JP2019504483A - 高温化学薬品及び超音波装置を用いた基板の洗浄方法及び装置 - Google Patents

高温化学薬品及び超音波装置を用いた基板の洗浄方法及び装置 Download PDF

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Abstract

本発明によれば、基板洗浄用の高温化学溶液供給システムが提供される。高温化学溶液供給システムは、溶液タンクと、バッファタンクと、第１のポンプと、第２のポンプとを含む。溶液タンクには高温化学溶液が入っている。バッファタンクは、タンク本体と、通気管路と、ニードル弁とを有する。タンク本体には、前記高温化学溶液が入っている。通気管路の一端はタンク本体に接続されており、通気管路の他端は溶液タンクに接続されている。ニードル弁は通気管路に取り付けられており、ニードル弁を調節することにより高温化学溶液内の気泡が通気管路を介してバッファタンクから排出されるように流量を調整する。第１のポンプの吸込口は溶液タンクに接続されており、第１のポンプの送出口はバッファタンクに接続されている。第２のポンプの吸込口はバッファタンクに接続されており、第２のポンプの送出口は基板が洗浄される洗浄室に接続されている。本発明によれば、基板洗浄用の高温化学溶液供給システム及び超音波または高周波超音波装置を有する装置も提供される。また、本発明によれば基板を洗浄する方法も提供される。

Description

本発明は、基板の洗浄方法及び装置全般に関し、特に、ＳＣ１等の高温化学溶液内部の気泡や、洗浄工程において基板洗浄用の超音波装置を有する単一の基板洗浄装置に高温化学溶液を供給する際に発生または癒合する気泡を低減することに関する。
半導体装置の製造工程において、基板表面上の粒子は次のステップへ進む前に除去又は洗浄する必要がある。基板の表面上の、ポストＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）等のスラリーや残留物は除去が困難である。このような粒子を除去するために、高温の硫酸（ＳＭＰ）が用いられる。しかし、硫酸は安全に取り扱うことが困難であるだけでなく、硫酸の廃棄物の処理も高くつく。高温ＳＣ１（過酸化水素、水酸化アンモニア、及び、水を含む）は、高温の硫酸の非常に良好な代替候補である。しかし、これら粒子を効果的に除去するには、ＳＣ１の温度を８０℃より高温に加熱する必要がある。
ＳＣ１がこのような高温になる場合、ＳＣ１化学物質が低圧吸引、機械撹拌、及び、加熱工程を通過すると、ＳＣ１内のＨ２Ｏ２やＮＨ４ＯＨといった化学物質が、酸素とアンモニアガスの気泡として解離しやすくなる。このように気泡が混じったＳＣ１は洗浄工程において、ポンプ、ヒーター、流量計、超音波装置の誤作動の原因となる。
従って、混合、加熱、供給、及び、基板に同時に超音波エネルギーが加えられる洗浄工程において、高温化学溶液内の気泡を制御するより良い方法が必要となる。
本発明によれば、基板洗浄用の高温化学溶液供給システムが提供される。前記高温化学溶液供給システムは、溶液タンクと、バッファタンクと、第１のポンプと、第２のポンプとを含む。前記溶液タンクには高温化学溶液が入っている。前記バッファタンクは、タンク本体と、通気管路と、ニードル弁とを有する。前記タンク本体には、前記高温化学溶液が入っている。前記通気管路の一端はタンク本体に接続されており、前記通気管路の他端は前記溶液タンクに接続されている。前記ニードル弁は前記通気管路に取り付けられており、高温化学溶液内の気泡が前記通気管路を介して前記バッファタンクから排出される流量に達するように前記ニードル弁が調整される。前記第１のポンプの吸込口は前記溶液タンクに接続されており、前記第１のポンプの送出口は前記バッファタンクに接続されている。前記第２のポンプの吸込口は前記バッファタンクに接続されており、前記第２のポンプの送出口は基板が洗浄される洗浄室に接続されている。
また、本発明によれば基板を洗浄する装置も提供される。前記装置は、溶液タンクと、バッファタンクと、第１のポンプと、第２のポンプと、基板チャックと、回転駆動機構と、ノズルと、超音波／高周波超音波装置と、垂直アクチュエータとを備えている。前記溶液タンクには高温化学溶液が入っている。前記バッファタンクは、タンク本体と、通気管路と、ニードル弁とを有する。前記タンク本体には、前記高温化学溶液が入っている。前記通気管路の一端はタンク本体に接続されており、前記通気管路の他端は前記溶液タンクに接続されている。前記ニードル弁は前記通気管路に取り付けられており、高温化学溶液内の気泡が前記通気管路を介して前記バッファタンクから排出される流量に達するように前記ニードル弁が調整される。前記第１のポンプの吸込口は前記溶液タンクに接続されており、前記第１のポンプの送出口は前記バッファタンクに接続されている。前記第２のポンプの吸込口は前記バッファタンクに接続されており、前記第２のポンプの送出口は基板が洗浄される洗浄室に接続されている。前記基板チャックは基板を保持する。前記回転駆動機構は、前記基板チャックに接続され、前記基板チャックを回転させる。前記ノズルは、基板の表面に高温化学溶液又は脱イオン水を供給する。前記超音波／高周波超音波装置は、基板に隣接して配置され、基板と前記超音波／高周波超音波装置との間には隙間が設けられる。前記垂直アクチュエータは、前記超音波／高周波超音波装置を昇降させて、基板と前記超音波／高周波超音波装置との間の隙間を変化させる。
