JPH05152203A - 基板処理方法および処理装置 - Google Patents

基板処理方法および処理装置

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JPH05152203A
JPH05152203A JP3316638A JP31663891A JPH05152203A JP H05152203 A JPH05152203 A JP H05152203A JP 3316638 A JP3316638 A JP 3316638A JP 31663891 A JP31663891 A JP 31663891A JP H05152203 A JPH05152203 A JP H05152203A
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Terumi Matsuoka
輝美 松岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オゾンによるウエハなどの基板上の有機物、
付着物等を除去する速度を高める。 【構成】 処理室１の基板載置台３に処理すべき基板２
を収容して基板載置台３を、回転軸４を結合した回転台
５に取り付け、処理室内へオゾン供給ノズル７からオゾ
ン含有気体を供給し、処理室内をオゾン含有気体で満た
すとともに、基板載置台を回転させながら超純水を超純
水供給ノズル９から供給し、基板の被処理面上に超純水
の薄膜を形成しながら処理を行い、被処理物の除去の後
には、超純水のみを供給して基板をリンスし、次いで超
純水の供給を停止して回転を続けて基板の脱水と乾燥を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機物被膜、付着物な
どの被処理物を除去するための基板処理方法および装置
に関し、特に半導体装置等をフォトリソグラフィーによ
って製造する際に使用されている有機高分子化合物であ
るフォトレジスト膜あるいは付着した有機化合物あるい
は無機化合物の被処理物をシリコンウエハなどの基板か
ら除去する基板処理方法および処理装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等に代表される半導体装置
の製造工程をはじめとした微細加工工程においては、シ
リコン等の半導体基板やガラス基板等に、感光性の有機
高分子化合物を塗布し、所定の回路等のパターンを形成
したフォトマスクを介して紫外線等で露光した後にフォ
トレジストを現像して、基板上にフォトレジストのパタ
ーンを形成し、基板上のフォトレジストの形成されてい
ない部分にＣＶＤ、スパッタリング等で成膜を行った
り、薬剤によるエッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッ
チング）、不純物の元素の加熱による拡散やイオン注入
を行っている。そして、一連の処理が終了した基板上の
フォトレジストの膜は化学的な処理によって除去される
が、ＬＳＩ等の製造工程では、一般にこのようなフォト
レジストを塗布して各種の処理をした後にフォトレジス
ト膜を除去する操作は１回にとどまらず数回行われる。
【０００３】フォトレジスト膜の除去は各種の方法が採
用されているが、フォトレジスト膜の除去が不完全であ
るとその後の工程に悪影響を与えるためにフォトレジス
ト膜を完全に除去することが必要である。特に、最近の
ように半導体装置の集積度が高まり、形成される半導体
装置の回路の線幅が細くなると、フォトレジスト膜の残
渣あるいは製造工程で付着した好ましくない付着物の影
響は集積度の低い場合に比べて大きな問題となるので、
フォトレジスト膜の残渣あるいは好ましくない不着物を
完全に除去することが求められており、通常は薬液によ
る湿式による方法あるいは酸素プラズマ、オゾン含有気
体等を使用する乾式方法によって行われている。フォト
レジスト膜の湿式による除去方法では、通常は硫酸が使
用されており、硫酸の酸化能力を高めるために過酸化水
素を混合することが行われている。
【０００４】硫酸と過酸化水素を混合した液を使用して
フォトレジスト膜の除去を行う場合には、フォトレジス
ト膜の除去を行った後に付着している硫酸などの薬液を
除去し、更に残渣あるいは好ましくない付着物を除去す
るために超純水等で洗浄することが広く行われている。
【０００５】通常の湿式による半導体用のウエハ上の有
機物被膜の除去あるいは好ましくない有機化合物あるい
は無機化合物からなる付着物の除去は、被処理ウエハを
複数枚収容したウエハカセットを硫酸と過酸化水素水等
