JP2020065062A - ウエハ状物品を処理するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉プロセスチャンバのなかでウエハ状物品を処理するための改善された方法及び装置を提供する。【解決手段】ウエハ状物品を処理するための装置は、気密式の囲いを提供する密閉プロセスチャンバ１を備える。回転式チャック３０が、密閉プロセスチャンバ内に配置される。チャック上に保持されたウエハ状物品Ｗを、ウエハ状物品に接触することなく片側からのみ加熱するために、ヒータ６０が、チャックに相対的に位置決めされる。ヒータは、３９０〜５５０ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射を放出する。ウエハ状物品の、ヒータに面している側とは反対側にプロセス液を吐出するために、少なくとも１つの第１の液体吐出器が、チャックに相対的に位置決めされる。【選択図】図２

Description

本発明は、総じて、密閉されたプロセスチャンバ（以下、密閉プロセスチャンバと称する）のなかで半導体ウエハなどのウエハ状物品を処理するための方法及び装置に関する。

半導体ウエハは、エッチング、洗浄、研磨、及び材料堆積などの様々な表面処理プロセスを経る。このようなプロセスに適応するために、例えば米国特許第４，９０３，７１７号及び第５，５１３，６６８号に記載されるように、回転式キャリアに付随するチャックによって１枚のウエハを１つ以上の処理流体ノズルに関係付けて支えることができる。

或いは、例えば国際公開第ＷＯ２００７／１０１７６４号及び米国特許第６，４８５，５３１号に記載されるように、ウエハを支えるように構成されたリングロータの形態をとるチャックを密閉プロセスチャンバ内に配し、物理的接触を伴うことなく能動磁気軸受けを通じて駆動することができる。回転するウエハの端から遠心作用によって外向きに運ばれる処理流体は、廃棄のために共通の排液管に送られる。

枚葉式ウェット処理のための多くの方法及び装置が知られているが、半導体ウエハからのフォトレジストの剥離は、依然として困難な課題であり、これは、フォトレジストがホウ素やヒ素などのイオンを深く注入されている場合に特に深刻である。このような方法の大半は、大量の濃硫酸の使用を必要とし、これは、比較的高価なプロセス薬品であるうえに、再利用が困難である。

本発明者らは、密閉プロセスチャンバのなかでウエハ状物品を処理するための改善された方法及び装置を生み出した。この手法は、密閉プロセスチャンバへのオゾンガスの被制御導入と併せてウエハ状物品を特定のやり方で加熱することによって、たとえイオン注入されたフォトレジストであってもウエハ状物品から驚くほど効果的に除去されるという予期せぬ発見に基づいている。

したがって、一態様において、本発明は、ウエハ状物品を処理するための装置であって、気密式の囲いを提供するケースを含む密閉プロセスチャンバを備える装置に関する。回転式チャックが、密閉プロセスチャンバ内に配置され、所定の直径のウエハ状物品をその上に保持するように構成される。チャック上に保持されたウエハ状物品を、該ウエハ状物品に接触することなく片側からのみ加熱するために、ヒータが、チャックに相対的に位置決めされる。ヒータは、３９０〜５５０ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射を放出する。ウエハ状物品の、ヒータに面している側とは反対側にプロセス液を吐出するために、少なくとも１つの第１の液体吐出器が、チャックに相対的に位置決めされる。選択された波長は、主としてチャンバではなく基板が加熱されることを可能にする。ウエハ状物品に対してヒータとは反対側に液体吐出器を位置決めすることによって、ウエハ状物品が裏側から加熱される間にウエハ状物品の前側が処理されることが可能になる。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、チャックは、チャンバの内側に位置決めされた磁気リングロータであり、チャンバの外側に位置決めされたステータによって取り囲まれる。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、チャックは、チャックに結合された回転シャフトに出力を伝達されるモータによって駆動される。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、チャンバは、少なくとも１つの第１の液体吐出器の出口が位置する上方領域と、ヒータが中に又は隣接して位置する下方領域とを含み、それによって、ヒータは、ウエハ状物品を下側から加熱するように構成され、少なくとも１つの第１の液体吐出器は、ウエハ状物品の上側にプロセス液を吐出するように構成される。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、ヒータは、４００〜５００ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射を放出する。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、ヒータは、青色発光ダイオードのアレイを含む。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、青色発光ダイオードのアレイは、所定の直径のウエハ状物品と実質的に同一の広がりを有している。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、装置は、チャンバに通じるガス入口にオゾンガスを供給するように構成されたオゾン発生器も含む。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、ウエハ状物品の、ヒータに面している側とは反対側に向けてオゾンガスを供給するために、ガス入口は、チャックに相対的に位置決めされる。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、ヒータと、チャック上に保持されているときのウエハ状物品との間に第１の板が位置決めされ、該第１の板は、ヒータによって放出される放射に対して実質的に透過性である。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、第１の板は、石英又はサファイアで作成される。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、第１の板は、チャンバの壁の少なくとも一部を形成し、ヒータは、チャンバの外側に取り付けられる。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、第１の板は、チャンバの内側でチャックに取り付けられてよく、第１の板は、チャックの基部本体の上方に且つチャック上に保持されているときのウエハ状物品の下方に配置される。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、チャックとともに回転させるためにチャック上に第２の板が取り付けられ、第２の板は、ウエハ状物品に対して少なくとも１つの液体吐出器と同じ側にあり、第２の板は、チャンバの片側の内部を、ウエハ状物品から振り落とされる液滴から遮る。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、ウエハ状物品に対してヒータと同じ側に、少なくとも１つの第２の液体吐出器が取り付けられる。

