JP2004152892A - Method and device for treatment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやLCDガラス基板等の被処理体を所定の処理ガスを含む雰囲気下で処理する処理方法および処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィー技術を用いてウエハ(半導体ウエハ)に所定の回路パターンを形成している。具体的には、洗浄処理されたウエハにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定のパターンで露光し、これを現像処理し、さらにエッチングや不純物注入等を行った後に、ウエハから不用となったレジスト膜を除去(剥離)する一連の処理が行われている。
【0003】
近年、このようなレジスト膜を除去する方法として、一定量のオゾン(O3)を含むガス(以下「オゾンガス」という)と水蒸気との混合ガスを用いてレジスト膜を変質させ、その後に水洗処理を行うことにより、ウエハからレジスト膜を除去する方法が提案されている。例えば、特開2001−210614号公報には、複数のウエハをチャンバに収容し、チャンバ内にオゾンガスと水蒸気を供給してウエハを処理する処理装置が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−210614号公報
【0005】
特開2001−210614号公報の図1に示されている処理装置を用いたウエハの処理工程は、概略、以下の通りである。最初に複数のウエハを略垂直姿勢で等間隔に保持した保持部材をチャンバに収容し、チャンバを密閉する。次に、チャンバに加熱された窒素ガスを供給して、ウエハを温める。なお、チャンバは上下に分かれる構造を有し、上部蓋体にはヒータが取り付けられており、このヒータを動作させることによってもウエハを昇温させることができる。
【0006】
ウエハが所定の温度に温められたら、オゾンガスを供給する。チャンバ(下部容器)の底部にはヒータが設けられており、一定量の純水をチャンバに供給してヒータを加熱することにより、この純水を蒸発させて、チャンバ内をオゾンガスと水蒸気の混合ガス雰囲気に保持する。この混合ガス雰囲気において生成した水酸基ラジカルがレジスト膜を水溶性(水の浸透性が高まることによってレジスト膜が剥離し易い性質となる)へ変質させる。所定時間経過後に純水の供給とヒータの加熱およびオゾンガスの供給を中止し、チャンバ内に窒素ガスを供給することによって、チャンバ内のオゾンガスを外部へ排気する。チャンバ内のオゾンガス濃度が所定値以下となったら窒素ガスの供給を停止して、チャンバからウエハを取り出す。取り出されたウエハは、水洗処理を行う装置へと搬送されて、そこでレジスト膜の剥離が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように、ウエハをオゾンガスと水蒸気の混合ガスによる処理前に、加熱された窒素ガスによって所定温度に加熱する方法では、ウエハが所定の温度に到達するまでに数十分という長い時間が必要とされるために、タクトが長くなって、スループットが低いという問題がある。また、窒素ガスの供給をこのような長い時間行わなければならないために、その消費量が嵩み、処理コストが高くなる問題がある。
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、タクトを短縮してスループットを向上させた処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の観点によれば、処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
被処理体をチャンバに収容する工程と、
前記チャンバに前記処理液の蒸気を供給することによって前記被処理体を所定温度に加熱する工程と、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する工程と、
前記チャンバへの前記処理ガスの供給を続けながら前記チャンバへ前記処理液の蒸気を所定流量供給して所定時間保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
を有することを特徴とする処理方法、が提供される。
【0010】
本発明の第2の観点によれば、処理ガスと処理液の蒸気の混合雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記処理液供給手段によって前記チャンバに供給されて前記チャンバの底部に貯留された処理液を加熱して蒸発させるヒータと、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに収容された前記被処理体が前記処理液の蒸気によって所定の温度に加熱されるように前記ヒータの動作を制御するヒータ制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置、が提供される。
【0011】
このような本発明の処理方法および処理装置によれば、ガスよりも熱容量の大きい蒸気によって被処理体が加熱されるために、所定温度に達するまでの時間を短縮することができる。これによりタクトが短縮され、スループットも向上する。また、大量の不活性ガスを使用する必要がないために、処理コストを低減することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら具体的に説明する。ここでは、レジスト膜が形成されたウエハ(半導体ウエハ)に、処理ガスとしてオゾンガス(一定量のオゾンを含み、その他の主成分が酸素、窒素であるガスをいうものとする)を、処理液の蒸気として水蒸気をそれぞれ供給し、これらの混合ガスによってレジスト膜を変質させ、ウエハから不用なレジスト膜を除去するレジスト除去装置について説明する。
【0013】
図1はレジスト除去装置1の概略斜視図であり、図2はその概略断面図(ZX断面)である。レジスト除去装置1は、ウエハWを収容してウエハWの処理が行われるチャンバ10と、チャンバ10内でウエハWを保持するウエハガイド20と、チャンバ10にオゾンガスおよび/または水蒸気を供給するガス供給ノズル30と、チャンバ10に純水を供給する純水供給ノズル40と、を有している。
【0014】
