JP2005276901A - ダミー基板及び該ダミー基板を使用する基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドラム式回転洗浄装置を用いた洗浄等の基板処理の際において、ダミー基板の使用回数を増加させると共に破損した場合の破片の飛散を抑制することにより、半導体装置の製造コストを低減する。
【解決手段】 ダミー基板１００は、シリコン基板１０１に樹脂コーティング１０２が施された構造となっており、ダミー基板１００の強度を増すと共に、処理中に破損した場合にもシリコン基板１０１の破片又は粉末が飛散して処理装置内を汚染するのを防止している。また、樹脂コーティング１０２に耐薬品性の樹脂を用いることにより、薬液による洗浄処理によってダミー基板１００がエッチングされるのを抑制し、繰り返し使用可能な回数を増加している。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体ウエハなどの基板の処理、特に、洗浄及び乾燥処理の際に用いるダミー基板と、該ダミー基板を用いた基板処理方法に関する。

半導体集積回路装置の製造において、基本的な工程として洗浄工程及び乾燥工程がある。洗浄工程では、槽式洗浄方法が従来から広く用いられてきた。該方法では、酸又はアルカリなどを含む洗浄薬液を満たした耐薬品性の槽に半導体基板を浸漬し、半導体基板表面の汚染物を除去する。

槽式且つ薬液循環型の洗浄装置では、１ロット（例えば、一緒に製造される半導体基板２５枚等の１まとまり）ごとの洗浄処理を、槽に満たした薬液をポンプとフィルターを通して循環させながら行う。しかし、該装置は大量の薬液を使用するため省資源という意味から問題がある。更に、バッチ式の処理方法であるため、製造ロット内で洗浄ばらつきがあるという課題もあった。

前記問題の解決方法として、回転ドラムを用いるドラム式回転洗浄装置が開発されている。該装置では、洗浄処理薬液の使用量が少量で済むと共に、迅速で且つ洗浄後に液残りが生じない安定した洗浄能力が得られ、ロット内の洗浄ばらつきを低減できる。このため、現在多用されている（例えば特許文献１参照）。

以下、従来技術であるドラム式回転洗浄装置について図面を参照しながら説明する。

図５はドラム式回転洗浄装置を横から見たときの内部構造の一例を示す図である。

図５に示すように、円筒形のチャンバー１０内部に回転台１１が設置されており、回転台１１の下面且つ回転軸の位置にシャフト１２が連結され、更にシャフト１２はチャンバー１０下部のモーター１３に接続されている。モーター１３の回転により、シャフト１２を介して回転台１１は例えば１０００ｒｐｍ以上の高速回転をすることができる。

回転台１１上には、カセット１４を固定する棒状のガイド１５が設けられている。ガイド１５によって、半導体基板等の被処理基板１６及びダミー基板１７を合わせて複数枚入れたカセット１４を、回転台１１の回転軸に対して対称に配置できる。カセット１４及びガイド１５の配置については、図６を参照して後に更に説明する。

ここで、ダミー基板１７とは、実際に製品とするための電子デバイスが形成されていない基板であり、例えば、シリコン基板又はシリコン基板上に酸化膜若しくはシリコン窒化膜を形成した基板などである。

洗浄装置の上蓋１８の中心部から上蓋１８に対して垂直に突出してスプレーノズル１９が設けられており、上蓋１８を閉じると回転台１１の回転軸の上方に位置するようになっている。洗浄時には、酸又はアルカリ等を含む洗浄用薬液２０を被処理基板１６又はダミー基板１７に向けてスプレーノズル１９から横方向に噴霧できる。洗浄用薬液２０は、洗浄装置外部から薬液供給管２１を通じて内部に供給される。

洗浄は洗浄用薬液２０を被処理基板１６又はダミー基板１７に噴霧すると共に、カセット１４を回転台１１と一緒に回転させることによって行ない、これによって均一な洗浄が可能である。

スプレーノズル１９は洗浄用薬液の他に純水も噴霧できるようになっているが、補助的に純水を吐出するサイドスプレーノズル２２も回転台１１から離れて周辺に取り付けられている。純水は、純水供給管２３から供給される。

図６はドラム式回転洗浄装置を上から見た時の内部構成の一例を示す図である。

図６には、回転台１１と、回転台１１上に設置されたカセット１４と、カセット１４を固定するガイド１５と、カセット１４に入れられた合わせて複数枚の被処理基板１６及びダミー基板１７とを示しており、他の構成部材については図示を省略している。図６のように、回転台１１上にガイド１５は４組（８個）設置され、一組のガイド１５が１つのカセット１４を固定するようになっている。これらのガイド１５を用いると、回転台１１上に、２つ又は４つのカセット１４を回転軸に対して対称な位置に設置できる。

以上のようなドラム式回転洗浄装置を用いて洗浄及び乾燥を行う場合、しばしばダミー基板１７を用いる。ダミー基板１７は、主に２つの目的で用いる。

目的の１つは、被処理基板１６に対するパーティクル付着の防止である。

ドラム式回転洗浄装置のチャンバー１０内では、図５に見られるとおり、カセット１４が縦に固定される。洗浄の後に続いて回転乾燥も行われるが、乾燥の際、回転台１１の回転に伴ってチャンバー１０内のパーティクルの一部が巻き上げられ、チャンバー内で浮遊する。このようなパーティクルは、カセット１４に入れられた被処理基板１６等に付着し、製造の歩留り低下の原因になることがある。特に、カセット１４に入れられた複数の被処理基板１６のうち最上部の被処理基板１６にはパーティクルが付着しやすい。