本発明にしたがった装置の好ましい実施形態では、ヒータは、所定の直径のシリコンウエハを３００℃を超える温度に加熱するように構成される。

別の一態様において、本発明は、ウエハ状物品を処理するための方法に関する。該方法は、所定の直径のウエハ状物品を、密閉プロセスチャンバ内に配置された回転式チャック上に位置決めすることと、ウエハ状物品を、該ウエハに接触することなく片側からのみ、３９０〜５５０ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射で加熱することと、ウエハ状物品の、ヒータに面している側とは反対側にプロセス液を吐出することと、を含む。

加熱は、プロセス液の吐出と同時に実施されてよい。或いは又は更に、プロセス液の吐出は、ウエハの加熱の前及び／又は後に行われてよい。

本発明にしたがった方法の好ましい実施形態では、主にガス状であるオゾンが、密閉プロセスチャンバに導入される。好ましくは、オゾンは、３９０〜５５０ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射でウエハ状物品が加熱される後及び／又は最中に、ウエハ状物品と接触するように導入される。

本発明にしたがった方法の好ましい実施形態では、オゾンの導入及びプロセス液の吐出は、密閉プロセスチャンバからのウエハ状物品の取り出しを妨げることなく順次実施される。これは、オゾン処理の前及び／又は後に液体処理を行えることを意味する。

好ましい実施形態では、オゾンガスは、ウエハ状物品の、ヒータに面していない表面に供給される。これは、好ましくは、ウエハ状物品の、ヒータに面していない側に向けられた少なくとも１つのノズルによって行われる。或いは、オゾンガスは、例えばウエハ状物品の端近くの任意のその他のオリフィスを通じて、又はひいてはヒータに空けられた開口を通じて、チャンバ内に供給することができる。

本発明にしたがった方法の好ましい実施形態では、オゾンの導入及びプロセス液の吐出は、同時に実施される。

本発明にしたがった方法の好ましい実施形態では、ウエハ状物品は、ウエハの、ヒータに面している側とは反対側に半導体デバイス素子が形成された半導体ウエハである。

本発明にしたがった方法の好ましい実施形態では、プロセス液は、実質的に硫酸フリーである。

本発明にしたがった方法の好ましい実施形態では、ウエハ状物品の加熱は、その結果、ウエハ状物品に３００℃を超える温度を達成させる。

更に別の一態様において、本発明は、基板からフォトレジストを剥離させるためのプロセスであって、密閉チャンバのなかに配された、剥離されるべきフォトレジストを含む基板の表面上に、過酸化水素水溶液を吐出することと、過酸化水素水溶液が基板の表面上に残留している間に、密閉チャンバにオゾン雰囲気を導入することと、基板を加熱することと、剥離されたフォトレジストを基板から除去することと、を含むプロセスに関する。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、加熱は、１５０〜５００℃の範囲の温度で実施される。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、加熱は、２００〜４５０℃の範囲の温度で実施される。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、加熱は、２５０〜４００℃の範囲の温度で、好ましくは３００℃を超える温度で実施される。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、過酸化水素水溶液は、２０〜４０％の、好ましくは２５〜３５％の、更に好ましくは３０〜３４％の過酸化物濃度を有する。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、基板は半導体ウエハである。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、半導体ウエハは、プロセス中にスピンチャック上に搭載される。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、密閉チャンバへのオゾン雰囲気の導入は、基板の表面上への過酸化水素水溶液の吐出前に開始する。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、吐出は、基板の表面上に所定の量の過酸化水素水溶液が維持されるパドル吐出である。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、吐出は、過酸化水素水溶液が基板の表面を流れて落ちるフロー吐出である。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、密閉チャンバは、プロセス中、鉱酸フリーである。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、密閉チャンバは、プロセス中、硫酸フリーである。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、過酸化水素水溶液は、２００〜８００ｍｌ／分、好ましくは３００〜７００ｍｌ／分、更に好ましくは４００〜６００ｍｌ／分、最も好ましくは４５０〜５５０ｍｌ／分の流量で基板上に吐出される。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、過酸化水素水溶液は、３０〜１８０秒、好ましくは４５〜１５０秒、更に好ましくは６０〜１２０秒、最も好ましくは８０〜１１０秒にわたって基板に接触した状態に維持される。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、剥離されたフォトレジストの基板からの除去は、基板を脱イオン水ですすぐことを含む。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、表面は、除去後、表面を乾燥させるために窒素ガスに接触される。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、基板の表面から剥離されるべきフォトレジストは、炭素ハードマスク膜である。

