(57)【要約】【課題】シリコンウェーハを処理する際に、局部選択洗浄を適用することにより、繰り返し洗浄を廃止し、超清浄表面を有するシリコン基板の製造方法を提供する。【解決手段】被処理材の表面から表面不純物を除去する方法であって、ａ）その表面に少なくとも１個の不純物パーティクルのある材料を供し、ｂ）少なくとも１個の前記不純物パーティクル近傍でその材料表面に液体を供給し、ｃ）前記液体を瞬間蒸発させて、前記不純物パーティクルを蒸発する液体の一部として除去する、一連の工程から構成される局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法、およびそれを用いた製造装置である。レーザ加熱を瞬間蒸発に使用し、蒸発過程における前記検出した表面パーティクルの除去を促進するように、表面パーティクルの近傍にて吸引を行うことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハの処理中における欠陥発生率を軽減する方法であって、
複数のウェーハについて当該ウェーハ表面に存在する表面パーティクルの有無を検査し、所定の検査基準パラメータに合格しない一つまたはそれ以上の表面パーティクルが存在する一つまたはそれ以上のウェーハを前記複数のウェーハから選別するとともに、前記表面パーティクルの各々の位置を特定し、
前記選別したウェーハを処理する洗浄工程では、それぞれ検出された表面パーティクルの近傍に液体を供給し、瞬間蒸発を行い、それぞれ検出された表面パーティクルを蒸発する液体の一部として除去し、
前記選別したウェーハを選別されなかったウェーハと一緒に、または単独で次の製造工程に送る、局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項２】
レーザ加熱を瞬間蒸発に使用する、請求項１に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項３】
蒸発過程における前記検出した表面パーティクルの除去を促進するように、当該検出した表面パーティクルの近傍にて吸引を行う、請求項１に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項４】
前記瞬間蒸発をモニタリングして、前記検出されたパーティクルの除去を確認する、請求項１に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項５】
前記液体をガスから凝縮させて供給する、請求項１に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項６】
前記液体が水、若しくは水ベースの組成のもの、またはアルコール、若しくはアルコール含有組成のものである、請求項１に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項７】
被処理材の表面から表面不純物を除去する方法であって
ａ）その表面に少なくとも１個の不純物パーティクルのある材料を供し、
ｂ）少なくとも１個の前記不純物パーティクル近傍でその材料表面に液体を供給し、
ｃ）前記液体を瞬間蒸発させて、前記不純物パーティクルを蒸発する液体の一部として除去する、一連の工程から構成される局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項８】
レーザ加熱を瞬間蒸発に使用する、請求項７に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項９】
前記液体をガスから凝縮させて供給する、請求項７に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項１０】
前記検出した表面パーティクルの除去を促進するように、前記瞬間蒸発の工程中に当該検出した表面パーティクルの吸引を行う、請求項７に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項１１】
さらにパーティクルを除去するための前記瞬間蒸発をモニタリングする工程を構成する、請求項７に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項１２】
