TWI226661B - Rotation type silicon wafer cleaning apparatus - Google Patents

Description

1226661 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種在半導體 型矽晶圓洗淨裝置的改良者，在 由石夕晶圓外表面施以完全的氫終 表面的穩定化，而可大幅度提高 裝置者。 【先前技術】 製造各種半導體元件，是一 始，而在洗淨處理的矽晶圓逐2 的各種處理。 在此種矽晶圓的洗淨處理， 晶圓洗淨裝置，高速旋轉（大約 體內的旋轉盤的矽晶圓，藉由將 該晶圓來進行酸洗淨處理之後施 最後，高速旋轉純水洗淨處理後 法廣被利用。 藉由上述習知的旋轉型矽晶 的晶圓外表面，是成爲所謂表層 藉由氫原子結合於該露出的S i原 謂氫終端處理的狀態，而形成幾 著於s i的高度穩定的淸淨面。結 時間，在表層部也難發生所謂自 製造裝置等所使用的旋轉 洗淨後的乾燥工程中，藉 端處理，可得到矽晶圓外 品質的旋轉型矽晶圓洗淨 般由矽晶圓的洗淨處理開 k施加形成SiO保護膜等 廣泛利用著所謂旋轉型矽 2000RPM )設定在裝置本 氟酸等藥品洗淨劑散佈在 以依純水等的洗淨處理， 的矽晶圓下施以乾燥的方 圓洗淨裝置施以洗淨處理 的Si露出的狀態之同時， 子使得外表面成爲施以所 乎沒有雜質原子等直接附 果，雖在大氣中放置長久 然氧化。 (2) 1226661 但是，雖藉由習知的此種旋轉型矽晶 洗淨處理的晶圓，現實上成爲隨著洗淨後 使得氧化物保護膜自然地形成在晶圓外表 整備晶圓保存的環境條件，也很難阻止上 的自然形成。 【發明內容】 本發明是關於一種用以解決習知的此 洗淨裝置的如上述的問題，亦即隨著時間 化物保護膜自然地形成在洗淨處理後的晶 法有效地防止或延遲形成此些的問題者， 轉型矽晶圓洗淨裝置附設新穎的晶圓乾燥 可更提高洗淨處理後的晶圓外表面穩定化 洗淨裝置者。 在習知的旋轉型矽晶圓洗淨裝置，在 由氫原子結合在露出的晶圓的S i原子，使 所有S i成爲所謂氫氣終端。由此可確保洗 圓的穩定性。 對於此，本案發明人等考慮在習知的 淨裝置所處理的晶圓外表面的穩定性相對 述Si外表面的氫終端處理不完全，或是局 端斑的任一，而構想在藉由在與含有經游 氫氣不會反應的惰性氣體（例如N2 )的環 洗淨後的晶圓外表面的Si氫終端處理， 圓洗淨裝置施以 的時間之經過， 面，即使如何地 述氧化物保護膜 種旋轉型矽晶圓 的經過，使得氧 圓外表面，而無 藉由在習知的旋 裝置，提供一種 的旋轉型矽晶圓 乾燥工程中，藉 得晶圓外表面的 淨處理後的矽晶 旋轉型矽晶圓洗 地低，可能爲上 部性地產生氫終 離基化的氫氣的 境下進行該純水 而藉由提長I S i原 (3) 1226661 子與Η原子的結合程度，並大幅度地減少與未結合狀態的 S i原子與氟原子等所結合的矽原子數’能長期間地得到S i 外表面的高穩定性之同時，開發了具體化該構想的旋轉型 矽晶圓洗淨裝置，而使用該裝置針對於洗淨及乾燥的晶圓 實施很多穩定化測試。 本案發明是依據上述構想及測試的結果所創作者’本 發明的申請專利範圍第1項所述的發明的基本構成；一種 旋轉型矽晶圓洗淨裝置，屬於機殻本體2內具備矽晶圓的 支持，旋轉驅動裝置3，藉由純水來洗淨藥品洗淨後的矽 晶圓的旋轉型矽晶圓洗淨裝置，其特徵爲：設置附設於機 殻本體2，供給含有0.05 vol%以上的氫氣體的氫氣體與惰 性氣體的混合氣體的氣體供給面板5，及一端連結至上述 氣體供給面板的氣體混合器1 4的混合氣體供給管A，及加 熱上述混合氣體供給管A內的混合氣體的混合氣體加熱裝 置B，及在與藉由上述混合氣體加熱裝置B所加熱的高溫 混合氣體的接觸氣體部分具備形成氫基的鍍白金保護膜的 氫基生成裝置C所構成的矽晶圓乾燥裝置1 ;藉由將含有利 用上述氫基生成裝置C所生成的氫基的混合氣體噴出至洗 淨後的施以旋轉的矽晶圓4上，進行矽晶圓4外表面的乾燥 與氫氣終端處理。 