JP2002184741A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents
基板処理方法及び基板処理装置Info
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Abstract
並びに酸化膜の成長を抑制してレジスト除去を行えるよ
うにすること。 【解決手段】 ウエハWを収容する密閉された処理容器
10内にオゾンガス2を供給するオゾンガス供給手段4
0と、処理容器10内に水蒸気1を供給する水蒸気供給
手段30とを設け、オゾンガス供給管路42に介設され
る開閉弁49と、水蒸気供給管路34に介設される開閉
弁36と、オゾンガス生成手段41のスイッチ48及び
開閉弁49を、制御手段であるCPU100によって制
御可能に形成する。これにより、処理容器10内にオゾ
ンガス2を供給してウエハWの周囲雰囲気を加圧した
後、処理容器10内に水蒸気1を供給すると共に、オゾ
ンガス2を供給して、水蒸気1とオゾンガス2によって
ウエハWのレジスト除去や金属腐食等を防止することが
できる。
Description
び基板処理装置に関するもので、更に詳細には、例えば
半導体ウエハやLCD用ガラス基板等の被処理基板を密
封雰囲気の処理容器内に収容して処理ガス例えばオゾン
ガス等を供給して処理を施す基板処理方法及び基板処理
装置に関するものである。
いては、被処理基板としての半導体ウエハやLCD基板
等(以下にウエハ等という)にフォトレジストを塗布
し、フォトリソグラフィ技術を用いて回路パターンを縮
小してフォトレジストに転写し、これを現像処理し、そ
の後、ウエハ等からフォトレジストを除去する一連の処
理が施されている。
コンウエハの場合について、図10を参照として説明す
る。まず、シリコンウエハW(以下にウエハWという)
の表面に厚い膜厚の酸化膜OX1を形成する{第1の酸
化膜形成工程:図10(a)参照}。次に、酸化膜OX
1の表面にレジストを塗布してレジストパターンRP1
を形成する{第1のレジストパターン形成工程:図10
(b)参照}。次に、DHF(HF/H2O),BHF
と称される薬液を用いて不要な酸化膜をエッチングする
{第1のエッチング工程:図10(c)参照}。その
後、SPM(H2SO4/H2O2の混合液)と称され
る薬液(硫酸過水)を用いて不要なレジストを剥離する
{第1のレジスト除去工程:図10(d)参照}。次
に、不要なレジストを剥離した状態のウエハWの表面に
薄い膜厚の酸化膜OX2を形成する{第2の酸化膜形成
工程:図10(e)参照}。次に、酸化膜OX2の表面
に再びレジストを塗布してレジストパターンRP2を形
成する{第2のレジストパターン形成工程:図10
(f)参照}。次に、DHF(HF/H2O),BHF
等の薬液を用いて不要な酸化膜をエッチングする{第2
のエッチング工程:図10(g)参照}。そして、最後
に、不要なレジストを剥離する{第2のレジスト除去工
程:図10(h)参照}。
いる従来の洗浄装置では、一般に、前記SPM(H2S
O4/H2O2の混合液)(硫酸過水)等の薬液が充填
された洗浄槽内にウエハ等を浸漬させてレジストの剥離
を行っている。
程(図10(d)参照)において、硫酸過水等の薬液を
用いると、レジスト除去後にウエハWの表面に硫酸イオ
ンが残留し、この残留した硫酸イオンがパーティクルの
発生原因やコンタミネーションを招く恐れがある。更に
は、硫酸イオンが残留すると、次の第2の酸化膜形成工
程(図10(e)参照)における薄い酸化膜の膜厚不均
一や膜質が低下する原因にもなる。
処理が容易なオゾン(O3)が溶解した溶液を用いてレ
ジスト除去を行うことが要望されている。この場合、オ
ゾンが溶解した溶液が充填された洗浄槽内にウエハ等を
浸漬させる、いわゆるディップ方式の洗浄により、溶液
中の酸素原子ラジカルによってレジストを酸化反応させ
て二酸化炭素や水等に分解する。
純水にバブリングして溶解させることにより前記溶液を
生成し、その後、この溶液を洗浄槽内に充填しているた
め、その間に溶液中のオゾンが消滅していきオゾン濃度
が低下し、レジスト除去が十分に行えない場合があっ
た。更に、ウエハ等を前記溶液に浸漬させた状態では、
レジストと反応してオゾンが次々と消滅する一方で、レ
ジスト表面へのオゾン供給量が不十分となり、高い反応
速度を得ることができなかった。
液に浸漬させるディップ方式の洗浄方法の代わりに、処
理ガス例えばオゾンガスと溶媒の蒸気例えば水蒸気を用
いて、ウエハ等からレジストを除去する洗浄方法が新規
に提案されている。この洗浄方法は、密閉された処理容
器内に収容されたウエハ等に、処理ガス例えばオゾンガ
スを供給して、ウエハ等のレジストを除去する方法であ
る。このオゾンガスと水蒸気を用いてレジスト除去を行
うことにより、硫酸イオンの残留の問題がなくなり、薄
い酸化膜の膜厚の均一化、膜質の向上を図ることができ
る。この場合、オゾンガスは、原料となる基ガスである
酸素(O2)に窒素(N2)を混合させると共に、放電
させるオゾン生成手段によって生成される。ここで、基
ガスの酸素に窒素を混合させる理由は、オゾンの発生効
率を高めるためである。
ガスには、上述したように窒素が含有されるため、オゾ
ンガスの供給に伴って、処理容器内に窒素も流入しウエ
ハ等に接触する。ウエハ等が窒素に接触すると、オゾン
ガスと反応して配線部のアルミニウム(Al)やタング
ステン(W)等の金属がエッチングされて腐食すると共
に、パーティクルが発生するという問題があった。ま
た、配線工程を経ないウエハ等においても金属汚染やパ
ーティクルが発生するという問題があった。
て処理を行うと、NOXやHNOX系の雰囲気(薬品)に
よりウエハ等がより酸化されるため、ウエハ等の表面に
ケミカル酸化膜が成長し、このケミカル酸化膜が前記薄
い酸化膜の膜厚不均一や膜質低下を招く恐れもあった。
で、ウエハ等の金属汚染やパーティクルの発生、並びに
酸化膜の成長を抑制してレジスト除去を行えるようにし
た基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的
とするものである。
に、請求項1記載の発明は、密閉された処理容器内に収
容された被処理基板に処理ガスを供給して、被処理基板
を処理する基板処理方法であって、 前記処理容器内に
