處理裝置、處理方法及等離子源的製作方法

2023-09-18 11:20:25

專利名稱：處理裝置、處理方法及等離子源的製作方法
處理裝置、處理方法及等離子源技術領域發明涉及處理被處理物表面的處理裝置及處理方法，特別是有關將矽等的 半導體基板、使用半導體基板的半導體內存和集成電路或者在玻璃基板上形成 的表示裝置作為被處理物而在它們的製造工序中所使用的處理裝置及處理方 法。另外，本發明對產生等離子的等離子源、利用了等離子的被處理物的處理 裝置及其處理方法。
技術背景在使用矽片的半導體內存和集成電路的製造工序中，大多通過溼法處理，進行基板表面的清洗、抗蝕劑(Resist)的去除和覆膜的蝕刻等的表面處理。關於基板表面的溼法清洗，多數是以RCA清洗為基礎，通過組合下述藥液 的清洗工序進行。NH4OH/H202 /H20的混合溶液(Ammonium hydroxide /hydrogen Peroxide/water Mixture,以下簡稱為APM),能夠通過過氧化氫 水溶液來氧化表面，並通過氨去除該氧化膜、去除表面的粒子。HC1/H202 / H2O的'/'昆合溶液(Hydrochloric acid / hydrogen Peroxide / water Mixture, 以 下簡稱為HPMM )，能夠通過HC1將附著在表面的重金屬(Fe、 Ni、 Cr、 Cu etc ) 等溶解後去除。H2S04/H202 /H20的混合溶液(Sulfuric acid/hydrogen Peroxide/water Mixture,以下簡稱為SPM),能夠通過硫酸和過氧化氫水溶液 的強氧化力去除附著在基板表面的有機物。HF/H202 /H20的混合溶液 (hydroFluoric acid / hydrogen Peroxide / water Mixture, 以下簡稱為FPM)或 氬氟酸HF/水H20(DilutedHydroFluoricacid，以下簡稱為DHF)，能夠去除 矽表面不需要的自然氧化膜。例如，通過加溫至75 ~ 85度的APM，對矽表面 進行清洗工序以去除表面的粒子。之後，通過DHF進行清洗工序，進行去除 表面不需要的自然氧化膜的清洗。首先進行使用氧等離子或者氧原子的乾洗。之後，通過上述SPM的溼法 清洗去除抗蝕劑。還有 一部分是用使臭氧O 3溶解在H 2 SO,溶液中的液體去除此外，對在基板表面形成的覆膜進行溼法蝕刻時，例如有去除氮化矽膜 的工序。在半導體集成電路裝置的生產中，為了分離MOS電晶體間距，將氮化矽膜作為掩模(Mask),使用選擇氧化的方法，在此氧化工序後，因不需要 氮化矽膜而被去除。但是，氮化矽膜的表面在氧化工序中僅稍被氧化，此蝕刻 處理有些麻煩。首先，通過氟化氫溶液，對氮化矽膜上的氧化膜進行溼法蝕刻。 其次，使其浸泡在放有160度熱磷酸(H3P04溶液)的清洗槽內約40分鐘， 去除氮化矽膜。最後，通過氟化氫溶液對氮化矽膜底的氧化膜進行溼法蝕刻。 可是，對於產生用於幹法清洗等幹法處理的等離子的等離子源， 一直以來有 冷卻等離子源時使冷卻液體和冷卻氣體循環的方法和如圖24 (A)所示的噴出 冷卻氣體70的方法。冷卻氣體70包圍著移送到等離子產生部116前方的等離 子160。如圖24(B)所示，在等離子160的前方設置有欲處理的被處理物144 時， 一旦噴出冷卻氣體70,冷卻氣體70就變成擴散的形狀，其中配置有等離 子160。此時，冷卻氣體70由於紊流及擴散被混合在等離子160中。另外， 在不噴出冷卻氣體70時或者向其它的方向噴出時，周圍的空氣將混雜在等離 子160中、使等離子160的純度降低。專利文獻l:特開2005 -31020公告號專利文獻2 :特開2003 一 194723公告號現有技術中，在抗蝕劑去除工序中，使用氧氣的幹法清洗和通過SPM的 溼法清洗兩種工序是必需的。但是，首先通過SPM進行的溼法清洗需要很長 的時間、並且準備時間(Lead Time)變長。特別是在半導體裝置的製造工序 中， 一旦進行使用抗蝕劑的摻雜處理(Doping),抗蝕劑表面就會硬化，為去 除抗蝕劑表面硬化現象需要數十分鐘的時間。而且，在將被處理物由幹法清洗 裝置輸送到溼法清洗裝置期間，在被處理物的表面有可能附著金屬原子及分子 性汙染物而4皮汙染。還有，在清洗工序中使用的APM、 HPM、 SPM及FPM，都混合著過氧化 氫(11202 )。過氧化氫在溶液中作為氧化劑而起作用，提高通過酸或鹼的清洗 效果。但是，由於過氧化氫很不穩定且容易分解，所以很難控制藥液中的濃度。 特別是，因為這些藥液大多需經過加溫後使用，而一旦溫度升高，過氧化氫的分解速度就會變快，所以濃度的控制更加困難，清洗能力的精度變得不穩定。 發明內容鑑於上述課題，本發明的目的之一是，提供一種使準備時間縮短，在處理 性能方面比以往更可靠的處理裝置及處理方法。而且，本發明的另一個目的是， 提供能夠提高半導體裝置的性能或者可靠性的處理裝置及處理方法。還有，本發明的目的之一是，提供使用混有少量不需要氣體的等離子的處 理裝置、處理方法及等離子源。另外，本發明的另一個目的是，提供利用等離子、氣體、液體和霧的全部或者2種、3種的相互作用的處理裝置及方法。而且，本發明的另一個目的是，提供同時或者相互利用等離子、氣體、液體和霧 的處理裝置及方法。為實現上述目的，本發明的處理裝置其特徵在於具有處理室、設置在上 述處理室內保持被處理物的保持機構、向上述處理室內供給活性原子的活性原 子供給機構和向上述處理室內供給藥液的藥液供給機構，對上述被處理物的表過從上述藥液供給機構供給的藥液進行的溼法處理。另外，在上述處理裝置中，上述活性原子的供給機構最好是在大氣壓下向 上述處理室內供給上述活性原子。再有，在上述處理裝置中，上述保持機構能夠旋轉保持的被處理物，並且 上述活性原子供給機構的供給口可以被設置成與上述被處理物的表面相對，並 能夠從上述被處理物的旋轉中心向半徑方向移動。該場合，也可以使上述活性 原子供給機構的供給口與上述藥液供給機構的供給口為一體化結構。再有，在上述處理裝置中，上述活性原子供給機構的供給口與上述被處理 物的表面相對，與上述被處理物的大小相同或者大於其面積。還有，上述保持 機構也可以設置成能夠保持多個上述被處理物，並且在上述藥液中能夠浸泡多 個上述被處理物。再有，在上述處理裝置中，上述藥液可以包含^J臾，上述活性原子可以包 含氫原子或氧原子。上述藥液可以包含氫氧化銨、鹽酸、硫酸或氫氟酸，上述 活性原子可以包含氧原子。上述被處理物可以在處理表面包含半導體，上述活 性原子可以包含氫原子。上述藥液可以包含磷酸，上述活性原子可以包含氟原8子。上述被處理物在處理表面具有抗蝕劑膜，上述活性原子可以包含氫原子或 者氧原子，並去除上述被處理物的抗蝕劑膜。再有，在上述處理裝置中，上述活性原子供給機構最好是使用電感耦合等 離子法或微波等離子法產生上述活性原子。另外，本發明的處理方法，其特徵在於對保持在處理室內的被處理物表面，及通過藥液供給機構供給的藥液進行的溼法處理。再有，在上述處理方法中，上述幹法處理最好是在大氣壓下進行。 再有，在上述處理方法中，可以向上述被處理物的表面整體供給由上述藥液供給機構供給的藥液的同時，向上述被處理物表面的一部分供給由上述活性原子供給機構供給的活性原子。再有，在上述處理方法中，可以一邊旋轉上述被處理物一邊將上述活性原子供給機構的供給口從上述被處理物的旋轉中心向半徑方向移動，並供給上述活性原子。