本発明によって提供される基板の洗浄方法は、基板を回転させるステップと、前記基板の表面を濡らすために、前記基板の表面に脱イオン水を供給するステップと、前記基板表面を洗浄するために、前記基板表面に高温化学溶液を供給するステップと、前記基板の回転速度を低回転速度に変更するステップと、超音波／高周波超音波装置と前記基板との間に、高温化学溶液で満たされる隙間ｄが形成されるように前記超音波／高周波超音波装置を前記基板の表面近傍に移動させるステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第１の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオフにし、基板の表面上での気泡の合体を防ぐために、前記超音波／高周波超音波装置によって生成された気泡をリリースするための高温化学溶液又は前記脱イオン水を前記基板の表面に供給するステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第２の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオフにして、前記基板の表面に洗浄用化学溶液又は脱イオン水を供給するステップと、前記基板を乾燥させるステップとを備える。
本発明によって提供される基板の洗浄方法は、基板を回転させるステップと、前記基板の表面を濡らすために、前記基板の表面に脱イオン水を供給するステップと、前記基板表面を洗浄するために、前記基板表面に高温化学溶液を供給するステップと、前記基板の回転速度を低回転速度に変更し、超音波／高周波超音波装置と前記基板との間に、高温化学溶液で満たされる隙間ｄが形成されるように前記超音波／高周波超音波装置を前記基板表面近傍に移動させるステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第１の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオフにして、前記超音波／高周波超音波装置の下又は周囲の合体した気泡をリリースするために、前記超音波／高周波超音波装置を高温化学溶液の液面から上昇させるステップと、前記超音波／高周波超音波装置と前記基板の表面との間に前記隙間ｄが形成されるように、前記超音波／高周波超音波装置を下降させ、その後前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第２の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオフにして、前記基板の表面に洗浄用化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、前記基板を乾燥させるステップとを備える。
本発明によって提供される基板の洗浄方法は、基板を回転させるステップと、前記基板の表面を濡らすために、前記基板の表面に脱イオン水を供給するステップと、前記基板表面を洗浄するために、前記基板表面に一種の高温化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、前記基板の表面を洗浄するために、前記基板の表面に中温化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、前記基板の回転速度を低回転速度に変更し、超音波／高周波超音波装置と前記基板との間に、洗浄溶液で満たされる隙間ｄが形成されるように前記超音波／高周波超音波装置を前記基板の表面近傍に移動させて、中温化学溶液と共働させるステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第１の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、基板表面上での気泡の合体を防ぐために、中温化学溶液によって生成された気泡をリリースするための中温化学溶液又は脱イオン水を前記基板の表面上に供給するステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第２の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、前記超音波／高周波超音波装置をオフにして、前記基板の表面に洗浄用化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、前記基板を乾燥させるステップとを備える。
蛇腹ポンプの作動過程の一例を示す図である。 蛇腹ポンプの作動過程の一例を示す図である。 バッファタンクを伴う２ポンプシステムの例を示す図である。 バッファタンクを伴う２ポンプシステムの例を示す図である。 バッファタンクを伴う２ポンプシステムの例を示す図である。 バッファタンクを伴う２ポンプシステムの例を示す図である。 バッファタンクを伴う３ポンプシステムの例を示す図である。 高温の化学物質を、混合、加熱、供給するシステムの一例を示す図である。 基板洗浄用の超音波または高周波超音波装置を備える基板洗浄装置の一例を示す図である。 基板洗浄用の超音波または高周波超音波装置を備える基板洗浄装置の一例を示す図である。
本発明によれば、基板洗浄用の高温化学溶液供給システムが提供される。前記高温化学溶液供給システムは、溶液タンクと、バッファタンクと、第１のポンプと、第２のポンプとを含む。前記溶液タンクには高温化学溶液が入っている。前記バッファタンクは、タンク本体と、通気管路と、ニードル弁とを有する。前記タンク本体には、前記高温化学溶液が入っている。前記通気管路の一端はタンク本体に接続されており、前記通気管路の他端は前記溶液タンクに接続されている。前記ニードル弁は前記通気管路に取り付けられており、高温化学溶液内の気泡が前記通気管路を介して前記バッファタンクから排出される流量に達するように前記ニードル弁が調整される。前記第１のポンプの吸込口は前記溶液タンクに接続されており、前記第１のポンプの送出口は前記バッファタンクに接続されている。前記第２のポンプの吸込口は前記バッファタンクに接続されており、前記第２のポンプの送出口は基板が洗浄される洗浄室に接続されている。
