JP3293399B2 - 板状試料表面の処理方法 - Google Patents
板状試料表面の処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、板状試料を、その外周
あるいは中心を介して機械的に保持しながら回転し、流
体で試料表面を処理する流体処理方法並びにそれらの装
置にかかり、特に清浄性が要請される薄膜デバイス等の
製造工程に好適な板状試料の流体処理方法並びにその装
置に関する。
あるいは中心を介して機械的に保持しながら回転し、流
体で試料表面を処理する流体処理方法並びにそれらの装
置にかかり、特に清浄性が要請される薄膜デバイス等の
製造工程に好適な板状試料の流体処理方法並びにその装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体、液晶ディスプレイ等の薄膜デバ
イスは構造の微細化が進み、これらの製造技術の高性能
化、及び製造工程の高清浄化に対する要請が、ますます
高まっている。一方、製造時の基板が大型化しており、
製造装置体積の増大防止に対する要請も高まっている。
これらの要請に対する一つの具体策として、試料を１枚
ずつ処理する方法（通称、枚葉処理と呼ばれている）が
あり、例えば半導体製造工程の成膜工程等で実用化され
ている。
イスは構造の微細化が進み、これらの製造技術の高性能
化、及び製造工程の高清浄化に対する要請が、ますます
高まっている。一方、製造時の基板が大型化しており、
製造装置体積の増大防止に対する要請も高まっている。
これらの要請に対する一つの具体策として、試料を１枚
ずつ処理する方法（通称、枚葉処理と呼ばれている）が
あり、例えば半導体製造工程の成膜工程等で実用化され
ている。
【０００３】枚葉式の流体処理装置として特開平４−２
８７９２２号公報に示されるような、処理流体を試料の
斜め上方から試料に向けて供給し、洗浄、エッチング・
リンス・乾燥を行うものがある。これは、大気雰囲気中
で処理を行うため、装置内部を常に清浄に維持する必要
があるが、洗浄処理後の異物やミストが、回転処理によ
り装置内で散乱するため、また回転部や搬送部等の可動
部分からの発塵があるため、処理中に装置内の気中異物
が増加し、処理中の試料に再汚染を起こす原因となって
いる。
８７９２２号公報に示されるような、処理流体を試料の
斜め上方から試料に向けて供給し、洗浄、エッチング・
リンス・乾燥を行うものがある。これは、大気雰囲気中
で処理を行うため、装置内部を常に清浄に維持する必要
があるが、洗浄処理後の異物やミストが、回転処理によ
り装置内で散乱するため、また回転部や搬送部等の可動
部分からの発塵があるため、処理中に装置内の気中異物
が増加し、処理中の試料に再汚染を起こす原因となって
いる。
【０００４】また、装置内部にＮ2ガスを充満し、大気
の進入を防止するものもあるが、回転処理中に発生した
異物やミストは、装置内部で発生、散乱するため、処理
中の試料に再汚染を起こす。
の進入を防止するものもあるが、回転処理中に発生した
異物やミストは、装置内部で発生、散乱するため、処理
中の試料に再汚染を起こす。
【０００５】このように、試料を回転することにより枚
葉処理を行う装置（通称、スピン枚葉装置と呼ばれてい
る）は、クリーンルームなどの清浄雰囲気に設置されて
はいるが、装置内部では可動部分からの発塵や、処理中
の試料から発生する異物、あるいは液体処理時のミスト
状の異物が発生し、これらを十分に除去することができ
ないといった欠点がある。
葉処理を行う装置（通称、スピン枚葉装置と呼ばれてい
る）は、クリーンルームなどの清浄雰囲気に設置されて
はいるが、装置内部では可動部分からの発塵や、処理中
の試料から発生する異物、あるいは液体処理時のミスト
状の異物が発生し、これらを十分に除去することができ
ないといった欠点がある。
【０００６】また、試料表面が活性な（フッ酸などでエ
ッチング処理後のＳｉ表面など）場合、回転処理間ある
いは処理後に乾燥が不十分であると、水と大気中の酸素
に触れることにより、数μｍの極微小なウォーターマー
クと称されるシミが発生する。
ッチング処理後のＳｉ表面など）場合、回転処理間ある
いは処理後に乾燥が不十分であると、水と大気中の酸素
に触れることにより、数μｍの極微小なウォーターマー
クと称されるシミが発生する。
【０００７】異物やウォーターマークは、成膜工程など
で欠陥となり、正常なデバイスとして動作しなくなるた
め、発生を防止しなくてはならない。
で欠陥となり、正常なデバイスとして動作しなくなるた
め、発生を防止しなくてはならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】現状の流体処理を行う
