JP2005064443A - Substrate treatment method and substrate treatment apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、基板処理方法及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処理容器内に収容して、該被処理基板表面に処理ガスや処理溶液、例えばオゾンガスやオゾン水やエッチング溶液や洗浄水や乾燥用ガス等を逐次供給して、レジスト除去処理や、汚染物や不純物等の除去処理と、乾燥処理等を逐次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。The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus. More specifically, for example, a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate for LCD is accommodated in a processing container, and a processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed. Substrate processing method for sequentially supplying resist removal processing, removal processing of contaminants, impurities, etc., and drying processing, etc. by sequentially supplying ozone gas, ozone water, etching solution, cleaning water, drying gas, etc. And a substrate processing apparatus.
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、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レジストに転写し、これを現像処理し、その後エッチング処理や不純物導入処理等のウエハ工程処理を施して後、ウエハ等からレジストを除去し、その後に汚染物や不純物の除去を施し、その後に洗浄処理と乾燥処理をする等の一連の処理が施されている。とりわけ、ドライエッチングやイオン打ち込み処理を施して重合化が進行したレジストの除去処理工程は歩留まり上からも重要な処理である。In general, in a semiconductor device manufacturing process, a resist is applied to a semiconductor wafer or an LCD substrate (hereinafter referred to as a wafer) as a substrate to be processed, and a circuit pattern is reduced and transferred to the resist using a photolithography technique. This is developed, and then subjected to wafer process such as etching and impurity introduction, and then the resist is removed from the wafer, followed by removal of contaminants and impurities, followed by cleaning and drying. A series of processes such as performing In particular, the resist removal process in which polymerization has progressed by performing dry etching or ion implantation is an important process from the viewpoint of yield.
上記処理の一例を被処理基板が例えばシリコンウエハの場合について、図9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)の表面に酸化膜OXが形成されて成る{図9(a)参照}。次に、酸化膜OXの表面にレジストを塗布してレジストパターンRPを形成する{図9(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した後、イオン打ち込み処理によりイオンIの打ち込み層IIを形成する{図9(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{図9(d)参照}。An example of the above processing will be described with reference to FIG. 9 in the case where the substrate to be processed is, for example, a silicon wafer. First, an oxide film OX is formed on the surface of a silicon wafer W (hereinafter referred to as wafer W) {see FIG. 9A}. Next, a resist is applied to the surface of the oxide film OX to form a resist pattern RP {see FIG. 9B}. Next, an unnecessary oxide film is etched using a chemical solution called DHF (HF / H 2 O), BHF, and then an ion implantation layer II is formed by ion implantation treatment {see FIG. 9C. }. Thereafter, an unnecessary resist is removed using a chemical solution (sulfuric acid / hydrogen peroxide solution) called SPM (mixed solution of H 2 SO 4 / H 2 O 2 ) {see FIG. 9D}.
前記レジストの除去の手段として用いられている従来の装置では、一般にSPM(H2SO4/H2O2の混合液)(硫酸過水)等の薬液が充填され80℃〜130℃に加熱された洗浄槽内にウエハを浸漬させて、レジストとりわけイオン打ち込みやプラズマエッチング等のドライ処理で重合化が進行したレジストまでも剥離処理を行っている。In the conventional apparatus used as a means for removing the resist, it is generally filled with a chemical solution such as SPM (mixed solution of H 2 SO 4 / H 2 O 2 ) (sulfuric acid / hydrogen peroxide) and heated to 80 ° C. to 130 ° C. The wafer is immersed in the washed tank, and the resist, particularly the resist that has been polymerized by dry treatment such as ion implantation or plasma etching, is also stripped.
しかし、前記レジストの除去工程において、加熱された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。更に加熱された熱硫酸を用いる事は、作業上や管理上の危険性が高いという課題もあった。However, if a heated chemical solution such as sulfuric acid / hydrogen peroxide is used in the resist removal step, sulfate ions remain on the surface of the wafer W after the resist is removed, and the remaining sulfate ions cause generation of particles and contamination. There is a risk of inviting. Furthermore, the use of heated hot sulfuric acid has a problem of high work and management risks.
一方、近年では、環境保全や安全性の観点から廃液処理や管理が容易なオゾン(O3)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、オゾンガスやオゾン溶解溶液にウエハ等を曝すことにより、酸素原子ラジカル等によってレジスト等を酸化反応させて二酸化炭素や水等に分解する。On the other hand, in recent years, it has been demanded to remove the resist using ozone (O 3 ), which can be easily treated and managed from the viewpoint of environmental protection and safety. In this case, by exposing the wafer or the like to ozone gas or an ozone-dissolved solution, the resist or the like is oxidized by oxygen atom radicals or the like to be decomposed into carbon dioxide or water.