前記処理ガスを供給して前記被処理基板の周囲雰囲気を
加圧する工程と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給
すると共に、前記処理ガスを供給する工程と、を有する
ことを特徴とする。この発明において、前記処理ガスと
しては、例えばオゾンガス、塩素ガス、フッ素ガスや、
予め各種反応種(ラジカル)を有している塩素ガス、フ
ッ素ガス、水素ガス等を用いることができる。
器内に収容された被処理基板に処理ガスを供給して、被
処理基板を処理する基板処理方法であって、 前記処理
容器内に前記処理ガスを供給して前記被処理基板の周囲
雰囲気を加圧する工程と、前記処理容器内に溶媒の蒸気
を供給すると共に、前記処理ガスを供給する工程と、
前記溶媒の蒸気の供給を停止すると共に、処理ガスの生
成を停止し、処理ガスの基ガスを処理容器内に供給する
工程と、を有することを特徴とする。
器内に収容された被処理基板に処理ガスを供給して、被
処理基板を処理する基板処理方法であって、 前記処理
容器内に前記処理ガスを供給して前記被処理基板の周囲
雰囲気を加圧する工程と、前記処理容器内に溶媒の蒸気
を供給すると共に、前記処理ガスを供給する工程と、
前記溶媒の蒸気の供給を停止すると共に、処理ガスの生
成を停止し、処理ガスの基ガスを処理容器内に供給する
工程と、 前記基ガスの供給を停止すると共に、処理容
器内の雰囲気ガスを排気する工程と、を有することを特
徴とする。
のいずれかに記載の基板処理方法において、 前記処理
容器内に処理ガスを供給する前に、被処理基板を所定の
温度に調整する工程を有することを特徴とする。この場
合、前記被処理基板を所定の温度に調整する工程の際
に、被処理基板に温度調整された気体を供給する方が好
ましい(請求項5)。この場合、所定の温度を、処理が
最適に行われる温度の範囲内で、溶媒の露点温度よりも
高く、かつ溶媒の蒸気の温度よりも低い温度に設定する
方が好ましい。
器内に収容された被処理基板にオゾンガスを供給して、
被処理基板を処理する基板処理方法であって、 前記処
理容器内に前記オゾンガスを供給して前記被処理基板の
周囲雰囲気を加圧する工程と、 前記処理容器内に溶媒
の蒸気を供給すると共に、前記オゾンガスを供給する工
程と、を有し、 前記被処理基板を処理する工程の際
に、前記処理容器内に窒素ガスを供給すると共に、該窒
素ガスの供給量を制御することを特徴とする。
処理基板は、金属を含む基板であれば任意の基板であっ
ても差し支えないが、好ましくは金属の配線がされてい
る半導体基板である方がよい(請求項7)。
器内に収容された被処理基板にオゾンガスを供給して、
被処理基板を処理する基板処理装置であって、 前記処
理容器内にオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段
と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給する溶媒蒸気
供給手段と、 前記処理容器内に供給されるオゾンガス
及び溶媒蒸気の供給を制御する供給制御手段と、 前記
処理容器内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記窒素ガス供給手段の窒素ガス量を制御する窒素ガ
ス制御手段と、を具備することを特徴とする。
器内に収容された被処理基板にオゾンガスを供給して、
被処理基板を処理する基板処理装置であって、 前記処
理容器内にオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段
と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給する溶媒蒸気
供給手段と、 前記処理容器内に供給されるオゾンガス
及び溶媒蒸気の供給を制御する供給制御手段と、 前記
処理容器内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記窒素ガス供給手段の窒素ガス量を制御する窒素ガ
ス制御手段と、 前記処理容器内の雰囲気を排気する排
気手段と、 前記排気手段の排気量を調整する排気量調
整手段と、を具備することを特徴とする。
て、前記オゾンガス供給手段を構成するオゾンガス生成
手段の作動又は停止によりオゾンガス又はオゾンガスの
基ガスを供給可能に形成する方が好ましい(請求項1
0)。
に収容された被処理基板に処理ガスを供給して被処理基
板を処理する前に、処理容器内に処理ガスを供給して被
処理基板の周囲雰囲気を加圧することにより、処理容器
内の雰囲気を処理ガス雰囲気に置換すると共に、処理容
器内を予備加圧することができる。したがって、被処理
基板が処理ガス以外のガス等に接触する恐れがないの
で、金属汚染やパーティクルの発生を防止することがで
きる。また、次に処理容器内に供給される溶媒の蒸気と
処理ガスとの反応速度を高めて処理効率の向上を図るこ
とができる。
の雰囲気を処理ガス雰囲気に置換すると共に、処理容器
内を予備加圧した状態で、処理容器内に供給される溶媒
の蒸気と処理ガスによって被処理基板を処理した後、溶
媒の蒸気の供給を停止すると共に、処理ガスの生成を停
止し、処理ガスの原料ガスである基ガスを処理容器内に
供給することにより、処理容器内の急激な減圧を抑制し
て溶媒蒸気が結露するのを抑制することができる。した
がって、被処理体に液滴が付着するのを防止することが
でき、歩留まりの向上を図ることができる。
の雰囲気を処理ガス雰囲気に置換すると共に、処理容器
内を予備加圧した状態で、処理容器内に供給される溶媒
の蒸気と処理ガスによって被処理基板を処理した後、溶
媒の蒸気の供給を停止すると共に、処理ガスの生成を停
止し、処理ガスの基ガスを処理容器内に供給することに
より、処理容器内の急激な減圧を抑制して溶媒蒸気が結
露するのを抑制し、その後、基ガスの供給を停止すると
共に、処理容器内の雰囲気ガスを排気することができ
る。したがって、被処理基板に金属汚染やパーティクル
を発生させることなく、溶媒の蒸気と処理ガスによって
被処理基板を連続的に処理することができ、処理効率の
向上を図ることができる。
器内に処理ガスを供給する前に、被処理基板を所定の温
度に調整することにより、被処理基板を所定温度に温度
調整した後、被処理基板に溶媒の蒸気を供給することが
