JPH09312276A - 基板の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄処理工程での基板表面へのパーティクル
吸着を防止する。 【解決手段】 洗浄液中およびリンス液中での基板１表
面のゼータ電位と、洗浄液中およびリンス液中に存在す
るパーティクル表面のゼータ電位とを同極性にする添加
剤を、洗浄液とリンス液とに添加することにより、また
は洗浄液もしくはリンス液に添加することにより、洗浄
処理工程の洗浄およびリンス全体を通して基板表面のゼ
ータ電位とパーティクル表面のゼータ電位とを同極性に
して、洗浄処理工程を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
プロセスにおける基板の洗浄方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体装置の製造プロセスでは、
基板を洗浄しリンスしてこの基板表面に付着している汚
染物質を除去する洗浄処理工程が何回も行われる。基板
表面が汚染された状態で半導体装置の製造を進めていく
と、その汚染が原因になって様々な半導体装置の不良が
生じ、半導体装置の電気的信頼性および製造歩留りが著
しく低下するからである。

【０００３】ところが、上記の洗浄処理工程でも、洗浄
液中に存在するパーティクルが基板表面に付着してこの
表面を汚染することがある。このことは、基板表面のゼ
ータ電位とパーティクル表面のゼータ電位とが深く関係
している。例えば洗浄液がアルカリ性の洗浄液、特にア
ンモニア・過酸化水素水溶液であり、基板がシリコン
（Ｓｉ）であると、基板表面のゼータ電位と洗浄液中の
パーティクルのゼータ電位とがともに同極性（−）にな
り、静電気的反発力が生じてパーティクルの付着が防止
される。しかしながら、洗浄液が酸性洗浄液、特に希フ
ッ酸であると、基板表面のゼータ電位に対して洗浄液中
のパーティクルのゼータ電位が異極性になるため、静電
気的吸着力によってパーティクルが付着し易くなる。

【０００４】そこで従来の洗浄処理工程では、洗浄液に
界面活性剤やイソプロピルアルコールを添加して基板表
面のゼータ電位と洗浄液中のパーティクル表面のゼータ
電位とを同極性に制御することで、基板表面へのパーテ
ィクルの付着防止を図っている。なお、これらの洗浄液
で洗浄された基板は、リンス液でリンスされた後、乾燥
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板洗
浄後のリンスでは、基板表面のゼータ電位と洗浄液中の
パーティクル表面のゼータ電位とを制御していた洗浄液
が洗い流されるため、基板表面のゼータ電位が変化す
る。よって、リンス液中にパーティクルが存在している
と、基板表面とパーティクルとの間に静電気的吸着力が
働いてパーティクルが基板表面に付着する場合が生じ
る。

【０００６】洗浄処理工程では通常、リンス液にパーテ
ィクルの存在しない超純水を用いているが、実際には、
リンス液中にパーティクルが存在している状態になって
いる。例えば多槽式の洗浄装置を用いた場合では、洗浄
時に基板やその保持具から除去されたパーティクルが洗
浄槽の洗浄液中に取り込まれるが、洗浄槽からリンス槽
へ基板を搬送する際に、基板や保持具に付着している洗
浄液滴が一緒にリンス槽に持ち込まれる。このため、実
際には、リンス液中にパーティクルが存在している状態
になっていると考えられる。特に洗浄液にアンモニア・
過酸化水素水溶液、界面活性剤やイソプロピルアルコー
ルを添加したものを用いると、基板や保持具が濡れやす
いので、次のリンス槽に持ち込まれる液滴も多く、持ち
込みパーティクルも多くなると考えられる。

【０００７】このようなリンス液を用いたリンスでは、
パーティクルがリンス槽から排出される前にリンスによ
って基板表面のゼータ電位が変化すると、基板表面とパ
ーティクル表面との間で静電気的反発力が失われ、逆に
それらの間に静電気的吸着力が働く。その結果、基板表
面にパーティクルが付着する場合が生じるのである。

【０００８】また基板やその保持具とともにリンス液中
に持ち込まれたパーティクル表面のゼータ電位がリンス
液中で変化して、基板表面のゼータ電位に対して異極性
になり、パーティクルが基板表面に付着する場合があ
る。この現象は、特に基板がＳｉであり、パーティクル
が酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）であると顕著に起こ
る。洗浄液によってマイナスに制御されていた基板表面
のゼータ電位は、超純水中においてもマイナスに維持さ
れるが、Ａｌ₂ Ｏ₃ パーティクル表面のゼータ電位はプ
ラスになって、基板表面に付着し易くなるためである。