しかしながら、従来のオゾンガスやオゾン溶解溶液によるレジスト膜の除去、いわゆるアッシング処理では充分なレジスト膜の除去が達成されていないという問題があった。とりわけ、イオン打ち込み処理やプラズマ処理が施されて重合化が進行したレジスト膜の除去が充分に達成されないという大きな問題があった。However, there has been a problem that resist film removal by conventional ozone gas or ozone-dissolved solution, that is, so-called ashing treatment, has not achieved sufficient removal of the resist film. In particular, there has been a serious problem that the removal of the resist film that has undergone polymerization by ion implantation or plasma treatment has not been sufficiently achieved.
また、オゾン処理を行うとウエハ等の表面に金属汚染や不要なケミカル酸化膜の成長を招く恐れもあった。Further, when ozone treatment is performed, there is a risk of causing metal contamination or unnecessary growth of a chemical oxide film on the surface of a wafer or the like.
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、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、レジストとりわけ重合化レジストまでも完全に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。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to completely remove even a resist, particularly a polymerized resist, by suppressing metal contamination of a wafer or the like, generation of particles, and growth of an oxide film. An object of the present invention is to provide a method and a substrate processing apparatus.
上記課題を解決し、上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、窒素ガスベースの処理装置内の処理容器に収容された被処理基板を加熱処理しながら高濃度オゾンガスを供給する第一の工程と、引き続いて高濃度オゾン水を供給しながら温度を制御する第二の工程を有することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems and achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 supplies high-concentration ozone gas while heat-treating a substrate to be processed housed in a processing container in a nitrogen gas-based processing apparatus. It has the 1st process and the 2nd process of controlling temperature, supplying high concentration ozone water continuously.
請求項2記載の発明は、請求項1に示された基板にはレジスト膜が形成されており、かつ基板処理とは該レジスト膜の除去処理、いわゆるアッシング処理であることを特徴とする。The invention described in
請求項3記載の発明は、請求項1に示された第一の工程の加熱処理とは、常温から250℃程度まで20秒間程度で昇温しながら高濃度オゾンガスを供給する傾斜昇温処理であり、第二の工程の温度制御とは、第一の工程での傾斜温度処理後に高濃度オゾン水を供給しながら250℃程度から80℃程度までに10秒間程度で傾斜冷却する温度制御処理であることを特徴とする。The invention according to
請求項4記載の発明は、請求項1に示された高濃度オゾンガス中のオゾン濃度は15%以上100%程度までであり、高濃度オゾン水中のオゾン濃度は30ppm以上であることを特徴とする。The invention according to
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4に示された基板処理を経た被処理基板はその他の処理容器に移送され、前記被処理基板に形成された酸化物等をエッチング除去処理する工程と、前記被処理基板にリンス液を供給して被処理基板表面を洗浄するリンス工程と、前記被処理基板に乾燥気体を供給して被処理基板表面表面に付着する水分を除去する乾燥工程とを有することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, the substrate to be processed that has undergone the substrate processing according to any one of the first to fourth aspects is transferred to another processing vessel, and the oxide formed on the substrate to be processed is removed by etching. A rinsing step of supplying a rinsing liquid to the substrate to be processed to clean the surface of the substrate to be processed; and a drying step of supplying a dry gas to the substrate to be processed to remove moisture adhering to the surface of the substrate to be processed. It is characterized by having.
請求項6記載の発明は、請求項1ないし4に示された密閉容器内で基板処理を経た被処理基板は、その他の処理容器等への移送工程を経て、前記被処理基板に形成された酸化物等をエッチング除去処理する工程と、前記被処理基板にリンス液を供給して被処理基板表面を洗浄するリンス工程と、前記被処理基板に乾燥気体を供給して被処理基板表面表面に付着する水分をを除去する乾燥工程とを具備することを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, a substrate to be processed that has undergone substrate processing in the sealed container according to any one of the first to fourth aspects is formed on the substrate to be processed through a transfer process to another processing container or the like. A step of etching and removing oxide and the like; a rinsing step of supplying a rinse liquid to the substrate to be processed to clean the surface of the substrate to be processed; and supplying a dry gas to the substrate to be processed to provide a surface of the substrate to be processed. And a drying step for removing adhering moisture.
以上説明したように、この発明によれば、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。As described above, according to the present invention, since it is configured as described above, the following effects can be obtained.
