JP3080834B2 - 半導体基板洗浄処理装置 - Google Patents

半導体基板洗浄処理装置

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    • H01L21/67057—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板洗浄処理装
置に係り、特に半導体装置の製造工程のウエハープロセ
スにおける気相成長膜形成工程とか拡散処理工程などの
前に半導体基板（ウエハー）を洗浄処理するために使用
される。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来のウエハー洗浄装置を概略
的に示している。ここで、50は洗浄の対象であるウエハ
ー、51は薬液洗浄処理用のチャンバー、61は水洗・乾燥
用のチャンバーである。上記ウエハー50は、例えば図４
に示すように、半導体基板上の絶縁膜50ａ上に金属配線
50ｂが形成された直後の状態のものである。
【０００３】上記薬液洗浄処理用のチャンバー51は、薬
液（例えばフッ酸、ＨＦ）供給口52を有する基板洗浄処
理槽53、処理槽加熱用のホットプレート54、蒸気供給用
ノズル55などからなる蒸気発生器56および外部モータ57
により回転駆動されるウエハー支持台58を内蔵してお
り、不活性ガス（例えばＮ2 ガス）供給口59、排気口60
を有する。
【０００４】前記水洗・乾燥用のチャンバー61は、水洗
処理槽62、外部モータ63により回転駆動されるウエハー
支持台64を内蔵しており、純水供給用ノズル65、排水口
66、排気口67などを有する。
【０００５】ウエハー50の洗浄に際しては、まず、薬液
洗浄処理用のチャンバー51内にウエハー50を配設してこ
のチャンバー51を密閉状態とし、このチャンバー51内で
ＨＦ蒸気を発生させ、ウエハー50にＨＦ蒸気を触れさせ
ることによりウエハー50の薬液洗浄処理を行っている。
さらに、薬液洗浄前の工程でウエハー面にメタルパーテ
ィクルが残っていたような場合には上記したようにＨＦ
蒸気をウエハー面に供給するだけではメタルパーティク
ルを除去することができないので、このメタルパーティ
クルあるいはウエハーに吸着されたＨＦを除去するため
に、薬液洗浄処理後のウエハー50を水洗・乾燥用のチャ
ンバー61内に移して純水による洗浄処理を行った後にウ
エハー61を回転させて乾燥している。
【０００６】なお、上記ＨＦ蒸気に代えて、ＨＦガスと
水蒸気との混合ガスを供給する場合もある。しかし、上
記した従来のウエハー洗浄装置は、ＨＦ処理用のチャン
バー51と水洗・乾燥用のチャンバー61とを別々に用意し
ているので、設置スペースが大きくなり、また、ウエハ
ー50をＨＦ処理用のチャンバー51から水洗・乾燥用のチ
ャンバー61へ搬送する際に大気に触れ、カーボンなどの
有機物とかゴミなどによる汚染が生じるという問題があ
る。
【０００７】また、表面に溝パターンを有するウエハー
（例えばメモリセルのキャパシタとして溝堀り構造を有
するトレンチキャパシタを採用したＤＲＡＭウエハー）
を洗浄しようとする場合、蒸気またはガスは溝内に侵入
し易いが、溝の表面が疎水性を持つ場合には、純水洗浄
に際して溝内に純水が入り難くなり、溝内の蒸気または
ガスを純水に置換し難くなる（水洗が困難になる）とい
う傾向がある。
【０００８】また、上記ＤＲＡＭウエハーのＤＲＡＭチ
ップ領域の素子容量が大きくなるにつれて、トレンチキ
ャパシタの溝は、開口寸法が小さくなると共に深くなる
傾向があり、上記したような純水洗浄に際して溝内の水
洗が困難になるという傾向が顕著になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体基板洗浄処理装置は、設置スペースが大きくな
り、チャンバー間でウエハーを搬送する際に汚染が生
じ、表面に溝パターンを有するウエハーの場合には溝内
の水洗が困難になるという問題があった。
