JP4165845B2 - 表面処理方法および洗浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＬＳＩ（半導体装置）や、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＰＤＰ（プラズマ表示パネル）等の被処理物に対してその表面に微細加工を施す表面処理方法、およびその処理に際して用いられる洗浄装置に関し、詳しくは、メタルエッチングにより生じたフェンス状残渣を除去するのが可能な表面処理方法および洗浄装置に関する。
【０００２】
【背景の技術】
ＬＳＩ等の高集積化に伴い、デザインルールの微細化が進み、その結果、内部抵抗の増加による配線遅延が問題となっている。また、メモリ分野では、セル面積の縮小に相反する電荷蓄積容量の確保が問題となっている。さらに、強誘電体メモリと呼ばれ、不揮発性という特色を持ったメモリも、新たに開発された。
そして、そのようなＬＳＩやメモリといった半導体装置等における配線材料や電極材料として、従来材料であるアルミニウム（Ａｌ）や，アルミニウム合金，ポリシリコン（Ｓｉ）に代わり、白金（Ｐｔ），イリジウム（Ｉｒ）等の貴金属や、低抵抗の銅（Ｃｕ）が、使用されつつある。
しかしながら、貴金属や銅は高融点金属であるため、それを表面に持つ半導体装置等に対する微細加工をドライエッチングにて行う際、多くの問題が発生しており、その一つがフェンス状残渣（側壁堆積物）の残留である。先ず、これについて述べる。
【０００３】
半導体装置等の製造工程において、リソグラフィ工程とエッチング工程は、一連の工程であり、レジストの塗布、ステッパによるパターン露光と現像の後に、レジストをマスクとして下地材料のエッチングを行う。そして、微細加工のエッチングではドライエッチングが好まれ、ドライエッチングは一般に反応ガスとアルゴンガス等の非反応ガスとの混合ガスを用いた高密度プラズマによって行われるが、そのようなエッチング処理を貴金属に対して行う貴金属メタルエッチング工程では、例えば、半導体装置等の電極材料としてＰｔ、Ｉｒ等が使用されている場合、その反応ガスとして、主に塩素ガスや，塩化物ガス，フッ化物ガス等のハロゲン化物ガスが用いられる。
【０００４】
ところが、貴金属のハロゲン化物は揮発性が低く、エッチングによって発生したハロゲン化物に代表される貴金属化合物は、レジストマスクの側壁に再付着し、アッシング後もフェンス状の残渣がパターン上に残留する。このようなフェンス状残渣は、その形状からラビットイアと称されることもある。この側壁堆積物は、例えばＰｔを電極材料として用い、塩素ガスでエッチングを行った場合、ＰｔＣｌｘＯｙ，又はＰｔＣｌｘとＰｔＯｙとの混合物で形成されることが知られている。
【０００５】
【従来の技術】
従来、シリコンウェハ等の被処理物の表面におけるＡｌ等のメタル系材料をエッチングした後に残留する変質膜やポリマーは、アッシングも行った後に、アミン系の剥離液にそのウェハをデイップすることによって除去・洗浄していた。すなわち、被処理物に対しその表面の金属を揮発させるエッチング処理を施すエッチング工程が、プラズマエッチャー等のドライエッチング装置を用いて行われると、その後、アッシング工程に加えて、被処理物を剥離液で洗う洗浄工程が、剥離液を保持する洗浄槽を備えた洗浄装置を用いて行われていた。
【０００６】
ところが、ＰｔやＩｒのエッチング後では、変質膜以外にフェンス状残渣が発生し、これが従来法のディップによる剥離液洗浄では除去不可能であった。そこで例えば側壁の堆積物を塩酸等の酸を用いたウェットエッチング法にて除去する方法が考案された（例えば特開平８−４５９０５号公報を参照）。すなわち、被処理物に対しその表面の金属を揮発させるエッチング処理を施すドライエッチング工程が行われ、これによってフェンス状残渣すなわち側壁堆積物が生じると、その後には、アッシング工程と、被処理物を剥離液で洗う洗浄工程とに加えて、別の湿式装置を用いて被処理物を酸で処理するウェットエッチング工程も、行われるようになったのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、酸によるウェットエッチングでの側壁堆積物の除去法では、微細なパターン内の堆積物を完全に除去するのが困難であることに加え、電極自体の膜剥がれや、キャパシタ構造以外への酸の浸食による配線の短格、層間絶縁膜の特性劣化など不所望な結果を招くことがある。また、プラズマエッチングにウェットエッチングが加わるといった新たな工程の追加により、工程数が増大し、このため、一連の処理期間が長期化することや、スループットの維持も難しくなること等、好ましくない事態も派生する。
【０００８】
