p)の値が、0.6以下において許容洗浄処理時
間内に処理できることが分かる。なお、この実験では、
酸素とともに混入するガスをして窒素ガスを用いたが、
窒素ガスの代わりに、アルゴンAr,クリプトンKr等
の不活性ガスを用いて同様の実験を行っても、洗浄時間
Tの値は実験データのバラツキの範囲内で一致した。
Generally, it is less than 60 seconds that the cleaning time T is considered to have a significant economic effect. Accordingly, when the case where the cleaning time T is 60 seconds or less is defined as the allowable cleaning processing time, the results shown in FIG. 3 indicate that the value of (distance (d) × partial pressure of oxygen (p)) is 0.6 or less. It can be seen that the processing can be performed within the processing time. In this experiment,
Although nitrogen gas was used as a gas mixed with oxygen,
Even when a similar experiment was performed using an inert gas such as argon Ar or krypton Kr in place of the nitrogen gas, the value of the cleaning time T was consistent within the range of the experimental data.

【0020】図4は同じく誘電体バリヤ放電ランプを使
った被処理物の表面洗浄装置の別の一例を示す。この装
置は、誘電体バリヤ放電ランプ100の他にその四辺に
沿ってミラーと低圧水銀ランプからなる遠紫外光光源セ
ット101を配置している。従って、スライドガラス9
の近傍に流れる酸素ガスは、誘電体バリヤ放電ランプ1
00からの真空紫外光と遠紫外光光源セット101から
の遠紫外光とを受けることになる。更に、同図からは省
略したが、誘電体バリヤ放電ランプ100とスライドガ
ラス9との距離dが変えられるように、前記誘電体バリ
ヤ放電ランプは上下動できるような機構に取り付けられ
ている。ここで、誘電体バリヤ放電ランプ100から放
射される真空紫外光とは、波長1nm〜200nmの光
をいい、遠紫外光光源セット101から放射される遠紫
外光とは波長200nm〜370nmの光をいう。
FIG. 4 shows another example of an apparatus for cleaning the surface of an object to be treated using a dielectric barrier discharge lamp. In this apparatus, a far ultraviolet light source set 101 including a mirror and a low-pressure mercury lamp is arranged along four sides of the dielectric barrier discharge lamp 100 in addition to the dielectric barrier discharge lamp 100. Therefore, the slide glass 9
Gas flowing in the vicinity of the dielectric barrier discharge lamp 1
00 and the far-ultraviolet light from the far-ultraviolet light source set 101. Although not shown in the figure, the dielectric barrier discharge lamp is mounted on a mechanism that can move up and down so that the distance d between the dielectric barrier discharge lamp 100 and the slide glass 9 can be changed. Here, the vacuum ultraviolet light emitted from the dielectric barrier discharge lamp 100 refers to light having a wavelength of 1 nm to 200 nm, and the far ultraviolet light emitted from the far ultraviolet light source set 101 refers to light having a wavelength of 200 nm to 370 nm. Say.

【0021】次に、この装置を使って前述と同様にスラ
イドガラスの洗浄実験を行った。実験は、遠紫外光であ
る波長254nmの光に対するスライドガラス9の面上
における照度を70mW/cm2、25mW/cm2、8mW/cm2と変
化させて、各々の照度において、距離dと酸素分圧pを
変化させて洗浄時間T(秒)を測定した。尚、誘電体バ
リヤ放電ランプ100からの真空紫外光の放射強度は、
真空紫外光の取出部、すなわちランプ100の下部にお
ける面で30mW/cm2 に設定した。ここにおいて、
遠紫外光254nmの照度は、p=0の状態であらかじ
め測定しておいた値である。これは酸素分圧Pの値によ
ってスライドガラスに到達する光量が変化するのでかか
る状態にて照度を測定している。
Next, a slide glass washing experiment was performed using this apparatus in the same manner as described above. Experiments by changing the illuminance on the surface of the glass slide 9 with respect to light in the far ultraviolet is external light wavelength 254nm and 70mW / cm 2, 25mW / cm 2, 8mW / cm 2, in each of the illumination, the distance d and the oxygen The washing time T (second) was measured by changing the partial pressure p. Note that the radiation intensity of vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp 100 is
It was set to 30 mW / cm 2 at the vacuum ultraviolet light extraction part, that is, at the lower surface of the lamp 100. put it here,
The illuminance of the 254 nm deep ultraviolet light is a value measured in advance with p = 0. Since the amount of light reaching the slide glass changes depending on the value of the oxygen partial pressure P, the illuminance is measured in such a state.

【0022】この実験の結果を図5に示す。結果より、
洗浄時間Tが許容洗浄処理時間である60秒以下となる
ためには、(d×p)/(1+I1/2 )の値が、0.1
より小さいことが良いと導かれる。ここで、Iとは被処
理物体表面または当該表面上の物質面における遠紫外光
光源とその間で光吸収のない時の遠紫外光の放射強度を
いう。しかしながら、この実験では、誘電体バリヤ放電
ランプ100を、ランプ表面における照度が30mW/
cm2 で点灯させているが、現実には自然空冷の場合で
も、真空紫外光172nmの照度は300mW/cm2
まで上げることができる。そして、本発明者らは、この
ような高出力で上記ランプを点灯させた場合は、上述の
(d×p)/(1+I1/2 )の値が、0.33より小さ
い関係で洗浄処理をした場合でも、十分に許容時間内に
処理できることを見出している。
FIG. 5 shows the results of this experiment. From the results,
In order for the cleaning time T to be equal to or less than the allowable cleaning processing time of 60 seconds, the value of (d × p) / (1 + I 1/2 ) is set to 0.1.
It is suggested that smaller is better. Here, I means the radiant intensity of the far ultraviolet light on the surface of the object to be processed or on the material surface on the surface and the light intensity of the far ultraviolet light when there is no light absorption between them. However, in this experiment, the dielectric barrier discharge lamp 100 was illuminated with an illuminance of 30 mW /
Although it is turned on at cm 2 , the illuminance of vacuum ultraviolet light at 172 nm is actually 300 mW / cm 2 even in the case of natural air cooling.
Can be raised up to When the lamp is turned on with such a high output, the present inventors have assumed that the value of (d × p) / (1 + I 1/2 ) is smaller than 0.33. It has been found that even if the processing is performed, the processing can be sufficiently performed within the allowable time.

