專利名稱：被處理體的處理方法及處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片等被處理體的處理方法及處理裝置。具體地說(shuō)，涉及將附著在被處理體上的有機(jī)物除去的方法及裝置，以及，在有機(jī)物被除去的被處理體上進(jìn)而形成薄膜的方法及裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造工藝中，例如通過(guò)CVD(Chemical VaporDeposition)等處理，在被處理體例如晶片(以下稱作“晶片”)上形成多晶硅膜、氧化硅膜等薄膜的做法得到廣泛采用。
為了防止污染物質(zhì)附著到晶片上，上述形成薄膜的工序，一般是在凈化間內(nèi)進(jìn)行的。但是，即使是凈化間，要將污染物質(zhì)完全去除是困難的，因而會(huì)存在例如磷酸三丁酯(Tri Butyl PhosphateTPB)、硅氧烷、鄰苯二甲酸二辛酯(dioctyl phyhalateDOP)等微量有機(jī)物(污染物質(zhì))，這類有機(jī)物有時(shí)會(huì)附著到晶片上。若在附著有這類有機(jī)物的狀態(tài)下在晶片上形成薄膜，則會(huì)發(fā)生半導(dǎo)體器件的特性變差、材料利用率降低等問(wèn)題。為此，在晶片上形成薄膜之前，要進(jìn)行將附著在晶片上的有機(jī)物除去的晶片清潔處理。
晶片的清潔，例如使用圖9所示的處理裝置進(jìn)行。首先，將晶片53放置在處理裝置51內(nèi)的放置臺(tái)52上。其次，利用設(shè)在放置臺(tái)52內(nèi)的加熱器54，將處理裝置51內(nèi)即晶片53加熱到既定溫度例如600℃。接著，通過(guò)導(dǎo)入口55向處理裝置51內(nèi)供給處理氣體例如二氧化碳。所供給的二氧化碳，在晶片53附近熱分解而產(chǎn)生氧原子自由基(O*)，將附著在晶片53表面的有機(jī)物分解。之后，將該分解的有機(jī)物經(jīng)排氣口56排放到處理裝置51之外。經(jīng)以上處理，可使晶片53變得清潔。
但是，隨著半導(dǎo)體器件的高度集成化，器件圖案越來(lái)越微細(xì)，附著在晶片53上的有機(jī)物量的允許范圍越來(lái)越窄，人們希望能夠進(jìn)一步提高除去有機(jī)物的效率。
此外，按照上述清潔方法，為了生成氧原子自由基，必須將處理裝置51內(nèi)(晶片53)加熱到例如600℃那樣的高溫。這一點(diǎn)從防止晶片熱氧化來(lái)說(shuō)是所不希望的。
再有，按照上述清潔方法，是對(duì)晶片53一片一片進(jìn)行清潔的，因此若要清潔許多晶片53，進(jìn)行清潔所耗費(fèi)的時(shí)間將很長(zhǎng)。
加之，按照上述清潔方法，為了在清潔后的晶片53上形成薄膜而將晶片53向薄膜形成裝置進(jìn)行輸送期間，有可能使晶片53上附著新的有機(jī)物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述問(wèn)題而提出的，其目的是，提供一種可使除去附著在被處理體上的有機(jī)物的效率得到提高的被處理體的處理方法及處理裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種能夠在較低溫度下高效率除去附著在被處理體上的有機(jī)物的處理方法及處理裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種能夠以較短時(shí)間除去附著在多片被處理體上的有機(jī)物的處理方法及處理裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種在有機(jī)物被除去的被處理體上進(jìn)而形成薄膜的處理方法及處理裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種能夠通過(guò)同一個(gè)裝置進(jìn)行有機(jī)物的去除和薄膜的形成的處理方法及處理裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的第1觀點(diǎn)所涉及的被處理體的處理方法，其特征是，具有，將附著有有機(jī)物的被處理體放入(容放于)反應(yīng)室內(nèi)的工序、以及、將所說(shuō)反應(yīng)室加熱到既定溫度并供給處理氣體從而將所說(shuō)有機(jī)物從所說(shuō)被處理體上除去的工序；所說(shuō)處理氣體含有氧化性氣體和還原性氣體，將所說(shuō)反應(yīng)室的溫度加熱到可使所說(shuō)氧化性氣體和所說(shuō)還原性氣體活化的溫度。
按照這種方法，向容放附著有有機(jī)物的被處理體的反應(yīng)室供給含有氧化性氣體和還原性氣體的處理氣體。并且，在反應(yīng)室內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成活性氧(O*)和活性羥基(OH*)。以該活性氧和活性羥基使附著在被處理體上的有機(jī)物氧化、分解，從被處理體上將有機(jī)物除去。
所說(shuō)氧化性氣體中，例如含有從O2、N2O、NO氣體組中所選擇的至少一種氣體。而所說(shuō)還原性氣體中，例如含有從H2、NH3、CH4氣體組中所選擇的至少一種氣體。
最好是，將所說(shuō)反應(yīng)室的溫度至少加熱到350℃。即使反應(yīng)室的溫度降低到該低于現(xiàn)有技術(shù)的溫度，仍能夠?qū)⒏街诒惶幚眢w上的有機(jī)物除去。
最好是，將所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的壓力設(shè)定為133Pa～399Pa。通過(guò)將反應(yīng)室內(nèi)設(shè)定成該較低的壓力，可向被處理體均勻地供給處理氣體。
所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)，也可以放入(容放)多個(gè)附著有所說(shuō)有機(jī)物的被處理體。這樣，進(jìn)行一次處理便可將多個(gè)被處理體上所附著的有機(jī)物除去，可以縮短除去有機(jī)物所需要的時(shí)間。
作為本發(fā)明的第2觀點(diǎn)所涉及的被處理體的處理裝置，其特征是，具有具有可設(shè)定成既定溫度的加熱部的、容放被處理體的反應(yīng)室；向所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)供給含有氧化性氣體和還原性氣體的處理氣體的處理氣體供給機(jī)構(gòu)；排放所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的氣體的排氣機(jī)構(gòu)；通過(guò)所說(shuō)加熱部將所說(shuō)反應(yīng)室加熱到可使所說(shuō)氧化性氣體和所說(shuō)還原性氣體活化的溫度的控制機(jī)構(gòu)。
按照這種裝置，通過(guò)處理氣體供給機(jī)構(gòu)，向容放附著有有機(jī)物的被處理體的反應(yīng)室供給含有氧化性氣體和還原性氣體的處理氣體。此外，通過(guò)受控制機(jī)構(gòu)控制的加熱部，將反應(yīng)室加熱到可使氧化性氣體和還原性氣體活化的溫度。并且，在反應(yīng)室內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成活性氧和活性羥基。以該活性氧和活性羥基使附著在被處理體上的有機(jī)物氧化、分解，從被處理體上將有機(jī)物除去。
所說(shuō)氧化性氣體中，例如含有從O2、N2O、NO氣體組中所選擇的至少一種氣體。而所說(shuō)還原性氣體中，例如含有從H2、NH3、CH4氣體組中所選擇的至少一種氣體。
最好是，所說(shuō)控制機(jī)構(gòu)令所說(shuō)加熱部將所說(shuō)反應(yīng)室的溫度至少加熱到350℃。即使反應(yīng)室的溫度降低到該低于現(xiàn)有技術(shù)的溫度，仍能夠?qū)⒏街诒惶幚眢w上的有機(jī)物除去。
最好是，所說(shuō)控制機(jī)構(gòu)令所說(shuō)排氣機(jī)構(gòu)排放所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的氣體，使得所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的壓力維持133Pa～399Pa。通過(guò)將反應(yīng)室內(nèi)設(shè)定成該較低的壓力，可向被處理體均勻地供給處理氣體。