前記液体が水、若しくは水ベースの組成のもの、またはアルコール、若しくはアルコール含有組成のものである、請求項７に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項１３】
前記モニタリングする工程でパーティクルが除去されていないことが判明した場合に、前記工程ｂ）およびｃ）を１回またはそれ以上繰り返す、請求項１１に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造方法。
【請求項１４】
被処理材の表面から表面不純物を除去する装置であって
ａ）材料表面上の少なくとも１個の不純物パーティクルの位置を特定する手段と、
ｂ）その少なくとも１個の前記不純物パーティクルの近傍表面に液体を供給する手段と、
ｃ）前記液体の瞬間蒸発により、前記不純物パーティクルを蒸発する液体の一部として除去する手段と、から構成される局部選択洗浄によるシリコン基板の製造装置。
【請求項１５】
さらに、少なくとも１個の前記不純物パーティクルの近傍にガスを供給し、少なくとも１個の前記不純物パーティクルの近傍にて液体がガスから凝縮するような温度にガスとパーティクルとを存在させる手段とから構成される、請求項１４に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造装置。
【請求項１６】
前記液体を瞬間蒸発させる手段がレーザ装置で構成される、請求項１４に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造装置。
【請求項１７】
さらに、少なくとも１個の前記不純物パーティクルの近傍にて吸引を行い、瞬間蒸発によるパーティクル除去を促進する手段とから構成される、請求項１４に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造装置。
【請求項１８】
さらに、前記不純物パーティクルを除去するための瞬間蒸発をモニタリングする手段とから構成される、請求項１４に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造装置。
【請求項１９】
水、若しくは水ベースの組成のもの、またはアルコール、若しくはアルコール含有組成のものからなる前記液体を供給する手段を構成する、請求項１４に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造装置。
【請求項２０】
前記被処理材がシリコンウェーハであり、そのシリコンウェーハのハンドリング手段が前記液体を供給する手段に連携している、請求項１４に記載の局部選択洗浄によるシリコン基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板など不純物を含有する基板の局部選択洗浄による製造方法および製造装置に関するものであり、さらに詳しくは検査工程と局部選択洗浄の工程とを組み合わせることにより、それ以降のエピタキシャル成長、接着またはＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｍｐｌａｔｉｏｎ  Ｏｘｙｇｅｎ）などの製造工程の改善を図ることができる超清浄表面を有するシリコン基板の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品に使用されるシリコンウェーハの製作において、表面上に存在するパーティクル（粒子）が以降の製造工程に発生する欠陥の要因になることは周知であり、このことは実験的にも検証されている。例えば、エピタキシャル層において、加工前の表面パーティクルが欠陥を発生させる要因となる。
【０００３】
図１は、エピタキシャル加工前の表面パーティクルが１ミクロン以上の欠陥を生み出す確率を正規化して円グラフで示した図である。図１に示す円グラフでは、自動表面検査機にてエピタキシャル積層工程の前後で、シリコンウェーハ上の光散乱欠陥（Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｄｅｆｅｃｔ、以下、「ＬＳＤ」という）をＸ−Ｙ座標に表示し、その寸法を測定して得られたものである。
【０００４】
図１の円グラフに示す凡例ではエピタキシャル加工前（Ｐｒｅ−Ｅｐｉ、「ＰＲＥ」）のＬＳＤ寸法を示しており、基板上で検出されるＬＳＤ寸法の単位はミクロンで表している。光学的表面検査システムにより、エピタキシャル加工後に１ミクロンを超えるエピタキシャルの欠陥を生じる基板上のＬＳＤの確率は、エピタキシャル積層前のＬＳＤ位置に対応するエピタキシャル加工後の欠陥Ｘ−Ｙ座標位置での比率を求めることにより計算したものである。