【０００９】また最近、多槽式の洗浄装置の欠点である
装置の大きさを改善するために単槽式の洗浄装置が開発
されてきているが、この装置においては、洗浄処理後、
同一の処理槽中に超純水が供給されてリンスが行われ
る。このため、パーティクルが排出される前に基板表面
やパーティクルのゼータ電位が変化すると、上記と同じ
ように基板表面にパーティクルが付着する可能性があ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、洗浄処理工程
の洗浄に用いる洗浄液中およびその洗浄処理工程のリン
スに用いるリンス液中での基板表面のゼータ電位と、こ
れら洗浄液中およびリンス液中に存在するパーティクル
表面のゼータ電位とを同極性にする添加剤を、洗浄液と
リンス液とに添加することにより、または洗浄液もしく
はリンス液に添加することにより、洗浄処理工程の洗浄
およびリンス全体を通して基板表面のゼータ電位と、パ
ーティクル表面のゼータ電位とを同極性にして、洗浄処
理工程を行うことを上記課題の解決手段としている。

【００１１】本発明では、上記添加剤の添加により、洗
浄処理工程の洗浄およびリンス全体を通して、基板表面
のゼータ電位とパーティクル表面のゼータ電位とを同極
性にして洗浄処理工程を行うため、リンス時においても
基板表面とパーティクル表面との間に静電気的反発力が
生じて、基板表面にパーティクルが付着しない。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る基板の洗浄方
法の実施形態を説明する。ここでは、例えばＳｉからな
る基板の次のような洗浄処理工程に、本発明を適用した
例について述べる。すなわち上記洗浄処理工程は、最初
に基板をアンモニア・過酸化水素水溶液からなる第１洗
浄液で第１洗浄を行った後、超純水からなる第１リンス
液で第１リンスを行い、続いて希フッ酸からなる第２洗
浄液で第２洗浄を行った後に、超純水からなる第２リン
ス液で第２リンスを行い、さらに基板を乾燥する工程で
ある。

【００１３】この洗浄処理工程において、最初の第１洗
浄の第１洗浄液中では、基板表面のゼータ電位と第１洗
浄液中に存在するパーティクル表面のゼータ電位とがと
もにマイナスになる。そこで本実施形態では、上記した
第１リンス液、第２洗浄液、第２リンス液に、これら液
中での基板表面のゼータ電位とパーティクル表面のゼー
タ電位とを、第１洗浄液中と同じマイナスの極性にする
添加剤を添加する。そしてこのことにより、第１洗浄〜
第２リンス全体を通して基板表面のゼータ電位とパーテ
ィクル表面のゼータ電位とをマイナスにして、上記した
洗浄処理工程を行う。

【００１４】以下に、このような実施形態の方法を多槽
式の洗浄装置を用いて実施する場合について図１を用い
て詳細に説明する。ここで用いる洗浄装置は、第１洗浄
を行うための第１洗浄槽１１、第１リンスを行うための
第１リンス槽１２、第２洗浄を行うための第２洗浄槽１
３、第２リンスを行うための第２リンス槽１４、第２リ
ンスを行った基板１を乾燥するための乾燥処理槽１５、
洗浄処理工程を行う前の基板１を収納するローダ１６、
洗浄処理工程後の基板１を収納するアンローダ１７を備
えて構成されている。

【００１５】第１洗浄槽１１には第１洗浄液の供給手段
１８が、第１リンス槽１２には第１リンス液の供給手段
１９が、第２洗浄槽１３には第２洗浄液の供給手段２０
が、第２リンス槽１４には第２リンス液の供給手段２１
がそれぞれ接続されている。また第１リンス槽１２、第
２洗浄槽１３、第２リンス槽１４にはそれぞれ、前述し
た添加剤の供給手段２２が接続されている。ここでは、
第１洗浄液の供給手段１８、第１リンス液の供給手段１
９、第２洗浄液の供給手段２０の供給配管にそれぞれ、
添加剤の供給手段２２の供給配管が接続された状態にな
っている。さらに添加剤の供給手段２２には各々、添加
剤の添加量を制御可能なように、流量計および制御弁
（いずれも図示略）などが設けられている。

