JPH11111661A - 基板の洗浄処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は半導体ウエハに付着したパ−ティ
クルを確実に洗浄除去できるようにした洗浄処理方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 半導体ウエハ２２を洗浄処理する洗浄処
理方法において、半導体ウエハにオゾン水を噴射して有
機物を除去するとともに酸化膜を形成する第１の洗浄工
程と、この第１の洗浄工程の後で上記半導体ウエハをブ
ラシ洗浄する第２の洗浄工程とを具備したことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はとくに、基板に付
着した有機物とパ−ティクルとを洗浄除去するための基
板の洗浄処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶表示パネルや半導体素子の
製造工程においては、基板としての液晶用ガラス基板や
半導体ウエハを高い清浄度で洗浄することが要求される
工程がある。基板を洗浄する方式としては、洗浄液中に
複数枚の基板を浸漬するデイップ方式や基板を一枚づつ
洗浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度が得られ
るとともに、洗浄処理を連続的に行うことができること
で、コスト的にも有利な枚葉方式が採用されることが多
くなってきている。

【０００３】基板は、単にパ−ティクルが付着して汚染
されているだけでなく、有機物も付着するため、有機物
の除去も行わなければならない。従来、このような基板
の洗浄は、ブラシ洗浄とオゾン水洗浄とが併用されて行
われていた。つまり、最初にパ−ティクルを除去するた
めにゼ−タ電位を制御しながらブラシ洗浄を行い、つい
で有機物を除去するためにオゾン水洗浄が行われてい
た。

【０００４】パ−ティクルを除去するためにゼ−タ電位
を制御するだけであればとくに問題はないのだが、洗浄
効果を高めるためにブラシ洗浄を併用するようにしてい
る。そのため、基板に付着した有機物の粘着性によって
パ−ティクルの除去効果を高めることができないという
ことがあるばかりか、とくに基板が表面平坦化処理など
のために研磨加工されている場合には、その表面が活性
化していたり、有機物の付着量が多くなっていることが
あるため、パ−ティクルがブラシから基板へ逆転移して
しまうということがある。

【０００５】したがって、ブラシ洗浄してからオゾン水
で有機物を除去しても、基板にはパ−ティクルが残留し
てしまうということがあった。一方、基板が半導体ウエ
ハの場合、その基板の一方の面にエピタキシャル膜をＣ
ＶＤなどの成膜手段によって形成することがある。その
場合、基板の他方の面にはエピタキシャル膜が成長しな
いよう、酸化膜を形成しておくということが行われてい
るが、その酸化膜はエピタキシャル膜を形成した後は不
要であるから、除去しなければならない。

【０００６】従来、上記基板の酸化膜の除去は基板に対
する種々の工程と別の工程で行われていた。そのため、
酸化膜を除去するために、それ専用の工程を設けなけれ
ばならないため、生産性の低下を招くということがあっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来はブ
ラシ洗浄によって基板に付着したパ−ティクルを除去し
てから有機物を除去するということが行われていたの
で、有機物の粘着性によってパ−ティクルを確実に除去
することができなかったり、基板の表面が活性化してい
る場合などにはパ−ティクルがブラシから基板へ逆転移
してしまうなどのことがあった。

【０００８】また、基板の一方の面にエピタキシャル膜
を形成する場合、他方の面に酸化膜を形成してから行わ
れるが、エピタキシャル膜を形成したあとで、上記酸化
膜の除去をそれ専用の工程で行うようにしていたので、
生産性の低下を招くといういうことがあった。

【０００９】この発明の目的は、基板に付着したパ−テ
ィクルと有機物とを確実に洗浄除去することができるよ
うにした基板の洗浄処理方法を提供することにある。ま
た、この発明の目的は、基板に形成された酸化膜の除去
をそれ専用の工程を設けずに行うことができるようにし
た基板の洗浄処理方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
を洗浄処理する洗浄処理方法において、基板にオゾン水
を噴射して有機物を除去するとともに酸化膜を形成する
第１の洗浄工程と、この第１の洗浄工程の後で上記基板
をブラシ洗浄する第２の洗浄工程とを具備したことを特
徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、一方の面にエピタキシ
ャル膜が形成され、他方の面に酸化膜が形成された基板
を洗浄処理する洗浄処理方法において、上記基板の一方
の面を洗浄液によって洗浄すると同時に、他方の面の酸
化膜をフッ酸によって除去することを特徴とする。

