JPH0737855A - ウェハ洗浄方法及びウェハ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェハ１を洗浄液で洗浄し、洗浄された該ウ
ェハを回転させると共に少なくとも該ウェハの回転中心
部にガス噴射することにより乾燥するウェハ洗浄方法に
おいて、ウェハ１上のパーティクルを低減させる。 【構成】 洗浄後ウェハ１の回転による乾燥によって該
ウェハ上の洗浄液が充分に減少した後上記ガス噴射によ
る乾燥を開始することとする。洗浄液が充分に減少して
いるか否かは、ウェハ１上に水により生じる干渉縞が存
在しているか否かを例えばビデオカメラ１０を用いて検
出しその結果に基づいて判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェハ洗浄方法、特に
ウェハを洗浄液で洗浄し、洗浄された該ウェハを回転さ
せると共に少なくとも該ウェハの回転中心部にガス噴射
することにより乾燥するウェハ洗浄方法とその実施に用
いるウェハ洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において半導体ウェハの洗浄は、洗
浄液、例えば純水（以後単に「水」という。）を半導体
ウェハの表面に噴射して洗浄し、その後半導体ウェハを
高速回転して遠心力で水を吹き飛ばすことにより乾燥す
る方法で行うことが多かった。また、半導体ウェハの乾
燥を高速回転するだけでなく回転と同時に半導体ウェハ
の回転中心部にガス、例えば窒素ガスＮ₂ をガス噴射す
ることによって乾燥するという方法が採られることもあ
った。このように回転中心部にガス噴射をするのは、高
速回転により生じる遠心力が半導体ウェハの中心部上で
はほとんどなく水が残り易く完全な乾燥ができないため
である。特に、ＩＣの高集積化により配線膜間の水は切
れが悪くウェハ中心部上の乾燥が不完全になり易い。

【０００３】そして、乾燥が不完全だと、半導体ウェハ
上の水分がパーティクルを吸着するので、半導体ウェハ
の表面がパーティクルによって汚染され、好ましくな
い。従って、できるだけ洗浄後の乾燥をより完全に行う
必要性が強まり、特にＩＣの高集積化、回路素子の微細
化によりパーティクルによる汚染度の小さいことの必要
性が強まるにつれて乾燥の完全性が非常に重要になって
いるのである。従って、半導体ウェハの高速回転時にＮ
₂ をその回転中心部に向けてガス噴射するという乾燥方
法が多く採用される傾向にある。

【０００４】ところで、水洗浄後回転とガス噴射による
乾燥を行うウェハ洗浄方法は、従来、図２に示すように
乾燥のための高速回転の開始と略同時にＮ₂ の噴射も開
始するという方法で行われていた。具体的に説明する
と、水洗い（例えば、５００rpm で回転しながら２０秒
間水洗いし、更に２０rpm に回転を落して１０秒間水洗
いする。）後乾燥のための回転を行うが、その回転数は
３０００rpm で、回転開始後３秒程度でその回転数に達
する。そして、回転開始後３０秒で高速回転を停止させ
るようにすると、その後３秒間で回転が完全に停止した
状態になる。そして、半導体ウェハの回転中心部へのガ
ス噴射は乾燥のための回転の開始と略同期して開始し、
高速回転中ガス噴射をし続けるようにしていたのであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示す
ような従来のウェハ洗浄方法によれば、半導体ウェハ表
面にパーティクルが付着するのを完全になくすことがで
きなかった。そこで、その原因を追究したところ、半導
体ウェハ表面に水分が残っているうちからガス噴射する
と、ガス中に存在するパーティクル、ガスノズル近傍に
存在するパーティクルが半導体ウェハ上に水分によって
吸着され、高速回転してもブローしても一部が半導体ウ
ェハ上に残ってしまうことが判明した。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、ウェハ上のパーティクルをより低減
させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明ウェハ洗浄方法
は、洗浄後ウェハの回転による乾燥によって該ウェハ上
の洗浄液が充分に減少した後上記ガス噴射による乾燥を
開始することを特徴とする。本発明ウェハ洗浄装置は、
ウェハ表面に洗浄液による干渉縞が存在するか否かを検
出する手段を有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明ウェハ洗浄装置によれば、ウェハ上の洗
浄液が乾燥により充分に減少した後ガス噴射するので、
ガス中の、あるいはガスノズル近傍のパーティクルが半
導体ウェハ上の洗浄液により吸着される虞れがなくな
り、延いてはウェハ上のパーティクルをより低減させる
ことができる。本発明ウェハ洗浄装置によれば、ウェハ
表面に洗浄液による干渉縞が存在するか否かを検出する
手段を有するので、その検出結果に基づいて乾燥により
洗浄液による干渉縞が生じなくなる程に洗浄液がなくな
った後でガス噴射を開始するようにすることができる。
従って、ガス中の、あるいはガスノズル近傍のパーティ
クルが半導体ウェハ上の洗浄液に吸着される虞れがなく
なるようにウェハの洗浄ができる。。