また、本発明によれば基板を洗浄する装置も提供される。前記装置は、溶液タンクと、バッファタンクと、第１のポンプと、第２のポンプと、基板チャックと、回転駆動機構と、ノズルと、超音波／高周波超音波装置と、垂直アクチュエータとを備えている。前記溶液タンクには高温化学溶液が入っている。前記バッファタンクは、タンク本体と、通気管路と、ニードル弁とを有する。前記タンク本体には、前記高温化学溶液が入っている。前記通気管路の一端はタンク本体に接続されており、前記通気管路の他端は前記溶液タンクに接続されている。前記ニードル弁は前記通気管路に取り付けられており、高温化学溶液内の気泡が前記通気管路を介して前記バッファタンクから排出される流量に達するように前記ニードル弁が調整される。前記第１のポンプの吸込口は前記溶液タンクに接続されており、前記第１のポンプの送出口は前記バッファタンクに接続されている。前記第２のポンプの吸込口は前記バッファタンクに接続されており、前記第２のポンプの送出口は基板が洗浄される洗浄室に接続されている。前記基板チャックは基板を保持する。前記回転駆動機構は、前記基板チャックに接続され、前記基板チャックを回転させる。前記ノズルは、基板の表面に高温化学溶液又は脱イオン水を供給する。前記超音波／高周波超音波装置は、基板に隣接して配置され、基板と前記超音波／高周波超音波装置との間には隙間が設けられる。前記垂直アクチュエータは、前記超音波／高周波超音波装置を昇降させて、基板と前記超音波／高周波超音波装置との間の隙間を変化させる。
図１Ａ〜１Ｂには、従来の蛇腹ポンプの構成が示されている。蛇腹ポンプ１００３は、左蛇腹室１０３３と右蛇腹室１０３５とを有する。図１Ａに示されるように、空気が排出されると、左蛇腹室１０３３が液体を吸入する。液体が７０℃を超える温度のＳＣ１等の高温の化学物質である場合、この吸入時に気泡１０３７（主にＨ２Ｏ２やＮＨ４ＯＨから解離した酸素やアンモニアガス）が生成される。また図１Ｂに示されるように、次のポンプサイクルにおいて、空気が供給されると、左蛇腹室１０３３内の化学溶液と混合された気泡１０３７が左蛇腹室１０３３から押し出される。気泡１０３７はより小さい体積に圧縮される。したがって、ポンプ１００３の送出口における液体の圧力が著しく低下する。また、このように気泡１０３７の混ざった化学溶液は洗浄工程において、流量計、ヒータ、超音波装置の誤作動の原因となる。
図２Ａ〜２Ｄには、本発明によるポンプシステムの一実施形態が示されている。図２Ａに示すように、ポンプシステムは、第１のポンプ２０１９と、バッファタンク２０２１と、第２のポンプ２０２３と、ニードル弁２０２９と、通気管路２０３０とを備えている。第１のポンプ２０１９から汲み出された化学溶液には、上述した気泡が含まれている。化学溶液と混合された気泡は、バッファタンク２０２１に注入される。バッファタンク２０２１において、気泡がバッファタンク２０２１の上部まで上昇し、その後ニードル弁２０２９と通気管路２０３０とを介して排出される。ニードル弁２０２９は、気泡の殆どが排出され、同時に、バッファタンク２０２１内の圧力を開放しすぎない程度に調節される必要がある。バッファタンク２０２１内の圧力は、第１のポンプ２０１９の出力圧力を調整することによって、５ｐｓｉ〜２０ｐｓｉの範囲、好ましくは１０ｐｓｉとなる。その後、バッファタンク２０２１内の気泡が大幅に減少した化学溶液が、第２ポンプ２０２３の吸込口に押し流される。第２のポンプ２０２３の吸込口に押し流された化学溶液は一定の圧力（上記設定により１０ｐｓｉ程度）を有しており、第２のポンプ２０２３の吸入工程において生成される気泡は少ないか殆どない。したがって、第２のポンプ２０２３の送出口における圧力を高い値に維持することが可能となる。第２のポンプ２０２３の送出口における圧力は、２０〜５０ｐｓｉと高く設定することが可能となる。一般的に、第１のポンプ２０１９は、遠心型ポンプ又は蛇腹型ポンプの何れかを選択することができる。第２のポンプ２０２３には、より高い圧力の出力を得るために蛇腹型ポンプを用いることが好ましい。
図２Ｂには、本発明によるバッファタンクの一実施形態が示されている。前記バッファタンクは、タンク本体２０２２と、流入管２０２８と、ニードル弁２０２９と、通気管路２０３０と、排出管２０３２とを備えている。流入管２０２８と排出管２０３２とは、タンク本体２０２２の底部近傍の位置まで挿入され、通気管路２０３０は、バッファタンク２０２１の上部に取り付けられている。化学溶液の気泡２０３７は上昇してバッファタンク２０２１から通気管路２０３０を介して排出される。
図２Ｃには、本発明によるバッファタンクの別の実施形態が示されている。バッファタンク２０２１は気泡仕切部２０３４をさらに備えていること以外は図２Ｂに示すバッファタンクと類似する。気泡仕切部２０３４は、流入管２０２８から出た気泡２０３７が排出管２０３２に流入することを防ぐ機能を有する。気泡仕切部２０３４の高さは、バッファタンクの高さの５０％〜８０％の範囲であり、好ましくは７０％である。
図２Ｄには、本発明によるバッファタンクの別の実施形態が示されている。バッファタンク２０２１は、粒子フィルタ２０３６をさらに備え、排出管２０３２がバッファタンク２０２１上部であって粒子フィルタ２０３６の排出口の位置に取り付けられていること以外は図２Ｂに示されるバッファタンクと類似する。流入管２０２８は、タンク本体２０２２の底部近傍であって粒子フィルタ２０３６の吸込口の位置まで挿入されている。排出管２０３２は、バッファタンク２０２１の上部であって粒子フィルタ２０３６の排出口の位置に取り付けられている。通気管路２０３０は、バッファタンク２０２１の上部であって粒子フィルタ２０３６の吸込口の位置に取り付けられている。粒子フィルタ２０３６は、フィルタ膜によって、気泡２０３７が直接排出管２０３２に流入することを防ぐ機能を有する。フィルタ膜によって止められた気泡２０３７は、通気管路２０３０とニードル弁２０２９を介して排出される。
図３には、本発明によるポンプシステムの別の実施形態が示されている。ポンプシステムは第２のバッファタンク３０５０と、第３のポンプ３０５３とをさらに備えていることを除いて図２Ａに示されるポンプシステムと類似する。３ポンプシステムは、２ポンプシステムよりも高温域において、化学物質のより高い圧力と流量を達成することができる。さらにポンプやバッファタンクを組み合わせることにより、さらに高い圧力と高い流量に達することは明らかである。
