(57)【要約】【課題】半導体基板等の品質への悪影響を抑制しつつ、再付着の発生を有効に抑制することが可能な半導体基板等の洗浄装置および洗浄方法を提供する。【解決手段】洗浄装置１は、半導体または半導体を含む素材からなる被洗浄物であるＳｉＣ基板５０を洗浄する洗浄装置であって、洗浄液１６を保持する洗浄槽１１と、洗浄槽１１の内部に配置され、ＳｉＣ基板５０を保持する基板ホルダ１２と、洗浄液１６に対して磁界を加える電磁石コイル１３とを備えている。【選択図】図１
2010027640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体または半導体を含む素材からなる被洗浄物を洗浄する洗浄装置であって、
洗浄液を保持する洗浄槽と、
前記洗浄槽の内部に配置され、前記被洗浄物を保持する保持部材と、
前記洗浄液に対して磁界を加える磁界印加部材とを備えた、洗浄装置。
【請求項２】
前記磁界印加部材と前記保持部材との間に配置されたフィルターをさらに備えた、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄槽の内部に超音波を発生させる超音波発生部材をさらに備えた、請求項１または２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記磁界印加部材に接続され、前記磁界印加部材が前記洗浄液に対して加える磁界の向きを変化させるスイッチング部材をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項５】
半導体または半導体を含む素材からなり、表面に付着物が付着した被洗浄物を準備する工程と、
前記被洗浄物を洗浄液中に浸漬して、前記付着物を除去する工程とを備え、
前記付着物を除去する工程では、前記洗浄液に対して磁界が加えられる、洗浄方法。
【請求項６】
前記付着物を除去する工程は、
前記洗浄液に対して第１の向きの磁界が加えられる工程と、
前記洗浄液に対して前記第１の向きとは異なる第２の向きの磁界が加えられる工程とを含んでいる、請求項５に記載の洗浄方法。
【請求項７】
前記半導体は、炭化珪素または窒化ガリウムである、請求項５または６に記載の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は洗浄装置および洗浄方法に関し、より特定的には、半導体または半導体を含む素材からなる被洗浄物を洗浄する洗浄装置、および半導体または半導体を含む素材からなる被洗浄物に適した洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体または半導体を含む素材からなる部材、具体的には半導体からなる半導体基板、半導体基板を用いて作製されたダイオード、トランジスタ、レーザなどの半導体装置、または半導体基板上に半導体層や金属層が形成された半導体装置の半製品など（以下、「半導体基板等」という）は、その製造工程において表面に付着した付着物を除去するため、洗浄する必要がある場合が多い。たとえば、半導体基板は、バルク状の素材をスライスし、その後表面を研磨することにより作製される場合がある。この場合、半導体基板の表面には、研磨剤などの付着物が付着している。この研磨剤などの付着物は、当該半導体基板を用いて半導体装置を製造した場合、その特性や品質に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、半導体基板を洗浄することにより、研磨剤などの付着物を除去する必要がある。
【０００３】
半導体基板等の洗浄は、一般に、付着物が付着した半導体基板等を洗浄液中に浸漬し、付着物を半導体基板等から分離することにより実施される。しかし、半導体基板等から分離された付着物は洗浄液中に浮遊するため、一旦分離された付着物が再び半導体基板等に付着するという再付着の問題があった。
【０００４】
これに対し、フィルターを介して洗浄液を循環させる洗浄装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。これにより、洗浄液中に浮遊する付着物を除去することが可能となり、再付着の発生を抑制することができる。また、半導体基板に対して対向するように電極を配置した洗浄装置が提案されている（たとえば特許文献２参照）。これにより、洗浄液中に浮遊する付着物を電気的に電極に付着させ、再付着の発生を抑制することができる。
【特許文献１】特開平６−１２４９３４号公報
