JPH0342828A - 半導体ウエハの処理方法および装置 - Google Patents

半導体ウエハの処理方法および装置

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JPH0342828A
JPH0342828A JP17842289A JP17842289A JPH0342828A JP H0342828 A JPH0342828 A JP H0342828A JP 17842289 A JP17842289 A JP 17842289A JP 17842289 A JP17842289 A JP 17842289A JP H0342828 A JPH0342828 A JP H0342828A
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JP
Japan
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wafer
liquid
processing
semiconductor wafer
vapor
Prior art date
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Pending
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JP17842289A
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English (en)
Inventor
Satoru Koto
古藤 悟
Hitoshi Teshigahara
勅使川原 均
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は開口幅の狭いトレンチ溝を表面に有する半導体
ウェハを洗浄したりエツチングしたりする半導体ウェハ
の処理方法および装置に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、半導体集積回路の微細化が進み、半導体ウェハ(
以下ウェハという)の表面に形成される回路の構造が複
雑になってきているので、ウェハの表面に付着する汚染
物や不要物を、洗浄処理やエツチング処理で確実に取り
除く必要がある。
第3図は従来におけるこの種の処理方法を説明するため
に示す処理装置の概要構成図、第4図は同じくウェハの
表面近傍の拡大縦断面図であって、これを同図に基づい
て説明すると、処理槽l内には、洗浄液またはエツチン
グ液等の処理液2が蓄えられており、この処理液2内に
設けられた支持台3上には、ウェハ4が固定支持されて
いる。ウェハ4の表面には、開口幅が狭い複数個のトレ
ンチ溝5が形成されており、6はこの処理前においてト
レンチ溝5に残存している気体を示している。
このように構成されていることにより、例えばウェハ4
を洗浄処理する場合には、処理槽l内に洗浄処理液2を
蓄えておき、ウェハ4を洗浄処理液2内に浸漬して支持
台3上に載置すると、ウェハ4が洗浄処理される。この
場合、洗浄効果を高めるために超音波エネルギーを処理
液2やウェハ4に加えたり、あるいは、ウェハ4の表面
全体が処理液2によって斑なく均一に濡らされるように
処理液2を加圧したりすることが行われている。
また、このような処理方法の他に、処理液2が供給され
ていない状態でウェハ4を支持台3上に固定し、ウェハ
4の周囲を減圧したのち、処理液2を処理槽l内へ供給
するという方法も採られている。なお、ウェハ4をエツ
チング処理する場合には、洗浄処理液がエツチング処理
液に変るだけであって、処理方法は同じである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の処理方法においては、
次のような問題点がある。すなわち、ウェハ4の表面に
形成される回路の構造が複雑な場合には、ウェハ4の表
面に、第4図に示す開口幅が深さ寸法の割に狭いトレン
チ溝5が形成されていて、このトレンチ溝5内には、汚
染物や不要物を含む気体6が処理前から残存しているが
、トレンチ溝5の開口幅が狭いことによりトレンチ溝5
の開口端が表面張力による膜で閉塞されるので、処理液
22ニドレンチ満5内の気体とが置換されず、処理後に
も汚れた気体6がトレンチ溝5内に残存してウェハ4の