最好是，所說(shuō)反應(yīng)室具有可容放多個(gè)所說(shuō)被處理體的被處理體容放部，所說(shuō)控制機(jī)構(gòu)向所說(shuō)被處理體容放部供給所說(shuō)處理氣體，將所說(shuō)多個(gè)被處理體上所附著的有機(jī)物除去。這樣，進(jìn)行一次處理便可將多個(gè)被處理體上所附著的有機(jī)物除去，可以縮短除去有機(jī)物所需要的時(shí)間。
作為本發(fā)明的第3觀點(diǎn)所涉及的被處理體的處理方法，其特征是，具有，將附著有有機(jī)物的被處理體放入反應(yīng)室內(nèi)的工序、以及、將所說(shuō)反應(yīng)室加熱到既定溫度并供給處理氣體從而將所說(shuō)有機(jī)物從所說(shuō)被處理體上除去的工序；所說(shuō)處理氣體含有臭氧，將所說(shuō)反應(yīng)室的溫度加熱到可使所說(shuō)臭氧活化的溫度。
按照這種方法，向容放附著有有機(jī)物的被處理體的反應(yīng)室供給含有臭氧的處理氣體。并且，臭氧在反應(yīng)室內(nèi)被活化而生成氧原子自由基。以該氧原子自由基使附著在被處理體上的有機(jī)物氧化、分解，從被處理體上將有機(jī)物除去。因此，能夠使除去附著在被處理體上的有機(jī)物的效率得到提高。
所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)，也可以放入多個(gè)附著有所說(shuō)有機(jī)物的被處理體。這樣，進(jìn)行一次處理便可將多個(gè)被處理體上所附著的有機(jī)物除去，可以縮短除去有機(jī)物所需要的時(shí)間。
最好是，將所說(shuō)反應(yīng)室的溫度加熱到例如300℃～500℃。即使反應(yīng)室的溫度降低到該低于現(xiàn)有技術(shù)的溫度，仍能夠?qū)⒏街诒惶幚眢w上的有機(jī)物除去。
最好是，將所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的壓力設(shè)定為13.3Pa～26600Pa。通過(guò)將反應(yīng)室內(nèi)設(shè)定成該較低的壓力，可向被處理體均勻地供給處理氣體。
所說(shuō)有機(jī)物，例如是磷酸三丁酯、硅氧烷、鄰苯二甲酸二辛酯中的至少一種。
最好是，以使得處理氣體從所說(shuō)反應(yīng)室的對(duì)所說(shuō)被處理體進(jìn)行處理的處理區(qū)域之一側(cè)的非處理區(qū)域到達(dá)所說(shuō)處理區(qū)域之另一側(cè)的方式供給處理氣體，并且從所說(shuō)處理區(qū)域之一側(cè)的非處理區(qū)域?qū)⑺f(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的氣體排出，從而將到達(dá)所說(shuō)處理區(qū)域之另一側(cè)的處理氣體供給所說(shuō)處理區(qū)域。這樣，通過(guò)排放反應(yīng)室內(nèi)的氣體，可將到達(dá)處理區(qū)域之另一側(cè)的處理氣體均勻地供給處理區(qū)域。并且，通過(guò)處理氣體將有機(jī)物從被處理體上除去并排放到反應(yīng)室外。
作為上述方法，還可以具有，向有機(jī)物被除去的被處理體供給成膜氣體從而在所說(shuō)被處理體上形成薄膜的薄膜形成工序。在這種場(chǎng)合，最好是，放入所說(shuō)被處理體的工序、除去所說(shuō)有機(jī)物的工序、以及所說(shuō)薄膜形成工序，以同一裝置進(jìn)行。這樣，可使得在被處理體上形成薄膜的工作變得簡(jiǎn)單。此外，能夠消除從前述處理工序向所說(shuō)薄膜形成工序轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，有機(jī)物附著到被處理體上的可能性。此外，最好是，放入所說(shuō)被處理體的工序中的將被處理體放入反應(yīng)室內(nèi)時(shí)的裝載溫度、與、除去所說(shuō)有機(jī)物的工序中的所說(shuō)反應(yīng)室的溫度大體相等。這樣，除去有機(jī)物時(shí)不需要對(duì)溫度進(jìn)行操作。
作為本發(fā)明的第4觀點(diǎn)所涉及的被處理體的處理裝置，其特征是，具有具有可設(shè)定成既定溫度的加熱部的、容放附著有有機(jī)物的被處理體的反應(yīng)室；向所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)供給含有臭氧的處理氣體的處理氣體供給機(jī)構(gòu)；排放所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的氣體的排氣機(jī)構(gòu)；通過(guò)所說(shuō)加熱部將所說(shuō)反應(yīng)室加熱到可使所說(shuō)臭氧活化的溫度的控制機(jī)構(gòu)。
按照這種裝置，通過(guò)處理氣體供給機(jī)構(gòu)，向容放附著有有機(jī)物的被處理體的反應(yīng)室供給含有臭氧的處理氣體。并且，通過(guò)受控制機(jī)構(gòu)控制的加熱部，將反應(yīng)室加熱到可使臭氧活化的溫度，進(jìn)入反應(yīng)室內(nèi)的臭氧活化而生成氧原子自由基。以該氧原子自由基使附著在被處理體上的有機(jī)物氧化、分解，從被處理體上將有機(jī)物除去。
最好是，所說(shuō)反應(yīng)室具有可容放多個(gè)所說(shuō)被處理體的被處理體容放部，所說(shuō)控制機(jī)構(gòu)向所說(shuō)被處理體容放部供給所說(shuō)處理氣體，將所說(shuō)多個(gè)被處理體上所附著的有機(jī)物除去。這樣，進(jìn)行一次處理便可將多個(gè)被處理體上所附著的有機(jī)物除去，可以縮短除去有機(jī)物所需要的時(shí)間。
最好是，所說(shuō)反應(yīng)室具有可維持所說(shuō)臭氧的活化狀態(tài)的氣導(dǎo)。作為這種反應(yīng)室，例如有單管結(jié)構(gòu)反應(yīng)室。
最好是，所說(shuō)控制機(jī)構(gòu)令所說(shuō)加熱部將所說(shuō)反應(yīng)室的溫度加熱到例如300℃～500℃。即使反應(yīng)室的溫度降低到這種程度，仍能夠使除去附著在被處理體上的有機(jī)物的效率得到提高。
最好是，所說(shuō)控制機(jī)構(gòu)令所說(shuō)排氣機(jī)構(gòu)排放所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的氣體，使得所說(shuō)反應(yīng)室的壓力維持例如13.3Pa～26600Pa。通過(guò)將反應(yīng)室內(nèi)設(shè)定成該較低的壓力，可向被處理體均勻地供給處理氣體。
最好是，所說(shuō)處理氣體供給機(jī)構(gòu)具有由等離子體發(fā)生器構(gòu)成的臭氧發(fā)生部，并且，所說(shuō)臭氧發(fā)生部上，連接有用來(lái)供給氧氣以及氮?dú)饣蚨趸嫉某粞跎蓺怏w供給管。若連接有供給氧氣以及氮?dú)獾某粞跎蓺怏w供給管，則能夠提高臭氧發(fā)生部的臭氧發(fā)生效率。而若連接有供給氧氣以及二氧化碳的臭氧生成氣體供給管，則臭氧發(fā)生部所生成的處理氣體中將不含有NOx，向反應(yīng)室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給機(jī)構(gòu)不容易腐蝕。
最好是，所說(shuō)反應(yīng)室具有對(duì)被處理體進(jìn)行處理的處理區(qū)域，并且至少在該處理區(qū)域之一側(cè)具有非處理區(qū)域，所說(shuō)處理氣體供給機(jī)構(gòu)及所說(shuō)排氣機(jī)構(gòu)設(shè)置在所說(shuō)處理區(qū)域之一側(cè)的非處理區(qū)域中，所說(shuō)控制機(jī)構(gòu)，控制所說(shuō)處理氣體供給機(jī)構(gòu)以使得處理氣體從該非處理區(qū)域到達(dá)所說(shuō)處理區(qū)域之另一側(cè)的方式供給處理氣體，并且，控制所說(shuō)排氣機(jī)構(gòu)排放所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)的氣體，從而將到達(dá)所說(shuō)處理區(qū)域之另一側(cè)的臭氧供給所說(shuō)處理區(qū)域。這樣，可將由處理氣體供給機(jī)構(gòu)送達(dá)處理區(qū)域之另一側(cè)的處理氣體，通過(guò)排氣機(jī)構(gòu)均勻地供給處理區(qū)域。并且，通過(guò)處理氣體將有機(jī)物從被處理體上除去并排放到反應(yīng)室外。
