説明

基板洗浄装置

【課題】装置内に蓄積された金属汚染物質や有機汚染物質を除去することができる基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】基板を薬液により洗浄する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内の前記基板に対して薬液を供給する第1の配管と、前記処理室内の前記基板に対してリンス液を供給する第2の配管と、前記第1の配管内及び第2の配管内の少なくとも一方に配管洗浄液を供給する配管洗浄液供給系とを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板を洗浄する基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【0002】
シリコンウエハ等の半導体基板の成膜パターン条件は微細化の方向にあり、それに伴い洗浄技術も微細化に対応するために様々な方法が採られている。
しかし、ウエハを洗浄した際、その表面は非常に活性であるため、様々な要因で洗浄面を保ち続けることは非常に困難であることは既知の事実である。
また、ウエハを酸等による洗浄液にて洗浄し、リンス工程を経て乾燥させる一連の作業のうち、従来から問題視されている金属汚染等以外に有機汚染にも対応しなければならないが、各工程で使用する薬液や純水と共に持ち込まれる有機物が装置内に蓄積し、これが原因となる汚染が発生している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
基板洗浄装置において、半導体基板を洗浄する際、酸またはアルカリ等(例えばフッ化水素酸、塩酸、硫酸、またはアンモニア水、過酸化水素水)を1種類以上混ぜ、脱イオン水(DIW)で希釈したもの(SC1液:アンモニア水と過酸化水素水を混ぜDIWで希釈したもの、SC2液:塩酸と過酸化水素水を混ぜDIWで希釈したもの、など)や機能水と呼ばれるDIWにオゾンガスや水素ガスを溶解させたものなどが使用されている。また、薬液を置換するリンス液としてはDIWや炭酸ガスを溶解させた水などが使用されている。しかし、これらの原材料は供給タンクからユースポイントまでの配管材等によって有機汚染を受けてしまい、これらの一部が装置内に蓄積されてしまうといった問題があった。また、半導体基板を洗浄する洗浄液や機能水、リンス液等は、含有する金属イオン量については厳しく管理されているが、有機物の管理はあまり厳しくない。そのため、洗浄工程全般にて有機物の半導体基板への再付着による有機汚染が問題となる。さらに、一部の薬液・機能水によってはこれらの有機汚染を除去できるものもあるが、それら以外の薬液・機能液では除去できないため、使用と共に装置内部に有機物が蓄積してしまうことになる。
【0004】
本発明は、装置内に蓄積された金属汚染物質や有機汚染物質を除去することができる基板洗浄装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、基板を薬液により洗浄する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内の前記基板に対して薬液を供給する第1の配管と、前記処理室内の前記基板に対してリンス液を供給する第2の配管と、前記第1の配管内及び前記第2の配管内の少なくとも一方に配管洗浄液を供給する配管洗浄液供給系と、を有する基板洗浄装置が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、必要に応じて各配管内に過酸化水素水やオゾン水等の酸化性の液体もしくはIPA(イソプロピルアルコール)等の有機溶媒を切替えて流す経路を作ることで、装置内に蓄積した金属汚染物質や有機汚染物質を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を示す。
【0008】
基板洗浄装置本体12内に薬液であるDHF(希フッ酸)を供給するDHF供給部14は、配管14a、第1の切替え部15a及び装置本体内に薬液を供給する第1の配管である配管16aを介して装置本体12に接続されている。また、薬液であるSC1液を供給するSC1洗浄液供給部17は、配管17a、第2の切替え部15b及び第1の配管である配管16bを介して装置本体12に接続されている。また、薬液であるSC2液を供給するSC2洗浄液供給部18は、配管18a、第3の切替え部15c及び第1の配管である配管16cを介して装置本体12に接続されている。
【0009】
基板洗浄装置本体12内にリンス液であるDIWを供給するDIW供給部20は、配管20a、第4の切替え部15d及び装置本体内にリンス液を供給する第2の配管である配管21を介して装置本体12に接続されている。
【0010】
