WO2006092994A1 - 基板洗浄装置およびその洗浄方法 - Google Patents

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WO2006092994A1
WO2006092994A1 PCT/JP2006/303137 JP2006303137W WO2006092994A1 WO 2006092994 A1 WO2006092994 A1 WO 2006092994A1 JP 2006303137 W JP2006303137 W JP 2006303137W WO 2006092994 A1 WO2006092994 A1 WO 2006092994A1
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water
light irradiation
cleaning
light
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PCT/JP2006/303137
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Hideto Goto
Kenji Furusawa
Satoshi Joya
Ryuji Sotoaka
Keiichi Tanaka
Yoshiya Kimura
Tomoyuki Azuma
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.
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    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation

Definitions

  • the present invention relates to a substrate cleaning method, and in particular, a semiconductor substrate, a liquid crystal panel, and a plasma panel
  • the present invention relates to a substrate cleaning apparatus and a cleaning method for cleaning a glass substrate such as field emission and other thin plate-like substrates.
  • Patent Document 1 holds one or more types of functional water, such as ozone water, alkaline water, and acidic ion water, in a spin rotation mechanism depending on the object to be cleaned of the semiconductor wafer. Then, the excimer lamp is irradiated on the semiconductor wafer as secondary energy for a certain period of time to promote the functional water cleaning reaction, and DHF
  • Patent Document 2 discloses a technique for cleaning the front and back surfaces of a substrate by supplying a cleaning liquid to one surface of the substrate and irradiating it with ultraviolet rays, and irradiating the other surface with high-frequency ultrasonic waves.
  • the Cleaning fluids include acid radicals ( ⁇ ⁇ HO
  • Patent Document 1 International Publication No. 02-101808
  • Patent Document 2 JP 2000-70885 A
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 have a lamp-centered structure, and the area occupied by the lamp with respect to the silicon substrate surface is very large. Due to the necessity to divide and protect the parts related to isotropic light irradiation, the silicon substrate processing chamber itself has to be larger than the processing chamber of a normal single wafer spin cleaning apparatus. Due to the influence of the area occupied by these lamps on the silicon substrate, for example, when the silicon substrate is once wetted with a predetermined processing solution and then irradiated with light, the V method is generally used. At the top, there is a current situation that it cannot be processed at the same time!
  • the processing liquid on the surface of the silicon substrate may be dried, and in the worst case, it may lead to the generation of a watermark, which may adversely affect the semiconductor element. Is mentioned. Furthermore, along with the size and specifications of the lamp, the electrical power to be used increases, and there is a possibility that it will be less cost-effective.
  • the cleaning liquid used for substrate cleaning is generally a combination of ozone water, peroxyhydrogen water and hydrofluoric acid.
  • ozone water or peroxyhydrogen water When ozone water or peroxyhydrogen water is used, The waste liquid causes natural destruction and cannot be said to be suitable for environmental protection. Therefore, wastewater from ozone water and peroxyhydrogen water must be treated, which is Cost is necessary.
  • an object of the present invention is to provide a novel single substrate cleaning apparatus and a cleaning method thereof in consideration of space saving, low cost, and environment.
  • a substrate cleaning apparatus includes a substrate holding means for holding a substrate, a substrate rotating means for rotating the held substrate, and light capable of irradiating at least a part of the surface on the held substrate. Select the irradiation means and at least one of NO water and hydrofluoric acid solution onto the substrate.
  • Supply means capable of supplying to the substrate, the light irradiation means and the supply means are controlled on the substrate
  • O control means for enabling light irradiation by the light irradiation means when water is supplied
  • N O water is an aqueous solution in which nitrous acid and nitrogen gas are dissolved in water
  • the substrate cleaning method according to the present invention includes a step of holding the substrate on the rotary table and rotating the substrate, and supplying N 2 O water to the surface of the rotated substrate,
  • Figure 10 shows ultraviolet in N O water
  • the light having a wavelength of 240 nm or more has zero absorbance and no light is absorbed.
  • Fig. 11 shows the change in NO concentration obtained from the absorbance when irradiated with light having a wavelength of 205 nm.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of an oxidation apparatus that performs oxidation of a silicon wafer.
  • the oxidizer includes a container P and a low-pressure mercury lamp Q disposed just above the container P.
  • the low-pressure mercury lamp Q generates light with a wavelength of 240 nm or less, and its output is 110W.
  • the low-pressure mercury lamp Q is arranged as close to the container P as possible so as to irradiate the entire surface of the container P.
  • the container P includes a side surface and a bottom surface, and an upper surface thereof is opened.
  • the container P is made of, for example, Teflon (registered trademark).
  • a protrusion having a certain height is formed on the bottom surface of the container P, and the back surface of the silicon wafer W is supported by the protrusion.
  • N O water, N O filled in container P is about 0.1
  • % (1068ppm) is contained. After the silicon wafer W is placed in the container P, N O water is introduced into the container P to such an extent that the entire silicon wafer W is sufficiently immersed.
  • a silicon wafer to be oxidized a wafer obtained by previously removing an oxide present on the surface with a hydrogen fluoride aqueous solution is used.
  • FIG. 13 is a graph showing the results of acidifying a silicon wafer by the acid apparatus of FIG. 12, with the horizontal axis representing the light irradiation time and the vertical axis representing the oxide film formed on the silicon wafer surface.
  • the relationship of thickness (A) is shown.
  • the thickness of the oxide film was determined by waveform analysis of the Si2p spectrum by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). This method is described, for example, in Analytical Chemistry, vol. 40 (1991) pp. 691-696, Kazuaki Okuda and Akio Ito, “Thickness measurement of thin metal surface oxide films by X-ray photoelectron spectroscopy”. ing. From the graph in Fig. 13, it was confirmed that an oxide film of about 6A was generated with a light irradiation time of 1 minute and an acid film of about 10A was formed with a light irradiation time of 3 minutes.
  • FIG. 14 shows the light irradiation time and the silicon wafer surface when the silicon wafer W is oxidized using water in which helium (He) is dissolved in the acid bath shown in FIG. 5 is a graph showing the relationship of the thickness of the generated oxide film.
  • Helium should be compared with nitrous oxide-dissolved water. In doing so, add air components (N, O, CO, etc.) dissolved in the water to be used.
  • the above acid sources can use light sources other than the low-pressure mercury lamp as long as they can generate light with a wavelength of 240 nm or less using a low-pressure mercury lamp. May be.
  • the lamp output can also be changed as appropriate, and soda decomposition can be performed even if the lamp output is other than 110W.
  • the acid decomposition rate is affected by the output. If the output is small, the acid decomposition rate decreases. Conversely, if the output is large, the acid decomposition rate is low. Will rise.
  • the output can be selected depending on the desired oxidative decomposition rate.
  • FIG. 15 is a graph showing the behavior of the oxide film of the silicon wafer W when an aqueous solution in which various gases are dissolved is used in the acid apparatus of FIG.
  • the horizontal axis represents the ultraviolet irradiation time (minutes), and the vertical axis represents the acid film thickness (A).
  • An ozone-less high-pressure mercury lamp was used as the light source.
  • G1 is N
  • G2 is O
  • G3 is air
  • G4 is He
  • G5 is N
  • G6 is A
  • the decrease in the acid salt curve with the irradiation time is considered to be caused by the decrease in the concentration of the oxidizing active species present in the water. Therefore, it is considered that the decrease in the oxidation rate can be suppressed if unused nitrous acid nitrogen is injected into the container 40 so that the concentration of the oxidation active species in water does not decrease.
  • the substrate is cleaned by using at least NO water and a hydrofluoric acid solution in combination.
  • a hydrofluoric acid solution in combination.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a single substrate cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate cleaning apparatus 1 supplies a main body 10, a substrate holding device 20 mounted on the main body 10, a light irradiation device 30 disposed on the substrate holding apparatus 20, and a chemical solution necessary for cleaning. And a plurality of nozzles 40. Further, as will be described later, a control unit for controlling the operations of the substrate holding device 20, the light irradiation device 30, and the nozzle 40 is built in the main body portion 10.
