JP3231999B2 - 皮膜除去方法および装置 - Google Patents
皮膜除去方法および装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面上の材料層の
除去に関するものであり、さらに詳細には、エアゾル洗
浄が不可能な皮膜を、エアゾル洗浄可能な皮膜に変換し
た後、エアゾル洗浄処理により除去するための装置およ
び方法に関するものである。
除去に関するものであり、さらに詳細には、エアゾル洗
浄が不可能な皮膜を、エアゾル洗浄可能な皮膜に変換し
た後、エアゾル洗浄処理により除去するための装置およ
び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体産業では、基板からの皮膜の除去
はきわめて重要な工程である。この目的のため、Ｊｅｎ
ｇらの米国特許第５２８２９２５号明細書には、基板か
ら薄い皮膜を正確にエッチングして除去する方法が記載
されている。この方法では、最初に薄い皮膜を有する基
板を真空チェンバに入れる。次に、ガスを含有する反応
物質を、除去すべき皮膜の上に反応物質を含有する皮膜
を形成するのに十分な圧力で、チェンバに導入する。反
応物質を含有する皮膜の性質と持続時間を制御すること
により、正確な量の元の皮膜を変換皮膜に変換し、不必
要な反応物質と、変換皮膜を除去する。
はきわめて重要な工程である。この目的のため、Ｊｅｎ
ｇらの米国特許第５２８２９２５号明細書には、基板か
ら薄い皮膜を正確にエッチングして除去する方法が記載
されている。この方法では、最初に薄い皮膜を有する基
板を真空チェンバに入れる。次に、ガスを含有する反応
物質を、除去すべき皮膜の上に反応物質を含有する皮膜
を形成するのに十分な圧力で、チェンバに導入する。反
応物質を含有する皮膜の性質と持続時間を制御すること
により、正確な量の元の皮膜を変換皮膜に変換し、不必
要な反応物質と、変換皮膜を除去する。
【０００３】除去は、加熱したチェンバ中での熱脱着
（蒸発）、または溶剤中でのすすぎのいずれかによって
行う。しかし、これらの除去法は、図１、図２、図３に
示すように、汚染物質が残るという重大な欠点がある。
図１では、酸化物皮膜１２および汚染物質１４を、ウェ
ーハ１０から除去することが望ましい。図２では、反応
物質の皮膜１６が酸化物層の上に形成され、酸化物層の
一部またはすべてが反応した層（図示せず）に変換され
る。すすぎまたは脱着の後、酸化物層の残留部に、酸化
物がすべて除去されている場合には、図３に示すよう
に、ウェーハ１０の上に、汚染物質１４が依然として残
る。
（蒸発）、または溶剤中でのすすぎのいずれかによって
行う。しかし、これらの除去法は、図１、図２、図３に
示すように、汚染物質が残るという重大な欠点がある。
図１では、酸化物皮膜１２および汚染物質１４を、ウェ
ーハ１０から除去することが望ましい。図２では、反応
物質の皮膜１６が酸化物層の上に形成され、酸化物層の
一部またはすべてが反応した層（図示せず）に変換され
る。すすぎまたは脱着の後、酸化物層の残留部に、酸化
物がすべて除去されている場合には、図３に示すよう
に、ウェーハ１０の上に、汚染物質１４が依然として残
る。
【０００４】汚染物質は一般に原子、分子、または粒子
である。通常の汚染物質は、反応性イオン・エッチング
（ＲＩＥ）によりＲＩＥチェンバからスパッタリングに
よって基板に付着する可能性がある金属原子または粒子
である。もうひとつは、残留するフォトレジストの一
部、またはフォトレジストを除去した後に残留する物質
など、前の工程から残留している有機物（炭素を含有す
る物質）である。さらに、チェンバの空気中に浮遊し、
基板に付着する粒子もある。その他に、イオン注入後
や、液体のエッチ浴に浸漬した後、または基板から液体
のエッチ浴を蒸発させた後に残留する物質がある。
である。通常の汚染物質は、反応性イオン・エッチング
（ＲＩＥ）によりＲＩＥチェンバからスパッタリングに
よって基板に付着する可能性がある金属原子または粒子
である。もうひとつは、残留するフォトレジストの一
部、またはフォトレジストを除去した後に残留する物質
など、前の工程から残留している有機物（炭素を含有す
る物質）である。さらに、チェンバの空気中に浮遊し、
基板に付着する粒子もある。その他に、イオン注入後
や、液体のエッチ浴に浸漬した後、または基板から液体
のエッチ浴を蒸発させた後に残留する物質がある。
【０００５】上記特許の方法によれば、脱着によっても
多くの汚染物質は全く除去されず、すすぎはせいぜい部
分的な効果しかなく、基板が乾燥し、残留する汚染物質
が強固に基板表面に付着したり、すすぎによって生じる
汚染物質が表面に付着したりするなど、事態がさらに悪
化する可能性がある。ニシノらの米国特許第５０３０３
１９号明細書には、下流（downstream）化学エッチング
（または乾式化学エッチング）を含む皮膜変換の方法が
記載されている。この方法では残留物はすすぎまたは脱
着により除去することができるが、上記の特許と同様な
問題を有する。汚染物質を除去する他の方法は、一般に
多段化学浸食処理を使用し、層がすすぎ可能になるよう
に各工程を汚染物質に合わせている。たとえば、バーグ
グラーフ（Burggraaf）、「What's Driving Dry Resist
