JPH09232263A - 基体の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、処理した基体上に薄膜を形成する
前に各種乾燥処理の工程が不要で、処理により基体表面
の粗さ増大や平坦性の低下が少なく、基体から除去した
有機物が再付着せず、かつ、減圧下においてもオゾンの
発生効率の高い基体の処理方法及び処理装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明の基体の処理方法は、少なくとも
排気手段を備えた気密室を有する、基体処理装置を用
い、減圧下にある前記気密室内に置いた基体を、波長２
２２ｎｍ以下の紫外線によって照射された酸素ガスに曝
すことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基体の処理方法に
係る。より詳細には、減圧下にある前記気密室内に置い
た基体を、波長２２２ｎｍ以下の紫外線によって照射さ
れた酸素ガスに曝す基体の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、表示装置分野及び半導体分野にお
いては、さらなる大容量・高密度化が望まれている。こ
のとき、これらの分野では、微細表示技術及び微細回路
技術などを実現する必要がある。

【０００３】上記技術を達成するため、基体に対して、
減圧（真空）雰囲気中では各種の成膜工程、エッチング
工程、及びクリーニング工程が、大気雰囲気中では各種
の組立工程、洗浄工程、及びエッチング工程が行われて
いる。

【０００４】特に、減圧（真空）雰囲気中で、基体に対
して何らかの処理を行う場合には、その処理前の基体表
面を清浄に保持する必要がある。この清浄度が低下した
り又は不安定な場合には、基体上に作製した薄膜又は構
造物の中に乱れが発生する。その結果、薄膜又は構造物
からなる電子素子又は電気回路に不良個所が生じ、諸特
性のバラツキが大きくなってしまう。すなわち、電子素
子又は電気回路を含む製品の歩留まりが低下するという
問題があった。

【０００５】従来、上記問題に対処する方法としては、
次の技術が知られている。

【０００６】大気中において、純水、各種アルコー
ル、又は各種溶剤を用いて基体をウェット洗浄した後、
基体上に薄膜を形成する前に各種乾燥処理を行う方法。

【０００７】大気中において、各種エッチング溶液を
用いて基体をウェットエッチングした後、基体上に薄膜
を形成する前に各種乾燥処理を行う方法。

【０００８】真空中において、各種プラズマを用いて
基体をドライエッチングする方法。

【０００９】大気中において、低圧水銀灯等の単一で
はないスペクトル（１８４ｎｍの他、２２２ｎｍを越え
る波長がある）光源により、大気中に含まれる酸素を分
解することによりオゾンを発生させ、このオゾンに基体
を曝す方法。

【００１０】真空中において、基体上に薄膜を１層以
上堆積して、基体上に新たな清浄面を形成する方法。

【００１１】しかし、上記従来技術には、次のような問
題がある。 （１）上記及びの技術は、基体上に薄膜を形成する
前に各種乾燥処理の工程が必須であり、製造コストが高
くなる。また、処理後に大気に暴露されるため、基体表
面に有機物や水分子が再付着してしまう。 （２）上記及びの技術は、エッチングにより基体表
面の粗さが増大し、基体の平坦性も低下するため、基体
上に作製した薄膜又は構造物の中に乱れが発生する。 （３）上記の技術は、基体から除去した有機物のポリ
マライゼーションが発生し、基体に再付着してしまう。
また、減圧下においてはオゾンの発生効率が低い。 （４）上記の技術は、真空下における工程が増え製造
コストが高くなり、かつ、基体の材質依存性があるため
制約が大きい。

【００１２】

【発明が解決しようとしている課題】本発明は、処理し
た基体上に薄膜を形成する前に各種乾燥処理の工程が不
要で、処理により基体表面の粗さ増大や平坦性の低下が
少なく、基体から除去した有機物が再付着せず、かつ、
減圧下においてもオゾンの発生効率の高い基体の処理方
法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも排
気手段を備えた気密室を有する、基体処理装置を用い、
減圧下にある前記気密室内に置いた基体を、波長２２２
ｎｍ以下の紫外線によって照射された酸素ガスに曝すこ
とを特徴とする基体の処理方法に要旨が存在する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下では、本発明に係る各請求項
の作用に関して説明する。

【００１５】請求項１に係る発明では、少なくとも排気
手段を備えた気密室を有する、基体処理装置を用い、減
圧下にある前記気密室内に置いた基体を、波長２２２ｎ
ｍ以下の紫外線によって照射された酸素ガスに曝すた
め、前記気密室内に従来に比べて多量のオゾンが発生
し、基体はオゾン雰囲気に曝されるとともに、大気に曝
されることがない。その結果、前記気密室内に配設され
た基体表面の有機物を効果的に除去することができる。
したがって、基体表面の有機系不純物除去が可能な基体
の処理方法がえられる。

【００１６】請求項２に係る発明では、前記紫外線の波
長が１８４ｎｍ以下であるため、より大量のオゾンを発
生させることができ、前記請求項１の作用がより高くな
る。また、基体表面上への有機系不純物の再付着を著し
く低減できる。

【００１７】請求項３に係る発明では、前記基体が８０
℃以上２５０℃以下に加熱されているため、基体表面の
有機系不純物除去をより効率的に行うことができる。

【００１８】請求項４に係る発明では、前記基体が相互
に間隔をあけて複数枚重ねたものであるため、複数枚の
基体の表裏両面の有機系不純物除去が可能となる。

【００１９】請求項５に係る発明では、前記酸素ガスに
曝した前記基体の表面に対して、前記紫外線を照射する
ため、酸素ガスだけが紫外線によって照射されたものよ
り、基体表面の有機系不純物除去を効率的に行うことが
できる。

