JPH06312130A - 誘電体バリヤ放電ランプを使用した洗浄方法 - Google Patents

誘電体バリヤ放電ランプを使用した洗浄方法

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JPH06312130A
JPH06312130A JP12316093A JP12316093A JPH06312130A JP H06312130 A JPH06312130 A JP H06312130A JP 12316093 A JP12316093 A JP 12316093A JP 12316093 A JP12316093 A JP 12316093A JP H06312130 A JPH06312130 A JP H06312130A
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龍志 五十嵐
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大面積の被処理物を均一に、かつ高速で洗浄
出来る洗浄方法を提供することである。 【構成】 被洗浄物を酸素雰囲気下に配置し、放電用ガ
スとしてキセノン、あるいは、アルゴンと塩素の混合ガ
スを含んだガスを用い、nm単位で表した波長範囲16
5から190、もしくは、120から190の少なくと
も一つの波長範囲に放射光を有する誘電体バリヤ放電ラ
ンプから放射される紫外線で該被洗浄物を照射して該被
洗浄物を洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン半導体ウエ
ハ、ガラス、セラミックス、プラスチックス等に付着し
た数分子から数十分子層の汚染物を、紫外線照射下にお
いて洗浄、除去する、いわゆる光洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、日本国公開特許公報平1─144560号があり、
そこには、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。電気学会発行改定新版「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)を
使用したランプについて記載されている。また、オゾン
雰囲気において紫外線を照射することにより、有機物を
除去出来ることは古くから知られており、低圧水銀ラン
プを紫外線光源とした洗浄方法が実用されている。これ
らの従来の方法は、大面積を均一に洗浄しにくい、洗浄
の速度が必ずしも十分ではない等の問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、大面
積の被処理物を均一に、かつ高速で洗浄出来る洗浄方法
を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、被
洗浄物を酸素雰囲気下に配置し、放電用ガスとしてキセ
ノン、あるいは、アルゴンと塩素の混合ガスを含んだガ
スを用い、nm単位で表した波長範囲165から19
0、もしくは、120から190の少なくとも一つの波
長範囲に放射光を有する誘電体バリヤ放電ランプから放
射される紫外線で該被洗浄物を照射して該被洗浄物を洗
浄する事によって達成される。
【0005】
【作用】放電用ガスとしてキセノン、あるいは、アルゴ
ンと塩素の混合ガスを含んだガスを用い、ガスの圧力、
放電ギャップ長、放電電力密度などの放電条件を適当に
して誘電体バリヤ放電を行うことにより、キセノン、あ
るいは、アルゴンと塩素のエキシマ分子が形成され、n
m単位で表した波長172に最大値を有し波長範囲12
0から190に放射光を有する誘電体バリヤ放電ラン
プ、もしくは、175に最大値を有し波長範囲165か
ら190に放射光を有する誘電体バリヤ放電ランプが得
られる。酸素を含んだ雰囲気下において、放電用ガスと
してキセノン、あるいは、アルゴンと塩素の混合ガスを
含んだガスを用いた誘電体バリヤ放電ランプから放射さ
