JP2001053044A - 基板洗浄方法と基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板等の基板を洗浄する方法（又は装
置）において、洗浄効率の向上を図り、更には基板のエ
ッチングを防ぐ。 【解決手段】 洗浄槽１８には、洗浄液２０を矢印２０
Ａの方向に定常的に流しておく。薬液処理（ａ）を終え
た基板１４を真空チャック１２で吸着保持したまま洗浄
槽１８内に入れ、基板１４を洗浄液２０に浸した状態で
基板１４を矢印１４Ａの方向に回転させることによりリ
ンス洗浄を行なう。この結果、基板表面の薬液は、速や
かに希釈され、除去される。洗浄液中の薬液濃度が基板
表面の配線等のエッチングを生じさせない低濃度になる
ように洗浄液を流すことで配線等のエッチングを防止可
能である。本方法は、リンス処理に限らず、薬液処理に
も応用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板等の
基板を洗浄する方法及び装置に関し、特に平面的に保持
した基板を洗浄液に浸した状態で回転させて洗浄を行な
うことにより洗浄効率の向上を図ったものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、集積回路を形成した半導体基板等
の基板を洗浄する装置としては、バッチ式洗浄装置、枚
葉式スピン洗浄装置等が知られている。

【０００３】バッチ式洗浄装置においては、キャリアに
積載した複数の基板を薬液槽中の薬液に浸漬した後、薬
液槽からリンス槽にキャリアを移し、キャリアに積載し
た複数の基板をリンス槽中のリンス液に浸漬する。この
後、リンス槽からキャリアを取出して乾燥等の処理を行
なう。

【０００４】枚葉式スピン洗浄装置においては、図７に
示すように（ａ）薬液処理、（ｂ）リンス処理及び
（ｃ）乾燥処理を順次に行なう。すなわち、回転軸１に
装着された真空チャック２で基板３を吸着・保持した状
態で基板３の上面に薬液ノズル４ａから薬液を吐出させ
ながら回転軸１の矢印１Ａ方向への回転により基板３を
回転させて薬液処理を行なう。次に、基板３の上面にリ
ンス液ノズル４ｂからリンス液を吐出させながら図７
（ａ）の場合と同様にして基板３を回転させてリンス処
理（リンス洗浄）を行なう。この後、基板３の上面にＮ
_２ノズル４ｃからＮ_２ガスを吹付けながら図７（ａ）の
場合と同様にして基板３を回転させて乾燥処理を行な
う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したバッチ式洗浄
装置によると、複数の基板を積載したキャリアを薬液槽
からリンス槽に移送するのに時間がかかり、移送中に薬
液（基板に付着した薬液）と基板との反応が進行する。
このため、薬液槽での処理時間が短くなると、移送中の
薬液と基板との反応を無視できなくなり、薬液処理時間
を精密に制御するのが困難となる。また、薬液の使用量
が多いため、少数の基板の洗浄処理を行なう場合は、コ
スト高となる。

【０００６】このような問題点を克服するために考案さ
れたのが、上記した枚葉式スピン洗浄装置である。しか
し、上記した枚葉式スピン洗浄装置によると、ノズル４
ｂからリンス液を供給しているので、リンス液の流量が
不足し、基板表面の薬液を速やかに希釈するのが困難で
ある。このため、基板表面の配線等がエッチングされる
ことがある。

【０００７】すなわち、基板に形成した配線と薬液処理
に用いる薬液との組合せによっては、配線が濃厚薬液に
は溶解しないが、低濃度薬液には溶解する場合がある。
例えば、Ａｌ又はＡｌ合金等のＡｌ系配線については、
Ａｌは濃硝酸には溶解しないが、希硝酸には溶解する。
また、薬液として、フッ化アンモニウムとジメチルホル
ムアミドと水との混合液を用いるとき、薬液が水で希釈
され、ジメチルホルムアミドの濃度が低下すると、Ａｌ
が溶解する。

【０００８】図８は、Ａｌエッチング速度の薬液希釈倍
率依存性を示すものである。薬液を洗浄液で洗い流す初
期段階では、図８に示すようにＡｌエッチング速度が上
昇することがあり、基板表面のＡｌ系配線等がエッチン
グされることがある。

【０００９】この発明の目的は、洗浄効率を向上させる
ことができ、更には基板のエッチングを防止することが
できる新規な基板洗浄方法及び基板洗浄装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第１の基
板洗浄方法は、平面的に保持した基板を洗浄液に浸した
状態で回転させて洗浄を行なうことを特徴とするもので
ある。この基板洗浄方法によれば、基板表面に洗浄液を
十分に供給することができるので、洗浄効率が向上す
る。

