(57)【要約】  【課題】基板表面に形成されたパターンの倒壊や除去された汚染物質の再付着を防止しつつ基板表面の汚染物質を確実に除去する基板洗浄方法、半導体装置の製造方法及び基板洗浄装置を提供する。  【解決手段】基板を回転させながら薬液を基板に供給して基板表面を洗浄する基板洗浄方法であって、基板１２に第１の薬液を供給して基板１２表面を第１の薬液で満たす工程と、第１の薬液で満たした基板１２表面に対して第２の薬液を用いて二流体ジェット洗浄法により基板１２表面を洗浄する工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させながら薬液を基板に供給して基板表面を洗浄する基板洗浄方法であって、
基板に第１の薬液を供給して基板表面を該第１の薬液で満たす工程と、
前記第１の薬液で満たした基板表面に対して第２の薬液を用いて二流体ジェット洗浄法により基板表面を洗浄する工程と、
を有することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
基板を回転させながら薬液を基板に供給して基板表面を洗浄する洗浄工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記洗浄工程は、
基板に第１の薬液を供給して基板表面を第１の薬液で満たす工程と、
前記第１の薬液で満たした基板表面に対して第２の薬液を用いて二流体ジェット洗浄法により基板表面を洗浄する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板を支持する支持具と、
前記支持具を回転させる回転機構と、
基板に対して第１の薬液を供給する第１の薬液吐出ノズルと、
基板に対して第２の薬液とガスとを供給する二流体ジェット吐出ノズルと、
基板を支持した支持具を回転させつつ、前記第１の薬液吐出ノズルより基板に対して前記第１の薬液を供給した後、前記二流体ジェット吐出ノズルより基板に対して第２の薬液とガスとを供給するように制御するコントローラと、
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、半導体ウエハ等の基板表面を洗浄する基板洗浄方法、半導体装置の製造方法及び基板洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板を洗浄する方法として、基板を薬液槽内に浸して洗浄する方法と、基板を回転させながら薬液を投入する方法とが知られている。これらは、薬液と基板表面の汚染物質との化学反応により汚染物質を除去して基板を洗浄する洗浄方法である。
【０００３】
近年においては、基板表面により微細なパターンを形成する傾向があり、基板表面の洗浄方法もこの微細なパターンに応じた方法が用いられている。薬液と汚染物質との化学反応のみでは汚染物質の除去が困難な場合、超音波洗浄、二流体ジェット洗浄及びブラシ洗浄等の物理的な力を付加して基板表面の汚染物質を除去する洗浄方法が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より微細な汚染物質を除去するためには、付加する物理的な力を大きくする、すなわち、例えば超音波洗浄では印加する超音波の出力、例えば二流体ジェット洗浄では投入する流体の圧力又は流速を大きくする必要がある。しかしながら、付加する物理的な力を大きくすると、基板表面に形成されたパターンが倒壊するとの問題があった。また、二流体ジェット洗浄では、基板に投入される液量が少ないため除去された汚染物質が再度基板に付着するとの問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の問題を解消し、基板表面の汚染物質を確実に除去する基板洗浄方法、半導体装置の製造方法及び基板洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴とするところは、基板を回転させながら薬液を基板に供給して基板表面を洗浄する基板洗浄方法であって、基板に第１の薬液を供給して基板表面を該第１の薬液で満たす工程と、前記第１の薬液で満たした基板表面に対して第２の薬液を用いて二流体ジェット洗浄法により基板表面を洗浄する工程とを有する基板洗浄方法にある。
【０００７】
本発明の第２の特徴とするところは、基板を回転させながら薬液を基板に供給して基板表面を洗浄する洗浄工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記洗浄工程は、基板に第１の薬液を供給して基板表面を第１の薬液で満たす工程と、前記第１の薬液で満たした基板表面に対して第２の薬液を用いて二流体ジェット洗浄法により基板表面を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法にある。
