JP2002217156A - ドライ洗浄装置 - Google Patents

ドライ洗浄装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の製造過程におけるウエハ表面の
洗浄を乾燥雰囲気で高効率に実現する。 【解決手段】 本発明は、プラズマ生成手段9により生
成するプラズマの電気的作用および化学的作用と、ウエ
ハ2面に近接して配置するパット型構造体5で形成する高
速ガス流の摩擦応力による物理的作用を併用し、そのウ
エハ2面の異物を除去するドライ洗浄装置にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの製
造工程におけるウエハの洗浄装置に係り、特に半導体製
造の前工程におけるプラズマ処理や平坦化処理の後にウ
エハ表面に残存する異物等を真空中で除去する技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ウエハ（以下、単にウエハ
と称す）の洗浄は純水または純水に各種酸やアルカリ溶
液を希釈した溶液を用い、該溶液中にウエハを浸すまた
は溶液を吹き付ける方法にてウエハ表面の異物を洗い流
すことで実施されている。またウエハを溶液に浸すと同
時にブラシによりウエハ表面を機械的に洗浄する方法等
も用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】先に記した従来の洗浄
方法は基本的に水を使うウエット洗浄方であるため、下
記する課題を有する。ドライエッチングやプラズマCVD
といった真空中での処理を連続して真空中で一貫処理す
ると加工精度および製造効率を高められるが、各処理後
に必要な洗浄がウエット処理なため、一旦ウエハを大気
に出す必要性が生じ、先に記した効果を得られない。ウ
エット洗浄では、洗浄の他にリンス、乾燥の工程が必要
となり、製造工程の増加をまねく。ウエット洗浄では、
半導体材料の極表面を改質してしまい、半導体の微細化
に伴いその表面改質による歩留まりの低下が生じる。ウ
エット洗浄では、液体の表面張力により、微細構造部に
十分液体が浸透しない場合があり、微細構造部での洗浄
力が不足する。半導体装置の新材料、特に絶縁膜材料に
今後有機系膜やポーラスな有機系膜等の吸湿性の高い材
料が高性能デバイスでは必要となってきており、それら
材料を用いた半導体装置の製造ではウエット洗浄または
場合によっては大気にさらすだけでデバイスの特性劣化
が引き起こされる。通常、ウエット洗浄はバッチ処理で
行われる。ウエハが３００ｍｍΦ（直径）またはそれ以
上の場合、そのウエハの洗浄および洗浄前後のハンドリ
ングに時間を要する。一方、ウエット洗浄に置き換わる
洗浄方法として、ドライ(Dry)洗浄がある。そのドライ
洗浄は、例えば、特開平8-131981号公報、特開平8-8588
7号公報あるいは特開平9-17776号公報に開示されてい
る。本発明の目的は、先に記したウエット洗浄に伴う課
題を解決するため、真空中での洗浄でかつ真空中でもウ
エット処理に匹敵する洗浄力が得られるドライ洗浄装置
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【０００５】本発明は、被処理体表面に構造物を近接さ
せ、それらの間隙にガスを噴出させることにより被処理
体表面に沿った高速なガス流れを発生させる、この高速
なガス流れにより被処理体表面にある異物を物理的に除
去することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明における第1
の実施形態およびその動作を説明する。なお、洗浄され
るべき被処理体は、例えば３００ｍｍΦ（直径）の円形
の半導体ウエハである。図1に本発明の第1の実施形態に
おける基本構成図を示す。真空排気手段を有する真空容
器1内に、被処理体2を設置する被処理体設置手段3、パ
ット型構造体5、支持部6が設置される。被処理体設置手
段3は被処理体2を円周方向に回転する回転機構4へ接続
される。パット型構造体5は支持部6へ接続される。支持
部6は、さらに、パット型構造体5と被処理体2の間隔を
変化させる上下運動と、パット型構造体5を被処理体2表
面上で搖動運動させることを可能とする駆動機構7へ接
続される。駆動機構7には、前記上下運動により生じる
パット型構造体5と被処理体2間に作用する加重を検出す
る加重検出手段8が設置されており、パット型構造体5と
被処理体2の間隔を管理することが可能となる。被処理
体設置手段3には温度制御手段19が設置されており、被
処理体2の温度を室温から300℃の範囲で制御できる。真
空容器1の上部にはプラズマ生成手段9が設置されてい
る。本実施例ではUHF波帯の電磁波を用いたプラズマ生
成手段を用いた。UHF波帯電磁波は、UHF電源10から整合
器11を通り、平面アンテナ12から真空を封じている誘電
体窓13を通り真空容器内へ導かれる。本実施例ではプラ
ズマ生成手段9にUHF波帯の電磁波を用いたが、他にマイ
クロ波帯電磁波やラジオ波帯電磁波など、さらにはこれ
ら電磁波に磁場を印加してプラズマを生成しても同様な
効果を有する。プラズマを生成できる手段であれば、ど
のような方法を用いても同様な効果を有する。被処理体
2は、該プラズマ生成手段9によって生成されるプラズマ
の拡散領域に被処理体2を配置する構造とした。拡散領
域に被処理体を配置することでプラズマによる過剰な損
