ウェハ洗浄方法及びその装置
【課題】洗浄液チャンバからの洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射して洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少する。
【解決手段】耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され内部に所定の少量の洗浄液２を収容する洗浄液チャンバ１と、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバ１にパイプ７で接続されて内部の洗浄液２を洗浄対象のウェハ４に向けて噴射するノズル３と、このノズル３の下方に配置され上面にウェハ４を載置するステージ５と、このステージ５の全体を内側に包み込んで上記ノズル３から噴射される洗浄液２を受ける洗浄バス６とを備え、上記ノズル３とステージ５上に載置されたウェハ４とを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハ４の表面に洗浄液２を吹き付けて洗浄するものである。
【解決手段】耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され内部に所定の少量の洗浄液２を収容する洗浄液チャンバ１と、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバ１にパイプ７で接続されて内部の洗浄液２を洗浄対象のウェハ４に向けて噴射するノズル３と、このノズル３の下方に配置され上面にウェハ４を載置するステージ５と、このステージ５の全体を内側に包み込んで上記ノズル３から噴射される洗浄液２を受ける洗浄バス６とを備え、上記ノズル３とステージ５上に載置されたウェハ４とを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハ４の表面に洗浄液２を吹き付けて洗浄するものである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程において、レジスト剥離やエッチング等の工程の後にウェハを洗浄液で洗浄するウェハ洗浄方法に関し、詳しくは、洗浄液チャンバからの洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射して洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少しようとするウェハ洗浄方法及びその装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のウェハ洗浄装置は、バッチ方式と呼ばれるもので、ある程度大きな洗浄槽に強酸性又は強アルカリ性の洗浄液を収容しておき、洗浄対象の複数のウェハを例えばウェハキャリアに収納して、このウェハキャリアごと上記複数のウェハを洗浄槽内の洗浄液に浸漬して洗浄していた。
【０００３】
これに対して、ワンバスタイプのウェハ洗浄装置と呼ばれるものがある。これは、比較的小さな一つの洗浄槽に強酸性又は強アルカリ性の洗浄液を収容しておき、洗浄対象の１枚のウェハを洗浄槽内の洗浄液に浸漬して洗浄していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のバッチ方式のウェハ洗浄装置においては、洗浄槽が大きいので、大量の洗浄液が必要であり、洗浄液の消費量が多かった。また、ウェハ洗浄後の廃液も大量に発生し、環境汚染の原因となることがあった。一方、ワンバスタイプのウェハ洗浄装置においても、一つの洗浄槽内に洗浄液を滞留させてウェハを浸漬するので、ある程度以上の洗浄液が必要であり、洗浄液の消費量をあまり減らすことはできなかった。また、ウェハ洗浄後の廃液もある程度以上発生し、環境汚染の原因となることがあった。
【０００５】
そして、どちらの方式のウェハ洗浄装置においても、ウェハ洗浄後のカスが洗浄槽内でウェハに付着することがあり、十分に洗浄できないことがあった。また、洗浄槽に収容された洗浄液を、所定の使用期間が経過したら交換しなければならず、その交換期間の管理が煩雑であった。さらに、洗浄効果の向上のために、洗浄液としての例えば硫酸を石英チャンバ等の中で約１００℃程度に加熱することがあるが、万が一、石英チャンバが割れるようなことがあると、大きな事故になる可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、洗浄液チャンバからの洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射して洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少しようとするウェハ洗浄方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるウェハ洗浄方法は、洗浄液チャンバ内に所定の少量の洗浄液を収容しておき、上記洗浄液チャンバ内の洗浄液をノズルで洗浄対象のウェハに向けて噴射し、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄するものである。
【０００８】
このような方法により、所定の少量の洗浄液を収容する洗浄液チャンバから洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射し、上記ノズルとウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動しながらウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少する。これにより、洗浄液の使用効率を高める。
【０００９】
また、上記洗浄液チャンバを所定温度に加熱して、内部の洗浄液を加熱してもよい。これにより、洗浄液チャンバ内の少量の洗浄液を加熱して、危険性を少なくしてウェハの洗浄効果を高める。
【００１０】
さらに、上記ウェハを載置するステージの下面側に振動子を設け、該振動子により上記ウェハに対して高周波の振動を与えてもよい。これにより、ウェハの洗浄効果を高める。
【００１１】
さらにまた、上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動するようにしてもよい。これにより、更にウェハの洗浄効果を高める。
【００１２】
そして、上記ノズルによる洗浄液の噴射は、１枚のウェハに対して行うものである。これにより、１枚のウェハを洗浄するのに必要な最小限の洗浄液に節約できる。
【００１３】
また、本発明によるウェハ洗浄装置は、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され内部に所定の少量の洗浄液を収容する洗浄液チャンバと、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバにパイプで接続されて内部の洗浄液を洗浄対象のウェハに向けて噴射するノズルと、このノズルの下方に配置され上面にウェハを載置するステージと、このステージの全体を内側に包み込んで上記ノズルから噴射される洗浄液を受ける洗浄バスとを備え、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄するものである。
【００１４】
このような構成により、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成された洗浄液チャンバで内部に所定の少量の洗浄液を収容し、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバにパイプで接続されたノズルにより内部の洗浄液を洗浄対象のウェハに向けて噴射し、上記ノズルの下方に配置されたステージで上面にウェハを載置し、上記ステージの全体を内側に包み込んだ洗浄バスにより上記ノズルから噴射される洗浄液を受け、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄する。これにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少する。そして、洗浄液の使用効率が高くなる。
【００１５】
また、上記洗浄液チャンバには、その周囲を所定温度に加熱して内部の洗浄液を加熱する加熱手段を備えてもよい。これにより、洗浄液チャンバ内の少量の洗浄液を加熱して、危険性を少なくしてウェハの洗浄効果を高める。
【００１６】
さらに、上記ステージの下面側には、上面に載置されるウェハに対して高周波の振動を与える振動子を設けてもよい。これにより、ウェハの洗浄効果を高める。
【００１７】
