JPH0969509A - 半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置及びその使用方法 - Google Patents

半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置及びその使用方法

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JPH0969509A
JPH0969509A JP7225249A JP22524995A JPH0969509A JP H0969509 A JPH0969509 A JP H0969509A JP 7225249 A JP7225249 A JP 7225249A JP 22524995 A JP22524995 A JP 22524995A JP H0969509 A JPH0969509 A JP H0969509A
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健司 米田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディップ式洗浄装置と同程度の洗浄効率を維
持しながら、薬液及び超純水の消費量を低減するととも
に、薬液からの再汚染及びしみの発生等を防止する。 【解決手段】 半導体ウェーハの洗浄、エッチング及び
乾燥を行うための装置である。密閉空間2内の温度をヒ
ーター3により加熱調整可能に構成されたプロセスチャ
ンバー1と、該チャンバー内の中央部に設置され、単数
又は複数の被洗浄ウェーハ5を支持するメッシュ4と、
チャンバー内の上部にライン状に配置された複数本のス
プレーノズル7と、チャンバー内の下部に配置された回
転式の吐出ノズル8とを備える。スプレーノズル7から
は薬液及び超純水を窒素ガスと共に噴霧状に噴出させ、
吐出ノズルからは薬液及び超純水を、公転アーム12と
自転アーム14との回転によりジェット水流として噴出
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
洗浄・エッチング・乾燥装置及びその使用方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いては、鉄、銅、ニッケル、クロムを始めとする重金属
やアルミニウムを始めとする軽金属、ナトリウムやカリ
ウム、カルシウムなどのアルカリ金属、パーティクルは
製品の歩留まりを低下させるため、その低減が重要であ
る。そのため、半導体ウェーハの洗浄は非常に重要な工
程の一つである。このウェーハの洗浄には、薬液中にウ
ェーハを浸漬させるいわゆるディップ式洗浄装置が主流
となっており、洗浄に用いる薬液としてはRCAレビュ
ー第31巻187ページ(1970年)にW.カーンら
が提唱したRCA洗浄(アンモニア水と過酸化水素水と
超純水との混合液(SC1)、塩酸と過酸化水素水と超
純水との混合液(SC2)、及びふっ化水素酸と超純水
との混合液)が広く用いられている。特に、SC1洗浄
はパーティクル及び有機物の除去効果に優れているた
め、パーティクル除去の洗浄として用いられる。また、
SC2は重金属の除去効果に優れ、SC1との組合せで
も使用される。有機物の除去には硫酸と過酸化水素水と
の混合液が使用される。
【0003】ところで、従来のディップ式洗浄装置は、
例えば図8に示すように、石英やテフロン(PFAな
ど)の耐薬品性の容器である洗浄槽a内のメッシュb上
にテフロンカセットc内に入れた被洗浄ウェーハdを配
置した後、薬液導入バルブeを開き、薬液導入ラインf
を通して薬液を洗浄槽a内に導入し充満させることによ
り、ウェーハdを洗浄槽a内で薬液に含浸させる構成に
なっている。この洗浄装置では、薬液の使用量を低減す
るために、洗浄槽aの底部に設けた排液口から排液され
る薬液を、フィルターgでろ過した後再び洗浄槽a内に
戻す薬液循還ラインhを備えており、また、薬液処理後
に超純水導入バルブiを開き、超純水導入ラインjを通
して超純水を洗浄槽a内に導入し、ウェーハd表面から
薬液を洗い流すと共に洗浄槽a内からも薬液を洗い流す
ようになっている。尚、図8中、k及びlは薬液循還ラ
インh中に設けられた三方バルブである。
【0004】また、半導体ウェーハの洗浄から乾燥まで
の一連の作業手順としては、通常、図9に示すように、
前述の如きディップ式洗浄装置D1 で第1の薬液を用い
て洗浄した後、別の洗浄装置D2 で第2の薬液を用いて
同様に洗浄し、続いて超純水を満した水洗槽Eで洗浄
し、最後に遠心力を利用した回転式乾燥装置Fによる乾
燥やイソプロピルアルコールの高温蒸気を使用した有機
蒸気乾燥を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のディ
ップ式洗浄装置では、ウェーハdを薬液中に浸漬させる
ため、パーティクルやウェーハ表面に付着した汚染物質
の除去能力が高いという利点があるものの、薬液や超純
水の使用量が非常に多いという問題があった。単純な計
算では200mm径のウェーハdを50枚テフロンカセ
ットcに入れて処理する場合、必要な薬液の容量は約6
5リッターにも達し、水洗工程にいたっては1分間当り
約40リッターの超純水を必要としていた。薬液を少し
でも節減するために前述の如く薬液の循還、ろ過を一定
時間行い、薬液の再利用を行う方法がとられているが、
薬液中に溶出した不純物やパーティクルにより一旦汚染
された薬液はろ過を行っても、浄化されず、再びウェー
ハ表面を汚染するという問題がある。また、水洗用の超
純水については循環、ろ過は不可能である。さらに、従
来の洗浄から乾燥までの一連の作業では、複数の槽・装
置D1 ,D2 ,E,F間でウェーハdを移し替える作業
が必要であり、作業性が悪いとともに、移し替えるとき
などにウェーハが空気中に暴露されるため、しみが発生
するなどの問題もある。
【0006】一方、薬液及び超純水の消費量を削減する
ために、スプレーノズルから薬液及び超純水を噴霧させ
ながら、チャンバー内のウェーハを回転させて洗浄を行
ういわゆるスプレー式の洗浄装置が提案されている。こ
のスプレー式洗浄装置の利点は薬液を循環しないため、
薬液からの再汚染がなく、かつ薬液使用量は循環ろ過を
採用したディップ式洗浄装置と同等か、それ以下であ
る。また、超純水に関してもディップ式洗浄装置に比べ
て大幅に低減されている。
【0007】しかし、前記スプレー式洗浄装置の洗浄能
力に関してはディップ式洗浄装置のそれと比較して十分
ではなく、例えば最も重要なパーティクルの除去に関し
ては、電子情報通信学会トランスアクションズオンエレ
クトロニクス第E77−C巻、第3号(1994年3
月)492頁で河原らが示しているように、パーティク
ル除去はSC1洗浄液によるウェーハ表面のエッチング
量で決定されるため、薬液の温度が低い場合は洗浄に長
時間を要する。一般に、スプレー式洗浄装置では、薬液
の温度は60〜80℃程度が限界であり、また処理時間
は1〜2分程度であり、この程度の洗浄によるウェーハ
表面のエッチングはシリコン基板で0.5〜1nm程度
である。前述したように河原らの検討によれば、十分な
パーティクル除去を実現できるエッチング量はシリコン
基板上で4nmであり、スプレー洗浄でこのようなエッ
チング量を得るのは容易ではない上、もしこのエッチン
グ量を実現すればスプレー洗浄の利点である薬液使用量
の低減を達成することは困難である。また、スプレー式
洗浄装置でも、ウェーハが外気に曝され、しみの発生な
どの問題がある。
