JPH05102117A - ウエーハ処理方法及びウエーハ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】分子レベルの有機物・無機物が付着した初期状
態の異なる半導体ウェーハ表面であっても、均一かつ安
定した半導体ウェーハ表面疎水化処理ができることによ
り、精密かつ微細なレジストパターンを形成し、高品位
な回路形成が可能となるウェーハ処理方法及びウェーハ
処理装置を提供すること目的とする。 【構成】表面に有機物の付着したシリコンウェーハ４を
密閉チャンバー２内のホットプレート６上に真空吸着
し、オゾン発生装置１４を用いてチャンバー２内にオゾ
ンを導入し、所定の条件でシリコンウェーハ４表面をオ
ゾンに曝すというオゾン処理を施した後、疎水化処理、
ポジレジストの塗布、縮小投影露光装置による露光、更
に現像を行って、シリコンウェーハ４表面上にレジスト
パターンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウェーハ処理方法及びウ
ェーハ処理装置に係り、特に半導体装置の製造方法にお
けるパターン形成工程に用いるウェーハ処理方法及びウ
ェーハ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化、高性能化に伴
い、精密な微細パターンを安定して形成する技術が要求
されている。現在行われているパターン形成工程は、次
の通りである。まず、パターンを加工する半導体ウェー
ハ表面を、気相又は液相のＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシ
ラザン）に適度に暴露することにより、半導体ウェーハ
表面の疎水化処理を行う。この処理を行う理由は、後の
工程のレジスト現像中に生じるレジストパターンのアン
ダーカットを防止するためである。

【０００３】次に、レジストを所望の膜厚に塗布し、余
剰な溶剤を除去するためにべーキングを行う。その後、
レジストを塗布した半導体ウェーハ表面に、縮小投影露
光装置を用いて所定のマスクのパターンを転写する。続
いて、露光したレジストの現像を行い、所望のレジスト
パターンを得る。その後、このレジストパターンをマス
クとして、半導体ウェーハ表面をエッチングすることに
より、所望の半導体回路を形成する。

【０００４】このようにして精密な微細パターンを安定
して形成するために、上記の工程を正確かつ確実に実施
する必要があり、実際の製造現場では厳密な工程管理が
行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
パターン形成工程では、通常、膜付け工程等の上流の工
程から払出された半導体ウェーハを受入れ、一時保管し
た後、半導体ウェーハ表面の疎水化処理に始まる一連の
工程を行っている。但し、この受入れ後の一時保管の時
間は、工程状況に依存しており、必ずしも一定していな
い。

【０００６】そしてこの一時保管はクリーンルーム内で
行われているが、クリーンルームといえども雰囲気中に
は分子レベルの有機物・無機物が存在し、一時保管中の
半導体ウェーハ表面に付着する。この半導体ウェーハ表
面に付着する分子レベルの有機物・無機物の付着量は、
保管時間及び保管場所に依存し、半導体ウェーハ表面の
保管状況により異なる。従って、半導体ウェーハの保管
状況により半導体ウェーハの表面状態は微妙に異なる。

【０００７】加えて、半導体集積回路製造に用いる半導
体ウェーハ表面は、雰囲気中の有機物・無機物と反応性
が高い場合が多く、一度付着した有機物・無機物は容易
には除去できない。従って、このように分子レベルの有
機物・無機物が付着した初期状態の異なる半導体ウェー
ハ表面に対して、一様の疎水化処理を行っても、均一且
つ安定した半導体ウェーハ表面の疎水化が妨げられてし
まうため、疎水化処理後の半導体ウェーハの表面状態は
一定の状況を呈さない。

【０００８】その結果、このような表面状態の半導体ウ
ェーハ上にレジストを塗布した場合、半導体ウェーハと
レジストの間で安定した付着力が確保されないため、レ
ジストパターンにアンダーカットが生じたり、またパタ
ーン形成時にスカム（ｓｃｕｍ；レジストパターンのエ
ッジ部の髭状のレジスト残り）が発生したりして、正確
なパターン形成を損なうという問題があった。

【０００９】更にまた、半導体ウェーハとレジスト間の
付着力の低下により、最悪の場合には、パターンの欠落
を生じて回路形成が不可能になってしまうという問題も
あった。そこで本発明は、分子レベルの有機物・無機物
が付着した初期状態の異なる半導体ウェーハ表面であっ
ても、均一且つ安定した半導体ウェーハ表面疎水化処理
ができることにより、レジストパターンのアンダーカッ
トやスカムの発生、パターンの欠落等を防止して、精密
かつ微細なレジストパターンを形成し、高品位な回路形
成が可能となるウェーハ処理方法及びウェーハ処理装置
を提供すること目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】均一且つ安定した半導体
ウェーハ表面の疎水化処理を行うには、疎水化処理前の
半導体ウェーハ表面を均質な状態にしなければならな
い。また、分子レベルの有機物・無機物が付着した初期
状態の異なる半導体ウェーハ表面を均質な状態にするに
は、付着した有機物・無機物を半導体ウェーハ表面の疎
水化処理の前に除去すればよい。そしてかかる付着物の
除去方法としては、オゾン分解による除去が有効であ
る。

