JPH01114043A

JPH01114043A - 洗浄方法

Info

Publication number: JPH01114043A
Application number: JP27240287A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Matsumura; 松村　公治
Original assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1987-10-28
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1989-05-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、洗浄方法に関する。

（従来の技術）例えば半導体ウェハ等の基板表面には、その製造工程等
において、人体等から発生する有機物からなる付着物機
械等から発生する無機物からなる付若物等種々の付着物
が付着する。このような付着物を除去する基板の洗浄方
法には、従来洗浄液を用いて行なうウェット洗浄方法と
、プラズマ等を用いて洗浄を行なうドライ洗浄方法等が
ある。

ドライ洗浄方法としては、酸素プラズマを用いたものが
一般的である。酸素プラズマによる洗浄方法は、半導体
ウェハを処理室に置き、処理室内に導入された酸素ガス
を高周波の電場によりプラズマ化し、酸素プラズマによ
り有機物からなる付着物を除去する。

また、ウェット洗浄方法では、半導体ウェハを処理室に
置き、この半導体ウェハにｌｌ２Ｓｏ４．　Ｈ，Ｏ□、
Ｈ２Ｏ、ＨＣＱ、　ｔｌＦ、　Ｎｕ４０１（、オゾン水
等の洗浄液を１または複数種噴出させるか、または前記
洗浄液中に前記半導体ウェハを浸漬することによって洗
浄を行なう。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上記説明の従来の洗浄方法のうち。

ドライ洗浄方法では、有機物からなる付着物しか除去す
ることができず、無機物からなる付着物の除去が困難で
あるという問題がある。

また、ウェット洗浄方法では、無機物からなる付着物の
除去は簡単に行なえるが、有機物からなる付着物の除去
に時間を要し、洗浄時間が長くなるという問題と、洗浄
液の消費量が増大し、洗浄コストの増大、廃液量の増大
等を招くという問題がある。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
有機物からなる付着物および無機物からなる付着物とも
に短時間で洗浄除去を行うことができ、洗浄コストの低
減、廃液量の低減を行なうことのできる洗浄方法を提供
しようとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、酸素原子ラジカルを含有するガスと１種類以
上の洗浄液と固体の微粒子とを被洗浄体に噴出する工程
を具備したことを特徴とする。

（作　　用）本発明の洗浄方法では、被洗浄体の表面へ向けて酸素原
子ラジカルを含有するガスと洗浄液と固体の微粒子とを
噴出させ、被洗浄体表面の付着物を除去する。例えば半
導体ウェハ基板表面へ向けて、酸素原子ラジカルを含有
するガスと洗浄液と固体の微粒子とを同時に噴出させ、
酸ｉｓ子ジラジカル含有するガスと洗浄液と固体の微粒
子との気液固混合流により基板表面の付着物を除去する
。

つまり、酸素原子ラジカルと有機物との酸化化学反応に
より、有機物からなる付着物を酸化して二酸化炭素、−
酸化炭素および水に分解して除去するとともに、洗浄液
の洗浄作用と固体微粒子の掻除作用により無機物からな
る付着物の除去を同時に行なうことができ、短時間で、
低コスト、少ない廃液量で洗浄を行なうことができる。

（実　施　例）以下、本発明の基板の洗浄方法を図面を参照して実施例
について説明する。

ＡＱ製円筒状で図示しない開閉機構を備えた気密な処理
室ω内には、被洗浄体例えば半導体ウェハ■の周縁部の
例えば３ケ所を伸縮可能な爪で保持することにより半導
体ウェハ■を立設状態に保持する保持機構■が配置され
ている。

この保持機構■の両側には１例えば洗浄液を噴出させる
ＳＵＳ製開口開口ａ）と、この開口（４ａ）の周囲に近
接して配置されたガスを噴出させるＳＵＳ製開口開口ｂ
）および固体微粒子を噴出させるＳＵＳ製開口開口ｃ）
とかも構成されるＳＵＳ製流体ノズル（イ）が、配置さ
れており、ＡＱ製円錐状流体拡鰻部■に接続されている
。そして、流体ノズル（イ）のガスを噴出させる開口（
４ｂ）に接続された配管の周囲には、例えば水冷式の冷
却装置０に接続された冷却配管（６ａ）が配置されてい
る。

また、流体拡散部■の開口端（５ａ）には、温度制御装
置■によって制御され、第２図にも示すように円板状に
形成され、多数の方形状透孔（８ａ）を備え拡散板を兼
ねた表面がＡＱ製のヒータ■が配置されている。