本発明にしたがったプロセスの好ましい実施形態では、加熱は、密閉チャンバへのオゾンの導入が開始した後に開始され、基板の表面に過酸化水素水溶液がまだ接触している間に終結される。

添付の図面を参照にして与えられる本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことによって、本発明のその他の目的、特徴、及び利点が更に明らかになる。

本発明の第１の実施形態にしたがったプロセスチャンバをその動作位置で説明するための側断面図である。 本発明の第１の実施形態にしたがったプロセスチャンバをその搭載及び取り出しの位置で説明するための側断面図である。 図１の細部IIIの拡大図である。 図３と同様な図であり、代替の一実施形態を示している。 本発明の別の一実施形態にしたがったプロセスチャンバを説明するための側断面図である。 本発明の更に別の一実施形態にしたがったプロセスチャンバを説明するための側断面図である。 本発明の尚も更に別の一実施形態にしたがったプロセスチャンバを説明するための側断面図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態にしたがった、ウエハ状物品の表面を処理するための装置は、外側プロセスチャンバ１を含む。この外側プロセスチャンバ１は、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ）樹脂でコーティングされたアルミニウムで作成されることが好ましい。この実施形態におけるチャンバは、円筒状の主壁１０と、下方部分１２と、上方部分１５とを有する。上方部分１５からは、蓋３６によって閉じられる円筒状の狭い壁３４が伸びている。

チャンバ１の上方部分には、回転式チャック３０が配され、円筒壁３４によって取り囲まれる。回転式チャック３０は、装置の使用時に、ウエハＷを回転可能に支える。回転式チャック３０は、リングギア３８を含む回転駆動機構を組み入れており、これは、ウエハＷの周端への接触及びウエハＷの周端の解放を選択的に行うための複数の偏心可動式の把持部材（不図示）に係合して、これを駆動する。

この実施形態では、回転式チャック３０は、円筒壁３４の内表面に隣接して提供されるリングロータである。リングロータの反対側には、円筒壁３４の外表面に隣接してステータ３２が提供される。ロータ３０及びステータ３２は、能動磁気軸受けを通じてリングロータ３０（及び支えられているウエハＷ）を回転させえるモータとして機能する。例えば、ステータ３２は、ロータ上に提供された対応する永久磁石を通じて回転式チャック３０を回転可能に駆動するように能動制御されえる複数の電磁コイル又は電磁巻き線を含むことができる。回転式チャック３０の軸方向及び半径方向の軸受けも、やはりステータの能動制御によって又は永久磁石によって達成されるだろう。こうして、回転式チャック３０は、機械的接触を伴わずとも、浮揚させる及び回転可能に駆動することが可能である。或いは、ロータは、受動軸受けによって保持されてもよく、この場合、ロータの磁石は、チャンバの外の外側ロータ上に周沿いに配置された対応する高温超電導磁石（ＨＴＳ磁石）によって保持される。この代替の実施形態によって、リングロータの各磁石は、それに対応する外側ロータのＨＴＳ磁石にビン止めされる。したがって、内側ロータは、物理的接続を伴わずとも、外側ロータと同じ動きをする。

蓋３６は、その外側にマニホールド４２を取り付けられ、該マニホールド４２は、蓋３６を突っ切ってウエハＷの上方でチャンバに通じる媒質入口４３、４４、４５を提供している。好ましくは、少なくとも３つのノズルが提供される。ノズル４３、４４、４５のうちの１つは、図１に示されたオゾン発生器４１から、主にガス状であるオゾンが供給される。その他の２つのノズルは、例えば、それぞれ酸及びすすぎ液（脱イオン水又はイソプロピルアルコールなど）を供給してよい。

この実施形態におけるウエハＷは、入口４３、４４、４５を通じて供給される流体がウエハＷの上向きの表面にぶつかるように、回転式チャック３０から下向きに吊り下がり、チャック３０の把持部材によって支えられることが留意される。

