JPH07230976A - 半導体基板の洗浄方法、洗浄装置及び洗浄システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有害な薬液を使用することなく、金属不純物
を確実に除去することができる。 【構成】 半導体基板２はバキュームチャック３に保持
され、チャンバー１内に収容される。上蓋５がチャンバ
ー１に被せられ、チャンバー１が不活性ガス雰囲気に置
換される。純水が半導体基板２の表面に塗布される。こ
の状態で、紫外光が半導体基板２の表面に照射される。
この後に、半導体基板２の表面は純水でリンスされ、乾
燥される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体基板の洗浄方法、
洗浄装置及び洗浄システムに係り、特に半導体基板の表
面に紫外光を照射して金属不純物を除去するようにした
半導体基板の洗浄方法、洗浄装置及び洗浄システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化が進むにつれ
て、半導体基板の洗浄が非常に重要になってきている。
これまでの半導体基板の洗浄のために、種々の方法が提
案及び実用化されており、これらの方法は、薬液を使用
するウエット洗浄と、紫外光などを使用するドライ洗浄
とに大別することができる。

【０００３】前者のウエット洗浄は、基本的には弗酸や
塩酸や硫酸やアンモニア水やコリンや過酸化水素水など
の薬液を使用して半導体基板の表面を洗浄し、その後に
超純水でリンスするもので、有機不純物はもちろんのこ
と金属不純物も完全に除去することができる利点を有す
る。他方、ドライ洗浄は、酸素含有の雰囲気内で半導体
基板表面に紫外光を照射し、この紫外光の照射によって
酸素を反応性の高いオゾンに変化させ、このオゾンによ
って半導体基板の表面の有機不純物を分解し除去するも
のである。

【０００４】また、最近は、ウエット洗浄の一種とし
て、半導体基板の表面に薬液を供給しながら紫外光を照
射する方法が、例えば特開平３−５０４１３号公報や特
開平４−１５６１４号公報等によって提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のウエ
ット洗浄方法は、多量の有害な薬液を使用するため、取
扱いが危険であり、かつ製造ラインの機器を腐食すると
いった問題があった。さらには排液は環境汚染の問題が
生じないように、中和処理などによって無害化する必要
があり、コストの上昇を招くといった問題もあった。

【０００６】また、半導体集積回路の高集積化に伴って
より高純度な薬液が必要になると共に、半導体基板の大
径化に伴って一回の洗浄に使用する薬液の量が増大する
傾向にあり、これらはいずれも洗浄コストを上昇させ
た。更に、ウエット洗浄方法により半導体基板の表面に
付着した種々の金属不純物を除去するためには、複数種
の薬液を順次使用しなければならず、このため洗浄時間
が長くなり、かつ各薬液洗浄の間に純水リンスを行うた
め、多量の純水を必要とするといった問題もある。

【０００７】他方、ドライ洗浄方法は、半導体基板の表
面に付着した金属不純物を除去することができないとい
った問題がある。そこで、本発明の目的は、有害な薬液
を使用することなく、金属不純物を確実に除去すること
ができる半導体基板の洗浄方法を提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、有害な薬液を使用すること
なく、金属不純物を確実に除去することができると共
に、かつ純水を再使用することができる半導体基板の洗
浄システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、発明による半導体基板の洗浄方法は、支持手段によ
って半導体基板を水平に支持するステップと、上記支持
された半導体基板の表面に純水を供給して、上記半導体
基板表面に純水薄膜を形成するステップと、上記純水薄
膜の形成された半導体基板の表面に紫外光を照射するス
テップと、上記紫外光の照射を受けた半導体基板を純水
によってリンスするステップと、上記リンスされた半導
体基板を乾燥するステップとを具備するものである。

【０００９】この方法によると、上記純水薄膜の厚さは
約２ｍｍ〜約３ｍｍであることが好ましい。上記半導体
基板の表面に上記純水を供給する前に、上記支持された
半導体基板の表面に酸素含有の雰囲気内で紫外光を照射
するステップを更に具備することが望ましい。

【００１０】上記半導体基板表面への純水の供給は、上
記紫外光の照射中にも連続的に行われることが好まし
い。上記半導体基板は、上記紫外光の照射中に回転され
ることが望ましい。上記紫外光を照射するステップは、
光源からの照射光から約４００ｎｍ以上の波長成分をカ
ットすることによって、上記紫外光を作成するステップ
を含むことが好ましい。

