JP2005051101A - 基板の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬液処理後のリンス効果を上げて、リンス用ＤＩＷの使用量を低減した基板の洗浄技術を提供する。
【解決手段】 ＨＰＭ処理工程の後に、キレート水によるリンス工程を設けることにより、キレート水に含まれるキレート剤の金属封鎖機構によって基板表面からの重金属の除去速度を速める。また、ＡＰＭ処理工程の後に、弱アルカリ性溶液によるリンス工程を設けることにより、基板表面とパーティクル間に働く静電気力をマイナス側に制御して、基板表面へのパーティクルの再付着を防止する。これにより、ＨＰＭおよびＡＰＭ処理後のリンス工程を従来の洗浄方法より早めることができて、ＤＩＷの消費を押えることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は基板の洗浄方法に関し、さらに詳細には、洗浄液を用いて半導体基板や液晶ガラス基板等の薄板状の基板を洗浄処理する洗浄技術に関する。

この種の基板の洗浄方法、例えば、従来の半導体基板の洗浄方法としては、ＲＣＡ洗浄法が知られている。このＲＣＡ洗浄法の一例を挙げると、図６に示すような処理工程をたどる（例えば、非特許文献１参照）。

具体的には、
・ まず基板をＡＰＭ（アンモニア過水）ａで処理後、ＤＩＷ（超純水）ｂでリンスする。
・ つぎに基板をＨＰＭ（塩酸過水）ｃで処理後、ＤＩＷｄでリンスする。
・ さらに、基板をＤＨＦ（希フッ酸）ｅで処理後、ＤＩＷｆでリンスする。
・ 最後に基板をＩＰＡ乾燥機やスピンドライヤ等の乾燥機ｇで乾燥する。

上記のＡＰＭ処理は、基板（シリコン）表面を過酸化水素水で酸化し、その酸化膜をアンモニアでリフトオフし、その直後にＤＩＷにて置換リンスすることで基板表面に付着したパーティクルを除去するが、その際、一旦リフトオフしたパーティクルが基板表面に再付着することが有り、このパーティクルやＡＰＭ処理液を残さないようにリンスするには大量のＤＩＷが必要である。

また、ＨＰＭ処理は、基板表面に付着した重金属をＨＣＬ（塩酸）で溶解し、その直後にＤＩＷにて置換リンスすることで除去するが、この際にも重金属やＨＰＭを残さないようにリンスするには大量のＤＩＷが必要である。

しかしながら、このように大量のＤＩＷを用いてリンスしても、ＡＰＭ処理後の基板表面にパーティクルが残存したり、ＨＰＭ処理後の基板表面に重金属が残存したりする。

また、大量のＤＩＷを消費すると、ランニングコストが上昇するのみでなく、環境問題にも影響を及ぼす。
Ricoh Technical Report No.22,JULY,1996

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、その主たる目的は、ＨＰＭ処理直後のリンス工程において、重金属の除去を早めて、ＤＩＷの消費を押える事である。

また、本発明のさらなる目的は、ＡＰＭ処理直後のリンス工程において、基板表面からリフトオフしたパーティクルの再付着を防止してリンス工程を早め、ＤＩＷの消費を押える事である。

この目的を達成するため、本発明の基板の洗浄方法は、洗浄レシピーに従って複数の洗浄液を順次使用して基板を洗浄する方式の基板の洗浄方法であって、少なくとも、ＨＰＭにより基板を処理するＨＰＭ処理工程を含んでなり、上記ＨＰＭ処理工程の後にキレート水によるリンス工程を設けたことを特徴とする

また、本発明の基板の洗浄方法は、上記ＨＰＭ処理工程と、それに先立つＡＰＭにより基板を処理するＡＰＭ処理工程を含んでなり、上記ＨＰＭ処理工程の後にキレート水によるリンス工程を設けるとともに、上記ＡＰＭ処理工程の後に弱アルカリ性溶液によるリンス工程を設けたことを特徴とする。

好適な実施態様として、上記弱アルカリ性溶液としてアンモニア水、水素水、またはこてらアンモニア水と水素水の混合液が用いられる。

本発明によれば、ＨＰＭを用いて洗浄した直後のリンス液に、キレート水が用いられることにより、キレート水に含まれるキレート剤の金属封鎖機構によって基板表面からの重金属の除去速度を速めることができる。これにより、ＨＰＭ処理後のリンス工程を従来の洗浄方法より早めることができて、ＤＩＷの消費を押えることができる。

また本発明によれば、ＡＰＭを用いて洗浄した直後のリンス液に、弱アルカリ性溶液であるアンモニア水、水素水、またはこれらアンモニア水および水素水の混合液を使用するようにしたから、基板表面とパーティクル間に働く静電気力がマイナス側に制御されて、基板表面へのパーティクルの再付着が防止される。これにより、ＡＰＭ処理後のリンス工程を従来の洗浄方法より早めることができて、ＤＩＷの消費を押えることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

