JP2007266636A - Substrate treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,基板を処理する基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate.
例えば半導体ウェハ(以下,「ウェハ」という。)のフォトリソグラフィ処理においては,ウェハに対してレジストを塗布し,次いでパターンの露光を行い,その後現像を行う処理が行われる。その後,ウェハからレジストを除去する。 For example, in a photolithography process of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”), a resist is applied to the wafer, a pattern is exposed, and then a development process is performed. Thereafter, the resist is removed from the wafer.
かかるレジスト除去の際には処理装置が用いられており,この処理装置では,SPM(H2SO4/H2O2の混合液)と呼ばれる薬液が充填された洗浄槽内にウェハを浸漬させてレジストの剥離を行う。一方,今日においては,環境保全の観点から薬液を使用せずに,廃液処理が容易なオゾン水を用いてレジスト除去を行うことが要望されている。この場合には,オゾン水が充填された洗浄槽内にウェハを浸漬させ,オゾン水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。 In removing the resist, a processing apparatus is used. In this processing apparatus, the wafer is immersed in a cleaning tank filled with a chemical solution called SPM (mixed solution of H 2 SO 4 / H 2 O 2 ). Remove the resist. On the other hand, today, from the viewpoint of environmental conservation, there is a demand for resist removal using ozone water that is easy to dispose of without using chemicals. In this case, the wafer is immersed in a cleaning tank filled with ozone water, and the resist is oxidized by oxygen atom radicals in the ozone water to be decomposed into carbon dioxide and water.
しかしながら,通常,高濃度のオゾンガスを純水にバブリングして溶解させることによりオゾン水を生成し,その後,このオゾン水を洗浄槽内に充填しているので,その間に,液中のオゾンが消滅していきオゾン濃度が低下していく場合があった。オゾン水の洗浄能力は,オゾン濃度の高低によって影響を受けるので,低濃度のオゾン水では洗浄能力が低く,レジスト除去が十分に行えない場合があった。また,オゾンとレジストの反応には高い温度が必要である。高温度のオゾン水を生成するために,例えば80℃の純水にオゾンをバブリングさせる場合がある。しかしながら,高温度の純水は気体の溶解性が低いので,高濃度のオゾン水を生成することができず,高い反応速度を得ることができなかった。 However, ozone water is usually generated by bubbling high-concentration ozone gas into pure water and dissolved, and then the ozone water is filled in the cleaning tank. In some cases, the ozone concentration decreased. The cleaning ability of ozone water is affected by the high and low ozone concentration, so the cleaning ability is low with low concentration ozone water, and resist removal may not be performed sufficiently. Also, a high temperature is required for the reaction between ozone and the resist. In order to generate high-temperature ozone water, for example, ozone may be bubbled into pure water at 80 ° C. However, pure water at high temperature has low gas solubility, so high concentration ozone water could not be generated and high reaction rate could not be obtained.
従って,本発明の目的は,高い処理能力を得ることができる,基板処理装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of obtaining a high processing capability.
上記課題を解決するために,本発明によれば,基板を収納し,内部で基板を処理する処理容器と,前記処理容器内に収納された基板を加熱するヒータと,前記処理容器内に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と,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N2ガスを供給するN2ガス供給手段と,前記処理容器内を排気する排気管と,この排気管に設けられた流量コントローラと,前記処理容器内を加圧するように前記流量コントローラを制御する制御部と,を備えていることを特徴とする,基板処理装置が提供される。
前記ヒータは,前記処理容器内に収納された基板を水蒸気の露点温度よりも高く,かつ水蒸気の温度よりも低い温度に調節するように,前記制御部によって制御されていても良い。
前記処理容器内の圧力を検出する圧力センサを備え,前記流量コントローラは,前記圧力センサの検出に基いて,前記制御部によって制御されても良い。
なお,本出願にあっては以下の発明をあわせて開示する。
基板を処理する方法であって,表面に有機物の膜を形成させた基板を処理容器内に収納する工程と,前記処理容器内に水蒸気とオゾンガスを供給する工程と,前記基板の表面に,水分子とオゾン分子が混合した水酸基ラジカルを発生させる工程と,前記水酸基ラジカルによって前記有機物の膜を水溶性に変質させる工程と,前記水溶性に変質させた膜を洗い流す工程と,を有することを特徴とする,基板処理方法が提供される。
前記処理容器内に水蒸気とオゾンガスを供給する工程の際に,前記処理容器内が加圧されていても良い。
前記処理容器内の加圧は,前記処理容器の排気管に設けられた流量コントローラを制御することによって行われても良い。
前記流量コントローラは,前記処理容器内の圧力に基いて,制御部によって制御されても良い。
前記処理容器内に水蒸気とオゾンガスを供給する工程の際に,前記基板の温度が,水蒸気の露点温度よりも高く,かつ水蒸気の温度よりも低い温度に温度調節されていても良い。
前記処理容器内に水蒸気を供給する工程の前に,前記基板を所定の温度に調節する工程を有しても良い。
前記処理容器内に水蒸気とオゾンガスを供給する工程の前に,前記処理容器内にオゾンガスを供給しても良い。
In order to solve the above-described problems, according to the present invention, a processing container for storing a substrate and processing the substrate therein, a heater for heating the substrate stored in the processing container, and a water vapor in the processing container are provided. a steam supply means for supplying, and ozone gas supply means for supplying ozone gas into the processing chamber, and N 2 gas supply means for supplying a N 2 gas into the processing chamber, and an exhaust pipe for exhausting the processing chamber There is provided a substrate processing apparatus comprising: a flow rate controller provided in the exhaust pipe; and a control unit that controls the flow rate controller so as to pressurize the inside of the processing container.
The heater may be controlled by the control unit so as to adjust the substrate stored in the processing container to a temperature higher than the dew point temperature of water vapor and lower than the temperature of water vapor.
A pressure sensor for detecting the pressure in the processing container may be provided, and the flow controller may be controlled by the control unit based on detection of the pressure sensor.
In this application, the following inventions are also disclosed.
A method of processing a substrate, the step of storing a substrate having an organic film formed on the surface thereof in a processing vessel, the step of supplying water vapor and ozone gas into the processing vessel, and the surface of the substrate with water A step of generating a hydroxyl radical in which molecules and ozone molecules are mixed, a step of changing the organic film to water-soluble by the hydroxyl radical, and a step of washing away the water-modified film. A substrate processing method is provided.
In the process of supplying water vapor and ozone gas into the processing container, the inside of the processing container may be pressurized.
The pressurization in the processing container may be performed by controlling a flow rate controller provided in an exhaust pipe of the processing container.
The flow controller may be controlled by a control unit based on the pressure in the processing container.
In the step of supplying water vapor and ozone gas into the processing container, the temperature of the substrate may be adjusted to a temperature higher than the dew point temperature of the water vapor and lower than the temperature of the water vapor.
A step of adjusting the substrate to a predetermined temperature may be included before the step of supplying water vapor into the processing container.
Before the step of supplying water vapor and ozone gas into the processing container, ozone gas may be supplied into the processing container.
また,本出願にあっては以下の発明をあわせて開示する。
基板を処理する方法であって,基板に溶媒の蒸気を供給する工程と,基板に処理ガスを供給する工程と,前記溶媒の蒸気と処理ガスとの反応により生じた反応物質によって基板を処理する工程とを有することを特徴とする,基板処理方法を開示する。
この基板処理方法においては,溶媒の蒸気には例えば水蒸気が,処理ガスには例えばオゾンガス等が適宜用いられる。この基板処理方法によれば,基板に溶媒の蒸気を供給し,また基板に処理ガスを供給し,溶媒の蒸気と処理ガスとの反応により生じた反応物質(原子,分子,ラジカル等)によって基板を処理する。このような反応物質は,処理室内で生じた後,消滅することなく直ちに処理に活用されるので,高い処理能力を発揮する。従って,例えば基板の表面にレジスト膜が形成されている場合,水蒸気とオゾンガスとの反応により生じた水酸基ラジカルをよって,このレジスト膜を水溶性の膜に好適に変質させることができる。
The present invention also discloses the following inventions.
A method of processing a substrate, comprising: supplying a solvent vapor to the substrate; supplying a processing gas to the substrate; and processing the substrate with a reactant generated by a reaction between the solvent vapor and the processing gas. Disclosed is a substrate processing method.
In this substrate processing method, for example, water vapor is appropriately used as the solvent vapor, and ozone gas or the like is appropriately used as the processing gas. According to this substrate processing method, the vapor of the solvent is supplied to the substrate, the processing gas is supplied to the substrate, and the reaction material (atom, molecule, radical, etc.) generated by the reaction between the vapor of the solvent and the processing gas is used. Process. Since such a reactive substance is generated in the processing chamber and is immediately used for processing without disappearing, it exhibits a high processing capacity. Therefore, for example, when a resist film is formed on the surface of the substrate, the resist film can be suitably transformed into a water-soluble film by the hydroxyl radical generated by the reaction between water vapor and ozone gas.
