JPH01134932A - 基板清浄化方法及び基板清浄化装置 - Google Patents

基板清浄化方法及び基板清浄化装置

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JPH01134932A
JPH01134932A JP62292927A JP29292787A JPH01134932A JP H01134932 A JPH01134932 A JP H01134932A JP 62292927 A JP62292927 A JP 62292927A JP 29292787 A JP29292787 A JP 29292787A JP H01134932 A JPH01134932 A JP H01134932A
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reactor
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oxide film
heating
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Hisashi Fukuda
永 福田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は基板の清浄化方法及びその装置に閉し、特に
酸化膜形成時の基板の清浄化に用いて好適な基板清浄化
方法及びその装置に闇する。
（従来の技術） 最先端技術により形成されるシリコン集積回路、特にＭ
ＯＳ（閘ｅｔａｌ　０ｘｉｄｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ）集積回路では、膜厚が極めて薄い酸化膜がゲー
ト絶縁膜に用いられる。とりわけ１．Ｏｕｍ以下のゲー
ト長を有するサブミクロンＭＯＳデバイスでは膜厚が例
えば１００λ以下となる酸化膜が用いられ、膜厚を薄く
することによって利得の向上を図っている。
酸化膜は、例えば上述のようにＭＯＳデバイスのゲート
絶縁膜として用いられるものであるが、デバイスの電気
的特性を向上するためには、酸化膜に炭素その他の不純
物が含まれないように、膜形成を行なうことが非常に１
要である。不純物が含まれないような高品質で清浄な酸
化膜を形成するため、例えば文献Ｉ：超ＬＳＩテクノロ
ジー（Ｓ、　Ｍ、シー編、其方　善幸他監訳、総研出版
、ｐ１５６）に示されるように、酸化前洗浄が広く行な
われている。
最も一般的に行なわれる基板の酸化前洗浄では、過酸化
水素−水一塩酸溶液等の化学薬品を用いることにって、
炭素や有機物や無機物や重金属等の不純物を基板から除
去し、然る徒、純水によって基板を洗浄し、以って基板
の清浄化を図っていた。過酸化水素−水一塩酸溶液を用
いた場合、余圧イオンの可溶錯体が形成されるので、不
純物が基板に再付着するのを防止出来るという利点があ
る。
酸化膜の形成に当っては、基板を清浄化した後、基板が
設置された反応炉内を例えば８００〜１２００″Ｃに昇
温する。昇温された反応炉内では、熱酸化によって基板
表面に酸化膜が形成される。基板の加熱は、通常、３０
〜６０分の長時間にわたって行なわれる。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した従来の基板の清浄化方法では、次
のような問題点があった。
■基板の洗浄に用いる化学薬品や純水に含まれる不純物
の微粒子を可能な限り除去しても、完全に除去すること
は実質的に不可能である。従って、これらを用いて洗浄
しても、これら化学薬品や純水に含まれる不純物の微粒
子が基板に付着してしまう。
■不純物を除去しても大気中の酸素が室温で、基板と化
学的に結合するので、基板表面に自然酸化膜が形成され
てしまう。
不純物を充分に除去出来ず自然酸化膜がある状態で例え
ばゲート絶縁膜を基板に形成した場合、ＭＯＳデバイス
の電気的特性を向上することは難しくなる。
この発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、基
板の不純物を除去し、かつ自然酸化膜を　。
除去するための基板の清浄化方法及びその装置を提供す
