JPH0362521A - 半導体ウエハの洗浄方法およびその装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウェハの洗浄方法およびその装置に
関し、特に開口幅の割に深さ寸法が大きいトレンチ満等
の微細な四部が表面に形成された’１４導体ウェハの洗
浄方法およびその装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、半導体集積回路装置の微細化に伴い、半導体ウェ
ハの表面に形成される回路構造が複雑化している。この
ため、微細な異物であっても半導体ウェハに付着してい
ると、半導体集積回路装置の性能および機能が大きく損
なわれる。したがって、半導体ウェハに付着した汚染物
を取り除いたり、あるいはエツチング時の不要物を取り
除いたりする洗浄処理によって、上記汚染物および不要
物等の異物を確実に除去する必要がある。

第４図および第５図に従来の半導体ウェハの洗浄装置Ａ
の概略構成図をそれぞれ示す。両図に示すように、この
洗浄装置Ａは洗浄槽１を有する洗浄部（第４図）と、乾
燥槽２を有する乾燥部（第５図）とを備えている。洗浄
槽１内には半導体ウェハ３を収納するためのカセット４
が配置さレテいる。一方、乾燥ＷＪ２内には、ロータ５
が設けられ、ロータ５上に配置されたカセット４が回転
されるように構成している。

次に、第４図、第５図および第６Ａ図ないし第６Ｃ図の
断面図に基づいて、この洗浄装置Ａによる洗浄処理につ
いて説明する。なお、第６Ａ図ないし第６Ｃ図はそれぞ
れ半導体ウェハ３の要部断面が示されている。第６Ａ図
に示されるように半導体ウェハ３には開口幅の割に深さ
寸法が大きいトレンチ溝１０が形成されており、通常、
ｌｑ染物２１はトレンチ溝１０の内部や半導体ウェハ３
の表面に付着している。

まず、第４図に示すように、洗浄槽１内にあらかしめ洗
浄液６を満たしておき、その洗浄１ｒ１６内に半導体ウ
ェハ３をカセット２とともに浸漬させる。そして、洗浄
効果を高めるために、洗浄液６および半導体ウェハ３に
超音波エネルギーを加える。これにより、第６Ｂ図に示
すように、洗浄液６がトレンチ溝１０に内部まで浸入す
ることになる。

つづいて、第４図の括弧付き符号で示すように、洗浄槽
１内の洗浄液６を純水７により置換する。

これにより、第６Ｃ図に示すように、洗浄ｌ戊６が汚染
物２１とともに純水７により洗い落とされて、半導体ウ
ェハ３の表面が純水７により田われる。

その後、第５図に示すように、洗浄槽１から半導体ウェ
ハ３をカセット４とともに取り出して乾燥槽２のロータ
５に設置する。そして、ロータ５を回転させて、その遠
心力により半導体ウェハ３の表面の純水７を飛散させる
とともに、トレンチｉＭ　１０内の純水７を蒸発させる
ことにより、半導体ウェハ３を乾燥させる。この場合、
吸気口８より乾燥槽２内に清浄な空気を送り込むととも
に、排気口９より排出させて、半導体ウェハ３の表面を
清浄に保つようにしている。

第７図および第８図に他の従来の半導体ウェハの洗浄部
ｒｌ　ＢのＩＩ略構成図をそれぞれ示す。両図に示すよ
うに、この洗浄装置Ｂは、洗浄槽１１をＨする洗浄部（
第７図）と、乾燥槽１２を有する乾燥部（第８図）とを
備えている。第８図に示すように、乾ｈ５　ｔｆｊ　１
２は、その下部にイソプロピルアルコール（以下「■Ｐ
Ａ」と称す）溶液１７を貯溜する貯溜部１５が形成され
るとともに、貯溜部１５の下方に加熱器１６が配置され
る。そして、加熱器１６により加熱されて気化したＩＰ
Ａ溶液１７が乾燥槽１２の冷却部１８で凝縮液化するよ
うに構成されている。

