オゾン･ケミストリー4

ハイテク･医療･環境等の未来へ

従来、シリコンウエハーの洗浄方法としては硫酸と過酸化水素水で
ウエハー上の有機物を除去し、さらに水酸化アンモニウムと過酸化
水素水でパーティクルと呼ばれる微細片を除去。次いで塩酸と過酸
化水素水で金属を除去するという｢順次洗浄方式｣が採られてきた。

超大規模集積回路(VLSI)と呼ばれるマイクロチップの上では 0.5マ
イクロメートル(10万分の1mm)の幅で回路が組み込まれている。こ
の回路の上に埃が載ってもそのマイクロチップは使い物にならなく
なってしまう。そこで徹底した洗浄方法が必要とされたのだ。

しかしこの方式では、洗浄後の廃液処理に莫大な費用がかかる。し
かも、それでもまだ満足のいく正常なウエハー表面が得られず、生
産歩留まりとのバランスからいって、あまりにランニングコストが
かかりすぎるといわれてきた。

ところが、これに変わる方式として注目されているのがオゾンによ
る洗浄法である。オゾンを気体のままで利用する｢ドライプロセス｣
とオゾン水として利用する｢ウエットプロセス｣の２つがある。

ドライプロセスでは、紫外線とオゾンを同時にシリコンウエハー表
面に照射しオゾンの活性酸素濃度を高めて有機汚染物質などを気化
させて取り除く。またウエットプロセスでは、純水にオゾンを微量
添加した超純水に希フッ酸を加えた洗浄液を用いる。

この方法によると､純水に比べて明らかに高い洗浄効果をもたらす｡
ことに銅などの汚染物もオゾンと反応して酸化銅として表面に析出
させ洗い流すことができるのだ。

オゾンによる洗浄は、VLSI製造の高い歩留まりを実現する鍵ではあ
るが、もう一方で順次洗浄方式に比べ、洗浄後の後処理がいらない
ばかりか、環境負荷の低減にもきわめて役立つものとなる。なぜな
ら薬品による洗浄と異なり、プロセスで利用したオゾンを我々が呼
吸できる酸素に戻してやるだけでいいからだ。

また、VLSIの製造プロセスでは、シリコン酸化膜の形成が必須であ
る。それは、VLSIの集積度を上げるためになくてはならない基本技
術である。そのシリコン酸化膜の生成において、オゾン活用の新し
い舞台がある。加熱したシリコン基盤に酸素とオゾンの混合ガスを
用いて素早い酸化反応を促進する方法が研究されているのだ。

この研究によって、均一で良質な薄膜を作る技術が確立されつつあ
るといわれる。現在、この技術はまだ実際の生成プロセスに応用さ
れてはいないが、いずれこの技術なくして次世代のVLSIは実現し得
ないだろうといわれている。オゾンの新しい活用の姿だ。

ミレニアム・オリンピックの話題から、めぐりめぐって、オゾンの
未来活用にまで話は振れていった。しかしここで述べたオゾンの姿
は、多岐にわたるオゾン活用のほんの一端である。

オゾンは、新しいパルプ漂白技術としても注目されている。さらに
は、医療分野への応用もさまざまに検討され、その活躍の舞台を広
げ始めようとしている。そしてオゾンの活用はさらに、自然の湖を
浄化する技術への応用も含めて、環境問題に対する新たなパワーに
なるだろうと期待されているのだ。

そうした技術研究の道は、すぐ明日に確立されるというものでは必
ずしもないが、そのような側面もあるという点だけは、記しておき
たい。そうしたオゾンに秘められた未来の力を、私たちはさらに見
つめ続けていきたいと思う。

オゾンの未来活用に関する情報は、以下に掲げた｢オゾンの不思議｣
に詳しい。大変にわかりやすくまとめられた好著である。

[データ]
｢オゾンの不思議｣(伊藤泰郎著・講談社ブルーバックスB1270)
サイト／オゾン層破壊の見張り役･ILASとRIS