【００１２】請求項１の発明によれば、基板をブラシ洗
浄する前に、基板にオゾン水を噴射して有機物の除去と
酸化膜の形成とを行うようにしたので、ブラシ洗浄でパ
−ティクルを除去する際に有機物の粘着性によって十分
に除去できなくなることがなく、しかも基板が研磨加工
された場合に、酸化膜によって表面の活性状態が抑制さ
れるから、パ−ティクルがブラシから基板へ逆転移する
のが防止される。

【００１３】請求項２の発明によれば、エピタキシャル
膜が形成された一方の面を洗浄するとき同時に、他方の
面の酸化膜をフッ酸によって除去するようにしたから、
酸化膜を除去するために専用の工程を設けずにすむ。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。図１はこの発明の洗浄処理装
置としてのスピン処理装置Ａを示す。このスピン処理装
置Ａはスピンカップ１を備えている。このスピンカップ
１は上面が開放した有底状の下カップ１ａと、この下カ
ップ１ａに対してスライド自在に設けられ周壁の上端部
が径方向内方に向かって傾斜した上カップ１ｂとからな
り、この上カップ１ｂは図示しない駆動機構によって図
に鎖線で示すように下降させることができるようになっ
ている。

【００１５】上記下カップ１ａの底部には、周辺部に複
数の排出管２の一端が接続され、中心部には周囲がフラ
ンジ３によって囲まれた挿通孔４が形成されている。こ
の挿通孔４には支持軸５が挿通されている。この支持軸
５の上部は、スピンカップ１の内部に突出し、下端部
は、上記スピンカップ１の下方に配置されたベ−ス板６
に固定されている。上記排出管２は図示しない気水分離
器を介して吸引ポンプに接続されている。上記排出管２
に洗浄液、ミスト、気体が吸引されると、上記気水分離
器によって水分と気体とが分離され、水分は図示しない
廃液タンクへ排出されるようになっている。

【００１６】上記支持軸５には回転チャック１１が回転
自在に設けられている。この回転チャック１１は、中心
部に通孔１２ａが穿設された円盤状のベ−ス１２を有す
る。このベ−ス１２の下面、つまり上記通孔１２ａと対
応する位置には筒状の支持部１３が垂設されている。こ
の支持部１３は上記支持軸５に外嵌されていて、上部と
下部とがそれぞれ軸受１４によって上記支持軸５に回転
自在に支持されている。

【００１７】上記支持部１３の下端部の外周面には従動
プ−リ１５が設けられている。上記ベ−ス板６にはモ−
タ１６が設けられ、このモ−タ１６の回転軸１６ａには
駆動プ−リ１７が嵌着されている。この駆動プ−リ１７
と上記従動プ−リ１５とにはベルト１８が張設されてい
る。したがって、上記モ−タ１６が作動すれば、上記支
持部１３と一体形成された上記回転チャック１１が回転
駆動されるようになっている。

【００１８】上記ベ−ス１２の上面には周方向に９０度
間隔で４本の支柱１９が立設されている。各支柱１９の
上端部には支持ピン２１ａと、この支持ピン２１ａより
も外方で、しかも支持ピン２１ａよりも背の高い係合ピ
ン２１ｂとが突設されている。

【００１９】上記支柱１９の上端には、基板としてのた
とえば半導体ウエハ２２が周辺部の下面を支持ピン２１
ａに支持され、外周面を上記係合ピン２１ｂに係合させ
て着脱可能に保持される。したがって、上記半導体ウエ
ハ２２は回転チャック１１と一体的に回転駆動されるよ
うなっている。

【００２０】上記支持軸５には、上端に支持軸５よりも
大径で、円錐状をなした頭部５ａが設けられている。こ
の支持軸５には、先端を上記頭部５ａの上面に開口させ
たＮ₂ などの不活性ガスのガス供給路３０と、先端を同
じく上記頭部５ａの上面に開口させた処理液供給路３０
ａとが軸方向に沿って形成されている。上記ガス供給路
３０は図示しないガス供給源に連通し、上記処理液供給
路３０ａは同じく図示しない処理液の供給源に連通して
いる。処理液としては半導体ウエハ２２の下面に形成さ
れた酸化膜を除去するためのフッ酸が供給できるように
なっている。

【００２１】上記回転チャック１１に保持される半導体
ウエハ２２の上面側には、この半導体ウエハ２２の上面
を洗浄するための洗浄ツ−ル３１が配置されている。こ
の洗浄ツ−ル３１は、スポンジ製あるいはブラシ毛など
からなる洗浄ブラシ３１ａと、チャック３１ｂと、回転
モ−タ３１ｃと、このモ−タ３１ｃの回転軸３１ｄとか
ら構成されている。上記洗浄ブラシ３１ａは旋回機構３
２によって上記半導体ウエハ２２の径方向に沿って旋回
駆動されるようになっている。

