JP5487522B2 - 酸化膜改質方法及び酸化膜改質装置 - Google Patents
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Description
本実施形態の基板の改質プロセスは、基板上のCVD膜のオゾンと紫外光による改質が開始されてからの前記基板に供された後のオゾンガスのオゾン濃度の上昇を検出し、この検出したオゾン濃度の上昇速度の変化に基づき紫外光の照射を制御する。特に、前記オゾン濃度の上昇速度をリアルタイムで検出することで、紫外光による基板のダメージが基板の酸化膜の及び基板の下地(酸化膜との界面)に導入され始める負の効果が大きくなるタイミングを把握できるようになっている。
図1に示された本実施形態に係る酸化膜改質装置1は処理炉2とオゾン供給装置3と光源4とオゾン濃度計5とドライポンプ6と制御部7とを備える。
酸化膜改質装置1によれば、オゾンガスと紫外光を併用した基板表面の改質系に供されたガスのオゾン濃度の経時的な変化を計測することで、膜質の改善が進んでいる時間帯と光子により膜と下地の界面が劣化している時間帯を区別できる。これにより、基板の酸化膜の改質効果を最大にする最適な処理時間を確定できる。そして、このタイミングを把握することで、所定の処理時間以降のオゾン供給装置3、光源4、ドライポンプ5の動作スケジュールの最適化が実現する。特に、前記改質が開始されてからの基板11に供された後のオゾンガスのオゾン濃度上昇速度を検出し、その後、この上昇速度の低下を検出した時点で基板11に対する紫外光の照射を停止させることで基板11表面の紫外光による光ダメージを軽減できる。
以下に酸化膜改質装置1の実施例について説明する。
オゾンガス流量:200sccm
処理圧力:50Pa
処理温度:200℃
紫外光光源:高圧水銀ランプ
紫外光強度:240mW/cm2(ウシオ電機製UIT−250による評価値)
図2に本実施例に係るCVD膜(HTO膜、膜厚8mm)が製膜された基板11に対して高濃度オゾンガス(オゾン濃度100%)と紫外光を供して基板11のCVD膜の定電圧ストレス(TDDB)に対する耐性の変化を評価した結果を示した。この特性図において、横軸はCVD膜に対する一定値の電界(11MV/cm)の印加によって破壊(漏れ電流密度:10-4A/cm2以上になる)に至るまでの注入電荷量(漏れ電流の破壊時間までの時間積分)である(Qbd[単位:C])。縦軸は不良率(全サンプル(基板)に破壊に至ったサンプルの割合)である。特性図によると、紫外光とオゾンガスを併用した処理を3分実施することにより、膜の信頼性が向上するが、窒素雰囲気で紫外光の照射を実施した場合(紫外光からの光子をそのまま基板に供した場合)、逆に信頼性が低下した。但し、オゾンと紫外光の併用処理にて酸素原子を供給し信頼性を向上させた場合においても処理時間を3分から15分にした場合のグラフの傾きが緩やかになっていることから分かるようにサンプル間のばらつきが増大している。
処理表面でのオゾンの解離率kが3%(0.03)程度ある表面が活性な状態である場合には、表面の反応性の僅かな変化、例えばオゾンが表面に衝突したときのオゾンの分解率の0.1%の変化で検出できるほどの下流側のオゾン濃度の低下が検出できることを意味している。したがって、図7で示した初期のオゾン濃度の経時的な変化は基板表面の活性度が時間的に次第に低下し、3〜4分程度以降はある程度な状態(不活性な状態)になったと示すものと考えられる。図7の特性図における不活性な状態は最も酸素原子によるアニールが効果的に実施されたタイミングを示し、それ以上の処理においては、オゾン濃度計測で敏感に把握できる表面状態、表面の活性度は変化がない。オゾン濃度計測では検出できない深い箇所(具体的にはHTO膜とシリコンの界面)に悪影響を及ぼしていると予測される。
2…処理炉
3…オゾン供給装置
4…光源
5…オゾン濃度計
6…ドライポンプ
7…制御部(制御手段)
Claims (4)
- 処理炉内の基板にオゾンガスを供給すると共に当該基板に紫外光を照射して当該基板上の酸化膜を改質する酸化膜改質方法において、
前記改質が開始されてからの前記処理炉から排出されたオゾンガスのオゾン濃度の上昇を検出し、この検出したオゾン濃度の上昇速度の変化に基づき紫外光の照射を制御すること
を特徴とする酸化膜改質方法。 - 前記オゾン濃度の上昇速度の低下が検出された時点で前記基板に対する紫外光の照射を停止することを特徴とする請求項1に記載の酸化膜改質方法。
- 基板にオゾンガスを供給すると共に紫外光を照射して当該基板上の酸化膜を改質する酸化膜改質装置であって、
格納された基板に対してオゾンガスが供給される共に紫外光が照射される処理炉と、
前記改質が開始されてからの前記処理炉から排出されたオゾンガスのオゾン濃度の上昇を検出し、この検出したオゾン濃度の上昇速度の変化に基づき紫外光の照射を制御する制御手段と
を備えたこと
を特徴とする酸化膜改質装置。 - 前記制御手段は前記オゾン濃度の上昇速度の低下を検出した時点で前記基板に対する紫外光の照射を停止させること
を特徴とする請求項3に記載の酸化膜改質装置。
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