(57)【要約】【課題】被洗浄物の清浄度を向上させることができる洗浄方法を提供する。【解決手段】ウエハＷが洗浄槽１０の内槽１１内に載置された状態において、供給装置１５が洗浄液を内槽１１に供給し、キャリア２０に載置されたウエハＷ全体を洗浄液に浸漬させ、超音波シャワー３０のノズル３３全体を洗浄液に浸漬させる。次いで、供給装置３６が超音波シャワー３０に洗浄液を供給し、超音波シャワー３０が内部の超音波振動子３２によって供給された洗浄液を加振して、ノズル３３を介して内槽１１内に蓄積された洗浄液内に加振した洗浄液を噴射する。さらに、超音波シャワー３０からの洗浄液の噴射中に、排出装置１６が内槽１１内の洗浄液を排出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄用容器中の液相中に被洗浄物を保持し、洗浄用容器の上部に超音波シャワーを設け、前記超音波シャワーのノズルを前記液相に浸漬し、前記超音波シャワーノズルから超音波振動を与えた洗浄液又はリンス液を被洗浄物の表面に供給して洗浄用容器から連続して流出させる流路を形成することを特徴とする、被洗浄物表面を洗浄する洗浄方法。
【請求項２】
洗浄用容器中の液相中に被洗浄物を保持し、洗浄用容器の上部に超音波シャワーを設け、前記超音波シャワーのノズルを前記液相から離し、且つ前記超音波シャワーノズルから超音波振動を与えた洗浄液又はリンス液を被洗浄物の表面に供給して洗浄用容器から連続して流出させる流路を形成することを特徴とする、被洗浄物表面を洗浄する洗浄方法。
【請求項３】
前記被洗浄物が、シリコンウエハである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
洗浄用容器と、被洗浄物保持部材と、洗浄用容器の上部に着脱及び／又は移動可能に配置された超音波シャワーと、超音波シャワーから洗浄用容器内を経て洗浄用容器外へ延びる連続的流路と、からなることを特徴とする、洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄方法及び洗浄装置に関し、特に、半導体ウエハや半導体素子、電子デバイス等の被洗浄物の表面を洗浄する洗浄方法及び洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や電子デバイス等の製造に際して、半導体ウエハや基板等に付着した有機物や金属、酸化膜、パーティクル等の付着物を除去するために、半導体ウエハや基板等を洗浄する洗浄処理が行われている。このような洗浄処理における洗浄方法として、従来、超音波シャワーを用いて超音波振動を洗浄液又はリンス液に加え、この洗浄液又はリンス液を半導体ウエハや基板等の被洗浄物に直接供給することにより、被洗浄物から付着物を除去する洗浄方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平８−５７４３６号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の洗浄方法は、超音波振動を加えた洗浄液又はリンス液を、単に超音波シャワーから被洗浄物に直接供給するものであるため、超音波シャワーノズルからの距離が離れれば離れるほど超音波の効果が弱くなり、又、被洗浄物の形状によっては、超音波照射の弱い部分が存在し、被洗浄物から付着物を完全に取り除けない場合あるいは洗浄ムラを生じる場合があった。
また、被洗浄物全体に洗浄液又はリンス液を供給するためには、複数の超音波シャワーを被洗浄物の形状に対応した位置に配置する必要があり、洗浄装置の構造が複雑になるという問題があった。
【０００４】
また、半導体素子や電子デバイスの微細化に伴って、清浄度の向上やより微細な付着物を被洗浄物から除去するために洗浄力の向上が求められている。
本発明の目的は、被洗浄物の清浄度を向上させることができる洗浄方法及び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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の被洗浄物表面を洗浄する洗浄方法は、洗浄用容器中の液相中に被洗浄物を保持し、洗浄用容器の上部に超音波シャワーを設け、前記超音波シャワーのノズルを前記液相に浸漬し、前記超音波シャワーノズルから超音波振動を与えた洗浄液又はリンス液を洗浄用容器中の液相中に供給して洗浄用容器から連続して流出させる流路を形成することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の被洗浄物表面を洗浄する洗浄方法は、洗浄用容器中の液相中に被洗浄物を保持し、洗浄用容器の上部に超音波シャワーを設け、前記超音波シャワーのノズルを前記液相から離し、且つ前記超音波シャワーノズルから超音波振動を与えた洗浄液又はリンス液を洗浄用容器中の液相中に供給して洗浄用容器から連続して流出させる流路を形成することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の方法は、請求項１又は２に記載の方法において、前記被洗浄物が、シリコンウエハである。
