JP2006303316A - Supercritical processing method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばnmオーダの微細な構造体を有する基板よりレジストパターンなどの有機物を除去するなどの処理を行う超臨界処理方法及び装置に関する。 The present invention relates to a supercritical processing method and apparatus for performing processing such as removing organic substances such as a resist pattern from a substrate having a fine structure on the order of nm, for example.
LSIを初めとする半導体装置を作製する要素技術として、リソグラフィーによるパターン形成技術がある。今日では、nmオーダの極微細なパターンが用いられており、研究開発のレベルでは、10nm以下の大きさのパターンが形成されるに至っている。上記パターン形成技術では、塗布などによるレジスト膜形成,露光,現像を経て形成されるレジストパターンをマスクとし、このマスクの下の基板や薄膜をエッチングにより加工している。このようなマスクに用いられるレジストは、紫外線,エックス線,電子線などに感光する有機材料であり、粉末状もしくは高粘性液体を溶剤に溶解したものが使われる。 As an elemental technology for manufacturing a semiconductor device such as an LSI, there is a pattern forming technology by lithography. Today, very fine patterns of the order of nm are used, and patterns of a size of 10 nm or less have been formed at the level of research and development. In the pattern forming technique, a resist pattern formed through resist film formation by coating or the like, exposure, and development is used as a mask, and a substrate and a thin film under the mask are processed by etching. A resist used for such a mask is an organic material that is sensitive to ultraviolet rays, X-rays, electron beams, and the like, and a powdery or highly viscous liquid dissolved in a solvent is used.
このような材料から構成されて加工されたレジストパターンは、基板や薄膜にパターンが形成された後で除去されるものである。レジスト(レジストパターン)の除去を行う洗浄には、古くは硫酸を主体にした酸溶液などが洗浄液として用いられてきたが、微細部分の洗浄が難しく微細部特に微細な凹部の内部を洗浄しきれないことが問題となってきた。例えば、レジストパターンが、すでに形成されているパターンの上に形成される場合、現像やエッチング処理を経た後にも、パターンの部分はレジスト材料が残っている領域である。このため、レジストパターンの下層のパターンの隙間には、レジストが入り込んだ状態となっている。レジストの除去では、上述したような微細なパターンの間に入り込んでいる部分も除去する必要がある。しかしながら、パターンの間隔がnmオーダと微細な場合、洗浄液が隙間に含浸しにくいため、パターンの隙間に、有機物(レジスト)の残渣が残る場合があった。 The resist pattern made of such a material and processed is removed after the pattern is formed on the substrate or thin film. For cleaning to remove the resist (resist pattern), an acid solution mainly composed of sulfuric acid has been used as a cleaning solution in the past. Nothing has become a problem. For example, when a resist pattern is formed on a pattern that has already been formed, the portion of the pattern is a region where the resist material remains even after development and etching. For this reason, the resist has entered the gap between the patterns below the resist pattern. In removing the resist, it is also necessary to remove the portion that has entered between the fine patterns as described above. However, when the pattern interval is as fine as the nm order, the cleaning liquid hardly impregnates into the gap, and thus organic matter (resist) residues may remain in the pattern gap.
一方、酸素ガスプラズマを用いたアッシング手法は、廃液の問題もなくガスが微細構造内部に拡散するため、近年では、レジスト除去の一般的な手法として用いられている。しかしながら、形成するパターンが有機材料である場合、レジスト除去にアッシング手法を用いることは困難である。例えば、LSIでは、多層配線間の層間絶縁層に用いる材料として、半導体装置の高速化に伴う配線容量の低下のため、多孔質のメチルポリシロキサンや水素化ポリシロキサンなどの低誘電率材料が用いられ始めている。しかしながら、このような層間絶縁層をレジストパターンをマスクとしてエッチング加工した後、レジストパターン除去のためのアッシングを行うと、層間絶縁層を構成しているメチル基や水素もアッシングされてしまい、結果として誘電率が上昇する問題が発生していた。 On the other hand, the ashing method using oxygen gas plasma has been used as a general method for resist removal in recent years because the gas diffuses into the fine structure without the problem of waste liquid. However, when the pattern to be formed is an organic material, it is difficult to use an ashing method for resist removal. For example, in LSI, a low dielectric constant material such as porous methylpolysiloxane or hydrogenated polysiloxane is used as a material for an interlayer insulating layer between multilayer wirings due to a decrease in wiring capacity accompanying an increase in the speed of semiconductor devices. Being started. However, when such an interlayer insulating layer is etched using a resist pattern as a mask and then ashing is performed for removing the resist pattern, methyl groups and hydrogen constituting the interlayer insulating layer are also ashed, resulting in There was a problem that the dielectric constant increased.
上述した問題を解決する方法として、超臨界流体を用いた洗浄(除去)方法が提案されている(非特許文献1参照)。この技術では、気体の拡散性と液体の溶解性(高密度性)とを兼ね備えた超臨界流体を洗浄溶液として用いて洗浄を行っている。このような、超臨界流体を用いた処理では、多くの場合、超臨界流体として二酸化炭素が用いられている。上述した超臨界流体を用いる処理では、レジストなどが残存する基板を耐高圧容器内に配置し、この耐高圧容器内に超臨界状態の二酸化炭素を導入することで、超臨界状態の二酸化炭素が基板に作用するようにしている。ただし、二酸化炭素は双極子モーメントを持たず、極性分子からなる有機材料であるレジストがほとんど溶解しない。 As a method for solving the above-described problem, a cleaning (removal) method using a supercritical fluid has been proposed (see Non-Patent Document 1). In this technique, cleaning is performed using a supercritical fluid having both gas diffusibility and liquid solubility (high density) as a cleaning solution. In such a process using a supercritical fluid, carbon dioxide is often used as the supercritical fluid. In the processing using the supercritical fluid described above, the substrate in which the resist or the like remains is placed in a high pressure resistant container, and supercritical carbon dioxide is introduced into the high pressure resistant container so that the supercritical carbon dioxide is generated. It acts on the substrate. However, carbon dioxide does not have a dipole moment and resists, which are organic materials composed of polar molecules, hardly dissolve.
また、二酸化炭素を用いた超臨界処理では、気体である二酸化炭素を1MPa以上の高圧な状態とするために、高圧ガス保安法に規制される耐高圧容器を用いる必要がある。このような耐高圧容器では、高価な認定高圧バルブ類の使用が義務づけられ、また、バルブの交換や容器の改造などは安易に行えず、また、年1回行うことが義務づけられている定期点検のための費用が必要となる。このため、常温(25℃程度)常圧(大気圧程度)において気体である二酸化炭素を用いた超臨界処理は、利用しやすい方法とはいえない。 Further, in supercritical processing using carbon dioxide, it is necessary to use a high pressure resistant container regulated by the High Pressure Gas Safety Law in order to bring carbon dioxide, which is a gas, into a high pressure state of 1 MPa or more. In such high pressure resistant containers, it is mandatory to use expensive certified high pressure valves, and it is not easy to replace valves or modify containers, and periodic inspections that are required to be done once a year. Cost for is required. For this reason, supercritical processing using carbon dioxide, which is a gas at room temperature (about 25 ° C.) and normal pressure (about atmospheric pressure), is not an easy-to-use method.
これに対し、高圧ガス保安法に規制されない常温常圧で液体のものを用いて超臨界処理を行う方法が、最近になって提案されている(特許文献1参照)。特許文献1の技術では、例えばアルコールやフッ化炭素類などの極性を有する有機物(極性溶剤)の超臨界流体を用いることで、より低い臨界条件で基板の上に形成されたレジストパターンなどの有機物を除去している。また、従来では、図8(a)に示すように、容器801の外壁と内壁との間に設けられたヒータ810により、処理対象の基板802が載置される反応室803内の温度を、極性溶剤が超臨界状態となる200℃程度にまで上昇させている。また、図8(b)に示すように、容器801内において、加熱機構を内蔵する基板台811に基板802を載置し、基板802の近傍を加熱する技術も提案されている(特許文献2参照)。
On the other hand, a method of performing supercritical processing using a liquid at room temperature and normal pressure not regulated by the High Pressure Gas Safety Law has recently been proposed (see Patent Document 1). In the technique of Patent Document 1, for example, an organic substance such as a resist pattern formed on a substrate under a lower critical condition by using a supercritical fluid of a polar organic substance (polar solvent) such as alcohol or fluorocarbons. Has been removed. Further, conventionally, as shown in FIG. 8A, the temperature in the
しかしながら、特許文献1に示されている従来の技術では、レジストの種類によっては、未だ十分な溶解特性が得られず、短時間で十分な洗浄の状態を得ることが容易でないという問題があった。また、常温常圧で液体の物質を超臨界状態とするためには、二酸化炭素などの場合に比較してより高い温度が必要となるが、従来の装置では、容器の側への熱伝導による損失が大きく、処理対象の基板近傍の温度をより迅速に所定温度にまで制御するなどが容易ではなく、処理時間の遅延を招いていた。 However, the conventional technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that, depending on the type of resist, sufficient dissolution characteristics are not yet obtained, and it is not easy to obtain a sufficient cleaning state in a short time. . In addition, in order to make a liquid substance in a supercritical state at room temperature and normal pressure, a higher temperature is required than in the case of carbon dioxide or the like. Loss is large, and it is not easy to quickly control the temperature in the vicinity of the substrate to be processed to a predetermined temperature, resulting in a delay in processing time.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、短時間で十分な超臨界処理の状態が得られるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a sufficient supercritical processing state in a short time.
