JP3259412B2 - ウエハ洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハの洗浄方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において、ウエハ製造後
このウエハに対し、薄膜形成処理、ドーピング処理、レ
ジスト処理、露光処理、エッチング処理等の各種ウエハ
処理が施される。これらのうち必要なウエハ処理工程終
了後にウエハ上に付着した各種薬品や異物、汚れ等を除
去するために、ウエハが洗浄される。通常、ウエハは洗
浄槽内で薬品を用いて洗浄され、その後超純水を用いて
薬品が洗浄される。このようなウェット洗浄において、
従来洗浄能力の向上や効率化のため、洗浄槽に連通する
洗浄処理液循環用配管上にフィルターを設けたり、処理
液自体の質の向上を図ったり、あるいは大流量による処
理や洗浄槽下部の処理液供給口付近に多孔整流板を設け
て流速の均一化を図る等の手段が用いられている。ま
た、メガソニック発生器による超音波洗浄やウエハ支持
部の揺動機構等が用いられている。

【０００３】さらに最近では、コンピュータにより洗浄
槽内の流速分布をシミュレーションのフィードバックに
より求め、この演算された流速分布シミュレーションに
基づいて、最大洗浄効果が得られるような洗浄槽の形
状、洗浄液供給口の位置や方向および口数、ウエハ支持
部の形状、ウエハの位置（高さ）およびウエハピッチ等
が定められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のウエハ洗浄方法における流速分布シミュレーション
を用いた場合、実際の流速分布は、異種洗浄用薬液の追
加や混合、経時的な濃度変化による液体粘度の変化、循
環ポンプの動作変動、ウエハ径のばらつき、ウエハ枚数
や流量変動等により、シミュレーションによる流速分布
と異なってくる。従って、シミュレーションのフィード
バックにより最大洗浄効果が得られる流速分布を求めて
洗浄装置を構成しても、ウエハ面で滞留（よどみ）や対
流（うず）等が発生し、所定の洗浄効果が得られなかっ
た。この場合、実際の洗浄装置で流速分布を測定し、シ
ミュレーションと異なる不具合な部分を発見しても、一
旦設計されて組み立てられた装置の構成を変更すること
は、コスト的および装置稼働時期の点で好ましくない。
また、この場合、所望の洗浄効果を得るために必要以上
に流量を増加させて洗浄を行うことも考えられるが、ラ
ンニングコストが増加する。

【０００５】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなさ
れたものであって、必要以上の洗浄液を用いることなく
大きな洗浄効果が得られ、またウエハ面を高い洗浄効率
で均一に洗浄処理可能なウエハ洗浄方法の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ため、本発明にかかるウエハ洗浄方法は、洗浄槽内に洗
浄液をオーバーフローさせた状態でウエハの洗浄を行う
ウエハ洗浄方法において、ウエハの洗浄中に前記洗浄槽
内に供給する洗浄液を断続的にオン・オフすると共に、
そのオン・オフタイミングを洗浄液の供給を停止した
後、流速分布が乱れそれが静止する前に洗浄液の供給を
再開するように予め設定制御することによって、前記洗
浄液の流速分布を変化させながらウエハの洗浄を行うこ
とを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明にかかるウエハ洗浄方法は、
洗浄槽内に洗浄液をオーバーフローさせた状態でウエハ
の洗浄を行うウエハ洗浄方法において、洗浄槽内に洗浄
液をオーバーフローさせた状態でウエハの洗浄を行うウ
エハ洗浄方法において、ウエハの洗浄中に前記洗浄槽内
に供給する洗浄液の流量を任意に変化させると共に、任
意のタイミングで洗浄液の供給を断続的に停止するよう
予め設定制御することによって、前記洗浄液の流速分布
を変化させながらウエハの洗浄を行うことを特徴とする
ものである。

【０００８】

【作用】上記のように、ウエハの洗浄中に洗浄槽内に供
給する洗浄液を断続的にオン・オフすると共に、そのオ
ン・オフタイミングを洗浄液の供給を停止した後、流速
分布が乱れそれが静止する前に洗浄液の供給を再開する
ように予め設定制御するか、あるいはウエハの洗浄中に
洗浄槽内に供給する洗浄液の流量を任意に変化させると
共に、任意のタイミングで洗浄液の供給を断続的に停止
するよう予め設定制御することによって、洗浄液の流速
分布を変化させながらウエハの洗浄を行うようにしてい
るため、洗浄槽内でのウエハ面での局部的なよどみ部分
やうずの発生を防止することができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の実施例にかかる薬液洗浄の
場合の洗浄装置の構成図である。洗浄槽１の外周にオー
バーフロー槽２が設けられる。オーバーフロー槽２には
薬液配管３が接続され、ポンプ４およびフィルター６を
介して洗浄槽１の底部と連結される。ポンプ４には、ス
トロークカウンタ５が取り付けられポンプ４のストロー
ク数を計測してポンプ４による薬液循環流量を検出す
る。ポンプ４はコントローラ８により駆動制御される。
この場合、ストロークカウンタ５からの検出信号をコン
トローラ８に入力しこの入力信号に基づいてポンプ４の
流量をフィードバック制御してもよい。また、管外測定
タイプの超音波流量計１３を用いて常時薬液流量を検出
し、この検出信号をコントローラ８に送ることによりさ
らに精密な流量のフィードバック制御ができる。

