JP2524869B2 - Substrate surface treatment method and apparatus - Google Patents

Substrate surface treatment method and apparatus

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JP2524869B2 JP2194136A JP19413690A JP2524869B2 JP 2524869 B2 JP2524869 B2 JP 2524869B2 JP 2194136 A JP2194136 A JP 2194136A JP 19413690 A JP19413690 A JP 19413690A JP 2524869 B2 JP2524869 B2 JP 2524869B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、超大規模集積回路(超LSI)のように、微
細化、高集積化を要求される半導体の製造に際し、基板
の表面に対して、オゾンと酸素の少なくとも一方を活性
化させて生成した活性酸素を利用してフォトレジストの
アッシングを行う基板の表面処理方法および装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> The present invention relates to the surface of a substrate when manufacturing a semiconductor such as an ultra large scale integrated circuit (VLSI) which requires miniaturization and high integration. In addition, the present invention relates to a substrate surface treatment method and apparatus for ashing a photoresist using active oxygen generated by activating at least one of ozone and oxygen.

<従来の技術> この種の基板の表面処理を行うものとしては、従来、
次のようなものがあった。
<Prior Art> Conventionally, surface treatment of this kind of substrate is performed by
There was something like this:

A.第1従来例 特開昭64−48421号公報に開示されるように、酸素ガ
スと水との混合ガスを真空中でプラズマ化し、そのプラ
ズマ中で生成した活性種を反応種として半導体製造工程
中最大の有機物汚染とされるフォトレジストを除去す
る。
A. First Conventional Example As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 64-48421, a mixed gas of oxygen gas and water is made into plasma in a vacuum, and active species generated in the plasma are used as reactive species to manufacture semiconductors. The photoresist, which is considered as the largest organic contaminant in the process, is removed.

B.第2従来例 特開平1−189122号公報に開示されるように、紫外光
とオゾンを含む反応ガスによって生ずる活性酸化性ガ
ス、紫外光エネルギーおよび輻射熱源からの輻射熱によ
ってフォトレジストを除去する。
B. Second Conventional Example As disclosed in JP-A-1-189122, the photoresist is removed by the active oxidizing gas generated by the reaction gas containing ultraviolet light and ozone, the ultraviolet light energy, and the radiant heat from the radiant heat source. .

C.第3従来例 特開平1−233728号公報に開示されるように、水分と
硝酸アンモニウムとを含有する酸素/オゾン混合ガスに
紫外線を照射し、熱分解により生成した亜酸化窒素(N2
O)ガスと酸素/オゾン混合ガスとの励起反応を生じさ
せ、かつ、水分を触媒として励起反応を促進し、高濃度
の活性酸素を得て、アッシング速度を向上できるように
する。
C. Third Conventional Example As disclosed in JP-A-1-233728, oxygen-ozone mixed gas containing water and ammonium nitrate is irradiated with ultraviolet rays to generate nitrous oxide (N 2
O) gas and an oxygen / ozone mixed gas are caused to undergo an excited reaction, and the excited reaction is promoted by using water as a catalyst to obtain a high concentration of active oxygen so that the ashing rate can be improved.

D.第4従来例 特開昭57−210632号公報に開示されるように、硝酸に
過酸化水素を混合した強酸化性の処理液に基板に浸漬し
て感光性樹脂膜の変質層を湿式酸化処理し、感光性樹脂
膜変質層の酸素プラズマに対する耐性を弱め、感光性樹
脂膜変質層を感光性樹脂膜とともに、酸素プラズマによ
ってエッチング処理する。
D. Fourth Conventional Example As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-210632, a modified layer of a photosensitive resin film is wet by immersing it in a substrate which is a strong oxidizing treatment liquid in which nitric acid is mixed with hydrogen peroxide. Oxidation is performed to weaken the resistance of the modified layer of the photosensitive resin film to oxygen plasma, and the modified layer of the photosensitive resin film is etched together with the photosensitive resin film by oxygen plasma.

<発明が解決しようとする課題> 上記第1および第2従来例では、次のような次点があ
った。
<Problems to be Solved by the Invention> In the above-mentioned first and second conventional examples, there were the following secondary points.

フォトレジストアッシング速度が遅く、処理能力に限
界がある。
Photoresist ashing speed is slow and processing capacity is limited.

フォトレジスト中の金属不純物が除去しにくい。It is difficult to remove metal impurities in the photoresist.

リン(P)イオン注入処理後のレジスト(いわゆるP
インプラレジスト)の除去が困難である。
Resist after phosphorus (P) ion implantation (so-called P
It is difficult to remove the implant resist).

また、第3従来例では、アッシング速度を向上できる
ものの次のような欠点があった。
In addition, although the third conventional example can improve the ashing speed, it has the following drawbacks.

基板を載置したホットプレートの温度によっては、硝
酸アンモニウムNH4NO3が化学変化し、それに伴って爆発
する危険性がある。
Depending on the temperature of the hot plate on which the substrate is placed, ammonium nitrate NH 4 NO 3 undergoes a chemical change, and there is a risk of explosion accompanying it.

フォトレジスト中の金属不純物が除去されない。The metal impurities in the photoresist are not removed.

剥離処理の制御は、複雑な、剥離処理の終点検出手段
を必要とする。
Control of the peeling process requires a complicated end point detecting means of the peeling process.

また、第4従来例では、湿式酸化処理のために、洗浄
処理の後に廃液処理が必要でかつ処理効率が低いという
欠点があった。
Further, in the fourth conventional example, there is a drawback that the waste liquid treatment is required after the cleaning treatment and the treatment efficiency is low because of the wet oxidation treatment.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、安全でありながら、アッシング速度を向上できる
ように、かつ、フォトレジスト中の金属不純物を良好に
除去できるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to improve the ashing speed while being safe, and to satisfactorily remove metal impurities in a photoresist. And

<課題を解決するための手段> 請求項第(1)項の発明は、このような目的を達成す
るために、オゾンと酸素の少なくとも一方を活性化させ
て生成した活性酸素を基板表面に供給して基板表面の有
機物を分解除去する基板の表面処理方法において、活性
化に先立って、オゾンと酸素の少なくとも一方に酸を含
む水溶液の蒸発により発生させた酸含有蒸気を混合する
ことを特徴としている。
<Means for Solving the Problem> In order to achieve such an object, the invention of claim (1) supplies active oxygen generated by activating at least one of ozone and oxygen to the substrate surface. In the surface treatment method of the substrate for decomposing and removing the organic matter on the substrate surface, the acid-containing vapor generated by the evaporation of the aqueous solution containing acid to at least one of ozone and oxygen is mixed prior to activation. There is.

また、請求項第(2)項の発明は、オゾンと酸素の少
なくとも一方を活性化させて生成した活性酸素を基板表
面に供給して基板表面の有機物を分解除去する基板の表
面処理方法において、活性化に先立って、オゾンと酸素
の少なくとも一方に、一酸化窒素ガスと二酸化窒素ガス
の少なくとも一方を混合することを特徴としている。
Further, the invention of claim (2) is a surface treatment method for a substrate, wherein active oxygen generated by activating at least one of ozone and oxygen is supplied to the substrate surface to decompose and remove organic substances on the substrate surface, Prior to activation, at least one of nitric oxide gas and nitrogen dioxide gas is mixed with at least one of ozone and oxygen.

また、請求項第(3)項の発明は、請求項第(1)項
または第(2)項に係る発明の基板の表面処理方法にお
いて、基板表面の有機物を分解除去した後、基板に純水
を供給してその表面を洗浄することを特徴としている。
Further, the invention of claim (3) is a method for surface treatment of a substrate according to the invention of claim (1) or (2), in which after the organic substances on the surface of the substrate are decomposed and removed, the substrate is pure. The feature is that water is supplied to clean the surface.

