JP2000173978A

JP2000173978A - 表面処理方法および洗浄装置

Info

Publication number: JP2000173978A
Application number: JP10346817A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Goto; 裕史後藤; Yukihiro Kusumi; 之博楠見; Tetsuya Nishizuka; 哲也西塚
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-23
Anticipated expiration: 2018-12-07
Also published as: JP4165845B2

Abstract

(57)【要約】【課題】的確に側壁堆積物を除去する。【解決手段】被処理物２０を剥離液１５に浸す手段１４
を備えた洗浄装置１０において、被処理物２０に向けて
剥離液１５との共振周波数を超える発振数の超音波１２
ａを発する超音波照射手段１２を設ける。被処理物２０
の表面金属を揮発させるエッチング工程の後に行われる
洗浄工程の際に、上記の洗浄装置１０を使用し、被処理
物２０を剥離液１５で洗うとともに、超音波１２ａも照
射する。これにより、工程数を増やすこと無く且つ被処
理物を損なうことも無く側壁堆積物を除去することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＬＳＩ（半導体
装置）や、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＰＤＰ（プラズマ
表示パネル）等の被処理物に対してその表面に微細加工
を施す表面処理方法、およびその処理に際して用いられ
る洗浄装置に関し、詳しくは、メタルエッチングにより
生じたフェンス状残渣を除去するのが可能な表面処理方
法および洗浄装置に関する。

【０００２】

【背景の技術】ＬＳＩ等の高集積化に伴い、デザインル
ールの微細化が進み、その結果、内部抵抗の増加による
配線遅延が問題となっている。また、メモリ分野では、
セル面積の縮小に相反する電荷蓄積容量の確保が問題と
なっている。さらに、強誘電体メモリと呼ばれ、不揮発
性という特色を持ったメモリも、新たに開発された。そ
して、そのようなＬＳＩやメモリといった半導体装置等
における配線材料や電極材料として、従来材料であるア
ルミニウム（Ａｌ）や，アルミニウム合金，ポリシリコ
ン（Ｓｉ）に代わり、白金（Ｐｔ），イリジウム（Ｉ
ｒ）等の貴金属や、低抵抗の銅（Ｃｕ）が、使用されつ
つある。しかしながら、貴金属や銅は高融点金属である
ため、それを表面に持つ半導体装置等に対する微細加工
をドライエッチングにて行う際、多くの問題が発生して
おり、その一つがフェンス状残渣（側壁堆積物）の残留
である。先ず、これについて述べる。

【０００３】半導体装置等の製造工程において、リソグ
ラフィ工程とエッチング工程は、一連の工程であり、レ
ジストの塗布、ステッパによるパターン露光と現像の後
に、レジストをマスクとして下地材料のエッチングを行
う。そして、微細加工のエッチングではドライエッチン
グが好まれ、ドライエッチングは一般に反応ガスとアル
ゴンガス等の非反応ガスとの混合ガスを用いた高密度プ
ラズマによって行われるが、そのようなエッチング処理
を貴金属に対して行う貴金属メタルエッチング工程で
は、例えば、半導体装置等の電極材料としてＰｔ、Ｉｒ
等が使用されている場合、その反応ガスとして、主に塩
素ガスや，塩化物ガス，フッ化物ガス等のハロゲン化物
ガスが用いられる。

【０００４】ところが、貴金属のハロゲン化物は揮発性
が低く、エッチングによって発生したハロゲン化物に代
表される貴金属化合物は、レジストマスクの側壁に再付
着し、アッシング後もフェンス状の残渣がパターン上に
残留する。このようなフェンス状残渣は、その形状から
ラビットイアと称されることもある。この側壁堆積物
は、例えばＰｔを電極材料として用い、塩素ガスでエッ
チングを行った場合、ＰｔＣｌｘＯｙ，又はＰｔＣｌｘ
とＰｔＯｙとの混合物で形成されることが知られてい
る。

【０００５】

【従来の技術】従来、シリコンウェハ等の被処理物の表
面におけるＡｌ等のメタル系材料をエッチングした後に
残留する変質膜やポリマーは、アッシングも行った後
に、アミン系の剥離液にそのウェハをデイップすること
によって除去・洗浄していた。すなわち、被処理物に対
しその表面の金属を揮発させるエッチング処理を施すエ
ッチング工程が、プラズマエッチャー等のドライエッチ
ング装置を用いて行われると、その後、アッシング工程
に加えて、被処理物を剥離液で洗う洗浄工程が、剥離液
を保持する洗浄槽を備えた洗浄装置を用いて行われてい
た。

