JPH07335607A - 基板洗浄方法および基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極小量の洗浄薬品と極少量の超純水とを用い
て基板表面の高清浄度化を可能にする。 【構成】 密閉容器１内に基板保持具２により半導体基
板１８を保持し、液状の洗浄薬品を貯蔵する薬品貯蔵容
器４を加熱手段５で加熱して密閉容器１内に薬品蒸気を
供給する。洗浄薬品の蒸気を用いることにより、小量の
洗浄薬品ですむとともに、蒸留作用により半導体基板１
８に到達する洗浄薬品は不純物が少なく高純度化され
る。さらに、超純水滴下手段８により極微量の超純水を
半導体基板１８表面に滴下し、回転手段３で半導体基板
１８を除々に回転速度を上げながら回転させることによ
り、滴下した超純水の液滴が半導体基板１８表面の全面
を移動し、液滴中に洗浄薬品の凝集液を溶解させ、この
液滴を半導体基板１８の外へ除去することにより、洗浄
薬品および半導体基板１８表面の金属不純物や自然酸化
膜を除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置および液
晶等のデバイスを製造する際に基板表面の金属不純物や
自然酸化膜等を除去する基板洗浄方法および基板洗浄装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置製造および液晶装置製造等に
おいて、従来から薬品および超純水を用いた基板表面の
金属不純物や自然酸化膜等を除去する基板洗浄が行なわ
れている。しかしながら、半導体装置および液晶装置の
パターンの微細化により清浄度の高い基板表面が必要と
なってきている。また半導体基板、液晶基板の大型化が
進むにつれてより多量の高純度の薬品および高純度の超
純水が必要となってきている。

【０００３】以下図面を参照しながら、上記した従来の
基板洗浄装置の例について、バッチ式基板洗浄装置およ
び枚葉式基板洗浄装置について説明する。図８は従来の
バッチ式基板洗浄装置の構成および洗浄方法を示す概略
図である。図８において、１０１は半導体基板である。
１０２は半導体基板を収納するキャリアでキャリア内に
は複数枚の半導体基板を収納することができる。１０４
は洗浄液１０３を入れるための洗浄槽である。１１４は
洗浄槽１０４の外周に溢れた洗浄液を受け取るための外
槽である。外槽１１４に溢れた洗浄液１０３は配管を通
りポンプ１０６によりフィルタ１０５を通り、配管１０
７を通り洗浄槽１０４下部から洗浄槽１０４内へ供給さ
れる。１０９、１１１は洗浄液を除去するための水洗槽
である。水洗槽１０９、１１１下部には超純水供給ライ
ン１１２がつながれており、水洗槽１０９、１１１内へ
超純水１０８、１１０を供給する。１１３は基板乾燥装
置である。

【０００４】以上のように構成された基板洗浄装置につ
いて、以下その動作について図８を用いて説明する。ま
ず、半導体基板１０１を半導体基板収納キャリア１０２
に収納した状態で、洗浄液１０３で満たされた洗浄槽１
０４へ入れる（図８（ａ））。ここで洗浄液１０３は外
槽１１４へ溢れる。溢れた洗浄液１０３は、配管を通っ
てポンプ１０６により、フィルタ１０５へ送られ、洗浄
槽１０４下部から再び洗浄槽１０４へ供給される。この
とき洗浄液１０３はフィルタ１０５を通ることにより、
濾過されパーティクルが除去され清浄な洗浄液が供給さ
れることとなる。

【０００５】次に、所定の時間洗浄した後、キャリア１
０２を次の水洗槽１０９へ移す（図８（ｂ））。このと
き半導体基板１０１およびキャリア１０２は洗浄液１０
３で濡れているため洗浄槽１０４内の洗浄液１０３は減
少することになる。そこで持ち出された分の洗浄液１０
３を洗浄槽１０４に追加する必要がある。水洗槽１０９
では洗浄液１０３で濡れた半導体基板１０１およびキャ
リア１０２から速やかに水洗する必要があるので、大量
の超純水１０８を水洗槽１０９に供給する。半導体基板
１０１が大口径化するにともない水洗槽１０９を大型化
する必要があり、供給する超純水１０８もさらに大量に
必要となる。

