JP2001015474A - 半導体ウエハの超音波洗浄用脱イオン水の脱ガス処理方法及びそのための装置 - Google Patents

半導体ウエハの超音波洗浄用脱イオン水の脱ガス処理方法及びそのための装置

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JP2001015474A
JP2001015474A JP2000153650A JP2000153650A JP2001015474A JP 2001015474 A JP2001015474 A JP 2001015474A JP 2000153650 A JP2000153650 A JP 2000153650A JP 2000153650 A JP2000153650 A JP 2000153650A JP 2001015474 A JP2001015474 A JP 2001015474A
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deionized water
gas
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temperature
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Stephan Kudelka
クーデルカ シュテファン
David Rath
ラース デイヴィッド
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Infineon Technologies North America Corp
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Infineon Technologies North America Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波振動作用の下で半導体ウエハを洗浄す
るために選択的に上昇された洗浄温度にまで熱せられる
前に、脱イオン水内のガス濃度の選択的な調整を可能と
する方法及び装置を含むシステムを提供する。 【構成】 例えばシリコンの半導体ウエハを清浄にする
ために、例えば５０〜８５℃の熱い温度において、そし
て例えば大気圧である付帯する圧力において、例えば窒
素のようなガスの１００％飽和した濃度を持つ脱イオン
水を準備するための装置が提供される。例えば１５〜３
０℃の冷たい温度における、前もって決定されたガスの
濃度を持つ脱イオン水のガス濃度は、真空ポンプと圧力
センサを持っている脱ガス処理チャンバ内で調節され
て、熱い温度と付帯する圧力において、その飽和濃度に
対応している冷たい温度において未飽和状態にさせられ
たガスの濃度を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この特許出願は、これと同時
に申請された、合衆国特許出願第０９／３１８,１５６
号(S.Kudelka氏及びD.L.Rath氏による Siemens社、第98
E9093B号)と関係している。それはこの出願と共通の代
理人及び共通の発明権を有しており、そしてそれは"TEM
PERATURE CONTROLLED GASSIFICATION OF DEIONIZED WAT
ER FOR MEGASONIC CLEANING OF SEMICONDUCTOR WAFERS"
と題されている。
【０００２】この発明は半導体ウエハの超音波洗浄のた
めの、脱イオン水の温度制御される脱ガス処理のための
方法と装置配置を含むシステムに関する。そして特に、
半導体ウエハ、例えばシリコン、の洗浄用の、選択的に
上昇された洗浄温度と選択的に付帯する洗浄圧力におい
て、実質的に１００％の飽和した、その中に溶けた、非
反応的な洗浄力促進ガスの濃度を含む脱イオン水を準備
するための、このようなシステムに関する。
【０００３】ここに使われているように、「非反応的
に」洗浄を促進するガスは、例えば、半導体ウエハから
の粒子及び汚染物質の洗浄力を促進するために、脱イオ
ン水内に溶かされることができるどのようなガスの物質
をも意味している。それらは水の中に、または半導体ウ
エハ内に、またはその上に存在しているどんな成分とも
反応することはない（すなわち、化学反応的に不活発で
ある）。また、ここに使われているように、「半導体ウ
エハ」は、例えばシリコンの、どのようなマイクロ電子
工学の装置、基板、またはチップ、または類似物をも意
味している。それらは集積回路または他の関連した回路
構造を提供するために使われているものであって、混入
物微粒子除去、及び洗浄化学処置を受ける必要がある。
【０００４】
【従来の技術】集積回路（ＩＣ）などを形成するため
に、例えばシリコンの、ウエハ基板またはチップの上に
マイクロ電子工学の半導体装置及び類似のものを製造す
ることにおいては、種々の金属層と絶縁層が選択的なシ
ーケンスにおいて蒸着される。同じエリア内により多く
のコンポーネントをはめ込むた目的で、利用可能な基板
エリア内のデバイスコンポーネントのインテグレーショ
ンを最大にするために、増加させられたＩＣの小型化が
利用される。今日の超ＬＳＩ（ＶＬＳＩ）においては、
さらに密集したコンポーネントをパッキングするために
減じられたピッチ寸法が必要とされている。例えばその
ピッチ寸法は、サブミクロン（１ミクロン以下、すなわ
ち、１,０００ナノメータまたは１０,０００オングスト
ローム以下）の寸法となっている。
【０００５】半導体ウエハのＩＣ製造におけるのウエッ
トな化学的プロセスの１つのタイプは、混入物微粒子を
その表面から取り除くためにウエハを洗浄ことに関係し
ている。これはウエハを、例えば窒素（Ｎ2）、及び／
またはそこに加えられる超音波振動のような、非反応的
な洗浄力促進（発泡）ガスを適用する等による迅速な攪
拌にさらされている、熱い脱イオン水洗浄バス内に浸す
ことによって実行される。
【０００６】例えばシリコンの、ウエハの全体的な洗浄
のために、いわゆる「ＲＣＡ洗浄」プロセスが使われ
る。ここではウエハが、アルカリ性の、例えば脱イオン
水内の過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）及び水酸化アンモニア（Ｎ
Ｈ4ＯＨ）の、いわゆるＳＣ１（標準清浄性１）溶液を
含む順序において２つの洗剤を用いて扱われる。そのよ
うにして第１のステップでは、有機的な、および繊細な
汚染物質を取りさることができる。そして次に第２のス
テップでは酸性の、いわゆるＳＣ２（標準清浄性２）溶
液、例えば脱イオン水内の過酸化水素、そして塩化水素
（ＨＣｌ）によって、金属不純物を除去する。各処理ス
テップは、例えば約７５〜８５℃において約１０〜２０
分間実行され、そして普通、次に熱い脱イオン水を用い
たすすぎステップとなる。ウエハは通常、最後のすすぎ
ステップの後の乾燥ステップにおいて乾燥される。
【０００７】特に微粒子を除去するためには、約５：
１：１の体積比率を持つ脱イオンされたＨ2Ｏ／Ｈ2Ｏ2
／ＮＨ4ＯＨの伝統的なＳＣ１混合液が、ウエハを清浄
にするために使われていた。このときの条件は約６５℃
において約１０分間である。溶液中のＳＣ１化学物質の
高い濃度と、そして使われている高温とは、ウエハ表面
をエッチングして、大部分のの微粒子の除去を生じさ
せ、そして微粒子は、ある程度にまで減少する。こうし
て微粒子のウエハとの粘着力が減じられて、そして微粒
子がウエハから容量の大きな溶液中に離脱する運動を促
進される。ＳＣ１溶液の高いのｐＨはまた、ウエハと微
粒子の上に負電荷を誘発する。これは相互相反を生じ
て、ウエハ表面への微粒子再付着を軽減する傾向があ
る。しかしながら、このような伝統的なＳＣ１洗浄溶液