  • a touch panel display 12 for inputting an instruction from a user is attached to the front surface of the main body 10.
  • the user selects a desired cleaning process sequence or gives necessary input instructions via the touch panel display 12. Further, the touch panel display 12 can display the state of the cleaning process of the cleaning apparatus 1.
  • the substrate holding device 20 includes a turntable 50 that holds a silicon substrate in a rotatable manner, and a collection pot 60 that is disposed so as to surround the turntable 50.
  • the rotary table 50 is connected to a motor (not shown).
  • a plurality of gripping tools 52 for gripping the edge of the silicon substrate are attached to the upper surface of the rotary table 50, and a plurality of ejection holes 54 for ejecting gas are formed in the center of the rotary table 50.
  • RU By ejecting nitrogen gas from the ejection holes 54 of the rotary table 50, the silicon substrate can be held on the rotary table 50 in a non-contact state. This is based on the Bernoulli principle or the air-bearing principle.
  • the silicon substrate held in a non-contact state by rotating the rotary table 50 can be rotated while being guided by the gripper 52 on the outer periphery thereof.
  • the rotary table 50 includes silicon.
  • a substrate detection sensor 56 for detecting that the substrate is placed is provided, and the detection result is output to the control unit.
  • the detection sensor 56 detects the presence or absence of a silicon substrate by detecting reflected light such as infrared rays.
  • a slide member 70 is attached on the main body 10.
  • the light irradiation device 30 is attached to the slide member 70, and the light irradiation device 30 can move in the horizontal direction on the slide member 70 by a drive mechanism (not shown).
  • a position detection sensor 80 for detecting the position of the light irradiation device 30 is attached to the slide member 70, and the detection result is output to the control unit.
  • the nose 40 is comprised of a plurality of noses 40a-40d.
  • Each of the nozzles 40a to 40d may be arranged at a collective position or may be arranged at a distant position.
  • Each of the nozzles 40a to 40d is connected to a solution or gas supply source, and supplies the solution or gas supplied there. Further, each of the nozzles 40a to 40d can be moved onto the rotary table 50 by a moving mechanism (not shown) or can be retracted from the rotary table 50.
  • the nozzle 4 Oa supplies a solution containing N 2 O
  • the nozzle 40b supplies a hydrofluoric acid aqueous solution
  • Pure water or rinse water is supplied, and the nozzle 40d supplies an inert gas such as nitrogen.
  • the single nozzle may supply a plurality of processing liquids.
  • the nozzle 40a may be supplied with N 2 O water or ultrapure water. This
  • FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the light irradiation device 30.
  • the light irradiation device 30 includes a rectangular housing 32 and a lamp tube 34 therein.
  • the lamp tube 34 bent at the lamp pitch P is accommodated in the interior of the cylinder 32.
  • a transmission window 36 is attached to the lower surface of the housing 32, and the light from the lamp tube 34 is also emitted there.
  • the lamp for example, a mercury lamp containing ultraviolet light of 240 nm or less can be used.
  • the transmission window 36 is made of, for example, quartz glass. More preferably, the inner wall of the louver 32 is coated with a reflective film or the like so that light from the lamp is efficiently emitted from the transmission window 36.
  • the light irradiation device 30 When the silicon substrate W is transferred to the turntable 50, the light irradiation device 30 is in a standby position as shown in FIG. 3 (a) so as not to interfere with the transfer. Also, during the cleaning process, It is moved to the cleaning position shown in FIG. 3 (b) via the ride member 70. At this time, the light irradiation device 30 covers at least half of the area of the turntable 50 and is at a distance of about 30 mm or less, preferably 25 mm or less, from the surface of the turntable 50.
  • the lamp area is one of the most important elemental technologies in cleaning combined with light irradiation in which the amount of light is an important factor.
  • this causes various problems as described in the problems of the prior art. I am letting. Therefore, in this embodiment, at least half of the rotary table 50 that improves the conventional problem is acquired as the minimum light irradiation area.
  • the area occupied by the light irradiation area in other words, the area occupied by the lamp can be greatly reduced. .
  • the reduced area as a space for disposing the nozzle 40, it is possible to irradiate the silicon substrate with light while supplying the processing liquid from the nozzle 40 onto the silicon substrate. Therefore, it is possible to suppress the generation of watermarks accompanying the drying of the treatment liquid.
  • the light irradiation device 30 can swing in the direction S on the slide member 70 at a constant cycle when performing the cleaning process.
  • the swinging distance is preferably equal to or greater than the pitch P when the lamp tubes 34 are arranged at the lamp pitch P shown in FIG. Since the lamp irradiation cannot be performed in an area where the lamp tube 34 does not physically exist at the lamp pitch P, there is a high possibility that the light irradiation device 30 is swung in accordance with the lamp pitch P. The non-irradiated area of the lamp is eliminated, and uniform light is irradiated on the silicon substrate W.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the control unit in the main body 10.
  • the control unit 100 includes an input interface 110 that accepts input from the touch panel display 12, a processing liquid supply unit 120 that controls the supply of processing liquid from the nozzle 40, movement of the light irradiation device 30, movement and rotation of the nozzle 40.
  • the driving control unit 130 that controls the rotation of the table 50, the holding control unit 140 that controls the supply of nitrogen gas from the ejection holes 54 of the rotating table 50, and the lighting of the lamp tube 34 of the light irradiation device 30
  • the lamp drive circuit 150 to be controlled, the data memory 160 for storing results and other data from the substrate detection sensor 56 and the position detection sensor 80, and the program for controlling the cleaning process sequence are stored.
  • a program memory 170 and a central processing unit 180 for controlling each part in accordance with the program.
  • step S101 the silicon substrate W is placed on the turntable 50 (step S101).
  • nitrogen gas is ejected from 54 ejection holes of the rotary table 50, and the silicon substrate W is held on the rotary table 50 in a non-contact state.
  • the silicon substrate W can be transferred by, for example, a wafer transfer arm.
  • the central processing unit 180 rotates the rotary table 50 at a constant speed via the drive control unit 130 in response to the silicon substrate W being placed.
  • the outer periphery of the silicon substrate W is guided by the gripping tool 52, and is rotated while maintaining a non-contact state on the rotary table 50 (step S102).
  • the central processing unit 180 moves the nozzle 40 from the standby position onto the rotary table 50 via the drive control unit 130, and moves the light irradiation device 30 to the cleaning processing position (step S103). .
  • the order of the movement of the nozzle 40 and the light irradiation device 30 and the rotation of the rotary table 50 may be reversed.
  • the central processing unit 180 supplies N 2 O water from the nozzle 40a via the processing liquid supply unit 120.
  • Step S104 Drop on the substrate surface. If the surface to be cleaned is a hydrophobic surface such as a silicon substrate, it is necessary to supply the treatment liquid to the entire silicon substrate. For this reason, for example, when the inner diameter of the nozzle processing liquid discharge port is about 5 mm and the processing liquid supply rate is 1 liter per minute, the nozzle processing liquid discharge port is assumed to be the distance force from the discharge loca to the silicon substrate. If it is about 20mm, it should be within 30mm from the center of the substrate, preferably within 25mm. This is the same condition even when light irradiation is not performed.
  • the central processing unit 180 further irradiates the substrate surface with light through the lamp driving circuit 150 through the lamp tube 34 (step S105).
  • the light irradiation device 30 is at the cleaning processing position, covers at least half of the area of the rotary table 50, and the nozzle 40 is disposed in the empty area (see FIG. 4). Therefore, supply of NO water and light irradiation are performed on the surface of the silicon substrate W. Shooting can be performed simultaneously. If it takes time to turn on the lamp, the lamp may be turned on in advance, and the light irradiation device 30 may be moved to the cleaning processing position.
