(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化水素水および硫酸を含む混合液を貯留し、前記混合液に基板を浸漬することにより洗浄処理するための処理槽と、
前記処理槽内に前記混合液を注入する前記処理槽の一次側と前記混合液を前記処理槽から排出する前記処理槽の二次側との間を配管し、前記混合液を循環させるためのポンプが設けられた循環配管と、
前記循環配管に設けられ、前記混合液を所定の温度に加熱するためのヒータと、
前記処理槽の一次側と前記ヒータの下流側である二次側との間で、前記循環配管内に過酸化水素水を注入するための薬液注入管と、
前記循環配管に設けられ、前記混合液に含まれたパーティクルを除去するためのフィルタと、
を備え、
前記フィルタは、前記処理槽の一次側と前記ヒータの二次側との間に設けられており、
前記薬液注入管は、前記フィルタの上流側である一次側と前記ヒータの二次側との間で、前記循環配管内に過酸化水素水を注入する
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記混合液の処理層内における温度は、１２０℃から１６０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
過酸化水素水および硫酸を含む混合液に基板を浸漬することにより洗浄処理するための処理槽に前記混合液を貯留し、前記処理槽内に前記混合液を注入する一次側と前記混合液を前記処理槽から排出する二次側との間を配管するとともにポンプが設けられた循環配管により前記混合液を循環させる基板洗浄方法であって、
前記循環配管に設けられたヒータにより、前記混合液を所定の温度に加熱し、
前記循環配管において前記処理槽の一次側と前記ヒータの二次側との間に設けられたフィルタの上流側である一次側と、前記ヒータの二次側と、の間で、薬液注入管から前記循環配管内に過酸化水素水を注入し、
前記フィルタにより、前記混合液に含まれたパーティクルを除去する
ことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項４】
前記ポンプは、前記処理槽の二次側と前記ヒータの上流側である一次側との間に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記ポンプは、前記処理槽の二次側と前記ヒータの上流側である一次側との間に設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、特に半導体ウェーハを洗浄する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ基板上のレジストの剥離（洗浄処理）は、通常、半導体ウェーハを基板浄装置の剥離槽内の薬液（剥離液）に浸漬して行われる。
【０００３】
従来の洗浄技術、例えば、ＳＰＭ（sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture）レジスト剥離プロセスでは、まず一定比率の硫酸、過酸化水素の混合液（ＳＰＭ洗浄液）を作成する。通常、この剥離液であるＳＰＭ洗浄液は、レジストの剥離性向上のため、例えば１００℃以上の高温で保たれる。ここで、一般に、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）は熱分解によって水(Ｈ２Ｏ)と酸素(Ｏ２)に分解される。また、過酸化水素水の沸点は１５０℃であり、このような高温に過酸化水素水が加熱されると蒸発する。このように、過酸化水素水は高温で熱分解、蒸発し易く、ＳＰＭ洗浄液は時間とともに酸化力（レジスト剥離性）を発揮できなくなる。
【０００４】
この対策として、従来、半導体ウェーハを投入する前に、または、ＳＰＭ洗浄液の濃度を管理して所望の間隔で、所定量の過酸化水素水を処理槽の内槽(ウェーハ処理槽)、または外槽(オーバフローした受け槽)に追加注入し、ＳＰＭ洗浄液の酸化力を保つものがある。
【０００５】
ここで、過酸化水素水の濃度を管理する方法として、濃度モニターを用いるものがあるが、常時濃度を一定に保つ必要があるため、過酸化水素水及び硫酸の使用量が大幅に増加することとなる。
【０００６】
