JPH0465128A

JPH0465128A - ウェハの乾式洗浄装置及びその方法

Info

Publication number: JPH0465128A
Application number: JP17786190A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Sato; 泰久佐藤; Shigeyuki Sugino; 林志杉野; Haruo Tsuchikawa; 土川　春穂; Takashi Ito; 隆司伊藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1992-03-02

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】〔概要〕ウェハの乾式洗浄装置に関し、洗浄時に、ウェハの両面を同時に洗浄し、また、ウェハ
の裏面が支持台と広い面積で接触しない場合のウェハの
温度制御を行い、更には反応室に反応ガスを導入する時
の温度低下を防止することを〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体のウェハ洗浄装置に係り、特にウェハ
の乾式洗浄装置に関する。

半導体装置においては、レジスト塗布、ドライエツチン
グ等の処理中あるいは輸送中にウェハに付着した汚染物
質は、その後の工程で除去されないと、完成した半導体
装置の特性に悪影響を与える場合か多い。半導体装置か
高集積化、高機能化するに従い、汚染物質に対し敏感に
なってきた。。

そのため、かかる汚染物質を低濃度に抑える必要かある
。

〔従来の技術〕

従来の半導体装置の製造においては、ＣＶＤ、酸化とい
った熱工程の前に、薬品を用いた湿式洗浄か行なわれて
いた。かかる湿式洗浄方法では薬品の化学作用により汚
染物質を除去するか、ウェハを薬品に浸すため、表面に
汚染物質か再付着し、その後流水洗浄しても一定濃度以
下の汚染物質は除去できなかった。また、ウェハが大口
径になるに従い使用する薬品に量か増え、排水処理に費
用かかかっていた。

一方、塩素ガスに光をあてて発生する塩素ラジカルを含
む雰囲気中で汚染したＳｉウェハを処理する光励起乾式
洗浄方法では、表面に付着した金属は塩化物となって蒸
発し、溶液洗浄では不可能な水準の表面洗浄かできる。

このように気相中でウェハを処理する場合、ガス分子熱
伝導加熱方式又は直接接触熱伝導加熱方式でのウェハの
温度制御を容易にするために、ウェハと支持台か広い面
積で接触するように置いたり固定する方法が用いられて
いた（詳しくは公開特許公報　６２−１３６８２７を参
照。）。ウェハの温度はウェハと反応ガスとの反応速度
を決定する要因であり、効果的に制御することか要求さ
れるからである。なお、ガス分子熱伝導加熱方式とは、
加熱体と被加熱体との間にあるガスの熱伝導を利用して
加熱する方式をいい、直接接触熱伝導加熱方式とは、加
熱体と被加熱体とを静電チャックのような強制的な手段
で密着させて接触面積を増やし、直接固体間の熱伝導を
利用して加熱する方式をいう。

〔発明か解決しようとする課題〕

ウェハに付着する汚染物質は、ドライエツチング、イオ
ンインプランテーション、レジスト剥離等の処理中では
主にウェハの表面に付着するが、搬送時や固定するとき
には搬送ベルトや支持台の構成物質か裏面にも付着する
。裏面に付着した汚染物質は、その後の熱処理や溶液洗
浄のときにウェハ表面に移動する。そのために熱工程の
前にＳｉウェハの表裏両方の表面にある汚染金属を取り
除かなければならない。

しかし、■従来の方法ではウェハと支持台が広い面積で
接触しているか、支持台とウェハ間のガスの供給が不十
分であったため、裏面の効果的な洗浄ができないという
課題かあった。■また、支持台とウェハとが広い面積で
接触しないと、ウェハの温度制御かしにくくなるという
課題があった。

ウェハに、直接、温度測定部材を接触させると接触状態
により測定温度か変化し、正確なウェハの温度か計れな
い。そのため、従来は支持台、又はウェハを支持するヒ
ータ等の加熱源の温度を測定していた。しかし、ウェハ
と支持台等か広い面積で接触しないと熱伝導の効率面か
ら支持台の温度をウェハの温度と擬制てきないからであ
る。■更に、反応ガスを反応室に導入する時に、ガス導
入に伴う温度低下か生じるという課題があった。