申請專利範圍第2項的發明，是在申請專利範圍第1項 的發明中，構成將混合氣體供給管A朝上下方向移動自如 且朝圓周方向旋轉自如地支持於機殻本體2的縱連結管7及 於該縱連結管7被連結於另一端而被支持於水平方向的橫 (4) 1226661 連結管1 0所形成之同時，藉由昇降旋轉裝置8朝上、下方 向可移動且朝正、逆方向可轉動上述縱連結管7。 申請專利範圍第3項的發明，是在申請專利範圍第1項 的發明中，構成將混合氣體加熱裝置Β作爲設於混合氣體 供給管Α的一部分的吸熱器；藉由該混合氣體加熱裝置Β 將混合氣體加熱至1 5 0 °C以上的溫度。 申請專利範圍第4項的發明，是在申請專利範圍第丨項 的發明中，構成將氫基生成裝置C，作成具備固定於混合 氣體供給管A的前端鍍過濾器的氫基氣體生成散佈器丨i。 申請專利範圍第5項的發明，是在申請專利範圍第i項 的發明中，構成將氫氣的混合比作成0.0 5 v ο 1 %至5.0 v ο 1 % 〇 申請專利範圍第6項的發明，是在申請專利範圍第2項 的發明中，構成將縱連結管7，由連結管本體1 5及插裝於 其內部的吸熱器1 6所構成，具備藉由吸熱器1 6來加熱流通 上述連結管本體1 5的內壁面與吸熱器1 6的外壁面之間的混 合氣體的具有加熱藉的連結管9的縱連結管。 申請專利範圍第7項的發明，是在申請專利範圍第2項 的發明中，構成將具有加熱器的橫連結管1 〇，作成由不銹 鋼製外管1 7，及介設間隔件而插裝的混合氣體流通於其內 方的內管19，及捲繞於內管19的外周面的微吸熱器20，及 將捲繞微吸熱器20的內管19外周面予以圍繞的鋁箔製蓋21 所構成的具有加熱器的橫連結管。 申請專利範圍第8項的發明，是在申請專利範圍第2項 -9- (5) 1226661 的發明中，構成將縱連結管7的昇降，旋轉驅動裝置8，藉 由縱連結管7的下降，在鍍白金過濾器2 6的下面與相對向 於此的砂晶圓4的上面的間隔成爲〇 · 5 m m至3 m m的位置處保 持固定氫基生成，散佈器1 1。 申請專利範圍第9項的發明，是在申請專利範圍第3項 的發明中，將供給於氫基生成，散佈器1 1的混合氣體的溫 度作爲1 5 0 °C至3 0 0 t。 申請專利範圍第1 〇項的發明，是在申請專利範圍第4 項的發明中，將氫基生成，散佈器1 1作成由：在上壁中央 具有混合氣體導入口 2 3 a的倒盤型上部本體2 3，及水平地 設在上部本體2 3下面側，且外周部穿設複數氣體透過孔 2 5 a的反射板2 5，及焊接於上部本體2 3的下端面的短圓筒 型過濾器凸緣2 4，及被固定於過濾器凸緣2 4的下面端，且 在不銹鋼燒結材所構成的多孔性圓盤形成鍍白金層的鍍白 金過濾、器2 6所構的氫基生成，散佈器。 【實施方式】 以下，依據圖式說明本發明的實施形態。 第1圖是表示本發明的實施形態的旋轉型矽晶圓洗淨 裝置的前視圖；第2圖是表示其側視圖；第3圖是表示第2 圖的A-A剖視槪要圖；第4圖是表示第2圖的B-B剖視槪要 圖。又，本實施形態是將所謂一枚洗淨裝置使用作爲基礎 ’惟洗淨裝置的型式若爲旋轉型洗淨裝置，則任何型式者 均可以。 -10- (6) 1226661 在第1圖至第4圖中’ 1是砂晶圓乾燥裝置；2是機殼本 體；3是晶圓的支持，旋轉驅動裝置；3 a是支持盤；3 b是 旋轉驅動部；4是矽晶圖；5是氣體供給面板；6是可撓連 結管；7是縱連結管；8是昇降’旋轉驅動裝置；9是具有 加熱器的縱連結管；1 0是具有加熱器的橫連結管；1 1是氫 基生成，散佈器。又，A是可撓連結管6 ’縱連結管7 ’具 有加熱器的縱連結管9及具有加熱器的橫連結管1 0等所構 成的混合氣體供給管；B是設在混合氣體供給管A的一部 分的混合氣體加熱裝置；C是設在混合氣體加熱裝置6的 下游側的氫基生成裝置。 