できるので、被処理基板の表面に確実に高密度の溶媒分
子の層を形成することができ、反応物質量を多量に発生
させて処理効率の向上を図ることができる。
理容器内に収容された被処理基板に溶媒蒸気とオゾンガ
スを供給して被処理基板を処理する前に、処理容器内に
オゾンガスを供給して被処理基板の周囲雰囲気を加圧す
ることにより、処理容器内の雰囲気をオゾンガス雰囲気
に置換すると共に、処理容器内を予備加圧することがで
きる。したがって、被処理基板がオゾンガス以外のガス
等に接触する恐れがないので、金属汚染やパーティクル
の発生を防止することができる。また、次に処理容器内
に供給される溶媒の蒸気とオゾンガスとの反応速度を高
めて処理効率の向上を図ることができる。更には、窒素
ガスの供給量を制御することにより、金属のエッチング
量を制御することができる。したがって、配線工程を有
さない被処理基板の処理に好適である。更に、窒素ガス
の供給量を抑制することにより、被処理基板の表面に形
成される酸化膜の成長を抑制することができる。したが
って、金属配線の有無にかかわらずパーティクルやコン
タミネーションの発生を防止することができると共に、
薄い酸化膜を形成する場合の膜厚の均一化及び膜質の向
上を図ることができる。
図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態ではオゾ
ンガスを利用して半導体ウエハW(以下にウエハWとい
う)からレジストを除去する場合について説明する。
例を示す概略断面図、図2は、基板処理装置の要部を示
す断面図である。
われる処理容器10と、処理容器10内でウエハWを保
持する保持手段としてのウエハガイド20と、処理容器
10内に溶媒の蒸気である水蒸気1を供給する溶媒蒸気
供給手段である水蒸気供給手段30と、処理容器10内
に処理ガスとして例えばオゾン(O3)ガス2を供給す
る処理ガス供給手段であるオゾンガス供給手段40と、
処理容器10の内部雰囲気を排気する内部排気手段50
と、処理容器10の周囲雰囲気を排気する周囲排気手段
60と、処理容器10内にホットエアを供給するエア供
給手段70と、処理容器10内から排気された内部雰囲
気中のオゾンを除去する後処理機構としてのオゾンキラ
ー80と、処理容器10内の雰囲気を排気する排気手段
90とを具備している。
ハWを収容可能な大きさを有する容器本体11と、この
容器本体11の上端に形成された搬入・搬出口14を開
放又は閉鎖する容器カバー12と、容器本体11の下端
開口部を閉鎖する容器ボトム13とで主に構成されてい
る。
形成され、昇降機構15によって昇降可能に形成されて
いる。昇降機構15は、制御手段例えば中央演算処理装
置100(以下にCPU100という)に接続されてい
る。CPU100からの制御信号により、昇降機構15
が作動して、容器カバー12が開放又は閉鎖されるよう
に構成されている。そして、容器カバー12が上昇した
際には、搬入・搬出口14は開放され、容器本体11に
対してウエハWを搬入できる状態となる。容器本体11
にウエハWを搬入して収容した後、容器カバー12が下
降することで、搬入・搬出口14が塞がれる。この場
合、容器本体11と容器カバー12の間の隙間は、エア
の注入によって膨らむ伸縮式のシール部材16によって
密封される。また、容器本体11と容器ボトム13の間
の隙間は、ガスケット17によって密封されている。し
たがって、処理容器10内は密封雰囲気となり、外部に
気体が漏れない状態となっている。
バー12の開閉を検出する開閉検出手段としての重量セ
ンサ18が配設されている。この重量センサ18は、容
器カバー12が閉まって搬入・搬出口14を塞いだ際
に、容器本体11の上端部にかかる荷重を検出するよう
に構成されている。重量センサ18にて検出された検出
信号は制御手段であるCPU100に伝達され、CPU
100にて容器カバー12の開閉が確認されるように構
成されている。例えば、所定の荷重が重量センサ18に
より検出されると、容器カバー12が確実に閉塞された
状態であると認識される。
ータ19aが取り付けられ、容器カバー12の外周面に
はラバーヒータ19bが取り付けられ、容器ボトム13
の外周面にはラバーヒータ19cが取り付けられてい
る。これらラバーヒータ19a,19b,19cは、図
示しない電源に接続されて、電源からの給電によって発
熱し、処理容器10の内部雰囲気を所定温度(例えば8
0℃〜120℃の範囲内)に加熱し得るように構成され
ている。これらラバーヒータ19a,19b,19cに
よって容器本体11の結露防止が図られている。
に、ガイド部21と、このガイド部21に水平状態に固
着された互いに平行な3本の保持部材22a,22b,
22cとで主に構成されている。この場合、各保持部材
22a,22b,22cに、ウエハWの周縁下部を保持
する溝23が等間隔に50箇所形成されている。したが
って、ウエハガイド20は、50枚(ウエハキャリア2
個分)のウエハWを等間隔で配列させた状態で保持する
ことができる。また、ウエハガイド20は、ガイド部2
1に連なるシャフト24が容器カバー12の頂部に設け
られた透孔12a内に摺動可能に貫通されており、透孔
12aとシャフト24との間には、エアの注入により膨
らむ伸縮式のシール部材25が介在されて、処理容器1
0内の気水密が維持できるように構成されている。
1に接続する純水供給管路32と、純水供給管路32か
ら供給された純水を気化して水蒸気1を発生させる水蒸
気発生器33と、水蒸気発生器33内の水蒸気1を供給
する水蒸気供給管路34と、水蒸気供給管路34から供
給された水蒸気1を処理容器10内に吐出する水蒸気ノ
ズル35とで主に構成されている。
供給源31に接続されている。また、純水供給管路32
には、純水供給源31側から順に開閉弁36と流量コン
トローラ37が介設されている。これら開閉弁36と流
量コントローラ37は、制御手段であるCPU100か
らの制御信号に基づいて制御されるようになっている。
すなわち、開閉弁36は、純水を流すか否かの開閉制御
され、また、流量コントローラ37は、純水の流量を調
整すべく開度が制御されるようになっている。水蒸気発
生器33の内部には、ヒータ(図示せず)が設けられて
おり、水蒸気発生器33内に供給された純水が、ヒータ
の熱により気化されて水蒸気1が生成されるようになっ
