KR100886997B1 - 피처리체의 처리방법 및 처리장치 - Google Patents
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Abstract
Description
[발명의 배경]
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은 반도체웨이퍼 등의 피처리체의 처리방법 및 처리장치에 관한 것이다. 자세히는, 피처리체에 부착한 유기물을 제거하는 방법 및 그 장치, 및 유기물이 제거된 피처리체에 더욱 박막을 형성하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
[관련기술의 설명]
반도체장치의 제조공정으로서는, 예를 들면 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 처리에 의해서, 피처리체, 예를 들면 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다)에 폴리실리콘막, 실리콘산화막 등의 박막을 형성하는 것이 널리 행하여지고 있다.
이러한 박막을 형성하는 공정은 웨이퍼에 오염물질이 부착되는 것을 방지하기 위해서, 일반적으로 크린룸내에서 행하여지고 있다. 그러나, 크린룸이더라도 오염물질을 완전히 제거하는 것은 곤란하기 때문에, 예를 들면 트리부틸 포스파이트(Tri Butyl Phosphate : TBP), 시록산, 프탈산 디옥틸(dioctyl phyhalate : DOP) 등의 미량의 유기물(오염물질)이 포함되어 있고, 이러한 유기물이 웨이퍼에 부착하여 버리는 경우가 있다. 이러한 유기물이 부착한 상태로 웨이퍼상에 박막을 형성하면, 반도체장치의 특성이 악화하여, 제품비율이 나빠진다는 문제가 발생하여 버 린다. 이 때문에, 웨이퍼상에 박막을 형성하기 전에는, 웨이퍼에 부착한 유기물을 제거하는 웨이퍼의 클리닝이 행하여지고 있다.
웨이퍼의 클리닝은, 예를 들면, 도 9에 나타내는 것과 같은 처리장치를 사용하여 행하여진다. 우선, 처리장치(51)내의 얹어놓음대(52)상에 웨이퍼(53)를 얹어 놓는다. 다음에, 얹어놓음대(52)내에 배열설치된 히터(54)에 의해 처리장치(51)내 즉 웨이퍼(53)를 소정의 온도, 예를 들면 600℃로 가열한다. 계속해서, 도입포트 (55)로부터 처리장치(51)내에, 처리가스, 예를 들면 산소가스를 공급한다. 공급된 산소가스는 웨이퍼(53)근방으로 열분해되어 산소원자 래디컬(O*)을 생성하여, 웨이퍼(53)의 표면에 부착한 유기물을 분해한다. 그리고, 이 분해된 유기물은 배기포트(56)를 통해 처리장치(51) 밖으로 배출된다. 이상에 의해 웨이퍼(53)가 클리닝된다.
그러나, 반도체장치의 고집적화에 따르는 디바이스패턴의 미세화에 의해, 웨이퍼(53)에 부착한 유기물량에 대한 허용범위가 엄격하게 되어 있어, 더욱 유기물의 제거효율의 향상을 바라고 있다.
또한, 상기의 클리닝방법에서는, 산소원자 래디컬을 생성하기 위해서, 처리장치(51)내[웨이퍼(53)]를, 예를 들면 600℃와 같은 고온으로 가열해야만 한다. 이것은 웨이퍼의 열산화방지의 관점에서는 바람직하지 않다.
또한, 상기의 클리닝방법에서는, 웨이퍼(53)를 1장씩 클리닝하고 있기 때문에, 다수의 웨이퍼(53)를 클리닝하는 경우에는, 클리닝에 필요한 시간이 길어져 버린다.
덧붙여, 상기의 클리닝방법에서는, 클리닝된 웨이퍼(53)에 박막을 형성하는 경우, 웨이퍼(53)를 박막형성장치에 반송하는 사이에, 웨이퍼(53)에 새로운 유기물이 부착하여 버릴 우려가 있다.
[발명의 요약]
본 발명은, 상기 문제에 비추어 봐 행해진 것으로서, 피처리체에 부착한 유기물의 제거효율을 향상시킬 수 있는 피처리체의 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 비교적 저온에서 효율적으로 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수 있는 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 단시간에서 여러 장의 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수가 있는 피처리체의 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 유기물이 제거된 피처리체에 더욱 박막을 형성하는 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 같은 하나의 장치에 의해, 유기물의 제거 및 박막형성을 할 수 있는 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에 이러한 피처리체의 처리방법은, 유기물이 부착한 피처리체를 반응실에 수용하는 공정과, 상기 반응실을 소정의 온도로 가열함과 동시에 처리가스를 공급하여, 상기 유기물을 상기 피처리체로부터 제거하는 공정을 구비하여, 상기 처리가스는 산화성가스와 환원성가스를 포함하여, 상기 반응실의 온도를 상기 산화성가스 및 상기 환원성가스가 활성화 가 능한 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 의하면, 유기물이 부착한 피처리체를 수용한 반응실에 산화성가스와 환원성가스를 포함하는 처리가스가 공급된다. 그리고, 반응실내에서 연소반응이 일어나, 산소활성종(O*) 및 수산기 활성종(OH*)이 생성된다. 이 산소활성종 및 수산기활성종에 의해, 피처리체에 부착한 유기물이 산화, 분해되어, 피처리체로부터 유기물이 제거된다.
상기 산화성가스에는, 예를 들면, O2, N2O, NO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 가스가 포함된다. 또한, 상기 환원성가스에는 예를 들면, H2, NH3, CH4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 가스가 포함된다.
상기 반응실의 온도를 적어도 350℃로 가열하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 반응실의 온도를 종래보다 내리더라도, 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수가 있다.
상기 반응실내의 압력을 133Pa∼399Pa로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 반응실내가 저압으로 설정되어 있으면, 피처리체에 균일하게 처리가스를 공급할 수가 있다.
상기 반응실에, 상기 유기물이 부착한 피처리체를 복수 수용하더라도 좋다. 이 경우, 한번의 처리에 의해 복수의 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수가 있어, 유기물의 제거에 필요한 시간을 짧게 할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 이러한 피처리체의 처리장치는, 소정의 온도로 설정 가능한 가열부를 갖고, 피처리체를 수용하는 반응실과, 상기 반응실내에 산화성가스와 환원성가스를 포함하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급수단과, 상기 반응실내의 가스를 배기하는 배기수단과, 상기 가열부에 의해 상기 반응실을 상기 산화성가스 및 상기 환원성가스가 활성화 가능한 온도로 가열시키는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 장치에 의하면, 처리가스 공급수단에 의해, 유기물이 부착한 피처리체를 수용한 반응실에 산화성가스와 환원성가스를 포함하는 처리가스가 공급된다. 또, 제어수단에 제어된 가열부에 의해, 산화성가스 및 환원성가스가 활성화 가능한 온도에 반응실이 가열된다. 그리고, 반응실에서 연소반응이 일어나, 산소활성종 및 수산기활성종이 생성된다. 이 산소활성종 및 수산기활성종에 의해 피처리체에 부착한 유기물이 산화, 분해되어, 피처리체로부터 유기물이 제거된다.
상기 산화성가스에는, 예를 들면, O2, N2O, NO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 가스가 포함된다. 또한, 상기 환원성가스에는 예를 들면, H2, NH3, CH4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 가스가 포함된다.
상기 제어수단은 상기 가열부에 상기 반응실의 온도를 적어도 350℃로 가열시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 반응실의 온도를 종래보다 내리더라도, 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수가 있다.
상기 제어수단은 상기 배기수단에 상기 반응실내의 가스를 배기시키고, 상기 반응실내의 압력을 133Pa∼399Pa로 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 반응실 내가 저압에 설정되어 있으면, 피처리체에 균일하게 처리가스를 공급할 수 있다.
상기 반응실은 상기 피처리체를 복수 수용 가능한 피처리체 수용부를 구비하고, 상기 제어수단은 상기 처리가스를 상기 피처리체 수용부에 공급시키고, 상기 복수의 피처리체에 부착한 유기물을 제거하는 것이 바람직하다. 이 경우, 한 번의 처리에 의해 복수의 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수가 있어, 유기물의 제거에 필요한 시간을 짧게 할 수가 있다.
본 발명의 제 3 관점에 이러한 피처리체의 처리방법은, 유기물이 부착한 피처리체를 반응실에 수용하는 공정과, 해당 반응실을 소정의 온도로 가열함과 동시에 처리가스를 공급하여, 상기 유기물을 상기 피처리체로부터 제거하는 공정을 구비하고, 상기 처리가스는 오존을 포함하고, 상기 반응실의 온도를 상기 오존이 활성화 가능한 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 의하면, 유기물이 부착한 피처리체를 수용한 반응실에 오존을 포함하는 처리가스가 공급된다. 그리고, 반응실내에서 오존이 활성화되어 산소원자 래디컬이 생성된다. 이 산소원자 래디컬에 의해, 피처리체에 부착한 유기물이 분해되어, 피처리체로부터 유기물이 제거된다. 이 때문에, 피처리체에 부착한 유기물의 제거효율을 향상시킬 수 있다.
상기 반응실에 상기 유기물이 부착한 피처리체를 여러 장 수용하더라도 좋다. 이 경우, 한번의 처리에 의해 여러 장의 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수가 있어, 유기물의 제거에 필요한 시간을 짧게 할 수 있다.
상기 반응실의 온도를, 예를 들면 300℃∼500℃로 가열하는 것이 바람직하 다. 이와 같이 반응실의 온도를 종래보다 내리더라도, 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수가 있다.
