JP6368145B2 - Substrate cleaning method and substrate cleaning apparatus - Google Patents

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JP6368145B2 JP2014112599A JP2014112599A JP6368145B2 JP 6368145 B2 JP6368145 B2 JP 6368145B2 JP 2014112599 A JP2014112599 A JP 2014112599A JP 2014112599 A JP2014112599 A JP 2014112599A JP 6368145 B2 JP6368145 B2 JP 6368145B2
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  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置に関する。   The present invention relates to a substrate cleaning method and a substrate cleaning apparatus.

シリコンウエハー、フォトマスク、ガラスディスク、III−V族半導体等を対象とした洗浄システムでは、被洗浄物の表面上に付着している固形異物や有機物を離脱させるために外部から応力を加える洗浄ツールを使用されることが多い。   In cleaning systems for silicon wafers, photomasks, glass disks, III-V semiconductors, etc., a cleaning tool that applies external stress to release solid foreign matter and organic substances adhering to the surface of the object to be cleaned Is often used.

代表的な洗浄ツールとして、液体中に超音波を照射した超音波洗浄器(例えば、特許文献1参照)や、液体を高速に基板に噴射する1流体ノズルやガスと液体を混合する2流体ノズル(例えば、特許文献2参照)が知られている。   As a typical cleaning tool, an ultrasonic cleaner (for example, refer to Patent Document 1) that radiates ultrasonic waves into a liquid, a one-fluid nozzle that jets liquid onto a substrate at high speed, and a two-fluid nozzle that mixes gas and liquid (See, for example, Patent Document 2).

また、樹脂性の繊維を使用したブラシを用いるブラシ洗浄も多く使用されている。
また、冷却により固体化した炭酸ガスや氷、アルゴンなどの微粒子を基板に噴射する洗浄(例えば、特許文献3参照)も使用されている。
Further, brush cleaning using a brush using resinous fibers is often used.
In addition, cleaning is also used in which fine particles such as carbon dioxide gas, ice, and argon solidified by cooling are sprayed onto the substrate (see, for example, Patent Document 3).

特開2011−165911号公報JP 2011-165911 A 特開2012−212032号公報JP 2012-212032 A 特開2006−140201号公報JP 2006-140201 A

しかしながら、上述した超音波洗浄、ノズル式洗浄、ブラシ洗浄では、基板上の異物に対して外部的な応力を加えて洗浄する特性があるため、異物の除去とともに基板そのものに外部的な応力が加わり、基板表面材料や内部材料に傷や破損が生じることがあるという問題があった。   However, since the ultrasonic cleaning, nozzle cleaning, and brush cleaning described above have a characteristic of cleaning by applying external stress to the foreign matter on the substrate, external stress is applied to the substrate itself along with removal of the foreign matter. There has been a problem that the substrate surface material and the internal material may be damaged or broken.

また、現在の半導体製造工程内で使用される洗浄方式では大量の洗浄液や洗浄ガスを使用するため、薬液処理コストや環境負荷が多くなっており、使用薬液量の低減を考慮した洗浄方式の提案が必要であった。   In addition, since the cleaning method used in the current semiconductor manufacturing process uses a large amount of cleaning liquid and cleaning gas, the chemical processing cost and environmental burden are increasing, and a cleaning method that considers reducing the amount of chemical used is proposed. Was necessary.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、基板そのものに外部的な応力を加えることなく異物の除去が可能であるとともに、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができる基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can remove foreign substances without applying external stress to the substrate itself, and can reduce the amount of cleaning liquid and cleaning gas used. It is an object of the present invention to provide a substrate cleaning method and a substrate cleaning apparatus.

上記目的を達成するために、本発明は、洗浄液を用いる基板の洗浄方法であって、チャンバー内に前記基板を導入する工程と、前記チャンバー内を減圧する工程と、前記洗浄液を前記チャンバー内の基板に供給する工程と、前記基板表面に付着した洗浄液を凍結させる工程とを有することを特徴とする基板の洗浄方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for cleaning a substrate using a cleaning liquid, the step of introducing the substrate into a chamber, the step of reducing the pressure in the chamber, and the cleaning liquid in the chamber. There is provided a method for cleaning a substrate, comprising a step of supplying the substrate and a step of freezing a cleaning liquid adhering to the surface of the substrate.

このように、基板表面に付着した洗浄液を凍結させることで、洗浄液が膨張し、基板の上方向に応力が作用し、その応力によって基板表面の異物が離脱させることができ、基板そのものに外部的な応力をほとんど加えることなく異物の除去が可能であるとともに、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができる。   In this way, by freezing the cleaning liquid adhering to the substrate surface, the cleaning liquid expands and a stress acts on the substrate upward, and the foreign substance on the substrate surface can be released by the stress. The foreign matter can be removed with little stress applied, and the amount of cleaning liquid or cleaning gas used can be reduced.

このとき、前記基板を導入する工程の前に、前記チャンバー内を0℃以下に冷却する工程をさらに有することが好ましい。
このようにチャンバー内が予め0℃以下に冷却されていれば、洗浄液は基板に到達する前にチャンバー内で冷却されることで、基板表面に付着した洗浄液が凍結されるまでの時間を短縮することができる。
At this time, it is preferable to further include a step of cooling the inside of the chamber to 0 ° C. or lower before the step of introducing the substrate.
In this way, if the inside of the chamber is cooled to 0 ° C. or lower in advance, the cleaning liquid is cooled in the chamber before reaching the substrate, thereby shortening the time until the cleaning liquid attached to the substrate surface is frozen. be able to.

このとき、前記基板を冷却することで、前記基板表面に付着した洗浄液を凍結させることが好ましい。
このような構成により、基板表面に付着した洗浄液を効率よく凍結させることができる。
At this time, it is preferable to freeze the cleaning liquid adhering to the substrate surface by cooling the substrate.
With such a configuration, the cleaning liquid adhering to the substrate surface can be efficiently frozen.

このとき、前記基板を支持し、電流制御により温度制御可能なペルチェ素子を有する支持具により前記基板を冷却することが好ましい。
このような構成により、基板表面に付着した洗浄液を好適に凍結させることができる。
At this time, it is preferable that the substrate is cooled by a support that supports the substrate and has a Peltier element that can be temperature-controlled by current control.
With such a configuration, the cleaning liquid adhering to the substrate surface can be suitably frozen.

このとき、前記洗浄液を凍結させる工程の後に、前記基板を加熱することで、凍結した前記洗浄液を解凍する工程と、前記基板を乾燥処理する工程とをさらに有することができる。
このような構成により、洗浄された基板をチャンバーの外に搬送できる状態にすることができる。
At this time, after the step of freezing the cleaning liquid, the substrate may be further heated by thawing the frozen cleaning liquid and drying the substrate.
With such a configuration, the cleaned substrate can be transported out of the chamber.

このとき、前記基板を支持し、電流制御により温度制御可能なペルチェ素子を有する支持具により前記基板を加熱することが好ましい。
このような構成により、基板表面の凍結した洗浄液を効率よく解凍することができる。
At this time, it is preferable that the substrate is heated by a support tool that supports the substrate and has a Peltier element that can be temperature-controlled by current control.
With such a configuration, the frozen cleaning liquid on the substrate surface can be thawed efficiently.

このとき、前記基板に付着した洗浄液の凍結と、凍結した前記洗浄液の解凍とを、複数回繰り返すことが好ましい。
このような構成により、基板表面の異物をより効果的に離脱させることができる。
At this time, it is preferable to repeat the freezing of the cleaning liquid adhering to the substrate and the thawing of the frozen cleaning liquid a plurality of times.
With such a configuration, foreign substances on the substrate surface can be more effectively separated.

