JP2008098440A - 半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】他の設備へのクロスコンタミネーションを抑制しつつ、半導体基板のエッジ部及びベベル部に付着した汚染及び異物等を効果的に除去し、それによって製品歩留りの向上を実現する。
【解決手段】半導体装置を搭載した半導体基板１０の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように半導体基板１０の裏面を保持部材３２によって保持すると共に、当該エッジ部及び当該ベベル部を、空隙を挟んで洗浄液反応促進部材３１によって覆う。その後、半導体基板１０を回転させると共に半導体基板１０の表面上に薬液３４を吐出して、当該薬液３４を半導体基板１０と洗浄液反応促進部材３１との間に形成された空隙内に入り込ませ、半導体基板１０の両面のエッジ部及びベベル部に付着した付着物を除去する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置の製造に用いる洗浄装置及び洗浄方法に関し、特に、半導体基板のエッジ部及びベベル部を洗浄する工程に用いる半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法に関するものである。

最近の半導体素子の高集積化、微細化により、付着異物による歩留り低下の程度が大きくなっている。また、半導体基板の裏面は表面に比べて製造装置と接触する回数が多く、また、基板裏面の異物除去方法が少ないため、基板裏面の異物への対策及びその除去方法の確立がより重要になってきている。

半導体基板の裏面に異物や薬液が付着していると、半導体装置の製造ラインにまで異物等による汚染が蔓延する可能性があると同時に、例えば投影露光時に半導体基板の平坦性が悪くなり、焦点ボケが発生し、その結果、所望のパターンが形成されなくなる。また、半導体基板の裏面やエッジに付着した異物や薬液は後工程で半導体基板の表面に再付着しやすく、これはパターン形成時の障害となる。このような素子においては、電気的に本来導通すべきところが絶縁状態となるという問題、又は電気的に本来絶縁されるべきところが短絡状態となるという問題が起こり、歩留り低下の原因となる。

これを防止するためには、半導体基板のエッジ部に付着した膜、生成物、異物などを効率よく除去する必要がある。従来、半導体装置の製造工程では、上述の汚染を防ぐために、半導体基板上に膜を形成した後に又は当該膜の加工後に、半導体基板のエッジ部を洗浄する工程が行なわれている。

図１２は、第１の従来技術に係る半導体装置の洗浄装置の概略断面図である（例えば特許文献１参照）。

図１２に示す洗浄装置は、薬液処理槽１０５内に半導体基板１０３の裏面洗浄用ノズル１０１を有し、このノズル１０１は半導体基板１０３の径方向に自由に移動できる機能を有している。このため、回転チャック１０２に吸着保持された半導体基板１０３は回転しながら、薬液滴下用ノズル１０４による半導体基板１０３の表面の洗浄と同様な洗浄方法によって、回転チャック１０２に保持された部分以外の半導体基板１０３の裏面を洗浄できる。この洗浄方法によれば、回転チャック１０２に保持された部分以外の半導体基板１０３の裏面全体を洗浄でき、且つ半導体基板１０３表面に滴下される薬液の種類や条件に応じて半導体基板１０３裏面の洗浄条件を変更でき、且つ薬液処理後においても半導体基板１０３の表面側から裏面側に回りこむ薬液及び残留異物を水洗処理することができるため、半導体基板１０３の裏面及びエッジを常時清浄な状態に保つことができる。

図１３は、第２の従来技術に係る半導体装置の洗浄装置の概略断面図である（例えば特許文献２参照）。

図１３に示す洗浄装置においては、ボウル２１０本体の内側側面に、半導体基板２００のエッジを洗浄するための洗浄ブラシ２２０が設けられている。この洗浄ブラシ２２０は、ボウル２１０の本体の内側側面からウェハ２００のエッジまで水平に移動可能である。このように洗浄ブラシ２２０を水平に移動させるために、ボウル２１０の外側側面には移送装置２４０が設けられている。洗浄ブラシ２２０は、ボウル２１０の側面の開口部を経由してボウル２１０外の移送装置２４０と接合されている。この移送装置２４０は、油圧を利用したアクチュエータにより電気モータの回転を制御するように設定されている。

ウェハ２００が真空チャック２５０により吸着されてボウル２１０内の中央で回転することによりウェハ２００のエッジ洗浄が実施される際には、移送装置２４０は洗浄ブラシ２２０の胴体２２２をボウル２１０の内側側面からウェハ２００のエッジまで水平に移動させ、洗浄ブラシ２２０の胴体２２２の凹部にウェハ２００が挿入される。このとき、胴体２２２の凹部内の剛毛２２４は、ウェハ２００の上面とは幅約１ｍｍ接触し、ウェハ２００の下面とは幅約２ｍｍ接触する。また、洗浄ブラシ２２０の剛毛２２４がウェハ２００に接触する際に、当該剛毛２２４を通じて洗浄液が所定の条件で噴射される。さらに、ウェハ２００のエッジの洗浄が完了すると、当該エッジからボウル２１０の側面まで洗浄ブラシ２２０の胴体２２２が水平移動する。このようにしてウェハ２００のエッジを洗浄すると、ボウル２１０の内側壁ではね返される汚染物質によってウェハ２００の表面が汚されることを防止できる。
特開平６−１６３３８５号公報 特開平９−２２３６６４号公報

しかしながら、第１の従来技術では、半導体基板表面側のエッジ部及びベベル部に対しては洗浄処理が行なわれず、且つ半導体基板裏面側のエッジ部のみを局所的に洗浄するように制御しているわけではないため、エッジ部及ベベル部に異物が残留する恐れがある。

また、第２の従来技術では、ブラシが半導体基板と接触し、且つその接触度合いを制御できないため、異物のクロスコンタミネーションが生じたり又はブラシの半導体基板への接触による物理ダメージが発生したりする恐れがある。

前記に鑑み、本発明は、他の設備へのクロスコンタミネーションを抑制しつつ、半導体基板のエッジ部及びベベル部に付着した汚染及び異物等を効果的に除去することができ、それによって製品歩留りの向上を実現できる半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本願発明者らは、ブラシを用いない非接触方式の洗浄装置及び洗浄方法であって超音波発振機構や加熱機構等との併用が可能な下記の発明を想到した。

具体的には、本発明に係る第１の半導体装置の洗浄方法は、半導体装置を搭載した半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように前記半導体基板の裏面を保持部材によって保持する工程（ａ）と、前記半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部を、空隙を挟んで洗浄液反応促進部材によって覆う工程（ｂ）と、前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後、前記半導体基板を回転させると共に前記半導体基板の表面上に薬液を吐出して、当該薬液を前記半導体基板と前記洗浄液反応促進部材との間に形成された前記空隙内に入り込ませ、前記半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部に付着した付着物を除去する工程（ｃ）とを備えている。

本発明の第１の半導体装置の洗浄方法において、前記工程（ｃ）は、前記洗浄液反応促進部材の加熱機構により、前記空隙内に存在する前記薬液を加熱する工程を含むことが好ましい。

本発明の第１の半導体装置の洗浄方法において、前記工程（ｃ）は、前記洗浄液反応促進部材の超音波発振機構により、前記空隙内に存在する前記薬液を振動させる工程を含むことが好ましい。

本発明に係る第１の半導体装置の洗浄装置は、半導体装置を搭載した半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように前記半導体基板の裏面を保持すると共に当該半導体基板を回転させる保持部材と、前記半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部を、空隙を挟んで覆う洗浄液反応促進部材と、前記半導体基板の表面上に薬液を吐出するノズルとを備えている。