上記課題に鑑み、本発明は、洗浄時に、ウェハの両面を
同時に洗浄し、また、ウェハの裏面か支持台と広い面積
で接触しない場合のウェハの温度制御を行い、更には反
応室に反応ガスを導入する時の温度低下を防止すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題のうち、課題■を解決するために、本発明を、
反応室２と、該反応室２に内設されるウェハ１と、前記
反応室２を加熱する加熱源６と、前記ウェハ１と反応す
る前記反応室２に導入される反応ガスとを有するウェハ
の乾式洗浄装置において、前記ウェハ１の両面に前記反
応室２の雰囲気に触れるような空間を設ける構成とした
。また、課題■を解決するために、本発明を、洗浄時に
、前記反応室２の雰囲気の温度を測ることにより、前記
ウェハ１の温度を制御する温度制御機構を設ける構成と
した。更に、課題■を解決するために、本発明を、反応
室２への反応ガス導入による温度低下を防止する温度低
下防止機構を設ける構成とした。

〔作用〕

支持台３はウェハｌの両面が反応室２の雰囲気に触れる
ように支持し、ウェハ１の両面に雰囲気に触れるような
空間を設けることにより、ウェハ１の裏面も反応ガスと
触れることができ、支持台３とウェハ１とが接触した場
合には困難なウェハ１裏面の洗浄が可能になる。

また、支持台３とウェハ１との間隔を広げた場合に、ウ
ェハ１の温度を制御する温度制御機構、具体的には、例
えば反応室３の周囲に配置した抵抗加熱方式の加熱源６
と、該反応室の雰囲気に接触する熱電対７とを設けるこ
とにより、ウェハ１、支持台３等が局部的に加熱される
ことなく、反応室の雰囲気を均熱領域とてきる。そして
、ウェハ１及び雰囲気の温度を等しくし、雰囲気の温度
を熱電対７で測定することにより、ウェハｌの温度を間
接的に測定することができ、ウェハｌの温度制御か正確
に行なえる。

また、反応室２への反応ガス導入による温度低下を防止
する温度低下防止機構、具体的には、例えば反応室２内
に反応ガスを導入する前に反応室２内に満たし、所定温
度に加熱した非反応ガスとすることにより、反応室２の
系の熱容量を増やし、反応ガス導入による温度低下を防
ぐことができる。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例によるウェハの光励起洗浄装置
を示す。

第１図は、かかるウェハの光励起洗浄装置の反応室の要
部正面図である。ウェハ１は表側を上に向は酸、アルカ
リによる溶液洗浄（ＲＣＡ洗浄）を行ったものである。

半導体装置の製造工程においてウェハを洗浄する際に、
ウェハ裏面の汚染物質か半導体装置に影響する。反応室
２、支持台３、脚４は共に石英製である。石英製とした
のは、容易に入手できる材料の中では、加工しゃすく、
比較的清浄度が高く、かつ、光と熱をよく透過するため
である。

本発明の第１の特徴であるウェハ１両面の洗浄方法の１
実施例は、支持台３を脚４を介してつ工ハｌの端部と接
触するような形状としたことである。従来は、ウェハ１
と支持台３とは一般に広い面積で接触していた。支持台
３を加熱源、例えばヒータとする場合には熱効率の点か
ら接触していた方が便宜であり、また例えば、加熱源に
ハロゲンランプを用いて、ウェハ１を局部的に加熱する
場合でも、ウェハ１の温度制御の便宜上接触に近い状態
の方が望ましかったからである。ウェハ１に、直接、熱
電対等の測定部材を取り付けると測定部材とウェハ１と
の接触状態によってウェハの温度を正確に測定てきない
からである。しかし、ウェハ１裏面の汚染物質を除去す
る要請の下ではウェハ１と支持台との近接は望ましくな
い。ウェハ１を裏返しにして再度洗浄工程を繰り返した
り、また、熱処理等の工程直前にウェハ１表面に再度洗
浄工程を施すのは煩雑で、ウェハ１を裏返せば、支持さ
れる箇所、即ち、将来半導体が実装される箇所に傷が付
く場合もあるからである。本発明では、脚４によってウ
ェハ１を４点で支持して、ウェハ１両面を反応室の雰囲
気に触れさせて反応ガスをウェハ１の両面に接触させ、
ウェハｌの裏面も洗浄しようとするものである。ウェハ
１の裏面も以下に述べる塩素ラジカルに触れるため、エ
ツチング工程等で付着した汚染金属物質を効果的に除去
できる。なお、ウェハ１の両面が反応室の雰囲気に触れ
るものであれば、支持の方法、例えば脚４とウェハ１と
の接触位置、支持台３の大きさ等は問わない。

