(57)【要約】本発明は、半導体ウエハの洗浄対象物に応じて、オゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水等の機能水の１種又は２種以上の機能水をスピン回転機構１０４に保持した半導体ウエハ１０２上に供給し、次いで、この半導体ウエハ１０２上にエキシマランプ１０１を二次的エネルギとして一定時間照射して機能水の洗浄反応を促進させると共に、スピン回転機構１０４を介して適宜の工程中に半導体ウエハ１０２を回転させながら洗浄する。また、スピン回転機構１０４に保持した半導体ウエハ１０２上にＤＨＦ（希弗酸）を供給し、かつスピン回転機構１０４を介して半導体ウエハ１０２を回転させながら洗浄する洗浄処理方法である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体内に機能水洗浄ユニットを設け、この機能水洗浄ユニットは、被処理体を保持して回転洗浄するスピン回転機構と、このスピン回転機構に保持した被処理体上に供給するオゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水等の機能水供給機構と、被処理体上を照射するエキシマランプとから構成されていることを特徴とする被処理体の洗浄処理装置。
【請求項２】
前記装置本体内には、さらにＤＨＦ（希弗酸）洗浄ユニットを配置し、このＤＨＦ洗浄ユニットは、被処理体を保持して回転洗浄するスピン回転機構と、このスピン回転機構に保持した被処理体上に供給するＤＨＦ供給ノズルとからなる請求の範囲１に記載の被処理体の洗浄処理装置。
【請求項３】
前記エキシマランプは、上下機構を介してスピン回転機構に吸着保持している被処理体に近接し、かつ退避するように設けた請求の範囲１に記載の被処理体の洗浄処理装置。
【請求項４】
前記スピン回転機構は、スピンモータを介して被処理体を吸着保持する保持板を回転可能に設け、この保持板をチャンバ内に設けたカップ内に配設し、このカップに連通する排気部と排水部を設けた請求の範囲１に記載の被処理体の洗浄処理装置。
【請求項５】
前記装置本体内に、被処理体を機能水洗浄ユニットとＤＨＦ洗浄ユニットに搬送搬出する搬送搬出機構を設けた請求の範囲１に記載の被処理体の洗浄処理装置。
【請求項６】
被処理体の洗浄対象物に応じて、オゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水等の機能水の１種又は２種以上の機能水をスピン回転機構に保持させた被処理体上に供給し、次いで、この被処理体上にエキシマランプを一定時間照射して機能水の洗浄反応を促進させると共に、前記スピン回転機構を介して適宜の工程中に被処理体を回転させながら洗浄するようにしたことを特徴とする被処理体の洗浄処理方法。
【請求項７】
前記スピン回転機構に保持された被処理体上にＤＨＦ（希弗酸）を供給し、かつ前記スピン回転機構を介して被処理体を回転させながら洗浄するようにした請求の範囲６に記載の被処理体の洗浄処理方法。
【請求項８】
前記機能水で洗浄した被処理体を半乾燥状態のままＤＨＦ（希弗酸）洗浄処理に移載するようにした請求の範囲６又は７に記載の被処理体の洗浄処理方法。
【請求項９】
前記エキシマランプのエキシマ光は、１７２ｎｍの光エネルギである請求の範囲６に記載の被処理体の洗浄処理方法。
【請求項１０】
前記エキシマランプは、前記機能水の洗浄処理反応を促進させるための二次的（補助）エネルギとして照射するようにした請求の範囲６に記載の被処理体の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は被処理体の洗浄処理装置と洗浄処理方法に関し、特に機能水（オゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水）を使用し、エキシマランプの光エネルギとスピン回転機構の回転エネルギを組み合わせて機能水の洗浄能力を高めることにより、半導体ウエハや液晶素子用ガラス基板或はその他の基板等の被処理体を清浄に洗浄するようにした被処理体の洗浄処理装置と洗浄処理方法に関する。
背景技術
半導体製造技術分野において、回路パターンの微細化、高密度化・高集積化が進むにつれて半導体ウエハ等に付着しているパーティクルや金属不純物或は有機物等の汚染物質が製品の歩留まりに大いに影響を及ぼす。そのため、半導体製造プロセスにおける処理工程前又は処理工程後に行う半導体ウエハの洗浄処理が、その重要性を一段と増加させている。
この洗浄処理方法には、特開平６−３１２１３０号公報に示されるようなドライ洗浄と、ウエット洗浄が知られている。後者の半導体ウエハにおけるウエット洗浄は、多量の薬液、例えば、硫酸、過酸化水素水、硝酸、弗酸、塩酸、アンモニア水、アルコール類、有機系剥離剤などを用いているため、洗浄コストの低減や環境保全の観点から使用量の削減が望まれている。
