JP3258381B2 - 半導体基板の洗浄方法 - Google Patents
半導体基板の洗浄方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の表面を洗
浄処理したり、エッチング処理したりする半導体基板の
処理方法に関するものである。
浄処理したり、エッチング処理したりする半導体基板の
処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体基板の表面の洗浄処理に
おいては、ハロゲン系のガスを用いたガス洗浄が広く採
用されている。このガス洗浄方法としては、例えば特開
平3-52224 号公報に記載されているように、表面を処理
すべき半導体基板を入れた反応室に塩素ガスを導入し、
これに紫外線を照射して活性化して塩素ラジカルを発生
させ、この塩素ラジカルを利用する方法が知られてい
る。
おいては、ハロゲン系のガスを用いたガス洗浄が広く採
用されている。このガス洗浄方法としては、例えば特開
平3-52224 号公報に記載されているように、表面を処理
すべき半導体基板を入れた反応室に塩素ガスを導入し、
これに紫外線を照射して活性化して塩素ラジカルを発生
させ、この塩素ラジカルを利用する方法が知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した既知の処理方
法では、励起光によって一旦励起され活性化した洗浄処
理用ガスが比較的短時間のうちに励起状態から基底状態
に遷移（失活）してしまうため、反応性が低く、処理圧
力を１Torr〜数十Torrのような高圧下でしか使用できな
かった。一方、高い処理圧力下で処理しようとすると、
洗浄処理用ガスと半導体基板表面との反応等によって生
成した不純物が反応室内で拡散しにくく、処理効率が悪
くなるばかりでなく、不純物汚染が生ずる不具合も生じ
ていた。
法では、励起光によって一旦励起され活性化した洗浄処
理用ガスが比較的短時間のうちに励起状態から基底状態
に遷移（失活）してしまうため、反応性が低く、処理圧
力を１Torr〜数十Torrのような高圧下でしか使用できな
かった。一方、高い処理圧力下で処理しようとすると、
洗浄処理用ガスと半導体基板表面との反応等によって生
成した不純物が反応室内で拡散しにくく、処理効率が悪
くなるばかりでなく、不純物汚染が生ずる不具合も生じ
ていた。
【０００４】従って、本発明の目的は、上述した従来の
欠点を除去し、洗浄処理用物質と半導体基板表面との反
応性を一層高めることができ、低圧での洗浄処理を可能
とした半導体基板の処理装置を提供することにある。
欠点を除去し、洗浄処理用物質と半導体基板表面との反
応性を一層高めることができ、低圧での洗浄処理を可能
とした半導体基板の処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体基板
の洗浄方法は、塩素ガスが導入された反応室内に、洗浄
すべき半導体基板を配置し、塩素ガスに光を照射しなが
ら半導体基板を洗浄する半導体基板の洗浄方法におい
て、前記励起光の照射により励起した塩素に磁界を印加
しながら半導体基板を洗浄することを特徴とするもので
ある。
の洗浄方法は、塩素ガスが導入された反応室内に、洗浄
すべき半導体基板を配置し、塩素ガスに光を照射しなが
ら半導体基板を洗浄する半導体基板の洗浄方法におい
て、前記励起光の照射により励起した塩素に磁界を印加
しながら半導体基板を洗浄することを特徴とするもので
ある。
【０００６】
【作用】ガス状の洗浄処理用物質に例えば紫外光のよう
な励起光を照射すると、洗浄処理用物質は、一旦一重項
励起状態に遷移し、その後三重項励起状態、一重項励起
状態をへて基底状態に至る過程あるいは、一重項励起状
態から直接基底状態に至る過程を通して安定状態に戻
る。そして半導体基板表面に対する洗浄処理用物質の反
応作用は、洗浄処理用物質の一重項励起状態、三重項励
起状態それぞれのエネルギー状態で生じる。反応作用を
向上させる方法として励起状態を長時間保持する方法が
ある。特に三重項励起状態から一重項励起状態への遷移
を抑制すれば、半導体基板表面に対する反応作用を一層
向上させることができる。一方、洗浄処理用物質の三重
項励起状態から一重項励起状態への遷移にはスピン反転
を必要とする。このため、本発明では磁界発生手段を設
け、処理中に励起光照射と共に磁界を印加して三重光励
起状態から一重項励起状態への遷移レートを抑制する。
この結果、洗浄処理用物質の半導体基板に対する反応作
用を維持する時間が一層長くなり、反応作用を一層増強