  • the transmission window 36 is provided with a shutter, the shutter is closed during the movement, and the light irradiation device 30 is moved to the cleaning processing position. Open the shutter when it reaches.
  • the central processing unit 180 can supply the nitrogen gas from the nozzle 40d via the processing liquid supply unit 120 to make the surface of the silicon substrate an inert gas atmosphere. This is to suppress the generation of ozone in the atmosphere due to the ultraviolet rays irradiated from the lamp.
  • the central processing unit 180 may swing the light irradiation device 30 in the direction S at a constant cycle.
  • N O water is sequentially supplied from the nozzle 40a to the surface of the rotated silicon substrate W.
  • N O water is activated by the irradiation of ultraviolet rays on the substrate surface, and the silicon substrate surface is
  • the light irradiation area by the light irradiation device 30 is at least half of the silicon substrate W, but since the silicon substrate W is rotated, the N O water on the entire surface of the silicon substrate W
  • the light will be irradiated evenly. Further, by swinging the light irradiation device 30, unevenness in light intensity due to the lamp pitch can be suppressed, and more uniform light irradiation can be performed.
  • the N 2 O water provided on the silicon substrate surface is stored in the collection pot 60 and discarded or recycled.
  • N O water is substantially effective when not irradiated with light.
  • the central processing unit 180 monitors whether or not the light irradiation is performed for a time required for cleaning (step S106). This light irradiation time can be set in advance. When the light irradiation time reaches the predetermined time, the central processing unit 180 stops the light irradiation (step S107). To stop the light irradiation, the lamp tube 34 may be turned off, or the shutter may be closed when the shutter is attached to the transmissive window 36!
  • N O water is supplied from the nozzle 40a to the silicon substrate surface for a certain period of time.
  • Step S108 NO water is active because no light is irradiated. NO water functions as rinse water.
  • the central processing unit 180 rotates the silicon substrate W at high speed via the drive control unit 130, removes N 2 O water from the substrate surface, and dries the substrate surface (step S 11).
  • the central processing unit 180 stops the supply of nitrogen gas from the nozzle 40d and supplies the aqueous hydrofluoric acid solution from the nozzle 40b (step S111).
  • Hydrofluoric acid is rare
  • Hydrofluoric acid may also be used.
  • the surface of the silicon substrate is cleaned by supplying hydrofluoric acid. After cleaning with hydrofluoric acid solution, if necessary, rinse with N 2 O water or pure water.
  • step S 112 the water supply and light irradiation processes may be repeated (step S 112).
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of another cleaning process sequence. Since steps S101 to S103 described in FIG. 6 are common, these steps are deleted from FIG.
  • a hydrofluoric acid aqueous solution is supplied from the nozzle 40b to the surface of the silicon substrate held on the rotary table 50 (step S201). Thereby, the silicon substrate surface is cleaned. Next, N O water is supplied from the nozzle 40a to the silicon substrate surface, or ultrapure water is supplied from the nozzle 40c.
  • step S202 rinsing is performed (step S202).
  • the nozzle 40a force is also applied to the silicon substrate surface with N 2 O water.
  • step S204 the silicon substrate surface is irradiated with light.
  • step S205 the light irradiation is stopped.
  • step S207 rinsing with N 2 O water or ultrapure water is performed.
  • step S208 The surface of the recon substrate is dried (step S208). Drying is performed by rotating the substrate at a high speed or supplying a heated inert gas from the nozzle 40d. Next, an aqueous hydrofluoric acid solution is supplied (step S209), and then rinsing is performed with ultrapure water or the like (step S210). The above process can be repeated as necessary (step S211).
  • an oxide film may be left on the surface of the silicon substrate.
  • N O water is dropped on the silicon substrate and irradiated with ultraviolet rays.
  • FIG. 8 shows a chamber 62 attached so as to cover the periphery of the rotary table 50.
  • the chamber 62 substantially surrounds the periphery of the rotary table 50, and an opening 64 is formed in the upper part thereof.
  • an ultra filter 66 for supplying an inert gas by down-blowing is arranged in the opening 64.
  • the ultrafilter 66 can be moved vertically or horizontally by a mechanism (not shown).
  • a drain groove 68 is further formed in the chamber 62, and the treatment liquid and inert gas used for the treatment are collected through the drain groove 68.
  • the chamber 62 fills the space surrounding the silicon substrate W with an inert gas such as nitrogen. This suppresses the silicon substrate W from coming into contact with the atmosphere and suppresses the generation of ozone due to the light irradiation of the light irradiation device 30.
  • FIG. 9 shows a state where the light irradiation device 30 is in the standby position
  • FIG. 9 (b) shows a state where the light irradiation device 30 is in the cleaning processing position.
  • the light irradiation device 30 can be swung during the cleaning process with the rotating shaft 200 as a fulcrum.
  • the substrate cleaning apparatus can be reduced in size and cost.
  • the conventional cleaning of silicon substrates is generally performed by combining ozone water, hydrogen peroxide solution, and hydrofluoric acid aqueous solution. Ozone water and hydrogen peroxide solution must be treated with waste liquid.
  • the light irradiation device 30 is slid in the horizontal direction and can be rotated by the rotation shaft. You may make it move to the direction to separate.
  • the light irradiation device can be positioned in the vertical direction using a stepping motor or the like, and can be brought closer to the silicon substrate on the rotary table.
  • the silicon substrate was held in a non-contact state by ejecting nitrogen gas from the ejection hole 54 of the turntable 50.
  • nitrogen gas from the ejection hole 54 of the turntable 50.
  • a plurality of ejection holes 54 are formed in the rotary table 50, and while supplying nitrogen gas from the predetermined ejection holes 54, pure water, hydrofluoric acid aqueous solution, or NO water is selected from the other ejection holes 54.
  • the silicon substrate formed by a combination of N 2 O water and hydrofluoric acid aqueous solution formed by a combination of N 2 O water and hydrofluoric acid aqueous solution
  • the substrate cleaning apparatus and the cleaning method thereof according to the present invention can be used in a single wafer cleaning process for thin plates such as a silicon semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate, liquid crystal glass, and a plasma panel.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows a state where the light irradiation apparatus is in a standby state.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a light irradiation device.
  • FIG. 3 (a) shows a state where the light irradiation device is in the standby position
  • FIG. 3 (b) shows a state where the light irradiation device is in the cleaning processing position.
  • FIG. 4 (a) is a plan view showing the swinging of the light irradiation device
  • FIG. 4 (b) is a side view thereof.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a control unit.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a cleaning sequence of the present example.
  • FIG. 7 is a flowchart showing another cleaning sequence of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a view showing an example in which a chamber is mounted on a rotary table.
  • FIG. 9 is a view showing another moving mechanism of the light irradiation device.
  • FIG. 11 is a table showing changes in N 2 O concentration for which the absorbance power at a wavelength of 205 nm was also obtained.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of an acid bath when a silicon wafer is subjected to an acid bath experiment.
  • FIG. 13 is a graph showing the results of an oxidation test on a silicon wafer using the experimental apparatus shown in FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing the results of an oxidation test on a silicon wafer when water in which helium (He) is dissolved is used by the experimental apparatus of FIG.
  • FIG. 15 is a graph showing the behavior of silicon oxidation in various gas-dissolved waters by irradiation with an ozone-less high-pressure mercury lamp.