そこで、カセット１４の最上部には、電子デバイスを形成した被処理基板１６ではなく、ダミー基板１７をセットする。このようにすると、ダミー基板１７に優先的にパーティクルが付着するため、被処理基板１６にパーティクル付着が起こることが非常に少なくなり、歩留りの低下を防ぐことができる。

もう１つの目的は、回転のバランスを取ることである。

カセット１４とカセット１４に納められる複数の被処理基板１６及びダミー基板１７との総質量（以下、カセット総質量と呼ぶ）が全てのカセット１４で一致していれば、カセット１４は回転台１１において回転軸に対称に配置されることから、バランスの取れた回転が可能である。しかし、複数のカセット１４のうちのどれか１つでもカセット総質量が他のカセットと異なっていた場合、回転のバランスは取れないことになる。これを防ぐため、ダミー基板１７を追加して収納し、全てのカセット１４についてカセット総質量を一致させる。この目的でダミー基板１７を使用するのである。

これについて、具体的に例を挙げて以下に説明する。

図６に示したドラム式回転洗浄装置では、４つのカセット１４が設置できる。このため、洗浄及び乾燥の処理を行なう際、一度に処理する被処理基板１６の枚数が４の倍数であれば、４つのカセット１４にそれぞれ同数の被処理基板１６を納めることができる。この場合、４つのカセット１４についてカセット総質量は等しくなるため、質量のバランスが取れており、回転のバランスは保たれる。

しかし、一度に処理する被処理基板１６の枚数が４の倍数ではない場合、１つ又は幾つかのカセット１４では他のカセット１４よりも多く被処理基板１６が納められることになる。この結果、該１つ又は幾つかのカセット１４では残りのカセット１４とカセット総質量が異なり、カセットを回転させて洗浄や乾燥を行った場合、偏心した状態となる。

また、図６に示したドラム式回転洗浄装置では、カセット１４を２つだけ設置して使用することもできる。この場合、一度に処理する被処理基板１６の枚数が奇数であると、同様に偏心が起こる。

このように偏心している場合に回転台１１を高速回転させると、遠心力によってドラム式回転洗浄装置自体が振動する。該振動が激しくなると、ドラム式回転洗浄装置自体、被処理基板１６及びダミー基板１７が破損することもありうる。

通常、ドラム式回転洗浄装置にはインターロック機能が設けられており、偏心が起こった場合には装置が停止するようになっている。しかし、洗浄を行なうためには偏心そのものを防ぐ必要があるから、カセット総質量を全てのカセット１４において同一にする必要がある。このために、被処理基板１６の収納枚数が少ないカセット１４について、ダミー基板１７を追加して収納する。このことによって、各カセット１４に収納する被処理基板１６とダミー基板１７の合計枚数（以下、収納基板総数と呼ぶ）を同数とする。このようにすると、被処理基板１６とダミー基板１７とはほぼ質量が等しくなっているため、質量のバランスが取れるのである。

１ロットを構成する被処理基板１６の枚数はしばしば異なるから、ロットごとにダミー基板１７の使用枚数を調節することによって、回転のバランスを取るようになっている。

ところで、電子デバイスの製造工程は、１００以上の個々の工程から構成されており、上に述べた洗浄・乾燥工程以外の工程においても電子デバイスが形成されていない基板が使用される。本明細書では、このような電子デバイスが形成されていない基板を総じてダミー基板と称することにする。具体的には、各工程の製造条件を求めるために使用する条件出し基板や、ドライエッチング及びＣＶＤ工程において、半導体製造装置の製造条件を安定化させるために使用されるダミー基板などである。

ダミー基板は半導体装置等の生産量が大きいほど多く必要となり、高コスト化に繋がるため、繰り返し可能な廉価なダミー基板が望まれている（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−５２３５８号公報 特開２０００−２７２９１０号公報

しかしながら、従来用いられているダミー基板には、以下に述べる課題があった。

半導体製造工程で使用される従来のダミー基板は、シリコン基板又は表面にシリコン酸化膜若しくはシリコン窒化膜などの絶縁膜を被覆したシリコン基板などである。

処理工程ごとに繰り返し使用されるこれらのダミー基板の耐薬品性は高い。しかし、それでも高温のＮＨ₄ ＯＨ及びＨ₂ Ｏ₂ の混合溶液等のエッチング性薬液を使用する洗浄工程では、処理回数を経るごとに少しずつエッチングされて厚さが減少して行く。この結果、機械的強度が劣化するので、一定期間使用したものは交換しなければならない。

強度が劣化したダミー基板を使い続けると、装置内で高速回転を伴う処理を行なう際に破損する可能性が高くなり、破損した場合、ダミー基板の材料からなる破片及び粉末を生じることになる。生じた破片及び粉末は同一バッチで処理されている電子デバイス製品を形成した基板を汚染して歩留り低下の原因となり、更にドラム式回転洗浄装置のチャンバーをも汚染する。