４６には、別の流体入口が示されており、これは、好ましい実施形態では、窒素ガスの供給部に連通するものである。もし必要であれば、蓋３６に沿った様々な半径方向位置に、一連の同様な入口が提供されてよい。

ウエハＷが、例えば直径３００ｍｍ又は４５０ｍｍの半導体ウエハである場合は、ウエハＷの上向きの表面は、ウエハＷのデバイス側又は反対側のいずれかであってよく、これは、ウエハが回転式チャック３０上にどのように位置決めされるかによって決定され、そして、どのように位置決めされるかは、チャンバ１内で実施されている具体的なプロセスによって決まる。

図１の装置は、更に、プロセスチャンバ１に相対的に可動である内部カバー２を含む。内部カバー２は、図１では、その第１の位置、すなわち閉位置で示されており、この位置では、回転式チャック３０は、チャンバ１の外側円筒壁１０から遮断されている。この実施形態におけるカバー２は、概ねカップ状であり、直立する円筒壁２１によって取り囲まれた基部を含む。カバー２は、更に、チャンバ１の基部を支え、かつチャンバ１の下方壁１４を突っ切る中空シャフト２２を含む。

中空シャフト２２は、主チャンバ１内に形成された突出１２によって取り囲まれ、これらの要素は、中空シャフト２２がチャンバ１との間に気密性の密封状態を維持しつつ突出１２に相対的にずらされることを可能にするダイナミックシールを介して結合されている。

円筒壁２１の頂部には、環状の反らせ部材２４が取り付けられ、これは、その上向き表面上に、ガスケット２６を載せている（図２を参照せよ）。カバー２は、プロセス流体及びすすぎ液がチャンバに導入されてウエハＷの下向き表面に到達するように、基部２０を突っ切る流体媒質入口２８を含むことが好ましい。

カバー２は、更に、排出管２５に通じるプロセス液排出開口２３を含む。排出管２５は、カバー２の基部２０に堅く取り付けられる一方で、気密性の密封状態を維持しつつチャンバ１の底壁１４に相対的に軸方向に滑動可能であるように、ダイナミックシール１７を介して底壁１４を突っ切っている。

排気開口１６が、チャンバ１の壁１０を突っ切って、適切な排気管（不図示）に結合されている。

図２に描かれた位置は、ウエハＷの搭載又は取り出しに対応している。具体的には、ウエハＷは、サイドドア５０を通して回転式チャック３０に搭載することができる。サイドドア５０は、図２では、ウエハＷの搭載又は取り出しを可能にするためのその開位置で示されている。

図１では、内部カバー２が、ウエハＷの処理に対応するその閉位置に移動されている。すなわち、ウエハＷが回転式チャック３０に搭載された後、ドア５０は、図１に示されるようなその第１の閉位置へ移動され、カバー２は、適切なモータ（不図示）が中空シャフト２２に作用することによって、チャンバ１に相対的に上方へ移動される。内部カバー２の上方移動は、反らせ部材２４がチャンバ１の上方部分１５の内表面に接触するまで続く。具体的には、反らせ部材２４に載せられたガスケット２６が、上方部分１５の下側に密着する一方で、上方部分１５に載せられたガスケット１８は、反らせ部材２４の上表面に密着する。

内部カバー２が、図１に描かれたようなその閉位置に達すると、密閉プロセスチャンバ１内に、第２のチャンバ４８が形成される。該内側チャンバ４８は、チャンバ１のその他の部分から、更に内部が気密になるように密閉される。更に、チャンバ４８は、チャンバ１のその他の部分とは別個に通気されることが好ましい。

ウエハの処理中は、処理を受けているウエハのエッチング、洗浄、すすぎ、及びその他の任意の所望の表面処理などの、様々なプロセスを実施するために、処理流体を、媒質入口４３〜４６及び／又は２８を通じて回転ウエハＷへ向かわせることができる。

この実施形態における内部カバー２は、図３に拡大して示される加熱アセンブリ６０も備わっている。図３に示されるように、この実施形態の加熱アセンブリ６０は、内部カバー２に載せられた複数の青色ＬＥＤランプ６２を含む。断面図は、このようなランプを一列で示しているが、これらのランプは、ウエハＷと同一の広がりを有する内部カバー２の円形領域を、可能な限り全域を覆うように配置されることが好ましい。ランプ６２によって占められる面積は、チャック３０が保持するように設計されたウエハＷの面積よりも幾分大きいことが望ましいだろう。

