(57)【要約】物体の表面を清浄化する方法を開示する。この物体は、圧力チャンバ内の支持領域上に置かれる。次に、圧力チャンバを加圧する。清浄化プロセスを実施する、一連の減圧サイクルを実施する。次に、圧力チャンバをベントする。
2005521267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の表面を清浄にする方法であって、
ａ．前記物体を圧力チャンバ内の支持領域上に配置する工程と、
ｂ．前記圧力チャンバを加圧する工程と、
ｃ．清浄化プロセスを実施する工程と、
ｄ．一連の減圧サイクルを実施する工程と、
ｅ．前記圧力チャンバをベントする工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記物体が、金属、セラミック、ガラス及びそれらの複合混合物から成る群から選ばれる基材であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記圧力チャンバ内の前記支持領域の温度が、前記物体上への凝縮を最低限に抑えるように保たれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記圧力チャンバを加圧する工程が、前記圧力チャンバを気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧することを含み、前記圧力チャンバ内の前記支持領域の温度が前記二酸化炭素の温度よりも高いことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記圧力チャンバ内の前記支持領域の温度が約６５℃に保たれることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記物体の表面がフォトレジスト残留物を担持していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記物体の表面が、残留エッチング反応物／副生成物を担持していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記圧力チャンバを加圧する工程が、前記圧力チャンバを気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記圧力チャンバを二酸化炭素で加圧する工程が、前記圧力チャンバを二酸化炭素で２５００ｐｓｉに加圧することを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
清浄化プロセスを実施する工程が、
ａ．清浄化用化学薬品を前記圧力チャンバ内に注入する工程と、
ｂ．前記圧力チャンバを加圧する工程と、
ｃ．前記圧力チャンバ内で前記清浄化用化学薬品を再循環させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記圧力チャンバを加圧する工程が、前記圧力チャンバを気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧する工程を含むことを特徴とする請請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記圧力チャンバを二酸化炭素で加圧する工程が、前記圧力チャンバを二酸化炭素で２８００ｐｓｉに加圧する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記圧力チャンバ内で前記清浄化用化学薬品を再循環させる工程が、前記圧力チャンバ内で前記清浄化用化学薬品を前記物体の表面から汚染物を除去するのに十分な時間再循環させることを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
時間が約３分間に等しいことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
時間が約２分間に等しいことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
清浄化プロセスを実施する工程が、前記圧力チャンバを加圧して前記清浄化用化学薬品を前記圧力チャンバから押し出す工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
