JPH09213664A

JPH09213664A - 基体の処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JPH09213664A
Application number: JP8021556A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sasaki; 真佐々木; Takashi Kubota; 傑窪田; Yasuhiko Kasama; 泰彦笠間; Tadahiro Omi; 忠弘大見
Original assignee: FURONTETSUKU KK; Frontec Inc
Current assignee: FURONTETSUKU KK; Frontec Inc
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-15
Also published as: KR970063443A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、基体から除去した有機物が再付着
せず、処理工程を増やすことなく効率的に水分子を除去
でき、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、かつ、基体の材質依存性が少ない
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に配設された基体が、オゾンガ
ス又は／及び加熱された気体に曝されることを特徴とす
る。また、前記オゾンガス又は加熱された気体に含まれ
る不純物濃度は、１０ｐｐｂ以下が好ましい。さらに、
前記加熱された気体の温度は、８０℃以上が望ましい。
本発明の基体の処理装置は、上述した基体の処理方法を
用いたことを特徴とする。また、処理後の基体上に薄膜
を形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基体の処理方法及
び処理装置に係る。より詳細には、基体の表面上に付着
した有機系不純物又は／及び水分子を除去する基体の処
理方法及び処理装置に関する。

【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】何れの工程においても、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。すなわち、基体表面上に存在す
る有機系不純物や水分子を極力除去することが大切であ
る。この清浄度が低下したり又は不安定な場合には、各
工程の処理を終えた基体の諸特性はバラツキが大きくな
ってしまう。その結果、各工程を経て製造される各種製
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。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。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。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。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、２００ｎｍ以上の波長があ
る）からなる紫外線の光源により、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。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。

【０００６】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。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】本発明は、基体か
ら除去した有機物が再付着しない基体の処理方法及び処
理装置を提供することを第１の目的とする。

【０００８】また、本発明は、処理工程を増やすことな
く効率的に水分子を除去できる基体の処理方法及び処理
装置を提供することを第２の目的とする。

【０００９】さらに、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、かつ、
基体の材質依存性が少ない基体の処理方法及び処理装置
を提供することを第３の目的とする。

【００１０】

【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に配設された基体が、オゾンガス
又は／及び加熱された気体に曝されることを特徴とする
基体の処理方法に要旨が存在する。

【００１１】

【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。

【００１２】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に配設された基体がオゾンガスに曝
されるため、基体上に存在する有機系不純物の残存量を
低減できる。

【００１３】請求項２に係る発明では、少なくとも排気
手段を備えた気密室に配設された基体が加熱された気体
に曝されるため、基体上に存在する水分子の残存量を低
減できる。

【００１４】請求項３に係る発明では、少なくとも排気
手段を備えた気密室に配設された基体がオゾンガス及び
加熱された気体に曝されるため、基体上に存在する有機
系不純物の残存量と水分子の残存量とを同時に低減でき
る。

【００１５】請求項４に係る発明では、前記オゾンガス
に含まれる不純物濃度が、１０ｐｐｂ以下であるため、
基体上に存在する有機系不純物の残存量をさらに少なく
できる。

【００１６】請求項５に係る発明では、前記加熱された
気体に含まれる不純物濃度が、１０ｐｐｂ以下であるた
め、基体上に存在する水分子の残存量をさらに少なくで
きる。

【００１７】請求項６に係る発明では、前記加熱された
気体の温度が８０℃以上であるため、基体上に存在する
水分子の残存量を低減する効果が著しく高まる。その結
果、基体の処理時間の短縮化も可能となる。

【００１８】請求項７に係る発明では、前記加熱された
気体が、希ガス、窒素ガス、オゾンガス又は水素ガスか
ら選択される１つのガスであるため、基体上に存在する
水分子の除去作用が高い基体の処理方法が得られる。

【００１９】請求項８に係る発明では、請求項１乃至７
のいずれか１項に記載の基体の処理方法を用いたため、
基体上に存在する有機系不純物の残存量又は／及び水分
子の残存量を低減できる基体の処理装置が得られる。

【００２０】請求項９に係る発明では、少なくとも排気
手段を備えた気密室及び処理室を有する基体の処理装置
において、前記気密室で請求項１乃至７のいずれか１項
に記載の基体の処理方法を行った基体上に、前記処理室
で薄膜を形成するため、構造の安定した薄膜が得られ
る。

