WO2017094389A1 - 基板洗浄方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a substrate cleaning method for cleaning a substrate by irradiating a gas cluster.
- the adhesion of particles to a semiconductor substrate is one of the major factors affecting the product yield. Therefore, a cleaning process for removing particles is performed on the substrate before or after the predetermined process is performed on the substrate.
- Patent Documents 1 to 3 a substrate cleaning apparatus using a gas cluster has attracted attention as an apparatus that can clean even a fine pattern.
- Gas clusters are formed by jetting high-pressure gas into a vacuum and cooling the gas to the condensation temperature by adiabatic expansion, causing some of the gas atoms or molecules to agglomerate by van der Waals forces. .
- JP 2013-026327 A Japanese Patent Laying-Open No. 2015-026745 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-041646
- An object of the present invention is to provide a substrate cleaning method capable of suppressing reattachment of particles to a substrate when the substrate is cleaned using a gas cluster.
- a gas cluster generated by supplying a gas for generating a cluster to the nozzle unit while moving the nozzle unit and rotating the substrate to be processed in the chamber is transferred from the nozzle unit to the gas cluster.
- the position of the nozzle portion is on the substrate to be processed when gas discharge from the nozzle portion is started or ended.
- a slow start is performed in which the initial flow rate is decreased and the flow rate is gradually increased, and when gas discharge from the nozzle unit is ended, the flow rate is gradually increased. It is preferable to perform a slow stop that lowers.
- a particle map including the size and distribution of particles on the substrate to be processed is created in advance based on the inspection result of the particles on the substrate to be processed by the inspection unit. It is preferable to adjust the irradiation condition of the gas cluster and irradiate the gas cluster to the position where the particles are attached.
- the second cleaning process with a cleaning condition shorter than the first cleaning process is performed on the substrate to be processed. Therefore, the number of particles reattached to the substrate can be remarkably reduced, and the reattachment of particles to the substrate can be suppressed.
- FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of the board
- FIG. 1 is a sectional view showing an example of a substrate cleaning apparatus capable of performing the substrate cleaning method of the present invention.
- the substrate cleaning apparatus 100 is for performing a cleaning process on a substrate to be processed before or after a film forming process such as CVD or sputtering or a vacuum process such as etching.
- the substrate cleaning apparatus 100 is connected to the vacuum transfer chamber of the cluster tool type multi-chamber system together with the plurality of vacuum processing apparatuses for performing the vacuum processing.
- the substrate cleaning apparatus 100 includes a cylindrical chamber 1 that defines a processing chamber for performing a cleaning process.
- a transfer port 2 for carrying in and out a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) W that is a substrate to be processed is provided on the side surface of the chamber 1, and the transfer port 2 is opened and closed.
- a gate valve 3 is provided.
- the transfer port 2 is connected to a vacuum transfer chamber of the multi-chamber system, and a wafer W is transferred in and out by a transfer device provided in the vacuum transfer chamber.
- a rotary stage 4 On which a wafer W as a substrate to be processed is placed in a horizontal posture.
- a motor 6 is connected to the rotary stage 4 via a rotary shaft 5, and the motor 6 is lifted and lowered by a lifting mechanism 7. Thereby, the rotary stage 4 is rotated and raised / lowered.
- a seal member 8 seals between the bottom of the chamber 1 and the lifting mechanism 7.
- the rotary stage 4 has three (4 in the figure) arms 4a extending from the center, and has a wafer support 4b at the outer end of the arms.
- a nozzle unit 13 for irradiating the wafer W with gas clusters is provided above the rotary stage 4.
- the nozzle unit 13 is moved on the wafer W placed on the rotary stage 4.
- the nozzle portion 13 is rotated by the nozzle portion moving member 10.
- the nozzle part moving member 10 has a turning shaft part 10a and a turning arm 10b, and the nozzle part 13 is attached to the tip of the turning arm 10b.
- the nozzle part 13 is rotated with the turning arm 10b by the drive mechanism which is not shown in figure using the turning shaft part 10a as a rotating shaft.
