JPH09199469A

JPH09199469A - 薬液処理方法及び薬液処理装置

Info

Publication number: JPH09199469A
Application number: JP901096A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sawada; 敬二澤田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄能力等の薬液処理効果の低減を伴う
ことなく加温しつつ薬液の蒸発量を少なくし、劣化を少
なくし、且つ薬液使用量、廃液処理量を少なくする。【解決手段】薬液槽２と、その外部に設けられ該薬液
槽２及び薬液４を透過しシリコンに吸収される波長帯域
の赤外線を薬液槽２内の半導体ウェハ６へ向けて照射す
るハロゲンランプ９と、を少なくとも備えた薬液処理装
置を用い、該ランプ９により加熱して薬液４の反応性を
高めながら薬液処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薬液処理方法、特
に薬液に被処理物体を浸漬し、加温して薬液処理をする
薬液処理方法と、その実施に用いる薬液処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造には、多くの工程が必
要であるが、各工程が終了する毎に半導体ウェハの洗浄
が必要であり、半導体素子の微細化、半導体装置の高集
積化に伴い、半導体ウェハの洗浄により高い清浄度を要
求されるようになっている。

【０００３】図４は従来において半導体ウェハの洗浄に
用いられた薬液処理装置の一例を示す断面図である。同
図において、１は洗浄チャンバで、例えば塩化ビニール
あるいはＳＵＳ等からなる。２は該洗浄チャンバ１の内
部に設けられた薬液槽で、例えば石英からなる。

【０００４】３は該薬液槽２内底面稍上方に設けられた
コイルヒーター（ジュール熱を発生する抵抗加熱ヒータ
ー）、４は薬液槽２に入れられた薬液、５は半導体ウェ
ハ６、６、・・・を洗浄可能（薬液処理可能）な状態で
収納する石英からなるウェハキャリア、７は洗浄チャン
バ１の液溜まり廃液排出口、８は洗浄チャンバ１の排気
口である。

【０００５】薬液４は、除去の目的物により異なり、パ
ーティクル除去の場合はアンモニア過水（NH₄OH+H₂O₂+H
₂O）、重金属、軽金属除去の場合は塩酸過水（HCl+H₂0₂
+H₂O）、酸化物除去の場合は沸酸（HF+H₂O）、有機物除
去の場合は硫酸過水（H₂SO₄+H₂O₂）あるいは発煙硝酸
（HNO₃) 、ＳｉＮ除去の場合はホットリン酸（H₃PO₄+H₂
O ）を使用するのが一般的である。

【０００６】そして、洗浄効果を充分に得るため、洗浄
効率を高めるため、加温することが必要であり、そのた
め、従来においては抵抗加熱方式のヒーター（ジュール
熱により加熱するヒーター）３により薬液４を例えば約
６０℃に加熱していた。

【０００７】このように、約６０℃程度に加熱された薬
液４に、ウェハキャリア５に入れられた状態の半導体ウ
ェハ６、６、・・・を浸漬することにより、有機樹脂の
除去あるいは層間膜除去（エッチング）等の目的を略充
分に達成することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の洗浄
技術には、電熱抵抗方式のヒーター３により薬液自身を
加熱するために、その熱により薬液の各成分が蒸発し、
蒸発により薬液の劣化が生じるという問題があった。

【０００９】薬液は劣化がある程度まで進むと、洗浄等
の効果が低くなるので、交換する必要がある。これは、
薬液自身が高価なものが多いので薬液交換による薬液使
用量の増大が当然に製造コスト増に結びつくという問題
がある。

【００１０】更に、薬液の廃液処理にかかるコストが高
くなるので当然に製造コスト増に結びつくという問題も
ある。この点について詳しく説明すると、薬液４は蒸発
すると洗浄チャンバ１内面に水滴として付着し、石英か
らなる薬液槽２外部に多く溜まる。従って、その溜まっ
た薬液を液溜まり廃液として排出口７から回収する必要
がある。また、薬液の蒸発し水滴となり得ないものは排
気口８から気体（蒸気）の形で取り出し回収する必要が
ある。そして、液溜まり廃液として排出口７から回収し
た薬液、排気口８から回収した蒸気の形での薬液は、廃
液処理装置にて廃液処理した上で廃棄しなければならな
い。

【００１１】しかるに、その廃液処理は環境汚染をしな
いために完璧に行う必要があり、それにはコストがかか
るので、蒸発が激しく回収量が多くなればなるるほどコ
ストが増加する。