【００１６】また第１洗浄槽１１、第１リンス槽１２、
第２洗浄槽１３、第２リンス槽１４には各々、排出口
（図示略）が設けられている。そして例えば第１洗浄槽
１１では、排出口から第１洗浄液が排出されつつ、その
排出量分の新たな第１洗浄液が供給手段１８から供給さ
れるように構成されている。第１リンス槽１２、第２洗
浄槽１３、第２リンス槽１４においても、第１洗浄槽１
１と同様に構成されている。また、第２リンス槽１４の
排出口付近には、第２リンス液中に存在するパーティク
ル数をモニターするパーティクルカウンター（図示略）
が設置されている。

【００１７】このような多槽式の洗浄装置を用いた洗浄
処理工程を行うにあたっては、まずローダ１６に収納さ
れた例えば複数枚の基板１を第１洗浄槽１１に搬送す
る。そして第１洗浄槽１１内に供給されている第１洗浄
液中に基板１を浸漬させて洗浄する。前述したように、
第１洗浄液中では、基板１表面のゼータ電位と第１洗浄
液中に存在するパーティクル表面とがともにマイナスに
なるため、静電気的反発力が生じて基板１表面へのパー
ティクルの付着が防止される。

【００１８】第１洗浄を行った後、基板１を第１リンス
槽１２に搬送する。第１リンス層１２内には、第１リン
ス液中で基板１表面のゼータ電位とパーティクルのゼー
タ電位とをともにマイナスにする添加剤が添加された第
１リンス液が供給されており、上記基板１をこの第１リ
ンス液中に基板１を浸漬させて基板１に付着している第
１洗浄液を洗い流す。この実施形態では、そのような添
加剤として、アニオン系の界面活性剤、例えばアルキル
ベンゼンスルホン酸塩を用いる。また第１リンス時に
は、予め第１リンス液中で基板１表面とパーティクル表
面とがマイナスの極性のゼータ電位になる添加剤の添加
量を求めておき、その添加量になるよう、流量計で流量
を検出しながら制御弁などで添加量を制御する。

【００１９】超純水からなる第１リンス液のみで第１リ
ンスを行った場合、第１リンス液中における基板１のゼ
ータ電位はマイナスになる。一方、第１リンス液中に存
在するパーティクルのうち、例えばＡｌ₂ Ｏ₃ のパーテ
ィクルのようにその表面のゼータ電位がプラスになるも
のがでてくる。しかしながらここでは、第１リンス液中
において、基板１表面のゼータ電位とパーティクルのゼ
ータ電位とをともにマイナスにする添加剤を第１リンス
液中に添加して第１リンスを行う。このため、第１リン
ス液中に存在するパーティクル表面のゼータ電位もマイ
ナスに維持され、静電気的反発力が働いて基板１表面へ
のパーティクルの付着が防止される。

【００２０】次に、第１リンスを行った基板１を第２洗
浄槽１３に搬送する。第２洗浄槽１３内には、第２洗浄
液中での基板１表面のゼータ電位と第２洗浄液中に存在
するパーティクルのゼータ電位とをともにマイナスにす
る添加剤が添加された第２洗浄液が供給されており、上
記基板１をこの第２洗浄液中に浸漬させて洗浄する。こ
こでは、そのような添加剤として第１リンス時の場合と
同様の添加剤を用いる。また第１リンスの場合と同様
に、予め、第２洗浄液中で基板１表面とパーティクル表
面とがマイナスの極性のゼータ電位になる添加剤の添加
量を求めておく。そして第２洗浄の際には、求めた量の
添加剤が第２洗浄液に添加されるよう、流量計で流量を
検出しながら制御弁などで添加量を制御する。第２洗浄
の際も、第２洗浄液中で基板１表面のゼータ電位とパー
ティクルのゼータ電位とがともにマイナスになるので、
静電気的反発力が働いて基板１表面へのパーティクルの
付着が防止される。

【００２１】その後、基板１を第２リンス槽１４へと搬
送する。第２リンス槽１４内には、第２リンス液中で基
板１表面のゼータ電位とパーティクルのゼータ電位とを
ともにマイナスにする添加剤が添加された第２リンス液
が供給されており、上記基板１をこの第２リンス液中に
浸漬させて基板１に付着している第２洗浄液を洗い流
す。ここでも、第１リンス時の場合と同様の添加剤を用
い、また第１リンス時の場合と同様にして添加剤の添加
量を制御する。この第２リンスの際には、第２リンス液
中のパーティクル数を液中パーティクルカウンターでモ
ニターする。第２リンス液中からパーティクルが検出さ
れないというモニター結果が得られたら、第２リンス槽
１４からパーティクルが完全に排出されたと判断し、添
加剤の添加を停止する。そして、超純水だけで基板１を
リンスし、基板１表面に残留している添加剤を洗い流
す。