との混合液のような処理液を満たした処理槽に所定の時
間浸漬した後に、リンス槽において超純水あるいは他の
リンス液中に浸漬して基板に付着した薬液やフォトレジ
スト膜の残渣あるいはその他の付着物の除去を行ってい
た。
【０００６】硫酸と過酸化水素水の混合液によるフォト
レジスト膜の除去は、過酸化水素が分解して発生する発
生期の酸素によるフォトレジスト膜の酸化分解作用が大
きな役割を果たしている。したがって、この混合液の酸
化能力を維持するためには、フォトレジスト膜の酸化分
解によって消費されて濃度が薄くなった硫酸および過酸
化水素水を取り出して新しい液を補充することが必要と
なる。
【０００７】そこで、被処理物の除去能力が低下した廃
液の処理や液の補充の操作という作業を行わなくても同
等の効果を得るために、硫酸にオゾンを供給してフォト
レジスト膜の除去を行う方法が特公昭５２−１２０６３
号公報において提案されている。
【０００８】しかしながら、一般のフォトレジスト膜の
場合にはこのような硫酸中へオゾンを導入する方法によ
っても除去することが可能であるが、反応性イオンエッ
チングを行ったり、砒素などを高濃度にイオン注入して
不純物のドーピングを行った場合にはフォトレジスト膜
が完全には除去されずに残渣が残る場合が発生してい
る。これはイオン注入工程等のエネルギーの高いイオン
で処理した場合にはイオン注入に使用された砒素等がフ
ォトレジストと化学反応をしてフォトレジスト膜が酸化
を受けにくい物質に変質しているものとみられ、その結
果処理液によって酸化分解を受けにくくなったものと考
えられる。
【０００９】また、フォトレジスト膜の処理に使用する
硫酸は濃度が高いので、処理液中の水の比率は少ない。
このため、硫酸への溶解度が極めて小さいオゾンを水の
比率の少ない高濃度の硫酸中へ導入しても処理液中への
溶解量は少ないので、オゾンを導入してもオゾンによる
酸化能力が有効に利用されないことがおこる。
【００１０】一方、乾式による処理方法は、酸素プラズ
マに代表されるように高エネルギーの粒子等によってウ
エハに損傷を与える場合があり、またオゾンによる乾式
の処理方法では、高ドーズインプラントレジスト等の場
合に比較的高温度で処理が行われると、熱によりポンピ
ング等が起こり、レジスト残りが生じやすいという問題
があった。
【００１１】そこで、本発明者らは、超純水中にオゾン
を導入してオゾンが溶解あるいは気泡状態で存在する液
で洗浄することにより、オゾンの強力な酸化作用によっ
て、有機物被膜を除去する方法を提案し、更にこのよう
な方法と乾式のオゾンによる処理あるいは他の薬剤によ
る処理では除去することができないで残渣として付着し
ているイオン注入工程等を経たフォトレジスト膜を完全
に除去することを提案している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】オゾン含有気体を超純
水中へ供給して得られるオゾンが溶解するとともに気泡
として存在している液等よりも、更に有機物被膜等の除
去速度を増大して、短時間に大量のウエハ等を処理する
ことが求められている。
【００１３】本発明は、オゾンを使用した湿式の有機物
被膜、好ましくない付着物等の被処理物の除去速度を大
きくし、短時間に完全に被処理物を除去することを目的
とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明はシリコンウエハ
等の基板から有機物被膜、好ましくない付着物等の被処
理物をオゾン含有気体の雰囲気で満たされた処理室内に
おいて、回転する基板面の被処理物に処理液を噴霧する
ことによって被処理物を除去する基板処理方法であっ
て、処理液として各種の薬液、超純水、もしくはオゾン
含有気体と超純水からなる混相状態の流体を用いる方法
である。また、密閉した処理室内には複数の基板を載置
する基板載置台を有し、基板載置台は回転軸を結合した
処理室もしくは回転軸と結合した回転台に取り付けられ
ているとともに、オゾン含有気体および処理液の供給ノ
ズルもしくはオゾン含有気体と処理液との混相流体供給
ノズルが設けられている基板の処理装置装置である。
【００１５】すなわち、本発明は、オゾン含有気体ある
いはオゾン含有気体と超純水との混相状態の流体を供給
することによってオゾン濃度を所定の濃度以上とした処
理室内において、基板面上の被処理物に各種の薬液、超
純水あるいはオゾン含有気体と超純水との混相状態の流
体を噴霧する際に、被処理物を有する基板を回転し基板
表面の処理液の薄膜を遠心力によって常に更新すること
によって被処理物の除去を促進するものである。
【００１６】ところが、水を直接に基板面に散布した場