【００２１】以下、図面を参照して本発明の実施態様例
を説明する。

【００２２】（少なくとも排気手段を備えた気密室）本
発明に係る気密室は、例えば図２、図３又は図１０に示
すように、気密室内に導入されたオゾンガスや加熱され
た気体を排除できる排気手段を有する。排気手段として
は、汎用の各種ポンプを用いて構わない。気密室内を減
圧下にする場合は、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。

【００２３】気密室の内壁を構成する材料としては、例
えばＳＵＳ（３１６Ｌ、３０４Ｌ等）、Ａｌ、Ｎｉ合金
（ハステロイ等）が挙げられる。特に、気密室にオゾン
ガスを導入する場合は、気密室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。

【００２４】また、Ｏ₃以外の加熱された気体を導入す
る場合、気密室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Ｃ
ｒ₂Ｏ₃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。

【００２５】ガス導入系が気密室に接続される位置は、
排気手段が気密室に接続される位置とほぼ対向して設
け、かつ、気密室内に導入されたガスが乱流となるよう
にした方が好ましい。この配置を採用した場合、ガスが
滞留することなく、本発明の効果が損なわれないという
点から優れている。例えば、図２又は図３に示すような
配置が挙げられる。

【００２６】上述した気密室にゲートバルブを介してＴ
ＤＳ（Thermal Desorption Spectroscopy、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。

【００２７】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や水分
子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。

【００２８】ＴＤＳ分析室内の圧力が大気圧近傍で測定
する場合には、日立東京エレクトロニクス製のＴＤＳ装
置（ＵＧ−２１）を分析室に取り付けた（図２）。基体
表面から脱離した有機系不純物や水分子の評価は、ＴＤ
Ｓ装置に付設したＡＰＩＭＳ（Atmospheric Pressure I
onization Mass Spectrometer、大気圧イオン化質量分
析装置）を用い、実施した。また、分析中はキャリアガ
スとしてＡｒ、Ｎ₂等を適宜導入した。

【００２９】一方、減圧下で測定する場合には、電子科
学製のＴＤＳ装置（ＥＭＤ−ＷＡ１０００Ｋ）を分析室
に取り付けた（図３）。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ＱＭＳ
（Quadrupole Mass Analyzer、四重極質量分析器）を用
い、実施した。

【００３０】（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（Ｆ_Z（１００）、Ｃ_Z（１００）
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、Ｔ
ａ、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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】（オゾンガス）本発明に係るオゾンガス
は、Ｏ₃、Ｏ₂及びＮ₂から構成された混合ガスであり、
Ｏ₃濃度が１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ（Ｏ₃：（Ｏ₂＋
Ｎ₂）＝１：１０⁶〜１０³）の範囲にあるものが好適に
用いられる。Ｏ₃、Ｏ₂及びＮ₂以外のガス成分がオゾン
ガスに含まれる不純物であり、例えばＨ₂Ｏ、ＣＯ₂、Ｃ
Ｈ₄が挙げられる。このオゾンガスに含まれる不純物濃
度は、１０００ｐｐｂ以下としたとき、ＴＤＳ測定時の
有機系ガス不純物の検出量が大きく減少し、有機系ガス
不純物の除去効果が顕著になるため好ましい。また、こ
の不純物濃度を１０ｐｐｂ以下としたとき、有機系ガス
不純物の検出量が少ない状態で飽和することから、基体
表面に存在する有機系ガス不純物量がほぼ最小値になっ
たと判断できるため、より好ましい。

【００３４】本発明におけるオゾンガスは、気密室近傍
に配置した市販のＯ₃生成器（住友精密工業製、ＳＧ−
０１Ａ１）を一部改良したものに、不純物濃度を１ｐｐ
ｂ以下のＯ₂及びＮ₂を供給して製造した。得られたオゾ
ンガスの不純物濃度は１ｐｐｂ以下であり、耐オゾンガ
ス仕様の配管を介して気密室に導入した。また、Ｏ₃生
成器と気密室を結ぶ配管部に、既知の不純物を１０ｐｐ
ｍ添加したＮ₂ガス供給系とマスフローコントローラを
多段に組み合わせたガス希釈系からなる不純物添加系よ
り、適当量の不純物を含有不純物濃度が１ｐｐｂ以下の
オゾンガスに添加して、気密室に導入するオゾンガスに
含まれる不純物濃度を１００ｐｐｍ〜１ｐｐｂの範囲で
変化させた。

