基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置
【課題】基板の表面に形成された半導体デバイス等へのダメージを抑制し、基板の表面から、異物を除去することができる、基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置を提供する。
【解決手段】被処理基板上に、第１の洗浄液による第１の洗浄液層と、第１の洗浄液層上に形成され第１の洗浄液よりも比重の小さい第２の洗浄液による第２の洗浄液層とを形成し、第２の洗浄液層に超音波を印加して被処理基板を洗浄する。
【解決手段】被処理基板上に、第１の洗浄液による第１の洗浄液層と、第１の洗浄液層上に形成され第１の洗浄液よりも比重の小さい第２の洗浄液による第２の洗浄液層とを形成し、第２の洗浄液層に超音波を印加して被処理基板を洗浄する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに対しては、常に、微細化することが要求されている。このような微細な半導体デバイスであっても、高い歩留まりで製造することが必須であることは、いうまでもない。
【０００３】
微細な半導体デバイスの製造のプロセスにおいて、高い歩留まりを確保するために、微細な半導体デバイスが形成されたウェーハの表面から、異物を除去する必要がある。そして、半導体デバイスの微細化に伴って、さらに微細な異物をも、除去する必要が生じている。言い換えると、異物検出装置では検出困難なサイズの微細な異物、例えば、直径２０〜３０ｎｍの異物、であっても、ウェーハの表面から除去する必要が生じている。しかしながら、このような微細な異物を除去することは、微細であるがゆえに、非常に難しい。
【０００４】
さらに、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイスを傷つけることなく、上記のような微細な異物を、ウェーハの表面から、除去することも、非常に難しい。
【０００５】
このような現状において、ウェーハの表面から異物を除去する方法の１つに、キャビィテーション（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）を用いた洗浄方法がある。この洗浄方法は、以下のようなものである。
【０００６】
まず、微細な半導体デバイスが形成されたウェーハの表面上に、ガスを溶存した洗浄液で覆う。さらに、この洗浄液に超音波を印加する。このようにすると、洗浄液中に、微小なキャビティ（Ｃａｖｉｔｙ：空洞）が発生し、すぐに、このキャビティが破裂する。その際に発生する衝撃力は、キャビィテーションと呼ばれる。そして、このキャビィテーションのエネルギーを利用して、ウェーハの表面から、異物を浮き上がらせ、ウェーハを洗浄するのである。
【０００７】
しかしながら、キャビィテーションは、大きなエネルギーを持つため、ウェーハの表面から異物を除去する際に、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイスに、傷をつけてしまうことがある。
【０００８】
そのため、キャビィテーションを用いた洗浄方法に対して、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイスを傷つけることなく、ウェーハの表面から異物を取り除くために、様々な改良が行われてきた（特許文献１から４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６４−４２８５号公報
【特許文献２】特開平２−２８１６２５号公報
【特許文献３】特開平８−１０８１５７号公報
【特許文献４】特開２００７−１５０１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、基板の表面に形成された半導体デバイス等へのダメージを抑制し、基板の表面から異物を除去することができる、基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様にかかる基板洗浄方法は、被処理基板上に、第１の洗浄液による第１の洗浄液層と、前記第１の洗浄液層上に形成され前記第１の洗浄液よりも比重の小さい第２の洗浄液による第２の洗浄液層とを形成し、前記第２の洗浄液層に超音波を印加して前記被処理基板を洗浄する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の表面に形成された半導体デバイス等へのダメージを抑制し、基板の表面から異物を除去することができる、基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】走査電子顕微鏡による、キャビィテーションによってアルミニウム膜の表面に形成された穴状の傷の写真。
【図２】キャビィテーションのメカニズムを説明するための図。
【図３】本発明に係る実施形態を説明するための図（その１）。
【図４】本発明に係る実施形態を説明するための図（その２）。
【図５】本発明に係る実施形態を説明するための図（その３）。
【図６】本発明に係る実施形態を説明するための図（その４）。
【図７】本発明に係る実施形態を説明するための図（その５）。
【図８】本発明に係る実施形態を説明するための図（その６）。
【図９】本発明に係る実施形態を説明するための図（その７）。
【図１０】本発明に係る実施形態を説明するための図（その８）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明者が本発明をなすに至った経緯について説明する。
【００１５】
先に説明したように、半導体デバイスが微細化するのに伴い、従来からのキャビィテーションを利用した基板の洗浄方法では、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイスを傷つけずに、ウェーハの表面から異物を除去することが、難しくなっていった。詳細には、キャビィテーションを用いて、ウェーハの表面にある異物を除去すると、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイス等に傷（欠陥、ダメージ等）がついたり、微細な半導体デバイスのパターンがなぎ倒されたりしていたのである。
【００１６】
このようなことからも理解されるように、ウェーハの表面から異物を除去することと、ウェーハの表面に傷をつけることとは、表裏一体の関係である。従って、キャビィテーションを用いた基板の洗浄方法によって、ウェーハの表面に形成された半導体デバイス等を傷つけることなく、ウェーハの表面から異物を除去することには、限界があると、これまで考えられてきた。
【００１７】
しかしながら、本発明者は、キャビィテーションを用いた基板洗浄方法には、まだ、改善の余地が残っているのではないかと、考えていた。これまで、キャビィテーションを用いた基板の洗浄方法に対する改良は、経験則的な角度からのアプローチしか、行われていなかった。このような現状から、本発明者は、キャビィテーションを用いた基板の洗浄方法のメカニズムを踏まえた、論理的な角度からのアプローチを行うことによって、キャビィテーションを用いた洗浄方法の改良が、更に可能なのではないかと、考えたのである。