基板洗浄装置本体12内に配管洗浄液である酸化性クリーニング液を供給する酸化性クリーニング液供給部22は、配管22a、22b、22c、22dを介して第1の切替え部15a、第2の切替え部15b、第3の切替え部15c、第4の切替え部15dにそれぞれ接続されている。酸化性クリーニング液としては、例えば過酸化水素水やオゾン水、次亜塩素酸、硝酸、クロラミン、ジメチルスルホキシドのいずれか1種類以上を混合した酸化性の液体が挙げられる。
【0011】
基板洗浄装置本体12内に配管洗浄液である有機溶媒クリーニング液を供給する有機溶媒クリーニング液供給部24は、配管24a、24b、24c、24dを介して第1の切替え部15a、第2の切替え部15b、第3の切替え部15c、第4の切替え部15dにそれぞれ接続されている。有機溶媒クリーニング液としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、エチレングリコール、2-メチル-2-プロパノールのいずれか1種類以上を混合した有機溶媒が挙げられる。
【0012】
したがって、DHF供給部14は、配管14a、第1の切替え部15a及び配管16aを介して洗浄装置本体12内にDHFを供給し、第1の切替え部15aが酸化性クリーニング液供給部22側に切替えられることで、装置本体12内へのDHFの供給は停止し、酸化性クリーニング液供給部22に備えられた酸化性クリーニング液が配管22a、第1の切替え部15a及び配管16aを介して装置本体12内に供給される。また、第1の切替え部15aが有機溶媒クリーニング液供給部24側に切替えられることで有機溶媒クリーニング液供給部24に備えられた有機溶媒クリーニング液が配管24a、第1の切替え部15a及び配管16aを介して装置本体12内に供給される。
【0013】
また、SC1洗浄液供給部17は、配管17a、第2の切替え部15b及び配管16bを介して洗浄装置本体12内にSC1液を供給し、第2の切替え部15bが酸化性クリーニング液供給部22側に切替えられることで、装置本体12内へのSC1液の供給は停止し、酸化性クリーニング液供給部22に備えられた酸化性クリーニング液が配管22b、第2の切替え部15b及び配管16bを介して装置本体12内に供給される。また、第2の切替え部15bが有機溶媒クリーニング液供給部24側に切替えられることで有機溶媒クリーニング液供給部24に備えられた有機溶媒クリーニング液が配管24b、第2の切替え部15b及び配管16bを介して装置本体12内に供給される。
【0014】
また、SC2洗浄液供給部18は、配管18a、第3の切替え部15c及び配管16cを介して洗浄装置本体12内にSC2液を供給し、第3の切替え部15cが酸化性クリーニング液供給部22側に切替えられることで、装置本体12内へのSC2液の供給は停止し、酸化性クリーニング液供給部22に備えられた酸化性クリーニング液が配管22c、第3の切替え部15c及び配管16cを介して装置本体12内に供給される。また、第3の切替え部15cが有機溶媒クリーニング液供給部24側に切替えられることで有機溶媒クリーニング液供給部24に備えられた有機溶媒クリーニング液が配管24c、第3の切替え部15c及び配管16cを介して装置本体12内に供給される。
【0015】
さらに、DIW供給部20は、配管20a、第4の切替え部15d及び配管21を介して洗浄装置本体12内にDIWを供給し、第4の切替え部15dが酸化性クリーニング液供給部22側に切替えられることで、装置本体12内へのDIWの供給は停止し、酸化性クリーニング液供給部22に備えられた酸化性クリーニング液が配管22d、第4の切替え部15d及び配管21を介して装置本体12内に供給される。また、第4の切替え部15dが有機溶媒クリーニング液供給部24側に切替えられることで有機溶媒クリーニング液供給部24に備えられた有機溶媒クリーニング液が配管24d、第4の切替え部15d及び配管21を介して装置本体12内に供給される。
【0016】
図2は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置10の装置本体12内を示す。
基板洗浄装置本体(洗浄容器)12に囲まれて洗浄室30が構成されている。この洗浄室30には、半導体ウエハ等の基板32を水平に支持する支持具34が配置されている。この支持具34は、モータ等からなる回転機構36に回転軸37を介して接続され、この回転機構36により、水平に支持された状態の基板32を回転させるようになっている。
【0017】
支持具34の周囲はカバー38により囲まれている。このカバー38は、後述するように、支持具34により基板32が回転する際に基板32から飛ぶ薬液を受け止めるようになっている。
【0018】
装置本体12の側面には、基板搬入搬出口33(図1参照)が形成されている。この基板搬入搬出口33にはゲートバルブ35(図1参照)が設けられており、このゲートバルブ35により基板搬入搬出口33が開閉される。また、この基板搬入搬出口33を介して基板32を支持具34に移載するための基板移載機39(図1参照)が設けられている。
