JP2004200246A - 基板洗浄方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン水とアルカリ性水溶液とを基板上で混合してオゾンによる酸化とアルカリによる還元とにより洗浄する基板洗浄方法及び装置を提供する。
【解決手段】オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により基板１を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する基板洗浄方法及び装置であって、オゾン水を供給するオゾン供給源１２と、アルカリ性水溶液を供給するアルカリ供給源１４と、オゾン供給源１２に接続してオゾン水を基板１上に放出する第１ノズル１０ａ及びアルカリ供給源１４に接続してアルカリ性水溶液を基板１上に放出する第２ノズル１０ｂを有した放出手段１０とを備え、基板１の近傍に第１ノズル１０ａ及び第２ノズル１０ｂを配置してオゾン水及びアルカリ性水溶液を個別に供給して各々放出するとともに、基板１の表面上に放出した薬液がお互いに混合して反応することで洗浄処理するように設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板洗浄方法及び装置に係り、より詳細には、シリコンウェハに代表される半導体基板や液晶用ガラス基板などの高度に清浄な表面を要求される基板に所定の薬液を放出して洗浄する基板洗浄方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００２−１２４３号公報（第２−５頁、第１図）
【０００３】
従来、基板洗浄方法及び装置では、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の製造工程において、半導体基板（シリコンウェハ）やガラス基板（ＬＣＤ）などの基板をＲＣＡ洗浄と呼ばれる高濃度の薬液を用いて洗浄する高温洗浄技術が知られている。このＲＣＡ洗浄は、使用する薬液によってリンスに要する純水などの洗浄コストの圧迫、大量に排出される排液や薬液を高温高濃度で使用するために発生する薬液排気による環境負荷が問題となっている。
【０００４】
そこで、従来の基板洗浄方法及び装置では、環境負荷が少なく一定の洗浄効果が得られるオゾンを純水に溶解したオゾン水と、異物及び基板表面のゼータ電位を同極性にするアルカリ性水溶液との薬液を用いて洗浄する基板洗浄方法（例えば、特許文献１参照）が開発されている。図３は、このようなオゾン水とアルカリ性水溶液との薬液を用いた従来の基板洗浄装置の一実施形態を示す構成図である。
【０００５】
図３に示すように、従来の基板洗浄装置の一実施形態は、基板１を保持してモータ２により回転可能にするチャック３と、純水にオゾンを混合してオゾン水を供給するオゾン供給源３１と、このオゾン供給源３１からオゾン水を送り出す供給管３２と、この供給管３２に注入部３４ａからアルカリ性水溶液をポンプ３４ｂにより注入するアルカリタンク３４と、オゾン水とアルカリ性水溶液とを混合する混合部３３と、この混合部３３で混合した薬液を基板１に放出するノズル３０とを備えている。ここで、供給管３２には、基板１の洗浄効果を増強するため、注入部３６ａに酸を供給する酸タンク３６と、ノズル３０の近傍でフッ酸を供給するフッ酸タンク３８とを更に備え、ポンプ３６ｂ、３８ｂにより注入可能に設けている。
【０００６】
このような従来の基板洗浄装置の一実施形態を用いてオゾン水とアルカリ性水溶液との薬液で洗浄する基板洗浄方法は、まず、オゾン供給源３１に純水とオゾンとを供給してオゾン水を製造し、このオゾン水を供給管３２により送り出す。この供給管３２には、アルカリタンク３４から注入部３４ａにポンプ３４ｂでアルカリ性水溶液を少量注入する。そして、このオゾン水とアルカリ性水溶液とは、混合部３３において均一に混合されてアルカリ性オゾン水としての薬液になる。このアルカリ性オゾン水としての薬液は、アルカリによる還元でアルカリ性にすることで水に溶解したオゾンの分解が促進されて酸素を生成するため、酸素水に近似する水に変質して結果的に洗浄除去効果の高い薬液になる。その後、チャック３に基板１を保持して回転させるとともに、薬液を混合部３３からノズル３０に供給して放出することで、基板１の表面を効果的に洗浄する。尚、薬液は、オゾン水にアルカリ性水溶液のみを混合することに限定されず、例えば、酸タンク３６またはフッ酸タンク３８から酸或いはフッ酸を少量混合して洗浄効果を向上することも可能である。
【０００７】
このように、従来の基板洗浄方法及び装置では、半導体基板や液晶用ガラス基板などの清浄な基板表面を要求される洗浄において、オゾン水と少量のアルカリ性水溶液とで構成される極めて簡単な薬液を用いることで、環境負荷が少なく装置全体を極めて簡単な構造にするとともに、ＲＣＡ洗浄に匹敵する洗浄効果が得られるように形成していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の基板洗浄方法及び装置では、オゾン水とアルカリ性水溶液とからなる薬液をノズル３０から放出する前に混合部３３で予め均一に混合するため、この混合部３３内でアルカリによる還元とともに水に溶解したオゾンが分解して酸素を早く生成してしまい、ノズル３０から放出する薬液が酸素水に近似しない水（酸素が抜けた水）に変質し、結果的に洗浄除去効果が低減するという不具合があった。
