(57)【要約】本発明は、ガスの一体化された光化学処理に関する。本発明によれば、少なくとも１つのエキシマランプ７が処理室９の出口に設けられ、このランプは、光化学反応を用いて解離を行うために、ガス状排出物の流れ１０に遠紫外線を放射する。このようにして、希釈を必要とせずに、小型の容易に一体化可能な装置において、特に、イソプロピルアルコール、アセトン、およびＮ−メチルピロリドンなどの溶媒を含むガスおよび蒸気が、二酸化炭素ガスまたは他の元素に解離される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理蒸気またはガスおよび残留ガスを抽出するポンプ手段（１２、１３）にパイプ（８）によって接続された処理またはプロセス室（９）を備えた、半導体ウェハを機械加工または処理する装置であって、処理またはプロセス室（９）の近傍の処理蒸気またはガスおよび残留ガスの流れ（１０）に、遠紫外線の放射を発生する１つまたは複数のエキシマランプ（７、７ａ、７ｂ）を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
エキシマランプ（７ｂ）が、一次ポンプ（１３）の上流側の蒸気またはガス流れ（１０）内に設置されたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
エキシマランプ（７ａ）が、二次ポンプ（１２）の上流側の蒸気またはガス流れ（１０）内に設置されたことを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
エキシマランプ（７）が、特定の処理室内に設置されたことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
エキシマランプ（７、７ａ、７ｂ）が、処理またはプロセス室（９）から蒸気およびガスを抽出するパイプ（８）内に設置されたことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
エキシマランプ（７）が、処理またはプロセス室（９）から蒸気およびガスを抽出するパイプ（８）の周囲に設置されたことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
エキシマランプ（７、７ａ、７ｂ）が、波長が約１００ｎｍから約２００ｎｍの範囲にある放射を発生することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
ＸｅＸｅ型の少なくとも１つのエキシマランプ（７）を備えた、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
エキシマランプ（７）が管状であり、ガス状排出物の流れ（１０）を運ぶその外部空間に放射する、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
気体酸素あるいは水蒸気の形態で、エキシマランプ（７、７ａ、７ｂ）の上流側の蒸気またはガスの流れ（１０）内に酸素を注入する手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
半導体製造プロセスから出る溶媒蒸気タイプの排出物を処理する方法であって、蒸気またはガスが処理またはプロセス室（９）を出た後にできるだけ速く、遠紫外線の放射を用いた光化学反応によって、蒸気またはガスを処理する前工程を含んだことを特徴とする処理方法。
【請求項１２】
放射が、ＸｅＸｅ型の１つまたは複数のエキシマランプ（７）によって行われることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
遠紫外線照射の上流側で処理するために、酸素が、気体酸素あるいは水蒸気の形態で蒸気またはガスに注入されることを特徴とする、請求項１１または１２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス室および処理室内で半導体ウェハを機械加工かつ処理する、半導体産業におけるプロセスに関する。
【０００２】
そのようなプロセスは、特に、フォトレジスト層を塗布する工程、このフォトレジスト層を現像する工程、およびマスクで被覆されていない基板のゾーン上でエッチングまたは堆積を行う工程を含む。
【０００３】
このような種々の工程は、処理蒸気またはガスおよび残留ガスを抽出するポンプ手段に接続されたプロセスおよび処理室内で行われる。
【０００４】
そのようなプロセス中、ある工程では、特に、ストリッピング室内でフォトレジスト層の除去が行われる。
【背景技術】
【０００５】
半導体産業のプロセスにおいては、あるプロセス工程、特に、溶剤ベースのフォトレジストの層を塗布する工程、該フォトレジスト層を現像する工程、次にフォトレジスト層を除去する（すなわち、ストリッピング）工程、および金属−有機組成物を用いた堆積工程（有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ））によって、溶媒蒸気を含んだ排出物が放出される。
【０００６】
そのような蒸気およびガスは、特に、イソプロピルアルコール、アセトン、およびＮ−メチルピロリドンなどの溶媒を含む。
【０００７】
これらの蒸気およびガスは、ポンプ手段によって汲み出され、大気に排出する前に処理する必要がある。
【０００８】
現在では、有機金属気相成長法用のストリッピング室またはエンクロージャから抽出された蒸気およびガスの処理は、次に排出物を液体の形態で処理できるように、洗浄塔において蒸気およびガスを洗浄することにある。
【０００９】
洗浄塔では、下方に移動する噴霧された希釈液の流れに対して、排出物の流れは上方に向かう。この液体は、次の処理のために蒸気およびガスを溶解する。