実施形態１
本発明に係る基板の洗浄方法の処理工程を図１に示し、この基板の洗浄方法は、

・ 基板表面を浸漬あるいはスプレー方式によりＡＰＭ（アンモニア過水）で処理する（処理工程１）。このＡＰＭ処理は従来より知られているように、基板表面を過酸化水素水で酸化し、その酸化膜をアンモニアで除去することにより、基板表面のパーティクルをその酸化膜と共にリフトオフする工程である。

・ 弱アルカリ性溶液であるアンモニア水（純水にＮＨ_４ＯＨを溶解した洗浄液）（処理工程２a）または水素水（純水にＨ_２を溶解した洗浄液）（処理工程２ｂ）、あるいはアンモニア水および水素水を混合した洗浄液（処理工程２ｃ）でリンスする。

ＤＩＷ（超純水）によるリンス工程の前に、上記のような弱アルカリ性溶液でリンスすることにより、基板表面とパーティクル間に働く静電気力がマイナス側に制御されて、リフトオフされたパーティクルの基板表面への再付着が防止される。

なお、上記で使用されるアンモニア水や水素水、あるいはアンモニア水と水素水の混合液の濃度は数P.P.M好適には、２P.P.M以下で使用される。

・ ＤＩＷによりリンスする（処理工程３）。この際使用されるＤＩＷの量は、上述したパーティクルの再付着防止策により、従来の方法の場合と比較して大幅に軽減できる。

・ ＨＰＭ（塩酸過水）で処理する（処理工程４）。このＨＰＭ処理は従来より知られているように、基板表面に付着した重金属（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ，Ｃｕ等）をＨＣＬ（塩酸）で溶解して除去する。

・ キレート水を用いてリンスする（処理工程５）。ＤＩＷによるリンス工程の前に、キレート水でリンスすることにより、キレート水に含まれるキレート剤の金属封鎖機構（水中で金属イオンと１：１で配位結合し、鎖イオンを形成して金属を封鎖するメカニズム）によって、重金属の基板表面への再付着が防止される。

上記キレート剤としては、本発明に係る洗浄工程の前工程の種類に応じて選択する必要があるが、たとえば、ヒドロキノンや、２，４，６−トリヒドロキシトルエン、４−ヒドロキシ−３−メトキシベンジルアルコール等の芳香族ヒドロキシ化合物が好適に使用される。

６）ＤＩＷによりリンスする（処理工程６）。この際使用されるＤＩＷの量は、上述した重金属の再付着防止策により、従来の方法の場合と比較して大幅に軽減できる。

・ ＤＨＦ（希フッ酸）で処理する（処理工程７）。ＤＨＦ処理は、従来採用されている方法と同様で、基板表面の自然酸化膜を除去する。

・ ＤＩＷによりリンスする（処理工程８）。このリンスが、本洗浄工程の最終リンスとなる。

・ 最後に基板をＩＰＡ乾燥機やスピンドライヤ等の乾燥機で乾燥する（処理工程９）。

上述した洗浄処理工程が、洗浄レシピーに沿って繰返し実施される。

実施形態2
本実施形態は図２に示されており、実施形態１の洗浄方法をマルチバスタイプの洗浄装置に適用実施したものである。

このマルチバスタイプの基板洗浄部は、専用の処理液（洗浄液）で洗浄処理可能な複数台（図示の場合は４台）の単機能洗浄槽Ａ〜Ｄが配列されてなる洗浄槽列を備え、基板搬入部Ｅで搬送用キャリアカセットから基板搬送部Ｆの基板搬送処理ロボットに移し替えられた基板は、この基板搬送ロボットにより、上記各単機能洗浄槽Ａ〜Ｄに順次浸漬されて、洗浄処理される。

具体的には、
１）基板は、第一の洗浄槽Ａで第一の処理液であるＡＰＭで処理された後、同じ洗浄槽Ａで、アンモニア水または水素水、あるいはアンモニア水と水素水の混合液でリンスされ、さらに同洗浄槽Ａにおいて、ＤＩＷによりリンスされる。

