(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハのチャージアップを抑制可能な枚葉式のウエハ洗浄装置を提供する。【解決手段】ウエハ洗浄装置１０は、ウエハ１１を水平に保持するチャック１２と、チャック１２に保持されたウエハ１１に対向するステージ１３とを備える。ステージ１３の表面には、洗浄液を供給する洗浄液供給孔、リンス液を供給するリンス液供給孔および洗浄後の廃液を排出する廃液排出口２４が形成されている。ウエハ１１を回転させることなく、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙に洗浄液またはリンス液を滞留させて、洗浄またはリンスを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを水平に保持するウエハ保持部と、該ウエハ保持部に保持されたウエハに対向するステージとを備えるウエハ洗浄装置において、
前記ステージの表面には、洗浄液を供給する洗浄液供給孔、及び、リンス液を供給するリンス液供給孔の少なくとも一方が形成されていることを特徴とするウエハ洗浄装置。
【請求項２】
前記洗浄液供給孔とリンス液供給孔とが、前記ステージの表面に分散して形成されている、請求項１に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄液供給孔とリンス液供給孔とが、ウエハの半径方向に沿って配列されている、請求項２に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄液供給孔とリンス液供給孔とが、ウエハの円周方向に沿って配列されている、請求項２に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄液供給孔とリンス液供給孔とが、円形状、又は、ストライプ状に形成されている、請求項３又は４に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項６】
前記洗浄液供給孔及びリンス液供給孔が形成されたステージの表面領域の半径方向内側及び外側の少なくとも一方に、ウエハの洗浄及びリンス後の廃液を排出する廃液排出口が形成されている、請求項２〜５の何れか一に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項７】
前記ウエハ保持部は、保持したウエハを加熱するためのヒータを備える、請求項１〜６の何れか一に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項８】
ウエハを水平に保持するウエハ保持部と、該ウエハ保持部に保持されたウエハに対向するステージとを備えるウエハ洗浄装置を用いてウエハを洗浄する方法において、
前記ウエハ保持部に保持したウエハと前記ステージとの間隙に洗浄液又はリンス液を滞留させてウエハを洗浄又はリンスすることを特徴とするウエハの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ洗浄装置及びウエハ洗浄方法に関し、更に詳細には、枚葉式のウエハ洗浄装置及びそれを用いたウエハ洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ洗浄プロセスは、半導体装置の製造工程において、ウエハ表面に付着した残渣を除去し、パーティクルの発生を防止する目的で行われる。半導体装置の微細化に伴って、パーティクルに起因する半導体装置の汚染が、製造の歩留りに大きな影響を及し、ウエハ洗浄プロセスは益々重要視されている。ウエハ洗浄プロセスは一般に、薬液などの洗浄液を用いてウエハ表面の洗浄を行う洗浄工程、洗浄液をリンスするリンス工程、及び、ウエハ表面を乾燥させる乾燥工程をこの順序に行う。
【０００３】
近年では、半導体装置の仕様の多様化が進み、多種多様な半導体装置の製造に対応するため、枚葉式のウエハ洗浄方法が多用されている。枚葉式のウエハ洗浄方法については、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載された枚葉式のウエハ洗浄方法の洗浄工程では、図８に示すように、ウエハ洗浄装置のステージ４２上にウエハ４１を水平に載置し、ウエハ４１を中心回りに回転させ、ウエハ４１の上方に配設された洗浄液噴出用ノズル４３からの噴出によって、ウエハ表面の中心部に洗浄液を供給する。洗浄液によって、レジスト等の不要な残渣をウエハ表面から化学的に剥離し、ウエハ表面の洗浄を行う。
【０００５】
