JP3140556B2 - 半導体ウエハの洗浄方法 - Google Patents

半導体ウエハの洗浄方法

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JP3140556B2 JP04131851A JP13185192A JP3140556B2 JP 3140556 B2 JP3140556 B2 JP 3140556B2 JP 04131851 A JP04131851 A JP 04131851A JP 13185192 A JP13185192 A JP 13185192A JP 3140556 B2 JP3140556 B2 JP 3140556B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハの表面に
付着した微粒子等の汚染物を除去するために用いられる
半導体ウエハの洗浄方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の半導体ウエハの洗浄装置
を示す斜視図である。図において、50は回転軸であ
り、この回転軸50の上端部には吸着テーブル51が設
けられている。また、この吸着テーブル51上には、被
洗浄物である半導体ウエハ52が吸着固定されている。
洗浄時には、回転軸50の回転に共動して半導体ウエハ
52が所定の回転数で回転するようになっている。
【0003】一方、半導体ウエハ52の表面側には洗浄
ブラシ53が配設されている。この洗浄ブラシ53は、
支持アーム54の先端部に取り付けられており、モータ
55の駆動によって所定の回転数で回転しながら、支持
アーム54のスイング動作によって半導体ウエハ52の
表面上を移動するようになっている。
【0004】更に、半導体ウエハ52の斜め上方にはノ
ズル56が配設されており、このノズル56から洗浄液
が放出されて、半導体ウエハ52の表面に洗浄液が供給
されるようになっている。
【0005】上記従来装置による半導体ウエハの洗浄工
程おいては、モータ55の駆動によって洗浄ブラシ53
を回転させるとともに、ノズル56から半導体ウエハ5
2の表面に洗浄液を供給しながら、支持アーム54のス
イング動作により洗浄ブラシ53を半導体ウエハ52の
表面に沿って移動させる。それと同時に、回転軸50の
回転によって半導体ウエハ52を所定の回転数で回転さ
せる。これにより、半導体ウエハ52の表面に付着した
微粒子等は、洗浄ブラシ53によるスクラブ洗浄によっ
て剥離されるとともに、半導体ウエハ52の回転に伴う
遠心力によってウエハ外縁部から外方に排出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
装置においては、半導体ウエハ52の回転数が一定であ
ってもウエハ中心部とウエハ外周部とでは周速度が異な
るため、半導体ウエハ52の表面に対する洗浄ブラシ5
3の物理的な作用が均一にならず、ウエハ中心部に微粒
子等が残りやすいという欠点があった。
【0007】そこで、上記欠点を解消する装置として
は、特開昭57−90941号公報が提案されている。
この提案は、半導体ウエハ52上の洗浄ブラシ53の移
動速度(スイング速度)をウエハ中心部で最大となるよ
うに調整して、ウエハ中心部の微粒子等の除去率を高め
ようとしたものである。
【0008】また、これとは別に特開昭64−1973
0号公報では、洗浄液がウエハ中心部に充分供給されな
いことによりウエハ中心部が乾燥して、微粒子等が再付
着してしまうといった問題に鑑みて、以下のような提案
がなされている。すなわち、図5に示すように、回転軸
60上端部の吸着テーブル61に吸着固定された半導体
ウエハ62に対して、回転ブラシ63を斜め上方から延
出させた状態で配設するとともに、ノズル64を半導体
ウエハ62のほぼ真上に配置して、洗浄液が半導体ウエ
ハ62の表面中心部に供給されるようにしたものであ
る。
【0009】しかしながら上記いずれの提案において
も、洗浄後の半導体ウエハ52,62の表面に微粒子等
が残ってしまうことが本発明者の実験結果によって判明
し、微粒子等の除去率の点で満足できるものではなかっ
た。すなわち、洗浄前の状態においては図6に示すよう
にウエハ中心部で疎らに付着してウエハ外周部では部分
的に多く付着していた微粒子等(小点で表示)が、洗浄