前記圧力チャンバを加圧して前記圧力チャンバから前記清浄化用化学薬品を押し出す工程が、前記圧力チャンバを気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧して前記圧力チャンバから前記清浄化用化学薬品を押し出すことを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記圧力チャンバを二酸化炭素で加圧する工程が、前記圧力チャンバを二酸化炭素で３０００ｐｓｉに加圧する工程を含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
一連の減圧サイクルを実施する工程が、少なくとも２回の減圧サイクルを実施することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２０】
一連の減圧サイクルを実施する工程が、それら減圧サイクルの各々が約２９００ｐｓｉから始まって約２５００ｐｓｉに減少するように一連の減圧サイクルを実施する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２１】
一連の減圧サイクルを実施する工程が、前記圧力チャンバが超臨界圧力を超えたままであるように一連の減圧サイクルを実施することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２２】
フォトレジスト、フォトレジスト残留物、残留エッチング反応物／副生成物、及びそれらの組合せから成る群から選ばれる物質の少なくとも一部を物体の表面から除去する方法であって、
ａ．前記物体を圧力チャンバ内の支持領域上に配置する工程と、
ｂ．前記圧力チャンバを加圧する工程と、
ｃ．清浄化プロセスを実施する工程と、
ｄ．一連の減圧サイクルを実施する工程と、
ｅ．前記圧力チャンバをベントする工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
物体の表面から汚染物を除去する方法であって、
ａ．前記物体を圧力チャンバ内の支持領域上に配置する工程と、
ｂ．前記圧力チャンバを加圧する工程と、
ｃ．清浄化プロセスを実施する工程と、
ｄ．前記圧力チャンバを加圧して前記圧力チャンバから清浄化用化学薬品を押し出す工程と、
ｅ．一連の減圧サイクルを実施する工程と、
ｆ．前記圧力チャンバをベントする工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
半導体ウェハの表面から汚染物を除去する方法であって、
ａ．前記ウェハを圧力チャンバ内の支持領域上に配置する工程と、
ｂ．前記圧力チャンバを、超臨界流体を形成するのに十分な第１圧力に加圧する工程と、
ｃ．清浄化用化学薬品を前記圧力チャンバ内に注入する工程と、
ｄ．前記圧力チャンバの圧力を第２圧力に増加させる工程と、
ｅ．前記圧力チャンバ内で前記清浄化用化学薬品を再循環させる工程と、
ｆ．前記圧力チャンバの圧力を増加させて前記圧力チャンバから前記清浄化用化学薬品を押し出す工程と、
ｇ．一連の減圧サイクルを実施する工程と、
ｈ．前記圧力チャンバをベントする工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
一連の減圧サイクルが、前記圧力チャンバが超臨界圧力を超えたままであるように実施されることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
物体の表面から汚染物を除去するための装置であって、
ａ．物体のための支持体を備える圧力チャンバと、
ｂ．前記圧力チャンバを加圧するための手段と、
ｃ．清浄化プロセスを実施するための手段と、
ｄ．一連の減圧サイクルを実施するための手段と、
ｅ．前記圧力チャンバをベントするための手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２７】
前記物体が、金属、セラミック、ガラス及びそれらの複合混合物から成る群から選ばれる基材であることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
前記物体を支持するための手段の温度が、前記物体上への凝縮を最低限に抑えるように保たれることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項２９】
前記圧力チャンバを加圧するための手段が、前記圧力チャンバを気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧する手段を含み、前記物体を支持する手段の温度が前記二酸化炭素の温度よりも高いことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３０】