  • Substrate processing apparatus 10 Main unit
  • Substrate holding device 30 Light irradiation device

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Description

明 細 書
基板洗浄装置およびその洗浄方法
技術分野
[0001] 本発明は、基板洗浄方法に関し、特に、半導体基板、液晶パネル、プラズマパネル
、フィールドェミッション等のガラス基板、その他薄板状の基板を洗浄処理するための 基板洗浄装置およびその洗浄処理方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体シリコン基板に対して、成膜、リソグラフィ、エッチング、イオン注入、レジスト 剥離等の処理を行う場合、基板表面を清浄化する洗浄処理が行われる。シリコン基 板の洗浄は、大きくバッチ式と枚葉式に分類されるが、ノツチ式は、スループットは優 れるが、基板の大口径ィ匕により占有面積が大きくなる欠点がある。これに対して、枚 葉式は、基板を一枚単位で処理するもので、占有面積を小さくすることができ、大口 径の基板にっ 、ても均一な洗浄をすることができると ヽぅ利点がある。枚葉式に代表 されるスピン洗浄は、基板を水平に保持しつつ回転させ、そこに洗浄ノズルカゝら薬液 や純水を供給して基板表面を洗浄する。
[0003] また、最近になって、主にシリコン基板を洗浄する目的において、光照射を併用し た枚葉スピン洗浄装置が世に排出され始めている。それらは光、特に 365nm以下の 波長を有する光を駆使し、処理液のもつ性能をより高めることを目的としている。
[0004] 例えば、特許文献 1は、半導体ウェハの洗浄対象物に応じて、オゾン水、アルカリィ オン水、酸性イオン水等の機能水の 1種または 2種以上の機能水をスピン回転機構 に保持した半導体ウェハ上に供給し、次いで、半導体ウェハ上にエキシマランプを 二次エネルギとして一定時間照射して機能水の洗净反応を促進させると共に、 DHF
(希フッ酸)を供給し、回転しながら洗浄を行うものである。
[0005] また特許文献 2は、基板の一方の面へ洗浄液を供給して紫外線を照射するとともに 、他方の面へ高周波超音波を照射して基板の表裏面を洗浄する技術を開示して 、 る。洗浄液としては、酸ィ匕性ラジカル (ΗΟ ·、 HO
2 、酸化種及び Ζまたは酸素を含 有するイオン（Ο、 Η Ο、 0_、 Ο _、 Ο―)を開示している。 [0006] 特許文献 1 :国際公開 02— 101808号
特許文献 2：特開 2000 - 70885号
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 特許文献 1および特許文献 2に開示される洗浄装置は、ランプ中心の構成になって おり、また、シリコン基板面に対するランプの占める面積が非常に大きぐさらに、処 理液雰囲気力 ランプ等光照射関連の部位を分割して保護するなどの必要性から、 シリコン基板処理室自体も、通常の枚葉スピン洗浄装置の処理室以上に大型化せざ るを得ない状況がある。カロえて、それらランプがシリコン基板に占める面積の影響に より、例えばシリコン基板を一度所定の処理液で濡らしておいて後、光を照射すると V、う方法が一般的であり、両者をシリコン基板上にぉ 、て同時に処理できな 、と!/、う 現状がある。
[0008] しかしそれでは、場合によってはシリコン基板表面上の処理液が乾燥してしまうなど して、最悪の場合、ウォーターマークの発生につながり、半導体素子にとって悪影響 を及ぼしかねな 、と 、う懸念点が挙げられる。更にはランプの大きさや仕様に伴 、、 使用する電気的用力も増し、コスト的にメリットの少ないものとなってしまう可能性を有 している。
[0009] 一方、光照射を用いた洗浄処理には、最適な光量が求められ、被洗浄体であるシ リコン基板とランプとの距離が重要な要素になるが、特許文献 1に開示されるように、 距離を決定する為に物理的な手段、つまり突起などのストッパーを設けてランプの位 置決めをしている。これは、ランプの位置を常に一定の高さに保つ意味では優れて いるものの、ランプの取り付けの煩雑性や、またストッパー自体の破損の恐れもあり、 特に後者に至っては、ランプそのものや、最悪はシリコン基板に損傷を与えかねない という危険性を有している。
[0010] さらに、基板洗浄に用いられる洗浄液は、オゾン水や過酸ィ匕水素水とフッ酸を組み 合わせたものが一般的である力 オゾン水や過酸ィ匕水素水を用いた場合、その廃液 は、自然破壊を引き起こすものであり、環境保護に適したものと言えるものではない。 従って、オゾン水や過酸ィ匕水素水の廃液を処理しなければならず、そのために大き なコストを必要としている。
[0011] 以上のような観点に立ち、また鋭意研究の結果、今回我々はこれまでに発表されて いる光照射を併用した枚葉洗浄技術が有する問題点に対し、それら問題点を解決す る為の、特に枚葉洗浄装置に搭載するための光照射機構および洗浄処理液に着眼 した新規な洗浄手法を得るに至った。そこで本発明は、省スペース、低価格および環 境に配慮した新規な枚葉基板洗浄装置およびその洗浄方法を提供することを目的と する。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明に係る基板洗浄装置は、基板を保持する基板保持手段と、保持された基板 を回転させる基板回転手段と、保持された基板上の表面の少なくとも一部を光照射 可能な光照射手段と、 N O水およびフッ酸溶液の少なくとも 1つを基板上へ選択的
2
に供給可能な供給手段と、前記光照射手段および前記供給手段を制御し、基板上
O水が供給されるとき前記光照射手段による光照射を可能とする制御手段とを
2
有するものである。 N O水は、水に亜酸ィ匕窒素ガスを溶解した水溶液であり、紫外線
2
等の光を照射により窒素分子と酸素原子に解離され、その酸素原子の働きによって 酸化作用を生じさせる。一方、光照射を停止すれば、 N O水は安定した状態となり、
2
水と同様な機能を呈する。
[0013] さらに本発明に係る基板洗浄基板洗浄方法は、回転テーブル上に基板を保持し、 かつ当該基板を回転させるステップと、回転された基板表面に N O水を供給し、
2
つ当該基板表面に紫外線を照射するステップと、紫外線照射後に、基板表面にフッ 酸溶液を供給するステップとを有するものである。
[0014] 次に、本発明で用いる N O水の特性について説明する。図 10は、 N O水に紫外
2 2
線を照射したときの亜酸化窒素の濃度変化を示す実験結果である。横軸は、測定範 囲 200〜340nmの波長帯域を示し、縦軸は吸光度を示している。曲線 C1〜C3は N Oの吸光度を示し、 C3が 3分間照射、 C2が 1分間照射、 C1が照射なしを示している
2
。グラフからも明らかなように、 240nm以上の波長の光では、吸光度がゼロであり、光 が全く吸収されていない。言い換えれば、光エネルギーの照射によって N Oの解離
2 が行われて!/、な!/、ことがわ力る。 [0015] 図 11は、 205nmの波長の光を照射したとき、吸光度から求めた N Oの濃度変化を
2
示す表である。なお、照射時間がゼロの濃度を飽和濃度 (水温 25°Cでの値）として、 各々の吸光度の相対値を掛け算にて算出したものである。 3分間の照射により亜酸 化窒素の濃度がかなり減少しているのがわかる。また、図 10に示す実験結果から、 実質的にオゾン (O )の副生物の検出はされて!、な!/、。
3
[0016] 図 12は、シリコンウェハーの酸ィ匕を行った酸ィ匕装置の模式図である。酸化装置は、 容器 Pと、容器 Pの真上に配置される低圧水銀ランプ Qとを含む。低圧水銀ランプ Q は、 240nm以下の波長を含む光を発生し、その出力は 110Wである。好ましくは低 圧水銀ランプ Qは、容器 Pの全面を照射するように、できるだけ容器 Pに近接して配 置される。
