(57)【要約】    【課題】ウェーハなどの基板を全面均一に効率的に洗浄可能な基板洗浄装置及び基板の洗浄方法を提供する。    【解決手段】基板を水平回転させ、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出して洗浄する基板の洗浄方法において、基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を可変とした。また、前記ノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出した後、基板上の洗浄液を振り切る工程を有し、前記ノズルが基板の外周縁に向けて移動するときと、ノズルが基板の外周縁から基板中心に向けて移動するときと、洗浄液を振り切るときとで、基板の回転速度を漸次減速する。【選択図】      図１
2005217336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平回転させ、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出して洗浄する基板洗浄装置において、
基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を可変に制御する制御手段を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
基板を水平回転させ、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出して洗浄する基板の洗浄方法において、
基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を可変としたことを特徴とする基板の洗浄方法。
【請求項３】
前記基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を、前記ノズルの移動方向に応じて可変としたことを特徴とする請求項２記載の基板の洗浄方法。
【請求項４】
前記ノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出した後、基板上の洗浄液を振り切る工程を有し、前記ノズルが基板の外周縁に向けて移動するときと、ノズルが基板の外周縁から基板中心に向けて移動するときと、洗浄液を振り切るときとで、基板の回転速度を漸次減速することを特徴とする請求項２又は３に記載の基板の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板洗浄装置及び基板の洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置プロセスにおける洗浄方法としてドライ方式とウェット方式とが知られているが、ウェット方式の１つとして、１枚の基板を水平状態で支持回転させながら、この基板の被処理面に洗浄液を噴射してスプレー洗浄する枚葉スプレー式と呼ばれる基板の洗浄方法及び洗浄装置がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
前記枚葉スプレー式の洗浄方法は、例えば配線工程後に用いられることが多い。すなわち、近年における半導体プロセスの配線工程は微細化及び多層化が進んでおり、そのためリソグラフィ技術によるコンタクトパターン及び配線パターンの加工をドライエッチングにより行うが、このドライエッチングにより生成された反応生成物やアッシングにより除去した後に残存するレジストの除去はドライ方式よりもウェット方式の方が好ましく、かつ、枚葉スプレー式では基板に応じて所定の洗浄液を必要量だけ用いるだけでよいので、浸漬式やバッチ式などの他のウェット方式よりも経済的で歩留まりも良いからである。
【０００４】
また、上述した枚葉スプレー方式の基板洗浄装置としては、例えば、図４に模式的に示すように、ウェーハ３００などの１枚の基板を支持して水平回転させるステージ１００と、このステージ１００上に載置された基板に薬液をスプレーする第１のノズル２０１と、薬液スプレー後に純水をスプレーしてリンスする第２のノズル２０２とを備えたものがあった。なお、前記第１のノズル２０１及び第２のノズル２０２は、図示しない移動手段により基板半径方向を往復移動可能となっている（図４（ｂ）を参照）。
【０００５】
この基板洗浄装置では、前記ステージ１００上にウェーハ３００を載置するとともに水平回転させ、先ず前記第１のノズル２０１を基板半径方向に往復移動させながら有機剥離液などの薬液をスプレーして残存レジスト硬化物や反応生成物を除去する薬液洗浄を行い、薬液を一旦振り切った後、前記第２のノズル２０２を同じく基板半径方向に往復移動させながら純水をスプレーしてリンスし、次いで水分を振り切るようにしている。
【０００６】
その後、ウェーハ３００は加熱室へ移動又は加熱窒素又は少量のイソプロピルアルコールと窒素の混合ガスにより乾燥される。
【特許文献１】特開平１０−１６３１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の基板洗浄装置においては、図５（ａ）に示すように、薬液成分や反応生成物４００がコンタクトホール５００内に残存することがあった。
【０００８】
特に、ウェーハ３００の外周縁近傍にそのような傾向が顕著に見られる。
【０００９】
これは、ウェーハ３００の外周縁近傍では中心近傍よりも周速度が大きく洗浄液も振り切られやすいので、図６に示すように、ウェーハ３００の外周縁近傍では薬液や純水の流量が不足する傾向があるからでる。
【００１０】