所說(shuō)處理氣體供給機(jī)構(gòu)，具有向所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給管。并且，最好是，該處理氣體供給管的前端部分，向所說(shuō)另一側(cè)的非處理區(qū)域方向彎曲，以使得能夠從所說(shuō)一側(cè)的非處理區(qū)域經(jīng)由非處理區(qū)域向該另一側(cè)的非處理區(qū)域供給處理氣體。這樣，可提高反應(yīng)室內(nèi)的氣導(dǎo)。
此外，所說(shuō)處理裝置還也以這樣構(gòu)成，即，還具有向反應(yīng)室內(nèi)供給成膜氣體的成膜氣體供給機(jī)構(gòu)，以及，通過(guò)加熱部將所說(shuō)反應(yīng)室內(nèi)加熱到既定溫度、并通過(guò)所說(shuō)成膜氣體供給機(jī)構(gòu)向有機(jī)物被除去的被處理體供給所說(shuō)成膜氣體從而在該被處理體上形成薄膜的成膜控制機(jī)構(gòu)。


圖1是對(duì)根據(jù)本發(fā)明的處理裝置的第1實(shí)施形式加以展示的簡(jiǎn)要圖。
圖2是對(duì)通過(guò)圖1所示處理裝置實(shí)施的清潔步驟進(jìn)行說(shuō)明的時(shí)序圖。
圖3是表1所示各清潔條件下有機(jī)物附著量(接觸角)的條形圖。
圖4是對(duì)根據(jù)本發(fā)明的處理裝置的第2實(shí)施形式加以展示的簡(jiǎn)要圖。
圖5是對(duì)通過(guò)圖4所示處理裝置實(shí)施的清潔步驟進(jìn)行說(shuō)明的時(shí)序圖。
圖6是表2所示各清潔條件下有機(jī)物附著量的條形圖。
圖7是對(duì)根據(jù)本發(fā)明的處理裝置的第3實(shí)施形式加以展示的簡(jiǎn)要圖。
圖8是對(duì)通過(guò)圖7所示處理裝置實(shí)施的清潔步驟及薄膜形成步驟進(jìn)行說(shuō)明的時(shí)序圖。
圖9是現(xiàn)有處理裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施形式進(jìn)行說(shuō)明。
〔第1實(shí)施形式〕首先，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施形式舉例進(jìn)行說(shuō)明，該例中，使用圖1所示批量式立式熱處理裝置，將附著在半導(dǎo)體晶片(以下稱作“晶片”)即被處理體上的有機(jī)物分解、除去(清潔)。
如圖1所示，熱處理裝置1，具有其長(zhǎng)度順沿于垂直方向的大體為圓筒形的反應(yīng)管2。反應(yīng)管2，具有由，其內(nèi)部構(gòu)成成膜區(qū)域的內(nèi)管3、以及、將內(nèi)管3罩起來(lái)并與內(nèi)管3之間有一定間隔而形成的有頂?shù)耐夤?，所構(gòu)成的雙層管結(jié)構(gòu)。內(nèi)管3和外管4，由耐熱材料例如石英形成。
在外管4的下方，設(shè)置有呈筒狀形成的不銹鋼(SUS)制成的歧管5。歧管5，與外管4的下端氣密連接。內(nèi)管3，得到從歧管5的內(nèi)壁突出并與歧管5一體形成的支撐環(huán)6的支持。
在歧管5的下方設(shè)置有蓋體7，通過(guò)舟(ボ一ト)升降器8可使蓋體7上下移動(dòng)。并且，在蓋體7上升后，可將歧管5的下方封閉。
蓋體7上，放置有由石英制成的晶片舟9。在晶片舟9中，在垂直方向上隔開(kāi)既定間隔放置有多片晶片10。
在反應(yīng)管2的周圍，設(shè)有將反應(yīng)管2圍起來(lái)的絕熱體11，在其內(nèi)壁上，設(shè)有由電阻發(fā)熱體構(gòu)成的升溫用加熱器12。并且，通過(guò)使升溫用加熱器12工作，將反應(yīng)管2內(nèi)設(shè)定在既定溫度上。
在歧管5的側(cè)面，插入有多個(gè)氣體導(dǎo)入管。在本實(shí)施形式中，第1氣體導(dǎo)入管13和第2氣體導(dǎo)入管14兩根管從歧管5的側(cè)面插入。
第1氣體導(dǎo)入管13伸入內(nèi)管3內(nèi)。如圖1所示，第1氣體導(dǎo)入管13從支撐環(huán)6的下方(內(nèi)管3的下方)插入歧管5的側(cè)面。并且，通過(guò)第1氣體導(dǎo)入管13將例如氧氣(O2)那樣的氧化性氣體導(dǎo)入內(nèi)管3內(nèi)。
第2氣體導(dǎo)入管14伸入內(nèi)管3內(nèi)。與第1氣體導(dǎo)入管13同樣，從支撐環(huán)6的下方(內(nèi)管3的下方)插入歧管5的側(cè)面。并且，通過(guò)第2氣體導(dǎo)入管14將例如氫氣(H2)那樣的還原性氣體導(dǎo)入內(nèi)管3內(nèi)。
在歧管5的側(cè)面設(shè)有排出口15。排出口15設(shè)在支撐環(huán)6的上方，與反應(yīng)管2內(nèi)的內(nèi)管3與外管4之間所形成的空間相連通。并且，向內(nèi)管3內(nèi)通過(guò)第1氣體導(dǎo)入管13供給氧氣、通過(guò)第2氣體導(dǎo)入管14供給還原性氣體以進(jìn)行清潔，經(jīng)過(guò)清潔而分解的有機(jī)物經(jīng)由內(nèi)管3與外管4之間向排出口15排放。此外，在歧管5側(cè)面的排出口15的下方，插入有作為凈化氣體供給氮?dú)獾膬艋瘹怏w供給管16。
排出口15上，有排氣管17與之氣密連接。排氣管17之中裝有閥18和真空泵19。閥18，用來(lái)調(diào)整排氣管17的開(kāi)度以將反應(yīng)管2內(nèi)的壓力控制在既定壓力上。真空泵19，在通過(guò)排氣管17排放反應(yīng)管2內(nèi)的氣體的同時(shí)調(diào)整反應(yīng)管2內(nèi)的壓力。
控制部20與舟升降器8、升溫用加熱器12、第1氣體導(dǎo)入管13、第2氣體導(dǎo)入管14、凈化氣體供給管16、閥18以及真空泵19相連接。控制部20，由微處理器、過(guò)程控制器等構(gòu)成，對(duì)熱處理裝置1各部的溫度、壓力等進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)向上述各部輸出控制信號(hào)，從而對(duì)熱處理裝置1的各部進(jìn)行控制。
下面，就使用熱處理裝置1、對(duì)附著在晶片10上的有機(jī)物以含有氧氣和氫氣的處理氣體進(jìn)行清除的處理方法，結(jié)合圖2所示的時(shí)序(時(shí)間順序)進(jìn)行說(shuō)明。在以下的說(shuō)明中，構(gòu)成熱處理裝置1的各部的動(dòng)作受控制部20的控制。
首先，在蓋體7落下的狀況下，將容放附著有有機(jī)物的晶片10的晶片舟9放置在蓋體7上。并且，通過(guò)升溫用加熱器12將反應(yīng)管2內(nèi)的溫度設(shè)定在既定的裝載溫度上。
然后，通過(guò)舟升降器8使蓋體7上升，將放置有晶片10的晶片舟9裝載到反應(yīng)管2的內(nèi)管3內(nèi)。于是，在晶片10放入反應(yīng)管2內(nèi)的同時(shí)反應(yīng)管2被密閉。此外，通過(guò)凈化氣體供給管16向反應(yīng)管2內(nèi)供給既定量的氮?dú)猓瑢⒒烊胗诜磻?yīng)管2內(nèi)的有機(jī)物等的污染物質(zhì)排出(裝載工序)。
接著，開(kāi)始對(duì)反應(yīng)管2內(nèi)進(jìn)行減壓。具體地說(shuō)，在通過(guò)凈化氣體供給管16向反應(yīng)管2內(nèi)供給既定量的氮?dú)獾耐瑫r(shí)，對(duì)閥18的開(kāi)度進(jìn)行控制并驅(qū)動(dòng)真空泵19而將反應(yīng)管2內(nèi)的氣體排出。反應(yīng)管2內(nèi)氣體的排放，一直進(jìn)行到反應(yīng)管2內(nèi)的壓力從常壓變?yōu)榧榷▔毫?33Pa～399Pa(1Torr～3Torr)為止。
此外，通過(guò)升溫用加熱器12將反應(yīng)管2內(nèi)加熱到可使氧化性氣體(氧氣)和還原性氣體(氫氣)活化的溫度的350℃以上。這是由于，反應(yīng)管2的溫度若低于350℃，將無(wú)法使氧氣和氫氣活化的緣故。但是，若反應(yīng)管2的溫度過(guò)高，晶片10的表面將被氧化，因此，將反應(yīng)管2的溫度加熱到350℃～600℃為宜，最好是加熱到350℃～400℃。并且，該減壓與加熱操作一直進(jìn)行到反應(yīng)管2內(nèi)穩(wěn)定在既定的壓力和溫度上為止(穩(wěn)定化工序)。
在反應(yīng)管2內(nèi)穩(wěn)定在既定的壓力和溫度上后，停止通過(guò)凈化氣體供給管16供給氮?dú)狻２⑶?，向反?yīng)管2的內(nèi)管3內(nèi)，通過(guò)第1氣體導(dǎo)入管13以既定流量、例如1.8升/min供給氧氣，并通過(guò)第2氣體導(dǎo)入管14以既定流量、例如0.9升/min供給氫氣。