【００１８】
まず、本発明者は、キャビィテーションのエネルギー等の状態を、定量的に捉えることを試みた。
【００１９】
従来から、ソノルミネッセンスと呼ばれる、キャビィテーションを可視的に捉えることができる手法がある。しかしながら、この手法で得られる情報は、二次元の情報であって、三次元の情報ではない。そのため、キャビィテーションの状態を詳細に捉えることに、限界があった。
【００２０】
そこで、本発明者は、キャビィテーションのエネルギー等の状態を、詳細に定量的に捉えるため、以下のような手法を用いることとした。
【００２１】
まず、ウェーハの表面上に、アルミニウムの膜を形成し、このアルミニウム膜に対して、キャビィテーションを用いた洗浄を行う。そして、この洗浄されたアルミニウム膜の表面を、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）によって、観察するのである。
【００２２】
つまり、本発明者は、アルミニウム膜の表面を観察することで、このアルミニウム膜の表面に傷を形成したキャビィテーションの情報、すなわち、キャビィテーションのエネルギーと、アルミニウム膜上の二次元の位置情報とを、間接的に、知ることができるのではないかと考えたのである。
【００２３】
また、同時に、ウェーハの表面上にあった異物が、どの程度除去されたのかを示す、異物の除去率についても、測定を行った。
【００２４】
そして、本発明者は、図１のような、アルミニウム膜の表面に、特異的な穴状の傷が形成され、さらに、アルミニウム膜の表面全体に、このような穴状の傷が、複数存在していることを知得した。また、これらの穴状の傷は、その大きさや深さが様々であり、アルミニウム膜の表面上に、不均一に分布していることも知得した。
【００２５】
本発明者は、これらの穴状の傷は、超音波を印加することによって発生したキャビィテーションのエネルギーによって、形成されたものであり、これらの穴状の傷の位置は、キャビィテーションが発生した、アルミニウム膜上の二次元の位置を示し、穴状の傷の大きさと深さとは、キャビィテーションのエネルギーを示すものと考えた。
【００２６】
さらに、本発明者は、このような手法を用いて、様々な条件において、キャビィテーションを用いた基板洗浄を行い、その際に生じたキャビィテーションの状態を間接的に表わしていると考えられるアルミニウム膜の表面の傷を、ＳＥＭによって観察した。その結果、どのような条件で基板洗浄を行っても、例えば、印加する超音波の出力パワーを変化させて基板洗浄を行っても、アルミニウム膜上に形成された傷の数や分布、及び、異物の除去率には、多少の差が生じることはあっても、膜上の傷の形成を避けることはできなかった。
【００２７】
以下に、上記の理由についての本発明者の考察を説明する。
【００２８】
これまで行った実験においては、洗浄液に印加する超音波の周波数、超音波の出力パワー等の１つを変化させて、洗浄を行っていた。本発明者は、これらの実験は、実際には、キャビィテーションに関する様々なパラメータが同時に変化した状態で行われたものであり、これらの実験によって得られた結果は、様々なパラメータが同時に変化したことによってもたらされた結果であると、考えた。また、特に、これらの実験においては、その困難性から、キャビィテーションを発生する位置（詳細には、キャビィテーションが発生した位置とは、ウェーハの表面からの高さのことである。）の制御をしてはいなかった。
【００２９】
本発明者は、このような現状を踏まえ、もう一度、これまで得られた結果を見直し、考察を行ったのである。
【００３０】
最初に、本発明者は、キャビィテーションにより、ウェーハの表面における傷の発生に大きく影響を与えるパラメータとしては、主に２つのパラメータ、キャビィテーションのエネルギーと、キャビィテーションが発生する位置と、があると考えた。
【００３１】
さらに、本発明者は、このような独自の考えに基づいて、キャビィテーションを用いた基板洗浄の際に起きている現象を、図２に示すように、考察した。
【００３２】
詳細には、キャビィテーション１１の発生位置が、ウェーハ３の表面から近い場合には、キャビィテーション１１自体のエネルギーが小さい場合であっても、キャビィテーション１１のエネルギーが、ウェーハ３の表面に減衰することなく届くため、ウェーハ３の表面からの異物２の除去と同時に、ウェーハ３の表面に、傷４をつけることとなってしまう（図２（ａ）参照）。
【００３３】
一方、キャビィテーション１１の発生位置が、ウェーハ３の表面から遠い場合には、キャビィテーション１１自体のエネルギーが大きい場合であっても、ウェーハ３の表面に届くキャビィテーション１１のエネルギーが小さいため、ウェーハ３の表面に傷をつけることはないが、ウェーハ３の表面から異物２の除去も行われないこととなる（図２（ｂ）参照）。
【００３４】
つまり、キャビィテーションの発生位置を制御することができなかったため、どのような条件で、キャビィテーションを用いた基板洗浄を行っても、様々な位置で、キャビィテーションが発生してしまい、たとえ、キャビィテーション自体のエネルギーを制御したとしても、ウェーハの表面に傷をつけることなく、ウェーハの表面にある異物を除去することができなかったのである。
【００３５】
そこで、このような考察を踏まえて、本発明者は、ウェーハ３の表面に傷をつけることなく、ウェーハ３の表面から異物２を除去することができる、キャビィテーション１１を用いた洗浄方法が得るためには、図２（ｃ）に示されるように、キャビィテーション１１のエネルギーを最適化するだけでなく、キャビィテーション１１が発生する位置（ウェーハ３の表面からの距離。例えば、ウェーハ３の表面上に半導体デバイスが形成されていた場合には、半導体デバイスの上面からの距離）をも最適化する必要があると考えたのである。
【００３６】
しかしながら、このような洗浄方法を考えるにあたり、一番の課題は、どのようにして、キャビィテーションの発生する位置を制御するのか、である。さらに、本発明者は、これまで半導体装置の製造ラインで使用してきた基板の洗浄装置を、大幅に改造する必要のない、キャビィテーションを利用した基板の洗浄方法が好ましいと考えた。
【００３７】
以下に本発明の実施形態にかかる基板の洗浄方法について、図３（ａ）を用いて説明する。
【００３８】
まず、洗浄対象物である基板（ウェーハ）３を用意する。基板３の上には、例えば、ポリシリコン膜からなる、微細パターン５が形成されている。この微細パターン５は、例えば、ラインアンドスペースパターン等が考えられる。この基板３上に、第１の洗浄液として、例えば、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）を供給し、第１の洗浄液層６０を形成する。第１の洗浄液としては、後述する第２の洗浄液と比較して、液中に溶存するガスの量が少ない液体を用いる。
【００３９】