また、請求項第(4)項の発明は、オゾンと酸素の少
なくとも一方を供給するガス供給手段と、そのガス供給
手段によって供給されたオゾンと酸素の少なくとも一方
を活性化するガス活性化手段と、その内部に基板を保持
し、その基板の表面にガス活性化手段によって活性化し
た活性酸素を供給して基板表面に付着した有機物を分解
除去する基板表面処理室とを備えた基板の表面処理装置
において、酸を含む水溶液をその内部に貯留し、その水
溶液を蒸発させる酸含有蒸気発生手段と、その酸含有蒸
気発生手段によって発生した酸含有蒸気を前記ガス活性
化手段に供給する酸含有蒸気供給手段と、基板表面処理
室に隣接して、基板表面に純水を供給する純水供給手段
を備えた純水洗浄処理室を設けて構成する。
Further, the invention of claim (4) includes a gas supply means for supplying at least one of ozone and oxygen, and a gas activation means for activating at least one of ozone and oxygen supplied by the gas supply means. , A substrate surface treatment chamber that holds a substrate therein and supplies active oxygen activated by a gas activation means to the surface of the substrate to decompose and remove organic substances adhering to the substrate surface In the device, an aqueous solution containing an acid is stored therein, an acid-containing vapor generating means for evaporating the aqueous solution, and an acid-containing vapor for supplying the acid-containing vapor generated by the acid-containing vapor generating means to the gas activating means. Adjacent to the supply means and the substrate surface processing chamber, a pure water cleaning processing chamber provided with pure water supply means for supplying pure water to the substrate surface is provided.

酸を含む水溶液としては、塩酸、硝酸、硫酸、フッ化
水素酸、酢酸、および、それらに過酸化水素水を混合し
たものなどが使用できる。
As the aqueous solution containing an acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, acetic acid, or a mixture thereof with a hydrogen peroxide solution can be used.

<作用> 請求項第(1)項の発明に係る基板の表面処理方法の
構成によれば、次のような作用がある。
<Operation> The structure of the substrate surface treatment method according to the invention of claim (1) has the following operation.

上述のような酸を含む水溶液の蒸発により発生させた
酸含有蒸気は、波長184.9nm、253.7nmの紫外光の照射を
受けるに伴い、次のような光化学反応を起こす。
The acid-containing vapor generated by the evaporation of the aqueous solution containing an acid as described above causes the following photochemical reaction upon being irradiated with ultraviolet light having wavelengths of 184.9 nm and 253.7 nm.

この光化学反応で発生される塩素ラジカルCl・、水素
ラジカルH・または水酸ラジカルOH・は、酸素ラジカル
やオゾンラジカルによるレジスト等の有機物(CXHYOZ
の炭酸ガス(CO2)や水(H2O)への分解を促進させる触
媒として働き、塩素ラジカルCl・は、金属不純物に作用
し、加熱や水洗などによって除去しやすい金属塩に変換
する。
The chlorine radical Cl., Hydrogen radical H., or hydroxyl radical OH. Generated by this photochemical reaction is an organic substance (C X H Y O Z ) such as a resist due to an oxygen radical or an ozone radical.
Acts as a catalyst to accelerate the decomposition of carbon dioxide gas (CO 2 ) or water (H 2 O), and the chlorine radical Cl · acts on metal impurities and converts it into a metal salt that is easily removed by heating or washing with water.

この光化学反応で発生される酸素ラジカルO・や一酸
化窒素ラジカルNO・および二酸化窒素NO2は強い酸化作
用を有し、レジスト等の有機物を分解除去する。また、
水酸ラジカルO・や一酸化窒素ラジカルNO・や水素ラジ
カルH・は、酸素ラジカルやオゾンラジカルによるレジ
スト等の有機物(CXHYOZ)の炭酸ガス(CO2)や水(H
2O)への分解を促進させる触媒として働き、水酸ラジカ
ルOH・や一酸化窒素ラジカルNO・といった活性酸基は、
有機物の分解のみならず、金属不純物に作用し、加熱に
よる昇華とかエッチング作用中のスパッタリングとか水
洗などによって除去しやすい金属塩に変換する。
Oxygen radicals O ·, nitric oxide radicals NO · and nitrogen dioxide NO 2 generated by this photochemical reaction have a strong oxidizing action and decompose and remove organic substances such as resist. Also,
Hydroxyl radical O ・, nitric oxide radical NO ・, and hydrogen radical H ・ are carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 ) of organic substances (C X H Y O Z ) such as resist due to oxygen radicals and ozone radicals.
2 O) acts as a catalyst to accelerate the decomposition, and active acid groups such as hydroxyl radical OH and nitric oxide radical NO
It not only decomposes organic substances, but also acts on metal impurities and transforms it into a metal salt that is easily removed by sublimation by heating, sputtering during etching, or washing with water.

そして、一酸化窒素ラジカルNO・は、その強い酸化作
用によってカリウムやマグネシウムやリンを分解除去す
るとともに、Pインプラレジストの分解を促進すること
ができる。また、Al電極配線ドライエッチング後のサイ
ドウォールポリマーも同時に除去できる可能性が大であ
る。
The nitric oxide radical NO · can decompose and remove potassium, magnesium, and phosphorus by its strong oxidizing action, and can accelerate the decomposition of the P implant resist. In addition, it is highly possible that the sidewall polymer after the Al electrode wiring dry etching can be removed at the same time.

このように酸含有蒸気を活性化することによって得ら
れる水素ラジカルH・や水酸ラジカルOH・は、オゾンラ
ジカルO3・や酸素ラジカルO・または紫外線による有機
物の分解を促進させる触媒の作用をし、また、酸含有蒸
気を活性化することによって得られる酸基ラジカル(例
えば、硝酸蒸気の場合のNO・、塩酸蒸気の場合のCl・な
ど)は有機物分解促進作用のみならず、フォトレジスト
中の金属不純物と反応し、金属塩を生成する反応種とし
て作用する。
Thus, the hydrogen radicals H · and hydroxyl radicals OH · obtained by activating the acid-containing vapor act as a catalyst for promoting the decomposition of organic substances by ozone radicals O 3 ·, oxygen radicals O ·, or ultraviolet rays. In addition, the acid group radicals obtained by activating the acid-containing vapor (for example, NO in the case of nitric acid vapor and Cl in the case of hydrochloric acid vapor) not only promote the decomposition of organic substances but also It acts as a reactive species that reacts with metal impurities and produces metal salts.

なお、金属塩のうち金属塩化物は揮発性が高いため気
化しやすく、また、基板表面に残留した金属塩は容易に
水に溶解するため、洗浄工程によっても除去することが
できる。
Among the metal salts, metal chlorides have high volatility and are easily vaporized, and the metal salts remaining on the surface of the substrate are easily dissolved in water and can be removed by a washing step.

また、請求項第(2)項の発明に係る基板の表面処理
方法の構成によれば、次のような作用がある。
Further, according to the structure of the substrate surface treatment method of the invention of claim (2), there is the following action.

一酸化窒素や二酸化窒素が紫外光の照射を受けるに伴
い、光化学反応によって一酸化窒素ラジカルNO・や二酸
化窒素ラジカルNO2・を生成し、これらの一酸化窒素ラ
ジカルNO・や二酸化窒素ラジカルNO2・の強い酸化作用
によって、酸素ラジカルやオゾンラジカルによる有機物
の分解を促進するとともに、金属不純物に作用し、加熱
による昇華とかエッチング作用中のスパッタリングとか
水洗などによって除去しやすい金属塩に変換する。
As nitric oxide and nitrogen dioxide are exposed to ultraviolet light, they generate nitric oxide radicals NO ・ and nitrogen dioxide radicals NO 2・ through photochemical reactions, and these nitric oxide radicals NO ・ and nitrogen dioxide radicals NO 2・The strong oxidative action promotes the decomposition of organic substances by oxygen radicals and ozone radicals, acts on metal impurities, and transforms it into a metal salt that is easily removed by sublimation by heating, sputtering during etching, or washing with water.