【0008】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、一つのチャンバー内
でウェーハの洗浄、エッチング及び乾燥を行うととも
に、効率よく洗浄を行うことにより、ディップ式洗浄装
置と同程度の洗浄効率を維持しながら、薬液及び超純水
の消費量を低減するとともに、薬液からの再汚染及びし
みの発生等を防止し得る半導体ウェーハの洗浄・エッチ
ング・乾燥装置及びその使用方法を提供するものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、半導体ウェーハの洗浄、エ
ッチング及び乾燥を行うための装置として、密閉空間を
有し該空間内の温度をヒーターにより加熱調整可能に構
成されたプロセスチャンバーと、該プロセスチャンバー
内の中央部に設置され、単数又は複数の被洗浄ウェーハ
を支持する支持部材と、前記プロセスチャンバー内の上
部にライン状に配置された複数本のスプレーノズルと、
前記プロセスチャンバー内の下部に配置された回転式の
吐出ノズルとを備える構成とする。
【0010】これにより、ヒーターによりプロセスチャ
ンバー内の温度を制御することができ、また該プロセス
チャンバー内の支持部材上に配置した被洗浄ウェーハに
対して、プロセスチャンバー内上部のスプレーノズルか
ら薬液及び超純水を順次噴出させるととともに、プロセ
スチャンバー内下部の回転式吐出ノズルから薬液及び超
純水を順次ジェット水流として噴出させることができる
ので、薬液及び超純水の消費量を抑制しながら、洗浄又
はエッチングを効率よく行うことができる。しかも、前
記スプレーノズル及び回転式吐出ノズルから噴出する流
体(薬液及び超純水の液体並びに窒素ガス等のガス)の
種類を変えることにより、一つのプロセスチャンバー内
でウェーハの洗浄及びエッチングから乾燥までの一連の
作業を行うことができるので、ウェーハが洗浄中に空気
中に曝されることはなく、しみの発生等が防止される。
【0011】請求項2に係る発明は、請求項1記載の半
導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置において、
前記各スプレーノズルが、薬液及び超純水の噴出口と、
該薬液及び超純水を噴霧状にするためのアトマイズ用の
窒素ガス噴出口とを有し、これらの噴出口をノズルの延
設方向に等間隔で複数個設ける構成とする。これによ
り、スプレーノズルの噴出口から薬液又は超純水を噴出
させる際、その薬液又は超純水は、窒素ガス噴出口から
噴出されるアトマイズ用窒素ガスにより噴霧状にされ、
ウェーハの表面、側面及び裏面全てに等しく行き渡るの
で、ウェーハ全面が均一に洗浄されることになる。
【0012】請求項3に係る発明は、請求項1又は2記
載の半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置にお
いて、前記回転式吐出ノズルが、回転軸の上端に中心部
が支持された水平方向に延びる第1のアームと、該第1
のアームの両端に設けられた回転軸の上端に各々中心部
が支持された水平方向に延びる二つの第2のアームと、
該各第2のアームの両端に各々鉛直線と所定角度傾いた
上向きに薬液及び超純水を噴出する噴出口とを有し、こ
れらの噴出口が前記第2のアームの回転軸を中心に自転
しながら、第1のアームの回転軸を中心に公転するよう
に構成するものである。これにより、回転式吐出ノズル
から噴出する薬液又は超純水のジェット水流は、自転と
公転との組み合わせによりウェーハ表面、側面及び裏面
を均一に洗浄することができ、ウェーハ全面は十分に薬
液等に接触した状態にあり、あたかも薬液中にディップ
したと同様の効果が期待できる。
【0013】請求項4に係る発明は、請求項1〜3のい
ずれか一つに記載の半導体ウェーハの洗浄・エッチング
・乾燥装置において、更に、前記プロセスチャンバー下
部の排液口から排液された薬液を選択的に、薬液を加熱
するためのインラインヒーターと、薬液中の異物を除去
し、ろ過するためのフィルターとに送り、再び前記回転
式吐出ノズル又は前記スプレーノズルから噴出させる薬
液循還ラインを備える構成とする。この薬液循還ライン
により薬液を循還、ろ過して使用することができるの
で、薬液の消費量が大幅に低減されることになる。
【0014】請求項5に係る発明は、請求項1〜4のい
ずれか一つに記載の半導体ウェーハの洗浄・エッチング
・乾燥装置において、更に、薬液又は超純水を選択的に
インラインヒーター及びフィルターに送給して加熱、ろ
過した後、前記回転式吐出ノズル又は前記スプレーノズ
ルから噴出させる薬液・超純水供給ラインを備える構成
とする。この供給ラインにより新しい薬液又は超純水を
所定温度に加熱、ろ過して洗浄に供することができるの
で、洗浄効果を高めることができるとともに、薬液から
の再汚染を防止することができる。
【0015】請求項6に係る発明は、請求項2記載の半
導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置において、
更に、前記スプレーノズルのアトマイズ用窒素ガス噴出
口に窒素ガスを送給するとともに、該窒素ガスを300
℃まで加熱することができるインラインヒーターを有す
る窒素ガス供給ラインと、前記プロセスチャンバー内の
窒素ガスをプロセスチャンバー上部の排気口から排気す
る窒素ガス排気ラインとを備える構成とする。これによ
り、洗浄液としての薬液を回転式吐出ノズル及びスプレ
ーノズルから噴出させるに先立って、インラインヒータ
ーで窒素ガスを薬液の温度より10℃高い温度にまで加
熱し、この窒素ガスを供給ラインを通してスプレーノズ
ルから噴出させてプロセスチャンバー内を窒素置換する
ことができる。この結果、洗浄効果をより高めることが
できるとともに、ウェーハが洗浄中に空気中に曝される
ことを確実に防止することができる。
【0016】請求項7に係る発明は、請求項1〜6のい
ずれか一つに記載の半導体ウェーハの洗浄・エッチング
・乾燥装置において、半導体ウェーハの洗浄、エッチン
グ又は乾燥に使用する薬液を特定したものである。すな
わち、洗浄液として、アンモニア水と過酸化水素水と超
純水との混合液、塩酸と過酸化水素水と超純水との混合
液、硫酸と過酸化水素水との混合液、ふっ化水素酸と超
純水との混合液、ふっ化水素酸とふっ化アンモンとの混
合液又はふっ化水素酸と過酸化水素水と超純水との混合
液を使用する。また、エッチング液として、塩酸と硝酸
との混合液、塩酸又は硝酸を使用する。乾燥液として、
イソプロピルアルコールをはじめとする有機溶剤を使用
し、ウェーハ表面の荒れ低減のために、オゾンを数PP
M〜10数PPM含有したオゾン化超純水を使用する。
このような薬液の使用により、半導体ウェーハの洗浄、
エッチング及び乾燥等が適切に行われることになる。
【0017】請求項8に係る発明は、請求項6記載の半
導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置において、
更に、前記窒素ガス供給ラインに接続され、オゾンガ
ス、無水ふっ化水素ガス、HFAC(1,1,1,5,
5,5,−ヘキサフロロ−2,4−ペンタネディオン)
ガスなどのガスを、窒素ガス供給ライン及びスプレーノ
ズルを通してプロセスチャンバー内に送給するガスライ
ンを備える構成とする。これにより、オゾンガス、無水
ふっ化水素ガス、HFACなどのガスをスプレーノズル
からプロセスチャンバー内に送給して充満させることが
できるので、洗浄又はエッチングをしたウェーハ表面に
対し、更に重金属や自然酸化膜等を除去して清浄な表面
とすることができる。