【００１１】従って、上記課題は、半導体ウェーハ表面
をオゾンに曝すオゾン処理工程と、前記オゾン処理工程
に引き続き、前記半導体ウェーハ表面に疎水化処理を行
う疎水化処理工程と、前記半導体ウェーハ表面上に、所
望のレジストパターンを形成するリソグラフィ工程とを
有することを特徴とするウェーハ処理方法によって達成
される。

【００１２】また、上記のウェーハ処理方法において、
前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハを加熱した
状態で前記半導体ウェーハ表面をオゾンに曝す工程であ
ることを特徴とするウェーハ処理方法によって達成され
る。また、上記のウェーハ処理方法において、前記オゾ
ン処理工程が、前記半導体ウェーハを昇温加熱しながら
前記半導体ウェーハ表面をオゾンに曝す工程であること
を特徴とするウェーハ処理方法によって達成される。

【００１３】また、上記のウェーハ処理方法において、
前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハ表面に紫外
線を照射しながらオゾンに曝す工程であることを特徴と
するウェーハ処理方法によって達成される。また、上記
のウェーハ処理方法において、前記オゾン処理工程が、
前記半導体ウェーハ表面をオゾンに曝した後、酸素を含
む気体中で前記半導体ウェーハ表面に紫外線を照射する
工程であることを特徴とするウェーハ処理方法によって
達成される。

【００１４】また、上記のウェーハ処理方法において、
前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハ表面をオゾ
ンに曝した後、前記半導体ウェーハを加熱した状態で前
記半導体ウェーハ表面に紫外線を照射する工程であるこ
とを特徴とするウェーハ処理方法によって達成される。
また、上記のウェーハ処理方法において、前記オゾン処
理工程が、前記半導体ウェーハ表面をオゾンに曝した
後、前記半導体ウェーハを昇温加熱しながら前記半導体
ウェーハ表面に紫外線を照射する工程であることを特徴
とするウェーハ処理方法によって達成される。

【００１５】更に、上記課題は、半導体ウェーハ表面を
オゾンに曝して洗浄するオゾン処理ユニットと、前記オ
ゾン処理ユニットの次段に設けられ、オゾン処理された
前記半導体ウェーハ表面に疎水化処理を行う疎水化処理
ユニットと、前記疎水化処理ユニットの次段に設けら
れ、疎水化処理された前記半導体ウェーハ表面にレジス
トを塗布するコーターユニットとを有することを特徴と
するウェーハ処理装置によって達成される。

【００１６】また、上記のウェーハ処理装置において、
前記コーターユニットの次段に設けられ、レジストを塗
布された前記半導体ウェーハに所定のマスクを用いて露
光する露光機と、前記露光機の次段に設けられ、露光さ
れたレジストを現像して、前記半導体ウェーハ上に所望
のレジストパターンを形成する現像ユニットとを有する
ことを特徴とするウェーハ処理装置によって達成され
る。

【００１７】

【作用】本発明によれば、半導体ウェーハ表面をオゾン
に曝すことにより、半導体ウェーハ表面に付着した有機
物・無機物の付着物をオゾン分解によって低分子量化
し、この低分子量化した付着物を加熱によって容易に気
化することができるため、半導体ウェーハ表面から付着
物を除去することができる。

【００１８】更に、このとき、半導体ウェーハ表面を加
熱状態にしたり、昇温加熱したり、或いはまた半導体ウ
ェーハ表面に紫外線を照射したりすることにより、半導
体ウェーハ表面のオゾン分解をより促進することができ
る。また、半導体ウェーハ表面の付着物のオゾン分解後
に、酸素雰囲気中で半導体ウェーハ表面に紫外線を照射
することにより、半導体ウェーハ表面を安定化すること
ができる。更に、このとき、半導体ウェーハ表面を加熱
状態にしたり、昇温加熱したりすることにより、半導体
ウェーハ表面の安定化をより促進することができる。

【００１９】このようなオゾン処理を行うことにより、
保管条件の相違によって有機物・無機物が付着した初期
表面状態の異なる半導体ウェーハ表面でも、半導体ウェ
ーハ表面の状態を均質化できるため、疎水化処理の前に
オゾン処理することで、安定した半導体ウェーハ表面の
疎水化処理が可能になる。従って、このオゾン処理に引
き続き、半導体ウェーハ表面に疎水化処理を行うことに
より、有機物・無機物が付着した初期表面状態の異なる
半導体ウェーハ表面であっても安定した半導体ウェーハ
表面の疎水化処理がなされる。

【００２０】それ故、疎水化処理の後、半導体ウェーハ
表面上に所望のレジストパターンを形成するリソグラフ
ィ工程において、レジストと半導体ウェーハ表面間の付
着力が安定するため、レジストパターンのアンダーカッ
ト、スカムの発生、パターンの欠落が、いかなる保管条
件のウェーハ表面に対しても阻止され、その結果、高品
位な回路形成が可能となる。