チャンバ10は、例えば50枚のウエハWを収容可能な大きさを有する処理容器10aと、この処理容器10aを開閉する容器カバー10bを有しており、容器カバー10bは昇降機構11によって昇降自在となっている。昇降機構11は、制御手段、例えば中央演算処理装置(CPU)90に接続されており、CPU90からの制御信号によって容器カバー10bを昇降させる。
【0015】
処理容器10aの上面部にはフランジ部12aが設けられており、フランジ部12aと対向するフランジ部12bが容器カバー10bの下面部に設けられている。フランジ部12aの上面にはエアーシールリング13a・13bが設けられており、エアーシールリング13a・13bには、バルブV4を開くことによって所定圧力の空気が供給され、バルブV8を開放することによって内部の空気が外部へ排出されるようになっている。
【0016】
昇降機構11を動作させて、容器カバー10bのフランジ部12bが処理容器10aのフランジ部12aに押し当てられるように容器カバー10bを降下させ、その後にエアーシールリング13a・13bに空気を供給することにより、フランジ部12a・12b間が気密にシールされる。バルブV4の開閉制御はCPU90によって行われる。なお、後述するその他のバルブの開閉制御も同様にCPU90によって行われる。
【0017】
図3に容器カバー10bのYZ断面図を示す。容器カバー10bは、中央から端に向かう下り傾斜面を有する断面略逆V字状に形成されている。これにより容器カバー10bの内壁に水蒸気が結露して液滴が生じても、この液滴は下り傾斜面に沿って下方へ流れ、さらに処理容器10aの側壁を伝って底部へ流れ落ちる。こうしてチャンバ10では、容器カバー10bの内壁に液滴が付着しても、その液滴がウエハWに落下してウエハWに付着しないようになっている。
【0018】
傾斜した壁面には、ウエハガイド20のシャフト21を貫通させるための筒状突起部14と、内側に略直方体状の空間15aを形成する突起部15が設けられている。シャフト21は昇降機構23によって昇降自在となっている。また、筒状突起部14の内面にはエアーシールリング16a・16bが設けられており、エアーシールリング16a・16bへは、バルブV4を開くことによって所定圧力の空気が供給され、バルブV8を開放することによって内部の空気が外部へ排出されるようになっている。このエアーシールリング16a・16bの動作により筒状突起部14の内周面とシャフト21の外周との間の隙間を気密に封止することができる。なお、エアーシールリング13a・13bとエアーシールリング16a・16bの動作は、チャンバ10を密閉する観点から、このように同時動作させてもよいし、別々に給気および排気を行うように構成してもよい。
【0019】
突起部15によって内部に形成される空間15aへは、外部から空気供給管17aを通して空気(または窒素)が供給され、また、排気管17bによってこの空間15aの排気を行うことができるようになっている。空間15aへの空気給量の制御は、バルブV5の開閉量を調整することによって行われる。
【0020】
排気管17bを通した空間15aの排気は、チャンバ10内が外圧よりも高くなった状態でバルブV6を開くことによって自然に行われるが、バルブV6の下流側に強制排気を行うための吸気装置を設けてもよい。排気管17bから排気されるガスにはオゾンが含まれているために、排気管17bの下流にはオゾンを酸素に分解処理するオゾン分解装置(図示せず)が設けられる。排気管17から排気されたガスに含まれるオゾンは、このオゾン分解装置によって酸素に分解された後に、例えば大気中に放出される。
【0021】
後に説明するように、チャンバ10内に純水を供給すると、オゾンガスが最後にこの狭い空間15aにのみ残留するようになり、その時点でこの空間15aに空気を供給しながら排気を行うことにより、効率的にオゾンガスを排気することができる。
【0022】
処理容器10aの外周面と底面にはそれぞれラバーヒータ18a・18bが取り付けられ、また容器カバー10bの上面にはラバーヒータ18cが取り付けられている。これらのラバーヒータ18a〜18cは電源(図示せず)からの電力供給を受けて発熱し、チャンバ10の内部を加熱する。この電源からラバーヒータ18a〜18cへの給電制御はCPU90によって行われる。チャンバ10内の温度(ウエハWの温度)は温度センサTSによって測定可能である。温度センサTSが検出した温度がCPU90に送られ、CPU90はチャンバ10内が定められた一定温度に保持されるように、電源からラバーヒータ18a〜18cへの給電を制御する。これによりチャンバ10の内部温度が、例えば80℃〜120℃の範囲内のほぼ一定の値に保持される。
【0023】
なお、これらのラバーヒータ18a〜18cによって、チャンバ10内での結露を抑制することができる。特に容器カバー10bの上面にラバーヒータ18cを設けることによって、容器カバー10bの内壁に結露が生ずることを防止することができ、結露した液滴がウエハWに落下することを防止することができる。
【0024】
チャンバ10内におけるウエハWの処理は、チャンバ10内を80℃〜120℃に保持するとともに、チャンバ10の内圧を外気圧よりも、例えば0.05〜0.2MPa高くすることによって、さらに処理時間を短縮することができる。また、オゾンガスと水蒸気の混合ガスは腐食性が高いために、チャンバ10の内部は、この混合ガスに対して良好な耐食性を有する材料で構成することが好ましい。これらの観点から、処理容器10aは、内側にオゾンガスと水蒸気の混合ガスに対する耐食性に優れたPTFE等のフッ素樹脂材料からなる内側容器19aを備え、外側に耐圧性に優れたステンレス等の金属材料からなる外側容器19bを備えた二重構造となっている。容器カバー10bもまた同様の二重構造を有する。
【0025】
ウエハガイド20は、鉛直方向を長手方向とするシャフト21と、このシャフト21の下部に設けられたウエハ保持部22から主に構成されている。ウエハガイド20は昇降機構23によって昇降自在となっており、昇降機構23は、ウエハ保持部22が処理容器10a内の処理位置と外部に対してウエハWの受け渡しを行う処理容器10aの上方の受け渡し位置との間で移動するように、ウエハガイド20を移動させる。このウエハガイド20の昇降動作は、エアーシールリング16a・16bによって、シャフト21と筒状突起部14との間がシールされていない状態において行われる。
【0026】
ウエハ保持部22には、水平に保持されたウエハ支持部材22a・22b・22cと、これらウエハ支持部材22a〜22cを並列に連結保持する連結部材24とが設けられている。ウエハ支持部材22a〜22cには、ウエハWを支持するための溝部(図示せず)が一定の間隔で形成されており、ウエハWはこの溝部に挟まれるようにして略平行にウエハ支持部材22a〜22cに保持される。容器カバー10bを上方へ退避させてウエハ搬入出口が開口した状態において、ウエハWを外部からウエハ支持部材22a〜22cに保持させ、逆に、ウエハ支持部材22a〜22cに保持されたウエハWを外部へ搬出する。