ている。なお、水蒸気発生器33には、後述するミスト
トラップ110に接続される排出管路111が接続され
ている。この排出管路111は、水蒸気発生器33内で
気化されなかった純水をミストトラップ110に排液し
たり、水蒸気発生器33の温度と蒸気吐出が安定するま
で水蒸気1をミストトラップ110に排気するように構
成されている。
ガス生成手段41と、オゾンガス生成手段41からのオ
ゾンガス2を供給するオゾンガス供給管路42と、オゾ
ンガス供給管路42からのオゾンガス2を処理容器10
のオゾン処理室10a内に吐出するオゾンガスノズル4
3とで主に構成されている。
料となる基ガスとしての酸素(O2)を、高周波電源4
4に接続されて高周波電圧が印加される放電電極45,
46間を通過させることで、オゾン(O3)を生成して
いる。これら高周波電源44と放電電極45,46とを
接続する電気回路47には、スイッチ48が介設されて
いる。スイッチ48は、制御手段であるCPU100か
らの制御信号に基づいて制御されるようになっている。
すなわち、スイッチ48は、オゾンを生成するか否か制
御されるようになっている。また、オゾンガス供給管路
42には、オゾンガス生成手段41側に開閉弁49が介
設されている。この開閉弁49は、制御手段であるCP
U100からの制御信号に基づいて制御されるようにな
っている。すなわち、開閉弁49は、オゾンガスを流す
か否かの開閉制御されるようになっている。
供給管路71と、このエア供給管路71から供給された
エアを加熱してホットエア3を発生させるホットエアジ
ェネレータ72と、ホットエアジェネレータ72内のホ
ットエア3を供給するホットエア供給管路73と、ホッ
トエア供給管路73から供給されたホットエア3を吐出
する一対のエアノズル74とで主に構成されている。
エア供給源75が接続されいる。また、エア供給管路7
1には、エア供給源75側から順に開閉弁76と流量コ
ントローラ77が介設されている。これら開閉弁76と
流量コントローラ77は、制御手段であるCPU100
に接続されて、CPU100からの制御信号に基づいて
エアの供給の正否が制御されると共に、エアの供給量が
制御されるようになっている。また、ホットエアジェネ
レータ72の内部には、エアを加熱するヒータ78が配
設されている。また、ホットエア供給管路73には、エ
アを逃がして後述する排気マニホールド83に導入する
エア導入管路85が接続されている。このエア導入管路
85には、開閉弁86が介設されている。この開閉弁8
6は、制御手段であるCPU100によって制御される
ようになっている。
けられた排気部51と、処理容器10の内部雰囲気を排
気する第1の内部排気管路52と、この第1の内部排気
管路52に接続する冷却部53と、この冷却部53の下
流側に接続する液溜部53Aとからなるミストトラップ
110と、ミストトラップ110の上部に接続された第
2の内部排気管路54とで主に構成されている。
内部雰囲気を取り込むように構成されている。各排気部
51には、前記第1の内部排気管路52が接続されてい
る。また、第1の内部排気管路52には、バイパス管路
55が分岐して接続されており、このバイパス管路55
にエジェクタ機構を具備する強制排気機構56が介設さ
れている。この強制排気機構56は、制御手段であるC
PU100に接続されて、CPU100からの制御信号
に基づいて作動制御されるように構成されている。
排気された水蒸気1及び処理容器10内から排気された
水蒸気1を冷却して凝縮するように構成されている。こ
の場合、冷却部53内に、前記排出管路111と第1の
内部排気管路52が貫通した状態に配管され、冷却部5
3に、冷却水を供給する冷却水供給管路57と、冷却水
を排液する冷却水排液管路58とがそれぞれ接続されて
いる。なお、冷却水供給管路57及び冷却水排液管路5
8には、それぞれ流量調整弁59a,59bが介設され
て、冷却水の供給量、排液量が調整されるように構成さ
れている。
分離して排出するように構成されている。すなわち、各
排気部51は、処理容器10内の水蒸気1及びオゾンガ
ス2を、第1の内部排気管路52を介してミストトラッ
プ110に排気するようになっている。この場合、冷却
部53には、冷却水供給管路57により冷却水が供給さ
れているので、処理容器10内から排気された水蒸気1
は、冷却部53内を通過する間に冷却されて凝縮され
る。水蒸気1が凝縮して液化した液滴は、ミストトラッ
プ110の液溜部53Aに滴下される。一方、オゾンガ
ス2は、そのままミストトラップ110内に導入され
る。このようにして、処理容器10から排気された内部
雰囲気を、オゾンガス2と液滴に分離し、分離されたオ
ゾンガス2は、前記第2の内部排気管路54に排気さ
れ、液滴は、後述する第2の排液管路93に排液される
ようになっている。また、水蒸気発生器33から排出さ
れた水蒸気1及び純水は、排出管路111を介してミス
トトラップ110に導入される。純水は、そのまま排出
管路111内を流れてミストトラップ110に滴下され
る。水蒸気1は、冷却部53内を通過する間に冷却され
て凝縮され、液滴になってミストトラップ110に滴下
される。
れた内部雰囲気中のオゾン濃度を検出する濃度検出手段
としての第1の濃度センサ81と、オゾンキラー80と
が順次介設されており、第2の内部排気管路54の出口
は、排気マニホールド83に接続されている。
の濃度センサ81は、オゾンキラー80より上流側に設
置されている。オゾンキラー80内に流入する前の排気
された内部雰囲気中のオゾン濃度を検出することで、処
理容器10内のオゾン濃度を検出するようになってい
る。第1の濃度センサ81は、制御手段であるCPU1
00に接続されており、第1の濃度センサ81からの検
出信号がCPU100に伝達され、CPU100は、第
1の濃度センサ81により検出されたオゾン濃度に基づ
いて容器カバー12の開閉を制御するようになってい
る。容器カバー12の開閉制御は、例えば処理容器10
内のオゾン濃度が所定の値(例えば、人体に悪影響を与
えない0.1ppm)以下でなければ、容器カバー12
を開けないように設定されて、安全面の配慮がなされて
いる。
酸素に熱分解するように構成されている。このオゾンキ
ラー80の加熱温度は、例えば400℃以上に設定され
ている。なお、オゾンキラー80は、工場内の無停電電