【００２１】更にまた、ウェーハ処理装置として、半導
体ウェーハ表面をオゾンに曝すオゾン処理ユニットと、
オゾン処理後の半導体ウェーハ表面に疎水化処理を行う
疎水化処理ユニットと、疎水化処理後の半導体ウェーハ
上に所望のレジストパターンを形成するリソグラフィ工
程に用いるコーターユニット、露光機、及び現像ユニッ
トが、連続的に処理できるように配置されていることに
より、上記のウェーハ処理方法を安定して実現すること
ができる。

【００２２】

【実施例】［実施例１］濃硝酸及び純水によってシリコ
ンウェーハ表面を清浄した。そしてこの洗浄直後のシリ
コンウェーハ表面の水の接触角を測定すると１°以下で
あり、シリコンウェーハ表面が親水性であることを示し
た。

【００２３】このシリコンウェーハをクリーンルーム内
に１ヵ月間保管したところ、シリコンウェーハ表面の水
の接触角は約４５°に増加し、シリコンウェーハ表面に
有機物が付着していることが観察された。次いで、この
表面に有機物の付着したシリコンウェーハに、以下のご
とき条件でオゾン処理を施した。

【００２４】即ち、シリコンウェーハを密閉チャンバ内
のホットプレート上に真空吸着し、ＱＮ−２ＡＭ型オゾ
ン発生装置（日本オゾン株製）を用いてチャンバ内にオ
ゾンを導入し、シリコンウェーハ表面をオゾンに５分間
曝した。このとき、オゾン濃度を４０ｇ／ｍ³ 、その流
量を２０Ｌ／ｍｉｎとし、ホットプレートの温度を室温
とした。

【００２５】そしてこのオゾン処理の後、シリコンウェ
ーハをチャンバより取り出し、シリコンウェーハ表面の
水の接触角を測定すると、１°以下であった。即ち、シ
リコンウェーハ表面は再び親水性になっていることが明
らかになった。次に、濃硝酸及び純水による洗浄直後の
シリコンウェーハＡ、クリーンルーム内に１ヵ月保管し
たシリコンウェーハＢ、及びクリーンルーム内に１ヵ月
保管した後に上記のオゾン処理を施したシリコンウェー
ハＣ１の３種類のシリコンウェーハ上に、同時処理によ
って同一のレジストパターンを形成した。

【００２６】そのレジストパターンの形成は、次の通り
に行った。まず、疎水化処理として、それぞれのシリコ
ンウェーハＡ、Ｂ、Ｃ１を１００℃に加熱しながら、そ
の表面をＨＭＤＳの蒸気に６０秒間曝した。この疎水化
処理後のシリコンウェーハＡ、Ｂ、Ｃ１上に、ポジレジ
ストＴＳＭＲ−８９００（東京応化製）を２μｍ厚に塗
布し、１１０℃のホットプレート上で９０秒間ベーキン
グした。

【００２７】その後、そのシリコンウェーハＡ、Ｂ、Ｃ
１上のポジレジストＴＳＭＲ−８９００を縮小投影露光
装置ＦＰＡ−１５５０（キヤノン株製）を用いて露光し
た。続いて、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド）２．３８％水溶液を用いて現像を行っ
た後、水洗して、シリコンウェーハＡ、Ｂ、Ｃ１上にレ
ジストパターンを形成した。

【００２８】そしてこのレジストパターン形成後、シリ
コンウェーハＡ、Ｂ、Ｃ１上のレジストパターンを電子
顕微鏡によって観察した。その結果、１ヵ月保管したシ
リコンウェーハＢにはパターンのエッジにスカムが発生
しており、また、部分的にパターンが欠落している箇所
があった。他方、濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリ
コンウェーハＡ、及び１ヵ月保管した後、上記のオゾン
処理を施したシリコンウェーハＣ１には、アンダーカッ
トやスカムの発生もなく、パターンの欠落もない、良好
なレジストパターンが形成されていた。 ［実施例２］濃硝酸及び純水によってシリコンウェーハ
表面を清浄した後、クリーンルーム内に１ヵ月間保管
し、シリコンウェーハ表面に有機物が付着していること
が観察されたシリコンウェーハに、以下のごとき条件で
オゾン処理を施した。

【００２９】即ち、密閉チャンバ内のホットプレート上
に真空吸着し、ＱＮ−２ＡＭ型オゾン発生装置を用いて
チャンバ内にオゾンを導入し、シリコンウェーハ表面を
オゾンに５分間曝した。このときのオゾン濃度は４０ｇ
／ｍ³ 、流量は２０Ｌ／ｍｉｎ、ホットプレートの温度
は１００℃とした。そしてシリコンウェーハ表面の水の
接触角をそれぞれの段階で測定すると、濃硝酸及び純水
による洗浄直後では１°以下であり、クリーンルーム内
に１ヵ月間保管した後には約４５°に増加しており、上
記のオゾン処理の後においては再び１°以下であった。

