JP2003234321A

JP2003234321A - 洗浄方法

Info

Publication number: JP2003234321A
Application number: JP2002029475A
Authority: JP
Inventors: Satoru Hiraoka; 悟平岡
Original assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Current assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】所定のエネルギを与えた洗浄液を被洗浄基板表
面に照射することで、被洗浄基板の表面を洗浄する洗浄
方法に関し、表面の膜を剥離せずに表面の膜に付着した
異物のみを剥離する。【解決手段】被洗浄基板Ｗの表面を洗浄する方法であっ
て、表面上に少なくとも１つの膜が形成された被洗浄基
板Ｗを基板台１１に保持し、基板台１１に保持された被
洗浄基板Ｗの表面の膜に近接させたノズル１２から、所
定のエネルギを与えた洗浄液をその表面の膜に照射する
とともに、その表面の膜とノズル１２との間の距離を、
被洗浄基板Ｗ表面上の位置に応じて変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定のエネルギを
与えた洗浄液を被洗浄基板表面に照射することで、被洗
浄基板の表面を洗浄する洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に処理を施す一連の処理工程の中に
は、基板表面を洗浄する洗浄工程が含まれていることが
ある。例えば、半導体基板に所望の回路を形成する一連
の処理工程の中には、半導体基板表面に付着したパーテ
ィクルを除去するための洗浄工程が含まれている。以
下、半導体基板表面に付着したパーティクルを除去する
ための洗浄工程を例にあげて説明する。

【０００３】ここではまず、図１を用いて、半導体基板
に多層配線のパターンを形成する途中の様子を説明す
る。

【０００４】図１は、半導体基板に多層配線のパターン
を形成する途中の様子を段階的に示す図である。

【０００５】図１（ａ）には、アルミニウムからなる配
線２１の上にＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成したシリコン酸
化膜（以下、ＣＶＤ酸化膜２２と称する）が形成され、
さらにそのＣＶＤ酸化膜２２の上にＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−
Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）法によって形成したシリコン酸化膜
（以下、ＳＯＧ酸化膜２３と称する）が形成された半導
体基板が示されている。図１（ｂ）には、このＳＯＧ酸
化膜２３をエッチバックした半導体基板が示されてい
る。エッチバックによって露出したＣＶＤ酸化膜２２お
よび部分的に残留したＳＯＧ酸化膜２３の表面には、他
の酸化膜がさらに形成される。酸化膜２２，２３の表面
にパーティクルが付着したまま他の酸化膜が形成される
と製品不良になってしまう。そこで、酸化膜表面に付着
したパーティクルを除去するため、洗浄工程が実施され
る。

【０００６】洗浄工程では、超音波洗浄装置、高圧水洗
浄装置、あるいは超音波洗浄機能や高圧水洗浄機能を有
するスクラブ洗浄装置（特開平１０−４０７２号公報等
参照）等が使用される。超音波洗浄装置を用いた洗浄工
程では、半導体基板を回転させながら、酸化膜の表面に
純水膜を形成し、さらに、酸化膜表面に超音波の振動エ
ネルギを与えた洗浄液（純水）を、ノズルから照射す
る。このノズルは、回転している半導体基板の、回転中
心と外周縁との間を二、三回往復移動する。このような
工程を実施することによって、酸化膜表面に付着したパ
ーティクルは、剥離される。なお、高圧水洗浄装置を用
いた洗浄工程では、超音波の振動エネルギを与えた洗浄
液を照射することに代えて、高圧で洗浄液を照射する他
は、上述の超音波洗浄装置を用いた洗浄工程と同じであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の洗浄工程においても、洗浄液を照射することで、パー
ティクルのみならずＳＯＧ酸化膜自体も剥離してしまう
ことがある。特に、残留したＳＯＧ酸化膜の膜厚が薄い
ところでは、下地となるＣＶＤ酸化膜との間の密着性が
低く、エネルギを与えた洗浄液の照射による衝撃によっ
て、ＳＯＧ酸化膜が剥離しやすい。

【０００８】そこで、ＳＯＧ酸化膜を剥離せずにパーテ
ィクルのみを剥離する方法として、洗浄液に与えるエネ
ルギの強度を弱めたり、あるいはエネルギを与えた洗浄
液の照射を行わなかったりすることが考えられる。