本発明の第１の半導体装置の洗浄装置において、前記洗浄液反応促進部材は、前記空隙内に存在する前記薬液を加熱する加熱機構を有することが好ましい。

本発明の第１の半導体装置の洗浄装置において、前記洗浄液反応促進部材は、前記空隙内に存在する前記薬液を振動させる超音波発振機構を有することが好ましい。

本発明に係る第２の半導体装置の洗浄方法は、半導体装置を搭載した半導体基板の裏面のエッジ部及びベベル部を、互いに離隔した複数の箇所において複数の第１保持部材によって保持すると共に、前記エッジ部及び前記ベベル部のうち前記複数の第１保持部材によって保持されていない複数の部分に対向し且つ当該複数の部分との間に空隙を挟むように複数の第２保持部材を配置する工程（ａ）と、前記工程（ａ）の後、前記半導体基板を回転させると共に前記半導体基板の表面上に薬液を吐出すると同時に、前記複数の第２保持部材の吐出口から前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて前記薬液を吐出して、前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に付着した付着物を除去する工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後、前記半導体基板の裏面の前記エッジ部及び前記ベベル部を、互いに離隔した複数の箇所において前記複数の第２保持部材によって保持すると共に、前記エッジ部及び前記ベベル部のうち前記複数の第２保持部材によって保持されていない複数の部分に対向し且つ当該複数の部分との間に空隙を挟むように前記複数の第１保持部材を配置する工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）の後、前記半導体基板を回転させると共に前記半導体基板の表面上に前記薬液を吐出すると同時に、前記複数の第１保持部材の吐出口から前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて前記薬液を吐出して、前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に付着した付着物を除去する工程（ｄ）とを備えている。

本発明の第２の半導体装置の洗浄方法において、前記工程（ｂ）及び前記工程（ｄ）はそれぞれ、前記半導体基板の裏面上にも前記薬液を吐出する工程を含むことが好ましい。

本発明の第２の半導体装置の洗浄方法において、前記工程（ｂ）は、前記複数の第２保持部材の加熱機構により前記薬液を加熱し、当該加熱された前記薬液を前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて吐出する工程を含み、前記工程（ｄ）は、前記複数の第１保持部材の加熱機構により前記薬液を加熱し、当該加熱された前記薬液を前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて吐出する工程を含むことが好ましい。

本発明の第２の半導体装置の洗浄方法において、前記工程（ｄ）の後、前記薬液に代えて炭酸水又は窒素を用いて前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）、前記工程（ｃ）及び前記工程（ｄ）を繰り返し行うことにより前記半導体基板を洗浄する工程をさらに備えていることが好ましい。

本発明に係る第２の半導体装置の洗浄装置は、半導体装置を搭載した半導体基板の裏面のエッジ部及びベベル部を、互いに離隔した複数の箇所において保持する複数の第１保持部材及び複数の第２保持部材と、前記半導体基板を回転させる回転部材と、前記半導体基板の表面上に薬液を吐出するノズルとを備え、前記複数の第１保持部材及び前記複数の第２保持部材はそれぞれ前記薬液を吐出する吐出口を有し、前記半導体基板を前記複数の第１保持部材によって保持する際には、前記複数の第２保持部材は、前記エッジ部及び前記ベベル部のうち前記複数の第１保持部材によって保持されていない複数の部分に対向し且つ当該複数の部分との間に空隙を挟むように配置されると共に、前記複数の第２保持部材の前記吐出口から前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて前記薬液が吐出され、前記半導体基板を前記複数の第２保持部材によって保持する際には、前記複数の第１保持部材は、前記エッジ部及び前記ベベル部のうち前記複数の第２保持部材によって保持されていない複数の部分に対向し且つ当該複数の部分との間に空隙を挟むように配置されると共に、前記複数の第１保持部材の前記吐出口から前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて前記薬液が吐出される。

本発明の第２の半導体装置の洗浄装置において、前記半導体基板の裏面上に前記薬液を吐出する他のノズルをさらに備えていることが好ましい。

本発明の第２の半導体装置の洗浄装置において、前記複数の第１保持部材は、前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて吐出する前記薬液を加熱する加熱機構を有し、前記複数の第２保持部材は、前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて吐出する前記薬液を加熱する加熱機構を有することが好ましい。

本発明の第２の半導体装置の洗浄装置において、前記ノズル並び前記複数の第１保持部材及び前記複数の第２保持部材のそれぞれの前記吐出口は、前記薬液に代えて炭酸水又は窒素を吐出することが好ましい。

本発明に係る第３の半導体装置の洗浄方法は、半導体装置を搭載した半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように前記半導体基板の裏面を保持部材によって保持する工程（ａ）と、前記エッジ部及び前記ベベル部を除く前記半導体基板の表面をカバー部材で覆い、当該カバー部材の内部を密閉状態にする工程（ｂ）と、前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後、前記半導体基板を回転させると共に前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて薬液を吐出して、当該エッジ部及び当該ベベル部に付着した付着物を除去する工程（ｃ）とを備えている。

本発明の第３の半導体装置の洗浄方法において、前記工程（ｃ）は、前記半導体基板の表面における前記カバー部材の外周部との接触箇所に向けて窒素を吐出する工程を含むことが好ましい。

本発明の第３の半導体装置の洗浄方法において、前記工程（ｃ）は、前記半導体基板の裏面における前記保持部材の外周部との接触箇所から前記エッジ部に向けて窒素を吐出する工程を含むことが好ましい。

本発明に係る第３の半導体装置の洗浄装置は、半導体装置を搭載した半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように前記半導体基板の裏面を保持すると共に当該半導体基板を回転させる保持部材と、前記エッジ部及び前記ベベル部を除く前記半導体基板の表面を覆い、且つその内部が密閉状態になるカバー部材と、前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて薬液を吐出するノズルとを備えている。

本発明の第３の半導体装置の洗浄装置において、前記半導体基板の表面における前記カバー部材の外周部との接触箇所に向けて窒素を吐出する機構をさらに備えていることが好ましい。

本発明の第３の半導体装置の洗浄装置において、前記半導体基板の裏面における前記保持部材の外周部との接触箇所から前記エッジ部に向けて窒素を吐出する機構をさらに備えていることが好ましい。

本発明の半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法によれば、他の設備へのクロスコンタミネーションを抑制しつつ、非接触で半導体基板のエッジ部及びベベル部に付着した汚染及び異物等を効果的に除去することができるので、製品歩留りの向上を実現できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法について、図面を参照しながら説明する。

まず、本願における半導体基板のエッジ部について説明する。図１は、半導体基板のエッジ部を拡大して示した図である。図１に示すように、半導体基板１０の両面のエッジ部に対してべべリングが行われており、本願では当該べべリング後の端面をベベル端面１１と称し、当該べべリングが行われた箇所（図１で破線により囲んだ部分）を特にベベル部１２と称する。また、以下の説明で「エッジからの距離」に言及する際には、ベベル端面１１を始点とした距離を言うものとする。