【０００５】
この分析結果では、エピタキシャル加工後に１ミクロンを超える欠陥を生じる確率はＬＳＤ寸法に比例して増大しており、これらのＬＳＤがエピタキシャル積層前に全て除去されれば、エピタキシャル欠陥の発生は著しく減少することを明確に示している。換言すれば、エピタキシャル欠陥を減少させるには、ウェーハ表面のパーティクルをゼロにすることが望ましい。
【０００６】
このことは、無欠陥のエピタキシャル層を成長させることに限定されず、表面上のパーティクルが起因となり不完全な接着を生じ、通常、ボイドとして知られている欠陥を生じるような接着ウェーハの製造などにおいても同様であり、他の製造方法にも適用することができる。
【０００７】
産業界において、この問題を軽減するための最も一般的な対応として、次の製造工程に移行する前に全てのウェーハを洗浄することである。このときの一般的な洗浄プロセスは、表面パーティクルを化学薬品を用いたバッチ洗浄に通して除去するものであり、特定の用途のための工夫として超音速のパルスをウェーハ表面で破裂させことによりその洗浄効果を増大させるものがある。
【０００８】
典型的な例として、ウェーハを収容したバッチを化学薬品の溶液中に浸漬し、数分間そこで放置する方法がある。これらの工程は数回繰り返されて、その後に超高純度の脱イオン水（ＤＩ）で処理することにより洗浄プロセスが完了する。
【０００９】
上述した従来技術について見方を変えれば、ウェーハの表面上のパーティクル／不純物の数を徐々に減少させる技術といえる。１次洗浄にて、例えば、パーティクルの数をウェーハ当たり１０〜３０個に減らす。この洗浄はバッチ洗浄であり、複数のウェーハが表面上の染み汚れや不純物の除去のために徹底して洗浄される。
【００１０】
しかしながら、この洗浄工程は、通常、それ以降の製造工程における表面の前処理として不十分であり、一般に２次の洗浄工程が必要となる。この最初の洗浄後に表面検査を行い、排除されたウェーハが２次の洗浄工程に送られ、さらにパーティクルの数が減少され、例えばウェーハ当たり５個にまで減少される。
【００１１】
この２次の洗浄工程としては、バッチ洗浄も採用されるが、ブラシや化学薬品のスプレー処理などの洗浄治具を用いた枚葉のウェーハ処理が典型的なものである。その後に２回目の表面検査を行い、合格しなかったウェーハは同様の方法、または２次洗浄と同じ方法で再洗浄される。再洗浄後の３回目の表面検査をパスしないウェーハは、廃棄処分にされる。一方、この３回目の表面検査にパスしたウェーハは次の製造工程に送られる。
【００１２】
これらの洗浄方法における重大な欠点として、ウェーハが洗浄溶液の液体表面と空気との境界域を通過する際に、パーティクルが再付着するという問題がある。このため、一般的に達成が可能なパーティクルレベルの下限が設けられることとなり、このことがパーティクルをゼロにすることの妨げとなっている。
【００１３】
前述の通り、従来技術においては、多数回に亘るウェーハのバッチ処理に続いて、枚葉用のウェーハ洗浄治具を採用している。この枚葉のウェーハ洗浄処理では、回転しているウェーハに化学薬品を噴射することにより、パーティクルが再付着することを防止している。
【００１４】
したがって、枚葉のウェーハ洗浄処理であれば、ウェーハが移動するバッチ法に比して、処理されたウェーハは処理位置に静止したままであり、異なる他の化学薬品をスプレーノズルまたは回転ブラシで塗布することができる。このため、ウェーハを枚葉処理にて洗浄した場合には、ＬＳＤの存在する数が減少させることができるが、まだパーティクルの偶発的ランダム付着が発生していることから、この問題の改善は充分でない。
【００１５】
したがって、洗浄以降の製造工程における改善を図る上で、シリコンウェーハや他の基板の表面パーティクルを除去するために、さらに洗浄処理において改善した他の方法が必要とされる。本発明の主旨は、低レベルであるが偶発的な表面パーティクルの付着発生を抑制することにより、超清浄表面を有するシリコンウェーハや他の基板を得ることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の第一の目的は、シリコンウェーハの加工中における欠陥発生を低減するためのより優れた方法を提供することである。