【０００９】ところで、洗浄工程は、半導体基板に所望
の回路を形成する一連の処理工程中で何度も実施され
る。例えば、フォトリソグラフィ工程の前処理、成膜工
程の前処理等で実施される。これらの工程で洗浄される
半導体基板は、その表面上にさまざまな種類の膜が、１
層、もしくは多層に形成されている。表面に凹凸が形成
されていたり、表面の膜がパターンニングされていたり
する場合もある。洗浄工程に使用される洗浄装置は、こ
れらさまざまな工程でのさまざまな表面を持つ半導体基
板の洗浄に共通に使用される。半導体基板表面へのパー
ティクル残留は、半導体基板表面に形成される半導体製
品の歩留り低下に直結するので、これらの洗浄工程は、
パーティクル除去率が高い条件で実施することが望まし
い。

【００１０】このため、洗浄液に与えるエネルギの強度
は、十分にパーティクル除去効果が得られるように、高
めに設定されているのが一般的である。表面にＳＯＧ酸
化膜が残留した半導体基板を洗浄するときに限って、洗
浄液に与えるエネルギ強度を弱めるように洗浄装置の設
定を変更することは現実的ではなく、採用することはで
きない。また、エネルギを与えた洗浄液の照射を行わな
いと、パーティクルの除去率は低下してしまい、これも
採用することはできない。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑み、表面に形成さ
れた膜の密着性が低い場合にもその膜を剥離せずに、付
着した異物のみを剥離することができる洗浄方法を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の洗浄方法は、被洗浄基板の表面を洗浄する方法であ
って、表面上に少なくとも１つの膜が形成された被洗浄
基板を基板台に保持し、上記基板台に保持された被洗浄
基板の表面の膜に近接させたノズルから、所定のエネル
ギを与えた洗浄液をその表面の膜に照射するとともに、
その表面の膜とそのノズルとの間の距離を、その被洗浄
基板表面上の位置に応じて変化させることを特徴とす
る。

【００１３】本発明の洗浄方法によれば、表面の膜とノ
ズルとの間の距離を、洗浄液を被洗浄基板表面上のどの
位置に照射するかに応じて変化させることで、表面の膜
を剥離せずに表面の膜に付着した異物のみを剥離するこ
とができる。

【００１４】また、本発明の洗浄方法において、上記表
面の膜の下地とその表面の膜との間の密着性に上記被洗
浄基板表面上の位置に依存する分布が存在し、上記表面
の膜とノズルとの間の距離を、上記密着性が相対的に高
い部分においては上記洗浄液による洗浄効果を高めるよ
うに、上記密着性が相対的に低い部分においては膜はが
れが発生しないように変化させることが好ましく、さら
には、上記密着性が低い部分において、上記密着性が高
い部分に比較して、上記表面の膜とノズルとの間の距離
を相対的に小さくすることがより好ましい。

【００１５】このようにすることで、被洗浄基板表面上
の位置によって、表面の膜の下地と表面の膜との間の密
着性が異なる場合でも、表面の膜を剥離せずに表面の膜
に付着した異物のみを剥離することができる。

【００１６】ここで、本発明の洗浄方法において、上記
ノズルから超音波で振動させた水を照射することにして
もよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１８】図２は、本発明の一実施形態である洗浄方
法で用いられる洗浄装置の平面図である。

【００１９】本実施形態の洗浄方法で用いられる洗浄装
置は、半導体基板表面に付着したパーティクルを除去す
るため、フォトリソグラフィ工程の前処理や、ＣＶＤ／
スパッタ成膜の前処理として行われる洗浄工程において
共通して用いられる装置である。この洗浄装置１は、半
導体基板（ウェハ）の表面を超音波洗浄によって洗浄す
る。この洗浄装置１は、半導体基板の外周縁をメカニカ
ルに固定する複数のチャックピン１１１を有する回転台
１１と、超音波洗浄ノズル１２と、超音波洗浄ノズル駆
動アーム１３と、純水リンスノズル１４とを備えてい
る。回転台の側面は純水や洗浄液の飛散を防止するスク
ラバカップ１０によって取り囲まれている。超音波洗浄
ノズル１２は、超音波洗浄ノズル駆動アーム１３の一方
の端部に取り付けられている。この超音波洗浄ノズル１
２は、超音波振動子を備えており不図示の供給ラインか
ら洗浄液を供給するとともに、不図示の超音波発振器か
ら所定の電力を供給することによって超音波振動エネル
ギが与えられた洗浄液（純水）を吐出する。超音波洗浄
ノズル駆動アーム１３は、超音波洗浄ノズル１２が取り
付けられた側とは反対側の端部を軸１３ａにして旋回自
在なものである。したがって、超音波洗浄ノズル駆動ア
ーム１３の旋回により超音波洗浄ノズル１２は移動す
る。図２では、待機位置にある超音波洗浄ノズル駆動ア
ームと超音波洗浄ノズルとを実線で示し、待機位置から
旋回した超音波洗浄ノズル駆動アームと超音波洗浄ノズ
ルとを点線で示している。