供給する第１の洗浄液の量は、条件によって適宜調整することが可能であるが、図３（ａ）に示されるように、第１の洗浄液層６０の液面が、微細パターン５の上面よりも上になるように、言い換えれば、微細パターン５の表面が少なくとも第１の洗浄液で覆われるように、第１の洗浄液を供給することが好ましい。また、微細パターン５のサイズ等によって、図３（ｂ）に示すように、第１の洗浄液の供給量を調整しても良い。
【００４０】
続いて、第１の洗浄液が供給された基板３に対し、さらに、第２の洗浄液として、例えば、純水を供給し、第１の洗浄液層６０の上に、第２の洗浄液層６１を形成する。ここで、第２の洗浄液としては、第１の洗浄液よりも比重が軽く、ガス溶存量が多いものを選択する。さらに、第２の洗浄液は、第１の洗浄液と混ざり合わないような液体を選択する。第２の洗浄液は、第１の洗浄液よりも比重が軽いため、第１の洗浄液層６０の上に、第２の洗浄液による第２の洗浄液層６１が形成される。言い換えると、基板３上には、第１の洗浄液層６０の上に第２の洗浄液層６１が形成された２層構造が形成される。
【００４１】
次に、第２の洗浄液層６１に、超音波を印加する。超音波が印加されると、第２の洗浄液層６１中に、キャビティ１が発生する。キャビティ１は、その発生直後に破裂し、キャビィテーション１１が発生する。キャビティ１の発生量は、洗浄液中のガスの溶存量と相関があり、洗浄液中のガスの溶存量が多いほど、キャビティ１が発生し易いと考えられる。
【００４２】
ところで、キャビティ１の発生位置が、言い換えると、キャビィテーション１１の発生位置が、基板３や微細パターン５に近すぎると、基板３や微細パターン５を損傷させてしまう恐れがある。従って、本実施形態では、基板３や微細パターン５に近い領域には、ガス溶存量が少ない第１の洗浄液を、超音波を印加する領域には、キャビティ１の発生効率が高く、ガス溶存量が多い第２の洗浄液を、供給する。
【００４３】
これにより、本実施形態では、基板３や微細パターン５付近には、ガス溶存量が少ない第１の洗浄液層６０が存在しているため、キャビティ１は発生し難く、第２の洗浄液層６１中に発生したキャビィテーション１１のエネルギーを、第１の洗浄液層６０に伝播させることによって、基板３や微細パターン５上にある異物２を除去することが可能となると考えられる。本実施形態においては、異物２の除去の際、第１の洗浄液の供給量を調節することによって、基板３や微細パターン５からの、キャビィテーション１１の発生する位置の距離を、制御することができる。
【００４４】
なお、本実施形態は、洗浄液層を２層とすることに限定されるものではなく、例えば、異なる３種類の液を用いて、洗浄液層を３層としても構わない。
【００４５】
次に、本発明の実施形態に係る基板の洗浄装置を、図４から図１０を用いて、詳細に説明する。図４は、本発明に係る実施形態で用いられる基板の洗浄装置を示す図である。図５から図１０は、本発明の実施形態に係る基板の洗浄装置の動作を説明するための図である。本実施形態では、基板として半導体ウェーハを例にとって説明する。
【００４６】
図４に示されるように、基板の洗浄装置２４は、ウェーハ３を載置する洗浄槽２５と、ウェーハ（被処理基板）３の表面上に第１の洗浄液４０を供給する第１の洗浄液導入部２６と、第１の洗浄液４０と比して比重が軽い第２の洗浄液４１を供給する第２の洗浄液導入部２７と、超音波を印加する超音波印加部２８と、を備える。さらに、基板の洗浄装置２４は、洗浄槽２５内にウェーハ３を固定するためのウェーハクランプ２３と、洗浄槽２５から使用済の洗浄液を排出するための第１の排液口３１と、第１の排液口３１から排出された使用済の洗浄液を溜める排液槽３０と、排液槽３０から排液を排出する第２の排液口３２と、洗浄槽２５を回転させるための回転部２２と、を備える。
【００４７】
次に、本実施形態の基板の洗浄装置２４の動作を説明する。
【００４８】
最初に、図５（ａ）に示されるように、基板の洗浄装置２４の洗浄槽２５の上の所定の位置に、例えば、その表面に微細な半導体デバイス（素子）等が形成されたウェーハ３が搬送される。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示されるように、洗浄槽２５が上昇し、ウェーハ３を、１枚ずつ格納する。その際、洗浄槽２５が備えるウェーハクランプ２３上に、ウェーハ３の表面（詳細には、ウェーハ３の表面上に半導体デバイス（素子）が形成されていた場合には、半導体デバイスの上面）が上になるように載置する。なお、洗浄槽２５を固定し、ウェーハ３を基板の洗浄装置２４に搬送してきた搬送アーム（図示せず）によって、ウェーハ３を、ウェーハクランプ２３上に載置しても構わない。
【００５０】
続いて、図６（ａ）に示されるように、洗浄槽２５に、第１の液体導入部２６によって、第１の洗浄液４０を供給する。この第１の洗浄液４０によって、第１の洗浄液層６０が形成される。この際、第１の洗浄液層６０は、少なくともウェーハ３の表面上に形成された半導体デバイス（素子）の上面を覆うように形成することが好ましい。また、第１の洗浄液層６０の厚さは、ウェーハ３の上に形成された微細な半導体デバイス等を傷つけることなく、所定のサイズ以上の異物を除去することができるように、微細な半導体デバイス等の形状や大きさに合わせて、最適な値を選択することもできる。例えば、第１の洗浄液層６０の厚さは、１００ｎｍから数μｍとすることができる。
【００５１】
さらに、第１の洗浄液４０は、後で説明する第２の洗浄液４１と比べて、溶存するガスの量が少なく、比重が重いものとする。例えば、第１の洗浄液４０として、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、多価アルコール等を用いることができる。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示されるように、第２の液体導入部２７によって、第２の洗浄液４１を供給する。この第２の洗浄液４１は、２層に分かれた洗浄液の層を形成するために、先に説明した第１の洗浄液４０と比べて、比重が小さいものである。そのため、この第２の洗浄液４１によって、第１の洗浄液層６０の上に、第２の洗浄液層６１を形成することができる。この第２の洗浄液層６１は、先に説明した第１の洗浄液４０と比べて溶存するガスの量が多いため、キャビィテーションが発生し易い液層であり、その厚さは、例えば、数μｍから数ｍｍである。
【００５３】
この第２の洗浄液４１は、例えば、第２の洗浄液４１として、ガス溶存純水を用いることができる。また、キャビィテーションによって、ウェーハ３の表面から浮かび上がらせた異物が、再度ウェーハ３に付着することがないように、第２の洗浄液４１として、例えば、ガスが溶存したアルカリ性水溶液を、用いることもできる。
【００５４】
さらに、第２の洗浄液４１に溶存するガスの種類と溶存量とは、ウェーハ３の表面に形成された微細な半導体デバイス等を傷つけることなく、所定のサイズ以上の異物を除去することができるように、最適なものを選択する。例えば、溶存させるガスとしては、窒素、酸素等を用いることができ、これらのガスの溶存量は、例えば、数ｐｐｍから数１０ｐｐｍである。