請求項1から4記載の発明によれば、イオン打ち込み処理やプラズマ処理等で重合化が進行したレジストまでも、薬液による汚染や危険性もなく、完全に除去できる効果がある。According to the first to fourth aspects of the present invention, there is an effect that even a resist that has been polymerized by ion implantation treatment or plasma treatment can be completely removed without contamination or danger by a chemical solution.
請求項5記載の発明によれば、レジストの完全除去効果に加えるに、金属汚染やパーティクルの除去効果があると共に、ウォーターマークの発生を抑制できる効果がある。According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effect of completely removing the resist, there are effects of removing metal contamination and particles and suppressing the generation of watermarks.
請求項6記載の発明によれば、レジストの完全除去効果に加えるに、金属汚染やパーティクルの除去効果があると共に、ウォーターマークの発生抑制効果がある生産性の良い装置を提供できる効果がある。According to the sixth aspect of the invention, in addition to the effect of completely removing the resist, there is an effect that it is possible to provide a highly productive apparatus having an effect of removing metal contamination and particles and an effect of suppressing the generation of watermarks.
以下に、本発明の実施の形態に係り基板処理装置に関し、図面に基いて詳細に説明する。Hereinafter, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る基板処理装置の一例を示す要部の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an essential part showing an example of a substrate processing apparatus according to the present invention.
前記基板処理装置は、ウエハWを保持する支持基板101と、該支持基板を加熱制御するヒーター部102と、ウエハW表面にオゾンガス106とオゾン水107を配管104及び105を通して連結された散布部103から散布する機構と、該散布部103から供給されたガス及び水等を配管108に通して排出した排出物109とから構成されて成るアッシング処理部である。The substrate processing apparatus includes a support substrate 101 that holds a wafer W, a heater unit 102 that controls heating of the support substrate, and a
図2は、本発明に係る基板処理装置の他の例を示す要部の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part showing another example of the substrate processing apparatus according to the present invention.
前記基板処理装置は、ウエハWを保持する支持基板201と、該支持基板に回転202を付与する機構と、ウエハW表面に希弗酸(DHF:HF/H2O)等のエッチング液と超純水(H2O2)206や窒素ガスやホット窒素ガス207を配管206及び207を通して連結された散布部203から散布する機構と、該散布部203から供給されたガス及び水等を配管208に通して排出した排出物209とから構成されて成るエッチング処理と洗浄処理及び乾燥処理部である。The substrate processing apparatus includes a support substrate 201 that holds the wafer W, a mechanism that applies rotation 202 to the support substrate, an etching solution such as dilute hydrofluoric acid (DHF: HF / H 2 O), and a super A mechanism for spraying pure water (H 2 O 2 ) 206, nitrogen gas, or
図3は、本発明に係る基板処理装置の一例の要部配置を示す概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing the main arrangement of an example of the substrate processing apparatus according to the present invention.
基板処理装置は、本体301とオゾンガスとオゾン水を生成するオゾナイザ系318により構成されて成り、前記本体301は処理系302とクリーンユニット系313と排気系314と薬液系315とオゾン系316及び制御系317とが配されて成る。The substrate processing apparatus includes a
基板処理装置の本体301には、処理系302としてアッシング部303と洗浄・乾燥部306とが配され、基板搬送部309として基板カッセット入力部310と基板カセット出力部311及び搬送ロボットから成る基板移送部312とが配されて成る。In the
アッシング部303にはヒーター部を内蔵した加熱支持台304内に被処理基板を保持する基板支持部305が配され、アッシング処理を施す反応室を構成して成る。The
洗浄・乾燥部306には支持台307と被処理基板を保持する基板支持部305とが配され、エッチングと洗浄処理を施す洗浄処理室と乾燥処理を施す乾燥室とを構成して成る。尚、洗浄処理室と乾燥処理室とを一体として構成することも可能であり、更に洗浄処理室と乾燥処理室とを一体として構成した処理室を2室以上で構成することも可能である。The cleaning / drying unit 306 includes a
以下に、本発明の基板処理方法に係るアッシング処理についての実施例を詳細に説明する。Below, the Example about the ashing process which concerns on the substrate processing method of this invention is described in detail.
