基板洗浄装置及び基板洗浄方法
【課題】パターン倒れを生じさせることなく基板に付着した異物を除去する基板洗浄方法を提供する。
【解決手段】基板洗浄方法では、基板が載置台に載置され（ステップＳ１）、載置台に載置された基板に所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質、例えばフタロシアニンが蒸気の状態で供給され（ステップＳ２）、基板に付着した金属を含む異物と有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギが基板に供給され（ステップＳ３）、載置台に載置された基板が所定温度に加熱されることにより基板から結合物質が揮発させられる（ステップＳ４）。
【解決手段】基板洗浄方法では、基板が載置台に載置され（ステップＳ１）、載置台に載置された基板に所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質、例えばフタロシアニンが蒸気の状態で供給され（ステップＳ２）、基板に付着した金属を含む異物と有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギが基板に供給され（ステップＳ３）、載置台に載置された基板が所定温度に加熱されることにより基板から結合物質が揮発させられる（ステップＳ４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関し、特に、エッチング処理や成膜処理の後に基板表面に付着した金属汚染物を取り除くドライ方式の基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体ウエハ等の基板の表面の洗浄方法として、例えば、洗浄対象の基板を溶液又は溶剤（以下「洗浄液」という）に浸漬するか或いは基板に洗浄液を噴霧するかして異物を取り除き、その後、必要に応じて純水でリンス洗浄するウエット式の基板洗浄方法が採用されている。
【０００３】
このようなウエット式の基板洗浄方法においては、洗浄液や純水が処理後に基板表面に残留すると、ウォーターマークや表面酸化等が発生するおそれがあるために、リンス洗浄後に、例えば、スピン乾燥工程を設けて、基板表面に残留する洗浄液や純水等を除去し、基板を乾燥させている。このスピン乾燥工程は、基板に所定のガスを吹き付けながら行われる場合もある。
【０００４】
また、ウエット式の基板洗浄方法として、基板の表面を薬液で浄化する第１の工程と、基板の表面に残存する薬液を純水にて置換する第２の工程と、第２の工程で使用した純水よりも高温の温純水にて基板の表面を処理する第３の工程と、純水処理した基板を温純水の温度よりも低い温度に冷却する第４の工程と、冷却後の基板を乾燥する第５の工程とを有する基板洗浄方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４１８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウエット方式による基板洗浄方法では、純水を基板から除去する乾燥工程において、純水の表面張力に依って基板表面に形成されたパターンが傾く、所謂、パターン倒れが発生するという問題がある。特に、スピン乾燥工程において、ＡｒやＣＯ２等の吹きつけを併用する場合においては、パターン倒れが発生する傾向が強くなる。
【０００７】
本発明の目的は、パターン倒れを生じさせることなく、基板に付着した異物、特に金属汚染物を除去することができる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板洗浄装置は、基板の表面に付着した異物を除去する基板洗浄装置であって、基板を載置する載置台と、所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質を蒸気の状態で前記載置台に載置された前記基板に供給する蒸気供給部と、前記基板に付着した前記金属を含む異物と前記有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギを前記基板に供給するエネルギ供給部と、前記基板から前記結合物質が揮発する温度となるように前記基板を加熱する加熱部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の基板洗浄装置は、請求項１記載の基板洗浄装置において、前記載置台に載置された前記基板と所定間隔を空けて対向するように配置され、前記加熱部による加熱によって前記基板から揮発する前記結合物質の蒸気を固化させて捕集する捕集部を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の基板洗浄装置は、請求項１又は２記載の基板洗浄装置において、前記加熱部は、前記載置台の内部に設けられた電熱ヒータであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の基板洗浄装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、前記エネルギ供給部は、プラズマ発生装置又は紫外線照射装置であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の基板洗浄装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、前記基板の周囲を減圧雰囲気に維持するための減圧部を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の基板洗浄装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、前記有機物質はフタロシアニンであることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項７記載の基板洗浄方法は、基板の表面に付着した異物を除去する基板洗浄方法であって、前記基板を載置台に載置する載置ステップと、前記載置台に載置された前記基板に所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質を蒸気の状態で供給する蒸気供給ステップと、前記基板に付着した前記金属を含む異物と前記有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギを前記基板に供給する結合促進ステップと、前記載置台に載置された前記基板を所定温度に加熱し、前記基板から前記結合物質を揮発させる揮発ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の基板洗浄方法は、請求項７記載の基板洗浄方法において、前記揮発ステップでは、前記載置台に載置された前記基板に対向するように所定間隔を空けて捕集部を配置し、前記基板から揮発する前記結合物質を前記捕集部に付着させることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の基板洗浄方法は、請求項７又は８記載の基板洗浄方法において、前記結合促進ステップでは、プラズマ発生装置で発生させたプラズマのエネルギ又は紫外線照射装置から照射される紫外線のエネルギを前記基板に供給することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の基板洗浄方法は、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記蒸気供給ステップでは、減圧装置により前記基板の周囲が減圧雰囲気に保持されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の基板洗浄方法は、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記揮発ステップでは、減圧装置により前記基板の周囲が減圧雰囲気に保持されることを特徴とする。
【００１９】
請求項１２記載の基板洗浄方法は、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記有機物質としてフタロシアニンが用いられ、前記蒸気供給ステップでは、前記基板の温度は１００〜２００℃とされ、前記揮発ステップでは、前記基板の温度は２５０〜４００℃とされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の基板洗浄装置及び請求項７記載の基板洗浄方法によれば、有機物質を利用したドライ式洗浄プロセスにより、従来のウエット式の洗浄方法において純水等の液体を基板から除去する際に問題となっているパターン倒れを生じさせることなく、基板に付着した異物、特に金属汚染物を除去することができる。この効果は、微細パターンが形成される基板に対して、より顕著に得ることができる。