【００５５】
次いで、図７（ａ）に示されるように、超音波印加部２８が第２の洗浄液層６１に接触するように、超音波印加部２８を移動させる。超音波印加部の形状や、振動子の種類は、従来からある様々な振動子から、最適なものを選択することができる。
【００５６】
次に、図７（ｂ）に示されるように、超音波印加部２８によって、超音波を第２の洗浄液層６１に印加する。
【００５７】
超音波の出力、周波数、印加する時間等は、ウェーハ３の表面に形成された微細な半導体デバイス等を傷つけることなく、所定のサイズ以上の異物を除去することができるように、最適なものを選択する。例えば、８００ｋＨｚから１ＭＨｚの超音波を、出力パワーを数Ｗ以上として、数分間、印加する。
【００５８】
このようにして、超音波を印加すると、第２の洗浄液層６１に、キャビティが発生する。このキャビティの寿命は、μsec程度であることから、キャビティの発生後瞬時に、キャビティは破裂し、キャビィテーションが発生する。
【００５９】
本実施形態では、ウェーハ３付近においては、ガス溶存量が少ない第１の洗浄液４０が存在しているため、キャビティは発生し難い。
【００６０】
従って、第１の洗浄液４０の供給量を調節することによって、ウェーハ３からの、キャビィテーションを発生する位置の距離を、制御することができ、ウェーハ３の表面に、最適な大きさを持ったキャビティテーションのエネルギーが、与えられるように調整することができる。
【００６１】
そして、第２の洗浄液層６１に発生したキャビィテーションのエネルギーは、第１の洗浄液層６０に伝播して、そのエネルギーを用いてウェーハ３上にある異物の除去が可能となる。
【００６２】
超音波を印加後、図８（ａ）に示されるように、超音波印加部２８を上昇させ、第１の洗浄液４０を第１の排液口３１から排出する。
【００６３】
次に、図８（ｂ）に示されるように、第２の洗浄液４１を、第１の排液口３１から、排出する。
【００６４】
続いて、図９（ａ）に示されるように、洗浄槽２５に、純水４３を、ウェーハ３の表面を覆うように供給する。
【００６５】
次に、図９（ｂ）に示されるように、純水４３を供給した状態で、回転部２２によって洗浄槽２５を回転させて、ウェーハ３の表面に残った異物や第１及び第２の洗浄液４０、４１を、ウェーハ３の表面から除去する。
【００６６】
そして、図１０（ａ）に示されるように、洗浄槽２５の回転を止め、純水４３を、第１の排液口３１から、排出する。
【００６７】
最後に、図１０（ｂ）に示されるように、回転部２２によって洗浄槽２５を回転させて、ウェーハ３の表面から、水分を除去する。この時、純水４３に代えて、例えば、ＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）等をウェーハ３上に供給し、ウェーハ３の乾燥を行っても構わない。
【００６８】
以上のようにして、本実施形態の基板の洗浄方法は行われる。
【００６９】
また、本実施形態の変形例としては、使用済の洗浄液をリサイクルして、再度、洗浄液として活用することができるような、洗浄液リサイクル機構を付加した、基板の洗浄装置としても良い。この場合、洗浄後の使用済みの第１の洗浄液４０及び第２の洗浄液４１を、異なる使用済み薬液槽（図示せず）に排出しても良いし、使用済みの第１の洗浄液４０及び第２の洗浄液４１をまとめて同じ使用済み薬液槽(図示せず)に排出してから、比重を利用してそれぞれの洗浄液を分離しても構わない。回収されたそれぞれの使用済み洗浄液から不純物を取り除き、再度洗浄液として供給する。
【００７０】
このようにすることで、洗浄液を再利用し、半導体装置製造にかかる製造コストを下げることができる。
【００７１】
以上に述べた本発明の実施形態によれば、異なる２つの洗浄液を用いた２層に分かれた洗浄液層を用いて、キャビィテーションを用いた基板洗浄を行うことによって、キャビィテーションの発生位置が、２層に分かれた洗浄液層によって最適化されていることから、ウェーハの表面上に形成された微細な半導体デバイス等を傷つけることなく、ウェーハの表面から、異物を除去することができる。
【００７２】
さらに、本発明の実施形態によれば、これまで半導体装置の製造ラインで使用されてきた基板の洗浄装置を、大幅に改造する必要もない。
【００７３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、これら以外の各種の形態を採ることができる。例えば、本実施形態では液層を２層としたが、異なる３種類の液を用いて３層としても構わない。また、本発明は、微細な半導体デバイス等が形成されたウェーハに対する洗浄だけでなく、例えば、レジスト膜のような、柔らかな膜が形成されている基板の表面の洗浄にも、用いることができる。加えて、上記の本発明の実施形態では、洗浄対象としてウェーハを例として挙げたが、これに限らず、超音波を印加して洗浄されるような処理対象物に対して、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ キャビィティ
２ 異物
３ ウェーハ（基板、被処理基板）
４ 傷
５ 微細パターン
１１ キャビィテーション
２２ 回転部
２３ ウェーハクランプ
２４ 基板の洗浄装置
２５ 洗浄槽
２６ 第１の液体導入部
２７ 第２の液体導入部
２８ 超音波印加部
２９ 排出部
３０ 排液槽
３１ 第１の排液口
３２ 第２の排液口
４０ 第１の洗浄液
４１ 第２の洗浄液
４３ 純水
６０ 第１の洗浄液層
６１ 第２の洗浄液層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに対しては、常に、微細化することが要求されている。このような微細な半導体デバイスであっても、高い歩留まりで製造することが必須であることは、いうまでもない。
【０００３】
微細な半導体デバイスの製造のプロセスにおいて、高い歩留まりを確保するために、微細な半導体デバイスが形成されたウェーハの表面から、異物を除去する必要がある。そして、半導体デバイスの微細化に伴って、さらに微細な異物をも、除去する必要が生じている。言い換えると、異物検出装置では検出困難なサイズの微細な異物、例えば、直径２０〜３０ｎｍの異物、であっても、ウェーハの表面から除去する必要が生じている。しかしながら、このような微細な異物を除去することは、微細であるがゆえに、非常に難しい。
【０００４】
さらに、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイスを傷つけることなく、上記のような微細な異物を、ウェーハの表面から、除去することも、非常に難しい。
【０００５】
このような現状において、ウェーハの表面から異物を除去する方法の１つに、キャビィテーション（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）を用いた洗浄方法がある。この洗浄方法は、以下のようなものである。
【０００６】