ところで、近年オゾン水やイオン水の機能水は、ＳＰＭ（硫酸と過酸化水素水の混合）やＡＰＭ（アンモニア水、過酸化水素水と超純水の混合）の代替技術として研究が始まりつつあり、イオン水をＡＰＭの代替に使う洗浄シーケンスが一部に使われているが、オゾン水はオゾン濃度問題があるため、未だＳＰＭの代替技術には成り得ていない。
機能水を用いた洗浄方法は、通常、機能水単体或は超音波と組み合わせたバッチ式の洗浄方式であるため、薬液を多量に使用した半導体ウエハの洗浄方法と比較すると、この洗浄能力は劣ることが確認されている。
従来より使用されている超音波と機能水の組み合わせの場合、超音波の波長、エネルギの分布の問題で機能水の洗浄反応が均一に行われないため、半導体ウエハの洗浄結果にばらつきを生じている。
機能水の洗浄反応は、オゾン水の場合は、オゾンの分解及び酸化反応に由来し、イオン水の場合は、酸化還元電位の変化に由来するが、機能水単体では洗浄反応速度が遅く且つ弱い為、十分な洗浄効果を示していない。
本発明は、従来の課題点を解決するため開発したものであり、その目的とするところは、機能水の洗浄反応を促進させ洗浄能力を強力にし、薬液を使用した半導体ウエハ等の被処理体の洗浄と同等又はそれ以上の洗浄処理を可能とし、しかも薬液の使用量を著しく削減した被処理体の洗浄処理装置と洗浄処理方法を提供することにある。
発明の開示
上記の目的を達成するため、本発明は、装置本体内に機能水洗浄ユニットを設け、この機能水洗浄ユニットは、被処理体を保持して回転洗浄するスピン回転機構と、このスピン回転機構に保持した被処理体上に供給するオゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水等の機能水供給機構と、機能水を供給した被処理体上を照射するエキシマランプとから構成されている被処理体の洗浄処理装置である。
前記装置本体内に、さらにＤＨＦ（希弗酸）洗浄ユニットを配置し、このＤＨＦ洗浄ユニットは、被処理体を保持して回転洗浄するスピン回転機構と、このスピン回転機構に保持した被処理体上に供給するＤＨＦ供給ノズルとからなる被処理体の洗浄処理装置である。
前記エキシマランプを上下機構を介してスピン回転機構に吸着保持している被処理体に近接させ、かつ退避するように設けた被処理体の洗浄処理装置である。
また、スピンモータを介して被処理体を吸着保持する保持板を回転可能に設けスピン回転機構と、この保持板をチャンバ内に設けたカップ内に設け、このカップに連通する排気部と排水部を設けた被処理体の洗浄処理装置である。
装置本体内には、被処理体を機能水洗浄ユニットとＤＨＦ洗浄ユニットに搬送搬出する搬送搬出機構を設けている。
他の発明は、被処理体の洗浄対象物に応じて、オゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水等の機能水の１種又は２種以上の機能水をスピン回転機構に保持させた被処理体上に供給し、次いで、この被処理体上にエキシマランプを一定時間照射して、機能水の洗浄反応を促進させると共に、前記スピン回転機構を介して適宜の工程中に被処理体を回転させながら洗浄するようにした被処理体の洗浄処理方法である。
また、スピン回転機構に保持された被処理体上にＤＨＦ（希弗酸）を供給し、かつスピン回転機構を介して被処理体を回転させながら洗浄するようにした被処理体の洗浄処理方法である。
この場合、機能水で洗浄した被処理体を半乾燥状態のままＤＨＦ（希弗酸）又は硝酸による洗浄処理を行うようにするのが好ましい。
この場合、エキシマランプの波長を１７２ｎｍから３０８ｎｍの間の周波数とし、好ましくは、１７２ｎｍの光エネルギである。
エキシマランプは、機能水の洗浄処理反応を促進させるための二次的（補助）エネルギとして照射するようにした被処理体の洗浄方法である。
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の洗浄方法として機能水にエキシマランプとスピンナーを組み合わせた方式、及びＤＨＦ（希弗酸）洗浄を組み合わせウエハの洗浄を行うものであって、機能水で半導体ウエハ等の被処理体を濡らし、その後、迅速に被処理体にエキシマランプを一定時間照射することにより、機能水の洗浄反応を促進させる。この場合、機能水に外部より、例えば、二次的エネルギを与えると洗浄処理反応が促進するが、与える方法により反応速度が変わり洗浄能力も変化する。また、エキシマランプ単体でも有機物の洗浄効果はあるが、一定以上の大きさの有機物に対しては長時間の照射を行わないと洗浄が出来ない。そこで、機能水の洗浄反応とエキシマランプの洗浄効果及び二次的エネルギによる機能水の洗浄効果促進により被処理体の洗浄を行う。この場合、洗浄反応により被処理体上の洗浄対象分質は分解、剥離するが被処理体上からは除去されないので、次に純水をスプレーしながらスピンナの回転力を使って被処理体上から除去する。
