JP2007266194A

JP2007266194A - Cleaning method of semiconductor substrate, and cleaning apparatus of semiconductor substrate using it

Info

Publication number: JP2007266194A
Application number: JP2006087559A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Yoshioka; 浩孝吉岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable fine particles having diameters not more than 0.1 μm adhered to a hole portion and a groove portion to be removed. SOLUTION: An ultrasonic wave having a frequency at which a hole portion 11a performs cavity resonance is generated for e.g. the hole portion 11a to generate the cavity resonance therein. The particles adhered to the hole portion 11a are cleaned by the cavity resonance generated in the hole portion 11a. Thus, the fine particles having diameters not more than 0.1 μm adhered to the hole portion 11a can be removed. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造プロセスで用いられる半導体基板の洗浄方法及びそれを用いた半導体基板の洗浄装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor substrate cleaning method used in a semiconductor device manufacturing process and a semiconductor substrate cleaning apparatus using the same.

近年、半導体集積回路の微細化及び高集積化が著しく進んでおり、半導体装置の製造プロセスにおいて、半導体基板（ウェハ）等に付着したパーティクルの除去がますます重要になってきている。パーティクルを除去する手段として、従来から超音波を利用した洗浄方法が知られている。 In recent years, miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits have been remarkably advanced, and removal of particles adhering to a semiconductor substrate (wafer) or the like has become increasingly important in the manufacturing process of semiconductor devices. As a means for removing particles, a cleaning method using ultrasonic waves has been conventionally known.

超音波洗浄は、一般に処理液として純水を用い、半導体基板上に絶縁膜若しくは金属膜を成膜する工程の前後又はホールパターンを形成する工程の後に、レジスト膜や絶縁膜の成膜に起因するパーティクルを除去する手段として用いられることが多い。 In ultrasonic cleaning, pure water is generally used as a processing solution, resulting from the formation of a resist film or an insulating film before or after the step of forming an insulating film or metal film on a semiconductor substrate or after the step of forming a hole pattern. It is often used as a means for removing particles.

超音波洗浄は、超音波によって処理液（洗浄液）中に生じるキャビテーション（空洞、気泡）の消滅時に発生する衝撃波と、超音波による液粒子の振動とが半導体基板表面のパーティクルに作用することを利用したパーティクルの除去に有効な洗浄方法として幅広く用いられている。 Ultrasonic cleaning utilizes the fact that shock waves generated when cavitation (cavities and bubbles) generated in the processing liquid (cleaning liquid) disappears due to ultrasonic waves and the vibration of liquid particles due to ultrasonic waves acts on the particles on the surface of the semiconductor substrate. It is widely used as a cleaning method that is effective for removing the generated particles.

例えば、従来の超音波洗浄方法として、メガソニック（５００ｋＨｚから５ＭＨｚの周波数帯の超音波）を用いる例がある（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照。）。 For example, as a conventional ultrasonic cleaning method, there is an example in which megasonic (ultrasonic waves in a frequency band from 500 kHz to 5 MHz) is used (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

図１５は超音波を印加した洗浄液を吐出する枚葉型スプレータイプのメガソニック洗浄装置を示している。半導体基板（図示せず）は半導体基板ホルダ１０１により被処理面を上向きにして保持され、図中の矢印１０２の方向に回転する。また、基板面に平行に移動するメガソニックノズル１０３を備え、該メガソニックノズル１０３により、メガソニックを印加された洗浄液１０４を半導体基板上に噴射する。 FIG. 15 shows a single-wafer spray type megasonic cleaning apparatus that discharges a cleaning liquid to which ultrasonic waves are applied. A semiconductor substrate (not shown) is held by the semiconductor substrate holder 101 with the surface to be processed facing upward, and rotates in the direction of arrow 102 in the figure. Further, a megasonic nozzle 103 that moves parallel to the substrate surface is provided, and the megasonic nozzle 103 ejects the cleaning liquid 104 to which the megasonic is applied onto the semiconductor substrate.

図１６は複数の半導体基板を一括に超音波洗浄する、いわゆるバッチ式のメガソニック洗浄装置である。洗浄槽１０５の下側には超音波発振源１０６が設けられており、洗浄槽１０５に貯留された洗浄液１０７に超音波が印加される。これにより、半導体基板ホルダ１０８により保持された複数の半導体基板１０９は、超音波発振源１０６からのメガソニック帯の超音波を受けた洗浄液１０７によって洗浄される。
特開平１０−４１２６３号公報特開平０３−５４８２７号公報 FIG. 16 shows a so-called batch-type megasonic cleaning apparatus that collectively ultrasonically cleans a plurality of semiconductor substrates. An ultrasonic oscillation source 106 is provided below the cleaning tank 105, and ultrasonic waves are applied to the cleaning liquid 107 stored in the cleaning tank 105. As a result, the plurality of semiconductor substrates 109 held by the semiconductor substrate holder 108 are cleaned by the cleaning liquid 107 that has received megasonic ultrasonic waves from the ultrasonic oscillation source 106.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-41263 Japanese Patent Laid-Open No. 03-54827

近年、半導体素子の微細化に伴い、より微細なパーティクルの半導体基板の特性への影響が無視できなくなってきている。特に、径が０．１μｍ以下のホールパターンをが形成された半導体基板においては、０．１μｍ以下の大きさを持つより微細なパーティクルを除去することが要求される。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, the influence of finer particles on the characteristics of semiconductor substrates cannot be ignored. In particular, in a semiconductor substrate on which a hole pattern having a diameter of 0.1 μm or less is formed, it is required to remove finer particles having a size of 0.1 μm or less.

しかしながら、前記従来のキャビテーション又は洗浄液の振動による効果を用いた、発振周波数が５ＭＨｚ以下の超音波による洗浄方法は、より微細なパターンの場合には、パーティクルの除去性が低下するという問題がある。 However, the conventional cleaning method using ultrasonic waves having an oscillation frequency of 5 MHz or less, which uses the effect of cavitation or vibration of the cleaning liquid, has a problem that particle removability is reduced in the case of a finer pattern.

一般に、周波数が５００ｋＨｚから５ＭＨｚであるメガソニックを用いた洗浄は、径が０．１μｍから０．５μｍのパーティクルは効率良く除去することが可能であるが、径が０．１μｍ以下のパーティクルや、微細パターンに付着したパーティクルは容易に除去することができない。さらに、微細化によるコンタクトホール等の孔部の径や溝部の幅の縮小とそれによる高アスペスト比化（深さと幅との比の値の増大）に伴なって、より一層パターン内部におけるパーティクルの除去が困難となる。 In general, cleaning using a megasonic having a frequency of 500 kHz to 5 MHz can efficiently remove particles having a diameter of 0.1 μm to 0.5 μm, but particles having a diameter of 0.1 μm or less, Particles adhering to the fine pattern cannot be easily removed. Furthermore, along with the reduction of the diameter of the hole such as contact holes and the width of the groove due to miniaturization and the resulting increase in the aspect ratio (increase in the ratio of the depth and width), the particles inside the pattern are further increased. Removal becomes difficult.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、孔部や溝部に付着した径が０．１μｍ以下の微細なパーティクルを除去できるようにすることを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to enable removal of fine particles having a diameter of 0.1 μm or less attached to a hole or a groove.

前記の目的を達成するため、本発明は、半導体基板の洗浄方法を、半導体基板に形成された孔部又は溝部が空洞共振する周波数を持つ超音波を半導体基板に印加する構成とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a method for cleaning a semiconductor substrate is configured such that an ultrasonic wave having a frequency at which a hole or groove formed in the semiconductor substrate resonates is applied to the semiconductor substrate.

具体的に、本発明に係る半導体基板の洗浄方法は、半導体基板の主面上に形成された孔部又は溝部を洗浄する半導体基板の洗浄方法を対象とし、孔部又は溝部が空胴共振する周波数を持つ超音波を孔部又は溝部に対して発振し、孔部又は溝部に空胴共振を発生させる工程と、発生した空洞共振により、孔部又は溝部を洗浄する工程とを備えていることを特徴とする。 Specifically, a semiconductor substrate cleaning method according to the present invention is directed to a semiconductor substrate cleaning method for cleaning a hole or groove formed on a main surface of a semiconductor substrate, and the hole or groove resonates in a cavity. Oscillating ultrasonic waves having a frequency to the hole or groove to generate cavity resonance in the hole or groove, and cleaning the hole or groove by the generated cavity resonance. It is characterized by.

本発明の半導体基板の洗浄方法は、空胴共振を発生させる工程において、超音波は所定の周波数の範囲で周波数を連続的又は断続的に変化させながら発振することが好ましい。 In the method for cleaning a semiconductor substrate of the present invention, in the step of generating cavity resonance, it is preferable that the ultrasonic wave oscillates while changing the frequency continuously or intermittently within a predetermined frequency range.

本発明の半導体基板の洗浄方法は、空胴共振を発生させる工程において、超音波は半導体基板の上面の全面に対して同時に発振することが好ましい。 In the semiconductor substrate cleaning method of the present invention, in the step of generating cavity resonance, it is preferable that the ultrasonic waves oscillate simultaneously on the entire upper surface of the semiconductor substrate.

また、本発明の半導体基板の洗浄方法は、空胴共振を発生させる工程において、超音波は半導体基板の上面の一部に対して選択的に発振することが好ましい。 In the method for cleaning a semiconductor substrate of the present invention, it is preferable that the ultrasonic wave is selectively oscillated with respect to a part of the upper surface of the semiconductor substrate in the step of generating cavity resonance.

この場合に、半導体基板の上面において、孔部又は溝部はその形状、構成材料及び形成密度が互いに異なる複数の領域を有しており、超音波の周波数、強度、発振時間又は超音波を発生する振動子のスキャン速度を各領域ごとに変更することが好ましい。 In this case, on the upper surface of the semiconductor substrate, the hole or groove has a plurality of regions whose shapes, constituent materials, and formation densities are different from each other, and generates an ultrasonic frequency, intensity, oscillation time, or ultrasonic wave. It is preferable to change the scanning speed of the vibrator for each region.

本発明の半導体基板の洗浄方法は、空胴共振を発生させる工程において、半導体基板の主面に対して平行に液体を流すことが好ましい。 In the method for cleaning a semiconductor substrate of the present invention, it is preferable that a liquid is allowed to flow parallel to the main surface of the semiconductor substrate in the step of generating cavity resonance.