図４には、本発明による化学溶液供給システムの一実施形態が示されている。本実施形態は、溶液タンク４００１と、第１のポンプ４０１９と、バッファタンク４０２１、第２のポンプ４０２３と、第３のポンプ４００３と、ヒーター４０１３と、温度計４００５と、制御装置４００８とを備える。溶液タンク４００１は、水が供給される第１の吸込口４０１７と、Ｈ２Ｏ２等の第１の化学物質が供給される第２の吸込口４０１５と、ＮＨ４ＯＨ等の第２の化学物質が供給される第３の吸込口４００９とを有する。また、溶液タンク４００１には、溶液タンク４００１から化学溶液を排出するための排液ライン４００７が設けられている。溶液タンク４００１の外面は、保温用にゴムやプラスチック等の断熱材で覆われている。溶液タンク４００１と、第１のポンプ４０１９と、バッファタンク４０２１と、第２のポンプ４０２３と、第３のポンプ４００３と、ヒーター４０１３との間を接続する液体管又はラインもまた同様の断熱材料で覆われている。化学溶液供給システムは以下のように稼働する。
ステップ１：溶液タンク４００１に必要量の水（脱イオン水）を充填する。加熱時間を短縮するために、最終的に混合した化学溶液の温度を６０℃以上にする必要がある場合、６０℃に温度設定したお湯を充填してもよい。
ステップ２：必要となる濃度のＨ２Ｏ２等の第１の化学物質を充填する。
ステップ３：必要となる濃度のＮＨ４ＯＨ等の第２の化学物質を充填する。
ステップ４：空気圧を２０〜６０ｐｓｉ、好ましくは４０ｐｓｉに設定した状態で、第３のポンプ４００３をオンにする。
ステップ５：温度を必要となるＴ０に設定した状態でヒーター４０１３をオンにする。ここで温度は３５℃〜９５℃の範囲に設定されていればよい。
ステップ６：溶液タンク４００１内での化学溶液の温度が、温度計４００５上で設定温度Ｔ０に達すれば、出力圧力をＰ１に設定した状態の第１のポンプ４０１９をオンにする。ここで、出力圧力は５〜３０ｐｓｉの範囲、好ましくは１５ｐｓｉに設定されている。
ステップ７：気泡を排出するのに充分な流量に達するようにニードル弁４０２９を調整する。排出されたＳＣ１等の化学溶液の気泡は、化学物質を節約するために通気管路４０３０を介して溶液タンク４００１に戻される。
ステップ８：出力圧力をＰ２に設定した状態で、第２のポンプ４０２３をオンにする。ここでＰ２は、１０〜８０ｐｓｉの範囲であり、Ｐ１より高く設定する必要がある。
ステップ９：第２のポンプ４０２３をオンにしたことによる圧力Ｐ１の変化が通気管路４０３０の流量に影響し得るため、気泡の排出のみに充分な一定の流量に達するようにニードル弁４０２９を再調整する。
図５Ａ〜５Ｂには、基板洗浄用の超音波または高周波超音波装置を備える基板洗浄装置の一例が示されている基板洗浄装置は、基板５０１０と、回転駆動機構５０１６によって回転させられる基板チャック５０１４と、化学溶液又は脱イオン水５０３２を供給するノズル５０１２と、超音波または高周波超音波（ＭＨｚ周波数の超音波）装置５００３とを備えている。超音波または高周波超音波装置５００３は、さらに共振器５００８に音響的に結合された圧電トランスデューサ５００４を備えている。圧電トランスデューサ５００４は、振動するように電気的に励起され、共振器５００８は化学溶液又は脱イオン水５０３２に高周波音響エネルギーを伝達する。高周波超音波エネルギによって生成された気泡の撹拌により、基板５０１０上の粒子がほぐされる。これにより異物はウエハ５０１０の表面から振動により隔離され、ノズル５０１２によって供給される化学溶液又は脱イオン水５０３２の流れを介して基板５０１０の表面から除去される。
基板洗浄装置は、さらに支持ビーム５００７と、リードスクリュー５００５と、垂直アクチュエータ５００６とを備えている。洗浄工程における基板チャック５０１４の回転に伴い、リードスクリュー５００５と垂直アクチュエータ５００６によって、超音波または高周波超音波装置５００３と基板５０１０との間の隙間ｄが増減する。制御ユニット５０８８は、回転駆動機構５０１６の速度に基づいて垂直アクチュエータ５００６の速度を制御するものである。
一実施形態において、隙間ｄは、超音波または高周波超音波装置５００３の下又は周囲で合体した気泡をリリースするために制御される。超音波または高周波超音波装置５００３と基板５０１０の表面との間の隙間ｄは、超音波または高周波超音波装置５００３の作業面を洗浄用化学溶液５０３２に浸漬させないのに十分なほどには大きい。
基板５０１０と超音波または高周波超音波装置５００３との間の隙間に超音波または高周波超音波を供給することにより、温度が約７０℃よりも高いＳＣ１等の高温化学溶液が気泡を発生させ、これによって超音波または高周波超音波装置への反射パワーが増加し、超音波または高周波超音波のパワー遮断を引き起こす。そのため、隙間における超音波または高周波超音波のパワーが不充分になって、基板５０１０上での洗浄効果が低下する。また、基板５０１０の表面上にとどまっている気泡は、化学溶液や超音波または高周波超音波の基板５０１０への到達の妨げとなり、基板５０１０上の洗浄箇所又は不具合が見いだせなくなる。
超音波または高周波超音波を用いた洗浄工程において気泡の発生を抑制するために、洗浄工程をいくつかのフェーズに分割して気泡を削減する。本発明による方法の詳細は以下の通りである。
ステップ１：基板５０１０を基板チャック５０１４によって、３００〜１２００ｒｐｍの範囲、好ましくは５００ｒｐｍに設定された回転速度で回転させる。
ステップ２：ノズル５０１２を介して、基板５０１０の表面に脱イオン水が供給され、基板５０１０の表面が予備的に濡らされる。
ステップ３：高温（７０℃より高温）のＳＣ１等の化学溶液が、ノズル５０１２によって基板５０１０の表面に供給され、基板５０１０の表面が洗浄される。
