JP2002334862A - 半導体装置の製造方法およびその製造方法に用いる半導体基板の洗浄装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法およびその製造方法に用いる半導体基板の洗浄装置

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JP2002334862A
JP2002334862A JP2001139691A JP2001139691A JP2002334862A JP 2002334862 A JP2002334862 A JP 2002334862A JP 2001139691 A JP2001139691 A JP 2001139691A JP 2001139691 A JP2001139691 A JP 2001139691A JP 2002334862 A JP2002334862 A JP 2002334862A
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cleaning
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ions
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Hiroshi Tanaka
博司 田中
Naoki Yokoi
直樹 横井
Yasuhiro Asaoka
保宏 浅岡
Masashi Muranaka
誠志 村中
Toshihiko Nagai
俊彦 永井
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Panasonic Holdings Corp
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Mitsubishi Electric Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01J2237/335—Cleaning

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板のエッジ部分を確実に洗浄できる
半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体装置の製造方法は、イオンを発生
させる工程と、イオンを電界で加速してイオン流を半導
体基板１のエッジ部分１ｅに照射して半導体基板１のエ
ッジ部分１ｅを洗浄する工程とを備える。エッジ部分１
ｅにイオン流が照射された状態を保ちながら半導体基板
１をイオン流に対して移動させる。イオンを発生させる
工程は、１対の電極間に高周波電圧を印加して電極間に
イオンを発生させることを含む。

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、半導体装置の製
造方法およびその製造方法に用いる半導体基板の洗浄装
置に関し、特に、半導体基板のエッジ部分を洗浄する工
程を含む半導体装置の製造方法およびその製造方法に用
いる半導体基板の洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造方法では、通常、半導
体基板上に複数の膜が形成される。半導体基板に例えば
アルミニウムの膜が形成された後、半導体基板に別の膜
を形成するために、半導体基板のエッジ部を所定の装置
で保持して他の成膜装置へ移動させる場合がある。半導
体基板のエッジ部にアルミニウムの膜が付着している
と、アルミニウムの膜が半導体基板を保持する装置に付
着する。この装置は、他の半導体基板をも保持するた
め、アルミニウムの膜が形成されないような半導体基板
を保持することもある。その場合、アルミニウムの膜が
形成されない半導体基板に不純物としてアルミニウムが
付着し、半導体基板が汚染される。これにより、半導体
装置の製造ラインに不純物の汚染が蔓延する。
【０００３】これを防止するためには、半導体基板のエ
ッジ部に付着した膜、生成物、異物などを効率よく除去
する必要がある。従来、半導体装置の製造工程では、上
述の汚染を防ぐため、半導体基板の上に膜を形成した後
に半導体基板のエッジ部分を洗浄する工程が行なわれて
いる。
【０００４】図６は、従来の半導体基板の洗浄装置の断
面図である。図６では、洗浄装置は、バッファプレート
１０１と、バッファプレート１０１に取付けられたガイ
ドピン１０２と、バッファプレート１０１を支持する支
持軸１２と、回転軸に接続されたモータ１３とを備え
る。
【０００５】バッファプレート１０１にガイドピン１０
２が複数本設けられており、このガイドピン１０２によ
り半導体基板１が保持されている。バッファプレート１
０１と向い合う半導体基板１の面に導電膜および絶縁膜
等が形成される。これらの導電膜および絶縁膜等とバッ
ファプレート１０１接触しないように、半導体基板１と
バッファプレート１０１との間には所定の隙間が設けら
れている。バッファプレート１０１は支持軸１２に接続
されている。支持軸１２はモータ１３に接続されている
ため、支持軸１２およびバッファプレート１０１は、モ
ータ１３により回転することが可能である。支持軸１２
からはシールガスが矢印１１０で示す方向に供給され
