JPH11312658A

JPH11312658A - 基板洗浄方法および基板洗浄装置

Info

Publication number: JPH11312658A
Application number: JP11937498A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Naganori; 篤郎永徳
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP3709072B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板表面の金属に損傷を与えることなく、基板
表面を良好に洗浄する。【解決手段】ウエハＷ上では、金属配線１に接続された
配線プラグ４と、シリコン酸化膜２とが露出している。
配線プラグ４は、金属膜４ａをメタルＣＭＰ処理によっ
て平坦化することによって形成されたものである。した
がって、シリコン酸化膜２の表面には、パーティクルや
金属汚染物質が付着しており、これらの一部はシリコン
酸化膜２の表面に強固に付着（吸着）しており、また、
一部は、シリコン酸化膜２の内部に侵入している。この
ウエハＷに対して、希ＢＨＦ（希釈されたバッファード
ふっ酸水溶液）が洗浄液として供給される。【効果】希ＢＨＦ中のふっ酸の作用により、パーティク
ルおよび金属汚染物質を効果的に除去できる。また、希
ＢＨＦは弱酸性なので、配線プラグを過剰に腐食するこ
とがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板、液
晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル
（ＰＤＰ）用ガラス基板およびセラミック基板などの各
種の被処理基板に対して一枚ずつまたは複数枚一括で洗
浄処理を施す基板洗浄方法および基板洗浄装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造工程では、
シリコンウエハ（以下単に「ウエハ」という。）の表面
に種々の薄膜がパターン形成され、必要に応じて、表面
を平坦化するための平坦化処理が行われる。たとえば、
金属配線が形成されたウエハ上に層間絶縁用のシリコン
酸化膜が形成された場合、このシリコン酸化膜の表面に
対して、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）処
理による平坦化処理が施される。この処理は、酸化膜Ｃ
ＭＰ処理と呼ばれる。この酸化膜ＣＭＰ処理の後には、
エッチング処理によって、金属配線まで貫通する孔が形
成され、この状態で、シリコン酸化膜上および上記孔内
に金属膜（Ｔｉ，Ｗ，Ｃｕなど）が成膜される。その
後、この金属膜に対してＣＭＰ処理が施されて、シリコ
ン酸化膜表面が露出するまで金属膜が平坦化される。こ
れにより、上記孔内にのみ金属膜が残され、この金属膜
が配線プラグとして機能することになる。上記金属膜の
平坦化処理は、メタルＣＭＰ処理と呼ばれる。このメタ
ルＣＭＰ処理後のウエハ表面は、シリコン酸化膜と配線
プラグとの両方が露出した状態となっている。この露出
した表面には、メタルＣＭＰ処理において用いられる研
磨スラリーや研磨に伴って除去された金属が残留してい
るため、次の処理をウエハに施す前に、ウエハ表面を洗
浄する必要がある。塩酸、燐酸等）や有機酸（クエン酸
等）が洗浄液として用いられる場合もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】希ふっ酸を用いた洗浄
においては、シリコン酸化膜の表面のパーティクルや金
属汚染物質に関しては十分な効果が得られる反面、ふっ
酸は強酸性であるので、ウエハ表面に露出している金属
膜（配線プラグ）が過剰に腐食され、金属配線に欠損が
生じるおそれがある。

【０００４】一方、ふっ酸以外の無機酸や有機酸を用い
る場合には上記のような問題はないが、これらの洗浄液
にはシリコン酸化膜をエッチングする作用がほとんどな
いため、シリコン酸化膜に強固に付着していたり、その
膜内に侵入していたりするパーティクルや金属汚染物質
を除去することができず、十分な洗浄効果が得られない
という問題がある。他にも、有機酸を洗浄液として用い
る場合には、この有機酸を中和したり、生物的／化学的
に有機物を分解したりする廃液処理のためのコストがか
かり、そのため、ランニングコストが高くつくという問
題がある。

【０００５】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、基板表面のパーティクルや金属汚染物質
を良好に除去することができ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。

【０００６】また、この発明のより具体的な目的は、基
板表面の金属に損傷を与えることなく、基板表面の洗浄
を良好に行うことができ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。

【０００７】この発明のさらに具体的な目的は、ＣＭＰ
（とくにメタルＣＭＰ）処理後の基板の洗浄を良好に行
うことができ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。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、ふっ酸お
よびふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液を
基板表面に供給して基板を洗浄する洗浄液供給ステップ
を含むことを特徴とする基板洗浄方法である。

【０００９】この方法によれば、ふっ酸（ＨＦ）および
ふっ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を含む水溶液（たとえ
ば、バッファードふっ酸（以下「ＢＨＦ」という。））
を洗浄液として用いているので、ふっ酸のエッチング効
果により、基板表面のパーティクルや金属汚染物質を良
好に除去することができる。しかも、この洗浄液は、強
酸性ではないので、基板上に金属膜が形成されている場
合であっても、この金属膜に損傷を与えることがない。