【００２０】請求項６に係る発明では、前記気密室にお
いて照射処理された前記基体を、次いで前記基体処理装
置の処理室で薄膜を形成するため、前記基体と前記薄膜
との間に有機系不純物の少ない良好な界面を形成するこ
とができる。

【００２１】請求項７に係る発明では、前記薄膜が、プ
ラズマＣＶＤ成膜またはスパッタ成膜により形成される
ため、絶縁耐圧の良好な絶縁膜や、耐食性が良く安定な
金属薄膜が得られるので、信頼性の高いデバイスの製作
が可能となる。

【００２２】以下、図面を参照して本発明の実施態様例
を説明する。

【００２３】（基体の処理装置）本発明に係る基体の処
理装置としては、例えば図４に示すものが挙げられる。
図４に示した基体の処理装置４００は、気密室４０１、
処理室４０２、ゲートバルブ４０３、排気手段４０４、
４０５、基体４０６、ロボットアーム４０７、ランプヒ
ータ４０８、紫外線光源４０９、窓４１０、酸素ガス供
給源４１１、酸素ガス配管４１２、基体ホルダ４１３、
対向電極４１４、成膜用ガス供給源４１５、成膜用ガス
配管４１６から構成される。

【００２４】気密室４０１及び処理室４０２に導入され
た各種ガスを排気する排気手段４０４及び４０５として
は、各種真空ポンプが適宜用いられる。特に、導入する
ガス流量が多い場合は、複数のポンプを多段接続して用
いる。例えば、モレキュラードラッグポンプ（ダイキン
製、ＤＭＳ６００ＡＣＲ）＋メカニカルブースタポンプ
（エドワーズ製、ＱＭＢ５００）＋ドライポンプ（エド
ワーズ製、ＱＤＰ８０）の組み合わせが挙げられる。こ
の組み合わせでは、ガス流量５０ＳＬＭで連続使用が可
能となる。

【００２５】気密室４０１及び処理室４０２の内壁を構
成する材料としては、例えばＳＵＳ（３１６Ｌ、３０４
Ｌ等）、Ａｌ、Ｎｉ合金（ハステロイ等）が挙げられ
る。特に、気密室４０１では酸素ガスからオゾンガスを
発生させるため、気密室４０１の内壁は耐オゾンガス性
の高い材料で構成する必要がある。このような材料とし
ては、例えばＦｅ₂Ｏ₃／ＳＵＳ−３１６Ｌ（表面にＦｅ
₂Ｏ₃膜を数十ｎｍ形成したＳＵＳ−３１６Ｌ）が好適で
ある。Ｏ₃により材質が改質せず、かつ、Ａｌに比べて
Ｏ₃が失活しない点から有利である。

【００２６】また、オゾンガス以外の成膜用ガスを導入
する処理室４０２の内壁を構成する材料としては、例え
ば（Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃）／ＳＵＳ−３１６Ｌ（電解研
磨あるいは複合電解研磨したＳＵＳ−３１６Ｌの表面に
Ｃｒ₂Ｏ₃膜やＦｅ₂Ｏ₃膜を設けたもの）、表面粗さＲａ
が０．１μｍ程度に研磨されたＡｌが好適に用いられ
る。表面を構成する材料自体からの不純物ガス放出が少
ない点が優れている。

【００２７】さらに、気密室４０１の中に複数枚の基体
４０６を配設する場合は、例えば図５に示した配置が好
ましい。基体４０６は基体カセット４１７の上に適当な
間隔を保持しながら複数枚重ねて配置し、酸素ガスを基
体４０６に対して平行に供給し、かつ平行に排気するこ
とで、複数枚に基体４０６に対して均一な処理が可能と
なる。また、基体４０６からみて、酸素ガスの上流側に
紫外線光源４０９を設置し、紫外線が基体に直接照射し
ないようにする必要がある。

【００２８】以下では、上記基体の処理装置を用いた基
体の処理方法について、手順にしたがって説明する。 （１）基体４０６をロボットアーム４０７の上に配設し
た後、気密室４０１と処理室４０２の中を、例えばドラ
イポンプからなる排気手段４０４、４０５で１Ｔｏｒｒ
程度まで真空排気した。 （２）基体４０６の上方にはランプヒータ４０８があ
り、基体４０６は所定の温度（例えば８０℃）まで加熱
した。

【００２９】（３）基体加熱終了後、気密室４０１の中
に酸素ガス供給源４１１から酸素ガス配管４１２を介し
て酸素ガスを導入しながら、紫外線光源４０９を点灯す
ることによりオゾンを発生させ、この発生したオゾンに
基体４０６を暴露した。 （４）暴露後、基体４０６をロボットアームで紫外線光
源４０９の下方に移動し、基体４０６に紫外線を直接照
射した。

【００３０】（５）ゲートバルブ４０３を介して、基体
４０６をロボットアームで処理室４０２へ移動した。 （６）基体移動後、処理室４０２の中に成膜用ガス供給
源４１５から成膜用ガス配管４１６を介してシランガス
（ＳｉＨ₄）を導入し、基体ホルダ４１３と対向電極４
１４との間にプラズマを生起させ、基体４０６の上にア
モルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成した。

