專利名稱：處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用催化劑來分解氣體、處理被處理物的處理裝置。進(jìn)一步詳細(xì)地說，涉及以在利用催化劑來分解氣體、處理被處理物的過程中存在光能為特征的處理裝置。
背景技術(shù)：
有關(guān)半導(dǎo)體制造工序及液晶面板洗凈工序等中去除有機(jī)物的技術(shù)，近來開發(fā)出利用高融點(diǎn)催化劑灰化·去除抗蝕劑(resist)的方法。舉例來說，上述的技術(shù)譬如日本專利特開2002-289586號(hào)公報(bào)等。根據(jù)該公報(bào)所揭示的內(nèi)容，是利用鎢等的高融點(diǎn)金屬作為加熱后的高融點(diǎn)催化劑，并利用該催化劑與含氫原子的氣體接觸所產(chǎn)生的分解反應(yīng)來形成原子狀態(tài)的氫，再使該原子狀態(tài)的氫與抗蝕劑接觸以剝離抗蝕劑。
第8圖是顯示利用傳統(tǒng)催化劑的處理裝置。處理裝置80具有由外壁所包覆的反應(yīng)室82，在該反應(yīng)室82內(nèi)配置有鎢等高融點(diǎn)金屬所形成的催化劑100，而該催化劑100連接著用來通電加熱的電源85。此外，該反應(yīng)室82內(nèi)配置有試料臺(tái)88，并置有被處理物89。而構(gòu)成該反應(yīng)室82的外壁設(shè)有用來導(dǎo)入含氫原子氣體等反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入口86a、及用來排出反應(yīng)后氣體的排出口86b。舉例來說，當(dāng)從導(dǎo)入口86a導(dǎo)入氫時(shí)，所導(dǎo)入的氫將沖擊設(shè)于反應(yīng)室82內(nèi)由鎢所形成的前述催化劑。此時(shí)，氫被附著于鎢的表面。在該裝置中，是利用習(xí)知的吸附—解離(adsorption-dissociation)反應(yīng)分解氫分子(H2)，而使該鎢的表面產(chǎn)生氫原子(H)與鎢原子(W)所結(jié)合而成的W-H。接著，通過對(duì)作為催化劑的鎢通電加熱而使其形成1700℃左右的過熱程度，再使利用熱能切斷W-H的結(jié)合鍵所形成的活性氫從鎢的表面脫離。經(jīng)脫離氫原子的鎢表面將再度形成潔凈的面。通過使氫分子再度沖擊該潔凈的鎢表面可反復(fù)進(jìn)行上述的反應(yīng)。藉此，可于上述的反應(yīng)室82內(nèi)產(chǎn)生高濃度的活性氫，再使該活性氫接觸被處理物進(jìn)而對(duì)被處理物進(jìn)行處理。在上述日本專利公報(bào)中，是通過使原子狀態(tài)的氫接觸抗蝕劑的方式來進(jìn)行剝離處理。
此外，根據(jù)日本第50屆應(yīng)用物理學(xué)關(guān)系聯(lián)合演講會(huì)的演講預(yù)備集NO2、P844(2003年3月)，其中揭示一種使用加熱后的鎢作為高融點(diǎn)催化劑，使氨接觸前述加熱后的鎢而產(chǎn)生氨的分解種，再將該氨的分解種作用于抗蝕劑而加以去除的方法。
除此之外，在Japanese Journal of Applied Physics.Vol.41(2002年)的pp4639-4641中，也記載使H2接觸作為高融點(diǎn)催化劑的加熱后的鎢以產(chǎn)生H，再使H作用于Si進(jìn)行蝕刻的方法。
如上所述地，采用鎢等的金屬作為高融點(diǎn)催化劑的方法已廣為提倡。根據(jù)上述方法的活性種的產(chǎn)生裝置則考慮以下的方式。當(dāng)譬如氫分子等的反應(yīng)性氣體沖擊金屬表面時(shí)，該氫分子于該金屬表面進(jìn)行解離—吸附。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，該金屬作為催化劑而產(chǎn)生作用，進(jìn)而在該金屬的表面產(chǎn)生氫原子與該金屬(譬如為鎢)的結(jié)合種。其次，通過將上述鎢的表面溫度加熱到譬如1700℃以上，而使該氫原子因?yàn)闊崮芏鴱纳鲜鲦u的表面脫離。藉此可產(chǎn)生反應(yīng)性高的氫原子。此外，當(dāng)上述鎢表面熱脫離該氫原子時(shí)，該鎢的表面恢復(fù)為干凈的鎢金屬表面，并可通過氫分子的再次撞擊而重復(fù)解離—吸附(解離吸著)，促使催化劑反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。
但是，由于在上述方法中必須通過對(duì)成為高融點(diǎn)催化劑的金屬加熱才能形成熱脫離，因此無法避免該金屬本身的蒸發(fā)。而該蒸發(fā)后的金屬將衍生出污染被處理物的問題。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2002-289586號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1日本第50屆應(yīng)用物理學(xué)關(guān)系聯(lián)合演講會(huì)的演講預(yù)備集NO2、P844(2003年3月)非專利文獻(xiàn)2Japanese Journal of Applied Physics.Vol.41(2002年)的pp4639-4641發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是有鑒于上述問題而研發(fā)的發(fā)明，本發(fā)明團(tuán)隊(duì)不斷研究的結(jié)果，是根據(jù)對(duì)利用催化劑進(jìn)行解離—吸附的元素進(jìn)行光照射，而可藉由該催化劑脫離反應(yīng)性高的氫等的活性種的新發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明所欲解決的課題，是提供一種不會(huì)污染被處理物，并可通過產(chǎn)生高效率的活性種來改善處理速度的處理裝置。