【００１０】また、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを
含む水溶液は、安価に入手することができるうえ、有機
酸を洗浄液として用いる場合のようなコストのかかる廃
液処理も不要である。したがって、基板洗浄のためのコ
ストを低減できる。たとえば、安価に入手できるＢＨＦ
を希釈して用いられば、良好な基板洗浄処理を低コスト
で行える。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記基板表面は、
シリコン酸化膜および金属が露出した表面であることを
特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法である。

【００１２】この発明で用いられる洗浄液は、上述のよ
うに強酸性ではないので、基板表面に露出している金属
に対して損傷を与えることがない。また、洗浄液中に含
まれるふっ酸のエッチング作用により、シリコン酸化膜
の表面に強固に付着していたり、シリコン酸化膜中に侵
入していたりするパーティクルや金属汚染物質の除去も
良好に行える。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記基板表面は、
ＣＭＰ処理された表面であることを特徴とする請求項１
または２に記載の基板洗浄方法である。

【００１４】この場合、ＣＭＰ処理において用いられる
研磨スラリー（砥粒および酸化剤の混合物）を含むパー
ティクルの除去を良好に行える。すなわち、研磨スラリ
ー中の砥粒にはアルミナまたはシリカ等が含まれてお
り、研磨スラリー中の酸化剤には金属物質が含まれてい
る場合があるが、ふっ酸の作用により、これらの研磨ス
ラリー中に含まれている砥粒や金属物質を良好に除去で
きる。

【００１５】特に、金属膜を平坦化するためのメタルＣ
ＭＰ処理後においては、金属膜の研磨により生じる金属
汚染物質が基板表面に存在しているが、このような金属
汚染物質の除去も良好に行える。

【００１６】請求項４記載の発明は、アンモニアを含む
水溶液を基板表面に供給して基板を洗浄するステップを
さらに含むことを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄
方法である。

【００１７】アンモニアを含む水溶液を基板表面に供給
することより、ＣＭＰ処理における研磨スラリーに含ま
れているアルミナ砥粒や、同じく研磨スラリーに含まれ
ている酸化剤中のカリウムを溶解することができる。し
たがって、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶
液からなる洗浄液により、主として、強固に付着してい
るパーティクルや金属汚染物質の除去を行い、アンモニ
アを含む水溶液により、主として、研磨スラリーを除去
できる。これにより、さらに効率的な基板洗浄が可能に
なる。

【００１８】たとえば、上記洗浄液による処理条件とア
ンモニアを含む水溶液による処理条件とを適切に定める
ことによって、両液による洗浄効果のバランスを調整し
て、金属膜の過剰な腐食を生じさせることなく、基板を
良好に洗浄できる。なお、処理条件とは、たとえば、各
液の流量、温度および濃度等を指す。

【００１９】上記洗浄液による洗浄と、アンモニアを含
む水溶液による洗浄とは、いずれが先に行われてもよい
が、アンモニアを含む水溶液によって先に研磨スラリー
を除去しておけば、上記洗浄液によるパーティクルおよ
び金属汚染物質の除去を効率的に行える。これにより、
基板上の金属の腐食をさらに効果的に抑制できる。請求
項５記載の発明は、上記洗浄液液供給ステップの実行中
に、洗浄ブラシにより基板表面をスクラブ洗浄するステ
ップをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４の
いずれかに記載の基板洗浄方法である。

【００２０】この方法では、洗浄液による化学的洗浄に
加えて、ブラシスクラブ処理による物理的洗浄も行われ
るので、基板表面のパーティクルや金属汚染物質をさら
に効率的に除去できる。

【００２１】請求項６記載の発明は、上記洗浄液が弱酸
性となるように、上記洗浄液に対するふっ酸およびふっ
化アンモニウムの混合比率が定められていることを特徴
とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板洗浄方
法である。

【００２２】この発明では、洗浄液が弱酸性とされてい
るので、基板表面の金属（金属配線等）を過剰に腐食さ
せることがなく、パーティクルおよび金属汚染物質を十
分に除去できる。

【００２３】請求項７の発明は、基板を保持するための
基板保持部と、この基板保持部に保持された基板に対し
て、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液から
なる洗浄液を供給するための洗浄液供給手段とを含むこ
とを特徴とする基板洗浄装置である。

【００２４】この構成により、請求項１の発明と同様な
効果が得られる。

【００２５】なお、基板保持部は、１枚の基板を保持し
た状態で回転するスピンチャックであってもよい。ま
た、基板保持部は、１枚の基板の端面に当接してその基
板を保持する複数本のローラであってもよい。この場
合、少なくとも１本のローラを回転駆動することによっ
て、基板を回転させることができる。さらに、基板保持
部は、洗浄液を貯留する浸漬槽内において基板を支持す
る基板支持部材であってもよい。この場合、浸漬槽に貯
留された洗浄液中に基板を浸漬することによって、基板
の洗浄が行われる。浸漬槽に一度に浸漬される基板は１
枚であってもよいし、複数枚であってもよい。