【００３１】（基体）基体としては、例えば、ガラス基
板（ホウケイ酸無アルカリガラス、ソーダガラス、石英
等）、Ｓｉウェハ基板（ＦＺ（１００）、ＣＺ（１０
０）等）、セラミックス基板（Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ等）が
挙げられる。また、これらの基板上に各種皮膜を設けた
ものも含む。各種皮膜としては、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、
Ｔａ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ａ−Ｓｉ等が挙げられる。さら
に、これらの膜を積層して形状加工することで前記基板
上に、電子素子又は回路、磁気素子又は回路、及び光学
素子又は回路などを配設したものも本発明に係る基体の
一例である。

【００３２】電子素子又は回路を有する基体としては、
例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ
（Metal Oxide Semiconductor Field Emittion Transi
stor）、又は、Diode Capacitor を設けたものが挙げら
れる。中でも、ＴＦＴ（ThinFilm Transistor）回路を
有するＬＣＤセル（Liquid Crystal Display Cell）す
なわちアクティブマトリクス型ＬＣＤや、透明電極で形
成されたセグメント電極及びコモン電極を有するＬＣＤ
セル（Liquid Crystal Display Cell）すなわち単純マ
トリクス型ＬＣＤを作製するとき、本発明に係る基体の
処理方法及び処理装置が好適に用いられる。

【００３３】磁気素子又は回路を有する基体としては、
例えば磁気ディスク、磁気ヘッド、磁気カードが挙げら
れる。光学素子又は回路を有する基体としては、例えば
ＬＥＤや半導体レーザに代表される各種の受発光デバイ
ス、光（光磁気）ディスクが挙げられる。

【００３４】（波長が２２２ｎｍ以下の紫外線を照射さ
れた酸素ガス）本発明に係る酸素ガスは、紫外線を照射
してから用いる。減圧下において、波長が２２２ｎｍ以
下の紫外線を照射すると、高いオゾン発生量がえられ
る。また、紫外線の波長を１８４ｎｍ以下とした場合に
は、そのオゾン発生量がより高まると同時に、基体表面
上への有機系不純物の再付着が低減できるためより好ま
しい。

【００３５】本発明に係るオゾン発生量は、オゾン計
（Orbisphere Laboratories製、Model27504）を用いて
測定した。

【００３６】本発明に係る基体表面上への有機系不純物
の再付着評価は、以下の手法により実施した。

【００３７】上述した気密室に不図示のゲートバルブを
介して不図示のＴＤＳ（Thermal Desorption Spectrosc
opy、昇温脱離ガス分析法）分析室を設けた。ＴＤＳ分
析室では、基板に熱を加えることで、基体表面に付着し
た有機系不純物や水分子を離脱させ、その離脱ガスを後
述する分析装置で定量的に評価した。

【００３８】ＴＤＳ分析室は排気手段を備えており、そ
の排気手段は、基体表面に付着した有機系不純物を評価
分析する雰囲気圧力により、気密室と同様に適宜選択さ
れる。

【００３９】ＴＤＳ分析室内の圧力を減圧して測定する
場合、電子科学製のＴＤＳ装置（ＥＭＤ−ＷＡ１０００
Ｋ）を分析室に取り付けた（不図示）。基体表面から脱
離した有機系不純物や水分子の評価は、ＴＤＳ装置に付
設した不図示のＱＭＳ（Quadrupole Mass Analyzer、四
重極質量分析器）（ライボルト社製、Ｈ２００Ｍ）を用
い、実施した。

【００４０】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明をより詳細に説
明するが、本発明がこれら実施例に限定されることはな
い。

【００４１】（実施例１）本例では、図３に示した減圧
下にある気密室に酸素ガスを導入後、酸素ガスに波長の
異なる紫外光を照射したときのオゾン発生量を、オゾン
計を用いて調べた。

【００４２】紫外線光源［紫外光の波長、装置名称］３
０９としては、Ｘｅエキシマ光照射装置［１７２ｎｍ、
ウシオ電機製、ＵＥＲ２０−１７２（Ｖ）］、低圧水銀
灯［１８４ｎｍ、２２２ｎｍを越える部分をフィルタで
除去、浜松ホトニクス社製、Ｌ９３７−０２］、ＫｒＣ
ｌエキシマランプ［２２２ｎｍ、誘電体バリア放電エキ
シマランプ、ウシオ電機製、ＵＥＲ２０−２２２
（Ｖ）］、ＸｅＣｌエキシマランプ［３０８ｎｍ、誘電
体バリア放電エキシマランプ、ウシオ電機製、ＵＥＲ２
０−３０８（Ｖ）］、低圧水銀灯［１８４ｎｍの他、２
２２ｎｍを越える波長が混在］を用いた。

【００４３】また、発生したオゾンに曝される前後の基
体上に存在する有機系不純物の残存量を、気密室にゲー
トバルブ（不図示）を介して設けたＴＤＳ分析室におい
て調べた。ＴＤＳ分析室では、基体に熱を加えること
で、基体表面上に付着した有機系不純物を離脱させ、そ
の離脱ガスをＱＭＳを用いて定量的に評価した。基体と
しては、ガラス（コーニング社製＃７０５９、以下＃７
０５９と記載）基板を用いた。

【００４４】以下では、オゾン発生量を調べた実験を手
順にしたがって説明する。 （１−１）基体４０６をロボットアーム４０７の上に配
設せずに、気密室４０１と処理室４０２の中を、ドライ
ポンプからなる排気手段４０４、４０５で１Ｔｏｒｒ程
度まで真空排気した。 （１−２）気密室４０１の中に酸素ガス供給源４１１か
ら酸素ガス配管４１２を介して酸素ガス（流量：６００
ＳＣＣＭ）を導入した。 （１−３）酸素ガスに波長の異なる紫外光を照射したと
きのオゾン発生量を、不図示のオゾン計を用いて調べ
た。

