专利名称：旋转式硅晶片清洗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对半导体制造装置等中所使用的旋转式硅晶片清洗装置的改进，涉及一种通过在清洗后的干燥工序中对硅晶片的外表面实施更为完全的氢封端处理，以谋求硅晶片外表面的稳定从而使其质量得到大幅度提高的旋转式硅晶片清洗装置。
背景技术：
各种半导体器件的制造，一般是从硅晶片的清洗处理开始，对经过清洗处理后的硅晶片实施形成SiO被膜等各种处理而进行制造的。
而这种硅晶片清洗处理，过去一直广泛使用所谓旋转式硅晶片清洗装置进行，并广泛采用这样一种清洗方式，即，使安放在装置本体内的旋转盘上的硅晶片高速旋转(大约为2000PRM)，在将氟酸等药物清洗剂撒布在它上面而进行酸洗处理之后，以纯水等进行清洗处理，最后，使经过纯水清洗处理后的硅晶片高速旋转以使其干燥。
以上述现有的旋转式硅晶片清洗装置进行清洗处理后的硅晶片的外表面，处于所谓表层Si露出的状态，并通过使氢原子与该露出的Si的原子结合，外表面处于经过所谓氢封端处理后的状态，成为杂质原子等几乎不会直接附着到Si上去的、高度稳定的清洁面。据说，其结果是，即使长期放置在大气中，表层部分也难以发生所谓的自然氧化。
但是实际上，即便是以现有的这种旋转式硅晶片清洗装置进行过清洗处理的硅晶片，清洗之后随着时间的流逝，会在晶片外表面上自然形成氧化物被膜，无论对保存晶片的环境条件如何进行调整，均难以阻止上述氧化物被膜的自然形成。
发明内容
本发明，旨在解决现有的这种旋转式硅晶片清洗装置所存在的上述问题，即随着时间的流逝经过清洗处理后的晶片外表面会自然形成氧化物被膜，而且无法有效地防止或延缓其形成等问题，并提供一种，通过在现有旋转式晶片清洗装置中增加新型的晶片干燥装置，可使清洗处理后的晶片外表面的稳定性进一步提高的旋转式硅晶片清洗装置。
现有的旋转式硅晶片清洗装置，是通过在干燥工序中使氢原子与所露出的晶片的Si原子结合，从而使得晶片外表面的所有Si得到所谓氢封端处理，而人们认为，由此可使清洗处理后的硅晶片的稳定性得到保证。
对此，本申请发明人则认为，以现有旋转式硅晶片清洗装置进行过处理的晶片外表面的稳定性相对较低，是由于所述Si外表面的氢封端处理不完全，或者，局部产生了氢封端处理不均匀这两个原因之中的某一个原因所致。并且设想，对该纯水清洗后的晶片外表面的Si进行的氢封端处理，在不会与含有被自由基化的氢的氢气发生反应的惰性气体(例如N2)的氛围下进行，以提高与H原子结合的Si原子的比例，大幅度减少处于未结合状态的Si原子或与氟原子等结合的硅原子的数量，从而使Si外表面长期保持很高的稳定性。而且，与此同时，开发出将该设想具体化的旋转式硅晶片清洗装置，对使用该装置进行清洗及干燥的晶片进行了大量的稳定化试验。
本发明是基于上述设想和试验结果创造出来的，本发明方案1所记载的发明的基本构思是，作为一种箱壳2内具有硅晶片的支持·旋转驱动装置3，对药物清洗后的硅晶片以纯水进行清洗的旋转式硅晶片清洗装置，设置有硅晶片干燥装置1，该硅晶片干燥装置1由，安装在箱壳2中的、供给含有0.05Vol％以上氢气的氢气与惰性气体的混合气体的气体供给板块5，一端连接在所述气体供给板块5的气体混合器14上的混合气体供给管A，对所述混合气体供给管A内的混合气体进行加热的混合气体加热装置B，以及，在与被所述混合气体加热装置B加热的高温混合气体接触的部位具有可形成氢自由基的白金涂覆被膜的氢自由基生成装置C，等构成，通过将含有所述氢自由基生成装置C所生成的氢自由基的混合气体喷射到清洗后的进行旋转的硅晶片4上，对硅晶片4的外表面进行干燥和氢封端处理。