【０００８】
本発明の第３の特徴とするところは、基板を支持する支持具と、前記支持具を回転させる回転機構と、基板に対して第１の薬液を供給する第１の薬液吐出ノズルと、基板に対して第２の薬液とガスとを供給する二流体ジェット吐出ノズルと、基板を支持した支持具を回転させつつ、前記第１の薬液吐出ノズルより基板に対して前記第１の薬液を供給した後、前記二流体ジェット吐出ノズルより基板に対して第２の薬液とガスとを供給するように制御するコントローラと、を有する基板洗浄装置にある。
【０００９】
好適には、前記第１の薬液は、純水、炭酸水、水素水及びオゾン水の少なくとも１つを含む機能水からなる液体、フッ化水素酸、硝酸及び塩酸の少なくとも１つを含む混酸からなる液体、アンモニア水を含むアルカリ溶液からなる液体、界面活性剤を含む溶剤及び有機溶剤の少なくとも１つを含む液体、及び少なくとも２種類の前記液体を組み合わせた液体からなる。
【００１０】
好適には、前記第２の薬液は、純水、炭酸水、水素水及びオゾン水の少なくとも１つを含む機能水からなる液体、フッ化水素酸、硝酸及び塩酸の少なくとも１つを含む混酸からなる液体、アンモニア水を含むアルカリ溶液からなる液体、界面活性剤を含む溶剤及び有機溶剤の少なくとも１つを含む液体、及び少なくとも２種類の前記液体を組み合わせた液体からなる。
【００１１】
好適には、前記第１の薬液と前記第２の液体とは同一の液体からなる。
【００１２】
好適には、前記第１の薬液と前記第２の薬液とは異なる液体からなる。
【００１３】
好適には、二流体ジェットに用いるガスは、窒素、二酸化炭素及びアルゴンの少なくとも１つを含む不活性ガス、酸素、オゾン及び酸化窒素の少なくとも１つを含む酸化性ガス、エチレンを含む有機ガス、及び少なくとも２種類の前記ガスを組み合わせたガスからなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板表面に形成されたパターンの倒壊を抑制するとともに基板表面の汚染物質を確実に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】
【００１５】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置１０の一例を示す。基板洗浄装置１０は、基板１２を支持する支持具１４、該支持具１４を回転させる回転機構１６、基板１２に対して第１の薬液を供給する第１の薬液吐出ノズル１８、基板１２に対して第２の薬液とガスとを供給する二流体ジェット吐出ノズル２０及び基板洗浄装置１０を構成する各要素を制御するコントローラ２２を有する。
【００１６】
支持具１４は、回転機構１６の回転軸１６ａの先端部に固定され、基板１２を支持している。基板１２は、回転軸１６ａ及び支持具１４の回転に伴って所定の回転方向（例えば図１の矢印Ａ方向）に回転するようになっている。
【００１７】
薬液吐出ノズル１８は、支持具１４に支持された基板１２上方の略中心部に配置され、先端の吐出口１８ａが基板１２の表面に対向するように下向きに設けられている。この薬液吐出ノズル１８は、第１のアーム２４の先端部近傍で保持され、第１のアーム２４は、第１のアーム保持部２５に方持ち式に水平姿勢で保持されている。薬液吐出ノズル１８には、第１の薬液供給ライン２６が接続され、該第１の薬液供給ライン２６には第１のバルブ２８を介して第１の薬液供給源３０が接続されている。
【００１８】
第１の薬液供給源３０には、第１の薬液が貯蔵されている。この第１の薬液は、基板１２表面の微細な汚染物を懸濁又は溶解させるための液体であり、純水、炭酸水、水素水及びオゾン水の少なくとも１つを含む機能水からなる液体、フッ化水素酸、硝酸及び塩酸の少なくとも１つを含む混酸（２種以上の酸の混合物）からなる液体、アンモニア水を含むアルカリ溶液からなる液体、界面活性剤を含む溶剤及び有機溶剤の少なくとも１つを含む液体、及び少なくとも２種類の前記液体を組み合わせた液体からなる。
【００１９】
薬液吐出ノズル１８は、第１のバルブ２８が開放されると、第１の薬液供給源３０内に貯蔵された第１の薬液を第１の薬液供給ライン２６及び吐出口１８ａを介して、基板１２表面へ供給するようになっている。
【００２０】