再有，在上述處理方法中，在上述處理室內將上述被處理物浸泡在由上述 藥液供給機構供給的藥液中，並且可以 一邊排出上述藥液一邊向上述處理室內 的大氣環境中供給上述活性原子。再有，在上述處理方法中，上述藥液可以包含^5危酸，上述活性原子可以包 含氫原子或氧原子。上述藥液可以包含氫氧化銨、鹽酸、硫酸或氫氟酸，上述 活性原子可以包含氧原子。上述被處理物可以在處理表面包含半導體，上述活 性原子可以包含氫原子。上述藥液可以包含磷酸，上述活性原子可以包含氟原 子。上述被處理物在處理表面有抗蝕劑膜，上述活性原子可以包含氫原子或氧 原子，並去除上述被處理物的抗蝕劑膜。本發明的等離子源，其特徵在於具備產生等離子的等離子產生部和形成 液幕的液體供給部，上述液體供給部用液幕覆蓋由上述等離子產生部產生的等 離子的至少一部分。本發明的處理裝置，其特徵在於具備產生等離子的等離子產生部、用液 幕覆蓋由上述等離子產生部產生的等離子的至少 一部分的液體供給部、以及與 上述液體供給部相對設置並保持被處理物的保持部，通過用液幕覆蓋的等離子，對保持在上述保持部的被處理物進行處理。本發明的處理方法，其特徵在於向上述液幕內供給液體或霧，並在上述液幕內形成等離子，處理被處理物。本發明的處理方法，其特徵在於通過用液幕覆蓋的等離子，對被處理物 進行幹法處理，並用液體或霧對上述被處理物進行溼法處理。 本發明具有如下效果。依據本發明，因為能同時進行幹法處理和溼法處理，所以能縮短準備時間。 還有，能降低被處理物表面的汙染，使半導體裝置的性能或可靠性得到提高。 而且，由於能高精度地控制被處理物的表面，所以製造精度提高，並能夠提高 可靠性及製造成品率。另外，在為實施以下發明的最佳形態項目上，將產生如 本發明所敘述的效果。另外，依據本發明，因為通過液幕包圍等離子並阻斷氣體，所以高純度的 處理將變為可能。而且，能夠容易且簡單地冷卻試料，能夠對被處理物連續、 同時或按時序地進行溼法處理與幹法處理，能夠減少使用的等離子氣體並能穩 定等離子，能夠調長等離子炬，能夠將冷卻炬部形狀設計簡單化且低價等而獲 得較好的效果。


圖1是表示本發明的處理裝置的一個實施方式的圖。 圖2是表示保持機構的一個實施方式的圖。 圖3是表示保持機構的其它實施方式的圖。圖4是表示活性原子供給機構及藥液供給機構的一個實施方式的圖。圖5是表示活性原子供給機構及藥液供給機構的其它實施方式的圖。圖6是表示本發明的處理裝置的其它實施方式的圖。圖7是表示本發明的處理裝置的其它實施方式的圖。圖8是表示本發明的處理裝置的其它實施方式的圖。圖9是表示本發明的處理裝置的其它實施方式的圖。圖10是說明通過活性氧原子進行的抗蝕劑去除效果的圖。圖ll是說明通過活性氧原子進行的抗蝕劑去除效果的圖。圖12是說明通過活性氧原子進行的抗蝕劑去除效果的圖。圖13是"i兌明通過活性氧原子進行的抗蝕劑去除效果的圖。圖14 (a)是表示使用活性氫原子時的抗蝕劑蝕刻速度的圖，(b)是表示 使用活性氧原子時的抗蝕劑蝕刻速度的圖。 圖15是形成液幕的等離子源的概要圖。圖16是具備設置成與液體排出口相對的相對部件的等離子源的說明圖。 圖17是液體供給部端部的概要圖。 圖18是其它的等離子源的概要圖。 圖19是其它的等離子源的概要圖。 圖20是不從等離子產生部導入氣體時的液幕的照片。 圖21是從等離子產生部導入氣體時的液幕的照片。 圖22是利用了等離子源的處理裝置的說明圖。 圖23是利用了等離子源的處理方法的流程圖。 圖24是利用了現有技術的冷卻氣體的等離子源的說明圖。
具體實施方式
圖1所示的處理裝置具有處理室(於卞y/、、一) 1、保持被處理物2的保 持機構3、活性原子供給機構4和藥液供給機構5，通過由活性原子供給機構 4向處理室1內供給活性原子，對被處理物2表面進行幹法處理，可通過藥液 供給機構5向處理室1內供給藥液，對被處理物2的表面進行溼法處理。而且， 處理裝置最好是有排氣機構和液體排出機構。處理室1在其中進行幹法處理及溼法處理，並具有圖中未表示的被處理物 2的搬入口;5J殷出口。為防止由活性原子、幹法處理或溼法處理產生的氣體向 外部流出或汙染物質從外部混入，最好是至少在處理過程中，將處理室內的空 間和外部隔離，但可以根據處理內容開放。為防止由供給到處理室1內的氣體或處理所產生的氣體向外部流出，處理 室1最好是通過排氣機構排氣。處理室1內的壓力最好處於從大氣壓(常壓) 到低真空(100Pa以上)之間，特別是大氣壓下為最好。作為幹法處理， 一般 在壓力低的情況下,因為功率低，所以能夠更穩定地產生等離子。但是，作為溼 法處理，如果將壓力調低，則藥液的蒸發量就會增加，使藥液的組成比發生變 化或使藥液的消耗量增加。此外，作為幹法處理及溼法處理的準備時間，如果將壓力調低，從減壓及減壓狀態返回到大氣壓的狀態就會需要時間，在處理上花費大量時間。因此，本發明的處理裝置最好是在從大氣壓到低真空(100Pa 以上)、特別是在大氣壓(常壓)的狀態下進行處理。通過藥液供給機構5供給的藥液進行溼法處理。作為被處理物2，可例舉矽等 半導體基板其自身及各種膜層迭形成的半導體基板或者在玻璃基板上形成的 表示裝置。保持機構3是將被處理物2放進處理室1內並保持的構件，既可以與被處 理物2接觸，也可以使其浮上來。而且，不僅僅是將^f皮處理物2載置其上的結 構，也可以是能批量保持多個被處理物2的結構。作為保持機構3，如果可以 旋轉載置其上的被處理物2,就能夠在被處理物2的表面進行均勻處理。圖2及圖3是保持機構3的其它的實施方式各自的俯視圖。在圖2中，能 夠在保持機構3的位置3a、 3b上載置兩個被處理物2，使各被處理物2自轉， 並且能夠使其整體公轉。在圖3中，能夠在保持機構3的位置3 a 、 3 b 、 3 c 載置三個被處理物2，使各被處理物2自轉，並且能夠使其整體公轉。可以在 各位置3a ~ c上進行相同處理提高生產能力，也可以進行不同處理作為可與多 個工序對應的構成。另外，可以不使其公轉，只是被處理物2自轉，也可以是 如圖9所示的支撐夾具式的保持機構。活性原子供給機構4是供給活性原子的機構，此機構最好是通過等離子產 生活性原子，並且最好是在由大氣壓到低真空(100P a以上)中產生活性原 子，特別是能在大氣壓的狀態下產生活性原子。例如，能夠使用電感耦合等離 子法、微波等離子法或等離子噴射產生法，在大氣壓下形成活性原子。因為電 感耦合等離子法和微波等離子法利用無電極放電產生等離子，並且能夠防止由 電極產生的金屬導致的汙染的發生，所以能夠提高處理的可靠性。因為不使用等離子中的電荷粒子，而使用由等離子產生的活性原子，所以 對被處理物表面的處理不會帶來由電荷導致的損傷。此外，本發明中所謂的等 離子，包含大部分處於電離的狀態也包含大部分為中性粒子及一部分處於電離 的狀態。在圖1中，活性原子供給機構4的供給口被設置成與被處理物2的表面相對，並且可以乂人淨皮處理物2的旋轉中心向半徑方向移動。因此，通過邊使被處 理物2旋轉，將活性原子供給機構4的供給口從旋轉中心向半徑方向移動，邊供給活性原子，能夠向被處理物2的整體供給活性原子。藥液供給機構5是供給藥液的機構，在圖1中設置成可以移動。但是，如 果可以對被處理物2的整體供給藥液，就不需要設置成可以移動。作為藥液， 可使用各種酸、鹼、中性溶液、乙醇類或純水或上述的混合液。藥液供給機構 也可以具有經過加溫供給藥液的加熱機構。