上述旋轉型矽晶圓洗淨裝置是藉由：在機殼本體2內 配設下述的氣體供給面板5 ’混合氣體加熱裝置B，氫基生 成裝置C等所形成的矽晶圓乾燥裝置1，及支持盤3 a與旋轉 驅動部3 b等所構成的晶圓4的支持，旋轉驅動裝置3，及晶 圓4的自動裝卸裝置（未圖示），及晶圓4的自動搬進，搬 出裝置（未圖示），及氟酸等藥品洗淨劑的噴射裝置（未 圖示），及純水等的洗淨水噴射裝置（未圖示）等所形成 〇 又，上述支持盤3a及旋轉驅動部3b所構成的晶圓的支 持’旋轉驅動裝置3或晶圓自動裝卸裝置，晶圓自動搬進 ’搬出裝置，藥品洗淨劑噴射裝置，及純水洗淨水噴射裝 置等爲公知之故，因而在此省略其詳細說明。 上述氣體供給面板5是被配設於機殻本體2內的側部， 如第5圖所示地，將與氫不會反應的惰性氣體（例如N2 -11 - (7) 1226661 氣體）及H2氣體的混合氣體G經後述的可撓連結管6 ’縱 連結管7，具有加熱器的縱連結管9及具有加熱器橫連結管 1 〇等所構成的混合氣體供給管A，供給於氫基生成’散佈 器1 1 ° 又，在本實施形態，將氣體供給面板5等容納於機殼 本體2內，惟當然也可設在機殼本體2的外部。又’在本實 施形態，以具有加熱器的縱連結管9與具有加熱器的橫連 結管1 0的兩處分割進行後述的混合氣體G的加熱’惟僅在 前者的具有加熱器的縱連結管9或是後者的具有加熱器的 橫連結管也可以。 又，在本實施形態，藉由設在縱連結管9與橫連結管 1 〇的加熱器形成混合氣體加熱裝置B，惟混合氣體加熱裝 置B的構成本身爲任何者均可以，又混合氣體G的加熱方 式爲間接加熱方式或是直接加熱方式均可以。 具體而言，上述氣體供給面板5，是如第5圖所示，由 壓力調整器12a，壓力計12b，質量控制器12c，閥12d、 12e所構成的N2供給線，及壓力調整器13a，壓力計13b， 質量控制器1 3 c，閥1 3 d、1 3 e所構成的H2供給線，及H2與 N 2的氣體混合器1 4所形成；在本實施形態中，藉由在氣體 混合器14內混合N2與H2，將含有O.lvol% H2的N2與H2的混 合氣體G以約3 OS LW的流量供給於氫基生成，散佈器11。 在上述實施形態中，將氫基生成裝置C作爲設在混合 氣體供給管A的下游側前端的氫基生成，散佈器丨丨，惟該 氫基生成裝置C是在混合氣體G的接觸氣體部具有鍍白金 -12- (8) 1226661 保護膜者，則任何構成者均可以。 又，該氫基生成裝置C的設置場所，是比混合氣體加 熱裝置B更下流側，則當然任何位置均可以。 又，在上述實施形態中，在N2用質量控制器12c使用 流量50SLM者，又在H2用質量控制器使用流量100SCCM者 。又，在此的SLM及SCCM是表示以標準狀態下的Ι/min及 cc/min表示的流量者。 又，在本實施形態，將混合氣體G內的H2混合比作 爲大約〇. 1 vol%，惟H2混合比是選定在0.01至5.0vol%之 間較理想。其原因是，即使將H2混合比作爲5.0%以上， 所謂S i的氫終端處理位準是飽和而未能提高，僅增加H2的 損失量所致。又，相反地將H2混合比作爲0.01 %以下， 則降低Si的氫終端處理的程度，成爲很難進行完全的Si的 氫終端處理，或是在處理上費較多時間所致。 又，在本實施形態中，如後述地對於外徑大約54mm 0的晶圓4的乾燥處理，將30SML流量的混合氣體G供給於 氫基生成，散佈器1 1供給二至三分鐘，惟處理時象的晶圓 A的外徑尺寸是並不被限定於該實施例者，因應於成爲洗 淨對象的晶圓4的外徑尺寸或乾燥處理時間，混合氣體的 溫度等，適當地調整供給的混合氣體G的流量。 