ることにある。
（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この出願の第一発明の基板
清浄化方法は、基板を設置した基板清浄化装置の反応炉
内を真空排気してから還元性ガスを反応炉内に導入する
工程と、基板を還元性ガス雰囲気中で加熱することによ
って基板の自然酸化膜を除去する工程と、反応炉内を真
空排気してから反応性ガスを反応炉内に導入する工程と
、紫外線により化学的に活性化した反応性ガスによって
基板をエツチングして基板の不純物を除去する工程とを
含むことを特徴とする。
この第一発明の実施に当っては、基板の不純物の除去を
基板を加熱しながら行なうのが好適である。
またこの第一発明の実施に当っては、基板の自然酸化膜
の除去と、基板の不純物の除去とを反応炉内の減圧状態
で行なうのが好適である。
さらにこの出願の第二発明によれば、基板が設Ｍされる
反応炉と、この反応炉内を真空排気するための真空排気
手段と、少なくとも基板の自然酸化膜を除去するための
還元性ガスと基板の不純物を除去するための反応性ガス
とを、反応炉内に供給するためのガス供給部と、反応炉
に供給された還元性ガスの雰囲気中で、基板を加熱する
ための加熱部と、反応性ガスを化学的に活性化するため
の紫外線照射部とを備えて成る。
第二発明の実施に当っては、加熱部を赤外線ランプを以
って構成し及び紫外線照射部を紫外線ランプを以って構
成し、加熱部及び紫外線照射部を反応炉外に設けて、赤
外線及び紫外線を反応炉外から反応炉内に透過させるの
が好適である。
（作用） 上述のような第一発明の基板清浄化方法によれば、基板
を設置した反応炉内を真空排気することによって反応炉
内の清浄化を図ってから、還元性ガスを導入する。その
後、反応炉内の基板を還元性ガス雰囲気中で加熱する。
基板表面に形成されていた自然酸化膜はこの還元性ガス
雰囲気中での加熱によって還元されるので、基板の自然
酸化膜を除去出来る。
また第一発明によれば、基板を投雪した反応炉内を真空
排気することによって反応炉内の清浄化を図ってから、
反応性ガスを導入する０反応性ガスは導入前或は導入後
に紫外線によって化学的に活性化される。従って、基板
表面は活性化された反応性ガスによってエツチングされ
、この工・ンチングによって、基板の不純物を除去出来
る。
好ましくは、反応炉内を減圧状態として自然酸化膜の除
去（自然酸化膜の還元）及び又は基板の不純物の除去（
基板表面のエツチング）を行なうのが良い０反応炉内を
減圧状態に保持しておくことによって、自然酸化膜の還
元及び又は基板表面のエツチングを行なっている際に形
成される反応生成物を反応炉外へ排除出来、従って反応
炉内の清浄度を向上することが出来る。
ざらに、この出願の第二発明によれば、反応炉内を真空
排気するための真空排気手段と、少なくとも還元性ガス
及び反応性ガスを反応炉内に供給するためのガス供給部
と、還元性ガス雰囲気中で基板を加熱するための加熱部
と、反応性ガスを化学的に活性化するための紫外線照射
部とを備える。
このような構成の基板清浄化方法によれば、還元性ガス
によって自然酸化膜の還元及び又は反応性ガスによって
基板表面のエツチングを行なえ、基板の清浄度を向上出
来る。
（実施例） 以下、図面を参照して、この出願の第−及び第二発明の
実施例につき説明する。尚、図面はこれら発明が理解出
来る程度に概略的に示しであるにすぎず、従って各構成
成分の寸法、形状及び配設位置は図示例に限定されるも
のではない。
また以下の説明では、これら発明の理解を深めるために
、特定の材料及び特定の数値的条件を挙げて説明するが
、これら材料及び条件は一例にすぎず従って任意好適に
変更出来ることを理解されたい。
〈第二発明の説明〉 犬施應 第１図は第二発明及び第一発明の説明図であり、第二発
明の実施例の構成を模式的に示し、清浄化しようとする
基板が反応炉内に設Ｍ′２！れている状態を示す。
まず第１図を参照して、第二発明の実施例の構成につき
説明し、次に第一発明の実施例につき説明する。
第１図において、１０は基板清浄化装Ｍを示し、この実
施例の基板清浄化装Ｗ１０は、炉内に基板（例えばシリ
コン基板）１２が設置される反応炉１４と、この反応炉
