JP2571304B2 - Substrate surface treatment method and apparatus - Google Patents
Substrate surface treatment method and apparatusInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、半導体の製造に際し、基板表面に付着した
有機物や重金属を洗浄除去する基板の表面処理方法およ
び装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a substrate surface treatment method and apparatus for cleaning and removing organic substances and heavy metals adhering to a substrate surface in manufacturing a semiconductor.
<従来の技術> この種の基板の表面処理を行うものとしては、従来、
次のようなものがあった。<Prior Art> Conventionally, surface treatment of this kind of substrate is performed by
There were the following.
A.第1従来例 特開平1−278028号公報に開示されるように、基板に
熱を加えつつ、紫外線を照射しながら、HClガス、Cl2ガ
ス等のクリーニング用ガスを基板に被爆させることによ
り、熱反応と光化学反応との協調によって自然酸化膜や
汚染層などの膜を除去する。A. First Conventional Example As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-278028, a substrate is exposed to a cleaning gas such as HCl gas or Cl 2 gas while irradiating ultraviolet rays while applying heat to the substrate. Thus, a film such as a natural oxide film or a contaminant layer is removed by cooperation between a thermal reaction and a photochemical reaction.
B.第2従来例 特開平1−225123号公報に開示されるように、酸素雰
囲気下で基板の表面に紫外線による光を照射することに
よって、カーボ系の汚染物質を気相中に除去し、それに
続いて、塩素雰囲気下で基板の表面に光を照射すること
によって、エッチングとともに金属系の汚染物質を気相
中に除去する。B. Second Conventional Example As disclosed in JP-A-1-225123, by irradiating the surface of the substrate with ultraviolet light in an oxygen atmosphere, carbo-based contaminants are removed in the gas phase, Subsequently, by irradiating the surface of the substrate with light in a chlorine atmosphere, metal-based contaminants are removed in the gas phase together with etching.
C.第3従来例 特開昭62−272541号公報に開示されるように、塩素ガ
ス等のハロゲンを含む雰囲気中に基板を配置し、紫外線
を照射することによりハロゲンをラジカル化して基板の
表面をエッチングし、同時に、ナトリウムやカリウムな
どの汚染原因物質をハロゲンイオンと化学結合し、その
後に、基板構成物質とハロゲンとの化合物を溶液で洗浄
する。C. Third Conventional Example As disclosed in JP-A-62-272541, a substrate is placed in an atmosphere containing halogen such as chlorine gas, and the surface of the substrate is radicalized by radiating ultraviolet rays to radicalize the halogen. Is etched, and at the same time, a contaminant, such as sodium or potassium, is chemically bonded to a halogen ion. Thereafter, a compound of a substrate constituent material and a halogen is washed with a solution.
D.第4従来例 特開昭60−216558号公報に開示されるように、汚染物
質が金属である場合に、基板表面に塩素ガスを接触さ
せ、その塩素ガスに光を照射してイオンあるいはラジカ
ルのような活性種を発生させ、活性種の作用により基板
表面の汚染物質を、表面から離脱しやすい塩化物に変化
し、その除去を容易に行うことができるようにする。D. Fourth conventional example As disclosed in JP-A-60-216558, when a contaminant is a metal, a chlorine gas is brought into contact with the substrate surface, and the chlorine gas is irradiated with light to form ions or ions. Active species such as radicals are generated, and contaminants on the substrate surface are changed to chlorides easily detached from the surface by the action of the active species, so that they can be easily removed.
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上記従来技術では、反応ガスおして塩
素ガスとか塩化水素ガスといった有毒ガスを使用してい
るため、危険であった。<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above-mentioned conventional technology, it is dangerous because toxic gases such as chlorine gas and hydrogen chloride gas are used as the reaction gas.
また、反応ガスを紫外線照射によって活性化するとき
に、例えば、水銀ランプなどを用いる場合には、その紫
外線効率が低く、基板表面の重金属等の汚染物質が塩化
物等の他の物質に変換されにくいため、その除去が不十
分になる欠点があった。When a reactive gas is activated by irradiation with ultraviolet rays, for example, when a mercury lamp or the like is used, the efficiency of ultraviolet rays is low, and contaminants such as heavy metals on the substrate surface are converted into other substances such as chlorides. However, there is a disadvantage that the removal is insufficient due to the difficulty.
また、紫外線効率が低い水銀ランプなどを用いても、
基板を高温まで加熱処理すれば、昇華作用によって重金
属等の汚染物質を十分に除去できるようになるが、クロ
ムCr、ニッケルNi、鉄Fe等では、昇華温度が1000℃にも
及ぶ高温になり、そのような高温加熱を行うと、デハイ
スの電気的特性が劣化しやすく、製品が不良になって製
品歩留りが低下する欠点があった。Also, even if a mercury lamp with low UV efficiency is used,
If the substrate is heated to a high temperature, it will be possible to sufficiently remove contaminants such as heavy metals by sublimation, but with chromium Cr, nickel Ni, iron Fe, etc., the sublimation temperature will be as high as 1000 ° C, When such high-temperature heating is performed, the electrical characteristics of the dehighs are easily deteriorated, and there is a defect that the product becomes defective and the product yield decreases.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、設備的に簡単で安価に、かつ、安全にして有機物
や無機物を良好に除去できるようにすることを目的とす
る。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to remove organic substances and inorganic substances satisfactorily in a simple and inexpensive manner and safely.
<課題を解説するための手段> 本発明の基板の表面処理方法は、このような目的を達
成するために、酸を含む水溶液より発生させた酸含有蒸
気を紫外線照射下で基板表面に供給した後、基板表面に
純水を供給して洗浄処理することを特徴としている。<Means for Explaining the Problems> In order to achieve such an object, the method for treating a surface of a substrate of the present invention supplies an acid-containing vapor generated from an aqueous solution containing an acid to the substrate surface under ultraviolet irradiation. Thereafter, a cleaning process is performed by supplying pure water to the substrate surface.