は高価で、そして現在利用可能な装置において使用する
ための多くの重大な清浄化ステップにおいては、あまり
にも侵略的でありすぎる。
【０００８】ウエハ洗浄プロセスの中への超音波支援技
術の最近の導入は、実質的により侵略的でない溶液を用
いても、より良い微粒子除去効率に導いている。そして
そのため、例えばシリコンの、ウエハの表面に与える影
響は、より無害となっている。超音波振動支援洗浄溶液
は、通常、伝統的なＳＣ１溶液の薄められたバージョン
であって、そして目指される効果に依存して、広くさま
ざまな温度において使われている。この関係に用いられ
る標準的な希釈されたＳＣ１溶液は、約１００：０．
９：０．５の堆積比の脱イオンされたＨ2Ｏ／Ｈ2Ｏ2／
ＮＨ4ＯＨの混合液である。ここにおいては９８＋％
（１００／１０１.４ =９８.６）が脱イオン水であり、
そして単に約１．４％が有効な化学成分を構成する。溶
液のほとんどすべてが水であるから、その中に溶かされ
たガスの量は、薄められたＳＣ１混合液全体のガス濃度
を支配するであろう。
【０００９】超音波支援技術が微粒子除去動作を促進す
る正確なメカニズムは、現時点では完全に理解されては
いない。しかしながら、下に指摘されるように、洗浄溶
液中に溶かされているガスの量が効率的な洗浄、すなわ
ち微粒子除去、が起こるために不可欠であることは明確
である。
【００１０】半導体ウエハを洗浄する若干の方法の例が
次の従来の技術に示されている。
【００１１】１９９５年１１月７日付けで公開された、
合衆国特許第５,４６４,４８０号（Matthews氏）は、例
えばフォトレジストのような有機的な物質を、常温以下
の、または冷やされた（１〜１５℃）脱イオン水を用い
て、タンク内で半導体ウエハから除去することを開示し
ている。この脱イオン水にはオゾン（Ｏ3）が拡散され
ている。次にウエハは、脱イオン水によってすすがれ
る。室温または高温においては、オゾンは脱イオン水内
において小さい溶解度を持っているのに対して、常温以
下の温度においてはその中に十分に溶解性であって、有
機材料を酸化させて不溶解性のガスにさせることが指摘
される。超音波トランスデューサは、タンク内において
オゾン化された脱イオン水をかき混ぜるために使われ
る。
【００１２】その中におけるＲＣＡ洗浄のためには、ウ
エハは脱イオン水ですすがれ、オゾン化された脱イオン
水で処理される。ここにおいてはアンモニア（ＮＨ3）
が拡散されていてＳＣ１溶液を形成している。そして再
びすすがれる。次に、熱い(７０℃)の脱イオン水がタン
ク温度を上昇させるのに使用される。続いてウエハは脱
イオン水で処理される。ここにおいてはオゾンガス及び
塩化水素ガス（すなわち塩化水素、ＨＣｌ）が拡散され
てＳＣ２溶液を形成している。さらに最終的にウエハは
脱イオン水ですすがれる。
【００１３】１９９８年２月３日に公開された合衆国特
許第５,７１４,２０３号(Schellenberger氏他)は、フッ
化水素(ＨＦ)を含む水性洗浄バス内にシリコンウエハを
ディップすることを開示している。フッ化水素はウエハ
表面を疎水性とさせる。そしてウエハをそこから取り去
る際には、バス表面が、または取り除かれた、そして乾
燥されたウエハが代わりに、酸素／オゾン（Ｏ2／Ｏ3）
ガス混合気だけのガス流に曝されるか、またはそれに対
して化学的に不活性なキャリアガス内に曝される。この
キャリアガスは空気、すなわち窒素、酸素及び二酸化炭
素（Ｎ2、Ｏ2及びＣＯ2）であるか、または二酸化炭
素、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａ
ｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）またはラ
ドン（Ｒｎ）のようなものである。ガスの流れがバス表
面に適用されるとき、液体表面張力を下げてウエハの乾
燥を援助する。そして乾燥したウエハに適用されると
き、ガスの流れはウエハ表面を親水性とする。もし洗浄
バスがオゾンを含んでいるなら、ウエハ表面もまた親水
性である。
【００１４】１９９６年１０月２９日付けで公開され
た、合衆国特許第５,５６９,３３０号（Schild氏他）
は、ウエハ表面を疎水性とする傾向のあるＨＦを含んで
いる液体バスによって、そして次にウエハ表面を親水性
とする傾向のあるオゾンを含んでいる液体バスによっ
て、同じ容器内においてシーケンスに従って半導体ウエ
ハを化学的に処理することを開示している。このとき、
両方の処理ステップにおいて超音波振動が適用され、そ
して最終的にウエハは乾燥される。ウエハはまた処理ス
テップの間に中間的に乾燥させられているかもしれな
い。
【００１５】１９９６年５月２８日付けで公開された、
合衆国特許第５,５２０,７４４号（Fujikawa氏他）は、
一定温度（例えば６０℃）に熱せられている３種類の脱
イオン水の化学的なバスを用いてシーケンスに従って、
密封的に封止されたチャンバ内でシリコンウエハを処理
することを開示している。それらの化学的なバスは、そ
れぞれ（１）過酸化水素とアンモニア（２）ＨＦ及び
（３）過酸化水素とＨＣｌ、を含んでいる。そしてまた
それぞれの化学的なバス処理の後に脱イオン水のすすぎ
バスによってすすがれる。不活性ガスと有機溶剤、例え
ば窒素とイソプロピルアルコール、の蒸気が、最後のす
すぎバスの後にウエハに適用される。それによつて、そ
の上に残留する、脱イオン水の表面張力を下げることが
でき、ウエハの乾燥を援助する。このことは、ウエハへ
の混入物微粒子の粘着力を減じるために、減じられた圧
力の下で実行される。
【００１６】１９９８年９月１日付けで公開された（本
発明と共通の発明人を持つ、そしてインターナショナル
・ビジネス・マシーンズ株式会社に帰属する）合衆国特
許第５,８００,６２６号（Cohen氏他）は、超小形電子
装置の基板の超音波支援洗浄の有効性をコントロールす
るための方法を開示している。ここでは所定のプロセス
温度において脱イオン水とガスとを含む、洗浄溶液が用
いられている。これは、水を真空脱ガス処理することに
よって、そして次にそれにガス、例えば窒素、を加えて
量を戻すことによって、行われる。そのようにして、所
定のプロセス温度において、部分的に、例えば６０〜９
８％の、ガスによって飽和した、洗浄溶液を提供する。
この洗浄液は希釈された溶液である。この希釈は、例え
ば体積比でそれぞれ１０:１:１から１,０００:２:１の
脱イオン化されたＨ2Ｏ／Ｈ2Ｏ2／ＮＨ4ＯＨ（ＳＣ１）
であり、または例えば体積比でそれぞれ１０:０:１から
１,０００:１:１の脱イオン化されたＨ2Ｏ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ
Ｃｌ（ＳＣ２）である。真空脱ガスされた脱イオン水の
第１の部分と、そして少なくとも部分的にガスによって
飽和させられた脱イオン水の第２の部分とが、所定のプ
ロセス温度において使われる、単に部分的にガス飽和さ
せられた水を提供するために、効果的な比率で混ぜられ
ることができる。
【００１７】前記合衆国特許第５,８００,６２６号は、
高温またはより低い印加圧力が、溶液内に溶かされてい
るガスの量を減らすことができると、指摘している。そ
の結果、ガス飽和水を暖めることは、溶解しているガス
のいくらかを泡として排出させてしまう。１つの危険
は、ウエハ洗浄溶液内にあまりに多くのガスを持ってい
ることは、熱い脱イオン水内においては温度によって引
き起こされた飽和毎にガス泡の形成に導く可能性がある
ということである。これはシリコン表面における欠陥を
引き起こす。また、特に脱イオン水内における酸素の存
在は、水素によって終結されたシリコン表面をエッチン
グし、そして荒くさせる。これは酸素ガスが、それに対
して反応的であるにもかかわらず、酸化膜ウエハ表面に