図4は、本発明の一例を示すレジスト膜が形成されたウエハにおけるレジストのアッシング処理に係るフローチャートである。即ち、
1. ウエハを反応室に移送
2. 反応室内圧力を10Torrに減圧
3. オゾンガス吹付け(下記4の加熱開始とほぼ同時)
・ オゾン濃度:15%〜100%(100%オゾンガスは液体オゾンからの蒸発による)
・ 処理時間:約20秒(傾斜加熱反応)
・ 反応室内圧力:約800Torrに制御
4. 加熱開始(上記3のオゾンガス吹付けとほぼ同時)
・ 昇温時間:約20秒(傾斜加熱)
・ 加熱温度:約250℃に制御
・ オゾン水吹付け(下記6の加熱温度変更とほぼ同時)
・ オゾン濃度:30ppm以上
・ 処理時間:約10秒(傾斜冷却反応)
・ オゾン水流量:0.1リットル/分
・ 反応室内圧力:常圧
5. 加熱温度変更(上記5のオゾン水吹付けとほぼ同時)
・ 加熱温度:約80℃に制御
・ 処理時間:約10秒
・ 冷却時間:約10秒以内(常温のオゾン水吹付けによる傾斜冷却)FIG. 4 is a flowchart relating to a resist ashing process on a wafer on which a resist film is formed according to an example of the present invention. That is,
1. 1. Transfer wafer to
・ Ozone concentration: 15% to 100% (100% ozone gas is due to evaporation from liquid ozone)
・ Processing time: About 20 seconds (gradient heating reaction)
-Reaction chamber pressure: controlled to about 800 Torr Start of heating (almost simultaneously with ozone gas spraying in 3 above)
・ Temperature rise time: Approximately 20 seconds (tilt heating)
・ Heating temperature: Controlled to about 250 ℃ ・ Spraying with ozone water (almost simultaneously with heating temperature change in 6 below)
・ Ozone concentration: 30ppm or more ・ Processing time: Approximately 10 seconds (gradient cooling reaction)
・ Flow rate of ozone water: 0.1 l / min ・ Pressure in reaction chamber: Normal pressure Heating temperature change (almost simultaneously with ozone water spraying in 5 above)
・ Heating temperature: Control at about 80 ℃ ・ Processing time: About 10 seconds ・ Cooling time: Within about 10 seconds (Inclined cooling by spraying ozone water at room temperature)
図5は、図4に示した本発明のアッシング処理の一実施例を示したフローチャートに則ったシーケンスにおける、基板温度とオゾンガス吹付けとオゾン水吹付け及び処理室内圧力の時間推移を示したものである。FIG. 5 shows the time transition of the substrate temperature, ozone gas spraying, ozone water spraying, and process chamber pressure in the sequence according to the flowchart showing one embodiment of the ashing process of the present invention shown in FIG. It is.
以下に、本発明の基板処理方法に係る洗浄処理についての実施例を詳細に説明する。Below, the Example about the washing | cleaning process which concerns on the substrate processing method of this invention is described in detail.
図6は、本発明の一例を示すレジスト膜を除去した後に引き続いて行うウエハの洗浄処理に係るフローチャートである。即ち、
6. ウエハを反応室に移送
7. 反応室を密閉する
8. 希弗酸処理(酸化膜エッチング処理)
・ 弗酸濃度:0.1%〜0.3%
・ 流量:0.5リットル/分程度
・ 時間:10〜20秒吹付け
・ ウエハ回転:30〜50rpm
10. 超純水処理
・ 流量:2リットル/分程度
・ 時間:30〜50秒
・ ウエハ回転:30〜50rpm
11. クリーン窒素(N2)ガス吹付け
・ 流量:0.5リットル/分程度
・ 時間:15〜20秒
・ ウエハ回転:30〜50rpm
・FIG. 6 is a flowchart relating to the wafer cleaning process performed after the resist film is removed, showing an example of the present invention. That is,
6). 6. Transfer wafer to reaction chamber 7. Seal the reaction chamber. Dilute hydrofluoric acid treatment (oxide film etching treatment)
・ Hydrofluoric acid concentration: 0.1% to 0.3%
・ Flow rate: About 0.5 liters / minute ・ Time: Spraying for 10 to 20 seconds ・ Wafer rotation: 30 to 50 rpm
10. Ultrapure water treatment ・ Flow rate: about 2 liters / minute ・ Time: 30-50 seconds ・ Wafer rotation: 30-50 rpm
11. Clean nitrogen (N2) gas spray ・ Flow rate: About 0.5 liter / min ・ Time: 15-20 seconds ・ Wafer rotation: 30-50 rpm
・
以下に、本発明の基板処理方法に係る乾燥処理についての実施例を詳細に説明する。Below, the Example about the drying process which concerns on the substrate processing method of this invention is described in detail.