【００２０】洗浄される半導体基板は、キャリアに収め
られた状態で、この洗浄装置１の近傍まで搬送されてく
る。キャリアには、通常、複数枚の半導体基板が収納さ
れている。洗浄装置近傍まで搬送されてきた半導体基板
は、不図示の搬送アームによってキャリアから１枚ずつ
取り出される。この洗浄装置１は、キャリア単位で受け
取った半導体基板を１枚ずつ回転台１１の上に載置して
洗浄する枚葉式の洗浄装置である。

【００２１】ここで、図２とともに図３を用いて説明す
る。

【００２２】図３は、本実施形態の洗浄方法による１枚
の半導体基板表面の洗浄工程をおおまかに示したフロー
チャートである。

【００２３】この図３に示す一連の洗浄処理は、図２に
示す洗浄装置によって実行される。まず、搬送アームに
よって、ウェハ搬送口１６から半導体基板を搬入し（図
２に示す矢印Ｉ参照）、回転台１１の上に載置する（図
３に示すステップＳ１）。この際、超音波洗浄ノズル駆
動アーム１３は、半導体基板が回転台１１の上に載置さ
れるのに邪魔にならない待機位置にある（図２中に実線
で示した超音波洗浄ノズル駆動アーム１３参照）。続い
て、チャックピン１１１によって半導体基板Ｗの外周縁
を保持することで、半導体基板Ｗを固定する（図３に示
すステップＳ２）。なお、半導体基板の固定は、メカニ
カル方式のものに限らず、他の方式、例えば真空吸着方
式のものであってもよい。

【００２４】回転台１１は、不図示のモータによって、
回転中心軸１５ａを中心に回転できる。半導体基板Ｗが
固定されると、ウェハＷの回転速度が２０００ｒｐｍに
なるように回転台１１を回転し始める（図３に示すステ
ップＳ３）。続いて、純水リンスを行う（図３に示すス
テップＳ４）。この純水リンスでは、回転した半導体基
板Ｗの表面を洗い流すように純水リンスノズル１４から
半導体基板Ｗの表面に、純水をかける。２秒の純水リン
スの後、超音波洗浄ノズル１２が半導体基板Ｗの中心に
位置するように超音波洗浄ノズル駆動アーム１３を待機
位置から旋回させる（図３に示すステップＳ５）。超音
波洗浄ノズル１２が図２において点線で示すように半導
体基板Ｗの中心に位置すると、超音波洗浄を開始する
（図３に示すステップＳ６）。本実施形態における超音
波洗浄では、２０００ｒｐｍで回転している半導体基板
Ｗの表面に、超音波洗浄ノズル１２から超音波の振動エ
ネルギが与えられた水を照射させながら、超音波洗浄ノ
ズル駆動アーム１３を図２に示す矢印Ｎ₁のように旋回
させる。超音波洗浄ノズル１２を、半導体基板Ｗの、外
周縁と中心との間で３回往復移動させる。洗浄処理時間
は、１往復１０秒、合計で３０秒である。このようなス
テップＳ６について、図４を用いてさらに詳述する。