源装置(図示せず)に接続され、停電時でも、無停電電
源装置から安定的に電力供給が行われるように構成する
方が好ましい。停電時でも、オゾンキラー80が作動
し、オゾンを除去して安全を図ることができるからであ
る。
ー80の作動状態を検出する作動検出手段としての温度
センサ84が設けられている。この温度センサ84は、
オゾンキラー80の加熱温度を検出するように構成され
ている。また、温度センサ84は、制御手段であるCP
U100に接続されており、温度センサ84からの検出
信号がCPU100に伝達され、温度センサ84からの
検出信号に基づいて、オゾンを除去するのにオゾンキラ
ー80に十分な準備が整っているか判断するようになっ
ている。
を集合して行うように構成されている。すなわち、排気
マニホールド83には、前記第2の内部排気管路54
と、前記エア導入管路85と、後述する第1の周囲排気
管路61とが接続されている。また、処理装置背面の雰
囲気を取り込むための配管(図示せず)が複数設置さ
れ、処理装置からオゾンガス2が周囲に拡散するのを防
止している。更に、排気マニホールド83は、工場内の
酸専用の排気系(ACID EXTHAUST)に接続
されており、酸専用の排気系に流す前の各種排気の合流
場所として機能するようになっている。
濃度を検出する第2の濃度センサ82が設けられてい
る。排気マニホールド83に設けられた第2の濃度セン
サ82は、制御手段であるCPU100に接続されてお
り、第2の濃度センサ82からの検出信号がCPU10
0に伝達され、CPU100にて、第2の濃度センサ8
2により検出されたオゾン濃度に基づいて、オゾンキラ
ー80のオゾン除去能力を把握し、例えばオゾンキラー
80の故障によるオゾンガス2の漏洩を監視するように
なっている。
を包囲するケース62と、このケース62の下部に一端
が接続され、他端が前記排気マニホールド83に接続さ
れた第1の周囲排気管路61と、ケース62の下部に一
端が接続され、他端が前記第1の内部排気管路52に接
続された第2の周囲排出管路111とで主に構成されて
いる。
ウンフローが供給されており、このダウンフローによ
り、ケース62の内部雰囲気、すなわち処理容器10の
周囲雰囲気が外部に漏れるのを防止すると共に、下方に
押し流されて第1の周囲排気管路61、第2の周囲排気
管路63に流入し易いようにしている。また、ケース6
2には、処理容器10の周囲雰囲気中のオゾン濃度を検
出する周囲の濃度検出手段としての第2の濃度センサ6
6が設けられている。第2の濃度センサ66は、制御手
段であるCPU100に接続されており、第2の濃度セ
ンサ66からの検出信号がCPU100に伝達され、第
2の濃度センサ66により検出されたオゾン濃度に基づ
いてオゾンガス2の漏れを感知するようになっている。
弁64が設けられている。この開閉弁64は、制御手段
であるCPU100に接続されており、清浄に処理が進
行している間、CPU100からの信号によって開閉弁
64は開放されている。なお、この間、第1の周囲排気
管路61は、処理容器10の周囲雰囲気を排気マニホー
ルド83に排気するようになっている。
ェクタ機構を具備した周囲強制排気機構65が設けられ
ている。この周囲強制排気機構65は、処理容器10の
周囲雰囲気を急激な吸い込みによってミストトラップ1
10側に圧送することで、強制排気を行うように構成さ
れている。周囲強制排気機構65は制御手段であるCP
U100に接続されており、CPU100からの制御信
号によって周囲強制排気機構65の作動が制御されるよ
うになっている。なお、正常に処理が行われている間、
周囲強制排気機構65に制御信号は出力されず、その作
動は停止される。
記第1の内部排気管路52とに接続された第1の排液管
路91と、ミストトラップ110の底部に接続された第
2の排液管路93とを具備している。また、第1の排液
管路91には、開閉弁92が介設されている。また、第
2の排液管路93には、開閉弁94が介設されている。
なお、液中にオゾンが残存する恐れがあるので、第2の
排液管路93は、工場内の酸専用の排液系(ACID
DRAIN)に連通されている。
順に、空防止センサ112、排液開始センサ113、液
オーバーセンサ114が配置されている。この場合、図
示しないが、前記開閉弁92,94及び各センサ11
2,113,114は、制御手段であるCPU100に
接続されている。そして、センサ112,113,11
4からの検出信号に基づいて開閉弁92,94が開閉制
御されるようになっている。すなわち、液滴がミストト
ラップ110内にある程度溜められ、液面が排液開始セ
ンサ113にて検出されると、排液開始センサ113か
らの検出信号がCPU100に伝達され、CPU100
からの制御信号によって開閉弁94を開放して排液が開
始される。また、液面の高さが液オーバーセンサ114
まで達すると、液オーバーセンサ114からの警告信号
がCPU100に入力される。一方、液面が空防止セン
サ112より下回っている場合には、空防止センサ11
2から禁止信号がCPU100に入力され、CPU10
0からの制御信号によって開閉弁94を閉じるように構
成されている。この空防止センサ112によって液滴が
全て流れてミストトラップ110内が空になり、オゾン
ガス2が工場内の酸専用の排液系に漏出する事態を防止
することができる。
態様について、図2、図4ないし図7を参照して、説明
する。まず、図示しないウエハ搬送手段によって搬送さ
れた複数例えば50枚のウエハWを、処理容器10の容
器本体11の上方に上昇するウエハガイド20に受け渡
し、次いで、ウエハガイド20が下降した後、容器カバ
ー12が閉鎖してウエハWを処理容器10内に密封状態
に収容する。
において、最初に、図4に示すように、エア供給手段7
0の開閉弁76が開放されると共に、ホットエアジェネ
レータ72が作動して、処理容器10内に約280℃に
加熱されたホットエア3が供給され、ウエハW及び処理
容器10の雰囲気温度を常温(25℃)から所定の温度
(例えば80℃〜90℃)に昇温する。
手段であるオゾンガス生成手段41が作動して供給され
る酸素(O2)に高周波電圧を印加してオゾン(O3)
ガスを生成すると共に、開閉弁49が開放して、オゾン
ガス2を処理容器10内に供給することで、ウエハW及
び処理容器10内の雰囲気を予備加圧する。このとき、