- illustration of the nozzle part moving member 10 is abbreviate
- the nozzle section 13 is supplied with a cleaning gas (cluster generation gas) via a pipe (not shown) provided inside the nozzle section moving member 10.
- the nozzle unit 13 is a collection of atoms or molecules of the cleaning gas discharged from the region having a higher pressure than the processing atmosphere in the chamber 1 toward the wafer W in the chamber 1 and adiabatic expansion. It is for generating a gas cluster. The generated gas cluster is irradiated almost vertically toward the wafer W.
- An exhaust port 32 is provided at the bottom of the chamber 1, and an exhaust pipe 33 is connected to the exhaust port 32.
- a vacuum pump 34 is provided in the exhaust pipe 33, and the inside of the chamber 1 is evacuated by the vacuum pump 34.
- the degree of vacuum in the chamber 1 can be controlled by a pressure control valve 35 provided in the exhaust pipe 33.
- the substrate cleaning apparatus 100 includes a control unit 50 that controls each component of the substrate cleaning apparatus 100.
- the control unit 50 includes a controller including a microprocessor (computer) that controls gas supply, gas exhaust, drive control of the rotary stage 4 and the like of the substrate cleaning apparatus 100.
- the controller is connected to a keyboard on which an operator inputs commands to manage the substrate cleaning apparatus 100, a display for visualizing and displaying the operating status of the substrate cleaning apparatus 100, and the like.
- the controller also includes a control program for realizing the processing in the substrate cleaning apparatus 100 under the control of the controller and a control program for causing each component of the substrate cleaning apparatus 100 to execute a predetermined process according to the processing conditions.
- a storage unit in which a certain processing recipe and various databases are stored is connected. If necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit and is executed by the controller, so that a desired cleaning process is performed in the substrate cleaning apparatus 100 under the control of the controller.
- control unit 50 is configured to input the inspection result of the wafer W by the wafer inspection unit 200 mounted on the multi-chamber system.
- the wafer inspection unit 200 detects the size of particles adhering to the wafer W before the cleaning process, the adhering position of the particles, and the like, for example, an optical or electron beam surface using specular reflection light or scattered light. It consists of a defect inspection device.
- the control unit 50 can also control the cleaning process of the substrate cleaning apparatus 100 based on information from the wafer inspection unit 200.
- a substrate cleaning method in the substrate cleaning apparatus configured as described above will be described.
- the gate valve 3 is opened, a wafer W as a substrate to be processed is loaded into the chamber 1 through the loading / unloading port 2, and the wafer W is placed on the rotation stage 4 by raising and lowering the rotation stage 4.
- discharge of gas from the nozzle unit 13 is started, and irradiation of the gas cluster to the wafer W is started when the gas cluster is formed.
- the gas discharge start position is preferably on the wafer W.
- the start of gas flow is a slow start in which the flow rate is decreased and the flow rate is gradually increased.
- the periphery of the wafer W is set as the irradiation start position of the gas cluster, and the irradiation position is moved by rotating the turning arm 10b while irradiating the gas cluster.
- the wafer W is rotated by the rotary stage 4 at a rotational speed of 20 to 200 rpm, for example.
- the nozzle unit 13 By moving the nozzle unit 13 while rotating the wafer W in this way, the entire surface of the wafer W is irradiated with gas clusters.
- the gas cluster C irradiated from the nozzle unit 13 is irradiated almost vertically toward the wafer W and enters the recess 110 for the circuit pattern of the wafer W.
- the particles 120 in the recess 110 are blown off and removed by the gas cluster C or the constituent molecules of the gas cluster decomposed by the collision of the gas cluster with the wafer W.
- the irradiation position of the gas cluster may be moved continuously or intermittently.
- one scan is completed by moving the nozzle unit 13 from one peripheral edge of the wafer W to the other peripheral edge through the center while rotating the wafer W in this way.
- the moving speed of the nozzle portion 13 is increased, the one-time scanning time of the nozzle portion 13 is shortened, and if the moving speed of the nozzle portion 13 is decreased, the one-time scanning time of the nozzle portion is increased.