したがって、ウェーハ３００の外周縁近傍では、例えば薬液がコンタクトホール５００内に十分に行きわたらず薬液処理が不十分となったり、あるいはリンス用の純水の流量不足によって薬液成分や反応生成物がコンタクトホール５００内に残存したりすることがあった。
【００１１】
その結果、コンタクトホール５００に金属材料６００を埋め込んだときに、薬液成分や反応生成物４００が残存していることにより、図５（ｂ）に示すように、金属材料６００が下層配線７００に接触せずコンタクト不良となってしまい、歩留まりの低下を招くおそれがあった。
【００１２】
本発明では、上記課題を解決することのできる枚葉スプレー式の基板洗浄装置、及び基板の洗浄方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の本発明では、基板を水平回転させ、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出して洗浄する基板洗浄装置において、基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を可変に制御する制御手段を備えることとした。
【００１４】
請求項２記載の本発明では、基板を水平回転させ、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出して洗浄する基板の洗浄方法において、基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を可変とした。
【００１５】
請求項３記載の本発明では、前記基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を、前記ノズルの移動方向に応じて可変とした。
【００１６】
請求項４記載の本発明では、前記ノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出した後、基板上の洗浄液を振り切る工程を有し、前記ノズルが基板の外周縁に向けて移動するときと、ノズルが基板の外周縁から基板中心に向けて移動するときと、洗浄液を振り切るときとで、基板の回転速度を漸次減速することとした。
【発明の効果】
【００１７】
（１）請求項１記載の本発明では、基板を水平回転させ、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出して洗浄する基板洗浄装置において、基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を可変に制御する制御手段を備えることとしたために、基板表面内に行き渡らせる洗浄液量を制御でき、洗浄個所に応じた洗浄液流量で基板を洗浄することが可能となるので、効率的な洗浄が可能となって処理時間を短縮することができるとともに、洗浄不足による品質不良を防止でき、なおかつ過剰洗浄による洗浄液の無駄も防止することが可能となる。
【００１８】
（２）請求項２記載の本発明では、基板を水平回転させ、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出して洗浄する基板の洗浄方法において、基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を可変としたために、基板表面内に行き渡らせる洗浄液量を制御でき、洗浄個所に応じた洗浄液流量で基板を洗浄することが可能となるので、効率的な洗浄が可能となって処理時間を短縮することができるとともに、洗浄不足による品質不良を防止でき、なおかつ過剰洗浄による洗浄液の無駄も防止することが可能となる。したがって、歩留まりを向上させるとともに、半導体装置の製造コストを削減することが可能となる。
【００１９】
（３）請求項３記載の本発明では、前記基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を、前記ノズルの移動方向に応じて可変としたために、より簡単な制御で上記（１）の効果を生起することができる。
【００２０】
（４）請求項４記載の本発明では、前記ノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出した後、基板上の洗浄液を振り切る工程を有し、前記ノズルが基板の外周縁に向けて移動するときと、ノズルが基板の外周縁から基板中心に向けて移動するときと、洗浄液を振り切るときとで、基板の回転速度を漸次減速することとしたために、上記（２）、（３）の効果に加え、一定の安定したプロセスで洗浄処理が行える。また、基板の回転のみを制御するので制御が行いやすい。さらに、洗浄液の振り切りを抑制できるので、処理液を無駄なく基板に行き渡らせることで消費量をより抑制することができる。このように、基板に対して最適な洗浄液流量を確保し、洗浄液の消費量を抑えつつ処理時間を短縮して効率的な洗浄処理を実現し、かつ製品歩留まり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】
【００２１】
本発明は、基板を水平回転させ、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出して洗浄する基板洗浄装置において、基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を可変に制御する制御手段を備える構成としたものである。
【００２２】