【０００８】
請求項４記載の洗浄装置は、洗浄用容器と、被洗浄物保持部材と、洗浄用容器の上部に着脱及び／又は移動可能に配置された超音波シャワーと、超音波シャワーから洗浄用容器内を経て洗浄用容器外へ延びる連続的流路と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の洗浄方法によれば、超音波シャワーノズルから超音波振動を与えた洗浄液又はリンス液を洗浄用容器中の洗浄液に供給して洗浄用容器から連続して流出させる流路を形成するので、超音波振動はシャワー液を介し洗浄用容器中の洗浄液に加振する液流を生成することができる。加えて、超音波シャワーのノズルを洗浄用容器中の液相に浸漬させるので、超音波を気相中に発散させることなく超音波を伝播させることができ、上記液流の加振を強力な状態に維持することができ、且つ被洗浄物保持部材が超音波照射を遮断することなく、超音波シャワーの水を介し洗浄用容器中の洗浄液に超音波を伝播させることができる。従って、被洗浄物の清浄度を向上させることができる。
【００１０】
請求項２記載の洗浄方法によれば、超音波シャワーノズルから超音波振動を与えた洗浄液又はリンス液を洗浄用容器中の洗浄液に供給して洗浄用容器から連続して流出させる流路を形成するので、超音波振動はシャワー液を介し洗浄用容器中の洗浄液に加振する液流を生成することができる。加えて、超音波シャワーのノズルを洗浄用容器中の液相から所定距離離した場合、超音波を気相中に発散させることなく超音波を伝播させることができ、上記液流の加振を強力な状態に維持することができ、且つ被洗浄物保持部材が超音波照射を遮断することなく、超音波シャワーの水を介し洗浄用容器中の洗浄液に超音波を伝播させることができる。従って、被洗浄物の清浄度を向上させることができる。
【００１１】
請求項４記載の洗浄装置によれば、超音波シャワーが、超音波シャワーから洗浄用容器内を経て洗浄用容器外へ延びる連続的流路に洗浄液又はリンス液を供給するので、洗浄用容器内の被洗浄物保持部材に保持された被洗浄物に沿って流れ、且つ洗浄用容器中洗浄液に被洗浄物を加振する液流を生成することができる。従って、被洗浄物の清浄度を向上させることができる。加えて、超音波シャワーは洗浄用容器の上部に着脱可能に配置されるので、簡単な構成で上記効果を奏することができる。また、超音波シャワーは洗浄用容器の上部に移動可能に配置されるので、超音波振動を加えた洗浄液を洗浄容器内の洗浄液面を移動しながら加えることができる。その結果洗浄ムラを無くし、洗浄効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る洗浄方法を実行するための洗浄装置の概略構成を示す部分縦断面図であり、図２は図１における洗浄装置の概略構成を示す部分横断面図である。
【００１４】
以下、被洗浄物としての半導体ウエハ（以下、単にウエハという）に付着した付着物を除去する場合について説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る洗浄装置１は、洗浄用容器としての洗浄槽１０と、被洗浄物保持部材としてのキャリア２０と、超音波シャワー３０とを備える。
【００１６】
洗浄槽１０は、内槽１１と外槽１２とを有しており、２重構造となっている。内槽１１は、その内部に液体を蓄積可能に形成されている。外槽１２は、内槽１１を囲うように内槽１１をその内部に収容している。洗浄装置１において、内槽１１内には、洗浄液又はリンス液（以下、単に洗浄液と称する）が注入される。内槽１１内に注入される洗浄液又はリンス液としては、例えば、超純水や、水素水がある。外槽１２は内槽１１から流出する液体を蓄積する。
【００１７】
また、内槽１１には、内槽１１内に洗浄液を注入するための供給管路１３が接続されていると共に、内槽１１内に蓄積されている洗浄液を内槽１１から排出するための排出管路１４が接続されている。供給管路１３は、内槽１１に洗浄液を供給する供給装置１５に接続されており、また、排出管路１４は、内槽１１から洗浄液を排出する排出装置１６に接続されている。排出装置１６は、排出された洗浄液に対して所定の後処理を実行する図示しない後処理装置に接続されている。後処理装置の実行する後処理としては、例えば、洗浄液を再利用するための処理や、廃棄するための処理等がある。