本發(fā)明的處理裝置，是為了分解含有氫原子或氧原子的分子氣體而采用催化劑，并利用由該催化劑所分解生成的氣體對(duì)被處理物進(jìn)行處理的處理裝置，其特征為具備對(duì)該催化劑照射光的機(jī)構(gòu)，而該光的波數(shù)超過以該催化劑所具有的波數(shù)來表示的功函數(shù)(workfunction)。
在本發(fā)明中，所謂的功函數(shù)，是指以電位差來表示為了將被物質(zhì)所牽引的電子提升至超過能帶隙(bandgap)時(shí)所需的能量，通常是以電子伏特(eV)來標(biāo)示。此外，由物質(zhì)所放射的光，一般來說是以波長(nm)來標(biāo)示，當(dāng)表示該光所具有的電磁能時(shí)則以波長的反數(shù)，也就是波數(shù)凱塞(wavenumber kayser、cm-1)來標(biāo)示。其關(guān)系成為能量(E)＝普朗克常數(shù)(Plank’s constant)(h)×光速(c)/波長(λ)。此外，以電子伏特(eV)標(biāo)示的能量可轉(zhuǎn)換成凱塞(cm-1)，其關(guān)系為1(eV)＝0.8066×104cm-1。因此在本發(fā)明中，為了說明照射光(光所具有的能量超過一定功函數(shù)的能量)的構(gòu)成，統(tǒng)一使用能量單位凱塞(cm-1)來標(biāo)示。
其次，本發(fā)明的處理裝置，其特征為在上述的構(gòu)成中具備對(duì)被處理物照射光的機(jī)構(gòu)，而該光的波數(shù)超過以該催化劑的波數(shù)來表示的功函數(shù)。
此外，本發(fā)明的特征為波數(shù)超過以該催化劑波數(shù)來表示的功函數(shù)的光，是超過5.08×104cm-1的光。
不僅如此，本發(fā)明的特征為波數(shù)超過以該催化劑波數(shù)來表示的功函數(shù)的光，是采用在7.934×104cm-1時(shí)具有最大值的Ar2準(zhǔn)分子光。
此外，本發(fā)明的特征為產(chǎn)生Ar2準(zhǔn)分子光的機(jī)構(gòu)，是采用以Ar作為放電用氣體的介電質(zhì)放電(dielectric barrier discharge，DBD)，并在該放電用氣體中混入了含有氫原子或氧原子的分子氣體。
或者，本發(fā)明的特征為波數(shù)超過以該催化劑波數(shù)來表示的功函數(shù)的光的照射機(jī)構(gòu)，是在波數(shù)5.81×104cm-1時(shí)具有最大值的Xe2激分子燈，或在波數(shù)6.85×104cm-1時(shí)具有最大值的Kr2激分子燈。
此外，本發(fā)明的特征為在上述的各構(gòu)成中，該催化劑為Pt、Rh、Pd、Ir、Ru、Re或Au。
而本發(fā)明的另一個(gè)特征為對(duì)被處理物噴射該分解生成氣體。
本發(fā)明的處理裝置，是為了分解含有氫原子的分子氣體而使用催化劑，并通過由該催化劑所分解生成的氣體對(duì)被處理物進(jìn)行處理的處理裝置，其特征為具備對(duì)該催化劑照射波數(shù)超過以該催化劑所具有的波數(shù)來表示的功函數(shù)的光并也對(duì)被照射物照射該波數(shù)的光的機(jī)構(gòu)，該波數(shù)的光采用波數(shù)6.67×104cm-1以上的光，對(duì)SiO2進(jìn)行蝕刻。
此外，本發(fā)明的特征為在上述的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，上述波數(shù)的光，是采用產(chǎn)生在波數(shù)6.85×104cm-1時(shí)具有最大值的Kr2準(zhǔn)分子光、或在波數(shù)7.934×104cm-1時(shí)具有最大值的Ar2準(zhǔn)分子光的介質(zhì)放電燈，對(duì)SiO2進(jìn)行蝕刻。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第1項(xiàng)所記載的處理裝置，是對(duì)用來分解含有氫原子或氧原子的分子氣體的催化劑照射光，而該光的波數(shù)是超過以該催化劑的波數(shù)表示的功函數(shù)。藉此，可促使利用附著于催化劑而進(jìn)行吸附—解離的分解生成物的脫離。舉例來說，倘若采用氨(NH3)作為含氫原子的分子氣體，該NH3可通過沖撞作為催化劑的鎢(W)而形成吸附。此時(shí)將如習(xí)知的吸附—解離現(xiàn)象一般，NH3將因?yàn)榕cW產(chǎn)生反應(yīng)而分解NH3形成W-H。就N原子而言，部份的N原子將與鎢結(jié)合，但大部分的N原子與其他的N原子結(jié)合形成氦氣(N2)而浮游。由上述NH3進(jìn)行吸附—解離而產(chǎn)生的W-H，可通過照射波數(shù)較作為該催化劑的鎢的功函數(shù)高的光，來切斷W-H的鍵接，而使活性H由上述的鎢脫離。倘若于上述照射時(shí)利用通電等的方式對(duì)鎢加熱，可更進(jìn)一步促進(jìn)該脫離。如此一來，可無須對(duì)作為催化劑的鎢加熱、或僅實(shí)施輔助性加熱而產(chǎn)生活性種。藉此，可降低催化劑的蒸發(fā)，且不會(huì)造成被處理物的污染。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第2項(xiàng)所記載的處理裝置，也同樣對(duì)被處理物照射光，而該光的波數(shù)超過以該催化劑的波數(shù)表示的功函數(shù)。