[0017] 容器 Pは、側面および底面を含みその上面が開放され、例えばテフロン (登録商標) から形成される。容器 Pの底面には、一定の高さの突起が形成され、該突起によって シリコンウェハー Wの裏面が支持される。容器 Pに充填される N O水、 N Oを約 0. 1
2 2
% (1068ppm)程度を含有するものである。シリコンウェハー Wが容器 P内に配置さ れた後、シリコンウェハー Wの全体が十分に浸漬される程度に N O水を容器 P内に
2
充填する。本例では、酸ィ匕すべきシリコンウェハーとして、その表面に存在する酸ィ匕 物を予めフッ化水素水溶液にて除去したものを用いる。
[0018] 図 13は、図 12の酸ィ匕装置によりシリコンウェハーを酸ィ匕した結果を示すグラフであ り、横軸に光照射時間、縦軸にシリコンウェハー表面に生成した酸ィ匕膜の厚さ（A) の関係を示す。酸化膜の厚さは、 X線光電子分光（XPS :X— ray Photoelectron Spectroscopy)による Si2pスペクトルの波形解析により求めた。この方法について は、例えば、分析化学， vol. 40 (1991) 691〜696頁の奥田和明，伊藤秋男による 「X線光電子分光法による薄い金属表面酸ィ匕膜の膜厚測定」に記載されている。図 1 3のグラフから、 1分間の光照射時間で 6A程度の酸ィ匕膜が生成され、 3分間の光照 射時間で 10A程度の酸ィ匕膜が生成されていることが確認された。
[0019] 図 14は、図 12に示した酸ィ匕装置で、ヘリウム (He)が溶解している水を用いてシリ コンウェハー Wを酸ィ匕したときの光照射時間とシリコンウェハー表面に生成した酸ィ匕 膜の厚さの関係を示すグラフである。なお、ヘリウムは亜酸化窒素溶解水との比較を 行う上で、使用する水中に溶解してしまっている空気成分 (N , O , COなど）を追
2 2 2 い出すために、水中に強制的に溶解させた。図 14のグラフから明らかなように、 1分 間の照射時間で 1A程度、 3分間の照射時間でも 2A程度の酸ィ匕膜しか生成されて いないことが確認された。図 13との比較から、水中の亜酸ィ匕窒素に光を照射すること で、この水と接触したシリコンウェハー Wの表面に効率良く酸ィ匕膜を生成できることが 確認された。
[0020] 上記シリコンウェハーの酸化（図 13および図 14)は、全て室温（24°C付近）にて実 施されたものである。また、上記酸ィ匕では亜酸ィ匕窒素を解離するための光源として、 低圧水銀ランプを使用した力 240nm以下の波長の光を発生し得るものであれば、 低圧水銀ランプ以外の光源を使用してもよい。さらにランプ出力も適宜変更すること が可能であり、 110W以外のランプ出力で行っても酸ィ匕分解は可能である。一般的 に同一ランプを用いた場合、出力によって酸ィ匕分解の速度が影響を受け、出力が小 さいと酸ィ匕分解の速度は低下し、逆に出力が大きいと酸ィ匕分解の速度は上昇する。 所望の酸化分解速度に応じて、出力を選ぶことが可能である。
[0021] 図 15は、図 12の酸ィ匕装置において各種ガスを溶解した水溶液を用いたときのシリ コンウェハー Wの酸ィ匕膜の挙動を示すグラフである。横軸は紫外線の照射時間（分） 、縦軸は酸ィ匕膜厚（A)でえある。光源として、オゾンレスタイプの高圧水銀ランプを 用いた。
[0022] グラフにおいて、 G1は、 N 0、 G2は O、 G3は空気、 G4は He、 G5は N、 G6は A
2 2 2 rをそれぞれ溶在する溶液である。このグラフ力もも明らかなように、 N O水は、他の
2
溶解水よりも酸ィ匕レートが著しく高いことがわかる。ちなみに、 N Oは、 1分の照射時
2
間で 6A、 Oは 3A、空気は 2A、他の He、 N、 Arは 1〜2Aの成長であった。
2 2
[0023] 照射時間とともに、酸ィ匕レートの曲線が減少するのは、水中に存在する酸化活性種 の濃度が低下することが原因の 1つと考えられる。従って、水中の酸化活性種の濃度 が低下しないように、未使用の亜酸ィ匕窒素を容器 40内に注入すれば、酸化レートの 低下を抑制することができるものと考えられる。
発明の効果
[0024] 本発明によれば、少なくとも N O水およびフッ酸溶液の併用により基板の洗浄を行 うようにしたことで、洗浄に使用後の廃液の処理工程を削減することが可能となり、こ れにより基板洗浄装置の小型化および低価格ィ匕を実現することが可能となり、さらに は、環境に配慮した基板洗浄処理を行うことができる。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、本発明に係る基板処理装置の最良の形態について図面を参照して詳細に 説明する。
実施例
[0026] 図 1は、本発明の実施例に係る枚様式の基板洗浄装置の外観を示す斜視図であ る。基板洗浄装置 1は、本体部 10と、本体部 10に搭載された基板保持装置 20と、基 板保持装置 20上に配された光照射装置 30と、洗浄に必要な薬液等を供給するため の複数のノズル 40とを備えている。また、本体部 10の内部には、後述するように、基 板保持装置 20、光照射装置 30およびノズル 40の動作を制御するための制御ュニッ トが内蔵されている。
[0027] 本体部 10の前面には、ユーザからの指示を入力するためのタツチパネルディスプ レイ 12が取り付けられている。ユーザは、タツチパネルディスプレイ 12を介して、所望 の洗浄処理シーケンスを選択し、あるいは必要な入力指示を与える。また、タツチパ ネルディスプレイ 12は、洗浄処理装置 1の洗浄処理がどの状態にあるかを表示する ことができる。
[0028] 基板保持装置 20は、シリコン基板を回転可能に保持する回転テーブル 50と、回転 テーブル 50を包囲するように配された回収ポット 60とを有している。回転テーブル 50 は、図示しないモータに接続されている。回転テーブル 50の上面には、シリコン基板 のエッジを把持するための複数の把持具 52が取り付けられ、また、回転テーブル 50 の中央にはガスを噴出させるための複数の噴出孔 54が形成されて 、る。回転テープ ル 50の噴出孔 54から窒素ガスを噴出することで、シリコン基板を回転テーブル 50上 において非接触状態で保持することができる。これは、ベルヌーィの原理またはエア 一ベアリングの原理を利用したものである。
[0029] 回転テーブル 50を回転させ、非接触状態の保持されたシリコン基板は、その外周 を把持具 52にガイドされ回転することができる。また、回転テーブル 50には、シリコン 基板が載置されたことを検知するための基板検知センサ 56が設けられ、検知結果は 、制御ユニットへ出力される。検知センサ 56は、例えば赤外線などの反射光を検出 することでシリコン基板の有無を検出する。
[0030] 本体部 10上には、スライド部材 70が取り付けられている。スライド部材 70に光照射 装置 30が取り付けられ、光照射装置 30は図示しな 、駆動機構によってスライド部材 70上を水平方向に移動することができる。スライド部材 70には、光照射装置 30の位 置を検出する位置検出センサ 80が取り付けられ、その検出結果は制御ユニットへ出 力される。
[0031] ノス、ノレ 40は、複数のノス、ノレ 40a〜40dを含む。各ノズノレ 40a〜40dは、まとまった位 置に配置されていてもよいし、あるいは離れた位置に配置されていてもよい。各ノズ ル 40a〜40dは、溶液やガスの供給源に接続され、そこカゝら供給された溶液やガスを 供給する。また、各ノズル 40a〜40dは、図示しない移動機構により回転テーブル 50 上へ移動し、または回転テーブル 50上カゝら退避させることができる。例えば、ノズル 4 Oaは、 N Oを含む溶液を供給し、ノズル 40bはフッ酸水溶液を供給し、ノズル 40cは
2