することができる。さらに、反応作用の増強に伴い、洗
浄処理用ガスの処理圧力を低くすることができるので、
基板表面との間の反応によって生成した反応生成物が反
応室内で拡散し易くなり、処理時間を短縮できると共に
不純物汚染を防止することもできる。
な励起光を照射すると、洗浄処理用物質は、一旦一重項
励起状態に遷移し、その後三重項励起状態、一重項励起
状態をへて基底状態に至る過程あるいは、一重項励起状
態から直接基底状態に至る過程を通して安定状態に戻
る。そして半導体基板表面に対する洗浄処理用物質の反
応作用は、洗浄処理用物質の一重項励起状態、三重項励
起状態それぞれのエネルギー状態で生じる。反応作用を
向上させる方法として励起状態を長時間保持する方法が
ある。特に三重項励起状態から一重項励起状態への遷移
を抑制すれば、半導体基板表面に対する反応作用を一層
向上させることができる。一方、洗浄処理用物質の三重
項励起状態から一重項励起状態への遷移にはスピン反転
を必要とする。このため、本発明では磁界発生手段を設
け、処理中に励起光照射と共に磁界を印加して三重光励
起状態から一重項励起状態への遷移レートを抑制する。
この結果、洗浄処理用物質の半導体基板に対する反応作
用を維持する時間が一層長くなり、反応作用を一層増強
することができる。さらに、反応作用の増強に伴い、洗
浄処理用ガスの処理圧力を低くすることができるので、
基板表面との間の反応によって生成した反応生成物が反
応室内で拡散し易くなり、処理時間を短縮できると共に
不純物汚染を防止することもできる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明による半導体基板の処理装置の
一実施例の構成を示す線図である。表面を洗浄処理すべ
き半導体基板１を基台２の上に載置する。この基台２は
反応室３の内部に配置する。この反応室３の上部には光
源４を配置する。本例では、光源４として低圧水銀ラン
プを用いて１５０〜２００nmの紫外光を発生させ、この
紫外光を励起光として用いる。この光源４は冷却ダクト
５の内部に配置し、この冷却ダクトを経て冷却液を循環
させて光源からの発熱を消散させるように構成する。し
たがって、この光源４から発生される励起光は冷却液お
よび冷却ダクト５の壁を通して半導体基板１に照射され
ることになる。そのため、冷却液および冷却ダクト５の
少なくとも一部分はこれらの光を良好に透過する材料で
構成する必要がある。
一実施例の構成を示す線図である。表面を洗浄処理すべ
き半導体基板１を基台２の上に載置する。この基台２は
反応室３の内部に配置する。この反応室３の上部には光
源４を配置する。本例では、光源４として低圧水銀ラン
プを用いて１５０〜２００nmの紫外光を発生させ、この
紫外光を励起光として用いる。この光源４は冷却ダクト
５の内部に配置し、この冷却ダクトを経て冷却液を循環
させて光源からの発熱を消散させるように構成する。し
たがって、この光源４から発生される励起光は冷却液お
よび冷却ダクト５の壁を通して半導体基板１に照射され
ることになる。そのため、冷却液および冷却ダクト５の
少なくとも一部分はこれらの光を良好に透過する材料で
構成する必要がある。
【０００８】反応室３は、開閉弁６を介して分子ポンプ
７に連結し、この分子ポンプを油回転ポンプ８に連結
し、この油回転ポンプをさらに廃ガス処理装置９に連結
する。このようにして反応室３の内部を所定の低圧に維
持することができるようにする。さらに、反応室３は開
閉弁１０を介して洗浄処理用物質源１１に連結し、所定
の洗浄処理用物質を選択的に反応室に供給するように構
成する。本例では、洗浄処理用物質として塩素ガスを用
いる。
７に連結し、この分子ポンプを油回転ポンプ８に連結
し、この油回転ポンプをさらに廃ガス処理装置９に連結
する。このようにして反応室３の内部を所定の低圧に維
持することができるようにする。さらに、反応室３は開
閉弁１０を介して洗浄処理用物質源１１に連結し、所定
の洗浄処理用物質を選択的に反応室に供給するように構
成する。本例では、洗浄処理用物質として塩素ガスを用
いる。
【０００９】反応室３の両側に磁界発生装置１３ａ及び
１３ｂを配置する。これら磁界発生装置１３ａ及び１３
ｂは鉄心、コイル及び直流電源を有し、反応室３内に数
テスラの磁界を発生させ励起された塩素ガスの基底状態
への失活を抑制する。
１３ｂを配置する。これら磁界発生装置１３ａ及び１３
ｂは鉄心、コイル及び直流電源を有し、反応室３内に数
テスラの磁界を発生させ励起された塩素ガスの基底状態
への失活を抑制する。
【００１０】図２は洗浄処理用物質の励起状態を示す線