本発明に係る超臨界処理方法は、基板を高圧容器の内部に配置する第1の工程と、高圧容器の内部にフッ素化合物と有機物を溶解する溶剤とからなる混合溶液を収容して加熱し、高圧容器の内部が超臨界状態となったフッ素化合物及び溶剤による超臨界流体で充填された状態とする第2の工程と、高圧容器の内部圧力を低下させて超臨界流体が気化された状態とする第3の工程とを少なくとも備えるものである。この方法では、超臨界状態となったフッ素化合物及び溶剤による超臨界流体により、基板が処理される。 In the supercritical processing method according to the present invention, the first step of disposing the substrate inside the high-pressure vessel and the mixed solution consisting of the solvent that dissolves the fluorine compound and the organic substance inside the high-pressure vessel is accommodated and heated. A second step in which the inside of the high-pressure vessel is filled with a supercritical fluid containing a fluorine compound and a solvent, and a state in which the supercritical fluid is vaporized by lowering the internal pressure of the high-pressure vessel; And at least a third step. In this method, the substrate is treated with a supercritical fluid composed of a fluorine compound and a solvent in a supercritical state.
上記超臨界処理方法において、フッ素化合物は、ハイドロフルオロエーテル及びハイドロフルオロエステルの少なくとも1つから構成されたものであればよい。またハイドロフルオロエーテルは、HCF2CF2OCH2CF3、CF3CHFCF2OCH2CF3、及びCF3CHFCF2OCH2CF2CF3の中の少なくとも1つであればよい。また、溶剤は、極性を有するものであればよい。また、溶剤は、多価アルコールのエーテル化合物及び多価カルボン酸のエステル化合物の少なくとも1つであればよい。 In the above supercritical processing method, the fluorine compound may be composed of at least one of hydrofluoroether and hydrofluoroester. The hydrofluoroether may be at least one of HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 , CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 3 , and CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 2 CF 3 . Moreover, the solvent should just have polarity. The solvent may be at least one of a polyhydric alcohol ether compound and a polycarboxylic acid ester compound.
また、上記超臨界処理方法において、溶剤は、ヒドロキシ酸,ヒドロキシ酸のエステル,及びヒドロキシ酸のエーテル化合物の少なくとも1つであればよい。また、溶剤は、乳酸エチルであればよい。また、フッ素化合物と溶剤とは、共沸状態の組成比とされていればよい。 In the supercritical processing method, the solvent may be at least one of hydroxy acid, ester of hydroxy acid, and ether compound of hydroxy acid. The solvent may be ethyl lactate. Further, the fluorine compound and the solvent may be in an azeotropic composition ratio.
また、本発明に係る他の超臨界処理方法は、基板を高圧容器の内部に配置する第1の工程と、高圧容器の内部にフッ素化合物からなる混合溶液を収容して加熱し、高圧容器の内部が超臨界状態となったフッ素化合物による超臨界流体で充填された状態とする第2の工程と、高圧容器の内部圧力を低下させて超臨界流体が気化された状態とする第3の工程とを少なくとも備え、フッ素化合物は、フッ化ヒドロキシ酸,フッ化ヒドロキシ酸のエステル化合物,及びフッ化ヒドロキシ酸のエーテル化合物の少なくとも1つから構成されているようにしたものである。 Further, another supercritical processing method according to the present invention includes a first step of placing a substrate inside a high-pressure vessel, and heating a mixed solution made of a fluorine compound inside the high-pressure vessel, A second step of filling the inside with a supercritical fluid of a fluorine compound in a supercritical state, and a third step of lowering the internal pressure of the high-pressure vessel to vaporize the supercritical fluid The fluorine compound is composed of at least one of a fluorinated hydroxy acid, an ester compound of fluorinated hydroxy acid, and an ether compound of fluorinated hydroxy acid.
また、本発明に係る超臨界処理装置は、一方に開放部を備える容器下部及びこの容器下部の開放部を密閉する蓋から構成されて内部に処理対象の基板が載置される高圧容器と、高圧容器の内部にフッ素化合物と有機物を溶解する溶剤とからなる混合溶液を供給する供給手段と、高圧容器の内部に配置されて常磁性金属から構成された加熱板と、加熱板に高周波交流電界を印加して誘導加熱により加熱板が加熱された状態とする誘導加熱手段と、高圧容器の内部の流体を外部に排出するための排出手段とを少なくとも備え、高圧容器の内部に供給された混合溶液を加熱板により加熱し、高圧容器の内部が超臨界状態となったフッ素化合物及び溶剤による超臨界流体で充填された状態とするようにしたものである。なお、加熱板は、移動機構により、蓋から蓋に対向する容器下部の底部の方向に移動可能とされている。また、加熱板の上に処理対象の基板が載置される。 Further, the supercritical processing apparatus according to the present invention includes a high-pressure container in which a substrate lower part provided with an open part on one side and a lid for sealing the open part of the lower part of the container are placed, and a substrate to be processed is placed inside, Supply means for supplying a mixed solution composed of a fluorine compound and a solvent that dissolves organic matter inside the high-pressure vessel, a heating plate that is disposed inside the high-pressure vessel and is made of a paramagnetic metal, and a high-frequency alternating current electric field on the heating plate At least a induction heating means for heating the heating plate by induction heating and a discharge means for discharging the fluid inside the high-pressure vessel to the outside, and the mixing supplied to the inside of the high-pressure vessel The solution is heated by a heating plate so that the inside of the high-pressure vessel is filled with a supercritical fluid composed of a fluorine compound and a solvent in a supercritical state. The heating plate can be moved from the lid toward the bottom of the lower part of the container facing the lid by a moving mechanism. A substrate to be processed is placed on the heating plate.
また、本発明に係る他の超臨界処理装置は、一方に開放部を備える容器下部及びこの容器下部の開放部を密閉する蓋から構成されて内部に処理対象の基板が載置される高圧容器と、高圧容器の内部にフッ素化合物と有機物を溶解する溶剤とからなる混合溶液を供給する供給手段と、高圧容器を加熱する加熱部と、高圧容器の内部の流体を外部に排出するための排出手段とを少なくとも備え、加熱部は、高圧容器は、加熱部が嵌合可能な凹部を外部に備え、加熱部を凹部に嵌合することで高圧容器を加熱し、高圧容器の内部に供給された混合溶液を加熱し、高圧容器の内部が超臨界状態となったフッ素化合物及び溶剤による超臨界流体で充填された状態とするようにしたものである。なお、これら装置において、高圧容器を冷却する冷却機構を備えるようにしてもよい。 Further, another supercritical processing apparatus according to the present invention comprises a lower part of a container provided with an open part on one side and a lid for sealing the open part of the lower part of the container, and a high-pressure container in which a substrate to be processed is placed. A supply means for supplying a mixed solution composed of a fluorine compound and a solvent for dissolving organic substances into the high-pressure vessel, a heating unit for heating the high-pressure vessel, and a discharge for discharging the fluid inside the high-pressure vessel to the outside And the heating part is provided with a recess into which the heating part can be fitted, and the heating part is fitted into the recess to heat the high pressure container and is supplied to the inside of the high pressure container. The mixed solution is heated so that the inside of the high-pressure vessel is filled with a supercritical fluid containing a fluorine compound and a solvent in a supercritical state. In these devices, a cooling mechanism for cooling the high-pressure vessel may be provided.