【００１１】第１の基板洗浄方法においては、洗浄液を
基板に沿って流しながら洗浄を行なったり、基板の回転
方向と洗浄液の流れの方向とを互いに逆にして洗浄を行
なったりしてもよい。このようにすると、洗浄効率が一
層向上する。

【００１２】この発明に係る第２の基板洗浄方法は、基
板に薬液処理を施した後リンス処理を施す基板洗浄方法
であって、前記リンス処理では、前記基板を平面的に保
持し且つ洗浄液に浸した状態で洗浄を行なうことを特徴
とするものである。この基板洗浄方法によれば、薬液処
理により基板表面に付着した薬液をリンス処理により速
やかに希釈し、除去することができる。

【００１３】第２の基板洗浄方法において、リンス処理
では、洗浄液中の薬液濃度が基板にエッチングを生じさ
せない低濃度になるように洗浄液を更新してもよい。こ
のようにすると、基板表面の配線等のエッチングを防止
することができる。

【００１４】この発明に係る基板洗浄装置は、洗浄液を
収容する収容手段と、基板を平面的に保持した状態で回
転させる保持手段と、前記基板が前記収容手段に収容さ
れた洗浄液に接触しない状態から該洗浄液に浸された状
態になるように前記保持手段を移動させると共に、前記
基板が前記収容手段に収容された洗浄液に浸された状態
から該洗浄液に接触しない状態になるように前記保持手
段を移動させる移動手段とを備え、前記基板が前記収容
手段に収容された洗浄液に浸された状態において前記保
持手段で前記基板を回転させて洗浄を行なうことを特徴
とするものである。

【００１５】この発明の基板洗浄装置によれば、基板洗
浄の開始時には、移動手段が保持手段を移動させて基板
が収容手段内の洗浄液に浸された状態にする。この状態
において保持手段が基板を回転させて基板洗浄を行な
う。このとき、基板表面に洗浄液が十分に供給されるの
で、洗浄効率が向上する。基板洗浄の終了時には、移動
手段が保持手段を移動させて基板が収容手段内の洗浄液
に接触しない状態にする。従って、基板洗浄の開始から
終了までの処理を自動的に遂行することができる。

【００１６】この発明の基板洗浄装置においては、基板
が収容手段内の洗浄液に浸された状態において前記基板
に沿って洗浄液を流通させる流通手段を設けてもよい。
このようにすると、洗浄効率が一層向上する。

【００１７】この発明の基板洗浄装置においては、基板
が収容手段内の洗浄液に浸された状態になる前に該洗浄
液に接触しない状態において基板の上面に薬液を供給し
ながら保持手段で基板を回転させて薬液処理を行なった
後、基板が収容手段内の洗浄液に浸された状態において
保持手段で基板を回転させてリンス洗浄を行なってもよ
い。このようにすると、薬液処理の際に基板表面に付着
した薬液がリンス洗浄により迅速に希釈され、除去され
るので、基板にエッチングが生ずるのを防ぐことができ
る。また、薬液処理の開始からリンス洗浄の終了までの
処理を自動的に遂行することができる。

【００１８】上記のようにリンス洗浄を行なうようにし
た場合、リンス洗浄の後基板が収容手段内の洗浄液に接
触しない状態において基板の上面に洗浄液を供給しなが
ら保持手段で基板を回転させて追加のリンス洗浄を行な
ってもよい。このようにすると、基板表面を一層清浄化
することができる。また、薬液処理の開始から追加のリ
ンス洗浄の終了までの処理を自動的に遂行することがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）
は、この発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置にお
ける薬液処理、リンス処理及び乾燥処理をそれぞれ示す
ものである。

【００２０】図１の基板洗浄装置にあっては、回転軸１
０に装着された真空チャック１２で基板１４を吸着・保
持した状態で回転軸１０を矢印１０Ａの方向に回転駆動
することにより基板１４を矢印１４Ａの方向に回転させ
るようになっている。集積回路が形成された半導体基板
を基板１４として保持する場合、基板の表面側にはＡｌ
系配線等が形成されているので、基板の裏面側を真空チ
ャック１２で吸着する。