Stripping」、Semiconductor International、１９９
４年１１月、ｐ．６１−６４参照。他の例には、イスコ
フ（Iscoff）、「Wafer Cleaning: Wet Methods Still
Lead the Pack」、Semiconductor International、１９
９３年７月、ｐ．５８−６３、ミューリス（Meuris）
他、「Investigating Techniques to Improve Gate-Oxi
de Integrity」、Microcontamination、１９９２年５
月、ｐ．３１−３７、６６−６９がある。
多くの汚染物質は全く除去されず、すすぎはせいぜい部
分的な効果しかなく、基板が乾燥し、残留する汚染物質
が強固に基板表面に付着したり、すすぎによって生じる
汚染物質が表面に付着したりするなど、事態がさらに悪
化する可能性がある。ニシノらの米国特許第５０３０３
１９号明細書には、下流（downstream）化学エッチング
（または乾式化学エッチング）を含む皮膜変換の方法が
記載されている。この方法では残留物はすすぎまたは脱
着により除去することができるが、上記の特許と同様な
問題を有する。汚染物質を除去する他の方法は、一般に
多段化学浸食処理を使用し、層がすすぎ可能になるよう
に各工程を汚染物質に合わせている。たとえば、バーグ
グラーフ（Burggraaf）、「What's Driving Dry Resist
Stripping」、Semiconductor International、１９９
４年１１月、ｐ．６１−６４参照。他の例には、イスコ
フ（Iscoff）、「Wafer Cleaning: Wet Methods Still
Lead the Pack」、Semiconductor International、１９
９３年７月、ｐ．５８−６３、ミューリス（Meuris）
他、「Investigating Techniques to Improve Gate-Oxi
de Integrity」、Microcontamination、１９９２年５
月、ｐ．３１−３７、６６−６９がある。
【０００６】表面から粒子または皮膜あるいはその両方
を除去するためのエアゾル洗浄については、たとえば、
ＭｃＤｅｒｍｏｔｔらの米国特許第５２９４２６１号明
細書に記載されている。この特許は、シリコン・ウェー
ハなどの表面から粒子を洗浄したり、ガラスの表面から
ベアリング・グリースなどの厚い皮膜を洗浄したりする
ために、アルゴンまたは窒素のエアゾルを使用すること
を開示している。しかし、上記特許のエアゾルは、制御
された除去ではなく、硬質の皮膜は洗浄できず、このよ
うな皮膜中の汚染物質を除去する必要性に対処しておら
ず、また、硬質皮膜と粒子状の汚染物質の両方を洗浄す
る必要性を認識していない。
を除去するためのエアゾル洗浄については、たとえば、
ＭｃＤｅｒｍｏｔｔらの米国特許第５２９４２６１号明
細書に記載されている。この特許は、シリコン・ウェー
ハなどの表面から粒子を洗浄したり、ガラスの表面から
ベアリング・グリースなどの厚い皮膜を洗浄したりする
ために、アルゴンまたは窒素のエアゾルを使用すること
を開示している。しかし、上記特許のエアゾルは、制御
された除去ではなく、硬質の皮膜は洗浄できず、このよ
うな皮膜中の汚染物質を除去する必要性に対処しておら
ず、また、硬質皮膜と粒子状の汚染物質の両方を洗浄す
る必要性を認識していない。
【０００７】エアゾルを使用して粒子を洗浄する同様の
方法は、ＭｃＤｅｒｍｏｔｔらの米国特許第５０６２８
９８号および第５２０９０２８号明細書にも記載されて
いるが、同様の欠点がある。
方法は、ＭｃＤｅｒｍｏｔｔらの米国特許第５０６２８
９８号および第５２０９０２８号明細書にも記載されて
いるが、同様の欠点がある。
【０００８】Ｇｉｆｆｏｒｄらの米国特許第５３７８３
１２号明細書では、エアゾルが半導体側壁から皮膜を洗
浄するのにも使用されている。この特許には、皮膜を破
壊して吹き飛ばすのに低温エアゾルを使用することが開
示されている。この方法は、他の方法と同様、皮膜の制
御された除去に使用することができず、汚染物質の除去
を目的としていない。さらに、この方法は、破壊機構に
よって除去できない皮膜を除去するのには使用できな
い。
１２号明細書では、エアゾルが半導体側壁から皮膜を洗
浄するのにも使用されている。この特許には、皮膜を破
壊して吹き飛ばすのに低温エアゾルを使用することが開
示されている。この方法は、他の方法と同様、皮膜の制
御された除去に使用することができず、汚染物質の除去
を目的としていない。さらに、この方法は、破壊機構に
よって除去できない皮膜を除去するのには使用できな
い。
【０００９】エアゾル・ジェット・エッチングは、Ｂｒ
ｏｃｋらの米国特許第５０４１２２９号明細書では、エ
ッチングおよびエアゾル洗浄による皮膜の除去を１工程
に組み合わせようとしたものである。この特許では、エ
ッチャントの蒸気の流れを低温ガスの流れと組み合わせ
て、微細な幾何学的パターンをエッチングすることを開
示している。エッチャントとエアゾルを組み合わせるこ
とにより、皮膜除去の均一性が、エアゾルの均一性に依
存するようになるが、これは小面積だけに限られる。し
たがって、この方法は大面積の均一な、制御された皮膜
除去には適当ではない。
ｏｃｋらの米国特許第５０４１２２９号明細書では、エ