そこで、エッチングやアッシング後の洗浄工程以外に工程数を増やすことなく、また被処理物に損傷を与えることもなく、メタルエッチングにて生じた側壁堆積物を的確に除去できるよう表面処理方法を工夫することが課題となる。また、そのような処理に適した装置を案出することも課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、的確に側壁堆積物を除去できる表面処理方法を実現することを目的とする。
また、本発明は、的確に側壁堆積物を除去できる洗浄装置を実現することも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第５の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００１０】
［第１の解決手段］
第１の解決手段の表面処理方法は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、被処理物に対しその表面の金属を（プラズマ等での気相反応等にて）揮発させるエッチング処理を施すエッチング工程と、（アッシング工程を挟んで又は挟まないで）その後に行われ前記被処理物（の少なくとも洗浄対象面）を剥離液（に浸漬した状態）で洗う洗浄工程とを備えた表面処理方法において、前記洗浄工程が前記被処理物に向けた超音波の照射を伴って行われる方法である。
【００１１】
このような第１の解決手段の表面処理方法にあっては、被処理物は、エッチング処理が施された後、剥離液で洗浄されるが、その洗浄に際して超音波も照射される。
これにより、エッチングのとき金属の揮発によって被処理物の表面にフェンス状残渣が生じていても、その後の洗浄に伴い、剥離液でレジストやレジストの燃え滓が取り除かれるのとほぼ同時に、超音波の刺激によってフェンス状残渣も除去される。その際、剥離液は、レジスト等に対する本来の直接的な作用に加えて、超音波を伝搬する媒体として働き、さらには、フェンス状残渣の基部の切断を早める補助的な促進剤として役立つとも言える。
【００１２】
また、このような表面処理方法は、洗浄工程の質的改良は伴うが、エッチング工程と洗浄工程との組み合わせに新たな別工程を付加するものでは無い。
したがって、この発明によれば、工程数を増やすことなく側壁堆積物を除去できる表面処理方法を実現することができる。
【００１３】
［第２の解決手段］
第２の解決手段の表面処理方法は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、上記の第１の解決手段の表面処理方法であって、前記超音波の発振数が前記剥離液との共振周波数を超えていることを特徴とする。
【００１４】
このような第２の解決手段の表面処理方法にあっては、フェンス状残渣の除去のために被処理物に掛けられる超音波の刺激が、超音波とその媒体との共振にて多発するキャビテーションに起因した衝撃で無く、それより微細な振動となる。
かかる微細な振動は、刺激が弱いので、被処理物表面の一般的な構造物や比較的平坦な形成物にダメージを与えることが無い。その一方、塀や壁に似たフェンス状残渣にはそれなりの揺さぶりが掛かり、その付け根には曲げ力が集約されるので、フェンス状残渣は、剥離液の補助作用もあって容易に、付け根から切り取られる。
【００１５】
これにより、フェンス状残渣を除いて被処理物の表面に不所望な強い刺激を及ぼすことが無く、しかも、フェンス状残渣は確実に除去されることとなる。
したがって、この発明によれば、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無く側壁堆積物を除去できる表面処理方法を実現することができる。
【００１６】
［第３の解決手段］
第３の解決手段の洗浄装置は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、被処理物（の全体または主表面等の一部）を（静止状態の又は還流もしくは流入流出等を伴った流動状態の）剥離液に浸す手段を備えた洗浄装置において、前記被処理物に向けて前記剥離液との共振周波数を超える発振数の超音波を発する超音波照射手段を設けたものである。
【００１７】
このような第３の解決手段の洗浄装置にあっては、被処理物は、剥離液に浸された状態で、超音波が照射される。しかも、その超音波は、発振数が剥離液との共振周波数を超える。
これにより、被処理物を剥離液で洗う洗浄工程が、被処理物に向けた超音波の照射を伴って行われるとともに、その超音波の発振数が剥離液との共振周波数を超えることとなる。そこで、この洗浄装置を用いることで、上述した第１，第２解決手段を実施することができる。
したがって、この発明によれば、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無く側壁堆積物を除去できる洗浄装置を実現することができる。
【００１８】
［第４の解決手段］
第４の解決手段の洗浄装置は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、上記の第３の解決手段の洗浄装置であって、前記被処理物を（直接保持して又は別個の保持手段を介して）前記剥離液に浸したまま回転させる回転駆動手段を備えたものである。