【００２６】また、洗浄液供給手段は、基板に向けて洗
浄液を供給する洗浄液ノズルと、この洗浄液ノズルに洗
浄液を供給する洗浄液供給配管を含むものであってもよ
い。また、洗浄液中に基板を浸漬してその洗浄を行う場
合には、洗浄液供給手段は、洗浄液を貯留する浸漬槽
と、この浸漬槽に洗浄液を供給する洗浄液供給配管とを
含むものであってもよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２８】図１は、この発明の一実施形態の基板洗浄
方法によって洗浄される基板であるウエハＷの表面の様
子を示す断面図である。図１(a) には、ウエハＷの表面
に金属配線１をパターン形成し、この金属配線１の間お
よび上方をシリコン酸化膜２で被覆した状態が示されて
いる。このシリコン酸化膜２の表面は、酸化膜ＣＭＰ処
理によって平坦化される。さらに、図１(b) に示すよう
に、平坦化されたシリコン酸化膜２には、金属配線１の
上方に対応する所定位置に、金属配線１に到達する貫通
孔３が形成される。この貫通孔３には、図１(c) に示す
ように、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃ
ｕ）などの配線材料金属からなる配線プラグ４が埋め込
まれる。この配線プラグ４の埋め込み形成のために、図
１(b) に示すように、ウエハＷの表面全体に金属膜４ａ
が形成され、さらに、この金属膜４ａに対してメタルＣ
ＭＰ処理による平坦化が施されて、シリコン酸化膜２が
露出させられる。

【００２９】このメタルＣＭＰ処理では、主にアルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）砥粒と酸化剤とを含む研磨スラリーを用
いて金属膜４ａの表面の研磨が行われる。酸化剤として
は、ヨウ化カリウム（ＫＩＯ₃）や硝酸鉄（Ｆｅ（ＮＯ
₃）₂）などが用いられる。

【００３０】メタルＣＭＰ処理後のウエハＷの表面にお
いては、図１(c) に示すように、メタルＣＭＰ処理にお
いて用いられる研磨スラリーなどのパーティクルや、研
磨により削り取られた配線金属材料などの金属汚染物質
が付着している。一部のパーティクルまたは金属汚染物
質は、とくに、シリコン酸化膜２の表面に強固に付着
（吸着）していたり、また、シリコン酸化膜２の内部に
侵入していたりする。

【００３１】この実施形態の基板洗浄方法では、図１
(c) の状態のウエハＷの表面に対して、図２に示すよう
に、希釈されたＢＨＦ水溶液（以下「希ＢＨＦ」とい
う。）をノズル等の洗浄液供給機構７（洗浄液供給手
段）から洗浄液として供給されるとともに、洗浄ブラシ
等のスクラブ洗浄機構８によるスクラブ洗浄処理が行わ
れる。

【００３２】市販のＢＨＦは、たとえば、６％のふっ酸
（ＨＦ）と３０％のふっ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を
含む水溶液である。洗浄液としての希ＢＨＦは、たとえ
ば、この市販のＢＨＦの３容量に対して純水を２００容
量混合して作製される。この場合、希ＢＨＦは、弱酸性
となる。

【００３３】希ＢＨＦ中には、ふっ酸およびふっ化アン
モニウムの他、Ｈ⁺イオン、Ｆ^-イオン、ＮＨ₄ ⁺イオ
ンの３種類のイオンが存在している。したがって、ウエ
ハＷ表面上では、次の(1) および(2) の化学反応が生じ
る。ただし、Ｍは金属を表す。） (1) Ｍ＋ｎＨ⁺ → Ｍⁿ⁺＋（ｎ／２）Ｈ₂↑（ｎ
＝１，２，３，・・・・・・） (2) ＳｉＯ₂＋４Ｆ^- → ＳｉＦ₄＋２Ｏ^2- ＳｉＦ₄＋２Ｆ^- → ＳｉＦ₆ ^2- すなわち、Ｈ⁺イオンの働きによる上記(1) の反応によ
り、金属汚染物質を金属イオンとして溶出させることが
できる。

【００３４】また、Ｆ^-イオンの働きによる上記(2) の
反応により、シリコン酸化膜２のライトエッチングが行
われ、ＳｉＦ₆ ^2-イオンとして溶解させることができ
る。このライトエッチングによって、シリコン酸化膜の
表面に強固に付着しているパーティクルおよび金属汚染
物質、ならびにシリコン酸化膜２の内部に侵入している
パーティクルおよび金属汚染物質を、リフトオフして除
去することができる。

【００３５】希ＢＨＦ中のＮＨ₄ ⁺イオンは、ふっ酸の
強酸性を和らげ、希ＢＨＦ全体を中性に近い弱酸性にす
る働きを有している。したがって、配線プラグ４が過剰
に腐食されることがなく、この配線プラグ４に損傷が生
じるおそれはない。

【００３６】このようにこの実施形態では、メタルＣＭ
Ｐ処理後のウエハＷ表面の洗浄を、ウエハＷ表面に対し
て希ＢＨＦを供給しながらスクラブ洗浄することによっ
て行うことにより、配線プラグ４を損傷させることな
く、パーティクルや金属汚染物質を効果的に除去するこ
とができる。