枚葉装置では、板状試料を高速回転で処理するため装置
内部で板状試料に向かう気流が発生し、装置内部の微粒
子状異物、処理後の異物、および液体処理中に発生する
ミスト等を巻き込み、試料に再汚染をもたらす原因とな
っている。また、処理に用いられる流体の中には、有害
なガスを発生するものもあるため、装置内部はダクト等
により吸引されており、そのため装置内部は負圧となり
装置内部へ外気が進入する部分での発塵もあり、それら
が試料に向かう気流に巻き込まれ、試料表面に再汚染を
もたらす原因ともなっている。
枚葉装置では、板状試料を高速回転で処理するため装置
内部で板状試料に向かう気流が発生し、装置内部の微粒
子状異物、処理後の異物、および液体処理中に発生する
ミスト等を巻き込み、試料に再汚染をもたらす原因とな
っている。また、処理に用いられる流体の中には、有害
なガスを発生するものもあるため、装置内部はダクト等
により吸引されており、そのため装置内部は負圧となり
装置内部へ外気が進入する部分での発塵もあり、それら
が試料に向かう気流に巻き込まれ、試料表面に再汚染を
もたらす原因ともなっている。
【０００９】さらに、今後の試料の大口径化により、試
料保持のための治具も大きくなり装置内部の気流はさら
に撹乱され、また試料に向かう気流もますます多くなる
ため、再汚染の割合も増加すると考えられる。
料保持のための治具も大きくなり装置内部の気流はさら
に撹乱され、また試料に向かう気流もますます多くなる
ため、再汚染の割合も増加すると考えられる。
【００１０】表１に各洗浄液におけるスピン枚葉処理し
た後の、試料に付着した異物数をまとめた。
た後の、試料に付着した異物数をまとめた。
【００１１】
【表１】
【００１２】試料は購入直後の６インチＳｉウェハを用
いた。表１より、酸性処理溶液の場合に多く付着するこ
とから、洗浄処理中あるいは乾燥処理中に装置内で付着
したものである。また、図１に回転数による付着異物数
をまとめた。図より回転数が増加するほど装置内付着異
物数が増加することがわかる。特に乾燥処理では回転数
を１５００ｒｐｍ以上にするため、装置内部での汚染は
さらに多くなる。
いた。表１より、酸性処理溶液の場合に多く付着するこ
とから、洗浄処理中あるいは乾燥処理中に装置内で付着
したものである。また、図１に回転数による付着異物数
をまとめた。図より回転数が増加するほど装置内付着異
物数が増加することがわかる。特に乾燥処理では回転数
を１５００ｒｐｍ以上にするため、装置内部での汚染は
さらに多くなる。
【００１３】これら装置内の異物は、半導体などの素子
が形成された試料ではさらに付着し易くなり、半導体な
どを製造する工程では、極力除去されなければならな
い。
が形成された試料ではさらに付着し易くなり、半導体な
どを製造する工程では、極力除去されなければならな
い。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために、まず試料表面へ向かう流体の流れを
解析し、種々実験検討したところ、回転により発生する
気流や液流の流量以上の流体を試料に供給することによ
り、試料に向かう気流の巻き込みによる再汚染を防止で
きることを発明した。
を解決するために、まず試料表面へ向かう流体の流れを
解析し、種々実験検討したところ、回転により発生する
気流や液流の流量以上の流体を試料に供給することによ
り、試料に向かう気流の巻き込みによる再汚染を防止で
きることを発明した。
【００１５】まず、試料の回転により発生する気液流に
つて説明する。図２にその概念図を示す。流体中で円盤
状試料１を水平面で回転させたときに、試料に向かう流
速ｖy［ｃｍ／ｓｅｃ］２は文献（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏ
ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，６９（１９７６）ｐｐ１−ｐｐ
１０５）から次式で表すことができる。
つて説明する。図２にその概念図を示す。流体中で円盤
状試料１を水平面で回転させたときに、試料に向かう流
速ｖy［ｃｍ／ｓｅｃ］２は文献（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏ
ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，６９（１９７６）ｐｐ１−ｐｐ
１０５）から次式で表すことができる。
【００１６】
【数１】
【００１７】ここでωは試料の回転数［回転／秒］、ν