前記汚染物がフォトレジスト残留物であることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３１】
前記汚染物が残留エッチング反応物／副生成物であることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３２】
前記圧力チャンバを加圧するための手段が、前記圧力チャンバを気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧するための手段を含むことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３３】
前記圧力チャンバを二酸化炭素で加圧するための手段が、前記圧力チャンバを二酸化炭素で２５００ｐｓｉに加圧するための手段を含む請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
清浄化プロセスを実施するための手段が、
ａ．前記圧力チャンバ内に清浄化用化学薬品を注入する手段と、
ｂ．前記圧力チャンバを加圧する手段と、
ｃ．前記清浄化用化学薬品を再循環させる手段と、
を含むことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３５】
前記圧力チャンバを加圧するための手段が、前記圧力チャンバを気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧するための手段を含むことを特徴とする請求項３４記載の装置。
【請求項３６】
前記圧力チャンバを二酸化炭素で加圧するための手段が、前記圧力チャンバを二酸化炭素で２８００ｐｓｉに加圧することを含むことを特徴とする請求項３５記載の装置。
【請求項３７】
前記清浄化用化学薬品を再循環させるための手段が、前記物体の表面から前記汚染物を除去する時間前記清浄化用化学薬品を再循環させるための手段を含むことを特徴とする請求項３４記載の装置。
【請求項３８】
時間が約３分間に等しい請求項３７記載の装置。
【請求項３９】
時間が約２分間に等しい請求項３７記載の装置。
【請求項４０】
清浄化プロセスを実施するための手段が、前記圧力チャンバを加圧して前記圧力チャンバから前記清浄化用化学薬品を押し出すための手段をさらに含むことを特徴とする請求項３４記載の装置。
【請求項４１】
前記圧力チャンバを加圧して前記圧力チャンバから前記清浄化用化学薬品を押し出すための手段が、前記圧力チャンバを気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧して前記圧力チャンバから前記清浄化用化学薬品を押し出すための手段を含むことを特徴とする請求項４０記載の装置。
【請求項４２】
前記圧力チャンバを二酸化炭素で加圧するための手段が、前記圧力チャンバを二酸化炭素で３０００ｐｓｉに加圧するための手段を含むことを特徴とする請求項４１記載の装置。
【請求項４３】
一連の減圧サイクルを実施するための手段が、少なくとも２回の減圧サイクルを実施するための手段を含むことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項４４】
一連の減圧サイクルを実施するための手段が、それら減圧サイクルの各々が約２９００ｐｓｉから始まって約２５００ｐｓｉに減少するような一連の減圧サイクルを実施するための手段を含むことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項４５】
一連の減圧サイクルを実施するための手段が、前記圧力チャンバが超臨界圧力を超えたままであるように一連の減圧サイクルを実施するための手段を含むことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本特許出願は、「超臨界二酸化炭素による処理後の被加工物の汚染を防止する方法（METHOD OF AVOIDING CONTAMINATION OF WORKPIECE AFTER SUPERCRITICAL CARBON DIOXIDE TREATMENT）」という題名の２００２年３月２２日に出願された本願と同じ出願人による同時係属の米国特許出願第６０／３６７，５３７号に基づく合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）による優先権を主張する。この米国出願の内容は、引用によりここに含まれていることにする。