【００２１】
請求項２記載の基板洗浄装置及び請求項８記載の基板洗浄方法によれば、基板から揮発する結合物質が捕集部によって捕集されるので、基板の周囲の部材に結合物質が付着することを抑制し、洗浄処理雰囲気を清浄な環境に維持することができる。
【００２２】
請求項３記載の基板洗浄装置によれば、洗浄処理中に電熱ヒータにより基板を所望の温度に保持することができるので、有機物質の蒸気を基板に付着させる際に発生する熱応力の低減や、異物と有機物質との結合の促進を行うことが可能になる。
【００２３】
請求項４記載の基板洗浄装置及び請求項９記載の基板洗浄方法によれば、紫外線又はプラズマのエネルギによって異物と有機物質との結合が促進されるので、異物の除去率を高めることができる。
【００２４】
請求項５記載の基板洗浄装置及び請求項１１記載の基板洗浄方法によれば、異物と有機物質との結合物質を基板から揮発させる際の温度を低くすることができ、これにより基板へのダメージを小さく抑えることができる。
【００２５】
請求項６記載の基板洗浄装置及び請求項１２記載の基板洗浄方法によれば、フタロシアニンを用いることによって、多種の金属の除去に対応することができ、また、基板がダメージを受けない温度で洗浄処理を行うことができる。
【００２６】
請求項１０記載の基板洗浄方法によれば、基板の周囲を減圧雰囲気に保持することによって、基板の表面に形成された微細パターンの底部にまで有機物質の蒸気を拡散させることができるので、微細パターンの底部にある異物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】基板処理システムの一例に係るウエハ処理システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのウエハ洗浄装置の概略構成を示す図である。
【図３Ａ】フタロシアニンの化学構造を示す図である。
【図３Ｂ】フタロシアニンの銅錯体の化学構造を示す図である。
【図４】図２のウエハ洗浄装置によるウエハ洗浄工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのウエハ洗浄装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２９】
ここでは、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置として、基板としての半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を洗浄処理するウエハ洗浄装置を取り上げることとする。
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るウエハ洗浄装置を備えたウエハ処理システムの一例の概略構成を示す図である。
【００３１】
このウエハ処理システムは、平面視六角形のトランスファモジュール２１と、トランスファモジュール２１の外周部に配置された複数のプロセスモジュール２２ａ〜２２ｆと、トランスファモジュール２１内に設けられた搬送装置２９と、トランスファモジュール２１に並設された矩形状の搬送室としてのローダーモジュール２３と、ローダーモジュール２３内に設けられた搬送アーム２４と、ローダーモジュール２３と各フープ載置台２５との連結部に配置されたロードポート２６と、トランスファモジュール２１及びローダーモジュール２３の間に配置されてこれらを連結するロード・ロックモジュール２７，２８とを備えている。
【００３２】
ウエハ処理システムにおいて、ウエハ洗浄装置はプロセスモジュール２２ａ〜２２ｆのうちの少なくとも１つとして配置される。ここでは、プロセスモジュール２２ｅがウエハ洗浄装置（以下「ウエハ洗浄装置２２ｅ」と記す）となっており、その他のプロセスモジュール２２ａ〜２２ｄ，２２ｆは、例えば、プラズマエッチング装置であるとする。
【００３３】
ウエハ処理システムでは、まず、フープ載置台２５に載置されたフープからロードポート２６を通して搬送アーム２４によりウエハＷが取り出される。取り出されたウエハＷは、真空雰囲気に保持されたトランスファモジュール２１と隔離されて大気雰囲気に保持されているロード・ロックモジュール２７（又は２８）に搬入される。
【００３４】
ロード・ロックモジュール２７をローダーモジュール２３と隔離し、ロード・ロックモジュール２７を真空雰囲気とした後、ロード・ロックモジュール２７とトランスファモジュール２１とが連通し、ウエハＷは搬送装置２９によって取り出される。そして、ウエハＷは、例えば、プロセスモジュール２２ａに搬入され、そこで所定のエッチング処理が行われる。
【００３５】
エッチング処理後のウエハＷは、搬送装置２９によって取り出され、ウエハ洗浄装置２２ｅに搬入され、後述する所定の洗浄処理が施される。洗浄処理が終了したウエハＷは、フープからトランスファモジュール２１へウエハＷを搬送した手順と逆の手順で、フープに戻される。
【００３６】
図２はウエハ洗浄装置２２ｅの概略構成を示す図である。なお、トランスファモジュール２１とウエハ洗浄装置２２ｅとを隔離／連通させるゲートバルブ（不図示）は、図２の紙面手前側に位置している。
【００３７】
ウエハ洗浄装置２２ｅでは、概略、ウエハＷの表面に付着した異物（特に金属汚染物）と有機物質とを化学結合させ、生成した結合物質を揮発させてウエハＷから除去することにより異物を除去するという洗浄処理が行われる。なお、ここでの「揮発」とは、固体が気化する昇華を主とする概念であり、これに液体からの蒸発が含まれてもよいが、液体からの蒸発のみの場合は含まれない。
【００３８】
このような洗浄処理を行うために、ウエハ洗浄装置２２ｅは、処理容器（チャンバ）３１の内部に、載置台３２と、蒸気供給ノズル３５と、紫外線ランプ３６と、捕集板３９とが配置された構造を有している。
【００３９】
処理容器３１の底壁には排気口３７が設けられており、真空ポンプ等の排気装置（不図示）によって処理容器３１内を所望の圧力に減圧し、保持することができるようになっている。なお、排気口３７は複数箇所に設けられているが、図２では１箇所のみを図示している。
【００４０】
ウエハＷは載置台３２の上面に載置される。載置台３２は、クーロン力又はジョンソン・ラーベック（Johnsen-Rahbek）力によってウエハＷを吸着する静電電極板３３を内蔵しており、静電電極板３３は直流電源４３に接続されている。また、載置台３２には、ウエハＷを所定の温度に加熱する加熱部としての電熱ヒータ３４を内蔵しており、電熱ヒータ３４は直流電源４４に接続されている。なお、載置台３２には、搬送装置２９と載置台３２との間でウエハＷを受け渡しするために、載置台３２の上面上でウエハＷを昇降させる昇降ピン（不図示）が設けられている。
【００４１】
蒸気供給ノズル３５は、所定の有機物質の蒸気をウエハＷの表面に供給する蒸気供給部としての役割を担う。蒸気供給ノズル３５は、載置台３２の上面から一定間隔を隔てて、載置台３２の上方に配置されている。蒸気供給ノズル３５は、円板状の外形を有し、その内部に空洞を備え、蒸気を噴射するための多数のガス噴射口がその下面に形成された構造を有している。
【００４２】
蒸気供給ノズル３５のガス噴射口から噴射される蒸気の原料である有機物質は、蒸気供給ノズル３５に接続された気化器３８に固体の状態で供給される。気化器３８は固体の有機物質をその蒸気（気体）に変える。気化器３８から蒸気供給ノズル３５に至るラインは保温されており、気化器３８で発生させた蒸気は、蒸気のまま蒸気供給ノズル３５へ送られた後、ウエハＷに向けて噴射される。なお、気化器３８の機能を蒸気供給ノズル３５に持たせてもよい。
【００４３】
ウエハ洗浄装置２２ｅでは、揮発性と所定の金属に対する化学結合性とを有する有機物質が用いられる。
【００４４】
「所定の金属」は、具体的には、ウエハＷに形成される半導体素子の配線材料や誘電材料に含まれる金属であるＣｕ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ等や、半導体製造装置の各種部品に含まれるＦｅ等である。これらの金属はウエハＷの表面に金属汚染物（異物）として付着することがある。そこで、このような金属汚染物と有機物質とを化学結合させて、揮発性物質を生成させる。
【００４５】
