JP2002110611A - 半導体ウェハの洗浄方法及び装置 - Google Patents
半導体ウェハの洗浄方法及び装置Info
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- B08B2230/01—Cleaning with steam
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピラナーや有機溶剤のような有害な薬液を用
いることなく、半導体ウェハの洗浄を行う。 【解決手段】 超純水を加熱して水蒸気を生成し、これ
を８５℃以上の温度で半導体ウェハ表面に吹き付ける。
４．５ｋｇ／ｃｍ2以下という低い圧力で上記水蒸気を
吹き付けたにも拘わらず、半導体ウェハ表面からフォト
レジスト又は有機物が除去された。
いることなく、半導体ウェハの洗浄を行う。 【解決手段】 超純水を加熱して水蒸気を生成し、これ
を８５℃以上の温度で半導体ウェハ表面に吹き付ける。
４．５ｋｇ／ｃｍ2以下という低い圧力で上記水蒸気を
吹き付けたにも拘わらず、半導体ウェハ表面からフォト
レジスト又は有機物が除去された。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハ表面
からフォトレジスト又は有機物を除去する半導体ウェハ
の洗浄方法及び装置に関する。
からフォトレジスト又は有機物を除去する半導体ウェハ
の洗浄方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造プロセスにおいては、
リソグラフィ及びエッチングによる微細加工技術によ
り、半導体ウェハ表面に回路設計に基づいた微細パター
ンが形成される。半導体ウェハ表面のリソグラフィ工程
においては、フォトレジスト（感光性有機高分子）の溶
液をスピンコート法により、例えば多結晶Si薄膜を備え
た半導体ウェハ表面上に塗布し、ベーキングして溶媒を
除去する。次いで、所定の設計パターンを有するフォト
マスクを通して、フォトレジストに紫外線を露光し、こ
れによって現像液に対し可溶性となったフォトレジスト
の部分を除去し、所望のパターンを得る。後のエッチン
グ工程においては、このパターンをマスク材料として多
結晶Siをエッチングする。半導体ウェハ表面上のフォト
レジストは、各エッチング工程の後に、薬液を用いた洗
浄工程において除去される。
リソグラフィ及びエッチングによる微細加工技術によ
り、半導体ウェハ表面に回路設計に基づいた微細パター
ンが形成される。半導体ウェハ表面のリソグラフィ工程
においては、フォトレジスト（感光性有機高分子）の溶
液をスピンコート法により、例えば多結晶Si薄膜を備え
た半導体ウェハ表面上に塗布し、ベーキングして溶媒を
除去する。次いで、所定の設計パターンを有するフォト
マスクを通して、フォトレジストに紫外線を露光し、こ
れによって現像液に対し可溶性となったフォトレジスト
の部分を除去し、所望のパターンを得る。後のエッチン
グ工程においては、このパターンをマスク材料として多
結晶Siをエッチングする。半導体ウェハ表面上のフォト
レジストは、各エッチング工程の後に、薬液を用いた洗
浄工程において除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来から知られている
フォトレジストの除去を目的とした洗浄方法は、O2プラ
ズマ等を利用したドライアッシング工程後、１３０℃以
上に加熱された一般にピラナーと呼ばれる、硫酸と過酸
化水素水との混液（H2SO4/H2O2）を用いて行われる。
フォトレジストの除去を目的とした洗浄方法は、O2プラ
ズマ等を利用したドライアッシング工程後、１３０℃以
上に加熱された一般にピラナーと呼ばれる、硫酸と過酸
化水素水との混液（H2SO4/H2O2）を用いて行われる。
【０００４】しかしながら、ピラナーを用いてフォトレ
ジストを除去する方法においては、以下に示すような各
種の問題が指摘されている。 （１）ピラナーによる洗浄は、１３０℃を超える高温下
で行なわれるため、薬液の収容、循環、ろ過、排出のた
めの特別な耐薬液性及び耐熱性のある材料を用いて装置
を構成する必要があり、洗浄装置がかなり高価になる。 （２）酸化剤として過酸化水素水を使用するので、フォ
トレジストとの反応の際、その副産物として水（H2O）
が生成されるが、水は洗浄槽内の薬液の濃度を低下さ
せ、フォトレジストの除去能力を低下させる。 （３）溶液は、通常、約９８％硫酸と約３０％過酸化水
素水を、３：１〜４：１の割合で混合させた高濃度の薬
液であるため、有害であり環境に与える影響が大きい。
また、洗浄においてはこの溶液が多量に消費されると共
に、その廃液処理にも膨大な費用が掛かる。 （４）洗浄は、通常、いわゆるバッチ式洗浄（槽内洗
浄）で行なわれるため、半導体ウェハ表面から除去され
たフォトレジストやその他の不純物が槽内に蓄積し、半
導体ウェハに再度パーティクルとして付着する可能性が
極めて高い。この問題を低減するために、薬液交換が定
期的に行なわれるが、交換に際してはその冷却を行なう
必要があり、作業時間及び手数が多く掛かっている。
ジストを除去する方法においては、以下に示すような各
種の問題が指摘されている。 （１）ピラナーによる洗浄は、１３０℃を超える高温下
で行なわれるため、薬液の収容、循環、ろ過、排出のた
めの特別な耐薬液性及び耐熱性のある材料を用いて装置
を構成する必要があり、洗浄装置がかなり高価になる。 （２）酸化剤として過酸化水素水を使用するので、フォ
トレジストとの反応の際、その副産物として水（H2O）
が生成されるが、水は洗浄槽内の薬液の濃度を低下さ
せ、フォトレジストの除去能力を低下させる。 （３）溶液は、通常、約９８％硫酸と約３０％過酸化水
素水を、３：１〜４：１の割合で混合させた高濃度の薬