以上説明したように、本発明では、ハイドロフルオロエーテル及びハイドロフルオロエステルなどのフッ素化合物と有機物を溶解する溶剤との混合溶液が超臨界状態とされた超臨界流体により、基板を処理するようにした。また、本発明では、フッ化ヒドロキシ酸,フッ化ヒドロキシ酸のエステル化合物,及びフッ化ヒドロキシ酸のエーテル化合物などのフッ素化合物が超臨界状態とされた超臨界流体により、基板を処理するようにした。この結果、本発明によれば、基板に付着しているレジストなどの有機物がより迅速に溶解するようになるなど、短時間で十分な超臨界処理の状態が得られるようになるという優れた効果が得られる。 As described above, in the present invention, a substrate is treated with a supercritical fluid in which a mixed solution of a fluorine compound such as hydrofluoroether and hydrofluoroester and a solvent that dissolves an organic substance is in a supercritical state. . In the present invention, the substrate is treated with a supercritical fluid in which a fluorine compound such as fluorinated hydroxy acid, an ester compound of fluorinated hydroxy acid, and an ether compound of fluorinated hydroxy acid is brought into a supercritical state. . As a result, according to the present invention, an excellent effect that a sufficient supercritical processing state can be obtained in a short time, for example, an organic substance such as a resist adhering to the substrate is dissolved more rapidly. Is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態における超臨界処理方法を説明するための工程図である。まず、例えば単結晶シリコンからなる基板101の上に、低誘電率材料のHSQ(水素化シルセスキオキサン)からなる低誘電率膜が形成された状態とし、この上に、例えばArFレジストの膜を形成し、公知のフォトリソグラフィーにより90nm程度の幅のレジストパターンが形成された状態とする。ついで、形成されたレジストパターンをマスクとし、CHF3とアルゴンとの混合ガスのプラズマを用いたドライエッチングにより低誘電率膜を加工し、シリコン基板101の上に低誘電率材料からなるパターンが形成された状態とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram for explaining a supercritical processing method according to an embodiment of the present invention. First, a low dielectric constant film made of a low dielectric constant material HSQ (hydrogen silsesquioxane) is formed on a
上述したようにパターンが形成されたら、基板101を、図1(a)に示すように、容器下部102を密閉するための蓋103に設けられた基板保持部104に保持させる。なお、容器下部102は、一方の開放部を備え、この開放部が蓋103により密閉可能とされ、容器下部102と蓋103とにより、密閉された高圧容器が構成可能とされている。ついで、薬液導入用タンク105に収容されているHCF2CF2OCH2CF3(フッ素化合物)と乳酸エチル(溶剤)とが混合されたフッ素化合物混合液体を、配管106により容器下部102内に供給し、容器下部102の内部に、洗浄液120が収容された状態とする。なお、配管106の途中にはバルブ107が設けられている。また、容器下部102には、排出管108が設けられ、排出管108には背圧弁109が設けられている。また、容器下部102は、容器下部102より溢れ出た液体を収容する液体排出容器110の内部に配置されている。液体排出容器110は、排出部111より収容された廃液を排出する。
When the pattern is formed as described above, the
次に、図1(b)に示すように、蓋103を容器下部102の側に近づけて基板保持部104に保持されている基板101が、容器下部102に収容されている洗浄液120に浸漬された状態とする。このとき、薬液導入用タンク105によるフッ素化合物混合液体の供給を追加し、容器下部102において洗浄液120がオーバーフローする状態とし、基板101が洗浄された状態としてもよい。この洗浄により、常温(25℃程度)常圧(大気圧程度)の状態において、洗浄液120に溶解する成分は、基板101より除去(洗浄)可能である。例えば、基板101の上に形成されているレジストパターンの一部が、洗浄液120に溶解し、一部が基板101の上に残る。これに対し、低誘電率材料からなるパターンは、洗浄液120に溶解しない。
Next, as shown in FIG. 1B, the
次に、蓋103を容器下部102に密着させて、また、バルブ107を閉じることで、容器下部102の内部が密閉され、高圧容器が形成された状態とし、図示しない加熱手段により容器下部102の内部に収容されている洗浄液120が、例えば、200〜250℃程度に加熱された状態とする。加えて、背圧弁109を調整することで、密閉された容器下部102の内部が3MPa程度となるようにする。このことにより、図1(c)に示すように、密閉された容器下部102の内部は、超臨界状態となったHCF2CF2OCH2CF3及び乳酸エチルからなる超臨界流体121で充填され、基板101が、超臨界流体121に浸漬された状態となる。なお、この段階で、図2に示すように、循環ポンプ201を配管202及び配管203により容器下部102(高圧容器)に接続し、容器下部102内に充填されている超臨界流体121が、配管202−循環ポンプ201−配管203の経路により循環されるようにしてもよい。
Next, the
このように、超臨界流体121が作用することで、常温常圧の状態では溶解しきれずに基板101の上に残ったレジストパターンは、超臨界流体121に溶解し、基板101の表面からレジストパターンが除去される。また、超臨界流体121は、低誘電率材料からなる微細なパターンの隙間にも容易に浸透していくため、パターンの隙間に入り込んでいたレジストパターンの部分も、超臨界流体121に溶解する。加えて、200℃程度に加熱されてレジストの溶解速度が向上しているので、効果的な洗浄が行える。一方、低誘電率材料からなるパターンは、超臨界流体121に溶解することがない。さらに、これらの材料を超臨界状態で用いた場合、洗浄面をフッ素化することができる。洗浄面がフッ素化されることで、微細孔内の洗浄だけではなく、高温処理による水分の除去,さらにはフッ素化による水分再吸着が防げるようになる。これらのことは、デバイスの特性安定性に好適である。
As described above, the
この後、背圧弁109を徐々に開放して容器下部102(高圧容器)内部の超臨界流体121を外部に排出し、容器下部102内部の圧力を低下させることで、図1(d)に示すように、密閉されて200〜250℃程度に加熱されている容器下部102の内部が、気体122で充填された状態とする。このことにより、低誘電率材料からなるパターンが形成されている基板101の領域では、レジストパターンが除去され、かつ乾燥した状態となる。この超臨界処理方法によれば、HCF2CF2OCH2CF3(フッ素化合物)と乳酸エチル(溶剤)とが混合されたフッ素化合物混合液体が超臨界状態とされた超臨界流体を用いるようにしたので、有機物であるレジストがより迅速に溶解するようになり、従来に比較して短時間で処理が行える。また、この乾燥の過程では、低誘電率材料からなるパターンの部分に気液界面が形成されることがなく、液体の表面張力などによるパターン異常の発生が抑制されている。
Thereafter, the
次に、上述した超臨界処理に用いるフッ素化合物混合液体について説明する。はじめに、フッ素化合物混合液体を構成しているフッ素化合物について説明する。超臨界洗浄に適するフッ素化合物としては、まず、常温、常圧で液体であることが要求される。また、臨界点が250℃以下であった方がよい。250℃を超える温度が必要な場合、高圧容器を構成する密閉シール材の適用材料が少なくなるなどのことがある。さらには、燃焼しにくい材料である方がよく、また、レジスト等が溶解しやすい材料であり、環境影響が低いことが好ましい。これらの要求を満足する材料として、ハイドロフルオロエーテルやハイドロフルオロエステルがある。 Next, the fluorine compound mixed liquid used for the supercritical processing described above will be described. First, the fluorine compound constituting the fluorine compound mixed liquid will be described. First, a fluorine compound suitable for supercritical cleaning is required to be liquid at room temperature and pressure. The critical point should be 250 ° C. or lower. When a temperature exceeding 250 ° C. is required, there may be a case where a material for applying the hermetic seal material constituting the high-pressure vessel is reduced. Furthermore, it is better that the material is hard to burn, and it is preferable that the resist and the like are easily dissolved, and the environmental impact is low. As materials that satisfy these requirements, there are hydrofluoroethers and hydrofluoroesters.
この中でもハイドロフルオロエーテルは安全性の点からより適している。ハイドロフルオロエーテルとしては、例えばCF3CF2CH2OCHF2,CF3CF2OCH2CF3,C3F7OCH3,CHF2CF2OCH2CF3,CF3CHFCF2OCH2CF3、CF3CHFOCHF2、CF3CHFCF2CH2OCHF2,CF3CHFCF2OCH2CF2CF3、CF3CHFCF2OCH2CF2CHF2などの、CxFyHmO又はC(x-1)FyHmC1O(x,y,mは自然数)の構造を有しているものが適用可能である。さらには、この中でも最末端基が−CH3ではない方が、難燃性の点からは優れている。 Among these, hydrofluoroether is more suitable from the viewpoint of safety. Examples of the hydrofluoroether include CF 3 CF 2 CH 2 OCHF 2 , CF 3 CF 2 OCH 2 CF 3 , C 3 F 7 OCH 3 , CHF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 , CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 3 , CF 3 CHFOCHF 2 , CF 3 CHFCF 2 CH 2 OCHF 2 , CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 2 CF 3 , CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 2 CHF 2, etc. C x F y H m O or C (x- 1) Those having a structure of F y H m C 1 O (x, y, m are natural numbers) are applicable. Furthermore, among these, the case where the most terminal group is not —CH 3 is superior from the viewpoint of flame retardancy.