【0023】図6は、請求項1もしくは請求項2に記載
された酸化方法のうち、金属表面上に付着した有機汚染
物を酸化除去する方法を示す説明図である。すなわち、
誘電体バリヤ放電ランプから放射される真空紫外光であ
る172nmの光によりオゾン及び活性酸化性分解物を
生成せしめ、このオゾン及び活性酸化性分解物により金
属表面上に付着した有機汚染物を酸化除去する方法につ
いて説明して、さらに、真空紫外光である172nmの
光を直接金属表面に照射することによって、これらの共
同作用により有機汚染物を酸化除去する方法についても
説明する。まず、装置の構成を説明すると、誘電体バリ
ヤ放電ランプ102は、沸化マグネシウムを表面にコー
トしたアルミニウムミラー16の中に配置され、ランプ
102の下方には被処理物であってその表面に有機汚染
物が付着されたアルミニウム板17が配置される。この
アルミニウム板17とランプ102との距離は、例えば
10cmである。ここで、ランプ102は、図1に示したも
のを用いることもできるが、後述する二重円筒型のもの
を用いることもできる。ミラー16内での雰囲気は、ミ
ラー16の上方から空気を流し込み、ランプ102やミ
ラー16等全体を冷却しながらアルミニウム板17に向
かうようにする。そして、雰囲気の全圧は約1気圧であ
り、酸素分圧は、例えば、約0.25気圧である。この
ような構成によって、キセノンガスを有するランプ10
2からは真空紫外光である172nmの光が効率良く放
射される。そして、流入される空気の中のうち酸素ガス
に当該光が照射されることによって光化学反応によって
オゾンが発生して、このオゾンにも当該真空紫外光の光
が照射されることによって活性酸化性分解物が生成され
る。そして、活性酸化性分解物がアルミニウム板17に
接触することによって、アルミニウム板17上に付着し
た有機汚染物を良好に洗浄することができる。この実施
例においては、ミラー16を使って酸素ガスをアルミニ
ウム板17上に効率良く配送できるとともに、ミラー1
6による反射光とランプ102からの直射光によってア
ルミニウム板17を直接照射あるいは、その近傍を照射
して光化学反応を起こさせるので洗浄効果を格別に高い
ものとすることができる。この方法による効果の一例を
示すと、ランプ102を電気入力20Wで点灯し、その
放射される真空紫外光である172nmの光をアルミニ
ウム板17に40秒照射すると、アルミニウム板の水に
対する接触角は、初期には40度であったものが10度
まで小さくなった。この程度にまで有機汚染物を洗浄で
きると、洗浄されたアルミニウム板17の表面に印刷イ
ンキを接着させても実用上充分な強度をもつことができ
る。また、このアルミニウム板17とランプ102との
距離dを0.3 cmまで近づけると、真空紫外光である17
2nmの光の照射は13秒程度で同様の効果を得ること
ができた。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of oxidizing and removing organic contaminants adhering to a metal surface among the oxidizing methods described in the first and second aspects. That is,
Ozone and active oxidative decomposed products are generated by 172 nm light, which is vacuum ultraviolet light emitted from a dielectric barrier discharge lamp, and the ozone and active oxidative decomposed products oxidize and remove organic contaminants adhering to the metal surface. In addition, a method of directly irradiating 172 nm light, which is vacuum ultraviolet light, to a metal surface to oxidize and remove organic contaminants by the cooperative action thereof will be described. First, the structure of the apparatus will be described. The dielectric barrier discharge lamp 102 is disposed in an aluminum mirror 16 having a surface coated with magnesium boride. An aluminum plate 17 to which contaminants are attached is arranged. The distance between the aluminum plate 17 and the lamp 102 is, for example,
10 cm. Here, as the lamp 102, the one shown in FIG. 1 can be used, but a double cylindrical lamp described later can also be used. The atmosphere in the mirror 16 is such that air flows from above the mirror 16 so as to cool the lamp 102 and the mirror 16 and the like toward the aluminum plate 17. The total pressure of the atmosphere is about 1 atm, and the oxygen partial pressure is, for example, about 0.25 atm. With such a configuration, the lamp 10 having xenon gas can be used.
2 emits light of 172 nm, which is vacuum ultraviolet light, efficiently. The light is irradiated to the oxygen gas in the incoming air to generate ozone by a photochemical reaction, and the ozone is also irradiated with the light of the vacuum ultraviolet light to cause active oxidative decomposition. Things are created. When the active oxidative decomposition product comes into contact with the aluminum plate 17, organic contaminants adhering to the aluminum plate 17 can be washed well. In this embodiment, oxygen gas can be efficiently delivered onto the aluminum plate 17 using the mirror 16 and the mirror 1
The aluminum plate 17 is directly irradiated with the reflected light by the lamp 6 and the direct light from the lamp 102 or the vicinity thereof is irradiated to cause a photochemical reaction, so that the cleaning effect can be made particularly high. As an example of the effect of this method, when the lamp 102 is turned on with an electric input of 20 W and the emitted vacuum ultraviolet light of 172 nm is irradiated on the aluminum plate 17 for 40 seconds, the contact angle of the aluminum plate with water becomes What was initially 40 degrees has been reduced to 10 degrees. If organic contaminants can be washed to this extent, even if the printing ink is adhered to the surface of the washed aluminum plate 17, it can have sufficient strength for practical use. When the distance d between the aluminum plate 17 and the lamp 102 is reduced to 0.3 cm, vacuum ultraviolet light 17
Irradiation of 2 nm light was able to obtain the same effect in about 13 seconds.