【００３０】次に、濃硝酸及び純水による洗浄直後のシ
リコンウェーハＡ、クリーンルーム内に１ヵ月保管した
シリコンウェーハＢ、及びクリーンルーム内に１ヵ月保
管した後に上記のオゾン処理を施したシリコンウェーハ
Ｃ２の３種類のシリコンウェーハ上に、同時処理によっ
て同一のレジストパターンを形成した。その結果、１ヵ
月保管したシリコンウェーハＢにはパターンのエッジに
スカムが発生しており、また、部分的にパターンが欠落
している箇所があった。他方、濃硝酸及び純水による洗
浄直後のシリコンウェーハＡ、及び１ヵ月保管した後、
上記のオゾン処理を施したシリコンウェーハＣ２には、
アンダーカットやスカムの発生もなく、パターンの欠落
もない、良好なレジストパターンが形成されていた。 ［実施例３］濃硝酸及び純水によってシリコンウェーハ
表面を清浄した後、クリーンルーム内に１ヵ月間保管
し、シリコンウェーハ表面に有機物が付着していること
が観察されたシリコンウェーハに、以下のごとき条件で
オゾン処理を施した。

【００３１】即ち、密閉チャンバ内のホットプレート上
に真空吸着し、ＱＮ−２ＡＭ型オゾン発生装置を用いて
チャンバ内にオゾンを導入し、シリコンウェーハ表面を
オゾンに５分間曝した。このときのオゾン濃度は４０ｇ
／ｍ³ 、流量は２０Ｌ／ｍｉｎ、ホットプレートの温度
は室温から１５０℃まで５分間かけて徐々に昇温させて
いった。

【００３２】そしてシリコンウェーハ表面の水の接触角
をそれぞれの段階で測定すると、濃硝酸及び純水による
洗浄直後では１°以下であり、クリーンルーム内に１ヵ
月間保管した後には約４５°に増加しており、上記のオ
ゾン処理の後においては再び１°以下であった。次に、
濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハＡ、
クリーンルーム内に１ヵ月保管したシリコンウェーハ
Ｂ、及びクリーンルーム内に１ヵ月保管した後に上記の
オゾン処理を施したシリコンウェーハＣ３の３種類のシ
リコンウェーハ上に、同時処理によって同一のレジスト
パターンを形成した。

【００３３】その結果、１ヵ月保管したシリコンウェー
ハＢにはパターンのエッジにスカムが発生しており、ま
た、部分的にパターンが欠落している箇所があった。他
方、濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハ
Ａ、及び１ヵ月保管した後、上記のオゾン処理を施した
シリコンウェーハＣ３には、アンダーカットやスカムの
発生もなく、パターンの欠落もない、良好なレジストパ
ターンが形成されていた。 ［実施例４］濃硝酸及び純水によってシリコンウェーハ
表面を清浄した後、クリーンルーム内に１ヵ月間保管
し、シリコンウェーハ表面に有機物が付着していること
が観察されたシリコンウェーハに、以下のごとき条件で
オゾン処理を施した。

【００３４】即ち、密閉チャンバ内のホットプレート上
に真空吸着し、ＱＮ−２ＡＭ型オゾン発生装置を用いて
チャンバ内にオゾンを導入し、ＵＶ（紫外線）光又はＤ
ＵＶ（遠紫外線）光を照射しながら、シリコンウェーハ
表面をオゾンに５分間曝した。このときのオゾン濃度は
４０ｇ／ｍ3 、流量は２０Ｌ／ｍｉｎ、ホットプレート
の温度は１００℃である。ＵＶ光又はＤＵＶ光の光源と
しては１００Ｗ低圧水銀ランプ（ウシオ製）を用いた。

【００３５】そしてシリコンウェーハ表面の水の接触角
をそれぞれの段階で測定すると、濃硝酸及び純水による
洗浄直後では１°以下であり、クリーンルーム内に１ヵ
月間保管した後には約４５°に増加しており、上記のオ
ゾン処理の後においては再び１°以下であった。次に、
濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハＡ、
クリーンルーム内に１ヵ月保管したシリコンウェーハ
Ｂ、及びクリーンルーム内に１ヵ月保管した後に上記の
オゾン処理を施したシリコンウェーハＣ４の３種類のシ
リコンウェーハ上に、同時処理によって同一のレジスト
パターンを形成した。

【００３６】その結果、１ヵ月保管したシリコンウェー
ハＢにはパターンのエッジにスカムが発生しており、ま
た、部分的にパターンが欠落している箇所があった。他
方、濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハ
Ａ、及び１ヵ月保管した後、上記のオゾン処理を施した
シリコンウェーハＣ４には、アンダーカットやスカムの
発生もなく、パターンの欠落もない、良好なレジストパ
ターンが形成されていた。 ［実施例５］濃硝酸及び純水によってシリコンウェーハ
表面を清浄した後、クリーンルーム内に１ヵ月間保管
し、シリコンウェーハ表面に有機物が付着していること
が観察されたシリコンウェーハに、以下のごとき条件で
オゾン処理を施した。