液であるため、有害であり環境に与える影響が大きい。
また、洗浄においてはこの溶液が多量に消費されると共
に、その廃液処理にも膨大な費用が掛かる。 （４）洗浄は、通常、いわゆるバッチ式洗浄（槽内洗
浄）で行なわれるため、半導体ウェハ表面から除去され
たフォトレジストやその他の不純物が槽内に蓄積し、半
導体ウェハに再度パーティクルとして付着する可能性が
極めて高い。この問題を低減するために、薬液交換が定
期的に行なわれるが、交換に際してはその冷却を行なう
必要があり、作業時間及び手数が多く掛かっている。
【０００５】また、アルミや銅からなるメタル配線工程
における洗浄では、ピラナーの代わりに有機溶剤が使用
されている。更に、近年では、上記ピラナーに代わるも
のとして、オゾンガスを硫酸に添加させたオゾン含有硫
酸（O3/H2SO4）や、オゾンガスを超純水に添加させたオ
ゾン含有水（O3/DIW）などを用いた洗浄が適用されつつ
ある。
における洗浄では、ピラナーの代わりに有機溶剤が使用
されている。更に、近年では、上記ピラナーに代わるも
のとして、オゾンガスを硫酸に添加させたオゾン含有硫
酸（O3/H2SO4）や、オゾンガスを超純水に添加させたオ
ゾン含有水（O3/DIW）などを用いた洗浄が適用されつつ
ある。
【０００６】しかしながら、上記有機溶剤は、ジメチル
ホルムアミド（ＤＭＦ）等を含む極めて有害な薬液であ
り、その使用の削減が望まれていると共に、ピラナー同
様、その消費コスト及び廃液コストは莫大である。
ホルムアミド（ＤＭＦ）等を含む極めて有害な薬液であ
り、その使用の削減が望まれていると共に、ピラナー同
様、その消費コスト及び廃液コストは莫大である。
【０００７】また、上記オゾン含有硫酸（O3/H2SO4）を
使用する洗浄では、この溶液を生成するために、槽内の
高濃度（１００〜１５０℃）の硫酸中にオゾンガスを噴
射させるが、この工程においてオゾンの気泡の大きさが
不均一となるため、オゾンを溶液内に均等に分布させる
ことが非常に難しく、これが洗浄の質のばらつきを生じ
させる。また、この場合も、高温／高濃度薬液を使用す
るために、ピラナー使用時における上記問題点（１）
（３）及び（４）と同様の問題がある。
使用する洗浄では、この溶液を生成するために、槽内の
高濃度（１００〜１５０℃）の硫酸中にオゾンガスを噴
射させるが、この工程においてオゾンの気泡の大きさが
不均一となるため、オゾンを溶液内に均等に分布させる
ことが非常に難しく、これが洗浄の質のばらつきを生じ
させる。また、この場合も、高温／高濃度薬液を使用す
るために、ピラナー使用時における上記問題点（１）
（３）及び（４）と同様の問題がある。
【０００８】一方で、オゾン含有水（O3/DIW）を用いた
洗浄は、コストや環境汚染の点において上記各溶液を用
いる場合に比して有利であるものの、その洗浄能力は低
く、半導体ウェハ表面からフォトレジストを除去するた
めには、高濃度（６０ｐｐｍ以上）でこれを生成する必
要がある。このため、通常、洗浄部材として使用される
耐薬液性に富んだＰＦＡ（４フッ化エチレン・パーフロ
ロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）やＰＴＦＥ
（４フッ化エチレン樹脂）などのテフロン（登録商標）
に対しても、長期間の使用においてはダメージを与え、
これが汚染の原因となる。また、６０ｐｐｍ以上のオゾ
ン含有水を得るためには、脱気した超純水を約５℃まで
冷却させなければならない。このオゾン含有水をバッチ
式洗浄で適用する場合、その温度及び濃度の精密なコン
トロールは非常に困難である。
洗浄は、コストや環境汚染の点において上記各溶液を用
いる場合に比して有利であるものの、その洗浄能力は低
く、半導体ウェハ表面からフォトレジストを除去するた
めには、高濃度（６０ｐｐｍ以上）でこれを生成する必
要がある。このため、通常、洗浄部材として使用される
耐薬液性に富んだＰＦＡ（４フッ化エチレン・パーフロ
ロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）やＰＴＦＥ
（４フッ化エチレン樹脂）などのテフロン（登録商標）
に対しても、長期間の使用においてはダメージを与え、
これが汚染の原因となる。また、６０ｐｐｍ以上のオゾ
ン含有水を得るためには、脱気した超純水を約５℃まで
冷却させなければならない。このオゾン含有水をバッチ
式洗浄で適用する場合、その温度及び濃度の精密なコン
トロールは非常に困難である。
【０００９】従って本発明の目的は、上記従来の溶液を
用いたフォトレジストの洗浄における問題点を解決した
半導体ウェハの洗浄方法及び装置を提供することにあ
る。
用いたフォトレジストの洗浄における問題点を解決した
半導体ウェハの洗浄方法及び装置を提供することにあ
る。
【００１０】本発明はまた、半導体ウェハ表面に付着し
た有機物を効果的に除去する半導体ウェハの洗浄方法及
び装置を提供することにある。
た有機物を効果的に除去する半導体ウェハの洗浄方法及
び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記従来の溶
液を用いることなく、超純水を加熱して蒸気とし、これ
を半導体ウェハ表面に吹き付けることにより、その上の
フォトレジスト及び有機物を除去する画期的洗浄方法を
見出した。すなわち、本発明は、半導体ウェハ表面から
フォトレジスト又は有機物を除去する半導体ウェハの洗
浄方法であって、超純水を加熱して水蒸気を生成する工
程と、上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹き付け、
これによって該半導体ウェハ表面からフォトレジスト又
は有機物を除去する工程とを備えて構成される。
液を用いることなく、超純水を加熱して蒸気とし、これ