また、半導体ウェハ３を支持するためのウェハ支持器１
４は、半導体ウェハ３を支持した状態で、搬送手段１９
により洗浄＋！１１と乾燥槽１２間を移動できるように
構成されている。

この洗浄装置Ｂにより洗浄処理を行うには、まず第７図
に示すように、洗浄槽１１内にあらかじめ洗浄液６を満
たしておき、その洗浄液６内に半導体ウェハ３を浸漬さ
せて上記と同様超音波エネルギーを加える（第６Ｂ図参
照）。

次に、第７図の括弧付符号で示すように、洗浄槽１内の
洗浄液６を純水７により置換して、゛１炙桿体ウェハ３
上に付着している洗浄液６を純水７て洗い落とす（第６
Ｃ図参照）。

その後、第８図に示すように、半導体ウェハ３を搬送手
段１９により乾燥槽１２内に移動させる。

そして、ＩＰＡ蒸気を）１（導体ウェハ３の表面上に凝
縮させることにより、半導体ウェハ３上の純水７をＩＰ
Ａ溶液１７により置換する。

その後、半導体ウェハ３を乾燥槽１２より取出し、ＩＰ
Ａ蒸気で加熱された半導体ウェハ３の余熱を利用して半
導体ウェハ３上のＩＰＡ溶岐１７を蒸発させることによ
り、半導体ウェハ３を乾燥させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような従来の洗浄方法では、純水
７中に溶存する酸素およびＩＰＡ溶液１７中のカーボン
化合物に起因して、以下に説明するように二次汚染が発
生するという問題がある。

すなわち、第４図および第５図を用いて説明した従来の
洗浄方法では、第６Ｃ図に示すように、半導体ウェハ３
の表面を覆う純水７中に酸素がおよそ１０ｐｐｍ程度溶
は込んでいるため、この酸素と、第６Ｄ図に示すように
半導体ウェハ３より純水７中に溶は出したシリコン原子
（Ｓｉ）２３とが反応して、第６Ｅ図に示すようにコロ
イダルシリカ（Ｓ　ｉ　０ｘ）２４が生成される。この
コロイダルシリカ２４は、この後半導体ウェハ３が乾燥
されたときに、第６Ｆ図に示すように、トレンチ９Ｆｔ
　１０内および半導体ウェハ３の表面の一部に残って二
次汚染物となる。

一方、第７図および第８図を用いて説明した従来の洗浄
方法では、半導体ウェハ３の表面を覆っている純水７を
、ＩＰＡ溶岐土岐１７換することにより、純水７中に生
成する上記コロイダルシリカ２４を除去することができ
る。しかし、第９Ａ図に示すように、半導体ウェハ３上
を覆うＩＰＡ溶液１７中にはカーボン化合物２５が溶解
しているため、このまま半導体ウェハを乾燥させると、
・１三導体ウェハ３の表面にカーボン化合物２５が残仔
することになる。詳述すると、第９Ｂ図に示すように、
半導体ウェハ３の表面部のＩＰＡ溶液１７が蒸発したと
ころで、半導体基板３の表面がカーボン化合物２５の被
膜２６により薄く覆われ、つづいて第９Ｃ図に示すよう
に、トレンチ満１０内のＩＰＡ溶液１７が蒸発されたと
ころで、トレンチ満１０の内周面も被膜２６により覆わ
れてしまう。

このように、半導体ウェハ３上にコロイダルシリカ２４
やカーボン化合物２５等の二次ＩＱ染物が残存すると、
上述の異物の場合と同様に、半導体集積回路装置の性能
および機能が低下される。

この発明の第１の目的は、上記従来技術の問題を解消し
、コロイダルシリカおよびカーボン化合物等の二次汚染
物の発生を防止しながら、異物を確実に除去できる半導
体ウェハの洗浄方法を提供することである。