【特許文献２】特開平９−２２８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の洗浄装置のように単に洗浄液を循環させる構成では、洗浄液を保持する洗浄槽内において洗浄液が滞留する領域が形成されるおそれがある。そのため、再付着の発生を十分に抑制することができないという問題がある。また、上記特許文献２に記載の洗浄装置のように、半導体基板等に対向する電極により、洗浄液中に浮遊する付着物を電気的に電極に付着させる構成では、再付着の発生を有効に抑制できるものの、半導体基板等が帯電し、半導体基板等の品質に悪影響が及ぶおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、半導体基板等の品質への悪影響を抑制しつつ、再付着の発生を有効に抑制することが可能な半導体基板等の洗浄装置および洗浄方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った洗浄装置は、半導体または半導体を含む素材からなる被洗浄物を洗浄する洗浄装置である。この洗浄装置は、洗浄液を保持する洗浄槽と、洗浄槽の内部に配置され、被洗浄物を保持する保持部材と、洗浄液に対して磁界を加える磁界印加部材とを備えている。
【０００８】
本発明の洗浄装置は、洗浄液に対して磁界を加える磁界印加部材を備えているため、磁界中において半導体基板等から付着物を分離することができる。ここで、半導体基板等に付着している付着物は帯電している場合が多い。そのため、洗浄液に対して磁界を加えた状態で付着物が半導体基板等から分離されると、磁界中を移動する付着物は所定方向に力を受ける。したがって、当該付着物が半導体基板等から離れる向きに移動するように磁界を加えることにより、半導体基板等から分離された付着物が、再度半導体基板等に付着すること（再付着）が有効に抑制される。また、半導体基板等が帯電する等の問題も生じないため、半導体基板等の品質への悪影響を抑制しつつ上記再付着の抑制を達成することができる。このように、本発明の洗浄装置によれば、半導体基板等の品質への悪影響を抑制しつつ、再付着の発生を有効に抑制することが可能な半導体基板等の洗浄装置を提供することができる。
【０００９】
上記洗浄装置において好ましくは、磁界印加部材と保持部材との間に配置されたフィルターをさらに備えている。これにより、半導体基板等から分離した付着物をフィルターにおいて捕捉することが可能となり、一層有効に再付着の発生を抑制することができる。
【００１０】
上記洗浄装置において好ましくは、洗浄槽の内部に超音波を発生させる超音波発生部材をさらに備えている。これにより、半導体基板等からの付着物の分離を促進することができる。また、半導体基板等の洗浄完了後、半導体基板等を洗浄槽から取り出した上で洗浄槽の内部に超音波を発生させることにより、半導体基板等から分離されて磁界印加部材に付着した付着物を、磁界印加部材から容易に分離することができる。
【００１１】
上記洗浄装置において好ましくは、磁界印加部材に接続され、磁界印加部材が洗浄液に対して加える磁界の向きを変化させるスイッチング部材をさらに備えている。
【００１２】
半導体基板等に付着している付着物は正の電荷に帯電しているものと負の電荷に帯電しているものとが混在している場合がある。これに対し、洗浄装置がスイッチング部材を備えていることにより、まず、所定の向きの電界を加えて一方の電荷に帯電した付着物を半導体基板等から除去した後、電界の向きを変化させて他方の電荷に帯電した付着物を除去することができる。その結果、正の電荷に帯電している付着物と負の電荷に帯電している付着物とが混在している場合でも、再付着の発生を有効に抑制することができる。
【００１３】
本発明に従った洗浄方法は、半導体または半導体を含む素材からなり、表面に付着物が付着した被洗浄物を準備する工程と、被洗浄物を洗浄液中に浸漬して、付着物を除去する工程とを備えている。そして、付着物を除去する工程では、洗浄液に対して磁界が加えられる。
【００１４】
上述のように、半導体基板等に付着している付着物は帯電している場合が多い。そのため、付着物を除去する工程において、洗浄液に対して当該付着物が半導体基板等から離れる向きに移動するように磁界を加えることにより、再付着が有効に抑制される。また、この場合、半導体基板等が帯電する等の問題も生じないため、半導体基板等の品質への悪影響を抑制しつつ上記再付着の抑制を達成することができる。このように、本発明の洗浄方法によれば、半導体基板等の品質への悪影響を抑制しつつ、再付着の発生を有効に抑制することができる。
【００１５】
上記洗浄方法において好ましくは、上記付着物を除去する工程は、洗浄液に対して第１の向きの磁界が加えられる工程と、洗浄液に対して第１の向きとは異なる第２の向きの磁界が加えられる工程とを含んでいる。
【００１６】
これにより、正の電荷に帯電している付着物と負の電荷に帯電している付着物とが混在している場合でも、第１の向きの磁界を加えて一方の電荷に帯電した付着物を半導体基板等から除去した後、第２の向きの磁界を加えて他方の電荷に帯電した付着物を除去することができる。その結果、正の電荷に帯電している付着物と負の電荷に帯電している付着物とが混在している場合でも、再付着の発生を有効に抑制することができる。
【００１７】