本発明に係る半導体基板の洗浄装置は、半導体基板の主面上に形成された孔部又は溝部を洗浄する半導体基板の洗浄装置を対象とし、洗浄槽と、洗浄槽の内側に設けられ、半導体基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持された半導体基板の主面と対向するように設けられ、孔部又は溝部が空胴共振する周波数を持つ超音波を孔部又は溝部に対して発振する振動子を有する超音波発生部とを備えていることを特徴とする。 A semiconductor substrate cleaning apparatus according to the present invention is directed to a semiconductor substrate cleaning apparatus that cleans holes or grooves formed on a main surface of a semiconductor substrate, and is provided inside a cleaning tank and a cleaning tank. A substrate holding unit that holds the substrate and an ultrasonic wave having a frequency at which the hole or groove resonates with the cavity is provided to the main surface of the semiconductor substrate held by the substrate holding unit. And an ultrasonic generator having a vibrator that oscillates.

本発明の半導体基板の洗浄装置において、超音波発生部は、半導体基板の主面に対して垂直な方向又は平行な方向に移動可能で且つ主面に対して傾斜して保持できるように構成されていることが好ましい。 In the semiconductor substrate cleaning apparatus of the present invention, the ultrasonic wave generator is configured to be movable in a direction perpendicular to or parallel to the main surface of the semiconductor substrate and to be held inclined with respect to the main surface. It is preferable.

この場合に、振動子はその径が３ｃｍ以下であることが好ましい。 In this case, the vibrator preferably has a diameter of 3 cm or less.

また、本発明の半導体基板の洗浄装置において、基板保持部は、複数の半導体基板を互いの主面が対向するように１対ずつ保持可能であり、超音波発生部は振動子を複数有し、各振動子は各１対ずつの半導体基板の主面同士の間に互いの間隔が調整可能に設けられていることが好ましい。 Further, in the semiconductor substrate cleaning apparatus of the present invention, the substrate holding unit can hold a plurality of semiconductor substrates one by one so that their main surfaces face each other, and the ultrasonic wave generating unit has a plurality of vibrators. It is preferable that the vibrators are provided between the main surfaces of the pair of semiconductor substrates so that the distance between the vibrators can be adjusted.

本発明の半導体基板の洗浄装置は、洗浄槽の内側に設けられ、基板保持部に保持された複数の半導体基板の各主面に対してそれぞれ平行に液流を生じさせる液流発生部をさらに備えていることが好ましい。 The semiconductor substrate cleaning apparatus according to the present invention further includes a liquid flow generation unit that is provided inside the cleaning tank and generates a liquid flow in parallel with each main surface of the plurality of semiconductor substrates held by the substrate holding unit. It is preferable to provide.

ここで、本発明の微細なパーティクルを除去するための動作原理について説明する。 Here, the principle of operation for removing fine particles of the present invention will be described.

従来の５ＭＨｚ以下の周波数を用いたメガソニックは、その波長が孔部又は溝部の深さと比べて大きいため、孔部又は溝部の内側ではパーティクルを除去する効果を十分に得られない。例えば、周波数が２ＭＨｚで媒体（洗浄液）の主成分が純水の場合は、伝播する超音波の波長は３００μｍ程度であり、一般に孔部や溝部の深さが１μｍ以下であるため、深さに対して照射される超音波が１００倍以上も大きい。 Since the conventional megasonic using a frequency of 5 MHz or less has a wavelength larger than the depth of the hole or groove, the effect of removing particles cannot be sufficiently obtained inside the hole or groove. For example, when the frequency is 2 MHz and the main component of the medium (cleaning liquid) is pure water, the wavelength of the propagating ultrasonic wave is about 300 μm, and the depth of the hole or groove is generally 1 μm or less. On the other hand, the ultrasonic wave irradiated is 100 times larger.

これに対し、超音波の発振周波数を高くすると、短波長の超音波を得られ且つその指向性も向上するため、孔部や溝部の内側にまで超音波が作用するようになる。ところが、周波数が高い超音波は伝播による減衰が大きく、所望の洗浄効果を十分には得られない。 On the other hand, when the oscillation frequency of the ultrasonic wave is increased, an ultrasonic wave having a short wavelength can be obtained and the directivity thereof is improved, so that the ultrasonic wave acts on the inside of the hole or groove. However, ultrasonic waves having a high frequency are greatly attenuated by propagation, and a desired cleaning effect cannot be obtained sufficiently.

そこで、本願発明者は、種々検討を重ねた結果、半導体基板上に形成した孔部又は溝部に対して、該孔部又は溝部に固有の周波数（共振周波数）を持つ超音波を印加した場合には、超音波が増幅されて大きな振動作用を得られるという知見を得ている。この振動作用は空胴共振と呼ばれ、該空胴共振を用いることにより、５０ＭＨｚ以上の周波数を持つ高い超音波でも減衰することがなく、従って、所望の洗浄効果を得ることができる。 Therefore, as a result of various investigations, the inventor of the present application has applied an ultrasonic wave having a frequency (resonance frequency) specific to the hole or groove to the hole or groove formed on the semiconductor substrate. Has obtained the knowledge that a large vibration effect can be obtained by amplification of ultrasonic waves. This vibration action is called cavity resonance. By using the cavity resonance, even a high ultrasonic wave having a frequency of 50 MHz or more is not attenuated, and thus a desired cleaning effect can be obtained.

このように、本発明は、上記の動作原理に基づき、半導体基板上に形成した孔部又は溝部に空胴共振（パターン中の媒体を共振）を生じさせることにより、孔部又は溝部に付着した除去が困難な微細なパーティクルを確実に除去することができる。 As described above, the present invention adheres to the hole or groove by causing cavity resonance (resonance of the medium in the pattern) in the hole or groove formed on the semiconductor substrate based on the above operation principle. Fine particles that are difficult to remove can be reliably removed.

より具体的には、孔部又は溝部を空胴共振させた場合には、孔部又は溝部に入り込んだ媒体は大きく振動する。この媒体の振動作用により、孔部又は溝部に付着した微細なパーティクルが剥がれ落ちる。剥がれ落ちたパーティクルは、例えば洗浄液による洗浄によって容易に除去することができる。 More specifically, when the cavity of the hole or groove is resonated, the medium that has entered the hole or groove vibrates greatly. Due to the vibrating action of the medium, fine particles attached to the hole or groove are peeled off. The particles that have been peeled off can be easily removed, for example, by cleaning with a cleaning liquid.

孔部又は溝部を空胴共振させる手段として、例えば、深さが６００ｎｍで、径が１００ｎｍの孔部が半導体基板上に形成されている場合は、共振周波数をf、波長をλ、超音波の伝播速度をＶとし、単純に孔部の深さが１／４λの場合に空胴共振が発生すると考えると、以下の（式１）から
ｆ＝Ｖ／４λ ………（１）
＝Ｖ／（４×６００×１０^-9）［Ｈｚ］
となる。これにより、例えば、空気中の音波では、伝播速度Ｖ＝３４３ｍ／ｓであることから、共振周波数ｆ＝１４２．９ＭＨｚとなる。よって、１４０ＭＨｚ前後の周波数帯で空胴共振が発生すると考えられる。また、媒体が水の場合は、伝播速度Ｖ＝１５３０ｍ／ｓであることから、共振周波数ｆ＝６３７．５ＭＨｚとなる。従って、共振させる媒体により、用いる周波数が異なることになる。 For example, when a hole having a depth of 600 nm and a diameter of 100 nm is formed on the semiconductor substrate as a means for cavity resonance of the hole or groove, the resonance frequency is f, the wavelength is λ, and the ultrasonic wave Assuming that cavity resonance occurs when the propagation velocity is V and the hole depth is 1 / 4λ, f = V / 4λ (1)
= V / (4 × 600 × 10 ⁻⁹ ) [Hz]
It becomes. Thereby, for example, in the sound wave in the air, since the propagation velocity V = 343 m / s, the resonance frequency f is 142.9 MHz. Therefore, it is considered that cavity resonance occurs in a frequency band around 140 MHz. Further, when the medium is water, the propagation speed V = 1530 m / s, so that the resonance frequency f = 637.5 MHz. Therefore, the frequency used depends on the medium to be resonated.

また、一般に、パターンのアスペクト比の値が大きく、且つ共振対象中における音波の伝播速度と周囲の物質中における音波の伝播速度との差が大きい方がより大きな共振効果を得ることができる。 In general, a larger resonance effect can be obtained when the value of the aspect ratio of the pattern is large and the difference between the propagation speed of the sound wave in the resonance object and the propagation speed of the sound wave in the surrounding substance is large.

本発明の半導体基板の洗浄方法及びそれを用いた半導体基板の洗浄装置によると、従来の超音波洗浄方法では除去が困難な孔部又は溝部に付着した、例えば０．１μｍ以下の大きさの微細なパーティクルであっても除去が可能となるため、微細なパーティクルに起因する半導体装置の不良及び特性劣化を防止することができる。 According to the semiconductor substrate cleaning method and the semiconductor substrate cleaning apparatus using the semiconductor substrate cleaning method of the present invention, fine particles having a size of, for example, 0.1 μm or less attached to holes or grooves that are difficult to remove by the conventional ultrasonic cleaning method. Since even a small particle can be removed, it is possible to prevent a semiconductor device from being defective and deteriorated due to fine particles.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法が洗浄対象とする半導体基板の断面構成の一例を示している。図１に示すように、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板（ウェハ）１０の主面上には素子（図示せず）が形成され、該素子を覆うように酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）からなる層間絶縁膜１１が形成されている。層間絶縁膜１１には、例えば深さが５００ｎｍ、径が１００ｎｍ及び間隔が２００ｎｍの複数の孔部であるホール１１ａが形成されている。 FIG. 1 shows an example of a cross-sectional configuration of a semiconductor substrate to be cleaned by the semiconductor substrate cleaning method according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, for example, an element (not shown) is formed on the main surface of a semiconductor substrate (wafer) 10 made of silicon (Si), and silicon oxide (SiO ₂ ) is covered so as to cover the element. An interlayer insulating film 11 is formed. In the interlayer insulating film 11, for example, holes 11a which are a plurality of holes having a depth of 500 nm, a diameter of 100 nm, and a distance of 200 nm are formed.