另外，圖1中的活性原子供給機構4和藥液供給機構5為一體化的結構， 在其周圍配置有藥液供給機構5的藥液噴出口。因此，能夠同時移動活性原子 供給機構4和藥液供給機構5。並且，能夠通過藥液冷卻等離子炬(Torch)(等 離子源)。另外，如果將藥液供給機構5的藥液噴出口配置在活性原子供給機 構4的開放部的周圍，就能通過噴出的藥液形成後述的液幕(液幕力 一 歹乂 )。圖4是通過活性原子供給機構4的一個實施方式的電感耦合等離子法，產 生等離子，釋放出活性原子的等離子炬(Torch)(等離子源)的概要圖。等離子 炬(Torch)(等離子源)在噴嘴11的周圍配置線圈12,具有冷卻噴嘴11的冷卻 氣體管道13、第一氣體管道14、第二氣體管道15和第三氣體管道16。並且， 在噴嘴11的周圍設置藥液供給機構5，從藥液入口 17供給藥液。等離子炬(Torch)(等離子源)通過對線圈12外加高頻的方式，能夠使由第 一至第三氣體管道14、 15、 16中的一個或多個向噴嘴供給的等離子氣體及載 體氣體等離子化，從噴嘴11的前端供給口能夠釋放出由等離子活性化的活性 原子。在專利文獻1及2中有關於電感耦合等離子法的等離子炬(Torch)的記 載。通過電感耦合等離子法，即使在大氣壓下也能穩定地供給高純度的活性原 子。另外，如果設置微波供給機構代替圖2的線圈12,並通過微波產生等離 子，則能構成利用微波等離子法的活性原子供給機構4。噴射法，產生等離子，並釋放出活性原子的等離子炬(Torch)的概要圖。等離 子炬(Torch)在噴嘴21的中心設置電極22,有氣體管道23。而且，在噴嘴21 的周圍配置藥液供給機構5,從藥液入口 24供給藥液。通過在電極22上外加 高電壓的方式，能使由氣體管道23供給的等離子氣體等離子化，從噴嘴21前端供給口能夠釋放出由等離子活性化的活性原子。圖1的處理裝置既能夠同時進行通過活性原子進行的幹法處理和通過藥 液進行的溼法處理，也可以在幹法處理後繼續進行溼法處理，還可以在溼法處 理後繼續進行幹法處理。在同時進行幹法處理和溼法處理時，從藥液供給機構5供給的藥液，由於被處理物2旋轉，所以通過離心力而薄薄的覆蓋被處理物 2的整體進行溼法處理。從活性原子供給機構4的供給口供給的活性原子，使 供給口附近薄藥液膜部分蒸發，對被處理物2表面的一部分進行幹法處理。而 且，通過掃描活性原子供給機構4的供給口及被處理物2的表面，能夠對被處 理物2的整體進行幹法處理。此外，有關其它實施方式的處理裝置，用圖6至圖9進行說明。圖6至圖 9中與圖1相同的結構，附有相同的符號。圖6所示的處理裝置是與圖1的處理裝置分別設置活性原子供給機構4 和藥液供給機構5，並且是可以各自移動的結構。此外，如果是由藥液供給機 構5對被處理物的整體供給藥液的結構，也可以設置成使藥液供給機構5固定 的結構。例如，如果向被處理物的旋轉中心附近供給藥液，藥液就會因離心力 供給到被處理物的整個表面。圖7所示的處理裝置設置有大面積用的活性原子供給機構4、和從活性原 子供給機構4與被處理物2之空隙供給藥液的藥液供給機構5。大面積用活性 原子供給機構4具有例如使用微波或電極的大面積等離子產生源，其供給口與 被處理物2的表面相對，並與被處理2的大小相同或大於其面積，能以均勻的 流動供給活性原子。藥液供給機構5配置在與活性原子供給機構4的供給口不 同的方向。因為通過大面積用活性原子供給^M勾4，能一次處理被處理物2的 整個表面，所以能大幅縮短準備時間。另外，也可以設置多個藥液供給機構5， 提高溼法處理的均勻性。而且，作為活性原子供給機構4，也可以將供給口設 置成比被處理物2的一邊更長的線型，使被處理物2與線型供給口正交進行移 動的結構。圖8所示的處理裝置，是在處理室1中具有保持進行幹法處理的被處理物 2的保持機構3a和保持進行溼法處理的被處理物2的保持機構3b,且在保持 機構3a的上方配置活性原子供給機構4，在保持機構3b的上方配置藥液供給機構5的結構。而且，在圖8的處理裝置中，可以在保持機構3a及3b之間設 置傳送被處理物2的傳送機構。在圖8的處理裝置中，能夠在同一處理室1 內連續進行幹法處理和溼法處理。圖9所示的處理裝置是能以批量方式同時處理多個被處理物2的裝置， (A)表示概略剖面圖、(B)表示概略俯視圖。處理裝置在處理室1內具有清 洗槽31、保持機構3、在清洗槽31的上方的活性原子供給機構4、在清洗槽 31的下方的藥液排出管32、擴散板33和圖中未表示的藥液供給機構。清洗槽31積存由圖中未表示的藥液供給機構供給的藥液，通過在藥液中 浸泡被處理物2進行溼法處理，並在溼法處理後從藥液排出管32排出藥液。 保持機構3被設置成使多個被處理物2直立保持，並可以將多個被處理物2 浸泡在清洗槽31的藥液中。通過在從藥液排出管32排出藥液的過程中，或在 排出後從活性原子供給機構4向處理室1內供給活性原子，能夠對經過溼法處 理的被處理物2潔淨的表面通過活性原子進行處理。活性原子供給機構4最好是從上方對被處理物2供給活性原子。在圖9 中，將炬(Torch)34和匹配器35 —體化配置在清洗槽31的正上方。伴隨藥液 的排出，清洗槽31中的液面下降，被處理物2從上方開始露出，但是，從上 方供給的活性原子向下方前進，且邊與液面或清洗槽底面碰撞反射、邊對流循 環而在清洗槽內部形成活性原子氣流。在此過程中，活性原子對被處理物2 的表面產生反應，並能對被處理物整體均勻進行幹法處理。另外，擴散板33 是輔助此活性原子的氣流形成的裝置。另外，在藥液排出管32上設置通過泵等進行的排氣機構36，並在進行溼 法處理後使排出藥液的同時，可以在減壓的狀態下使其乾燥。該場合，也可以 在進行真空排氣時或進行真空排氣後，暫時停止真空排氣，從上方或斜上方供 給氫原子等活性原子。另外，如果能在大氣壓下形成等離子，即使在減壓的狀 態下也可以使其產生等離子，並可利用根據上述的電感耦合等離子法等的活性 原子供給機構。在圖9的裝置中，特別是將氫作為活性原子使用，通過氫原子能夠鈍化在 半導體表面形成的懸垂結合物(Dangling Bond)等。此結果，降低了被處理 物表面上的汙染，通過鈍化表面，可提高半導體裝置的可靠性，並能夠提高製造精度和製造成品率。另外，在使用Marangoni清洗乾燥槽時，最好是在清洗 後取回被處理物，或者在取回被處理物後供給活性原子。如上所述，因為本發明的處理裝置使用在大氣壓下能夠供給活性原子的活 性原子供給機構，所以有了在與幹法處理相同的處理室內進行溼法處理的構 想。也就是說，在真空狀態下產生等離子並供給活性原子的幹法處理的情況下， 因為處理室本身的密封性和汙染成為問題，所以通常不會設想在相同處理室內 進行溼法處理。在本發明的處理裝置中，活性原子供給機構並沒有限定在大氣 壓下供給活性原子，但最好是能在大氣壓下供給活性原子。下面，對通過本發明的處理裝置進行的處理方法進行說明。作為第一處理 方法，對於在抗蝕劑的去除工序中使用的情況進行說明。在抗蝕劑的去除工序 中，使用包含氧原子或者氫原子的活性原子，並使用包含經過加溫的硫酸的藥 液。圖10 (a)是抗蝕劑附著狀態的矽片的光學顯微鏡照片。圖10 (a)的矽 片在形成1 pm的抗蝕劑後注入5xl0's個/cm"粦離子，抗蝕劑表面熱硬化。 該熱硬化的抗蝕劑，用現有技術的幹法處理去除該熱硬化抗蝕劑需要大概30 分鐘左右。圖10 (b)是對圖10 (a)的晶片在大氣壓下使用電電感耦合等離子法， 對以每分鐘IO升的流量供給的100%氧氣，通過在線圈上外加40MHz、 900W 的高頻而等離子化並由供給活性氧原子處理的矽片的光學顯微鏡照片。