JP2007305933A - Cleaning method, and processing apparatus of substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning method of substrate in which resist having a hardened layer on the surface can be exfoliated using super-critical carbon dioxide as a medium. <P>SOLUTION: In the process for exfoliating resist on a semiconductor substrate, a hardened layer 70A on the resist surface is cracked by jetting carbon dioxide aerosol 71 to the resist 70 on the substrate 51, and then super-critical carbon dioxide 40 and additive are supplied into the same chamber 46 so that the resist 70 on the substrate is exfoliated thus cleaning the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超臨界二酸化炭素流体を用いた基板の洗浄方法に関する。また、超臨界二酸化炭素流体を用いて基板を洗浄する処理装置に関する。   The present invention relates to a method for cleaning a substrate using a supercritical carbon dioxide fluid. The present invention also relates to a processing apparatus for cleaning a substrate using a supercritical carbon dioxide fluid.

従来、半導体ウェハプロセスの洗浄、エッチング、レジスト剥離には、ウェット洗浄が行われていた。   Conventionally, wet cleaning has been performed for cleaning, etching, and resist removal in a semiconductor wafer process.

最近、MEMS(Micro Electro Mechanical System)等の高アスペクト比の中空構造を作製するために、犠牲層をウェットエッチングした後の乾燥工程において、洗浄液や乾燥液等の液体の表面張力による中空構造の膜の貼り付きが起こることが明らかになっている。このため、中空構造の乾燥には、超臨界二酸化炭素流体が用いられている。   Recently, in order to fabricate a hollow structure with a high aspect ratio such as MEMS (Micro Electro Mechanical System), a film having a hollow structure due to surface tension of a liquid such as a cleaning liquid or a drying liquid in a drying process after wet etching a sacrificial layer It has become clear that sticking occurs. For this reason, a supercritical carbon dioxide fluid is used for drying the hollow structure.

しかし、超臨界二酸化炭素は、水との親和性が小さいため、ウェットエッチング後に、エッチング液を低級アルコールに置換してから、超臨界二酸化炭素流体による処理を行わなければならない。このため、超臨界二酸化炭素流体を用いて処理を行うと、工程の複雑化という問題が発生する。   However, since supercritical carbon dioxide has a low affinity with water, after wet etching, the etching solution must be replaced with a lower alcohol and then treated with a supercritical carbon dioxide fluid. For this reason, when processing is performed using a supercritical carbon dioxide fluid, a problem of complicated processes occurs.

このような問題を解決するため、超臨界二酸化炭素に微量の薬液を添加して処理する方法が提案されている。この方法によれば、薬液を添加した超臨界二酸化炭素流体を用いることにより、犠牲層のウェットエッチング及び乾燥を行うことが可能となる(例えば、特許文献1参照)。   In order to solve such problems, a method has been proposed in which a small amount of chemical solution is added to supercritical carbon dioxide for treatment. According to this method, it becomes possible to perform wet etching and drying of the sacrificial layer by using a supercritical carbon dioxide fluid to which a chemical solution is added (see, for example, Patent Document 1).

一方、最近、最先端のCMOS LSIにおいては、配線工程に低誘電率膜が使用されるようになってきている。このような低誘電率膜を、液体を用いて洗浄すると、膜の特性が劣化するという問題が発生する。
この低誘電率膜の劣化を防止することを目的としても、超臨界二酸化炭素に微量の薬液を添加した洗浄方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
On the other hand, recently, in a state-of-the-art CMOS LSI, a low dielectric constant film has been used in the wiring process. When such a low dielectric constant film is washed with a liquid, there arises a problem that the characteristics of the film deteriorate.
In order to prevent the deterioration of the low dielectric constant film, a cleaning method in which a small amount of chemical solution is added to supercritical carbon dioxide has been proposed (for example, see Patent Document 2).

超臨界流体は、原理的に表面張力がゼロであるため流体が浸透しやすいという特徴を持つ。さらに、気体のように拡散係数が大きいという特徴と、液体のように密度が高いことから物質を輸送する能力が気体より高いという特徴を持つ。
また、超臨界状態においては、微量の薬液を添加するだけで薬液の反応性が高まるため、汚染を除去するのに有利である。これに加えて、超臨界流体は、圧力変化による体積膨張及び収縮によって発生する流体の物理力により、汚染を除去することができる。
A supercritical fluid has a characteristic that the fluid easily penetrates because the surface tension is zero in principle. Furthermore, it has the feature that the diffusion coefficient is large like gas, and the ability to transport substances is higher than gas because of its high density like liquid.
Further, in the supercritical state, the reactivity of the chemical solution is increased only by adding a trace amount of the chemical solution, which is advantageous for removing contamination. In addition, the supercritical fluid can remove contamination by the physical force of the fluid generated by volume expansion and contraction due to pressure change.

また、最先端のCMOS LSIにおいては、デバイスの高集積化や低電圧化に伴い、CMOSトランジスタに極浅接合が用いられるようになってきている。そして、これに伴い、ソース/ドレイン領域の基板掘れ(リセス)を最小限にすることが要求されている。
例えば、45nm以降のCMOSトランジスタにおいては、接合深さが20nm以下であり、イオン注入濃度のピーク(Rp)が5nm以下である。このため、数nm程度の基板掘れであっても、不純物注入部分が消費されて、トランジスタの閾値電圧(Vth)のばらつきや、駆動電流(Ids)の低下の原因となる。
特に、ソース/ドレイン拡張部(S/D Extension)の基板掘れを制御することが重要である。
In the state-of-the-art CMOS LSI, along with higher integration and lower voltage of devices, ultra-shallow junctions are used for CMOS transistors. Along with this, it is required to minimize the substrate digging (recess) of the source / drain regions.
For example, in a CMOS transistor of 45 nm or more, the junction depth is 20 nm or less, and the ion implantation concentration peak (Rp) is 5 nm or less. For this reason, even if the substrate is dug about several nanometers, the impurity-implanted portion is consumed, causing variations in the threshold voltage (Vth) of the transistor and a decrease in drive current (Ids).
In particular, it is important to control the substrate excavation of the source / drain extension (S / D Extension).

ここで、従来のCMOSトランジスタにおける、レジストを剥離する際の基板掘れについて説明する。   Here, the substrate excavation at the time of peeling the resist in the conventional CMOS transistor will be described.

図3(a)は、シリコン基板81上に、トレンチ絶縁膜からなる素子分離層82で分離されたPMOS領域及びNMOS領域が形成された状態を示している。PMOS領域及びNMOS領域には、それぞれ、ゲート85、ゲート絶縁膜84、及びオフセットスペーサー86が形成され、さらに、基板81の表面に保護膜として、SiO膜83が形成されている。
そして、PMOS領域側に形成されたフォトレジスト91をマスクとして、NMOS領域側にイオン注入が行われて、ソース/ドレイン拡張部87が形成されている。
そして、次に、PMOS領域側に形成されたフォトレジスト91を、プラズマ酸素アッシング及び硫酸/過酸化水素処理により剥離する。
FIG. 3A shows a state where a PMOS region and an NMOS region separated by an element isolation layer 82 made of a trench insulating film are formed on a silicon substrate 81. In the PMOS region and the NMOS region, a gate 85, a gate insulating film 84, and an offset spacer 86 are formed, respectively, and an SiO 2 film 83 is formed as a protective film on the surface of the substrate 81.
Then, using the photoresist 91 formed on the PMOS region side as a mask, ion implantation is performed on the NMOS region side to form the source / drain extension portion 87.
Next, the photoresist 91 formed on the PMOS region side is removed by plasma oxygen ashing and sulfuric acid / hydrogen peroxide treatment.