【０００２】
発明の属する分野
本発明は、半導体デバイス又は他の物体の製造における残留物及び汚染物を除去する分野に関する。より詳細には、本発明は、低汚染レベルが要求される半導体ウェハ、基材及び他の平坦な媒体から、超臨界二酸化炭素を使用して、フォトレジスト、フォトレジスト残留物、並びに他の残留物及び汚染物を除去する分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
集積回路の製造は、半導体ウェハ上に、その表面内及び上に電気的活性領域を形成するパターン化層の形成を伴う。製造プロセスの一部として、フォトリソグラフィー又はフォトマスキングと呼ばれるマスキングプロセスを用いてウェハ上にパターンを転写する。マスキングは、光反応性ポリマー又はフォトレジストを、ウェハ上に、任意の好適な手段によって、例えば液体フォトレジストがウェハの表面上に均一に拡がるようにウェハを回転させることによって適用することを伴う。典型的な半導体製造プロセスでは、マスキングプロセスが数回繰り返される。同一ウェハに対して、ポジ型又はネガ型のフォトレジストのいずれかである複数の層を様々な組合せで用いることができる。
【０００４】
典型的には、フォトレジストで被覆されたウェハは、基材表面に対するフォトレジストの密着性を高めるために、加熱又は「ソフトベーク」される。光アライナによりウェハをフォトマスクに対して位置合わせして、次に、フォトレジストで被覆されたウェハの一部を高エネルギー光に露光し、フォトレジスト層中に潜像として所定のパターンを形成する。次に、現像剤を適用して、露光されたフォトレジストの一部を現像する。ポジ型フォトレジストが使用された場合には、フォトレジストの現像された部分は、高エネルギー光への露光によって可溶化する。逆に、ネガ型フォトレジストが使用された場合には、フォトレジストの未現像部分が可溶化される。洗浄及びリンス工程を行なって、可溶化されたフォトレジストを選択的に除去する。乾燥工程を行なう。典型的には、残留フォトレジストの表面を紫外線硬化させる。次に、保護されていない（すなわち、被覆されていない）基材の絶縁性又は導電性層をプラズマアッシング／エッチング又は湿式薬品エッチング等の任意の好適な手段により除去するエッチングプロセスを用いる。
【０００５】
半導体デバイスの製造にエッチングプロセスを用いる場合、高い歩留まりを達成するには、エッチングされた表面から残留物及び汚染物を除去することが望ましい。フォトレジスト、フォトレジスト残留物並びに他の残留物及び汚染物、例えば残留エッチング反応物及び副生成物の除去は、ストリッピング（stripping）として一般的に知られている。現行のストリッピング方法としては、乾式化学薬品除去法及び湿式化学薬品除去法が挙げられる。乾式除去法は、一般的に、気相プラズマ状態にあるドライな化学薬品に表面を接触させて残留エッチプロセス材料を除去することを意味する。湿式除去法は、液状の化学薬品溶液に表面を接触させることを一般的に意味する。
【０００６】
例えば、現行の湿式除去技術は、ストリッパーとして知られている化学薬品混合物の浴中に半導体ウェハを浸漬することを必要とする。浴は、熱又は超音波の増大を伴うことがある。典型的には、浴は、フォトレジスト及びフォトレジスト残留物の完全な除去が達成されるように、２０分間〜３０分間の浸漬時間を用いる。他の現行の湿式除去法では、攪拌された液体又はスプレーがウェハ表面上を通過する際に残留物が除去される。現行の方法は、半導体ウェハを回転させ、それと同時にそのウェハ上に清浄化用の溶液を吹き付けて表面をリンスし、次に、ウェハをスピン乾燥させることを用いることもある。さらに、例えば、「半導体ウェハ上の残留エッチング反応物／生成物をリンスする方法(Method of Rinsing Residual Etching Reactants/Products on a Semiconductor Wafer)」という題名の米国特許出願第０９／８１６９５６号に記載されているように、清浄化用の溶液を吹き付けながらウェハを回転させ、次にそのウェハをスピン乾燥させる技術は、窒素パージによりウェハをスピン乾燥させることも伴うことがある。
【０００７】