次に、本発明の適用対象となる配線構造の一例について説明する。

図２（ａ）は本発明の適用対象となる配線ヴィアドライエッチング後の断面構造を示し、図２（ｂ）は半導体基板のエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーの様子を示す。尚、図２（ｂ）においては、半導体基板エッジ部のベベル構造の図示を省略している。図２（ａ）に示すように、第１の絶縁膜２２には、下層配線（図示省略）とこれから形成する上層配線とを接続するための金属配線として銅（Ｃｕ）２１が埋め込まれている。第１の絶縁膜２２の上には、第２の絶縁膜２３、第３の絶縁膜２４及び第４の絶縁膜２５が順次堆積されている。図示は省略しているが、第４の絶縁膜２５上にフォトレジストを塗布した後、通常のリソグラフィ技術を用いて直径１００ｎｍのヴィア開口部を有するレジストパターンを形成し、その後、フロオロカーボン系のガスを用いた通常のドライエッチング技術を用いて第３の絶縁膜２４及び第４の絶縁膜２５をエッチングした後、酸素プラズマによる通常の灰化処理により上記レジストパターンを除去する。これにより、図２（ａ）に示すように、第３の絶縁膜２４及び第４の絶縁膜２５にヴィアホールが形成される。このとき、上記灰化処理後においては、図２（ｂ）に示すように、ドライエッチングポリマー２６が半導体基板１０の表面のみならず裏面側にも回り込んで付着しており、その回り込み量は半導体基板１０のエッジから約３ｍｍの距離にも達する。

次に、このドライエッチングポリマー２６が付着した半導体基板１０の洗浄処理を行なう本実施形態の半導体洗浄装置及び洗浄方法について図３（ａ）及び（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。

図３（ａ）及び（ｂ）は半導体基板１０を本実施形態の半導体洗浄装置のチャンバー内で洗浄処理している様子を示しており、図３（ａ）は洗浄処理中の断面構成を示し、図３（ｂ）は洗浄処理中の半導体基板１０を上面から見た様子を示す。尚、図３（ａ）においては、半導体基板エッジ部のベベル構造の図示を省略している。

まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１０が半導体洗浄装置のチャンバー内に挿入され、バキュームタイプの半導体基板保持チャック３２により固定される。次に、図３（ｂ）に示すように、移送装置３０が水平方向に移動することによって、３つの洗浄液反応促進部材３１が半導体基板１０のエッジ部に対して１２０°間隔で設置される。この時、各洗浄液反応促進部材３１は、半導体基板１０の表面側エッジ部、ベベル部及び裏面側エッジ部のそれぞれに対して例えば１ｍｍの隙間を挟むように設置される。また、半導体基板１０の表面側エッジ部に関しては、各洗浄液反応促進部材３１は半導体基板１０のエッジから基板中心方向に例えば３ｍｍ程度の範囲を覆い、半導体基板１０の裏面側エッジ部に関しては、各洗浄液反応促進部材３１は半導体基板１０のエッジから基板中心方向に例えば５ｍｍ程度の範囲を覆う。このような配置により、図２（ｂ）に示す半導体基板１０の裏面側のドライエッチングポリマー２６を各洗浄液反応促進部材３１によって十分に覆うことが可能となる。さらに、各洗浄液反応促進部材３１の横幅は、半導体基板１０のエッジ部を例えば円弧６０°程度覆うことができるように設定される。具体的には、半導体基板１０の直径が例えば３００ｍｍである場合には、各洗浄液反応促進部材３１の横幅は１５７ｍｍに設定される。

尚、本実施形態では各洗浄液反応促進部材３１は例えば３０℃から８０℃までの範囲で洗浄液の温度を制御することができる加熱機構を有する。

次に、図３（ａ）に示すように、バキュームタイプの半導体基板保持チャック３２が半導体基板１０の裏面を保持した状態で例えば左回りに毎分５００回転で回転を開始した後、半導体基板１０表面の中央部上で当該表面（デバイス面）から例えば約５ｍｍ上方に固定された吐出ノズル３３から、例えば０．５ｗｔ％程度以下のフッ化アンモニウムと４０ｗｔ％程度の有機溶剤とその他の添加剤とを含む洗浄液３４を毎分１０００ｍＬの流量で半導体基板１０表面に向けて吐出する。

この時、各洗浄液反応促進部材３１が半導体基板１０のエッジ部に対して１ｍｍの隙間を保つように設置されているため、吐出ノズル３３から吐出された洗浄液３４の全てが半導体基板１０表面からその外側に飛散されることはなく、各洗浄液反応促進部材３１によって洗浄液３４は半導体基板１０のエッジ部で基板表面側から基板裏面側に回り込む。これにより、半導体基板１０の裏面側におけるエッジからセンター方向に少なくとも５ｍｍ程度の範囲に亘って洗浄液３４を行き渡らせることができる。

本実施形態では、吐出ノズル３３から洗浄液３４が吐出されると同時に、半導体基板１０の外周部に設置された３つの洗浄液反応促進部材３１によって、半導体基板１０と各洗浄液反応促進部材３１とに挟まれた領域に存在する洗浄液３４が例えば約４０℃に加熱されてその温度に保たれる。このように、半導体基板１０の外周部においてのみ局所的に洗浄液３４の温度を高温に保つことによって、半導体基板１０に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液の除去性能を向上させることができる。また、この時、半導体基板１０の外周部のみ、つまり半導体基板１０におけるデバイスパターンの無い部分のみ高温化するため、例えば図２（ａ）に示すようなヴィアホール側壁に対するサイドエッチング等のような、洗浄液によるデバイスパターンダメージを発生させることなく、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液の除去性能を十分に向上させることが可能となる。

以上の洗浄液処理が例えば１２０秒間程度実施された後、吐出ノズル３３から例えば毎分２０００ｍＬの流量で６０秒間炭酸水が吐出され、その後、半導体基板保持チャック３２による例えば毎分２５００回転での振り切り乾燥が実施される。これにより、半導体基板１０の洗浄処理が完了する。

図４は、本実施形態の洗浄方法と従来の洗浄方法とをそれぞれ用いた場合における半導体基板のベベル部欠陥数及びＣｕヴィアチェーンのオープン不良率を調べた結果を示す。尚、図４に示す結果は、いずれの洗浄方法についても半導体基板２枚分の処理結果を平均した値である。

図４に示す結果より、従来の洗浄方法と比べて、本実施形態の洗浄方法を使用した場合の方がベベル部欠陥数及びヴィアチェーン不良率が共に低く、同等以上の電気的特性が得られていることが分かる。すなわち、本実施形態の洗浄方法を使用した場合、ベベル部欠陥数を抑制でき、その結果、ベベル部欠陥に起因するヴィアチェーン不良を低減することができていると考えられる。

以上に説明したように、本実施形態の洗浄装置及び洗浄方法によると、ブラシを用いない非接触方式の洗浄によって、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着した汚染及び異物等を効果的に除去することができるので、他の設備へのクロスコンタミネーションを抑制できると同時に製品歩留りの向上を実現できる。

より詳細には、本実施形態においては、加熱機能を有するＵ字型の洗浄液反応促進部材３１が半導体基板１０のエッジ部に対して隙間を保つように設置されているため、半導体基板１０表面上方の吐出ノズル３３から吐出された洗浄液３４の全てが半導体基板１０表面からその外側に飛散されることはなく、半導体基板１０の裏面側エッジまで洗浄液３４を確実に行き渡らせることができる。このため、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーを溶解し及び下地リフトオフすることによる洗浄液３４の除去性能を向上させることができる。また、半導体基板１０と各洗浄液反応促進部材３１とに挟まれた領域に存在する洗浄液３４のみが高温に保たれるように加熱されるため、半導体基板１０のうち特にエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液３４の除去性能をより一層向上させることができる。この時、Ｕ字型の洗浄液反応促進部材３１の形状に起因して、半導体基板１０におけるデバイスパターンの無い部分のみが高温化されることになるため、ヴィアホール側壁サイドエッチング等の洗浄液によるデバイスパターンダメージを発生させることなく、半導体基板１０のうち特にエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーの除去性能を向上させる効果が期待できる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法について、図面を参照しながら説明する。尚、図１及び図２（ａ）及び（ｂ）に関する説明は第１の実施形態と同様であるため、重複する説明については省略する。