【０００９】

【実施例】以下、本発明ウェハ洗浄方法及びウェハ洗浄
装置を図示実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）
乃至（Ｃ）は本発明の一つの実施例を説明するためのも
ので、（Ａ）はウェハ洗浄装置の平面図、（Ｂ）はウェ
ハ洗浄装置の断面図、（Ｃ）はウェハ洗浄方法を説明す
るタイムチャートである。先ず、図１（Ａ）、（Ｂ）に
従ってウェハ洗浄装置について説明する。同図におい
て、１は半導体ウェハ、２は該半導体ウェハ１を支持す
る回転テーブル、２ａは該回転テーブル２の裏面中心部
に固定された回転軸で、その下部は洗浄乾燥室の底面か
ら外部に突出せしめられ、その突出端がモータ３に固定
されている。

【００１０】４は純水を超音波振動させることにより活
性化してアーム４ａ先端のノズルから噴出する洗浄で、
該アーム４ａの基部５を支点として回動してノズルが半
導体ウェハ１上に位置したり、半導体ウェハ１上から逸
れたところに位置したりするようにされている。６は純
水をノズルにて噴出する噴出部で、図示しない駆動手段
により半導体ウェハ１上方に移動せしめられて純水（超
音波振動しない）を半導体ウェハ１上に噴出することが
できるようにされている。

【００１１】７は半導体ウェハ１の中心部上に窒素ガス
Ｎ₂ をアーム７ａの先端のノズルから噴出するガス噴射
部で、該アーム７ａの基端８は上下動可能で且つ回動自
在に支持されている。該ガス噴射部７がＮ₂ を噴出する
場合は、アーム７ａをノズルが半導体ウェハ１の中心部
上に位置するまで回動させ、その後アーム７ａをノズル
が半導体ウェハ１の中心部に近接するまで下降させ、そ
して、その状態でＮ₂の噴出を行うようになっている。

【００１２】９は洗浄乾燥室の上部の蓋で、これには半
導体ウェハ１の表面を観察する例えばＣＣＤを用いたカ
メラ１０が取り付けられている。このカメラ１０は半導
体ウェハ１上に洗浄用の水による干渉縞が生じているか
否かを検出するためのものであり、延いては半導体ウェ
ハ１上の水分が充分に少なくなっているか否かを検出す
るためのものである。

【００１３】即ち、半導体ウェハ１上に洗浄水があり、
充分に乾燥されきっていないときは半導体ウェハ１上に
は水膜により干渉縞が生じ、乾燥が進行に半導体ウェハ
１上に水膜がなくなれば干渉縞が消える。従って、半導
体ウェハ１上に干渉縞が存在しているか否かを観察する
ことにより半導体ウェハ１上に水分が多く存在している
か乾燥により充分に除去されているかを判断することが
できるのであり、そこでその半導体ウェハ１上を観察す
るために設けたのがカメラ１０なのである。本ウェハ洗
浄装置はこのカメラ１０を具備しているという大きな特
徴を有する。

【００１４】本ウェハ洗浄装置を使用する場合には、ま
ずダミーの半導体ウェハをウェハ洗浄装置内に置いた状
態であるいは半導体ウェハをウェハ洗浄装置内に置かな
い空の状態でプリブローを行ってガスライン及びガス噴
射口のパーティクルを飛してきれいな状態にしてから本
来の半導体ウェハの洗浄、乾燥を行うこととする。する
と、ロットの１枚目のウェハにパーティクルが多いとい
うことがない。

【００１５】次に、本来の半導体ウェハ、洗浄について
説明する。先ず、５００rpm で回転して噴出部４あるい
は６により純水を半導体ウェハ１上に噴出して２０秒間
洗浄を行い、次にその回転数を２０rpm に落して洗浄を
１０秒間行う。その間（３０秒間）Ｎ₂ ブローは行わな
い。次に、図１（Ｃ）に示すように半導体ウェハ１の回
転により乾燥を行う。乾燥のための回転の回転数は３０
００rpm で、回転開始後３秒程度でその回転数に達す
る。そして、回転開始後３０秒で回転の高速回転を停止
させるようにすると、その後３秒間で回転が完全に停止
した状態になる。

【００１６】ところで、半導体ウェハ１の回転中心部へ
のガス噴射部７のノズルからのＮ₂のガス噴射は乾燥の
ための回転が開始されても、半導体ウェハ１の表面を観
察するビデオカメラ１０が干渉縞を視認している間はガ
ス噴射を開始しない。そして、半導体ウェハ１上から干
渉縞が消えたことがビデオカメラ１０により確認された
後一定時間、例えば１０秒間経過したときにガス噴射部
７からＮ₂ をガス噴射して半導体ウェハ１の遠心力が小
さくて回転による乾燥がしにくい回転中心部を乾燥す
る。そして、回転を停止する前にガス噴射を停止する。