【００１９】
フェンス状残渣に対する刺激は、媒体中で発生や消滅を繰り返すキャビテーションによる場合では等方的であるのに対し、剥離液との共振周波数を超える発振数の超音波を照射した場合には、超音波の進行方向または照射方向に対応した異方性が強くなる。また、フェンス状残渣の曲げ剛性や強さにも異方性がある。
【００２０】
これに対し、上記の第４解決手段の洗浄装置にあっては、被処理物が、剥離液に浸された状態で回転させられる。そして、その回転に伴って被処理物表面と超音波進行方向等との相対的位置関係が少なくとも一回りする。
これにより、何れの方を向いたフェンス状残渣であっても、方向性の一致による強い刺激を、確実に受けることとなる。
したがって、この発明によれば、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無く而も確実に側壁堆積物を除去できる洗浄装置を実現することができる。
【００２１】
［第５の解決手段］
第５の解決手段の表面処理方法および洗浄装置は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、上記の第３の解決手段の洗浄装置であって、前記被処理物に向かう超音波の進行方向または照射方向を（少なくとも）一巡させる手段を備えたものである。
【００２２】
このような第５の解決手段の洗浄装置にあっては、被処理物が剥離液で洗われれているときに、その被処理物に向かう超音波は、その進行方向または照射方向が一巡する。連続的変化であれ、離散的変化であれ、少なくとも軌跡を重ね合わせれば３６０゜がカバーされる。そして、その一巡に伴って被処理物表面と超音波進行方向等との相対的位置関係が少なくとも一巡りする。
これにより、何れの方を向いたフェンス状残渣であっても、方向性の一致に基づく超音波の強い刺激を、確実に受けることとなる。
したがって、この発明によれば、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無く而も確実に側壁堆積物を除去できる洗浄装置を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の表面処理方法および洗浄装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１実施例〜第６実施例により説明する。
図１〜図３に示した第１実施例は、上述した第１，第２，第３の解決手段を具現化したものであり、図４に示した第２実施例は、上述した第４の解決手段を具現化したものであり、それぞれ図５，図６，図７に示した第３，第４，第５実施例は、何れも、上述した第５の解決手段を具現化したものである。また、図８に示した第６実施例は、上述した第４の解決手段を具現化したものである。なお、第１〜第５実施例は、バッチ式なのに対し、第６実施例は、枚様式のものとなっている。
【００２４】
【第１実施例】
本発明の表面処理方法に用いられる本発明の洗浄装置について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、その洗浄装置の基本構造を示す模式図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が縦断状態の正面図である。なお、図示等に際しては、簡明のため、要部だけを示し、適宜のもので足りる筐体や、ベース等の基体部、フレーム等の支持部材、カバー等の外装部材、ボルト等の締結具、内槽の吊持アーム等の保持部材、その昇降用エレベータ等の可動機構、マイクロプロセッサ等からなるコントローラ、電源などは、割愛した。
【００２５】
洗浄装置１０は、複数のウェハ２０（被処理物）を纏めて剥離液１５に浸す手段として、外槽１１及び内槽１４からなる二重の洗浄槽を具えている。
外槽１１は、内底に超音波振動子１２が設置されていて、純水１３を溜めた状態で超音波振動子１２を動作させうるようになっている。
内槽１４は、超音波を通す石英で出来ており、適宜の間隔で形成された内溝や仕切部材の間等にウェハ２０を縦にして並べて収容するとともに、これらのウェハ２０が隠れる深さまで剥離液１５を溜められるだけの深さがある。
これにより、この洗浄装置１０は、被処理物全体の浸漬が可能な量だけ内槽等の介在にて間接的に剥離液を保持する洗浄槽を備えたものとなっている。
【００２６】