【００２５】図４は、図２に示す洗浄装置の部分断面側
面図である。

【００２６】図４は、図３に示すステップＳ５の実行に
よって、超音波洗浄ノズル１２が半導体基板Ｗの中心に
位置した状態を示す図である。また、図４は、超音波洗
浄ノズル駆動アーム１３への超音波洗浄ノズル１２の取
り付け構造がわかるように、取り付け部分を断面で示し
ている。このような図４に示す超音波洗浄ノズル１２
は、超音波洗浄ノズル駆動アーム１３の一端に、上下動
アーム１７によって、回転台１１に固定された半導体基
板Ｗに対して、この超音波洗浄ノズル１２の洗浄液の吐
出方向に接離自在に取り付けられている（矢印Ｎ₂参
照）。したがって、この洗浄装置１では、超音波洗浄ノ
ズル１２の吐出方向の、回転台１１に固定された半導体
基板Ｗと超音波洗浄ノズル１２の先端との間の距離（以
下、この距離をノズル高さと称する）を変化させること
ができる。図３に示すステップＳ６は、このノズル高さ
を、洗浄液を半導体基板表面上のどの位置に照射するか
に応じて変化させながら実行する。このようなステップ
Ｓ６の実行により、半導体基板Ｗの表面に付着したパー
ティクルを半導体基板表面から剥離させ、回転による遠
心力で半導体基板表面上から除去させる。

【００２７】超音波洗浄が終了すると、超音波洗浄ノズ
ル１２からの洗浄液の照射を停止させ、超音波洗浄ノズ
ル駆動アーム１３を待機位置まで戻す（図３に示すステ
ップＳ７）。その後、３０秒間、３０００ｒｐｍの回転
速度で回転させて半導体基板表面の水を吹き飛ばし、半
導体基板表面を乾燥させる（図３に示すステップＳ
８）。乾燥が終了すると、回転を停止させ、ウェハチャ
ックから半導体基板Ｗを外す。最後に、搬送アーム（不
図示）によって、搬送口１６から半導体基板Ｗを搬出し
（図３に示すステップＳ９）、１枚の半導体基板表面の
洗浄処理を終了する。本実施形態では、複数枚の半導体
基板が収納されたキャリア単位で洗浄工程を実施する。
このため、以上説明した一連の洗浄処理が、キャリアに
収納された全ての半導体基板の洗浄を終えるまで繰り返
し実施される。

【００２８】次に、ノズル高さと半導体基板Ｗの表面に
付着したパーティクルの除去率との関係について実験を
行ったので、その結果について説明する。

【００２９】この実験では、まず、パーティクルの代わ
りにラテックス粒子を意図的に所定数（イニシャアル個
数）付着させた半導体基板を用意した。続いて、そのラ
テックス粒子が付着した半導体基板表面を、図２および
図４に示す洗浄装置１を用いて超音波洗浄し、ラテック
ス粒子がどれだけ剥離されたかを確認した。ラテックス
粒子がどれだけ剥離されたかは、洗浄終了後の半導体基
板表面に残存しているラッテック粒子の数（残存数）を
測定し、以下の式を用いて除去率として求めた。除去率
（％）＝（１−残存数／イニシャアル個数）×１００こ
の実験では、洗浄液の吐出量を０．８ｌ／ｍｉｎとし、
ノズル高さおよび超音波発振器出力を変化させて洗浄を
行い、除去率を求めた。その結果を図５に示す。

【００３０】この実験では、ノズル高さを、１０ｍｍか
ら２５ｍｍまで５ｍｍごと高くすることで４段階に分け
て実験を行った。また、超音波発振器の出力を、０．５
Ａから０．８Ａまで０．１Ａごと上昇させることで４段
階に分けて実験を行った。

【００３１】図５に示すグラフの、横軸は超音波発振器
の出力（Ａ）を表し、縦軸は除去率（％）を表す。ま
た、図５に示すグラフ中で、白丸のプロットを結んだ実
線はノズル高さを１０ｍｍにしたときの除去率を表すも
のであり、四角のプロットを結んだ実線はノズル高さを
１５ｍｍにしたときの除去率を表すものであり、三角の
プロットを結んだ実線はノズル高さを２０ｍｍにしたと
きの除去率を表すものであり、黒丸のプロットを結んだ
実線はノズル高さを２５ｍｍにしたときの除去率を表す
ものである。

【００３２】図５より、超音波発振器出力に対する依存
性については、出力が増大するほど除去率が増大するこ
とが分かる。これは、直感的な予想と一致する。ところ
が、ノズル高さに対する依存性については、直感的な予
想とは反対に、ノズル高さを低くすると除去率が低下す
る傾向にあることがわかる。超音波振動エネルギを与え
た洗浄液が半導体基板表面に与える衝撃力は、ノズル高
さが増大するほど増大し、これによって、パーティクル
除去率が増大したものと考えられる。もちろん、ノズル
高さを極端に大きくして、ノズル先端と半導体基板表面
との距離を大きくしすぎると、洗浄液の衝撃力は低下
し、パーティクル除去率は低下すると予想される。しか
し、少なくとも図５に示したノズル高さ１０ｍｍから２
５ｍｍの範囲内では、ノズル高さが大きくなるほどパー
ティクル除去率が増大することが確認された。また、図
示はしていないが、ノズル高さ３０ｍｍにおいても、ノ
ズル高さ２５ｍｍの場合と同等以上の除去率が得られる
ことを確認した。

