(57)【要約】  【課題】装置内に蓄積された金属汚染物質や有機汚染物質を除去することができる基板洗浄装置を提供する。  【解決手段】基板を薬液により洗浄する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内の前記基板に対して薬液を供給する第１の配管と、前記処理室内の前記基板に対してリンス液を供給する第２の配管と、前記第１の配管内及び第２の配管内の少なくとも一方に配管洗浄液を供給する配管洗浄液供給系とを有する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を薬液により洗浄する処理室と、
前記処理室内で基板を支持する支持具と、
前記処理室内の前記基板に対して薬液を供給する第１の配管と、
前記処理室内の前記基板に対してリンス液を供給する第２の配管と、
前記第１の配管内及び前記第２の配管内の少なくとも一方に配管洗浄液を供給する配管洗浄液供給系と、
を有することを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を洗浄する基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ等の半導体基板の成膜パターン条件は微細化の方向にあり、それに伴い洗浄技術も微細化に対応するために様々な方法が採られている。
しかし、ウエハを洗浄した際、その表面は非常に活性であるため、様々な要因で洗浄面を保ち続けることは非常に困難であることは既知の事実である。
また、ウエハを酸等による洗浄液にて洗浄し、リンス工程を経て乾燥させる一連の作業のうち、従来から問題視されている金属汚染等以外に有機汚染にも対応しなければならないが、各工程で使用する薬液や純水と共に持ち込まれる有機物が装置内に蓄積し、これが原因となる汚染が発生している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
基板洗浄装置において、半導体基板を洗浄する際、酸またはアルカリ等（例えばフッ化水素酸、塩酸、硫酸、またはアンモニア水、過酸化水素水）を１種類以上混ぜ、脱イオン水（ＤＩＷ）で希釈したもの（ＳＣ１液：アンモニア水と過酸化水素水を混ぜＤＩＷで希釈したもの、ＳＣ２液：塩酸と過酸化水素水を混ぜＤＩＷで希釈したもの、など）や機能水と呼ばれるＤＩＷにオゾンガスや水素ガスを溶解させたものなどが使用されている。また、薬液を置換するリンス液としてはＤＩＷや炭酸ガスを溶解させた水などが使用されている。しかし、これらの原材料は供給タンクからユースポイントまでの配管材等によって有機汚染を受けてしまい、これらの一部が装置内に蓄積されてしまうといった問題があった。また、半導体基板を洗浄する洗浄液や機能水、リンス液等は、含有する金属イオン量については厳しく管理されているが、有機物の管理はあまり厳しくない。そのため、洗浄工程全般にて有機物の半導体基板への再付着による有機汚染が問題となる。さらに、一部の薬液・機能水によってはこれらの有機汚染を除去できるものもあるが、それら以外の薬液・機能液では除去できないため、使用と共に装置内部に有機物が蓄積してしまうことになる。
【０００４】
本発明は、装置内に蓄積された金属汚染物質や有機汚染物質を除去することができる基板洗浄装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、基板を薬液により洗浄する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内の前記基板に対して薬液を供給する第１の配管と、前記処理室内の前記基板に対してリンス液を供給する第２の配管と、前記第１の配管内及び前記第２の配管内の少なくとも一方に配管洗浄液を供給する配管洗浄液供給系と、を有する基板洗浄装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、必要に応じて各配管内に過酸化水素水やオゾン水等の酸化性の液体もしくはＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の有機溶媒を切替えて流す経路を作ることで、装置内に蓄積した金属汚染物質や有機汚染物質を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を示す。