【００３７】図３は、上記の基板洗浄方法を実施するた
めの具体的な基板洗浄装置２０の内部の構成を簡略化し
て示す平面図である。洗浄装置２０の前面パネル２１の
背後には、ＣＭＰ処理後の複数枚のウエハを保持し、こ
れらのウエハを一枚ずつ供給するための水中ローダ３１
と、洗浄処理済みのウエハが収容されるカセット３７が
載置されるアンローダ３２とが設けられている。水中ロ
ーダ３１は、洗浄処理済みのウエハを収容するための処
理前のウエハが複数枚収容されるカセット３３を水槽３
４に貯留された水中に浸漬させておくことができるもの
である。

【００３８】洗浄処理装置２０によって処理されるウエ
ハは、水中ローダ３１からアンローダ３２に至る、平面
視においてＵ字状の経路４０を通って搬送され、その過
程で、洗浄処理および乾燥処理が行われるようになって
いる。すなわち、この経路４０に沿って、水中ローダ３
１側から順に、両面ブラシ洗浄部５０、表面ブラシ洗浄
部６０、水洗・乾燥処理部７０（乾燥部に対応）が配置
されている。

【００３９】さらに、経路４０上には、水中ローダ３１
と両面ブラシ洗浄部５０との間に、ローダ搬送ロボット
４１が配置され、両面ブラシ洗浄部５０と表面ブラシ洗
浄部６０との間に、第１中間搬送ロボット８１が配置さ
れ、表面ブラシ洗浄部６０と水洗・乾燥処理部７０との
間に、第２中間搬送ロボット８２が配置され、水洗・乾
燥処理部７０とアンローダ３２との間に、アンローダ搬
送ロボット４２が配置されている。すなわち、これらの
搬送ロボット４１，８１，８２，４２によって、水中ロ
ーダ３１からアンローダ３２に至る処理部間でのウエハ
の移送が行われることにより、ウエハはＵ字状の経路４
０を搬送されつつ、両面ブラシ洗浄、表面洗浄および水
洗・乾燥処理などの処理を受けて、アンローダ３２に配
置されたカセット３７に収容される。

【００４０】水中ローダ３１に隣接して配置されたロー
ダ搬送ロボット４１は、水中ローダ３１から１枚のウエ
ハを受け取り、両面ブラシ洗浄部５０に受け渡す。この
ローダ搬送ロボット４１は、水平面に沿って回動自在な
下アームＬＡと、この下アームＬＡの先端において水平
面に沿う回動が自在であるように設けられた上アームＵ
Ａとを有する屈伸式ロボットによって構成されている。
すなわち、下アームＬＡが回動すると、上アームＵＡ
は、下アームＬＡの回動方向とは反対方向に、下アーム
ＬＡの回動角度の２倍の角度だけ回動するように構成さ
れている。これにより、下アームＬＡと上アームＵＡと
は、両アームが上下に重なりあった収縮状態と、両アー
ムが経路４０に沿って、水中ローダ３１側または両面ブ
ラシ洗浄部５０に向かって展開された伸長状態とをとる
ことができる。

【００４１】第１中間搬送ロボット８１および第２中間
ロボット８２は、ローダ搬送ロボット４１と同様に構成
されているので、これらのロボット８１，８２の各部に
は、ローダ搬送ロボット４１の対応部分の参照符号を付
して表すこととし、説明を省略する。

【００４２】アンローダ搬送ロボット４２は、上下一対
のアーム４３，４４で構成された屈伸式ロボットと、こ
の屈伸式ロボットを経路４０に沿って往復直線移動させ
るための直線搬送機構（図示せず）と、さらに、屈伸式
ロボットを昇降させるための昇降機構（図示せず）とを
組み合わせて構成されている。すなわち、屈伸式ロボッ
トの下アーム４４は、水平面に沿って回動自在とされて
おり、上アーム４３は、下アーム４４の先端において、
水平面に沿う回動が自在であるように取り付けられてい
る。そして、下アーム４４が回動すると、上アーム４３
は、下アーム４４の回動方向とは反対方向に、下アーム
４４の回動角度の２倍だけ回動するように構成されてい
る。この屈伸式ロボット全体が、上記昇降機構に保持さ
れており、この昇降機構が、上記直線搬送機構のキャリ
ッジ（図示せず）に支持されている。直線搬送機構は、
たとえば、ボールねじ機構であってもよい。図４は、両
面ブラシ洗浄部５０の構成を簡略化して示す斜視図であ
る。両面ブラシ洗浄部５０は、ローダ搬送ロボット４１
によって搬入されたウエハＷを水平に保持し、かつ、水
平面内で回転させるための複数本（この実施例では６
本）の保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５
２ｂ，５２ｃを有しており、これらが基板保持部に相当
している。保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２
ａ，５２ｂ，５２ｃによって水平に保持されたウエハＷ
を上下から挟むように、上ディスクブラシ５３Ｕおよび
下ディスクブラシ５３Ｌ（洗浄ブラシ）が設けられてお
り、これらは、ウエハＷの両面をスクラブ洗浄する両面
スクラブ洗浄機構５３を構成している。

