專利名稱：旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對半導(dǎo)體制造裝置等中所使用的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置的改進，涉及一種通過在清洗后的干燥工序中對硅晶片的外表面實施更為完全的氫封端處理，以謀求硅晶片外表面的穩(wěn)定從而使其質(zhì)量得到大幅度提高的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置。
背景技術(shù)：
各種半導(dǎo)體器件的制造，一般是從硅晶片的清洗處理開始，對經(jīng)過清洗處理后的硅晶片實施形成SiO被膜等各種處理而進行制造的。
而這種硅晶片清洗處理，過去一直廣泛使用所謂旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置進行，并廣泛采用這樣一種清洗方式，即，使安放在裝置本體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)盤上的硅晶片高速旋轉(zhuǎn)(大約為2000PRM)，在將氟酸等藥物清洗劑撒布在它上面而進行酸洗處理之后，以純水等進行清洗處理，最后，使經(jīng)過純水清洗處理后的硅晶片高速旋轉(zhuǎn)以使其干燥。
以上述現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置進行清洗處理后的硅晶片的外表面，處于所謂表層Si露出的狀態(tài)，并通過使氫原子與該露出的Si的原子結(jié)合，外表面處于經(jīng)過所謂氫封端處理后的狀態(tài)，成為雜質(zhì)原子等幾乎不會直接附著到Si上去的、高度穩(wěn)定的清潔面。據(jù)說，其結(jié)果是，即使長期放置在大氣中，表層部分也難以發(fā)生所謂的自然氧化。
但是實際上，即便是以現(xiàn)有的這種旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置進行過清洗處理的硅晶片，清洗之后隨著時間的流逝，會在晶片外表面上自然形成氧化物被膜，無論對保存晶片的環(huán)境條件如何進行調(diào)整，均難以阻止上述氧化物被膜的自然形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，旨在解決現(xiàn)有的這種旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置所存在的上述問題，即隨著時間的流逝經(jīng)過清洗處理后的晶片外表面會自然形成氧化物被膜，而且無法有效地防止或延緩其形成等問題，并提供一種，通過在現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式晶片清洗裝置中增加新型的晶片干燥裝置，可使清洗處理后的晶片外表面的穩(wěn)定性進一步提高的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置。
現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，是通過在干燥工序中使氫原子與所露出的晶片的Si原子結(jié)合，從而使得晶片外表面的所有Si得到所謂氫封端處理，而人們認(rèn)為，由此可使清洗處理后的硅晶片的穩(wěn)定性得到保證。
對此，本申請發(fā)明人則認(rèn)為，以現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置進行過處理的晶片外表面的穩(wěn)定性相對較低，是由于所述Si外表面的氫封端處理不完全，或者，局部產(chǎn)生了氫封端處理不均勻這兩個原因之中的某一個原因所致。并且設(shè)想，對該純水清洗后的晶片外表面的Si進行的氫封端處理，在不會與含有被自由基化的氫的氫氣發(fā)生反應(yīng)的惰性氣體(例如N2)的氛圍下進行，以提高與H原子結(jié)合的Si原子的比例，大幅度減少處于未結(jié)合狀態(tài)的Si原子或與氟原子等結(jié)合的硅原子的數(shù)量，從而使Si外表面長期保持很高的穩(wěn)定性。而且，與此同時，開發(fā)出將該設(shè)想具體化的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，對使用該裝置進行清洗及干燥的晶片進行了大量的穩(wěn)定化試驗。