傷等を被処理体に与えることを防ぐことができる。第1
の実施の形態における洗浄工程を説明する。被処理体2
設置後、真空容器1内を真空排気手段により真空排気す
る。真空排気を行った後に被処理体2を真空中で設置し
ても同様である。次いで被処理体2は回転機構4により被
処理体設置手段3と共に円周方向に回転させられる。本
実施例の場合、被処理体2の回転速度を200回転/分とし
た。また温度制御機構16により被処理体の温度を100℃
に設定した。被処理体の温度を高めることで、被処理体
表面での化学反応効率を高くでき、洗浄効率を高められ
る。被処理体2の回転後、パット型構造体5よりArガスを
20リットル/分の流量で噴出させる。次に駆動機構7の搖
動運動によりパット型構造体5を被処理体2上で、被処理
体2に接触しない位置へ移動させる。同時にプラズマ生
成手段9により、別途設置した第2のガス導入手段20より
導入したArとCF4の混合ガスとパット型構造体5より導入
したArガスの混合ガスのプラズマを生成する。プラズマ
生成後、パット型構造体5を駆動機構7の上下運動により
被処理体2に近接させる。この時、加重検出手段8により
パット型構造体5と被処理体2の間に作用する力を検出す
ることでパット部14表面と被処理体2面との間隔を制御
する。具体的には、パット型構造体5より供給したArガ
スによりパット面と被処理体2面間は高ガス圧力状態と
なり、パット部14が被処理体に接しなくてもパット部お
よび被処理体2間に加重が生じるため、その加重を加重
検出手段8により検出し、流すガスの流量に反映させる
ことでパット部表面と被処理体2面との間隔が制御でき
る。加重検出手段には圧電素子、歪計、バネ、弾力材、
おもり、またはそれらを組み合わせることができる。こ
のようにして、パット部14と被処理体2の間隙には高速
なガス流れが生じ、被処理体2表面の異物を除去するこ
とが可能となる。本実施例ではパット部表面と被処理体
2面の間隔が5〜20mmになるよう制御した。ただし、パッ
ト部表面と被処理体2面の間隔を1〜100mmの範囲とする
ことでも必要に応じた同様の効果が得られる。同じガス
供給量で比べると、パット部表面と被処理体2面の間隔
が狭いほどより高速なガス流が発生させることができる
ので高い洗浄力が得られるので有利である。しかしなが
ら、間隔を一定に保つのが困難となると同時に、あまり
近接させすぎると接触する可能性が高くなり被処理体2
表面にダメージを誘発する恐れがある。本実施例ではパ
ット型構造体5より供給するガスにArを用いたが、他に
窒素、He、Xe、Neを用いても同様の効果がある。また、
本実施例ではパット型構造体5と被処理体2間に流すガス
流量を20リットル/分としたが、0.5から500リットル/分
の流量でも同様の効果が得られる。当然洗浄力のみで考
えればガス流量は多いほど洗浄力を高めることができる
が、ガス消費によるコスト等から0.5〜500リットル/分
が実用的な範囲となる。図5にパット構造体5の被処理体
2上走査方法を示す。パット型構造体5と被処理体2の間
隔が設定値に達した後、該間隔を一定に制御したままパ
ット型構造体5を駆動機構7により被処理体2上を搖動運
動させる。本実施例で用いたパット型構造体5は被処理
体2よりも外形が小さい。そこで、この搖動運動と被処
理体2の回転とにより、被処理体2全面をパット型構造体
5で走査する。本実施例では被処理体を回転する回転機
構4を用いたが、他にパット型構造体5を回転する機構ま
たは被処理体を回転する機構とパット型構造体を回転す
る機構を併用する場合においても同様の効果がある。被
処理体設置手段3には図6に示すような被処理体保持部29
を設置し、被処理体2を保持した。図6は被処理体として
Siウェハーの場合を示している。被処理体保持部29は被
処理体を横から押さえつけることで保持している。被処
理体周辺部の洗浄を可能とするため、被処理体保持部29
は被処理体との段差をなくし、パット構造体5が被処理
体保持部上にも走査可能となるようにした。また、被処
理体中心部と周辺部での洗浄力を等しくするため、パッ
ト構造体5の揺動運動速さまたは被処理体2の回転運動速
さを可変にした。例えば、本実施例においては、被処理
体2の回転速度は被処理体中心部の方が周辺部に比べ遅
い。そこで、パット構造体5の被処理体中心部における
揺動運動速度を、被処理体周辺部における揺動運動速度
よりも速くすることで、被処理体2上におけるパット構
造体5の滞在時間を被処理体2中心部と周辺部で等しくな
るように設定した。 これにより、被処理体中心部と周
辺部において洗浄に必要となる時間が等しくなり、スル
ープットを向上できる。次にパット型構造体5付近の詳
細を説明する。図2にパット型構造体5の説明図を示す。
パット型構造体5は被処理体2に近接するテフロンで形成
されたパット部14、パット支持部15、ガス導入路16から
なる。図3にパット部14の被処理体に近接する面から見
た図を示す。本実施例では、パット部14の外周部にバッ
ファ26から分岐されたガス噴出口17を円周上に複数配置
し、中心部はくり抜かれた構造とした。図4にパット支
持部15を支持部6側から見た図を示す。パット支持部15
は窓が設けられた構造となっており、パット部14中心部
へ流れたガスを真空容器1内へ通過させることが可能と
なっている。前述のように、洗浄力を高めるためパット
部14と被処理体2をより近接させると、それらが接触す
る恐れがある。パット部14と被処理体2を容易に近接さ