１４内を真空排気するための真空排気手段１６と、少な
くとも還元性ガスと反応性ガスとを反応炉１４内に供給
するためのガス供給部１８と、反応炉１４に供給された
還元性ガスの雰囲気中で基板１２を加熱するための加熱
部２０と、反応性ガスを化学的に活性化するための紫外
線照射部２２とを備える。
反応炉（チャンバー）１４は本体１４ａ及び蓋部材＋４
ｂとから成る０本体１４ａに備わる凹部ａには、試料を
固定するための支持体２４と、支持体２４に載置された
試料例えば基板１２の表面温度を測定するためのオプテ
ィカルパイロメーター（以下、単にパイロメーターと称
す）２６とが設けられている。
蓋部材＋４ｂは気密状態を形成出来るようにしがも着脱
自在に本体１４ａに取り付けられる０図示例では、本体
１４ａと蓋部材＋４ｂとの間に気密保持部材２８例えば
ゴムパツキンを設けており、従って反応炉１４内の真空
引きを行なう際に気密保持部材２８を介し気密状態が形
成出来るように成している。本体１４ａの形成材料とし
ては例えばステンレス、また蓋部材１４ｂ及び支持体２
４の形成材料としては例えば石英を用いる。
また、真空排気手段１６はターボ分子ポンプ１６ａとロ
ークリ−ポンプ＋６ｂとから成る。ロータリーポンプ＋
６ｂはターボ分子ポンプ１６ａに接続され、ターボ分子
ポンプ１６ａは圧力調整バルブ３０ヲ介し反応炉１４内
と接続されている。
ガス供給部１８は還元性ガス源３２ａ及び反応性ガス源
３２ｂ　！備え、さらにこれらに加え不活性ガス源３２
ｃ　％備える０反応性ガス源３８ｂはガス導入管３４ｂ
　！介し反応炉１４内と接続され、ガス導入管３４ｂに
はバルブ３６ｂ、３６ｄが設けられている。還元性ガス
源３２ａはガス導入管３４ａ　ＩＦｒ介し、バルブ３６
ｂ及び３６ｄの間でガス導入管３４ｂと接続されている
。ガス導入管３４ａにはバルブ３６ａが設けられている
。ざらに窒素ガス源３２ｃはガス導入管３４ｃを介し反
応炉１４内と接続され、ガス導入管３４ｃにバルブ３６
ｄが設けられている。バルブ３６ａ、３６ｂ。
３６ｃ、３６ｄはガス導入管を開閉するためのものであ
る。
基板１２に形成されている自然酸化膜の除去はガス源３
２ａから反応炉１４内に供給される還元性ガス例えば水
素（Ｎ２）ガスを用いて行なわれる。また、基板１２に
付着しでいる無機物、有機物等の不純物の除去はガス源
３２ｂがら反応炉１４内に供給される反応性ガス例えば
塩素（Ｃβ２）ガスを用いて行なわれる。ざらにガス源
３２ｃがら反応炉１４内に供給される不活性ガス例えば
窒素（Ｎ２）ガスによって、反応炉１４内で基板１２に
自然酸化膜が形成されるのを防止する。
また、加熱部２０を例えば赤外線ランプを以って構成し
及び紫外線照射部２２を例えば紫外線ランプを以って構
成する。赤外線ランプとしてはタングステンハロゲンラ
ンプ及び紫外線ランプとしては水銀ランプを用いる。こ
の場合、反応炉１４内を真空排気した際にランプが損傷
するのを防止するため、加熱部２０及び紫外線照射部２
２を反応炉１４外に設けるのが良い。
反応炉１４外に設けた加熱部２０及び紫外線照射部２２
からの赤外線及び紫外線を、反応炉１４外から反応炉１
４内に透過させる。従って反応炉１４の一部を赤外線及
び又は紫外線を透過する材料を以って構成する。この場
合、例えば、蓋部材１４ｂ　！石英を以って形成し、赤
外線及び紫外線を蓋部材＋４ｂを介して反応炉１４内へ
透過するように構成している。
反応炉１４上には、加熱部２０及び紫外線照射部２２の
支持部材３８が着脱自在に設けである。加熱部２０及び
紫外線照射部２２は蓋部材＋４ｂと対向させて支持部材
３８に設けられる。この実施例では、加熱部２０及び紫
外線照射部２２を複数段例えば２段に設けて単位面積当
りに配設されるランプの個数を増やすと共に、また加熱
部２０及び紫外線照射部２２を交互に配フして赤外線及
び紫外線がほぼ５遍なくほぼ均一に反応炉１４内に入射
するように成している。支持部材３８の形成材料として
は例えばステンレスを用いる。
加熱部２０としては赤外線ランプのほか例えばヒーター
を用いても良い、この場合にはヒーターを反応炉１４内
に設けてヒーターによって基板１２の加熱を行なう。
また、ガス供給部１８の不活性ガス源３６ｃは必ずしも
設ける必要はない。