また,基板を処理する方法であって,基板の周囲雰囲気を加圧する工程と,基板に溶媒の蒸気を供給する工程と,基板に処理ガスを供給する工程と,前記溶媒の蒸気と処理ガスとの反応により生じた反応物質によって基板を処理する工程とを有することを特徴とする,基板処理方法を開示する。 Also, a method of processing a substrate, the step of pressurizing the ambient atmosphere of the substrate, the step of supplying a vapor of the solvent to the substrate, the step of supplying a processing gas to the substrate, the vapor of the solvent and the processing gas, And a step of treating the substrate with a reactive substance generated by the reaction described above.
この基板処理方法によれば,同様に溶媒の蒸気と処理ガスとの反応により生じた反応物質によって基板を処理する。また,基板の周囲雰囲気を加圧する。そうすれば,より高い温度雰囲気の中で基板を処理することが可能となる。温度が高い方が,反応物質の発生や,反応物質による反応が活発に行われるので,高い反応速度を得ることができる。 According to this substrate processing method, the substrate is similarly processed by the reactant generated by the reaction between the solvent vapor and the processing gas. In addition, the ambient atmosphere of the substrate is pressurized. Then, it becomes possible to process a substrate in a higher temperature atmosphere. The higher the temperature, the higher the reaction rate, because the generation of reactants and the reaction by the reactants are more active.
これらの基板処理方法において,前記基板の表面に,溶媒分子とガス分子とが混合した混合層を形成することが好ましい。かかる構成によれば,基板の表面に,溶媒分子とガス分子とが混合した混合層を形成するので,この混合層中に反応物質を生じさせて基板を処理することができる。前述したように溶媒の蒸気には例えば水蒸気が,処理ガスには例えばオゾンガスが用いられていれば,水分子とオゾン分子とが混合した混合層を形成することができる。また,基板の表面に溶媒分子の層を形成する一方で,この溶媒分子の層にガス分子を混合させて前記混合層を形成するようにしても良い。この場合,処理直前に,溶媒分子の層を,基板を処理可能な混合層に変質させるので,高い処理能力を得ることができる。さらに,基板の周囲雰囲気を加圧していれば,溶媒分子の層に対するガス分子の混合量を増加させることができるので,処理能力の更なる向上を図ることができる。 In these substrate processing methods, it is preferable to form a mixed layer in which solvent molecules and gas molecules are mixed on the surface of the substrate. According to such a configuration, a mixed layer in which solvent molecules and gas molecules are mixed is formed on the surface of the substrate, so that the reactant can be generated in the mixed layer to process the substrate. As described above, if, for example, water vapor is used as the solvent vapor and ozone gas is used as the processing gas, a mixed layer in which water molecules and ozone molecules are mixed can be formed. Further, while the solvent molecule layer is formed on the surface of the substrate, the mixed layer may be formed by mixing gas molecules in the solvent molecule layer. In this case, since the layer of solvent molecules is transformed into a mixed layer capable of processing the substrate immediately before processing, high processing capability can be obtained. Furthermore, if the ambient atmosphere of the substrate is pressurized, the amount of gas molecules mixed with the solvent molecule layer can be increased, so that the processing capability can be further improved.
前記基板を前記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調整することが好ましい。そうすれば,溶媒の蒸気を基板の表面に凝縮させて液滴,液膜を形成することがなく,基板の表面に高密度の溶媒分子の層を容易に形成することができる。溶媒の液膜に処理ガスを溶解させて生じた反応物質よりも,溶媒分子とガス分子とが混合した混合層中で生じた反応物質の方が,例えば基板の表面の処理対象物と直ちに反応することができる。また,高密度の溶媒分子の層にガス分子を適切に混合させて反応を活発に行い,高密度の溶媒分子とガス分子とが混合した混合層中に,反応物質を多量に発生させることができる。従って,処理を迅速に行うことができる。また,基板温度や,基板の周囲雰囲気の温度が高くなっても,溶媒分子の層に対するガス分子の混合量はあまり減退せず,高温度雰囲気下での処理が可能である。 The substrate is preferably adjusted to a temperature higher than the dew point temperature of the solvent and lower than the temperature of the solvent vapor. By doing so, the solvent vapor is not condensed on the surface of the substrate to form droplets or a liquid film, and a high-density layer of solvent molecules can be easily formed on the surface of the substrate. For example, the reaction material generated in the mixed layer of solvent molecules and gas molecules reacts more quickly with the processing target on the surface of the substrate than the reaction material generated by dissolving the processing gas in the solvent liquid film. can do. In addition, gas molecules are appropriately mixed in a layer of high-density solvent molecules to react actively, and a large amount of reactants may be generated in a mixed layer in which high-density solvent molecules and gas molecules are mixed. it can. Therefore, processing can be performed quickly. Further, even if the substrate temperature or the ambient temperature of the substrate is increased, the amount of gas molecules mixed with the solvent molecule layer does not decrease so much, and the processing in a high temperature atmosphere is possible.
前記基板に溶媒の蒸気を供給する工程の前に,基板を所定の温度に調整する工程を設けると良い。かかる構成によれば,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。溶媒分子の層にガス分子を混合させる場合,溶媒の露点温度と基板温度の温度差が開いていると,基板の表面に低密度の溶媒分子の層が形成されることになる。そうなると,反応物質の発生量が低減して処理能力の低下を招いてしまう。しかしながら,基板を所定の温度に調整した後,基板に溶媒の蒸気を供給するので,確実に高密度の溶媒分子の層を形成することができ,反応物質を多量に発生させて処理能力の低下を防ぐことができる。 A step of adjusting the substrate to a predetermined temperature may be provided before the step of supplying the solvent vapor to the substrate. According to such a configuration, the predetermined temperature is set to a temperature higher than the dew point temperature of the solvent and lower than the temperature of the solvent vapor within a temperature range where the treatment is optimally performed. When gas molecules are mixed in the solvent molecule layer, if the temperature difference between the dew point temperature of the solvent and the substrate temperature is wide, a low density solvent molecule layer is formed on the surface of the substrate. If this happens, the amount of reactant generated will be reduced, leading to a reduction in processing capacity. However, since the solvent vapor is supplied to the substrate after the substrate is adjusted to a predetermined temperature, a high-density layer of solvent molecules can be formed reliably, and a large amount of reactants are generated, resulting in a decrease in processing capacity. Can be prevented.
前記基板を所定の温度に調整する工程に際し,基板に温度調整された気流を供給しても良い。かかる方法によれば,直ちに基板を所定の温度に調整することができ,処理を迅速に行うことができる。なお,気流には,空気,不活性ガス(例えばN2ガス)又は処理ガス等を用いると良い。 In the step of adjusting the substrate to a predetermined temperature, a temperature-controlled airflow may be supplied to the substrate. According to this method, the substrate can be immediately adjusted to a predetermined temperature, and processing can be performed quickly. Note that air, an inert gas (for example, N 2 gas), a processing gas, or the like may be used for the airflow.
前記基板に溶媒の蒸気を供給する工程の前に,前記基板に処理ガスを供給する工程を行うことが好ましい。かかる方法によれば,予め基板に処理ガスを供給しておけば,基板の表面に高密度の溶媒分子の層を形成した際に,溶媒分子の層にガス分子を直ちに混合させて反応物質を生じさせることができ,処理を迅速に行うことができる。 It is preferable to perform a step of supplying a processing gas to the substrate before the step of supplying the solvent vapor to the substrate. According to such a method, if a processing gas is supplied to the substrate in advance, when a high-density layer of solvent molecules is formed on the surface of the substrate, the gas molecules are immediately mixed in the solvent molecule layer to react the reactants. And can be processed quickly.
また,基板を処理する装置であって,基板の処理が行われる処理容器と,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,前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,前記処理容器内で基板を保持する保持手段と,前記保持手段に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給手段とを備えていることを特徴とする,基板処理装置を開示する。 An apparatus for processing a substrate, a processing container for processing a substrate, a solvent vapor supply means for supplying a vapor of a solvent into the processing container, and a processing gas for supplying a processing gas into the processing container Disclosed is a substrate processing apparatus comprising supply means, holding means for holding a substrate in the processing container, and dry gas supply means for supplying a dry gas to the holding means.