図２（ｂ）に示すドライエッチングポリマー２６が付着した半導体基板１０の洗浄処理を行なう本実施形態の半導体洗浄装置及び洗浄方法について図３（ａ）及び（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。

図３（ａ）及び（ｂ）は半導体基板１０を本実施形態の半導体洗浄装置のチャンバー内で洗浄処理している様子を示しており、図３（ａ）は洗浄処理中の断面構成を示し、図３（ｂ）は洗浄処理中の半導体基板１０を上面から見た様子を示す。尚、図３（ａ）においては、半導体基板エッジ部のベベル構造の図示を省略している。

まず、半導体基板１０が半導体洗浄装置のチャンバー内に挿入され、図３（ａ）に示すように、バキュームタイプの半導体基板保持チャック３２により固定される。次に、図３（ｂ）に示すように、移送装置３０が水平方向に移動することによって、３つの洗浄液反応促進部材３１が半導体基板１０のエッジ部に対して１２０°間隔で設置される。この時、各洗浄液反応促進部材３１は、半導体基板１０の表面側エッジ部、ベベル部及び裏面側エッジ部のそれぞれに対して例えば１ｍｍの隙間を挟むように設置される。また、半導体基板１０の表面側エッジ部に関しては、各洗浄液反応促進部材３１は半導体基板１０のエッジから基板中心方向に例えば３ｍｍ程度の範囲を覆い、半導体基板１０の裏面側エッジ部に関しては、各洗浄液反応促進部材３１は半導体基板１０のエッジから基板中心方向に例えば５ｍｍ程度の範囲を覆う。このような配置により、図２（ｂ）に示す半導体基板１０の裏面側のドライエッチングポリマー２６を各洗浄液反応促進部材３１によって十分に覆うことが可能となる。さらに、各洗浄液反応促進部材３１の横幅は、半導体基板１０のエッジ部を例えば円弧６０°程度覆うことができるように設定される。具体的には、半導体基板１０の直径が例えば３００ｍｍである場合には、各洗浄液反応促進部材３１の横幅は１５７ｍｍに設定される。

尚、本実施形態では各洗浄液反応促進部材３１は、例えば０．５ＭＨＺから３．０ＭＨＺまでの範囲で洗浄液に印加する超音波の発振周波数を制御することができる超音波発振機構を有する。

次に、図３（ａ）に示すように、バキュームタイプの半導体基板保持チャック３２が半導体基板１０の裏面を保持した状態で例えば左回りに毎分５００回転で回転を開始した後、半導体基板１０表面の中央部上で当該表面（デバイス面）から例えば約５ｍｍ上方に固定された吐出ノズル３３から、例えば０．５ｗｔ％程度以下のフッ化アンモニウムと４０ｗｔ％程度の有機溶剤とその他の添加剤とを含む洗浄液３４を毎分１０００ｍＬの流量で半導体基板１０表面に向けて吐出する。

この時、各洗浄液反応促進部材３１が半導体基板１０のエッジ部に対して１ｍｍの隙間を保つように設置されているため、吐出ノズル３３から吐出された洗浄液３４の全てが半導体基板１０表面からその外側に飛散されることはなく、各洗浄液反応促進部材３１によって洗浄液３４は半導体基板１０のエッジ部で基板表面側から基板裏面側に回り込む。これにより、半導体基板１０の裏面側におけるエッジからセンター方向に少なくとも５ｍｍ程度の範囲に亘って洗浄液３４を行き渡らせることができる。

本実施形態では、吐出ノズル３３から洗浄液３４が吐出されると同時に、半導体基板１０の外周部に設置された３つの洗浄液反応促進部材３１が例えば１．６ＭＨＺの超音波振動を発振し、半導体基板１０と各洗浄液反応促進部材３１とに挟まれた領域に存在する洗浄液３４のみに上記超音波振動による物理力を印加する。このとき、半導体基板１０の洗浄面（エッジ部及びベベル部）における平均音圧が最高値又はその近傍の値になるように各洗浄液反応促進部材３１を半導体基板１０に近接させて配置している。このように、半導体基板１０の外周部においてのみ局所的に洗浄液３４に超音波発振による物理力を印加することによって、半導体基板１０に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液３４による溶解及びリフトオフを促進することができると共に、その後のドライエッチングポリマーの排出効率を向上させることができる。また、この時、半導体基板１０の外周部のみ、つまり半導体基板１０におけるデバイスパターンの無い部分のみに対して超音波振動を発振することになるため、超音波発振出力の調整によって音圧物理力を制御することにより、デバイスパターンに対して物理ダメージを与えることなく、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液の除去性能を十分に向上させることが可能となる。

以上の洗浄液処理が例えば１２０秒間程度実施された後、吐出ノズル３３から例えば毎分２０００ｍＬの流量で６０秒間炭酸水が吐出され、その後、半導体基板保持チャック３２による例えば毎分２５００回転での振り切り乾燥が実施される。これにより、半導体基板１０の洗浄処理が完了する。

図５は、本実施形態の洗浄方法と従来の洗浄方法とをそれぞれ用いた場合における半導体基板のベベル部欠陥数及びＣｕヴィアチェーンのオープン不良率を調べた結果を示す。尚、図５に示す結果は、いずれの洗浄方法についても半導体基板２枚分の処理結果を平均した値である。

図５に示す結果より、従来の洗浄方法と比べて、本実施形態の洗浄方法を使用した場合の方がベベル部欠陥数及びヴィアチェーン不良率が共に低く、同等以上の電気的特性が得られていることが分かる。すなわち、本実施形態の洗浄方法を使用した場合、ベベル部欠陥数を抑制でき、その結果、ベベル部欠陥に起因するヴィアチェーン不良を低減することができていると考えられる。

以上に説明したように、本実施形態の洗浄装置及び洗浄方法によると、ブラシを用いない非接触方式の洗浄によって、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着した汚染及び異物等を効果的に除去することができるので、他の設備へのクロスコンタミネーションを抑制できると同時に製品歩留りの向上を実現できる。

より詳細には、本実施形態においては、超音波発振機能を有するＵ字型の洗浄液反応促進部材３１が半導体基板１０のエッジ部に対して隙間を保つように設置されているため、半導体基板１０表面上方の吐出ノズル３３から吐出された洗浄液３４の全てが半導体基板１０表面からその外側に飛散されることはなく、半導体基板１０の裏面側エッジまで洗浄液３４を確実に行き渡らせることができる。このため、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーを溶解し及び下地リフトオフすることによる洗浄液３４の除去性能を向上させることができる。また、半導体基板１０と各洗浄液反応促進部材３１とに挟まれた領域に存在する洗浄液３４のみに超音波発振による物理力が加わるため、半導体基板１０のうち特にエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液３４の除去性能をより一層向上させることができると共に、洗浄液３４によって溶解及びリフトオフした後のドライエッチングポリマーの排出効率を向上させて上記除去性能をさらに向上させることができる。この時、Ｕ字型の洗浄液反応促進部材３１の形状に起因して、半導体基板１０におけるデバイスパターンの無い部分のみに超音波発振による物理力が印加されるため、ヴィアホール側壁サイドエッチング等の洗浄液によるデバイスパターンダメージを発生させることなく、また、下地のエッチング量を低く抑えながら、半導体基板１０のうち特にエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーの除去性能を向上させる効果が期待できる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法について、図面を参照しながら説明する。尚、図１及び図２（ａ）及び（ｂ）に関する説明は第１の実施形態と同様であるため、重複する説明については省略する。