【0018】請求項9に係る発明は、請求項1記載の半
導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置を使用する
方法として、被洗浄ウェーハをプロセスチャンバー内の
支持部材上に配置した後、スプレーノズルから洗浄液の
温度より10℃高温の窒素ガスを噴出させ、プロセスチ
ャンバー内を十分窒素置換する工程と、その後、所定温
度の洗浄液を回転式吐出ノズルに送り、所定時間噴出さ
せ、洗浄液ジェット水流によりウェーハを洗浄し、続い
て、所定温度の新しい洗浄液をスプレーノズルから所定
時間噴霧し、ウェーハ表面の最終洗浄を行う工程と、そ
の後、スプレーノズルから噴出させる窒素ガスの温度を
超純水と同じ温度とし、まず、回転式吐出ノズルから超
純水を噴出させ、所定時間水洗を行い、排水後スプレー
ノズルから超純水を噴霧状に所定時間噴出させ、水洗を
行う工程と、続いて、イソプロピルアルコール等の有機
溶剤をスプレーノズルに供給し、有機溶剤の沸点近くに
設定された高温窒素ガスにより高温の噴霧状として、ス
プレーノズルから所定時間噴出させた後、スプレーノズ
ルから高温の窒素のみを噴出させるとともに、プロセス
チャンバーのヒーターによりチャンバー内を高温に保つ
ことによりウェーハの乾燥を行う工程とを備える構成と
する。これにより、ウェーハを空気に曝すことなく、ま
た洗浄液及び超純水の消費量を抑制しながら、ウェーハ
の洗浄及び乾燥が効率よく行われる。
【0019】請求項10に係る発明は、請求項1記載の
半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置を使用す
る方法として、被洗浄ウェーハをプロセスチャンバー内
の支持部材上に配置した後、スプレーノズルから第1の
洗浄液の温度より10℃高温の窒素ガスを噴出させ、プ
ロセスチャンバー内を十分窒素置換する工程と、その
後、所定温度の第1の洗浄液を回転式吐出ノズルに送
り、所定時間噴出させ、洗浄液ジェット水流によりウェ
ーハを洗浄し、続いて、所定温度の新しい第1の洗浄液
をスプレーノズルから所定時間噴霧し、ウェーハ表面の
最終洗浄を行う工程と、その後、スプレーノズルから噴
出させる窒素ガスの温度を超純水と同じ温度とし、ま
ず、回転式吐出ノズルから超純水を噴出させ、所定時間
水洗を行い、排水後スプレーノズルから超純水を噴霧状
に所定時間噴出させ、水洗を行う工程と、洗浄の種類に
応じて、前記第1の洗浄液の代りにこれと異なる第2又
は第3の洗浄液を用いて、前記の窒素置換、洗浄及び水
洗を繰り返して行う工程と、続いて、イソプロピルアル
コール等の有機溶剤をスプレーノズルに供給し、有機溶
剤の沸点近くに設定された高温窒素ガスにより高温の噴
霧状として、スプレーノズルから所定時間噴出させた
後、スプレーノズルから高温の窒素のみを噴出させると
ともに、プロセスチャンバーのヒーターによりチャンバ
ー内を高温に保つことによりウェーハの乾燥を行う工程
とを備える構成とする。これにより、ウェーハを空気に
曝すことなく、また洗浄液及び超純水の消費量を抑制し
ながら、ウェーハの異なる種類の複数の洗浄(例えばパ
ーティクル除去のための洗浄と有機物除去のための洗浄
と重金属除去のための洗浄)及び乾燥が効率よく行われ
る。
【0020】請求項11に係る発明は、請求項9又は1
0記載の半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置
の使用方法において、洗浄液の代りにエッチング液を用
い、エッチング又はポリマー除去を行う構成とする。こ
れにより、請求項9又は10に係る発明におけるウェー
ハの洗浄の場合と同様に、ウェーハを空気に曝すことな
く、また洗浄液及び超純水の消費量を抑制しながら、ウ
ェーハのエッチング及び乾燥が効率よく行われる。
【0021】請求項12に係る発明は、請求項9〜11
のいずれか一つに記載の半導体ウェーハの洗浄・エッチ
ング・乾燥装置の使用方法において、回転式吐出ノズル
から薬液を所定時間噴出させてウェーハの洗浄又はエッ
チングをする際、回転式吐出ノズルから吐出された薬液
をプロセスチャンバー下部の排液口から回収し、その薬
液を所定温度に加熱するとともに薬液中の異物を除去し
た後、再び前記回転式吐出ノズルから噴出させる構成と
する。この薬液の循還、再使用によりその消費量が大幅
に低減される。
【0022】請求項13に係る発明は、請求項1記載の
半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置を使用す
る方法として、被洗浄ウェーハをプロセスチャンバー内
の支持部材上に配置した後、HFACガスと200〜2
50℃に加熱した窒素ガスとの混合ガスをスプレーノズ
ルからプロセスチャンバー内に導入し、ウェーハ表面の
重金属を除去する工程と、その後、無水ふっ化水素ガス
を室温もしくは所定温度でスプレーノズルからプロセス
チャンバー内に導入し、ウェーハ表面の自然酸化膜を完
全に除去する工程と、その後、スプレーノズル又は回転
式吐出ノズルから超純水を噴出させ、所定時間水洗を行
う工程と、続いて、イソプロピルアルコール等の有機溶
剤をスプレーノズルに供給し、有機溶剤の沸点近くに設
定された高温窒素ガスにより高温の噴霧状として、スプ
レーノズルから所定時間噴出させた後、スプレーノズル
から高温の窒素のみを噴出させるとともに、プロセスチ
ャンバーのヒーターによりチャンバー内を高温に保つこ
とによりウェーハの乾燥を行う工程と、その後、ウェー
ハ表面に超清浄な薄い保護酸化膜を形成するために、オ
ゾンガスをスプレーノズルからプロセスチャンバー内に
導入する工程とを備える構成とする。これにより、ウェ
ーハを空気に曝すことなく、その表面の重金属及び自然
酸化膜を除去することができるとともに、ウェーハ表面
に薄い保護酸化膜を形成することができ、超清浄なウェ
ーハ表面を得ることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0024】図1は本発明の一実施形態に係る半導体ウ
ェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置を示し、1は密閉
空間2を有するプロセスチャンバーであって、該チャン
バー1は、石英表面をテフロンPFAにてコーティング
したものを使用しており、チャンバー1の側面及び上面
にはそれぞれヒーター3,3,…が設置されていて、チ
ャンバー内空間2の温度制御、チャンバー1内面の乾燥
及び結露防止を行うようになっている。
【0025】前記プロセスチャンバー1内の中央下部に
は支持部材としてのグレーティング又はメッシュ4が設
置され、該メッシュ4上の所定位置に、単数又は複数の
被洗浄ウェーハ5を収納したテフロン製のウェーハカセ
ット6が載置され、かつホルダー(図示せず)により固
定されるようになっている。また、プロセスチャンバー
1内の上部には互いに平行にかつライン状に延びる複数
本(図では3本)のスプレーノズル7,7,7が配置さ
れているとともに、プロセスチャンバー1内の下部には
回転式の吐出ノズル8が配置されている。
【0026】前記回転式吐出ノズル8は、回転軸11の
上端に中心部が支持された水平方向に延びる第1のアー
ム12と、該第1のアーム12の両端に設けられた回転
軸13,13の上端に各々中心部が支持された水平方向
に延びる二つの第2のアーム14,14と、該各第2の
アーム14の両端に各々鉛直線と所定角度、例えば鉛直
線上方から時計回りに45度及び315度各々傾いた上
向き二方向に薬液及び超純水を噴出する噴出口15,1