ステップ４：基板の回転速度が低速度（１０〜２００ｒｐｍ）に変更され、超音波または高周波超音波装置５００３と基板５０１０の表面との間に隙間ｄが形成されるように超音波または高周波超音波装置を基板５０１０の表面に近づける。超音波または高周波超音波装置５００３と基板５０１０の表面との間の隙間ｄに化学溶液が充填される。この場合、超音波または高周波超音波装置５００３の作業面は化学溶液に浸漬される。
ステップ５：超音波または高周波超音波装置５００３をオンにし、本ステップ中において垂直アクチュエータ５００６によって隙間ｄを制御しつつ、一定の又は第１の洗浄サイクルでパルス状の電力を供給する。
超音波または高周波超音波電力の波形は、所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されており、隙間ｄの変化プロファイル（時間変化線）は所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されている。
ステップ６：超音波または高周波超音波装置をオフにする。ステップ５において基板の表面上での気泡の合体を防ぐために、超音波または高周波超音波装置によって生成された気泡をリリースするための高温化学溶液又は脱イオン水を前記基板５０１０の表面上に供給する。
この気泡リリースステップにおいて、供給される化学溶液は、洗浄用化学溶液と同一の種類であってもよく、洗浄用化学溶液とは異なる種類のものであってもよい。
超音波または高周波超音波装置と基板の表面との間の隙間ｄが、供給される化学溶液によって完全に満たされる。この場合、超音波または高周波超音波装置の作業面は洗浄用化学溶液に浸漬される。
より良好に気泡をリリースするために、基板の回転速度をより高い値に設定してもよい。
より良好に気泡をするために、隙間ｄをより大きな値に設定してもよい。
より良好に気泡をリリースするために、超音波または高周波超音波装置に供給される電力は低い値に設定してもよく完全にオフにしてもよい。
上述の気泡リリースステップの時間は、スループットを考慮して数秒に設定してもよい。
ステップ７：超音波または高周波超音波装置５００３をオンにし、本ステップ中において垂直アクチュエータによって隙間ｄを制御しつつ、一定の又は第２の洗浄サイクルでパルス状の電力を供給する。
超音波または高周波超音波電力の波形は、所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されており、隙間ｄの変化プロファイル（時間変化線）は所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されている。
洗浄性能を高めるため、ステップ６〜ステップ７が複数サイクル連続的に行われてよい。
第１の洗浄サイクル及び第２の洗浄サイクルは複数回繰り返し行われ、洗浄サイクルを２回行う毎に前記気泡をリリースするステップが１回行われる。第１の洗浄サイクル及び第２の洗浄サイクルは同じであってもよく異なっていてもよい。
ステップ８：超音波または高周波超音波装置５００３をオフにし、ノズル５０１２を介してすすぎ洗い用の化学溶液又は脱イオン水を基板５０１０に供給する。
ステップ９：基板５０１０を乾燥させる。
本発明による、超音波または高周波超音波を用いた洗浄工程での気泡の発生を防ぐ別の方法を以下に説明する。
ステップ１：基板５０１０を基板チャック５０１４によって、３００〜１２００ｒｐｍの範囲、好ましくは５００ｒｐｍに設定された回転速度で回転させる。
ステップ２：ノズル５０１２を介して、基板５０１０の表面に脱イオン水が供給され、基板５０１０の表面が予備的に濡らされる。
ステップ３：高温（７０℃より高温）のＳＣ１等の化学溶液が、ノズル５０１２によって基板５０１０の表面に供給され、基板５０１０の表面が洗浄される。
ステップ４：基板の回転速度が低速度（１０〜２００ｒｐｍ）に変更され、超音波または高周波超音波装置と基板の表面との間に隙間ｄが形成されるように超音波または高周波超音波装置５００３を基板５０１０の表面に近づける。超音波または高周波超音波装置５００３と基板５０１０の表面との間の隙間ｄに化学溶液が充填される。この場合、超音波または高周波超音波装置の作業面は化学溶液に浸漬される。
ステップ５：超音波または高周波超音波装置５００３をオンにし、本ステップにおいて垂直アクチュエータ５００６によって隙間ｄを制御しつつ、第１の洗浄サイクルで一定の又はパルス状の電力を供給する。
超音波または高周波超音波電力の波形は、所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されており、隙間ｄの変化プロファイル（時間変化線）は所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されている。
ステップ６：超音波または高周波超音波装置をオフにして、超音波または高周波超音波装置の下又は周囲の合体した気泡をリリースするために、前記超音波または高周波超音波装置を高温化学溶液の液面から上昇させる。
この気泡リリースステップにおいて、供給される化学溶液は、洗浄用化学溶液と同一の種類であってもよく、洗浄用化学溶液とは異なる種類のものであってもよい。
超音波または高周波超音波装置と基板の表面との間の隙間ｄが、超音波または高周波超音波装置の作業面を洗浄用化学溶液に浸漬させないのに十分なほどに大きくなるように、超音波または高周波超音波装置を上昇させる。
より良好に気泡をリリースするために、基板の回転速度をより高い値に設定してもよい。
より良好に気泡をリリースするために、超音波または高周波超音波装置に供給される電力は低い値に設定してもよくオフにしてもよい。
上述の気泡リリースステップの時間は、スループットを考慮して数秒に設定してもよい。
ステップ７：基板５０１０との隙間ｄを空けて超音波または高周波超音波装置５００３を下降させてから、超音波または高周波超音波装置５００３をオンにし、本ステップ中において垂直アクチュエータ５００６によって隙間ｄを制御しつつ、一定の又は第２の洗浄サイクルでパルス状の電力を供給する。