상기 반응실내의 압력을 13.3Pa∼26600Pa로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 반응실내가 저압으로 설정되어 있으면, 피처리체에 균일하게 처리가스를 공급할 수가 있다.
상기 유기물로서는, 예를 들면 트리부틸 포스파이트, 시록산, 프탈산 디옥틸 중 적어도 한가지가 있다.
상기 반응실의 상기 피처리체를 처리하는 처리영역의 한쪽의 비처리영역에서, 상기 처리영역의 다른 쪽에 도달하도록 처리가스를 공급함과 동시에, 상기 처리영역의 한쪽의 비처리영역에서 상기 반응실내의 가스를 배기하는 것에 의해, 상기 처리영역의 다른쪽에 도달한 처리가스를 상기 처리영역에 공급하는 것이 바람직하다. 이 경우, 처리영역의 다른쪽에 도달한 처리가스는 반응실내의 가스를 배기하는 것에 의해, 처리영역에 균일히 공급된다. 그리고, 처리가스에 의해 유기물이 피처리체로부터 제거되어 반응실 밖으로 배기된다.
상기 방법은 유기물이 제거된 피처리체에 성막가스를 공급하여, 상기 피처리체에 박막을 형성하는 박막형성공정을 더욱 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 피처리체를 수용하는 공정과, 상기 유기물을 제거하는 공정과, 상기 박막형성공정을 하나의 같은 장치에 의해 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 피처리체로의 박막의 형성이 간단하게 된다. 또한, 상기 처리공정으로부터 상기 박막형성공정으로 이행하는 사이에, 피처리체에 유기물이 부착할 우려가 없어진다. 또한, 상기 피처리체를 수용하는 공정에서의 피처리체를 반응실에 수용하는 로딩온도와, 상기 유기물을 제거하는 공정에서의 상기 반응실의 온도를 거의 같게 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 유기물을 제거할 때의 온도조작이 불필요하게 된다.
본 발명의 제 4 관점에 이러한 피처리체의 처리장치는 소정의 온도에 설정가능한 가열부를 갖고, 유기물이 부착한 피처리체를 수용하는 반응실과, 상기 반응실내에 오존을 포함하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급수단과, 상기 반응실내의 가스를 배기하는 배기수단과, 상기 가열부에 의해 상기 반응실을 상기 오존이 활성화 가능한 온도로 가열시키는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 장치에 의하면, 처리가스 공급수단에 의해, 유기물이 부착한 피처리체를 수용한 반응실에 오존을 포함하는 처리가스가 공급된다. 그리고, 제어수단에 제어된 가열부에 의해, 오존이 활성화 가능한 온도로 반응실이 가열되고, 반응실에 공급된 오존이 활성화되어 산소원자 래디컬이 생성된다. 이 산소원자 래디컬에 의해, 피처리체에 부착한 유기물이 분해되어, 피처리체로부터 유기물이 제거된다.
상기 반응실은 상기 피처리체를 복수 수용 가능한 피처리체 수용부를 구비하고, 상기 제어수단은 상기 처리가스를 상기 피처리체 수용부에 공헌하고, 상기 복수의 피처리체에 부착한 유기물을 제거하는 것이 바람직하다. 이 경우, 한 번의 처리에 의해 복수의 피처리체에 부착한 유기물을 제거할 수가 있어, 유기물의 제거에 필요한 시간을 짧게 할 수 있다.
상기 반응실은 상기 오존의 활성상태를 유지 가능한 컨덕턴스를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 반응실로서, 예를 들면 단관구조의 반응실이 있다.
상기 제어수단은 상기 가열부에 상기 반응실의 온도를, 예를 들면 300℃∼ 500℃로 가열시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 반응실의 온도를 내리더라도, 피처리체에 부착한 유기물의 제거효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제어수단은 상기 배기수단에 상기 반응실내의 가스를 배기시켜서, 상기 반응실의 압력을, 예를 들면 13.3Pa∼26600Pa로 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 반응실내가 저압으로 설정되어 있으면, 피처리체에 균일하게 처리가스를 공급할 수가 있다.
상기 처리가스 공급수단은 플라즈마발생기로 구성된 오존발생부를 갖고 있고, 그리고, 상기 오존발생부에는 산소가스와, 질소가스 또는 이산화탄소를 공급하는 오존생성 가스공급관이 접속되어 있는 것이 바람직하다. 산소가스와 질소가스를 공급하는 오존생성 가스공급관이 접속되어 있으면, 오존발생부에서 발생하는 오존의 발생효율이 향상한다. 또한, 산소가스와 이산화탄소를 공급하는 오존생성 가스공급관이 접속되어 있으면, 오존발생부에서 생성되는 처리가스중에 NOX가 포함되지 않게 되어, 반응실내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급수단이 부식하기 어렵게 된다.
상기 반응실은 피처리체를 처리하는 처리영역을 갖는 동시에, 적어도 상기 처리영역의 한쪽에 비처리영역을 갖고, 상기 처리가스 공급수단 및 상기 배기수단은 상기 처리영역의 한쪽의 비처리영역에 배치되고, 상기 제어수단은 상기 처리가스 공급수단에 상기 비처리영역에서 상기 처리영역의 다른쪽에 도달하도록 처리가 스를 공급시킴과 동시에, 상기 배기수단에 상기 반응실내의 가스를 배기시킴으로써, 상기 처리영역의 다른 쪽에 도달한 오존을 상기 처리영역에 공급하는 것이 바람직하다. 이 경우, 처리가스 공급수단에 의해 처리영역의 다른쪽에 도달한 처리가스는 배기수단에 의해 처리영역에 균일하게 공급된다. 그리고, 처리가스에 의해 유기물이 피처리체로부터 제거되어 반응실 밖으로 배기된다.
상기 처리가스 공급수단은 상기 반응실내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급관을 구비하고 있다. 그리고, 상기 처리가스 공급관의 앞끝부분은 상기 한쪽의 비처리영역에서 비처리영역을 통하여 상기 다른쪽의 비처리영역에 공급되도록, 상기 다른 쪽의 비처리영역 방향으로 구부러져 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 반응실내의 컨덕턴스가 향상한다.
또한, 상기 처리장치는 반응실내에 성막가스를 공급하는 성막가스 공급수단과, 가열부에 의해 상기 반응실내를 소정의 온도로 가열시킴과 동시에, 상기 성막가스 공급수단에 의해 유기물이 제거된 피처리체에 상기 성막가스를 공급하여, 해당 피처리체에 박막을 형성시키는 성막제어수단을 더욱 구비하여 구성할 수가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 처리장치의 제 1 실시형태를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 처리장치에 의해 실행되는 클리닝순서를 설명하기 위한 레시피를 나타낸 도면이다.
도 3은 표 1에 나타내는 각 클리닝조건에 있어서의 유기물의 부착량(접촉각) 을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 처리장치의 제 2 실시형태를 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 처리장치에 의해 실행되는 클리닝순서를 설명하기 위한 레시피를 나타낸 도면이다.
도 6은 표 2에 나타내는 각 클리닝조건에 있어서의 유기물의 부착량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 의한 처리장치의 제 3 실시형태를 나타낸 개략도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 처리장치에 의해 실행되는 클리닝순서 및 박막형성순서를 설명하기 위한 레시피를 나타낸 도면이다.
도 9는 종래의 처리장치의 모식도이다.
[바람직한 실시형태의 설명]
이하에, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해서 설명한다.
[제 1 실시형태]
우선, 본 발명의 제 1 실시형태를, 도 1에 나타내는 배치식 세로형 열처리장치를 사용하여 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다)즉 피처리체상에 부착한 유기물을 분해, 제거(클리닝)하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 열처리장치(1)는 길이방향이 수직방향에 향해진 대략 원통형의 반응관(2)을 구비하고 있다. 반응관(2)은 내부에 성막영역을 구성하는 내관(3)과, 내관(3)을 덮는 동시에 내관(3)과 일정한 간격을 갖도록 형성된 천장을 갖는 외관(4)으로 구성된 2중관구조를 갖는다. 내관(3) 및 외관(4)은 내열재료, 예를 들면 석영에 의해 형성되어 있다.
외관(4)의 아래쪽에는, 통형상으로 형성된 스테인리스강(SUS)으로 이루어지는 매니폴드(5)가 배치되어 있다. 매니폴드(5)는 외관(4)의 하단과 기밀하게 접속되어 있다. 또한, 내관(3)은 매니폴드(5)의 내벽으로부터 돌출함과 동시에, 매니폴드(5)와 일체로 형성된 지지 링(6)에 지지되고 있다.
매니폴드(5)의 아래쪽에는 덮개(7)가 배치되고, 보트 엘리베이터(8)에 의해 덮개(7)는 상하이동 가능하다. 그리고, 덮개(7)가 상승하면, 매니폴드(5)의 아래쪽이 폐쇄된다.
덮개(7)에는 석영으로 이루어지는 웨이퍼보트(9)가 얹어 놓여져 있다. 웨이퍼보트(9)에는, 웨이퍼(10)가 수직방향으로 소정의 간격을 두고 여러 장 수용되어 있다.
반응관(2)의 주위에는, 반응관(2)을 둘러싸도록 단열체(11)가 설치되고, 그 내벽면에는, 저항발열체로 이루어지는 승온용 히터(12)가 설치된다. 그리고, 승온용 히터(12)를 동작시킴으로써, 반응관(2)내가 소정의 온도로 설정된다.