【００３７】即ち、密閉チャンバ内のホットプレート上
に真空吸着し、ＱＮ−２ＡＭ型オゾン発生装置を用いて
チャンバ内にオゾンを導入し、シリコンウェーハ表面を
オゾンに５分間曝した。このときのオゾン濃度は４０ｇ
／ｍ³ 、流量は２０Ｌ／ｍｉｎ、ホットプレートの温度
は１００℃とした。次いで、チャンバ内のオゾンを排気
し、酸素に置換した後、ＵＶ光又はＤＵＶ光を２分間照
射した。ＵＶ光又はＤＵＶ光の光源としては、１００Ｗ
低圧水銀ランプを用いた。そしてこのときのホットプレ
ートの温度は室温とした。

【００３８】そしてシリコンウェーハ表面の水の接触角
をそれぞれの段階で測定すると、濃硝酸及び純水による
洗浄直後では１°以下であり、クリーンルーム内に１ヵ
月間保管した後には約４５°に増加しており、上記のオ
ゾン処理の後においては再び１°以下であった。次に、
濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハＡ、
クリーンルーム内に１ヵ月保管したシリコンウェーハ
Ｂ、及びクリーンルーム内に１ヵ月保管した後に上記の
オゾン処理を施したシリコンウェーハＣ５の３種類のシ
リコンウェーハ上に、同時処理によって同一のレジスト
パターンを形成した。

【００３９】その結果、１ヵ月保管したシリコンウェー
ハＢにはパターンのエッジにスカムが発生しており、ま
た、部分的にパターンが欠落している箇所があった。他
方、濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハ
Ａ、及び１ヵ月保管した後、上記のオゾン処理を施した
シリコンウェーハＣ５には、アンダーカットやスカムの
発生もなく、パターンの欠落もない、良好なレジストパ
ターンが形成されていた。 ［実施例６］濃硝酸及び純水によってシリコンウェーハ
表面を清浄した後、クリーンルーム内に１ヵ月間保管
し、シリコンウェーハ表面に有機物が付着していること
が観察されたシリコンウェーハに、以下のごとき条件で
オゾン処理を施した。

【００４０】即ち、密閉チャンバ内のホットプレート上
に真空吸着し、ＱＮ−２ＡＭ型オゾン発生装置を用いて
チャンバ内にオゾンを導入し、シリコンウェーハ表面を
オゾンに５分間曝した。このときのオゾン濃度は４０ｇ
／ｍ³ 、流量は２０Ｌ／ｍｉｎ、ホットプレートの温度
は１００℃とした。次いで、チャンバ内のオゾンを排気
し、酸素に置換した後、ＵＶ光又はＤＵＶ光を２分間照
射した。ＵＶ光又はＤＵＶ光の光源としては、１００Ｗ
低圧水銀ランプを用いた。そしてこのときのホットプレ
ートの温度は１００℃とした。

【００４１】そしてシリコンウェーハ表面の水の接触角
をそれぞれの段階で測定すると、濃硝酸及び純水による
洗浄直後では１°以下であり、クリーンルーム内に１ヵ
月間保管した後には約４５°に増加しており、上記のオ
ゾン処理の後においては再び１°以下であった。次に、
濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハＡ、
クリーンルーム内に１ヵ月保管したシリコンウェーハ
Ｂ、及びクリーンルーム内に１ヵ月保管した後に上記の
オゾン処理を施したシリコンウェーハＣ６の３種類のシ
リコンウェーハ上に、同時処理によって同一のレジスト
パターンを形成した。

【００４２】その結果、１ヵ月保管したシリコンウェー
ハＢにはパターンのエッジにスカムが発生しており、ま
た、部分的にパターンが欠落している箇所があった。他
方、濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハ
Ａ、及び１ヵ月保管した後、上記のオゾン処理を施した
シリコンウェーハＣ６には、アンダーカットやスカムの
発生もなく、パターンの欠落もない、良好なレジストパ
ターンが形成されていた。 ［実施例７］濃硝酸及び純水によってシリコンウェーハ
表面を清浄した後、クリーンルーム内に１ヵ月間保管
し、シリコンウェーハ表面に有機物が付着していること
が観察されたシリコンウェーハに、以下のごとき条件で
オゾン処理を施した。

【００４３】即ち、密閉チャンバ内のホットプレート上
に真空吸着し、ＱＮ−２ＡＭ型オゾン発生装置を用いて
チャンバ内にオゾンを導入し、シリコンウェーハ表面を
オゾンに５分間曝した。このときのオゾン濃度は４０ｇ
／ｍ3 、流量は２０Ｌ／ｍｉｎ、ホットプレートの温度
は１００℃とした。次いで、チャンバ内のオゾンを排気
し、酸素に置換した後、ＵＶ光又はＤＵＶ光を２分間照
射した。ＵＶ光又はＤＵＶ光の光源としては、１００Ｗ
低圧水銀ランプを用いた。そしてこのときのホットプレ
ートの温度は室温から１５０℃まで５分間かけて徐々に
昇温させていった。