を半導体ウェハ表面に吹き付けることにより、その上の
フォトレジスト及び有機物を除去する画期的洗浄方法を
見出した。すなわち、本発明は、半導体ウェハ表面から
フォトレジスト又は有機物を除去する半導体ウェハの洗
浄方法であって、超純水を加熱して水蒸気を生成する工
程と、上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹き付け、
これによって該半導体ウェハ表面からフォトレジスト又
は有機物を除去する工程とを備えて構成される。
【００１２】上記本発明の方法によってフォトレジスト
又は有機物が除去されるメカニズムは、現段階では明ら
かにされていないが、超純水を蒸気化することによっ
て、超純水にあるエネルギーが与えられ、双極子モーメ
ントを持つ非常に稀な特性を持つH2Oの集まり(H2O)nが
変化し、その特有の粘性率、浸透性、ラジカル（H*,O
H*）の数などを変化させ、フォトレジスト又は有機物を
除去できる溶液（水蒸気）となるものと考えられる。
又は有機物が除去されるメカニズムは、現段階では明ら
かにされていないが、超純水を蒸気化することによっ
て、超純水にあるエネルギーが与えられ、双極子モーメ
ントを持つ非常に稀な特性を持つH2Oの集まり(H2O)nが
変化し、その特有の粘性率、浸透性、ラジカル（H*,O
H*）の数などを変化させ、フォトレジスト又は有機物を
除去できる溶液（水蒸気）となるものと考えられる。
【００１３】ここで、実験によれば、上記水蒸気を上記
半導体ウェハ表面に吹き付ける工程において、上記半導
体ウェハ表面に吹き付けられる水蒸気の温度は８５℃以
上であることが好ましい。
半導体ウェハ表面に吹き付ける工程において、上記半導
体ウェハ表面に吹き付けられる水蒸気の温度は８５℃以
上であることが好ましい。
【００１４】また、上記半導体ウェハ表面に吹き付けら
れる水蒸気の圧力は５ｋｇ／ｃｍ2以下でよく、また１
ｋｇ／ｃｍ2以上が好ましい。
れる水蒸気の圧力は５ｋｇ／ｃｍ2以下でよく、また１
ｋｇ／ｃｍ2以上が好ましい。
【００１５】また、上記半導体ウェハ表面に水蒸気を吹
き付ける時間は３０秒以下とすることができる。
き付ける時間は３０秒以下とすることができる。
【００１６】本発明はまた、上記半導体ウェハを回転さ
せる工程を更に含み、上記水蒸気を上記半導体ウェハ表
面に吹き付ける工程は、上記回転する半導体ウェハ表面
に上記水蒸気を吹き付けるものとすることができる。
せる工程を更に含み、上記水蒸気を上記半導体ウェハ表
面に吹き付ける工程は、上記回転する半導体ウェハ表面
に上記水蒸気を吹き付けるものとすることができる。
【００１７】本発明はまた、上記水蒸気に紫外光を照射
し、これによって上記半導体ウェハ表面に吹き付けられ
る水蒸気の水酸ラジカルを増大させる工程を更に含んで
構成することもできる。
し、これによって上記半導体ウェハ表面に吹き付けられ
る水蒸気の水酸ラジカルを増大させる工程を更に含んで
構成することもできる。
【００１８】本発明の具体的な方法において、上記水蒸
気を上記半導体ウェハ表面に吹き付ける工程は、上記半
導体ウェハ表面上を相対的に移動するノズルから上記水
蒸気を噴出させる工程を含むことができる。
気を上記半導体ウェハ表面に吹き付ける工程は、上記半
導体ウェハ表面上を相対的に移動するノズルから上記水
蒸気を噴出させる工程を含むことができる。
【００１９】本発明はまた、半導体ウェハ表面からフォ
トレジスト又は有機物を除去する半導体ウェハの洗浄装
置に関する。本発明の装置は、超純水を加熱して水蒸気
を生成する水蒸気生成手段と、上記水蒸気生成手段によ
り生成された水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹き付
け、これによって該半導体ウェハ表面からフォトレジス
ト又は有機物を除去する水蒸気噴霧手段とを備えて構成
される。
トレジスト又は有機物を除去する半導体ウェハの洗浄装
置に関する。本発明の装置は、超純水を加熱して水蒸気
を生成する水蒸気生成手段と、上記水蒸気生成手段によ
り生成された水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹き付
け、これによって該半導体ウェハ表面からフォトレジス
ト又は有機物を除去する水蒸気噴霧手段とを備えて構成
される。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
沿って説明する。図１は本発明に係る洗浄方法を実施す
るために構成された洗浄装置の一実施形態の概略構成を
示している。以下の説明では、シリコンウェハ上の酸化
膜（SiO2）を加工するために用いたフォトレジストを、
ウェハ表面から除去する場合に従って本発明を説明す
る。
沿って説明する。図１は本発明に係る洗浄方法を実施す
るために構成された洗浄装置の一実施形態の概略構成を
示している。以下の説明では、シリコンウェハ上の酸化
膜（SiO2）を加工するために用いたフォトレジストを、
ウェハ表面から除去する場合に従って本発明を説明す
る。
【００２１】本発明に係る洗浄装置１００は、超純水
（ＤＩＷ）を水蒸気化してシリコンウェハＷ上に噴霧す
るもので、装置内に貯水槽１０２を備える。貯水槽１０
２は、一定量の超純水を貯水する容量を有し、貯水槽１
０２内の超純水は、その底部に配置された電熱線ヒータ
その他の熱源１０４によって沸騰され、これによって水
蒸気化される。後述する実験データから明らかなよう
に、本発明の実施においては、シリコンウェハＷに与え
られる水蒸気の温度が重要である。実験の結果から、こ
の温度は、少なくとも８５℃以上であることが好まし
く、９０℃以上であることがより好ましい。
（ＤＩＷ）を水蒸気化してシリコンウェハＷ上に噴霧す