作爲上述可撓連結管6，在本實施形態使用電解硏磨 內面的外徑6 · 3 5 m m 0的不銹鋼所製的可撓管，如第1圖所 示裝卸自如地裝設在氣體供給面板5的出口側與縱連結管7 的下端部間。 -13- (9) 1226661 同樣地作爲上述縱連結管7使用電解硏磨外徑6·4 5 mm 0的內面的不銹鋼管，以縱向姿勢配設於機殼本體1內， 旋轉並上下移動自如地支持於機殻本體1。 亦即，該縱連結管7的下端部外周面’是卡合’支持 於後述的昇降，旋轉驅動裝置8的作動，縱連結管7是僅一 定距離（在本實施形態爲約200mm )範圍朝上、下方向滑 動之同時，僅所定角度範圍（在本實施形態爲約20 ° )朝 圓周方向正、逆旋轉。 又，在該縱連結管7的上端部連結有後述的具有加熱 器的縱連結管9，而藉由兩連結管7、9形成有混合氣體G 對於縱方向的流路。 上述昇降，旋轉驅動裝置8是將縱連結管7及具有加熱 器的縱連結管9等朝上、下方向滑動之同時，並將縱連結 管7的軸芯朝圓周方向僅角度0 (在本實施形態爲20 ° ) 正、逆旋轉者；在本實施形態中，作成藉由馬達驅動部與 齒條機構的組合來上下移動縱連結管7之同時，藉由馬達 驅動部與齒輪機構的組合，朝圓周方向僅朝所定角度進行 正、逆旋轉縱連結管7的構成。 又，該昇降，旋轉驅動裝置8是任何構造者也可以， 也可作爲氣缸型或油壓缸型的昇降，旋轉驅動裝置8。 如第6圖所示地，上述具有加熱器的縱連結管9是由連 結管本體1 5，及收納於連結管本體〗5內的吸熱器〗6所形成 ，在連結管本體15分別設有氣體入口 15a及氣體出口 15b及 引線拉出口 1 5 c。 -14- (10) 1226661 在本實施形態中，作爲連結管本體1 5使用與外徑 19.05mm 0的內面電解硏磨的不銹鋼管，插裝固定至其內 部的吸熱器1 6的外周面與連結管本體1 5的內壁面之間，成 爲流體通路。又，在氣體入口 15 a及氣體出口 15b，使用電 解硏磨外徑6.3 5 m m 0的內壁面的不銹鋼管。 上述吸熱器16是由發熱部16 a與熱電偶16b及輸入用導 線16c，熱電偶用導線16d等所形成，在本實施形態，在外 徑12mm0的不銹鋼管內使用插裝200V、200W的發熱器6a 等的吸熱器1 6。 使用的吸熱器1 6的容量或連結管本體1 5內的流通路的 有效剖面積是因應於流通具有加熱器的縱連結管9內的氣 體流量，混合氣體G的昇溫的昇溫速度等適當地選定。 又，在本實施形態中，將大約30SLM的混合氣體（ 0.1%的心與49.9%的N2的混合氣體）在5至20秒鐘以內加 熱上昇至l〇〇°C至150°C的溫度之故，因而使用具備200W 的發熱部1 6 a的兩支加熱器1 6。又，當然形成混合氣體的 N2是與氫氣不會有反應的氣體的任何者均可以。 又，在本實施形態中，在具有加熱器的縱連結管9的 連結管本體1 5的下部外周面設有氣體入口 1 5 a之故，因而 雖縱連結管9的軸芯與具有加熱器的縱連結管9的軸芯未成 爲一直線狀；惟更換導線拉出口 15c與氣體入口 15a的位置 ，也可將兩者7、9的軸芯位置於一直線狀。 上述具有加熱器的橫連結管1 〇是以水平姿勢連結於具 有加熱器的縱連結管9的上端部，而在其前端部安裝固定 -15- (11) 1226661 有後述的氫基生成，散佈器11。又，當然也可能在氫基生 成，散佈器1 1的內部設置加熱用加熱器。 第7圖是表示在本實施形態的旋轉型矽晶圓洗淨裝置 所使用的具有加熱器的橫連結管1 0的剖視槪要圖；在外徑 1 9 · 0 5 mm 0的不銹鋼製外管1 7的內部，介設間隔件1 8支持 固定電解硏磨外徑6.3 5 mm0的內壁面的不銹鋼製內管19 之同時，在內管1 9的外周面以適當的間距捲繞外徑1 mm 0的微加熱器20，並藉由鋁箔21覆蓋其上方所形成。 