純水またはリンス水を供給し、ノズル 40dは、窒素等の不活性ガスを供給する。
[0032] これとは別に、単一のノズルは、複数の処理液を供給できるものであってもよ 、。例 えば、ノズル 40aは、 N O水と供給し、または超純水を供給するようにしてもよい。この
2
場合には、ノズル 40aに接続された供給源を切替えるようにする。
[0033] 図 2は、光照射装置 30の断面構造を示している。光照射装置 30は、矩形状のハウ ジング 32と、その内部にランプ管 34とを含んでいる。ノ、ウジング 32の内部には、ラン プピッチ Pで折り曲げられたランプ管 34が収容されている。また、ハウジング 32の下 面には、透過窓 36が取り付けられ、そこ力もランプ管 34の光が出射されるようになつ ている。ランプは、例えば 240nm以下の紫外線を含む水銀ランプ等を使用すること ができる。透過窓 36は、例えば石英ガラスによって構成されている。さらに好ましくは 、 ノ、ウジング 32の内壁には、ランプからの光が透過窓 36から効率よく出射されるよう に反射膜等がコーティングされて 、る。
[0034] 光照射装置 30は、シリコン基板 Wを回転テーブル 50へ搬送するとき、その搬送に 邪魔にならないように図 3(a)に示すような待機位置にある。また、洗浄処理時には、ス ライド部材 70を介して図 3(b)に示す洗浄処理位置へ移動される。このとき、光照射装 置 30は、回転テーブル 50の少なくとも半分の領域を覆い、かつ、回転テーブル 50の 表面とは約 30mm以下、好ましくは 25mm以下の距離にある。
[0035] ランプ面積は、光量を重要因子とする光照射を併用した洗浄においては最も重要 な要素技術の一つであるが、そのために従来技術の課題でも述べたような様々な弊 害を生じさせている。そこで本実施例では、従来の課題を改善すベぐ回転テーブル 50の少なくとも半分を必要最低限の光照射エリアとして獲得している。これにより、回 転テーブル 50の全領域すなわちシリコン基板の全領域を光照射エリアとする場合に 比べて、光照射面積の占めるエリア、言い換えれば、ランプの占有面積を大幅に削 減することができる。その一方、削減したエリアをノズル 40を配置させる空間に利用 することで、シリコン基板上にノズル 40から処理液を供給しつつ、シリコン基板上に光 照射を行うことを可能にする。従って、処理液の乾燥に伴うウォーターマークの発生 を抑制することができる。
[0036] さらに、光照射装置 30は、洗浄処理を行うとき、スライド部材 70上において一定の 周期で方向 Sに揺動することができる。揺動する距離は、ランプ管 34が図 2に示すラ ンプピッチ Pで配列されて 、るとき、そのピッチ Pに等し 、かそれ以上であることが好 ましい。ランプピッチ Pにおいて物理的にランプ管 34の存在しないエリアに対しては ランプ照射が実施できな 、可能性が高 、為、光照射装置 30をランプピッチ Pに合わ せて揺動させることで、ランプの未照射エリアをなくし、シリコン基板 W上に均一な光 が照射されるようになる。
[0037] 図 5は、本体部 10内の制御ユニットの電気的な構成を示すブロック図である。制御 ユニット 100は、タツチパネルディスプレイ 12からの入力を受け付ける入力インターフ エース 110、ノズル 40からの処理液の供給を制御する処理液供給部 120、光照射装 置 30の移動、ノズル 40の移動および回転テーブル 50の回転等の駆動制御を行う駆 動制御部 130、回転テーブル 50の噴出孔 54からの窒素ガスの供給等を制御する保 持制御部 140、光照射装置 30のランプ管 34の点灯を制御するランプ駆動回路 150 、基板検知センサ 56および位置検出センサ 80からの結果やその他のデータ等を記 憶するデータメモリ 160、洗浄処理シーケンスを制御するためのプログラムを記憶す るプログラムメモリ 170、およびプログラムに従 、各部を制御する中央処理装置 180 を含んでいる。
[0038] 次に、本実施例の基板洗浄装置における洗浄シーケンスを図 6を参照して説明す る。光照射装置 30を図 3(a)に示す待機位置に位置させた状態で、シリコン基板 Wを 回転テーブル 50上に載置する（ステップ S 101)。このとき、回転テーブル 50の噴出 孔 54カゝら窒素ガスが噴出され、シリコン基板 Wは回転テーブル 50上に非接触状態 で保持される。シリコン基板 Wの移送は、例えばウェハ搬送アームによって行うことが できる。
[0039] 回転テーブル 50上にシリコン基板 Wが載置されると、そのことが基板検知センサ 56 によって検知される。中央処理装置 180は、シリコン基板 Wが載置されたことに応答 して、駆動制御部 130を介して回転テーブル 50を一定速度にて回転させる。シリコン 基板 Wは、その外周を把持具 52にガイドされ、回転テーブル 50上で非接触状態を 保ちながら回転される (ステップ S102)。
[0040] 中央処理装置 180は、駆動制御部 130を介して、ノズル 40を待機位置から回転テ 一ブル 50上へ移動させ、かつ光照射装置 30を洗浄処理位置へ移動させる (ステツ プ S103)。なお、ノズル 40および光照射装置 30の移動と、回転テーブル 50の回転 とは、順序が逆であっても良い。
[0041] 次に、中央処理装置 180は、処理液供給部 120を介してノズル 40aから N O水を
2 基板表面に滴下させる (ステップ S 104)。処理すべき被洗浄体がシリコン基板のよう に表面が疎水面である場合は、処理液をシリコン基板全体に供給する必要がある。こ のため、例えばノズルの処理液吐出口の内径が 5mm程度で、処理液供給量が毎分 1リットルの場合、ノズルの処理液吐出口は、仮に吐出ロカゝらシリコン基板までの距離 力 S 20mm程度であった場合、同基板の中心から 30mm以内、好ましくは 25mm以内 の位置に存在するのが良い。これは光照射を行わない場合でも同条件である。
[0042] 中央処理装置 180はさらに、ランプ駆動回路 150を介してランプ管 34により基板表 面へ光を照射させる (ステップ S105)。このとき、光照射装置 30は、洗浄処理位置に あり、回転テーブル 50の少なくとも半分の領域を覆い、空いた領域にはノズル 40が 配される（図 4を参照)。従って、シリコン基板 Wの表面に対し、 N O水の供給と光照 射とを同時に行うことができる。また、ランプの点灯に時間を要する場合には、予めラ ンプを点灯させておき、その状態力も光照射装置 30を洗浄処理位置まで移動させる ようにしてもよい。この場合、移動中に紫外線が透過窓 36から外部へ漏れ、オゾンが 発生しないようにするため、透過窓 36にシャッターを併設し、移動の間シャッターを 閉じ、光照射装置 30が洗浄処理位置に到達したときに、シャッターを開くようにする。
[0043] さらに好ましくは中央処理装置 180は、処理液供給部 120を介してノズル 40dから 窒素ガスを供給し、シリコン基板表面を不活性ガス雰囲気にすることができる。これは 、ランプから照射された紫外線により大気中にオゾンが発生することを抑制するため である。加えて、中央処理装置 180は、図 4に示したように、光照射装置 30を方向 S に一定周期にて揺動させてもょ 、。
[0044] 回転されたシリコン基板 Wの表面には、ノズル 40aから N O水が順次供給され、そ
2
の N O水は基板表面において紫外線の照射により活性ィ匕され、シリコン基板表面が
2
改質する。光照射装置 30による光照射エリアは、シリコン基板 Wの少なくとも半分で あるが、シリコン基板 Wは回転されているため、シリコン基板 Wの全表面の N O水が
2 まんべんなく光照射されることになる。さらに光照射装置 30を揺動させることで、ラン プピッチによる光強度のムラを抑制し、より均一な光照射を行うことができる。
[0045] シリコン基板表面に供された N O水は、回収ポット 60に収容され、廃棄または再利