機能水洗浄、特にオゾン水を用いた場合、半導体ウエハ等の被処理体上に酸化膜が生成されるが、この酸化膜を除去する必要が有る場合は機能水洗浄後、ＤＨＦを用いて酸化膜を除去後、純水を用いて洗浄する。この洗浄後、スピンナーを高速回転させ被処理体を乾燥させ、洗浄工程を終了する。
発明を実施するための最良の形態
本発明における被処理体の洗浄処理装置と洗浄処理方法を半導体ウエハに適用した実施形態の一例を説明する。
第１図は、処理システムの概略図を示したものであり、同図において、半導体ウエハ１０２に機能水ノズル１０３を用いて機能水を供給し半導体ウエハ１０２の表面を濡らす。その後、機能水供給ノズル１０３を半導体ウエハ上から退避させた後にエキシマランプ１０１を半導体ウエハ１０２に近づけ一定時間エキシマ光を照射する。
このエキシマランプ１０１は、上下移動機構５０２を備えており照射時には半導体ウエハ１０２上の至近距離まで移動して、半導体ウエハ１０２にエキシマ光を照射する。
機能水は、機能水生成機１０７で常時製造され、機能水供給バルブ１０５側に送られる。機能水供給バルブ１０５は信号入力により開閉し、供給要求時には機能水を機能水供給ノズル１０３側に送る。要求信号が無い場合は機能水排出管１０８側に排出する。
半導体ウエハ１０２は、スピン用モータ１０６と連結されたスピン回転機構１０４の保持板（ウエハチャック）１０９上に吸引状態で保持され、この半導体ウエハ１０２は、スピン用モータ１０６により洗浄処理中任意の回転数で回転される。半導体ウエハ１０２が一定の速度以上、例えば１５０ｒｐｍ／分以上で回転する場合、エキシマランプ１０１は上下機構５０２により半導体ウエハ上より一定の距離退避する。
機能水生成機１０７はオゾン水製造機、イオン水製造機を有し、イオン水製造機はアルカリイオン水製造機、酸性イオン水製造機をそれぞれ設けている。半導体ウエハ１０２を洗浄する場合、半導体ウエハの汚染状況により各機能水を適宜に組み合わせて洗浄を行う。
高濃度オゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水にエキシマランプの１７２ｎｍの光エネルギを二次エネルギとして付加し、オゾン水とイオン水の洗浄反応を促進させる洗浄方法とＤ−ＨＦを用いる洗浄を組み合わせる洗浄方式としては枚様方式のスピンナ方式を採用する。
スピンナ方式を採用する理由は、オゾン水、イオン水を用いた洗浄の場合、洗浄対象物を半導体ウエハの表面から速やかに除去する際に回転の力を利用することが出来るからである。
本例の洗浄方法の特徴は、半導体ウエハをオゾン水もしくはイオン水等で濡らし、半導体ウエハが濡れた状態のところにエキシマランプを照射して、例えば、エキシマランプの１７２ｎｍのエネルギを使ってオゾン水やイオン水の分解作用を促進して洗浄効率を上げることである。また、エキシマランプを照射することにより、半導体ウエハ表面の親水性が改善されることが判明しており、この作用により液体がウエハ全面に広がるので、洗浄の均一性も上げられる。このことは、通常の枚葉方式の洗浄機で使われている液体の供給ノズルのように、半導体ウエハの中心に常に液体が掛かるように工夫する必要は無いために装置の設計も簡単になる。
本例の洗浄方法では、エキシマランプを照射することにより発生するオゾンガスは洗浄の阻害物質になるので積極的にオゾンガスを半導体ウエハ近辺から排除するように構成されている。即ち、窒素ガスでウエハ周辺をパージすることが出来るように設計されている。
なお、有機物、特にレジストの除去洗浄場合はエキシマランプに変えて、半導体ウエハを直接又は間接的に９５℃程度まで加熱した後、オゾン水を掛けることで洗浄することも出来る。
また、ＤＨＦを使用する理由は、オゾン水、イオン水共にウエハ上に生成された酸化膜を除去できないので、酸化膜をＤＨＦでエッチングして除去することにある。特に、オゾン水でウエハを濡らした場合、酸化膜が容易に生成される。この酸化膜は時として製品の特性を劣化させる場合があるので、除去する必要がある。
第４図において、洗浄装置は、機能水洗浄ユニット２０１、ＤＨＦ洗浄ユニット３０１、ウエハ搬送搬出機構４０１、半導体ウエハのロード／アンロード部４０２とアライナから構成される。
機能水洗浄ユニットは、第２図に示すように、機能水洗浄部２０１、オゾン水製造機２０２及び供給配管、アルカリイオン水製造機２０３及び供給配管、酸性イオン水製造機２０４及び供給配管、純水供給２０５、窒素ガス供給２０６、排水２０７、排気２０８で構成される。
一方、ＤＨＦ洗浄ユニットは、第３図に示すように、ＤＨＦ洗浄部３０１、オゾン水製造機３０２、ＤＨＦ製造機３０４、純水供給３０５、窒素ガス供給３０６、排水３０７、排気３０８で構成されるが、場合によりオゾン水製造機は使用しない。
