JP2004500705A - 基板を洗浄するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

基板の迅速なかつ効果的な洗浄を可能にするためには、少なくとも１つの基板を収容するための処理槽、該処理槽を閉鎖するための蓋、活性ガスを制御可能に供給するための第１の供給装置、活性ガスと、基板から除去したい被膜との間の反応を促進させる、湿分を有する少なくとも一種類の流体を制御可能に供給するための第２の供給装置および処理槽内の湿分濃度を制御するための制御装置を備えた、基板、特に半導体ウェーハを洗浄するための装置が設けられている。さらに、基板、特に半導体ウェーハを、少なくとも１つの基板を収容するための処理槽内で洗浄するための方法が提案されている。当該方法は、以下の方法ステップ：すなわち、基板を槽内に供給し；処理槽を閉鎖し；活性ガスと、該活性ガスと、基板から除去したい被膜との間の反応を促進させる、湿分を有する少なくとも一種類の流体とを処理槽内に供給し；該処理槽内の湿分濃度を制御する；を有している。

Description

【０００１】
本発明は、基板、特に半導体ウェーハを洗浄するための装置および方法に関する。
【０００２】
半導体ウェーハを洗浄するためには、種々異なる方法および装置が知られている。有機的な不純物、たとえばフォトレジストを除去するための１つの方法では、有機的な分子を除去するために、ウェーハが慣用のウェット洗浄工程で硫黄・ペルオキシド混合物（ＳＰＭ）によって処理される。しかし、この工程は、使用される化学薬品に基づき極めて高価であり、さらに、使用される化学薬品の廃液処理に関する環境問題を招いてしまう。
【０００３】
ドライ洗浄工程を有する別の方法では、半導体ウェーハのフルオロカーボンポリマを除去するために、０_２またはＨ_２を含有したガスが使用される。この場合、使用される成分に基づく問題は生ぜしめられないにもかかわらず、このようなドライ洗浄工程には極めて手間がかかってしまう。これによって、費用が高くなってしまう。
【０００４】
ヨーロッパ特許出願公開第０８６７９２４号明細書に基づき、有機的な不純物を半導体ウェーハから除去するために、オゾンガスを、添加剤を含有した水蒸気雰囲気内に導入する方法が公知である。この場合、不純物を酸化させるためにオゾンが使用され、水蒸気が酸化工程を促進させる。この方法では、水蒸気雰囲気が、ウェーハの下方に位置する水層の加熱と部分的に蒸発とによって発生させられる。水蒸気雰囲気は、ウェーハの温度を上回る運転温度で飽和されている。したがって、ウェーハにおける水蒸気の凝縮が生ぜしめられ、ウェーハの表面に水層が形成される。この水層は、不純物の酸化を著しく妨害する厚さを達成している。なぜならば、オゾンだけでなく、水との協働によって発生させられたＯＨ基またはその他の活性成分も不純物に接触しないからである。このことは、特に水層の厚さが、活性成分、たとえばオゾンの生存時間×水中での拡散係数よりも大きく設定されている事例に当てはまる。
【０００５】
上述した方法から出発して、本発明の課題は、基板の迅速なかつ効果的な洗浄が簡単にかつ廉価に可能となるような装置および方法を提案することである。
【０００６】
本発明によれば、この課題は、基板、特に半導体ウェーハを洗浄するための装置において、少なくとも１つの基板を収容するための処理容器、該処理容器を閉鎖するための蓋、活性ガスを制御可能に供給するための第１の供給装置、活性ガスと、基板から除去したい不純物との間の反応を促進させる、湿分を有する一種類の流体を制御可能に供給するための第２の供給装置および処理容器内の湿分濃度を制御するための制御装置が設けられていることによって解決される。本発明による装置は、閉じられたシステムを提案していて、処理容器内の湿分濃度の正確な制御を可能にしている。この湿分濃度は各洗浄プロセスに調和することができる。これによって、湿分を含有した流体による、洗浄したい基板への液層の形成を制御することができるかまたは完全に阻止することができる。このことは、活性ガスもしくはその他の活性成分が不純物に接触することを保証するために重要である。さらに、流体に対する活性ガスの比率は、最適化された洗浄雰囲気を提案しかつ媒体消費量を減少させるために調整することができる。さらに、閉じられたシステムは、活性ガス／流体混合物の、コントロールされない逃出を阻止している。
【０００７】
本発明の有利な構成によれば、第１の供給装置が、導入されるガス量を制御するための弁を有している。これによって、コントロールされたプロセス雰囲気が形成される。第１の供給装置が、オゾン発生器を有していると有利である。なぜならば、オゾンは特に有機的な不純物の酸化および除去に特に適していて、廉価であるからである。
【０００８】
処理容器内の湿分濃度を簡単に制御するためには、第２の供給装置が、導入される流体量を制御するための少なくとも１つの弁を有していると有利である。第２の供給装置が、蒸気発生器、特に水蒸気発生器を有していると有利である。なぜならば、水蒸気は容易に形成することができ、反応を促進させる流体として使用可能であるからである。この場合、蒸気の湿分濃度および／または温度が制御可能であると有利である。
【０００９】
本発明の特に有利な構成では、第２の供給装置が、少なくとも１つの液体入口ノズルを有している。規定された量の液体が処理容器内に供給されるように、湿分濃度を簡単に調整することもできる。この場合、基板の洗浄を可能にするためには、液体入口ノズルが、基板の上方に配置されていて、該基板に向けられていると有利である。特に酸化された反応生成物は、その下側に位置する酸化されていない層を露出させるために、ウェーハから洗浄除去される。
【００１０】