【0019】
前述した洗浄室30には、第1のノズル40と第2のノズル42とが挿入されている。第1のノズル40は薬液である例えばDHF、SC1液、SC2液を供給する第1の配管(配管16a、16b、16c)に接続され、第2のノズル42はリンス液である例えばDIWを供給する第2の配管(配管21)に接続され、第1のノズル40と第2のノズル42とは、それぞれの先端が支持具34に支持された基板32の中心付近手前まで延びるように水平に配置されている。したがって、第1のノズル40からは第1の配管である配管16a、16b、16cを介してDHF、SC1液、SC2液が基板32の中心に供給される。また、第2のノズル42からは第2の配管である配管21を介してDIWが基板32の中心に供給される。また、第1の切替え部15a、第2の切替え部15b、第3の切替え部15c又は第4の切替え部15dが酸化性クリーニング液供給部側、または有機溶媒クリーニング液供給部側に切替えられることで、配管洗浄液である酸化性クリーニング液または有機溶媒クリーニング液が配管16a、16b、16c又は配管21内に供給され、第1のノズル40及び第2のノズル42の両方又は少なくとも一方から基板洗浄装置本体12内に供給される。
【0020】
給水部50は、前述したカバー38の内側上部の周囲に開口し、カバー38の内面に純水(脱イオン水)を供給できるようになっている。
【0021】
カバー38の下面には、カバー38に供給された純水を排出するための排水管54が接続されており、この排水管54は、基板洗浄装置本体12の外部へ延び、この排水管54を介してカバー38内の純水が排出される。なお、基板32に対して供給された薬液やリンス液も排水管54を介して排出される。
【0022】
また、基板洗浄装置本体12の上部には、乾燥用ガス供給管56が接続されている。乾燥用ガスとしては、例えば窒素(N)が用いられる。さらに、基板洗浄装置本体12の下部には乾燥用ガスを排出するための排気管60が接続されている。
【0023】
コントローラ62はコンピュータから構成され、回転機構36による支持具34の回転、ゲートバルブ35による基板搬入搬出口33の開閉、基板移載機39による基板32の搬入及び搬出、第1のノズル40によるDHF、SC1液、SC2液の供給、第2のノズル42によるDIWの供給、配管16a、16b、16c、21内への酸化性クリーニング液の供給、配管16a、16b、16c、21内への有機溶媒クリーニング液の供給、第1の切替え部15a、第2の切替え部15b、第3の切替え部15c及び第4の切替え部15dの各切替え作業、給水部50からの純水の供給、乾燥用ガス供給管56からの窒素(N)の供給等を制御する。
【0024】
次に、上記構成に係る基板洗浄装置10を用いて半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、基板を洗浄する方法について説明する。
【0025】
図3は、コントローラ62による制御フローを示すフローチャートである。
まず、ステップS10において、ゲートバルブ35により基板搬入搬出口33を開き、パターンが形成された基板32を基板移載機39により洗浄室30内に搬入する。
【0026】
次のステップS12においては、さらに基板移載機39を制御して基板32を支持具34に支持(セット)し、ゲートバルブ35により基板搬入搬出口33を閉じる。
【0027】
次のステップS14においては、回転機構36により回転軸37を介して支持具34を回転させることにより基板32の回転を開始する。
【0028】
次のステップS16においては、図4に示すように、基板32の回転を維持しつつ、第1の切替え部15aをDHF供給部14側に切替え、第1の配管である配管16aを介して第1のノズル40からDHFを供給し、基板32の表面を洗浄する。このとき、第2の切替え部15bをSC1洗浄液供給部17側に切替え、配管16bを介して第1のノズル40からSC1洗浄液を供給するようにしてもよいし、第3の切替え部15cをSC2洗浄液供給部18側に切替え、配管16cを介して第1のノズル40からSC2洗浄液を供給するようにしてもよい。
【0029】
次のステップS18においては、図5に示すように、基板32の回転を維持しつつ、第1のノズル40からのDHFの供給を停止し、第4の切替え部15dをDIW供給部20側に切替え、第2の配管である配管21を介して第2のノズル42からリンス液としてのDIWを基板32の中心に向けて供給し、基板表面に残留するDHFを洗い流し、リンスを行う。
【0030】