そして、一酸化窒素ラジカルNO・や二酸化窒素ラジカ
ルNO2・は、その強い酸化作用によってカリウムやマグ
ネシウムやリンを分解除去するとともに、リン(P)注
入後のレジストに付着したリン(P)と反応したレジス
トの分解を促進することができる。また、A1電極配線ド
ライエッチング後のサイドウォールポリマーも同時に除
去できる可能性が大である。
Then, the nitric oxide radical NO · and the nitrogen dioxide radical NO 2 · decompose and remove potassium, magnesium and phosphorus due to their strong oxidizing action, and react with phosphorus (P) adhering to the resist after phosphorus (P) injection. The decomposition of the resist thus formed can be promoted. Moreover, it is highly possible that the sidewall polymer after dry etching of the A1 electrode wiring can be removed at the same time.

また、請求項第(3)項の発明に係る基板の表面処理
方法の構成によれば、次のような作用がある。
Further, according to the configuration of the substrate surface treatment method of the invention of claim (3), there are the following effects.

前述のように金属塩に変換されたフォトレジスト中の
金属不純物残渣を純水によって洗浄除去する。
The metal impurity residue in the photoresist converted into the metal salt as described above is removed by washing with pure water.

すなわち、硝酸塩の溶解度は、NaNO391.8g/100g(25
℃)、175.5g/100g(100℃)、KNO331.59g/100g(20
℃)、240g/100g(100℃)、CaNO3129.9g/100g(20
℃)、Fe(NO3387.3g/100g(25℃)、Ni(NO3294.2
g/100g(25℃)、Cu(NO3260g/100g(25℃)となる。
同様に塩化物も、NaCl35.8g/100g(20℃)、NiCl267.8g
/100g(26℃)であり、純水によく溶ける。
That is, the solubility of nitrate is 91.8 g / 100 g (25%) for NaNO 3.
℃), 175.5g / 100g (100 ℃), KNO 3 31.59g / 100g (20
℃), 240g / 100g (100 ℃), CaNO 3 129.9g / 100g (20
℃), Fe (NO 3 ) 3 87.3g / 100g (25 ℃), Ni (NO 3 ) 2 94.2
It becomes g / 100g (25 ℃) and Cu (NO 3 ) 2 60g / 100g (25 ℃).
Similarly, chloride, NaCl35.8g / 100g (20 ℃) , NiCl 2 67.8g
It is / 100g (26 ℃) and dissolves well in pure water.

また、請求項第(4)項の発明に係る基板の表面処理
装置の構成によれば、次のような作用がある。
Further, according to the configuration of the substrate surface treatment apparatus in the invention of claim (4), there is the following action.

基板表面処理室において、有機物の除去と金属不純物
の金属塩への変換とを行い、その表面処理後の基板を純
水洗浄処理室に移し、変換された金属塩を純水によって
洗浄除去する。
In the substrate surface treatment chamber, removal of organic substances and conversion of metal impurities into metal salts are carried out, the substrate after the surface treatment is transferred to a pure water cleaning treatment chamber, and the converted metal salts are washed away with pure water.

<実施例> 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
<Example> Next, the example of the present invention is described in detail based on a drawing.

第1実施例 第1図は、基板の表面処理装置の第1実施例を示す概
略縦断面図であり、基板表面処理室1内に、基板Wを加
熱するヒータ2を内蔵したスピンチャック3が設けられ
るとともに、ガス活性化手段としての波長184.9nmと波
長253.7nmの紫外光を照射する紫外線ランプ4を内蔵し
た石英製のノズル5が設けられている。なお、紫外線ラ
ンプ4はノズル5の下方に吊設してもよい。
First Embodiment FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing a first embodiment of a substrate surface processing apparatus, in which a spin chuck 3 having a heater 2 for heating a substrate W is provided in a substrate surface processing chamber 1. In addition to the above, a quartz nozzle 5 is provided as a gas activating means, which has a built-in ultraviolet lamp 4 for irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 184.9 nm and a wavelength of 253.7 nm. The ultraviolet lamp 4 may be suspended below the nozzle 5.

スピンチャック3は、モータM1によって鉛直軸芯回り
で駆動回転するように構成されている。
The spin chuck 3 is configured to be driven and rotated about a vertical axis by a motor M 1 .

ノズル5の底板には多数の拡散孔5aが所定間隔を隔て
て均一に分布した状態で形成されている。
A large number of diffusion holes 5a are formed in the bottom plate of the nozzle 5 in a state in which they are uniformly distributed at a predetermined interval.

有機物の分解除去効率や無機物等の変換効率を上げる
ためには、スピンチャック3上の基板Wと紫外線ランプ
4との距離をできるだけ短くするのがよい。
In order to improve the decomposition efficiency of organic substances and the conversion efficiency of inorganic substances, it is preferable to make the distance between the substrate W on the spin chuck 3 and the ultraviolet lamp 4 as short as possible.

基板表面処理室1の周壁部に直径方向で対向する状態
で基板Wの搬入口1aと搬出口1bとが形成され、その搬入
口1aおよび搬出口1bそれぞれに、図示しない駆動機構に
よって上下方向のスライドにより開閉可能にシャッタ6
a,6bが設けられている。
A loading port 1a and a loading port 1b for the substrate W are formed in the peripheral wall portion of the substrate surface processing chamber 1 so as to face each other in the diametrical direction, and the loading port 1a and the loading port 1b are vertically moved by a driving mechanism (not shown). Can be opened and closed by sliding shutter 6
a and 6b are provided.

基板表面処理室1の外側において、搬入口1aを通して
基板Wを基板表面処理室1内に搬入する第1の基板搬送
機構7aと、搬出口1bを通して基板表面処理室1から外部
に基板Wを搬出し、かつ、純水洗浄処理室8へ搬入する
第2の基板搬送機構7b、および、純水洗浄処理室8から
搬出する第3の基板搬送機構7cとが設けられている。
Outside the substrate surface processing chamber 1, a first substrate transfer mechanism 7a for loading the substrate W into the substrate surface processing chamber 1 through the loading port 1a, and unloading the substrate W from the substrate surface processing chamber 1 to the outside through the loading port 1b. In addition, a second substrate transfer mechanism 7b for loading into the pure water cleaning processing chamber 8 and a third substrate transfer mechanism 7c for loading out of the pure water cleaning processing chamber 8 are provided.

これらの第1、第2および第3の基板搬送機構7a,7b
および7cそれぞれは同じ構造を有しており、第2図の斜
視図に示すように、電動モータ10と、その電動モータ10
の回転軸に取り付けられた第1アーム11と、第1アーム
11の遊端部に回転自在に取り付けられた第2アーム12
と、第1アーム11の回転運動を伝達して第2アーム12を
回転させる伝道機構13と、第2アーム12の遊端部に形成
され、載置した基板Wを真空吸引によって吸着保持する
真空チャック口14等から構成されている。
These first, second and third substrate transfer mechanisms 7a, 7b
And 7c each have the same structure, and as shown in the perspective view of FIG.
A first arm 11 attached to a rotary shaft of
Second arm 12 rotatably attached to the free end of 11
And a transmission mechanism 13 for transmitting the rotational movement of the first arm 11 to rotate the second arm 12, and a vacuum formed on the free end of the second arm 12 for sucking and holding the mounted substrate W by vacuum suction. It is composed of a chuck mouth 14 and the like.

前記ノズル5の導入管5bに、塩酸や硝酸等の酸を含む
水溶液を蒸発させる酸含有蒸気発生手段15が、開閉バル
ブ16を介装した蒸気供給管17を介して接続されている。
An acid-containing steam generating means 15 for evaporating an aqueous solution containing an acid such as hydrochloric acid or nitric acid is connected to an introduction pipe 5b of the nozzle 5 via a steam supply pipe 17 provided with an opening / closing valve 16.