【００１１】さらに、本発明による半導体基板の洗浄装
置は、半導体基板を水平に支持する支持手段と、上記支
持された半導体基板の表面に純水を供給して、上記半導
体基板表面に純水薄膜を形成する第１の純水供給手段
と、上記純水薄膜の形成された半導体基板の表面に紫外
光を照射する紫外光照射手段と、上記紫外光の照射を受
けた半導体基板の表面に純水を供給して上記半導体基板
の表面をリンスする第２の純水供給手段と、上記リンス
された半導体基板を乾燥する乾燥手段とを具備するもの
である。

【００１２】このような構成の半導体基板の洗浄装置に
あっては、上記第１及び第２の純水供給手段は同一の純
水供給ノズルから構成され、上記紫外光照射手段は、可
視域から紫外域までの波長の光を発生する光源と、上記
光源と上記支持手段との間に配置され上記可視域の光を
遮断して上記紫外光のみを上記半導体基板の表面に照射
する可視光カットフィルターとを含み、上記支持手段
は、回転可能なシャフトと、上記シャフトに固着され上
記半導体基板を保持するチャックとを含み、上記シャフ
トは上記紫外光の照射中に回転されることが望ましい。

【００１３】本発明による他の半導体基板の洗浄装置
は、半導体基板を水平に支持する支持手段と、上記支持
手段に支持された半導体基板の表面に対して極小さい間
隙を形成するように対向配置された照射窓と、上記照射
窓に穿設され、上記半導体基板の表面と上記照射窓との
間の上記間隙に純水を供給して上記半導体基板の表面に
純水の薄膜を形成する純水供給手段と、上記純水薄膜が
形成された半導体基板の表面に上記照射窓を介して紫外
光を照射する紫外光源とを具備するものである。

【００１４】このような構成の半導体基板の洗浄装置に
あっては、上記支持手段に支持された半導体基板の裏面
に対して極小さい間隙を形成するように対向配置された
第２の照射窓と、上記第２の照射窓のほぼ中央に穿設さ
れ、上記半導体基板の裏面と上記第２の照射窓との間の
上記間隙に純水を供給して上記半導体基板の裏面に純水
の薄膜を形成する第２の純水供給手段と、上記純水薄膜
が形成された半導体基板の裏面に上記第２の照射窓を介
して紫外光を照射する第２の紫外光源とを更に具備する
ことが好ましい。

【００１５】本発明による半導体基板の洗浄システム
は、純水製造ユニットと、上記純水製造ユニットから供
給された純水を半導体基板の表面に薄膜状に塗布し、こ
の純水が塗布された状態の半導体基板の表面に紫外光を
照射して上記半導体基板の表面を洗浄する半導体基板洗
浄ユニットと、上記半導体基板洗浄ユニットで使用され
た純水を回収し、この回収された純水の汚染度を測定
し、この汚染度が所定値以下である純水を異物除去フィ
ルタを介して上記純水製造ユニットに循環する純水回収
ユニットとを具備するものである。このような構成の半
導体基板の洗浄システムにあっては、上記純水製造ユニ
ットは、純水の製造の際に純水内の溶存酸素を還元する
還元剤を純水に注入することが好ましい。

【００１６】

【作用】本発明によれば、支持手段によって半導体基板
を水平に支持した後に、純水が半導体基板の表面に供給
される。この純水の供給は、半導体基板表面に純水薄膜
が形成されるように行われる。純水薄膜の形成された半
導体基板の表面に紫外光を照射し、この紫外光の照射を
受けた半導体基板を純水によってリンスする。このリン
ス後に、半導体基板を乾燥する。半導体基板の表面に純
水を薄膜状に塗布した状態で、紫外光を照射すると、半
導体基板の表面の金属不純物が除去される。

【００１７】さらに、本発明では、支持手段は半導体基
板を水平に支持し、純水供給手段は半導体基板の表面と
照射窓との間の間隙に純水を供給する。この純水は半導
体基板の表面と照射窓との間隙に案内されて、半導体基
板の表面に流れ、そこに純水の薄膜を形成する。この状
態で、紫外光源は純水薄膜が形成された半導体基板の表
面に照射窓を介して紫外光を照射する。

【００１８】さらに、本発明では、純水製造ユニットは
製造した純水を半導体基板洗浄ユニットに供給する。こ
の半導体基板洗浄ユニットは純水製造ユニットから供給
された純水を半導体基板の表面に薄膜状に塗布し、この
純水が塗布された状態の半導体基板の表面に紫外光を照
射して半導体基板の表面を洗浄する。純水回収ユニット
は、半導体基板洗浄ユニットで使用された純水を回収
し、この回収された純水の汚染度を測定する。この汚染
度が所定値以下である純水は異物除去フィルタを介して
純水製造ユニットに循環され、再使用される。