【０００６】次に、半導体基板１０１およびキャリア１
０２についた洗浄液１０３を除去するために水洗槽１０
９で所定時間水洗した後、キャリア１０２をつぎの水洗
槽１１１へ移す（図８（ｃ））。この水洗槽１１１では
極微量の半導体基板１０１およびキャリア１０２に残っ
た洗浄液１０３や半導体基板１０１に付着しているパー
ティクルを除去するため、大量の超純水１１０で水洗を
行う。ここでも供給する超純水１１０が大量に必要とな
る。

【０００７】最後に、水洗槽１１１で所定時間水洗した
後、基板乾燥装置１１３にキャリアを移す（図８
（ｄ））。これら一連の工程により半導体基板の洗浄を
行う。図９は従来の枚葉式基板洗浄装置の構成および洗
浄方法を示す概略図である。図９において、２０１は半
導体基板、２０２、２０９は半導体基板２０１を保持す
る保持具、２０３は洗浄液を半導体基板２０１に供給す
るノズルである。２０４、２１２は半導体基板２０１を
回転させる回転手段である。２０５は洗浄液を貯蔵する
洗浄液貯蔵タンク、２０６は洗浄液を移送するためのポ
ンプ、２０７は洗浄液中のパーティクルを除去するため
のフィルタである。２０８は洗浄液を受容するための容
器で、この容器２０８の下部はタンク２０５と配管でつ
ながれている。２１０は半導体基板２０１に超純水を供
給するノズルで、超純水は配管２１４からフィルタ２１
３をへてノズル２１０に供給される。２１１は超純水の
排水のための配管である。２１５は洗浄容器を収納する
筐体である。

【０００８】以上のように構成された基板洗浄装置につ
いて、以下その動作について図９を用いて説明する。図
９（ａ）に示すように、半導体基板２０１を搬送系によ
り保持具２０２で保持する。保持した半導体基板２０１
を回転手段２０４により５００r.p.m.程度に回転させ
る。このときノズル２０３から洗浄液を噴出させ、半導
体基板２０１中央付近に洗浄液を供給する。半導体基板
２０１は回転しているため、洗浄液は半導体基板２０１
の中心から外方向へ遠心力によって流れる。

【０００９】つぎに、所定時間洗浄液で洗浄した後、図
９（ｂ）に示すように、水洗用チャンバーに半導体基板
２０１を移載し、保持具２０９で半導体基板２０１を保
持した後、回転手段２１２により半導体基板２０１を５
００r.p.m.程度に回転させ、ノズル２１０より超純水を
半導体基板２０１に供給する。超純水により半導体基板
２０１表面に付着していた洗浄液を水洗する。十分に超
純水で半導体基板２０１を水洗した後、超純水の供給を
停止する。このとき枚葉式基板洗浄装置では洗浄液を洗
い流すために大量の超純水が必要となる。つぎに、半導
体基板２０１を乾燥させるため１０００〜２０００r.p.
m.程度に回転させ遠心力により超純水を振り切り乾燥さ
せる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うなバッチ式基板洗浄装置の構成では、半導体基板１０
１の大型化により洗浄槽１０４および水洗槽１０９，１
１１も大型化し、使用する洗浄薬品の量が大量に必要と
なり、さらに薬液（洗浄液）が半導体基板１０１や基板
収納キャリア１０２に大量に付着するため、薬液を水洗
除去するための超純水も大量に必要となると言う問題点
を有していた。

【００１１】また、枚葉式基板洗浄装置の構成では、使
用する薬品量は半導体基板２０１の処理時間に比例して
連続的に半導体基板２０１に供給する必要があるため、
ある程度の洗浄薬品を洗浄液貯蔵タンク２０５に貯蔵し
ておく必要があり、バッチ式基板洗浄装置とほぼ同等の
薬品量が必要である。さらにバッチ式基板洗浄装置と同
様、直接洗浄薬品を半導体基板２０１に接触させるため
洗浄薬品が半導体基板２０１表面に残り、この残った薬
品を水洗除去するための超純水も大量に必要となると言
う問題を有していた。