【００４４】そしてシリコンウェーハ表面の水の接触角
をそれぞれの段階で測定すると、濃硝酸及び純水による
洗浄直後では１°以下であり、クリーンルーム内に１ヵ
月間保管した後には約４５°に増加しており、上記のオ
ゾン処理の後においては再び１°以下であった。次に、
濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハＡ、
クリーンルーム内に１ヵ月保管したシリコンウェーハ
Ｂ、及びクリーンルーム内に１ヵ月保管した後に上記の
オゾン処理を施したシリコンウェーハＣ７の３種類のシ
リコンウェーハ上に、同時処理によって同一のレジスト
パターンを形成した。

【００４５】その結果、１ヵ月保管したシリコンウェー
ハＢにはパターンのエッジにスカムが発生しており、ま
た、部分的にパターンが欠落している箇所があった。他
方、濃硝酸及び純水による洗浄直後のシリコンウェーハ
Ａ、及び１ヵ月保管した後、上記のオゾン処理を施した
シリコンウェーハＣ７には、アンダーカットやスカムの
発生もなく、パターンの欠落もない、良好なレジストパ
ターンが形成されていた。

【００４６】次に、本発明によるウェーハ処理方法に用
いるウェーハ処理装置について述べる。ウェーハ処理装
置の第１の具体例を、図１を用いて説明する。第１の具
体例によるウェーハ処理装置においては、オゾン処理ユ
ニットＯＨＰ、アドヒジョン（疎水化処理）ユニットＡ
Ｄ、クーリングプレートＣＬ１、コーターユニットＣ
Ｔ、ホットプレートＨＰ１、ＨＰ２、クーリングプレー
トＣＬ２が順に配置され、ライン型の単体機を構成して
いる。そしてこれらのユニット等は、例えば空気搬送方
式やベルト搬送方式を用いたウェーハ搬送手段によって
連結されている。

【００４７】まず、保管室に保管されたシリコンウェー
ハが、ローダＬにより、オゾン処理ユニットＯＨＰに搬
送、装填される。そしてこのオゾン処理ユニットＯＨＰ
において、シリコンウェーハ表面がオゾンに曝される。
次いで、シリコンウェーハは、オゾン処理ユニットＯＨ
Ｐの次段に設けられたアドヒジョンユニットＡＤに移さ
れ、オゾン処理されたシリコンウェーハ表面に疎水化処
理がなされる。

【００４８】次いで、シリコンウェーハは、アドヒジョ
ンユニットＡＤの次段に設けられたクーリングプレート
ＣＬ１に移され、冷却された後、クーリングプレートＣ
Ｌ１の次段に設けられたコーターユニットＣＴに移さ
れ、疎水化処理されたシリコンウェーハ表面上にレジス
トが塗布される。次いで、シリコンウェーハは、コータ
ーユニットＣＴの次段に設けられたホットプレートＨＰ
１、ＨＰ２に移され、加熱された後、次段に設けられた
クーリングプレートＣＬ２に移され、再び冷却される。

【００４９】次いで、こうした一連の処理を受けたシリ
コンウェーハが、アンローダＵＬにより、次のリソグラ
フィ工程に払出される。このように第１の具体例による
ウェーハ処理装置によれば、オゾン処理ユニットＯＨ
Ｐ、アドヒジョンユニットＡＤ、及びコーターユニット
ＣＴ等が一体的に配置され、保管室から取り出されたシ
リコンウェーハが連続的にオゾン処理、疎水化処理、及
びレジスト塗布を受けることができるようになっている
ため、本発明によるウェーハ処理方法を実行することが
でき、その後のフォトリソグラフィ工程において、アン
ダーカットやスカムの発生もなく、パターンの欠落もな
い、良好なレジストパターンを形成することができる。

【００５０】なお、上記第１の具体例においては、ライ
ン型の単体機について述べたが、図２に示されるような
ランダムアクセス型の単体機を用いてもよい。この場合
のウェーハ処理装置は、オゾン処理ユニットＯＨＰ、ア
ドヒジョンユニットＡＤ、クーリングプレートＣＬ１、
ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４、コーターユニットＣＴ、ホッ
トプレートＨＰ１、ＨＰ２が配置されている。

【００５１】そして保管室に保管されたシリコンウェー
ハがインデクサーモジュールＩＮＤから取り出されてオ
ゾン処理ユニットＯＨＰに搬送、装填される手段とし
て、また各ユニット間のウェーハ搬送手段として、ロボ
ットＲＯＢが用いられている点に特徴があるが、基本的
なシリコンウェーハの流れは、図１に示される第１の具
体例の場合と同様である。

【００５２】次に、第１の具体例によるウェーハ処理装
置のオゾン処理ユニットＯＨＰを、図３を用いて説明す
る。密閉されたチャンバ２内には、その上にシリコンウ
ェーハ４を真空吸着するホットプレート６が設置されて
いる。また、チャンバ２上部には、石英窓８を介して、
ランプハウス１０が設けられている。そしてこのランプ
ハウス１０内には、シリコンウェーハ４表面にＵＶ光又
はＤＵＶ光を照射する複数のランプ１２が設置されてい
る。