後の状態においては図7に示すようにウエハ外周部でほ
ぼ完全に除去されているもののウエハ中心部では纏まっ
たかたちで付着している。
【0010】この原因としては、半導体ウエハ52,6
2の回転によって発生する遠心力がウエハ外周部よりも
ウエハ中心部の方が極端に小さいことと、純水を用いた
洗浄液の噴射によって半導体ウエハ52,62の表面に
かなりの帯電電圧が発生することの二点が挙げられ、こ
れらの原因によって、一旦洗浄ブラシ53,63で剥離
された微粒子等がその洗浄ブラシ53,63に運ばれ
て、再びウエハ中心部に付着してしまったものと考えら
れる。
【0011】特に、上述した特開昭64−19730号
公報においては、洗浄液を半導体ウエハ62の真上から
ウエハ中心部に向けて供給するようになっているため、
洗浄液によって持ち去られる微粒子の量は増加するもの
の、ウエハ中心部での帯電電圧が一層高められることか
ら、逆に微粒子等の再付着を促進させる結果となってし
まう。
【0012】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、洗浄液の噴射によって半導体ウエハの
表面に発生する帯電電圧を低減して、微粒子等の除去率
を大幅に向上させることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、純水とCO2 ガスとを混
合して得られる洗浄液を半導体ウエハの表面に供給しな
がら、回転する洗浄ブラシを移動させて半導体ウエハの
表面をスクラブ洗浄する第1の洗浄工程と、半導体ウエ
ハの表面に純水とCO2 ガスとを混合して得られる洗浄
液を噴出させる第2の洗浄工程と、半導体ウエハの表面
に純水を噴出させる第3の洗浄工程とから半導体ウエハ
の洗浄方法である。
【0014】
【作用】本発明の半導体ウエハの洗浄方法においては、
純水とCO 2 ガスとを混合することで低比抵抗の洗浄液
が得られ、この洗浄液が半導体ウエハの表面に供給され
る。これにより、半導体ウエハ表面に洗浄液が噴出され
た際に発生する帯電電圧が低減され、スクラブ洗浄によ
って剥離された微粒子等が再びウエハ表面に付着するこ
とがなくなる。さらに、スクラブ洗浄後のリンス処理に
おいても、純水とCO 2 ガスとを混合した低比抵抗の洗
浄液を使用することにより、スクラブ洗浄によって剥離
された微粒子等がウエハ周縁部に流れやすくなる。
【0015】
【実施例】図1は本発明の洗浄装置の実施例を示す概略
構成図である。図中1は、半導体ウエハ2が吸着固定さ
れる吸着テーブルであり、この吸着テーブル1の下面側
には回転軸3が取り付けられている。この回転軸3は、
図示せぬモータの駆動力によって回転駆動し、この回転
軸1の駆動に伴って吸着テーブル1上の半導体ウエハ2
が回転するようになっている。
【0016】一方、図中4は洗浄ブラシであり、この洗
浄ブラシ4は、支持アーム5の先端部に固定されたモー
タ6に直結して取り付けられている。また、支持アーム
5には、この支持アーム5をスイング動作させる駆動部
7が接続されている。これらの構成により洗浄ブラシ4
は、モータ6の駆動により回転しながら、支持アーム5
のスイング動作により半導体ウエハ2の表面上を移動す
るようになっている。
【0017】また、吸着テーブル1に吸着固定された半
導体ウエハ2の上方には、スクラブ洗浄用のノズル8と
リンス用のノズル9とが配設されている。ここで、スク
ラブ洗浄用のノズル8は半導体ウエハ2の斜め上方に配
設されており、一方のリンス用のノズル9は半導体ウエ
ハ2のほぼ真上に配設されている。
【0018】さらに、各ノズル8,9に接続された配水
ライン10の一端側には洗浄液供給源11が設けられて
おり、この洗浄液供給源11から送り出された洗浄液が
配水ライン10の所定経路を通して各ノズル8,9に到
達すると共に、それら各ノズル8,9から半導体ウエハ
2の表面に供給されるようになっている。
【0019】また、スクラブ洗浄用のノズル8と洗浄液
供給源11とを接続している配水ライン10のほぼ中間
位置には注入ノズル12が設けられており、この注入ノ
ズル12を基点に分岐したガス管13の一端にCO2
給源14が配設されている。さらに、注入ノズル12と
CO2 供給源14の間には、CO2 供給源14から送り
出されるCO2 ガスの流量を制御する注入バルブ15が