酸含有蒸気発生手段15は、酸を含む水溶液を貯留する
貯留槽18と、その貯留槽18の外周部に設けたヒータ等の
温調手段19とから構成され、貯留槽18に貯留された酸を
含む水溶液を温調手段19で加熱して蒸発させ、その蒸発
により発生した酸含有蒸気を蒸気供給管17を通じてノズ
ル5に供給するようになっている。図示していないが、
蒸気供給管17は断熱材で被覆され、その内部を流動して
いるときに露点以下の温度になって液化することが無い
ように構成されている。
The acid-containing vapor generating means 15 is composed of a storage tank 18 for storing an aqueous solution containing an acid, and a temperature control means 19 such as a heater provided on an outer peripheral portion of the storage tank 18, and the acid stored in the storage tank 18. Is heated and evaporated by the temperature control means 19, and the acid-containing vapor generated by the evaporation is supplied to the nozzle 5 through the vapor supply pipe 17. Although not shown,
The steam supply pipe 17 is covered with a heat insulating material, and is configured so as not to liquefy at a temperature below the dew point when flowing inside.

貯留槽18には、酸を含む水溶液を補充供給する水溶液
供給管20と、キャリアガスとしての窒素N2ガスを供給す
るキャリアガス供給管21とが接続され、それらの供給管
20,21それぞれに開閉弁20a,21aが介装されている。
An aqueous solution supply pipe 20 for replenishing an aqueous solution containing an acid and a carrier gas supply pipe 21 for supplying nitrogen N 2 gas as a carrier gas are connected to the storage tank 18.
On-off valves 20a, 21a are provided in the respective 20,21.

前記開閉バルブ16を介装した蒸気供給管17と、キャリ
アガス供給管21とによって酸含有蒸気供給手段が構成さ
れている。
The vapor supply pipe 17 having the opening / closing valve 16 and the carrier gas supply pipe 21 constitute an acid-containing vapor supply means.

また、蒸気供給管17の途中箇所に、酸素ボンベ22と、
オゾン発生器23を介装したガス供給管24とから成るガス
供給手段が接続され、前記ガス供給管24のオゾン発生器
23の両側それぞれに開閉弁24a,24bが介装されている。
Further, an oxygen cylinder 22 is provided at an intermediate position of the steam supply pipe 17,
A gas supply means consisting of a gas supply pipe 24 having an ozone generator 23 interposed therein is connected, and the ozone generator of the gas supply pipe 24 is connected.
On-off valves 24a and 24b are provided on both sides of 23, respectively.

基板表面処理室1の底板に有機物の分解除去の際に発
生したCO2,H2O等のガスの排気チャンバ25が形成され、
それに連通する排気管26が図示しない吸引排気用の真空
ポンプに接続されている。
An exhaust chamber 25 for gas such as CO 2 and H 2 O generated during decomposition and removal of organic substances is formed on the bottom plate of the substrate surface treatment chamber 1.
An exhaust pipe 26 communicating with it is connected to a vacuum pump (not shown) for suction and exhaust.

純水洗浄処理室8内に基板載置テーブル27が昇降自在
に内装されるとともに、純水洗浄処理室8の天板部に、
例えば、80℃の高温の純水を供給する純水供給手段とし
ての純水供給ノズル28が設けられている。
The substrate mounting table 27 is installed in the pure water cleaning processing chamber 8 so as to be movable up and down, and the top plate of the pure water cleaning processing chamber 8 is
For example, a pure water supply nozzle 28 is provided as a pure water supply means for supplying high temperature pure water of 80 ° C.

基板載置テーブル27はモータM2によって鉛直軸芯周り
で駆動回転されるように構成されている。また、基板載
置テーブル27には直径方向に対向した位置にピン27aが
立設され、それらの内側に基板保持用の突起27bが取り
付けられている。
The substrate mounting table 27 is configured to be driven and rotated by a motor M 2 around a vertical axis. Further, on the substrate mounting table 27, pins 27a are erected at diametrically opposed positions, and projections 27b for holding the substrate are attached inside them.

純水洗浄処理室8の周壁部に直径方向で対向する状態
で基板Wの搬入口8aと搬出口8bとが形成され、その搬入
口8aおよび搬出口8bそれぞれに、図示しない駆動機構に
より上下方向にスライドすることによって開閉可能にシ
ャッタ29a,29bが設けられている。
A loading port 8a and a loading port 8b for the substrate W are formed in the circumferential wall portion of the deionized water cleaning processing chamber 8 so as to face each other in the diametrical direction, and the loading port 8a and the loading port 8b are vertically moved by a drive mechanism (not shown). Shutters 29a and 29b are provided so that they can be opened and closed by sliding.

純水洗浄処理室8の底板にはドレンと排気のためのパ
イプ30が接続されている。
A drain and a pipe 30 for exhaust are connected to the bottom plate of the pure water cleaning processing chamber 8.

以上の構成の基板の表面処理装置を用いることによ
り、請求項第(1)項の基板の表面処理方法が実施され
る。
By using the substrate surface treatment apparatus having the above configuration, the substrate surface treatment method according to claim (1) is implemented.

すなわち、酸含有蒸気発生手段15において酸を含む水
溶液の蒸発により発生させた酸含有蒸気と、オゾン発生
器23で発生させたオゾンとをノズル5に供給し、その酸
含有蒸気およびオゾンに紫外線ランプ4からの紫外線を
照射し、紫外線照射によって活性化された酸含有蒸気お
よびオゾンを、拡散孔5a…を通じて、スピンチャック3
に保持された基板Wの表面に均一に供給し、基板表面の
有機物を分解除去するとともに金属不純物を金属塩に変
換する。
That is, the acid-containing vapor generated by the acid-containing vapor generating means 15 by evaporation of the aqueous solution containing an acid and the ozone generated by the ozone generator 23 are supplied to the nozzle 5, and the ultraviolet lamp is used for the acid-containing vapor and ozone. 4 is irradiated with the ultraviolet ray, and the acid-containing vapor and ozone activated by the ultraviolet ray are passed through the diffusion holes 5a ...
Is uniformly supplied to the surface of the substrate W held by the substrate W to decompose and remove organic substances on the substrate surface and convert metal impurities into metal salts.

その処理の後に、第2の搬送機構7bにより、基板Wを
純水洗浄処理室8内の基板載置テーブル27上に移送し、
その基板載置テーブル27に載置された基板Wに純水供給
ノズル28から純水を供給し、前述した金属塩を洗浄除去
する。
After the processing, the second transfer mechanism 7b transfers the substrate W onto the substrate mounting table 27 in the pure water cleaning processing chamber 8,
Pure water is supplied from the pure water supply nozzle 28 to the substrate W placed on the substrate placing table 27 to wash and remove the aforementioned metal salt.

純水供給ノズル28から供給する純水としては、高温の
純水を使用した方が、金属塩の除去を促進できるが、例
えば、ノズルに超音波振動子を付設しておき、800kHz以
上の周波数の超音波を純水に付加して洗浄効率を高める
ようにするとか常温の純水などを供給するようにしても
良い。
As pure water supplied from the pure water supply nozzle 28, it is possible to accelerate the removal of metal salts by using high temperature pure water, but for example, an ultrasonic vibrator is attached to the nozzle and a frequency of 800 kHz or higher is set. The ultrasonic waves may be added to pure water to enhance cleaning efficiency, or pure water at room temperature may be supplied.

第2実施例 第3図は、基板の表面処理装置の第2実施例を示す概
略縦断面図であり、第1実施例と異なるところは、次の
通りである。
Second Embodiment FIG. 3 is a schematic vertical sectional view showing a second embodiment of the substrate surface treatment apparatus. The difference from the first embodiment is as follows.