ッチングおよびエアゾル洗浄による皮膜の除去を１工程
に組み合わせようとしたものである。この特許では、エ
ッチャントの蒸気の流れを低温ガスの流れと組み合わせ
て、微細な幾何学的パターンをエッチングすることを開
示している。エッチャントとエアゾルを組み合わせるこ
とにより、皮膜除去の均一性が、エアゾルの均一性に依
存するようになるが、これは小面積だけに限られる。し
たがって、この方法は大面積の均一な、制御された皮膜
除去には適当ではない。
【００１０】したがって、汚染物質に合わせた多くの化
学的工程を使用することなく、エアゾル洗浄が不可能な
皮膜を除去し、皮膜の除去時に汚染物質も同時に除去す
ることは依然として必要である。
学的工程を使用することなく、エアゾル洗浄が不可能な
皮膜を除去し、皮膜の除去時に汚染物質も同時に除去す
ることは依然として必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、エ
アゾル洗浄が不可能な皮膜を除去し、同時に汚染物質も
除去する手段を提供することにある。
アゾル洗浄が不可能な皮膜を除去し、同時に汚染物質も
除去する手段を提供することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、元の皮膜をエアゾル
によって除去できる皮膜に変換することにある。
によって除去できる皮膜に変換することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、１基の一体化した装
置により、皮膜の変換とエアゾル洗浄とを行う手段を提
供することにある。
置により、皮膜の変換とエアゾル洗浄とを行う手段を提
供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記および他の目的に従
って、皮膜をエアゾル洗浄が可能な皮膜に変換し、この
エアゾル洗浄が可能な皮膜、およびあらゆる汚染物質を
エアゾル・ジェット洗浄することにより、表面から皮膜
層を除去する。エアゾル・ジェットは、表面に対して移
動させて、完全な洗浄を行うことができる。
って、皮膜をエアゾル洗浄が可能な皮膜に変換し、この
エアゾル洗浄が可能な皮膜、およびあらゆる汚染物質を
エアゾル・ジェット洗浄することにより、表面から皮膜
層を除去する。エアゾル・ジェットは、表面に対して移
動させて、完全な洗浄を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、本明細書では半導体基
板からの皮膜の除去に関して説明するが、これは単に特
定の例にすぎず、本発明の半導体技術への適用に制限す
るものではない。当業者には、元の皮膜をエアゾル洗浄
可能な皮膜に変換し、変換した皮膜と、他のあらゆる汚
染物質をエアゾルを用いて除去することにより、表面か
らのエアゾル洗浄が不可能な皮膜を除去することが必要
な、いかなる皮膜除去処理にも本発明が広く適用できる
ことは自明である。
板からの皮膜の除去に関して説明するが、これは単に特
定の例にすぎず、本発明の半導体技術への適用に制限す
るものではない。当業者には、元の皮膜をエアゾル洗浄
可能な皮膜に変換し、変換した皮膜と、他のあらゆる汚
染物質をエアゾルを用いて除去することにより、表面か
らのエアゾル洗浄が不可能な皮膜を除去することが必要
な、いかなる皮膜除去処理にも本発明が広く適用できる
ことは自明である。
【００１６】Ｊｅｎｇらの米国特許第５２８２９２５号
明細書には、基板などの表面から皮膜層を除去するため
に真空中で使用する皮膜除去装置について詳細に記載さ
れている。この装置は、真空中で、気体または固体の原
料物質から、反応性の蒸気を発生させる手段を有する。
皮膜層との制御された反応が行われ、皮膜層全体または
その一部がエアゾル洗浄可能な層に変換される。この特
許の一実施例は、二酸化シリコンなどの酸化物皮膜層を
ＨＦおよびＮＨ3を含む反応物質と接触させることで皮
膜層を変換している。皮膜層をエアゾル洗浄可能な層に
変換する代替方法は、ニシノらの米国特許第５０３０３
１９号明細書に記載されている。この特許の１実施例
は、変換処理用の反応物質を発生させるためにプラズマ
源を使用している。層を変換するための他の代替方法
は、ビューレンス（Beulens）他、「Chemical Downstre
am Etching of Silicon-Nitride and Polycrystalline
Silicon Using CF4/O2/N2: Surface Chemical Effects
of O2 and N2 Additives」、Appl. Phys. Lett.、６６
（２０）、１９９５年５月１５日、ｐ．２６３４−２６
３６に記載されている。この論文を参照によりその全体
を本明細書に組み込む。一般に、通常の反応物質は（そ
れだけに限定されないが）酸素、ＣＦ4もしくは他のフ
ッ素化炭化水素、アンモニア、ＨＦ、フッ素、塩素、臭
素、もしくは他のハロゲン、またはこれらの混合物であ
る。
明細書には、基板などの表面から皮膜層を除去するため
に真空中で使用する皮膜除去装置について詳細に記載さ
れている。この装置は、真空中で、気体または固体の原
料物質から、反応性の蒸気を発生させる手段を有する。
皮膜層との制御された反応が行われ、皮膜層全体または