このように、CMOSトランジスタにおいてソース/ドレイン拡張部87を作製する場合、フォトレジスト91をマスクとして、NMOS領域及びPMOS領域を作製する。
この際、さらに閾値電圧(Vth)の異なるトランジスタを混載する場合には、フォトレジスト91をマスクとしたイオンを注入する工程と、フォトレジスト91を剥離する工程が何度も繰り返される。
As described above, when the source / drain extension portion 87 is formed in the CMOS transistor, the NMOS region and the PMOS region are formed using the photoresist 91 as a mask.
At this time, when transistors with different threshold voltages (Vth) are mixedly mounted, the step of implanting ions using the photoresist 91 as a mask and the step of stripping the photoresist 91 are repeated many times.

従来から、フォトレジストの剥離には、プラズマ酸素アッシング及び硫酸/過酸化水素処理が行なわれている。
しかし、この従来のプロセスでは、図示しないが、シリコン基板81の表面が酸化される。特に、フォトレジスト91で覆われていなかったNMOS領域では、シリコン基板81の表面が、数nm程度酸化される。
そして、次のフォトレジストを塗布する前のSC1(アンモニア/過酸化水素)洗浄工程により、この酸化膜がエッチングされて、酸化された部分のシリコン基板81が削られてしまう。
Conventionally, plasma oxygen ashing and sulfuric acid / hydrogen peroxide treatment have been performed to remove the photoresist.
However, in this conventional process, although not shown, the surface of the silicon substrate 81 is oxidized. In particular, in the NMOS region that is not covered with the photoresist 91, the surface of the silicon substrate 81 is oxidized by about several nm.
Then, the oxide film is etched by the SC1 (ammonia / hydrogen peroxide) cleaning step before applying the next photoresist, and the oxidized portion of the silicon substrate 81 is scraped off.

図3(b)は、フォトレジスト91を剥離すために、プラズマ酸素アッシングと硫酸/過酸化水素処理とを行い、さらに、洗浄工程を行なった後の状態を示している。
図3(b)に示すように、酸化された部分のシリコン基板81が削られることにより、特にNMOS領域のソース/ドレイン拡張部87が掘られてしまっている。なお、図中92は、シリコン基板81の酸化された部分であり、ゲート電極85を覆う絶縁膜86が上にあるために、洗浄工程で除去されずに残っているものである。
FIG. 3B shows a state after performing plasma oxygen ashing and sulfuric acid / hydrogen peroxide treatment to remove the photoresist 91 and further performing a cleaning process.
As shown in FIG. 3B, the source / drain extension 87 in the NMOS region has been dug by the removal of the oxidized portion of the silicon substrate 81. In the figure, reference numeral 92 denotes an oxidized portion of the silicon substrate 81, which is left without being removed in the cleaning process because the insulating film 86 covering the gate electrode 85 is on the top.

このように、CMOSトランジスにおいて、レジストを剥離する際に基板掘れが発生し、閾値電圧(Vth)のばらつきや、駆動電流(Ids)の低下の原因となる。   As described above, in the CMOS transistor, the substrate is dug when the resist is peeled off, which causes variations in threshold voltage (Vth) and a decrease in driving current (Ids).

さらに、フォトレジスト91が剥離される際に使用される硫酸/過酸化水素は、地球環境負荷の観点からは望ましくなく、使用量を削減することが望まれている。   Furthermore, sulfuric acid / hydrogen peroxide used when the photoresist 91 is peeled off is not desirable from the viewpoint of global environmental load, and it is desired to reduce the amount of use.

ところで、酸化剤を使用せずにフォトレジストを剥離することができれば、基板掘れを完全に無くすことが可能である。例えば、有機溶剤のみを用いてレジストを剥離することができれば、基板表面の酸化が起きないため、基板掘れは発生しない。   By the way, if the photoresist can be peeled off without using an oxidizing agent, it is possible to completely eliminate the substrate digging. For example, if the resist can be stripped using only an organic solvent, the substrate surface does not oxidize, and the substrate is not dug.

しかし、高濃度にイオン注入されたフォトレジストは、表面が炭素化して変質することにより、表面に硬化層が形成されている。そして、有機溶剤のみでは、この硬化層を剥離することができない。
従って、有機溶剤のみでは、高濃度にイオン注入されたフォトレジストを剥離することが困難である。
また、上述の超臨界二酸化炭素に微量の薬液を添加して処理する方法では、レジスト内部の硬化していない部分を剥離することは可能である。しかし、レジスト表面に形成された硬化層は、薬液を添加した超臨界二酸化炭素では、剥離することができない。
従って、上述の方法では、レジスト表面の硬化層により、超臨界二酸化炭素がレジスト内部まで侵入できないため、レジストを剥離することができない。
特に、1x1016/cm程度の高ドープイオン注入レジストの剥離は、超臨界処理だけでは難しい。
However, the photoresist ion-implanted at a high concentration has a hardened layer formed on the surface due to carbonization and alteration of the surface. And this hardened layer cannot be peeled only with an organic solvent.
Therefore, it is difficult to remove the photoresist ion-implanted at a high concentration only with an organic solvent.
Further, in the above-described method of adding a small amount of chemical solution to supercritical carbon dioxide and processing, it is possible to peel off the uncured portion inside the resist. However, the hardened layer formed on the resist surface cannot be peeled off by supercritical carbon dioxide to which a chemical solution is added.
Therefore, in the above-described method, the resist cannot be removed because supercritical carbon dioxide cannot penetrate into the resist due to the hardened layer on the resist surface.
In particular, peeling of a highly doped ion-implanted resist of about 1 × 10 16 / cm 2 is difficult only by supercritical processing.

これに対して、フッ化物を大量に添加すれば、表面が硬化したレジストを剥離することが可能になるが、この場合、フッ化物の作用によって基板がエッチングされてしまうため、基板掘れをなくすという目的を達成することができない。   In contrast, if a large amount of fluoride is added, the resist whose surface is cured can be peeled off. However, in this case, the substrate is etched by the action of the fluoride, thereby eliminating the substrate excavation. The goal cannot be achieved.

そこで、超臨界処理前にレーザー照射を行うことにより、レジスト表面の硬化層に亀裂を形成した後、超臨界流体、ガス、又は液体による処理を行い、流体等を内部に浸透させるレジストの剥離方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Therefore, a resist peeling method in which a laser is irradiated before supercritical processing to form cracks in the hardened layer on the resist surface, and then the supercritical fluid, gas, or liquid is used to infiltrate the fluid into the inside. Has been proposed (see, for example, Patent Document 3).

特開2005−183749号公報JP 2005-183749 A 特開2003−224099号公報JP 2003-224099 A 特開2004−157424号公報JP 2004-157424 A

しかしながら、上述のレーザー照射を行う方法では、高価なレーザー光源、光学鏡、光学窓、レンズなどを必要とし、さらに、レーザー照射と続く流体処理を別チャンバで行わなければならない。このため、設備コスト及び基板搬送に伴う処理コストが大きくなり、実用的ではないという問題があった。   However, the above-described laser irradiation method requires an expensive laser light source, an optical mirror, an optical window, a lens, and the like, and further, the laser irradiation and subsequent fluid processing must be performed in a separate chamber. For this reason, the equipment cost and the processing cost accompanying board | substrate conveyance became large, and there existed a problem that it was not practical.

上述した問題の解決のために、本発明においては、超臨界二酸化炭素流体を媒体として使用し、比較的低コストで表面に硬化層を有するレジストを剥離することが可能な基板の洗浄方法、並びに基板の洗浄を行うための処理装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention uses a supercritical carbon dioxide fluid as a medium, and a substrate cleaning method capable of stripping a resist having a hardened layer on its surface at a relatively low cost. A processing apparatus for cleaning a substrate is provided.