リンス工程では、ウエハ４１の上方に配設されたリンス液噴出用ノズル４４からの噴出によって、ウエハ表面の中心部にリンス液を供給する。これによって、ウエハ表面に供給された洗浄液や洗浄液中の残渣をリンスする。乾燥工程では、ウエハ４１を高速で回転させ、ウエハ表面に供給されたリンス液をウエハ４１の半径方向外側に飛散させることによって、ウエハ４１を乾燥させる。
【特許文献１】特開２００５−１８３９３７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のウエハ洗浄装置では、洗浄工程やリンス工程に際して、回転状態にあるウエハ４１に対して洗浄液やリンス液を供給するため、ウエハ４１上に電荷が帯電するチャージアップが発生する。このため、洗浄液噴出用ノズル４３やリンス液噴出用ノズル４４との間の放電によって、ウエハ表面に形成された半導体装置の静電破壊が生じる問題があった。半導体装置製造の歩留りを向上させるためには、ウエハ洗浄プロセスにおけるウエハ４１のチャージアップを抑制し、半導体装置の静電破壊を防止することが必須である。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み、枚葉式のウエハ洗浄装置及びウエハ洗浄方法であって、ウエハのチャージアップを抑制可能なウエハ洗浄装置及びそれを用いたウエハ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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のウエハ洗浄装置は、ウエハを水平に保持するウエハ保持部と、該ウエハ保持部に保持されたウエハに対向するステージとを備えるウエハ洗浄装置において、
前記ステージの表面には、洗浄液を供給する洗浄液供給孔、及び、リンス液を供給するリンス液供給孔の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のウエハ洗浄方法は、ウエハを水平に保持するウエハ保持部と、該ウエハ保持部に保持されたウエハに対向するステージとを備えるウエハ洗浄装置を用いてウエハを洗浄する方法において、
前記ウエハ保持部に保持したウエハと前記ステージとの間隙に洗浄液又はリンス液を滞留させてウエハを洗浄又はリンスすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のウエハ洗浄装置及びウエハ洗浄方法によれば、ウエハ保持部に保持したウエハとステージとの間隙に、洗浄液又はリンス液をその表面張力で滞留させることによって、ウエハを回転させることなく、ウエハを洗浄又はリンスすることが出来る。従って、ウエハのチャージアップを回避して、半導体装置の静電破壊を防止できる。また、ウエハとステージとの間隙に洗浄液を滞留させてウエハを洗浄することによって、洗浄液の消費量を低減できる。
【００１１】
本発明のウエハ洗浄装置の好適な態様では、前記洗浄液供給孔とリンス液供給孔とが、前記ステージの表面に分散して形成されている。ウエハとステージとの間隙に洗浄液又はリンス液を滞留させる際に、均一に、且つ、効率的に供給できる。この場合、洗浄又はリンスに際して、洗浄液供給孔又はリンス液供給孔からウエハに向けて、洗浄液又はリンス液をシャワー状に噴出させてもよく、ウエハの洗浄又はリンスを効率的に行うことが出来る。前記洗浄液供給孔とリンス液供給孔とは、ウエハの半径方向、又は、円周方向に沿って配列されてもよい。また、円形状に形成されてもよく、或いは、ストライプ状に形成されてもよい。
【００１２】
本発明のウエハ洗浄装置の好適な態様では、前記洗浄液供給孔及びリンス液供給孔が形成されたステージの表面領域の半径方向内側及び外側の少なくとも一方に、ウエハの洗浄及びリンス後の廃液を排出する廃液排出口が形成されている。廃液排出口から廃液を排出することによって、ウエハを回転させることなく、ウエハの乾燥を行うことが出来る。
【００１３】
本発明のウエハ洗浄装置の好適な態様では、前記ウエハ保持部は、保持したウエハを加熱するためのヒータを備える。ウエハを加熱することによって、洗浄、リンス、及び、乾燥を効率的に行うことが出来る。これによって、洗浄液の消費量を更に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るウエハ洗浄装置の構成を示す。ウエハ洗浄装置１０は、枚葉式のウエハ洗浄装置であって、ウエハ１１を下向きに保持可能なチャック１２と、ウエハ１１に対向して上向きに配設され、ウエハ表面１１ａに洗浄液やリンス液を供給する供給口を有するステージ１３とを備える。
【００１５】