配設されている。このような構成によって、スクラブ洗
浄用のノズル8と洗浄液供給源11との間に位置する配
水ライン10上にCO2 供給源14が接続される。
【0020】加えて、CO2 供給源14よりも下流側に
位置する配水ライン10上には混合フィルター16が配
設されている。この混合フィルター16は、上述のCO
2 供給源14によりCO2 ガスが注入された洗浄液の比
抵抗を均一にするためのものであり、この混合フィルタ
ー16を通すことによって洗浄液中のCO2 ガスの泡が
細かく砕かれて、洗浄液の比抵抗が均一化されるように
なっている。なお、本実施例での配水ライン10の上流
側と下流側の定義は、その配水ライン10を通して流れ
る洗浄液の流れ方向を基準としたものである。
【0021】さらに、混合フィルター16の下流側に位
置する配水ライン10には、比抵抗計17が設けられて
いる。この比抵抗計17は、混合フィルター16を通し
て送り込まれる洗浄液の比抵抗値を検出するものであ
り、この検出結果に基づいて注入バルブ15によるCO
2 ガスの注入量が制御される。また、配水ライン10の
上流側には、その配水ライン10中の洗浄液の流量を検
出する流量計18,19が配設されており、同下流側に
は、所定のタイミングで配水ライン10中の洗浄液の流
れを遮断する開閉バルブ20,21,22が配設されて
いる。なお、洗浄液供給源11から送り出される洗浄液
の流量は、配水ライン10の上流側に配設された流量計
18,19の検出結果を基に制御されるようになってい
る。
【0022】次に、本実施例に係わる半導体ウエハの洗
浄装置の動作について説明する。まず、第1の洗浄工程
では、配水ライン10上の開閉バルブ20,21が閉ざ
された状態で洗浄液供給源11から洗浄液が送り出され
る。この送り出された洗浄液にはCO2 供給源14より
CO2 ガスが注入され、次いで混合フィルター16にて
充分に混合される。そして、混合フィルター16を通さ
れた洗浄液は、その後スクラブ洗浄用のノズル8から半
導体ウエハ2の表面に供給される。ここで、洗浄液供給
源11から送り出される洗浄液としては、比抵抗値が1
8MΩcm程度の純水が一般的に用いられている。しか
し本実施例では、この高比抵抗の純水をCO2 供給源
4からのCO2 ガスの注入によって1MΩcm以下の低
比抵抗の洗浄液とし、これをスクラブ洗浄用のノズル8
から半導体ウエハ2の表面に供給するようにしている。
【0023】この低比抵抗の洗浄液が供給されている状
態の下で、吸着テーブル1上の半導体ウエハ2は回転軸
3の駆動によって回転する。また、洗浄ブラシ4はモー
タ6の駆動により回転しながら支持アーム5のスイング
動作に従って半導体ウエハ2の表面上を移動する。これ
により、半導体ウエハ2の表面は洗浄ブラシ4によって
スクラブ洗浄され、半導体ウエハ2の表面に付着してい
た微粒子等が剥離される(図2参照)。
【0024】上記第1の洗浄工程では、CO2 供給源
4によりCO2 ガスが注入された低比抵抗の洗浄液が半
導体ウエハ2の表面に供給されるようになっているた
め、従来のように高比抵抗の純水をそのまま供給する場
合に比べると、洗浄液が半導体ウエハ2の表面に噴出さ
れた際に発生する帯電電圧が大幅に低減される。これに
より、半導体ウエハ2の表面から一旦剥離された微粒子
等が再び付着するようなことがなくなる。
【0025】次いで、第2の洗浄工程では、支持アーム
5のスイング動作によって洗浄ブラシ4を半導体ウエハ
2の外方に退避させるとともに、配水ライン10上の開
閉バルブ20,22を閉ざした状態で洗浄液供給源11
から洗浄液を送り出す。これにより、先程と同じ低比抵
抗の洗浄液が今度はリンス用のノズル9から半導体ウエ
ハ2の表面に供給される。その際、リンス用のノズル9
が半導体ウエハ2の真上に配設されていることから、そ
のノズル9から供給される洗浄液は半導体ウエハ2の表
面中心部に噴出される(図3参照)。
【0026】この第2の洗浄工程では、リンス用の洗浄
液として低比抵抗の洗浄液を使用しているので、純水に
よるリンス処理に比べると半導体ウエハ2表面の帯電電
圧が格段に低減される。その上、洗浄液が半導体ウエハ
2の表面中心部に噴出されることで、渦による乱流が防
止されるため、上記第1の洗浄工程で剥離された微粒子
等がスムースにウエハ外縁部から外方に排出される。こ