【００１２】さらに、洗浄薬品は高清浄度化されている
が、溶液状態の薬品中の不純物を低減するためにはかな
りのコストがかかり洗浄薬品のコストアップにつなが
り、大量の薬品を使うことが経済的に困難となる。ま
た、もし低コストで洗浄薬品ができたとしても、洗浄薬
品を貯蔵するための貯蔵タンクや洗浄薬品を供給する配
管からの汚染により洗浄薬品中に不純物が溶け込み、そ
の洗浄薬品を半導体基板に接触させると洗浄薬品中の不
純物が半導体基板表面に付着してしまうと言う問題を有
していた。

【００１３】この発明の目的は、上記問題点に鑑み、極
小量の洗浄薬品と極少量の超純水とを用いて基板表面の
高清浄度化を可能にする基板洗浄方法および基板洗浄装
置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の基板洗浄
方法は、洗浄薬品の蒸気を基板と所定の時間接触させる
工程と、基板の中央部に超純水を滴下し基板を回転させ
ることにより滴下した超純水の液滴を基板の中央部から
外周方向へ移動させる工程とを含んでいる。請求項２記
載の基板洗浄方法は、請求項１記載の基板洗浄方法にお
いて、超純水の液滴を移動させるときに基板の回転速度
を除々に速くすることを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の基板洗浄方法は、洗浄薬品
の蒸気を基板と所定の時間接触させる工程と、基板の中
央部に超純水を滴下し基板を回転させながら滴下した超
純水の液滴を基板の中央部から外周方向へ移動させる工
程とを含んでいる。請求項４記載の基板洗浄装置は、処
理する基板を収納する密閉容器と、密閉容器内に基板を
洗浄処理する洗浄薬品を蒸気で供給する洗浄薬品供給手
段と、密閉容器内に基板を保持する基板保持手段と、基
板保持手段を回転させる回転手段と、基板表面に超純水
を滴下する超純水滴下手段とを備えている。

【００１６】請求項５記載の基板洗浄装置は、請求項４
記載の基板洗浄装置において、洗浄薬品供給手段は、液
状の洗浄薬品を貯蔵し密閉容器と連通可能な薬品貯蔵容
器と、この薬品貯蔵容器を加熱する加熱手段とからなる
ことを特徴とする。請求項６記載の基板洗浄装置は、請
求項４または５記載の基板洗浄装置において、基板保持
手段は基板を凹面に湾曲させる吸着手段を有したことを
特徴とする。

【００１７】請求項７記載の基板洗浄装置は、請求項４
または５記載の基板洗浄装置において、超純水滴下手段
により滴下した超純水の液滴を保持する液滴保持手段
と、液滴保持手段を基板の中央部から外周部へ移動させ
る液滴走査手段とを設けたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】この発明によれば、密閉容器内に基板保持手段
により基板を保持し、洗浄薬品供給手段により密閉容器
内に洗浄薬品を蒸気で供給する。このように洗浄薬品の
蒸気を用いるため蒸留作用により基板に到達する洗浄薬
品は不純物が少なく高純度化され、さらに蒸気を用いる
ため小量の洗浄薬品で良い。密閉容器内に導入された洗
浄薬品の蒸気は基板表面で凝集し、基板表面の金属不純
物や自然酸化膜と反応し洗浄薬品の凝集液の中に溶解す
る。その後、超純水滴下手段により極微量の超純水を基
板表面に滴下し、回転手段で基板を回転させて滴下した
超純水の液滴を基板表面の全面を移動させることにより
液滴中に洗浄薬品の凝集液を溶解させ、この液滴を基板
の外へ除去することにより、洗浄薬品および基板表面の
金属不純物や自然酸化膜を除去できる。このように蒸気
を用いることにより小量の洗浄薬品でよく、さらに基板
表面には洗浄薬品が大量に付着しないため極小量の超純
水で洗浄薬品を除去することが可能となる。

【００１９】

【実施例】まず、この発明の第１の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１はこの発明の第１の実
施例における基板洗浄装置の構成を示す概略図である。
この基板洗浄装置を構成する材料としては、耐薬品性の
高い高分子材料、例えばフッ素系樹脂を用いる。図１に
おいて、１は密閉容器、２は基板保持具（基板保持手
段）、３は基板保持具２を回転させる回転手段、４は薬
品を貯蔵する薬品貯蔵容器（洗浄薬品供給手段）、５は
薬品貯蔵容器４を加熱して薬品を蒸発させるための加熱
手段（洗浄薬品供給手段）、６は発生した薬品蒸気を密
閉容器１内へ導入するための配管、７は発生した薬品蒸
気の密閉容器１内への供給を制御するバルブである。