【００１７】
本発明のもう一つの目的は、材料表面、特にシリコンウェーハの表面に存在する表面上の不純物を除去する方法を提供することである。
【００１８】
本発明の更なる目的は、材料表面、特にシリコンウェーハの表面に存在する不純物を除去する装置を提供することである。
【００１９】
他に、本発明のもう一つの目的は、液体を用いた瞬間的かつ爆発的な蒸発（Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ、以下、「瞬間蒸発」という）を利用して被処理材の表面から表面上の不純物を除去する方法および装置を提供することである。
【００２０】
その他の目的や効果については、この発明の記載の中で明示している。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前述の課題を解決し、さらに前述の目的や効果を示すために、本発明の一つの実施形態として、被処理材、特にシリコンウェーハ表面の洗浄処理に適用される更なる優れた方法および装置が構成される。また、本発明の被処理材は、シリコンウェーハのみに限定されるものではなく、用途において除去が必要とされる不純物が存在する、いかなる材料についても対象とすることができる。
【００２２】
本発明の実施形態の一つの構成には、材料表面から表面上の不純物を除去する方法が不可欠になる。この方法では、最初に材料表面上に少なくとも一つのパーティクルのある材料を対象としており、その少なくとも一つのパーティクル近傍の材料表面に液体を供給する。この方法において、材料表面に供給された液体の瞬間蒸発により、不純物である表面パーティクルが蒸発する水の一部となって除去される。
【００２３】
本発明の最良の実施形態の一つとして、レーザ加熱を利用し、レーザビームを液体とパーティクルの近傍に照射することにより、瞬間蒸発が行われる。液体はどのような方法で供給してもよいが、好ましくは加湿されたガスを使用し、その凝縮にてパーティクルの近傍に水を供給するのがよい。
【００２４】
その液体とパーティクルとの結合体を除去するのに、どのような手段を採用してもよいが、好ましくはパーティクルの存在する場所、またはその近傍で吸引するのがよい。さらに、その瞬間蒸発が進行するプロセスをモニタリングし、そのパーティクルが除去されるか否かを確認するのがよい。一方、水含有ガスを液体の供給源とするのが好ましいが、その液体は水、若しくは水をベースとした組成のもの、またはアルコール、若しくはアルコール含有の組成のものでもよい。
【００２５】
本発明の洗浄方法は、表面欠陥の検査が行われるシリコンウェーハの加工において極めて有効なものである。この点に関し、本発明の方法では、複数のウェーハについて、当該ウェーハ面に存在する表面パーティクルの有無の検査が行われる。これら複数のウェーハから、所定の検査基準に合格しない何枚かのウェーハが選別される。これらウェーハは、各々の表面パーティクルの位置を特定して、この選別されたウェーハはレーザ洗浄工程に送られる。その後に、洗浄されたウェーハは選別されなかったウェーハと一緒に、または単独で次の製造工程に送ることができる。
【００２６】
本発明の実施形態として、被処理材、特にシリコンウェーハ、必ずしもこれに限定はしないが、材料表面の不純物を除去する装置も含まれている。この装置は、材料の表面上の少なくとも一つのパーティクルの位置を特定する手段、そしてその少なくとも一つのパーティクル近傍の材料表面に液体を供給する手段を備えている。さらに、その装置の一部としてその液体を瞬間蒸発させる手段を備え、その不純物である表面パーティクルが蒸発する液体の一部となって除去される。
【００２７】
上記液体を供給する手段として、好ましくは除去対象のパーティクル近傍でガス中の液体が凝縮するような温度にガスとパーティクルとを存在させることができるガス供給装置を採用することができる。
【００２８】
材料表面に供給された液体を蒸発させるような加熱源であれば、液体の瞬間蒸発を生じる手段の一部としてどのような加熱源も採用できるが、好ましくはレーザ装置を採用するのがよい。
【００２９】
上記パーティクルおよび液体は、材料表面から除去される場合に、どのような方式で集塵されてもよいが、好ましい実施形態の一つとして不純物パーティクルの近傍に吸引器を配置することができる。また、顕微鏡などのモニター装置を設けて、パーティクルとそれを取り巻く領域をモニタリングし、当該パーティクルが除去されたか否か、または更なる処理が必要か否かを判断するために使用してもよい。