こうした状態になると、集積回路が製造可能になる程度のパーティクルレベルに回復するまでチャンバー内をクリーニングする必要がある。しかし、これは非常に困難であるから、通常はクリーニングするのではなくチャンバー自体を交換する。このようにしてドラム式回転洗浄装置を修理するのは高コストであるし、修理中は生産稼働ができない。

以上のようなことから、従来のダミー基板を使用する方法には、生産コストが高くなるという問題があった。

前記に鑑み、本発明は、半導体装置製造の各工程、特に洗浄及び乾燥工程において使用する耐久性に優れたダミー基板を提供することを目的とする。これと共に、該ダミー基板を用いることによってダミー基板の交換回数とダミー基板の破壊確率とを減少させ、ドラム式回転洗浄装置等の処理装置の停止頻度及び生産コストを低減できる基板処理方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係るダミー基板は、被処理基板と実質的に等しい質量を有するダミー基板であって、少なくとも周縁部が樹脂によって被覆されている板状部材よりなっている。

このようにすると、被覆樹脂によってダミー基板の強度を高めると共に破損を抑制し且つ破損した際の破片の飛散を軽減することができる。また、ダミー基板と被処理基板との質量が実質的に等しくなっていることから、ダミー基板と被処理基板との枚数の調整によって、ダミー基板と被処理基板との合計質量を調整できるようになっている。

尚、本発明のダミー基板において、板状部材の全面が樹脂で被覆されていることが好ましい。

このようにすると、被覆樹脂によってダミー基板の破損を抑制し且つ破損した際の破片の飛散を軽減する効果がより確実に得られる。

また、被処理基板と実質的に等しい形状と寸法とを有することが好ましい。

このようにすると、電子デバイス等を製造するために洗浄等の各種の処理を行なう際に、ダミー基板を被処理基板と同様に取り扱うことができる。

また、ダミー基板を被覆する樹脂は、耐薬品性の樹脂であることが好ましい。

このようにすると、被処理基板を薬液で処理する場合に、ダミー基板が受けるエッチング等の影響を軽減できるため、ダミー基板の繰り返し使用可能な回数を増やすことができる。

また、ダミー基板を被覆する樹脂は、導電性の樹脂であることが好ましい。

このようにすると、被処理基板を納めたカセット等を回転させて洗浄又は乾燥等の処理をする際に、処理雰囲気と樹脂の摩擦によって静電気が発生するのを防ぐことができる。このことから、静電気によってパーティクルがダミー基板に付着するのを抑制できる。

また、ダミー基板の２つの主面の内どちらか一方にマーキングが施されていることが好ましい。

このようにすると、ダミー基板の２つの主面を容易に区別することができる。また、ダミー基板と被処理基板との区別にも利用できる。

また、板状部材は単結晶シリコン基板であるか又は単結晶シリコンを含む基板であることが好ましい。

このようにすると、単結晶シリコンは酸又はアルカリ等を含む薬液に対して安定であるため、ダミー基板の繰り返し使用可能な回数を増やすことができる。これと共に、ダミー基板から汚染の原因となるような物質が溶け出すようなことがないので、被処理基板に対する汚染等を防ぐことができる。

ここで、単結晶シリコンを含む基板とは、単結晶シリコンである部分と単結晶シリコン以外の材料である部分とからなる基板を意味し、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）等である。

前記課題を解決するために、本発明の第１の基板処理方法は、複数の容器のそれぞれに複数の被処理基板を収納する工程と、本発明のダミー基板を複数の容器に必要枚数収納することによって、複数の容器に収納された被処理基板とダミー基板との合計枚数を複数の容器の全てにおいて同数とする工程と、ダミー基板を収納した複数の容器を回転軸に対して対称に配置し回転軸を中心に回転させながら被処理基板を処理する工程とを含む。

このようにすると、被処理基板と本発明のダミー基板とは質量が実質的に同じであるから、容器（例えばカセット）に納める被処理基板とダミー基板との合計枚数（収納基板総数）を同数とすることによって、全てのカセットにおいて、カセット、被処理基板及びダミー基板の合計質量（カセット総質量）を一致させることができる。このため、回転させて処理を行なう際の質量のバランスを取ることができる。これと共に、本発明に係るダミー基板が有する種々の効果を利用できる。

また、本発明の第１の基板処理方法において、洗浄を行なう場合、被処理基板を処理する工程において複数の容器を回転させながら被処理基板に薬液を噴霧し、被処理基板を洗浄することが好ましい。

また、噴霧する薬液は酸又はアルカリを含むことが好ましい。

このようにすると、ダミー基板の交換回数を減少できるなどの本発明の効果を洗浄工程において実現できる。

また、本発明の第１の基板処理方法において、乾燥を行なう場合、被処理基板を処理する工程において複数の容器を回転させながら被処理基板を乾燥することが好ましい。

このようにすると、ダミー基板の交換回数を減少できるなどの本発明の効果を乾燥工程において実現できる。ここで、ダミー基板を被覆する樹脂が導電性の樹脂であると、静電気の発生を防ぐことができるという効果が得られる。

本発明の第２の基板処理方法は、複数の被処理基板を、それらの主面同士が対向する配列を作るように容器に収納する工程と、本発明のダミー基板を該ダミー基板の主面と配列の端部に位置する被処理基板の主面とが対向するように容器に収納する工程と、ダミー基板を収納した容器と共に被処理基板を処理する工程とを含む。