二流体ジェット吐出ノズル２０は、支持具１４に支持された基板１２の上方に配置され、先端の吐出口２０ａが基板１２の表面に対向するように下向きに設けられている。この二流体ジェット吐出ノズル２０は、第２のアーム３２の先端部近傍で保持され、第２のアーム３２は、第２のアーム保持部３３に方持ち式に水平姿勢で保持されている。第２のアーム３２は、アーム移動機構（図示省略）により略水平方向に移動可能に設けられており、二流体ジェット吐出ノズル２０を基板１２の中心部と周辺部との間で往復移動（例えば図１の矢印Ｂ方向及びＣ方向へ移動）させることができる。
【００２１】
二流体ジェット吐出ノズル２０には、第２の薬液供給ライン３４が接続され、該第２の薬液供給ライン３４には第２のバルブ３６を介して第２の薬液供給源３８が接続されている。また、二流体ジェット吐出ノズル２０には、ガス供給ライン４０が接続され、該ガス供給ライン４０には第３のバルブ４２を介してガス供給源４４が接続されている。
【００２２】
第２の薬液供給源３８には、第２の薬液が貯蔵されている。この第２の薬液は、基板１２表面の汚染物質を剥離させるための液体であり、純水、炭酸水、水素水及びオゾン水の少なくとも１つを含む機能水からなる液体、フッ化水素酸、硝酸及び塩酸の少なくとも１つを含む混酸からなる液体、アンモニア水を含むアルカリ溶液からなる液体、界面活性剤を含む溶剤及び有機溶剤の少なくとも１つを含む液体、及び少なくとも２種類の前記液体を組み合わせた液体からなる。
【００２３】
ガス供給源４４には、後述する二流体ジェット洗浄に用いるガスが貯蔵されている。このガスは、窒素、二酸化炭素及びアルゴンの少なくとも１つを含む不活性ガス、酸素、オゾン及び酸化窒素の少なくとも１つを含む酸化性ガス、エチレンを含む有機ガス、及び少なくとも２種類の前記ガスを組み合わせたガスからなる。
【００２４】
二流体ジェット吐出ノズル２０は、第２のバルブ３６及び第３のバルブ４２が開放されると、第２の薬液供給ライン３４を介して供給された第２の薬液をガス供給ライン４０を介して供給されたガスに混合し、吐出口２０ａから第２の薬液をガスと共に吐出させ、基板１２表面へ供給するようになっている。
【００２５】
コントローラ２２は、回転機構１６、アーム移動機構（図示省略）、第１のバルブ２８、第２のバルブ３６及び第３のバルブ４２に電気的に接続されており、支持具１２に支持された基板１２の回転数、二流体ジェット吐出ノズル２０の位置、第１のバルブ２８、第２のバルブ３６及び第３のバルブ４２の開度を制御する。
【００２６】
次に、図１のような構成の基板洗浄装置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。
【００２７】
コントローラ２２は、回転機構１６を駆動し、基板１２を支持した支持具１４を回転させ、第１のバルブ２８を開放する。第１の薬液供給源３０内の第１の薬液は、第１の薬液供給ライン２６を介して第１の薬液吐出ノズル１８の吐出口１８ａから吐出し、基板１２に供給される。続いて、コントローラ２２は、基板１２表面が第１の薬液で満たされると、第１のバルブ２８を閉塞する。基板１２表面の微細な汚染物質は、第１の薬液中に懸濁又は溶解する。すなわち、微細な汚染物質は、基板１２の表面から第１の薬液中に移動する。
【００２８】
コントローラ２２は、第２のバルブ３６及び第３のバルブ４２を開放する。第２の薬液供給源３８内の第２の薬液は、第２の薬液供給ライン３４を介して二流体ジェット吐出ノズル２０に供給される。また、ガス供給源４４の内ガスは、ガス供給ライン４０を介して二流体ジェット吐出ノズル２０に供給される。二流体ジェット吐出ノズル２０は、第２の薬液とガスとを所定の割合で混合し、吐出口２０ａから第２の薬液をガスと共に吐出し、基板１２に供給する。これにより一旦基板１２の表面から第１の薬液中に移動した微細な汚染物質は、第１の薬液中に懸濁又は溶解した状態で系外へと排出される。
【００２９】
このように、コントローラ２２は、基板１２を支持した支持具１４を回転させながら、第１の薬液吐出ノズル１８より基板１２に対して第１の薬液を供給した後、二流体ジェット吐出ノズル２０より基板１２に対して第２の薬液とガスとを供給するように制御する。
【００３０】
第２の薬液とガスとの２つの流体を混合させて吐出する二流体ジェット洗浄法を用いることにより、第２の薬液の液滴が加速された状態で基板１２表面へ供給され、第１の薬液の供給により基板１２の表面から第１の薬液中に移動した汚染物質が基板１２から剥離し、第１の薬液と共に基板１２の表面から除去される。このようにして、第１の薬液で満たした基板１２表面に対して第２の薬液を用いて二流体ジェット洗浄法により基板１２表面を洗浄する。
【００３１】