【００１２】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、洗浄能力等の薬液処理効果の低減を
伴うことなく加温しつつ薬液の蒸発量を少なくし、劣化
を少なくし、且つ薬液使用量、廃液処理量を少なくする
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の薬液処理方法
は、薬液に浸漬された被処理物体に対して薬液を透過し
被処理物体に吸収される波長帯域の赤外線を照射するラ
ンプにより加温をすることを特徴とする。

【００１４】従って、請求項１の薬液処理方法によれ
ば、ランプからの赤外線は薬液を透過して被処理物体
（例えば半導体ウェハ）を加熱してその温度を高めるこ
とにより薬液の反応性を高め、薬液そのものを加熱する
わけではないので、薬液の温度が高くなるのは被処理物
体の近傍に限られる。依って、薬液を徒らに温度上昇さ
せることなく被処理物体表面における薬液の反応性を高
めることができるので、洗浄能力等の薬液処理効果を必
要なだけ高めつつ薬液の蒸発量を少なくして劣化を少な
くし、且つ薬液使用量、廃液処理量を少なくすることが
できる。

【００１５】請求項２の薬液処理装置は、薬液槽と、そ
の外部に設けられ該薬液槽及び薬液を透過し被処理物体
に吸収される波長帯域の赤外線を被処理物体へ向けて照
射するランプと、を備えたことを特徴とする。

【００１６】従って、請求項２の薬液処理装置によれ
ば、ランプからの赤外線が薬液槽及び薬液を透過し、被
処理物体に吸収される波長帯域の光線であるので、薬液
自身を加熱するのではなく、被処理物体自身を加熱する
ことができる。従って、請求項１の薬液処理方法を実施
することができる。

【００１７】請求項３の薬液処理装置は、請求項２記載
の薬液処理装置において、薬液槽の外部に赤外線透過窓
を有するチャンバを有し、ランプを、該チャンバの外側
に、上記赤外線透過窓越しに赤外線を被処理物体へ照射
し得るように設けてなる。

【００１８】従って、請求項３の薬液処理装置によれ
ば、チャンバの外側にランプを設けても赤外線透過窓越
しに被処理物体に赤外線を照射できるので、ランプが薬
液に汚染されて劣化するのを防止することができる。

【００１９】請求項４の薬液処理装置は、ランプが請求
項２又は３記載の薬液処理装置において、ハロゲンラン
プであることを特徴とする。

【００２０】従って、請求項４の薬液処理装置によれ
ば、ハロゲンランプが放射する赤外線が石英に対して透
過率が高くシリコンに関しての吸収率が高く（図２参
照）、また水に対しての透過率が高いので、ランプから
の光線は薬液槽を支障無く透過してその内部に達し、更
に、薬液を透過して被処理物体に入射され得る。

【００２１】従って、被処理物体がシリコン半導体ウェ
ハである薬液処理、即ち、シリコン半導体ウェハに対す
る薬液処理に請求項２又は３記載の薬液処理装置を有効
に利用できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施の形態に
従って詳細に説明する。

【００２３】図１（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明薬液処理方
法の実施に用いる本発明薬液処理装置の第１の実施の形
態を説明するためのもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線
視断面図である。

【００２４】同図において、１は洗浄チャンバで、例え
ば塩化ビニールあるいはＳＵＳ等からなる。１０は該洗
浄チャンバ１の内部に設けられた液溜まり受けで、例え
ば石英からなる。該液溜まり受け１０はランプ９、９、
・・・の薬液４による腐食を防止するためにハロゲンラ
ンプ９、９、・・・と薬液槽２との間を遮るように設け
られているのである。

【００２５】該液溜まり受け１０の底部中央には液溜ま
り廃液排出口７が形成され、該廃液排出口７を通じて洗
浄チャンバ１外へ薬液の廃液を排出できるようにされて
いる。

【００２６】２は該液溜まり受け１０の内側に設けられ
た薬液槽で、石英からなる。４は薬液槽２に入れられた
薬液、５は半導体ウェハ６、６、・・・を洗浄可能（薬
液処理可能）な状態で収納する、石英からなるウェハキ
ャリア、８は洗浄チャンバ１の排気口である。