るもので、装置内に貯水槽１０２を備える。貯水槽１０
２は、一定量の超純水を貯水する容量を有し、貯水槽１
０２内の超純水は、その底部に配置された電熱線ヒータ
その他の熱源１０４によって沸騰され、これによって水
蒸気化される。後述する実験データから明らかなよう
に、本発明の実施においては、シリコンウェハＷに与え
られる水蒸気の温度が重要である。実験の結果から、こ
の温度は、少なくとも８５℃以上であることが好まし
く、９０℃以上であることがより好ましい。
【００２２】貯水槽１０２の上部からは、蒸気配送パイ
プ１０６が延びており、貯水槽１０２内で生成された水
蒸気は、ここを通してその先端のノズル１０８から大気
中に所定圧力で噴霧され、シリコンウェハＷの表面に与
えられる。ノズル１０８は、シリコンウェハＷの表面に
臨んで配置される。本発明の実施に際し、シリコンウェ
ハＷの表面に与えられる水蒸気の圧力は、必ずしも高い
レベルのものである必要はない。しかしながらその一方
で、水蒸気は一定の圧力をもってシリコンウェハＷに噴
霧されることが必要である。実験結果によれば、シリコ
ンウェハＷに噴霧される水蒸気の圧力は、５ｋｇ／ｃｍ
2以下でよく、好適な実施形態において１．１ｋｇ／ｃ
ｍ2以上であればよい。シリコンウェハＷの表面に、上
記適切な圧力の水蒸気が与えられるように、ノズルの口
径及び設置高さ、並びに必要であれば圧力調整弁の設定
が調整される。
プ１０６が延びており、貯水槽１０２内で生成された水
蒸気は、ここを通してその先端のノズル１０８から大気
中に所定圧力で噴霧され、シリコンウェハＷの表面に与
えられる。ノズル１０８は、シリコンウェハＷの表面に
臨んで配置される。本発明の実施に際し、シリコンウェ
ハＷの表面に与えられる水蒸気の圧力は、必ずしも高い
レベルのものである必要はない。しかしながらその一方
で、水蒸気は一定の圧力をもってシリコンウェハＷに噴
霧されることが必要である。実験結果によれば、シリコ
ンウェハＷに噴霧される水蒸気の圧力は、５ｋｇ／ｃｍ
2以下でよく、好適な実施形態において１．１ｋｇ／ｃ
ｍ2以上であればよい。シリコンウェハＷの表面に、上
記適切な圧力の水蒸気が与えられるように、ノズルの口
径及び設置高さ、並びに必要であれば圧力調整弁の設定
が調整される。
【００２３】好適な実施形態において、ノズル１０８
は、シリコンウェハＷの半径方向に沿って移動可能に構
成される。一方、シリコンウェハＷは、ウェハチャッ
ク、またはウェハホールドピン（ピンはフッ素樹脂製で
あり、その本数は３〜８本である。）によりターンテー
ブル１１０上に固定されている（ターンテーブル１１０
は図示しない除塵処理を施した筐体内に設置されてい
る）。洗浄装置１００によりシリコンウェハＷの表面に
蒸気が噴霧される際、ターンテーブル１１０が駆動さ
れ、シリコンウェハＷが回転される。ターンテーブル１
１０による回転及び上記ノズル１０８の半径方向の移動
により、シリコンウェハＷの全域に渡って、上記水蒸気
の噴霧が可能になる。本発明の実施に際し、ターンテー
ブル１１０の回転数は、１００〜２０００ｒｐｍ程度で
よい。もっとも、シリコンウェハＷの半径方向に延びる
配送パイプの下面に沿って、複数の蒸気排出口を所定間
隔で形成して、前記ノズルを構成するようにしてもよ
い。また、一定の圧力で水蒸気がシリコンウェハＷの表
面に与えられることが保証される限り、ノズル１０８
は、シリコンウェハＷに臨んでいなくともよい。複数枚
のシリコンウェハＷを、単一のシリンダ上に同軸で所定
間隔を空けて保持し、その側方においてシリコンウェハ
に向けてノズルを配置し、超純水による水蒸気を噴霧す
るように構成することもできる。当業者であれば、水蒸
気をシリコンウェハＷの表面全域に所定の圧力で噴霧す
るために、多種多様な周知の技術が利用できることを理
解するであろう。
は、シリコンウェハＷの半径方向に沿って移動可能に構
成される。一方、シリコンウェハＷは、ウェハチャッ
ク、またはウェハホールドピン（ピンはフッ素樹脂製で
あり、その本数は３〜８本である。）によりターンテー
ブル１１０上に固定されている（ターンテーブル１１０
は図示しない除塵処理を施した筐体内に設置されてい
る）。洗浄装置１００によりシリコンウェハＷの表面に
蒸気が噴霧される際、ターンテーブル１１０が駆動さ
れ、シリコンウェハＷが回転される。ターンテーブル１
１０による回転及び上記ノズル１０８の半径方向の移動
により、シリコンウェハＷの全域に渡って、上記水蒸気
の噴霧が可能になる。本発明の実施に際し、ターンテー
ブル１１０の回転数は、１００〜２０００ｒｐｍ程度で
よい。もっとも、シリコンウェハＷの半径方向に延びる
配送パイプの下面に沿って、複数の蒸気排出口を所定間
隔で形成して、前記ノズルを構成するようにしてもよ
い。また、一定の圧力で水蒸気がシリコンウェハＷの表
面に与えられることが保証される限り、ノズル１０８
は、シリコンウェハＷに臨んでいなくともよい。複数枚
のシリコンウェハＷを、単一のシリンダ上に同軸で所定
間隔を空けて保持し、その側方においてシリコンウェハ
に向けてノズルを配置し、超純水による水蒸気を噴霧す
るように構成することもできる。当業者であれば、水蒸
気をシリコンウェハＷの表面全域に所定の圧力で噴霧す
るために、多種多様な周知の技術が利用できることを理
解するであろう。
【００２４】上記構成からなる洗浄装置１００を用いた
シリコンウェハＷの洗浄は、以下の手順により実施され
る。洗浄装置の貯水槽１０２内に室温（２５℃程度）の
超純水を供給し、熱源１０４を加熱することによって、
これを沸騰させて水蒸気を生成する。熱源１０４の出力
や貯水槽１０２の圧力調整弁を調整することにより、生
成された水蒸気を所定温度まで昇温する。
シリコンウェハＷの洗浄は、以下の手順により実施され
る。洗浄装置の貯水槽１０２内に室温（２５℃程度）の
