(57)【要約】本発明によって提供される半導体ウエハ洗浄用の装置は、チャックと、超音波または高周波超音波装置と、アクチュエータと、少なくとも一つのディスペンサと、回転駆動機構とを備えている。前記チャックは前記半導体ウエハを保持する。前記アクチュエータは、前記超音波または高周波超音波装置を半導体ウエハ表面の上方位置まで駆動し、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間に隙間を形成する。前記少なくとも一つのディスペンサから前記半導体ウエハの表面に洗浄液が噴射される。前記回転駆動機構は、前記チャックを駆動させて設定回転速度以下の回転速度で回転させることにより、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間の前記隙間に前記洗浄液が完全且つ継続的に充填され、前記洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーを安定して前記半導体ウエハの表面全体に伝達する。本発明によれば、半導体ウエハの洗浄方法も提供される。【選択図】図１Ａ
2019533314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを洗浄する装置であって、
前記半導体ウエハを保持するチャックと、
超音波または高周波超音波装置と、
前記超音波または高周波超音波装置を前記半導体ウエハ表面の上方位置まで駆動し、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間に隙間を形成するアクチュエータと、
前記半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射する少なくとも一つのディスペンサと、
前記チャックを駆動させて設定回転速度以下の回転速度で回転させることにより、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間の前記隙間に前記洗浄液が完全且つ継続的に充填され、前記洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーを安定して前記半導体ウエハの表面全体に伝達させる、回転駆動機構とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記半導体ウエハの表面は親水性であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つのディスペンサは中央ディスペンサであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記回転駆動機構は、前記チャックを３０ｒｐｍ以下の回転速度で回転させることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記回転駆動機構は、前記チャックを１０〜３０ｒｐｍの範囲の回転速度で回転させることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
サスペンションアームをさらに備え、前記超音波または高周波超音波装置は前記サスペンションアームの下面に配置されており、前記中央ディスペンサが前記サスペンションアームの先端に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記中央ディスペンサは半導体ウエハの中心の反対側で、前記半導体ウエハの中央部を僅かに越えた位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも一つのディスペンサは、前記超音波または高周波超音波装置の側面に配置されるサイドディスペンサであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記回転駆動機構は、前記チャックを４５ｒｐｍ以下の回転速度で回転させることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記回転駆動機構は、前記チャックを１０〜４５ｒｐｍの範囲の回転速度で回転させることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記サイドディスペンサは、前記超音波または高周波超音波装置の前記側面に沿って一列に配置される複数の吐出口が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記超音波または高周波超音波装置を駆動して垂直移動させ、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間の前記隙間を変更する垂直アクチュエータをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記半導体ウエハを固定するための複数の位置決めピンを前記チャックに配置したことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
半導体ウエハを洗浄する装置であって、
チャックによって前記半導体ウエハを保持するステップと、
サイドディスペンサから前記半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射するステップと、