また、本発明の基板の表面処理装置は、上述のような
目的を達成するために、酸を含む水溶液をその内部に貯
留し、その水溶液の蒸気を発生させる酸含有蒸気発生手
段と、酸含有蒸気発生手段で発生した酸含有蒸気を、室
内に収容された基板の表面に供給する酸含有蒸気供給手
段と、酸含有蒸気発生手段で発生した酸含有蒸気及び基
板表面に紫外線を照射する紫外線照射手段とから成る基
板表面処理部を設け、その基板表面処理部に隣接して純
水洗浄処理室を設け、その純水洗浄処理室に、室内に収
容された基板の表面に純水を供給する純水供給手段を備
えて構成する。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the substrate surface treatment apparatus of the present invention stores an acid-containing aqueous solution therein, and generates an acid-containing vapor generating means for generating a vapor of the aqueous solution; Acid-containing vapor supply means for supplying the acid-containing vapor generated by the vapor generation means to the surface of the substrate housed in the room, and ultraviolet irradiation for irradiating the acid-containing vapor generated by the acid-containing vapor generation means and the substrate surface with ultraviolet light Means for providing a substrate surface treatment unit comprising: a pure water cleaning treatment chamber adjacent to the substrate surface treatment unit; and supplying pure water to the pure water cleaning treatment chamber to the surface of the substrate housed in the room. The apparatus is provided with pure water supply means.
酸を含む水溶液としては、塩酸、硝酸、硫酸、フッ化
水素酸、酢酸などが使用できる。As the aqueous solution containing an acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, acetic acid and the like can be used.
<作用> 本発明の基板の表面処理方法の構成によれば、雰囲気
中の酸素または水分に紫外線を照射して活性酸素を生成
し、その活性酸素によって有機物(CXHYOZ)を炭酸ガス
(CO2)と水(H2O)とに分解して除去する。また、同時
に生成される活性水素は、活性酸素による有機物の分解
を促進する。一方、酸を含む水溶液より発生させた酸含
有蒸気が紫外線の照射下で基板表面に供給されるため、
酸含有蒸気が基板表面の近傍で活性化するとともに基板
表面に活性度の高い状態で到達し、重金属等の無機物の
汚染物質をハロゲン化物等の塩に容易に変換し、それを
純水により洗い流して除去する。また、基板表面に水分
を含んだ酸含有蒸気を供給しているため、酸含有蒸気が
容易に基板表面に吸着し、酸含有蒸気に含まれる酸が効
率良く基板表面の重金属を塩に変換うる。しかも、基板
表面は前述の通り紫外線が照射されているので酸が急速
に重金属を塩に変換する。変換された塩は紫外線によっ
てエネルギーが与えられ、基板表面から分離するように
振る舞い、容易に基板表面から離脱する。<Function> According to the configuration of the method for treating the surface of a substrate of the present invention, oxygen or moisture in the atmosphere is irradiated with ultraviolet rays to generate active oxygen, and the active oxygen converts organic substances (C X H Y O Z ) to carbon dioxide. It is decomposed into gas (CO 2 ) and water (H 2 O) and removed. Active hydrogen generated at the same time promotes decomposition of organic substances by active oxygen. On the other hand, since the acid-containing vapor generated from the aqueous solution containing the acid is supplied to the substrate surface under irradiation of ultraviolet light,
The acid-containing vapor is activated near the substrate surface and reaches the substrate surface in a highly active state, easily converting inorganic contaminants such as heavy metals into salts such as halides, and washing it away with pure water. To remove. Further, since the acid-containing vapor containing water is supplied to the substrate surface, the acid-containing vapor is easily adsorbed on the substrate surface, and the acid contained in the acid-containing vapor can efficiently convert heavy metals on the substrate surface into salts. . In addition, since the substrate surface is irradiated with ultraviolet rays as described above, the acid rapidly converts heavy metals into salts. The converted salt is energized by the ultraviolet light, acts to separate from the substrate surface, and easily detaches from the substrate surface.
一方、基板に吸着した酸含有蒸気の水分は、照射され
ている紫外線によって分解されて活性酸素を生成し、こ
の活性酸素によって基板表面の有機物を分解する。分解
された有機物は、紫外線によってエネルギーが与えられ
るために容易に基板表面から離脱する。なお、紫外線効
率が悪い場合であっても、水分(H2O)の存在下で、酸
含有蒸気と金属等の無機物とイオン結合し、金属塩が生
成されるため、純水による除去が可能となる。On the other hand, the moisture of the acid-containing vapor adsorbed on the substrate is decomposed by the irradiated ultraviolet rays to generate active oxygen, and the active oxygen decomposes organic substances on the substrate surface. The decomposed organic matter is easily separated from the substrate surface because energy is given by the ultraviolet light. Even in the case where the ultraviolet ray efficiency is low, since the acid-containing vapor is ion-bonded with an inorganic substance such as a metal in the presence of water (H 2 O), a metal salt is generated, and thus the removal with pure water is possible. Becomes
また、本発明の基板の表面処理装置の構成によれば、
基板表面処理部において、前述同様に、重金属等の無機
物のハロゲン化塩等の塩への変換と有機物の分解とを良
好に行うとともに、紫外線がら与えられるエネルギーに
よりハロゲン化塩等の塩および分解された有機物を基板
表面から離脱しやすくし、その表面処理後の基板を純水
洗浄処理室に移し、ハロゲン化塩等の塩および分解され
た有機物を純水によって洗浄除去する。According to the configuration of the substrate surface treatment apparatus of the present invention,
In the substrate surface treatment section, as described above, the conversion of inorganic substances such as heavy metals to salts such as halide salts and the decomposition of organic substances are performed well, and salts such as halide salts and the like are decomposed by energy given by ultraviolet rays. The organic material thus removed is easily separated from the substrate surface, and the substrate after the surface treatment is transferred to a pure water cleaning treatment chamber, where salts such as halide salts and decomposed organic materials are washed and removed with pure water.
<実施例> 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。<Example> Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1実施例 第1図は、基板の表面処理装置の第1実施例を示す概
略縦断面図であり、第1のハウジング1内に、基板Wを
加熱するヒータ2を内蔵したスピンチャック3が設けら
れるとともに、紫外線照射手段としての紫外線ランプ4
を内蔵した酸含有蒸気供給手段としての石英製のノズル
5が設けられている。なお、紫外線ランプ4をノズル5
に内蔵するかわりに、ノズル5の下方等に配設してもよ
い。First Embodiment FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a substrate surface treating apparatus. A spin chuck 3 having a heater 2 for heating a substrate W is provided in a first housing 1. An ultraviolet lamp 4 provided as ultraviolet irradiation means
Is provided with a nozzle 5 made of quartz as an acid-containing vapor supply means incorporating therein. The ultraviolet lamp 4 is connected to the nozzle 5
Instead of being built in the nozzle 5, it may be arranged below the nozzle 5.