超音波振動子１２には、好適には７００ｋＨｚから２ＭＨｚまでの比較的高い領域の周波数たとえば９５０ｋＨｚの高い周波数で振動するものが採用されている。なお、通常の超音波洗浄装置では、溶液分子を激しく動かす数十ｋＨｚの超音波が多用されている。後者の場合、密な部分と疎な部分が不均一に形成され、あちこちで溶液分子間で真空状態の亀裂が生じる。すなわち超音波の振動数が媒体との共振周波数に近いとキャビテーションが発生するが、溶液分子の運動とキャビテーション発生／消滅時のエネルギが溶液中のウェハ表面に伝わり、間接的にゴミ（パーティクル）や突起物が揺らされる。数μｍサイズ以上の大きな対象物に対して有効とされるが、ウェハ自体にも振動のエネルギが伝わる為、強大な超音波を長時間照射するとウェハにダメージが発生することがある。
【００２７】
これに対し、前者の場合、すなわち超音波振動子１２の発する９５０ｋＨｚの超音波の場合、振動数が大きすぎて、溶液分子は振動に対してあまり追従できない。共振周波数の関係上、より小さな固体と相互作用を持つため０．２〜２．０μｍ程度のゴミや突起に有効であり、そのサイズの固体が振動エネルギを直接享受する。そして、除去対象であるフェンス状残渣のサイズもそれに合致している。その反面、ウェハ自体との相互作用は仕較的小さく、ウェハダメージは少ない。かかる観点から、超音波振動子１２の振動数が決められている。
【００２８】
そして、超音波振動子１２を動作させると、発せられた超音波１２ａは、順次、純水１３、内槽１４、剥離液１５と伝搬し、ウェハ２０を囲む剥離液の成分分子を振動させる。
これにより、洗浄装置１０は、その洗浄槽１１，１４内に向けて、そして、その中のウェハ２０に向けて、そこの剥離液１５との共振周波数を超える発振数の超音波１２ａを発する超音波照射手段１２を設けたものとなっている。
【００２９】
この第１実施例の洗浄装置について、それを使用した表面処理方法およびその際の動作を、図面を引用して説明する。図２は、その表面処理方法のうちメタルエッチング工程等に関する模式図であり、フェンス状残渣の形成過程を示す。また、図３は、その表面処理方法のうち洗浄工程に関する模式図であり、剥離液中での超音波洗浄によるフェンス状残渣の除去状況を示している。
Ｐｔ，Ｉｒを高密度プラズマエッチング装置にてプラズマエッチングを行い、アッシング工程を経た後、洗浄液に剥離液１５を使用した上記洗浄装置１０にてフェンス状残渣の除去を行った。以下、その処理手順等を詳述する。
【００３０】
ウェハ２０は（図２（ａ）参照）、シリコンウェハ２１の主表面に、酸化膜２２、及びチタン２３（Ｔｉ）を積層し、さらに白金２４（Ｐｔ）をスパッタした後、レジスト２５を塗布し、ステッパにてパターンを露光後、現像してレジストマスクを形成したものである（図２（ｂ）参照）。
このようなウェハ２０を例えば特願平１０−５６０６０号に記載のプラズマエッチャーに入れるとともに、アルゴンと塩素ガスとの混合ガスにて高密度プラズマ２４ａを発生させて、ウェハ２０に対し高密度プラズマエッチングを行う（図２（ｂ）参照）。すると、白金２４及びチタン２３は、レジスト２５の下に隠れているところを除き高密度プラズマ２４ａに曝された表面部分が取り去られるが、その揮発した一部がレジスト２５の側壁部分に再付着して、フェンス状残渣２６が成長する（図２（ｃ）参照）。
【００３１】
それから、バレル型アッシヤーにてレジストアッシングを行う。すなわち、ウェハ２０を酸素プラズマ２５ａに曝す（図２（ｃ）参照）。
こうして、レジスト２５が除去されて、その白金２４の電極パターンや配線パターンが形成されるが、その白金２４の上にはフェンス状残渣２６が残る（図２（ｄ）参照）。このフェンス状残渣２６は、白金２４の上側両角のところから上に突き出し、パターンに沿って延び、パターンと共に向きも変える。
このようなメタルエッチング工程等を経て、フェンス状残渣が形成される。
【００３２】
次に、洗浄装置１０を使用してウェハ２０を洗浄する（図３参照）。内槽１４に、適当な枚数のウェハ２０を収容し、剥離液１５を充分に注いでから、純水１３を張った外槽１１にその内槽１４を入れる（図１参照）。こうして、被処理物２０が剥離液１５に浸されたところで（図３（ａ）参照）、図示しない操作部を操作等して超音波振動子１２を動作させる。そうすると、超音波１２ａが、ウェハ２０の主表面に沿うようにして剥離液１５中を伝搬し、白金２４のパターンや、その上のフェンス状残渣２６に達する（図３（ａ）参照）。
【００３３】
そして、超音波１２ａの振動がフェンス状残渣２６を刺激して揺さぶると同時に、その付け根の破片等を剥離液１５が取り去ると、フェンス状残渣２６は、次々と、白金２４から切り離される（図３（ｂ）参照）。その際、残る方の白金２４にも超音波１２ａが照射されるが、こちらは、表面に付着等しているパーティクル等が除去されるだけで、ダメージが無い。
こうして、被処理物２０が、高振動数の超音波照射を伴って、剥離液１５で洗われる。
【００３４】
この洗浄に際し、使用する剥離液の温度は室温、剥離時間は４０分とした。ここで洗浄時間は剥離液の液温を上げることで短縮可能である。超音波振動子１２のパワーは６００Ｗである。剥離液による洗浄後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）洗浄、純水洗浄を行って、剥離液も洗い流し、さらに、乾燥させた。