すなわち、第1実施例のガス活性化手段としての紫外
線ランプ4に代えて、マイクロ波発生手段31を付設した
プラズマ発生手段32が設けられ、そのプラズマ発生手段
32に対して、開閉弁33aを介装した蒸気供給管33を介し
て貯留槽18が、そして、開閉弁34aを介装した酸素供給
管34を介して酸素ボンベ22がそれぞれ接続され、かつ、
プラズマ発生手段32とノズル5とが開閉弁35aを介装し
た配管35を介して接続されている。
That is, in place of the ultraviolet lamp 4 as the gas activating means of the first embodiment, a plasma generating means 32 having a microwave generating means 31 is provided, and the plasma generating means is provided.
With respect to 32, the storage tank 18 is connected via a steam supply pipe 33 having an opening / closing valve 33a, and an oxygen cylinder 22 is connected via an oxygen supply pipe 34 having an opening / closing valve 34a, and
The plasma generating means 32 and the nozzle 5 are connected via a pipe 35 having an opening / closing valve 35a.

他の構成は、第1実施例と同じであり、同一図番を付
し、その説明は省略する。
The other structure is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given, and the description thereof is omitted.

この第2実施例の構成によれば、酸含有蒸気および酸
素ガスのいずれもがプラズマ発生手段32においては活性
化され、その後にノズル5に供給される。
According to the configuration of the second embodiment, both the acid-containing vapor and the oxygen gas are activated in the plasma generating means 32 and then supplied to the nozzle 5.

第3実施例 第4図は、請求項第(2)項の基板の表面処理方法を
実施するのに用いられる基板の表面処理装置の第3実施
例を示す概略縦断面図であり、第1実施例と異なるとこ
ろは、次の通りである。
Third Embodiment FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view showing a third embodiment of the substrate surface treatment apparatus used for carrying out the substrate surface treatment method of claim (2). The difference from the embodiment is as follows.

すなわち、第1実施例の酸含有蒸気発生手段15に代え
て二酸化窒素ボンベ36が設けられ、その二酸化窒素ボン
ベ36とノズル5とが、開閉弁37aを介装した窒素ガス供
給管37を介して接続されている。
That is, a nitrogen dioxide cylinder 36 is provided in place of the acid-containing vapor generating means 15 of the first embodiment, and the nitrogen dioxide cylinder 36 and the nozzle 5 are connected via a nitrogen gas supply pipe 37 having an opening / closing valve 37a. It is connected.

他の構成は、第1実施例と同じであるため、純水処理
室8の図示を省略するとともに、同一部分には、同一図
番を付し、その説明は省略する。
Since the other configurations are the same as those of the first embodiment, the deionized water treatment chamber 8 is not shown, and the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

この第3実施例の構成によれば、二酸化窒素ガスおよ
びオゾンのいずれもがノズル5に供給され、紫外線ラン
プ4によって活性化され、ぞの活性化されたオゾンラジ
カルおよび二酸化窒素ラジカルが基板Wの表面に供給さ
れる。
According to the configuration of the third embodiment, both the nitrogen dioxide gas and ozone are supplied to the nozzle 5 and activated by the ultraviolet lamp 4, and the activated ozone radicals and nitrogen dioxide radicals of the substrate W are generated. Supplied on the surface.

この第3実施例において、二酸化窒素に代えて一酸化
窒素を供給しても良い。また、第3実施例においても、
第3図に示した第2実施例同様、紫外線ランプ4に代え
て、マイクロ波発生手段を付設したプラズマ発生手段に
よりガスを活性化するようにしてもよい。
In the third embodiment, nitric oxide may be supplied instead of nitrogen dioxide. Also in the third embodiment,
Similar to the second embodiment shown in FIG. 3, instead of the ultraviolet lamp 4, the gas may be activated by plasma generating means provided with microwave generating means.

次に、実験結果について説明する。 Next, the experimental results will be described.

実験においては、前述した第1実施例における基板表
面処理室1と同じ構成のものを用いて基板の表面処理を
行い、そして、その同一の基板表面処理室1内に、基板
Wの表面処理後に純水供給ノズルを導入し、純水による
洗浄処理を行った。
In the experiment, the substrate surface treatment is performed using the same structure as the substrate surface treatment chamber 1 in the first embodiment described above, and after the surface treatment of the substrate W is performed in the same substrate surface treatment chamber 1. A pure water supply nozzle was introduced and a cleaning treatment with pure water was performed.

また、試料基板としては、5インチのN(100)型シ
リコンウエハを用い、そのシリコンウエハを、温度230
℃で1分間デハイドレーションベークし、5000rpmで回
転しながら、膜厚1〜2μmになるようにポジ型のフォ
トレジスト[東京応化(株)製「OFPR−800」(商品
名)]を塗布した後、温度135℃で1分間プリベークし
たものを用いた。
Also, as the sample substrate, a 5-inch N (100) type silicon wafer is used, and the silicon wafer is kept at a temperature of 230
After dehydration bake at ℃ for 1 minute, while rotating at 5000rpm, after applying a positive photoresist [OFPR-800 (trade name) manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.] to a film thickness of 1-2μm The product prebaked at a temperature of 135 ° C. for 1 minute was used.

そして、その表面の膜厚を108点測定した。 Then, the film thickness on the surface was measured at 108 points.

先ず、共沸組成濃度が約20%の塩酸を蒸発させた塩酸
蒸気とオゾンとに紫外線を照射して基板に供給して処理
し、これを第1実施例品A1とする。
First, ultraviolet rays are radiated to ozone and hydrochloric acid vapor obtained by evaporating hydrochloric acid having an azeotropic composition concentration of about 20%, and the resultant is supplied to a substrate for processing, which is referred to as a first embodiment product A1.

次いで、共沸組成濃度が69%の硝酸を蒸発させた硝酸
蒸気とオゾンとに紫外線を照射して基板に供給して処理
し、これを第2実施例品A2とする。
Next, the nitric acid vapor having azeotropic composition concentration of 69% and ozone are irradiated with ultraviolet rays and supplied to the substrate to be treated, which is referred to as a second embodiment product A2.

また、98%の濃度の硝酸に二酸化窒素を加えた剥離液
[関東化学(株)製RA−ストリッパー(商品名)]を蒸
発させた蒸気とオゾンとに紫外線を照射して基板に供給
して処理し、これを第3実施例品A3とする。
In addition, the stripping solution [RA-stripper (trade name) manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.] in which nitrogen dioxide is added to nitric acid with a concentration of 98% is irradiated with ultraviolet rays on the vapor and ozone to be supplied to the substrate. This is processed to obtain a third embodiment product A3.

一方、オゾンに紫外線を照射して基板に供給して処理
し、これを第1比較例品B1とする。
On the other hand, ozone is irradiated with ultraviolet rays and supplied to a substrate for processing, which is referred to as a first comparative product B1.

また、オゾンに窒素ガスを加えたものに紫外線を照射
して基板に供給して処理し、これを第1比較例品B2とす
る。
Further, ozone obtained by adding nitrogen gas is irradiated with ultraviolet rays and supplied to the substrate to be processed, which is referred to as a first comparative product B2.

実施例品において、オゾンの供給量は1分間10、キ
ャリアガスの供給量は1分間2であり、一方、第1比
較例品B1においてのオゾンの供給量は1分間12であ
り、そして、第2比較例品B2においてのオゾンの供給量
は1分間10、窒素ガスの供給量は、1分間2であ
り、また、いずれにおいても、その処理時におけるスピ
ンチャック3におけるホットプレートの温度は、250℃
と300℃に、そして、アッシング時間はいずれも3分で
あった。
In the example product, the ozone supply rate was 10 for 1 minute and the carrier gas supply rate was 2 for 1 minute, while the ozone supply rate in the first comparative example product B1 was 12 for 1 minute, and 2 In the comparative example product B2, the supply amount of ozone was 10 for 1 minute and the supply amount of nitrogen gas was 2 for 1 minute. In each case, the temperature of the hot plate in the spin chuck 3 during the processing was 250. ℃
And the ashing time was 3 minutes.