そして流体ノズル（イ）の開口（４ｂ）は、気体流量調
節器■を介して酸素供給源（１０）に接続されたオゾン
発生器（１１）に接続されており、開口（４ａ）は、そ
れぞれ洗浄液供給源（１２ａ）、　（１２ｂ）に接続さ
れた洗浄液流量調節器（１３ａ）、　（１３ｂ）とに接
続されている。

また、開口（４Ｇ）は、この開口（４ｃ）に近接して上
流に設置されたニードル弁（１４）と液体流量調節器（
１５）を介して液体二酸化炭素供給源（１６）に接続さ
れている。

ここで、処理室■の下部には、廃液排出口（１７）が設
けられており、廃液排出口（１７）は、廃液の処理を行
なう廃液装置（１８）に接続されている。また、処理室
（υの上部には気液分離袋［（１９）が配置されており
、この気液分離装置（１９）は、排気装置（２０）に接
続されている。

次に、上記構成の洗浄装置を用いて、次のようにして洗
浄を行なう。

まず、処理室■を開き図示しないウェハ搬送装置等によ
り保持機構■に半導体ウェハ■を配置し、立設状態に保
持し、処理室■を気密となる如く閉じる。

次に、酸素供給源（１０）から供給される酸素ガスを、
気体流量調節器０によって流量を調節し、オゾン発生器
（１１）内に送り、ここでオゾンを含む酸素ガスとして
、冷却装置０から冷却配管（６ａ）内を循環される冷却
水等により例えば２５℃程度に冷却された配管を通して
、流体ノズルＱ）の開口（４ｂ）から処理室ω内の流体
拡散部■へ噴出させる。

このとき、同時に洗浄液供給Ｋ　（１２ａ）　、　（１
２ｂ）から供給される例えばＨ２ＳＯ４，）１，０．、
）１，０．　ＨＣｆｆｉ、　ｌ（Ｆ、ＮＨ４ＯＨ、オゾ
ン水等の洗浄液を、洗浄液流量調節器（１３ａ）、　（
１３ｂ）により流量調節して、流体ノズル６）の開口（
４ａ）から流体拡散部■へ１または複数種噴出させる。

さらにこれと同時に１例えば５０欣／ｄ程度の高圧で常
温液化ガスである液体二酸化炭素を液体流量調節器（１
５）により流量調節して、ニードル弁（１４）を通した
自由膨張により直径１．ｎ以下程度に固化せしめ、固体
の微粒子として流体ノズル（４）の開口（４ｃ）から流
体拡散部（ハ）へ噴出させる。

流体拡散部０へ噴出されたオゾンを含む酸素ガス、洗浄
液および固体微粒子は気液固混合流として半導体ウェハ
■に向けて噴射される。なお、洗浄液は、付着物の種類
等により、従来のウェット洗浄装置等と同様に組み合わ
せて用いる。

また、オゾンを含む酸素ガスと洗浄液と固体微粒子との
流量は、例えば縦軸を流量、横軸を時間とした第３図の
グラフに曲線（Ａ）で示すように、オゾンを含む酸素ガ
スの流量をＩＯＱ／ｍｉｎ程度から徐々に減少させ１曲
線（Ｂ）で示すように洗浄液の流量を徐々に増大させて
５０ｍＱ／ｍｉｎ程度とし、固体微粒子を洗浄工程の中
途の一定時間５０ｍＱ／ｗｉｎ程度の流量となるよう加
える等洗浄中に気液固流量比を任意に変化させることも
でき、洗浄初期はドライ洗浄のみ、中途は固体微粒子を
含むドライ洗浄または洗浄終了直前は、ウェット洗浄の
み等とすることもできる。

また、ヒータ■は温度制御装置■によって例えば１５０
℃乃至５００℃程度の温度に制御され、流体ノズル（４
）から流出される気液固混合流を加熱し、排気装置（２
０）は、気液分離装置（１９）で分離された気体を排気
して、例えば処理室（ト）内の気体圧力を７００〜２０
０Ｔｏｒｒ程度とする。

すなわち、上記説明のこの実施例の半導体ウェハ■基板
の洗浄方法では、流体ノズル（４）の近接して配置され
た開口（４ａ）、　（４ｂ）から同時に洗浄液とオゾン
を含む酸素ガスを噴出させ、気液混合流を形成し、この
気液混合流をヒータ（８）によって加熱して、オゾンか
ら酸素原子ラジカルを発生させ、酸素原子ラジカルによ
る酸化化学反応により半導体ウェハ■の表面に付着した
有機物からなる付着物を、二酸化炭素、−酸化炭素およ
び水に分解して除去するとともに、洗浄液と固体微粒子
により無機物からなる付着物の洗浄を行なう。なお、二
酸化炭素の固体微粒子は付着物に衝突してその運動エネ
ルギーを付着物の除去に消費したのち、気化して排気さ
れる。したがって有機物および無機物からなる付着物と
もに短時間で除去することができ、低コスト、少ない廃
液量で洗浄を行なうことができる。