【0024】図7には二重円筒型誘電体バリヤ放電ラン
プ102の一例を示す。放電容器18は、石英ガラス製
の内側管23と外側管24を同軸にした中空円筒状であ
って、略竹輪型の形状をなす。外側管24は誘電体バリ
ヤ放電ランプの誘電体と光取出部を兼任しており、内側
管23の外面には反射膜を兼ねたアルミニウム膜電極1
9が設けられ、外側管24の外面に光を透過ために金属
製の網状電極20が設けられている。放電空間21には
放電用ガスキセノンが充填されている。尚、網状電極2
0には電極酸化防止コート22が設けられており、図示
はしていないが、電極19の方にも設けておくと良い。
このような形状をなす二重円筒型誘電体バリヤ放電ラン
プは、一般的に、ロール巻きされたフィルムの表面を処
理する場合、フィルムを、ランプ管軸と直交する方向へ
移動せしめることによって、その表面を連続作業的に処
理するのに都合が良い。尚、かかるランプの一例を示す
と、放電容器18の全長約100mm、内側管23の外
径D1 は6mm、外側管24の内径D2 が8mmであ
り、これらは、例えば、OH基が重量で700ppm以
下を含む石英ガラスからなる。
FIG. 7 shows an example of a double cylindrical dielectric barrier discharge lamp 102. The discharge vessel 18 has a hollow cylindrical shape in which an inner tube 23 and an outer tube 24 made of quartz glass are coaxial, and has a substantially bamboo ring shape. The outer tube 24 also serves as a dielectric and a light extraction portion of the dielectric barrier discharge lamp, and the outer surface of the inner tube 23 has an aluminum film electrode 1 also serving as a reflection film.
9 is provided, and a metal mesh electrode 20 for transmitting light is provided on the outer surface of the outer tube 24. The discharge space 21 is filled with discharge gas xenon. The reticulated electrode 2
The electrode 0 is provided with an electrode oxidation preventing coat 22, which is not shown, but may be provided also on the electrode 19.
Generally, when treating the surface of a roll-wound film, the double cylindrical dielectric barrier discharge lamp having such a shape is formed by moving the film in a direction perpendicular to the lamp tube axis. It is convenient to treat the surface continuously. Incidentally, an example of such a lamp, the total length of about 100mm of the discharge vessel 18, the outer diameter D 1 of the inner tube 23 is 6 mm, the inner diameter D 2 of the outer tube 24 is 8 mm, they are, for example, OH groups by weight And quartz glass containing 700 ppm or less.

【0025】図8は、請求項3に記載された酸化方法の
うち、金属表面上に付着した有機汚染物を酸化除去する
方法を示す説明図である。すなわち、誘電体バリヤ放電
ランプから放射される真空紫外光である172nmの光
によりオゾン及び活性酸化性分解物を生成させて、この
オゾン及び活性酸化性分解物に遠紫外光である波長25
4nmの光を照射して活性酸化性分解物を生成するとと
もにその活性度を高めて金属表面上の有機汚染物を酸化
除去するものである。まず、装置の構成を説明すると、
反応ダクト25は、全体的に偏平な形状をしており、そ
の中に、二重円筒型誘電体バリヤ放電ランプ102と低
圧水銀ランプ103とが、管軸を平行にして離間して配
置する。そして、反応ダクト25には、ランプ102の
方から流入した空気がランプ103の方へ流れるように
構成され、ランプ103の下流側には被処理洗浄物であ
るアルミニウム板17が配置される。このアルミニウム
板17には、ランプ102及びランプ103からの放射
光を直接照射しなくてもよいが、その位置によっては、
低圧水銀ランプ103からの遠紫外光を受けるようにす
ることもできる。ランプ102とランプ103の離間距
離は、例えば15cmであり、流入される空気は約1気圧で
ある。また、ランプ102は電気入力20Wで点灯さ
れ、ランプ103は電気入力450Wで点灯される。こ
のような構成において、反応ダクト25に流入された空
気は、ダクト内の上流側においてランプ102から放射
される真空紫外光である波長172nmの光を受ける。
そして、酸素が光化学反応を起こすことによって、オゾ
ンを発生させ、このオゾンから活性酸化性分解物も発生
する。これらオゾン及び活性酸化性分解物は、下流側に
向かって送風されるとともに、ランプ103から放射さ
れる遠紫外光である波長254nmに光を受けてより一
層活性度が強められる。そして、さらに下流側に配置さ
れたアルミニウム板17と接触することによって、その
表面に付着された有機汚染物を酸化除去することができ
る。この方法による効果の一例を示すと、約36秒間の
処理によって、アルニムウム板17は水に対する接触角
が最初40度のものが10度にまで小さくすることがで
きた。そして、この洗浄処理後のアルミニウム板17に
よれば、その表面に印刷インク等を接着させても、実用
上十分な強度を保つことができた。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method of oxidizing and removing organic contaminants adhering to a metal surface among the oxidizing methods described in claim 3. That is, ozone and active oxidative decomposition products are generated by 172 nm light, which is vacuum ultraviolet light radiated from the dielectric barrier discharge lamp, and the ozone and active oxidative decomposition products are subjected to a wavelength 25 of far ultraviolet light.
Irradiation with light of 4 nm generates an active oxidative decomposition product and increases the activity to oxidize and remove organic contaminants on the metal surface. First, the configuration of the device will be described.
The reaction duct 25 has a generally flat shape, in which a double-cylindrical dielectric barrier discharge lamp 102 and a low-pressure mercury lamp 103 are arranged spaced apart with their tube axes parallel. The reaction duct 25 is configured such that the air flowing from the lamp 102 flows toward the lamp 103, and an aluminum plate 17 as an object to be cleaned is disposed downstream of the lamp 103. The aluminum plate 17 does not need to be directly irradiated with the radiated light from the lamps 102 and 103, but depending on its position,
It is also possible to receive far ultraviolet light from the low-pressure mercury lamp 103. The distance between the lamp 102 and the lamp 103 is, for example, 15 cm, and the inflow air is about 1 atm. Further, the lamp 102 is turned on at an electric input of 20 W, and the lamp 103 is turned on at an electric input of 450 W. In such a configuration, the air that has flowed into the reaction duct 25 receives light having a wavelength of 172 nm, which is vacuum ultraviolet light emitted from the lamp 102, on the upstream side in the duct.
Then, oxygen causes a photochemical reaction to generate ozone, and an active oxidative decomposition product is also generated from the ozone. These ozone and active oxidative decomposition products are blown toward the downstream side, and further receive the light having a wavelength of 254 nm, which is the far ultraviolet light emitted from the lamp 103, so that the activity is further enhanced. Then, by contacting the aluminum plate 17 disposed further downstream, organic contaminants attached to the surface can be oxidized and removed. As an example of the effect of this method, by treating for about 36 seconds, the aluminum plate 17 having a contact angle to water of 40 degrees at first can be reduced to 10 degrees. Then, according to the aluminum plate 17 after the cleaning treatment, even if a printing ink or the like is adhered to the surface thereof, it was possible to maintain sufficient strength for practical use.