以上の処理の後、第1ないし第3実施例品A1,A2,A3、
第1および第2比較例品B1,B2それぞれの基板の膜厚を1
08点測定した。
After the above processing, the first to third embodiment products A1, A2, A3,
Set the film thickness of the substrate of each of the first and second comparative example products B1 and B2 to 1
08 points were measured.

ホットプレートの温度を250℃にして処理した場合に
おける、第1および第2実施例品A1,A2、ならびに、第
1および第2比較例品B1,B2それぞれのアッシング速度
(nm/3min)を求めたところ、第5図のグラフに示す結
果を得た。
The ashing speed (nm / 3min) of each of the first and second example products A1 and A2 and the first and second comparative example products B1 and B2 when the hot plate temperature was set to 250 ° C. As a result, the results shown in the graph of FIG. 5 were obtained.

また、ホットプレートの温度を、250℃および300℃に
して処理した場合における、第2および第3実施例品A
2,A3、ならびに、第2比較例品B2それぞれのアッシング
速度(nm/3min)を求めたところ、第6図のグラフに示
す結果を得た。
Also, the second and third embodiment products A when the hot plate temperature is set to 250 ° C. and 300 ° C.
When the ashing speeds (nm / 3 min) of 2, A3 and the second comparative product B2 were obtained, the results shown in the graph of FIG. 6 were obtained.

次に、SiMS分析により求めた実験結果について説明す
る。
Next, the experimental results obtained by the SiMS analysis will be described.

この実験では、各基板の所定の3点において、SiMS分
析により、28Si+23Na+27Al+39K+40Ca+56F
e+52Cr+それぞれのイオン強度を測定するとともに平
均値を出し、23Na+27Al+39K+40Ca+56Fe+52Cr
+それぞれのイオン強度の28Si+のイオン強度に対する比
を求めた。
In this experiment, 28 Si + , 23 Na + , 27 Al + , 39 K + , 40 Ca + , 56 F were analyzed by SiMS analysis at predetermined 3 points on each substrate.
Measure the ionic strength of each of e + and 52 Cr + and calculate the average value, then 23 Na + , 27 Al + , 39 K + , 40 Ca + , 56 Fe + , 52 Cr
The ratio of each ionic strength to that of 28 Si + was determined.

その結果を次表に示す。 The results are shown in the table below.

上記表中、IないしVI欄は、それぞれ次のような処理
をした結果を示す。
Columns I to VI in the above table show the results of the following treatments.

I欄:単にオゾンラジカルにフォトレジストのない基板
を45分間晒した。
Column I: The substrate without photoresist was simply exposed to ozone radicals for 45 minutes.

II欄:オゾンラジカルでフォトレジストを45分間アッシ
ング処理した。
Column II: The photoresist was ashed with ozone radicals for 45 minutes.

III欄:オゾンに、窒素ガスをキャリアガスとして塩素
蒸気を混合するとともに、それらを活性化してフォトレ
ジストを45分間アッシング処理した。
Column III: Ozone was mixed with chlorine vapor using nitrogen gas as a carrier gas, activated, and the photoresist was ashed for 45 minutes.

IV欄:オゾンに、窒素ガスをキャリアガスとして硝酸蒸
気[前述した剥離液(RA−ストリッパー)(以下同
様)]を混合するとともに、それらを活性化してフォト
レジストを50%オーバーアッシング処理した。
Column IV: Nitric acid vapor [RA stripper described above (the same applies below)] was mixed with ozone using nitrogen gas as a carrier gas, and these were activated to subject the photoresist to 50% overashing.

V欄:オゾンに、窒素ガスをキャリアガスとして硝酸蒸
気を混合するとともに、それらを活性化してフォトレジ
ストを50%オーバーアッシング処理した後、純水を水平
回転中の基板に60秒間(流量1.5/min)供給し、その
後、高速回転により振り切り乾燥した。
Column V: Nitric acid vapor is mixed with ozone by using nitrogen gas as a carrier gas, and these are activated to subject the photoresist to 50% over-ashing, and then pure water is applied to the horizontally rotating substrate for 60 seconds (flow rate 1.5 / min) and then shaken off by high speed rotation to dry.

VI欄:オゾンラジカルでフォトレジストを50%オーバー
アッシング処理した後、純水を水平回転中の基板に60秒
間(流量1.5/min)供給し、その後、高速回転により
振り切り乾燥した。
Column VI: After subjecting the photoresist to 50% overashing with ozone radicals, pure water was supplied to the horizontally rotating substrate for 60 seconds (flow rate 1.5 / min), and then it was shaken off and dried by high-speed rotation.

次に、上記実験結果について考察する。 Next, the above experimental results will be considered.

先ず、アッシング速度について考察する。第5図の結
果から、塩酸蒸気や硝酸蒸気の添加は、アッシング速度
を高くする効果があり、その効果は硝酸蒸気を添加した
場合に顕著にあらわれる。このことは、触媒として反応
に関与する塩素ラジカルよりも反応種として関与する一
酸化窒素ラジカルや二酸化窒素ラジカルによる効果の方
が大きいと推察されるが、紫外光エネルギーによる活性
化を十分に行うことにより塩酸蒸気の場合でもより効果
を高くできると考えられる。第6図の結果は、蒸気源
(ベーパーソース)の硝酸濃度が高いほどアッシング速
度が高くなることを示している。一酸化窒素ラジカルや
二酸化窒素ラジカルが反応種としてフォトレジストの分
解に関与するため、濃度を高くすればするほど反応速度
が高くなるのである。このような硝酸蒸気の添加効果は
(マイクロ波)プラズマアッシャーにも認められるもの
と考えられる。なお、酸の水溶液として共沸組成のもの
を使用した場合には、その蒸発により発生する酸含有蒸
気濃度を一定にできるため、フォトレジスタ分解処理の
制御を時間制御のような簡易な方法で行うことが可能と
なる。
First, consider the ashing speed. From the results shown in FIG. 5, addition of hydrochloric acid vapor or nitric acid vapor has an effect of increasing the ashing rate, and the effect is remarkable when nitric acid vapor is added. This is presumed to be due to the effect of the nitric oxide radicals and nitrogen dioxide radicals, which are involved in the reaction as a reaction species, rather than the chlorine radicals, which are involved in the reaction as a catalyst, but it should be sufficiently activated by ultraviolet light energy. Therefore, it is considered that the effect can be enhanced even in the case of hydrochloric acid vapor. The results in FIG. 6 show that the higher the concentration of nitric acid in the vapor source (vapor source), the higher the ashing rate. Since nitric oxide radicals and nitrogen dioxide radicals participate in the decomposition of the photoresist as reactive species, the higher the concentration, the higher the reaction rate. It is considered that such an addition effect of nitric acid vapor is also recognized in the (microwave) plasma asher. When an azeotropic composition is used as the acid aqueous solution, the concentration of the acid-containing vapor generated by the evaporation can be kept constant, so the decomposition process of the photoresistor is controlled by a simple method such as time control. It becomes possible.

次いで、洗浄効果について考察する。 Next, the cleaning effect will be considered.

I欄とII欄とを比較すると、フォトレジストのアッシ
ング後には相当量のナトリウム23Na+がシリコンウエハ
表面に残留することがわかる。
Comparing columns I and II shows that a considerable amount of sodium 23 Na + remains on the silicon wafer surface after photoresist ashing.

27Al+はフォトレジスト中に存在しないようである。
40Ca+もフォトレジスト中に存在しない。56Fe+56Si2 +
とピークが重なるため判定しにくい。39K+52Cr+は若
干含まれているようにも感じられる。
27 Al + does not appear to be present in the photoresist.
40 Ca + is also not present in the photoresist. 56 Fe + is 56 Si 2 +
And the peaks overlap, it is difficult to judge. It seems that 39 K + and 52 Cr + are slightly included.