図である。洗浄処理用物質である塩素ガスに励起光を照
射すると、塩素ガスは一重項励起状態Ｅ1 に遷移し、そ
の後三重項励起状態Ｅ2 、一重項励起状態Ｅ1 をへて基
底状態Ｅ0 に至る過程あるいは、一重項励起状態Ｅ1 か
ら直接基底状態Ｅ0 に至る過程を通して安定状態に戻
る。そして半導体基板表面に対する励起した塩素ガスの
反応作用は、励起した塩素ガスの一重項励起状態Ｅ1 、
三重項励起状態Ｅ2 それぞれのエネルギーレベルで発生
する。一方、励起光照射と同時に外部磁界を印加する
と、三重項励起状態Ｅ2 から一重項励起状態Ｅ1 への遷
移レートが抑制され、三重項励起状態Ｅ2 のエネルギー
レベルを占める塩素ガスの励起寿命が一層増大する。こ
の結果、半導体基板に対する反応作用が増強し、処理圧
力を一層低圧にすることが可能になる。
図である。洗浄処理用物質である塩素ガスに励起光を照
射すると、塩素ガスは一重項励起状態Ｅ1 に遷移し、そ
の後三重項励起状態Ｅ2 、一重項励起状態Ｅ1 をへて基
底状態Ｅ0 に至る過程あるいは、一重項励起状態Ｅ1 か
ら直接基底状態Ｅ0 に至る過程を通して安定状態に戻
る。そして半導体基板表面に対する励起した塩素ガスの
反応作用は、励起した塩素ガスの一重項励起状態Ｅ1 、
三重項励起状態Ｅ2 それぞれのエネルギーレベルで発生
する。一方、励起光照射と同時に外部磁界を印加する
と、三重項励起状態Ｅ2 から一重項励起状態Ｅ1 への遷
移レートが抑制され、三重項励起状態Ｅ2 のエネルギー
レベルを占める塩素ガスの励起寿命が一層増大する。こ
の結果、半導体基板に対する反応作用が増強し、処理圧
力を一層低圧にすることが可能になる。
【００１１】次に、図１に示した処理装置を用いて半導
体基板を処理する一実施例について説明する。先ず、表
面を処理すべき半導体基板１を反応室３内の基台２の上
に載置する。そして、開閉弁７を開き、分子ポンプ８お
よび油回転ポンプ９によって反応室３の内部を減圧し、
１×１０-8 Torr の高真空状態とする。その後、開閉弁
11を開き、洗浄処理用物質源12から洗浄処理用物質、本
例では塩素ガスを反応室３内に導入し、このとき、反応
室３内部の圧力は１×１０-2Torrとなるようにする。
体基板を処理する一実施例について説明する。先ず、表
面を処理すべき半導体基板１を反応室３内の基台２の上
に載置する。そして、開閉弁７を開き、分子ポンプ８お
よび油回転ポンプ９によって反応室３の内部を減圧し、
１×１０-8 Torr の高真空状態とする。その後、開閉弁
11を開き、洗浄処理用物質源12から洗浄処理用物質、本
例では塩素ガスを反応室３内に導入し、このとき、反応
室３内部の圧力は１×１０-2Torrとなるようにする。
【００１２】次に、光源４から励起光を照射すると共に
磁界発生装置１３ａ及び１３ｂから反応室内に磁界を印
加して洗浄処理を行う。その後、半導体基板１を反応室
３から取り出す。このようにして処理された半導体基板
は、エッチング速度３０Å／分で表面エッチングされて
いることが確かめられた。一方、磁界発生を停止した状
態で処理した場合、半導体基板１にはエッチングがほと
んど生じなかった。
磁界発生装置１３ａ及び１３ｂから反応室内に磁界を印
加して洗浄処理を行う。その後、半導体基板１を反応室
３から取り出す。このようにして処理された半導体基板
は、エッチング速度３０Å／分で表面エッチングされて
いることが確かめられた。一方、磁界発生を停止した状
態で処理した場合、半導体基板１にはエッチングがほと
んど生じなかった。
【００１３】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例においては、洗浄処理用物質として
塩素ガスを用いたが、本発明はこれに限られるものでは
なく、ハロゲン系のガスやハロゲン系の物質を含む溶液
でも良い。また、この場合、洗浄処理用物質は一種類に
限られるものではなく、混合物質を使用することもでき
る。
るものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例においては、洗浄処理用物質として
塩素ガスを用いたが、本発明はこれに限られるものでは
なく、ハロゲン系のガスやハロゲン系の物質を含む溶液
でも良い。また、この場合、洗浄処理用物質は一種類に
限られるものではなく、混合物質を使用することもでき
る。
【００１４】さらに、上述した実施例では、励起光源と
して低圧水銀ランプを用いたが、これに限定されず洗浄
処理用物質を三重項励起状態まで励起できる種々の光源
を用いることもできる。