その一部がエアゾル洗浄可能な層に変換される。この特
許の一実施例は、二酸化シリコンなどの酸化物皮膜層を
ＨＦおよびＮＨ3を含む反応物質と接触させることで皮
膜層を変換している。皮膜層をエアゾル洗浄可能な層に
変換する代替方法は、ニシノらの米国特許第５０３０３
１９号明細書に記載されている。この特許の１実施例
は、変換処理用の反応物質を発生させるためにプラズマ
源を使用している。層を変換するための他の代替方法
は、ビューレンス（Beulens）他、「Chemical Downstre
am Etching of Silicon-Nitride and Polycrystalline
Silicon Using CF4/O2/N2: Surface Chemical Effects
of O2 and N2 Additives」、Appl. Phys. Lett.、６６
（２０）、１９９５年５月１５日、ｐ．２６３４−２６
３６に記載されている。この論文を参照によりその全体
を本明細書に組み込む。一般に、通常の反応物質は（そ
れだけに限定されないが）酸素、ＣＦ4もしくは他のフ
ッ素化炭化水素、アンモニア、ＨＦ、フッ素、塩素、臭
素、もしくは他のハロゲン、またはこれらの混合物であ
る。
【００１７】次に図４、図５および図６を参照すると、
化学変換およびエアゾル洗浄による皮膜の除去法が示さ
れている。図４では、真空チェンバ（図示せず）に入れ
た基板１０は、除去したい酸化物皮膜１２および汚染物
質１４を有している。汚染物質１４は、皮膜１２の表面
または内部にあることに留意されたい。また、皮膜１２
は、そのままの状態ではエアゾル洗浄ができないことに
も留意されたい。図５では、たとえばＪｅｎｇらの米国
特許第５２８２９２５号明細書に記載された方法によ
り、反応物質の層（図示せず）がウェーハ上に形成さ
れ、制御されたエッチングが行われる。その結果、軟化
した、反応した（変換した）皮膜１８が得られ、この皮
膜はエアゾル洗浄が可能である。代替変換処理（上記Ｊ
ｅｎｇらの特許の方法以外）では、皮膜１２の一部しか
除去されないことに留意されたい。また、汚染物質１４
は、ウェーハ１０上にも、皮膜１８中および上にも存在
し、さらにエッチング工程時にも新たに汚染物質が発生
することがあることにも留意されたい。図６では、従来
の手段により形成したエアゾル流２０を使用して、エア
ゾル洗浄が可能になった層１８を、あらゆる汚染物質１
４とともにすべて１工程でウェーハ１０から除去する。
汚染物質１４は特定の化学反応を利用して変換する必要
がないことに留意されたい。必要な唯一の化学反応は、
層１８を形成することであり、皮膜１８中または上に残
留するあらゆる汚染物質は、エアゾル洗浄処理により
「まとめて」除去される。層１８と汚染物質１４の一括
洗浄により、脱着が不要になるため、チェンバの熱サイ
クルが減少するという利点もある。したがって、処理時
間が短縮する。
化学変換およびエアゾル洗浄による皮膜の除去法が示さ
れている。図４では、真空チェンバ（図示せず）に入れ
た基板１０は、除去したい酸化物皮膜１２および汚染物
質１４を有している。汚染物質１４は、皮膜１２の表面
または内部にあることに留意されたい。また、皮膜１２
は、そのままの状態ではエアゾル洗浄ができないことに
も留意されたい。図５では、たとえばＪｅｎｇらの米国
特許第５２８２９２５号明細書に記載された方法によ
り、反応物質の層（図示せず）がウェーハ上に形成さ
れ、制御されたエッチングが行われる。その結果、軟化
した、反応した（変換した）皮膜１８が得られ、この皮
膜はエアゾル洗浄が可能である。代替変換処理（上記Ｊ
ｅｎｇらの特許の方法以外）では、皮膜１２の一部しか
除去されないことに留意されたい。また、汚染物質１４
は、ウェーハ１０上にも、皮膜１８中および上にも存在
し、さらにエッチング工程時にも新たに汚染物質が発生
することがあることにも留意されたい。図６では、従来
の手段により形成したエアゾル流２０を使用して、エア
ゾル洗浄が可能になった層１８を、あらゆる汚染物質１
４とともにすべて１工程でウェーハ１０から除去する。
汚染物質１４は特定の化学反応を利用して変換する必要
がないことに留意されたい。必要な唯一の化学反応は、
層１８を形成することであり、皮膜１８中または上に残
留するあらゆる汚染物質は、エアゾル洗浄処理により
「まとめて」除去される。層１８と汚染物質１４の一括
洗浄により、脱着が不要になるため、チェンバの熱サイ
クルが減少するという利点もある。したがって、処理時
間が短縮する。
【００１８】従来のエアゾル装置は、ＭｃＤｅｒｍｏｔ
ｔらの米国特許第５２９４２６１号明細書に記載されて
いる。このエアゾル装置は、たとえばアルゴンや窒素な
ど、高純度の液体と気体との混合物、およびこの液体と
気体との混合物から低温ジェット流を発生させる手段を
有する。二酸化炭素など他の物質も使用できる。一般
に、エアゾル・ジェット形成物質はウェーハの表面に対
して、化学的に不活性でなければならない。
ｔらの米国特許第５２９４２６１号明細書に記載されて
いる。このエアゾル装置は、たとえばアルゴンや窒素な
ど、高純度の液体と気体との混合物、およびこの液体と
気体との混合物から低温ジェット流を発生させる手段を
有する。二酸化炭素など他の物質も使用できる。一般
に、エアゾル・ジェット形成物質はウェーハの表面に対