入手の容易性なども考慮すると、次に示すフッ素化合物が特によい。まず、HCF2CF2OCH2CF3がある。これは、180℃,3.7MPaで超臨界状態となる。また、CF3CHFCF2OCH2CF3がある。これは、200℃,2.4MPaで超臨界状態となる。また、CF3CHFCF2OCH2CF2CF3がある。これは、210℃,2.5MPaで超臨界状態となる。また、ハイドロフルオロエステルとしては、CHF2COOCH2CH3,(CF3)2CHCOOCH3などのCxFyHmO2又はC(x-1)FyHmC1O2(x,y,mは自然数)の構造を有していればすべて適用できる。 Considering availability, etc., the following fluorine compounds are particularly preferable. First, there is HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 . This becomes a supercritical state at 180 ° C. and 3.7 MPa. There is also CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 3 . This becomes a supercritical state at 200 ° C. and 2.4 MPa. There is also CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 2 CF 3 . This becomes a supercritical state at 210 ° C. and 2.5 MPa. As the hydrofluoroether ester, CHF 2 COOCH 2 CH 3, (CF 3) 2 CHCOOCH 3 C x F y H m O 2 or C (x-1), such as F y H m C 1 O 2 (x, Any structure having a structure of y and m being natural numbers) can be applied.
次に、フッ素化合物混合液体を構成している溶剤について説明する。まず、溶剤は、レジストなどの有機物を溶解するものである。また、溶剤は、共沸混合物(最低沸点共沸混合物)となるような比率でフッ素化合物と混合された状態とすることが好ましい。共沸混合物になればこの比率を保ったまま一定の沸点で蒸発することになり、蒸留による回収・再使用(リサイクル)が非常にしやすいことになる。例えば、HCF2CF2OCH2CF3はエタノール5.5%の混合比で共沸混合物になる。さらには、混和させてレジスト除去や洗浄により高い効果を得るためには、レジストがより溶解しやすいレジストの溶解用の溶剤を用いることが好ましい。これらは、極性を有する溶剤である。 Next, the solvent constituting the fluorine compound mixed liquid will be described. First, the solvent dissolves organic substances such as a resist. In addition, the solvent is preferably mixed with the fluorine compound at a ratio that makes an azeotrope (lowest boiling azeotrope). If it becomes an azeotropic mixture, it will evaporate with a fixed boiling point, maintaining this ratio, and it will be very easy to collect and reuse (recycle) by distillation. For example, HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 becomes an azeotrope with a mixing ratio of ethanol of 5.5%. Furthermore, in order to obtain a high effect by removing the resist and washing it by mixing, it is preferable to use a solvent for dissolving the resist, in which the resist is more easily dissolved. These are polar solvents.
現在、多くの半導体製造プロセスで使われるレジストは、アクリレートもしくはポリヒドロキシスチレンをベースとした有機物であり、溶剤はこれら有機物が溶解しやすいヒドロキシ酸(分子中に水酸基とカルボキシル基を有するもの)から構成されているものが好適である。また、カルボン酸をエステル化したものも、溶剤として好適である。また、水酸基をエーテルとしたものでも良い。例えば、乳酸エチルが、フッ素化合物混合液体を構成する溶剤として典型例である。もしくは、多価アルコールのエーテル化合物も適用可能である。例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルやこれらの酢酸塩、プロピレングリコールモノメチルエーテルやこの酢酸塩などが、多価アルコールのエーテル化合物の例である。また、多価カルボン酸のエステルも、上記溶剤として用いることができる。 Currently, resists used in many semiconductor manufacturing processes are organic substances based on acrylate or polyhydroxystyrene, and the solvent is composed of hydroxy acids that easily dissolve these organic substances (having hydroxyl and carboxyl groups in the molecule). What is done is suitable. In addition, an esterified carboxylic acid is also suitable as the solvent. Moreover, what used the hydroxyl group as ether may be used. For example, ethyl lactate is a typical example as a solvent constituting the fluorine compound mixed liquid. Or the ether compound of a polyhydric alcohol is also applicable. For example, ethylene glycol monoethyl ether or an acetate thereof, propylene glycol monomethyl ether or an acetate thereof are examples of polyhydric alcohol ether compounds. Polyesters of polyvalent carboxylic acids can also be used as the solvent.
これらの溶剤とフッ素化合物とを任意の量で混合することにより、よりレジストが溶解する状態が得られる。上記混合の割合は、前述したように共沸混合物となる量であることが好ましく、物質によって変わるが、混合比は5−10%程度の範囲となればよい。 By mixing these solvents and the fluorine compound in an arbitrary amount, a state in which the resist is more dissolved can be obtained. The mixing ratio is preferably an amount that forms an azeotrope as described above, and varies depending on the substance, but the mixing ratio may be in the range of about 5-10%.
次に、フッ素化合物混合液体を用いた他の実施の形態について説明する。まず、例えば単結晶シリコンからなる基板の上に、低誘電率材料のHSQ(水素化シルセスキオキサン)からなる低誘電率膜が形成された状態とし、この上に、例えばArFレジストの膜を形成し、公知のフォトリソグラフィーにより90nm程度の幅のレジストパターンが形成された状態とする。ついで、形成されたレジストパターンをマスクとし、CHF3とアルゴンとの混合ガスのプラズマを用いたドライエッチングにより低誘電率膜を加工し、シリコン基板の上に低誘電率材料からなるパターンが形成された状態とする。 Next, another embodiment using a fluorine compound mixed liquid will be described. First, for example, a low dielectric constant film made of low dielectric constant material HSQ (hydrogen silsesquioxane) is formed on a substrate made of single crystal silicon, and an ArF resist film is formed thereon, for example. The resist pattern having a width of about 90 nm is formed by known photolithography. Next, using the formed resist pattern as a mask, the low dielectric constant film is processed by dry etching using plasma of a mixed gas of CHF 3 and argon, and a pattern made of a low dielectric constant material is formed on the silicon substrate. State.
上述したようにパターンが形成されたら、基板を、高圧容器に収容されている洗浄液に浸漬された状態とする。ここで、洗浄液は、CF3CHFCF2OCH2CF3(フッ素化合物)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)とが混合されたフッ素化合物混合液体から構成されたものである。このとき、フッ素化合物混合液体の供給を追加し、高圧容器において洗浄液がオーバーフローする状態とし、基板が洗浄された状態としてもよい。この洗浄により、常温(25℃程度)常圧(大気圧程度)の状態において、洗浄液に溶解する成分は、基板より除去(洗浄)可能である。例えば、基板の上に形成されているレジストパターンの一部が、洗浄液に溶解し、一部が基板の上に残る。これに対し、低誘電率材料からなるパターンは、洗浄液に溶解しない。さらに、これらの材料を超臨界状態で用いた場合、洗浄面をフッ素化することができる。洗浄面がフッ素化されることで、微細孔内の洗浄だけではなく、高温処理による水分の除去,さらにはフッ素化による水分再吸着が防げるようになる。これらのことは、デバイスの特性安定性に好適である。 Once the pattern is formed as described above, the substrate is immersed in the cleaning liquid stored in the high-pressure vessel. Here, the cleaning liquid is composed of a fluorine compound mixed liquid in which CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 3 (fluorine compound) and propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) are mixed. At this time, the supply of the fluorine compound mixed liquid may be added so that the cleaning liquid overflows in the high-pressure vessel and the substrate is cleaned. By this cleaning, components dissolved in the cleaning liquid can be removed (cleaned) from the substrate at normal temperature (about 25 ° C.) and normal pressure (about atmospheric pressure). For example, a part of the resist pattern formed on the substrate is dissolved in the cleaning liquid, and a part remains on the substrate. On the other hand, a pattern made of a low dielectric constant material does not dissolve in the cleaning liquid. Furthermore, when these materials are used in a supercritical state, the cleaning surface can be fluorinated. Since the cleaning surface is fluorinated, not only cleaning in the micropores but also removal of water by high-temperature treatment and further water re-adsorption by fluorination can be prevented. These are suitable for device characteristic stability.