- the gas is stopped after the irradiation of the gas cluster, but the gas stop position is preferably on the wafer W.
- the gas or the gas cluster rolls up the particles at the bottom of the chamber 1 until the stop, and the reattachment of the particles increases.
- the supply pressure of the cleaning gas supplied to the nozzle unit 13 may be increased by a boosting mechanism such as a booster. Further, a filter for removing impurities in the gas may be provided.
- the particles removed from the wafer W or the particles once attached to the chamber wall are reattached to the wafer W. It becomes.
- the number of particles adhering to the wafer W is required to be extremely small, and it is desired to suppress the number of reattached particles as much as possible.
- FIG. 4 is a diagram showing the ratio (reattachment rate) of the number of particles increased by reattachment during the first cleaning process from the state before the cleaning process, and shows the distribution according to the size of the particles.
- the upper part is a case where the nozzle part 13 is scanned in the exhaust reverse direction
- the lower part is a case where the nozzle part 13 is scanned in the exhaust direction.
- the reattachment rate of particles after one cleaning process is smaller than 10%. That is, the number of particles reattached to a position different from the position that existed initially by one cleaning process is 1/10 or less of the number of initial particles. Further, as shown in FIG.
- the removal rate at the time of cleaning decreases as the elapsed time after the particles increase. This is because the particles adhere more firmly as the elapsed time becomes longer. Accordingly, in order to remove particles having a long elapsed time, high energy is required, and the relationship between the particle adhesion force distribution and the gas cluster removal force distribution at this time is as shown in FIG. That is, the number of gas clusters having a force sufficient to remove particles with high adhesion is small. For this reason, a long cleaning process is required. On the other hand, since the particles having a short elapsed time are not firmly attached, the number of gas clusters having a force for removing the particles increases as shown in FIG.
- the reattached particles are particles with a very short elapsed time, it is considered that they can be removed in an extremely short time. Conversely, even if the processing time is increased to remove the reattached particles, the effect is small.
- the cleaning process of the initial particles adhering to the wafer W is performed under a predetermined condition, and then the cleaning process for a shorter time is performed once or more. It turns out that it is effective to do.
- the initial particles on the wafer W are removed.
- the second cleaning process (step 2) in the second cleaning mode with a shorter cleaning condition is performed once or more.
- the moving speed of the nozzle portion 13 is increased, the time for one scan of the nozzle portion 13 is shortened, and if the moving speed of the nozzle portion 13 is decreased, one scan of the nozzle portion 13 is performed. Since the time becomes longer, the moving speed of the nozzle unit 13 is decreased in the first cleaning mode of Step 1 and the operation speed of the nozzle unit in the second cleaning mode of Step 2 is increased.
- the reattachment particles are mainly removed.
- the reattachment particles can be reduced, and the reattachment of the particles to the substrate can be suppressed.
- the reattachment particles can be reduced by 1/10 or less per process, so that the final number of reattachment particles can be extremely reduced.
- the reduction time of the reattachment particles can be increased by grasping in advance the cleaning time in which the reattachment particles can be removed and increasing the number of times by shortening the time of the second cleaning mode as much as possible. it can.
- thermophoretic force can suppress the adhesion of floating particles to the wafer W, and the number of reattached particles can be reduced more effectively.
- the conditions of the first cleaning mode when performing the first cleaning process for removing the initial particles are set by the control unit 50 based on the result of the inspection performed by the wafer inspection unit 200 in advance.
- the control unit 50 creates a particle map including the size and distribution of the particles on the wafer W based on the inspection result of the particles on the wafer W by the wafer inspection unit 200, and irradiates the gas cluster according to the particle size. It is preferable to adjust the conditions and irradiate the gas cluster at a pinpoint to the position where the particles are attached. Thereby, the particle removal rate in the cleaning in the initial cleaning mode can be improved.
- the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified within the scope of the idea of the present invention.
- the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and it goes without saying that the present invention can be applied to other substrates such as a glass substrate and a ceramic substrate used for an FPD (flat panel display) such as a liquid crystal display device.