「化学結合」としては配位結合が挙げられる。金属汚染物と有機物質とを配位結合させることによって結合物質である錯体（キレート）を生成させ、錯体をウエハＷから揮発させて除去することによってウエハＷから金属汚染物を除去する。
【００４６】
有機物質としては、具体的には、上述した種々の金属との化学結合性と揮発性に加えて、高温安定性を兼ね備えたフタロシアニンが好適に用いられる。但し、有機物質は、フタロシアニンに限定されるものではない。
【００４７】
図３Ａはフタロシアニンの化学構造を示す図であり、図３Ｂはフタロシアニンの銅錯体の化学構造を示す図である。フタロシアニンは、分子全体にπ電子共役系が広がった構造を有しており（図３Ａ）、その中心の環の４つの窒素がＣｕイオンに対してσ結合（Ｎ−Ｃｕ）、配位結合（Ｎ→Ｃｕ）を形成し、安定な錯体が形成される（図３Ｂ）。
【００４８】
この錯体は、化学構造が壊れることなく揮発する性質を有するため、ウエハＷからの除去に際して、従来のウエット式の洗浄方法で問題となっている洗浄液や純水等の表面張力の問題が生じず、したがって、パターン倒れの問題も生じない。
【００４９】
紫外線ランプ３６は、金属汚染物を構成する金属と有機物質との化学結合を促進させるエネルギとなる紫外線（ＵＶ）をウエハＷの表面に供給するエネルギ供給部としての役割を担う。紫外線ランプ３６によるＵＶ照射により、金属汚染物の除去性能を向上させると共に、処理時間を短縮することが可能になる。
【００５０】
捕集板３９は、金属汚染物と有機物質との結合物質及び未反応の有機物質を揮発させてウエハＷから除去する際に、結合物質の蒸気及び未反応の有機物質の蒸気を固化させて捕集する捕集部としての役割を担う。
【００５１】
捕集板３９は、円板状の形状を有し、載置台３２の上空から離れた位置（以下「待避位置」といい、図２において実線で示す）と、載置台３２と蒸気供給ノズル３５との間の位置（以下「捕集位置」といい、図２に破線で示す）との間で、水平移動機構（不図示）により水平移動自在である。
【００５２】
捕集板３９は、金属汚染物と有機物質との結合物質及び未反応の有機物質を揮発させてウエハＷから除去する際に捕集位置に配置され、それ以外の時には待避位置に配置される。捕集板３９の内部には冷媒を流すための流路が形成されており、この流路はチラー（不図示）と接続されている。こうして捕集板３９は、冷媒循環により所定温度に保持することができるようになっている。捕集板３９の冷却は、ペルチェ素子等の冷却用素子を用いて行ってもよい。
【００５３】
次に、ウエハ洗浄装置２２ｅにおけるウエハＷの洗浄処理工程について説明する。
【００５４】
図３はウエハ洗浄処理工程を示すフローチャートである。洗浄処理開始前は、捕集板３９は待避位置で待機している。最初に、プラズマエッチング処理を終えたウエハＷが処理容器３１に搬入され、載置台３２に載置される（ステップＳ１）。
【００５５】
処理容器３１が密閉された後、有機物質（例えば、フタロシアン）が気化器３８へ送られ、気化器３８にて発生させた有機物質の蒸気は、蒸気供給ノズル３５からウエハＷに噴射されて、ウエハＷの表面に付着する（ステップＳ２）。なお、有機物質の蒸気はウエハＷの表面に付着して固化する。
【００５６】
このステップＳ２の処理は、電熱ヒータ３４への通電（電力供給）を行い、ウエハＷの温度を一定の温度に加熱した状態で行うことが好ましい。但し、このときの加熱温度は、ウエハＷに付着した有機物質が再び揮発しない温度に設定される。例えば、有機物質を３００℃で気化させた場合には、ウエハＷの温度を１００〜２００℃とすることができる。こうして、有機物質の蒸気がウエハＷに触れて固化する際の熱応力の発生を小さく抑えて、ウエハＷの表面に形成されたパターンへの熱応力の影響を小さくすることができる。
【００５７】
また、ステップＳ２の処理では、蒸気供給ノズル３５から噴射される蒸気がウエハＷの前面に均一に供給されるような蒸気の流れが形成されるように、蒸気供給ノズル３５からの蒸気噴射量に適応させて、処理容器３１内を減圧雰囲気（例えば、１．３ｋＰａ〜１３ｋＰａ（１０〜１００Ｔｏｒｒ））に保持することが好ましい。但し、ステップＳ２の処理における処理容器３１内の圧力は、蒸気供給ノズル３５から噴射される蒸気が処理容器３１内全体に拡散しない程度とする。こうして、ウエハＷの全面にわたって均一な処理を行うことができる。また、ウエハＷの表面に形成された微細パターンの底部にまで蒸気を拡散させて、微細パターンの底部にある異物を除去することができるようになる。
【００５８】
蒸気供給ノズル３５からの有機物質の蒸気噴射を停止した後に、紫外線ランプ３６から紫外線をウエハＷの表面に照射し、有機物質とウエハＷの表面に付着している金属汚染物との結合促進を行う（ステップＳ３）。これにより、金属汚染物の除去率を高めることができる。
【００５９】
このステップＳ３の処理は、結合促進を更に進めるために、電熱ヒータ３４への通電によってウエハＷの温度を一定の温度に加熱し、保持した状態で行うことが好ましい。このときの加熱温度は、ウエハＷに付着した有機物質が揮発しない温度に設定される。
【００６０】
紫外線ランプ３６による紫外線照射を停止した後に、捕集板３９をウエハＷの上空の捕集位置に移動させ、電熱ヒータ３４への通電によって結合物質及び未反応の有機物質が揮発する温度にウエハＷの温度を加熱し、保持する（ステップＳ４）。こうして、結合物質及び未反応の有機物質が揮発してウエハＷから除去される。
【００６１】
このとき、ウエハＷから揮発する結合物質及び未反応の有機物質の各蒸気の多くは、捕集板３９に触れて固化し、捕集板３９に付着するため、ウエハＷへの再付着を抑制することができる。捕集板３９は、例えば、結露防止のために露点温度よりも高い温度であって、かつ、ウエハＷの温度よりも低い温度に保持されていることが好ましい。これにより、ウエハＷから揮発する物質を積極的に凝縮して捕捉することができる。
【００６２】
このステップＳ４の処理は、加熱によるウエハＷへのダメージを小さく抑えるために、加熱温度をできる限り低くすることができるように、処理容器３１内を真空状態（例えば、０．１ｋＰａ〜１．３ｋＰａ（１〜１０Ｔｏｒｒ））とすることが好ましい。有機物質がフタロシアニンの場合、ステップＳ４の処理におけるウエハＷの加熱温度は、２５０〜４００℃とすることができる。
【００６３】
ステップＳ３，Ｓ４の処理において、例えば、結合物質の揮発温度が未反応の有機物質の揮発温度よりも低い場合には、ウエハＷの温度をこれらの中間の温度に設定することにより、未反応の有機物質を揮発させることなく、生成した結合物質を逐次揮発させることができる。この場合、捕集板３９と紫外線ランプ３６との上下位置関係を図２に示される位置関係と逆にして、ウエハＷに紫外線ランプ３６からの紫外線が捕集板３９によって遮られないようにすればよい。
【００６４】
ステップＳ４の処理が終了した後、捕集板３９を待避位置へと移動させ、ウエハＷを処理容器３１から搬出する（ステップＳ５）。こうして、ウエハＷの洗浄処理は終了する。
【００６５】
上述の通り、ウエハ洗浄装置２２ｅでは、有機物質を利用したドライ式洗浄プロセスにより、従来のウエット式の洗浄方法において純水等の液体をウエハＷから除去する際に問題となっているパターン倒れを生じさせることなく、ウエハＷに付着した異物、特に金属汚染物を除去することができる。この効果は、微細パターンが形成されるウエハＷに対して、より顕著に得ることができる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るウエハ洗浄装置について説明する。
【００６７】
図５は本発明の第２の実施の形態に係るウエハ洗浄装置の概略構造を示す図である。図５に示したウエハ洗浄装置２２ｇは、ウエハ洗浄装置２２ｅと同様に、図１に示したウエハ処理システムのプロセスモジュール２２ｅの位置にこれに代えて配置されるものとし、ウエハ洗浄装置２２ｇにおいて、図２に示したウエハ洗浄装置２２ｅと共通する構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６８】
ウエハ洗浄装置２２ｇは、プラズマ発生装置としての構成を備えている。すなわち、載置台３２がプラズマを発生させるための一方の電極（下部電極）として機能するように、載置台３２には整合器５４を介して所定の高周波電力を供給する高周波電源５５が接続されている。また、載置台３２の上方には、プラズマ発生に用いるプロセスガス（例えば、Ａｒ，Ｃｌ２等）を処理容器３１内に供給するシャワーヘッド５１が配置されている。シャワーヘッド５１には、整合器５２を介して高周波電源５３が接続されており、高周波電源５３は所定の高周波電力をシャワーヘッド５１に供給する。これにより、シャワーヘッド５１は上部電極として機能する。