前記超音波または高周波超音波装置を駆動して前記半導体ウエハ表面の上方位置まで移動させ、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間に隙間を形成するステップと、
前記チャックを駆動させて設定回転速度以下の回転速度で回転させることにより、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間の前記隙間に前記洗浄液が完全且つ継続的に充填され、前記洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーを安定して前記半導体ウエハの表面全体に伝達するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記半導体ウエハの表面は親水性であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも一つの中央ディスペンサから前記半導体ウエハの表面に前記洗浄液を噴射することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記チャックを駆動して３０ｒｐｍ以下の回転速度で回転させることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記チャックを駆動して１０〜３０ｒｐｍの範囲の回転速度で回転させることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記中央ディスペンサは半導体ウエハの中心の反対側で、前記半導体ウエハの中央部を僅かに越えた位置に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも一つのサイドディスペンサから前記半導体ウエハの表面に前記洗浄液を噴射することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記チャックを駆動して４５ｒｐｍ以下の回転速度で回転させることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記チャックを駆動して１０〜４５ｒｐｍの範囲の回転速度で回転させることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記サイドディスペンサは、前記超音波または高周波超音波装置の側面に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記サイドディスペンサは、前記超音波または高周波超音波装置の前記側面に沿って一列に配置される複数の吐出口が設けられていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、半導体ウエハの洗浄装置および洗浄方法に関する。具体的には、半導体ウエハの洗浄用に超音波または高周波超音波装置を用い、半導体ウエハの回転速度を制御して設定回転速度以下にすることにより、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハとの間の隙間に洗浄液を完全且つ継続的に充填し、洗浄液を介して半導体ウエハに超音波または高周波超音波エネルギーを安定して伝達する一方、半導体ウエハのパターン構造に対する損傷を防止する洗浄装置および洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの体積がより小さくなるなか、半導体洗浄技術における今日の課題は半導体ウエハ上のパターン構造の損傷を避けつつ、粒子除去率を向上するということである。超音波または高周波超音波洗浄技術の発展は、半導体装置の製造工程における洗浄の問題を解決し、単一の半導体ウエハの洗浄により多く適用され、粒子や異物をより効率的に除去することができる。高周波超音波装置を例に上げると、高周波超音波装置は一般的に、共振器と音響的に接続された圧電トランスデューサを備えている。圧電トランスデューサは、振動するように電気的に励起され、共振器は洗浄液に高周波音響エネルギーを伝達する。高周波超音波エネルギーによって洗浄液を撹拌することにより、半導体ウエハ上の粒子が緩められる。これによって、異物は半導体ウエハから振動により剥離され、ディスペンサから供給される洗浄液の流動によって前記半導体ウエハの表面から除去される。半導体ウェハを洗浄する際、半導体ウエハをチャックによって支持し、所定の回転速度でチャックと共に半導体ウエハを回転させる。ディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射する。高周波超音波装置は、半導体ウエハ表面の上方位置に配置され、高周波超音波装置と半導体ウエハの表面との間に隙間が形成される。高周波超音波装置と半導体ウエハの表面との間の隙間に洗浄液が充填される。洗浄液を介して半導体ウエハの表面に高周波超音波エネルギーが伝達される。半導体装置の製造工程では、高周波超音波装置と半導体ウエハとの間の洗浄液がパターン構造の品質に影響を与えるのは明らかである。半導体ウエハの回転速度は、高周波超音波装置と半導体ウエハの表面との間の隙間への洗浄液の充填に影響を与える主な要素である。高周波超音波装置と半導体ウエハの表面との間の隙間に洗浄液が完全に充填されていない場合、半導体ウエハ表面への高周波超音波エネルギーの伝達が不安定となり、半導体ウエハのパターン構造が損傷する可能性がある。また、高周波超音波装置および半導体ウエハ表面との間の隙間への洗浄液の充填は、この他にも半導体ウエハの回転速度、半導体ウエハ表面上方の高周波超音波装置の位置、半導体ウエハ表面の特性（疎水性、親水性）等によっても影響されるため、高周波超音波装置および半導体ウエハ表面との間の隙間に洗浄液が完全に且つ継続的に充填されず、パターン構造が損傷する事態が発生する可能性がある。    