本発明の基板の洗浄方法は、半導体基板上のレジストを剥離する工程において、基板上のレジストに、二酸化炭素エアロゾルを噴射した後、超臨界二酸化炭素流体と添加剤とを供給して基板上のレジストを剥離することを特徴とする。   According to the substrate cleaning method of the present invention, in the step of removing the resist on the semiconductor substrate, a carbon dioxide aerosol is sprayed onto the resist on the substrate, and then a supercritical carbon dioxide fluid and an additive are supplied to the substrate. The resist is peeled off.

本発明の処理装置は、超臨界流体を用いて基板を洗浄する処理装置において、基板の処理を行う少なくとも1つの処理室と、二酸化炭素供給手段と、添加剤供給手段とを有し、処理室の少なくとも1つが、処理室内に二酸化炭素エアロゾルの噴射手段を有することを特徴とする。   The processing apparatus of the present invention is a processing apparatus for cleaning a substrate using a supercritical fluid, and includes at least one processing chamber for processing a substrate, a carbon dioxide supply unit, and an additive supply unit. At least one of the above has a carbon dioxide aerosol injection means in the processing chamber.

上述の本発明の基板の洗浄方法によれば、二酸化炭素エアロゾルを噴射することにより、基板上のレジスト表面に形成された硬化部分に亀裂を発生させることができる。その後、超臨界二酸化炭素流体と添加剤とを供給することにより、この亀裂部分から、超臨界二酸化炭素と添加剤とを、レジスト内に侵入させ、レジストを選択的に効率よく剥離することができる。   According to the above-described substrate cleaning method of the present invention, it is possible to generate cracks in the cured portion formed on the resist surface on the substrate by spraying carbon dioxide aerosol. Thereafter, by supplying the supercritical carbon dioxide fluid and the additive, the supercritical carbon dioxide and the additive can penetrate into the resist from the crack portion, and the resist can be selectively and efficiently peeled off. .

上述の本発明の処理装置によれば、少なくとも1つの処理室内に二酸化炭素エアロゾルの噴射手段を有することにより、この処理室内において洗浄の対象となる基板の表面に対して、二酸化炭素エアロゾルを噴射することができる。そして、二酸化炭素エアロゾルを噴射後、二酸化炭素供給手段及び添加剤供給手段から、超臨界二酸化炭素流体と添加剤とをこの処理室内に供給することにより、基板を洗浄することができる。   According to the above-described processing apparatus of the present invention, the carbon dioxide aerosol is sprayed onto the surface of the substrate to be cleaned in the processing chamber by including the carbon dioxide aerosol spraying means in at least one processing chamber. be able to. Then, after jetting the carbon dioxide aerosol, the substrate can be cleaned by supplying the supercritical carbon dioxide fluid and the additive into the processing chamber from the carbon dioxide supply means and the additive supply means.

上述の本発明によれば、イオン注入によって表面に硬化層が形成されたレジストを、設備コスト及び処理コストを共に低コストとして剥離することができ、基板を洗浄することができる。   According to the above-described present invention, the resist having a hardened layer formed on the surface by ion implantation can be peeled off at low equipment costs and processing costs, and the substrate can be cleaned.

まず、本発明の実施の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要を説明する。   First, an outline of the present invention will be described prior to the description of specific embodiments of the present invention.

CMOSトランジスタにおいて、ソース/ドレイン拡張部(S/D Extension)を作製する場合、フォトレジストをマスクにして、PMOS領域及びNMOS領域を作りわける。さらに、閾値電圧(Vth)の異なるトランジスタを混載する場合には、フォトレジストをマスクとしたイオン注入と、フォトレジストの剥離が何度も繰り返される。   In a CMOS transistor, when a source / drain extension (S / D Extension) is manufactured, a PMOS region and an NMOS region are separately formed using a photoresist as a mask. Further, when transistors with different threshold voltages (Vth) are mounted together, ion implantation using a photoresist as a mask and stripping of the photoresist are repeated many times.

この時、剥離されるフォトレジストは、高濃度にイオン注入がされているため、レジストの表面に、イオン注入によって炭素化したレジスト硬化層が形成される。このレジスト硬化層は、硬化していないフォトレジスト内部に比べ、剥離が非常に困難である。
例えば、フォトレジストを剥離するために、超臨界二酸化炭素流体を供給した場合、硬化していない部分を剥離することはできる。しかし、レジスト硬化層は、超臨界二酸化炭素流体による処理だけでは、剥離することが困難である。
従って、剥離するフォトレジストの表面に、硬化層が形成されている場合、流体が硬化していないレジスト内部まで到達しない。
At this time, since the photoresist to be peeled is ion-implanted at a high concentration, a cured resist layer carbonized by ion implantation is formed on the surface of the resist. This resist hardened layer is very difficult to peel compared to the inside of the uncured photoresist.
For example, when a supercritical carbon dioxide fluid is supplied to remove the photoresist, an uncured portion can be removed. However, it is difficult to remove the cured resist layer only by treatment with a supercritical carbon dioxide fluid.
Therefore, when a hardened layer is formed on the surface of the photoresist to be peeled off, the fluid does not reach the inside of the resist that is not hardened.

そこで、本発明は、上述の問題を解決することを目的として、二酸化炭素(CO)エアロゾルを噴射することにより、レジスト表面に形成された硬化膜を破損させ、レジストの内部まで、超臨界二酸化炭素を到達させることにより、基板上のレジストを剥離する。 Therefore, the present invention aims to solve the above-mentioned problems by injecting carbon dioxide (CO 2 ) aerosol to break the cured film formed on the resist surface, and to supercritical dioxide dioxide to the inside of the resist. By reaching the carbon, the resist on the substrate is peeled off.

図1を用いて、本発明のレジストの剥離方法を説明する。   The resist peeling method of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、図1(a)に示すように、処理室(チャンバ)46内に、レジスト膜70が形成された基板51を収納し、ノズル49からレジスト膜70に向けてCOエアロゾル71を噴射する。
この時、チャンバ46内は、大気圧とする。
First, as shown in FIG. 1A, a substrate 51 on which a resist film 70 is formed is accommodated in a processing chamber (chamber) 46, and CO 2 aerosol 71 is sprayed from the nozzle 49 toward the resist film 70. .
At this time, the inside of the chamber 46 is at atmospheric pressure.

強力な衝撃力を持つCOエアロゾル71を生成するためには、ノズル圧はチャンバ圧より相対的に大きくなければならない。すなわち、ノズル圧は通常のボンベ圧と同等の5MPa〜6MPaであるので、チャンバ圧はそれ以下の圧力、たとえば大気圧であることが望ましい。
チャンバ46内の圧力が、二酸化炭素の臨界圧力の7.3MPa以上であると、エアロゾル71が生成されない。そのため、COエアロゾル71の供給は、チャンバを大気圧にした状態で行う。
To generate the CO 2 aerosol 71 with a strong impact force, the nozzle pressure must be relatively larger than the chamber pressure. That is, since the nozzle pressure is 5 MPa to 6 MPa equivalent to a normal cylinder pressure, it is desirable that the chamber pressure is a pressure lower than that, for example, atmospheric pressure.
When the pressure in the chamber 46 is 7.3 MPa or more, which is the critical pressure of carbon dioxide, the aerosol 71 is not generated. Therefore, the supply of the CO 2 aerosol 71 is performed in a state where the chamber is at atmospheric pressure.

