JP2001327933A

JP2001327933A - 基板洗浄方法

Info

Publication number: JP2001327933A
Application number: JP2000149531A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Aisaka; 勉逢坂
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】安定な表面状態で洗浄を終了することが可能
であると共に、乾燥装置の内部汚染を防止することが可
能な基板洗浄方法を提供する。【解決手段】第１ステップＳ１において基板の表面を
薬品処理し、次の第２ステップＳ２においてオゾン水を
用いたリンスを行った後、第３ステップＳ３において純
水を用いたリンスを行う。しかる後、第４ステップＳ４
において基板の乾燥を行う。第１ステップＳ１と第２ス
テップＳ２との間に、純水を用いたリンスを行っても良
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板洗浄方法に関
し、特にはオゾン水を用いたリンスを行う基板洗浄方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置等の製造工程
において、半導体基板や液晶基板等の基板を洗浄する場
合には、薬品を用いた処理を行った後に、純水を用いた
リンス（いわゆる純水リンス）を行っている。純水リン
スを行う場合には、洗浄槽内の純水をオーバーフローさ
せたり、洗浄槽内の純水を素早く入れ替えたり（いわゆ
るクイックダンプ）、基板の表面に純水をシャワー供給
する等の工夫を施すことによって、基板表面における純
水の置換効率を上げて薬品成分の除去効率を向上させて
いる。

【０００３】ところが、基板表面には、薬品成分が化学
的に結合している場合もあり、このような薬品成分を除
去する場合には、基板表面における濃度勾配による拡散
だけではなく、化学結合を切るための活性化エネルギー
を供給することが重要になってくる。このため、上述し
たような純水リンスだけでは、基板表面に化学結合した
薬品成分を十分に除去することは困難であった。

【０００４】そこで、特開平9-23774に開示されている
ように、薬品処理後にオゾン水（純水中にオゾンを溶解
させてなる）を用いたリンス（いわゆるオゾン水リン
ス）を行うことで、オゾン（Ｏ₃）の強い酸化力を利
用して基板表面に化学結合した薬品成分を効果的に除去
することが行われている。この場合、基板表面の薬品処
理を行った後、先ず、純水リンスを行うことによって基
板表面の薬品を物理的に除去し、次いでオゾン水リンス
を行うことによって基板表面に化学的に結合した薬品を
化学的に除去した後、基板の乾燥を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、オゾン水リン
スを行った基板の表面は、オゾンによる酸化作用によっ
て薄い酸化膜が形成された状態になっている。そしてこ
の酸化膜は、表面に水酸基（ＯＨ）がターミネートされ
た状態が最も安定である。ところが、上述の基板洗浄方
法においては、オゾン水リンスを行った後に基板を乾燥
させるため、酸化膜表面（すなわち基板表面）を安定化
させた状態で洗浄を終了することができなかった。

【０００６】また、上述のような基板洗浄方法において
は、オゾン水リンスを行った後の基板を乾燥させるた
め、洗浄装置と異なる乾燥装置を用いる場合には、乾燥
装置の内部にオゾン水が持ち込まれ、乾燥装置の内部が
オゾン水で汚染されるといった問題があった。

【０００７】そこで本発明は、安定な表面状態で洗浄を
終了することが可能であると共に、乾燥装置の内部汚染
を防止することが可能な基板洗浄方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明は、基板の表面を薬品処理した後、オゾ
ン水を用いてリンスを行う基板洗浄方法において、オゾ
ン水を用いたリンスに続けて純水を用いたリンスを行う
ことを特徴とする方法である。

【０００９】このような基板洗浄方法では、オゾン水を
用いたリンスを行うことによって、基板表面に化学的に
結合した薬品成分が速やかに除去されると共に基板表面
に酸化膜が形成される。そしてオゾン水を用いたリンス
に続けて純水を用いたリンスを行うことで、酸化膜の表
面に水酸基がターミネートされると共に基板表面のオゾ
ン水が除去される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の基板洗浄方法の実
施の形態を、図面に基づいて説明する。尚、本発明の洗
浄方法は、半導体基板や液晶基板等の洗浄を目的として
いる。また、本基板洗浄方法で用いられる洗浄装置は、
被洗浄表面（すなわち基板表面）に気体または液体状の
薬品やリンス液を供給する手段を有する構成であれば良
く、例えば多槽式浸漬型洗浄装置、単槽式浸漬洗浄装
置、バッチ式スピン洗浄装置（回転式洗浄装置）さらに
は枚葉式スピン洗浄装置等が適宜用いられることとす
る。