すなわち、ウェーハなどの基板を載置保持可能な基板保持部と、この基板保持部を水平回転させる回転駆動部と、洗浄液を噴出可能としたノズルと、このノズルを基板の半径方向に往復移動させるノズル移動部とを備え、さらに、前記回転駆動部及びノズル移動部の駆動速度を制御する制御部とを備えている。そして、前記基板保持部及びノズルはチャンバ内に配設している。
【００２３】
かかる構成により、回転する基板の半径方向にノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出するとともに、被洗浄面に応じて適宜基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を制御して、基板表面内に行き渡らせる洗浄液量を最適化することが可能となる。なお、ここでノズルの移動速度を可変とする概念は、例えばノズルの移動を一旦停止する状態も含むものである。つまり、洗浄液の流量を十分確保したい個所において、ノズルの移動を一旦停止してその後移動を再開することも含むものである。
【００２４】
このように、適宜基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度を制御することにより、基板の回転速度やノズル移動速度が一定の洗浄装置よりも効率的な洗浄が可能となって、処理時間を短縮することができ、なおかつ洗浄不足による品質不良を防止できるとともに、過剰洗浄による洗浄液の無駄も防止することが可能となる。
【００２５】
このように、本実施形態に係る基板洗浄装置を用いることにより、製品歩留まりが向上し、半導体装置の製造コストを削減することが可能となる。
【００２６】
ところで、前記基板の回転速度及び／又はノズルの移動速度は、前記ノズルの移動方向に応じて可変とするとよい。
【００２７】
すなわち、ノズルが基板の半径方向への往復移動することによって基板の全体が洗浄されるものであるが、例えば、回転する基板の周速度が大きい外周縁近傍にノズルが近づくにつれてノズルの移動速度及び／又は基板の回転速度を低減することができる。
【００２８】
したがって、流量が不足しがちな周速度が大きい基板外周縁近傍にも十分な流量を確保することができ、基板の中心近傍と外周縁近傍とで均一な洗浄効果を得ることができ、洗浄能力が高まる。
【００２９】
このように、ノズルの移動方向に応じて速度を制御することで、簡単な制御でありながら効率的な基板洗浄が可能となる。
【００３０】
特に、前記ノズルを往復移動させながら洗浄液を噴出した後、基板上の洗浄液を振り切る工程を有する場合は、下記のように制御するとよい。
【００３１】
すなわち、前記ノズルが基板の外周縁に向けて移動するときと、ノズルが基板の外周縁から基板中心に向けて移動するときと、洗浄液を振り切るときとで、基板の回転速度を漸次減速するのである。
【００３２】
かかる制御とすれば、基板の種類に拘わらず一定の安定したプロセスで洗浄処理が行え、しかも、基板の回転のみを制御すればよいので制御が簡単である。さらに、洗浄液の振り切りを抑制できるので、洗浄液を無駄なく基板に行き渡らせることで消費量を抑えることができる。
【００３３】
ところで、洗浄液としては、残存レジスト硬化物や反応生成物を除去する薬液とリンス用の純水とを使用することができ、ノズルの構成としては、前記薬液及び純水を１つのノズルに選択的に供給可能としてもよいし、薬液用ノズルとリンス用ノズルとをそれぞれ独立して配設してもよい。いずれにしても、以下、薬液噴出用を第１のノズル、純水噴出用を第２のノズルとして説明する。
【００３４】
先ず、第１のノズルで薬液洗浄を行う場合、この第１のノズルが基板の外周縁に向けて移動するときよりも基板の外周縁から基板中心に向けて移動するときが低速なので、基板の外周縁近傍における薬液流量を十分確保でき、さらに、リンスするために第１のノズルから第２のノズルに切り替えるときに薬液を振り切るが、このときの速度をさらに低速とすることで、例えば基板に形成されたコンタクトホールなどに薬液が十分に浸透していないにもかかわらず瞬時に振り切られることが防止され、薬液による洗浄処理が不十分になることがない。そして、第２のノズルによるリンス時においては、周速度が大きい基板外周縁近傍であっても純水の流量は十分確保されるのでリンス効果も高まる。
【００３５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態をより具体的に説明する。なお、本実施形態に係る基板洗浄装置は、基板にコンタクトホール及び配線パターンをドライエッチングにより加工し、レジストパターンをアッシングにより除去した後、前記ドライエッチングで生成された反応生成物及び残存したレジストなどを除去する際に好適に用いることができる。
【００３６】
図１は本実施形態に係る基板洗浄装置の動作を模式的に示した説明図、図２は基板中心からの距離と洗浄液の流量との関係を示すグラフである。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態に係る基板洗浄装置は、ウェーハなどの基板１を載置保持可能なステージを有する基板保持部２と、この基板保持部２を水平回転させるモータなどを有する回転駆動部３と、洗浄液のうち薬液を噴出可能とした第１のノズル４及び洗浄液のうち純水を噴出可能とした第２のノズル５と、これら第１，第２のノズル４，５を前記基板１の半径方向に往復移動させるアクチュエータを有するノズル移動部６とを備えるとともに、前記回転駆動部３及びノズル移動部６の駆動速度を制御する制御部７とを備えている。なお、前記基板保持部２及び第１，第２のノズル４，５は、図示しないチャンバ内に配設されている。
【００３８】
上記構成の基板洗浄装置を用いた基板１の洗浄工程は、基本的に、薬液洗浄処理→薬液振り切り→リンス処理→乾燥処理の順で行われる。