5とを有している。前記第1のアーム12は、その回転
軸11回りに回転(公転)可能に設けられているととも
に、前記各第2のアーム14は、その回転軸13回りに
回転(自転)可能に設けられており、第1のアーム12
の公転と第2のアーム14の自転とを同時に行いなが
ら、各噴出口15から薬液又は超純水を噴出するように
なっている。噴出する薬液、超純水の圧力は1〜5kg
/cm2 の範囲で制御可能である。公転アームである第
1のアーム12は毎分10〜120回転、自転アームで
ある第2のアーム14は毎分10〜120回転の間で制
御可能である。尚、第1及び第2のアーム12,14を
回転させる駆動装置としては、図示していないが、両ア
ーム12,14を各々別々のモータで回転させる形式の
もの、あるいは遊星歯車等を用いて両アーム12,14
を1つのモータで回転させる形式のもののいずれでもよ
い。
【0027】また、前記スプレーノズル7は、テフロン
PFA製のパイプからなる。またスプレーノズル7は、
図示していないが、薬液及び超純水の噴出口と、該薬液
及び超純水を噴霧状にするためのアトマイズ用の窒素ガ
ス噴出口とを有し、これらの噴出口がそれぞれスプレー
ノズル7の延設方向(図で紙面と直交する方向)に等間
隔で複数個設けられている。そして、薬液及び超純水の
噴出口には薬液・超純水供給ライン16が、窒素ガス噴
出口には窒素ガス供給ライン17がそれぞれ接続されて
いる。
【0028】前記薬液・超純水供給ライン16は、その
上流側に新しい5種類の薬液及び超純水を各々加熱、ろ
過するためのインラインヒーター・フィルターブロック
21,22,23,24,25,26と、該各ブロック
21〜26に対応して設けられた開閉バルブ27,2
8,29,30,31,32とを有している。ブロック
21及び開閉バルブ27は、アンモニア水と過酸化水素
水と超純水との混合液SC1(容積比=1:1:16)
を供給するためのものであり、ブロック21はこの混合
液SC1を70℃に加熱する。ブロック22及び開閉バ
ルブ28は、塩酸と過酸化水素水と超純水との混合液S
C2(容積比=1:1:16)を供給するためのもので
あり、ブロック26はこの混合液SC2を80℃に加熱
する。ブロック23及び開閉バルブ29は、硫酸と過酸
化水素水との混合液(容積比=3:1)を供給するため
のものであり、ブロック23はこの混合液を130℃に
加熱する。ブロック24及び開閉バルブ30は、ふっ化
水素酸と過酸化水素水と超純水との混合液(容積比=
1:3:100)を供給するためのものであり、ブロッ
ク21はこの混合液を30℃に加熱する。ブロック25
及び開閉バルブ31は、イソプロピルアルコールIPA
を供給するためのものであり、ブロック25はこのIP
Aを25℃又は100℃に加熱する。更に、ブロック2
6及び開閉バルブ32は、超純水を供給するためのもの
である。尚、各ブロック21〜26は、インラインヒー
ターとして、薬液又は超純水を180℃まで加熱できる
ものが使用されている。
【0029】そして、薬液・超純水供給ライン16は、
前記開閉バルブ27〜32の下流側に設けられた三方バ
ルブ33及び開閉バルブ34,35,36を介してスプ
レーノズル7に連通されているとともに、前記三方バル
ブ33及びそれよりも下流側に設けられた別の三方バル
ブ37を介して回転式吐出ノズル8に連通されている。
従って、開閉バルブ27〜32のいずれ一つのみを開く
ことなどによって、それに対応するインラインヒーター
・フィルターブロック21〜26で加熱、ろ過した薬液
又は超純水を選択的に、前記回転式吐出ノズル8又は前
記スプレーノズル7から噴出できるようになっている。
【0030】一方、前記窒素ガス供給ライン17は、窒
素ガスを加熱、ろ過するためのインラインヒーター・フ
ィルターブロック41を有しており、該ブロック41で
は窒素ガスを300℃まで加熱することができる。そし
て、窒素ガス供給ライン17は、前記インラインヒータ
ー・フィルターブロック41の下流側に設けられたガス
開閉バルブ42,43,44を介して各スプレーノズル
7に連通されていて、ブロック41で加熱、ろ過した窒
素ガスを各スプレーノズル7のアトマイズ用窒素ガス噴
出口からプロセスチャンバー1内へ噴出させるようにな
っている。噴出する窒素ガスは、その噴出流量と圧力と
がスプレーノズル7からの薬液の噴出量に応じて調整さ
れ、薬液を噴霧化する。尚、スプレーノズル7からは窒
素ガスのみを噴出されることは可能であり、チャンバー
1内パージ、乾燥のために窒素ガスのみを噴出させる。
【0031】前記プロセスチャンバー1内の窒素ガス
は、プロセスチャンバー1上部に設けられた排気口から
窒素ガス排気ライン45を通して排気されるようになっ
ており、該排気ライン45には排気バルブ46とチャン
バー1内の圧力を調整するための自動圧力調整バルブ4
7とが設けられている。また、前記窒素ガス供給ライン
17には、窒素ガスとは別のオゾンガス、無水ふっ化水
素ガス、HFAC(1,1,1,5,5,5,−ヘキサ
フロロ−2,4−ペンタネディオン)ガスなどのガス
を、窒素ガス供給ライン17及びスプレーノズル7を通
してプロセスチャンバー1内に送給するガスライン48
が接続され、該ガスライン48にはガス開閉バルブ49
と送給するガスを加熱、ろ過するためのインラインヒー
ター・フィルターブロック50とが設けられている。
【0032】さらに、60は前記プロセスチャンバー1
下部の排液口から排液された薬液を、選択的に三方バル
ブ61,62,63,64,65を介してインラインヒ
ーター・フィルターブロック66,67,68,69,
70に送り、再び前記回転式吐出ノズル8又は前記スプ
レーノズル7から噴出させる薬液循還ラインであり、回
転式吐出ノズル8から薬液を噴出させるときにはインラ
インヒーター・フィルターブロック66〜70から薬液
を三方バルブ37を通して吐出ノズル8に供給し、スプ
レーノズル7から薬液を噴出させるときにはインライン
ヒーター・フィルターブロック66〜70から薬液を三
方バルブ37,33及び開閉バルブ34〜36を介して
スプレーノズル7に供給する。ブロック66及び三方バ
ルブ61は、アンモニア水と過酸化水素水と超純水との
混合液SC1(容積比=1:1:16)を循還ろ過する
ためのものであり、ブロック66はこの混合液SC1を
70℃に加熱する。ブロック67及び三方バルブ62
は、塩酸と過酸化水素水と超純水との混合液SC2(容
積比=1:1:16)を循還ろ過するためのものであ
り、ブロック26はこの混合液SC2を80℃に加熱す
る。ブロック68及び三方バルブ63は、硫酸と過酸化
水素水との混合液(容積比=3:1)を循還ろ過するた
めのものであり、ブロック68はこの混合液を130℃
に加熱する。ブロック69及び三方バルブ64は、ふっ
化水素酸と過酸化水素水と超純水との混合液(容積比=
1:3:100)を循還ろ過するためのものであり、ブ
ロック69はこの混合液を30℃に加熱する。ブロック
70及び三方バルブ65は、イソプロピルアルコールI
PAを循還ろ過するためのものであり、ブロック25は
このIPAを25℃又は100℃に加熱する。
【0033】次に、本実施形態の装置を用いてシリコン
ウェーハ5の洗浄を行う場合の方法について、図2〜図
7に示すフローチャートを用いて説明する。
【0034】図2はパーティクル除去を目的とした洗浄
方法を示したものである。最初にウェーハ5をウェーハ
カセット6にセットした後、プロセスチャンバー1内の
メッシュ4上の所定の位置に該ウェーハカセット6を設
置し、洗浄を開始する。まず、スプレーノズル7よりブ
ロック41にて80℃に加熱された窒素ガスを毎分60