매니폴드(5)의 측면에는, 복수의 가스도입관이 끼워 통해져 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 가스도입관(13)과 제 2 가스도입관(14)과의 2개의 가스도입관이 매니폴드(5)의 측면에 끼워 통해져 있다.
제 1 가스도입관(13)은 내관(3)내를 향하도록 배설되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 지지링(6)보다 아래쪽[내관(3)의 아래쪽]의 매니폴드(5)의 측면으 로부터 제 1 가스도입관(13)이 끼워 통해져 있다. 그리고, 제 1 가스도입관(13)으로부터, 예를 들면, 산소가스(O2)와 같은 산화성가스가 내관(3)내에 도입된다.
제 2 가스도입관(14)은 내관(3)내를 향하도록 배치되고, 제 1 가스도입관 (13)과 같이, 지지링(6)보다 아래쪽[내관(3)의 아래쪽]의 매니폴드(5)의 측면에 끼워 통해져 있다. 그리고, 제 2 가스도입관(14)으로부터, 예를 들면 수소가스(H2)와 같은 환원성가스가 내관(3)내에 도입된다.
매니폴드(5)의 측면에는 배출구(15)가 설치되어 있다. 배출구(15)는 지지링 (6)보다 위쪽에 설치되어 있고, 반응관(2)내의 내관(3)과 외관(4)과의 사이에 형성된 공간에 연이어 통한다. 그리고, 제 1 가스도입관(13)으로부터 산소가스, 제 2 가스도입관(14)으로부터 수소가스가 내관(3)내에 공급되어 클리닝이 행하여지고, 클리닝에 의해서 분해된 유기물이 내관(3)과 외관(4)과의 사이를 통하여 배출구 (15)에 배출된다. 또한, 매니폴드(5)측면의 배출구(15)의 아래쪽에는, 퍼지가스로서의 질소가스를 공급하는 퍼지가스공급관(16)이 끼워 통해져 있다.
배출구(15)에는 배기관(17)이 기밀하게 접속되어 있다. 배기관(17)에는, 밸브(18)와 진공펌프(19)가 끼워 설치되어 있다. 밸브(18)는 배기관(17)의 개방도를 조정하여, 반응관(2)내의 압력을 소정의 압력으로 제어한다. 진공펌프(19)는 배기관(17)을 통해 반응관(2)내의 가스를 배기함과 동시에 반응관(2)내의 압력을 조정한다.
보트 엘리베이터(8), 승온용 히터(12), 제 1 가스도입관(13), 제 2 가스도입 관(14), 퍼지가스공급관(16), 밸브(18) 및 진공펌프(19)에는, 제어부(20)가 접속되어 있다. 제어부(20)는 마이크로프로세서, 프로세스컨트롤러 등으로 구성되어, 열처리장치(1)의 각부의 온도, 압력 등을 측정하여, 측정데이터에 따라서, 상기 각부에 제어신호 등을 출력하여, 열처리장치(1)의 각부를 제어한다.
다음에, 열처리장치(1)를 사용하여, 웨이퍼(10)상에 부착한 유기물을, 산소가스와 수소가스를 포함하는 처리가스에 의해 클리닝하는 처리방법에 관해서, 도 2에 나타내는 레시피(타임 시퀀스)를 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 열처리장치(1)를 구성하는 각부의 동작은 제어부(20)에 의해 컨트롤되어 있다.
우선, 덮개(7)가 내려진 상태로, 유기물이 부착한 웨이퍼(10)가 수용된 웨이퍼보트(9)를 덮개(7)상에 얹어 놓는다. 또한, 승온용 히터(12)에 의해 반응관(2)내를 소정의 로딩온도로 설정한다.
다음에, 보트 엘리베이터(8)에 의해 덮개(7)를 상승시켜, 웨이퍼(10)를 탑재한 웨이퍼보트(9)를 반응관(2)의 내관(3)내에 로드한다. 이에 따라, 웨이퍼(10)를 반응관(2)내에 수용함과 동시에, 반응관(2)을 밀폐한다. 또한, 퍼지가스공급관 (16)으로부터 반응관(2)내에 질소가스를 소정량 공급하여, 반응관(2)내에 혼입한 유기물 등의 오염물질을 배출한다(로드공정).
계속해서, 반응관(2)내의 감압을 시작한다. 구체적으로는, 퍼지가스공급관 (16)으로부터 반응관(2)내에 소정량의 질소가스를 공급함과 동시에, 밸브(18)의 개방도를 제어하면서, 진공펌프(19)를 구동시켜, 반응관(2)내의 가스를 배출한다. 반응관(2)내의 가스의 배출은 반응관(2)내의 압력이 상압으로부터 소정의 압력, 예 를 들면 133Pa∼399Pa(1Torr∼3Torr)가 될 때까지 한다.
또한, 승온용 히터(12)에 의해 반응관(2)내를 산화성가스(산소가스)및 환원성가스(수소가스)가 활성화 가능한 온도인 350℃ 이상으로 가열한다. 반응관(2)의 온도를 350℃보다 낮게 하면, 산소가스 및 수소가스가 활성화되지 않기 때문이다. 다만, 반응관(2)의 온도를 지나치게 높이면 웨이퍼(10)의 표면이 산화되어 버리기 때문에, 반응관(2)의 온도를, 바람직하게는 350℃∼600℃, 더욱 바람직하게는 350℃∼400℃로 가열한다. 그리고, 이 감압 및 가열조작을, 반응관(2)내가 소정의 압력 및 온도에서 안정할 때까지 한다(안정화공정).
반응관(2)내가 소정의 압력 및 온도에서 안정하면, 퍼지가스 공급관(16)으로부터의 질소가스의 공급을 정지한다. 그리고, 제 1 가스도입관(13)으로부터 산소가스를 소정의 유량, 예를 들면 1.8리터/min에서 공급함과 동시에, 제 2 가스도입관(14)으로부터 수소가스를 소정의 유량, 예를 들면, 0.9리터/min에서 반응관(2)의 내관(3)내에 공급한다.
반응관(2)내는 산소가스 및 수소가스가 공급되면, 산소가스 및 수소가스가 활성화되어, 내관(3)에서 아래와 같은 수소의 연소반응이 진행한다.
H2+ O2
H* + HO2
H2 + OH*
H* + H2O
O2+ H*
OH* + O*
H2+ O*
H*+ OH*
이와 같이, 수소의 연소반응과정 중에 있어서, O*(산소활성종)와 OH*(수산기활성종)가 발생하여, 이들에 의해 웨이퍼(10)상에 부착한 유기물이 분해되어, 웨이퍼(10)로부터 유기물이 제거된다(클리닝공정). 또, 제거된 유기물은 배기구(15)를 통해 배기관(17)에 흡인되어, 반응관(2) 밖으로 배기된다.
여기서, 반응관(2)내의 압력이 133Pa∼399Pa(1Torr∼3Torr)와 같은 저압으로 유지되어 있기 때문에, 웨이퍼보트(9)에 수용된 모든 웨이퍼(10)에, O*, OH*를, 균일하게 공급할 수가 있다.
웨이퍼(10)로부터 유기물이 제거되면, 제 1 가스도입관(13) 및 제 2 가스도입관(14)으로부터의 처리가스(산소가스, 수소가스)의 공급을 정지한다. 그리고, 밸브(18)의 개방도를 제어하면서, 진공펌프(19)를 구동시켜서, 반응관(2)내의 가스를 배출한 후, 퍼지가스 공급관(16)으로부터 소정량의 질소가스를 공급하여, 반응관(2)내의 가스를 배기관(17)에 배출한다(퍼지공정). 또, 반응관(2)내의 가스를 확실히 배출하기 위해서, 반응관(2)내의 가스의 배출 및 질소가스의 공급을 여러 번 반복하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 퍼지가스공급관(16)으로부터 소정량의 질소가스를 공급하여, 반응관(2)내를 상압(760 Torr)으로 되돌려, 웨이퍼(10)를 유지한 웨이퍼보트(9)를 반응관(2)으로부터 언로드한다(언로드공정).
여기서, 유기물을 부착시킨 웨이퍼(10)의 샘플을 여러 가지의 조건하에서 클 리닝을 하였다. 웨이퍼(10)에 1000 온구스트롬의 두께의 산화막을 형성하여, 이 산화막의 표면을 희석불소화 수소산(DHF)으로 1분간 세정한 후, 크린룸내에 소정시간 방치하여, 유기물의 부착한 웨이퍼(10)의 샘플을 작성하였다.
유기물의 부착량은 접촉각법을 사용하여 측정을 하였다. 접촉각법은 웨이퍼 (10)상에 순수한 물을 떨어뜨려, 이 순수한 물의 액체방울의 접촉각을 측정하는 방법이다. 웨이퍼(10)에 유기물이 부착하고 있을수록 소수성이 높아져서 접촉각이 커진다. 반대로, 유기물의 부착량이 감소하면 친수성이 높아지고 접촉각이 작아진다.
여기서는, 웨이퍼(10)상의 5점에서 접촉각을 측정하여, 이 평균치를 구하였다. 작성된 샘플의 접촉각은 57°이었다. 또, 유기물이 완전히 제거된 웨이퍼 (10)상에 순수한 물을 떨어뜨리더라도, 순수한 물의 액체방울의 접촉각은 0°로는 되지 않고, 또한 낮은 각도에서의 엄밀한 측정은 곤란하기 때문에, 접촉각이 2°이하의 웨이퍼(10)애서는, 거의 완전히 유기물이 제거되어 있는 것으로 생각된다.