この配置は、ウエハＷが加熱アセンブリ６０によって、その中心から最も外側の縁まで全範囲にわたって加熱可能であるという利点を有する。

この実施形態における青色ＬＥＤランプ６２のアレイは、板６４によって覆われる。板６４は、石英又はサファイアで形成されることが好ましく、これらの材料は、いずれも、青色ＬＥＤランプ６２によって放出される波長に対して実質的に透過性である。したがって、板６４には、同様の透過性を有するその他の材料も使用可能である。板６４は、プロセスチャンバに使用される薬品からＬＥＤランプ６２を保護する働きをする。内部カバー２及び板６４には、流体媒質入口２８を収めるために、中央開口が形成される。

この実施形態では、ウエハＷの上方に、第２の板５４が位置決めされる。板６４が、内部カバー２に対して静止しているのに対し、板５４は、回転式チャック上に取り付けられ、したがって、回転式チャックとともに回転する。もし必要であれば、板５４も、チャック３０に相対的に動かない形で取り付け可能であるが、チャック３０とともに回転するほうが好ましい。

板５４は、流体入口４３、４４、４５の吐出端を通すための中央開口５５を有することを除いて、ウエハＷの上面全体を覆うことが好ましい。

板５４を、チャック３０と一体化させてウエハＷとチャンバ１の頂部３６との間に提供することによって、幾つかの利点が得られる。使用時における板５４は、チャックとともに、チャックと同じ速度で回転しており、したがって、チャック３０によって把持されるウエハＷとも、やはり同じ速度で回転している。この設計は、したがって、用いられるプロセス流体内における乱れを最小限に抑える働きをする。

更に、板５４を脱イオン水で冷却することによって、乾燥プロセス中の温度差を最小限に抑えることが可能である。尚も更には、例えば跳ね散り及び／又は凝縮によって引き起こされる、板５４の下側でウエハＷの上方に残留するプロセス媒質を、上記の脱イオン水によるすすぎの最中に同時にすすぐ、又は上記プロセスの完了後に脱イオン水によってすすぐことができる。

板５４は、チャンバ内部をウエハＷの上向き面側から隔離するので、これは、跳ね返り及び／又は粒子による汚染を最小限に抑える働きをする。板５４は、更に、ウエハの上方における高度な雰囲気制御を可能にする。尚も更に、この設計は、また、隙間プロセス、すなわちウエハとチャックとの間の隙間が液体で満たされるプロセスも可能にする。

青色ＬＥＤランプ６２は、約４５０ｎｍの波長の最大強度を有する。その他の放射源が使用されてもよいが、３９０〜５５０ｎｍの、更に好ましくは４００〜５００ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射を放出する放射源を使用することが好ましい。

その波長特性の放射は、板６４によって大半を透過される一方で、ウエハＷの半導体材料によって大半を吸収され、これは、ウエハＷがシリコンである場合に特にそうである。プロセスチャンバ内においてこのように片側からウエハＷを加熱しつつウエハＷの反対側をオゾンガスに暴露することは、特に有利であることがわかっている。

より具体的には、その上にデバイス構造を形成され、深く注入されたフォトレジストの層を形成する元になるシリコンウエハＷが、デバイス側を上向きにしてチャック上に位置決めされる。ウエハＷは、青色ＬＥＤランプ６２によって下から加熱されるので、また、これらのランプからの放射は、ウエハによって大半を吸収されるので、ウエハＷのデバイス側の光腐食は阻止される。

他方、このやり方によるウエハＷの加熱は、ウエハのデバイス側に供給されているオゾンを活性化させるのに十分なエネルギを提供する。この技術は、ウエハ及びその周囲のデバイス構造を区別なく加熱するＩＲ加熱とは対照的である。

本装置及び方法は、ウエハを選択的に加熱するので、冷却性能も向上される。例えば、板６４は、ランプ６２から放出された放射の大半を透過させるので、ＩＲ加熱の場合ほどには温まらず、したがって、加熱段階が完了した後にウエハＷから熱を更に迅速に放散させるのに役立つ。

本実施形態では、ＬＥＤランプ６２がウエハの下で、オゾン入口がウエハの上であるが、これらの位置は、逆にされてもよいことがわかる。

図４には、加熱アセンブリ６０のヴァリエーションが示されており、ここでは、板６４は、内部カバー２との間に密閉チャンバを形成し、その中を、ＬＥＤランプ６２の過熱を防ぐために冷却流体６６（例えばガス又は液体）が循環される。

図５は、本発明の好ましい一実施形態にしたがった、ウエハ状物品Ｗを処理するための装置の別の一実施形態を示している。図５の装置は、前述の実施形態における板５４が図５の実施形態では存在しないという点で、図１及び図２の装置と異なる。板５４が存在しないことで、把持ピン４０が見えており、チャック３０から下向きに突き出してウエハの周端に係合している。