【００１８】
さらに、内槽１１には、内槽１１内の洗浄液の蓄積量を検出するために、例えば液面センサ３４が配設されている。
【００１９】
カセット２０は、複数枚のウエハＷを載置可能に形成されており、例えば、複数毎のウエハＷを立てた状態において各表面を互いに等間隔に平行に載置可能に形成されている。また、カセット２０は、載置されたウエハＷ全体が内槽１１内の洗浄液に浸漬されるように内槽１１内に載置可能に形成されている。
【００２０】
図１，２に示すように、超音波シャワー３０は、内部に超音波振動子３２と、下面の噴射面３１に配設されたノズル３３とを備える。超音波シャワー３０は、供給管路３５を介して供給装置３６から供給される洗浄液に対して超音波振動子３２が超音波振動を加え、加振された洗浄液をノズル３３から噴出する。ノズル３３は、例えば、超音波シャワー３０の噴射面３１全面に一様に設けられている。これにより、超音波シャワー３０の噴射面３１全体から一様に洗浄液が噴射される。また、供給装置３６から供給管路３５を介して供給される洗浄液は、洗浄槽１０の内槽１１に供給される洗浄液と同一である。尚、超音波シャワー３０に接続される供給装置３６は、上記洗浄槽１０の内槽１１に接続される供給装置１５と一体に形成されていてもよい。
【００２１】
また、超音波シャワー３０は、洗浄装置１において、洗浄槽１０の内槽１１に蓄積された洗浄液内にノズル３３が浸漬されるように、洗浄槽１０の上部に着脱可能に配置されている。さらに、超音波シャワー３０は、図２に示すように、横方向（矢印ａ方向）に移動可能に構成されている。超音波シャワー３０は、例えば、図示しない駆動装置によって移動可能になっている。
【００２２】
また、洗浄装置１は、制御装置５０を備える。制御装置５０は、超音波シャワー３０、液面センサ３４、供給装置１５，３６、排出装置１６、及び上記後処理装置に電気的に接続されており、夫々を制御する。
【００２３】
以下、上述の構成を有する洗浄装置１において実行される洗浄方法について説明する。この洗浄方法は、制御装置５０の制御に基づいて実行される。
【００２４】
まず、所望の枚数のウエハＷをキャリア２０に配列し、このキャリア２０を洗浄槽１０の内槽１１内に載置する。このとき、上述したように、ウエハＷは、鉛直方向に立てられた状態であって、その表面が互いに等間隔に平行に並べられた状態で、内槽１１内に配置される。
【００２５】
次いで、上述のようにウエハＷが洗浄槽１０の内槽１１内に載置された状態において、ユーザが制御装置５０において所定の操作を行うことにより、本洗浄方法が開始される。
【００２６】
本洗浄方法においては、まず、供給装置１５が供給管路１３を介して洗浄液を洗浄槽１０の内槽１１に供給し、内槽１１内においてキャリア２０に載置されたウエハＷ全体を洗浄液に浸漬させ、超音波シャワー３０のノズル３３全体を洗浄液に浸漬させる。供給装置１５が供給する洗浄液の供給量は、例えば、液面センサ３４の検出値に基づいて制御される。
【００２７】
このように、ウエハＷ全体と、超音波シャワー３０のノズル３３全体とが内槽１１に蓄積された洗浄液に浸漬される。
【００２８】
次いで、供給装置３６が供給管路３５を介して超音波シャワー３０に洗浄液を供給し、超音波シャワー３０が内部の超音波振動子３２によって供給された洗浄液を加振して、ノズル３３を介して内槽１１内に蓄積された洗浄液内に加振した洗浄液を噴射する。
【００２９】
この超音波シャワー３０からの洗浄液の噴射により、内槽１１内に超音波振動が伝播した液流が生じる。この液流は、内槽１１内に蓄積された洗浄液に超音波を伝播させ、その結果ウエハＷの表面を加振する。また、内槽１１の洗浄液内にノズル３３が浸漬された状態で超音波シャワー３０が洗浄液を噴射するので、超音波シャワー３０から噴射された超音波振動が気相中に発散することなく、内槽１１内の洗浄液に超音波を伝播させることができ、上記液流を強力なものにすることができる。これにより、高い洗浄力を有すると共に、ウエハＷ全体を効率よく洗浄することができる。
【００３０】
また、超音波シャワー３０が、ウエハＷカセット２０の上方から加振された洗浄液を供給するので、底面固定式ではカセット２０に吸収もしくは遮断される超音波も効率よく上方から照射され、洗浄ムラの発生を抑制することができる。
【００３１】
さらに、超音波シャワー３０からの洗浄液の噴射中に、排出装置１６が内槽１１内の洗浄液を排出する。排出装置１６は、内槽１１内の洗浄液量を一定に保つように洗浄液を排出し、例えば、内槽１１に配設された液面センサ３４の検出値に基づいて排出量を制御する。
【００３２】