在反應(yīng)管2內(nèi)，一旦送入氧氣和氫氣，氧氣和氫氣便活化，在內(nèi)管3中進(jìn)行以下氫的燃燒反應(yīng)。
如上所述，在氫的燃燒反應(yīng)過(guò)程中，產(chǎn)生O*(活性氧)和OH*(活性羥基)，通過(guò)它們使附著在晶片10上的有機(jī)物分解，從晶片10上將有機(jī)物除去(清潔工序)。被除去的有機(jī)物，經(jīng)排出口15吸入排氣管17中，排放到反應(yīng)管2之外。
在這里，由于反應(yīng)管2內(nèi)維持133Pa～399Pa(1Torr～3Torr)這樣低的壓力，因此，對(duì)于放入晶片舟9內(nèi)的所有晶片10，能夠均勻地供給O*、OH*。
從晶片10上將有機(jī)物除去之后，停止通過(guò)第1氣體導(dǎo)入管13和第2氣體導(dǎo)入管14供給處理氣體(氧氣、氫氣)。并且，在對(duì)閥18的開(kāi)度進(jìn)行控制并驅(qū)動(dòng)真空泵19而將反應(yīng)管2內(nèi)的氣體排出之后，通過(guò)凈化氣體供給管16供給既定量的氮?dú)?，將反?yīng)管2內(nèi)的氣體向排氣管17排放(凈化工序)。為了能夠切實(shí)排放反應(yīng)管2內(nèi)的氣體，最好反復(fù)進(jìn)行多次反應(yīng)管2內(nèi)氣體的排放和氮?dú)獾墓┙o。
最后，通過(guò)凈化氣體供給管16供給既定量的氮?dú)?，使反?yīng)管2內(nèi)恢復(fù)常壓(760Torr)，將對(duì)晶片10進(jìn)行保持的晶片舟9從反應(yīng)管2中卸載(卸載工序)。
在這里，對(duì)附著有有機(jī)物的晶片10的樣本，在不同條件下進(jìn)行了清潔。在晶片10上形成1000埃厚度的氧化膜，對(duì)該氧化膜的表面以稀釋的氟化氫(DHF)清洗1分鐘之后，在凈化間內(nèi)放置既定時(shí)間，制作出附著有有機(jī)物的晶片10的樣本。
對(duì)有機(jī)物的附著量采用接觸角法進(jìn)行測(cè)定。接觸角法，是使純水滴落到晶片10上，對(duì)該純水的液滴的接觸角進(jìn)行測(cè)定的方法。晶片10上附著的有機(jī)物越多，其疏水性越高、接觸角越大。反之，隨著有機(jī)物附著量的減少，親水性提高、接觸角變小。
在這里，對(duì)晶片10的5個(gè)點(diǎn)測(cè)定其接觸角，求取其平均值。所制作的樣本的接觸角為57°。即使純水滴落在有機(jī)物已完全除去的晶片10上，純水的液滴的接觸角也不會(huì)是0°，而且在低角度下要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)定是困難的，因而可以認(rèn)為，接觸角在2°以下的晶片10，有機(jī)物已基本上完全除去。
表1

表1示出進(jìn)行清潔的條件。如表1所示，改變反應(yīng)管2的溫度(實(shí)施例1、實(shí)施例2、對(duì)比例1、對(duì)比例2)、反應(yīng)管2的壓力(實(shí)施例3～5)、清潔時(shí)間(實(shí)施例6、7)等條件進(jìn)行清潔，以分析溫度、壓力及時(shí)間對(duì)清潔效果的影響。在這里，為使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便易行，除了實(shí)施例8之外，只在晶片舟9的上部、中部、下部三處各放一片(合計(jì)3片)晶片10進(jìn)行試驗(yàn)，將放置在各部的晶片10的接觸角的平均值作為該例的接觸角。而晶片10的片數(shù)增多時(shí)的清潔效果，通過(guò)實(shí)施例8得到了確認(rèn)。其結(jié)果示于表1和圖3。圖3中，對(duì)各例以條形圖示出清潔后液滴的接觸角。另外，作為參考，在表1和圖3中還示出未進(jìn)行清潔處理時(shí)的接觸角。
由表1及圖3的實(shí)施例1、實(shí)施例2可以確認(rèn)，當(dāng)反應(yīng)管2的溫度為350℃、400℃時(shí)，可將附著在晶片10上的有機(jī)物基本上完全除去。而如表1及圖4的對(duì)比例1、對(duì)比例2所示，當(dāng)反應(yīng)管2的溫度為300℃、330℃時(shí)，無(wú)法將附著在晶片10上的有機(jī)物除去。這是由于，若反應(yīng)管2的溫度低于350℃，氧氣和氫氣不能被活化而無(wú)法生成O*、OH*，因而不能將有機(jī)物分解的緣故。雖然反應(yīng)管2的溫度高于350℃也能夠?qū)⒏街诰?0上的有機(jī)物除去，但若反應(yīng)管2的溫度過(guò)高，將使晶片10的表面氧化。因此，反應(yīng)管2的溫度以350℃～600℃為宜，最好為350℃～400℃。
由表1及圖3的實(shí)施例1、實(shí)施例3～實(shí)施例5可以確認(rèn)，當(dāng)反應(yīng)管2的壓力為133Pa～399Pa時(shí)，可將附著在晶片10上的有機(jī)物基本上完全除去。若反應(yīng)管2的壓力超過(guò)399Pa，則有可能無(wú)法向放入晶片舟9內(nèi)的所有晶片10均勻地供給O*、OH*，因此，反應(yīng)管2的壓力以133Pa～399Pa為宜。
由表1及圖3的實(shí)施例1、實(shí)施例6、實(shí)施例7可以確認(rèn)，當(dāng)清潔時(shí)間為1分鐘～30分鐘時(shí)，可將附著在晶片10上的有機(jī)物基本上完全除去。若清潔時(shí)間少于1分鐘，則可能無(wú)法將附著在晶片10上的有機(jī)物基本上完全除去，若清潔時(shí)間長(zhǎng)于30分鐘，則不能高效率地清潔晶片10。因此，清潔時(shí)間以1分鐘～30分鐘為宜。但是，也可以根據(jù)附著在晶片10上有機(jī)物附著量的多少，將該時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)或縮短。
由表1及圖3的實(shí)施例1、實(shí)施例8可以確認(rèn)，即使晶片舟9內(nèi)的晶片10的片數(shù)從3片增加到100片，也不會(huì)影響除去附著在晶片10上的有機(jī)物的效果。這是由于反應(yīng)管2內(nèi)維持較低壓力的緣故。因此，即使晶片舟9內(nèi)的晶片10的片數(shù)增加到例如100片，反應(yīng)管2的壓力、清潔時(shí)間也表現(xiàn)出相同的傾向。
一般認(rèn)為，以接觸角法進(jìn)行的測(cè)定，容易受到純水所滴落到的平面(晶片10)的表面狀態(tài)的影響，若因進(jìn)行清潔晶片10的表面形狀發(fā)生變化，則將無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)物的附著量。為此，對(duì)清潔前后的晶片10的表面形狀進(jìn)行了確認(rèn)。由該結(jié)果確認(rèn)，晶片10的表面形狀在清潔前后幾乎未發(fā)生變化。
如以上所說(shuō)明的，根據(jù)本實(shí)施形式，通過(guò)分別通過(guò)第1氣體導(dǎo)入管13和第2氣體導(dǎo)入管14將氧氣和氫氣提供給加熱到350℃以上的反應(yīng)管2內(nèi)，可將附著在晶片10上的有機(jī)物除去。因此，能夠以簡(jiǎn)易的熱處理裝置1將附著在晶片10上的有機(jī)物除去。并且，與現(xiàn)有的清潔方法相比，能夠在較低溫度下將附著在晶片10上的有機(jī)物除去。另外，根據(jù)本實(shí)施形式，不需要后述以臭氧進(jìn)行清潔時(shí)所必需的紫外線照射裝置或等離子體發(fā)生器等臭氧發(fā)生器，因此，可使熱處理裝置1的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。
根據(jù)本實(shí)施形式，進(jìn)行一次清潔，便可將放入晶片舟9內(nèi)的多片晶片10上所附著的有機(jī)物除去。因此，在需要對(duì)多片晶片10進(jìn)行清潔時(shí)，能夠縮短進(jìn)行清潔所需要的時(shí)間。
下面，就上述實(shí)施形式的變化形式進(jìn)行說(shuō)明。
在上述實(shí)施形式中，氧化性氣體使用的是氧氣，還原性氣體使用的是氫氣。但是，作為氧化性氣體，也可以使用從O2、N2O、NO中所選擇的至少一種氣體，而作為還原性氣體，也可以使用從H2、NH3、CH4氣體組中所選擇的至少一種氣體。這種場(chǎng)合也同樣，可通過(guò)如前所述在還原性氣體的燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的活性氧和活性羥基，將附著在晶片10上的有機(jī)物除去。另外，在將氧氣和氫氣之外的上述氣體作為氧化性氣體和還原性氣體使用的場(chǎng)合也同樣，可以通過(guò)設(shè)置與使用氧氣和氫氣的場(chǎng)合同樣的反應(yīng)管2的溫度、反應(yīng)管2內(nèi)的壓力等清潔條件，將附著在晶片10上的有機(jī)物除去。