【０００６】ところが、ＰｔやＩｒのエッチング後で
は、変質膜以外にフェンス状残渣が発生し、これが従来
法のディップによる剥離液洗浄では除去不可能であっ
た。そこで例えば側壁の堆積物を塩酸等の酸を用いたウ
ェットエッチング法にて除去する方法が考案された（例
えば特開平８−４５９０５号公報を参照）。すなわち、
被処理物に対しその表面の金属を揮発させるエッチング
処理を施すドライエッチング工程が行われ、これによっ
てフェンス状残渣すなわち側壁堆積物が生じると、その
後には、アッシング工程と、被処理物を剥離液で洗う洗
浄工程とに加えて、別の湿式装置を用いて被処理物を酸
で処理するウェットエッチング工程も、行われるように
なったのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸によ
るウェットエッチングでの側壁堆積物の除去法では、微
細なパターン内の堆積物を完全に除去するのが困難であ
ることに加え、電極自体の膜剥がれや、キャパシタ構造
以外への酸の浸食による配線の短格、層間絶縁膜の特性
劣化など不所望な結果を招くことがある。また、プラズ
マエッチングにウェットエッチングが加わるといった新
たな工程の追加により、工程数が増大し、このため、一
連の処理期間が長期化することや、スループットの維持
も難しくなること等、好ましくない事態も派生する。

【０００８】そこで、エッチングやアッシング後の洗浄
工程以外に工程数を増やすことなく、また被処理物に損
傷を与えることもなく、メタルエッチングにて生じた側
壁堆積物を的確に除去できるよう表面処理方法を工夫す
ることが課題となる。また、そのような処理に適した装
置を案出することも課題となる。この発明は、このよう
な課題を解決するためになされたものであり、的確に側
壁堆積物を除去できる表面処理方法を実現することを目
的とする。また、本発明は、的確に側壁堆積物を除去で
きる洗浄装置を実現することも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第５の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【００１０】［第１の解決手段］第１の解決手段の表面
処理方法は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、被
処理物に対しその表面の金属を（プラズマ等での気相反
応等にて）揮発させるエッチング処理を施すエッチング
工程と、（アッシング工程を挟んで又は挟まないで）そ
の後に行われ前記被処理物（の少なくとも洗浄対象面）
を剥離液（に浸漬した状態）で洗う洗浄工程とを備えた
表面処理方法において、前記洗浄工程が前記被処理物に
向けた超音波の照射を伴って行われる方法である。

【００１１】このような第１の解決手段の表面処理方法
にあっては、被処理物は、エッチング処理が施された
後、剥離液で洗浄されるが、その洗浄に際して超音波も
照射される。これにより、エッチングのとき金属の揮発
によって被処理物の表面にフェンス状残渣が生じていて
も、その後の洗浄に伴い、剥離液でレジストやレジスト
の燃え滓が取り除かれるのとほぼ同時に、超音波の刺激
によってフェンス状残渣も除去される。その際、剥離液
は、レジスト等に対する本来の直接的な作用に加えて、
超音波を伝搬する媒体として働き、さらには、フェンス
状残渣の基部の切断を早める補助的な促進剤として役立
つとも言える。

【００１２】また、このような表面処理方法は、洗浄工
程の質的改良は伴うが、エッチング工程と洗浄工程との
組み合わせに新たな別工程を付加するものでは無い。し
たがって、この発明によれば、工程数を増やすことなく
側壁堆積物を除去できる表面処理方法を実現することが
できる。

【００１３】［第２の解決手段］第２の解決手段の表面
処理方法は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、上
記の第１の解決手段の表面処理方法であって、前記超音
波の発振数が前記剥離液との共振周波数を超えているこ
とを特徴とする。

【００１４】このような第２の解決手段の表面処理方法
にあっては、フェンス状残渣の除去のために被処理物に
掛けられる超音波の刺激が、超音波とその媒体との共振
にて多発するキャビテーションに起因した衝撃で無く、
それより微細な振動となる。かかる微細な振動は、刺激
が弱いので、被処理物表面の一般的な構造物や比較的平
坦な形成物にダメージを与えることが無い。その一方、
塀や壁に似たフェンス状残渣にはそれなりの揺さぶりが
掛かり、その付け根には曲げ力が集約されるので、フェ
ンス状残渣は、剥離液の補助作用もあって容易に、付け
根から切り取られる。

【００１５】これにより、フェンス状残渣を除いて被処
理物の表面に不所望な強い刺激を及ぼすことが無く、し
かも、フェンス状残渣は確実に除去されることとなる。
したがって、この発明によれば、工程数を増やすこと無
く且つ被処理物を損なうことも無く側壁堆積物を除去で
きる表面処理方法を実現することができる。

【００１６】［第３の解決手段］第３の解決手段の洗浄
装置は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、被処理
物（の全体または主表面等の一部）を（静止状態の又は
還流もしくは流入流出等を伴った流動状態の）剥離液に
浸す手段を備えた洗浄装置において、前記被処理物に向
けて前記剥離液との共振周波数を超える発振数の超音波
を発する超音波照射手段を設けたものである。