【０００８】
基板洗浄装置本体１２内に薬液であるＤＨＦ（希フッ酸）を供給するＤＨＦ供給部１４は、配管１４ａ、第１の切替え部１５ａ及び装置本体内に薬液を供給する第１の配管である配管１６ａを介して装置本体１２に接続されている。また、薬液であるＳＣ１液を供給するＳＣ１洗浄液供給部１７は、配管１７ａ、第２の切替え部１５ｂ及び第１の配管である配管１６ｂを介して装置本体１２に接続されている。また、薬液であるＳＣ２液を供給するＳＣ２洗浄液供給部１８は、配管１８ａ、第３の切替え部１５ｃ及び第１の配管である配管１６ｃを介して装置本体１２に接続されている。
【０００９】
基板洗浄装置本体１２内にリンス液であるＤＩＷを供給するＤＩＷ供給部２０は、配管２０ａ、第４の切替え部１５ｄ及び装置本体内にリンス液を供給する第２の配管である配管２１を介して装置本体１２に接続されている。
【００１０】
基板洗浄装置本体１２内に配管洗浄液である酸化性クリーニング液を供給する酸化性クリーニング液供給部２２は、配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを介して第１の切替え部１５ａ、第２の切替え部１５ｂ、第３の切替え部１５ｃ、第４の切替え部１５ｄにそれぞれ接続されている。酸化性クリーニング液としては、例えば過酸化水素水やオゾン水、次亜塩素酸、硝酸、クロラミン、ジメチルスルホキシドのいずれか１種類以上を混合した酸化性の液体が挙げられる。
【００１１】
基板洗浄装置本体１２内に配管洗浄液である有機溶媒クリーニング液を供給する有機溶媒クリーニング液供給部２４は、配管２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを介して第１の切替え部１５ａ、第２の切替え部１５ｂ、第３の切替え部１５ｃ、第４の切替え部１５ｄにそれぞれ接続されている。有機溶媒クリーニング液としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、エチレングリコール、２-メチル-２-プロパノールのいずれか１種類以上を混合した有機溶媒が挙げられる。
【００１２】
したがって、ＤＨＦ供給部１４は、配管１４ａ、第１の切替え部１５ａ及び配管１６ａを介して洗浄装置本体１２内にＤＨＦを供給し、第１の切替え部１５ａが酸化性クリーニング液供給部２２側に切替えられることで、装置本体１２内へのＤＨＦの供給は停止し、酸化性クリーニング液供給部２２に備えられた酸化性クリーニング液が配管２２ａ、第１の切替え部１５ａ及び配管１６ａを介して装置本体１２内に供給される。また、第１の切替え部１５ａが有機溶媒クリーニング液供給部２４側に切替えられることで有機溶媒クリーニング液供給部２４に備えられた有機溶媒クリーニング液が配管２４ａ、第１の切替え部１５ａ及び配管１６ａを介して装置本体１２内に供給される。
【００１３】
また、ＳＣ１洗浄液供給部１７は、配管１７ａ、第２の切替え部１５ｂ及び配管１６ｂを介して洗浄装置本体１２内にＳＣ１液を供給し、第２の切替え部１５ｂが酸化性クリーニング液供給部２２側に切替えられることで、装置本体１２内へのＳＣ１液の供給は停止し、酸化性クリーニング液供給部２２に備えられた酸化性クリーニング液が配管２２ｂ、第２の切替え部１５ｂ及び配管１６ｂを介して装置本体１２内に供給される。また、第２の切替え部１５ｂが有機溶媒クリーニング液供給部２４側に切替えられることで有機溶媒クリーニング液供給部２４に備えられた有機溶媒クリーニング液が配管２４ｂ、第２の切替え部１５ｂ及び配管１６ｂを介して装置本体１２内に供給される。
【００１４】
