JP2003347261A - Cleaning device and cleaning method - Google Patents
Cleaning device and cleaning methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の洗浄を行う
洗浄装置および洗浄方法に係り、特に超臨界状態の超臨
界流体を用いて基板の洗浄を行う洗浄装置および洗浄方
法に関する。The present invention relates to a cleaning apparatus and a cleaning method for cleaning a substrate, and more particularly, to a cleaning apparatus and a cleaning method for cleaning a substrate using a supercritical fluid in a supercritical state.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ウエハ等の基板の洗浄に際して超
臨界流体を用いる場合がある。例えば、基板を薬液等で
処理した後に、超臨界流体で洗浄してその後に基板を乾
燥する。超臨界流体は、気体と液体の中間的な性質を有
し、微細な部分にも浸透可能であるため、洗浄力が強
い。また、洗浄後に超臨界状態を解除することで超臨界
流体を蒸発させて、基板を速やかに乾燥することができ
る。2. Description of the Related Art A supercritical fluid may be used for cleaning a substrate such as a semiconductor wafer. For example, after treating the substrate with a chemical solution or the like, the substrate is washed with a supercritical fluid, and then the substrate is dried. The supercritical fluid has an intermediate property between gas and liquid, and can penetrate into fine parts, and therefore has a strong detergency. Further, by releasing the supercritical state after cleaning, the supercritical fluid is evaporated, and the substrate can be dried quickly.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、薬液（ある
いはその後のリンス液）が超臨界流体に対する溶解性が
低い場合がある。このような場合には、超臨界流体で洗
浄しても基板から薬液等を完全に除去するのは困難であ
る。本発明はこのような課題を解決するためになされた
もので、超臨界流体に対する溶解性が高くない物質でも
効果的に除去できる洗浄装置、洗浄方法を提供すること
を目的としている。However, there is a case where a chemical solution (or a subsequent rinsing solution) has low solubility in a supercritical fluid. In such a case, it is difficult to completely remove the chemical solution or the like from the substrate even if the substrate is washed with a supercritical fluid. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a cleaning apparatus and a cleaning method capable of effectively removing even a substance having low solubility in a supercritical fluid.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために本発明に係る洗浄装置は、基板を鉛直方向また
は水平から傾いた方向に配置する洗浄室と、前記洗浄室
内に超臨界流体を供給する超臨界流体供給部と、を具備
することを特徴とする。基板を超臨界流体で処理すると
きに、基板を水平から傾けた方向に配置する。超臨界流
体に溶けにくい物質でも、超臨界流体との比重の相違に
起因して基板から除去され易くなる。(1) In order to achieve the above object, a cleaning apparatus according to the present invention comprises: a cleaning chamber for arranging a substrate in a vertical direction or a direction inclined from horizontal; And a supercritical fluid supply unit for supplying a fluid. When treating a substrate with a supercritical fluid, the substrate is arranged in a direction inclined from horizontal. Even a substance that is hardly soluble in the supercritical fluid is easily removed from the substrate due to a difference in specific gravity from the supercritical fluid.
【０００５】（２）本発明に係る洗浄方法は、基板を鉛
直方向または水平から傾いた方向に配置した状態で超臨
界流体で処理する超臨界流体処理ステップを具備するこ
とを特徴とする。基板を鉛直方向または水平から傾けた
方向に配置するため、超臨界流体に溶けにくい物質で
も、超臨界流体との比重の相違に起因して基板から除去
され易くなる。(2) The cleaning method according to the present invention includes a supercritical fluid processing step of processing the substrate with a supercritical fluid in a state where the substrate is arranged in a vertical direction or a direction inclined from horizontal. Since the substrate is arranged in a vertical direction or a direction inclined from the horizontal, even a substance that is hardly soluble in the supercritical fluid is easily removed from the substrate due to a difference in specific gravity from the supercritical fluid.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、図面を参
照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本
発明に係る洗浄装置１０を表すブロック図である。本図
に示すように、洗浄装置１０は流体供給部１２、圧力発
生器１４、薬液供給部１６、溶媒供給部１８、圧力容器
２０、不純物除去部２２とを有し、薬液Ｌｍ、溶媒Ｓ
ｏ、および超臨界流体Ｆｓを用いて半導体ウエハＷ（以
下、ウエハＷという）等の基板を洗浄する。流体供給部
１２（および圧力発生器１４）、薬液供給部１６、溶媒
供給部１８はそれぞれ、バルブ２４〜２８を経由して、
圧力容器２０に通じる供給配管３０に接続されている。
また、圧力容器２０、バルブ３２、不純物除去部２２を
経由して流体Ｆを流体供給部１２に戻す帰還配管３４が
配設されている。供給配管３０と帰還配管３４は超臨界
流体Ｆｓを循環させる循環系３６を構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a cleaning apparatus 10 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the cleaning device 10 includes a fluid supply unit 12, a pressure generator 14, a chemical liquid supply unit 16, a solvent supply unit 18, a pressure vessel 20, and an impurity removing unit 22, and includes a chemical liquid Lm, a solvent S
A substrate such as a semiconductor wafer W (hereinafter, referred to as a wafer W) is cleaned using o and the supercritical fluid Fs. The fluid supply unit 12 (and the pressure generator 14), the chemical solution supply unit 16, and the solvent supply unit 18 are respectively connected via valves 24-28.
It is connected to a supply pipe 30 leading to the pressure vessel 20.
Further, a return pipe 34 for returning the fluid F to the fluid supply unit 12 via the pressure vessel 20, the valve 32, and the impurity removing unit 22 is provided. The supply pipe 30 and the return pipe 34 constitute a circulation system 36 for circulating the supercritical fluid Fs.