こうして、洗浄工程を終えたウェハ２０を断面ＳＥＭ観察によって観察し、剥離の効果を確かめたところ、ウェハ２０の表面からは、フェンス状残渣２６が綺麗に無くなっていた（図３（ｃ）参照）。
【００３５】
なお、同様の超音波洗浄を行っても、溶液が純水や酸では効果が少なく、溶液は剥離液を用いるのが各段に効果的である。
ここで剥離液の剥離効果を充分に発揮させるには、モノエタノールアミンと純水とを組み合わせると良い。具体的例としては、モノエタノールアミン５０％、ピロカテコール１０％、純水４０％の配合にて剥離効果が極めて高い。また、より好ましくは上記成分をすべて備えた上に、溶媒としてジメチルスルホキシドを全体溶液の５０％程度加えると良い。他の溶媒としては例えばＮ−メチルピロリドン等が挙げられる。さらに、市販の剥離液でも、アミン系成分と水を含んだものは、使い易い。
【００３６】
また、別の具体例として、酸化膜、Ｔｉ、酸化イリジウムを積層したＳｉウェハ上にＩｒをスパッタし、レジストマスクを形成して同様の剥離実験を行ったところ、同じ効果が得られた。すなわち、フェンス状残渣を綺麗に除去することができた。
エッチングガスについても同様であり、アルゴン単ガス、アルゴンと臭化物ガスやフッ化物ガスや塩化物ガスとした場合にもフェンス状残渣は形成されるが、レジストの剥離液と高振動の超音波との組み合わせによって残渣を除去できることを確認した。
【００３７】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、Ｐｔ，Ｉｒ等の貴金属に対するプラズマエッチングにおいて発生するフェンス状残渣を、レジストの剥離液と高振動の超音波との併用により、容易に除去することができる。しかも、順序として、アッシングの後に洗浄を行うことは通常のシーケンスとなんら変わりないため、既存の工程にも合致する上、スループットの妨げとならない。
【００３８】
【第２実施例】
本発明の洗浄装置の第２実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図４は、その基本構造を示す模式図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が縦断状態の正面図である。
【００３９】
この洗浄装置４０が上述の洗浄装置１０と相違するのは、超音波振動子１２が外槽１１の内側面（図４では左方）に移された点と、内槽１４が縦になった点と、これに対応してウェハ２０が水平な状態で上下に並べられるようになった点と、モータ４１等が追加設置された点である。
内槽１４は、剥離液１５を溜めうるよう底面および側面が閉じているので、ウェハ２０は、一旦、図示しない網状の針金、あるいはいわゆるテフロン等の合成樹脂、石英などで組み上げた棚体に一枚ずつ収納されてから、その網状棚体ごと纏めて内槽１４に収められる。
これにより、この洗浄装置４０は、洗浄槽１１内で被処理物２０を保持する保持具１４を備えたものとなっている。
【００４０】
モータ４１は、内槽１４の図示しない吊持アーム等に取着され、その出力軸の回転が適宜のカップリング４２やシャフト４３を介して内槽１４に伝達されるものである。
これにより、この洗浄装置４０は、保持具１４を洗浄槽１１内で回転させることで被処理物２０を剥離液１５に浸したまま回転させる回転駆動手段４１を備えたものとなっている。
【００４１】
この場合、ウェハ２０の洗浄時に、超音波１２ａが照射されると同時に、内槽１４が穏やかに回転する。
そして、内槽１４が一回転以上すると、ウェハ２０の主表面に存在するフェンス状残渣は、何れの方向を向いたものであっても、少なくとも一回以上は横から揺さぶられ、この刺激に強く感応して、切り離される。
こうして、フェンス状残渣が総て確実に除去される。
【００４２】
【第３実施例】
本発明の洗浄装置の第３実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図５は、その基本構造を示す模式図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が縦断状態の正面図である。
【００４３】
図５のこの洗浄装置５０が図４の洗浄装置４０と相違するのは、超音波振動子１２が新たに導入した回転籠５４の内側面（図４では左方）に移された点と、内槽１４に連結したモータ４１等に代えて回転籠５４に連結するモータ５１等が導入された点である。
回転籠５４は、外槽１１より小さく内槽１４よりは大きな円筒状の籠であり、外槽１１内で内槽１４の回りを回転可能に支持される。そして、モータ５１の回転がカップリング５２やシャフト５３を介して伝達されるようになっている。
【００４４】
この場合、ウェハ２０の洗浄時に、超音波１２ａが照射されると同時に、回転籠５４が穏やかに回転する。そして、回転籠５４の回転に伴い、超音波振動子１２が内槽１４の方を向きながらその周りを回るので、超音波１２ａの照射方向も連続的に変化する。