２）第二の洗浄槽Ｂで第二の処理液であるＨＰＭで処理された後、同じ洗浄槽Ｂで、キレート水でリンスされ、さらに同洗浄槽Ｂにおいて、ＤＩＷによりリンスされる。

３）第三の洗浄槽Ｃで第三の処理液であるＤＨＦで処理された後、同じ洗浄槽Ｃにおいて、ＤＩＷによりリンスされる。

４）第四の洗浄槽ＤでＤＩＷによる最終リンスが行われる。

５）最後に乾燥部Ｇにより乾燥処理されて、基板搬出部Ｈにおいて、上記搬送用キャリアカセットに再び収納されて次工程へ搬出される。

実施形態３
本実施形態は図３に示されており、実施形態１の洗浄方法をワンバスタイプの洗浄装置に適用実施したものである。

このワンバスタイプの基板洗浄部は、複数種類の処理液（洗浄液）で洗浄処理可能な一台または複数台（図示の場合は２台）の多機能洗浄槽Ｉ，Ｊが配列されてなり、基板搬入部Ｅで搬送用キャリアカセットから基板搬送処理部Ｆの基板搬送処理ロボットに移し替えられた基板は、この基板搬送処理ロボットにより、上記各多機能洗浄槽ＩまたはＪにそれぞれ浸漬されて、これら二つの多機能洗浄槽ＩおよびＪに浸漬された基板は同時に並行して洗浄処理される。

具体的には、
１）各洗浄槽Ｉ，Ｊに投入された基板は、第一の処理液ＡＰＭで処理された後、アンモニア水、水素水、またはこれらアンモニア水と水素水の混合液でリンスされ、さらにＤＩＷによりリンスされる。

２）第二の処理液ＨＰＭで処理された後、キレート水でリンスされ、さらに、ＤＩＷによりリンスされる。

３）第三の処理液であるＤＨＦで処理された後、ＤＩＷによりリンスされる。

４）最後に乾燥部Ｇにより乾燥処理されて、基板搬出部ｈにおいて、上記搬送用キャリアカセットに再び収納されて次工程へ搬出される。

実施形態４
本実施形態は図４に示されており、実施形態１の洗浄方法を多機能洗浄槽と単機能洗浄槽とを組み合わせたコンビネーションタイプの洗浄装置に適用実施したものである。

このコンビネーションタイプの基板洗浄部は、複数種類の処理液（洗浄液）で洗浄処理可能な一台または複数台（図示の場合は２台）の多機能洗浄槽Ｋ，Ｍと、専用の処理液（洗浄液）で洗浄処理可能な複数台（図示の場合は２台）の単機能洗浄槽Ｌ，Ｎとが交互に配列されてなる洗浄槽列を備え、基板搬入部Ｅで搬送用キャリアカセットから基板搬送処理部Ｆの基板搬送処理ロボットに移し替えられた基板は、この基板搬送処理ロボットにより、上記各多機能洗浄槽Ｋ，Ｍまたは各単機能洗浄槽Ｌ，Ｎにそれぞれ浸漬されて、これら二つの多機能洗浄槽ＫおよびＭに浸漬された基板は同時に並行して洗浄処理される。

具体的には、
１）各多機能洗浄槽Ｋ，Ｍに投入された基板は、第一の処理液ＡＰＭで処理される。

２）基板は単機能洗浄槽Ｌ，Ｎに投入され、アンモニア水あるいは水素水、またはアンモニア水と水素水の混合液でリンスされた後、さらにＤＩＷによりリンスされる。

３）基板は多機能洗浄槽Ｋ，Ｍに再投入され、第二の処理液ＨＰＭで処理される。

４）基板は単機能洗浄槽Ｌ，Ｎに再投入され、キレート水でリンスされた後、さらに、ＤＩＷによりリンスされる。

５）基板は多機能洗浄槽Ｋ，Ｍに再投入され、第三の処理液であるＤＨＦで処理される。

６）基板は単機能洗浄槽Ｌ，Ｎに再投入され、ＤＩＷにより最終リンスされる。

７）最後に乾燥部Ｇにより乾燥処理されて、基板搬出部Ｈにおいて、上記搬送用キャリアカセットに再び収納されて次工程へ搬出される。

実施形態５
本実施形態は図５に示されており、実施形態１の洗浄方法を枚葉洗浄装置に適用実施したものである。

この枚葉洗浄装置の洗浄部は、洗浄ハウジング１０内において、一枚の基板Ｗを水平状態で支持回転する回転テーブル１１と、この回転テーブル１１と相対的な上下方向移動が可能な洗浄チャンバ１２と、処理液を供給する薬液供給手段１３とを主要部として構成されている。

洗浄チャンバ１２は、具体的には、その内周部に、上下方向に配列された複数段の円環状処理槽１４〜１７を備えるとともに、上記回転テーブル１１に対して上下方向へ昇降動作可能な構成とされ、回転テーブル１１に載置された基板Ｗは、上記円環状処理槽１４〜１７のいずれかに対応して洗浄処理される。