【００３０】
材料表面に供給される液体の種類や供給源は、瞬間蒸発が可能なものであれば、本発明の方法および装置に適用することができる。好ましい液体としては、水、若しくは例えば加湿されたガスのような水含有組成のもの、またはアルコール、若しくはアルコール含有組成のものがある。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のシリコン基板の製造方法および製造装置によれば、特にシリコンウェーハなどパーティクルや不純物を含有する基板を処理する際に、独創的な検査工程および局部洗浄工程で構成される２段階アプローチ工程を適用することにより、従来からウェーハ表面品質の向上に必須とされていた繰り返し洗浄を廃止することが可能となり、最初に洗浄されたウェーハを前記２段階アプローチ工程で処理することにより、超清浄表面を有するシリコン基板を確保することができ、以降の製造工程の改善と歩留まり向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は、不純物が含まれている被処理材について広く適用できるものであり、特にウェーハと他の材料が組み合わされる製造工程前のシリコンウェーハの処理に適している。この製造工程の例として、シリコンウェーハにエピタキシャル層を堆積する工程がある。他の製造工程の例としては、接着法またはＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩウェーハを製作する工程がある。
【００３３】
これに関連し、本発明では、シリコンウェーハに存在する表面パーティクルをゼロにするため、２段階のアプローチ工程を採用している。まず、従来技術で述べた繰り返し洗浄を廃止することである。何回もウェーハを洗浄する代わりに、本発明では最初に洗浄されたウェーハを、特徴のある検査および局部選択洗浄で構成される２段階アプローチ工程で処理している。
【００３４】
すなわち、所定の検査基準に合格したウェーハは、更なる加工のための保管用ウェーハ搬送治具に送られる。その所定の検査基準はウェーハ表面にて検出されるパーティクルに関連する特性を示すどんな数値でもよく、例えばパーティクルの寸法、ウェーハ当たりのパーティクルの数、特定の領域におけるパーティクルの数などでもよい。そのパーティクルを特定して所定の検査基準に照らし確認する手段としては、周知の手段を用いることができる。
【００３５】
ウェーハの検査後は、所定の検査基準を満たさないウェーハを別のグループとして他の搬送治具に集め、本発明の局部洗浄法を採用する洗浄工程に送られる。
【００３６】
ウェーハが再洗浄されると、検査に合格したウェーハと一緒に次の製造工程に送ってもよく、または別に単独で次の製造工程に送ってもよい。
【００３７】
本発明の効果を実証するため、表面パーティクルがゼロであるウェーハを使用した実験を行った。このグループのウェーハは市場で購入可能な枚葉のウェーハブラシ洗浄器にかけ、次いで表面パーティクルをチェックするためにウェーハ表面の再検査を行った。このブラシ洗浄の後では、ウェーハの８５％のみがパーティクルの無いもの（ゼロ）であることが判明した。このことから、再洗浄が必ずしもより優れた性能を表す結果に結び付かないことが分かる。
【００３８】
本発明の実施形態の一つとして、排除されたウェーハの再洗浄をレーザ加熱を採用した局部洗浄方式を利用して行う。この総合洗浄プラットホームは、二つの独創的なアプローチ手法が組み込まれている。第１の独創性は、表面検査がレーザ洗浄モジュールと連結して一つの総合洗浄プラットホームとして統合されていることである。第２の独創性は、レーザ加熱にて一つまたはそれ以上の特定され、且つ処理の対象となったパーティクルを液体、例えば水の瞬間蒸発を使用して除去する局部選択洗浄の適用である。
【００３９】
本発明では、液体の加熱源として、例えば水の瞬間蒸発を可能とする従来技術で知られている他の加熱源を採用してもよい。液体皮膜を瞬間、かつ爆発的に加熱する方法として、好ましくは或るスペクトラムのレーザ波長（例えば、２〜５ミクロン）を用いる方法を適用できるが、他の波長、例えば１０．２ミクロンの炭酸ガス（ＣＯ2）レーザでも適正な機能を果たすことができる。
【００４０】