藉此，除了可通過該催化劑產(chǎn)生高濃度的活性種，由于可通過所照射的光切斷被處理物上的有機(jī)物或抗蝕劑的C-C、C-H等的結(jié)合鍵，故可去除如打入離子般不易分解的抗蝕劑，并且可加速有機(jī)物或抗蝕劑的去除速度。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第3項(xiàng)所記載的處理裝置，其中也對(duì)被照射物照射光，而該光的波數(shù)超過以該催化劑的波數(shù)所表示的功函數(shù)，超過5.08×104cm-1。藉此，除了可切斷有機(jī)物或抗蝕劑的C-C、C-H等的單鍵結(jié)合，由于能切斷C＝C、O＝O等的雙鍵結(jié)合，故可增加如打入離子般不易分解的抗蝕劑的去除速度，并且可加速有機(jī)物或抗蝕劑的去除速度。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第4項(xiàng)所記載的處理裝置，波數(shù)超越以該催化劑的波數(shù)表示的功函數(shù)的光，是采用在7.934×104cm-1時(shí)具有最大值的Ar2準(zhǔn)分子光。藉此，由于可切斷有機(jī)物或抗蝕劑的C＝O或C的三鍵結(jié)合、N的三鍵結(jié)合、C與N的三鍵結(jié)合，故可增加如打入離子般不易分解的抗蝕劑的去除速度，并且可加速有機(jī)物或抗蝕劑的去除速度。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第5項(xiàng)所記載的處理裝置，產(chǎn)生Ar2準(zhǔn)分子光的機(jī)構(gòu)，是采用以Ar作為放電用氣體的介電質(zhì)放電(誘電體バリア放電)，并于該放電用氣體中混入含有氫原子或氧原子的分子氣體的機(jī)構(gòu)。藉此，可有效率地以Ar氣體介電質(zhì)放電所產(chǎn)生的波數(shù)為7.934×104cm-1的準(zhǔn)分子光，照射含有氫原子或氧原子的分子氣體而產(chǎn)生活性O(shè)與H。此外，部分含有氫原子或氧原子的分子氣體，由于介電質(zhì)放電而轉(zhuǎn)換成活性O(shè)與H，因此可產(chǎn)生O與H作為高密度的活性種，可加速有機(jī)物的去除速度。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第6項(xiàng)所記載的處理裝置，波數(shù)超過以該催化劑的波數(shù)表示的功函數(shù)的光的照射機(jī)構(gòu)，是在波數(shù)為5.81×104cm-1時(shí)具有最大值的Xe2激分子燈、及在波數(shù)6.85×104cm-1時(shí)具有最大值的Kr2激分子燈。通過形成上述的激分子燈，由于可高效率地產(chǎn)生在前述波數(shù)具有峰值的單色光，因此不會(huì)對(duì)被處理物照射不需要的光，可避免因不需要的光導(dǎo)致被處理物過熱的狀態(tài)下去除有機(jī)物。此外，由于介電質(zhì)放電燈不會(huì)有金屬電極的耗損，因此具有不會(huì)污染被處理物的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第7項(xiàng)所記載的處理裝置，含有因處理而由被處理物所產(chǎn)生的氧原子的氣體，有時(shí)會(huì)污染該催化劑而造成耗損，通過采用不易與氧產(chǎn)生反應(yīng)的Pt、Rh、Pd、Ir、Ru、Re或Au作為催化劑，可防止催化劑的耗損，并防止被處理物的污染。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第8項(xiàng)所記載的處理裝置，由于采用噴射的方式可有效地將活性O(shè)、H等的分解生成氣體運(yùn)送致被處理物，故可提高活性O(shè)、H等的利用率。如此一來，可加速有機(jī)物的去除速度。特別是將被處理物放置于大氣中(一般的空氣中)時(shí)，可輕易地移動(dòng)該被處理物，而可對(duì)該被處理物進(jìn)行連續(xù)處理。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第9項(xiàng)所記載的處理裝置，該分子氣體為含有氫原子的分子氣體，并具有對(duì)催化劑及被照射物照射光的機(jī)構(gòu)，而該光的波數(shù)超出以該催化劑的波數(shù)表示的功函數(shù)，則該光為波數(shù)6.67×104cm-1以上的光。在上述的場(chǎng)合中，照射于被照射物的光，于SiO2的短波長側(cè)的吸收端處波數(shù)為6.67×104cm-1以上，因此光將被SiO2所吸收，進(jìn)而將SiO2分解為Si+SiO。使催化劑所產(chǎn)生的活性H等作用于上述分解后的Si+SiO，能僅以H執(zhí)行原本無法蝕刻的SiO2蝕刻。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第10項(xiàng)所記載的處理裝置，波數(shù)超過以該催化劑的波數(shù)表示的功函數(shù)的光，是采用當(dāng)波數(shù)為6.85×104cm-1時(shí)具有最大值的Kr2準(zhǔn)分子光、或當(dāng)波數(shù)為7.934×104cm-1時(shí)具有最大值的Ar2準(zhǔn)分子光。特別是可采用介電質(zhì)放電燈作為產(chǎn)生具有上述波數(shù)的光的機(jī)構(gòu)。上述的狀態(tài)與技術(shù)方案第9項(xiàng)所記載的發(fā)明相同，由于SiO2短波長側(cè)的吸收端處的波數(shù)為6.67×104cm-1，因此，當(dāng)波數(shù)為6.85×104cm-1時(shí)具有最大值的Kr2準(zhǔn)分子光、或當(dāng)波數(shù)為7.934×104cm-1時(shí)具有最大值的Ar2準(zhǔn)分子光將被SiO2所吸收，進(jìn)而將SiO2分解為Si+SiO。使催化劑所產(chǎn)生的活性H等作用于上述分解后的Si+SiO，能僅以H執(zhí)行原本無法蝕刻的SiO2蝕刻。