オゾン濃度が約9%wet(体積百分率)のオゾンガス
2を、約10リットル/分供給することで、処理容器1
0内の圧力を、零調整された大気圧(0.1MPa)よ
り高い圧力0.01MPa〜0.03MPaとすること
ができる。これにより、処理容器10内をオゾンガス2
のみの雰囲気にすることができるので、ウエハWの表面
に安定した酸化膜が形成され、金属腐食を防止すること
ができる。
えば1〜2分)行った後、オゾンガス供給手段すなわち
オゾンガス生成手段41を作動した状態で、水蒸気供給
手段30を作動させて、処理容器10内にオゾンガス2
と共に水蒸気1を供給して、水蒸気1(溶媒の蒸気)と
オゾンガス(処理ガス)との反応により生じた反応物質
によってウエハWの処理すなわちレジストの除去のため
の処理を行う(図2参照)。この際、処理容器10内の
圧力が零調整された大気圧(0.1MPa)より0.0
1MPa〜0.03MPa高い圧力に予備加圧により維
持されているので、水分子の層に対するオゾン分子の混
合量を増加させて水酸基ラジカルの発生量を増やすこと
ができる。したがって、オゾンガス供給手段40が酸素
(O2)のみを放電によりオゾン化するオゾンガス生成
手段41を用いる場合においても、十分にレジストの除
去のための処理を行うことができる。更に、高い温度雰
囲気の中でオゾンを利用した処理を行うことができるの
で、処理能力の向上を図ることができる。
ストの種類によっても異なるが、その際の処理容器10
内の圧力を例えば零調整された大気圧(0.1MPa)
より0.05MPa高い圧力として処理を行った後、水
蒸気供給手段30からの水蒸気の供給を停止すると共
に、オゾンガス生成手段41の作動を停止し、基ガスの
酸素(O2)のみを処理容器10内に供給して、処理容
器10内の急激な減圧及び湿度の低下を防止する(図6
参照)。したがって、処理容器10内の水蒸気が結露し
て、その水滴がウエハWに付着するのを防止することが
できる。
た後、酸素の供給を停止し、次いで、強制排気機構56
を作動させて、処理容器10内に残留する水蒸気及びオ
ゾンガスを強制的に排気して、処理を終了する(図7参
照)。このとき、開閉弁92を開放して、処理容器10
の底部に溜まった液体を排液する。
カバー12を上昇して、容器本体11の搬入・搬出口1
4を開放した後、ウエハガイド20を上昇して、ウエハ
Wを処理容器10の上方に搬出する。そして、図示しな
いウエハ搬送手段にウエハWを受け渡して、ウエハWを
次の純水等の洗浄処理部に搬送して、洗浄処理部におい
て、レジストを洗い流す。
工程を有するウエハWのレジスト除去、金属腐食の防止
及びパーティクルの防止は勿論、配線工程を有しないそ
の他のウエハWのレジスト除去、金属腐食の防止及びパ
ーティクルの防止にも適用できるものである。
二実施形態を示す要部断面図である。前記実施形態で
は、ウエハWのレジスト除去、金属腐食の防止及びパー
ティクルの防止を行うために、処理ガス供給手段である
オゾンガス供給手段40が、酸素(O2)のみを放電に
よってオゾン化する場合について説明した。第二実施形
態は、処理ガス供給手段であるオゾンガス供給手段40
のオゾンガス生成手段41に、酸素(O2)を供給する
と共に、窒素(N2)を供給して、オゾンガス化の効率
を向上させると共に、窒素の供給量を制御してウエハW
のレジスト除去と共に、金属エッチング量の制御を可能
にした場合である。
手段であるオゾンガス供給手段40Aのオゾンガス生成
手段41Aに、酸素を供給する酸素供給管路200とは
別に、窒素を供給する窒素供給管路201を接続し、こ
の窒素供給管路201に介設される流量調整弁202を
制御手段であるCPU100に接続して、CPU100
からの制御信号に基づいて流量調整弁202を制御し
て、オゾンガス2中に含有される窒素の含有量を調整可
能にした場合である。
素と共に窒素を供給することにより、オゾンガス生成手
段41Aの放電電極45,46に付着した酸素分子を窒
素分子で分解してオゾンガスの生成効率を高めることが
できる。また、オゾンガス2中に含有された窒素がウエ
ハWの金属例えばアルミニウム(Al)やタングステン
(W)等に接触することでこれら金属をエッチングする
ことができる。また、窒素の供給量を制御することで、
金属のエッチング量を制御することができる。したがっ
て、配線工程を有さないウエハWのレジスト除去及び金
属エッチング処理に好適である。
41Aに窒素(N2)を供給して、オゾンガス中の窒素
(N2)量を制御しているが、図8に二点鎖線で示すよ
うに、処理容器10に窒素供給管路203を接続すると
共に、窒素供給管路に介設された流量調整202Aを制
御手段であるCPU100によって制御して、直接処理
容器10の処理室10a内に窒素(N2)を供給するよ
うにしてもよい。
分は、前記第一実施形態と同じであるので、同一部分に
は同一符号を付して、説明は省略する。
量を制御してウエハWのレジスト除去と共に、金属エッ
チング量の制御を行う場合について説明したが、窒素の
供給量を制御して酸化膜の成長を抑制することもでき
る。すなわち、図10に示した処理工程における第1の
レジスト除去工程(図10(d)参照)にこの発明の処
理方法を適用することにより、ウエハWの表面にケミカ
ル酸化膜が成長するのを抑制することができ、薄い酸化
膜の膜厚の均一化及び膜質の向上を図れるようにするこ
とができる。
エハWである場合について説明したが、被処理基板は必
ずしもウエハWである必要はなく、例えばレジスト塗布
されるものや金属被膜を有するものであれば、例えばL
CD用基板やCD等の基板であってもよい。
スに窒素(N2)を含ませない場合の金属のエッチング
レートを調べるために、以下の条件で実験を行った。
ングステン(W) B)処理条件 1)オゾンガスに窒素(N2)を含ませた場合 ・圧力:14.7[kPa] ・ウエハ温度:80[℃] ・水蒸気温度:100[℃] ・処理時間:5[min] 2)オゾンガスに窒素(N2)を含ませない場合 ・圧力:980.7[kPa] ・ウエハ温度:80[℃] ・水蒸気温度:124[℃] ・処理時間:5[min] 前記条件で実験を行ったところ、図9に示すような結果
が得られた。
は、オゾンガスに窒素(N2)を含ませた場合のエッチ
ングレートが36.38[Å/min]であったが、オ
ゾンガスのみの場合は、殆どエッチングされず、−1.