方案2的发明在方案1的发明中，混合气体供给管A这样构成，即，由得到箱壳2的支持而能够向上、下方向自由移动并且能够向圆周方向自由旋转的纵连接管7，以及，与该纵连接管7的另一端相连而在水平方向上得到支持的横连接管10构成，并且将纵连接管7保持成，在升降旋转驱动装置8的驱动下成能够向上、下方向移动并能够向正、反方向转动。
方案3的发明在方案1的发明中，混合气体加热装置B，是设置在混合气体供给管A的局部部位上的铠装加热器，以可通过该混合气体加热装置B将混合气体加热至150℃以上温度而构成。
方案4的发明在方案1的发明中，氢自由基生成装置C，是具有固定在混合气体供给管A的前端上的白金涂覆过滤器的氢自由基生成散布器11。
方案5的发明在方案1的发明中，氢气的混合比为0.05Vol％～5.0Vol％。
方案6的发明在方案2的发明中，纵连接管7，是在其上方部位具有带加热器纵连接管9的纵连接管7，该带加热器纵连接管9，由连接管本体15以及插入并固定在其内部的铠装加热器16构成，对在所述连接管本体15的内壁面与铠装(シ一ス)加热器16的外壁面之间流动的混合气体以铠装加热器16进行加热。
方案7的发明在方案2的发明中，带加热器横连接管10，是由，不锈钢制造的外管17、通过间隔件18插固在其内的供混合气体流通的内管19、卷绕在内管19的外周面上的微型缠线加热器20、以及、围绕于卷绕有微型缠线加热器20的内管19的外周面上的铝箔制造的外罩21，构成的带加热器横连接管10。
方案8的发明在方案2的发明中，纵连接管7的升降·旋转驱动装置8，是这样构成的升降·旋转驱动装置，即，通过纵连接管7的下降而将氢自由基生成·散布器11保持固定在使白金涂覆过滤器26的下表面与与之对置的硅晶片4的上表面之间的间隔为0.5mm～3mm的位置上。
方案9的发明在方案3的发明中，向氢自由基生成·散布器11供给的混合气体的温度为150℃～300℃。
方案10的发明在方案4的发明中，氢自由基生成·散布器11，是由，上壁中央具有混合气体导入口23a的呈倒置的盘的形状的上部本体23，在上部本体23的下表面一侧水平设置的、外周部贯通设置有多个气体通过孔25a的反射板25，以及，焊接在上部本体23的下端面上的短圆筒形的过滤器凸缘24、以及固定在过滤器凸缘24的下表面一侧，在不锈钢烧结材料构成的多孔性圆盘上形成有白金涂覆层的白金涂覆过滤器26，构成的氢自由基生成·散布器11。
图1是本发明实施形式所涉及的晶片清洗装置的正视图。
图2是图1的右侧视图。
图3是图2的A-A向剖视概略图。
图4是图2的B-B向剖视概略图。
图5是对气体供给板块的构成进行展示的系统图。
图6是带加热器纵连接管的剖视概略图。
图7是带加热器横连接管的剖视概略图。
图8是反映被白金催化剂活化的氢与氧进行反应时的温度与反应率的关系的特性曲线。
图9是反映刚刚以本发明实施氢封端处理后的硅晶片的Si-H的红外吸收特性曲线。
符号说明A是混合气体供给管，B是混合气体加热装置，C是氢自由基生成装置，1是硅晶片干燥装置，2是箱壳，3是晶片支持·旋转驱动装置，3a是支撑盘，3b是旋转驱动部，4是硅晶片，5是气体供给板块，6是柔性连接管，7是纵连接管，8是升降·旋转驱动装置，9是带加热器纵连接管，10是带加热器横连接管，11是氢自由基生成·散布器，12a是压力调整器，12b是压力计，12c是质量流量控制器，12d、12e是阀，13a是压力调整器，13b是压力计，13c是质量流量控制器，13d、13e是阀，14是气体混合器，15是连接管本体，15a是气体入口，15b是气体出口，15c是引线引出口，16是铠装加热器，16a是发热部，16b是热电偶，16c是输入用引线，16d是热电偶用引线，17是外管，18是间隔件，19是内管，20是微型缠线加热器，21是铝箔外罩，22是管接头，23是上部本体，23a是混合气体导入口，24是过滤器凸缘，25是反射板，25a是气体通过孔，26是白金涂覆过滤器。