第1圖是本發(fā)明第1～5實(shí)施例的概略圖。
第2圖是本發(fā)明第5實(shí)施例的概略圖。
第3圖是本發(fā)明第6實(shí)施例的概略圖。
第4圖是本發(fā)明第7實(shí)施例的概略圖。
第5圖是本發(fā)明第8實(shí)施例的概略圖。
第6圖是本發(fā)明第9實(shí)施例的概略圖。
第7圖是本發(fā)明第10實(shí)施例的概略圖。
第8圖是傳統(tǒng)處理裝置的概略圖。
主要組件符號(hào)說明
1放電容 2a活性種(activated species)產(chǎn)生空間2b處理空間3a電極3b電極 4放電電漿5放電用電源 6a放電氣體導(dǎo)入口6b排出口7取光窗 8試料臺(tái) 9被處理物 10a導(dǎo)入口10b排出口 11處理裝置100催化劑 20處理裝置21處理室 22處理空間23a電極 23b電極23c電極 24a放電電漿 24b放電電漿 30處理裝置32處理空間36a放電氣體導(dǎo)入口 36b排出口40處理裝置41第1電極 42a氧化鋁 42b氧化鋁43第2電極 44放電用空間45a放電用氣體導(dǎo)入口45b放電用氣體排出口 46活性種產(chǎn)生室47活性種噴射口48放電電漿50處理裝置51第1電極52a氧化鋁52b氧化鋁 53第2電極 55a放電用氣體導(dǎo)入口57活性種噴射口 58放電電漿59處理室60處理裝置61燈室62處理空間63低壓水銀燈64a放電電漿65交流電源66a氣體導(dǎo)入口66b氣體排出口68a導(dǎo)入口 68b排出口70處理裝置71燈室72處理空間73Xe2激分子燈 73a外側(cè)管73b內(nèi)側(cè)管74a放電電漿 76a導(dǎo)入口76b排出口80處理裝置82反應(yīng)室 85電源86a導(dǎo)入口86b排出口88試料臺(tái)89被處理物具體實(shí)施方式
本發(fā)明的處理裝置，是以高融點(diǎn)金屬等作為催化劑使含有氧原子或氫原子的反應(yīng)氣體吸附—解離，并通過從該催化劑脫離的過程中對(duì)該催化劑照射光的方式，可無須對(duì)該催化劑加熱或僅輔助性地加熱，而形成活性種脫離的處理裝置。此外，可通過對(duì)催化劑以外的反應(yīng)性氣體照射光，產(chǎn)生更高密度的活性種。不僅如此，可通過也對(duì)被照射物照射光，改善被照射物表面的活性化、或執(zhí)行切斷結(jié)合鍵的處理速度等。以下是具體的實(shí)施例。
實(shí)施例1本發(fā)明處理裝置的第1實(shí)施例如第1圖所示。第1圖，是剖開垂直于圓筒形電極3a、3b的電極軸的面的概略剖面圖。所謂該處理裝置11中用來照射波數(shù)超過5.08×104cm-1的光的機(jī)構(gòu)，可通過具備產(chǎn)生上述波數(shù)的光的機(jī)構(gòu)、及可穿透該光的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。具體來說，產(chǎn)生具有上述波數(shù)的光的機(jī)構(gòu)具備放電容器1；和介電質(zhì)放電用電極3a、3b；及放電用電源5等，并可利用Xe、Kr、Ar等作為放電氣體來實(shí)現(xiàn)。此外，在本實(shí)施例中是利用Ar(發(fā)光波數(shù)為7.934×104cm-1)，而可供上述光穿透的取光窗7是采用MgF2來實(shí)現(xiàn)。此外，用來產(chǎn)生波數(shù)超過5.08×104cm-1的光的Xe、Kr、Al等放電氣體，是從放電氣體導(dǎo)入口6a導(dǎo)入，并由排出口6b排出?；钚苑N產(chǎn)生空間2a，是由上述取光窗7與放電容器1隔開，該活性種產(chǎn)生空間2a內(nèi)，配置著由高融點(diǎn)金屬鎢所構(gòu)成的催化劑100。該催化劑100可采用鎢或鈿等高融點(diǎn)金屬。于該活性種空間2a內(nèi)形成活性種的氣體，譬如是從導(dǎo)入口10導(dǎo)入的氨(NH3)，被導(dǎo)入后的氨則經(jīng)由催化劑100被導(dǎo)入處理空間2b內(nèi)。于該處理空間2a內(nèi)，配置有被處理物9及試料臺(tái)8，而由導(dǎo)入口10a導(dǎo)入的氨在經(jīng)吸附—解離、脫離及沖撞被處理物等后，由排出口10b被排出。該試料臺(tái)亦可內(nèi)藏加熱器。
第1實(shí)施例中光的產(chǎn)生條件如下所述。雖然介電質(zhì)放電用的該電極3a、3b在圖面中呈圓形，但實(shí)際上為圓筒狀，是將氧化鋁插入外徑20mm、壁厚1mm、長250mm的石英玻璃管內(nèi)側(cè)所構(gòu)成，電極間的距離為6mm。放電用氣體為Ar，壓力為6.65MPa，放電功率為200W。照射來自于放電電漿4的波數(shù)為7.934×104cm-1的Ar2準(zhǔn)分子光，并從上述取光窗7對(duì)配置于上述活性種產(chǎn)生空間2a內(nèi)的該催化劑100進(jìn)行照射。