また、ＳＣ２洗浄液供給部１８は、配管１８ａ、第３の切替え部１５ｃ及び配管１６ｃを介して洗浄装置本体１２内にＳＣ２液を供給し、第３の切替え部１５ｃが酸化性クリーニング液供給部２２側に切替えられることで、装置本体１２内へのＳＣ２液の供給は停止し、酸化性クリーニング液供給部２２に備えられた酸化性クリーニング液が配管２２ｃ、第３の切替え部１５ｃ及び配管１６ｃを介して装置本体１２内に供給される。また、第３の切替え部１５ｃが有機溶媒クリーニング液供給部２４側に切替えられることで有機溶媒クリーニング液供給部２４に備えられた有機溶媒クリーニング液が配管２４ｃ、第３の切替え部１５ｃ及び配管１６ｃを介して装置本体１２内に供給される。
【００１５】
さらに、ＤＩＷ供給部２０は、配管２０ａ、第４の切替え部１５ｄ及び配管２１を介して洗浄装置本体１２内にＤＩＷを供給し、第４の切替え部１５ｄが酸化性クリーニング液供給部２２側に切替えられることで、装置本体１２内へのＤＩＷの供給は停止し、酸化性クリーニング液供給部２２に備えられた酸化性クリーニング液が配管２２ｄ、第４の切替え部１５ｄ及び配管２１を介して装置本体１２内に供給される。また、第４の切替え部１５ｄが有機溶媒クリーニング液供給部２４側に切替えられることで有機溶媒クリーニング液供給部２４に備えられた有機溶媒クリーニング液が配管２４ｄ、第４の切替え部１５ｄ及び配管２１を介して装置本体１２内に供給される。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置１０の装置本体１２内を示す。
基板洗浄装置本体（洗浄容器）１２に囲まれて洗浄室３０が構成されている。この洗浄室３０には、半導体ウエハ等の基板３２を水平に支持する支持具３４が配置されている。この支持具３４は、モータ等からなる回転機構３６に回転軸３７を介して接続され、この回転機構３６により、水平に支持された状態の基板３２を回転させるようになっている。
【００１７】
支持具３４の周囲はカバー３８により囲まれている。このカバー３８は、後述するように、支持具３４により基板３２が回転する際に基板３２から飛ぶ薬液を受け止めるようになっている。
【００１８】
装置本体１２の側面には、基板搬入搬出口３３（図１参照）が形成されている。この基板搬入搬出口３３にはゲートバルブ３５（図１参照）が設けられており、このゲートバルブ３５により基板搬入搬出口３３が開閉される。また、この基板搬入搬出口３３を介して基板３２を支持具３４に移載するための基板移載機３９（図１参照）が設けられている。
【００１９】
前述した洗浄室３０には、第１のノズル４０と第２のノズル４２とが挿入されている。第１のノズル４０は薬液である例えばＤＨＦ、ＳＣ１液、ＳＣ２液を供給する第１の配管（配管１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）に接続され、第２のノズル４２はリンス液である例えばＤＩＷを供給する第２の配管（配管２１）に接続され、第１のノズル４０と第２のノズル４２とは、それぞれの先端が支持具３４に支持された基板３２の中心付近手前まで延びるように水平に配置されている。したがって、第１のノズル４０からは第１の配管である配管１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介してＤＨＦ、ＳＣ１液、ＳＣ２液が基板３２の中心に供給される。また、第２のノズル４２からは第２の配管である配管２１を介してＤＩＷが基板３２の中心に供給される。また、第１の切替え部１５ａ、第２の切替え部１５ｂ、第３の切替え部１５ｃ又は第４の切替え部１５ｄが酸化性クリーニング液供給部側、または有機溶媒クリーニング液供給部側に切替えられることで、配管洗浄液である酸化性クリーニング液または有機溶媒クリーニング液が配管１６ａ、１６ｂ、１６ｃ又は配管２１内に供給され、第１のノズル４０及び第２のノズル４２の両方又は少なくとも一方から基板洗浄装置本体１２内に供給される。
【００２０】
給水部５０は、前述したカバー３８の内側上部の周囲に開口し、カバー３８の内面に純水（脱イオン水）を供給できるようになっている。
【００２１】
カバー３８の下面には、カバー３８に供給された純水を排出するための排水管５４が接続されており、この排水管５４は、基板洗浄装置本体１２の外部へ延び、この排水管５４を介してカバー３８内の純水が排出される。なお、基板３２に対して供給された薬液やリンス液も排水管５４を介して排出される。