すなわち、COエアロゾル71の噴射を、例えば5MPa〜6MPaに加圧したCOを大気圧に開放することによって行う。
この時、加圧されたCOを、急速に大気圧へ開放することにより、Joule−Thomson効果及び断熱膨張によって、−80℃程度のCOエアロゾル粒子71が生成される。
That is, the CO 2 aerosol 71 is injected by releasing CO 2 pressurized to, for example, 5 MPa to 6 MPa to atmospheric pressure.
At this time, CO 2 aerosol particles 71 of about −80 ° C. are generated by the Joule-Thomson effect and adiabatic expansion by rapidly releasing the pressurized CO 2 to atmospheric pressure.

生成したCOエアロゾル71をノズル49から噴射し、基板51上に形成されたレジスト膜70の表面にあるレジスト硬化層70Aに衝突させることにより、衝突の衝撃力でレジスト硬化層70Aに亀裂を発生させる。 The generated CO 2 aerosol 71 is sprayed from the nozzle 49 and collides with the resist hardened layer 70A on the surface of the resist film 70 formed on the substrate 51, so that the resist hardened layer 70A is cracked by the impact force of the collision. Let

次に、図1(b)に示すように、レジスト硬化層70Aに亀裂を発生させた後、チャンバ46内に、例えば、矢印で示した向きから超臨界二酸化炭素流体40を供給する。この超臨界二酸化炭素流体40には、所定の量の添加剤が混合されている。   Next, as shown in FIG. 1B, after the crack is generated in the resist hardened layer 70A, the supercritical carbon dioxide fluid 40 is supplied into the chamber 46 from the direction indicated by the arrow, for example. The supercritical carbon dioxide fluid 40 is mixed with a predetermined amount of additive.

供給された超臨界二酸化炭素流体40は、レジスト硬化層70Aに発生した亀裂から、レジスト内部70Bに進入することができる。このため、レジスト内部70Bを添加剤の作用によって溶解して、図1(c)に示すように、超臨界二酸化炭素により、レジスト硬化層70Aとレジスト内部70Bとを同時に剥離することができるので、レジスト膜70を剥離することができる。   The supplied supercritical carbon dioxide fluid 40 can enter the resist interior 70B from a crack generated in the resist hardened layer 70A. For this reason, since the resist interior 70B is dissolved by the action of the additive, the cured resist layer 70A and the resist interior 70B can be simultaneously peeled off by supercritical carbon dioxide, as shown in FIG. The resist film 70 can be peeled off.

上述のCOエアロゾル71の噴射は、その衝撃力によって、基板に付着している粒子状の残渣や微粒子を剥離することができる。しかし、レジスト膜70のように、基板51表面と面で密着しているような場合は、COエアロゾル71による衝撃力が、レジスト膜70の密着力を上回ることができない。このため、COエアロゾル71の噴射だけでは、レジスト膜70を剥離することは困難である。
このため、レジスト膜70を剥離するためには、COエアロゾル71を噴射した後、必ず超臨界二酸化炭素流体40等による、レジスト膜70を剥離するための処理が必要となる。
The above-described injection of the CO 2 aerosol 71 can peel off particulate residues and fine particles adhering to the substrate by the impact force. However, when the substrate 51 is in close contact with the surface like the resist film 70, the impact force by the CO 2 aerosol 71 cannot exceed the adhesion force of the resist film 70. For this reason, it is difficult to remove the resist film 70 only by the injection of the CO 2 aerosol 71.
For this reason, in order to peel off the resist film 70, after the CO 2 aerosol 71 is sprayed, a process for peeling off the resist film 70 with the supercritical carbon dioxide fluid 40 or the like is necessary.

レジスト膜70を剥離するための処理として、低温エアロゾル71の後にウェット洗浄を用いた場合、低温エアロゾル71の噴射は、COやN、Arなどのガス専用のチャンバが必要となる。これに対して、ウェット洗浄槽では、液体でぬれてしまうために、同一チャンバで行うことはできず、設備コストや基板搬送に伴う処理コストが高くなる。 When wet cleaning is used after the low-temperature aerosol 71 as a process for removing the resist film 70, the low-temperature aerosol 71 needs to be jetted with a chamber dedicated to gases such as CO 2 , N 2 , and Ar. On the other hand, since the wet cleaning tank is wetted with liquid, it cannot be performed in the same chamber, and the equipment cost and the processing cost associated with the substrate transport increase.

また、レジスト膜70を剥離するための処理として、ガス洗浄を用いた場合は、ガス洗浄と低温エアロゾル71の噴射とを同一チャンバで行うことはできるが、膜状のレジストを溶解する能力に乏しく、レジスト除去は困難である。   Further, when gas cleaning is used as a process for removing the resist film 70, gas cleaning and spraying of the low temperature aerosol 71 can be performed in the same chamber, but the ability to dissolve the film resist is poor. The resist removal is difficult.

従って、本発明のように、低温エアロゾル71の噴射の後に、超臨界二酸化炭素流体40を用いてレジスト膜70を剥離することにより、両方の処理を同一チャンバで行うことができ、レジストの剥離を低コストで実現することができる。さらに、超臨界二酸化炭素流体40を媒体としていることにより、レジストの剥離能力に優れた基板の洗浄が可能である。
従って、本発明の洗浄方法は、レジスト除去性能、及び、コストの両面で高い効果が得られる。
Therefore, as in the present invention, after the low-temperature aerosol 71 is jetted, the resist film 70 is stripped using the supercritical carbon dioxide fluid 40, so that both processes can be performed in the same chamber. It can be realized at low cost. Furthermore, by using the supercritical carbon dioxide fluid 40 as a medium, it is possible to clean the substrate with excellent resist stripping ability.
Therefore, the cleaning method of the present invention is highly effective in terms of both resist removal performance and cost.

次に、本発明の実施の形態の処理装置を図2に示す。   Next, a processing apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.

図2の処理装置は、処理室(チャンバ)46と、チャンバ46に二酸化炭素(CO)を供給する二酸化炭素供給手段42と、チャンバ46に添加剤を供給する添加剤供給手段45と、チャンバ46に供給する超臨界二酸化炭素と添加剤とを溶解させる溶解槽48とを備えている。 The processing apparatus of FIG. 2 includes a processing chamber (chamber) 46, a carbon dioxide supply means 42 for supplying carbon dioxide (CO 2 ) to the chamber 46, an additive supply means 45 for supplying an additive to the chamber 46, and a chamber. A dissolution tank 48 for dissolving the supercritical carbon dioxide supplied to 46 and the additive is provided.

チャンバ46は、処理すべき半導体基板51を載置する埋込みヒータ52を内蔵した基板載置部と、COエアロゾルの噴射手段として二酸化炭素供給ノズル49とを有する。また、チャンバ46の上流には、昇温手段56を有し、下流には、昇温手段57を有している。 The chamber 46 includes a substrate mounting portion having a built-in heater 52 for mounting the semiconductor substrate 51 to be processed, and a carbon dioxide supply nozzle 49 as a CO 2 aerosol injection means. Further, a temperature raising means 56 is provided upstream of the chamber 46, and a temperature raising means 57 is provided downstream.

二酸化炭素供給手段42は、加圧して液化された二酸化炭素(CO)を収容したCOボンベで構成される。ボンベ圧は、例えば5.5MPa〜6MPa程度である。
二酸化炭素供給手段42には、開閉バルブ58が設けられている。
また、二酸化炭素供給手段42には、主配管61が接続されている。主配管61は、二酸化炭素供給手段42と、COガスを冷却して液化するための冷却手段53とを互いに接続している。そして、主配管61から、低温COエアロゾルを生成するための主配管60が分岐している。
The carbon dioxide supply means 42 is composed of a CO 2 cylinder containing carbon dioxide (CO 2 ) liquefied by pressurization. The cylinder pressure is, for example, about 5.5 MPa to 6 MPa.
The carbon dioxide supply means 42 is provided with an open / close valve 58.
A main pipe 61 is connected to the carbon dioxide supply means 42. The main pipe 61 connects the carbon dioxide supply means 42 and a cooling means 53 for cooling and liquefying the CO 2 gas. A main pipe 60 for generating a low temperature CO 2 aerosol is branched from the main pipe 61.