このとき、前記洗浄液は、Oガス、NHガス、Fガス、Arガスの少なくとも1つを過剰に添加した超純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、オゾン水を含むガス溶解水、電解水、これらに界面活性剤を添加したもの、又はこれらの2種類以上を混合したもののいずれかであることが好ましい。
このような洗浄液を用いることで、基板表面の有機物の分解を効率よく行うことができる。
At this time, the cleaning liquid includes ultrapure water, inorganic acid, inorganic alkali, organic acid, organic alkali, and ozone water to which at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, and Ar gas is excessively added. Gas dissolved water, electrolyzed water, those obtained by adding a surfactant to these, or those obtained by mixing two or more of these are preferable.
By using such a cleaning liquid, organic substances on the surface of the substrate can be efficiently decomposed.

このとき、前記洗浄液を凍結させる時の雰囲気に、Oガス、NHガス、Fガス、Arガス、COガス、Heガス、Nガスの少なくとも1つを添加することが好ましい。
このような構成により、基板表面の有機物の分解、及び、基板表面に付着した洗浄液の冷却を促進させることができる。
At this time, it is preferable to add at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, Ar gas, CO 2 gas, He gas, and N 2 gas to the atmosphere when the cleaning liquid is frozen.
With such a configuration, decomposition of organic substances on the substrate surface and cooling of the cleaning liquid attached to the substrate surface can be promoted.

このとき、前記洗浄液を前記チャンバー内に供給する工程において、前記洗浄液をミスト状にして前記チャンバー内に供給することが好ましい。
このような構成により、基板に到達する前の洗浄液の冷却を効率よく行うことができる。
At this time, in the step of supplying the cleaning liquid into the chamber, the cleaning liquid is preferably supplied into the chamber in a mist form.
With such a configuration, the cleaning liquid before reaching the substrate can be efficiently cooled.

このとき、前記洗浄液を前記チャンバー内に供給する工程において、前記チャンバー内の前記基板の下方向に設けられた排気吸引口から前記ミスト状にされた洗浄液を吸引することが好ましい。
このような構成により、ミスト状にされた洗浄液をより均一に基板に供給することができる。
At this time, in the step of supplying the cleaning liquid into the chamber, it is preferable that the mist-like cleaning liquid is sucked from an exhaust suction port provided in a downward direction of the substrate in the chamber.
With such a configuration, the mist-like cleaning liquid can be supplied to the substrate more uniformly.

このとき、前記チャンバーの壁面に設けられた電流制御により温度制御可能なペルチェ素子により、前記チャンバー内を冷却あるいは加熱することが好ましい。
このような構成により、チャンバー内を効率良く冷却あるいは加熱することができる。
At this time, it is preferable to cool or heat the inside of the chamber by a Peltier element that is temperature-controllable by current control provided on the wall surface of the chamber.
With such a configuration, the inside of the chamber can be efficiently cooled or heated.

このとき、前記基板として、フォトマスク、ガラスディスク、Siウエハ、Geウエハ、GaAsウエハ、SiCウエハのいずれか、又は、フラットパネル、多層セラミックのいずれかの製造工程に使用される基板を用いることができる。
本発明の洗浄方法を適用する基板として、上記のものを好適に用いることができる。
At this time, as the substrate, any one of a photomask, a glass disk, a Si wafer, a Ge wafer, a GaAs wafer, and a SiC wafer, or a substrate used in a manufacturing process of a flat panel or a multilayer ceramic is used. it can.
As the substrate to which the cleaning method of the present invention is applied, those described above can be suitably used.

また、本発明は、洗浄液を用いる基板の洗浄装置であって、チャンバーと、前記チャンバー内に前記洗浄液を供給する洗浄液ラインと、前記チャンバーと排気ラインを介して接続され、前記チャンバー内を減圧する真空ポンプと、前記チャンバー内に設けられ、前記基板を支持する支持具と、前記基板を冷却する冷却機構とを有し、前記チャンバー内を前記真空ポンプで減圧した状態で前記洗浄液を前記洗浄液ラインにより前記チャンバー内の前記支持具に支持された基板に供給し、前記基板に付着した前記洗浄液を前記冷却機構により凍結させて前記基板を洗浄するものであることを特徴とする基板の洗浄装置を提供する。   The present invention is also a substrate cleaning apparatus that uses a cleaning liquid, and is connected to the chamber, a cleaning liquid line that supplies the cleaning liquid into the chamber, and the chamber and an exhaust line, and depressurizes the inside of the chamber. A vacuum pump; a support provided in the chamber for supporting the substrate; and a cooling mechanism for cooling the substrate; and the cleaning liquid is supplied to the cleaning liquid line in a state where the pressure in the chamber is reduced by the vacuum pump. A substrate cleaning apparatus, wherein the substrate is supplied to the substrate supported by the support in the chamber, and the cleaning liquid attached to the substrate is frozen by the cooling mechanism to clean the substrate. provide.

このような構成により、基板表面に付着した洗浄液を凍結させることで、洗浄液が膨張し、基板の上方向に応力が作用し、その応力によって基板表面の異物が離脱させることができ、基板そのものに外部的な応力をほとんど加えることなく異物の除去が可能であるとともに、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができる洗浄装置とすることができる。   With such a configuration, freezing the cleaning liquid attached to the substrate surface expands the cleaning liquid, and stress acts on the substrate in the upward direction. A foreign substance can be removed with almost no external stress applied, and a cleaning apparatus that can reduce the amount of cleaning liquid and cleaning gas used can be provided.

このとき、前記冷却機構が、前記支持具に設けられた電流制御により温度制御可能な第1のペルチェ素子であることが好ましい。
このような構成により、基板表面に付着した洗浄液を効率よく凍結させることができる。
At this time, it is preferable that the cooling mechanism is a first Peltier element that is temperature-controllable by current control provided on the support.
With such a configuration, the cleaning liquid adhering to the substrate surface can be efficiently frozen.

このとき、前記チャンバーの壁面に設けられ、電流制御により温度制御可能な第2のペルチェ素子をさらに有することが好ましい。
このような構成により、チャンバー内を効率良く冷却あるいは加熱することができる。
At this time, it is preferable to further include a second Peltier element provided on the wall surface of the chamber and capable of temperature control by current control.
With such a configuration, the inside of the chamber can be efficiently cooled or heated.

このとき、前記基板を加熱する加熱機構をさらに有することが好ましい。
このような構成により、凍結した洗浄液の解凍を効率よく行うことができる。
At this time, it is preferable to further have a heating mechanism for heating the substrate.
With such a configuration, the frozen cleaning liquid can be thawed efficiently.

このとき、前記加熱機構として、前記第1のペルチェ素子、前記第2のペルチェ素子を用いたものであることが好ましい。
このように、基板の加熱機構として、支持具に設けられた第1のペルチェ素子、チャンバーの壁面に設けられた第2のペルチェ素子を好適に用いることができる。
At this time, it is preferable that the first Peltier element and the second Peltier element are used as the heating mechanism.
As described above, the first Peltier element provided on the support and the second Peltier element provided on the wall surface of the chamber can be suitably used as the substrate heating mechanism.

このとき、前記洗浄液ラインが、前記洗浄液をミスト状にして前記チャンバー内に供給する機能を有することが好ましい。
このような構成により、基板に到達する前の洗浄液の冷却を効率よく行うことができる。
At this time, it is preferable that the cleaning liquid line has a function of supplying the cleaning liquid into the chamber in a mist form.
With such a configuration, the cleaning liquid before reaching the substrate can be efficiently cooled.

このとき、前記排気ラインの排気吸引口が、前記チャンバー内の前記基板の下方向に設けられ、前記排気吸引口からミスト状にされた前記洗浄液を吸引するものであることが好ましい。
このような構成により、ミスト状にされた洗浄液をより均一に基板に供給することができる。
At this time, it is preferable that an exhaust suction port of the exhaust line is provided below the substrate in the chamber to suck the mist-like cleaning liquid from the exhaust suction port.
With such a configuration, the mist-like cleaning liquid can be supplied to the substrate more uniformly.