【０００７】超臨界流体Ｆｓは、臨界点（気体を圧縮し
て液化する限界の圧力、温度であり、これを超えた圧力
または温度では気体が液化しない）を超えた圧力ないし
圧力の領域にある流体である。超臨界流体Ｆｓは一般に
以下のような性質を有している。
・気体と液体の中間的な性質を有し、微細な部分にも浸
透可能である。
・拡散係数が高く、溶解した汚染物質を素早く分散でき
る。
・超臨界状態を解除する（通例、常温、常圧に戻す）こ
とで、ほぼ瞬時に蒸発させることができる。
・気体と液体の相境界がないため（気体と液体の２相が
共存しない）、表面張力を持たない。
このような性質を有する超臨界流体Ｆｓによって基板を
洗浄することで、基板上の微細なパターンの細部に入り
込んだ汚染物質を除去することが可能となる。また、洗
浄後に超臨界状態を解除することで、基板を速やかに乾
燥できる。さらに、表面張力を持たないため、基板の乾
燥時に表面張力によって基板の微細なパターンが破壊さ
れること（いわゆるパターン倒れ）が生じることもな
い。[0007] The supercritical fluid Fs is in a pressure or pressure range exceeding a critical point (the limit pressure or temperature at which gas is compressed and liquefied, and gas does not liquefy at a pressure or temperature exceeding this limit). Fluid. The supercritical fluid Fs generally has the following properties. -It has an intermediate property between gas and liquid, and can penetrate fine parts. -The diffusion coefficient is high and the dissolved contaminants can be dispersed quickly. -Evaporation can be performed almost instantaneously by releasing the supercritical state (normally, returning to normal temperature and normal pressure). -Since there is no phase boundary between gas and liquid (the two phases of gas and liquid do not coexist), there is no surface tension. By cleaning the substrate with the supercritical fluid Fs having such properties, it becomes possible to remove contaminants that have entered the fine pattern details on the substrate. Further, by releasing the supercritical state after cleaning, the substrate can be dried quickly. Furthermore, since there is no surface tension, a fine pattern on the substrate is not destroyed by the surface tension when the substrate is dried (so-called pattern collapse).
【０００８】超臨界流体Ｆｓの選定条件として以下を挙
げることができる。
・超臨界状態の実現が容易であること（臨界温度、臨界
圧力が常温、常圧にできるだけ近い）
・安全性が高いこと
・安価で経済的であること
これらの諸条件を満たす物質として、二酸化炭素、亜硫
酸ガス、亜酸化窒素、エタン、プロパン、フロンガス等
が挙げられる。このうち、二酸化炭素（炭酸ガス）は、
生物に対してほとんど無害（無毒性）であり、臨界点も
３１℃、７０気圧と比較的実現し易く、しかも安価で入
手が容易である。このため、本実施形態では二酸化炭素
（炭酸ガス）を超臨界流体Ｆｓの材料として用いること
とするが、必要に応じて他の物質を超臨界流体Ｆｓの材
料として用いることも可能である。The conditions for selecting the supercritical fluid Fs are as follows.・ It is easy to realize supercritical state (critical temperature and critical pressure are as close as possible to normal temperature and normal pressure) ・ High safety ・ Inexpensive and economical Carbon, sulfur dioxide, nitrous oxide, ethane, propane, chlorofluorocarbon and the like can be mentioned. Of these, carbon dioxide (carbon dioxide)
It is almost harmless (non-toxic) to living organisms, has a critical point of 31 ° C. and 70 atm, is relatively easy to realize, and is inexpensive and easily available. For this reason, in the present embodiment, carbon dioxide (carbon dioxide) is used as the material of the supercritical fluid Fs, but other substances can be used as the material of the supercritical fluid Fs as necessary.
【０００９】流体供給部１２は超臨界流体Ｆｓの元とな
る流体Ｆを供給する供給手段である。超臨界流体Ｆｓと
して二酸化炭素を用いる場合には二酸化炭素のガスボン
ベ等を用いて流体供給部１２を構成できる。圧力発生器
１４は、流体供給部１２から供給された流体Ｆに臨界圧
力Ｐｃを超えた圧力を加えて超臨界状態の超臨界流体Ｆ
ｓにするものであり、例えば高圧ポンプから構成され
る。本実施形態では超臨界流体Ｆｓとして二酸化炭素を
用いることから７０気圧以上、例えば１００気圧程度の
圧力を発生させる。超臨界状態を生じさせるためには圧
力のみならず温度も重要な要因である。このため、圧力
発生器１４には図示しない加熱部（ヒータ）が併設さ
れ、流体供給部１２から供給された流体Ｆが臨界温度Ｔ
ｃを超える温度になるように加熱する。本実施形態では
超臨界流体Ｆｓとして二酸化炭素を用いることから、流
体Ｆを３１℃以上、例えば４０℃程度の温度にする。以
上のように、圧力発生器１４は流体供給部１２と（さら
には、加熱部と）相俟って超臨界流体Ｆｓを供給する超
臨界流体供給部を構成する。The fluid supply section 12 is a supply means for supplying a fluid F which is a source of the supercritical fluid Fs. When carbon dioxide is used as the supercritical fluid Fs, the fluid supply unit 12 can be configured using a gas cylinder of carbon dioxide or the like. The pressure generator 14 applies a pressure exceeding the critical pressure Pc to the fluid F supplied from the fluid supply unit 12 to supercritical fluid F in a supercritical state.
s, for example, a high-pressure pump. In this embodiment, since carbon dioxide is used as the supercritical fluid Fs, a pressure of 70 atm or more, for example, about 100 atm is generated. In order to generate a supercritical state, not only pressure but also temperature are important factors. For this reason, a heating unit (heater) (not shown) is provided in the pressure generator 14 so that the fluid F supplied from the fluid supply unit 12 is heated to the critical temperature T.
Heat to a temperature above c. In this embodiment, since carbon dioxide is used as the supercritical fluid Fs, the temperature of the fluid F is set to 31 ° C. or higher, for example, about 40 ° C. As described above, the pressure generator 14 constitutes a supercritical fluid supply unit that supplies the supercritical fluid Fs together with the fluid supply unit 12 (and further with the heating unit).