超純水を供給し、熱源１０４を加熱することによって、
これを沸騰させて水蒸気を生成する。熱源１０４の出力
や貯水槽１０２の圧力調整弁を調整することにより、生
成された水蒸気を所定温度まで昇温する。
【００２５】一方で、図示しない除塵処理を施した筐体
内にシリコンウェハＷをロボットハンドその他の搬送手
段により搬入し、ウェハチャックを介してターンテーブ
ル１１０上に固定する。ノズル１０８をシリコンウェハ
Ｗ上に設置し、ターンテーブル１１０を１００〜２００
０ｒｐｍ及びノズル１０８を０．５〜２．０ｃｍ／秒程
度で駆動した状態で、ノズル１０８を開放し、上記生成
された所定温度の水蒸気をシリコンウェハＷ上に噴霧す
る。３〜３０秒程度、上記蒸気化された超純水による洗
浄を実施し、処理を終える。上記洗浄においてはその溶
液として超純水のみが使用されるので、廃液はそこに含
まれるフォトレジストのみをフィルタ除去し、そのまま
水として廃液するか、再利用することができる。
内にシリコンウェハＷをロボットハンドその他の搬送手
段により搬入し、ウェハチャックを介してターンテーブ
ル１１０上に固定する。ノズル１０８をシリコンウェハ
Ｗ上に設置し、ターンテーブル１１０を１００〜２００
０ｒｐｍ及びノズル１０８を０．５〜２．０ｃｍ／秒程
度で駆動した状態で、ノズル１０８を開放し、上記生成
された所定温度の水蒸気をシリコンウェハＷ上に噴霧す
る。３〜３０秒程度、上記蒸気化された超純水による洗
浄を実施し、処理を終える。上記洗浄においてはその溶
液として超純水のみが使用されるので、廃液はそこに含
まれるフォトレジストのみをフィルタ除去し、そのまま
水として廃液するか、再利用することができる。
【００２６】
【実施例】（実施例１）発明者は、本発明による洗浄方
法の効果を検証するために、複数の条件で実験を行っ
た。実験は、２−ヘプタノン、ノボラック樹脂を主成分
とする代表的なフォトレジストを、６インチのシリコン
ウェハ上に１１０００Åの厚さで塗布し、約１１０℃で
ベークしたのち、プラズマでエッチングを行ったものを
サンプルとした。水蒸気の圧力、温度及び洗浄時間を変
化させて、蒸気化させた超純水をシリコンウェハ表面に
噴霧し、その後のフォトレジストの残膜厚を膜圧測定器
により測定した。本発明に係る蒸気化させた超純水をシ
リコンウェハ表面に噴霧させるに際し、その圧力を１．
１〜４．５ｋｇ／ｃｍ2、温度を８０〜１４５℃、洗浄
時間を１０〜３０秒の間で変化させた。また、比較のた
め、蒸気化しない常温及び９５℃に加熱した超純水及び
窒素（N2）ガスを溶液として洗浄を行った場合の結果を
測定した。なお、水蒸気を噴霧するために口径３ｍｍの
ノズルを用い、シリコンウェハの表面上３ｍｍの位置に
設置した。測定の結果を図２に示す。
法の効果を検証するために、複数の条件で実験を行っ
た。実験は、２−ヘプタノン、ノボラック樹脂を主成分
とする代表的なフォトレジストを、６インチのシリコン
ウェハ上に１１０００Åの厚さで塗布し、約１１０℃で
ベークしたのち、プラズマでエッチングを行ったものを
サンプルとした。水蒸気の圧力、温度及び洗浄時間を変
化させて、蒸気化させた超純水をシリコンウェハ表面に
噴霧し、その後のフォトレジストの残膜厚を膜圧測定器
により測定した。本発明に係る蒸気化させた超純水をシ
リコンウェハ表面に噴霧させるに際し、その圧力を１．
１〜４．５ｋｇ／ｃｍ2、温度を８０〜１４５℃、洗浄
時間を１０〜３０秒の間で変化させた。また、比較のた
め、蒸気化しない常温及び９５℃に加熱した超純水及び
窒素（N2）ガスを溶液として洗浄を行った場合の結果を
測定した。なお、水蒸気を噴霧するために口径３ｍｍの
ノズルを用い、シリコンウェハの表面上３ｍｍの位置に
設置した。測定の結果を図２に示す。
【００２７】結果において、蒸気化しない常温及び９５
℃に加熱した超純水及び窒素（N2）ガスを溶液として洗
浄を行った場合は、その圧力や洗浄時間を上げてもフォ
トレジストを効果的に除去することはできなかったが、
本発明に係る蒸気化した超純水を用いた場合は、所定の
条件においてフォトレジストが効果的に除去された。な
お、表中の残存レジスト厚１００Å以下は、洗浄後のフ
ォトレジストの膜厚が、測定に用いられた膜厚測定器の
側適限界以下であったことを示している。この結果よ
り、蒸気化された超純水の温度が８５℃以上であれば、
噴霧する圧力は２．２ｋｇ／ｃｍ2と極めて低いもので
も、３０秒以下の洗浄を行えばフォトレジストが除去さ
れることが示された。また、温度が９０℃以上であれ
ば、２．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で１０秒以下、１．１ｋ
ｇ／ｃｍ2の圧力で３０秒以下の洗浄を行えば効果的に
フォトレジストが除去されることが示された。更に、実
験においては、温度１４５℃、圧力４．５ｋｇ／ｃｍ2
の条件で、３秒以下の洗浄時間でフォトレジストがウェ
ハ表面から除去された結果が得られた。
℃に加熱した超純水及び窒素（N2）ガスを溶液として洗
浄を行った場合は、その圧力や洗浄時間を上げてもフォ
トレジストを効果的に除去することはできなかったが、
本発明に係る蒸気化した超純水を用いた場合は、所定の
条件においてフォトレジストが効果的に除去された。な
お、表中の残存レジスト厚１００Å以下は、洗浄後のフ
ォトレジストの膜厚が、測定に用いられた膜厚測定器の
側適限界以下であったことを示している。この結果よ
り、蒸気化された超純水の温度が８５℃以上であれば、
噴霧する圧力は２．２ｋｇ／ｃｍ2と極めて低いもので
も、３０秒以下の洗浄を行えばフォトレジストが除去さ
れることが示された。また、温度が９０℃以上であれ
ば、２．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で１０秒以下、１．１ｋ