【0027】
ウエハガイド20の構成部材には、ウエハWを保持した際の変形がなく、ウエハWを保持した状態での昇降動作が無理なく行われるように、機械的強度に優れた材料が用いられる。例えば、シャフト21としては、ステンレス等の金属材料の表面にPTFE被膜等のフッ素樹脂被膜が形成されて、オゾンガスと水蒸気の混合ガスに対する耐久性が高められたものを用いることが好ましい。また、ウエハ保持部22には酸化珪素系の材料(例えば、石英や石英ガラス等)を使用することが好ましい。これによりウエハガイド20の腐食が抑制され、ウエハWへのパーティクルの付着が防止される。
【0028】
ガス供給ノズル30は、外管と内管からなる二重管の構造を有し、この外管と内管にそれぞれ長手方向に一定間隔でガス吐出口が形成された構造を有している。また、この外管には、管体内に生じた結露水を排出するための排液口も設けられている。
【0029】
内管の内部に供給されたオゾンガスまたは水蒸気は、内管に設けられたオゾンガス吐出口から内管と外管との間の隙間に吐出され、その後に外管に設けられたガス吐出口から処理容器10aの垂直壁に向けて斜め上向きに約45度の角度で吐出される。外管に設けられたガス吐出口から吹き出されたオゾンガスまたは水蒸気は処理容器10aの内壁に沿って上昇し、チャンバ10の上部からダウンフローとなってウエハWに供給される。
【0030】
ガス供給ノズル30へのオゾンガスの供給は、オゾンガス発生装置31でオゾンガスを発生させ、オゾンガス発生装置31とガス供給ノズル30を結ぶ配管に設けられたバルブV2の開閉量を制御することによって行われる。
【0031】
オゾンガス発生装置31は、高周波電源32に接続されて高周波電圧が印加される放電電極33の間に酸素(O2)を供給することによって一部の酸素をオゾンに変化させ、オゾンガスを生成させる。なお、高周波電源32と放電電極33は、CPU90からの制御信号を受けたスイッチ34によってスイッチングされ、オゾンガス発生装置31で発生させるオゾンガス中のオゾン濃度が制御されるようになっている。
【0032】
ガス供給ノズル30への水蒸気の供給は、水蒸気発生器41で水蒸気を発生させて、ガス供給ノズル30と水蒸気発生器41とを結ぶ配管に設けられたバルブV1の開閉量を制御することによって行われる。ガス供給ノズル30と水蒸気発生器41とを結ぶ配管のうち、少なくともチャンバ10の外部に出ている部分には、ヒータ(図示せず)が巻かれている。これにより配管内での結露の発生が防止される。
【0033】
ガス吐出ノズル30からチャンバ10へは、バルブV1とバルブV2の開閉制御によって、オゾンガスのみまたは水蒸気のみを供給することが可能であり、これらを所定の比率で混ぜた混合ガスを供給することも可能である。なお、ガス供給ノズル30として、オゾンガスまたは水蒸気を吹き出すガス吐出口が長手方向に所定の間隔で設けられた管体の内部に棒状のヒータが設けられた二重構造を有するものを用いることも好ましい。これによりノズル内での結露の発生を抑制することができる。
【0034】
ガス供給ノズル30からチャンバ10の内部に供給された水蒸気が結露することによって生じた水を外部へ排出するするために、処理容器10aの底部には排液管42が設けられており、この排液管42にはバルブV7が設けられている。
【0035】
チャンバ10内にはチャンバ10内の圧力を検出する圧力センサPSが設けられており、圧力センサPSの検出値はCPU90に送られる。CPU90はチャンバ10内が所定の圧力となるように、バルブV1・V2の開閉量を調整することにより、チャンバ10内に水蒸気とオゾンガスを供給しながら、バルブV7の開閉量を調整してチャンバ10から一定量の水蒸気およびオゾンガスならびに結露水を外部へ排出する。なお、排液管42からはオゾンガスも排出されるため、排液管42から排出されたガス成分は、排気管17bの下流に設けられたオゾン分解装置へ送られる。
【0036】
純水供給ノズル40は、バルブV3を開くことによって、図示しない純水供給源から供給される純水をチャンバ10内に吐出する。純水供給ノズル40は、純水を吐出する際に、吐出される純水にできるだけ気泡が含まれないようにすることができる構造のものが好ましく、例えば、単純な円筒状のものが用いられる。純水供給ノズル40によってチャンバ10内に供給された純水の排出は、排液管42を通して行われる。
【0037】
次に、レジスト除去装置1によるウエハWの処理方法について説明する。図4は、ウエハWの概略の処理工程を示すフローチャートである。最初に容器カバー10bを上昇させて処理容器10aの上面を開口し、また、ウエハ保持部22を処理容器10aの上方に移動させて、例えば図示しないウエハ搬送手段によって搬送されてきたウエハWをウエハ保持部22に受け渡す(ステップ1)。
【0038】
続いてウエハWが処理容器10a内の所定位置に保持されるように昇降機構23を動作させてウエハガイド20を降下させ、次いで容器カバー10bを昇降機構11を動作させて降下させる。続いて、バルブV4を開いてエアーシールリング13a・13b・16a・16bに空気を供給し、フランジ部12a・12b間および筒状突起部14とシャフト21との間をシールして、チャンバ10を密閉する(ステップ2)。
【0039】
次に、バルブV1を開いてガス供給ノズル30から、水蒸気をチャンバ10に供給し、また、ラバーヒータ18a〜18cを加熱して、ウエハWおよびチャンバ10内の雰囲気温度を所定の処理温度、例えば80℃に昇温し、保持する(ステップ3)。ウエハWの加熱に同じ温度のガスを用いる場合と水蒸気を用いる場合を比較すると、水蒸気はガスよりも同じ温度では熱容量が大きいために、短時間でウエハWを所定の温度にまで上昇させることができる。つまり、処理時間を短縮することができ、スループットが向上する。
【0040】
ウエハWが所定温度に到達したことを温度センサTSが示したら、バルブV1を閉じて水蒸気の供給を停止し、その後にバルブV2を開いて、ガス供給ノズル30から、例えば、オゾン濃度が約9体積%のオゾンガスを約10m3/分でチャンバ10に供給する(ステップ4)。チャンバ10の内圧は、外気圧よりも、例えば0.01〜0.03MPa程度高い圧力に保持する。
【0041】