【００１７】このような第３の解決手段の洗浄装置にあ
っては、被処理物は、剥離液に浸された状態で、超音波
が照射される。しかも、その超音波は、発振数が剥離液
との共振周波数を超える。これにより、被処理物を剥離
液で洗う洗浄工程が、被処理物に向けた超音波の照射を
伴って行われるとともに、その超音波の発振数が剥離液
との共振周波数を超えることとなる。そこで、この洗浄
装置を用いることで、上述した第１，第２解決手段を実
施することができる。したがって、この発明によれば、
工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無
く側壁堆積物を除去できる洗浄装置を実現することがで
きる。

【００１８】［第４の解決手段］第４の解決手段の洗浄
装置は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、上記の
第３の解決手段の洗浄装置であって、前記被処理物を
（直接保持して又は別個の保持手段を介して）前記剥離
液に浸したまま回転させる回転駆動手段を備えたもので
ある。

【００１９】フェンス状残渣に対する刺激は、媒体中で
発生や消滅を繰り返すキャビテーションによる場合では
等方的であるのに対し、剥離液との共振周波数を超える
発振数の超音波を照射した場合には、超音波の進行方向
または照射方向に対応した異方性が強くなる。また、フ
ェンス状残渣の曲げ剛性や強さにも異方性がある。

【００２０】これに対し、上記の第４解決手段の洗浄装
置にあっては、被処理物が、剥離液に浸された状態で回
転させられる。そして、その回転に伴って被処理物表面
と超音波進行方向等との相対的位置関係が少なくとも一
回りする。これにより、何れの方を向いたフェンス状残
渣であっても、方向性の一致による強い刺激を、確実に
受けることとなる。したがって、この発明によれば、工
程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無く
而も確実に側壁堆積物を除去できる洗浄装置を実現する
ことができる。

【００２１】［第５の解決手段］第５の解決手段の表面
処理方法および洗浄装置は（、出願当初の請求項４に記
載の如く）、上記の第３の解決手段の洗浄装置であっ
て、前記被処理物に向かう超音波の進行方向または照射
方向を（少なくとも）一巡させる手段を備えたものであ
る。

【００２２】このような第５の解決手段の洗浄装置にあ
っては、被処理物が剥離液で洗われれているときに、そ
の被処理物に向かう超音波は、その進行方向または照射
方向が一巡する。連続的変化であれ、離散的変化であ
れ、少なくとも軌跡を重ね合わせれば３６０゜がカバー
される。そして、その一巡に伴って被処理物表面と超音
波進行方向等との相対的位置関係が少なくとも一巡りす
る。これにより、何れの方を向いたフェンス状残渣であ
っても、方向性の一致に基づく超音波の強い刺激を、確
実に受けることとなる。したがって、この発明によれ
ば、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうこと
も無く而も確実に側壁堆積物を除去できる洗浄装置を実
現することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の表面処理方法および洗浄装置について、これを
実施するための具体的な形態を、以下の第１実施例〜第
６実施例により説明する。図１〜図３に示した第１実施
例は、上述した第１，第２，第３の解決手段を具現化し
たものであり、図４に示した第２実施例は、上述した第
４の解決手段を具現化したものであり、それぞれ図５，
図６，図７に示した第３，第４，第５実施例は、何れ
も、上述した第５の解決手段を具現化したものである。
また、図８に示した第６実施例は、上述した第４の解決
手段を具現化したものである。なお、第１〜第５実施例
は、バッチ式なのに対し、第６実施例は、枚様式のもの
となっている。

【００２４】

【第１実施例】本発明の表面処理方法に用いられる本発
明の洗浄装置について、その具体的な構成を、図面を引
用して説明する。図１は、その洗浄装置の基本構造を示
す模式図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が縦断
状態の正面図である。なお、図示等に際しては、簡明の
ため、要部だけを示し、適宜のもので足りる筐体や、ベ
ース等の基体部、フレーム等の支持部材、カバー等の外
装部材、ボルト等の締結具、内槽の吊持アーム等の保持
部材、その昇降用エレベータ等の可動機構、マイクロプ
ロセッサ等からなるコントローラ、電源などは、割愛し
た。

【００２５】洗浄装置１０は、複数のウェハ２０（被処
理物）を纏めて剥離液１５に浸す手段として、外槽１１
及び内槽１４からなる二重の洗浄槽を具えている。外槽
１１は、内底に超音波振動子１２が設置されていて、純
水１３を溜めた状態で超音波振動子１２を動作させうる
ようになっている。内槽１４は、超音波を通す石英で出
来ており、適宜の間隔で形成された内溝や仕切部材の間
等にウェハ２０を縦にして並べて収容するとともに、こ
れらのウェハ２０が隠れる深さまで剥離液１５を溜めら
れるだけの深さがある。これにより、この洗浄装置１０
は、被処理物全体の浸漬が可能な量だけ内槽等の介在に
て間接的に剥離液を保持する洗浄槽を備えたものとなっ
ている。