2
用される。ここで注意すべきことは、 N O水は、光が照射されていなければ、実質的
2
に水と同様に無害である。言い換えれば、光照射が行われていない状態では、 N O
2 水は活性ィ匕されず、単なる水溶液でしかない。従って、使用後の N O水を廃棄する
2
に際して必ずしも特別な処理を必要としな 、。
[0046] 中央処理装置 180は、洗浄に必要な時間、光照射を行った力否かを監視する (ス テツプ S106)。この光照射時間は、予め設定することができる。光照射時間が所定時 間に到達したとき、中央処理装置 180は光照射を停止させる (ステップ S107)。光照 射の停止は、ランプ管 34を消灯させてもよいし、透過窓 36にシャッターが併設されて V、る場合には、シャッターを閉じるようにしてもよ!、。
[0047] 光照射を停止された後、ノズル 40aから一定期間、 N O水がシリコン基板表面に供
2
給される (ステップ S108)。このとき、光照射がされていないため、 N O水は活性ィ匕さ れず、 N O水がリンス水として機能する。
2
[0048] N O水水によりリンスが終了すると、ノズル 40aから N O水の供給が停止され (ステ
2 2
ップ S109)、次に、中央処理装置 180は、駆動制御部 130を介してシリコン基板 Wを 高速回転させ、基板表面から N O水を除去し、基板表面を乾燥させる (ステップ S 11
2
0)。このとき、ノズル 40dから窒素ガスの供給が継続されており、シリコン基板表面は 大気から隔離された状態で保護されて!、る。
[0049] 次に、中央処理装置 180は、ノズル 40dからの窒素ガスの供給を停止させ、ノズル 40bからフッ酸水溶液を供給させる (ステップ S 111)。フッ酸は、希
フッ酸でもよい。フッ酸の供給によりシリコン基板表面が洗浄される。フッ酸水溶液に よる洗浄後、必要であれば、 N O水または純水によるリンスを行ったり、さらには、 N
2 2
O水の供給と光照射の工程を繰り返し行うようにしてもょ 、(ステップ S 112)。
[0050] 図 7は、他の洗浄処理シーケンスの例を示す図である。なお、図 6で説明したステツ プ S101からステップ S103までは共通であるため、これらのステップを図 7から削除し
、ここでの説明は省略する。
[0051] 回転テーブル 50上に保持されたシリコン基板表面に、ノズル 40bからフッ酸水溶液 を供給する (ステップ S201)。これにより、シリコン基板表面が洗浄される。次に、シリ コン基板表面にノズル 40aから N O水を供給し、またはノズル 40cから超純水を供給
2
し、リンスを行う（ステップ S202)。次に、ノズル 40a力も N O水をシリコン基板表面に
2
供給し (ステップ S 203)、シリコン基板表面に光を照射する (ステップ S204)。光照射 を所定時間だけ継続させた後 (ステップ S205)、光照射を停止する (ステップ S206)
[0052] 次に、 N O水または超純水によるリンスを行う（ステップ S207)。リンスの終了後、シ
2
リコン基板表面を乾燥させる (ステップ S208)。乾燥は、基板を高速回転したり、ある いは加温された不活性ガスをノズル 40dから供給することにより行われる。次に、フッ 酸水溶液を供給し (ステップ S 209)、その後、超純水等によりリンスを行う（ステップ S 210)。上記処理は、必要に応じて繰り返すことができる (ステップ S211)。
[0053] 上記した洗浄処理シーケンス (図 6および図 7)では、シリコン基板を回転させた状態 で N O水を滴下し、紫外線を照射している力 これは、シリコン基板を回転させた方 力 シリコン基板を停止させたときと比較して、シリコン基板表面の酸ィ匕膜の成長が約
3割程度高くなるためである。これにより、洗浄処理のスループットを向上させることが 可能である。但し、必ずしもシリコン基板を回転させず、停止した状態にて N O水を
2 滴下し、紫外線を照射するようにしてもよい。
[0054] さらに、洗浄処理シーケンスにおいて、シリコン基板表面に酸ィ匕膜を残すようにして もよい。この場合には、シリコン基板に N O水を滴下し、これに紫外線を照射した状
2
態で終了するか、あるいは、その後にリンスを行って終了するようにしてもよい。例え ば、次工程において、シリコン基板表面に厚膜酸ィ匕層を形成するような場合には、自 然酸ィ匕膜の成長を抑制することができるので、有用である。
[0055] 次に、本発明の他の実施例について説明する。図 8は、回転テーブル 50の周囲を 覆うようにチャンバ一 62を取り付けたものである。チャンバ一 62は、回転テーブル 50 の周囲を実質的に包囲し、その上部に開口 64が形成されている。開口 64には、不 活性ガスをダウンブローにて供給するウルトラフィルター 66が配される。ウルトラフィ ルター 66は、図示しない機構により上下方向または水平方向に移動可能である。チ ヤンバー 62にはさらにドレイン溝 68が形成されており、ドレイン溝 68を介して処理に 使用された処理液および不活性ガス等を回収する。
[0056] チャンバ一 62は、シリコン基板 Wの洗浄処理中に、シリコン基板 Wを包囲する空間 内を窒素等の不活性ガスで充填する。これにより、シリコン基板 Wが大気と接触する ことを抑制し、かつ、光照射装置 30の光照射によるオゾンの発生を抑制する。
[0057] 上記実施例では、光照射装置 30をスライド部材 70を介して水平移動させる例を示 したが、これ以外にも、図 9に示すように、光照射装置 30を回転させるようにしてもよ い。同図に示すように、光照射装置 30の一端部をモータの回転軸 200に取り付ける ことで、光照射装置 30が回転できるようにする。図 9(a)は、光照射装置 30が待機位 置にあり、図 9(b)は、光照射装置 30が洗浄処理位置にある状態を示している。さらに 、光照射装置 30は、回転軸 200を支点に洗浄処理中に揺動させることができる。
[0058] 以上の洗浄処理を行うことにより、シリコン基板表面上の金属不純物やパーテイク ルなどを除去するができる。さらに、光照射装置 30による光照射領域をシリコン基板 表面の一部とすることで、シリコン基板表面へ洗浄液を供給しながら光照射を行うこと ができる。さらに、光照射装置の占有スペースを削減することができるため、基板洗浄 装置の小型化、低コストィ匕を図ることができる。さらに、従来のシリコン基板の洗浄は、 オゾン水や過酸ィ匕水素水とフッ酸水溶液との組み合せが一般的であった力 オゾン 水や過酸化水素水は、廃液処理を行わなければならず、環境への悪影響も懸念さ れるものであるが、 N O水とフッ酸水溶液との組み合せであれば、 N O水の廃液処
2 2
理は実質的に不要であり、また再利用することも可能であるという利点がある。
[0059] 本発明の好ましい実施例について詳述した力 本発明は係る特定の実施形態に限 定されるものではなぐ特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内におい て、種々の変形 ·変更が可能である。
[0060] 例えば、上記実施例では、光照射装置 30を水平方向にスライドさせたり、回転軸に より回動可能としたが、さらに、光照射装置 30を上下方向（回転テーブルに接近もし くは離間する方向）に移動するようにしてもよい。例えば、ステッピングモータなどを用 いて光照射装置の上下方向の位置決めを行うようにし、回転テーブル上のシリコン基 板により接近させることができる。
[0061] さらに回転テーブル 50の噴出孔 54から窒素ガスを噴出させることで、シリコン基板 を非接触状態で保持するようにしたが、噴出孔 54から純水、フッ酸水溶液、 N O
2 水 を噴射させることで、シリコン基板の裏面洗浄を行うことも可能である。この場合には、 好ましくは回転テーブル 50に複数の噴出孔 54を形成し、所定の噴出孔 54から窒素 ガスを供給しつつ、他の噴出孔 54から純水、フッ酸水溶液、 N O水を選択的に供給