この発明の第２の目的は、上記洗浄方法を実現できる□
１′導体ウェハの洗浄装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１記載の発明は、表面に微細な凹部が形成された
半導体ウェハの洗浄方法であって、上記第１の「１的を
達成するため、半導体ウェハが収容された処理槽を減圧
した状態で洗浄液を供給してその洗浄液内に半導体ウェ
ハを浸漬させた後、前記処理槽内に不活性ガスを供給し
て所定気圧まで加圧し、前記処理槽を密閉状態のまま洗
浄液を溶存酸素が少ない純水で置換してから、前記処理
槽より純水を排出して処理槽を減圧することにより前記
半導体ウェハを乾燥させるようにしている。

請求項２記載の発明は、表面に微細な四部が形成された
半導体ウェハの洗浄装置であって、上記第２の目的を達
成するため、ウェハ搬出入口を有し、その搬出入口に開
閉自在に取付けられた蓋材により密閉可能な処理槽と、
前記処理槽内に洗浄液を供給するための洗浄液供給手段
と、前記処理槽内に純水を供給するための純水供給手段
と、前記処理槽内に不活性ガスを供給するための不活性
ガス供給手段と、前記処理槽内を減圧するための減圧手
段と、前記処理槽内に供給された洗浄ｌ（ｌおよび純水
を排出するための排出手段とを備える。

〔作用〕

請求項１記載の半導体ウェハの洗浄方法においては、減
圧下で半導体ウェハを洗浄液に浸漬させてから所定気圧
まで加圧しているため、洗浄液が半導体ウェハの四部の
隅々まで充分に行き渡るようになる。また、溶存酸素が
少ない純水を使用するとともに不活性ガスを用いて洗浄
液および純水への酸素の溶存を防止しているため、半導
体ウェハのシリコン原子と酸素との反応が抑えられてコ
ロイダルシリカの生成が防止される。もちろんイソプロ
ピルアルコール溶液を用いていないため、カーボン化合
物が生成されることもない。

また、請求項２記載の半導体ウエノ＼の洗浄装置におい
ては、減圧手段により処理槽内が減圧され、洗浄７夜供
給手段により処理槽内に洗浄液が供給され、不活性ガス
供給手段による不活性ガスの供給により、処理槽が所定
気圧まで加圧される。また排出手段を介して洗浄ｌ＆が
排出され、純水供給手段を介して純水が供給されて、洗
浄液が純水により置換される。また排出手段により純水
が排出され、減圧手段により処理槽内が減圧されて、半
導体ウェハが乾燥される。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である半導体ウェハの洗浄
装置を示す概略構成図である。同図に示すように、処理
槽５１には、その上端にウェハ搬出人口５２が形成され
るとともに、そのウェハ搬出人口５２に蓋材５３が開閉
自在に取付けられる。

そして、ウェハ搬出人口５２を蓋材５３で閉塞すること
により、処理槽５１の内部に密閉空間が形成されるよう
に構成している。

また、処理槽５１には、槽内に窒素（Ｎ２）ガス等の不
活性ガスを供給するための窒素ガス供給管（不活性ガス
供給手段）５４、槽内に洗浄液を供給するための洗浄液
供給管（洗浄液供給手段）５５、および溶存酸素が少な
い純水（以下「酸素低溶存純水」と称す）を槽内に供給
するための純水供給管（純水供給手段）５６がそれぞれ
取付けられる。さらに、処理？６５１には、槽内を減圧
させるための減圧管（？Ｊａ圧手段＞５７．ｔ６内のガ
スを排出するための排気管５８、および槽内の洗浄液お
よび酸素低溶存純水を排出するための排液管（排出手段
）５つがそれぞれ取付けられる。　また、処理槽５１の
側方には、処理Ｐａ５１内に収容される半導体ウェハ６
２を加熱するためのランプ加熱器６１が配置される。

また、半導体ウェハ６２を支持するためのウェハ支持器
６３が、搬送手段６４によりウェハ搬出人口５２を介し
て処理槽５１に搬入および搬出されるように構成してい
る。

また、この洗浄装置Ｃの各駆動部は図示しない制御手段
にそれぞれ接続されており、第２図に示す処理シーケン
スに従い、後述するように洗浄処理されるように構成し
ている。