【００５３】また、オゾン発生装置１４に接続され、こ
のオゾン発生装置１４によって発生させたオゾン
（Ｏ₃ ）をチャンバ２内に導入するためのガス入口１６
が、チャンバ２に設けられている。更に、この他にも、
酸素（Ｏ₂ ）を導入するためのガス入口１８、窒素（Ｎ
₂ ）を導入するためのガス入口２０及びこれらのガスを
排出するための排気口２２が設けられている。

【００５４】次に、本発明によるウェーハ処理方法に用
いるウェーハ処理装置の第２の具体例を、図４を用いて
説明する。第２の具体例によるウェーハ処理装置におい
ては、上記第１の具体例におけるオゾン処理ユニットＯ
ＨＰ、アドヒジョンユニットＡＤ、クーリングプレート
ＣＬ１、コーターユニットＣＴ、ホットプレートＨＰ
１、ＨＰ２、クーリングプレートＣＬ２に続いて、エレ
ベータＥｖ１、露光機ＥＸ、エレベータＥｖ２、ホット
プレートＨＰ３、ＨＰ４、クーリングプレートＣＬ３、
デベロッパーユニットＤＶ１、ＤＶ２、ホットプレート
ＨＰ５、ＨＰ６が順に配置され、ライン型のインライン
を構成している。そしてこれらのユニット等も、上記第
１の具体例と同様のウェーハ搬送手段によって連結され
ている。

【００５５】上記第１の具体例と同様にして、オゾン処
理、疎水化処理、レジスト塗布を経たシリコンウェーハ
は、クーリングプレートＣＬ２からエレベータＥｖ１に
よって例えば縮小投影露光装置等の露光機ＥＸに移さ
れ、セットされる。そして所定のマスクを用いて、露光
される。次いで、シリコンウェーハは、エレベータＥｖ
１により、露光機ＥＸの次段に設けられたホットプレー
トＨＰ３、ＨＰ４に移され、加熱された後、次段に設け
られたクーリングプレートＣＬ３に移され、冷却され
る。

【００５６】次いで、シリコンウェーハは、クーリング
プレートＣＬ３の次段に設けられたデベロッパーユニッ
トＤＶ１又はデベロッパーユニットＤＶ２のいずれかに
移され、現像される。これにより、シリコンウェーハ上
に所定のレジストパターンが形成される。次いで、シリ
コンウェーハは、デベロッパーユニットＤＶ１又はデベ
ロッパーユニットＤＶ２の次段に設けられたホットプレ
ートＨＰ５、ＨＰ６に移され、加熱される。そしてこう
した一連の処理を受けたシリコンウェーハが、アンロー
ダＵＬにより、次の工程に払出される。

【００５７】このように第２の具体例によるウェーハ処
理装置によれば、オゾン処理ユニットＯＨＰ、アドヒジ
ョンユニットＡＤ、及びコーターユニットＣＴ等に加
え、更に露光機ＥＸ、デベロッパーユニットＤＶ１、Ｄ
Ｖ２等が一体的に配置され、保管室から取り出されたシ
リコンウェーハが連続的にオゾン処理、疎水化処理、レ
ジスト塗布、露光、及び現像を受けることができるよう
になっているため、上記の実施例によるウェーハ処理方
法を実行することができ、アンダーカットやスカムの発
生もなく、パターンの欠落もない、良好なレジストパタ
ーンを形成することができる。

【００５８】なお、上記第２の具体例においては、ライ
ン型のインラインについて述べたが、図５に示されるよ
うなランダムアクセス型のインラインを用いてもよい。
この場合のウェーハ処理装置は、オゾン処理ユニットＯ
ＨＰ、アドヒジョンユニットＡＤ、クーリングプレート
ＣＬ１、ＣＬ２、…、ＣＬ６、コーターユニットＣＴ、
ホットプレートＨＰ１、ＨＰ２、…、ＨＰ８、エレベー
タＥｖ１、Ｅｖ２、露光機ＥＸ、デベロッパーユニット
ＤＶ１、ＤＶ２、インターフェイスユニットＩＦ１、Ｉ
Ｆ２が配置されている。

【００５９】そして保管室に保管されたシリコンウェー
ハがインデクサーモジュールＩＮＤから取り出されてオ
ゾン処理ユニットＯＨＰに搬送、装填される手段とし
て、また各ユニット間のウェーハ搬送手段として、ロボ
ットＲＯＢが用いられている点に特徴があるが、基本的
なシリコンウェーハの流れは、図４に示される第２の具
体例の場合と同様である。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体ウ
ェーハ表面をオゾンに曝すオゾン処理工程と、このオゾ
ン処理工程に引き続き、半導体ウェーハ表面に疎水化処
理を行う疎水化処理工程と、半導体ウェーハ表面上に、
所望のレジストパターンを形成するリソグラフィ工程と
を有することことにより、有機物・無機物が付着した初
期表面状態の異なる半導体ウェーハでも、その表面の付
着物をオゾン分解によって除去し、安定した半導体ウェ
ーハ表面の疎水化処理がなされるため、精密かつ微細な
レジストパターンが形成され、従って高品位な回路形成
が可能となる。