チャック１２は、ウエハ１１の裏面を吸着し、水平に保持すると共に、上下方向に移動させることが出来る。チャック１２及びステージ１３は、チャンバ１４内に配設されている。チャンバ１４の上部及び下部には、ガス導入口１５及びガス排出口１６がそれぞれ配設されている。
【００１６】
図２は、ステージ表面の構成を示す平面図である。ステージ１３の上面は、ウエハ１１の形状よりも僅かに大きな円形状に形成されている。ステージ１３の上面であって、ウエハ１１に対向する面には、洗浄液を供給する洗浄液供給孔２１、及び、リンス液を供給するリンス液供給孔２２が形成されている。洗浄液供給孔２１及びリンス液供給孔２２は、円形状に形成され、且つ、ステージ１３の半径方向に沿って列状に配列している。洗浄液供給孔２１の列とリンス液供給孔２２の列とは、所定の角度ごとに交互に配列している。
【００１７】
ステージ１３の上面の中央には、廃液を吸引する廃液吸引口２３が形成されている。洗浄液供給孔２１、リンス液供給孔２２、及び、廃液吸引口２３は、ステージ１３上に洗浄液又はリンス液を供給した際に、自身の表面張力によって、ステージ１３のウエハ１１に対向する面の全面に滞留できる程度の大きさに形成されている。
【００１８】
ステージ１３の上面であって、ウエハ１１に対向する面の外側には、ステージ１３上で溢れた廃液が排出される廃液排出口２４が形成されている。廃液排出口２４は、ステージ１３の周縁に沿って環状に配設され、廃液排出口２４の底部には、廃液排出口２４に流入した廃液を外部に排出可能な廃液排出管２５（図１）が接続されている。
【００１９】
図３（ａ）〜（ｃ）、及び、図４（ｄ）、（ｅ）は、図１のウエハ洗浄装置を用いたウエハ洗浄方法の各ステップを順次に示す断面図である。先ず、ウエハ１１をチャンバ１４内に導入し、ウエハ表面１１ａを下向きにしてチャック１２に固定する。次いで、チャック１２の移動によって、ウエハ表面１１ａをステージ１３から数ｍｍ程度の位置まで下降させる（図１）。引き続き、ガス排出口１６から排気を行いつつ、ガス導入口１５よりＮ２ガスを導入し、チャンバ１４内をＮ２雰囲気とする。
【００２０】
次いで、洗浄工程として、洗浄液供給孔２１から洗浄液を吐出することによって、図３（ａ）で符号３１に示すように、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙に洗浄液を滞留させる。洗浄液は、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙に供給され、自身の表面張力によってその間隙に滞留する。引き続き、この状態で所定時間放置することによって、ウエハ表面１１ａのウエット洗浄を行う（滞留洗浄処理）。更に、廃液吸引口２３からの吸引によって、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間に滞留した洗浄液を排出する。必要に応じて、滞留洗浄処理、及び、洗浄液の排出を数回繰り返し、或いは、別の洗浄液を用いた同様の洗浄工程を行う。
【００２１】
次いで、リンス工程として、図３（ｂ）に示すように、チャック１２の移動によって、ウエハ表面１１ａをステージ１３から数ｃｍの位置まで上昇させる。引き続き、図３（ｃ）で符号３２に示すように、リンス液供給孔２２からリンス液をシャワー状に噴出させ、所定時間経過させる（シャワーリンス処理）。本実施形態では、リンス液として純水を用いる。シャワーリンス処理に際して、廃液は、符号３３に示すように、廃液排出口２４及び廃液排出管２５を介して外部に排出される。シャワーリンス処理によって、ウエハ表面１１ａのリンスを効率的に行うことが出来る。
【００２２】
次いで、チャック１２の移動によって、ウエハ表面１１ａをステージ１３から数ｍｍ程度の位置まで下降させる。引き続き、リンス液供給孔２２からリンス液を吐出することによって、図４（ｄ）で符号３４に示すように、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙にリンス液を滞留させる（滞留リンス処理）。リンス液は、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙に供給され、自身の表面張力によってその間隙に滞留する。更に、廃液吸引口２３からの吸引によって、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間に滞留したリンス液を排出する。
【００２３】
図３（ａ）の滞留洗浄処理、及び、図４（ｄ）の滞留リンス処理では、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙に洗浄液又はリンス液が滞留した状態で廃液吸引口２３からの吸引を行うことによって、滞留した洗浄液又はリンス液を効率的に排出できる。これによって、次の工程に素早く移行できる。