【００２０】８は超純水を半導体基板上に供給するため
の超純水滴下手段、９は超純水を半導体基板上に滴下す
るための配管、１０は超純水滴下手段８に超純水を供給
する配管である。超純水滴下手段８は必要量の超純水を
秤量し配管９へ移送するための手段を備えている。１１
は密閉容器１内へ不活性ガスを供給するためのガス配管
で、密閉容器１の上部に接続されている。１２は密閉容
器１内へのガス供給を制御するためのバルブである。１
３は密閉容器１内のガスおよび薬品蒸気を排気するため
の配管で、密閉容器１の上部側面に接続されており、排
気を制御するためのバルブ１４を備えている。１５は密
閉容器１内にたまった超純水を廃液するためと、ガスお
よび薬品蒸気を排気するために用いる配管で、密閉容器
１の低部に位置し、不活性ガスのガス配管１１の接続位
置から距離が最も遠くなる位置に接続する。これは不活
性ガスで密閉容器１内の薬品蒸気を速やかに置換するた
めである。１６は廃液および排気を制御するバルブであ
る。１７は半導体基板を搬出入するためのゲートであ
る。

【００２１】図２は基板保持具２の拡大断面図である。
１８は半導体基板で、１９は半導体基板１８の位置を固
定するための凹みである。凹み１９は半導体基板１８の
形状に合わせ、凹み１９の深さは半導体基板１８の厚さ
の半分以上から厚さと同程度とする。２０は半導体基板
１８を吸引するための吸引口である。以上のように構成
される基板洗浄装置について、以下図１、図２、図３、
図４および図５を用いてその動作を説明する。

【００２２】まず密閉容器１に備えられたゲート１７を
開け半導体基板１８を基板保持具２へ移載する。移載さ
れた半導体基板１８を基板保持具２に設けた凹み１９に
設置する。その後吸引口２０からエアーを吸引し、半導
体基板１８が凹状になるまで吸引する。このとき吸引の
圧力は、半導体基板１８の中心が約１mm程度凹状となる
ように約２００Pa程度吸引する。次に薬品貯蔵容器４の
中に例えば約２０％のフッ化水素酸を満たしておき、加
熱手段５でフッ化水素酸を４０℃に加熱する。このとき
フッ化水素酸の蒸気圧は約５６００Paとなる。薬品蒸気
が十分に発生した後、バルブ７を開けて密閉容器１に薬
品蒸気を供給する。

【００２３】密閉容器１には特に加熱手段を設けていな
いので密閉容器１内の温度は室温である。例えば室温が
２５℃であると、この温度における蒸気圧は約２３００
Paであるためフッ化水素酸蒸気の一部は液化する。過飽
和となった蒸気は凝集して液化するが、気固界面が存在
する場合は固体界面が凝集核として働き、固体表面での
凝集が優先的に進行する。したがってこの実施例では、
薬品蒸気が半導体基板１８と接触し半導体基板１８上で
凝集することになる。このとき薬品蒸気と半導体基板１
８表面の金属不純物および自然酸化膜とが反応して凝集
した薬品蒸気に取り込まれる。

【００２４】図５にフッ化水素酸蒸気による半導体基板
１８表面での反応を説明するための断面図を示す。ここ
では半導体基板１８はシリコン基板とする。図５（ａ）
において、２３はシリコン基板で、２４はシリコン基板
２３表面に形成された自然酸化膜である。２５は汚染金
属不純物である。シリコン基板２３表面は酸化され易い
ため大気中に放置されるだけでも１ｎｍ程度の自然酸化
膜２４が形成される。通常、この自然酸化膜２４のなか
に金属不純物２５が取り込まれている。図５（ｂ）にお
いて、２６は液滴、２７フッ化水素酸蒸気、２８は水蒸
気である。図５（ａ）の自然酸化膜２４はSiO₂＋Ｍ（Ｍ
＝金属不純物２５）と示すことができる。この自然酸化
膜２４はシリコン基板２３表面にフッ化水素酸蒸気２７
を接触させると、（化１）の反応により、図５（ｂ）で
示すように、液滴２６となり、その液滴２６のなかに金
属不純物２５はイオンとなり、取り込まれることとな
る。