【００１０】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、半導体基板洗浄処理用の薬液成分が溶解され
た溶液による基板洗浄後に基板を大気に触れさせずに純
水で洗浄でき、チャンバーの設置スペースを節約できる
と共に基板の汚染を防止でき、表面に溝パターンを有す
る基板でも純水洗浄に際して溝内に純水が入り易くな
り、溝内の水洗が容易になる半導体基板洗浄処理装置を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板洗浄
処理装置は、基板洗浄処理用の密閉可能なチャンバー
と、このチャンバー内に設けられた半導体基板洗浄処理
槽と、この処理槽内で半導体基板を水平状態に支持する
ための基板支持機構と、上記処理槽内に少なくとも前記
半導体基板が浸漬される量の溶液を供給する溶液供給機
構と、上記チャンバーの室内に半導体基板洗浄処理用の
薬液の蒸気あるいはガスを所定期間供給することにより
上記処理槽内の溶液中に前記薬液の蒸気あるいはガスを
溶解させるための薬液成分供給機構と、上記処理槽内で
前記薬液の蒸気あるいはガスが溶解した溶液を純水に置
換する純水置換機構とを具備することを特徴とする。
【００１２】
【作用】半導体基板洗浄処理用の薬液の蒸気またはガス
が溶解された溶液中に基板を浸漬した状態で基板を洗浄
できるので、基板表面にメタルパーティクルが存在する
場合でもそれを除去することができ、表面に溝パターン
を有する基板でも溝内に溶液が入り、溝内を十分に洗浄
でき、薬液の使用量は少なくて済む。
【００１３】しかも、溶液による基板洗浄後に基板を大
気に触れさせずに純水で洗浄できるので、基板をチャン
バー間で搬送する必要がなくなり、搬送に伴う基板の汚
染を防止でき、表面に溝パターンを有する基板でも純水
洗浄に際して溝内に純水が入り易くなり、溝内の水洗が
容易になる。
【００１４】また、同一チャンバー内で溶液による基板
洗浄、純水洗浄が可能になるので、従来例のように２種
類のチャンバーを用いる場合と比べて、チャンバーの設
置スペースを節約することが可能になる。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の半導体基板洗浄処理装置
の一実施例の構成を概略的に示している。
【００１６】この基板洗浄処理装置は、基板洗浄処理用
の密閉可能なチャンバー11と、このチャンバー11内に設
けられた半導体基板洗浄処理槽12と、この処理槽12内で
ウエハー10を水平状態に支持するための基板支持機構
と、上記処理槽12内に少なくとも前記ウエハー10が浸漬
される量の溶液14を供給する溶液供給機構と、上記チャ
ンバー11の室内に半導体基板洗浄処理用の薬液の蒸気を
所定期間供給することにより上記処理槽12内の溶液14中
に前記薬液の蒸気を溶解させるための薬液成分供給機構
と、上記処理槽12内で前記薬液の蒸気が溶解した溶液14
を純水に置換する純水置換機構とを具備することを特徴
とする。
【００１７】前記処理槽12には、溶液（例えば純水）14
を供給・排出するための第１のパイプ21と純水を供給・
排出するための第２のパイプ22とが連なっており、これ
らのパイプはバルブ23を介して溶液・純水供給源24に連
なっている。これにより、ウエハー10の洗浄処理前に処
理槽12内に少なくともウエハー10が浸漬される量の溶液
14 を供給し、溶液14によるウエハー洗浄後に溶液14を
純水に置換することが可能になっている。
【００１８】前記基板支持機構は、ウエハー10を水平状
態に支持するための基板支持台（図示せず）をモータ25
により回転駆動し得るように構成されている。これによ
り、純水洗浄後のウエハー10を乾燥させる際にモータ25
を回転させてスピン乾燥を行うことが可能になってい
る。
【００１９】前記チャンバー11の内壁部には、基板洗浄
処理用の薬液（例えばＨＦ）の蒸気を発生するための蒸
気発生器と、外部からバルブ27を介して供給されるＯ3
（オゾン）ガスをチャンバー室11内に供給するためのＯ
3 供給パイプ28が設けられており、チャンバー11の底部