せるには、パットと被処理体の角度を制御し、互いに近
接する面が常に平行になることが重要である。これを実
現するため、パット支持部15はパット接続部18により支
持部6へ接続され、その接続角度は自由に変化できる構
造とした。この構造は、例えば、球面軸受け、エアダン
パー、弾性体などにより実現できる。さらにガスは、ガ
ス導入路16を通り、パット支持部15とバッファ26で分岐
されパット部14の周辺部に設置された各ガス噴出口17か
ら噴出される構造とし、ガス導入路16は、前記パット支
持部15と支持部6との接続角度を固定しないよう、柔軟
な構造とした。この構造により、パット型構造体5が傾
き被処理体2側へより近接する場所ではガス圧力が上昇
しパット型構造体5は押し返され、パット構造体5の被処
理体2に対する傾きは自動補正され、接触が避けられ
る。本実施例ではパット型構造体5のパット部14にテフ
ロンを用いたが、他にポリビニルアルコール、デルリ
ン、ベスペル、カプトン、ポリ塩化ビニール、ポリエス
テル、酸化シリコン、シリコン、酸化アルミニウムを用
いても同様の効果があることは言うまでもない。基本的
にパット部の材質には被処理体2表面の材質より柔らか
い材質を用いることが望ましい。パット部14の材質が、
パット部14と被処理体2の間隙のガス圧力変化程度で凹
凸に変化することが可能な弾力材であれば、パット部14
の変形によりパット部14と被処理体との接触を避けるこ
とが可能となる。パット部の被処理体側表面は、異物が
表面に残留することを避けることを考えれば、限りなく
平坦であることが望ましい。逆に、パット部14の被処理
体側表面を凹凸にさせ、ガス流に乱流を発生させること
で洗浄力を高めることが可能となる。パットの表面形状
は、これらの効果を考慮し決める必要がある。パット部
14表面に異物が残留する場合、パット部を交換するか、
もしくはパット部表面の洗浄機構を設置することで被処
理体を連続的に洗浄することが可能となる。
【０００７】被処理体2から離れた異物の一部は真空容
器1内でプラズマによりガス化され排気される。残りの
異物はガス排気と共に排気口を通り除去される。図1に
示した本実施例では、異物の除去を効率化するため、第
２のガス導入手段20によりガスを導入し、ガス噴出口が
多数設置されたシャワープレート構造となっている誘電
体窓13よりガスを噴出させた。このガスにより、被処理
体から排気口へのガス流れを形成し、真空容器1内の異
物を効率よく排気口へ輸送する。第２のガス導入手段に
より導入されるガスは、前記プラズマ形成と上記異物輸
送の２つの役割がある。また、真空容器の形状とガス吹
き出し口位置を最適化し、より効率よく異物を排気口へ
輸送させるガス流れを形成することも可能である。さら
に、真空容器の壁を加熱することにより、該壁へ異物が
再付着することを抑えることも可能である。加えて、フ
ィルターを設置することにより、本洗浄装置における最
終的な排気への異物混入を防ぐことができる。
【０００８】次に洗浄のメカニズムを説明する。まずパ
ット型構造体5の機能を説明する。パット型構造体5は主
に被処理体2表面に吸着した異物に物理的力を作用させ
除去する機能をはたす。しかし、直接パット型構造体5
が被処理体2面に接すると作用する物理的力が大きすぎ
被処理体面にダメージを生じさせてしまう。そのため、
本実施例ではパット型構造体5と被処理体2間にガスを流
し、該ガスを介して被処理体2面に間接的に物理的力を
作用させる構造としている。パット型構造体5と被処理
体2間にガス流を生成することで、該ガス流の摩擦応力
を被処理体表面に作用することができ非接触のまま大き
な物質移動力を生成することができる。またパット型構
造体5と被処理体2を近接させた微小隙間にガスを導入す
ることで広い範囲に洗浄力を有する高速のガス流を生成
することが可能となり、さらにそのガス流速による洗浄
力は隙間間隔とガス流量で決まることからパット型構造
体5と被処理体2の間に作用する力と流すガスの流量を制
御するだけで精密に洗浄力を制御できる。この精密な洗
浄力制御機能により低ダメージ性と高洗浄力の両立を得
ることができる。また高速のガス流は被処理体2面に形
成された微細構造のあらゆる部分に洗浄力を作用させる
ことが可能であり、ウエット洗浄では表面張力により洗
浄作用が及ばなくなる極微細半導体構造の高効率な物理
的洗浄力が得られる。
【０００９】次にプラズマ生成手段9の機能を図7、8、9
を参照し説明する。図7、8、9に示すプラズマの機能は
前記で説明したパット型構造体5による物理作用でけで
は除去困難な異物の吸着力を緩和し、洗浄効率を高める
ことにある。まず図7に示すリフトオフ機能について説
明する。本実施例ではパット型構造体5から供給するAr
ガスとは別に、プラズマ生成手段9部にArとCF4の混合ガ
スを供給している。このCF4ガスはプラズマ生成により
F、CF3といった反応性の高い活性種に分解される。これ
ら活性種が被処理体2表面のシリコンまたはシリコン酸
化膜を極少量エッチングする（リフトオフする）こと
で、被処理体2表面に溶けこむまたは食込んだ異物を除
去しやすくし、パット型構造体5による物理作用の洗浄
力を高める。本実施例ではCF4ガスの解離種を用いた
が、C2F6、C3F8、Cl2、F2、HF、アンモニア、水素ガス
を用いても同様なリフトオフ効果があることは言うまで
もない。図8は静電的に吸着した異物のプラズマによる
吸着力緩和のメカニズムを示す。プラズマエッチングや