- FPD flat panel display
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Abstract
チャンバー内で、ノズル部を移動させかつ被処理基板を回転させながら、ノズル部にクラスター生成用のガスを供給することにより生成されたガスクラスターを、ノズル部から被処理基板に照射して被処理基板を洗浄する基板洗浄方法であって、所定条件の第１洗浄処理により被処理基板上のイニシャルのパーティクルを除去する工程と、その後、第１洗浄処理よりも短時間の洗浄条件の第２洗浄処理を被処理基板に対して１回以上行う工程とを有する。
Description
本発明は、ガスクラスターを照射して基板を洗浄する基板洗浄方法に関する。
半導体製造工程においては、半導体基板（半導体ウエハ）へのパーティクルの付着が製品の歩留まりを左右する大きな要因の一つとなっている。このため基板に対して所定の処理を行う前または後に、基板に対してパーティクルを除去するための洗浄処理が行われている。
半導体製造工程において、基板に付着したパーティクルを除去する技術としては、従来、２流体洗浄や、ＡｒやＮ２などを用いたエアロゾル洗浄が採用されていたが、これらの技術は、近時の半導体装置の微細化に対応することが困難である。
そこで、微細なパターン内でも洗浄可能な装置として、ガスクラスターを用いた基板洗浄装置が注目されている（例えば特許文献１～３等）。
ガスクラスターは、高圧のガスを真空中に噴出し、断熱膨張によりガスを凝縮温度まで冷却することによって、ガスの原子または分子の一部がファンデルワールス力により凝集して形成されたものである。
しかし、このようなガスクラスターを用いた基板洗浄装置では、洗浄処理中に基板から除去されたパーティクルや一旦チャンバー壁へ付着したパーティクルが基板に再付着することが判明した。基板に付着するパーティクルの個数は極めて少ないことが要求されており、再付着するパーティクルの数も極力減少させることが望まれる。
本発明は、ガスクラスターを用いて基板洗浄する際に、基板へのパーティクルの再付着を抑制することができる基板洗浄方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、チャンバー内で、ノズル部を移動させかつ被処理基板を回転させながら、前記ノズル部にクラスター生成用のガスを供給することにより生成されたガスクラスターを、前記ノズル部から前記被処理基板に照射して被処理基板を洗浄する基板洗浄方法であって、所定条件の第１洗浄処理により被処理基板上のイニシャルのパーティクルを除去する工程と、その後、前記第１洗浄処理よりも短時間の洗浄条件の第２洗浄処理を前記被処理基板に対して１回以上行う工程とを有する、基板洗浄方法を提供する。
被処理基板の温度を、前記チャンバーの壁面の温度よりも高くなるようにコントロールすることが好ましい。
前記ノズル部からのガスの吐出を開始または終了する際に、前記ノズル部の位置を、被処理基板上とすることが好ましい。また、前記ノズル部からガスの吐出を開始する際は、最初の流量を少なくして徐々に流量を増加させるスロースタートを行い、前記ノズル部からのガスの吐出を終了する際は、徐々に流量を低下させるスロー停止を行うことが好ましい。
前記第１洗浄処理を行う際には、あらかじめ、検査部で被処理基板上のパーティクルの検査結果に基づき、被処理基板上のパーティクルのサイズおよび分布からなるパーティクルマップを作成し、パーティクルサイズに合わせてガスクラスターの照射条件を調整するとともに、パーティクルが付着している位置にガスクラスターを照射するようにすることが好ましい。
本発明によれば、所定条件の第１洗浄処理により被処理基板上のイニシャルのパーティクルを除去した後、第１洗浄処理よりも短時間の洗浄条件の第２洗浄処理を前記被処理基板に対して１回以上行うので、基板へ再付着するパーティクルの数を著しく少なくすることができ、基板へのパーティクルの再付着を抑制することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
＜基板洗浄装置＞
図１は本発明の基板洗浄方法を行うことができる基板洗浄装置の一例を示す断面図である。
図１は本発明の基板洗浄方法を行うことができる基板洗浄装置の一例を示す断面図である。