本發(fā)明是基于上述設(shè)想和試驗結(jié)果創(chuàng)造出來的，本發(fā)明方案1所記載的發(fā)明的基本構(gòu)思是，作為一種箱殼2內(nèi)具有硅晶片的支持·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置3，對藥物清洗后的硅晶片以純水進行清洗的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，設(shè)置有硅晶片干燥裝置1，該硅晶片干燥裝置1由，安裝在箱殼2中的、供給含有0.05Vol％以上氫氣的氫氣與惰性氣體的混合氣體的氣體供給板塊5，一端連接在所述氣體供給板塊5的氣體混合器14上的混合氣體供給管A，對所述混合氣體供給管A內(nèi)的混合氣體進行加熱的混合氣體加熱裝置B，以及，在與被所述混合氣體加熱裝置B加熱的高溫混合氣體接觸的部位具有可形成氫自由基的白金涂覆被膜的氫自由基生成裝置C，等構(gòu)成，通過將含有所述氫自由基生成裝置C所生成的氫自由基的混合氣體噴射到清洗后的進行旋轉(zhuǎn)的硅晶片4上，對硅晶片4的外表面進行干燥和氫封端處理。
方案2的發(fā)明在方案1的發(fā)明中，混合氣體供給管A這樣構(gòu)成，即，由得到箱殼2的支持而能夠向上、下方向自由移動并且能夠向圓周方向自由旋轉(zhuǎn)的縱連接管7，以及，與該縱連接管7的另一端相連而在水平方向上得到支持的橫連接管10構(gòu)成，并且將縱連接管7保持成，在升降旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8的驅(qū)動下成能夠向上、下方向移動并能夠向正、反方向轉(zhuǎn)動。
方案3的發(fā)明在方案1的發(fā)明中，混合氣體加熱裝置B，是設(shè)置在混合氣體供給管A的局部部位上的鎧裝加熱器，以可通過該混合氣體加熱裝置B將混合氣體加熱至150℃以上溫度而構(gòu)成。
方案4的發(fā)明在方案1的發(fā)明中，氫自由基生成裝置C，是具有固定在混合氣體供給管A的前端上的白金涂覆過濾器的氫自由基生成散布器11。
方案5的發(fā)明在方案1的發(fā)明中，氫氣的混合比為0.05Vol％～5.0Vol％。
方案6的發(fā)明在方案2的發(fā)明中，縱連接管7，是在其上方部位具有帶加熱器縱連接管9的縱連接管7，該帶加熱器縱連接管9，由連接管本體15以及插入并固定在其內(nèi)部的鎧裝加熱器16構(gòu)成，對在所述連接管本體15的內(nèi)壁面與鎧裝(シ一ス)加熱器16的外壁面之間流動的混合氣體以鎧裝加熱器16進行加熱。
方案7的發(fā)明在方案2的發(fā)明中，帶加熱器橫連接管10，是由，不銹鋼制造的外管17、通過間隔件18插固在其內(nèi)的供混合氣體流通的內(nèi)管19、卷繞在內(nèi)管19的外周面上的微型纏線加熱器20、以及、圍繞于卷繞有微型纏線加熱器20的內(nèi)管19的外周面上的鋁箔制造的外罩21，構(gòu)成的帶加熱器橫連接管10。
方案8的發(fā)明在方案2的發(fā)明中，縱連接管7的升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8，是這樣構(gòu)成的升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，即，通過縱連接管7的下降而將氫自由基生成·散布器11保持固定在使白金涂覆過濾器26的下表面與與之對置的硅晶片4的上表面之間的間隔為0.5mm～3mm的位置上。
方案9的發(fā)明在方案3的發(fā)明中，向氫自由基生成·散布器11供給的混合氣體的溫度為150℃～300℃。
方案10的發(fā)明在方案4的發(fā)明中，氫自由基生成·散布器11，是由，上壁中央具有混合氣體導(dǎo)入口23a的呈倒置的盤的形狀的上部本體23，在上部本體23的下表面一側(cè)水平設(shè)置的、外周部貫通設(shè)置有多個氣體通過孔25a的反射板25，以及，焊接在上部本體23的下端面上的短圓筒形的過濾器凸緣24、以及固定在過濾器凸緣24的下表面一側(cè)，在不銹鋼燒結(jié)材料構(gòu)成的多孔性圓盤上形成有白金涂覆層的白金涂覆過濾器26，構(gòu)成的氫自由基生成·散布器11。


圖1是本發(fā)明實施形式所涉及的晶片清洗裝置的正視圖。
圖2是圖1的右側(cè)視圖。
圖3是圖2的A-A向剖視概略圖。
圖4是圖2的B-B向剖視概略圖。
圖5是對氣體供給板塊的構(gòu)成進行展示的系統(tǒng)圖。
圖6是帶加熱器縱連接管的剖視概略圖。
圖7是帶加熱器橫連接管的剖視概略圖。
圖8是反映被白金催化劑活化的氫與氧進行反應(yīng)時的溫度與反應(yīng)率的關(guān)系的特性曲線。
圖9是反映剛剛以本發(fā)明實施氫封端處理后的硅晶片的Si-H的紅外吸收特性曲線。