ここで、超音波の波長をλとし、単純にホールの深さが１／４λの場合に空胴共振が発生するとした場合のホール１１ａの深さと共振周波数との関係を図２に示す。 Here, FIG. 2 shows the relationship between the depth of the hole 11a and the resonance frequency when cavity resonance occurs when the wavelength of the ultrasonic wave is λ and the hole depth is 1 / 4λ.

図２はホール１１ａ内を純水で満たした場合と大気中の場合との関係をそれぞれ示している。但し、音波の伝播速度は純水中では１５３０ｍ／ｓであり、大気中では３４０ｍ／ｓである。 FIG. 2 shows the relationship between the case where the hole 11a is filled with pure water and the case where it is in the atmosphere. However, the propagation speed of the sound wave is 1530 m / s in pure water and 340 m / s in the atmosphere.

上述したように、ホール１１ａの深さが１／４λの場合に空胴共振が発生するとし、ホール１１ａを満たす洗浄液が純水の場合は、空胴共振が発生する超音波の共振周波数は前述の（式１）から、７６５ＭＨｚとなる。従って、ホール１１ａの深さのばらつきや洗浄液の成分又は温度変化による伝播速度のばらつきを考慮すると、例えばホール１１ａの深さのばらつきが±８％以内であり、洗浄液は水を８０％以上含み、温度が２５℃±５℃の場合は、空胴共振が発生する周波数は７００ＭＨｚから８５０ＭＨｚである。空胴共振周波数付近ではホール１１ａ内の洗浄液は激しく振動する。 As described above, it is assumed that cavity resonance occurs when the depth of the hole 11a is 1 / 4λ. When the cleaning liquid that fills the hole 11a is pure water, the resonance frequency of the ultrasonic wave that causes the cavity resonance is the same as that described above. From (Equation 1), 765 MHz is obtained. Accordingly, considering the variation in the depth of the hole 11a and the variation in the propagation speed due to the component of the cleaning liquid or the temperature change, for example, the variation in the depth of the hole 11a is within ± 8%, and the cleaning liquid contains 80% or more of water, When the temperature is 25 ° C. ± 5 ° C., the frequency at which cavity resonance occurs is 700 MHz to 850 MHz. Near the cavity resonance frequency, the cleaning liquid in the hole 11a vibrates violently.

図３はホール１１ａに空洞共振が生じている状態の模式的な断面構成を示す。図３に示すように、洗浄液１２がホール１１ａ内で空胴共振すると、ホール１１ａ中の洗浄液１２は矢印１３の方向に大きく振動する。このホール１１ａ中の洗浄液１２の振動作用により、ホール１１ａの壁面に付着した微細なパーティクル１４は剥がれ落ちる。このとき、洗浄液１２には半導体基板１０の主面に対して平行となる液流１５を生じさせている。 FIG. 3 shows a schematic cross-sectional configuration in a state where cavity resonance occurs in the hole 11a. As shown in FIG. 3, when the cleaning liquid 12 resonates in the hole 11a, the cleaning liquid 12 in the hole 11a vibrates greatly in the direction of the arrow 13. The fine particles 14 attached to the wall surface of the hole 11a are peeled off by the vibration action of the cleaning liquid 12 in the hole 11a. At this time, a liquid flow 15 parallel to the main surface of the semiconductor substrate 10 is generated in the cleaning liquid 12.

以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の一例について説明する。 Hereinafter, an example of the semiconductor substrate cleaning method according to the first embodiment of the present invention will be described.

まず、洗浄液中において、半導体基板を、超音波発振源からの主面までの距離が例えば０．２ｃｍとなる位置に保持する。 First, in the cleaning liquid, the semiconductor substrate is held at a position where the distance from the ultrasonic oscillation source to the main surface is, for example, 0.2 cm.

次に、超音波発振源から超音波を発振して、半導体基板に対して洗浄処理を行なう。発振する周波数は、例えば７００ＭＨｚから８５０ＭＨｚとして９秒間スイープしながら増減する。 Next, an ultrasonic wave is oscillated from the ultrasonic wave oscillation source to perform a cleaning process on the semiconductor substrate. The oscillation frequency is increased or decreased while sweeping for 9 seconds, for example, from 700 MHz to 850 MHz.

具体的には、図４（ａ）に示すように、例えば１ステップの周波数の変化量を１ｋＨｚとし、全３０００００ステップを、最初の４．５秒間で周波数を７００ＭＨｚから８５０ＭＨｚまで徐々に増加させ、同様に次の４．５秒間で周波数を８５０ＭＨｚから７００ＭＨｚまで徐々に減少させる。図４（ｂ）は図４（ａ）の時刻Ｔ₁ の近傍を拡大して示している。図４（ｂ）に示すように、周波数は３０μｓごとに１ｋＨｚずつ増加又は減少し、前述した１５０ＭＨｚの範囲で周波数の増減を繰り返す。 Specifically, as shown in FIG. 4A, for example, the amount of change in the frequency of one step is set to 1 kHz, and all the 300,000 steps are gradually increased from 700 MHz to 850 MHz in the first 4.5 seconds, Similarly, the frequency is gradually decreased from 850 MHz to 700 MHz in the next 4.5 seconds. FIG. 4B shows an enlarged view of the vicinity of time T ₁ in FIG. As shown in FIG. 4B, the frequency increases or decreases by 1 kHz every 30 μs, and the frequency is repeatedly increased and decreased in the above-described range of 150 MHz.

なお、ここでは、超音波の周波数が変化する速度を一定（３３．３ＭＨｚ／ｓ）としたが、ホール１１ａの深さ又は洗浄液の液温のばらつきが小さく、従ってホール１１ａが空胴共振する周波数のばらつきが小さい場合には、例えば図４（ｃ）に示すように周波数を変化させると良い。すなわち、空胴共振する周波数の理論値又は実験結果から得られる値、本実施形態では７６５ＭＨｚ付近であって、空胴共振するホール１１ａの割合が多い周波数帯域では、周波数の変化速度を小さくし、一方、空胴共振作用を得られるホール１１ａの割合が少ない７００ＭＨｚ及び８５０ＭＨｚ付近では、周波数の変化速度を大きくすると、共振する時間が長くなるのでより効果的である。 Here, the speed at which the frequency of the ultrasonic wave changes is constant (33.3 MHz / s), but the variation in the depth of the hole 11a or the temperature of the cleaning liquid is small, and therefore the frequency at which the hole 11a resonates in a cavity. For example, when the variation of the frequency is small, the frequency may be changed as shown in FIG. That is, the value obtained from the theoretical value or experimental result of the cavity resonance frequency, in this embodiment, in the vicinity of 765 MHz, and in the frequency band where the ratio of the cavity 11a causing the cavity resonance is large, the frequency change speed is reduced, On the other hand, in the vicinity of 700 MHz and 850 MHz where the ratio of the holes 11a that can obtain the cavity resonance action is small, it is more effective to increase the frequency change speed because the resonance time becomes longer.

従って、ホール１１ａの共振周波数付近ではホール１１ａが空洞共振し、ホール１１ａ内に付着した微細なパーティクル１４が剥がれ落ちる。 Accordingly, the hole 11a resonates in the vicinity of the resonance frequency of the hole 11a, and the fine particles 14 attached to the hole 11a are peeled off.

また、このとき、図３に示したように、半導体基板１０の主面に平行な液流１５を発生することにより、剥がれ落ちたパーティクル１４を除去することができる。なお、高周波の超音波を洗浄液１２に印加すると、洗浄液１２の分子が振動することにより液温が上昇する。洗浄液１２の液温が上昇すると、洗浄液１２中を伝播する音波の伝播速度が変化して、ホール１１ａの共振周波数も変動するが、洗浄液１２に生じさせた液流１５により洗浄液１２の液温を一定に保つことができる。 At this time, as shown in FIG. 3, by generating a liquid flow 15 parallel to the main surface of the semiconductor substrate 10, the particles 14 that have been peeled off can be removed. When high frequency ultrasonic waves are applied to the cleaning liquid 12, the liquid temperature rises due to the vibration of the molecules of the cleaning liquid 12. When the liquid temperature of the cleaning liquid 12 rises, the propagation speed of the sound wave propagating through the cleaning liquid 12 changes, and the resonance frequency of the hole 11a also changes, but the liquid temperature of the cleaning liquid 12 is changed by the liquid flow 15 generated in the cleaning liquid 12. Can be kept constant.

以上説明したように、第１の実施形態によると、洗浄液１２に印加した超音波によるホール１１ａの空胴共振作用により、従来の洗浄方法では除去が困難であったホール１１ａの内側に付着した微細なパーティクル１４を除去することができるため、半導体基板１０に形成されたパターンの清浄度を高めることが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, due to the cavity resonance action of the holes 11a due to the ultrasonic waves applied to the cleaning liquid 12, the fine particles adhered to the inside of the holes 11a, which were difficult to remove by the conventional cleaning method. Since the particles 14 can be removed, the cleanliness of the pattern formed on the semiconductor substrate 10 can be increased.

また、ホール１１ａが空胴共振する周波数の理論値又は実験結果から得られる周波数帯を含む所定の範囲で超音波の周波数を連続的に又は断続的に変化させることにより、半導体基板１０に形成されたホール１１ａの深さのばらつき並びに洗浄液１２の成分のばらつき及び温度のばらつき等により、ホール１１ａに生じる空洞共振の共振周波数にばらつきが生じた場合でも、ホール１１ａに空洞共振を生じさせることが可能となる。 In addition, the frequency of the ultrasonic wave is continuously or intermittently changed within a predetermined range including the theoretical value of the frequency at which the hole 11a resonates and the frequency band obtained from the experimental result. Even if the resonance frequency of the cavity resonance generated in the hole 11a varies due to the variation in the depth of the hole 11a, the variation in the components of the cleaning liquid 12 and the variation in temperature, it is possible to cause the cavity resonance in the hole 11a. It becomes.

また、洗浄中に半導体基板１０の主面に平行な液流１５を発生させることにより、前述したように、ホール１１ａから剥がれ落ちたパーティクル１４を除去する効果と、洗浄液１２の液温を一定に保つ効果とを得られる。洗浄液１２の液温を一定に保つことにより、空胴共振の共振周波数の変動を抑えることができるため、洗浄効果のばらつきを低減することができる。 Further, by generating a liquid flow 15 parallel to the main surface of the semiconductor substrate 10 during cleaning, as described above, the effect of removing the particles 14 that have fallen off from the holes 11a and the temperature of the cleaning liquid 12 are kept constant. With the effect of keeping. By keeping the temperature of the cleaning liquid 12 constant, fluctuations in the resonance frequency of the cavity resonance can be suppressed, so that variations in the cleaning effect can be reduced.