【００２２】つまり、旋回機構３２は中空筒状の水平ア
−ム３３を有する。この水平ア−ム３３の先端部内には
洗浄ツ−ル３１の回転モ−タ３１ｃがその回転軸３１ｄ
を垂直にして内蔵されている。この回転軸３１ｄは上記
水平ア−ム３３の下面から突出し、そこには上記洗浄ブ
ラシ３１ａがチャック３１ｂを介して着脱自在に取り付
けられている。

【００２３】上記水平ア−ム３３には図示しない純水な
どの洗浄液の供給源に接続された第１のノズル体３５が
挿通されている。この第１のノズル体３５の先端部は上
記水平ア−ム３３の先端部から下方に向かって導出さ
れ、その先端開口は上記洗浄ブラシ３１ａの外周面に向
けられている。したがって、上記第１のノズル体３５か
らは洗浄液が洗浄ブラシ３１ａの径方向外方から供給さ
れるようになっている。

【００２４】上記水平ア−ム３３の基端部は軸線を垂直
にした旋回軸３６の上端に連結されている。この旋回軸
３６の下端部は上記ベ−ス板６に形成された通孔６ａか
らその下方へ突出している。

【００２５】上記旋回軸３６の下端部は、上下動自在に
設けられた支持体３７に回転自在に支持されている。こ
の支持体３７は中空箱型状をなしていて、その上部壁に
は上記旋回軸３６を挿通するための挿通孔３８が形成さ
れ、内部には上記挿通孔３８から挿入された旋回軸３６
の下端部を回転自在に支持するための軸受３９が設けら
れている。旋回軸３６の下端は上記軸受３９から突出
し、そこには従動プ−リ４０が嵌着されている。

【００２６】上記支持体３７の一側面には一対のガイド
４１が上下方向に沿って所定間隔で設けられ、このガイ
ド４１はレ−ル４３にスライド自在に係合している。こ
のレ−ル４３は上記ベ−ス板６の下面に垂設された取付
板４２の一側面に上下方向に沿って設けられている。

【００２７】上記取付板４２には上下駆動源としての上
下駆動シリンダ４４が設けられている。この上下駆動シ
リンダ４４のロッド４４ａは上記支持体３７の下端面に
ブラケット４５を介して連結されている。したがって、
上下駆動シリンダ４４が作動すれば、上記支持体３７を
介して上記水平ア−ム３３が所定の範囲内で上下駆動さ
れるようになっている。

【００２８】つまり、水平ア−ム３３が下降すると、上
記洗浄ブラシ３１ａが上記回転チャック１１に保持され
た半導体ウエハ２２の上面に所定の圧力で接触し、上昇
すると、上カップ１ｂの上方に位置し、スピンカップ１
の径方向外方に旋回可能となる。

【００２９】上記支持体３７の他側には上記上下駆動シ
リンダ４４とで駆動手段を構成する旋回駆動部４６が設
けられている。この旋回駆動部４６は上記支持体３７の
他側面に取付けられた収納ボックス４７を有する。この
収納ボックス４７の下面にはモ−タ４８が設けられてい
る。このモ−タ４８の回転軸４８ａは上記収納ボックス
４７内に突出し、この内部に設けられた減速部４９に連
結されている。この減速部４９の出力軸５１には駆動プ
−リ５２が嵌着されている。

【００３０】上記支持体３７と上記収納ボックス４７と
の内部空間は開口部５３によって連通している。上記開
口部５３には、上記駆動プ−リ５２と従動プ−リ４０と
に張設されたタイミングベルト５０が挿通されている。

【００３１】したがって、上記モ−タ４８が作動して上
記減速部４９の出力軸５１が正逆方向に駆動されると、
その回転がタイミングベルト５０を介して旋回軸３６に
伝達されるから、この旋回軸３６とともに水平ア−ム３
３の先端部に設けられた洗浄ブラシ３１ａが半導体ウエ
ハ２２の表面を径方向に往復旋回するようになってい
る。

【００３２】上記旋回軸３６の旋回角度は装置全体の運
転を制御する制御装置５４によって設定されるようにな
っている。上記スピンカップ１の上カップ１ｂの上端に
はホルダ５５が設けられている。このホルダ５５には第
２のノズル体５６が保持されている。この第２のノズル
体５６は図示しない処理液としてのオゾン水の供給源に
連通されている。そして、上記第２のノズル体５６に供
給されるオゾン水は上記回転チャック１１に保持された
半導体ウエハ２２の上面に向けて噴射されるようになっ
ている。