【００４５】図１は、各波長に対するオゾン発生量の測
定結果である。図１から、以下の点が明らかとなった。 （ａ）波長３０８ｎｍの場合は、従来ランプとほぼ同じ
オゾン発生量であった。 （ｂ）波長２２２ｎｍの場合は、従来ランプに比べて高
いオゾン発生量であった。 （ｃ）波長１８４ｎｍ以下の場合は、波長２２２ｎｍの
場合より著しく高いオゾン発生量であった。

【００４６】以下では、有機系不純物の再付着量を調べ
た実験を手順にしたがって説明する。 （２−１）次の及びに示した処理を順次行い、２枚
の基体を洗浄した。 基体が入ったフッ素樹脂製カセットを超純水（比抵
抗：１８ＭΩ）に浸漬させ、超純水中に超音波振動
（０．８ＭＨｚ）を１０分間加えた。 上記の処理を終えた基体をスピン乾燥（８５０ｒｐ
ｍ、２分間）した。

【００４７】（２−２）上記（２−１）の処理を終えた
２枚の基体が入ったカセットをロードロックチャンバ
（気密室１）へ挿入した後、ロードロックチャンバ内を
１０^-8Ｔｏｒｒまで真空排気した。

【００４８】（２−３）１枚の基体は未処理のまま、前
もって２×１０^-9Ｔｏｒｒまで減圧してあるＴＤＳ分析
室（不図示）へ移し、基体表面に付着した有機系不純物
を離脱させ、その離脱量をＱＭＳで測定した。

【００４９】（２−４）他の１枚の基体は、基体の上方
にあるランプヒータ４０８で所定の温度（８０℃）まで
加熱した後、気密室４０１の中に酸素ガス供給源４１１
から酸素ガス配管４１２を介して酸素ガスを導入しなが
ら、紫外線光源４０９を点灯することによりオゾンを発
生させ、この発生したオゾンに基体４０６を暴露した。

【００５０】（２−５）上記（２−４）の処理を終えた
基体を前もって２×１０^-9Ｔｏｒｒまで減圧してあるＴ
ＤＳ分析室（不図示）へ移し、上記（２−３）と同様に
基体表面に付着した有機系不純物を離脱させ、その離脱
量を測定した。

【００５１】表１は、オゾンに曝した後の基体表面から
離脱した有機系不純物量（質量数２８）の値を、オゾン
に曝す前の値で割った結果である。表１において、○印
は０．８以下、△印は０．８〜１．２、×印は１．２以
上を示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１から、以下の点が明らかとなった。 （ｄ）従来ランプや波長３０８の紫外光を用いた場合
は、再付着が大きいことが分かった。 （ｅ）波長２２２ｎｍの紫外光を用いた場合は、再付着
の値にバラツキがあるが、再付着の値を低減できる可能
が見いだされた。 （ｆ）波長１８４ｎｍ以下の紫外光を用いた場合は、有
機系不純物の再付着が安定して低減できることが分かっ
た。

【００５４】（実施例２）本例では、減圧下にある気密
室に配設された基体を、波長が２２２ｎｍ以下の紫外線
を照射された酸素ガスに曝した後、基体上に薄膜を形成
し、基体と薄膜の界面に存在する不純物をＳＩＭＳ（パ
ーキンエルマ社製：ＳＩＭＳ６６００）により調べた。
まず、シンプルな実験系で検討するため、気密室内には
１枚の基体を配置した。

【００５５】基体としてはガラス（＃７０５９）基板又
はＳｉウェハ基板を、薄膜としてはＳｉＮ膜を用いた。
薄膜を形成する装置としては枚葉式ＣＶＤ装置（日本真
空技術製：ＣＭＤ−４５０）を、紫外線の照射装置とし
てはＸｅエキシマ光照射装置（ウシオ電機製、ＵＥＲ２
０−１７２（Ｖ）、波長１７２ｎｍ）を用いた。

【００５６】以下では、基体上にＳｉＮ膜を形成する場
合を、実験手順にしたがって説明する。 （１）次の及びに示した処理を順次行い、基体を洗
浄した。 基体が入ったフッ素樹脂製カセットを超純水（比抵
抗：１８ＭΩ）に浸漬させ、超純水中に超音波振動
（０．８ＭＨｚ）を１０分間加えた。 上記の処理を終えた基体をスピン乾燥（８５０ｒｐ
ｍ、２分間）した。

【００５７】（２）上記（１）の処理を終えた基体が入
ったカセットをロードロックチャンバ（気密室１）へ挿
入した後、ロードロックチャンバ内を１０^-8Ｔｏｒｒま
で真空排気した。

【００５８】（３）真空排気後、基体を、ロードロック
チャンバからトランスファチャンバ（気密室２）を経由
して加熱室チャンバ（気密室３）に搬送した。

【００５９】（４）加熱室チャンバにおいて、加熱せず
に、成膜前処理として、酸素ガス（流量５００ＳＣＣ
Ｍ）導入し、排気コンダクタンスを調節することによ
り、加熱室チャンバ内の圧力を１Ｔｏｒｒとした。