品質を低下させるという問題がある。このような問題点
を解消するため前述したように超音波エネルギーを処理
液2やウェハ4に加えたり、あるいは、処理液2を加圧
したりすることが行われているが、必ずしも満足する効
果を期待することができない。特に最近はトレンチ溝5
の開口寸法がlum以下で、深さ寸法が2〜20μmと
いうような微細なものが出現しているので、上記の不具
合を解消することが困難となっている。
本発明は以上のような問題点を解消するためになされた
もので、半導体ウェハのトレンチ溝内の汚染物や不要物
を完全に除去することを可能にした半導体ウェハの処理
方法および装置を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
このような目的を達成するために本発明では、半導体ウ
ェハの処理方法として、半導体ウェハを処理液に溶けや
すい蒸気雰囲気中に晒して蒸気の露点以下まで冷却した
のち、処理液に浸して減圧し、加熱により処理液を沸騰
させたのち、処理液を冷却して半導体ウェハを常圧状態
に戻すという方法を採用した。
また、半導体ウェハの処理装置として、半導体ウェハを
支持しこの半導体ウェハの加熱、冷却手段が付設された
た支持台と、この支持台を内蔵し処理液が内部へ供給さ
れる密閉容器とを備え、この密閉容器に、前記処理液に
溶けやすい蒸気を発生させる蒸気発生器と、前記処理液
の加熱装置と、前記密閉容器内の減圧装置とを接続した
〔作 用〕
処理槽内の支持台上にウェハを支持させて処理槽を密閉
し、蒸気発生器によって処理液に溶けやすい蒸気を発生
させて処理槽内に充満させると、この蒸気に晒されたウ
ェハのトレンチ溝内に残存している気体が蒸気と置換さ
れるので、ウェハを蒸気の露点以下まで冷却すると、ト
レンチ溝の内壁面に結露して液膜を形成する。そこで、
処理槽内へ洗浄液やエツチング処理等の処理液を供給す
ると、トレンチ溝内の液膜がこの処理液で溶けてトレン
チ溝内へも処理液が侵入し、この状態で処理槽内を減圧
すると、トレンチ溝内の気体が追い出される。さらに、
処理液またはウェハを加熱して処理液を沸騰させると、
トレンチ溝内では沸騰により細泡が生じてこれがトレン
チ溝から噴出するので、これに入れ代ってトレンチ溝内
には新鮮な処理液がWI環する。このあと、ウェハを冷
却して常圧にすると、最終的にトレンチ溝内に残存する
気体が処理液で溶解され、トレンチ溝内には完全に処理
液が入れられる。
〔実施例〕
第1図および第2図(a)〜(f)は本発明に係る半導
体ウェハの処理方法を説明するために示す本発明に係る
半導体ウェハの処理装置の実施例を示し、第1図はその
縦断面図、第2図(a)〜(f)は処理方法の順を追っ
て示す半導体ウェハのトレンチ溝近傍の拡大縦断面図で
ある。なお、半導体ウェハの処理液としては洗浄液とエ
ツチング液とがあるが、本実施例では処理液が洗浄液の
場合を例にとって説明する。
図において、半導体ウェハの処理装置10は、本体11
aとその上端開口を閉塞する蓋体11bとで一体的に形
成された処理槽11を備えており、この処理槽11の内
部には、密閉空間が形成されている。処理槽11の底板
上には、ウェハ支持台12が固定されていて、このウェ
ハ支持台12上に固定された真空チャック13には、第
2図に符号14aで示すように狭い開口端を有する複数
個のトレンチ溝を備えた半導体ウェハ14(以下単にウ
ェハ14という)が支持されており、真空チャック13
には、槽外に設けられた制御装置ffi l 5が接続
されている。16はウェハ14に対向して処理槽11の
蓋体11bに固定された処理液供給管であり、17はこ
の処理液供給管16で供給されて処理槽Il内に蓄えら
れた処理液としての洗浄液である。処理槽11の一隅に
は、蒸気発生器18の蒸気供給槽19が隔板20によっ
て隔成されており、蒸気供給槽19の底部には、加熱器
21が配設されている。蒸気供給槽19内には、洗浄液
17またはエツチング液に熔けやすい液体22が蓄えら
れており、この液体22を加熱器21で加熱することに
より、洗浄液17またはエツチング液に溶けやすい蒸気
23が発生するように構成されている。なお、洗浄液1
7またはエツチング液が、弗酸や硝酸、塩酸、アンモニ
ア、過酸化水素などの場合における洗浄液17またはエ
ツチング液に熔けやすい蒸気23としては、エチルアル
コールやメチルアルコール、イソプロピルアルコールな
どのアルコール系の蒸気が用いられ、また洗浄液17な