この基板処理装置によれば,処理容器内では,基板を保持手段により保持している。このような処理容器内に,溶媒蒸気供給手段によって溶媒の蒸気を供給する。一方,処理ガス供給手段から処理ガスを処理容器内に供給する。このように,溶媒の蒸気と処理ガスとを,個別の手段によって供給する。この基板処理装置は,開示した基板処理方法を好適に実施することができる。 According to this substrate processing apparatus, the substrate is held by the holding means in the processing container. A solvent vapor is supplied into such a processing container by a solvent vapor supply means. On the other hand, the processing gas is supplied from the processing gas supply means into the processing container. In this way, the solvent vapor and the process gas are supplied by separate means. This substrate processing apparatus can suitably carry out the disclosed substrate processing method.
また,例えば保持手段に溶媒の蒸気が凝縮する場合や,保持手段により,反応物質による処理後の基板を例えば次の水洗処理槽に移動させる場合に,保持手段に液滴が付着することがありえる。このような保持手段に基板が保持されると,基板の表面にも溶媒の液滴や水洗液の液滴が付着してしまう。ここで,溶媒の液滴に処理ガスを溶解させて生じた反応物質よりも,溶媒分子とガス分子とが混合した混合層中で生じた反応物質の方が,例えば基板の表面に付着している処理対象物と直ちに反応することができる。そこで,乾燥ガス供給手段から保持手段に乾燥ガスを供給し,保持手段を乾燥させて溶媒の液滴を取り除く。このため,処理ガスが溶媒の液滴に溶解する事態を防止することができ,処理を好適に行うことができる。同様に水洗液の液滴も取り除くことができる。 Further, for example, when the solvent vapor condenses on the holding means, or when the substrate after the treatment with the reactive substance is moved to the next washing treatment tank by the holding means, for example, droplets may adhere to the holding means. . If the substrate is held by such a holding means, solvent droplets or washing solution droplets also adhere to the surface of the substrate. Here, the reactant generated in the mixed layer in which the solvent molecules and the gas molecules are mixed adheres to the surface of the substrate, for example, than the reactant generated by dissolving the processing gas in the solvent droplets. It can react immediately with the processing object. Therefore, the drying gas is supplied from the drying gas supply means to the holding means, and the holding means is dried to remove the solvent droplets. Therefore, it is possible to prevent the processing gas from being dissolved in the solvent droplets, and the processing can be suitably performed. Similarly, the washing liquid droplets can be removed.
この基板処理装置において,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機構とを備えていることが好ましい。 The substrate processing apparatus preferably includes an exhaust unit that exhausts the atmosphere in the processing container and an exhaust amount adjustment mechanism that adjusts an exhaust amount of the exhaust unit.
かかる構成によれば,排気量調整機構により排気手段の排気量を絞って処理容器内を所定の加圧雰囲気する。この基板処理装置は,開示した基板処理方法を好適に実施することができる。 According to such a configuration, the exhaust amount of the exhaust means is reduced by the exhaust amount adjusting mechanism to create a predetermined pressurized atmosphere in the processing container. This substrate processing apparatus can suitably carry out the disclosed substrate processing method.
また,基板を処理する装置であって,基板を収納する第1の処理室と,前記第1の処理室に隣接配置された,基板を収納する第2の処理室と,前記第1の処理室内に溶媒の蒸気を供給する溶媒蒸気供給手段と,前記第1の処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,前記第2の処理室内に処理液を供給する処理液供給手段と,前記第1の処理室と前記第2の処理室との間で基板を移動させる移動手段と,前記第1の処理室内にて前記移動手段に対し乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給手段とを備えていることを特徴とする,基板処理装置を開示する。 An apparatus for processing a substrate, the first processing chamber for storing the substrate, the second processing chamber for storing the substrate disposed adjacent to the first processing chamber, and the first processing chamber. A solvent vapor supply means for supplying a solvent vapor into the chamber; a process gas supply means for supplying a process gas into the first process chamber; a process liquid supply means for supplying a process liquid into the second process chamber; A moving means for moving the substrate between the first processing chamber and the second processing chamber; and a dry gas supply means for supplying a dry gas to the moving means in the first processing chamber. Disclosed is a substrate processing apparatus.
この基板処理装置によれば,まず第1の処理室に基板を収納する。第1の処理室内に,溶媒蒸気供給手段により溶媒の蒸気を,処理ガス供給手段により処理ガスをそれぞれ供給する。この基板処理装置は,開示した基板処理方法を好適に実施することができる。さらに移動手段により基板を移動させて第2の処理室内に収納し,処理液供給手段により処理液を供給して基板を液処理することもできる。 According to this substrate processing apparatus, the substrate is first stored in the first processing chamber. In the first processing chamber, the solvent vapor is supplied by the solvent vapor supply means, and the processing gas is supplied by the processing gas supply means. This substrate processing apparatus can suitably carry out the disclosed substrate processing method. Further, the substrate can be moved by the moving means and stored in the second processing chamber, and the processing liquid can be supplied by the processing liquid supply means to liquid-treat the substrate.
また,第2の処理室にて移動手段に液滴が付着するが,乾燥ガス供給手段から乾燥ガスを供給するので,移動手段から液滴を取り除くことができる。このため,移動手段から基板の表面に液滴が付着し,処理ガスが液滴に溶解する事態を防止することができる。従って,処理を好適を行うことができる。 In addition, droplets adhere to the moving means in the second processing chamber, but since the drying gas is supplied from the drying gas supply means, the droplets can be removed from the moving means. For this reason, it is possible to prevent the droplets from adhering to the surface of the substrate from the moving means and the processing gas from being dissolved in the droplets. Therefore, processing can be performed favorably.
この基板処理装置において,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機構とを備えていることが好ましい。 The substrate processing apparatus preferably includes an exhaust unit that exhausts the atmosphere in the processing container and an exhaust amount adjustment mechanism that adjusts an exhaust amount of the exhaust unit.
かかる構成によれば,排気量調整機構により排気手段の排気量を絞って第1の処理室内を所定の加圧雰囲気する。この基板処理装置は,開示した基板処理方法を好適に実施することができる。 According to such a configuration, the exhaust amount adjusting mechanism restricts the exhaust amount of the exhaust means to create a predetermined pressurized atmosphere in the first processing chamber. This substrate processing apparatus can suitably carry out the disclosed substrate processing method.
本発明によれば,処理直前に生じた反応物質(水酸基ラジカル)を消滅することなく直ちに処理に活用するので,高い処理能力を得ることができ,基板に対して効果的な処理を施すことができる。また,溶媒の液滴に処理ガスを溶解させて基板を処理する場合に比べて,高温度雰囲気下での処理が可能である。その結果,例えば基板から有機付着物を十分に除去することができる。 According to the present invention, the reactive substance (hydroxyl radical) generated immediately before the processing is immediately utilized for the processing without disappearing, so that a high processing capacity can be obtained and the substrate can be effectively processed. it can. Further, compared with the case where the substrate is processed by dissolving the processing gas in the solvent droplets, processing in a high temperature atmosphere is possible. As a result, for example, organic deposits can be sufficiently removed from the substrate.
処理能力の更なる向上を図ることができる。また,溶媒分子(水分子)とガス分子(オゾン分子)とが混合した混合層中に反応物質(水酸基ラジカル)を生じさせて基板を処理することができる。 The processing capacity can be further improved. Further, the substrate can be processed by generating a reactive substance (hydroxyl radical) in a mixed layer in which solvent molecules (water molecules) and gas molecules (ozone molecules) are mixed.
溶媒の蒸気(水蒸気)を基板の表面に凝縮させて液滴を形成することがない。また,高密度の溶媒分子(水分子)の層を基板の表面に容易に形成することができる。このため,混合層中で溶媒分子(水分子)とガス分子(オゾン分子)とを活発に反応させて,反応物質(水酸基ラジカル)を多量に発生させることができる。従って,処理を迅速に行うことができる。さらに溶媒分子(水分子)の層では,基板温度や,基板の周囲雰囲気の温度が高くなっても,ガス分子(オゾン分子)の混合量はあまり減退しない。より高い温度雰囲気下で,反応物質(水酸基ラジカル)の発生や反応物質による反応の促進を図ることができる。確実に高密度の溶媒分子(水分子)の層を形成することができ,処理能力の低下を防ぐことができる。基板の昇温時間を短縮することができる。溶媒分子(水分子)の層にガス分子(オゾン分子)を直ちに混合させて反応物質(水酸基ラジカル)を発生させることができ,処理を迅速に行うことができる。 The solvent vapor (water vapor) is not condensed on the surface of the substrate to form droplets. In addition, a layer of high-density solvent molecules (water molecules) can be easily formed on the surface of the substrate. For this reason, solvent molecules (water molecules) and gas molecules (ozone molecules) can be actively reacted in the mixed layer to generate a large amount of reactants (hydroxyl radicals). Therefore, processing can be performed quickly. Furthermore, in the solvent molecule (water molecule) layer, the amount of mixed gas molecules (ozone molecules) does not decrease much even when the substrate temperature and the ambient temperature around the substrate are increased. Under a higher temperature atmosphere, generation of a reactive substance (hydroxyl radical) and promotion of reaction by the reactive substance can be achieved. A layer of solvent molecules (water molecules) with a high density can be reliably formed, and a reduction in processing capacity can be prevented. The temperature raising time of the substrate can be shortened. Gas molecules (ozone molecules) can be immediately mixed in the solvent molecule (water molecule) layer to generate reactants (hydroxyl radicals), and processing can be performed quickly.