在上述實(shí)施形式中，是使用具有由內(nèi)管3和外管4構(gòu)成的雙層管結(jié)構(gòu)的反應(yīng)管2的熱處理裝置1將附著在晶片10上的有機(jī)物除去的，但也可以使用將圖1所示熱處理裝置1中的內(nèi)管3和支撐環(huán)6拆去后的單管結(jié)構(gòu)的熱處理裝置。這樣，可使熱處理裝置的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。
在上述實(shí)施形式中，是使用批量式立式熱處理裝置1將附著在晶片10上的有機(jī)物除去的，但也可以使用單片式熱處理裝置。這種場(chǎng)合也同樣，能夠以簡(jiǎn)易的裝置將附著在晶片10上的有機(jī)物除去。而且，能夠在較低溫度下將附著在晶片10上的有機(jī)物除去。
此外，第1氣體導(dǎo)入管13和第2氣體導(dǎo)入管14的數(shù)量并不限于各一個(gè)，也可以有多個(gè)。另外，被處理體并不限于晶片10，例如也可以是玻璃基板。
〔第2實(shí)施形式〕下面，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施形式舉例進(jìn)行說(shuō)明，該例中，使用圖4所示批量式立式熱處理裝置，利用含有臭氧的處理氣體將附著在晶片(被處理體)上的有機(jī)物分解、除去(清潔)。
如圖4所示，熱處理裝置101，具有其長(zhǎng)度順沿于垂直方向的呈有頂圓筒形形成的單管結(jié)構(gòu)的反應(yīng)管102。反應(yīng)管102，由耐熱材料例如石英形成。
在反應(yīng)管102的下方，設(shè)置有呈筒狀形成的不銹鋼(SUS)制成的歧管103。歧管103，與反應(yīng)管102的下端氣密連接。
在歧管103的下方設(shè)置有蓋體104，通過(guò)未圖示的舟升降器可使蓋體104上下移動(dòng)。由該蓋體104、反應(yīng)管102、歧管103構(gòu)成處理室103a。并且，當(dāng)蓋體104上升而與歧管103相接觸時(shí)，歧管103的下方被封閉，將處理室103a密閉。
蓋體104上，放置有由石英制成的晶片舟105。晶片舟105中，在垂直方向上隔開(kāi)既定間隔放有多個(gè)被處理體、例如晶片106。放入晶片舟105中的晶片106，是通過(guò)將晶片舟105插入反應(yīng)管102內(nèi)而放置到處理室103a的內(nèi)部的，由該晶片106放置區(qū)域構(gòu)成了處理室103a中的處理區(qū)域103b。此外，處理區(qū)域103b的周圍構(gòu)成了非處理區(qū)域。
反應(yīng)管102，以這樣的大小形成，即，當(dāng)晶片舟105插入反應(yīng)管102內(nèi)時(shí)，在反應(yīng)管102的內(nèi)壁面與放置在晶片舟105上的晶片106的端部之間具有空隙D。為了使處理室103a具有既定的氣導(dǎo)，考慮到臭氧的流量、反應(yīng)管102內(nèi)部的壓力、反應(yīng)管102的高度等因素，將該空隙D例如設(shè)定為20mm～50mm大小。
在反應(yīng)管102的周圍，設(shè)有將反應(yīng)管102圍起來(lái)的、由電阻發(fā)熱體構(gòu)成的升溫用加熱器107，通過(guò)使升溫用加熱器107工作，將反應(yīng)管102內(nèi)設(shè)定在既定溫度上。
在處理室103a中的處理區(qū)域103b之一側(cè)(本實(shí)施形式中為處理區(qū)域103b的下方)的非處理區(qū)域103c中，設(shè)置有處理氣體供給管108。為了防止配管受到腐蝕，該處理氣體供給管108使用的是聚四氟乙烯配管。處理氣體供給管108，以其前端部分108a朝向晶片106容放位置、即處理區(qū)域103b方向(上方)折彎的彎曲狀態(tài)形成，前端部分108a中有朝向處理區(qū)域103b的處理氣體導(dǎo)入部108b。因此，通過(guò)處理氣體供給管108的處理氣體導(dǎo)入部108b供給的含有臭氧的處理氣體，朝向反應(yīng)管102的上方噴出。此外，前端部分108a設(shè)置在這樣的位置上，即，可將從處理氣體供給管108向上方噴出的處理氣體，使之從處理區(qū)域103b之外(例如與圖4所示空隙D相當(dāng)?shù)目臻g)通過(guò)后，向處理區(qū)域103b之另一側(cè)即反應(yīng)管102的上部供給。
處理氣體供給管108連接到臭氧發(fā)生器109上。臭氧發(fā)生器109，例如由等離子體發(fā)生器等構(gòu)成，以氧為基礎(chǔ)生成臭氧。臭氧發(fā)生器109上，有氧氣供給管111和添加氣體供給管112通過(guò)凈化器110與之相連接。并且，來(lái)自氧氣供給管111的氧氣和來(lái)自添加氣體供給管112的由氮?dú)饣蚨趸細(xì)饨M成的添加氣體供給凈化器110，經(jīng)凈化器110達(dá)到適合產(chǎn)生臭氧的純凈度(抑制雜質(zhì)、特別是因水分而發(fā)生的腐蝕性氣體的發(fā)生)后供給臭氧發(fā)生器109。
在非處理區(qū)域103c中的歧管103一側(cè)，設(shè)有排氣口113。排氣口113，在非處理區(qū)域103c中設(shè)在與處理氣體供給管108相向的位置上，用來(lái)排放反應(yīng)管102內(nèi)的氣體。
排氣口113上，有排氣管114與之氣密連接。在排氣管114之中，從其上游側(cè)按順序裝有復(fù)合閥115和真空泵16。復(fù)合閥115，用來(lái)調(diào)整排氣管114的開(kāi)度以將反應(yīng)管102內(nèi)的壓力控制在既定壓力上。真空泵116，在通過(guò)排氣管17排放反應(yīng)管102內(nèi)氣體的同時(shí)調(diào)整反應(yīng)管102內(nèi)及排氣管114內(nèi)的壓力。
在歧管103側(cè)面的排氣口113的下方，插入有供給凈化氣體、例如氮?dú)獾膬艋瘹怏w供給管117。
此外，控制部120與臭氧發(fā)生器109、凈化器110、氧氣供給管111、添加氣體供給管112、復(fù)合閥115、真空泵116及凈化氣體供給管117相連接。控制部120，由微處理器、過(guò)程控制器等構(gòu)成，對(duì)熱處理裝置101各部的溫度、壓力等進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)向上述各部輸出控制信號(hào)，從而對(duì)熱處理裝置101的各部進(jìn)行控制。
下面，就使用熱處理裝置處理裝置101，將附著在晶片106上的有機(jī)物以含有臭氧的處理氣體進(jìn)行清除的處理方法，結(jié)合圖5所示的時(shí)序(時(shí)間順序)進(jìn)行說(shuō)明。在以下的說(shuō)明中，構(gòu)成熱處理裝置101的各部的動(dòng)作受控制部120的控制。
首先，在蓋體104落下的狀況下，將容放附著有有機(jī)物的晶片106的晶片舟105放置在蓋體104上。此外，通過(guò)升溫用加熱器107將反應(yīng)管102(處理室103a)內(nèi)的溫度加熱到既定的溫度(裝載溫度)、例如300℃。
然后，通過(guò)未圖示的舟升降器使蓋體104上升，將晶片舟105(晶片106)裝載到處理室103a內(nèi)。于是，在晶片106放入處理室103a內(nèi)的同時(shí)處理室103a被密閉。此外，通過(guò)凈化氣體供給管117向處理室103a內(nèi)以既定的流量、例如20升/min供給氮?dú)?N2)，將混入處理室103a內(nèi)的有機(jī)物等污染物質(zhì)排出。該氮?dú)獾墓┙o進(jìn)行既定的時(shí)間、例如5.5分鐘(裝載工序)。
接著，開(kāi)始對(duì)處理室103a內(nèi)進(jìn)行減壓。具體地說(shuō)，在通過(guò)凈化氣體供給管117向處理室103a內(nèi)以既定流量、例如20升/min供給氮?dú)獾耐瑫r(shí)，對(duì)復(fù)合閥115的開(kāi)度進(jìn)行控制并驅(qū)動(dòng)真空泵116，將處理室103a內(nèi)的氣體排出。處理室103a內(nèi)氣體的排放，一直進(jìn)行到處理室103a內(nèi)的壓力從常壓變?yōu)榧榷▔毫?、例?3.3Pa～26600Pa(1Torr～200Torr)為止。此外，通過(guò)升溫用加熱器107將處理室103a內(nèi)加熱到既定的溫度(清潔溫度)、例如300℃～600℃。并且，該減壓與加熱操作進(jìn)行既定的時(shí)間、例如約17分鐘，以使得處理室103a內(nèi)穩(wěn)定在既定的壓力和溫度上(穩(wěn)定化工序)。