基板洗浄装置１００は、ＣＶＤまたはスパッタリング等の成膜処理やエッチング等の真空処理が行われる前または後の被処理基板に対し、洗浄処理を行うためのものである。基板洗浄装置１００は上記真空処理を行う複数の真空処理装置とともに、クラスターツール型マルチチャンバシステムの真空搬送室に接続されている。
この基板洗浄装置１００は、洗浄処理を行うための処理室を区画する円筒形状のチャンバー１を備えている。チャンバー１の側面には、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗの搬入出を行うための搬送口２が設けられ、搬送口２には、搬送口２の開閉を行うためのゲートバルブ３が設けられている。搬送口２は、マルチチャンバシステムの真空搬送室に接続されており、真空搬送室に設けられた搬送装置によりウエハＷが搬入出される。
チャンバー１内の底部中央には、被処理基板であるウエハＷが水平な姿勢で載置される回転ステージ４が設けられている。回転ステージ４には回転軸５を介してモータ６が接続されており、モータ６は昇降機構７により昇降されるようになっている。これにより回転ステージ４は、回転および昇降されるようになっている。チャンバー１の底部と昇降機構７との間はシール部材８でシールされている。回転ステージ４は、中心から延びる３本（図では２本）のアーム４ａを有しており、アームの外端部にウエハ支持部４ｂを有している。
回転ステージ４の上方には、ウエハＷにガスクラスターを照射するためのノズル部１３が設けられている。ノズル部１３は、回転ステージ４に載置されたウエハＷ上を移動されるようになっている。図２に示すように、ノズル部１３はノズル部移動部材１０により回動される。ノズル部移動部材１０は、旋回軸部１０ａと、旋回アーム１０ｂとを有し、ノズル部１３は旋回アーム１０ｂの先端に取り付けられている。そして、図示しない駆動機構により、旋回軸部１０ａを回動軸として旋回アーム１０ｂとともにノズル部１３を回動させる。なお、図１ではノズル部移動部材１０の図示を省略している。
ノズル部１３には、ノズル部移動部材１０の内部に設けられた配管（図示せず）を介して洗浄用のガス（クラスター生成用のガス）が供給されるようになっている。
ノズル部１３は、チャンバー１内の処理雰囲気よりも圧力の高い領域から洗浄用のガスをチャンバー１内のウエハＷに向けて吐出し、断熱膨張により洗浄用ガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成させるためのものである。生成されたガスクラスターはウエハＷに向かってほぼ垂直に照射される。
チャンバー１の底部には排気口３２が設けられており、排気口３２には排気配管３３が接続されている。排気配管３３には、真空ポンプ３４が設けられており、この真空ポンプ３４によりチャンバー１内が真空排気されるようになっている。チャンバー１内の真空度は排気配管３３に設けられた圧力制御バルブ３５により制御可能となっている。これらにより排気機構が構成され、これによりチャンバー１内が所定の真空度に保持するとともに、除去したパーティクルをチャンバー１外に排出する。
基板洗浄装置１００は、基板洗浄装置１００の各構成部を制御する制御部５０を有している。制御部５０は、基板洗浄装置１００のガスの供給、ガスの排気、回転ステージ４の駆動制御等を制御する、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたコントローラを有している。コントローラには、オペレータが基板洗浄装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板洗浄装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等が接続されている。また、コントローラには、基板洗浄装置１００における処理をコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて基板洗浄装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部が接続されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部から呼び出してコントローラに実行させることで、コントローラの制御下で、基板洗浄装置１００での所望の洗浄処理が行われる。