機能水洗浄部の構成は、第５図に示すように、装置本体１００の内部にエキシマランプ１０１、エキシマランプホルダー５０１、及びその上下機構５０２、機能水供給ノズル１０３、窒素ガス供給ノズル５０３、純水供給ノズル５０４、カップ５０５、チャンバ５０６、スピンモータ１０６、スピン回転機構１０４、保持板（ウエハチャック）１０９、及び排水、排気で構成される。
また、本例における洗浄処理装置は、エキシマランプ１０１を大気中で照射するためにオゾンガスが発生するので、チャンバ５０６の構造を工夫して、発生したオゾンガスがチャンバから洗浄処理装置内部に飛散することを防ぐ構造になっている。
エキシマランプ１０１を照射する場合、ランプユニットがチャンバ５０６の上部より下降してきて、チャンバ上部にあるカバー５０５の間隔調整ピン（図示しない）に当たりカバー５０５を押し下げ、所定の位置まで下降する。このとき、ランプユニットのガラス面（ランプのカバーガラス）とチャンバのカバーの間隔を１ミリ程度になるように調整可能に設けられている。
また、チャンバ下部には排気用の排気部（ポート）２０８が設けられ、チャンバ内は常に排気されている。さらに、チャンバ下部には排気用の排気部（ポート）２０８が設けられ、チャンバ内は常に排気されている。このため、エキシマランプ照射時はカバーとランプガラス面の間の隙間が小さいので、この部分の気流の流れが速くなるために、アスピレータ効果が発生し、オゾンガスがチャンバ５０６の外に出ないようになっている。
オゾン水、イオン水、純水、ＤＨＦ、窒素ガスをウエハに供給するノズルは一つのアーム（図示しない）に取り付けられている。ノズルは半導体ウエハの中心に必ず液体や窒素ガスを供給する必要は無く、精度を求めていない。その理由は、エキシマランプを照射することにより、半導体ウエハ表面の濡れ性が変わり、親水化するため、液体がウエハ上に均一に広がっていなくても、ランプを照射することにより、液体が均一に広がるので、照射後は常に液体が均一にウエハ上に広がるため、ノズルが中心に移動しなくても問題は生じない。
更に、本発明における半導体ウエハの洗浄処理装置の具体例を第８図に従って説明する。同図において、機能水洗浄ユニットとＤＨＦ洗浄ユニットは、それぞれ容体状のチャンバ８０１と上端に開口部を有する洗浄カップ８０２とから成り、チャンバ内を上下動可能な洗浄カップでスピン回転機構８０３を包囲するようにしている。
また、チャンバの側部均等位置に排気口８０４，８０５を設け、この排気口の排気面積を上下動する洗浄カップで調整して吸引排気流量を制御するようにしている。
更に、洗浄カップの上端に、エキシマランプ８０６の隙間を調整する調整ピン８０７を立設した保持部８０８を設け、この保持部の上方位置にエキシマランプを昇降自在に設け、エキシマランプの下降に伴って調整ピンを押圧して洗浄カップを下降させ、エキシマランプの照射面と半導体ウエハ８０９の照射距離を調整ピンで調整するようにしている。
また、スピン回転機構は、上記に示した真空吸引チャック構造でも良いが、その他メカニカルウエハチャッキ構造であっても良い。
このメカニカルウエハチャッキ構造は、図示しないが、スピンモータを介して回転シャフトとチャックボデーを回転自在に設け、この回転シャフトに真空吸引回路とばね部材を内蔵し、真空吸引の開始・中断によりチャックボデーの外端部に設けたチャックヘッドで半導体ウエハをチャッキング可能に設けた構造である。これらのスピン回転機構は、各洗浄ユニットに実施に応じて任意に設けるものとする。
以下に、半導体ウエハの洗浄処理手順の各実施例を図面に基いて説明する。
第５図の装置本体１００において、半導体ウエハ１０２をウエハチャック１０９にロード後ウエハを２秒間５００回転で回した後、回転を止め、オゾン水を機能水供給ノズル１０３より半導体ウエハ上に供給し、半導体ウエハの表面をオゾン水で濡らす。
次に、エキシマランプ１０１をエキシマランプ上下機構５０２を用いて半導体ウエハと数ミリの距離まで移動し、ウエハを２回転／分で回しながらエキシマランプを３０秒間照射する。照射後エキシマランプ１０１は待機位置まで戻る。
次に、純水供給ノズル５０４より純水をウエハにかけながら約１分間ウエハを１０００回転／分で回転させ、ウエハ表面よりオゾン水を洗い流す。その後回転数を１０回転／分としアルカリイオン水を機能水供給ノズル１０３よりウエハ上に供給し十分にウエハ表面を洗浄する。
次いで、エキシマランプ１０１をウエハ上数ミリの距離まで移動しエキシマランプを約３０秒間照射する。照射後エキシマランプは定位置に戻る。その後、純水を純水供給ノズル５０４より３０秒間供給しウエハ表面のアルカリイオン水を洗い流す。
次に、酸性イオン水を機能水供給ノズル１０３よりウエハ上に供給し、ウエハを５０回転／分で回しながら酸性イオン水で３０秒間洗浄し、その後ウエハを１５０回転／分で回転させながら純水を純水供給ノズル５０４を用いて３０秒間ウエハにかけ酸性イオン水を洗い流す。
次いで、ウエハを約４０００回転／分で回転させ、窒素ガスを窒素ガス供給ノズル５０３からウエハ上に吹き付けながらウエハを乾燥させ、機能水洗浄部でのウエハの処理を終了する。