【発明の概要】
【０００３】
従って、本発明の目的は、超音波または高周波超音波装置を用いて、半導体ウエハの回転速度を制御して設定回転速度以下にすることにより、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハとの間の隙間に洗浄液を完全且つ継続的に充填し、洗浄液を介して前記半導体ウエハの表面全体に超音波または高周波超音波エネルギーを安定して伝達する一方、超音波または高周波超音波エネルギーによって、半導体ウエハのパターン構造が損傷しないようにする半導体ウエハの洗浄装置および洗浄方法を提供することである。
【０００４】
本発明の一実施形態において、半導体ウエハ洗浄装置は、チャックと、回転駆動機構と、超音波または高周波超音波装置と、アクチュエータと、少なくとも一つの中央ディスペンサとを備えている。前記チャックは前記半導体ウエハを保持する。前記回転駆動機構は、前記チャックを３０ｒｐｍ以下の回転速度で回転させる。前記アクチュエータは、前記超音波または高周波超音波装置を駆動して前記半導体ウエハ表面の上方位置まで移動させ、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間に隙間を形成する。前記少なくとも一つの中央ディスペンサから前記半導体ウエハの表面に洗浄液が噴射される。前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間の前記隙間には、前記洗浄液が完全且つ継続的に充填され、前記洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーが安定して前記半導体ウエハの表面全体に伝達される。
【０００５】
本発明の別の実施形態において、半導体ウエハ洗浄装置は、チャックと、回転駆動機構と、超音波または高周波超音波装置と、アクチュエータと、サイドディスペンサとを備えている。前記チャックは前記半導体ウエハを保持する。前記回転駆動機構は、前記チャックを４５ｒｐｍ以下の回転速度で回転させる。前記アクチュエータは、前記超音波または高周波超音波装置を駆動して前記半導体ウエハ表面の上方位置まで移動させ、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間に隙間を形成する。前記サイドディスペンサから前記半導体ウエハの表面に洗浄液が噴射される。前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間の前記隙間には、前記洗浄液が完全且つ継続的に充填され、前記洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーが安定して前記半導体ウエハの表面全体に伝達される。
【０００６】
本発明の一実施形態は半導体ウエハを洗浄する方法であって、チャックによって半導体ウエハを保持するステップと、少なくとも一つの中央ディスペンサから前記半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射するステップと、前記超音波または高周波超音波装置を駆動して前記半導体ウエハ表面の上方位置まで移動させ、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間に隙間を形成するステップと、前記チャックを駆動させて３０ｒｐｍ以下の回転速度で回転させることにより、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間の前記隙間に前記洗浄液が完全且つ継続的に充填し、前記洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーを安定して半導体ウエハの表面全体に伝達するステップとを備えている。
【０００７】
本発明の別の実施形態は半導体ウエハを洗浄する方法であって、チャックによって前記半導体ウエハを保持するステップと、少なくとも一つのサイドディスペンサから前記半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射するステップと、前記超音波または高周波超音波装置を駆動して前記半導体ウエハ表面の上方位置まで移動させ、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間に隙間を形成するステップと、前記チャックを駆動させて４５ｒｐｍ以下の回転速度で回転させることにより、前記超音波または高周波超音波装置と前記半導体ウエハの表面との間の前記隙間に前記洗浄液を完全且つ継続的に充填し、前記洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーを安定して前記半導体ウエハの表面全体に伝達するステップとを備えている。  