く第一発明の説明〉 夫施舅 次に第一発明の基板浄化方法の実施例につき第１図を参
照して説明する。この実施例では、上述した第二発明の
実施例の装Ｍを用いて基板の清浄化を行なう場合につき
説明する。
まず、基板１２としてシリコン基板を用意し、従来行な
われている如く、化学薬品及び純水等を用いて基板１２
の酸化前洗浄を行なう。尚、この酸化前洗浄を行なわな
くとも良い。
次に、基板１２ヲ支持体２４上に配ゴしてから蓋部材＋
４ｂ　！本体１４ａに取付け、以って反応炉１４内に基
板１２を設冒する。
この実施例では、反応炉１４内で基板１２に自然酸化膜
が形成されるのを防止するため、基板１２の投雪前に不
活性ガス例えば窒素ガスを反応炉１４内へ、予め導入し
ておく、このときバルブ３６ｃ　７ａ開いて不活性ガス
のみを導入する。従って、不活性ガス導入時点で、他の
バルブ３６ａ、３ａｂ、３６ｄ及び３０を閉じておき還
元性ガス及び反応性ガスの導入は未だ行なわない。
次に、バルブ３６ｃを閉じて不活性ガスの供給を停止す
る。そして、排気手段１６を作動させて基板１２を投雪
した反応炉１４内を真空排気する。この真空排気は、タ
ーボ分子ポンプ１６ａ及びロータリーポンプ＋６ｂを作
動させて圧力調整バルブ３０ヲ徐々に開けてゆきながら
、行なう０反応炉１４内の清浄度を向上するため、１ｘ
１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空を反応炉１４内に形成す
るのが良い。
この真空排気を行なってから、バルブ３６ａ及び３６ｄ
　！開いて還元性ガス例えば水素ガスを反応炉１４内に
導入する。
この実施例では、基板１２の自然酸化膜を除去する際に
形成される反応生成物を反応炉１４外へ排除するため、
還元性ガスが導入された反応炉１４内を減圧状態とする
。このため、還元性ガスを導入しながら、圧力調整バル
ブ３０を操作すると共に還元性ガスのガス流Ｎを調整す
ることによって、真空度が１ｘｌＯ−２Ｔｏｒｒ程度と
なるように反応炉１４内の減圧状態を形成する。ガス流
量の調整は、通常行なわれる如く、フローメーター等の
ガス流量調整手段（図示せず）を用いて行なう。
次に、基板１２を還元性ガス雰囲気中で加熱して基板１
２の自然酸化膜を除去する。加熱部２０として赤外線ラ
ンプを用いる場合、赤外線ランプからの赤外線が蓋部材
３４ｂ　！介し基板１２に照射されて、基板１２が加熱
される。基板１２の表面温度をパイロメーター２６で測
定しながら、昇温速度１００”Ｃ／秒で基板１２の表面
温度が約１０００’　Ｃとなるまで表面温度を上昇させ
、続いて約１０００°Ｃの表面温度を保ったまま約１０
〜３０秒間、基板１２を加熱し続ける。基板１２を還元
性ガス雰囲気中で加熱することによって、基板１２の自
然酸化膜が還元される。その結果、自然酸化膜が除去さ
れる。この還元によって形成された反応生成物は、反応
炉１４が減圧状態となっているので反応炉１４外に排除
され、従って反応炉１４内及び基板１２が反応生成物に
よって汚染されるのを防止出来る。
自然酸化膜を除去したのち、加熱部２０による基板１２
の加熱を停止し、基板１２の表面温度が室温（約２５’
Ｃ）となるまで、基板１２を冷却する。
尚、このときの基板１２の冷却を行なわなくとも良い。
次に、バルブ３６ａ、３６ｄ　＠閉じて還元性ガスの供
給を停止する。そして、真空排気手段１６を作動させて
反応炉１４内を真空排気する０反応炉１４内の清浄度を
向上するため、好ましくは、ｌＸ１Ｏ−８Ｔｏｒｒ以下
の高真空を反応炉１４内に形成するのが良い。
この真空排気を行なってから、バルブ３６ｂ及び３６ｄ
　！開いて反応性ガス例えば塩素ガスを反応炉１４内に
導入する。
この実施例では、基板１２の不純物を除去する際に形成
される反応生成物を反応炉１４外へ排除するため、反応
性ガスが導入された反応炉１４内を減圧状態とする。こ
のため、反応性ガスを導入しながら、圧力調整バルブ３
０を操作すると共に反応性ガスのガス流量を調整するこ
とによって、真空度がｌＸ１Ｏ−２ＴＯｒｒ程度となる
ように反応炉１４内の減圧状態を形成する。
次に、紫外線により化学的に活性化した反応性ガスによ
って基板１２をエツチングして基板１２に付着している
無機物、重金属等の不純物を除去する。反応性ガスの化