【００６０】（５）上記（４）の状態において、ウシオ
電機製Ｘｅエキシマ光照射装置により１７２ｎｍの紫外
光を加熱室チャンバ内に入射することにより、酸素ガス
からオゾンを１分間発生させた。このオゾンに基体を曝
すことにより、基体上の有機系不純物の除去を行った。
すなわち、本工程では、基体には紫外光を直接照射せ
ず、間接照射した。

【００６１】（６）加熱室チャンバ内を１０^-8Ｔｏｒｒ
まで真空排気後、基体を、加熱室チャンバからトランス
ファチャンバを経由して成膜室チャンバに搬送した。

【００６２】（７）成膜室チャンバ（処理室）にＳｉＨ
₄ガス（流量２００ＳＣＣＭ）とＮＨ₃ガス（流量１ＳＬ
Ｍ）を導入し、排気コンダクタンスを調節することによ
り、成膜室チャンバ内の圧力を１Ｔｏｒｒとした。

【００６３】（８）上記（７）の状態において、電力密
度１Ｗ／ｃｍ²の周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力
をカソードに供給し、プラズマを発生させ、基体上にＳ
ｉＮ膜を形成した。

【００６４】上記（１）〜（８）の工程により作製した
試料は、試実２−１（ガラス基板）及び試実２−２（Ｓ
ｉウェハ基板）と呼称した。

【００６５】（比較例２−１）本例では、２２２ｎｍを
越える波長を含む紫外線を酸素ガスに照射した点が実施
例２と異なる。

【００６６】紫外線の照射装置としては、 エキシマ光
照射装置［ウシオ電機製、ＵＥＲ２０−３０８（Ｖ）］
を用いた。他の点は、実施例２と同様とした。

【００６７】本例で作製した試料は、試比２−１−１
（ガラス基板）及び試比２−１−２（Ｓｉウェハ基板）
と呼称した。

【００６８】（比較例２−２）本例では、比較例２−１
で用いた紫外線を、酸素ガス雰囲気中にある基体に直接
照射した点が実施例２と異なる。他の点は、実施例２と
同様とした。

【００６９】本例で作製した試料は、試比２−２−１
（ガラス基板）及び試比２−２−２（Ｓｉウェハ基板）
と呼称した。

【００７０】（比較例２−３）本例では、酸素ガス雰囲
気中にある基体に紫外線を照射しなかった点が実施例２
と異なる。他の点は、実施例２と同様とした。

【００７１】本例で作製した試料は、試比２−３−１
（ガラス基板）及び試比２−３−２（Ｓｉウェハ基板）
と呼称した。

【００７２】図２及び図３は、上述した各試料に対し
て、基体とＳｉＮ膜の界面に存在する有機系不純物（カ
ーボン濃度［ｃｍ^-3］）をＳＩＭＳ（パーキンエルマ社
製：ＳＩＭＳ６６００）により調べた結果である。図２
にはガラス基板の場合を、図３にはＳｉウェハ基板の場
合を示した。

【００７３】図２から、以下の点が明らかとなった。 （イ）基体に対して紫外線を間接又は直接照射した方
（試実２−１［１．５×１０¹⁸〜４×１０¹⁸］、試比２
−１−１［７×１０¹⁸〜２×１０¹⁹］、試比２−２−１
［１×１０¹⁸〜１×１０²⁰］）が、照射しなかった場合
（試比２−３−１［８×１０¹⁹〜１．５×１０²⁰］）よ
り有機系不純物の量が少ない。 （ロ）基体に対して紫外線を間接照射した方（試実２−
１、試比２−１−１）が、直接照射した場合より有機系
不純物が量が少なく、かつ、そのバラツキも小さい。 （ハ）間接照射する光源の波長を２２２ｎｍ以下とする
ことにより、有機系不純物の量がさらに低減する。

【００７４】また、Ｓｉウェハ基板の結果（図３：試実
２−２［１．８×１０¹⁸〜４．５×１０¹⁸］、試比２−
１−２［７．５×１０¹⁸〜２．５×１０¹⁹］、試比２−
２−２［１×１０¹⁸〜９．１×１０¹⁹］、試比２−３−
２［７．５×１０¹⁹〜１．７×１０²⁰］）も図２と同様
であることが分かった。

【００７５】図２及び図３の結果から、本発明に係る基
体の処理方法は、基体の電気的な性質に依存せず有効で
ある判断した。

【００７６】本例では気密室内に１枚の基体を配置した
場合に関して説明したが、上述した間接照射の効果は基
体を複数枚重ねて配設する場合にも同様であることが別
途確認された。特に、基体を複数枚重ねて配設する場合
は、基体間にスペースを設けたときその効果が著しいこ
とが分かった。

【００７７】（実施例３）本例では、ＳｉＮ膜の代わり
にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を基体上に形成した点が実施例２と異
なる。すなわち、実施例２の工程（７）と（８）を、以
下に示す工程（７）’と（８）’に代えた。他の点は、
実施例２と同様とした。

【００７８】（７）’成膜室チャンバにＳｉＨ₄ガス
（流量５００ＳＣＣＭ）を導入し、排気コンダクタンス
を調節することにより、成膜室チャンバ内の圧力を１Ｔ
ｏｒｒとした。

【００７９】（８）’上記（７）’の状態において、電
力密度１Ｗ／ｃｍ²の周波数１３．５６ＭＨｚの高周波
電力をカソードに供給し、プラズマを発生させ、基体上
にＳｉＨ膜を形成した。