して、化学的に不活性でなければならない。
【００１９】皮膜の変換およびエアゾル洗浄は、別の装
置で行うこともでき、また皮膜の除去をさらに効率的に
行い、より良い工程制御条件で行えるように、２つの工
程を組み合わせて１つの装置にすることができる。次
に、図７を参照すると、ウェーハ・バッチのための蒸気
反応装置とエアゾル洗浄装置とが一体化した装置上面図
が示されている。ウェーハ・カセット（図示せず）を、
外部ポート１００を介してロード・モジュール１０２に
装填する。カセット全体、またはカセットからの個々の
ウェーハのいずれかを、一体化ポート１１６を介して中
央ウェーハ・ハンドラ・モジュール１１４へ移動させ
る。ウェーハ・ハンドラ・モジュールから、カセット／
ウェーハが蒸気反応装置モジュール１０４に移動し、こ
こで皮膜変換が行われる。次に、カセット／ウェーハ
は、ハンドラ・モジュール１１４を介し、分離モジュー
ル１０６を介して、エアゾル洗浄モジュール１０８に戻
される。冷媒モジュール１１０がモジュール１０８を冷
却する。モジュール１１２のような他のモジュールも、
容易にシステムと一体化することができる。
置で行うこともでき、また皮膜の除去をさらに効率的に
行い、より良い工程制御条件で行えるように、２つの工
程を組み合わせて１つの装置にすることができる。次
に、図７を参照すると、ウェーハ・バッチのための蒸気
反応装置とエアゾル洗浄装置とが一体化した装置上面図
が示されている。ウェーハ・カセット（図示せず）を、
外部ポート１００を介してロード・モジュール１０２に
装填する。カセット全体、またはカセットからの個々の
ウェーハのいずれかを、一体化ポート１１６を介して中
央ウェーハ・ハンドラ・モジュール１１４へ移動させ
る。ウェーハ・ハンドラ・モジュールから、カセット／
ウェーハが蒸気反応装置モジュール１０４に移動し、こ
こで皮膜変換が行われる。次に、カセット／ウェーハ
は、ハンドラ・モジュール１１４を介し、分離モジュー
ル１０６を介して、エアゾル洗浄モジュール１０８に戻
される。冷媒モジュール１１０がモジュール１０８を冷
却する。モジュール１１２のような他のモジュールも、
容易にシステムと一体化することができる。
【００２０】エアゾル・モジュール１０８の断面を図８
に示す。エアゾル流２０が、ノズル２０２によりウェー
ハ１０に向けられる。反応した皮膜１８が小片２０８に
破壊されるにつれて、反応した皮膜層１８およびあらゆ
る汚染物質がウェーハ１０から除去される。モジュール
の操作の間に、チェンバが大気圧の何分の一かの圧力で
運転され、ルーツ・ブロワ（図示せず）を使用して、過
剰のエアゾル・ガスおよび皮膜の小片２０８をポート２
０６を介して除去する。洗浄は、エアゾル流２０をウェ
ーハ１０に対して移動させることにより改善される。エ
アゾルまたはウェーハあるいはその両方を他に対して移
動させることができる。エアゾル装置の構成、たとえば
多ジェット装置などによっては、矢印２０４で示すよう
に、基板の面に平行なｘ−ｙ面であらゆる方向に移動さ
せることができる。さらに、エアゾルまたはウェーハ、
あるいはその両方の角度を、矢印２１０に示すように調
節して、皮膜および汚染物質がすべて除去される最適な
洗浄処理を行うようにすることができる。
に示す。エアゾル流２０が、ノズル２０２によりウェー
ハ１０に向けられる。反応した皮膜１８が小片２０８に
破壊されるにつれて、反応した皮膜層１８およびあらゆ
る汚染物質がウェーハ１０から除去される。モジュール
の操作の間に、チェンバが大気圧の何分の一かの圧力で
運転され、ルーツ・ブロワ（図示せず）を使用して、過
剰のエアゾル・ガスおよび皮膜の小片２０８をポート２
０６を介して除去する。洗浄は、エアゾル流２０をウェ
ーハ１０に対して移動させることにより改善される。エ
アゾルまたはウェーハあるいはその両方を他に対して移
動させることができる。エアゾル装置の構成、たとえば
多ジェット装置などによっては、矢印２０４で示すよう
に、基板の面に平行なｘ−ｙ面であらゆる方向に移動さ
せることができる。さらに、エアゾルまたはウェーハ、
あるいはその両方の角度を、矢印２１０に示すように調
節して、皮膜および汚染物質がすべて除去される最適な
洗浄処理を行うようにすることができる。
【００２１】この種の工程の使用は、この好ましい実施
例に限定されるものではない。多段皮膜変換処理が好ま
しいこともある。たとえば、シリコン基板の最上層につ
いては、汚染物質または破損したシリコンを除去してか
ら、ゲート酸化物を形成することができる。シリコンを
除去するためには、まずシリコンを（たとえば酸化モジ
ュール中で）酸化してから、好ましい実施例で説明した
ように工程を進める。
例に限定されるものではない。多段皮膜変換処理が好ま
しいこともある。たとえば、シリコン基板の最上層につ
いては、汚染物質または破損したシリコンを除去してか
ら、ゲート酸化物を形成することができる。シリコンを
除去するためには、まずシリコンを（たとえば酸化モジ
ュール中で）酸化してから、好ましい実施例で説明した
ように工程を進める。
【００２２】シリコン以外の元素は、たとえば空気、オ
ゾン、もしくは酸素原子に露出したり、酸素の存在下で
加熱したりすることにより酸化する。これらの酸化物
は、エアゾル除去に対して耐性を有するが、ＨＦまたは
ＨＦとアンモニアに露出すると皮膜が軟化して、エアゾ