スパッタといったプラズマを用いた半導体製造プロセス
後のウエハ表面には帯電による異物の静電吸着が生じて
いる。本発明によるプラズマ生成手段9で発生する希薄
プラズマの電荷によりこの静電吸着力を緩和し、図7と
同様にパット型構造体5による物理作用での洗浄力を高
められる。図9は異物か被処理体面に化学吸着している
場合の吸着力緩和メカニズムの説明図である。通常、異
物が被処理体に化学吸着する場合、異物と被処理体の接
触面で酸化反応が生じている。即ち、異物と被処理体表
面間で電子のやり取りが行われることで化学吸着力が生
じている。そこで酸素ガスを供給しプラズマを生成する
ことでオゾンまたは酸素ラジカル等の酸化性の強い活性
種を生成し、該活性種を異物に吸着させることで電子の
交換を被処理体表面から異物と該活性種間に移すことで
化学吸着力が緩和される。同様の効果はプラズマに窒
素、水素または酸素も含めたこれら酸化還元性ガスの混
合によっても同様の効果があることは言うまでもない。
また、被処理体に吸着する異物は様々な形態で吸着して
いるため、図7、8、9に示した作用をそれぞれ独立でな
く混合して作用させ異物除去を行うことはいうまでもな
い。
【００１０】以上のパット型構造体による物理的作用と
プラズマによる化学的作用および電気的作用により真空
中で被処理体の高効率な洗浄が行えることで前記発明が
解決しようとする課題で記したウエット洗浄での課題を
解決できる。特に、本発明によるドライ洗浄方法を0.2m
m以下の構造を有する半導体装置の製造に用いること
で、その微細部に洗浄効果を発揮でき、低コストで高歩
留まりな半導体装置の製造が可能となる。
【００１１】前記の実施の形態ではパット型構造体5に
よる物理的洗浄作用をプラズマの反応性によりアシスト
する形態としたが、他の実施の形態としてプラズマ生成
手段9の変わりに紫外線光源を用い該紫外線により真空
内に導入した反応ガスを励起しても同様の化学的作用が
得られパット型構造体5による物理作用をアシストする
ことが出来る。また同様に他の実施の形態としてフッ酸
蒸気またはフッ酸と水蒸気の混合気体をプラズマ生成の
代わりに実施することで先の実施の形態におけるシリコ
ンあるいはシリコン酸化膜のリフトオフ機能が実現で
き、パット型構造体5による物理作用をアシストするこ
とができる。また、被処理体2もしくはパット型構造体5
に超音波を印加することにより、洗浄能力を高めること
ができる。さらに、被処理体を表裏逆に再設置すること
により、被処理体裏面の洗浄も可能である。 （実施例２）パット構造体と被処理体との傾きの制御が
重要であることは先に述べた。本実施例では、独立に流
量制御可能な複数系統のガス導入路を用いることによ
り、傾き管理をパット構造を示す。図10に本実施例で用
いたパット構造の説明図を示す。本パット構造体は、独
立にガス流量を制御できる３系統のガス導入路16a、16
b、16cを用いている。それぞれのガス導入路はパット部
14aに設けられているバッファ26aにより複数のガス噴出
口17へ分岐され、パット部14aと被処理体2の間隙に至
る。図11にパット部14aを被処理体側から見た図を示
す。3系統のガス流路に対応し、バッファ26aは３つに分
割されている。この３系統のガス流路を流れるガスの流
量を制御し、パット部14aの被処理体2に対する傾き（パ
ット型構造体の主面と被処理体の主面とのなす角度）を
制御できる。本パット構造では、パット部14aに距離検
出電極27を複数埋め込み、被処理体との間の静電容量を
測定することによりパット部14aと被処理体2の距離を測
定し、ガス流量に反映させることによりパット部14aの
被処理体2に対する傾きを補正した。傾きの補正は、ガ
スの替わりに、圧電素子、バネ、弾力材などを用いても
実現できる。 （実施例３）本実施例では、パット部14と被処理体2を
直接測定し、パット部を動かすことにより該距離を制御
するパット構造体とした。他の部分は実施例１と同様で
ある。図12に本実施例におけるパット構造説明図を示
す。圧電素子からなる間隔制御部32の伸び縮みにより、
パット部14と被処理体2の距離を直接精密に制御する。
間隔制御部32による間隔制御は、駆動機構7によりパッ
ト部14を被処理体2に近接させ、駆動機構7による上下運
動を固定させてから行う。パット部14と被処理体2の間
隔は、パット部14に距離検出電極27を埋め込むことで測
定する。距離検出電極27は実施例2と同様に円周上に複
数設置され、パット部14の被処理体2に対する傾きも測
定できる。この傾きの補正には、圧電素子を用いた傾き
補正機構28を用いる。傾き補正機構28を距離検出電極27
と同様に円周上に複数設置し、その伸び縮みにより機械
的にパット部14の傾きを補正できる。本パット構造で
は、間隔制御部32と傾き補正機構28に圧電素子を用いた
が、エアシリンダーなど他の伸び縮み機構を用いても同
様である。 （実施例４）本発明における第4の実施形態およびその
動作を説明する。本実施例では、実施例１で用いたパッ
ト型構造体5を被処理体の同位置の上面と下面両方に配
置し、上面と下面の洗浄を同時に行うことが可能として
いる。図13に本発明の第4の実施形態における基本構成
図を、図14に本実施例におけるパット構造体付近の詳細
図をそれぞれ示す。真空排気手段を有する真空容器1内
に、被処理体2を設置する被処理体設置手段21、被処理
体上面に配置されるパット型構造体5a、被処理体下面に
配置されるパット型構造体5b、支持部6aと6b、揺動軸22