超音波または高周波超音波電力の波形は、所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されており、隙間ｄの変化プロファイル（時間変化線）は所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されている。
洗浄性能を高めるため、ステップ６〜ステップ７が複数サイクル連続的に行われてよい。
第１の洗浄サイクル及び第２の洗浄サイクルは複数回繰り返し行われ、洗浄サイクルを２回行う毎に前記気泡をリリースするステップが１回行われる。第１の洗浄サイクル及び第２の洗浄サイクルは同じであってもよく異なっていてもよい。
ステップ８：超音波または高周波超音波装置５００３をオフにし、すすぎ洗い用の化学溶液又は脱イオン水を基板５０１０に供給する。
ステップ９：基板５０１０を乾燥させる。
本発明による、超音波または高周波超音波を用いた洗浄工程での気泡の発生を防ぐ別のさらに別の方法を以下に説明する。
ステップ１：基板５０１０を基板チャック５０１４によって、３００〜１２００ｒｐｍの範囲、好ましくは５００ｒｐｍに設定された回転速度で回転させる。
ステップ２：ノズル５０１２を介して、基板５０１０の表面に脱イオン水が供給され、基板５０１０の表面が予備的に濡らされる。
ステップ３：基板５０１０の表面を洗浄するために、走査ノズルによって基板５０１０の表面に一種の高温化学溶液又は脱イオン水を供給する。走査される側面は所定の方法によってプログラム可能であり設定可能である。
ステップ４：基板５０１０の表面を洗浄するために、基板５０１０の表面に中温（２５℃〜７０℃）の化学溶液又は脱イオン水を供給する。
中温の化学溶液は、高温の化学溶液と同じ種類のものであってもよく高温化学溶液とは異なる種類のものであってもよい。
ステップ５：基板の回転速度が低ＲＰＭ（１０〜５００ｒｐｍ）に変更され、超音波または高周波超音波装置と基板の表面との間に隙間ｄが形成されるように、超音波または高周波超音波装置が基板の表面に移動させて、中温化学溶液と共働させる。超音波または高周波超音波装置と基板の表面との間の隙間ｄが、洗浄用化学溶液によって完全に満たされる。この場合、超音波または高周波超音波装置の作業面は洗浄用化学溶液に浸漬される。
ステップ６：超音波または高周波超音波装置をオンにし、本ステップ中において垂直アクチュエータによって隙間ｄを制御しつつ、一定の又は第１の洗浄サイクルでパルス状の電力を供給する。
超音波または高周波超音波電力の波形は、所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されており、隙間ｄの変化プロファイル（時間変化線）は所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されている。
ステップ７：基板の表面上での気泡の合体を防ぐために、中温化学溶液によって生成された気泡をリリースするための中温化学溶液又は脱イオン水を基板の表面上に供給する。
この気泡リリースステップにおいて、供給される化学溶液は、洗浄用化学溶液と同一の種類であってもよく、洗浄用化学溶液とは異なる種類のものであってもよい。
より良好に気泡をリリースするために、基板の回転速度をより高い値に設定してもよい。
より良好に気泡をするために、隙間ｄをより大きな値に設定してもよい。
より良好に気泡をリリースするために、超音波または高周波超音波装置に供給される電力は低い値に設定してもよくオフにしてもよい。
上述の気泡リリースステップの時間は、スループットを考慮して数秒に設定してもよい。
ステップ８：超音波または高周波超音波装置をオンにし、本ステップ中において垂直アクチュエータによって隙間ｄを制御しつつ、一定の又は第２の洗浄サイクルでパルス状の電力を供給する。
超音波または高周波超音波電力の波形は、所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されており、隙間ｄの変化プロファイル（時間変化線）は所定の手段によってプログラム可能であり予め設定されている。
洗浄性能を高めるため、ステップ７〜ステップ８が複数サイクル連続的に行われてよい。
第１の洗浄サイクル及び第２の洗浄サイクルは複数回繰り返し行われ、洗浄サイクルを２回行う毎に前記気泡をリリースするステップが１回行われる。第１の洗浄サイクル及び第２の洗浄サイクルは同じであってもよく異なっていてもよい。
ステップ９：超音波または高周波超音波装置をオフにし、すすぎ洗い用の化学溶液又は脱イオン水を基板に供給する。
ステップ１０：基板を乾燥させる。

Claims (29)

  1. 高温化学溶液を含む溶液タンクと、
    タンク本体と、通気管路と、ニードル弁とを有するバッファタンクであって、前記タンク本体には前記高温化学溶液が含まれており、前記通気管路の一端が前記タンク本体に接続されており、前記通気管路の他端が前記溶液タンクに接続されており、前記ニードル弁が前記通気管路に取り付けられており、前記ニードル弁を調節することにより前記高温化学溶液内の気泡が前記通気管路を介して前記バッファタンクから排出されるように流量を調整する前記タンク本体と、
    吸込口が前記溶液タンクに接続され、送出口が前記バッファタンクに接続されている第１のポンプと、