【００２２】
また、基板洗浄装置本体１２の上部には、乾燥用ガス供給管５６が接続されている。乾燥用ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）が用いられる。さらに、基板洗浄装置本体１２の下部には乾燥用ガスを排出するための排気管６０が接続されている。
【００２３】
コントローラ６２はコンピュータから構成され、回転機構３６による支持具３４の回転、ゲートバルブ３５による基板搬入搬出口３３の開閉、基板移載機３９による基板３２の搬入及び搬出、第１のノズル４０によるＤＨＦ、ＳＣ１液、ＳＣ２液の供給、第２のノズル４２によるＤＩＷの供給、配管１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、２１内への酸化性クリーニング液の供給、配管１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、２１内への有機溶媒クリーニング液の供給、第１の切替え部１５ａ、第２の切替え部１５ｂ、第３の切替え部１５ｃ及び第４の切替え部１５ｄの各切替え作業、給水部５０からの純水の供給、乾燥用ガス供給管５６からの窒素（Ｎ２）の供給等を制御する。
【００２４】
次に、上記構成に係る基板洗浄装置１０を用いて半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板を洗浄する方法について説明する。
【００２５】
図３は、コントローラ６２による制御フローを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、ゲートバルブ３５により基板搬入搬出口３３を開き、パターンが形成された基板３２を基板移載機３９により洗浄室３０内に搬入する。
【００２６】
次のステップＳ１２においては、さらに基板移載機３９を制御して基板３２を支持具３４に支持（セット）し、ゲートバルブ３５により基板搬入搬出口３３を閉じる。
【００２７】
次のステップＳ１４においては、回転機構３６により回転軸３７を介して支持具３４を回転させることにより基板３２の回転を開始する。
【００２８】
次のステップＳ１６においては、図４に示すように、基板３２の回転を維持しつつ、第１の切替え部１５ａをＤＨＦ供給部１４側に切替え、第１の配管である配管１６ａを介して第１のノズル４０からＤＨＦを供給し、基板３２の表面を洗浄する。このとき、第２の切替え部１５ｂをＳＣ１洗浄液供給部１７側に切替え、配管１６ｂを介して第１のノズル４０からＳＣ１洗浄液を供給するようにしてもよいし、第３の切替え部１５ｃをＳＣ２洗浄液供給部１８側に切替え、配管１６ｃを介して第１のノズル４０からＳＣ２洗浄液を供給するようにしてもよい。
【００２９】
次のステップＳ１８においては、図５に示すように、基板３２の回転を維持しつつ、第１のノズル４０からのＤＨＦの供給を停止し、第４の切替え部１５ｄをＤＩＷ供給部２０側に切替え、第２の配管である配管２１を介して第２のノズル４２からリンス液としてのＤＩＷを基板３２の中心に向けて供給し、基板表面に残留するＤＨＦを洗い流し、リンスを行う。
【００３０】
次のステップＳ２０においては、図６に示すように、基板３２の回転を維持しつつ、第２のノズル４２からのＤＩＷの供給を停止し、基板上のＤＩＷ等を回転による遠心力でふるい落とす。このステップＳ２０においては、洗浄室３０には、乾燥用ガス供給管５６を介して乾燥用ガスとしてのＮ２を供給しつつ排気管５８より排気して洗浄室３０をＮ２雰囲気とし、このＮ２雰囲気中で基板３２を乾燥させる。
なお、給水部５０からカバー３８の内面への水の供給は、安全性を高めるため、ステップＳ１６の洗浄工程または、ステップＳ１８のリンス工程からステップＳ２０の乾燥工程にかけて連続的に行うのが好ましい。即ち、少なくとも基板３２からＤＨＦやＤＩＷ等がカバー３８へ飛ぶ間はカバー３８の内面に純水を供給するようにするのがよい。なお、後述する配管洗浄工程においてもカバー３８の内面に純水を供給するようにするのがよい。