本発明はこのような課題を解決し、オゾン水とアルカリ性水溶液とを基板上で混合してオゾンによる酸化とアルカリによる還元とにより洗浄する基板洗浄方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により基板を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する基板洗浄方法であって、オゾン水及びアルカリ性水溶液を基板の近傍まで各々個別に供給するとともに、基板の表面近傍で各々放出させて基板の表面上で薬液をお互いに混合して反応させることで洗浄処理する洗浄工程を備える。
ここで、洗浄工程は、オゾン水とアルカリ性水溶液とを前記基板上の同一地点に同時に供給することが好ましい。また洗浄工程の他の実施例として、アルカリ性水溶液が予め供給された状態の基板上にオゾン水を後から供給することが好ましい。また、洗浄工程の更なる他の実施例として、オゾン水が予め供給された状態の基板上にアルカリ性水溶液を後から供給することが好ましい。また、洗浄工程では、オゾン水及びアルカリ性水溶液の供給時に基板上を走査して供給することが好ましい。また、洗浄工程では、オゾン水及びアルカリ性水溶液の供給時に空気または窒素ガスいずれかの気体を供給して混合し、高速流気体として加速させて基板上に噴射することが好ましい。また、洗浄工程は、オゾン水及びアルカリ性水溶液による洗浄後に純水を用いて水洗する水洗工程を更に設けることが好ましい。
【００１０】
また、オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により基板を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する基板洗浄装置は、オゾン水を供給するオゾン供給源と、アルカリ性水溶液を供給するアルカリ供給源と、オゾン供給源に接続して前記オゾン水を基板上に放出する第１ノズル及びアルカリ供給源に接続してアルカリ性水溶液を基板上に放出する第２ノズルを有した放出手段とを備え、基板の近傍に第１ノズル及び第２ノズルを配置してオゾン水及びアルカリ性水溶液を個別に供給して各々放出するとともに基板の表面上に放出した薬液がお互いに混合して反応することで洗浄処理するように設ける。一方、オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により基板を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する基板洗浄装置の他の実施形態として、オゾン水を供給するオゾン供給源と、アルカリ性水溶液を供給するアルカリ供給源と、オゾン供給源及びアルカリ供給源に各々接続されてオゾン水或いはアルカリ性水溶液から選択的に一方の薬液を基板上に放出する第１ノズル及び他方の薬液を基板上に放出する第２ノズルを有した放出手段とを備え、基板の近傍に第１ノズル及び第２ノズルを配置してオゾン水及びアルカリ性水溶液を個別に供給して各々放出するとともに、基板の表面上に放出した薬液がお互いに混合して反応することで洗浄処理するように設ける。
ここで、放出手段は、第１ノズル及び第２ノズルのいずれか一方或いは両方が基板の表面上を走査可能に設けることが好ましい。また、放出手段は、第１ノズルまたは第２ノズルのいずれか一方或いは両方に気体供給源から空気または窒素ガスいずれかの気体を供給して薬液と混合し、高速流気体として加速させて基板上に噴射することが好ましい。また、第１ノズル及び第２ノズルの近傍には、薬液による洗浄後に純水を供給して基板を水洗する水洗用のノズルを更に設けることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明による基板洗浄方法及び装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明による基板洗浄装置の第１の実施形態を示す構成図である。また、図２は、本発明による基板洗浄装置の第２の実施形態を示す構成図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明による基板洗浄装置の第１の実施形態は、図３に示した従来技術と同様に、オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により半導体基板（シリコンウェハ）やガラス基板（ＬＣＤ）などの基板１を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する装置であって、オゾン水を供給するオゾン供給源１２と、アルカリ性水溶液を供給するアルカリ供給源１４とを備えている。また、第１の実施形態は、図３に示した従来技術とは異なり、オゾン供給源１２に接続してオゾン水を独立して基板１上に放出する第１ノズル１０ａと、アルカリ供給源１４に接続してアルカリ性水溶液を独立して基板１上に放出する第２ノズル１０ｂとからなる放出手段１０を備えている。