このとき、前記洗浄液は、Oガス、NHガス、Fガス、Arガスの少なくとも1つを過剰に添加した超純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、オゾン水を含むガス溶解水、電解水、これらに界面活性剤を添加したもの、又はこれらの2種類以上を混合したもののいずれかであることが好ましい。
洗浄液を上記のものとすることで、基板表面の有機物の分解を効率よく行うことができる。
At this time, the cleaning liquid includes ultrapure water, inorganic acid, inorganic alkali, organic acid, organic alkali, and ozone water to which at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, and Ar gas is excessively added. Gas dissolved water, electrolyzed water, those obtained by adding a surfactant to these, or those obtained by mixing two or more of these are preferable.
By using the cleaning liquid as described above, organic substances on the substrate surface can be efficiently decomposed.

このとき、前記チャンバー内にガスを供給するガスラインをさらに有し、前記ガスラインによって供給されるガスが、Oガス、NHガス、Fガス、Arガス、COガス、Heガス、Nガスの少なくとも1つであることが好ましい。
このような構成により、洗浄液を凍結させる時の雰囲気に、Oガス、NHガス、Fガス、Arガス、COガス、Heガス、Nガスの少なくとも1つを添加することができ、基板表面の有機物の分解、及び、基板表面に付着した洗浄液の冷却を促進させることができる。
At this time, the chamber further includes a gas line for supplying a gas, and the gas supplied by the gas line includes an O 3 gas, an NH 3 gas, an F 2 gas, an Ar gas, a CO 2 gas, a He gas, It is preferably at least one of N 2 gas.
With this configuration, at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, Ar gas, CO 2 gas, He gas, and N 2 gas can be added to the atmosphere when the cleaning liquid is frozen. Decomposition of organic substances on the substrate surface and cooling of the cleaning liquid adhering to the substrate surface can be promoted.

このとき、前記基板が、フォトマスク、ガラスディスク、Siウエハ、Geウエハ、GaAsウエハ、SiCウエハのいずれか、又は、フラットパネル、多層セラミックのいずれかの製造工程に使用される基板であることが好ましい。
本発明の洗浄装置で洗浄する基板として、上記のものを好適に用いることができる。
At this time, the substrate may be a photomask, a glass disk, a Si wafer, a Ge wafer, a GaAs wafer, a SiC wafer, or a substrate used in a manufacturing process of a flat panel or a multilayer ceramic. preferable.
As the substrate to be cleaned by the cleaning apparatus of the present invention, the above can be suitably used.

以上のように、本発明の基板の洗浄方法によれば、基板表面に付着した洗浄液を凍結させることで、洗浄液が膨張し、基板の上方向に応力が作用し、その応力によって基板表面の異物を離脱させることができ、基板そのものに外部的な応力をほとんど加えることなく異物の除去が可能であるとともに、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができる。
また、本発明の基板の洗浄装置によれば、基板表面に付着した洗浄液を凍結させることで、洗浄液が膨張し、基板の上方向に応力が作用し、その応力によって基板表面の異物を離脱させることができ、基板そのものに外部的な応力をほとんど加えることなく異物の除去が可能であるとともに、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができる洗浄装置とすることができる。
As described above, according to the substrate cleaning method of the present invention, by freezing the cleaning liquid adhering to the substrate surface, the cleaning liquid expands and a stress acts on the substrate, and the stress causes foreign matter on the substrate surface. Can be removed, foreign matter can be removed with almost no external stress applied to the substrate itself, and the amount of cleaning liquid or cleaning gas used can be reduced.
In addition, according to the substrate cleaning apparatus of the present invention, the cleaning liquid that adheres to the substrate surface is frozen, so that the cleaning liquid expands and a stress acts on the substrate, and the foreign substance on the substrate surface is released by the stress. In addition, a foreign substance can be removed with little external stress applied to the substrate itself, and a cleaning apparatus that can reduce the amount of cleaning liquid or cleaning gas used can be provided.

本発明の基板の洗浄方法の実施態様の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the embodiment of the washing | cleaning method of the board | substrate of this invention. 洗浄液の分子モデルを示す図である。It is a figure which shows the molecular model of a washing | cleaning liquid. 凍結時の洗浄液の分子モデルを示す図である。It is a figure which shows the molecular model of the washing | cleaning liquid at the time of freezing. オゾンが過剰に溶解したオゾン水の凍結時の分子モデルを示す図である。It is a figure which shows the molecular model at the time of freezing of the ozone water which ozone melt | dissolved excessively. 本発明の基板の洗浄装置の実施態様の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the embodiment of the washing | cleaning apparatus of the board | substrate of this invention. 実施例、比較例1−1、比較例1−2、比較例3における0.1μm以上のパーティクル(異物)除去率の繰返し回数依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the repetition frequency dependence of the particle | grain (foreign material) removal rate of 0.1 micrometer or more in an Example, the comparative example 1-1, the comparative example 1-2, and the comparative example 3. FIG. 実施例、比較例1−1、比較例1−2、比較例3における3サイクル後の0.1μm以上のパーティクル(異物)除去率を示すグラフである。5 is a graph showing a removal rate of particles (foreign matter) of 0.1 μm or more after 3 cycles in Examples, Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2, and Comparative Example 3.

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、代表的な洗浄ツールとして、液体中に超音波を照射した超音波洗浄器や、液体を高速に基板に噴射する1流体ノズルやガスと液体を混合する2流体ノズルが知られており、樹脂性の繊維を使用したブラシを用いるブラシ洗浄も多く使用されているが、超音波洗浄、ノズル式洗浄、ブラシ洗浄では、基板上の異物に対して外部的な応力を加えて洗浄する特性があるため、異物の除去とともに基板そのものに外部的な応力が加わり、基板表面材料や内部材料に傷や破損が生じることがあるという問題があった。
また、現在の半導体製造工程内で使用される洗浄方式では大量の洗浄液や洗浄ガスを使用するため、薬液処理コストや環境負荷が多くなっており、使用薬液量の低減を考慮した洗浄方式の提案が必要であった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail as an example of an embodiment with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
As described above, as a typical cleaning tool, an ultrasonic cleaner that emits ultrasonic waves into a liquid, a one-fluid nozzle that jets liquid onto a substrate at high speed, and a two-fluid nozzle that mixes gas and liquid are known. In many cases, brush cleaning using a brush using resinous fibers is also used. However, ultrasonic cleaning, nozzle cleaning, and brush cleaning are performed by applying external stress to foreign matter on the substrate. Therefore, there is a problem that external stress is applied to the substrate itself along with the removal of foreign matters, and the substrate surface material and internal material may be damaged or broken.
In addition, since the cleaning method used in the current semiconductor manufacturing process uses a large amount of cleaning liquid and cleaning gas, the chemical processing cost and environmental burden are increasing, and a cleaning method that considers reducing the amount of chemical used is proposed. Was necessary.

そこで、発明者らは、基板そのものに外部的な応力を加えることなく異物の除去が可能であるとともに、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができる基板の洗浄方法について鋭意検討を重ねた。
その結果、基板表面に付着した洗浄液を凍結させることで、洗浄液が膨張し、基板の上方向に応力が作用し、その応力によって基板表面の異物が離脱させることができ、基板そのものに外部的な応力をほとんど加えることなく異物の除去が可能であるとともに、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、洗浄液として使用する純水は、図2に示すように、元素の酸素元素と水素元素との間で結合する水素結合によって分子間が連結され、水素結合は酸素と水素間の原子間距離が0.176nmと0.096nmで形成されおり、自由度の高い分子状態で存在しているが、冷却された純水は、図3に示すように、固体の氷となり、分子レベルでは、酸素と水素は正4面体方向に2本の共有結合と2本の水素結合を生じて結晶となる。
このように、液体状態では自由度が有る状態であったが、結晶化とともに結晶方向性が優先された隙間の多い構造(水分子の充填率32%)となり、体積としては増加することが知られている。
従って、液体の固体化によって基板表面の液体は膨張現象によって、基板に対して上方向へ応力が作用し、その応力によって表面異物が離脱する(図3参照)。
Accordingly, the inventors have made extensive studies on a method for cleaning a substrate that can remove foreign matter without applying external stress to the substrate itself and can reduce the amount of cleaning liquid and cleaning gas used. .
As a result, by freezing the cleaning liquid adhering to the substrate surface, the cleaning liquid expands and a stress acts on the substrate upward, and the foreign substance on the substrate surface can be detached by the stress. It has been found that foreign substances can be removed with little stress applied, and that the amount of cleaning liquid and cleaning gas used can be reduced, leading to the present invention.
That is, as shown in FIG. 2, the pure water used as the cleaning liquid is intermolecularly connected by hydrogen bonds bonded between the element oxygen element and the hydrogen element, and the hydrogen bond is an interatomic distance between oxygen and hydrogen. Is formed at 0.176 nm and 0.096 nm, and exists in a molecular state with a high degree of freedom, but the cooled pure water becomes solid ice as shown in FIG. And hydrogen form crystals by forming two covalent bonds and two hydrogen bonds in the tetrahedral direction.
As described above, the liquid state has a degree of freedom. However, it has a structure with many gaps (the filling ratio of water molecules is 32%) in which the crystal orientation is prioritized with crystallization, and the volume increases. It has been.
Accordingly, due to the solidification of the liquid, the liquid on the substrate surface is subjected to an upward stress due to the expansion phenomenon, and the surface foreign matter is detached by the stress (see FIG. 3).