なお、オゾン発生器（１１）で生成されたオゾンの寿命
は、温度に依存し、縦軸をオゾン分解半減期、横軸をオ
ゾンを含有するガスの温度とした第４図のグラフに示す
ように温度が高くなるとオゾンの分解は促進され、その
寿命は急激に短かくなる。

そこで、オゾンが分解して発生するＮ１素原子ラジカル
による酸化反応を利用して行なう洗浄処理中におけるヒ
ータ■の温度は、１５０℃乃至５００℃程度とし、一方
、酸素原子ラジカルによる酸化反応に加えて固体微粒子
による掻除作用も利用して行なう洗浄処理中におけるヒ
ータ（へ）の温度は、２０℃乃至１００℃程度とする。

このとき、冷却配管（６ａ）によって冷却されるオゾン
を含む酸素ガスが流通される配管の温度は２５℃程度以
下とすることが好ま、しい。

また、半導体ウェハ■の乾燥は、ヒータ（ハ）による加
熱によって行なうことができるが、例えば半導体ウェハ
■を回転させる、あるいは窒素ガス等の不活性ガスを当
てるよう構成してもよい。

さらに、ヒータ０は、第５図に示すように複数の同心円
状のスリット（３０ａ）を備えたヒータ（３０）、第６
図に示すように直線状のスリット（３１ａ）を備えたヒ
ータ（３１）、第７図に示すように大きさの異なる小孔
（３２ａ）を配置されたヒータ３２、第８図に示すよう
に渦巻状のスリット（３３ａ）を備えたヒータ（３３）
、第９図に示すように放射状のスリット（３４ａ）　を
備えたヒータ（３４）、第１０図に示すように多数の小
孔（３５ａ）を配置されたヒータ（３５）等どのような
形状としてもよい。

さらに、オゾンを含有するガスは酸素に限らずオゾンと
反応しないようなガス、特にＮ２、Ａｒ、　Ｎｅ等のよ
うな不活性゛なガスにオ°シンを含有させて使用するこ
とができる。

上記実施例では、ガスと洗浄液と微粒子を被洗浄体であ
る半導体ウェハ■の表面に同時に噴出する工程で説明し
たが、処理の必要に応じて別々に噴出しても良い。

以上述べたようにこの実施例によれば、被洗浄体である
半導体ウェハ■の表面を洗浄するのに、オゾンより生成
された酸素原子ラジカルを含有するガスと、１種類以上
の洗浄液と、二酸化炭素により生成されたドライアイス
の微粒子を、温度及び流量を制御しながら被洗浄体の表
面に噴出する工程により洗浄することで、有機物及び無
機物から成る付着物を短時間で確実に除去できる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明の洗浄方法では、有機物からなる付
着物および無機物からなる付着物をともに短時間で洗浄
除去を行うことができ、従来に較べて洗浄コストの低減
、廃液量の低減を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法を説明するための洗浄装
置の構成図、第２図は第１図のヒータを示す下面図、第
３図は第１図のガスと洗浄液および固体微粒子の流量制
御例を示すグラフ、第４図は第１図のオゾンの半減期と
湿度の関係を示すグラフ、第５図〜第１０図は第２図の
変形例を示す下面図である。図において１．２・・・半導体ウェハ　　４・・・流体ノズル７・・・
温度制御装置　　８・・・ヒータ１１・・・オゾン発生
器　　１２ａ、１２ｂ・・・洗浄液供給源１４・・・ニ
ードル弁１６・・・液体二酸化炭素供給源特許出願人　　チル九州株式会社第２図洗オ椅関（秒）第３図第４図第５図第６図卒７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被洗浄体の表面を洗浄するに際し、酸素原子ラジ
カルを含有するガスと１種類以上の洗浄液と固体の微粒
子とを被洗浄体に噴出する工程を具備したことを特徴と
する洗浄方法。
（２）噴出する工程では、ガスと洗浄液と微粒子を被洗
浄体の表面に同時に噴出することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の洗浄方法。
（３）噴出する工程では、ガスと洗浄液と微粒子の温度
及び各流量を制御することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の洗浄方法。
（４）酸素原子ラジカルを含有するガスは、オゾンを含
むガスにより生成されることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の洗浄方法。
（５）固体の微粒子は、二酸化炭素から生成されたドラ
イアイスであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の洗浄方法。
（６）被洗浄体は、半導体ウェハであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の洗浄方法。