また、既述の半導体ウェーハの投入前に過酸化水素水を導入する方法では、半導体ウェーハの投入前に過酸化水素水を導入しても、循環混合液中に十分に過酸化水素水が撹拌され、硫酸と過酸化水素水の均一なＳＰＭ混合溶液ができるまでに時間を要することとなる。
【０００７】
また、既述の内槽に過酸化水素水を投入する場合には、比重が軽い過酸化水素水は硫酸中に効果的に混ざることができずに外槽側へオーバフローし、所望のレジスト剥離性を得ることができない。
【０００８】
また、外槽に過酸化水素水を投入する場合には、同様に攪拌効果がないので比重が軽い過酸化水素水は外槽上部側に混ざらずに分離したままとなり、硫酸と過酸化水素水の均一混合溶液になるまでに所定の時間を要し、或いは、オーバフロー管から循環配管外に排出され、投入した過酸化水素水全量を循環配管に流入することが困難になる。
【０００９】
さらに、例えば、上記ＳＰＭ洗浄液を用いた従来の基板洗浄装置には、過酸化水素水および硫酸を含む混合液を貯留し、この混合液に基板を浸漬することにより洗浄処理するための処理槽と、処理槽内に混合液を注入する一次側と混合液を処理槽から排出する二次側との間を配管し、混合液を循環させるためのポンプが設けられた循環配管と、循環配管に設けられ、混合液に含まれたパーティクルを除去するためのフィルタと、処理槽内に過酸化水素水と硫酸の混合液を追加注入するための薬液槽と、この薬液槽内の当該混合液を加熱するヒータと、を備えるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
しかし、上記従来の基板洗浄装置では、処理槽に当該混合液を注入する前に、ヒータにより、処理槽内において要求される温度よりも高く加熱することとなるため、ＳＰＭ洗浄液が高温になり過酸化水素水が熱分解、蒸発し、当該ＳＰＭ洗浄液中の当該過酸化水素水の濃度が低下する。したがって、処理槽内において所望のＳＰＭ洗浄液が得られないこととなる。
【００１１】
以上のように、既述の従来技術によっては、ＳＰＭ洗浄液の必要なレジスト剥離性の発揮、さらにはＳＰＭ洗浄液に追加注入する過酸化水素水の使用量の適正化を図れないという問題があった。
【特許文献１】特開平６−３４２７８０号公報（第２−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するものであり、過酸化水素水および硫酸を含む混合液の必要なレジスト剥離性を発揮するとともに、当該混合液に追加注入する過酸化水素水の使用量を適正化することが可能な基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様に係る基板洗浄装置は、
過酸化水素水および硫酸を含む混合液を貯留し、前記混合液に基板を浸漬することにより洗浄処理するための処理槽と、
前記処理槽内に前記混合液を注入する前記処理槽の一次側と前記混合液を前記処理槽から排出する前記処理槽の二次側との間を配管し、前記混合液を循環させるためのポンプが設けられた循環配管と、
前記循環配管に設けられ、前記混合液を所定の温度に加熱するためのヒータと、
前記処理槽の一次側と前記ヒータの下流側である二次側との間で、前記循環配管内に過酸化水素水を注入するための薬液注入管と、
前記循環配管に設けられ、前記混合液に含まれたパーティクルを除去するためのフィルタと、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様に係る基板洗浄方法は、
過酸化水素水および硫酸を含む混合液に基板を浸漬することにより洗浄処理するための処理槽に前記混合液を貯留し、前記処理槽内に前記混合液を注入する一次側と前記混合液を前記処理槽から排出する二次側との間を配管するとともにポンプが設けられた循環配管により前記混合液を循環させる基板洗浄方法であって、
前記循環配管に設けられたヒータにより、前記混合液を所定の温度に加熱し、
前記処理槽の一次側と前記ヒータの下流側である二次側との間で、薬液注入管から前記循環配管内に過酸化水素水を注入し、