以下、図5を参照しながら、本発明の基板の洗浄装置の実施態様の一例を説明する。
図5に示すように、洗浄装置10は、チャンバー11と、チャンバー11内に洗浄液19、20を供給する洗浄液ライン17と、チャンバー11と排気ライン23を介して接続され、チャンバー11内を減圧する真空ポンプ26と、チャンバー11内に設けられ、被洗浄物である基板14を支持する支持具(プレート)12と、基板14を冷却する冷却機構を有しており、チャンバー11内を真空ポンプ26で減圧した状態で洗浄液を洗浄液ライン17によりチャンバー11内の支持具12に支持された基板14に供給し、基板14に付着した洗浄液20を冷却機構により凍結させて基板14を洗浄するものである。
なお、排気ライン23と真空ポンプ26との間に排気用バルブ24を設けることができる。
また、チャンバー11の壁面は、熱伝導率の高いSUS404(熱伝導率:27.2W/m・K)やアルミ材(熱伝導率:およそ200W/m・K)を用いることが好ましい。
また、支持具(プレート)12に基板固定ピン15を設けてもよい。
Hereinafter, an example of an embodiment of the substrate cleaning apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, the cleaning apparatus 10 is connected via a chamber 11, a cleaning liquid line 17 that supplies cleaning liquids 19 and 20 into the chamber 11, and the chamber 11 and an exhaust line 23, and depressurizes the inside of the chamber 11. A vacuum pump 26, a support (plate) 12 provided in the chamber 11 for supporting the substrate 14 to be cleaned, and a cooling mechanism for cooling the substrate 14 are provided. In this state, the cleaning liquid is supplied to the substrate 14 supported by the support 12 in the chamber 11 through the cleaning liquid line 17 and the substrate 14 is cleaned by freezing the cleaning liquid 20 attached to the substrate 14 by the cooling mechanism. .
An exhaust valve 24 can be provided between the exhaust line 23 and the vacuum pump 26.
Further, the wall surface of the chamber 11 is preferably made of SUS404 (thermal conductivity: 27.2 W / m · K) or aluminum material (thermal conductivity: approximately 200 W / m · K) having high thermal conductivity.
Further, the substrate fixing pin 15 may be provided on the support (plate) 12.

このような構成により、基板表面に付着した洗浄液を凍結させることで、洗浄液が膨張し、基板の上方向に応力が作用し、その応力によって基板表面の異物を離脱させることができ、基板そのものに外部的な応力を加えることなく異物の除去が可能であるとともに、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができる洗浄装置とすることができる。   With this configuration, freezing the cleaning liquid attached to the substrate surface expands the cleaning liquid, and stress acts on the substrate in the upward direction. A foreign substance can be removed without applying external stress, and a cleaning apparatus that can reduce the amount of cleaning liquid or cleaning gas used can be provided.

上記の冷却機構は、例えば、支持具12に設けられた電流制御により温度制御可能な第1のペルチェ素子13とすることができる。
基板14を冷却する冷却機構をこのような構成とすることで、基板14表面に付着した洗浄液20を効率よく凍結させることができる。
The cooling mechanism may be, for example, the first Peltier element 13 that can be temperature-controlled by current control provided on the support 12.
By adopting such a cooling mechanism for cooling the substrate 14, the cleaning liquid 20 adhering to the surface of the substrate 14 can be efficiently frozen.

洗浄装置10は、チャンバー11の壁面に設けられ、電流制御により温度制御可能な第2のペルチェ素子16をさらに有することができる。
このような構成により、チャンバー内を効率良く冷却あるいは加熱することができる。
The cleaning apparatus 10 can further include a second Peltier element 16 that is provided on the wall surface of the chamber 11 and can be temperature-controlled by current control.
With such a configuration, the inside of the chamber can be efficiently cooled or heated.

洗浄装置10は、基板14を加熱する加熱機構をさらに有することができる。
このような構成により、凍結した洗浄液の解凍を行うことができる。
The cleaning apparatus 10 can further include a heating mechanism that heats the substrate 14.
With such a configuration, the frozen cleaning solution can be thawed.

上記の加熱機構として、第1のペルチェ素子13、第2のペルチェ素子16を用いたものであることが好ましい。
このように、基板14の加熱機構として、支持具12に設けられた第1のペルチェ素子13、チャンバー11の壁面に設けられた第2のペルチェ素子16を好適に用いることができる。
As the heating mechanism, it is preferable to use the first Peltier element 13 and the second Peltier element 16.
Thus, as the heating mechanism for the substrate 14, the first Peltier element 13 provided on the support 12 and the second Peltier element 16 provided on the wall surface of the chamber 11 can be suitably used.

洗浄液ライン17が、洗浄液19をミスト状にしてチャンバー11内に供給する機能を有することが好ましい。
このような構成により、基板14に到達する前の洗浄液19の冷却を効率よく行うことができる。
It is preferable that the cleaning liquid line 17 has a function of supplying the cleaning liquid 19 into the chamber 11 in a mist form.
With such a configuration, the cleaning liquid 19 before reaching the substrate 14 can be efficiently cooled.

排気ライン23の排気吸引口25が、チャンバー11内の基板14の下方向に設けられ、排気吸引口25からミスト状にされた洗浄液19を吸引するものであることが好ましい。
このような構成により、ミスト状にされた洗浄液19をより均一に基板14に供給することができる。
The exhaust suction port 25 of the exhaust line 23 is preferably provided below the substrate 14 in the chamber 11 and sucks the mist-like cleaning liquid 19 from the exhaust suction port 25.
With such a configuration, the mist-like cleaning liquid 19 can be supplied to the substrate 14 more uniformly.

洗浄液19、20は特に限定されないが、Oガス、NHガス、Fガス、Arガスの少なくとも1つを過剰に添加した超純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、オゾン水を含むガス溶解水、電解水、これらに界面活性剤を添加したもの、又はこれらの2種類以上を混合したもののいずれかであることが好ましい。
洗浄液を上記のものとすることで、基板11表面の有機物の分解を効率よく行うことができる。
The cleaning liquids 19 and 20 are not particularly limited, but ultrapure water, inorganic acid, inorganic alkali, organic acid, organic alkali, ozone, to which at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, and Ar gas is excessively added. It is preferably any of water-containing gas-dissolved water, electrolyzed water, those obtained by adding a surfactant to these, or those obtained by mixing two or more of these.
By using the cleaning liquid as described above, the organic substances on the surface of the substrate 11 can be efficiently decomposed.