【００１０】薬液供給部１６は、基板を洗浄するための
薬液Ｌｍ（場合により複数種類の薬液）を供給する。薬
液供給部１６の内部には薬液Ｌｍを貯留する薬液貯留槽
が設置されている。複数種類の薬液Ｌｍを供給する場合
には、複数の薬液貯留槽を切り替えることで、供給する
薬液Ｌｍを切り替えることができる。基板の洗浄にはレ
ジストを剥離（溶解）するためのレジスト剥離液による
洗浄、基板からパーティクル（粒子状不純物）および金
属不純物を除去するためのＲＣＡ洗浄等種々の手法があ
る。薬液供給部１６は、これらの手法に対応する有機溶
剤、酸、アルカリ等の薬液を供給できる。The chemical supply section 16 supplies a chemical Lm (in some cases, a plurality of chemicals) for cleaning the substrate. Inside the chemical solution supply section 16, a chemical solution storage tank for storing the chemical solution Lm is installed. When supplying a plurality of types of chemicals Lm, the supplied chemicals Lm can be switched by switching a plurality of chemicals storage tanks. There are various methods for cleaning the substrate, such as cleaning with a resist stripper for removing (dissolving) the resist, and RCA cleaning for removing particles (particulate impurities) and metal impurities from the substrate. The chemical supply unit 16 can supply a chemical such as an organic solvent, an acid, or an alkali corresponding to these methods.
【００１１】溶媒供給部１８は、薬液で洗浄された基板
をリンス（濯ぎ洗い）するための溶媒（ソルベント）Ｓ
ｏを供給する。この溶媒Ｓｏは薬液Ｌｍの成分を溶解す
ることで、基板上から薬液供給部１６が供給した薬液Ｌ
ｍを除去する。以下、本実施形態では、溶媒Ｓｏに純水
を用いた場合を考える。但し、必要に応じて、溶媒Ｓｏ
として有機溶剤等を用いることも可能である。The solvent supply section 18 is provided with a solvent (solvent) S for rinsing (rinsing) the substrate washed with the chemical solution.
o. The solvent So dissolves the components of the chemical liquid Lm, and thereby the chemical liquid L supplied from the substrate by the chemical liquid supply unit 16.
Remove m. Hereinafter, in the present embodiment, a case where pure water is used as the solvent So will be considered. However, if necessary, the solvent So
It is also possible to use an organic solvent or the like.
【００１２】圧力容器２０は、基板（本実施形態では、
ウエハＷ）をその内部に配置し、薬液、溶媒、さらには
超臨界流体Ｆｓを用いた洗浄を行うための容器であり、
その内部空間Ｓが本発明に係る洗浄室に対応する。圧力
容器２０は圧力発生器１４が発生した圧力に耐えられる
ようになっており、その内部で超臨界流体Ｆｓが超臨界
状態を維持できる。また、圧力容器２０はその内部への
ウエハＷの搬入、搬出ができるように、図示しない開閉
部を有する。さらに、圧力容器２０は、その上方、下方
それぞれに流入口、流出口を有する。超臨界流体Ｆｓ等
の流体はウエハＷ上方の流入口から流入し、下方の流出
口から流出する。The pressure vessel 20 includes a substrate (in this embodiment,
A container for placing the wafer W) therein and performing cleaning using a chemical solution, a solvent, and further a supercritical fluid Fs;
The internal space S corresponds to the cleaning room according to the present invention. The pressure vessel 20 can withstand the pressure generated by the pressure generator 14, and the supercritical fluid Fs can maintain the supercritical state inside the pressure vessel. The pressure vessel 20 has an opening / closing section (not shown) so that the wafer W can be loaded and unloaded into the pressure vessel 20. Further, the pressure vessel 20 has an inflow port and an outflow port respectively above and below the pressure vessel. The fluid such as the supercritical fluid Fs flows in from the inlet above the wafer W and flows out from the outlet below.
【００１３】圧力容器２０内において、ウエハＷはその
主面が鉛直方向あるいは水平から傾いた方向に沿って配
置される。図２は、圧力容器２０内におけるウエハＷの
向きを表す模式図である。主面４２が水平方向に対して
角度θ（０°＜θ＜１８０°）傾いている。角度θの例
としては、４５°〜１３５°、６０°〜１２０°、８０
°〜１００°の範囲を挙げることができる。ウエハＷが
水平から傾いているのは、溶媒Ｓｏが超臨界流体Ｆｓと
の比重の相違により、ウエハＷから溶媒Ｓｏを除去し易
くするためである。これを以下に示す。本実施形態で
は、超臨界流体Ｆｓおよび溶媒Ｓｏをそれぞれ純水およ
び二酸化炭素としている。このため、超臨界流体Ｆｓに
比べて溶媒Ｓｏの比重が大きい。純水の比重が大体１な
のに対し、二酸化炭素からなる超臨界流体Ｆｓの比重は
０．２〜０．８程度である。従い、比重の大きな溶媒Ｓ
ｏは下方（鉛直方向下方）に沈降し易くなっている。こ
のため、ウエハＷを傾けることで、ウエハＷから溶媒Ｓ
ｏが除去され易くなる。なお、この比重差が大きい方が
ウエハＷからの溶媒Ｓｏの除去が容易になる。このため
には、例えば二酸化炭素の圧力Ｐ、温度Ｔを臨界状態に
近い範囲として、比重を小さくすることが考えられる。In the pressure vessel 20, the main surface of the wafer W is arranged in a vertical direction or along a direction inclined from horizontal. FIG. 2 is a schematic diagram showing the direction of the wafer W in the pressure vessel 20. The main surface 42 is inclined at an angle θ (0 ° <θ <180 °) with respect to the horizontal direction. Examples of the angle θ include 45 ° to 135 °, 60 ° to 120 °, and 80 °.