スピンチャック3は、モータM1によって鉛直軸芯周り
で駆動回転するように構成されている。Spin chuck 3 is configured to drive rotation about a vertical axis by a motor M 1.
ノズル5の底板には多数の拡散孔5aが所定間隔を隔て
て均一に分布した状態で形成されている。In the bottom plate of the nozzle 5, a large number of diffusion holes 5a are formed in a state of being uniformly distributed at predetermined intervals.
有機物の分解除去効率や無機物等の変換効率を上げる
ためには、スピンチャック3上の基板Wと紫外線ランプ
4との距離をできるだけ短くするのがよい。In order to increase the efficiency of decomposing and removing organic substances and the conversion efficiency of inorganic substances, the distance between the substrate W on the spin chuck 3 and the ultraviolet lamp 4 should be as short as possible.
第1のハウジング1の周壁部に直径方向で対向する状
態で基板Wの搬入口1aと搬出口1bとが形成され、その搬
入口1aおよび搬出口1bそれぞれに、図示しない駆動機構
によって上下方向のスライドにより開閉可能にシャッタ
6a,6bが設けられている。A carry-in port 1a and a carry-out port 1b for the substrate W are formed in a state of being diametrically opposed to the peripheral wall portion of the first housing 1. Shutter that can be opened and closed by sliding
6a and 6b are provided.
第1のハウジウグ1の外側において、搬入口1aを通し
て基板Wを第1のハウジング1内に搬入する第1の基板
搬送機構7aと、搬出口1bを通して第1のハウジング1か
ら外部に基板Wを搬出し、かつ、純水洗浄処理室8を構
成する第2のハウジング9へ搬入する第2の基板搬送機
構7b、および、第2のハウジング9から搬出する第3の
基板搬送機構7cとが設けられている。Outside the first housing 1, a first substrate transport mechanism 7 a for transporting the substrate W into the first housing 1 through the entrance 1 a, and unloading the substrate W from the first housing 1 to the outside through the exit 1 b. In addition, a second substrate transport mechanism 7b for carrying in the second housing 9 constituting the pure water cleaning processing chamber 8 and a third substrate transport mechanism 7c for carrying out of the second housing 9 are provided. ing.
これらの第1、第2および第3の基板搬送機構7a,7b
および7cそれぞれは同じ構造を有しており、第2図の斜
視図に示すように、電動モータ10と、その電動モータ10
の回転軸に取り付けられた第1アーム11と、第1アーム
11の遊端部に回転自在に取り付けられた第2アーム12
と、第1アーム11の回転運動を伝達して第2アーム12を
回転させる伝動機構13と、第2アーム12の遊端部に形成
され、載置した基板Wを吸着保持する真空チャック口14
等から構成されている。These first, second and third substrate transfer mechanisms 7a, 7b
And 7c each have the same structure, and as shown in the perspective view of FIG.
A first arm 11 attached to a rotary shaft of
Second arm 12 rotatably attached to the free end of 11
A transmission mechanism 13 for transmitting the rotational motion of the first arm 11 to rotate the second arm 12; and a vacuum chuck port 14 formed at the free end of the second arm 12 for sucking and holding the placed substrate W.
And so on.
前記ノズル5の導入管5bに、塩酸や硝酸等の酸を含む
水溶液を蒸発させる酸含有蒸気発生手段15が、開閉バル
ブ16を介装した蒸気供給管17を介して接続されている。An acid-containing steam generating means 15 for evaporating an aqueous solution containing an acid such as hydrochloric acid or nitric acid is connected to an introduction pipe 5b of the nozzle 5 via a steam supply pipe 17 provided with an opening / closing valve 16.
酸含有蒸気発生手段15は、酸を含む水溶液を貯留する
貯留槽18と、その貯留槽18の外周部に設けたヒータ等の
温調手段19とから構成され、貯留槽18に貯留された酸を
含む水溶液を温調手段19で加熱して蒸発させ、その蒸発
により発生した酸含有蒸気を蒸気供給管17を通じてノズ
ル5に供給するようになっている。図示していないが、
蒸気供給管17は断熱材で被覆され、その内部を流動して
いるときに液化することが無いように構成されている。The acid-containing vapor generating means 15 is composed of a storage tank 18 for storing an aqueous solution containing an acid, and a temperature control means 19 such as a heater provided on an outer peripheral portion of the storage tank 18, and the acid stored in the storage tank 18. Is heated and evaporated by the temperature control means 19, and the acid-containing vapor generated by the evaporation is supplied to the nozzle 5 through the vapor supply pipe 17. Although not shown,
The steam supply pipe 17 is covered with a heat insulating material, and is configured so as not to be liquefied when flowing through the inside thereof.
貯留槽18には、酸を含む水溶液を補充供給する水溶液
供給管20と、キャリアガスとしての窒素N2ガスを供給す
るキャリアガス供給管21とが接続され、それらの供給管
20,21がそれぞれに開閉弁20a,21aが介装されている。An aqueous solution supply pipe 20 for replenishing an aqueous solution containing an acid and a carrier gas supply pipe 21 for supplying nitrogen N 2 gas as a carrier gas are connected to the storage tank 18.
On / off valves 20a and 21a are interposed in 20, 20, respectively.
第1のハウジング1の底板に有機物の分解除去の際に
発生したCO2,H2O等のガスの排気チャンバ22が形成さ
れ、それに連通する排気管23が図示しないブロワに接続
されている。An exhaust chamber 22 for a gas such as CO 2 and H 2 O generated at the time of decomposing and removing organic substances is formed in the bottom plate of the first housing 1, and an exhaust pipe 23 communicating therewith is connected to a blower (not shown).