前記循環配管に設けられたフィルタにより、前記混合液に含まれたパーティクルを除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様に係る基板洗浄装置および基板洗浄方法によれば、混合液の必要なレジスト剥離性を発揮するとともに、混合液に追加注入する過酸化水素水の使用量を適正化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した各実施例について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施例においては、過酸化水素水および硫酸を含む混合液であるＳＰＭ洗浄液に適用した場合について説明するが、過酸化水素水、硫酸さらにオゾンガスを含む洗浄液等の他の過酸化水素水および硫酸を含む混合液ついても同様に適用することができる。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体洗浄装置（基板洗浄装置）の要部の構成を示す図である。また、図２は、図１の洗浄槽の要部構成を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、半導体洗浄装置１００は、過酸化水素水および硫酸を含む混合液であるＳＰＭ洗浄液を貯留し、このＳＰＭ洗浄液に半導体ウェーハ（基板）１を浸漬することにより洗浄処理するための処理槽２と、この処理槽２内にＳＰＭ洗浄液を注入する処理槽２の一次側２ａとＳＰＭ洗浄液を処理槽から排出する処理槽の二次側２ｂとの間を配管し、ＳＰＭ洗浄液を循環させるためのポンプ３が設けられた循環配管４と、この循環配管４に設けられ、ＳＰＭ洗浄液を所定の温度に加熱するためのヒータ５と、循環配管４内に過酸化水素水を注入するための薬液注入管６と、循環配管４に設けられ、ＳＰＭ洗浄液に含まれたパーティクルを除去するためのフィルタ７と、を備えている。
【００１９】
処理槽２の内槽２１は、半導体ウェーハ１を内部に収納し洗浄処理するためＳＰＭ洗浄液を貯留する。内槽２１は、半導体ウェーハ１を浸漬できるように、所定の容量を有し、循環配管４を循環したＳＰＭ洗浄液が吐出口８から注入される。そして、貯留されたＳＰＭ洗浄液は、内槽２１から外層２２にオーバフローし、外槽２２の液面高さが一定になったところで、ポンプ３が動作し一次側３ａからＳＰＭ洗浄液を吸引し二次側３ｂに排出して、薬液循環するようになっている。これにより、ＳＰＭ洗浄液の内槽２１内における液面高さは、一定に保たれている。
【００２０】
ヒータ５は、一次側５ａから流入するＳＰＭ洗浄液の加熱温度を制御し、内槽２１内に注入されるＳＰＭ洗浄液の温度を所望の温度に保つようになっている。
【００２１】
フィルタ７は、処理槽２の一次側２ａとヒータ５の二次側５ｂとの間に設けられている。このフィルタ７のフィルタ膜面積は循環配管４の断面積よりも大きく、一次側７ａから流入したＳＰＭ洗浄液がフィルタ膜を通過することによりパーティクルが除去されるとともに、ＳＰＭ洗浄液が対流し攪拌され、二次側７ｂから流出される。
【００２２】
また、フィルタ７の上流側である一次側７ａとヒータ５の二次側５ｂとの間で、薬液注入管６が循環配管４に接続されている。過酸化水素水の注入量は、薬液注入管６に設けられたバルブ９を開閉することにより調整されるようになっている。これにより、循環配管４の内部に過酸化水素水を注入することができる。そして、フィルタ７の一次側７ａから注入された過酸化水素水が、フィルタ膜を通過することにより効率よく撹拌され、過酸化水素水のＳＰＭ洗浄液中への注入開始からＳＰＭ洗浄液中の過酸化水素水の濃度が一定になるまでの時間を大幅に短くすることができる。さらに、循環配管４を循環するＳＰＭ洗浄液の温度が一番高くなるヒータ５を通過させないように、過酸化水素水を注入することにより、過酸化水素水をＳＰＭ洗浄液中で必要以上に熱分解、蒸発させることを抑制することができる。
【００２３】
ここで、図２に、各温度における、ＳＰＭ洗浄液中の過酸化水素水濃度と過酸化水素水注入からの経過時間との関係を示す。図２に示すように、ＳＰＭ洗浄液の温度が１２０℃の場合、注入開始から２００秒経過しても過酸化水素水の濃度は一定であり、安定している。ＳＰＭ洗浄液の温度が１４０℃の場合、注入開始から５０秒経過すると熱分解、蒸発により過酸化水素水の濃度が低下する。さらに、ＳＰＭ洗浄液の温度が過酸化水素水の沸点１５０℃よりも高い、１６０℃の場合、過酸化水素水の濃度のピークも低く、時間の経過とともに過酸化水素水の濃度が低下する。
【００２４】