チャンバ10内が所定の圧力に到達したことを圧力センサPSが検出したら、ガス供給ノズル30からのオゾンガスの吐出を継続しながら、バルブV1を開いて、ガス供給ノズル30へ、例えば、液体換算で100m3/分の流量で水蒸気を供給する。これによりガス供給ノズル30からチャンバ10へは、オゾンガスと水蒸気の混合ガスが窮され、この混合ガスによってウエハWに形成されているレジスト膜の変質処理が進行する(ステップ5)。なお、このときにガス供給ノズル30からチャンバ10に供給される混合ガスの流量は、その組成が一定に保持されるようにして、変更してもよい。
【0042】
混合ガスによる処理中は、チャンバ10の内圧が、例えば、外気圧よりも0.05MPa高い状態に保持されるように、バルブV1・V2・V7の開閉量が制御されて、給気と排液・排気が行われ、かつ、ウエハWおよびチャンバ10内の温度が、例えば80℃に保持されるように、ラバーヒータ18a〜18cの温度が制御される。
【0043】
所定の処理時間(例えば、3分〜6分)が経過したら、バルブV1・V2・V7を閉じて、水蒸気とオゾンガスの供給および排気・排液を停止する(ステップ6)。排気管17bに設けられたバルブV6を開いた後に、バルブV3を開いて純水供給ノズル40からチャンバ10に純水を供給し、チャンバ10内を純水で満たす(ステップ7)。このとき、チャンバ10内での水位の上昇とともに、チャンバ10内のガスが排気管17bから排気される。このような方法によれば、チャンバ10内を純水で満たす時間で、確実にチャンバ10内のガスを確実に排気することができる。
【0044】
チャンバ10内の水位が突起部15の下部近傍に達したら、純水の供給を停止する。続いて、バルブV5を開いて空気供給管17aから空間15aに空気を供給して、空間15aに残存するオゾンガスを排気管17bを通して外部へ排気する(ステップ8)。狭い空間15aでは、このようなガス置換を短時間で完了させることができる。
【0045】
このようなステップ7およびステップ8の工程においては、ウエハWは純水に浸された状態となり、レジスト膜の剥離処理が進行する。つまり、レジスト除去装置1を用いたウエハWの処理では、チャンバ10からのオゾンガスの排気と同時にウエハWの水洗処理を行うことができる。
【0046】
ウエハWが純水に浸漬されて所定時間が経過したら、バルブV7を開いて排液管42を通してチャンバ10内の純水を排出する(ステップ9)。このとき、チャンバ10の内圧低下が起こらないように、例えば、空気供給管17aから一定量の空気をチャンバ10内に供給するとよい。チャンバ10の内圧が外気圧と同じ状態となったら、エアーシールリング13a・13b・16a・16bから空気を抜いて、容器カバー10bを上昇させ、次いでウエハガイド20を上昇させてウエハ保持部22を処理容器10aから引き上げ、保持しているウエハWをウエハ搬送手段へ受け渡す(ステップ10)。これによって、レジスト除去装置1における一連の処理が終了する。
【0047】
ウエハWは、ウエハ搬送手段によってレジスト除去装置1とは別に設けられている洗浄処理部へ搬送され、そこでウエハWに対してさらに純水による洗浄、リンス処理が施されて、ウエハWから不要なレジストが完全に除去される。なお、レジスト除去装置1において、チャンバ10から純水を排出した後に再びチャンバ10に純水を供給してウエハWを水洗処理する操作を所定回数行うことによって、ウエハWからレジスト膜を完全に除去し、さらにリンス処理することもできる。
【0048】
次にレジスト除去装置について説明する。図5は、レジスト除去装置1´の概略断面図である。レジスト除去装置1´とレジスト除去装置1とを比較すると、ウエハガイド20と容器カバー10bには同じものが用いられている。以下、レジスト除去装置1´がレジスト除去装置1と異なる点について説明する。
【0049】
レジスト除去装置1´が具備するチャンバ10´は、処理容器10a´と容器カバー10bからなる。レジスト除去装置1´では、処理容器10a´の壁面を貫通して空気供給管17aおよび排気管17bが配置され、容器カバー10bに設けられた突起部15の空間15aへ空気を供給し、またはこの空間15aの排気を行うことができるようになっている。
【0050】
処理容器10a´には、高さの異なる3箇所に、図示しない純水供給源から純水を処理容器10a´に供給する純水供給ノズル40・40´・40″が設けられている。純水供給ノズル40からの純水吐出量はバルブV3の開閉量を制御することにより、純水供給ノズル40´からの純水吐出量はバルブV3´の開閉量を制御することにより、純水供給ノズル40″からの純水吐出量はバルブV3″の開閉量を制御することにより、それぞれ行われる。
【0051】
処理容器10a´の底部には段差が設けられており、処理容器10a´の底部中央の窪み部分には、一定量の純水を貯留することができるようになっている。また、処理容器10a´の底部の外側にはヒータ72が取り付けられており、この処理容器10a´の底部に貯留された純水を加熱することができるようになっている。処理容器10a´の底板71には、ヒータ72による加熱によって劣化することがなく、熱伝導性と耐食性に優れた材料、例えば、炭化珪素(SiC)等のセラミックス材料が好適に用いられる。処理容器10a´からの排液は、処理容器10a´の底部側面に設けられた排液管42を通して行われる。
【0052】
処理容器10a´の底部に設けられた段差部の上面には、保持部材74が載置されており、3枚のミスト遮蔽板73が、鉛直方向に所定間隔で並べられて保持部材74に保持されている。各ミスト遮蔽板73には孔部が設けられており、処理容器10a´の底部に貯留された純水をヒータ72によって加熱した際に蒸発する水蒸気は、各ミスト遮蔽板73に設けられた孔部を通ってウエハ保持部22に保持されたウエハWに向けて拡散する。各ミスト遮蔽板73に設ける孔部の位置を上下方向で互い違いとすることにより、処理容器10a´の底部で純水が沸騰しても、跳ね上がった飛沫が直接にウエハWに接するとが回避される。ミスト遮蔽板73としては、例えば、フッ素樹脂板が好適に用いられる。
【0053】
このようにレジスト除去装置1´では、チャンバ10´内への水蒸気の供給はチャンバ10´の底部から行われるために、ガス供給ノズル30からチャンバ10´へは、オゾンガスのみを供給することができるようになっている。
【0054】
図6は、レジスト除去装置1´を用い、水蒸気によってウエハWを加熱した場合のウエハWの温度変化を示すグラフである。ここでは、底部から水蒸気が発生している処理容器10a´にウエハWを収容し、その後に速やかにチャンバ10´を密閉することによってウエハWを加熱した。その結果、水蒸気の供給開始から約3分でウエハWの温度がほぼ100℃に到達していることが確認された。