具体实施形式下面，结合附图对本发明的实施形式进行说明。
图1是本发明实施形式所涉及的旋转式硅晶片清洗装置的正视图，图2是其侧视图，图3是图2的A-A剖视概略图，图4是图2的B-B剖视概略图。在本实施形式中，是将所谓单片清洗装置作为基础装置使用的，但只要是旋转式清洗装置则可以是任何型式的。
在图1～图4中，1是硅晶片干燥装置，2是箱壳，3是晶片支持·旋转驱动装置，3a是支撑盘，3b是旋转驱动部，4是硅晶片，5是气体供给板块，6是柔性连接管，7是纵连接管，8是升降·旋转驱动装置，9是带加热器纵连接管，10是带加热器横连接管，11是氢自由基生成·散布器。此外，A是由柔性连接管6、纵连接管7、带加热器纵连接管9以及带加热器横连接管10等构成的混合气体供给管，B是设置在混合气体供给管A的一部分上的混合气体加热装置，C是设置在混合气体加热装置B的下游侧的氢自由基生成装置。
上述旋转式硅晶片清洗装置这样形成，即，在箱壳2内配置，由后述的气体供给板块5、混合气体供给管A、混合气体加热装置B、氢自由基生成装置C等构成的硅晶片干燥装置1，由支撑盘3a和旋转驱动部3b等构成的硅晶片4的支持·旋转驱动装置3，硅晶片4的自动取放装置(图中省略)，硅晶片4的自动送入·送出装置(图中省略)，氟酸等药物清洗剂的喷射装置(图中省略)，以及，纯水等清洗水喷射装置(图中省略)，等而形成。
此外，由上述支撑盘3a和旋转驱动部3b构成的晶片的支持·旋转驱动装置3、以及、晶片自动取放装置、晶片自动送入·送出装置、药物清洗剂喷射装置以及纯水清洗水喷射装置等装置已经公知，故在这里将它们的详细说明省略。
上述气体供给板块5设置并固定在箱壳2内的侧部，如图5所示，使不与氢气发生反应的惰性气体(例如N2气体)与H2气体二者的混合气体G，从后述的由柔性连接管6、纵连接管7、带加热器纵连接管9以及带加热器横连接管10等构成的混合气体供给管A中通过后，供给氢自由基生成·散布器11。
另外，在本实施形式中，是将气体供给板块5等放置在箱壳2内的，但毋庸置疑，也可以设置在箱壳2的外部。此外，在本实施形式中，后述的对混合气体G进行的加热，是分在带加热器纵连接管9与带加热器横连接管10两处进行的，但也可以设计成仅在前者的带加热器纵连接管9中或后者的带加热器横连接管10中进行。
此外，在本实施形式中，混合气体加热装置B是由设置在纵连接管9和横连接管10上的加热器形成的，但混合气体加热装置B本身为何种构成均可，而且对混合气体G的加热方式既可以是间接加热方式也可以是直接加热方式。
具体地说，上述气体供给板块5如图5所示，是由，由压力调整器12a·压力计12b·质量流量控制器12c·阀12d·12e构成的N2供给管线，由压力调整器13a·压力计13b·质量流量控制器13c·阀13d·13e构成的H2供给管线，以及，H2与N2的气体混合器14形成；在本实施形式中，通过在气体混合器14内将N2与H2二者混合，从而将含有0.1Vol％的H2的N2与H2的混合气体G以大约30SLM的流量供给氢自由基生成·散布器11。
在上述实施形式中，氢自由基生成装置C，是设置在混合气体供给管A的下游侧前端上的氢自由基生成·散布器11，但作为该氢自由基生成装置C，只要与混合气体G的接触部具有白金涂覆被膜，如何构成均可。
此外，该氢自由基生成装置C的安装场所，只要是在混合气体加热装置B的下游侧，毋庸置疑可以安装在任何位置上。
另外，在上述实施形式中，N2质量流量计12c使用的是流量为50SLM的，而H2质量流量计使用的是流量为100SCCM的。这里的SLM和SCCM，表示在标准状态下以l/min和cc/min为单位的流量。