표 1
| 온도(℃) | 압력(Pa) | 시간(분) | 처리매수 (장) | 접촉각 (deg) | |
| 실시예 1 | 350 | 133 | 30 | 3 | 1.2 |
| 실시예 2 | 400 | 133 | 30 | 3 | 1.2 |
| 실시예 3 | 350 | 200 | 30 | 3 | 1.2 |
| 실시예 4 | 350 | 266 | 30 | 3 | 1.4 |
| 실시예 5 | 350 | 399 | 30 | 3 | 1.8 |
| 실시예 6 | 350 | 200 | 10 | 3 | 1.3 |
| 실시예 7 | 350 | 200 | 1 | 3 | 1.3 |
| 실시예 8 | 350 | 200 | 30 | 100 | 1.3 |
| 비교예 1 | 300 | 133 | 30 | 3 | 56.5 |
| 비교예 2 | 330 | 133 | 30 | 3 | 53 |
| 미처리 | - | - | - | - | 57 |
표 1에 클리닝의 조건을 나타낸다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 반응관(2)의 온도(실시예 1, 실시예 2, 비교예 1, 비교예 2), 반응관(2)의 압력(실시예 3∼5), 클리닝시간(실시예 6, 7) 등을 변화시켜 클리닝을 하여, 온도, 압력 및 시간이 클리닝효과에 미치게 하는 영향을 조사하였다. 또, 여기서는, 실험을 간편히 하기 위해서, 실시예 8을 제외하여, 웨이퍼포트(9)의 상부, 중앙부, 하부의 3곳에 웨이퍼(10)를 1장씩(합계 3장)만 수용하여 시험을 하여, 각부에 수용된 웨이퍼(10)의 접촉각의 평균치를 갖고 각 예의 접촉각으로 하였다. 또, 웨이퍼(10)의 매수가 많아진 경우의 클리닝효과는 실시예 8로 확인하였다. 이 결과를 표 1 및 도 3에 나타낸다. 도 3에서는 각 예에 대해서, 클리닝 후에 있어서의 액체방울의 접촉각을 막대 그래프로 나타내었다. 또한, 참고를 위해, 클리닝처리를 하지 않은 경우의 접촉각도, 표 1 및 도 3에 나타내었다.
표 1 및 도 3의 실시예 1, 실시예 2에 나타내는 바와 같이, 반응관(2)의 온도가 350℃, 400℃에서는, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물이 거의 완전히 제거되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표 1 및 도 4의 비교예 비교예 2에 나타내는 바와 같이, 반응관(2)의 온도가 300℃, 330℃에서는, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물이 제거되지 않는다. 이것은 반응관(2)의 온도가 350℃보다 낮으면, 산소가스 및 수소가스가 활성화되지 않기 때문에, O*, OH*가 생성되지 않기 때문에, 유기물을 분해할 수 없기 때문이다. 또, 반응관(2)의 온도를 350℃보다 높게 하더라도, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거하는 것이 가능하지만, 반응관(2)의 온도를 지나치게 높이면 웨이퍼(10)의 표면이 산화되어 버린다. 이 때문에, 반응관(2)의 온도를 350℃∼600℃로 하는 것이 바람직하고, 350℃∼400℃로 하는 것이 보다 바람직하다.
표 1 및 도 3의 실시예 1, 실시예 3∼실시예 5에 나타내는 바와 같이, 반응관(2)의 압력이 133Pa∼399Pa에서는, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물이 거의 완전히 제거되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 반응관(2)의 압력이 399Pa를 넘으면, 웨이퍼포트(9)에 수용된 모든 웨이퍼(10)에, O*, OH*를, 균일하게 공급할 수 없는 우려가 있기 때문에, 반응관(2)의 압력은 133Pa∼399Pa로 하는 것이 바람직하다.
표 1 및 도 3의 실시예 1, 실시예 6, 실시예 7에 나타내는 바와 같이, 클리닝시간이 1분∼30분에서는, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물이 거의 완전히 제거되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 클리닝시간이 1분보다 짧으면, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 거의 완전하게는 제거할 수 없어질 우려가 있고, 클리닝시간이 30분보다 길면, 웨이퍼(10)의 클리닝을 효율적으로 할 수 없게 되어 버린다. 이 때문에, 클리닝시간은 1분∼30분으로 하는 것이 바람직하다. 단, 웨이퍼(10)에 부착하는 유기물의 부착량에 의해서는, 이 시간을 더욱 길게 하거나, 짧게 하거나 하는 것은 가능하다.
표 1 및 도 3의 실시예 1, 실시예 8에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 보트(9)내의 웨이퍼(10)의 매수를 3장에서 100장으로 하더라도, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물의 제거효과에 영향을 주지 않은 것을 확인할 수 있었다. 이것은 반응관(2)내를 저압으로 유지하고 있기 때문이다. 이 때문에, 웨이퍼보트(9)내의 웨이퍼(10)의 매수가, 예를 들면 100장과 같이 늘어나더라도 반응관(2)의 압력, 클리닝시간은 같은 경향을 나타낸다.
또, 접촉각법에 의한 측정은 일반적으로, 순수한 물을 적하하는 평면[웨이퍼 (10)]의 표면상태에 영향을 받기 쉽고, 클리닝에 의해서 웨이퍼(10)의 표면형상이 변화하면, 유기물의 부착량을 정확히 측정할 수 없게 되어 버린다고 생각된다. 이 때문에, 클리닝전후에서의 웨이퍼(10)의 표면형상을 확인하였다. 이 결과, 웨이퍼 (10)의 표면형상은 클리닝전후에서 거의 변화하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 제 1 가스도입관(13)으로부터 산소가스, 제 2 가스도입관(14)으로부터 수소가스를, 350℃ 이상으로 가열된 반응관(2)내에 공급함에 의해, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거할 수가 있다. 이 때문에, 간이한 열처리장치(1)로, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거할 수 있다. 또한, 종래의 클리닝방법에 비교하여, 저온하에서 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 의하면, 후술하는 오존가스를 사용한 클리닝을 실시하기 위해서 필요한 자외선조사장치나 플라즈마발생기 등의 오존발생기가 불필요하게 되기 때문에, 열처리장치(1)의 구조를 간단히 할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 한번의 클리닝에 의해, 웨이퍼보트(9)내에 수용된 여러 장의 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거할 수가 있다. 이것 때문에, 다수의 웨이퍼(10)를 클리닝하는 경우에도 클리닝에 필요한 시간을 짧게 할 수 있다.
이하에 상기 실시형태의 변형형태에 대해서 기록한다.
상기 실시형태에서는, 산화성가스로서 산소가스를 사용하여, 환원성가스로서 수소가스를 사용하였다. 그러나, 산화성가스로서 O2, N2O, NO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 가스를 사용하더라도 좋고, 또한 환원성가스로서, H2, NH3, CH4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 가스를 사용하더라도 좋다. 이 경우에도, 상술한 바와 같은 환원성가스의 연소과정에서 생기는 산소활성종과 수산기활성종에 의해 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거할 수 있다. 또, 산화성가스 및 환원성가스에, 산소가스나 수소가스 이외의 상기 가스를 사용한 경우에도, 산소가스 및 수소가스를 사용한 경우와 같은 반응관(2)의 온도, 반응관(2)내의 압력 등의 클리닝조건으로 하는 것에 의해, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 내관(3)과 외관(4)으로 이루어지는 2중관구조의 반응관(2)을 갖는 열처리장치(1)를 사용하여 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거하였지만, 도 1에 나타내는 열처리장치(1)로부터 내관(3) 및 지지 링(6)을 제거한 것과 같은 단관구조의 열처리장치를 사용할 수도 있다. 이 경우, 열처리장치의 구조를 간단히 할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 배치식 세로형의 열처리장치(1)를 사용하여 웨이퍼 (10)에 부착한 유기물을 제거하였지만, 낱장식의 열처리장치를 사용하더라도 좋다. 이 경우에도, 간이한 장치로, 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거할 수 있다. 또한, 저온하에서 웨이퍼(10)에 부착한 유기물을 제거할 수 있다.
또한, 제 1 가스도입관(13) 및 제 2 가스도입관(14)의 수는 각 한 가지에 한 정하지 않고, 복수이더라도 좋다. 또한, 피처리체는 웨이퍼(10)에 한정하지 않고, 예를 들면 유리기판이더라도 좋다.
[제 2 의 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태를, 도 4에 나타내는 배치식 세로형 열처리장치를 사용하여, 웨이퍼(피처리체)상에 부착한 유기물을 오존을 포함하는 처리가스에 의해 분해, 제거(클리닝)하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 열처리장치(101)는 길이방향이 수직방향으로 향해진 천장을 갖는 원통형상으로 형성된 단관구조의 반응관(102)을 구비하고 있다. 반응관(102)은 내열재료, 예를 들면 석영에 의해 형성되어 있다.
반응관(102)의 아래쪽에는, 통형상으로 형성된 스테인리스강(SUS)으로 이루어지는 매니폴드(103)가 배치되어 있다. 매니폴드(103)는 반응관(102)의 하단과 기밀하게 접속되어 있다.
매니폴드(103)의 아래쪽에는 덮개(104)가 배치되고, 도시하지 않은 보트 엘리베이터에 의해 덮개(104)는 상하이동 가능하다. 이 덮개(104)와, 반응관(102)과 매니폴드(103)에 의해서 처리실(103a)이 구성되어 있다. 그리고, 덮개(104)가 상승하여 매니폴드(103)에 접촉하면, 매니폴드(103)의 아래쪽이 폐쇄되어, 처리실 (103a)이 밀폐된다.