る。このシールガスはバッファプレート１０１と半導体
基板１との間を矢印１１１および１１２で示す方向に流
れる。
【０００６】次にこのような洗浄装置でのエッジ部分１
ｅの洗浄方法について説明する。薬液吐出ノズル１０５
からは、半導体基板１の裏面、つまり、導電膜、酸化膜
および窒化膜などが形成される面と反対側の面に矢印１
０６で示す方向に薬液が噴射される。このとき半導体基
板１は所定の方向に回転する。半導体基板１の上には、
点線１０７で示すように薬液が溜り、この薬液が半導体
基板１のエッジ部分１ｅの方向に向かって流れる。薬液
が噴射される側と反対側の面には矢印１１１および１１
２で示す方向にシールガスが流れる。そのため、薬液の
流れとシールガスの流れとがぶつかる平衡点１ｂまでが
薬液に浸される。半導体基板１のエッジ部分１ｅから平
衡点１ｂまでの距離は、薬液の回り込みとシールガスの
流速のバランス、半導体基板１の回転数およびバッファ
プレート１０１の形状によっておおよそ決められてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のような洗浄方法
では、薬液との化学反応により容易に溶解除去できる付
着膜、生成物および異物については、洗浄処理を施すこ
とができる。しかしながら、例えば半導体基板上で薬液
に溶解しやすい下地があり、その下地の上に除去すべき
付着膜があった場合には、下地膜は薬液に溶解しやすい
ため、溶解性の高い薬液を使用することができない。そ
のため、溶解性の低い薬液を用いてエッジ部分１ｅを洗
浄することとなるが、この場合には、エッジ部分１ｅに
付着した付着膜、生成物および異物を除去することが難
しくなる。
【０００８】また、エッジ部分１ｅから平衡点１ｂまで
の距離は、半導体基板１のエッジ部分１ｅ（ベベル部）
での薬液の濡れ性および薬液の浸透性によっても大きく
左右される。薬液により溶解させる付着膜、生成物およ
び異物によって半導体基板１の回転速度、薬液の供給流
量、シールガスの供給流量等の洗浄処理条件を個別に設
定する。しかしながら、薬液の膜に対する浸透性が強い
場合には、薬液が膜へ浸透するため、半導体チップが製
造される領域を維持できない場合があった。
【０００９】また、特開平１０−１８９５１５号公報に
は、基板の中央領域に影響を与えることなく基板の周縁
部の異物を除去する方法が開示されている。この方法で
は、基板の周縁部にプラズマを発生させ、プラズマによ
り活性化されたガスを基板の裏面側から周縁領域に吹付
けて基板周縁の不要物を除去している。しかしながら、
この方法では、周縁部での洗浄力が必ずしも十分ではな
かった。
【００１０】また、特開平５−２１１１４０号公報で
は、基板の周辺から材料を除去する方法が開示されてい
る。この方法では、基板周辺部をエッチング雰囲気にさ
らすことにより、周辺部を滑らかにしている。しかしな
がら、この方法であっても、基板周辺を十分に洗浄でき
ないという問題があった。
【００１１】さらに、特開平６−２１０４５４号公報で
は、難削材のベベリング加工方法が開示されている。こ
の方法では、円板状のウェハを回転させながら、その外
周エッジ部をベベリング加工する際に、ウェハの外周部
に電解質水溶液を供給するとともに、この電解質水溶液
が供給された外周部に高温のプラズマジェットを噴出さ
せている。しかしながら、この方法では電解液がウェハ
内部へ浸透するという問題がある。
【００１２】そこで、この発明は上述のような問題点を
解決するためになされたものであり、半導体基板のエッ
ジ部分に付着した膜、生成物および異物を効率よく確実
に除去することができる半導体装置の製造方法およびそ
の製造方法で用いる半導体基板の洗浄装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１３】またこの発明の別の目的は、半導体基板の
エッジ部分だけを洗浄し、半導体基板の中央部である半
導体チップを形成する領域に影響を与えない半導体装置
の製造方法およびその製造方法で用いる半導体基板の洗
浄装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明に従った半導体
装置の製造方法は、イオンを発生させる工程と、イオン
を電界で加速してイオン流を半導体基板のエッジ部分に
照射して半導体基板のエッジ部分を洗浄する工程とを備
える。
【００１５】このような工程を備えた半導体装置の製造
方法では、イオンを電界で加速してイオン流をエッジ部
分に照射することにより半導体基板のエッジ部分を洗浄
するため、単にエッジ部分をイオン雰囲気にさらす場合
に比べて単位時間当りにエッジ部分に衝突するイオンの
数が大きくなる。さらに、半導体基板のエッジ部に衝突
するイオンのエネルギも大きくなる。その結果、半導体
基板のエッジ部分を確実に洗浄することができる。な
お、本明細書中「イオン」とは、単一のイオンだけでな
く、クラスタイオンも含む。
【００１６】また好ましくは、半導体基板の製造方法
は、エッジ部分にイオン流が照射された状態を保ちなが
ら半導体基板をイオン流に対して移動させる工程をさら
に備える。この場合、半導体基板のエッジ部分のすべて
の部分にイオン流を照射することができるので、半導体
基板のすべてのエッジ部分を洗浄することができる。