在本实施形式中，混合气体G中H2的混合比大约为0.1Vol％，但H2的混合比最好是在0.01～5.0Vol％之间选定。这是由于，即使H2的混合比为5.0％以上，所谓Si的氢封端处理水平已达到饱和而不会再提高，反而只会增加H2的消耗量。而反之，若使H2的混合比为0.01％以下，Si的氢封端处理比例降低，难以对Si完全进行氢封端处理，导致在处理上占用过多的时间。
在本实施形式中，在如后所述对外径约为54mmφ的晶片4进行干燥处理时，是将30SML流量的混合气体G向氢自由基生成·散布器11供给2～3分钟，但作为处理对象的晶片4的外径尺寸，并不受该实施例的限定，可根据作为清洗对象的晶片4的外径尺寸和干燥处理时间、混合气体的温度等因素，对所供给的混合气体G的流量进行适当的调整。
作为上述柔性连接管6，在本实施形式中使用的是内表面经过电解抛光的外径为6.35mmφ的不锈钢制造的柔性管；如图2所示，可自由拆装地安装在气体供给板块5的出口端与纵连接管7的下端部之间。
同样地，作为上述纵连接管7，使用的是外径为6.35mmφ的内表面经过电解抛光的不锈钢管，在箱壳2内成纵向姿态配设，得到箱壳2的支持而能够自由旋转并能够上、下自由移动。
即，该纵连接管7是其下端部的外周面与后述的升降·旋转驱动装置8卡合而得到支持的，随着升降·旋转驱动装置8工作，纵连接管7仅在一定距离(在本实施形式中大约为200mm)范围内向上、下方向滑动，并且，仅在既定的角度范围(在本实施形式中大约为20°)内在圆周方向上正、反向旋转。
此外，在该纵连接管7的上端部，连接有后述的带加热器纵连接管9，由两个连接管7、9形成混合气体G在纵向上的流通路径。
上述升降·旋转驱动装置8是这样一种装置，即，使得纵连接管7和带加热器纵连接管9等向上、下方向滑动，并使得纵连接管7的轴心在圆周方向上仅以角度θ(在本实施形式中为20°)进行正、反向旋转；而在本实施形式中，是这样构成的，即，靠马达驱动部与齿条机构的组合使纵连接管7上、下移动，并靠马达驱动部与齿轮机构的组合使纵连接管7在圆周方向上仅以既定角度θ进行正、反向旋转。
另外，该升降·旋转驱动装置8可以采用任何结构，也可以设计成气缸式或液压缸式的升降·旋转驱动装置8。
上述带加热器纵连接管9如图6所示，由连接管本体15、以及、容放在连接管本体15内的铠装加热器16形成，连接管本体15上分别设置有气体入口15a和气体出口15b和引线引出口15c。
在本实施形式中，作为连接管本体15，使用的是外径为19.05mmφ的内表面经过电解抛光的不锈钢管，在插入并固定在其内部的铠装加热器16的外周面与连接管本体15的内壁面之间形成流体通路。此外，气体入口15a和气体出口15b使用的是外径为6.35mmφ的内壁面经过电解抛光的不锈钢管。
上述铠装加热器16，由发热部16a和热电偶16b和输入用引线16c和热电偶用引线16d等形成，在本实施形式中，使用的是将200V、200W的发热部16a等插入并固定在外径12mmφ的不锈钢管内而成的铠装加热器16。
所使用的铠装加热器16的容量和连接管本体15内的流通路径的有效截面积，可根据从带加热器纵连接管9内流过的气体流量、混合气体G的升温程度以及升温速度等因素适当选择。
另外，在本实施形式中，为了将大约为30SLM的混合气体(0.1％的H2和49.9％的N2的混合气体)在5～20秒之内加热升温到100℃～150℃的温度，使用的是两根具有200W发热部16a的铠装加热器16。此外，作为构成混合气体的N2，只要是不会与氢气发生反应的气体，毋庸置疑可以是任何一种气体。
此外，在本实施形式中，由于在带加热器纵连接管9的连接管本体15的下部的外周面上设置了气体入口15a，因此，虽然纵连接管7的轴心与带加热器纵连接管9的轴心不在一条直线上，但可以通过交换引线引出口15c与气体入口15a的位置而使得二者7、9的轴心位于一条直线上。