a、22bが設置される。被処理体上面に配置されるパッド
型構造体5aは支持部6aを介して揺動軸22aへと接続され
ている。被処理体下面に上下逆向きに配置されるパット
型構造体5bは支持部6bを介して揺動軸22bへと接続され
ている。駆動機構23は揺動軸22a、22bを相対的に上下さ
せ互いの距離を制御でき、また、互いに押し合わせるこ
とができる。加重検出手段24により、揺動軸22aと22bと
の間に加わる押し合わせ力を検出する。さらに、駆動機
構23は揺動軸22a、22bを一体として同時に揺動運動させ
ることが可能となっている。パット構造体5a、5bは、実
施例1におけるパット構造と同じ物を用いた。また、真
空容器1の上部には実施例1と同じUHF波帯の電磁波を用
いたプラズマ生成手段9を設置した。また、被処理体を
加熱する手段として、赤外域光源より赤外を透過する窓
を通して被処理体2に赤外光を照射し加熱する手段を設
置した。
【００１２】次に被処理体設置方法の詳細を説明する。
本実施例では、被処理体の上面と下面を同時に洗浄する
ため、被処理体両面をパット構造体以外の構造体にでき
る限り接触させない設置方法が必要となる。図15に被処
理体上方から見た被処理体設置手段21の配置図を示す。
被処理体設置手段21は被処理体2の外周でパット型構造
体5a、5bの揺動運動を妨げない位置に４カ所配置した。
4個の被処理体設置手段21それぞれが揺動運動し、被処
理体を内側に押し合うことで被処理体を固定する。被処
理体設置手段21は図16に示すように、互いに上下逆向き
の円錐台を重ねた形である被処理体保持部25を備えてお
り、内側にへこんだ場所で被処理体を保持できる。ま
た、被処理体保持部25は自由に微少量上下移動すること
が可能になっており、パット構造体5a、5bにより挟まれ
決まる被処理体の高さに整合することができる。さら
に、被処理体保持部25を回転させることで、被処理体2
を回転させることが可能となる。また、保持されている
被処理体の方向を変えて同様な効果が得られる。例え
ば、被処理体を縦置きに保持することが可能である。
【００１３】第２の実施形態における洗浄工程は基本的
に実施例1と同様である。ここでは、実施例１と大きく
異なるパット構造体を被処理体に近接させる方法を説明
する。被処理体2を被処理体設置手段21により設置後、
真空容器１内を真空排気手段により真空排気する。真空
排気を行った後に被処理体2を真空中で設置しても同様
である。次いで被処理体設置手段21の被処理体保持部25
を回転させ被処理体2を回転させる。被処理体2の回転
後、揺動軸22a、22bを一体とし回転させ、パット構造体
5a、5bを被処理体2の上方及び下方で被処理体2から等距
離の位置に移動させる。この時、パット構造体が被処理
体2や被処理体設置手段21と衝突しないよう、パット構
造体5aとパット構造体5bは前記構造物から十分離れてい
る。パット構造体5a、5bが被処理体2の上方及び下方に
移動した後、プラズマ生成手段9により被処理体上方に
プラズマを生成し、同時に、パット構造体5a、5bのガス
噴出口17よりガスを噴出させながら、駆動機構23により
パット構造体5a、5bを被処理体表面へ近接させつつ互い
を近接させ、押し合わせる。被処理体保持部25が微小量
上下移動可能であるため、被処理体はパット構造体5a、
5bそれぞれとの間隙にあるガスの圧力が等しくなる位置
に移動する。本実施例では、パット構造体5aと5bそれぞ
れから噴出させるガスを同流量としたため、被処理体は
パット構造体5a、5bそれぞれと等距離になる位置に移動
する。パット構造体5a、5bを押し合う力を加重検出手段
24により検出し駆動機構23で制御すれば、パット構造体
と被処理体との距離を管理することができる。パット構
造体5a、5bそれぞれから噴出させるガス流量を異ならせ
れば、被処理体との距離も異なるようにすることができ
る。以上のように被処理体とパット構造体との距離を一
定に制御したまま、駆動機構23の揺動運動によりパット
構造体5a、5bを一体として同時に被処理体表面上を揺動
運動させる。この揺動運動と被処理体の回転運動によ
り、パット構造体5aが被処理体上面全面をパット構造体
5bが裏面全面を走査する。
【００１４】本実施例では、被処理体上面と下面に同じ
パット型構造体を用いたが、異なる構造であっても同様
な効果が得られる。また、本実施例ではプラズマ生成手
段9によるプラズマは被処理体上方のみに生成したが、
被処理体2の下面にある異物の種類によっては、下面に
もプラズマ生成手段を設けることも可能である。さら
に、被処理体2が無い状態において、ガス噴出口17から
ガスを噴出させつつパット構造体5a、5bを近接させるこ
とにより、パット構造体5a、5bの被処理体に近接する表
面を洗浄することが可能である。 （実施例５）図17に本実施例の説明図を、図18に本実施
例におけるパット型構造体の説明図を示す。本実施例
は、実施例４と同じく被処理体2表面と裏面を同時に洗
浄する装置で、被処理体2両面に同じプラズマ生成手段
を配置し、表面だけでなく裏面にも先に述べたプラズマ
による洗浄効果を用いる。さらに、被処理体2下面を洗
浄するパット型構造体には、多数の毛状構造物からなる
ブラッシ部30を設けた。被処理体の表面と裏面からパッ
ト型構造体を押し付ける場合、表裏から等しい力で押し
合わないと被処理体を一定位置にとどめることはできな
い。そこで、本実施例では、パット部14において表裏の