【００８０】上記工程により作製した試料は、試実３−
１（ガラス基板）及び試実３−２（Ｓｉウェハ基板）と
呼称した。

【００８１】（比較例３−１）本例では、２２２ｎｍを
越える波長を含む紫外線を酸素ガスに照射した点が実施
例３と異なる。

【００８２】紫外線の照射装置としては、エキシマ光照
射装置［ウシオ電機製、ＵＥＲ２０−３０８（Ｖ）］を
用いた。他の点は、実施例３と同様とした。

【００８３】本例で作製した試料は、試比３−１−１
（ガラス基板）及び試比３−１−２（Ｓｉウェハ基板）
と呼称した。

【００８４】（比較例３−２）本例では、比較例３−１
で用いた紫外線を、酸素ガス雰囲気中にある基体に直接
照射した点が実施例３と異なる。他の点は、実施例３と
同様とした。

【００８５】本例で作製した試料は、試比３−２−１
（ガラス基板）及び試比３−２−２（Ｓｉウェハ基板）
と呼称した。

【００８６】（比較例３−３）本例では、酸素ガス雰囲
気中にある基体に紫外線を照射しなかった点が実施例３
と異なる。他の点は、実施例３と同様とした。

【００８７】本例で作製した試料は、試比３−３−１
（ガラス基板）及び試比３−３−２（Ｓｉウェハ基板）
と呼称した。

【００８８】図６及び図７は、上述した各試料に対し
て、基体とＳｉＨ膜の界面に存在する有機系不純物（カ
ーボン濃度［ｃｍ^-3］）をＳＩＭＳ（パーキンエルマ社
製：ＳＩＭＳ６６００）により調べた結果である。図６
にはガラス基板の場合を、図７にはＳｉウェハ基板の場
合を示した。

【００８９】図６の結果（試実３−１［１．７×１０¹⁸
〜３×１０¹⁸］、試比３−１−１［５×１０¹⁸〜１．５
×１０¹⁹］、試比３−２−１［１×１０¹⁸〜１．２×１
０²⁰］、試比３−３−１［７×１０¹⁹〜１．３×１
０²⁰］）及び図７の結果（試実３−２［１．４×１０¹⁸
〜２．５×１０¹⁸］、試比３−１−２［４×１０¹⁸〜２
×１０¹⁹］、試比３−２−２［１×１０¹⁸〜１．３×１
０²⁰］、試比３−３−２［８×１０¹⁹〜１．５×１
０²⁰］）は、実施例２の図２及び図３の結果と同様であ
った。したがって、本発明に係る基体の処理方法は、処
理後に形成する薄膜材料に依存しないと判断した。

【００９０】（実施例４）本例では、減圧下にある前記
気密室内に配設された基体を、波長が２２２ｎｍ以下の
紫外線を照射された酸素ガスに曝した後、基体の表面に
対して紫外線を直接照射した点が実施例２と異なる。

【００９１】基体としてはガラス（＃７０５９）基板
を、薄膜としてはＳｉＮ膜を用いた。

【００９２】以下では、実験手順にしたがって説明す
る。 （１）実施例１の工程（１）と同様の基体洗浄を行っ
た。 （２）上記（１）の処理を終えた基体が入ったカセット
をロードロックチャンバへ挿入した後、ロードロックチ
ャンバ内を１０^-8Ｔｏｒｒまで真空排気した。

【００９３】（３）真空排気後、成膜前処理として、酸
素ガス（流量５００ＳＣＣＭ）導入し、排気コンダクタ
ンスを調節することにより、ロードロックチャンバ内の
圧力を１Ｔｏｒｒとした。

【００９４】（４）上記（３）の状態において、ウシオ
電機製Ｘｅエキシマ光照射装置により１７２ｎｍの紫外
光を加熱室チャンバ内に入射することにより、酸素ガス
からオゾンを１分間発生させた。このオゾンに基体を曝
すことにより、基体上の有機系不純物の除去を行った。
すなわち、本工程では、基体には紫外光を直接照射せ
ず、間接照射した。

【００９５】（５）真空排気後、上記（４）の処理を終
えた基体を、ロードロックチャンバからトランスファチ
ャンバを経由して加熱室チャンバに搬送する際、基体が
ロードロックチャンバからトランスファチャンバに入る
前に、基体に紫外光を直接照射（１分間）した。紫外光
の光源としては、工程（４）と同じものを用いた。

【００９６】（６）加熱室チャンバにおいて、ホットプ
レート上で基体を２５０℃まで加熱した後、基体を、加
熱室チャンバからトランスファチャンバを経由して成膜
室チャンバに搬送した。

【００９７】（７）成膜室チャンバにＳｉＨ₄ガス（流
量２００ＳＣＣＭ）とＮＨ₃ガス（流量１ＳＬＭ）を導
入し、排気コンダクタンスを調節することにより、成膜
室チャンバ内の圧力を１Ｔｏｒｒとした。

【００９８】（８）上記（７）の状態において、電力密
度１Ｗ／ｃｍ²の周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力
をカソードに供給し、プラズマを発生させ、基体上にＳ
ｉＮ膜を形成した。

【００９９】上記（１）〜（８）の工程により作製した
試料は、試実３と呼称した。

【０１００】（比較例４）本例では、減圧下にある前記
気密室内に配設された基体を、波長が２２２ｎｍ以下の
紫外線を照射された酸素ガスに曝した後、基体の表面に
対して紫外線を直接照射しなかった点が実施例４と異な
る。

