JP2004140126A - 洗浄後の半導体基板の乾燥方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】供給管12から供給されて処理槽11に貯留された処理液13に半導体基板14を浸漬し処理液13を供給管12から供給し続けた状態で処理する工程と、供給管12から処理液13の供給を停止して処理された半導体基板14を処理槽11から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる工程とを有し、引上げながら乾燥するときの処理層11に貯留された処理液13が15〜30℃のオゾン溶存水又は15〜30℃の水素イオン水である。処理液13の供給を続けながら処理された半導体基板14を処理槽11から引上げながら乾燥させる場合、引上げながら乾燥するときの処理層に貯留された処理液が20〜70℃の0.001〜0.1Nの硝酸水溶液又は20〜70℃の0.1〜30%の過酸化水素溶存水である。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハに代表される半導体基板を洗浄した後における乾燥方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの微細化と高集積化が進むに従って、半導体基板の表面汚染が製造歩留りやデバイス特性及び信頼性に与える影響はますます大きくなってきている。半導体基板は様々なデバイス製造工程を経て最終製品に至るが、この間に基板表面は各種の汚染環境に晒される。そこで基板表面から金属不純物や微粒子等を除去するために鏡面研磨ウェーハ加工、酸化、不純物拡散、イオンインプランテーション、化学的気相成長(CVD)、リソグラフィーなど各工程の前後にはその半導体基板を洗浄して乾燥させる洗浄乾燥工程が設けられている。
従来、この洗浄乾燥工程として、多槽浸漬式のウエットステーションが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この多槽浸漬式のウエットステーションは、ウェーハ洗浄処理工程に対応して薬液槽を直線的に設け、この薬液層に順次ウェーハを浸漬して洗浄処理し、その後乾燥される。この乾燥は洗浄されたウェーハを純水槽に浸漬し、その後乾燥槽で乾燥させることにより行われるようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−163492号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ウェーハを純水槽に浸漬した後に引上げてそのウェーハの表面に付着した温純水を乾燥槽で乾燥させることは、その温純水に含有される有機物が乾燥後のウェーハの表面に付着し、その温純水に含まれる有機物汚染を十分に解消させることは困難であった。また、ウェーハを乾燥させるために純水槽と乾燥槽の2つの槽を必要とし、これらの槽を用いることなくウェーハを乾燥できれば、洗浄乾燥工程における全体の槽の数を減少させることができ、設備管理等の面で有利である。
本発明の目的は、洗浄乾燥工程における全体の槽の数を減少させることができ、かつ純水における有機汚染を減少することができる洗浄後の半導体基板の乾燥方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、乾燥工程において半導体基板が浸漬される処理液の気泡の有無、及び酸化還元電位の差により、その処理液から引上げられた半導体基板の表面における有機汚染に程度の差があることを知見し、本願発明を完成させた。
即ち、請求項1に係る発明は、図1〜図6に示すように、供給管12から供給されて処理槽11に貯留された処理液13に半導体基板14を浸漬し処理液13を供給管12から供給し続けた状態で処理する工程と、供給管12から処理液13の供給を停止して処理された半導体基板14を処理槽11から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる工程とを有する洗浄後の半導体基板の乾燥方法であって、引上げながら乾燥するときの処理層11に貯留された処理液13が15〜30℃のオゾン溶存水又は15〜30℃の水素イオン水であることを特徴とする洗浄後の半導体基板の乾燥方法である。
【0006】
この請求項1に係る発明では、処理槽11に貯留される処理液13がオゾン溶存水又は水素イオン水であるので、純水に比較して有機物汚染は少なく、かつウェーハ表層に残留した有機物汚染に対する洗浄能力を有するため、純水を用いて処理する場合に比較して有機物汚染を減少させることができる。また、引上げ時には、供給管から処理液の供給を停止するので、処理液の供給に起因して処理液中に気泡が発生することはない。このため、この気泡に起因して、引上げられる半導体基板14の表面にウォーターマーク等の面質異常が生じることはなく、有機物汚染を有効に回避することができる。更に、本発明の方法における乾燥工程では、処理槽のみを使用するので、処理槽と乾燥槽を使用する従来の方法に比較して使用する槽を減少させることができる。
【0007】