【００３５】（加熱された気体）本発明に係る加熱され
た気体としては、気体を介して基体に熱を伝えやすく、
かつ、基体表面から水分子を除去できるガス種が好まし
い。この理由から、希ガス（Ｈｅ、Ａｒ等）、窒素ガ
ス、オゾンガス又は水素ガスから選択される１つのガス
が好適に用いられる。

【００３６】各加熱された気体以外のガス成分が各加熱
された気体に含まれる不純物であり、例えばＨ₂Ｏ、Ｃ
Ｏ₂、ＣＨ₄が挙げられる。加熱された気体が窒素ガスの
場合、窒素ガスに含まれる不純物濃度は、含有不純物濃
度が１ｐｐｂ以下の窒素ガスの供給系と気密室を結ぶ配
管部に、既知の不純物を１００ｐｐｍ添加した窒素ガス
の別の供給系とマスフローコントローラを多段に組み合
わせたガス希釈系からなる不純物添加系より、適当量の
不純物を含有不純物濃度が１ｐｐｂ以下の窒素ガスに添
加して、気密室に導入する窒素ガスに含まれる不純物濃
度を１００ｐｐｍ〜１ｐｐｂの範囲で変化させた。この
各加熱された気体に含まれる不純物濃度は、１０００ｐ
ｐｂ以下としたとき、ＴＤＳ測定時のＨ₂Ｏの検出量が
大きく減少し、Ｈ₂Ｏの除去効果が顕著になるため好ま
しい。また、この不純物濃度を１０ｐｐｂ以下としたと
き、Ｈ₂Ｏの検出量が少ない状態で飽和することから、
基体表面に存在するＨ₂Ｏ量がほぼ最小値になったと判
断できるため、より好ましい。

【００３７】気体に熱を加える方法としては、例えば気
密室へのガス導入配管にヒーターを取り付け、配管を介
して間接的に加熱する方法が挙げられる。各加熱された
気体の温度は、５０℃以上としたとき、ＴＤＳ測定時の
Ｈ₂Ｏの検出量が大きく減少し、Ｈ₂Ｏの除去効果が顕著
になるため好ましい。また、また、この温度を８０℃以
上としたとき、Ｈ₂Ｏの検出量が少ない状態で飽和する
ことから、基体表面に存在するＨ₂Ｏ量がほぼ最小値に
なったと判断できるため、より好ましい。

【００３８】（少なくとも排気手段を備えた気密室及び
処理室を有する基体の処理装置）本発明に係る基体の処
理装置は、上述した気密室にゲートバルブを介して処理
室が設けてある。処理室は少なくとも排気手段を備えて
いる。その排気手段は、気密室内の動作圧力により気密
室と同様に適宜選択される。場合によっては、気密室内
の動作圧力に依存せず、独立して適宜選択した排気手段
を設けても構わない。したがって、処理室の内圧には特
に制限は無い。

【００３９】処理室内では、気密室において所定の処理
を終えた基体上に薄膜が形成されるが、薄膜形成方法は
何れであっても構わない。例えば、大気圧下の場合は塗
布法、めっき法等、減圧下の場合は蒸着法、スパッタ
法、ＣＶＤ法等が挙げられる。

【００４０】形成される薄膜の材料に制限は無いが、薄
膜の諸特性や密着性などを制御する目的から、薄膜が形
成される際に基体を適宜加熱又は冷却する場合がある。
また、薄膜が形成される空間内に電場又は／及び磁場を
導入しても構わない。