從活性 原子供給機構的供給口到晶片的距離是2cm，照射時間為l秒。通過圖10(b) 可以觀察對矽進行加工的圖案(Pattern),並能夠確認去除抗蝕劑的情況。圖11 (a)、 (b)、 (c)是更改等離子氣體的種類，產生活性氧原子並進行 處理後的矽片的光學顯微鏡照片。圖11 (a)是在與圖10 (b)相同的條件下 使用100%氧氣時，能以1秒的處理去除抗蝕劑。圖11 (b)是使用以每分鐘 3升的流量供給的氧氣和以每分鐘12升的流量供給的氦氣的混合氣體的場合， 能以5秒的處理去除抗蝕劑。圖11 (c)是使用以每分鐘3升的流量供給的氧 氣和以每分鐘12升的流量供給的氬氣的混合氣體的場合，能以8秒的處理去 除抗蝕劑。無論哪一個，從活性原子供給機構的供給口到晶片的距離都是2cm， 在線圈上外加40MHz、 900W的高頻進行等離子化。圖12 (a)、 (b)、 (c)和圖11 (b)相同，是使用以每分鐘3升的流量供 給的氧氣和以每分鐘12升的流量供給的氦氣的混合氣體，線圈上外加40MHz、 900W的高頻進行等離子化的場合，改變從供給口到晶片的距離而進行處理後 的矽片的光學顯微鏡照片。圖12 (a)是以7cm的距離進行處理的情況，至抗 蝕劑表面的一部分被去除為止需要60秒。圖12 (b)是以5cm的距離進行處 理的情況，在到抗蝕劑表面完全被去除為止需要15秒。圖12 (c)是以2cm 的距離進行處理的情況，至抗蝕劑表面完全被去除為止需要5秒。從圖12能 夠確認，距離越遠活性原子的反應力越低。但是，即使距離達到7cm時，也 表示有足夠的反應力。這可以推斷是因為通過在大氣壓下的電感耦合等離子法 產生高密度等離子。圖13 (a)、 (b)、 (c)是，使用以每分鐘2升的流量供給的氫氣和以每分 鍾12升的流量供給的氦氣的混合氣體，改變從供給口到晶片的距離而進行處 理後的矽片光學顯微鏡照片。圖13 (a)是以7cm的距離進行處理的情況，不 能去除抗蝕劑。圖13 (b)是以5cm的距離進行處理的情況，在到抗蝕劑表面 完全被去除為止需要30秒。圖13 (c)是以3cm的距離進行處理的情況，在 到抗蝕劑表面完全被去除為止需要IO秒。從圖13可以確認，雖然活性氫原子 的反應力不如活性氧原子，但是，活性氬原子也能去除抗蝕劑。基於上述實驗結果，在圖1的處理裝置中同時進行幹法處理和溼法處理來 去除抗蝕劑。在保持機構3上載置晶片使其旋轉，從活性原子供給機構4的供 給口(炬(Torch)的出口)供給包含氧原子或氫原子的活性原子，從藥液供給機構 5供給120。C的硫酸作為藥液。通過使晶片旋轉，並使活性原子供給機構4的 供給口邊通過勻加速運動地從旋轉中心向半徑方向移動，邊供給活性原子，能 夠對被處理物2全面供給活性原子。另外，隨著從旋轉中心附近向半徑方向前 進，因為晶片的線速度變快，所以最好是使活性原子供給機構4的供給口移動 速度變慢，對晶片的整個表面均勻地供給活性原子。如上所述，通過使用活性 原子的幹法處理，能夠快速去除抗蝕劑熱硬化的表面部分，關於殘留的抗蝕劑， 可通過使用硫酸的溼法處理去除。這樣，能夠通過使用活性氧原子的幹法清洗 和使用硫酸的溼法清洗，去除抗蝕劑，並確認表面被清洗。另外，現有技術的 SPM是在硫酸中混合有過氧化氫，但在本發明中，因為活性氧原子作為氧化劑起作用，所以即使不混合過氧化氬也能獲得充分的清洗效果。如上所述，將現有技術的各分離的裝置中所進行的幹法清洗和溼法清洗設 置成在同一裝置上可同時清洗，所以能夠縮短準備時間。並且，能夠防止在裝 置間傳送過程中附著的汙染物質，降低晶片上的汙染，從而能夠提高半導體集 成電路裝置的可靠性。而且，如果使用在大氣壓條件下的電感耦合等離子法供 給的高密度活性原子，就能大幅縮短去除抗蝕劑所需的時間，從而縮短準備時 間。另外，在通過使用包含氧原子或氫原子的活性原子的幹法處理去除抗蝕劑後，也能夠通過使用碌^酸的溼法處理，進行最後的蝕刻修飾。而且，使用圖2的處理裝置，也能夠通過同時或者連續進行幹法處理和溼法處理去除抗蝕劑。在圖14 ( a)及(b )其橫軸表示處理時間(秒)、縱軸表示蝕刻膜厚(pm ), 圖中黑圓圏的圖表是處理普通抗蝕劑膜的結果，圖中黑色方形的圖表是通過離 子注入，處理熱硬化抗蝕劑膜的結果。圖14 (a)是使用活性氫原子的情況， (b)是使用活性氧原子的情況。圖14 (a)表示使用以每分鐘1升的流量供給的氫氣和以每分鐘15升的 流量供給的氦氣的混合氣體，在從活性原子供給機構的供給口到晶片的距離為 8cm的條件下每單位時間的蝕刻量，即蝕刻速度。從圖14(a)確認到，如果 使用活性氫原子，則能夠在普通抗蝕劑膜的情況下(圖中黑圓圈的圖表)、硬化 的抗蝕劑膜的情況下(圖中黑色方形的圖表)都能以大約O.lpm / 60秒的蝕刻速 度進行蝕刻。圖14 (b)表示使用以每分鐘6升的流量供給的氧氣，在從活性原子供給 機構的供給口到晶片的距離為6cm的條件下的蝕刻速度。從圖14(b)確認到， 如果使用活性氧原子，則能夠在普通抗蝕劑膜的情況下(圖中黑圓點的圖表)能 以大約lpm / 60秒的蝕刻速度進行蝕刻，但是，在硬化的抗蝕劑膜的情況下(圖 中黑色方形的圖表)能以大約0.02 ~ 0.03[im / 60秒的蝕刻速度進行蝕刻。由圖14 (a)及(b)的結果得知，在使用活性氫原子的情況下，普通抗 蝕劑膜與硬化的抗蝕劑膜的蝕刻速度大致相同，根據抗蝕劑膜的不同，沒有選 擇性。在使用活性氧原子的情況下，與硬化的抗蝕劑膜相比，普通抗蝕劑膜的 蝕刻速度更快，根據抗蝕劑膜的不同具有選擇性。因此，如果通過具有選擇性的活性氧原子蝕刻表面硬化的抗蝕劑膜，則與表面硬化的抗蝕劑相比，有可能 基底普通的抗蝕劑通過旋轉進入的活性氧原子最先被去除，而硬化的抗蝕劑則 殘留變成粒子。雖然通過溼法處理可以去除粒子，但是，如果通過沒有選擇性 的活性氫原子去除抗蝕劑，則會降低因硬化的抗蝕劑殘留所帶來的粒子問題。 另外，對於一般的抗蝕劑膜，採用活性氧原子的蝕刻速度更快，但是，對 於硬化的抗蝕劑膜，因為採用活性氫原子的蝕刻速度更快，所以在進行以去除 硬化的抗蝕劑膜為目的的幹法處理的場合，最好使用活性氫原子。例如，既可 以對表面硬化的抗蝕劑膜通過使用活性氬原子的幹法處理進行蝕刻，也可以對 其下方的普通抗蝕劑通過使用活性氧原子的幹法處理和依據藥液的溼法處理 進行蝕刻。另外，如圖12所說明那樣，可通過改變從活性原子供給機構的供 給口到晶片的距離來改變蝕刻速度本身，通過使用活性氧原子的幹法處理也可 以更快速的去除硬化的抗蝕劑及通過使用活性氫原子的幹法處理也可以更快 速的去除抗蝕劑。作為第二處理方法，對於使用現有的APM、 HPM、 SPM、 FPM或DHF 的清洗工序，在使用本發明的處理方法的場合，使用包含氧原子的活性原子， 並使用包含氫氧化銨、鹽酸或氬氟酸的藥液。此時，活性氧原子作為氧化劑而 起作用，能夠提高通過酸或鹼進行的清洗效果。另外，由於通過控制氣體的流 量可控制活性氧原子的供給量，所以能夠獲得高精度的清洗效果。例如，使用如圖2的保持機構3進行兩階段的清洗工序。首先，在第一被 處理位置3a上，對被處理物2，通過由活性原子供給機構4供給活性氧原子， 並由藥液供給機構5供給氫氧化銨溶液，通過用活性氧原子氧化表面，並用氫 氧化銨溶液去除該氧化膜，去除表面的粒子。此後，將保持機構3整體旋轉 180。