° to 100 °. The reason why the wafer W is inclined from the horizontal direction is that the solvent So can be easily removed from the wafer W due to a difference in specific gravity between the solvent So and the supercritical fluid Fs. This is shown below. In the present embodiment, the supercritical fluid Fs and the solvent So are pure water and carbon dioxide, respectively. Therefore, the specific gravity of the solvent So is larger than that of the supercritical fluid Fs. While the specific gravity of pure water is approximately 1, the specific gravity of the supercritical fluid Fs composed of carbon dioxide is about 0.2 to 0.8. Therefore, the solvent S having a large specific gravity
o tends to settle down (downward in the vertical direction). Therefore, by tilting the wafer W, the solvent S
o is easily removed. The greater the difference in specific gravity, the easier the removal of the solvent So from the wafer W. For this purpose, for example, it is conceivable to reduce the specific gravity by setting the pressure P and temperature T of carbon dioxide in a range close to the critical state.
【００１４】洗浄する面としては主面４２ではなく、そ
の裏面の主面４４、あるいは主面４２，４４双方でも差
し支えない。溶媒Ｓｏが沈降することを考えると、鉛直
方向下方を向いた主面４４の方が鉛直方向上方を向いた
主面４２よりも溶媒Ｓｏを除去し易い。但し、上方を向
いた主面４２でも水平から傾けることで溶媒Ｓｏを除去
し易くなる。主面４２，４４の双方を均一に洗浄するた
めには、ウエハＷを鉛直方向に向けるのが好ましい。主
面４２，４４双方の角度条件が一致するからである。但
し、このときの角度θが９０°から多少ずれても（例え
ば、θが８０°以上で１００°以下）、主面４２，４４
双方の洗浄の均一性は確保される。The surface to be cleaned is not the main surface 42, but may be the main surface 44 on the back surface or both the main surfaces 42 and 44. Considering that the solvent So precipitates, the main surface 44 facing downward in the vertical direction is easier to remove the solvent So than the main surface 42 facing upward in the vertical direction. However, even if the main surface 42 facing upward is inclined from the horizontal, the solvent So can be easily removed. In order to uniformly clean both of the main surfaces 42 and 44, it is preferable to direct the wafer W in the vertical direction. This is because the angle conditions of both the main surfaces 42 and 44 match. However, even if the angle θ at this time deviates slightly from 90 ° (for example, θ is 80 ° or more and 100 ° or less), the main surfaces 42 and 44
Uniformity of both cleanings is ensured.
【００１５】不純物除去部２２は、超臨界流体Ｆｓ中に
含まれる不純物、特に溶媒Ｓｏを除去するための一種の
フィルターである。比重の比較的大きい溶媒Ｓｏをその
底に沈降させ、比重の比較的小さい超臨界流体Ｆｓが流
出口から帰還配管３４へと送られる。なお、不純物除去
部２２および帰還配管３４においては、超臨界流体Ｆｓ
の超臨界状態が解除され、通常の流体Ｆとなっていても
差し支えない。バルブ２４〜２６は、圧力容器２０に供
給する流体を超臨界流体Ｆｓ、薬液、溶媒から選択する
（切り替える）ための二方弁である。バルブ３２は、圧
力容器２０の流出口から流出した液体を不純物除去部２
２に送るかあるいは洗浄装置１０の系外へと排出するか
を選択する三方弁である。The impurity removing section 22 is a kind of filter for removing impurities, particularly the solvent So, contained in the supercritical fluid Fs. The solvent So having a relatively large specific gravity is allowed to settle at the bottom, and the supercritical fluid Fs having a relatively small specific gravity is sent from the outlet to the return pipe 34. In the impurity removing section 22 and the return pipe 34, the supercritical fluid Fs
The supercritical state is released, and the normal fluid F may be used. The valves 24 to 26 are two-way valves for selecting (switching) a fluid to be supplied to the pressure vessel 20 from the supercritical fluid Fs, a chemical solution, and a solvent. The valve 32 removes the liquid flowing out from the outlet of the pressure vessel 20 to the impurity removing section 2.
This is a three-way valve for selecting whether to send to the cleaning device 2 or to discharge the cleaning device 10 out of the system.
【００１６】なお、ここでいう洗浄処理は、洗浄対象か
ら汚染物質を除去する処理一般をいい、例えば、ウエハ
Ｗにドライエッチングを施した後、またはドライエッチ
ング後さらにアッシングを施した後に、不要となるマス
クであるレジストやエッチング残滓を除去するのに用い
ることができる。また、ウエハ膜付け処理の前等に行な
われる通常の前洗浄処理等にも用いることができる。The cleaning process referred to here generally refers to a process for removing contaminants from the object to be cleaned. For example, after the wafer W is dry-etched, or after the dry-etching and further ashing, it is considered unnecessary. It can be used to remove a resist as a mask or an etching residue. Further, it can also be used for a normal pre-cleaning process performed before the wafer film forming process or the like.
【００１７】（洗浄装置１０の動作）以下に洗浄装置１
０の動作について説明する。図３は、洗浄装置１０の動
作手順の１例を示すフロー図である。本図に示すよう
に、洗浄装置１０による洗浄手順は、ウエハＷの搬入
（ステップＳ１１）、ウエハＷの薬液処理（ステップＳ
１２）、ウエハＷのリンス処理（ステップＳ１３）、ウ
エハＷの超臨界流体処理（ステップＳ１４）、ウエハＷ
の搬出（ステップＳ１５）に区分することができる。以
下、ステップＳ１１〜Ｓ１５に区分して詳述する。(Operation of Cleaning Apparatus 10)
The operation of 0 will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the cleaning device 10. As shown in the figure, the cleaning procedure by the cleaning apparatus 10 includes loading of the wafer W (step S11), chemical treatment of the wafer W (step S11).