【００１７】また好ましくは、イオンを発生させる工程
は、１対の電極間に高周波電圧を印加して電極間にイオ
ンを発生させることを含む。
【００１８】また好ましくは、イオン流をエッジ部分に
照射する工程は、１対の電極間で発生した電界によりイ
オンを加速することを含む。
【００１９】また好ましくは、イオン流をエッジ部分に
照射する工程は、コイルによりイオン流を集束させて照
射することを含む。この場合、イオン流はコイルにより
集束するため、エッジ部分以外の部分にイオン流が照射
されにくくなる。その結果、半導体基板の中央部分をイ
オン流で照射することがなくなる。
【００２０】また好ましくは、イオンを発生させる工程
は、アルゴンイオンおよびヘリウムイオンの少なくとも
１種を発生させることを含む。この場合、これらのイオ
ンは、衝突によってイオンエネルギを失うと不活性とな
るため、イオンが半導体基板内へ浸透することがない。
その結果、半導体基板の中央部へ悪影響を与えることが
ない。
【００２１】この発明の別の局面に従った半導体装置の
製造方法は、半導体基板に対して不活性な流体と、半導
体基板に対して不活性な物質とを含む洗浄流体を準備す
る工程と、洗浄流体を半導体基板のエッジ部分に噴射し
て半導体基板のエッジ部分を洗浄する工程とを備える。
【００２２】このような工程を備えた半導体装置の製造
方法では、洗浄流体は、半導体基板に対して不活性な流
体と半導体基板に対して不活性な物質とを含むため、洗
浄流体自体も半導体基板に対して不活性である。この洗
浄流体をエッジ部分に噴射してエッジ部分を洗浄するた
め、エッジ部分と半導体基板とが反応することがない。
その結果、エッジ部分以外の部分に影響を与えることな
くエッジ部分を洗浄することができる。
【００２３】また好ましくは、半導体装置の製造方法
は、エッジ部分に洗浄流体が噴射された状態を保ちなが
ら洗浄流体に対して半導体基板を移動させる工程をさら
に備える。この場合、半導体基板を移動させるため、半
導体基板のすべてのエッジ部分を洗浄することができ
る。
【００２４】また好ましくは、半導体基板に対して不活
性な流体は気体であり、半導体基板に対して不活性な物
質は液滴または固体粒子である。この場合、気体として
窒素、乾燥空気または水蒸気（水分子）を用いることが
できる。液滴として、水または有機溶剤（グリコール
等）を用いることができる。固体粒子として、シリカ
（ＳｉＯ2）またはセリア（ＣｅＯ2）を用いることがで
きる。
【００２５】また好ましくは、半導体基板に対して不活
性な流体は液体であり、半導体基板に対して不活性な物
質は固体粒子である。この場合、液体として純水、イソ
プロピルアルコール（ＩＰＡ）、エチレングリコールな
どを用いることができる。また、固体粒子として、シリ
カまたはセリアを用いることができる。
【００２６】この発明の別の局面に従った半導体装置の
製造方法は、半導体基板に対して不活性な液体と、半導
体基板に対して不活性な固体粒子とを含む洗浄液を準備
する工程と、洗浄液を半導体基板のエッジ部分に接触さ
せた状態を保ちながら洗浄液に対して半導体基板を移動
させる工程とを備える。
【００２７】このような工程を備えた半導体装置の製造
方法に従えば、洗浄液は、半導体基板に対して不活性な
液体と半導体基板に対して不活性な固体粒子とを含むた
め、洗浄液も半導体基板に対して不活性である。このよ
うな洗浄液を半導体基板のエッジ部分に接触させて半導
体基板を移動させるため、洗浄液が半導体基板に浸透す
ることがない。その結果、半導体基板のエッジ部分以外
の部分に影響を与えることなく半導体基板のエッジ部分
を確実に洗浄することができる。
【００２８】なお、この場合、液体としてエチレングリ
コールを用いることができる。また、固体粒子としてシ
リカまたはセリアを用いることができる。
【００２９】この発明の１つの局面に従った半導体基板
の洗浄装置は、イオンを発生させるイオン発生手段と、
イオンを電界で加速してイオン流を半導体基板のエッジ
部分に照射して半導体基板のエッジ部分を洗浄する洗浄
手段とを備える。
【００３０】このように構成された半導体基板の洗浄装
置では、洗浄手段がイオンを電界で加速してイオン流を
エッジ部分に照射することにより半導体基板のエッジ部
分を洗浄するため、単にエッジ部分をイオン雰囲気にさ
らす場合に比べて単位時間当りにエッジ部分に衝突する
イオンの数が大きくなる。さらに、半導体基板のエッジ
部に衝突するイオンのエネルギも大きくなる。その結
果、半導体基板のエッジ部分を確実に洗浄することがで
きる。
【００３１】また好ましくは、半導体基板の洗浄装置
は、半導体基板のエッジ部分にイオン流が照射された状
態を保ちながらイオン流に対して半導体基板を移動させ
る移動手段をさらに備える。この場合、半導体基板のエ
ッジ部分のすべての部分にイオン流を照射することがで
きるので、半導体基板のすべてのエッジ部分を洗浄する
ことができる。
【００３２】また好ましくは、イオン発生手段は、半導
体基板のエッジ部分を挟んで互いに対向するように位置
決めされた１対の電極と、１対の電極の両方に接続され
た高周波電源とを含む。洗浄手段は１対の電極と、１対
の電極の両方に接続された直流電源とを含む。この場
合、高周波電源により、１対の電極間に高周波電圧を印
加することにより電極間でイオンを発生させるととも