【００１９】

【実施例】以下本発明による半導体基板の洗浄方法、洗
浄装置及び洗浄システムの実施例を図１乃至図１４を参
照して説明する。図１及び図２は、本発明による半導体
基板の洗浄装置の第１の実施例を示したもので、両図に
おいて、ＰＴＦＥ製のチャンバー１の底部中央には、半
導体基板２を真空吸着するバキュームチャック３が配置
され、このバキュームチャック３は、チャンバー１の下
部を挿通するシャフト４の先端に取付けられている。こ
のシャフト４は鉛直方向に移動可能であると共に、高速
回転可能に構成されている。

【００２０】チャンバー１の上方に配置された上蓋５は
紫外光ランプ室６を有し、この紫外光ランプ室６には低
圧水銀ランプ７が内蔵されている。紫外光ランプ室６の
下面には、紫外光照射窓として機能する合成石英製のバ
ンドパスフィルター８が取付られている。なお、このバ
ンドパスフィルター８としては、低圧水銀ランプ７から
の放射光のうち遠紫外光を透過し、長波長側の光をカッ
トする可視光カットフィルターが使用される。上蓋５は
上蓋開閉シリンダ装置９にランプホルダ１０を介して連
結され、この上蓋開閉シリンダ装置９は上蓋５をチャン
バー１に対して開閉駆動する。

【００２１】前記チャンバー１には、図２に示したよう
に純水吐出ノズル１１と、ガス吐出ノズル１２と、シャ
ワーノズル１３と、排気ダクト１４と、ゲートバルブ１
５と、排水口１６と、液面センサ１７と、観察窓１８な
どが設置されている。純水吐出ノズル１１とガス吐出ノ
ズル１２は、半導体基板２の半径方向に移動可能に構成
され、純水吐出ノズル１１は半導体基板２の表面の全面
に純水を吐出し、ガス吐出ノズル１２は不活性ガスであ
る窒素ガスやアルゴンガス等を噴射する。

【００２２】次に、この実施例の作用を説明する。半導
体基板２は表面が水平になるようにバキュームチャック
３によって吸引保持される。この状態で、上蓋５が開閉
シリンダ９によってチャンバー１に被せられ、このチャ
ンバー１内を気密状態にする。この後に、排気ダクト１
４がチャンバー１内を排気すると共に、ガス吐出ノズル
１２が不活性ガスをチャンバー１内に噴射して、チャン
バー１を不活性ガス雰囲気に置換する。この際、ガス吐
出ノズル１２は不活性ガス雰囲気へのに置換を迅速化す
るために半導体基板２の半径方向に往復動される。

【００２３】この後に、純水吐出ノズル１１は純水を半
導体基板２の表面に吐出して、この半導体基板２の表面
に純水の薄膜を形成する。この時、純水吐出ノズル１１
は半導体基板２の半径方向に往復動され、半導体基板表
面に一様な厚さの純水薄膜を形成する。この純水薄膜の
形成後に、シャフト４は上昇して半導体基板２をバンド
パスフィルター８に所定量だけ近付ける。次いで、低圧
水銀ランプ７が点灯され、バンドパスフィルター８を介
して遠紫外光が半導体基板２の表面に照射される。この
遠紫外光が所定時間照射された後に、半導体基板２がシ
ャフト４によって定位置まで降下され、純水吐出ノズル
１１によって再び純水が吐出され、半導体基板２のリン
スが行われる。

【００２４】この後に、シャフト４が高速回転して、洗
浄された半導体基板２を回転して遠心力によって純水を
半導体基板表面から除去すると同時に、ガス吐出ノズル
１２が加熱された窒素ガス等の不活性ガスを半導体基板
２に一様に吹き付けて乾燥させる。

【００２５】このように、半導体基板２に純水を薄膜状
に塗布した状態で、紫外光を照射すると、金属不純物を
半導体基板２の表面から洗浄除去することができる。な
お、このように金属不純物を除去することができる理由
は、半導体基板表面に吸着している金属が紫外光による
光化学反応により錯イオンとして液中に脱離したものと
推測される。

【００２６】次に、本発明による半導体基板の洗浄方法
の実験例を以下に示す。実験は図１及び図２に示した半
導体基板の洗浄装置を使用して行われ、その実験条件は
以下の通りである。すなわち、半導体基板２は、ｎ型２
枚とｐ型２枚を用意し、それぞれ、薬液洗浄した後に、
鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及び亜鉛
（Ｚｎ）で強制的に汚染された。チャンバー１は純窒素
雰囲気であり、半導体基板２の表面の純水薄膜の厚さ
は、半導体基板表面の周辺で２ｍｍ，表面中央で３ｍｍ
であった。低圧水銀ランプ７の主発光スペクトルは１８
４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍであり、低圧水銀ランプ
７の出力は、１８４．９ｎｍで３２ｍＷ／平方ｃｍ及び
２５３．７ｎｍで８．０ｍＷ／平方ｃｍ以上であった。
低圧水銀ランプ７と半導体基板２との距離は、約２０ｍ
ｍであり、紫外光の照射時間は約１０分であった。ま
た、半導体基板の乾燥は、半導体基板を１９００ｒｐｍ
で回転しながら、約６０°Ｃの窒素ガスを半導体基板に
吹き付けて行われた。