次のステップS20においては、図6に示すように、基板32の回転を維持しつつ、第2のノズル42からのDIWの供給を停止し、基板上のDIW等を回転による遠心力でふるい落とす。このステップS20においては、洗浄室30には、乾燥用ガス供給管56を介して乾燥用ガスとしてのNを供給しつつ排気管58より排気して洗浄室30をN雰囲気とし、このN雰囲気中で基板32を乾燥させる。
なお、給水部50からカバー38の内面への水の供給は、安全性を高めるため、ステップS16の洗浄工程または、ステップS18のリンス工程からステップS20の乾燥工程にかけて連続的に行うのが好ましい。即ち、少なくとも基板32からDHFやDIW等がカバー38へ飛ぶ間はカバー38の内面に純水を供給するようにするのがよい。なお、後述する配管洗浄工程においてもカバー38の内面に純水を供給するようにするのがよい。
【0031】
次のステップS22においては、回転機構36による支持具34の回転を停止することにより基板32の回転を停止する。また、洗浄室30内へのNの供給を停止する。
【0032】
次のステップS24によれば、ゲートバルブ35により基板搬入搬出口33を開き、基板移載機39により基板32を洗浄室30内から搬出する。その後、他の装置、例えばエピタキシャル成長装置等へ搬送し、成膜等の処理を行う。
【0033】
本発明においては、必要に応じて、例えば上述のステップS10からステップS24の一連の基板洗浄工程以外の時にDHFを供給する第1の切替え部15a及びDIWを供給する第4の切替え部15dの両方又は少なくとも一方を酸化性クリーニング液供給部22側に切替える。そして、酸化性クリーニング液供給部22から過酸化水素水やオゾン水等の酸化性の液体を流すことで、この酸化性の液体を第1の切替え部15aを介して第1の配管である配管16a内へ、また、第4の切替え部15dを介して第2の配管である配管21内へ流すことができる。配管16a内、21内へ流れた酸化性の液体は、第1のノズル40、第2のノズル42を介して洗浄装置本体12内に供給され、排水管54より排出される。これにより、第1及び第2の配管内、第1のノズル40、第2のノズル42内、装置本体12内に蓄積した有機物を酸化分解し、系外へ排出させることができる。
【0034】
また、DHFの代わりにSC1液又はSC2液を使用する場合にも、必要に応じて、SC1液又はSC2液を供給する第2の切替え部15b又は第3の切替え部15cを酸化性クリーニング液供給部22側に切替え、酸化性クリーニング液供給部22から過酸化水素水やオゾン水等の酸化性の液体を流すことで、この酸化性の液体を第2の切替え部15b又は第3の切替え部15cを介して第1の配管である配管16b内又は配管16c内へ流すことができる。配管16b内、16c内へ流れた酸化性の液体は第1のノズル40を介して洗浄装置本体12内に供給され、排水管54より排出される。これにより第1の配管内、第1のノズル40内、装置本体12内に蓄積した有機物を酸化分解し、系外へ排出させることができる。
【0035】
また、第1及び第2の配管内、第1のノズル40、第2のノズル42内、洗浄装置本体12内に蓄積した有機物の除去に際しては、酸化性クリーニング液供給部22の代わりに有機溶媒クリーニング液供給部24を用いてもよい。
有機溶媒を第1の配管内及び第2の配管内の両方又は少なくとも一方に流すことで、第1及び第2の配管内、第1のノズル40、第2のノズル42内、洗浄装置本体12内に蓄積した有機物を直接溶解させて、系外へ排出させることができる。
【0036】
また、これら2種類の液体(酸化性の液体、有機溶媒)をそれぞれの配管に応じて1種類以上若しくは内容や濃度を個別に変化させて(例えば第1の配管にはIPA,第2の配管にはメタノールなど)流してもよい。但し、配管洗浄液供給系において、酸化性の液体と有機溶媒の両方を用いる場合は、それぞれの液体によるクリーニング工程の間に、DIWによる配管内置換が必要となり、このための設備も設ける必要がある。
【0037】
薬液やDIWを装置内部のユースポイントまで供給する配管やバルブ等からは可塑剤として加えられているフタル酸エステル類やフッ素化合物等が微量ながら溶出する。また供給タンクから装置までの配管やバルブ等によっても有機化合物は微量ながら溶出する。これらの有機物は装置内部のタンク壁や配管壁、流路上の僅かなデッドスペースなどに蓄積され、別のタイミング(温度や振動などの影響)で再溶出し洗浄中のウエハに付着する。本発明では、装置内部をセルフクリーニングすることで、装置内部に蓄積した有機物等を系外へ排出できるようにすることを最大の特徴とする。
【0038】
本発明によれば、使用する薬液やDIWの配管に本来使用する薬液とは異なる過酸化水素水やオゾン水、イソプロピルアルコール等を別途加えることで、装置内部に蓄積した有機汚染物質を分解・溶解し、クリーニング処理を行うことができる。さらに、これによって、ウエハ洗浄時におけるウエハへの有機汚染物質の付着を抑制し、ウエハを清浄に保つことができ、表面洗浄度に敏感な成膜工程前のウエハ洗浄に利用することができる。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【0039】