【0055】
この図6には、100℃に加熱された空気によってウエハWを加熱した場合の温度変化を並記している。チャンバ10´への加熱空気の供給は、ガス供給ノズル30へ加熱空気を送る装置を一時的に取り付けることによって行った。この場合には、加熱空気の供給開始からウエハWの温度が約95℃に到達するまでに、約20分の時間を要した。このように、ウエハWを水蒸気によって加熱することによってウエハWの加熱時間が大幅に短縮されることが確認された。
【0056】
このように構成されたレジスト除去装置1´におけるウエハWの処理工程について、図7に示すフローチャートを参照しながら説明する。最初に、ウエハWをウエハ保持部22に保持させてチャンバ10´に収容し、チャンバ10´を密閉する(ステップ101)。次に、バルブV3を開いて一定量の水をチャンバ10´に供給し、チャンバ10´の底部(つまり、処理容器10a´の底部)に純水を貯留する(ステップ102)。このとき、水面はミスト遮蔽板73よりも下に位置するようにする。なお、ステップ101とステップ102は逆の順序で行ってもよい。
【0057】
次に、ヒータ72に給電してヒータ72を加熱し、チャンバ10´の底部に貯留された純水を加熱して水蒸気を発生させる。発生した水蒸気はウエハWへ拡散して、ウエハWを所定の温度に加熱する(ステップ103)。このステップ103の工程は、排気管17bを通した排気を行いながら実行することが好ましい。また、ラバーヒータ18cを加熱して、ウエハWおよびチャンバ10内の雰囲気温度を所定の処理温度、例えば80℃に保持する。
【0058】
その後、ヒータ72への給電を停止して水蒸気の発生を抑えた後に、バルブV2を開いてガス供給ノズル30から、例えば、オゾン濃度が約9体積%のオゾンガスを約10m3/分でチャンバ10´に供給し、チャンバ10´内をガス置換する(ステップ104)。
【0059】
チャンバ10´内のオゾン濃度が所定値に達したら、チャンバ10´へのオゾンガスの供給を続けながら、再びヒータ72への給電を開始してヒータ72を加熱し、チャンバ10´の底部に貯留された純水から水蒸気を蒸発させる(ステップ105)。これにより、チャンバ10´の内部は、底部から蒸発する水蒸気とオゾンガスとの混合ガス雰囲気となり、これによってウエハWに形成されたレジスト膜の変質処理が進行する。なお、この処理の間は、チャンバ10´の内圧が外気圧よりも、例えば0.05MPa程度高い圧力に保持されるように、排気管17bから一定量のオゾンガスを排気する。
【0060】
所定の処理時間(例えば、3分〜6分)が経過したら、ヒータ72による純水の加熱を停止し、また、バルブV2を閉じてオゾンガスの供給を停止する(ステップ106)。続いて、バルブV3を開いて純水供給ノズル40からチャンバ10´に純水を供給する(ステップ107)。チャンバ10´内での水位上昇に伴って、チャンバ10´内のガスは排気管17bを通して排気される。
【0061】
チャンバ10´内の水位が純水供給ノズル40´の高さに達したら、バルブV3´を開いて純水供給ノズル40´からチャンバ10´への純水の供給を開始する。さらにチャンバ10´内の水位が純水供給ノズル40″の高さに達したら、バルブV3″を開いて純水供給ノズル40″からチャンバ10´への純水の供給を開始する。これにより、チャンバ10´内を純水で満たす時間が短縮される。また、このように水位上昇にしたがって純水をチャンバ10´に供給することにより、チャンバ10´内の純水が気泡を含まないようにすることができ、これによって、ウエハWに気泡が付着して水洗処理にムラが生ずることが抑制される。
【0062】
チャンバ10´内の水位が突起部15へ達したらチャンバ10´への純水の供給を停止し、空気供給管17aから空間15aに空気を供給して、空間15aに残存するオゾンガスを排気管17bを通して外部へ排気する(ステップ108)。ステップ107およびステップ108の工程においては、ウエハWは純水に浸された状態となり、レジスト膜の剥離処理が進行する。
【0063】
ウエハWが純水に浸漬されて所定時間が経過したら、バルブV7を開き、排液管42を通してチャンバ10´内の純水を排出する(ステップ109)。このとき、チャンバ10´の内圧低下が起こらないように、例えば、空気供給管17aから一定量の空気をチャンバ10´内に供給する。チャンバ10´の内圧が外気圧と同じ状態となったら、チャンバ10´の密閉状態を解除し、容器カバー10bおよびウエハガイド20を上昇させてウエハ保持部22を処理容器10a´から引き上げ、保持しているウエハWをウエハ搬送手段へ受け渡す(ステップ110)。これによって、レジスト除去装置1´における一連の処理が終了する。
【0064】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上記説明においては、例えば、基板としてウエハWを例示したが、これに限定されず、基板はLCD基板等の他の基板であってもよい。
【0065】
レジスト除去装置1´では、水蒸気によってウエハWを所定温度にまで加熱した後に、ヒータ72への給電を停止しても、チャンバ10´の底部からの純水の蒸発はすぐには治まらない。そこで、例えば、ヒータ72による給電を停止するとともに、一定量の純水をチャンバ10´に供給して、チャンバ10´の底部に貯留された純水の温度を低下させることによって、水蒸気の発生を抑制することができる。また、ヒータ72による給電を停止するとともに、一定量の純水をチャンバ10´に供給する一方で、バルブV7を開いて、チャンバ10´から熱湯を排出することによって、水蒸気の発生を停止させることもできる。
【0066】
チャンバ10(または10´)を純水で満たすことによってチャンバ10からオゾンガスを排出する際には、チャンバ10内に供給された純水が排気管17bからオーバーフローするまで、チャンバ10に純水を供給してもよい。この場合には、突起部15の空間15a内において、空気供給管17aの空気吐出口の高さが、排気管17bの空気取り入れ口の高さよりも高くなるように、空気供給管17aと排気管17bとを設置することが好ましい。
【0067】
チャンバ10・10´の外側を構成する金属材料はステンレスに限られず、その他に、真鍮やアルミニウム、鋳鉄等の各種鋼材を用いることができる。また、チャンバ10´を構成する処理容器10a´において、排液管42は、処理容器10a´の底部に設けられた段差部の上面(保持部材74が固定されている面)から排液を行うように配置してもよい。また、純水供給ノズル40に接続された給液配管に分岐管を設けて、純水供給ノズル40から分岐管を通してチャンバ10´内の純水を排液させてもよい。