【００２７】また、汚染度は、洗浄前と洗浄後とで夫々
表面金属汚染濃度を、半導体基板の４点で測定し、その
平均値を算出した。この実験結果を下記の表１に示す。

【表１】 なお、表１において、ＤＬは検出下限以下であり、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎの検出限界は夫々、３、１．
８、０．９、０．５（×１０^１０ｃｍ^−２）である。こ
の表１から分かるように、半導体基板２に純水を薄膜状
に塗布した状態で、紫外光を照射することによって、金
属不純物を半導体基板２の表面から効果的に洗浄除去す
ることができる。また、半導体基板の表面に純水を供給
する前に、半導体基板の表面に酸素含有の雰囲気内で紫
外光を照射することも有効である。このような洗浄は、
例えば弗酸水溶液中で吸着した銅（Ｃｕ）の除去に対し
て特に効果的であり、紫外光と雰囲気中の酸素によりシ
リコン（Ｓｉ）を酸化させると、その後の純水を塗布し
た状態での紫外光照射処理での銅（Ｃｕ）の除去等が格
段に向上する。チャンバー１には窒素などの不活性ガス
を導入したが、洗浄条件によっては、高純度の窒素の代
わりに高純度の酸素を導入した方が洗浄効果が高まるこ
とがある。

【００２８】図３は本発明の他の変形例を示したもの
で、ＰＴＦＥ製のチャンバー１を貫通したシャフト４に
は半導体基板チャック１９が取付けられ、この半導体基
板チャック１９は半導体基板２の外周部を把持して、半
導体基板２を水平に保持する。純水吐出ノズル１１は、
半導体基板チャック１９によって保持された半導体基板
２のほぼ中央に純水を吐出するように、配置されてい
る。紫外光ランプ室６には２５４ｎｍで８０ｍＷ／平方
ｃｍの出力を発する低圧水銀ランプ７が内蔵され、この
紫外光ランプ室６の開口端には可視光カットフィルター
８が取付けられている。低圧水銀ランプ７は紫外域の他
に、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域にもスペクトルを
有する。即ち、１８５ｎｍ、２５４ｎｍ、３１３ｎｍ、
３６５ｎｍの紫外域のスペクトルの他に、４０５ｎｍ、
４３６ｎｍ、５４６ｎｍ、５７８ｎｍ……の可視域のス
ペクトルを有する。可視光カットフィルター８は、４０
０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を遮断すると共に、紫外光
ランプ室６とチャンバー１との間の隔壁として機能して
いる。

【００２９】次に、この変形例の作用を説明する。チャ
ンバー１内の大気をアルゴンガスに置換した後に、純水
吐出ノズル１１が０．２ｌ／分の流量の純水を半導体基
板２のほぼ中央に吐出して半導体基板表面の全面に純水
薄膜を塗布しながら、低圧水銀ランプ７が紫外光を半導
体基板表面に照射する。なお、半導体基板２の表面全体
に一様に紫外光を照射するために、すなわち紫外光の照
射むらを防止するために、紫外光の照射の間シャフト４
が約１０ｒ．ｐ．ｍで低速回転される。

【００３０】可視光カットフィルター８は、低圧水銀ラ
ンプ７から発生された紫外光及び可視光のうち、可視光
を遮断して紫外光のみを半導体基板２に照射する。この
ように、紫外光のみを半導体基板２に照射する場合の方
が、紫外光と可視光との両方を半導体基板２に照射する
場合よりも、銅（Ｃｕ）やクロム（Ｃｒ）や鉄（Ｆｅ）
などの金属の除去率が大幅に向上することが実験により
判明した。図４は、水銀ランプの前面に、紫外域から可
視域までの全ての波長を透過する全波長透過ガラスを設
置した場合と、図３の可視光カットフィルター８を設置
した場合の実験結果を示したものである。横軸に全波長
透過ガラスと可視光カットフィルターをとり、縦軸に金
属除去率をとっている。なお、この除去率は、上述の洗
浄処理を行う前に半導体基板に付着していた金属の量に
対する洗浄処理後の金属量の割合を表している。この図
４から、銅（Ｃｕ）やクロム（Ｃｒ）や鉄（Ｆｅ）は可
視光カットフィルターの使用によって、全波長透過ガラ
スに比べて著しく除去されることが分かる。このよう
に、金属不純物は、可視光をカットして紫外光のみの照
射によって一層効果的に除去されるので、チャンバー１
の構造は低圧水銀ランプ７以外の光源からの光がチャン
バー１の内部に侵入しないように定められている。