して低圧水銀ランプを用いたが、これに限定されず洗浄
処理用物質を三重項励起状態まで励起できる種々の光源
を用いることもできる。
【００１５】さらに、上述した実施例では反応室３をは
さんで対向するように磁界発生装置を配置したが、反応
室の側周をほぼ取り囲むようにコイルを配置して、処理
すべき半導体基板表面に磁界を均一に印加することも可
能である。
さんで対向するように磁界発生装置を配置したが、反応
室の側周をほぼ取り囲むようにコイルを配置して、処理
すべき半導体基板表面に磁界を均一に印加することも可
能である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁界発生装置を用いて三重励起状態に励起をした洗浄処
理用物質が基底状態に遷移するのを抑制しているから、
洗浄処理用物質の反応作用を一層増強することができ
る。この結果、洗浄処理用物質の処理圧力を低くするこ
とができ、反応時間を短縮ができると共に、不純物汚染
を有効に防止することができる。
磁界発生装置を用いて三重励起状態に励起をした洗浄処
理用物質が基底状態に遷移するのを抑制しているから、
洗浄処理用物質の反応作用を一層増強することができ
る。この結果、洗浄処理用物質の処理圧力を低くするこ
とができ、反応時間を短縮ができると共に、不純物汚染
を有効に防止することができる。
【図１】図１は、本発明による半導体基板の処理装置の
一実施例の構成を示す線図である。
一実施例の構成を示す線図である。
【図２】図２は、本発明による半導体基板の処理装置に
おける洗浄処理用物質の励起状態を示す線図である。
おける洗浄処理用物質の励起状態を示す線図である。
１ 半導体基板 ２ 基台 ３ 反応室 ４ 第１光源 ５ 第２光源 ６ 冷却ダクト ７ 開閉弁 ８ 分子ポンプ ９ 油回転ポンプ 10 廃ガス処理装置 11 開閉弁 12 洗浄処理用物質源 13 磁界発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 645 C23F 4/00 H01L 21/3065
Claims (2)
- 【請求項１】 塩素ガスが導入された反応室内に、洗浄
すべき半導体基板を配置し、塩素ガスに光を照射しなが
ら半導体基板を洗浄する半導体基板の洗浄方法におい
て、 前記励起光の照射により励起した塩素に磁界を印加しな
がら半導体基板を洗浄することを特徴とする半導体基板
の洗浄方法。 - 【請求項２】 前記磁界が、励起した塩素の基底状態へ
の遷移を抑制することを特徴とする請求項１に記載の半
導体基板の洗浄方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18371192A JP3258381B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 半導体基板の洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18371192A JP3258381B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 半導体基板の洗浄方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629269A JPH0629269A (ja) | 1994-02-04 |
| JP3258381B2 true JP3258381B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=16140628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18371192A Expired - Fee Related JP3258381B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 半導体基板の洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3258381B2 (ja) |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP18371192A patent/JP3258381B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629269A (ja) | 1994-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |