JP2006229020A - 半導体ウエハの洗浄方法及び半導体ウエハの洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 洗浄領域１−３と該洗浄領域１−３の外側に位置する外周縁近傍表面領域１−１とからなる少なくとも１つの洗浄面を有するウエハ１を洗浄する方法であって、外周縁近傍表面領域１−１を薬液により浸食させることなく、洗浄領域１−３のみを選択的に洗浄することを目的とする。
【解決手段】 ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１がカップ型カバー６の接触縁部６−１と密着した状態で、ステージ３を回転させながら当該ウエハ１の洗浄面に薬液供給ノズル８から薬液を供給することで、当該外周縁近傍表面領域１−１を薬液により浸食させることなく、洗浄領域１−３のみを選択的に洗浄するウエハ１の洗浄を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハの洗浄方法及び半導体ウエハの洗浄装置に関し、特に、半導体ウエハを洗浄用薬液による浸食から守るためのウエット洗浄方法および当該方法に使用するウエット洗浄装置に関する。

従来、半導体ウエハをウェット洗浄する方法としては、キャリアカセットに収納した複数枚のウエハを、またはキャリアカセットを省略して直接複数枚のウエハを搬送装置により、洗浄槽中に浸漬して処理するいわゆるディップ式洗浄が主流であった。

しかし、半導体装置もサブミクロン時代を迎え、このような装置構造の微細化、高集積化に伴って、ウエハの表面にも非常に高い清浄度が要求されている。そこで、より高い清浄度の要求を満足するウェット洗浄技術として、密閉された洗浄ハウジング内でウエハを一枚ずつウェット洗浄するいわゆる枚葉式ウェット洗浄が提案された。

ウエハの表面のみを対象としたウェット洗浄においては、ウエハの表面に供給された薬液がウエハの裏面側へ回り込んで、ウエハの裏面を汚染する。一旦、ウエハの裏面が汚染されてしまうと、このウエハを取り扱うハンドリング冶具、例えばスカラ形ロボットのロボットハンドなども汚染されてしまい、さらには、この汚染されたロボットハンドによりハンドリングされる他のウエハも連鎖的に汚染されてしまうという問題があった。

このような状況の下、ウエハの表面へ供給される薬液の裏面への回り込みを防止する技術の開発が強く要望されており、この種の薬液回り込み防止技術の従来例が既に提案されている。

特許文献１に記載の第１の従来技術は、ウエハの表面および裏面への同時洗浄により、薬液が反対面に回り込むことを防止することを提案している。具体的には、ウエハチャックにより外縁部で保持されたウエハの上下に配置した薬液吐出ノズルから、ウエハの表面および裏面へ薬液を供給する。ウエハの回転により発生する遠心力により、ウエハの表面および裏面の薬液はウエハの中心から周辺部に広がると共に、ウエハの外縁から吹き飛ばされるので、薬液が反対面に回り込むことが防止される。

特許文献２に記載の第２の従来技術は、上側供給ノズルにより薬液を上方向から供給して薬液洗浄するとともに、この薬液洗浄中、ウエハの裏面に対して、下側供給ノズルにより純水を噴出供給することで、薬液が反対面に回り込むことを防止することを提案している。具体的には、ウエハの表面に対して供給された薬液は、ウエハの回転による遠心力でウエハの中心から外周縁へ向かって流れるが、ウエハの裏面に純水を噴射供給することにより、この噴射供給された純水も、ウエハの回転による遠心力で、その裏面に沿って中心から外周縁へ流れるため、ウエハの表面から裏面へ回り込もうとする薬液に対してシール作用が働き、薬液がウエハの裏面に回り込むことが防止される。
特開平７−１８３２６５号公報（段落番号００２３、図２） 特開２００３−７６６４号公報（段落番号００５５、図２、図６）

前述の第１及び第２の従来技術によれば、薬液がウエハの反対面に回り込むことを防止することはできるが、薬液がウエハの反対面に回り込むか否かは、ウエハの回転数と薬液の粘度に主に依存する。ウエハの回転数が大きく且つ薬液の粘度が低い場合、薬液は遠心力によりウエハの外周縁から径方向外側に飛んでいくため、薬液がウエハの反対面に回り込むことを防止する必要はない場合もある。一方、ウエハの回転数が小さく且つ薬液の粘度が高い場合、前述の第１または第２の従来技術を用いて、薬液がウエハの裏面に回り込むのを防止する。

しかし、上記いずれの場合であっても、ステージ上に載置されたウエハの表面における外周縁近傍表面領域が薬液により浸食される。浸食の結果、外周縁近傍領域の断面形状がテーパー形状になる場合もある。ウエハの種類によっては、当該外周縁近傍表面領域が薬液に曝され、浸食されても問題ない場合もあり、また、外周縁近傍表面領域が薬液に曝され、浸食されると問題となる場合もある。よって、後者の場合、前述の第１または第２の従来技術を使用した場合問題が発生する。このような状況の下、ウエハの外周縁近傍表面領域が薬液に曝されると問題となる場合にも適用可能なウエハの洗浄方法が求められてきた。

すなわち、本発明の目的は、半導体ウエハを回転させながら半導体ウエハの表面に薬液を供給することにより、当該ウエハの表面を洗浄するウェット洗浄方法であって、当該ウエハの表面であって外周縁近傍表面領域の少なくとも一部が薬液により浸食されるのを抑制するウェット洗浄方法を提供することである。

更に、本発明の目的は、半導体ウエハを回転させながら半導体ウエハの表面に薬液を供給することにより、当該ウエハの表面を洗浄するウェット洗浄装置であって、当該ウエハの表面であって外周縁近傍表面領域の少なくとも一部が薬液により浸食されるのを抑制するウェット洗浄装置を提供することである。

本発明に係るウエハの洗浄方法は、洗浄領域と該洗浄領域の外側に位置する外周縁近傍表面領域とからなる少なくとも１つの洗浄面を有するウエハを洗浄する方法であって、前記外周縁近傍表面領域の少なくとも１部がカバーと接触した状態で、前記ウエハを載置したステージを回転させながら前記ウエハの前記洗浄面に薬液を供給することで、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを特徴とする。

本発明に係るウエハの洗浄装置は、洗浄領域と該洗浄領域の外側に位置する外周縁近傍表面領域とからなる少なくとも１つの洗浄面を有するウエハを洗浄する装置であって、ウエハを載置するとともに、回転可能に構成されたステージと、前記洗浄面に薬液を供給する薬液供給ノズルと、前記外周縁近傍表面領域の少なくとも１部に接触し、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを可能にするカバーとを含むことを特徴とする。

更に、本発明に係るウエハの洗浄方法は、ステージ上に載置したウエハの洗浄方法であって、前記ウエハの外周縁近傍表面領域の少なくとも１部の直上で薬液の吸引を行う状態で、前記ステージを回転させながら前記ウエハの洗浄面に薬液を供給することで、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを特徴とする。

更に、本発明に係るウエハの洗浄装置は、洗浄領域と該洗浄領域の外側に位置する外周縁近傍表面領域とからなる少なくとも１つの洗浄面を有するウエハを洗浄する装置であって、ウエハを載置するとともに、回転可能に構成されたステージと、前記洗浄面に薬液を供給する薬液供給ノズルと、吸引装置に連通するとともに、前記外周縁近傍表面領域の直上近傍に配置され、前記外周縁近傍表面領域の少なくとも１部の直上で薬液の吸引を行うことで、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを可能にする吸引ノズルとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、外周縁近傍表面領域の少なくとも１部がカバーと接触した状態で、ウエハを載置したステージを回転させながら前記ウエハの洗浄面に薬液を供給することで、前記洗浄領域を選択的に洗浄する。

外周縁近傍表面領域の少なくとも１部の薬液による浸食が抑制されることで、外周縁近傍領域の浸食による変形量が許容範囲内であれば、問題が生じない場合がある。ここで、変形量の許容範囲は、ウエハの種類に依存する。また、外周縁近傍領域の一部のみが、浸食による変形量に対する要求を有する場合もあり得る。よって、前述の接触した状態は、外周縁近傍表面領域の少なくとも１部が薬液により浸食されるのを抑制する状態であることを意味する。ここで、「浸食の抑制」とは、前述の従来の洗浄方法と比較して、本発明に係るカバーを使用した場合、浸食の量が実質的に低減されていることを意味する。また、外周縁近傍領域の一部のみが、浸食による実質的な変形を一切許容しない場合もある。この場合、外周縁近傍表面領域の少なくとも１部がカバーと密着した状態で、洗浄領域を選択的に洗浄することが好ましい。ここで、密着した状態は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを防止する状態であることを意味する。また、外周縁近傍領域の全部が、浸食による実質的な変形を一切許容しない場合もある。この場合、外周縁近傍表面領域の全部がカバーと密着した状態で洗浄領域を選択的に洗浄することが好ましい。

また、本発明によれば、ウエハの外周縁近傍表面領域の少なくとも１部の直上で薬液の吸引を行う状態で、ステージを回転させながらウエハの洗浄面に薬液を供給することで、洗浄領域を選択的に洗浄する。

外周縁近傍表面領域の少なくとも１部の薬液による浸食が抑制されることで、外周縁近傍領域の浸食による変形量が許容範囲内であれば、問題がは生じない場合がある。ここで、変形量の許容範囲は、ウエハの種類に依存する。また、外周縁近傍領域の一部のみが、浸食による変形量に対する要求を有する場合もあり得る。よって、前述の吸引状態は、外周縁近傍表面領域の少なくとも１部が薬液により浸食されるのを抑制する状態であることを意味する。ここで、「浸食の抑制」とは、前述の従来の洗浄方法と比較して、本発明に係る吸引を行った場合、浸食の量が実質的に低減されていることを意味する。また、外周縁近傍領域の一部のみが、浸食による実質的な変形を一切許容しない場合もある。この場合、前述の吸引状態は、外周縁近傍表面領域の少なくとも１部が薬液により浸食されるのを防止する状態であることを意味する。また、外周縁近傍領域の全部が、浸食による実質的な変形を一切許容しない場合もある。この場合、外周縁近傍表面領域の全部の直上で薬液の吸引を行うことが好ましい。

典型的には、ウエハの外周縁近傍表面領域がカバーと密着した状態で、当該ステージを回転させながら当該ウエハの洗浄面に薬液を供給してウエハの洗浄を行う。よって、ステージの回転により発生する遠心力によりウエハの径方向外側に広がった薬液は、ウエハの外周縁近傍表面領域とその内側の洗浄領域との境界位置までは達するが、外周縁近傍表面領域は、カバーと密着しているため薬液に曝されることはなく、浸食されない。

また、典型的には、ウエハの外周縁近傍表面領域の直上で薬液の吸引を行う状態で、ステージを回転させながらウエハの洗浄面に薬液を供給してウエハの洗浄を行う。よって、ステージの回転により発生する遠心力によりウエハの径方向外側に広がった薬液は、ウエハの外周縁近傍表面領域とその内側の洗浄領域との境界位置までは達するが、外周縁近傍表面領域の直上で薬液が吸引されるため、外周縁近傍表面領域は、実質的に浸食されることはない。

更に、典型的には、本発明に係る半導体ウエハの洗浄装置は、ウエハの外周縁近傍表面領域に密着させるカバーを有する。よって、ステージの回転により発生する遠心力によりウエハの径方向外側に広がった薬液は、ウエハの外周縁近傍表面領域とその内側の洗浄領域との境界位置までは達するが、外周縁近傍表面領域は、カバーと密着しているため薬液に曝されることはなく、浸食されない。

更に、典型的には、本発明に係る半導体ウエハの洗浄装置は、薬液の吸引を行う吸引ノズルを含む。この、吸引ノズルは、吸引装置に連通するとともに、ウエハの外周縁近傍表面領域の直上近傍に配置され、ウエハの外周縁近傍表面領域の直上で薬液の吸引を行う。よって、ステージの回転により発生する遠心力によりウエハの径方向外側に広がった薬液は、ウエハの外周縁近傍表面領域とその内側の洗浄領域との境界位置までは達するが、外周縁近傍表面領域の直上で、薬液が吸引ノズルから吸引されるため、外周縁近傍表面領域は、実質的に浸食されることはない。

（１）第１実施形態
本実施形態によれば、ウエハの表面であって外周縁近傍表面領域が薬液に曝されるのを防止するため、ウエハの外周縁近傍表面領域をカバーと密着した状態で、ステージを回転させながら、ウエハの洗浄面に薬液を供給することで、外周縁近傍表面領域を薬液に曝すことなくウエハの洗浄を行う構成とする。ここで、カバーは、外周縁近傍表面領域を薬液に曝さないようにするために、外周縁近傍表面領域全体に密着させることができるものであればよく、特にその構成を限定する必要はないが、その典型例を以下に示す。

図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体ウエハの洗浄方法を説明するためのステージ周辺部分を示す部分縦断面図である。図２は、図１に示すステージ周辺部分の正面図である。図１に示すように、洗浄装置の洗浄チャンバ内のステージ３上にウエハ１が載置される。ウエハ１の上面が、カップ型カバー６により被われた状態で洗浄工程を行うことで、ウエハ１の表面であって外周縁近傍表面領域１−１が薬液に曝され浸食されるのを防止する。

カップ型カバー６は、一定の高さを有する円筒形状すなわちカップ形状を有する。カップ型カバー６の接触縁部６−１は、ウエハ１の表面に密接させる。カップ型カバー６の外周側壁部６−２には、薬液排出口７が一定間隔で一列に形成されている。カップ型カバー６の***部には、薬液供給ノズル８が形成されている。カップ型カバー６はウエハ１に密接した状態でウエハ１と共に回転させる。この状態の下で、薬液供給ノズル８から薬液を供給して、ウエハ１の上面の洗浄を行う。薬液供給ノズル８から投入された薬液は、回転軸５の周りにステージ３と共に回転しているウエハ１の洗浄面に滴下される。ウエハ１の上面の薬液は、ウエハ１の回転により発生する遠心力で、ウエハ１の上面に沿って、その径方向外側に向かい広がることで、ウエハ１の洗浄面は当該薬液により洗浄される。

ここで、ウエハ１の上面の外周縁近傍表面領域１−１が薬液に曝されないよう、カップ型カバー６の接触縁部６−１を外周縁近傍表面領域１−１に密着するよう、カップ型カバー６でウエハ１を被う必要がある。以下、この点につき図面を参照して説明する。

図３は、ウエハ１の上面の外周縁近傍表面領域１−１と、カップ型カバー６の接触縁部６−１との、ウエハ１の径方向における位置関係を示す部分縦断面図である。図３に示すように、カップ型カバー６の接触縁部６−１の内側端部６−４の位置が、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１とその内側の洗浄領域１−３との境界の位置と整合している。よって、遠心力により径方向外側に広がった薬液は、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１とその内側の洗浄領域１−３との境界位置１−２までは達するが、カップ型カバー６の外周側壁部６−２に阻まれてウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１まで到達することはない。そして、当該薬液は、カップ型カバー６の外周側壁部６−２に形成された薬液排出口７から遠心力により排出される。従って、カップ型カバー６の存在により、外周縁近傍表面領域１−１は、薬液に曝されないため浸食もされない。

ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１の幅、すなわちウエハ１の外周縁から境界位置１−２までの距離は、洗浄領域１−３との関係で決まる。このため、カップ型カバー６の外周側壁部６−２の内側端部６−４の位置が、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１と洗浄領域１−３との境界位置１−２に整合するよう、カップ型カバー６の平面寸法を決める必要がある。よって、カップ型カバー６の外周側壁部６−２の厚さは、外周縁近傍表面領域１−１の幅と概ね同一とし、カップ型カバー６の平面寸法は、ウエハ１の平面寸法と概ね同一とするよう、カップ型カバー６を設計することが可能である。

尚、カップ型カバー６の外周側壁部６−２の厚さを、外周縁近傍表面領域１−１の幅より大きくしても、カップ型カバー６の外周側壁部６−２の内側端部６−４の位置が、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１と洗浄領域１−３との境界位置１−２に整合すれば問題ない。この場合、カップ型カバー６の外周側壁部６−２の厚さと外周縁近傍表面領域１−１の幅との差の２倍に相当する分だけ、ウエハ１の径より大きくカップ型カバー６の平面寸法を決める必要がある。

図２に示すように、外周側壁部６−２には、複数の薬液排出口７が水平方向に１列に一定間隔で配列される。各薬液排出口７の大きさや形状並びに隣合う薬液排出口７どうしの間隔は、ステージ３の回転数や薬液の粘度を主に考慮し、薬液ができるだけ効率よく排出されるよう適宜決定する。但し、薬液排出口７の配置を一定間隔にすることで、円周方向で均一に薬液を排出することが可能となる。例えば、図示の薬液排出口７の形状は正方形であるが、必ずしもこれに限るものではなく、横長のスリット形状（長方形）や、円或いは楕円であっても、薬液の排出に悪影響が無ければ問題ない。また、薬液の排出効率を高めるためには、薬液排出口７を横長のスリット形状にすると共に、隣合う薬液排出口７どうしの間隔をできるだけ小さくすることが望ましい。但し、薬液排出口７のスリット形状の横方向寸法の増大と、隣合う薬液排出口７どうしの間隔の減少とは、薬液の排出効率の上昇の観点では望ましいが、カップ型カバー６の垂直方向の十分高い機械的強度を維持する観点からは望ましくないので、これらの関係並びに使用する薬液の粘度やウエハ１の回転数を考慮して、薬液排出口７の形状、配置間隔、隣合う薬液排出口７どうしの間隔を定めることが望ましい。

また、薬液排出口７は、外周側壁部６−２に形成した開口で構成し得る。ここで、薬液排出口７は、径方向に沿って直線状に外周側壁部６−２に開口してもよい。しかし、ウエハ１の洗浄面上の薬液も回転しているため、薬液は、径方向外側に向かい直線状に流れるのではなく、ウエハ１の径方向外側に向かい渦巻状に流れる。よって、薬液排出口７を構成する開口は、ウエハ１の周辺付近の薬液の流れの方向に沿うよう、径方向に対しある角度を成して直線状又は渦巻曲線状に形成してもよい。

尚、薬液排出口７から排出された薬液が、カップ型カバー６の径方向外側に飛んでいくか、或いは外周側壁部６−２の外側表面に沿って流れ落ちるかは、使用する薬液の粘度やステージ３の回転数に主に依存する。一般には、薬液の粘性が高く且つステージの回転数が低い場合、薬液排出口７から排出された薬液は、外周側壁部６−２の外側表面に沿って流れ落ちる蓋然性が高い。この場合、ウエハ１の外周縁側面１−４は薬液に曝されることになるが、外周縁近傍表面領域１−１は、カップ型カバー６の接触縁部６−１と密接しており、薬液に曝されることはないので前述の問題は生じない。

薬液排出口７が形成される位置（レベル）は、カップ型カバー６の底部である接触縁部６−１より高いため、洗浄工程中は、薬液排出口７より下のレベルでは、薬液は排出されずウエハ１の洗浄面上に溜まるものの、洗浄処理が完了した後、洗浄面上に溜まった薬液は純水で洗い流される。

カップ型カバー６の接触縁部６−１をウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１に密接させるには、カップ型カバー６に加重をかけて上から押えつけるか、あるいは、ウエハ１が載置されたステージ３を下から押し上げて押さえつけてもよい。上下動可能なステージ３を使用する場合、ステージ３上にウエハ１を載置した後、ステージ３を上げて、カップ型カバー６の接触縁部６−１をウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１に密接させる。この場合は、カップ型カバー６は、上下方向には可動せず固定される一方で、ステージの回転軸の周りに自由回転可能に軸支させる。この機構を実現するための具体的構成につき以下説明する。

第１の構成として、薬液供給ノズル８とカップ型カバー６とを分離した構成とする。図４は、カップ型カバーの支持構造の一例を示す縦断面図である。カップ型カバー６の上部６−３には開口部６−５が形成されており、薬液供給ノズル８は、この開口部６−５を介してカップ型カバー６の上部６−３を貫通する構成としている。薬液供給ノズル８を剛性の高い材料で構成し、この薬液供給ノズル８に上下１対のフランジ８−１、８−２が形成され、カップ型カバー６の上部６−３における開口部６−５の周辺部分６−６が、このフランジ８−１、８−２間に挟持される。各フランジ８−１、８−２と周辺部分６−６との間には、ベアリング機構に代表される回転支持機構８−３を設けてもよいし、或いは、シリコーングリス等の潤滑材を挿入してもよい。これにより、カップ型カバー６は、上下方向には可動せず固定される一方、ステージの回転軸の周りに自由回転可能となる。尚、実際には、各フランジ８−１、８−２と周辺部分６−６との間には、カップ型カバー６を自由回転可能にするための間隙が設けられる。

ステージ３を下から押し上げる一方で、カップ型カバー６は上下方向には固定されているため、カップ型カバー６の接触縁部６−１とウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１とが密接することで摩擦力が生じる。この状態で、ステージ３を回転させることで、カップ型カバー６は、摩擦力によりステージ３上のウエハ１と共に受動的に回転する。

第２の構成として、薬液供給ノズル８とカップ型カバー６とを一体構成とすることも可能である。図５は、カップ型カバーの支持構造の他の例を示す縦断面図である。カップ型カバー６の上部６−３は、薬液供給ノズル８に固定されるか、或いは一体に形成されており、この薬液供給ノズル８の一部にフランジ８−４を形成すると共に、このフランジ８−４と係合する係合溝９−１を有する支持体９を設ける。そして、この支持体９は、図示しない洗浄チャンバの内壁に固着させる。フランジ８−４と係合溝９−１との間には、ベアリング機構に代表される回転支持機構９−２を設けてもよいし、或いは、シリコーングリス等の潤滑材を挿入してもよい。これにより、薬液回込防止用カップ型カバー６は、上下方向には可動せず固定される一方で、ステージの回転軸の周りに自由回転可能とる。

ステージ３を下から押し上げる一方で、カップ型カバー６は、支持体９とフランジ８−４と回転支持機構９−２とにより、上下方向には固定されているため、カップ型カバー６の接触縁部６−１とウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１とが密接することで摩擦力が生じる。この状態で、ステージ３を回転させることで、カップ型カバー６は、摩擦力によりステージ３上のウエハ１と共に受動的に回転する。

尚、上記構成では、ステージ３を上下動させる一方で、カップ型カバー６を固定させる構成とした。しかし、ステージ３を上下動させずにカップ型カバー６を上下動させる構成とすることも可能である。

また、上記構成では、カップ型カバー６をウエハ１との摩擦力により受動的に回転させたが、代替手段として、カップ型カバー６をステージ３の回転と同調させるよう能動的に回転させることも可能である。

カップ型カバー６を構成する材料は、耐薬品性に優れた既知の樹脂、例えばＰＦＡ等を好適に使用し得る。これら樹脂を使用した場合、カップ型カバー６の加工も容易となり、また軽量に構成することが可能となる。

（効果）
本実施形態によれば、第１の効果として、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１がカップ型カバー６の接触縁部６−１と密着した状態で、ステージ３を回転させながら、薬液供給ノズル８から薬液を当該ウエハ１の洗浄面に供給してウエハ１の洗浄を行う。
よって、ステージ１の回転により発生する遠心力によりウエハ１の径方向外側に広がった薬液は、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１とその内側の洗浄領域１−３との境界位置１−２までは達するが、外周縁近傍表面領域１−１は、カップ型カバー６の接触縁部６−１と密着しているため薬液に曝されることはなく、浸食されるのを確実に防止することができる。

（変更例）
上記実施形態では、カップ型カバー６を被せたが、本発明を実現するためには、必ずしもこの構成に限定する必要はない。少なくとも、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１が薬液に曝されないようにするものであればよい。例えば、カップ型カバー６の代わりに、クリップのような治具をウエハ１の全周囲亘に取り付けることで、当該治具をカバーとして使用して洗浄工程を行ってもよい。この治具がウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１と密着するため、洗浄工程において、外周縁近傍表面領域１−１に薬液に曝されることはない。例えば、治具は上下に分割された一対の円環状の部材で構成してもよい。また、前述のカップ型カバー６に代え、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１を直接被う円環状部分と、該円環状部分から径方向に延在する鍔状部分とを有する円環状平坦カバーを使用してもよいが、この円環状平坦カバーを上下方向には固定され、ステージの回転軸の周りに自由回転可能に支持する構成としてもよい。

（２）第２実施形態
前記実施形態では、ウエハの回転に伴う遠心力のみを利用して、薬液をカップ型カバー６の薬液排出口８から排出した。しかし、本実施形態では、遠心力に加えて、吸引装置による吸引力も利用して、カップ型カバー６の薬液排出口８から薬液を排出することで、薬液の排出効率を高めるよう構成する。図６は、本発明の第２実施形態に係る半導体ウエハの洗浄方法を説明するためのステージ周辺部分を示す部分縦断面図である。前述の実施形態と異なる点についてのみ、以下図面を参照して説明する。

カップ型カバー６の薬液排出口８の外側近傍位置に、吸引装置の吸引ノズル２１を配置して、ウエハの回転に伴う遠心力と、吸引装置の吸引力とにより、薬液を薬液排出口から排出させる。吸引ノズル２１は、カップ型カバー６の外周側壁部６−２に形成された薬液排出口７の外側近傍に位置し、カップ型カバー６の全周囲に亘り連続的に延在する。よって、吸引ノズル２１は概ね円環形状を有し、吸引ノズル２１と図示しない吸引装置とは、吸引ライン２２により連通されている。図示しない吸引装置は、洗浄チャンバ外に配置され、吸引ライン２２は洗浄チャンバ壁を貫通し、洗浄チャンバ内に配置された吸引ノズル２１と洗浄チャンバ外に配置された吸引装置とを連通する。吸引装置としては、既存の真空装置等を使用することができる。吸引ライン２２は、吸引ノズル２１と吸引装置とを連通する機能を有するものであればよい。しかし、真空ライン２２は、洗浄チャンバ壁を貫通し、洗浄チャンバ内に配置した吸引ノズル２１と洗浄チャンバ外に設けられた真空装置とを連通させる必要がある。吸引ノズル２１の周囲方向でみて均等に薬液の吸引を行うため、例えば、吸引ノズル２１の全周囲にわたり、一定間隔で対称的に複数の管状の真空ライン２２を設けてもよい。この場合、真空系の構造については、既存のものを適宜使用すればよく、特殊のものに限定する必要はないが、カップ型カバー６がウエハ１と共に回転するのに対し、吸引ノズル２１は固定されて回転しないため、吸引ノズル２１の吸引口２３は、薬液排出口８に対応する位置に、カップ型カバー６の外周側壁部６−２の全周囲に亘り連続して形成することが望ましい。

（効果）
本実施形態によれば、第１の効果として、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１がカップ型カバー６の接触縁部６−１と密着した状態で、ステージ３を回転させながら、薬液供給ノズル８から薬液を当該ウエハ１の洗浄面に供給してウエハ１の洗浄を行う。よって、ステージ１の回転により発生する遠心力によりウエハ１の径方向外側に広がった薬液は、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１とその内側の洗浄領域１−３との境界位置１−２までは達するが、外周縁近傍表面領域１−１は、カップ型カバー６の接触縁部６−１と密着しているため薬液に曝されることはなく、浸食されるのを確実に防止することができる。

更に、第２の効果として、カップ型カバー６の薬液排出口８の外側近傍位置に、吸引装置の吸引ノズル２１を配置して、ウエハの回転に伴う遠心力と、吸引装置の吸引力との双方を利用して、薬液を薬液排出口から排出させることで、薬液の排出効率を高めることができる。

（３）第３実施形態
前述の第１実施形態及び第２実施形態によれば、ウエハの外周縁近傍表面領域がカバーと密着した状態で、ステージを回転させながらウエハの洗浄面に薬液を供給することで、外周縁近傍表面領域を薬液に曝すことなくウエハの洗浄を行った。

一方、本実施形態によれば、ウエハの外周縁近傍表面領域を被うカバーを使用する代わりに、ウエハの外周縁近傍表面領域の直上近傍に、吸引装置に連通する吸引ノズルを配置する構成とする。前述の第１実施形態と異なる点についてのみ、以下図面を参照して説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る半導体ウエハの洗浄装置の要部構造を示す部分縦断面図である。図８は、図７に示す洗浄装置の要部構造の側面図である。

前述したように、薬液供給ノズル８からウエハ１の洗浄領域１−３に滴下された薬液は、ウエハ１の回転に伴う遠心力により径外方向に広がる。しかし、薬液が、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１に到達する直前或いは到達したとき直ちに、図示しない吸引装置と吸引ラインを介して連通する吸引ノズル３１により吸引される。即ち、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１は、薬液に殆ど曝されることはないので、薬液による浸食はない。

図９は、ウエハ１の上面の外周縁近傍表面領域１−１と、吸引ノズル３１との、ウエハ１の径方向における位置関係を示す部分縦断面図である。図９に示すように、吸引ノズル３１の吸込口３２の位置が、ウエハ１の径方向において、外周縁近傍表面領域１−１の位置と整合している。そして、吸引ノズル３１の吸込口３２が、上下方向において、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１の直上近傍に位置している。吸引ノズル３１の吸込口３２の面は、吸引効率を考慮すると、ウエハ１に平行となることが好ましい。よって、遠心力により径方向外側方向に広がった薬液は、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１とその内側の洗浄領域１−３との境界位置１−２までは達するが、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１の直上に位置する吸引ノズル３１の吸込口３２から吸引されるので、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１が薬液により実質的に浸食されることはない。そして、吸引ノズル３１の吸込口３２から吸引された薬液は、図示しない洗浄チャンバの壁を貫通する吸引ラインを介して洗浄チャンバの外部へ排出される。従って、吸引ノズル３１の存在により、外周縁近傍表面領域１−１は、薬液に殆ど曝されないため実質的に浸食もされない。

吸引ノズル３１は概ね逆円錐台の側面部分の形状を有する。吸引ノズル３１の吸込口３２は、ウエハ１の全周囲にわたり、外周縁近傍表面領域１−１に沿って連続的に形成する。吸引ノズル３１と図示しない吸引装置とは、吸引ラインにより連通されている。図示しない吸引装置は、洗浄チャンバ外に配置され、吸引ラインは洗浄チャンバ壁を貫通し、洗浄チャンバ内に配置された吸引ノズル３１と洗浄チャンバ外に配置された吸引装置とを連通する。吸引装置としては、既存の真空装置等を使用することができる。吸引ラインは、吸引ノズル３１と吸引装置とを連通する機能を有するものであればよい。しかし、真空ラインは、洗浄チャンバ壁を貫通し、洗浄チャンバ内に配置した吸引ノズル３１と洗浄チャンバ外に設けられた真空装置とを連通させる必要がある。吸引ノズル３１の周囲方向でみて均等に薬液の吸引を行うため、例えば、吸引ノズルの全周囲に亘り、一定間隔で対称的に複数の管状の真空ラインを設けてもよい。この場合、真空系の構造については、既存のものを適宜使用すればよく、特殊のものに限定する必要はないが、ウエハ１が回転するのに対し、吸引ノズル３１は固定されて回転しないため、吸引ノズル３１の吸引口３２は、外周縁近傍表面領域１−１に対応する位置に、ウエハ１の全周囲に亘り連続して形成する必要がある。

（効果）
本実施形態によれば、第３の効果として、カップ型カバーを使用する代わりに、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１の直上近傍に、吸引装置に連通する吸引ノズル３１を配置することで、薬液供給ノズル８からウエハ１の洗浄領域１−３に滴下された薬液は、ウエハ１の回転に伴う遠心力により径外方向に広がる。しかし、薬液が、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１に到達する直前或いは到達したとき直ちに、図示しない吸引装置と吸引ラインを介して連通する吸引ノズル３１により吸引される。即ち、ウエハ１の外周縁近傍表面領域１−１は、薬液に殆ど曝されることはないので、薬液による浸食はない。