在本實(shí)施例中，是顯示以氨(NH3)作為導(dǎo)入氣體情況下的反應(yīng)。從導(dǎo)入口10a導(dǎo)入的NH3，沖撞作為催化劑100的鎢線，并于該鎢(W)的表面形成NH3的吸附—解離。藉此，可分解所導(dǎo)入的NH3并于該鎢的表面產(chǎn)生W-H。此外，就N原子而言，部分的N原子將與鎢的表面反應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng)物，但大多數(shù)與分解后的其他N原子彼此互相撞擊而形成氮?dú)?N2)漂浮。形成于作為催化劑100的鎢表面的W-H，可通過對(duì)該催化劑照射上述波數(shù)為7.934×104cm-1的光來切斷W-H的結(jié)合鍵，而使H由鎢的表面脫離。在本實(shí)施例中，除了照射光外可通過對(duì)催化劑通電加熱等來輔助性的加熱，故可更進(jìn)一步促使H從該催化劑脫離。經(jīng)脫離了H原子后的鎢表面，將再度成為干凈的鎢表面。通過再度使H原子沖撞該干凈的鎢表面可重復(fù)與上述同樣的反應(yīng)。藉此，可在該活性種產(chǎn)生空間2a內(nèi)形成高濃度的活性H。該活性H將隨著從該導(dǎo)入口10a所導(dǎo)入的NH3的流動(dòng)或從該排出口10b的強(qiáng)制排氣等的流動(dòng)，被輸送至處理空間2b。在該處理空間2b內(nèi)配置著被處理物，將與活性種產(chǎn)生空間2a所產(chǎn)生的高濃度活性H相接觸。上述的被處理物上附著有譬如有機(jī)物所形成的污染物等，該有機(jī)物中的碳或氧通過與上述活性H的反應(yīng)，將形成譬如CH4或H2O等，而從該被處理物去除。再者，在本實(shí)施例中，是采用直徑0.6mm的鎢線以15mm的節(jié)距排列來作為催化劑100。此外，上述的被處理物9，是采用液晶顯示裝置用的玻璃基板。由上述處理空間2b內(nèi)的NH3所產(chǎn)生的活性種的壓力為1Pa。根據(jù)上述的構(gòu)造，通過對(duì)作為催化劑的鎢照射光，并輔助性地對(duì)催化劑通電加熱至1550℃，能以約25秒的處理時(shí)間洗凈液晶顯示裝置用的玻璃基板。
實(shí)施例2接下來，就變更第1圖所示的處理裝置中用來產(chǎn)生活性種而導(dǎo)入氣體的種類、或作為催化劑而加以利用的材料的清況進(jìn)行說明。首先，可采用甲烷(CH4)、氫氣(H2)等來取代上述的氦(NH3)作為含氫原子的分子氣體。而上述的催化劑100，即使采用鉬(Mo)等來取代鎢(W)也具有相同的效果。
在本發(fā)明的第2實(shí)施例中，是采用H2作為分子氣體，并采用Mo作為催化劑100。通過H2沖撞Mo，可產(chǎn)生H2的吸附—解離，進(jìn)而于Mo的表面產(chǎn)生Mo-H。通過對(duì)Mo-H照射光，可輕易地切斷Mo-H的結(jié)合鍵而使H從Mo的表面脫離。在上述情況下，倘若所照射的光是超過5.08×104cm-1的光，由于相對(duì)于Mo的功函數(shù)(3.35×104cm-1)是非常高的能量，因此H可輕易地從催化劑100的表面脫離。不僅如此，除了照射光外，亦可利用通電加熱的方式對(duì)Mo進(jìn)行輔助性的加熱，藉此，能更有效率地使H從該催化劑100的表面脫離。
實(shí)施例3接下來，第3實(shí)施例，是以含有氧原子的分子氣體作為用來產(chǎn)生活性種而導(dǎo)入第1圖所示的處理裝置中的分子氣體的情況。而所謂含有氧原子的分子氣體，譬如氧氣(O2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)等。當(dāng)采用上述分子氣體時(shí)，最好采用較上述W、Mo等金屬更耐氧化的材料作為催化劑。舉例來說，譬如白金(Pt)、銠(Rh)、鉛(Pd)、銥(Ir)、釕(Ru)、錸(Re)、金(Au)等。譬如在第3實(shí)施例中，是采用Ir作為催化劑100，倘若采用N2O作為產(chǎn)生上述活性種的分子氣體，通過令N2O沖撞Ir可產(chǎn)生與前述W的情況下相同的吸附—解離。通過該反應(yīng)可于Ir的表面產(chǎn)生Ir-O或Ir-ON等的反應(yīng)物。通過對(duì)該反應(yīng)物照射5.08×104cm-1的光，可使O等從Ir的表面脫離。此外，除了照射光外，也可通電加熱的方式對(duì)作為催化劑的Ir加熱，而有效率地使O等從Ir表面脫離。利用由該Ir表面脫離的O的活性種接觸配置于處理空間2b內(nèi)的被處理物，可氧化洗凈譬如液晶基板上的有機(jī)物等。
實(shí)施例4接下來的第4實(shí)施例，是采用上述耐氧化金屬中功函數(shù)較高的Pt(4.29×104cm-1)作為催化劑100的情況。倘若采用CO2作為產(chǎn)生活性種的分子氣體，一但上述CO2沖撞Pt將產(chǎn)生吸附—解離，進(jìn)而于Pt的表面產(chǎn)生Pt-O或Pt-C等的反應(yīng)物。一旦以超過5.08×104cm-1的光照射該反應(yīng)物，將使活性O(shè)或C從該P(yáng)t的表面脫離。此時(shí)，也可對(duì)Pt加熱，以有效地使活性O(shè)或C從Pt的表面脫離。有時(shí)脫離后的活性C會(huì)再度與O結(jié)合而在空間內(nèi)漂浮。此外，將活性O(shè)導(dǎo)入該處理空間2b內(nèi)，并通過使其接觸配置于該處理空間2b內(nèi)的被處理物，可氧化洗凈譬如液晶基板上的有機(jī)物等。在此，除了對(duì)該催化劑照射光的外，也可通過對(duì)被導(dǎo)入作為分子氣體的CO2或脫離后的活性O(shè)照射光，來產(chǎn)生臭氧或高位準(zhǔn)的活性氧原子。此外，通過對(duì)CO2本身照射光，也可在不靠催化劑的狀態(tài)下直接通過光被解離。如此一來，可產(chǎn)生高密度的活性種，并通過該高密度的活性種接觸配置于該處理空間2b內(nèi)的被處理物，可形成更高速的處理。