06[Å/min]であった。また、銅(Cu)におい
ては、オゾンガスに窒素(N2)を含ませた場合のエッ
チングレートは100[Å/min]以上であったが、
オゾンガスのみの場合は、22.28[Å/min]で
あった。また、タングステン(W)の場合のエッチング
レートは45.82[Å/min]であったが、オゾン
ガスのみの場合は、3.32[Å/min]であった。
(N2)を含ませた場合、アルミニウム(Al)、銅
(Cu)やタングステン(W)等の金属が大幅にエッチ
ングできることが判った。したがって、窒素(N2)の
含有量すなわち圧力、温度等の条件を適宜変える(制
御)ことにより、前記金属のエッチング量を制御するこ
とができる。
レジスト除去処理における処理前と処理後のケミカル酸
化膜の成長量を調べるために、以下の条件で実験を行っ
た。
添加4%) 水蒸気:120℃ ウエハ温度:90℃ 圧力:0.05MPa(大気圧0.1MPaで零調整) オゾンガス/水蒸気の供給時間:5分 N2供給量:0.08リットル/分 前記条件で実験を行ったところ、表1に示すような結果
が得られた。
(O3濃度10%)でレジスト除去処理を行う場合で
は、処理前の酸化膜の膜厚が3.35Åであったが、処
理後の酸化膜の膜厚は16.90Åであり、酸化膜の成
長量が13.55Åであった。これに対し、N2無添加
のオゾンガス(O3濃度4%)でレジスト除去処理を行
う場合では、処理前の酸化膜の膜厚が3.70Åであ
り、処理後の酸化膜の膜厚は11.23Åであり、酸化
膜の成長量が7.54Åであった。
ジスト除去処理を行うことにより、N2添加入りオゾン
ガスでレジスト除去処理を行う場合に比べて、酸化膜の
成長量を13.55−7.54=6.01(Å)抑制で
きることが判った。
(e)の薄い酸化膜OX2は、10Å〜15Å程度が要
求されるが、上述のようにN2添加入りオゾンガスで処
理を行うと、処理後の酸化膜厚が16.90Åとなり、
要求される膜厚の最大値15Åを超えてしまう。しか
し、N2無添加のオゾンガスで処理を行った場合、処理
後の酸化膜厚は、11.23Åで要求膜厚の範囲内であ
ることから、更に炉によって前記膜質が高く(密度が高
く)、かつ膜厚の均一な薄い酸化膜を形成することがで
きる。
トル/分と0(零)との場合について説明したが、その
他のN2供給量に基づくレジスト除去処理の前後の酸化
膜の膜厚を実験により求め、また、その他の条件の実験
データ等を求め、そのデータを予め制御手段であるCP
U100に記憶しておけば、レジスト除去処理に当たっ
て酸化膜の成長の抑制を任意に制御することができる。
ば、上記のように構成されているので、以下のような効
果が得られる。
器内に収容された被処理基板に処理ガスを供給して被処
理基板を処理する前に、処理容器内に処理ガスを供給し
て被処理基板の周囲雰囲気を加圧することにより、処理
容器内の雰囲気を処理ガス雰囲気に置換すると共に、処
理容器内を予備加圧することができる。したがって、被
処理基板が処理ガス以外のガス等に接触する恐れがない
ので、金属汚染やパーティクルの発生を防止することが
できる。また、次に処理容器内に供給される溶媒の蒸気
と処理ガスとの反応速度を高めて処理効率の向上を図る
ことができる。
器内の雰囲気を処理ガス雰囲気に置換すると共に、処理
容器内を予備加圧した状態で、処理容器内に供給される
溶媒の蒸気と処理ガスによって被処理基板を処理した
後、溶媒の蒸気の供給を停止すると共に、処理ガスの生
成を停止し、処理ガスの基ガスを処理容器内に供給する
ことにより、処理容器内の急激な減圧を抑制して溶媒蒸
気が結露するのを抑制することができる。したがって、
前記1)に加えて更に被処理体に液滴が付着するのを防
止することができでき、歩留まりの向上を図ることがで
きる。
器内の雰囲気を処理ガス雰囲気に置換すると共に、処理
容器内を予備加圧した状態で、処理容器内に供給される
溶媒の蒸気と処理ガスによって被処理基板を処理した
後、溶媒の蒸気の供給を停止すると共に、処理ガスの生
成を停止し、処理ガスの基ガスを処理容器内に供給する
ことにより、処理容器内の急激な減圧を抑制して溶媒蒸
気が結露するのを抑制し、その後、基ガスの供給を停止
すると共に、処理容器内の雰囲気ガスを排気することが
できる。したがって、前記1)、2)に加えて更に被処
理基板に金属汚染やパーティクルを発生させることな
く、溶媒の蒸気と処理ガスによって被処理基板を連続的
に処理することができ、処理効率の向上を図ることがで
きる。
理容器内に処理ガスを供給する前に、被処理基板を所定
の温度に調整することにより、被処理基板を所定温度に
温度調整した後、被処理基板に溶媒の蒸気を供給するこ
とができるので、前記1)〜3)に加えて被処理基板の
表面に確実に高密度の溶媒分子の層を形成することがで
き、反応物質量を多量に発生させて処理効率の向上を図
ることができる。
ば、処理容器内に収容された被処理基板に溶媒蒸気とオ
ゾンガスを供給して被処理基板を処理する前に、処理容
器内にオゾンガスを供給して被処理基板の周囲雰囲気を
加圧することにより、処理容器内の雰囲気をオゾンガス
雰囲気に置換すると共に、処理容器内を予備加圧するこ
とができる。したがって、被処理基板がオゾンガス以外
のガス等に接触する恐れがないので、金属汚染やパーテ
ィクルの発生を防止することができる。また、次に処理
容器内に供給される溶媒の蒸気とオゾンガスとの反応速
度を高めて処理効率の向上を図ることができる。更に
は、窒素ガスの供給量を制御することにより、金属のエ
ッチング量を制御することができる。したがって、配線
工程を有さない被処理基板の処理に好適である。更に、
窒素ガスの供給量を抑制することにより、被処理基板の
表面に形成される酸化膜の成長を抑制することができ
る。したがって、金属配線の有無にかかわらずパーティ
クルやコンタミネーションの発生を防止することができ
ると共に、薄い酸化膜を形成する場合の膜厚の均一化及
び膜質の向上を図ることができる。