前述した、紫外線ランプ4およびノズル5を内装した
第1のハウジング1と、酸含有蒸気発生手段15と、両者
を接続する蒸気供給管17とから成る構成をして基板表面
処理部と称する。The above-described structure including the first housing 1 in which the ultraviolet lamp 4 and the nozzle 5 are housed, the acid-containing steam generating means 15, and the steam supply pipe 17 connecting the two are referred to as a substrate surface treatment unit.
純水洗浄処理室8は、第2のハウジング9内に基板載
置テーブル24が昇降自在に内装されるとともに、第2の
ハウジング9の天板部に、所定温度の純水を供給する純
水供給ノズル25が設けられて構成されている。The pure water cleaning processing chamber 8 has a substrate mounting table 24 inside the second housing 9 so as to be able to move up and down, and a pure water for supplying pure water at a predetermined temperature to the top plate of the second housing 9. A supply nozzle 25 is provided.
基板載置テーブル24はモータM2によって鉛直軸芯周り
で駆動回転されるように構成されている。また、基板載
置テーブル24には直径方向に対向した位置にピン24aが
立設され、それらの内側に基板保持用の突起24bが取り
付けられている。The substrate mounting table 24 is configured to be rotated about a vertical axis by a motor M 2. Further, pins 24a are erected on the substrate mounting table 24 at positions diametrically opposed to each other, and projections 24b for holding the substrate are mounted inside the pins 24a.
第2のハウジング9の周壁部に直径方向で対向する状
態で基板Wの搬入口9aと搬出口9bとが形成され、その搬
入口9a及び搬出口9bそれぞれに、図示しない駆動機構に
より上下方向にスライドすることによって開閉可能にシ
ャッタ26a,26bが設けられている。A carry-in port 9a and a carry-out port 9b for the substrate W are formed in a state of being diametrically opposed to the peripheral wall portion of the second housing 9, and each of the carry-in port 9a and the carry-out port 9b is vertically moved by a driving mechanism (not shown). Shutters 26a and 26b are provided so as to be opened and closed by sliding.
第2のハウジング9の底板にはドレンと排気のための
パイプ27が接続されている。A drain 27 and a pipe 27 for exhaust are connected to the bottom plate of the second housing 9.
以上の構成の基板の表面処理装置を用いることによ
り、本発明の基板の表面処理方法が実施される。The substrate surface treatment method of the present invention is performed by using the substrate surface treatment apparatus having the above-described configuration.
すなわち、酸含有蒸気発生手段15において酸を含む水
溶液の蒸発により発生させた酸含有蒸気をノズル5に供
給し、その酸含有蒸気に紫外線ランプ4からの紫外線を
照射する。この紫外線ランプ4からの紫外線は、石英製
のノズル5を透過して基板表面にも照射する。このよう
にして、紫外線照射によって活性化された酸含有蒸気
を、拡散孔5a…を通じて、活性度の高い状態で、スピン
チャック3に保持された基板Wの表面に均一に供給し、
基板表面の有機物を分解除去するとともに重金属等の無
機物をハロゲン化物等の塩に変換する。That is, the acid-containing vapor generated by the evaporation of the acid-containing aqueous solution in the acid-containing vapor generating means 15 is supplied to the nozzle 5, and the acid-containing vapor is irradiated with ultraviolet rays from the ultraviolet lamp 4. Ultraviolet light from the ultraviolet lamp 4 passes through a quartz nozzle 5 and irradiates the substrate surface. In this manner, the acid-containing vapor activated by the ultraviolet irradiation is uniformly supplied to the surface of the substrate W held by the spin chuck 3 through the diffusion holes 5a in a highly active state.
It decomposes and removes organic substances on the substrate surface and converts inorganic substances such as heavy metals into salts such as halides.
その処理の後に、第2の搬送機構7bにより、基板Wを
純水洗浄処理室8内の基板載置テーブル24上に移送し、
その基板載置テーブル24に載置された基板Wに純水供給
ノズル25から純水を供給し、前述したハロゲン化物等の
塩を洗浄除去する。After the processing, the substrate W is transferred to the substrate mounting table 24 in the pure water cleaning processing chamber 8 by the second transfer mechanism 7b,
Pure water is supplied from the pure water supply nozzle 25 to the substrate W mounted on the substrate mounting table 24 to wash and remove the above-described salts such as halides.
純水供給ノズル25から供給する純水としては、例え
ば、50℃〜80℃の温度まで加熱した純水を使用した方
が、ハロゲン化物等の塩の除去を促進できるが、ノズル
に超音波振動子を付設しておき、800kHz以上の周波数の
超音波を純水に付加して洗浄効率を高めるようにすると
か常温の純水などを供給するようにしても良い。As the pure water to be supplied from the pure water supply nozzle 25, for example, the use of pure water heated to a temperature of 50 ° C. to 80 ° C. can promote the removal of salts such as halides. Alternatively, an ultrasonic wave having a frequency of 800 kHz or more may be added to pure water to increase the cleaning efficiency, or pure water at room temperature may be supplied.
第2実施例 第3図は、基板の表面処理装置の第2実施例を示す概
略縦断面図、第4図は基板ボートの平面図であり、第1
および第2のハウジング31,32それぞれが、多数枚の基
板W…を収納保持する基板ボート33を収容可能で、第1
実施例の基板の表面処理装置が一枚づつ基板Wを処理す
る枚葉式であるのに対して、この第2実施例の基板の表
面処理装置がバッチ式に構成されている。Second Embodiment FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the substrate surface treating apparatus, and FIG. 4 is a plan view of a substrate boat, and FIG.
And the second housings 31 and 32 are capable of accommodating a substrate boat 33 for accommodating a large number of substrates W.
While the substrate surface treatment apparatus of the second embodiment is of a single-wafer type for processing substrates W one by one, the substrate surface treatment apparatus of the second embodiment is of a batch type.
第1のハウジング31の上方側に、紫外線照射手段とし
ての紫外線ランプ34を内蔵した酸含有蒸気供給手段とし
ての石英製のノズル35が設けられている。なお、紫外線
ランプ34はノズル35の下方に配設してもよい。Above the first housing 31, a nozzle 35 made of quartz is provided as an acid-containing vapor supply means having a built-in ultraviolet lamp 34 as an ultraviolet irradiation means. The ultraviolet lamp 34 may be provided below the nozzle 35.