12), rinsing processing of wafer W (step S13), supercritical fluid processing of wafer W (step S14), wafer W
(Step S15). Hereinafter, steps S11 to S15 will be described in detail.
【００１８】（１）未処理のウエハＷを洗浄装置１０内
へ搬入する（ステップＳ１１）。
具体的には、圧力容器２０の図示しない開閉部を開き、
ウエハＷを圧力容器２０内に搬入する。そして、ウエハ
Ｗを鉛直方向または水平から傾いた方向に保持、固定す
る。図１では、一例としてウエハＷを鉛直方向に保持し
た例を示す。ウエハＷを保持したら、圧力容器２０を液
密に閉じ、内部空間Ｓ内を密閉状態とする。(1) An unprocessed wafer W is loaded into the cleaning apparatus 10 (step S11). Specifically, an opening / closing unit (not shown) of the pressure vessel 20 is opened,
The wafer W is carried into the pressure vessel 20. Then, the wafer W is held and fixed in a vertical direction or a direction inclined from horizontal. FIG. 1 shows an example in which the wafer W is held in a vertical direction as an example. After holding the wafer W, the pressure vessel 20 is closed in a liquid-tight manner, and the interior space S is closed.
【００１９】（２）圧力容器２０内のウエハＷを薬液で
洗浄する（ステップＳ１２）。
バルブ２６を開き薬液供給部１６から圧力容器２０内に
薬液を流入させる。この結果、圧力容器２０内のウエハ
Ｗが薬液によって処理される。圧力容器２０から流出し
た薬液はバルブ３２から系外へと排出される。(2) The wafer W in the pressure vessel 20 is cleaned with a chemical (step S12). The valve 26 is opened to allow the chemical to flow into the pressure vessel 20 from the chemical supply unit 16. As a result, the wafer W in the pressure vessel 20 is processed by the chemical. The chemical solution flowing out of the pressure vessel 20 is discharged from the valve 32 to the outside of the system.
【００２０】レジストを除去する場合には、薬液として
レジスト剥離液を用いる。レジスト剥離液には、有機ス
ルフォン酸を主体とするもの、アルキレングリコールを
主体とするもの、高極性溶剤（ジメチルスルホキシド、
ジメチルホルムアミド等）を主体とするもの、極性溶剤
（γ−ブチロラクトン、Ｎ−ジメチルフォルムアミド
等）とアミノアルコールとの混合物等種々のレジスト剥
離液があり、適宜に使い分けられる。In removing the resist, a resist stripping solution is used as a chemical. The resist stripping solution includes those mainly containing organic sulfonic acid, those mainly containing alkylene glycol, and highly polar solvents (dimethyl sulfoxide,
There are various resist stripping solutions such as those mainly composed of dimethylformamide, etc., and mixtures of polar solvents (γ-butyrolactone, N-dimethylformamide, etc.) and amino alcohols, which can be used properly.
【００２１】パーティクルおよび金属不純物の除去には
ＲＣＡ洗浄を用いることができる。ＲＣＡ洗浄はアンモ
ニア−過酸化水素（ＡＰＭ）および塩酸−過酸化水素
（ＨＰＭ）を用いる。前者が酸化物をエッチングするこ
とで、表面に吸着しているパーティクルを同時に除去
し、後者は金属付着物を除去する。ＲＣＡ洗浄は、Ａ
ＰＭ洗浄、純水リンス、ＨＦディップ、純水リン
ス、ＨＰＭ洗浄、純水リンスの工程を順に行う。即
ち、ＲＣＡ洗浄の場合には薬液供給部１６が供給する薬
液は、ＡＰＭ、ＨＦ、ＨＰＭの3種類であり、それぞれ
の薬液による処理の間に純水によるリンスが行われる。
このリンス処理には溶媒供給部１８から純水を供給して
用いることができる。RCA cleaning can be used to remove particles and metal impurities. The RCA cleaning uses ammonia-hydrogen peroxide (APM) and hydrochloric acid-hydrogen peroxide (HPM). The former removes particles adsorbed on the surface simultaneously by etching the oxide, and the latter removes metal deposits. RCA cleaning is A
The steps of PM cleaning, pure water rinsing, HF dip, pure water rinsing, HPM cleaning, and pure water rinsing are sequentially performed. That is, in the case of RCA cleaning, there are three types of chemicals supplied by the chemical supply unit 16, APM, HF, and HPM, and rinsing with pure water is performed between the treatments with the respective chemicals.
For this rinsing process, pure water can be supplied from the solvent supply unit 18 for use.
【００２２】（３）ウエハＷのリンス処理（ステップＳ
１３）。
バルブ２６を閉じ、バルブ２８を開き溶媒供給部１８か
ら圧力容器２０内に溶媒Ｓｏを流入させる。この結果、
圧力容器２０内のウエハＷが溶媒（リンス液）Ｓｏによ
って洗浄される。圧力容器２０から流出した溶媒Ｓｏは
バルブ３２から系外へと排出される。この溶媒Ｓｏによ
る洗浄は、薬液処理に用いた薬液をウエハＷ上から除去
するためのものであり、薬液Ｌｍの成分を溶かすものを
溶媒Ｓｏとして用いる。既述のように、溶媒Ｓｏとして
純水を用いている。ＲＣＡ洗浄では純水による洗浄は都
合３回に渡って行われているが、ここでは最後の乾燥を
行う直前のリンス処理（）を言うものとする。(3) Rinse processing of wafer W (step S
13). The valve 26 is closed, the valve 28 is opened, and the solvent So flows from the solvent supply unit 18 into the pressure vessel 20. As a result,
The wafer W in the pressure vessel 20 is cleaned by the solvent (rinse liquid) So. The solvent So flowing out of the pressure vessel 20 is discharged from the valve 32 to the outside of the system. The cleaning with the solvent So is for removing the chemical used in the chemical processing from the wafer W, and the solvent that dissolves the components of the chemical Lm is used as the solvent So. As described above, pure water is used as the solvent So. In the RCA cleaning, the cleaning with pure water is performed three times for convenience, but here, the rinsing process () immediately before the final drying is referred to.