以下,本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照して,例えば50枚のウェハWを一括して処理するように構成された処理装置1に基づいて説明する。この処理装置1は,オゾンガスを利用してウェハWからレジストを除去するものである。図1は,処理装置1の断面説明図である。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described based on a processing apparatus 1 configured to process, for example, 50 wafers W in a lump with reference to the accompanying drawings. The processing apparatus 1 removes the resist from the wafer W using ozone gas. FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of the processing apparatus 1.
図1に示すように,処理装置1は,ウェハWの処理が行われる処理容器2と,処理容器2内でウェハWを保持する保持手段としてのウェハガイド3と,処理容器2内に水蒸気4を供給する溶媒蒸気供給手段としての水蒸気供給手段5と,処理容器2内にオゾン(O3)ガス6を供給する処理ガス供給手段としてのオゾンガス供給手段7と,ウェハWにホットN2ガス(乾燥ガス)8を供給する乾燥ガス供給手段としてのN2ガス供給手段9とを備えている。
As shown in FIG. 1, the processing apparatus 1 includes a processing container 2 for processing a wafer W, a
処理容器2は,例えば50枚のウェハWを十分に収納可能な大きさを有する容器本体10と,容器本体10の上面開口部を開放・閉鎖する容器カバー11に大別される。なお,図示の例のように,容器カバー11が容器本体10の上面開口部を閉鎖した際には,容器カバー11と容器本体10との間の空隙は,リップ式のOリング13で密閉され,処理容器2内に形成されたオゾン処理室15の雰囲気は,外に漏れない構成になっている。
The processing container 2 is roughly divided into, for example, a container
容器カバー11の外周面(上面)に,ランプヒータ機構20が設置されている。ランプヒータ機構20は制御部21に接続され,制御部21からの給電により発熱する。制御部21によって供給する電力量を調整することにより,ランプヒータ機構20の発熱量を制御し,ウェハW及びウェハWの周囲雰囲気を所定の温度に加熱するようになっている。
A
処理容器2内に,オゾン処理室15の室内雰囲気を取り込んで外部に排気する排気ボックス22,22が設けられている。排気ボックス22,22に,工場の排気系に通じる排気管23が接続されている。
In the processing container 2,
図2に示すように,ウェハガイド3は,ガイド部25と,ガイド部25に水平姿勢で固着された4本の平行な保持部材26a,26b,26c,26dとを備えている。各保持部材26a〜dに,ウェハWの周縁下部を保持する溝27が等間隔で50箇所形成されている。従って,ウェハガイド3は,50枚のウェハWを等間隔で配列させた状態で保持する構成となっている。
As shown in FIG. 2, the
水蒸気供給手段5は,容器本体10の底部に設けられている。この水蒸気供給手段5は,容器本体10の底部において内壁に固着された熱板30と,熱板30の下面に取り付けられたヒータ31と,熱板30の上面に純水を滴下する純水供給回路32とを有している。ヒータ31は制御部21に接続されている。制御部21からの給電によりヒータ31の発熱量を制御するようになっている。純水供給回路32の入口側は純水供給源33に接続されている。純水供給回路32の出口側は,熱板30の上方に開口している。また,純水供給回路32に,開閉弁35,流量コントローラ36が介装されている。開閉弁35,流量コントローラ36は,制御部21に接続されている。制御部21からの操作信号により,開閉弁35の開閉を制御して純水を流すか否かを決め,流量コントローラ36の開度を制御して純水供給回路32内の純水の流量を調整する構成となっている。従って,発熱したヒータ31によって熱を帯びた熱板30に対し,純水供給回路32から純水を滴下すれば,純水が気化して水蒸気4が発生するようになり,ウェハWに水蒸気4を供給できるようになっている。なお,気化できなかった純水は,容器本体10の底部において内壁に接続された排液管37を通じて排液される。
The water vapor supply means 5 is provided at the bottom of the
オゾンガス供給手段7は,オゾンガス6の発生・供給を行うオゾンガス供給源40と,オゾンガス発生源40からのオゾンガス6を供給するオゾンガス供給回路41と,オゾンガス供給回路41からのオゾンガス6を処理容器2内に吐出するオゾンガスノズル42とを備えている。オゾンガス供給回路41に,開閉弁43,流量コントローラ44,UVランプ45が介装されている。開閉弁43,流量コントローラ44は制御部21に接続されている。制御部21からの操作信号により,開閉弁43の開閉を制御してオゾンガス6を流すか否かを決め,流量コントローラ44を制御してオゾンガス供給回路41内のオゾンガス6の流量を調整する構成となっている。また,UVランプ45は,オゾンガス供給回路41を通過するオゾンガス6に紫外線を照射し,オゾンを活性化させる。
The ozone gas supply means 7 includes an ozone
N2ガス供給手段9は,N2ガス,ホットN2ガスを供給するN2ガス供給回路50と,N2ガス供給回路50から供給されたN2ガス,ホットN2ガス8を吐出するN2ガスノズル51,51とを備えている。N2ガス供給回路50の入口側は,N2ガス供給源(図示せず)に接続されている。N2ガス供給回路50に,開閉弁52,N2ガスを加熱するためのヒータ53が介装されている。開閉弁52,ヒータ53は,制御部21に接続されている。従って,制御部21により開閉弁52を開放させると共に,ヒータ53を作動させれば,N2ガス供給源から供給された例えば常温のN2ガスを加熱し,各N2ガスノズル51からホットN2ガス8を吐出させることが可能である。このとき,ウェハハンド3に直接吹きかければ,迅速にウェハハンド3を乾燥させることができる。
N 2
処理装置1では,溶媒分子の層として水分子の層(H2O molecule layer)を形成する。この場合,制御部21は,ヒータ31に給電を行い水蒸気4を十分に発生できる程度にヒータ31の発熱量を調整する一方で,ランプヒータ機構20にも給電を行いウェハWを水蒸気4の露点温度よりも高い温度に調整し,ウェハWと水蒸気4の露点温度との温度差を適切に制御してウェハWの表面に高密度の水分子の層を形成するようになっている。また,ウェハWの表面に形成された水分子の層にオゾン分子を混合させて,高密度の水分子とオゾン分子とが混合した混合層を形成し,これによりオゾンを利用した処理を行う。この場合,制御部21は,流量コントローラ36を制御して水蒸気4の発生量を調整して水分子の層の形成の度合いを調整する一方で,流量コントローラ44にも操作信号を送信して水分子の層の形成の度合いに見合うようなオゾンガス6の流量を調整し,水分子の層に対してオゾン分子を過不足なく適切に混合できるような状態にする。
In the processing apparatus 1, a water molecule layer (H 2 O molecular layer) is formed as a solvent molecule layer. In this case, the
その他,ウェハWに純水を吐出してリンス洗浄を行う純水吐出ノズル55が設けられている。また,前記N2ガスノズル51,51からウェハWにホットN2ガス8を吐出すれば,ウェハWを乾燥させることもできる。
In addition, a pure
次に,以上のように構成された処理装置1で行われる処理について説明する。処理装置1では,ウェハWに水蒸気4を供給し,またウェハWにオゾンガス6を供給し,水蒸気4とオゾンガス6との反応により生じた水酸基ラジカルによってウェハWを処理する。即ち,まず図3に示すように,ウェハWの表面にレジスト膜60を形成している。図1に示したように,このような50枚のウェハWを処理容器2内に収納する。なお,レジスト膜60の厚さを例えば1200nmとする。
Next, processing performed in the processing apparatus 1 configured as described above will be described. In the processing apparatus 1, the
次いで,ヒータ31を例えば120℃に発熱させると共に,熱板30に対して純水供給回路32から純水を滴下し,120℃の水蒸気4を発生させて処理容器2内に供給する。一方,オゾンガス供給回路41から,例えばオゾンを192g/m3(normal)[9vol%(体積百分率)]程度有するオゾンガス6を供給し,オゾンガスノズル42により処理容器2内に吐出する。このように,水蒸気4とオゾンガス6とを,個別の手段によって供給する。
Next, the
また,ランプヒータ機構20を発熱させてウェハWを所定の温度に温度調整する。この所定の温度を,オゾンを利用した処理が最適に行われる温度の範囲内で,水蒸気4の露点温度よりも高く,かつ水蒸気4の温度よりも低い温度に設定している。ここで,ウェハWを水蒸気4の露点温度よりも高い温度に温度調整しているので,水蒸気4を供給した際には,図4に示すように,水蒸気4が凝縮することがなく,これによって純水の液膜が形成されることもなく,ウェハWの表面に高密度の水分子(H2O molecule)61の層を容易に形成することができる。