在處理室103a內(nèi)穩(wěn)定在既定的壓力和溫度上后，停止通過(guò)凈化氣體供給管117供給氮?dú)?。并且，向凈化?10，通過(guò)氧氣供給管111以既定流量、例如1升/min～10升/min供給氧氣，再通過(guò)添加氣體供給管112以既定流量、例如0.008升/min～0.08升/min供給氮?dú)?。所供給的氧氣和氮?dú)?，通過(guò)凈化器110達(dá)到適合發(fā)生臭氧的狀態(tài)，進(jìn)入給臭氧發(fā)生器109。
在臭氧發(fā)生器109中，例如通過(guò)未圖示的等離子體發(fā)生器對(duì)所供給的氧氣以等離子體進(jìn)行照射以生成臭氧。并且，將含有既定濃度、例如50g/Nm3～300g/Nm3(2.35vol％～14.1vol％)的臭氧的處理氣體，以既定流量、例如約1升/min～10升/min向處理室103a內(nèi)供給，以使其從臭氧發(fā)生器109經(jīng)由處理氣體供給管108(處理氣體導(dǎo)入部8b)到達(dá)反應(yīng)管102的頂部(晶片舟105的上部)。處理氣體向處理室103a內(nèi)的供給，例如進(jìn)行5分鐘～30分鐘。(清潔工序)。
在這里，對(duì)于與處理氣體供給管108相連接的臭氧發(fā)生器109，除了氧氣之外還供給氮?dú)?，因此，臭氧發(fā)生器109中臭氧的發(fā)生效率提高。此外，雖然因供給氮?dú)猓沟锰幚須怏w中含有NOx，但由于處理氣體供給管108使用的聚四氟乙烯配管，故處理氣體供給管108不容易被NOx腐蝕。因此，能夠消除處理氣體供給管108被腐蝕而產(chǎn)生的污染物質(zhì)混入處理室103a內(nèi)的可能性。
由于處理室103a內(nèi)被加熱到300℃～600℃，因此，當(dāng)向處理室103a內(nèi)供給處理氣體時(shí)，處理氣體中的臭氧被活化而生成氧原子自由基(O*)。并且，含有氧原子自由基的處理氣體向反應(yīng)管102的頂部移動(dòng)。
在這里，反應(yīng)管102呈單管結(jié)構(gòu)形成，在反應(yīng)管102的內(nèi)壁與晶片106的端部之間設(shè)有間隙D，因此，可得到既定大小的排氣氣導(dǎo)，臭氧不易失去活性(臭氧的活化狀態(tài)得以維持)。此外，使處理室103a內(nèi)易于維持低壓。再有，前端部分108a，彎曲成能夠?qū)⑻幚須怏w使之經(jīng)由處理區(qū)域103b之外向反應(yīng)管102的上方供給。因此，可提高處理室103a內(nèi)的氣導(dǎo)，不僅臭氧的活化狀態(tài)得以維持，而且使處理室103a內(nèi)易于維持低壓。
通過(guò)真空泵116的抽吸作用，將到達(dá)反應(yīng)管102的頂部的處理氣體，供向處理區(qū)域103b。在這里，處理室103a內(nèi)的壓力被維持在13.3Pa～26600Pa(1Torr～200Torr)這樣低的程度，因此，能夠向處理區(qū)域103b均勻地供給處理氣體。此外，通過(guò)使處理氣體暫時(shí)到達(dá)反應(yīng)管102的頂部，能夠向處理區(qū)域103b均勻地供給處理氣體。這是由于，處理氣體的流速降低，在向處理區(qū)域103b供給處理氣體時(shí)不會(huì)受到流速的影響。
再有，由于排氣口113是與處理氣體供給管108相向設(shè)置的，因此，在向處理區(qū)域103b供給處理氣體時(shí)，不容易受到通過(guò)處理氣體供給管108供給的處理氣體的影響，提高了處理室103a內(nèi)的排氣氣導(dǎo)。因此，不僅臭氧的活化狀態(tài)得以維持，而且能夠向處理區(qū)域103b均勻地供給處理氣體。
處理氣體被送入處理區(qū)域103b時(shí)，處理氣體中的氧原子自由基可使附著在晶片106上的有機(jī)物分解，從晶片106上將有機(jī)物除去。被除去的有機(jī)物，經(jīng)排氣口113吸入排氣管114中，排放到反應(yīng)管102之外。
在從晶片106上將有機(jī)物除去時(shí)，停止通過(guò)處理氣體供給管108供給處理氣體(氮?dú)?、氧氣、臭?。并且，在對(duì)復(fù)合閥115的開(kāi)度進(jìn)行控制并驅(qū)動(dòng)真空泵116而將處理室103a內(nèi)的氣體排出之后，通過(guò)凈化氣體供給管117以既定流量、例如10升/min供給氮?dú)猓瑢⑻幚硎?03a內(nèi)的氣體向排氣管114排放。該通過(guò)凈化氣體供給管117進(jìn)行的氮?dú)獾墓┙o，例如進(jìn)行10分鐘(凈化工序)。為了能夠切實(shí)排放處理室103a內(nèi)的氣體，最好反復(fù)進(jìn)行多次處理室103a內(nèi)氣體的排放和氮?dú)獾墓┙o。
最后，通過(guò)凈化氣體供給管117以既定流量、例如20升/min供給氮?dú)?.5分鐘，使處理室103a內(nèi)恢復(fù)常壓(760Torr)，將放置有晶片106的晶片舟105從處理室103a卸載(卸載工序)。
在這里，對(duì)附著有有機(jī)物的晶片106的樣本，在不同條件下進(jìn)行了清潔。在晶片106上形成1000埃厚度的氧化膜，在對(duì)該氧化膜的表面以稀釋的氟化氫(DHF)清洗1分鐘之后，在凈化間內(nèi)放置200小時(shí)，制作出附著有有機(jī)物的晶片106的樣本。
在這里，對(duì)有機(jī)物的附著量也采用接觸角法進(jìn)行測(cè)定。此外，在這里，對(duì)晶片106上的5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，求取其平均值。所制作的樣本的接觸角為36°。即使純水滴落在有機(jī)物被完全除去的晶片106上，純水液珠的接觸角也不會(huì)為0°，而且在低角度下要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)定是困難的，因而可以認(rèn)為，接觸角在2°以下的晶片106，有機(jī)物已基本上完全除去。
表2

表2示出進(jìn)行清潔的條件。如表2所示，改變處理室103a的溫度(實(shí)施例1～4、對(duì)比例2、對(duì)比例3)、處理室103a的壓力(實(shí)施例7)、清潔時(shí)間(實(shí)施例8)、處理氣體中的臭氧濃度(實(shí)施例9、實(shí)施例10)、添加氣體的種類(實(shí)施例12、實(shí)施例13)等條件進(jìn)行清潔，以分析溫度、壓力及時(shí)間對(duì)清潔效果的影響。在這里，為使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便易行，在晶片舟105的上部(T)、中部(C)、下部(B)三處各放一片(合計(jì)3片)晶片106進(jìn)行試驗(yàn)。晶片舟105上放置較多晶片10時(shí)的清潔效果，通過(guò)實(shí)施例11和實(shí)施例13得到了確認(rèn)。其結(jié)果示于表2和圖6。圖6中，各例用3個(gè)條形圖形示出，從左側(cè)開(kāi)始分別示出位于上部、中部、下部的晶片106上所附著的有機(jī)物的附著量。另外，作為參考，在表2和圖6中還示出，未進(jìn)行清潔處理、現(xiàn)有的以氧氣進(jìn)行清潔的方法(對(duì)比例1)、現(xiàn)有清潔方法下降低處理室103a的溫度(對(duì)比例4)等情況下的測(cè)定結(jié)果。
由表2及圖6的實(shí)施例1～實(shí)施例4可以確認(rèn)，當(dāng)處理室103a的溫度為300℃～600℃時(shí)，與現(xiàn)有的以氧氣進(jìn)行清潔的方法(對(duì)比例1)相比，可使晶片106的有機(jī)物附著量約為1/10?？梢源_認(rèn)，它們的接觸角在2°以下，附著在晶片106上的有機(jī)物已基本上完全除去。由此可知，與現(xiàn)有的以氧氣進(jìn)行清潔的方法相比，除去有機(jī)物的效率得到了提高。
此外，如表2及圖6的實(shí)施例5、實(shí)施例6所示，在處理室103a的溫度為200℃的情況下，當(dāng)處理室103a的壓力為低壓(133Pa)時(shí)，可使晶片106的有機(jī)物附著量減小到現(xiàn)有的以氧氣進(jìn)行清潔的方法(對(duì)比例1)的約1/3，而為高壓(26600Pa)時(shí)，可將附著在晶片106上的有機(jī)物基本上完全除去。