主配管61は、冷却手段53と、液状の二酸化炭素を超臨界状態にするための昇圧手段43及び昇温手段44とを互いに接続している。昇圧手段43は、昇圧ポンプで構成され、また、昇温手段44は、ラインヒータ等により構成される。
また、主配管61から分岐した、低温COエアロゾルを生成するための主配管60には、COエアロゾルの生成手段として二酸化炭素開放バルブ(減圧弁)50が設けられている。そして、主配管60は、減圧弁50を介してチャンバ46内の二酸化炭素供給ノズル49に接続されている。
The main pipe 61 connects the cooling means 53 and the pressure raising means 43 and the temperature raising means 44 for bringing liquid carbon dioxide into a supercritical state. The pressure raising means 43 is constituted by a pressure raising pump, and the temperature raising means 44 is constituted by a line heater or the like.
Furthermore, branches from the main pipe 61, the main pipe 60 to generate the low-temperature CO 2 aerosol, carbon dioxide release valve (pressure reducing valve) 50 is provided as means for generating CO 2 aerosol. The main pipe 60 is connected to the carbon dioxide supply nozzle 49 in the chamber 46 via the pressure reducing valve 50.

主配管61における昇温手段44の下流側には、流体の流れを切替える第1の切替えバルブ62が設けられている。そして、第1の切替えバルブ62において、主配管61から、バイパス配管65が分岐している。そして、主配管61は、第1の切替えバルブ62と溶解槽48とを互いに接続している。
バイパス配管65は、第1の切替えバルブ62から、第2の切替えバルブ64に接続している。
A first switching valve 62 for switching the fluid flow is provided on the downstream side of the temperature raising means 44 in the main pipe 61. In the first switching valve 62, a bypass pipe 65 branches from the main pipe 61. The main pipe 61 connects the first switching valve 62 and the dissolution tank 48 to each other.
The bypass pipe 65 is connected from the first switching valve 62 to the second switching valve 64.

添加剤供給手段45には、開閉バルブ59が設けられている。また、添加剤供給手段30には、主配管69が接続されている。そして、主配管69は、添加剤供給手段45と、昇圧手段54及び昇温手段55とを互いに接続し、溶解槽48に接続している。   The additive supply means 45 is provided with an open / close valve 59. A main pipe 69 is connected to the additive supply means 30. The main pipe 69 connects the additive supply means 45, the pressure raising means 54 and the temperature raising means 55 to each other and is connected to the dissolution tank 48.

溶解槽48は、二酸化炭素と添加剤が混ざり合ったか否かを確認するための確認窓48Aを有している。
溶解槽48には、超臨界二酸化炭素を流入及び流出させる配管61と、添加剤が流入する配管69とが接続されている。
The dissolution tank 48 has a confirmation window 48A for confirming whether carbon dioxide and the additive are mixed.
A pipe 61 that allows supercritical carbon dioxide to flow in and out and a pipe 69 that flows into the additive are connected to the dissolution tank 48.

溶解槽48の下流側には、第2の切替えバルブ64が設けられている。そして、第2の切替えバルブ64には、溶解槽48からの主配管61と、第1の切替えバルブ62からのバイパス配管65とが接続されている。
また、第2の切替えバルブ64において、主配管61から、バイパス配管66が分岐されている。
A second switching valve 64 is provided on the downstream side of the dissolution tank 48. The second switching valve 64 is connected to a main pipe 61 from the dissolution tank 48 and a bypass pipe 65 from the first switching valve 62.
Further, in the second switching valve 64, a bypass pipe 66 is branched from the main pipe 61.

昇温手段57の下流側には、第3の切替えバルブ67が設けられている。そして、第3の切替えバルブ67には、チャンバ46内を流れる流体の圧力を制御するための圧力調整弁68が設けられている。   A third switching valve 67 is provided on the downstream side of the temperature raising means 57. The third switching valve 67 is provided with a pressure adjustment valve 68 for controlling the pressure of the fluid flowing in the chamber 46.

バイパス配管66は、第2の切替えバルブ64から、第3の切替えバルブ67に接続している。   The bypass pipe 66 is connected from the second switching valve 64 to the third switching valve 67.

第3の切替えバルブ67の下流側には、第3の切替えバルブ67を通じて排出された超臨界二酸化炭素流体から、添加剤を分離し、分離した添加剤を回収するための気液分離・回収手段47が設けられている。   A gas-liquid separation / recovery means for separating the additive from the supercritical carbon dioxide fluid discharged through the third switching valve 67 and recovering the separated additive is provided downstream of the third switching valve 67. 47 is provided.

なお、本実施の形態の処理装置は、基板の処理を行なうためのチャンバの数が1個であるが、これに限らず複数個のチャンバを用いて構成してもよい。チャンバを複数個設けた場合は、COエアロゾルを噴射するためのノズル49を有するチャンバと、超臨界二酸化炭素及び添加剤を供給して基板を処理するチャンバとを別々に設けることもできる。 Note that the number of chambers for processing a substrate is one in the processing apparatus of this embodiment, but the present invention is not limited to this, and a plurality of chambers may be used. When a plurality of chambers are provided, a chamber having a nozzle 49 for injecting CO 2 aerosol and a chamber for supplying a supercritical carbon dioxide and an additive to process the substrate can be provided separately.

上述の実施の形態の処理装置によれば、超臨界二酸化炭素流体とCOエアロゾルを同一の二酸化炭素供給手段から供給することができる。このため、1つの二酸化炭素供給手段によって、処理装置を構成することができ、レーザー照射を行う場合に必要であった、高価なレーザー光源、光学鏡、光学窓、レンズ等が不要となる。
従って、処理装置の構成を簡略化することが可能であり、設備コストの面で高い効果が得られる。
According to the processing apparatus of the above-described embodiment, the supercritical carbon dioxide fluid and the CO 2 aerosol can be supplied from the same carbon dioxide supply means. For this reason, a processing apparatus can be comprised by one carbon dioxide supply means, and the expensive laser light source, optical mirror, optical window, lens, etc. which were required when performing laser irradiation become unnecessary.
Therefore, the configuration of the processing apparatus can be simplified, and a high effect can be obtained in terms of equipment cost.

次に、上述の実施の形態の処理装置を用いた、基板の処理方法について説明する。   Next, a substrate processing method using the processing apparatus of the above-described embodiment will be described.

以下の説明では、試料として、レジストを塗布した後に、ヒ素(As)を1x1016/cmイオン注入した半導体基板51を作製した場合における、半導体基板51の処理条件を示す。 In the following description, the processing conditions of the semiconductor substrate 51 in the case where the semiconductor substrate 51 in which arsenic (As) ions are implanted at 1 × 10 16 / cm 2 after applying a resist as a sample are shown.

まず、チャンバ46内に、被処理体となる上述の半導体基板51を収納した後、蓋を閉めてチャンバ46を密閉状態とする。   First, after the above-described semiconductor substrate 51 to be processed is accommodated in the chamber 46, the lid is closed and the chamber 46 is sealed.