学的活性化は、紫外線照射部２２としての紫外線ランプ
を点燈し、この紫外線ランプからの紫外線を蓋部材＋４
ｂを介し反応炉１４内の反応性ガスに照射することによ
って行なう。化学的に活性化した反応性ガスは基板１２
の不純物及び基板１２自体と化学的に結合して揮発性の
反応生成物を形成するので、基板１２がエツチングされ
、従って基板１２の不純物が基板１２から除去される。
この揮発性の反応生成物は、反応炉１４内が減圧状態と
なっているので反応炉１４外に排除され、従って反応炉
１４内及び基板１２が反応生成物によって汚染されるの
を防止出来る。
この実施例では、反応性ガスと、基板１２の不純物及び
基板１２との反応性を向上するため、基板１２を加熱し
ながら基板１２の不純物除去を行なう０例えば、表面温
度約３００°Ｃを保持するように加熱部２０によって基
板１２を加熱した状態では、約２０秒間基板１２のエツ
チングを行なって、不純物の除去を行なえば良い。
基板１２の不純物を除去した後、加熱部２０による加熱
及び紫外線照射部２２による紫外線の照射を停止する。
この停止状態で、基板１２の表面温度が室温（２５°Ｃ
）となるまで、基板１２を冷却する。
この後、清浄化した基板１２に自然酸化膜が形成される
のを防止するため、基板１２ヲ反応炉１４内で不活性ガ
ス雰囲気中に保持する。
このため、バルブ３６ｂ、３６ｄを閉じて反応性ガスの
供給を停止して真空度が例えば１　ｘ　１０−’Ｔ。
ｒｒとなるまで反応炉１４内を真空排気する。その後、
圧力調整バルブ３０を閉じて真空排気手段１６の作動を
停止する。その後、バルブ３６ｃを開いて不活性ガスを
反応炉１４内に供給し、以って基板１２を反応炉１４内
で不活性ガス中に保持する。基板１２ヲ反応炉１４内で
不活性ガス中に保持するこの工程は、基板１２を冷却せ
ずに行なっても良い。
この実施例によれば、基板１２の不純物の除去を基板１
２ヲ加熱しながら行なうので、エツチング時間の短縮を
図れる。
またこの実施例によれば、基板１２の自然酸化膜及び不
純物の除去を、反応炉１４内の減圧状態で行なうので、
反応炉１４内及び基板１２が反応生成物によって汚染さ
れるのを防止出来、従って基板１２の清浄度を効果的に
向上することが出来る。
上述した実施例において、基板１２を反応炉１４内に投
雪する際や基板１２の清浄化の終了徒に、基板１２ヲ反
応炉１４内の不活性ガス雰囲気中に保持せずども良い、
また、基板１２の不純物の除去を、基板１２を加熱しな
がら行なわなくとも良いし、基板１２の自然酸化膜及び
不純物の除去を、反応炉１４内の減圧状態で行なわなく
とも良い。
〈第−及び第二発明の詳細な説明〉 第２図は第二発明及び第一発明の詳細な説明図であり、
第二発明の応用例の構成を模式的に示している。尚、第
１図に示した構成成分と対応する構成成分については、
同一の符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。
また以下の説明では、理解を深めるために、特定の材料
及び特定の数値的条件を挙げて説明するが、これら材料
及び条件は一例にすぎず従って任意好適に変更出来るこ
とを理解されたい。
１且発皿辺尺月に 第二発明の応用例では、ガス供給部１８の構成が異なる
他は上述の第二発明の実施例と同様の構成と成っている
。
この応用例のガス供給源１８は、第２図にも示すように
、還元性ガス源３２ａ、反応性ガス源３２ｂ及び不活性
ガス源３２ｃに加え、酸化ガス源３６ａを備える。酸化
ガス源３６ａは導入管３４ｄを介しバルブ３６ｂ及び３
６ｄの間で導入管３４ｂと接続されている。導入管３４
ｄにはバルブ３６ｅが設けられており、従ってバルブ３
６ｅ、３６ｄを操作することによって反応炉１４内への
酸化ガス例えば酸素（０２）ガスの供給及び供給の停止
が行なえる。
この応用例の装置によれば、自然酸化膜及び不純物を除
去した状態の非常に清浄な基板１２表面に、酸化膜を形
成することが出来る。しかも、不活性ガスとして窒素ガ
スを用いる場合には、反応炉１４内に供給される窒素ガ
スを窒化ガスとして用いて、基板１２表面に形成された
酸化膜を窒化することも出来る。
に主班辺及皿璽 次に第一発明の応用例につき第２図を参照して説明する
。この応用例では、上述した第二発明の応用例の装百を