残念ながら、乾式及び湿式除去法は、高アスペクト比（特に、限界寸法が０．２５ミクロン未満のようなサブミクロン範囲にある場合）により特徴付けられる半導体デバイス構造体上の残留物及び汚染物の適切な除去をもたらすことができない。例えば、「有機物質を除去するための超臨界組成物及びその使用方法（Supercritical Compositions for Removal of Organic Material and Methods of Using Same）」という題名の２００１年６月５日にVaartstraに発行された米国特許第６，２４２，１６５号明細書に記載されているように、従来のストリッピング技術は、硬化したフォトレジスト及び／又は側壁に堆積したレジスト若しくは残留物の除去に対して適切なものではなく、また、０．２５ミクロン未満の限界寸法を有するデバイス構造体の処理の困難な隙間や溝中の残留物の除去に対して適切なものでもなかった。湿式ストリッピング用化学薬品は、溝や隙間に対して有効でないことがある。なぜなら、除去すべきレジスト又は残留物への溶剤のアクセスが表面張力及び毛管作用により制限されるからである。乾式法は、溝及び隙間中のレジスト又は残留物を完全に除去することはできない。なぜなら、上記’１６５号特許に記載されているように、プラズマエッチング副生成物と当該構造体の側壁との相互作用の結果として起こる側壁ポリマー形成がプラズマアッシング法を使用して容易に除去されないからである。
【０００８】
半導体製造における様々なプロセス工程は、フォトレジストの除去の困難性を増大させる傾向がある。例えば、反応性イオンエッチング又はイオン注入プロセスによるフォトレジストの表面硬化は、レジスト又は残留物の除去の困難性を増大させる。さらに、例えば、ソフトベーク工程及び紫外線硬化工程は、現行のストリッピング方法を使用する残留物及び汚染物の除去の困難性を増大させるフォトレジストの化学変化をもたらすことがある。
【０００９】
現行のストリッピング方法に関連する他の問題には、水及び化学薬品のコスト、環境保護団体からの半導体業界に対する圧力、及びクリーンルームでの作業が健康問題を引き起こすと訴える従業員による訴訟などがある。従って、半導体製造業界では、安全上の問題を減らし、また、半導体デバイスの製造に使用される化学薬品及び水の容量を減らすのにより有効、かつ、環境に優しいストリッピング方法を開発することに多大な関心が持たれている。
【００１０】
超臨界流体
超臨界状態にある流体は超臨界流体と呼ばれている。流体は、その粒体の密度が液体の場合の密度に近づく圧力と温度の組合せにさらされた場合に、超臨界状態になる。超臨界流体は、液体状態にある組成物に通常関連する高い溶媒和特性及び可溶化特性により特徴付けられる。超臨界流体は、気体状態にある組成物の特徴である低い粘度も有する。
【００１１】
超臨界流体は、表面から残留物を除去するため又は様々な材料から汚染物を抽出するためにこれまで使用されている。例えば、「自然対流及び温度による溶解濃度変化を用いて汚染物を除去するための装置（Apparatus for Contaminant Removal Using Natural Convection Flow and Changes in Solubility Concentration by Temperature）」という題名の２００２年４月９日にMarshallらに発行された米国特許第６，３６７，４９１号明細書に記載されているように、超臨界流体及び近超臨界（near-supercritical）流体は、物品から汚染物を除去するために溶剤としてこれまで使用されている。例としては、NASA Tech Brief MFS-29611（１９９０年１２月）があり、これには、金属部材の表面から有機及び無機汚染物を洗浄するために従来使用されてきた炭化水素溶剤の代用物として超臨界二酸化炭素を使用することが記載されている。
【００１２】
超臨界流体は、半導体ウェハの清浄化にこれまで使用されている。例えば、露光された有機フォトレジストフィルムを除去するために超臨界二酸化炭素を使用する取り組みは、「超臨界雰囲気中で物品を処理する方法（Method of Processing an Article in a Supercritical Atmosphere）」という題名の１９９０年７月３１日にNishikawaらに発行された米国特許第４，９４４，８３７号明細書に開示されている。半導体デバイス及び他の物体の製造において、イオン性化合物とともに様々な有機及び無機物質、例えば高分子量の非極性及び極性化合物を除去するために超臨界二酸化炭素を使用するより有効でより費用効果の高いストリッピング方法が必要とされている。
【００１３】