請求項2に係る発明は、供給管12から供給されて処理槽11に貯留された処理液13に半導体基板14を浸漬し処理液13を供給管から供給し続けた状態で処理する工程と、供給管から処理液13の供給を続けながら処理された半導体基板14を処理槽11から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる工程とを有する洗浄後の半導体基板の乾燥方法であって、引上げながら乾燥するときの処理層に貯留された処理液が20〜70℃の0.001〜0.1Nの硝酸水溶液又は20〜70℃の0.1〜30%の過酸化水素溶存水であることを特徴とする洗浄後の半導体基板の乾燥方法である。
【0008】
請求項2に係る発明では、処理槽11に貯留される処理液13が硝酸水溶液又は過酸化水素溶存水であり、純水に比較して有機物汚染は少なく、純水を用いて処理する場合に比較して有機物汚染を減少させることができる。また、硝酸水溶液又は過酸化水素溶存水は、供給管から供給してもその液中に気泡が発生することはなく、この気泡に起因して、引上げられる半導体基板14の表面にウォーターマーク等の面質異常が生じることはなく、有機物汚染を有効に回避することができる。そして、洗浄工程の最終段階で硝酸水溶液又は過酸化水素溶存水を用いるようなものである場合には、更に使用する槽を減少させることができ、洗浄乾燥工程における設備費及びその管理負担を著しく低減させることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1〜図6に示すように、本発明の洗浄後の半導体基板の乾燥方法には、処理槽11のみが用いられ、この処理槽11の周囲には図示しないヒータ及び冷却チラーが設けられる。処理槽11にはその内底部に一端が沿うように供給管12が設けられ、その供給管12の一端には長手方向に向かって図示しない複数の供給口が形成され、他端から供給した処理液13をその複数の供給口から図の矢印で示すように上方に噴出可能に構成される。供給管12から処理液13を噴出させて処理槽11に処理液を供給すると、その処理槽11には処理液13が貯留されて前述したヒータにより所定の温度に保つように構成される。本発明の方法は、処理槽11に貯留された処理液13に半導体基板14を浸漬して処理する工程と、処理液13の供給を停止して処理された半導体基板14を処理槽11から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる工程とを有する。ここで、処理槽11に貯留される処理液13は、15〜30℃のオゾン溶存水又は15〜30℃の水素イオン水である。以下に本発明の洗浄後の半導体基板の乾燥方法を各工程に分けて説明する。
【0010】
a.浸漬処理工程
先ず、半導体基板14を乾燥する際には、先の洗浄工程における洗浄液等を除去するために、最初処理槽11内で半導体基板14を処理液13により処理する。この処理は、処理槽11に貯留されて所定の温度に保たれた処理液13に処理すべき半導体基板14を浸漬させることにより行われる。図1に示すように、この浸漬に際して、半導体基板14は第1ホルダ16に保持され、その半導体基板14とともに第1ホルダ16を下降させて第2ホルダ21に複数の半導体基板14を保持させる。第2ホルダ21に保持された状態で半導体基板14は処理槽11に貯留された処理液13中に浸漬される。ここで、第1ホルダ16は起立した半導体基板14の底の側部を保持して複数枚の半導体基板14を垂直に保持するように構成され、第2ホルダ21は処理槽11に予め設けられる。第2ホルダ21は、第1ホルダ16と同様に、半導体基板14の底の側部を保持して複数枚の半導体基板14を垂直に保持するものであり、複数枚の半導体基板14を垂直に保持する図示しない複数の溝が形成される。
【0011】
処理すべき複数枚の半導体基板14の処理液13中への浸漬は、第1ホルダ16の上部を保持して移動可能に構成されたホルダアーム18により行われ、そのホルダアーム18が半導体基板14を保持した第1ホルダ16の上部を保持し、その状態で図1の実線矢印で示すように下降して、半導体基板14を第1ホルダ16とともに処理液13中に浸漬させる。複数枚の半導体基板14が第2ホルダ21に保持された後、第1ホルダ16は引上げられる。図2に示すようにウェーハ14が第2ホルダ21に保持されて処理液13に浸漬された状態で、供給管12からは処理液13が垂直状態の複数枚の半導体基板の下端に向けて供給し続けられ、複数枚の半導体基板は処理液13が供給されている状態でその処理液13により処理される。
【0012】
b.引上げ乾燥工程
半導体基板14は処理後に乾燥させられる。図3に示すように、処理された半導体基板14を第2ホルダ21とともに処理槽11から1〜5mm/secの比較的ゆっくりした速度で引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる。この引上げに関しては、供給管12から処理液13の供給は停止される。処理液13の供給を停止した状態で、第2ホルダ21を複数枚の半導体基板14とともに比較的緩やかな速度で引上げると、複数枚の半導体基板14は処理液13の液面から緩やかに出現して乾燥させられる。このとき、液面から出現する半導体基板14の乾燥を促すための不活性ガスをその出現した半導体基板14に吹き付けることもできる。
【0013】