【００１７】このようなウェハ洗浄方法によれば、半導
体ウェハ１上に水による干渉縞がなくなる（大体回転開
始後１５秒でなくなる）まで水分が減少した後ガス噴射
するので、ウェハ上の洗浄液が乾燥により充分に減少し
た後ガス噴射されることになる。従って、ガス中の、あ
るいはガスノズル近傍のパーティクルが半導体ウェハ上
の洗浄液に吸着される虞れがなくなり、延いてはウェハ
上のパーティクルをより低減させることができる。具体
的には、下記の表１に示すように、図２に示すような従
来のウェハ洗浄方法（最初から最後まで３０秒間Ｎ₂ ブ
ローする）によれば平均２０．５個も生じていた０．３
μｍ以上のパーティクルが図１（Ｃ）に示すウェハ洗浄
方法（最後の５秒間ブローする）によれば平均６．５個
に低減した。

【００１８】

【表１】

【００１９】ちなみに、下記の表２は３０秒間の回転に
よる乾燥の中で５秒間行うＮ₂ 噴射のタイミングを変え
て行った４つのケースにおけるパーティクルの発生数を
示すものである。

【００２０】

【表２】

【００２１】この表２から明らかなように、１６秒間経
過後５秒間Ｎ₂ ガス噴射をした場合、２５秒経過後５秒
間Ｎ₂ ガス噴射をした場合には平均パーティクル発生数
が６．５個であるが、回転開始直後の５秒間Ｎ₂ ガス噴
射をした場合平均パーティクルが１０個となり、５秒間
経過後５秒間Ｎ₂ ガス噴射をした場合、平均パーティク
ルが１２．５個にもなる。即ち、Ｎ₂ ガス噴射を干渉縞
の消滅前に行うのと消滅後に行うのとではパーティクル
の発生数が全く異なり、干渉縞消滅後に行う方が消滅前
に行うよりもパーティクル発生数が少なく略半減してい
るといえる。しかして、ビデオカメラ１０を用いて干渉
縞の消滅タイミングを検知し、その後一定時間（例えば
１０秒間）をおいて、あるいは直ちに数秒間（例えば５
秒間）Ｎ₂ ガス噴射を行えば完璧な乾燥を行うことがで
きると共に半導体ウェハ１表面に付着するパーティクル
の発生数も少なくできる。

【００２２】

【発明の効果】本発明ウェハ洗浄方法は、洗浄後ウェハ
の回転による乾燥によって該ウェハ上の洗浄液が充分に
減少した後上記ガス噴射による乾燥を開始することを特
徴とするものである。従って、本発明ウェハ洗浄方法に
よれば、ウェハ上の洗浄液が乾燥により充分に減少した
後ガス噴射するので、ガス中の、あるいはガスノズル近
傍のパーティクルが半導体ウェハ上の洗浄液に吸着され
る虞れがなくなり、延いてはウェハ上のパーティクルを
より低減させることができる。

【００２３】本発明ウェハ洗浄装置は、ウェハ表面に洗
浄液による干渉縞が存在するか否かを検出する手段を有
することを特徴とするものである。従って、本発明ウェ
ハ洗浄装置によれば、ウェハ表面に洗浄液による干渉縞
が存在するか否かを検出する手段を有するので、乾燥に
より洗浄液による干渉縞が生じなくなるまで洗浄液がな
くなった後でガス噴射を開始するようにすることができ
る。従って、ガス中の、あるいはガスノズル近傍のパー
ティクルが半導体ウェハ上の洗浄液に吸着される虞れが
ないように洗浄、乾燥ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の一つの実施例を説
明するためのもので、（Ａ）はウェハ洗浄装置の横断面
図、（Ｂ）はウェハ洗浄装置の縦断面図、（Ｃ）はウェ
ハ洗浄方法を説明するタイムチャートである。

【図２】ウェハ洗浄方法の従来例を説明するタイムチャ
ートである。

【符号の説明】

１ ウェハ １０ 干渉縞の有無を検出する手段（ビデオカメラ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハを洗浄液で洗浄し、洗浄された該
   ウェハを回転させると共に少なくとも該ウェハの回転中
   心部にガス噴射することにより乾燥するウェハ洗浄方法
   において、 洗浄後上記ウェハの回転による乾燥によって該ウェハ上
   の洗浄液が充分に減少した後上記ガス噴射による乾燥を
   開始することを特徴とするウェハ洗浄方法
2. 【請求項２】 ウェハを回転する回転手段と、 上記ウェハに洗浄液を供給する手段と、 上記ウェハの少なくとも回転中心部上に乾燥用ガスを噴
   射するガス噴出手段と、 上記ウェハ表面に洗浄液による干渉縞が存在するか否か
   を検出する手段と、 を少なくとも有することを特徴とするウェハ洗浄装置