そこで、元素を23Na+39K+52Cr+に絞って各種洗浄
の評価を行うことにする。II欄とIII欄とを比較する
と、塩酸蒸気の添加により、23Na+39K+52Cr+の強度
比が若干減少しているが、I欄と比較するとシリコンウ
エア表面に23Na+39K+が相当量残留していることがわ
かる。期待していたほどの洗浄効果は認められなかっ
た。塩酸蒸気で生成したNaCl、KCl等の塩化物は、紫外
線照射250℃〜300℃の条件下でも除去できず、ウエハ表
面に転写吸着されたままの状態であることがわかる。V
欄とVI欄とを比較した場合、23Na+は硝酸蒸気を添加し
てアッシングを行った方が若干少なく、39K+52Cr+
逆の結果となっている。硝酸蒸気を添加しなくても純水
による洗浄の効果が大きく、I欄のリファレンスレベル
にまで清浄度が増している。純水による洗浄効果が極め
て大きいことがわかった。
Therefore, the elements will be limited to 23 Na + , 39 K + , and 52 Cr + to evaluate various cleanings. Comparing columns II and III, the strength ratio of 23 Na + , 39 K + , and 52 Cr + is slightly reduced by the addition of hydrochloric acid vapor, but compared to column I, 23 Na + on the surface of the silicon wear. , 39 K + remains in a considerable amount. The cleaning effect as expected was not recognized. It can be seen that chlorides such as NaCl and KCl generated by hydrochloric acid vapor cannot be removed even under the condition of ultraviolet irradiation of 250 ° C to 300 ° C and are still transferred and adsorbed on the wafer surface. V
When the column and the column VI are compared, 23 Na + is slightly less ashed by adding nitric acid vapor, and 39 K + and 52 Cr + have opposite results. Even if the nitric acid vapor is not added, the effect of cleaning with pure water is great, and the cleanliness is increased to the reference level in column I. It was found that the cleaning effect with pure water was extremely large.

このように、第5図および第6図の結果から、塩酸蒸
気や硝酸蒸気を添加することにより、ポジ型フォトレジ
ストに対して、そのアッシング速度を向上できることが
明らかであり、また、表第V欄および第VI欄より純水で
洗浄することにより、洗浄効果を極めて高くできること
が明らかであった。
Thus, it is clear from the results of FIGS. 5 and 6 that the ashing rate of the positive photoresist can be improved by adding hydrochloric acid vapor or nitric acid vapor. It was clear from the columns and columns VI that the cleaning effect can be made extremely high by cleaning with pure water.

また、硝酸蒸気を添加した場合の分解性能から、リン
(P)イオン注入処理後のレジストに対する除去効果や
アルミ(Al)配線切板のリアクティブイオンエッチング
後のサイドウォールポリマー除去効果をも有すると推察
できる。
Further, from the decomposition performance when nitric acid vapor is added, it is also possible to have a removing effect on the resist after the phosphorus (P) ion implantation treatment and a side wall polymer removing effect after the reactive ion etching of the aluminum (Al) wiring cutting board. I can guess.

前述したガス活性化手段としては、前述第1実施例の
ような紫外線ランプ4や、第2実施例のような、マイク
ロ波発生手段を付設したプラズマ発生手段に限らず、加
熱によって活性化するものでも良い。
The gas activating means described above is not limited to the ultraviolet lamp 4 as in the first embodiment and the plasma generating means provided with the microwave generating means as in the second embodiment, but is activated by heating. But good.

上記実施例では、オゾンまたは酸素ガスを活性化して
基板に供給するようにしているが、オゾンと酸素ガスの
両方を基板に供給するようにしても良い。
In the above embodiment, ozone or oxygen gas is activated and supplied to the substrate, but both ozone and oxygen gas may be supplied to the substrate.

上記第1または第2実施例では、オゾンおよび酸含有
蒸気または二酸化窒素に紫外線を照射して活性化した後
に基板Wの表面に供給するようにしているが、例えば、
オゾンおよび酸含有蒸気または二酸化窒素を基板表面に
供給し、そこで紫外線を照射するようにしても良い。要
するに、紫外線照射によって活性化されたオゾンおよび
酸含有蒸気または二酸化窒素によって基板Wの表面を処
理できるものであれば良い。
In the first or second embodiment, the ozone and the acid-containing vapor or nitrogen dioxide are irradiated with ultraviolet rays to be activated and then supplied to the surface of the substrate W.
It is also possible to supply ozone and acid-containing vapor or nitrogen dioxide to the surface of the substrate and irradiate it with ultraviolet rays. In short, it is sufficient that the surface of the substrate W can be treated with ozone and acid-containing vapor or nitrogen dioxide activated by UV irradiation.

上記実施例の基板の表面処理装置では、オゾンおよび
酸含有蒸気または二酸化窒素による表面処理と純水によ
る洗浄処理とを、それぞれ別の室で行っているが、本発
明の基板の表面処理方法としては、実験で説明したよう
に、両処理を同じ室で行うものでも良い。
In the substrate surface treatment apparatus of the above-mentioned embodiment, the surface treatment with ozone and acid-containing vapor or nitrogen dioxide and the cleaning treatment with pure water are performed in separate chambers, respectively. May be performed in the same chamber as described in the experiment.

上記実施例では、いずれも枚葉式の表面処理装置を示
したが、本発明としては、基板ボードを用いて、多数枚
の基板を一括して表面処理する、いわゆるバッチ式の表
面処理装置にも適用できる。
In each of the above-described embodiments, a single-wafer type surface treatment apparatus is shown, but as the present invention, a substrate board is used to collectively surface-treat a large number of substrates, that is, a so-called batch type surface treatment apparatus. Can also be applied.

また、上述した実施例の他、フッ酸(HF+H2O)、硫
酸(H2SO4+H2O)など、その他の酸を含む水溶液を使用
することも可能である。
In addition to the above-mentioned examples, it is also possible to use an aqueous solution containing other acids such as hydrofluoric acid (HF + H 2 O) and sulfuric acid (H 2 SO 4 + H 2 O).

<発明の効果> 請求項第(1)項の発明に係る基板の表面処理方法に
よれば、酸素ラジカルやオゾンラジカルによる有機物の
分解を活性酸基が促進するから、アッシング速度を向上
できるようになった。
<Effects of the Invention> According to the substrate surface treatment method of the invention of claim (1), the active acid group promotes the decomposition of organic substances by oxygen radicals and ozone radicals, so that the ashing rate can be improved. became.

しかも、活性酸基をレジスト中の金属不純物に作用さ
せて、金属塩に変換するから、従来の硝酸アンモニウム
による場合のような爆発の危険を伴うこと無く、安全に
して金属不純物を除去できるようになった。
Moreover, since the active acid groups act on the metal impurities in the resist to convert them into metal salts, the metal impurities can be safely removed without the risk of explosion as in the case of conventional ammonium nitrate. It was

そのうえ、有機物の分解除去の促進と金属不純物の金
属塩への変換とを、酸を含む水溶液の蒸発により発生さ
せた酸含有蒸気によって行うから、酸を含む水溶液中に
不純物が混入していたとしても、その不純物を基板表面
に供給することが無く、有機物の分解除去と金属不純物
の金属塩への変換とを極めて良好に行うことができるよ
うになった。
Furthermore, since promotion of decomposition and removal of organic substances and conversion of metal impurities into metal salts are carried out by acid-containing vapor generated by evaporation of an acid-containing aqueous solution, it is considered that impurities are mixed in the acid-containing aqueous solution. However, it has become possible to perform excellent decomposition and removal of organic substances and conversion of metal impurities into metal salts without supplying the impurities to the substrate surface.