なお、第１の実施形態においては、洗浄対象となるパターンにホールパターンを用いたが、洗浄対象はホールパターンに限られない。例えば、図５に示すように、半導体基板１０上に形成された溝部１１ｂに対しても有効である。 In the first embodiment, the hole pattern is used as the pattern to be cleaned, but the cleaning target is not limited to the hole pattern. For example, as shown in FIG. 5, it is also effective for the groove 11b formed on the semiconductor substrate 10.

また、第１の実施形態においては、ホールパターンの微細なパーティクルの除去に有効な例を示したが、本実施形態に係る洗浄処理を、例えばポリマーの除去洗浄工程又はレジストの除去洗浄工程の前処理として行なってもよい。ポリマー又はレジストの除去洗浄工程においては、一般にホール内の残渣の除去が課題となっており、ホールの径が１００ｎｍ以下の微細なホール内の残渣の除去は困難である。 In the first embodiment, an example effective for removing fine particles in a hole pattern has been shown. However, the cleaning process according to the present embodiment is performed before, for example, a polymer removal cleaning process or a resist removal cleaning process. It may be performed as a process. In the polymer or resist removal and cleaning step, removal of residues in holes is generally an issue, and removal of residues in fine holes having a hole diameter of 100 nm or less is difficult.

しかしながら、第１の実施形態に係る空洞共振を用いる洗浄処理を前処理として実施すれば、ホール内の空胴共振作用により、残渣を除去したり、該残渣の付着力を低減したりすることができる。従って、その後の残渣除去を目的とした洗浄工程における除去効果が大幅に向上する。また、それゆえにエッチング性が弱い除去液を用いた除去処理を可能とし、ホールの底部から露出する基板、金属配線又は層間絶縁膜等の他の構成材料へのダメージを低減できる。 However, if the cleaning process using the cavity resonance according to the first embodiment is performed as a pre-process, the residue can be removed or the adhesion force of the residue can be reduced by the cavity resonance action in the hole. it can. Therefore, the removal effect in the cleaning process for the purpose of subsequent residue removal is greatly improved. Therefore, it is possible to perform a removal process using a remover having a weak etching property, and it is possible to reduce damage to other constituent materials such as the substrate, metal wiring, or interlayer insulating film exposed from the bottom of the hole.

また、第１の実施形態に係る洗浄処理を、従来の５００ｋＨｚから５ＭＨｚの周波数帯を持つメガソニックを用いた洗浄と組み合わせてもよい。例えば、従来のメガソニックを用いた洗浄により、０．１μｍ以上の大きさのパーティクル及びホールの外部に付着したパーティクルを除去した後に、本実施形態に係る洗浄方法により、ホール内に付着した微細なパーティクルを除去してもよい。 Moreover, you may combine the washing | cleaning process which concerns on 1st Embodiment with the washing | cleaning using the megasonic which has the conventional frequency band of 500 kHz to 5 MHz. For example, after removing particles having a size of 0.1 μm or more and particles adhering to the outside of the hole by cleaning using a conventional megasonic, fine particles adhering to the inside of the hole by the cleaning method according to the present embodiment are removed. Particles may be removed.

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。 (Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図６（ａ）及び図６（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法が洗浄対象とする半導体基板の一例であって、（ａ）は断面構成を示し、（ｂ）は平面構成を示している。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えば、Ｓｉからなり、それぞれ複数の第１の領域Ａ及び第２の領域Ｂが互いに間隔をおいて形成された半導体基板（ウェハ）２０の主面上には素子（図示せず）が形成され、該素子を覆うようにＳｉＯ₂ からなる第１の層間絶縁膜２１が形成されている。第１の領域Ａにおける第１の層間絶縁膜２１には、例えば深さが６００ｎｍ及び径が１２０ｎｍの複数の孔部である第１のホール２１ａが形成されている。また、第２の領域Ａには、厚さが２００ｎｍの第１の層間絶縁膜２１とその上に形成された第２の層間絶縁膜２２が形成されており、該第２の層間絶縁膜２２には、例えば深さが４００ｎｍ及び径が８０ｎｍの複数の孔部である第２のホール２２ａが形成されている。 FIG. 6A and FIG. 6B are examples of a semiconductor substrate to be cleaned by the semiconductor substrate cleaning method according to the second embodiment of the present invention, and FIG. b) shows a planar configuration. 6A and 6B, the semiconductor substrate (wafer) 20 is made of, for example, Si, and a plurality of first regions A and second regions B are formed at intervals from each other. An element (not shown) is formed on the main surface, and a first interlayer insulating film 21 made of SiO ₂ is formed so as to cover the element. In the first interlayer insulating film 21 in the first region A, for example, first holes 21a that are a plurality of holes having a depth of 600 nm and a diameter of 120 nm are formed. In the second region A, a first interlayer insulating film 21 having a thickness of 200 nm and a second interlayer insulating film 22 formed thereon are formed, and the second interlayer insulating film 22 is formed. The second hole 22a, which is a plurality of holes having a depth of 400 nm and a diameter of 80 nm, for example, is formed.

ここで、第１の領域Ａ及び第２の領域Ｂの分布の位置座標並びにパターン形状の情報は電子情報化されている。 Here, the position coordinates of the distribution of the first area A and the second area B and the information on the pattern shape are converted into electronic information.

以下、第２の実施形態に係る洗浄方法の一例について説明する。 Hereinafter, an example of the cleaning method according to the second embodiment will be described.

第２の実施形態においては、各ホール２１ａ、２２ａの位置座標及びパターン形状の情報を元にして、半導体基板２０の第１の領域Ａ及び第２の領域Ｂごとに、各パターン形状に適した条件で洗浄処理を行なう。ここで、空洞共振が発生する周波数は、第１の実施形態と同様に算出すると、第１の領域Ａにおいては６００ＭＨｚから７００ＭＨｚであり、第２の領域Ｂにおいては９００ＭＨｚから１ＧＨｚである。 In the second embodiment, the first region A and the second region B of the semiconductor substrate 20 are suitable for each pattern shape based on the position coordinates and pattern shape information of the holes 21a and 22a. Washing is performed under conditions. Here, the frequency at which cavity resonance occurs is calculated in the same manner as in the first embodiment, and is 600 MHz to 700 MHz in the first region A, and 900 MHz to 1 GHz in the second region B.

従って、第１の領域Ａにおいては、半導体基板２０の主面上の任意の位置に移動可能な超音波発振源を例えば１ｃｍ／ｓの速度でスキャンさせながら、発振周波数が６００ＭＨｚから７００ＭＨｚの範囲を２秒間でスイープする。より具体的には、例えば１ステップの周波数の変化量を１ｋＨｚとし、全２０００００ステップを、最初の１秒間で周波数を６００ＭＨｚから７００ＭＨｚまで徐々に増加させ、同様に次の１秒間で周波数を７００ＭＨｚから６００ＭＨｚまで徐々に減少させる。この周波数の増減を繰り返す。以上の超音波印加処理により、第１の領域Ａにおける各第１のホール２１ａは空洞共振するため、各第１のホール２１ａ内のパーティクルが除去される。 Therefore, in the first region A, the oscillation frequency is in the range of 600 MHz to 700 MHz while scanning an ultrasonic oscillation source that can move to an arbitrary position on the main surface of the semiconductor substrate 20 at a speed of, for example, 1 cm / s. Sweep in 2 seconds. More specifically, for example, the amount of change in frequency in one step is set to 1 kHz, and all the 200,000 steps are gradually increased from 600 MHz to 700 MHz in the first one second. Similarly, the frequency is changed from 700 MHz in the next one second. Reduce gradually to 600 MHz. This frequency increase and decrease is repeated. As a result of the above ultrasonic wave application processing, each first hole 21a in the first region A resonates and particles in each first hole 21a are removed.

これに対し、第２の領域Ｂにおいては、超音波発振源を例えば０．５ｃｍ／ｓの速度でスキャンさせながら、発振周波数が９００ＭＨｚから１ＧＨｚの範囲を第１の領域Ａと同様に２秒間でスイープする。以上の超音波の印加処理により、第２の領域Ｂにおける各第２のホール２２ａは空洞共振するため、各第２のホール２２ａ内のパーティクルが除去される。 On the other hand, in the second region B, while the ultrasonic oscillation source is scanned at a speed of, for example, 0.5 cm / s, the range of the oscillation frequency from 900 MHz to 1 GHz is set to 2 seconds as in the first region A. Sweep. As a result of the above ultrasonic wave application processing, each second hole 22a in the second region B resonates, so that the particles in each second hole 22a are removed.

上述したように、第２の実施形態においては、半導体基板２０上に、形状が互いに異なるホールパターンが形成されている場合であっても、各ホール２１ａ、２２ａがそれぞれに空胴共振するように、半導体基板２０の主面内の位置及び座標で共振周波数を変化させることにより、互いに形状が異なるホールパターン内のパーティクルが除去できるようになる。 As described above, in the second embodiment, even when hole patterns having different shapes are formed on the semiconductor substrate 20, the holes 21a and 22a resonate in a cavity. By changing the resonance frequency at the position and coordinates in the main surface of the semiconductor substrate 20, particles in the hole patterns having different shapes can be removed.

前述した第１の実施形態は、洗浄対象である一の半導体基板１０の面内又は半導体基板１０同士の間でホール１１ａの深さ、パターン形状又はホール１１ａが形成される膜の組成が異なる場合は、それぞれ空胴共振が生じる共振周波数及びパターン自体が共振する共振周波数が異なるため、一の周波数帯では対応することができない。 In the first embodiment described above, the depth of the holes 11a, the pattern shape, or the composition of the film in which the holes 11a are formed are different within the surface of one semiconductor substrate 10 to be cleaned or between the semiconductor substrates 10. Since the resonance frequency at which cavity resonance occurs and the resonance frequency at which the pattern itself resonates are different from each other, they cannot be handled in one frequency band.