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の第一実施形態に係る半導体ウエハ洗浄用の装置を示す概略図である。
【図１Ｂ】装置の超音波または高周波超音波装置および中央ディスペンサを用いた半導体ウエハの洗浄を示す上面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る装置の超音波または高周波超音波装置およびサイドディスペンサを用いた半導体ウエハの洗浄を示す上面図である。
【図３Ａ】半導体ウエハを高速（＞３０ｒｐｍ）で回転させ、中央ディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射して、半導体ウエハと超音波または高周波超音波装置との間の隙間に洗浄液を充填する間に、洗浄液でカバーされる領域がどのように変化するかを示す上面図である。
【図３Ｂ】半導体ウエハを高速（＞３０ｒｐｍ）で回転させ、中央ディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射して、半導体ウエハと超音波または高周波超音波装置との間の隙間に洗浄液を充填する間に、洗浄液でカバーされる領域がどのように変化するかを示す上面図である。
【図３Ｃ】半導体ウエハを高速で回転させている間に、洗浄液で覆われる領域がどのように変化するかを示す概略図である。
【図３Ｄ】半導体ウエハを高速で回転させている間に、洗浄液で覆われる領域がどのように変化するかを示す概略図である。
【図４】図１Ａおよび図１Ｂに示す装置を用いた半導体ウエハの洗浄を示す概略図であって、半導体ウエハを低速で（１０〜３０ｒｐｍ）で回転させて、中央ディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射して、半導体ウエハと超音波または高周波超音波装置との間の隙間に洗浄液を充填する様子を示す図である。
【図５】図２に示す装置を用いた半導体ウエハの洗浄を示す概略図であって、半導体ウエハを低速で（１０〜４５ｒｐｍ）で回転させて、サイドディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射して、半導体ウエハと超音波または高周波超音波装置との間の隙間に洗浄液を充填する様子を示す図である。
【図６】図２に示す装置を用いた半導体ウエハの洗浄を示す概略図であって、半導体ウエハを高速で（＞４５ｒｐｍ）で回転させて、サイドディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射して、半導体ウエハと超音波または高周波超音波装置との間の隙間に洗浄液を充填する様子を示す図である。
【図７】図１Ａおよび図１Ｂに示す装置を用いた半導体ウエハの洗浄を示す概略図であって、半導体ウエハの表面が疎水性であり、半導体ウエハを低速で（１０〜３０ｒｐｍ）で回転させて、中央ディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射して、半導体ウエハと超音波または高周波超音波装置との間の隙間に洗浄液を充填する様子を示す図である。
【図８】図１Ａおよび図１Ｂに示す装置を用いた半導体ウエハの洗浄を示す概略図であって、半導体ウエハの表面が親水性であり、半導体ウエハを低速で（１０〜３０ｒｐｍ）で回転させて、中央ディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射して、半導体ウエハと超音波または高周波超音波装置との間の隙間に洗浄液を充填する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本発明の第一実施形態による半導体ウエハ洗浄装置の一例を説明する。装置は半導体ウエハ１０５を保持するチャック１０６を備えている。チャック１０６には、半導体ウエハ１０５を固定する複数の位置決めピン１０７が配置されている。チャック１０６は回転駆動機構１１１に接続されている。回転駆動機構１１１は、チャック１０６を設定回転速度以下の回転速度で回転させる。回転速度は１０〜３０００ｒｐｍの範囲で設定される。半導体ウエハ１０５はチャック１０６に保持される。そして、半導体ウエハ１０５は、チャック１０６と同じ回転速度で、チャック１０６と共に回転する。装置はサスペンションアーム１０１を有している。超音波または高周波超音波装置は、サスペンションアーム１０１の下面に配置されている。超音波または高周波超音波装置は、共振器１０３と音響的に接続された圧電トランスデューサ１０２を備えている。超音波または高周波超音波装置を用いて半導体ウエハ１０５を洗浄する場合、超音波または高周波超音波装置を半導体ウエハ１０５の表面の上方に移動させ、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間に隙間を形成する。圧電トランスデューサ１０２は、電気によって振動を起こし、共振器１０３は洗浄液に高周波音響エネルギーを伝達する。超音波または高周波超音波エネルギーによって洗浄液を撹拌することにより、半導体ウエハ１０５上の粒子が緩められる。これによって、異物は半導体ウエハ１０５の表面から振動により隔離され、洗浄液１０４の流動によって半導体ウエハ１０５の表面から除去される。