上記洗浄方法において好ましくは、上記半導体は、炭化珪素または窒化ガリウムである。本発明の洗浄方法は、半導体装置等を構成する半導体が炭化珪素または窒化ガリウムである場合に、有利に適用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本発明の洗浄装置および洗浄方法によれば、半導体基板等の品質への悪影響を抑制しつつ、再付着の発生を有効に抑制することが可能な半導体基板等の洗浄装置および洗浄方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態１における洗浄装置について説明する。図１は、実施の形態１における洗浄装置の構成を示す概略図である。
【００２１】
図１を参照して、実施の形態１における洗浄装置１は、洗浄液１６を保持する洗浄槽１１と、洗浄槽１１の内部に配置され、被洗浄物（たとえば炭化珪素（ＳｉＣ）基板５０）を保持する保持部材としての基板ホルダ１２と、基板ホルダ１２に対向するとともに、基板ホルダ１２を挟み、洗浄槽１１の深さ方向に延在するように配置される磁界印加部材としての一対の電磁石コイル１３と、電磁石コイル１３と基板ホルダ１２との間に、電磁石コイル１３の延在方向に沿った方向（洗浄槽１１の深さ方向）に延在して配置される一対のフィルター１４と、一対の電磁石コイル１３に接続されたスイッチング部材としての電磁石制御部１５とを備えている。洗浄液１６としては、たとえばアンモニア水と過酸化水素水との混合溶液、超純水、硫酸と過酸化水素水との混合溶液など、種々の洗浄液を採用することができる。電磁石コイル１３は、たとえば鉄心に銅線がコイル状に巻きつけられた構成を有しており、コイルに電流が流されることにより、洗浄液１６に対して磁界を加える電磁石として機能する。電磁石制御部１５は、電磁石コイル１３に電流を供給するとともに、当該電流の向きを変化させることにより、電磁石コイル１３が形成する磁界の向きを制御することができる。より具体的には、電磁石制御部１５は、電磁石コイル１３に電流を供給するとともに、当該電流の向きを反転させることにより、電磁石コイル１３が形成する磁界の向きを反転させることができる。
【００２２】
次に、実施の形態１における洗浄方法を、半導体基板等の一例としてＳｉＣ基板が洗浄される場合を例に説明する。図２は、実施の形態１における洗浄方法の概略を示すフローチャートである。また、図３および図４は、実施の形態１における再付着の抑制メカニズムを説明するための概略図である。図１〜図４を参照して、実施の形態１における洗浄装置および洗浄方法について説明する。
【００２３】
図２を参照して、実施の形態１における洗浄方法では、まず、工程（Ｓ１０）として被洗浄物準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、表面に付着物が付着した被洗浄物としてのＳｉＣ基板が準備される。具体的には、たとえば昇華法により作製された原料基板がワイヤーソーなどによりスライスされ、厚み方向に分離されてスライス基板とされる。その後、当該スライス基板に対して、たとえばＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；化学機械研磨）が実施されることにより表面が平坦化され、円盤状のウェハとしてのＳｉＣ基板５０が作製される。このとき、ＳｉＣ基板５０の表面には、上記作製過程において付着物が付着する。付着物としては、たとえば上記ＣＭＰにおいて用いられた研磨剤（研磨粒子）などが挙げられる。
【００２４】
次に、図２を参照して、工程（Ｓ２０）として被洗浄物浸漬工程が実施される。具体的には、この工程（Ｓ２０）では、図１を参照して、円盤状の形状を有する上記ＳｉＣ基板５０が洗浄槽１１に保持された洗浄液１６中に浸漬され、基板ホルダ１２により固定されることにより洗浄液１６中に保持される。
【００２５】
次に、工程（Ｓ３０）として第１洗浄工程が実施される。具体的には、上記工程（Ｓ２０）において洗浄液１６中に保持されたＳｉＣ基板５０の表面から付着物が分離する。そして、この付着物は洗浄液１６中を浮遊する。このとき、工程（Ｓ３０）では、図３を参照して、電磁石制御部１５から所定の向きの電流が電磁石コイル１３に供給される。これにより、電磁石コイル１３は当該電流の向きに応じた電界を形成し、当該電界は洗浄液１６に加えられる。このとき、電界が加えられた洗浄液１６中を移動する付着物５１は、当該電界との相互作用により所定方向に力を受ける。本実施の形態では、形成された電界との相互作用により、たとえば正の電荷に帯電した付着物５１がＳｉＣ基板５０から離れる向きに移動するように電界から力を受ける。その結果、正に帯電した付着物５１はフィルター１４に捕捉され、ＳｉＣ基板５０への再付着が抑制される。
【００２６】