に、その１対の電極には直列電源が接続されているため
電極間で電位差が起きる。この電位差によりイオンを加
速することができる。
【００３３】また好ましくは、イオン発生手段は、互い
に対向するように位置決めされた１対の第１の電極と、
１対の第１の電極の両方に接続された高周波電源とを含
む。洗浄手段は、イオンと半導体基板のエッジ部分とを
挟んで互いに対向するように位置決めされた１対の第２
の電極と、１対の第２の電極の両方に接続された直流電
源とを含む。この場合、１対の第１の電極間には高周波
電源が接続されるため１対の第１の電極間でイオンを発
生させることができる。また、発生したイオンは、第２
の電極間に印加された電位差により加速される。
【００３４】また好ましくは、半導体基板の洗浄装置
は、イオン流を集束させて照射する集束手段をさらに備
える。この場合、イオン流は集束手段により集束するた
め、エッジ部分以外の部分にイオン流が照射されにくく
なる。その結果、半導体基板の中央部分をイオン流で照
射することがなくなる。
【００３５】この発明の別の局面に従った半導体基板の
洗浄装置は、半導体基板に対して不活性な流体と、半導
体基板に対して不活性な物質とを含む洗浄流体を保持す
る保持手段と、洗浄流体を半導体基板のエッジ部分に向
かって噴射する噴射手段とを備える。
【００３６】このように構成された半導体基板の洗浄装
置では、洗浄流体は、半導体基板に対して不活性な流体
と半導体基板に対して不活性な物質とを含むため、洗浄
流体自体も半導体基板に対して不活性である。この洗浄
流体を噴射手段がエッジ部分に噴射してエッジ部分を洗
浄するため、エッジ部分と半導体基板とが反応すること
がない。その結果、エッジ部分以外の部分に影響を与え
ることなくエッジ部分を洗浄することができる。
【００３７】また好ましくは、半導体基板の洗浄装置
は、半導体基板のエッジ部分に洗浄流体が噴射される状
態を保ちながら洗浄流体に対して半導体基板を移動させ
る移動手段をさらに備える。この場合、半導体基板を移
動させるため、半導体基板のすべてのエッジ部分を洗浄
することができる。
【００３８】この発明のさらに別の局面に従った半導体
基板の洗浄装置は、半導体基板に対して不活性な液体
と、半導体基板に対して不活性な固体粒子とを含む洗浄
液を保持する保持手段と、洗浄液を半導体基板のエッジ
部分に接触させた状態を保ちながら洗浄液に対して半導
体基板を移動させる移動手段とを備える。
【００３９】このように構成された半導体基板の洗浄装
置に従えば、洗浄液は、半導体基板に対して不活性な液
体と半導体基板に対して不活性な固体粒子とを含むた
め、洗浄液も半導体基板に対して不活性である。このよ
うな洗浄液を半導体基板のエッジ部分に接触させた状態
を保ちながら移動手段が半導体基板を移動させるため、
洗浄液が半導体基板に浸透することがない。その結果、
半導体基板のエッジ部分以外の部分に影響を与えること
なく半導体基板のエッジ部分を確実に洗浄することがで
きる。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
【００４１】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に従った半導体基板の洗浄装置の模式図であ
る。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った
半導体基板の洗浄装置は、互いに対向するように設けら
れた１対の電極としての上部放電電極４ａおよび下部放
電電極４ｂと、上部放電電極４ａおよび下部放電電極４
ｂの双方に電気的に接続された高周波電源５ａと、上部
放電電極４ａおよび下部放電電極４ｂの双方に接続され
た直流電源としてのバイアス電源５ｂとを有する。
【００４２】上部放電電極４ａおよび下部放電電極４ｂ
と高周波電源５ａとがイオン発生手段を構成し、上部放
電電極４ａおよび下部放電電極４ｂとバイアス電源５ｂ
とが洗浄手段を構成する。
【００４３】上部放電電極４ａおよび下部放電電極４ｂ
は、シリコンからなる半導体基板１のエッジ部分（ベベ
ル部分）１ｅを挟んで互いに対向するように位置決めさ
れる。半導体基板１は移動手段１０により保持される。
移動手段１０は、真空チャック１１と、真空チャック１
１に接続された支持軸１２と、支持軸１２を回転させる
モータ１３とを有する。真空チャック１１は支持軸１２
を介してモータ１３に接続されており、矢印Ｒで示す方
向に回転することが可能である。
【００４４】上部放電電極４ａおよび下部放電電極４ｂ
には、高周波電圧が印加される。上部放電電極４ａおよ
び下部放電電極４ｂ間にはアルゴン、ヘリウム等の所定
のガスが供給され、このガスに高周波電圧が印加される
ことによりプラズマ化してイオンが生じる。点線６で囲
んだ領域にプラズマが生じる。その中にイオンが存在す
る。このプラズマとしては、周波数が１３．５６ＭＨｚ
のＲＦ（Radio Frequency)プラズマを用いることができ
る。このプラズマを用いる場合には、１００Ｐａ以上１
０００Ｐａ以下の低圧下でプラズマ放電することが可能
であり、イオンの平均自由行程を長くできる。
【００４５】また、バイアス電源５ｂの電圧は、上部お
よび下部放電電極４ａおよび４ｂ間の距離に依存する
が、１０Ｖ以上１０００Ｖ以下が好ましい。