實(shí)施例5本發(fā)明的處理裝置的第5實(shí)施例，除了對(duì)該催化劑100與該分子氣體照射光的構(gòu)成外，也如第2圖所示地對(duì)被處理物照射光。第2圖，是剖開垂直于圓筒形電極23a、23b、23c的電極軸的面的大致剖面圖。于該處理裝置20內(nèi)，是將催化劑100及被處理物配置于取光窗7的正下方，而該取光窗7是作為可對(duì)該催化劑100及被處理物照射波數(shù)超過5.08×104cm-1的光的機(jī)構(gòu)。此外，具備來放射前述波數(shù)的光的放電容器21；介電質(zhì)放電用電極23a、23b、23c；放電用電源5等，放電氣體可利用稀有氣體譬如Ar(所放射的光的波數(shù)為7.934×104cm-1)。此外，透過上述光結(jié)構(gòu)，可采用MgF2作為取光窗7來達(dá)成。用來產(chǎn)生波數(shù)超過5.08×104cm-1的光的放電氣體，是由放電氣體導(dǎo)入口6a導(dǎo)入，并由排出口6b所排出。于處理空間22內(nèi)設(shè)置有該被處理物9。圖面中的8為試料臺(tái)，也可內(nèi)藏加熱器。在取光窗7與被處理物9之間，配置著由高融點(diǎn)金屬鎢所構(gòu)成的催化劑100。10a代表分子氣體如NH3的導(dǎo)入口，10b則是排出口。
第5實(shí)施例中光的產(chǎn)生條件如下。雖然介電質(zhì)放電用的電極23a、23b、23c在圖面中呈圓形，但實(shí)際上為圓筒狀，是將氧化鋁插入外徑20mm、壁厚1mm、長250mm的石英玻璃管內(nèi)側(cè)所構(gòu)成，電極間的距離為6mm。放電用氣體為Ar，壓力為6.65MPa，放電功率為200W。照射來自于放電電漿24a、24b的波數(shù)為7.934×104cm-1的Ar準(zhǔn)分子光，并從上述取光窗7對(duì)該處理空間22、催化劑100及被處理物9進(jìn)行照射。該催化劑100，是采用直徑0.6mm的鎢線以15mm的節(jié)距排列而成的。上述的被處理物9，是液晶顯示裝置用的玻璃基板，該被處理物9與該取光窗7之間的距離設(shè)定成150mm，該催化劑100與被處理物9之間的距離設(shè)定為100mm。上述處理空間22內(nèi)的NH3壓力為1Pa。根據(jù)上述的構(gòu)造，除了對(duì)鎢照射光以外，并輔助性地對(duì)催化劑加熱使該鎢的溫度至1550℃，能以約25秒的處理時(shí)間洗凈液晶顯示裝置用的玻璃基板。
實(shí)施例6本發(fā)明的第6～11實(shí)施例，是除了對(duì)本發(fā)明處理裝置的該催化劑100與該分子氣體照射線的構(gòu)成外，也同樣對(duì)被處理物照射光的其它形態(tài)。第3圖所示的第6實(shí)施例，是剖開垂直于圓筒形電極23a、23b、23c的電極軸的面的剖面圖。第6實(shí)施例是去除圖2所示第5實(shí)施例中的取光窗7的形態(tài)。具體的第6實(shí)施例的處理裝置30，是與第2圖中的放電容器21及處理空間22共通的裝置，處理室32內(nèi)是由為了照射光而設(shè)置的介電質(zhì)放電用電極23a、23b、23c；和配置于試料臺(tái)8上的被處理物9；及配置于上述電極23a、23b、23c與上述被處理物9之間的催化劑100所構(gòu)成。此外，用來處理該被處理物9的反應(yīng)性分子氣體為NH3，并設(shè)有用來導(dǎo)入該分子氣體的導(dǎo)入口10a與排出口10b，且用來產(chǎn)生光的放電氣體為Ar等，并設(shè)有用來導(dǎo)入放電氣體的放電氣體導(dǎo)入口36a。由該放電氣體導(dǎo)入口36a供給用來產(chǎn)生光的放電氣體，再由用來導(dǎo)入分子氣體的導(dǎo)入口10a將NH3導(dǎo)引至被照射物9的表面附近。該NH3亦可由氮或氬氣加以稀釋。由NH3、放電用氣體、有機(jī)物所分解產(chǎn)生的氣體等，由排出口10b所排出。在本實(shí)施例中，由于不會(huì)產(chǎn)生因第2圖的取光窗7所導(dǎo)致的吸收損失，因此具有可有效利用準(zhǔn)分子光的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例7本發(fā)明的第7實(shí)施例如第4圖所示。第4圖，是從長方形板狀金屬所形成的第1電極41的厚度方向，也就是剖開垂直于該長方形的長邊的寬度方向的面的概略剖面圖。本實(shí)施例中的處理裝置40，是在長方形板狀金屬所構(gòu)成的第1電極41、與兼任放電容器的第2電極43間，采用介電質(zhì)放電的方式產(chǎn)生波數(shù)為7.934×104cm-1的Ar準(zhǔn)分子光。具體來說，由厚1mm、高100mm、寬11000mm的不銹鋼(SUS)板所形成的第1電極41，是被厚0.5mm的氧化鋁42a所覆蓋，而第2電極43的內(nèi)面則是由厚0.5mm的氧化鋁42b所覆蓋。電極之間的距離為3mm。Ar是由放電用氣體導(dǎo)入口45a所供給，由放電用氣體排出口45b所排出。放電用空間44內(nèi)的Ar的壓力為4.65Mpa。此外，隔著取光窗7設(shè)有活性種產(chǎn)生室46，并于該活性種產(chǎn)生室46內(nèi)以15mm的節(jié)距排列設(shè)置有催化劑100，而該催化劑100是由直徑0.6mm的鎢線所形成。于該活性種產(chǎn)生室46內(nèi)設(shè)有用來導(dǎo)入NH3的導(dǎo)入口10a、及用來噴射上述催化劑所產(chǎn)生的活性種的活性種噴射口47。
在本實(shí)施例中，在該第1電極41與該第2電極43之間由放電用電源5施以高頻率電壓時(shí)，將產(chǎn)生放電電漿48，進(jìn)而產(chǎn)生Ar2準(zhǔn)分子光。通過透過上述取光窗7對(duì)該催化劑100照射該Ar2準(zhǔn)分子光，可使被催化劑100所分解的活性種輕易地從催化劑100的表面脫離。以上所述的脫離了的活性種，譬如是由NH3生成NH、H等，并由1mm×1000mm的活性種噴射口47將NH、H等噴射至被處理物9。在本實(shí)施例中，可通過該被處理物9或該處理裝置40的移動(dòng)，即使被處理物9為大面積的物體也能輕易地執(zhí)行全面的處理。