ノズル35の底板には多数の拡散孔35aが所定間隔を隔
てて均一に分布した状態で形成されている。In the bottom plate of the nozzle 35, a large number of diffusion holes 35a are formed in a state of being uniformly distributed at predetermined intervals.
第1のハウジング31の底板には、有機物の分解除去の
際に発生したCO2,H2O等のガスを排気する排気管36が設
けられ、この排気管36に図示しないブロワが接続されて
いる。The bottom plate of the first housing 31 is provided with an exhaust pipe 36 for exhausting gases such as CO 2 and H 2 O generated at the time of decomposing and removing organic substances, and a blower (not shown) is connected to the exhaust pipe 36. I have.
純水洗浄処理室を構成する第2のハウジング32の上方
側に、加熱された高温の純水を供給する純水供給ノズル
37が設けられ、一方、第2のハウジング32の底板にはド
レン配管38が接続され、また、側壁の下部側には排気管
39が接続されている。A pure water supply nozzle that supplies heated high-temperature pure water to an upper side of the second housing 32 that constitutes the pure water cleaning processing chamber.
A drain pipe 38 is connected to the bottom plate of the second housing 32, and an exhaust pipe is
39 is connected.
第1のハウジング31と第2のハウジング32それぞれの
互いに対向する周壁それぞれに、基板ボート33を搬入な
らびに搬出する搬入口40,41が設けられている。On each of the peripheral walls of the first housing 31 and the second housing 32 facing each other, carry-in ports 40 and 41 for carrying in and out the substrate boat 33 are provided.
搬入口40,41それぞれに、図示しない駆動機構により
上下方向にスライドすることによって開閉するシャッタ
ー42が設けられている。Each of the carry-in entrances 40 and 41 is provided with a shutter 42 that is opened and closed by sliding in a vertical direction by a drive mechanism (not shown).
第1のハウジング31と第2のハウジング32との間に、
基板ボート33を、搬入口40を通じて第1のハウジング31
に搬入ならびに搬出するとともに、搬入口41を通じて第
2のハウジング32に搬入ならびに搬出する基板搬送機構
43が設けられている。Between the first housing 31 and the second housing 32,
The substrate boat 33 is moved to the first housing 31 through the loading port 40.
Transport mechanism for loading and unloading to and from the second housing 32 through the loading port 41
43 are provided.
前記ノズル35には、蒸気供給管44を介して第1実施例
と同じ構成の酸含有蒸気発生手段が接続されている。An acid-containing steam generator having the same configuration as that of the first embodiment is connected to the nozzle 35 via a steam supply pipe 44.
次に、酸含有蒸気として塩酸蒸気を用いて行った実験
結果について説明する。Next, the results of an experiment performed using hydrochloric acid vapor as the acid-containing vapor will be described.
実験においては、前述した第1実施例における基板表
面処理部と同じ構成のものを用いて基板の表面処理を行
い、そして、その同一の第1のハウジング1内に、基板
Wの表面処理後に純水供給ノズルを導入し、純水による
洗浄処理を行った。In the experiment, a substrate surface treatment was performed using the same structure as the substrate surface treatment unit in the first embodiment described above, and pure surface treatment was performed in the same first housing 1 after the substrate W surface treatment. A water supply nozzle was introduced, and a cleaning treatment with pure water was performed.
また、試料基板としては、6インチのP(100)型シ
リコンウエハを用い、そのシリコンウエハの表面に、SU
S304製の板をオリエンテーションフラットに対して直交
するy軸方向に軽く3回こすりつけた後、Al板をy軸方
向に軽く3回こすりつけ、鉄Fe、Cr、Al、Ni、Cu等によ
って汚染した。A 6-inch P (100) type silicon wafer was used as a sample substrate, and the surface of the silicon wafer was SU
After rubbing the S304 plate lightly three times in the y-axis direction perpendicular to the orientation flat, the Al plate was lightly rubbed three times in the y-axis direction to contaminate with iron, Fe, Cr, Al, Ni, Cu, and the like.
このような汚染されたシリコンウエハをスピンチャッ
ク上に載置し、酸含有蒸気発生手段において、塩酸、す
なわち、塩化水素HClと水H2Oとの共沸混合物(塩化水素
濃度:21%)を用い、窒素N2ガスをキャリアガスとして
擬似共沸条件下で塩酸蒸気を発生させ、この塩酸蒸気
に、低圧水銀ランプにより波長184.9nm、253.7nmの紫外
光を照射して反応性に富む塩素ラジカルを生成し、スピ
ンチャックを100rpmで回転させながら、基板表面に前述
塩素ラジカルを供給した後、塩素ラジカルにって変換さ
れた塩に1分間で2の純水を供給して洗浄除去した。
ここで、共沸条件下とは、所定の圧力と温度において、
共沸混合液の濃度と、共沸混合蒸気の濃度が一致する状
態のことをいい、擬似共沸条件下とは、蒸発した蒸気中
に不活性ガス等を混入して希釈した際、希釈された蒸気
濃度は共沸混合液の濃度と一致しないが、希釈された蒸
気中、希釈ガスを除いた蒸気濃度が共沸混合液の濃度と
一致する状態のことをいう。Such a contaminated silicon wafer is placed on a spin chuck, and hydrochloric acid, that is, an azeotropic mixture of hydrogen chloride HCl and water H 2 O (hydrogen chloride concentration: 21%) is generated by an acid-containing vapor generating means. Hydrochloric acid vapor is generated under pseudo-azeotropic conditions using nitrogen N 2 gas as a carrier gas, and this hydrochloric acid vapor is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 184.9 nm and 253.7 nm by a low-pressure mercury lamp to provide a reactive chlorine radical. After the chlorine radicals were supplied to the substrate surface while the spin chuck was rotated at 100 rpm, pure water of 2 was supplied to the salt converted by the chlorine radicals for one minute to wash and remove the salts.
Here, the azeotropic condition means that at a predetermined pressure and temperature,
A state in which the concentration of the azeotropic mixture and the concentration of the azeotropic mixture vapor coincide with each other.The pseudo-azeotropic condition is a condition in which an inert gas or the like is mixed into the evaporated vapor and diluted. Although the vapor concentration does not coincide with the concentration of the azeotropic mixture, it refers to a state in which the vapor concentration of the diluted vapor excluding the diluent gas coincides with the concentration of the azeotropic mixture.