には、溶液14を排出するためのドレイン口29が設けられ
ている。
【００２０】前記蒸気発生器は、チャンバー11外部から
バルブ30を介して薬液が供給される容器31の温度を調節
することによりＨＦの蒸気の発生量を制御し得るように
構成されている。これにより、ウエハー10をＨＦで洗浄
する際にチャンバー11の室内にＨＦの蒸気を所定期間供
給することにより処理槽12内の溶液14中にＨＦの蒸気を
溶解させることが可能になっている。
【００２１】また、上記チャンバー11の内壁部には、前
記ＨＦ蒸気を処理槽12上面部に誘導するような流れを形
成するためにチャンバー11外部から供給される不活性ガ
ス（例えばＮ2 ガス）をチャンバー11室内に供給するた
めの不活性ガス供給パイプ（図示せず）と、チャンバー
11内の排気を行うための排気口36が設けられている。
【００２２】さらに、前記処理槽12内の溶液14中の薬液
の濃度を測定する測定手段と、この測定手段の測定結果
に基づいて上記薬液の濃度を制御する濃度制御手段が設
けられている。
【００２３】上記測定手段として、ＨＦの蒸気あるいは
ガスが溶解した溶液14の電導度を測定するための電導度
計（あるいは、薬液の蒸気あるいはガスが溶解した溶液
のペーハーを測定するためのペーハー計などでもよ
い。）37が設けられている。
【００２４】前記濃度制御手段として、前記処理槽12内
の溶液14の温度を制御する温度制御手段が設けられてい
る。この温度制御手段の一例としては、例えば図２に示
すように、処理槽12の周囲を囲むように電熱ヒーター41
を配設してヒーター41の温度を制御するようにすればよ
いが、処理槽12内に溶液を供給する際の溶液自体の温度
を制御するようにしてもよい。
【００２５】なお、前記濃度制御手段は、前記処理槽12
内に溶液14を供給する際の流量をバルブ23などにより制
御するようにしてもよく、あるいは、処理槽12上面の開
口面積を調節可能な蓋（図示せず）を設けておき、この
蓋により処理槽12上面の開口面積を調節して薬液の蒸気
あるいはガスが流入する面積を制御するようにしてもよ
い。
【００２６】上記実施例の半導体基板洗浄処理装置にお
いては、基板洗浄処理用のＨＦ蒸気およびＯ3 ガスが溶
解された溶液14中にウエハー10を浸漬した状態でウエハ
ー10を洗浄できるので、ウエハー10表面にメタルパーテ
ィクルが存在する場合でもそれを除去することができ、
表面に溝パターンを有するウエハーでも溝内に溶液が入
り、溝内を十分に洗浄でき、薬液（ＨＦ）の使用量は少
なくて済む。
【００２７】しかも、溶液14によるウエハー洗浄後に基
板を大気に触れさせずに純水で洗浄できるので、ウエハ
ー10をチャンバー間で搬送する必要がなくなり、搬送に
伴うウエハーの汚染を防止でき、表面に溝パターンを有
するウエハーでも純水洗浄に際して溝内に純水が入り易
くなり、溝内の水洗が容易になる。
【００２８】また、同一チャンバー内で溶液による基板
洗浄、純水洗浄が可能になるので、従来例のように２種
類のチャンバーを用いる場合と比べて、チャンバーの設
置スペースを節約することが可能になる。
【００２９】なお、上記実施例では、薬液の蒸気を溶解
させるための溶液14は純水である例を示したが、これに
限らず、溶液として過水オゾン水を供給するようにして
もよい。
【００３０】また、前記蒸気発生器を省略し、チャンバ
ー外部からバルブを介してチャンバー室内に薬液のガス
と水蒸気との混合ガスを所定期間供給することにより処
理槽内の溶液中に薬液のガスを溶解させるようにしても
よい。
【００３１】また、前記実施例では、ＨＦ蒸気およびＯ
3 ガスを溶液に溶解させたが、これに限らず、溶液に溶
解可能な他の薬液（例えばＨＮＯ3 ）の蒸気あるいは他
のガス（例えばＣｌ2 ガス）を用いてもよい。
【００３２】
【発明の効果】上述したように本発明の半導体基板洗浄
処理装置によれば、半導体基板洗浄処理用の薬液成分が
溶解された溶液による基板洗浄後に基板を大気に触れさ
せずに純水で洗浄でき、チャンバーの設置スペースを節
約できると共に基板の汚染を防止でき、表面に溝パター