一方、ウエハ上の酸化膜を除去する必要が有る場合は、ウエハ表面が濡れた状態でウエハをＤＨＦ洗浄部３０１に移し、ＤＨＦ供給ノズルより約５０秒間ＤＨＦをウエハ上に供給し酸化膜の除去を行う。この場合ウエハは１００回転／分で回転させる。
上記のシーケンスで半乾燥を用いているのは、半導体ウエハ洗浄中に一度ウエハを完全に乾燥してしまうと、洗浄効果がウエハを乾燥させない場合より洗浄効果が落ちる為であり、洗浄効果が劣化しないように半乾燥にする。ここで半乾燥とは、ウエハ表面に非常に薄く液体が残っている状態、即ち、ウエハの移動程度の振動では液体がウエハ表面から容易に落ちない状態を言う。
ＤＨＦによる酸化膜の除去が終了後、ウエハを１５０回転／分で回転させながら純水を約４０秒間純水供給ノズルよりウエハ上にかけウエハ上のＤＨＦを洗い流す。その後ウエハを約４０００回転／分回転させ、窒素ガスを窒素ガス供給ノズルからウエハ上に吹き付けながらウエハを乾燥させ、ＤＨＦ洗浄部でのウエハの処理を終了する。
上記実施例の処理方法は処理対象ウエハの状態により機能水の使用順番が前後する。但し、処理工程中に、エキシマランプの照射については必ず行うことが必要となる。
本発明で使用する機能水の濃度の一例は、はオゾン水が２０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ、アルカリイオン水のアンモニア濃度は３０ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ、酸性イオン水の塩酸濃度は２０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍである。
他例によるオゾン濃度は、１０ｐｐｍ〜６０ｐｐｍ程度とする。但し、有機物洗浄の場合は、３５ｐｐｍ以上のオゾン濃度が望ましい。酸化前洗浄の場合のオゾン水濃度は、１５ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ程度が望ましい。流量は、５００ｃｃ／ｍｉｎ程度（１チャンバ当たり）、液温は室温（２０度Ｃ〜２５度Ｃ）とする。なお、液温は、３０度Ｃ以上にならないことが必要である。
他例によるアルカリイオン水は、微量のアンモニアを添加してある（１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ）。液温は、室温（２０度Ｃ〜２５度Ｃ）である。酸化還元電位は、マイナス７００ｍｖ以下が望ましい。水素添加水も同じ作用をするので、アルカリイオン水の代替として使用できる。酸性イオン水は、塩酸を微量添加してあり（１ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ）、液温は室温（２０度Ｃ〜２５度Ｃ）である。酸化還元電位は、プラス１０００ｍｖ以上が望ましい。
ＤＨＦの処理において、フッ酸濃度は、１％〜０．０５％程度とするが、エッチング対象の酸化膜の厚さにより、フッ酸濃度を５％程度まで調整する場合がある。液温は、室温（２０度Ｃ〜２５度Ｃ）±０．５度Ｃで液温を制御する。
エキシマランプ１０１は、１７２ｎｍ〜３０８ｎｍの間の周波数であるが、好ましくは、１７２ｎｍの波長のものを使用する。この波長のエネルギは、大気中の酸素分子に吸収されてしまうので、大気中ではエネルギの到達距離が５ｍｍ程度しかない。そのため、大気中で被対象物に照射する場合、ランプと被対象物との間隔に注意する必要がある（１ｍｍ〜４ｍｍ程度が好ましい間隔である）。
ここで、洗浄処理方法を洗浄対象物に対応した方法を各別に詳細に説明する。まず、有機物汚染の洗浄方法を第６図に従って説明すると、▲１▼ウエハ上にオゾン水を掛ける（回転数２〜５ｐｒｍ時間  ２〜１０秒）、▲２▼オゾン水で濡れているウエハにエキシマランプを照射する（照射時間１０〜３０秒、ウエハ、ランプ間隔２ミリ）、▲３▼汚染状況により上記１と２を繰り返す、▲４▼純水洗浄（回転数１５０ｐｒｍ  時間２０秒）、▲５▼半乾燥（回転数１０００ｐｒｍ  時間３秒）、▲６▼ウエハ上にアルカリイオン水を掛ける（回転数２〜５ｐｒｍ  時間２〜１０秒）、▲７▼アルカリイオン水で濡れているウエハにエキシマランプを照射する（照射時間１０〜３０秒）、▲８▼汚染状況により上記６、７を繰り返す、▲９▼純水洗浄（回転数１５０ｐｒｍ
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０秒）を経て終了する。
次に、無機物汚染洗浄の場合を説明すると、▲１▼ウエハ上にアルカリイオン水を掛ける（回転数２〜５ｐｒｍ  時間２〜１０秒），▲２▼アルカリイオン水で濡れているウエハにエキシマランプを照射する（照射時間１０〜３０秒），▲３▼汚染状況により上記６、７を繰り返す、▲４▼純水洗浄（回転数１５０ｐｒｍ  時間３０秒）、▲５▼ウエハ上に酸性イオン水を掛ける（回転数２〜５ｐｒｍ  時間２〜１０秒）、▲６▼酸性イオン水で濡れているウエハにエキシマランプを照射する（照射時間１０〜３０秒）、▲７▼純水洗浄（回転数１５０ｐｒｍ  時間２０秒）、▲８▼半乾燥（回転数１０００ｐｒｍ  時間３秒）、▲９▼ウエハを機能水チャンバからＤ−ＨＦチャンバに移動する、