2
する。
[0062] さらに上記実施例では、 N O水とフッ酸水溶液との組み合せによるシリコン基板の
2
洗浄について説明した力 これらの洗浄液を用いた洗浄工程に、さらに他の洗浄液 を用いた洗浄工程を追加することも可能である。
産業上の利用可能性
[0063] 本発明に係る基板洗浄装置およびその洗浄方法は、シリコン半導体基板、化合物 半導体基板、液晶ガラス、プラズマパネル等の薄板の枚葉式洗浄工程において利用 することができる。
図面の簡単な説明 [0064] [図 1]本発明の実施例に係る基板処理装置の外観構成を示す斜視図であり、光照射 装置が待機状態にあるときを示している。
[図 2]光照射装置の断面構造を示す図である。
[図 3]図 3(a)は光照射装置が待機位置にある状態を示し、図 3(b)は光照射装置が洗 浄処理位置にある状態を示して!/ヽる。
[図 4]図 4 (a)は光照射装置の揺動を示す平面図、図 4 (b)はその側面図である。
[図 5]制御ユニットの構成を示すブロック図である。
[図 6]本実施例の洗浄シーケンスを示すフローチャートである。
[図 7]本実施例の他の洗浄シーケンスを示すフローチャートである。
[図 8]回転テーブル上にチャンバ一を取り付けた例を示す図である。
[図 9]光照射装置の他の移動機構を示す図である。
[図 10]オゾンレスタイプの高圧水銀ランプの照射による水中での N O濃度の変化を
2
示すグラフである。
[図 11]波長 205nmの吸光度力も求められた N O濃度の変化を示す表である。
2
[図 12]シリコンウェハーを酸ィ匕実験したときの酸ィ匕装置の模式図である。
[図 13]図 12の実験装置によるシリコンウェハーの酸ィ匕実験結果を示すグラフである。
[図 14]図 12の実験装置によるヘリウム (He)が溶解している水を用いたときのシリコン ウェハーの酸ィ匕実験結果を示すグラフである。
[図 15]オゾンレスタイプの高圧水銀ランプの照射による各種ガス溶解水中でのシリコ ン酸化の挙動を示すグラフである。
符号の説明
[0065] 1 :基板処理装置 10 :本体部
20：基板保持装置 30：光照射装置
32 :ハウジング 34 :ランプ管
36 :透過窓 40 :ノス、ノレ
50 :回転テーブル 52 :把持具
60：回収ポット 70：スライド部材
80 :位置検出センサ 100 :制御ユニット

Claims

請求の範囲
[1] 基板を保持する基板保持手段と、
保持された基板を回転させる基板回転手段と、
保持された基板上の表面の少なくとも一部を光照射可能な光照射手段と、 水に亜酸ィ匕窒素ガスを溶解した水（以下、 N O
2 水という）およびフッ酸溶液の少なく とも 1つを基板上へ選択的に供給可能な供給手段と、
前記光照射手段および前記供給手段を制御し、基板上へ N O
2 水が供給されるとき 前記光照射手段による光照射を可能とする制御手段と、
を有する基板洗浄装置。
[2] 前記制御手段は、基板上へ N O水が供給されている間、前記光照射手段により光を
2
照射させる、請求項 1に記載の基板洗浄装置。
[3] 前記制御手段は、前記光照射手段による光照射を停止後一定期間、前記供給手段 により N O水を基板上へ供給させる、請求項 1または 2に記載の基板洗浄装置。
2
[4] 前記制御手段は、 N O水の供給後に、前記供給手段によりフッ酸溶液を基板上へ
2
供給させる、請求項 1に記載の基板洗浄装置。
[5] 前記制御手段は、前記光照射手段を揺動させる、請求項 1または 2に記載の基板洗 浄装置。
[6] 前記制御手段は、基板上へ N O水が供給されている間、前記基板回転手段により
2
基板を回転させる、請求項 1ないし 5いずれか 1つに記載の基板洗浄装置。
[7] 前記制御手段は、基板回転手段を停止させた状態で、 N O水を供給する、請求項 1
2
な!、し 6 、ずれか 1つに記載の基板洗浄装置。
[8] 前記制御手段は、メモリを含み、当該メモリは、洗浄処理シーケンスを制御するプログ ラムを含む、請求項 1ないし 7いずれか 1つに記載の基板洗浄装置。
[9] 前記光照射手段は、待機位置と洗浄処理位置との間を移動可能であり、前記光照 射手段が洗浄処理位置にあるとき、前記光照射手段は前記基板保持手段の少なくと も一部を覆う、請求項 1に記載の基板洗浄装置。
[10] 前記光照射手段が洗浄処理位置にあるとき、前記供給手段が前記光照射手段によ つて覆われていない基板保持手段上に位置する、請求項 9に記載の基板洗浄装置
[11] 前記光照射手段は、ランプの光を透過もしくは遮光するためのシャッターを含む、請 求項 1な!ヽし 10 ヽずれか 1つに記載の基板洗浄装置。
[12] 前記光照射手段は、紫外線を発するランプを含む、請求項 1ないし 11いずれか 1つ に記載の基板洗浄装置。
[13] 前記供給手段は、複数に配置されたノズルを含み、該複数のノズルから選択されたノ ズルを介して N O水を基板上へ供給する、請求項 1ないし 12いずれか 1つに記載の
2
基板洗浄装置。
[14] 基板洗浄装置はさらに、基板保持手段の周囲を覆うチャンバ一と、チャンバ一内に 不活性ガスを供給するためのフィルターとを含み、基板表面に光を照射するとき、チ ヤンバー内に不活性ガスを供給する、請求項 1に記載の基板洗浄装置。
[15] 基板は、半導体シリコン基板を含む、請求項 1ないし 14いずれか 1つに記載の基板 洗浄装置。
[16] 基板を洗浄するための基板洗浄方法であって、
回転テーブル上に基板を保持し、かつ当該基板を回転させるステップと、 回転された基板表面に N O水を供給し、かつ当該基板表面に少なくとも紫外線を
2
含む光を照射するステップと、
紫外線の照射後に、基板表面にフッ酸溶液を供給するステップと、
を有する基板洗浄方法。
[17] 基板を洗浄するための基板洗浄方法であって、
回転テーブル上に基板を保持し、かつ当該基板を回転させるステップと、 回転された基板表面にフッ酸溶液を供給するステップと、
フッ酸溶液により処理された基板表面に N O水を供給し、かつ当該基板表面に少
2
なくとも紫外線を含む光を照射するステップと、
を有する基板洗浄方法。
[18] 基板を洗浄するための基板洗浄方法であって、
基板保持手段上に基板を保持させるステップと、
基板表面に N O水を供給し、かつ当該基板表面に少なくとも紫外線を含む光を照 射するステップと、
紫外線の照射後に、基板表面にフッ酸溶液を供給するステップと、
を有する基板洗浄方法。
[19] 基板洗浄方法はさらに、紫外線を照射するときに、少なくとも基板表面に不活性ガス を供給するステップを含む請求項 16ないし 18 ヽずれか 1つに記載の基板洗浄方法
[20] 基板洗浄方法はさらに、フッ酸溶液の供給後に、リンス水を供給するステップを含む
、請求項 16ないし 18いずれか 1つに記載の基板洗浄方法。
[21] 前記リンス水は、光照射されない N O水または超純水を含む、請求項 20に記載の基
2
板洗浄方法。
[22] 基板洗浄方法はさらに、基板を回転させることで基板表面を乾燥させるステップを含 む、請求項 16ないし 18いずれか 1つに記載の基板洗浄方法。
[23] 基板表面を乾燥するステップは、基板表面に不活性ガスを供給するステップを含む 請求項 22に記載の基板洗浄方法。
[24] 前記不活性ガスを供給するステップは、加温された不活性ガスの供給を含む、請求 項 23に記載の基板洗浄方法。
[25] 前記回転テーブルは、基板をべルヌーィまたはエアーベアリングにより保持する、請 求項 16ないし 18いずれか 1つに記載の基板洗浄方法。
[26] 基板は、半導体シリコン基板を含む、請求項 14ないし 25いずれか 1つに記載の基板 洗浄方法。
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