【００３３】つぎに、上記構成の洗浄処理装置によって
半導体ウエハ２２を洗浄処理する場合について図１と図
２を参照して説明する。まず、図２（ａ）に示すように
半導体ウエハ２２に付着した有機物Ｕとパ−ティクルＰ
とを除去する場合には、洗浄ブラシ３１ａがスピンカッ
プ１の外方に位置するよう水平ア−ム３３を旋回させ
る。ついで、回転チャック１１とともに半導体ウエハ２
２を回転させ、その上面に第２のノズル体５６からオゾ
ン水Ｌ1 を供給する。

【００３４】オゾン水Ｌ1 が供給されることで、半導体
ウエハ２２の上面からは、図２（ｂ）に示すように有機
物Ｕが分解除去されるとともに酸化膜Ｓが形成される。
それによって、半導体ウエハ２２上面のパ−ティクルＰ
は酸化膜Ｓ上に付着残留することになる。

【００３５】オゾン水Ｌ1 による処理が終了したなら
ば、同じく図２（ｂ）に示すように水平ア−ム３３を旋
回させ、洗浄ブラシ３１ａを半導体ウエハ２２の径方向
中心部に位置させる。ついで、半導体ウエハ２２の上面
に第１のノズル体３５から純水などの洗浄液Ｌ2 を供給
するとともに、水平ア−ム３３を下降させて上記洗浄ブ
ラシ３１ａを半導体ウエハ２２の上面に所定の圧力で接
触させたならば、上記水平ア−ム３３を旋回させて洗浄
ブラシ３１ａを半導体ウエハ２２の径方向中心から外方
に向かって旋回させる。

【００３６】洗浄ブラシ３１ａが半導体ウエハ２２上面
の径方向外端から外れたならば、その旋回を止めて上昇
させ、洗浄ブラシ３１ａを再び半導体ウエハ２２の径方
向中心部に戻して下降させ、所定の圧力で接触させて径
方向外方へ旋回させるということを繰り返す。それによ
って、図２（ｃ）に示すように半導体ウエハ２２の上
面、つまり酸化膜Ｓ上からパ−ティクルＰを除去するこ
とができる。

【００３７】半導体ウエハ２２の上面のパ−ティクルＰ
は、オゾン水によって形成された酸化膜Ｓ上に位置して
いる。しかも、酸化膜Ｓ上には有機物Ｕが残留していな
い。そのため、酸化膜Ｓ上に付着したパ−ティクルＰは
有機物Ｕに付着している場合に比べて遊離し易いから、
上記洗浄ブラシ３１ａによって酸化膜Ｓ上のパ−ティク
ルＰを効率よく確実に除去することができる。

【００３８】また、ＣＭＰなどの研磨加工された半導体
ウエハ２２を処理する場合、その表面が活性化している
が、オゾン水によって処理されて酸化膜Ｓが形成される
と、その活性状態が抑制される。したがって、そのよう
な半導体ウエハ２２の場合も、オゾン水による処理につ
いでブラシ洗浄することで、有機物Ｕとパ−ティクルＰ
とを確実に除去することができるばかりか、洗浄ブラシ
３１ａに付着したパ−ティクルＰが半導体ウエハ２２へ
逆転移するのが防止される。

【００３９】図３は半導体ウエハ２２をオゾン水で処理
して有機物を除去してからブラシ洗浄した場合と、有機
物を除去せずにブラシ洗浄してから有機物を除去した場
合とのパ−ティクルＰの残留個数を測定したグラフであ
る。このグラフでＯ印は前者の場合であり、×印は後者
の場合である。また、グラフの横軸のカ−ボン含有量は
有機物に含まれる主要成分であるから、有機物量とほぼ
等しいと見做すことができる。

【００４０】上記グラフから分かるように、前者の場合
は、後者の場合に比べてパ−ティクルの残留個数が約１
００分の１程度に減少することが確認された。つまり、
この発明の洗浄処理方法を適用することで、従来の洗浄
方法に比べて大幅に洗浄効果を高めることができること
が確認された。

【００４１】また、図４（ａ）に示すように、一方の面
にエピタキシャル膜Ｅが形成された半導体ウエハ２２を
洗浄処理する場合、他方の面にはエピタキシャル膜Ｅが
生成されるのを防止するために酸化膜Ｓが形成されてい
るから、出荷時にはその酸化膜Ｓを除去しなければなら
ない。