図６は、本発明の好ましい一実施形態にしたがった、ウエハ状物品Ｗを処理するための装置の更に別の一実施形態を示している。装置は、密閉プロセスチャンバ１０１内に配置された、スピンチャック１０２及びそれを取り巻くコレクタ１０３を備えている。コレクタ１０３は、底板１０５と、環状のダクト１０８と、外側の側壁１１３と、環状の頂部カバー１１２と、隔壁１１４と、跳ね除け１０７とを含む。コレクタ１０３は、スピンチャック１０２の回転軸と同心のリフト機構（不図示）を通じてスピンチャック１０２に結合される。

底板１０５の端は、環状ダクト１０８の、上向きに突き出した内側の円筒側壁に密に接合される。板１０５の外径は、少なくともウエハＷの直径と同じ大きさである。環状ダクト１０８の周端は、外側の円筒側壁１１３の底端に密に接合される。円筒側壁１１３の上端は、環状頂部カバー１１２の周端に密に接合される。頂部カバーの内端の直径は、スピンチャック１０２が頂部カバー１１２の開口を容易に通ることができるように、スピンチャック１０２の直径よりも約２ｍｍ大きい。

コレクタ１０３内には、環状の跳ね除け１０７が水平に配置される。跳ね除け１０７は、その縁に向かって先細り、その内端は、スピンチャック１０２が開口を容易に通ることができるように、スピンチャック１０２の直径よりも約２ｍｍ大きい。跳ね除け１０７の周端は、外側の側壁１１３に密に接合される。跳ね除け１０７は、頂部カバー１１２とダクト１０８との間に配置される。

コレクタ１０３のガス入口側では、隔壁１１４が、その上端をカバー１１２に且つその下側を跳ね除け１０７に密に接合される。隔壁は、円筒の断面の形状を有する。

このタイプの装置は、共同所有の米国特許第８，１４７，６１８号に更に詳細に記載されている。

板の中心近くにウエハ状物品Ｗに向けて配置された第１の媒質供給部１１８を通じて、様々な媒質（液体及び／又は気体）をウエハ状物品に供給することができる。スピンチャックの中心近くに第２の媒質供給部１２０が用意され、ウエハ状物品Ｗに向けられる。したがって、円盤状物品（例えば半導体ウエハ）をその両側から同時に又は交互に処理することが可能である。

この実施形態における底板１０５は、上述の実施形態に関連して説明されたように、青色ＬＥＤランプ１６２のアレイを提供され、これらのランプ１６２は、やはり上述されたように、サファイア又は石英の板１６４で覆われる。したがって、ウエハＷをランプ１６２に接近させるようにチャック１０２を下降させたときは、上述の実施形態に関連して説明されたように、ウエハＷの加熱を行うことができる。このような加熱の前、最中、又は後は、図６に示される回転矢印の方向にモータ駆動シャフトによってウエハＷを回転させている間に入口１２０を通じてウエハＷの上側にオゾンなどのガスを導入することができる。

図７は、本発明の好ましい一実施形態にしたがった、ウエハ状物品Ｗを処理するための装置の尚も別の一実施形態を示している。装置は、中空シャフトモータ２４０のロータに取り付けられたスピンチャック２１０と、該スピンチャック２１０の中心孔を貫通する静止ノズルヘッド２２０とを含む。中空シャフトモータ２４０のステータは、取付板２４２に取り付けられる。ノズルヘッド２２０及び取付板２４２は、密閉プロセスチャンバ２０１内において同じ静止フレーム２４４に取り付けられる。

スピンチャック２１０は、偏心して取り付けられた把持ピンを有する６つの円筒状保持要素２１４を含み、図７では、そのうちの３つのみが見えている。ウエハＷを固定及び解放するために、把持ピンは、そのそれぞれの保持要素の軸を中心にしてリングギア２１６によって回転される。

非回転式ノズルヘッド２２０は、スピンチャックとノズルヘッドとの間に０．２ｍｍの隙間を残した状態で、スピンチャックの中心孔を貫通する。隙間は、処理の最中にガス（例えば窒素）でパージすることができる。この実施形態では、３本の管２２４、２２８、２２９がノズルヘッドに通されている。管２２４、２２８、２２９は、第１の実施形態の入口４３、４４、４５に関連して説明されたように、それぞれ異なるガス源又は液体源につながれ、スピンチャックの底面からはもちろんノズルヘッドからも、５ｍｍ下方へ突き出している。

管２２４、２２８、２２９の開口（ノズル）は、ウエハの上向き表面に向けられる。ウエハの下向き表面に液体及び／又は気体を供給するために、別のノズルアセンブリ２５８が、スピンチャックの下に提供される。