次に、高圧容器の内部が密閉された状態とし、図示しない加熱手段により高圧容器の内部に収容されている洗浄液が、例えば、220℃程度に加熱された状態とする。加えて、高圧容器の背圧弁を調整することで、密閉された高圧容器の内部が3MPa程度となるようにする。このことにより、密閉された高圧容器の内部は、超臨界状態となったCF3CHFCF2OCH2CF3及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートからなる超臨界流体で充填され、基板が、超臨界流体に浸漬された状態となる。 Next, the inside of the high-pressure vessel is sealed, and the cleaning liquid accommodated in the high-pressure vessel is heated to, for example, about 220 ° C. by a heating unit (not shown). In addition, by adjusting the back pressure valve of the high-pressure vessel, the inside of the sealed high-pressure vessel is set to about 3 MPa. As a result, the inside of the sealed high-pressure vessel is filled with a supercritical fluid composed of CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 3 and propylene glycol monomethyl ether acetate in a supercritical state, and the substrate is immersed in the supercritical fluid. It will be in the state.
このように、超臨界流体が作用することで、常温常圧の状態では溶解しきれずに基板の上に残ったレジストパターンは、超臨界流体に溶解し、基板の表面からレジストパターンが除去される。また、超臨界流体は、低誘電率材料からなる微細なパターンの隙間にも容易に浸透していくため、パターンの隙間に入り込んでいたレジストパターンの部分も、超臨界流体に溶解する。加えて、200℃程度に加熱されてレジストの溶解速度が向上しているので、効果的な洗浄が行える。一方、低誘電率材料からなるパターンは、超臨界流体に溶解することがない。さらに、これらの材料を超臨界状態で用いた場合、洗浄面をフッ素化することができる。洗浄面がフッ素化されることで、微細孔内の洗浄だけではなく、高温処理による水分の除去,さらにはフッ素化による水分再吸着が防げるようになる。これらのことは、デバイスの特性安定性に好適である。 In this way, the supercritical fluid acts, so that the resist pattern that remains on the substrate without being completely dissolved at room temperature and normal pressure is dissolved in the supercritical fluid, and the resist pattern is removed from the surface of the substrate. . In addition, since the supercritical fluid easily penetrates into the fine pattern gaps made of the low dielectric constant material, the resist pattern portion that has entered the gaps of the pattern is also dissolved in the supercritical fluid. In addition, since the resist dissolution rate is improved by heating to about 200 ° C., effective cleaning can be performed. On the other hand, a pattern made of a low dielectric constant material does not dissolve in the supercritical fluid. Furthermore, when these materials are used in a supercritical state, the cleaning surface can be fluorinated. Since the cleaning surface is fluorinated, not only cleaning in the micropores but also removal of water by high-temperature treatment and further water re-adsorption by fluorination can be prevented. These are suitable for device characteristic stability.
この後、背圧弁を徐々に開放して高圧容器内部の超臨界流体を外部に排出し、高圧容器内部の圧力を低下させることで、密閉されて220℃程度に加熱されている高圧容器の内部が、気体で充填された状態とする。このことにより、パターンが形成されている基板の領域では、レジストパターンが除去され、かつ乾燥した状態となる。また、この乾燥の過程では、パターンの部分に気液界面が形成されることがなく、液体の表面張力などによるパターン異常の発生が抑制されている。 Thereafter, the back pressure valve is gradually opened to discharge the supercritical fluid inside the high-pressure vessel to the outside, and the pressure inside the high-pressure vessel is reduced, so that the inside of the high-pressure vessel that is sealed and heated to about 220 ° C. Is filled with gas. As a result, the resist pattern is removed and dried in the region of the substrate where the pattern is formed. In this drying process, a gas-liquid interface is not formed in the pattern portion, and occurrence of pattern abnormality due to the surface tension of the liquid is suppressed.
また、次に説明するように、フッ素化合物混合液体を用いることで効率的に超臨界処理を行うようにしてもよい。まず、例えば単結晶シリコンからなる基板の上に、酸化シリコンからなる膜厚300nmの酸化膜が形成された状態とした後、この上に、多結晶シリコンからなる膜厚600nmのシリコン層が形成された状態とする。ついで、シリコン層を公知のフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とにより微細加工し、多結晶シリコンからなるシリコンパターンが形成された状態とする。次に、シリコンパターン形成に用いたレジストパターンを除去した後、シリコンパターンをマスクとし、フッ酸水溶液により酸化膜をエッチング加工し、酸化シリコンパターンとシリコンパターンとにより梁構造が形成された状態とする。 Further, as described below, supercritical processing may be performed efficiently by using a fluorine compound mixed liquid. First, for example, after an oxide film made of silicon oxide having a thickness of 300 nm is formed on a substrate made of single crystal silicon, a silicon layer made of polycrystalline silicon having a thickness of 600 nm is formed thereon. State. Next, the silicon layer is finely processed by a known photolithography technique and etching technique to form a silicon pattern made of polycrystalline silicon. Next, after removing the resist pattern used for forming the silicon pattern, the silicon pattern is used as a mask, and the oxide film is etched using a hydrofluoric acid aqueous solution so that the beam structure is formed by the silicon oxide pattern and the silicon pattern. .
上述したように梁構造が形成されたら、基板を、水洗し、引き続いて、高圧容器に収容されている洗浄液に浸漬された状態とする。ここで、洗浄液は、HCF2CF2OCH2CF3と乳酸エチルとが混合されたフッ素化合物混合液体から構成されたものである。このとき、基板が振動する状態とすることで、基板の表面に付着している水が、フッ素化合物混合液体に置換される。また、このとき、フッ素化合物混合液体の供給を追加し、高圧容器において洗浄液がオーバーフローする状態とすれば、基板より分離された水は、容器の上部より排出された状態とすることができる。 When the beam structure is formed as described above, the substrate is washed with water and subsequently immersed in a cleaning liquid contained in a high-pressure vessel. Here, the cleaning liquid is composed of a fluorine compound mixed liquid in which HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 and ethyl lactate are mixed. At this time, by setting the substrate to vibrate, the water adhering to the surface of the substrate is replaced with the fluorine compound mixed liquid. At this time, if the supply of the fluorine compound mixed liquid is added and the cleaning liquid overflows in the high-pressure vessel, the water separated from the substrate can be discharged from the upper part of the vessel.
次に、高圧容器の内部が密閉された状態とし、加熱手段により高圧容器の内部に収容されている洗浄液が、例えば、220℃程度に加熱された状態とする。加えて、高圧容器の背圧弁を調整することで、密閉された高圧容器の内部が3MPa程度となるようにする。このことにより、密閉された高圧容器の内部は、超臨界状態となったHCF2CF2OCH2CF3と乳酸エチルからなる超臨界流体で充填され、基板が、超臨界流体に浸漬された状態となる。 Next, the inside of the high-pressure vessel is sealed, and the cleaning liquid accommodated in the inside of the high-pressure vessel by the heating means is heated to about 220 ° C., for example. In addition, by adjusting the back pressure valve of the high-pressure vessel, the inside of the sealed high-pressure vessel is set to about 3 MPa. As a result, the inside of the sealed high-pressure vessel is filled with a supercritical fluid consisting of HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 and ethyl lactate in a supercritical state, and the substrate is immersed in the supercritical fluid. It becomes.
この後、直ちに背圧弁を徐々に開放して高圧容器内部の超臨界流体を外部に排出し、高圧容器内部の圧力を低下させることで、密閉されて220℃程度に加熱されている高圧容器の内部が、気体で充填された状態とする。このことにより、パターンが形成されている基板の領域では、微細な梁構造が乾燥された状態となる。また、この乾燥の過程では、微細な梁構造の部分に気液界面が形成されることがなく、液体の表面張力などによる梁構造における異常の発生が抑制されている。 Immediately after this, the back pressure valve is gradually opened to discharge the supercritical fluid inside the high-pressure vessel to the outside, and the pressure inside the high-pressure vessel is reduced, so that the high-pressure vessel that is sealed and heated to about 220 ° C. The inside is filled with gas. As a result, the fine beam structure is dried in the region of the substrate on which the pattern is formed. Further, in this drying process, a gas-liquid interface is not formed in a portion of the fine beam structure, and the occurrence of abnormality in the beam structure due to the surface tension of the liquid is suppressed.