【００４６】このような装置では、低圧下で、上部放電
電極４ａおよび下部放電電極４ｂで挟まれる領域全体
に、イオン源となるガスを導入する。上部放電電極４ａ
および下部放電電源４ｂの間に高周波電源５ａからのＲ
Ｆ電界およびバイアス電源５ｂからのバイアス電界を印
加して点線６で囲んだ領域にプラズマを生成させる。プ
ラズマ放電によって生成されたイオンまたはクラスタイ
オンがバイアス電界によって矢印２ａで示すように下部
放電電極４ｂ側へ引き寄せられる。これにより、半導体
基板１のエッジ部分１ｅにイオン流が異方性照射され
る。この状態で、真空チャック１１を矢印Ｒで示す方向
に回転させることにより、イオン流に対して半導体基板
１を移動させて半導体基板１のエッジ部分１ｅの全周に
わたって付着した膜、生成物および異物を除去できる。
【００４７】低圧力下で平均自由行程が長いほど、また
ＲＦ電界またはバイアス電界の電界密度が高いほど、イ
オンまたはクラスタイオンの粒子のトータルでの異方性
照射のエネルギ密度が高くなる。そのため、半導体基板
１のエッジ部分１ｅに付着した膜、生成物および異物等
をより確実に剥離できるようになる。その結果、化学反
応でこれらを除去する場合と比較して、付着した膜、生
成物および異物の材質に依存することなく、効率よく確
実に異物等を除去することができる。
【００４８】また、図１では上部放電電極４ａおよび下
部放電電極４ｂが半導体基板１のエッジ部分１ｅに近い
ほど、また、半導体基板１に向い合う先端部が細いほ
ど、エッジ部分１ｅのみを洗浄することができる。その
ため、エッジ部分１ｅから洗浄処理される部分までの距
離の制御性を高めることができる。
【００４９】このような半導体基板の洗浄装置および半
導体基板の製造方法では、イオンを加速してエッジ部分
１ｅに照射するため、イオンを加速しない場合に比べ
て、単位時間当りにエッジ部分１ｅに衝突するイオンの
数およびそのイオンのエネルギを大きくすることができ
る。その結果、エッジ部分の膜、生成物、異物などを確
実に除去することができる。
【００５０】また、上部および下部放電電極４ａおよび
４ｂ間の距離を近くし、さらにその形状を細くすること
により、エッジ部分１ｅのみを確実に洗浄し、半導体基
板１の中央部には影響を与えることがない。
【００５１】また、低圧力下で平均自由行程が長く、バ
イアス電界によって異方性に加速されたイオンを選択的
に照射するため、エッジ部分１ｅから洗浄される部分ま
での距離を確実に制御することができる。
【００５２】（実施の形態２）図２は、この発明の実施
の形態２に従った半導体基板の洗浄装置の模式図であ
る。図２を参照して、この発明の実施の形態２に従った
半導体基板の洗浄装置は、１対の第２の電極としての加
速電極１４ａおよび１４ｂと、１対の第１の電極として
の放電電極１４ｃおよび１４ｄと、１対の加速電極１４
ａおよび１４ｂに接続された直流電源としてのバイアス
電源５ｂと、１対の放電電極１４ｃおよび１４ｄに接続
された高周波電源５ａと、加速電極１４ａおよび１４ｂ
間に設けられた集束手段としての集束コイル７とを有す
る。
【００５３】１対の放電電極１４ｃおよび１４ｄと、高
周波電源５ａとがイオン発生手段を構成し、エッジ部分
１ｅを挟んで対向する１対の加速電極１４ａおよび１４
ｂと、バイアス電源５ｂとが洗浄手段を構成する。
【００５４】放電電極１４ｃおよび１４ｄで挟まれた領
域に高周波電圧が印加されて点線６で示す領域にプラズ
マが発生する。このプラズマとして、周波数が１３．５
６ＭＨｚのＲＦプラズマまたは図の構成は異なるが、周
波数が１．４５ＧＨｚのマイクロ波プラズマを用いるの
が好ましい。マイクロ波プラズマは、１０Ｐａ以上１０
０Ｐａ以下の極低圧でもプラズマ放電が可能である。ま
た、加速電極１４ａおよび１４ｂ間に印加する電圧とし
ては、電極間の距離が大きくなるので、１００Ｖ以上１
００００Ｖ以下とすることが好ましい。
【００５５】集束コイル７と加速電極１４ｂとの間に半
導体基板１のエッジ部分１ｅが位置決めされている。半
導体基板１は実施の形態１と同様に移動手段１０により
保持される。真空チャック１１は支持軸１２によりモー
タ１３と接続されており、真空チャック１１は矢印Ｒで
示す方向に回転することが可能である。
【００５６】このような装置では、低圧下で、放電電極
１４ｃおよび１４ｄ間に挟まれている領域全体にイオン
源となるガスを導入しながら、放電電極１４ｃおよび１
４ｄ間に高周波電源５ａからのＲＦ電界を印加してプラ
ズマを生成する。これによりイオンが発生する。加速電
極１４ａおよび１４ｂ間にバイアス電源５ｂからのバイ
アス電界を印加すると、プラズマ放電により生成された
イオンのみが途中の集束コイル７によって高密度に集束
されながらバイアス電界によって下部側の加速電極１４
ｂに引き寄せられる。これにより、半導体基板１のエッ
ジ部分１ｅにイオン流が異方性照射される。この状態
で、半導体基板１を矢印Ｒで示す方向に回転させること
により、イオン流に対して半導体基板１を移動させて半
導体基板１のエッジ部分１ｅの全周にわたって付着した
膜、生成物および異物を除去することができる。
【００５７】さらに、図２では、加速電極１４ｂがエッ
ジ部分１ｅに近いほど、また、加速電極１４ｂの先端部
がエッジ部分１ｅに近づくにつれて細くなるほど、エッ