【００３１】また、純水吐出ノズル１１からの純水は、
溶存酸素の濃度が５０ｐｐｂ以下のグレードのものを使
用したが、例えば、バブラーなどの使用によって酸素を
十分に溶存させた純水を吐出することによって、金属不
純物、特に銅を一層効率的に除去できることが判明し
た。紫外光照射中の半導体基板２の回転速度は、約１０
ｒｐｍの低速度であったが、これを高速化して処理速度
を高めることもできる。しかしながら、この高速化が半
導体基板に塗布した純水の飛散を惹起し、この飛散した
水によって半導体基板を汚染する可能性があるので、そ
れを防止する手段を講ずることが望ましい。

【００３２】図３の変形例は、純水を半導体基板表面に
連続的に供給しながら紫外光を照射しているので、紫外
光照射によって半導体基板表面から脱離したイオンなど
の汚染物質は、連続供給される純水によって直ちに半導
体基板の外に運ばれるので、半導体基板表面に再付着す
ることを抑えることができ、洗浄除去の効果が一層高ま
る。

【００３３】図５は、半導体基板の洗浄装置の第２の実
施例を示したもので、ＰＴＦＥ製のチャンバー１は側面
に、半導体基板２の搬入及び搬出口であるゲートバルブ
２０と、排気ダクト１４とを夫々有する。シャフト４に
支持された半導体基板チャック１９は半導体基板２の外
周部を把持して、半導体基板２を水平に保持する。チャ
ック１９の上方及び下方には、夫々、バンドパスフィル
タ８Ａ、８Ｂと低圧水銀ランプ７Ａ、７Ｂが配置されて
いる。また、バンドパスフィルタ８Ａと半導体基板チャ
ック１９との間には、純水及び不活性ガス吐出用の二重
ノズル２１が配置され、同様に、バンドパスフィルタ８
Ｂと半導体基板チャック１９との間には、図示を省略し
た二重ノズルが配置されている。

【００３４】二重ノズル２１は図６に示したように内部
に内筒２１ａが配置され、この内筒２１ａの内部を純水
が流通し、内筒２１ａと外壁２１ｂとの間の間隙を不活
性ガスが流通する。二重ノズル２１の先端には純水及び
不活性ガス用の吐出孔２１ｃが穿孔され、この吐出孔２
１ｃから純水及び不活性ガスが吐出される。

【００３５】次に、この第２実施例の作用を説明する。
半導体基板２はゲートバルブ２０からチャンバー１内に
搬入され、チャック１９によって水平に保持される。こ
の後に、排気ダクト１４がチャンバー１内を排気すると
共に、二重ノズル２１がチャンバー１内に窒素ガスを導
入して、チャンバー１内の酸素を窒素に置換する。次い
で、二重ノズル２１が純水を半導体基板２の表面に吐出
し、半導体基板２の表面に純水の薄膜を形成する。次い
で、二重ノズル２１が半導体基板２の表面の上方から退
避された後に、低圧水銀ランプ７Ａ、７Ｂが点灯し、半
導体基板２の表面及び裏面に紫外光を照射する。この照
射が終了すると、再度、二重ノズル２１が純水を吐出し
半導体基板表面をリンスし、シャフト４が半導体基板２
を高速回転させて水分を除去する。なお、二重ノズル２
１は純水の吐出と同時に窒素を吐出してもよい。これに
よって、純水は噴霧状態となり、より一層均一に半導体
基板に塗布される。また、この第２の実施例でも、純水
を連続的に供給しながら紫外光の照射を行うことがで
き、この場合にも照射むらを防止するために紫外光照射
中にシャフト４を回転することが望ましい。

【００３６】以上のようにこの第２の実施例は、チャン
バー１内へ半導体基板を搬入し搬出するのに、図１のよ
うな上蓋５を必要としないので、図１の洗浄装置に比べ
て大量洗浄に適している。図７は、第３の実施例を示し
たもので、半導体基板用の搬送装置２２は半導体基板２
の外周縁を把持する。半導体基板２の表面及び裏面に
は、僅かな間隙、例えば２ｍｍの間隙をもって、バンド
パスフィルタ８Ａ、８Ｂが夫々対向している。これらの
バンドパスフィルタ８Ａ、８Ｂには、中央に純水及び不
活性ガス用の吐出孔２３が穿孔されている。これらの吐
出孔２３には、純水及び不活性ガス供給管２４が接続さ
れている。