【００３１】
次のステップＳ２２においては、回転機構３６による支持具３４の回転を停止することにより基板３２の回転を停止する。また、洗浄室３０内へのＮ２の供給を停止する。
【００３２】
次のステップＳ２４によれば、ゲートバルブ３５により基板搬入搬出口３３を開き、基板移載機３９により基板３２を洗浄室３０内から搬出する。その後、他の装置、例えばエピタキシャル成長装置等へ搬送し、成膜等の処理を行う。
【００３３】
本発明においては、必要に応じて、例えば上述のステップＳ１０からステップＳ２４の一連の基板洗浄工程以外の時にＤＨＦを供給する第１の切替え部１５ａ及びＤＩＷを供給する第４の切替え部１５ｄの両方又は少なくとも一方を酸化性クリーニング液供給部２２側に切替える。そして、酸化性クリーニング液供給部２２から過酸化水素水やオゾン水等の酸化性の液体を流すことで、この酸化性の液体を第１の切替え部１５ａを介して第１の配管である配管１６ａ内へ、また、第４の切替え部１５ｄを介して第２の配管である配管２１内へ流すことができる。配管１６ａ内、２１内へ流れた酸化性の液体は、第１のノズル４０、第２のノズル４２を介して洗浄装置本体１２内に供給され、排水管５４より排出される。これにより、第１及び第２の配管内、第１のノズル４０、第２のノズル４２内、装置本体１２内に蓄積した有機物を酸化分解し、系外へ排出させることができる。
【００３４】
また、ＤＨＦの代わりにＳＣ１液又はＳＣ２液を使用する場合にも、必要に応じて、ＳＣ１液又はＳＣ２液を供給する第２の切替え部１５ｂ又は第３の切替え部１５ｃを酸化性クリーニング液供給部２２側に切替え、酸化性クリーニング液供給部２２から過酸化水素水やオゾン水等の酸化性の液体を流すことで、この酸化性の液体を第２の切替え部１５ｂ又は第３の切替え部１５ｃを介して第１の配管である配管１６ｂ内又は配管１６ｃ内へ流すことができる。配管１６ｂ内、１６ｃ内へ流れた酸化性の液体は第１のノズル４０を介して洗浄装置本体１２内に供給され、排水管５４より排出される。これにより第１の配管内、第１のノズル４０内、装置本体１２内に蓄積した有機物を酸化分解し、系外へ排出させることができる。
【００３５】
また、第１及び第２の配管内、第１のノズル４０、第２のノズル４２内、洗浄装置本体１２内に蓄積した有機物の除去に際しては、酸化性クリーニング液供給部２２の代わりに有機溶媒クリーニング液供給部２４を用いてもよい。
有機溶媒を第１の配管内及び第２の配管内の両方又は少なくとも一方に流すことで、第１及び第２の配管内、第１のノズル４０、第２のノズル４２内、洗浄装置本体１２内に蓄積した有機物を直接溶解させて、系外へ排出させることができる。
【００３６】
また、これら２種類の液体（酸化性の液体、有機溶媒）をそれぞれの配管に応じて１種類以上若しくは内容や濃度を個別に変化させて（例えば第１の配管にはＩＰＡ，第２の配管にはメタノールなど）流してもよい。但し、配管洗浄液供給系において、酸化性の液体と有機溶媒の両方を用いる場合は、それぞれの液体によるクリーニング工程の間に、ＤＩＷによる配管内置換が必要となり、このための設備も設ける必要がある。
【００３７】
薬液やＤＩＷを装置内部のユースポイントまで供給する配管やバルブ等からは可塑剤として加えられているフタル酸エステル類やフッ素化合物等が微量ながら溶出する。また供給タンクから装置までの配管やバルブ等によっても有機化合物は微量ながら溶出する。これらの有機物は装置内部のタンク壁や配管壁、流路上の僅かなデッドスペースなどに蓄積され、別のタイミング（温度や振動などの影響）で再溶出し洗浄中のウエハに付着する。本発明では、装置内部をセルフクリーニングすることで、装置内部に蓄積した有機物等を系外へ排出できるようにすることを最大の特徴とする。
【００３８】
本発明によれば、使用する薬液やＤＩＷの配管に本来使用する薬液とは異なる過酸化水素水やオゾン水、イソプロピルアルコール等を別途加えることで、装置内部に蓄積した有機汚染物質を分解・溶解し、クリーニング処理を行うことができる。さらに、これによって、ウエハ洗浄時におけるウエハへの有機汚染物質の付着を抑制し、ウエハを清浄に保つことができ、表面洗浄度に敏感な成膜工程前のウエハ洗浄に利用することができる。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【００３９】