ル処理で除去することができるようになる。さらに、こ
の装置および方法は、半導体基板に限定されるものでは
ない。有機層および重合体は、半導体加工でレジストと
して使用することのできる皮膜であり、感熱性または水
に対して感度を有する有機重合体は、たとえば医学分野
でも用いられる。これらの重合体は、上面をオゾンまた
は酸素原子で処理することによって、エアゾルで除去す
ることができる酸化した灰が後に残り、洗浄することが
できるようになる。他の例は、金属の洗浄である。銅を
塩素処理すると塩化銅を生成するが、これをエアゾルで
除去することができる。他の金属も、ハロゲンと反応し
てエアゾルで除去することができる層を生成する。さら
に他の例は、フラックス不要のはんだ付けである。酸化
物層があるとソルダ・ボンドの形成が阻止されるので、
ＨＦ処理の後、エアゾル洗浄を行うことにより、ある種
の金属はフラックスを使用しないではんだ付けが可能に
なる。
ゾン、もしくは酸素原子に露出したり、酸素の存在下で
加熱したりすることにより酸化する。これらの酸化物
は、エアゾル除去に対して耐性を有するが、ＨＦまたは
ＨＦとアンモニアに露出すると皮膜が軟化して、エアゾ
ル処理で除去することができるようになる。さらに、こ
の装置および方法は、半導体基板に限定されるものでは
ない。有機層および重合体は、半導体加工でレジストと
して使用することのできる皮膜であり、感熱性または水
に対して感度を有する有機重合体は、たとえば医学分野
でも用いられる。これらの重合体は、上面をオゾンまた
は酸素原子で処理することによって、エアゾルで除去す
ることができる酸化した灰が後に残り、洗浄することが
できるようになる。他の例は、金属の洗浄である。銅を
塩素処理すると塩化銅を生成するが、これをエアゾルで
除去することができる。他の金属も、ハロゲンと反応し
てエアゾルで除去することができる層を生成する。さら
に他の例は、フラックス不要のはんだ付けである。酸化
物層があるとソルダ・ボンドの形成が阻止されるので、
ＨＦ処理の後、エアゾル洗浄を行うことにより、ある種
の金属はフラックスを使用しないではんだ付けが可能に
なる。
【００２３】
【発明の効果】要約すれば、化学変換後にエアゾル洗浄
を行うことによって、必要な成分を残して、不必要な成
分を除去することができる。化学変換により不必要な成
分の組成または構造を変化させる。次に変換された成分
を、エアゾル手段によって除去し、必要な成分上にある
あらゆる汚染物質をエアゾル工程で除去することができ
る。
を行うことによって、必要な成分を残して、不必要な成
分を除去することができる。化学変換により不必要な成
分の組成または構造を変化させる。次に変換された成分
を、エアゾル手段によって除去し、必要な成分上にある
あらゆる汚染物質をエアゾル工程で除去することができ
る。
【００２４】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００２５】（１）構造物表面上にあるエアゾル洗浄が
できない皮膜を、該皮膜を前記構造物表面上に留めた状
態で、エアゾル洗浄可能な変換皮膜に化学反応により変
換する手段と、前記構造物表面上の前記変換皮膜、およ
び前記構造物表面上のあらゆる汚染物質を除去するため
のエアゾル・ジェットを発生するエアゾル手段とを具備
する、構造物表面から皮膜を除去する装置。 （２）前記装置は、真空チェンバを含むことを特徴とす
る、上記（１）に記載の装置。 （３）前記変換手段が、反応物質を前記真空チェンバに
供給する手段と、前記皮膜を前記反応物質と接触させて
変換皮膜に変換する手段とを具備することを特徴とす
る、上記（２）に記載の装置。 （４）前記供給手段がプラズマ源を含むことを特徴とす
る、上記（３）に記載の装置。 （５）前記反応物質が、酸素、フッ素化炭化水素、アン
モニア、ＨＦ、ハロゲンまたはこれらの混合物からなる
群から選択されることを特徴とする、上記（３）に記載
の装置。 （６）前記エアゾル・ジェットが、前記構造物表面に対
して化学的に不活性な液体と気体との混合物で形成され
ることを特徴とする、上記（１）に記載の装置。 （７）前記エアゾル・ジェットが窒素、二酸化炭素、ア
ルゴン、またはこれらの混合物からなる群から選択され
る物質で形成されることを特徴とする、上記（６）に記
載の装置。 （８）前記エアゾル手段が、低温ジェット流を発生する
手段を備えることを特徴とする、上記（１）に記載の装
置。 （９）前記エアゾル手段が、さらに前記構造物表面に対
して前記エアゾル・ジェットを移動させる手段を含むこ
とを特徴とする、上記（１）に記載の装置。 （１０）前記構造物表面が半導体構造の表面であること
を特徴とする、上記（１）に記載の装置。 （１１）構造物表面上にあるエアゾル洗浄ができない皮
膜を、該皮膜を前記構造物表面上に留めた状態で、エア
ゾル洗浄可能な変換皮膜に化学反応により変換する工程
と、前記構造物表面上の変換皮膜、および前記構造物表
面上のあらゆる汚染物質をエアゾル・ジェットで除去す
る工程とを含む、構造物表面から皮膜を除去する方法。 （１２）前記変換工程は、真空チェンバ内で行われるこ
とを特徴とする、上記（１１）に記載の方法。 （１３）前記変換工程が、反応物質を前記チェンバに供
給する工程と、前記皮膜を前記反応物質と接触させて変
換皮膜に変換する工程とを含むことを特徴とする、上記