In addition, the
水分子61の層にオゾン分子(O3 molecule)62を混合させ,ウェハWの表面に,水分子61とオゾン分子62とが混合した混合層を形成する。この混合層中で水分子61とオゾン分子62同士が反応し,ウェハWの表面に例えば酸素原子ラジカル(O・ Oxygen radical)や水酸基ラジカル(OH・ Hydroxy radical)等の反応物質が多量に発生する。ウェハWの表面で発生した水酸基ラジカルは,消滅することなく,直ちに酸化反応を起こし,レジストをカルボン酸,二酸化炭素や水等に分解し,図4に示すように,レジスト膜60を十分に酸化分解して水溶性の膜60aに変質させる。この水溶性の膜60aは,その後の純水によるリンス洗浄で容易に除去することができる。
Ozone molecules (O 3 molecule) 62 are mixed with the layer of
このように,かかる処理方法によれば,高密度の水分子61の層をウェハWの表面に形成する一方で,高密度の水分子61の層にオゾン分子62を混合させる。このため,水分子61の層を,レジスト膜60を除去可能な,水分子61とオゾン分子62とが混合した混合層に変質させることができる。この混合層は,ウェハW上で,かつ反応直前で生成され,時間的経過によるオゾン濃度の低下等が起こらず,水酸基ラジカルを有し,処理容器2内で発生した直後の水酸基ラジカルを消滅させることになく殆ど処理に活用することができるので,処理能力が高い。従って,ウェハWに対してオゾンを利用した処理を効果的に施すことができる。例えば従来よりも1.5倍以上の除去速度(Removel Rate)を得ることができる。
As described above, according to such a processing method, a layer of high-
しかも,水蒸気4の露点温度よりも高く,かつ水蒸気4の温度よりも低い温度に調整されたウェハWに水蒸気4を供給するので,ウェハWの表面に水蒸気4を凝縮させて純水の液膜を形成することがない。純水の液膜にオゾンガス6を溶解させて生じた水酸基ラジカルよりも,水分子61とオゾン分子62とが混合した混合層中で生じた水酸基ラジカルの方が,ウェハWの表面のレジスト膜60と直ちに反応することができる。
In addition, since the
また,高密度の水分子61の層を容易に形成することができる。高密度の水分子61の層にオゾン分子62を適切に混合させて反応を活発に行い,高密度の水分子61とオゾン分子62とが混合した混合層中では,水酸基ラジカルを多量に発生させることができる。さらに純水の液膜では,液温が高くなるにつれて溶解性が低くなり,オゾンガス6が溶けにくくなるのに対し,水分子61の層では,ウェハ温度や,ウェハWの周囲雰囲気の温度が高くなっても,オゾン分子62の混合量はあまり減退しない。このため,純水の液膜にオゾンガス6を溶解させてオゾンを利用した処理を行う場合に比べて,高温度雰囲気下でのオゾンを利用した処理を行うことが可能である。温度が高い方が,水酸基ラジカルの発生や,水酸基ラジカルによる反応が活発に行われる。従って,高い反応速度を得ることができ,オゾンを利用した処理を迅速に行うことができる。
In addition, a layer of high-
また,オゾンガス供給回路41から新たなオゾンガス6を供給させ,分子の層に対する混合を継続的に行う。このため,反応により消滅した分のオゾンや水酸基ラジカルを補い,分子の層を通してレジスト膜60へ新たなオゾンや水酸基ラジカルを迅速かつ十分に供給することができる。従って,高い反応速度を維持することができる。なお,水分子の層や混合層等は,水滴を形成しない程度の密度であると良い。また,ウェハWを,酸化反応を活発的に行える範囲内で水蒸気4の露点温度よりも高い温度に調整しているので,オゾンを利用した処理の促進を図ることができる。
Further,
その後,純水吐出ノズル55から純水を吐出させてウェハWから水溶化したレジストを洗い流し(リンス洗浄),N2ガスノズル51,51からN2ガス(不活性ガス)を吐出させてウェハWから液滴を取り除いた(乾燥)後,ウェハWを処理装置1から搬出する。なお,リンス洗浄や乾燥を,処理装置1で行わずに,例えばレジスト膜60を除去した後に処理装置1から搬出してリンス専用の処理装置や乾燥装置に搬入して行うようにしても良い。一方,処理装置1に,次の新たな50枚のウェハWを搬入し,続けてオゾンを利用した処理を行う。
Thereafter, pure water was from the
ここで,処理中に,ウェハガイド3に水蒸気4が凝縮して水滴が付着する場合や,ウェハガイド3により,オゾンを利用した処理後のウェハWを例えば次のリンス専用の処理装置に移動させる場合に,ウェハハンド3に水滴が付着することがありえる。このようなウェハガイド3に,未だ処理されていないウェハWが保持されると,このウェハWの表面にも水滴が付着してしまう。前述したように,ウェハWの表面で,純水の液膜にオゾンガス6を溶解させるよりも,水分子61とオゾン分子62とが混合した混合層を形成した方が,反応により生じた水酸基ラジカルは,レジスト膜60と直ちに反応することができる。従って,次の新たな50枚のウェハWを搬入するまでの間,N2ガス供給手段9からウェハハンド3にホットN2ガス8を供給し,ウェハハンド3を乾燥させる。その結果,ウェハハンド3から水滴を取り除いてオゾンガス6が水滴に溶解する事態を防止することができ,オゾンを利用した処理を続けて好適に行うことができる。
Here, during processing, when the
かくして,かかる処理方法によれば,処理直前に,ウェハWの表面に高密度の水分子61とオゾン分子62とが混合した混合層を生成し,この混合層中で生じた水酸基ラジカルを消滅させることになく殆ど処理に活用することができるので,ウェハWに対して効果的なオゾンを利用した処理を施すことができる。また,高温度雰囲気下で,水分子61とオゾン分子62の反応を活発に行い,水酸基ラジカルの発生や水酸基ラジカルによる反応を促進させて,オゾンを利用した処理を施すことができる。その結果,レジスト膜60を十分に除去することができる。また,処理装置1は,以上の処理方法を好適に実施することができる。
Thus, according to such a processing method, immediately before the processing, a mixed layer in which high-
なお,本発明の実施の形態におけるオゾンを利用した処理中については,水分子61の層にオゾン分子62を混合させる以外にも種々の反応が行われる。例えば処理容器2内で水蒸気4とオゾンガス6を衝突させて混合させ,混合ガスを生成する。この混合ガス中には,熱分解や衝突により遊離した水酸基ラジカル等が多量に発生する。混合ガスがウェハWと接触した際には,水酸基ラジカルは酸化反応を起こし,先の水分子61とオゾン分子62とが混合した混合層と同様に,レジストをカルボン酸,二酸化炭素や水等に分解する。このように,ウェハWと接触する直前に混合ガス中に水酸基ラジカルを多量に発生させ,水酸基ラジカルを消滅させることなくレジスト膜60と直接的に反応させるので,高い処理能力を得ることができる。
During the treatment using ozone in the embodiment of the present invention, various reactions are performed in addition to mixing the
次に,本発明の実施の形態にかかる処理装置70について図5に基づいて説明する。前記処理装置1では,排気管23からそのまま排気を行っていたが,図5に示す処理装置70は,排気管23に流量コントローラ71を設けて処理容器2内の圧力を自在に調整する構成となっている。流量コントローラ71は,前記制御部21に接続されている。また処理容器2に圧力センサ72が取り付けられている。この圧力センサ72により検出された処理容器2内の圧力は,制御部21に入力される。そして制御部21は,圧力センサ72により検出された圧力に基づいて流量コントローラ71を制御して排気管23の排気量を絞るようになっている。一方,オゾンガス供給源40は,オゾンガス6の供給圧を196kPaに設定している。このため,処理容器2内は,所定の加圧雰囲気として例えば196kPaに設定,維持が可能な構成となっている。なお,図1及び図5中において,略同一の機能及び構成を有する構成要素については,同一符号を付することにより,重複説明を省略する。
Next, the processing apparatus 70 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the processing apparatus 1, the
さらに処理装置70は,処理容器2の外部で水蒸気4を発生させ,この水蒸気4を処理容器2内に導入する構成となっている。即ち,水蒸気供給手段75は,水蒸気4の発生,供給を行う水蒸気供給源76と,水蒸気供給源76からの水蒸気4を供給する水蒸気供給回路77と,水蒸気供給回路77からの水蒸気4を処理容器2内に吐出する水蒸気ノズル78とを備えている。水蒸気供給源76には,熱板やヒータ等が備えられている。水蒸気供給回路77には,開閉弁79,流量コントローラ80が介装されている。開閉弁79,流量コントローラ80は制御部21に接続され,制御部21により水蒸気4の供給量が制御可能となっている。このような構成においては,処理容器2内に水蒸気供給手段を設ける必要がないので,その分,処理装置の小型化を図ることができる。
Further, the processing apparatus 70 is configured to generate