本発明の一態様によれば、基板を薬液により洗浄する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内の前記基板に対して薬液を供給する第１の配管と、前記処理室内の前記基板に対してリンス液を供給する第２の配管と、前記第１の配管及び前記第２の配管内の少なくとも一方に配管洗浄液を供給する配管洗浄液供給系と、を有する基板洗浄装置が提供される。
【００４０】
好ましくは、前記薬液は、酸またはアルカリ等（例えばフッ化水素、塩酸、硫酸、またはアンモニア水、過酸化水素水）を１種類以上混ぜ、脱イオン水（ＤＩＷ）で希釈したものや、機能水と呼ばれる脱イオン水（ＤＩＷ）にオゾンガスや水素ガスを溶解させたものである。
【００４１】
好ましくは、前記薬液は、希フッ酸（ＤＨＦ），アンモニア水と過酸化水素水を混ぜＤＩＷで希釈したもの（ＳＣ１），または塩酸と過酸化水素水を混ぜＤＩＷで希釈したもの（ＳＣ２）である。
【００４２】
好ましくは、前記リンス液は、炭酸ガスを溶解させた水である。
【００４３】
好ましくは、前記リンス液は、脱イオン水（ＤＩＷ）である。
【００４４】
好ましくは、前記洗浄液は、過酸化水素水、オゾン水、次亜塩素酸、硝酸、クロラミン、ジメチルスルホキシドのいずれか１種類以上を混合した酸化性の液体である。
【００４５】
好ましくは、前記洗浄液は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、エチレングリコール、２−メチル−２−プロパノールのいずれか１種類以上を混合した有機溶媒である。
【００４６】
好ましくは、上記酸化性の液体の濃度が１０重量％以下である。
【００４７】
好ましくは、上記酸化性の液体の濃度が１重量％以下である。
【００４８】
好ましくは、上記酸化性の液体の濃度が０．1重量％以下である。
【００４９】
好ましくは、上記酸化性の液体の濃度が０．０1重量％以下である。
【００５０】
好ましくは、上記有機溶媒の濃度が１０重量％以下である。
【００５１】
好ましくは、上記有機溶媒の濃度が１重量％以下である。
【００５２】
好ましくは、上記有機溶媒の濃度が０．１重量％以下である。
【００５３】
好ましくは、上記有機溶媒の濃度が０．０１重量％以下である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置の装置本体内を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるコントローラによる制御フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態におけるＤＨＦ洗浄工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるリンス工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【図６】本発明の実施形態における乾燥工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    基板洗浄装置
１２    基板洗浄装置本体
１４    ＤＨＦ供給部
１７    ＳＣ１洗浄液供給部
１８    ＳＣ２洗浄液供給部
２０    ＤＩＷ供給部
２２    酸化性クリーニング液供給部
２４    有機溶媒クリーニング液供給部
３０    洗浄室
３２    基板
３４    支持具
【図１】
2010056208.tif 000003
【図２】
2010056208.tif 000004
【図３】
2010056208.tif 000005
【図４】
2010056208.tif 000006
【図５】
2010056208.tif 000007
【図６】
2010056208.tif 000008