対しては不活性であると思われるためである。これらの
理由のために、脱イオン水は一般に、脱ガス形式で提供
される。そして脱ガスされた水は、特定の溶解度と温度
依存性の特定のガスで再ガス注入されて、所定のプロセ
ス温度における使用のための部分的にのみガス飽和させ
られた水を提供する。部分的にガス飽和させられた水の
供給は、より低い超音波電力、より低い温度及び化学物
質のより低い濃度において基板洗浄を可能にする一方、
このようなただ部分的にガス飽和させられた水の提供
は、ただ１つの所定のプロセス温度においての使用に限
定されている。
【００１８】前記合衆国特許第５,８００,６２６号の開
示は、この明細書に参照されて組み入れられている。
【００１９】例えばシリコンの、半導体ウエハの超音波
洗浄のために使われる脱イオン水におけるガス濃度、す
なわち非反応的な洗浄促進（発泡、及びかき混ぜ）ガス
の濃度、は微粒子カウントに強い影響を有していること
は明確である。すなわち、洗浄の後に残留している汚染
微粒子の量は、洗浄前の、そのオリジナルな量と比較し
てガスの濃度に大きく影響される。
【００２０】この点に関しては、例えば標準的な洗浄Ｓ
Ｃ１とＳＣ２を使用する親水性ウエハのためには、通常
は超音波振動の適用は洗浄用のバスを必要とする。これ
はすなわち、その中のガスにかくはんを与えて洗浄力を
促進する高い濃度を持つようにさせるためである。他
方、例えばＨＦ処理を使用する疎水性ウエハのために
は、洗浄バス内における、高いガス濃度を使うことは有
害であって、それは当然の結果として泡の極端な形成を
誘発するからである。そしてそれは通常的には高い微粒
子のカウントにつながる。すなわち洗浄の後のウエハ上
に残留している汚染微粒子の量を多くすることになる。
これはガスの泡が、疎水性表面に密集するか、またはそ
こに移動する傾向があるため、結果的にそこに微粒子を
堆積させるからである。それ故、疎水性ウエハに関して
は、薄められた、例えばＨＦの溶液が使われる。この溶
液は、その飽和濃度以下に十分溶けているガス内容を持
っている。
【００２１】薄められた洗浄溶液が主に脱イオン水であ
るから、半導体ウエハを洗浄ための、今日のウエット式
洗浄ツールにおいて使われる脱イオン水に関しては溶融
ガスの量に特定の注意が払われなくてはならない。
【００２２】所定の洗浄動作における、例えば連続的な
洗浄とリンスステップの、それぞれの処理ステップのた
めに使われる液体バス内において最適なガス濃度を可能
とするために、このような目的のために使われる今日の
ウエット式洗浄ツールには、いくつかの場合、脱ガス装
置／ガス注入装置の形態の、いわゆるコンタクタのよう
な、ガス調整用コンポーネントが設置される。このコン
ポーネントは一般に、ガス透過性膜によって液体隔室
（水スペース）とガス隔室（ガススペース）とに分けら
れた閉鎖されたチャンバである。ここで水は水スペース
に供給される。
【００２３】このコンポーネントが 脱ガス装置として
用いられるとき、ガスは、薄膜を通して水から、そして
次に吸い上げポンプとして用いられているポンプによっ
て、選択的な真空圧力において、ガススペースから、取
り除かれて、そのような濃度を減少させることによっ
て、水に溶けているガスの濃度が調整される。他方、コ
ンポーネントがガス注入装置として用いられるとき、ポ
ンプは圧力ポンプとして用いられて、ガススペースに、
そして次に薄膜を通して選択的なポジティブな圧力にお
いて水に、ガスを供給して、このような濃度を増やすこ
とによって、水に溶けているガスの濃度を調整する。
【００２４】脱ガス装置は通常、ツール上において前
に、すなわちヒータの上流に位置している。このヒータ
は、例えば室温（冷たい）の脱イオン水を（熱い）洗浄
温度にまで加熱するのに使用されている。これは半導体
ウエハ洗浄のための洗浄タンクへの水の転送の前に、脱
イオン水が脱ガス装置からそこに転送されることによっ
て行われる。しかしながら、（冷たい）室温と、そして
予熱された（非常に熱い）脱イオン水の両方の供給が利
用可能であるところにおいては、冷たい、そして非常に
熱い供給は、熱い洗浄温度において水を提供するために
前もって決定された配合で混ぜることができる。
【００２５】しかしながら、現代のウエット式の洗浄ツ
ールのいずれもが、高温において、洗浄バスの脱イオン
水内におけるガスの飽和過度（過飽和）が起きる可能性
を考慮に入れてはいない。これは洗浄ステップの間の超
音波振動の有効性を際立って減らすものである。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】超音波振動作用の下で
半導体ウエハを洗浄するために選択的に上昇された洗浄
温度にまで熱せられる前に、脱イオン水内のガス濃度の
選択的な調整を可能とする方法及び装置を含むシステム
が望まれる。このようにして、熱せられた脱イオン水に
おけるガスの非能率的な飽和過度または過小飽和を避け
ることができる。
【００２７】
【課題を解決するための手段】前述の不都合は、脱イオ
ン水内のガス濃度の選択的な調整を可能とする方法及び
装置を含むシステムを提供することによって、本発明に
より取り除かれる。この調整を、超音波振動作用の下で
半導体ウエハを洗浄するための、選択的な上昇された洗
浄温度にまで脱イオン水が熱せられる前に行うことによ
り、熱せられた脱イオン水におけるガスの非能率的な飽
和過度または過小飽和を避けることができる。特に、脱
イオン水内のガスの濃度は、超音波洗浄の有効性を増加
させるために、洗浄プロセス温度の関数として制御され
ていなければならない。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の局面によれば、例
えばシリコンの、半導体ウエハを洗浄するために、選択
的に上昇された洗浄温度及び選択的に付帯する洗浄圧力
において、脱イオン水内に溶けている非反応的な洗浄促
進ガスが実質的に１００％飽和した濃度である脱イオン
水を準備するための方法が提供される。
【００２９】その方法は以下のステップを含んでいる。
【００３０】脱イオン水の、溶かされている非反応的な
洗浄促進ガス濃度を調整するステップを含み、この脱イ
オン水は、その中に溶かされているそのようなガスの前
もって決定された初期濃度と、そして前もって決定され
た初期のより低い温度とを有し、その中に溶かされてい
るガスは、そのような初期のより低い温度においては、
未飽和状態に調整された濃度を提供し、そのような初期
のより低い温度は、洗浄温度及び付帯する洗浄圧力にお
いては、その中に溶かされているガスの実質的に１００
％飽和した濃度に対応している。
【００３１】脱イオン水のホットバスを形成するため
に、そのような脱イオン水を十分に暖めることによっ
て、調節されたガス濃度の脱イオン水の結果としての温
度を調整するステップを含み、その脱イオン水は、半導
体ウエハを洗浄するための洗浄温度及び洗浄圧力におい
て、その中に溶かされたガスの実質的に１００％飽和し
た濃度を含んでいる。
【００３２】標準的には、洗浄温度は約６６℃（１５１
゜F）のような、約５０〜８５℃(１２２〜１８５゜F)で
あり、初期的なより低い温度は約２５℃(７７゜F)のよ
うな、約１５〜３０℃(５９〜８６゜F)であり、そして
付帯する洗浄圧力はおよそ大気圧である。
【００３３】望ましい特徴によれば、この方法はさら
に、ホットバスに追加の化学洗浄作用物質を含んでい
る。この物質は、非常に薄められた洗浄溶液を提供する
ために、例えば過酸化水素及びアンモニウム水酸化物、
または類似物のような、アルカリ性洗剤のような物質を
含んでいる。標準的には、希釈された洗浄液は脱イオン
のＨ2Ｏ／Ｈ2Ｏ2／ＮＨ4ＯＨのアルカリ洗浄液を含んで
いる。例えばこれは体積比でそれぞれ１０：１：１から
１,０００:２:１であり、特定すると１００:０.９:０.