その他,処理容器2の底面開口部は,容器ボトム81により塞がれている。処理容器2と容器ボトム81の間の空隙は,ガスケット82により密閉される。容器ボトム81に排液管83が接続され,排液管83に開閉弁84が介装されている。
In addition, the bottom opening of the processing container 2 is closed by the
次に,以上のように構成された処理装置70で行われる処理方法について説明する。まず処理容器2内に常温(23℃)のウェハWを収納する。次いで,ランプヒータ機構20を例えば115℃に発熱させてウェハWを所定の温度に調整する。一方,オゾンガス供給手段7により,196kPaの供給圧でオゾンガス6を処理容器2内に供給する。このとき,N2ガス供給手段9により,例えば150℃のホットN2ガス8をウェハWに供給する。そうすれば,直ちにウェハWを所定の温度に昇温させることができる。
Next, a processing method performed by the processing device 70 configured as described above will be described. First, a normal temperature (23 ° C.) wafer W is stored in the processing container 2. Next, the
ウェハWを所定の温度に調整した後,ホットN2ガス8の供給を停止し,水蒸気供給手段75により水蒸気4を処理容器2内に供給する。一方,制御部21により,排気管23の流量コントローラ71を絞って排気量を低くし,処理容器2内を196kPaの加圧雰囲気にする。このような処理容器2内では,オゾンガス6の濃度が高められる。
After adjusting the wafer W to a predetermined temperature, the supply of the hot N 2 gas 8 is stopped, and the
ここで,ウェハWの表面では,先の図4に示したように,高密度の水分子61の層を形成することになるが,処理容器2内にオゾンガス6を予め供給して充満させているので,直ちに水分子61の層にオゾン分子62を混合させて混合層を生成し,混合層中に水酸基ラジカルを多量に発生させることができる。こうして混合層中の水酸基ラジカルにより,オゾンを利用した処理を迅速に行うことができる。
Here, on the surface of the wafer W, as shown in FIG. 4, a layer of high-
また,ウェハWが常温状態のままで水蒸気4を供給すれば,水蒸気4の露点温度とウェハ温度の温度差が開いているため,水蒸気4を凝縮させて多量の水滴がウェハWの表面に付着してしまう。そうなると,膜厚の厚い純水の液膜をウェハW上に形成して処理能力の低下を招いてしまう。しかしながら,前述したようにウェハWを所定の温度に昇温させた後,ウェハWに水蒸気4を供給するので,確実に高密度な水分子61の層を形成することができ,処理能力の低下を防ぐことができる。しかもウェハWの周囲雰囲気を196kPaに加圧しているので,水分子61の層に対するオゾン分子62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。さらに,より高い温度雰囲気の中でオゾンを利用しうた処理を行うことが可能となる。従って,処理能力の更なる向上を図ることができる。
Further, if the
レジスト膜60を水溶性の膜60aに変質させた後,処理容器2内からウェハWを搬出し,その後にリンス専用の処理装置や乾燥装置に順次搬送して,リンス洗浄,乾燥を行う。一方,処理容器2内では,水蒸気4及びオゾンガス6の供給が停止する。処理容器2内の液滴を排液管83により排液し,流量コントローラ71を全開にさせると共に,N2ガス供給手段9によりN2パージを行い,処理容器2内から水蒸気4及びオゾンガス6を追い出して内部雰囲気を乾燥させる。また,前述したようにウェハガイド3も乾燥させ,液滴を取り除く。そして,次の常温のウェハWを処理容器2内に収納する。ここで,水蒸気4が残存した状態で,常温のウェハWを処理容器2内に収納してしまうと,ウェハガイド3に水滴が付着している時と同様に,多量の水滴がウェハWの表面に付着してしまう。しかしながら,処理容器2と水蒸気供給源76とを個別に設けて,処理容器2内の雰囲気を簡単に置換することができるので,新たなウェハWを処理容器2内に搬入しても,このウェハWの表面に水滴が付着することを防止でき,処理容器2内に水蒸気4を導入するまでは,ウェハWの表面を乾燥させた状態に保つことができる。
After the resist
かかる処理方法によれば,ホットN2ガス8を用いてウェハWの昇温時間を短縮させると共に,水蒸気4を供給する前にオゾンガス6を供給して混合層,混合層中の水酸基ラジカルの生成時間も短縮させるので,オゾンを利用した処理を迅速に行い,スループットを向上させることができる。さらにウェハWの周囲雰囲気を加圧して,水分子61の層に対するオゾン分子62の混合量を向上させると共に,より高い温度雰囲気下での処理を可能にするので,レジスト膜60の除去効率が増し,より一層効果的なオゾンを利用した処理を施すことができる。
According to such a processing method, the hot N 2 gas 8 is used to shorten the heating time of the wafer W, and the
かかる処理装置70によれば,水蒸気供給回路77を通じて処理容器2内に水蒸気4を供給するので,処理容器2内の水分量を容易に調整することができ,内部雰囲気を乾燥させることができる。さらに水蒸気供給源76内に設けられたヒータの熱的影響は,処理容器2内のウェハWに及ばない。従って,ウェハWを過加熱することがなく,ウェハ温度が必要以上に上がらない。その結果,例えばウェハ温度が高くなり過ぎて,水分子61がウェハWの表面に吸着し難くなって水分子の層形成が行われず,オゾンを利用した処理が行えなくなる事態を防止することができる。また,処理装置1と同様に,ウェハガイド3を乾燥させて水滴を取り除き,オゾンガス6が水滴に溶解する事態を防止することができる。なお,処理装置70に限らず,前記処理装置1の排液管23にも流量コントローラ71を設け,処理容器2内でウェハWの周囲雰囲気を加圧するようにしても良い。
According to such a processing apparatus 70, since the
次に,処理装置90について図6に基づいて説明する。図6に示す処理装置70は,前記処理容器2と,洗浄槽91と,処理容器2と洗浄槽91との間に設けられた通路部92とを備え,オゾンを利用した処理とリンス処理とを行えるように構成されている。
Next, the
処理容器2内に形成されたオゾン処理室15(第1の処理室)には,前記オゾンガス供給手段7によるオゾンガス6の供給,前記水蒸気供給手段75による水蒸気4の供給,N2ガス供給手段9によるN2ガス,ホットN2ガス8の供給が行われる。処理容器2の底面開口部は,塞がれておらず,前記通路部92に形成された開閉位置121に通じている。
In the ozone processing chamber 15 (first processing chamber) formed in the processing container 2, the
洗浄槽91は,リンス処理室(第2の処理室)93を形成する内槽94と,内槽94の開口部を取り囲んで装着された中槽95と,中槽95の開口部を取り囲んで装着された外槽96とを備えている。
The
リンス処理室93には,処理液供給手段としての純水供給手段96により処理液としての純水(DIW)の供給が行われる。純水供給手段96は,純水を供給する純水供給回路100と,純水供給回路100から供給された純水をリンス処理室93内に吐出する純水ノズル111,111とを備えている。純水供給回路100の入口側は,純水供給源(図示せず)に接続されている。純水供給回路100に,開閉弁112,流量コントローラ113が介装されている。これら開閉弁112,流量コントローラ113は,制御部21により制御される。
The rinse
内槽94において,上面開口部は,前記通路部92に形成された開閉位置121に通じている。内槽94の底部中央に,リンス処理室93内の純水を排液するための排液管115が接続されている。排液管115に,開閉弁116が介装されている。中槽95は,内槽94の上端からオーバーフローした純水を受け止め,底部に接続されたオーバーフロー管117に流すように構成されている。オーバーフロー管117に,開閉弁118が介装されている。外槽96内には,常時純水が溜められていると共に,環状のシール板119が設けられている。シール板119の上端は,前記通路部92の底面に密着されている。このため,外槽96は,純水を利用した水シール機能を有し,洗浄槽91内の液雰囲気を外部に漏らさないようになっている。
In the
通路部92には,オゾン処理室15とリンス処理室93との間を開閉するシャッタ120が設けられている。シャッタ120は,駆動機構(図示せず)により,上下方向(図6中のZ方向)及び水平方向(図6中のX方向)に移動自在に構成されている。さらに通路部92は,前述した開閉位置121と,シャッタ120を待機させる待機位置122とに大別される。従って,駆動機構によりシャッタ120を開閉位置121に移動させれば,オゾン処理室15の室内雰囲気とリンス処理室93の室内雰囲気とを遮断でき,一方,シャッタ120を待機位置122に移動させれば,オゾン処理室15の室内雰囲気とリンス処理室93の室内雰囲気とを連通させることができる。
The
通路部92の一方側(図6中の右側)の底壁部92aに,N2ガスを吐出するN2ノズル123が,他方側の底壁部92aにN2ノズル123がそれぞれ埋め込まれている。これらN2ノズル123がN2ガスを吐出すれば,リンス処理室93の上方でエアカーテンが形成されることになる。前記シャッタ120やエアカーテンにより,オゾン処理室15内の雰囲気がリンス処理室93内に拡散したり,リンス処理室93の液雰囲気がオゾン処理室15内に流入することを防止できる。