上述のように、超音波シャワー３０からの洗浄液の噴射、及び内槽１１からの洗浄液の排出により、超音波シャワー３０から内槽１１内を経て排出装置１６へ延びる連続的流路が形成される。これにより、ウエハＷから付着物を除去した洗浄液は、内槽１１から排出されるので、除去した付着物のウエハＷへの再付着を抑制することができる。尚、内槽１１から排出された洗浄液は、上記後処理装置において、所定の後処理が施される。
【００３３】
次いで、上記処理を所定時間実行した後、供給装置３６及び超音波シャワー３０を介した洗浄液の供給を停止し、排出装置１６により内槽１１内の洗浄液を排出する。これにより、本洗浄方法による一連の処理が終了する。
【００３４】
上述のように、本実施の形態に係る洗浄方法によれば、ウエハＷ全体を洗浄液に浸してウエハＷを洗浄する。加えて、超音波シャワー３０のノズル３３を洗浄液に浸漬して、ノズル３３から洗浄液を内槽１１の洗浄液内に直接噴射し、超音波シャワー３０からの洗浄液を介し、内槽１１内の洗浄液に振動を伝播させ超音波加振された液流を発生させてウエハＷを洗浄する。このため、従来に比べて、ウエハＷに付着した付着物をより効率的に、より均一に除去することができ、高い洗浄力を得ることができる。従って、ウエハＷの洗浄の洗浄力を向上させることができる。また、簡単な構造を有する洗浄装置によって高い洗浄力を得ることができる。
【００３５】
また、本実施の形態に係る洗浄方法は、洗浄槽内に蓄積された洗浄液内に超音波シャワーのノズルが浸漬あるいは洗浄液面に接近されるように配置することにより実行可能である。従って、種々の公知の洗浄装置において装置の大幅な改良なしに容易に実行可能である。
【００３６】
尚、上述の実施の形態においては、超音波シャワー３０からの洗浄液の噴射処理、及び排出装置１６による内槽１１内の洗浄液の排出処理を、同時に行うものとしたが、排出処理を実行しなくてもよい。この場合、図１の洗浄装置１において、排出管路１４並びに排出装置１６を省略可能である。例えば、排出処理を実行しない場合は、内槽１１からあふれる洗浄液は外槽１２に蓄積される。この場合、外槽１２に排出管路１４及び排出装置１６を取り付けてもよい。尚、この場合においても、洗浄液が超音波シャワー３０から内槽１１内の洗浄液内に直接噴射されるので、ウエハＷの表面に沿った方向に超音波加振された液流を発生させてウエハＷを洗浄することができ、ウエハＷの洗浄の洗浄力を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施の形態においては、超音波シャワー３０のノズル３３を内槽１１内の洗浄液に浸漬させてノズル３３から超音波加振した洗浄液を噴射する構成としたが、本発明はこれに限るものではなく、超音波シャワー３０のノズル３３を内槽１１内の洗浄液の液面に近接させてノズル３３から超音波加振した洗浄液を噴射する構成であってもよい。この場合、図７で後述するように、ノズル３３は、その先端が内槽１１内の洗浄液の液面から１５ｍｍ以内の位置に配置されるのが好ましい。この場合においても、上記と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
また、例えば内槽１１の底部下面に超音波振動子を配設して超音波シャワー３０と併用し、内槽１１底面からの超音波照射と、超音波シャワー３０からの超音波加振した洗浄液噴射とを行ってもよい。この場合、被洗浄物の清浄度を更に向上させることができる。また、上述の効果を更に良好に奏することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４０】
上記本発明の実施の形態に係る洗浄装置１を用いて本実施の形態に係る洗浄方法を実行して、ウエハＷの洗浄を行った（実施例１，２）（図３，４参照）。実施例１，２においては、被洗浄物のウエハＷとして、ポリッシュ加工された２００ｍｍシリコンウエハを使用し、洗浄液として超純水を使用した。また、超音波シャワー３０の超音波振動子３２の超音波周波数を１ＭＨｚ、超音波出力を２４０Ｗ、ノズル形状を幅２ｍｍ×長さ１８０ｍｍの長手方向（図１の横方向）に延びた形状、シャワー水量を２０ｌ／ｍｉｎとした。また、超音波シャワー３０をウエハＷに対し５０ｍｍ／秒の速度で図３の矢印ａ方向に連続的に往復させた。一方、実施例２においては、超音波シャワー３０のノズル３３先端を洗浄液面より１５ｍｍ離して実施例１と同様に洗浄を行った。尚、実施例１，２共に排出装置１６による排出処理を行った。洗浄時間は、実施例１，２共に５ｍｉｎとした。
【００４１】
また、実施例１，２の比較例として、比較例１を行った。比較例１は、超音波シャワーによる噴射を行わず、実施例１、２の超音波振動子３２と同出力の超音波振動子４０を洗浄槽の底面に配置してウエハＷの洗浄を行った（図５参照）。他の条件は実施例と同じとした。
【００４２】