ｇ／ｃｍ2の圧力で３０秒以下の洗浄を行えば効果的に
フォトレジストが除去されることが示された。更に、実
験においては、温度１４５℃、圧力４．５ｋｇ／ｃｍ2
の条件で、３秒以下の洗浄時間でフォトレジストがウェ
ハ表面から除去された結果が得られた。
【００２８】（実施例２）発明者は更に、前記と同様の
条件で、シリコンウェハ上に付着した有機汚染物の除去
を行った。本実施に際しては、水蒸気の圧力を４．５ｋ
ｇ／ｃｍ2、温度を９０℃、洗浄時間を６０秒とした。
シリコンウェハに付着した汚染物質の濃度を洗浄の前後
で比較した。その結果を図３に示す。図で明らかなよう
に、洗浄前に表面に付着していた有機汚染物は、洗浄後
に顕著に低下していた。尚、図３のデータは、ｎ-ヘキ
サン(C16H34)で質量換算して表したものであり、昇温脱
離法(Thermal Desorption Spectroscopy Method)により
得た。
条件で、シリコンウェハ上に付着した有機汚染物の除去
を行った。本実施に際しては、水蒸気の圧力を４．５ｋ
ｇ／ｃｍ2、温度を９０℃、洗浄時間を６０秒とした。
シリコンウェハに付着した汚染物質の濃度を洗浄の前後
で比較した。その結果を図３に示す。図で明らかなよう
に、洗浄前に表面に付着していた有機汚染物は、洗浄後
に顕著に低下していた。尚、図３のデータは、ｎ-ヘキ
サン(C16H34)で質量換算して表したものであり、昇温脱
離法(Thermal Desorption Spectroscopy Method)により
得た。
【００２９】以上のように、超純水を蒸気化してウェハ
表面に噴霧するだけという極めて単純な、しかしながら
誰も予想だにしない方法を、半導体ウェハにおけるフォ
トレジストや有機物の洗浄のために適用することによっ
て、これらが効果的に除去され得るものであることが示
された。
表面に噴霧するだけという極めて単純な、しかしながら
誰も予想だにしない方法を、半導体ウェハにおけるフォ
トレジストや有機物の洗浄のために適用することによっ
て、これらが効果的に除去され得るものであることが示
された。
【００３０】以上、本発明の実施形態及び実施例を図面
に沿って説明した。しかしながら本発明は前記実施形態
に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基
いてその変更、改良等が可能であることは明らかであ
る。超純水からなる水蒸気に、所定波長（例えば、２４
２ｎｍ以下、好ましくは１７２ｎｍ以下）の紫外線を照
射し、これによって水蒸気の水酸ラジカルの発生を促進
させ、酸化還元電位を上げることで、その洗浄能力を向
上させることができるであろう。この場合に、紫外線は
水蒸気に直接照射してもよいし、また半導体ウェハの表
面に向けて照射してもよい。また、紫外線以外の光を照
射するようにしてもよい。更に、上記において水酸ラジ
カルをより多く発生させるために、超純水にO2を含有さ
せる（溶解モジュールを介する方法やO2ガスをバブリン
グする方法を用いることができる）ことが好ましい。ま
た、水蒸気の圧力は、半導体ウェハ上に形成されたパタ
ーンへのダメージを考慮すると、３０ｋｇ／ｃｍ2ぐら
いまで高めることができる。この場合、洗浄時間は非常
に短くなる。
に沿って説明した。しかしながら本発明は前記実施形態
に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基
いてその変更、改良等が可能であることは明らかであ
る。超純水からなる水蒸気に、所定波長（例えば、２４
２ｎｍ以下、好ましくは１７２ｎｍ以下）の紫外線を照
射し、これによって水蒸気の水酸ラジカルの発生を促進
させ、酸化還元電位を上げることで、その洗浄能力を向
上させることができるであろう。この場合に、紫外線は
水蒸気に直接照射してもよいし、また半導体ウェハの表
面に向けて照射してもよい。また、紫外線以外の光を照
射するようにしてもよい。更に、上記において水酸ラジ
カルをより多く発生させるために、超純水にO2を含有さ
せる（溶解モジュールを介する方法やO2ガスをバブリン
グする方法を用いることができる）ことが好ましい。ま
た、水蒸気の圧力は、半導体ウェハ上に形成されたパタ
ーンへのダメージを考慮すると、３０ｋｇ／ｃｍ2ぐら
いまで高めることができる。この場合、洗浄時間は非常
に短くなる。
【００３１】
【発明の効果】以上の如く本発明は、蒸気化した超純水
のみをその洗浄溶液として用いているので、以下のよう
なさまざまな利益が得られる。 （１）本発明による洗浄方法においては、ピラナーや有
機溶剤などの有害な薬液を一切使用しないので、その環
境性に極めて優れ、従来の薬液消費コスト、廃液処理コ
ストを大幅に削減できる。 （２）洗浄工程及びその装置構成を極めて単純化できる
ので、作業工数、作業時間を大幅に短縮でき、また必要
設備コスト及び装置の占有面積を極小化できる。 （３）本発明によれば、極めて高効率にフォトレジスト
及び有機物の除去を達成できるので、そのウェハによる
デバイスの性能向上が期待される。
のみをその洗浄溶液として用いているので、以下のよう
なさまざまな利益が得られる。 （１）本発明による洗浄方法においては、ピラナーや有
機溶剤などの有害な薬液を一切使用しないので、その環
境性に極めて優れ、従来の薬液消費コスト、廃液処理コ
ストを大幅に削減できる。 （２）洗浄工程及びその装置構成を極めて単純化できる
ので、作業工数、作業時間を大幅に短縮でき、また必要
設備コスト及び装置の占有面積を極小化できる。 （３）本発明によれば、極めて高効率にフォトレジスト
及び有機物の除去を達成できるので、そのウェハによる
デバイスの性能向上が期待される。
【図１】本発明に係る洗浄方法を実施するために構成さ
れた洗浄装置の一実施形態の概略構成図である。