【0026】図9は、請求項4及び請求項5に記載され
た酸化方法のうち、金属表面上に付着した有機汚染物を
酸化除去する方法を示す説明図である。すなわち、誘電
体バリヤ放電ランプから放射される真空紫外光である1
72nmの光によりオゾン及び活性酸化性分解物を生成
させて、このオゾン及び活性酸化性分解物を有機汚染物
を有する金属表面に接触させるとともに、同時に、誘電
体バリヤ放電ランプとは別に設けた低圧水銀ランプより
放射される遠紫外光である254nmの光も金属表面に
照射するものである。つまり、誘電体バリヤ放電ランプ
と低圧水銀ランプの2つのランプを用いて酸化処理する
とともに、少なくとも一方は、金属表面への直接の照射
を行うものである。まず、装置の構成を説明すると、ミ
ラー16の中には、3つの二重円筒型誘電体バリヤ放電
ランプ102を略同一平面状に並べて、さらに2つの低
圧水銀ランプ103をランプ102により構成される平
面と平行に同じく略同一平面状に並べる。この場合の平
行とは、各々のランプの管軸同士が平行になるとを意味
して、管軸方向から見た時はランプがジクザグ状となる
ように配置している。ミラー16には図6で説明たもの
と同様のものを適用できる。さらに、ランプ102と金
属の一例であるアルミニウム板17は、例えば0.3 cm程
度の距離まで接近させて処理することになるが、アルミ
ニウム板17の表面上では、ランプ103から放射され
る遠紫外光である254nmの光の照射を受ける所と受
けない所が発生して、また、ランプ102から放射され
る真空紫外光である172nmの光でもアルニミウム板
17上では照度ムラが生じてしまう。このため、アルミ
ニウム板17を載せる試料台8は、例えば、振巾3cm,4H
z で動かせる構造になっている。そして、ランプ10
2、ランプ103の配置やこの振巾の選択によって、ア
ルミニウム板17上での真空紫外光の照度の均一化をは
かりながら、遠紫外光の受け方を調節する。このような
構成によって、試料台8に載せられたアルミニウム板1
7は、ランプ102から放射される真空紫外光である1
72nmの光を受けることによって、空気に含まれる酸
素に光化学反応を起こさせて、オゾン及び活性酸化性分
解物を発生させる。また、同時に、ランプ103から放
射される遠紫外光である254nmの光を受けることに
よって上記オゾン及び活性酸化性分解物の活性度を高め
て、アルミニウム板17上の有機汚染物を酸化除去する
とができる。この方法による効果は、ランプ102を各
々電気入力20Wで、ランプ103を各々電気入力45
0Wで点灯すると、約6秒間でアルミニウム板17の水
に対する接触角は40度から10度に減少することがで
きた。
FIG. 9 is an explanatory view showing a method of oxidizing and removing organic contaminants adhering to a metal surface among the oxidizing methods described in claims 4 and 5. That is, 1 is a vacuum ultraviolet light emitted from a dielectric barrier discharge lamp.
Ozone and active oxidative decomposition products are generated by the light of 72 nm, and the ozone and active oxidative decomposition products are brought into contact with the metal surface having organic contaminants. Light of 254 nm, which is far ultraviolet light emitted from a mercury lamp, is also applied to the metal surface. That is, the oxidation treatment is performed using two lamps, a dielectric barrier discharge lamp and a low-pressure mercury lamp, and at least one of the two is used to directly irradiate the metal surface. First, the configuration of the apparatus will be described. In the mirror 16, three double-cylindrical dielectric barrier discharge lamps 102 are arranged in substantially the same plane, and two low-pressure mercury lamps 103 are further constituted by the lamps 102. They are arranged in substantially the same plane in parallel with the plane. In this case, "parallel" means that the lamp axes are parallel to each other, and the lamps are arranged in a zigzag shape when viewed from the lamp axis direction. The mirror 16 can be the same as that described with reference to FIG. Further, the lamp 102 and the aluminum plate 17 which is an example of a metal are processed by being brought close to a distance of, for example, about 0.3 cm. On the surface of the aluminum plate 17, far ultraviolet light radiated from the lamp 103 is used. There are places where some 254 nm light is irradiated and places where it is not irradiated, and even 172 nm light, which is vacuum ultraviolet light emitted from the lamp 102, causes uneven illuminance on the aluminum plate 17. For this reason, the sample stage 8 on which the aluminum plate 17 is placed is, for example,
It can be moved with z. And the lamp 10
2. The arrangement of the lamp 103 and the selection of the amplitude of the lamp 103 adjust the way of receiving the far ultraviolet light while making the illuminance of the vacuum ultraviolet light uniform on the aluminum plate 17. With such a configuration, the aluminum plate 1 placed on the sample table 8
Reference numeral 7 denotes vacuum ultraviolet light emitted from the lamp 102.
By receiving light of 72 nm, oxygen contained in the air causes a photochemical reaction to generate ozone and active oxidative decomposition products. At the same time, by receiving the light of 254 nm, which is far ultraviolet light emitted from the lamp 103, the activity of the ozone and the active oxidative decomposition products is increased, and the organic contaminants on the aluminum plate 17 are oxidized and removed. it can. The effect of this method is that the lamps 102 each have an electrical input of 20 W and the lamps 103 each have an electrical input of 45 W.
When turned on at 0 W, the contact angle of the aluminum plate 17 with water could be reduced from 40 degrees to 10 degrees in about 6 seconds.

【0027】以上説明した実施例はアルミニウム板表面
に付着した有機汚染物を酸化除去するものであるが、次
に、図9に示した装置とほぼ同様の構成の装置を使っ
て、半導体ウエハ上に塗布されたフォトレジストを酸化
除去する、いわゆる光アッシングについて説明する。こ
の場合、試料台8には、ヒータ等の加熱機構や冷却水を
流すパイプを装備することにより、半導体ウエハの温度
を所定の温度まで加熱させることができ、前述と同様に
ランプ102、及びランプ103からの放射光をフォト
レジストに照射することによってアッシング処理をする
ことができる。一例をあげれば、半導体ウエハは200
℃に加熱して、フォトレジスト(東京応化工業(株)製
型式OMR83)を1μmの厚さで塗布した半導体ウエ
ハを処理すると、1秒間に15nmのスピードにてアッ
シングすることができた。
In the embodiment described above, the organic contaminants adhering to the surface of the aluminum plate are oxidized and removed. Next, an apparatus having substantially the same configuration as the apparatus shown in FIG. The so-called optical ashing for oxidizing and removing the photoresist applied to the substrate will be described. In this case, by equipping the sample stage 8 with a heating mechanism such as a heater or a pipe for flowing cooling water, the temperature of the semiconductor wafer can be heated to a predetermined temperature. An ashing process can be performed by irradiating the photoresist with radiation emitted from 103. For example, a semiconductor wafer is 200
When the semiconductor wafer coated with a photoresist (model OMR83, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) at a thickness of 1 μm was heated to ℃, the ashing could be performed at a speed of 15 nm per second.