在本實施形態中，在經具有加熱器的縱連結管9所供 給的大約100 °C至120 t，大約30SLM的混合氣體G通過 內管19的期間，藉由150W x6支微吸熱器20被加熱至大 約2 0 0 °C至2 5 0 °C之後，從其前端部供給於後述的氫基 生成，散佈器1 1內。 又，在本實施形態中，具有加熱器的橫連結管1 〇的長 度尺寸被選定在大約400至5 00mm。如第3圖及第4圖所示 ，該具有加熱器的橫連結管1 〇是藉由昇降，旋轉驅動裝置 8的開動，成爲分別朝上下方向大約200mm及朝水平方向 大約2 0 °的範圍內移動。 又，省略上述第6圖及第7圖，惟當然在具有加熱器的 縱連結管9的連結管本體1 5的外周部及具有加熱器的橫連 結管1 0的外管1 7的外周部，設有隔熱保護材（未圖示）。 在上述具有加熱器的橫連結管1 0的前端部，焊接有氫 基生成，散佈器Π ;從該氫基生成，散佈器1 1將游離基化 的含有氫氣的氮氣體，朝位於其下方的矽晶圓4的外表面 -16- (12) 1226661 噴出。 如第7圖所示地，上述氫基生成，散佈器1 1是由呈倒 盤型的不銹鋼製的上部本體23，及與筒狀過濾器凸緣24的 上端部一起焊接於上部本體23下端緣的圓盤狀反射板25， 及固定於過濾器凸緣24的下端緣的圓盤狀鍍白金過濾器26 所構成。 亦即，在上述呈倒盤型的上部本體23的上壁面中央設 有混合氣體導入孔23a，而被加熱至大約150 °C至25 0 °C 的混合氣體G經該導入孔23 a被導進上部本體23的內方。 又，上述圓盤狀反射板2 5是由不銹鋼所形成，在其外 周部穿設有複合氣體透過孔25a。該反射板25的外周邊緣 ，是以被夾裝於短圓狀過濾器凸緣24的上端面與上部本體 23的下端面之間的狀態下，焊接於上部本體23。 又，上述鍍白金過濾器26是藉由將白金鍍在不銹鋼製 的濾材的外表面所形成；在本實施形態中，層積外徑1 μιη 的不銹鋼製金屬絲所構成的大約8網目的網狀體而經燒結 ，形成厚約2至3mm，外徑大約60mm，平均孔徑20 μιη的 盤狀濾材，同時在該濾材的氣孔外表面藉由蒸鍍法形成厚 約〇·3 μιη的白金層者。 又，在不銹鋼製濾材形成鍍白金層的方法，並不被限 定於上述蒸鍍法者，若在不銹鋼的外表面直接可形成白金 層的工法，當然也可以爲離子植入法或其他工法。 又，在本實施形態，在不銹鋼所製濾材使用燒結材之 同時，將其平均孔徑設定在20 μιη，將厚度設定在大約2至 -17- (13) 1226661 3mm，並將白金層厚度設定在大約〇· 3 μιη，惟濾材的形成 方法或其厚度，外形尺寸，平均孔徑，白金層的厚度等， 並不被限定於本實施形態的數値者，因應於噴出的混合氣 體G的流量或噴出時間，矽晶圓4的外形尺寸等適當地選 定者。 上述氫基生成，散佈器1 1的鍍白金過濾器26是以水平 狀態藉由螺定機構被保持固定在短圓筒形的過濾器凸緣24 的下端部。 又，氫基生成，散佈器1 1經由昇降，旋轉驅動裝置8 下降至定位置，該鍍白金過濾器26的下面側’是下降至被 設定在晶圓支持盤3a上的晶圓4的外表面近旁。 又，上述鍍白金過濾器26的下面側與晶圓4的外表面 之間隔，是愈小愈好’惟通常是藉由白金的觸媒作用所形 成的氫基的活性度的持續性等觀點來看，被設定在大約 0 · 5 至 1 · 5 mm 〇 以下，說明本發明旋轉型矽晶圓一枚洗淨裝置的開動 情形。 參照第1圖至第4圖，欲洗淨處理的晶圓4是首先自動 地插裝固定於晶圓洗淨裝置的支持盤3 a上’藉由開動晶圓 支持，旋轉驅動裝置3，晶圓4是被高速旋轉（約2000至 2 5 00RPM )。之後，藉由氟酸等藥品洗淨劑噴射’於該高 速旋轉的晶圓4 ’施以所謂酸洗。當完成該酸洗’則藉由 將純水噴射於晶圓4的外表面來進行純水洗淨。 又，上述藥品洗淨處理或是純水洗淨處理是周知工程 -18· (14) 1226661 之故，因而在此省略其詳細說明。 當完成純水洗淨處理，仍繼續一面高速旋轉晶圓4 一 面進行除去水分。