【００２６】超音波振動子１２には、好適には７００ｋ
Ｈｚから２ＭＨｚまでの比較的高い領域の周波数たとえ
ば９５０ｋＨｚの高い周波数で振動するものが採用され
ている。なお、通常の超音波洗浄装置では、溶液分子を
激しく動かす数十ｋＨｚの超音波が多用されている。後
者の場合、密な部分と疎な部分が不均一に形成され、あ
ちこちで溶液分子間で真空状態の亀裂が生じる。すなわ
ち超音波の振動数が媒体との共振周波数に近いとキャビ
テーションが発生するが、溶液分子の運動とキャビテー
ション発生／消滅時のエネルギが溶液中のウェハ表面に
伝わり、間接的にゴミ（パーティクル）や突起物が揺ら
される。数μｍサイズ以上の大きな対象物に対して有効
とされるが、ウェハ自体にも振動のエネルギが伝わる
為、強大な超音波を長時間照射するとウェハにダメージ
が発生することがある。

【００２７】これに対し、前者の場合、すなわち超音波
振動子１２の発する９５０ｋＨｚの超音波の場合、振動
数が大きすぎて、溶液分子は振動に対してあまり追従で
きない。共振周波数の関係上、より小さな固体と相互作
用を持つため０．２〜２．０μｍ程度のゴミや突起に有
効であり、そのサイズの固体が振動エネルギを直接享受
する。そして、除去対象であるフェンス状残渣のサイズ
もそれに合致している。その反面、ウェハ自体との相互
作用は仕較的小さく、ウェハダメージは少ない。かかる
観点から、超音波振動子１２の振動数が決められてい
る。

【００２８】そして、超音波振動子１２を動作させる
と、発せられた超音波１２ａは、順次、純水１３、内槽
１４、剥離液１５と伝搬し、ウェハ２０を囲む剥離液の
成分分子を振動させる。これにより、洗浄装置１０は、
その洗浄槽１１，１４内に向けて、そして、その中のウ
ェハ２０に向けて、そこの剥離液１５との共振周波数を
超える発振数の超音波１２ａを発する超音波照射手段１
２を設けたものとなっている。

【００２９】この第１実施例の洗浄装置について、それ
を使用した表面処理方法およびその際の動作を、図面を
引用して説明する。図２は、その表面処理方法のうちメ
タルエッチング工程等に関する模式図であり、フェンス
状残渣の形成過程を示す。また、図３は、その表面処理
方法のうち洗浄工程に関する模式図であり、剥離液中で
の超音波洗浄によるフェンス状残渣の除去状況を示して
いる。Ｐｔ，Ｉｒを高密度プラズマエッチング装置にて
プラズマエッチングを行い、アッシング工程を経た後、
洗浄液に剥離液１５を使用した上記洗浄装置１０にてフ
ェンス状残渣の除去を行った。以下、その処理手順等を
詳述する。

【００３０】ウェハ２０は（図２（ａ）参照）、シリコ
ンウェハ２１の主表面に、酸化膜２２、及びチタン２３
（Ｔｉ）を積層し、さらに白金２４（Ｐｔ）をスパッタ
した後、レジスト２５を塗布し、ステッパにてパターン
を露光後、現像してレジストマスクを形成したものであ
る（図２（ｂ）参照）。このようなウェハ２０を例えば
特願平１０−５６０６０号に記載のプラズマエッチャー
に入れるとともに、アルゴンと塩素ガスとの混合ガスに
て高密度プラズマ２４ａを発生させて、ウェハ２０に対
し高密度プラズマエッチングを行う（図２（ｂ）参
照）。すると、白金２４及びチタン２３は、レジスト２
５の下に隠れているところを除き高密度プラズマ２４ａ
に曝された表面部分が取り去られるが、その揮発した一
部がレジスト２５の側壁部分に再付着して、フェンス状
残渣２６が成長する（図２（ｃ）参照）。

【００３１】それから、バレル型アッシヤーにてレジス
トアッシングを行う。すなわち、ウェハ２０を酸素プラ
ズマ２５ａに曝す（図２（ｃ）参照）。こうして、レジ
スト２５が除去されて、その白金２４の電極パターンや
配線パターンが形成されるが、その白金２４の上にはフ
ェンス状残渣２６が残る（図２（ｄ）参照）。このフェ
ンス状残渣２６は、白金２４の上側両角のところから上
に突き出し、パターンに沿って延び、パターンと共に向
きも変える。このようなメタルエッチング工程等を経
て、フェンス状残渣が形成される。

【００３２】次に、洗浄装置１０を使用してウェハ２０
を洗浄する（図３参照）。内槽１４に、適当な枚数のウ
ェハ２０を収容し、剥離液１５を充分に注いでから、純
水１３を張った外槽１１にその内槽１４を入れる（図１
参照）。こうして、被処理物２０が剥離液１５に浸され
たところで（図３（ａ）参照）、図示しない操作部を操
作等して超音波振動子１２を動作させる。そうすると、
超音波１２ａが、ウェハ２０の主表面に沿うようにして
剥離液１５中を伝搬し、白金２４のパターンや、その上
のフェンス状残渣２６に達する（図３（ａ）参照）。