【００３７】次に、この第３の実施例の作用を説明す
る。供給管２４は不活性ガス及び純水を順次、吐出孔２
３から半導体基板２の表面とバンドパスフィルタ８Ａと
の間の間隙、及び半導体基板２の裏面とバンドパスフィ
ルタ８Ｂとの間の間隙に夫々導入する。この導入された
純水は、表面張力によって半導体基板２の表面とバンド
パスフィルタ８Ａとの間及び半導体基板２の裏面とバン
ドパスフィルタ８Ｂとの間に保たれる。この状態で、紫
外光の照射が行われ、この照射が所定時間行われた後
で、供給管２４及び吐出孔２３からリンス用の純水が上
記間隙に導入される。なお、このリンス用の純水の導入
の間、紫外光を照射してもよい。また、半導体基板の乾
燥は、遠心力を利用してもよいし、真空乾燥を行っても
よい。この第３の実施例でも、純水を上記の間隙に連続
的に供給しながら紫外光を照射することができる。ま
た、純水の導入をバンドパスフィルタ８に穿孔した吐出
孔２３から行うため、図１及び図５に示した純水吐出ノ
ズル１１、２１が不要となるので、バンドパスフィルタ
８を半導体基板２に著しく接近させることができる利点
がある。

【００３８】以上の第１、第２及び第３の実施例では、
バンドパスフィルタを装着したが、当然のことながら、
バンドパスフィルタを装着しなくても条件によっては十
分に汚染物質を洗浄除去することができる場合もある。
また、チャンバー１の材質としては化学的に安定なＰＴ
ＦＥを使用する場合について述べたが、脱ガスを問題に
する場合には石英製のチャンバーを使用することが望ま
しい。紫外光源として、水銀ランプの代りにストロボの
ような照射時間は短いが光強度が極めて高い光源を使用
することもでき、この場合には処理時間の短縮を図るこ
とができる。

【００３９】図８は、本発明の半導体基板の洗浄システ
ムの実施例を示したもので、純水製造ユニット２５は、
タンク２５ａと紫外光殺菌ユニット２５ｂと逆浸透ユニ
ット２５ｃと真空脱気ユニット２５ｄとポリッシャー
（イオン交換樹脂）２５ｅと限外濾過ユニット２５ｆと
から構成され、高純度の純水を製造する。この純水製造
ユニット２５によって製造された純水は、半導体基板洗
浄ユニット２６に供給される。この半導体基板洗浄ユニ
ット２６は、図１や図３や図５や図７に示された構成の
半導体基板洗浄装置２６ａ、２６ｂ、２６ｃから構成さ
れている。純水回収ユニット２７は、複数の比抵抗測定
器２７ａ、２７ｂ、２７ｃと、粒子除去フィルター２７
ｄと、ポリッシャー２７ｅとから構成されている。この
純水回収ユニット２７は半導体基板洗浄ユニット２６で
使用された純水を回収し、比抵抗測定器２７ａ、２７
ｂ、２７ｃによって回収した純水の比抵抗を測定し、そ
の比抵抗が例えば１６ＭΩｃｍ以上であれば、再生使用
可能として、粒子除去フィルター２７ｄに送る。他方、
比抵抗が例えば１６ＭΩｃｍ未満であれば、再生不可能
として、排液処理システム２８に送る。

【００４０】この実施例の作用を説明する。純水製造ユ
ニット２５からの純水は、半導体基板洗浄ユニット２６
で使用され、この使用済みの純水はすべて純水回収ユニ
ット２７に回収される。なお、使用済みの純水は、一般
に粒子（パーティクル）や陽イオンや陰イオンが混入
し、純度が低下している。純水回収ユニット２７は、回
収した使用済み純水を比抵抗測定器２７ａ、２７ｂ、２
７ｃで測定し、それが比較的高純度であれば、即ちその
比抵抗が例えば１６ＭΩｃｍ以上であれば、再生使用可
能として、粒子除去フィルター２７ｄに送り、比抵抗が
例えば１６ＭΩｃｍ未満であれば、再生不可能として、
排液処理システム２８に送る。粒子除去フィルター２７
ｄは使用済み純水から粒径０．１μｍ以上の粒子を捕捉
し、この後に、使用済み純水はポリッシャー２７ｅを介
して純水製造ユニット２５に戻される。こうして、純水
は、純水製造ユニット２５と半導体基板洗浄ユニット２
６と純水回収ユニット２７とを循環し、再使用される。

【００４１】図９は使用済み純水の純度を示したグラフ
であり、このグラフから分かるように、従来の薬液使用
の洗浄装置では、薬液をリンスするために使用される純
水が非常に汚染される。これに対し、本発明の半導体基
板洗浄装置は、薬液を使用せず、純水と紫外光を使用す
るため、純水の汚染は非常に少ない。