再有，如表2及圖6的對(duì)比例2、對(duì)比例3所示，當(dāng)處理室103a的溫度為室溫(RT)及100℃時(shí)，無(wú)法將附著在晶片106上的有機(jī)物除去。這是由于，處理室103a的溫度過(guò)低，處理氣體中的臭氧未被活化而不生成氧原子自由基，因而無(wú)法將有機(jī)物分解。由此可知，處理室103a的溫度以200℃～600℃為宜。
另外，當(dāng)處理室103a的溫度為200℃時(shí)，通過(guò)使處理室103a的壓力為26600Pa可將附著在晶片106上的有機(jī)物基本上完全除去，但若處理室103a的壓力為133Pa，則無(wú)法將有機(jī)物基本上完全除去。另外，雖然處理室103a的溫度高于600℃也能夠?qū)⒏街诰?06上的有機(jī)物基本上完全除去，但有可能導(dǎo)致晶片106氧化。而且，處理室103a的溫度將變得與現(xiàn)有的清潔方法相同。因此，若處理室103a的溫度為300℃～500℃則更好。
由表2及圖6的實(shí)施例1、實(shí)施例7可以確認(rèn)，當(dāng)處理室103a的壓力為133Pa～26600Pa時(shí)，可將附著在晶片106上的有機(jī)物基本上完全除去。而如果處理室103a的壓力超過(guò)26600Pa，將難以向處理區(qū)域103b均勻地供給處理氣體。為此，處理室103a的壓力以133Pa～26600Pa為宜。
由表2及圖6的實(shí)施例1、實(shí)施例8可以確認(rèn)，當(dāng)清潔時(shí)間為5分鐘～30分鐘時(shí)，可將附著在晶片106上的有機(jī)物基本上完全除去。若清潔時(shí)間少于5分鐘，則可能無(wú)法將附著在晶片106上的有機(jī)物基本上完全除去，若清潔時(shí)間長(zhǎng)于30分鐘，則不能夠高效率地清潔晶片106。因此，清潔時(shí)間以5分鐘～30分鐘為宜。但是，也可以根據(jù)附著在晶片106上的有機(jī)物附著量的多少，將該時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)或縮短。
由表2及圖6的實(shí)施例1、實(shí)施例9、實(shí)施例10可以確認(rèn)，當(dāng)處理氣體中的臭氧濃度為2.35vol％～14.1vol％時(shí)，可將附著在晶片106上的有機(jī)物基本上完全除去。若臭氧濃度低于2.35vol％，則可能無(wú)法將附著在晶片106上的有機(jī)物基本上完全除去，而且可以認(rèn)為，即使臭氧濃度高于14.1，也不會(huì)影響有機(jī)物的去除。因此，處理氣體中的臭氧的濃度以2.35vol％～14.1vol％為宜。但是，也可以根據(jù)附著在晶片106上的有機(jī)物附著量的多少，將該濃度進(jìn)一步提高或降低。
由表2及圖6的實(shí)施例1、實(shí)施例11可以確認(rèn)，即使將晶片舟105內(nèi)的晶片106的片數(shù)從3片增加到100片，也不會(huì)影響附著在晶片106上的有機(jī)物的去除。這是由于，提高了處理室103a內(nèi)的氣導(dǎo)、處理室103a內(nèi)維持較低壓力的緣故。因此，即使晶片舟105內(nèi)的晶片106的片數(shù)增加到例如100片，處理室103a的壓力、清潔時(shí)間、處理氣體中的臭氧濃度也表現(xiàn)出相同的傾向。
由表2及圖6的實(shí)施例1、實(shí)施例11～實(shí)施例13可以確認(rèn)，即使通過(guò)添加氣體供給管112供給的添加氣體的種類從氮?dú)飧臑槎趸?，也不?huì)影響附著在晶片106上的有機(jī)物的去除。并且，還可使臭氧發(fā)生器109中所生成的處理氣體中不含有NOx，向處理室103a內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給管108不容易腐蝕。
一般認(rèn)為，接觸角法容易受到純水所滴落到的平面(晶片106)的表面狀態(tài)的影響，若由于進(jìn)行清潔晶片106的表面形狀發(fā)生變化，則將無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)物的附著量。為此，對(duì)清潔前后的晶片106的表面形狀進(jìn)行了確認(rèn)。由該結(jié)果確認(rèn)，晶片106的表面形狀在清潔前后幾乎未發(fā)生變化。
如以上所說(shuō)明的，根據(jù)本實(shí)施形式，是將處理室103a加熱到可使臭氧活化的溫度(200℃以上)并向該處理室103a內(nèi)供給含有臭氧的處理氣體的，因此，與現(xiàn)有的以氧氣進(jìn)行清潔的方法相比，可提高除去附著在晶片106上的有機(jī)物的效率。特別是，若將處理室103a加熱到300℃～500℃、向該處理室103a內(nèi)供給含有臭氧的處理氣體，則與現(xiàn)有的以氧氣進(jìn)行清潔的方法相比，可提高低溫下除去附著在晶片106上的有機(jī)物的效率。
根據(jù)本實(shí)施形式，反應(yīng)管102呈單管結(jié)構(gòu)形成，在反應(yīng)管102的內(nèi)壁與晶片106的端部之間設(shè)有空隙D，因此，使臭氧的活化狀態(tài)容易得到維持。此外，可使處理室103a內(nèi)易于維持低壓，向處理區(qū)域103b均勻地供給處理氣體。因此，進(jìn)行一次清潔處理，可將多片晶片106上附著的有機(jī)物同時(shí)除去。
根據(jù)本實(shí)施形式，處理氣體供給管108的前端部分108a，彎曲成能夠?qū)⑻幚須怏w使之從處理區(qū)域103b之外通過(guò)而供向反應(yīng)管102的上方，因此，能夠提高處理室103a內(nèi)的氣導(dǎo)，使臭氧的活化狀態(tài)容易得到維持。此外，可使處理室103a內(nèi)易于維持低壓，能夠向處理區(qū)域103b均勻地供給處理氣體。因此，進(jìn)行一次清潔處理，可將多片晶片106上附著的有機(jī)物同時(shí)除去。
根據(jù)本實(shí)施形式，是使處理氣體暫時(shí)到達(dá)反應(yīng)管102，并通過(guò)真空泵116的抽吸作用向處理區(qū)域103b供給的，因此，能夠向處理區(qū)域103b均勻地供給處理氣體。
根據(jù)本實(shí)施形式，向臭氧發(fā)生器109除了供給氧氣之外還供給氮?dú)?，因此，臭氧發(fā)生器109中臭氧的發(fā)生效率提高。
〔第3實(shí)施形式〕
下面，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施形式舉例進(jìn)行說(shuō)明，該例中，使用圖7所示批量式立式熱處理裝置，在利用含有臭氧的處理氣體將附著在晶片上的有機(jī)物分解、除去(清潔)后，進(jìn)一步向清潔后的晶片供給水蒸汽而形成氧化硅薄膜。
如圖7所示，作為熱處理裝置121，除了還具成膜氣體供給管122以向清潔后的晶片供給由水蒸汽組成的成膜氣體這一點(diǎn)不同之外，具有與第2實(shí)施形式的熱處理裝置101相同的結(jié)構(gòu)。
成膜氣體供給管122設(shè)置在非處理區(qū)域103c中，從歧管103的側(cè)面插入。成膜氣體供給管122連接到未圖示的燃燒裝置上。燃燒裝置使氧氣和氫氣燃燒而產(chǎn)生水蒸汽并將該水蒸汽供給成膜氣體供給管122。此外，成膜氣體供給管122，以其前端部分122a朝向處理區(qū)域103b方向(上方)折彎的彎曲狀態(tài)形成。因此，由成膜氣體供給管122供給的成膜氣體，向反應(yīng)管102的上方噴出。此外，與處理氣體供給管108的前端部分108a同樣，成膜氣體供給管122的前端部分122a是設(shè)置在這樣的位置上的，即，可將向上方噴出的成膜氣體，使之從處理區(qū)域103b之外(例如圖7所示的由空隙D形成的空間)通過(guò)后，向處理區(qū)域103b的上方(反應(yīng)管102的上部)供給。
下面，就使用熱處理裝置121，將附著在晶片106上的有機(jī)物以含有臭氧的處理氣體進(jìn)行清除，再在清除后的晶片106上形成氧化硅膜(薄膜)的方法，結(jié)合圖8所示的時(shí)序(時(shí)間順序)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施形式中的裝載工序、穩(wěn)定化工序及清潔工序，與第2實(shí)施形式中的裝載工序、穩(wěn)定化工序及清潔工序相同，因此，在這里，將從第1凈化工序進(jìn)行說(shuō)明。另外，構(gòu)成熱處理裝置121的各部的動(dòng)作受控制部120的控制。