図２（ｂ）に示すドライエッチングポリマー２６が付着した半導体基板１０の洗浄処理を行なう本実施形態の半導体洗浄装置及び洗浄方法について図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）及び図８を参照しながら詳細に説明する。

図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｃ）は半導体基板１０を本実施形態の半導体洗浄装置のチャンバー内で洗浄処理している様子を示しており、図６（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）は洗浄処理中の断面構成を示し、図６（ｃ）及び図７（ｃ）は洗浄処理中の半導体基板１０を上面から見た様子を示す。尚、図６（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）においては、半導体基板エッジ部のベベル構造の図示を省略している。また、図８は、回転ステージが回転する水平面に平行な方向から見た半導体基板保持チャックの側面図である。

半導体基板１０は半導体洗浄装置のチャンバー内に挿入されると、図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、３つの第１半導体基板保持チャック６１又は３つの第２半導体基板保持チャック６２により固定される。ここで、３つの第１半導体基板保持チャック６１及び３つの第２半導体基板保持チャック６２はそれぞれ半導体基板１０のエッジ部に対して６０°の間隔をあけて設置されている。すなわち、第１半導体基板保持チャック６１と第２半導体基板保持チャック６２とは半導体基板１０のエッジ部に交互に設置されている。また、各半導体基板保持チャック６１及び６２の横幅は、半導体基板１０のエッジ部を例えば円弧６０°程度覆うことができるように設定される。具体的には、半導体基板１０の直径が例えば３００ｍｍである場合には、各半導体基板保持チャック６１及び６２の横幅は１５７ｍｍに設定される。

尚、本実施形態では各半導体基板保持チャック６１及び６２は、回転ステージ６０が回転する水平面に対して４５°の角度で設けられた直径１ｍｍの吐出孔６５を６個ずつ有している。また、各半導体基板保持チャック６１及び６２は、例えば３０℃から８０℃までの範囲で各半導体基板保持チャック６１及び６２付近の洗浄液温度を制御することができる加熱機構を有する。

また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、３つの第１半導体基板保持チャック６１が半導体基板１０のエッジ部を裏面側から保持している際には、３つの第２半導体基板保持チャック６２は半導体基板１０を保持せず、半導体基板１０のエッジ部から水平方向及び垂直方向にそれぞれ約１ｍｍ離れた場所に位置する。逆に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、３つの第２半導体基板保持チャック６２が半導体基板１０のエッジ部を裏面側から保持している際には、３つの第１半導体基板保持チャック６１は半導体基板１０を保持せず、半導体基板１０のエッジ部から水平方向及び垂直方向にそれぞれ約１ｍｍ離れた場所に位置する。ここで、第１半導体基板保持チャック６１及び第２半導体基板保持チャック６２のそれぞれによる半導体基板１０の保持及び開放は例えば１０秒毎に繰り返し実施され、半導体基板１０を保持する基板保持チャックが切り替わる移行期間である例えば２秒間については第１半導体基板保持チャック６１及び第２半導体基板保持チャック６２の双方によって半導体基板１０を保持する。

尚、半導体基板保持チャック６１及び６２は回転ステージ６０上に設けられており、回転ステージ６０自体の回転に連動して回転する。従って、半導体基板保持チャック６１及び６２に保持された半導体基板１０も、回転ステージ６０の回転に連動して回転する。

本実施形態の洗浄方法においては、まず、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば３つの第２半導体基板保持チャック６２により半導体基板１０が保持された後、回転ステージ６０が例えば左回りに毎分５００回転で半導体基板１０と共に回転を開始し、その後、半導体基板１０表面の中央部上で当該表面（デバイス面）から例えば約５ｍｍ上方に固定された吐出ノズル６３、及び回転ステージ６０の中央部に半導体基板１０裏面から例えば約５ｍｍ隔てて固定された裏面吐出ノズル６４のそれぞれから、例えば０．５ｗｔ％程度以下のフッ化アンモニウムと４０ｗｔ％程度の有機溶剤とその他の添加剤とを含む洗浄液６６を各ノズル毎に毎分１０００ｍＬの流量で半導体基板１０の表面及び裏面のそれぞれに向けて吐出する。これと同時に、半導体基板１０を保持していない各第１半導体基板保持チャック６１の６個の吐出口６５（３つの第１半導体基板保持チャック６１の全体で１８個の吐出口６５）から、吐出ノズル６３及び裏面吐出ノズル６４から吐出される洗浄液と同一成分の洗浄液６６が、１個の吐出口６５につき例えば毎分１００ｍＬ（３つの第１半導体基板保持チャック６１の全体で毎分１８００ｍＬ）の流量で１０秒間吐出される。この時、半導体基板１０と各第１半導体基板保持チャック６１とに挟まれた領域に存在する洗浄液６６は、各第１半導体基板保持チャック６１の加熱機構によって例えば約４０℃に加熱されてその温度に保たれる。一方、半導体基板１０を保持している各第２半導体基板保持チャック６２からは洗浄液は吐出されない。

尚、第１半導体基板保持チャック６１及び第２半導体基板保持チャック６２の双方によって半導体基板１０を保持している間、吐出ノズル６３及び裏面吐出ノズル６４からの洗浄液の吐出は停止する。

次に、洗浄液６６を吐出していた３つの第１半導体基板保持チャック６１からの洗浄液吐出を停止した後、第１半導体基板保持チャック６１及び第２半導体基板保持チャック６２の双方によって例えば２秒間だけ半導体基板１０を保持する状態を保つ。

次に、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、３つの第２半導体基板保持チャック６２が半導体基板１０を開放し、半導体基板１０のエッジ部から水平方向及び垂直方向にそれぞれ例えば約１ｍｍ離れた場所に移動した後、各第２半導体基板保持チャック６２の６個の吐出口６５（３つの半導体基板保持チャック６２の全体で１８個の吐出口６５）から、吐出ノズル６３及び裏面吐出ノズル６４から吐出される洗浄液と同一成分の洗浄液６６が、１個の吐出口６５につき例えば毎分１００ｍＬ（３つの第２半導体基板保持チャック６２の全体で毎分１８００ｍＬ）の流量で１０秒間吐出される。この時、半導体基板１０と各第２半導体基板保持チャック６２とに挟まれた領域に存在する洗浄液６６は、各第２半導体基板保持チャック６２の加熱機構によって例えば約４０℃に保つように加熱されてその温度に保たれる。一方、半導体基板１０を保持している各第１半導体基板保持チャック６１からは洗浄液は吐出されない。

本実施形態では、以上のような半導体基板保持チャック開閉及び洗浄液吐出が第１半導体基板保持チャック６１及び第２半導体基板保持チャック６２のそれぞれにおいて各１０秒間ずつ行われると共に、これらの一連の処理が所定回数繰り返される。

以上のように、本実施形態では、半導体基板１０の表面及び裏面の洗浄液処理を行なう際に、通常であれば洗浄液供給量が最も乏しくなる半導体基板１０の外周部に対しても局所的に洗浄液を供給し且つ当該洗浄液の温度を高温に保つことによって、半導体基板１０に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液の除去性能を向上させることができる。また、この時、半導体基板１０におけるデバイスパターンの無い部分のみを高温化するため、ヴィアホール側壁サイドエッチング等の洗浄液によるデバイスパターンダメージを発生させることなく、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液の除去性能を十分に向上させることが可能となる。