【０１０１】他の点は、実施例４と同様とした。本例で
作製した試料は、試比４と呼称した。

【０１０２】図８は、上述した各試料に対して、基体と
ＳｉＮ膜の界面に存在する有機系不純物（カーボン濃度
［ｃｍ^-3］）をＳＩＭＳ（パーキンエルマ社製：ＳＩＭ
Ｓ６６００）により調べた結果である。

【０１０３】図８から、試比４［１．５×１０¹⁸〜４．
５×１０¹⁸］に比べて試実４［５×１０¹⁷〜７×１
０¹⁷］の方が界面に残存する有機系不純物が１桁程度少
ないことから、紫外線を間接照射した後の基体表面に、
さらに紫外線を直接照射することが有機系不純物の除去
に有効であることが分かった。

【０１０４】（実施例５）本例では、加熱室チャンバに
おける基体の加熱温度を、室温（約２５℃）〜３００℃
の範囲で変化させた点が実施例２と異なる。

【０１０５】基体としてはガラス（＃７０５９）基板
を、薄膜としてはＳｉＮ膜を用いた。他の点は、実施例
１と同様とした。

【０１０６】図９は、上述した各試料に対して、基体と
ＳｉＮ膜の界面に存在する有機系不純物（カーボン濃度
［ｃｍ^-3］）をＳＩＭＳ（パーキンエルマ社製：ＳＩＭ
Ｓ６６００）により調べた結果である。

【０１０７】図９の結果（室温［４．５×１０¹⁸〜８×
１０¹⁸］、８０℃［２．３×１０¹⁸〜５×１０¹⁸］、１
５０℃［１．７×１０¹⁸〜５．５×１０¹⁸］、２００℃
［２．０×１０¹⁸〜４．８×１０¹⁸］、２５０℃［２．
３×１０¹⁸〜５．７×１０¹⁸］、３００℃［１×１０¹⁹
〜２×１０¹⁹］）から、基体の加熱温度を８０℃以上２
５０℃以下としたとき、界面に存在する有機系不純物が
減少することが分かった。

【０１０８】（実施例６）本例では、電子素子の１つで
ある容量素子を、本発明に係る基体の処理方法を行った
基体上に形成し、容量素子の絶縁耐圧を調べた。

【０１０９】図１０には、容量素子の概略図を示した。
図１０（ａ）は平面図であり、図１０（ｂ）は断面図で
ある。容量素子１００１の構成は、縦横各１ｃｍのガラ
ス（＃７０５９）基板１００２の表面上に、下側配線端
子１００３およびそれに接続されている下側配線１００
４と、上側配線端子１００５およびそれに接続されてい
る上側配線１００６とが絶縁膜１００７を介して形成さ
れている。下側配線１００４と上側配線１００６との交
差箇所は、１０行×１０列で１００箇所有り、各配線は
Ｃｒで形成されており、その膜厚及び線幅は０．１μｍ
及び７μｍとした。また絶縁膜１００７には後に詳述す
るＣＶＤ法で成膜したＳｉＮ膜を用い、その膜厚は０．
３μｍとした。

【０１１０】図１０に示した容量素子１００１で電荷
は、下側配線１００４と上側配線１００６との１００箇
所の交差部に保持される。この容量素子１００１を用い
て、下側配線端子１００３と上側配線端子１００５との
間の絶縁耐圧を絶縁耐圧計（ヒューレットパッカード社
製＃４１４２Ｂ）で測定した。

【０１１１】以下では、実験手順にしたがって説明す
る。 （１）実施例１の工程（１）と同様の基体洗浄を行った
ガラス（＃７０５９）基板の表面上に、スパッタ法でＣ
ｒ膜を別途形成して本例に係る基体を得た。 （２）上記（１）の処理を終えた基体が入ったカセット
をロードロックチャンバへ挿入した後、ロードロックチ
ャンバ内を１０^-8Ｔｏｒｒまで真空排気した。

【０１１２】（３）真空排気後、成膜前処理として、酸
素ガス（流量５００ＳＣＣＭ）導入し、排気コンダクタ
ンスを調節することにより、ロードロックチャンバ内の
圧力を１Ｔｏｒｒとした。

【０１１３】（４）上記（３）の状態において、ウシオ
電機製Ｘｅエキシマ光照射装置により１７２ｎｍの紫外
光を加熱室チャンバ内に入射することにより、酸素ガス
からオゾンを５分間発生させた。このオゾンに基体を曝
すことにより、基体上の有機系不純物の除去を行った。
すなわち、本工程では、基体には紫外光を直接照射せ
ず、間接照射した。

【０１１４】（５）再度１０^-8Ｔｏｒｒまで真空排気
後、上記（４）の処理を終えた基体を、ロードロックチ
ャンバからトランスファチャンバを経由して加熱室チャ
ンバに搬送した。

【０１１５】（６）加熱室チャンバにおいて、ホットプ
レート上で基体を２５０℃まで加熱した後、基体を、加
熱室チャンバからトランスファチャンバを経由して成膜
室チャンバに搬送した。

【０１１６】（７）成膜室チャンバにＳｉＨ₄ガス（流
量２００ＳＣＣＭ）とＮＨ₃ガス（流量１ＳＬＭ）を導
入し、排気コンダクタンスを調節することにより、成膜
室チャンバ内の圧力を１Ｔｏｒｒとした。

【０１１７】（８）上記（７）の状態において、電力密
度１Ｗ／ｃｍ²、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力
をカソードに供給し、プラズマを発生させ、基体上にＳ
ｉＮ膜を形成した。