【００３３】一方、ＳＯＧ酸化膜等の、下地との密着性
の低い膜の剥がれは、衝撃強度が大きいほど起こりやす
いと考えられる。例えば、洗浄液吐出量０．８１／ｍｉ
ｎ、超音波発振器出力０．８Ａ、ノズル高さ３０ｍｍの
条件で図１（ｂ）に示すようにＳＯＧ酸化膜２３が部分
的に残留した半導体基板の洗浄を行った場合、ＳＯＧ酸
化膜２３の密着性が低い基板中心付近において顕著な膜
剥がれが観察された。これに対して、洗浄液吐出量０．
８ｌ／ｍｉｎ、超音波発振器出力０．８Ａのままで、ノ
ズル高さを１０ないし１５ｍｍとした場合には、ＳＯＧ
酸化膜２３の剥がれは観察されなかった。

【００３４】以下、図１（ｂ）に示す膜構造を有する半
導体基板の超音波洗浄を例にあげて、本実施形態の洗浄
方法についてさらに詳しく説明する。

【００３５】図１（ｂ）に示す膜構造は、図１（ａ）に
示すＳＯＧ酸化膜２３をエッチングによってエッチバッ
クすることによって得られたものである。ここで実験に
使用した半導体基板では、中心付近においてＳＯＧ酸化
膜２３が剥離しやすい。ＳＯＧ酸化膜２３のエッチバッ
ク量は、平均的には、ＳＯＧ酸化膜２３が配線２１間の
凹部においてのみＣＶＤ酸化膜２２上に残留し、配線２
１が存在する凸部のＣＶＤ酸化膜２２上からは完全に除
去されるように設定する。しかし、配線２１の密度に依
存してＳＯＧ酸化膜２３の残留量は変化し、部分的に
は、凸部のＣＶＤ酸化膜２２上にも在留する。そして、
ＳＯＧ酸化膜２３形成時の膜厚分布と、エッチバック速
度の分布との関係によって、半導体基板中心付近では、
このように凸部のＣＶＤ酸化膜２２上に残留したＳＯＧ
酸化膜２３の残留膜厚が、極端に薄くなる。このように
極端に薄く残留したＳＯＧ酸化膜２３とＣＶＤ酸化膜２
２との間の密着性は低く、剥離しやすい。そこで、本実
施形態の洗浄方法では、超音波洗浄を行うにあたり、ノ
ズル高さを、洗浄液を半導体基板表面上のどの位置に照
射するかに応じて変化させる。

【００３６】図６は、本実施形態における超音波洗浄の
様子を段階的に示した模式図である。

【００３７】図６には、超音波洗浄を実施している、図
２に示す洗浄装置の様子が（ａ）から（ｄ）までの４つ
の段階に分けて示されている。これらの（ａ）から
（ｄ）までの各図においては、超音波洗浄ノズルにハッ
チングが施されている。このハッチングは、ノズル高さ
を変化させるにあたり直接的に移動させられる部分を示
している。本実施形態においては、上下動アームによっ
て、超音波洗浄ノズル１２が、回転台１１に固定された
半導体基板Ｗに対して、この超音波洗浄ノズル１２によ
る洗浄液の吐出方向に接離自在に移動させられる。

【００３８】図６の（ａ）は、回転台１１の上に固定さ
れた、図１（ｂ）に示す膜構造を有する半導体基板Ｗの
回転速度が、２０００ｒｐｍに達した直後の様子を示し
ている。超音波洗浄ノズル１２は、半導体基板Ｗの中心
の上方に位置している。この段階では、超音波洗浄ノズ
ル１２からの洗浄液の吐出はまだ開始されていない。