【0028】次に、図9に示した装置とほぼ同様の装置
を使って、半導体ウエハの表面上に酸化シリコンの膜を
形成する方法について説明する。被処理物としてシリコ
ンウエハを試料台8に載せて、誘電体バリヤ放電ランプ
102を5本、低圧水銀ランプ103を4本、前述のご
とくジグザク状に配置する。そして、試料台8の温度
を、例えば400 ℃に加熱しておき、5Hzで往復運動を
させると、シリコンウエハ上に厚さ10nmの酸化シリ
コンの緻密な膜を作ることができ、この処理は2時間で
達成することができた。前述までの有機汚染物や不要フ
ォトレジストを除去する装置は、図示略ではあるが、か
かる排気物を吹き飛ばすような機構が設けられているの
に対して、本実施例の酸化膜の形成にかかる装置は、ラ
ンプと被処理物との間に存在する流体を安定的に保持制
御する機構が有する点で異なる。かかる機構も図9にお
いては省略している。
Next, a method of forming a silicon oxide film on the surface of a semiconductor wafer using an apparatus substantially similar to the apparatus shown in FIG. 9 will be described. A silicon wafer as an object to be processed is placed on the sample table 8, and five dielectric barrier discharge lamps 102 and four low-pressure mercury lamps 103 are arranged in a zigzag as described above. When the temperature of the sample stage 8 is heated to, for example, 400 ° C. and reciprocated at 5 Hz, a dense silicon oxide film having a thickness of 10 nm can be formed on the silicon wafer. Could be achieved in time. The above-described apparatus for removing organic contaminants and unnecessary photoresist is not shown, but is provided with a mechanism for blowing off such exhaust, whereas the apparatus for removing an oxide film according to this embodiment is not shown. The apparatus differs in that a mechanism for stably holding and controlling the fluid existing between the lamp and the workpiece is provided. Such a mechanism is also omitted in FIG.

【0029】一般には、シリコンウエハの表面に薄い酸
化膜を形成することは、半導体装置製造における絶縁層
形成工程で普通に行われている。しかし、従来の方法
は、高湿電気炉のより、例えば850℃〜1000℃程
度の高温加熱で行われるのに対し、本発明の酸化被膜形
成方法は、これに比べて、著しく低い湿度、低い温度で
良質な酸化被膜を得ることができる。
Generally, forming a thin oxide film on the surface of a silicon wafer is commonly performed in an insulating layer forming step in the manufacture of semiconductor devices. However, the conventional method is carried out by heating at a high temperature of, for example, about 850 ° C. to 1000 ° C., compared with a high-humidity electric furnace, whereas the method of forming an oxide film of the present invention has significantly lower humidity and lower humidity. A high-quality oxide film can be obtained at a temperature.

【0030】次に、図10にシリコンウエハ上に酸化被
膜を形成する方法について、他の実施例を説明する。誘
電体バリヤ放電ランプの放電容器1は石英ガラスよりな
り、その内部に放電空間21を有する平面型のものであ
る。放電容器21には真空紫外光である172nmの光
を発生させるためにキセノンガスが充填されている。放
電容器21の外側には電極2を有するが放射光を取り出
すのが一方向のみであるため、一方の電極にはミラーを
兼ねたアルミニウム膜6が形成され、他方は網状電極で
あるので効率良く放射光を取り出すことができる。さら
に、本装置を酸素雰囲気中で使用するので石英ガラスに
は酸化防止コート22が設けられている。試料台28は
石英ガラスから成り、シリコンウエハ26がその台28
の上に載せられて、さらにその内部には加熱用のヒータ
27が組み込まれている。このような誘電体バリヤ放電
ランプの一例を挙げれば、放電容器1は厚さ1mmの石英
ガラスで、内寸法20cm×20cm×0.6cm で形成される。こ
のような装置において、大気中でランプ1とシリコンウ
エハ26との距離d(cm)を0.2に設定し、ランプから
放射される波長172nmの光の強度がランプ表面で約
100mW/cm2 になるように電源3でランプを点灯
制御する。この場合、ランプの電気入力は、例えば40
0Wである。そして、ヒータ27の制御温度を変えて、
シリコンウエハ26上に、厚さ10nmの緻密な酸化シ
リコンの膜の生成テストをした。尚、ヒータ27の制御
温度は最高600℃まで昇湿できるようになっている。
Next, another embodiment of a method of forming an oxide film on a silicon wafer will be described with reference to FIG. The discharge vessel 1 of the dielectric barrier discharge lamp is made of quartz glass and is of a flat type having a discharge space 21 therein. The discharge vessel 21 is filled with xenon gas to generate 172 nm light, which is vacuum ultraviolet light. Although the electrode 2 is provided outside the discharge vessel 21 but the emitted light is extracted only in one direction, the aluminum film 6 also serving as a mirror is formed on one electrode, and the other is a mesh electrode, so that it is efficient. Synchrotron radiation can be extracted. Further, since the present apparatus is used in an oxygen atmosphere, the quartz glass is provided with an antioxidant coat 22. The sample stage 28 is made of quartz glass, and the silicon wafer 26 is
And a heater 27 for heating is incorporated therein. As an example of such a dielectric barrier discharge lamp, the discharge vessel 1 is made of quartz glass having a thickness of 1 mm and has an inner size of 20 cm × 20 cm × 0.6 cm. In such an apparatus, the distance d (cm) between the lamp 1 and the silicon wafer 26 in the atmosphere is set to 0.2, and the intensity of light having a wavelength of 172 nm emitted from the lamp is about 100 mW / cm 2 at the lamp surface. The lighting of the lamp is controlled by the power supply 3 so that In this case, the electric input of the lamp is, for example, 40
0W. Then, by changing the control temperature of the heater 27,
A test for forming a dense silicon oxide film having a thickness of 10 nm on the silicon wafer 26 was performed. The control temperature of the heater 27 can be raised to a maximum of 600 ° C.