【００３９】
すなわち、先ず基板１をチャンバ内に搬入して基板保持部２上に載置するとともに、これをチャックし、基板１を保持させた状態で基板保持部２を所定の回転数で回転させ、第１のノズル４を基板１の半径方向に往復移動させながら薬液をスプレーして薬液洗浄処理する。
【００４０】
薬液洗浄処理が終了すると、第１のノズル４から第２のノズル５に切換えて純水をスプレーしてリンスするのであるが、この切換作業の間、基板１の回転は維持されており、基板１上の薬液がある程度振り切られる。
【００４１】
薬液を振り切った後、前記第２のノズル５を基板１の半径方向に往復移動させながら純水をスプレーしてリンスする。
【００４２】
本基板洗浄装置では、前記制御部７の制御によって、上記した工程中、前記第１のノズル４が薬液を噴出しながら基板１の外周縁に向けて移動するときには比較的高速回転とし（図１（ａ））、この第１のノズル４が基板１の外周縁から基板１の中心に向けて移動するときは中速回転とし（図１（ｂ））、薬液洗浄処理からリンス処理へ移行する間で薬液を振り切るときは低速回転とする（図１（ｃ））というように、基板保持部２の回転速度を、第１のノズル４の往路時と復路時、さらに第２のノズル５への切換時とで漸次遅くした点に特徴がある。
【００４３】
本実施形態では、基板保持部２の回転速度を、１０００ｒｐｍ、６００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍと変更している。なお、基板保持部２の回転速度は停止状態を含め、０〜１０００ｒｐｍの範囲で変更することが好ましい。すなわち、１０００ｒｐｍを超えると回転が早すぎて洗浄流量を確保することが難しいからである。また、薬液振り切り時において１５０ｒｐｍに設定したのは、これ以下の速度であれば薬液の振り切りが不足となり、後工程におけるリンス時間の増加や純水の消費量の増大につながるからである。
【００４４】
上述してきた制御を行うことにより、図２に示すように、基板１の中心近傍と外周縁近傍とでの薬液の流量差がかなり縮まることが分かる。
【００４５】
すなわち、基板１の周速度は外周縁に近づくにつれて大きくなり、薬液は振り切られやすくなっているので、第１のノズル４が基板１の中心部から外周縁に通常の速度で移動した後、再度中心部へ戻る際には基板１の回転を減速することにより、吐出された薬液は大きく振り切られずに外周縁近傍においても流量が確保される。また、リンス前に薬液を振り切るときは、基板１はさらに低速で回転するのでより振り切られにくくなり、薬液が基板１表面上に長く留まるので薬液による洗浄効果が高まる。したがって、基板１の全体が均一に洗浄されることになる。
【００４６】
一方、リンス時における第２のノズル５についても同様に、純水を噴出しながら基板１の外周縁に向けて移動するときと、この第２のノズル５が基板１の外周縁から基板１の中心に向けて移動するときと、純水を振り切るときとで基板保持部２の回転速度を漸次減速することができる。
【００４７】
このように、本実施形態における基板洗浄装置を用いれば、基板１の種類に拘わらず一定の安定したプロセスで洗浄処理が行え、しかも、基板１の回転のみを制御すればよいので制御が簡単であり、例えば既設の基板洗浄装置を改良することも容易である。さらに、洗浄液の振り切りを抑制できるので、薬液や純水を無駄なく基板１に行き渡らせることにより、これらの消費量を抑えることができ、極めて経済的となる。
【００４８】
そして、本基板洗浄装置を用いることにより、図３（ａ）に示すように、基板１の外周縁近傍に形成されたコンタクトホール１０内も確実にクリーニングでき、その後の工程においてコンタクトホール１０に導電体となる金属材料１２を埋め込んだ際に、図３（ｂ）に示すように、下層配線部１１との間で良好なコンタクトをとることが可能となる。したがって、洗浄不良によるコンタクト不良の発生が抑制され、製品歩留まりの向上に寄与することができる。
【００４９】
なお、上述してきた例では、第１のノズル４と第２のノズル５とを備える基板洗浄装置として説明したが、１つのノズルで洗浄液の切換えを行う構成のものとしてもよい。
【００５０】
また、第１，第２のノズル４，５の移動速度を減速するタイミングと、基板保持部２の回転速度を減速するタイミングとは、上述した例のみならず、適宜組合わせて制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る基板洗浄装置の動作を模式的に示した説明図である。
【図２】基板中心からの距離と洗浄液の流量との関係を示すグラフである。
【図３】基板の洗浄状態と洗浄後の工程を示す説明図である。
【図４】従来の基板洗浄装置を模式的に示した説明図である。
【図５】従来の基板洗浄装置により洗浄した状態と洗浄後の工程を示す説明図である。
【図６】従来の基板洗浄装置における基板中心からの距離と洗浄液の流量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１  基板
２  基板保持部
３  回転駆動部
４  第１のノズル
５  第２のノズル
６  ノズル移動部
７  制御部
【図１】
2005217336.tif 000003
【図２】
2005217336.tif 000004
【図３】
2005217336.tif 000005
【図４】
2005217336.tif 000006
【図５】
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【図６】
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