プロセス雰囲気、特に処理容器内の湿分濃度をも制御するためには、本発明による装置が、処理容器および／または容器容積を加熱するための加熱装置、制御可能な吸出し装置および／または制御可能な液体出口を有していると有利である。
【００１１】
活性ガスの反応をさらに十分に助成するかもしくはプロセス条件を最適化するためには、本発明による装置が、別の流体、特に湿潤媒体を制御可能に供給するための第３の供給装置を有している。
【００１２】
処理容器からのプロセス成分の、コントロールされた押退けを可能にし、したがって、容器の開放時の外部へのプロセス成分の逃出を阻止するためには、別のガス、特に不活性ガスを制御可能に供給するための別のガス供給装置が設けられていると有利である。
【００１３】
湿分濃度を正確に調整するためには、処理容器内の湿分濃度を測定するための装置が設けられている。これによって、制御装置への実際の湿分濃度のフィードバックが可能となる。これに相応して、制御装置はその制御パラメータに適合することができる。
【００１４】
本発明の特に有利な構成によれば、処理容器が圧力密であり、本発明による装置が、圧力制御装置を有している。この圧力制御装置は、処理容器内の圧力を過圧に制御するために適している。処理容器内での過圧の使用によって、より高い温度を伴った蒸気を使用することが可能となる。このことは反応を促進させ、したがって、プロセス経過を加速させる。さらに、圧力を介して、処理容器内の湿分濃度の制御ならびに基板表面とプロセス雰囲気との間の境界層の制御が可能となる。したがって、過圧の使用によって、湿分濃度の良好な制御可能性ならびに短縮されたプロセス時間が得られる。これによって、本発明による装置の供給量が増加させられる。この場合、周囲雰囲気に対する良好な密閉を達成するためには、処理容器が、蓋によって圧力密に密閉されると有利である。オゾンが処理容器から流出する危険は阻止される。これによって、著しく濃縮されたオゾンの使用が環境に対する危険なしに可能となる。著しく濃縮されたオゾンの使用によって反応率が向上する。これによって、プロセス時間をさらに十分に減少させることができる。
【００１５】
本発明の課題は、基板、特に半導体ウェーハを、少なくとも１つの基板を収容するための処理容器内で洗浄するための方法において、本発明による方法が、以下の方法ステップ：すなわち、基板を容器内に供給し；処理容器を閉鎖し；活性ガスと、該活性ガスと、基板から除去したい不純物との間の反応を促進させる、湿分を有する少なくとも一種類の流体とを処理容器内に供給し；該処理容器内の湿分濃度を制御する；を有していることによっても解決される。この方法によって、すでに装置に関連して上述した利点が達成される。
【００１６】
コントロールされたプロセス雰囲気を達成するためには、供給される活性ガスの量および／または流体の量が制御されると有利である。
【００１７】
本発明の実施態様では、流体が蒸気、特に水蒸気であり、該蒸気の湿分および／または温度が制御される。基板における液層の形成と、これに関連した欠点とを回避するためには、主として基板における蒸気の凝縮が発生しないように、処理容器内のプロセス雰囲気が制御されると有利である。このためには、本発明の実施態様では、基板の温度が、蒸気の温度に維持されるかまたは蒸気の温度を上回る温度に維持される。蒸気が、活性ガス、特にオゾン以前に処理容器内に供給されると有利である。
【００１８】
一定のプロセス条件を維持しかつ消費されない媒体の供給を可能にするためには、処理容器内に存在している、活性ガスと流体とから成る混合物の少なくとも一部が吸い出される。この場合、吸い出される混合物の量が制御されると有利である。
【００１９】
湿分を帯びたプロセス雰囲気の維持の他に基板の洗浄および良好な大量移行（Ｍａｓｓｅｔｒａｎｓｆｅｒ）を可能にするためには、流体が液体であると有利である。不変のかつコントロールされたプロセス条件を維持するためには、液体の少なくとも一部が排出されると有利である。この場合、排出される液体の量が制御されると有利である。良好な洗浄のためには、液体が、上方から基板に噴霧されると有利である。この工程が、基板における液層の、コントロールされない形成を阻止するために、短い期間の間に行われると有利である。この場合、噴霧のための期間が、各噴霧期間の間に位置している休止期間よりも著しく短く設定されていると有利である。
【００２０】
プロセス雰囲気の良好な制御のためには、処理容器の温度および／または容器体積の温度が制御されると有利である。湿分含有量が、供給される活性ガスの量、供給される流体の量および／または温度につき制御されると有利である。本発明の実施態様では、処理容器内の湿分濃度が測定されかつ測定結果につき調整される。
【００２１】
処理容器の開放時における、ガスと流体とから成る活性混合物の流出を阻止するためには、洗浄後、活性混合物が吸い出される。本発明の実施態様では、洗浄後、活性ガスを押し退ける別のガス、特に不活性ガスが処理容器内に導入される。別の実施態様では、基板を十分に処理するために、洗浄後、処理液体が処理容器内に導入される。処理液体が処理容器内に直接導入されることによって、別の処理ユニットへの基板の操作および搬送が不要となる。これによって、操作時のかつ／または搬送時の基板の損傷の危険が排除される。
【００２２】
本発明による装置および本発明による方法は、特に有機的な汚染、たとえば半導体ウェーハのフォトレジストを除去するために適している。
【００２３】
本発明の特に有利な実施態様では、処理容器内の圧力が、特に過圧に制御される。これによって、より高い蒸気温度を処理時に得ることができる。さらに、圧力を介して、処理容器内の湿分濃度の制御が可能となる。
【００２４】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２５】