洗浄装置10は、チャンバー11にガスを供給するガスライン18をさらに有し、ガスライン18によって供給されるガスは特に限定されないが、Oガス、NHガス、Fガス、Arガス、COガス、Heガス、Nガスの少なくとも1つであることが好ましい。
このような構成により、洗浄液を凍結させる時の雰囲気に、Oガス、NHガス、Fガス、Arガス、COガス、Heガス、Nガスの少なくとも1つを添加することができ、基板表面の有機物の分解、及び、基板表面に付着した洗浄液の冷却を促進させることができる。
The cleaning apparatus 10 further includes a gas line 18 for supplying gas to the chamber 11, and the gas supplied by the gas line 18 is not particularly limited, but is O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, Ar gas, CO 2 It is preferably at least one of 2 gas, He gas, and N 2 gas.
With this configuration, at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, Ar gas, CO 2 gas, He gas, and N 2 gas can be added to the atmosphere when the cleaning liquid is frozen. Decomposition of organic substances on the substrate surface and cooling of the cleaning liquid adhering to the substrate surface can be promoted.

基板14としては特に限定されないが、フォトマスク、ガラスディスク、Siウエハ、Geウエハ、GaAsウエハ、SiCウエハのいずれか、又は、フラットパネル、多層セラミックのいずれかの製造工程に使用される基板とすることができる。
洗浄装置10で洗浄する基板14として、上記のものを好適に用いることができる。
Although it does not specifically limit as the board | substrate 14, It is set as the board | substrate used for the manufacturing process of either a photomask, a glass disk, Si wafer, Ge wafer, GaAs wafer, SiC wafer or any of a flat panel and a multilayer ceramic. be able to.
As the substrate 14 to be cleaned by the cleaning apparatus 10, the above can be suitably used.

また、洗浄装置10は、チャンバー11の温度を検出するチャンバー温度検出器21を有していることが好ましい。
このような構成により、チャンバー11の温度を高精度で管理することができる。
The cleaning device 10 preferably has a chamber temperature detector 21 that detects the temperature of the chamber 11.
With such a configuration, the temperature of the chamber 11 can be managed with high accuracy.

さらに、洗浄装置10は、搬送用シャッター22を有することが好ましい。
このような構成により、搬送用シャッター22を開閉させることで、基板14の搬出/搬入を容易に行うことができる。
Further, the cleaning device 10 preferably has a transfer shutter 22.
With such a configuration, the substrate 14 can be easily carried out / in by opening and closing the conveyance shutter 22.

次に、図1、図5を参照しながら、本発明の基板の洗浄方法の実施態様の一例を説明する。
本発明の基板の洗浄方法は、図5の洗浄装置10を用いて行うことができる。
まず、チャンバー11内に被洗浄物である基板14を導入する(図1のステップS11参照)。
例えば、搬送用シャッター22を開け、ロボットで搬送された基板14をプレート(支持具)12上に設置する。
搬送後、搬送用シャッター22は閉められる。
Next, an example of an embodiment of the substrate cleaning method of the present invention will be described with reference to FIGS.
The substrate cleaning method of the present invention can be performed using the cleaning apparatus 10 of FIG.
First, a substrate 14 that is an object to be cleaned is introduced into the chamber 11 (see step S11 in FIG. 1).
For example, the transfer shutter 22 is opened, and the substrate 14 transferred by the robot is placed on the plate (support) 12.
After the conveyance, the conveyance shutter 22 is closed.

次に、チャンバー内11を減圧する(図1のステップS12参照)。
例えば、排気バルブ24を開放して、排気ライン23を介してチャンバー11に接続された真空ポンプ26によりチャンバー11内を減圧する。
Next, the pressure inside the chamber 11 is reduced (see step S12 in FIG. 1).
For example, the exhaust valve 24 is opened, and the inside of the chamber 11 is depressurized by the vacuum pump 26 connected to the chamber 11 through the exhaust line 23.

次に、洗浄液をチャンバー11内の基板14に供給する(図1のステップS13参照)。
例えば、チャンバー11に設けられた洗浄液ライン17により洗浄液をチャンバー11内の基板14に供給する。
Next, the cleaning liquid is supplied to the substrate 14 in the chamber 11 (see step S13 in FIG. 1).
For example, the cleaning liquid is supplied to the substrate 14 in the chamber 11 by the cleaning liquid line 17 provided in the chamber 11.

次に、基板14に付着した洗浄液20を凍結させる(図1のステップS14参照)。
例えば、基板14を冷却することで、基板14に付着した洗浄液20を凍結させることができる。
Next, the cleaning liquid 20 attached to the substrate 14 is frozen (see step S14 in FIG. 1).
For example, the cleaning liquid 20 attached to the substrate 14 can be frozen by cooling the substrate 14.

このように、基板表面に付着した洗浄液を凍結させることで、洗浄液が膨張し、基板に対して上方向に応力が作用し、その応力によって基板表面の異物が離脱させることができ、基板そのものに外部的な応力をほとんど加えることなく異物の除去が可能である。しかも浸漬法やかけ流しをする場合に比べ、洗浄液や洗浄ガスの使用量を低減させることができる。   In this way, by freezing the cleaning liquid adhering to the substrate surface, the cleaning liquid expands, and a stress acts on the substrate in the upward direction. Foreign matter can be removed with almost no external stress applied. In addition, the amount of cleaning liquid or cleaning gas used can be reduced as compared with the case of dipping or pouring.

なお、基板14を導入する工程の前に、チャンバー11内を0℃以下に冷却する工程をさらに有することが好ましい。
例えば、チャンバー温度検出器21が出力する0℃以下のシグナルを受けて、搬送用シャッター22を開け、ロボットで搬送された基板14をプレート(支持具)12上に設置するようにしてもよい。
このようにチャンバー内が予め0℃以下に冷却されていれば、洗浄液は基板に到達する前にチャンバー内で冷却されることで、基板表面に付着した洗浄液が凍結されるまでの時間を短縮することができる。
Note that it is preferable to further include a step of cooling the chamber 11 to 0 ° C. or lower before the step of introducing the substrate 14.
For example, upon receiving a signal of 0 ° C. or less output from the chamber temperature detector 21, the transfer shutter 22 may be opened, and the substrate 14 transferred by the robot may be placed on the plate (support) 12.
In this way, if the inside of the chamber is cooled to 0 ° C. or lower in advance, the cleaning liquid is cooled in the chamber before reaching the substrate, thereby shortening the time until the cleaning liquid attached to the substrate surface is frozen. be able to.

また、基板14を支持し、電流制御により温度制御可能なペルチェ素子13を有する支持具により前記基板を冷却することが好ましい。
このような構成により、基板11表面に付着した洗浄液20を好適に凍結させることができる。
Moreover, it is preferable to cool the said board | substrate with the support tool which supports the board | substrate 14 and has the Peltier element 13 which can control temperature by electric current control.
With such a configuration, the cleaning liquid 20 attached to the surface of the substrate 11 can be suitably frozen.

また、洗浄液を凍結させる工程の後に、基板14を加熱することで、凍結した洗浄液20を解凍する工程と、基板14を乾燥処理する工程とをさらに有することができる。
このような構成により、洗浄された基板をすばやくチャンバーの外に搬送できる状態にすることができる。
In addition, after the step of freezing the cleaning liquid, the substrate 14 may be heated to further defrost the frozen cleaning liquid 20 and the substrate 14 may be dried.
With such a configuration, the cleaned substrate can be quickly transported out of the chamber.

このとき、基板14を支持し、電流制御により温度制御可能なペルチェ素子13を有する支持具12により基板を加熱することが好ましい。
このような構成により、基板14表面の凍結した洗浄液20を効率よく解凍することができる。
At this time, it is preferable to heat the substrate with the support 12 having the Peltier element 13 that supports the substrate 14 and can be temperature-controlled by current control.
With such a configuration, the frozen cleaning liquid 20 on the surface of the substrate 14 can be thawed efficiently.

また、基板14に付着した洗浄液20の凍結と、凍結した洗浄液20の解凍とを、複数回繰り返すことが好ましい。
このような構成により、基板14表面の異物をより効果的に離脱させることができる。
Further, it is preferable to repeat the freezing of the cleaning liquid 20 attached to the substrate 14 and the thawing of the frozen cleaning liquid 20 a plurality of times.
With such a configuration, foreign substances on the surface of the substrate 14 can be more effectively separated.