【００２５】

【化１】

【００２６】このときバルブ１２、１４、１６は閉じて
おく。次にバルブ７を閉じ、超純水滴下手段８により超
純水を０．１〜１００mlの範囲で半導体基板１８上に滴
下する。このとき、バルブ１２、１４、１６を開け、ガ
ス配管１１から不活性ガスを導入し、密閉容器１内の薬
品蒸気を配管１３、１５の２箇所より排気する。これは
空気より重いガスの場合でも、軽いガスの場合でも速や
かに置換が行われるようにするためである。このときの
不活性ガスには半導体基板１８を処理する温度における
飽和水蒸気を混合しておく。

【００２７】図３は超純水を半導体基板１８上に滴下し
たときの断面図である。２１は超純水の液滴である。超
純水の滴下量を０．１〜１００mlとするのは、処理を行
なう薬品により半導体基板１８表面の濡れ性が異なるた
め、濡れ性がよい場合は滴下する超純水量を増やし、濡
れ性が悪い場合は超純水量を減らしても同様の効果を得
るためである。例えばシリコン基板表面では超純水を
０．１ml滴下すると直径１０mm程度の液滴２１となる。
超純水を滴下した後、回転手段３により基板保持具２と
ともに半導体基板１８を回転させ始める。回転速度は０
〜５００rpm に徐々に回転速度を上げて行く。このと
き、滴下した液滴２１の大きさと回転による液滴２１の
軌跡との関係をあらかじめ求めておき回転速度制御を行
う。

【００２８】図４は半導体基板１８を上方から見た図で
ある。２２は超純水の液滴２１の軌跡を示すものであ
る。当初超純水の液滴２１は半導体基板１８が凹状にな
っているため半導体基板１８の中央に位置するが、回転
数を徐々に上げていくことにより液滴２１に遠心力が働
き、半導体基板１８の外方向へ移動し最後には半導体基
板１８上から除かれることとなる。このとき半導体基板
１８の回転速度を制御することにより、超純水の液滴２
１は半導体基板１８の表面をくまなく移動し、半導体基
板１８表面で凝集した薬品を液滴２１内に取り込んで行
く。

【００２９】液滴２１が半導体基板１８表面から除かれ
た後、不活性ガス中に混合していた飽和水蒸気の供給を
止め、水蒸気を含まない不活性ガスを密閉容器１内に供
給し、半導体基板１８表面に吸着した水分を乾燥させ
る。以上のようにこの第１の実施例によれば、密閉容器
１内に基板保持具２により半導体基板１８を保持し、液
状の洗浄薬品を貯蔵する薬品貯蔵容器４を加熱手段５で
加熱して密閉容器１内に薬品蒸気を供給する。このよう
に洗浄薬品の蒸気を用いることにより、小量の洗浄薬品
ですむとともに、蒸留作用により半導体基板１８に到達
する洗浄薬品は不純物が少なく高純度化される。さら
に、超純水滴下手段８により極微量の超純水を半導体基
板１８表面に滴下し、回転手段３で半導体基板１８を除
々に回転速度を上げながら回転させることにより、滴下
した超純水の液滴が半導体基板１８表面の全面を移動
し、液滴中に洗浄薬品の凝集液を溶解させ、この液滴を
半導体基板１８の外へ除去することにより、洗浄薬品お
よび半導体基板１８表面の金属不純物や自然酸化膜を除
去することができる。

【００３０】なお、この実施例では、滴下した超純水の
液滴を半導体基板１８表面を移動させるのに、半導体基
板１８の回転速度を除々に速くしたが、回転速度は一定
でもよい。また、回転中に超純水を滴下してもよい。つ
ぎに、この発明の第２の実施例について図面を参照しな
がら説明する。図６はこの発明の第２の実施例における
基板洗浄装置の構成を示す概略図である。図６におい
て、図１に示す第１の実施例と共通な部分は同一符号を
付してその説明は省略し、それ以外の部分を説明する。
２９は半導体基板１８を保持する基板保持具であり、こ
の基板保持具２９は、図１に示す基板保持具２と異な
り、半導体基板１８を湾曲させることなく平面性を保て
るように、半導体基板１８の裏面と接触する基板保持具
２９の表面は平坦である。また、半導体基板１８を吸着
するための吸着手段を備えている。３０は超純水の液滴
を保持するための液滴保持具（液滴保持手段）、３１は
超純水を液滴保持具３０に供給するための配管である。
３３は液滴保持具３０を半導体基板１８上を走査するた
めの走査手段（液滴走査手段）である。３２は液滴保持
具３０と走査手段３３をつなぐアームである。