【００４３】６本の保持ローラのうちの３本の保持ロー
ラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの組と、残る３本の保持ロー
ラ５２ａ，５２ｂ，５２ｃの組とは、ウエハＷを挟んで
ほぼ対向して配置されている。各保持ローラ５１ａ，５
１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、鉛直方向に
沿って立設されており、かつ、それぞれウエハＷの端面
に当接している。

【００４４】一方の組を構成する３本の保持ローラ５１
ａ，５１ｂ，５１ｃのうちの中央の保持ローラ５１ｂに
は、モータＭ１からの回転力がベルトＢ１を介して伝達
されている。そして、保持ローラ５１ｂの回転が、ベル
トＢ２およびＢ３を介して、保持ローラ５１ａおよび５
１ｃにそれぞれ伝達されるようになっている。

【００４５】他方の組を構成する３本の保持ローラ５２
ａ，５２ｂ，５２ｃについても同様であり、中央の保持
ローラ５２ｂにモータＭ２からの回転力がベルトＢ４を
介して伝達され、保持ローラ５２ｂの回転が、ベルトＢ
５およびＢ６を介して他の２本の保持ローラ５２ａおよ
び５２ｃに伝達されるようになっている。

【００４６】一方の組を構成する３本の保持ローラ５１
ａ，５１ｂ，５１ｃと、他方の組を構成する３本の保持
ローラ５２ａ，５２ｂ，５２ｃとは、それぞれ図３に示
す保持機構５１，５２に保持されており、互いに近接し
たり離反したりすることができるようになっている。こ
れにより、ウエハＷを保持した状態と、ウエハＷの保持
を開放した状態とをとることができる。

【００４７】両面スクラブ洗浄機構５３の上ディスクブ
ラシ５３Ｕおよび下ディスクブラシ５３Ｌは、ウエハＷ
の中心から周縁までの領域をスクラブできる様に円板状
に形成されている。上ディスクブラシ５３Ｕは、鉛直方
向に沿って配設された回転軸５５の下端に固定されてお
り、この回転軸５５には、モータＭ３からの回転力がベ
ルトＢ７を介して伝達されている。同様に、下ディスク
ブラシ５３Ｌは、鉛直方向に沿って配設された回転軸５
６の上端に固定されており、モータＭ４からの回転力が
ベルトＢ８を介して与えられることによって、鉛直軸線
まわりに回転駆動されるようになっている。さらに、上
ディスクブラシ５３Ｕおよび下ディスクブラシ５３Ｌ
が、ウエハＷの表面および裏面に対して近接／離反する
ことができるように、上ディスクブラシ５３Ｕおよび下
ディスクブラシ５３Ｌを昇降するための昇降機構１０
１，１０２がそれぞれ備えられている。

【００４８】回転軸５５，５６は、いずれも中空の軸で
構成されており、その内部には、ディスクブラシ５３
Ｕ，５３Ｌの表面の近傍にまで至る処理液供給管５７
Ｕ，５７Ｌ（洗浄液供給路。これらの先端が洗浄液ノズ
ルに対応する。）が挿通している。この処理液供給管５
７Ｕ，５７Ｌには、それぞれ、薬液供給弁５８を介する
薬液や、純水供給弁５９を介する純水を、選択的に供給
することができるようになっている。

【００４９】そして、薬液供給弁５８を介して供給され
る薬液として希ＢＨＦを用いることにより、この両面ブ
ラシ洗浄部５０において、希ＢＨＦを洗浄液として供給
しながら上下のディスクブラシ５３Ｕ，５３Ｌによるス
クラブ洗浄が行われる。すなわち、この場合、薬液供給
弁５８および処理液供給管５７Ｕ，５７Ｌなどが図２の
洗浄液供給機構７に対応し、両面スクラブ洗浄機構５３
がスクラブ洗浄機構８に対応する。

【００５０】モータＭ３，Ｍ４を付勢して上下のディス
クブラシ５３Ｕ，５３Ｌを回転し、この回転状態のディ
スクブラシ５３Ｕ，５３ＬをウエハＷの表面および裏面
にそれぞれ接触させると、ウエハＷの表面および裏面を
スクラブ洗浄することができる。その際、保持ローラ５
１ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃにより
ウエハＷが低速回転されるため、保持ローラ５１ａ，５
１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃとウエハＷとが
当接する位置は刻々と変化し、また、スクラブ洗浄され
る位置も刻々と変化する。これにより、ウエハＷの中心
から周縁までの領域をカバーするように設けられたディ
スクブラシ５３Ｕ，５３Ｌは、ウエハＷの表面および裏
面の全域を隈無くスクラブすることができる。