【００４１】（基体の評価方法）以下では、図２及び図
３を用いて本発明に係る基体の評価方法を説明する。

【００４２】（１）ＴＤＳ分析室内の圧力が大気圧近傍
の場合基体Ｉ及びＩＩを気密室の回転可能な基体ホルダー
にセットした。常にＡｒ以外の不純物ガス濃度が１ｐｐｂ以下の高
純度Ａｒでパージされて清浄な雰囲気にあるＴＤＳ装置
に、基体Ｉを移動させた。Ａｒを２ｌ／ｍｉｎ供給しながら、基体Ｉを室温か
ら５００℃まで加熱し、その過程で脱離したガスが含ま
れるキャリアＡｒガスをＡＰＩＭＳで分析した。基体Ｉを気密室に移動後、基体Ｉ及びＩＩにオゾン
ガス又は／及び加熱された気体による処理を施した。上記及びと同様に、基体ＩＩをＴＤＳ装置に移
動させ、ＡＰＩＭＳで分析した。

【００４３】（２）ＴＤＳ分析室内の圧力が減圧下の場
合 ’基体Ｉ及びＩＩを気密室の回転可能な基体ホルダー
にセットした。 ’気密室を１×１０^-6Ｔｏｒｒに減圧後、予め２×１
０^-9Ｔｏｒｒに減圧してあるＴＤＳ装置に、基体Ｉを移
動させた。 ’基体Ｉを室温から５００℃まで加熱し、その過程で
脱離したガスをＱＭＳで分析した。 ’基体Ｉを気密室に移動後、基体Ｉ及びＩＩにオゾン
ガス又は／及び加熱された気体による処理を施した。 ’上記’及び’と同様に、基体ＩＩをＴＤＳ装置
に移動させ、ＡＰＩＭＳで分析した。

【００４４】（薄膜の評価方法）本発明に係るＡｌ薄膜
の評価項目としては、比抵抗、ヒロック、温純水酸化及
び結晶性が挙げられる。これらの各評価方法を以下に記
載する。

【００４５】［比抵抗］比抵抗（Ω・ｃｍ）は、シート
抵抗（Ω／□）と膜厚（ｎｍ）の積から算出した。シー
ト抵抗は、成膜直後の薄膜（基体上）に対して、ナプソ
ン製のＨＡ−６１００／ＲＧ−１０００Ｅを用いて測定
した。その後、薄膜をパターニング処理して、シート抵
抗測定箇所の膜厚をＵＬＶＡＣ製のＤＥＫＴＡＫ−３０
３０で測定した。

【００４６】［ヒロック］ヒロックは、以下の手順によ
り測定した。成膜直後の薄膜（基体上）を光学顕微鏡で観察し、
写真を撮った。上記の薄膜（基体ごと）をＮ₂雰囲気下、４００
℃で２時間アニール処理した。上記の処理を終えた薄膜（基体上）を光学顕微鏡
で観察し、写真を撮った。上記との写真（倍率：８２５）に写っているヒ
ロックの数を各々計測し、その差分を求め、単位面積当
たりのヒロック増加の有無を調べた。ヒロックサイズが
数百ｎｍ程度以上のものを計測した。

【００４７】［温純水酸化］温純水酸化は、以下の手順
により測定した。上記比抵抗で膜厚測定後の薄膜（基体上）を、８０
℃の温超純水に２０分間浸漬した。上記の処理を終えた薄膜（基体上）の膜厚を測定
した。浸漬後の膜厚が浸漬前より増加した場合、Ａｌが
酸化されてＡｌＯ_Xに変化し体積が増えたと判断した。
この酸化状態の有無は、ＸＰＳ（Xray Photoelectron S
pectroscopy、Ｘ線光電子分光法）を用いて別途確認し
た。

【００４８】［結晶性］結晶性は、成膜直後の薄膜が付
着した基体を３ｃｍ角にカッティング後、理研製のＸ線
回折測定装置で回折強度を測定した。

【００４９】

【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。

【００５０】（実施例１）本例では、図２に示した気密
室内に基体を配設し、大気圧近傍においてオゾンガスに
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を離脱させ、
その離脱ガスをＡＰＩＭＳを用いて定量的に評価した。
基体としては、Ｓｉウェハ（Ｆ_Z（１００））又はガラ
ス（＃７０５９）を用いた。