どが硫酸の場合には水蒸気が用いられる。
前記ウェハ支持台12の内部には、ウェハ14を蒸気発
生器18から発生した蒸気23の露点以下の温度になる
ように冷却する冷却手段としての冷却配管24が配設さ
れており、また、処理槽11の頂部には処理槽11内を
常圧にする大気解放口25が開口されている。26は処
理槽11の底部に開口された洗浄液17を槽外に排出す
る排出管である。
処理槽11の外部には、コントローラ27が設けられて
いて、これにはウェハ14を加熱して処理液17を沸騰
させる加熱手段としてのヒータ28が温度コントローラ
29を介して接続されており、このヒータ28はウェハ
支持台12の内部に配設されている。30は温度コント
ローラ29に接続されて処理槽11内の処理液17に係
入された温度センサであって、処理液17の温度を検出
して温度コントローラ29に向って信号を発し処理液1
7の温度を制御するように構成されている。
一方、処理槽11には排気管31が、処理液17の液面
よりも高い位置に開口して接続されており、この排気管
31には、処理槽11内を減圧する真空ポンプ32が接
続されている。また、排気管3■には、コントローラ2
7に電気接続された真空計33が接続されており、処理
槽11内の真空度を制御するように構成されている。な
お、第2図において、34はトレンチ溝14a内に残存
する気体であり、35は蒸気23がトレンチ溝14aの
壁面に結露することにより形成された液膜である。また
36は処理液17が沸騰したときにトレンチ溝14a内
に形成される細部である。
以上のように構成された半導体ウェハの処理装置を用い
て行われる本発明に係る半導体ウェハの処理方法を、処
理液が洗浄液である場合を例にとって説明する。まず、
処理槽11内に洗浄液17が供給されていない状態で、
ウェハ支持台12上の真空チャック13でウェハ14を
保持させ、蓋体11bで処理槽ll内を密閉状態にする
。このとき第2図(a)に示すようにウェハ14のトレ
ンチ溝14a内には、汚染物や不要物を含む気体34が
残存しており、蒸気発生器18の蒸気供給槽19内には
、洗浄液17に溶けやすい液体22が蓄えられている。
このとき加熱器21を作動させて液体22を加熱すると
、液体22が華発して洗浄液17に溶けやすい蒸気23
となり、処理槽ll内に充満する。この結果、ウェハ1
4が蒸気23に晒されることになり、第2図(b)に示
すように蒸気23がウェハ14のトレンチ溝14a内へ
容易に侵入することができるので、トレンチ溝14a内
の気体34は、侵入する蒸気23と置換される。
次いでウェハ支持台12内の冷却配管24に冷却液が流
されることにより、ウェハ14が蒸気23の露点以下ま
で冷却されるので、蒸気23はウェハ14の表面で結露
し、第2図(C)に示すように、トレンチ溝14aの壁
面は液膜35で覆われる。
そこで、処理液供給管16から洗浄液17を供給してウ
ェハ14に注ぐと、ウェハ14が洗浄されて汚染物や不
要物が除去されるとともに、トレンチ溝14aの壁面に
付着した液膜35が、洗浄液17に溶けやすい性質を有
していることにより、第2図(d)に示すように洗浄液
17がトレンチ溝14a内へ侵入し、トレンチ溝14a
の底部には、気体34の一部が残留する0次いで真空ポ
ンプ32により処理槽11の内部を数Torrないし数
100 Torrに減圧したのち、ウェハ支持台12内
のヒータ28でウェハ14を加熱すると、トレンチ溝1
4a内の洗浄液17が沸騰し、第2図(e)に示すよう
に、トレンチ溝14aの底部には沸騰による細部36が
生じ、この細部36がトレンチ溝14aから噴出する。
この結果、新鮮な洗浄液17が、噴出する細部36と入
れ代わってトレンチ溝14a内に循環する。このあと、
大気解放口25を開放することにより、処理槽11内を
常圧に戻すと、謙終的にトレンチ溝14aに残留した気
体34も加圧効果によって115〜l/100に圧縮さ
れる。さらにウェハ支持台12内の冷却配管24に冷却
液を流すことにより、ウェハ14と洗浄液17とを冷却
すると、洗浄液17に対する気体34の溶解度が増す、
このように気体34の圧縮効果と、洗浄液17の溶解度
上昇効果とにより、トレンチ溝14a内には、第2図(
f)に示すように、洗浄液17が完全に侵入し、この状
態でトレンチ満り4a内も洗浄されることになる。ヒー
タ28による加熱温度は、センサ30と温度コントロー
ラ29とによって制御され、また、処理槽11内の圧力