【００３１】図７は液滴保持具３０の拡大断面図であ
る。図７において、超純水を供給する配管３１は、液滴
保持具３０の中央に設置されている。液滴保持具３０の
下部には超純水の液滴３５を保持するための空間３４が
設けてある。ここで液滴保持具３０の材料としては超純
水にたいして濡れ性の低いフッ素系樹脂が適している。
以上のように構成される基板洗浄装置について、以下図
６、図７を用いてその動作を説明する。

【００３２】洗浄薬品で処理する動作までは第１の実施
例と同様であり、密閉容器１に薬品蒸気であるフッ化水
素酸蒸気を配管６から供給し、所定時間経過した後、バ
ルブ７を閉じ薬品蒸気の供給を停止する。その後、バル
ブ１２，１４を開き、密閉容器１内を不活性ガスで置換
する。次に、回転手段３により半導体基板１８を約１〜
２rpm の速度で回転する。半導体基板１８を回転させた
まま走査手段３３により液滴保持具３０を半導体基板１
８上まで移動させる。液滴保持具３０と半導体基板１８
との距離は０．２〜１mmに調整しておく。半導体基板１
８上に液滴保持具３０を移動させた後、超純水滴下手段
８を用いて所定量の超純水を液滴保持空間３４に供給す
る。このとき超純水の量は０〜１mlの範囲で調整するこ
とができる。供給された超純水液滴３５は液滴保持具３
０に保持されたままであり、走査手段３３により液滴保
持具３０を半導体基板１８の中心から外側に移動させ
る。このときの移動速度は０〜２０mm/minに設定できる
ようにしている。回転手段３により半導体基板１８を回
転させたまま、走査手段３３により液滴３５を走査させ
ることにより、半導体基板１８表面上全域にわたって渦
巻き状に液滴３５が走査される。液滴３５を走査し終え
たら、液滴保持具３０を半導体基板１８外へ移動させ
る。液滴保持具３０に保持されていた液滴３５は重力に
より密閉容器１の低部に落下する。

【００３３】以上のようにこの第２の実施例によれば、
密閉容器１内に基板保持具２により半導体基板１８を保
持し、液状の洗浄薬品を貯蔵する薬品貯蔵容器４を加熱
手段５で加熱して密閉容器１内に薬品蒸気を供給する。
このように洗浄薬品の蒸気を用いることにより、小量の
洗浄薬品ですむとともに、蒸留作用により半導体基板１
８に到達する洗浄薬品は不純物が少なく高純度化され
る。さらに、超純水滴下手段８により極微量の超純水を
半導体基板１８表面に滴下し、液滴保持具３０で保持
し、回転手段３で半導体基板１８を回転させて走査手段
３３により液滴保持具３０とともに滴下した超純水の液
滴を半導体基板１８表面の全面を移動させることにより
液滴中に洗浄薬品の凝集液を溶解させ、この液滴を半導
体基板１８の外へ除去することにより、洗浄薬品および
半導体基板１８表面の金属不純物や自然酸化膜を除去す
ることができる。

【００３４】上記第１，第２の実施例の効果について従
来例との比較を表１に示す。表１では、条件として直径
１５０mmのシリコン半導体基板を５０枚洗浄を行った場
合について示している。