リッターで噴出し、1分間チャンバー1内部を窒素パー
ジする(ステップS1)。このとき、排気バルブ46を
開とし、圧力調整弁47にてチャンバー1内圧力を13
00hPaとする。この後、チャンバー1内圧力を保持
したまま窒素ガスの流量を毎分20リッターとする。こ
のとき、チャンバー加熱用ヒーター3を80℃に設定す
る。
【0035】その後、アンモニア水と過酸化水素水と超
純水とを容積比で1:1:16に調合した薬液をブロッ
ク21で70℃に加熱し、開閉バルブ27及び三方バル
ブ33,37を介して回転式吐出ノズル8に供給する
(ステップS2 )。このときの吐出圧力が3kg/cm
2 となるように流量及び供給圧力を調整する。回転式吐
出ノズル8の噴出口15から噴出されたジェット水流
は、ノズル8の公転、自転回転により効率よくウェーハ
5表面、側面及び裏面を洗浄することができる。回転式
吐出ノズル8による洗浄時間は10分間を設定してい
る。このとき、ウェーハ5のシリコン表面は約4.2n
mエッチングされ、シリコン酸化膜表面は1.8nmエ
ッチングされる。この洗浄によりシリコンウェーハ5表
面のパーティクル及び有機物を効果的に除去できる。こ
の洗浄中は薬液はチャンバー1下部の排液口から排液さ
れ、薬液循還ライン60の三方バルブ61を通してブロ
ック66に送られ、該ブロック66でろ過しかつ液温を
70℃に保持しながら三方バルブ37を通して回転式吐
出ノズル8に送られ、循環再利用される。洗浄後、三方
バルブ37は閉となり、チャンバー1内の薬液はチャン
バー1下部の排液口から三方バルブ61を経由してブロ
ック66内に蓄えられる。尚、新液の供給は、薬液の循
環が十分行えるレベルになれば三方バルブ33、37を
閉じて中止され、循環に切り替えられる。
【0036】続いて、ブロック21から薬液(アンモニ
ア水と過酸化水素水と超純水との混合液)を開閉バルブ
27、三方バルブ33及び開閉バルブ34,35,36
を通してスプレーノズル7に供給する。このとき既にス
プレーノズル7からは80℃の高温窒素ガスが噴出して
おり、このアトマイズ用窒素ガスにより薬液は噴霧状に
なり、ウェーハ5をスプレー洗浄する(ステップS3
)。このとき、アトマイズにより薬液の温度は約10
℃低下するが、アトマイズ用窒素ガスの温度とチャンバ
ーヒーター3により噴霧薬液の温度は70℃に保持され
る。このときの洗浄液は新液であり、薬液からの汚染は
全く心配ない。また、この最終洗浄によりウェーハ6表
面の金属不純物の除去が可能となる。このとき、排液は
三方バルブ61によりブロック66内に貯蔵される。こ
のブロック66内の薬液は循環使用開始時にスプレー洗
浄中に補充される容量分だけ三方バルブ61により排液
される。スプレー洗浄時間は5分である。このため、循
環薬液は常に新液が少しづつ補充される。
【0037】その後、ウェーハ5表面を超純水でリンス
するシーケンスに入る。パージ用窒素ガスの温度は50
℃に設定され、ブロック26で超純水は40℃に設定さ
れる。チャンバーヒーター3の設定値も50℃となる。
まず、ブロック26から超純水を開閉バルブ32及び三
方バルブ33,37を介して回転式吐出ノズル8に送
り、薬液による洗浄と全く同様の処理で回転式吐出ノズ
ル8の噴出口15からのジェット水流により5分間リン
スする(ステップS4 )。このとき、排液は三方バルブ
65により排液される。続いて、ブロック26の温度設
定を25℃に変更し、ブロック26から超純水を開閉バ
ルブ32、三方バルブ33及び開閉バルブ34,35,
36を介してスプレーノズル7に供給する。同時にブロ
ック41の設定を25℃とし、窒素ガスをスプレーノズ
ル7に継続して供給する。スプレーノズル7からは超純
水が噴霧状で噴出し、ウェーハ5の最終リンスを行う
(ステップS5 )。スプレーリンス時間は5分間であ
る。
【0038】続いて、ブロック25でイソプロピルアル
コールIPAを25℃に加熱し、このイソプロピルアル
コールを開閉バルブ31、三方バルブ33及び開閉バル
ブ34,35,36を介してスプレーノズル7に供給す
る。スプレーノズル7からは継続して25℃の窒素ガス
が供給されているので、イソプロピルアルコールの噴霧
が供給され、ウェーハ5及びチャンバー1の水分を吸収
する(ステップS6 )。イソプロピルアルコール噴霧開
始後1分よりブロック25の設定温度を100℃とする
とともに、ブロック41の設定温度を100℃とし、続
けて5分間噴霧を行う(ステップS7 )。このとき、イ
ソプロピルアルコールはチャンバー排液口から三方バル
ブ65によりブロック70内に蓄積される。その後、ブ
ロック41の設定温度を100℃に保持したまま、さら
に5分間窒素ガスのみの噴出を行う(ステップS8 )。
これによりウェーハ5を乾燥させる。超純水洗浄からI
PAによるスプレー乾燥までウェーハ5表面は窒素パー
ジされているため、空気に接触することがなく、そのた
め、しみなどの発生を大幅に低減することができる。パ
ーティクル除去のみの目的であれば、この段階でウェー
ハ5を取り出し、洗浄工程は完了となる。
【0039】図3は有機物除去を目的とした洗浄方法を
示すものである。洗浄はその目的に応じ様々な薬液を使
用し、かつ薬液の種類に応じた温度で使用する。有機物
除去の場合は、薬液として、硫酸と過酸化水素水との混
合液(容積比=3:1)を用い、この薬液を130℃で
使用する(ステップS12,S13)。薬液導入、超純水洗
浄及び乾燥の方法は、前述のパーティクル除去の場合と
同様である。但し、薬液洗浄後の超純水は温度80℃の
温純水洗浄を行う(ステップS14)。これは粘性の高い
硫酸を効率よく除去するためである。
【0040】図4は鉄、銅、ニッケル、クロムを始めと
する重金属除去を目的とした洗浄方法を示すものであ
る。この場合、薬液として、塩酸と過酸化水素水と超純
水との混合液(容積比=1:1:16)を用い、この薬
液を80℃で使用する(ステップS22,S23)。薬液導
入、超純水洗浄及び乾燥の方法は、前述のパーティクル
除去の場合と同様である。
【0041】自然酸化膜の除去の場合には、ふっ化水素
酸と過酸化水素水と超純水との混合水、又はふっ化水素
酸と超純水との混合液を用いる。また、以上のような単
独の洗浄を組み合わせた複合洗浄を行う場合には、第1
の薬液洗浄に続く超純水洗浄を行った後、乾燥工程を行
わずに第2の薬液洗浄を行う。さらに超純水洗浄後、第
3の薬液洗浄を行う。続く超純水洗浄後に乾燥を行う。
図5及び図6はこの複合洗浄の一例を示すものである。
【0042】すなわち、図5及び図6においては、ま
ず、被洗浄ウェーハ5をプロセスチャンバー1内のメッ
シュ4上に配置した後、スプレーノズル7から第1の薬
液の温度よりも10℃高い140℃の高温窒素ガスを1
分間噴出させ、該チャンバー1内を十分窒素置換する
(ステップS31)。その後、第1の薬液として有機物の
除去を目的とした130℃の硫酸と過酸化水素との混合
液(容積比=3:1)を循還ろ過によって回転式吐出ノ
ズル8から5分間噴出させ、洗浄液ジェット水流により
ウェーハ5を洗浄し(ステップS32)、続いて、130
℃の新しい前記混合液をスプレーノズル7から5分間噴
霧し、ウェーハ5表面のスプレー洗浄を行う(ステップ
S33)。その後、スプレーノズル7から噴出させる窒素
ガスの温度を超純水と同じ80℃に変更し、この状態
で、まず回転式吐出ノズル8から80℃の超純水を噴出
させ、5分間水洗を行い(ステップS34)、その排水後
スプレーノズル7から25℃の超純水を5分間噴霧状に
噴出させ、最終洗浄を行う(ステップS35)。
【0043】そして、前記第1の薬液の代りに、第2の