符號說明A是混合氣體供給管，B是混合氣體加熱裝置，C是氫自由基生成裝置，1是硅晶片干燥裝置，2是箱殼，3是晶片支持·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，3a是支撐盤，3b是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部，4是硅晶片，5是氣體供給板塊，6是柔性連接管，7是縱連接管，8是升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，9是帶加熱器縱連接管，10是帶加熱器橫連接管，11是氫自由基生成·散布器，12a是壓力調(diào)整器，12b是壓力計，12c是質(zhì)量流量控制器，12d、12e是閥，13a是壓力調(diào)整器，13b是壓力計，13c是質(zhì)量流量控制器，13d、13e是閥，14是氣體混合器，15是連接管本體，15a是氣體入口，15b是氣體出口，15c是引線引出口，16是鎧裝加熱器，16a是發(fā)熱部，16b是熱電偶，16c是輸入用引線，16d是熱電偶用引線，17是外管，18是間隔件，19是內(nèi)管，20是微型纏線加熱器，21是鋁箔外罩，22是管接頭，23是上部本體，23a是混合氣體導(dǎo)入口，24是過濾器凸緣，25是反射板，25a是氣體通過孔，26是白金涂覆過濾器。
具體實施形式下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施形式進行說明。
圖1是本發(fā)明實施形式所涉及的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置的正視圖，圖2是其側(cè)視圖，圖3是圖2的A-A剖視概略圖，圖4是圖2的B-B剖視概略圖。在本實施形式中，是將所謂單片清洗裝置作為基礎(chǔ)裝置使用的，但只要是旋轉(zhuǎn)式清洗裝置則可以是任何型式的。
在圖1～圖4中，1是硅晶片干燥裝置，2是箱殼，3是晶片支持·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，3a是支撐盤，3b是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部，4是硅晶片，5是氣體供給板塊，6是柔性連接管，7是縱連接管，8是升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，9是帶加熱器縱連接管，10是帶加熱器橫連接管，11是氫自由基生成·散布器。此外，A是由柔性連接管6、縱連接管7、帶加熱器縱連接管9以及帶加熱器橫連接管10等構(gòu)成的混合氣體供給管，B是設(shè)置在混合氣體供給管A的一部分上的混合氣體加熱裝置，C是設(shè)置在混合氣體加熱裝置B的下游側(cè)的氫自由基生成裝置。
上述旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置這樣形成，即，在箱殼2內(nèi)配置，由后述的氣體供給板塊5、混合氣體供給管A、混合氣體加熱裝置B、氫自由基生成裝置C等構(gòu)成的硅晶片干燥裝置1，由支撐盤3a和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部3b等構(gòu)成的硅晶片4的支持·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置3，硅晶片4的自動取放裝置(圖中省略)，硅晶片4的自動送入·送出裝置(圖中省略)，氟酸等藥物清洗劑的噴射裝置(圖中省略)，以及，純水等清洗水噴射裝置(圖中省略)，等而形成。
此外，由上述支撐盤3a和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部3b構(gòu)成的晶片的支持·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置3、以及、晶片自動取放裝置、晶片自動送入·送出裝置、藥物清洗劑噴射裝置以及純水清洗水噴射裝置等裝置已經(jīng)公知，故在這里將它們的詳細(xì)說明省略。
上述氣體供給板塊5設(shè)置并固定在箱殼2內(nèi)的側(cè)部，如圖5所示，使不與氫氣發(fā)生反應(yīng)的惰性氣體(例如N2氣體)與H2氣體二者的混合氣體G，從后述的由柔性連接管6、縱連接管7、帶加熱器縱連接管9以及帶加熱器橫連接管10等構(gòu)成的混合氣體供給管A中通過后，供給氫自由基生成·散布器11。
另外，在本實施形式中，是將氣體供給板塊5等放置在箱殼2內(nèi)的，但毋庸置疑，也可以設(shè)置在箱殼2的外部。此外，在本實施形式中，后述的對混合氣體G進行的加熱，是分在帶加熱器縱連接管9與帶加熱器橫連接管10兩處進行的，但也可以設(shè)計成僅在前者的帶加熱器縱連接管9中或后者的帶加熱器橫連接管10中進行。
此外，在本實施形式中，混合氣體加熱裝置B是由設(shè)置在縱連接管9和橫連接管10上的加熱器形成的，但混合氣體加熱裝置B本身為何種構(gòu)成均可，而且對混合氣體G的加熱方式既可以是間接加熱方式也可以是直接加熱方式。
具體地說，上述氣體供給板塊5如圖5所示，是由，由壓力調(diào)整器12a·壓力計12b·質(zhì)量流量控制器12c·閥12d·12e構(gòu)成的N2供給管線，由壓力調(diào)整器13a·壓力計13b·質(zhì)量流量控制器13c·閥13d·13e構(gòu)成的H2供給管線，以及，H2與N2的氣體混合器14形成；在本實施形式中，通過在氣體混合器14內(nèi)將N2與H2二者混合，從而將含有0.1Vol％的H2的N2與H2的混合氣體G以大約30SLM的流量供給氫自由基生成·散布器11。