これに対し、第２の実施形態においては、パターンの位置座標及びパターン形状の電子情報を元に、共振対象である半導体基板２０の面内のパターン形状及び膜組成、すなわち第１の層間絶縁膜２１と第２の層間絶縁膜２２との膜組成に応じた処理が可能である。従って、一の半導体基板２０の面内又は半導体基板２０同士の間で各ホール２１ａ、２２ａのパターン形状及び膜組成等が異なる場合にも有効である。 On the other hand, in the second embodiment, based on the position coordinates of the pattern and the electronic information of the pattern shape, the pattern shape and film composition in the plane of the semiconductor substrate 20 that is the resonance target, that is, the first interlayer insulating film The processing according to the film composition of 21 and the second interlayer insulating film 22 is possible. Therefore, it is also effective when the pattern shapes and film compositions of the holes 21a and 22a are different in the plane of one semiconductor substrate 20 or between the semiconductor substrates 20.

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。 (Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図７は本発明の第３の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置の一例であって、第１の実施形態に係る洗浄方法を実施可能な洗浄装置の断面構成を模式的に示している。 FIG. 7 is an example of a semiconductor substrate cleaning apparatus according to the third embodiment of the present invention, and schematically shows a cross-sectional configuration of a cleaning apparatus capable of performing the cleaning method according to the first embodiment.

図７に示すように、第３の実施形態に係る洗浄装置３０Ａは、金属又は樹脂からなる洗浄槽３１と、該洗浄槽３１の底面上に保持台３２を介在させて設けられ、周波数が６００ＭＨｚから９００ＭＨｚの超音波を発振する第１の超音波発生器３３と、該第１の超音波発生器３３の上方に処理対象の半導体基板５０をその周縁部で保持するリング状の基板ホルダ３４と、洗浄槽３１の底面上における保持台３２の両側方部分及び洗浄槽３１の内壁面上における基板ホルダ３４との対向する部分にそれぞれ設けられ、周波数が１．５ＭＨｚの超音波を発振する複数の第２の超音波発生器３５とを備えている。 As shown in FIG. 7, the cleaning apparatus 30A according to the third embodiment is provided with a cleaning tank 31 made of metal or resin, and a holding base 32 interposed on the bottom surface of the cleaning tank 31, with a frequency of 600 MHz. A first ultrasonic generator 33 that oscillates from 900 MHz to 900 MHz, and a ring-shaped substrate holder 34 that holds the semiconductor substrate 50 to be processed at the periphery thereof above the first ultrasonic generator 33. A plurality of ultrasonic waves having a frequency of 1.5 MHz are provided on both sides of the holding table 32 on the bottom surface of the cleaning tank 31 and on the inner wall surface of the cleaning tank 31 facing the substrate holder 34, respectively. A second ultrasonic generator 35.

ここで、各超音波発生器３３、３５の振動子は、例えば酸化亜鉛からなる圧電素子を用いる。第１の超音波発生器３３が発生する超音波の周波数は、洗浄対象である半導体基板５０が第１の実施形態の図１に示した構成を採る場合である。従って、第１の超音波発生器３３が発振する周波数は半導体基板５０上に形成したホール又は溝部が空胴共振する周波数である必要がある。これに対し、第２の超音波発生器３５が発振する周波数は通常のメガソニック帯（５００ｋＨｚから５ＭＨｚ）であればよい。 Here, the transducers of the ultrasonic generators 33 and 35 use piezoelectric elements made of, for example, zinc oxide. The frequency of ultrasonic waves generated by the first ultrasonic generator 33 is the case where the semiconductor substrate 50 to be cleaned adopts the configuration shown in FIG. 1 of the first embodiment. Therefore, the frequency at which the first ultrasonic generator 33 oscillates needs to be a frequency at which cavity or hole formed on the semiconductor substrate 50 resonates. On the other hand, the frequency oscillated by the second ultrasonic generator 35 may be an ordinary megasonic band (500 kHz to 5 MHz).

保持台３２の側部すなわち第１の超音波発生器３３の外側部分には、洗浄槽３１に貯留される洗浄液５１を洗浄槽３１内に供給する供給口３６と、半導体基板５０から除去されたパーティクルを排液する排液口３７とが設けられており、洗浄処理時には、図中の矢印の方向に液流５２を発生する。ここで、供給口３６と排液口３７とは液流発生部を構成する。これにより、洗浄中の洗浄液５１の清浄度を保ち、半導体基板５０へのパーティクルの再付着を防止する。その上、洗浄液５１の液温を一定とする効果をも得ることができる。 The supply port 36 for supplying the cleaning liquid 51 stored in the cleaning tank 31 into the cleaning tank 31 and the semiconductor substrate 50 are removed from the side of the holding base 32, that is, the outer portion of the first ultrasonic generator 33. A drainage port 37 for draining particles is provided, and during the cleaning process, a liquid flow 52 is generated in the direction of the arrow in the figure. Here, the supply port 36 and the drainage port 37 constitute a liquid flow generation unit. Thereby, the cleanliness of the cleaning liquid 51 during cleaning is maintained, and reattachment of particles to the semiconductor substrate 50 is prevented. In addition, the effect of making the temperature of the cleaning liquid 51 constant can be obtained.

なお、洗浄液５１の供給口３６及び排液口３７はそれぞれ拡大して示したように、互いの対向面に開口部を有する直方体状であって、対向する各開口部には液流５２の方向を決定する複数のフィンが設けられている。 The supply port 36 and the drainage port 37 for the cleaning liquid 51 have a rectangular parallelepiped shape having openings on the surfaces facing each other as shown in an enlarged manner, and the direction of the liquid flow 52 is in each facing opening. A plurality of fins are provided for determining.

図８（ａ）及び図８（ｂ）は基板ホルダ３４の具体例を示している。図８（ａ）に示すように、基板ホルダ３４は上下可動なリフタ３４ａと接続されており、半導体基板５０の主面と第１の超音波発生器３３との間隔を適当な距離に設定することができる。さらに、基板ホルダ３４には、４つのチャック３４ｂがほぼ等間隔に設けられ、各チャックは３４ｂは、半導体基板５０の周縁部を保持できるように該半導体基板５０の保持面には例えばゴム材からなるパッド３４ｃが配されている。なお、各チャック３４ｂとパッド３４ｃとは可動部３４ｄで連結されている。 FIG. 8A and FIG. 8B show a specific example of the substrate holder 34. As shown in FIG. 8A, the substrate holder 34 is connected to a lifter 34a that is movable up and down, and the distance between the main surface of the semiconductor substrate 50 and the first ultrasonic generator 33 is set to an appropriate distance. be able to. Furthermore, the substrate holder 34 is provided with four chucks 34b at substantially equal intervals. Each chuck 34b is formed of, for example, a rubber material on the holding surface of the semiconductor substrate 50 so that the peripheral edge of the semiconductor substrate 50 can be held. The pad 34c is arranged. Each chuck 34b and the pad 34c are connected by a movable portion 34d.

また、図８（ｂ）に示すように、基板ホルダ３４は、半導体基板５０の洗浄面である主面が上向きの状態から下向きの状態となるように、すなわち半導体基板５０の主面が第１の超音波発生器３３と対向して保持できるようにリフタ３４ａの連結部３４ｅを軸に回転することができる。 Further, as shown in FIG. 8B, the substrate holder 34 is arranged so that the main surface, which is the cleaning surface of the semiconductor substrate 50, is changed from the upward state to the downward state, that is, the main surface of the semiconductor substrate 50 is the first surface. The connecting portion 34e of the lifter 34a can be rotated about an axis so that the ultrasonic generator 33 can be held facing the ultrasonic generator 33.

以上説明したように、第３の実施形態に係る洗浄装置３０Ａによると、洗浄液５１中において、第１の超音波発生器３３と半導体基板５０の主面との距離を０．２ｃｍに保持して洗浄を行なえるため、第１の実施形態で用いた減衰が大きい周波数帯である１００ＭＨｚから１０ＧＨｚの超音波による洗浄処理が可能となる。なお、第１の超音波発生器３３と半導体基板５０の主面との距離は０．２ｃｍに限られず、０．１ｃｍから１ｃｍの範囲であればよい。 As described above, according to the cleaning apparatus 30A according to the third embodiment, in the cleaning liquid 51, the distance between the first ultrasonic generator 33 and the main surface of the semiconductor substrate 50 is maintained at 0.2 cm. Since cleaning can be performed, it is possible to perform cleaning processing using ultrasonic waves of 100 MHz to 10 GHz, which is a frequency band having a large attenuation used in the first embodiment. The distance between the first ultrasonic generator 33 and the main surface of the semiconductor substrate 50 is not limited to 0.2 cm, and may be in the range of 0.1 cm to 1 cm.

また、保持台３２の側部には、洗浄液５１の供給口３６と排液口３７とを設けているため、半導体基板５０の主面に平行な液流５２を発生することができる。このため、半導体基板５０から剥がれ落ちたパーティクルを効率良く除去できると共に、洗浄液５１の液温を一定に保つことができる。 Further, since the supply port 36 and the drainage port 37 for the cleaning liquid 51 are provided on the side of the holding base 32, a liquid flow 52 parallel to the main surface of the semiconductor substrate 50 can be generated. For this reason, the particles peeled off from the semiconductor substrate 50 can be efficiently removed, and the liquid temperature of the cleaning liquid 51 can be kept constant.

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。 (Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図９は本発明の第４の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置の一例であって、第２の実施形態に係る洗浄方法を実施可能な洗浄装置の断面構成を模式的に示している。図９において、図７と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 9 is an example of a semiconductor substrate cleaning apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, and schematically shows a cross-sectional configuration of a cleaning apparatus capable of performing the cleaning method according to the second embodiment. In FIG. 9, the same components as those in FIG.

図９に示すように、第３の実施形態に係る洗浄装置３０Ｂは、洗浄槽３１の底面上に設けられた支持棒３８と該支持棒３８の上端にその中央部分が保持された板状の基板ホルダ３９とを有している。 As shown in FIG. 9, the cleaning device 30 B according to the third embodiment has a support bar 38 provided on the bottom surface of the cleaning tank 31, and a plate-like shape in which the center portion is held at the upper end of the support bar 38. And a substrate holder 39.