【００１３】
従って、第１の実施形態では、基板１の近傍に第１ノズル１０ａ及び第２ノズル１０ｂを配置してオゾン水及びアルカリ性水溶液を各々個別に供給し、基板１の表面近傍から放出して基板１の表面上で薬液をお互いに混合して反応させることで洗浄処理できるように形成している。即ち、オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液を基板１上に同時或いは相前後して供給することで、基板１の表面上で薬液が混合してアルカリによる還元と、水に溶解したオゾンの分解が促進して酸素を生成する反応とが同時に起こり、その基板１上の酸素水に近似した薬液が酸化還元リフトオフし、付着した微粒子を効果的に除去する。尚、オゾン水単体による効果としては金属コンタミネーションのイオン溶出除去及び有機物コンタミネーションの酸化分解除去であり、アルカリ性水溶液単体による効果としては液中微粒子の再付着を制御できる。このように第１の実施形態は、図３に示した従来技術のように混合部でオゾン水とアルカリ性水溶液との薬液を混合するのではなく、基板１上に放出して混合させることで、微粒子を除去する酸化還元リフトオフの効果が基板１上でのみ起こるように形成している。
【００１４】
また、基板１は、第１ノズル１０ａ及び第２ノズル１０ｂの近傍に配置し、モータ２に軸支した回転可能なチャック３に保持される。そして、この第１ノズル１０ａ及び第２ノズル１０ｂの近傍には、純水を供給する純水供給源１６を備え、この純水供給源１６に接続して薬液の洗浄後に純水を供給して基板１の表面を水洗する第３ノズル１７と、基板１の裏面を水洗する第４ノズル１８とを更に設けている。
【００１５】
このような構成の本発明による基板洗浄装置の第１の実施形態を用いてオゾン水とアルカリ性水溶液との薬液で洗浄する基板洗浄方法は、まず、チャック３に基板１を保持してモータ２により回転させる。その後、第１ノズル１０ａ及び第２ノズル１０ｂにおいて、オゾン供給源１２とアルカリ供給源１４とからオゾン水及びアルカリ性水溶液を各々個別に供給し、基板１上の同一地点に薬液を同時に放出することで、従来技術のような酸化還元リフトオフにより効果的に洗浄工程を実行する。ここで、オゾン水とアルカリ性水溶液とを第１ノズル１０ａ及び第２ノズル１０ｂから同時に供給して洗浄する基板洗浄方法を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、基板１上にオゾン水またはアルカリ性水溶液いずれか一方の薬液を予め供給した状態にし、後から他方の薬液を供給することも可能である。そして、洗浄工程が終了すると、オゾン水及びアルカリ性水溶液の供給を停止し、純水供給源１６から純水を供給して第３ノズル１７及び第４ノズル１８により基板１の表面と裏面とを各々水洗する水洗工程を実行する。以後、前述した動作を繰り返し行うことにより複数の基板１を処理する。
【００１６】
このように、本発明による基板洗浄装置の第１の実施形態によると、第１ノズル１０ａ及び第２ノズル１０ｂを設けてオゾン水とアルカリ性水溶液とを各々個別に供給して基板１上に同時に或いは相前後して放出するため、基板１の表面上でのみオゾンによる酸化とアルカリによる還元とが同時に起こり、その酸化還元リフトオフによって基板１に付着した微粒子を効果的に除去できる。
【００１７】
次に、図２を参照して、本発明による基板洗浄装置の第２の実施形態を詳細に説明する。図２に示すように、本発明による基板洗浄装置の第２の実施形態は、図１に示した第１の実施形態と同様に、オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により基板１を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する装置であって、オゾン水を供給するオゾン供給源２２と、アルカリ性水溶液を供給するアルカリ供給源２４とを備えている。また、第２の実施形態は、図１に示した第１の実施形態とは異なり、オゾン供給源２２及びアルカリ供給源２４に各々接続して、オゾン水或いはアルカリ性水溶液から選択的に一方の薬液を基板１上に放出する第１ノズル２０ａと、これとは異なる他方の薬液を基板１上に放出する第２ノズル２０ｂとを有した放出手段２０を備えている。
【００１８】