【００１１】ここでは、枚葉式スピン洗浄装置を用いた
場合を例にとって実施形態を説明する。枚葉式スピン洗
浄装置は、基板を保持するためのチャックをカップ状の
洗浄チャンバ内に内設してなり、チャックは、ここでは
図示を省略したモータ等の動力によって基板を保持する
面を水平に保って回転するように構成されている。ま
た、洗浄チャンバの底面には廃液管が接続され、チャッ
クの上方には薬液、オゾン水さらには純水を供給するた
めの各供給ノズルの供給端が配置されている。これらの
水供給ノズルは、少なくともチャックの回転中心に薬
液、オゾン水さらには純水を供給するように設置されて
いれば良く、先端がシャワー状に形成されたものや、チ
ャック上方に設置されたスリット状の供給端を有するも
のでも良い。また、チャックのチャック形式は、真空チ
ャック式、機械的に基板を固定するメカニカルチャック
形式、さらには遠心力を利用したガイドピン方式など、
どのような形式であっても良い。

【００１２】次に、このような洗浄装置を用いた第１実
施形態の洗浄方法を、図１のフローチャートを用いて説
明する。

【００１３】先ず、洗浄処理を行う基板を、その表面
（被洗浄面）を上方に向けた状態で洗浄装置のチャック
に保持させる。そして、第１ステップＳ１では、チャッ
クによって所定の回転数で回転させた基板表面の回転中
心上に、供給ノズルの先端から液体状の薬品を供給し、
基板表面の薬品処理を行う。ここでは、基板表面に付着
した金属汚染物質や有機汚染物質物の除去、基板上のレ
ジスト膜の除去、さらには基板表面のエッチングを目的
とし、その目的に合わせた薬品を用いた処理を行うこと
とする。また、この処理においては、処理内容に応じて
適宜回転数が設定される。

【００１４】次に、第２ステップＳ２では、チャックに
よって所定の回転数で回転させた基板表面の回転中心上
に、供給ノズルの先端からオゾン水を供給し、オゾン水
を用いた基板表面のリンス（いわゆるオゾン水リンス）
を行う。ここでは、純水中に溶解させたオゾン
（Ｏ₃）濃度が数ｐｐｍ以上のオゾン水を用いること
が好ましい。

【００１５】しかる後、第３ステップＳ３では、チャッ
クによって所定の回転数で回転させた基板表面の回転中
心上に、供給ノズルの先端から純水を供給し、純水を用
いた基板表面のリンス（いわゆる純水リンス）を行う。
この際、基板の表面荒れを防止するため、常温の純水を
用いることが好ましい。ただし、基板の表面荒れを気に
する必要のない場合には、温純水を用いることでリンス
効率を向上させても良い。

【００１６】以上の後、第４ステップＳ４では、供給ノ
ズルから基板表面への純水の供給を停止した状態で、チ
ャックによって所定の回転数で基板を回転させることに
よって、基板表面の純水を振り切り、基板を乾燥させ
る。その後、基板の回転を停止させて一連の洗浄処理を
終了させる。

【００１７】このような洗浄方法では、第２ステップＳ
２でオゾン水リンスを行うことで、薬品処理によって基
板表面に化学的に結合した薬品成分に対して酸化還元電
位が高く酸化力の強いオゾンが作用し、この薬品成分が
酸素に置き換わり、基板表面から薬品成分が除去されて
基板表面が清浄化されると共に基板表面が酸化膜で覆わ
れる。例えば、第１ステップＳ１において窒化シリコン
膜で覆われたシリコン基板の表面に対して希フッ酸を用
いた薬品処理を行った場合、第１ステップＳ１終了後に
は基板表面を構成するシリコンや窒素に薬品成分である
フッ素が化学的に結合した状態になっている。この状態
で第２ステップＳ２を行うことで、オゾンの強い酸化力
によって基板表面に化学結合したフッ素が酸素に置き換
わり、基板表面から薬品成分であるフッ素が除去されて
酸化膜が形成されるのである。そして、次の第３ステッ
プＳ３で純水リンスを行うことで、基板の酸化膜表面に
水酸基がターミネートされる。このため、清浄化された
基板表面を安定化させた状態で洗浄を終了させることが
可能になる。

【００１８】また、オゾンによる酸化力を利用して表面
に化学的に結合した薬品成分を除去するため、薬品処理
を行った後に純水リンスのみを行う場合と比較して、リ
ンス時間を削減することが可能になる。