덮개(104)에는, 석영으로 이루어지는 웨이퍼보트(105)가 얹어 놓여져 있다. 웨이퍼보트(105)에는, 피처리체, 예를 들면 웨이퍼(106)가 수직방향에 소정의 간격을 두고 여러 장 수용되어 있다. 웨이퍼 보트(105)에 수용된 웨이퍼(106)는 웨이 퍼보트(105)가 반응관(102)내에 삽입되는 것에 의해 처리실(103a)의 내부에 배치되어, 이 웨이퍼(106)의 배치영역이 처리실(103a)에서의 처리영역(103b)을 구성하고 있다. 또한, 처리영역(103b)의 주위가 비처리영역을 구성하고 있다.
반응관(102)은 반응관(102)내에 웨이퍼 보트(105)가 삽입된 상태에서, 반응관(102)의 내벽면과 웨이퍼보트(105)에 탑재된 웨이퍼(106)의 끝단부와의 사이에 틈(D)을 갖는 것과 같은 크기로 형성되어 있다. 이 틈(D)은 처리실(103a) 내에서 소정의 배기 컨덕턴스를 얻을 수 있도록, 오존의 유량, 반응관(102)내부의 압력, 반응관(102)의 높이 등을 고려하여, 예를 들면 20mm∼50mm 정도의 크기로 설정되어 있다.
반응관(102)의 주위에는, 반응관(102)을 둘러싸도록, 저항발열체로 이루어지는 승온용 히터(107)가 설정되어, 승온용 히터(107)를 동작시킴으로써, 반응관 (102)내가 소정의 온도로 설정된다.
처리실(103a)에서의 처리영역(103b)의 한쪽[본 실시형태에서는 처리영역 (103b)의 아래쪽]의 비처리영역(103c)에는, 처리가스 공급관(108)이 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 매니폴드(103)의 측면에 처리가스 공급관(108)이 끼워 통해져 있다. 이 처리가스 공급관(108)은 배관의 부식을 방지하기 위해서 테프론배관이 사용되고 있다. 처리가스 공급관(108)은 그 앞끝부분(108a)이 웨이퍼(106)의 수용위치, 즉 처리영역(103b)의 방향(위쪽)을 향하도록 구부러진 굴곡형상으로 형성되어 있고, 앞끝부분(108a)에서 처리영역(103b)을 향하는 처리가스도입부(108b)를 갖고 있다. 이 때문에, 처리가스 공급관(108)의 처리가스도입부(108b)에서 공 급된 오존을 포함하는 처리가스는 반응관(102)의 위쪽을 향하여 분출한다. 또한, 앞끝부분(108a)은 처리가스 공급관(108)으로부터 위쪽을 향하여 분출한 처리가스가 처리영역(103b) 밖(예를 들면 도 4에 나타내는, 틈(D)에 해당하는 공간)을 통하여, 처리영역(103b)의 다른쪽 반응관(102)의 상부에 공급되는 것 같은 위치에 배설되어 있다.
처리가스 공급관(108)은 오존발생기(109)에 접속되어 있다. 오존발생기 (109)는 예를 들면 플라즈마발생기 등으로부터 구성되어, 산소를 바탕으로 오존을 생성한다. 오존발생기(109)에는, 퓨리화이어(110)를 통해, 산소가스 공급관(111)과 첨가가스 공급관(112)이 접속되어 있다. 그리고, 산소가스 공급관(111)으로부터의 산소가스와, 첨가가스 공급관(112)으로부터의 질소가스 또는 이산화탄소가스로 이루어지는 첨가가스가 퓨리화이어(110)에 공급되고, 퓨리화이어(110)에 의해, 오존발생에 알맞은 순도(불순물, 특히 수분에 의한 부식성가스의 발생을 억제)가 되어, 오존발생기(109)에 공급된다.
비처리영역(103c)에서의 매니폴드(103)측면에는, 배기구(113)가 설치되어 있다. 배기구(113)는 비처리영역(103c)에서 처리가스 공급관(108)과 대향하는 위치에 설치되어, 반응관(102)내의 가스를 배기한다.
배기구(113)에는, 배기관(114)이 기밀하게 접속되어 있다. 배기관(114)에는, 그 상류측에서, 콤비네이션밸브(115)와, 진공펌프(116)이 순서대로 끼워 설치되어 있다. 콤비네이션 밸브(115)는 배기관(114)의 개방도를 조정하여, 반응관 (102)내 및 배기관(114)내의 압력을 소정의 압력으로 제어한다. 진공펌프(116)는 배기관(114)을 통해 반응관(102)내의 가스를 배기함과 동시에 반응관(102)내 및 배기관(114)내의 압력을 조정한다.
매니폴드(103)측면의 배기구(113)의 아래쪽에는, 퍼지가스, 예를 들면 질소가스를 공급하는 퍼지가스 공급관(117)이 끼워 통해져 있다.
또한, 오존발생기(109), 퓨리화이어(110), 산소가스 공급관(111), 첨가가스 공급관(112), 콤비네이션 밸브(115), 진공펌프(116) 및 퍼지가스 공급관(117)에는, 제어부(120)가 접속되어 있다. 제어부(120)는 마이크로프로세서, 프로세스 컨트롤러 등으로부터 구성되어, 열처리장치(101)의 각부의 온도, 압력 등을 측정하여, 측정데이터에 따라서, 상기 각부에 제어신호등을 출력하여, 열처리장치(101)의 각부를 제어한다.
다음에, 열처리장치(101)를 사용하여, 웨이퍼(106)상에 부착한 유기물을 오존을 포함하는 처리가스에 의해 클리닝하는 처리방법에 관해서, 도 5에 나타내는 레시피(타임 시퀀스)를 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 열처리장치(101)를 구성하는 각부의 동작은 제어부(120)에 의해 컨트롤되어 있다.
우선, 덮개(104)가 내려진 상태에서, 유기물이 부착한 웨이퍼(106)가 수용된 웨이퍼보트(105)를 덮개(104)상에 얹어 놓는다. 또한, 승온용 히터(107)에 의해 반응관(102)[처리실(103a)]안을 소정의 온도(로딩온도), 예를 들면 300℃로 가열한다.
다음에, 도시하지 않는 보트 엘리베이터에 의해 덮개(104)를 상승시켜, 웨이퍼 보트(105)[웨이퍼(106)]를 처리실(103a)내에 로드한다. 이에 따라, 웨이퍼 (106)를 처리실(103a)내에 수용함과 동시에, 처리실(103a)을 밀폐한다. 또한, 퍼지가스 공급관(117)으로부터 처리실(103a) 내에 질소가스(N2)를 소정의 유량, 예를 들면 약 20리터/min으로 공급하여, 처리실(103a)내의 혼입한 유기물 등의 오염물질을 배출한다. 이 질소가스의 공급을 소정시간, 예를 들면 약 5.5분간 행한다(로드공정).
계속해서, 처리실(103a)내의 감압을 시작한다. 구체적으로는, 퍼지가스 공급관(117)으로부터 처리실(103a)내에 질소가스를 소정의 유량, 예를 들면 20리터/ min으로 공급함과 동시에, 콤비네이션 밸브(115)의 개방도를 제어하면서, 진공펌프 (116)를 구동시켜, 처리실(103a)내의 가스를 배출한다. 처리실(103a)내의 가스의 배출은 처리실(103a)내의 압력이 상압으로부터 소정의 압력, 예를 들면 13.3Pa∼ 26600Pa(1Torr∼200Torr)가 될 때까지 한다. 또한, 승온용 히터(107)에 의해 처리실(103a)내를 소정의 온도(클리닝온도), 예를 들면 300℃∼600℃로 가열한다. 그리고, 이 감압 및 가열조작을, 처리실(103a)내가 소정의 압력 및 온도로 안정하도록, 소정시간, 예를 들면 약 17분간 행한다(안정화공정).
처리실(103a)내가 소정의 압력 및 온도로 안정하면, 퍼지가스 공급관(117)으로부터의 질소가스의 공급을 정지한다. 그리고, 산소가스 공급관(111)으로부터 산소가스를 소정의 유량, 예를 들면 1리터/min∼10리터/min으로, 또한 첨가가스 공급관(112)으로부터 질소가스를 소정유량, 예를 들면 0.008리터/min∼0.08리터/min으로 퓨리화이어(110)에 공급한다. 공급된 산소가스 및 질소가스는 퓨리화이어(110) 로 오존발생에 알맞은 상태가 되어, 오존발생기(109)에 공급된다.
오존발생기(109)에서는, 예를 들면 도시하지 않는 플라즈마발생기에 의해, 공급된 산소에 플라즈마를 조사하여 오존을 생성시킨다. 그리고, 소정농도, 예를 들면 50g/N㎥∼300g/N㎥(2.35vol%∼14.1vol%)의 오존을 포함한 처리가스를, 오존발생기(109)로부터 처리가스 공급관(108)[처리가스 도입부(8b)]을 통해 반응관(102)의 천장(웨이퍼 보트(105)의 상부)에 도달하도록 소정의 유량, 예를 들면 약 1리터 /min∼10리터/min으로 처리실(103a) 내에 공급한다. 처리실(103a)내에의 처리가스의 공급은, 예를 들면 5분∼30분간 행한다(클리닝공정).