このようにして処理したシリコンウエハを実施例品と
した。The silicon wafer treated in this manner was used as an example product.
一方、何も処理しない汚染状態のシリコンウエハを第
1比較例品とし、汚染状態のシリコンウエハを、1分間
で2の純水を供給して洗浄処理したものを第2比較例
品とし、また、紫外線による照射を行わずに、塩酸蒸気
を1分間供給して表面処理を行った後に1分間で2の
純水を供給して洗浄したものを第3比較例品とした。On the other hand, a silicon wafer in a contaminated state where no treatment is performed is referred to as a first comparative example, and a silicon wafer in a contaminated state which is subjected to a cleaning treatment by supplying 2 pure waters for one minute is referred to as a second comparative example. A third comparative product was obtained by supplying hydrochloric acid vapor for 1 minute to perform surface treatment without irradiation with ultraviolet rays, followed by supplying 2 pure waters for 1 minute and washing.
上記実施例品および第1ないし第3比較例品それぞれ
につき、所定の3点において、SiMS分析法(二次イオン
質量分析法)により、28Si+、27Al+、52Cr+、56Fe+、58
Ni+それぞれのイオン強度を測定するとともに平均値を
出し、27Al+、52Cr+、56Fe+、58Ni+それぞれのイオン強
度の28Si+のイオン高度に対する比を求めた。For each of the above-mentioned Example product and the first to third comparative example products, at predetermined three points, 28 Si + , 27 Al + , 52 Cr + , 56 Fe + were determined by SiMS analysis (secondary ion mass spectrometry). , 58
Ni + out respective average value with measuring the ionic strength, 27 Al +, 52 Cr + , 56 Fe +, was obtained 58 Ni + 28 Si + ratio ions altitude of each ionic strength.
これらの実施例品および第1ないし第3比較例品(順
に、A、B1、B2、B3とする)それぞれについての28Si+
のイオン強度と27Al+、52Cr+、56Fe+、58Ni+それぞれの
イオン強度比についての測定結果を次表に示し、かつ、
実施例品および第1ないし第3比較例品それぞれについ
ての27Al+、52Cr+、56Fe+、58Ni+それぞれのイオン強度
比を第5図の棒グラフに示す。なお、第3比較例品につ
いては2例求めた。 28 Si + for each of these examples and the first to third comparative examples (in this order, A, B1, B2, and B3)
The following table shows the measurement results for the ionic strength of each of 27 Al + , 52 Cr + , 56 Fe + , and 58 Ni + , and
The ionic strength ratios of 27 Al + , 52 Cr + , 56 Fe + , and 58 Ni + for the example product and the first to third comparative examples are shown in the bar graph of FIG. Note that two examples were obtained for the third comparative example product.
上記実験の結果から、実施例品では、27Al+、52Cr+お
よび58Ni+それぞれのイオン強度比において、第1ない
し第3比較例品のいずれと比較して大幅に減少でき、十
分に除去できることが明らかである。56Fe+のイオン強
度比においては、56Si+と原子量が同じで重なったピー
クとなるため、56Fe+自体のイオン強度を測定すること
ができないものであった。実施例品において、28Si+の
イオン強度が極めて高く、基板の表面の汚染物質を良好
に除去できていることが明らかである。 From the results of the above experiment, the ionic strength ratio of each of 27 Al + , 52 Cr +, and 58 Ni + can be significantly reduced in the example product as compared with any of the first to third comparative examples. It is clear that it can be removed. In the ionic strength ratio of 56 Fe + , the peak was the same in atomic weight as 56 Si + and overlapped, so that the ionic strength of 56 Fe + itself could not be measured. In the example product, it is clear that the ionic strength of 28 Si + is extremely high, and contaminants on the surface of the substrate can be removed well.
[考察] 次に、本発明に係る上記実施例の有機物および無機物
の除去作用について考察する。[Discussion] Next, the action of removing organic substances and inorganic substances in the above embodiment according to the present invention will be discussed.
先ず、塩酸蒸気が波長184.9nm、253.7nmの紫外光の照
射を受けることにより、次の光化学反応を起こし、水素
ラジカルと塩素ラジカルになる。First, the hydrochloric acid vapor is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 184.9 nm and 253.7 nm, so that the following photochemical reaction occurs to be converted into hydrogen radicals and chlorine radicals.
この光化学反応で発生される塩素ラジカルCl・は、ア
ルカリ金属M、重金属M、シリコンSi等と反応し、下記
式で示されるように塩を生成する。 The chlorine radical Cl. Generated by this photochemical reaction reacts with the alkali metal M, heavy metal M, silicon Si and the like to form a salt as shown by the following formula.
Si+4Cl→SiCl4 M+xCl→MClX また、塩化水素も水の存在下で下記式で示されるよう
に塩をつくる。Si + 4Cl → SiCl 4 M + xCl → MCl X Hydrogen chloride also forms a salt as shown by the following formula in the presence of water.
M+xHCl→MClX+x/2×H2 これらの塩は水に易溶であり、純水洗浄によって容易
に除去することができる。 M + xHCl → MCl X + x / 2 × H 2 These salts are easily soluble in water, can be easily removed by washing with pure water.
上述の紫外線で活性化した塩酸蒸気でシリコンウエハ
の表面を処理した結果、シリコンウエハの表面に酸化膜
が形成されて完全な親水性になった。これは、雰囲気中
の微量な酸素が紫外光により活性な酸素ラジカルまたは
オゾンになったり、水蒸気に紫外光が照射されて酸素ラ
ジカル等が生成され、シリコンと結合するものと考えら
れる。そして、そのためか、シリコン表面の汚染層が、
塩素ラジカルによるエッチング反応と酸素ラジカルによ
る酸化作用(有機物除去効果)とによって取り除かれる
ものと考えられる。このため、シリコン(28Si+)のイ
オン強度が、処理前に比べて著しく高くなるものと考え
られる。As a result of treating the surface of the silicon wafer with the hydrochloric acid vapor activated by the above-described ultraviolet light, an oxide film was formed on the surface of the silicon wafer, and the silicon wafer became completely hydrophilic. It is considered that a trace amount of oxygen in the atmosphere is converted into active oxygen radicals or ozone by ultraviolet light, or oxygen radicals and the like are generated by irradiating water vapor with ultraviolet light, and are combined with silicon. And maybe because of that, the contamination layer on the silicon surface,
It is considered that these are removed by an etching reaction by chlorine radicals and an oxidizing effect (organic substance removing effect) by oxygen radicals. For this reason, it is considered that the ionic strength of silicon ( 28 Si + ) is significantly higher than before the treatment.