次に、工程（Ｓ４０）として第２洗浄工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）が実施された後、工程（Ｓ３０）とは反対向きの電流が電磁石制御部１５から電磁石コイル１３に供給される。これにより、電磁石コイル１３は工程（Ｓ３０）とは反対向きの磁界を形成する。その結果、当該磁界が加えられた洗浄液１６中を移動する負の電荷に帯電した付着物５２は、ＳｉＣ基板５０から離れる向きに移動するように電界から力を受ける。そして、負に帯電した付着物５２はフィルター１４に捕捉され、ＳｉＣ基板５０への再付着が抑制される。
【００２７】
以上のように、本実施の形態におけるＳｉＣ基板５０の洗浄方法においては、工程（Ｓ３０）において正に帯電した付着物５１が除去された後、工程（Ｓ４０）において負に帯電した付着物５２が除去される。その結果、ＳｉＣ基板５０に付着している付着物が、正の電荷に帯電しているものと負の電荷に帯電しているものとが混在している場合でも、再付着の発生を有効に抑制することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２における洗浄装置について説明する。図５は、実施の形態２における洗浄装置の構成を示す概略図である。
【００２９】
図５および図１を参照して、実施の形態２における洗浄装置１は、基本的には実施の形態１における洗浄装置１と同様の構成を有し、同様に動作するとともに同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２の洗浄装置１は、洗浄槽１１の内部に超音波を発生させる超音波発生部材としての超音波発生器１７を備えている点において、実施の形態１の洗浄装置１とは異なっている。この超音波発生器１７は、洗浄槽１１の内部において、底壁に沿って配置される。
【００３０】
次に、実施の形態２における洗浄装置１を用いた実施の形態２における洗浄方法について説明する。実施の形態２における洗浄方法は、基本的には実施の形態１の場合と同様に実施され、同様の効果を得ることができる。そして、実施の形態２における洗浄方法では、超音波発生器１７を備えた実施の形態２の洗浄装置１を用いるため、工程（Ｓ２０）〜（Ｓ４０）において、洗浄槽１１の内部に超音波を発生させることができる。これにより、ＳｉＣ基板５０からの付着物の分離を促進し、効率よくＳｉＣ基板５０の洗浄を実施することができる。
【００３１】
また、実施の形態２における洗浄装置１においては、ＳｉＣ基板５０などの半導体基板等の洗浄完了後、当該半導体基板等を洗浄槽１１から取り出した上で、この超音波発生器１７から洗浄槽１１の内部に超音波を発生させてもよい。これにより、ＳｉＣ基板５０などの半導体基板等の洗浄において電磁石コイル１３に付着した付着物を、電磁石コイル１３から容易に分離することができる。その結果、洗浄装置１のメンテナンスを容易に実施することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態においては、磁界印加部材として電磁石コイル１３を採用する場合について説明したが、本発明の磁界印加部材はこれに限られず、たとえば永久磁石を採用してもよい。また、電磁石コイル１３などの磁界印加部材は、各洗浄槽１１に対して１つとしてもよいが、好ましい磁界を形成するためには、上記実施の形態のように基板ホルダ１２を挟んで一対配置することが好ましい。さらに、電磁石コイル１３などの磁界印加部材は、各洗浄槽１１に対して３つ以上配置されてもよい。
【００３３】
また、本発明の洗浄装置にはフィルターは必ずしも必要ではないが、付着物を補足して再付着の発生を抑制する観点から、上記実施の形態のようにフィルターを備えていることが好ましい。
【００３４】
さらに、本発明の洗浄方法が実施される時間については、基本的には長くすることにより洗浄効果は向上するが、１時間を超えると洗浄液の洗浄効果が低下するおそれがあること、被洗浄物が磁化するおそれがあること等を考慮して、１時間以下とすることが好ましい。一方、洗浄時間の下限値は半導体基板等の状態に合わせて十分な洗浄効果が得られる時間以上とすればよいが、一般に５秒未満では十分な効果が得られないため、５秒以上とすることが好ましい。また、磁界印加部材と保持部材との間の磁界の磁束密度は、０．０１Ｇ（ガウス）未満では再付着抑制の効果が小さくなるため、０．０１Ｇ以上とすることが好ましい。一方、当該磁束密度が２０ｋＧを超えると、被洗浄物が磁化するおそれがあるため、２０ｋＧ以下とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、磁界印加部材と被洗浄物との距離は、基本的には小さいほうが再付着抑制の効果は高いが、０．１ｍｍ未満とすると、被洗浄物から分離した付着物と被洗浄物との距離を十分に保つことが難しくなるとともに、被洗浄物が磁化するおそれがあるため、０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。一方、当該距離が１００ｍｍを超えると被洗浄物付近の磁力が弱くなり、洗浄効果が小さくなるため、１００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の実施例１について説明する。本発明の洗浄装置を用いた本発明の洗浄方法を実施し、従来の洗浄方法と比較する実験を行なった。実験の手順は以下の通りである。