さらにまた、上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動するようにしてもよい。これにより、更にウェハの洗浄効果を高める。
【００１８】
また、上面にウェハを載置したステージを固定しておき、上記ノズルをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしてもよい。或いは、上記ノズルを固定しておき、上面にウェハを載置したステージをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしてもよい。
これにより、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に走査して、ウェハの表面を全面にわたって洗浄液で洗浄する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるウェハ洗浄方法及びウェハ洗浄装置の実施の形態を示す構成概要図である。そして、ウェハ洗浄装置は、本発明に係るウェハ洗浄方法の実施に使用するものである。
【００２０】
まず、本発明によるウェハ洗浄方法は、図１において、洗浄液チャンバ１内に所定の少量の洗浄液２を収容しておき、上記洗浄液チャンバ１内の洗浄液２をノズル３で吸引すると共に該洗浄液２を洗浄対象のウェハ４に向けて噴射し、上記ノズル３とステージ５上に載置されたウェハ４とを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハ４の表面を洗浄液２で洗浄するものである。なお、図１において、符号６は、ノズル３から噴射される洗浄液２を受ける洗浄バスを示している。
【００２１】
洗浄液チャンバ１内には、例えばウェハ４を１枚洗浄する程度の少量の洗浄液２（例えば、硫酸又は硝酸、過酸化水素水等）が収容されている。そして、この洗浄液チャンバ１に洗浄液供給パイプ７で接続されたノズル３により、上記洗浄液２を吸引すると共に該洗浄液２を洗浄対象のウェハ４に向けて噴射する。
【００２２】
このとき、上記ノズル３の軸心部に高圧気体供給パイプ８が接続されており、この高圧気体供給パイプ８の後端に設けられたコンプレッサ９から、上記ノズル３の軸心部に高圧気体を供給して内部に負圧を発生するようになっている。さらに、上記洗浄液チャンバ１の上面には、開閉バルブＶ１を介して正圧供給手段１０が接続されており、洗浄液チャンバ１内に正圧を供給するようになっている。なお、図１において、符号１１は、圧力コントローラを示している。
【００２３】
この状態で、上記ノズル３とステージ５上に載置されたウェハ４とを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動する。即ち、例えばステージ５を固定しておき、ノズル３を図１の紙面に平行な面内でＸ，Ｘ′方向に移動すると共に、図１の紙面に直交する面内でＹ，Ｙ′方向（図示省略）に移動すればよい。これにより、ウェハ４の表面が上記ノズル３から噴射される洗浄液２で洗浄される。そして、このノズル３による洗浄液２の噴射は、基本的に１枚のウェハ４に対して行い、ウェハ４を１枚ずつ洗浄する。
【００２４】
次に、本発明によるウェハ洗浄装置について説明する。このウェハ洗浄装置は、半導体装置の製造工程において、レジスト剥離やエッチング等の工程の後にウェハを洗浄液で洗浄するもので、図１に示すように、洗浄液チャンバ１と、ノズル３と、ステージ５と、洗浄バス６とを備えて成る。
【００２５】
上記洗浄液チャンバ１は、内部に所定の少量の洗浄液２を収容するもので、耐酸性又は耐アルカリ性の材料、例えばテフロン（登録商標）等の合成樹脂で所定の大きさの容器状に形成され、上面に蓋をして密閉可能とされている。この洗浄液チャンバ１の容量は、１枚のウェハ４を洗浄するのに必要な数ｍｌ〜数１０ｍｌ程度の洗浄液２を収容するものとされている。また、洗浄液２としては、強酸（例えば、硫酸又は硝酸、過酸化水素水等）又は強アルカリの溶液が用いられる。なお、上記洗浄液チャンバ１は、石英で形成してもよい。
【００２６】
また、洗浄液チャンバ１内には、上記蓋を密閉することにより負圧空間が形成されるようになっている。そして、洗浄液チャンバ１の上面には、該洗浄液チャンバ１内に洗浄液２を供給するためのパイプライン１２が接続されている。なお、符号Ｖ２は上記パイプライン１２の途中に設けられた開閉バルブを示している。
【００２７】
上記洗浄液チャンバ１の例えば底面には洗浄液供給パイプ７が接続され、この洗浄液供給パイプ７の先端にノズル３が接続されている。このノズル３は、洗浄液チャンバ１内部の洗浄液２を吸引して該洗浄液２を洗浄対象のウェハ４に向けて噴射するもので、耐酸性又は耐アルカリ性の材料、例えばテフロン（登録商標）等の合成樹脂で形成されている。そして、上記ノズル３の側面部に上記洗浄液供給パイプ７の先端が接続され、ノズル３の軸心部に高圧気体供給パイプ８が接続されている。なお、符号９は上記高圧気体供給パイプ８の後端に設けられたコンプレッサを示している。
【００２８】
図２及び図３は、上記ノズル３の具体的な構造の一例を示す断面図である。図２は上記洗浄液供給パイプ７が接続される面を含む縦断面図であり、図３は図２の断面と直交する縦断面図である。図２において、ノズル３の側面部には洗浄液送入口１７が形成され、この洗浄液送入口１７に上記洗浄液供給パイプ７の先端が接続される。また、ノズル３の軸心部の後端には高圧気体送入口１８が形成され、この高圧気体送入口１８に上記高圧気体供給パイプ８の先端が接続される。
【００２９】
この状態で、図１に示すコンプレッサ９の運転により高圧気体供給パイプ８を介して送られた高圧気体は、図２に示す高圧気体送入口１８からノズル３内の軸心部に流入し、小口径の一次気体噴出口１９を通って高速噴射し内部混合室２０に入る。このとき、図１に示す洗浄液供給パイプ７が接続された洗浄液送入口１７の位置にベンチュリ管の原理により負圧を生じ、上記洗浄液供給パイプ７からの洗浄液２を内部混合室２０内に吸引する。上記一次気体噴出口１９から噴出する高速気体は、洗浄液送入口１７より吸引する洗浄液２を破砕し、広くなった内部混合室２０の中で洗浄液２と混合され、流速を落としてノズル先端の噴出口２１から噴射される。
【００３０】
一方、図３に示すように、上記高圧気体送入口１８からノズル３内に流入した高圧気体は、ノズル３内の軸心部の外側に形成された二次気体通路２２を通って、ノズル３の先端部にスパイラル状に形成された二次気体噴出溝２３に至り、高速な旋回流となって噴射される。このとき、上記噴出口２１から噴射される洗浄液２を二次混合しながら破砕微粒子化して前方に噴射する。なお、図２及び図３では、旋回流を発生して噴射するノズル３の例を示したが、本発明はこれに限られず、旋回流を発生しない通常のノズルであってもよい。
【００３１】
上記洗浄液チャンバ１の例えば上面には、図１に示すように、正圧供給手段１０が接続されている。この正圧供給手段１０は、上記洗浄液チャンバ１内に形成される負圧空間Ｓに対し任意圧力の正圧ガスを供給するもので、基端部に１〜２気圧の不活性ガス、例えば窒素ガス（Ｎ２）を供給する窒素ガスボンベなどが接続されたパイプラインから成る。そして、上記正圧供給手段１０と洗浄液チャンバ１との間には、圧力コントローラ１１が設けられている。この圧力コントローラ１１は、洗浄液チャンバ１に供給する正圧ガスの圧力を調整する圧力制御手段となるもので、上記窒素ガスボンベから供給される窒素ガスの圧力を制御するようになっている。なお、上記正圧供給手段１０としてのパイプラインの途中には、洗浄液チャンバ１への正圧供給路を開閉する開閉バルブＶ１が設けられている。
【００３２】
そして、上記正圧供給手段１０により洗浄液チャンバ１に正圧ガスを供給し、圧力コントローラ１１により正圧ガスの圧力を調整することによって、上記ノズル３への洗浄液２の供給量を制御するようになっている。
【００３３】
上記ノズル３の位置する下方には、ステージ５が配置されている。このステージ５は、その上面に洗浄対象のウェハ４を載置するもので、適宜の高さの台状に形成されている。また、上記ステージ５の全体を内側に包み込んで、洗浄バス６が設置されている。この洗浄バス６は、上記ノズル３からウェハ４に噴射された洗浄液２を受けるもので、その周側壁が上記ステージ５上に載置されたウェハ４よりも高く立ち上がっており、周囲に洗浄液２が飛び散らないようにしている。
【００３４】
このような状態で、上記ノズル３とステージ５上に載置されたウェハ４とを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハ４の表面を洗浄液２で洗浄するようになっている。即ち、図１において、ウェハ４を載置したステージ５を固定しておき、図４に示すように、ノズル３をウェハ４に対してＸ，Ｙの２次元方向に移動すればよい。なお、これとは逆に、上記ノズル３を固定しておき、上面にウェハ４を載置したステージ５をＸ，Ｙの２次元方向に移動してもよい。