在上述實施形式中，氫自由基生成裝置C，是設(shè)置在混合氣體供給管A的下游側(cè)前端上的氫自由基生成·散布器11，但作為該氫自由基生成裝置C，只要與混合氣體G的接觸部具有白金涂覆被膜，如何構(gòu)成均可。
此外，該氫自由基生成裝置C的安裝場所，只要是在混合氣體加熱裝置B的下游側(cè)，毋庸置疑可以安裝在任何位置上。
另外，在上述實施形式中，N2質(zhì)量流量計12c使用的是流量為50SLM的，而H2質(zhì)量流量計使用的是流量為100SCCM的。這里的SLM和SCCM，表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下以l/min和cc/min為單位的流量。
在本實施形式中，混合氣體G中H2的混合比大約為0.1Vol％，但H2的混合比最好是在0.01～5.0Vol％之間選定。這是由于，即使H2的混合比為5.0％以上，所謂Si的氫封端處理水平已達到飽和而不會再提高，反而只會增加H2的消耗量。而反之，若使H2的混合比為0.01％以下，Si的氫封端處理比例降低，難以對Si完全進行氫封端處理，導(dǎo)致在處理上占用過多的時間。
在本實施形式中，在如后所述對外徑約為54mmφ的晶片4進行干燥處理時，是將30SML流量的混合氣體G向氫自由基生成·散布器11供給2～3分鐘，但作為處理對象的晶片4的外徑尺寸，并不受該實施例的限定，可根據(jù)作為清洗對象的晶片4的外徑尺寸和干燥處理時間、混合氣體的溫度等因素，對所供給的混合氣體G的流量進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
作為上述柔性連接管6，在本實施形式中使用的是內(nèi)表面經(jīng)過電解拋光的外徑為6.35mmφ的不銹鋼制造的柔性管；如圖2所示，可自由拆裝地安裝在氣體供給板塊5的出口端與縱連接管7的下端部之間。
同樣地，作為上述縱連接管7，使用的是外徑為6.35mmφ的內(nèi)表面經(jīng)過電解拋光的不銹鋼管，在箱殼2內(nèi)成縱向姿態(tài)配設(shè)，得到箱殼2的支持而能夠自由旋轉(zhuǎn)并能夠上、下自由移動。
即，該縱連接管7是其下端部的外周面與后述的升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8卡合而得到支持的，隨著升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8工作，縱連接管7僅在一定距離(在本實施形式中大約為200mm)范圍內(nèi)向上、下方向滑動，并且，僅在既定的角度范圍(在本實施形式中大約為20°)內(nèi)在圓周方向上正、反向旋轉(zhuǎn)。
此外，在該縱連接管7的上端部，連接有后述的帶加熱器縱連接管9，由兩個連接管7、9形成混合氣體G在縱向上的流通路徑。
上述升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8是這樣一種裝置，即，使得縱連接管7和帶加熱器縱連接管9等向上、下方向滑動，并使得縱連接管7的軸心在圓周方向上僅以角度θ(在本實施形式中為20°)進行正、反向旋轉(zhuǎn)；而在本實施形式中，是這樣構(gòu)成的，即，靠馬達驅(qū)動部與齒條機構(gòu)的組合使縱連接管7上、下移動，并靠馬達驅(qū)動部與齒輪機構(gòu)的組合使縱連接管7在圓周方向上僅以既定角度θ進行正、反向旋轉(zhuǎn)。
另外，該升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8可以采用任何結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)計成氣缸式或液壓缸式的升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8。
上述帶加熱器縱連接管9如圖6所示，由連接管本體15、以及、容放在連接管本體15內(nèi)的鎧裝加熱器16形成，連接管本體15上分別設(shè)置有氣體入口15a和氣體出口15b和引線引出口15c。
在本實施形式中，作為連接管本體15，使用的是外徑為19.05mmφ的內(nèi)表面經(jīng)過電解拋光的不銹鋼管，在插入并固定在其內(nèi)部的鎧裝加熱器16的外周面與連接管本體15的內(nèi)壁面之間形成流體通路。此外，氣體入口15a和氣體出口15b使用的是外徑為6.35mmφ的內(nèi)壁面經(jīng)過電解拋光的不銹鋼管。
上述鎧裝加熱器16，由發(fā)熱部16a和熱電偶16b和輸入用引線16c和熱電偶用引線16d等形成，在本實施形式中，使用的是將200V、200W的發(fā)熱部16a等插入并固定在外徑12mmφ的不銹鋼管內(nèi)而成的鎧裝加熱器16。