【００２４】
シャワーリンス処理では、ウエハ表面１１ａに液滴が残り易いため、そのまま乾燥工程に移行すると、ウエハ表面１１ａにウォーターマークが生じるおそれがある。しかし、本実施形態では、リンス工程の最後に滞留リンス処理を行い、且つ、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙にリンス液が滞留した状態で廃液吸引口２３からの吸引を行うことによって、ウエハ表面１１ａに付着したリンス液を効果的に除去し、ウエハ表面１１ａにウォーターマークが生じることを抑制できる。
【００２５】
本実施形態では、チャック１２が、ウエハ１１の裏面を吸着して保持することによって、チャック１２への洗浄液やリンス液の付着を抑制している。従って、滞留洗浄工程や滞留リンス工程に際して、洗浄液又はリンス液をウエハ表面１１ａ及びステージ１３のみに接触させ、洗浄液又はリンス液の表面張力を効果的に作用させることが出来る。また、チャック１２上に残留したリンス液等に起因して、ウエハ表面１１ａにウォーターマークが生じることを抑制できる。
【００２６】
引き続き、乾燥工程として、図４（ｅ）に示すように、ガス排出口１６からの排気、及び、廃液吸引口２３からの吸引を引き続き行うことによって、ウエハ１１の乾燥処理を行う。ウエハ１１が乾燥したら、乾燥工程を終了し、チャンバ１４内からウエハ１１を取り出す。
【００２７】
本実施形態のウエハ洗浄装置及びウエハ洗浄方法によれば、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙に洗浄液又はリンス液を滞留させてウエハ表面１１ａの洗浄又はリンスを行うので、ウエハ１１を回転させることなく、ウエハ表面１１ａの洗浄工程及びリンス工程を行うことが出来る。従って、ウエハ１１のチャージアップを回避して、半導体装置の静電破壊を防止できる。リンス工程では、シャワーリンス処理によって、ウエハ表面１１ａのリンスを効率的に行うことが出来る。
【００２８】
また、滞留洗浄処理では、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙に洗浄液を滞留させてウエハ表面１１ａの洗浄を行うことによって、洗浄液の消費量を低減できる。
【００２９】
上記実施形態の変形例に係るウエハ洗浄装置では、チャック１２には、ヒータを付属させている。ウエハ１１をヒータで加熱することによって、洗浄、リンス、及び、乾燥を効率的に行うことが出来る。これによって、洗浄液の消費量を更に低減できる。
【００３０】
ウエハ洗浄装置では、洗浄液供給孔２１、リンス液供給孔２２、及び、廃液吸引口２３の形状は、図２の形状に限定されない。図５、図６（ａ）、（ｂ）、及び、図７（ａ）、（ｂ）は、上記実施形態の各変形例に係るウエハ洗浄装置について、ステージ表面の構成をそれぞれ示す平面図である。図５に示すステージでは、洗浄液供給孔２１及びリンス液供給孔２２は、ステージ１３の半径方向に沿ってストライプ状に形成されている。
【００３１】
図６（ａ）、（ｂ）に示すステージでは、廃液吸引口２３は、ステージ１３の中央に配置されず、洗浄液供給孔２１及びリンス液供給孔２２と同様に、ステージ１３の半径方向に沿って列状に配列している。図６（ａ）に示すステージでは、洗浄液供給孔２１、リンス液供給孔２２、及び、廃液吸引口２３の列は、この順に、円周方向に３０°の角度間隔で配列している。図６（ｂ）に示すステージでは、１５°の角度間隔で配列している。
【００３２】
図７（ａ）、（ｂ）に示すステージでは、洗浄液供給孔２１、リンス液供給孔２２、及び、廃液吸引口２３は、円周方向に沿って環状に配列し、それらは、半径方向に所定の間隔で相互に離隔している。図７（ａ）に示すステージでは、洗浄液供給孔２１、リンス液供給孔２２、及び、廃液吸引口２３は、円周方向に３０°の角度間隔で配置され、図７（ｂ）に示すステージでは、１５°の角度間隔で配置されている。
【００３３】
図６（ａ）、（ｂ）、及び、図７（ａ）、（ｂ）で、洗浄液供給孔２１、リンス液供給孔２２、及び、廃液吸引口２３の配列の順序には限定はないが、それぞれが一箇所に集中しないように、ウエハ表面１１ａに対向する面内で均一に配列されることが望ましい。
【００３４】
洗浄液供給孔２１、及び、リンス液供給孔２２が、ウエハ表面１１ａに対向する面内で均一に配設されることによって、ウエハ表面１１ａとステージ１３との間に洗浄液又はリンス液を効率的に滞留させ、或いは、ウエハ表面１１ａのシャワーリンス処理を均一に行うことが出来る。また、廃液吸引口２３が、ウエハ表面１１ａに対向する面内で均一に配設されることによって、ステージ１３上に滞留した廃液の吸引を効率的に行うことが出来る。なお、洗浄液の濃度等に支障がない限り、洗浄液供給孔２１、リンス液供給孔２２、及び、廃液吸引口２３の全て又は何れかを、相互に兼用してもよい。