【００３５】
そして、本発明においては、上記洗浄液チャンバ１の周囲には、加熱手段（図示省略）が設けられている。この加熱手段は、上記洗浄液チャンバ１の周囲を所定温度に加熱して内部の洗浄液２を加熱するもので、例えば洗浄液チャンバ１の周面に巻き付けられた電気ヒータから成り、約１００℃程度に加熱するようになっている。このように洗浄液２を加熱することで、該洗浄液２によるウェハ４の洗浄効果を高くすることができる。
【００３６】
また、上記ステージ５の下面側には、振動子１３が設けられている。この振動子１３は、上記ステージ５の上面に載置されるウェハ４に対して高周波の振動を与えるもので、例えば超音波振動子から成る。そして、この振動子１３は、ステージ５の下面側にて、ウェハ４上方のノズル３の位置に合致させて設けられ、且つ該ノズル３と同期してウェハ４に対して移動するようにされている。例えば、図示省略したが、上記ステージ５の下面側に振動子１３のＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動機構を設け、上記ノズル３のＸ，Ｙの２次元方向の移動機構と連動して移動させればよい。このように、ウェハ４に振動を与えつつその表面にノズル３で洗浄液２を噴射することで、ウェハ４の洗浄効果を高くすることができる。
【００３７】
次に、このように構成されたウェハ洗浄装置の動作について説明する。まず、図１において、パイプライン１２の途中の開閉バルブＶ２を開いて洗浄液チャンバ１内に洗浄液２を所定量（例えば数ｍｌ〜数１０ｍｌ程度）だけ供給する。その後、上記開閉バルブＶ２及び正圧供給手段１０の開閉バルブＶ１を閉じて、上記洗浄液チャンバ１内を密閉状態とする。
【００３８】
この状態で、図１に示すコンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送る。すると、前述のようにノズル３内の洗浄液送入口１７の位置に負圧（例えば０．１〜０．４気圧）が発生して洗浄液供給パイプ７からの洗浄液２を吸引し、ノズル３の噴出口２１（図２参照）から洗浄液２を噴射する。これにより、上記洗浄液チャンバ１内の洗浄液２が少しずつ減少し、該洗浄液チャンバ１の液面が徐々に下がって行く。このとき、洗浄液チャンバ１は密閉されているので、液面が下がった空間Ｓは負圧になって真空レベルに近付いて行き、ノズル３内に発生する負圧（Ｐ１）と、上記空間Ｓの負圧（Ｐ２）とが等しくなったところで、上記ノズル３からの洗浄液２の噴射が停止する。
【００３９】
この状態では、Ｐ１＝Ｐ２となって洗浄液２は流れず、洗浄液チャンバ１及び洗浄液供給パイプ７に何ら遮断弁等を設けなくても洗浄液２が安定して停止する。そして、この状態をもって洗浄液供給の初期状態とし、ここから洗浄液供給の工程がスタートする。なお、このとき、洗浄液２は図２に示すノズル３内の洗浄液送入口１７の付近で停止することとなるので、ノズル３へ至る経路が乾くことがない。したがって、その後において、上記ノズル３から洗浄液２をすぐに噴射することができる。
【００４０】
次に、ノズル３の噴出口２１を洗浄対象としてのウェハ４に向けてセットし、上記と同様にコンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送る。しかし、この状態ではＰ１＝Ｐ２となるので、洗浄液２はノズル３から噴射されない。そこで、図１に示す正圧供給手段１０の途中の開閉バルブＶ１を開き、圧力コントローラ１１を適宜調整して、洗浄液チャンバ１に供給する正圧ガスの圧力を調整する。すると、上記洗浄液チャンバ１内の圧力が変化して圧力Ｐ２が大きくなって、Ｐ２とＰ１との差が生じてこの差圧により洗浄液チャンバ１からノズル３に洗浄液２が供給される。これにより、上記ノズル３から洗浄液２が噴射され、ウェハ４に吹き付けられる。
【００４１】
このとき、上記圧力コントローラ１１による圧力調整を細かく行うことにより、圧力Ｐ２とＰ１との差を微細に調整して、ノズル３への洗浄液２の供給流量を微少に制御することができる。例えば、従来は不可能であった１ｍｌ／ｍｉｎ程度或いはそれ以下のレベル（例えば０．１￣０．９ｍｌ／ｍｉｎ程度）での流量制御が可能となる。また、ノズル３へ至る洗浄液供給パイプ７の途中には何も設けられていないので、この部分に異物が詰まることはなく、スムーズに洗浄液２がノズル３に供給される。なお、上記正圧供給手段１０に窒素ガス（Ｎ２）を供給する代わりに、大気を供給してもよい。
【００４２】
そして、上記のようにノズル３から洗浄液２を噴射しつつ、図４に示すように、ノズル３をウェハ４に対してＸ，Ｙの２次元方向に移動させて、該ウェハ４の表面に洗浄液２を吹き付けて洗浄する。このとき、上記洗浄液チャンバ１の周面に設けられた加熱手段により、内部の洗浄液２を加熱してもよい。また、ステージ５の下面側に設けられた振動子１３を動作させると共に、上記ノズル３と同期してウェハ４に対して移動させてもよい。なお、上記ノズル３から噴射されてウェハ４に吹き付けられた洗浄液２は、洗浄バス６で受けられる。
【００４３】
このような洗浄動作により、洗浄液チャンバ１内には所定の少量の洗浄液２を収容しておき、該洗浄液チャンバ１から洗浄液２をノズル３で吸引しウェハ４に向けて微少流量で噴射して１枚ずつ洗浄することにより、洗浄液２を節約すると共に廃液を減少することができる。
【００４４】
図５は、図１に示す実施形態によるウェハ洗浄装置の具体的な実施例を示す構成図である。この実施例では、洗浄液チャンバ１に第１及び第２の洗浄液タンク２５ａ，２５ｂを接続し、上記洗浄液チャンバ１内に例えば硫酸を供給したり、純水を供給するようになっている。上記第１の洗浄液タンク２５ａには洗浄液吸上げパイプ２６が挿入され、開閉バルブＶ２を介して洗浄液チャンバ１内に洗浄液２（硫酸又は純水）を供給するためのパイプライン１２に接続されている。また、上記第２の洗浄液タンク２５ｂには洗浄液吸上げパイプ２７が挿入され、開閉バルブＶ３を介して上記パイプライン１２に接続されている。なお、上記洗浄液吸上げパイプ２６と２７とは、洗浄液チャンバ１に対してはパイプライン１２で共通に接続されている。
【００４５】
そして、上記第１の洗浄液タンク２５ａの上面には、洗浄液補充パイプ２８が接続され、この洗浄液補充パイプ２８の洗浄液補充口の手前には開閉バルブＶ４が設けられている。また、上記第２の洗浄液タンク２５ｂの上面には、洗浄液補充パイプ２９が接続され、この洗浄液補充パイプ２９の洗浄液補充口の手前には開閉バルブＶ５が設けられている。
【００４６】
このような構成で、洗浄液チャンバ１に硫酸を供給するには、まず、第２の洗浄液タンク２５ｂの洗浄液吸上げパイプ２７の開閉バルブＶ３を閉じると共に、第１の洗浄液タンク２５ａの洗浄液吸上げパイプ２６の開閉バルブＶ２を開き、正圧供給手段１０の開閉バルブＶ１を閉じておく。この状態で、コンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送る。すると、前述のようにノズル３内に負圧（例えば０．１〜０．４気圧）が発生して洗浄液チャンバ１の内部空間Ｓの空気を吸引し、該内部空間Ｓの負圧によって第１の洗浄液タンク２５ａから硫酸を吸い上げ、パイプライン１２を介してその硫酸が洗浄液チャンバ１内に供給される。その後、上記開閉バルブＶ２を閉じて硫酸の供給を終了する。このとき、上記洗浄液チャンバ１の内部空間Ｓは負圧に保たれる。
【００４７】
このように洗浄液チャンバ１内に硫酸が供給されたところで、コンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送ると共に、正圧供給手段１０の途中の開閉バルブＶ１を開き、圧力コントローラ１１を適宜調整して、洗浄液チャンバ１に供給する正圧ガスの圧力を調整する。すると、図１を参照して説明したと同様に動作して、ノズル３から硫酸が噴射され、ウェハ４に吹き付けられて、該ウェハ４を洗浄する。
【００４８】
次に、洗浄液チャンバ１内に純水を供給して洗浄するには、まず、第１の洗浄液タンク２５ａの洗浄液吸上げパイプ２６の開閉バルブＶ２を閉じると共に、第２の洗浄液タンク２５ｂの洗浄液吸上げパイプ２７の開閉バルブＶ３を開き、正圧供給手段１０の開閉バルブＶ１を閉じておく。この状態で、コンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送る。すると、前述と同様に動作して、洗浄液チャンバ１内に純水が供給され、さらにノズル３からその純水が噴射され、ウェハ４に吹き付けられて、該ウェハ４を洗浄する。
【００４９】
なお、本発明によるウェハ洗浄装置は、以上に説明した実施形態に限らず、洗浄液チャンバ１の周囲に加熱手段を設けなくてもよい。また、ステージ５の下面側に、振動子１３を設けなくてもよい。さらに、ノズル３は、洗浄液チャンバ１内の洗浄液２をベンチュリ管の原理により負圧で吸引してウェハ４に向けて噴射するものとしたが、本発明はこれに限らず、上記洗浄液チャンバ１内の洗浄液２を加圧したり、ポンプで圧送してウェハ４に向けて噴射する通常タイプのものとしてもよい。また、洗浄バス６内のステージ５には、洗浄液２で洗浄後のウェハ４をスピン乾燥する機構を組み込んでもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係るウェハ洗浄方法によれば、所定の少量の洗浄液を収容する洗浄液チャンバから洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射し、上記ノズルとウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動しながらウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少することができる。これにより、洗浄液の使用効率を高めることができる。また、環境汚染の原因とならないようにすることができる。さらに、ウェハ洗浄後のカスがウェハに付着することがなく、十分に洗浄できる。さらにまた、洗浄液チャンバ内には所定の少量の洗浄液を収容するだけなので、その管理が容易であるとともに、安全性も向上する。
【００５１】
また、請求項２に係る発明によれば、上記洗浄液チャンバを所定温度に加熱して、内部の洗浄液を加熱することにより、ウェハの洗浄効果を高めることができる。この場合、洗浄液チャンバ内の少量の洗浄液を加熱するだけなので、危険性を少なくしてウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５２】
さらに、請求項３に係る発明によれば、上記ウェハを載置するステージの下面側に振動子を設け、該振動子により上記ウェハに対して高周波の振動を与えることにより、ウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５３】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動することにより、更にウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５４】
そして、請求項５に係る発明によれば、上記ノズルによる洗浄液の噴射は、１枚のウェハに対して行うことにより、１枚のウェハを洗浄するのに必要な最小限の洗浄液に節約することができる。
【００５５】
また、請求項６に係るウェハ洗浄装置によれば、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成された洗浄液チャンバで内部に所定の少量の洗浄液を収容し、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバにパイプで接続されたノズルにより内部の洗浄液を洗浄対象のウェハに向けて噴射し、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することができる。これにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少することができる。したがって、洗浄液の使用効率を高めることができる。また、環境汚染の原因とならないようにすることができる。さらに、ウェハ洗浄後のカスがウェハに付着することがなく、十分に洗浄できる。さらにまた、洗浄液チャンバ内には所定の少量の洗浄液を収容するだけなので、その管理が容易であるとともに、安全性も向上する。
【００５６】
そして、請求項７に係る発明によれば、上記洗浄液チャンバには、その周囲を所定温度に加熱して内部の洗浄液を加熱する加熱手段を備えたことにより、洗浄液チャンバ内の少量の洗浄液を加熱して、危険性を少なくしてウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５７】
また、請求項８に係る発明によれば、上記ステージの下面側には、上面に載置されるウェハに対して高周波の振動を与える振動子を設けたことにより、ウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５８】
さらに、請求項９に係る発明によれば、上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動するようにしたことにより、更にウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５９】
さらにまた、請求項１０又は１１に係る発明によれば、上面にウェハを載置したステージを固定しておき、上記ノズルをＸ，Ｙの２次元方向に移動し、或いは、上記ノズルを固定しておき、上面にウェハを載置したステージをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしたことにより、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に走査して、ウェハの表面を全面にわたって洗浄液で洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるウェハ洗浄方法及びウェハ洗浄装置の実施の形態を示す構成概要図である。
【図２】上記ウェハ洗浄装置に用いるノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図３】図２に示す断面と直交する断面における上記ノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図４】ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄する状態を示す平面説明図である。
【図５】図１に示す実施形態によるウェハ洗浄装置の具体的な実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…洗浄液チャンバ
２…洗浄液
３…ノズル
４…ウェハ
５…ステージ
６…洗浄バス
７…洗浄液供給パイプ
８…高圧気体供給パイプ
９…コンプレッサ
１０…正圧供給手段
１１…圧力コントローラ
１２…パイプライン
１３…振動子
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程において、レジスト剥離やエッチング等の工程の後にウェハを洗浄液で洗浄するウェハ洗浄方法に関し、詳しくは、洗浄液チャンバからの洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射して洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少しようとするウェハ洗浄方法及びその装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のウェハ洗浄装置は、バッチ方式と呼ばれるもので、ある程度大きな洗浄槽に強酸性又は強アルカリ性の洗浄液を収容しておき、洗浄対象の複数のウェハを例えばウェハキャリアに収納して、このウェハキャリアごと上記複数のウェハを洗浄槽内の洗浄液に浸漬して洗浄していた。
【０００３】
これに対して、ワンバスタイプのウェハ洗浄装置と呼ばれるものがある。これは、比較的小さな一つの洗浄槽に強酸性又は強アルカリ性の洗浄液を収容しておき、洗浄対象の１枚のウェハを洗浄槽内の洗浄液に浸漬して洗浄していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のバッチ方式のウェハ洗浄装置においては、洗浄槽が大きいので、大量の洗浄液が必要であり、洗浄液の消費量が多かった。また、ウェハ洗浄後の廃液も大量に発生し、環境汚染の原因となることがあった。一方、ワンバスタイプのウェハ洗浄装置においても、一つの洗浄槽内に洗浄液を滞留させてウェハを浸漬するので、ある程度以上の洗浄液が必要であり、洗浄液の消費量をあまり減らすことはできなかった。また、ウェハ洗浄後の廃液もある程度以上発生し、環境汚染の原因となることがあった。
【０００５】
そして、どちらの方式のウェハ洗浄装置においても、ウェハ洗浄後のカスが洗浄槽内でウェハに付着することがあり、十分に洗浄できないことがあった。また、洗浄槽に収容された洗浄液を、所定の使用期間が経過したら交換しなければならず、その交換期間の管理が煩雑であった。さらに、洗浄効果の向上のために、洗浄液としての例えば硫酸を石英チャンバ等の中で約１００℃程度に加熱することがあるが、万が一、石英チャンバが割れるようなことがあると、大きな事故になる可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、洗浄液チャンバからの洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射して洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少しようとするウェハ洗浄方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるウェハ洗浄方法は、洗浄液チャンバ内に所定の少量の洗浄液を収容しておき、上記洗浄液チャンバ内の洗浄液をノズルで洗浄対象のウェハに向けて噴射し、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄するものである。
【０００８】
このような方法により、所定の少量の洗浄液を収容する洗浄液チャンバから洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射し、上記ノズルとウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動しながらウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少する。これにより、洗浄液の使用効率を高める。
【０００９】
また、上記洗浄液チャンバを所定温度に加熱して、内部の洗浄液を加熱してもよい。これにより、洗浄液チャンバ内の少量の洗浄液を加熱して、危険性を少なくしてウェハの洗浄効果を高める。
【００１０】
さらに、上記ウェハを載置するステージの下面側に振動子を設け、該振動子により上記ウェハに対して高周波の振動を与えてもよい。これにより、ウェハの洗浄効果を高める。
【００１１】
さらにまた、上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動するようにしてもよい。これにより、更にウェハの洗浄効果を高める。
【００１２】
そして、上記ノズルによる洗浄液の噴射は、１枚のウェハに対して行うものである。これにより、１枚のウェハを洗浄するのに必要な最小限の洗浄液に節約できる。
【００１３】
また、本発明によるウェハ洗浄装置は、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され内部に所定の少量の洗浄液を収容する洗浄液チャンバと、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバにパイプで接続されて内部の洗浄液を洗浄対象のウェハに向けて噴射するノズルと、このノズルの下方に配置され上面にウェハを載置するステージと、このステージの全体を内側に包み込んで上記ノズルから噴射される洗浄液を受ける洗浄バスとを備え、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄するものである。
【００１４】
このような構成により、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成された洗浄液チャンバで内部に所定の少量の洗浄液を収容し、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバにパイプで接続されたノズルにより内部の洗浄液を洗浄対象のウェハに向けて噴射し、上記ノズルの下方に配置されたステージで上面にウェハを載置し、上記ステージの全体を内側に包み込んだ洗浄バスにより上記ノズルから噴射される洗浄液を受け、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄する。これにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少する。そして、洗浄液の使用効率が高くなる。
【００１５】
また、上記洗浄液チャンバには、その周囲を所定温度に加熱して内部の洗浄液を加熱する加熱手段を備えてもよい。これにより、洗浄液チャンバ内の少量の洗浄液を加熱して、危険性を少なくしてウェハの洗浄効果を高める。
【００１６】
さらに、上記ステージの下面側には、上面に載置されるウェハに対して高周波の振動を与える振動子を設けてもよい。これにより、ウェハの洗浄効果を高める。
【００１７】
さらにまた、上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動するようにしてもよい。これにより、更にウェハの洗浄効果を高める。
【００１８】
また、上面にウェハを載置したステージを固定しておき、上記ノズルをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしてもよい。或いは、上記ノズルを固定しておき、上面にウェハを載置したステージをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしてもよい。
これにより、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に走査して、ウェハの表面を全面にわたって洗浄液で洗浄する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるウェハ洗浄方法及びウェハ洗浄装置の実施の形態を示す構成概要図である。そして、ウェハ洗浄装置は、本発明に係るウェハ洗浄方法の実施に使用するものである。
【００２０】
まず、本発明によるウェハ洗浄方法は、図１において、洗浄液チャンバ１内に所定の少量の洗浄液２を収容しておき、上記洗浄液チャンバ１内の洗浄液２をノズル３で吸引すると共に該洗浄液２を洗浄対象のウェハ４に向けて噴射し、上記ノズル３とステージ５上に載置されたウェハ４とを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハ４の表面を洗浄液２で洗浄するものである。なお、図１において、符号６は、ノズル３から噴射される洗浄液２を受ける洗浄バスを示している。
【００２１】
洗浄液チャンバ１内には、例えばウェハ４を１枚洗浄する程度の少量の洗浄液２（例えば、硫酸又は硝酸、過酸化水素水等）が収容されている。そして、この洗浄液チャンバ１に洗浄液供給パイプ７で接続されたノズル３により、上記洗浄液２を吸引すると共に該洗浄液２を洗浄対象のウェハ４に向けて噴射する。
【００２２】
このとき、上記ノズル３の軸心部に高圧気体供給パイプ８が接続されており、この高圧気体供給パイプ８の後端に設けられたコンプレッサ９から、上記ノズル３の軸心部に高圧気体を供給して内部に負圧を発生するようになっている。さらに、上記洗浄液チャンバ１の上面には、開閉バルブＶ１を介して正圧供給手段１０が接続されており、洗浄液チャンバ１内に正圧を供給するようになっている。なお、図１において、符号１１は、圧力コントローラを示している。
【００２３】
この状態で、上記ノズル３とステージ５上に載置されたウェハ４とを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動する。即ち、例えばステージ５を固定しておき、ノズル３を図１の紙面に平行な面内でＸ，Ｘ′方向に移動すると共に、図１の紙面に直交する面内でＹ，Ｙ′方向（図示省略）に移動すればよい。これにより、ウェハ４の表面が上記ノズル３から噴射される洗浄液２で洗浄される。そして、このノズル３による洗浄液２の噴射は、基本的に１枚のウェハ４に対して行い、ウェハ４を１枚ずつ洗浄する。
【００２４】
次に、本発明によるウェハ洗浄装置について説明する。このウェハ洗浄装置は、半導体装置の製造工程において、レジスト剥離やエッチング等の工程の後にウェハを洗浄液で洗浄するもので、図１に示すように、洗浄液チャンバ１と、ノズル３と、ステージ５と、洗浄バス６とを備えて成る。
【００２５】
上記洗浄液チャンバ１は、内部に所定の少量の洗浄液２を収容するもので、耐酸性又は耐アルカリ性の材料、例えばテフロン（登録商標）等の合成樹脂で所定の大きさの容器状に形成され、上面に蓋をして密閉可能とされている。この洗浄液チャンバ１の容量は、１枚のウェハ４を洗浄するのに必要な数ｍｌ〜数１０ｍｌ程度の洗浄液２を収容するものとされている。また、洗浄液２としては、強酸（例えば、硫酸又は硝酸、過酸化水素水等）又は強アルカリの溶液が用いられる。なお、上記洗浄液チャンバ１は、石英で形成してもよい。
【００２６】
また、洗浄液チャンバ１内には、上記蓋を密閉することにより負圧空間が形成されるようになっている。そして、洗浄液チャンバ１の上面には、該洗浄液チャンバ１内に洗浄液２を供給するためのパイプライン１２が接続されている。なお、符号Ｖ２は上記パイプライン１２の途中に設けられた開閉バルブを示している。
【００２７】
上記洗浄液チャンバ１の例えば底面には洗浄液供給パイプ７が接続され、この洗浄液供給パイプ７の先端にノズル３が接続されている。このノズル３は、洗浄液チャンバ１内部の洗浄液２を吸引して該洗浄液２を洗浄対象のウェハ４に向けて噴射するもので、耐酸性又は耐アルカリ性の材料、例えばテフロン（登録商標）等の合成樹脂で形成されている。そして、上記ノズル３の側面部に上記洗浄液供給パイプ７の先端が接続され、ノズル３の軸心部に高圧気体供給パイプ８が接続されている。なお、符号９は上記高圧気体供給パイプ８の後端に設けられたコンプレッサを示している。
【００２８】
図２及び図３は、上記ノズル３の具体的な構造の一例を示す断面図である。図２は上記洗浄液供給パイプ７が接続される面を含む縦断面図であり、図３は図２の断面と直交する縦断面図である。図２において、ノズル３の側面部には洗浄液送入口１７が形成され、この洗浄液送入口１７に上記洗浄液供給パイプ７の先端が接続される。また、ノズル３の軸心部の後端には高圧気体送入口１８が形成され、この高圧気体送入口１８に上記高圧気体供給パイプ８の先端が接続される。
【００２９】
この状態で、図１に示すコンプレッサ９の運転により高圧気体供給パイプ８を介して送られた高圧気体は、図２に示す高圧気体送入口１８からノズル３内の軸心部に流入し、小口径の一次気体噴出口１９を通って高速噴射し内部混合室２０に入る。このとき、図１に示す洗浄液供給パイプ７が接続された洗浄液送入口１７の位置にベンチュリ管の原理により負圧を生じ、上記洗浄液供給パイプ７からの洗浄液２を内部混合室２０内に吸引する。上記一次気体噴出口１９から噴出する高速気体は、洗浄液送入口１７より吸引する洗浄液２を破砕し、広くなった内部混合室２０の中で洗浄液２と混合され、流速を落としてノズル先端の噴出口２１から噴射される。
【００３０】
一方、図３に示すように、上記高圧気体送入口１８からノズル３内に流入した高圧気体は、ノズル３内の軸心部の外側に形成された二次気体通路２２を通って、ノズル３の先端部にスパイラル状に形成された二次気体噴出溝２３に至り、高速な旋回流となって噴射される。このとき、上記噴出口２１から噴射される洗浄液２を二次混合しながら破砕微粒子化して前方に噴射する。なお、図２及び図３では、旋回流を発生して噴射するノズル３の例を示したが、本発明はこれに限られず、旋回流を発生しない通常のノズルであってもよい。
【００３１】
上記洗浄液チャンバ１の例えば上面には、図１に示すように、正圧供給手段１０が接続されている。この正圧供給手段１０は、上記洗浄液チャンバ１内に形成される負圧空間Ｓに対し任意圧力の正圧ガスを供給するもので、基端部に１〜２気圧の不活性ガス、例えば窒素ガス（Ｎ２）を供給する窒素ガスボンベなどが接続されたパイプラインから成る。そして、上記正圧供給手段１０と洗浄液チャンバ１との間には、圧力コントローラ１１が設けられている。この圧力コントローラ１１は、洗浄液チャンバ１に供給する正圧ガスの圧力を調整する圧力制御手段となるもので、上記窒素ガスボンベから供給される窒素ガスの圧力を制御するようになっている。なお、上記正圧供給手段１０としてのパイプラインの途中には、洗浄液チャンバ１への正圧供給路を開閉する開閉バルブＶ１が設けられている。
【００３２】
そして、上記正圧供給手段１０により洗浄液チャンバ１に正圧ガスを供給し、圧力コントローラ１１により正圧ガスの圧力を調整することによって、上記ノズル３への洗浄液２の供給量を制御するようになっている。
【００３３】
上記ノズル３の位置する下方には、ステージ５が配置されている。このステージ５は、その上面に洗浄対象のウェハ４を載置するもので、適宜の高さの台状に形成されている。また、上記ステージ５の全体を内側に包み込んで、洗浄バス６が設置されている。この洗浄バス６は、上記ノズル３からウェハ４に噴射された洗浄液２を受けるもので、その周側壁が上記ステージ５上に載置されたウェハ４よりも高く立ち上がっており、周囲に洗浄液２が飛び散らないようにしている。
【００３４】
このような状態で、上記ノズル３とステージ５上に載置されたウェハ４とを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハ４の表面を洗浄液２で洗浄するようになっている。即ち、図１において、ウェハ４を載置したステージ５を固定しておき、図４に示すように、ノズル３をウェハ４に対してＸ，Ｙの２次元方向に移動すればよい。なお、これとは逆に、上記ノズル３を固定しておき、上面にウェハ４を載置したステージ５をＸ，Ｙの２次元方向に移動してもよい。
【００３５】
そして、本発明においては、上記洗浄液チャンバ１の周囲には、加熱手段（図示省略）が設けられている。この加熱手段は、上記洗浄液チャンバ１の周囲を所定温度に加熱して内部の洗浄液２を加熱するもので、例えば洗浄液チャンバ１の周面に巻き付けられた電気ヒータから成り、約１００℃程度に加熱するようになっている。このように洗浄液２を加熱することで、該洗浄液２によるウェハ４の洗浄効果を高くすることができる。
【００３６】
また、上記ステージ５の下面側には、振動子１３が設けられている。この振動子１３は、上記ステージ５の上面に載置されるウェハ４に対して高周波の振動を与えるもので、例えば超音波振動子から成る。そして、この振動子１３は、ステージ５の下面側にて、ウェハ４上方のノズル３の位置に合致させて設けられ、且つ該ノズル３と同期してウェハ４に対して移動するようにされている。例えば、図示省略したが、上記ステージ５の下面側に振動子１３のＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動機構を設け、上記ノズル３のＸ，Ｙの２次元方向の移動機構と連動して移動させればよい。このように、ウェハ４に振動を与えつつその表面にノズル３で洗浄液２を噴射することで、ウェハ４の洗浄効果を高くすることができる。
【００３７】
次に、このように構成されたウェハ洗浄装置の動作について説明する。まず、図１において、パイプライン１２の途中の開閉バルブＶ２を開いて洗浄液チャンバ１内に洗浄液２を所定量（例えば数ｍｌ〜数１０ｍｌ程度）だけ供給する。その後、上記開閉バルブＶ２及び正圧供給手段１０の開閉バルブＶ１を閉じて、上記洗浄液チャンバ１内を密閉状態とする。
【００３８】
この状態で、図１に示すコンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送る。すると、前述のようにノズル３内の洗浄液送入口１７の位置に負圧（例えば０．１〜０．４気圧）が発生して洗浄液供給パイプ７からの洗浄液２を吸引し、ノズル３の噴出口２１（図２参照）から洗浄液２を噴射する。これにより、上記洗浄液チャンバ１内の洗浄液２が少しずつ減少し、該洗浄液チャンバ１の液面が徐々に下がって行く。このとき、洗浄液チャンバ１は密閉されているので、液面が下がった空間Ｓは負圧になって真空レベルに近付いて行き、ノズル３内に発生する負圧（Ｐ１）と、上記空間Ｓの負圧（Ｐ２）とが等しくなったところで、上記ノズル３からの洗浄液２の噴射が停止する。
【００３９】
この状態では、Ｐ１＝Ｐ２となって洗浄液２は流れず、洗浄液チャンバ１及び洗浄液供給パイプ７に何ら遮断弁等を設けなくても洗浄液２が安定して停止する。そして、この状態をもって洗浄液供給の初期状態とし、ここから洗浄液供給の工程がスタートする。なお、このとき、洗浄液２は図２に示すノズル３内の洗浄液送入口１７の付近で停止することとなるので、ノズル３へ至る経路が乾くことがない。したがって、その後において、上記ノズル３から洗浄液２をすぐに噴射することができる。
【００４０】
次に、ノズル３の噴出口２１を洗浄対象としてのウェハ４に向けてセットし、上記と同様にコンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送る。しかし、この状態ではＰ１＝Ｐ２となるので、洗浄液２はノズル３から噴射されない。そこで、図１に示す正圧供給手段１０の途中の開閉バルブＶ１を開き、圧力コントローラ１１を適宜調整して、洗浄液チャンバ１に供給する正圧ガスの圧力を調整する。すると、上記洗浄液チャンバ１内の圧力が変化して圧力Ｐ２が大きくなって、Ｐ２とＰ１との差が生じてこの差圧により洗浄液チャンバ１からノズル３に洗浄液２が供給される。これにより、上記ノズル３から洗浄液２が噴射され、ウェハ４に吹き付けられる。
【００４１】
このとき、上記圧力コントローラ１１による圧力調整を細かく行うことにより、圧力Ｐ２とＰ１との差を微細に調整して、ノズル３への洗浄液２の供給流量を微少に制御することができる。例えば、従来は不可能であった１ｍｌ／ｍｉｎ程度或いはそれ以下のレベル（例えば０．１￣０．９ｍｌ／ｍｉｎ程度）での流量制御が可能となる。また、ノズル３へ至る洗浄液供給パイプ７の途中には何も設けられていないので、この部分に異物が詰まることはなく、スムーズに洗浄液２がノズル３に供給される。なお、上記正圧供給手段１０に窒素ガス（Ｎ２）を供給する代わりに、大気を供給してもよい。