【００４２】図１０は、図８の半導体基板の洗浄システ
ムによる純水の使用量と従来の半導体基板洗浄装置によ
る純水の使用量とを示したグラフである。このグラフか
ら分かるように、図８の半導体基板の洗浄システムは、
半導体基板洗浄装置での純水の汚染が少なくかつ純水が
再生使用されるので、従来の半導体基板洗浄装置に比べ
て純水の使用量が極めて少ない。

【００４３】図１１は図８の実施例の変形例を示したも
ので、この変形例では、図８の構成に還元剤注入タンク
２５ｇとポリッシャー２５ｈと希釈弗酸注入タンク２５
ｉとが追加されている。この還元剤注入タンク２５ｇは
必要に応じて、真空脱気ユニット２５ｄからの純水に還
元剤を注入して、純水中の溶存酸素を低減する。この還
元剤が注入された純水は、ポリッシャー２５ｈを介して
ポリッシャー２５ｅに送られる。

【００４４】この還元剤の注入は純水中の溶存酸素を低
減するので、半導体基板洗浄ユニット２６がこの純水を
使用して半導体基板の洗浄を行うと、半導体基板には自
然酸化膜が成長しない、従って、還元剤の注入は洗浄工
程の後に低温エピタキシャル成長を行う場合等に有効で
ある。なお、この還元剤としては、亜硫酸希釈水溶液
（濃度 １ｇ／ｌ）を使用することができる。その他の
還元剤としては、しゅう酸、亜燐酸、ぎ酸、アンモニア
水、メタノール、ホルムアルデヒド、亜硫酸ナトリウ
ム、亜硫酸水素ナトリウムなどの希釈水溶液を含め、水
溶液において標準電極電位が酸素よりも小さいものであ
れば任意のものを使用することができる。また、還元剤
希釈水溶液と純水との体積比は、１：１００００が好ま
しい。希釈弗酸注入タンク２５ｉは必要に応じて、ポリ
ッシャー２５ｅからの純水に希釈弗酸を注入する。この
希釈弗酸は、半導体基板表面の自然酸化膜を除去する作
用がある。

【００４５】図１２は還元剤の添加量と純水中の溶存酸
素濃度との関係を示したもので、純水中に還元剤を注入
することによって、純水中の溶存酸素が低減されること
が分かる。図１３は紫外光照射時間と自然酸化膜厚と溶
存酸素濃度との関係を示したグラフであり、純水の溶存
酸素濃度を低くすると、自然酸化膜が成長しないことが
分かる。

【００４６】図１４は紫外光照射時間と自然酸化膜厚と
純水中の弗酸濃度との関係を示したグラフであり、純水
に弗酸を注入すれば、還元剤を注入した場合と同様に自
然酸化膜が成長しないことが分かる。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、純水薄膜の形成された半導体基板の表面に紫外
光を照射することによって、半導体基板表面の金属不純
物を洗浄除去することができ、薬液を使用する従来の方
法に比べて、洗浄工程のコストを大幅に低減することが
できる。特に請求項１１に記載の発明によれば、純水は
再使用されるので、洗浄工程のコストを更に一層低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体基板の洗浄方法及び洗浄装
置の第１の実施例を一部断面で示した正面図。

【図２】第１の実施例の半導体基板の洗浄装置のチャン
バーを示した平面図。

【図３】第１の実施例の変形例を示した縦断面図。

【図４】可視光カットフィルターと全波長透過ガラスを
夫々使用した場合の金属除去率を示したグラフ。

【図５】本発明による半導体基板の洗浄装置の第２の実
施例を示した断面図。

【図６】図５の二重ノズルを拡大して示した縦断面図。

【図７】本発明による半導体基板の洗浄装置の第３の実
施例を示した断面図。

【図８】本発明による半導体基板の洗浄システムの実施
例を示したブロック図。

【図９】半導体基板の水洗時間と純水比抵抗との関係を
示したグラフ。

【図１０】半導体基板の処理枚数と純水使用量との関係
を示したグラフ。

【図１１】図８の実施例の変形例を示したブロック図。

【図１２】還元剤の添加量と純水中の溶存酸素濃度との
関係を示したグラフ。

【図１３】紫外光照射時間と自然酸化膜厚と溶存酸素濃
度との関係を示したグラフ。

【図１４】紫外光照射時間と自然酸化膜厚と純水中の弗
酸濃度との関係を示したグラフ。

【符号の説明】

２ 半導体基板 ３、１９ 支持手段（チャック） ７ 紫外光源（低圧水銀ランプ） ８ 照射窓（バンドパスフィルタ、可視光カットフィル
ター） １１、２１ 純水供給手段（純水吐出ノズル） ２５ 純水製造ユニット ２６ 半導体基板洗浄ユニット ２７ 純水回収ユニット