基板ホルダ３９の上方には、５００ＭＨｚから２ＧＨｚの超音波を発振するペンシル形状を持つ第１の超音波発生器４０が、基板ホルダ３９の上に主面を上にして保持される半導体基板５０の主面上の任意の位置に移動可動に設けられている。第１の超音波発生器４０を構成する振動子は、酸化亜鉛又はチタン酸バリウムを含む圧電性材料からなる圧電素子を用いており、第１の超音波発生器４０の先端部に搭載されている。振動子の直径は、例えば０．５ｃｍから３ｃｍとする。ここで、第１の超音波発生器４０は図示しない上位制御器により制御される。すなわち、第１の超音波発生器４０は上位制御器により、半導体基板５０の主面に対して任意の傾斜角で保持され、上下方向及び水平方向に対して移動可能に設けられている。これにより、第１の超音波発生器４０は、半導体基板５０の被処理面内の任意の位置に任意の角度で５００ＭＨｚから２ＧＨｚの超音波を照射することができる。 Above the substrate holder 39, a first ultrasonic generator 40 having a pencil shape that oscillates ultrasonic waves of 500 MHz to 2 GHz is held on the substrate holder 39 with the main surface facing upward. It is movably provided at an arbitrary position on the main surface. The vibrator constituting the first ultrasonic generator 40 uses a piezoelectric element made of a piezoelectric material containing zinc oxide or barium titanate, and is mounted on the tip of the first ultrasonic generator 40. Yes. The diameter of the vibrator is, for example, 0.5 cm to 3 cm. Here, the first ultrasonic generator 40 is controlled by a host controller (not shown). In other words, the first ultrasonic generator 40 is held by the host controller at an arbitrary inclination angle with respect to the main surface of the semiconductor substrate 50 and is movable in the vertical and horizontal directions. Thereby, the first ultrasonic generator 40 can irradiate an ultrasonic wave of 500 MHz to 2 GHz at an arbitrary angle to an arbitrary position within the processing surface of the semiconductor substrate 50.

なお、第１の超音波発生器４０が発生する超音波の周波数は、洗浄対象である半導体基板５０が第３の実施形態に係る図６（ａ）に示した場合の一例であり、従って、第１の超音波発生器４０が発振する周波数は半導体基板５０上に形成したホール又は溝部が空胴共振する周波数である必要がある。 The frequency of the ultrasonic wave generated by the first ultrasonic generator 40 is an example when the semiconductor substrate 50 to be cleaned is shown in FIG. 6A according to the third embodiment. The frequency at which the first ultrasonic generator 40 oscillates needs to be a frequency at which the cavity or hole formed on the semiconductor substrate 50 resonates.

また、第３の実施形態と同様に、第２の超音波発生器３５が発振する周波数はメガソニック帯（５００ｋＨｚから５ＭＨｚ）であればよい。 Similarly to the third embodiment, the frequency oscillated by the second ultrasonic generator 35 may be in the megasonic band (500 kHz to 5 MHz).

基板ホルダ３９の側部には、洗浄槽３１に貯留される洗浄液５１を洗浄槽３１内に供給する供給口３６と、半導体基板５０から除去されたパーティクルを排液する排液口３７とが互いの開口部を対向させて設けられており、洗浄処理時には、図中の矢印の方向に液流５２を発生する。これにより、洗浄中の洗浄液５１の清浄度を保ち、半導体基板５０へのパーティクルの再付着を防止する。その上、洗浄液５１の液温を一定とすることができる。 On the side of the substrate holder 39, a supply port 36 that supplies the cleaning liquid 51 stored in the cleaning tank 31 into the cleaning tank 31 and a drainage port 37 that drains particles removed from the semiconductor substrate 50 are mutually connected. The liquid flow 52 is generated in the direction of the arrow in the figure during the cleaning process. Thereby, the cleanliness of the cleaning liquid 51 during cleaning is maintained, and reattachment of particles to the semiconductor substrate 50 is prevented. In addition, the liquid temperature of the cleaning liquid 51 can be made constant.

以上説明したように、第４の実施形態に係る洗浄装置３０Ｂによると、半導体基板５０の主面の任意の位置に対して任意の周波数の超音波を照射可能である。このため、一の半導体基板５０の面内又は他の半導体基板５０との間でパターン形状若しくはパターンの構成材料が異なる場合であっても、共振対象であるパターン形状又は構成材料に応じた洗浄処理が可能である。 As described above, according to the cleaning device 30 B according to the fourth embodiment, it is possible to irradiate an ultrasonic wave having an arbitrary frequency to an arbitrary position on the main surface of the semiconductor substrate 50. For this reason, even if the pattern shape or the constituent material of the pattern is different within the surface of one semiconductor substrate 50 or between the other semiconductor substrates 50, the cleaning process according to the pattern shape or constituent material that is the resonance target Is possible.

また、第４の実施形態に係る洗浄装置３０Ｂは、第３の実施形態に係る洗浄装置３０Ａと異なり、ペンシル形状の第１の超音波発生器４０を用いているため、超音波が照射される面積が小さい。このため、超音波の照射によって洗浄液５１の液温がほとんど上昇しないので、ホール又は溝部が空胴共振する周波数及びパターンが共振する周波数のばらつきが小さい。 In addition, unlike the cleaning device 30A according to the third embodiment, the cleaning device 30B according to the fourth embodiment uses the pencil-shaped first ultrasonic generator 40, and thus is irradiated with ultrasonic waves. The area is small. For this reason, since the liquid temperature of the cleaning liquid 51 hardly rises due to the irradiation of ultrasonic waves, the frequency at which the holes or grooves resonate in the cavity and the frequency at which the pattern resonates are small.

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について図面を参照しながら説明する。 (Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１０は本発明の第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置の一例であって、複数の半導体基板を一括に洗浄可能な、いわゆるバッチ式の洗浄装置の断面構成を模式的に示している。図１０において、図７と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 10 is an example of a semiconductor substrate cleaning apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and schematically shows a cross-sectional configuration of a so-called batch type cleaning apparatus capable of cleaning a plurality of semiconductor substrates at once. Yes. In FIG. 10, the same components as those of FIG.

図１０に示すように、第５の実施形態に係る洗浄装置３０Ｃは、洗浄槽３１の底面上に保持台３２を介在させて設けられた基板洗浄器４１を有している。 As shown in FIG. 10, the cleaning device 30 C according to the fifth embodiment includes a substrate cleaner 41 provided on the bottom surface of the cleaning tank 31 with a holding table 32 interposed.

図１１は基板洗浄器４１の構成を示している。図１１に示すように、基板洗浄器４１は、それぞれ周波数が６００ＭＨｚから９００ＭＨｚの超音波を発振する板状の複数の第１の超音波発生器４２と、該複数の超音波発生器４２を互いに間隔をおいて保持する超音波発生器保持部４３と、それぞれが半導体基板を保持する複数の基板ホルダ４４と、各基板ホルダ４４を第１の超音波発生器４２の両面から互いに間隔をおいて挟むように保持する基板ホルダ保持部４５とから構成されている。基板ホルダ保持部４５における基板ホルダ４４側には、洗浄液５１を各基板ホルダ４４の面内方向に供給する液流発生部としての複数の洗浄器内供給口４６が設けられている。 FIG. 11 shows the configuration of the substrate cleaner 41. As shown in FIG. 11, the substrate cleaner 41 includes a plurality of plate-like first ultrasonic generators 42 that oscillate ultrasonic waves each having a frequency of 600 MHz to 900 MHz, and the plurality of ultrasonic generators 42. The ultrasonic generator holding portion 43 that holds at intervals, a plurality of substrate holders 44 each holding a semiconductor substrate, and the substrate holders 44 are spaced from each other from both surfaces of the first ultrasonic generator 42. It is comprised from the board | substrate holder holding part 45 hold | maintained so that it may pinch | interpose. On the substrate holder 44 side of the substrate holder holding part 45, a plurality of in-cleaner supply ports 46 are provided as liquid flow generating parts for supplying the cleaning liquid 51 in the in-plane direction of each substrate holder 44.

基板ホルダ保持部４５は可動であり、該基板ホルダ保持部４５を上方又は前後方向に移動することにより、超音波発生器保持部４３と分離することができる。 The substrate holder holding part 45 is movable, and can be separated from the ultrasonic generator holding part 43 by moving the substrate holder holding part 45 upward or in the front-rear direction.

各基板ホルダ４４は複数の基板ホルダ４４が配置される方向（図では矢印５３の方向）に可動であり、上位制御装置（図示せず）により、各基板ホルダ４４の位置を調整することができる。これにより、各半導体基板の被処理面から第１の超音波発生器４２までの距離を最適化することができる。 Each substrate holder 44 is movable in a direction in which a plurality of substrate holders 44 are arranged (in the direction of arrow 53 in the figure), and the position of each substrate holder 44 can be adjusted by a host control device (not shown). . Thereby, the distance from the to-be-processed surface of each semiconductor substrate to the 1st ultrasonic generator 42 can be optimized.

図１２は複数の第１の超音波発生器４２及びそれを保持する超音波発生器保持部４３の斜視図である。図１２に示すように、複数の第１の超音波発生器４２はそれぞれ所定の間隔をおいて超音波発生器保持部４３に保持されている。超音波発生器保持部４３は、複数の第１の超音波発生器４２が配置される方向に洗浄液５１が流通可能な空隙部を有しており、該空隙部を通して洗浄中の洗浄液５１に矢印の方向の液流５２が生じる。 FIG. 12 is a perspective view of a plurality of first ultrasonic generators 42 and an ultrasonic generator holding unit 43 that holds the first ultrasonic generators 42. As shown in FIG. 12, the plurality of first ultrasonic generators 42 are held by the ultrasonic generator holding unit 43 at predetermined intervals. The ultrasonic generator holding unit 43 has a gap through which the cleaning liquid 51 can flow in the direction in which the plurality of first ultrasonic generators 42 are arranged, and the cleaning liquid 51 being cleaned through the gap has an arrow. A liquid flow 52 in the direction of

図１３は基板洗浄器４１の側面図であって、基板ホルダ４４及び基板ホルダ保持部４５を第１の超音波発生器４２側からみた正面図である。複数の半導体基板は各基板ホルダ４４にそれぞれチャック４８によって保持される。また、各基板ホルダ４４は接続部４７を介して基板ホルダ保持部４５と接続されている。ここで、前述したように、各接続部４７は基板ホルダ４４と共に可動である（図では前後方向に可動）。 FIG. 13 is a side view of the substrate cleaner 41, and is a front view of the substrate holder 44 and the substrate holder holding portion 45 as viewed from the first ultrasonic generator 42 side. A plurality of semiconductor substrates are held by chucks 48 on each substrate holder 44. Each substrate holder 44 is connected to a substrate holder holding portion 45 through a connection portion 47. Here, as described above, each connecting portion 47 is movable together with the substrate holder 44 (movable in the front-rear direction in the figure).