次に、本発明の他の実施の形態について、図1を用いて説明する。以下では、レジストに対してより高い溶解性を示すフッ素化合物を用いた超臨界処理方法について説明する。まず、例えば単結晶シリコンからなる基板101の上に、低誘電率材料のHSQ(水素化シルセスキオキサン)からなる低誘電率膜が形成された状態とし、この上に、例えばArFレジストの膜を形成し、公知のフォトリソグラフィーにより90nm程度の幅のレジストパターンが形成された状態とする。ついで、形成されたレジストパターンをマスクとし、CHF3とアルゴンとの混合ガスのプラズマを用いたドライエッチングにより低誘電率膜を加工し、シリコン基板101の上に低誘電率材料からなるパターンが形成された状態とする。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Below, the supercritical processing method using the fluorine compound which shows the higher solubility with respect to a resist is demonstrated. First, a low dielectric constant film made of a low dielectric constant material HSQ (hydrogen silsesquioxane) is formed on a
上述したようにパターンが形成されたら、基板101を、図1(a)に示すように、容器下部102の蓋103に設けられた基板保持部104に保持させる。ついで、薬液導入用タンク105に収容されているCF3CF2CH(OH)OCHF2からなるフッ素化合物液体を、配管106により容器下部102内に供給し、容器下部102の内部に、洗浄液120が収容された状態とする。なお、配管106の途中にはバルブ107が設けられている。また、容器下部102には、排出管108が設けられ、排出管108には背圧弁109が設けられている。また、容器下部102は、容器下部102より溢れ出た液体を収容する液体排出容器110の内部に配置されている。液体排出容器110は、排出部111より収容された廃液を排出する。
When the pattern is formed as described above, the
次に、図1(b)に示すように、蓋103を容器下部102の側に近づけて基板保持部104に保持されている基板101が、容器下部102に収容されている洗浄液120に浸漬された状態とする。このとき、薬液導入用タンク105によるフッ素化合物液体の供給を追加し、容器下部102において洗浄液120がオーバーフローする状態とし、基板101が洗浄された状態としてもよい。この洗浄により、常温(25℃程度)常圧(大気圧程度)の状態において、洗浄液120に溶解する成分は、基板101より除去(洗浄)可能である。例えば、基板101の上に形成されているレジストパターンの一部が、洗浄液120に溶解し、一部が基板101の上に残る。これに対し、低誘電率材料からなるパターンは、洗浄液120に溶解しない。
Next, as shown in FIG. 1B, the
次に、蓋103を容器下部102に密着させて、また、バルブ107を閉じることで、容器下部102の内部が密閉されて高圧容器が形成された状態とし、図示しない加熱手段により容器下部102の内部に収容されている洗浄液120が、例えば、200〜250℃程度に加熱された状態とする。加えて、背圧弁109を調整することで、密閉された容器下部102の内部が3MPa程度となるようにする。このことにより、図1(c)に示すように、密閉された容器下部102の内部は、超臨界状態となったCF3CF2CH(OH)OCHF2からなる超臨界流体121で充填され、基板101が、超臨界流体121に浸漬された状態となる。
Next, the
このように、超臨界流体121が作用することで、常温常圧の状態では溶解しきれずに基板101の上に残ったレジストパターンは、超臨界流体121に溶解し、基板101の表面からレジストパターンが除去される。また、超臨界流体121は、低誘電率材料からなる微細なパターンの隙間にも容易に浸透していくため、パターンの隙間に入り込んでいたレジストパターンの部分も、超臨界流体121に溶解する。加えて、200℃程度に加熱されてレジストの溶解速度が向上しているので、効果的な洗浄が行える。一方、低誘電率材料からなるパターンは、超臨界流体121に溶解することがない。さらに、これらの材料を超臨界状態で用いた場合、洗浄面をフッ素化することができる。洗浄面がフッ素化されることで、微細孔内の洗浄だけではなく、高温処理による水分の除去,さらにはフッ素化による水分再吸着が防げるようになる。これらのことは、デバイスの特性安定性に好適である。
As described above, the
この後、背圧弁109を徐々に開放して容器下部102(高圧容器)内部の超臨界流体121を外部に排出し、容器下部102内部の圧力を低下させることで、図1(d)に示すように、密閉されて200〜250℃程度に加熱されている容器下部102の内部が、気体122で充填された状態とする。このことにより、低誘電率材料からなるパターンが形成されている基板101の領域では、レジストパターンが除去され、かつ乾燥した状態となる。この超臨界処理方法によれば、レジストなどの有機物に対して高い溶解性を示すCF3CF2CH(OH)OCHF2からなるフッ素化合物液体が超臨界状態とされた超臨界流体を用いるようにしたので、有機物であるレジストがより迅速に溶解するようになり、従来に比較して短時間で処理が行える。また、この乾燥の過程では、低誘電率材料からなるパターンの部分に気液界面が形成されることがなく、液体の表面張力などによるパターン異常の発生が抑制されている。
Thereafter, the
次に、上述した超臨界処理に用いるフッ素化合物液体について説明する。上述した超臨界洗浄に適するフッ素化合物としては、まず、常温、常圧で液体であることが要求される。また、臨界点が250℃以下であった方がよい。250℃を超える温度が必要な場合、高圧容器を構成する密閉シール材の適用材料が少なくなるなどのことがある。さらには、燃焼しにくい材料である方がよく、また、前述したフッ素化合物混合液体と同様にレジスト等が溶解しやすい材料であり、環境影響が低いことが好ましい。これらの要求を満足する材料として、C(x-1)FyHmC1O(OR),C(x-1)FyHmC1OO(OR),又はCxFyHmOn(OR)の構造のフッ素化合物がある。なお、x,y,m,nは自然数である。 Next, the fluorine compound liquid used for the supercritical processing described above will be described. The fluorine compound suitable for the supercritical cleaning described above is first required to be liquid at normal temperature and normal pressure. The critical point should be 250 ° C. or lower. When a temperature exceeding 250 ° C. is required, there may be a case where a material for applying the hermetic seal material constituting the high-pressure vessel is reduced. Furthermore, it is better to use a material that does not easily burn, and like the fluorine compound mixed liquid described above, it is a material in which a resist or the like is easily dissolved, and preferably has a low environmental impact. As a material satisfying these requirements, C (x-1) F y H m C 1 O (OR), C (x-1) F y H m C 1 OO (OR), or C x F y H m fluorine compounds of the structure of O n (OR) is. Note that x, y, m, and n are natural numbers.
例えば、CF3CF2CH(OR)OCHF2,CF3CF2OCH(OR)CF3,CHF2CF2OCH(OR)CF3,CF3CHFCF2OCH(OR)CF3,CF3C(OR)FOCHCF2,CF3CHFCF2OCH(OR)CF2CF3,CHF2COOCH(OR)CF3,及び(CF3)2CHCOOCF(OR)2 などが、上述したフッ素化合物として用いることができる。なお、Rは、H,CHF2,CF3などである。これらは、フッ化ヒドロキシ酸もしくはこのエステル化合物、又はフッ化ヒドロキシ酸のエーテル化合物といえる。これらのフッ素化合物は、前述したフッ素化合物に比較してより極性が強いため、単独で用いても良好な洗浄効果を得ることができる。 For example, CF 3 CF 2 CH (OR) OCHF 2 , CF 3 CF 2 OCH (OR) CF 3 , CHF 2 CF 2 OCH (OR) CF 3 , CF 3 CHFCF 2 OCH (OR) CF 3 , CF 3 C ( OR) FOCHCF 2 , CF 3 CHFCF 2 OCH (OR) CF 2 CF 3 , CHF 2 COOCH (OR) CF 3 , and (CF 3 ) 2 CHCOOCF (OR) 2 can be used as the above-mentioned fluorine compound. . R is H, CHF 2 , CF 3 or the like. These can be said to be fluorinated hydroxy acids or their ester compounds, or ether compounds of fluorinated hydroxy acids. Since these fluorine compounds are more polar than the fluorine compounds described above, a good cleaning effect can be obtained even when used alone.
なお、上述したいずれの超臨界処理方法においても、レジスト除去などの洗浄に限らず、水洗処理の後の微細なパターンの以上が抑制された状態の乾燥を行うなどの超臨界乾燥に適用させることが可能である。微細なパターンが形成されている基板を水などの液処理の後に乾燥する場合、パターン部において形成される気液界面により発生する表面張力で、パターンが他の部分に張り付くなどのパターン異常が発生する。表面張力を持たない超臨界流体を用いた乾燥によれば、上述したパターンの異常が抑制できるようになる。特に、フッ素化合物は、水と混和しやすいため、水による処理の後、パターンに付着している水を置換するのに好適である。 In any of the above-described supercritical processing methods, not only cleaning such as resist removal, but also supercritical drying such as drying in a state in which the fine pattern after the water cleaning processing is suppressed is suppressed. Is possible. When a substrate on which a fine pattern is formed is dried after a liquid treatment such as water, pattern abnormalities such as the pattern sticking to other parts occur due to the surface tension generated by the gas-liquid interface formed in the pattern part. To do. According to the drying using a supercritical fluid having no surface tension, the above-described pattern abnormality can be suppressed. In particular, since a fluorine compound is easily miscible with water, it is suitable for replacing water adhering to the pattern after treatment with water.