ノズル２５８は、ヒータアセンブリ２６０に形成された中央開口を通る。ヒータアセンブリ２６０は、上述の実施形態と同様に、青色ＬＥＤランプ２６２アレイを含み、これらのランプ２６２は、サファイア又は石英で作成された板２６４で覆われる。この実施形態では、ウエハＷの上方に板は提供されないが、そのような板が提供されてもよいことがわかる。この場合、そのような板を用意し、ノズルヘッド２２０に中心を合わせてそこから半径方向に外向きに、カンチレバー方式で保持要素２１４の内端のすぐ内側の直径まで、拡張されてよい。

本発明者らは、驚くべきことに、主にガス状であるオゾンを用いたドライプロセスが、上述されたような加熱と相まって、深く注入されたフォトレジストを従来のウェット方法よりも効果的に除去することを発見した。

更に、オゾンガスによるドライプロセスは、例えばＳＣ１（水酸化アンモニウムと過酸化水素との水溶液）でウエハが処理されるウェットプロセスとの間でウエハＷをプロセスチャンバから取り出すことなしに、その前に及び／又はその後でウェットプロセスに交替させることができる。このような順次方式の技術は、深く注入されたフォトレジストを更にいっそう十分に除去するが、それでも尚、従来のウェット式の剥離技術のような硫酸の使用を必要としない。

下記の表は、本発明にしたがった方法及び装置の好ましい実施形態で使用するための代表的な処理条件を挙げている。

表中のＯ３は、主にガス状であるオゾンを示している。オゾン発生器は、オゾンを部分的に酸素に変換するにすぎないので、実際は、オゾンは、好ましくは酸素であるキャリアガスとともに供給されることが理解される。表中のＨＴは、高温を表し、ＤＩＷは、脱イオン水を意味する。

上述の実施形態の装置を使用して実施することができる別のプロセスは、好ましくは覆い尽くされたすなわち深く注入されたフォトレジストであるフォトレジストを剥離するためのペロゾン技術であり、該技術では、密閉プロセスチャンバのなかで、パドル吐出又はフロー吐出のいずれかによってウエハ表面上に過酸化水素が吐出される。主にガス状であるオゾンは、ウエハ表面上に過酸化水素の水溶液が存在している間に密閉プロセスチャンバに導入される。

オゾン及び過酸化水素は、例えば、少なくとも部分的に製造された半導体デバイス構造を載せた上向きの表面などの、ウエハの同じ側に供給される。ウエハは、上述のようなヒータアセンブリを使用して、反対側から加熱される。加熱は、プロセスチャンバへの過酸化水素水溶液及びオゾンの導入の前、最中、及び／又は後に生じることができる。

加熱は、ウエハが１５０〜５００℃の範囲の温度、好ましくは２００〜４５０℃の範囲の温度、更に好ましくは２５０〜４００℃の範囲の温度、最も好ましくは３００℃を超える温度に達するまで実施される。過酸化水素水溶液は、２０〜４０％の、好ましくは２５〜３５％の、更に好ましくは３０〜３４％の、過酸化物濃度を有する。

密閉プロセスチャンバへのオゾン雰囲気の導入は、基板の表面上への過酸化水素水溶液の吐出に先立って又は続いて開始されてよい。ウエハの加熱は、密閉プロセスチャンバへのオゾンの導入が開始した前又は後に開始されてよい。ウエハの加熱は、基板の表面に過酸化水素水溶液がまだ接触している間に終結されることが好ましい。好ましくは、プロセスは、特に硫酸などの、鉱酸を使用しない。

過酸化水素水溶液は、２００〜８００ｍｌ／分の、好ましくは３００〜７００ｍｌ／分の、更に好ましくは４００〜６００ｍｌ／分の、最も好ましくは４５０〜５５０ｍｌ／分の流量でウエハ上に吐出されてよい。過酸化水素水溶液は、３０〜１８０秒、好ましくは４５〜１５０秒、更に好ましくは６０〜１２０秒、最も好ましくは８０〜１１０秒にわたって基板に接触した状態に維持される。

プロセスは、また、ウエハを脱イオン水ですすぐこと、及びウエハを窒素ガスで乾燥させることを含んでいてよい。

本発明は、その好ましい実施形態に関連させて説明されてきたが、これらの実施形態が、発明の例示ために提供されたにすぎないこと、並びに発明が、これらの実施形態に限定されず、むしろ、添付の特許請求の範囲の真の範囲及び趣旨によって定められた内容を含むことが理解される。

Claims (23)