上記実施例では、紫外線ランプ4を石英製のノズル5
内に設け、ノズル5内で酸含有蒸気に紫外線を照射する
とともに、ノズル5を透過して基板表面に紫外線を照射
するようにしているが、例えば、酸含有蒸気を基板表面
に供給し、そこで紫外線を照射するようにしても良い。
要するに、酸含有蒸気を紫外線照射下で基板表面に供給
するものであれば良い。In the above embodiment, the ultraviolet lamp 4 is connected to the nozzle 5 made of quartz.
And irradiates the acid-containing vapor with ultraviolet rays in the nozzle 5 and irradiates the substrate surface with ultraviolet rays through the nozzle 5. For example, the acid-containing vapor is supplied to the substrate surface, and Ultraviolet rays may be applied.
In short, what is necessary is just to supply the acid-containing vapor to the substrate surface under ultraviolet irradiation.
上記実施例の基板の表面処理装置では、酸含有蒸気に
よる表面処理と純水による洗浄処理とを、それぞれ別の
室で行っているが、本発明の基板の表面処理方法として
は、実験で説明したように、両処理を同じ室で行うもの
でも良い。In the substrate surface treatment apparatus of the above embodiment, the surface treatment with the acid-containing vapor and the cleaning treatment with pure water are performed in separate chambers, respectively. As described above, both processes may be performed in the same room.
上記実施例では、酸として塩酸を用いた場合について
述べたが、弗酸(HF+H2O)を用いることもできる。こ
のとき、弗酸の共沸混合物の弗化水素HF濃度は、常温で
約39%となる。弗酸を使用する場合においては、紫外線
ランプ4(第1図)、34(第3図)にはサファイヤ製ガ
ラスを用い、弗酸蒸気による腐食を防止する必要があ
る。なお、塩酸蒸気の場合は、石英製ガラスの紫外線ラ
ンプを用いることができる。In the above embodiment, the case where hydrochloric acid was used as the acid was described, but hydrofluoric acid (HF + H 2 O) can also be used. At this time, the HF concentration of the hydrofluoric acid azeotropic mixture is about 39% at room temperature. When hydrofluoric acid is used, it is necessary to use sapphire glass for the ultraviolet lamps 4 (FIG. 1) and 34 (FIG. 3) to prevent corrosion by hydrofluoric acid vapor. In the case of hydrochloric acid vapor, a quartz glass ultraviolet lamp can be used.
また、その他の酸含有水溶液として、硝酸(HNO3/H
2O)、硫酸(H2SO4/H2O)を用いることができる。この
とき、硝酸の共沸濃度は、大気圧760mmHgで68Wt%、ま
た、硫酸の共沸濃度は98.3Wt%となる。さらに、HF+HN
O3+H2OやHCl+HNO3+H2O等の混合液を使用することも
可能である。Nitric acid (HNO 3 / H
2 O) and sulfuric acid (H 2 SO 4 / H 2 O) can be used. At this time, the azeotropic concentration of nitric acid is 68 Wt% at an atmospheric pressure of 760 mmHg, and the azeotropic concentration of sulfuric acid is 98.3 Wt%. Furthermore, HF + HN
It is also possible to use a mixture such as O 3 + H 2 O or HCl + HNO 3 + H 2 O.
<発明の効果> 本発明の基板の表面処理方法によれば、紫外線の照射
下で酸含有蒸気を基板表面に供給し、活性酸素によって
有機物を分解除去するとともに、汚染物質である重金属
等の無機物のハロゲン化物等の塩への変換を水分の存在
下で行うから、紫外線の効率が低くても良好に変換でき
るとともに紫外線から与えられるエネルギーによりハロ
ゲン化塩等の塩および分解された有機物を基板表面から
離脱しやすくでき、更に、それらのハロゲン化塩等の塩
および分解された有機物を純水により溶解して除去で
き、紫外線照射手段として、低圧水銀ランプといった簡
単な構成の設備を用いることができ、しかも従来技術に
比較して無害であり、有機物および重金属等の無機物を
安価にかつ安全にして良好に除去できるようになった。<Effect of the Invention> According to the method for treating a surface of a substrate of the present invention, an acid-containing vapor is supplied to the substrate surface under irradiation of ultraviolet rays to decompose and remove organic substances by active oxygen, and to contaminate inorganic substances such as heavy metals. Is converted in the presence of moisture, so that it can be converted well even if the efficiency of ultraviolet rays is low, and the salts such as halide salts and the decomposed organic substances can be converted to the surface of the substrate by the energy given by the ultraviolet rays. Can be easily dissociated from water, and furthermore, salts such as halide salts thereof and decomposed organic substances can be dissolved and removed with pure water, and equipment having a simple structure such as a low-pressure mercury lamp can be used as an ultraviolet irradiation means. Moreover, it is harmless as compared with the prior art, and it has become possible to remove organic substances and inorganic substances such as heavy metals inexpensively, safely and well.
しかも、有機物の分解除去と無機物の塩への変換と
を、酸を含む水溶液の蒸発により発生させた酸含有蒸気
によって行い、また、変換された塩の除去を純水で洗浄
除去するから、酸を含む水溶液中に不純物が混入してい
たとしても、その不純物を基板表面に供給することが無
く、有機物および重金属等の無機物を極めて良好に除去
できるようになった。In addition, the decomposition and removal of organic substances and the conversion of inorganic substances to salts are performed by the acid-containing vapor generated by evaporation of the aqueous solution containing the acid, and the converted salts are removed by washing with pure water. Even if impurities are mixed in the aqueous solution containing, organic substances and inorganic substances such as heavy metals can be removed very well without supplying the impurities to the substrate surface.