【００６１】また、ウェーハ処理装置として、半導体ウ
ェーハ表面をオゾンに曝すオゾン処理ユニットと、オゾ
ン処理後の半導体ウェーハ表面に疎水化処理を行うアド
ヒジョンユニットと、疎水化処理後の半導体ウェーハ上
に所望のレジストパターンを形成するリソグラフィ工程
に用いるコーターユニット、露光機及び現像ユニットと
が、連続的に処理できるように配置されていることによ
り、上記のウェーハ処理方法を安定して実現することが
できるため、精密かつ微細なレジストパターンが形成さ
れ、従って高品位な回路形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるウェーハ処理方法に用いるライン
型単体機のウェーハ処理装置を説明するための図であ
る。

【図２】本発明によるウェーハ処理方法に用いるランダ
ムアクセス型単体機のウェーハ処理装置を説明するため
の図である。

【図３】本発明によるウェーハ処理方法に用いるウェー
ハ処理装置のオゾン処理ユニットを説明するための図で
ある。

【図４】本発明によるウェーハ処理方法に用いるライン
型インラインのウェーハ処理装置を説明するための図で
ある。

【図５】本発明によるウェーハ処理方法に用いるランダ
ムアクセス型インラインのウェーハ処理装置を説明する
ための図である。

【符号の説明】

２：チャンバ ４：シリコンウェーハ ６：ホットプレート ８：石英窓 １０：ランプハウス １２：ランプ １４オゾン発生装置 １６、１８、２０：ガス入口 ２２：排気口 ＯＨＰ：オゾン処理ユニット ＡＤ：アドヒジョンユニット ＣＬ１、ＣＬ２、…、ＣＬ６：クーリングプレート ＣＴ：コーターユニット ＨＰ１、ＨＰ２、…、ＨＰ８：ホットプレート Ｌ：ローダ ＵＬ：アンローダ ＩＮＤ：インデクサーモジュール Ｅｖ１、Ｅｖ２：エレベータ ＥＸ：露光機 ＤＶ１、ＤＶ２：デベロッパーユニット ＩＦ１、ＩＦ２：インターフェイスユニット ＲＯＢ：ロボット

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハ表面をオゾンに曝すオゾ
   ン処理工程と、 前記オゾン処理工程に引き続き、前記半導体ウェーハ表
   面に疎水化処理を行う疎水化処理工程と、 前記半導体ウェーハ表面上に、所望のレジストパターン
   を形成するリソグラフィ工程とを有することを特徴とす
   るウェーハ処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のウェーハ処理方法におい
   て、 前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハを加熱した
   状態で前記半導体ウェーハ表面をオゾンに曝す工程であ
   ることを特徴とするウェーハ処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のウェーハ処理方法におい
   て、 前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハを昇温加熱
   しながら前記半導体ウェーハ表面をオゾンに曝す工程で
   あることを特徴とするウェーハ処理方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のウェ
   ーハ処理方法において、 前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハ表面に紫外
   線を照射しながらオゾンに曝す工程であることを特徴と
   するウェーハ処理方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載のウェ
   ーハ処理方法において、 前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハ表面をオゾ
   ンに曝した後、酸素を含む気体中で前記半導体ウェーハ
   表面に紫外線を照射する工程であることを特徴とするウ
   ェーハ処理方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載のウェーハ処理方法におい
   て、 前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハ表面をオゾ
   ンに曝した後、前記半導体ウェーハを加熱した状態で前
   記半導体ウェーハ表面に紫外線を照射する工程であるこ
   とを特徴とするウェーハ処理方法。
7. 【請求項７】 請求項５記載のウェーハ処理方法におい
   て、 前記オゾン処理工程が、前記半導体ウェーハ表面をオゾ
   ンに曝した後、前記半導体ウェーハを昇温加熱しながら
   前記半導体ウェーハ表面に紫外線を照射する工程である
   ことを特徴とするウェーハ処理方法。
8. 【請求項８】 半導体ウェーハ表面をオゾンに曝して洗
   浄するオゾン処理ユニットと、 前記オゾン処理ユニットの次段に設けられ、オゾン処理
   された前記半導体ウェーハ表面に疎水化処理を行う疎水
   化処理ユニットと、 前記疎水化処理ユニットの次段に設けられ、疎水化処理
   された前記半導体ウェーハ表面にレジストを塗布するコ
   ーターユニットとを有することを特徴とするウェーハ処
   理装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載のウェーハ処理装置におい
   て、 前記コーターユニットの次段に設けられ、レジストを塗
   布された前記半導体ウェーハに所定のマスクを用いて露
   光する露光機と、 前記露光機の次段に設けられ、露光されたレジストを現
   像して、前記半導体ウェーハ上に所望のレジストパター
   ンを形成する現像ユニットとを有することを特徴とする
   ウェーハ処理装置。