また、洗浄液19、20は、Oガス、NHガス、Fガス、Arガスの少なくとも1つを過剰に添加した超純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、オゾン水を含むガス溶解水、電解水、これらに界面活性剤を添加したもの、又はこれらの2種類以上を混合したもののいずれかであることが好ましい。
このような洗浄液を用いることで、基板表面の有機物の分解を効率よく行うことができる。
例えば、図4に示すように、Oガスが過剰に溶解した超純水(Oガス濃度:およそ100ppm)を冷却することで、結晶化と同時に結晶構造の空包内にオゾンガスが充填される。
従って、膨張作用による異物除去と同時に、氷内部に密閉されたオゾンガスが基板表面に存在する有機物への酸化分解を促進することが可能になる。すなわち、従来の洗浄であるSC1洗浄(過酸化水素水とアンモニアの混合液を用いた洗浄)では、物理的離脱作用と有機物分解作用を同時に実施するが、本発明では、氷内部に有機物の溶解性の強いガスを充填することで同様の効果を示すこともできる。
The cleaning liquids 19 and 20 are made of ultrapure water, inorganic acid, inorganic alkali, organic acid, organic alkali, or ozone water to which at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, and Ar gas is excessively added. It is preferable that it is either the dissolved gas containing water, electrolyzed water, what added these to these, or what mixed these 2 or more types.
By using such a cleaning liquid, organic substances on the surface of the substrate can be efficiently decomposed.
For example, as shown in FIG. 4, by cooling ultrapure water (O 3 gas concentration: approximately 100 ppm) in which O 3 gas is excessively dissolved, ozone gas is filled in the crystal structure empty package simultaneously with crystallization. The
Accordingly, simultaneously with the removal of the foreign matter by the expansion action, it becomes possible to promote the oxidative decomposition of the ozone gas sealed in the ice into the organic substance existing on the substrate surface. That is, in the conventional SC1 cleaning (cleaning using a mixed solution of hydrogen peroxide and ammonia), the physical separation action and the organic substance decomposition action are simultaneously performed. In the present invention, the organic substance is dissolved in the ice. The same effect can also be shown by filling a strong gas.

また、洗浄液20を凍結させる時の雰囲気に、Oガス、NHガス、Fガス、Arガス、COガス、Heガス、Nガスの少なくとも1つを添加することが好ましい。
このような構成により、基板14表面の有機物の分解、及び、基板14表面に付着した洗浄液20の冷却を促進させることができる。
Further, it is preferable to add at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, Ar gas, CO 2 gas, He gas, and N 2 gas to the atmosphere when the cleaning liquid 20 is frozen.
With such a configuration, decomposition of organic substances on the surface of the substrate 14 and cooling of the cleaning liquid 20 attached to the surface of the substrate 14 can be promoted.

洗浄液19をチャンバー11内に供給する工程において、洗浄液19をミスト状にして前記チャンバー内に供給することが好ましい。
このような構成により、基板に到達する前の洗浄液19の冷却を効率よく行うことができる。
In the step of supplying the cleaning liquid 19 into the chamber 11, it is preferable to supply the cleaning liquid 19 into the chamber in a mist form.
With such a configuration, the cleaning liquid 19 before reaching the substrate can be efficiently cooled.

また、前記洗浄液を前記チャンバー内に供給する工程において、前記チャンバー内の前記基板の下方向に設けられた排気吸引口から前記ミスト状にされた洗浄液を吸引することが好ましい。
このような構成により、ミスト状にされた洗浄液をより均一に基板に供給することができる。
In the step of supplying the cleaning liquid into the chamber, it is preferable that the mist-like cleaning liquid is sucked from an exhaust suction port provided in a downward direction of the substrate in the chamber.
With such a configuration, the mist-like cleaning liquid can be supplied to the substrate more uniformly.

また、前記チャンバーの壁面に設けられた電流制御により温度制御可能なペルチェ素子により、前記チャンバー内を冷却あるいは加熱することが好ましい。
このような構成により、チャンバー内を効率良く冷却あるいは加熱することができる。
Moreover, it is preferable to cool or heat the inside of the chamber by a Peltier element that is temperature-controllable by current control provided on the wall surface of the chamber.
With such a configuration, the inside of the chamber can be efficiently cooled or heated.

また、基板14として、フォトマスク、ガラスディスク、Siウエハ、Geウエハ、GaAsウエハ、SiCウエハのいずれか、又は、フラットパネル、多層セラミックのいずれかの製造工程に使用される基板を用いることができる。
本発明の洗浄方法を適用する基板として、上記のものを好適に用いることができる。
Further, as the substrate 14, any of a photomask, a glass disk, a Si wafer, a Ge wafer, a GaAs wafer, and a SiC wafer, or a substrate used in a manufacturing process of a flat panel or a multilayer ceramic can be used. .
As the substrate to which the cleaning method of the present invention is applied, those described above can be suitably used.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.

(実施例)
直径200mmのウエハに規定粒子を塗布して、汚染されたウエハを作製した。
FFU(Fan Filter Unit:ファンとフィルターを筐体に組み込んだユニット)環境下で300mm角のドライアイス上に作製したウエハを設置し、ウエハを冷却した。
その後、ウエハ上に洗浄液として約50mLの超純水を供給して、洗浄液が凍結するまで15分間放置した。
洗浄液が凍結後、ドライアイスからウエハを取り外し、ウエハをスピンテーブルに置いて15分間放置して、洗浄液を自然解凍させた。
解凍後は、リンスとスピン乾燥処理を行った。
上記洗浄処理を3サイクル繰り返した。
(Example)
A prescribed particle was applied to a wafer having a diameter of 200 mm to produce a contaminated wafer.
A wafer prepared on 300 mm square dry ice was placed in an FFU (Fan Filter Unit: a unit in which a fan and a filter were incorporated in a housing) environment, and the wafer was cooled.
Thereafter, about 50 mL of ultrapure water was supplied as a cleaning liquid onto the wafer and left for 15 minutes until the cleaning liquid was frozen.
After the cleaning solution was frozen, the wafer was removed from the dry ice, and the wafer was placed on a spin table and left for 15 minutes to allow the cleaning solution to thaw naturally.
After thawing, rinsing and spin drying were performed.
The washing process was repeated for 3 cycles.

洗浄処理前のウエハのパーティクル数、1サイクル目の上記洗浄処理後のウエハのパーティクル(異物)数、2サイクル目の上記洗浄処理後のウエハのパーティクル数、及び、3サイクル目の上記洗浄処理後のウエハのパーティクル数を測定し、1〜3サイクル目の上記洗浄処理後のパーティクル除去率を求めた。その結果を図6に示す。
また3サイクル目の上記洗浄処理後のパーティクル除去率を図7に示す。
また、実施例におけるウエハ1枚当たりの液使用量及びガス使用量を表1に示す。
Number of wafer particles before the cleaning process, number of wafer particles (foreign matter) after the cleaning process in the first cycle, number of wafer particles after the cleaning process in the second cycle, and after the cleaning process in the third cycle The number of particles on the wafer was measured, and the particle removal rate after the above-described cleaning treatment in the first to third cycles was determined. The result is shown in FIG.
FIG. 7 shows the particle removal rate after the above-described cleaning treatment in the third cycle.
Table 1 shows the amount of liquid and the amount of gas used per wafer in the examples.