An N 2 nozzle 123 for discharging N 2 gas is embedded in the
通路部92における待機位置122側の底部に,排液部125が設けられている。排液部125に,排液管126が接続されている。排液管126に,開閉弁127が介装されている。また,シャッタ120が閉じた場合,シャッタ120の底面に,洗浄槽91の液雰囲気が凝縮して液滴が付着することがあっても,この液滴は,通路部92に設けられた排液通路(図示せず)を通じて外部に排液される。また,液滴が付着した状態でシャッタ120が開いた場合でも,待機中にシャッタ120の底面から自重落下した液滴は,排液部125,排液管126を通じて排液される。
A
ウェハガイド128は,昇降機構(図示せず)により昇降自在に構成されている。このため,上下に配置されたオゾン処理室15とリンス処理室93との間でウェハWを移動させることができる。図6中の実線で示したウェハWは,上昇したウェハガイド128によりオゾン処理室15における収納状態を示し,図6中の二点鎖線W’で示したウェハWは,下降したウェハガイド128によりリンス処理室93における収納状態を示している。処理装置90は,ウェハガイド128を昇降移動させることにより,ウェハWを収納する処理室をオゾン処理室15とリンス処理室93に切り換えるように構成されている。処理装置90は,密閉された内部で,オゾンを利用した処理と,リンス処理を一貫して行うように構成されている。
The
処理容器2及び洗浄槽91を収納するボックス130が設けられている。ボックス130内に,前記排液管115,117,126,前記排液通路が導入され,これらの出口側が開口している。ボックス130の底部には,排液回路131が接続され,この排液回路131は工場の排液系に通じている。排液回路131には,開閉弁132が介装されている。開閉弁132を開放させれば,排液管115,117,126内を流れる純水は,ボックス130,排液回路131を経由して工場の排液系に排液される。ボックス130に,排気が行われる排気回路133が接続されている。このため,ボックス130は,処理容器2及び洗浄槽91の周囲雰囲気の排気をとることが可能となり,例えば容器カバー11を開放させてウェハWを搬入出させる場合,オゾン処理室15の室内雰囲気やリンス処理室93の液雰囲気が外部に拡散することを防止できるようになっている。
A
次に,以上のように構成された処理装置90で行われる処理方法について,図7に示すフローチャートに従って説明する。容器カバー11を開放させ,例えばレジスト膜60が形成されたウェハW50枚を処理容器2内に収納して装置内に搬入する(S1)。その後,容器カバー11を閉鎖する(S2)。また,シャッタ120を閉めると共に,N2ノズル123からN2ガスを吐出させエアカーテンを形成し,オゾン処理室15の室内雰囲気とリンス処理室93の室内雰囲気とを遮断する。
Next, a processing method performed by the
次いで,オゾン処理室15内でオゾンを利用した処理を行う(S3)。即ち,ランプヒータ機構20等により,ウェハWを所定の温度に加熱する。水蒸気供給手段75によりオゾン処理室15内に水蒸気4を供給し,ウェハWの表面に水分子61の層を形成する。また,オゾンガス供給手段7によりオゾンガス6を供給し,水分子61の層にオゾン分子62を混合させる。前記処理装置1,70と同様に,水酸基ラジカルを多量に発生させ,レジスト膜60を十分に酸化分解して水溶性に変質させる。
Next, processing using ozone is performed in the ozone processing chamber 15 (S3). That is, the wafer W is heated to a predetermined temperature by the
水蒸気4及びオゾンガス6の供給が停止し,オゾンを利用した処理を終了する。その後,リンス処理室93内でリンス洗浄(リンス処理)を行う(S4)。即ち,予め純水供給手段96の純水ノズル111,111によりリンス処理室93内に純水を供給する。純水で充填すると,シャッタ120を開く。ここで,ウェハガイド128が下降し,処理装置90内に閉じこめられた状態で,ウェハWをリンス処理室93内に迅速に収納する。このため,外気と接触する機会がないまま,短時間でウェハWを純水中に浸漬させてリンス処理に移行することができる。ここで,前述したようにレジスト膜60を水溶性の膜60aに変質させているので,リンス処理室93内では,ウェハWからレジストを容易に除去することができる。
The supply of the
リンス処理後,ウェハガイド128が上昇し,ウェハWをオゾン処理室15内に移動させる。そして,容器カバー11を開放させ(S5),ウェハWを処理容器2内から取り出して処理装置90から搬出する(S6)。容器カバー11を開放させた際には,ボックス130により処理容器2及び洗浄槽91の周囲雰囲気の排気をとり,オゾン処理室15及びリンス処理室93の室内雰囲気が周囲に拡散するのを防止する。また,次に処理されるウェハW50枚に備えて,N2ガス供給手段9により常温のN2ガスをオゾン処理室15内に供給してN2パージを行い,オゾン処理室15の室内雰囲気を置換したり,またはホットN2ガスをウェハガイド128に供給して液滴を取り除く。
After the rinsing process, the
処理装置90から搬出されたウェハWを,別の処理装置に搬送する。この別の処理装置では,例えば処理容器内で薬液処理,最終リンス処理,乾燥処理を行い,洗浄槽内でリンス処理を行うように構成されている。薬液処理には,例えばアンモニア(NH4OH)の蒸気と水蒸気とを供給し,ウェハWの表面からパーティクル,有機不純物を除去するSC1処理(アンモニア処理)等がある。こうして,別の処理装置では,処理容器内でSC1処理した後,洗浄槽内でリンス処理を行い,最後に処理容器内で最終リンス処理,乾燥処理を行う。もちろん,薬液処理,リンス処理,最終リンス処理と乾燥処理を行う装置をそれぞれ個別に設け,これら装置にウェハWを順次搬送しても良い。
The wafer W unloaded from the
かかる処理装置90によれば,オゾンを利用した処理,リンス処理を一貫して行うことができ,装置の小型化を図ることができる。また,オゾンを利用した処理を開始してからリンス処理を終了するまでは,ウェハWを装置から搬出することはないので,オゾンを利用した処理後に,ウェハWが外気と接触することを防止することができる。このため,ウェハWの表面に自然酸化膜が形成されたり,オゾンを利用した処理により水溶性になった膜60aが,外気接触により,例えば硬化して不溶性に変質することを防止することができる。オゾンを利用した処理によりウェハWの表面に生成された各種反応物が,外気接触により,違った形態に変化することを防止することできる。例えばコンタミネーション等に変化することを防止することができる。このため,リンス処理を好適に行うことができる。さらにウェハWを迅速に昇降移動させて,オゾンを利用した処理後,直ちにリンス処理を実施でき,スループットを向上させることができる。また,処理装置1,70と同様に,ウェハガイド128を乾燥させて水滴を取り除くことができる。
According to this
なお,処理装置90では,オゾン処理室15とリンス処理室93を上下に配置した場合について説明したが,オゾン処理室15とリンス処理室93を横一列に並べて配置しても良い。かかる配置によっても,オゾンを利用した処理,リンス処理を一貫して行うことができ,外気接触の防止やスループットの向上を図ることができる。
In the
次に,処理装置140について図8に基づいて説明する。図8に示す処理装置140は,前記本発明の実施の形態にかかる処理装置70と同様に,排気管23に流量コントローラ71が設けられると共に,処理容器2に圧力センサ72が取り付けられている。そして,制御部21は,圧力センサ72により検出された圧力に基づいて流量コントローラ71を制御して排気管23の排気量を絞るようになっている。
Next, the
かかる処理装置140によれば,オゾン処理室15内を加圧雰囲気にすることができるので,前記処理装置70と同様に,水分子61の層に対するオゾン分子62の混合量を増加させると共に,より高い温度雰囲気下での処理を可能にするので,処理能力の更なる向上を図ることができる。また,処理装置1,70,90と同様に,ウェハガイド128を乾燥させて水滴を取り除くことができる。
According to the
なお,本発明の実施の形態の一例ついて説明したが,本発明はこの例に限らず種々の態様を取りうるものである。例えば,触媒ガスを処理容器2内に微量に供給し,水酸基ラジカルの発生を促進させて酸化反応をより活発的に行えるようにするのも良い。この場合,触媒ガスには,NOxガス等が挙げられる。 Although an example of the embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to this example and can take various forms. For example, the catalyst gas may be supplied in a very small amount into the processing container 2 to promote the generation of hydroxyl radicals so that the oxidation reaction can be performed more actively. In this case, NOx gas etc. are mentioned as catalyst gas.