【００３９】図６の（ｂ）は、超音波洗浄ノズル１２か
らの洗浄液の吐出が開始された様子を示している。本実
施形態の超音波洗浄では、超音波洗浄ノズル１２からの
洗浄液の吐出量は０．８ｌ／ｍｉｎとし、まず、洗浄液
を半導体基板Ｗの中心付近に吐出する。その後、超音波
洗浄ノズル１２から洗浄液を吐出させ続けながら、この
超音波洗浄ノズル１２を、半導体基板Ｗの、中心と外周
縁との間で往復移動させる。ここでの半導体基板Ｗは、
上述のごとく、中心付近で最もＳＯＧ酸化膜が剥離しや
すい。そこで、本実施形態では、まず、ノズルをウェハ
を中心付近に位置させ、ノズル高さが１０ｍｍとなるよ
うに、上下動アーム１７によって超音波洗浄ノズル１２
を下降させる（矢印参照）。その後に、超音波エネル
ギを与えた洗浄液（純水）の吐出を開始する。超音波発
振器出力は０．８Ａとする。この条件におけるラテック
ス粒子の除去率は、図５に示すように６６％である。

【００４０】前述のように、洗浄液吐出量０．８ｌ／ｍ
ｉｎ、超音波発振器出力０．８Ａの条件でノズル高さを
１０ないし１５ｍｍとした場合には、ＳＯＧ酸化膜２３
の剥がれは観察されなかった。ここでは、マージンを考
慮して、半導体基板中心付近におけるノズル高さを１０
ｍｍとした。このようにノズル高さを低くすることによ
り、ＳＯＧ膜２３の剥がれは防止することができる。一
方、パーティクル除去率はある程度低下する。しかし、
超音波ノズルからの洗浄液照射を行わない場合に比較す
れば、顕著なパーティクル除去効果を得ることができ
る。

【００４１】次に、超音波洗浄ノズル駆動アーム１３を
旋回させ、その超音波洗浄ノズル１２の、半導体基板外
周縁に向けての移動を開始させる（矢印参照）。この
とき、洗浄液吐出流量および超音波発振器出力は、それ
ぞれ０．８ｌ／ｍｉｎ，０．８Ａで一定とする。

【００４２】図６の（ｃ）は、超音波洗浄ノズル１２が
半導体基板Ｗの外周縁まで移動した様子を示している。
ここでの半導体基板Ｗは、上述のごとく、中心付近から
外周縁付近に向かってＳＯＧ酸化膜が剥離しにくくな
り、外周縁付近で最も剥離しにくい。そこで、本実施形
態では、超音波洗浄ノズル１２を半導体基板外周縁に向
けて移動させるときに、ノズル高さが徐々に高くなるよ
うに、上下動アーム１７によって超音波洗浄ノズル１２
を上昇させる（矢印参照）。超音波洗浄ノズル１２が
半導体基板外周縁まで移動した時の超音波洗浄ノズル１
２の高さは、３０ｍｍである。このようなノズル高さで
は、超音波エネルギを与えた洗浄液が半導体基板表面に
与える衝撃力は大きく、表面に付着したパーティクルの
除去率は高くなる。しかし、外周縁付近ではＳＯＧ酸化
膜の密着性が良好なためＳＯＧ酸化膜の剥離は生じな
い。

【００４３】超音波洗浄ノズル１２が半導体基板外周縁
まで移動すると、今度は、超音波洗浄ノズル駆動アーム
１３を先とは逆方向に旋回させ、その超音波洗浄ノズル
１２の、半導体基板中心に向けての移動を開始させる
（矢印参照）。

【００４４】図６の（ｄ）は、超音波洗浄ノズル１２が
半導体基板Ｗの中心まで移動した様子を示している。Ｓ
ＯＧ酸化膜の剥離防止のため、超音波洗浄ノズル１２を
半導体基板中心に向けて移動させるときには、ノズル高
さが徐々に低くなるように、上下動アーム１７によって
超音波洗浄ノズル１２を下降させる（矢印参照）。超
音波洗浄ノズル１２が半導体基板中心まで移動した時の
超音波洗浄ノズル１２の高さは、（ｂ）に示す超音波洗
浄ノズル１２の高さと同じ、１０ｍｍである。超音波洗
浄ノズル１２が半導体基板中心まで移動すると、超音波
洗浄ノズル駆動アーム１３の旋回方向を逆転させて、超
音波洗浄ノズル１２の、半導体基板外周縁に向けての移
動を再び開始させる（矢印参照）。