このように、ＳＰＭ洗浄液の温度が１２０℃以上になると、過酸化水素水が熱分解、蒸発し易く、混合後できるだけ早く内槽２１に注入し半導体ウェーハを洗浄処理するだけでなく、必要以上に加熱しないようにすることが重要となる。したがって、既述のようにフィルタ７の上流側である一次側７ａとヒータ５の二次側５ｂとの間で、薬液注入管６から過酸化水素水を注入することは、処理層２の内槽２１内におけるＳＰＭ洗浄液の温度を１２０℃から１６０℃の範囲になるようにヒータ５で加熱する場合に、特に有効である。
【００２５】
また、図３に、内槽２１内におけるＳＰＭ洗浄液中の過酸化水素水の濃度と過酸化水素水注入からの経過時間との関係を示す。なお、内槽２１内のＳＰＭ洗浄液の温度は１２０℃である。
【００２６】
図３に示すように、外槽２２に過酸化水素水を追加注入する従来技術では、当該外槽２２におけるＳＰＭ洗浄液との攪拌が十分ではないため、過酸化水素水の濃度が最高値に到達し一定になるまでに約５００秒の時間を要する。一方、本実施例では、フィルタ７で十分ＳＰＭ洗浄液と追加注入された過酸化水素水が十分攪拌されるため、過酸化水素水の濃度が従来技術の半分の約２５０秒で最高値に到達し一定になる。
【００２７】
さらに、本実施例の過酸化水素水の濃度の最高値は、従来技術と比較して高くなっている。すなわち、従来技術では、ＳＰＭ洗浄液が過酸化水素水の注入後にヒータ５により加熱されるため、当該過酸化水素水が熱分解、蒸発し易くなるが、本実施例では、ヒータ５の二次側で過酸化水素水を注入するため、必要以上に注入された過酸化水素水が加熱されず、熱分解、蒸発が抑制されているものと考えられる。従って、より少ない過酸化水素水の追加注入でＳＰＭ洗浄液における所望の過酸化水素水濃度を得ることができる。
【００２８】
このように、上記構成を有する半導体洗浄装置１００によれば、ＳＰＭ洗浄液の必要なレジスト剥離性を発揮するとともに、ＳＰＭ洗浄液に追加注入する過酸化水素水の使用量を適正化することができる。
【００２９】
ここで、以上のような構成を有する半導体洗浄装置１００による基板洗浄方法（半導体洗浄方法）について説明する。図４に、本実施例に係る半導体洗浄方法のフローチャートを示す。
【００３０】
図４に示すように、先ず、半導体ウェーハ１を洗浄処理するための処理槽２にＳＰＭ洗浄液を貯留する（ステップ１）。
【００３１】
次に、ポンプ３を作動させて処理槽２の一次側２ａと二次側２ｂとの間を配管する循環配管内４にＳＰＭ洗浄液を循環させる（ステップ２）。
【００３２】
次に、循環配管４に設けられたヒータ５により、ＳＰＭ洗浄液を所定の温度に加熱する（ステップ３）。
【００３３】
次に、フィルタ７の一次側７ａとヒータ５の二次側５ｂとの間の加熱されたＳＰＭ洗浄液が循環する循環配管４内に、薬液注入管６から過酸化水素水を追加注入する（ステップ４）。過酸化水素水の注入量は、バルブ９を開閉することにより調整される。
【００３４】
次に、循環配管４に設けられたフィルタ７により、ＳＰＭ洗浄液に含まれたパーティクルを除去する（ステップ５）。このとき、フィルタ膜をＳＰＭ洗浄液が通過することにより、ＳＰＭ洗浄液と注入された過酸化水素水とが対流し十分攪拌され、処理槽２に注入される。
【００３５】
次に、処理槽２内に半導体ウェーハ１を投入し、過酸化水素水が追加注入され所定の濃度に設定されたＳＰＭ洗浄液により半導体ウェーハ１を洗浄処理する（ステップ６）。なお、過酸化水素水の追加注入は、半導体ウェーハ１の投入毎に行ってもよく、処理槽２内における過酸化水素水濃度を管理して逐次注入するようにしてもよい。
【００３６】
以上のように、本実施例に係る半導体洗浄装置および半導体洗浄方法によれば、パーティクルを除去するフィルタの一次側とＳＰＭ洗浄液を所定の温度に加熱するためのヒータの二次側との間で、薬液注入管から循環配管内に過酸化水素水を追加注入し、過酸化水素水の熱分解、蒸発を抑制するので、ＳＰＭ洗浄液の必要なレジスト剥離性を発揮するとともに、ＳＰＭ洗浄液に追加注入する過酸化水素水の使用量を適正化することができる。
【実施例２】
【００３７】
実施例１では、パーティクルを除去するフィルタの一次側とＳＰＭ洗浄液を所定の温度に加熱するためのヒータの二次側との間で、薬液注入管を循環配管に接続し、過酸化水素水を注入する構成について述べたが、本実施例では、フィルタの一次側とヒータの二次側との間で、特に、フィルタの一次側に薬液注入管を接続し、過酸化水素水を注入する構成について述べる。
【００３８】
図５は、本発明の一態様である実施例２に係る半導体洗浄装置の要部の構成を示す。なお、図中、実施例１と同じ符号は、実施例１と同様の構成を示す。