【００６９】
載置台３２の上方かつシャワーヘッド５１の下方には、蒸気供給ノズル５６が配置されており、載置台３２に載置されたウエハＷに向けて有機物質の蒸気を噴射、供給することができるようになっている。
【００７０】
ウエハ洗浄装置２２ｇを用いたウエハＷの洗浄処理は、基本的に図４のフローチャートに示されたステップにしたがって行われる。
【００７１】
ステップＳ１の処理によりウエハＷが載置台３２に載置された後に、蒸気供給ノズル５６から有機物質の蒸気をウエハＷに向けて噴射することによってステップＳ２の処理が行われる。
【００７２】
次に行われるステップＳ３の処理では、処理容器３１内を所定の真空雰囲気に維持しながら、載置台３２とシャワーヘッド５１との間の空間にシャワーヘッド５１からプロセスガスを送出すると共に、シャワーヘッド５１と載置台３２とに所定の高周波電力を供給してプラズマを発生させ、発生したプラズマのエネルギを利用して金属汚染物と有機物質との結合を促進する。プラズマのエネルギとは、熱、光、イオン及びラジカルのエネルギを指す。
【００７３】
このとき、プラズマの発生開始前から終了に至る間においてウエハＷの温度が一定となるように、電熱ヒータ３４への通電を調節することも好ましい。
【００７４】
このステップＳ３の処理が終了した後は、ステップＳ４、Ｓ５の処理を行う。すなわち、捕集板３９を捕集位置に配置し、電熱ヒータ３４によりウエハＷを加熱して、ウエハＷから結合物質及び未反応の有機物質を揮発、除去した後、ウエハＷを処理容器から搬出する。
【００７５】
なお、ウエハ洗浄装置２２ｇを用いた洗浄処理では、ステップＳ３の処理において、プラズマのエネルギによってウエハＷの温度を上昇させて、生成した結合物質をウエハＷ上に留まらせることなく揮発させることができる。つまり、ステップＳ３の処理においてステップＳ４の処理をも実行することができる。
【００７６】
こうしてステップＳ４の処理を独立して行わない場合には、ウエハ洗浄装置２２ｇを捕集板３９を備えない構成に変更することができる。これにより、処理容器３１をコンパクトにして、ウエハ洗浄装置２２ｇのフットプリントを小さくすることができる。
【００７７】
本実施の形態に係るウエハ洗浄装置２２ｇによれば、上述した第１の実施の形態に係るウエハ洗浄装置２２ｅが奏する効果と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７９】
上述したウエハ洗浄装置２２ｅ，２２ｇの構成を対比すると明らかなように、有機物質の蒸気をウエハＷの表面に供給することができる限り、蒸気供給ノズルの構造や設置場所には制限はない。金属汚染物と有機物質との結合促進には、紫外線とプラズマのエネルギを適宜選択することができ、紫外線照射処理とプラズマ処理とを時間的に前後して行う構成としてもよい。
【００８０】
熱エネルギのみで金属汚染物と有機物質との結合を促進することが可能な場合には、紫外線ランプ３６を配置する必要はなく、また洗浄処理装置をプラズマ発生装置の構成とする必要もなくなるので、装置構造を簡単にすることができる。
【００８１】
ウエハ洗浄装置２２ｇでは、シャワーヘッド５１と蒸気供給ノズル５６とを独立した部材として備えているが、シャワーヘッド５１を蒸気供給ノズルとしても用いることも可能である。
【００８２】
ウエハ処理システムでは、トランスファモジュール２１とウエハ洗浄装置２２ｅとを１箇所のゲートバルブで隔離／連通可能としたが、ウエハ洗浄装置２２ｅで発生する蒸気のトランスファモジュール２１への流出を確実に防ぐために、トランスファモジュール２１とウエハ洗浄装置２２ｅとの間に、ロード・ロックモジュール２７，２８と同様のモジュールを設けることも好ましい。
【００８３】
上述した実施の形態では、洗浄処理が施される基板として半導体ウエハを取り上げたが、これに限られず、ＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板やフォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。
【００８４】
本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、ウエハ処理システム或いはウエハ洗浄装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。
【００８５】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８６】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
【００８７】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００８８】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
２１ トランスファモジュール
２２ａ〜２２ｄ，２２ｆ プロセスモジュール（プラズマエッチング装置）
２２ｅ ウエハ洗浄装置（プロセスモジュール）
３１ 処理容器
３２ 載置台
３３ 静電電極板
３４ 電熱ヒータ
３５ 蒸気供給ノズル
３６ 紫外線ランプ
３７ 排気口
３８ 直流電源
３９ 捕集板
４３，４４ 直流電源
５１ シャワーヘッド
５３，５５ 高周波電源
５６ 蒸気供給ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関し、特に、エッチング処理や成膜処理の後に基板表面に付着した金属汚染物を取り除くドライ方式の基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体ウエハ等の基板の表面の洗浄方法として、例えば、洗浄対象の基板を溶液又は溶剤（以下「洗浄液」という）に浸漬するか或いは基板に洗浄液を噴霧するかして異物を取り除き、その後、必要に応じて純水でリンス洗浄するウエット式の基板洗浄方法が採用されている。
【０００３】
このようなウエット式の基板洗浄方法においては、洗浄液や純水が処理後に基板表面に残留すると、ウォーターマークや表面酸化等が発生するおそれがあるために、リンス洗浄後に、例えば、スピン乾燥工程を設けて、基板表面に残留する洗浄液や純水等を除去し、基板を乾燥させている。このスピン乾燥工程は、基板に所定のガスを吹き付けながら行われる場合もある。
【０００４】
また、ウエット式の基板洗浄方法として、基板の表面を薬液で浄化する第１の工程と、基板の表面に残存する薬液を純水にて置換する第２の工程と、第２の工程で使用した純水よりも高温の温純水にて基板の表面を処理する第３の工程と、純水処理した基板を温純水の温度よりも低い温度に冷却する第４の工程と、冷却後の基板を乾燥する第５の工程とを有する基板洗浄方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４１８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウエット方式による基板洗浄方法では、純水を基板から除去する乾燥工程において、純水の表面張力に依って基板表面に形成されたパターンが傾く、所謂、パターン倒れが発生するという問題がある。特に、スピン乾燥工程において、ＡｒやＣＯ２等の吹きつけを併用する場合においては、パターン倒れが発生する傾向が強くなる。
【０００７】