所使用的鎧裝加熱器16的容量和連接管本體15內(nèi)的流通路徑的有效截面積，可根據(jù)從帶加熱器縱連接管9內(nèi)流過的氣體流量、混合氣體G的升溫程度以及升溫速度等因素適當(dāng)選擇。
另外，在本實施形式中，為了將大約為30SLM的混合氣體(0.1％的H2和49.9％的N2的混合氣體)在5～20秒之內(nèi)加熱升溫到100℃～150℃的溫度，使用的是兩根具有200W發(fā)熱部16a的鎧裝加熱器16。此外，作為構(gòu)成混合氣體的N2，只要是不會與氫氣發(fā)生反應(yīng)的氣體，毋庸置疑可以是任何一種氣體。
此外，在本實施形式中，由于在帶加熱器縱連接管9的連接管本體15的下部的外周面上設(shè)置了氣體入口15a，因此，雖然縱連接管7的軸心與帶加熱器縱連接管9的軸心不在一條直線上，但可以通過交換引線引出口15c與氣體入口15a的位置而使得二者7、9的軸心位于一條直線上。
上述帶加熱器橫連接管10，成水平姿態(tài)連接在帶加熱器縱連接管9的上端部上，在其前端部上安裝并固定有后述的氫自由基生成·散布器11。此外，顯然，也可以在氫自由基生成·散布器11的內(nèi)部設(shè)置加熱用加熱器。
圖7是本實施形式的旋轉(zhuǎn)式晶片清洗裝置中所使用的帶加熱器橫連接管10的剖視概略圖，它是這樣形成的，即，在外徑為19.05mmφ的不銹鋼制造的外管17的內(nèi)部，加裝間隔件18對外徑為6.35mmφ的內(nèi)壁經(jīng)過電解拋光的不銹鋼制造的內(nèi)管19進行支持和固定，在內(nèi)管19的外周面上以適當(dāng)?shù)拈g距卷繞外徑為1mmφ的微型纏線加熱器20，并將其上方以鋁箔21覆蓋。
在本實施形式中，從帶加熱器縱連接管9中通過而送過來的約100℃～120℃、約30SLM的混合氣體G，在從內(nèi)管19中通過時，被150W×6根的微型纏線加熱器20加熱至約200℃～250℃之后，從其前端部向后述的氫自由基生成·散布器11內(nèi)供給。
此外，在本實施形式中，將帶加熱器橫連接管10的長度尺寸選定為約400～500mm。并且，該帶加熱器橫連接管10如圖3和圖4所示，可隨著升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8工作，分別在上、下方向上在約200mm的范圍內(nèi)以及在水平方向上在約20°的范圍內(nèi)移動。
再有，在上述圖6和圖7中雖然省略，但毋庸置疑，在帶加熱器縱連接管9的連接管本體15的外周部和帶加熱器橫連接管10的外管17的外周部上，設(shè)有絕熱保護材料(圖中省略)。
在上述帶加熱器橫連接管10的前端部，焊接有氫自由基生成·散布器11，含有被該氫自由基生成·散布器11自由基化了的氫的氮氣，噴向位于其下方的硅晶片4的外表面。
上述氫自由基生成·散布器11如圖7所示，由呈倒置的盤的形狀的不銹鋼制造的上部本體23、與筒狀的過濾器凸緣24的上端部一起焊接在上部本體23的下端緣上的圓盤狀的反射板25、以及、固定在過濾器凸緣24的下端緣上的圓盤狀的白金涂覆過濾器26構(gòu)成。
即，在上述呈倒置的盤的形狀的上部本體23的上壁面中央，設(shè)有混合氣體導(dǎo)入孔23a，加熱至約150℃～250℃的混合氣體G經(jīng)由該混合氣體導(dǎo)入孔23a被導(dǎo)入上部本體23內(nèi)。
此外，上述圓盤狀的反射板25，由不銹鋼形成，在其外周部上貫穿設(shè)置有多個氣體通過孔25a。并且，該反射板25以其外周緣被夾在短圓筒狀的過濾器凸緣24的上端面與上部本體23的下端面之間的狀態(tài)，焊接在上部本體23上。
再有，上述白金涂覆過濾器26，是在不銹鋼制造的過濾材料的外表面上涂布白金而形成，在本實施形式中，是由外徑為1μm的不銹鋼細(xì)絲構(gòu)成的約為8目的網(wǎng)狀物層疊后進行燒結(jié)而形成厚度約為2～3mm、外徑約為60mm、平均孔隙尺寸為20μm的盤狀的過濾材料，并在該過濾材料的孔隙外表面通過蒸鍍法形成厚度約為0.3μm的白金層而制成的。
而作為在不銹鋼制造的過濾材料上形成白金涂覆層的方法，并不限于上述蒸鍍法，只要能夠在不銹鋼的外表面上直接形成白金層，毋庸置疑可以采用離子鍍法或其它方法。
此外，在本實施形式中，不銹鋼制造的過濾材料使用的是燒結(jié)材料，并分別設(shè)計成其平均孔隙尺寸為20μm、厚度約為2～3mm、白金層厚度約為0.3μm，但過濾材料的形成方法及其厚度、外形尺寸、平均孔隙尺寸、白金層的厚度等，并不限于本實施形式的數(shù)值，可根據(jù)噴出的混合氣體G的流量和噴出時間、硅晶片4的外形尺寸等情況適當(dāng)選擇。
上述氫自由基生成·散布器11的白金涂覆過濾器26，是靠螺紋件機構(gòu)而以水平狀態(tài)保持并固定在短圓筒形的過濾器凸緣24的下端部上的。
