JP2014165248A - 被洗浄基板の洗浄方法および被洗浄基板の洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被洗浄基板を個別に水平に保持して加温された洗浄液により湿式で枚葉洗浄する際、放熱等によるエネルギーロスや、熱伝達による余分なエネルギーの消費を抑制することができる被洗浄基板の洗浄方法および被洗浄基板の洗浄装置を提供することを目的とする。
【解決手段】被洗浄基板Ｗをテーブル１で水平に保持し、ノズル２により該被洗浄基板上に洗浄液を供給し、該洗浄液を所定の温度まで加温することにより湿式で被洗浄基板を洗浄する洗浄方法において、洗浄液によって被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜５にレーザー３を照射することで、洗浄液を所定の温度まで加温して湿式洗浄する被洗浄基板の洗浄方法及び被洗浄基板の洗浄装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウェーハや石英基板等といった半導体デバイスの製造に関係する基板を洗浄する工程において、被洗浄基板を個別に水平に保持して湿式で枚葉洗浄するという被洗浄基板を洗浄する洗浄方法、及び、被洗浄基板の洗浄装置に関する。

例えば半導体シリコンウェーハの枚葉洗浄では、薬液供給装置等にて洗浄に必要な洗浄液を加熱し所定の温度にしてから洗浄チャンバー内のユースポイントへ輸送・供給している。洗浄液を加熱する手段としてはバッファータンクに洗浄液を溜めおき、タンク内に設置されたヒーターで洗浄液を加熱する方法（バッチ式）や洗浄液が流通する配管を直接ヒーターで加熱する方法等が一般的である。

一方、特許文献１では、基板上に凝縮性ガスを供給して液体相を凝縮させ、基板表面に吸収されやすい波長のレーザー光を照射して基板面をレーザー加熱し、洗浄液を瞬時に蒸発させることで、膨張力によって異物を除去する方法が開示されている。

特開２００４−２００３３０号公報

上記の従来技術のように、特にバッチ式の加熱器を使用して薬液供給装置等から基板上のユースポイントへ洗浄液を輸送する場合、薬液供給装置から基板上のユースポイントまでの間で放熱が起きてしまい、結果的に熱をロスしてしまう。現状では放熱によって降下する温度をあらかじめ予測し、実際使用したい温度より若干高めの温度まで薬液を加熱してユースポイントへ供給する必要があった。

また、どの方法においても洗浄液の汚染を考慮して加熱方法は間接的なものであるため、洗浄液と接する材質（例えば石英ガラスやフッ素系の樹脂材料等からなる配管や、基板自体）を介して洗浄液を加熱するため、熱伝達の面からも決してエネルギー効率の良いものとは言えなかった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、被洗浄基板を個別に水平に保持して加温された洗浄液により湿式で枚葉洗浄する際、放熱等によるエネルギーロスや、熱伝達による余分なエネルギーの消費を抑制することができる被洗浄基板の洗浄方法および被洗浄基板の洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被洗浄基板を水平に保持し、該被洗浄基板上に洗浄液を供給し、該洗浄液を所定の温度まで加温することにより湿式で前記被洗浄基板を洗浄する洗浄方法において、前記洗浄液によって前記被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜にレーザーを照射することで、前記洗浄液を所定の温度まで加温して湿式洗浄することを特徴とする被洗浄基板の洗浄方法を提供する。

このように、加温された洗浄液を使用して被洗浄基板を湿式で枚葉洗浄する場合、本発明の被洗浄基板の洗浄方法であれば、被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜にレーザーを照射することにより直接的に洗浄液を加温するため、加温された洗浄液が配管を通ることによって起こる放熱や、配管を加熱したりするといった熱伝達による間接的な洗浄液の加温によって起こる余分なエネルギー消費を抑制することができ、且つスピーディーに洗浄液を昇温させて所望の温度を得ることができる。

また本発明において、前記レーザーは１μｍ以上２０μｍ以下の波長の光を使用することが好ましい。

このように、洗浄液の加温手段であるレーザーとして、１μｍ以上２０μｍ以下の波長の光を発生することができるレーザーを使用することで、洗浄液を効率よく温めることができる。

さらに、前記洗浄液は、純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、ガス溶解水、電解水またはこれら２種類以上を混合した洗浄液を使用することができる。

このように上記純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、ガス溶解水、電解水またはこれら２種類以上を混合したものを本発明の洗浄液として使用することで、被洗浄基板に付着したパーティクル等を良好に洗浄することができる。