【００３９】
図５に示すように、半導体洗浄装置２００は、過酸化水素水および硫酸を含む混合液であるＳＰＭ洗浄液を貯留し、このＳＰＭ洗浄液に半導体ウェーハ１を浸漬することにより洗浄処理するための処理槽２と、この処理槽２内にＳＰＭ洗浄液を注入する処理槽２の一次側２ａとＳＰＭ洗浄液を処理槽から排出する処理槽の二次側２ｂとの間を配管し、ＳＰＭ洗浄液を循環させるためのポンプ３が設けられた循環配管４と、この循環配管４に設けられ、ＳＰＭ洗浄液を所定の温度に加熱するためのヒータ５と、循環配管４内に過酸化水素水を注入するための薬液注入管２６と、循環配管４に設けられ、ＳＰＭ洗浄液に含まれたパーティクルを除去するためのフィルタ７と、を備えている。
【００４０】
薬液注入管２６がフィルタ７の一次側７ａに接続されている。過酸化水素水の注入量は、薬液注入管２６に設けられたバルブ２９を開閉することにより調整されるようになっている。これにより、フィルタ７を介して循環配管４の内部に過酸化水素水を注入することができる。そして、実施例１と同様に、フィルタ７の一次側７ａから注入された過酸化水素水が、フィルタ膜を通過することにより効率よく撹拌され、過酸化水素水のＳＰＭ洗浄液中への注入開始からＳＰＭ洗浄液中の過酸化水素水の濃度が一定になるまでの時間を大幅に短くすることができる。さらに、循環配管４を循環するＳＰＭ洗浄液の温度が一番高くなるヒータ５を通過させないように、過酸化水素水を注入することにより、過酸化水素水をＳＰＭ洗浄液中で必要以上に熱分解、蒸発させることを抑制することができる。
【００４１】
なお、以上のような構成を有する半導体洗浄装置の半導体洗浄方法は、実施例１と同様である。
【００４２】
以上のように、本実施例に係る半導体洗浄方法によれば、本実施例に係る半導体洗浄装置および半導体洗浄方法によれば、パーティクルを除去するフィルタの一次側とＳＰＭ洗浄液を所定の温度に加熱するためのヒータの二次側との間で、薬液注入管から循環配管内に過酸化水素水を追加注入し、過酸化水素水の熱分解、蒸発を抑制するので、ＳＰＭ洗浄液の必要なレジスト剥離性を発揮するとともに、ＳＰＭ洗浄液に追加注入する過酸化水素水の使用量を適正化することができる。
【００４３】
なお、以上の各実施例においては、パーティクルを除去するフィルタの一次側とＳＰＭ洗浄液を所定の温度に加熱するためのヒータの二次側との間で、過酸化水素水を循環配管内に注入する構成について説明したが、少なくとも処理槽の一次側とヒータの二次側との間で、過酸化水素水を循環配管内に注入する構成であれば、過酸化水素水が熱分解、蒸発するのを抑制することができる。
【００４４】
また、上記実施例においては、洗浄される基板として、半導体ウェーハを選択した場合について説明したが、他の導電性、絶縁性の基板等について適用してもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一態様である実施例１に係る半導体洗浄装置の要部の構成を示す図である。
【図２】各温度における、ＳＰＭ洗浄液中の過酸化水素水濃度と過酸化水素水注入からの経過時間との関係を示す。
【図３】本発明の一態様である実施例１に係る半導体洗浄装置の内槽内におけるＳＰＭ洗浄液中の過酸化水素水濃度と過酸化水素水注入からの経過時間との関係を示す。
【図４】本発明の一態様である実施例１に係る半導体洗浄方法のフローチャートである。
【図５】本発明の一態様である実施例２に係る半導体洗浄装置の要部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  半導体ウェーハ
２  処理槽
２ａ  処理槽の一次側
２ｂ  処理槽の二次側
２１  内槽
２２  外槽
３  ポンプ
３ａ  ポンプの一次側
３ｂ  ポンプの二次側
４  循環配管
５  ヒータ
５ａ  ヒータの一次側
５ｂ  ヒータの二次側
６、２６  薬液注入管
７  フィルタ
７ａ  フィルタの一次側
７ｂ  フィルタの二次側
８  吐出口
９、２９  バルブ
１００  半導体洗浄装置
２００  半導体洗浄装置
【図１】
0004695494.tif 000002
【図２】
0004695494.tif 000003
【図３】
0004695494.tif 000004
【図４】
0004695494.tif 000005
【図５】
0004695494.tif 000006