【００２３】（４）ウエハＷの超臨界流体処理（ステッ
プＳ１４）。
バルブ２８を閉じ、バルブ２４を開き流体供給部１２か
ら圧力発生器１４を経由して圧力容器２０内に超臨界流
体Ｆｓを流入させる。また、バルブ３２を不純物除去部
２２側へと切り替える。この結果、圧力容器２０内のウ
エハＷが超臨界流体Ｆｓによって洗浄される。一方、圧
力容器２０から流出した超臨界流体Ｆｓはバルブ３２お
よび不純物除去部２２を経由して帰還配管３４から流体
供給部１２へと帰還して再利用される。ウエハＷの超臨
界流体処理が終わると、バルブ２４、３２を閉じて圧力
容器２０内を常圧にすると超臨界流体Ｆｓは瞬時に蒸発
し、ウエハＷを急速に乾燥できる。(4) Supercritical fluid processing of wafer W (step S14). The valve 28 is closed, the valve 24 is opened, and the supercritical fluid Fs flows into the pressure vessel 20 from the fluid supply unit 12 via the pressure generator 14. Further, the valve 32 is switched to the impurity removing section 22 side. As a result, the wafer W in the pressure vessel 20 is cleaned by the supercritical fluid Fs. On the other hand, the supercritical fluid Fs flowing out of the pressure vessel 20 is returned to the fluid supply unit 12 from the return pipe 34 via the valve 32 and the impurity removing unit 22, and is reused. When the processing of the supercritical fluid on the wafer W is completed, the valves 24 and 32 are closed and the pressure inside the pressure vessel 20 is set to the normal pressure. The supercritical fluid Fs evaporates instantaneously, and the wafer W can be dried quickly.
【００２４】以上の超臨界流体Ｆｓによる洗浄は、リン
ス処理に用いた溶媒ＳｏをウエハＷ上から除去し、かつ
速やかに乾燥するためのものである。図４は超臨界流体
Ｆｓによる洗浄によってウエハＷから溶媒Ｓｏが除去さ
れるプロセスを表す断面図である。図４（Ａ）は溶媒Ｓ
ｏによりリンス処理された直後のウエハＷを表してい
る。ウエハＷの表面には溶媒Ｓｏが付着している。図４
（Ｂ）、（Ｃ）はウエハＷの超臨界流体Ｆｓによる処理
の初期および処理が進んだ状態をそれぞれ表している。
（Ｂ）では溶媒ＳｏがウエハＷの溝内に残存している
が、溶媒Ｓｏの比重が超臨界流体Ｆｓより大きく、かつ
ウエハＷを水平から傾けている（本実施形態では、鉛直
方向になっている）ことから溶媒ＳｏがウエハＷの下方
に沈降し、除去される。図４（Ｄ）は超臨界流体Ｆｓの
超臨界状態を解除してウエハＷを乾燥した状態を表す。
（Ｃ）でウエハＷから溶媒Ｓｏが除去されていることか
ら、ウエハＷの乾燥の際に溶媒Ｓｏによる影響はない。
従って、後述するウォーターマーク等のようなしみが生
じにくい。The above-described cleaning with the supercritical fluid Fs is for removing the solvent So used for the rinsing process from the wafer W and drying it quickly. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process in which the solvent So is removed from the wafer W by cleaning with the supercritical fluid Fs. FIG. 4A shows the solvent S
“o” indicates the wafer W immediately after the rinsing process. The solvent So adheres to the surface of the wafer W. FIG.
(B) and (C) show the initial state of the processing of the wafer W with the supercritical fluid Fs and the state where the processing has progressed, respectively.
In (B), the solvent So remains in the groove of the wafer W, but the specific gravity of the solvent So is larger than the supercritical fluid Fs, and the wafer W is inclined from the horizontal (in the present embodiment, the vertical direction is set). Therefore, the solvent So settles below the wafer W and is removed. FIG. 4D shows a state where the supercritical fluid Fs is released from the supercritical state and the wafer W is dried.
Since the solvent So is removed from the wafer W in (C), the solvent So does not affect the drying of the wafer W.
Therefore, a stain such as a watermark described later does not easily occur.
【００２５】なお、ウエハＷから除去された溶媒Ｓｏは
その比重の大きさにより不純物除去部２２内に沈降して
保持され、比重の比較的小さい超臨界流体Ｆｓのみが帰
還配管３４を通じて流体供給部１２に帰還する。このた
め、帰還配管３４から帰還、再利用（流体供給部１２か
ら再度供給）される超臨界流体Ｆｓに対する溶媒Ｓｏの
混入が防止される。The solvent So removed from the wafer W is settled and held in the impurity removing section 22 due to its specific gravity, and only the supercritical fluid Fs having a relatively small specific gravity is supplied through the return pipe 34 to the fluid supply section. Return to 12. This prevents the solvent So from being mixed into the supercritical fluid Fs that is returned from the return pipe 34 and reused (supplied again from the fluid supply unit 12).