このように、基板洗浄器４１における基板ホルダ保持部４５は、一対の基板ホルダ４４が一の第１の超音波発生器４２を両側から挟み、且つ各半導体基板をその被処理面が互いに対向するように保持する。従って、洗浄中はすべての半導体基板の被処理面が第１の超音波発生器４２の発振源と面して保持される。 As described above, the substrate holder holding portion 45 in the substrate cleaner 41 includes the pair of substrate holders 44 sandwiching the first ultrasonic generator 42 from both sides, and the processing surfaces of the semiconductor substrates face each other. To hold. Therefore, during the cleaning, the processed surfaces of all the semiconductor substrates are held facing the oscillation source of the first ultrasonic generator 42.

ここでも、第２の超音波発生器３５は、５００ｋＨｚから５ＭＨｚ程度のメガソニック帯でよく、例えば１．５ＭＨｚとしている。また、各超音波発生器３５、４２の振動子は例えば、酸化亜鉛からなる圧電素子を用いている。 Here again, the second ultrasonic generator 35 may be a megasonic band of about 500 kHz to 5 MHz, for example, 1.5 MHz. Further, for example, a piezoelectric element made of zinc oxide is used as the vibrator of each of the ultrasonic generators 35 and 42.

また、第５の実施形態においても、保持台３２の両側には洗浄液５１を供給する供給口３６と排液する排液口３７とが設けられており、洗浄処理が開始されると、洗浄液５１に図中の矢印の方向の液流５２を発生させる。該液流５２により、半導体基板の表面から除去されたパーティクルは随時、洗浄液５１と共に排出される。その結果、洗浄液５１の清浄度が保たれると共に、該洗浄液５１の液温を一定に保たれる。 Also in the fifth embodiment, the supply port 36 for supplying the cleaning liquid 51 and the drainage port 37 for draining are provided on both sides of the holding table 32, and when the cleaning process is started, the cleaning liquid 51 is provided. A liquid flow 52 in the direction of the arrow in the figure is generated. Particles removed from the surface of the semiconductor substrate by the liquid flow 52 are discharged together with the cleaning liquid 51 as needed. As a result, the cleanliness of the cleaning liquid 51 is maintained and the liquid temperature of the cleaning liquid 51 is kept constant.

以下、基板ホルダ保持部４５により、複数の半導体基板をその被処理面が互いに対向するように保持する保持方法について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a holding method for holding the plurality of semiconductor substrates by the substrate holder holding portion 45 so that their processing surfaces face each other will be described with reference to the drawings.

図１４（ａ）に示すように、まず、処理対象である複数の半導体基板の基板ホルダ４４への受け渡しが容易となるように、基板ホルダ保持部４５を９０°回転して、各基板ホルダ４４の基板ホルダ保持部４５と反対側の端部（下端部）を横向きにする。続いて、それぞれ一対の基板ホルダ４４のうちの下側に位置する一方の基板ホルダ４４に、複数の半導体基板５０を各被処理面を上向きにして横側から順次受け渡す。半導体基板５０が受け渡された各基板ホルダ４４は、チャック４８により半導体基板５０を保持する。 As shown in FIG. 14A, first, each substrate holder 44 is rotated by rotating the substrate holder holding portion 45 by 90 ° so that a plurality of semiconductor substrates to be processed can be easily transferred to the substrate holder 44. The end portion (lower end portion) opposite to the substrate holder holding portion 45 is set sideways. Subsequently, the plurality of semiconductor substrates 50 are sequentially transferred from the lateral side to each substrate holder 44 positioned below the pair of substrate holders 44 with each processing surface facing upward. Each substrate holder 44 to which the semiconductor substrate 50 has been transferred holds the semiconductor substrate 50 by the chuck 48.

次に、図１４（ｂ）に示すように、一対の基板ホルダ４４のうちの他方の基板ホルダ４４が下側に位置するように、基板ホルダ保持部４５を１８０°回転させる。この状態で、それぞれ一対の基板ホルダ４４のうちの下側に位置する他方の基板ホルダ４４に残りの半導体基板５０を各被処理面を上向きにして横側から順次受け渡す。 Next, as shown in FIG. 14B, the substrate holder holding portion 45 is rotated by 180 ° so that the other substrate holder 44 of the pair of substrate holders 44 is positioned on the lower side. In this state, the remaining semiconductor substrates 50 are sequentially transferred from the lateral side to the other substrate holder 44 located on the lower side of the pair of substrate holders 44 with each processing surface facing upward.

次に、洗浄槽３１中で、複数の半導体基板５０が保持された基板ホルダ保持部４５を超音波発生器保持部４３の上方に移動させ、その後、基板ホルダ保持部４５を所定の位置に合わせた後、基板ホルダ保持部４５をそれぞれ一対の半導体基板５０が一の第１の超音波発生器４２を挟んで各半導体基板５０の被処理面が対向するように下降させる。ここで、洗浄を行なう前に、各基板ホルダ４４の位置を調整し、各半導体基板５０の被処理面から対向する第１の超音波発生器４２までの距離をそれぞれ０．２ｃｍに設定する。但し、この距離は０．２ｃｍに限られず、０．１ｃｍから１ｃｍの範囲であればよい。 Next, in the cleaning tank 31, the substrate holder holding part 45 holding the plurality of semiconductor substrates 50 is moved above the ultrasonic generator holding part 43, and then the substrate holder holding part 45 is aligned with a predetermined position. After that, the substrate holder holding portion 45 is lowered so that the processing surfaces of the semiconductor substrates 50 face each other with the pair of semiconductor substrates 50 sandwiching the first ultrasonic generator 42 therebetween. Here, before cleaning, the position of each substrate holder 44 is adjusted, and the distance from the surface to be processed of each semiconductor substrate 50 to the first ultrasonic generator 42 facing is set to 0.2 cm. However, this distance is not limited to 0.2 cm, and may be in the range of 0.1 cm to 1 cm.

洗浄中は、各洗浄器内供給口４６から供給される洗浄液５１の下方に発生する液流により、半導体基板から剥がれ落ちたパーティクルがホール又は溝部から除去され、さらに、下方に流されたパーティクルは液流５２によって排液口３７から回収される。 During cleaning, particles that have fallen off from the semiconductor substrate are removed from the holes or grooves by the liquid flow generated below the cleaning liquid 51 supplied from the supply ports 46 in each cleaning device, and the particles that have flowed downward are The liquid 52 is collected from the drain 37.

以上説明したように、第５の実施形態によると、複数の半導体基板５０を、各半導体基板５０の上に形成されたホール又は溝部が空胴共振する周波数の超音波を照射することにより、比較的に規模が小さい洗浄槽３１であっても、一括に処理することが可能となる。例えば、直径が０．２ｍの半導体基板５０の洗浄を行なう場合の洗浄槽３１に必要な大きさを［表１］に示す。 As described above, according to the fifth embodiment, a plurality of semiconductor substrates 50 are compared by irradiating ultrasonic waves having a frequency at which a hole or groove formed on each semiconductor substrate 50 causes cavity resonance. Even if the cleaning tank 31 is small in scale, it can be processed in a lump. For example, the size required for the cleaning tank 31 when cleaning the semiconductor substrate 50 having a diameter of 0.2 m is shown in [Table 1].

また、第５の実施形態は、基板洗浄器４１において、超音波発生器保持部４３が複数の第１の超音発生器４２のそれぞれを一対の半導体基板５０の被処理面が対向する形態で保持する。これにより、各半導体基板５０と各第１の超音波発生器４２とを１対１で且つ一方向に配置する場合と比べて、各半導体基板５０の裏面からのクロスコンタミネーションを低減するだけでなく、第１の超音波発生器４２の必要数が半分で済む。 Further, in the fifth embodiment, in the substrate cleaner 41, the ultrasonic generator holding unit 43 is configured such that the processing surfaces of the pair of semiconductor substrates 50 face each of the plurality of first ultrasonic generators 42. Hold. Thus, as compared with the case where each semiconductor substrate 50 and each first ultrasonic generator 42 are arranged one-on-one and in one direction, cross contamination from the back surface of each semiconductor substrate 50 is reduced. The required number of the first ultrasonic generators 42 is half.

また、第５の実施形態は、基板ホルダ保持部４５において、各基板ホルダ４４を可動に設けることにより、半導体基板５０同士の間隔及び各半導体基板５０の被処理面から第１の超音波発生器４２までの距離を任意に設定することが可能となる。このため、半導体基板５０上に形成されたホール又は溝部が空胴共振する周波数を持つ超音波を用いた洗浄処理に対して最適な処理条件を得ることができる。 In the fifth embodiment, each substrate holder 44 is movably provided in the substrate holder holding part 45, so that the first ultrasonic generator is generated from the interval between the semiconductor substrates 50 and the surface to be processed of each semiconductor substrate 50. The distance up to 42 can be set arbitrarily. For this reason, it is possible to obtain optimum processing conditions for cleaning processing using ultrasonic waves having a frequency at which holes or grooves formed on the semiconductor substrate 50 resonate in cavity.

また、第５の実施形態は、各半導体基板５０の主面に平行に流れる液流を洗浄液５１に生じさせると共に該洗浄液５１を供給し且つ排液することにより、各半導体基板５０から剥離されたパーティクルを効率良く除去することができる。さらに、各半導体基板５０の温度及び洗浄液５１の温度をも一定に保つことも可能となる。 Further, in the fifth embodiment, a liquid flow that flows parallel to the main surface of each semiconductor substrate 50 is generated in the cleaning liquid 51, and the cleaning liquid 51 is supplied and drained to be separated from each semiconductor substrate 50. Particles can be removed efficiently. Furthermore, the temperature of each semiconductor substrate 50 and the temperature of the cleaning liquid 51 can be kept constant.

本発明に係る半導体基板の洗浄方法及びそれぞれを用いた半導体基板の洗浄装置は、ホール又は溝部に付着した０．１μｍ以下の大きさの微細なパーティクルであっても除去することが可能であり、半導体装置の製造プロセスで用いられる半導体基板の洗浄処理等として有用である。 The semiconductor substrate cleaning method and the semiconductor substrate cleaning apparatus using each according to the present invention can remove even fine particles having a size of 0.1 μm or less adhering to a hole or a groove, It is useful as a cleaning process for a semiconductor substrate used in a semiconductor device manufacturing process.