従って、放出手段２０は、第１の実施形態とは異なり、第１ノズル２０ａと第２ノズル２０ｂとの両ノズルが、オゾン水及びアルカリ性水溶液の両方を選択的に放出できるようにオゾン供給源２２とアルカリ供給源２４とに供給管を介して各々接続している。また、放出手段２０は、第１ノズル２０ａと第２ノズル２０ｂとのいずれか一方または両方（図２では第１ノズル２０ａ）に、空気または窒素ガスいずれかの気体を供給して薬液と混合し、高速流気体として加速させて基板１上に噴射する気体供給源２１を接続している。さらに、放出手段２０は、第１ノズル２０ａ及び第２ノズル２０ｂのいずれか一方或いは両方（図２では両方）が基板１の表面上を走査可能に設けている。詳しく説明すると、放出手段２０は、垂直上方に延在する軸２７と、この軸２７からほぼ直角に延在するアーム２８とをモータ２６に回転可能に軸支し、このアーム２８の一端に第１ノズル２０ａと第２ノズル２０ｂとを固定している。従って、放出手段２０は、モータ２６が回転して軸２７とともにアーム２８を水平方向に回転させることで、軸２７を中心に第１ノズル２０ａと第２ノズル２０ｂとが回転して走査する構造を備えている。一方、図２において、純水を供給する純水供給源１６と、これに接続した第３ノズル１７及び第４ノズル１８と、基板１を回転可能に軸支するモータ２及びチャック３とは、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素であり、同じ構成要素には同一符号を記載するとともに、重複する説明は省略する。
【００１９】
このような構造の本発明による基板洗浄装置の第２の実施形態を用いてオゾン水とアルカリ性水溶液との薬液で洗浄する基板洗浄方法は、まず、チャック３に基板１を保持してモータ２により回転させる。その後、第１ノズル２０ａ及び第２ノズル２０ｂにおいて、オゾン水とアルカリ性水溶液とが各々個別に放出できるようにオゾン供給源２２とアルカリ供給源２４とから薬液を供給する。ここでは、第１ノズル２０ａにオゾン供給源２２からオゾン水を供給し、第２ノズル２０ｂにアルカリ供給源２４からアルカリ性水溶液を供給した実施例を以下に説明する。まず、第１ノズル２０ａは、オゾン供給源２２からオゾン水を供給するとともに、気体供給源２１から所定の気体を供給してオゾン水に混合して加速させることで基板１上に噴射させる。これと同時に第２ノズル２０ｂは、アルカリ供給源２４からアルカリ性水溶液を供給し、このアルカリ性水溶液を第１ノズル２０ａが噴射する基板１上の同一地点に放出する。
【００２０】
ここで、第２の実施形態では、上述した実施例とは異なり、第１ノズル２０ａと第２ノズル２０ｂとの薬液供給を切り替えて、第１ノズル２０ａにアルカリ性水溶液を供給して噴射させることも可能である。また、第２の実施形態では、第１ノズル２０ａの噴射と第２ノズル２０ｂの放出とを同時に行うことに限定するのではなく、例えば、両薬液を相前後させて供給することも可能である。さらに、第２の実施形態では、第１ノズル２０ａのみに気体供給源２１を接続することに限定されず、例えば、気体供給源２１を第１ノズル２０ａ及び第２ノズル２０ｂの両方に接続して両薬液を基板１上に噴射させることも可能である。
【００２１】
また、放出手段２０は、薬液を放出及び噴射する場合、図２に示したモータ２６を駆動させて軸２７及びアーム２８を回転させることで、第１ノズル２０ａ及び第２ノズル２０ｂが基板１の表面上で走査するように摺動させる。このように、第２の実施形態では、気体供給源２１による噴射と、モータ２６の駆動による走査とにより、第１の実施形態に比べて効果的に基板１の表面を洗浄することができる。尚、第２の実施形態では、気体供給源２１の噴射とモータ２６の駆動による走査とのいずれか一方のみの動作、または両方を停止して第１の実施形態と同様の動作を選択的に行うことも可能である。
【００２２】
そして、洗浄工程が終了すると、オゾン水及びアルカリ性水溶液の供給を停止し、純水供給源１６から純水を供給して第３ノズル１７及び第４ノズル１８により基板１の表面と裏面とを各々水洗する水洗工程を実行する。以後、前述した動作を繰り返し行うことにより複数の基板１を処理する。
【００２３】
このように本発明による基板洗浄装置の第２の実施形態によると、オゾン水とアルカリ性水溶液とを個別に供給して放出することで基板１上で薬液がお互いに混合して反応するため、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、気体供給源２１による薬液の噴射及びノズルの走査により第１の実施形態に比べて一層効果的に基板１を洗浄することが可能になる。
【００２４】
以上、本発明による基板洗浄方法及び装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、第１ノズル及び第２ノズルからなる放出手段を設けた実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、従来技術のように必要に応じて酸やフッ酸を供給する他のノズルを付加することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
このように本発明による基板洗浄方法及び装置によれば、第１ノズル及び第２ノズルを設けてオゾン水とアルカリ性水溶液とを各々個別に供給して基板上に同時に或いは相前後して放出するため、基板の表面上でのみオゾンによる酸化とアルカリによる還元とが同時に起こり、その酸化還元リフトオフによって基板に付着した微粒子を効果的に除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板洗浄装置の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明による基板洗浄装置の第２の実施形態を示す構成図。