【００２６】図５は、比較例として、ウエハＷを水平に
保ったまま超臨界洗浄を行ったプロセスを表す断面図で
ある。図５（Ａ）〜（Ｄ）は溶媒Ｓｏによるリンス処
理を行った直後、超臨界洗浄を行っている状態、超
臨界洗浄後に超臨界流体を蒸発させた状態、ウエハＷ
の乾燥が終了した状態をそれぞれ表す。図５（Ｂ）に示
すように超臨界洗浄によってもウエハＷの溝内に溶媒Ｓ
ｏが残る場合がある。これは溶媒Ｓｏが超臨界流体Ｆｓ
に溶け難いときに生じやすい。例えば、水は超臨界状態
の二酸化炭素に０．１％程度しか溶けない。このような
場合には、超臨界流体Ｆｓと溶媒Ｓｏとがあたかも水と
油のような関係になり、超臨界流体Ｆｓによる洗浄の実
効が上がらない。このため、ウエハＷ、特にその溝付近
に溶媒Ｓｏが溜まり易くなる。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process of performing supercritical cleaning while keeping the wafer W horizontal as a comparative example. 5A to 5D show a state in which supercritical cleaning is performed immediately after the rinsing treatment with the solvent So, a state in which a supercritical fluid is evaporated after the supercritical cleaning, and a state in which the wafer W
, Respectively. As shown in FIG. 5B, the solvent S remains in the groove of the wafer W even by the supercritical cleaning.
o may remain. This is because the solvent So is a supercritical fluid Fs
It is easy to occur when it is difficult to dissolve. For example, water is only about 0.1% soluble in supercritical carbon dioxide. In such a case, the supercritical fluid Fs and the solvent So have a relationship like water and oil, and the effect of cleaning with the supercritical fluid Fs cannot be improved. For this reason, the solvent So tends to accumulate in the wafer W, especially in the vicinity of the groove.
【００２７】この結果、図５（Ｃ）のように超臨界流体
Ｆｓが蒸発しても溶媒Ｓｏは残留する場合がある。溶媒
Ｓｏが蒸発するとウエハＷ上にウォーターマークＷｍと
なって半導体基板から形成されたデバイス等に悪影響
（動作不良）を及ぼす可能性がある。ウォーターマーク
Ｗｍとは乾燥の最終段階で溶媒（水等）が蒸発する際に
その液滴中に含まれるパーティクルがウエハＷの表面に
残留してできる模様（しみ）であり、デバイスの歩留ま
りに重大な影響を与える。図４ではウエハＷが傾けられ
ていることから、比重の大きな溶媒ＳｏがウエハＷから
除去され易くなっている。As a result, as shown in FIG. 5C, the solvent So may remain even when the supercritical fluid Fs evaporates. When the solvent So evaporates, it becomes a watermark Wm on the wafer W, which may adversely affect devices (malfunctions) formed from the semiconductor substrate. The watermark Wm is a pattern (stain) formed by particles contained in droplets remaining on the surface of the wafer W when the solvent (water or the like) evaporates in the final stage of drying, and is critical to the device yield. Have a significant effect. In FIG. 4, since the wafer W is tilted, the solvent So having a large specific gravity is easily removed from the wafer W.
【００２８】ウォーターマークＷｍは、ウエハＷが溶媒
Ｓｏに対して濡れにくい場合（溶媒Ｓｏが水のときは疎
水性の場合）に生じやすい。ウエハＷ上に溶媒が塊（水
滴）となった状態のままで、ウエハＷの乾燥が行われ易
いからである（この逆に、ウエハＷが親水性のときには
ウエハＷ上の水分が薄い膜状になるので、ウォーターマ
ークＷｍが生じにくい）。このため、ウォーターマーク
Ｗｍの発生を防止するために、ウエハＷを親水面にする
場合がある。本実施形態では、ウエハＷが親水性の場合
を示したが、ウエハＷが疎水性の場合であってもウエハ
Ｗを傾けることでウエハＷからの溶媒Ｓｏ（本実施形態
では水）の除去を効果的に行えるようになる。The watermark Wm tends to occur when the wafer W is hardly wetted by the solvent So (when the solvent So is water, it is hydrophobic). This is because it is easy to dry the wafer W while the solvent remains in a lump (water droplet) on the wafer W. (Conversely, when the wafer W is hydrophilic, the water on the wafer W is thin. Therefore, the watermark Wm is unlikely to occur). For this reason, the wafer W may be made a hydrophilic surface in order to prevent the generation of the watermark Wm. In the present embodiment, the case where the wafer W is hydrophilic is shown, but even when the wafer W is hydrophobic, the solvent So (water in this embodiment) is removed from the wafer W by tilting the wafer W. You can do it effectively.
【００２９】（４）洗浄処理済のウエハＷを洗浄装置１
０内から搬出する（ステップＳ１４）。具体的には、圧
力容器２０の図示しない開閉部を開き、ウエハＷの固定
を解除して、図示しないウエハ搬送装置を用いて洗浄処
理が施されたウエハＷを圧力容器２０内から搬出する。(4) The cleaning apparatus 1 cleans the wafer W after the cleaning processing.
It is carried out from inside 0 (step S14). Specifically, the opening / closing section (not shown) of the pressure vessel 20 is opened to release the fixation of the wafer W, and the wafer W subjected to the cleaning process is carried out of the pressure vessel 20 using a wafer transfer device (not shown).
【００３０】以上説明した本実施の形態によれば、ウエ
ハＷを傾けることで、超臨界流体Ｆｓに溶け難い溶媒Ｓ
ｏであってもウエハＷからの溶媒Ｓｏの除去を促進でき
る。According to the present embodiment described above, by tilting the wafer W, the solvent S which is hardly soluble in the supercritical fluid Fs is formed.
Even if it is o, removal of the solvent So from the wafer W can be promoted.