【００５１】スクラブ洗浄を行う際、処理液供給管５７
Ｕ，５７Ｌには、希ＢＨＦまたは純水が供給され、これ
らの処理液を供給しながら、ウエハＷの表面および裏面
をスクラブすることによって、ＣＭＰ処理後のウエハＷ
の表面のスラリーのうち、比較的粒子径の大きなものを
除去することができる。

【００５２】図５は、表面ブラシ洗浄部６０の概念的な
構成を示す図解図である。この表面ブラシ洗浄部６０
は、両面ブラシ洗浄部５０での処理によって、比較的大
きな粒径の異物が除去された後のウエハＷの表面に残る
小粒径の異物を除去して精密洗浄を行うためのものであ
る。

【００５３】この表面ブラシ洗浄部６０は、たとえば６
本の保持ピン６１でウエハＷの裏面の周縁部付近を支持
する構成のスピンチャック６２（基板保持部）を備えて
いる。６本の保持ピンのうち、１本おきに配設された３
本の保持ピン６１は、鉛直軸線周りに回動することがで
きるようになっており、ウエハＷの端面に対して、保持
面を選択的に当接させることができるように構成されて
いる。これにより、ウエハＷは、結果として、６本の保
持ピン６１によって強固に握持される。

【００５４】スピンチャック６２は、この６本の保持ピ
ン６１によって水平保持されたウエハＷを、鉛直軸線ま
わりに回転させるために、保持ピン６１を保持する保持
部材６５と、この保持部材６５の中央の下面に鉛直方向
に沿って固定された回転軸６６と、この回転軸６６を回
転駆動するための回転駆動機構６７とを備えている。

【００５５】スピンチャック６２に保持されたウエハＷ
の上方には、表面スクラブ洗浄機構としてのスキャンブ
ラシ６３が備えられている。スキャンブラシ６３は、ウ
エハＷの表面に対してほぼ垂直な方向に沿う回転軸まわ
りに回転駆動されるディスク型ブラシである自転ブラシ
６３ａ（洗浄ブラシ）と、この自転ブラシ６３ａを先端
において下方に向けて支持する揺動腕６３ｂと、この揺
動腕６３ｂを、スピンチャック６２に保持されたウエハ
Ｗよりも外側に設定された鉛直軸線まわりに揺動させる
揺動駆動機構６３ｃとを備えている。

【００５６】この構成により、揺動腕６３ｂを揺動させ
ることにより、ウエハＷの半径方向に沿って、その中心
位置から周縁部までの範囲で、自転ブラシ６３ａを繰り
返し往復させることができる。自転ブラシ６３ａが、ウ
エハＷの中心から周縁部に向かう際には、自転ブラシ６
３ａは下方位置にあって、ウエハＷの表面をスクラブ洗
浄する。その際、スピンチャック６２によってウエハＷ
が回転されているので、ウエハＷの表面のほぼ全域をス
クラブすることができる。自転ブラシ６３ａがウエハＷ
の周縁部から中心位置に戻されるときには、自転ブラシ
６３ａは、上方位置とされ、ウエハＷから離間した状態
とされる。これを数回繰り返すことにより、ウエハＷの
表面の小粒径の異物を、スクラブすることによって浮き
出させ、さらにその異物をウエハＷの外側に向かって掃
き出すことができる。

【００５７】スピンチャック６２に関連して、薬液をウ
エハＷの表面に供給するための薬液供給ノズルＣＮ（洗
浄液ノズル）、純水をウエハＷの表面に供給するための
純水ノズルＤＮ、および超音波振動が付与された純水を
ウエハＷの表面に供給するための超音波洗浄ノズルＤＳ
Ｎが備えられている。薬液供給ノズルＣＮからウエハＷ
の表面に供給される薬液には、上記希ＢＨＦの他、たと
えば、フッ酸、塩酸、硫酸、燐酸、アンモニア、および
これらの過酸化水素水溶液、などがある。

【００５８】この構成により、スキャンブラシ６３によ
るウエハＷの表面のスクラブ洗浄の際に、薬液、純水お
よび超音波振動が付与された純水を、それぞれ単独で、
または組み合わせて供給することにより、ウエハＷの表
面の異物を効果的に除去することができる。

【００５９】なお、スピンチャック６２に保持されたウ
エハＷの裏面側にも、薬液ノズルＣＮ１０（洗浄液ノズ
ル）からの薬液および純水ノズルＤＮ１０からの純水を
供給することができ、これにより、ウエハＷの裏面の清
浄をも行うことができる。

【００６０】図６は、水洗・乾燥処理部７０の概念的な
構成を示す図解図である。水洗・乾燥処理部７０は、ウ
エハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック７１
と、このスピンチャック７１の上方に設けられた不活性
ガス供給機構７２とを有している。不活性ガス供給機構
７２に関連して、スピンチャック７１に保持されたウエ
ハＷの表面に純水を供給するための純水供給ノズルＤＮ
１が設けられており、この純水供給ノズルＤＮ１には、
純水供給源７３から純水が供給されるようになってい
る。また、スピンチャック７１の下方には、ウエハＷの
裏面に純水を供給するための純水ノズルＤＮ２，ＤＮ３
が配置されている。