，在第二被處理位置3b上，對被處理物2，能夠通過由活性原子供給機 構4供給活性氧原子，並由藥液供給機構5供給氫氟酸，通過用活性氧原子氧 化表面，並用氫氟酸去除該氧化膜，去除表面的汙染物。作為第三處理方法，如果使用半導體基板作為被處理物，並使用包含氫原 子的活性原子，就能夠將半導體表面的原子與氫原子結合，獲得穩定的接口狀 態。例如，如果對矽供給包含氫原子的活性原子，活性氫原子就能還原在矽表 面形成的自然氧化膜。如果使用超純水作為藥液，因超純水的衝洗作用，矽表面顯露，在自然氧化膜因氬原子被還原的表面上，剩餘的氫原子與矽表面結合， 因矽表面被氫原子覆蓋，表面被鈍化。此結果，在清洗後能夠實現由精度極高 的氫原子覆蓋的高質量的矽表面。並且，在用氫氟酸等去除矽表面的氧化膜後， 露出的矽表面與活性氫原子結合，能夠獲得高質量的矽表面。也就是說，用 包含氫原子的活性原子和包含氫氟酸的藥液進行處理。使用圖9所示的處理裝置，對多數的被處理物能夠成批進行處理。例如，向圖9的清洗槽31充滿DHF，浸泡保持多個被處理物2的保持機構3進行幹 法處理。此後，通過排氣機構34邊將DHF由藥液排出管32吸引排出，邊由 活性原子供給機構4向處理室1內供給包含氫原子的活性原子。由於清洗槽 31的液面降低，向露出的被處理物2的表面供給活性氫原子，能鈍化表面。作為第四處理方法，如果對矽使用HF/HN03 ( 1/20)混合液作為藥液， 因為用HN03氧化矽表面，用HF蝕刻氧化膜，所以能夠進行各向同性的溼法 蝕刻處理。但是，HN03雖然是強氧化劑，但作為藥品處理是困難的。因此， 如果供給活性氧原子作為HN03的替代品，供給HF作為藥液，氧原子就能夠 作為氧化劑起作用，並可以進行矽蝕刻處理。除此之外，在將聯胺溶液或氬氧化鉀溶液作為藥液使用的各向異性的溼法 蝕刻處理上，如果供給起氧化劑作用的氧原子作為活性原子，就能夠抑制蝕刻。作為第五處理方法，還可應用於去除氮化矽膜的工序中。使用如圖3所示 的保持機構3,首先，在第一被處理位置3a上對被處理物供給氫氟酸溶液作 為藥液，進行去除氮化矽膜上的氧化膜的溼法清洗工序。接下來，旋轉保持機 構3，將被處理物移動到第二被處理位置3b,由包含CF4/CHF3氣體的等離 子氣體產生等離子，並供給包含氟原子及氫原子的活性原子，供給包含經加溫 的磷酸的藥液去除氮化矽膜。另外，能夠得出氮化矽膜和氧化膜的蝕刻選擇比 為20: l的比率。處理後，旋轉保持機構3，將被處理物移動到第三被處理位 置3c，通過供給氫氟酸溶液作為藥液、供給氫原子作為活性原子，在去除以 氮化矽膜的底為氧化膜的同時，能夠通過活性氬原子，用氫原子覆蓋矽表面。此結果，能夠將製造半導體集成電路裝置所需的時間，從以往的4個小時 (25個為單位)縮短至l個小時(25個為單位)。另外，通過用氫原子覆蓋工 序結束後的矽表面，能夠提高半導體集成電路裝置的可靠性。因此，通過對半導體晶片清洗及表面處理供給氧原子，代替酸系的氧化劑成 為可能，並可以減少藥液使用量。並且，可用氧原子代替操作危險的強氧化劑。 而且，如果供給氫原子作為氧化劑，通過藥品可促進清洗效果和表面穩定。上 述的幹法及溼法混合清洗，帶來了新的清洗功能，與以往只是化學藥品的清洗 工序相比，能夠大大增加清洗方法的自由度。其次，用圖15到圖21對使用液幕覆蓋等離子的至少一部分的等離子源進行說明。另外，圖1、圖4及圖5所示的活性原子供給機構4和藥液供給機構 5是，將藥液供給機構5的藥液噴出口設置在活性原子供給機構4的開口部周 圍，用液幕覆蓋等離子的至少一部分的等離子源。 (等離子源)等離子源是氬、氦等氣體通過等離子產生部形成等離子。等離子源用於分 析移送到等離子中的試料的被處理物、處理半導體晶片等被處理物的表面或者 對PCB、氟利昂(7口 等的被處理物進行分解處理等。只要是能夠產生 等離子，只要是能夠可利用的等離子，等離子源可以是任何一種結構。等離子 源110是例如圖15所示的炬(Torch)狀的結構，具備載體氣體筒體120、等離 子氣體筒體112和液體用筒體122,並在等離子氣體筒體112內部具有等離子 產生部116。載體氣體筒體120將分析用的試料、表面處理等材料及處理物質 等的試料傳送到等離子中的裝置。傳送這些試料的載體氣體，能夠使用與等離 子氣體相同或不同的氣體。另外，不使用載體氣體，也能夠向等離子中移送液 體、霧(mist)及氣體狀物質。在液體狀物質的情況下，可以通過噴霧等方式 形成氣霧狀(aerosol)傳送也可以事先進行氣化後傳送或保持液體狀不變來傳 送亦可。等離子源110可產生由低氣壓到大氣壓以上的高氣壓條件之下可利用 的等離子。另外，如上所述，本發明中的等離子包含大部分為電離的狀態或大 部分為中性粒子，部分為電離的狀態。還有，載體氣體筒體120、等離子氣體 筒體112及液體用筒體122能夠用石英晶體和陶瓷等材料製作。另外，在等離 子氣體及載體氣體中，除了氬、氦等稀有氣體外，能夠使用氧、氫、氮、曱烷、 氟利昂、空氣和水蒸氣等各種氣體或上述氣體的混合物。 (等離子氣體筒體)關於等離子氣體筒體112,例如，配置在載體氣體筒體120的周圍，在一21部分上形成等離子產生部116。等離子氣體筒體112為圓筒狀時，被配置成與載體氣體筒體120同心圓狀。等離子氣體筒體112將等離子氣體移送到等離子 產生部116中。等離子氣體最好是在等離子產生部116上沿圓筒內壁旋轉移送。 因此，將導入等離子氣體的等離子氣體輸入管U4如圖15所示，配置在等離 子氣體筒體112的圓周切線方向。為了在等離子產生部116的導入部加快等離 子氣體的流速，將載體氣體筒體120和等離子氣體筒體112的間隙調小。因此， 可將載體氣體筒體120的等離子產生部116側的部分調粗，或是,雖然在圖中 沒表示但也可以將載體氣體筒體112的外周整體調粗。等離子氣體筒體112具 備開口部118。開口部118被設置在等離子產生部116端部。等離子由開口部 118向等離子產生部116的外部送出。 (等離子產生部)關於等離子產生部116,例如，在等離子氣體筒體112的內部形成， 一端 為載體氣體筒體120的端部，另一端為載體氣體筒體120的開口部118。等離 子由開口部118向前方排出。如果通過液體冷卻等離子氣體筒體112，則由於 能避免等離子氣體筒體112的熔融，所以能夠調長等離子產生部ll6。因此， 能較長地形成採樣深度並能提高分析靈敏度。還有，在質譜分析方面，能夠減 小因分析靈敏度降低所致二次放電的影響。另外，等離子產生部116在本實施 方式中，表示等離子氣體筒體112的內部發生室，但並不僅限於發生室，只要 能產生等離子，任何空間都可以。該場合，開口部118作為產生的等離子由此 處移動的最初點。 (液體用筒體)關於液體用筒體122，例如，是向等離子氣體筒體112的周圍供給液體的 構件。液體用筒體122被配置在等離子氣體筒體112的外周。液體用筒體122 為圓筒狀的場合，被配置成與等離子氣體筒體112同心圓狀。液體由液體輸入 管124注入，流經液體用筒體122和等離子氣體筒體1U之間的間隙，能夠冷 卻等離子氣體筒體112。液體用筒體122被配置成覆蓋等離子氣體筒體ll2。 液體最好是在等離子氣體筒體112外周旋轉移送。因此，液體輸入管U4配置 在如圖15所示的液體用筒體122圓周的切線方向。液體導入管124在圖15 中，在與等離子氣體輸入管114相同方向(圖15的上方向)上，從液體用筒體122延伸，但最好是設置成不同的方向。