【図３】従来の基板洗浄装置の一実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
１ 基板
２ モータ
３ チャック
１０ 放出手段
１０ａ 第１ノズル
１０ｂ 第２ノズル
１２ オゾン供給源
１４ アルカリ供給源
１６ 純水供給源
１７ 第３ノズル
１８ 第４ノズル

Claims (12)

1. オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により基板を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する基板洗浄方法において、
   前記オゾン水及びアルカリ性水溶液を前記基板の近傍まで各々個別に供給するとともに、前記基板の表面近傍で各々放出させて前記基板の表面上で前記薬液をお互いに混合して反応させることで洗浄処理する洗浄工程を備えたことを特徴とする基板洗浄方法。
2. 請求項１に記載の基板洗浄方法において、
   前記洗浄工程は、前記オゾン水とアルカリ性水溶液とを前記基板上の同一地点に同時に供給することを特徴とする基板洗浄方法。
3. 請求項１に記載の基板洗浄方法において、
   前記洗浄工程は、前記アルカリ性水溶液が予め供給された状態の前記基板上に前記オゾン水を後から供給することを特徴とする基板洗浄方法。
4. 請求項１に記載の基板洗浄方法において、
   前記洗浄工程は、前記オゾン水が予め供給された状態の前記基板上に前記アルカリ性水溶液を後から供給することを特徴とする基板洗浄方法。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載の基板洗浄方法において、
   前記洗浄工程は、前記オゾン水及びアルカリ性水溶液の供給時に前記基板上を走査して供給することを特徴とする基板洗浄方法。
6. 請求項２乃至５のいずれかに記載の基板洗浄方法において、
   前記洗浄工程は、前記オゾン水及びアルカリ性水溶液の供給時に空気または窒素ガスいずれかの気体を供給して混合し、高速流気体として加速させて前記基板上に噴射することを特徴とする基板洗浄方法。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の基板洗浄方法において、
   前記洗浄工程は、前記オゾン水及びアルカリ性水溶液による洗浄後に純水を用いて水洗する水洗工程を更に設けたことを特徴とする基板洗浄方法。
8. オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により基板を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する基板洗浄装置において、
   前記オゾン水を供給するオゾン供給源と、
   前記アルカリ性水溶液を供給するアルカリ供給源と、
   前記オゾン供給源に接続して前記オゾン水を前記基板上に放出する第１ノズル及び前記アルカリ供給源に接続して前記アルカリ性水溶液を前記基板上に放出する第２ノズルを有した放出手段とを備え、
   前記基板の近傍に前記第１ノズル及び第２ノズルを配置して前記オゾン水及びアルカリ性水溶液を個別に供給して各々放出するとともに、前記基板の表面上に放出した前記薬液がお互いに混合して反応することで洗浄処理するように設けたことを特徴とする基板洗浄装置。
9. オゾン水とアルカリ性水溶液との薬液により基板を一枚づつ枚葉式に洗浄処理する基板洗浄装置において、
   前記オゾン水を供給するオゾン供給源と、
   前記アルカリ性水溶液を供給するアルカリ供給源と、
   前記オゾン供給源及びアルカリ供給源に各々接続され、前記オゾン水或いはアルカリ性水溶液から選択的に一方の薬液を前記基板上に放出する第１ノズル及び他方の薬液を基板上に放出する第２ノズルを有した放出手段とを備え、
   前記基板の近傍に前記第１ノズル及び第２ノズルを配置して前記オゾン水及びアルカリ性水溶液を個別に供給して各々放出するとともに、前記基板の表面上に放出した前記薬液がお互いに混合して反応することで洗浄処理するように設けたことを特徴とする基板洗浄装置。
10. 請求項８または９に記載の基板洗浄装置において、
    前記放出手段は、前記第１ノズル及び第２ノズルのいずれか一方或いは両方が前記基板の表面上を走査可能に設けたことを特徴とする基板洗浄装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
    前記放出手段は、前記第１ノズルまたは第２ノズルのいずれか一方或いは両方に気体供給源から空気または窒素ガスいずれかの気体を供給して前記薬液と混合し、高速流気体として加速させて前記基板上に噴射することを特徴とする基板洗浄装置。
12. 請求項８乃至１１のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
    前記第１ノズル及び第２ノズルの近傍には、前記薬液による洗浄後に純水を供給して前記基板を水洗する水洗用のノズルを更に設けたことを特徴とする基板洗浄装置。

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