ンを有する基板でも純水洗浄に際して溝内に純水が入り
易くなり、溝内の水洗が容易になる。
【００３３】従って、例えばＤＲＡＭウエハーを洗浄処
理する場合、ＤＲＡＭチップ領域の素子容量が大きくな
るにつれて、トレンチキャパシタの溝は、開口寸法が小
さくなると共に深くなる傾向があるとしても、上記した
ような純水洗浄に際して溝内の水洗が容易になるという
利点は大いに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体基板洗浄処理装置の一実施例の
構成を概略的に示す断面図。
【図２】図１中の処理槽内の溶液の温度を制御する温度
制御手段の一例を示す断面図。
【図３】従来の半導体基板洗浄処理装置の構成を概略的
に示す断面図。
【図４】図３の装置により洗浄されるウエハーの一例を
示す断面図。
【符号の説明】
10…ウエハー、11…チャンバー、12…基板洗浄処理槽、
14…溶液、21、22…パイプ、23、27、30…バルブ、24…
溶液・純水供給源、25…モータ、28…Ｏ3 供給パイプ、
29…ドレイン口、36…排気口、37…電導度計、41…電熱
ヒーター。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 642 H01L 21/304 651 B08B 3/10

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板洗浄処理用の密閉可能なチャンバー
    と、 このチャンバー内に設けられた半導体基板洗浄処理槽
    と、 この処理槽内で半導体基板を水平状態に支持するための
    基板支持機構と、 上記処理槽内に少なくとも前記半導体基板が浸漬される
    量の溶液を供給する溶液供給機構と、 上記チャンバーの室内に半導体基板洗浄処理用の薬液の
    蒸気あるいはガスを所定期間供給することにより上記処
    理槽内の溶液中に前記薬液の蒸気あるいはガスを溶解さ
    せるための薬液成分供給機構と、 上記処理槽内で前記薬液の蒸気あるいはガスが溶解した
    溶液を純水に置換する純水置換機構とを具備することを
    特徴とする半導体基板洗浄処理装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体基板洗浄処理装置
    において、さらに、 前記処理槽内の溶液中の薬液の濃度を測定する測定手段
    と、 この測定手段の測定結果に基づいて上記薬液の濃度を制
    御する濃度制御手段とを具備することを特徴とする半導
    体基板洗浄処理装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体基板洗浄処理装置
    において、 前記濃度制御手段は前記処理槽内の溶液の温度を制御す
    ることを特徴とする半導体基板洗浄処理装置。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の半導体基板洗浄処理装置
    において、 前記濃度制御手段は前記処理槽内に溶液を供給する際の
    流量を制御することを特徴とする半導体基板洗浄処理装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の半導
    体基板洗浄処理装置において、前記溶液は純水であるこ
    とを特徴とする半導体基板洗浄処理装置。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれかに記載の半導
    体基板洗浄処理装置において、前記溶液は過水オゾン水
    であることを特徴とする半導体基板洗浄処理装置。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の半導
    体基板洗浄処理装置において、前記薬液はフッ酸である
    ことを特徴とする半導体基板洗浄処理装置。
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