また、請求項第(2)項の発明に係る基板の表面処理
方法によれば、酸素ラジカルやオゾンラジカルによる有
機物の分解を、一酸化窒素ラジカルや二酸化窒素ラジカ
ルの強い酸化作用によって促進するから、アッシング速
度を向上できるようになった。
Further, according to the substrate surface treatment method of the invention of claim (2), the decomposition of organic substances by oxygen radicals and ozone radicals is promoted by the strong oxidizing action of nitric oxide radicals and nitrogen dioxide radicals. You can now improve the ashing speed.

しかも、一酸化窒素ラジカルや二酸化窒素ラジカルを
レジスト中の金属不純物に作用させて、金属塩に変換す
るから、従来の硝酸アンモニウムによる場合のような爆
発の危険を伴うこと無く、安全にして金属不純物を除去
できるようになった。
Moreover, since nitric oxide radicals and nitrogen dioxide radicals act on metal impurities in the resist to convert them into metal salts, there is no risk of explosion as in the case of conventional ammonium nitrate, and metal impurities can be safely removed. It can be removed.

そのうえ、一酸化窒素ラジカルや二酸化窒素ラジカル
によってリンをも分解できるから、最も剥離困難とされ
るリン(P)イオン注入処理後のレジストの分解促進や
Al電極配線された基板表面のドライエッチング後のサイ
ドウォールポリマーの除去の可能性が大であり、汎用性
をも向上できて有用である。
In addition, since phosphorus can be decomposed by nitric oxide radicals and nitrogen dioxide radicals, the decomposition of the resist after the phosphorus (P) ion implantation process, which is the most difficult to peel off, can be promoted.
The possibility of removing the sidewall polymer after dry etching of the substrate surface on which the Al electrodes are wired is great, and the versatility can be improved, which is useful.

また、請求項第(3)項の発明に係る基板の表面処理
方法によれば、金属塩を純水で洗浄除去するから、金属
塩の残留を確実に回避でき、薬液を用いずに金属不純物
を良好に除去でき、その洗浄工程を簡略化できて処理効
率を向上できるようになった。
Further, according to the substrate surface treatment method of the invention of claim (3), since the metal salt is washed and removed with pure water, the metal salt can be surely avoided from remaining, and the metal impurities can be removed without using a chemical solution. Can be satisfactorily removed, the cleaning process can be simplified, and the processing efficiency can be improved.

また、請求項第(4)項の発明に係る基板の表面処理
装置によれば、有機物の除去と金属不純物の金属塩への
変換と、純水による洗浄とを別の処理室において行うか
ら、飛散によって処理室内の周壁などに水滴として付着
し、次の酸含有蒸気の供給時に、純水の水滴が酸含有蒸
気中に混入してしまうことが回避でき、雰囲気中のパー
ティクルや不純物が基板に付着することを確実に防止で
きるようになった。
Further, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention of claim (4), the removal of organic substances, the conversion of metal impurities into metal salts, and the cleaning with pure water are performed in different processing chambers. It is possible to prevent water droplets from adhering to the peripheral wall in the processing chamber as water droplets due to scattering, and to mix water droplets of pure water into the acid-containing vapor during the next supply of the acid-containing vapor, and the particles and impurities in the atmosphere onto the substrate. It became possible to reliably prevent the adhesion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面は本発明に係る基板の表面処理方法および装置の実
施例を示し、第1図は、基板の表面処理装置の第1実施
例を示す概略縦断面図、第2図は、基板搬送機構の斜視
図、第3図は、基板の表面処理装置の第2実施例を示す
概略縦断面図、第4図は、基板の表面処理装置の第3実
施例を示す概略断面図、第5図および第6図は、それぞ
れアッシング速度の実験結果を示すグラフである。 1……基板表面処理室 4……紫外線照射手段としての紫外線ランプ 8……純水洗浄処理室 15……酸含有蒸気発生手段 28……純水供給手段としての純水供給ノズル 31……マイクロ波発生手段 32……プラズマ発生手段 W……基板
The drawings show an embodiment of a substrate surface treatment method and apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing a first embodiment of a substrate surface treatment apparatus, and FIG. FIG. 3 is a perspective view, FIG. 3 is a schematic vertical sectional view showing a second embodiment of the substrate surface treatment apparatus, and FIG. 4 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the substrate surface treatment apparatus, FIG. FIG. 6 is a graph showing experimental results of ashing speed. 1 ... Substrate surface treatment chamber 4 ... UV lamp as ultraviolet irradiation means 8 ... Pure water cleaning treatment chamber 15 ... Acid-containing vapor generation means 28 ... Pure water supply nozzle as pure water supply means 31 ... Micro Wave generation means 32 …… Plasma generation means W …… Substrate

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】オゾンと酸素の少なくとも一方を活性化さ
せて生成した活性酸素を基板表面に供給して基板表面の
有機物を分解除去する基板の表面処理方法において、 活性化に先立って、オゾンと酸素の少なくとも一方に酸
を含む水溶液の蒸発により発生させた酸含有蒸気を混合
することを特徴とする基板の表面処理方法。
1. A method for treating a surface of a substrate, wherein active oxygen produced by activating at least one of ozone and oxygen is supplied to the surface of the substrate to decompose and remove organic substances on the surface of the substrate. A method for surface treatment of a substrate, comprising mixing an acid-containing vapor generated by evaporation of an aqueous solution containing an acid with at least one of oxygen.
【請求項2】オゾンと酸素の少なくとも一方を活性化さ
せて生成した活性酸素を基板表面に供給して基板表面の
有機物を分解除去する基板の表面処理方法において、 活性化に先立って、オゾンと酸素の少なくとも一方に、
一酸化窒素ガスと二酸化窒素ガスの少なくとも一方を混
合することを特徴とする基板の表面処理方法。
2. A method for treating a surface of a substrate, wherein active oxygen produced by activating at least one of ozone and oxygen is supplied to the surface of the substrate to decompose and remove organic substances on the surface of the substrate. At least one of the oxygen,
A method for treating a surface of a substrate, which comprises mixing at least one of nitric oxide gas and nitrogen dioxide gas.
【請求項3】請求項第(1)項または第(2)項に記載
の基板の表面処理方法において、基板表面の有機物を分
解除去した後、基板に純水を供給してその表面を洗浄す
る基板の表面処理方法。
3. The substrate surface treatment method according to claim 1, wherein after decomposing and removing organic substances on the substrate surface, pure water is supplied to the substrate to clean the surface. Method for surface treatment of substrate.
【請求項4】オゾンと酸素の少なくとも一方を供給する
ガス供給手段と、そのガス供給手段によって供給された
オゾンと酸素の少なくとも一方を活性化するガス活性化
手段と、その内部に基板を保持し、その基板の表面にガ
ス活性化手段によって活性化した活性酸素を供給して基
板表面に付着した有機物を分解除去する基板表面処理室
とを備えた基板の表面処理装置において、 酸を含む水溶液をその内部に貯留し、その水溶液を蒸発
させる酸含有蒸気発生手段と、その酸含有蒸気発生手段
によって発生した酸含有蒸気を前記ガス活性化手段に供
給する酸含有蒸気供給手段と、前記基板表面処理室に隣
接して、基板表面に純水を供給する純水供給手段を備え
た純水洗浄処理室を設けたことを特徴とする基板の表面
処理装置。
4. A gas supply means for supplying at least one of ozone and oxygen, a gas activation means for activating at least one of ozone and oxygen supplied by the gas supply means, and a substrate held therein. In a substrate surface treatment apparatus equipped with a substrate surface treatment chamber for supplying active oxygen activated by gas activation means to the surface of the substrate to decompose and remove organic substances adhering to the substrate surface, an aqueous solution containing an acid Acid-containing vapor generating means for storing the inside thereof and evaporating the aqueous solution, acid-containing vapor supply means for supplying the acid-activating vapor generated by the acid-containing vapor generating means to the gas activating means, and the substrate surface treatment A surface treatment apparatus for a substrate, characterized in that a pure water cleaning treatment chamber provided with a pure water supply means for supplying pure water to the surface of the substrate is provided adjacent to the chamber.
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