【００２２】第２リンスでは、第２リンス液中からパー
ティクルが検出されないとのモニター結果が得られるま
での間、第２リンス液に添加剤が添加された溶液でリン
スがなされ、第２リンス液中で基板１表面のゼータ電位
とパーティクル表面のゼータ電位とがともにマイナスに
維持される。よって、基板１表面とパーティクル表面と
の間に静電気的反発力が働いて基板１表面へのパーティ
クルの付着が防止される。また第２リンス液中からパー
ティクルが検出されないとのモニター結果が得られた後
に超純水で基板１をリンスするため、このリンス時に基
板１表面へのパーティクルの付着が発生しない。第２リ
ンス後は、基板１を乾燥処理槽１５へと搬送して乾燥処
理し、洗浄処理工程を終了する。洗浄処理工程を終了し
た基板１はアンローダ１７に収納される。

【００２３】以上説明したように、この実施形態に係る
方法では、第１洗浄〜第２リンス全体を通して基板１表
面のゼータ電位とパーティクル表面のゼータ電位とをマ
イナスに保ちつつ洗浄処理工程を行う。よって、第２リ
ンス槽１５の第２リンス液中にパーティクルが持ち込ま
れていても、基板１表面へのパーティクルの付着を防止
でき、清浄な基板１を得ることができる。したがって、
この実施形態の方法を用いれば、半導体装置の電気的信
頼性および製造歩留りの向上を図ることができる。

【００２４】ここで、上記実施形態では、添加剤として
界面活性剤を用いたが、洗浄処理工程における洗浄およ
びリンス全体を通して、洗浄液中およびリンス液中での
基板表面のゼータ電位とこれら液中に存在するパーティ
クル表面のゼータ電位とを同極性にするものであれば、
その他の添加剤を用いることも可能である。例えばアル
キルジメチルベンジルアンモニウムクロライドのような
カチオン系の界面活性剤、ノニルフェノールポリオキシ
エチレンエーテルのような非イオン系界面活性剤、アン
モニア、塩化水素溶液、イソプロピルアルコールなどを
用いることもできる。またイソプロピルアルコール以外
に、他のアルコールを用いることも可能であるが、イソ
プロピルアルコールは不純物の含有率が低い高品質なも
のを工業的に入手できることから、特に好ましい。

【００２５】また、洗浄処理工程における洗浄およびリ
ンス全体を通して、基板表面のゼータ電位とパーティク
ル表面のゼータ電位とが同極性になれば、洗浄、リンス
の処理ごとにそれぞれ異なる添加剤を用いることも可能
である。

【００２６】さらに上記実施形態では、第２リンス槽１
４のみに液中パーティクルカウンターを設置した場合を
述べたが、他の第１洗浄槽１１、第１リンス槽１２、第
２洗浄槽１３にも液中パーティクルカウンターを設置す
ることが好ましい。この場合には、第１洗浄液中、第１
リンス液中、第２リンス液中のパーティクル数をモニタ
ーできるので、パーティクルが検出されないというモニ
ター結果が得られた時点で次の処理槽へ基板１を搬出さ
せることができる。よって、基板１およびこの保持具に
付着している液滴とともに次の処理槽へパーティクルが
持ち込まれるのを防止できるため、パーティクルの付着
を防止つつより迅速に基板１を洗浄処理することができ
る。

【００２７】また、上記実施形態では、第１洗浄液以外
の第１リンス液、第２洗浄液、第２リンス液に添加剤を
添加したが、浄処理工程で用いる全ての洗浄液、リンス
液に添加剤を添加することで、また洗浄液またはリンス
液のいずれか一方に添加剤を添加することで、洗浄処理
工程における洗浄およびリンス全体を通して基板表面と
パーティクル表面とのゼータ電位を同極性に維持するこ
とも可能である。また上記実施形態では洗浄処理工程
を、多槽式の洗浄装置を用いて実施する場合について述
べたが、図２に示すような単槽式の洗浄装置を用いても
実施でき、同様の効果を得ることができる。