は流体の動粘度［ｃｍ2／ｓｅｃ］である。
は流体の動粘度［ｃｍ2／ｓｅｃ］である。
【００１８】また、ｖyと試料の表面積から試料に向か
う流体の流量Ｑ［Ｌ／ｍｉｎ］は次式で表すことができ
る。
う流体の流量Ｑ［Ｌ／ｍｉｎ］は次式で表すことができ
る。
【００１９】
【数２】
【００２０】ここでＲは試料の直径［インチ］、Ｔは回
転数［ｒｐｍ］である。
転数［ｒｐｍ］である。
【００２１】図３に液体（水）の場合の、図４に気体
（空気）の場合の、試料のサイズ［インチ］と、回転数
による試料に向かう流体の流量の関係を示す。図３、図
４より試料のサイズが大きくなるに従って、また回転数
が大きくなるに従って、試料へ向かう流体の流量が二乗
に比例して増加する事が判る。従って、処理中の洗浄
液、純水、エッチング液、乾燥用不活性ガス等の供給流
量が不十分な場合、その不足分が図５に示されるような
気流３により、装置内部の気体から供給される。装置内
部で発生する気流中には、前述した異物や処理後のミス
トなどが含まれているため、それらを処理中に巻き込む
ことになる。また乾燥処理では回転が液体の時より高速
になり、異物や処理後のミストの巻き込みの割合も多く
なる。さらに、試料が大口径化するほど異物や処理後の
ミストの巻き込み量が増加する。
（空気）の場合の、試料のサイズ［インチ］と、回転数
による試料に向かう流体の流量の関係を示す。図３、図
４より試料のサイズが大きくなるに従って、また回転数
が大きくなるに従って、試料へ向かう流体の流量が二乗
に比例して増加する事が判る。従って、処理中の洗浄
液、純水、エッチング液、乾燥用不活性ガス等の供給流
量が不十分な場合、その不足分が図５に示されるような
気流３により、装置内部の気体から供給される。装置内
部で発生する気流中には、前述した異物や処理後のミス
トなどが含まれているため、それらを処理中に巻き込む
ことになる。また乾燥処理では回転が液体の時より高速
になり、異物や処理後のミストの巻き込みの割合も多く
なる。さらに、試料が大口径化するほど異物や処理後の
ミストの巻き込み量が増加する。
【００２２】装置内部での気流の巻き込みにを防止する
ためには処理流体の流量を、図３、図４に示される値以
上で試料に供給する事によって解決できる。
ためには処理流体の流量を、図３、図４に示される値以
上で試料に供給する事によって解決できる。
【００２３】液体処理の場合には、図３より処理液体の
流量を増やすことによって、あるいは不足分を不活性ガ
スで補うことによって、異物やミストの巻き込みを低減
できる。低速回転の場合には、試料のサイズが大きい場
合でも、少ない流量で問題を解決できるが、高速回転に
なると試料サイズの増加に従って、必要流量が増加し実
現困難な流量となってしまう。例えば試料が１２インチ
のＳｉウェハで、１０００ｒｐｍで処理する場合、１６
Ｌ／ｍｉｎもの流量が最低必要となり、液送装置が大が
かりとなる。このような場合、不足分を不活性ガスで補
ってやればよい。不活性ガスの流量は、図４より、５０
Ｌ／ｍｉｎ以上あればよく、十分実現可能な流量であ
る。また、処理液体として例えば、超純水はＮ2ガスの
２０倍のコストがかかるため、気体による補充は経済的
でもある。
流量を増やすことによって、あるいは不足分を不活性ガ
スで補うことによって、異物やミストの巻き込みを低減
できる。低速回転の場合には、試料のサイズが大きい場
合でも、少ない流量で問題を解決できるが、高速回転に
なると試料サイズの増加に従って、必要流量が増加し実
現困難な流量となってしまう。例えば試料が１２インチ
のＳｉウェハで、１０００ｒｐｍで処理する場合、１６
Ｌ／ｍｉｎもの流量が最低必要となり、液送装置が大が
かりとなる。このような場合、不足分を不活性ガスで補
ってやればよい。不活性ガスの流量は、図４より、５０
Ｌ／ｍｉｎ以上あればよく、十分実現可能な流量であ
る。また、処理液体として例えば、超純水はＮ2ガスの
２０倍のコストがかかるため、気体による補充は経済的
でもある。
【００２４】気体処理の場合は、供給気体の流量を図４
に示す値以上にすればよく、１００Ｌ／ｍｉｎで１２イ
ンチ、３０００ｒｐｍまでの処理が可能である。
に示す値以上にすればよく、１００Ｌ／ｍｉｎで１２イ
ンチ、３０００ｒｐｍまでの処理が可能である。
【００２５】
【作用】上記した不足分の流量を、Ｎ2ガスなどの不活
性ガスで供給することにより、雰囲気の制御を行う必要
もなく、簡便な方法で装置内異物の巻き込みによる汚染
を防止でき、さらに供給する不活性ガスにより、大気中
の酸素の巻き込みを防止できるため、乾燥処理を行う際
に、ウォーターマークの発生をも防止することができ
る。