図１には、半導体ウェーハ２を洗浄するための装置１が示してある。この装置１は処理容器４を備えている。この処理容器４内には、基板２を直立した位置で保持するための基板収容装置６が配置されている。処理容器４内には複数の基板が収容可能であるが、図１には、ただ１つの基板２しか見ることができない。処理容器４は、横断面で方形の上側の部分と、下方に円錐形に先細りにされた下側の部分とを有している。処理容器４は方形の部分の上側の領域に、水蒸気を処理容器４内に供給するためのディフューザ８を有している。このディフューザ８は、対応する管路９を介して蒸気発生器１０に接続されている。ディフューザ８はリングを形成している。このリングは処理槽の形状に適合されていて、容器４内での均一な蒸気分配を可能にしている。この場合、ディフューザ８は、基板２の通過運動を可能にするためには十分であるように寸法設定された内径を形成している。
【００２６】
ディフューザ８の上方には、図１には示していない洗浄装置が設けられている。この洗浄装置を介して洗浄液が、微細に分配される霧の形で処理容器４内に導入される。洗浄液は、処理容器４内に収容された基板２が均一に洗浄されるように導入される。処理容器４の縁部領域には、処理容器４と基板２とを加熱するための加熱装置１２が設けられている。この加熱装置１２は、処理容器４の内外への基板２の運動を妨害しないように配置されている。処理容器４はその上側の端部にオーバフロー部１４を有している。
【００２７】
処理容器４内の基板収容部６の下方の領域には、オゾンを供給するためのディフューザ１６が設けられている。このディフューザ１６は管路１７を介してオゾン発生器１８に接続されている。ディフューザ１６は同じくリングディフューザとして形成されている。このリングディフューザは処理容器４の形状に適合されていて、容器４内でのオゾンの均一な分配を可能にしている。ディフューザ１６は容器４の方形の部分の下側の領域に配置されている。処理容器４の、円錐形に先細りにされた下側の部分には、洗浄液のための入口・出口開口２０が配置されている。この開口２０は管路２１を介して洗浄液源２２に接続されている。
【００２８】
処理容器４の上方には、この処理容器４を閉鎖する蓋２４が設けられている。この蓋２４は、処理容器４内に存在しているプロセス成分の流出を阻止するために、完全に閉鎖された位置で処理容器４を外部に対して密閉することができる。完全に閉鎖された位置では、オーバフロー部１４への処理容器４の接続も閉鎖されている。
【００２９】
このことは別個に図示していないにもかかわらず、プロセス成分を処理容器４からコントロールして吸い出すための吸出し装置が設けられている。この吸出し装置は選択的に処理容器４にまたは蓋２４に取り付けられていてよい。
【００３０】
装置１の運転の間には、蓋２４が開放され、たとえばフォトレジストで被覆されたかまたは汚染された乾燥したウェーハ２が処理容器４内に挿入され、ウェーハ収容部６に収容される。次いで、カバー２４が、処理容器４を閉鎖する位置にもたらされる。処理容器４の内部と基板２とは加熱装置１２を介して加熱される。蒸気発生器１０内には、規定された湿分と温度とを伴った水蒸気が発生させられる。この水蒸気には、ウェーハ２の後続の洗浄プロセスを助成するために、ガス状の物質、たとえば窒素および／または液状の媒体、たとえば酢酸を選択的に混加することができる。このように発生させられた水蒸気は管路９とディフューザ８とを介して、コントロールされて処理容器４内に供給される。すなわち、規定された湿分濃度を処理容器４内に達成するために、規定された量の蒸気が容器容積に関連して導入される。処理容器４の内部とウェーハ２とは、主として、ウェーハ２における蒸気の凝縮を阻止するために、蒸気の温度を上回る温度に加熱されている。
【００３１】
オゾン発生器１８内にはオゾンが発生させられる。このオゾンは管路１７とディフューザ１６とを介して、コントロールされて処理容器４内に供給される。すなわち、オゾンの量は、供給される蒸気量に関連して制御される。水蒸気とオゾンガスとの、コントロールされた供給によって、化学量論的なオゾンガス・水蒸気混合物が形成され、この混合物の湿分濃度が制御される。オゾンガスは、除去したいフォトレジストと反応する。この場合、水蒸気はこの反応を促進させかつ加速させる。オゾンはフォトレジストを酸化し、これによって、ウェーハ２からの剥離を可能にする。
【００３２】
ウェーハ２の処理の間、新鮮なオゾンと水蒸気とを供給することができるように、規定された量のオゾンガス・水蒸気混合物を吸い出すために、吸出し装置が操作され得る。この吸出し装置の、コントロールされた制御を介して、規定された量の、湿分を帯びたプロセス雰囲気が吸い出されることによって、処理容器４内の湿分濃度を制御することもできる。この場合、吸出し装置は、基板２の洗浄の間、処理容器４の内部に僅かな過圧が形成される、すなわち、予め導入された混合物よりも少ない混合物が吸い出されるように操作される。
【００３３】
さらに、上述したプロセスでは、規定された期間の間、この期間の間に基板２を洗浄し、しかも、特にウェーハ２の、酸化された反応生成物を洗浄除去するために、洗浄装置（図示せず）が作動させられる。これによって、酸化された反応生成物が反応遮断層（Ｒｅａｋｔｉｏｎｓｂａｒｒｉｅｒｅ）を基板２に形成せず、オゾンガス・水蒸気混合物が、反応遮断層の下側に位置する酸化されていない層に接触することが保証される。基板２の洗浄時には、規定された量の洗浄液が処理容器４内に導入される。この液体は処理容器４の内部の湿分濃度に影響を与え、したがって、湿分濃度の制御に算入されている。処理容器４内の湿分濃度を制御するためには、その都度の洗浄工程の後、コントロールされた量の、処理容器４の底部に捕集された洗浄液が入口・出口開口２０を介して排出されると有利である。