このようにすると、回転して処理を行なった際等に巻き上がるパーティクルをダミー基板に優先して付着させることにより、被処理基板にパーティクルが付着するのを防ぐことができる。これと共に、ダミー基板の交換回数を減少できるなどの本発明に係るダミー基板が有する種々の効果を利用できる。

本発明の第３の基板処理方法は、複数の被処理基板を、それらの主面同士が対向する配列を作るように容器に収納する工程と、本発明のダミー基板を、２つの主面の内どちらか一方の主面を用いて保持し、もう一方の主面と配列の端部に位置する被処理基板の主面とが対向するように容器に収納する工程と、ダミー基板を収納した容器と共に被処理基板を処理する工程とを含む。

このようにすると、回転して処理を行なった際等に巻き上がるパーティクルをダミー基板に優先して付着させることにより、被処理基板にパーティクルが付着するのを防ぐことができる。

また、ダミー基板を操作する際にダミー基板に付着するパーティクルが被処理基板に転写されるのを防ぐことができる。これは、パーティクルの付着した主面が被処理基板の主面とは対向しない配置としているためである。

更に、ダミー基板の交換回数を減少できるなどの本発明に係るダミー基板が有する種々の効果を利用できる。

尚、本発明の第３の基板処理方法において、ダミー基板は、２つの主面の内どちらか一方の主面にマーキングが施されたダミー基板であり、２つの主面の内どちらか一方の主面を用いて保持する際にはマーキングの施された主面を用い、保持する主面と異なるもう一方の主面は、マーキングの施されていない主面であることが好ましい。

このようにすれば、マーキングによってダミー基板の２つの面の区別が容易に可能となるから、保持に用いた面と反対側の面を被処理基板に対向させることが容易にできる。

本発明の第４の基板処理方法は、複数の被処理基板及び１つ又は複数のダミー基板を容器に収納する工程と、ダミー基板を収納した容器と共に前記被処理基板を薬液に浸漬して処理する工程とを含む。

このようにすると、被処理基板を薬液に浸漬して処理する際に、本発明のダミー基板の効果が実現できる。

本発明に係るダミー基板は、板状部材を樹脂で被覆し被処理基板と実質的に等しい質量を有するようにしたダミー基板である。ダミー基板と被処理基板との質量が実質的に等しいことから、ダミー基板と被処理基板との合計質量を合計枚数によって調整できる。また、被覆樹脂によって、腐食性薬液を使用する洗浄処理によって徐々にエッチングされる等のダミー基板の劣化及び該劣化に伴うダミー基板の機械的強度の低下を軽減することができる。更に、ダミー基板の破損が発生した際の破片や粉末の飛散を被覆樹脂によって防ぐことができるから、処理装置のチャンバーを交換する必要が無くなると共に、被処理基板に対する汚染も抑制できる。

このようなダミー基板を用いた基板処理方法によると、ドラム式回転洗浄機による洗浄のような高速回転を伴う処理の際の破損を軽減し、繰り返し使用可能な回数を増すことができる。このため、ダミー基板の交換頻度を低下させることができる。

以上のことから、半導体装置の製造コストを軽減できる。

以下、本発明の一実施形態に係るダミー基板について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るダミー基板１００の構造を示す図であり、（ａ）はダミー基板１００の側面図、（ｂ）はダミー基板１００の平面図である。

ダミー基板１００は、例えば通常の電子デバイスを形成するための単結晶シリコン基板１０１に対し、側面も含めた全面に樹脂コーティング１０２を施したものである。この時、鏡面部分である２つの主面１０３に予め切削を施して表面粗さ(Ｒａ)を２μｍ以上にしておき、このようにして設けた主面１０３の凹凸によって、樹脂コーティング１０２をシリコン基板１０１に密着しやすくしている。

樹脂コーティング１０２に用いる樹脂は、半導体製造工程における洗浄処理薬液（温度５０℃〜１６０℃程度のＨ₂ ＳＯ₄ とＨ₂ Ｏ₂ との混合溶液又はＮＨ₄ ＯＨとＨ₂ Ｏ₂ との混合溶液等）に耐えうる材料を選択することが望ましい。例えば、フッ素系樹脂からなるパーフロロアルコキシポリマー等が耐薬品性に優れたポリマーである。該ポリマーは耐熱性にも優れており、望ましい性質である。

樹脂コーティング１０２は、例えば、シリコン基板１０１のようなコーティングを施す板状部材を土台に乗せ、樹脂パウダーをスプレーガンにて塗布し、炉を用いて樹脂を硬化させることで形成する。反対面も同様に塗布及び硬化させる。

ここで、バッチ式且つドラム式回転洗浄装置（図３及び図４に示した装置であり、詳しくは後に説明する）における高速回転時に半導体基板カセット２０４（図２に示した容器であり、後に説明する）間の質量のバランスを取ることがダミー基板１００の使用目的の一例であるが、これを容易に達成するために、ダミー基板１００の重さを被処理基板の重さと実質的に同じにする。具体的には、ダミー基板１００の重さを被処理基板の重さに対して９５％の重さ以上で且つ１０５％の重さ以下であるようにする。

また、一例として、８インチ又は直径２００ｍｍの製品ウエハの場合、重さは例えば５１ｇ以上で且つ５５ｇ以下であるから、ダミー基板１００の重さも５１ｇ以上で且つ５５ｇ以下となるようにする。