実施例１，２及び比較例１の洗浄による付着物除去率と、付着物除去率を比較する比較除去率を下記表１に示す。また、図６に、表１に基づいて、実施例１，２及び比較例１の洗浄による付着物除去率を比較する棒グラフを示す。
【００４３】
【表１】
2008166426.tif 000003
【００４４】
ここで、付着物除去率とは、洗浄前後の付着物の数の比であり、洗浄前にウエハＷに付着していた付着物の数に対する洗浄後にウエハＷに付着していた付着物の比である。付着物の数の検出は、ＳｕｒｆＳｃａｎ  ６２２０  （ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）にて行った。尚、表１においては、実施例１，２及び比較例１の各洗浄方法によって、５枚のウエハＷを洗浄した際に算出された付着物除去率の平均値が示されている。
【００４５】
表１及び図６に示すように、実施例１においては、付着物除去率は４９．１％であり、実施例２においては、付着物除去率は３５．７％であった。これに対して比較例１においては、付着物除去率は２２．３％であった。このように、実施例１は比較例１より付着物除去率が２６．８％向上されることがわかった。また、実施例２は比較例１より付着物除去率が１３．４  ％向上されることがわかった。
【００４６】
上述のように、超音波シャワー３０の噴射面を加振させて洗浄を行った場合、超音波シャワーを介して洗浄容器内の液体に超音波が伝播し付着物除去率を向上させることができ、被洗浄物の清浄度を向上させることができることが分かった。
【００４７】
また、実施例１に係る洗浄装置において、超音波シャワー３０のノズル３３先端から内槽１１内の洗浄液面までの距離（以下単に、液面距離と称する）に対する付着物除去率を実施例１，２と同様に測定した。本実施例においては、液面距離を、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、及び３０ｍｍの６つの値に設定した。測定結果を図７に示す。尚、図７には、実施例１及び比較例１の付着物除去率も記載されている。
【００４８】
図７に示すように、液面距離が５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、及び３０ｍｍの場合、付着物除去率は夫々、４６．５％、３９．４％、３５．７％、２２．５％、１８．４％、及び１６．３％であった。図７から分かるように、付着物除去率は、液面距離が２０〜１５ｍｍの間で著しく上昇しており、また、液面距離が２０ｍｍの場合の付着物除去率は、比較例１の付着物除去率と略等しい。従って、液面距離が２０〜１５ｍｍの間で比較例１の付着物除去率を上回り、液面距離が１５ｍｍ以内の場合は確実に比較例１の付着物除去率を上回ると考えることができる。このように、本発明において、超音波シャワー３０のノズル３３を内槽１１内の洗浄液面から離す場合、超音波シャワー３０のノズル３３先端から内槽１１内の洗浄液面までの距離は、１５ｍｍ以内にすることが好ましいことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係る洗浄方法を実行するための洗浄装置の概略構成を示す部分縦断面図である。
【図２】図１における洗浄装置の概略構成を示す部分横断面図である。
【図３】本発明の実施例を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例を説明するための図である。
【図６】本発明に係る実施例１，２及び比較例１の洗浄による付着物除去率を比較する棒グラフを示す図である。
【図７】本発明の実施例における超音波シャワーのノズル先端から洗浄液面までの距離と付着物除去率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  洗浄装置
１０  洗浄槽
１１  内槽
１２  外槽
１３，３５  供給管路
１４  排出管路
１５，３６  供給装置
１６  排出装置
２０  キャリア
３０  超音波シャワー
３１  噴射面
３２，４０  超音波振動子
３３  ノズル
３４  液面センサ
５０  制御装置
【図１】
2008166426.tif 000004
【図２】
2008166426.tif 000005
【図３】
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【図４】
2008166426.tif 000007
【図５】
2008166426.tif 000008
【図６】
2008166426.tif 000009
【図７】
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