また、本発明の洗浄物である前記被洗浄基板はシリコンウェーハ又は石英基板であることができる。

このように本発明では、半導体デバイスの基板となるシリコンウェーハや、フォトリソグラフィ工程で使用されるフォトマスク製造における石英基板を被洗浄基板とすることができ、高精度にこれらの基板を洗浄することができる。

そして、前記レーザーの照射は、前記被洗浄基板の洗浄面を走査することにより行うことが好ましい。

このように、被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜にレーザーを照射する際、被洗浄基板の洗浄面を走査することで、洗浄液の膜が一部昇温された範囲がレーザー照射の走査により洗浄面の洗浄したい全範囲をくまなく良好に洗浄することができる。

さらに本発明は上記目的を達成するために、被洗浄基板を水平に保持するためのテーブルと、前記被洗浄基板上に洗浄液を供給するためのノズルと、該ノズルから供給された前記洗浄液を所定の温度まで加温するための加温手段とを有し、湿式で前記被洗浄基板を洗浄するものである被洗浄基板の洗浄装置において、前記加温手段はレーザーであり、該レーザーは、前記被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜に照射することで前記洗浄液の一部を所定の温度まで加温するものであり、前記レーザーを前記被洗浄基板の洗浄面を走査するように駆動させるためのレーザー駆動手段をさらに有するものであることを特徴とする被洗浄基板の洗浄装置を提供する。

このように、本発明の被洗浄基板の洗浄装置は、加温手段として、被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜の一部を所定の温度まで加温するためのレーザーを有し、該レーザーを被洗浄基板の洗浄面上を走査するためのレーザー駆動手段を有するものであることにより、直接的に洗浄液をレーザーで加温するため、加温された洗浄液が配管を通ることによって起こる放熱や、配管を加熱したり、基板に加温手段をあてて基板全体を加熱したりするといった間接的な手段による洗浄液の加温によって起こる余分なエネルギー消費を抑制することができる。

また、加温手段がレーザーであるため部分的且つスピーディーに洗浄液を昇温させて所望の温度を得ることができ、レーザー駆動手段により、レーザー照射が洗浄したい全範囲を走査することができるため、被洗浄面をくまなく良好に洗浄することができる装置となる。

以上のように、本発明によれば、被洗浄基板を個別に水平に保持して加温された洗浄液により湿式で枚葉洗浄する際、放熱等によるエネルギーロスや、熱伝達による余分なエネルギーの消費を抑制しつつ、被洗浄基板をスピーディー且つ良好に湿式洗浄することができる被洗浄基板の洗浄方法および被洗浄基板の洗浄装置を提供することができ、低コストで高品質、高生産性を達成することができる。

本発明の実施形態を説明するための概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながらより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１に示すように、本発明の被洗浄基板の洗浄装置１０は、被洗浄基板Ｗを水平に保持するためのテーブル１と、被洗浄基板Ｗ上に洗浄液を供給するためのノズル２と、該ノズル２から供給された洗浄液を所定の温度まで加温するための加温手段３とを有し、湿式で被洗浄基板Ｗを洗浄するものである。

テーブル１は、被洗浄基板Ｗをエッジ部分又は裏面で水平に支持するための複数の支持ピン６が設置されており、また、該テーブル１は水平面内で回転できるよう、回転軸７と接続されている。また、テーブル１は回転軸７を介してテーブル制御手段（不図示）と接続されており、該テーブル制御手段によりテーブルの回転動作を制御することができる。

このように、テーブル１が水平面内で回転可能であるものであれば、洗浄工程中にテーブルを回転させることで、被洗浄基板を回転させながら洗浄することになり、均一な洗浄を行うことができるとともに、洗浄液中に捕えた基板上のパーティクル等を基板の外に流すことができる。また、洗浄後の乾燥工程においてそのままテーブル１を回転させれば、被洗浄基板をスピン乾燥することができる。

被洗浄基板Ｗ上に洗浄液を供給するためのノズル２は、洗浄液が通る配管９を介して洗浄液供給手段（不図示）と接続されている。本発明においては、洗浄液供給手段、洗浄液が通る配管９、ノズル２、及びテーブル１といった洗浄液の通り道には、洗浄液を所望の温度に加温するための加温手段は必要ない。

本発明において加温手段３はレーザーを使用し、被洗浄基板Ｗ上に形成された洗浄液の膜５にレーザー３を照射することで、照射された部分だけ被洗浄基板及び洗浄液の一部５ａを所定の温度まで加温することができる。また、レーザー３はアーム８を介して、被洗浄基板Ｗの洗浄面を走査するように駆動させるためのレーザー駆動手段４と、レーザー発振源（不図示）に接続されている。