【００２１】回転軸１０は、上下方向に駆動されること
により基板１４を所定の範囲１４Ｓ内で上下動させるよ
うになっている。洗浄槽１８は、基板１４が所定の下方
位置に配置されたときに基板１４が洗浄槽１４内の洗浄
液２０に浸された状態になるように設置されている。洗
浄液２０は、図１（ｂ）及び図２に示すように矢印２０
Ａの方向に流されるが、矢印２０Ａとは反対方向に流し
てもよい。洗浄槽１８の上部には、基板１４を出し入れ
するための開口部（図示せず）が設けられている。基板
１４は、洗浄槽１８の外側において所定の上方位置に配
置されたときに洗浄液２０に接触しない状態となる。

【００２２】図１（ａ）の薬液処理では、基板１４を所
定の上方位置に配置して洗浄液２０に接触させない状態
で基板１４の上面に薬液ノズル１６から薬液を吐出させ
ながら基板１４を矢印１４Ａの方向に回転させて薬液洗
浄を行なう。このとき、基板１４の周囲に飛散する薬液
は、図示しない回収機構により回収される。

【００２３】図１（ｂ）のリンス処理では、基板１４を
所定の上方位置から洗浄槽１８の開口部を介して洗浄槽
１８内に入れ、基板１４を所定の下方位置に配置して洗
浄液２０に浸した状態で基板１４を矢印１４Ａの方向に
回転させてリンス洗浄を行なう。洗浄槽１８には、図示
しない循環路を介して洗浄液２０を定常的に流し続ける
ので、基板１４上では洗浄液が絶えず更新される。洗浄
液２０の流量は、洗浄液２０中の薬液濃度が基板表面の
配線等のエッチングを生じさせない低濃度になるように
制御される。

【００２４】このようなリンス処理によれば、基板１４
への洗浄液２０の供給が十分となるため、基板１４を迅
速に清浄化することができる。また、図１（ａ）の薬液
処理により基板１４の表面に付着した薬液は、洗浄液２
０により速やかに希釈されるので、図８に示したような
エッチング速度の上昇が抑制され、基板表面の配線等の
エッチングを防止することができる。

【００２５】なお、洗浄液２０の循環路の途中には、洗
浄液２０を浄化する浄化手段を設けたり、洗浄液２０中
の薬液濃度をモニターするモニター手段を設けたりする
ことができる。モニター手段を設けた場合には、薬液濃
度が基板１４にエッチングを生じさせる濃度になる前に
洗浄液２０を交換するようにすればよい。

【００２６】図１（ｃ）の乾燥処理では、基板１４を所
定の下方位置から洗浄槽１８の開口部を介して洗浄槽１
８の外に出し、基板１４を所定の上方位置に配置して洗
浄液２０に接触させない状態で基板１４の上面にＮ_２ノ
ズル２２からＮ_２ガスを吹付けながら基板１４を矢印１
４Ａの方向に回転させて基板乾燥を行なう。

【００２７】図３は、上記した実施形態において洗浄槽
１８の代りに使用可能な洗浄槽２４を示すものである。

【００２８】洗浄槽２４は、基板１０を取囲むように環
状路２４ａを形成する第１の流路形成部材２４Ａと、こ
の部材２４Ａの側部に接続され、環状路２４ａにつなが
る線状路２４ｂを形成する第２の流路形成部材２４Ｂ
と、この部材２４Ｂ内に線状路２４ｂを供給側線状路２
６ａ及び排出側線状路２６ｂに二分するように設けられ
た仕切部材２６とにより構成される。

【００２９】洗浄液２０は、供給側線状路２６ａから環
状路２４ａを介して排出側線状路２６ｂに至るように矢
印２０Ａに沿って流される。基板１４は、環状路２４ａ
内において洗浄液２０に浸された状態で洗浄液２０の流
れる方向（矢印２０Ａの方向）とは反対の方向（矢印１
４Ａの方向）に回転させる。このようにすると、基板１
４を矢印１４Ａとは反対方向に回転させた場合に比べて
洗浄効率が向上する。

【００３０】図４は、この発明の第２の実施形態に係る
基板洗浄装置を示すものである。この基板洗浄装置で
は、ローダ３０、薬液処理室３２、洗浄室３４、乾燥室
３６及びアンローダ３８が直列状に配置されている。洗
浄液は、前述した洗浄槽１８と同様にして洗浄室３４に
のみ流される。