【００３４】
すでに上述したように、洗浄工程は洗浄プロセスの間の短い期間に行われる。この期間は、その都度の洗浄工程の間に位置する休止期間よりも著しく短く設定されている。なぜならば、洗浄工程の間には、基板表面における液体層厚さの正確な制御が全く不可能であるかまたは困難にしか可能とならないからである。したがって、洗浄工程を阻止する液体層厚さが迅速に基板２に形成され得る。
【００３５】
前記工程の間、槽もしくは槽容積の温度は、容器４内のプロセス雰囲気、特に湿分濃度を制御するために、加熱装置１２を介して制御される。
【００３６】
除去したい不純物の量と、この不純物の組成とに関連した、規定されたプロセス時間の後、オゾンガス・水蒸気混合物が吸出し装置を介して処理容器４から吸い出される。オゾンガス・水蒸気混合物を完全に処理容器４から押し退けるためには、この処理容器４が別のディフューザ（図示せず）を介して不活性ガス、たとえば窒素で択一的にまたは付加的に満たされる。付加的なディフューザの代わりに、窒素はオゾンガスディフューザ１６を介して導入されてもよい。この場合、このディフューザ１６は引き続きさらに窒素源に接続されていてよい。
【００３７】
オゾンガス・水蒸気混合物が完全に処理容器４から除去された後、最後の洗浄を実施しかつ洗浄工程を終了させるために、蓋２４が持ち上げられ、洗浄液、たとえば脱イオン水が入口２０を介して下方から処理容器４内に導入される。水はオーバフロー部１４内に到達し、このオーバフロー部１４から導出される。
【００３８】
次いで、水が排出され、ウェーハ２が乾燥させられる。この場合、乾燥は、たとえば水が排出される間、水の表面張力を減少させる流体が水表面に施与されることによって、マランゴニ効果により水の排出時に行うことができる。
【００３９】
上述したように、オゾンガス・水蒸気混合物を不活性ガスの導入によって処理容器４から押し退ける代わりに、オゾンガス・水蒸気混合物を脱イオン水または別の液体の導入によって処理容器４から押し退けることも可能である。オゾンガス・水蒸気混合物が、たとえばウェーハ２を洗浄するための脱イオン水によって押し退けられる場合、この事例では、最初に蓋２４は持ち上げられない。なぜならば、さもないと、オゾンガス・水蒸気混合物が外部に流出する恐れがあるからである。蓋２４は、オゾンガス・水蒸気混合物が完全に脱イオン水によって押し退けられた場合に初めて持ち上げられる。次いで、水が再び排出され、ウェーハ２が乾燥させられる。
【００４０】
図２には、半導体ウェーハ１０２のための洗浄装置１００の択一的な構成が示してある。この洗浄装置１００は、同じくウェーハ収容部１０６を備えた処理容器１０４を有している。この処理容器１０４の、先細りにされた下側の部分にはディフューザ１０８が設けられている。このディフューザ１０８は、処理容器１０４内に組み込まれた蒸気発生器１１０に接続されている。処理容器１０４の、基板１０２の運動範囲以外の側方に位置する領域には、処理容器１０４と基板１０２とを加熱するための加熱装置１１２が設けられている。処理容器１０４は同じくオーバフロー部１１４を有している。処理容器１０４の上側の領域には、オゾンを供給するためのディフューザ１１６が配置されている。このディフューザ１１６は管路１１７を介してオゾン発生器１１８に接続されている。ディフューザ１１６は、処理容器１０４の側方の領域において、加熱装置１１２とは反対の側に位置している。
【００４１】
ディフューザ１０８の上方には、洗浄液、たとえば脱イオン水のための入口・出口開口１２０が設けられている。この開口１２０は、脱イオン水のための供給源に適切に接続されている。蓋１２４は処理容器１０４を閉鎖していて、この処理容器１０４を外部に対して密閉している。
【００４２】
装置１００の運転は第１実施例による装置１の運転とほぼ同じである。両装置１，１００の間の主な違いは、エレメントの配置、特に処理容器１０４内への蒸気発生器１１０の組込みにある。
【００４３】
図３には、半導体ウェーハ２０２のための洗浄装置２００の別の構成が示してある。この洗浄装置２００は処理容器２０４を有している。この処理容器２０４は外側の槽２０５と内側の槽２０６とから形成されている。外側の槽２０５は少なくとも部分的に液体２０７で充填されている。この液体２０７は加熱装置２０８を介して加熱可能である。内側の槽２０６は、液体２０７内での内側の槽２０６の浮上を阻止するために、外側の槽２０５の内部に適切に保持されている。
【００４４】
内側の槽２０６は、横断面で方形の上側の部分と、下方に先細りに延びる下側の部分とを有している。処理槽２０６内には、基板２０２を収容するための保持装置（図示せず）が設けられている。槽２０６内では、方形の部分の下側の領域に桶２１０が設けられている。この桶２１０は入口・出口開口（図示せず）を有している。桶２１０の下方には、処理槽２０６内に活性ガス、たとえばオゾンを導入するためのディフューザ２１２が設けられている。このディフューザ２１２は同じくリングディフューザとして形成されているが、オゾンの均一な導入を可能にする適切な形状を有していてよい。先細りに延びる下側の部分の領域には、流体入口・出口開口（図示せず）が設けられている。
【００４５】
処理槽２０６は、可動な第１の蓋２１４によって閉鎖されている。この蓋２１４には、蒸気ディフューザ２１６と液体噴霧装置２１８とが設けられている。この蒸気ディフューザ２１６と液体噴霧装置２１８とは蒸気源もしくは液体源に適切に接続されている。
【００４６】
外側の処理槽２０５と内側の処理槽２０６とを閉鎖するためには、別の蓋２２０が設けられている。吸出し管路２２４は両蓋２１４，２２０を貫通して延びていて、内側の処理槽２０６内に延びている。吸出し管路２２４は吸出し装置（図示せず）に適切に接続されている。