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秒）を経て洗浄を終了する。
次に、有機物、無機物複合汚染洗浄の場合を第７図に従って説明すると、▲１▼ウエハ上にオゾン水を掛ける（回転数２〜５ｐｒｍ  時間２〜１０秒）、▲２▼オゾン水で濡れているウエハにエキシマランプを照射する（照射時間１０〜３０秒  ウエハ、ランプ間隔２ミリ）、▲３▼純水洗浄（回転数１５０ｐｒｍ  時間２０秒）、▲４▼ウエハ上にアルカリイオン水を掛ける（回転数２〜５ｐｒｍ  時間２〜１０秒）、▲５▼アルカリイオン水で濡れているウエハにエキシマランプを照射する（照射時間１０〜３０秒）、▲６▼汚染状況により上記１〜５を繰り返す、▲７▼純水洗浄（回転数１５０ｐｒｍ  時間２０秒）、▲８▼半乾燥（回転数１０００ｐｒｍ  時間３秒）、▲９▼ウエハを機能
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燥（回転数４０００ｐｒｍ  時間４０秒）を経て洗浄を終了する。
次に、オキサイドエッチ後のレジスト除去方法について説明する。
この場合、オゾン水とエキシマランプ、希釈弗酸を用いることにより、アッシング無しで、ＳＰＭ，ＡＰＭを用いずにオキサイドエッチ後のレジストを確実に除去できる。
このプロセスフローを示す。
▲１▼オキサイドエッチ後のレジストが付いた半導体ウエハをチャンバにロードしてオゾン水をかける。この時、半導体ウエハは１５０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ程度で回転させ、時間は半導体ウエハ表面の親水化の状態で異なるが２０秒から１８０秒程度となる。
▲２▼オゾン水で半導体ウエハ表面が親水化したらオゾン水の供給を止め、２００ｒｐｍ〜３５０ｒｐｍの回転数で３〜５秒間半導体ウエハを回転させ、半導体ウエハ表面に非常に薄いオゾン水の膜を作る。
▲３▼オゾン水の薄い膜が半導体ウエハ上に作られたら半導体ウエハの回転を止める。
▲４▼エキシマランプを半導体ウエハとの間隔が１ミリから４ミリ（１ミリが望ましい）になるようにして、エキシマランプを半導体ウエハ上に照射する。時間は３０秒から１２０秒程度である。
▲５▼エキシマランプ照射後再び半導体ウエハを回転させながらオゾン水をかける時間は２０秒から１８０秒程度であり、回転数は２００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ程度である。
▲６▼オゾン水で十分半導体ウエハを洗浄した後オゾン水を止め、半導体ウエハを２５０ｒｐｍ〜３５０ｒｐｍの回転数で３秒から６秒回転させ、半導体ウエハを半乾燥状態にする。
▲７▼半乾燥状態の半導体ウエハをチャンバ２に搬送する。
▲８▼半乾燥状態の半導体ウエハを低速で回転させながら希釈弗酸を５秒から３０秒かける。回転数は１０ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍ程度である。
▲９▼半導体ウエハの回転を止め１０秒程度静止状態にする。
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ｍで半導体ウエハを回転させる。時間は１０秒から３０秒程度であり、この時レジストが半導体ウエハ表面から剥離する。
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５００ｒｐｍ、時間は１０秒から３０秒であり、場合によりオゾン水の後希釈弗酸を１０秒程度かける。
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回転数は１５０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ程度であり、時間は１０秒から３０秒程度である。
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回転させ半導体ウエハ表面から液体を排除し半導体ウエハを乾燥させる。
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この場合、エキシマランプの波長は１７２ｎｍ〜２４５ｎｍを使用する。
なお、半導体ウエハ表面の親水性はオゾン水以外の方法でも可能であり、重要なことは半導体ウエハ表面を親水化処理することである。
次に、ハイカレントイオンインプラ、アッシング後のレジスト残渣洗浄除去及びミディアムカレントイオンインプラ後のレジスト除去について説明する。ハイカレントイオンインプラ後のレジストはアッシング後、オゾン水とエキシマランプ照射により洗浄除去でき、希釈弗酸を用いる必要がない。
ミディアムカレントイオンインプラ後のレジストはアッシングなしでも高濃度オゾン水により洗浄除去できることが確認できた。
なお、洗浄時のオゾン水のオゾン濃度は半導体ウエハ上で５０ｐｐｍ以上である。
先ず、ハイカレントイオンインプラ、アッシング後のレジスト残渣洗浄除去について説明する。
この洗浄プロセスのフローを以下に示す。
▲１▼アッシング処理した半導体ウエハをチャンバにロードする。
▲２▼半導体ウエハを２００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍの間の回転数で回しながら、オゾン水を半導体ウエハ表面に２０秒から１２０秒間かける。オゾン水をかける時間は半導体ウエハ表面の親水化の状態により変わる。
▲３▼オゾン水で半導体ウエハ表面が親水化したらオゾン水の供給を止め、２００ｒｐｍ〜３５０ｒｐｍの回転数で３〜５秒半導体ウエハを回転させ、半導体ウエハ表面に非常に薄いオゾン水の膜を作る。
▲４▼オゾン水の薄い膜が半導体ウエハ上に作られたら半導体ウエハの回転を止める。
▲５▼エキシマランプを半導体ウエハとの間隔が１ミリから４ミリ（１ミリが望ましい）になるようにして、エキシマランプを半導体ウエハ上に照射する。時間は３０秒から１２０秒程度である。
▲６▼エキシマランプ照射後再び半導体ウエハを回転させながらオゾン水をかける時間は２０秒から１８０秒程度であり、回転数は２００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ程度である。
▲７▼半導体ウエハの純水をかけて、オゾン水を洗い流す。回転数は１５０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ程度であり、時間は１０秒から３０秒程度である。
▲８▼純水を止め、半導体ウエハを２０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍで回転させ半導体ウエハ表面から液体を排除し半導体ウエハを乾燥させる。
▲９▼半導体ウエハをチャンバからアンロードしてプロセスを終了する。
以上の工程により、ハイカレントイオンインプラ後アッシング処理した半導体ウエハをオゾン水とエキシマランプを用いて洗浄しレジスト残渣が確実に除去できることを確認した。
次に、ミディアムカレントイオンインプラ後のレジスト除去について説明する。ミディアムカレントイオンインプラ後の半導体ウエハ上のレジストは高濃度オゾン水（半導体ウエハ上で７５ｐｐｍ以上が望ましい）で除去できる。ただし、プロセス時間が長くなるので（１５分以上）、短時間で洗浄する場合は、ハイカレントイオンインプラ、アッシング後の洗浄と同じ様にアッシングをしてからオゾン水とエキシマランプで洗浄可能である。
この洗浄のプロセスのフローを以下に示す。
▲１▼半導体ウエハをチャンバにロードする。
▲２▼半導体ウエハを５５０ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍで回転させてオゾン水をかける８インチ半導体ウエハの場合時間は１０分以上必要になる。６インチでは１０分程度であり、４インチでは４分程度でレジストを除去できる。
▲３▼レジストが半導体ウエハ上から除去できたのを確認できたら、オゾン水を止め、純水を半導体ウエハ上にかける。回転数は１５０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ、時間は１０秒から３０秒程度である。
▲４▼純水を止め、半導体ウエハを２５００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍで回転させ水分を半導体ウエハ上から排除し半導体ウエハを乾燥させる。時間は１０秒から２０秒程度である。
▲５▼半導体ウエハをチャンバからアンロードする。
上記の各実施例で示した各種の洗浄方法によれば、洗浄対象物の除去率は９８％以上得られることが確認された。
以上が代表的な本例における洗浄シーケンスであるが、半導体ウエハの汚染状況により洗浄パターンは各種の工程を適宜に組み合わせることによって実施され、これらは実施に応じて任意である。
産業上の利用可能性
本発明によると、機能水に含まれる薬液の濃度が非常に低濃度であるので、従来の洗浄方法と比較すると、薬液の使用量を非常に削減できるため、半導体ウエハ等の被処理体の洗浄コストが削減でき、洗浄後の薬液処理量も減るので環境対策にもなる等の優れた効果を奏する。
また、被処理体の酸化膜の除去も実施することができ、各工程の洗浄に際し、任意に組み合わせることにより対応することができると共に、コンパクトな装置を製造することが可能となる。
エキシマランプを高精度に近接して照射でき、退避する際にも、確実に稼動することができると共に、洗浄時の回転エネルギを高精度に付与され、しかも、排気や排水も効率的に行われる。
また、装置本体内に搬送搬出機構を設けたので、装置を小型化することができ、コンパクトな洗浄処理装置を提供することができる。
更に、他の発明によると、機能水の洗浄反応を促進させ洗浄能力を強力ににすることが可能となり、薬液を使用した半導体ウエハ等の被処理体の洗浄と同等又はそれ以上の洗浄処理を行うことでき、しかも薬液の使用量を著しく削減した被処理体の洗浄処理方法を提供するができる。
また、被処理体の酸化膜の除去も実施することが可能となり、別の工程で洗浄する際に洗浄効果が劣ることなく、洗浄効率が向上する。
更に、エキシマランプのエキシマ光によって補助エネルギが付与されて従来に比較して著しく洗浄処理機能が発揮される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明における機能水洗浄方式の一例を示した概略図である。
第２図は、機能水洗浄ユニットの構成図である。
第３図は、ＤＨＦ洗浄ユニットの構成図である。
第４図は、洗浄装置の構成図である。
第５図は、機能水洗浄部の構成図である。
第６図は、有機物を洗浄する本例のシーケンスである。
第７図は、有機物と無機物の複合洗浄を示す本例のシーケンスである。
第８図は、洗浄処理装置の構造説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月12日(2003.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体内に機能水洗浄ユニットを設け、この機能水洗浄ユニットは、被処理体を保持して回転洗浄するスピン回転機構と、このスピン回転機構に保持した被処理体上に供給する３５ＰＰＭ以上の濃度を有するオゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水等の機能水供給機構と、被処理体上に１〜４ｍｍまで近接して照射するエキシマランプとから構成され、さらに、前記装置本体内には、ＤＨＦ（希弗酸）洗浄ユニットを配置し、前記機能水洗浄ユニットから半乾燥状態のままの被処理体をＤＨＦ洗浄ユニットに移し、このＤＨＦ洗浄ユニットは、被処理体を保持して回転洗浄するスピン回転機構と、このスピン回転機構に保持した被処理体上に供給するＤＨＦ供給ノズルとからなることを特徴とする被処理体の洗浄処理装置。
【請求項２】
削除
【請求項３】
前記エキシマランプは、上下機構を介してスピン回転機構に吸着保持している被処理体に近接し、かつ退避するように設けると共に、このエキシマランプは、スピン回転機構を包囲して上下動する洗浄カップに設けた調整ピンを押圧して洗浄カップを下降させ、エキシマランプの照射面と被処理体の照射距離をこの調整ピンで調整するようにした請求の範囲１に記載の被処理体の洗浄処理装置。
【請求項４】
前記スピン回転機構は、スピンモータを介して被処理体を吸着保持する保持板を回転可能に設け、この保持板をチャンバ内に設けたカップ内に配設し、前記チャンバの側部均等位置に排気口を設け、この排気口の排気面積をチャンバ内を上下動する洗浄カップで調整して吸引排気する流量を制御するようにした請求の範囲１に記載の被処理体の洗浄処理装置。
【請求項５】
前記装置本体内に、被処理体を機能水洗浄ユニットとＤＨＦ洗浄ユニットに搬送搬出する搬送搬出機構を設けた請求の範囲１に記載の被処理体の洗浄処理装置。
【請求項６】
被処理体の洗浄対象物に応じて、３５ＰＰＭ以上の濃度を有するオゾン水、アルカリイオン水、酸性イオン水等の機能水の１種又は２種以上の機能水をスピン回転機構に保持させた被処理体上に供給し、次いで、この被処理体上に１〜４ｍｍまで近接してエキシマランプを一定時間照射して機能水の洗浄反応を促進させると共に、前記スピン回転機構を介して適宜の工程中に被処理体を回転させながら洗浄し、前記機能水で洗浄した被処理体を半乾燥状態のままＤＨＦ（希弗酸）洗浄処理に移載し、前記スピン回転機構に保持された被処理体上にＤＨＦ（希弗酸）を供給し、かつ前記スピン回転機構を介して被処理体を回転させながら洗浄するようにしたことを特徴とする被処理体の洗浄処理方法。
【請求項７】
削除
【請求項８】
削除
【請求項９】
前記エキシマランプのエキシマ光は、１７２ｎｍの光エネルギである請求の範囲６に記載の被処理体の洗浄処理方法。
【請求項１０】
前記エキシマランプは、前記機能水の洗浄処理反応を促進させるための二次的（補助）エネルギとして照射するようにした請求の範囲６に記載の被処理体の洗浄方法。
【国際調査報告】
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2002101808.tif 000021
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