本発明の第１実施形態に係る半導体ウエハの洗浄装置の要部構造を示す部分縦断面図である。 図１に示す洗浄装置の要部構造の側面図である。 図１に示す洗浄装置において、ウエハの上面の外周縁近傍表面領域と、カップ型カバーの接触縁部との、ウエハの径方向における位置関係を示す部分縦断面図である。 図１に示すカップ型カバーの支持構造の一例を示す縦断面図である 図１に示すカップ型カバーの支持構造の他の例を示す縦断面図である 本発明の第２実施形態に係る半導体ウエハの洗浄装置の要部構造を示すステージ周辺部分を示す部分縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体ウエハの洗浄装置の要部構造を示す部分縦断面図である。 図７に示す洗浄装置の要部構造の側面図である。 図７に示す洗浄装置において、ウエハの上面の外周縁近傍表面領域と、吸引ノズルとの、ウエハの径方向における位置関係を示す部分縦断面図である。

符号の説明

１ ウエハ
１−１ ウエハ外周縁近傍表面領域
１−２ ウエハ境界位置
１−３ ウエハ洗浄領域
１−４ ウエハ外周縁側面
３ ステージ
５ 回転軸
６ カップ型カバー
６−１ カバー接触縁部
６−２ カバー外周側壁部
６−３ カバー上部
６−４ カバー内側端部
６−５ カバー上部開口部
６−６ 周辺部分
７ 薬液排出口
８ 薬液供給ノズル
８−１ 上側フランジ
８−２ 下側フランジ
８−３ 回転支持機構
８−４ フランジ
９ 支持体
９−１ 係合溝
９−２ 回転支持機構
２１ 吸引ノズル
２２ 吸引ライン
２３ 吸引口
３１ 吸引ノズル
３２ 吸引口

Claims (34)