れた洗浄装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明によるフォトレジストの除去性能を測定
した結果を示す表である。
した結果を示す表である。
【図３】本発明による有機物の除去性能を測定した結果
を示す表である。
を示す表である。
１００ 洗浄装置 １０２ 貯水槽 １０４ 熱源 １０６ 蒸気配送パイプ １０８ ノズル １１０ ターンテーブル
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体ウェハ表面からフォトレジスト又
は有機物を除去する半導体ウェハの洗浄方法であって、 超純水を加熱して水蒸気を生成する工程と、 上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹き付けて上記半
導体ウェハ表面からフォトレジスト又は有機物を除去す
る工程と、を有する半導体ウェハの洗浄方法。 - 【請求項２】 上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹
き付ける工程において、上記半導体ウェハ表面に吹き付
けられる水蒸気の温度が８５℃以上である請求項１に記
載の半導体ウェハの洗浄方法。 - 【請求項３】 上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹
き付ける工程において、上記半導体ウェハ表面に吹き付
けられる水蒸気の圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以下である請求
項１又は２に記載の半導体ウェハの洗浄方法。 - 【請求項４】 上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹
き付ける工程において、上記半導体ウェハ表面に吹き付
けられる水蒸気の圧力が１ｋｇ／ｃｍ2以上である請求
項３に記載の半導体ウェハの洗浄方法。 - 【請求項５】 上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹
き付ける工程において、上記半導体ウェハ表面に水蒸気
を吹き付ける時間が３０秒以下である請求項１〜４の何
れかに記載の半導体ウェハの洗浄方法。 - 【請求項６】 上記半導体ウェハを回転させる工程を更
に有し、 上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹き付ける工程
は、上記回転する半導体ウェハ表面に上記水蒸気を吹き
付けるものである請求項１〜５の何れかに記載の半導体
ウェハの洗浄方法。 - 【請求項７】 上記水蒸気に紫外光を照射して上記半導
体ウェハ表面に吹き付けられる水蒸気の水酸ラジカルを
増大させる工程を更に含む請求項１〜６の何れかに記載
の半導体ウェハの洗浄方法。 - 【請求項８】 上記水蒸気を上記半導体ウェハ表面に吹
き付ける工程は、上記半導体ウェハ表面上を相対的に移
動するノズルから上記水蒸気を噴出させる工程を有する
請求項１〜７の何れかに記載の半導体ウェハの洗浄方
法。 - 【請求項９】 半導体ウェハ表面からフォトレジスト又
は有機物を除去する半導体ウェハの洗浄装置であって、 超純水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成手段と、 上記水蒸気生成手段により生成された水蒸気を上記半導
体ウェハ表面に吹き付けて上記半導体ウェハ表面からフ
ォトレジスト又は有機物を除去する水蒸気噴霧手段と、
を有する半導体ウェハの洗浄装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000304638A JP2002110611A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 半導体ウェハの洗浄方法及び装置 |
| US09/969,467 US20020083961A1 (en) | 2000-10-04 | 2001-10-02 | Method and apparatus for cleaning semiconductor wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000304638A JP2002110611A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 半導体ウェハの洗浄方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002110611A true JP2002110611A (ja) | 2002-04-12 |
Family
ID=18785652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000304638A Withdrawn JP2002110611A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 半導体ウェハの洗浄方法及び装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020083961A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002110611A (ja) |
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| JP2008277480A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Tokyo Electron Ltd | 基板搬送処理方法及び基板搬送処理装置 |