上述带加热器横连接管10，成水平姿态连接在带加热器纵连接管9的上端部上，在其前端部上安装并固定有后述的氢自由基生成·散布器11。此外，显然，也可以在氢自由基生成·散布器11的内部设置加热用加热器。
图7是本实施形式的旋转式晶片清洗装置中所使用的带加热器横连接管10的剖视概略图，它是这样形成的，即，在外径为19.05mmφ的不锈钢制造的外管17的内部，加装间隔件18对外径为6.35mmφ的内壁经过电解抛光的不锈钢制造的内管19进行支持和固定，在内管19的外周面上以适当的间距卷绕外径为1mmφ的微型缠线加热器20，并将其上方以铝箔21覆盖。
在本实施形式中，从带加热器纵连接管9中通过而送过来的约100℃～120℃、约30SLM的混合气体G，在从内管19中通过时，被150W×6根的微型缠线加热器20加热至约200℃～250℃之后，从其前端部向后述的氢自由基生成·散布器11内供给。
此外，在本实施形式中，将带加热器横连接管10的长度尺寸选定为约400～500mm。并且，该带加热器横连接管10如图3和图4所示，可随着升降·旋转驱动装置8工作，分别在上、下方向上在约200mm的范围内以及在水平方向上在约20°的范围内移动。
再有，在上述图6和图7中虽然省略，但毋庸置疑，在带加热器纵连接管9的连接管本体15的外周部和带加热器横连接管10的外管17的外周部上，设有绝热保护材料(图中省略)。
在上述带加热器横连接管10的前端部，焊接有氢自由基生成·散布器11，含有被该氢自由基生成·散布器11自由基化了的氢的氮气，喷向位于其下方的硅晶片4的外表面。
上述氢自由基生成·散布器11如图7所示，由呈倒置的盘的形状的不锈钢制造的上部本体23、与筒状的过滤器凸缘24的上端部一起焊接在上部本体23的下端缘上的圆盘状的反射板25、以及、固定在过滤器凸缘24的下端缘上的圆盘状的白金涂覆过滤器26构成。
即，在上述呈倒置的盘的形状的上部本体23的上壁面中央，设有混合气体导入孔23a，加热至约150℃～250℃的混合气体G经由该混合气体导入孔23a被导入上部本体23内。
此外，上述圆盘状的反射板25，由不锈钢形成，在其外周部上贯穿设置有多个气体通过孔25a。并且，该反射板25以其外周缘被夹在短圆筒状的过滤器凸缘24的上端面与上部本体23的下端面之间的状态，焊接在上部本体23上。
再有，上述白金涂覆过滤器26，是在不锈钢制造的过滤材料的外表面上涂布白金而形成，在本实施形式中，是由外径为1μm的不锈钢细丝构成的约为8目的网状物层叠后进行烧结而形成厚度约为2～3mm、外径约为60mm、平均孔隙尺寸为20μm的盘状的过滤材料，并在该过滤材料的孔隙外表面通过蒸镀法形成厚度约为0.3μm的白金层而制成的。
而作为在不锈钢制造的过滤材料上形成白金涂覆层的方法，并不限于上述蒸镀法，只要能够在不锈钢的外表面上直接形成白金层，毋庸置疑可以采用离子镀法或其它方法。
此外，在本实施形式中，不锈钢制造的过滤材料使用的是烧结材料，并分别设计成其平均孔隙尺寸为20μm、厚度约为2～3mm、白金层厚度约为0.3μm，但过滤材料的形成方法及其厚度、外形尺寸、平均孔隙尺寸、白金层的厚度等，并不限于本实施形式的数值，可根据喷出的混合气体G的流量和喷出时间、硅晶片4的外形尺寸等情况适当选择。
上述氢自由基生成·散布器11的白金涂覆过滤器26，是靠螺纹件机构而以水平状态保持并固定在短圆筒形的过滤器凸缘24的下端部上的。
此外，通过以升降·旋转驱动装置8使氢自由基生成·散布器11下降至既定位置上，可使得该白金涂覆过滤器26下面一侧，下降到放置在晶片支撑盘3a上的晶片4的外表面附近。
另外，上述白金涂覆过滤器26的下表面与晶片4的外表面之间的间隔以较小为宜，但通常从因后述白金的催化作用而形成的氢自由基的活化程度的持续性等考虑，将其设定为0.5～1.5mm左右。