このためには、主面１０３に施す切削の量と、樹脂コーティング１０２の厚さを調節する。樹脂の重さは種類ごとに異なるから、樹脂コーティング１０２の厚さは樹脂の種類に応じて決定する。

また、ダミー基板１００は、被処理基板と実質的に同一の形状及び寸法を有するようにすることが好ましい。例えば、ダミー基板１００の直径及び厚さを被処理基板に合わせて直径２００ｍｍであると共に厚さが５４５μｍ以上で且つ５５５μｍの範囲内となるようにする。

このようにすれば、真空ピンセット等でダミー基板１００と被処理基板とを同様に取り扱うことができる。

以上のように、本実施形態のダミー基板１００は、シリコン基板１０１を基体として、その表面全面に対して樹脂コーティング１０２を施し、電子デバイスを形成するシリコン基板と同形状且つ同サイズとしたものである。このため、樹脂コーティング１０２によって強度が高められていると共に、洗浄工程等においてほとんど薬液に侵されることがなく、内部のシリコン基板の厚みが減少することもない。この結果、ダミー基板１００の強度は極めて劣化し難いので、ドラム式回転洗浄装置で洗浄処理中にダミー基板１００が破損することは非常に少ない。

以上のことから、本実施形態に係るダミー基板１００は、従来のダミー基板と比較して使用回数を大幅に増やすことができる。この結果、ダミー基板の交換回数を低減でき、半導体装置の製造コストを低減できる。

また、樹脂コーティング１０２は粘性を有しているので、たとえダミー基板１００内部でシリコン基板１０１が破損することがあっても、該シリコン基板１０１の破片が洗浄装置のチャンバー内部に飛散するのを防ぐことができる。このため、ダミー基板の破損の度にチャンバー自体を交換する必要が無くなる。このことも、半導体装置の製造コストの低減に寄与することになる。

尚、本実施形態のダミー基板１００においては、図１のように基体であるシリコン基板１０１の全面に樹脂コーティング１０２を施している。このようなダミー基板１００においては、薬液の浸透及び薬液によるシリコン基板１０１に対するエッチングが防止できるので、本実施形態に係るダミー基板としては最適である。しかし、これに対し、シリコン基板１０１の２つの主面の周縁部のみに耐薬品性の樹脂コーティング１０２を施したダミー基板１０１も使用可能である。

このような、周縁部のみに部分的な樹脂コーティング１０２を施したダミー基板１００では、樹脂コーティング１０２の施された部分と施されていない部分との境界から劣化が起こりやすくなる場合がある。つまり、該境界から薬液の浸入及び薬液の浸入による樹脂剥がれ等を引き起こしやすくなる場合がある。

このような問題はあるが、半導体集積回路を形成した基板の回転乾燥などにおいては、周縁部のみに部分的に樹脂コーティング１０２を施したダミー基板１０１も問題なく使用できる。乾燥のための高速回転の際、ダミー基板１０１の側面を含む周縁部とカセットとの接触部に遠心力に伴って力がかかるが、この部分は樹脂コーティング１０２によって強度が増しているため、ダミー基板１００の破損を抑制できる。また、このような周縁部のみに部分的に樹脂コーティング１０２を施したダミー基板１０１には、樹脂コーティング１０２に使用する樹脂の量が少ないことから、シリコン基板１０１の全面に樹脂コーティング１０２を施したダミー基板１００よりも安価に製造できる利点がある。

尚、ダミー基板１００は、そのままでは裏表が容易には区別できない。そこで、例えば樹脂コーティング１０２を施す前に、シリコン基板１０１の裏面に「裏」「裏面」「ｂａｃｋｓｉｄｅ」等のマーキングをレーザー等で行なっておくのがよい。

このようにすれば、ダミー基板１００の裏表の区別が容易になると共に、ダミー基板１００と被処理基板との区別も容易になる。但し、マーキングの方法及び具体的マーキング内容は特に限定するものではない。また、ダミー基板１００の裏ではなく表にマーキングをするのであっても良いし、必要なら裏表両面にマーキングしても良い。

また、樹脂コーティング１０２は、導電性の粒子又はファイバー（例えばカーボン等、樹脂の帯電量を抑制する物質からなる粒子又はファイバー）が混合されている等の手段によって導電性を有するようにした樹脂によって行なうのが好ましい。このように伝導性樹脂によって樹脂コーティングを１０２を施すと、ダミー基板１００に発生する静電気量を抑制することができるため、パーティクルが静電気によってダミー基板１００に付着するのを抑制できる。このため、後に説明するようにダミー基板１００と被処理基板１０４とを主面同士を対向させてカセット２０４に収納している場合に、該パーティクルが被処理基板１０４に転写するのを防ぐことができる。このため、半導体装置製造の歩留りを向上することができる。

また、以上説明したダミー基板１００の基体となる板状部材としては、シリコン単結晶基板を用いた。しかし、一緒に処理する電子デバイスを形成すべきシリコン基板と同形状且つ同サイズのダミー基板１００を形成できるのであれば、シリコン単結晶基板に代えて、シリコン単結晶を含む基板、石英ガラス基板等を用いてもよい。