【００３７】
表面積２５００μｍ２（一辺５０μｍの正方形領域）あたり１００００個以上の付着物が付着したＳｉＣウェハをサンプルとして準備し、上記実施の形態１において説明した洗浄装置１を使用して、実施の形態１の洗浄方法から工程（Ｓ４０）を省略した洗浄方法を実施した。洗浄液としては、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液（アンモニア水＋過酸化水素水）、フッ酸、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、純水、超純水、塩酸と過酸化水素水との混合溶液、硫酸と過酸化水素水との混合溶液の各種洗浄液を採用した（実施例）。一方、比較のため、同様の洗浄装置１を用い、洗浄液に磁界を加えることなく洗浄を実施する従来の洗浄方法も実施した（比較例）。そして、洗浄完了後、サンプルの表面を顕微鏡で観察し、表面積２５００μｍ２あたりの付着物（残留付着物）の個数を調査した。
【００３８】
なお、電磁石コイル１３とサンプルとの距離は５ｍｍ、洗浄時間は１分間、実施例における電磁石コイル１３とサンプルとの間における磁束密度は１ｋＧとした。試験結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2010027640.tif 000003
【００４０】
表１においては、各種洗浄液を用いた比較例および実施例の試験結果とともに、比較例に対する実施例における付着物の減少割合が「減少率」として表示されている。表１を参照して、いずれの洗浄液を採用した場合でも減少率は６０％以上となっている。このことから、本発明の洗浄方法によれば、再付着の発生が抑制され、従来の洗浄方法に比べて高い洗浄効果が得られることが確認された。中でも、洗浄液として純水、超純水およびアンモニア水＋過酸化水素水を採用した場合、洗浄効果の向上が大きくなっている。そして、特に、アンモニア水＋過酸化水素水を採用した場合、減少率が大きいだけでなく、残留付着物の個数密度も極めて小さくなっている。
【００４１】
なお、上記洗浄液のほか、ギ酸と過酸化水素水との混合溶液、カロ酸、王水、緩衝フッ酸、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液にキレート剤を添加したもの、オゾン水、電解イオン水、エタノール、アセトンを洗浄液として採用した場合についても実験を行なったところ、いずれも減少率は６０％以上となった。
【００４２】
以上の実験結果より、本発明の洗浄装置を用いて本発明の洗浄方法を実施することにより、高い洗浄効果が得られることが確認された。
【００４３】
なお、上記実施の形態および実施例においては、被洗浄物としてＳｉＣ基板を例として説明したが、本発明の洗浄装置および洗浄方法により洗浄可能な被洗浄物はこれに限らない。本発明の洗浄装置および洗浄方法は、ＳｉＣ、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの半導体基板、当該半導体基板上に電極などの金属膜が形成された半導体装置の半製品、あるいはパワー半導体装置、半導体発光装置などの半導体装置など、半導体または半導体を含む素材からなる被洗浄物に広く適用することができる。
【００４４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の洗浄装置および洗浄方法は、半導体または半導体を含む素材からなる被洗浄物を洗浄するための洗浄装置および洗浄方法に、特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１における洗浄装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における洗浄方法の概略を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における再付着の抑制メカニズムを説明するための概略図である。
【図４】実施の形態１における再付着の抑制メカニズムを説明するための概略図である。
【図５】実施の形態２における洗浄装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  洗浄装置、１１  洗浄槽、１２  基板ホルダ、１３  電磁石コイル、１４  フィルター、１５  電磁石制御部、１６  洗浄液、１７  超音波発生器、５０  ＳｉＣ基板、５１，５２  付着物。
【図１】
2010027640.tif 000004
【図２】
2010027640.tif 000005
【図３】
2010027640.tif 000006
【図４】
2010027640.tif 000007
【図５】
2010027640.tif 000008