1. 洗浄領域と該洗浄領域の外側に位置する外周縁近傍表面領域とからなる少なくとも１つの洗浄面を有するウエハを洗浄する方法であって、
   前記外周縁近傍表面領域の少なくとも１部がカバーと接触した状態で、前記ウエハを載置したステージを回転させながら前記ウエハの前記洗浄面に薬液を供給することで、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを特徴とするウエハの洗浄方法。
2. 前記接触した状態は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを抑制する状態であることを特徴とする請求項１に記載のウエハの洗浄方法。
3. 前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部がカバーと密着した状態で、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを特徴とする請求項１に記載のウエハの洗浄方法。
4. 前記外周縁近傍表面領域の全部がカバーと密着した状態で前記洗浄領域を選択的に洗浄することを特徴とする請求項３に記載のウエハの洗浄方法。
5. 前記密着した状態は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを防止する状態であることを特徴とする請求項３又は４に記載のウエハの洗浄方法。
6. 前記カバーは、側壁部に薬液排出口を有するカップ型カバーであり、前記カップ型カバーの接触縁部が前記外周縁近傍表面領域に密着した状態でウエハの洗浄を行うことを特徴とする請求項３に記載のウエハの洗浄方法。
7. 前記カップ型カバーの前記接触縁部の内側端部の位置が、前記ウエハの前記外周縁近傍表面領域と洗浄領域との境界位置に揃うことを特徴とする請求項６に記載のウエハの洗浄方法。
8. 前記カップ型カバーの上壁中心部には薬液供給ノズルが形成され、
   前記薬液供給ノズルが上下方向には固定され、前記ステージの回転軸の周りには自由回転可能となるように軸支され、
   前記ステージにより前記ウエハが上方に押圧されることで、前記外周縁近傍表面領域と前記接触縁部との間の摩擦力により、前記ステージ及び前記ウエハの回転に伴い前記カップ型カバーを回転させることを特徴とする請求項６または７に記載のウエハの洗浄方法。
9. 前記カップ型カバーの上壁中心部には、薬液供給ノズルが貫通するための開口が形成され、
   前記上壁中心部であって前記開口の周囲部が、前記薬液供給ノズルの外側面に形成された係合部と係合することで、前記カップ型カバーが上下方向には固定され、前記ステージの回転軸の周りには自由回転可能となるように軸支され、
   前記ステージにより前記ウエハを上方に押圧することで、前記外周縁近傍表面領域と前記接触縁部との間の摩擦力により、前記ステージ及び前記ウエハの回転に伴い前記カップ型カバーを回転させることを特徴とする請求項６または７に記載のウエハの洗浄方法。
10. 前記薬液排出口の外側近傍位置に吸引装置の吸引ノズルを配置して、前記ウエハの回転に伴う遠心力と、前記吸引装置の吸引力とにより、前記薬液を前記薬液排出口から排出させることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のウエハの洗浄方法。
11. 前記吸引ノズルは、前記カップ型カバーの側壁部の外側全周囲に亘り連続して延在しており、薬液排出口に対応する位置に、前記吸引ノズルの吸引口を配置して吸引を行いながら洗浄行程を行うことを特徴とする請求項１０に記載のウエハの洗浄方法。
12. 洗浄領域と該洗浄領域の外側に位置する外周縁近傍表面領域とからなる少なくとも１つの洗浄面を有するウエハを洗浄する方法であって、
    前記ウエハの外周縁近傍表面領域の少なくとも１部の直上で薬液の吸引を行う状態で、前記ウエハを載置したステージを回転させながら前記ウエハの洗浄面に薬液を供給することで、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを特徴とするウエハの洗浄方法。
13. 前記吸引を行う状態は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを抑制する状態であることを特徴とする請求項１２に記載のウエハの洗浄方法。
14. 前記吸引を行う状態は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを防止する状態であることを特徴とする請求項１２に記載のウエハの洗浄方法。
15. 前記外周縁近傍表面領域の全部の直上で薬液の吸引を行う状態で前記洗浄領域を選択的に洗浄することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載のウエハの洗浄方法。
16. 真空装置と連通する吸引ノズルの吸引口を、前記外周縁近傍表面領域の直上近傍に配置して吸引を行うことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載のウエハの洗浄方法。
17. 前記吸引ノズルは、ウエハの全周囲に亘り連続して形成されることを特徴とする請求項１５に記載のウエハの洗浄方法。
18. 洗浄領域と該洗浄領域の外側に位置する外周縁近傍表面領域とからなる少なくとも１つの洗浄面を有するウエハを洗浄する装置であって、
    ウエハを載置するとともに、回転可能に構成されたステージと、
    前記洗浄面に薬液を供給する薬液供給ノズルと、
    前記外周縁近傍表面領域の少なくとも一部に接触し、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを可能にするカバーとを含むことを特徴とするウエハの洗浄装置。
19. 前記接触は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを抑制する状態での接触であることを特徴とする請求項１８に記載のウエハの洗浄装置。
20. 前記カバーは、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部に密着することを特徴とする請求項１８に記載のウエハの洗浄装置。
21. 前記カバーは、前記外周縁近傍表面領域の全部に密着することを特徴とする請求項２０に記載のウエハの洗浄装置。
22. 前記密着は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを防止する状態での密着であることを特徴とする請求項２０又は２１に記載のウエハの洗浄装置。
23. 前記カバーは、側壁部に薬液排出口を有するカップ型カバーであり、前記カップ型カバーの接触縁部が前記外周縁近傍表面領域に密着することを特徴とする請求項２０乃至２２に記載のウエハの洗浄装置。
24. 前記カップ型カバーの前記接触縁部の内側端部の位置が、前記ウエハの前記外周縁近傍表面領域と洗浄領域との境界位置に揃うことを特徴とする請求項２３に記載のウエハの洗浄装置。
25. 前記薬液供給ノズルは、前記カップ型カバーの上壁中心部に設けられるとともに、前記薬液供給ノズルは、上下方向には固定され、前記ステージの回転軸の周りに自由回転可能となるように軸支され、
    更に、前記ステージは上下動可能に構成され、前記ウエハが上方に押圧されることで、前記外周縁近傍表面領域と前記接触縁部との間の摩擦力により、前記ステージ及び前記ウエハの回転に伴い前記カップ型カバーを回転させるよう構成したことを特徴とする請求項２３または２４に記載のウエハの洗浄装置。
26. 前記カップ型カバーの上壁中心部には、薬液供給ノズルが貫通するための開口が形成され、
    前記上壁中心部であって前記開口の周囲部が、前記薬液供給ノズルの外側面に形成された係合部と係合することで、前記カップ型カバーが上下方向には固定され、前記ステージの回転軸の周りに自由回転可能となるように軸支され、
    一方、前記ステージにより前記ウエハを上方に押圧することで、前記外周縁近傍表面領域と前記接触縁部との間の摩擦力により、前記ステージ及び前記ウエハの回転に伴い前記カップ型カバーを回転させるよう構成したことを特徴とする請求項２３または２４に記載のウエハの洗浄装置。
27. 吸引装置に連通し、前記薬液排出口の外側近傍位置に配置された吸引ノズルを更に含み、前記ウエハの回転に伴う遠心力と、前記吸引装置の吸引力とにより、前記薬液を前記薬液排出口から排出させるよう構成したことを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれかに記載のウエハの洗浄装置。
28. 前記吸引ノズルは、前記カップ型カバーの側壁部の外側全周囲に亘り連続して延在しており、
    更に、前記吸引ノズルは、薬液排出口に対応する位置に薬液を吸飲するための吸引口を有することを特徴とする請求項２７に記載のウエハの洗浄装置。
29. 洗浄領域と該洗浄領域の外側に位置する外周縁近傍表面領域とからなる少なくとも１つの洗浄面を有するウエハを洗浄する装置であって、
    ウエハを載置するとともに、回転可能に構成されたステージと、
    前記洗浄面に薬液を供給する薬液供給ノズルと、
    吸引装置に連通するとともに、前記外周縁近傍表面領域の直上近傍に配置され、前記外周縁近傍表面領域の少なくとも一部の直上で薬液の吸引を行うことで、前記洗浄領域を選択的に洗浄することを可能にする吸引ノズルとを含むことを特徴とするウエハの洗浄装置。
30. 前記吸引は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを抑制する状態での吸引であることを特徴とする請求項２９に記載のウエハの洗浄装置。
31. 前記吸引は、前記外周縁近傍表面領域の前記少なくとも１部が薬液により浸食されるのを防止する状態での吸引であることを特徴とする請求項２９に記載のウエハの洗浄装置。
32. 前記外周縁近傍表面領域の全部の直上で薬液の吸引を行うことを特徴とする請求項２９乃至３１のいずれかに記載のウエハの洗浄装置。
33. 前記吸引ノズルの吸引口を、前記外周縁近傍表面領域の直上近傍に配置したことを特徴とする請求項３２に記載のウエハの洗浄装置。
34. 前記吸引ノズルは、ウエハの全周囲に亘り連続して形成されることを特徴とする請求項３２または３３に記載のウエハの洗浄装置。
    
    

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