【００５１】以下では、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、２枚の基
体を洗浄した。基体が入ったカセット（材質：テフゼル）を超純水
（比抵抗：１８ＭΩ）浸漬させ、超純水中にメガソニッ
ク（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（８５０ｒ
ｐｍ、２分間）した。（２）上記（１）の処理を終えた２枚の基体が入ったカ
セットを気密室内へ挿入した後、１枚の基体は未処理の
ままＴＤＳ分析室へ移し、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ＡＰＩＭＳで測定した。（３）他の１枚の基体は、気密室内に次の条件でオゾン
ガスを導入することでオゾンガスに曝した。・供給ガス：Ｏ₃１００ｐｐｍ／Ｏ₂：Ｎ₂＝１：４・オゾンガスの不純物濃度：１ｐｐｂ以下・気密室の内圧：７６０Ｔｏｒｒ・供給時間：１０ｍｉｎ（４）上記（３）の処理を終えた基体をＴＤＳ分析室へ
移し、上記（２）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。

【００５２】図１は、オゾンガスに曝す前後の基体表面
から離脱した有機系不純物量（質量数２８）の測定結果
である。図１から、オゾンガスに曝した基体の表面で
は、基体の材質に依存せず、有機系不純物が除去されて
いることが分かった。

【００５３】（実施例２）本例では、図３に示した気密
室内に基体を配設し、減圧下にある気密室において基体
をオゾンガスに曝した点が実施例１と異なる。ＴＤＳ分
析室も気密室と同レベルの減圧下とし、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。
他の点は、実施例１と同様とした。

【００５４】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）と同様に２枚の基体を洗浄
した。（２）上記（１）の処理を終えた２枚の基体が入ったカ
セットを気密室内へ挿入した後、気密室内を１×１０^-6
Ｔｏｒｒまで減圧した。（３）１枚の基体は未処理のまま、前もって２×１０^-9
Ｔｏｒｒまで減圧してあるＴＤＳ分析室へ移し、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Ｑ
ＭＳで測定した。（４）他の１枚の基体は、気密室内に次の条件でオゾン
ガスを導入することでオゾンガスに曝した。・供給ガス：Ｏ₃１００ｐｐｍ／Ｏ₂：Ｎ₂＝１：４・オゾンガスの不純物濃度：１ｐｐｂ以下・気密室の内圧：７００Ｔｏｒｒ・供給時間：１０ｍｉｎ（５）上記（４）の処理を終えた基体を前もって２×１
０^-9Ｔｏｒｒまで減圧してあるＴＤＳ分析室へ移し、上
記（２）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。

【００５５】図４は、オゾンガスに曝す前後の基体表面
から離脱した有機系不純物量（質量数２８）の測定結果
である。図４から、減圧下においてもオゾンガスに曝し
た基体の表面では、基体の材質に依存せず、有機系不純
物が除去されていることが分かった。

【００５６】（実施例３）本例では、図２に示した気密
室内に基体を配設し、大気圧近傍において加熱された気
体に曝される前後の基体上に存在する水分子の残存量
を、気密室にゲートバルブを介して設けたＴＤＳ分析室
において調べた。加熱された気体としては、５０℃の窒
素ガスを用いた。

【００５７】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水分子を離脱させ、その離脱ガ
スをＡＰＩＭＳを用いて定量的に評価した。基体として
は、Ｓｉウェハ（Ｆ_Z（１００））又はガラス（＃７０
５９）を用いた。他の点は、実施例１と同様とした。

【００５８】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）と同様に２枚の基体を洗浄
した。（２）上記（１）の処理を終えた２枚の基体が入ったカ
セットを気密室内へ挿入した後、１枚の基体は未処理の
ままＴＤＳ分析室へ移し、基体表面に付着した水分子を
離脱させ、その離脱量をＡＰＩＭＳで測定した。（３）他の１枚の基体は、気密室内に次の条件で窒素ガ
スを導入することで窒素ガスに曝した。・供給ガス：Ｎ₂（温度５０℃、流量５０ＳＬＭ）・窒素ガスの不純物濃度：１ｐｐｂ以下・気密室の内圧：７６０Ｔｏｒｒ・供給時間：１０ｍｉｎ（４）上記（３）の処理を終えた基体をＴＤＳ分析室へ
移し、上記（２）と同様に基体表面に付着した水分子を
離脱させ、その離脱量を測定した。