【0031】結果は、ヒータ27によりシリコンウエハ
26を約450℃に保った場合には、約1.5時間で厚
さ10nmの酸化シリコンを作ることができ、また、同
500℃に保った場合は約40分で同じ酸化シリコンを
作ることができる。このことは、従来の高温酸化による
方法よりも、著しく低い温度で十分な酸化シリコンの絶
縁膜が得られることが分かった。
The result is that when the silicon wafer 26 is maintained at about 450 ° C. by the heater 27, a silicon oxide having a thickness of 10 nm can be formed in about 1.5 hours. Can make the same silicon oxide in about 40 minutes. This indicates that a sufficient silicon oxide insulating film can be obtained at a significantly lower temperature than the conventional method using high-temperature oxidation.

【0032】ここにおいて、キセノンガスが封入された
誘電体バリヤ放電ランプについて更に詳しく説明する。
誘電体バリヤ放電ランプは、波長200nmより短い波
長の真空紫外光を放射するものであるから、放電容器は
当該波長域の光を透過する誘電体で作られなければなら
ないが、当然に、用途によっては、当該光の取出部がラ
ンプの全方向である場合もあれば、特定の一方向である
場合もある。したがって、少なくとも当該光の取出部が
前記波長域の光を透過する構造になっていれば良く、か
つその取出部の材料としては、合成石英ガラスに限定さ
れることなく、サファイヤ、アルカリ金属ハライドやア
ルカリ土類金属ハライドの単結晶でも良い。そして、放
電容器の当該紫外光を取り出さない部分には、反射コー
トを設けたり、反射コートを兼ねた電極を設けても良
い。
Here, the dielectric barrier discharge lamp filled with xenon gas will be described in more detail.
Since the dielectric barrier discharge lamp emits vacuum ultraviolet light having a wavelength shorter than 200 nm, the discharge vessel must be made of a dielectric that transmits light in the relevant wavelength range. In some cases, the light extraction portion may be in all directions of the lamp, or may be in one specific direction. Therefore, it is sufficient that at least the light extraction portion has a structure that transmits light in the wavelength range, and the material of the extraction portion is not limited to synthetic quartz glass, but includes sapphire, alkali metal halide, and the like. A single crystal of an alkaline earth metal halide may be used. Then, a portion of the discharge vessel from which the ultraviolet light is not extracted may be provided with a reflective coat or an electrode serving also as a reflective coat.

【0033】同様に、波長200nmから波長300n
mの遠紫外光を放射する遠紫外光光源としては、前記の
低圧水銀ランプに限らず、これらの波長域の光を放射す
る高圧水銀ランプ、波長240nmから波長255nm
を放射するクリプトン沸素エキシマランプ、クリプトン
沸素エキシマレーザが利用できる。
Similarly, a wavelength of 200 nm to a wavelength of 300 n
The far-ultraviolet light source that emits m-ultraviolet light is not limited to the low-pressure mercury lamp described above, but may be a high-pressure mercury lamp that emits light in these wavelength ranges, a wavelength of 240 nm to 255 nm.
And a krypton-fluorine excimer laser emitting krypton.

【0034】図11には、誘電体バリア放電ランプを含
むランプ装置について示す。このランプ装置は、図1に
おける平行平板型の放電容器1の替わりに、図7に示し
た誘電体バリヤ放電ランプと類似の構造の二重円筒型誘
電体バリヤ放電ランプ33a、33b、33cを内蔵し
て、図1における合成石英ガラスの板5で覆う替わり
に、光反射板を兼ねた金属容器30に合成石英ガラスか
らなる光取り出し窓31を設けた平板型容器34を設置
した構成である。二重円筒型誘電体バリヤ放電ランプ3
3a、33b、33cは、例えば、外径は26.6m
m、放電ギャップ長は5mm、全長は300mmであ
る。放電用ガスは約40kPaのキセノンである。この
ランプ装置において誘電体バリヤ放電を行ったところ、
波長172nmに中心を有する真空紫外光が高効率で放
出された。また、空所4に1分間あたり数リットルの窒
素ガスを流すことにより、電極20a、20b、20c
の保護に加えて、空所4における真空紫外光の吸収が無
くなるので、実質的な平板状光源装置が得られた。この
実施例においては、高価な合成石英ガラス板を多数使用
することがないので、安価に平板状光源装置が得られる
という利点が生じる。
FIG. 11 shows a lamp device including a dielectric barrier discharge lamp. This lamp device incorporates a double cylindrical dielectric barrier discharge lamp 33a, 33b, 33c having a structure similar to that of the dielectric barrier discharge lamp shown in FIG. 7 instead of the parallel plate type discharge vessel 1 in FIG. Then, instead of being covered with the synthetic quartz glass plate 5 in FIG. 1, a flat container 34 having a light extraction window 31 made of synthetic quartz glass is provided in a metal container 30 also serving as a light reflecting plate. Double cylindrical dielectric barrier discharge lamp 3
3a, 33b, 33c have, for example, an outer diameter of 26.6 m.
m, the discharge gap length is 5 mm, and the total length is 300 mm. The discharge gas is xenon of about 40 kPa. When a dielectric barrier discharge was performed in this lamp device,
Vacuum ultraviolet light centered at a wavelength of 172 nm was emitted with high efficiency. Further, by flowing a few liters of nitrogen gas per minute to the space 4, the electrodes 20a, 20b, 20c
In addition to the above, the absorption of vacuum ultraviolet light in the space 4 is eliminated, so that a substantially flat light source device was obtained. In this embodiment, since a large number of expensive synthetic quartz glass plates are not used, there is an advantage that a flat light source device can be obtained at low cost.

【0035】尚、本発明の被処理物の酸化方法は、金属
の表面を酸化処理するものとして、アルミニウムのアル
マイト処理、ステンレスへの印刷の前処理としての表面
酸化処理、さらにはガラス板に蒸着した金属酸化物の透
明度を向上させるための酸化処理にも利用できる。
In the method for oxidizing an object to be treated according to the present invention, the surface of the metal is oxidized by alumite treatment of aluminum, surface oxidation treatment as a pre-treatment for printing on stainless steel, and further, vapor deposition on a glass plate. It can also be used for an oxidation treatment for improving the transparency of the metal oxide.

【0036】また、ガラスの表面の洗浄方法としては、
液晶表示板のガラスへの配電極、配線を行う前処理をす
るための精密洗浄に利用できる。また、この発明の技術
は金の熱圧着強度を向上させる場合にも役立つ。
As a method for cleaning the surface of glass,
It can be used for precision cleaning for pre-processing of distributing electrodes and wiring to the glass of the liquid crystal display panel. The technique of the present invention is also useful for improving the thermocompression bonding strength of gold.