本発明の目的は、パターン倒れを生じさせることなく、基板に付着した異物、特に金属汚染物を除去することができる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板洗浄装置は、基板の表面に付着した異物を除去する基板洗浄装置であって、基板を載置する載置台と、所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質を蒸気の状態で前記載置台に載置された前記基板に供給する蒸気供給部と、前記基板に付着した前記金属を含む異物と前記有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギを前記基板に供給するエネルギ供給部と、前記基板から前記結合物質が揮発する温度となるように前記基板を加熱する加熱部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の基板洗浄装置は、請求項１記載の基板洗浄装置において、前記載置台に載置された前記基板と所定間隔を空けて対向するように配置され、前記加熱部による加熱によって前記基板から揮発する前記結合物質の蒸気を固化させて捕集する捕集部を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の基板洗浄装置は、請求項１又は２記載の基板洗浄装置において、前記加熱部は、前記載置台の内部に設けられた電熱ヒータであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の基板洗浄装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、前記エネルギ供給部は、プラズマ発生装置又は紫外線照射装置であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の基板洗浄装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、前記基板の周囲を減圧雰囲気に維持するための減圧部を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の基板洗浄装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、前記有機物質はフタロシアニンであることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項７記載の基板洗浄方法は、基板の表面に付着した異物を除去する基板洗浄方法であって、前記基板を載置台に載置する載置ステップと、前記載置台に載置された前記基板に所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質を蒸気の状態で供給する蒸気供給ステップと、前記基板に付着した前記金属を含む異物と前記有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギを前記基板に供給する結合促進ステップと、前記載置台に載置された前記基板を所定温度に加熱し、前記基板から前記結合物質を揮発させる揮発ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の基板洗浄方法は、請求項７記載の基板洗浄方法において、前記揮発ステップでは、前記載置台に載置された前記基板に対向するように所定間隔を空けて捕集部を配置し、前記基板から揮発する前記結合物質を前記捕集部に付着させることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の基板洗浄方法は、請求項７又は８記載の基板洗浄方法において、前記結合促進ステップでは、プラズマ発生装置で発生させたプラズマのエネルギ又は紫外線照射装置から照射される紫外線のエネルギを前記基板に供給することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の基板洗浄方法は、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記蒸気供給ステップでは、減圧装置により前記基板の周囲が減圧雰囲気に保持されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の基板洗浄方法は、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記揮発ステップでは、減圧装置により前記基板の周囲が減圧雰囲気に保持されることを特徴とする。
【００１９】
請求項１２記載の基板洗浄方法は、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記有機物質としてフタロシアニンが用いられ、前記蒸気供給ステップでは、前記基板の温度は１００〜２００℃とされ、前記揮発ステップでは、前記基板の温度は２５０〜４００℃とされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の基板洗浄装置及び請求項７記載の基板洗浄方法によれば、有機物質を利用したドライ式洗浄プロセスにより、従来のウエット式の洗浄方法において純水等の液体を基板から除去する際に問題となっているパターン倒れを生じさせることなく、基板に付着した異物、特に金属汚染物を除去することができる。この効果は、微細パターンが形成される基板に対して、より顕著に得ることができる。
【００２１】
請求項２記載の基板洗浄装置及び請求項８記載の基板洗浄方法によれば、基板から揮発する結合物質が捕集部によって捕集されるので、基板の周囲の部材に結合物質が付着することを抑制し、洗浄処理雰囲気を清浄な環境に維持することができる。
【００２２】
請求項３記載の基板洗浄装置によれば、洗浄処理中に電熱ヒータにより基板を所望の温度に保持することができるので、有機物質の蒸気を基板に付着させる際に発生する熱応力の低減や、異物と有機物質との結合の促進を行うことが可能になる。
【００２３】
請求項４記載の基板洗浄装置及び請求項９記載の基板洗浄方法によれば、紫外線又はプラズマのエネルギによって異物と有機物質との結合が促進されるので、異物の除去率を高めることができる。
【００２４】
請求項５記載の基板洗浄装置及び請求項１１記載の基板洗浄方法によれば、異物と有機物質との結合物質を基板から揮発させる際の温度を低くすることができ、これにより基板へのダメージを小さく抑えることができる。
【００２５】
請求項６記載の基板洗浄装置及び請求項１２記載の基板洗浄方法によれば、フタロシアニンを用いることによって、多種の金属の除去に対応することができ、また、基板がダメージを受けない温度で洗浄処理を行うことができる。
【００２６】
請求項１０記載の基板洗浄方法によれば、基板の周囲を減圧雰囲気に保持することによって、基板の表面に形成された微細パターンの底部にまで有機物質の蒸気を拡散させることができるので、微細パターンの底部にある異物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】基板処理システムの一例に係るウエハ処理システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのウエハ洗浄装置の概略構成を示す図である。
【図３Ａ】フタロシアニンの化学構造を示す図である。
【図３Ｂ】フタロシアニンの銅錯体の化学構造を示す図である。
【図４】図２のウエハ洗浄装置によるウエハ洗浄工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのウエハ洗浄装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２９】
ここでは、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置として、基板としての半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を洗浄処理するウエハ洗浄装置を取り上げることとする。
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るウエハ洗浄装置を備えたウエハ処理システムの一例の概略構成を示す図である。
【００３１】
このウエハ処理システムは、平面視六角形のトランスファモジュール２１と、トランスファモジュール２１の外周部に配置された複数のプロセスモジュール２２ａ〜２２ｆと、トランスファモジュール２１内に設けられた搬送装置２９と、トランスファモジュール２１に並設された矩形状の搬送室としてのローダーモジュール２３と、ローダーモジュール２３内に設けられた搬送アーム２４と、ローダーモジュール２３と各フープ載置台２５との連結部に配置されたロードポート２６と、トランスファモジュール２１及びローダーモジュール２３の間に配置されてこれらを連結するロード・ロックモジュール２７，２８とを備えている。
【００３２】
ウエハ処理システムにおいて、ウエハ洗浄装置はプロセスモジュール２２ａ〜２２ｆのうちの少なくとも１つとして配置される。ここでは、プロセスモジュール２２ｅがウエハ洗浄装置（以下「ウエハ洗浄装置２２ｅ」と記す）となっており、その他のプロセスモジュール２２ａ〜２２ｄ，２２ｆは、例えば、プラズマエッチング装置であるとする。
【００３３】
ウエハ処理システムでは、まず、フープ載置台２５に載置されたフープからロードポート２６を通して搬送アーム２４によりウエハＷが取り出される。取り出されたウエハＷは、真空雰囲気に保持されたトランスファモジュール２１と隔離されて大気雰囲気に保持されているロード・ロックモジュール２７（又は２８）に搬入される。
【００３４】
