JP2007073785A - 基板洗浄装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ミストとなる洗浄液の利用効率を向上させることができる基板洗装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る基板洗浄装置は、基板１を載置するステージ１０と、ステージ１０に載置された基板１の上方に位置し、該基板１の上面全面を覆うカバー部材２０と、カバー部材２０に設けられ、ミスト化した洗浄液をガス中に分散させたミスト分散ガスを基板１に吐出する吐出口２２ａと、を具備し、吐出口２２ａからミスト分散ガスが吐出された状態において、カバー部材２０の下面と基板１の上面との間の空間１ａは、ミスト分散ガスで充填される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ミスト分散ガスを用いた基板洗浄装置及び半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、ミストとなる洗浄液の利用効率を向上させることができる基板洗装置及び半導体装置の製造方法に関する。

図４は、従来の基板洗浄装置の構成を説明する為の概略図である。この基板洗浄装置は、ミスト分散ガスを用いて半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）を洗浄する装置である。ミスト分散ガスは、洗浄液をミスト化してガス中に分散させたものである。微細化が進展した半導体装置を形成する場合、ミスト分散ガスを用いて半導体ウェハを洗浄する場合が増えてきている。

ガスは、配管１２２を介してノズル１２０に供給され、洗浄液は、配管１２４を介してノズル１２０に供給される。洗浄液は、ミスト化してガス中に分散した状態で、ノズル１２０から吐出される。このように、ミスト分散ガスは、ノズル１２０によって生成される。ノズル１２０は半導体ウェハ１０１の上方に位置しているため、ミスト分散ガスは、半導体ウェハ１０１上に吐出される。吐出されたミスト分散ガスに含まれるミスト状の洗浄液は、半導体ウェハ１上で、半導体ウェハ１に付着していたパーティクル等を取り込む。

半導体ウェハ１０１はステージ１１０に固定されており、モータ１１２を動力源として、ステージ１１０とともに回転する。半導体ウェハ１０１上で洗浄液は、パーティクルとともに、回転の際に生じる遠心力により、半導体ウェハ１０１の縁に向かって移動し、この縁から排出される。なお、半導体ウェハ１０１の周辺部及び下方には、ガード部材１３１，１３２が配置されており、排出された洗浄液が周囲に飛散しないようになっている。これに類似する技術が特許文献１に記載されている。
特開平０７−２４５２８２号公報（図１）

上述した従来の基板洗浄装置では、ミスト分散ガスは、基板の上方で過剰に拡散してしまう。このため、洗浄液の利用効率が低かった。
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ミスト分散ガスを用いる場合に、洗浄液の利用効率を向上させることができる基板洗装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る基板洗浄装置は、 基板を載置するステージと、
前記ステージに載置された前記基板の上方に位置し、該基板の上面全面を覆うカバー部材と、
前記カバー部材に設けられ、ミスト化した洗浄液をガス中に分散させたミスト分散ガスを前記基板に吐出する吐出口と、
を具備し、
前記貫通孔から前記ミスト分散ガスが吐出された状態において、前記カバー部材の下面と前記基板の上面との間の空間は、前記ミスト分散ガスで充填される。

この基板洗浄装置によれば、ミスト分散ガスは、前記基板と前記カバー部材とで挟まれた空間内に充填されるため、過剰に拡散することが抑制される。従って、ミスト分散ガスに含まれるミスト化された洗浄液を、効率よく基板の表面に接触させて、洗浄液の利用効率を高くすることができる。

前記ステージを回転させる回転機構を更に具備するのが好ましい。このようにすると、基板の表面に接触した洗浄液が、パーティクルとともに、遠心力により基板の縁から排出される。
この場合、前記カバー部材を水平面内で往復移動させる移動機構を具備してもよい。このようにすると、前記基板の様々な部分が一時的に前記吐出口の下方に位置するため、前記基板の洗浄度合いの均一性が向上する。

本発明に係る他の基板洗浄装置は、基板を載置するステージと、
前記ステージに載置された前記基板の上方に位置し、該基板の一部を覆うカバー部材と、
前記カバー部材に設けられ、洗浄液をミスト化して気体中に分散させたミスト分散ガスを前記基板に吐出する吐出口と、
前記カバー部材と前記基板の平面的な相対位置を変化させる相対位置変化機構と、
を具備し、
前記吐出口から前記ミスト分散ガスが吐出された状態において、前記カバー部材の下面と前記基板の上面との間の空間は、前記ミスト分散ガスで充填される。

前記吐出口は、前記カバー部材の中心部に設けられているのが好ましい。
前記基板は略円板形状である場合、前記相対位置変化機構は、例えば、前記ステージを回転させる回転機構と、前記吐出口が前記基板の中心と縁との間を往復移動するように、前記カバー部材を移動させる移動機構である。