【0037】[0037]

【発明の効果】この発明にかかる被処理物の酸化方法
は、波長172nmの光である真空紫外光を放射する誘
電体バリヤ放電ランプを使うことにより、被処理物の表
面近傍に、高い濃度のオゾンと活性酸化性分解物が生ず
ることができるので、被処理物を酸化するスピードが著
しく速くなる。また、オゾンおよび活性酸化性分解物に
対して波長254nmの光である遠紫外光を照射するこ
とによって、活性酸化性分解物をより効率良く発生させ
て、かつ、その活性度を高めることができるので、結果
として被処理物の酸化処理が速く行われて、かつ、処理
装置が小型に設計できる。更にオゾン発生機を使ってい
ないので安価な処理方法が得られる。
According to the method for oxidizing an object to be treated according to the present invention, a dielectric barrier discharge lamp that emits vacuum ultraviolet light, which is light having a wavelength of 172 nm, is used. Since ozone and active oxidative decomposition products can be generated, the speed of oxidizing the object to be treated is significantly increased. In addition, by irradiating ozone and active oxidative decomposition products with far ultraviolet light, which is light having a wavelength of 254 nm, active oxidative decomposition products can be generated more efficiently and their activity can be increased. Therefore, as a result, the object can be oxidized quickly and the processing apparatus can be designed to be small. Further, since no ozone generator is used, an inexpensive processing method can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に使用する平面型誘電体バリヤ放電ラン
プの一例の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a planar dielectric barrier discharge lamp used in the present invention.

【図2】スライドガラスの表面洗浄方法の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory view of a method of cleaning the surface of a slide glass.

【図3】表面洗浄結果のデータの表である。FIG. 3 is a table of data of surface cleaning results.

【図4】スライドガラスの他の表面洗浄方法の説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory view of another surface cleaning method of the slide glass.

【図5】他の表面洗浄結果のデータの表である。FIG. 5 is a table of data of other surface cleaning results.

【図6】金属表面上の有機汚染物の酸化除去方法の実施
例の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view of an embodiment of a method for oxidizing and removing organic contaminants on a metal surface.

【図7】本発明に使用する二重円筒型誘電体バリヤ放電
ランプの一例の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an example of a double cylindrical dielectric barrier discharge lamp used in the present invention.

【図8】金属表面上の有機汚染物の酸化除去方法の他の
実施例の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view of another embodiment of the method of oxidizing and removing organic contaminants on a metal surface.

【図9】金属表面上の有機汚染物の酸化除去方法の他の
実施例の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view of another embodiment of the method of oxidizing and removing organic contaminants on a metal surface.

【図10】シリコンウエハの低温酸化方法の説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a low-temperature oxidation method for a silicon wafer.

【図11】二重円筒型誘電体バリヤ放電ランプを使った
光源装置の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a light source device using a double cylindrical dielectric barrier discharge lamp.

【図12】スライドガラス上における水滴の状態を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing a state of a water droplet on a slide glass.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 放電容器 2 網状電極 3 電源 7 処理室 8 試料台 9 スライドガラス 10 酸化性流体入口 11 酸化性流体排出口 12 混合室 13 バルブ 16 ミラー 17 アルミニウム板 18 放電容器 19 電極 20 電極 21 放電空間 22 酸化防止コート 25 反応容器 100 誘電体バリヤ放電ランプ 101 遠紫外光光源セット 102 誘電体バリヤ放電ランプ 103 低圧水銀ランプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge container 2 Reticulated electrode 3 Power supply 7 Processing chamber 8 Sample stand 9 Slide glass 10 Oxidizing fluid inlet 11 Oxidizing fluid outlet 12 Mixing chamber 13 Valve 16 Mirror 17 Aluminum plate 18 Discharge container 19 Electrode 20 Electrode 21 Discharge space 22 Oxidation Prevention coat 25 Reaction vessel 100 Dielectric barrier discharge lamp 101 Deep ultraviolet light source set 102 Dielectric barrier discharge lamp 103 Low pressure mercury lamp