また、制御部５０は、マルチチャンバシステムに搭載されたウエハ検査部２００によるウエハＷの検査結果も入力されるようになっている。ウエハ検査部２００は、洗浄処理前のウエハＷに付着しているパーティクルのサイズやパーティクルの付着位置等を検出するものであり、例えば正反射光や散乱光を用いる光学式や電子線式の表面欠陥検査装置で構成されている。制御部５０はウエハ検査部２００からの情報に基づいて基板洗浄装置１００の洗浄処理を制御することも可能となっている。
＜基板洗浄方法＞
次に、以上のように構成される基板洗浄装置における基板洗浄方法について説明する。
まず、ゲートバルブ３を開けて搬入出口２を介して被処理基板であるウエハＷをチャンバー１内に搬入し、回転ステージ４の昇降により、回転ステージ４にウエハＷを載置する。次いでノズル部１３からのガスの吐出を開始し、ガスクラスターが形成された時点でウエハＷに対するガスクラスターの照射を開始する。このとき、ガス吐出の開始位置はウエハＷ上であることが好ましい。ノズル部１３をウエハＷの外側に位置させてガスの吐出を開始すると、ガスまたはガスクラスターがチャンバー１の底のパーティクルを巻き上げてパーティクルの再付着が増加してしまう。また、ガスの流し始めは流量を少なくして徐々に流量を増加させるスロースタートとすることが好ましい。
次に、以上のように構成される基板洗浄装置における基板洗浄方法について説明する。
まず、ゲートバルブ３を開けて搬入出口２を介して被処理基板であるウエハＷをチャンバー１内に搬入し、回転ステージ４の昇降により、回転ステージ４にウエハＷを載置する。次いでノズル部１３からのガスの吐出を開始し、ガスクラスターが形成された時点でウエハＷに対するガスクラスターの照射を開始する。このとき、ガス吐出の開始位置はウエハＷ上であることが好ましい。ノズル部１３をウエハＷの外側に位置させてガスの吐出を開始すると、ガスまたはガスクラスターがチャンバー１の底のパーティクルを巻き上げてパーティクルの再付着が増加してしまう。また、ガスの流し始めは流量を少なくして徐々に流量を増加させるスロースタートとすることが好ましい。
そして、ウエハＷの周縁部をガスクラスターの照射開始位置とし、ガスクラスターを照射しながら旋回アーム１０ｂを旋回させることにより、照射位置を移動させる。このとき回転ステージ４により、ウエハＷを例えば２０～２００ｒｐｍの回転速度で回転させる。このようにウエハＷを回転させつつノズル部１３を移動させることにより、ウエハＷの表面全体にガスクラスターが照射される。
図３に示すように、ノズル部１３から照射されるガスクラスターＣは、ウエハＷに向かってほぼ垂直に照射され、ウエハＷの回路パターンのための凹部１１０内に入り込む。そして凹部１１０内のパーティクル１２０は、ガスクラスターＣ、あるいは、ガスクラスターがウエハＷに衝突することにより分解したガスクラスターの構成分子により、吹き飛ばされて除去される。
ガスクラスターの照射位置は、連続的に移動させてもよいし、間欠的に移動させてもよい。このように、ウエハＷを回転させつつ、ノズル部１３を、例えば、ウエハＷの一方の周縁から中心を通って他方の周縁に移動させることにより、１回のスキャンが終了する。このとき、ノズル部１３の移動速度を速くすると、ノズル部１３の１回のスキャン時間が短くなり、ノズル部１３の移動速度を遅くすると、ノズル部の１回のスキャン時間が長くなる。
ガスクラスターの照射が終了後、ガスを停止するが、ガスの停止位置はウエハＷ上であることが好ましい。ノズル部１３をウエハＷの外側に位置させてガスの吐出を停止すると、停止するまでの間ガスまたはガスクラスターがチャンバー１の底のパーティクルを巻き上げてパーティクルの再付着が増加してしまう。また、ガスの流し終わりは徐々に流量を低下させてスロー停止することが好ましい。
なお、ノズル部１３に供給される洗浄用ガスは、ブースターのような昇圧機構により供給圧力を上昇させてもよい。また、ガス中の不純物を除去するためのフィルターを設けてもよい。
以上のようにガスクラスターＣをウエハＷに照射してウエハＷの洗浄処理を行う際には、ウエハＷから除去されたパーティクルや一旦チャンバー壁へ付着したパーティクルがウエハＷに再付着することが問題となる。ウエハＷに付着するパーティクルの個数は極めて少ないことが要求されており、再付着パーティクルの数を極力抑制することが望まれる。