性ガスで供給することにより、雰囲気の制御を行う必要
もなく、簡便な方法で装置内異物の巻き込みによる汚染
を防止でき、さらに供給する不活性ガスにより、大気中
の酸素の巻き込みを防止できるため、乾燥処理を行う際
に、ウォーターマークの発生をも防止することができ
る。
【００２６】
【実施例】以下、本発明による実施例を図面を用いて説
明する。
明する。
【００２７】（実施例１）まず、液体処理の実施例を示
す。図６に処理部の断面図を示す。処理液体４はノズル
５の中央部よりノズル６で試料７の中央部分に供給でき
るようにし、液体ノズル６周辺部のノズル５で不活性ガ
ス８を供給できるようにした。また液体の散乱を防止す
るため、液体ノズル６の先端は気体ノズル５の先端より
３ｃｍ下方に位置するように調節した。試料７は６イン
チＳｉウェハを用いた。処理液体４は０．５ｖｏｌ％の
ＨＦ水溶液を用いた。処理中の回転数は１０００ｒｐｍ
で、処理時間は２分間とした。液体供給量は１Ｌ／ｍｉ
ｎとし、不活性ガス８としてＮ2ガスを用いた。またＨ
Ｆ処理の後は、超純水によるリンスを同様のノズルを用
いて３０秒間行った。
す。図６に処理部の断面図を示す。処理液体４はノズル
５の中央部よりノズル６で試料７の中央部分に供給でき
るようにし、液体ノズル６周辺部のノズル５で不活性ガ
ス８を供給できるようにした。また液体の散乱を防止す
るため、液体ノズル６の先端は気体ノズル５の先端より
３ｃｍ下方に位置するように調節した。試料７は６イン
チＳｉウェハを用いた。処理液体４は０．５ｖｏｌ％の
ＨＦ水溶液を用いた。処理中の回転数は１０００ｒｐｍ
で、処理時間は２分間とした。液体供給量は１Ｌ／ｍｉ
ｎとし、不活性ガス８としてＮ2ガスを用いた。またＨ
Ｆ処理の後は、超純水によるリンスを同様のノズルを用
いて３０秒間行った。
【００２８】液体処理中のＮ2ガス供給量と、Ｓｉウェ
ハ上の付着異物数を表２にまとめた。表２より、Ｎ2ガ
ス供給量を２０Ｌ／ｍｉｎ以上にすることにより、付着
異物数を低減できた。
ハ上の付着異物数を表２にまとめた。表２より、Ｎ2ガ
ス供給量を２０Ｌ／ｍｉｎ以上にすることにより、付着
異物数を低減できた。
【００２９】
【表２】
【００３０】（実施例２）次に、気体による乾燥処理の
実施例を示す。図７に処理部の断面図を示す。試料は活
性な表面を出すために０．５ｖｏｌ％のＨＦ水溶液で処
理し、超純水リンス処理した後の６インチＳｉウェハを
用いた。試料９の中央上方１０ｃｍの位置から直径３ｃ
ｍのノズル１０を取り付け、不活性ガスであるＮ2１１
を試料に垂直に供給できるようにした。試料９は２５０
０ｒｐｍで２分間回転させた。表３にＮ2ガス供給量と
Ｓｉウェハ上の付着異物数をまとめた。
実施例を示す。図７に処理部の断面図を示す。試料は活
性な表面を出すために０．５ｖｏｌ％のＨＦ水溶液で処
理し、超純水リンス処理した後の６インチＳｉウェハを
用いた。試料９の中央上方１０ｃｍの位置から直径３ｃ
ｍのノズル１０を取り付け、不活性ガスであるＮ2１１
を試料に垂直に供給できるようにした。試料９は２５０
０ｒｐｍで２分間回転させた。表３にＮ2ガス供給量と
Ｓｉウェハ上の付着異物数をまとめた。
【００３１】
【表３】
【００３２】表３より、Ｎ2ガスを３０Ｌ／ｍｉｎ以上
供給して処理した場合、付着異物数が低減した。これは
回転処理中にできた下降気流による異物の巻き込みを、
Ｎ2ガスの下降気流を作ることによって防止した結果で
ある。
供給して処理した場合、付着異物数が低減した。これは
回転処理中にできた下降気流による異物の巻き込みを、
Ｎ2ガスの下降気流を作ることによって防止した結果で
ある。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、装置内で発生する異物
等の試料への再汚染を防止することができた。また、本
発明の方式を用いた場合処理雰囲気中の酸素の遮断もで
きるため、乾燥処理で問題となるウォーターマークの発
生をも防止することができる。
等の試料への再汚染を防止することができた。また、本
発明の方式を用いた場合処理雰囲気中の酸素の遮断もで
きるため、乾燥処理で問題となるウォーターマークの発
生をも防止することができる。
【図１】回転数と下降気流による付着異物数の関係の説
明図。
明図。
【図２】回転により発生する下降気流の説明図。
【図３】試料サイズと回転数による試料に向かう液体流
量の関係の特性図。
量の関係の特性図。
【図４】試料サイズと回転数による試料に向かう気体流
量の関係の特性図。
量の関係の特性図。
【図５】回転処理装置内で発生する気流の説明図。
【図６】液体処理部の断面図。
【図７】気体処理部の断面図。