ジ部分１ｅから、洗浄される部分までの距離の制御性を
高めることができる。
【００５８】このような装置でも、実施の形態１に従っ
た装置と同様の効果がある。なお、上述の実施の形態１
および２では、プラズマ放電源として、ＲＦ電界を印加
する例を示したが、さらに低圧力下でプラズマ放電でき
るマイクロ波電界を印加することにより、異方性照射の
エネルギ密度を高めることができる。
【００５９】（実施の形態３）図３は、この発明の実施
の形態３に従った半導体基板の洗浄装置の一部断面を含
む模式図である。図３を参照して、この発明の実施の形
態３に従った半導体基板の洗浄装置は、洗浄流体を保持
する保持手段としてのバッファタンク９ａと、バッファ
タンク９ａに接続され、洗浄流体３を半導体基板１のエ
ッジ部分１ｅに向かって噴射する噴射手段としてのノズ
ル８を備える。
【００６０】バッファタンク９ａには加圧パイプ９ｂが
接続されており、加圧パイプ９ｂから高圧ガスをバッフ
ァタンク９ａ内に送り込むことによりバッファタンク９
ａ内の洗浄流体３を加圧してノズル８側へ送ることがで
きる。
【００６１】洗浄流体３は固体粒子３ｂと、液体のキャ
リア３ａにより構成される。洗浄流体３中の固体粒子３
ｂおよび液体のキャリア３ａは半導体基板１を構成する
シリコンに対して不活性なものに限られる。固体粒子３
ｂとして、シリカまたはセリアを用いることができる。
液体のキャリア３ａとして、純水またはイソプロピルア
ルコールを用いることができる。固体粒子３ｂの沈降を
避けるために、必要に応じて液体のキャリア３ａを循環
させることが好ましい。
【００６２】ノズル８の直下には、半導体基板１のエッ
ジ部分１ｅが位置するように半導体基板１が移動手段１
０の真空チャック１１に保持されている。真空チャック
１１は支持軸１２を介してモータ１３に接続されて矢印
Ｒで示す方向に回転する。
【００６３】このような装置では、加圧パイプ９ｂから
バッファタンク９ａへ高圧ガスを導入することにより、
洗浄流体３はノズル８から高圧で押し出され点線３１で
示す方向に進行する。これにより、半導体基板１のエッ
ジ部分１ｅに洗浄流体が異方性照射される。この状態
で、半導体基板１を回転させることにより、洗浄流体３
に対して半導体基板１を移動させて半導体基板１のエッ
ジ部分１ｅの全周にわたって付着した膜、生成物および
異物等を除去することができる。
【００６４】このように構成された半導体基板の洗浄装
置および半導体基板の製造方法では、エッジ部分１ｅに
洗浄流体を噴射するため、エッジ部分の汚れを確実に除
去することができる。さらに、洗浄流体３を構成する固
体粒子３ｂおよび液体のキャリア３ａはいずれも半導体
基板に対して不活性なものであるため、半導体基板１内
に浸透することがない。その結果エッジ部分１ｅのみを
確実に洗浄し、半導体基板１の中心部分に影響を与える
ことがない。
【００６５】なお、図３において、ノズル８の噴射口が
半導体基板１のエッジ部分１ｅに近いほど、また、噴射
口の先端が細いほどエッジ部分１ｅから洗浄処理される
部分までの距離の制御性を高めることができる。
【００６６】さらに、図３では、固体粒子３ｂと液体の
キャリア３ａとを含む洗浄流体３を示したが、異方性照
射のエネルギ密度を最適化するために、固体粒子または
液滴と、気体のキャリアとを含む洗浄流体を使用するこ
とも可能である。この場合、固体粒子として、上述のシ
リカまたはセリアを用いることができる。液滴として、
水または有機溶媒を用いることができる。気体のキャリ
アとして、窒素、乾燥空気および水蒸気（水分子）を用
いることができる。
【００６７】さらに、図３で、液体のキャリア３ａとし
ては、固体粒子３ｂと反応性のない液体であること、お
よび粘性が低いことが要求される。
【００６８】また、固体粒子３ｂとして、硬度が高いこ
と、粒径が揃っていることおよび凝集しないことが要求
される。
【００６９】さらに好ましくは、固体粒子３ｂと液体の
キャリア３ａの組合せとしては、固体粒子３ｂとしてシ
リカまたはセリアを用い、液体のキャリア３ａとして純
水を用いたものが好ましい。
【００７０】（実施の形態４）図４は、この発明の実施
の形態４に従った半導体基板の洗浄装置の一部断面を含
む模式図である。図５は、図４中の矢印Ｖで示す方向か
ら見た図である。
【００７１】図４および図５を参照して、この発明の実
施の形態４に従った半導体基板の洗浄装置は、半導体基
板１に対して不活性な液体のキャリア２３ａと、半導体
基板１に対して不活性な固体粒子２３ｂとを含む洗浄液
２３を保持する保持手段としての容器９ｃと、洗浄液２
３を半導体基板１のエッジ部分１ｅに接触させた状態を
保ちながら洗浄液２３に対して半導体基板１を移動させ
る移動手段１０とを備える。
【００７２】移動手段１０は、真空チャック１１と、真
空チャック１１に接続された支持軸１２と、支持軸１２
に接続されたモータ１３とを備える。モータ１３が真空
チャック１１および半導体基板１を図５の矢印Ｒで示す
方向に回転させることが可能である。半導体基板１のエ
ッジ部分１ｅは洗浄液２３内に浸されている。容器９ｃ
内には、固体粒子２３ｂの沈降を避けるために、必要に
応じて液体のキャリア２３ａを循環させている。
【００７３】この状態で、半導体基板１を矢印Ｒで示す
方向に回転させることにより、洗浄液２３に対して半導