【００３５】

【表１】

【００３６】すなわち、図８に示す従来のバッチ式基板
洗浄装置では、直径１５０mmのシリコン半導体基板を２
５枚収容する収納キャリア１０２は１６０×１６０×１
８０mmの大きさであり、このキャリアを２個入れるため
の洗浄槽１０４は４００×２５０×２５０mm程度必要と
なり、この洗浄槽１０４の容積は２５リットルとなる。
水洗を行なう場合、毎分１５リットルの超純水で１０分
間流し続けると１５０リットルの超純水が必要となる。
また、図９に示す枚葉式基板洗浄装置では、洗浄薬品を
循環して繰り返し使用するが、洗浄液貯蔵タンク２０５
には１５リットル程度貯蔵しておく必要がある。また水
洗を行なう場合は、半導体基板１枚当り毎分１リットル
で３分間超純水を必要とするので、５０枚処理する場合
はその５０倍の１５０リットル必要となる。

【００３７】これに対し、上記実施例では、薬品蒸気を
使用することにより、半導体基板表面に付着する薬品量
は１ミリリットル以下でよく、半導体基板表面以外で凝
集する薬品を考慮しても半導体基板一枚処理するために
２０ミリリットルで十分である。したがって薬品量とし
ては５０枚洗浄を行なう場合で１リットルでよい。さら
に水洗する場合の超純水量は一枚当り最大１００ミリリ
ットルでよく、５０枚水洗する場合は５リットルでよ
い。このように洗浄薬品の蒸気を用いることにより、小
量の洗浄薬品ですみ、基板表面には洗浄薬品が大量に付
着しないため極小量の超純水で洗浄薬品を除去すること
が可能となる。さらに、洗浄薬品の蒸気を用いるため、
蒸留作用により基板に到達する洗浄薬品は不純物が少な
く高純度化される。

【００３８】以上のように上記実施例によれば、使用す
る洗浄薬品および超純水は、従来例に比べ極少量ですむ
ため、大幅な低コスト化を図ることができる。また、薬
品蒸気を使用することにより、蒸留作用により基板に到
達する洗浄薬品は不純物が少なく高純度化され、洗浄薬
品中の不純物の半導体基板表面への付着を防ぐことがで
き、半導体基板の表面を高清浄度化することができる。

【００３９】なお、上記実施例において、洗浄薬品とし
てフッ化水素酸を用いたが、半導体製造工程や液晶製造
工程で用いるアンモニア水、塩酸等を用いてもよいこと
は言うまでもない。また、薬品貯蔵容器４の洗浄薬品を
加熱手段５により加熱して発生した薬品蒸気を用いる構
成としたが、薬品貯蔵容器４および加熱手段５の代わり
に、洗浄用のガスを貯蔵した容器を備えた構成としても
よい。

【００４０】この発明は、半導体装置の高集積化にとも
ない微細な設計ルール、例えば０．３５μｍルールから
０．１μｍルール以降のMOS-FET を用いたULSIを製造す
る工程において、特に極薄膜のゲート酸化膜、例えば１
０ｎｍ以下の高信頼性ゲート酸化膜が必要となる場合、
ゲート酸化膜を熱酸化によってシリコン基板上に形成す
る前の洗浄方法としてシリコン基板表面上の自然酸化膜
や金属不純物を除去する方法として、極めて有効な方法
となる。

【００４１】また、同じく高集積化および低消費電力の
ULSIを製造する工程において、浅い接合であるPN接合が
必要となり、浅い接合を達成するためにはPN接合リーク
電流を低減しなければならない。ここで金属不純物が混
入しているとリーク電流が増加してしまう。したがって
金属不純物を除去する必要があり、その方法としてこの
発明は極めて有効な方法となる。

【００４２】さらに、用途として微細化にともない、半
導体装置において集積回路内のトランジスタやダイオー
ド等は金属配線、例えばチタンシリサイド、タングステ
ンシリサイドやアルミニウム合金配線等で電気的に結合
させるが、これら金属配線とシリコンの電気的活性領
域、例えばMOS-FET のソースおよびドレインと低抵抗接
合が必要となる。この低抵抗接合を達成させるために
は、シリコンの電気的活性領域上に形成された自然酸化
膜を除去する必要があり、その方法としてこの発明は極
めて有効な方法となる。