前記洗浄液は、純水、アンモニア水と過酸化水素水と純水の混合液、薬液を添加した純水、又は二酸化炭素溶解水である。前記ガスは、例えば、窒素、ドライ空気、アルゴン、水蒸気、酸素、二酸化炭素、又はオゾンである。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に、該基板の上面全面を覆い、かつ吐出口を有するカバー部材を配置し、
前記吐出口から、ミスト化した洗浄液をガス中に分散したミスト分散ガスを吐出し、前記カバー部材と前記基板の間の空間を前記ミスト分散ガスで充填させることにより、前記基板を洗浄するものである。

本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、基板上に、該基板の上面の一部を覆い、かつ吐出口を有するカバー部材を配置し、
前記基板と前記カバー部材の相対位置を変化させつつ、前記吐出口から、ミスト化した洗浄液をガス中に分散したミスト分散ガスを吐出し、前記カバー部材と前記基板の間の空間を前記ミスト分散ガスで充填させることにより、前記基板を洗浄するものである。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明するための断面概略図である。この基板洗浄装置は、半導体装置が製造される半導体ウェハ１（例えばシリコンウェハ）を、ミスト分散ガスを用いて洗浄する装置である。ミスト分散ガスは、ミスト化した洗浄液を窒素に分散させたものであるが、窒素の変わりにドライ空気、アルゴン、水蒸気、酸素、二酸化炭素、又はオゾンを用いてもよい。洗浄液は、例えば純水、アンモニア水と過酸化水素水と純水の混合液、薬液を添加した純水、又は二酸化炭素溶解水である。

半導体ウェハ１は、ステージ１０に保持される。ステージ１０は、モータ１２を動力源として回転する。半導体ウェハ１の上方及びその周囲には、略円板状の密閉板２０が配置されている。密閉板２０の直径は、半導体ウェハ１の直径よりやや大きい。密閉板２０の下面と半導体ウェハ１の表面の間隔Ｌは、例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。

密閉板２０には、半導体ウェハ１の中心部の上方に位置するノズル２２と一体的に形成されている。ノズル２２の下端である吐出口２２ａは密閉板２０の下面と略面一である。ノズル２２には、窒素を供給する配管２４、及び洗浄液を供給する配管２６が接続されている。窒素の流量は、例えば２０ｌ／ｍｉｎ以上１５０ｌ／ｍｉｎ以下であり、洗浄液の流量は１０ｍｌ／ｍｉｎ以上２００ｍｌ／ｍｉｎ以下である。ノズル２２に供給された洗浄液は、ミスト化して窒素内に分散した状態で、ノズル２２の吐出口２２ａから吐出される。このように、ミスト分散ガスは、ノズル２２によって生成される。密閉板２０及びノズル２２は、モータ２８を動力源として回転する。

半導体ウェハ１を洗浄するとき、モータ１２は、ステージ１０及び半導体ウェハ１を回転させる。このときの回転数は２０００ｒｐｍ以下である。また、モータ２８は、密閉板２０を、ステージ１０及び半導体ウェハ１と同一方向に回転させる。このとき、モータ２８は、密閉板２０を、ステージ１０及び半導体ウェハ１と同一の回転数で回転させるのが好ましい。

そして、密閉板２０の吐出口２２ａからミスト分散ガスが吐出される。密閉板２０の下方には半導体ウェハ１が位置しているため、吐出されたミスト分散ガスは、密閉板２０の下面と半導体ウェハ１の表面の間の空間１ａに充填される。このため、ミスト分散ガスが過剰に拡散することが抑制される。

空間１ａに充填されたミスト分散ガスに含まれる洗浄液は、半導体ウェハ１の表面上で、該表面に付着しているパーティクル等を除去する。除去されたパーティクルは、洗浄液とともに、遠心力によって半導体ウェハ１の縁に向かって移動し、この縁から空間１ａの外部に排出される。これにより、半導体ウェハ１の表面は洗浄される。なお、半導体ウェハ１の周辺部及び下方には、ガード部材３０，３１が配置されており、排出された洗浄液が周囲に飛散しないようになっている。また、密閉板２０も回転しているため、密閉板２０の下面も、半導体ウェハ１の表面と同様の作用により洗浄される。

このように、本発明の第１の実施形態によれば、半導体ウェハ１の上方に密閉板２０を配置し、密閉板２０に設けた吐出口２２ａからミスト分散ガスが供給される。ミスト分散ガスは、半導体ウェハ１と密閉板２０とで挟まれた空間１ａ内に充填され、過剰に拡散することが抑制される。従って、ミスト分散ガスに含まれる洗浄液を、効率よく半導体ウェハ１の表面に接触させて、洗浄液の利用効率を高くすることができる。

また、ミスト化分散ガスが空間１ａ内に充填されるため、半導体ウェハ１の洗浄度合いの面内均一性を向上させることができる。半導体ウェハ１の表面が疎水面であっても、この効果を得ることができる。