これにより、この洗浄装置５０は、超音波照射手段１２に付加して設けられ洗浄槽１１，１４内における超音波１２ａの進行方向または照射方向を回転させることで洗浄槽内の被処理物に向かう超音波の進行方向または照射方向を少なくとも一巡させることとなる。
【００４５】
そして、回転籠５４が一回転以上すると、ウェハ２０の主表面に存在するフェンス状残渣は、何れの方向を向いたものであっても、少なくとも一回以上は横から揺さぶられ、この刺激に強く感応して、切り離される。
こうして、この場合も、フェンス状残渣が総て確実に除去される。
【００４６】
【第４実施例】
本発明の洗浄装置の第４実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図６は、その基本構造を模式的に示す平面図である。
【００４７】
図６のこの洗浄装置６０が図４の洗浄装置４０と相違するのは、超音波振動子１２が外槽１１の内側面総てに（図６では四方）設けられた点と、超音波遮断筒６１が導入された点である。
超音波遮断筒６１は、超音波伝搬率の低い板材からなり、外槽１１より小さく内槽１４より大きく形成された円筒体である。その一部には、ほぼ一側面における超音波振動子１２の設置範囲に近い大きさの超音波通過窓６１ａが内外貫通して形成されており、外槽１１内で内槽１４の回りを回転可能に支持される。そして、モータ５１の回転がカップリング５２やシャフト５３を介して伝達されるようになっている。
【００４８】
この場合、ウェハ２０の洗浄時に、各超音波振動子１２から一斉に超音波１２ａが照射されると同時に、超音波遮断筒６１が穏やかに回転する。そうすると、超音波遮断筒６１の回転に伴い、超音波通過窓６１ａが内槽１４の周りを回るので、超音波通過窓６１ａの来た方向からだけ超音波１２ａが超音波遮断筒６１内そして内槽１４等へ伝搬するので、ウェハ２０からみた超音波の照射方向が連続的に変化する。
これにより、この洗浄装置６０は、超音波照射手段１２に付加して設けられ洗浄槽１１，１４内における超音波１２ａの照射強度の強弱状態を回転させることで洗浄槽内の被処理物に向かう超音波の進行方向または照射方向を一巡させることとなる。
そして、超音波遮断筒６１が一回転以上すると、この場合も、フェンス状残渣が総て確実に除去される。
【００４９】
【第５実施例】
本発明の洗浄装置の第５実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図７は、その基本構造を模式的に示す平面図である。
【００５０】
図７のこの洗浄装置７０が図６の洗浄装置６０と相違するのは、超音波遮断筒６１が省かれ、その代わりに、各超音波振動子１２の制御方式が変更された点である。
四方に設置された超音波振動子１２は、何れも超音波の出力パワーが周期的に（例えば、正弦波状に、三角波状に、あるいは鋸歯状に）可変制御されるが、それぞれの位相が９０゜ずつずれている。
【００５１】
この場合、ウェハ２０の洗浄時に、各超音波振動子１２から超音波１２ａが照射されるが、それは一斉に照射されるので無く、順に循環するよう強弱変化しながら行われる。そして、それらの合成ベクトルが内槽１４の方を向きながら回転する。
これにより、この洗浄装置７０は、超音波照射手段１２の一部として設けられ洗浄槽内１１，１４における超音波１２ａの照射強度の位相をずらして進行方向または照射方向を回転させることで洗浄槽内の被処理物に向かう超音波の進行方向または照射方向を一巡させるものとなっている。
そして、この場合も、フェンス状残渣が総て確実に除去される。
【００５２】
【第６実施例】
本発明の洗浄装置の第６実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図８は、その基本構造を模式的に示す要部の正面図である。
この洗浄装置８０は、搬送されて来た被処理物を直接保持してその上面を剥離液に浸したまま回転させながら一枚ずつ洗浄するものである。
【００５３】
そのために、洗浄装置８０は、モータ等にて回転駆動されるシャフト８１の上端に取着されたターンテーブル８２と、その側周面の直ぐ近くに設けられ超音波振動子１２を保持するブロック８３と、ターンテーブル８２の上に筒先を向けた剥離液１５放出用のノズル８４とを具えている。そして、ウェハ２０をターンテーブル８２上にバキュームチャックして穏やかに回転させながら、ノズル８４からウェハ２０の上面すなわち主表面に剥離液１５を掛けるとともに、超音波振動子１２も動作させるようになっている。
【００５４】
この場合、回転に伴ってウェハ２０上面に剥離液１５が広がると、その一部はブロック８３に至り、そこの超音波振動子１２から超音波１２ａが剥離液１５中に送出される。そして、ウェハ２０から見ると、剥離液１５との共振周波数を超える発振数の超音波１２ａが、進行方向を変えて巡回しながら、照射されることとなる。