【００３１】基板は、ローダ３０から室３２，３４，３
６を介してアンローダ３８へ矢印Ａに沿って移送され
る。すなわち、ローダ３０で真空チャックに吸着・保持
された基板は、図１（ａ）に関して前述したと同様にし
て薬液処理室３２において薬液洗浄を受けた後、図１
（ｂ）に関して前述したと同様にして洗浄室３４におい
てリンス洗浄を受け、この後、図１（ｃ）に関して前述
したと同様にして乾燥室３６において乾燥処理を施され
る。乾燥された基板は、アンローダ３８において真空チ
ャックから取外される。

【００３２】洗浄室３４では、図１（ｂ）で述べたよう
に洗浄液を循環させて定常的に流し続ける代りに、基板
毎に洗浄液を更新する（新たな洗浄液を供給する）よう
にしてもよい。すなわち、洗浄室３４には、第１の基板
が到来する前に洗浄液を満たしておき、この洗浄液に第
１の基板を浸した状態で第１の基板を回転させてリンス
洗浄を行なう。第１の基板のリンス洗浄が終ると、洗浄
室３４の洗浄液を新たな洗浄液と交換する。第２の基板
が到来すると、洗浄室３４内の新たな洗浄液を用いて第
１の基板の場合と同様に第２の基板のリンス洗浄を行な
う。

【００３３】このように、基板毎に洗浄液を更新する
と、基板に付着した薬液が速やかに希釈されるので、洗
浄液中の薬液濃度を基板表面の配線等にエッチングを生
じさせない低濃度とすることができる。例えば、ジメチ
ルホルムアミドとフッ化アンモニウムと水との混合液で
は、１０倍以上とするのが好ましい。従って、基板表面
の配線等のエッチングを防止することができる。

【００３４】図５は、この発明の第３の実施形態に係る
基板洗浄装置を示すものである。この基板洗浄装置は、
図１の基板洗浄装置において、洗浄槽１８の上方に洗浄
液ノズル２８を設けたものに相当し、図１と同様の部分
には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

【００３５】図５の基板洗浄装置の特徴は、図１（ａ）
で述べたと同様の薬液処理を行なった後、リンス処理を
１次洗浄及び２次洗浄の２ステップで行なう点にある。
すなわち、図５（ａ）の１次洗浄処理では、図１（ｂ）
に関して前述したと同様にして洗浄槽１８内で基板１４
を洗浄液２０に浸した状態で基板１４を矢印１４Ａの方
向に回転させてリンス洗浄を行なう。この結果、基板表
面の薬液を速やかに希釈し、除去することができる。

【００３６】次に、図５（ｂ）の２次洗浄処理では、基
板１４を洗浄槽１８の外に出し、基板１４を所定の上方
位置に配置して洗浄液２０に接触させない状態で基板１
４の上面に洗浄液ノズル２８から洗浄液を吐出させなが
ら基板１４を矢印１４Ａの方向に回転させて基板１４の
リンス洗浄を行なう。この結果、基板表面は、一層清浄
化される。この後、図１（ｃ）で述べたと同様にして乾
燥処理を行なう。

【００３７】図６は、この発明の第４の実施形態に係る
基板洗浄装置を示すものである。この基板洗浄装置は、
図４の基板洗浄装置において、洗浄室３４の代りに１次
洗浄室３４Ａ及び２次洗浄室３４Ｂを設けると共に、ロ
ーダ３０とアンローダ３８、薬液処理室３２と乾燥室３
６、１次洗浄室３４Ａと２次洗浄室３４Ｂをそれぞれ並
べて配置したものに相当し、図４と同様の部分には同様
の符号を付して詳細な説明を省略する。洗浄液は、前述
した洗浄室３４と同様にして１次洗浄室３４Ａにのみ流
されるか又は満たされる。

【００３８】基板は、ローダ３０から室３２，３４Ａ，
３４Ｂ，３６を介してアンローダ３８へ矢印ａ，ｂ，ｃ
に沿って移送される。薬液処理室３２で薬液洗浄された
基板は、図５（ａ）に関して前述したと同様にして１次
洗浄室３４Ａにおいてリンス洗浄を受けた後、図５
（ｂ）に関して前述したと同様にして２次洗浄室３４Ｂ
においてリンス洗浄を受ける。

【００３９】この発明は、上記した実施形態に限定され
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、次のような変更が可能である。

【００４０】（１）この発明は、リンス処理に限らず、
薬液処理にも適用することができる。

【００４１】（２）薬液処理室、洗浄室、乾燥室等の基
板処理室については、図４，６に示した２例に限らず、
基板処理室の数を増減したり、基板処理室の配置を変更
したりしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、この発明の基板洗浄方法
によれば、平面的に保持した基板を洗浄液に浸した状態
で回転させて洗浄を行なうようにしたので、基板表面に
洗浄液を十分に供給することができ、洗浄効率が向上す
る効果が得られる。また、薬液処理に続くリンス処理に
おいて基板を洗浄液に浸した状態で回転させて洗浄を行
なうようにしたので、基板に付着した薬液を速やかに希
釈し、除去することができ、基板に配線等のエッチング
が生ずるのを防止可能となる効果が得られる。