【0068】
本発明は、上述したようにウエハWからレジストを除去する場合に限定的に適用されるものではない。例えば、本発明は、ウエハW等を直接にオゾンガスと水蒸気の混合ガスで処理することにより、ウエハW等の基板の表面を酸化処理する装置にも適用することができる。また、本発明の処理装置には、基板およびその処理内容(例えば、洗浄処理やエッチング処理)に応じて、適宜、好適なガス種および蒸気(例えば、有機溶剤の蒸気)を選択することができる。このようなガスおよび蒸気の混合ガスで基板を処理する前に、その蒸気で基板を加熱することにより、基板の加熱時間が短縮される。
【0069】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、基板の処理に先立って基板を所定温度に加熱するまでの時間が短縮されるために、スループットが向上する。また、従来のように、基板の加熱に不活性ガスを用いないために、処理コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レジスト除去装置の概略構造を示す斜視図。
【図2】図1記載のレジスト除去装置の概略断面図。
【図3】図1記載のレジスト除去装置が具備する容器カバーの概略断面図。
【図4】図1記載のレジスト除去装置によるウエハの処理工程を示すフローチャート。
【図5】別のレジスト除去装置の概略構造を示す断面図。
【図6】ウエハを加熱する媒体の違いによるウエハの温度変化の差を示すグラフ。
【図7】図5記載のレジスト除去装置によるウエハの処理工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
1・1´;レジスト除去装置
10・10´;チャンバ
11;昇降機構
12a・12b;フランジ部
13a・13b;エアーシールリング
14;筒状突起部
15;突起部
15a;空間
16a・16b;エアーシールリング
17a;空気供給管
17b;排気管
20;ウエハガイド
22a〜22c;ウエハ支持部材
30;ガス供給ノズル
40;純水供給ノズル
72;ヒータ
73;ミスト遮蔽板
90;CPU
W;ウエハ(基板)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing method and a processing apparatus for processing an object to be processed such as a semiconductor wafer or an LCD glass substrate in an atmosphere containing a predetermined processing gas.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a semiconductor device manufacturing process, a predetermined circuit pattern is formed on a wafer (semiconductor wafer) using photolithography technology. Specifically, a photoresist solution was applied to the washed wafer to form a resist film, the resist film was exposed in a predetermined pattern, developed, and further subjected to etching, impurity implantation, and the like. Later, a series of processes for removing (stripping) the unnecessary resist film from the wafer is performed.
[0003]
Recently, as a method of removing such a resist film, a certain amount of ozone (O 3 ), A method of removing the resist film from the wafer by modifying the resist film using a mixed gas of a gas (hereinafter referred to as “ozone gas”) and water vapor and performing a water washing process thereafter. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-210614 discloses a processing apparatus that accommodates a plurality of wafers in a chamber and supplies the chamber with ozone gas and water vapor to process the wafers.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-210614 A
[0005]
The process of processing a wafer using the processing apparatus shown in FIG. 1 of JP-A-2001-210614 is roughly as follows. First, a holding member holding a plurality of wafers in a substantially vertical posture at equal intervals is housed in a chamber, and the chamber is sealed. Next, a heated nitrogen gas is supplied to the chamber to warm the wafer. The chamber has a vertically divided structure, and a heater is attached to the upper lid, and the temperature of the wafer can be increased by operating the heater.