まず、微細な半導体デバイスが形成されたウェーハの表面上に、ガスを溶存した洗浄液で覆う。さらに、この洗浄液に超音波を印加する。このようにすると、洗浄液中に、微小なキャビティ（Ｃａｖｉｔｙ：空洞）が発生し、すぐに、このキャビティが破裂する。その際に発生する衝撃力は、キャビィテーションと呼ばれる。そして、このキャビィテーションのエネルギーを利用して、ウェーハの表面から、異物を浮き上がらせ、ウェーハを洗浄するのである。
【０００７】
しかしながら、キャビィテーションは、大きなエネルギーを持つため、ウェーハの表面から異物を除去する際に、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイスに、傷をつけてしまうことがある。
【０００８】
そのため、キャビィテーションを用いた洗浄方法に対して、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイスを傷つけることなく、ウェーハの表面から異物を取り除くために、様々な改良が行われてきた（特許文献１から４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６４−４２８５号公報
【特許文献２】特開平２−２８１６２５号公報
【特許文献３】特開平８−１０８１５７号公報
【特許文献４】特開２００７−１５０１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、基板の表面に形成された半導体デバイス等へのダメージを抑制し、基板の表面から異物を除去することができる、基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様にかかる基板洗浄方法は、被処理基板上に、第１の洗浄液による第１の洗浄液層と、前記第１の洗浄液層上に形成され前記第１の洗浄液よりも比重の小さい第２の洗浄液による第２の洗浄液層とを形成し、前記第２の洗浄液層に超音波を印加して前記被処理基板を洗浄する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の表面に形成された半導体デバイス等へのダメージを抑制し、基板の表面から異物を除去することができる、基板の洗浄方法及び基板の洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】走査電子顕微鏡による、キャビィテーションによってアルミニウム膜の表面に形成された穴状の傷の写真。
【図２】キャビィテーションのメカニズムを説明するための図。
【図３】本発明に係る実施形態を説明するための図（その１）。
【図４】本発明に係る実施形態を説明するための図（その２）。
【図５】本発明に係る実施形態を説明するための図（その３）。
【図６】本発明に係る実施形態を説明するための図（その４）。
【図７】本発明に係る実施形態を説明するための図（その５）。
【図８】本発明に係る実施形態を説明するための図（その６）。
【図９】本発明に係る実施形態を説明するための図（その７）。
【図１０】本発明に係る実施形態を説明するための図（その８）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明者が本発明をなすに至った経緯について説明する。
【００１５】
先に説明したように、半導体デバイスが微細化するのに伴い、従来からのキャビィテーションを利用した基板の洗浄方法では、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイスを傷つけずに、ウェーハの表面から異物を除去することが、難しくなっていった。詳細には、キャビィテーションを用いて、ウェーハの表面にある異物を除去すると、ウェーハの表面に形成された微細な半導体デバイス等に傷（欠陥、ダメージ等）がついたり、微細な半導体デバイスのパターンがなぎ倒されたりしていたのである。
【００１６】
このようなことからも理解されるように、ウェーハの表面から異物を除去することと、ウェーハの表面に傷をつけることとは、表裏一体の関係である。従って、キャビィテーションを用いた基板の洗浄方法によって、ウェーハの表面に形成された半導体デバイス等を傷つけることなく、ウェーハの表面から異物を除去することには、限界があると、これまで考えられてきた。
【００１７】
しかしながら、本発明者は、キャビィテーションを用いた基板洗浄方法には、まだ、改善の余地が残っているのではないかと、考えていた。これまで、キャビィテーションを用いた基板の洗浄方法に対する改良は、経験則的な角度からのアプローチしか、行われていなかった。このような現状から、本発明者は、キャビィテーションを用いた基板の洗浄方法のメカニズムを踏まえた、論理的な角度からのアプローチを行うことによって、キャビィテーションを用いた洗浄方法の改良が、更に可能なのではないかと、考えたのである。
【００１８】
まず、本発明者は、キャビィテーションのエネルギー等の状態を、定量的に捉えることを試みた。
【００１９】
従来から、ソノルミネッセンスと呼ばれる、キャビィテーションを可視的に捉えることができる手法がある。しかしながら、この手法で得られる情報は、二次元の情報であって、三次元の情報ではない。そのため、キャビィテーションの状態を詳細に捉えることに、限界があった。
【００２０】
そこで、本発明者は、キャビィテーションのエネルギー等の状態を、詳細に定量的に捉えるため、以下のような手法を用いることとした。
【００２１】
まず、ウェーハの表面上に、アルミニウムの膜を形成し、このアルミニウム膜に対して、キャビィテーションを用いた洗浄を行う。そして、この洗浄されたアルミニウム膜の表面を、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）によって、観察するのである。
【００２２】
つまり、本発明者は、アルミニウム膜の表面を観察することで、このアルミニウム膜の表面に傷を形成したキャビィテーションの情報、すなわち、キャビィテーションのエネルギーと、アルミニウム膜上の二次元の位置情報とを、間接的に、知ることができるのではないかと考えたのである。
【００２３】
また、同時に、ウェーハの表面上にあった異物が、どの程度除去されたのかを示す、異物の除去率についても、測定を行った。
【００２４】
そして、本発明者は、図１のような、アルミニウム膜の表面に、特異的な穴状の傷が形成され、さらに、アルミニウム膜の表面全体に、このような穴状の傷が、複数存在していることを知得した。また、これらの穴状の傷は、その大きさや深さが様々であり、アルミニウム膜の表面上に、不均一に分布していることも知得した。
【００２５】
本発明者は、これらの穴状の傷は、超音波を印加することによって発生したキャビィテーションのエネルギーによって、形成されたものであり、これらの穴状の傷の位置は、キャビィテーションが発生した、アルミニウム膜上の二次元の位置を示し、穴状の傷の大きさと深さとは、キャビィテーションのエネルギーを示すものと考えた。
【００２６】
さらに、本発明者は、このような手法を用いて、様々な条件において、キャビィテーションを用いた基板洗浄を行い、その際に生じたキャビィテーションの状態を間接的に表わしていると考えられるアルミニウム膜の表面の傷を、ＳＥＭによって観察した。その結果、どのような条件で基板洗浄を行っても、例えば、印加する超音波の出力パワーを変化させて基板洗浄を行っても、アルミニウム膜上に形成された傷の数や分布、及び、異物の除去率には、多少の差が生じることはあっても、膜上の傷の形成を避けることはできなかった。
【００２７】
以下に、上記の理由についての本発明者の考察を説明する。
【００２８】
これまで行った実験においては、洗浄液に印加する超音波の周波数、超音波の出力パワー等の１つを変化させて、洗浄を行っていた。本発明者は、これらの実験は、実際には、キャビィテーションに関する様々なパラメータが同時に変化した状態で行われたものであり、これらの実験によって得られた結果は、様々なパラメータが同時に変化したことによってもたらされた結果であると、考えた。また、特に、これらの実験においては、その困難性から、キャビィテーションを発生する位置（詳細には、キャビィテーションが発生した位置とは、ウェーハの表面からの高さのことである。）の制御をしてはいなかった。
【００２９】
本発明者は、このような現状を踏まえ、もう一度、これまで得られた結果を見直し、考察を行ったのである。
【００３０】
最初に、本発明者は、キャビィテーションにより、ウェーハの表面における傷の発生に大きく影響を与えるパラメータとしては、主に２つのパラメータ、キャビィテーションのエネルギーと、キャビィテーションが発生する位置と、があると考えた。
【００３１】
さらに、本発明者は、このような独自の考えに基づいて、キャビィテーションを用いた基板洗浄の際に起きている現象を、図２に示すように、考察した。
【００３２】
詳細には、キャビィテーション１１の発生位置が、ウェーハ３の表面から近い場合には、キャビィテーション１１自体のエネルギーが小さい場合であっても、キャビィテーション１１のエネルギーが、ウェーハ３の表面に減衰することなく届くため、ウェーハ３の表面からの異物２の除去と同時に、ウェーハ３の表面に、傷４をつけることとなってしまう（図２（ａ）参照）。
【００３３】
一方、キャビィテーション１１の発生位置が、ウェーハ３の表面から遠い場合には、キャビィテーション１１自体のエネルギーが大きい場合であっても、ウェーハ３の表面に届くキャビィテーション１１のエネルギーが小さいため、ウェーハ３の表面に傷をつけることはないが、ウェーハ３の表面から異物２の除去も行われないこととなる（図２（ｂ）参照）。
【００３４】
つまり、キャビィテーションの発生位置を制御することができなかったため、どのような条件で、キャビィテーションを用いた基板洗浄を行っても、様々な位置で、キャビィテーションが発生してしまい、たとえ、キャビィテーション自体のエネルギーを制御したとしても、ウェーハの表面に傷をつけることなく、ウェーハの表面にある異物を除去することができなかったのである。
【００３５】
そこで、このような考察を踏まえて、本発明者は、ウェーハ３の表面に傷をつけることなく、ウェーハ３の表面から異物２を除去することができる、キャビィテーション１１を用いた洗浄方法が得るためには、図２（ｃ）に示されるように、キャビィテーション１１のエネルギーを最適化するだけでなく、キャビィテーション１１が発生する位置（ウェーハ３の表面からの距離。例えば、ウェーハ３の表面上に半導体デバイスが形成されていた場合には、半導体デバイスの上面からの距離）をも最適化する必要があると考えたのである。
【００３６】
しかしながら、このような洗浄方法を考えるにあたり、一番の課題は、どのようにして、キャビィテーションの発生する位置を制御するのか、である。さらに、本発明者は、これまで半導体装置の製造ラインで使用してきた基板の洗浄装置を、大幅に改造する必要のない、キャビィテーションを利用した基板の洗浄方法が好ましいと考えた。
【００３７】
以下に本発明の実施形態にかかる基板の洗浄方法について、図３（ａ）を用いて説明する。
【００３８】
まず、洗浄対象物である基板（ウェーハ）３を用意する。基板３の上には、例えば、ポリシリコン膜からなる、微細パターン５が形成されている。この微細パターン５は、例えば、ラインアンドスペースパターン等が考えられる。この基板３上に、第１の洗浄液として、例えば、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）を供給し、第１の洗浄液層６０を形成する。第１の洗浄液としては、後述する第２の洗浄液と比較して、液中に溶存するガスの量が少ない液体を用いる。
【００３９】
供給する第１の洗浄液の量は、条件によって適宜調整することが可能であるが、図３（ａ）に示されるように、第１の洗浄液層６０の液面が、微細パターン５の上面よりも上になるように、言い換えれば、微細パターン５の表面が少なくとも第１の洗浄液で覆われるように、第１の洗浄液を供給することが好ましい。また、微細パターン５のサイズ等によって、図３（ｂ）に示すように、第１の洗浄液の供給量を調整しても良い。
【００４０】
続いて、第１の洗浄液が供給された基板３に対し、さらに、第２の洗浄液として、例えば、純水を供給し、第１の洗浄液層６０の上に、第２の洗浄液層６１を形成する。ここで、第２の洗浄液としては、第１の洗浄液よりも比重が軽く、ガス溶存量が多いものを選択する。さらに、第２の洗浄液は、第１の洗浄液と混ざり合わないような液体を選択する。第２の洗浄液は、第１の洗浄液よりも比重が軽いため、第１の洗浄液層６０の上に、第２の洗浄液による第２の洗浄液層６１が形成される。言い換えると、基板３上には、第１の洗浄液層６０の上に第２の洗浄液層６１が形成された２層構造が形成される。
【００４１】
次に、第２の洗浄液層６１に、超音波を印加する。超音波が印加されると、第２の洗浄液層６１中に、キャビティ１が発生する。キャビティ１は、その発生直後に破裂し、キャビィテーション１１が発生する。キャビティ１の発生量は、洗浄液中のガスの溶存量と相関があり、洗浄液中のガスの溶存量が多いほど、キャビティ１が発生し易いと考えられる。
【００４２】
ところで、キャビティ１の発生位置が、言い換えると、キャビィテーション１１の発生位置が、基板３や微細パターン５に近すぎると、基板３や微細パターン５を損傷させてしまう恐れがある。従って、本実施形態では、基板３や微細パターン５に近い領域には、ガス溶存量が少ない第１の洗浄液を、超音波を印加する領域には、キャビティ１の発生効率が高く、ガス溶存量が多い第２の洗浄液を、供給する。
【００４３】
これにより、本実施形態では、基板３や微細パターン５付近には、ガス溶存量が少ない第１の洗浄液層６０が存在しているため、キャビティ１は発生し難く、第２の洗浄液層６１中に発生したキャビィテーション１１のエネルギーを、第１の洗浄液層６０に伝播させることによって、基板３や微細パターン５上にある異物２を除去することが可能となると考えられる。本実施形態においては、異物２の除去の際、第１の洗浄液の供給量を調節することによって、基板３や微細パターン５からの、キャビィテーション１１の発生する位置の距離を、制御することができる。
【００４４】