１…円盤状試料、 ２…流速、 ３…気流、 ４…処理液体、 ５…液体ノズル、 ６…気体ノズル、 ７…試料、 ８…不活性ガス、 ９…試料、 １０…気体ノズル、 １１…不活性ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−46642（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B08B 3/02 H01L 21/306
Claims (5)
- 【請求項１】板状試料を、その外周あるいは裏面を介し
て機械的に保持しながら回転し、流体で試料表面を処理
する流体処理方法であって、前記試料の回転によって生
じる流体の流量以上の流体を試料表面に供給することを
特徴とする試料表面の処理方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記試料表面を処理す
る流体が流体と不活性気体から成る試料表面の処理方
法。 - 【請求項３】請求項２において、前記試料表面を処理す
る流体の流量Q［Ｌ／ｍｉｎ］が試料の大きさＲ［イン
チ］と回転数Ｔ［ｒｐｍ］に応じて、流体の動粘度をν
［ｃｍ２／ｓｅｃ］として、Ｑ≧０．５６１Ｒ２（Ｔ
ν）０．５の条件で制御される試料表面の処理方法。 - 【請求項４】請求項２において、前記試料が半導体であ
り、液体がアンモニア、フッ酸、塩酸、硫酸、酢酸、過
酸化水素、純水のいずれか一種類以上を含んだ液体であ
り、不活性気体が窒素、炭酸ガス、アルゴンの一種以上
を含んだ試料表面の処理方法。 - 【請求項５】請求項２において、前記試料表面を処理す
る流体が液体と不活性気体から成る流体処理方法であっ
て、液体を不活性気体が囲んで供給される試料表面の処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08225595A JP3293399B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 板状試料表面の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08225595A JP3293399B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 板状試料表面の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08276163A JPH08276163A (ja) | 1996-10-22 |
| JP3293399B2 true JP3293399B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=13769345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08225595A Ceased JP3293399B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 板状試料表面の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293399B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007295011A (ja) * | 2007-08-10 | 2007-11-08 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの乾燥方法 |
| JP2012222254A (ja) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Tokyo Electron Ltd | 基板洗浄ノズル及び基板洗浄装置並びに基板洗浄方法 |
| JP6258132B2 (ja) * | 2014-06-06 | 2018-01-10 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板液処理装置 |
| JP2018129476A (ja) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP08225595A patent/JP3293399B2/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08276163A (ja) | 1996-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |