(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メガソニックエネルギーを発生させる圧電変換器と、
ウェーハに対して半径方向に取り付けられ、前記圧電変換器から発生したエネルギーを前記ウェーハ上の洗浄液に伝達して撹拌させるエネルギー伝達手段とを含み、
前記エネルギー伝達手段は、
前記撹拌された洗浄液の流れが前記ウェーハの半径方向に均一のエネルギーを前記ウェーハに与えて汚染粒子を除去するようにデザインされ、
前記ウェーハの中心軸上に向かって延びる前部を含み、該前部の上部に前記ウェーハエッジにおけるエネルギー集中現象を防ぐために形成された溝を具備することを特徴とするメガソニック洗浄装置。
【請求項２】
前記エネルギー伝達手段は前記ウェーハ上の位置によって前記洗浄液との濡れ量が変わるようにデザインされていることを特徴とする請求項１に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項３】
前記エネルギー伝達手段は前記圧電変換器から発生したエネルギーを効率よく伝達する不活性非汚染物質から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項４】
前記非汚染物質はサファイア、ＳｉＣ、ＢＮ、または炭素ガラスであることを特徴とする請求項３に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項５】
前記エネルギー伝達手段は石英からなることを特徴とする請求項１に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項６】
前記エネルギー伝達手段はロッド型であって、前記エネルギー伝達手段の一端の直径が前記エネルギー伝達手段の他端の直径より小さいことを特徴とする請求項１に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項７】
前記エネルギー伝達手段は先端、細長い前記前部、及び前記前部の断面より大径を有するようにフレアされた後部を有することを特徴とする請求項６に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項８】
前記エネルギー伝達手段の先端は前記ウェーハの中心上に位置することを特徴とする請求項７に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項９】
前記溝は前記ウェーハエッジに該当する位置から前記先端まで形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項１０】
前記溝はテーパー状の半円錐形溝であって、前記ウェーハエッジに該当する位置で最大の半径を有することを特徴とする請求項９に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項１１】
前記溝が前記ウェーハエッジに該当する位置で終わらず、前記ウェーハエッジに該当する位置の外側に行くほど浅くなるように処理されていることを特徴とする請求項１０に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項１２】
前記溝は前記洗浄液で充填されて前記エネルギー伝達手段の振動時、前記溝に充填された洗浄液にエネルギーが一部発散されるようにすることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項１３】
前記洗浄液及びウェーハを収容する容器をさらに含み、前記エネルギー伝達手段の前部が前記容器内に取り付けられることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項１４】
前記容器内で前記ウェーハを支持して回転自在にするスピンプレートをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項１５】
前記エネルギー伝達手段と前記ウェーハとの間に洗浄液を導入するために前記ウェーハ上に取り付けられた洗浄液噴霧ノズルをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のメガソニック洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子の製造に用いられるメガソニック洗浄装置に係り、特にパターンリフティング(lifting)を防止すると共に十分な洗浄効果が得られるメガソニック洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の集積度が高まっていくにつれてパターンの大きさ及びパターン間の間隔が非常に小さくなっている。それに応じて、ウェーハ洗浄工程の重要性も増加しつつある。その理由は、ウェーハの表面に汚染粒子が存在する場合、後続工程時のパターン不良が誘発され、汚染粒子が導電膜からなる微細パターンの間に存在する場合に半導体素子の誤動作を誘発しかねないためである。