次に、開閉バルブ58を開放し、二酸化炭素供給手段42から二酸化炭素を供給する。
供給された二酸化炭素は、冷却器53で冷却され、ボンベ圧と同じ圧力である5.5MPa〜6MPaの加圧状態でバイパス配管60を通り、減圧弁50まで充填される。
この減圧弁50を大気圧に開放することで、加圧状態の二酸化炭素が、Joule−Thomson効果及び断熱膨張により、−80℃程度のエアロゾル粒子となる。そして、エアロゾル粒子が、ノズル49から基板51に向けて噴射される。
Next, the opening / closing valve 58 is opened, and carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply means 42.
The supplied carbon dioxide is cooled by the cooler 53 and passes through the bypass pipe 60 in a pressurized state of 5.5 MPa to 6 MPa, which is the same pressure as the cylinder pressure, and is filled up to the pressure reducing valve 50.
By opening the pressure reducing valve 50 to atmospheric pressure, the carbon dioxide in a pressurized state becomes aerosol particles of about −80 ° C. due to the Joule-Thomson effect and adiabatic expansion. Then, aerosol particles are ejected from the nozzle 49 toward the substrate 51.

このとき、ノズル49と基板51を、例えば約200mm/sでx−y方向に相対的に動かすことにより、基板51の全面の処理を行うことができる。
例えば、スキャン速度100mm/sで処理した場合、直径200mmウェーハ全面の処理が1分程度で完了する。
At this time, the entire surface of the substrate 51 can be processed by relatively moving the nozzle 49 and the substrate 51 in the xy direction at, for example, about 200 mm / s.
For example, when processing is performed at a scanning speed of 100 mm / s, processing of the entire surface of a 200 mm diameter wafer is completed in about 1 minute.

チャンバ46内の、ノズル49と基板51との距離は、10mm程度に近づけることで、レジスト硬化層に効果的に亀裂を発生させることができる。
但し、ノズル49と基板51との距離が近くなるほど、エアロゾル粒子の衝突力が増し、半導体基板51上に形成されたパターンを破壊する可能性がある。このため、ノズル49と基板51との距離は、基板51上に形成されたパターンの脆弱性を考慮し、上記よりも長くする場合がある。
また、ノズル49と基板51との角度は、例えば45度の角度で行うことにより高い効果が得られる。
By making the distance between the nozzle 49 and the substrate 51 in the chamber 46 close to about 10 mm, it is possible to effectively generate a crack in the resist hardened layer.
However, as the distance between the nozzle 49 and the substrate 51 becomes shorter, the collision force of the aerosol particles increases and the pattern formed on the semiconductor substrate 51 may be destroyed. For this reason, the distance between the nozzle 49 and the substrate 51 may be longer than the above in consideration of the vulnerability of the pattern formed on the substrate 51.
Moreover, a high effect is acquired by performing the angle of the nozzle 49 and the board | substrate 51 at an angle of 45 degrees, for example.

なお、二酸化炭素供給ノズル49は、前述したようにx−y方向に相対的に動かすことができるように構成するが、さらに、基板51に対して上下方向に相対的に動かすことができるように構成してもよい。
このように上下方向に動かすことができるように構成することにより、エアロゾル粒子の衝突力を調整したり、ノズル49が超臨界二酸化炭素の流れを妨げないように上に引き上げたりすることが可能になる。
The carbon dioxide supply nozzle 49 is configured so as to be relatively movable in the xy direction as described above, but is further configured to be relatively movable in the vertical direction with respect to the substrate 51. It may be configured.
By being configured to move in the vertical direction in this way, it is possible to adjust the collision force of the aerosol particles and to raise the nozzle 49 so as not to disturb the flow of supercritical carbon dioxide. Become.

上述のエアロゾル噴射処理が終了した後、減圧弁50を完全に閉じる。   After the above-described aerosol injection process is completed, the pressure reducing valve 50 is completely closed.

次に、二酸化炭素供給手段42から供給される二酸化炭素を、冷却器53で冷却して液体状態とする。そして、液体状態の二酸化炭素を、昇圧手段43で7.3MPa以上に加圧し、さらに昇温手段44で31.1℃以上に加熱して、超臨界状態にする。
この時、しばらくの間、供給される二酸化炭素を第1の切替えバルブ62、及び第2の切替えバルブ64により、第1のバイパス用配管65と第2のバイパス用配管66とを通して、気液分離・回収手段47に排出する。
Next, the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply means 42 is cooled by the cooler 53 to be in a liquid state. Then, the carbon dioxide in the liquid state is pressurized to 7.3 MPa or more by the pressure raising means 43 and further heated to 31.1 ° C. or more by the temperature raising means 44 to be in a supercritical state.
At this time, carbon dioxide supplied for a while is separated from the gas and liquid by the first switching valve 62 and the second switching valve 64 through the first bypass pipe 65 and the second bypass pipe 66. -Discharge to collection means 47.

この後、第1の切替えバルブ62を溶解槽48側に切り換えて、主配管61を通して超臨界二酸化炭素を溶解槽48に供給する。そして、溶解槽48に供給した超臨界二酸化炭素を、第2のバイパス用配管66を通して気液分離・回収手段47に排出する。
そして、圧力制御弁68により、超臨界二酸化炭素流体の圧力を所望の圧力、例えば10〜20MPaとなるように制御する。
Thereafter, the first switching valve 62 is switched to the dissolution tank 48 side, and supercritical carbon dioxide is supplied to the dissolution tank 48 through the main pipe 61. Then, the supercritical carbon dioxide supplied to the dissolution tank 48 is discharged to the gas-liquid separation / recovery means 47 through the second bypass pipe 66.
Then, the pressure of the supercritical carbon dioxide fluid is controlled by the pressure control valve 68 so as to be a desired pressure, for example, 10 to 20 MPa.

この際、溶解槽48及び第2のバイパス用配管66内の圧力が一定圧力以上になると、圧力調整弁68が開き、超臨界二酸化炭素が、気液分離・回収手段47に排出される。このように、第2のバイパス用配管66を通して、溶解槽48内に充填された流体を適宜排出することにより、溶解槽48内の圧力、温度を一定に保つことが可能になる。   At this time, when the pressure in the dissolution tank 48 and the second bypass pipe 66 becomes equal to or higher than a certain pressure, the pressure regulating valve 68 is opened and supercritical carbon dioxide is discharged to the gas-liquid separation / recovery means 47. As described above, by appropriately discharging the fluid filled in the dissolution tank 48 through the second bypass pipe 66, the pressure and temperature in the dissolution tank 48 can be kept constant.

次に、開閉バルブ59を開放し、添加剤供給手段45からの添加剤、例えば有機溶剤等の共溶媒を供給する。供給された添加剤を、昇圧手段54及び昇温手段55で所定の圧力及び温度に調整して、溶解槽48に供給する。そして、溶解槽48内で、既に昇温、加圧された超臨界二酸化炭素流体に対して、1〜5vol%程度の割合で添加する。   Next, the opening / closing valve 59 is opened, and an additive such as an organic solvent such as an organic solvent is supplied from the additive supply means 45. The supplied additive is adjusted to a predetermined pressure and temperature by the pressure raising means 54 and the temperature raising means 55 and supplied to the dissolution tank 48. And in the dissolution tank 48, it adds in the ratio of about 1-5 vol% with respect to the supercritical carbon dioxide fluid already heated and pressurized.

添加剤としては、有機溶剤等の共溶媒を使用することができる。そして、有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコール、N−メチルピロリドン、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、及びトリフロロ酢酸から選ばれる少なくとも1種類を使用することができる。
また、これらの有機溶剤は、超臨界二酸化炭素流体中に単独で添加してもよく、また複数を組み合わせて添加してもよい。
As an additive, a co-solvent such as an organic solvent can be used. As the organic solvent, at least one selected from methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propylene glycol, ethylene glycol, N-methylpyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, and trifluoroacetic acid can be used.
Moreover, these organic solvents may be added singly in the supercritical carbon dioxide fluid, or may be added in combination.