尚、本実施形態では、図８に示すように、第１半導体基板保持チャック６１及び第２半導体基板保持チャック６２のそれぞれの吐出口６５からは、バルブ６７による切り替えによって、洗浄液６６に代えて、炭酸水６８又は窒素６９を吐出することができる。従って、上記の洗浄液処理を例えば１２０秒間実施した後、吐出ノズル３３から例えば毎分２０００ｍＬの流量で６０秒間炭酸水６８を吐出する際に、上記の洗浄液処理と同様の第１半導体基板保持チャック６１及び第２半導体基板保持チャック６２の開閉動作を行うことによって炭酸水６８による半導体基板１０のエッジ部の水洗処理を例えば６０秒間実施してもよい。さらに、その後、回転ステージ６０によって半導体基板１０を例えば毎分１０００回転で回転させながら、吐出ノズル３３から例えば毎分４０Ｌの流量で窒素６９を吐出すると同時に、上記の半導体基板保持チャック開閉動作を行うことによって窒素６９の吐出による半導体基板１０の表面及び裏面並びにエッジ部の乾燥処理を例えば３０秒間実施し、半導体基板１０の洗浄処理を完了してもよい。

図９は、本実施形態の洗浄方法と従来の洗浄方法とをそれぞれ用いた場合における半導体基板のベベル部欠陥数及びＣｕヴィアチェーンのオープン不良率を調べた結果を示す。尚、図９に示す結果は、いずれの洗浄方法についても半導体基板２枚分の処理結果を平均した値である。

図９に示す結果より、従来の洗浄方法と比べて、本実施形態の洗浄方法を使用した場合の方がベベル部欠陥数及びヴィアチェーン不良率が共に低く、同等以上の電気的特性が得られていることが分かる。すなわち、本実施形態の洗浄方法を使用した場合、ベベル部欠陥数を抑制でき、その結果、ベベル部欠陥に起因するヴィアチェーン不良を低減することができていると考えられる。

以上に説明したように、本実施形態の洗浄装置及び洗浄方法によると、ブラシを用いない非接触方式の洗浄によって、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着した汚染及び異物等を効果的に除去することができるので、他の設備へのクロスコンタミネーションを抑制できると同時に製品歩留りの向上を実現できる。

より詳細には、本実施形態においては、半導体基板１０の表面及び裏面のそれぞれに洗浄液を吐出する際に洗浄液供給量が通常最も乏しくなる半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に対して局所的に近距離から高吐出圧で洗浄液を供給することが可能となる。このため、半導体基板１０に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液の除去性能を向上させる効果が期待できる。また、半導体基板１０に付着したドライエッチングポリマーを溶解した後の排出効率及び当該ポリマーを洗浄液吐出圧の高圧化によりリフトオフした後の排出効率を向上させる効果も期待できる。さらに、洗浄液処理後の高圧水洗処理よりリフトオフされたドライエッチングポリマーの排出効率を向上させることもできる。また、この時、半導体基板１０におけるデバイスパターンの無い部分のみに対して洗浄液等が高圧で吐出されるため、ヴィアホール側壁サイドエッチング等の洗浄液によるデバイスパターンダメージを発生させることなく、半導体基板１０のうち特にエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーの除去性能を向上させる効果が期待できる。

さらに、本実施形態によると、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部の付近に供給される洗浄液を加熱することが可能であるため、半導体基板１０に付着したドライエッチングポリマーを溶解した後の排出効率及び当該ポリマーを洗浄液吐出圧の高圧化によりリフトオフした後の排出効率を向上させ、それによって洗浄液の除去性能を向上させることができる。また、この時、半導体基板１０におけるデバイスパターンの無い部分のみを高温化するため、ヴィアホール側壁サイドエッチング等の洗浄液によるデバイスパターンダメージを発生させることなく、半導体基板１０のうち特にエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーの除去性能を向上させる効果が期待できる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法について、図面を参照しながら説明する。尚、図１及び図２（ａ）及び（ｂ）に関する説明は第１の実施形態と同様であるため、重複する説明については省略する。

図２（ｂ）に示すドライエッチングポリマー２６が付着した半導体基板１０の洗浄処理を行なう本実施形態の半導体洗浄装置及び洗浄方法について図１０（ａ）〜（ｄ）を参照しながら詳細に説明する。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の半導体洗浄装置のチャンバー内で半導体基板１０のエッジ部及びベベル部を洗浄処理している様子を示しており、図１０（ａ）は洗浄処理中の断面構成を示し、図１０（ｂ）は洗浄処理中の半導体基板１０を上面から見た様子を示し、図１０（ｃ）は洗浄処理中の半導体基板１０を裏面から見た様子を示す。また、図１０（ｄ）は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す半導体基板１０のエッジ部及びベベル部の洗浄後に半導体基板１０の表面（デバイス面）を洗浄処理している際の断面構成を示す。尚、図１０（ａ）及び（ｄ）においては、半導体基板エッジ部のベベル構造の図示を省略している。

まず、半導体基板１０が半導体洗浄装置のチャンバー内に挿入され、図１０（ａ）に示すように、バキュームタイプの半導体基板保持チャック８２により固定する。次に、半導体基板１０の表面（デバイス面）に洗浄液８８が付着しないようにするために、円筒状カバーリング８１を半導体基板１０の上方から半導体基板１０の表面まで下降させ、図１０（ｂ）に示すように、円筒状カバーリング８１のリング状の下端を半導体基板１０のエッジ部に位置合わせして接触させる。

本実施形態では、円筒状カバーリング８１は例えば塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ：Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）製であって、半導体基板１０が例えば直径３００ｍｍのウェハである場合には、カバーリング８１の内径は例えば２９１ｍｍである。このとき、円筒状カバーリング８１のリング状の下端は、半導体基板１０のエッジから４．５ｍｍ離れた箇所に位置するが、半導体基板１０のエッジから５ｍｍまでの領域は非デバイス形成領域であるため、円筒状カバーリング８１が半導体基板１０表面のデバイス領域に接触することはない。

次に、バキュームタイプの半導体基板保持チャック８２の陰圧力よりも低い陰圧力（例えば大気圧よりも低い圧力）で、円筒状カバーリング８１の内部の圧力を陰圧に保つことによって、半導体基板１０のデバイス領域を完全に密閉状態にする。これにより、例えば外部から半導体基板１０のデバイス領域への洗浄液の浸入を阻止することが可能となる。

次に、円筒状カバーリング８１の外周部に設けられた例えば幅０．２ｍｍの窒素吐出リング８５（図１０（ａ）及び（ｂ）参照）から、例えば毎分２０Ｌの流量で窒素の吐出を開始する。これにより、半導体基板１０表面のデバイス領域へ例えば洗浄液等が浸入する事態をさらに確実に阻止することが可能となる。このとき同時に、バキュームタイプの半導体基板保持チャック８２の外周部に設けられた例えば幅０．２ｍｍの窒素吐出リング８６（図１０（ａ）及び（ｃ）参照）から、例えば毎分２０Ｌの流量で窒素の吐出を開始する。これにより、バキュームタイプの半導体基板保持チャック８２へ例えば洗浄液等が付着することを阻止することが可能となる。

次に、半導体基板１０が円筒状カバーリング８１と共に例えば毎分５００回転で回転を開始した後、半導体基板１０の表面から例えば約５ｍｍ上方で且つ半導体基板１０のエッジ部から例えば約５ｍｍ外側に位置する吐出ノズル８３と、半導体基板１０の裏面から例えば約５ｍｍ下方で且つ半導体基板１０のエッジ部から例えば約５ｍｍ外側に位置する吐出ノズル８４とから、ドライエッチングポリマー２６に対しては高い除去性能を持ち且つ下地膜をエッチングすることのない洗浄液８８、例えば１２０℃に加熱された、硫酸と過酸化水素水との混合液（ＳＰＭ：Ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｅｒｏｘｉｄｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ）を各ノズルにつき毎分８００ｍＬの流量で半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に向けて３０秒間吐出する。