体基板１を移動させる。洗浄液２３が半導体基板１のエ
ッジ部分１ｅに異方性照射され、半導体基板１のエッジ
部分１ｅの全周にわたって付着した膜、生成物および異
物が除去される。
【００７４】なお、液体のキャリア２３ａとしては、粘
性の高い液体、たとえばエチレングリコールを用いるこ
とが好ましい。また、固体粒子としては、シリカまたは
セリアを用いることができる。
【００７５】このような半導体基板の洗浄装置および半
導体基板の製造方法では、実施の形態３と同様の効果が
ある。
【００７６】以上、この発明の実施の形態について説明
したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形する
ことが可能である。
【００７７】まず、実施の形態１〜４では、半導体基板
の回転軸については言及しなかったが、回転軸と、粒子
を異方性照射する方向と平行である必要はなく、半導体
基板１のエッジ部分１ｅの形状に沿って異方性照射する
軸を変えることも可能である。この場合、半導体基板１
の側面に対して有効である。
【００７８】また、実施の形態１および２でイオンの粒
子を照射した後に、実施の形態３および４の固体粒子ま
たは液滴での処理を施すことにより、低圧力下でイオン
粒子で処理した際に再付着した異物を含めて、さらに確
実に半導体基板１のエッジ部分１ｅから異物を取除くこ
とができる。
【００７９】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００８０】
【発明の効果】この発明によれば、半導体基板のエッジ
部分に付着した膜、生成物および異物を効率よく確実に
除去できるため、製造ラインへの不純物汚染の蔓延を防
止する能力が高くなる。その結果、高い性能の半導体基
板を製造できる環境を実現できる。さらに、半導体基板
のエッジ部分から洗浄処理される部分までの距離を確実
に制御することができる。そのため、半導体チップを確
保する領域を確実に維持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に従った半導体基板
の洗浄装置の模式図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に従った半導体基板
の洗浄装置の模式図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に従った半導体基板
の洗浄装置の一部断面を含む模式図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に従った半導体基板
の洗浄装置の一部断面を含む模式図である。
【図５】 図４中の矢印Ｖで示す方向から見た図であ
る。
【図６】 従来の半導体基板の洗浄装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 半導体基板、１ｅ エッジ部分、３ 洗浄流体、３
ａ，２３ａ 液体のキャリア、３ｂ，２３ｂ 固体粒
子、４ａ 上部放電電極、４ｂ 下部放電電極、５ａ
高周波電源、５ｂ バイアス電源、７ 集束コイル、８
ノズル、９ａバッファタンク、９ｃ 容器、１０ 移
動手段、１１ 真空チャック、１２ 支持軸、１３ モ
ータ、１４ａ，１４ｂ 加速電極、１４ｃ，１４ｄ 放
電電極、２３ 洗浄液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 直樹 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 浅岡 保宏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 村中 誠志 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 永井 俊彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA14 BA04 BA05 BB11 BB13 CA03 CA05 DA22 DA23 FA07 5F043 AA01 BB27 DD13 EE07 EE08 GG10 5F045 BB15 EH04 EH16

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 イオンを発生させる工程と、 前記イオンを電界で加速してイオン流を半導体基板のエ
    ッジ部分に照射して前記半導体基板のエッジ部分を洗浄
    する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記エッジ部分に前記イオン流が照射さ
    れた状態を保ちながら前記半導体基板を前記イオン流に
    対して移動させる工程をさらに備えた、請求項１に記載
    の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記イオンを発生させる工程は、１対の
    電極間に高周波電圧を印加して前記電極間に前記イオン
    を発生させることを含む、請求項１または２に記載の半
    導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記イオン流を前記エッジ部分に照射す
    る工程は、１対の電極間で発生した電界により前記イオ