第２図は、第１図の上面図である。　本発明の第２の特
徴であるウェハの温度制御機構の１実施例は、円筒状の
反応室２の周囲に設けられた抵抗加熱方式の加熱源６と
熱電対７を同図に示すような配置にしたことである。加
熱源６は汚染物質である金属（例えば、Ｆｅ、　ＡＩ、
　Ｃｕ）か以下に述べる塩化物（例えば、ＦｅＣ１２，
ＡｌＣｌ　３．　ＣｕＣ１）になった場合に、かかる塩
化物を蒸発させる役割を有する。

第２図のように、ニクロム線６ａと断熱材６ｂとからな
る。加熱源６を抵抗加熱方式としたのは、例えば、ハロ
ゲンＩＲランプとすれば、その熱の放射性から、ウェハ
１や支持台３等か局部的に加熱され、反応室２の温度分
布が均一にならないからである。その結果、熱電対７に
よって雰囲気の温度を測定してもそれがウェハ１の温度
と擬制できなくなる。加熱源６は第２図のように、反応
室２の周囲に、反応室２にそって長く伸ばされて配置さ
れる。雰囲気の温度をウェハ１の温度と擬制すべく、反
応室２の雰囲気を均熱領域にするためである。本発明の
この特徴は、液体を使用せずに表面汚れを除去する点で
湿式洗浄除去装置と区別されるが、加熱源を有する他の
乾式洗浄除去装置、例えば、プラズマ洗浄装置、残留オ
ゾン処理装置等には適用可能である。熱電対７には第２
図のように、石英製熱電対カバー８か付いている。反応
ガスから熱電対を保護するためである。このように、反
応室２の雰囲気の温度分布を均一とし、雰囲気の温度を
熱電対７で測定することにより、間接的に正確にウェハ
の温度制御ができるようになり、反応ガスとの反応速度
を調節できる。

本発明の第３の特徴である反応ガス導入時の雰囲気の温
度低下防止機構の１実施例は、ウェハ１の支持後反応ガ
スの導入前に、非反応ガスを導入して所定圧力とした後
、設定温度まで加熱し、反応ガスを導入するものである
。非反応ガスは窒素又は希ガス（例えば、アルゴンガス
）を用い、ガス導入口１４から反応室２の圧力がＣＬの
分圧以上の分圧、例えば５ＫＰａとなるまで導入するも
のである。非反応ガスとしたのはウェハや反応室側面、
支持台等が腐食されないようにするとともに、反応ガス
である塩素ガスと化学反応して圧力変化を起こさないよ
うにするためである。非反応ガス導入後、加熱源６より
加熱して熱電対７の温度を２００°Ｃにする。２００°
Ｃとしたのは、ウェハ汚染の主要因であるＦｅんの塩化
物の蒸気圧は２００°Ｃて約２００　Ｐａとなり、十分
に気化するためである。この後、塩素ガス導入口９から
塩素ガスを分圧がＩＫＰａとなるように２００°Ｃで導
入する。なお、ＩＫＰａは２００　Ｐａ以上２０ＫＰａ
以下て可変できる。２０ＫＰａ以上では光かＣ１２に吸
収されて効果的なラジカルか反応てきないからである。

このように、反応ガスの導入前に予め、非反応ガスを導
入・加熱し、全圧太きく　Ｌ、　（１００Ｐａ以上）、
系の熱容量を高めることて、反応ガス導入の際の温度低
下を防止するものである。