【０００３】
ところで、微細パターンの大きさが１μｍ以下に減少することで、許容汚染粒子も小さくなる。そして、このような小さな汚染粒子はウェーハと作用する強い粘着力(adhesion  force)を有するために既存の洗浄方法では除去することが容易でない。したがって、洗浄効率を高めるための研究が多角的に進行中であり、その核心は除去対象物、すなわち汚染粒子の粘着力を克服できる力を、洗浄対象物、換言すればウェーハに効果的に提供することにある。
【０００４】
このような洗浄方法を行うものとしてメガソニック洗浄装置が使用されている。メガソニック洗浄装置はウェーハの表面に向かう高周波数の極めて撹拌された流体の流れ(agitated  stream  of  fluid、例えば、脱イオン水)を利用する。極度に撹拌された流体の流れは、ウェーハの表面及び/またはリセス領域でさえも汚染粒子を安全かつ効果的に除去する。
【０００５】
一般的にメガソニック洗浄装置は、メガソニックエネルギーを発生させる圧電変換器と、この圧電変換器から発生されたエネルギーを流体媒質に伝達するエネルギー伝達手段とを含む。このエネルギー伝達手段を介して伝えられたエネルギーにより媒質が高周波数に撹拌され、この撹拌された媒質の流れにより汚染粒子がウェーハの表面から振動して物理的に分離される。
【０００６】
図１はエネルギー伝達手段として石英ロッド(quartz  rod)２０を採用したメガソニック洗浄装置を示す。石英ロッド２０は圧電変換器１０から発生されたエネルギーを流体媒質、すなわち洗浄液１５に伝達する。この石英ロッド２０は円筒型の洗浄部２０ａ、及び直径が増加するフレア後部２０ｂを有する。石英ロッド２０を通じて洗浄液１５に伝えられたエネルギーは洗浄液１５を高周波数に撹拌させ、このように撹拌された洗浄液１５はウェーハ３０を振動させてウェーハ３０表面の汚染粒子を除去する。ウェーハ３０はその下部のスピンプレート４０の回転に従って回転しながら全面が洗浄される。
【０００７】
ところが、石英ロッド２０が洗浄液１５を介してウェーハ３０に与えるエネルギーの大きさは石英ロッド２０の長手方向、すなわちウェーハエッジＥからウェーハ中心Ｃまで一定でない。図２に示すように、ウェーハ３０に与えられるエネルギーはウェーハエッジＥ部分で最も大きく、ウェーハ中心Ｃに向かうほど減少する。すなわち、従来のメガソニック洗浄装置においては、ウェーハエッジＥ部位にエネルギーが集中する。これは、石英ロッド２０がウェーハ３０上で最初に洗浄液１５と接触するウェーハエッジＥ部位で最も多いエネルギーが発散されるという現象に起因する。
【０００８】
したがって、エネルギーが相対的に小さく与えられるウェーハ中心Ｃ部分で十分な洗浄効果を得るためには圧電変換器１０から発生されるエネルギーの大きさを増加させねばならない。しかし、十分な洗浄効果を得るために必要な高いパワーではウェーハエッジＥに過度のエネルギーが与えられるため、この部分に位置するパターンＰにリフティング現象を誘発するという致命的な問題点がある。したがって、パターンリフティング現象も防ぎながら十分な洗浄効果を得るための最適エネルギー条件は、非常に導き出しにくい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、従来のメガソニック洗浄装置におけるウェーハエッジ部位のエネルギー集中現象を改善することによって、パターンリフティングを防ぎながら十分な洗浄効果を得ることができるメガソニック洗浄装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記技術課題を解決するために、本発明はメガソニックエネルギーを発生させる圧電変換器、及びウェーハに対して半径方向に取り付けられ、前記圧電変換器から発生したエネルギーを前記ウェーハ上の洗浄液に伝達して撹拌させるエネルギー伝達手段を含む。前記エネルギー伝達手段は前記撹拌された洗浄液の流れが前記ウェーハの半径方向に均一のエネルギーを前記ウェーハに与えて汚染粒子を除去するようにデザインされ、前記ウェーハの中心軸上に向かって延びる前部を含み、該前部の上部に前記ウェーハエッジにおけるエネルギー集中現象を防ぐために形成された溝を具備することが特徴である。
【００１１】