【００３１】（その他の実施形態）本発明の実施形態は
上記実施形態には限られず拡張、変更できる。拡張、変
更された実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例
えば、対象として半導体ウエハに限定することなく、ガ
ラス基板等も含めた基板一般を用いることができる。ま
た、基板として溶媒に濡れやすい場合、濡れ難い場合
（水では、親水性、疎水性）いずれでも、基板を傾ける
ことで、基板からの溶媒の除去を促進できる。本実施形
態では、超臨界流体をウエハＷの上方から流入させた
が、ウエハＷの下方から流入することもできる。本実施
形態では、溶媒と超臨界流体は、水（純水）と二酸化炭
素の組み合わせであったが、他の組み合わせでも差し支
えない。この場合、溶媒の方が超臨界流体より比重が小
さくなる可能性があるが、その場合でも基板を傾けるこ
とは有効である。なお、超臨界流体に他の洗浄用材料
（有機溶媒等）を混合して、洗浄力の向上を図っても差
し支えない。(Other Embodiments) The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be extended and modified. Extended and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention. For example, the object is not limited to a semiconductor wafer, and a general substrate including a glass substrate and the like can be used. In addition, in both cases where the substrate is easily wetted by the solvent or hardly wet (water is hydrophilic or hydrophobic), the removal of the solvent from the substrate can be promoted by tilting the substrate. In the present embodiment, the supercritical fluid flows from above the wafer W, but may flow from below the wafer W. In the present embodiment, the solvent and the supercritical fluid are a combination of water (pure water) and carbon dioxide, but other combinations may be used. In this case, the specific gravity of the solvent may be smaller than that of the supercritical fluid, but in such a case, it is effective to tilt the substrate. It should be noted that another cleaning material (such as an organic solvent) may be mixed with the supercritical fluid to improve the cleaning power.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば超
臨界流体に対する溶解性が高くない物質でも効果的に除
去できる洗浄装置、洗浄方法を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cleaning apparatus and a cleaning method capable of effectively removing even a substance having low solubility in a supercritical fluid.
【図１】 本発明に係る洗浄装置を表すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram illustrating a cleaning apparatus according to the present invention.
【図２】 圧力容器内におけるウエハＷの向きを表す模
式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a direction of a wafer W in a pressure vessel.
【図３】 洗浄装置の動作手順の１例を示すフロー図で
ある。FIG. 3 is a flowchart showing an example of an operation procedure of the cleaning device.
【図４】 ウエハＷを傾けた状態で超臨界洗浄を行った
プロセスを表す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process in which supercritical cleaning is performed while the wafer W is tilted.
【図５】 ウエハＷを水平に保ったまま超臨界洗浄を行
ったプロセスを表す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process in which supercritical cleaning is performed while the wafer W is kept horizontal.
１０…洗浄装置、１２…流体供給部、１４…圧力発生
器、１６…薬液供給部、１８…溶媒供給部、２０…圧力
容器、２２…不純物除去部、２４，２６，２８，３２…
バルブ、３０…供給配管、３４…帰還配管、３６…循環
系、４２，４４…主面DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cleaning apparatus, 12 ... Fluid supply part, 14 ... Pressure generator, 16 ... Chemical supply part, 18 ... Solvent supply part, 20 ... Pressure vessel, 22 ... Impurity removal part, 24, 26, 28, 32 ...
Valve, 30 ... supply pipe, 34 ... return pipe, 36 ... circulation system, 42, 44 ... main surface
Claims (10)
向に配置する洗浄室と、 前記洗浄室内に超臨界流体を供給する超臨界流体供給部
と、 を具備することを特徴とする洗浄装置。1. A cleaning apparatus, comprising: a cleaning chamber for disposing a substrate in a vertical direction or a direction inclined from horizontal, and a supercritical fluid supply unit for supplying a supercritical fluid into the cleaning chamber.
方それぞれに流体が流入する流入口および流出口を有す
ることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。2. The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the cleaning chamber has an inflow port and an outflow port through which a fluid flows above and below the substrate, respectively.
界流体から不純物を除去する不純物除去部と 前記不純物除去部を通過した前記超臨界流体を前記超臨
界流体供給部に帰還させる帰還路と、 をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の洗浄
装置。3. An impurity removing section for removing impurities from a supercritical fluid used for cleaning in the cleaning chamber, and a return path for returning the supercritical fluid passing through the impurity removing section to the supercritical fluid supply section. The cleaning device according to claim 1, further comprising:
部と、 前記薬液供給部が供給する薬液を溶かす溶媒を前記洗浄
室に供給する溶媒供給部と、 をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の洗浄
装置。4. A cleaning apparatus further comprising: a chemical solution supply unit for supplying a chemical solution into the cleaning chamber; and a solvent supply unit for supplying a solvent for dissolving the chemical solution supplied by the chemical solution supply unit to the cleaning chamber. The cleaning device according to claim 1.
炭素である ことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。5. The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the supercritical fluid is carbon dioxide in a supercritical state.
水である ことを特徴とする請求項３記載の洗浄装置。6. The cleaning apparatus according to claim 3, wherein the solvent and the impurities are both water.
向に配置した状態で超臨界流体で処理する超臨界流体処
理ステップ、 を具備することを特徴とする洗浄方法。7. A supercritical fluid processing step of processing a substrate with a supercritical fluid in a state where the substrate is arranged in a vertical direction or a direction inclined from horizontal.
かす溶媒で処理するリンス処理ステップと、 をさらに具備することを特徴とする請求項６記載の洗浄
方法。8. A chemical treatment step of treating the substrate with a chemical solution before the supercritical fluid treatment step; a rinsing treatment step of treating the substrate treated in the chemical solution treatment step with a solvent that dissolves the chemical solution; The cleaning method according to claim 6, further comprising:
用いた超臨界流体から不純物を除去する不純物除去ステ
ップ、 をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の洗浄
方法。9. The cleaning method according to claim 7, further comprising: an impurity removing step of removing impurities from the supercritical fluid used in the processing in the supercritical fluid processing step.
る乾燥ステップと、 をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の洗浄
方法。10. The cleaning method according to claim 7, further comprising: after the supercritical fluid processing step, a drying step of drying the substrate processed in the supercritical fluid processing step.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002157057A JP2003347261A (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Cleaning device and cleaning method |
Applications Claiming Priority (1)
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-
2002
- 2002-05-30 JP JP2002157057A patent/JP2003347261A/en not_active Withdrawn
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