【００３５】
図２、図５、及び、図６（ａ）、（ｂ）のステージを備えるウエハ洗浄装置では、ウエハ１１を保持したチャック１２が所定の角度範囲で回動できるように構成してもよい。洗浄液又はリンス液の供給に際して、ウエハ表面１１ａが、ステージ１２の表面に対して所定の角度範囲で回動することによって、ウエハ表面１１ａとステージ１２との間隙に洗浄液又はリンス液を効率的に供給できる。
【００３６】
図５、及び、図６（ａ）、（ｂ）のステージを備えるウエハ洗浄装置では、廃液の吸引に際して、ウエハ表面１１ａが、ステージ１２の表面に対して所定の角度範囲で回動することによって、ステージ１２上に滞留した廃液を効率的に排出できる。所定の角度範囲は、洗浄液供給孔２１、リンス液供給孔２２、又は、廃液吸引口２３の配列の角度間隔としてもよい。
【００３７】
上記実施形態のウエハ洗浄方法において、洗浄工程で、滞留洗浄処理に先立って、洗浄液供給孔２１より洗浄液をシャワー状に噴出させるシャワー洗浄処理を行ってもよい。シャワー洗浄処理に際して、廃液は、図３（ｃ）のシャワーリンス処理と同様に、廃液排出口２４及び廃液排出管２５を介して外部に排出される。シャワー洗浄処理によって、ウエハ表面１１ａの洗浄を効率的に行うことが出来る。
【００３８】
乾燥工程では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）又はそのガス（ＩＰＡガス）を用いてもよく、リンス液をＩＰＡ又はＩＰＡガス中に希釈させることによって、乾燥を効率的に行うことが出来る。ＩＰＡを用いる場合には、例えば、図３（ａ）の滞留洗浄処理と同様に、洗浄液供給孔２１より吐出させ、ＩＰＡをウエハ表面１１ａとステージ１３との間隙に滞留させた後に、廃液吸引口２３からの吸引によって排出する。ＩＰＡガスを用いる場合には、ガス導入口１５よりＩＰＡガスを導入する。
【００３９】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明に係るウエハ洗浄装置及びウエハ洗浄方法は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したウエハ洗浄装置及びウエハ洗浄方法も、本発明の範囲に含まれる。例えば、上記実施形態では、半導体装置の洗浄を行う例を示したが、液晶表示装置等の洗浄にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るウエハ洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のステージ表面の構成を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、図１のウエハ洗浄装置を用いたウエハ洗浄方法の各ステップを順次に示す断面図である。
【図４】図４（ｄ）、（ｅ）は、図３に後続する各ステップを順次に示す断面図である。
【図５】実施形態の変形例に係るウエハ洗浄装置について、ステージ表面の構成を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、実施形態の各変形例に係るウエハ洗浄装置について、ステージ表面の構成をそれぞれ示す平面図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、実施形態の各変形例に係るウエハ洗浄装置について、ステージ表面の構成をそれぞれ示す平面図である。
【図８】特許文献１に記載のウエハ洗浄装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：ウエハ洗浄装置
１１：ウエハ
１１ａ：（ウエハの）表面
１２：チャック
１３：ステージ
１４：チャンバ
１５：ガス導入口
１６：ガス排出口
２１：洗浄液供給孔
２２：リンス液供給孔
２３：廃液吸引口
２４：廃液排出口
２５：廃液排出管
【図１】
2007158161.tif 000003
【図２】
2007158161.tif 000004
【図３】
2007158161.tif 000005
【図４】
2007158161.tif 000006
【図５】
2007158161.tif 000007
【図６】
2007158161.tif 000008
【図７】
2007158161.tif 000009
【図８】
2007158161.tif 000010