フロントページの続き (72)発明者 磯 慎一 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 審査官 前田 仁志 (56)参考文献 特開 平2−97402(JP,A) 特開 平1−228590(JP,A) 特開 平4−182303(JP,A)Continuation of the front page (72) Inventor Shinichi Iso 1194 Sado Bessho-cho, Himeji-shi, Hyogo Ushio Electric Co., Ltd. Examiner Hitoshi Maeda (56) References JP-A-2-97402 (JP, A) JP-A Heihei 1-228590 (JP, A) JP-A-4-182303 (JP, A)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】キセノンガスを封入した誘電体バリヤ放電
ランプから放射される真空紫外光を酸素を含む流体に照
射させて、光化学反応によってオゾンおよび活性酸化性
分解物を生成せしめ、 このオゾンおよび活性酸化性分解物を被処理物に接触さ
せて酸化させることを特徴とする被処理物の酸化方法。
A fluid containing oxygen is irradiated with vacuum ultraviolet light radiated from a dielectric barrier discharge lamp filled with xenon gas to generate ozone and active oxidative decomposition products by a photochemical reaction. A method for oxidizing an object to be treated, wherein the oxidized decomposition product is brought into contact with the object to be oxidized.
【請求項2】キセノンガスを封入した誘電体バリヤ放電
ランプから放射される真空紫外光を酸素を含む流体に照
射させて、光化学反応によってオゾンおよび活性酸化性
分解物を生成せしめ、 このオゾンおよび活性酸化性分解物を被処理物に接触さ
せて酸化させるとともに、前記真空紫外光を当該被処理
物にも照射させて、それらの協同作用で当該被処理物を
酸化させることを特徴とする被処理物の酸化方法。
2. A liquid containing oxygen is irradiated with vacuum ultraviolet light radiated from a dielectric barrier discharge lamp filled with xenon gas to generate ozone and an active oxidative decomposition product by a photochemical reaction. The object to be treated, wherein the object to be oxidized is oxidized by contacting the oxidized decomposition product with the object to be treated, and the object to be treated is also irradiated with the vacuum ultraviolet light so that the object to be treated is oxidized by their cooperative action. How to oxidize the material.
【請求項3】キセノンガスを封入した誘電体バリヤ放電
ランプから放射される真空紫外光を酸素を含む流体に照
射させて、光化学反応によってオゾンおよび活性酸化性
分解物を生成せしめ、 このオゾンおよび活性酸化性分解物に遠紫外光を照射さ
せて活性度を高めて、当該活性度の高まったオゾンおよ
び活性酸化性分解物を被処理物に接触させて酸化させる
ことを特徴とする被処理物の酸化方法。
3. A fluid containing oxygen is irradiated with vacuum ultraviolet light radiated from a dielectric barrier discharge lamp filled with xenon gas to generate ozone and an active oxidative decomposed product by a photochemical reaction. Irradiating the oxidative decomposition product with far-ultraviolet light to increase the activity, and contacting the ozone and the active oxidative decomposition product with the increased activity with the processing object to oxidize the same; Oxidation method.
【請求項4】キセノンガスを封入した誘電体バリヤ放電
ランプから放射される真空紫外光と、遠紫外光光源から
放射される遠紫外光とを、酸素を含む流体に同時に照射
させて、光化学反応によってオゾンおよび活性酸化性分
解物を生成せしめ、 このオゾンおよび活性酸化性分解物を被処理物に接触さ
せて酸化させることをを特徴とする被処理物の酸化方
法。
4. A photochemical reaction in which oxygen-containing fluid is simultaneously irradiated with vacuum ultraviolet light emitted from a dielectric barrier discharge lamp in which xenon gas is sealed and far ultraviolet light emitted from a far ultraviolet light source. Ozone and an active oxidative decomposition product are generated by the method, and the ozone and the active oxidative decomposition product are brought into contact with the processing object to oxidize the same.
【請求項5】被処理物を酸化させる際に、 当該被処理物が、真空紫外光もしくは遠紫外光の少なく
とも一方の照射を受けていることを特徴とする、 請求項3もしくは請求項4記載の被処理物の酸化方法。
5. The method according to claim 3, wherein the object is irradiated with at least one of vacuum ultraviolet light and far ultraviolet light when the object is oxidized. A method for oxidizing an object to be treated.
【請求項6】遠紫外光光源は、高圧水銀ランプ、低圧水
銀ランプ、クリプトン沸素エキシマランプ、もしくはク
リプトン沸素エキシマレーザであることを特徴とする、 請求項3から請求項5のいずれかに記載の被処理物の酸
化方法。
6. The method according to claim 3, wherein the deep ultraviolet light source is a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a krypton-fluorine excimer lamp, or a krypton-fluorine excimer laser. The method for oxidizing an object to be described.
【請求項7】誘電体バリヤ放電ランプと被処理物との間
に酸素を含む流体を存在させ、当該ランプから放射され
る真空紫外光の当該流体に対する透過最短距離をd(c
m)として、また、当該流体の酸素分圧をp(気圧)と
した時に、 d×pが0.6より小さく規定したことを特徴とする、 請求項2に記載の被処理物の酸化方法。
7. An oxygen-containing fluid is present between a dielectric barrier discharge lamp and an object to be processed, and the shortest distance of vacuum ultraviolet light radiated from the lamp to the fluid is defined as d (c).
3. The method for oxidizing an object to be treated according to claim 2, wherein d × p is defined to be smaller than 0.6 when the oxygen partial pressure of the fluid is p (atmospheric pressure). .
【請求項8】被処理物を酸化させる際に、 被処理物の表層または当該被処理物の酸化物が気体とし
て当該被処理物から除去されるように酸化することを特
徴とする、 請求項1から請求項7のいずれかに記載の被処理物の酸
化方法。
8. The method according to claim 1, wherein when oxidizing the object, the surface layer of the object or the oxide of the object is oxidized so as to be removed from the object as a gas. The method for oxidizing an object to be processed according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】誘電体バリヤ放電ランプの形状が、二重円
筒型もしくは平面型であることを特徴とする、 請求項1から請求項8のいずれかに記載の被処理物の酸
化方法。
9. The method for oxidizing an object to be treated according to claim 1, wherein the shape of the dielectric barrier discharge lamp is a double cylindrical type or a planar type.
【請求項10】誘電体バリヤ放電ランプの真空紫外光の
取出部は、合成石英ガラス、サファイヤ、アルカリ金属
ハライド、もしくはアルカリ土類金属ハライドのうちか
ら選択された材料から成ることを特徴とする、 請求項9に記載の被処理物の酸化方法。
10. The vacuum ultraviolet light extraction portion of the dielectric barrier discharge lamp is made of a material selected from synthetic quartz glass, sapphire, alkali metal halide, or alkaline earth metal halide. The method for oxidizing an object to be processed according to claim 9.
【請求項11】キセノンガスを封入した誘電体バリヤ放
電ランプから放射される真空紫外光と、遠紫外光光源か
ら放射される遠紫外光とを、酸素を含む流体に照射し
て、光化学反応によってオゾンおよび活性酸化性分解物
を生成せしめ、 このオゾンおよび活性酸化性分解物を被処理物に接触さ
せるとともに前記両紫外光を当該被処理物にも照射させ
て、 これらの協同作用で当該被処理物を酸化させる際に、当
該被処理物の表面における遠紫外光光源との間で光吸収
のない時の遠紫外光の放射照度をI(mW/cm2 )と
して、 誘電体バリヤ放電ランプと当該被処理物の間に存在する
酸素を含む流体に対して、前記ランプから放射される真
空紫外光の透過最短距離をd(cm)、酸素分圧をp
(気圧)とした時、 (p×d)/(1+I1/2 )の値を、0.33より小さ
く規定してなることを特徴とする被処理物の酸化方法。
11. A fluid containing oxygen is irradiated with vacuum ultraviolet light radiated from a dielectric barrier discharge lamp filled with xenon gas and far ultraviolet light radiated from a far ultraviolet light source, and is subjected to a photochemical reaction. Ozone and an active oxidative decomposition product are generated, and the ozone and the active oxidative decomposition product are brought into contact with the object to be processed, and the ultraviolet light is also applied to the object to be processed. When oxidizing the object, the irradiance of the far ultraviolet light when there is no light absorption between the object and the far ultraviolet light source on the surface of the object to be treated is defined as I (mW / cm 2 ). For a fluid containing oxygen existing between the objects to be treated, the shortest transmission distance of vacuum ultraviolet light emitted from the lamp is d (cm), and the oxygen partial pressure is p.
A method for oxidizing an object to be processed, wherein the value of (p × d) / (1 + I 1/2 ) is defined to be smaller than 0.33 when (atmospheric pressure) is set.
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