【００６１】スピンチャック７１は、図５に示された表
面ブラシ洗浄部６０のスピンチャック６２と同様の構成
を有しており、６本の保持ピン８４によって、ウエハＷ
の裏面の周縁部を支持し、かつ、端面を握持するように
なっている。このスピンチャック７１も、スピンチャッ
ク６２と同様に、保持ピン８４を保持する保持部材８５
と、この保持部材８５の下面に鉛直方向に沿って固定さ
れた回転軸８６と、この回転軸８６を回転駆動するため
の回転駆動機構８７とを備えている。

【００６２】不活性ガス供給機構７２は、遮蔽円板７５
と、この遮蔽円板７５を支持する支持部材７６と、この
遮蔽円板７５の中央付近に設けられた不活性ガス供給ノ
ズル７７と、この不活性ガス供給ノズル７７に不活性ガ
スとしての加熱されたＮ₂（窒素）ガスを供給する不活
性ガス供給源７８とを有している。上記の純水供給ノズ
ルＤＮ１も、遮蔽円板７５の中央付近に設けられてい
る。

【００６３】支持部材７６は、昇降駆動機構７９によっ
て昇降されるようになっている。この昇降駆動機構７９
は、ウエハＷの表面および裏面を水洗するときには、遮
蔽円板７５をウエハＷから所定距離だけ上方に離間した
上位置に位置させ、ウエハＷの表面および裏面を乾燥さ
せるときには、遮蔽円板７５を上記上位置よりもウエハ
Ｗの表面に近接した下位置に位置させるように、支持部
材７６を昇降する。

【００６４】この構成により、スピンチャック６１を低
速回転させつつ純水供給ノズルＤＮ１，ＤＮ２，ＤＮ３
からウエハＷに向けて純水を供給することにより、リン
ス工程が行われる。すなわち、前工程において使用され
た薬液や、ウエハＷの表面および裏面に残留している付
着物が洗い流される。このリンス工程中、遮蔽円板７５
は上位置にある。

【００６５】リンス工程の後、純水供給ノズルＤＮ１，
ＤＮ２，ＤＮ３からの純水の供給が停止され、遮蔽円板
７５が下位置とされる。そして、不活性ガス供給ノズル
７７から窒素ガスがウエハＷへ向けて供給されるととも
に、スピンチャック６２が高速回転されて、ウエハＷの
表面の水分が振り切られる。

【００６６】次に、この発明の第２の実施形態につい
て、上述の各図を必要に応じて参照しながら説明する。

【００６７】この第２の実施形態では、両面ブラシ洗浄
部５０においては、薬液として、希ＢＨＦの代わりに、
希アンモニア水が用いられ、表面ブラシ洗浄部６０にお
いては、薬液として、希ＢＨＦが用いられる。すなわ
ち、両面ブラシ洗浄部５０においては、薬液供給弁５８
を介して処理液供給管５５，５７に希アンモニア水が供
給される。また、表面ブラシ洗浄部６０においては、薬
液供給ノズルＣＮ，ＣＮ１０から、希ＢＨＦがウエハＷ
に供給される。

【００６８】したがって、表面ブラシ洗浄部６０におい
て、希ＢＨＦを洗浄液として用いたスクラブ洗浄処理が
行われることになる。この場合の洗浄のメカニズムは、
図１および図２を参照して説明したとおりである。した
がって、薬液供給ノズルＣＮ，ＣＮ１０などが図２の洗
浄液供給機構７に相当し、スキャンブラシ６３などが図
２のスクラブ洗浄機構８に相当することになる。

【００６９】両面ブラシ洗浄部５０において行われるこ
とになる希アンモニア水を用いた両面スクラブ洗浄処理
では、主として、メタルＣＭＰ処理において用いられる
研磨スラリーが除去される。すなわち、アンモニア水
は、メタルＣＭＰ処理における研磨スラリー中に含まれ
るアルミナ砥粒やカリウム（酸化剤中に含まれる。）を
溶解する働きを有している。

【００７０】したがって、この第２の実施形態によれ
ば、両面ブラシ洗浄部５０においては、研磨スラリーや
その他の通常のパーティクルが主として除去され、表面
ブラシ洗浄部６０においては、シリコン酸化膜２に強固
に付着していたり、シリコン酸化膜２中に侵入していた
りして除去の困難なパーティクルおよび金属汚染物質が
主として除去されることになる。

【００７１】よって、この実施形態では、希ＢＨＦを洗
浄液として用いた表面ブラシ洗浄部６０での洗浄処理に
おいては、研磨スラリーを除去する必要がない。そのた
め、希ＢＨＦの流量、温度または濃度等の処理条件を適
切に定めることにより、ウエハＷ上の金属配線の損傷を
さらに少なくすることができる。

【００７２】両面ブラシ洗浄部５０において用いられる
希アンモニア水の希釈率は、表面ブラシ洗浄部６０にお
ける洗浄効果を考慮して定められればよく、たとえば、
アンモニア：純水＝１：１００程度とするのが好まし
い。