【００４３】

【発明の効果】この発明の基板洗浄方法および基板洗浄
装置は、密閉容器内に基板保持手段により基板を保持
し、洗浄薬品供給手段により密閉容器内に洗浄薬品を蒸
気で供給する。このように洗浄薬品の蒸気を用いるため
蒸留作用により基板に到達する洗浄薬品は不純物が少な
く高純度化され、さらに蒸気を用いるため小量の洗浄薬
品で良い。密閉容器内に導入された洗浄薬品の蒸気は基
板表面で凝集し、基板表面の金属不純物や自然酸化膜と
反応し洗浄薬品の凝集液の中に溶解する。その後、超純
水滴下手段により極微量の超純水を基板表面に滴下し、
回転手段で基板を回転させて滴下した超純水の液滴を基
板表面の全面を移動させることにより液滴中に洗浄薬品
の凝集液を溶解させ、この液滴を基板の外へ除去するこ
とにより、洗浄薬品および基板表面の金属不純物や自然
酸化膜を除去できる。このように蒸気を用いることによ
り小量の洗浄薬品でよく、さらに基板表面には洗浄薬品
が大量に付着しないため極小量の超純水で洗浄薬品を除
去することが可能となり、大幅な低コスト化を図ること
ができる。また、洗浄薬品の蒸気を使用することによ
り、蒸留作用により基板に到達する洗浄薬品は不純物が
少なく高純度化されるため、洗浄薬品中の不純物の基板
表面への付着を防ぐことができ、基板の表面を高清浄度
化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の基板洗浄装置の構成を
示す概略図である。

【図２】第１の実施例における基板保持具の拡大断面図
である。

【図３】第１実施例において超純水を半導体基板上に滴
下したときの断面図である。

【図４】第１の実施例において半導体基板を上方から見
た平面図である。

【図５】第１の実施例において半導体基板表面での反応
を説明するための図である。

【図６】この発明の第２実施例の基板洗浄装置の構成を
示す概略図である。

【図７】第２の実施例における液滴保持具の断面図であ
る。

【図８】従来のバッチ式基板洗浄装置の構成および洗浄
方法を示す概略図である。

【図９】従来の枚葉式基板洗浄装置の構成および洗浄方
法を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ 基板保持具（基板保持手段） ３ 回転手段 ４ 薬品貯蔵容器（洗浄薬品供給手段） ５ 加熱手段（洗浄薬品供給手段） ６，９，１０，１１，１３，１５ 配管 ７，１２，１４，１６ バルブ ８ 超純水滴下手段 １７ ゲート １８ 半導体基板 ２０ エアー吸引口 ３０ 液滴保持具（液滴保持手段） ３３ 走査手段（液滴走査手段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄薬品の蒸気を基板と所定の時間接触
   させる工程と、前記基板の中央部に超純水を滴下し前記
   基板を回転させることにより滴下した超純水の液滴を前
   記基板の中央部から外周方向へ移動させる工程とを含む
   基板洗浄方法。
2. 【請求項２】 超純水の液滴を移動させるときに基板の
   回転速度を除々に速くすることを特徴とする請求項１記
   載の基板洗浄方法。
3. 【請求項３】 洗浄薬品の蒸気を基板と所定の時間接触
   させる工程と、前記基板の中央部に超純水を滴下し前記
   基板を回転させながら滴下した超純水の液滴を前記基板
   の中央部から外周方向へ移動させる工程とを含む基板洗
   浄方法。
4. 【請求項４】 処理する基板を収納する密閉容器と、前
   記密閉容器内に前記基板を洗浄処理する洗浄薬品を蒸気
   で供給する洗浄薬品供給手段と、前記密閉容器内に基板
   を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転さ
   せる回転手段と、前記基板表面に超純水を滴下する超純
   水滴下手段とを備えた基板洗浄装置。
5. 【請求項５】 洗浄薬品供給手段は、液状の洗浄薬品を
   貯蔵し密閉容器と連通可能な薬品貯蔵容器と、この薬品
   貯蔵容器を加熱する加熱手段とからなることを特徴とす
   る請求項４記載の基板洗浄装置。
6. 【請求項６】 基板保持手段は基板を凹面に湾曲させる
   吸着手段を有したことを特徴とする請求項４または５記
   載の基板洗浄装置。
7. 【請求項７】 超純水滴下手段により滴下した超純水の
   液滴を保持する液滴保持手段と、前記液滴保持手段を基
   板の中央部から外周部へ移動させる液滴走査手段とを設
   けたことを特徴とする請求項４または５記載の基板洗浄
   装置。