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持手段によって半導体基板を水平に支持
   するステップと、上記支持された半導体基板の表面に純
   水を供給して、上記半導体基板の表面に純水薄膜を形成
   するステップと、上記純水薄膜の形成された半導体基板
   の表面に紫外光を照射するステップと、上記紫外光の照
   射を受けた半導体基板を純水によってリンスするステッ
   プと、上記リンスされた半導体基板を乾燥するステップ
   とからなることを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
2. 【請求項２】上記純水薄膜の厚さは約２ｍｍ〜約３ｍｍ
   であることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の
   洗浄方法。
3. 【請求項３】上記半導体基板の表面に上記純水を供給す
   る前に、上記支持された半導体基板の表面に酸素含有の
   雰囲気内で紫外光を照射するステップを更に具備するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の洗浄方
   法。
4. 【請求項４】上記半導体基板表面への純水の供給は上記
   紫外光の照射中にも連続的に行われることを特徴とする
   請求項１に記載の半導体基板の洗浄方法。
5. 【請求項５】上記半導体基板は上記紫外光の照射中に回
   転されることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板
   の洗浄方法。
6. 【請求項６】上記紫外光を照射するステップは、光源か
   らの照射光から約４００ｎｍ以上の波長成分をカットす
   ることによって、上記紫外光を作成するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の洗浄方
   法。
7. 【請求項７】半導体基板を水平に支持する支持手段と、
   上記支持された半導体基板の表面に純水を供給して、上
   記半導体基板の表面に純水薄膜を形成する第１の純水供
   給手段と、上記純水薄膜の形成された半導体基板の表面
   に紫外光を照射する紫外光照射手段と、上記紫外光の照
   射を受けた半導体基板の表面に純水を供給して上記半導
   体基板の表面をリンスする第２の純水供給手段と、上記
   リンスされた半導体基板を乾燥する乾燥手段とを具備す
   ることを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
8. 【請求項８】上記第１及び第２の純水供給手段は同一の
   純水供給ノズルから構成され、上記紫外光照射手段は、
   可視域から紫外域までの波長の光を発生する光源と、上
   記光源と上記支持手段との間に配置され上記可視域の光
   を遮断して上記紫外光のみを上記半導体基板の表面に照
   射する可視光カットフィルターとを含み、上記支持手段
   は、回転可能なシャフトと、上記シャフトに固着され上
   記半導体基板を保持するチャックとを含み、上記シャフ
   トは上記紫外光の照射中に回転されることを特徴とする
   請求項７に記載の半導体基板の洗浄装置。
9. 【請求項９】半導体基板を水平に支持する支持手段と、
   上記支持手段に支持された半導体基板の表面に対して微
   小間隙を形成するように対向配置された照射窓と、上記
   照射窓に穿設され、上記半導体基板の表面と上記照射窓
   との間の上記間隙に純水を供給して上記半導体基板の表
   面に純水の薄膜を形成する純水供給手段と、上記純水薄
   膜が形成された半導体基板の表面に上記照射窓を介して
   紫外光を照射する紫外光源とを具備することを特徴とす
   る半導体基板の洗浄装置。
10. 【請求項１０】上記支持手段に支持された半導体基板の
    裏面に対して微小間隙を形成するように対向配置された
    第２の照射窓と、上記第２の照射窓に穿設され、上記半
    導体基板の裏面と上記第２の照射窓との間の上記間隙に
    純水を供給して上記半導体基板の裏面に純水の薄膜を形
    成する第２の純水供給手段と、上記純水薄膜が形成され
    た半導体基板の裏面に上記第２の照射窓を介して紫外光
    を照射する第２の紫外光源とを更に具備することを特徴
    とする請求項９に記載の半導体基板の洗浄装置。
11. 【請求項１１】純水製造ユニットと、上記純水製造ユニ
    ットから供給された純水を半導体基板の表面に薄膜状に
    塗布し、この純水が塗布された状態の半導体基板の表面
    に紫外光を照射して上記半導体基板の表面を洗浄する半
    導体基板洗浄ユニットと、上記半導体基板洗浄ユニット
    で使用された純水を回収し、この回収された純水の汚染
    度を測定し、この汚染度が所定値以下である純水を異物
    除去フィルタを介して上記純水製造ユニットに循環する
    純水回収ユニットとを具備することを特徴とする半導体
    基板の洗浄システム。
12. 【請求項１２】上記純水製造ユニットは、純水の製造の
    際に純水内の溶存酸素を還元する還元剤を純水に注入す
    ることを特徴とする請求項１１に記載の半導体基板の洗
    浄システム。