なお、本実施形態は、洗浄液層を２層とすることに限定されるものではなく、例えば、異なる３種類の液を用いて、洗浄液層を３層としても構わない。
【００４５】
次に、本発明の実施形態に係る基板の洗浄装置を、図４から図１０を用いて、詳細に説明する。図４は、本発明に係る実施形態で用いられる基板の洗浄装置を示す図である。図５から図１０は、本発明の実施形態に係る基板の洗浄装置の動作を説明するための図である。本実施形態では、基板として半導体ウェーハを例にとって説明する。
【００４６】
図４に示されるように、基板の洗浄装置２４は、ウェーハ３を載置する洗浄槽２５と、ウェーハ（被処理基板）３の表面上に第１の洗浄液４０を供給する第１の洗浄液導入部２６と、第１の洗浄液４０と比して比重が軽い第２の洗浄液４１を供給する第２の洗浄液導入部２７と、超音波を印加する超音波印加部２８と、を備える。さらに、基板の洗浄装置２４は、洗浄槽２５内にウェーハ３を固定するためのウェーハクランプ２３と、洗浄槽２５から使用済の洗浄液を排出するための第１の排液口３１と、第１の排液口３１から排出された使用済の洗浄液を溜める排液槽３０と、排液槽３０から排液を排出する第２の排液口３２と、洗浄槽２５を回転させるための回転部２２と、を備える。
【００４７】
次に、本実施形態の基板の洗浄装置２４の動作を説明する。
【００４８】
最初に、図５（ａ）に示されるように、基板の洗浄装置２４の洗浄槽２５の上の所定の位置に、例えば、その表面に微細な半導体デバイス（素子）等が形成されたウェーハ３が搬送される。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示されるように、洗浄槽２５が上昇し、ウェーハ３を、１枚ずつ格納する。その際、洗浄槽２５が備えるウェーハクランプ２３上に、ウェーハ３の表面（詳細には、ウェーハ３の表面上に半導体デバイス（素子）が形成されていた場合には、半導体デバイスの上面）が上になるように載置する。なお、洗浄槽２５を固定し、ウェーハ３を基板の洗浄装置２４に搬送してきた搬送アーム（図示せず）によって、ウェーハ３を、ウェーハクランプ２３上に載置しても構わない。
【００５０】
続いて、図６（ａ）に示されるように、洗浄槽２５に、第１の液体導入部２６によって、第１の洗浄液４０を供給する。この第１の洗浄液４０によって、第１の洗浄液層６０が形成される。この際、第１の洗浄液層６０は、少なくともウェーハ３の表面上に形成された半導体デバイス（素子）の上面を覆うように形成することが好ましい。また、第１の洗浄液層６０の厚さは、ウェーハ３の上に形成された微細な半導体デバイス等を傷つけることなく、所定のサイズ以上の異物を除去することができるように、微細な半導体デバイス等の形状や大きさに合わせて、最適な値を選択することもできる。例えば、第１の洗浄液層６０の厚さは、１００ｎｍから数μｍとすることができる。
【００５１】
さらに、第１の洗浄液４０は、後で説明する第２の洗浄液４１と比べて、溶存するガスの量が少なく、比重が重いものとする。例えば、第１の洗浄液４０として、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、多価アルコール等を用いることができる。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示されるように、第２の液体導入部２７によって、第２の洗浄液４１を供給する。この第２の洗浄液４１は、２層に分かれた洗浄液の層を形成するために、先に説明した第１の洗浄液４０と比べて、比重が小さいものである。そのため、この第２の洗浄液４１によって、第１の洗浄液層６０の上に、第２の洗浄液層６１を形成することができる。この第２の洗浄液層６１は、先に説明した第１の洗浄液４０と比べて溶存するガスの量が多いため、キャビィテーションが発生し易い液層であり、その厚さは、例えば、数μｍから数ｍｍである。
【００５３】
この第２の洗浄液４１は、例えば、第２の洗浄液４１として、ガス溶存純水を用いることができる。また、キャビィテーションによって、ウェーハ３の表面から浮かび上がらせた異物が、再度ウェーハ３に付着することがないように、第２の洗浄液４１として、例えば、ガスが溶存したアルカリ性水溶液を、用いることもできる。
【００５４】
さらに、第２の洗浄液４１に溶存するガスの種類と溶存量とは、ウェーハ３の表面に形成された微細な半導体デバイス等を傷つけることなく、所定のサイズ以上の異物を除去することができるように、最適なものを選択する。例えば、溶存させるガスとしては、窒素、酸素等を用いることができ、これらのガスの溶存量は、例えば、数ｐｐｍから数１０ｐｐｍである。
【００５５】
次いで、図７（ａ）に示されるように、超音波印加部２８が第２の洗浄液層６１に接触するように、超音波印加部２８を移動させる。超音波印加部の形状や、振動子の種類は、従来からある様々な振動子から、最適なものを選択することができる。
【００５６】
次に、図７（ｂ）に示されるように、超音波印加部２８によって、超音波を第２の洗浄液層６１に印加する。
【００５７】
超音波の出力、周波数、印加する時間等は、ウェーハ３の表面に形成された微細な半導体デバイス等を傷つけることなく、所定のサイズ以上の異物を除去することができるように、最適なものを選択する。例えば、８００ｋＨｚから１ＭＨｚの超音波を、出力パワーを数Ｗ以上として、数分間、印加する。
【００５８】
このようにして、超音波を印加すると、第２の洗浄液層６１に、キャビティが発生する。このキャビティの寿命は、μsec程度であることから、キャビティの発生後瞬時に、キャビティは破裂し、キャビィテーションが発生する。
【００５９】
本実施形態では、ウェーハ３付近においては、ガス溶存量が少ない第１の洗浄液４０が存在しているため、キャビティは発生し難い。
【００６０】
従って、第１の洗浄液４０の供給量を調節することによって、ウェーハ３からの、キャビィテーションを発生する位置の距離を、制御することができ、ウェーハ３の表面に、最適な大きさを持ったキャビティテーションのエネルギーが、与えられるように調整することができる。
【００６１】
そして、第２の洗浄液層６１に発生したキャビィテーションのエネルギーは、第１の洗浄液層６０に伝播して、そのエネルギーを用いてウェーハ３上にある異物の除去が可能となる。
【００６２】
超音波を印加後、図８（ａ）に示されるように、超音波印加部２８を上昇させ、第１の洗浄液４０を第１の排液口３１から排出する。
【００６３】
次に、図８（ｂ）に示されるように、第２の洗浄液４１を、第１の排液口３１から、排出する。
【００６４】
続いて、図９（ａ）に示されるように、洗浄槽２５に、純水４３を、ウェーハ３の表面を覆うように供給する。
【００６５】
次に、図９（ｂ）に示されるように、純水４３を供給した状態で、回転部２２によって洗浄槽２５を回転させて、ウェーハ３の表面に残った異物や第１及び第２の洗浄液４０、４１を、ウェーハ３の表面から除去する。
【００６６】
そして、図１０（ａ）に示されるように、洗浄槽２５の回転を止め、純水４３を、第１の排液口３１から、排出する。
【００６７】