本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法が対象とする半導体基板の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the semiconductor substrate which the cleaning method of the semiconductor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention makes object. 本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法を説明するグラフであって、ホールの深さと超音波の共振周波数との関係を示すグラフである。It is a graph explaining the washing | cleaning method of the semiconductor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: It is a graph which shows the relationship between the depth of a hole, and the resonant frequency of an ultrasonic wave. 本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の原理を説明するための模式的な断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the principle of the cleaning method of the semiconductor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention. （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法における超音波の発生タイミングの一例を示す図である。（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した図である。（ｃ）は（ａ）の変形例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the generation timing of the ultrasonic wave in the cleaning method of the semiconductor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (B) is the figure which expanded a part of (a). (C) is a figure which shows the modification of (a). 本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法が対象とする半導体基板の他の例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the other example of the semiconductor substrate which the cleaning method of the semiconductor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention makes object. （ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法が対象とする半導体基板の一例を示し、（ａ）は模式的な断面図であり、（ｂ）は平面図である。(A) And (b) shows an example of the semiconductor substrate which the cleaning method of the semiconductor substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention makes object, (a) is typical sectional drawing, (b) It is a top view. 本発明の第３の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the cleaning apparatus of the semiconductor substrate which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. （ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置における基板ホルダを示す模式的な断面図である。(A) And (b) is typical sectional drawing which shows the substrate holder in the washing | cleaning apparatus of the semiconductor substrate which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the cleaning apparatus of the semiconductor substrate which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the cleaning apparatus of the semiconductor substrate which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置における基板洗浄器を示す模式的な正面図である。It is a typical front view showing a substrate cleaning device in a semiconductor substrate cleaning device concerning a 5th embodiment of the present invention. 本発明の第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置における超音波発生器保持部及び超音波発生器の一部を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows a part of ultrasonic generator holding | maintenance part and ultrasonic generator in the washing | cleaning apparatus of the semiconductor substrate which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置における基板ホルダ保持部及び基板ホルダを示す模式的な平面図である。It is a typical top view showing a substrate holder holding part and a substrate holder in a semiconductor substrate cleaning device concerning a 5th embodiment of the present invention. （ａ）及び（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置における基板ホルダ保持部に半導体基板を受け渡す様子を示す模式的な正面図である。(A) And (b) is a typical front view which shows a mode that a semiconductor substrate is delivered to the board | substrate holder holding part in the washing | cleaning apparatus of the semiconductor substrate which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 従来の枚葉型スプレータイプのメガソニック洗浄装置を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the conventional single wafer type spray type megasonic cleaning apparatus. 従来のバッチ式のメガソニック洗浄装置を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the conventional batch type megasonic cleaning apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０半導体基板
１１層間絶縁膜
１１ａホール（孔部）
１１ｂ溝部
１２洗浄液
１４パーティクル
１５液流
Ａ第１の領域
Ｂ第２の領域
２０半導体基板
２１第１の層間絶縁膜
２１ａ第１のホール
２２第２の層間絶縁膜
２２ａ第２のホール
３０Ａ洗浄装置
３０Ｂ洗浄装置
３０Ｃ洗浄装置
３１洗浄槽
３２保持台
３３第１の超音波発生器
３４基板ホルダ
３４ａリフタ
３４ｂチャック
３４ｃパッド
３４ｄ可動部
３４ｅ連結部
３５第２の超音波発生器
３６供給口（液流発生部）
３７排液口（液流発生部）
３８支持棒
３９基板ホルダ
４０第１の超音波発生器
４１基板洗浄器
４２第１の超音波発生器
４３超音波発生器保持部
４４基板ホルダ
４５基板ホルダ保持部
４６洗浄器内供給口（液流発生部）
４７接続部
４８チャック
５０半導体基板
５１洗浄液
５２液流 10 Semiconductor substrate 11 Interlayer insulating film 11a Hole (hole)
11b Groove 12 Cleaning liquid 14 Particle 15 Liquid A First area B Second area 20 Semiconductor substrate 21 First interlayer insulating film 21a First hole 22 Second interlayer insulating film 22a Second hole 30A Cleaning device 30B Cleaning device 30C Cleaning device 31 Cleaning tank 32 Holding stand 33 First ultrasonic generator 34 Substrate holder 34a Lifter 34b Chuck 34c Pad 34d Movable portion 34e Connecting portion 35 Second ultrasonic generator 36 Supply port (liquid flow generating portion) )
37 Drainage port (liquid flow generator)
38 Support rod 39 Substrate holder 40 First ultrasonic generator 41 Substrate cleaner 42 First ultrasonic generator 43 Ultrasonic generator holder 44 Substrate holder 45 Substrate holder holder 46 Supply port in the cleaner (liquid flow Generator)
47 Connection 48 Chuck 50 Semiconductor substrate 51 Cleaning liquid 52 Liquid flow

Claims

半導体基板の主面上に形成された孔部又は溝部を洗浄する半導体基板の洗浄方法であって、
前記孔部又は前記溝部が空胴共振する周波数を持つ超音波を前記孔部又は前記溝部に対して発振し、前記孔部又は前記溝部に空胴共振を発生させる工程と、
発生した空洞共振により、前記孔部又は前記溝部を洗浄する工程とを備えていることを特徴とする半導体基板の洗浄方法。 A method for cleaning a semiconductor substrate for cleaning holes or grooves formed on a main surface of a semiconductor substrate,
Oscillating ultrasonic waves having a frequency at which the hole or groove resonates with respect to the hole or the groove, and generating cavity resonance in the hole or groove; and
And a step of cleaning the hole portion or the groove portion by the generated cavity resonance.

前記空胴共振を発生させる工程において、前記超音波は、所定の周波数の範囲で前記周波数を連続的又は断続的に変化させながら発振することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の洗浄方法。 2. The semiconductor substrate cleaning according to claim 1, wherein, in the step of generating the cavity resonance, the ultrasonic wave oscillates while changing the frequency continuously or intermittently within a predetermined frequency range. Method.

前記空胴共振を発生させる工程において、前記超音波は、前記半導体基板の上面の全面に対して同時に発振することを特徴する請求項１又は２に記載の半導体基板の洗浄方法。 3. The method of cleaning a semiconductor substrate according to claim 1, wherein, in the step of generating the cavity resonance, the ultrasonic wave oscillates simultaneously over the entire upper surface of the semiconductor substrate.

前記空胴共振を発生させる工程において、前記超音波は、前記半導体基板の上面の一部に対して選択的に発振することを特徴する請求項１又は２に記載の半導体基板の洗浄方法。 3. The method of cleaning a semiconductor substrate according to claim 1, wherein in the step of generating the cavity resonance, the ultrasonic wave is selectively oscillated with respect to a part of an upper surface of the semiconductor substrate.

前記半導体基板の上面において、前記孔部又は前記溝部はその形状、構成材料及び形成密度が互いに異なる複数の領域を有しており、
前記超音波の周波数、強度、発振時間又は前記超音波を発生する振動子のスキャン速度を前記各領域ごとに変更することを特徴する請求項４に記載の半導体基板の洗浄方法。 On the upper surface of the semiconductor substrate, the hole or the groove has a plurality of regions having different shapes, constituent materials, and formation densities,
5. The method of cleaning a semiconductor substrate according to claim 4, wherein the frequency, intensity, oscillation time of the ultrasonic wave, or scanning speed of the vibrator that generates the ultrasonic wave is changed for each region.

前記空胴共振を発生させる工程において、前記半導体基板の主面に対して平行に液体を流すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体基板の洗浄方法。 The method for cleaning a semiconductor substrate according to claim 1, wherein in the step of generating the cavity resonance, a liquid is allowed to flow in parallel to the main surface of the semiconductor substrate.

半導体基板の主面上に形成された孔部又は溝部を洗浄する半導体基板の洗浄装置であって、
洗浄槽と、
前記洗浄槽の内側に設けられ、前記半導体基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された半導体基板の主面と対向するように設けられ、前記孔部又は前記溝部が空胴共振する周波数を持つ超音波を前記孔部又は前記溝部に対して発振する振動子を有する超音波発生部とを備えていることを特徴とする半導体基板の洗浄装置。 A semiconductor substrate cleaning apparatus for cleaning holes or grooves formed on a main surface of a semiconductor substrate,
A washing tank;
A substrate holding part that is provided inside the cleaning tank and holds the semiconductor substrate;
Vibration that is provided so as to face the main surface of the semiconductor substrate held by the substrate holding part, and that oscillates with respect to the hole or the groove with a frequency at which the hole or the groove resonates. An apparatus for cleaning a semiconductor substrate, comprising: an ultrasonic generator having a child.

前記超音波発生部は、前記半導体基板の主面に対して垂直な方向又は平行な方向に移動可能で且つ前記主面に対して傾斜して保持できるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体基板の洗浄装置。 The ultrasonic wave generation unit is configured to be movable in a direction perpendicular to or parallel to the main surface of the semiconductor substrate and to be held inclined with respect to the main surface. The semiconductor substrate cleaning apparatus according to claim 7.

前記振動子はその径が３ｃｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体基板の洗浄装置。 9. The semiconductor substrate cleaning apparatus according to claim 8, wherein the vibrator has a diameter of 3 cm or less.

前記基板保持部は、複数の前記半導体基板を互いの主面が対向するように１対ずつ保持可能であり、
前記超音波発生部は前記振動子を複数有し、前記各振動子は前記各１対ずつの半導体基板の主面同士の間に互いの間隔が調整可能に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の半導体基板の洗浄装置。 The substrate holding part is capable of holding a plurality of the semiconductor substrates one pair at a time such that their main surfaces face each other.
The ultrasonic generator includes a plurality of the vibrators, and each of the vibrators is provided between the principal surfaces of the pair of semiconductor substrates so that a distance between the principal surfaces can be adjusted. The semiconductor substrate cleaning apparatus according to claim 7.

前記洗浄槽の内側に設けられ、前記基板保持部に保持された前記複数の半導体基板の各主面に対してそれぞれ平行に液流を生じさせる液流発生部をさらに備えていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の半導体基板の洗浄装置。 A liquid flow generation unit that is provided inside the cleaning tank and that generates a liquid flow in parallel with each main surface of the plurality of semiconductor substrates held by the substrate holding unit, The semiconductor substrate cleaning apparatus according to any one of claims 7 to 10.