    ンを加速することを含む、請求項１から３のいずれか１
    項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記イオン流を前記エッジ部分に照射す
    る工程は、コイルにより前記イオン流を集束させて照射
    することを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載
    の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記イオンを発生させる工程は、アルゴ
    ンイオンおよびヘリウムイオンの少なくとも１種を発生
    させることを含む、請求項１から５のいずれか１項に記
    載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 半導体基板に対して不活性な流体と、前
    記半導体基板に対して不活性な物質とを含む洗浄流体を
    準備する工程と、 前記洗浄流体を前記半導体基板のエッジ部分に噴射して
    前記半導体基板のエッジ部分を洗浄する工程とを備え
    た、半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記エッジ部分に前記洗浄流体が噴射さ
    れた状態を保ちながら前記洗浄流体に対して前記半導体
    基板を移動させる工程をさらに備えた、請求項７に記載
    の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記半導体基板に対して不活性な流体は
    気体であり、前記半導体基板に対して不活性な物質は液
    滴または固体粒子である、請求項７または８に記載の半
    導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記半導体基板に対して不活性な流体
    は液体であり、前記半導体基板に対して不活性な物質は
    固体粒子である、請求項７または８に記載の半導体装置
    の製造方法。
  11. 【請求項１１】 半導体基板に対して不活性な液体と、
    前記半導体基板に対して不活性な固体粒子とを含む洗浄
    液を準備する工程と、 前記洗浄液を前記半導体基板のエッジ部分に接触させた
    状態を保ちながら前記洗浄液に対して前記半導体基板を
    移動させる工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 イオンを発生させるイオン発生手段
    と、 前記イオンを電界で加速してイオン流を前記半導体基板
    のエッジ部分に照射して前記半導体基板のエッジ部分を
    洗浄する洗浄手段とを備えた、半導体基板の洗浄装置。
  13. 【請求項１３】 前記半導体基板のエッジ部分にイオン
    流が照射された状態を保ちながら前記イオン流に対して
    前記半導体基板を移動させる移動手段をさらに備えた、
    請求項１２に記載の半導体基板の洗浄装置。
  14. 【請求項１４】 前記イオン発生手段は、前記半導体基
    板のエッジ部分を挟んで互いに対向するように位置決め
    された１対の電極と、前記１対の電極の両方に接続され
    た高周波電源とを含み、 前記洗浄手段は前記１対の電極と、前記１対の電極の両
    方に接続された直流電源とを含む、請求項１２または１
    ３に記載の半導体基板の洗浄装置。
  15. 【請求項１５】 前記イオン発生手段は、互いに対向す
    るように位置決めされた１対の第１の電極と、前記１対
    の第１の電極の両方に接続された高周波電源とを含み、 前記洗浄手段は、前記イオンと前記半導体基板のエッジ
    部分とを挟んで互いに対向するように位置決めされた１
    対の第２の電極と、前記１対の第２の電極の両方に接続
    された直流電源とを含む、請求項１２または１３に記載
    の半導体基板の洗浄装置。
  16. 【請求項１６】 前記イオン流を集束させて照射する集
    束手段をさらに備えた、請求項１２から１５のいずれか
    １項に記載の半導体基板の洗浄装置。
  17. 【請求項１７】 半導体基板に対して不活性な流体と、
    前記半導体基板に対して不活性な物質とを含む洗浄流体
    を保持する保持手段と、 前記洗浄流体を前記半導体基板のエッジ部分に向かって
    噴射する噴射手段とを備えた、半導体基板の洗浄装置。
  18. 【請求項１８】 前記半導体基板のエッジ部分に前記洗
    浄流体が噴射された状態を保ちながら前記洗浄流体に対
    して前記半導体基板を移動させる移動手段をさらに備え
    た、請求項１７に記載の半導体基板の洗浄装置。
  19. 【請求項１９】 半導体基板に対して不活性な液体と、
    前記半導体基板に対して不活性な固体粒子とを含む洗浄
    液を保持する保持手段と、 前記洗浄液を前記半導体基板のエッジ部分に接触させた
    状態を保ちながら前記洗浄液に対して前記半導体基板を
    移動させる移動手段とを備えた、半導体基板の洗浄装
    置。
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