こうして、流れる剥離液１５での洗浄が、一巡する超音波の照射を伴いながら行われ、その結果、この場合も、フェンス状残渣が総て確実に除去される。
【００５５】
なお、剥離液１５が装置外へ漏れないよう、上記の機構は適宜な防水カバー等で囲われるとともに、適宜の還流手段も講じられている。そして、剥離液１５及び超音波１２ａの供給が止まると、ノズル８４から又は別のノズルからＩＰＡや純水が掛けられ、さらにエアが吹き付けられるとともに、ターンテーブル８２が高速回転して、洗浄の仕上げ乾燥が行われる。それから、洗浄の済んだウェハ２０は、図示しない搬送機構によってターンテーブル８２から送り出される。
こうして、ウェハ２０が一枚ずつ逐次処理される。
【００５６】
【変形例】
なお、上記の実施例では、エッチング後にアッシングを行いそれから洗浄を行うようにしたが、本発明の適用は、その手順に限定されるものでは無い。例えば、アッシング前でレジストがパターン上に残留している状態においても、超音波と剥離液とを使用した上述の超音波洗浄にてレジストとフェンス状残渣との同時除去を行うようにしても良い。この場合、レジストが溶解した後にフェンス状残渣が除去されるので、洗浄時間を少し延長すると良い。洗浄時間が多少長くなっても、アッシングせずに洗浄処理を行うことによって、同時にレジストを剥離し、アッシング工程を省略できるという効果もあるので、トータルでの処理時間では短縮されることも多い。
【００５７】
また、剥離液を４０℃〜１００℃に加熱することによって剥離の効果が増し、超音波による洗浄時間を短縮することができる。
さらに、レジストマスク以外に、ハードマスクと呼ばれる酸化ケイ素や窒化ケイ素等をマスクとして使用する場合にもフェンス状残渣は発生するが、この場合にもマスク除去後に上記洗浄法の適用によって残渣の除去は可能である。
高融点金属であり、貴金属と同じく揮発性の低いＣｕ，Ｃｕ合金等のフェンス状残渣に関しても、上記手法は効果的である。
【００５８】
また、剥離されたフェンス状残渣は、エッチングガスやその流量比によつて形成状態が異なり、その多くが溶解せずに剥離液中にパーティクルとして残留する場合もあるが、剥離液をフィルターを通して循環させるか、あるいは破棄することで汚染を防ぐことができる。その場合、洗浄装置の洗浄槽等に、剥離液の給排管や、これに連結されたポンプ及びフィルター等を付設すると良い。
【００５９】
また、上記第２実施例の洗浄装置４０では（図４参照）、ウェハ２０の回転を、内槽１４を回転駆動することで行ったが、内槽１４は固定しておいてその中の網状棚体を回転駆動するようにしても良い。
さらに、上記第６実施例の洗浄装置８０では（図８参照）、ノズル８４の対向側にブロック８３及び超音波振動子１２を設置したが、これらは同じ側に設置されても良く、超音波振動子１２をブロック８３でなくノズル８４又はその支持部に組み込むようにしても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段の表面処理方法にあっては、エッチング後になされる剥離液での洗浄に際して超音波も照射されるようにしたことにより、レジスト等と共にフェンス状残渣も除去されて、その結果、工程数を増やすことなく側壁堆積物を除去できるようになったという有利な効果が有る。
【００６１】
また、本発明の第２の解決手段の表面処理方法にあっては、超音波の刺激を微細な振動にするとともに剥離液の補助作用等も加味されるようにしたことにより、フェンス状残渣を除いて被処理物の表面には不所望な強い刺激が及ばなくなり、その結果、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無く側壁堆積物を除去できるようになったという有利な効果を奏する。
【００６２】
さらに、本発明の第３の解決手段の洗浄装置にあっては、洗浄装置に特定の超音波照射手段を組み合わせたことにより、剥離液での洗浄に際して微細な振動の超音波も照射されて、被処理物の表面に不所望な強い刺激を与えること無くレジスト等と共にフェンス状残渣も除去され、その結果、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無く側壁堆積物を除去できるようになったという有利な効果が有る。
【００６３】
また、本発明の第４，第５の解決手段の洗浄装置にあっては、被処理物と超音波との相対的な位置関係が一回り又は一巡りするようにしたことにより、フェンス状残渣の剛性等および超音波の刺激に異方性があっても、工程数を増やすこと無く且つ被処理物を損なうことも無く而も確実に側壁堆積物を除去できるようになったという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の表面処理方法および洗浄装置の第１実施例について、洗浄装置の基本構造を示す模式図である。