れる紫外線で該被洗浄物を照射すると、172および1
75nm付近の紫外線は、酸素分子を解離して活性な酸
素原子を生成し、この活性な酸素原子が該被洗浄物に付
着した有機化合物からなる汚染物と反応、分解し、洗浄
する。172および175nm付近の紫外線は、酸素原
子の生成に加えて、汚染物に直接作用する事によって汚
染物を活性化あるいは分解し、洗浄速度を加速する。
【0006】該誘電体バリヤ放電ランプが放射する17
2および175nm付近の狭い波長範囲の単色光的な紫
外線は、従来の低圧水銀放電ランプでは発生不可能であ
る。また、該誘電体バリヤ放電ランプは、ランプの温度
を低くできる、ランプの形状の自由度が大きい等の特徴
を有しているため、被洗浄物に近接して任意形状の誘電
体バリヤ放電ランプを設置することが可能になり、従来
の低圧水銀放電ランプや高圧アーク放電ランプだけの組
み合わせでは得ることの出来ない特徴ある分光分布の光
を、大面積に、均一に、高効率で照射することが可能に
なる。。従って小型の装置で高効率、高速で、大面積を
均一に洗浄することが可能になる。
【0007】従来の光洗浄装置は外部にオゾン発生機を
設けていたが、本発明においては外部にオゾン発生機を
設ける必要がなく、従って小型の装置で高速で洗浄が出
来る。更に、上記のような波長範囲の紫外線を放射させ
る事により、高効率、高品位の洗浄が達成される。なぜ
なら、上記の波長範囲の紫外線は、少なくとも、それぞ
れ主たる発光用ガスとして、アルゴンと塩素、もしく
は、キセノンガスを使用することにより、それぞれのガ
スのエキシマ分子によって発光可能であるが、これらの
ガスを使用することにより、発光用ガスの劣化が少な
く、かつ光取り出し窓の劣化が少ない状態を実現できる
からである。
【0008】波長172nmおよび175nmの紫外線
の酸素中における吸収断面積は、約60×10-19 であ
る。従って、該紫外線は、1気圧の酸素および空気中に
おいては、それぞれ、約0.7mmおよび3mmの距離
を進行する間に大半が酸素に吸収されてしまう。すなわ
ち、0.7mmおよび3mmの狭い空間に活性酸素が生
成されることになり、高密度の活性酸素を生成すること
が出来る。該誘電体バリヤ放電ランプと該被洗浄物との
距離は、主に、該被洗浄物に到達する該紫外線の照射量
と活性酸素の密度によって決定されるが、誘電体バリヤ
放電ランプ特有の寸法精度から1mm以上とすることが
必要であり、かつ、光の照射効率から10mm以下にす
ることによって、本発明の目的はより一層発揮出来る。
【0009】
【実施例】本発明の実施例である半導体ウエハの洗浄方
法の概略図を図1に示す。洗浄ダクト3内に誘電体バリ
ヤ放電ランプ4a,4b,4c,4d,4eが被洗浄物
であるシリコン半導体ウエハ8に近接して設けられてい
る。シリコン半導体ウエハ8は支持具5によって支持さ
れており、該支持具5は、該被洗浄物の温度を変えるた
めの通常の手段、例えば電気ヒータ等と、該被洗浄物と
該誘電体バリヤ放電ランプ4a,4b,4c,4d,4
eとの間の距離を調整するための移動機構を有してい
る。
【0010】実施例に使用した同軸円筒形誘電体バリヤ
放電ランプの概略図を図2に示す。放電容器13は石英
ガラス製で内側管14と外側管15を同軸に配置して中
空円筒状にしたもので、外側管15は誘電体バリヤ放電
の誘電体バリヤと光取り出し窓を兼用しており、その外
面に光を透過する金属網からなる電極17が設けられて
いる。内側管14の内径部には紫外線の反射板を兼ねた
円筒状の金属電極16が設けられている。円筒状の金属
電極16の内側には冷却用流体19が流され、誘電体バ
リヤ放電ランプ全体の温度を低下させる。放電容器13
の一端にリング状のゲッター18が設けられている。放
電空間20に誘電体バリヤ放電によってエキシマ分子を
形成する放電用ガスを封入して、誘電体15の表面に設
けられた金属網からなる透明電極17と内側管14の内
径部には紫外線の反射板を兼ねた円筒状の金属電極16
に交流電源21によって電圧を印加すると、放電空間2
0内にいわゆる誘電体バリヤ放電、別名オゾナイザ放電