여기서, 처리가스 공급관(108)에 접속된 오존발생기(109)에는, 산소가스 외에 질소가스가 공급되어 있기 때문에, 오존발생기(109)로 생성되는 오존의 발생효율이 향상한다. 또한, 질소가스를 공급함에 의해, 처리가스중에 NOX가 포함되지만, 처리가스 공급관(108)에 테프론배관을 사용하고 있기 때문에, NOX에 의해 처리가스 공급관(108)이 부식하기 어렵게 된다. 이 때문에, 처리실(103a) 내에 처리가스 공급관(108)의 부식에 의한 오염물질이 혼입할 우려가 없어진다.
처리실(103a)내는 300℃∼600℃로 가열되어 있기 때문에, 처리실(103a)내에 처리가스가 공급되면, 처리가스중의 오존이 활성화되어 산소원자 래디컬(O*)을 생성한다. 그리고, 산소원자 래디컬을 포함하는 처리가스가 반응관(102)의 천장으로 이동된다.
여기서, 반응관(102)은 단관구조로 형성되어, 반응관(102)의 내벽과 웨이퍼 (106)의 끝단부와의 사이에 틈(D)이 설치되어 있기 때문에, 소정의 배기 컨덕턴스가 얻어져, 오존이 실활하기 어렵게 된다(오존의 활성화상태를 유지 가능하게 된다). 또한, 처리실(103a) 내를 저압으로 유지하기 쉽게 된다. 또한, 앞끝부분 (108a)은 처리가스가 처리영역(103b) 밖을 통하여 반응관(102)의 위쪽으로 공급되도록 구부러져 있다. 이 때문에, 처리실(103a) 내의 컨덕턴스를 향상시킬 수 있어, 오존의 활성화상태를 유지함과 동시에, 처리실(103a)내를 저압으로 유지하기 쉽게 된다.
반응관(102)의 천장에 도달한 처리가스는 진공펌프(116)로부터의 흡인에 의해서, 처리영역(103b)에 공급된다. 여기서, 처리실(103a) 내의 압력이 13.3Pa∼ 26600Pa(1Torr∼200Torr)와 같은 저압으로 유지되어 있기 때문에, 처리영역 (103b)에 균일하게 처리가스를 공급할 수 있다. 또한, 처리가스를 일단, 반응관 (102)의 천장에 도달시킴으로써, 처리영역(103b)에 균일하게 처리가스를 공급할 수 있다. 이것은 처리가스의 유속이 늦어져서, 처리가스를 처리영역(103b)에 공급할 때에 유속에 의한 영향을 받지 않게 되기 위해서 이다.
또한, 배기구(113)가 처리가스 공급관(108)과 대향하도록 배치되어 있기 때문에, 처리영역(103b)에 처리가스를 공급할 때에, 처리가스 공급관(108)으로부터 공급되는 처리가스의 영향을 받기 어렵게 되어, 처리실(103a) 내의 배기 컨덕턴스를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 오존의 활성화상태를 유지함과 동시에, 처리영역(103b)에 균일하게 처리가스를 공급할 수 있다.
처리영역(103b)에 처리가스가 공급되면, 처리가스중의 산소원자 래디컬에 의 해, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물이 분해되어, 웨이퍼(106)로부터 유기물이 제거된다. 또, 제거된 유기물은 배기구(113)를 통해 배기관(114)에 흡인되어, 반응관 (102)밖으로 배기된다.
웨이퍼(106)로부터 유기물이 제거되면, 처리가스 공급관(108)으로부터의 처리가스(질소가스, 산소가스, 오존)의 공급을 정지한다. 그리고, 콤비네이션 밸브 (115)의 개방도를 제어하면서, 진공펌프(116)를 구동시켜, 처리실(103a) 내의 가스를 배출한 후, 퍼지가스 공급관(117)으로부터 질소가스를 소정의 유량, 예를 들면 10리터/min으로 공급하여, 처리실(103a) 내의 가스를 배기관(114)에 배출한다. 이 퍼지가스 공급관(117)으로부터의 질소가스의 공급은 예를 들면 10분간 행한다(퍼지공정). 또, 처리실(103a) 내의 가스를 확실히 배출하기 위해서, 처리실(103a) 내의 가스의 배출 및 질소가스의 공급을 여러번 반복하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 퍼지가스 공급관(117)으로부터 질소가스를 소정의 유량, 예를 들면 20리터/min으로 약 5.5분간 공급하여, 처리실(103a)내를 상압(760 Torr)으로 되돌려, 웨이퍼(106)를 탑재한 웨이퍼보트(105)를 처리실(103a)로부터 언로드한다(언로드공정).
여기서, 유기물을 부착시킨 웨이퍼(106)의 샘플을, 여러 가지의 조건하에서 클리닝을 하였다. 웨이퍼(106)에 1000온구스트롬의 두께의 산화막을 성막하여, 이 산화막의 표면을 희석불화수소산(DHF)으로 1분간 세정한 후, 크린룸내에 200시간 방치하여, 유기물의 부착한 웨이퍼(106)의 샘플을 작성하였다.
여기서도, 유기물의 부착량은 접촉각법을 사용하여 측정을 하였다. 또한, 여 기서는, 웨이퍼(106)상의 5점을 측정하여, 이 평균치를 구하였다. 작성된 샘플의 접촉각은 36°이었다. 또, 유기물이 완전히 제거된 웨이퍼(106)상에 순수한 물을 떨어뜨리더라도, 순수한 물의 옥의 접촉각은 0°로는 되지 않고, 또한 낮은 각도에서의 엄밀한 측정은 곤란히기 때문에, 접촉각이 2도 이하의 웨이퍼(106)에서는 거의 완전히 유기물이 제거되어 있는 것이라고 생각된다.
표 2에 클리닝의 조건을 나타낸다. 표 2에 나타내는 바와 같이, 처리실 (103a)의 온도(실시예 1∼실시예 4, 비교예 2, 비교예 3), 처리실(103a)의 압력(실시예 7), 클리닝시간(실시예 8), 처리가스중의 오존농도(실시예 9, 실시예 10), 첨가가스의 종류(실시예 12, 실시예 13) 등을 변화시켜 클리닝을 하여, 온도, 압력 및 시간이 클리닝효과에 미치게 하는 영향을 조사하였다. 또한, 여기서는 실험을 간편히 하기 위해서, 웨이퍼 보트(105)의 상부(T), 중앙(C), 하부(B)의 3곳에 웨이퍼(106)를 1장씩(합계 3장)수용하여 시험을 하였다. 또, 웨이퍼 보트(105)에 탑재되는 웨이퍼(106)의 매수가 많아진 경우의 클리닝효과는 실시예 11 및 실시예 13에서 확인하였다. 이 결과를 표 2 및 도 6에 나타낸다. 도 6에서는 각 예에 대해서 3개의 막대 그래프로 나타내고 있고, 왼쪽에서 상부, 중앙, 하부에서의 웨이퍼 (106)에 부착한 유기물의 부착량을 각각 나타내고 있다. 또한, 참고를 위해, 클리닝처리를 하지 않는 경우, 종래의 산소가스에 의한 클리닝의 경우(비교예 1), 종래의 클리닝방법으로 처리실(103a)의 온도를 내린 경우(비교예 4)에 대해서도, 그 결과를 표 2 및 도 6에 나타낸다.
표 2 및 도 6의 실시예 1∼실시예 4에 나타내는 바와 같이, 처리실(103a)의 온도가 300℃∼600℃에서는, 종래의 산소가스에 의한 클리닝(비교예 1)에 비하여, 웨이퍼(106)의 유기물의 부착량을 약 1/10로 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이들의 접촉각은 2°이하이고, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물이 거의 완전히 제거되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때문에, 종래의 산소가스에 의한 클리닝에 비교하여, 유기물의 제거효율을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 표 2 및 도 6의 실시예5, 실시예 6에 나타내는 바와 같이, 처리실 (103a)의 온도 200℃에서는, 처리실(103a)의 압력이 저압(133Pa)인 경우, 웨이퍼 (106)의 유기물의 부착량을, 종래의 산소가스에 의한 클리닝(비교예 1)에 비교하여 약 1/3로 감소시킬 수 있어, 고압(26600 Pa)인 경우, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물 을 거의 완전히 제거할 수가 있다.
또한, 표 2 및 도 6의 비교예 2, 비교예 3에 나타내는 바와 같이, 처리실 (103a)의 온도가 실온(RT) 및 100℃에서는, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물이 제거되지 않는다. 이것은 처리실(103a)의 온도가 낮고, 처리가스중의 오존이 활성화되지 않기 때문에 산소원자 래디컬이 생성되지 않고, 유기물을 분해할 수 없기 때문이다. 이 때문에, 처리실(103a)의 온도를 200℃∼600℃로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
또, 처리실(103a)의 온도가 200℃인 경우, 처리실(103a)의 압력을 26600Pa로 하는 것에 의해 웨이퍼(106)에 부착한 유기물을 거의 완전히 제거할 수가 있지만, 처리실(103a)의 압력이 133Pa에서는, 유기물을 거의 완전하게까지는 제거할 수 없다. 또한, 처리실(103a)의 온도를 600℃보다 높게 하더라도, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물을 거의 완전히 제거하는 것은 가능하지만, 웨이퍼(106)가 열산화되어 버릴 우려가 있다. 또한, 종래의 클리닝방법과 처리실(103a)의 온도가 같게 되어 버린다. 이 때문에, 처리실(103a)의 온도를 300℃∼500℃로 하는 것이 보다 바람직하다.