なお、二流体ジェット吐出ノズル２０としては、図２の（ａ）に示すように、二重管構造とすることが好ましい。すなわち、通常の二流体ジェット吐出ノズル２００は、図２の（ｂ）に示すように、ガスが供給されるガス供給管２００ｂの周囲に第２の薬液が供給される薬液管２００ｃが配置され、ガス供給管２００ｂから供給されたガスを吐出口２００ａから吐出することにより、第１の薬液を除きながら薬液管２００ｃから供給された第２の薬液を基板に吹き付けるようになっており、第１の薬液が基板上に残り、第２の薬液が基板に到達するのに偏りが生じるおそれがある。それに対し図２の（ａ）に示す二重管構造の二流体ジェット吐出ノズル２０は、ガス１が供給される第１のガス供給管２０ｂ、この第１のガス供給管２０ｂの周囲に設けられ、第２の薬液が供給される薬液管２０ｃ、及びこの薬液管２０ｃの周囲に設けられ、ガス２が供給される第２のガス供給管２０ｄを有する。このため、第２のガス供給管２０ｄに供給されたガス２が吐出口２０ａから基板に吐出されることにより第１の薬液が除かれて空間が形成され、この空間に第１のガス供給管２０ｂから供給されたガス１で第２の薬液を基板に吹き付けることになり、第２の薬液を偏りなく基板に到達させることができる。
【００３２】
以上のように、本発明によれば、第１の薬液で満たした基板表面に対して第２の薬液を用いて二流体ジェット洗浄法により基板表面を洗浄するので、一度除去された汚染物質が再度基板へ付着することを防止することができ、基板の洗浄時間及び使用する薬液量を低減することができる。また、第１の薬液中に第２の薬液及びガスを吐出するので、基板表面に形成されたパターンに作用する物理的な力が軽減され、パターンの倒壊を抑制することができる。また、基板表面に形成されたパターンや汚染物質の種類等に応じて第１の薬液及び第２の薬液を使い分けることができるので、より確実に基板表面の汚染物質を除去することができる。
【００３３】
なお、第１の薬液と第２の液体とは同一の液体でもよく、また、第１の薬液と前記第２の薬液とは異なる液体でもよい。
【００３４】
本発明の基板洗浄装置は、基板の製造工程にも適用することができる。
ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハの一種であるＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）ウエハの製造工程の一工程に本発明の基板洗浄装置を適用する例について説明する。
【００３５】
まずイオン注入装置等により単結晶シリコンウエハ内へ酸素イオンをイオン注入する。その後、酸素イオンが注入されたウエハを熱処理装置を用いて、例えばＡｒ、Ｏ２雰囲気のもと、１３００℃〜１４００℃、例えば１３５０℃以上の高温でアニールする。これらの処理により、ウエハ内部にＳｉＯ２層が形成された（ＳｉＯ２層が埋め込まれた）ＳＩＭＯＸウエハが作製される。その後、本発明の基板洗浄装置を用いて、ＳＩＭＯＸウエハの表面の汚染物質を除去する。
【００３６】
また、ＳＩＭＯＸウエハの他、水素アニールウエハやＡｒアニールウエハの製造工程の一工程に本発明の基板洗浄装置を適用することも可能である。また、この他、エピタキシャルウエハの製造工程の一工程に本発明の基板洗浄装置を適用することも可能である。
【００３７】
また、本発明の基板洗浄装置は、実施形態で説明したように、半導体装置（デバイス）の製造工程に適用することも可能である。例えば、ウェハに対するＣＶＤ、酸化、拡散、アニール処理等の基板処理工程の前または後に、本発明の基板洗浄装置を用いることも可能である。すなわち、半導体デバイスの製造工程の一工程としての洗浄工程を行う場合においても、本発明の基板洗浄装置を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、半導体ウエハやガラス基板等の基板表面を洗浄する基板洗浄方法、半導体装置の製造方法及び基板洗浄装置において基板表面の汚染物質を確実に除去する必要があるものに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置全体を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係る二流体ジェット吐出ノズルを示す断面図、（ｂ）は比較例に係る二流体ジェット吐出ノズルを示す断面図である。
【００４０】
１０  基板洗浄装置
１２  基板
１４  支持具
１６  回転機構
１８  第１の薬液吐出ノズル
２０  二流体ジェット吐出ノズル
２２  コントローラ
３０  第１の薬液供給源
３８  第２の薬液供給源
４４  ガス供給源
【図１】
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【図２】
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