ロード・ロックモジュール２７をローダーモジュール２３と隔離し、ロード・ロックモジュール２７を真空雰囲気とした後、ロード・ロックモジュール２７とトランスファモジュール２１とが連通し、ウエハＷは搬送装置２９によって取り出される。そして、ウエハＷは、例えば、プロセスモジュール２２ａに搬入され、そこで所定のエッチング処理が行われる。
【００３５】
エッチング処理後のウエハＷは、搬送装置２９によって取り出され、ウエハ洗浄装置２２ｅに搬入され、後述する所定の洗浄処理が施される。洗浄処理が終了したウエハＷは、フープからトランスファモジュール２１へウエハＷを搬送した手順と逆の手順で、フープに戻される。
【００３６】
図２はウエハ洗浄装置２２ｅの概略構成を示す図である。なお、トランスファモジュール２１とウエハ洗浄装置２２ｅとを隔離／連通させるゲートバルブ（不図示）は、図２の紙面手前側に位置している。
【００３７】
ウエハ洗浄装置２２ｅでは、概略、ウエハＷの表面に付着した異物（特に金属汚染物）と有機物質とを化学結合させ、生成した結合物質を揮発させてウエハＷから除去することにより異物を除去するという洗浄処理が行われる。なお、ここでの「揮発」とは、固体が気化する昇華を主とする概念であり、これに液体からの蒸発が含まれてもよいが、液体からの蒸発のみの場合は含まれない。
【００３８】
このような洗浄処理を行うために、ウエハ洗浄装置２２ｅは、処理容器（チャンバ）３１の内部に、載置台３２と、蒸気供給ノズル３５と、紫外線ランプ３６と、捕集板３９とが配置された構造を有している。
【００３９】
処理容器３１の底壁には排気口３７が設けられており、真空ポンプ等の排気装置（不図示）によって処理容器３１内を所望の圧力に減圧し、保持することができるようになっている。なお、排気口３７は複数箇所に設けられているが、図２では１箇所のみを図示している。
【００４０】
ウエハＷは載置台３２の上面に載置される。載置台３２は、クーロン力又はジョンソン・ラーベック（Johnsen-Rahbek）力によってウエハＷを吸着する静電電極板３３を内蔵しており、静電電極板３３は直流電源４３に接続されている。また、載置台３２には、ウエハＷを所定の温度に加熱する加熱部としての電熱ヒータ３４を内蔵しており、電熱ヒータ３４は直流電源４４に接続されている。なお、載置台３２には、搬送装置２９と載置台３２との間でウエハＷを受け渡しするために、載置台３２の上面上でウエハＷを昇降させる昇降ピン（不図示）が設けられている。
【００４１】
蒸気供給ノズル３５は、所定の有機物質の蒸気をウエハＷの表面に供給する蒸気供給部としての役割を担う。蒸気供給ノズル３５は、載置台３２の上面から一定間隔を隔てて、載置台３２の上方に配置されている。蒸気供給ノズル３５は、円板状の外形を有し、その内部に空洞を備え、蒸気を噴射するための多数のガス噴射口がその下面に形成された構造を有している。
【００４２】
蒸気供給ノズル３５のガス噴射口から噴射される蒸気の原料である有機物質は、蒸気供給ノズル３５に接続された気化器３８に固体の状態で供給される。気化器３８は固体の有機物質をその蒸気（気体）に変える。気化器３８から蒸気供給ノズル３５に至るラインは保温されており、気化器３８で発生させた蒸気は、蒸気のまま蒸気供給ノズル３５へ送られた後、ウエハＷに向けて噴射される。なお、気化器３８の機能を蒸気供給ノズル３５に持たせてもよい。
【００４３】
ウエハ洗浄装置２２ｅでは、揮発性と所定の金属に対する化学結合性とを有する有機物質が用いられる。
【００４４】
「所定の金属」は、具体的には、ウエハＷに形成される半導体素子の配線材料や誘電材料に含まれる金属であるＣｕ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ等や、半導体製造装置の各種部品に含まれるＦｅ等である。これらの金属はウエハＷの表面に金属汚染物（異物）として付着することがある。そこで、このような金属汚染物と有機物質とを化学結合させて、揮発性物質を生成させる。
【００４５】
「化学結合」としては配位結合が挙げられる。金属汚染物と有機物質とを配位結合させることによって結合物質である錯体（キレート）を生成させ、錯体をウエハＷから揮発させて除去することによってウエハＷから金属汚染物を除去する。
【００４６】
有機物質としては、具体的には、上述した種々の金属との化学結合性と揮発性に加えて、高温安定性を兼ね備えたフタロシアニンが好適に用いられる。但し、有機物質は、フタロシアニンに限定されるものではない。
【００４７】
図３Ａはフタロシアニンの化学構造を示す図であり、図３Ｂはフタロシアニンの銅錯体の化学構造を示す図である。フタロシアニンは、分子全体にπ電子共役系が広がった構造を有しており（図３Ａ）、その中心の環の４つの窒素がＣｕイオンに対してσ結合（Ｎ−Ｃｕ）、配位結合（Ｎ→Ｃｕ）を形成し、安定な錯体が形成される（図３Ｂ）。
【００４８】
この錯体は、化学構造が壊れることなく揮発する性質を有するため、ウエハＷからの除去に際して、従来のウエット式の洗浄方法で問題となっている洗浄液や純水等の表面張力の問題が生じず、したがって、パターン倒れの問題も生じない。
【００４９】
紫外線ランプ３６は、金属汚染物を構成する金属と有機物質との化学結合を促進させるエネルギとなる紫外線（ＵＶ）をウエハＷの表面に供給するエネルギ供給部としての役割を担う。紫外線ランプ３６によるＵＶ照射により、金属汚染物の除去性能を向上させると共に、処理時間を短縮することが可能になる。
【００５０】
捕集板３９は、金属汚染物と有機物質との結合物質及び未反応の有機物質を揮発させてウエハＷから除去する際に、結合物質の蒸気及び未反応の有機物質の蒸気を固化させて捕集する捕集部としての役割を担う。
【００５１】
捕集板３９は、円板状の形状を有し、載置台３２の上空から離れた位置（以下「待避位置」といい、図２において実線で示す）と、載置台３２と蒸気供給ノズル３５との間の位置（以下「捕集位置」といい、図２に破線で示す）との間で、水平移動機構（不図示）により水平移動自在である。
【００５２】
捕集板３９は、金属汚染物と有機物質との結合物質及び未反応の有機物質を揮発させてウエハＷから除去する際に捕集位置に配置され、それ以外の時には待避位置に配置される。捕集板３９の内部には冷媒を流すための流路が形成されており、この流路はチラー（不図示）と接続されている。こうして捕集板３９は、冷媒循環により所定温度に保持することができるようになっている。捕集板３９の冷却は、ペルチェ素子等の冷却用素子を用いて行ってもよい。
【００５３】
次に、ウエハ洗浄装置２２ｅにおけるウエハＷの洗浄処理工程について説明する。
【００５４】
図３はウエハ洗浄処理工程を示すフローチャートである。洗浄処理開始前は、捕集板３９は待避位置で待機している。最初に、プラズマエッチング処理を終えたウエハＷが処理容器３１に搬入され、載置台３２に載置される（ステップＳ１）。
【００５５】
処理容器３１が密閉された後、有機物質（例えば、フタロシアン）が気化器３８へ送られ、気化器３８にて発生させた有機物質の蒸気は、蒸気供給ノズル３５からウエハＷに噴射されて、ウエハＷの表面に付着する（ステップＳ２）。なお、有機物質の蒸気はウエハＷの表面に付着して固化する。
【００５６】
このステップＳ２の処理は、電熱ヒータ３４への通電（電力供給）を行い、ウエハＷの温度を一定の温度に加熱した状態で行うことが好ましい。但し、このときの加熱温度は、ウエハＷに付着した有機物質が再び揮発しない温度に設定される。例えば、有機物質を３００℃で気化させた場合には、ウエハＷの温度を１００〜２００℃とすることができる。こうして、有機物質の蒸気がウエハＷに触れて固化する際の熱応力の発生を小さく抑えて、ウエハＷの表面に形成されたパターンへの熱応力の影響を小さくすることができる。
【００５７】
また、ステップＳ２の処理では、蒸気供給ノズル３５から噴射される蒸気がウエハＷの前面に均一に供給されるような蒸気の流れが形成されるように、蒸気供給ノズル３５からの蒸気噴射量に適応させて、処理容器３１内を減圧雰囲気（例えば、１．３ｋＰａ〜１３ｋＰａ（１０〜１００Ｔｏｒｒ））に保持することが好ましい。但し、ステップＳ２の処理における処理容器３１内の圧力は、蒸気供給ノズル３５から噴射される蒸気が処理容器３１内全体に拡散しない程度とする。こうして、ウエハＷの全面にわたって均一な処理を行うことができる。また、ウエハＷの表面に形成された微細パターンの底部にまで蒸気を拡散させて、微細パターンの底部にある異物を除去することができるようになる。
【００５８】
蒸気供給ノズル３５からの有機物質の蒸気噴射を停止した後に、紫外線ランプ３６から紫外線をウエハＷの表面に照射し、有機物質とウエハＷの表面に付着している金属汚染物との結合促進を行う（ステップＳ３）。これにより、金属汚染物の除去率を高めることができる。