合のように、形成される水の膜の厚みが大きいと充分な
処理速度を得ることができない。また、基板を加熱する
と湿潤なオゾン含有気体を供給しても高温な基板表面に
おいて薄い水の被膜が形成されないので、湿潤なオゾン
によって充分な効果が得られない。これに対して、基板
を高速で回転し、基板表面に形成される超純水の膜厚を
極めて薄くするとともに基板表面に形成される超純水の
膜を連続的に更新することが大きな効果を奏するもので
ある。
【００１７】本発明の方法では、基板の回転数は被処理
物表面に処理液の薄膜を形成する場合には１０〜３０Ｒ
ＰＭとすることが好ましく、処理液を気体もしくは霧状
で作用させる場合には１，０００回転の高速で処理する
ことができる。
【００１８】また、オゾン含有気体を超純水と混合せず
に処理室内へ供給する場合には、処理室内でのオゾン含
有気体の濃度を所定値に保持することが必要であるが、
オゾン含有気体の供給量は処理室の大きさによって異な
るが、オゾン濃度は５０，０００ｐｐｍ以上とすること
が好ましい。
【００１９】オゾン含有気体と超純水との混合方法は、 （１）処理液供給ノズルから吹き出した処理液の流れに
対し一定角度に保たれたオゾン含有気体供給ノズルから
吹き出したオゾン含有気体を作用させることで、処理液
及びオゾン含有気体を混合し基板上に作用させる。 （２）処理液とオゾン含有気体をスパイラルミキサーに
供給して混合し、処理室内に供給する。 （３）所定の流速を保持して流れる処理液の液流によっ
てオゾン含有気体を吸引して混合する。 （４）所定圧力に調整した処理液の容器中へオゾン含有
気体を供給し、オゾンを処理液中へ溶解させた後に、オ
ゾンを含有した加圧処理液を処理室内で圧力を開放し、
基板上の処理液中にオゾンの微細な気泡を放出し気液混
合状態の流体を形成する。 （５）飽和蒸気圧に調整された処理液貯槽の気相中をオ
ゾン含有気体を通過し、オゾン含有気体と処理液の蒸気
とを同伴して処理室に供給する。等の方法によって行う
ことができる。
【００２０】基板表面の有機物の処理を行った後に、基
板表面に超純水を供給して基板表面を洗浄するが、基板
の洗浄はオゾン含有気体の供給を停止して超純水のみを
引き続き供給し、次いで超純水の供給を取りやめて基板
を高速で回転し、基板から超純水を除去し、基板の乾燥
を行うという処理工程を同一の処理室において行うこと
が可能である。
【００２１】処理室内にオゾン含有気体を供給して処理
を行った後に、処理室内のオゾン含有気体を窒素と置換
して処理室内のオゾン含有気体を除去した後に基板を取
り出し、オゾン含有気体が処理室から漏れることを防止
するとともに、オゾンはきわめて大きな酸化力を有し、
人体等にも悪影響を及ぼすので、処理室から排出される
オゾンはオゾン分解装置を設けてオゾンを酸素に分解す
る必要がある。
【００２２】
【作用】本発明は、半導体装置の製造用のシリコンウエ
ハ等の基板上の有機物被膜、好ましくない付着物等の被
処理物を、オゾン含有雰囲気中で回転する基板に超純水
等の処理液を噴霧して、基板面上に連続的に更新される
超純水の薄膜を形成させることによって被処理物を除去
する方法であり、従来のオゾンを注入した超純水による
湿式の有機物被膜の除去方法あるいはオゾンを加熱した
基板に作用させる乾式による除去方法に比べて処理速度
が大きく短時間に被処理物を除去することができる。
【００２３】
【実施例】以下に図面を参照して本発明をさらに詳細に
説明する。図１は、本発明の方法の１実施例を説明する
図である。処理室１内には、基板２を収容した基板載置
台３が設けられており、基板載置台３は、回転軸４に結
合した回転台５に取り付けられている。また、処理室１
内にはオゾン発生装置６によって発生するオゾン含有気
体をオゾン供給ノズル７と超純水供給装置８から供給さ
れる超純水を噴霧する超純水供給ノズル９が設けられて
いる。
【００２４】まず、処理室内へオゾン供給ノズル７から
オゾン含有気体を供給し、処理室内のオゾン濃度が安定
化した時点で、回転台を回転するとともに超純水供給ノ
ズルから、超純水を噴霧すると、基板面には超純水の薄
膜が形成される。超純水の噴霧は連続的、間欠的いずれ
の方法によって行っても良い。所定の時間の処理によっ
て有機物被膜が除去され後は、オゾン含有気体供給ノズ
ルからのオゾン含有気体の供給を停止し、超純水のみを
供給し基板表面をリンスして、表面に残っている残渣を
除去する。次いで、超純水の供給を停止して基板の回転
を続けて基板からの脱水、さらに乾燥を行う。
【００２５】図２は、他の実施例を示す図である。処理
室１内には、基板２を多数載置した基板載置台３が設け
られており、載置台の近傍には噴霧ノズル１０を多数有