低汚染レベルが要求される半導体ウェハ、基材及び他の平坦な媒体から、超臨界二酸化炭素を使用して、フォトレジスト、フォトレジスト残留物並びに他の残留物及び汚染物、例えば残留エッチング反応物及び副生成物を除去するより有効かつ効率的な方法が必要とされている。
【発明の開示】
【００１４】
発明の要旨
本発明の第１の態様は、物体の表面を清浄化する方法である。物体を、圧力チャンバ内の支持領域上に配置する。次に、圧力チャンバを加圧する。清浄化プロセスを実施する。一連の減圧サイクルを実施する。次に、圧力チャンバをベントする。
【００１５】
本発明の第２の態様は、物体の表面から汚染物を除去する方法である。物体を、圧力チャンバ内の支持領域上に配置する。次に、圧力チャンバを加圧する。清浄化プロセスを実施する。次に、圧力チャンバを加圧して清浄化用化学薬品を圧力チャンバから押し出す。一連の減圧サイクルを実施する。次に、圧力チャンバをベントする。
【００１６】
第３の態様は、半導体ウェハの表面から汚染物を除去する方法である。半導体ウェハを圧力チャンバ内の支持領域上に配置する。次に、圧力チャンバを、超臨界流体を形成するのに十分な第１圧力に加圧する。清浄化用化学薬品（cleaning chemistry）を圧力チャンバ内に注入する。圧力チャンバの圧力を第２圧力に増加させる。清浄化用化学薬品を圧力チャンバ内で再循環させる。圧力チャンバの圧力を増加させて圧力チャンバから清浄化用化学薬品を押し出す。一連の減圧サイクルを実施する。次に、圧力チャンバをベントする。
【００１７】
第４の態様は、物体の表面から汚染物を除去するための装置である。物体のための支持体を備える圧力チャンバ。圧力チャンバを加圧するための手段。清浄化プロセスを実施するための手段。一連の減圧サイクルを実施するための手段。圧力チャンバをベントするための手段。
本発明は、添付の図面を参照してより理解できるであろう。
【００１８】
好ましい態様の詳細な説明
添付の図面を参照する以下の詳細な説明は、本発明の様々な態様を例示するものである。本発明は、本明細書に記載の態様に限定されると解釈されるべきではない。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
【００１９】
本発明は、半導体デバイスを製造する分野でよく知られている方法によってエッチングプロセスにかけられた半導体基材等の物体の表面を清浄化する方法に関する。
【００２０】
フォトレジスト、フォトレジスト残留物並びに他の残留物及び汚染物、例えば残留エッチング反応物及び副生成物の除去はストリッピングとして一般的に知られている。現行のストリッピング法は、硬化したフォトレジスト及び／又は側壁に堆積したレジスト若しくは残留物、あるいはデバイス構造体の処理の困難な隙間や溝中の残留物及び汚染物（特に、限界寸法がサブミクロン範囲である場合）の適切な除去をもたらすことができない。例えば、湿式化学法は、溝や隙間に対して有効でないことがある。なぜなら、除去すべきレジスト又は残留物への溶剤のアクセスが表面張力及び毛管作用により制限されるからである。紫外線、反応性イオンエッチング又はイオン注入プロセスによるフォトレジストの表面硬化等の半導体製造プロセスは、現行のストリッピング方法を使用する残留物及び汚染物の除去の困難性を増大させる傾向がある。
【００２１】
従来技術にあったフォトレジスト、フォトレジスト残留物並びに他の残留物及び汚染物、例えば残留エッチング反応物及び副生成物の除去に関する問題を解消するために、安全上の問題を減らし、また、半導体デバイス及び他の物体の製造に使用される化学薬品及び水の容量を減らすのにより有効、かつ、環境に優しい清浄化方法及び装置を開発した。本発明の方法及び装置は、超臨界二酸化炭素の低い粘度並びに高い溶媒和及び可溶化特性を利用して清浄化プロセスを促進する。
【００２２】
本発明の目的上、「二酸化炭素」は、液体、気体又は超臨界（近超臨界を含む）状態にある流体として使用される二酸化炭素（ＣＯ2 ）を意味するものと理解されるべきである。「液体二酸化炭素」は、気液平衡状態にあるＣＯ2 を意味する。液体ＣＯ2 が使用される場合、用いられる温度は好ましくは３０．５℃未満である。「超臨界二酸化炭素」は、本明細書では、臨界温度（３０．５℃）及び臨界圧力（７．３８ＭＰａ）を超える条件下にあるＣＯ2 を意味する。ＣＯ2 は、それぞれ７．３８ＭＰａ及び３０．５℃を超える圧力及び温度にさらされた場合に、超臨界状態にあると決定される。「近超臨界二酸化炭素」は、絶対臨界温度及び臨界圧力の約８５％以内のＣＯ2 を意味する。
【００２３】
