JPH0323635A - 半導体基板の洗浄方法およびそれに用いる洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［．産業上の利川分野］ 本発明は凹部が形成された半導体栽板を洗浄する′！＃
導体基板の洗浄方法およびそれに用いる洗浄装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 近年、半導体集積回路の高集積化、微細化に伴い、半導
体基板（以下、単にクエ八と称す）上に形威される回路
パターンも微細化され、その構造も複雑になってきてい
る。このため、ウエハ上に四郎を形成し、その部分に素
子を形成する技術が採用されている。また高集積化、微
細化が進むにつれて，従来，問題にならなかったことが
大きな問題として顕在化するようになり、ウェハ上の汚
染物等の異物は、特性』二、問題を起こすようになり、
それらは洗浄処理によって確実に取り除かれねばならな
い。前記凹部を形成する際の工ヶジング後の処理、ある
いはウエハ上に形成された酸化物の除去処理等において
、洗浄処理が行なわれる。

第４図は従来のこの種の洗浄処理が行われる洗浄装置の
概略構成を示す図である。図において、（１）は被処理
用のウエハ、（４）はウエハ（１）の洗浄を行う洗浄液
、（１１）は洗浄液（４）が供給されて、その中にウエ
ハ（１）が浸漬される洗浄槽、（ｌ２〉は洗浄槓（１１
）に設けられ、ウエハ（１）を載置させるウエ八支持台
である。

次に、このようにして構成される洗浄装置による洗浄方
法を説明する。まず、洗浄１！　（１１）に洗浄液（４
）が供給され、洗浄ＮＩ（１１）の所定高さの状態まで
洗浄液（４》で満たす．この後、ウェハ《１）を洗浄槽
（１１）内に移送し、ウエハ支持台（ｌ２）上に載置す
る。このように洗浄液《４）中に浸漬させてクエハ（ｌ
）の処理を行う。このとき、洗浄液（４）は、通常循環
されるようになされる。このようにしてウエハ（１）の
洗浄が行われるが、このウエハ（１）には凹部であるト
レンチ（２）が形成されている。このトレンチ（２）は
、例えば開口幅寸法が１μｍ以下に、深さ寸法が２〜２
０μｍ程度に形成されたものである。ウエハ（１）の主
面部は勿論、このトレンチ（２）内にわたり洗浄が行わ
れる必要がある。

ところで、前記循環による洗浄方法のほかに、ウエハ（
１）の洗浄方法としてより洗浄効率を高めるために、洗
浄液《４》およびウェハ（１）に超音波を加えたり、ま
た、洗浄液（４）を加圧したりする洗浄方法も用いられ
る。さらに、ウェ八支持台《１２》上にウエハ（１）を
載置させた後、洗浄梢（１１）内を減圧し、その状態で
洗浄液（４》を供給してウエハ（．１）を洗浄する方法
も用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の洗浄方法は以上のようであり、ウェハ（１）上に
形成された開口幅寸法が１μｍ以下で、深さ寸法が２μ
ｍ〜２０μｍという微細なトレンチ《２》内の洗浄が完
全に行われないものであった。

すなわち、第５図に示すように、トレンチ（２）が形成
されたウエハ（１）に洗浄液（４）を供給してもトレン
チ（２）内には気体《５》が残存し、洗浄液（４）がト
レンチ《２》内の全面にわたり行きわたらない。これは
トレンチ（２）の開口幅寸法が極めて小さいために，洗
浄液（４）がその表面張力によりトレンチ（２》内に侵
入されに＜＜，超音波方法、加圧・減圧方法等の洗浄方
法では、トレンチ（２）内部の気体（５）と洗浄液（４
》　とを置換させることが困難だからである。

このため、従来の洗浄方法ではトレンチ《２》内の異物
を完全に除去することが出来ず、それらが残存し信顕性
の損われたものになってしまうという問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、ウエハ上に形成された凹部内に洗浄液が行きわ
たるようになされ、好適な洗浄が行われて品質の向上が
図られるクエ八の洗浄方法およびそれに用いる洗浄装置
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る半導体基板の洗浄方法は、基板が収容され
る処理槽を減圧状態にし、冷却されている前記韮板に水
蒸気を供給し、前記基板に形成された凹部を含む主面部
に氷を形成した後、洗浄液を前記基板に供給して洗浄を
行うようにしたものである。