具体的には、
１）基板Ｗが円環状処理槽１４に対応した状態で回転され、薬液供給部１３から基板Ｗの上面に、第一の処理液ＡＰＭが滴下され処理される。

２）薬液供給部１３から基板Ｗの上面に、アンモニア水、水素水、またはこれらアンモニア水と水素水の混合液が滴下されリンスされた後、さらにＤＩＷによりリンスされる。

３）基板Ｗが円環状処理槽１５に対応した状態で回転され、薬液供給部１３から基板Ｗの上面に、第ニの処理液ＨＰＭが滴下され処理される。

４）薬液供給部１３から基板Ｗの上面に、キレート水が滴下されリンスされた後、さらに、ＤＩＷによりリンスされる。

５）基板Ｗが円環状処理槽１６に対応した状態で回転され、薬液供給部１３から基板Ｗの上面に、第三の処理液であるＤＨＦが滴下され処理される。

６）ＤＩＷにより最終リンスされる。

・ 最後に、基板Ｗが円環状処理槽１７に対応した状態で高速回転され、スピン乾燥される。

なお、上述した実施形態１〜５はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。

例えば、本実施形態１〜５に係る基板の洗浄方法では、ＡＰＭ処理後の弱アルカリ性溶液によるリンス工程の後にＤＩＷによるリンス工程を設けているが、弱アルカリ性溶液の濃度によっては、このＤＩＷによるリンス工程を省略しても良い。

また、ＨＰＭ処理後のキレート水によるリンス工程の後にＤＩＷによるリンス工程を設けているが、キレート水の濃度によっては、このＤＩＷによるリンス工程を省略しても良い。

本発明は、半導体基板、液晶ガラス基板、プラズマディスプレー基板等の被処理基板を洗浄処理するのに利用できる。

本発明の一実施形態である基板の洗浄方法を示す処理工程図である。 ワンバスタイプの基板洗浄装置の概略構成図である。 マルチバスタイプの基板洗浄装置の概略構成図である。 コンビネーションタイプの基板洗浄装置の概略構成図である。 枚葉洗浄装置の洗浄部の概略構成図である。 従来の基板の洗浄方法を示す処理工程図である。

符号の説明

１ ＡＰＭ（アンモニア過水）
２ａ アンモニア水
２ｂ 水素水
２ｃ アンモニア水+水素水
３，６，８ ＤＩＷ（超純水）
４ ＨＰＭ（塩酸過水）
５ キレート水
７ ＤＨＦ（希フッ酸）
９ 乾燥
１０ 洗浄ハウジング
１１ 回転テーブル
１２ 洗浄チャンバ
１３ 薬液供給部
１４，１５，１６，１７円環状処理槽
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｌ，Ｎ 単機能洗浄槽
Ｅ 基板搬入部
Ｆ 基板搬送処理部
Ｇ 乾燥部
Ｈ 基板搬出部
Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｍ 多機能洗浄槽
Ｗ 基板

Claims (9)

1. 洗浄レシピーに従って複数の洗浄液を順次使用して基板を洗浄する方式の基板の洗浄方法であって、
   少なくとも、ＨＰＭにより基板を処理するＨＰＭ処理工程を含んでなり、上記ＨＰＭ処理工程の後にキレート水によるリンス工程を設けた
   ことを特徴とする基板の洗浄方法。
2. 上記ＨＰＭ処理工程と、それに先立つＡＰＭにより基板を処理するＡＰＭ処理工程を含んでなり、上記ＨＰＭ処理工程の後にキレート水によるリンス工程を設けるとともに、上記ＡＰＭ処理工程の後に弱アルカリ性溶液によるリンス工程を設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
3. 上記弱アルカリ性溶液としてアンモニア水を用いる
   ことを特徴とする請求項２に記載の基板の洗浄方法。
4. 上記弱アルカリ性溶液として水素水を用いる
   ことを特徴とする請求項２に記載の基板の洗浄方法。
5. 上記弱アルカリ性溶液としてアンモニア水と水素水との混合液を用いる
   ことを特徴とする請求項２に記載の基板の洗浄方法。
6. 上記洗浄方法を、専用の洗浄液で洗浄処理可能な複数台の単機能洗浄槽を備えてなるマルチバスタイプの洗浄装置に適用実施する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の基板の洗浄方法。
7. 上記洗浄方法を、複数種類の洗浄液で洗浄処理可能な多機能洗浄槽を備えてなるワンバスタイプの洗浄装置に適用実施する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の基板の洗浄方法。
8. 上記洗浄方法を、複数種類の洗浄液で洗浄処理可能な多機能洗浄槽と専用の洗浄液で洗浄処理可能な単機能洗浄槽とを備えてなるマルチバスタイプの洗浄装置に適用実施する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の基板の洗浄方法。
9. 上記洗浄方法を、一枚の基板を複数種類の洗浄液で洗浄処理可能な枚葉洗浄装置に適用実施する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の基板の洗浄方法。
   
   

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