する流体噴霧装置１１が設けられている。流体噴霧装置
へはオゾン発生装置６で発生したオゾン含有気体と超純
水供給装置１２からの超純水とを気液混合装置１３によ
って混合して流体噴霧装置から基板面に気液混合流体を
噴霧する。
【００２６】さらに、図３は、本発明の他の実施例を示
したものである。基板載置台３を回転軸４に結合した回
転台５に設けた装置であり、オゾン発生装置６で得られ
るオゾン含有気体と超純水供給装置１２からの超純水と
を気液混合装置１３によって混合して湿潤オゾン含有気
体１４とオゾン含有超純水１５とを別個に噴霧ノズル１
６、１７によって回転する基板表面に噴霧して基板表面
の処理を行った後に、回転軸を高速で回転して脱水を行
うものである。
【００２７】実施例１ 表面を清浄化した直径１５０ｍｍのシリコンウエハに、
ポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰ
Ｒ−８００）の厚みがプリベーク後に１，１００ｎｍと
なるようにスピンコータによって塗布した。
【００２８】フォトレジスト面を上向きにして処理室内
の基板載置台に載置し、処理室内のオゾン供給ノズルか
ら５５，０００ｐｐｍのオゾン含有気体を６リットル／
分の供給量で供給し、処理室内のオゾン濃度が安定して
から超純水噴霧用ノズルから２００〜１０００ｍｌ／分
の流量で２５℃の超純水を噴霧するとともに、基板載置
台を２００〜７５０ＲＰＭの回転数で回転させながら基
板面の有機物被膜を除去した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】比較例１ 実施例１と同様のフォトレジストを形成したウエハを水
分を含有しない濃度８，０００ｐｐｍのオゾン含有気体
によって２０℃で５分間処理を行ったが、フォトレジス
トの膜厚は初期の膜厚と変わらずフォトレジストを除去
することはできなかった。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、半導体ウエハ等の基板から有
機物被膜、好ましくない付着物等の被処理物を除去する
際に、オゾン含有気体の雰囲気中において、処理すべき
基板を回転させながら処理液を噴霧したので基板上に形
成された処理液の薄膜は連続的に更新されるので、被処
理物を効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板処理方法および処理装置の１実施
例を示す図である。
【図２】本発明の基板処理方法および処理装置の他の実
施例を示す図である。
【図３】本発明の基板処理方法および処理装置の他の実
施例を示す図である。
【符号の説明】
１…処理室、２…基板、３…基板載置台、４…回転軸、
５…回転台、６…オゾン発生装置、７…オゾン供給ノズ
ル、８…超純水供給装置、９…超純水噴霧ノズル、１０
…噴霧ノズル、１１…流体噴霧装置、１２…超純水供給
装置、１３…気液混合装置、１４…湿潤オゾン含有気
体、１５…オゾン含有超純水、１６、１７…噴霧ノズル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハ等の基板処理方法におい
    て、オゾン含有気体の雰囲気で基板を回転しながら基板
    表面の被処理物に処理液を噴霧して被処理物を除去する
    ことを特徴とする基板処理方法。
  2. 【請求項２】 処理液が超純水であることを特徴とする
    請求項１記載の基板処理方法。
  3. 【請求項３】 オゾン含有気体の雰囲気を、オゾン含有
    気体と超純水との混相状態の流体を処理液として供給す
    ることによって形成したものであることを特徴とする請
    求項１記載の基板処理方法。
  4. 【請求項４】 半導体ウエハ等の基板から被処理物を除
    去する装置において、密閉した処理室内には、複数の基
    板を載置する基板載置台を有し、基板載置台は回転軸を
    結合した処理室もしくは回転軸と結合した回転台に取り
    付けられているとともに、オゾン含有気体および処理液
    の供給ノズルもしくはオゾン含有気体と処理液との混相
    流体供給ノズルが設けられていることを特徴とする基板
    処理装置。
  5. 【請求項５】 処理液が超純水であることを特徴とする
    請求項４記載の基板処理装置。
JP3316638A 1991-11-29 1991-11-29 基板処理方法および処理装置 Pending JPH05152203A (ja)

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