【００２８】すなわち、図２に示す洗浄装置は、第１洗
浄、第１リンス、第２洗浄および第２リンスを行うため
の処理槽３１、基板１を乾燥するための乾燥処理槽３
２、ローダおよびアンローダ（いずれも図示略）を備え
て構成されている。処理槽３１には、第１洗浄液、第２
洗浄液の供給手段３３、第１リンス液および第２リンス
液の供給手段３４、添加剤の供給手段３５がそれぞれ接
続されている。ここでは、第１洗浄液、第２洗浄液の供
給手段３３の供給配管と、第１リンス液および第２リン
ス液の供給手段３４とにそれぞれ、添加剤の供給手段３
５の供給配管が接続された状態になっている。

【００２９】また添加剤の供給手段３５には、添加剤の
添加量を制御可能なように、流量計および制御弁（いず
れも図示略）などが設けられている。また処理槽３１に
は排出口（図示略）が設けられており、第１洗浄から第
１リンス、第１リンスから第２洗浄、第２洗浄から第２
リンスへと進む時点で、使用した洗浄液、リンス液が排
出口から排出されるようになっている。また第１洗浄、
第１リンス、第２洗浄および第２リンスのそれぞれの処
理中において、洗浄液、リンス液が排出されつつ、その
排出量分の新たな洗浄液、リンス液が供給手段３３〜３
５から供給されるように構成されている。さらに処理槽
３１の排出口付近には、処理槽３１内に満たされた洗浄
液やリンス液中のパーティクル数をモニターするパーテ
ィクルカウンター（図示略）が設置されている。

【００３０】このような単槽式の洗浄装置を用いて洗浄
処理工程を行うにあたっては、第１洗浄から第１リン
ス、第１リンスから第２洗浄、第２洗浄から第２リンス
へと進む時点で、使用した洗浄液またはリンス液を排出
口から排出し、次の処理の洗浄液またはリンス液を処理
槽３１に供給する。また第１洗浄から第２リンスまで
は、基板１を処理槽３１内にて処理する。これ以外は、
上記多槽式の洗浄装置を用いる場合と同様にして第１洗
浄から第２リンスまでの処理を進める。また第２リンス
後は、基板１を乾燥処理槽３２へ搬送して乾燥処理し、
洗浄処理工程を終了する。

【００３１】この単槽式の洗浄装置を用いる場合におい
ても、添加剤の添加により、第１洗浄〜第２リンス全体
を通して基板１表面のゼータ電位とパーティクル表面の
ゼータ電位とをマイナスに保ちつつ洗浄処理工程を行う
ことができる。また多槽式の洗浄装置を用いた場合と同
様、第２リンスの際には、第２リンス液中からパーティ
クルが検出されないとのモニター結果が得られた後に超
純水で基板１をリンスするため、このリンス時に基板１
表面へのパーティクルの付着が発生しない。よって、単
槽式の洗浄装置を用いて洗浄処理工程を行う場合にも、
基板１表面へのパーティクルの付着を防止することで
き、清浄な基板１を得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る基板の
洗浄方法では、添加剤の添加により、洗浄処理工程の洗
浄およびリンス全体を通して、洗浄液中およびリンス液
中での基板表面のゼータ電位と、洗浄液中およびリンス
液中に存在するパーティクル表面のゼータ電位とを同極
性にして洗浄処理工程を行うため、リンス時において
も、基板表面とパーティクル表面との間に生じる静電気
的反発力によって、基板表面へのパーティクルの付着を
防止することができる。したがって、本発明を用いれば
常に表面が清浄な基板を得ることができるので、半導体
装置の電気的信頼性および製造歩留りの向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板の洗浄装置の一実施形態を説
明する図である。

【図２】実施形態の変形例を説明する図である。

【符号の説明】

１ 基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を洗浄した後にリンスする洗浄処理
   工程を有する基板の洗浄方法において、 前記洗浄に用いる洗浄液中および前記リンスに用いるリ
   ンス液中での前記基板表面のゼータ電位と、前記洗浄液
   中および前記リンス液中に存在するパーティクル表面の
   ゼータ電位とを同極性にする添加剤を、前記洗浄液と前
   記リンス液とに添加することにより、または前記洗浄液
   もしくは前記リンス液に添加することにより、前記洗浄
   処理工程の洗浄およびリンス全体を通して前記基板表面
   のゼータ電位と前記パーティクル表面のゼータ電位とを
   同極性にして、前記洗浄処理工程を行うことを特徴とす
   る基板の洗浄方法。