【００４７】
装置２００の運転は第１実施例による装置１の運転とほぼ同じである。
【００４８】
図４には、半導体ウェーハ３０２のための洗浄装置３００の別の構成が示してある。この洗浄装置３００は、方形の横断面を備えた、主として閉鎖された処理容器３０４を有している。この処理容器３０４は下側の側方の領域に送入・送出開口３０６を有している。この送入・送出開口３０６は蓋３０８によって閉鎖可能である。この蓋３０８は処理容器３０４の内室３１０を外部に対して密閉することができる。開口３０６の領域には、図示していない圧力ゲート（Ｄｒｕｃｋｓｃｈｌｅｕｓｅ）が設けられている。この圧力ゲートを介して、１つの半導体ウェーハ３０２が処理容器３０４内に挿入可能であるかもしくは処理容器３０４から取出し可能である。圧力ゲートによって、ローディング時およびアンローディング時における処理容器３０４の内部の圧力を変化させる必要性は排除されている。このような形式の圧力ゲートは技術的に知られているので、詳しい説明は省略することにする。
【００４９】
処理容器３０４の下側の領域には、半導体ウェーハ３０２のための水平な載置面３１４を備えた回転可能なウェーハ収容部３１２が設けられている。ウェーハ３０２の確実な収容を保証するためには、収容部３１２が載置面３１４に開口を有している。この開口には、半導体ウェーハ３０２を載置部３１４に対して不動に引き寄せるために、負圧が加えられ得る。
【００５０】
各制御弁３２０，３２２を備えた管路３１６，３１８は処理容器３０４に接続されている。両管路３１６，３１８を介して、圧力下にある水蒸気もしくは圧力下にあるオゾンが処理容器３０４内に導入される。この処理容器３０４の上側の領域には洗浄装置３２４が設けられている。この洗浄装置３２４を介して洗浄液が、微細に分配される霧の形で処理容器３０４内に導入される。この処理容器３０４の底部には、制御弁３２８を備えた出口管路３２６が設けられている。
【００５１】
装置３００の運転の間、まず半導体ウェーハ３０２が開口３０６を介して処理容器３０４内に挿入され、収容部３１２に収容されかつ位置決めされ、この収容部３１２に設けられた加熱装置（図示せず）を介して加熱される。次いで、両管路３１６，３１８を介して水蒸気もしくはオゾンが圧力下で処理容器３０４内に導入される。この場合、容器容積に関連して、規定された量の蒸気とオゾンとが導入されるので、規定された過圧と、規定された湿分濃度とが容器３０４内に達成される。ウェーハ３０２と処理容器３０４の壁とにおける蒸気の凝縮を阻止するためには、ウェーハ３０２と処理容器３０４の壁とが、蒸気温度を上回る温度に加熱されている。
【００５２】
処理容器３０４の内部の圧力が測定され、規定されたレベルに維持される。管路３２６を介して、容器３０４内に形成されたオゾンガス・水蒸気混合物の一部が吸い出される。
【００５３】
上述したプロセスの間、規定された期間中、基板３０２を洗浄するために、噴霧装置３２４が作動させられる。ウェーハ３０２の洗浄時には、規定された量の洗浄液が処理容器３０４内に導入され、その都度の洗浄工程の後、導入された量に相当する量の洗浄液が管路３２６を介して排出される。ウェーハ３０２は、上述したプロセスの間、上方に向けられたウェーハ表面での液体の捕集を阻止するために、収容部３１２と共に回転させられる。
【００５４】
図５には、本発明による装置の別の構成が示してある。この場合、図５では、同じ構成部材または同等の構成部材に該当している限り、図４と同じ符号が使用してある。図５に示した装置３００は、半導体ウェーハ３０２を処理するための処理容器３０４を有している。送入・送出ゲート３３０は処理容器３０４の上側の壁に設けられている。処理容器３０４の内室３１０には、当付け面３１４を備えたウェーハ収容部３１２が設けられている。図４に示した実施例に比べて、ウェーハ収容部３１２は容器３０４の側壁に設けられていて、ほぼ鉛直な当付け面３１４を有している。半導体ウェーハ３０２は負圧開口（図示せず）を介して当付け面３１４で鉛直に方向付けられた状態で収容部３１２に保持される。また、同じく、対応する弁３２０，３２２を備えた、水蒸気もしくはオゾンを導入するための管路３１６，３１８と、洗浄装置３２４とが処理容器３０４の上側の領域に設けられている。処理容器３０４の底部には、弁３２８を備えた出口管路３２６が取り付けられている。
【００５５】
水蒸気もしくはオゾンを導入ための入口管路３１６，３１８の他に、弁３３７を備えた別の入口管路３３６が設けられている。この入口管路３３６は酢酸を導入するために使用される。この酢酸は、オゾンガス・水蒸気混合物と、半導体ウェーハに付着した除去したい不純物との反応を促進させる。
【００５６】
図５に示した装置３００の運転は、図４に示した装置３００の運転とほぼ同じである。この場合、洗浄作用を促進させるためには、洗浄の間に付加的に酢酸が処理容器３０４内に導入される。半導体ウェーハ３０２が鉛直に方向付けられた状態で位置していることによって、洗浄工程中のもしくは洗浄工程後の回転と液体の遠心分離（Ａｂｓｃｈｌｅｕｄｅｒｎ）とは不要となる。なぜならば、液体がウェーハ３０２から良好に流れ落ちるからである。
【００５７】
図６には、半導体ウェーハ４０２を洗浄するための本発明による装置４００の別の構成が示してある。この装置４００は内側の処理容器４０４を有している。この内側の処理容器４０４は外側の処理容器４０６内に収容されていて、保持されている。
【００５８】
内側の処理容器４０４が蓋４０８を有しているのに対して、外側の処理容器４０６は蓋４１０を有している。蓋４０８，４１０は、各処理容器４０４，４０６への接近を許容するために、処理容器４０４，４０６に対して相対的に可動である。蓋４０８は、蓋４１０に設けられた適切なガイドレール４１２に沿って蓋４１０に対しても相対的に可動である。択一的には、両蓋４０８，４１０は互いに相対的に適宜な傾動点を中心として傾動することもできる。