【００４５】本実施形態では、このような超音波洗浄ノ
ズル１２の往復移動を３回繰り返して行う。

【００４６】実験の結果、上記のように、洗浄液吐出流
量および超音波発振器出力を一定にしたままで、半導体
基板内での位置に応じてノズルを高さ方向に移動させ、
半導体基板表面とノズル先端との距離を変化させること
により、半導体基板全面においてＳＯＧ腹２３の剥離を
防止し、かつ、平均的なパーティクル除去率を高めるこ
とができた。この結果、半導体基板全面の平均では、高
い製品歩留りを得ることができた。これに対して、ノズ
ル高さを３０ｍｍで一定とした場合には、前述のよう
に、ウェハ中心付近において顕著なＳＯＧ酸化膜剥がれ
が観察された。この、中心付近で剥離したＳＯＧ酸化膜
の破片がウェハの回転によって周辺部に拡がるため、膜
剥がれの起きる中心付近のみではなく、膜剥がれの起き
ない周辺部においても、顕著な歩留り低下が観察され
た。また、ノズル高さを１０ｍｍで一定とした場合に
は、やはり前述のように、ＳＯＧ酸化膜の剥がれは観察
されなかった。しかし、全体的にパーティクル除去率が
低く、歩留りは低かった。

【００４７】このように、洗浄液吐出流量および超音波
発振器出力を一定に保ったままで、半導体基板の表面に
形成された膜の下地との密着性の位置による分布に合わ
せて、超音波洗浄ノズルの高さを変化させることによ
り、膜剥がれの防止とパーティクル除去効率の向上を両
立させ、高い製品歩留りを得ることができた。

【００４８】なお、本実施形態では、洗浄液吐出流量お
よび超音波発振器出力を一定に保った状態でノズル高さ
を変化させることによって、半導体基板表面に対する洗
浄液の衝撃の強さを調整し、半導体基板中心付近でのＳ
ＯＧ酸化膜剥離を防止した。これに対して、ノズル高さ
を一定に保ったままで、他の条件、例えば超音波発振器
出力を変化させることによって衝撃の強さを調整するこ
とも考えられる。しかし以下の理由により、ノズル高さ
を変化させる方法の方が現実的である。

【００４９】すなわち、超音波振勤子の特性には個体差
が大きく、特に、超音波発振器出力（振動子入力）の変
化に対する超音波強度の変化特性には個体差が大きい。
従って、同一メーカの同一モデルの洗浄装置であって
も、超音波発振器出力が定格値（上記の例ては０．８
Ａ）における超音波強度のばらつきは小さくても、超音
波発振器出力を変化させた場合の超音波強度の変化特性
は、個々の装置毎に大きく異なる。従って、超音波発振
器出力の調整によって半導体基板表面に与える衝撃力を
調整しようとすると、工場内に設置された複数の洗浄装
置のそれぞれ毎に、詳細な条件出しを行う必要がある。

【００５０】これに対して、ノズル高さを変化させてウ
ェハ表面に対する衝撃力を変化させる場合には、その変
化特性に装置間の個体差は小さい。従って、１台の洗浄
装置について条件出しを行えば、その条件が他の装置に
対しても適用可能である。

【００５１】なお、ノズル高さは、表面の膜とその膜の
下地との密着性にしたがって適切に変化させればよい。
本実施形態では、キャリア単位で洗浄工程を実施するた
め、キャリア毎に、半導体基板の種類が異なっている
と、複数種類の半導体基板の洗浄を行うことになる。複
数種類の半導体基板を洗浄するときであっても、超音波
洗浄ノズルからの洗浄液の吐出量や超音波発振器の出力
を常時一定にして、ノズル高さを半導体基板の種類に応
じて変化させればよい。例えば、ここでの説明に用いた
半導体基板とは逆に、中心から外周縁に向かえば向かう
ほど下地との密着性が低下する膜が表面に形成された半
導体基板であれば、外周縁に向かえば向かうほど、ノズ
ル高さを低下させるノズル高さの変化パターンにすれば
よい。また、表面の膜の下地との密着性が全面にわたっ
て均一に悪い種類の半導体基板であれば、膜剥がれ防止
を重視して、ノズル高さを途中で変化させずに低下させ
たまま超音波洗浄を行い、反対に、表面の膜の下地との
密着性が全面にわたって均一に良好な種類の半導体基板
であれば、パーティクルの除去率をなるべく高めるた
め、ノズル高さを途中で変化させずに上昇させたまま超
音波洗浄を行えばよい。このように、本実施形態では、
超音波洗浄ノズルからの洗浄液の吐出量や超音波発振器
の出力やノズル高さの変化パターンのうち、ノズル高さ
の変化パターンのみをキャリア単位で変更すればよく、
本実施形態の洗浄方法を実際に適用することは容易であ
る。