也就是說，對於機殼的軸，最好是將液體輸入管124和等離子氣體輸入管114設置成具有適當的角度，使液體輸 入管124和等離子氣體輸入管114不靠近，並容易進行管道的連接。關於液體 的種類，最好是能夠高效率地冷卻等離子氣體筒體112，並且不破壞等離子的 穩定，而作為操作容易、價格低廉的液體來說水最適合。而且，也可以使用清 洗用化學藥品作為液體。所謂的清洗用化學藥品指的是酸、鹼、乙醇、氟利昂 系的藥品及溶液。另外，根據需要，也可以使用氣液兩相的氣體和液體的混合 體。(液體供給部)液體供給部132是形成液體膜的液幕134的構件。液幕134覆蓋在等離子 產生部U6形成的等離子。液幕134能夠作為一種處理室。等離子也能夠在液 幕134內形成。關於液體供給部132,例如，能夠使用液體用筒體122。液體 供給部132在液體用筒體122的端部，即等離子產生部116的開口部118附近 具有排出口 126。排出口 126具有液體能夠從液體用筒體122向前方噴出的結 構。液體最好是一邊在開口部118軸的周圍旋轉， 一邊從排出口 126排出。另 外，因為液體供給部132最好是用液幕134覆蓋等離子的結構，所以也可以採 用不使用液體用筒體122的構造。關於液體供給部132，例如，如果在等離子 周圍形成液幕134,就能夠防止不需要的氣體混入等離子中，並能夠防止等離 子的純度降低。另外，所謂的覆蓋等離子既有包圍等離子周圍的整體的情況， 也有包圍等離子周圍一部分的情況。通過這樣覆蓋等離子，能夠防止外部不需 要的氣體進入等離子中，並能夠降低不需要氣體的混合比例。並且，作為液幕 134,根據情況也可包含用霧或霧膜來形成的情況。根據上述情況能夠降低不 需要氣體的混合比例。圖16表示相對部件136與等離子產生部116相對配置的等離子源110的 一部分。等離子160的一部分存在於等離子產生部116外部的前方。液體供給 部132向相對部件136噴出液體。液體供給部132從等離子產生部116的開口 部118的周圍噴出液體，在等離子160的周圍形成液幕134。等離子MO通過 液幕134和相對部件136屏蔽外部空氣，能夠防止不需要的氣體混入等離子 160中。液體供給部132使用兩種以上的藥品時，液體供給部132也可以成為雙重結構。因此，液體導入管124也可以有兩處以上。另外，在液體供給部內， 也可以混合兩種以上的藥品。(等離子氣體筒體的開口部和液體用筒體的排出口形狀)排出口 126的形狀對液幕134的形狀及等離子160的穩定性起重要作用。 圖15的等離子氣體筒體112的端部和液體用筒體122的端部在中心軸的同一 位置成被截斷的形狀。因此，液體向軸方向被排出到外部。如果使液體沿液體 用筒體122的內周旋轉，從排出口 126排出的液體可認為是通過繞筒體中心軸 的旋轉產生的離心力、液體的表面張力、等離子氣體的壓力及外部氣壓等力的 平衡決定液幕134的形狀。通過在液體用筒體122中的液體種類、流量、流速、 旋轉速度及排出口的形狀等，能夠得出液幕134的形狀。等離子氣體筒體112和液體用筒體122的筒體端部可^^艮據用途採取各種形 狀。圖17表示等離子炬(Torch)的液體供給部132的端部構造。液體供給部132 的端部由等離子氣體筒體112和液體用筒體122的筒體端部構成。關於液體供 給部132的端部，如圖17 ( A)所示，可將液體用筒體122的端部設置成比等 離子氣體筒體112的端部更突出。根據此結構，液幕134沿軸方向形成。或者， 如圖17 (B)所示，可將等離子氣體筒體112的端部設置成比液體用筒體122 的端部突出，邊朝外周方向傾斜，邊彎曲形成。或如圖17 (C)所示液體用筒 體122的端部和等離子氣體筒體112的端部可同時邊朝外周方向傾斜，邊彎曲 形成。如圖17 (D)所示，可將液體用筒體122的端部設置成比等離子氣體筒 體112的端部突出，並向內周方向彎曲成直角形成。或如圖17(E)所示，可 將等離子氣體筒體112的端部設置成比液體用筒體122的端部突出形成。或如 圖17(F)所示，可將液體用筒體122的端部設置成比等離子氣體筒體U2的 端部突出，液體用筒體122的端部可邊朝內周方向傾斜，邊彎曲形成。或如圖 17 (G)所示，可使液體用筒體122的端部和等離子氣體筒體112的端部同時 邊朝外周方向傾斜，邊彎曲，而且，液體用筒體122的端部和等離子氣體筒體 112的端部可與軸平行突出形成。另外，在圖17 (B) ~ (D)、 (F)及(G) 中，等離子氣體筒體112變形的端部能夠看作是簷部(突伸部)。圖口 (B) 的簷部是從筒體端部向外側伸展的漏鬥狀形狀，伸展的角度不破壞等離子的穩 定性，並且向離開等離子的方向排出液體。如上所述，通過將等離子氣體筒體體端部的形狀設置成各種形狀，可使液幕134的形 狀成任意的形狀。(等離子產生裝置)等離子產生裝置128是使等離子氣體成等離子狀態的裝置。關於等離子產生 裝置128，例如在液體用筒體122的外周纏繞作為負載線圈的感應線圈，在感 應線圈上連接高頻振蕩器，並在感應線圈上外加高頻。等離子產生裝置128 除電感耦合等離子法之外，還能使用空腔諧振器等的微波等離子法、平行平板 及同軸型等的電極法等各種方法。可在從直流至交流、高頻、微波以上的各種 形態，外加產生等離子的電力。還有，也可以從等離子產生部的外部導入雷射 等光產生等離子。另外，還可以通過可燃氣體、可燃液體、可燃固體等的燃燒， 產生等離子。而且，也可以通過組合上述的方法產生等離子。 (各種等離子源的構造)圖18和圖19表示各種等離子源110的結構。圖18(A)是使等離子氣體 從左流入等離子產生部，在電極150和150之間施加電壓，形成等離子160。 液幕134在液體供給部132形成。等離子160形成等離子噴射，在液幕134 內向右流動。等離子160在向右流動時，中性粒子變多而電離出的粒子數變少。 圖18 (B)是使等離子氣體從左流入等離子產生部，通過空腔諧振器(Cavity Resonator) 152、 152形成等離子160。等離子160為微波等離子，向右方的下 遊流動。圖18 (C)是使等離子氣體從左流入等離子產生部，通過同軸電極 154、 154形成等離子160，並且在等離子產生部116的開口部118附近，配置 網狀或篩狀電極156。等離子160為同軸等離子，向右方向的下遊側流動。圖 18(D)是使等離子氣體從左流入等離子產生部，通過平行平板電極150、 150 形成等離子160。等離子160為平行平板等離子。圖18 (E)是使等離子氣體 從左流入等離子產生部，通過等離子針狀電極150和圓筒狀電極150形成等離 子160。針狀電極150固定在絕緣體158的內部。圖18 (F)是使等離子氣體 從左流入等離子產生部，通過雷射60形成等離子160。圖18 (G)是使連續 液體靶62(為連續液體射束)從左流入等離子產生部，通過雷射60形成等離子 160。圖18 (H)是使間歇液體靶64(為液體粒子)斷斷續續地流入等離子產生 部，通過雷射60形成等離子160。圖18 (I)是從左側供給固體的固體靶66,在等離子產生部中通過雷射60形成等離子160。圖18 (J)從左側供給燃料， 通過火焰形成燃燒等離子162。並且，也可以使作為試料的氣體或霧從左側流 入等離子產生部。氣體除可燃氣體外也可以通過對汽油等的可燃液體或固體採 取噴出或噴霧的方式燃燒。