【００１０】
洗浄塔の垂直方向の寸法は、溶解が生じるのに十分な時間の間、液体の液滴および蒸気およびガスが共に存在できるように十分なものである必要がある。
【００１１】
この結果、ガス処理装置が、比較的大きなものとなり、ストリッピングエンクロージャおよびプロセス室に近接して統合することが不可能であり、かつ特に、高過ぎて、プロセス室および処理室を含んだクリーンルームの二重床に組み込むことができない。
【００１２】
知られている装置の別の欠点は、排出物は、希薄化されてから処理されるので、処理の効果が低減されるということにある。
【００１３】
半導体以外の応用分野では、例えば、特開２０００／０７９３２２には、真空紫外線（ＶＵＶ）に続いて、生体膜の湿潤を維持する手段を備えた生体膜反応室によって、ガスを処理するエンクロージャに溶媒ガスを通過させることによって、該溶媒ガスを浄化する提案が既になされている。ファンが、反応室の出口からＶＵＶ処理エンクロージャ入口にガスを再循環させるように働く。ガスは大気圧で処理される。この文献は、半導体製造への適用を示唆しておらず、生体膜反応室が存在する結果として寸法が大き過ぎるために、その装置は、そのような用途には適さないと思われる。
【００１４】
地面から抽出された水などの液体を処理する分野では、文献ＤＥ２９７  ０７  ９１２Ｕは、空気の向流を用いて浄塔内で水を噴霧することを教示している。この空気は次に、エキシマ紫外線放出器を有し、かつソーダを用いて洗浄する装置を備えた空気処理装置内で処理される。
【００１５】
上記文書に記載の装置は、複雑かつ大型であるために、ストリッピングエンクロージャまたはプロセス室に近接して統合するという問題を解決するのに適さない。
【００１６】
文献ＤＥ４３  ０７  ２０４Ａは、エキシマレーザ型の紫外線光源を用いた、連続ストリーム反応室内で液体および／またはガスを浄化する装置を記載している。反応室を流れる流体は、窓を通過するレーザ光に曝露される。半導体製造への応用についても、エキシマランプの使用についても示唆されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、特に、排出物処理ユニットの非常に著しい大きさの低減と共に、排出物のより効果的な処理を提供することによって、半導体製造分野において従来の技術の装置の欠点を回避しようとするものである。
【００１８】
したがって、占有する床面積を制限し、装置が汚染されるリスクを低減し、かつ排出物の処理を向上することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
これらの目的および他の目的を達成するために、本発明の基本的概念は、ストリッピング室、有機金属堆積室、およびより一般的にプロセス室を出るときに、蒸気およびガスの少なくとも部分的処理を実行することにあるが、排出物を遠紫外線の放射に曝露させることによって、溶媒蒸気を含有する排出物を分解する工程が生じる。
【００２０】
したがって、本発明は、半導体ウェハを機械加工または処理する装置を提供し、該装置は、処理蒸気またはガスおよび残留ガスを抽出するポンプ手段にパイプによって接続された処理またはプロセス室を備え、１つまたは複数のエキシマランプが、処理またはプロセス室の近傍の処理蒸気またはガスおよび残留ガスの流れに遠紫外線の放射を発生する。
【００２１】
エキシマランプは、ポンプ手段の上流側の蒸気またはガスの流れ内に設置され得る。ポンプ手段が、一次ポンプおよび二次ポンプを備えている場合、エキシマランプは、一次ポンプの上流側および／または二次ポンプの上流側の蒸気またはガスの流れ内に設置され得る。
【００２２】
第１の実施形態では、エキシマランプは、特定の処理室内に設置される。
【００２３】
第２の実施形態では、エキシマランプは、処理またはプロセス室から蒸気およびガスを抽出するパイプ内に設置される。
【００２４】
第３の実施形態では、エキシマランプは、処理またはプロセス室から蒸気およびガスを抽出するパイプ周囲に設置される。
【００２５】
エキシマとは、標準状態において安定した基本状態を有さない、励起された状態の原子あるいは分子の複合物である。典型例は、２つの希ガス原子、例えば、ＸｅＸｅ、ＡｒＡｒ間の会合により、あるいは希ガス原子とハロゲン原子、例えばＸｅＣｌとの間の電子励起分子の会合により構成される。いずれの場合も、その分子は、エキシプレックス（励起状態複合体）分子として知られている。しかし、より一般化するために、本発明は、一般用語であるエキシマを用いてエキシマおよびエキシプレックスの両方を示す。
【００２６】
本発明の意図した用途にとっては、ランプは、波長が約１００ｎｍから２００ｎｍの範囲にある放射線を発生することが好ましい。
【００２７】
少なくとも１つのＸｅＸｅ型エキシマランプを備えたランプを用いて、良好な結果が得られた。
【００２８】
有利には、それ自身が気体状の排出物の流れを運ぶその外部空間に放射する、エキシマランプを管状にする提供がなされてよい。
【００２９】
この装置は、気体酸素または水蒸気の形態で、エキシマランプの上流側の蒸気またはガスの流れに酸素を注入する手段をさらに備えることが好ましい。
【００３０】
本発明はまた、遠紫外線の照射を用いた光化学反応により、蒸気またはガスが、処理またはプロセス室を出た後にできるだけ速く、蒸気またはガスを処理する前工程を含んだ、半導体製造プロセスから出る溶媒蒸気タイプの排出物を処理する方法を提供する。
【００３１】
この照射は有利には、１つまたは複数のＸｅＸｅ型エキシマランプによって提供されてよい。
【００３２】
気体酸素または水蒸気の形態で、酸素が遠紫外線の照射の上流側で処理のために蒸気またはガスに注入されることが好ましい。
【００３３】