薬液としてパーティクルの除去を目的にアンモニア水と
過酸化水素水と超純水との混合液(容積比=1:1:1
6)を、第3の薬液として重金属除去を目的に塩酸と過
酸化水素水と超純水との混合液(容積比=1:1:1
6)をそれぞれ用いて、第1の薬液の場合と同様に窒素
置換、薬液洗浄及び水洗を繰り返して行う(ステップS
36〜S45)。但し、アンモニア水と過酸化水素水と超純
水との混合液の温度は70℃であり、塩酸と過酸化水素
水と超純水との混合液の温度は80℃である。
【0044】続いて、第4の薬液として自然酸化膜除去
を目的とした30℃のふっ化水素酸と過酸化水素水と超
純水との混合液(容積比=1:3:100)を用い、こ
の薬液をスプレーノズル7から5分間噴霧状に噴出させ
た後(ステップS46)、25℃の超純水を同じくスプレ
ーノズル7から5分間噴霧状に噴出させ、最終水洗を行
う(ステップS47)。最後に乾燥を行う。つまり、ま
ず、25℃のイソプロピルアルコールIPAをスプレー
ノズル7から1分間噴霧状に噴出させ、ウェーハ5及び
チャンバー1の水分を吸収した後(ステップS48)、そ
のIPAの温度を100℃とするとともに、アトマイズ
用窒素ガスの温度を100℃として5分間噴霧を行う
(ステップS49)。そして、窒素ガスの温度を100℃
に保持したまま、さらに5分間窒素ガスのみの噴出を行
う(ステップS50)。
【0045】このように洗浄を行う目的により、複数の
洗浄液、リンス、乾燥の組合せが可能である。但し、本
装置のライン配管、チャンバーを浸食する洗浄液の使用
には注意が必要である。
【0046】図2〜図6はいずれもウェーハの洗浄方法
に示すものであるが、薬液として、洗浄液の代りにエッ
チング液を用いることでウェーハのエッチング方法とし
ても適用することができる。例えばスプレーを行うエッ
チング液に緩衝ふっ化水素酸を用いれば酸化膜のエッチ
ングを行うことができ、ふっ化水素酸と硝酸との混合液
を用いれば多結晶シリコン及びシリコンのエッチングを
行うことができる。もちろん、前記のアンモニア、過酸
化水素系や硫酸、過酸化水素系の洗浄液もある種の金属
材料、たとえばTiなどに対しては選択的なエッチング
特性を持っており、エッチングを行うことができる。こ
こで、エッチング薬液として有機アミン系や他の有機系
のポリマー除去液を使用すればドライエッチング後など
に発生するポリマーを除去することができる。尚、有機
系薬液をポリマー除去やエッチングに用いる場合、超純
水によるリンスの前にIPAなどの有機溶剤によるリン
スを行うことがある。有機系洗浄は作業者の健康上、環
境上の問題や安全性の問題が大きいが、本装置の如き完
全密閉構造の装置であれば、そのような問題が発生する
ことはない。
【0047】さらに、前述のような洗浄又はエッチング
直後にはウェーハ5表面はある程度清浄な表面が得られ
ている。しかし、薬液洗浄のみでは超清浄な表面を得る
のは難しく、さらに清浄な表面が要求される場合があ
る。図7は本装置においてガスを用いて表面の最終洗浄
の一例を示している。
【0048】図7においては、前述した所定目的の洗浄
又はエッチング、及び乾燥が終了した後(ステップS6
1)、まず、ウェーハ5表面に残留している重金属を完
全に除去するために、ガスライン48によりHFACガ
スをブロック50及びバルブ49を通して窒素ガス供給
ライン17に導入する。このとき、ブロック41により
窒素ガスを200℃に加熱して窒素ガス供給ライン17
に導入し、HFACの濃度が5%になるように調整す
る。混合ガスはガスバルブ42,43,44を通してス
プレーノズル7からチャンバー1内へ噴出導入される
(ステップS62)。このガスの導入時間は5分間とし、
これによりウェーハ5表面の重金属が除去される。尚、
時間経過後チャンバー1内のガスは排気ライン45によ
り排気バルブ46及び自動圧力調整バルブ47を通して
排気される。
【0049】続いて、自然酸化膜を完全に除去するため
に、ガスライン48により無水ふっ化水素ガス(無水H
F)をブロック50及びバルブ49を通して窒素ガス供
給ライン17に導入する。このときも窒素ガスと混合
し、無水ふっ化水素の濃度が10%程度となるようにす
るが、温度は25℃に制御する。この混合ガスはスプレ
ーノズル7からチャンバー1内へ噴出導入され、その導
入時間は自然酸化膜を除去できる時間で決まるが、本実
施例では30秒とした(ステップS63)。
【0050】このように、ウェーハ5表面の重金属及び
自然酸化膜を完全に除去した後、該ウェーハ5表面はふ
っ素等により覆われているが、不安定である。このた
め、ガスライン48によりオゾンガス10%と酸素との
混合ガスをブロック50及びバルブ49を通して窒素ガ
ス供給ライン17に導入し、さらにスプレーノズル7か
らチャンバー1内に導入する。このときの温度は常温か
ら300℃程度であり、導入時間は30秒である。これ
によりウェーハ5表面に超清浄な極薄酸化膜が形成さ
れ、この酸化膜が表面保護の役目を果たす。以上のよう
にして超清浄な表面を得ることができる。
【0051】尚、HFACと無水HFとの導入の順序は
前述の場合と逆でもよいが、その場合、無水HF処理後
に超純水によるリンスとウェーハ乾燥が必要な場合があ
る。無水HF等は酸化膜等のエッチングや、ポリマー除
去として単独に使用することも可能である。また、オゾ
ンについてはアンモニア水、過酸化水素水による洗浄中
に導入すれば、ウェーハ表面の荒れを低減することが可
能である。さらに、本装置ではHFAC、無水HF、オ
ゾンを同一のガスライン48から導入したが、もちろ
ん、単独の専用ガスラインを設置してもよい。
【0052】
【発明の効果】以上の如く、請求項1〜8に係る発明に
おける半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置に
よれば、ウェーハを外気に曝すことなく、完全に雰囲気
制御及び温度制御されたプロセスチャンバー内で、上部
のスプレーノズルと下部の回転式吐出ノズルとから薬液
及び超純水を噴出させることで洗浄又はエッチングから
乾燥までを連続的に行うことができるので、超清浄な表
面を得ることができる。また、装置自体を非常にコンパ
クトにできるとともに、完全にクローズした装置である
ため、薬液ミストを装置外方に拡散させることはなく、
クリーンルーム内の化学汚染も低減することができる。
更に、自由な洗浄、エッチング、乾燥の組合せが可能で
あり、1台でほとんど全ての洗浄を行うことができ、非
常に実用性に優れたものである。
【0053】特に、請求項2に係る発明によれば、スプ
レーノズルの噴出口から薬液又は超純水を噴出させる
際、その薬液又は超純水が、窒素ガス噴出口から噴出さ
れるアトマイズ用窒素ガスにより噴霧状にされ、ウェー
ハの表面、側面及び裏面全てに等しく行き渡るので、ウ
ェーハ全面を均一にかつ確実に洗浄又はエッチングする
ことができる。
【0054】請求項3に係る発明によれば、回転式吐出
ノズルから噴出する薬液又は超純水のジェット水流が、
自転と公転との組み合わせによりウェーハ表面、側面及
び裏面を均一に洗浄することができ、洗浄効率を高める
ことができる。
【0055】請求項4に係る発明によれば、薬液を循
還、ろ過して使用することができるので、薬液の消費量
を大幅に低減することができる。
【0056】請求項5に係る発明によれば、新しい薬液
又は超純水を所定温度に加熱、ろ過して洗浄に供するこ
とができるので、洗浄効果を高めることができるととも
に、薬液からの再汚染を防止することができる。
【0057】請求項6に係る発明によれば、洗浄液とし