【００４３】その上、この発明の基板洗浄装置によれ
ば、上記した基板洗浄方法の原理により洗浄効率が向上
すると共に、基板洗浄の自動化を達成可能となる効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装
置における薬液処理、リンス処理及び乾燥処理を示す斜
視図である。

【図２】 図１（ｂ）のリンス処理における洗浄液の流
れと基板の回転との関係を示す上面図である。

【図３】 洗浄槽の他の例を示す上面図である。

【図４】 この発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装
置を示すブロック図である。

【図５】 この発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装
置における１次及び２次の洗浄処理を示す斜視図であ
る。

【図６】 この発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装
置を示すブロック図である。

【図７】 従来の基板洗浄装置における薬液処理、リン
ス処理及び乾燥処理を示す斜視図である。

【図８】 Ａｌエッチング速度の薬液希釈倍率依存性を
示すグラフである。

【符号の説明】

１０：回転軸、１２：真空チャック、１４：基板、１
６：薬液ノズル、１８，２４：洗浄槽、２０：洗浄液、
２２：Ｎ_２ノズル、２４Ａ，２４Ｂ：第１，第２の流路
形成部材、２６：仕切部材、２８：洗浄液ノズル、３
０：ローダ、３２：薬液処理室、３４，３４Ａ，３４
Ｂ：洗浄室、３６：乾燥室、３８：アンローダ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面的に保持した基板を洗浄液に浸した
   状態で回転させて洗浄を行なうことを特徴とする基板洗
   浄方法。
2. 【請求項２】 前記洗浄液を前記基板に沿って流しなが
   ら洗浄を行なうことを特徴とする請求項１記載の基板洗
   浄方法。
3. 【請求項３】 前記基板の回転方向と前記洗浄液の流れ
   の方向とを互いに逆にして洗浄を行なうことを特徴とす
   る請求項２記載の基板洗浄方法。
4. 【請求項４】 基板に薬液処理を施した後リンス処理を
   施す基板洗浄方法であって、 前記リンス処理では、前記基板を平面的に保持し且つ洗
   浄液に浸した状態で回転させて洗浄を行なうことを特徴
   とする基板洗浄方法。
5. 【請求項５】 前記リンス処理では、前記洗浄液中の薬
   液濃度が前記基板にエッチングを生じさせない低濃度に
   なるように洗浄液を更新することを特徴とする請求項４
   記載の基板洗浄方法。
6. 【請求項６】洗浄液を収容する収容手段と、 基板を平面的に保持した状態で回転させる保持手段と、 前記基板が前記収容手段に収容された洗浄液に接触しな
   い状態から該洗浄液に浸された状態になるように前記保
   持手段を移動させると共に、前記基板が前記収容手段に
   収容された洗浄液に浸された状態から該洗浄液に接触し
   ない状態になるように前記保持手段を移動させる移動手
   段とを備え、 前記基板が前記収容手段に収容された洗浄液に浸された
   状態において前記保持手段で前記基板を回転させて洗浄
   を行なうことを特徴とする基板洗浄装置。
7. 【請求項７】 前記基板が前記収容手段に収容された洗
   浄液に浸された状態において前記基板に沿って前記洗浄
   液を流通させる流通手段を更に備えた請求項６記載の基
   板洗浄装置。
8. 【請求項８】 前記基板が前記収容手段に収容された洗
   浄液に浸された状態になる前に該洗浄液に接触しない状
   態において前記基板の上面に薬液を供給しながら前記保
   持手段で前記基板を回転させて薬液処理を行なった後、
   前記基板が前記収容手段に収容された洗浄液に浸された
   状態において前記保持手段で前記基板を回転させてリン
   ス洗浄を行なうことを特徴とする請求項６又は７記載の
   基板洗浄装置。
9. 【請求項９】 前記リンス洗浄の後前記基板が前記収容
   手段に収容された洗浄液に接触しない状態において前記
   基板の上面に洗浄液を供給しながら前記保持手段で前記
   基板を回転させて追加のリンス洗浄を行なうことを特徴
   とする請求項８記載の基板洗浄装置。