上記の波長は、液体フィルムによく吸収されるが、下地のシリコンには損傷を与えることの無いように選択する。また、ナノ単位のパルス幅（ピコ秒ではウェーハに損傷を及ぼし、マイクロ秒では十分な衝撃が付加されない）と１Ｊ／ｃｍ2以下のエネルギ束を採用するのが好ましい。
【００４１】
図２は、ウェーハ処理用ユニットによる総合洗浄プラットホームを模式的に示す図である。図２に示すプラットホーム１０は、検査ステーション１、例えば、励起検査ステーション、および洗浄ステーション３を内蔵している。使用時にはウェーハは経路５から検査ステーション１に供給され、表面から除去の対象となる一つまたはそれ以上のパーティクルまたは他の不完全物／不純物の有無、寸法および／または分布の検査が行われる。
【００４２】
対象となるパーティクルまたはパーティクル群が特定され、その位置が記録されると、そのパーティクルのパラメータ特性についてパーティクル寸法および／または分布、パーティクルの数など所定の検査基準と対比される。具体的には、それ以降に適用される製造工程に応じて、どのような検査基準でも適宜設定することができる。処理する表面パーティクルの特定は、従来から用いられてきた方式で実施してもよく、この点について本発明は限定するものではない。
【００４３】
前記図２において、ウェーハが検査基準を合格した場合には、経路６を経て次の製造工程に進む。一方、ウェーハが検査基準に不合格した場合には、経路７を経て洗浄ステーション３に送られる。この洗浄ステーション３では、入り口９にて洗浄処理が必要であるウェーハがカセット容器１１に載置されて受け入れられる。この洗浄ステーション３には、箱１８として示されている位置方向調整治具を備えており、装置架台１５の上にウェーハを載せて、局部洗浄装置１７にて処理するパーティクルの更なる精密な位置方向調整を行う。
【００４４】
同図では示さないが、その装置架台１５に、ウェーハ洗浄のための位置決め用の位置方向調整治具を備えることができる。洗浄ステーション３にてウェーハを操作するため、位置方向調整治具に替えて、操作ロボット１８などを配置してもよい。洗浄ステーション３には、箱１９にて示すフィルタ付ファンユニットを備えており、洗浄作業のための出入り時の雰囲気の管理を行っている。
【００４５】
ウェーハの洗浄が行われると、カセット容器２０を経て洗浄ステーション３からウェーハが搬出される。洗浄されたウェーハは、経路２２に沿って標準型装置間接続（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、「ＳＭＩＦ」）ローダ２４にて次の加工に送られる。
【００４６】
本発明を構成する局部選択洗浄は、次の（１）〜（４）に示す実施形態を形成することができる。
（１）検査ステーション１にて検査したウェーハでは、予め選定した検査基準より大きいＬＳＤについて、各々をＸ−Ｙ座標を特定して記録する。
（２）Ｘ−Ｙ方向可動の装置架台１５が備え付けてあり、これによりウェーハを移動させて特定したパーティクルを洗浄装置１７のレーザ洗浄モジュールのもとで位置決めする。
（３）水皮膜が各々ＬＳＤの周りに個々に凝縮するように、適正に管理された温度条件のもとで、加湿されたガスをそのＬＳＤ近傍、例えば約１ｍｍ2の領域からなる被処理部に供給する。
（４）その水皮膜は赤外線レーザパルスにて直接加熱され、この水の瞬間蒸発によりパーティクルは除去される。レーザ装置はパーティクルの周りの水を瞬間蒸発させるに十分な熱を供給するものであれば、従来のＩＲパルスタイプであってもよい。さらに、本発明では、他のタイプのレーザ、その装置、または瞬間蒸発させるための水の局部加熱を可能とする手段でもよい。
【００４７】
脱落したパーティクルの除去について、脱落したパーティクルに局部吸引を適用することにより除去を促進することができる。さらに、他の除去方法またはウェーハ表面から水蒸気を取り去るような圧力または機械的ショックを与える手段を適用することも可能である。また、ウェーハ表面から蒸発した水を取り去るために、処理チャンバーを全体吸引することも可能である。上述のパーティクルの除去によれば、処理されるウェーハの結晶構造に損傷を生じさせることがない。
【００４８】
図３は、本発明の洗浄装置の構成例を模式的に示す図である。図３では、ウェーハ２１にパーティクル２３がその表面に付着している状態を示している。図示されていないが、ウェーハの下方の装置には、対象となるパーティクルを除去するための位置決めを行うように、回転または／および移動が可能になる機能が設けられている。図中では、回転の動きは矢印Ａ、移動の動きは矢印Ｂで示している。