此外，通過以升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8使氫自由基生成·散布器11下降至既定位置上，可使得該白金涂覆過濾器26下面一側(cè)，下降到放置在晶片支撐盤3a上的晶片4的外表面附近。
另外，上述白金涂覆過濾器26的下表面與晶片4的外表面之間的間隔以較小為宜，但通常從因后述白金的催化作用而形成的氫自由基的活化程度的持續(xù)性等考慮，將其設(shè)定為0.5～1.5mm左右。
下面，對本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置的工作原理進行說明。
參照圖1至圖4，將需進行清洗處理的晶片4，首先自動插入并固定在晶片清洗裝置的支撐盤3a上，隨著晶片支持·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置3工作，晶片4將高速旋轉(zhuǎn)(約為2000～2500RPM)。其次，向該高速旋轉(zhuǎn)的晶片4噴射氟酸等藥物清洗劑而進行所謂酸洗。進而，在該酸洗完成后，向晶片4的外表面噴射純水進行純水清洗。
上述藥物清洗處理和純水清洗處理屬于已經(jīng)公知的工序，故在這里省略其詳細(xì)說明。
當(dāng)純水清洗處理完成后，繼續(xù)使晶片4高速旋轉(zhuǎn)將水甩干，并使升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8工作而使得縱連接管7和帶加熱器縱連接管9以及帶加熱器橫連接管10一體下降和旋轉(zhuǎn)，從而使帶加熱器橫連接管10的前端的氫自由基生成·散布器11從圖3和圖4的規(guī)避位置(虛線位置)移動到工作位置(實線位置)。
此外，在上述升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置8工作的同時(或者延遲適當(dāng)時間后)使氣體供給板塊5工作，從氣體混合器14將含有0.1％的H2的H2與N2的混合氣體G以30SLM的流量向縱連接管7供給。另外，最好是，在開始進行該混合氣體G的供給之前，氫自由基生成·散布器11已完成向工作位置的移動。
供給縱連接管7的混合氣體G，在從帶加熱器縱連接管9中通過時得到其鎧裝加熱器16的加熱而升溫到約80℃～150℃。而且，在縱連接管9內(nèi)經(jīng)過加熱的混合氣體G，在從帶加熱器橫連接管10內(nèi)通過時被繼續(xù)加熱，溫度達到約150℃～300℃后被導(dǎo)入氫自由基生成·散布器11內(nèi)。
參照圖7，經(jīng)由混合氣體導(dǎo)入口23a噴入氫自由基生成·散布器11的上部本體23內(nèi)的混合氣體，撞到反射板25上而擴散，并經(jīng)由氣體通過孔25a被導(dǎo)入白金涂覆過濾器26的上表面一側(cè)，在從過濾器26中通過時其中的氫氣在白金的催化作用下轉(zhuǎn)變成氫自由基后，與N2一起噴射到晶片4上。
噴射到上述過濾器26的上方的混合氣體G，已被加熱到150℃～300℃(在本實施形式中約為250℃)的高溫。
其結(jié)果，由于混合氣體G從過濾器26中通過時與白金催化劑接觸，因而混合氣體G內(nèi)的氫被所謂活化而成為氫自由基，氫相對于Si原子的結(jié)合力大幅度提高。
即，通過使以含有氫自由基的N2為主體的混合氣體G從過濾器26的下面噴射到高速旋轉(zhuǎn)的晶片4上，使得氫原子能夠緊密且容易與通過純水清洗而露出的Si原子結(jié)合，可使Si原子在晶片外表面均勻地進行氫封端處理。
要想使上述混合氣體G中的氫被白金催化劑自由基化，只要混合氣體溫度達到150℃以上便足夠，在本實施形式中，留出余量而使混合氣體溫度上升到了250℃。
此外，可形成氫自由基的臨界溫度為150℃左右這一點，從圖8所示的、經(jīng)白金催化劑自由基化的氫和氧反應(yīng)而生成水的場合下反應(yīng)率與溫度之間的關(guān)系曲線來看也是明確的，超過大約150℃時反應(yīng)率便可達到約100％，由此可知，只要達到約150℃，氫幾乎全部能夠被自由基化。
此外，在本實施形式中，氫自由基生成·散布器11與晶片4之間的間隔大約為1mm，但該間隔越小越好。若上述間隔超過3mm左右，在過濾器26的外表面與晶片4外表面之間氫自由基會消失，其結(jié)果將無法充分進行氫封端處理。
若反之，上述間隔在0.05mm以下，則存在著高速旋轉(zhuǎn)的晶片4與過濾器26碰觸的危險，因而不適合。為此，在本實施形式中，將上述間隔設(shè)定為1mm。
混合氣體G從上述氫自由基生成·散布器11的放出，有大約2～3分鐘左右即足夠，在本實施形式中，通過使250℃、30SLM的混合氣體G連續(xù)噴射兩分鐘，不僅以2000RPM旋轉(zhuǎn)的60mmφ的Si晶片能夠完全干燥，而且對其外表面的Si原子也能夠大體上完全進行氫封端處理。
實施例對外徑60mmφ的Si晶片4以氟酸和純水進行清洗處理，使Si面完全露出的Si晶片4以2000RPM旋轉(zhuǎn)，將含有0.1％的H2的H2與N2的混合氣體以30SLM的流量供給氫自由基生成·散布器11，過濾器26與Si晶片4之間的間隔為1mm，連續(xù)噴射兩分鐘混合氣體G。
