JP2005101145A - 表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の製造時の洗浄処理において、被処理体の表面に硫酸イオンが残留した際に発生するレジストパターンの形成不良等を改善し、安定して清浄な表面を得ることができる表面処理方法を提供する。
【解決手段】半導体基板上に形成されたレジスト膜を除去する表面処理方法において、硫酸と過酸化水素水とを含む処理液によりレジスト膜を除去する工程と、半導体基板をアンモニア雰囲気中に放置する工程と、超音波振動している高圧水流の超純水を半導体基板に当てて洗浄する工程とを備えている。これにより、半導体基板上の硫酸イオンを下地の半導体基板をエッチングすることなくほぼ完全に除去し、安定して清浄な表面を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理体の表面処理方法に関し、特に、硫酸と過酸化水素水とを含む処理液による洗浄を含む露光マスクや半導体基板の表面処理方法に関する。

近年、半導体等の分野において、半導体装置の高密度化に伴い、パターンの微細化を達成すべく、半導体基板や露光マスク等の表面の清浄度が要求されている。このため、半導体装置の製造時の洗浄処理において、レジスト膜等の残留有機物をほぼ完全に除去することのできる、非常に洗浄力に優れた表面処理方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

上記の表面処理方法は、硫酸と過酸化水素水とを含む混合液からなる処理液により被処理体の表面を処理後、被処理体を水洗いし、次いで被処理体を１６０℃で加熱し、被処理体の表面に付着する処理液の残留物を蒸発により除去する。これにより、処理時間を短縮し、かつ水や電力の消費量を低減することができると共に、安定して清浄な表面を得ることができる。
特開平５−２１４１１号公報

しかしながら、上記従来の加熱処理による残留物の除去方法では、硫酸イオンを完全に除去することは困難であった。被処理体の表面に硫酸イオンが残留すると、露光マスクでは表面に曇り状のシミが発生し、または半導体基板ではレジストパターンの形成不良等が発生する問題があった。

本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、薬液による表面処理後、被処理体の表面に硫酸イオンが残留した際に発生する露光マスク表面の曇り状のシミやレジストパターンの形成不良等を改善し、安定して清浄な表面を得ることができる表面処理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明による表面処理方法は、半導体基板上に形成されたレジスト膜を除去する表面処理方法において、硫酸と過酸化水素水とを含む処理液によりレジスト膜を除去する工程と、除去工程の後に半導体基板をアンモニア雰囲気に曝す工程と、曝す工程の後に高圧水流の超純水を半導体基板に当てて洗浄する工程とを備えている。

上記の表面処理方法において、除去工程の直後に半導体基板を超純水により流水洗浄することが好ましい。

上記の表面処理方法において、曝す工程は、半導体基板をアンモニア雰囲気中に一定時間放置することが好ましい。

上記の表面処理方法において、洗浄工程は、高圧水流の超純水を超音波振動させていることが好ましい。

この構成によれば、半導体基板に付着する硫酸イオンをアンモニア雰囲気に曝すことにより硫酸アンモニウムとして結晶化し、その後、高圧水流の超純水による洗浄を行い、半導体基板をエッチングすることなく上記の硫酸アンモニウムの結晶を除去するので、半導体基板上に残留する硫酸イオンをほぼ完全に、かつ容易に除去することができる。

以上のように、本発明の表面処理方法によれば、硫酸と過酸化水素水とを含む処理液により洗浄して半導体基板に付着する硫酸イオンをアンモニア雰囲気に曝し、硫酸アンモニウムとして結晶化することで、半導体基板上の硫酸イオンをほぼ完全に除去することができる。この結果、安定して清浄な半導体基板の表面を得ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る表面処理方法について図１〜図４を参照しながら説明する。図１は、レジスト再生工程における半導体基板の洗浄処理フローを示している。

まず、半導体基板１上にレジスト膜２がパターニングされた被処理体３（図１（ａ））を約１００℃に加熱された硫酸と過酸化水素水とを含む処理液４の入った処理槽５に１０分間浸漬する（図１（ｂ））。