1. ウエハ状物品を処理するための装置であって、
   気密式の囲いを提供するケースを含む密閉プロセスチャンバと、
   前記密閉プロセスチャンバ内に配置され、所定の直径のウエハ状物品をその上に保持するように構成された回転式チャックと、
   前記チャック上に保持されたウエハ状物品を、前記ウエハ状物品に接触することなく片側からのみ加熱するために、前記チャックに相対的に位置決めされたヒータであって、３９０〜５５０ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射を放出するヒータと、
   ウエハ状物品の、前記ヒータに面している側とは反対側にプロセス液を吐出するために、前記チャックに対して相対的に位置決めされた少なくとも１つの第１の液体吐出器と、
   を備える装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記チャックは、前記チャンバの内側に位置決めされた磁気リングロータであり、前記チャンバの外側に位置決めされたステータによって取り囲まれる、装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、
   前記チャックは、前記チャックに結合された回転シャフトに出力を伝達するモータによって駆動される、装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、
   前記チャンバは、前記少なくとも１つの第１の液体吐出器の出口が位置する上方領域と、前記ヒータが中に又は隣接して位置する下方領域とを含み、それによって、前記ヒータは、ウエハ状物品を下側から加熱するように構成され、前記少なくとも１つの第１の液体吐出器は、ウエハ状物品の上側にプロセス液を吐出するように構成される、装置。
5. 請求項１に記載の装置であって、
   前記ヒータは、４００〜５００ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射を放出する、装置。
6. 請求項１に記載の装置であって、
   前記ヒータは、青色発光ダイオードのアレイを含む、装置。
7. 請求項１に記載の装置であって、
   前記青色発光ダイオードのアレイは、前記所定の直径のウエハ状物品と実質的に同一の広がりを有する、装置。
8. 請求項１に記載の装置であって、更に、
   前記チャンバに通じるガス入口にオゾンガスを供給するように構成されたオゾン発生器を備える装置。
9. 請求項８に記載の装置であって、
   前記ガス入口は、ウエハ状物品の、前記ヒータに面している側とは反対側に向けてオゾンガスを供給するために、前記チャックに対して相対的に位置決めされる、装置。
10. 請求項１に記載の装置であって、更に、
    前記ヒータと、前記チャック上に保持されているときのウエハ状物品との間に位置決めされ、前記ヒータによって放出される放射に対して実質的に透過性である第１の板を備える装置。
11. 請求項１に記載の装置であって、
    前記第１の板は、石英又はサファイアで作成される、装置。
12. 請求項１０に記載の装置であって、
    前記第１の板は、前記チャンバの壁の少なくとも一部を形成し、前記ヒータは、前記チャンバの外側に取り付けられる、装置。
13. 請求項１０に記載の装置であって、
    前記第１の板は、前記チャックの基部本体の上方に且つ前記チャック上に保持されているときのウエハ状物品の下方に配置され、前記チャンバの内側で前記チャック上に取り付けられる、装置。
14. 請求項１に記載の装置であって、更に、
    前記チャックとともに回転させるために前記チャック上に取り付けられた第２の板を備え、前記第２の板は、前記ウエハ状物品に対して前記少なくとも１つの液体吐出器と同じ側にあり、前記第２の板は、前記チャンバの片側の内部を、前記ウエハ状物品から振り落とされる液滴から遮る、装置。
15. 請求項１に記載の装置であって、更に、
    前記ウエハ状物品に対して前記ヒータと同じ側に取り付けられた少なくとも１つの第２の液体吐出器を備える装置。
16. 請求項１に記載の装置であって、
    前記ヒータは、前記所定の直径のシリコンウエハを３００℃を超える温度に加熱するように構成される、装置。
17. ウエハ状物品を処理するための方法であって、
    所定の直径のウエハ状物品を、密閉プロセスチャンバ内に配置された回転式チャック上に位置決めすることと、
    前記ウエハ状物品を、前記ウエハに接触することなく片側からのみ、３９０〜５５０ｎｍの波長域内に最大強度を有する放射で加熱することと、
    前記ウエハ状物品の、前記ヒータに面している側とは反対側にプロセス液を吐出することと、
    を備える方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、更に、
    主にガス状であるオゾンを前記密閉プロセスチャンバに導入することを備える方法。
19. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記オゾンを導入すること及び前記プロセス液を吐出することは、前記密閉プロセスチャンバからの前記ウエハ状物品の取り出しを妨げることなく順次実施される、方法。
20. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記オゾンを導入すること及び前記プロセス液を吐出することは、同時に実施される、方法。
21. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記ウエハ状物品は、前記ウエハの、前記ヒータに面している側とは反対側に半導体デバイス素子を形成された半導体ウエハである、方法。
22. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記プロセス液は、実質的に硫酸フリーである、方法。
23. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記ウエハ状物品を加熱することは、その結果、前記ウエハ状物品に３００℃を超える温度を達成させる、方法。

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