其中，過濾器26，是外徑為54mmφ、厚度為2.5mm的、由不銹鋼鋼絲制成的網(wǎng)狀物的燒結(jié)體制成的圓盤，平均孔隙尺寸為20μm，另外，過濾器26的入口處的混合氣體的溫度為250℃。
在將于上述實施例的硅晶片干燥裝置1中進行了干燥和氫封端處理的晶片4放置在清潔大氣中使之自然氧化的場合，即使大約經(jīng)過48小時，硅晶片的外表面上也完全未發(fā)生變色等顯著的外觀變化。
另一方面，作為對比試驗，使以氟酸和純水進行相同的所述清洗處理后的Si晶片4以2000RPM旋轉(zhuǎn)，將250℃的N2氣體以30SLM的流量，通過安裝的是未進行白金涂覆的相同的過濾器的散布器，連續(xù)兩分鐘噴射到Si晶片4的外表面上。
在將以該對比試驗方法進行了干燥處理的Si晶片4放置在清潔大氣中使之自然氧化的場合，大約經(jīng)過48小時后，觀察到Si晶片的外表面上發(fā)生了因氧化膜的形成而引起的變色。
由上述外觀觀察結(jié)果也可知，在以本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置實施干燥處理的場合，Si晶片的外表面的Si原子得到高度氫封端處理，可使得清洗后的硅晶片的外表面長期保持穩(wěn)定狀態(tài)。
另外，對于硅外表面的氫封端處理的程度，一般是以所謂的FT-IR(紅外光譜儀)(ATR(自動目標(biāo)識別)法)對Si-H的紅外吸收(2200Cm-1附近)的峰值進行觀察而進行判定的。
圖9示出，對于使用本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置而剛剛以上述實施例所記載的方法進行了清洗、干燥處理的硅晶片，對其Si-H的紅外吸收以FT-IR-ATR法進行測定的結(jié)果，由該圖可知，以含有氫自由基的混合氣體G進行干燥處理(氫封端處理)的場合(曲線A)，與不含有氫自由基的場合(曲線B)相比，Si-H的紅外吸收的峰值要高。
發(fā)明效果本發(fā)明這樣構(gòu)成，即，在旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置的箱殼內(nèi)，設(shè)置有由，與氣體接觸的部位具有白金涂覆被膜的氫自由基生成裝置C、混合氣體加熱裝置B、混合氣體供給管A以及氣體供給板塊，等構(gòu)成的硅晶片干燥裝置，通過使加熱至150℃以上溫度的氫氣與惰性氣體的混合氣體經(jīng)上述氫自由基生成裝置C噴出，使得混合氣體中的氫在上述白金涂覆被膜的催化作用下變成氫自由基，通過將含有該氫自由基的混合氣體噴射到晶片上而對晶片進行干燥。
其結(jié)果，經(jīng)純水清洗而露出Si的硅晶片的外表面的Si原子，能夠更為完全地與H原子結(jié)合，可實現(xiàn)高度的氫封端處理。由此，可使Si晶片的外表面長期保持穩(wěn)定狀態(tài)。
如上所述，本發(fā)明具有優(yōu)異的實用效果。
權(quán)利要求
1.一種在箱殼(2)內(nèi)具有硅晶片的支持·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(3)，對藥物清洗后的硅晶片以純水進行清洗的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，其特征是，設(shè)置有硅晶片干燥裝置(1)，該硅晶片干燥裝置(1)包括，安裝在所述箱殼(2)中的、供給含有0.05Vol％以上氫氣的氫氣與惰性氣體的混合氣體的氣體供給板塊(5)，一端連接在所述氣體供給板塊(5)的氣體混合器(14)上的混合氣體供給管(A)，對所述混合氣體供給管(A)內(nèi)的混合氣體進行加熱的混合氣體加熱裝置(B)，以及，在與被所述混合氣體加熱裝置(B)加熱的高溫混合氣體接觸氣體的部位具有可形成氫自由基的白金涂覆被膜的氫自由基生成裝置(C)構(gòu)成，通過將含有由所述氫自由基生成裝置(C)所生成的氫自由基的混合氣體噴射到清洗后的進行旋轉(zhuǎn)的硅晶片(4)上，對硅晶片(4)的外表面進行干燥和氫封端處理。
2.如權(quán)利要求1所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，其特征是，混合氣體供給管(A)這樣構(gòu)成，即，包括得到箱殼(2)的支持而能夠向上、下方向自由移動并且能夠向圓周方向自由旋轉(zhuǎn)的縱連接管(7)，以及，與該縱連接管(7)的另一端相連而在水平方向上得到支持的橫連接管(10)構(gòu)成，并且將所述縱連接管(7)保持成，通過升降旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(8)而能夠向上、下方向移動并能夠向正、反方向轉(zhuǎn)動。