力を釣り合わせつつ、裏面においてブラッシ部30による
洗浄機構を付与した。さらに、パット構造体へのプラズ
マの影響を防ぐため、プラズマシールド31を設置した。
プラズマシールドにより、パット型構造がプラズマから
隔離され、プラズマとの反応による変質や異物発生を防
ぐことができる。また、被処理体から離れた異物が容器
内壁へ付着することを防ぐため、壁温度制御手段33を設
置し容器内壁の温度を200℃に制御した。その他の構造
については、実施例４と同様である。本実施例により、
裏面における洗浄能力を強化することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
【００１６】本発明によるドライ洗浄技術を用いること
で0.1μｍレベルの超微細構造を有する半導体装置を低
コストで、かつ高精度に製造することが可能となる。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における基本構成図。
【図２】実施例１におけるパット型構造体説明図。
【図３】実施例１におけるパット部を被処理体側から見
た図。
【図４】実施例１におけるパット支持部を支持部側から
見た図。
【図５】実施例１におけるパット型構造体の被処理体上
走査方法を示す図。
【図６】実施例１における被処理体保持方法説明図。
【図７】プラズマによる洗浄効果の説明図1。
【図８】プラズマによる洗浄効果の説明図2。
【図９】プラズマによる洗浄効果の説明図3。
【図１０】本発明の実施例２におけるパット型構造体説
明図。
【図１１】実施例２におけるパット部を被処理体側から
見た図。
【図１２】本発明の実施例３におけるパット型構造体説
明図。
【図１３】本発明の実施例４における基本構成図。
【図１４】実施例４におけるパット型構造体説明図。
【図１５】実施例４における被処理体設置手段配置図。
【図１６】実施例４における被処理体設置手段説明図。
【図１７】本発明の実施例５における基本構成図。
【図１８】実施例５におけるパット型構造体説明図。
【符号の説明】
1…真空容器、2…被処理体、3…被処理体設置手段、4…
回転機構、5…パット構造体、5a…パット構造体、5b…
パット型構造体、6…支持部、7…駆動機構、8…加重検
出手段、9…プラズマ生成手段、10…UHF電源、11…整合
器、12…平面アンテナ、13…誘電体窓、14…パット部、
14a…パット部、15…パット支持部、16…ガス導入路、1
6a…ガス導入路、16b…ガス導入路、16c…ガス導入路、
17ガス噴出口、18…パット接続部、19…温度制御手段、
20…第２のガス導入手段、21…被処理体設置手段、22…
揺動軸、22a…揺動軸、22b…揺動軸、23…駆動機構、23
…駆動機構、24…加重検出手段、25…被処理体保持部、
26…バッファ、26a…バッファ、27…距離検出電極、28
…傾き補正機構、29…被処理体保持部、30…ブラッシ
部、31…プラズマシールド、32…間隔制御部、33…壁温
度制御手段、101…プラズマ、102…イオンシース、103
…吸引力、104…異物、105…ウエハ面、106…酸素また
はオゾンラジカル、107…化学吸着部分、108…洗浄前ウ
エハ表面、109…ハロゲンラジカル。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４８ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４８Ｇ Ｂ０８Ｂ 5/02 Ｂ０８Ｂ 5/02 Ａ 7/04 7/04 Ｚ (72)発明者 伊澤 勝 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 田地 新一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 3B116 AA03 AB33 BB89 CD11

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】真空排気手段を有する容器内に、被処理体
    設置手段、被処理体表面に近接して配置される一つまた
    は複数のパット型構造体、該構造体に設けられた一つま
    たは複数のガス噴出口から該構造体と該被処理体の間隙
    にガスを供給する手段、該構造体と該被処理体との間隔
    を制御する手段、該構造体と該被処理体とを相対的に移
    動させる手段とを有し、被処理体表面の異物を除去する
    ことを特徴とするドライ洗浄装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載のドライ洗浄装置において、
    前記構造体に設けられたガス供給手段とは別の一つまた
    は複数のガス噴出口からガスを容器内へ噴出させる第２
    のガス供給手段を有することを特徴とするドライ洗浄装
    置。
  3. 【請求項３】請求項１記載のドライ洗浄装置において、
    前記容器内にプラズマを発生させることを特徴とするド
    ライ洗浄装置。
  4. 【請求項４】請求項１記載のドライ洗浄装置において、
    前記構造体と被処理体との間隔を制御する手段が、該構
    造体と該被処理体の間隙に供給されるガスの流量と該構
    造体と該被処理体が相対的に押し合う力とを制御するこ
    とにより該間隔を制御する手段であることを特徴とする
    ドライ洗浄装置。
