(57)【要約】【課題】半導体基板に流れるＤＩＷ（超純水）又は洗浄液を介して超音波が伝播し、超音波のキャビテーションが半導体基板上で発生する。この作用により微細パターンでは亀裂や基板からの剥離が発生しパターンダメージが発生する。また、キャビテーションによる衝撃力を弱める為に超音波の出力を低くするとパーティクル除去性能が低下する。つまり、微細パターンのパターンダメージを発生することなく、洗浄性能を確保する事ができないという問題点を有している。【解決手段】上記問題点を解決するために本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法は、超音波を液体の流れと垂直方向に発振させる手段を有し、半導体基板表面に超音波を伝播することなく洗浄液中に気泡を発生させる手段を有する構成を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル内で超音波を発生する手段と、前記超音波はノズル内の液体を振動させること、かつ、前記超音波が液体吐出方向に伝播しない事とを特徴とする、ノズルを備えた基板洗浄装置。
【請求項２】
超音波の伝播方向が、ノズル吐出方向に対して、ほぼ垂直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】
超音波の伝播方向が、ノズル吐出方向に対して、可変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４】
ノズルが被洗浄基板に対して洗浄ノズル位置が可変であることを特徴とした、請求項１から３に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
ノズル内で超音波を発生する手段と、前記超音波はノズル内の液体を振動させること、かつ、前記超音波が液体吐出方向に伝播しない事とを特徴とするノズルを用いて超音波振動で発生したキャビテーション効果による気泡を含む液体を、気泡崩壊の圧力変動による高速流を用いて、被洗浄基板を洗浄する基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体装置製造における洗浄、特にドライエッチング工程で発生する反応生成物をパターンダメージレスにて除去する事ができる基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体基板の表面上に種々の反応生成物、パーティクル、汚染物が付着することが知られている。例えば、半導体基板の上にＣＶＤ（化学気相成長：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはスパッタ法により絶縁膜や金属膜を形成すると、形成した膜の表面にはパーティクル状の汚染物が付着する。また、ドライエッチングによるパターン形成後にはエッチング残渣（レジスト残渣）、反応生成物、パーティクル等が付着する。これらの反応生成物、パーティクル、汚染物を除去する方法として、高速回転している半導体基板面に超音波を付与した超純水を半導体基板面に供給することにより、パーティクル除去をおこなう基板洗浄装置及び基板洗浄方法がある。
【０００３】
以下、図面を参照しながら、従来の基板洗浄装置及び基板洗浄方法の一例について説明する。
【０００４】
図３は従来の基板洗浄装置の要部を示す図である。
【０００５】
１９は洗浄に使用する洗浄液、２０は超音波振動子、２１は洗浄液吐出口、２２は半導体基板、２３は半導体基板を回転させるチャックベース、２４は洗浄液をリンスする為のサイドノズル、 ２５は洗浄液吐出ノズル、２６は液の飛び散りを防ぐ表面カップ、２７は超音波素子２０を組み込んだ超音波移動ノズルである。
【０００６】
半導体基板２２をチャックベース２３により保持し、毎分２０００回転から３０００回転までの間で回転させる。次に半導体基板２２の表面へ表面カップ２６に装着したサイドノズル２４よりＤＩＷ（超純水）を吐出し、半導体基板２２の全面が濡れるようにリンスする。次に、サイドノズル２４からのリンス水吐出を止め、洗浄液吐出ノズル２５から洗浄液を吐出する。次に超音波移動ノズル２７より洗浄水を吐出しながら、半導体基板２２のエッジからセンターに向け超音波移動ノズル２７をスキャンする。超音波振動子２０は洗浄液吐出口２１の上部に位置し、超音波振動子２０で発生した超音波振動が洗浄液吐出口２１から半導体基板２２方向へ伝達するよう設定している。この時の超音波周波数は１．５ＭＨｚ、出力は１０Ｗから１５Ｗの間に設定している。前記超音波は素子の振動方向と同方向に伝播する為、洗浄液１９を介して直接半導体基板２２へ超音波が伝播する。この時、半導体基板２２表面において、超音波振動伝播による洗浄液中でのキャビテーションにより局所的な圧力変動が起こる。