次に、被処理体３に付着する処理液４を洗浄するために、被処理体３を超純水６がオーバーフローしている処理槽７で１０分間流水洗浄する（図１（ｃ））。その後、被処理体３を超純水８によって処理槽９で５分間水洗し、ＩＰＡ乾燥する（図１（ｄ））。

次に、被処理体３を室温（例えば、２３℃程度）に保たれたアンモニア雰囲気のチャンバー１０内に約１０分間放置する（図１（ｅ））。この処理により、被処理体３に付着する処理液４に含まれた硫酸イオン等の残留物は被処理体３上に硫酸アンモニウムの結晶として析出する。

この際、被処理体３上に析出した硫酸アンモニウムのパーティクル状の結晶を確認するために、欠陥検査装置で検査をした結果を図２に示す。多数の析出した結晶が検出されていることがわかる。

その後、析出した硫酸アンモニウムのパーティクル状の結晶を下地の半導体基板１をエッチングすることなく物理的に除去するために、高圧水流の超純水１１を被処理体３の表面に当てる自転系枚葉式洗浄装置（ジェットスクラブ洗浄装置）１２を使用して、被処理体３に対して超純水洗浄とスピン乾燥を行う（図１（ｆ））。この時、除去性能を向上させるために超純水を超音波振動させている。

この際、被処理体３上に析出した硫酸アンモニウムのパーティクル状の結晶が除去されていることを確認するために、欠陥検査装置で検査をした結果を図３に示す。これは、アンモニア雰囲気中に被処理体３を放置することにより、硫酸イオンが硫酸アンモニウムとして全て結晶化し、その後超音波洗浄により被処理体３の表面から上記の結晶がほぼ完全に除去されていることを示している。

なお、本実施形態はレジスト膜の再生工程の洗浄処理を用いて説明したが、レジスト膜の除去工程等の洗浄処理に用いても本効果は得られる。また、レジスト膜の除去工程の洗浄処理に代えてＰＩＱ等の他の有機系樹脂膜の除去工程の洗浄処理に用いても本効果は得られる。更に、ドライエッチングにより発生するポリマー等の有機物の除去工程の洗浄処理に用いても本効果は得られる。

本発明における表面処理方法は、半導体基板上の硫酸イオンを除去するものであり、半導体装置等の清浄化に有用である。

本発明の実施形態におけるレジスト再生工程の洗浄処理を示す説明図 硫酸アンモニウム析出後の欠陥検査装置の検査結果を示すマップ図 超音波洗浄後の欠陥検査装置の検査結果を示すマップ図

符号の説明

１ 半導体基板
２ パターニングされたレジスト膜
３ 被処理体（半導体基板上にレジスト膜がパターニングされたもの）
４ 約１００℃に加熱された硫酸と過酸化水素水とを含む処理液
５ 処理液４の入った処理槽
６ 超純水
７ 超純水でオーバーフロー洗浄を行う処理槽
８ 超純水
９ 超純水で水洗後、乾燥を行う処理槽
１０ 室温に保たれたアンモニア雰囲気のチャンバー
１１ 高圧水流の超純水（超純水を超音波振動させている）
１２ 自転系枚葉式洗浄装置（ジェットスクラブ洗浄装置）

Claims (4)

1. 半導体基板上に形成されたレジスト膜を除去する表面処理方法において、
   硫酸と過酸化水素水とを含む処理液により前記レジスト膜を除去する工程と、
   前記除去工程の後に前記半導体基板をアンモニア雰囲気に曝す工程と、
   前記曝す工程の後に高圧水流の超純水を前記半導体基板に当てて洗浄する工程とを備えていることを特徴とする表面処理方法。
2. 前記除去工程の直後に、前記半導体基板を超純水により流水洗浄することを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
3. 前記曝す工程は、前記半導体基板をアンモニア雰囲気中に一定時間放置することを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
4. 前記洗浄工程は、前記高圧水流の超純水を超音波振動させていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。

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