図7は、本発明の一例を示すレジスト膜を除去後に引き続いて行ったウエハ洗浄処理後に行う乾燥処理に係るフローチャートである。即ち、
12. 乾燥処理
・ クリーンホット窒素(N2)ガス吹付け
・ 窒素(N2)ガス温度:160℃(ウエハ昇温)
・ ウエハ回転・時間:2,000rpm・2〜3秒
13. 加減圧パージ乾燥
・ 加圧力・時間:1.5kg/cm2・7〜9秒
・ 減圧力・時間:0.5kg/cm2・7〜9秒
・ 常温N2パージ:1サイクル処理
14. 処理室から取出しFIG. 7 is a flowchart relating to the drying process performed after the wafer cleaning process performed after the resist film is removed, showing an example of the present invention. That is,
12 Drying treatment ・ Clean hot nitrogen (N2) gas spray ・ Nitrogen (N2) gas temperature: 160 ° C. (wafer temperature rise)
Wafer rotation / time: 2,000 rpm, 2-3 seconds Pressure-reduced purge drying ・ Pressurized pressure / time: 1.5 kg /
図8は、図7に示した本発明の乾燥処理の一実施例を示したフローチャートに則った、加減圧パージ乾燥のシーケンスの一例を示す窒素ガス処理の加減圧力の時間推移である。即ち、窒素(N2)ガスを配管に通しての供給と真空ポンプによる減圧を繰り返して、常圧(約1kg/cm2)の窒素(N2)雰囲気処理室内の圧力を1.5kg/cm2の加圧状態に5〜6秒で昇圧して該加圧状態で2〜3秒保持した後、0.5kg/cm2の減圧状態に5〜6秒で減圧して該減圧状態で2〜3秒保持した後、5〜6秒で昇圧して常圧状態に戻すことを1サイクルとした加圧減圧パージ乾燥を行う。FIG. 8 is a time transition of the pressurizing / depressurizing force of the nitrogen gas treatment showing an example of the pressurizing / depressurizing purge drying sequence in accordance with the flowchart showing one embodiment of the drying process of the present invention shown in FIG. That is, the supply of nitrogen (N2) gas through the pipe and the pressure reduction by the vacuum pump are repeated, and the pressure in the nitrogen (N2) atmosphere treatment chamber at normal pressure (about 1 kg / cm2) is increased to 1.5 kg / cm2. The pressure was increased to 5 to 6 seconds and held in the pressurized state for 2 to 3 seconds, and then the pressure was reduced to 0.5 kg /
以下に、本発明の基板処理方法に係るその他の実施例を詳細に説明する。Hereinafter, other embodiments according to the substrate processing method of the present invention will be described in detail.
上記実施例1のアッシング処理では、処理基板に例えば20〜30rpm程度以上の回転を付与しても良い。In the ashing process of the first embodiment, a rotation of, for example, about 20 to 30 rpm or more may be applied to the processing substrate.
上記実施例2の洗浄処理では、エッチング処理に希弗酸処理を用いたが、エッチング液としてその他にオゾン添加希弗酸やオゾン添加アンモニア水やオゾン添加希塩酸等のその他のエッチング及び洗浄液を用いても良い。In the cleaning process of the second embodiment, a dilute hydrofluoric acid process was used for the etching process, but other etching and cleaning liquids such as ozone-added dilute hydrofluoric acid, ozone-added aqueous ammonia, and ozone-added dilute hydrochloric acid were used as the etchant. Also good.
上記実施例2の洗浄処理と上記実施例3の乾燥処理とは、同一処理容器内で一括処理しても良く、夫々の処理を夫々の処理容器内で分割処理しても良い。The cleaning process of the second embodiment and the drying process of the third embodiment may be collectively performed in the same processing container, or each process may be divided in each processing container.
上記実施例3の乾燥処理は、加減圧パージ乾燥処理時に基板に回転を付与しても良く、また加減圧パージ乾燥以外のイソプロピールアルコール(IPA)を用いたマランゴニ乾燥等その他の乾燥法を用いても良い。In the drying process of Example 3 described above, rotation may be applied to the substrate during the pressurizing / depressurizing purge drying process, and other drying methods such as Marangoni drying using isopropyl alcohol (IPA) other than the pressurizing / depressurizing purge drying are used. May be.
W 半導体ウエハ(被処理基板)
101,201, 支持基板
102 ヒーター部
103,203 散布部
104,105,108,206,207,208 配管
106 オゾンガス
107 オゾン水
109,209 排出物
202 回転
206 エッチング液,超純水
207 窒素ガス,ホット窒素ガス
301:本体
302:処理系
303:アッシング部
304:加熱支持台
305:基板支持部
306:洗浄・乾燥部
307:支持台
308:基板支持部
309:基板搬送部
310:基板カセット入力部
311:基板カセット出力部
312:基板移送部
313:クリーンユニット系
314:排気系
315:薬液系
316:オゾン系
317:制御系
318:オゾナイザ系(オゾンガス,オゾン水)W Semiconductor wafer (substrate to be processed)
101, 201, support substrate 102
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