下面，对本发明所涉及的旋转式硅晶片清洗装置的工作原理进行说明。
参照图1至图4，将需进行清洗处理的晶片4，首先自动插入并固定在晶片清洗装置的支撑盘3a上，随着晶片支持·旋转驱动装置3工作，晶片4将高速旋转(约为2000～2500RPM)。其次，向该高速旋转的晶片4喷射氟酸等药物清洗剂而进行所谓酸洗。进而，在该酸洗完成后，向晶片4的外表面喷射纯水进行纯水清洗。
上述药物清洗处理和纯水清洗处理属于已经公知的工序，故在这里省略其详细说明。
当纯水清洗处理完成后，继续使晶片4高速旋转将水甩干，并使升降·旋转驱动装置8工作而使得纵连接管7和带加热器纵连接管9以及带加热器横连接管10一体下降和旋转，从而使带加热器横连接管10的前端的氢自由基生成·散布器11从图3和图4的规避位置(虚线位置)移动到工作位置(实线位置)。
此外，在上述升降·旋转驱动装置8工作的同时(或者延迟适当时间后)使气体供给板块5工作，从气体混合器14将含有0.1％的H2的H2与N2的混合气体G以30SLM的流量向纵连接管7供给。另外，最好是，在开始进行该混合气体G的供给之前，氢自由基生成·散布器11已完成向工作位置的移动。
供给纵连接管7的混合气体G，在从带加热器纵连接管9中通过时得到其铠装加热器16的加热而升温到约80℃～150℃。而且，在纵连接管9内经过加热的混合气体G，在从带加热器横连接管10内通过时被继续加热，温度达到约150℃～300℃后被导入氢自由基生成·散布器11内。
参照图7，经由混合气体导入口23a喷入氢自由基生成·散布器11的上部本体23内的混合气体，撞到反射板25上而扩散，并经由气体通过孔25a被导入白金涂覆过滤器26的上表面一侧，在从过滤器26中通过时其中的氢气在白金的催化作用下转变成氢自由基后，与N2一起喷射到晶片4上。
喷射到上述过滤器26的上方的混合气体G，已被加热到150℃～300℃(在本实施形式中约为250℃)的高温。
其结果，由于混合气体G从过滤器26中通过时与白金催化剂接触，因而混合气体G内的氢被所谓活化而成为氢自由基，氢相对于Si原子的结合力大幅度提高。
即，通过使以含有氢自由基的N2为主体的混合气体G从过滤器26的下面喷射到高速旋转的晶片4上，使得氢原子能够紧密且容易与通过纯水清洗而露出的Si原子结合，可使Si原子在晶片外表面均匀地进行氢封端处理。
要想使上述混合气体G中的氢被白金催化剂自由基化，只要混合气体温度达到150℃以上便足够，在本实施形式中，留出余量而使混合气体温度上升到了250℃。
此外，可形成氢自由基的临界温度为150℃左右这一点，从图8所示的、经白金催化剂自由基化的氢和氧反应而生成水的场合下反应率与温度之间的关系曲线来看也是明确的，超过大约150℃时反应率便可达到约100％，由此可知，只要达到约150℃，氢几乎全部能够被自由基化。
此外，在本实施形式中，氢自由基生成·散布器11与晶片4之间的间隔大约为1mm，但该间隔越小越好。若上述间隔超过3mm左右，在过滤器26的外表面与晶片4外表面之间氢自由基会消失，其结果将无法充分进行氢封端处理。
若反之，上述间隔在0.05mm以下，则存在着高速旋转的晶片4与过滤器26碰触的危险，因而不适合。为此，在本实施形式中，将上述间隔设定为1mm。
混合气体G从上述氢自由基生成·散布器11的放出，有大约2～3分钟左右即足够，在本实施形式中，通过使250℃、30SLM的混合气体G连续喷射两分钟，不仅以2000RPM旋转的60mmφ的Si晶片能够完全干燥，而且对其外表面的Si原子也能够大体上完全进行氢封端处理。