(比較例1)
従来の洗浄ツールで超音波ノズルタイプ(超音波を載せた洗浄液をノズルより噴射するタイプ)のウエハ1枚当たりの液使用量及びガス使用量を調べた。その結果を表1に示す。
実施例と同様にして、直径200mmのウエハに規定粒子を塗布して、汚染されたウエハを作製した。
超音波ノズルタイプにおける超音波の印加条件を下記の2水準として、それぞれについて、洗浄処理を3サイクル繰り返した。
水準1・・・1.5MHz、100W(比較例1−1)
水準2・・・3.0MHz、48W(比較例1−2)
洗浄処理前のウエハのパーティクル数、1サイクル目の比較例1−1及び比較例1−2の洗浄処理後のウエハのパーティクル数、2サイクル目の比較例1−1及び比較例1−2の洗浄処理後のウエハのパーティクル数、及び、3サイクル目の比較例1−1及び比較例1−2の洗浄処理後のウエハのパーティクル数を測定し、1〜3サイクル目の比較例1−1及び比較例1−2の洗浄処理後のパーティクル除去率を求めた。その結果を図6に示す。
また3サイクル目の比較例1−1及び比較例1−2の洗浄処理後のパーティクル除去率を図7に示す。
(Comparative Example 1)
Using a conventional cleaning tool, the amount of liquid used and the amount of gas used per wafer of an ultrasonic nozzle type (a type in which a cleaning liquid on which ultrasonic waves were placed were sprayed) were examined. The results are shown in Table 1.
In the same manner as in the example, prescribed particles were applied to a wafer having a diameter of 200 mm to produce a contaminated wafer.
The application conditions of ultrasonic waves in the ultrasonic nozzle type were set to the following two levels, and the cleaning treatment was repeated three cycles for each.
Level 1 ... 1.5 MHz, 100 W (Comparative Example 1-1)
Level 2 ... 3.0 MHz, 48 W (Comparative Example 1-2)
The number of wafer particles before the cleaning process, the number of wafer particles after the cleaning process in Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2 in the first cycle, and the Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2 in the second cycle The number of wafer particles after the cleaning process and the number of wafer particles after the cleaning process of Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2 in the third cycle were measured, and Comparative Example 1-1 in the first to third cycles. And the particle removal rate after the washing process of Comparative Example 1-2 was determined. The result is shown in FIG.
Moreover, the particle removal rate after the cleaning process of Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2 in the third cycle is shown in FIG.

(比較例2)
従来の洗浄ツールで超音波Dip式(超音波を印加した洗浄液に浸漬するタイプ)のウエハ1枚当たりの液使用量及びガス使用量を調べた。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Using a conventional cleaning tool, the amount of liquid used and the amount of gas used per wafer of an ultrasonic Dip type (type immersed in a cleaning liquid to which ultrasonic waves were applied) were examined. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
従来の洗浄ツールで2流体ノズルタイプ(純水及び窒素ガスをノズルより噴射するタイプ)のウエハ1枚当たりの液使用量及びガス使用量を調べた。その結果を表1に示す。
実施例と同様にして、直径200mmのウエハに規定粒子を塗布して、汚染されたウエハを作製した。
2流体ノズルタイプの洗浄ツールを用いた洗浄処理を3サイクル繰り返した。
洗浄処理前のウエハのパーティクル数、1サイクル目の洗浄処理後のウエハのパーティクル数、2サイクル目の洗浄処理後のウエハのパーティクル数、及び、3サイクル目の洗浄処理後のウエハのパーティクル数を測定し、1〜3サイクル目の洗浄処理後のパーティクル除去率を求めた。その結果を図6に示す。
また3サイクル目の洗浄処理後のパーティクル除去率を図7に示す。
(Comparative Example 3)
Using a conventional cleaning tool, the amount of liquid and the amount of gas used per wafer of a two-fluid nozzle type (type in which pure water and nitrogen gas are injected from the nozzle) were examined. The results are shown in Table 1.
In the same manner as in the example, prescribed particles were applied to a wafer having a diameter of 200 mm to produce a contaminated wafer.
The cleaning process using a two-fluid nozzle type cleaning tool was repeated three cycles.
The number of wafer particles before the cleaning process, the number of wafer particles after the first cleaning process, the number of wafer particles after the second cleaning process, and the number of wafer particles after the third cleaning process. The particle removal rate after the cleaning treatment of the first to third cycles was measured. The result is shown in FIG.
Moreover, the particle removal rate after the cleaning process of the 3rd cycle is shown in FIG.

Figure 0006368145
Figure 0006368145

表1からわかるように、実施例においては、従来の洗浄ツールである比較例1−2と比較して洗浄液の使用量が少なく、従来の洗浄ツールである比較例3と比較して洗浄液及び洗浄ガスの使用量が少ないため、環境負荷の低減が実現できている。   As can be seen from Table 1, in the examples, the amount of cleaning liquid used is small compared to Comparative Example 1-2, which is a conventional cleaning tool, and compared with Comparative Example 3, which is a conventional cleaning tool. Since the amount of gas used is small, the environmental load can be reduced.

また、図6−7からわかるように、3サイクル後のパーティクル(異物)除去率に着目すると、実施例においては、従来の洗浄ツールである比較例1−1、比較例1−2、比較例3と比較して、同等以上のパーティクル(異物)除去率が得られている。   As can be seen from FIGS. 6-7, when attention is paid to the particle (foreign matter) removal rate after 3 cycles, in the example, Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2, and Comparative Example, which are conventional cleaning tools, are used. Compared with 3, a particle (foreign matter) removal rate equal to or higher than that is obtained.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

10…洗浄装置、 11…チャンバー、 12…プレート(支持具)、
13…ペルチェ素子(第1のペルチェ素子)、 14…基板、 15…基板固定ピン、
16…ペルチェ素子(第2のペルチェ素子)、 17…洗浄液ライン、
18…ガスライン、 19…洗浄液、 20…基板表面に付着した洗浄液、
21…チャンバー温度検出器、 22…搬送用シャッター、 23…排気ライン、
24…排気用バルブ、 25…排気吸引口、 26…真空ポンプ。
10 ... Cleaning device, 11 ... Chamber, 12 ... Plate (support),
13 ... Peltier element (first Peltier element), 14 ... Substrate, 15 ... Substrate fixing pin,
16 ... Peltier element (second Peltier element), 17 ... Cleaning liquid line,
18 ... gas line, 19 ... cleaning solution, 20 ... cleaning solution adhering to the substrate surface,
21 ... Chamber temperature detector, 22 ... Transfer shutter, 23 ... Exhaust line,
24 ... Exhaust valve, 25 ... Exhaust suction port, 26 ... Vacuum pump.

Claims (24)