液体又は超臨界の二酸化炭素は、好ましい態様において、組成物として供給されてもよい。本発明の方法及び装置において使用するのに好ましい液体又は超臨界のＣＯ2 組成物は、超臨界ＣＯ2 と清浄化用化学薬品を含むことができる。好ましくは、清浄化用化学薬品は超臨界ＣＯ2 の特性を高めて汚染物との両親媒性化学種の会合を促進し、また、化学薬品含有超臨界ＣＯ2 中の汚染物を除去する。組成物が供給される態様では、本発明の組成物の必須構成要素は液体又は超臨界のＣＯ2 である。
【００２４】
基材及び他の平坦な媒体等の様々な物体を本発明の方法及び装置を使用して清浄にすることができる。本発明の目的上、「清浄化」は、当該技術分野におけるその従来の意味と一致するものと理解されるべきである。本明細書において使用する場合に、「基材」は、堆積したフォトレジスト又は残留物を有する半導体デバイス等の様々な構造体を包含する。基材は、シリコンウェハのような単層の材料であっても、任意の数の層を含んでいてもよい。基材は、金属、セラミック、ガラス、又はそれらの組成物等の様々な材料を含んで成るものであってもよい。
【００２５】
本発明の方法及び装置を使用して、様々な物質を有効に除去することができる。例えば、フォトレジスト、フォトレジスト残留物、炭素−フッ素含有ポリマー、例えばオキシドエッチングプロセス又はプラズマエッチプロセスから生じるものなど、並びに他の残留物及び汚染物、例えば残留エッチング反応物及び副生成物などを本発明に従って除去することができる。本発明の方法及び装置は、紫外線硬化フォトレジスト、反応性イオンエッチング又はイオン注入硬化レジスト、並びに０．２５ミクロン未満の限界寸法を有するデバイス構造体の隙間又は溝中の残留物及び汚染物を除去するのに特に都合よい。
【００２６】
図１には、本発明に係る物体の表面を清浄化する方法のプロセスフロー（１００）が示されている。物体を圧力チャンバ内の支持領域上に配置される（１０）。次に、圧力チャンバを加圧する（２０）。清浄化プロセスを実施する（３０）。一連の減圧サイクルを実施する（４０）。次に、圧力チャンバをベントして大気圧にする（５０）。
【００２７】
圧力チャンバは、気体、液体、超臨界又は近超臨界のＣＯ2 により加圧することができる。圧力チャンバをＣＯ2 で２５００ｐｓｉに加圧することが好ましい。
【００２８】
好ましくは、プロセスフロー（１００）で使用される温度範囲はおよそ３０℃〜２５０℃の範囲内にある。１つの好ましい態様において、圧力チャンバ内の支持領域の温度は、物体上への凝縮が最低限に抑えられるように保たれる。物体上への凝縮を最低限に抑えるために、支持領域の温度が圧力チャンバ内のＣＯ2 の温度よりも高いことが好ましい。圧力チャンバ内の支持領域の温度が約６５℃に保たれることがより好ましい。
【００２９】
図２は、図１に示されるプロセスフロー（１００）の清浄化プロセスを実施する工程（３０）に対応する清浄化プロセス（３０ａ）を示すフローチャートである。清浄化プロセス（３０ａ）は、圧力チャンバ内に清浄化用化学薬品を注入する工程（３１）、圧力チャンバを加圧する工程（３２）及び圧力チャンバ内で清浄化用化学薬品を再循環させる工程（３３）を含む。
【００３０】
圧力チャンバは、気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧（３２）することができる。圧力チャンバを二酸化炭素で２８００ｐｓｉに加圧することが好ましい。圧力チャンバ内での清浄化用化学薬品の再循環（３３）は、好ましい態様において、汚染物を除去する一定の時間行なわれる。本発明の目的上、「汚染物」は、イオン性化合物、フォトレジスト、フォトレジスト残留物及び他の残留物、例えば残留エッチング反応物及び副生成物又はそれらの組合せに加えて、様々な有機及び無機物質、例えば高分子量の非極性及び極性化合物を意味する。好ましくは、汚染物を除去する時間は約３分間である。より好ましくは、この時間は約２分間である。清浄化用化学薬品を圧力チャンバ内で汚染物を除去する時間再循環させる態様では、「汚染物」は汚染物の少なくとも一部を意味する。
【００３１】
図１に示されている一連の減圧サイクルを実施する工程（４０）は、少なくとも２回の減圧サイクルを実施することを好ましくは含む。より好ましくは、一連の減圧サイクルを実施する工程（４０）は、圧力チャンバの圧力が超臨界圧力を超える圧力に保たれるように一連の減圧サイクルを実施すること（４０）を含む。さらに好ましくは、一連の減圧サイクルを実施する工程（４０）は、減圧サイクルの各々が約２９００ｐｓｉから始まって約２５００ｐｓｉに減少するように一連の減圧サイクルを実施することを含む。減圧サイクルを用いる態様では、「減圧サイクル」は減圧−圧縮サイクルを意味する。