酸素または水蒸気を添加することによって、半導体製造プロセスにおいて通常生じるよりも排出物のより良い処理を提供することが可能となる。この添加により、酸化によって、光化学処理による解離の結果生じるラジカルと結合することが可能となる。これ以外では、ラジカルは、ある環境下で相互に再結合し得るので、処理が不充分になるかもしれない。この点で、酸素、水蒸気、あるいはいくつかの他の酸素を含んだ物質を添加する提供がなされてよい。
【００３４】
本発明の他の目的、特徴、および利点は、添付図面に関して記載された特定の実施形態の以下の説明から明白となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は、円筒状のエキシマランプの理論上の図である。放電空間１が、２本の電極３および４を構成するように外面を金属被覆された、石英管２の内部に構成されている。電極４は、放射５を通過させるように格子状になっている。電極３および４は、適切なジェネレータ６によってバイアスが印加される。
【００３６】
図２では、１つまたは複数のエキシマランプ７が、処理またはプロセス室９から蒸気およびガスを抽出するパイプ８内に設置され得、それらエキシマランプは、気体状の排出物の流れ１０に放射５を発生し、この放射によって、溶媒蒸気およびガスは、二酸化炭素ガスおよび水あるいは他の元素に分解される。
【００３７】
エキシマランプ７の性質は、処理される蒸気およびガスに応じて選択され得る。半導体産業のプロセスで通常生成される蒸気およびガスに対して、ＸｅＸｅ型エキシマランプが、約１７２ｎｍの波長で優れた結果を提供することが認められている。
【００３８】
処理される蒸気またはガスの流れ１０を生成させる処理またはプロセス室９に近接してエキシマランプ７を設けることによって、蒸気およびガスは、希釈される前、および蒸気およびガスを抽出するパイプ８に付着物を生じる時間となる前に処理される。
【００３９】
反応室の形状は、システムの効果および統合化を改善するように調整されてよい。例えば、図２では、エキシマランプは、外側に放射する管状ランプである。
【００４０】
図３および図４では、エキシマランプは、管自体の内部空間１１内に放射する管状ランプである。放電空間１は、２本の同心円状の石英管２ａと２ｂとの間に位置し、電極３が外部石英管２ａの外面にあり、格子状電極４が内部石英管２ｂの内面にある。したがって、ガス状排出物の流れ１０は、エキシマランプ７の内部空間１１内を直接流れ、その排出物を、二酸化炭素ガスおよび水あるいは他の元素に分解させる放射５に曝露される。
【００４１】
エキシマランプ７は、特定の処理室内に設置されてよいか、あるいは単に、蒸気およびガスを抽出するパイプ８の内部または周囲にされてよい。
【００４２】
波長が約１００ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲にある放射が有利である。これは、触媒のない状態で、蒸気およびガスの十分な解離速度を得ることができるためである。
【００４３】
本発明によって実行される光化学処理は、ペルフルオロカーボン（ＰＦＣ）およびＮＦ３などの特に高価で、危険、かつ／または毒性のある外部の試薬を使用せずに済むという点で有利である。
【００４４】
図５は、本発明の一実施形態における半導体ウェハを機械加工あるいは処理する装置の一般構造を示す図である。この装置は、パイプ８を介してポンプ手段に接続された処理室またはプロセス室９を備えている。このポンプ手段は、例えば、処理蒸気およびガスならびに残留ガスを室９から抽出するため、および送出オリフィス１４を介してそれらを送るために、相互に直列接続されている一次ポンプ１３および二次ポンプ１２を備える。処理蒸気およびガスならびに残留ガスの流れは、パイプ８ならびにポンプ１２および１３により構成された真空ライン全体に沿って流れる。一般に、制御または遮断弁１５が、処理またはプロセス室９とパイプ８への入口との間に挿入される。
【００４５】
この図は、エキシマランプ７ｂが、一次ポンプ１３の上流側で蒸気またはガスの流れ１０内に位置していることを示している。
【００４６】
この図はまた、エキシマランプ７ａが、二次ポンプ１２の上流側で蒸気またはガスの流れ１０内に位置していることを示している。
【００４７】
意外なことに、ガスの光化学処理は、一次ポンプ１３の上流側だけでなく二次ポンプ１２の上流側においても、パイプ８内に存在する低圧条件下であっても有効である。
【００４８】
より良い処理効果は、エキシマランプの上流側で蒸気またはガスの流れ１０に、気体酸素あるいは水蒸気などの酸素を含んだ混合物の形態で酸素を注入する手段を提供することによって得られる。例えば、図５は、エキシマランプ７ｂの上流側の酸素注入パイプ１７を介して気体酸素を導入する酸素源１６を示している。
【００４９】
本発明は、上記に明示的に記載した実施形態に限定されるものでなく、本発明は、当業者の能力の範囲内にある種々の一般化および変形を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】円筒状のエキシマランプの理論上の図で示す側面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の排出物処理システムを示す略側面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の排出物処理システムを示す略側面図である。
【図４】図３をＡ−Ａ面で切った断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態の半導体ウェハを機械加工または処理する装置の略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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