【００１９】図２は、上述の実施形態で説明した基板洗
浄方法の変形例を示すフローチャートである。この図に
示す洗浄方法は、第１ステップＳ１の薬品処理におい
て、過酸化水素水やアンモニア水溶液を用いた薬品処理
を行う場合に適用され、以下のように行う。

【００２０】すなわち、この洗浄方法では、第１ステッ
プＳ１における薬品処理と第２ステップＳ２におけるオ
ゾン水リンスとの間に、第１ａステップＳ１ａとして純
水リンスを行う。この場合、第２ステップＳ２における
オゾン水リンスの前後に、純水リンスが行われることに
なる。

【００２１】このような洗浄方法では、第１ステップＳ
１における過酸化水素水やアンモニア水溶液を用いた薬
品処理と第２ステップＳ２におけるオゾン水リンスとの
間に、純水リンス（第１ａステップＳ１ａ）を行うこと
によって、オゾン水の分解を速める過酸化水素水やアン
モニア水溶液を除去した後に、第２ステップＳ２のオゾ
ン水リンスが行われることになる。このため、第２ステ
ップＳ２では、オゾン水中のオゾン濃度が保たれ、効果
的にオゾン水リンスが行われることになる。

【００２２】したがって、図１に示した洗浄方法と比較
して、オゾン水リンスの時間を短縮することが可能にな
る。

【００２３】図３は、上述の実施形態で説明した基板洗
浄方法の他の変形例を示すフローチャートである。この
図に示す洗浄方法は、複数回の薬品処理を施す場合に適
用される方法であり、各薬品処理においては同一または
異なる各薬品が用いられる。この図に示すように、複数
回の薬品処理を施す場合には、第１ステップＳ１の薬品
処理に次いで行われる第２ステップＳ２のオゾン水リン
スの後に、全ての薬品処理が終了したか否かの判断を行
い（第２ａステップＳ２ａ）、この第２ａステップＳ２
ａで全ての薬品処理が終了したと判断されるまで第１ス
テップＳ１及び第２ステップＳ２を繰り返し行う。そし
て、第２ａステップＳ２ａにおいて全ての薬品処理が終
了したと判断された場合に、第３ステップＳ３に進んで
純水を用いたリンスを行う。

【００２４】これによって、複数回の薬品処理を施す場
合であっても、図１を用いて説明したと同様の効果を得
ることができる。

【００２５】尚、ここでの図示は省略したが、複数回の
薬品処理を施す場合には次のようにしても良い。すなわ
ち、各薬品処理とその後のオゾン水リンスとの間に、純
水リンスを行っても良い。また、各薬品処理の後に純水
リンスのみを行い、全ての薬品処理とそれに続く純水リ
ンスが終了した後に、オゾン水リンスとそれに続く純水
リンスを行うようにしても良い。

【００２６】以上、説明した各基板洗浄方法において
は、枚葉式スピン洗浄装置を用いて薬品処理から乾燥ま
でを同一の洗浄装置内で行う場合を説明した。しかし、
本発明の基板洗浄方法を、例えば多槽式浸漬型洗浄装置
にて行った場合、各ステップは個別の槽内にて行われる
ことになる。

【００２７】このような場合、オゾン水リンスの後に純
水リンスを行うことで、次の乾燥工程においては、乾燥
装置（乾燥槽）内にオゾン水が持ち込まれることが防止
され、オゾンによる乾燥装置内の汚染を防止することが
可能になる。

【００２８】尚、この基板洗浄方法は、液体状または気
体状の薬品を用いた処理の後にオゾン水リンスを行う洗
浄方法に広く適用可能であり、酸素との結合力の強いシ
リコン系材料からなる基板の洗浄においては、オゾン水
リンスによって効果的に薬品成分の除去が行われるため
特に有効である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の基板洗浄方
法によれば、基板の表面を薬品処理した後、オゾン水を
用いたリンスに次いで純水を用いたリンスを行うこと
で、酸化膜が形成され清浄化された基板表面に水酸基を
ターミネートさせることが可能になると共に基板表面か
らオゾン水を除去した状態で洗浄を終了することができ
る。したがって、安定な表面状態で洗浄を終了すること
が可能になると共に、乾燥装置の内部汚染を防止するこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の基板洗浄方法を示すフローチャート
である。

【図２】実施形態の変形例を示すフローチャートであ
る。

【図３】実施形態の他の変形例を示すフローチャートで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面を薬品処理した後、オゾン水
を用いてリンスを行う基板洗浄方法において、前記オゾン水を用いたリンスに続けて純水を用いたリン
スを行うことを特徴とする基板洗浄方法。