圖19 (A)表示距等離子160較遠地形成液幕134的等離子源110。液幕 134與等離子160也可以不是一體，而是以充分包圍等離子產生裝置128周圍 的狀態形成。圖19 (B)是在液幕134和等離子160之間的空間，通過氣體、 霧氣供給部300,使其它的氣體、液體及液霧130流入等離子160。圖19(C) 是通過其它噴嘴的等離子氣體輸入管114或氣體、霧氣供給部300,供給氣體、 霧、液體或其它等離子等。圖19 (D)作為液幕134的一種處理室，在液幕 134的內部，通過等離子產生裝置128的線圈形成等離子160。
(液幕的例子)
圖20表示的是從液體用筒體122的排出口 126向桶底噴水而形成液幕134 的實施例。從液體用筒體122噴出的液幕134到達位於桶底的水面。圖20的 實施例是從等離子產生部116不進行氣體導入的例子。液幕134具有在排出口 126附近暫時擴散、繼而再次收斂的形狀。這種現象被認為是，因為使水沿著 液體用筒體122內壁旋轉，所以從排出口 126噴出的水由於旋轉的離心力向外 周擴散，之後由於水表面的張力向內周方向收斂。此時，水的流量為3.3L(升) /分。液體用筒體122的內徑(直徑)為18mm,等離子氣體筒體的外徑(直徑) 為16mm。從而，液體流路的厚度為(18mm-16mm) /2=lmm。
圖21雖然和圖20同樣是從液體用筒體122的排出口 126噴水形成液幕 134,但表示的是從等離子產生部116導入等離子或氣體到液幕134內側的實 施例。圖21的液幕134是端部呈吊鐘狀展開的形狀，直達桶底水面。圖21 的液幕134—旦向外周方向擴散，即使停止氣體供給，也能保持吊鐘狀展開的 形狀。這種現象被認為是，說明氣體被封閉在液幕134和桶內水面。
在圖21的實施例中，如果將液體用筒體122的排出口 126和桶內水面的 距離設為大約20mm以上，吊鐘破裂並恢復到圖20的實施例中液幕的形狀。 因此，使用液體用筒體122，並利用水作為液幕134時，如果將液體用筒體122 的排出口 126和桶內水面的距離調整為約20cm,就能夠阻斷外部氣體混入等離子160。該場合與圖20實施例情況相同，水的流量為3.3L (升)/分。液體 用筒體122的內徑(直徑)為18mm,等離子氣體筒體122的外徑(直徑)為 16mm。從而，液體流^各的厚度為(18mm-16mm) /2=lmm。 下面對具備液幕的等離子源的使用例進行說明。 (處理裝置)
圖22表示的是使用等離子源110的處理裝置140。處理裝置140是處理 矽片等被處理物144的裝置，具備處理室146和在處理室146內保持等離子源 110和被處理物144的保持部142。等離子源110將等離子160從等離子產生 部116移送到前方的外部，通過液幕134將外部的等離子160覆蓋。等離子 160用於處理被處理物144去除抗蝕劑等的表面。根據被處理物144和所處理 的內容決定等離子氣體的種類。而且，對被處理物144進行溼法處理時，可將 液體作為用於處理的藥液使用，並根據處理內容決定藥液的種類。也可以通過 獨立的藥液注入裝置148代替液體供給部132,將液體注入到被處理物144。 如果使用上述獨立的藥液注入裝置148，可增加處理工序的自由度，並能夠同 時、並行或按時序進行通過等離子160進行的幹法處理和通過藥液進行的溼法 處理。
保持部142保持被處理物144並根據需要在旋轉軸的周圍旋轉被處理物 144。等離子源110被設置成與被處理物144相對，能夠對被處理物144進行 相對的離間運動和接近運動。並且，等離子源110與被處理物144保持一定的 間隔，能夠進行相對的平行運動。通過這種運動，即使是對於大的被處理物 144也能進行等離子處理或藥液處理。 (處理方法)
如果在處理方法中使用等離子源110,各種處理將成為可能。關於等離子 源IIO，例如，能夠利用所有的等離子、氣體、液體及霧，或是其中兩種或三 種的相互作用。等離子源110也可以同時或交互利用等離子、氣體、液體和霧。 等離子源110在等離子160不點火的狀態下只形成液幕134,能夠向液幕134 內導入其它氣體及霧，或是通過液幕134可冷卻試料。
圖23對被處理物144的處理方法進行說明。首先，在處理室146內設置 等離子源110和保持部142。然後，將被處理物144載置並固定在保持部142
27(Sl )。將等離子源110相對於被處理物144來設置(S2 )。旋轉保持部142( S3 )。 用液幕134覆蓋等離子160 (S4)。通過上述方式，能夠防止外部氣體等不需 要的氣體混入等離子160內。使用等離子160和藥液對被處理物144進行表面 處理(S5)。這種表面處理可以同時、並行或按時序進行通過等離子160進行 的幹法處理和通過藥液進行的溼法處理。 (質譜分析)
可通過使用例如等離子源110和圖上未有表示的取樣器和質譜分析裝置 進行質譜分析。質譜分析的方法通過將需要分析的試料被處理物裝入載體氣 體，並輸送到等離子產生部116來進行。此時，等離子氣體通過等離子氣體導 入管114，在等離子氣體筒體112內一邊旋轉一邊導入到等離子產生部116。 在等離子產生部116內， 一部分等離子氣體通過等離子產生裝置變成等離子。 試料一旦輸入到等離子產生部116內，就通過等離子變成活性化狀態，並和等 離子一起從等離子產生部116的開口部118向前方排出。因為試料主要存在於 等離子產生部116的圓筒狀中心部，並從開口部118向前方排出，所以試料通 過取樣器孔，流向質譜分析裝置被進行質譜分析。等離子產生部116的大部分 氣體及等離子，被取樣器阻擋後向外周方向排出。液體一邊冷卻等離子氣體筒 體112—邊向外周方向排出，形成液幕134。液幕134能夠防止不需要的氣體 混入等離子。
(光譜分析)
通過使用等離子源110和圖上未有表示的透鏡等的聚光裝置和光譜分析 裝置進行光譜分析。光譜裝置主要設置在等離子源110的側面，將等離子中的 試料被處理物所發出的光聚集在聚光裝置中進行光譜分析。光譜分析的方法 是，通過將需要分析的試料裝入載體氣體並輸送到等離子產生部116中進行。 此時，等離子氣體通過等離子氣體導入管114， 一邊在等離子氣體筒體112內 旋轉等離子氣體一邊導入到等離子產生部116,在等離子產生部116內， 一部 分等離子氣體通過等離子產生裝置128變成等離子。試料一旦輸送到等離子產 生部116內，就通過等離子變成活性化狀態，並與等離子同時從等離子產生部 116的開口部118向前排出。試料主要存在於等離子產生部116的圓筒狀中心 部，並且一邊產生固有的光一邊從開口部118向外排出。試料即使被排出，也在等離子產生部116的外部一邊產生固有的光一邊在指定期間與等離子氣體 共同存在。因此，將試料固有的光以聚光裝置來收集，並輸送到光譜分析裝置
進行光i普分析。液體冷卻等離子氣體筒體112並向外排出形成液幕134。液幕 134能夠防止不需要的氣體混入等離子中。 (分解處理)
等離子源110能夠進行PCB及氟利昂等物質的分解處理。通過將被處理 物質混入載體氣體或等離子氣體中並導入到高溫等離子中，能夠分解物質並進 行無害化處理。液體冷卻等離子氣體筒體112並向外排出形成液幕134。液幕 134能夠防止不需要的氣體混入等離子中。