【００７３】以上、この発明の２つの実施形態について
説明したが、この発明は他の形態でも実施することがで
きる。たとえば、上述の第１の実施形態においては、両
面ブラシ洗浄部５０における希ＢＨＦを用いたスクラブ
洗浄の後に、表面ブラシ洗浄部６０によるスクラブ洗浄
が行われているが、両面ブラシ洗浄部５０のみの洗浄で
十分な洗浄効果が得られる場合には、表面ブラシ洗浄部
６０は設けられる必要がない。これにより、構成が簡単
になる。また、上述の希ＢＨＦの希釈率や希アンモニア
水の希釈率は一例にすぎず、他の希釈率が採用されても
よいことは言うまでもない。ただし、希ＢＨＦの希釈率
に関しては、金属膜の過剰な腐食が生じないように、希
ＢＨＦが弱酸性となるように定められることが好まし
い。

【００７４】さらに、上述の実施形態では、ディスク型
ブラシを用いてウエハＷの表面がスクラブ洗浄されてい
るが、たとえば、ロール型ブラシの周面をウエハＷの表
面に摺接させることによりスクラブ洗浄が行われてもよ
い。

【００７５】また、上述の実施形態では、１枚のウエハ
Ｗを回転させつつスクラブ洗浄する枚葉型スピン式洗浄
装置が採用されているが、ウエハＷを一枚ずつ、または
複数枚一括して、希ＢＨＦや希アンモニア水を貯留した
浸漬槽に浸漬させてウエハＷの洗浄を行う枚葉式または
バッチ式の浸漬式洗浄装置に対してもこの発明を適用で
きる。

【００７６】さらに、希ＢＨＦやアンモニア水を用いた
洗浄方法についても、ブラシスクラブ式に限らず、洗浄
液（希ＢＨＦまたは希アンモニア水）中にウエハを浸漬
させる上記の浸漬式、洗浄液の高圧ジェット噴流をウエ
ハの表面に吹き付ける高圧ジェット式、洗浄液に超音波
振動を与え、この超音波振動が付与された洗浄液をウエ
ハの表面に供給する超音波式のいずれの洗浄方法が適用
されてもよい。

【００７７】また、この発明は、メタルＣＭＰ処理後の
ウエハの洗浄に限らず、たとえば、シリコン酸化膜上に
金属配線が形成されたウエハ表面を、他の膜の成膜に先
だって洗浄する場合など、シリコン酸化膜および金属膜
がともに表面に露出したウエハに対する洗浄にとくに有
効である。

【００７８】さらには、処理対象の基板は、シリコンウ
エハに限らず、他の種類の半導体基板、液晶表示装置用
ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ハー
ドディスク装置用セラミック基板など、各種の被処理基
板に対して、シリコンウエハの場合と同様にこの発明を
適用することができる。

【００７９】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の基板洗浄方法によって
洗浄されるウエハの表面の様子を示す断面図である。

【図２】上記実施形態の方法による基板洗浄方法を示す
図解図である。

【図３】上記実施形態の方法を実施するための具体的な
基板洗浄装置の内部構成を示す平面図である。

【図４】両面ブラシ洗浄部の構成を簡略化して示す斜視
図である。

【図５】表面ブラシ洗浄部の概念的な構成を示す図解図
である。

【図６】水洗・乾燥処理部の概念的な構成を示す図解図
である。

【符号の説明】

２０基板洗浄装置５０両面ブラシ洗浄部６０表面ブラシ洗浄部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ
保持ローラ５３両面スクラブ洗浄機構５７Ｕ，５７Ｌ処理液供給管５８薬液供給弁６２スピンチャック６３スキャンブラシＣＮ，ＣＮ１０薬液ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１１Ｄ 7/50 Ｃ１１Ｄ 7/50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水
溶液からなる洗浄液を基板表面に供給して基板を洗浄す
る洗浄液供給ステップを含むことを特徴とする基板洗浄
方法。
【請求項２】上記基板表面は、シリコン酸化膜および金
属が露出した表面であることを特徴とする請求項１に記
載の基板洗浄方法。
【請求項３】上記基板表面は、ＣＭＰ処理された表面で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗
浄方法。
【請求項４】アンモニアを含む水溶液を基板表面に供給
して基板を洗浄するステップをさらに含むことを特徴と
する請求項３に記載の基板洗浄方法。
【請求項５】上記洗浄液液供給ステップの実行中に、洗
浄ブラシにより基板表面をスクラブ洗浄するステップを
さらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
かに記載の基板洗浄方法。
【請求項６】上記洗浄液が弱酸性となるように、上記洗
浄液に対するふっ酸およびふっ化アンモニウムの混合比
率が定められていることを特徴とする請求項１ないし５
のいずれかに記載の基板洗浄方法。
【請求項７】基板を保持するための基板保持部と、この基板保持部に保持された基板に対して、ふっ酸およ
びふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液を供
給するための洗浄液供給手段とを含むことを特徴とする
基板洗浄装置。