【００４２】そのような半導体ウエハ２２を処理する場
合には、回転チャック１１に半導体ウエハ２２を保持し
て回転させたならば、図４（ｂ）に示すように第１のノ
ズル体３５から純水などの洗浄液Ｌ2 を半導体ウエハ２
２の上面に向けて噴射しながら洗浄ブラシ３１ａで洗浄
すると同時に、支持軸５に形成された処理液供給路３０
ａから半導体ウエハ２２の下面に向けてフッ酸Ｌ3 を噴
射させる。それによって、図４（ｃ）に示すように半導
体ウエハ２２は、その上面のエピタキシャル膜Ｅが形成
された面のパ−ティクルＰが洗浄除去されると同時に、
下面の酸化膜Ｓがフッ酸Ｌ3 によって除去される。

【００４３】つまり、従来は上面に形成されたエピタキ
シャル膜Ｅの洗浄と別工程で行っていた下面の酸化膜Ｓ
の除去を、上面の洗浄と同時に行うことができる。その
ため、酸化膜Ｓの除去を、洗浄と別工程で行わずにすむ
から、処理能率の向上を計ることができる。

【００４４】上記実施の形態では、半導体ウエハ２２の
上面を洗浄し、下面の酸化膜Ｓを除去する場合について
説明したが、半導体ウエハ２２の上面と下面とを異なる
度合でエッチングしたり、洗浄する場合には、上面と下
面とに供給するエッチング液の濃度を変えることで、そ
の半導体ウエハ２２の上面と下面とを異なるエッチング
量で同時にエッチングすることができる。

【００４５】なお、上記実施の形態では基板として半導
体ウエハを挙げたが、半導体ウエハに代わり、液晶用ガ
ラス基板であってもよく、要は上述した処理が要求され
るものであれば、この発明を適用することができる。

【００４６】また、オゾン水処理された基板をブラシ洗
浄するための洗浄ブラシは、基板に対して回転軸線を平
行にしたロ−ルブラシであっても差し支えなく、その点
もなんら限定されるものでない。さらに、洗浄ブラシに
よる洗浄は、半導体ウエハの上面だけでなく、下面も同
時に行うようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、基板をブラシ
洗浄する前に、基板にオゾン水を噴射して有機物の除去
と酸化膜の形成とを行うようにした。そのため、基板を
ブラシ洗浄するときには、基板から有機物が除去される
ことで、パ−ティクルは酸化膜に付着しているから、有
機物に付着している場合に比べて容易に、しかも確実に
ブラシ洗浄することができ、しかも基板が研磨加工され
て活性化している場合であっても、酸化膜が形成される
ことで、活性状態が抑制されるため、ブラシ洗浄の際に
パ−ティクルがブラシから基板へ逆転移するのを防止す
ることができる。

【００４８】請求項２の発明によれば、エピタキシャル
膜が形成された一方の面を洗浄するとき同時に、他方の
面の酸化膜をフッ酸によって除去するようにした。その
ため、一方の面のエピタキシャル膜の洗浄と同時に、他
方の面に、エピタキシャル膜の成長を防止するために形
成された酸化膜の除去を行うことができるから、酸化膜
の除去を別工程で行う従来に比べて生産性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態の全体構成を示す断面
図。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は同じく半導体ウエハをオゾン
水で処理してからブラシ洗浄する場合の説明図。

【図３】同じく有機物を除去してからブラシ洗浄した場
合と、ブラシ洗浄してから有機物を除去した場合との洗
浄効果を測定したグラフ。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は同じく半導体ウエハの上面と
下面の処理とを同時に行う場合の説明図。

【符号の説明】

１１…回転チャック ２２…半導体ウエハ（基板） ３０ａ…処理液供給路 ３１ａ…洗浄ブラシ ３５…第１のノズル体 ５６…第２のノズル体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を洗浄処理する洗浄処理方法におい
   て、 基板にオゾン水を噴射して有機物を除去するとともに酸
   化膜を形成する第１の洗浄工程と、 この第１の洗浄工程の後で上記基板をブラシ洗浄する第
   ２の洗浄工程とを具備したことを特徴とする基板の洗浄
   処理方法。
2. 【請求項２】一方の面にエピタキシャル膜が形成され、
   他方の面に酸化膜が形成された基板を洗浄処理する洗浄
   処理方法において、 上記基板の一方の面を洗浄液によって洗浄すると同時
   に、他方の面の酸化膜をフッ酸によって除去することを
   特徴とする基板の洗浄処理方法。