同時開動昇降，旋轉驅動裝置8 ’將縱 連結管7與具有加熱器的縱連結管9及具有加熱器的橫連結 管10作成一體並藉由下降及旋轉，從第3圖及第4圖的退避 位置（虛線位置）朝開動位置（實線位置）移動’具有加 熱器的橫連結管1 〇前端的氫基生成，散佈器1 1 ° 又，與上述昇降，旋轉驅動裝置8的開動之同時或是 隔著適當時間延遲來開動氣體供給面板5 ’以30SLM的流 量將含有0.1 %的H2的H2與N2的混合氣體G從氣體混合器14 供給於縱連結管7。又，在開始供給該混合氣體G之前’ 氫基生成，散佈器1 1是完成移動至開動位置較理想。 供於縱連結管7的混合氣體G，是在通過具有加熱器 的縱連結管9之期間藉由該加熱器1 6被加熱’昇溫至大約 8 0 °C至1 5 0 °C。又，在縱連結管9內被加熱的混合氣體G ，是在仍繼續通過具有加熱器的橫連結管1 〇內的期間被加 熱，成爲大約150 °C至3 00 °C的溫度被導入氫基生成， 散佈器1 1內。 參照第7圖，經混合氣體導入口 23 a被噴出至氫基生成 ，散佈器11的上部本體23內的混合氣體，是與反射板25相 撞而被擴散之同時，經氣體透過孔25 a而被導入鍍白金過 濾器2 6的上面側，在通過過濾器2 6之期間藉由白金的觸媒 作用使得內部的氫氣變換成氫基之後，與N2—起噴出至晶 圓4上。 •19- (15) 1226661 朝上述過濾器2 6上方所噴出的混合氣體G ’是被加熱 至1 5 0 。(：至3 0 0 °C (在本實施形態爲大約2 5 0 °C )的高 溫度。 結果，藉由混合氣體G在通過過濾器2 6之期間與白金 觸媒相接觸，使得混合氣體G內氫被所謂活性而成爲氫基 ，成爲大幅度地提高對於Si原子的氫的結合。 亦即，藉由以含有氫基的N2作爲主體的混合氣體G從 過濾器2 6下面被噴出至高速旋轉的晶圓4上’使得氫原子 緊密且容易地結合於利用純水洗淨被露出的S i原子，而晶 圓外表面的Si原子是成爲無斑地完全地被氫終端。 依上述混合氣體G內的氫氣的白金觸媒的游離基化， 若混合氣體溫度爲1 5 0 °C以上就充分，而在本實施形態 中估計餘裕地將混合氣體溫度上昇至250 °C。 又，形成氫氣體氫基的界限溫度爲大約1 5 0 °C，是 藉由表示於白金觸媒被游離基化的氫氣與氧氣的反應生成 水時的反應率與溫度的關係曲線也可知，若超過大約1 5 0 °C，則反應率成爲大約1 〇〇 %。由此事若成爲大約的大約 1 5 0 a，則可知氫氣是其大部分被游離化。 又，在本實施形態中，將氫基生成，散佈器Π與晶圓 之間隔作成大約1 mm ;惟該間隔是愈小愈佳。上述間隔超 過大約3 mm，則在過濾器2 6的外表面與晶圓4的外素面間 ，藉由氫游離基成爲消滅，結果無法進行充的氫氣終端處 理。 又，相反地，若將上述間隔作成0.0 5 m m以下’則高 -20- (16) 1226661 速旋轉的晶圓4與過濾器2 6有接觸的虞，而不方便。所以 本實施形態中，將上述間隔設定在1 mm。 來自上述氫基生成，散佈器11的混合氣體G的放出是 大約兩分鐘至三分鐘就充分，在本實施形態中，藉由兩分 鐘連續地放出250 °C，30SLM的混合氣體，可完全地乾燥 以2000RPM旋轉的60 mm 0的Si晶圓之同時，成爲可大 約完全地氫終端處該外表面的S i原子。 (實施例） 以氟酸及純水洗淨外徑60 mm0的矽（Si)晶圓4，並 以2 00 0RPM旋轉完全地露出Si面的Si晶圓4，又將含有 0.1%的112的：《2與^^2的混合氣體以3031^厘的流量供給於氫基 生成，散佈器11，將過濾器2 6與S i晶圓4的間隔作爲1 mm ，兩分鐘連續地噴出混合氣體G。 但是，過爐器26是外徑54 mm0，厚度2.05mm，不銹 鋼線所製網狀體燒結體所構成的圓盤，平均孔徑是20 μιη ，又，過濾器26的入口的混合氣體溫度是25 0 t。 