【００３３】そして、超音波１２ａの振動がフェンス状
残渣２６を刺激して揺さぶると同時に、その付け根の破
片等を剥離液１５が取り去ると、フェンス状残渣２６
は、次々と、白金２４から切り離される（図３（ｂ）参
照）。その際、残る方の白金２４にも超音波１２ａが照
射されるが、こちらは、表面に付着等しているパーティ
クル等が除去されるだけで、ダメージが無い。こうし
て、被処理物２０が、高振動数の超音波照射を伴って、
剥離液１５で洗われる。

【００３４】この洗浄に際し、使用する剥離液の温度は
室温、剥離時間は４０分とした。ここで洗浄時間は剥離
液の液温を上げることで短縮可能である。超音波振動子
１２のパワーは６００Ｗである。剥離液による洗浄後、
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）洗浄、純水洗浄を行
って、剥離液も洗い流し、さらに、乾燥させた。こうし
て、洗浄工程を終えたウェハ２０を断面ＳＥＭ観察によ
って観察し、剥離の効果を確かめたところ、ウェハ２０
の表面からは、フェンス状残渣２６が綺麗に無くなって
いた（図３（ｃ）参照）。

【００３５】なお、同様の超音波洗浄を行っても、溶液
が純水や酸では効果が少なく、溶液は剥離液を用いるの
が各段に効果的である。ここで剥離液の剥離効果を充分
に発揮させるには、モノエタノールアミンと純水とを組
み合わせると良い。具体的例としては、モノエタノール
アミン５０％、ピロカテコール１０％、純水４０％の配
合にて剥離効果が極めて高い。また、より好ましくは上
記成分をすべて備えた上に、溶媒としてジメチルスルホ
キシドを全体溶液の５０％程度加えると良い。他の溶媒
としては例えばＮ−メチルピロリドン等が挙げられる。
さらに、市販の剥離液でも、アミン系成分と水を含んだ
ものは、使い易い。

【００３６】また、別の具体例として、酸化膜、Ｔｉ、
酸化イリジウムを積層したＳｉウェハ上にＩｒをスパッ
タし、レジストマスクを形成して同様の剥離実験を行っ
たところ、同じ効果が得られた。すなわち、フェンス状
残渣を綺麗に除去することができた。エッチングガスに
ついても同様であり、アルゴン単ガス、アルゴンと臭化
物ガスやフッ化物ガスや塩化物ガスとした場合にもフェ
ンス状残渣は形成されるが、レジストの剥離液と高振動
の超音波との組み合わせによって残渣を除去できること
を確認した。

【００３７】以上の説明から明らかなように、本発明に
よれば、Ｐｔ，Ｉｒ等の貴金属に対するプラズマエッチ
ングにおいて発生するフェンス状残渣を、レジストの剥
離液と高振動の超音波との併用により、容易に除去する
ことができる。しかも、順序として、アッシングの後に
洗浄を行うことは通常のシーケンスとなんら変わりない
ため、既存の工程にも合致する上、スループットの妨げ
とならない。

【００３８】

【第２実施例】本発明の洗浄装置の第２実施例につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
４は、その基本構造を示す模式図であり、（ａ）が平面
図であり、（ｂ）が縦断状態の正面図である。

【００３９】この洗浄装置４０が上述の洗浄装置１０と
相違するのは、超音波振動子１２が外槽１１の内側面
（図４では左方）に移された点と、内槽１４が縦になっ
た点と、これに対応してウェハ２０が水平な状態で上下
に並べられるようになった点と、モータ４１等が追加設
置された点である。内槽１４は、剥離液１５を溜めうる
よう底面および側面が閉じているので、ウェハ２０は、
一旦、図示しない網状の針金、あるいはいわゆるテフロ
ン等の合成樹脂、石英などで組み上げた棚体に一枚ずつ
収納されてから、その網状棚体ごと纏めて内槽１４に収
められる。これにより、この洗浄装置４０は、洗浄槽１
１内で被処理物２０を保持する保持具１４を備えたもの
となっている。

【００４０】モータ４１は、内槽１４の図示しない吊持
アーム等に取着され、その出力軸の回転が適宜のカップ
リング４２やシャフト４３を介して内槽１４に伝達され
るものである。これにより、この洗浄装置４０は、保持
具１４を洗浄槽１１内で回転させることで被処理物２０
を剥離液１５に浸したまま回転させる回転駆動手段４１
を備えたものとなっている。

【００４１】この場合、ウェハ２０の洗浄時に、超音波
１２ａが照射されると同時に、内槽１４が穏やかに回転
する。そして、内槽１４が一回転以上すると、ウェハ２
０の主表面に存在するフェンス状残渣は、何れの方向を
向いたものであっても、少なくとも一回以上は横から揺
さぶられ、この刺激に強く感応して、切り離される。こ
うして、フェンス状残渣が総て確実に除去される。