實(shí)施例8本發(fā)明的第8實(shí)施例如第5圖所示。第5圖與第4圖所示的第7實(shí)施例相同，是從長方形板狀金屬所形成的第1電極51的厚度方向，也就是剖開垂直于長方形的長邊寬度方向的面的概略剖面圖。第8實(shí)施例，是將第7實(shí)施例中的取光窗7去除并設(shè)有等同于放電用空間48與活性種產(chǎn)生室46的處理室59。本實(shí)施例中的處理裝置50，是在長方形板狀金屬所構(gòu)成的第1電極51、及兼任放電容器與處理空間的第2電極53間，采用介電質(zhì)放電的方式產(chǎn)生波數(shù)為7.934×104cm-1的Ar準(zhǔn)分子光。具體來說，由厚1mm、高100mm、寬11000mm的不銹鋼(SUS)板所形成的第1電極51，是被厚0.5mm的氧化鋁52a所覆蓋，而第2電極53的內(nèi)面則是由厚0.5mm的氧化鋁52b所覆蓋。電極之間的距離為1mm。于Ar氣體內(nèi)混入10％的氫的氣體是由放電用氣體導(dǎo)入口55a所供給。在由兼任放電空間與處理空間的第2電極53所包圍的處理室59內(nèi)，以15mm的節(jié)距排列設(shè)置有催化劑100，而該催化劑100是由直徑0.6mm的鎢線所形成。此外，設(shè)有將在該處理室59所產(chǎn)生的活性種噴往被照射物的活性種噴射口57。
在本實(shí)施例中，當(dāng)該第1電極51與該第2電極53之間由放電用電源5施以高頻率電壓時(shí)，產(chǎn)生放電電漿58，進(jìn)而生成Ar2準(zhǔn)分子光。此外，通過使該放電電漿58或Ar2準(zhǔn)分子光直接作用于混入放電用氣體內(nèi)的H，可使部分的H分子形成H的活性種。再者，因在催化劑100進(jìn)行吸附—解離將使H分子分解為H，再通過對(duì)催化劑100照射Ar2準(zhǔn)分子光可促進(jìn)從催化劑100的脫離，進(jìn)而形成高密度的活性H。上述所產(chǎn)生的H的活性種，是由1mm×1000mm的活性種噴射口57噴至被處理物9。在本實(shí)施例中，可通過該被處理物9或該處理裝置50的移動(dòng)，即使被處理物9為大面積的物體也能輕易地執(zhí)行全面的處理，并可利用高密度的活性種改善處理速度。
實(shí)施例9本發(fā)明的第9實(shí)施例如第6圖所示。第9實(shí)施例是采用低壓水銀燈作為第2圖所示的第5實(shí)施例中，用來照射波數(shù)超過5.08×104cm-1的光的機(jī)構(gòu)。第6圖，是剖開平行于該低壓水銀燈的管軸方向的面的概略剖面圖。具體第7實(shí)施例中的處理裝置60，是由位于產(chǎn)生波數(shù)超過5.08×104cm-1的光側(cè)的燈室61、和處理空間62、及區(qū)分燈室61與處理空間62的取光窗7所構(gòu)成。該燈室61內(nèi)配置著低壓水銀燈63，該低壓水銀燈63是由交流電源65供給放電用電壓，藉此可于該低壓水銀燈63的內(nèi)部產(chǎn)生放電電漿64a。此外，在該燈室61內(nèi)設(shè)有導(dǎo)入N2氣體等的氣體導(dǎo)入口66a、及氣體排出口66b。而為于處理空間62側(cè)的結(jié)構(gòu)則與第2實(shí)施例時(shí)相同，將被處理物9配置在設(shè)于該處理空間62內(nèi)的試料臺(tái)8上，并設(shè)有導(dǎo)入反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入口68a及排出口68b。此外，在被處理物9與取光窗7之間配置著催化劑100。
在本實(shí)施例中，照射于催化劑100或被照射物9的光，是作為水銀的明線光譜(輝線スペクトル)的波數(shù)為5.43×104cm-1的的光。除此之外，到被處理物9為止的距離、或作為催化劑100的鎢的作動(dòng)溫度等條件，均設(shè)定成與第5實(shí)施例時(shí)相同。上述被處理物9，采用與第5實(shí)施例相同的液晶顯示裝置用的玻璃基板，當(dāng)執(zhí)行該玻璃基板的洗凈時(shí)，能以約45秒的處理時(shí)間洗凈。
實(shí)施例10本發(fā)明的第10實(shí)施例如第7圖所示。第10實(shí)施例所示的處理裝置70，是在燈室71內(nèi)配置Xe2激分子燈73作為放射波數(shù)超過5.08×104cm-1的光的光源，以取代第6圖中的低壓水銀燈63。在本實(shí)施例中，是將外徑26mm、壁厚1mm的外側(cè)管73a與外徑16mm、壁厚1mm的內(nèi)側(cè)管73b配置成同軸，并于外側(cè)管73a與內(nèi)側(cè)管73b間的空間，置入封入了5.32Mpa的Xe氣體的Xe2激分子燈73。放電功率為200W。由Xe2激分子燈73的放電電漿74a放射波數(shù)為5.81×104cm-1的Xe2準(zhǔn)分子光，并經(jīng)由取光窗7將其照射至處理空間72、催化劑100、被處理物9。此外，從氮?dú)鈱?dǎo)入口76a流入氮?dú)猓⒁訬2清理燈室71內(nèi)部。為了排除上述氦氣還設(shè)有排出口76b。在本實(shí)施例中，該被處理物9為石英玻璃，而被處理物9與取光窗7之間的距離為200mm，上述的催化劑100為鎢，而催化劑100與被處理物9之間的距離為150mm，且被處理物9的溫度為25℃。將H導(dǎo)入該處理空間72內(nèi)，該H分子的壓力為66.5Pa，當(dāng)對(duì)作被處理物9的石英玻璃上的有機(jī)污染物進(jìn)行處理時(shí)，可在約20秒左右去除該石英玻璃上的有機(jī)污染物。此外，即使在采用封入了Kr2或Ar2的激分子燈取代Xe2激分子燈73作為上述光源的場(chǎng)合中，由于無論上述哪個(gè)燈均能放射出超過5.08×104cm-1的高能量準(zhǔn)分子光，因此可獲得與采用Xe2激分子燈73時(shí)相同的效果。