【００４９】
洗浄プロセスのモニタリング用顕微鏡２５、または他の観察用手段を配置することにより、全作業の観察やパーティクルが除去されたか否かの判断が可能になる。この観察結果から、洗浄が充分にできていないと判断された場合には、この洗浄プロセスを繰り返すことができる。このモニタリング工程では反復の洗浄が許容され、洗浄結果の判断が可能になる。また、このモニタリングのために別のウェーハ検査工程を必要としない。
【００５０】
モニタリングで観察されたウェーハは、洗浄完了後に次の加工送りと識別されたもの、追加の洗浄が必要と識別されたもの、例えばパーティクル除去のため１回以上の瞬間蒸発、若しくは他の従来技術の洗浄を必要とするもの、または廃棄されるものに区分される。
【００５１】
パルス式赤外線レーザ装置２７には、減衰用回転体２９、集束レンズと鏡３１を内蔵している。このレーザ装置２７はパーティクル２３またはその近傍の水２６に照射され、瞬間蒸発を発生させるレーザビーム３３として熱を供給する。除去するパーティクルの近傍に液体を供給する手段も配置されている。本発明において水は最良の液体であり、ドライ窒素ガス３５を加湿して供給し、ドライ窒素ガス３５は加湿器３７を通じて供給される。この加湿された窒素ガス３９は経路４１を経て除去するパーティクル２３の近傍に送られる。
【００５２】
窒素ガス３９とウェーハ２１の温度はガス中の水が除去するパーティクルの近傍で凝縮するように管理または設定される。感光ダイオード４３を配置し、供給された水からの反射光をチェックし、蒸発工程に要するパーティクル近傍の水の存在を確認する。水は加湿された窒素ガス３９を使用して供給されているが、他の方法や手段、例えば凝縮を経ることなく直接水を供給することにより、処理するパーティクルの近傍に液体を供給してもよい。使用するガスは窒素以外であっても、洗浄環境に対して不活性のガスを使用することができる。
【００５３】
暗い視野照明用レーザ４５を配置してパーティクル２３の位置する領域を照明してもよい。また、局部吸引装置４７、パーティクル２３の近傍に位置する先端部４９を配置して、蒸発した水と除去されたパーティクルを集塵してウェーハ表面への再付着を防止する。
【００５４】
本発明の効果を次の２項目で比較して示す。第一の比較としては、０．８ミクロンを超えるパーティクルがゼロであり、０．３ミクロンを超えるパーティクルが３個未満のウェーハによる回収率（％）である。ウェーハを１次洗浄、検査、２次洗浄、２次検査、そして再洗浄するという従来技術による回収率は約７２％であった。これに対して、本発明の１次洗浄、検査、そして本発明による洗浄の場合、回収率は８５％であり、従来技術の回収率に対して著しく向上した。したがって、本発明の本質的な特徴は、従来技術における再洗浄工程を省くことにある。
【００５５】
第二の比較は、ウェーハの光散乱欠陥、すなわちＬＳＤの分布に関連したものである。比較のため、２回の洗浄、２回の検査、すなわち前述の１次の徹底した洗浄、検査、２次の徹底した洗浄、そして２次検査を経たウェーハを比較例グループとした。
【００５６】
第二のグループは本発明例であり、徹底した洗浄、表面検査そして検査にて排除されたウェーハにレーザ洗浄を実施したものである。洗浄したウェーハはそれから２次検査に送り、比較例グループと本発明例グループとの比較を行った。この比較では、従来技術による徹底した洗浄方法と本発明のレーザ洗浄方法との比較を行った。
【００５７】
図４は、比較例グループと本発明例グループとの比較結果を示す図である。同図では、正規化したウェーハ当たりのＬＳＤカウント数をＬＳＤ寸法に区分して比較している。「Ｐｒｅ」で示す淡陰影の棒グラフは比較例グループを示し、「Ｐｏｓｔ」で示す濃陰影の棒グラフは本発明例グループを示している。
【００５８】
図４に示す結果から明らかなように、本発明例グループの場合の正規化されたＬＳＤ個数比較例グループのそれよりも著しく低い。例えば、０．３ミクロンより大きいＬＳＤについて正規化した個数について、本発明例グループの場合ではウェーハ当たり０．２個未満であり、これに対し、比較例グループの場合ではウェーハ当たり１．０個になる。
【００５９】