再付着パーティクルを抑制するためには、イニシャルの洗浄処理を長くするよりも、イニシャルの洗浄処理の後、再度ガスクラスターによる短時間の洗浄処理を１回以上行うことが有効である。
この点について具体的に説明する。
図４は、洗浄処理前の状態から最初の洗浄処理の際に再付着により増加したパーティクル数の割合（再付着率）を示す図であり、パーティクルの大きさ別にその分布を示すものである。上段は、排気逆方向にノズル部１３をスキャンした場合であり、下段は、排気方向にノズル部１３をスキャンした場合である。この図に示すように、いずれの場合も、１回の洗浄処理を行った後のパーティクルの再付着率は１０％より小さいことがわかる。すなわち、１回の洗浄処理により初期に存在していた位置と異なる位置に再付着するパーティクルの数は初期のパーティクルの数の１／１０以下となる。また、図５に示すように、洗浄処理を２回および４回行った後のパーティクルの再付着率は、それぞれ０．０７％および０．０１％であった。このことから、洗浄処理をｎ回繰り返すと、その際の再付着パーティクルの数は（１／１０）ｎ以下に減少すると考えられる。
図４は、洗浄処理前の状態から最初の洗浄処理の際に再付着により増加したパーティクル数の割合（再付着率）を示す図であり、パーティクルの大きさ別にその分布を示すものである。上段は、排気逆方向にノズル部１３をスキャンした場合であり、下段は、排気方向にノズル部１３をスキャンした場合である。この図に示すように、いずれの場合も、１回の洗浄処理を行った後のパーティクルの再付着率は１０％より小さいことがわかる。すなわち、１回の洗浄処理により初期に存在していた位置と異なる位置に再付着するパーティクルの数は初期のパーティクルの数の１／１０以下となる。また、図５に示すように、洗浄処理を２回および４回行った後のパーティクルの再付着率は、それぞれ０．０７％および０．０１％であった。このことから、洗浄処理をｎ回繰り返すと、その際の再付着パーティクルの数は（１／１０）ｎ以下に減少すると考えられる。
一方、パーティクルは図６に示すように、付着してからの経過時間が増加するほど洗浄の際の除去率が低下する。これは、経過時間が長くなるほどパーティクルが強固に付着するからである。したがって、経過時間の長いパーティクルを除去するためには、高いエネルギーが必要であり、このときのパーティクルの付着力分布とガスクラスターの除去力分布の関係は図７に示すようになる。すなわち、付着力の高いパーティクルに対して除去に足りる力を持つガスクラスターの数は少ない。このため長時間の洗浄処理が必要となる。これに対して、経過時間の短いパーティクルは強固に付着していないため、図８に示すように、パーティクルを除去する力を持つガスクラスターの数は多くなる。このため短時間の洗浄処理で除去することができる。再付着パーティクルは経過時間が非常に短いパーティクルであるから、極めて短時間で除去可能であると考えられる。逆に、再付着パーティクルを除去するのに処理時間を長くしても効果は小さい。
以上より、再付着パーティクルを抑制するためには、ウエハＷ上に付着したイニシャルのパーティクルの洗浄処理を予め設定された所定の条件で行った後、それよりも短時間の洗浄処理を１回以上行うことが有効であることがわかる。
そこで、本実施形態では、図９のフロー図に示すように、最初に所定条件の第１洗浄モードでの第１洗浄処理（ステップ１）を行ってウエハＷ上のイニシャルのパーティクルを除去した後、それよりも短時間の洗浄条件の第２洗浄モードでの第２洗浄処理（ステップ２）を１回以上行う。
具体的には、上述したように、ノズル部１３の移動速度を速くすると、ノズル部１３の１回のスキャン時間が短くなり、ノズル部１３の移動速度を遅くすると、ノズル部の１回のスキャン時間が長くなるから、ステップ１の第１洗浄モードではノズル部１３の移動速度を遅くし、ステップ２の第２洗浄モードにおけるノズル部の動作速度を速くする。
第２洗浄処理では主に再付着パーティクルが除去され、この第２洗浄処理を１回以上行うことにより再付着パーティクルを少なくすることができ、基板へのパーティクルの再付着を抑制することができる。特に、第２洗浄処理が所定回繰り返されることにより、１回の処理あたり再付着パーティクルを１／１０以下ずつ減少させることができるので、最終的な再付着パーティクルの数を極めて少なくすることができる。この場合、再付着パーティクルの除去可能な洗浄時間を予め把握しておき、第２洗浄モードの時間を極力短時間にして回数を増加させることにより、再付着パーティクルの減少効果をより高くすることができる。