あるいは無声放電が発生して、誘電体15、透明電極1
7を通して、高効率で紫外線が放射される。図には示し
ていないが、必要に応じて、透明電極17の表面を紫外
線透過性の樹脂、ガラスなどで覆い電気的に絶縁する。
また、被洗浄物あるいは処理用流体に直接接触する外側
の電極17は、アース電位で使用することが望ましい。
【0011】第1の実施例においては、誘電体バリヤ放
電ランプ4a,4b,4c,4d,4eの発光ガスの主
成分として350Torrのキセノンガスが封入されて
おり、172nm付近で最大値を有する120から19
0nmの波長範囲の紫外線を放出する。該紫外線は、酸
素分子を高効率で活性な酸素原子に分解し、活性酸素原
子を生成する。誘電体バリヤ放電ランプ4a,4b,4
c,4d,4eと被洗浄物である半導体シリコンウエハ
8との最短距離は3mmである。処理用流体供給口2よ
り注入された1気圧の処理用流体空気1中の酸素は、洗
浄ダクト3内の予備空間6において誘電体バリヤ放電ラ
ンプから放射される短波長の紫外線によってオゾンに変
換される。オゾンと酸素の混合ガスが半導体ウエハ8上
に吹きつけられる。処理空間7において酸素分子の分解
により発生した高密度の活性な酸素原子に加え、予備空
間6において発生したオゾンの分解によって発生した酸
素原子によって、半導体ウエハ表面に付着した有機汚染
物が高速で洗浄される。さらに、この実施例では約10
%の紫外線が被洗浄物である半導体ウエハ8に到達する
ので、この紫外線によって有機汚染物が活性化、分解さ
れ、したがって、より高速で半導体ウエハを洗浄するこ
とが出来る。
【0012】円筒状の金属電極16の内側に冷却用流体
19を流し、誘電体バリヤ放電ランプ全体の温度を低下
させているので、誘電体バリヤ放電ランプによる半導体
ウエハの加熱の心配がいらないので、半導体ウエハと誘
電体バリヤ放電ランプ間の距離を十分に小さくすること
が出来、従って紫外線を高効率で照射する事が出来、高
速で半導体ウエハを洗浄することが出来る。また、誘電
体バリヤ放電ランプは、従来の低圧水銀ランプの場合と
異なって、その長さ、ランプ間の距離を変えても、放射
効率などの光出力特性が変わらないので、大面積を均一
に照射できるようなランプ配置が可能であり、従って、
大面積の半導体ウエハを高効率で、均一に洗浄できる。
また、従来の低圧水銀ランプの場合と異なって、ランプ
への入力電力を変化させることによって分光分布を変え
ること無く光出力を変化できるので、ランプへの入力電
力と誘電体バリヤ放電ランプと半導体ウエハの間の距離
を調整する事により、半導体ウエハ8に照射される紫外
線の量を制御できる。半導体ウエハ8に照射される紫外
線の量を少なくすることにより、紫外線による半導体ウ
エハを損傷することなく洗浄が可能になる。半導体ウエ
ハ8に照射される紫外線の量を多くすることにより、変
質した洗浄しにくい有機汚染物を高速で洗浄出来る。本
発明の洗浄方法は、数分子から数十分子層の厚みで付着
した真空ポンプ用の油を除去するのに最適である。
【0013】本発明の第2の実施例は、第1の実施例に
おける被洗浄物8を液晶表示パネル用のガラス板にした
もので、誘電体バリヤ放電ランプ4a,4b,4c,4
d,4eと被洗浄物であるガラス板との最短距離は2m
mにした。この実施例においては、数十%の紫外線が被
洗浄物であるガラス板に到達するので、この紫外線によ
って汚染物が活性化、分解され、したがって、より高速
でガラス板を洗浄することが出来る。本実施例の被洗浄
物のように可視光を透過する場合には、微小な汚れが問
題となり、本発明の効果がより発揮される。したがっ
て、同様にサファイア板の洗浄などにも適用出来る。
【0014】本発明の第3の実施例を図3に示す。誘電
体バリヤ放電ランプの構造は図2と類似であるが、この
実施例においては、外側管15の外面に紫外線の反射板
を兼ねた金属電極16が設けられ、内側管14の内径部
には光を透過する金属網からなる電極17が設けられて
いる。被洗浄物であるプラスチックス、この例ではポリ