次に、この洗浄装置Ｃによる洗浄処理を、第２図および
第３Ａ図ないし第３Ｄ図の断面図に基づいて説明する。

なお、第３Ａ図ないし第３Ｄ図はそれぞれ洗浄処理され
る半導体ウェハ６２の要部断面が示されている。また、
その半導体ウェハ６２には、開口幅の割に深さ寸法が大
きいトレンチ１ｉＷ６５が形成されており、通常、汚染
物６７はトレンチ満６５の内部や半導体ウェハ６２の表
面に付着している。

まず、ステップＳ１でウェハ支持器６３に支持された半
導体ウェハ６２がウェハ搬出人口５２を介して、処理槽
５１内に収容される。次に、蓋材５３が閉じられて、処
理槽５１内が密閉される。

つづいて、ステップＳ２に示すように、処理槽５１内が
減圧管５７を介して減圧される。

次に、ステップＳ３に示すように、処理ｆｆ１５１内に
洗浄ｉｆ　（Ｒ給管５５を介して洗浄液が供給され、こ
れにより半導体ウェハ６２が洗浄液に浸漬される。つづ
いて、窒素ガス供給管５４を介して処理槽５１内に窒素
ガスが供給され、槽内が大気圧程度にまで加圧される。

このように減圧下で半導体ウェハ６２を洗浄液に浸漬さ
せてから大気圧まで戻して加圧するようにしているため
、第３Ａ図に示すように、洗浄液６６がトレンチ満６５
の内部まで充分に行き渡るようになる。この場合、圧力
差が大きいほど洗浄効率が高められるので、上記ステッ
プ２の減圧時の槽内の圧力を数１．　ＯＯＬｏｒｒ〜数
１０　ｍｔｏｒｒまで減圧させるのが好ましい。

その後、ステップＳ５に示すように、排液管５９を介し
て処理槽５１内の洗浄液６６が排出される。

次に、ステップＳ６に示すように、酸素濃度が２００　
ｐｐｂ以下、望ましくは１ｏｐｐｂ以下の酸素低溶存純
水が純水供給管５６を介して処理槽５１内に供給され、
半導体ウェハ６２が酸素低溶存純水に浸漬されてから、
ステップＳ７に示すように酸素低溶存純水が排出される
。

この後、ステップＳ８に示すように、再度、酸素低溶存
純水が純水供給５６を介して半導体ウニ戸＼６２の表面
にあびせるように供給（シャワー）され、酸素低溶存純
水のシャワーおよび排出が数回繰り返されることにより
、半導体ウェハ６２の表面の洗浄液６６が酸素低溶存純
水により置換される。こうして、第３Ｂ図に示すように
、半導体ウェハ６２の表面に付着していた汚染物６７（
第３Ａ図）が洗浄液６６とともに除去される。この間、
処理槽５１が蓋材５３により密閉されるとともに、処理
槽５１内には窒素ガスのみが供給されているため、純水
の酸素溶存率は低い状態に保たれる。

次に、ステップＳっで、窒素ガスが半導体ウェハ６２に
噴き付けられる一方、排気管５８を介して槽内のガスが
排気される。これにより、第３Ｃ図に示すように、半導
体ウェハ６２の表面の酸素低溶存純水６８が蒸発する。

つづいて、ステップＳ１０て、処理槽５１内が減圧され
、これにより第３Ｄ図に示すように、トレンチ満６５内
部の酸素低溶存純水６８が蒸発する。この場合、蒸発効
果を高めるために、ランプ加熱器６１により半導体ウェ
ハ６２が直接加熱される。

その後、ステップＳ　］、　１に示すように、蓋材５３
が開底されて、半導体ウェハ６２が外部へ取り出される
。

以上のように、この洗浄装置Ｃにおける洗浄処理によれ
ば、減圧下で半導体ウェハ６２を洗浄液に浸漬させてか
ら大気圧まで戻して加圧するようにしているため、従来
のように超音波エネルギを加えなくても洗浄液６６がト
レンチ満６５の内部まで充分に行き渡るようになり、微
細な四部を有する半導体ウェハ６２の洗浄が可能となる
。