また、本発明の基板の表面処理装置によれば、前述同
様に、重金属等の無機物のハロゲン化塩等の塩への変換
と有機物の分解とを良好に行うとともに、紫外線から与
えられるエネルギーによりハロゲン化塩等の塩および分
解された有機物を基板表面から離脱しやすくし、その表
面処理後の基板を純水洗浄処理室に移し、有機物の分解
と汚染物質である重金属等の無機物の塩への変換とを行
う基板表面処理部とは別の純水洗浄処理室において、純
水による洗浄処理を行うから、洗浄によって基板表面処
理部の処理室内の周壁などに水滴として付着し、次の酸
含有蒸気の供給時に、純水の水滴が酸含有蒸気中に混入
してしまうことを回避でき、雰囲気中のパーティクルや
不純物が基板に付着することを確実に防止できるように
なった。In addition, according to the substrate surface treatment apparatus of the present invention, as described above, conversion of an inorganic substance such as a heavy metal to a salt such as a halide salt and decomposition of an organic substance are performed favorably, and halogen is applied by energy given from ultraviolet rays. Salts such as chlorides and decomposed organic matter are easily separated from the substrate surface, and the substrate after the surface treatment is transferred to a pure water cleaning treatment chamber, where organic substances are decomposed and salts of inorganic substances such as heavy metals which are contaminants are removed. Since the cleaning process using pure water is performed in a pure water cleaning processing room separate from the substrate surface processing unit that performs the conversion, the cleaning solution adheres to the peripheral wall in the processing chamber of the substrate surface processing unit as water droplets and contains the next acid. When the steam is supplied, it is possible to avoid that water drops of the pure water are mixed into the acid-containing steam, and it is possible to reliably prevent particles and impurities in the atmosphere from adhering to the substrate.
図面は本発明に係る基板の表面処理方法および装置の実
施例を示し、第1図は、基板の表面処理装置の第1実施
例を示す概略縦断面図、第2図は、基板搬送機構の斜視
図、第3図は、基板の表面処理装置の第2実施例を示す
概略縦断面図、第4図は基板ボートの平面図、第5図
は、実験結果を示す棒グラフである。 4……紫外線照射手段としての紫外線ランプ 5……酸含有蒸気供給手段としてのノズル 8……純水洗浄処理室 15……酸含有蒸気発生手段 24……純水供給手段としての純水供給ノズル 32……純水洗浄処理室を構成する第2のハウジング 34……紫外線照射手段としての紫外線ランプ 35……酸含有蒸気供給手段としてのノズル 37……純水供給手段としての純水供給ノズル W……基板The drawings show an embodiment of a substrate surface treatment method and apparatus according to the present invention, FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a substrate surface treatment apparatus, and FIG. FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the substrate surface treating apparatus, FIG. 4 is a plan view of a substrate boat, and FIG. 5 is a bar graph showing the experimental results. 4 ... Ultraviolet lamp as ultraviolet irradiation means 5 ... Nozzle as acid-containing vapor supply means 8 ... Pure water cleaning treatment chamber 15 ... Acid-containing vapor generation means 24 ... Pure water supply nozzle as pure water supply means 32: a second housing constituting a pure water cleaning treatment chamber 34: an ultraviolet lamp as an ultraviolet irradiation means 35: a nozzle as an acid-containing vapor supply means 37: a pure water supply nozzle W as a pure water supply means W ……substrate
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−110732(JP,A) 特開 昭62−291034(JP,A) 特開 昭63−240030(JP,A) 特開 昭63−33824(JP,A) 特開 昭63−78522(JP,A) 特開 昭63−84119(JP,A) 特開 平1−114043(JP,A) 特開 昭63−84029(JP,A) 特開 昭62−15824(JP,A) 特開 昭63−204729(JP,A) 特開 昭63−266825(JP,A) 特開 昭63−173720(JP,A) 特開 平3−254874(JP,A) 特開 平4−79374(JP,A) 特公 平6−9195(JP,B2)Continuation of the front page (56) References JP-A-63-110732 (JP, A) JP-A-62-291034 (JP, A) JP-A-63-240030 (JP, A) JP-A-63-33824 (JP) JP-A-63-78522 (JP, A) JP-A-63-84119 (JP, A) JP-A-1-114404 (JP, A) JP-A-63-84029 (JP, A) 62-15824 (JP, A) JP-A-63-204729 (JP, A) JP-A-63-266825 (JP, A) JP-A-63-173720 (JP, A) JP-A-3-254874 (JP, A A) JP-A-4-79374 (JP, A) JP-B-6-9195 (JP, B2)
Claims (2)
を紫外線照射下で基板表面に供給した後、基板表面に純
水を供給して洗浄処理することを特徴とする基板の表面
処理方法。1. A method for treating a surface of a substrate, comprising supplying an acid-containing vapor generated from an aqueous solution containing an acid to a substrate surface under ultraviolet irradiation, and then supplying pure water to the substrate surface to perform a cleaning treatment. .
水溶液の蒸気を発生させる酸含有蒸気発生手段と、 前記酸含有蒸気発生手段で発生した酸含有蒸気を、室内
に収容された基板の表面に供給する酸含有蒸気供給手段
と、 前記酸含有蒸気発生手段で発生した酸含有蒸気及び基板
表面に紫外線を照射する紫外線照射手段とから成る基板
表面処理部を設け、 その基板表面処理部に隣接して純水洗浄処理室を設け、 その純水洗浄処理室に、 室内に収容された基板の表面に純水を供給する純水供給
手段を備えてあることを特徴とする基板の表面処理装
置。2. An acid-containing vapor generating means for storing an aqueous solution containing an acid therein and generating a vapor of the aqueous solution, and a substrate containing the acid-containing vapor generated by the acid-containing vapor generating means in a room. A substrate surface treatment unit comprising: acid-containing vapor supply means for supplying the surface of the substrate; and ultraviolet irradiation means for irradiating the acid-containing vapor generated by the acid-containing vapor generation means and ultraviolet light to the substrate surface. A pure water cleaning processing chamber is provided adjacent to the substrate, and the pure water cleaning processing chamber is provided with pure water supply means for supplying pure water to the surface of the substrate housed in the room. Processing equipment.
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