ての薬液を回転式吐出ノズル及びスプレーノズルから噴
出するに先立って、所定温度に加熱した窒素ガスをスプ
レーノズルから噴出させてプロセスチャンバー内を窒素
置換されることができるので、洗浄効果をより高めるこ
とができるとともに、ウェーハが洗浄中に空気中に曝さ
れることを確実に防止することができ、染みの発生など
を防止できる。
【0058】請求項7に係る発明によれば、所定の薬液
を使用することにより、半導体ウェーハの洗浄、エッチ
ング及び乾燥を適切に行うことができる。
【0059】請求項8に係る発明によれば、オゾンガ
ス、無水ふっ化水素ガス、HFACなどのガスをスプレ
ーノズルからプロセスチャンバー内に送給して充満させ
ることができるので、洗浄又はエッチングしたウェーハ
表面に対し、更に重金属や自然酸化膜等を除去して表面
の清浄化をより図ることができる。
【0060】また、請求項9〜12に係る発明における
半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置の使用方
法によれば、請求項1記載の半導体ウェーハの洗浄・エ
ッチング・乾燥装置を適切に使用することにより、ウェ
ーハを空気に曝すことなく、また洗浄液及び超純水の消
費量を抑制しながら、ウェーハの洗浄又はエッチングか
ら乾燥までを効率よく行うことができる。
【0061】特に、請求項12に係る発明によれば、薬
液の循還、再使用によりその消費量を大幅に低減できる
という効果を併有する。
【0062】更に、請求項13に係る発明における半導
体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置の使用方法に
よれば、同じく請求項1記載の半導体ウェーハの洗浄・
エッチング・乾燥装置を適切に使用することにより、ウ
ェーハを空気に曝すことなく、その表面の重金属及び自
然酸化膜を除去することができるとともに、ウェーハ表
面に薄い保護酸化膜を形成することができ、超清浄なウ
ェーハ表面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る半導体ウェーハの洗浄
・エッチング・乾燥装置の構成図である。
【図2】パーティクル除去を目的とした洗浄方法を示す
フローチャート図である。
【図3】有機物除去を目的とした洗浄方法を示すフロー
チャート図である。
【図4】重金属除去を目的とした洗浄方法を示すフロー
チャート図である。
【図5】複合洗浄の一例を示す洗浄方法の前半部を示す
フローチャート図である。
【図6】同洗浄方法の後半部を示すフローチャート図で
ある。
【図7】ガスによる最終洗浄の方法を示すフローチャー
ト図である。
【図8】従来のディップ式洗浄装置の構成図である。
【図9】従来の半導体ウェーハの洗浄から乾燥までの作
業手順を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 プロセスチャンバー 2 密閉空間 3 チャンバーヒーター 4 メッシュ(支持部材) 5 被洗浄ウェーハ 7 スプレーノズル 8 回転式吐出ノズル 11 第1のアームの回転軸 12 第1のアーム 13 第2のアームの回転軸 14 第2のアーム 15 噴出口 16 薬液・超純水供給ライン 17 窒素ガス供給ライン 21,22,23,24,25,26 薬液・超純水
供給ラインのインラインヒーター・フィルターブロック 41 窒素ガス供給ラインのインラインヒーター・フ
ィルターブロック 45 窒素ガス排気ライン 48 ガスライン 60 薬液循環ライン 66,67,68,69,70 薬液循環ラインのイ
ンラインヒーター・フィルターブロック

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェーハの洗浄、エッチング及び
    乾燥を行うための装置であって、 密閉空間を有し該空間内の温度をヒーターにより加熱調
    整可能に構成されたプロセスチャンバーと、 該プロセスチャンバー内の中央部に設置され、単数又は
    複数の被洗浄ウェーハを支持する支持部材と、 前記プロセスチャンバー内の上部にライン状に配置され
    た複数本のスプレーノズルと、 前記プロセスチャンバー内の下部に配置された回転式の
    吐出ノズルとを備えたことを特徴とする半導体ウェーハ
    の洗浄・エッチング・乾燥装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体ウェーハの洗浄・
    エッチング・乾燥装置において、 前記各スプレーノズルは、薬液及び超純水の噴出口と、
    該薬液及び超純水を噴霧状にするためのアトマイズ用の
    窒素ガス噴出口とを有し、これらの噴出口がノズルの延
    設方向に等間隔で複数個設けられていることを特徴とす
    る半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体ウェーハの
    洗浄・エッチング・乾燥装置において、 前記回転式吐出ノズルは、回転軸の上端に中心部が支持
    された水平方向に延びる第1のアームと、該第1のアー
    ムの両端に設けられた回転軸の上端に各々中心部が支持
    された水平方向に延びる二つの第2のアームと、該各第
    2のアームの両端に各々鉛直線と所定角度傾いた上向き
    に薬液及び超純水を噴出する噴出口とを有し、これらの
    噴出口が前記第2のアームの回転軸を中心に自転しなが
    ら、第1のアームの回転軸を中心に公転するように構成
    されていることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄・エ
    ッチング・乾燥装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一つに記載の半
    導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置において、 前記プロセスチャンバー下部の排液口から排液された薬
    液を選択的に、薬液を加熱するためのインラインヒータ
    ーと、薬液中の異物を除去し、ろ過するためのフィルタ
    ーとに送り、再び前記回転式吐出ノズル又は前記スプレ
    ーノズルから噴出させる薬液循還ラインを備えたことを
    特徴とする半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一つに記載の半
    導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置において、 薬液又は超純水を選択的にインラインヒーター及びフィ
    ルターに送給して加熱、ろ過した後、前記回転式吐出ノ
    ズル又は前記スプレーノズルから噴出させる薬液・超純
    水供給ラインを備えたことを特徴とする半導体ウェーハ
    の洗浄・エッチング・乾燥装置。
  6. 【請求項6】 請求項2記載の半導体ウェーハの洗浄・
    エッチング・乾燥装置において、 前記スプレーノズルのアトマイズ用窒素ガス噴出口に窒
    素ガスを送給するとともに、該窒素ガスを300℃まで
    加熱することができるインラインヒーターを有する窒素
    ガス供給ラインと、 前記プロセスチャンバー内の窒素ガスをプロセスチャン
    バー上部の排気口から排気する窒素ガス排気ラインとを
    備えたことを特徴とする半導体ウェーハの洗浄・エッチ
    ング・乾燥装置。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一つに記載の半