使用上述實施例的本發明的矽晶圓乾燥裝置1，將施 以乾燥及氫終端處理的晶圓4置於淸淨大氣中進行自然氧 化時，雖經過大約4 8小時，而在矽晶圓的外表面完全不 會產生變色等的顯著外觀變化。 另一方面，作爲比較測試，以2000RPM旋轉藉由氟 酸及純水施以相同的前洗淨處理的Si晶圓4，又將2 5 0 °C 的N2氣體以30 SLM的比率，使用裝設未施以鍍白金的相 (17) 1226661 同的過濾器的散佈器，兩分鐘連續地噴射S i晶圓4的外表 面。 藉由該比較測試將乾燥處理的S i晶圓4放在洗淨大氣 中施以自然氧化時，在經過大約48小時後，觀察起因於 氧化膜形成在Si晶圓的外表面的變色。 由上述外觀觀察的結果也可知，在藉由本發明的旋轉 型矽晶圓一枚洗淨裝置施以乾燥處理時，成爲高度地氫終 端Si晶圓的外表面的Si原子，而可長期間地以穩定狀態保 持洗淨後的矽晶圓的外表面。 又，矽外表面的氫終端的程度，一般藉由所謂FT-IR (ATR法）觀察Si-H的紅外吸收（2200CHT1近旁）的峰値 被判定。 第9圖是表示使用本發明的旋轉型矽晶圓洗淨裝置， 藉由記載於上述實施例的方法將剛施以洗淨，乾燥處理後 的矽晶圓的Si-H的紅外線吸收，藉由FT-IR-ATR法所測定 的結果者，在以含有氫基的混合氣體G進行乾燥處理（氫 終端處理）時（曲線A )，與未含有氫基時（曲線B )， 確認了 Si-H的紅外線吸收的峰値會高。 (發明的效果） 在本發明中，在旋轉型矽晶圓洗淨裝置的機殻本體內 設置將鍍白金保護膜具備於接觸氣體部分的氫基生成裝置 C或混合氣體加熱裝置B，混合氣體供給管A及氣體供給面 板等所構成的矽晶圓乾燥裝置，藉由經上述氫基生成裝置 -22- (18) 1226661 C噴出被加熱成1 5 〇 °C以上的溫度的氫氣與惰性氣體的混 合氣體，將混合氣體內的氫氣藉由上述鍍白金保護膜的觸 媒作用作成氫基，並將含有該氫基的混合氣體噴射至晶圓 f乍成乾燥晶圓的構成。 結果，藉由純水洗淨而Si露出的矽晶圓外表面的Si原 子，是成爲完全與原子結合，可進行高度的氫終端處理。 由此，Si晶圓的外表面是成爲長期間地被保持在穩定狀態 〇 本發明是發揮如上所述的優異的實用性效用。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明的實施形態的晶圓洗淨裝置的前 視圖。 第2圖是表示第1圖的右側視圖。 第3圖是表示第2圖的A-A剖視槪要圖。 第4圖是表示第2圖的B-B剖視槪要圖。 第5圖是表示氣體供給面板的構成的系統圖。 第6圖是表示具有加熱器的縱連結管的剖視槪要圖。 第7圖是表示具有加熱器的橫連結管的剖視槪要圖。 弟8圖是表不藉由白金觸媒被活性化的氨氣與氧氣的 反應的溫度與反應率的關係的特性曲線。 第9圖是表示藉由本發明剛施以氫終端處理後的矽晶 圓的Si-H的紅外線吸收特性曲線者。 (19) 1226661 【符號說明】 % A 混合氣體供給管 B 混合氣體加熱裝置 C 氫基生成裝置 1 矽晶圓乾燥裝置 2 機殼本體 3 晶圓支持，旋轉驅動裝置 3 a 支持盤 籲 3b 旋轉驅動部 4 5夕晶圓 5 氣體供給面板 6 可撓連結管 7 縱連結管 8 昇降，旋轉驅動裝置 9 具有加熱器的縱連結管 I 〇 具有加熱器的橫連結管 · II 氫基生成，散佈器 12a壓力調整器 1 2 b壓力計 12c質量控制器 12d 、 12e 閥 1 3 a壓力調整器 1 3 b壓力計 1 3 c質量控制器 · -24- (20)1226661 13d ^ 1 3e 閥 14 氣 體 混 合 物 15 連 結 管 本 體 15a 氣 體 入 P 15b 氣 體 出 □ 15c 導 線 引 出 □ 16 吸 熱 器 16a 發 熱 部 16b 熱 電 偶 16c 輸 入 用 導 線 1 6d 熱 電 偶 用 導 線 17 外 管 18 間 隔 件 19 內 管 20 微 吸 熱 器 21 鋁 箔 芸 rm. 體 22 管 套 接 頭 23 上 部 本 體 23a 混 合 氣 體 導 入 24 過 濾 器 凸 緣 25 反 射 板 25a 氣 體 透 過 孔 26 鍍 白 金 過 濾 器