次に、高圧容器の内部のフッ素化合物を超臨界状態とするための加熱機構について説明する。まず、迅速に高圧容器内部の温度を上昇させるためには、例えば、「IHヒーター」として知られる誘導加熱を用いればよい。誘導加熱では、数MHz〜数十MHzの高周波交流電界を加熱板に作用させ、加熱板に誘導電流を流すことにより、加熱板が加熱された状態となる現象を利用するものである。加熱板に常磁性金属が含まれていれば、上記誘導加熱により、瞬時に加熱板が200℃程度に加熱された状態が得られる。 Next, a heating mechanism for bringing the fluorine compound inside the high-pressure vessel into a supercritical state will be described. First, in order to quickly increase the temperature inside the high-pressure vessel, for example, induction heating known as “IH heater” may be used. In induction heating, a phenomenon in which a heating plate is heated by applying a high-frequency AC electric field of several MHz to several tens of MHz to the heating plate and causing an induction current to flow through the heating plate is used. If the heating plate contains a paramagnetic metal, a state in which the heating plate is instantaneously heated to about 200 ° C. can be obtained by the induction heating.
従って、例えば、図3に示すように、蓋103から載置されている基板101の方向に移動可能な常磁性金属からなる加熱板301と、容器下部102の底部から蓋103の方向に移動可能な常磁性金属からなる加熱板302と、蓋103に内蔵された誘導加熱部303と、容器下部102の底部に内蔵された誘導加熱部304とにより、容器下部102の内部を加熱するようにしてもよい。加熱板301は、移動機構305により移動し、加熱板302は、移動機構306により移動する。加熱時には、例えば、図3(b)に示すように、加熱板301は容器下部102の底部方向に移動させ、加熱板302は蓋103の方向に移動させれば、加熱板302の上に載置されている基板101に対し、加熱板301が近設配置された状態が得られる。
Therefore, for example, as shown in FIG. 3, the
このような状態により、誘導加熱部303及び誘導加熱部204を動作させ、加熱板301及び加熱板302が加熱された状態とすることで、基板101の近傍のフッ素化合物液体やフッ素化合物混合液体を、効率よく加熱することが可能となる。また、加熱板301及び加熱板302が蓋103及び容器下部102より離間しているので、容器の側への熱伝導による損失がほとんど生じなく、200℃程度の高温の状態が、安定した状態で維持することが可能となる。
In such a state, the
一方、処理が終了して加熱が不要となった段階では、図3(a)に示すように、薄い加熱板301及び加熱板302が蓋103及び容器下部102に接触した状態とし、ペルチェ素子などを用いた冷却機構307により、蓋103及び容器下部102を冷却することで、迅速に加熱板301及び加熱板302の温度を低下させることが可能である。なお、蓋103及び容器下部102の冷却は、冷媒を循環させることで行うようにしてもよい。
この状態でも良いが、加熱時には容器壁から僅かに離しておき(第2図(b))、冷却時に一は冷やされた容器壁に密着させても良い。
On the other hand, at the stage where the processing is finished and heating is not necessary, as shown in FIG. 3A, the
Although it may be in this state, it may be slightly separated from the container wall during heating (FIG. 2 (b)), and one may be brought into close contact with the cooled container wall during cooling.
また、図4に示すように、常磁性金属から構成され、上部が開放した箱形状の加熱容器401を用い、誘導加熱部402により加熱容器401を加熱することで、容器下部102(高圧容器)の内部を加熱するようにしてもよい。例えば、加熱容器401にフッ素化合物液体やフッ素化合物混合液体を収容し、この中に基板101が浸漬された状態とする。この状態で、図4(b)に示すように、加熱板301を容器下部102の底部方向に移動させ、誘導加熱部303により加熱板301が加熱した状態とし、誘導加熱部402により加熱容器401が加熱した状態とすれば、収容されているフッ素化合物液体やフッ素化合物混合液体の加熱が、より迅速に行える。また、加熱されている状態をより安定して保持できる。また、この場合においても、図4(a)に示すように、加熱板301が蓋103に接触した状態とすることで、冷却が容易である。また、図4に示す構成の場合、蓋103を開放して加熱容器401を搬出すれば、加熱容器401に載置されている基板101の冷却が、より迅速に行える。
Further, as shown in FIG. 4, a box-shaped
また、図5に示すように、蓋103の外側面に凹部103aを設け、凹部103aに嵌合する抵抗加熱部501を用い、蓋103を加熱することで、容器下部102の内部を加熱するようにしてもよい。この場合、容器下部102の内部を加熱するときに、移動機構502を用いて抵抗加熱部501を移動させ、図6(b)に示すように、抵抗加熱部501が凹部103aに嵌合した状態とすればよい。また、移動機構502を用いて抵抗加熱部501を移動させ、図6(a)に示すように、蓋103より抵抗加熱部501が離間した状態とすることで、蓋103に対する加熱が停止できる。この状態で、冷却機構307を動作させれば、容器下部102の内部を迅速に冷却することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 5, a
また、図6に示すように、容器下部102の外側底面に凹部102aを設け、凹部102aに嵌合する抵抗加熱部601を設けるようにしてもよい。抵抗加熱部601は、移動機構602により移動させることで、凹部102aに嵌合した状態と容器下部102より離間した状態とに制御可能である。この場合においても、上述同様にすることで、容器下部102の内部の加熱と冷却とが迅速に行える。
Moreover, as shown in FIG. 6, you may make it provide the
以下、図4に示す超臨界処理装置を用いた超臨界処理方法について図7の工程図を用いて説明する。この方法では、図1を用いて説明した方法とは異なり、基板をホルダーと共に搬送するようにしたものである。まず、図7(a’)に示すように、加熱容器401が、冷却台701の上に載置されて冷却されている状態で、加熱容器401の内部に処理対象の基板101が載置された状態とする。冷却台701は、例えば、循環する冷媒(水)などにより冷却されれて室温(例えば20℃)程度とされている。
次に、図7(a)に示すように、基板101が載置された加熱容器401が容器下部102の内部に配置された状態とし、ここに、加熱容器401にフッ素化合物液体もしくはフッ素化合物混合液体711を導入し、これらに基板101が浸漬された状態とする。このとき、蓋103は、冷却機構307により室温程度に冷却されている。
Hereinafter, a supercritical processing method using the supercritical processing apparatus shown in FIG. 4 will be described with reference to the process diagram of FIG. In this method, unlike the method described with reference to FIG. 1, the substrate is transported together with the holder. First, as shown in FIG. 7A ′, the
Next, as shown in FIG. 7A, the
この後、図7(b)に示すように、蓋103により容器下部102の内部を密閉状態とし、また、移動機構305を動作させて加熱板301を基板101の方向に移動させる。なお、移動機構305は、例えば、駆動用モータなどから構成されている。また、排出配管702の圧力調整バルブ703は閉じた状態とする。この状態で、冷却機構307の動作を停止し、一方、誘導加熱部303及び誘導加熱部402を動作させて加熱板301及び加熱容器401が加熱した状態とする。加熱板301及び加熱容器401が所定温度にまで上昇すると、内部に収容されているフッ素化合物液体もしくはフッ素化合物混合液体は気化し、内部の圧力が上昇し、この結果、内部の圧力が臨界点以上となると、収容されているフッ素化合物液体もしくはフッ素化合物混合液体が超臨界状態となる。
Thereafter, as shown in FIG. 7B, the inside of the container
従って、容器下部102の内部は、超臨界流体712に充填された状態となる。このとき、必要であれば圧力調整バルブ703の開閉制御により、容器下部102の内部圧力を制御してもよい。また、導入しておく液量により、加熱制御のみで所定の圧力となるようにしてもよい。このようにすることで、基板101に対してフッ素化合物液体やフッ素化合物混合液体の超臨界流体712による処理が可能となる。
Accordingly, the inside of the container
次に、圧力調整バルブ703を開放させることで容器下部102の内部の流体を外部に排出させ、内部の圧力を低下させれば、図7(c)に示すように、容器下部102内部が気体713で充填された状態となる。この後、容器下部102の内部が大気圧程度とされた後、加熱板301を蓋103方向に上昇させ、誘導加熱部303の動作を停止し、冷却機構307により蓋103を室温程度にまで冷却し、また、加熱板301が冷却された状態とし、蓋103が開放した状態とする。ついで、容器下部102より加熱容器401を搬出し、これを図7(a’)に示すように、冷却台701の上に載置された状態とし、加熱容器401とともに基板101が冷却された状態とする。この後、加熱容器401に載置されている基板101を、新たな処理対象に交換し、上述した工程を繰り返せば、連続した処理が行える。
Next, when the
101…基板、102…容器下部、102a…凹部、103…蓋、103a…凹部、104…基板保持部、105…薬液導入用タンク、106…配管、107…バルブ、108…排出管、109…背圧弁、110…液体排出容器、111…排出部、120…洗浄液、121…超臨界流体、122…気体、201…循環ポンプ、202,203…配管、301,302…加熱板、303,304…誘導加熱部、305,306…移動機構、307…冷却機構、401…加熱容器、402…誘導加熱部、501…抵抗加熱部、502…移動機構、601…抵抗加熱部、602…移動機構。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記高圧容器の内部にフッ素化合物と有機物を溶解する溶剤とからなる混合溶液を収容して加熱し、前記高圧容器の内部が超臨界状態となった前記フッ素化合物及び前記溶剤による超臨界流体で充填された状態とする第2の工程と、
前記高圧容器の内部圧力を低下させて前記超臨界流体が気化された状態とする第3の工程と
を少なくとも備えることを特徴とする超臨界処理方法。 A first step of placing the substrate inside the high-pressure vessel;
A mixed solution composed of a fluorine compound and a solvent that dissolves an organic substance is accommodated in the inside of the high-pressure vessel and heated, and the inside of the high-pressure vessel is filled with the supercritical fluid by the fluorine compound and the solvent in a supercritical state. A second step to achieve the state,
And a third step of reducing the internal pressure of the high-pressure vessel to bring the supercritical fluid into a vaporized state.