ここで、処理槽11に貯留される処理液13は、15〜30℃のオゾン溶存水又は15〜30℃の水素イオン水であるので、純水に比較して有機物汚染は少なく、純水を用いて処理する場合に比較して有機物汚染を減少させることができる。また、引上げ時には、供給管から処理液の供給を停止するので、処理液の供給に起因して処理液中に気泡が発生することはない。このため、この気泡に起因して、引上げられる半導体基板14の表面にウォーターマークが生じることはなく、有機物汚染を有効に回避することができる。更に、本発明の方法における乾燥工程では、処理槽のみを使用するので、処理槽と乾燥槽を使用する従来の方法に比較して使用する槽を減少させることができる。特に、洗浄工程の最終段階でオゾン溶存水又は水素イオン水を用いるようなものである場合には、更に使用する槽を減少させることができ、洗浄乾燥工程における設備費及びその管理負担を著しく低減させることができる。
【0014】
図4及び図5に示すように、引上げられた複数枚の半導体基板14はその後第1ホルダ16に保持されて移動させられる。図6に示すように、複数枚の半導体基板14が第1ホルダ16に保持されて移動した後の第2ホルダ21は再び下降し、供給管12からは処理液13が再び供給され、次に乾燥すべき半導体基板を受け入れる最初の状態に戻る。ここで、半導体基板14の第2ホルダ21により保持されていた部分は、その半導体基板14が第1ホルダ16に保持された状態でその部分に付着残存した処理液13も揮発し、第2ホルダ21により実際に保持されている半導体基板14表面下部であっても、半導体基板14表面上部と同様に十分に乾燥させることができる。
【0015】
なお上述した実施の形態では、処理液13としてオゾン溶存水又は水素イオン水を用いる場合を説明したが、処理液は20〜70℃の0.001〜0.1Nの硝酸水溶液又は20〜70℃の0.1〜30%の過酸化水素溶存水であっても良い。硝酸水溶液又は過酸化水素溶存水も、純水に比較して有機物汚染は少なく、純水を用いて処理する場合に比較して有機物汚染を減少させることができる。この場合、供給管12からは処理液13の供給を続けながら処理された半導体基板14を処理槽11から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させることができる。硝酸水溶液又は過酸化水素溶存水は、供給管から供給してもその液中に気泡が発生することはなく、この気泡に起因して、引上げられる半導体基板14の表面にウォーターマークが生じることはなく、有機物汚染を有効に回避することができる。そして、洗浄工程の最終段階で硝酸水溶液又は過酸化水素溶存水を用いるようなものである場合には、更に使用する槽を減少させることができ、洗浄乾燥工程における設備費及びその管理負担を著しく低減させることができる。
【0016】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
<実施例1>
半導体基板として通常の研磨工程を経た未洗浄のシリコンウェーハ25枚を下記の条件にてそれぞれ洗浄処理した。
先ず、これらのウェーハをSC−1溶液(H2O:H2O2(30%):NH4OH(29%)=10:1:0.5の混合液)に浸漬し、60℃で4分間処理した。次に、これらのウェーハを60℃の電解イオン水に4分間浸漬した。次に、前述したSC−1溶液に再び浸漬して60℃で4分間処理し、その後60℃の電解イオン水に再び4分間浸漬した。その後電解イオン水から取り出して更に別の槽に貯留された60℃の電解イオン水にそれらのシリコンウェーハを浸漬して更に4分間処理し、洗浄処理を終了させた。
【0017】
このように洗浄処理されたシリコンウェーハ25枚を下記の条件にてそれぞれ乾燥させた。
先ず、洗浄処理されたシリコンウェーハ25枚を第1ホルダ16に保持させて、その半導体基板14とともに第1ホルダ16を処理槽11に貯留された処理液13中に浸漬させ、処理槽11中に設けられた第2ホルダ21に保持させた。処理液としてはO3濃度が10ppmである20℃のオゾン溶存水を用いた。25枚の半導体基板14が第2ホルダ21に保持された後に第1ホルダ16を引上げ、供給管12から20℃のオゾン溶存水13を供給し続けた状態で25枚の半導体基板を4分間そのオゾン溶存水中に浸漬して処理した。その後、供給管12からオゾン溶存水13の供給を停止し、処理された半導体基板14を第2ホルダ21とともに処理槽11から1mm/secの比較的ゆっくりした速度で引上げながら乾燥させた。
【0018】
<比較例1>
実施例1同一の条件で洗浄処理されたシリコンウェーハを25枚用意した。そして、処理液として温度が60℃の温純水を使用し、処理槽11から2mm/secの速度で引上げながら乾燥させたことを除いて、実施例1と同一の条件で25枚のシリコンウェーハを乾燥させた。
<比較例2>
実施例1同一の条件で洗浄処理されたシリコンウェーハを25枚用意した。そして、この25枚のシリコンウェーハをスピン乾燥機にかけて回転数750〜800rpmの回転速度で3分間回転させて乾燥させた。
<比較試験>
実施例1及び比較例1,2のそれぞれ乾燥させた後の25枚のシリコンウェーハの表面に残留する粒径が0.1μm以上の大きさのパーティクルの数をパーティクルカウンタでカウントすることにより、ウェーハ表面に残留するパーティクル数を算出した。