【００５９】
内側の処理容器４０４は、入口管路（図示せず）を介して制御可能にオゾンガスと水蒸気とで充填可能である。さらに、内側の処理容器４０４は、蓋４０８に取り付けられた適切な管路４１４を介して別のガス、たとえば空気または窒素で充填可能である。管路４１４内には、それぞれ１つの過圧弁４１６が設けられてる。この過圧弁４１６は、処理容器４０４内の圧力が流入管路４１７内の圧力を下回った場合に開放する。この流入管路４１７内の圧力は周囲圧力にほぼ相当しているので、過圧弁４１６は、負圧が処理容器４０４内に形成されることを阻止している。
【００６０】
さらに、図６に概略的に示したように、内側の処理容器４０４は入口・出口システム（図示せず）を介して液体、たとえば脱イオン水で充填可能である。
【００６１】
さらに、蓋４０８には出口管路４２０が配置されている。この出口管路４２０内には、それぞれ過圧弁４２１が配置されている。この過圧弁４２１は、共通の出口管路４２２内の圧力が処理容器４０４内の圧力を下回った場合に開放する。管路４２０は吸出し装置、たとえばポンプ４２４に接続されている。蓋４０８とポンプ４２４との間では、処理容器４０４から吸い出されたオゾンを酸素に変換するために、出口管路４２０内にオゾン触媒４２６、たとえば酸化マンガン触媒が配置されている。
【００６２】
図６に示した装置４００の運転時には、まず両蓋４０８，４１０が開放され、半導体ウェーハ４０２が内側の処理容器４０４内にローディングされ、この内側の処理容器４０４内で保持装置（図示せず）に収容される。次いで、両蓋４０８，４１０が閉鎖される。この場合、蓋４０８は内側の処理容器４０４を主として密に閉鎖しているのに対して、外側の蓋４１０は外側の処理容器４０６を必ずしも密に閉鎖している必要はない。外側の処理容器４０６内には吸出し装置（図示せず）が設けられている。この吸出し装置は、外側の処理容器４０６内に存在しているガスを吸い出しかつ内側の処理容器４０４もしくは外側の処理容器４０６からガスが作業周囲に流出することを阻止するために、連続的に運転される。
【００６３】
内側の処理容器４０４は、ウェーハ４０２をプロセス温度にもたらすかまたは少なくともプロセス温度の近傍にもたらすために、温水で充填される。次いで、水が排出される。当然ながら、ウェーハ４０２は別の形式でプロセス温度にもたらされてもよい。また、水の導入が処理槽の閉鎖前に行われてもよい。
【００６４】
両処理容器４０４，４０６が閉鎖され、ウェーハ４０２がプロセス温度にもたらされた後、まず内側の処理容器４０４内に水蒸気が導入される。この水蒸気は、上述したように、規定された湿分濃度に制御される。次いで、オゾンが内側の処理容器４０４内に導入される。ポンプ４２４によって、いま処理容器４０４内に存在しているオゾンガス・水蒸気混合物の、規定された量が吸い出され、オゾンを混合物に変換し、したがって、無害にするために、触媒４２６を通って案内される。ポンプ４２４によって、予め導入されたオゾンガス・水蒸気混合物よりも多くのオゾンガス・水蒸気混合物が処理容器４０４から吸い出されると、この処理容器４０４内に僅かな負圧が形成される。この負圧は過圧弁４１６の開放を生ぜしめる。その後、処理容器４０４内での負圧の形成を回避するために、過圧弁４１６を介して周囲空気または窒素が処理容器４０４内に導入される。
【００６５】
オゾンガス・水蒸気処理の後、水蒸気の供給だけでなく、オゾンの供給も停止される。処理容器４０４は、オゾンガス・水蒸気混合物を処理容器４０４から押し退けるために、水で充填される。この場合、オゾンガス・水蒸気混合物が両管路４２０，４２２を介して内側の処理容器４０４から導出される。オゾンガス・水蒸気混合物が押し退けられた後、まず内側の蓋４０８が持ち上げられ、これによって、内側の処理容器４０４内に存在している水は外側の処理容器４０６内に溢れ出すことができる。この外側の処理容器４０６内から水は適切に導出される。
【００６６】
内側の蓋４０８の開放時には、まだ場合によって内側の処理容器４０４内に存在しているオゾンガス残分が外側の処理容器４０６内に流出し得る。この外側の処理容器４０６からオゾンガス残分は、連続的に運転されている吸出しシステムを介して導出される。これに続いて初めて外側の蓋４１０が持ち上げられる。処理容器４０４内の水が排出され、ウェーハ４０２が、上述したように、マランゴニ法により乾燥させられる。次いで、処理されたウェーハ４０２が処理容器４０４，４０６から取り出され、処理されていない新たなウェーハが挿入される。
【００６７】
上述した方法実行時には、ポンプ４２４によって吸い出される流体量が、その都度のプロセス条件に調和される。オゾンガス・水蒸気処理の間、主として、ポンプ４２４を介してオゾンガス・水蒸気量が吸い出される。このオゾンガス・水蒸気量は、連続的な流れを処理槽４０４を通じて維持するために、管路（図示せず）を介して導入される。水での処理容器４０４の充填の間、この処理容器４０４、管路４２０もしくは共通の出口管路４２２または触媒４２６における局所的な圧力増加を回避するために、処理容器４０４内に導入される水と同じ流体量がポンプ４２４を介して同様に吸い出される。
【００６８】
図６に示した実施例には、過圧弁４１６を備えた、ガス、たとえば空気または窒素を処理容器４０４内に導入する流入管路４１７が設けられているにもかかわらず、処理容器４０４内の圧力が周囲圧力を下回っている場合には、管路が必ずしも必要というわけではないことに注意しなければならない。処理容器４０４内に負圧が形成されることを阻止するためには、ポンプ４２４が適切に制御され得る。このポンプ４２４のポンプ容積の制御時には、触媒４２６における圧力損失と、触媒４２６の最大の通流量とが考慮されなければならい。