また、耐薬品性樹脂を全面コートする場合は基体が表面に露出しないので、シリコン単結晶基板に代えて、更に様々な材料が使用できる。例えば、金属、合金、金属化合物又はセラミックス若しくはそれらの複合部材なども使用することができ、質量が電子デバイスを形成した基板に近いようになっていれば良い。この場合、シリコン基板に比較して低価格の材料を選ぶこともできるので、ダミー基板１００を低価格にすることで、更に電子デバイスの製造低コスト化ができる。

次に、本実施形態に係るダミー基板を用いた半導体装置の処理方法について、洗浄処理を例にとって図面を参照しながら説明する。

初めに、図２のように、ダミー基板１００及び複数の被処理基板１０４をカセット２０４に納める。但し、図２は、カセットの高さ方向を省略して表している。

まず、一度に処理する被処理基板１０４の枚数が、複数のカセット２０４のいずれにも同数の被処理基板１０４を納めることのできる枚数である場合を考える。言い換えると、１ロットの被処理基板１０４の枚数が、使用するカセット２０４の個数の倍数である場合を考える。

このような場合、個々のカセット２０４について、最上部に１枚のダミー基板１００を入れる。つまり、図２に示したように、カセット２０４に対して所定枚数の被処理基板１０４を下側又は上側から順に配列して収納して行き、更に、該配列の最上部にダミー基板１００を収納する。ここで、図２は、カセット２０４の最上部に一枚のダミー基板１００が収納されていると共に、収納可能な最大枚数の被処理基板１０４が収納されている様子を示している。

次に、一度に処理する被処理基板１０４の枚数が、複数のカセット２０４のいずれにも同数の被処理基板１０４を納めることのできない枚数である場合を考える。言い換えると、１ロットの被処理基板１０４の枚数が使用するカセット２０４の個数の倍数ではない場合を考える。

このような場合、１度に使用する全てのカセット２０４について、収納されるダミー基板１００と被処理基板１０４との合計枚数（収納基板総数）が同数となるように、ダミー基板１００を追加して収納する。この結果、幾つかのカセット２０４では追加のダミー基板１００が収納されることになる。

追加で収納するダミー基板１００については、例えばカセット２０４の下部又は上部から順に被処理基板１０４を収納した後、その上の位置に収納すれば良い。つまり、被処理基板１０４の配列の上に、複数枚のダミー基板１００を並べて収納する。但し、この収納方法に限るものではない。

但し、ダミー基板１００を先にカセット２０４に収納した後に被処理基板１０４をカセット２０４に収納してもよい。

以上のようにして、全てのカセット２０４について収納基板総数を同数とすれば、カセット２０４とダミー基板１００及び被処理基板１０４との総質量（カセット総質量）を全て等しくすることができる。これは、ダミー基板１００と被処理基板１０４は実質的に等しい質量を持つようになっているからである。

以上のようにすれば、回転洗浄を行なう際に偏心が起こるのを防ぐことができる。偏心して回転すると激しく振動する等してダミー基板１００及び被処理基板１０４が破損する場合があるが、偏心を防ぐことができるから、このような破損を防ぐことができる。このため、ダミー基板１００の繰り返し使用可能な回数が増加すると共に、半導体装置製造の歩留りが向上する。これと共に、本実施形態のダミー基板の効果を利用できる。以上のことは、半導体装置製造の低コスト化に効果がある。

ここで、被処理基板１０４については、収納に際して表裏はどちら向きであっても良い。しかし、ダミー基板１００を収納する際には、表裏を区別するのが好ましい。これは、次の理由による。

ダミー基板１００をカセット２０４に収納する時、ダミー基板１００は真空ピンセット等（図示せず）によって、２つの主面の内どちらか一方の主面を保持して操作される。このように保持される主面を保持面１０５と呼ぶことにすると、ダミー基板１００が操作される際、真空ピンセット等から保持面１０５にパーティクルが転写されることがある。このような状態で、保持面１０５が被処理基板１０４と対向するようにダミー基板１００を収納すると、保持面１０５から被処理基板１０４にパーティクルが転写されるおそれがある。これを避けるため、保持面１０５と反対の面である非保持面１０６が被処理基板１０４と対向するようにダミー基板１００を収納する。

このようにすれば、被処理基板１０４に対するパーティクルの転写を防ぐことができ、パーティクルに起因する半導体装置の品質低下及び歩留り低下等を避けることができる。

ここで、このようなダミー基板１００の裏表の面の区別を容易にするため、裏表を示すマーキングの付されたダミー基板１００を使用することが好ましい。

このようにすると、確実に非保持面１０６が被処理基板１０４と対向するようにダミー基板１００を収納することができるようになるため、ダミー基板１００から被処理基板１０４にパーティクルが転写されるのを容易に防ぐことができる。

次に、以上のようにしてダミー基板１００及び被処理基板１０４を収納したカセット２０４を設置して洗浄等の処理を行なうためのドラム式回転洗浄装置について、図３及び図４を参照して説明する。

図３は、本実施形態で使用するドラム式回転洗浄装置を横から見たときの内部構造の一例を示す図である。

図３に示すように、円筒形のチャンバー２００内部に回転台２０１が設置されており、回転台２０１の下面且つ回転軸の位置にシャフト２０２が連結され、更にシャフト２０２はチャンバー２００下部のモーター２０３に接続されている。モーター２０３の回転により、シャフト２０２を介して回転台２０１は例えば１０００ｒｐｍ以上の高速回転をすることができる。