本発明は光励起乾式洗浄装置であり、洗浄は具体的には
以下のように行なわれる。即ち、ゲートバルブ２１．２
１′からウェハｌは前室１５に挿入され、脚１６に載せ
られると、移送脚１７、動力伝達軸１８、移送機構１９
によって、ゲートバルブ１２より反応室２に挿入される
。ここで、動力伝達軸１８は、移送脚１７にモータから
の動力を伝えるための軸である。また、移送機構１９は
、移送脚１７にモータからの動力を伝達するためのハス
バ歯車で、動力伝達軸１８を中心にして移送脚１７を回
転しウェハ１を脚４に載せる役割を果たす。前室１５は
真空てあり、ウェハに汚染物質か付着するのを防ぎ、ゲ
ートバルブ１２は反応室２と前室１５との圧力差を補償
するためのものである。ウェハ１を真空中で前室１５か
ら反応室２に移送して、処理位置の脚４に載せ、ゲート
バルブ１２を閉じる。非反応ガス・反応ガス導入後、Ｕ
Ｖランプ５から紫外光の波長選択反射ミラー１０を介し
てウェハ１に約６０秒光を照射する。これにより、反応
ガスである塩素ガスは塩素ラジカルとなり、光励起乾式
洗浄か行なわれる。終了するときは、光照射、加熱源６
による加熱、非反応ガスの導入を止める。洗浄後は、反
応室２内の気体は排気口１１からゲートバルブ１３を介
して排気される。ゲートバルブ１３は排気速度か調節可
能なゲートバルブである。ゲートバルブ１２を開け、ウ
ェハ１を前述とは逆の操作により前室１５に移送する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれは、ウェハ両面の汚
染物質に効果的に除去することができ、半導体装置の性
能向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるウェハの光励起洗浄装置
、図において、１はウェハ、２は反応室、３は支持台、４は脚、５はＵＶランプ、６は加熱源、７は熱電対、８は熱源対カバー９は塩素ガス導入部、１０は紫外線光の波長選択反射ミラー１１は排気口、１２．１３．２１．２１　はゲートバルブ、１４は塩素
ガス導入部、１５は前室、１６は脚、１７は移送脚、１８は動力伝達脚、１９は移送機構、２０は前室１５の排気口を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応室（２）と、該反応室（２）に内設されるウ
ェハ（１）と、前記反応室（２）を加熱する加熱源（６
）と、前記ウェハ（１）と反応する前記反応室（２）に
導入される反応ガスとを有するウェハの乾式洗浄装置に
おいて、前記ウェハ（１）の両面に前記反応室（２）の
雰囲気に触れるような空間を設けたことを特徴とするウ
ェハの乾式洗浄装置。
（２）ウェハ（１）を内設する反応室（２）を加熱し、
前記反応室（２）に反応ガスを導入して前記ウェハ（１
）を乾式洗浄するウェハの乾式洗浄方法において、前記
ウェハ（１）の両面を前記反応室（２）の雰囲気に触れ
させるウェハの乾式洗浄方法。
（３）洗浄時に、前記反応室（２）雰囲気の温度を測る
ことにより、前記ウェハ（１）の温度を制御する温度制
御機構を設けた請求項１記載のウェハの乾式洗浄装置。
（４）洗浄時に、前記反応室（２）雰囲気の温度を測る
ことにより、前記ウェハ（１）の温度を制御する工程を
含む請求項２記載のウェハの乾式洗浄方法。
（５）前記温度制御機構を、前記反応室（２）の周囲に
配置した抵抗加熱方式の加熱源（６）と、該反応室（２
）の雰囲気に接触する熱電対（７）とより構成した請求
項３記載のウェハの乾式洗浄装置。
（６）前記反応室（２）への反応ガス導入による温度低
下を防止する温度低下防止機構を設けたことを特徴とす
る請求項１又は３又は５記載のウェハの乾式洗浄装置。
（７）前記反応室（２）への反応ガス導入による温度低
下を防止する工程を含む請求項２又は４記載のウェハの
乾式洗浄方法。
（８）前記温度低下防止機構を、前記反応室（２）内に
反応ガスを導入する前に該反応室（２）内に満たし、所
定温度に加熱した非反応ガスとした請求項１又は３又は
５又は６記載のウェハの乾式洗浄装置。
（９）前記乾式洗浄装置は光励起乾式洗浄装置である請
求項１又は３又は５又は６又は８記載のウェハの乾式洗
浄装置。
（１０）前記乾式洗浄方法は光励起乾式洗浄方法である
請求項２又は４又は７記載のウェハの乾式洗浄方法。