５である。
【００３４】もう１つの望ましい特徴によれば、この方
法はさらに、ウエハをホットバスと接触させることによ
る、半導体ウエハの洗浄を含んでいる。これはウエハを
ホットバスに浸し、そして超音波振動をホットバスに印
加することによって実現される。
【００３５】特に、この方法は、その中に溶かされたガ
スの前もって決定された初期の濃度と、そして前もって
決定された初期のより低い温度とを持っている脱イオン
水を脱ガスすることを含んでいて、初期のより低い温度
においてはその中に溶かされたガスの未飽和状態に調整
された濃度を提供する。そしてその温度は、洗浄温度お
よび洗浄圧力において、その中に溶かされているガスの
実質的に１００％飽和した濃度に対応している。さらに
この方法は、結果として生じる調節されたガス濃度の脱
イオン水を、脱イオン水のホットバスを形成するのに十
分なほど加熱することを含んでいる。この脱イオン水
は、洗浄温度及び洗浄圧力においては、その中に溶かさ
れたガスの実質的に１００％飽和した濃度を含んでい
る。
【００３６】非反応性の洗浄促進ガスは一般に、窒素
(Ｎ2),ヘリウム(Ｈｅ),ネオン(Ｎｅ),アルゴン(Ａｒ),
クリプトン(Ｋｒ),キセノン(Ｘｅ),ラドン(Ｒｎ),水素
(Ｈ2),メタン(ＣＨ4)及びエタン(Ｃ2Ｈ6)のような軽炭
化水素,テトラフルオロメタン（４フッ化炭素）のよう
な軽過フッ化炭化水素,ジメチルエーテルのような軽エ
ーテル（ＣＨ3ＯＣＨ3）,軽フッ化エーテル及び類似物
である。穏やかに酸性のｐＨは問題ではなく、そのガス
はせいぜい二酸化炭素（ＣＯ2）になるだけであり、そ
して何らかの酸化作用も問題ではなく、そのガスはせい
ぜい酸化窒素（笑気ガス（Ｎ2Ｏ））になるだけであ
る。
【００３７】しかしながら、非反応的な洗浄促進ガス
と、使われている脱イオン水とは、それぞれ実質的に無
酸素であり、そして本質的に無酸素であることが望まし
い。
【００３８】本発明の第２の局面によれば、半導体ウエ
ハを洗浄するための、選択的に上昇された洗浄温度と選
択的に付帯する洗浄圧力において、非反応的な洗浄促進
ガスの実質的に１００％飽和した濃度をその中に溶かし
こんで含んでいる脱イオン水を準備するための１つの機
器装置が備えられる。
【００３９】この装置は脱ガスチャンバと、そしてチャ
ンバからの液体を受け取るように配置された液体加熱容
器と、チャンバに液体を供給するための液体入口装置
と、ガスをチャンバから取り除くためのガス出口装置
と、チャンバ内の圧力を調整するためにガス出口装置を
通してガスを除去するための真空印加用装置と、チャン
バ内の圧力を感知する圧力感知装置と、容器を加熱する
ための加熱用装置と、容器内の液体の温度を感知するた
めの温度感知装置とを含んでいる。
【００４０】真空印加装置および加熱用装置の動作をコ
ントロールし、選択的にチャンバ内の圧力を調整し、選
択的に容器内の液体を暖め、そしてその中に溶かされた
ガスの選択的に調整された濃度において、そして選択的
に上昇された温度と、付帯する圧力において脱イオン水
のホットバスに対応する結果的に熱せられた液体を供給
するために、制御装置は、真空印加装置と、圧力感知装
置と、加熱装置と、そして温度感知装置とに接続されて
いる。
【００４１】望ましい1つの特徴によれば、この装置は
さらに洗浄用タンクを含んでいる。このタンクは、半導
体ウエハの超音波洗浄のために加熱容器からの結果的な
熱せられた液体を受け取るために配置される。
【００４２】本発明は添付されている図画及び請求と共
に行われる、次の詳細な説明からいっそう容易に理解さ
れるであろう。
【００４３】
【実施例】図画が一定の比例に合っていないことは指摘
しておきたい。示されている若干の部分は、図画をより
容易に理解することができるように誇張されている。
【００４４】ここで図１を参照すると、そこには選択的
な上昇された（熱い）洗浄温度と選択的な付帯する洗浄
圧力において、その中に溶けた非反応的な洗浄促進ガス
の１００％飽和した濃度を含んでいる脱イオン水を準備
するための装置１０が示されている。この装置は、本発
明によって、例えばシリコンの、半導体ウエハを洗浄す
るためのホットバスを形成する。配置１０は脱ガスチャ
ンバ１１、加熱容器１２、洗浄タンク１３、真空ポンプ
１６、圧力センサ１８、ヒータ１９、温度センサ２０、
コントローラ２１、ポンプ制御ライン２２、圧力制御ラ
イン２３、ヒータ制御ライン２４、温度調整ライン２５
及び薬液注入装置２６を含んで居る。チャンバ１１は水
入口１４とガス出口１５とを持っている。そしてポンプ
１６はガス排気１７を持っている。
【００４５】加熱容器１２は、前もって決定された初期
のより低い（冷たい）温度において、脱ガスチャンバ１
１から脱イオン水を受け取るために従来の方法で配置さ
れている。そして洗浄タンク１３は、１つまたはそれ以
上の（示されていない）半導体ウエハのバッチ動作洗浄
をもたらために、加熱容器１２から熱い脱イオン水を受
け取るための従来の方法で配置されている。
【００４６】脱ガスチャンバ１１は、従来形の脱ガス／
ガス注入チャンバとして適切に、すなわち例えば密封シ
ールで閉じられたチャンバとして、備えられる。このチ
ャンバは（示されていない）ガス透過膜によって液体隔
室（水スペース）とガス隔室（ガススペース）とに区分
されている。脱ガス装置として用いられるとき、チャン
バ１１はそこに脱イオン水を供給するための水入口１４
と、そしてそこからガスを除去するためのガス出口１５
とを持っている。吸い上げポンプとして適用されている
真空ポンプ１６によって、選択的な真空の圧力におい
て、ガスは薄膜を通して水から、そして次にガススペー
スから取り除かれる。こうして濃度を減少させることに
よって、水の中に溶けているガスの濃度を調整する。
【００４７】脱ガスチャンバ１１の水スペースを完全に
水で満たされた状態に維持するために、水入口１４は
（示されていない）脱イオン水の源に接続されている。
この水は都合よく本質的には酸素なしであって、例えば
冷たい脱イオン水は、およそ１００％（１６.６ｐｐ
ｍ）のような、前もって決定された初期の濃度を有して
いる。この水は、非反応的な洗浄促進（発泡及び攪拌）
ガス、例えば窒素ガス（Ｎ 2）を、その中に溶かしこん
でおり、そしておよそ１５〜３０℃の、前もって決定さ
れた初期のより低い温度であって、特にはおよそ２５℃
のような周囲温度または室温にある。
【００４８】一般的には、酸素がない水を提供するため
に、脱イオン水の源は、予備的にそこからすべてのガス
を取り去る脱ガス処理された脱イオン水である。本質的
に酸素なしの脱イオン水は、約１５〜３０℃の、例えば
２５℃の、およそ室温に維持されたレザバー内に貯蔵さ
れる。このレザバーは脱ガス装置１１への流れに十分影
響を与えることができるよう圧力ヘッドまたはポンプ圧
力の下で、窒素のような不活性ガスのブランケットによ
って覆われている。そんな条件の下での貯蔵は、窒素の
ような不活性ガスを用いて脱イオン水に、前記１００％
（１６.６ｐｐｍ）飽和までガス注入するのに役立つ。
【００４９】真空ポンプ１６はガス出口１５に接続され