3.如權(quán)利要求1所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，混合氣體加熱裝置(B)，是設(shè)置在混合氣體供給管(A)的局部部位上的鎧裝加熱器，以可通過該混合氣體加熱裝置(B)將混合氣體加熱至150℃以上溫度而構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，氫自由基生成裝置(C)，是具有固定在混合氣體供給管(A)的前端上的白金涂覆過濾器的氫自由基生成·散布器(11)。
5.如權(quán)利要求1所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，氫氣的混合比為0.05Vol％～5.0Vol％。
6.如權(quán)利要求2所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，縱連接管(7)，是具有帶加熱器縱連接管(9)的縱連接管，該帶加熱器縱連接管(9)，由連接管本體(15)以及插入并固定在其內(nèi)部的鎧裝加熱器(16)構(gòu)成，對在所述連接管本體(15)的內(nèi)壁面與鎧裝加熱器(16)的外壁面之間流動的混合氣體以鎧裝加熱器(16)進行加熱。
7.如權(quán)利要求2所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，橫連接管(10)，是由包括，不銹鋼制造的外管(17)、將間隔件(18)加裝并插固在其內(nèi)方的供混合氣體流通的內(nèi)管(19)、卷繞在內(nèi)管(19)的外周面上的微型纏線加熱器(20)、以及、圍繞于卷繞有微型纏線加熱器(20)的內(nèi)管(19)的外周面上的鋁箔制造的外罩(21)構(gòu)成的帶加熱器橫連接管。
8.如權(quán)利要求2所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，縱連接管(7)的升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(8)是這樣構(gòu)成的升降·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，即，通過縱連接管(7)的下降而將氫自由基生成·散布器(11)保持固定在使白金涂覆過濾器(26)的下表面和與之對置的硅晶片(4)的上表面之間的間隔為0.5mm～3mm的位置上。
9.如權(quán)利要求3所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，向氫自由基生成·散布器(11)供給的混合氣體的溫度為150℃～300℃。
10.如權(quán)利要求4所記載的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，氫自由基生成·散布器(11)，是由包括，在上壁中央具有混合氣體導(dǎo)入口(23a)的呈倒置的盤的形狀的上部本體(23)，在上部本體(23)的下表面一側(cè)水平設(shè)置且在外周部貫穿設(shè)置有多個氣體通過孔(25a)的反射板(25)，以及，焊接在上部本體(23)的下端面上的短圓筒形的過濾器凸緣(24)，以及固定在過濾器凸緣(24)的下表面一側(cè)且在不銹鋼燒結(jié)材料構(gòu)成的多孔性圓盤上形成有白金涂覆層的白金涂覆過濾器(26)構(gòu)成的氫自由基生成·散布器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，通過使以藥物和純水進行清洗處理后的硅晶片的氫氣終端進行得更為完全，可使硅晶片的穩(wěn)定性得到進一步提高。為此，本申請發(fā)明作為一種箱殼內(nèi)設(shè)置有硅晶片的支持·旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，對經(jīng)過藥物清洗后的硅晶片以純水進行清洗的旋轉(zhuǎn)式硅晶片清洗裝置，設(shè)置有硅晶片干燥裝置，該硅晶片干燥裝置由，附設(shè)在箱殼中的供給由含有0.05Vol％以上的氫氣的氫氣與惰性氣體的混合氣體的氣體供給板塊、一端連接在上述氣體供給板塊的氣體混合器上的混合氣體供給管、對上述混合氣體供給管內(nèi)的混合氣體進行加熱的混合氣體加熱裝置、在與經(jīng)上述混合氣體加熱裝置加熱的高溫混合氣體接觸的部位具有可形成氫自由基的白金涂覆被膜的氫自由基生成裝置等構(gòu)成，通過將含有由上述氫自由基生成裝置生成的氫自由基的混合氣體，噴射到清洗后的進行旋轉(zhuǎn)的硅晶片上，對硅晶片的外表面進行干燥和氫封端處理。
文檔編號H01L21/00GK1596461SQ0380160
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者大見忠弘, 白井泰雪, 藤田巧, 皆見幸男, 池田信一, 森本明弘, 川田幸司 申請人:株式會社富士金, 大見忠弘, 普雷帝克有限公司