回転台２０１上には、カセット２０４を固定する棒状のガイド２０５が設けられている。ガイド２０５によって、半導体基板等の被処理基板１０４及びダミー基板１００を合わせて複数枚入れたカセット２０４を、回転台２０１の回転軸に対して対称に配置できる。カセット２０４及びガイド２０５の配置については、図４を参照して後に更に説明する。

洗浄装置の上蓋２０６の中心部から上蓋２０６に対して垂直に突出してスプレーノズル２０７が設けられており、上蓋２０６を閉じると回転台２０１の回転軸の上方に位置するようになっている。洗浄時には、酸又はアルカリ等を含む洗浄用薬液２０８を被処理基板１０４又はダミー基板１００に向けてスプレーノズル２０７から横方向に噴霧できる。洗浄用薬液２０８は、洗浄装置外部から薬液供給管２０９を通じてスプレーノズル２０７に供給される。

洗浄は、洗浄用薬液２０８を被処理基板１０４又はダミー基板１００に噴霧すると共に、カセット２０４を回転台２０１と一緒に回転させることによって行ない、これによって均一な洗浄が可能である。

スプレーノズル２０７は洗浄用薬液の他に純水も噴霧できるようになっているが、補助的に純水を吐出するサイドスプレーノズル２１０も回転台２０１から離れて周辺に取り付けられている。純水は、純水供給管２１１から供給される。

図４は本実施形態で使用するドラム式回転洗浄装置を上から見た時の内部構成の一例を示す図である。

図４には、回転台２０１と、回転台２０１上に設置されたカセット２０４と、カセット２０４を固定するガイド２０５と、カセット２０４に入れられた複数枚の被処理基板１０４及びダミー基板１００とを示しており、他の構成部材については図示を省略している。図４のように、ガイド２０５は回転台２０１上に回転軸に対して対称となる位置に４組（８個）設置され、一組のガイド２０５が１つのカセット２０４を固定するようになっている。これらのガイド２０５を用いると、回転台２０１上に、２つ又は４つのカセット２０４を回転軸に対して対称な位置に設置できる。

次に、図３及び図４に示したドラム式回転洗浄装置を用いる洗浄方法について説明する。

まず、先に説明したようにダミー基板１００及び被処理基板１０４を収納したカセット２０４を、図３及び図４に示したドラム式回転洗浄装置のチャンバー２００内にガイド２０５を使用して設置する。この際、カセット２０４の配置は回転台２０１の回転軸に対して対称になるようにする。例えば、図３及び図４に示したドラム式回転洗浄装置では２つ又は４つのカセット２０４を一度に処理できる。ここで、カセット２０４を４つ用いるのであれば、４組のガイド２０５にそれぞれ設置することによって回転軸に対して対称に設置できる。また、カセット２０４を２つだけ使用する場合、回転軸を挟んで対向する位置のガイド２０５に配置する。

このようにすると、各カセット２０４についてカセット総質量は等しくなっているから、回転のバランスが取れる。

次に、上蓋２０６を閉じ、回転台２０１によってカセット２０４を高速回転させると共にスプレーノズル２０７から洗浄用薬液２０８をカセット２０４方向に噴霧し、洗浄を行なう。

ここで、以上の洗浄処理に使用する洗浄用薬液２０８としては、酸又はアルカリを含む薬液を使用することが好ましい。具体的には、例えばＨ₂ ＳＯ₄ とＨ₂ Ｏ₂ との混合液（約１００℃で使用する）又はＮＨ₄ ＯＨとＨ₂ Ｏ₂ との混合液（約７０℃〜８０℃で使用する）を使用する。これらの薬液は、レジストアッシング前、酸化前又はＣＶＤ膜堆積前などの洗浄に主に使用される。適切な洗浄用薬液２０８を選択すれば、前記の他に、コンタクトエッチング又はビアエッチングの後のエッチング有機反応生成物除去洗浄若しくは金属配線エッチングによる反応生成物除去等にも使用できる。

また、耐薬品性の樹脂コーティング１０２を施したダミー基板１００を用いれば、洗浄処理によってダミー基板１００がエッチングされるのを防ぐことができる。このため、ダミー基板１００の繰り返し使用可能な回数が増加し、これは半導体製造コストの低減に貢献する。

ところで、回転台２０１が高速回転すると、チャンバー２００内のパーティクルが巻き上げられる。このようなパーティクルが被処理基板１０４に付着すると、製造される半導体装置の品質低下等の原因となる。しかし、先に説明したように、カセット２０４内の被処理基板１０４の配列の最上部にダミー基板１００が収納されていることによって、パーティクルは主にダミー基板１００に付着し、被処理基板１０４に付着するのを防ぐようになっている。

また、ドラム式回転洗浄装置による被処理基板１０４の洗浄処理の後、同一のチャンバー２００内において被処理基板１０４を回転乾燥する。この時、回転方式であるため、チャンバー内の雰囲気とダミー基板１００との間で摩擦によって静電気が発生する場合がある。

このように静電気が発生すると、ダミー基板１００にパーティクルが付着しやすくなる。このため、例えば図２のダミー基板１００の直下に配置された被処理基板１０４にパーティクルの２次汚染が発生しやすくなる。