【００２７】９、９・・・は液溜まり受け１０の外側に
設けられたランプ、例えばハロゲンランプであり、ウェ
ハキャリア５に垂直に保持された半導体ウェハ６、６、
・・・へその側方、下方から赤外線を照射することによ
りその表面を加熱する役割を果たし、従来の抵抗加熱ヒ
ーターに代わるものであり、このようなランプ９、９、
・・・を有することが本薬液処理装置の大きな特徴であ
る。尚、上側にも設けて上からも照射するようにしても
良い。

【００２８】１１、１１、・・・はランプ９、９、・・
・の背後に設けられたリフレクタである。

【００２９】このような薬液処理装置を用いての洗浄条
件の一例を示す。

【００３０】洗浄薬液：アンモニア過水（NH₄OH+H₂O₂+H₂O=1+2+7）洗浄時間：５分間基板表面温度：６０℃ 洗浄後に必要なリンス：Ｈ₂ ０８分間ランプ：赤外線ハロゲンランプランプ定格：１７０Ｖ１．７ＫＷランプ本数：左右（及び／又は前後）各８本、下部１２
本ランプハウス：Ａｕコーティング（Ａｌ製）、水冷式ランプ・ウェハ間：存在するものは全て石英治具ランプ放射波長：０．３〜７．０μｍ（石英透過波長：
０〜４．０μｍ）ちなみに、図２（Ａ）にハロゲンランプの波長・強度特
性を示し、（Ｂ）に石英の波長・透過率特性を示し、
（Ｃ）にシリコンの波長・吸収率特性を示す。

【００３１】この図から明らかなように、ハロゲンラン
プは概ね０．５〜４μｍの波長帯域の赤外線を強く発生
し、一方、石英は（Ｂ）に示すように波長４μｍ以下の
赤外線に対して非常に高い透過率を有する。また、シリ
コンは（Ｃ）に示すように、ハロゲンランプの放射する
赤外線を吸収し得る。吸収率は温度が７００℃程度だと
極めて高く、温度が下がると吸収率が下がるが、例えば
抵抗加熱による温度（Ｒ．Ｔ）、例えば６０℃程度でも
赤外線を吸収することが解る。

【００３２】薬液４を入れた薬液槽２内のその薬液４中
にウェハキャリア５に収納された半導体ウェハ６、６、
・・・を浸漬し、更に、各ハロゲンランプ９、９、・・
・を点灯すると、ハロゲンランプ９、９、・・・から放
射された赤外線は液溜まり受け１０及び薬液槽２を透過
し更に薬液４を透過し、各隣接半導体ウェハ６・６、６
・６、・・・間を通って各半導体ウェハ６、６、・・・
表面に斜め方向ではあるが照射された状態になり、ウェ
ハ６、６、・・・に入射する。その入射した赤外線はそ
のウェハ６、６、・・・に吸収されてその表面を加熱
し、比較的短時間に所望温度、例えば６０℃に達する。

【００３３】すると、薬液４の反応性が高められ、薬液
処理が効果的に且つ効率的に為される。

【００３４】そして、ハロゲンランプ９、９、・・・か
らの赤外線は薬液４を透過して被処理物体である半導体
ウェハ６、６、・・・を加熱してその温度を高めること
により薬液４の反応性を高めるも、薬液４そのものを加
熱するわけではないので、薬液の温度が高くなるのはウ
ェハ６、６、・・・近傍に限られる。薬液４全体がその
反応性を高めるのに必要な温度、例えば６０℃に高まる
わけではない。

【００３５】従って、薬液４を徒らに温度上昇させるこ
となくウェハ６、６、・・・表面における薬液４の反応
性を高めることができるので、洗浄能力等の薬液処理効
果の低減を伴うことなく加温しつつ薬液の蒸発量を少な
くし、劣化を少なくし、且つ薬液使用量、廃液処理量を
少なくすることができる。

【００３６】

【実施例】ところで、ハロゲンランプ９、９、・・・は
点灯した状態の儘にして置いても良いし、薬液処理をす
るときのみ点灯するようにしても良い。というのは、点
灯した儘にしておいても薬液４は赤外線が透過するの
で、その温度が上昇せず、無駄に薬液４蒸発するおそれ
はないからである。但し、薬液処理をするときだけ点灯
するようにすると、ランプ９、９、・・・が無駄に電力
を消耗するおそれがなくなり、所謂省エネになるとはい
える。

【００３７】尚、上述の洗浄条件はあくまで一つの例に
過ぎず、薬液の種類は除去、エッチングの対象により異
なるし、ランプの配置方法、キャリア中のウェハの枚数
も上述の例に限定されるものではない。