[0006]
When the wafer is warmed to a predetermined temperature, ozone gas is supplied. A heater is provided at the bottom of the chamber (lower vessel). By supplying a certain amount of pure water to the chamber and heating the heater, the pure water is evaporated, and the inside of the chamber is mixed with ozone gas and water vapor. Keep in gas atmosphere. Hydroxyl radicals generated in the mixed gas atmosphere change the resist film into water-soluble (the resist film is easily peeled off by increasing water permeability). After a lapse of a predetermined time, the supply of pure water, the heating of the heater, and the supply of ozone gas are stopped, and the ozone gas in the chamber is exhausted to the outside by supplying nitrogen gas into the chamber. When the ozone gas concentration in the chamber becomes equal to or lower than a predetermined value, the supply of the nitrogen gas is stopped, and the wafer is taken out of the chamber. The taken-out wafer is transported to an apparatus for performing a washing process, where the resist film is stripped.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, in the method of heating a wafer to a predetermined temperature with a heated nitrogen gas before processing the wafer with a mixed gas of ozone gas and water vapor, a long time of several tens minutes until the wafer reaches the predetermined temperature. Is required, so that the tact becomes long and the throughput is low. Further, since the supply of the nitrogen gas must be performed for such a long time, there is a problem that the consumption amount is increased and the processing cost is increased.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a processing method and a processing apparatus in which tact is reduced and throughput is improved.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a processing method for processing an object to be processed in an atmosphere containing a processing gas and a vapor of a processing liquid,
A step of housing the object to be processed in the chamber;
Heating the object to be processed to a predetermined temperature by supplying vapor of the processing liquid to the chamber;
Supplying the processing gas to the chamber;
Processing the workpiece by supplying a predetermined amount of the vapor of the processing liquid to the chamber while maintaining the supply of the processing gas to the chamber for a predetermined amount of time;
And a processing method characterized by having the following.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a processing apparatus for processing an object to be processed in a mixed atmosphere of a processing gas and a vapor of a processing liquid,
Holding means for holding the object,
A chamber for accommodating the object to be processed held by the holding means,
Processing gas supply means for supplying the processing gas to the chamber;
Processing liquid supply means for supplying the processing liquid to the chamber;
A heater for heating and evaporating the processing liquid supplied to the chamber by the processing liquid supply means and stored at the bottom of the chamber;
A gas exhaust mechanism for exhausting the processing gas in the chamber from the top of the chamber to the outside,
A heater control device that controls the operation of the heater so that the object to be processed housed in the chamber is heated to a predetermined temperature by the vapor of the processing liquid;
A processing device comprising:
[0011]
According to the processing method and the processing apparatus of the present invention, since the object to be processed is heated by the steam having a larger heat capacity than the gas, the time required to reach the predetermined temperature can be reduced. This shortens the tact time and improves the throughput. Further, since there is no need to use a large amount of inert gas, the processing cost can be reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. Here, an ozone gas (a gas containing a certain amount of ozone and other main components of oxygen and nitrogen) is used as a processing gas on a wafer (semiconductor wafer) on which a resist film is formed. A description will be given of a resist removing apparatus for supplying steam as steam, modifying the resist film with the mixed gas, and removing an unnecessary resist film from the wafer.
[0013]
FIG. 1 is a schematic perspective view of the
[0014]
The
[0015]
A
[0016]
By operating the elevating
[0017]
FIG. 3 shows a YZ sectional view of the
[0018]
On the inclined wall surface, there are provided a
[0019]
Air (or nitrogen) is supplied from the outside to the
[0020]
The exhaust of the
[0021]
As will be described later, when pure water is supplied into the
[0022]
[0023]
In addition, the dew condensation in the
[0024]
The processing of the wafer W in the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
As a constituent member of the
[0028]
The
[0029]
The ozone gas or water vapor supplied into the inner pipe is discharged from an ozone gas discharge port provided in the inner pipe to a gap between the inner pipe and the outer pipe, and then processed through a gas discharge port provided in the outer pipe. The liquid is discharged obliquely upward toward the vertical wall of the
[0030]
The supply of the ozone gas to the
[0031]
The
[0032]
The supply of steam to the
[0033]
It is possible to supply only ozone gas or only water vapor from the
[0034]
A
[0035]
A pressure sensor PS for detecting a pressure in the
[0036]
The pure
[0037]
Next, a method of processing the wafer W by the resist removing
[0038]
Subsequently, the elevating mechanism 23 is operated to lower the
[0039]
Next, the valve V1 is opened to supply steam from the
[0040]
When the temperature sensor TS indicates that the wafer W has reached the predetermined temperature, the valve V1 is closed to stop the supply of water vapor, and then the valve V2 is opened, and the
[0041]
When the pressure sensor PS detects that the inside of the
[0042]
During the processing with the mixed gas, the opening and closing amounts of the valves V1, V2, and V7 are controlled so that the internal pressure of the
[0043]
After a lapse of a predetermined processing time (for example, 3 to 6 minutes), the valves V1, V2, and V7 are closed to stop the supply of water vapor and ozone gas and the exhaust / drainage (step 6). After opening the valve V6 provided in the
[0044]
When the water level in the
[0045]
In the steps 7 and 8 described above, the wafer W is in a state of being immersed in pure water, and the resist film peeling process proceeds. That is, in the processing of the wafer W using the resist removing
[0046]
When a predetermined time has elapsed after the wafer W has been immersed in pure water, the valve V7 is opened and the pure water in the
[0047]
The wafer W is transferred by a wafer transfer unit to a cleaning processing unit provided separately from the resist removing
[0048]
Next, a resist removing apparatus will be described. FIG. 5 is a schematic sectional view of the resist removing device 1 '. Comparing the resist removing device 1 'and the resist removing
[0049]
The chamber 10 'provided in the resist removing device 1' includes a
[0050]
The
[0051]
A step is provided at the bottom of the
[0052]
A holding
[0053]
As described above, in the resist removing
[0054]
FIG. 6 is a graph showing a temperature change of the wafer W when the wafer W is heated by water vapor using the resist removing apparatus 1 '. Here, the wafer W was heated by storing the wafer W in the
[0055]
FIG. 6 also shows temperature changes when the wafer W is heated by air heated to 100 ° C. The supply of the heated air to the chamber 10 'was performed by temporarily attaching a device for sending the heated air to the
[0056]
The process of processing the wafer W in the resist removing apparatus 1 'thus configured will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the wafer W is held in the
[0057]
Next, power is supplied to the
[0058]
Then, after the power supply to the
[0059]
When the ozone concentration in the chamber 10 'reaches a predetermined value, the power supply to the
[0060]
After a lapse of a predetermined processing time (for example, 3 to 6 minutes), the heating of the pure water by the
[0061]
When the water level in the chamber 10 'reaches the height of the pure water supply nozzle 40', the valve V3 'is opened to start supplying pure water from the pure water supply nozzle 40' to the chamber 10 '. Further, when the water level in the chamber 10 'reaches the height of the pure
[0062]
When the water level in the chamber 10 'reaches the
[0063]
When a predetermined time has elapsed after the wafer W has been immersed in the pure water, the valve V7 is opened, and the pure water in the chamber 10 'is discharged through the drain pipe 42 (step 109). At this time, for example, a constant amount of air is supplied from the
[0064]
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such embodiments. For example, in the above description, for example, the wafer W is exemplified as the substrate, but the substrate is not limited to this, and the substrate may be another substrate such as an LCD substrate.