【００４２】

【第３実施例】本発明の洗浄装置の第３実施例につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
５は、その基本構造を示す模式図であり、（ａ）が平面
図であり、（ｂ）が縦断状態の正面図である。

【００４３】図５のこの洗浄装置５０が図４の洗浄装置
４０と相違するのは、超音波振動子１２が新たに導入し
た回転籠５４の内側面（図４では左方）に移された点
と、内槽１４に連結したモータ４１等に代えて回転籠５
４に連結するモータ５１等が導入された点である。回転
籠５４は、外槽１１より小さく内槽１４よりは大きな円
筒状の籠であり、外槽１１内で内槽１４の回りを回転可
能に支持される。そして、モータ５１の回転がカップリ
ング５２やシャフト５３を介して伝達されるようになっ
ている。

【００４４】この場合、ウェハ２０の洗浄時に、超音波
１２ａが照射されると同時に、回転籠５４が穏やかに回
転する。そして、回転籠５４の回転に伴い、超音波振動
子１２が内槽１４の方を向きながらその周りを回るの
で、超音波１２ａの照射方向も連続的に変化する。これ
により、この洗浄装置５０は、超音波照射手段１２に付
加して設けられ洗浄槽１１，１４内における超音波１２
ａの進行方向または照射方向を回転させることで洗浄槽
内の被処理物に向かう超音波の進行方向または照射方向
を少なくとも一巡させることとなる。

【００４５】そして、回転籠５４が一回転以上すると、
ウェハ２０の主表面に存在するフェンス状残渣は、何れ
の方向を向いたものであっても、少なくとも一回以上は
横から揺さぶられ、この刺激に強く感応して、切り離さ
れる。こうして、この場合も、フェンス状残渣が総て確
実に除去される。

【００４６】

【第４実施例】本発明の洗浄装置の第４実施例につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
６は、その基本構造を模式的に示す平面図である。

【００４７】図６のこの洗浄装置６０が図４の洗浄装置
４０と相違するのは、超音波振動子１２が外槽１１の内
側面総てに（図６では四方）設けられた点と、超音波遮
断筒６１が導入された点である。超音波遮断筒６１は、
超音波伝搬率の低い板材からなり、外槽１１より小さく
内槽１４より大きく形成された円筒体である。その一部
には、ほぼ一側面における超音波振動子１２の設置範囲
に近い大きさの超音波通過窓６１ａが内外貫通して形成
されており、外槽１１内で内槽１４の回りを回転可能に
支持される。そして、モータ５１の回転がカップリング
５２やシャフト５３を介して伝達されるようになってい
る。

【００４８】この場合、ウェハ２０の洗浄時に、各超音
波振動子１２から一斉に超音波１２ａが照射されると同
時に、超音波遮断筒６１が穏やかに回転する。そうする
と、超音波遮断筒６１の回転に伴い、超音波通過窓６１
ａが内槽１４の周りを回るので、超音波通過窓６１ａの
来た方向からだけ超音波１２ａが超音波遮断筒６１内そ
して内槽１４等へ伝搬するので、ウェハ２０からみた超
音波の照射方向が連続的に変化する。これにより、この
洗浄装置６０は、超音波照射手段１２に付加して設けら
れ洗浄槽１１，１４内における超音波１２ａの照射強度
の強弱状態を回転させることで洗浄槽内の被処理物に向
かう超音波の進行方向または照射方向を一巡させること
となる。そして、超音波遮断筒６１が一回転以上する
と、この場合も、フェンス状残渣が総て確実に除去され
る。

【００４９】

【第５実施例】本発明の洗浄装置の第５実施例につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
７は、その基本構造を模式的に示す平面図である。

【００５０】図７のこの洗浄装置７０が図６の洗浄装置
６０と相違するのは、超音波遮断筒６１が省かれ、その
代わりに、各超音波振動子１２の制御方式が変更された
点である。四方に設置された超音波振動子１２は、何れ
も超音波の出力パワーが周期的に（例えば、正弦波状
に、三角波状に、あるいは鋸歯状に）可変制御される
が、それぞれの位相が９０゜ずつずれている。

【００５１】この場合、ウェハ２０の洗浄時に、各超音
波振動子１２から超音波１２ａが照射されるが、それは
一斉に照射されるので無く、順に循環するよう強弱変化
しながら行われる。そして、それらの合成ベクトルが内
槽１４の方を向きながら回転する。これにより、この洗
浄装置７０は、超音波照射手段１２の一部として設けら
れ洗浄槽内１１，１４における超音波１２ａの照射強度
の位相をずらして進行方向または照射方向を回転させる
ことで洗浄槽内の被処理物に向かう超音波の進行方向ま
たは照射方向を一巡させるものとなっている。そして、
この場合も、フェンス状残渣が総て確実に除去される。