【００５９】
このステップＳ３の処理は、結合促進を更に進めるために、電熱ヒータ３４への通電によってウエハＷの温度を一定の温度に加熱し、保持した状態で行うことが好ましい。このときの加熱温度は、ウエハＷに付着した有機物質が揮発しない温度に設定される。
【００６０】
紫外線ランプ３６による紫外線照射を停止した後に、捕集板３９をウエハＷの上空の捕集位置に移動させ、電熱ヒータ３４への通電によって結合物質及び未反応の有機物質が揮発する温度にウエハＷの温度を加熱し、保持する（ステップＳ４）。こうして、結合物質及び未反応の有機物質が揮発してウエハＷから除去される。
【００６１】
このとき、ウエハＷから揮発する結合物質及び未反応の有機物質の各蒸気の多くは、捕集板３９に触れて固化し、捕集板３９に付着するため、ウエハＷへの再付着を抑制することができる。捕集板３９は、例えば、結露防止のために露点温度よりも高い温度であって、かつ、ウエハＷの温度よりも低い温度に保持されていることが好ましい。これにより、ウエハＷから揮発する物質を積極的に凝縮して捕捉することができる。
【００６２】
このステップＳ４の処理は、加熱によるウエハＷへのダメージを小さく抑えるために、加熱温度をできる限り低くすることができるように、処理容器３１内を真空状態（例えば、０．１ｋＰａ〜１．３ｋＰａ（１〜１０Ｔｏｒｒ））とすることが好ましい。有機物質がフタロシアニンの場合、ステップＳ４の処理におけるウエハＷの加熱温度は、２５０〜４００℃とすることができる。
【００６３】
ステップＳ３，Ｓ４の処理において、例えば、結合物質の揮発温度が未反応の有機物質の揮発温度よりも低い場合には、ウエハＷの温度をこれらの中間の温度に設定することにより、未反応の有機物質を揮発させることなく、生成した結合物質を逐次揮発させることができる。この場合、捕集板３９と紫外線ランプ３６との上下位置関係を図２に示される位置関係と逆にして、ウエハＷに紫外線ランプ３６からの紫外線が捕集板３９によって遮られないようにすればよい。
【００６４】
ステップＳ４の処理が終了した後、捕集板３９を待避位置へと移動させ、ウエハＷを処理容器３１から搬出する（ステップＳ５）。こうして、ウエハＷの洗浄処理は終了する。
【００６５】
上述の通り、ウエハ洗浄装置２２ｅでは、有機物質を利用したドライ式洗浄プロセスにより、従来のウエット式の洗浄方法において純水等の液体をウエハＷから除去する際に問題となっているパターン倒れを生じさせることなく、ウエハＷに付着した異物、特に金属汚染物を除去することができる。この効果は、微細パターンが形成されるウエハＷに対して、より顕著に得ることができる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るウエハ洗浄装置について説明する。
【００６７】
図５は本発明の第２の実施の形態に係るウエハ洗浄装置の概略構造を示す図である。図５に示したウエハ洗浄装置２２ｇは、ウエハ洗浄装置２２ｅと同様に、図１に示したウエハ処理システムのプロセスモジュール２２ｅの位置にこれに代えて配置されるものとし、ウエハ洗浄装置２２ｇにおいて、図２に示したウエハ洗浄装置２２ｅと共通する構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６８】
ウエハ洗浄装置２２ｇは、プラズマ発生装置としての構成を備えている。すなわち、載置台３２がプラズマを発生させるための一方の電極（下部電極）として機能するように、載置台３２には整合器５４を介して所定の高周波電力を供給する高周波電源５５が接続されている。また、載置台３２の上方には、プラズマ発生に用いるプロセスガス（例えば、Ａｒ，Ｃｌ２等）を処理容器３１内に供給するシャワーヘッド５１が配置されている。シャワーヘッド５１には、整合器５２を介して高周波電源５３が接続されており、高周波電源５３は所定の高周波電力をシャワーヘッド５１に供給する。これにより、シャワーヘッド５１は上部電極として機能する。
【００６９】
載置台３２の上方かつシャワーヘッド５１の下方には、蒸気供給ノズル５６が配置されており、載置台３２に載置されたウエハＷに向けて有機物質の蒸気を噴射、供給することができるようになっている。
【００７０】
ウエハ洗浄装置２２ｇを用いたウエハＷの洗浄処理は、基本的に図４のフローチャートに示されたステップにしたがって行われる。
【００７１】
ステップＳ１の処理によりウエハＷが載置台３２に載置された後に、蒸気供給ノズル５６から有機物質の蒸気をウエハＷに向けて噴射することによってステップＳ２の処理が行われる。
【００７２】
次に行われるステップＳ３の処理では、処理容器３１内を所定の真空雰囲気に維持しながら、載置台３２とシャワーヘッド５１との間の空間にシャワーヘッド５１からプロセスガスを送出すると共に、シャワーヘッド５１と載置台３２とに所定の高周波電力を供給してプラズマを発生させ、発生したプラズマのエネルギを利用して金属汚染物と有機物質との結合を促進する。プラズマのエネルギとは、熱、光、イオン及びラジカルのエネルギを指す。
【００７３】
このとき、プラズマの発生開始前から終了に至る間においてウエハＷの温度が一定となるように、電熱ヒータ３４への通電を調節することも好ましい。
【００７４】
このステップＳ３の処理が終了した後は、ステップＳ４、Ｓ５の処理を行う。すなわち、捕集板３９を捕集位置に配置し、電熱ヒータ３４によりウエハＷを加熱して、ウエハＷから結合物質及び未反応の有機物質を揮発、除去した後、ウエハＷを処理容器から搬出する。
【００７５】
なお、ウエハ洗浄装置２２ｇを用いた洗浄処理では、ステップＳ３の処理において、プラズマのエネルギによってウエハＷの温度を上昇させて、生成した結合物質をウエハＷ上に留まらせることなく揮発させることができる。つまり、ステップＳ３の処理においてステップＳ４の処理をも実行することができる。
【００７６】
こうしてステップＳ４の処理を独立して行わない場合には、ウエハ洗浄装置２２ｇを捕集板３９を備えない構成に変更することができる。これにより、処理容器３１をコンパクトにして、ウエハ洗浄装置２２ｇのフットプリントを小さくすることができる。
【００７７】
本実施の形態に係るウエハ洗浄装置２２ｇによれば、上述した第１の実施の形態に係るウエハ洗浄装置２２ｅが奏する効果と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７９】
上述したウエハ洗浄装置２２ｅ，２２ｇの構成を対比すると明らかなように、有機物質の蒸気をウエハＷの表面に供給することができる限り、蒸気供給ノズルの構造や設置場所には制限はない。金属汚染物と有機物質との結合促進には、紫外線とプラズマのエネルギを適宜選択することができ、紫外線照射処理とプラズマ処理とを時間的に前後して行う構成としてもよい。
【００８０】
熱エネルギのみで金属汚染物と有機物質との結合を促進することが可能な場合には、紫外線ランプ３６を配置する必要はなく、また洗浄処理装置をプラズマ発生装置の構成とする必要もなくなるので、装置構造を簡単にすることができる。
【００８１】
ウエハ洗浄装置２２ｇでは、シャワーヘッド５１と蒸気供給ノズル５６とを独立した部材として備えているが、シャワーヘッド５１を蒸気供給ノズルとしても用いることも可能である。
【００８２】
ウエハ処理システムでは、トランスファモジュール２１とウエハ洗浄装置２２ｅとを１箇所のゲートバルブで隔離／連通可能としたが、ウエハ洗浄装置２２ｅで発生する蒸気のトランスファモジュール２１への流出を確実に防ぐために、トランスファモジュール２１とウエハ洗浄装置２２ｅとの間に、ロード・ロックモジュール２７，２８と同様のモジュールを設けることも好ましい。
【００８３】
上述した実施の形態では、洗浄処理が施される基板として半導体ウエハを取り上げたが、これに限られず、ＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板やフォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。
【００８４】
本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、ウエハ処理システム或いはウエハ洗浄装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。
【００８５】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８６】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