また、本発明に係る半導体基板の洗浄方法に用いる洗浄
装置は、密閉町能な処理遭と、この処理梢内に設けられ
、前記処ｙｌ槽内に載置された半導体誌板を冷却する冷
却手段と、前記基板に形成された凹部に付着しうる水蒸
気を、前記基板に供給する水蒸気発生手段と、前記水蒸
気を溶解させうる洗浄液を前記基板に供給する洗浄液供
給手段と、前記処理槽内を減圧あるいは加圧状態にさせ
る減圧・加圧手段とを備えたものである。

［作用］ 本発明における基板に形成された凹部に付着される水蒸
気は，減圧雰囲気にある裁板の凹部の底部にわたり付着
され、それが冷却されて氷に変化し、その凹部の表面全
体にわたり形成される。この状態で洗浄液が供給される
ため氷が洗浄液に溶解され、凹部の表面全体にわたり洗
浄が行われることになる。

また、本発明における水蒸気発生手段は、基板が減圧状
態となされ、その基板に形成される凹部の底部にわたり
付着する水蒸気を発生させる。基板の下側に設けられる
冷却手段は基板の凹部に付着した水蒸気を氷に変化させ
、洗浄液供給手段から洗浄液が基板に供給されて氷を溶
解させ、凹部が洗浄される作用がある。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例の洗浄装置の概略構成を示す
断面図である。図において、（１）は洗浄処理されるべ
きウエハ、（ｌ１）はこのウエハ（１）を収容する洗浄
槽で、本体（ｌｌａ）とこの本体（ｌｌａ）の上部に設
けられて開閉可能な蓋体（ｔｔｂ）とから構成され、内
部に密閉空間が形成されるようになされている。（ｌ２
）は洗浄ｍ　（１１）の内部に設けられる’ｉ１１−Ａ
支持台（１２）、（１３）＆ｔ先端ｆｆｌｌ洗浄ｍ　（
１１）（７）斜上方部に接続され、洗浄槽《ｌ１）内を
減圧・加圧する減圧加圧器、（１０は減圧加圧器《Ｉ３
》と対向する側にあって、先端部が洗浄糟（１ｌ）の斜
上方部に接続され、洗浄槽（１１）円に水蒸気を発生さ
せる水蒸気発生器である。（ｌ５）は洗浄梢（ｌ！）の
側壁部に取付られ、温度調節を行う温度調節器、（ｌ６
）はこの温度調節器（ｌ５）に電気的に接続されるコン
トローラ、（１７）は先端部が洗ｉｌｌ（１１）の側壁
部に挿通され、洗浄Ｍ（目》内に処理液を供給する供給
口、０８）は洗浄ＭＩ（ＩＩ）の底部に設けられた処理
液を排出する排出口である。（ｌ９）はウエハ支持台《
ｌ２》に内設されるウエハ（１）冷却用の冷却器である
。

次に、このように構成される洗浄装置による洗浄方法に
ついて説明する。

まず、蓋体（ｌｌｂ）を開状態とし、洗浄槽（１ｌ）内
のウエハ支持台（ｌ２）にウエハ（　１．）を移送し、
載１〆Ｌさせた後、蓋体（Ｉｌｂ）を閉状態として，洗
浄梢（１１）内を密閉させる。このとき、洗浄ＷＪ（１
１）内は大気圧状態であり、ウエハ（１）のトレンチ（
２）内にも気体（５）が残留した状態となっている（第
２図（ａ））． 次いで、減圧・加圧器《ｌ３》を動作させ，洗浄槽（Ｉ
１）内を所定圧まで減圧する。また、冷却器（ｌ９）を
動作させて、ウエハ（１）を所定温度まで冷却する。そ
の後、水蒸気発生器（１４）を動作させて水蒸気（６）
を発生させ、洗浄槽（１１）内に水蒸気（６）を供給す
る。これにより、ウエハ（１）の主面部およびトレンチ
《２》内に水蒸気（６）が付着されるが、ウエハ（１）
が冷却されているため、その全表面にわたり氷（３）が
形成される。なお、洗浄槽（Ｉ１）内は、冷却３（１９
）で冷やされたウエハ（１）周辺を除いた空間部は、温
度３ｌ！ｌｆ７ｈ器（１５）の動作によって、水蒸気（
６）の露点温度以上に保たれている（第２図（ｂ））。

次に、氷（３〉が形成された後、洗浄液供給口（１７）
に取りつけられたバルブ（図番省略〉が開状態になされ
、洗浄槽（１１）内に洗浄液（４）が供給される。これ
により、水蒸気（６）は洗浄液（４》に溶け込むが、洗
浄液《４》に溶け込まない微量の気体（５）がトレンチ
（２）内に残ってしまう。ここでは、洗浄梢（１１）の
内部を減圧状態に保持しているので、トレンチ（２）内
にもある程度洗浄液（４）が入り込んだ状態となる（第
２図（Ｃ〉）。