【００５９】図５は、加熱された窒素ガスに曝す前後の
基体表面から離脱した水分子量（質量数１８）の測定結
果である。図５から、加熱された窒素ガスに曝した基体
の表面では、基体の材質に依存せず、水分子が除去され
ていることが分かった。

【００６０】（実施例４）本例では、図３に示した気密
室内に基体を配設し、減圧下にある気密室において基体
を加熱された窒素ガスに曝した点が実施例３と異なる。
ＴＤＳ分析室も気密室と同レベルの減圧下とし、基板に
熱を加えることで、基体表面に付着した水分子を離脱さ
せ、その離脱ガスをＱＭＳを用いて定量的に評価した。
他の点は、実施例３と同様とした。

【００６１】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）と同様に２枚の基体を洗浄
した。（２）上記（１）の処理を終えた２枚の基体が入ったカ
セットを気密室内へ挿入した後、気密室内を１×１０^-4
Ｔｏｒｒまで減圧した。（３）１枚の基体は未処理のまま、前もって２×１０^-9
Ｔｏｒｒまで減圧してあるＴＤＳ分析室へ移し、基体表
面に付着した水分子を離脱させ、その離脱量をＱＭＳで
測定した。（４）他の１枚の基体は、気密室内に次の条件で窒素ガ
スを導入することで窒素ガスに曝した。・供給ガス：Ｎ₂（温度５０℃、流量５０ＳＬＭ）・窒素ガスの不純物濃度：１ｐｐｂ以下・気密室の内圧：７００Ｔｏｒｒ・供給時間：１０ｍｉｎ（５）上記（４）の処理を終えた基体を前もって２×１
０^-9Ｔｏｒｒまで減圧してあるＴＤＳ分析室へ移し、上
記（２）と同様に基体表面に付着した水分子を離脱さ
せ、その離脱量を測定した。

【００６２】図６は、加熱された窒素ガスに曝す前後の
基体表面から離脱した水分子量（質量数１８）の測定結
果である。図６から、減圧下においても加熱された窒素
ガスに曝した基体の表面では、基体の材質に依存せず、
水分子が除去されていることが分かった。

【００６３】実施例３及び４では、加熱された気体とし
て窒素ガスを用いたが、窒素ガスの代わりに希ガス（例
えばＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ等）、オゾンガス又は水素ガスを
用いても同様の作用があることが別途確認された。特
に、加熱された気体としてオゾンガスを採用した場合
は、実施例１又は２と実施例３又は４の効果を同時に実
現できる。すなわち、基体の表面上に存在する有機系不
純物と水分子を同時に除去できるため、処理工程の短縮
化を図ることができ、低コスト化の可能な基体の処理方
法が得られた。

【００６４】（実施例５）本例では、オゾンガスに含ま
れる不純物濃度を１ｐｐｍ〜１ｐｐｂの範囲で変えた点
が実施例１と異なる。基体としては、ガラス（＃７０５
９）を用いた。他の点は、実施例１と同様とした。

【００６５】図７は、オゾンガスに含まれる不純物濃度
と、処理後の基体表面に残存する有機系不純物の量を測
定した結果である。図７から、１ｐｐｍ以下としたと
き、ＴＤＳ測定時に基体表面から離脱する有機系不純物
の量が急激に減少することから、基体表面に残存する有
機系不純物の量が減少することが分かった。また、１０
ｐｐｂ以下としたとき、基体表面から離脱する有機系不
純物の量の減少する傾きが大幅に緩和することから、基
体表面に残存する有機系不純物の量がほぼ最小値に近づ
いたと判断した。

【００６６】（実施例６）本例では、加熱された窒素ガ
スに含まれる不純物濃度を１ｐｐｍ〜１ｐｐｂの範囲で
変えた点が実施例３と異なる。基体としては、ガラス
（＃７０５９）を用いた。他の点は、実施例３と同様と
した。

【００６７】図８は、加熱された窒素ガスに含まれる不
純物濃度と、処理後の基体表面に残存する水分子の量を
測定した結果である。図８から、１ｐｐｍ以下としたと
き、ＴＤＳ測定時に基体表面から離脱する水分子の量が
急激に減少することから、基体表面に残存する有水分子
の量が減少することが分かった。また、１０ｐｐｂ以下
としたとき、基体表面から離脱する水分子の量の減少す
る傾きが大幅に緩和することから、基体表面に残存する
水分子の量がほぼ最小値に近づいたと判断した。