【００３２】
図３は、これもまた、図１に示されているプロセスフロー（１００）の清浄化プロセスを実施する工程（３０）に対応する清浄化プロセス（３０ｂ）を示すフローチャートである。清浄化プロセス（３０ｂ）は、圧力チャンバ内に清浄化用化学薬品を注入する工程（３４）、圧力チャンバを加圧する工程（３５）、圧力チャンバ内で清浄化用化学薬品を再循環させる工程（３６）、及び圧力チャンバを加圧して清浄化用化学薬品を圧力チャンバから押し出す工程（３７）を含む。圧力チャンバは、気体、液体、超臨界又は近超臨界の二酸化炭素で加圧することができる。好ましくは、圧力チャンバをＣＯ2 で３０００ｐｓｉに加圧して清浄化用化学薬品を圧力チャンバから押し出す（３７）。
【００３３】
図４は、本発明に係る半導体ウェハの表面から汚染物を除去する方法を例示するものである。ウェハを圧力チャンバ内の支持領域上に配置する。次に、圧力チャンバを、超臨界流体を形成するのに十分な第１圧力に加圧する。清浄化用化学薬品を圧力チャンバ内に注入する。圧力チャンバの圧力を第２圧力に増加させる。清浄化用化学薬品を圧力チャンバ内で再循環させる。圧力チャンバの圧力を増加させて清浄化用化学薬品を圧力チャンバから押し出す。一連の減圧サイクルを実施する。次に、圧力チャンバをベントする。
【００３４】
別の好ましい態様は、物体の表面から汚染物を除去するための装置である。この装置は、物体支持体を備えた高圧処理チャンバ（「圧力チャンバ」）を備える。この圧力チャンバに関する詳細は、本願と同じ出願人による同時係属米国出願である「半導体基材のための高圧処理チャンバ（HIGH PRESSURE PROCESSING CHAMBER FOR SEMICONDUCTOR SUBSTRATE）」という題名の２００１年６月２４日に出願された米国特許第０９／９１２，８４４号明細書及び「複数の半導体基材のための高圧処理チャンバ（A HIGH PRESSURE PROCESSING CHAMBER FOR MULTIPLE SEMICONDUCTOR SUBSTRATES）」という題名の２００１年１０月３日に出願された米国特許第０９／９７０，３０９号明細書に開示されており、これらの内容は引用によりここに含まれていることにする。液体又は超臨界の二酸化炭素は、ＣＯ2 ポンプ及び配管を通じて圧力チャンバに連結された液体又は超臨界ＣＯ2 供給器によって圧力チャンバ内に供給される。液体又は超臨界のＣＯ2 は予め加圧されていてもよい。組成物が供給される態様では、さらなる成分を用いて清浄化用化学薬品を供給することができる。圧力チャンバを加圧するためのポンプ等の手段が備えられる。清浄化プロセスを実施するための手段が備えられる。一連の減圧サイクルを実施するための手段が備えられる。圧力チャンバをベントするための手段が備えられる。ある態様では、液体又は超臨界のＣＯ2 を再循環させて閉鎖系とする。
【００３５】
物体の表面から汚染物を除去するための本発明の方法及び装置は、安全上の問題を減らし、また、半導体デバイスの製造に使用される化学薬品及び水の容量を減らすのにより有効、かつ、環境に優しい清浄化方法であり、導電性層として使用されるウェハメタライゼーション及び基材と完全に適合する。
【００３６】
本発明の方法及び装置を例示のために詳細に説明してきたが、本発明の方法及び装置はこれらに限定されるものではない。添付の特許請求の範囲により規定される本発明の精神及び範囲から離れることなく上記の好ましい態様に様々な変更を加えられることは当業者であれば容易に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明に従って物体の表面を清浄化する方法のプロセスフローを示すフローチャートである。
【図２】図２は、図１に示されるプロセスフロー（１００）の清浄化プロセスの実施（３０）に対応する清浄化プロセス（３０ａ）を示すフローチャートである。
【図３】図３は、図１に示される清浄化プロセスの実施（３０）に対応する清浄化プロセス（３０ｂ）を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の方法を例示するための圧力／時間グラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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