洗浄液１０４は、少なくとも一つの中央ディスペンサ１０８によって供給される。中央ディスペンサ１０８は、サスペンションアーム１０１の先端の位置に配置される。中央ディスペンサ１０８は半導体ウエハ１０５の中心の反対側で、半導体ウエハ１０５の中央部を僅かに越えた位置にあり、半導体ウエハ１０５の洗浄液１０４を噴射する。超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間に洗浄液１０４を完全且つ継続的に充填し、洗浄液１０４を介して超音波または高周波超音波エネルギーを安定して半導体ウエハ１０５の表面全体に伝達させることにより、半導体ウエハ１０５のパターン構造が超音波または高周波超音波エネルギーによって損傷することを回避できる。特に半導体ウエハ１０５の縁部のパターン構造が超音波または高周波超音波エネルギーによって損傷することを回避できる。中央ディスペンサ１０８の数は、少なくとも一つまたはそれ以上である。中央ディスペンサ１０８は、半導体ウエハ１０５の表面に対して液体または気体の異なる化学物質を供給することができる。垂直アクチュエータ１１２は、サスペンションアーム１０１を上下駆動させて、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間を変更する。アクチュエータ１１３は、超音波または高周波超音波装置を駆動して半導体ウエハ１０５の表面の上方位置まで移動させる。
【００１０】
図２を参照されたい。図２は本発明の第二実施形態による半導体ウエハ洗浄装置の一例を示す上面図である。第二実施形態の装置は図１に示す装置と類似するが、第二実施形態の装置には、装置の超音波または高周波超音波装置の横にサイドディスペンサ２０９が配置されている点で異なっている。本実施形態において、サイドディスペンサ２０９には、超音波または高周波超音波装置の側面に沿って一列に配置される複数の吐出口が設けられている。
【００１１】
図３Ａ〜図３Ｄに示される実施形態で図１Ａおよび図１Ｂに示す装置を用いて半導体ウエハ１０５を洗浄する場合、チャック１０６が複数の位置決めピン１０７によって半導体ウエハ１０５を保持して位置決めする。回転駆動機構１１１は、チャック１０６を３０ｒｐｍより早い回転速度で回転させる。アクチュエータ１１３は、超音波または高周波超音波装置を駆動して半導体ウエハ１０５の表面の上方位置まで移動させる。垂直アクチュエータ１１２は、超音波または高周波超音波装置を駆動して垂直移動させて、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間を変更する。超音波または高周波超音波装置は、半導体ウエハ１０５の外縁をカバーする。中央ディスペンサ１０８から半導体ウエハ１０５の表面に洗浄液１０４が噴射される。回転駆動機構１１１は、チャック１０６を駆動して高い回転速度で回転させるが、これによって超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間、特に超音波または高周波超音波装置の端の部分に、洗浄液１０４を完全且つ継続的に充填することができない。洗浄工程において、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間に洗浄液１０４が完全に充填されるときと、充填されないときとが生じ、不安定となる。図３Ａおよび図３Ｂは、半導体ウエハが高速で回転している間に、洗浄液によってカバーされる領域がどのように変化するかを示す上面図である。ゾーン１およびゾーン２には、洗浄液１０４が完全に充填されるときと、充填されないときとがある。場合によっては、図３Ａおよび図３Ｃに示すように、ゾーン１およびゾーン２には洗浄液１０４が充填されないとき、または、完全には充填されないときがある。この場合、一方で、ゾーン３には洗浄液１０４が完全に充填される。しかし、場合によっては、図３Ｂおよび図３Ｄに示すように、ゾーン１およびゾーン２に洗浄液１０４が完全に充填され、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間全体に洗浄液１０４が完全に充填されることもある。すなわち、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間に気体と液体の相が交互に存在することになる。超音波または高周波超音波エネルギーは、気体相と液体相との境に集中する。エネルギーの集中によって生成される高い超音波または高周波超音波出力は、パターン構造に損傷を与える虞がある。また、ゾーン１およびゾーン２に洗浄液１０４が充填されない、または、ゾーン１およびゾーン２に洗浄液１０４が完全には充填されない場合、超音波または高周波超音波エネルギーが半導体ウエハ１０５の表面に伝達されない。一方で、ゾーン１およびゾーン２に洗浄液１０４が一旦完全に充填されると超音波または高周波超音波エネルギーが洗浄液１０４を介して半導体ウエハ１０５の表面に伝達される。これにより、半導体ウエハ１０５の表面に伝達される超音波または高周波超音波エネルギーの分布が不均一となる。また、不安定な液体の移動が乱流を引き起こし、これによって超音波または高周波超音波エネルギーの伝達がさらに不均一となる。
【００１２】