ている。そして圧力センサー１８が脱ガスチャンバ１１
のガススペースと通信して、その中の窒素ガスの圧力、
すなわち平衡状態衡における部分圧を感知し、そしてモ
ニターする。真空ポンプ１６は圧力センサ１８と関連し
て稼働して、脱ガスチャンバ１１のガススペースを選択
的な負の（真空の）圧力に維持する。脱ガスチャンバ１
１内の圧力を調節するためには、脱ガスチャンバ１１の
水スペース内の水からチャンバ薄膜を通して、そのよう
なチャンバのガススペース内に、窒素ガスの選択的な量
を解放し、そしてガス排気１７を通しての吸い上げ発散
によって、その除去を引き起こすことで十分である。
【００５０】このようにして、脱イオン水内に溶けてい
る窒素ガスの前もって決定された初期の濃度、例えば１
００％（１６.６ｐｐｍ）、は選択的に調整されて、前
もって決定された初期のより低い（冷たい）温度におい
ては、その中に溶かされた窒素ガスの未飽和状態に調整
された濃度、例えば６０.２％（１０ｐｐｍ）を提供す
る。この温度は、上昇された（熱い）洗浄温度及び付帯
する洗浄圧力、例えば大気圧、において、その中に溶け
ているそのようなガスの望ましい実質的に１００％（１
０ｐｐｍ）飽和した濃度に対応する。
【００５１】加熱容器１２は選択的な圧力、例えば大気
圧（１気圧）、において、閉じられた容器として配置さ
れることによって望ましく適切に提供される。これは例
えば外気との間接的な連絡による、またはさもなければ
従来の方法においては外気圧に維持されることによる、
無関係な汚染を避けるためである。加熱容器１２には、
例えば従来の加熱用被覆形または投込みヒータであるヒ
ータ１９と、例えば温度計である温度センサ２０とが備
えられている。温度センサ２０は加熱容器１２内の脱イ
オン水の温度を感知して、そしてモニターするために配
置されている。
【００５２】例えば１気圧において、脱ガスチャンバ１
１から受け取った加熱容器１２内の、例えば約１５〜３
０℃の、およそ２５℃のような冷たい脱イオン水を、約
５０〜８５℃の、およそ６６℃のような、選択的な熱い
洗浄温度にまで暖めるために、ヒータ１９が温度センサ
２０と関連して配置されている。このようにして、選択
的な洗浄温度（６６℃） 及び付帯する洗浄圧力（大気
圧）において、その中の窒素ガスの望ましい実質的に１
００％飽和した濃度を含む脱イオン水のホットバスが効
率的に獲得される。
【００５３】それ故、１００％（１６.６ｐｐｍ）飽和
した窒素ガス濃度を持つ２５℃の冷たい脱イオン水の中
央のまたはローカル的な供給を想定すると、そして１０
０％（１０ｐｐｍ）飽和のガス濃度 を持つ６６℃の熱
い洗浄バスを形成するために、水のウエット形の洗浄ツ
ールにおけるローカルなガス濃度調整と温度調整を想定
すると、例えば、１０ガロン（３７.８５３リットル）
／分の流量を持つ冷たい水は、１００％（１６.６ｐｐ
ｍ）から６０.２％（１０ｐｐｍ）ガス濃度まで脱ガス
処理され、そして次に２５℃から６６℃へと加熱され
る。もちろん、ガス濃度調整と温度調整とは、選択され
た水流量からは独立している。
【００５４】洗浄タンク１３は、閉じられたタンクまた
はセルとして配置することによって、例えばおよそ大気
圧（１気圧）の、選択的な洗浄圧力にふさわしく提供さ
れる。これは、例えば間接的な連絡によって、またはさ
もなければ従来の方法においては外気圧に維持すること
によって生じる、無関係な汚染を避ける上で望ましい。
洗浄タンク１３には、（示されていない）超音波振動発
生器のような超音波トランスデューサが従来の方法で備
えられている。これは超音波振動を、洗浄タンク１３
に、そして次には加熱容器１２から洗浄タンク１３内に
受け取られた、例えば熱い液体バスの形態の、熱い脱イ
オン水に、印加するためのものである。この液体バス
は、約５０〜８５℃の、特におよそ６６℃の、熱い洗浄
温度であり、そして例えば１気圧の付帯する洗浄圧力下
にある。
【００５５】真空ポンプ１６及びヒータ１９の動作をコ
ントロールするために、コントローラー２１は、ポンプ
制御ライン２２、圧力制御ライン２３、ヒータ制御ライ
ン２４及び温度制御ライン２５、を通して、従来の方法
でそれぞれ真空ポンプ１６、圧力センサ１８、ヒータ１
９及び温度センサ２０に接続されている。それによって
コントローラー２１は、脱ガスチャンバ１１内のガスの
圧力を選択的に調整するために、そして加熱容器１２内
の脱イオン水を選択的に暖めるために、使われる。その
結果、半導体ウエハの超音波洗浄のためのホットバスを
形成するのに用いられる洗浄タンク１３内に熱い脱イオ
ン水を提供する。
【００５６】洗浄タンク１３内の熱い液体バスは、通常
の化学物質の、または望ましい比率を持つ脱イオン水内
の構成要素の、水性の化学的な処理バスとして用いるこ
ともできる。例えばこの比率は、体積比（標準洗浄溶
液）では、脱イオン水内における過酸化水素及び水酸化
アンモニアの非常に薄められたアルカリ性の溶液のよう
な、選択的な割合（ＳＣ１）であって、例えば、公知の
方法の体積比率でそれぞれ１０：１：１から１,００
０：２：１までの、特に１００：０.９：０.５の脱イオ
ン処理されたＨ2Ｏ／Ｈ2Ｏ2／ＮＨ4ＯＨである。
【００５７】この目的のために、洗浄タンク１３と動作
的な関係のある薬液注入装置２６が設けられる。この薬
液注入装置は、加熱容器１２からそのホットバスへの転
送をすることによって、従来の方法によって、その中の
熱い液体バスにこのような化学物質または成分を加え
る。
【００５８】脱ガスチャンバ１１と加熱容器１２は、中
央の供給源またはローカル的なソースからの冷たい脱イ
オン水を受け入れ、そして処理するように配置されるこ
とができる。そのようにして、脱イオン水を脱ガスし
て、その中の窒素または他のふさわしいガスの濃度を調
節する。そしてその結果、調節されたガス濃度の冷たい
脱イオン水を加熱して、例えばそのような単数または複
数のウエハの連続的な個別のすすぎ及び洗浄処理を含む
１つまたはそれ以上の洗浄タンク１３において、半導体
ウエハバッチ洗浄動作のために使用される望ましい熱い
温度を達成する。
【００５９】それで本発明によれば、冷たい脱イオン水
内における、例えば窒素の、洗浄促進ガスの部分圧力の
温度依存調節は、脱ガスチャンバ１１において実行され
る。これは、特に洗浄タンク１３におけるシリコンウエ
ハの超音波洗浄と関連して、脱イオン水すすぎ動作と同
様、化学洗浄動作における効率的な使用のために均衡し
ている、その中に望ましい１００％飽和したガス濃度を
持つ加熱チャンバ１２において熱い脱イオン水を準備す
る結果になる。
【００６０】例えば６６℃の、一定の熱い温度におい
て、洗浄効率は特定の液体／ガスシステムの均衡したガ
ス濃度において最大に達する。非均衡状態におけるより
高いガス濃度においては、普通、実際は起こるように、
洗浄有効性は減少する。それで、脱ガス処理→温度調整
器→チャンバの処理、すなわちタンク洗浄、の処理シー
ケンスを使う従来の脱イオン水準備システムは、脱ガス
装置の脱ガス処理レベルが温度コントロールされる場合
に限り、最適な超音波効率を可能にする。
【００６１】これは、ガスの溶解度が温度増加にともな