【００４２】
そして、上記のようにノズル３から洗浄液２を噴射しつつ、図４に示すように、ノズル３をウェハ４に対してＸ，Ｙの２次元方向に移動させて、該ウェハ４の表面に洗浄液２を吹き付けて洗浄する。このとき、上記洗浄液チャンバ１の周面に設けられた加熱手段により、内部の洗浄液２を加熱してもよい。また、ステージ５の下面側に設けられた振動子１３を動作させると共に、上記ノズル３と同期してウェハ４に対して移動させてもよい。なお、上記ノズル３から噴射されてウェハ４に吹き付けられた洗浄液２は、洗浄バス６で受けられる。
【００４３】
このような洗浄動作により、洗浄液チャンバ１内には所定の少量の洗浄液２を収容しておき、該洗浄液チャンバ１から洗浄液２をノズル３で吸引しウェハ４に向けて微少流量で噴射して１枚ずつ洗浄することにより、洗浄液２を節約すると共に廃液を減少することができる。
【００４４】
図５は、図１に示す実施形態によるウェハ洗浄装置の具体的な実施例を示す構成図である。この実施例では、洗浄液チャンバ１に第１及び第２の洗浄液タンク２５ａ，２５ｂを接続し、上記洗浄液チャンバ１内に例えば硫酸を供給したり、純水を供給するようになっている。上記第１の洗浄液タンク２５ａには洗浄液吸上げパイプ２６が挿入され、開閉バルブＶ２を介して洗浄液チャンバ１内に洗浄液２（硫酸又は純水）を供給するためのパイプライン１２に接続されている。また、上記第２の洗浄液タンク２５ｂには洗浄液吸上げパイプ２７が挿入され、開閉バルブＶ３を介して上記パイプライン１２に接続されている。なお、上記洗浄液吸上げパイプ２６と２７とは、洗浄液チャンバ１に対してはパイプライン１２で共通に接続されている。
【００４５】
そして、上記第１の洗浄液タンク２５ａの上面には、洗浄液補充パイプ２８が接続され、この洗浄液補充パイプ２８の洗浄液補充口の手前には開閉バルブＶ４が設けられている。また、上記第２の洗浄液タンク２５ｂの上面には、洗浄液補充パイプ２９が接続され、この洗浄液補充パイプ２９の洗浄液補充口の手前には開閉バルブＶ５が設けられている。
【００４６】
このような構成で、洗浄液チャンバ１に硫酸を供給するには、まず、第２の洗浄液タンク２５ｂの洗浄液吸上げパイプ２７の開閉バルブＶ３を閉じると共に、第１の洗浄液タンク２５ａの洗浄液吸上げパイプ２６の開閉バルブＶ２を開き、正圧供給手段１０の開閉バルブＶ１を閉じておく。この状態で、コンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送る。すると、前述のようにノズル３内に負圧（例えば０．１〜０．４気圧）が発生して洗浄液チャンバ１の内部空間Ｓの空気を吸引し、該内部空間Ｓの負圧によって第１の洗浄液タンク２５ａから硫酸を吸い上げ、パイプライン１２を介してその硫酸が洗浄液チャンバ１内に供給される。その後、上記開閉バルブＶ２を閉じて硫酸の供給を終了する。このとき、上記洗浄液チャンバ１の内部空間Ｓは負圧に保たれる。
【００４７】
このように洗浄液チャンバ１内に硫酸が供給されたところで、コンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送ると共に、正圧供給手段１０の途中の開閉バルブＶ１を開き、圧力コントローラ１１を適宜調整して、洗浄液チャンバ１に供給する正圧ガスの圧力を調整する。すると、図１を参照して説明したと同様に動作して、ノズル３から硫酸が噴射され、ウェハ４に吹き付けられて、該ウェハ４を洗浄する。
【００４８】
次に、洗浄液チャンバ１内に純水を供給して洗浄するには、まず、第１の洗浄液タンク２５ａの洗浄液吸上げパイプ２６の開閉バルブＶ２を閉じると共に、第２の洗浄液タンク２５ｂの洗浄液吸上げパイプ２７の開閉バルブＶ３を開き、正圧供給手段１０の開閉バルブＶ１を閉じておく。この状態で、コンプレッサ９から高圧気体供給パイプ８を介してノズル３へ高圧気体を送る。すると、前述と同様に動作して、洗浄液チャンバ１内に純水が供給され、さらにノズル３からその純水が噴射され、ウェハ４に吹き付けられて、該ウェハ４を洗浄する。
【００４９】
なお、本発明によるウェハ洗浄装置は、以上に説明した実施形態に限らず、洗浄液チャンバ１の周囲に加熱手段を設けなくてもよい。また、ステージ５の下面側に、振動子１３を設けなくてもよい。さらに、ノズル３は、洗浄液チャンバ１内の洗浄液２をベンチュリ管の原理により負圧で吸引してウェハ４に向けて噴射するものとしたが、本発明はこれに限らず、上記洗浄液チャンバ１内の洗浄液２を加圧したり、ポンプで圧送してウェハ４に向けて噴射する通常タイプのものとしてもよい。また、洗浄バス６内のステージ５には、洗浄液２で洗浄後のウェハ４をスピン乾燥する機構を組み込んでもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係るウェハ洗浄方法によれば、所定の少量の洗浄液を収容する洗浄液チャンバから洗浄液をノズルでウェハに向けて噴射し、上記ノズルとウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動しながらウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少することができる。これにより、洗浄液の使用効率を高めることができる。また、環境汚染の原因とならないようにすることができる。さらに、ウェハ洗浄後のカスがウェハに付着することがなく、十分に洗浄できる。さらにまた、洗浄液チャンバ内には所定の少量の洗浄液を収容するだけなので、その管理が容易であるとともに、安全性も向上する。
【００５１】
また、請求項２に係る発明によれば、上記洗浄液チャンバを所定温度に加熱して、内部の洗浄液を加熱することにより、ウェハの洗浄効果を高めることができる。この場合、洗浄液チャンバ内の少量の洗浄液を加熱するだけなので、危険性を少なくしてウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５２】
さらに、請求項３に係る発明によれば、上記ウェハを載置するステージの下面側に振動子を設け、該振動子により上記ウェハに対して高周波の振動を与えることにより、ウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５３】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動することにより、更にウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５４】
そして、請求項５に係る発明によれば、上記ノズルによる洗浄液の噴射は、１枚のウェハに対して行うことにより、１枚のウェハを洗浄するのに必要な最小限の洗浄液に節約することができる。
【００５５】
また、請求項６に係るウェハ洗浄装置によれば、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成された洗浄液チャンバで内部に所定の少量の洗浄液を収容し、耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバにパイプで接続されたノズルにより内部の洗浄液を洗浄対象のウェハに向けて噴射し、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することができる。これにより、洗浄液を節約すると共に廃液を減少することができる。したがって、洗浄液の使用効率を高めることができる。また、環境汚染の原因とならないようにすることができる。さらに、ウェハ洗浄後のカスがウェハに付着することがなく、十分に洗浄できる。さらにまた、洗浄液チャンバ内には所定の少量の洗浄液を収容するだけなので、その管理が容易であるとともに、安全性も向上する。
【００５６】
そして、請求項７に係る発明によれば、上記洗浄液チャンバには、その周囲を所定温度に加熱して内部の洗浄液を加熱する加熱手段を備えたことにより、洗浄液チャンバ内の少量の洗浄液を加熱して、危険性を少なくしてウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５７】
また、請求項８に係る発明によれば、上記ステージの下面側には、上面に載置されるウェハに対して高周波の振動を与える振動子を設けたことにより、ウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５８】
さらに、請求項９に係る発明によれば、上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動するようにしたことにより、更にウェハの洗浄効果を高めることができる。