【００６８】（実施例７）本例では、窒素ガスの加熱温
度を室温（約２０℃）〜４００℃の範囲で変えた点が実
施例３と異なる。基体としては、ガラス（＃７０５９）
を用いた。他の点は、実施例３と同様とした。

【００６９】図９は、窒素ガスの温度と、処理後の基体
表面に残存する水分子の量を測定した結果である。図９
から、５０℃以上としたとき、基体表面から離脱する水
分子の量が急激に減少することから、基体表面に残存す
る水分子の量が減少することが分かった。また、８０℃
以上としたとき、基体表面から離脱する水分子の量の減
少する傾きが大幅に緩和することから、基体表面に残存
する水分子の量がほぼ最小値に近づいたと判断した。

【００７０】（実施例８）本例では、図１０に示した気
密室において加熱された気体に表面を曝された基体上
に、処理室で薄膜を形成し、作製した薄膜の諸特性を調
べた。

【００７１】加熱された気体としては窒素ガスを、基体
としてはガラス（＃７０５９）を、薄膜としてはアルミ
を用いた。評価した膜特性は、比抵抗、ヒロック、温純
水酸化および結晶性である。

【００７２】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
を気密室へ挿入した。（３）気密室内を１×１０^-4Ｔｏｒｒまで真空排気し
た。（４）成膜前処理として、加熱された窒素ガス（温度１
５０℃、流量５０ＳＬＭ）導入し、排気コンダクタンス
を調節することにより、気密室内の圧力を５Ｔｏｒｒと
し、１分間パージ処理した。（５）気密室への窒素ガス供給を停止した後、気密室内
を１×１０^-2Ｔｏｒｒまで真空排気した。（６）上記（４）〜（５）の工程を４回繰り返した。（７）気密室内を５×１０^-7Ｔｏｒｒまで真空排気し
た。（８）別途５×１０^-7Ｔｏｒｒまで真空排気してある処
理室へ、気密室から基体を移動した。（９）処理室において、電力密度１．５Ｗ／ｃｍ²の周
波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力（又は、電力密度４
Ｗ／ｃｍ²の直流電力）をカソードに供給し、プラズマ
を発生させ、加熱された基体（１５０℃）上に厚さ２０
０ｎｍのアルミ膜を形成した。

【００７３】上記（１）〜（９）の工程により作製した
試料は、試実８と呼称した。

【００７４】（比較例１）本例では、実施例８における
基体の前処理、すなわち実施例８の工程（３）〜（６）
を削除した。他の点は、実施例８と同様とした。

【００７５】本例で作製した試料は、試比１と呼称し
た。

【００７６】表１は、上述した実施例６と比較例１で作
製した各試料に対して行った、比抵抗、ヒロック、温純
水酸化、及び結晶性に関する評価結果である。

【００７７】

【表１】

【００７８】表１から、試比１に比べて試実６の方が安
定した薄膜であることが分かった。したがって、表示装
置分野及び半導体分野などにおいて、各種薄膜を作製す
る場合、本発明に係る基体の処理方法を用いることで膜
構造の安定性を高められると判断した。

【００７９】また一般的に、結晶性が改善されたことか
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。

【００８０】本例では、構造の簡単な単層膜を用いて本
発明に係る基体の処理方法を検討したが、多層構造や複
雑な構造を有する各種の半導体デバイスやＴＦＴ−ＬＣ
Ｄなどを作製する工程においても有効であることは言う
までもない。

【００８１】

【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、処理工程を増や
すことなく効率的に水分子を除去でき、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、
かつ、基体の材質依存性が少ない基体の処理方法及び処
理装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る大気圧近傍においてオ
ゾンガスに曝す前後の基体表面から離脱した有機系不純
物の量の測定結果を示すグラフである。