    吸込口が前記バッファタンクに接続され、送出口が基板の洗浄が行われる洗浄室に接続されている第２のポンプとを備えることを特徴とする基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  2. 第３のポンプと、ヒータとをさらに備え、前記第３のポンプが前記溶液タンクと前記ヒータに接続され、前記ヒータが前記溶液タンクに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  3. 温度計と制御装置とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  4. 前記溶液タンクは、脱イオン水が供給される第１の吸込口と、第１の化学物質が供給される第２の吸込口と、第２の化学物質が供給される第３の吸気口とを備えることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  5. 前記第１の化学物質はＨ２Ｏ２であり、前記第２の化学物質はＮＨ４ＯＨであることを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  6. 前記バッファタンクは、流入管と排出管とを更に備え、前記流入管と前記排出管とは、前記タンク本体の前記底部近傍の位置まで挿入され、前記通気管路は前記バッファタンクの上部に取り付けられ、前記高温化学溶液内の気泡が上昇して前記バッファタンクから前記通気管路を介して排出されることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  7. 前記バッファタンクは、前記流入管から出た気泡が前記排出管に流入することを防ぐ気泡仕切部をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  8. 前記バッファタンクは、流入管と、排出管と、粒子フィルタとを更に備え、前記流入管は、前記タンク本体の前記底部近傍であって前記粒子フィルタの吸込口の位置まで挿入されており、前記排出管は前記バッファタンクの上部であって前記粒子フィルタの排出口の位置に取り付けられており、前記通気管路は前記バッファタンク上部であって前記粒子フィルタの吸込口の位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  9. 前記第２のポンプの前記送出口と前記洗浄室との間に設置された、少なくとも１つの第２のバッファタンクと少なくとも１つの第４のポンプとをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  10. 前記溶液タンクの外面が断熱材で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄用高温化学溶液供給システム。
  11. 高温化学溶液を含む溶液タンクと、
    タンク本体と、通気管路と、ニードル弁とを有するバッファタンクであって、前記タンク本体には前記高温化学溶液が含まれており、前記通気管路の一端が前記タンク本体に接続されており、前記通気管路の他端が前記溶液タンクに接続されており、前記ニードル弁が前記通気管路に取り付けられており、前記ニードル弁を調節することにより前記高温化学溶液内の気泡が前記通気管路を介して前記バッファタンクから排出されるように流量を調整する前記タンク本体と、
    吸込口が前記溶液タンクに接続され、送出口が前記バッファタンクに接続されている第１のポンプと、
    吸込口が前記バッファタンクに接続され、送出口が基板の洗浄が行われる洗浄室に接続されている第２のポンプと、
    前記基板を把持する基板チャックと、
    前記基板チャックに接続され、前記基板チャックを回転させる回転駆動機構と、
    前記基板の表面に前記高温化学溶液又は脱イオン水を供給するノズルと、
    前記基板から隙間を空けて、前記基板に隣接して配置される超音波／高周波超音波装置と、
    前記超音波／高周波超音波装置を昇降させ、前記基板と前記超音波／高周波超音波装置との間の前記隙間を変化させる垂直アクチュエータとを備えることを特徴とする基板洗浄装置。
  12. 基板を回転させるステップと、
    前記基板の表面を濡らすために、前記基板の表面に脱イオン水を供給するステップと、
    前記基板表面を洗浄するために、前記基板表面に高温化学溶液を供給するステップと、
    前記基板の回転速度を低回転速度に変更し、超音波／高周波超音波装置と前記基板との間に、高温化学溶液で満たされる隙間ｄが形成されるように前記超音波／高周波超音波装置を前記基板表面近傍に移動させるステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第１の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオフにし、基板の表面上での気泡の合体を防ぐために、前記超音波／高周波超音波装置によって生成された気泡をリリースするための高温化学溶液又は前記脱イオン水を前記基板の表面に供給するステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第２の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオフにして、前記基板の表面に洗浄用化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、
    前記基板を乾燥させるステップとを備えることを特徴とする基板洗浄方法。
  13. 前記高温化学溶液は高温のＳＣ１であることを特徴とする請求項１２に記載の基板洗浄方法。
  14. 前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は前記第１の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップにおいて、前記隙間ｄは垂直アクチュエータによって制御され、前記超音波／高周波電力の波形はプログラム可能であり予め設定されており、前記隙間ｄの変化プロファイルはプログラム可能であり予め設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の基板洗浄方法。
  15. 前記気泡をリリースするステップにおいて、供給される前記化学溶液は前記洗浄用化学溶液と同一の種類又は前記洗浄用化学溶液とは異なる種類であることを特徴とする請求項１２に記載の基板洗浄方法。
  16. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは複数回繰り返し行われ、洗浄サイクルを２回行う毎に前記気泡をリリースするステップが１回行われることを特徴とする請求項１２に記載の基板洗浄方法。