の時点で、半導体ウエハ2の表面に付着していた微粒子
等が、ほぼ完全に除去される。
【0027】続いて、第3の洗浄工程では、配水ライン
10上の開閉バルブ21,22を閉ざした状態で洗浄液
供給源11から洗浄液を送り出す。これにより、リンス
用のノズル9からは純水が放出され、この放出された純
水が半導体ウエハ2の表面中心部に供給されて最終的な
リンス処理がなされる。なお、上記の工程に従って半導
体ウエハ2の表面が洗浄された後は、配水ライン10上
の全ての開閉バルブ20,21,22が閉ざされた状態
で、回転軸3の駆動によって半導体ウエハ2が回転し、
ウエハ表面の乾燥が行われる。
【0028】このように本実施例の洗浄装置において
は、洗浄液供給源11から送り出される洗浄液に対し
て、CO2 供給源14からCO2 ガスを注入して低比抵
抗の洗浄液とし、これを半導体ウエハ2の表面に供給し
ながらスクラブ洗浄しているので、従来のように純水を
そのままウエハ表面に供給する場合に比べて帯電電圧が
大幅に低減される。これにより、スクラブ洗浄によって
一旦半導体ウエハ2の表面から剥離された微粒子等が再
びウエハ表面に付着することがなくなり、微粒子等の除
去率が高められる。また、スクラブ洗浄直後のリンス処
理にも低比抵抗の洗浄液を使用しているので、上記同様
に帯電電圧が低減されることから、スクラブ洗浄によっ
て剥離された微粒子等がウエハ周縁部に流れやすくなる
ため、微粒子等の除去率がさらに高められる。
【0029】なお、本実施例の構成においては、半導体
ウエハ2の上方にスクラブ洗浄用のノズル8とリンス用
のノズル9とを設けるようにしたが、本発明はこれに限
らず、スクラブ洗浄用のノズルとリンス用のノズルとを
一個のノズルで共用させることも容易に可能である。
【0030】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
洗浄ブラシによる半導体ウエハのスクラブ洗浄時におい
て、純水とCO 2 ガスとを混合した低比抵抗の洗浄液を
半導体ウエハの表面に供給することにより、スクラブ洗
浄によって剥離された微粒子等の再付着を有効に防止で
きるとともに、スクラブ洗浄後のリンス処理において
も、純水とCO 2 ガスとを混合した低比抵抗の洗浄液を
使用することにより、スクラブ洗浄によって剥離された
微粒子等をウエハ周縁部に流れやすくして除去効率を高
めることができる。その結果、洗浄工程における微粒子
等の除去率が格段に向上するとともに、洗浄時間の面で
も従来装置に比べて大幅に短縮させることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の洗浄装置の実施例を示す概略構成図で
ある。
【図2】実施例における洗浄装置の動作説明図(その
1)である。
【図3】実施例における洗浄装置の動作説明図(その
2)である。
【図4】従来装置を示す斜視図である。
【図5】他の従来装置を示す側面図である。
【図6】洗浄前の付着マップである。
【図7】従来装置による洗浄後の付着マップである。
【符号の説明】
1 吸着テーブル 2 半導体ウエハ 3 回転軸 4 洗浄ブラシ 5 支持アーム 8 ノズル 10 配水ライン 11 洗浄液供給源 14 CO2 供給源 16 混合フィルター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 647 H01L 21/304 641 H01L 21/304 644 B08B 3/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 純水とCO2 ガスとを混合して得られる
    洗浄液を半導体ウエハの表面に供給しながら、回転する
    洗浄ブラシを移動させて前記半導体ウエハの表面をスク
    ラブ洗浄する第1の洗浄工程と、 前記半導体ウエハの表面に純水とCO2 ガスとを混合し
    て得られる洗浄液を噴出させる第2の洗浄工程と、 前記半導体ウエハの表面に純水を噴出させる第3の洗浄
    工程とからなることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方
    法。
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