如圖8所示，在通過(guò)裝載工序、穩(wěn)定化工序及清潔工序從晶片106上將有機(jī)物除去后，停止通過(guò)處理氣體供給管108供給處理氣體。并且，對(duì)復(fù)合閥115的開(kāi)度進(jìn)行控制并驅(qū)動(dòng)真空泵116，將處理室103a內(nèi)的氣體排出，之后，通過(guò)凈化氣體供給管117以既定流量、例如10升/min供給氮?dú)?，將處理?03a內(nèi)的氣體排放到排氣管114中。處理室103a內(nèi)氣體的排放，一直進(jìn)行到處理室103a內(nèi)的壓力達(dá)到既定壓力、例如53200Pa(400Torr)為止。此外，通過(guò)升溫用加熱器107將處理室103a內(nèi)加熱到既定溫度、例如750℃。并且，該減壓與加熱操作進(jìn)行既定的時(shí)間，以使處理室103a內(nèi)穩(wěn)定在既定的壓力和溫度上(第1凈化工序)。
在處理室103a內(nèi)穩(wěn)定在既定的壓力和溫度上后，停止通過(guò)凈化氣體供給管117供給氮?dú)狻２⑶?，通過(guò)成膜氣體供給管122以既定流量供給水蒸汽使之到達(dá)反應(yīng)管102的頂部(晶片舟105的上方)。通過(guò)真空泵116的抽吸作用，將到達(dá)反應(yīng)管102的頂部的水蒸汽供給處理區(qū)域103b。于是，在水蒸汽進(jìn)入處理區(qū)域103b后，晶片106發(fā)生濕式氧化，在晶片106上形成氧化硅薄膜(薄膜形成工序)。
在這里，由于使水蒸汽暫時(shí)到達(dá)反應(yīng)管102的頂部，因此，能夠向處理區(qū)域103b均勻地供給水蒸汽。因此，能夠在晶片106上均勻地形成氧化硅膜。
此外，除去附著在晶片106上的有機(jī)物(清潔工序)、與、在有機(jī)物被除去的晶片106上形成氧化硅膜(薄膜形成工序)是以同一個(gè)熱處理裝置121進(jìn)行的，因此，在晶片106上形成氧化硅膜的工作變得簡(jiǎn)單。此外，在從清潔工序轉(zhuǎn)向薄膜形成工序時(shí)，不需要對(duì)清潔后的晶片106進(jìn)行輸送，因此，不必?fù)?dān)心從清潔工序轉(zhuǎn)到薄膜形成工序的過(guò)程中會(huì)有有機(jī)物附著到晶片106上。
在晶片106上形成了氧化硅膜之后，停止通過(guò)成膜氣體供給管122供給水蒸汽。并且，在對(duì)復(fù)合閥115的開(kāi)度進(jìn)行控制并驅(qū)動(dòng)真空泵116而將處理室103a內(nèi)的氣體排出后，通過(guò)凈化氣體供給管117以既定流量、例如10升/min供給氮?dú)?，將處理?03a內(nèi)的氣體向排氣管114排放。該通過(guò)凈化氣體供給管117進(jìn)行的氮?dú)獾墓┙o，例如進(jìn)行10分鐘(第2凈化工序)。為了能夠切實(shí)排放處理室103a內(nèi)的氣體，最好反復(fù)進(jìn)行多次處理室103a內(nèi)氣體的排放與氮?dú)獾墓┙o。
最后，通過(guò)凈化氣體供給管117以既定流量、例如20升/min供給氮?dú)?.5分鐘，使處理室103a內(nèi)恢復(fù)常壓(760Torr)，將晶片舟105(晶片106)從處理室103a卸載(卸載工序)。
下面，對(duì)第2和第3實(shí)施形式的變化形式進(jìn)行說(shuō)明。
在第2實(shí)施形式中，是使用批量式立式熱處理裝置101除去附著在晶片106上的有機(jī)物的，但也可以使用單片式熱處理裝置。這種場(chǎng)合也同樣，能夠在較低溫度下高效率除去附著在晶片106上的有機(jī)物。
在第3實(shí)施形式中，除去附著在晶片106上的有機(jī)物和在晶片106上形成氧化硅膜是以同一個(gè)熱處理裝置121進(jìn)行的，但也可以以不同的裝置分別進(jìn)行。
在第3實(shí)施形式中，是向有機(jī)物被除去的晶片106供給水蒸汽而形成氧化硅膜的，但也可以向有機(jī)物被除去的晶片106供給臭氧而形成氧化硅膜。這樣，可以不需要成膜氣體供給管122，使熱處理裝置121的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。此外，晶片106上所形成的薄膜并不限于氧化硅膜，也可以是其它薄膜、例如氮化硅膜。
在第2及第3實(shí)施形式中，反應(yīng)管102呈單管結(jié)構(gòu)形成，在反應(yīng)管102的內(nèi)壁與晶片106的端部之間設(shè)有間隙D，但作為反應(yīng)管102，只要具有可維持臭氧的活化狀態(tài)的氣導(dǎo)即可，例如也可以呈由內(nèi)管和外管構(gòu)成的雙層管結(jié)構(gòu)形成。
在第2及第3實(shí)施形式中，是將處理氣體供給管108(成膜氣體供給管122)設(shè)置在非處理區(qū)域103c，使所供給的處理氣體(成膜氣體)可到達(dá)反應(yīng)管102的頂部，通過(guò)排放處理室103a內(nèi)的氣體而將處理氣體(成膜氣體)供給處理區(qū)域103b的，但也可以將處理氣體供給管108(成膜氣體供給管122)設(shè)置在反應(yīng)管102的頂部，將處理氣體(成膜氣體)供給處理區(qū)域103b。
在第2及第3實(shí)施形式中，雖然處理氣體供給管108的處理氣體導(dǎo)入部108b(成膜氣體供給管122的前端部分122a)位于非處理區(qū)域103c內(nèi)，但這部分的長(zhǎng)度是任意的，既可以長(zhǎng)于也可以短于圖4及圖7所示的長(zhǎng)度。此外，處理氣體導(dǎo)入部8b(前端部分122a)也可以是多孔式(分散式)噴嘴。
最好是，使裝載溫度與清潔溫度二者大體相等。例如第2實(shí)施形式中的清潔溫度以300℃為宜。這樣，不需要為清潔工序進(jìn)行溫度操作。
在第2實(shí)施形式中，清潔工序也可以在從裝載溫度向成膜溫度升溫的過(guò)程中進(jìn)行。這樣，清潔工序和向成膜溫度的升溫可同時(shí)進(jìn)行，可縮短晶片106的薄膜形成時(shí)間。
對(duì)臭氧發(fā)生器109，并不限于供給氧氣以及氮?dú)饣蚨趸細(xì)?。例如，也可以在凈化?10上只連接氧氣供給管111，只向臭氧發(fā)生器109供給氧氣。這也同樣能夠通過(guò)臭氧發(fā)生器109產(chǎn)生臭氧。
處理氣體供給管108和成膜氣體供給管122的數(shù)量并不限于一個(gè)，也可以是多個(gè)。此外，被處理體并不限于晶片106，例如也可以是玻璃基板。
權(quán)利要求
1.一種被處理體的處理方法，其特征是，包括具有，將附著有由磷酸三丁酯、硅氧烷、鄰苯二甲酸二辛酯中的至少一種構(gòu)成的有機(jī)物的被處理體放入反應(yīng)室內(nèi)的工序；以及，將所述反應(yīng)室加熱到既定溫度并供給處理氣體從而將所述有機(jī)物從所述被處理體上除去的工序；所述處理氣體含有臭氧，將所述反應(yīng)室的溫度加熱到可使所述臭氧活化的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，在放入所述被處理體的工序中，所述反應(yīng)室內(nèi)可容放多個(gè)附著有有機(jī)物的被處理體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是，將所述反應(yīng)室的溫度加熱到300℃～500℃。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征是，將所述反應(yīng)室內(nèi)的壓力設(shè)定為13.3Pa～26600Pa。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征是，以使得處理氣體從所述反應(yīng)室的對(duì)所述被處理體進(jìn)行處理的處理區(qū)域之一側(cè)的非處理區(qū)域到達(dá)所述處理區(qū)域之另一側(cè)的方式供給處理氣體，并且從所述處理區(qū)域之一側(cè)的非處理區(qū)域?qū)⑺龇磻?yīng)室內(nèi)的氣體排出，從而將到達(dá)所述處理區(qū)域之另一側(cè)的處理氣體供給所述處理區(qū)域。
全文摘要
一種被處理體的處理方法，包括具有，將附著有由磷酸三丁酯、硅氧烷、鄰苯二甲酸二辛酯中的至少一種構(gòu)成的有機(jī)物的被處理體放入反應(yīng)室內(nèi)的工序；以及，將所述反應(yīng)室加熱到既定溫度并供給處理氣體從而將所述有機(jī)物從所述被處理體上除去的工序；所述處理氣體含有臭氧，將所述反應(yīng)室的溫度加熱到可使所述臭氧活化的溫度。
文檔編號(hào)C23C16/02GK1783436SQ20051012711
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2001年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月5日
發(fā)明者菱屋晉吾, 古澤純和, 梅澤好太, 林輝幸, 齊藤美佐子, 佐藤昌一 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社