  17. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは同じであることを特徴とする請求項１６に記載の基板洗浄方法。
  18. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは異なることを特徴とする請求項１６に記載の基板洗浄方法。
  19. 基板を回転させるステップと、
    前記基板の表面を濡らすために、前記基板の表面に脱イオン水を供給するステップと、
    前記基板表面を洗浄するために、前記基板表面に高温化学溶液を供給するステップと、
    前記基板の回転速度を低回転速度に変更し、超音波／高周波超音波装置と前記基板との間に、高温化学溶液で満たされる隙間ｄが形成されるように前記超音波／高周波超音波装置を前記基板表面近傍に移動させるステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第１の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオフにして、前記超音波／高周波超音波装置の下又は周囲の合体した気泡をリリースするために、前記超音波／高周波超音波装置を高温化学溶液の液面から上昇させるステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置と前記基板の表面との間に前記隙間ｄが形成されるように、前記超音波／高周波超音波装置を下降させ、その後前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第２の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオフにして、前記基板の表面に洗浄用化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、
    前記基板を乾燥させるステップとを備えることを特徴とする基板洗浄方法。
  20. 超音波／高周波超音波装置を上昇させ、前記超音波／高周波超音波装置と前記基板の表面との間の前記隙間ｄが、前記超音波／高周波超音波装置の作業面を前記洗浄用化学溶液に浸漬させないように制御されることを特徴とする請求項１９に記載の基板洗浄方法。
  21. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは複数回繰り返し行われ、洗浄サイクルを２回行う毎に前記気泡をリリースするステップが１回行われることを特徴とする請求項１９に記載の基板洗浄方法。
  22. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは同じであることを特徴とする請求項２１に記載の基板洗浄方法。
  23. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは異なることを特徴とする請求項２１に記載の基板洗浄方法。
  24. 基板を回転させるステップと、
    前記基板の表面を濡らすために、前記基板の表面に脱イオン水を供給するステップと、
    前記基板表面を洗浄するために、前記基板表面に一種の高温化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、
    前記基板の表面を洗浄するために、前記基板の表面に中温化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、
    前記基板の回転速度を低回転速度に変更し、超音波／高周波超音波装置と前記基板との間に、洗浄溶液で満たされる隙間ｄが形成されるように前記超音波／高周波超音波装置を前記基板の表面近傍に移動させて、中温化学溶液と共働させるステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第１の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、
    基板表面上での気泡の合体を防ぐために、中温化学溶液によって生成された気泡をリリースするための中温化学溶液又は脱イオン水を前記基板の表面上に供給するステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオンにし、一定又は第２の洗浄サイクルでパルス状の作動電力を供給するステップと、
    前記超音波／高周波超音波装置をオフにして、前記基板の表面に洗浄用化学溶液又は前記脱イオン水を供給するステップと、
    前記基板を乾燥させるステップとを備えることを特徴とする基板洗浄方法。
  25. 前記中温の化学溶液は、前記高温化学溶液と同一の種類又は前記高温化学溶液とは異なる種類のものであることを特徴とする請求項２４に記載の基板洗浄方法。
  26. 前記気泡をリリースするステップにおいて、供給される前記化学溶液は前記洗浄用化学溶液と同一の種類又は前記洗浄用化学溶液とは異なる種類であることを特徴とする請求項２４に記載の基板洗浄方法。
  27. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは複数回繰り返し行われ、洗浄サイクルを２回行う毎に前記気泡をリリースするステップが１回行われることを特徴とする請求項２４に記載の基板洗浄方法。
  28. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは同じであることを特徴とする請求項２７に記載の基板洗浄方法。
  29. 前記第１の洗浄サイクル及び前記第２の洗浄サイクルは異なることを特徴とする請求項２７に記載の基板洗浄方法。
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