【００５２】

【第６実施例】本発明の洗浄装置の第６実施例につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
８は、その基本構造を模式的に示す要部の正面図であ
る。この洗浄装置８０は、搬送されて来た被処理物を直
接保持してその上面を剥離液に浸したまま回転させなが
ら一枚ずつ洗浄するものである。

【００５３】そのために、洗浄装置８０は、モータ等に
て回転駆動されるシャフト８１の上端に取着されたター
ンテーブル８２と、その側周面の直ぐ近くに設けられ超
音波振動子１２を保持するブロック８３と、ターンテー
ブル８２の上に筒先を向けた剥離液１５放出用のノズル
８４とを具えている。そして、ウェハ２０をターンテー
ブル８２上にバキュームチャックして穏やかに回転させ
ながら、ノズル８４からウェハ２０の上面すなわち主表
面に剥離液１５を掛けるとともに、超音波振動子１２も
動作させるようになっている。

【００５４】この場合、回転に伴ってウェハ２０上面に
剥離液１５が広がると、その一部はブロック８３に至
り、そこの超音波振動子１２から超音波１２ａが剥離液
１５中に送出される。そして、ウェハ２０から見ると、
剥離液１５との共振周波数を超える発振数の超音波１２
ａが、進行方向を変えて巡回しながら、照射されること
となる。こうして、流れる剥離液１５での洗浄が、一巡
する超音波の照射を伴いながら行われ、その結果、この
場合も、フェンス状残渣が総て確実に除去される。

【００５５】なお、剥離液１５が装置外へ漏れないよ
う、上記の機構は適宜な防水カバー等で囲われるととも
に、適宜の還流手段も講じられている。そして、剥離液
１５及び超音波１２ａの供給が止まると、ノズル８４か
ら又は別のノズルからＩＰＡや純水が掛けられ、さらに
エアが吹き付けられるとともに、ターンテーブル８２が
高速回転して、洗浄の仕上げ乾燥が行われる。それか
ら、洗浄の済んだウェハ２０は、図示しない搬送機構に
よってターンテーブル８２から送り出される。こうし
て、ウェハ２０が一枚ずつ逐次処理される。

【００５６】

【変形例】なお、上記の実施例では、エッチング後にア
ッシングを行いそれから洗浄を行うようにしたが、本発
明の適用は、その手順に限定されるものでは無い。例え
ば、アッシング前でレジストがパターン上に残留してい
る状態においても、超音波と剥離液とを使用した上述の
超音波洗浄にてレジストとフェンス状残渣との同時除去
を行うようにしても良い。この場合、レジストが溶解し
た後にフェンス状残渣が除去されるので、洗浄時間を少
し延長すると良い。洗浄時間が多少長くなっても、アッ
シングせずに洗浄処理を行うことによって、同時にレジ
ストを剥離し、アッシング工程を省略できるという効果
もあるので、トータルでの処理時間では短縮されること
も多い。

【００５７】また、剥離液を４０℃〜１００℃に加熱す
ることによって剥離の効果が増し、超音波による洗浄時
間を短縮することができる。さらに、レジストマスク以
外に、ハードマスクと呼ばれる酸化ケイ素や窒化ケイ素
等をマスクとして使用する場合にもフェンス状残渣は発
生するが、この場合にもマスク除去後に上記洗浄法の適
用によって残渣の除去は可能である。高融点金属であ
り、貴金属と同じく揮発性の低いＣｕ，Ｃｕ合金等のフ
ェンス状残渣に関しても、上記手法は効果的である。

【００５８】また、剥離されたフェンス状残渣は、エッ
チングガスやその流量比によつて形成状態が異なり、そ
の多くが溶解せずに剥離液中にパーティクルとして残留
する場合もあるが、剥離液をフィルターを通して循環さ
せるか、あるいは破棄することで汚染を防ぐことができ
る。その場合、洗浄装置の洗浄槽等に、剥離液の給排管
や、これに連結されたポンプ及びフィルター等を付設す
ると良い。

【００５９】また、上記第２実施例の洗浄装置４０では
（図４参照）、ウェハ２０の回転を、内槽１４を回転駆
動することで行ったが、内槽１４は固定しておいてその
中の網状棚体を回転駆動するようにしても良い。さら
に、上記第６実施例の洗浄装置８０では（図８参照）、
ノズル８４の対向側にブロック８３及び超音波振動子１
２を設置したが、これらは同じ側に設置されても良く、
超音波振動子１２をブロック８３でなくノズル８４又は
その支持部に組み込むようにしても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の表面処理方法にあっては、エッチン
グ後になされる剥離液での洗浄に際して超音波も照射さ
れるようにしたことにより、レジスト等と共にフェンス
状残渣も除去されて、その結果、工程数を増やすことな
く側壁堆積物を除去できるようになったという有利な効
果が有る。