次に、冷却器（ｌ９》の温度を制御し、再設定すること
により、ウエハ（１）の温度を氷（３）が洗浄液〈４）
に溶けるようにする。これにより、第３１３１に示すよ
うに．氷（３）は溶け始めて水（２０）に変化し、トレ
ンチ（２）の低部の溜り始める。この水（２０）のトレ
ンチ（２）上部から下部への流れに呼応して、親水性の
洗浄液（４》も、水（２０）を溶かし込みながら、トレ
ンチ（２）の下部へと流れ込もうとする。この水（２０
》と洗浄液（４）の流れ（２２）に押し出されるように
して，トレンチ（２）内に溜っていた気体（５）が泡（
２１）となって上昇する。これら允生した泡（２１）は
、順次減圧状態にある洗浄槽（Ｉ１）の空間に放出され
る。このようにし゜Ｃ、氷（３）が解けると同時に、ト
レンチ（２）内に残イｔしていた気体（５）が、トレン
チ（２）から抜け出ることになり、トレンチ（２）内に
も洗浄液（４）が入り込むことになる。次いで、減止加
圧器（ｌ３）の動作を切換えて、洗浄槽（１１）内を所
定圧、例えば、大気圧あるいは所定加圧状態にする。こ
れにより、トレンチ（２）内も含みウエハ（１）の主面
全面が洗浄液（４）で均一にぬらされる。このようにト
レンチ（２）内まで充分に洗浄液（４）が行きわたって
、完全に洗浄が行われることになる（第２図《ｄ》）。

この後、洗浄液（４）が排水口（ｌ８）より排出されて
乾燥処理が行われ、あるいはウエハ（１）が洗浄槽（１
ｌ）より移送されることにより別の乾燥処理部で乾燥処
理が行なわれる。このようにして処理されたウエハ（１
）が半導体装置に完成されると、品質の向上が図られ、
信頼性の高いものが得られる。

なお、上記一実施例では、ウエハ冷却器（ｌ９）をコン
トロールして氷（３）を解かす段階まで、減圧状態で行
なったが、洗浄槽（１０内に水蒸気（６）を供給する段
階で大気圧にしても良い． また、洗浄液（４）としては、この場合、水を例にとっ
たが、それに限定されず、水蒸気（６）が解けやすい特
性を有する液であれば他の液、例えば、アルコール等で
あっても良く、上記と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば半導体基板を冷却する冷
却手段を設け、処理梢内を減圧状態にして水蒸気発生手
段により発生した水蒸気が基板の四部に付着し、それが
冷却されて氷が形成され、洗浄液供給手段から供給され
る洗浄液が氷を溶解するようにして洗浄が行われるよう
にしたので、充分に洗浄が行われ、晶質の向上が図られ
、信頼性の優れたものが得られる効果をイＴ・する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の洗浄装置の概略構成を示す
断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は第１図の洗浄装駁によ
り基板に形成された要部の四部が洗浄される過程を示す
断面図、第３図は凹部内の氷が水に溶解される状態を模
式的に説明する図、第４図は従来の洗浄装置の概略構成
を示す断而図、第５図は従来の、基板に形成された凹部
が洗浄される状態を示す断面図である。 図において、（１）はウエハ、（２）はトレンチ、（３
）は氷、（４）は洗浄液、《６》は水蒸気，　（１１）
は洗浄槽、《ｌ３）は減圧・加圧器、（１４）は水蒸気
発生器、（ｌ９）はウエハ冷却器％（２０）は氷から水
への変化したものである。 各図中、同一符号は同一　又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板が収容される処理槽を減圧状態にし、
   冷却されている前記基板に水蒸気を供給し、前記基板に
   形成された凹部を含む主面部に氷を形成した後、洗浄液
   を前記基板に供給して洗浄を行うようにした半導体基板
   の洗浄方法。
2. （２）密閉可能な処理槽と、この処理槽内に設けられ、
   前記処理槽内に載置された半導体基板を冷却する冷却手
   段と、前記基板に形成された凹部に付着しうる水蒸気を
   、前記基板に供給する水蒸気発生手段と、前記水蒸気を
   溶解させうる洗浄液を前記基板に供給する洗浄液供給手
   段と、前記処理槽内を減圧あるいは加圧状態にさせる減
   圧・加圧手段とを備えた半導体基板の洗浄装置。