實(shí)施例11本發(fā)明中的第11實(shí)施例，是表示針對(duì)SiO2的蝕刻。本實(shí)施例中的處理裝置，是具有與第2圖所示的處理裝置相同結(jié)構(gòu)的處理裝置。本實(shí)施例中是采用Si晶片作為被處理物9。該Si晶片的上表面形成有厚度約2m的SiO2膜。向處理空間22內(nèi)導(dǎo)入NH3，該NH3的壓力約為1Pa。通過配置于該處理空間22內(nèi)的催化劑100使該NH3吸附—解離，再通過Ar準(zhǔn)分子光可使其高效地從催化劑100脫離，而生成活性HN或H。此外，由放電容器1側(cè)所照射的Ar2準(zhǔn)分子光直接照射上述的SiO2膜，由此可切斷該SiO2的結(jié)合鍵。通過該被切斷的SiO2的結(jié)合件與上述催化劑100燈所產(chǎn)生的活性種的反應(yīng)，可進(jìn)行SiO2的蝕刻。在本實(shí)施例中通過大約900秒的處理能夠?qū)υ揝iO2膜進(jìn)行2nm的蝕刻。此外，照射于SiO2膜的光，只要在SiO2的短波長側(cè)的吸收端的波數(shù)6.67×104cm-1以上即可，除了當(dāng)波數(shù)為7.934×104cm-1時(shí)具有最大值的Ar2準(zhǔn)分子光以外，即使是當(dāng)波數(shù)為6.85×104cm-1時(shí)具有最大值的Kr2準(zhǔn)分子光也能獲得相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種處理裝置，是為了分解含有氫原子或氧原子的分子氣體而采用催化劑，并利用由該催化劑所分解生成的氣體對(duì)被處理物進(jìn)行處理的處理裝置，其特征為具備對(duì)該催化劑照射光的機(jī)構(gòu)，而該光的波數(shù)超過以該催化劑所具有的波數(shù)來表示的功函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征為具備對(duì)被處理物照射光的機(jī)構(gòu)，而該光的波數(shù)超過以該催化劑的波數(shù)來表示的功函數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征為波數(shù)超過以該催化劑的波數(shù)來表示的功函數(shù)的光，是超過5.08×104cm-1的光。
4.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征為波數(shù)超過以該催化劑波數(shù)來表示的功函數(shù)的光，是采用在7.934×104cm-1時(shí)具有最大值的Ar2準(zhǔn)分子光。
5.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征為產(chǎn)生Ar2準(zhǔn)分子光的機(jī)構(gòu)，采用以Ar作為放電用氣體的介電質(zhì)放電，并在該放電用氣體中混入了含有氫原子或氧原子的分子氣體。
6.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征為波數(shù)超過以該催化劑波數(shù)來表示的功函數(shù)的光的照射機(jī)構(gòu)，是在波數(shù)5.81×104cm-1時(shí)具有最大值的Xe2激分子燈，或在波數(shù)6.85×104cm-1時(shí)具有最大值的Kr2激分子燈。
7.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征為該催化劑為Pt、Rh、Pd、Ir、Ru、Re或Au。
8.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征為對(duì)被處理物噴射該分解生成氣體。
9.一種處理裝置，是為了分解含有氫原子的分子氣體而使用催化劑，并通過由該催化劑所分解生成的氣體對(duì)被處理物進(jìn)行處理的處理裝置，其特征為具備對(duì)該催化劑照射波數(shù)超過以該催化劑所具有的波數(shù)來表示的功函數(shù)的光并對(duì)被照射物也照射該波數(shù)的光的機(jī)構(gòu)，該波數(shù)的光采用波數(shù)6.67×104cm-1以上的光，對(duì)SiO2進(jìn)行蝕刻。
10.如權(quán)利要求9所述的處理裝置，其特征為上述波數(shù)的光，是采用在波數(shù)6.85×104cm-1時(shí)具有最大值的Kr2準(zhǔn)分子光、或在波數(shù)7.934×104cm-1時(shí)具有最大值的Ar2準(zhǔn)分子光，對(duì)SiO2進(jìn)行蝕刻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會(huì)污染被處理物，并可通過產(chǎn)生高效率的活性種來改善處理速度的處理裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的處理裝置，是采用催化劑來分解含有H原子或O原子的分子氣體，并利用該催化劑所分解產(chǎn)生的氣體對(duì)被處理物進(jìn)行處理的處理裝置，其特征為具備對(duì)該催化劑照射光的機(jī)構(gòu)，而該光的波數(shù)超過以該催化劑所具有的波數(shù)來表示的功函數(shù)。
文檔編號(hào)H01L21/302GK1658369SQ20051000954
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者松野博光, 住友卓, 菱沼宣是 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社