| CN100472727C (zh) * | 2002-04-16 | 2009-03-25 | 禧沛股份有限公司 | 光刻胶膜除去装置和光刻胶膜除去方法及有机物除去装置和有机物除去方法 |
| JP2009154136A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-16 | Haison:Kk | 水中燃焼による表面清浄化方法及び装置 |
| KR101398980B1 (ko) * | 2014-01-10 | 2014-05-27 | 정서화 | 스팀을 이용한 포토레지스트 제거 시스템 |
| JP2016004802A (ja) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | ウシオ電機株式会社 | デスミア処理装置およびデスミア処理方法 |
| JP2016165014A (ja) * | 2016-06-01 | 2016-09-08 | ウシオ電機株式会社 | デスミア処理装置およびデスミア処理方法 |
| JP2017163143A (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板の蒸気相ヒドロキシルラジカル処理のためのシステム及び方法 |
| WO2022190711A1 (ja) * | 2021-03-11 | 2022-09-15 | 株式会社フジキン | 気化器および気化供給装置 |
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| TWI233168B (en) * | 2003-09-01 | 2005-05-21 | Macronix Int Co Ltd | Method of cleaning surface of wafer by hydroxyl radical of deionized water |
| US20050284568A1 (en) * | 2004-06-28 | 2005-12-29 | International Business Machines Corporation | Removing unwanted film from wafer edge region with reactive gas jet |
| US7819981B2 (en) * | 2004-10-26 | 2010-10-26 | Advanced Technology Materials, Inc. | Methods for cleaning ion implanter components |
| KR100757882B1 (ko) * | 2006-01-13 | 2007-09-11 | 세메스 주식회사 | 기판의 감광막 제거 방법 |
| JP2010503977A (ja) | 2006-04-26 | 2010-02-04 | アドバンスト テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド | 半導体処理システムの洗浄方法 |
| CN101981661A (zh) | 2008-02-11 | 2011-02-23 | 高级技术材料公司 | 在半导体处理***中离子源的清洗 |
| DE102009058962B4 (de) | 2009-11-03 | 2012-12-27 | Suss Microtec Photomask Equipment Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Substraten |
| EP2703729B1 (en) * | 2012-08-28 | 2017-12-13 | Electrolux Home Products Corporation N.V. | A cooking oven with an oven cavity and a cleaning apparatus |
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| CN110491805A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-22 | 长江存储科技有限责任公司 | 半导体处理设备及半导体处理方法 |
| JP7397299B2 (ja) * | 2019-11-27 | 2023-12-13 | 日亜化学工業株式会社 | 貼り合わせ治具及び貼り合わせ方法 |
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| US6596343B1 (en) * | 2000-04-21 | 2003-07-22 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for processing semiconductor substrates with hydroxyl radicals |
-
2000
- 2000-10-04 JP JP2000304638A patent/JP2002110611A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-10-02 US US09/969,467 patent/US20020083961A1/en not_active Abandoned
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|---|---|
| US20020083961A1 (en) | 2002-07-04 |
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