って減少するからである。それで、比較的熱い温度にま
で熱せられた望ましい脱イオン水洗浄バスを提供するた
めに、比較的冷たい脱イオン水のより高い脱ガス処理が
必要とされる。従来の脱イオン水準備システムは洗浄動
作を確実にするために使われた熱い脱イオン水の上昇さ
れた温度に依存して冷たい脱イオン水脱ガス処理をコン
トロールしないので、超音波振動効率は１つの所定の洗
浄プロセス温度に関してのみ最適である。
【００６２】そこで、図２を参照すると、シリコン微粒
子除去効率（％）がｙ軸（縦軸）上に、そして圧力（気
圧）がｘ軸（横座標）上に、描かれたグラフが示されて
いるる。このグラフは、脱イオン水内に溶けたガスとし
て、窒素を使っている場合の、ガス過飽和および未飽和
状態の脱イオン水の、半導体ウエハ洗浄効率における効
果を例示している。
【００６３】この微粒子除去効率試験では、再現可能な
方法で、通常の実行の後に、シリコンウエハが最初に試
験微粒子、この場合には窒化ケイ素微粒子、で汚され
た。それから堆積された試験微粒子の数が測られた。微
粒子除去効率は、用いられた微粒子の既知の開始時点量
に基づいて除去された微粒子の量に関して計算されてい
る。
【００６４】ウエハ表面上の試験微粒子の性質は、製造
工程の間にウエハ表面の上に存在していることを期待さ
れる実際の微粒子とは非常に異なっていると思われる。
しかしながら、その試験は所定の洗浄ツールに関する洗
浄 効率についての受け入れられる基準としての役目を
果たす。一般には、ウエハ表面上の実際の微粒子は、製
造工程においてはいっそう強くウエハ表面上に付着する
ことがあると想定される。そのために、試験微粒子より
も除去することがいっそう難しいと考えられる。
【００６５】図２は、汚染している窒化ケイ素微粒子の
微粒子除去効率を窒素ガス濃度の関数として示してい
る。すなわち、除去効率＝ｆ（ｐ）である。またはもう
１つの方法では、ガス濃度の相当であるガスの分圧の関
数として明記している。実験的な条件は、２５℃の一定
温度と、およそ０.６〜１.４気圧の間に達しているガス
分圧とを含んでいる。その溶かされた窒素ガス含有量に
ついて調節、すなわち脱ガスまたはガス注入、された脱
イオン水が用いられた。これはガス調整コンポーネント
（脱ガス装置またはガス注入装置）として従来形のホー
クスト・セラニーズ接触器を用いている。超音波ウエッ
ト洗浄動作は、ウェット洗浄ツールとしてＣＦＭ８０５
０システム（ＣＦＭ Technologies Inc.）を用いて実行
された。ウェット洗浄プロセスが用いられる２５℃にお
いてはＳＣ１溶液（１００：０.９：０.５；脱イオン
水：過酸化水素：水酸化アンモニア）が１気圧の圧力下
において６０秒間用いられた。
【００６６】図２における垂直の破線は標準的なまたは
周囲の大気圧（１気圧）を意味している。垂直の破線の
左手のガスの濃度は大気圧の以下の負圧における未飽和
を意味しており、他方垂直の破線の右手のガスの濃度は
大気圧以上の正圧における飽和過度（過飽和）を意味し
ている。
【００６７】図２は、窒素（１００％の飽和均衡）は、
大気圧において最も高い微粒子除去効率が観察されるこ
とを明らかにする。より低い、そしてより高いガス濃度
において共に、洗浄効率は際立って減少する。
【００６８】脱イオン水内の過度に飽和した窒素におけ
る微粒子除去効率の下落は、ガス（窒素）の極端な泡の
形成によって説明される。超音波エネルギーがウエハ表
面に達する前に、泡が超音波エネルギーを吸収してしま
うことが有害である。
【００６９】より低いガス濃度においての微粒子除去効
率における減少は、安定したキャビテーションがより低
い平衡状態のガス濃度においては減じられるという事実
によるものと信じられている。これは明らかに、当業技
術においては、今まで正当に評価されていなかった。
【００７０】洗浄効率における溶性ガス濃度の効果を明
らかに目に見えるようにするためには、除去効率が１０
０％より低いように（すなわち、７０％に）調整されな
ければならないことが指摘される。こうして溶性ガス濃
度がそれに従って影響することができるようになる。こ
の理由のために、ここで実施された実験は、きわめて薄
いＳＣ１溶液(すなわち１００:０.９:０.５;脱イオン
水:過酸化水素:水酸化アンモニア)を用いて、短い洗浄
時間(すなわち６０秒)に関して、常温(すなわち２５℃)
において行われた。一般に、洗浄効率は、溶液化学物質
の濃度を増やし、洗浄時間を増加し、そして温度を上げ
ることで、増加する。
【００７１】図３を参照すると、そこではｙ軸に１００
満当たりの個数（ｐｐｍ）の窒素（Ｎ2）、ｘ軸に摂氏
温度（℃）における温度を持つグラフが示されている。
このグラフは、１気圧の一定の全圧力の下で溶かされた
窒素の、約１５〜７５℃の間における異なる温度におけ
る脱イオン水における最適窒素ガス濃度をｐｐｍで描い
ている。それで、図３において窒素に関して実証された
ように、最適な平衡状態濃度は平衡状態ガス濃度であ
る。図３における３つの、左の、真ん中の、そして右の
垂直の破線は、それぞれ２５℃、２９℃および６６℃の
温度を意味しており、３つの、上部の、真ん中の、そし
て下部の水平な破線は、それぞれ１８ｐｐｍ、１６.６
ｐｐｍと１０ｐｐｍの脱イオン水において溶かされる窒
素濃度を示している。
【００７２】図３の飽和曲線は、１００％の窒素ガス飽
和が、２５℃（左の垂直の破線）においてはおよそ１８
ｐｐｍ（最上位の水平な破線）に、２９℃（真ん中の垂
直の破線）においてはおよそ１６.６ｐｐｍ（真ん中の
水平な破線）に、６６℃（右の垂直の破線）においては
１０ｐｐｍ（一番下の水平な破線）に対応することを示
している。それ故、１８ｐｐｍの窒素を含んでいる２５
℃から６６までの脱イオン水、または１６.６ｐｐｍの
窒素を含んでいる２９℃から６６℃までの脱イオン水を
暖めると、熱せられた脱イオン水内には窒素のひどい飽
和過度をもたらすであろう。他方、１０ｐｐｍの窒素を
含んでいる２５℃から６６℃までの、または２９℃から
６６℃までの脱イオン水を暖めると、熱された脱イオン
水内には窒素の望ましい１００％飽和がもたらされる。
【００７３】図３の飽和曲線から明らかなように、２５
℃において１６．６ｐｐｍの窒素を含む水は、均衡状態
においては窒素未飽和条件のおよそ９０％の飽和を示す
ことになる。図３における曲線からまた明確であるよう
に、１６.６ｐｐｍ濃度は、窒素ガスの１０ｐｐｍと比
較して、脱イオン水を２５℃から６６℃まで暖めること
によって、均衡状態においては６０％以上の飽和過度
（すなわち、１６：６−１０＝６.６；６.６／１０＝６
６％）に対応する。
【００７４】再び図２を参照すると、この６０％以上の
飽和過度は、窒化微粒子除去効率性能を３０％以上のレ
ベルで引き下げることが知られる。図２に示されるよう
に、およそ７０％の微粒子除去効率が１.０の気圧の圧
力において達成される（これは脱イオン水内における１
００％の窒素飽和に等しい）。他方、およそ４０％に過
ぎない微粒子除去効率が０.８気圧の圧力において達成
される（脱イオン水における未飽和状態の窒素濃度）、
一方単におよそ６５％に過ぎない微粒子除去効率が１.