【０１１８】（９）上記（８）の処理を終えた基体上
に、スパッタ法でＣｒ膜を別途形成した。上記（１）〜
（９）の工程により作製した試料は、試実６と呼称し
た。

【０１１９】（比較例６）本例では、減圧下にある前記
気密室内に配設された基体を、オゾンに曝さなかった点
が実施例６と異なる。他の点は、実施例６と同様とし
た。

【０１２０】本例で作製した試料は、試比６と呼称し
た。図１１は、上述した各試料における絶縁耐圧の測定
結果である。

【０１２１】図１１から、試比６［６．６〜７．３］に
比べて試実６［７．５〜８．４］の方が絶縁耐圧が高い
ことが分かった。したがって、電子素子の１つである容
量素子を作製する場合、本発明に係る基体の処理方法を
用いることで電気的な機能特性が改善できた。

【０１２２】また一般的に、２層の界面に乱れが生じる
と絶縁耐圧が低下することから、本発明に係る基体の処
理方法は、処理面における粗さ増大や平坦性の低下がほ
とんど無いと判断した。

【０１２３】本例では、構造の簡単な容量素子を用い
て、本発明に係る基体の処理方法の作用を確かめたが、
より複雑な構造を有する各種の半導体デバイスやＴＦＴ
−ＬＣＤなどを作製する工程においても有効であること
が別途確認された。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基体から除去した有機物が再付着せず、かつ、減圧下に
おいてもオゾンの発生効率の高い基体の処理方法及び処
理装置がえられる。また、本発明に係る基体の処理方法
及び処理装置では、処理した基体上に薄膜を形成する前
に各種乾燥処理の工程が不要なため、製造コストの低い
各種薄膜形成工程を構築できる。さらに、本発明に係る
基体の処理方法及び処理装置は、その処理により基体表
面の粗さ増大や平坦性の低下がないため、複雑な積層構
造からなる各種デバイスを作製するとき特に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る、オゾン発生量の測定
結果を示すグラフである。

【図２】本発明の実施例２及び比較例２−１〜２−３に
係る、ガラス基体とＳｉＮ膜の界面に存在する有機系不
純物の測定結果を示すグラフである。

【図３】本発明の実施例２及び比較例２−１〜２−３に
係る、Ｓｉウェハ基体とＳｉＮ膜の界面に存在する有機
系不純物の測定結果を示すグラフである。

【図４】本発明に係る基体の処理装置を示す模式的断面
図である。

【図５】本発明に係る基体の処理装置において、複数枚
の基体を処理する場合の気密室を示す模式的断面図であ
る。

【図６】本発明の実施例３及び比較例３−１〜３−３に
係る、ガラス基体とＳｉＨ膜の界面に存在する有機系不
純物の測定結果を示すグラフである。

【図７】本発明の実施例３及び比較例３−１〜３−３に
係る、Ｓｉウェハ基体とＳｉＨ膜の界面に存在する有機
系不純物の測定結果を示すグラフである。

【図８】本発明の実施例４及び比較例４に係る、ガラス
基体とＳｉＮ膜の界面に存在する有機系不純物の測定結
果を示すグラフである。

【図９】本発明の実施例５及び比較例５に係る、基体の
加熱温度と、ガラス基体とＳｉＮ膜の界面に存在する有
機系不純物との関係を示すグラフである。

【図１０】本発明の実施例６及び比較例６に係る、容量
素子の構成を示した概略図である。

【図１１】本発明の実施例６及び比較例６に係る、容量
素子の絶縁耐圧の測定結果を示したグラフである。

【符号の説明】

４００ 基体の処理装置、 ４０１ 気密室、 ４０２ 処理室、 ４０３ ゲートバルブ、 ４０４、４０５ 排気手段、 ４０６ 基体、 ４０７ ロボットアーム、 ４０８ ランプヒータ、 ４０９ 紫外線光源、 ４１０ 窓、 ４１１ 酸素ガス供給源、 ４１２ 酸素ガス配管、 ４１３ 基体ホルダ、 ４１４ 対向電極、 ４１５ 成膜用ガス供給源、 ４１６ 成膜用ガス配管、 ４１７ 基体カセット、 １００１ 容量素子、 １００２ ガラス（＃７０５９）基板、 １００３ 下側配線端子、 １００４ 下側配線、 １００５ 上側配線端子、 １００６ 上側配線、 １００７ 絶縁膜。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも排気手段を備えた気密室を有
   する、基体処理装置を用い、減圧下にある前記気密室内
   に置いた基体を、波長２２２ｎｍ以下の紫外線によって
   照射された酸素ガスに曝すことを特徴とする基体の処理
   方法。
2. 【請求項２】 前記紫外線の波長が１８４ｎｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の基体の処理方法。
3. 【請求項３】 前記基体が、８０℃以上２５０℃以下に
   加熱されていることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の基体の処理方法。
4. 【請求項４】 前記基体が相互に間隔をあけて複数枚重
   ねたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れか１項に記載の基体の処理方法。
5. 【請求項５】 前記酸素ガスに曝した前記基体の表面に
   対して、前記紫外線を照射することを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれか１項に記載の基体の処理方法。
6. 【請求項６】 前記気密室において照射処理された前記
   基体を、次いで前記基体処理装置の処理室で薄膜を形成
   することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に
   記載の基体の処理方法。
7. 【請求項７】 前記薄膜が、プラズマＣＶＤ成膜または
   スパッタ成膜により形成されることを特徴とする請求項
   ６に記載の基体の処理方法。