표 2 및 도 6의 실시예 1, 실시예 7에 나타내는 바와 같이, 처리실(103a)의 압력이 133Pa∼26600Pa에서는, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물이 거의 완전히 제거되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 처리실(103a)의 압력이 26600 Pa를 넘으면, 처리영역(103b)에 균일하게 처리가스를 공급하는 것이 곤란하게 된다. 이 때문에, 처리실(103a)의 압력은 133Pa∼26600 Pa로 하는 것이 바람직하다.
표 2 및 도 6의 실시예 1, 실시예 8에 나타내는 바와 같이, 클리닝시간이 5분∼30분에서는, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물이 거의 완전히 제거되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 클리닝시간이 5분보다 짧으면, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물을 거의 완전히는 제거할 수 없게 될 우려가 있어, 클리닝시간이 30분보다 길면, 웨이퍼(106)의 클리닝을 효율적으로 할 수 없게 되어 버린다. 이 때문에, 클리닝시간은 5분∼30분으로 하는 것이 바람직하다. 다만, 웨이퍼(106)에 부착하는 유기물의 부착량에 따라서는, 이 시간을 더욱 길게 하거나, 짧게 하거나 하는 것은 가능하다.
표 2 및 도 6의 실시예 1, 실시예 9, 실시예 10에 나타내는 바와 같이, 처리가스중의 오존농도가 2.35vol%∼14.1vol%에서는, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물이 거의 완전히 제거되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 오존농도가 2.35vol%보다 낮으면, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물을 거의 완전하게는 제거할 수 없게 될 우려가 있고, 또한 오존농도를 14.1vol%보다 높게 하더라도 유기물의 제거에 영향을 주지 않은 것이 생각된다. 이 때문에, 처리가스중의 오존농도는 2.35vol%∼14.1vol%로 하는 것이 바람직하다. 다만, 웨이퍼(106)에 부착하는 유기물의 부착량에 따라서는, 이 농도를 더욱 길게 하거나, 짧게 하거나 하는 것은 가능하다.
표 2 및 도 6의 실시예 1, 실시예 11에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 보트 (105)내의 웨이퍼(106)의 매수를 3장에서 100장으로 하더라도, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물의 제거에 영향을 주지 않은 것을 확인할 수 있었다. 이것은 처리실 (103a) 내의 컨덕턴스를 향상시켜, 처리실(103a)내를 저압으로 유지하고 있기 때문 이다. 이 때문에, 웨이퍼보트(105)내의 웨이퍼(106)의 매수가, 예를 들면 100장과 같이 늘어나더라도, 처리실(103a)의 압력, 클리닝시간, 처리가스중의 오존농도는, 같은 경향을 나타낸다.
표 2 및 도 6의 실시예 1, 실시예 11∼실시예 13에 나타내는 바와 같이, 첨가가스 공급관(112)으로부터 공급되는 첨가가스의 종류를 질소가스로부터 이산화탄소로 변경하더라도 웨이퍼(106)에 부착한 유기물의 제거에 영향을 주지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 오존발생기(109)로 생성되는 처리가스중에 NOX가 포함되지 않게 되어, 처리실(103a)내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급관(108)이 부식하기 어렵게 된다.
또, 접촉각법은 일반적으로, 순수한 물을 떨어뜨리는 평면[웨이퍼(106)]의 표면상태에 영향을 받기 쉽고, 클리닝에 의해서 웨이퍼(106)의 표면형상이 변화하면, 유기물의 부착량을 정확히 측정할 수 없게 되어버린다고 생각된다. 이 때문에, 클리닝전후에서의 웨이퍼(106)의 표면형상을 확인하였다. 이 결과, 웨이퍼 (106)의 표면형상은 클리닝전후에서 거의 변화하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 처리실(103a)을 오존이 활성 가능한 온도(200℃ 이상)로 가열하여, 이 처리실(103a)내에 오존을 포함하는 처리가스를 공급하고 있기 때문에, 종래의 산소가스에 의한 클리닝에 비교하여, 웨이퍼 (106)에 부착한 유기물의 제거효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 처리실 (103a)을 300℃∼500℃로 가열하여, 이 처리실(103a)내에 오존을 포함하는 처리가스를 공급 하면, 종래의 산소가스에 의한 클리닝에 비교하여, 저온하에서, 웨이퍼 (106)에 부착한 유기물의 제거효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 반응관(102)은 단관구조로 형성되고, 반응관(102)의 내벽과 웨이퍼(106)의 끝단부와의 사이에 틈(D)이 설치되어 있기 때문에, 오존의 활성화상태를 유지하기 쉽게 된다. 또한, 처리실(103a)내를 저압으로 유지하기 쉽게 되어, 처리영역(103b)에 균일하게 처리가스를 공급할 수가 있다. 이 때문에, 하나의 클리닝처리에 의해, 여러 장의 웨이퍼(106)에 부착한 유기물을 동시에 제거할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 처리가스 공급관(108)의 앞끝부분(108a)은 처리가스가 처리영역(103b)밖을 통하여 반응관(102)의 위쪽에 공급되도록 구부러져 있기 때문에, 처리실(103a)내의 컨덕턴스를 향상시킬 수 있어, 오존의 활성화상태를 유지하기 쉽게 된다. 또한, 처리실(103a)내를 저압으로 유지하기 쉽게 되어, 처리영역 (103b)에 균일히 처리가스를 공급할 수가 있다. 이 때문에, 하나의 클리닝처리에 의해, 여러 장의 웨이퍼(106)에 부착한 유기물을 동시에 제거할 수가 있다.
본 실시형태에 의하면, 처리가스를 일단, 반응관(102)의 천장에 도달시켜, 진공펌프(116)부터의 흡인에 의해서, 처리영역(103b)에 공급하기 때문에, 처리영역 (103b)에 균일하게 처리가스를 공급할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 오존발생기(109)에는, 산소가스 외에 질소가스가 공급되어 있기 때문에, 오존발생기(109)로 생성되는 오존의 발생효율이 향상한다.
[제 3 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 3 실시형태를, 도 7에 나타내는 배치식 세로형 열처리장치를 사용하여, 웨이퍼상에 부착한 유기물을 오존을 포함하는 처리가스에 의해 분해, 제거(클리닝)한 후, 더욱, 클리닝된 웨이퍼에 수증기를 공급하여 실리콘산화막의 박막을 형성하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 열처리장치(121)는 클리닝된 웨이퍼에 수증기로 이루어지는 성막가스를 공급하는 성막가스 공급관(122)이, 더욱 설치되어 있는 점을 제외하고, 제 2 실시형태의 열처리장치(101)와 같은 구조이다.
성막가스 공급관(122)은 비처리영역(103c)에 배치되고, 매니폴드(103)의 측면에 끼워 통해져 있다. 성막가스 공급관(122)은 도시하지 않는 연소장치에 접속되어 있다. 연소장치는 산소가스와 수소가스를 연소시킴으로써 수증기를 발생시키고, 이 수증기를 성막가스 공급관(122)에 공급한다. 또한, 성막가스 공급관(122)은 그 앞끝부분(122a)이 처리영역(103b)의 방향(위쪽)을 향하도록 구부러진 굴곡형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 성막가스 공급관(122)으로부터 공급된 성막가스는 반응관(102)의 위쪽을 향하여 분출한다. 또한, 성막가스 공급관(122)의 앞끝부분(122a)은 처리가스 공급관(108)의 앞끝부분(108a)과 같이, 위쪽을 향하여 분출되는 성막가스가 처리영역(103b) 밖(예를 들면 도 7에 나타내는, 틈(D)에 의해 형성되는 공간)을 통하여, 처리영역(103b)의 위쪽[반응관(102)의 상부]에 공급되는 것과 같은 위치에 배설되어 있다.
다음에, 열처리장치(121)를 사용하여, 웨이퍼(106)상에 부착한 유기물을 오존을 포함하는 처리가스에 의해 클리닝하고, 또한 클리닝된 웨이퍼(106)에 실리콘 산화막(박막)을 형성하는 방법에 대해서, 도 8에 나타내는 레시피(타임 시퀀스)를 참조하여 설명한다. 또, 본 실시형태에 있어서의 로드공정, 안정화공정 및 클리닝공정은 제 2 실시형태에 있어서의 로드공정, 안정화공정 및 클리닝공정과 같기 때문에, 여기서는 제 1 퍼지공정으로부터 설명한다. 또한, 열처리장치(121)를 구성하는 각부의 동작은 제어부(120)에 의해 컨트롤되어 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 로드공정, 안정화공정 및 클리닝공정에 의해, 웨이퍼(106)로부터 유기물을 제거하면, 처리가스 공급관(108)으로부터의 처리가스의 공급을 정지한다. 그리고, 콤비네이션 밸브(115)의 개방도를 제어하면서, 진공펌프(116)를 구동시켜, 처리실(103a)내의 가스를 배출한 후, 퍼지가스 공급관(117)으로부터 질소가스를 소정의 유량, 예를 들면 10리터/min으로 공급하여, 처리실 (103a)내의 가스를 배기관(114)에 배출한다. 처리실(103a)내의 가스의 배출은 처리실(103a)내의 압력이 소정압력, 예를 들면 53200Pa(400 Torr)가 될 때까지 한다. 또한, 승온용 히터(107)에 의해 처리실(103a)내를 소정온도, 예를 들면 750℃로 가열한다. 그리고, 이 감압 및 가열조작을, 처리실(103a)내가 소정의 압력 및 온도에서 안정하도록, 소정시간 행한다(제 1 퍼지공정).