【００１０】洗浄すべきウエハ７は洗浄槽１内の支持部
材（図示しない）上に装着され保持される。洗浄槽１内
には、洗浄用薬液が一杯に充填されオーバーフローした
薬液はオーバーフロー槽２に収容される。オーバーフロ
ー槽２内の薬液はポンプ４により矢印Ａのように循環さ
れ、フィルタ６によりろ過された後、洗浄槽１の底部よ
り矢印Ｂのように槽内に供給される。この場合の供給流
量は一定ではなく例えばポンプ４の駆動制御により後述
のように変化させる。これにより洗浄槽１内の薬液流速
分布が変化する。この場合、薬液配管３上に設けた弁
（図示しない）のオンオフ制御により洗浄槽１の底部か
ら供給する薬液を断続的にオンオフさせて流速分布を変
化させてもよい。

【００１１】このような薬液による洗浄処理後のウエハ
７は、ウエハ表面の薬液除去のために超純水によりさら
に洗浄される。このような超純水による洗浄処理装置の
構成を図２に示す。図１の例と同様に、洗浄槽１の内部
にウエハ７が図示しない支持部材上に装着される。洗浄
槽１の底部には純水配管１５が接続され、ユーティリテ
ィ側から矢印Ｃのように送られた超純水が、矢印Ｂのよ
うに洗浄槽１の底部から槽内部に供給される。オーバー
フローした超純水は洗浄槽１の下に設けたドレンパン
（図示しない）から外部に排出される。純水供給配管１
５上には流量制御弁１０が設けられる。配管１５を流れ
る超純水流量は管外測定タイプあるいはその他適当な形
式の流量計１２により検出され、検出信号がコントロー
ラ８に送られ、この検出結果に基づいて制御弁１０の開
度を調整し流量のフィードバック制御を行う。

【００１２】この超純水による洗浄の場合にも、流速分
布を一定とせずに、流量変化あるいは超純水供給の断続
的オンオフ制御により槽内流速を変化させる。

【００１３】この場合、洗浄処理の進行状況は、抵抗計
１１により洗浄槽１内の超純水の比抵抗値を検出し、超
純水中の薬液量をモニターすることによって知ることが
できる。このような比抵抗値の変化のグラフを図４に示
す。横軸は時間、縦軸は比抵抗値を表す。時間ｔ１でウ
エハが洗浄槽１内に入れられ、時間ｔ２で取り出され
る。ウエハ投入直後はウエハに付着した薬液が純水中に
溶けこむため比抵抗値が急激に下がり、洗浄されていく
うちに次第に純水中の薬液濃度が減少して比抵抗値が増
加し、徐々にウエハ投入前の超純水の値まで回復する。
所定の比抵抗値の値まで回復したらウエハを取り出す。

【００１４】図３は、ウエハ洗浄処理における洗浄液
（薬液または純水）の供給制御のタイムチャートであ
る。ａのグラフは従来技術に係るタイムチャートであ
り、ｂ、ｃのグラフはそれぞれ本発明にかかるオンオフ
のタイミング制御および流量制御のタイムチャートであ
る。

【００１５】従来の場合は、グラフａに示すように、洗
浄液供給配管上に設けたバルブを開き（ＯＮ）、一定流
量の洗浄液を供給し、ウエハを投入する（時間ｔ１）。
一定流量の洗浄液供給による一様な流速分布状態で洗浄
処理終了後、ウエハを取り出し（時間ｔ２）、その後バ
ルブを閉じる（ＯＦＦ）。