【００６９】
このことは、図６では特に言及しなかったにもかかわらず、半導体ウェーハ４０２をオゾンガス・水蒸気処理の間に洗浄するためには、たとえば図３に示した実施例のように、内側の処理容器４０４内に洗浄装置が設けられていてよい。全体的に言えることは、種々異なる実施例の各エレメントを可能な限り互いに組み合わせることができることである。
【００７０】
本発明を予め有利な実施例につき説明したが、本発明は、この特殊な実施例に限定される必要はない。たとえば、第１実施例および第２実施例における蓋は、オーバフロー部をカバーし、したがって、処理容器を外部に対して密閉するために、オーバフロー部を越えて延びていてもよい。この事例では、オゾン処理後の水での洗浄の間のカバーの持上げが不要となり、吸出し装置がオーバフロー部に接続されていてもよい。加熱装置を処理容器内に配置する代わりに、加熱装置はカバーに取り付けられていてもよい。この事例では、加熱装置は、基板の挿入および取出しを妨害することなしに、より大きな領域をカバーしていてもよい。さらに、加熱装置は処理容器の外部に取り付けられていてもよい。図４および図５の処理容器では、水蒸気およびオゾンの導入前に、ウェーハに付着した除去したい不純物の部分的な解離または軟化のためのプラズマの発生を可能にするために、負圧を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略図である。
【図２】本発明の第２実施例の概略図である。
【図３】本発明の別の構成の概略図である。
【図４】本発明の択一的な構成の概略図である。
【図５】本発明の別の構成の概略図である。
【図６】本発明の別の構成の概略図である。
【符号の説明】
１　装置、　２　基板、　４　処理容器、　６　基板収容装置、　８　ディフューザ、　９　管路、　１０　蒸気発生器、　１２　加熱装置、　１４　オーバフロー部、　１６　ディフューザ、　１７　管路、　１８　オゾン発生器、　２０　入口・出口開口、　２１　管路、　２２　洗浄液源、　２４　蓋、　１００　洗浄装置、　１０２　半導体ウェーハ、　１０４　処理容器、　１０６　ウェーハ収容部、　１０８　ディフューザ、　１１０　蒸気発生器、　１１２　加熱装置、　１１４　オーバフロー部、　１１６　ディフューザ、　１１７　管路、　１１８　オゾン発生器、　１２０　入口・出口開口、　１２４　蓋、　２００　洗浄装置、　２０２　半導体ウェーハ、　２０４　処理容器、　２０５　処理槽、　２０６　処理槽、　２０７　液体、　２０８　加熱装置、　２１０　桶、　２１２　ディフューザ、　２１４　蓋、　２１６　蒸気ディフューザ、　２１８　液体噴霧装置、　２２０　蓋、　２２４　吸出し管路、　３００　洗浄装置、　３０２　半導体ウェーハ、　３０４　処理容器、　３０６　送入・送出開口、　３０８　蓋、　３１０　内室、　３１２　ウェーハ収容部、　３１４　載置面または当付け面、　３１６　管路、　３１８　管路、　３２０　制御弁、　３２２　制御弁、　３２４　噴霧装置、　３２６　出口管路、　３２８　制御弁、　３３０　送入・送出ゲート、　３３６　入口管路、　３３７　弁、　４００　装置、　４０２　半導体ウェーハ、　４０４　処理容器、　４０６　処理容器、　４０８　蓋、　４１０　蓋、　４１２　ガイドレール、　４１４　管路、　４１６　過圧弁、　４１７　流入管路、　４２０　出口管路、　４２１　過圧弁、　４２２　出口管路、　４２４　ポンプ、　４２６　オゾン触媒

Claims (50)

1. 基板、特に半導体ウェーハを洗浄するための装置において、
   −少なくとも１つの基板を収容するための処理容器が設けられており、
   −該処理容器を閉鎖するための蓋が設けられており、
   −活性ガスを制御可能に供給するための第１の供給装置が設けられており、
   −活性ガスと、基板から除去したい被膜との間の反応を促進させる、湿分を有する少なくとも一種類の流体を制御可能に供給するための第２の供給装置が設けられており、
   −処理容器内の湿分濃度を制御するための制御装置が設けられている
   ことを特徴とする、基板を洗浄するための装置。
2. 第１の供給装置が、導入されるガス量を制御するための弁を有している、請求項１記載の装置。
3. 第１の供給装置が、オゾン発生器を有している、請求項１または２記載の装置。
4. 第２の供給装置が、導入される流体量を制御するための少なくとも１つの弁を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 第２の供給装置が、蒸気発生器、特に水蒸気発生器を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 蒸気の湿分濃度および／または温度が制御可能である、請求項５記載の装置。
7. 第２の供給装置が、少なくとも１つの液体入口ノズルを有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 液体入口ノズルが、基板の上方に配置されていて、該基板に向けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 処理容器および／または容器容積を加熱するための加熱装置が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 制御可能な吸出し装置が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 制御可能な液体出口が設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. 反応を助成するかもしくは加速させる別の流体を制御可能に供給するための第３の供給装置が設けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 前記流体が、湿潤媒体または酢酸である、請求項１２記載の装置。