また,オゾンガス6を利用してレジスト膜60を除去した場合について説明したが,オゾンガス6を利用して他の膜を除去しても良い。例えばレジスト膜60の下に塗り,解像度を上げるためのような有機物の膜(BARC:ボトム・アンチ・リフレクティブ・コーティング)も除去可能である。さらに,オゾンガス6以外の他の処理ガスを利用してウェハ上に付着した様々な付着物を除去するようにしても良い。
Further, although the case where the resist
例えば,塩素(Cl2)ガスを供給し,水分子61の層を,塩酸(HCl)分子の層(水分子と塩素分子とが混合した混合層)に変質させて塩素原子ラジカルを発生させ,ウェハWの表面から金属付着物,パーティクルを除去することが可能である。また,水素(H2)ガスを供給し,水分子61の層中に水素原子ラジカルを発生させ,ウェハWの表面から金属付着物,パーティクルを除去することも可能である。また,フッ素(F2)ガスを供給し,水分子61の層を,例えばフッ酸(HF)分子の層(水分子とフッ素分子とが混合した混合層)に変質させてフッ素原子ラジカルを発生させ,ウェハWの表面から自然酸化膜,パーティクルを除去することが可能である。
For example, chlorine (Cl 2 ) gas is supplied, the
さらに,予め処理ガスに励起反応を起こさせて,ラジカルを有するようにしても良い。即ち,酸素原子ラジカルを有するオゾンガス,塩素原子ラジカルを有する塩素ガス,水素原子ラジカルを有する水素ガス,フッ素原子ラジカルを有するフッ素ガスを供給し,より多量のラジカルを発生させて処理の促進を図ることもできる。 Furthermore, an excitation reaction may be caused in advance in the processing gas to have radicals. That is, ozone gas having oxygen atom radicals, chlorine gas having chlorine atom radicals, hydrogen gas having hydrogen atom radicals, fluorine gas having fluorine atom radicals are supplied to generate a larger amount of radicals to promote the treatment. You can also.
本発明は,複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の処理だけでなく,一枚ずつ基板を処理する枚葉式の処理の場合にも適用することができる。また,基板が,上記ウェハWに限定されずにLCD基板,CD基板,プリント基板,セラミック基板等であってもよい。 The present invention can be applied not only to batch processing for processing a plurality of substrates in a batch, but also to single wafer processing for processing substrates one by one. Further, the substrate is not limited to the wafer W, but may be an LCD substrate, a CD substrate, a printed substrate, a ceramic substrate, or the like.
次に,本発明の実施例を行った。まず処理対象を有機物膜(BARC)とし,オゾンガス中のオゾン濃度と除去速度との関係を調べた。その結果を図9に示す。図9では,横軸をオゾン濃度[g/m3(normal)]とし,縦軸を除去速度[nm/s]とした。図9から理解できるように,オゾン濃度が高くなるにつれて除去速度が向上している。 Next, an example of the present invention was performed. First, the treatment target was an organic film (BARC), and the relationship between the ozone concentration in ozone gas and the removal rate was examined. The result is shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis is the ozone concentration [g / m 3 (normal)], and the vertical axis is the removal rate [nm / s]. As can be understood from FIG. 9, the removal rate increases as the ozone concentration increases.
次いで,ウェハの周囲雰囲気を加圧した状態でオゾンを利用した処理を行った場合の除去速度と従来のSPM(H2SO4/H2O2の混合液)による薬液処理を行った場合の除去速度を比較し,その結果を図10に示す。処理対象に,レジスト膜と有機物膜を用いた。この場合,ウェハの周囲雰囲気を196kPaに加圧すると共に,ウェハを110℃に加熱し,このウェハに120℃に加熱された水蒸気を供給する。棒グラフg,iは,ウェハの周囲雰囲気を加圧した状態でオゾンを利用した処理を行った場合の除去速度を示し,棒グラフh,jは,SPMによる薬液処理を行った場合の除去速度を示している。レジスト膜に対し,ウェハの周囲雰囲気を加圧した状態でオゾンを利用した処理を行うと,図10中の棒グラフgに示すように除去速度は20[nm/s]を得ることができ,SPMによる薬液処理を行うと,図10中の棒グラフhに示すように除去速度は約9.5[nm/s]を得ることができる。また,有機物膜に対し,ウェハの周囲雰囲気を加圧した状態でオゾンを利用した処理を行うと,図10中の棒グラフiに示すように除去速度は約0.2[nm/s]を得ることができ,SPMによる薬液処理を行うと,図10中の棒グラフjに示すように除去速度は約0.05[nm/s]を得ることができる。このように図10から,ウェハの周囲雰囲気を加圧した状態でオゾンを利用した処理を行う方が高い除去速度を得ることを確認できる。 Next, the removal rate when processing using ozone is performed in a state in which the ambient atmosphere of the wafer is pressurized and the case where chemical processing is performed using conventional SPM (mixed solution of H 2 SO 4 / H 2 O 2 ). The removal rates are compared, and the results are shown in FIG. Resist films and organic films were used for the treatment. In this case, the atmosphere around the wafer is pressurized to 196 kPa, the wafer is heated to 110 ° C., and water vapor heated to 120 ° C. is supplied to the wafer. The bar graphs g and i show the removal rate when processing using ozone is performed in a state where the ambient atmosphere of the wafer is pressurized, and the bar graphs h and j show the removal rate when chemical processing by SPM is performed. ing. When the resist film is processed using ozone in a state where the ambient atmosphere of the wafer is pressurized, the removal rate of 20 [nm / s] can be obtained as shown by the bar graph g in FIG. When the chemical solution treatment is performed, the removal rate can be about 9.5 [nm / s] as shown by the bar graph h in FIG. Further, when the organic film is processed using ozone in a state where the ambient atmosphere of the wafer is pressurized, the removal rate is about 0.2 [nm / s] as shown by the bar graph i in FIG. When the chemical solution treatment by SPM is performed, the removal rate can be about 0.05 [nm / s] as shown by the bar graph j in FIG. Thus, it can be confirmed from FIG. 10 that a higher removal rate is obtained by performing treatment using ozone in a state where the ambient atmosphere of the wafer is pressurized.
1 処理装置
2 処理容器
3 ウェハガイド
4 水蒸気
5 水蒸気供給手段
6 オゾンガス
7 オゾンガス供給手段
8 ホットN2ガス
9 N2ガス供給手段
W ウェハ
1 processor 2
Claims (3)
前記処理容器内に収納された基板を加熱するヒータと,
前記処理容器内に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と,
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N2ガスを供給するN2ガス供給手段と,
前記処理容器内を排気する排気管と,この排気管に設けられた流量コントローラと,
前記処理容器内を加圧するように前記流量コントローラを制御する制御部と,を備えていることを特徴とする,基板処理装置。 A processing container for storing the substrate and processing the substrate therein;
A heater for heating the substrate stored in the processing container;
Water vapor supply means for supplying water vapor into the processing vessel;
Ozone gas supply means for supplying ozone gas into the processing vessel;
And N 2 gas supply means for supplying a N 2 gas into the processing chamber,
An exhaust pipe for exhausting the inside of the processing vessel, a flow rate controller provided in the exhaust pipe,
And a control unit that controls the flow rate controller so as to pressurize the inside of the processing container.
前記流量コントローラは,前記圧力センサの検出に基いて,前記制御部によって制御されることを特徴とする,請求項1又は2に記載の基板処理装置。 A pressure sensor for detecting the pressure in the processing vessel;
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the flow controller is controlled by the control unit based on detection of the pressure sensor.
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