また、回転ステージ４に温調機構を設ける等によって、ウエハＷの温度を、チャンバー１の壁面の温度よりも高くなるようにコントロールすることが好ましい。これにより、発生する熱泳動力によって、ウエハＷへの浮遊パーティクルの付着を抑制することができ、再付着パーティクル数を一層効果的に減少させることができる。
イニシャルのパーティクルを除去する第１洗浄処理を行う際の第１洗浄モードの条件は、予めウエハ検査部２００で検査した結果に基づいて、制御部５０により設定される。このとき、制御部５０において、ウエハ検査部２００によるウエハＷ上のパーティクルの検査結果に基づき、ウエハＷ上のパーティクルのサイズおよび分布からなるパーティクルマップを作成し、パーティクルサイズに合わせてガスクラスターの照射条件を調整するとともに、パーティクルが付着している位置にピンポイントでガスクラスターを照射するようにすることが好ましい。これにより、イニシャル洗浄モードの洗浄におけるパーティクルの除去率を改善することができる。
＜他の適用＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、基板洗浄装置においてノズル部を旋回により移動させた場合を例示したが、ノズル部はリニア移動させるものであってもよい。また、被処理基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、液晶表示装置等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に用いるガラス基板や、セラミック基板等の他の基板にも本発明を適用できることはいうまでもない。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、基板洗浄装置においてノズル部を旋回により移動させた場合を例示したが、ノズル部はリニア移動させるものであってもよい。また、被処理基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、液晶表示装置等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に用いるガラス基板や、セラミック基板等の他の基板にも本発明を適用できることはいうまでもない。
１；チャンバー、４；回転ステージ、５；回転軸、６；モータ、７；昇降機構、１０；ノズル部移動部材、１３；ノズル部、３２；排気口、３３；排気配管、３４；真空ポンプ、５０；制御部、１００；基板洗浄装置、１１０；凹部、１２０；パーティクル、２００；ウエハ検査部、Ｗ；半導体ウエハ
Claims (5)
- チャンバー内で、ノズル部を移動させかつ被処理基板を回転させながら、前記ノズル部にクラスター生成用のガスを供給することにより生成されたガスクラスターを、前記ノズル部から前記被処理基板に照射して被処理基板を洗浄する基板洗浄方法であって、
所定条件の第１洗浄処理により前記被処理基板上のイニシャルのパーティクルを除去する工程と、
その後、前記第１洗浄処理よりも短時間の洗浄条件の第２洗浄処理を前記被処理基板に対して１回以上行う工程と
を有する、基板洗浄方法。 - 被処理基板の温度を、前記チャンバーの壁面の温度よりも高くなるようにコントロールする、請求項１に記載の基板洗浄方法。
- 前記ノズル部からのガスの吐出を開始または終了する際に、前記ノズル部の位置を、被処理基板上とする、請求項１に記載の基板洗浄方法。
- 前記ノズル部からガスの吐出を開始する際は、最初の流量を少なくして徐々に流量を増加させるスロースタートを行い、前記ノズル部からのガスの吐出を終了する際は、徐々に流量を低下させるスロー停止を行う、請求項１に記載の基板洗浄方法。
- 前記第１洗浄処理を行う際には、あらかじめ、検査部で被処理基板上のパーティクルを検査し、その検査結果に基づき、被処理基板上のパーティクルのサイズおよび分布からなるパーティクルマップを作成し、パーティクルサイズに合わせてガスクラスターの照射条件を調整するとともに、パーティクルが付着している位置にガスクラスターを照射するようにする、請求項１に記載の基板洗浄方法。
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