しかし、導電性の樹脂によって樹脂コーティング１０２を施したダミー基板１００を用いれば、乾燥中の静電気の発生を抑制できるため、パーティクルが被処理基板１０４に付着するのを防ぎ、２次汚染を軽減できる。

尚、ドラム式回転洗浄装置のチャンバー２００内で乾燥するのではなく、別途スピンドライヤーで被処理基板１０４を乾燥させる場合でも、前記と同様に導電性の樹脂コーティング１０２が施されたダミー基板１００を用いることによって静電気を抑制する効果が得られる。

また、本実施形態においては、ドラム式回転洗浄装置及びドラム式回転乾燥装置（兼用可能な装置を含む）を用いる処理について説明してきたが、他の種類の装置においても本実施形態のダミー基板１００は使用できる。例えば、先に説明したようにダミー基板１００と被処理基板１０４とをカセット２０４に収納し、カセット２０４と共に槽に満たした薬液に浸漬して被処理基板１０４の洗浄処理等をするような処理方法にも使用可能である。このようにする場合にも、本実施形態のダミー基板１００の効果が利用できる。例えば、ダミー基板１００が樹脂コーティング１０２が施されていることによって繰り返し使用可能な回数が従来より増加する。このため、半導体装置製造のコストを低減できる。

以上説明したように、本発明のダミー基板及び該ダミー基板を用いた基板処理方法は、ダミー基板の繰り返し使用可能な回数を増加させることができるため、半導体装置の製造コストの低減に有用である。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係るダミー基板の構造を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の一実施形態に係るダミー基板１００及び被処理基板１０４のカセット２０４に対する収納方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法に使用するドラム式回転洗浄装置の内部構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法に使用するドラム式回転洗浄装置の内部構成を示す上面図である。 従来のドラム式回転洗浄装置の内部構成を示す側面図である。 従来のドラム式回転洗浄装置の内部構成を示す上面図である。

符号の説明

１００ ダミー基板
１０１ シリコン基板
１０２ 樹脂コーティング
１０３ 主面
１０４ 被処理基板
１０５ 保持面
１０６ 非保持面
２００ チャンバー
２０１ 回転台
２０２ シャフト
２０３ モーター
２０４ カセット
２０５ ガイド
２０６ 上蓋
２０７ スプレーノズル
２０８ 洗浄用薬液
２０９ 薬液供給管
２１０ サイドスプレーノズル
２１１ 純水供給管

Claims (15)

1. 被処理基板と実質的に等しい質量を有するダミー基板であって、
   少なくとも周縁部が樹脂によって被覆されている板状部材よりなることを特徴とするダミー基板。
2. 前記板状部材の全面が樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のダミー基板。
3. 前記被処理基板と実質的に等しい形状と寸法とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のダミー基板。
4. 前記樹脂は、耐薬品性の樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のダミー基板。
5. 前記樹脂は、導電性の樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のダミー基板。
6. 前記２つの主面の内どちらか一方にマーキングが施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のダミー基板。
7. 前記板状部材は単結晶シリコン基板であるか又は単結晶シリコンを含む基板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のダミー基板。
8. 複数の容器のそれぞれに複数の被処理基板を収納する工程と、
   請求項１〜７のいずれか１つに記載のダミー基板を前記複数の容器に必要枚数収納することによって、前記複数の容器に収納された前記被処理基板と前記ダミー基板との合計枚数を前記複数の容器の全てにおいて同数とする工程と、
   前記ダミー基板を収納した前記複数の容器を回転軸に対して対称に配置すると共に前記回転軸を中心に回転させながら前記被処理基板を処理する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
9. 前記被処理基板を処理する前記工程において、前記複数の容器を回転させながら前記被処理基板に薬液を噴霧し、前記被処理基板を洗浄することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
10. 前記薬液は酸又はアルカリを含むことを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
11. 前記被処理基板を処理する前記工程において、前記複数の容器を回転させながら前記被処理基板を乾燥することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
12. 複数の被処理基板を、それらの主面同士が対向する配列を作るように容器に収納する工程と、
    請求項１〜７のいずれか１つに記載のダミー基板を、前記ダミー基板の主面と前記配列の端部に位置する前記被処理基板の主面とが対向するように前記容器に収納する工程と、
    前記ダミー基板を収納した前記容器と共に前記被処理基板を処理する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
13. 複数の被処理基板を、それらの主面同士が対向する配列を作るように容器に収納する工程と、
    請求項１〜７のいずれか１つに記載のダミー基板を、２つの主面の内どちらか一方の主面を用いて保持し、保持する主面と異なるもう一方の主面と前記配列の端部に位置する前記被処理基板の主面とが対向するように前記容器に収納する工程と、
    前記ダミー基板を収納した前記容器と共に前記被処理基板を処理する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
14. 前記ダミー基板は、請求項６に記載のダミー基板であり、
    前記２つの主面の内どちらか一方の主面を用いて保持する際には前記マーキングの施された主面を用い、
    前記保持する主面と異なるもう一方の主面は、前記マーキングの施されていない主面であることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理方法。
15. 複数の被処理基板及び請求項１〜７のいずれか１つに記載のダミー基板を容器に収納する工程と、
    前記ダミー基板を収納した前記容器と共に前記複数の被処理基板を薬液に浸漬して処理する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。

Images