用いて基板に酸化膜を形成する場合、或は基板に形成し
た酸化膜を窒化する場合につき説明する。
（酸化膜の形成） まず、従来行なわれでいる如く基板１２例えばシリコン
基板の酸化前洗浄を行ってから、反応炉１４内に基板１
２ヲ設置する０反応炉１４内で基板１２に自然酸化膜が
形成されるのを防止するため、不活性ガスを反応炉１４
内へ、基板１２の設置前に予め導入しておく、不活性ガ
ス導入時点で、還元性ガス及び反応性ガスの導入は未だ
行なわない。
次に、不活性ガスの供給を停止してから、排気手段１６
を作動させて反応炉１４内を真空排気する。
このとき、ｌＸ１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空を反応炉
１４内に形成するのが良い。
この真空排気を行なってから、還元性ガスを反応炉１４
内に導入する。好ましくは、還元性ガスが導入された反
応炉１４内を真空度が１ｘｌＯ−２Ｔ。
ｒｒ程度の減圧状態とするのが良い。
次に、基板＋２１Ｆｒ還元性ガス雰囲気中で加熱して基
板１２の自然酸化膜を除去する。昇温速度１００’Ｃ／
秒で基板１２の表面温度が約１０００°Ｃとなるまで基
板１２の表面温度を上昇させ、続いて約１０００６Ｃの
表面温度を保ったまま約１０〜３０秒間、基板１２を加
熱し続ける。その結果、自然酸化膜が還元されて除去さ
れる。この還元によって形成された反応生成物は、反応
炉１４が減圧状態となっているので反応炉１４外に排除
される。
自然酸化膜を除去したのち、加熱部２０による基板１２
の加熱を停止し、基板１２の表面温度が室温（約２５’
Ｃ：）となるまで、基板１２を冷却する。このときの基
板１２の冷却は行なわなくとも良い。
次に、還元性ガスの供給を停止してから、真空排気手段
１６を作動させて反応炉１４内を真空排気する。このと
き、好ましくは、Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔ。
ｒｒ以下の高真空を反応炉１４内に形成するのが良い。
この真空排気を行なってから、反応性ガスを反応炉１４
内に導入する。好ましくは、反応性ガスが導入された反
応炉１４内を１ｘｌＯ−’Ｔｏｒｒ程度の減圧状態とす
るのが良い。
次に、紫外線により化学的に活性化した反応性ガスによ
って基板１２ヲエツチングして基板１２に付着している
不純物を除去する１反応性ガスは、紫外線照射部２２か
らの紫外線によって化学的に活性化される。化学的に活
性化した反応性ガスによって、基板１２がエツチングさ
れ、従って基板１２の不純物が基板１２から除去される
。このエツチングによる反応生成物は、反応炉１４内が
減圧状態となっているので反応炉１４外に排除される。
好ましくは、基板１２を加熱しながら基板１２の不純物
除去を行なうのが良い。例えば、表面温度約３００″Ｃ
を保持するように加熱部２０によって基板１２を加熱し
約２０秒間基板１２のエツチングを行えば、実用上充分
に不純物の除去を行なえる。
基板１２の不純物を除去した後、加熱部２０による加熱
及び紫外線照射部２２による紫外線の照射を停止する。
この状態で、基板１２の表面温度が室温（２５′″Ｃ）
となるまで、基板１２を冷却する。この基板１２の冷却
は後工程で形成する酸化膜の膜厚制御を、正確に行なえ
るようにするために行なう。
ここまでは、上述した第二発明の実施例と同様の工程と
する。
基板１２をエツチングし冷却した後、バルブ３６ｂ、３
６ｄを閉じ、圧力調整バルブ３０を徐々に開いて反応炉
１４内を真空排気する。このとき、反応炉１４内の清浄
度を向上するため、好ましくは、１×１Ｏ−ＢＴｏｒｒ
以下の高真空を反応炉１４内に形成するのが良い。
この真空排気をしてから、バルブ３６ｅ及び３６ｄを開
けて、酸化ガス例えば酸素ガスを反応炉１４内に供給す
る。このとき、酸化膜形成時の反応生成物を反応炉１４
外へ排除するため、酸化ガスが導入された反応炉１４内
を減圧状態とするのが良い０反応炉１４内は例えば真空
度１ｘ１０−２Ｔｏｒｒ程度の減圧状態とする。
その復、反応炉１４内の酸化ガス雰囲気中で基板１２を
加熱部２０により加熱して、基板表面に酸化膜を形成す
る。このため、パイロメーター２６によって基板１２の
表面温度を観測しながら、昇温速度１００°Ｃ／秒で約