[0065]
In the resist removing apparatus 1 ', even after the wafer W is heated to a predetermined temperature by the water vapor and the power supply to the
[0066]
When exhausting ozone gas from the
[0067]
The metal material forming the outside of the
[0068]
The present invention is not limited to the case where the resist is removed from the wafer W as described above. For example, the present invention can be applied to an apparatus for oxidizing the surface of a substrate such as a wafer W by directly processing the wafer W or the like with a mixed gas of ozone gas and water vapor. Further, in the processing apparatus of the present invention, a suitable gas type and vapor (for example, vapor of an organic solvent) can be appropriately selected according to the substrate and the processing contents (for example, cleaning processing and etching processing). . By heating the substrate with the vapor before treating the substrate with the mixed gas of the gas and the vapor, the heating time of the substrate is reduced.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the time required to heat the substrate to a predetermined temperature prior to the processing of the substrate is reduced, so that the throughput is improved. Further, since an inert gas is not used for heating the substrate as in the related art, the processing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a resist removing apparatus.
FIG. 2 is a schematic sectional view of the resist removing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a container cover included in the resist removing device shown in FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing a wafer processing process by the resist removing apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic structure of another resist removing apparatus.
FIG. 6 is a graph showing a difference in temperature change of a wafer due to a difference in a medium for heating the wafer.
FIG. 7 is a flowchart showing a wafer processing process by the resist removing apparatus shown in FIG. 5;
[Explanation of symbols]
1.1 '; Resist removal equipment
10.10 '; chamber
11; lifting mechanism
12a, 12b; flange part
13a ・ 13b ; Air seal ring
14; cylindrical projection
15; protrusion
15a; space
16a ・ 16b ; Air seal ring
17a; air supply pipe
17b; exhaust pipe
20; wafer guide
22a to 22c; wafer support member
30; gas supply nozzle
40; pure water supply nozzle
72; heater
73; Mist shielding plate
90; CPU
W; Wafer (substrate)
Claims (11)
被処理体をチャンバに収容する工程と、
前記チャンバに前記処理液の蒸気を供給することによって前記被処理体を所定温度に加熱する工程と、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する工程と、
前記チャンバへの前記処理ガスの供給を続けながら前記チャンバへ前記処理液の蒸気を所定流量供給して所定時間保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
を有することを特徴とする処理方法。A processing method for processing an object to be processed in an atmosphere including a processing gas and a processing liquid vapor,
A step of housing the object to be processed in the chamber;
Heating the object to be processed to a predetermined temperature by supplying vapor of the processing liquid to the chamber;
Supplying the processing gas to the chamber;
Processing the workpiece by supplying a predetermined amount of the vapor of the processing liquid to the chamber while maintaining the supply of the processing gas to the chamber for a predetermined amount of time;
A processing method comprising:
前記チャンバへの前記処理ガスおよび前記処理液の蒸気の供給を停止する工程と、
前記チャンバに前記処理液を供給して前記チャンバの内部を前記処理液で満たすことにより、前記チャンバ内の処理ガスを前記チャンバの上部から外部に排出する工程と、
前記チャンバから前記処理液を排出する工程と、
前記チャンバから前記被処理体を搬出する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の処理方法。After the processing of the object to be processed by the processing gas and the vapor of the processing liquid,
Stopping the supply of the processing gas and the vapor of the processing liquid to the chamber;
Supplying the processing liquid to the chamber and filling the inside of the chamber with the processing liquid, thereby discharging a processing gas in the chamber from the top of the chamber to the outside;
Discharging the processing solution from the chamber;
Unloading the object from the chamber;
The processing method according to claim 1, further comprising:
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記処理液供給手段によって前記チャンバに供給されて前記チャンバの底部に貯留された処理液を加熱して蒸発させるヒータと、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに収容された前記被処理体が前記処理液の蒸気によって所定の温度に加熱されるように前記ヒータの動作を制御するヒータ制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置。A processing apparatus for processing an object to be processed in a mixed atmosphere of a processing gas and a vapor of a processing liquid,
Holding means for holding the object,
A chamber for accommodating the object to be processed held by the holding means,
Processing gas supply means for supplying the processing gas to the chamber;
Processing liquid supply means for supplying the processing liquid to the chamber;
A heater for heating and evaporating the processing liquid supplied to the chamber by the processing liquid supply means and stored at the bottom of the chamber;
A gas exhaust mechanism for exhausting the processing gas in the chamber from the top of the chamber to the outside,
A heater control device that controls the operation of the heater so that the object to be processed housed in the chamber is heated to a predetermined temperature by the vapor of the processing liquid;
A processing device comprising:
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011086827A (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Tokyo Electron Ltd | Substrate heating device, substrate heating method and storage medium |
-
2002
- 2002-10-29 JP JP2002314751A patent/JP2004152892A/en active Pending
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