【００１６】これに対して、本発明にかかるオンオフタ
イミング制御においては、グラフｂに示すように、ウエ
ハ洗浄中にバルブのＯＮ／ＯＦＦを断続的に繰り返す。
この場合、オンオフの時間間隔は一定の範囲内で変化さ
せる。バルブＯＮから流速分布が安定する時間は、槽容
積と流量から算出する。ＯＮからＯＦＦさせるタイミン
グはこの時間以上である必要がある。通常これはパラメ
ータとして設定しておく。バルブをＯＦＦした後槽内へ
の洗浄液供給が止まり流速分布が乱れ流速が静止するま
でに、再びバルブをＯＮにする。これは、流体が静止す
ると洗浄処理効率が最も低い状態となるため、この時点
より前に流速を戻すためである。この時間は、コンピュ
ータによるシミュレーシヨンからコントローラにバラメ
ータとして設定しておく。経時的に粘度が変化する場合
や処理ロット対象により流速分布が設計時と変わる場合
では上記オンオフのタイミングを必要に応じて修正す
る。このように、洗浄処理中に洗浄液供給を断続的にオ
ンオフしてそのタイミングを制御することにより、洗浄
槽内の流速分布が変化する。

【００１７】また、本発明によるウエハ洗浄方法におい
ては、洗浄液供給流量は例えばグラフｃのように変化す
る。このように流量を変化させる方法としては、洗浄液
供給配管上に制御弁を設けその開度を調整する方法、配
管上のオンオフ弁の駆動時間を制御する方法、定量スト
ロークポンプのストローク数を制御する方法、配管を複
数に分岐し各分岐管上にバルブを設け開状態のバルブ数
の選択により流量調整する方法等が実施可能である。こ
のように、洗浄処理中に洗浄液供給流量を変化させるこ
とにより、洗浄槽内の流速分布が変化する。

【００１８】図５は、シミュレーシヨンによる洗浄槽１
内の流速分布の例を示す。ウエハ７は支持部材１４上に
装着され、洗浄液が洗浄槽１の底部の供給管１ａから矢
印Ｂのように内部に供給される。Ｇは槽外へのオーバー
フローの流れを示す。Ｆは対流によるうず部分を示す。
また、Ｅは滞留（よどみ）の起こり易い場所を示す。こ
のようにシミュレーシヨンにより求めた流速分布は、本
発明によれば、矢印Ｂのオンオフタイミング制御あるい
は流量制御により洗浄処理中に変化する。従って、よど
み部分Ｅやうず部分Ｆの大きさや位置が変わり、ウエハ
面が効率よく均一に洗浄される。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるウ
エハ洗浄方法においては、薬液あるいは超純水による洗
浄処理中に洗浄すべきウエハ面およびその周辺の流速分
布が変化するため、従来のように大量の洗浄液を流すこ
となく、よどみ部分の洗浄不良や流速の大小による洗浄
処理進行程度の差が解消され、洗浄作用の信頼性が向上
しウエハ面が効率よく均一に洗浄処理される。

【００２０】また、流速分布変化のためのバルブのオン
オフコントロールや流量コントロールは、電気的制御に
より行うことができるため、ハードウエアを交換するこ
となく効率よく流速分布制御ができ、洗浄処理時間の短
縮が図られスループットが向上する。特に、洗浄液の供
給を断続的に停止するようにしているため、洗浄液の流
速分布の変化を最大にして効率よく洗浄することができ
ると共に、洗浄液の供給を停止した後、流速分布が乱れ
それが静止する前に洗浄液の供給を再開するようにして
いるため、流れの静止による洗浄処理効率の低下を抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る薬液処理による洗浄装
置の構成図である。

【図２】 本発明の実施例に係る純水による洗浄装置の
構成図である。

【図３】 洗浄液供給のタイミングチャートの説明図で
ある。

【図４】 洗浄液の比抵抗値曲線のグラフである。

【図５】 シミュレーシヨンによる洗浄槽内の流速分布
の説明図である。

【符号の説明】

１…洗浄槽、２…オーバーフロー槽、３…薬液配管、４
…ポンプ、７…ウエハ、８…コントローラ、１０…制御
弁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄槽内に洗浄液をオーバーフローさせ
   た状態でウエハの洗浄を行うウエハ洗浄方法において、ウエハの洗浄中に前記洗浄槽内に供給する洗浄液を断続
   的にオン・オフすると共に、そのオン・オフタイミング
   を洗浄液の供給を停止した後、流速分布が乱れそれが静
   止する前に洗浄液の供給を再開するように予め設定制御
   することによって、 前記洗浄液の流速分布を変化させな
   がらウエハの洗浄を行うことを特徴とするウエハ洗浄方
   法。
2. 【請求項２】 洗浄槽内に洗浄液をオーバーフローさせ
   た状態でウエハの洗浄を行うウエハ洗浄方法において、ウエハの洗浄中に前記洗浄槽内に供給する洗浄液の流量
   を任意に変化させると共に、任意のタイミングで洗浄液
   の供給を断続的に停止するよう予め設定制御することに
   よって、 前記洗浄液の流速分布を変化させながらウエハ
   の洗浄を行うことを特徴とするウエハ洗浄方法。