前記フッ素化合物は、ハイドロフルオロエーテル及びハイドロフルオロエステルの少なくとも1つから構成されたものである
ことを特徴とする超臨界処理方法。 The supercritical processing method according to claim 1,
The supercritical processing method, wherein the fluorine compound is composed of at least one of hydrofluoroether and hydrofluoroester.
前記ハイドロフルオロエーテルは、HCF2CF2OCH2CF3、CF3CHFCF2OCH2CF3、及びCF3CHFCF2OCH2CF2CF3の中の少なくとも1つである
ことを特徴とする超臨界処理方法。 The supercritical processing method according to claim 2,
The hydrofluoroether is at least one of HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 , CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 3 , and CF 3 CHFCF 2 OCH 2 CF 2 CF 3. Processing method.
前記溶剤は、極性を有する
ことを特徴とする超臨界処理方法。 In the supercritical processing method according to any one of claims 1 to 3,
The supercritical processing method, wherein the solvent has polarity.
前記溶剤は、多価アルコールのエーテル化合物及び多価カルボン酸のエステル化合物の少なくとも1つである
ことを特徴とする超臨界処理方法。 In the supercritical processing method according to claim 4,
The solvent is at least one of an ether compound of a polyhydric alcohol and an ester compound of a polyvalent carboxylic acid.
前記溶剤は、ヒドロキシ酸,ヒドロキシ酸のエステル,及びヒドロキシ酸のエーテル化合物の少なくとも1つである
ことを特徴とする超臨界処理方法。 In the supercritical processing method according to claim 4,
The solvent is at least one of hydroxy acid, ester of hydroxy acid, and ether compound of hydroxy acid.
前記溶剤は、乳酸エチルである
ことを特徴とする超臨界処理方法。 The supercritical processing method according to claim 6, wherein
The supercritical processing method, wherein the solvent is ethyl lactate.
前記フッ素化合物と前記溶剤とは、共沸状態の組成比とされている
ことを特徴とする超臨界処理方法。 In the supercritical processing method of any one of Claims 1-7,
The supercritical processing method, wherein the fluorine compound and the solvent have an azeotropic composition ratio.
前記高圧容器の内部にフッ素化合物からなる混合溶液を収容して加熱し、前記高圧容器の内部が超臨界状態となった前記フッ素化合物による超臨界流体で充填された状態とする第2の工程と、
前記高圧容器の内部圧力を低下させて前記超臨界流体が気化された状態とする第3の工程と
を少なくとも備え、
前記フッ素化合物は、フッ化ヒドロキシ酸,フッ化ヒドロキシ酸のエステル化合物,及びフッ化ヒドロキシ酸のエーテル化合物の少なくとも1つから構成されている
ことを特徴とする超臨界処理方法。 A first step of placing the substrate inside the high-pressure vessel;
A second step in which a mixed solution composed of a fluorine compound is accommodated in the inside of the high-pressure vessel and heated so that the inside of the high-pressure vessel is filled with a supercritical fluid of the fluorine compound in a supercritical state; ,
And at least a third step of reducing the internal pressure of the high-pressure vessel to bring the supercritical fluid into a vaporized state.
The supercritical processing method, wherein the fluorine compound is composed of at least one of a fluorinated hydroxy acid, an ester compound of fluorinated hydroxy acid, and an ether compound of fluorinated hydroxy acid.
前記高圧容器の内部にフッ素化合物と有機物を溶解する溶剤とからなる混合溶液を供給する供給手段と、
前記高圧容器の内部に配置されて常磁性金属から構成された加熱板と、
前記加熱板に高周波交流電界を印加して誘導加熱により前記加熱板が加熱された状態とする誘導加熱手段と、
前記高圧容器の内部の流体を外部に排出するための排出手段と
を少なくとも備え、
前記高圧容器の内部に供給された前記混合溶液を前記加熱板により加熱し、前記高圧容器の内部が超臨界状態となった前記フッ素化合物及び前記溶剤による超臨界流体で充填された状態とする
ことを特徴とする超臨界処理装置。 A high-pressure container comprising a lower part of a container provided with an open part on one side and a lid for sealing the open part of the lower part of the container, on which a substrate to be processed is placed;
A supply means for supplying a mixed solution comprising a fluorine compound and a solvent for dissolving the organic substance into the high-pressure vessel;
A heating plate arranged inside the high-pressure vessel and made of paramagnetic metal;
Induction heating means for applying a high-frequency alternating electric field to the heating plate to heat the heating plate by induction heating;
And at least discharge means for discharging the fluid inside the high-pressure vessel to the outside,
The mixed solution supplied to the inside of the high-pressure vessel is heated by the heating plate, and the inside of the high-pressure vessel is filled with the supercritical fluid of the fluorine compound and the solvent that are in a supercritical state. Supercritical processing equipment characterized by
前記蓋から前記蓋に対向する前記容器下部の底部の方向に前記加熱板を移動する移動機構
を備えることを特徴とする超臨界処理装置。 The supercritical processing apparatus according to claim 10, wherein
A supercritical processing apparatus comprising: a moving mechanism that moves the heating plate from the lid toward a bottom portion of the lower part of the container facing the lid.
前記加熱板の上に前記基板が載置される
ことを特徴とする超臨界処理装置。 In the supercritical processing apparatus according to claim 10 or 11,
The supercritical processing apparatus, wherein the substrate is placed on the heating plate.
前記高圧容器の内部にフッ素化合物と有機物を溶解する溶剤とからなる混合溶液を供給する供給手段と、
前記高圧容器を加熱する加熱部と、
前記高圧容器の内部の流体を外部に排出するための排出手段と
を少なくとも備え、
前記加熱部は、前記高圧容器は、前記加熱部が嵌合可能な凹部を外部に備え、
前記加熱部を前記凹部に嵌合することで前記高圧容器を加熱し、前記高圧容器の内部に供給された前記混合溶液を加熱し、前記高圧容器の内部が超臨界状態となった前記フッ素化合物及び前記溶剤による超臨界流体で充填された状態とする
ことを特徴とする超臨界処理装置。 A high-pressure container comprising a lower part of a container provided with an open part on one side and a lid for sealing the open part of the lower part of the container, on which a substrate to be processed is placed;
A supply means for supplying a mixed solution comprising a fluorine compound and a solvent for dissolving the organic substance into the high-pressure vessel;
A heating section for heating the high-pressure vessel;
And at least discharge means for discharging the fluid inside the high-pressure vessel to the outside,
The heating unit is provided with a concave portion in which the high-pressure vessel can fit the heating unit,
The fluorine compound in which the high pressure vessel is heated by fitting the heating portion into the recess, the mixed solution supplied to the inside of the high pressure vessel is heated, and the inside of the high pressure vessel is in a supercritical state. And a supercritical processing apparatus filled with a supercritical fluid of the solvent.
前記高圧容器を冷却する冷却機構を備える
ことを特徴とする超臨界処理装置。 In the supercritical processing apparatus according to any one of claims 10 to 13,
A supercritical processing apparatus comprising a cooling mechanism for cooling the high-pressure vessel.
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