上記問題を解決するために、図４に示すように、チャック１０６の回転速度を３０ｒｐｍ以下の回転速度、好ましくは１０〜３０ｒｐｍの範囲に制御する。中央ディスペンサ１０８から半導体ウエハ１０５の表面に洗浄液１０４が噴射される。回転駆動機構１１１がチャック１０６を設定回転速度以下の回転速度で駆動回転させ、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間に洗浄液１０４が完全且つ継続的に充填されるので、超音波または高周波超音波エネルギーが安定して洗浄液１０４を介して半導体ウエハ１０５の表面全体に伝達され、半導体ウエハ１０５のパターン構造が損傷を受けることを回避できる。チャック１０６の回転速度を設定回転速度以下の回転速度となるように制御することによって、パターン構造への損傷を回避することができる。
【００１３】
図５を参照して、図２に示す装置を用いて半導体ウエハ２０５を洗浄する場合、チャック２０６が複数の位置決めピン２０７によって半導体ウエハ２０５を保持して位置決めする。回転駆動機構は、チャック２０６を４５ｒｐｍ以下の回転速度、好ましくは１０〜４５ｒｐｍの範囲で回転させる。アクチュエータは、超音波または高周波超音波装置を駆動して半導体ウエハ２０５の表面の上方位置まで移動させる。垂直アクチュエータは、サスペンションアーム２０１を駆動して超音波または高周波超音波装置を垂直移動させて、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ２０５の表面との間の隙間を変更する。超音波または高周波超音波装置の端部が、半導体ウエハ２０５の外縁をカバーすることが好ましい。サイドディスペンサ２０９から半導体ウエハ２０５の表面に洗浄液２０４が噴射される。回転駆動機構がチャック２０６を設定回転速度以下の回転速度で駆動回転させ、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ２０５の表面との間の隙間に洗浄液２０４が完全且つ継続的に充填されるので、超音波または高周波超音波エネルギーが安定して洗浄液２０４を介して半導体ウエハ２０５の表面全体に伝達され、半導体ウエハ２０５のパターン構造が超音波または高周波超音波エネルギーによって損傷を受けることを回避できる。チャック２０６の回転速度を設定回転速度以下の回転速度となるように制御することによって、パターン構造への損傷を回避することができる。
【００１４】
図５に示す実施形態に対して、図６に示す実施形態では、回転駆動機構が、チャック２０６を駆動して４５ｒｐｍよりも高い回転速度で回転させている。これによって超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ２０５の表面との間の隙間、特に超音波または高周波超音波装置の端の部分に、洗浄液２０４が完全且つ継続的に充填されない。洗浄工程において、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ２０５の表面との間の隙間に洗浄液２０４が完全に充填されるときと、充填されないときとが生じ、不安定となる。超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ２０５の表面との間の隙間に気体と液体の相が交互に存在することになる。超音波または高周波超音波エネルギーは、気体相と液体相との境に集中する。エネルギーの集中によって生成される高い超音波または高周波超音波出力は、パターン構造に損傷を与える虞がある。また、隙間に洗浄液２０４が充填されない、または、隙間に洗浄液２０４が完全には充填されない場合、超音波または高周波超音波エネルギーが半導体ウエハ２０５の表面に伝達されない。一方で、隙間に洗浄液２０４が一旦完全に充填されると超音波または高周波超音波エネルギーが洗浄液２０４を介して半導体ウエハ２０５の表面に伝達される。これにより、半導体ウエハ２０５の表面に伝達される超音波または高周波超音波エネルギーの分布が不均一となる。また、不安定な液体の移動が乱流を引き起こし、これによって超音波または高周波超音波エネルギーの伝達がさらに不均一となる。
【００１５】
図７に示される実施形態で図１Ａおよび図１Ｂに示す装置を用いて半導体ウエハ１０５を洗浄する場合、チャック１０６が複数の位置決めピン１０７によって半導体ウエハ１０５を保持して位置決めする。回転駆動機構１１１は、チャック１０６を３０ｒｐｍ以下の回転速度、好ましくは１０〜３０ｒｐｍの範囲で回転させる。アクチュエータ１１３は、超音波または高周波超音波装置を駆動して半導体ウエハ１０５の表面の上方位置まで移動させる。垂直アクチュエータ１１２は、サスペンションアーム１０１を駆動して超音波または高周波超音波装置を垂直移動させて、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間を変更する。超音波または高周波超音波装置の端部が、半導体ウエハ１０５の外縁をカバーする。中央ディスペンサ１０８から半導体ウエハ１０５の表面に洗浄液１０４が噴射される。本実施形態において、半導体ウエハ１０５の表面は疎水性であり、これによって超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間、特に超音波または高周波超音波装置の端の部分に、洗浄液１０４が完全且つ継続的に充填されない。
【００１６】