１１００’　Ｃマチ基板＋２！加熱し、続いて基板１２
の表面温度を約２０秒間約１１００’Ｃに保持する。こ
のような条件設定では、膜厚約１００人の酸化膜を基板
１２に形成出来る。酸化膜の膜厚制御は、例えば、酸化
温度、酸化時間及び酸素のガス流量を調整することによ
って行なわれる。
所望の膜厚だけ酸化膜が形成されたら、加熱部２０によ
る基板１２の加熱を停止する。この加熱停止と共に或は
加熱停止の後に、酸化ガスの供給を停止して反応炉１４
内の酸化ガスを不活性ガスに置換する。このようにする
ことによって、酸化膜が必要以上に成長するのを阻止出
来る。
このため、基板１２の加熱停止と共に或は加熱停止の俊
に、バルブ３６ｅ及び３６ｄを閉じて酸化ガスの供給を
停止し、圧力調整バルブ３０を開けて反応炉１４内を真
空排気する。この真空排気は反応炉１４内に１　ｘ　１
０−’Ｔｏ’ｒ　ｒ以下の高真空を形成するように行な
うのが好ましい、この真空排気の後、バルブ３０を閉じ
て排気手段１６の作動を停止し、次いでバルブ３６ｃ　
＠開いて不活性ガスを反応炉１４内に供給し、以って基
板１２を反応炉１４内で不活性ガス雰囲気中に保持する
。
基板１２の表面温度が室温（約２５°Ｃ）になるまで下
がったら基板を大気中に取出し、後工程を行なえば良い
。
この応用例では、上述の説明からも明らかなように、基
板の自然酸化膜及び不純物を除去した非常に清浄な状態
の基板１２に、酸化膜を形成することが出来る。
ところで、反応炉１４内の清浄度を向上するため、上述
のように反応炉１４内を高真空に真空排気し及び又は減
圧状態としているが、反応炉１４内の不純物を完全に排
除することは現在のところ技術的に出来ない、従って、
僅かながらも反応炉１４内には不純物が残留している。
しかしながら、この応用例では、酸化膜を急速加熱によ
る熱酸化によって形成するので、酸化膜の形成（成長）
時に、反応炉１４内に残留する不純物が酸化膜を汚染す
る確率を非常に低くすることが出来る。従って、従来よ
りも清浄で高品質な酸化膜の形成が行なえる。これがた
め、例えばサブミクロンＭＯＳデバイスのゲート酸化膜
に用いて好適な高信頼性を有する酸化膜を形成すること
が出来る。この応用例によれば、例えば１０〜３０秒の
間、基板１２を加熱し続けることによって、サブミクロ
ンオーダーのゲート酸化膜を形成することが出来る。従
来の酸化膜形成では熱酸化を長時間にわたって行なって
いたので、反応炉１４内の不純物が酸化膜を汚染する確
率が非常に高かったが、この応用例では熱酸化を短時間
で行なうので酸化膜を汚染する確率が非常に低くなる。
（酸化膜の窒化処理） 基板１２に形成された酸化膜を窒化するための処理は、
例えば次のようにして行なう。
上述のようにして基板１２に所望の膜厚だけ酸化膜を成
長させら、酸化ガスの供給を停止し反応炉１４内を真空
排気する。この真空排気は真空度が１Ｘ　１０−’Ｔｏ
　ｒ　ｒ以下となるように行なうのが好ましい。
この真空排気の後、反応炉１４内に窒化ガスを導入する
。好ましくは窒化ガスを導入した反応炉１４内を、１ｘ
ｌＯ−２Ｔｏｒｒ程度の減圧状態とするのが良い。
窒化ガスを導入したら、反応炉１４内の窒化ガス雰囲気
中で基板１２ヲ加熱する０Ｍ化ガス雰囲気中で基板１２
を加熱することによって、基板１２の酸化膜ＶＷ化する
ことが出来る。尚、窒化ガスとしては、上述の不活性ガ
スとして用いた窒素ガスを用いれば良い。
この出願の第−及び第二発明は上述した実施例にのみ限
定されるものではなく、従って各構成成分の形成材料、
構成、形状及び配設位冒や、また数値的条件を任意好適
に変更することが出来る。
（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この出願の第一発
明の基板清浄化方法によれば、基板を設置した反応炉内
を真空排気することによって反応炉内の清浄化を図って
から、還元性ガスを導入し、その後、反応炉内の基板を
還元性ガス雰囲気中で加熱する。基板表面に形成されて
いた自然酸化膜はこの還元性ガス雰囲気中での加熱によ
って還元されるので、基板の自然酸化膜を除去出来る。
また基板を投雪した反応炉内を真空排気することによっ
て反応炉内の清浄化を図ってから、反応性ガスを導入す