また、半導体ウェハ６２つ表面の洗浄液６６を洗い落と
すのに、酸素がほとんど溶存していない酸素低溶存純水
を用いるとともに、処理槽５１内に窒素ガスを供給して
、洗浄から乾燥までの四半導体ウェハ６２が酸素と触れ
ない（上述の処理中では酸素の分圧が数ｔｏｒｒ以下と
なる）ようにしているため、酸素とシリコン原子との反
応によるコロイダルシリカの生成も防止できる。

また、この洗浄処理では、ＩＰＡ溶液を用いていないの
で、ＩＰＡ溶液内に含まれるカーボン化合物が半導体ウ
ェハ６２に残存することもない。

また、この洗浄装置Ｃては、上記従来の洗浄装置Ａ、Ｂ
のように乾燥槽と洗浄槽を別々に設ける必要がなく、ま
た超音波発振器も不要となるため装置がコンパクトにな
る。

〔発明の効果〕

以上のように、請求項１記載の半導体ウェハの洗浄方法
によれば、コロイダルシリカおよびカーボン化合物等の
二次汚染物の発生を防止しながら、巽物を確実に除去で
きるという第１の効果が得られる。

また、請求項２記載の半導体ウェハの洗浄装置によれば
、上記第１の効果を有する装置が実現されるという第２
の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である半導体ウェハの洗浄
装置を示す概略構成図、第２図はその処理シーケンスを
示すフローチャート、第３Ａ図ないし第３Ｄ図はそれぞ
れ上記一実施例の洗浄装置の洗浄処理を説明するための
断面図、第４図および第５図はそれぞれ従来の半導体ウ
ェハの洗浄装置を示す概略構成図、第６Ａ図ないし第６
Ｆ図はそれぞれその装置の洗浄処理を説明するための断
面図、第７図および第８図はそれぞれ他の従来の゛Ｆ導
体ウェハの洗浄装置を示す概略構成図、第９八図ないし
第９Ｃ図はそれぞれその装置の洗浄処理を説明するため
の断面図である。 図において、５１は処理槽、５２はウェハ搬出入口、５
３は蓋材、５４は窒素ガス供給管、５５は洗浄液供給管
、５６は純水１兵給管、５７は減圧管、５つは排液管、
６２は半導体ウェハ、６６は洗浄液、６８は酸素低溶存
純水、Ｃは洗浄装置である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第 １ 図 第 図 第 図 第 図 春Ｌ７に 第 ７ 図 第 図 １６イ＝鳥 ０ 第９Ｃ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に微細な凹部が形成された半導体ウェハの洗
   浄方法であって、 前記半導体ウェハが収容された処理槽を減圧した状態で
   洗浄液を供給してその洗浄液内に半導体ウェハを浸漬さ
   せた後、前記処理槽内に不活性ガスを供給して所定気圧
   まで加圧し、前記処理槽を密閉状態のまま前記洗浄液を
   溶存酸素が少ない純水で置換してから、前記処理槽より
   前記純水を排出して処理槽を減圧することにより前記半
   導体ウェハを乾燥させることを特徴とする半導体ウェハ
   の洗浄方法。
2. （２）表面に微細な凹部が形成された半導体ウェハの洗
   浄装置であって、 ウェハ搬出入口を有し、その搬出入口に開閉自在に取付
   けられた蓋材により密閉可能な処理槽と前記処理槽内に
   洗浄液を供給するための洗浄液供給手段と、 前記処理槽内に純水を供給するための純水供給手段と、 前記処理槽内に不活性ガスを供給するための不活性ガス
   供給手段と、 前記処理槽内を減圧するための減圧手段と、前記処理槽
   内に供給された洗浄液および純水を排出するための排出
   手段とを備えた半導体ウェハの洗浄装置。