14. 別のガス、特に不活性ガスを処理容器内に制御可能に供給するための別のガス供給装置が設けられている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
15. 処理容器内の湿分濃度を測定するための装置が設けられている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
16. 処理容器が圧力密であり、当該装置が、圧力制御装置を有している、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
17. 蓋が、処理容器を密閉するようになっている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
18. 少なくとも１つの基板を収容するための処理容器を取り囲む外側の別の容器が設けられており、該容器が、別の蓋によって閉鎖されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。
19. 処理容器の蓋が、互いに相対的に可動である、請求項１８記載の装置。
20. ガスを外側の処理容器から吸い出すための吸出し装置が設けられている、請求項１８または１９記載の装置。
21. 外側の処理容器が、内側の処理容器を加熱するために、加熱された液体で少なくとも部分的に充填可能である、請求項１８から２０までのいずれか１項記載の装置。
22. 基板、特に半導体ウェーハを、少なくとも１つの基板を収容するための処理容器内で洗浄するための方法において、当該方法が、以下の方法ステップ：すなわち、
    −基板を容器内に供給し；
    −処理容器を閉鎖し；
    −活性ガスと、該活性ガスと、基板から除去したい被膜との間の反応を促進させる、湿分を有する少なくとも一種類の流体とを処理容器内に供給し；
    −該処理容器内の湿分濃度を制御する
    を有していることを特徴とする、基板を洗浄するための方法。
23. 供給される活性ガスの量および／または流体の量を制御する、請求項２２記載の方法。
24. 活性ガスがオゾンである、請求項２２または２３記載の方法。
25. 流体が蒸気、特に水蒸気である、請求項２２から２４までのいずれか１項記載の方法。
26. 供給される蒸気の湿分および／または温度を制御する、請求項２５記載の方法。
27. 処理容器内のプロセス雰囲気を、主として基板における蒸気の凝縮が発生しないように制御する、請求項２５または２６記載の方法。
28. 蒸気をオゾン以前に供給する、請求項２５から２７までのいずれか１項記載の方法。
29. 処理容器内に存在している、活性ガスと流体とから成る混合物の少なくとも一部を吸い出す、請求項２２から２８までのいずれか１項記載の方法。
30. 吸い出される混合物の量を制御する、請求項２９記載の方法。
31. 単位時間あたりに吸い出される混合物の量が、単位時間あたりに導入されるオゾンガス・水蒸気混合物の量に相当している、請求項２９または３０記載の方法。
32. 流体が液体、特に水である、請求項２２から３０までのいずれか１項記載の方法。
33. 液体の少なくとも一部を排出する、請求項３２記載の方法。
34. 排出される液体の量を制御する、請求項３２または３３記載の方法。
35. 液体を基板に噴霧する、請求項３２から３４までのいずれか１項記載の方法。
36. 短い期間の間、液体を基板に噴霧する、請求項３５記載の方法。
37. 前記期間が、各噴霧期間の間に位置している休止期間よりも著しく短く設定されている、請求項３５記載の方法。
38. 処理容器の温度および／または容器体積の温度を制御する、請求項２２から３７までのいずれか１項記載の方法。
39. 湿分含有量を、供給される活性ガスの量、供給される流体の量および／または温度につき制御する、請求項２２から３８までのいずれか１項記載の方法。
40. 処理容器内の湿分濃度を測定しかつ測定結果につき調整する、請求項２２から３８までのいずれか１項記載の方法。
41. 反応を助成するかまたは加速させる別の流体、特に湿潤媒体または酢酸を導入する、請求項２２から４０までのいずれか１項記載の方法。
42. 基板の温度を蒸気の温度に維持するかまたは蒸気の温度を上回る温度に維持する、請求項２２から４１までのいずれか１項記載の方法。
43. 洗浄後、活性ガスを吸い出す、請求項２２から４２までのいずれか１項記載の方法。
44. 洗浄後、活性ガスを押し退ける別のガス、特に不活性ガスを処理容器内に導入する、請求項２２から４３までのいずれか１項記載の方法。
45. 洗浄後、処理液体を処理容器内に導入する、請求項２２から４４までのいずれか１項記載の方法。
46. 被膜がフォトレジストである、請求項２２から５までのいずれか１項記載の方法。
47. 処理容器内の圧力を過圧に制御する、請求項２２から４６までのいずれか１項記載の方法。
48. 洗浄後、活性ガスを押し退ける液体を処理容器内に導入する、請求項２２から４６までのいずれか１項記載の方法。
49. 導入された液体量に相当するガス量を処理容器から吸い出す、請求項４８記載の方法。
50. 処理容器を活性ガスの押退け後に開放するのに対して、処理容器を取り囲む外側の処理容器を閉鎖した状態に維持し、ガスを外側の処理容器から吸い出し、他方の処理容器を、規定された期間の後、内側の処理容器の開放後に開放する、請求項２２から４９までのいずれか１項記載の方法。