さらに、大きいＬＳＤ寸法についても改善が認められた。例えば、１．０ミクロンを超えるＬＳＤの場合に、比較例グループの場合ではウェーハ当たり０．４個になるのに対し、本発明例グループの場合ではウェーハ当たりほぼゼロとなっている。また、１０ミクロンを超えるＬＳＤの場合に、比較例グループの場合ではウェーハ当たり０．２個がまだ残留しているが、本発明例グループでは全ての欠陥が問題なく除去されている。
【００６０】
この比較例グループと本発明例（レーザ洗浄）グループをエピタキシャル積層加工に送り、欠陥（ＬＳＤ寸法）とエピタキシャル成長との関係を比較のために測定した。測定結果を表１に示すが、欠陥（ＬＳＤ寸法）を３レベルに分類し、比較例グループと本発明例グループについて歩留りの評価をした。歩留り％は比較例グループを基準とし、すなわち、比較例グループを正規化して示しており、歩留まりがウェーハ当たりの欠陥数を示す特性となる。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
表１の結果から、レーザ洗浄した本発明例グループの場合に得られる歩留まりが比較例グループに対して著しく向上することを実証され、歩留まりの向上からウェーハに発生する欠陥の数が減少していることが明らかになる。
【００６３】
瞬間蒸発する液体として水を例示したが、他の液体でアルコール、または水と他の物質を使用する水ベースの液体、若しくはアルコールを含有する、例えばアルコールと水の液体を使用してもよい。実質的に、除去するパーティクルまたは不純物の近傍で加熱され瞬間蒸発を生じ、パーティクルを除去できるような液体であれば本発明に適用できる。また、液体はパーティクルの除去性能を高めるために、界面活性剤などの添加剤を含有することができる。
【００６４】
上述の通り、本発明が全ての目的を達成し、対象となる被処理材、特にシリコンウェーハの表面品質を向上させることができる、新たな更に優れた方法と装置を提供するものであることを、本発明の最良の実施形態に基づいて開示した。
【００６５】
勿論、通常の技術を有する者であれば、この意図する方針および範疇から逸脱することなく本明細書の開示に対する種々の変更、改善および修正を加える検討を行うと思われる。本発明は付随のクレームの記載事項にて限定するものである。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のシリコン基板の製造方法および製造装置によれば、特にシリコンウェーハなどパーティクルや不純物を含有する基板を処理する際に、独創的な検査工程および局部洗浄工程で構成される２段階アプローチ工程を適用することにより、従来からウェーハ表面品質の向上に必須とされていた繰り返し洗浄を廃止することが可能となり、最初に洗浄されたウェーハを前記２段階アプローチ工程で処理することにより、超清浄表面を有するシリコン基板を確保することができ、以降の製造工程の改善と歩留まり向上を図ることがでる。これにより、エピタキシャル成長、接着またはＳＩＭＯＸなどに用いられるシリコンウェーハの処理として、広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】エピタキシャル加工前の表面パーティクルが１ミクロン以上の欠陥を生み出す確率を正規化して円グラフで示した図である。
【図２】ウェーハ処理用ユニットによる総合洗浄プラットホームを模式的に示す図である。
【図３】本発明の洗浄装置の構成例を模式的に示す図である。
【図４】比較例グループと本発明例グループとの比較結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１：検査ステーション、  ３：洗浄ステーション
５、６、７、２２、４１：経路
９：入り口、  １０：総合洗浄プラットホーム
１１、２０：カセット容器、  １５：装置架台
１７：局部洗浄装置、  １８：位置方向調整治具、操作ロボット
１９：フィルタ付ファンユニット、  ２１：ウェーハ
２３：パーティクル、  ２４：標準型装置間接続（ＳＭＩＦ）ローダ
２５：モニタリング用顕微鏡、  ２６：液体、水
２７：赤外線レーザ装置
２９：減衰用回転体、  ３１：集束レンズ・鏡
３３：レーザビーム、  ３５：ドライ窒素ガス
３７：加湿器、  ３９：加湿窒素ガス
４３：感光ダイオード、  ４５：視野照明用レーザ
４７：局部吸引装置、  ４９：先端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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