エチレン瓶22を空気とともに該誘電体バリヤ放電ラン
プの内側管の内部を通過させると、該紫外線によって発
生した活性酸素原子と該紫外線の直接照射によって、ポ
リエチレン瓶22の外面が洗浄される。該電体バリヤ放
電ランプが中空円筒状なので、円筒状の瓶に効率よく紫
外線を照射することが出来、高速、高効率の洗浄が可能
になる。
【0015】本発明の第4の実施例は、第3の実施例と
同様の誘電体バリヤ放電ランプを使用し、水晶振動子用
水晶片あるいはセラミックスからなる部材を洗浄するも
のである。この実施例においては、放電用ガスとしてア
ルゴンと塩素の混合ガスを含んだガスを用い、nm単位
で表した波長175に最大値を有し波長範囲165から
190に放射光を有する誘電体バリヤ放電ランプを使用
した。水晶片あるいはセラミックスからなる部材の全表
面をほぼ均一に洗浄することが出来る。
【0016】以上の本発明の実施例の特長を、従来の低
圧水銀ランプと別装置のオゾン発生機を使用した洗浄方
法に比較してまとめると、以下のようになる。(1)オ
ゾンを供給するためのオゾン発生機を設ける必要がな
く、小型、簡便の洗浄方法が得られる。(2)高密度の
活性酸素原子を発生できるので、高速、高効率の洗浄が
可能になる。(3)高エネルギーの紫外線で被洗浄物を
照射できるので、変質した洗浄しにくい汚染物を高速で
洗浄が出来る。(4)該電体バリヤ放電ランプによる被
洗浄物の加熱が少ないので、低温度での洗浄が可能にな
る。(5)大面積の被洗浄物を高効率で、均一に洗浄で
きる。(6)被洗浄物に照射される紫外線の量を制御す
る事が出来、従って高品位の洗浄が可能になる。
【0017】
【発明の効果】上記説明したように、本発明によれば、
小型の方法で、大面積の被洗浄物を均一に、高速で洗浄
出来る洗浄方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の概要をしめす説明図である。
【図2】本発明に使用する誘電体バリヤ放電ランプの一
例の説明図である。
【図3】本発明の実施例の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
1 処理用流体空気 2 処理用流体供給口 3 洗浄ダクト 4a,4b,4c,4d,4e 誘電体バリヤ放電ラ
ンプ 5 支持具 14 内側管 15 外側管 16,17 電極 19 冷却用流体 20 放電空間 21 交流電源 22 ポリエチレン瓶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 61/16 F 7135−5E H01L 21/304 341 D 8832−4M

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被洗浄物を酸素雰囲気下に配置し、放電
    用ガスとしてキセノン、あるいは、アルゴンと塩素の混
    合ガスを含んだガスを用い、nm単位で表した波長範囲
    165から190、あるいは、120から190の少な
    くとも一つの波長範囲に放射光を有する誘電体バリヤ放
    電ランプから放射される紫外線で該被洗浄物を照射して
    該被洗浄物を洗浄する事を特徴とする誘電体バリヤ放電
    ランプを使用した洗浄方法。
  2. 【請求項2】 該被洗浄物が半導体ウエハである事を特
    徴とした請求項1記載の誘電体バリヤ放電ランプを使用
    した洗浄方法。
  3. 【請求項3】 該被洗浄物がガラスである事を特徴とし
    た請求項1に記載の誘電体バリヤ放電ランプを使用した
    洗浄方法。
  4. 【請求項4】 該被洗浄物がプラスチックスである事を
    特徴とした請求項1に記載の誘電体バリヤ放電ランプを
    使用した洗浄方法。
  5. 【請求項5】 該被洗浄物がセラミックスである事を特
    徴とした請求項1に記載の誘電体バリヤ放電ランプを使
    用した洗浄方法。
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