【００５２】以上説明した洗浄方法では、上下動アーム
によって超音波洗浄ノズルを上下動させることでノズル
高さを変化させたが、図７を用いて説明するように、そ
れ以外の方法によってノズル高さを変化させてもよい。
なお、図７の説明においても、今までの説明で説明した
部材と同一の部材には同一の符号を付して説明する。ま
た、図７においても、ノズル高さを変化させるにあたり
直接的に移動させられる部材にはハッチングを施して示
す。

【００５３】図７は、超音波洗浄ノズル駆動アームの水
平腕を上下動させることでノズル高さを変化させる例を
示す図である。

【００５４】図７に示す洗浄装置１は、ベアリング１８
によって、超音波洗浄ノズル駆動アーム１３のうちの水
平腕１３１を、回転台１１に固定された半導体基板Ｗに
対して、超音波洗浄ノズル１２の洗浄液の吐出方向に接
離自在に移動させることで、ノズル高さを変化させる。

【００５５】その他に超音波洗浄ノズル駆動アーム全体
を上下動させることでノズル高さを変化させる。

【００５６】回転台を上下動させることでノズル高さを
変化させる等の方法が適用可能である。

【００５７】なお、本発明は、図１に示す膜構造の半導
体基板の洗浄に限らず、様々な膜構造の半導体基板の洗
浄にも適用することができる。また、下地の膜との密着
性に劣る膜が表面に形成された各種の基板の洗浄にも適
用することができる。さらに、本発明は、超音波洗浄に
限らず、所定のエネルギを与えた洗浄液を照射すること
で基板表面を洗浄する方法、例えば、二酸化炭素でバブ
リングした比抵抗の低い純水を１０〜１５ｋｇｆ／ｃｍ
²（１〜１．５ＭＰａ）程度の高圧で照射する高圧水洗
浄にも適用することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の洗浄方
法によれば、表面の膜を剥離せずに表面の膜に付着した
異物のみを剥離することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体基板に多層配線のパターンを形成する途
中の様子を段階的に示す図である。

【図２】本発明の一実施形態である洗浄方法で用いられ
る洗浄装置の平面図である。

【図３】本実施形態の洗浄方法による１枚の半導体基板
表面の洗浄工程をおおまかに示したフローチャートであ
る。

【図４】図２に示す洗浄装置の部分断面側面図である。

【図５】実験結果をグラフに表した図である。

【図６】本実施形態における超音波洗浄の様子を段階的
に示した模式図である。

【図７】超音波洗浄ノズル駆動アームの水平腕を上下動
させることでノズル高さを変化させる例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１洗浄装置１０スクラバカップ１１回転台１２超音波洗浄ノズル１３超音波洗浄ノズル駆動アーム１３１水平腕１４純水リンスノズル１５ａ回転中心軸１６ウェハ搬送口１７上下動アーム１８ベアリング１９ピストンＷ半導体基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被洗浄基板の表面を洗浄する方法であっ
て、表面上に少なくとも１つの膜が形成された被洗浄基板を
基板台に保持し、前記基板台に保持された被洗浄基板の表面の膜に近接さ
せたノズルから、所定のエネルギを与えた洗浄液を該表
面の膜に照射するとともに、該表面の膜と該ノズルとの
間の距離を、該被洗浄基板表面上の位置に応じて変化さ
せることを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】前記表面の膜の下地と該表面の膜との間
の密着性に前記被洗浄基板表面上の位置に依存する分布
が存在し、前記表面の膜とノズルとの間の距離を、前記密着性が相
対的に高い部分においては前記洗浄液による洗浄効果を
高めるように、前記密着性が相対的に低い部分において
は膜はがれが発生しないように変化させることを特徴と
する請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】前記密着性が低い部分において、前記密
着性が高い部分に比較して、前記表面の膜とノズルとの
間の距離を相対的に小さくすることを特徴とする請求項
２に記載の洗浄方法。
【請求項４】前記ノズルから超音波で振動させた水を
照射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の洗浄方法。