【０００７】
その後、サイドノズル２４から洗浄水を吐出し半導体基板２２をリンスした後、高速回転にすることにより半導体基板２２を乾燥させる。
【特許文献１】特開平１０−３０９５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記のような構成では  半導体基板に流れる洗浄液を介して超音波が伝播し、超音波によるキャビテーションが半導体基板上で発生する。この作用により微細パターンでは亀裂や基板からの剥離が発生しパターンダメージが発生する。また、キャビテーションによる衝撃力を弱める為に超音波の出力を低くするとパーティクル除去性能が低下する。つまり、微細パターンのパターンダメージを発生することなく、洗浄性能を確保する事ができないという問題点を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法は、超音波を液体の流れと垂直方向に発振させる手段を有し、半導体基板表面に超音波を伝播することなく洗浄液中に気泡を発生させる手段を有する構成を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、半導体基板上でのキャビテーションが起こらないことによりパターンダメージがない。また、超音波移動ノズルの超音波振動部分においてキャビテーションによる気泡発生及び崩壊による洗浄液の高速流により、従来の超音波洗浄では難しい半導体基板上のパーティクル除去とパターンダメージレスを維持した状態で洗浄することが可能であるので、半導体基板表面に超音波を伝播することなく、半導体装置の微細パターンに超音波
によるダメージを発生することなく、高いパーティクル除去性能を持つことにより、半導体製造における歩留まり向上、品質向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施形態１）
図１は、本発明の基板洗浄装置に使用する超音波移動ノズルを示す概略図である。
【００１３】
１ａは洗浄液、１ｂは洗浄液がノズル内を流れ超音波振動子によりキャビテーションを起こした洗浄液、２は洗浄液の流量調整機構付き調圧バルブ、３は薬液流量計、４は洗浄ノズル本体、５は洗浄液にキャビテーションを起こす為の超音波振動子、６は半導体基板である。
【００１４】
以上のように構成された薬液洗浄装置について、以下図１を用いてその動作を説明する。
【００１５】
まず、洗浄液１ａはポンプ等により洗浄ノズル本体４に供給される。洗浄液１ａの流量は薬液流量計３の値を流量調圧バルブ２にフィードバックする事によりコントロールしながら吐出させることが出来る。洗浄ノズル先端には超音波振動子５が埋め込まれており、超音波振動子５の振動により洗浄液１ｂに超音波振動を与えることによりキャビテーションが起こる。この現象は洗浄液１ｂ中に含まれる溶存ガス及び超音波振動周波数に依存する。キャビテーションが発生した洗浄液１ｂ中における気泡の崩壊時に起こる高速流により半導体基板６の表面のパーティクル及び残渣を除去する。
【００１６】
本実施の形態の超音波印加方法は超音波振動子が洗浄液の流れに対して９０度（垂直）方向に設置している為、超音波振動が水平方向に伝播する。これにより従来超音波洗浄後に見られた超音波振動が半導体基板上に伝播することによるパターンダメージが起こらない。
【００１７】
本実施の形態では超音波洗浄ノズルの超音波出力を３０Ｗから１００Ｗまで変化させる事により洗浄ノズル内で発生する気泡発生状態を変化させる事ができる。
【００１８】
また、本実施の形態の超音波洗浄ノズルでは超音波周波数は、キャビテーションが比較的起り易い１００キロヘルツ以下の低周波を使用する。
【００１９】