【図２】 その表面処理方法のうちメタルエッチング工程等に関する模式図であり、フェンス状残渣の形成過程を示す。
【図３】 その表面処理方法のうち洗浄工程に関する模式図であり、剥離液中での超音波洗浄によるフェンス状残渣の除去状況を示す。
【図４】 本発明の洗浄装置の第２実施例についての構造模式図である。
【図５】 本発明の洗浄装置の第３実施例についての構造模式図である。
【図６】 本発明の洗浄装置の第４実施例についての構造模式図である。
【図７】 本発明の洗浄装置の第５実施例についての構造模式図である。
【図８】 本発明の洗浄装置の第６実施例についての構造模式図である。
【符号の説明】
１０ 洗浄装置
１１ 外槽（洗浄槽）
１２ 超音波振動子（超音波発信体、超音波照射手段）
１２ａ 超音波
１３ 純水（超音波伝搬体）
１４ 内槽（洗浄槽、剥離液と被処理物との保持手段、超音波伝搬体）
１５ 剥離液（超音波伝搬体、超音波媒体）
２０ ウェハ（半導体基板、メタルエッチング後の洗浄対象物、被処理物）
２１ シリコンウェハ（シリコンサブストレート、基体部）
２２ 酸化膜（絶縁膜）
２３ チタン（貴金属、高融点金属、エッチング対象の表面金属）
２４ 白金（貴金属、高融点金属、エッチング対象の表面金属）
２４ａ 高密度プラズマ（エッチング用プラズマ）
２５ レジスト
２５ａ 酸素プラズマ（アッシング用プラズマ）
２６ フェンス状残渣（側壁堆積物）
４０ 洗浄装置
４１ モータ（回転駆動手段）
４２ カップリング（回転駆動手段）
４３ シャフト（回転駆動手段）
５０ 洗浄装置
５１ モータ（超音波振動子一巡手段）
５２ カップリング（超音波振動子一巡手段）
５３ シャフト（超音波振動子一巡手段）
５４ 回転籠（超音波振動子一巡手段）
６０ 洗浄装置
６１ 超音波遮断筒（部分的抑制体、超音波進行方向等一巡手段）
６１ａ 超音波通過窓（部分的伝搬部、超音波進行方向等一巡手段）
７０ 洗浄装置
８０ 洗浄装置
８１ シャフト（回転駆動手段）
８２ ターンテーブル（被処理物保持手段）
８３ ブロック（超音波振動子保持手段）
８４ ノズル（剥離液浸漬手段）

Claims (4)

1. 板状の被処理物を剥離液に浸して洗浄する手段を備えた洗浄装置において、
   内部の剥離液に浸された状態の前記被処理物を水平に支持する内槽と、
   前記内槽を収納可能な外槽と、
   前記外槽内に配置され、前記被処理物に向けて照射される超音波の発振周波数が、前記被処理物の表面に形成されたフェンス状残渣が振動エネルギーを直接享受する値に設定されて、超音波を水平方向に照射する超音波照射手段と、
   前記内槽を垂直な軸を中心として回転させる内槽回転手段と
   を備えたことを特徴とする洗浄装置。
2. 板状の被処理物を剥離液に浸して洗浄する手段を備えた洗浄装置において、
   内部の剥離液に浸された状態の前記被処理物を水平に支持する内槽と、
   前記内槽を収納可能な外槽と、
   前記外槽内に配置され、前記被処理物に向けて照射される超音波の発振周波数が、前記被処理物の表面に形成されたフェンス状残渣が振動エネルギーを直接享受する値に設定されて、超音波を水平方向に照射する超音波照射手段と、
   前記超音波照射手段を前記内槽の方向を向きながら前記内槽の周りを回転させる超音波振動子一巡手段と
   を備えたことを特徴とする洗浄装置。
3. 板状の被処理物を剥離液に浸して洗浄する手段を備えた洗浄装置において、
   内部の剥離液に浸された状態の前記被処理物を水平に支持する内槽と、
   前記内槽を収納可能な外槽と、
   前記外槽の内側面に複数配置され、前記被処理物に向けて照射される超音波の発振周波数が、前記被処理物の表面に形成されたフェンス状残渣が振動エネルギーを直接享受する値に設定されて、超音波を水平方向に照射する複数の超音波照射手段と、
   前記複数の超音波照射手段と前記内槽との間に配置され、側面の一部に超音波通過窓が設けられた円筒形状の超音波遮断筒手段と、
   前記超音波遮断筒手段を回転させる超音波遮断筒回転手段と
   を備えたことを特徴とする洗浄装置。
4. 板状の被処理物を剥離液に浸して洗浄する手段を備えた洗浄装置において、
   内部の剥離液に浸された状態の前記被処理物を水平に支持する内槽と、
   前記内槽を収納可能な外槽と、
   前記外槽内の内側面に複数配置され、前記被処理物に向けて照射される超音波の発振周波数が、前記被処理物の表面に形成されたフェンス状残渣が振動エネルギーを直接享受する値に設定されて、超音波を水平方向に照射する複数の超音波照射手段と、
   前記複数の超音波照射手段からの超音波の出力エネルギーを周期的にそれぞれ可変制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする洗浄装置。

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