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Claims (1)

1. (1) 1226661 拾、申請專利範圍 1 · 一種旋轉型矽晶圓洗淨裝置，屬於機殼本體內具備 矽晶圓的支持，旋轉驅動裝置，藉由純水來洗淨藥品洗淨 後的矽晶圓的旋轉型矽晶圓洗淨裝置，其特徵爲：設置附 設於機殻本體，供給含有〇.〇5vol%以上的氫氣體的氫氣體 與惰性氣體的混合氣體的氣體供給面板，及一端連結至上 述氣體供給面板的氣體混合器的混合氣體供給管，及加熱 上述混合氣體供給管內的混合氣體的混合氣體加熱裝置， 及在與藉由上述混合氣體加熱裝置所加熱的高溫混合氣體 的接觸氣體部分具備形成氫基的鍍白金保護膜的氫基生成 裝置所構成的矽晶圓乾燥裝置；藉由將含有利用上述氫基 生成裝置所生成的氫基的混合氣體噴出至洗淨後的施以旋 轉的矽晶圓上，進行矽晶圓外表面的乾燥與氫氣終端處理 〇 2 ·如申請專利範圍第1項所述的旋轉型矽晶圓洗淨裝 置，其中，將混合氣體供給管朝上下方向移動自如且朝圓 周方向旋轉自如地支持於機殻本體的縱連結管及於該縱連 結管被連結於另一端而被支持於水平方向的橫連結管所形 成之同時，藉由昇降旋轉裝置朝上、下方向可移動且朝正 、逆方向可轉動上述縱連結管。 3 .如申請專利範圍第1項所述的旋轉型矽晶圓洗淨裝 置，其中，將混合氣體加熱裝置作爲設於混合氣體供給管 的一部分的吸熱器；藉由該混合氣體加熱裝置將混合氣體 加熱至1 5 0 °C以上的溫度。 •26- (2) 1226661 4 .如申請專利範圍第1項所述的旋轉型矽晶圓洗淨裝 置，其中，將氫基生成裝置’作成具備固定於混合氣體供 給管的前端鍍過濾器的氫基氣體生成散佈器。 5. 如申請專利範圍第1項所述的旋轉型矽晶圓洗淨裝 置，其中，將氫氣的混合比作成〇·〇5νο1%至5·0ν〇1%。 6. 如申請專利範圍第2項所述的旋轉型矽晶圓洗淨裝 置，其中，將縱連結管，由連結管本體及插裝於其內部的 吸熱器所構成，具備藉由吸熱器來加熱流通上述連結管本 體的內壁面與吸熱器的外壁面之間的混合氣體的具有加熱 器的連結管的縱連結管。 7. 如申請專利範圍第2項所述的旋轉型矽晶圓洗淨裝 置，其中，將具有加熱器的橫連結管，作成由不銹鋼製外 管，及介設間隔件而插裝的混合氣體流通於其內方的內管 ，及捲繞於內管的外周面的微吸熱器’及將捲繞微吸熱器 的內管外周面予以圍繞的鋁箔製蓋所構成的具有加熱器的 橫連結管。 8. 如申請專利範圍第2項所述的旋轉型矽晶圓洗淨裝 置，其中，將縱連結管的昇降，旋轉驅動裝置，藉由縱連 結管的下降，在鍍白金過濾器的下面與相對向於此的矽晶 圓的上面的間隔成爲〇.5mm至3mm的位置處保持固定氫基 生成，散佈器。 9. 如申請專利範圍第3項所述的旋轉型矽晶圓洗淨裝 置，其中，將供給於氫生成，散佈器的混合氣體的溫度作 爲 150 °C 至 3 00 。 (3) 1226661 10.如申請專利範圍第4項所述的旋轉型矽晶圓洗淨 裝置，其中，將氫基生成，散佈器作成由：在上壁中央具 有混合氣體導入口的倒盤型上部本體，及水平地設在上部 本體下面側，且外周部穿設複數氣體透過孔的反射板，及 焊接於上部本體的下端面的短圓筒型過濾器凸緣，及被固 定於過濾器凸緣的下面端，且在不銹鋼燒結材所構成的多 孔性圓盤形成鍍白金層的鍍白金過濾器所構的氫基生成， 散佈器。 324 -28-