实施例对外径60mmφ的Si晶片4以氟酸和纯水进行清洗处理，使Si面完全露出的Si晶片4以2000RPM旋转，将含有0.1％的H2的H2与N2的混合气体以30SLM的流量供给氢自由基生成·散布器11，过滤器26与Si晶片4之间的间隔为1mm，连续喷射两分钟混合气体G。
其中，过滤器26，是外径为54mmφ、厚度为2.5mm的、由不锈钢钢丝制成的网状物的烧结体制成的圆盘，平均孔隙尺寸为20μm，另外，过滤器26的入口处的混合气体的温度为250℃。
在将于上述实施例的硅晶片干燥装置1中进行了干燥和氢封端处理的晶片4放置在清洁大气中使之自然氧化的场合，即使大约经过48小时，硅晶片的外表面上也完全未发生变色等显著的外观变化。
另一方面，作为对比试验，使以氟酸和纯水进行相同的所述清洗处理后的Si晶片4以2000RPM旋转，将250℃的N2气体以30SLM的流量，通过安装的是未进行白金涂覆的相同的过滤器的散布器，连续两分钟喷射到Si晶片4的外表面上。
在将以该对比试验方法进行了干燥处理的Si晶片4放置在清洁大气中使之自然氧化的场合，大约经过48小时后，观察到Si晶片的外表面上发生了因氧化膜的形成而引起的变色。
由上述外观观察结果也可知，在以本发明所涉及的旋转式硅晶片清洗装置实施干燥处理的场合，Si晶片的外表面的Si原子得到高度氢封端处理，可使得清洗后的硅晶片的外表面长期保持稳定状态。
另外，对于硅外表面的氢封端处理的程度，一般是以所谓的FT-IR(红外光谱仪)(ATR(自动目标识别)法)对Si-H的红外吸收(2200Cm-1附近)的峰值进行观察而进行判定的。
图9示出，对于使用本发明所涉及的旋转式硅晶片清洗装置而刚刚以上述实施例所记载的方法进行了清洗、干燥处理的硅晶片，对其Si-H的红外吸收以FT-IR-ATR法进行测定的结果，由该图可知，以含有氢自由基的混合气体G进行干燥处理(氢封端处理)的场合(曲线A)，与不含有氢自由基的场合(曲线B)相比，Si-H的红外吸收的峰值要高。
发明效果本发明这样构成，即，在旋转式硅晶片清洗装置的箱壳内，设置有由，与气体接触的部位具有白金涂覆被膜的氢自由基生成装置C、混合气体加热装置B、混合气体供给管A以及气体供给板块，等构成的硅晶片干燥装置，通过使加热至150℃以上温度的氢气与惰性气体的混合气体经上述氢自由基生成装置C喷出，使得混合气体中的氢在上述白金涂覆被膜的催化作用下变成氢自由基，通过将含有该氢自由基的混合气体喷射到晶片上而对晶片进行干燥。
其结果，经纯水清洗而露出Si的硅晶片的外表面的Si原子，能够更为完全地与H原子结合，可实现高度的氢封端处理。由此，可使Si晶片的外表面长期保持稳定状态。
如上所述，本发明具有优异的实用效果。
权利要求
1.一种在箱壳(2)内具有硅晶片的支持·旋转驱动装置(3)，对药物清洗后的硅晶片以纯水进行清洗的旋转式硅晶片清洗装置，其特征是，设置有硅晶片干燥装置(1)，该硅晶片干燥装置(1)包括，安装在所述箱壳(2)中的、供给含有0.05Vol％以上氢气的氢气与惰性气体的混合气体的气体供给板块(5)，一端连接在所述气体供给板块(5)的气体混合器(14)上的混合气体供给管(A)，对所述混合气体供给管(A)内的混合气体进行加热的混合气体加热装置(B)，以及，在与被所述混合气体加热装置(B)加热的高温混合气体接触气体的部位具有可形成氢自由基的白金涂覆被膜的氢自由基生成装置(C)构成，通过将含有由所述氢自由基生成装置(C)所生成的氢自由基的混合气体喷射到清洗后的进行旋转的硅晶片(4)上，对硅晶片(4)的外表面进行干燥和氢封端处理。
2.如权利要求1所记载的旋转式硅晶片清洗装置，其特征是，混合气体供给管(A)这样构成，即，包括得到箱壳(2)的支持而能够向上、下方向自由移动并且能够向圆周方向自由旋转的纵连接管(7)，以及，与该纵连接管(7)的另一端相连而在水平方向上得到支持的横连接管(10)构成，并且将所述纵连接管(7)保持成，通过升降旋转驱动装置(8)而能够向上、下方向移动并能够向正、反方向转动。