【００６１】また、本発明の第２の解決手段の表面処理
方法にあっては、超音波の刺激を微細な振動にするとと
もに剥離液の補助作用等も加味されるようにしたことに
より、フェンス状残渣を除いて被処理物の表面には不所
望な強い刺激が及ばなくなり、その結果、工程数を増や
すこと無く且つ被処理物を損なうことも無く側壁堆積物
を除去できるようになったという有利な効果を奏する。

【００６２】さらに、本発明の第３の解決手段の洗浄装
置にあっては、洗浄装置に特定の超音波照射手段を組み
合わせたことにより、剥離液での洗浄に際して微細な振
動の超音波も照射されて、被処理物の表面に不所望な強
い刺激を与えること無くレジスト等と共にフェンス状残
渣も除去され、その結果、工程数を増やすこと無く且つ
被処理物を損なうことも無く側壁堆積物を除去できるよ
うになったという有利な効果が有る。

【００６３】また、本発明の第４，第５の解決手段の洗
浄装置にあっては、被処理物と超音波との相対的な位置
関係が一回り又は一巡りするようにしたことにより、フ
ェンス状残渣の剛性等および超音波の刺激に異方性があ
っても、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なう
ことも無く而も確実に側壁堆積物を除去できるようにな
ったという有利な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面処理方法および洗浄装置の第１
実施例について、洗浄装置の基本構造を示す模式図であ
る。

【図２】その表面処理方法のうちメタルエッチング
工程等に関する模式図であり、フェンス状残渣の形成過
程を示す。

【図３】その表面処理方法のうち洗浄工程に関する
模式図であり、剥離液中での超音波洗浄によるフェンス
状残渣の除去状況を示す。

【図４】本発明の洗浄装置の第２実施例についての構
造模式図である。

【図５】本発明の洗浄装置の第３実施例についての構
造模式図である。

【図６】本発明の洗浄装置の第４実施例についての構
造模式図である。

【図７】本発明の洗浄装置の第５実施例についての構
造模式図である。

【図８】本発明の洗浄装置の第６実施例についての構
造模式図である。

【符号の説明】

１０洗浄装置１１外槽（洗浄槽）１２超音波振動子（超音波発信体、超音波照射手
段）１２ａ超音波１３純水（超音波伝搬体）１４内槽（洗浄槽、剥離液と被処理物との保持手
段、超音波伝搬体）１５剥離液（超音波伝搬体、超音波媒体）２０ウェハ（半導体基板、メタルエッチング後の洗浄
対象物、被処理物）２１シリコンウェハ（シリコンサブストレート、
基体部）２２酸化膜（絶縁膜）２３チタン（貴金属、高融点金属、エッチング対
象の表面金属）２４白金（貴金属、高融点金属、エッチング対象
の表面金属）２４ａ高密度プラズマ（エッチング用プラズ
マ）２５レジスト２５ａ酸素プラズマ（アッシング用プラズマ）２６フェンス状残渣（側壁堆積物）４０洗浄装置４１モータ（回転駆動手段）４２カップリング（回転駆動手段）４３シャフト（回転駆動手段）５０洗浄装置５１モータ（超音波振動子一巡手段）５２カップリング（超音波振動子一巡手段）５３シャフト（超音波振動子一巡手段）５４回転籠（超音波振動子一巡手段）６０洗浄装置６１超音波遮断筒（部分的抑制体、超音波進行方
向等一巡手段）６１ａ超音波通過窓（部分的伝搬部、超音波進
行方向等一巡手段）７０洗浄装置８０洗浄装置８１シャフト（回転駆動手段）８２ターンテーブル（被処理物保持手段）８３ブロック（超音波振動子保持手段）８４ノズル（剥離液浸漬手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西塚哲也兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Ｆターム(参考） 5F004 AA09 AA16 BA01 BD01 DA04 DA23 DA26 DB00 EB02 FA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物に対しその表面の金属を揮発させ
るエッチング処理を施すエッチング工程と、その後に行
われ前記被処理物を剥離液で洗う洗浄工程とを備えた表
面処理方法において、前記洗浄工程が前記被処理物に向
けた超音波の照射を伴って行われることを特徴とする表
面処理方法。
【請求項２】前記超音波の発振数が前記剥離液との共振
周波数を超えていることを特徴とする請求項１記載の表
面処理方法。
【請求項３】被処理物を剥離液に浸す手段を備えた洗浄
装置において、前記被処理物に向けて前記剥離液との共
振周波数を超える発振数の超音波を発する超音波照射手
段を設けたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項４】前記被処理物を前記剥離液に浸したまま回
転させる回転駆動手段を備えたことを特徴とする請求項
３記載の洗浄装置。
【請求項５】前記被処理物に向かう超音波の進行方向ま
たは照射方向を一巡させる手段を備えたことを特徴とす
る請求項３記載の洗浄装置。