綜上所述，因為本發明的實施方式是通過液幕134包圍等離子來體阻斷氣 體，所以使得在大氣中進行高純度處理成為可能。並且，本發明的實施方式能 夠容易且簡單地冷卻試料，而且能夠對被處理物進行連續、同時或按時序的溼 法處理與幹法處理，能夠減少所使用的等離子氣體並能夠穩定等離子，並能調 長等離子炬(Torch),能夠將冷卻炬(Torch)部設計為簡單且低價的形狀等方面， 能夠獲得優良效果。
權利要求
1.一種處理裝置，其特徵在於，具有處理室；設置在上述處理室內用以保持被處理物的保持機構；向上述處理室內供給活性原子的活性原子供給機構，以及，向上述處理室內供給藥液的藥液供給機構，對上述被處理物的表面進行通過從上述活性原子供給機構供給的活性原子進行的幹法處理，以及通過從上述藥液供給機構供給的藥液進行的溼法處理。
2. 根據權利要求1所述的處理裝置，其特徵在於，上述活性原子供給機構在大氣壓下向上述處理室內供給上述活性原子。
3. 根據權利要求1或2所述的處理裝置，其特徵在於， 上述保持機構能夠旋轉所保持的被處理物，上述活性原子供給機構的供給口被配置成與上述被處理物的表面相對，並 能夠從上述^皮處理物的旋轉中心向半徑方向移動。
4. 根據權利要求3所述的處理裝置，其特徵在於，上述活性原子供給機構的供給口與上述藥液供給機構的供給口為一體化 結構。
5. 根據權利要求1或2所述的處理裝置，其特徵在於， 上述活性原子供給機構的供給口與上述被處理物的表面相對，並且與上述被處理物的大小相同或大於其面積。
6. 根據權利要求1或2所述的處理裝置，其特徵在於， 上述保持機構被設置成能夠保持多個上述被處理物，並且在上述藥液中能夠浸泡多個上述被處理物。
7. 根據權利要求1至6任一項所述的處理裝置，其特徵在於， 上述藥液包含^L酸，上述活性原子包含氬原子或氧原子。
8. 根據權利要求1至6任一項所述的處理裝置，其特徵在於， 上述藥液包含氳氧化銨、鹽酸、硫酸或氫氟酸，上述活性原子包含氧原子。
9. 根據權利要求1至6任一項所述的處理裝置，其特徵在於，上述被處理物在處理表面上含有半導體，上述活性原子包含氫原子。
10. 根據權利要求1至6任一項所述的處理裝置，其特徵在於，上述藥液包含磷酸，上述活性原子包含氟原子。
11. 根據權利要求1至6任一項所述的處理裝置，其特徵在於， 上述被處理物在處理表面上具有抗蝕劑膜，上述活性原子包含氬原子或氧原子，並去除上述被處理物的抗蝕劑膜。
12. 根據權利要求1至11任一項所述的處理裝置，其特徵在於， 上述活性原子供給機構使用電感耦合等離子法或微波等離子法來產生上述活性原子。
13. —種處理方法，其特徵在於，對保持在處理室內的被處理物的表面，同時或連續地進行通過從活性原子 供給機構供給的活性原子進行的幹法處理，以及通過從藥液供給機構供給的藥 液進行的溼法處理。
14. 根據權利要求13所述的處理方法，其特徵在於， 上述幹法處理可在大氣壓下進行。
15. 根據權利要求13或14所述的處理方法，其特徵在於，向上述被處理物的整個表面供給由上述藥液供給^L構供給的藥液的同時， 向上述被處理物的一部分的表面供給由上述活性原子供給機構供給的活性原 子。
16. 根據權利要求13至15任一項所述的處理方法，其特徵在於， 使上述被處理物旋轉的同時，使上述活性原子供給機構的供給口 一邊從上述被處理物的旋轉中心向半徑方向移動， 一邊供給上述活性原子。
17. 根據權利要求13或14所述的處理方法，其特徵在於， 在上述處理室內將上述被處理物浸泡在由上述藥液供給機構供給的藥液中，一邊排出上述藥液一邊向上述處理室內的環境氣體中供給上述活性原子。
18. 根據權利要求13至17任一項所述的處理方法，其特徵在於， 上述藥液包含硫酸，上述活性原子包含氫原子或氧原子。
19. 根據權利要求13至17任一項所述的處理方法，其特徵在於，上述藥液包含氫氧化銨、鹽酸、硫酸或氫氟酸，上述活性原子包含氧原子。
20. 根據權利要求13至17任一項所述的處理方法，其特徵在於， 上述被處理物在處理表面包含半導體，上述活性原子包含氫原子。
21. 根據權利要求13至17任一項所述的處理方法，其特徵在於， 上述藥液包含磷酸，上述活性原子包含氟原子。
22. 根據權利要求13至17任一項所述的處理方法，其特徵在於， 上述被處理物在處理表面具有抗蝕劑膜，上述活性原子包含氫原子或氧原子，並去除上述被處理物的抗蝕劑膜。
23. —種等離子源，其特徵在於，具備產生等離子的等離子產生部以及形成液幕的液體供給部， 上述液體供給部用液幕覆蓋由上述等離子產生部產生的等離子的至少一 部分。
24. 根據權利要求23所述的等離子源，其特徵在於， 上述液體供給部用液幕覆蓋位於上述等離子產生部下遊的等離子。
25. 根據權利要求23所述的等離子源，其特徵在於， 具備在等離子內或周圍供給氣體或霧的氣體'霧供給部。
26. 根據權利要求23所述的等離子源，其特徵在於， 上述等離子產生部具有開口部，上述液體供給部從上述開口部的周圍放出液體，用液幕覆蓋位於開口部前 方的等離子。
27. 根據權利要求23所述的等離子源，其特徵在於， 上述等離子產生部具有開口部，具備與上述開口部相對配置的相對部件，上述液體供給部從上述開口部周圍朝向上述相對部件放出液體，用液幕和 上述相對部件覆蓋位於開口部前方的等離子。
28. 根據權利要求23所述的等離子源，其特徵在於， 上述等離子產生部具有開口部，上述液體供給部使液體在上述等離子產生部周圍流動來冷卻上述等離子 產生部，從上述開口部周圍放出液體，用液幕覆蓋位於開口部前方的等離子。
29. —種處理裝置，其特徵在於，具備產生等離子的等離子產生部；用液幕覆蓋在上述等來離子產生部產 生的等離子的至少一部分的液體供給部；以及，與上述液體供給部相對配置並保持被處理物的保持部，通過用液幕覆蓋的等離子，對保持在上述保#^部的被處理物進行處理。
30. 根據權利要求29所述的處理裝置，其特徵在於， 對上述被處理物用等離子進行幹法處理，用從上述液體供給部或藥液注入裝置供給的液體進行溼法處理。
31. 根據權利要求29所述的處理裝置，其特徵在於， 上述等離子產生部具有開口部， 上述保持部可使上述被處理物旋轉。
32. 根據權利要求29所述的處理裝置，其特徵在於， 上述等離子產生部具有開口部，上述液體供給部從上述開口部的周圍放出液體，用液幕覆蓋位於開口部前 方的等離子。
33. 根據權利要求29所述的處理裝置，其特徵在於， 具備收放上述等離產生部、上述液體供給部以及上述保持部的處理室。
34. —種處理方法，其特徵在於，形成液幕並向上述液幕內供給液體或霧，在上述液幕內形成等離子，對被 處理物進行處理。
35. —種處理方法，其特徵在於，通過用液幕覆蓋的等離子對被處理物進行幹法處理，並用液體或霧對上述 被處理物進行溼法處理。
全文摘要
本發明涉及處理裝置、處理方法及等離子源。提供一種可縮短準備時間而在處理性能上比以往更具可靠性的處理裝置及處理方法。具有處理室(1)、設置在處理室內並保持被處理物(2)的保持機構(3)、向處理室內供給活性原子的活性原子供給機構(4)、以及向處理室內供給藥液的藥液供給機構(5)，對被處理物表面進行通過從活性原子供給機構供給活性原子來進行的幹法處理、以及通過從藥液供給機構供給的藥液來進行的溼法處理。
文檔編號H01L21/304GK101331594SQ20078000074
公開日2008年12月24日 申請日期2007年4月20日 優先權日2006年6月22日
發明者衝野晃俊, 宮原秀一, 鍾江正巳 申請人:裡巴貝魯株式會社;國立大學法人東京工業大學