２気圧の圧力（脱イオン水における過度に飽和した窒素
濃度）において達成される。
【００７５】上記のとおり、窒素ガスが脱イオン水内に
濃度においては未飽和に（すなわち、１００％標準的な
飽和以下に）溶かされた時には、望ましい安定したキャ
ビテーションは減じられている。そして窒素ガスが脱イ
オン水内に濃度においては過度に飽和状態に（すなわ
ち、１００％標準的な飽和以上に）溶かされたとき、極
端な泡生成が起こり、これは反対に超音波エネルギーを
吸収する。その結果、両方の場合において、印加された
超音波振動の効率を減少させる。
【００７６】こうして、図２と図３から明確であるよう
に、大気圧（１気圧）において、その中に飽和濃度（１
００％標準的な飽和）の窒素ガスを含んでいる６６℃の
脱イオン水を提供するために、使われる脱イオン水は、
１０ｐｐｍの窒素ガスを含むように調整されるべきであ
る。その結果として、水の温度を６６℃に調整すること
によって、望ましい飽和した窒素ガス濃度が達成される
であろう。
【００７７】したがって、図２におけるカーブは、薄め
られたＳＣ１溶液における全体のガス濃度が選択された
プロセス温度において実質的にその１００％の飽和値に
あるとき、超音波支援微粒子除去が最も効率的であるこ
とを確立する。次に、図３におけるカーブは、１気圧、
すなわち微粒子除去洗浄動作が実行される通常の圧力、
の圧力における窒素ガスの飽和濃度が、溶液温度の強い
関数であることを確立する。それ故、推論の結果、印加
される超音波の効率を最大にするためには、使われる薄
められたＳＣ１溶液中でのガス濃度は、所定の場合に使
われるべきプロセス温度に依存して再調整されなくては
ならないことが知られる。
【００７８】また、開始時点での脱イオン水を準備する
ために使われるかもしれない異なった処理のために溶か
されているガスの総量は、脱イオン水の源として役立っ
ている中央のまたはローカルの製造サイトにおいて広く
変化することができる。それで、ここに熟考されるよう
に、追加の脱イオン水ガス濃度の調整なしでは、印加さ
れる超音波洗浄動作は、本発明に従って達成可能な効率
を達成しないであろう。
【００７９】超音波支援技術が微粒子除去動作を拡張し
ている正確なメカニズムは現在完全には理解されていな
いながらも、洗浄溶液内に溶かされたガスの量は、期待
される効率的な洗浄、すなわち微粒子除去、のために重
要であることは、上記から明確である。
【００８０】洗浄タンク１３は、１つまたはそれ以上の
半導体ウエハを処理するのに使用される、どんな従来の
形式であっても良い。洗浄は、その中に窒素または他の
適切なガスを含んでいる脱イオン水を使う所定のすすぎ
ステップによって、および／またはその中に窒素または
他の適切なガスに加えて１つまたはそれ以上の適当な化
学洗浄用の物質を含んでいる脱イオン水を使う化学洗浄
ステップによっておこなわれる。
【００８１】例えばシリコンの、ウエハを洗浄する上で
は、規定されて薄められたＳＣ１洗浄ステップが、先に
起こるか、または他の化学的なステップが後に続くこと
が必要であるかもしれない。これらは例えば、疎水性シ
リコン表面をもたらすために、上部層シリコン酸化物を
除去するように、薄められたＨＦ溶液のようなエッチン
グ液を使用する典型的な洗浄シーケンスに含められてい
る。この典型的な洗浄シーケンスは、そこにおけるＳＣ
１洗浄ステップの後に使用される、例えばＳＣ１ステッ
プで堆積した金属の汚染物質を除去するための、脱イオ
ン水、過酸化水素および塩酸の混合液のようなＳＣ２溶
液、および／または例えば、有機汚染物質を除去するた
めに通常はＳＣ１ステップの前に、オゾンまたは過酸化
水素を持っている硫酸の混合液、または水の中にオゾン
が溶かされたような酸化溶液をも含んでいる。
【００８２】このような化学的なプロセスステップそれ
ぞれの後には通常、残余のプロセス化学物質を取り去る
ための脱イオン水を使うウエハすすぎステップが続く。
すべての化学的なステップおよびすすぎステップが完了
された後、ウエハは乾燥させられる。化学プロセスの後
の最終すすぎステップは、上昇された温度において実行
されることもでき、そして拡張された化学拡散／移動効
率のための超音波援助処理を含んでいてもよい。
【００８３】本発明によれば、一方では、脱イオン水の
部分が、熱い洗浄温度より低い初期の冷たい温度を持っ
て使われ、そしてこれは洗浄温度にまで熱せられる。他
方、前記同時に出願された特許出願によれば、脱イオン
水の２つの部分が用いられ、第１の部分は熱い洗浄温度
より低い初期の冷たい温度を持っており、そして第２の
部分は熱い洗浄温度より高い初期の非常に熱い温度を持
っており、そしてこれは洗浄温度において混合液を達成
する割合で第１の部分と混ぜられる。
【００８４】前記合衆国特許第５,８００,６２６号は、
４０：２：１、８０：３：１、および２４０：３：１の
体積比におけるＨ2Ｏ／Ｈ2Ｏ2／ＮＨ4ＯＨのＳＣ１洗浄
溶液を用いた、そして５０％または１００％の飽和であ
ると推定された窒素ガス飽和において４５℃、６５℃、
２２℃および２３℃の温度での試験の結果である表１を
含んでいることが指摘される。しかしながら、これらの
推定される飽和結果は、本発明の方法における脱イオン
水の選択的な温度依存ガス濃度調整を巻き込まなかった
試験に基づいている。
【００８５】したがって、説明された特定の実施例は、
ただ本発明の一般的な原理を説明するためであることが
理解できる。種々の変更が、明らかにされた原理と整合
して提供されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体ウエハの超音波洗浄のため
の、脱ガス処理を行い、そして熱せられた脱イオン水を
準備するための、装置を説明する概要図である。
【図２】２５℃の一定の温度において窒素ガスの濃度の
関数としての、脱イオン水の中のシリコン窒化物微粒子
除去効率を示すグラフである。
【図３】異なった温度における脱イオン水に関する、１
気圧の一定圧力において最適な窒素ガス濃度を示すグラ
フである。
【符号の説明】
１０ 装置 １１ 脱ガスチャンバ １２ 加熱容器 １３ 洗浄タンク １４ 水入口 １５ ガス出口 １６ 真空ポンプ １７ ガス排気 １８ 圧力センサ １９ ヒータ ２０ 温度センサ ２１ コントローラ ２２ ポンプ制御ライン ２３ 圧力制御ライン ２４ ヒータ制御ライン ２５ 温度調整ライン ２６ 薬液注入装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０８Ｂ 3/10 Ｂ０８Ｂ 3/10 Ｚ 3/12 3/12 Ａ (71)出願人 399035836 1730 Ｎｏｒｔｈ Ｆｉｒｓｔ Ｓｔｒｅ ｅｔ、Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、ＣＡ、ＵＳＡ (71)出願人 594145404 インターナショナル ビジネス マシーン ズ コーポレーション アメリカ合衆国ニューヨーク州 10504 ニューヨーク アーモンク オールド オ ーチャード ロード （番地なし) (72)発明者 シュテファン クーデルカ アメリカ合衆国 ニューヨーク フィッシ ュキル ヴァン ワイク レイク ロード 363 (72)発明者 デイヴィッド ラース アメリカ合衆国 ニューヨーク ストーム ヴィル リッタ− ロード 14

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハ洗浄のための、選択的な上
    昇した洗浄温度と、選択的な付帯する洗浄圧力におい
    て、その中に溶けた非反応的な洗浄促進ガスの実質的に
    １００％飽和した濃度を含んでいる脱イオン水を準備す
    るための方法において、 脱イオン水に溶かされている非反応的な洗浄促進用ガス
    濃度を調節するステップを含み、 脱イオン水は、その中に溶かされている前記ガスの前も
    って決められた初期濃度と、そして前もって決められた
    初期的なより低い温度とを有し、 前記初期的なより低い温度においては、その中に溶かさ
    れている前記ガスは未飽和状態に調節された濃度を提供
    し、 前記未飽和状態の濃度は、前記洗浄温度と前記洗浄圧力
    において、その中に溶かされている前記ガスの、前記実
    質的に１００％飽和した濃度に相当し、 脱イオン水のホットバスを形成するのに十分な温度にま
    で前記脱イオン水を加熱することによって、結果的に調
    節されたガス濃度の脱イオン水の温度を調節するステッ
    プを含み、 前記脱イオン水は、半導体ウエハを洗浄するための前記
    洗浄温度及び前記洗浄圧力下において、その中に溶かさ
    れている前記ガスの前記実質的に１００％飽和した濃度
    を含む、ことを特徴とする、半導体ウエハ洗浄のための
    脱イオン水を準備するための方法。