  5. 【請求項５】請求項４記載のドライ洗浄装置において、
    前記構造体と被処理体とが押し合う力を、圧電素子、バ
    ネ、弾力材、歪み計、おもりまたはこれらを組み合わせ
    た構造のいずれかで測定することを特徴とするドライ洗
    浄方法。
  6. 【請求項６】請求項１記載のドライ洗浄装置において、
    前記構造体と被処理体との間隔を制御する手段が、圧電
    素子、エアシリンダ、モーターのいずれかにより該構造
    体または該被処理体を相対的に近づける機構と、該構造
    体と該被処理体の距離を測定する手段とから成ることを
    特徴とするドライ洗浄装置。
  7. 【請求項７】請求項１記載のドライ洗浄装置において、
    静電容量を検出することで前記構造体と前記被処理体と
    の間隔を測定することを特徴とするドライ洗浄装置。
  8. 【請求項８】請求項１記載のドライ洗浄装置において、
    前記構造体の主面と前記被処理体の主面とのなす角度が
    該構造体と該被処理体の間隙にあるガスの圧力により変
    化することが可能な構造であることを特徴とするドライ
    洗浄装置。
  9. 【請求項９】請求項８記載のドライ洗浄装置において、
    前記構造体の主面と前記被処理体の主面とのなす角度を
    圧電素子、ダンパー、バネ、弾力材またはそれらを組み
    合わせた構造により制御する手段を有することを特徴と
    するドライ洗浄装置。
  10. 【請求項１０】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体と前記被処理体の間隙にガスを供給する
    手段は、該構造体の中心にガス噴出口が配置されて成る
    ことを特徴とするドライ洗浄装置。
  11. 【請求項１１】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体と前記被処理体の間隙にガスを供給する
    手段は、該構造体の周辺部に複数のガス噴出口を配置す
    る構造であることを特徴とするドライ洗浄装置。
  12. 【請求項１２】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体と被処理体の間隙にガスを供給する手段
    は、独立にガス流量を制御できる複数系統のガス供給路
    を用いて供給する手段であることを特徴とするドライ洗
    浄装置。
  13. 【請求項１３】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体は該構造体と前記被処理体の間隙にある
    ガスを排気するガス排気口を有することを特徴とするド
    ライ洗浄装置。
  14. 【請求項１４】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体の外形は前記被処理体より小さいことを
    特徴とするドライ洗浄装置。
  15. 【請求項１５】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体のうち前記被処理体に近接する面の材料
    は、該被処理体よりも硬度が小さいことを特徴とするド
    ライ洗浄装置。
  16. 【請求項１６】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体のうち前記被処理体に近接する面の材料
    は、該構造体と該被処理体の間隙にあるガスの圧力程度
    で凹凸に変形させることが可能であることを特徴とする
    ドライ洗浄装置。
  17. 【請求項１７】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体の前記被処理体に近接する部分の材料
    は、テフロン（登録商標）、ポリビニルアルコール、デ
    ルリン、ベスペル、カプトン、ポリ塩化ビニール、ポリ
    エステル、酸化シリコン、シリコン、酸化アルミニウム
    の何れか１種類、またはこれらの組み合わせの材料で構
    成されていることを特徴とするドライ洗浄装置。
  18. 【請求項１８】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体のうち前記被処理体に近接する面は平坦
    かつ滑らかであることを特徴とするドライ洗浄装置。
  19. 【請求項１９】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体のうち前記被処理体に近接する面にガス
    噴出口以外の凹凸が加工してあり、かつ表面は滑らかで
    あることを特徴とするドライ洗浄装置。
  20. 【請求項２０】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体のうち前記被処理体に近接する面の材料
    は多孔質であることを特徴とするドライ洗浄装置。
  21. 【請求項２１】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体のうち前記被処理体に近接する部分を容
    易に交換することが可能であることを特徴とするドライ
    洗浄装置。
  22. 【請求項２２】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体のうち前記被処理体に近接する面を洗浄