    導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置において、 半導体ウェーハの洗浄、エッチング又は乾燥に使用する
    薬液は、アンモニア水と過酸化水素水と超純水との混合
    液、塩酸と過酸化水素水と超純水との混合液、硫酸と過
    酸化水素水との混合液、ふっ化水素酸と超純水との混合
    液、ふっ化水素酸とふっ化アンモンとの混合液、ふっ化
    水素酸と過酸化水素酸と超純水との混合液、塩酸と硝酸
    との混合液、塩酸、硝酸、イソプロピルアルコールをは
    じめとする有機溶剤、又はオゾンを数PPM〜10数P
    PM含有したオゾン化超純水であることを特徴とする半
    導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の半導体ウェーハの洗浄・
    エッチング・乾燥装置において、 前記窒素ガス供給ラインに接続され、オゾンガス、無水
    ふっ化水素ガス、HFAC(1,1,1,5,5,5,
    −ヘキサフロロ−2,4−ペンタネディオン)ガスなど
    のガスを、窒素ガス供給ライン及びスプレーノズルを通
    してプロセスチャンバー内に送給するガスラインを備え
    たことを特徴とする半導体ウェーハの洗浄・エッチング
    ・乾燥装置。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の半導体ウェーハの洗浄・
    エッチング・乾燥装置を使用する方法であって、 被洗浄ウェーハをプロセスチャンバー内の支持部材上に
    配置した後、スプレーノズルから洗浄液の温度より10
    ℃高温の窒素ガスを噴出させ、プロセスチャンバー内を
    十分窒素置換する工程と、 その後、所定温度の洗浄液を回転式吐出ノズルに送り、
    所定時間噴出させ、洗浄液ジェット水流によりウェーハ
    を洗浄し、続いて、所定温度の新しい洗浄液をスプレー
    ノズルから所定時間噴霧し、ウェーハ表面の最終洗浄を
    行う工程と、 その後、スプレーノズルから噴出させる窒素ガスの温度
    を超純水と同じ温度とし、まず、回転式吐出ノズルから
    超純水を噴出させ、所定時間水洗を行い、排水後スプレ
    ーノズルから超純水を噴霧状に所定時間噴出させ、水洗
    を行う工程と、 続いて、イソプロピルアルコール等の有機溶剤をスプレ
    ーノズルに供給し、有機溶剤の沸点近くに設定された高
    温窒素ガスにより高温の噴霧状として、スプレーノズル
    から所定時間噴出させた後、スプレーノズルから高温の
    窒素のみを噴出させるとともに、プロセスチャンバーの
    ヒーターによりチャンバー内を高温に保つことによりウ
    ェーハの乾燥を行う工程とを備えたことを特徴とする半
    導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置の使用方
    法。
  10. 【請求項10】 請求項1記載の半導体ウェーハの洗浄
    ・エッチング・乾燥装置を使用する方法であって、 被洗浄ウェーハをプロセスチャンバー内の支持部材上に
    配置した後、スプレーノズルから第1の洗浄液の温度よ
    り10℃高温の窒素ガスを噴出させ、プロセスチャンバ
    ー内を十分窒素置換する工程と、 その後、所定温度の第1の洗浄液を回転式吐出ノズルに
    送り、所定時間噴出させ、洗浄液ジェット水流によりウ
    ェーハを洗浄し、続いて、所定温度の新しい第1の洗浄
    液をスプレーノズルから所定時間噴霧し、ウェーハ表面
    の最終洗浄を行う工程と、 その後、スプレーノズルから噴出させる窒素ガスの温度
    を超純水と同じ温度とし、まず、回転式吐出ノズルから
    超純水を噴出させ、所定時間水洗を行い、排水後スプレ
    ーノズルから超純水を噴霧状に所定時間噴出させ、水洗
    を行う工程と、 洗浄の種類に応じて、前記第1の洗浄液の代りにこれと
    異なる第2又は第3の洗浄液を用いて、前記の窒素置
    換、洗浄及び水洗を繰り返して行う工程と、 続いて、イソプロピルアルコール等の有機溶剤をスプレ
    ーノズルに供給し、有機溶剤の沸点近くに設定された高
    温窒素ガスにより高温の噴霧状として、スプレーノズル
    から所定時間噴出させた後、スプレーノズルから高温の
    窒素のみを噴出させるとともに、プロセスチャンバーの
    ヒーターによりチャンバー内を高温に保つことによりウ
    ェーハの乾燥を行う工程とを備えたことを特徴とする半
    導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置の使用方
    法。
  11. 【請求項11】 請求項9又は10記載の半導体ウェー
    ハの洗浄・エッチング・乾燥装置の使用方法において、 洗浄液の代りにエッチング液を用い、エッチング又はポ
    リマー除去を行うことを特徴とする半導体ウェーハの洗
    浄・エッチング・乾燥装置の使用方法。
  12. 【請求項12】 請求項9〜11のいずれか一つに記載
    の半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置の使用
    方法において、 回転式吐出ノズルから薬液を所定時間噴出させてウェー
    ハの洗浄又はエッチングをする際、回転式吐出ノズルか
    ら吐出された薬液をプロセスチャンバー下部の排液口か
    ら回収し、その薬液を所定温度に加熱するとともに薬液
    中の異物を除去した後、再び前記回転式吐出ノズルから
    噴出させることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄・エ
    ッチング・乾燥装置の使用方法。
  13. 【請求項13】 請求項1記載の半導体ウェーハの洗浄
    ・エッチング・乾燥装置を使用する方法であって、 被洗浄ウェーハをプロセスチャンバー内の支持部材上に
    配置した後、HFACガスと200〜250℃に加熱し
    た窒素ガスとの混合ガスをスプレーノズルからプロセス
    チャンバー内に導入し、ウェーハ表面の重金属を除去す
    る工程と、 その後、無水ふっ化水素ガスを室温もしくは所定温度で
    スプレーノズルからプロセスチャンバー内に導入し、ウ
    ェーハ表面の自然酸化膜を完全に除去する工程と、 その後、スプレーノズル又は回転式吐出ノズルから超純
    水を噴出させ、所定時間水洗を行う工程と、 続いて、イソプロピルアルコール等の有機溶剤をスプレ
    ーノズルに供給し、有機溶剤の沸点近くに設定された高
    温窒素ガスにより高温の噴霧状として、スプレーノズル
    から所定時間噴出させた後、スプレーノズルから高温の
    窒素のみを噴出させるとともに、プロセスチャンバーの
    ヒーターによりチャンバー内を高温に保つことによりウ
    ェーハの乾燥を行う工程と、 その後、ウェーハ表面に超清浄な薄い保護酸化膜を形成
    するために、オゾンガスをスプレーノズルからプロセス
    チャンバー内に導入する工程とを備えたことを特徴とす
    る半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置の使用
    方法。
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