洗浄液を用いる基板の洗浄方法であって、
チャンバー内に前記基板を導入する工程と、
前記チャンバー内を減圧する工程と、
前記洗浄液を前記チャンバー内の基板に供給する工程と、
前記基板表面に付着した洗浄液を凍結させる工程と
を有することを特徴とする基板の洗浄方法。
A method for cleaning a substrate using a cleaning liquid,
Introducing the substrate into a chamber;
Reducing the pressure in the chamber;
Supplying the cleaning liquid to the substrate in the chamber;
And a step of freezing the cleaning liquid adhering to the surface of the substrate.
前記基板を導入する工程の前に、前記チャンバー内を0℃以下に冷却する工程をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の基板の洗浄方法。   The substrate cleaning method according to claim 1, further comprising a step of cooling the chamber to 0 ° C. or lower before the step of introducing the substrate. 前記基板を冷却することで、前記基板表面に付着した洗浄液を凍結させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の基板の洗浄方法。   The substrate cleaning method according to claim 1 or 2, wherein the cleaning liquid adhering to the substrate surface is frozen by cooling the substrate. 前記基板を支持し、電流制御により温度制御可能なペルチェ素子を有する支持具により前記基板を冷却することを特徴とする請求項3に記載の基板の洗浄方法。   The substrate cleaning method according to claim 3, wherein the substrate is cooled by a support that supports the substrate and includes a Peltier element that can be temperature-controlled by current control. 前記洗浄液を凍結させる工程の後に、
前記基板を加熱することで、凍結した前記洗浄液を解凍する工程と、
前記基板を乾燥処理する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の基板の洗浄方法。
After the step of freezing the washing liquid,
Thawing the frozen cleaning solution by heating the substrate;
The substrate cleaning method according to claim 1, further comprising a step of drying the substrate.
前記基板を支持し、電流制御により温度制御可能なペルチェ素子を有する支持具により前記基板を加熱することを特徴とする請求項5に記載の基板の洗浄方法。   6. The method of cleaning a substrate according to claim 5, wherein the substrate is heated by a support that supports the substrate and has a Peltier element that can be temperature-controlled by current control. 前記基板に付着した洗浄液の凍結と、凍結した前記洗浄液の解凍とを、複数回繰り返すことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の基板の洗浄方法。   The method for cleaning a substrate according to claim 5 or 6, wherein freezing of the cleaning liquid adhering to the substrate and thawing of the frozen cleaning liquid are repeated a plurality of times. 前記洗浄液は、Oガス、NHガス、Fガス、Arガスの少なくとも1つを過剰に添加した超純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、オゾン水を含むガス溶解水、電解水、これらに界面活性剤を添加したもの、又はこれらの2種類以上を混合したもののいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の基板の洗浄方法。 The cleaning liquid is gas-dissolved water containing ultrapure water, inorganic acid, inorganic alkali, organic acid, organic alkali, and ozone water to which at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, and Ar gas is excessively added. The substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate is one of electrolyzed water, electrolyzed water, a surfactant added thereto, or a mixture of two or more thereof. Cleaning method. 前記洗浄液を凍結させる時の雰囲気に、Oガス、NHガス、Fガス、Arガス、COガス、Heガス、Nガスの少なくとも1つを添加することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の基板の洗浄方法。 2. At least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, Ar gas, CO 2 gas, He gas, and N 2 gas is added to the atmosphere when freezing the cleaning liquid. The method for cleaning a substrate according to claim 8. 前記洗浄液を前記チャンバー内に供給する工程において、前記洗浄液をミスト状にして前記チャンバー内に供給することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の基板の洗浄方法。   10. The substrate cleaning method according to claim 1, wherein in the step of supplying the cleaning liquid into the chamber, the cleaning liquid is supplied in the chamber in a mist form. 11. 前記洗浄液を前記チャンバー内に供給する工程において、前記チャンバー内の前記基板の下方向に設けられた排気吸引口から前記ミスト状にされた洗浄液を吸引することを特徴とする請求項10に記載の基板の洗浄方法。   The method of claim 10, wherein in the step of supplying the cleaning liquid into the chamber, the mist-shaped cleaning liquid is sucked from an exhaust suction port provided in a downward direction of the substrate in the chamber. Substrate cleaning method. 前記チャンバーの壁面に設けられた電流制御により温度制御可能なペルチェ素子により、前記チャンバー内を冷却あるいは加熱することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の基板の洗浄方法。   12. The substrate cleaning according to claim 1, wherein the inside of the chamber is cooled or heated by a Peltier element that is temperature-controllable by current control provided on a wall surface of the chamber. Method. 前記基板として、フォトマスク、ガラスディスク、Siウエハ、Geウエハ、GaAsウエハ、SiCウエハのいずれか、又は、フラットパネル、多層セラミックのいずれかの製造工程に使用される基板を用いることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の基板の洗浄方法。   As the substrate, any one of a photomask, a glass disk, a Si wafer, a Ge wafer, a GaAs wafer, and a SiC wafer, or a substrate used in a manufacturing process of a flat panel or a multilayer ceramic is used. The method for cleaning a substrate according to any one of claims 1 to 12. 洗浄液を用いる基板の洗浄装置であって、
チャンバーと、
前記チャンバー内に前記洗浄液を供給する洗浄液ラインと、
前記チャンバーと排気ラインを介して接続され、前記チャンバー内を減圧する真空ポンプと、
前記チャンバー内に設けられ、前記基板を支持する支持具と、
前記基板を冷却する冷却機構と
を有し、
前記チャンバー内を前記真空ポンプで減圧した状態で前記洗浄液を前記洗浄液ラインにより前記チャンバー内の前記支持具に支持された基板に供給し、前記基板に付着した前記洗浄液を前記冷却機構により凍結させて前記基板を洗浄するものであることを特徴とする基板の洗浄装置。
A substrate cleaning apparatus using a cleaning liquid,
A chamber;
A cleaning liquid line for supplying the cleaning liquid into the chamber;
A vacuum pump connected to the chamber via an exhaust line and depressurizing the chamber;
A support provided in the chamber and supporting the substrate;
A cooling mechanism for cooling the substrate,
The cleaning liquid is supplied to the substrate supported by the support in the chamber through the cleaning liquid line in a state where the pressure in the chamber is reduced by the vacuum pump, and the cleaning liquid attached to the substrate is frozen by the cooling mechanism. A substrate cleaning apparatus for cleaning the substrate.
前記冷却機構が、前記支持具に設けられた電流制御により温度制御可能な第1のペルチェ素子であることを特徴とする請求項14に記載の基板の洗浄装置。   15. The substrate cleaning apparatus according to claim 14, wherein the cooling mechanism is a first Peltier element that is temperature-controllable by current control provided in the support. 前記チャンバーの壁面に設けられ、電流制御により温度制御可能な第2のペルチェ素子をさらに有することを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の基板の洗浄装置。   16. The substrate cleaning apparatus according to claim 14, further comprising a second Peltier element provided on a wall surface of the chamber and capable of temperature control by current control. 前記基板を加熱する加熱機構をさらに有することを特徴とする請求項14から請求項16のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。   The substrate cleaning apparatus according to any one of claims 14 to 16, further comprising a heating mechanism for heating the substrate. 前記加熱機構として、ペルチェ素子を用いたものであることを特徴とする請求項17に記載の基板の洗浄装置。 Examples heating mechanism, a substrate washing apparatus according to claim 17, characterized in that using a Peltier element. 前記洗浄液ラインが、前記洗浄液をミスト状にして前記チャンバー内に供給する機能を有することを特徴とする請求項14から請求項18のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。   19. The substrate cleaning apparatus according to claim 14, wherein the cleaning liquid line has a function of supplying the cleaning liquid into the chamber in a mist form. 前記排気ラインの排気吸引口が、前記チャンバー内の前記基板の下方向に設けられ、前記排気吸引口からミスト状にされた前記洗浄液を吸引するものであることを特徴とする請求項19に記載の基板の洗浄装置。   The exhaust suction port of the exhaust line is provided below the substrate in the chamber, and sucks the mist-like cleaning liquid from the exhaust suction port. Substrate cleaning equipment. 前記洗浄液は、Oガス、NHガス、Fガス、Arガスの少なくとも1つを過剰に添加した超純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、オゾン水を含むガス溶解水、電解水、これらに界面活性剤を添加したもの、又はこれらの2種類以上を混合したもののいずれかであることを特徴とする請求項14から請求項20のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。 The cleaning liquid is gas-dissolved water containing ultrapure water, inorganic acid, inorganic alkali, organic acid, organic alkali, and ozone water to which at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, and Ar gas is excessively added. 21. The substrate according to any one of claims 14 to 20, wherein the substrate is one of electrolyzed water, electrolyzed water, a surfactant added thereto, or a mixture of two or more thereof. Cleaning device. 前記チャンバー内にガスを供給するガスラインをさらに有することを特徴とする請求項14から請求項20のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。   The apparatus for cleaning a substrate according to any one of claims 14 to 20, further comprising a gas line for supplying a gas into the chamber. 前記ガスラインによって供給されるガスが、Oガス、NHガス、Fガス、Arガス、COガス、Heガス、Nガスの少なくとも1つであることを特徴とする請求項22に記載の基板の洗浄装置。 The gas supplied by the gas line is at least one of O 3 gas, NH 3 gas, F 2 gas, Ar gas, CO 2 gas, He gas, and N 2 gas. The substrate cleaning apparatus as described. 前記基板が、フォトマスク、ガラスディスク、Siウエハ、Geウエハ、GaAsウエハ、SiCウエハのいずれか、又は、フラットパネル、多層セラミックのいずれかの製造工程に使用される基板であることを特徴とする請求項14から請求項23のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。   The substrate is any one of a photomask, a glass disk, a Si wafer, a Ge wafer, a GaAs wafer, and a SiC wafer, or a substrate used in a manufacturing process of a flat panel or a multilayer ceramic. The substrate cleaning apparatus according to any one of claims 14 to 23.
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