【００３８】ちなみに、重金属、軽金属を除去する場合
は薬液として塩酸過水（HCl+H₂0₂+H₂O=1+1+8）を用い、
６０℃で５分間の洗浄処理をし、その後のリンスはＨ₂
０により８分間行うと良い。

【００３９】

【発明の実施の形態】図３は本発明の第２の実施の形態
を示す断面図である。

【００４０】本実施の形態は、ランプ９、９、・・・及
びリフレクタ１１、１１、・・・を洗浄チャンバ１の外
部に設け、該チャンバ１のランプ９、９、・・・と対応
するところに例えば石英からなる赤外線透過窓１２、１
２、・・・を設け、該赤外線透過窓１２、１２、・・・
越しに洗浄チャンバ１外部から半導体ウェハ６、６、・
・・を照射するようにしてなる。

【００４１】このような薬液処理装置によれば、ランプ
９、９、・・・を洗浄チャンバ１の外部に置くことがで
きるので、ランプ９、９、・・・の薬液４による腐食を
防止することができ、ランプ寿命を長くすることがで
き、ランプの交換頻度を少なくすることができ、メンテ
ナンスも容易である。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の薬液処理方法によれば、ラン
プからの赤外線は薬液を透過して被処理物体を加熱して
その温度を高めることにより薬液の反応性を高めるも、
薬液そのものを加熱するわけではないので、薬液の温度
が高くなるのは被処理物体の近傍に限られる。依って、
薬液を徒らに温度上昇させることなく被処理物体表面に
おける薬液の反応性を高めることができるので、洗浄能
力等の薬液処理効果の低減を伴うことなく加温しつつ薬
液の蒸発量を少なくし、劣化を少なくし、且つ薬液使用
量、廃液処理量を少なくすることができる。

【００４３】請求項２の薬液処理装置によれば、ランプ
からの赤外線が薬液槽及び薬液を透過し、被処理物体に
吸収される波長帯域の光線であるので、薬液自身を加熱
するのではなく、被処理物体自身を加熱することができ
る。従って、請求項１の薬液処理方法を実施することが
できる。

【００４４】請求項３の薬液処理装置によれば、チャン
バの外側にランプを設けても赤外線透過窓越しに被処理
物体に赤外線を照射できるので、ランプが薬液に汚染さ
れて劣化するのを防止することができる。

【００４５】請求項４の薬液処理装置によれば、ハロゲ
ンランプが放射する赤外線が石英に対して透過率が高く
シリコンに関しての吸収率が高く、また水に対しての透
過率が高いので、ランプからの光線は薬液槽を支障無く
透過してその内部に達し、更に、薬液を透過して被処理
物体に入射し得る。

【００４６】従って、被処理物体をシリコン半導体ウェ
ハとする薬液処理、即ち、シリコン半導体ウェハに対す
る薬液処理に請求項２又は３記載の薬液処理装置を有効
に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明薬液処理方法の実施
に用いる本発明薬液処理装置の第１の実施の形態を説明
するためのもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線視断面図
である。

【図２】（Ａ）はハロゲンランプの波長・強度特性を示
す特性図、（Ｂ）は石英の波長・透過率特性を示す特性
図、（Ｃ）はシリコンの波長・吸収率特性を示す特性図
である。

【図３】本発明薬液処理装置の第２の実施の形態を示す
断面図である。

【図４】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・チャンバ、２・・・薬液槽、４・・・薬液、６
・・・被処理物体（半導体ウェハ）、９・・・ランプ
（ハロゲンランプ）、１２・・・赤外線透過窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薬液に被処理物体を浸漬し、上記被処理物体に対して薬液を透過し被処理物体に吸収
される波長帯域の赤外線を照射するランプにより加温を
することを特徴とする薬液処理方法
【請求項２】薬液を溜める薬液槽と、上記薬液槽の外部に設けられ、上記薬液槽及び上記薬液
を透過し被処理物体に吸収される波長帯域の赤外線を被
処理物体へ向けて照射するランプと、を少なくとも備えたことを特徴とする薬液処理装置
【請求項３】薬液槽の外部に赤外線透過窓を有するチ
ャンバを有し、ランプを、上記チャンバの外側に、上記赤外線透過窓越
しに赤外線を被処理物体へ照射し得るように設けてなる
ことを特徴とする請求項２記載の薬液処理装置
【請求項４】ランプがハロゲンランプであることを特
徴とする請求項２又は３記載の薬液処理装置