本発明の一態様によれば、基板を薬液により洗浄する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内の前記基板に対して薬液を供給する第1の配管と、前記処理室内の前記基板に対してリンス液を供給する第2の配管と、前記第1の配管及び前記第2の配管内の少なくとも一方に配管洗浄液を供給する配管洗浄液供給系と、を有する基板洗浄装置が提供される。
【0040】
好ましくは、前記薬液は、酸またはアルカリ等(例えばフッ化水素、塩酸、硫酸、またはアンモニア水、過酸化水素水)を1種類以上混ぜ、脱イオン水(DIW)で希釈したものや、機能水と呼ばれる脱イオン水(DIW)にオゾンガスや水素ガスを溶解させたものである。
【0041】
好ましくは、前記薬液は、希フッ酸(DHF),アンモニア水と過酸化水素水を混ぜDIWで希釈したもの(SC1),または塩酸と過酸化水素水を混ぜDIWで希釈したもの(SC2)である。
【0042】
好ましくは、前記リンス液は、炭酸ガスを溶解させた水である。
【0043】
好ましくは、前記リンス液は、脱イオン水(DIW)である。
【0044】
好ましくは、前記洗浄液は、過酸化水素水、オゾン水、次亜塩素酸、硝酸、クロラミン、ジメチルスルホキシドのいずれか1種類以上を混合した酸化性の液体である。
【0045】
好ましくは、前記洗浄液は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、エチレングリコール、2−メチル−2−プロパノールのいずれか1種類以上を混合した有機溶媒である。
【0046】
好ましくは、上記酸化性の液体の濃度が10重量%以下である。
【0047】
好ましくは、上記酸化性の液体の濃度が1重量%以下である。
【0048】
好ましくは、上記酸化性の液体の濃度が0.1重量%以下である。
【0049】
好ましくは、上記酸化性の液体の濃度が0.01重量%以下である。
【0050】
好ましくは、上記有機溶媒の濃度が10重量%以下である。
【0051】
好ましくは、上記有機溶媒の濃度が1重量%以下である。
【0052】
好ましくは、上記有機溶媒の濃度が0.1重量%以下である。
【0053】
好ましくは、上記有機溶媒の濃度が0.01重量%以下である。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を示す構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置の装置本体内を示す断面図である。
【図3】本発明の実施形態におけるコントローラによる制御フローを示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施形態におけるDHF洗浄工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【図5】本発明の実施形態におけるリンス工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【図6】本発明の実施形態における乾燥工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【符号の説明】
【0055】
10 基板洗浄装置
12 基板洗浄装置本体
14 DHF供給部
17 SC1洗浄液供給部
18 SC2洗浄液供給部
20 DIW供給部
22 酸化性クリーニング液供給部
24 有機溶媒クリーニング液供給部
30 洗浄室
32 基板
34 支持具

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を薬液により洗浄する処理室と、
前記処理室内で基板を支持する支持具と、
前記処理室内の前記基板に対して薬液を供給する第1の配管と、
前記処理室内の前記基板に対してリンス液を供給する第2の配管と、
前記第1の配管内及び前記第2の配管内の少なくとも一方に配管洗浄液を供給する配管洗浄液供給系と、
を有することを特徴とする基板洗浄装置。

【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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【公開番号】特開2010−56208(P2010−56208A)
【公開日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−217996(P2008−217996)
【出願日】平成20年8月27日(2008.8.27)
【出願人】(000001122)株式会社日立国際電気 (5,007)
【Fターム(参考)】