最後に、図１０（ｂ）に示されるように、回転部２２によって洗浄槽２５を回転させて、ウェーハ３の表面から、水分を除去する。この時、純水４３に代えて、例えば、ＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）等をウェーハ３上に供給し、ウェーハ３の乾燥を行っても構わない。
【００６８】
以上のようにして、本実施形態の基板の洗浄方法は行われる。
【００６９】
また、本実施形態の変形例としては、使用済の洗浄液をリサイクルして、再度、洗浄液として活用することができるような、洗浄液リサイクル機構を付加した、基板の洗浄装置としても良い。この場合、洗浄後の使用済みの第１の洗浄液４０及び第２の洗浄液４１を、異なる使用済み薬液槽（図示せず）に排出しても良いし、使用済みの第１の洗浄液４０及び第２の洗浄液４１をまとめて同じ使用済み薬液槽(図示せず)に排出してから、比重を利用してそれぞれの洗浄液を分離しても構わない。回収されたそれぞれの使用済み洗浄液から不純物を取り除き、再度洗浄液として供給する。
【００７０】
このようにすることで、洗浄液を再利用し、半導体装置製造にかかる製造コストを下げることができる。
【００７１】
以上に述べた本発明の実施形態によれば、異なる２つの洗浄液を用いた２層に分かれた洗浄液層を用いて、キャビィテーションを用いた基板洗浄を行うことによって、キャビィテーションの発生位置が、２層に分かれた洗浄液層によって最適化されていることから、ウェーハの表面上に形成された微細な半導体デバイス等を傷つけることなく、ウェーハの表面から、異物を除去することができる。
【００７２】
さらに、本発明の実施形態によれば、これまで半導体装置の製造ラインで使用されてきた基板の洗浄装置を、大幅に改造する必要もない。
【００７３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、これら以外の各種の形態を採ることができる。例えば、本実施形態では液層を２層としたが、異なる３種類の液を用いて３層としても構わない。また、本発明は、微細な半導体デバイス等が形成されたウェーハに対する洗浄だけでなく、例えば、レジスト膜のような、柔らかな膜が形成されている基板の表面の洗浄にも、用いることができる。加えて、上記の本発明の実施形態では、洗浄対象としてウェーハを例として挙げたが、これに限らず、超音波を印加して洗浄されるような処理対象物に対して、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ キャビィティ
２ 異物
３ ウェーハ（基板、被処理基板）
４ 傷
５ 微細パターン
１１ キャビィテーション
２２ 回転部
２３ ウェーハクランプ
２４ 基板の洗浄装置
２５ 洗浄槽
２６ 第１の液体導入部
２７ 第２の液体導入部
２８ 超音波印加部
２９ 排出部
３０ 排液槽
３１ 第１の排液口
３２ 第２の排液口
４０ 第１の洗浄液
４１ 第２の洗浄液
４３ 純水
６０ 第１の洗浄液層
６１ 第２の洗浄液層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に、第１の洗浄液による第１の洗浄液層と、前記第１の洗浄液層上に形成され前記第１の洗浄液よりも比重の小さい第２の洗浄液による第２の洗浄液層とを形成し、
前記第２の洗浄液層に超音波を印加して前記被処理基板を洗浄する、
ことを特徴とする基板の洗浄方法。
【請求項２】
前記被処理基板上にパターンが形成され、前記第１の洗浄液層が少なくとも前記パターンを覆うことを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項３】
前記第１の洗浄液は、前記第２の洗浄液よりも液中に溶存しているガスの量が少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項４】
被処理基板を載置し前記被処理基板を洗浄する洗浄槽と、
第１の洗浄液を前記洗浄槽に供給する第１の洗浄液導入部と、
前記第１の洗浄液よりも比重の小さい第２の洗浄液を前記洗浄槽に供給する、第２の洗浄液導入部と、
前記第２の洗浄液に超音波を印加する超音波印加部と、
前記洗浄槽を回転させる回転部と、
を備えることを特徴とする基板の洗浄装置。
【請求項５】
前記第１の洗浄液は、前記第２の洗浄液よりも液中に溶存しているガスの量が少ないことを特徴とする請求項４に記載の基板の洗浄装置。
【請求項６】
前記基板の洗浄装置は枚葉処理装置であることを特徴とする請求項４又は５に記載の基板の洗浄装置。
【請求項７】
使用済みの前記第１及び第２の洗浄液を分離して回収する、洗浄液リサイクル機構を備えることを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の基板の洗浄装置。
【請求項１】
被処理基板上に、第１の洗浄液による第１の洗浄液層と、前記第１の洗浄液層上に形成され前記第１の洗浄液よりも比重の小さい第２の洗浄液による第２の洗浄液層とを形成し、
前記第２の洗浄液層に超音波を印加して前記被処理基板を洗浄する、
ことを特徴とする基板の洗浄方法。
【請求項２】
前記被処理基板上にパターンが形成され、前記第１の洗浄液層が少なくとも前記パターンを覆うことを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項３】
前記第１の洗浄液は、前記第２の洗浄液よりも液中に溶存しているガスの量が少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項４】
被処理基板を載置し前記被処理基板を洗浄する洗浄槽と、
第１の洗浄液を前記洗浄槽に供給する第１の洗浄液導入部と、
前記第１の洗浄液よりも比重の小さい第２の洗浄液を前記洗浄槽に供給する、第２の洗浄液導入部と、
前記第２の洗浄液に超音波を印加する超音波印加部と、
前記洗浄槽を回転させる回転部と、
を備えることを特徴とする基板の洗浄装置。
【請求項５】
前記第１の洗浄液は、前記第２の洗浄液よりも液中に溶存しているガスの量が少ないことを特徴とする請求項４に記載の基板の洗浄装置。
【請求項６】
前記基板の洗浄装置は枚葉処理装置であることを特徴とする請求項４又は５に記載の基板の洗浄装置。
【請求項７】
使用済みの前記第１及び第２の洗浄液を分離して回収する、洗浄液リサイクル機構を備えることを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の基板の洗浄装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１１９５１４（Ｐ２０１１−１１９５１４Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６４９３（Ｐ２００９−２７６４９３）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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