は真空計33とコントローラ27とで制御される。
なお、本実施例ではウェハ14をウェハ支持台12内の
ヒータ28で加熱する例を示したが、ランプヒータを用
いて加熱してもよい、また、本実施例ではウェハ14を
ウェハ支持台12内の冷却配管24に冷却液を流すこと
によって冷却する例を示したが、排水管26を開放して
温かい洗浄液17を排出するとともに、処理液供給管1
3から冷たい洗浄液17を供給して行ってもよい、さら
に、本実施例では蒸気発生器18を処理槽11内に設け
た例を示したが、処理槽11外に設けてもよい。
また、本実施例ではウェハ用の処理液として洗浄液17
を用いる例を示したが、処理液としてエツチング液を用
いてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上の説明により明らかなように本発明によれば半導体
ウェハの処理方広として、半導体ウェハを処理液に溶け
やすい蒸気雰囲気中に晒して蒸気の露点以下まで冷却し
たのち、処理液に浸して減圧し、加熱により処理液を沸
騰させたのち、処理液を冷却して半導体ウェハを常圧状
態に戻すという方法を採用し、また、半導体ウェハの処
理装置として、半導体ウェハを支持しこの半導体ウェハ
の加熱、冷却手段が付設されたた支持台と、この支持台
を内蔵し処理液が内部へ供給される密閉容器とを備え、
この密閉容器に、前記処理液に溶けやすい蒸気を発生さ
せる蒸気発生器と、前記処理液の加熱装置と、前記密閉
容器内の減圧装置とを接続したことにより、トレンチ溝
内の汚染物や不要物が完全に除去されて洗浄やエツチン
グ等の処理を完全に行うことができるとともに、処理槽
内の圧力を調整することにより、処理液の蒸気圧を制御
して所定の温度で液の沸騰を制御することができて精度
の高い半導体ウェハの洗浄やエツチングなどの処理を行
うことができ、この半導体ウェハを用いた半導体集積回
路の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図(a)〜(f)は本発明に係る半導
体ウェハの処理方法を説明するために示す本発明に係る
半導体ウェハの処理装置の実施例を示し、第1図はその
縦断面図、第2図(a)〜(f)は処理方法の順を追っ
て示す半導体ウェハのトレンチ溝近傍の拡大縦断面図、
第3図は従来における半導体ウェハの処理装置の概要構
成図、第4図は同じくウェハの表面近傍の拡大縦断面図
である。 10・・・・半導体ウェハの処理装置、11・・・・処
理槽、12・・・・ウェハ支持台、14・・・・半導体
ウェハ、17・・・・洗浄液、18・・・・蒸気発生器
、23・・・・蒸気、24・・・・冷却配管、28・・
・・ヒータ、32・・・・真空ポンプ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体ウェハを処理液に溶けやすい蒸気雰囲気中
    に晒して蒸気の露点以下まで冷却したのち、処理液に浸
    して減圧し、加熱により処理液を沸騰させたのち、処理
    液を冷却して半導体ウェハを常圧状態に戻すことを特徴
    とする半導体ウェハの処理方法。
  2. (2)半導体ウェハを支持しこの半導体ウェハの加熱、
    冷却手段が付設された支持台と、この支持台を内蔵し処
    理液が内部へ供給される密閉容器とを備え、この密閉容
    器に、前記処理液に溶けやすい蒸気を発生させる蒸気発
    生器と、前記処理液を加熱する加熱装置と、前記密閉容
    器内を減圧する減圧装置とを接続したことを特徴とする
    半導体ウェハの処理装置。
JP17842289A 1989-07-11 1989-07-11 半導体ウエハの処理方法および装置 Pending JPH0342828A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014093449A (ja) * 2012-11-05 2014-05-19 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014093449A (ja) * 2012-11-05 2014-05-19 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置

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