    する機構を有することを特徴とするドライ洗浄装置。
  23. 【請求項２３】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体と被処理体とを相対的に移動させる手段
    は、該構造体を被処理体面上で走査させる手段と被処理
    体を平面上で回転させる手段とを含む構成であることを
    特徴とするドライ洗浄装置。
  24. 【請求項２４】請求項１記載のドライ浄装置において、
    前記被処理体の外周部に被処理体表面と同じ高さに表面
    を持つ第２の構造体を有し、前記構造体と被処理体とを
    相対的に移動させる手段が該構造体を該処理体上と第２
    の構造体上の両方を走査する手段であることを特徴とす
    るドライ洗浄装置。
  25. 【請求項２５】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体と被処理体とを相対的に移動させる手段
    は、該構造体と該被処理体との相対的な位置により移動
    速度が変化する手段であることを特徴とするドライ洗浄
    装置。
  26. 【請求項２６】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記被処理体設置手段は、前記被処理体よりも前記
    構造体側に突出しないことを特徴とするドライ洗浄装
    置。
  27. 【請求項２７】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記被処理体設置手段は、該被処理体側面から該被
    処理体保持し、かつ周辺から3mm以内の領域を除く該被
    処理体上面と下面には接触しない構成であることを特徴
    とするドライ洗浄装置。
  28. 【請求項２８】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記被処理体もしくは前記構造体に超音波を印加す
    ることを特徴とするドライ洗浄装置。
  29. 【請求項２９】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記被処理体の温度を制御する手段を有することを
    特徴とするドライ洗浄装置。
  30. 【請求項３０】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記容器における内壁の一部または全部の温度を制
    御する手段を有することを特徴とするドライ洗浄装置。
  31. 【請求項３１】請求項３記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体にプラズマからの影響を防ぐための覆い
    を設置することを特徴とするドライ洗浄装置。
  32. 【請求項３２】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記被処理体設置手段に設置された前記被処理体を
    表裏逆に返し再び該被処理体設置手段に設置させる手段
    を有し、該被処理体の表面と裏面の異物を除去すること
    を特徴とするドライ洗浄装置。
  33. 【請求項３３】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記被処理体表面と裏面の異物を同時に除去するこ
    とを特徴とするドライ洗浄装置。
  34. 【請求項３４】請求項１記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記構造体を前記被処理体表面と裏面にそれぞれ配
    置し、該被処理体の表面と裏面の異物を同時に除去する
    ことを特徴とするドライ洗浄装置。
  35. 【請求項３５】請求項３４記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記被処理体表面と裏面に配置された前記構造体
    が、該被処理体における同位置の表面と裏面に配置さ
    れ、該２つの構造体が一体として該被処理体に対し相対
    的に移動する手段を有し、該被処理体の表面と裏面の異
    物を同時に除去することを特徴とするドライ洗浄装置。
  36. 【請求項３６】請求項３４また請求項３５記載のドライ
    洗浄装置において、前記被処理体の表面と裏面に配置さ
    れる前記構造体を互いに押し合わせることを特徴とする
    ドライ洗浄装置。
  37. 【請求項３７】請求項３記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記プラズマがマイクロ波帯、UHF波帯、ラジオ波
    帯の何れかの周波数帯の電磁波により形成されることを
    特徴とするドライ洗浄装置。
  38. 【請求項３８】請求項３７記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記プラズマが前記電磁波に磁場を印加して形成す
    ることを特徴とするドライ洗浄装置。
  39. 【請求項３９】請求項３記載のドライ洗浄装置におい
    て、前記プラズマの拡散領域に前記被処理体を設置する
    ことを特徴とするドライ洗浄装置。
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