3.如权利要求1所记载的旋转式硅晶片清洗装置，混合气体加热装置(B)，是设置在混合气体供给管(A)的局部部位上的铠装加热器，以可通过该混合气体加热装置(B)将混合气体加热至150℃以上温度而构成。
4.如权利要求1所记载的旋转式硅晶片清洗装置，氢自由基生成装置(C)，是具有固定在混合气体供给管(A)的前端上的白金涂覆过滤器的氢自由基生成·散布器(11)。
5.如权利要求1所记载的旋转式硅晶片清洗装置，氢气的混合比为0.05Vol％～5.0Vol％。
6.如权利要求2所记载的旋转式硅晶片清洗装置，纵连接管(7)，是具有带加热器纵连接管(9)的纵连接管，该带加热器纵连接管(9)，由连接管本体(15)以及插入并固定在其内部的铠装加热器(16)构成，对在所述连接管本体(15)的内壁面与铠装加热器(16)的外壁面之间流动的混合气体以铠装加热器(16)进行加热。
7.如权利要求2所记载的旋转式硅晶片清洗装置，横连接管(10)，是由包括，不锈钢制造的外管(17)、将间隔件(18)加装并插固在其内方的供混合气体流通的内管(19)、卷绕在内管(19)的外周面上的微型缠线加热器(20)、以及、围绕于卷绕有微型缠线加热器(20)的内管(19)的外周面上的铝箔制造的外罩(21)构成的带加热器横连接管。
8.如权利要求2所记载的旋转式硅晶片清洗装置，纵连接管(7)的升降·旋转驱动装置(8)是这样构成的升降·旋转驱动装置，即，通过纵连接管(7)的下降而将氢自由基生成·散布器(11)保持固定在使白金涂覆过滤器(26)的下表面和与之对置的硅晶片(4)的上表面之间的间隔为0.5mm～3mm的位置上。
9.如权利要求3所记载的旋转式硅晶片清洗装置，向氢自由基生成·散布器(11)供给的混合气体的温度为150℃～300℃。
10.如权利要求4所记载的旋转式硅晶片清洗装置，氢自由基生成·散布器(11)，是由包括，在上壁中央具有混合气体导入口(23a)的呈倒置的盘的形状的上部本体(23)，在上部本体(23)的下表面一侧水平设置且在外周部贯穿设置有多个气体通过孔(25a)的反射板(25)，以及，焊接在上部本体(23)的下端面上的短圆筒形的过滤器凸缘(24)，以及固定在过滤器凸缘(24)的下表面一侧且在不锈钢烧结材料构成的多孔性圆盘上形成有白金涂覆层的白金涂覆过滤器(26)构成的氢自由基生成·散布器。
全文摘要
本发明提供一种旋转式硅晶片清洗装置，通过使以药物和纯水进行清洗处理后的硅晶片的氢气终端进行得更为完全，可使硅晶片的稳定性得到进一步提高。为此，本申请发明作为一种箱壳内设置有硅晶片的支持·旋转驱动装置，对经过药物清洗后的硅晶片以纯水进行清洗的旋转式硅晶片清洗装置，设置有硅晶片干燥装置，该硅晶片干燥装置由，附设在箱壳中的供给由含有0.05Vol％以上的氢气的氢气与惰性气体的混合气体的气体供给板块、一端连接在上述气体供给板块的气体混合器上的混合气体供给管、对上述混合气体供给管内的混合气体进行加热的混合气体加热装置、在与经上述混合气体加热装置加热的高温混合气体接触的部位具有可形成氢自由基的白金涂覆被膜的氢自由基生成装置等构成，通过将含有由上述氢自由基生成装置生成的氢自由基的混合气体，喷射到清洗后的进行旋转的硅晶片上，对硅晶片的外表面进行干燥和氢封端处理。
文档编号H01L21/00GK1596461SQ0380160
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月11日 优先权日2002年9月24日
发明者大见忠弘, 白井泰雪, 藤田巧, 皆见幸男, 池田信一, 森本明弘, 川田幸司 申请人:株式会社富士金, 大见忠弘, 普雷帝克有限公司