上記問題を解決するために、本発明は図８に示す別の実施形態を提供する。本実施形態で図１Ａおよび図１Ｂに示す装置を用いて半導体ウエハ１０５を洗浄する場合、チャック１０６が複数の位置決めピン１０７によって半導体ウエハ１０５を保持して位置決めする。回転駆動機構１１１は、チャック１０６を３０ｒｐｍ以下の回転速度、好ましくは１０〜３０ｒｐｍの範囲で回転させる。アクチュエータ１１３は、超音波または高周波超音波装置を駆動して半導体ウエハ１０５の表面の上方位置まで移動させる。垂直アクチュエータ１１２は、サスペンションアーム１０１を駆動して超音波または高周波超音波装置を垂直移動させて、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間を変更する。超音波または高周波超音波装置の端部が、半導体ウエハ１０５の外縁をカバーする。中央ディスペンサ１０８から半導体ウエハ１０５の表面に洗浄液１０４が噴射される。半導体ウエハ１０５の表面が親水性であり、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハ１０５の表面との間の隙間に洗浄液１０４が完全且つ継続的に充填されるので、超音波または高周波超音波エネルギーが安定して洗浄液１０４を介して半導体ウエハ１０５の表面全体に伝達され、半導体ウエハ１０５のパターン構造が超音波または高周波超音波エネルギーによって損傷を受けることを回避できる。
【００１７】
上述したように、チャックの回転速度、超音波または高周波超音波装置の位置、ディスペンサの種類、半導体ウエハの表面特性が、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハの表面との間の隙間への洗浄液の充填に影響する要因となる。特に、チャックを駆動させて設定回転速度以下の回転速度で回転させることにより、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハの表面との間の隙間に洗浄液が確実に完全且つ継続的に充填され、洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーを安定して半導体ウエハの表面全体に伝達することができ、半導体ウエハのパターン構造に対する損傷を回避することができる。中央ディスペンサの場合、半導体ウエハ上のパターン構造が超音波または高周波超音波エネルギーによって損傷することを回避するために、チャックの回転速度は３０ｒｐｍ以下である。サイドディスペンサの場合、半導体ウエハ上のパターン構造が超音波または高周波超音波エネルギーによって損傷することを回避するために、チャックの回転速度は４５ｒｐｍ以下である。
【００１８】
したがって、本発明が提供する半導体ウエハの洗浄方法は以下のステップを含んでいる。
【００１９】
ステップ１：チャックによって半導体ウエハを保持し、
【００２０】
ステップ２：サイドディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射し、
【００２１】
ステップ３：超音波または高周波超音波装置を半導体ウエハ表面の上方位置まで駆動し、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハの表面との間に隙間を形成し、
【００２２】
ステップ４：チャックを駆動させて設定回転速度以下の回転速度で回転させることにより、超音波または高周波超音波装置と半導体ウエハの表面との間の隙間に前記洗浄液が完全且つ継続的に充填され、洗浄液を介して超音波または高周波超音波エネルギーを安定して半導体ウエハの表面全体に伝達する。
【００２３】
一実施形態において、半導体ウエハの表面は親水性である。
【００２４】
一実施形態において、少なくとも一つの中央ディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射する。チャックを駆動して３０ｒｐｍ以下の回転速度、好ましくは１０〜３０ｒｐｍの範囲で回転させる。中央ディスペンサは半導体ウエハの中心の反対側で、半導体ウエハの中央部を僅かに越えた位置にある。
【００２５】
一実施形態において、少なくとも一つのサイドディスペンサから半導体ウエハの表面に洗浄液を噴射する。チャックを駆動して４５ｒｐｍ以下の回転速度、好ましくは１０〜４５ｒｐｍの範囲で回転させる。サイドディスペンサは、超音波または高周波超音波装置の側面に配置されている。サイドディスペンサは、超音波または高周波超音波装置の側面に沿って一列に配置される複数の吐出口が設けられている。
【００２６】
本発明の前述の説明は、例示および説明のために提示されたものである。本発明の正確な開示として限定または網羅するものではなく、上記の教示内容に鑑みて多くの修正および変形が可能であることは自明である。当業者に自明な改変および変形は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲内に含まれる。
【図１Ａ】
2019533314.tif 000003
【図１Ｂ】
2019533314.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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