上述の添加剤の添加濃度としては、60℃、25MPaの超臨界二酸化炭素流体中に1vol%以上10vol%以下の範囲で添加することが好ましい。
添加剤の濃度が、上述の範囲よりも低い場合は、半導体基板51に設けられたレジスト膜を除去しきれず、処理能力が低下する。また、上述の範囲よりも高い場合は、超臨界二酸化炭素流体中に溶解しきれず、超臨界二酸化炭素と添加剤とが相分離してしまうため、半導体基板51に設けられたレジスト膜を均一に洗浄することができない。
As the additive concentration of the above-mentioned additive, it is preferable to add in a range of 1 vol% or more and 10 vol% or less in a supercritical carbon dioxide fluid at 60 ° C. and 25 MPa.
When the concentration of the additive is lower than the above range, the resist film provided on the semiconductor substrate 51 cannot be removed, and the processing capability is reduced. Further, when the temperature is higher than the above range, the resist film provided on the semiconductor substrate 51 is uniformly formed because the supercritical carbon dioxide cannot be dissolved in the supercritical carbon dioxide fluid and the supercritical carbon dioxide and the additive are phase-separated. It cannot be washed.

溶解槽48に供給された超臨界二酸化炭素流体及び添加剤は、混合開始からしばらく間、均一に混合しない。このため、溶解槽48の内部では、超臨界二酸化炭素の相と薬液の相とが分離しており、二つの相による界面を確認窓48Aから確認することができる。
超臨界二酸化炭素と添加剤とが均一に混合したことを確認するまで、第2の切替えバルブ64は、第2のバイパス用配管66側に切替えたままにしておく。
そして、第2のバイパス用配管66を通して溶解槽48内の流体を、気液分離・回収手段47に排出する。
The supercritical carbon dioxide fluid and additive supplied to the dissolution tank 48 are not uniformly mixed for a while from the start of mixing. For this reason, the phase of the supercritical carbon dioxide and the phase of the chemical solution are separated inside the dissolution tank 48, and the interface between the two phases can be confirmed from the confirmation window 48A.
The second switching valve 64 remains switched to the second bypass piping 66 side until it is confirmed that the supercritical carbon dioxide and the additive are uniformly mixed.
Then, the fluid in the dissolution tank 48 is discharged to the gas-liquid separation / recovery means 47 through the second bypass pipe 66.

超臨界二酸化炭素流体と添加剤とが良好に溶解し、均一相になっていることを確認窓48Aから確認した後、第2の切替えバルブ64を切替えて、添加剤を溶解した超臨界二酸化炭素流体を、チャンバ46に供給する。
この際、上述した溶解槽48と同様に、圧力調整弁68の開閉により、チャンバ46内の圧力、温度を一定に保つことが可能である。
After confirming from the confirmation window 48A that the supercritical carbon dioxide fluid and additive are well dissolved and in a homogeneous phase, the second switching valve 64 is switched to dissolve the additive in the supercritical carbon dioxide. Fluid is supplied to the chamber 46.
At this time, similarly to the dissolution tank 48 described above, the pressure and temperature in the chamber 46 can be kept constant by opening and closing the pressure regulating valve 68.

なお、半導体基板51に設けられたレジスト膜を剥離するためには、チャンバ46内の温度を35℃〜80℃、圧力を10MPa〜30MPaの範囲に調整することが好ましい。   In order to remove the resist film provided on the semiconductor substrate 51, it is preferable to adjust the temperature in the chamber 46 to a range of 35 ° C. to 80 ° C. and a pressure of 10 MPa to 30 MPa.

このように、添加剤が混合された超臨界二酸化炭素流体をチャンバ46に供給することにより、半導体基板51上のレジストを超臨界二酸化炭素で処理することができる。
添加剤が溶解した超臨界二酸化炭素流体による、基板51の洗浄時間は、例えば約5分程度である。
Thus, by supplying the supercritical carbon dioxide fluid mixed with the additive to the chamber 46, the resist on the semiconductor substrate 51 can be treated with supercritical carbon dioxide.
The cleaning time of the substrate 51 with the supercritical carbon dioxide fluid in which the additive is dissolved is, for example, about 5 minutes.

その後、開閉バルブ59を閉じて、添加剤の供給を停止し、第1の切替えバルブ62を第1のバイパス用配管65側へ切替える。これにより、処理室46内の添加剤を溶解した超臨界二酸化炭素流体を、添加剤を含まない超臨界二酸化炭素流体で置換し、基板51の表面を速やかにリンス処理することができる。   Thereafter, the open / close valve 59 is closed to stop the supply of the additive, and the first switching valve 62 is switched to the first bypass piping 65 side. Thereby, the supercritical carbon dioxide fluid in which the additive in the processing chamber 46 is dissolved can be replaced with the supercritical carbon dioxide fluid not containing the additive, and the surface of the substrate 51 can be rinsed quickly.

最後に、第2の切替えバルブ64を第2のバイパス用配管66側へ切替え、さらに第1の切替えバルブ62を溶解槽48側に切替え、溶解槽48内に残留した添加剤成分を、気液分離・回収手段47に排出する。   Finally, the second switching valve 64 is switched to the second bypass piping 66 side, the first switching valve 62 is switched to the dissolution tank 48 side, and the additive component remaining in the dissolution tank 48 is removed from the gas-liquid It is discharged to the separation / collection means 47.

気液分離・回収手段47に排出された流体は、大気圧に戻ることにより、二酸化炭素が超臨界状態から気体となる。そして、気体の二酸化炭素と液体の添加剤とを分離することができ、添加剤を排出液として回収することができる。この際、チャンバ46内で、超臨界流体により除去、抽出されたレジスト成分は、添加剤に溶解して、又は同伴されて、気液分離・回収手段47に、添加剤とともに蓄積される。
一方、気体として排出される二酸化炭素は、廃棄ガスとして排出される。排出された二酸化炭素は、再凝縮させて、回収することも可能である。
また、回収した薬液や二酸化炭素は、利用できる状態に再生して再利用することも可能である。
The fluid discharged to the gas-liquid separation / recovery means 47 returns to the atmospheric pressure, so that the carbon dioxide becomes a gas from the supercritical state. The gaseous carbon dioxide and the liquid additive can be separated, and the additive can be recovered as an exhaust liquid. At this time, the resist component removed and extracted by the supercritical fluid in the chamber 46 is dissolved or accompanied by the additive and accumulated in the gas-liquid separation / recovery means 47 together with the additive.
On the other hand, carbon dioxide discharged as a gas is discharged as a waste gas. The discharged carbon dioxide can be recondensed and recovered.
In addition, the collected chemical solution and carbon dioxide can be recycled to be usable and reused.

上述の基板の処理方法によれば、常圧でのCOエアロゾル噴射の後、超臨界二酸化炭素中で、基板を処理することにより、レジストを選択的に効率よく除去することができる。
さらに、上述の処理では、基板が侵食、エッチングされることがないため、トランジスタの信頼性を向上させることができ、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
According to the substrate processing method described above, the resist can be selectively and efficiently removed by processing the substrate in supercritical carbon dioxide after the CO 2 aerosol injection at normal pressure.
Further, in the above process, the substrate is not eroded or etched, so that the reliability of the transistor can be improved and the yield of the semiconductor device can be improved.