【００５９】
さらにまた、請求項１０又は１１に係る発明によれば、上面にウェハを載置したステージを固定しておき、上記ノズルをＸ，Ｙの２次元方向に移動し、或いは、上記ノズルを固定しておき、上面にウェハを載置したステージをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしたことにより、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に走査して、ウェハの表面を全面にわたって洗浄液で洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるウェハ洗浄方法及びウェハ洗浄装置の実施の形態を示す構成概要図である。
【図２】上記ウェハ洗浄装置に用いるノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図３】図２に示す断面と直交する断面における上記ノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図４】ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄する状態を示す平面説明図である。
【図５】図１に示す実施形態によるウェハ洗浄装置の具体的な実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…洗浄液チャンバ
２…洗浄液
３…ノズル
４…ウェハ
５…ステージ
６…洗浄バス
７…洗浄液供給パイプ
８…高圧気体供給パイプ
９…コンプレッサ
１０…正圧供給手段
１１…圧力コントローラ
１２…パイプライン
１３…振動子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液チャンバ内に所定の少量の洗浄液を収容しておき、上記洗浄液チャンバ内の洗浄液をノズルで洗浄対象のウェハに向けて噴射し、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することを特徴とするウェハ洗浄方法。
【請求項２】
上記洗浄液チャンバを所定温度に加熱して、内部の洗浄液を加熱することを特徴とする請求項１記載のウェハ洗浄方法。
【請求項３】
上記ウェハを載置するステージの下面側に振動子を設け、該振動子により上記ウェハに対して高周波の振動を与えることを特徴とする請求項１又は２記載のウェハ洗浄方法。
【請求項４】
上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動することを特徴とする請求項３記載のウェハ洗浄方法。
【請求項５】
上記ノズルによる洗浄液の噴射は、１枚のウェハに対して行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のウェハ洗浄方法。
【請求項６】
耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され内部に所定の少量の洗浄液を収容する洗浄液チャンバと、
耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバにパイプで接続されて内部の洗浄液を洗浄対象のウェハに向けて噴射するノズルと、
このノズルの下方に配置され上面にウェハを載置するステージと、
このステージの全体を内側に包み込んで上記ノズルから噴射される洗浄液を受ける洗浄バスと、を備え、
上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することを特徴とするウェハ洗浄装置。
【請求項７】
上記洗浄液チャンバには、その周囲を所定温度に加熱して内部の洗浄液を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項６記載のウェハ洗浄装置。
【請求項８】
上記ステージの下面側には、上面に載置されるウェハに対して高周波の振動を与える振動子を設けたことを特徴とする請求項６又は７記載のウェハ洗浄装置。
【請求項９】
上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動するようにしたことを特徴とする請求項８記載のウェハ洗浄装置。
【請求項１０】
上面にウェハを載置したステージを固定しておき、上記ノズルをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしたことを特徴とする請求項６記載のウェハ洗浄装置。
【請求項１１】
上記ノズルを固定しておき、上面にウェハを載置したステージをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしたことを特徴とする請求項６記載のウェハ洗浄装置。
【請求項１】
洗浄液チャンバ内に所定の少量の洗浄液を収容しておき、上記洗浄液チャンバ内の洗浄液をノズルで洗浄対象のウェハに向けて噴射し、上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することを特徴とするウェハ洗浄方法。
【請求項２】
上記洗浄液チャンバを所定温度に加熱して、内部の洗浄液を加熱することを特徴とする請求項１記載のウェハ洗浄方法。
【請求項３】
上記ウェハを載置するステージの下面側に振動子を設け、該振動子により上記ウェハに対して高周波の振動を与えることを特徴とする請求項１又は２記載のウェハ洗浄方法。
【請求項４】
上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動することを特徴とする請求項３記載のウェハ洗浄方法。
【請求項５】
上記ノズルによる洗浄液の噴射は、１枚のウェハに対して行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のウェハ洗浄方法。
【請求項６】
耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され内部に所定の少量の洗浄液を収容する洗浄液チャンバと、
耐酸性又は耐アルカリ性の材料で形成され上記洗浄液チャンバにパイプで接続されて内部の洗浄液を洗浄対象のウェハに向けて噴射するノズルと、
このノズルの下方に配置され上面にウェハを載置するステージと、
このステージの全体を内側に包み込んで上記ノズルから噴射される洗浄液を受ける洗浄バスと、を備え、
上記ノズルとステージ上に載置されたウェハとを相対的にＸ，Ｙの２次元方向に移動することにより、ウェハの表面に洗浄液を吹き付けて洗浄することを特徴とするウェハ洗浄装置。
【請求項７】
上記洗浄液チャンバには、その周囲を所定温度に加熱して内部の洗浄液を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項６記載のウェハ洗浄装置。
【請求項８】
上記ステージの下面側には、上面に載置されるウェハに対して高周波の振動を与える振動子を設けたことを特徴とする請求項６又は７記載のウェハ洗浄装置。
【請求項９】
上記振動子は、ステージの下面側にて、ウェハ上方のノズルの位置に合致され該ノズルと同期してウェハに対して移動するようにしたことを特徴とする請求項８記載のウェハ洗浄装置。
【請求項１０】
上面にウェハを載置したステージを固定しておき、上記ノズルをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしたことを特徴とする請求項６記載のウェハ洗浄装置。
【請求項１１】
上記ノズルを固定しておき、上面にウェハを載置したステージをＸ，Ｙの２次元方向に移動するようにしたことを特徴とする請求項６記載のウェハ洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００４−１４５９６（Ｐ２００４−１４５９６Ａ）
【公開日】平成１６年１月１５日（２００４．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−１６２５３３（Ｐ２００２−１６２５３３）
【出願日】平成１４年６月４日（２００２．６．４）
【出願人】（３９１０６１５１０）株式会社藤森技術研究所 (20)
【出願人】（５０１４２３８１６）株式会社エヌシーエス (7)
【公開日】平成１６年１月１５日（２００４．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年６月４日（２００２．６．４）
【出願人】（３９１０６１５１０）株式会社藤森技術研究所 (20)
【出願人】（５０１４２３８１６）株式会社エヌシーエス (7)
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