前記エネルギー伝達手段が前記ウェーハの半径方向に均一のエネルギーを前記ウェーハに与えるようにデザインするためには、前記エネルギー伝達手段の前記ウェーハ上の位置によって前記洗浄液との濡れ量が変わるようにデザインすることが好ましい。
【００１２】
例えば、前記エネルギー伝達手段は先端、細長い前部、及び前記前部の断面より大径を有するようにフレアされた後部を有する。そして、前記エネルギー伝達手段の先端は前記ウェーハの中心上に位置するようになる。特に、前記細長い前部はその上部に前記ウェーハエッジにおけるエネルギー集中現象を防ぐために形成された溝を具備することが好ましい。
【００１３】
前記溝は前記ウェーハエッジに該当する位置から前記先端まで形成される。そして、前記溝はテーパー状の半円錐形溝であって、前記ウェーハエッジに該当する位置で最大の半径を有することが好ましい。このような溝は前記洗浄液で充填されて前記エネルギー伝達手段の振動時、前記溝に充填された洗浄液にエネルギーが一部発散される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて本発明を詳しく説明する。しかし、本発明の実施例は多様な形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施例によって限定されると解釈されてはならない。本発明は添付された請求範囲により定義される本発明の思想及び範ちゅう内に含まれる代案、変形、及び等価を含む。図面における要素の形状などはより明確な説明を強調するために誇張されたものであり、図面において同じ符号に表示された要素は同じ要素を意味する。
【００１５】
図３は本発明の実施例によるメガソニック洗浄装置の上面図であり、図４はその側面図である。
【００１６】
図３及び図４を参照すれば、本発明の実施例によるメガソニック洗浄装置はメガソニックエネルギーを発生させる圧電変換器１１０及びウェーハ１３０に対し半径方向に取り付けられ、圧電変換器１１０から発されたエネルギーをウェーハ１３０上の洗浄液１１５に伝達して撹拌させるエネルギー伝達手段１２０を含む。エネルギー伝達手段１２０により撹拌された洗浄液１１５の流れは、ウェーハ１３０にエネルギーを与える。このエネルギーによってウェーハ１３０上の汚染粒子が振動して除去される。
【００１７】
エネルギー伝達手段１２０は圧電変換器１１０から発生されたエネルギーを効率よく伝達する不活性非汚染物質から形成されることが好ましく、例えば、サファイア、ＳｉＣ、ＢＮ、または炭素ガラス、または石英から形成される。
【００１８】
そして、エネルギー伝達手段１２０は撹拌された洗浄液１１５の流れがウェーハ１３０に均一のエネルギーを与えて、汚染粒子を除去するようにデザインされる。このために、エネルギー伝達手段１２０のウェーハ１３０上での位置によって洗浄液１１５（後述する洗浄液１１５’を含む）との濡れ量、すなわち洗浄液１１５と接触する量が変わるようにデザインでき、該洗浄液１１５に発散するエネルギ量を調節する。
【００１９】
図面に示したように、エネルギー伝達手段１２０はロッド型であって、その一端の直径がその他端の直径より小さい。エネルギー伝達手段１２０は先端１２０ｃ、該先端１２０ｃから延びる細長い前部１２０ａ、及び前部１２０ａの断面より大径を有するようにフレアされて前部１２０ａから延びる後部１２０ｂを有する。先端１２０ｃはウェーハ中心Ｃ上に位置する。特に、前部１２０ａはその上部にウェーハエッジＥにおけるエネルギー集中現象を防ぐために形成された溝１２０ｄを具備する。このような溝１２０ｄは洗浄液１１５’で充填される。したがって、エネルギー伝達手段１２０が振動する時に溝１２０ｄに充填された洗浄液１１５’へエネルギーが一部発散される。
【００２０】
洗浄液１１５及びウェーハ１３０は容器１５０に収容される。そして、エネルギー伝達手段１２０の細長い前部１２０ａが容器内に取り付けられる。ウェーハ１３０を支持するスピンプレート１４０はウェーハ１３０を回転させる。洗浄液１１５はウェーハ１３０上に取り付けられた洗浄液噴霧ノズル１６０からエネルギー伝達手段１２０とウェーハ１３０との間に導入される。洗浄液１１５は特別に製造された多様な化合物を含む洗浄液であるか、または代案的に一般の脱イオン水でありうる。
【００２１】
図５を参照して前部１２０ａに具備された溝１２０ｄをより詳しく説明すれば、次の通りである。溝１２０ｄはウェーハエッジＥに該当する位置から先端１２０ｃまで形成される。そして、溝１２０ｄはテーパー状の半円錐形である。
【００２２】