このように、半導体基板１０表面のデバイス領域への洗浄液浸入を阻止しつつ、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部のみに対して高い除去性能を有する洗浄液８８を局所的に供給することによって、半導体基板１０に付着したドライエッチングポリマーを溶解することによる洗浄液の除去性能を向上させることができる。この時、通常はデバイス面のヴィアホール側壁や銅配線等に対して大きなダメージを与えてしまう洗浄液８８がデバイス面へ浸入することを、円筒状カバーリング８１やその外周部の窒素吐出リング８５からの窒素吐出により阻止しているため、半導体基板１０表面のデバイス領域のヴィアホール側壁や銅配線等にダメージが生じることを完全に防止することができる。

尚、本実施形態では、バルブ切替により、吐出ノズル８３及び８４から、洗浄液８８に代えて炭酸水及び窒素を吐出することができる。従って、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に対する洗浄液８８による上記の処理を例えば３０秒間実施した後、吐出ノズル８３及び８４から例えば毎分１０００ｍＬの流量で６０秒間炭酸水を吐出してもよい。さらに、半導体基板保持チャック８２により例えば毎分１０００回転で半導体基板１０を回転させながら、吐出ノズル８３及び８４から例えば毎分４０Ｌの流量で３０秒間窒素を吐出し、それによって半導体基板１０を乾燥させて、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部の洗浄処理を完了させてもよい。

次に、図１０（ｄ）に示すように、半導体基板１０表面のデバイス領域の洗浄処理を行なう。具体的には、バキュームタイプの半導体基板保持チャック８２が半導体基板１０の裏面を保持した状態で例えば左回りに毎分５００回転で回転を開始した後、半導体基板１０表面の中央部上で当該表面（デバイス面）から例えば約５ｍｍ上方に固定された吐出ノズル８７から、例えば０．５ｗｔ％程度以下のフッ化アンモニウムと４０ｗｔ％程度の有機溶剤とその他の添加剤とを含む洗浄液８９を毎分１０００ｍＬの流量で半導体基板１０表面に向けて１２０秒間吐出する。洗浄液８９による上記の処理を実施した後、吐出ノズル８７から例えば毎分２０００ｍＬの流量で６０秒間炭酸水が吐出され、その後、半導体基板保持チャック８２による例えば毎分２５００回転での振り切り乾燥が実施される。これにより、半導体基板１０の洗浄処理が完了する。

図１１は、本実施形態の洗浄方法と従来の洗浄方法とをそれぞれ用いた場合における半導体基板のベベル部欠陥数及びＣｕヴィアチェーンのオープン不良率を調べた結果を示す。尚、図１１に示す結果は、いずれの洗浄方法についても半導体基板２枚分の処理結果を平均した値である。

図１１に示す結果より、従来の洗浄方法と比べて、本実施形態の洗浄方法を使用した場合の方がベベル部欠陥数及びヴィアチェーン不良率が共に低く、同等以上の電気的特性が得られていることが分かる。すなわち、本実施形態の洗浄方法を使用した場合、ベベル部欠陥数を抑制でき、その結果、ベベル部欠陥に起因するヴィアチェーン不良を低減することができていると考えられる。

以上に説明したように、本実施形態の洗浄装置及び洗浄方法によると、ブラシを用いない非接触方式の洗浄によって、半導体基板１０のエッジ部及びベベル部に付着した汚染及び異物等を効果的に除去することができるので、他の設備へのクロスコンタミネーションを抑制できると同時に製品歩留りの向上を実現できる。

より詳細には、本実施形態においては、半導体基板１０表面のデバイス領域への洗浄液の浸入を阻止しつつ、半導体基板１０の外周部（エッジ部及びベベル部）のみに対して高い除去性能を有する洗浄液を局所的に供給することによって、半導体基板１０に付着したドライエッチングポリマーを溶解することによる洗浄液の除去性能を向上させることができる。この時、通常はデバイス面のヴィアホール側壁や銅配線等に対して大きなダメージを与えてしまう洗浄液を用いたとしても、当該洗浄液がデバイス面へ浸入する事態は、円筒状カバーリング８１やその外周部の窒素吐出リング８５からの窒素吐出により阻止されている。このため、半導体基板１０表面のデバイス領域のヴィアホール側壁や銅配線等にダメージが生じることを完全に防止しつつ、半導体基板１０のうち特にエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーに対する洗浄液の除去性能を向上させる効果が期待できる。

本発明は、半導体装置の製造に用いる洗浄装置及び洗浄方法に関し、他の設備へのクロスコンタミネーションを抑制できると同時に製品歩留りの向上を実現でき、非常に有用である。

図１は本発明の第１〜第４の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法の適用対象となる半導体基板のエッジ部及びベベル部の断面構成を模式的に示す図である。 図２（ａ）は本発明の第１〜第４の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法の適用対象となる半導体基板に搭載された半導体装置の配線構造の断面図であり、図２（ｂ）は当該半導体基板のエッジ部及びベベル部に付着したドライエッチングポリマーの様子を模式的に示す図である。 図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１及び第２の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法を示す図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の洗浄方法と従来の洗浄方法とをそれぞれ用いた場合における半導体基板のベベル部欠陥数及びＣｕヴィアチェーンのオープン不良率を調べた結果を示す図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の洗浄方法と従来の洗浄方法とをそれぞれ用いた場合における半導体基板のベベル部欠陥数及びＣｕヴィアチェーンのオープン不良率を調べた結果を示す図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法を示す図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法を示す図である。 図８は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法を示す図である。 図９は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の洗浄方法と従来の洗浄方法とをそれぞれ用いた場合における半導体基板のベベル部欠陥数及びＣｕヴィアチェーンのオープン不良率を調べた結果を示す図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の洗浄装置及び洗浄方法を示す図である。 図１１は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の洗浄方法と従来の洗浄方法とをそれぞれ用いた場合における半導体基板のベベル部欠陥数及びＣｕヴィアチェーンのオープン不良率を調べた結果を示す図である。 図１２は第１の従来技術に係る半導体装置の洗浄装置の概略断面図である。 図１３は第２の従来技術に係る半導体装置の洗浄装置の概略断面図である。

符号の説明

１０ 半導体基板
１１ 半導体基板のベベル端面
１２ 半導体基板のベベル部
２１ 金属配線（Ｃｕ）
２２ 第１の絶縁膜
２３ 第２の絶縁膜
２４ 第３の絶縁膜
２５ 第４の絶縁膜
２６ 半導体基板に付着したドライエッチングポリマー
３０ 洗浄液反応促進部材の移送装置
３１ 洗浄液反応促進部材
３２ 半導体基板保持チャック
３３ 洗浄液吐出ノズル
３４ 洗浄液
６０ 半導体基板回転ステージ
６１ 第１半導体基板保持チャック
６２ 第２半導体基板保持チャック
６３ 表面吐出ノズル
６４ 裏面吐出ノズル
６５ 吐出口
６６ 洗浄液
６７ 切り替えバルブ
６８ 炭酸水
６９ 窒素
８１ 円筒状カバーリング
８２ 半導体基板保持チャック
８３ 吐出ノズル
８４ 吐出ノズル
８５ 窒素吐出リング
８６ 窒素吐出リング
８７ 吐出ノズル
８８ 洗浄液
８９ 洗浄液