本発明においては、二酸化炭素や薬液などの流体が、レジストの内部に到達しやすくするための前処理手段として、COエアロゾル粒子の噴射を行うことを特徴とする。
なお、この前処理手段は、超臨界二酸化炭素による処理が行われるチャンバ内と同一のチャンバ内で行ってもよく、また、異なるチャンバで行ってもよい。
特にこの前処理手段を超臨界二酸化炭素による処理が行われるチャンバと同一のチャンバで行うことにより、前処理の効果を最大限に高めることができる。そして、設備コストと、処理コストとの両方において、低コストでレジストの剥離、及び、基板の洗浄を行うことができる。
The present invention is characterized in that CO 2 aerosol particles are jetted as pretreatment means for facilitating a fluid such as carbon dioxide or a chemical solution to reach the inside of the resist.
The pretreatment means may be performed in the same chamber as the chamber in which the supercritical carbon dioxide treatment is performed, or may be performed in a different chamber.
In particular, the effect of the pretreatment can be maximized by performing the pretreatment means in the same chamber as the chamber in which the supercritical carbon dioxide treatment is performed. Then, the resist can be stripped and the substrate can be cleaned at low cost both in equipment cost and processing cost.

さらに、本発明では、基板の洗浄に、二酸化炭素と有機溶剤以外の物質を使用しないため、環境への負荷が少ない、半導体基板の製造方法を提供することができる。   Furthermore, in the present invention, since a substance other than carbon dioxide and an organic solvent is not used for cleaning the substrate, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate with less environmental burden.

なお、上述の実施の形態では、超臨界二酸化炭素に添加剤を溶解させる溶解槽48を用いたが、溶解槽48を用いずに、インライン注入によって行うこともできる。インライン注入によって、超臨界二酸化炭素へ添加剤を混合することにより、溶解槽48が不要となるため、処理装置の構成を簡略化することが可能である。   In the above-described embodiment, the dissolution tank 48 for dissolving the additive in supercritical carbon dioxide is used. However, the dissolution tank 48 can be used instead of the dissolution tank 48. By mixing the additive into supercritical carbon dioxide by in-line injection, the dissolution tank 48 becomes unnecessary, and the configuration of the processing apparatus can be simplified.

本発明は、上述の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。   The present invention is not limited to the above-described configuration, and various other configurations can be employed without departing from the gist of the present invention.

本発明の基板の洗浄方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the washing | cleaning method of the board | substrate of this invention. 本発明に係る処理装置の一形態を表す構成図である。It is a block diagram showing one form of the processing apparatus which concerns on this invention. 従来のCMOSトランジスタにおけるレジストの剥離方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the peeling method of the resist in the conventional CMOS transistor.

符号の説明Explanation of symbols

40 超臨界二酸化炭素流体、42 二酸化炭素供給手段、43,54 昇圧手段、44,52,55,56,57 昇温手段、45 添加剤供給手段、46 処理室(チャンバ)、47 気液分離・回収手段、48 溶解槽、48A 確認窓、49 二酸化炭素供給ノズル、50 二酸化炭素開放バルブ(減圧弁)、51 半導体基板、53 冷却手段、58,59 開閉バルブ、60 バイパス配管、61,65,69 主配管、62 第1の切替えバルブ、64 第2の切替えバルブ、66 バイパス配管、67 第3の切替えバルブ、68 圧力調整弁、70 レジスト膜、70A レジスト硬化層、70B レジスト内部、71 二酸化炭素エアロゾル、81 基板、82 シャロートレンチ、83 SiO膜、84 ゲート絶縁膜、85 ゲート、86 オフセットスペーサー、87 ソース/ドレイン拡張部(S/D Extension)、91 フォトレジスト、92 酸化膜 40 Supercritical carbon dioxide fluid, 42 Carbon dioxide supply means, 43, 54 Pressure increase means, 44, 52, 55, 56, 57 Temperature raising means, 45 Additive supply means, 46 Processing chamber (chamber), 47 Gas-liquid separation Collection means, 48 dissolution tank, 48A confirmation window, 49 carbon dioxide supply nozzle, 50 carbon dioxide release valve (pressure reducing valve), 51 semiconductor substrate, 53 cooling means, 58, 59 on-off valve, 60 bypass piping, 61, 65, 69 Main piping, 62 First switching valve, 64 Second switching valve, 66 Bypass piping, 67 Third switching valve, 68 Pressure regulating valve, 70 Resist film, 70A Resist hardened layer, 70B Resist inside, 71 Carbon dioxide aerosol , 81 substrate, 82 a shallow trench, 83 SiO 2 film, 84 gate insulating film, 85 gate, 86 an offset space Sir, 87 source / drain extensions (S / D Extension), 91 photoresist 92 oxide film

Claims (8)

半導体基板上のレジストを剥離する工程において、
前記基板上のレジストに、二酸化炭素エアロゾルを噴射した後、超臨界二酸化炭素流体と添加剤とを供給して前記基板上のレジストを剥離する
ことを特徴とする基板の洗浄方法。
In the process of peeling the resist on the semiconductor substrate,
A method for cleaning a substrate, comprising: spraying carbon dioxide aerosol onto the resist on the substrate, then supplying a supercritical carbon dioxide fluid and an additive to peel the resist on the substrate.
二酸化炭素エアロゾルを噴射することにより、前記レジストの表面に亀裂を発生させることを特徴とする請求項1に記載の基板の洗浄方法。   The method for cleaning a substrate according to claim 1, wherein a crack is generated on the surface of the resist by spraying carbon dioxide aerosol. 前記二酸化炭素エアロゾルの噴射と、超臨界二酸化炭素流体と添加剤の供給を、同一の処理室内で行うことを特徴とする請求項1に記載の基板の洗浄方法。   The substrate cleaning method according to claim 1, wherein the injection of the carbon dioxide aerosol and the supply of the supercritical carbon dioxide fluid and the additive are performed in the same processing chamber. 前記添加剤が有機溶剤であることを特徴とする請求項1に記載の基板の洗浄方法。   The method for cleaning a substrate according to claim 1, wherein the additive is an organic solvent. 前記有機溶剤が、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコール、N−メチルピロリドン、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、トリフロロ酢酸から選ばれる少なくとも1種類以上であること特徴とする請求項4に記載の基板の洗浄方法。   The organic solvent is at least one selected from methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propylene glycol, ethylene glycol, N-methylpyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, and trifluoroacetic acid. Substrate cleaning method. 超臨界流体を用いて基板を洗浄する処理装置において、
前記基板の処理を行う少なくとも1つの処理室と、二酸化炭素供給手段と、添加剤供給手段とを有し、
前記処理室の少なくとも1つが、処理室内に二酸化炭素エアロゾルの噴射手段を有する
ことを特徴とする処理装置。
In a processing apparatus for cleaning a substrate using a supercritical fluid,
Having at least one processing chamber for processing the substrate, carbon dioxide supply means, and additive supply means;
At least one of the processing chambers has a carbon dioxide aerosol injection means in the processing chamber.
前記二酸化炭素供給手段と前記処理室とを連通する配管から、前記二酸化炭素エアロゾルの噴射手段に連通する配管が分岐されていることを特徴とする請求項6に記載の処理装置。   The processing apparatus according to claim 6, wherein a pipe communicating with the carbon dioxide aerosol injection unit is branched from a pipe communicating the carbon dioxide supply unit and the processing chamber. 前記二酸化炭素エアロゾルの噴射手段に連通する配管に、前記二酸化炭素エアロゾルの生成手段として、二酸化炭素開放バルブを有することを特徴とする請求項7に記載の処理装置。   The processing apparatus according to claim 7, wherein a pipe communicating with the carbon dioxide aerosol injection means has a carbon dioxide release valve as the carbon dioxide aerosol generation means.
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JP2010212639A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Shibaura Mechatronics Corp Device and method for peeling resist
WO2012133583A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 大日本印刷株式会社 Supercritical drying device and supercritical drying method

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