溝１２０ｄはウェーハエッジＥに該当する位置で最大半径を有するように形成される。したがって、溝１２０ｄに充填された洗浄液１１５’へ発散されるエネルギーはウェーハエッジＥに該当する位置で最大である。すなわち、ウェーハエッジＥ部分では多量のエネルギーがエネルギー伝達手段上部の媒質に発散され、ウェーハ中心に近づくほど少量のエネルギーをエネルギー伝達手段上部の媒質に発散するようになる。結局、ウェーハに伝えられるエネルギー量がウェーハ半径方向によって調節される。
【００２３】
本発明と違って、従来の技術においてはエネルギー伝達手段のウェーハ上の全ての位置で洗浄液との濡れ量が同一である。したがって、既に言及したように、従来のエネルギー伝達手段に印加されるエネルギーは洗浄液と最初に接触するウェーハエッジ部分で最大限発散され、そのためにウェーハに印加されるエネルギーはウェーハエッジから遠ざかるほど減少するようになる。
【００２４】
本実施例において溝１２０ｄは、溝形成工程の便宜性も十分考慮して半円錐状を有するようにデザインされている。しかし、本発明の思想を具現する溝は、従来のエネルギーの不均一さを完全に補償できる形状であれば、いかなる多様な形状を有するようにもデザインできる。そして、半円錐状の溝であっても半径及び深さは必要によっていくらでも異ならせることができる。
【００２５】
溝１２０ｄを適切にデザインすると、図６に示すようなエネルギー分布を得られる。図６は、図３の装置においてウェーハに伝達されるエネルギーの大きさをウェーハ上の位置によって示した図面である。エネルギー伝達手段１２０が洗浄液１１５を媒介としてウェーハ１３０に与えるエネルギーの大きさはエネルギー伝達手段１２０の長手方向、すなわちウェーハエッジＥからウェーハ中心Ｃに至るまで一定にできる。
【００２６】
前部１２０ａにウェーハエッジＥでのエネルギー集中現象を防ぐために備えた溝１２０ｄはウェーハエッジＥに該当する位置から先端１２０ｃまで形成されることが一般的である。しかし、これに限定されない。図７は、図３の装置においてエネルギー伝達手段に具備する溝の他の例を説明するための側断面図である。図７に示すように、溝１２０ｄ’はウェーハエッジＥに該当される位置で突然に終わることなく、ウェーハエッジＥに該当する位置の外側へ順次に浅くなるように形成することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
したがって、従来のメガソニック洗浄装置におけるウェーハエッジ部位のエネルギー集中現象を改善できる。要望の洗浄効果を得るに十分な程度でエネルギーの大きさを増加させてもエネルギーがウェーハ上の特定部位に集中しないため、パターンリフティングを防ぎながらウェーハの表面から汚染粒子を効率的に除去できる。
【００２８】
本発明の特定実施例に関する以上の説明は例示及び説明を目的で提供された。本発明は実施例に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者ならばこれより多様な修正及び変形が可能なことは明白である。以上の実施例においてはウェーハに与えられるエネルギーを均一にするために、溝を具備するようにデザインされたエネルギー伝達手段の例を挙げた。しかし、エネルギー伝達手段は本発明の技術的課題を解決する範囲内でいかなる多様な形態でも具現できる。したがって、本発明の範ちゅうは添付された請求範囲及びその等価物によって決まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のメガソニック洗浄装置を示した図面である。
【図２】  図１の装置においてウェーハに伝達されるエネルギーの大きさをウェーハ上の位置によって示した図面である。
【図３】  本発明の実施例によるメガソニック洗浄装置の上面図である。
【図４】  図３の装置の側断面図である。
【図５】  図３の装置においてエネルギー伝達手段に具備される溝を説明するための斜視図である。
【図６】  図３の装置においてウェーハに伝達されるエネルギーの大きさをウェーハ上の位置によって示した図面である。
【図７】  図３の装置においてエネルギー伝達手段に具備する溝の他の例を説明するための側断面図である。
【符号の説明】
１１０…圧電変換器、
１２０…エネルギー伝達手段
１２０ａ…細長い前部、
１２０ｂ…後部、
１２０ｃ…先端、
１２０ｄ…溝、
１３０…ウェーハ、
１１５’…溝に充填された洗浄液、
１５０…容器、
１６０…洗浄液噴霧ノズル。
【図１】
0004065175.tif 000002
【図２】
0004065175.tif 000003
【図３】
0004065175.tif 000004
【図４】
0004065175.tif 000005
【図５】
0004065175.tif 000006
【図６】
0004065175.tif 000007
【図７】
0004065175.tif 000008