（１２）に記載の方法。 （１４）前記反応物質が、酸素、フッ素化炭化水素、ア
ンモニア、ＨＦ、ハロゲンまたはこれらの混合物からな
る群から選択されることを特徴とする、上記（１３）に
記載の方法。 （１５）前記エアゾル・ジェットが、前記構造物表面に
対して化学的に不活性な液体と気体との混合物で形成さ
れることを特徴とする、上記（１１）に記載の方法。 （１６）前記エアゾル・ジェットが窒素、二酸化炭素、
アルゴン、またはこれらの混合物からなる群から選択さ
れる物質で形成されることを特徴とする、上記（１５）
に記載の方法。 （１７）前記構造物表面が半導体構造の表面であること
を特徴とする、上記（１１）に記載の方法。
できない皮膜を、該皮膜を前記構造物表面上に留めた状
態で、エアゾル洗浄可能な変換皮膜に化学反応により変
換する手段と、前記構造物表面上の前記変換皮膜、およ
び前記構造物表面上のあらゆる汚染物質を除去するため
のエアゾル・ジェットを発生するエアゾル手段とを具備
する、構造物表面から皮膜を除去する装置。 （２）前記装置は、真空チェンバを含むことを特徴とす
る、上記（１）に記載の装置。 （３）前記変換手段が、反応物質を前記真空チェンバに
供給する手段と、前記皮膜を前記反応物質と接触させて
変換皮膜に変換する手段とを具備することを特徴とす
る、上記（２）に記載の装置。 （４）前記供給手段がプラズマ源を含むことを特徴とす
る、上記（３）に記載の装置。 （５）前記反応物質が、酸素、フッ素化炭化水素、アン
モニア、ＨＦ、ハロゲンまたはこれらの混合物からなる
群から選択されることを特徴とする、上記（３）に記載
の装置。 （６）前記エアゾル・ジェットが、前記構造物表面に対
して化学的に不活性な液体と気体との混合物で形成され
ることを特徴とする、上記（１）に記載の装置。 （７）前記エアゾル・ジェットが窒素、二酸化炭素、ア
ルゴン、またはこれらの混合物からなる群から選択され
る物質で形成されることを特徴とする、上記（６）に記
載の装置。 （８）前記エアゾル手段が、低温ジェット流を発生する
手段を備えることを特徴とする、上記（１）に記載の装
置。 （９）前記エアゾル手段が、さらに前記構造物表面に対
して前記エアゾル・ジェットを移動させる手段を含むこ
とを特徴とする、上記（１）に記載の装置。 （１０）前記構造物表面が半導体構造の表面であること
を特徴とする、上記（１）に記載の装置。 （１１）構造物表面上にあるエアゾル洗浄ができない皮
膜を、該皮膜を前記構造物表面上に留めた状態で、エア
ゾル洗浄可能な変換皮膜に化学反応により変換する工程
と、前記構造物表面上の変換皮膜、および前記構造物表
面上のあらゆる汚染物質をエアゾル・ジェットで除去す
る工程とを含む、構造物表面から皮膜を除去する方法。 （１２）前記変換工程は、真空チェンバ内で行われるこ
とを特徴とする、上記（１１）に記載の方法。 （１３）前記変換工程が、反応物質を前記チェンバに供
給する工程と、前記皮膜を前記反応物質と接触させて変
換皮膜に変換する工程とを含むことを特徴とする、上記
（１２）に記載の方法。 （１４）前記反応物質が、酸素、フッ素化炭化水素、ア
ンモニア、ＨＦ、ハロゲンまたはこれらの混合物からな
る群から選択されることを特徴とする、上記（１３）に
記載の方法。 （１５）前記エアゾル・ジェットが、前記構造物表面に
対して化学的に不活性な液体と気体との混合物で形成さ
れることを特徴とする、上記（１１）に記載の方法。 （１６）前記エアゾル・ジェットが窒素、二酸化炭素、
アルゴン、またはこれらの混合物からなる群から選択さ
れる物質で形成されることを特徴とする、上記（１５）
に記載の方法。 （１７）前記構造物表面が半導体構造の表面であること
を特徴とする、上記（１１）に記載の方法。
【図１】従来の技術による、ウェーハ上に汚染物質が残
留する皮膜除去法において、除去されるべき皮膜および
汚染物質を有する基板を示す断面図である。
留する皮膜除去法において、除去されるべき皮膜および
汚染物質を有する基板を示す断面図である。
【図２】従来の技術による、ウェーハ上に汚染物質が残
留する皮膜除去法において、除去されるべき皮膜が変換
される工程にある基板を示す断面図である。
留する皮膜除去法において、除去されるべき皮膜が変換
される工程にある基板を示す断面図である。
【図３】従来の技術による、ウェーハ上に汚染物質が残
留する皮膜除去法において、皮膜が除去された基板を示
す断面図である。
留する皮膜除去法において、皮膜が除去された基板を示
す断面図である。
【図４】本発明による、化学変換およびエアゾル洗浄に
よって除去される皮膜および汚染物質を有する基板を示
す断面図である。
よって除去される皮膜および汚染物質を有する基板を示
す断面図である。
【図５】本発明による皮膜除去方法において、化学変換
された皮膜を有する基板を示す断面図である。
された皮膜を有する基板を示す断面図である。
【図６】本発明による皮膜除去方法において、変換皮膜
がエアゾル洗浄によって除去される工程にある基板を示
す断面図である。
がエアゾル洗浄によって除去される工程にある基板を示
す断面図である。
【図７】本発明による、蒸気反応装置とエアゾル洗浄シ
ステムが一体となった装置の上面図である。
ステムが一体となった装置の上面図である。
【図８】図７の本発明によるエアゾル洗浄モジュールの
断面を示す図である。
断面を示す図である。