また、それら25枚のシリコンウェーハの表面に付着する有機物質の量をGC−MSで計測することにより、その物質量を求めた。これらの結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
表1より明らかなように、比較例1及び比較例2の方法で乾燥されたウェーハ表面に残留するパーティクル数はそれぞれ平均で10.5個及び15.3個と残留しているパーティクルが多かった。特にスピン乾燥である比較例2では最大パーティクル数も40とかなり多くなっていた。これに対して実施例1の方法で洗浄されたウェーハ表面に残留するパーティクル数は平均で9.2個と少なかった。また、有機物量においても、比較例1及び比較例2の方法で乾燥されたウェーハではそれぞれ0.60ng/cm2及び0.65ng/cm2と多いけれども、実施例1の方法で洗浄されたウェーハでは0.29ng/cm2と少なかった。このことから、実施例1の乾燥方法は比較例1及び2の乾燥方法より微粒子を良く洗浄することが判明した。
【0021】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、処理槽に貯留された処理液に半導体基板を浸漬し処理液を供給管から供給し続けた状態で処理する工程と、供給管から処理液の供給を停止して処理された半導体基板を処理槽から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる工程とを有する。そして、引上げながら乾燥するときの処理層に貯留された処理液を15〜30℃のオゾン溶存水又は15〜30℃の水素イオン水とするので、純水に比較して有機物汚染は少なく、純水を用いて処理する場合に比較して有機物汚染を減少させることができる。また、引上げ時には、供給管から処理液の供給を停止するので、処理液の供給に起因して処理液中に気泡が発生することはない。このため、この気泡に起因して、引上げられる半導体基板14の表面にウォーターマークが生じることはなく、有機物汚染を有効に回避することができる。更に、本発明の方法における乾燥工程では、処理槽のみを使用するので、処理槽と乾燥槽を使用する従来の方法に比較して使用する槽を減少させることができる。
【0022】
また、処理液を供給管から供給し続けた状態で処理する工程と、供給管から処理液の供給を続けながら処理された半導体基板を処理槽から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる工程とを含む乾燥方法であっても、引上げながら乾燥するときの処理層に貯留された処理液が20〜70℃の0.001〜0.1Nの硝酸水溶液又は20〜70℃の0.1〜30%の過酸化水素溶存水であれば、供給管から供給してもその液中に気泡が発生することはなく、この気泡に起因して、引上げられる半導体基板の表面にウォーターマークが生じることはなく、有機物汚染を有効に回避することができる。そして、洗浄工程の最終段階で硝酸水溶液又は過酸化水素溶存水を用いるようなものである場合には、更に使用する槽を減少させることができ、洗浄乾燥工程における設備費及びその管理負担を著しく低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】処理槽に貯留された処理液に半導体基板を浸漬させる状態を示す図。
【図2】供給管から処理液を供給しながら半導体基板を処理している状態を示す図。
【図3】処理液の供給を停止して半導体基板を処理液から引上げながら乾燥している状態を示す図。
【図4】半導体基板を保持する第1ホルダが下降している状態を示す図。
【図5】その第1ホルダにより半導体基板を保持させた状態を示す図。
【図6】第2ホルダが下降して処理液が再び供給された状態を示す図。
【符号の説明】
11 処理槽
12 供給管
13 処理液
14 半導体基板
Claims (2)
- 供給管(12)から供給されて処理槽(11)に貯留された処理液(13)に半導体基板(14)を浸漬し前記処理液(13)を前記供給管(12)から供給し続けた状態で処理する工程と、
前記供給管(12)から前記処理液(13)の供給を停止して処理された前記半導体基板(14)を前記処理槽(11)から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる工程とを有する洗浄後の半導体基板の乾燥方法であって、
前記引上げながら乾燥するときの処理層(11)に貯留された処理液(13)が15〜30℃のオゾン溶存水又は15〜30℃の水素イオン水である
ことを特徴とする洗浄後の半導体基板の乾燥方法。 - 供給管(12)から供給されて処理槽(11)に貯留された処理液(13)に半導体基板(14)を浸漬し前記処理液(13)を前記供給管から供給し続けた状態で処理する工程と、
前記供給管から前記処理液(13)の供給を続けながら処理された前記半導体基板(14)を前記処理槽(11)から引上げながら大気又はN2雰囲気下15〜70℃で乾燥させる工程とを有する洗浄後の半導体基板の乾燥方法であって、
前記引上げながら乾燥するときの処理層に貯留された処理液が20〜70℃の0.001〜0.1Nの硝酸水溶液又は20〜70℃の0.1〜30%の過酸化水素溶存水である
ことを特徴とする洗浄後の半導体基板の乾燥方法。
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