示す概略断面図である。
で、処理容器内のウエハに水蒸気とオゾンガスを供給し
た状態を示す断面図である。
ある。
態を示す概略断面図である。
備加圧の状態を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
概略断面図である。
要部を示す断面図である。
い場合のアルミニウム(Al)、銅(Cu)、タングス
テン(W)のエッチングレートを示すグラフである。
図である。
段) 41 オゾンガス生成手段 48 スイッチ 49 開閉弁 50 内部排気手段 70 エア供給手段 72 ホットエアジェネレータ 73 ホットエア供給管路 76 開閉弁 90 排液手段 92 開閉弁 200 酸素供給管路 201 窒素供給管路 202,202A 流量調整弁 203 窒素供給管路
Claims (10)
- 【請求項1】 密閉された処理容器内に収容された被処
理基板に処理ガスを供給して、被処理基板を処理する基
板処理方法であって、 前記処理容器内に前記処理ガスを供給して前記被処理基
板の周囲雰囲気を加圧する工程と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給すると共に、前記処
理ガスを供給する工程と、を有することを特徴とする基
板処理方法。 - 【請求項2】 密閉された処理容器内に収容された被処
理基板に処理ガスを供給して、被処理基板を処理する基
板処理方法であって、 前記処理容器内に前記処理ガスを供給して前記被処理基
板の周囲雰囲気を加圧する工程と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給すると共に、前記処
理ガスを供給する工程と、 前記溶媒の蒸気の供給を停止すると共に、処理ガスの生
成を停止し、処理ガスの基ガスを処理容器内に供給する
工程と、を有することを特徴とする基板処理方法。 - 【請求項3】 密閉された処理容器内に収容された被処
理基板に処理ガスを供給して、被処理基板を処理する基
板処理方法であって、 前記処理容器内に前記処理ガスを供給して前記被処理基
板の周囲雰囲気を加圧する工程と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給すると共に、前記処
理ガスを供給する工程と、 前記溶媒の蒸気の供給を停止すると共に、処理ガスの生
成を停止し、処理ガスの基ガスを処理容器内に供給する
工程と、 前記基ガスの供給を停止すると共に、処理容器内の雰囲
気ガスを排気する工程と、 を有することを特徴とする基板処理方法。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の基
板処理方法において、 前記処理容器内に処理ガスを供給する前に、被処理基板
を所定の温度に調整する工程を有することを特徴とする
基板処理方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の基板処理方法において、 前記被処理基板を所定の温度に調整する工程の際に、被
処理基板に温度調整された気体を供給することを特徴と
する基板処理方法。 - 【請求項6】 密閉された処理容器内に収容された被処
理基板にオゾンガスを供給して、被処理基板を処理する
基板処理方法であって、 前記処理容器内に前記オゾンガスを供給して前記被処理
基板の周囲雰囲気を加圧する工程と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給すると共に、前記オ
ゾンガスを供給する工程と、を有し、 前記被処理基板を処理する工程の際に、前記処理容器内
に窒素ガスを供給すると共に、該窒素ガスの供給量を制
御することを特徴とする基板処理方法。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載の基
板処理方法において、 上記被処理基板は、金属の配線がされている半導体基板
であることを特徴とする基板処理方法。 - 【請求項8】 密閉された処理容器内に収容された被処
理基板にオゾンガスを供給して、被処理基板を処理する
基板処理装置であって、 前記処理容器内にオゾンガスを供給するオゾンガス供給
手段と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給する溶媒蒸気供給手
段と、 前記処理容器内に供給されるオゾンガス及び溶媒蒸気の
供給を制御する供給制御手段と、 前記処理容器内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段
と、 前記窒素ガス供給手段の窒素ガス量を制御する窒素ガス
制御手段と、 を具備することを特徴とする基板処理装置。 - 【請求項9】 密閉された処理容器内に収容された被処
理基板にオゾンガスを供給して、被処理基板を処理する
基板処理装置であって、 前記処理容器内にオゾンガスを供給するオゾンガス供給
手段と、 前記処理容器内に溶媒の蒸気を供給する溶媒蒸気供給手
段と、 前記処理容器内に供給されるオゾンガス及び溶媒蒸気の
供給を制御する供給制御手段と、 前記処理容器内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段
と、 前記窒素ガス供給手段の窒素ガス量を制御する窒素ガス
制御手段と、 前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、 前記排気手段の排気量を調整する排気量調整手段と、を
具備することを特徴とする基板処理装置。 - 【請求項10】 請求項8又は9記載の基板処理装置に
おいて、 前記オゾンガス供給手段を構成するオゾンガス生成手段
の作動又は停止によりオゾンガス又はオゾンガスの基ガ
スを供給可能に形成してなることを特徴とする基板処理
装置。
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