１０ 基板（ウェーハ） １２ 酸化物皮膜 １４ 汚染物質 １６ 反応物質 １８ 変換皮膜層 ２０ エアゾル流 １００ 外部ポート １０２ ロード・モジュール １０４ 蒸気反応装置モジュール １０６ 分離モジュール １０８ エアゾル洗浄モジュール １１０ 冷媒モジュール １１４ ハンドラ・モジュール １１６ 一体化ポート ２０２ ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェズリー・チャールズ・ナツル アメリカ合衆国12561 ニューヨーク州 ニュー・パルツ カナアン・ロード 140 (72)発明者 ジン・ジュワン・ウー アメリカ合衆国12562 ニューヨーク州 オシニングクロトン・アベニュー 139 ナンバー・エフ (72)発明者 チェンファン・ユー アメリカ合衆国10930 ニューヨーク州 ハイランド・ミルズ ジェファソン・ス トリート 47 (56)参考文献 特開 昭63−260032（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−230030（ＪＰ，Ａ)
Claims (17)
- 【請求項１】構造物表面上にあるエアゾル洗浄ができな
い皮膜を、該皮膜を前記構造物表面上に留めた状態で、
エアゾル洗浄可能な変換皮膜に化学反応により変換する
手段と、 前記構造物表面上の前記変換皮膜、および前記構造物表
面上のあらゆる汚染物質を除去するためのエアゾル・ジ
ェットを発生するエアゾル手段とを具備する、構造物表
面から皮膜を除去する装置。 - 【請求項２】前記装置は、真空チェンバを含むことを特
徴とする、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記変換手段が、反応物質を前記真空チェ
ンバに供給する手段と、前記皮膜を前記反応物質と接触
させて変換皮膜に変換する手段とを具備することを特徴
とする、請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】前記供給手段がプラズマ源を含むことを特
徴とする、請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】前記反応物質が、酸素、フッ素化炭化水
素、アンモニア、ＨＦ、ハロゲンまたはこれらの混合物
からなる群から選択されることを特徴とする、請求項３
に記載の装置。 - 【請求項６】前記エアゾル・ジェットが、前記構造物表
面に対して化学的に不活性な液体と気体との混合物で形
成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】前記エアゾル・ジェットが窒素、二酸化炭
素、アルゴン、またはこれらの混合物からなる群から選
択される物質で形成されることを特徴とする、請求項６
に記載の装置。 - 【請求項８】前記エアゾル手段が、低温ジェット流を発
生する手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載
の装置。 - 【請求項９】前記エアゾル手段が、さらに前記構造物表
面に対して前記エアゾル・ジェットを移動させる手段を
含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】前記構造物表面が半導体構造の表面であ
ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１１】構造物表面上にあるエアゾル洗浄ができ
ない皮膜を、該皮膜を前記構造物表面上に留めた状態
で、エアゾル洗浄可能な変換皮膜に化学反応により変換
する工程と、 前記構造物表面上の変換皮膜、および前記構造物表面上
のあらゆる汚染物質をエアゾル・ジェットで除去する工
程とを含む、構造物表面から皮膜を除去する方法。 - 【請求項１２】前記変換工程は、真空チェンバ内で行わ
れることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】前記変換工程が、反応物質を前記チェン
バに供給する工程と、前記皮膜を前記反応物質と接触さ
せて変換皮膜に変換する工程とを含むことを特徴とす
る、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】前記反応物質が、酸素、フッ素化炭化水
素、アンモニア、ＨＦ、ハロゲンまたはこれらの混合物
からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１
３に記載の方法。 - 【請求項１５】前記エアゾル・ジェットが、前記構造物
表面に対して化学的に不活性な液体と気体との混合物で
形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の方
法。 - 【請求項１６】前記エアゾル・ジェットが窒素、二酸化
炭素、アルゴン、またはこれらの混合物からなる群から
選択される物質で形成されることを特徴とする、請求項
１５に記載の方法。 - 【請求項１７】前記構造物表面が半導体構造の表面であ
ることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
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