使用した洗浄液はＤＩＷ（超純水）の他に、オゾン水、水素水、ＣＯ2水（炭酸水）等の機能水及び洗浄薬液（ＡＰＭ：アンモニア過水）を被洗浄基板や被除去異物の用途に応じて使用している。機能水とは、超純水にオゾン、水素、塩素等のガスを溶解して酸化性／還元性を持たせ、或いはこのガス溶解水に微量の酸・アルカリを添加してｐＨ調整した洗浄能力の高い水である。
【００２０】
尚、本実施の形態では超音波振動子の超音波印加方向を洗浄液の流れ方向に対し、超音波振動が水平方向に伝播するよう設置しているが、超音波伝播が直接ウエハ上に到達しないような範囲、（例えば洗浄液の流れ方向に対して４５度）に設置しても本発明の効果を達成することができる。また、超音波伝播方向が可変であってもよい。
【００２１】
（実施形態２）
以下、本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法の第二の実施の形態について説明する。
【００２２】
図２は、本発明の基板洗浄方法の要部を示す図である。
【００２３】
１１は洗浄液吐出用ノズル、１２は超音波移動ノズルで第一の実施の形態で説明したように超音波振動子が液流に対し垂直方向に取り付けられ、ウエハに超音波を伝播することなく洗浄液にキャビテーションを発生させる。１３は洗浄液をリンスするサイドノズル、１４は半導体基板、１５は半導体基板を回転させる為のチャックベース、１６は本発明の超音波移動ノズルによりキャビテーションを起こした洗浄液、１７は液の飛び散りを防ぐ表面カップである。
【００２４】
以上のように構成された薬液洗浄装置について、以下図２を用いてその動作を説明する。
【００２５】
半導体基板１４をチャックベース１５により高速（２０００〜３０００ｒｐｍ）に回転させる。しかる後に半導体基板１４を表面カップ回りに装着したサイドノズル１３より半導体基板１４全面が濡れるようにリンスする。サイドノズル１３より吐出したリンスにより半導体基板１４全面が濡れた後、サイドノズル１３によるリンスを止める。サイドノズル１３からのリンス水を止め、洗浄液吐出ノズル１１から洗浄液を吐出する。しかる後、本発明の超音波移動ノズル１２より洗浄水１６を半導体基板１４エッジからセンターに向けノズルをスキャンする。超音波移動ノズル１２内のキャビテーションによって起こる高速流による半導体基板１４へのパターンダメージを考慮してノズル高さを１０ｍｍにてスイングする。超音波移動ノズル１２を使用時は、洗浄液ノズル周辺より発生する気泡崩壊による高速流とチャックベース１５の回転により半導体基板１４に生ずる放射流によりパーティクルを除去する。その後、サイドノズル１３によるリンス後、高速回転にすることにより半導体基板１４を乾燥させる。
【００２６】
本実施の形態では、ドライエッチ後の残渣物等のパーティクル除去用途として、オゾン水、水素水等第一の実施の形態で説明した機能水のもつ、有機物や金属除去能力の有る洗浄液に超音波振動を加える事により、洗浄液中にラジカルを発生させる事により洗浄液のパーティクルの除去機能性能をさらに向上させることができる。
【００２７】
本発明は、半導体基板洗浄に関するものでありパターンダメージの少ない洗浄方法として有用である。また液晶等の製品製造にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の基板洗浄装置に使用する超音波移動ノズルを示す概略図
【図２】本発明の基板洗浄装置の要部を示す図
【図３】従来の基板洗浄装置の要部を示す図
【符号の説明】
【００２９】
１ａ  洗浄液
１ｂ  超音波振動子によりキャビテーションを起こした洗浄液
２  洗浄液の流量調整機構付き調圧バルブ
３  薬液流量計
４  ノズル本体
５  超音波振動子
６  半導体基板
１１  洗浄液吐出ノズル
１２  超音波移動ノズル
１３  サイドノズル
１４  半導体基板
１５  チャックベース
１６  キャビテーションを起こした洗浄液
１７  表面カップ
１９  洗浄液
２０  超音波振動子
２１  洗浄液吐出口
２２  半導体基板
２３  チャックベース
２４  サイドノズル
２５  洗浄液吐出ノズル(位置移動無)
２６  表面カップ
２７  超音波移動ノズル
【図１】
2005235897.tif 000003
【図２】
2005235897.tif 000004
【図３】
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