【００８７】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００８８】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
２１ トランスファモジュール
２２ａ〜２２ｄ，２２ｆ プロセスモジュール（プラズマエッチング装置）
２２ｅ ウエハ洗浄装置（プロセスモジュール）
３１ 処理容器
３２ 載置台
３３ 静電電極板
３４ 電熱ヒータ
３５ 蒸気供給ノズル
３６ 紫外線ランプ
３７ 排気口
３８ 直流電源
３９ 捕集板
４３，４４ 直流電源
５１ シャワーヘッド
５３，５５ 高周波電源
５６ 蒸気供給ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に付着した異物を除去する基板洗浄装置であって、
前記基板を載置する載置台と、
所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質を蒸気の状態で前記載置台に載置された前記基板に供給する蒸気供給部と、
前記基板に付着した前記金属を含む異物と前記有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギを前記基板に供給するエネルギ供給部と、
前記基板から前記結合物質が揮発する温度となるように前記基板を加熱する加熱部と、を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記載置台に載置された前記基板と所定間隔を空けて対向するように配置され、前記加熱部による加熱によって前記基板から揮発する前記結合物質の蒸気を固化させて捕集する捕集部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記加熱部は、前記載置台の内部に設けられた電熱ヒータであることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記エネルギ供給部は、プラズマ発生装置又は紫外線照射装置であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記基板の周囲を減圧雰囲気に維持する減圧部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記有機物質はフタロシアニンであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
基板の表面に付着した異物を除去する基板洗浄方法であって、
前記基板を載置台に載置する載置ステップと、
前記載置台に載置された前記基板に所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質を蒸気の状態で供給する蒸気供給ステップと、
前記基板に付着した前記金属を含む異物と前記有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギを前記基板に供給する結合促進ステップと、
前記載置台に載置された前記基板を所定温度に加熱し、前記基板から前記結合物質を揮発させる揮発ステップと、を有することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項８】
前記揮発ステップでは、前記載置台に載置された前記基板に対向するように所定間隔を空けて捕集部を配置し、前記基板から揮発する前記結合物質を前記捕集部に付着させることを特徴とする請求項７記載の基板洗浄方法。
【請求項９】
前記結合促進ステップでは、プラズマ発生装置で発生させたプラズマのエネルギ又は紫外線照射装置から照射される紫外線のエネルギを前記基板に供給することを特徴とする請求項７又は８記載の基板洗浄方法。
【請求項１０】
前記蒸気供給ステップでは、減圧装置により前記基板の周囲が減圧雰囲気に保持されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項１１】
前記揮発ステップでは、減圧装置により前記基板の周囲が減圧雰囲気に保持されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項１２】
前記有機物質としてフタロシアニンが用いられ、
前記蒸気供給ステップでは、前記基板の温度は１００〜２００℃とされ、
前記揮発ステップでは、前記基板の温度は２５０〜４００℃とされることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項１】
基板の表面に付着した異物を除去する基板洗浄装置であって、
前記基板を載置する載置台と、
所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質を蒸気の状態で前記載置台に載置された前記基板に供給する蒸気供給部と、
前記基板に付着した前記金属を含む異物と前記有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギを前記基板に供給するエネルギ供給部と、
前記基板から前記結合物質が揮発する温度となるように前記基板を加熱する加熱部と、を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記載置台に載置された前記基板と所定間隔を空けて対向するように配置され、前記加熱部による加熱によって前記基板から揮発する前記結合物質の蒸気を固化させて捕集する捕集部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記加熱部は、前記載置台の内部に設けられた電熱ヒータであることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記エネルギ供給部は、プラズマ発生装置又は紫外線照射装置であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記基板の周囲を減圧雰囲気に維持する減圧部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記有機物質はフタロシアニンであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
基板の表面に付着した異物を除去する基板洗浄方法であって、
前記基板を載置台に載置する載置ステップと、
前記載置台に載置された前記基板に所定の金属に対して化学結合性を有する有機物質を蒸気の状態で供給する蒸気供給ステップと、
前記基板に付着した前記金属を含む異物と前記有機物質との結合物質の生成を促進するエネルギを前記基板に供給する結合促進ステップと、
前記載置台に載置された前記基板を所定温度に加熱し、前記基板から前記結合物質を揮発させる揮発ステップと、を有することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項８】
前記揮発ステップでは、前記載置台に載置された前記基板に対向するように所定間隔を空けて捕集部を配置し、前記基板から揮発する前記結合物質を前記捕集部に付着させることを特徴とする請求項７記載の基板洗浄方法。
【請求項９】
前記結合促進ステップでは、プラズマ発生装置で発生させたプラズマのエネルギ又は紫外線照射装置から照射される紫外線のエネルギを前記基板に供給することを特徴とする請求項７又は８記載の基板洗浄方法。
【請求項１０】
前記蒸気供給ステップでは、減圧装置により前記基板の周囲が減圧雰囲気に保持されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項１１】
前記揮発ステップでは、減圧装置により前記基板の周囲が減圧雰囲気に保持されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項１２】
前記有機物質としてフタロシアニンが用いられ、
前記蒸気供給ステップでは、前記基板の温度は１００〜２００℃とされ、
前記揮発ステップでは、前記基板の温度は２５０〜４００℃とされることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３５１１９（Ｐ２０１１−３５１１９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７９０１９（Ｐ２００９−１７９０１９）
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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