【図２】本発明の実施例１に係る気密室及びＴＤＳ分析
室からなる基体の処理装置の模式的断面図である。

【図３】本発明の実施例２に係る気密室及びＴＤＳ分析
室からなる基体の処理装置の模式的断面図である。

【図４】本発明の実施例２に係る減圧下においてオゾン
ガスに曝す前後の基体表面から離脱した有機系不純物の
量の測定結果を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例３に係る大気圧近傍において加
熱された窒素ガスに曝す前後の基体表面から離脱した水
分子の量の測定結果を示すグラフである。

【図６】本発明の実施例４に係る減圧下において加熱さ
れた窒素ガスに曝す前後の基体表面から離脱した水分子
の量の測定結果を示すグラフである。

【図７】本発明の実施例５に係るオゾンガスに含まれる
不純物濃度と、処理後の基体表面に残存する有機系不純
物の量の測定結果を示すグラフである。

【図８】本発明の実施例６に係る加熱された窒素ガスに
含まれる不純物濃度と、処理後の基体表面に残存する水
分子の量の測定結果を示すグラフである。

【図９】本発明の実施例７に係る窒素ガスの温度と、処
理後の基体表面に残存する水分子の量の測定結果を示す
グラフである。

【図１０】本発明の実施例８に係る気密室及び処理室か
らなる基体の処理装置の模式的断面図である。

【符号の説明】

２００、３００、９００気密室、２０１、３０１、９０１ＴＤＳ装置、２０２ＡＰＩＭＳ、２０３、３０３、９０３Ｏ₃生成器、２０４、３０４、９０４温ガス発生機構、２０５、３０５、９０５ガス希釈器、２０６、３０６、９０６標準ガスボンベ、２０７、３０７、９０７基体Ｉ、２０８、３０８、９０８基体ＩＩ、２０９、３０９、９０９基体ホルダー（カセット）、２１０、３１０、３２０、９１０、９３１ターボ分子
ポンプ、２１１、３１１、９１１ゲートバルブ、２１２、３１２ＴＤＳ測定時の基体、２１３、３１３ＴＤＳ装置の基体ホルダー、２１４赤外線ランプ、２１５高純度Ａｒ導入ライン、２１６ＴＤＳ装置とＡＰＩＭＳ間のＡｒライン、２１７、２１８、３１７、３１８、９１７、９１８高
純度Ｎ₂ライン、２１９、３１９、９１９高純度Ｏ₂ライン、３０２ＱＭＳ、３１４赤外線導入装置、９１２処理室内の基体、９３０処理室、９３２Ａｒライン、９３３Ａｌターゲット、９３４基板ホルダー兼カソード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者窪田傑宮城県仙台市泉区明通三丁目31番地株式会社フロンテック内 (72)発明者笠間泰彦宮城県仙台市泉区明通三丁目31番地株式会社フロンテック内 (72)発明者大見忠弘宮城県仙台市青葉区米ヶ袋２の１の17の 301

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも排気手段を備えた気密室に配
設された基体が、オゾンガスに曝されることを特徴とす
る基体の処理方法。
【請求項２】少なくとも排気手段を備えた気密室に配
設された基体が、加熱された気体に曝されることを特徴
とする基体の処理方法。
【請求項３】少なくとも排気手段を備えた気密室に配
設された基体が、オゾンガス及び加熱された気体に曝さ
れることを特徴とする基体の処理方法。
【請求項４】前記オゾンガスに含まれる不純物濃度
が、１０ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項１又
は３に記載の基体の処理方法。
【請求項５】前記加熱された気体に含まれる不純物濃
度が、１０ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項２
又は３に記載の基体の処理方法。
【請求項６】前記加熱された気体の温度が、８０℃以
上であることを特徴とする請求項２、３又は５のいずれ
か１項に記載の基体の処理方法。
【請求項７】前記加熱された気体が、希ガス、窒素ガ
ス、オゾンガス又は水素ガスから選択される１つのガス
であることを特徴とする請求項２、３、５又は６のいず
れか１項に記載の基体の処理方法。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
基体の処理方法を用いたことを特徴とする基体の処理装
置。
【請求項９】少なくとも排気手段を備えた気密室及び
処理室を有する基体の処理装置において、前記気密室で
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基体の処理方法
を行った基体上に、前記処理室で薄膜を形成することを
特徴とする基体の処理装置。