る０反応性ガスは導入前或は導入後に紫外線によって化
学的に活性化される。従って、基板表面は活性化された
反応性ガスによってエツチングされ、このエツチングに
よって、基板の不純物を除去出来る。
従って、これら基板の自然酸化膜及び不純物の除去を両
方共に達成することが出来、これがため基板表面を従来
よりも清浄化することが出来る。
ざらに、この出願の第二発明の基板清浄化装置によれば
、基板の自然酸化膜の除去（自然酸化膜の還元）及び基
板の不純物の除去（基板表面のエツチング）を両方共に
達成することが出来るので、基板表面を従来よりも清浄
化することが出来る。
これら第−及び第二発明は、基板の酸化や基板の酸化膜
の窒化その他の種々の基板表面処理のために広く用いる
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は第−発明及び第二発明の説明に供する図、 第２図は第−発明及び第二発明の詳細な説明に供する図
である。 １０・・・基板清浄化装置、１２・・・基板１４・・・
反応炉、　　　　１６・・・真空排気手段１８・・・ガ
ス供給部、　　２０−・・加熱部２２・・・紫外線供給
部。 特許出願人　　　沖電気工業株式会社 １０、基板清浄化装置　　　　　　１２・基板１４：反
応炉　　　　　　　　　　１４ａ：本体１４ｂ：蓋部材
　　　　　　　　　　１６：真空排気手段＋６ａ、　＋
６ｂ：ポンプ　　　　　　　　　　１８：ガス供給品２
０：加熱部　　　　　　　　　　２２：紫外線供給部２
４：支持体　　　　　　　　　　２６：パイロメーター
２８：気密保持部材　　　　　　　３０．圧力調整パル
プ３２ａ、　３２ｂ、　３２ｃ　：ガス源　　　　　　
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ：ガス導入管３６ａ、３６ｂ、
３６ｃ、３６ｄ＋バルブ　　　　　　　　　　３８：支
持部材４０：パツキン 第−及び第二発明の説明図 第１図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板を設置した基板清浄化装置の反応炉内を真空
    排気してから還元性ガスを前記反応炉内に導入する工程
    と、 前記基板を還元性ガス雰囲気中で加熱することによって
    前記基板の自然酸化膜を除去する工程と、 前記反応炉内を真空排気してから反応性ガスを前記反応
    炉内に導入する工程と、 紫外線により化学的に活性化した前記反応性ガスによっ
    て前記基板をエッチングして前記基板の不純物を除去す
    る工程とを 含むことを特徴とする基板清浄化方法。
  2. （２）前記基板の不純物の除去を前記基板を加熱しなが
    ら行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の基板清浄化方法。
  3. （３）前記基板の自然酸化膜の除去と、前記基板の不純
    物の除去とを前記反応炉内の減圧状態で行なうことを特
    徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の基板
    清浄化方法。
  4. （４）基板が設置される反応炉と、 該反応炉内を真空排気するための真空排気手段と、 少なくとも前記基板の自然酸化膜を除去するための還元
    性ガスと前記基板の不純物を除去するための反応性ガス
    とを、前記反応炉内に供給するためのガス供給部と、 前記反応炉に供給された還元性ガスの雰囲気中で、前記
    基板を加熱するための加熱部と、 前記反応性ガスを化学的に活性化するための紫外線照射
    部とを備えて成ることを特徴とする基板清浄化装置。
  5. （５）前記加熱部を赤外線ランプを以って構成し及び前
    記紫外線照射部を紫外線ランプを以って構成し、 前記加熱部及び紫外線照射部を反応炉外に設けて、赤外
    線及び紫外線を反応炉外から反応炉内に透過させること
    を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の基板清浄化
    装置。
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