また、ミスト分散ガスを吐出口２２ａから吐出させるために、吐出前のミスト分散ガスには一定の圧力が加えられている。このため、密閉板２０がない場合、ミスト分散ガスは勢いよく吐出されて半導体ウェハ１によって跳ね返される。跳ね返されたミスト分散ガスに含まれるミスト化された洗浄液は、雰囲気中を漂った後に半導体ウェハ１の表面に付着し、パーティクルやウォーターマークの原因となる場合がある。

これに対し、本実施形態では、密閉板２０により、吐出されたミスと分散ガスの流れ方向が、空間１ａ内において、半導体ウェハ１に対して垂直方向から水平方向に変わる。従って、ミスト分散ガスが半導体ウェハ１から跳ね返ることが抑制される。従って、パーティクルやウォーターマークの発生が抑制される。この効果は、半導体ウェハ１の表面が疎水面である場合に特に顕著になる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図である。この基板洗浄装置は、密閉板２０の直径が半導体ウェハ１の直径の２倍以上であり、かつ、密閉板２０が移動機構４０によって、半導体ウェハ１の径方向に往復移動する点を除いて、第１の実施形態と同一である。密閉板２０が往復移動することにより、吐出口２２ａは、半導体ウェハ１の中心と縁との間を往復移動する。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、半導体ウェハ１の表面すべてが、吐出口２２ａの下方に一時的に位置するため、半導体ウェハ１の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることを、更に抑制できる。

図３は、本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図である。本実施形態は、密閉板２０の直径が半導体ウェハ１の直径の１／３程度である点を除いて、第１の実施形態と同一である。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば第１〜第３の実施形態において、基板洗浄装置は、半導体装置が製造される半導体ウェハを洗浄する装置としたが、半導体装置が製造された後の半導体ウェハを洗浄する装置であってもよい。また、液晶パネル又はガラス基板を洗浄する装置であってもよい。

第１の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図。 第２の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図。 第３の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図。 従来の基板洗浄装置の構成を説明する為の概略図。

符号の説明

１，１０１…半導体ウェハ、１ａ…半導体ウェハと密閉板の間の空間、１０，１１０…ステージ、１２，２８，１１２…モータ、２０…密閉板、２２，１２０…ノズル、２２ａ…吐出口、２４，２６，１２２，１２４…配管、３０，３１，１３１，１３２…ガード部材、４０…移動機構

Claims (10)

1. 基板を載置するステージと、
   前記ステージに載置された前記基板の上方に位置し、該基板の上面全面を覆うカバー部材と、
   前記カバー部材に設けられ、ミスト化した洗浄液をガス中に分散させたミスト分散ガスを前記基板に吐出する吐出口と、
   を具備し、
   前記貫通孔から前記ミスト分散ガスが吐出された状態において、前記カバー部材の下面と前記基板の上面との間の空間は、前記ミスト分散ガスで充填される基板洗浄装置。
2. 前記ステージを回転させる回転機構を更に具備する請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記カバー部材を水平面内で往復移動させる移動機構を具備する請求項２に記載の基板洗浄装置。
4. 基板を載置するステージと、
   前記ステージに載置された前記基板の上方に位置し、該基板の一部を覆うカバー部材と、
   前記カバー部材に設けられ、洗浄液をミスト化して気体中に分散させたミスト分散ガスを前記基板に吐出する吐出口と、
   前記カバー部材と前記基板の平面的な相対位置を変化させる相対位置変化機構と、
   を具備し、
   前記吐出口から前記ミスト分散ガスが吐出された状態において、前記カバー部材の下面と前記基板の上面との間の空間は、前記ミスト分散ガスで充填される基板洗浄装置。
5. 前記吐出口は、前記カバー部材の中心部に設けられている請求項４に記載の基板洗浄装置。
6. 前記基板は略円板形状であり、
   前記相対位置変化機構は、
   前記ステージを回転させる回転機構と、
   前記吐出口が前記基板の中心と縁との間を往復移動するように、前記カバー部材を移動させる移動機構と、
   を具備する請求項４又は５に記載の基板洗浄装置。
7. 前記洗浄液は、純水、アンモニア水と過酸化水素水と純水の混合液、薬液を添加した純水、又は二酸化炭素溶解水である請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
8. 前記ガスは、窒素、ドライ空気、アルゴン、水蒸気、酸素、二酸化炭素、又はオゾンである請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
9. 基板上に、該基板の上面全面を覆い、かつ吐出口を有するカバー部材を配置し、
   前記吐出口から、ミスト化した洗浄液をガス中に分散したミスト分散ガスを吐出し、前記カバー部材と前記基板の間の空間を前記ミスト分散ガスで充填させることにより、前記基板を洗浄する、半導体装置の製造方法。
10. 基板上に、該基板の上面の一部を覆い、かつ吐出口を有するカバー部材を配置し、
    前記基板と前記カバー部材の相対位置を変化させつつ、前記吐出口から、ミスト化した洗浄液をガス中に分散したミスト分散ガスを吐出し、前記カバー部材と前記基板の間の空間を前記ミスト分散ガスで充填させることにより、前記基板を洗浄する、半導体装置の製造方法。

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