Claims (20)

1. 半導体装置を搭載した半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように前記半導体基板の裏面を保持部材によって保持する工程（ａ）と、
   前記半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部を、空隙を挟んで洗浄液反応促進部材によって覆う工程（ｂ）と、
   前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後、前記半導体基板を回転させると共に前記半導体基板の表面上に薬液を吐出して、当該薬液を前記半導体基板と前記洗浄液反応促進部材との間に形成された前記空隙内に入り込ませ、前記半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部に付着した付着物を除去する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
2. 請求項１に記載の半導体装置の洗浄方法において、
   前記工程（ｃ）は、前記洗浄液反応促進部材の加熱機構により、前記空隙内に存在する前記薬液を加熱する工程を含むことを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
3. 請求項１に記載の半導体装置の洗浄方法において、
   前記工程（ｃ）は、前記洗浄液反応促進部材の超音波発振機構により、前記空隙内に存在する前記薬液を振動させる工程を含むことを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
4. 半導体装置を搭載した半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように前記半導体基板の裏面を保持すると共に当該半導体基板を回転させる保持部材と、
   前記半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部を、空隙を挟んで覆う洗浄液反応促進部材と、
   前記半導体基板の表面上に薬液を吐出するノズルとを備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
5. 請求項４に記載の半導体装置の洗浄装置において、
   前記洗浄液反応促進部材は、前記空隙内に存在する前記薬液を加熱する加熱機構を有することを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
6. 請求項４に記載の半導体装置の洗浄装置において、
   前記洗浄液反応促進部材は、前記空隙内に存在する前記薬液を振動させる超音波発振機構を有することを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
7. 半導体装置を搭載した半導体基板の裏面のエッジ部及びベベル部を、互いに離隔した複数の箇所において複数の第１保持部材によって保持すると共に、前記エッジ部及び前記ベベル部のうち前記複数の第１保持部材によって保持されていない複数の部分に対向し且つ当該複数の部分との間に空隙を挟むように複数の第２保持部材を配置する工程（ａ）と、
   前記工程（ａ）の後、前記半導体基板を回転させると共に前記半導体基板の表面上に薬液を吐出すると同時に、前記複数の第２保持部材の吐出口から前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて前記薬液を吐出して、前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に付着した付着物を除去する工程（ｂ）と、
   前記工程（ｂ）の後、前記半導体基板の裏面の前記エッジ部及び前記ベベル部を、互いに離隔した複数の箇所において前記複数の第２保持部材によって保持すると共に、前記エッジ部及び前記ベベル部のうち前記複数の第２保持部材によって保持されていない複数の部分に対向し且つ当該複数の部分との間に空隙を挟むように前記複数の第１保持部材を配置する工程（ｃ）と、
   前記工程（ｃ）の後、前記半導体基板を回転させると共に前記半導体基板の表面上に前記薬液を吐出すると同時に、前記複数の第１保持部材の吐出口から前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて前記薬液を吐出して、前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に付着した付着物を除去する工程（ｄ）とを備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
8. 請求項７に記載の半導体装置の洗浄方法において、
   前記工程（ｂ）及び前記工程（ｄ）はそれぞれ、前記半導体基板の裏面上にも前記薬液を吐出する工程を含むことを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
9. 請求項７に記載の半導体装置の洗浄方法において、
   前記工程（ｂ）は、前記複数の第２保持部材の加熱機構により前記薬液を加熱し、当該加熱された前記薬液を前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて吐出する工程を含み、
   前記工程（ｄ）は、前記複数の第１保持部材の加熱機構により前記薬液を加熱し、当該加熱された前記薬液を前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて吐出する工程を含むことを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
10. 請求項７に記載の半導体装置の洗浄方法において、
    前記工程（ｄ）の後、前記薬液に代えて炭酸水又は窒素を用いて前記工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を繰り返し行うことにより前記半導体基板を洗浄する工程をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
11. 半導体装置を搭載した半導体基板の裏面のエッジ部及びベベル部を、互いに離隔した複数の箇所において保持する複数の第１保持部材及び複数の第２保持部材と、
    前記半導体基板を回転させる回転部材と、
    前記半導体基板の表面上に薬液を吐出するノズルとを備え、
    前記複数の第１保持部材及び前記複数の第２保持部材はそれぞれ前記薬液を吐出する吐出口を有し、
    前記半導体基板を前記複数の第１保持部材によって保持する際には、前記複数の第２保持部材は、前記エッジ部及び前記ベベル部のうち前記複数の第１保持部材によって保持されていない複数の部分に対向し且つ当該複数の部分との間に空隙を挟むように配置されると共に、前記複数の第２保持部材の前記吐出口から前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて前記薬液が吐出され、
    前記半導体基板を前記複数の第２保持部材によって保持する際には、前記複数の第１保持部材は、前記エッジ部及び前記ベベル部のうち前記複数の第２保持部材によって保持されていない複数の部分に対向し且つ当該複数の部分との間に空隙を挟むように配置されると共に、前記複数の第１保持部材の前記吐出口から前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて前記薬液が吐出されることを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
12. 請求項１１に記載の半導体装置の洗浄装置において、
    前記半導体基板の裏面上に前記薬液を吐出する他のノズルをさらに備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
13. 請求項１１に記載の半導体装置の洗浄装置において、
    前記複数の第１保持部材は、前記複数の第１保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて吐出する前記薬液を加熱する加熱機構を有し、
    前記複数の第２保持部材は、前記複数の第２保持部材に対向する前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて吐出する前記薬液を加熱する加熱機構を有することを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
14. 請求項１１に記載の半導体装置の洗浄装置において、
    前記ノズル並び前記複数の第１保持部材及び前記複数の第２保持部材のそれぞれの前記吐出口は、前記薬液に代えて炭酸水又は窒素を吐出することを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
15. 半導体装置を搭載した半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように前記半導体基板の裏面を保持部材によって保持する工程（ａ）と、
    前記エッジ部及び前記ベベル部を除く前記半導体基板の表面をカバー部材で覆い、当該カバー部材の内部を密閉状態にする工程（ｂ）と、
    前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後、前記半導体基板を回転させると共に前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて薬液を吐出して、当該エッジ部及び当該ベベル部に付着した付着物を除去する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
16. 請求項１５に記載の半導体装置の洗浄方法において、
    前記工程（ｃ）は、前記半導体基板の表面における前記カバー部材の外周部との接触箇所に向けて窒素を吐出する工程を含むことを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の半導体装置の洗浄方法において、
    前記工程（ｃ）は、前記半導体基板の裏面における前記保持部材の外周部との接触箇所から前記エッジ部に向けて窒素を吐出する工程を含むことを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
18. 半導体装置を搭載した半導体基板の両面のエッジ部及びベベル部が露出状態になるように前記半導体基板の裏面を保持すると共に当該半導体基板を回転させる保持部材と、
    前記エッジ部及び前記ベベル部を除く前記半導体基板の表面を覆い、且つその内部が密閉状態になるカバー部材と、
    前記エッジ部及び前記ベベル部に向けて薬液を吐出するノズルとを備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
19. 請求項１８に記載の半導体装置の洗浄装置において、
    前記半導体基板の表面における前記カバー部材の外周部との接触箇所に向けて窒素を吐出する機構をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄装置。
20. 請求項１８又は１９に記載の半導体装置の洗浄装置において、
    前記半導体基板の裏面における前記保持部材の外周部との接触箇所から前記エッジ部に向けて窒素を吐出する機構をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の洗浄装置。

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