  2. 【請求項２】 前記洗浄用温度がおよそ５０〜８５℃で
    あり、前記初期的なより低い温度が１５〜３０℃であ
    り、そして洗浄用圧力がおよそ大気圧である、請求項１
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記ホットバスに化学洗浄用物質を加え
    ることを含む、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記ホットバスに、過酸化水素及び水酸
    化アンモニアを含む化学洗浄用物質を加えることをさら
    に含む、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 およそ１０：１：１から１,０００：
    ２：１までの脱イオン水対過酸化水素対水酸化アンモニ
    アの体積比を提供するように、前記ホットバスに過酸化
    水素及び水酸化アンモニアを含む化学洗浄用物質を加え
    ることをさらに含む、請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記ウエハを前記ホットバスに接触させ
    ることによって半導体ウエハを洗浄することをさらに含
    む、請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記ウエハを前記ホットバス内に浸し、
    そして前記ホットバスに超音波振動を印加することによ
    って半導体ウエハを洗浄することをさらに含む、請求項
    １記載の方法。
  8. 【請求項８】 半導体ウエハを洗浄するための、およそ
    ５０〜８５℃の、選択的な上昇された洗浄温度、及び選
    択的な付帯する洗浄圧力において、その中に溶けた非反
    応的な洗浄促進ガスの実質的に１００％飽和した濃度を
    含んでいる脱イオン水を準備するための方法において、 脱イオン水内に溶かされている非反応的な洗浄促進ガス
    濃度を調節するステップを含み、 前記脱イオン水は、その中に溶かされている前記ガスの
    前もって決められている初期濃度と、そしておよそ１５
    〜３０℃の前もって決められている初期的なより低い温
    度とを持ち、 前記初期的なより低い温度においては、その中に溶かさ
    れている前記ガスの未飽和状態に調節された濃度を提供
    し、 この濃度は、前記洗浄温度及び前記洗浄圧力において、
    その中に溶かされている前記ガスの前記実質的に１００
    ％飽和された濃度に相当し、 脱イオン水のホットバスを形成するのに十分なだけ前記
    脱イオン水を加熱することによって、結果として調節さ
    れたガス濃度の脱イオン水温度を調節するステップを含
    み、 前記脱イオン水は、前記洗浄温度及び前記洗浄圧力にお
    いては、その中に溶かされている前記ガスの前記実質的
    に１００％飽和した濃度を含み、 前記ウエハを洗浄するために、前記ホットバス内に前記
    ウエハを浸し、そして前記バスに超音波振動を印加する
    ステップを含む、ことを特徴とする半導体ウエハを洗浄
    するための脱イオン水を準備するための方法。
  9. 【請求項９】 ホットバスに、化学洗浄の物質を加える
    ことを含む請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ホットバスに、過酸化水素と水酸
    化アンモニアを含む化学洗浄用物質を加えることをさら
    に含む、請求項８記載の方法。
  11. 【請求項１１】 およそ１０：１：１から１,０００:
    ２：１までの、脱イオン水対過酸化水素対水酸化アンモ
    ニアの体積比率を供給するために、前記ホットバスに過
    酸化水素と水酸化アンモニアを含む化学洗浄用物質を加
    えることをさらに含む、請求項８記載の方法。
  12. 【請求項１２】 半導体ウエハを洗浄するための、選択
    的に上昇された洗浄温度及び選択的に付帯する洗浄圧力
    下において、その中に溶けている非反応的な洗浄促進ガ
    スの、実質的に１００％飽和した濃度を含む脱イオン水
    を準備するための方法において、 その中に溶かされた非反応的な洗浄促進ガスの、前もっ
    て決定された初期の濃度と、そして前もって決定された
    初期のより低い温度とを持つ脱イオン水を脱ガス処理す
    るステップを含み、 前記脱ガス処理によって、前記初期のより低い温度にお
    いては、その中に溶けている前記ガスの未飽和状態に調
    節された濃度を提供し、 その濃度は、前記洗浄温度及び前記洗浄圧力において
    は、その中に溶かされた前記ガスの前記実質的に１００
    ％飽和した濃度に相当し、 結果として調節されたガス濃度の脱イオン水を、脱イオ
    ン水のホットバスを形成するのに十分な温度まで加熱す
    るステップを含み、 前記ホットバスは、半導体ウエハを洗浄するための前記
    洗浄温度及び前記洗浄圧力において、その中に溶かされ
    ている前記ガスの前記実質的に１００％飽和している濃
    度を含む、ことを特徴とする半導体ウエハを洗浄するた
    めの飽和した濃度を含む脱イオン水を準備するための方
    法。
  13. 【請求項１３】 前記洗浄温度がおよそ５０〜８５℃で
    あり、前記初期のより低い温度がおよそ１５〜３０℃で
    あり、そして前記洗浄圧力はおよそ大気圧である、請求
    項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記ホットバスに化学洗浄用物質を加
    えることをさらに含む、請求項１２記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記ホットバスに、過酸化水素と水酸
    化アンモニアを含む化学洗浄用物質を加えることをさら
    に含む、請求項１２記載の方法。
  16. 【請求項１６】 およそ１０：１：１から１,０００:
    ２：１までの脱イオン水対過酸化水素対水酸化アンモニ
    アの体積比率を前記ホットバスに提供するために、過酸
    化水素と水酸化アンモニアを含む化学洗浄用物質を加え
    ることをさらに含む、請求項１２記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記ウエハを前記ホットバスに接触さ
    せることによって半導体ウエハを洗浄することをさらに
    含む、請求項１２記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記ウエハを前記ホットバス内に浸
    し、そして前記ホットバスに超音波振動を印加すること
    によって半導体ウエハを洗浄することをさらに含む、請
    求項１２記載の方法。
  19. 【請求項１９】 半導体ウエハを洗浄ための選択的な上
    昇された洗浄温度と選択的な付帯する洗浄圧力との下
    で、その中に溶かされている非反応的な洗浄促進ガスの
    実質的に１００％飽和した濃度を含んでいる脱イオン水
    を準備するための装置において、 脱ガスチャンバ及び、前記チャンバからの液体を受け取
    るように配置された液体加熱容器を含み、 前記チャンバに液体を供給するための液体注入口装置
    と、前記チャンバからガスを除去するためのガス出口装
    置と、前記チャンバ内の圧力を調節するために前記ガス
    出口装置を通してガスを除去するための真空印加装置
    と、そして前記チャンバ内の圧力を感知するための圧力
    感知装置とを含み、 前記容器を加熱するための加熱装置と、そして前記容器
    中の液体の温度を感知するための温度感知装置とを含
    み、 前記真空印加装置及び前記加熱装置の動作をコントロー
    ルするために、前記真空印加装置、前記圧力感知装置、
    前記加熱装置、及び前記温度感知装置に接続された制御
    装置を含み、 前記制御装置は、前記チャンバ内の圧力を選択的に調節
    し、そして前記容器内の液体を選択的に加熱することに
    より、その中に溶けているガスの選択的に調節された濃
    度において、そして選択的に上昇された温度及び付帯す
    る圧力において、脱イオン水のホットバスに相当する、
    結果として熱せられた液体を供給する、ことを特徴とす
    る半導体ウエハを洗浄ための脱イオン水を準備するため
    の装置。
  20. 【請求項２０】 半導体ウエハの超音波洗浄のために、
    結果としての熱せられた液体を加熱容器から受け取るた
    めの洗浄用タンク装置をさらに含む、請求項１９記載の
    装置。
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