처리실(103a) 내가 소정의 압력 및 온도로 안정되면, 퍼지가스 공급관(117)으로부터의 질소가스의 공급을 정지한다. 그리고, 성막가스 공급관(122)으로부터 수증기를 반응관(102)의 천장[웨이퍼 보트(105)의 위쪽]에 도달하도록 소정유량으로 공급한다. 반응관(102)의 천장에 도달한 수증기는 진공펌프(116)로부터의 흡인에 의해서, 처리영역(103b)에 공급된다. 그리고, 처리영역(103b)에 수증기가 공급 되면, 웨이퍼(106)로서는 웨트(wet)산화가 이루어져, 웨이퍼(106)에 실리콘산화막의 박막이 형성된다(박막형성공정).
여기서, 수증기를 일단, 반응관(102)의 천장에 도달시키고 있기 때문에, 처리영역(103b)에 균일하게 수증기를 공급할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(106)에 균일한 실리콘산화막을 형성할 수 있다.
또한, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물의 제거(클리닝공정)와, 유기물이 제거된 웨이퍼(106)에의 실리콘산화막의 형성(박막형성공정)을 같은 하나의 열처리장치 (121)에 의해 행하고 있기 때문에, 웨이퍼(106)에 실리콘산화막을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 클리닝공정으로부터 박막형성공정으로 이행될 때에, 클리닝된 웨이퍼(106)를 반송할 필요가 없으므로, 클리닝공정에서 박막형성공정까지의 사이에, 웨이퍼(106)에 유기물이 부착할 우려가 없어진다.
웨이퍼(106)에 실리콘산화막이 형성되면, 성막가스 공급관(122)으로부터의 수증기의 공급을 정지한다. 그리고, 콤비네이션 밸브(115)의 개방도를 제어하면서, 진공펌프(116)를 구동시켜, 처리실(103a) 내의 가스를 배출한 후, 퍼지가스 공급관(117)으로부터 질소가스를 소정유량, 예를 들면 10리터/min 공급하여, 처리실 (103a) 내의 가스를 배기관(114)으로 배출한다. 이 퍼지가스 공급관(117)으로부터의 질소가스의 공급은 예를 들면 10분간 행한다(제 2 퍼지공정). 또, 처리실 (103a) 내의 가스를 확실히 배출하기 위해서, 처리실(103a) 내의 가스의 배출 및 질소가스의 공급을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 퍼지가스 공급관(117)으로부터 질소가스를 소정유량, 예를 들면 20리터/min으로 약 5.5분간 공급하여, 처리실(103a) 내를 상압(760 Torr)으로 되돌려, 웨이퍼 보트(105)[웨이퍼(106)]를 처리실(103a)에서 언로드한다(언로드공정).
이하에 제 2 및 제 3 실시형태의 변형형태에 대하여 설명한다.
제 2 실시형태에서는, 배치식 종형열처리장치(101)를 사용하여 웨이퍼(106)에 부착한 유기물을 제거하였지만, 낱장식의 열처리장치를 사용하여도 좋다. 이 경우에도, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물의 제거를 저온하에서 효율적으로 할 수 있다.
제 3 실시형태에서는, 웨이퍼(106)에 부착한 유기물의 제거와, 웨이퍼(106)에의 실리콘산화막의 형성을 같은 하나의 열처리장치(121)에 의해 행하였지만, 각각의 공정을 별개의 장치로 행하여도 좋다.
제 3 실시형태에서는, 유기물을 제거한 웨이퍼(106)에 수증기를 공급하여 실리콘산화막을 형성하였지만, 유기물을 제거한 웨이퍼(106)에 오존을 공급하여 실리콘산화막을 형성하여도 좋다. 이 경우, 성막가스 공급관(122)이 불필요하게 되어, 열처리장치(121)의 구조를 간단히 할 수가 있다. 또한, 웨이퍼(106)에 형성하는 박막은 실리콘산화막에 한정되는 것이 아니라, 다른 박막, 예를 들면 실리콘질화막이더라도 좋다.
제 2 및 제 3 실시형태에서는, 반응관(102)이 단관구조로 형성되어, 반응관 (102)의 내벽과 웨이퍼(106)의 끝단부와의 사이에 틈(D)이 형성되어 있지만, 반응관(102)은 오존의 활성화상태를 유지할 수 있는 컨덕턴스를 가지고 있으면 좋고, 예를 들면 내관과 외관으로 이루어지는 2중관구조로 형성되어 있더라도 좋다.
제 2 및 제 3 실시형태에서는, 처리가스 공급관(108)[성막가스 공급관(122)]을 비처리영역(103c)에 배치하여, 처리가스(성막가스)를 반응관(102)의 천장에 도달하도록 공급하고, 처리실(103a) 내의 가스를 배기함으로써, 처리가스(성막가스)를 처리영역(103b)에 공급하였지만, 반응관(102)의 천장에 처리가스 공급관(108)[성막가스 공급관(122)]을 배치하여, 처리가스(성막가스)를 처리영역(103b)에 공급하여도 좋다.
제 2 및 제 3 실시형태에서는, 처리가스 공급관(108)의 처리가스도입부(8b)[성막가스 공급관(122)의 앞끝부분(122a)]가 비처리영역(103c) 내에 있지만, 이 부분의 길이는 임의이고 도 4 및 도 7에 나타내는 길이보다 길어도 되고 짧아도 좋다. 또한, 처리가스도입부(8b)[앞끝부분(122a)]는 다공식(분산식)의 노즐이더라도 좋다.
로딩온도와 클리닝온도를 거의 같이 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제 2 실시형태에 있어서의 클리닝온도는 300℃으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 클리닝공정을 위한 온도조작이 불필요하게 된다.
제 2 실시형태에 있어서, 클리닝공정을 로딩온도로부터 성막온도로의 승온중에 행하여도 좋다. 이 경우, 클리닝공정과 성막온도로의 승온을 동시에 행할 수 있어, 웨이퍼(106)의 박막형성시간을 짧게 할 수 있다.
오존발생기(109)는 산소가스와, 질소가스 또는 이산화탄소가스가 공급되어 있는 것에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 퓨리화이어(110)에 산소가스공급관 (111)만을 접속하여, 오존발생기(109)에 산소가스만을 공급하여도 좋다. 이 경우 에도, 오존발생기(109)에 의해 오존을 발생시킬 수 있다.
처리가스 공급관(108) 및 성막가스 공급관(122)의 수는 하나로 한정되지 않고, 복수이더라도 좋다. 또한, 피처리체는 웨이퍼(106)에 한정되지 않고, 예를 들면 유리기판이더라도 좋다.
Claims (36)
- 피처리체의 처리방법에 있어서,유기물이 부착한 피처리체를 반응실에 수용하는 공정과,상기 반응실을 소정의 온도로 가열함과 동시에 처리가스를 공급하여, 상기 유기물을 상기 피처리체로부터 제거하는 공정을 구비하고,상기 처리방법은, 상기 반응실 내에 공급된 처리가스를 열처리에 의하여 반응시키는 열처리 공정에 의하여 실시되고,상기 처리가스는 산화성가스와 환원성가스를 포함하여, 상기 반응실을 133Pa~399Pa로 감압한 상태에서 상기 반응실의 온도를 상기 산화성가스 및 상기 환원성가스가 활성화가능한 350℃ 이상으로 가열하는 것에 의하여, 상기 산화성가스와 환원성가스를 반응시켜 산소활성종 및 수산기활성종을 발생시키고, 이들 활성종에 의하여 상기 유기물을 상기 피처리체로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 피처리체의 처리방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 산화성가스는 O2, N2O, NO로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함하고, 상기 환원성가스는 H2, NH3, CH4로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 피처리체의 처리방법.
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- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반응실에는 상기 유기물이 부착된 피처리체가 복수매 수용되고, 상기 반응실내에 상기 처리가스를 공급하는 것에 의해, 상기 복수매의 피처리체에 부착된 유기물을 제거하는 것을 특징으로 하는 피처리체의 처리방법.
- 소정의 온도로 설정가능한 가열부를 가지며, 피처리체를 수용하는 반응실과,상기 반응실내에 산화성가스와 환원성가스를 포함하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급수단과,상기 반응실내의 가스를 배기하는 배기수단과,상기 배기수단에 의하여 상기 반응실내를 압력이 133Pa~399Pa로의 감압상태로 함과 동시에, 상기 가열부에 의하여 상기 반응실을 상기 산화성가스 및 상기 환원성가스가 활성화가능한 350℃ 이상의 온도로 가열하고, 이에 의하여 상기 산화성가스와 환원성가스를 반응시켜 산소활성종 및 수산기활성종을 발생시키는 제어수단을 구비하고,상기 반응실내에 공급된 처리가스를 열처리에 의하여 반응시키는 열처리 공정으로 행하는 것을 특징으로 하는 피처리체의 처리장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 산화성가스는 O2, N2O, NO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함하고, 상기 환원성가스는 H2, NH3, CH4로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 피처리체의 처리장치.
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- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 반응실은 상기 피처리체를 복수 수용 가능한 피처리체 수용부를 구비하고, 상기 제어수단은 상기 처리가스를 상기 피처리체 수용부에 공급시켜, 상기 복수의 피처리체에 부착한 유기물을 제거하는 것을 특징으로 하는 피처리체의 처리장치.
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