さらに、レーザー３は、レーザー発振源により１μｍ以上２０μｍ以下の波長の光を照射することができるものを使用することにより、被洗浄基板及び洗浄液を効率よく温めることができる。

以上のように、本発明の被洗浄基板の洗浄装置は直接的に洗浄液をレーザーで加温するため、洗浄液供給手段、洗浄液が通る配管、ノズル、及びテーブルといった洗浄液の通り道には間接的に洗浄液を所望の温度に加温するためのヒーター等の加温手段は設置されていないので、加温された洗浄液が配管を通ることによって起こる放熱や、配管を加熱したり、基板に加温手段をあてて基板全体を加熱したりするといった間接的手段を用いた熱伝達による洗浄液の加温によって起こる余分なエネルギー消費を抑制することができる。

また、加温手段がレーザーであるため部分的且つスピーディーに洗浄液を昇温させて所望の温度を得ることができ、レーザー駆動手段により、レーザー照射が洗浄したい全範囲を走査することができるため、被洗浄面をくまなく良好に洗浄することができる装置となる。

上記に説明した被洗浄基板の洗浄装置１０を使用して、以下、本発明の被洗浄基板の洗浄方法について説明する。
本発明の被洗浄基板の洗浄方法は、まず、被洗浄基板Ｗを支持ピン６を介して水平面内で回転可能なテーブル１に水平に保持させる。
被洗浄基板Ｗとしては、半導体デバイスの基板となるシリコンウェーハや、フォトリソグラフィ工程で使用されるフォトマスク製造における石英基板を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

次に、被洗浄基板Ｗ上に洗浄液を供給する。このとき洗浄液は、まだ洗浄温度までは加温されていない状態で供給される。洗浄液としては、目的に応じて、純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、ガス溶解水、電解水またはこれら２種類以上を混合した洗浄液を使用することができるが、もちろんこれらに限定されない。これにより、被洗浄基板に付着したパーティクル等を良好に洗浄することができる。洗浄液の選択は、被洗浄基板の種類や工程によって選択すればよい。

そして、ノズル２により被洗浄基板Ｗ上に供給された洗浄液によって、被洗浄基板Ｗ上に形成された洗浄液の膜５にレーザー３を照射し、照射された部位の基板及び洗浄液を所定の温度まで加温して湿式洗浄する。本発明において、洗浄液の所定の温度とは４０℃〜８０℃くらいの温度が好適である。また、洗浄液の上限温度は湿式を保つために洗浄液が沸騰し始める温度までは加温しない。すなわち、本発明は供給された洗浄液を全て蒸発させてしまうことなく湿式で洗浄する。洗浄液を蒸発させてしまうと、基板面上にステインが残留するので、湿式を保つ必要がある。

レーザー３は、レーザー発振源により１μｍ以上２０μｍ以下の波長の光を発生させる。これにより、基板及び洗浄液を効率よく温めることができる。またレーザーの照射は、被洗浄基板Ｗの洗浄面を走査することにより行う。被洗浄基板Ｗ上に形成された洗浄液の膜５にレーザーを照射すると、昇温された部位の基板及び洗浄液の膜の一部分が昇温されて洗浄され、被洗浄基板Ｗの洗浄面を全面に渡って走査させることで、基板及び洗浄液の膜の一部昇温された範囲５ａを移動させることができるので、洗浄面の洗浄したい全範囲をくまなく洗浄でき、洗浄面を良好に洗浄することができる。

また、洗浄中は、テーブル１を回転させることで、洗浄液中に捕えた基板上のパーティクル等を基板の外に流すことができる。
洗浄液の供給のタイミングについては、洗浄中は常に新液を供給し続けながら洗浄してもよいし、洗浄液の膜が形成されたら一旦洗浄液の供給を止めて洗浄するという間欠供給であってもよい。

このように、加温された洗浄液を使用して被洗浄基板を湿式で枚葉洗浄する場合、本発明の被洗浄基板の洗浄方法であれば、被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜にレーザーを照射することにより直接的に洗浄液を加温するため、放熱や、熱伝達によるエネルギーロスを抑制することができ、且つスピーディーに洗浄液を昇温させて所望の温度を得ることができる。

本発明の洗浄方法の適用できる工程については、例えば、
（１） 薬液洗浄、純水リンス、スピンドライ
という工程フロー（１）において、薬液洗浄、純水リンスにおいて本発明の洗浄方法を用いることができる。但し、薬液洗浄のみレーザー照射による加温を行ってもよい。

また、薬液Ａ、薬液Ｂがそれぞれ酸、アルカリの場合、
（２） 薬液Ａ、リンス、薬液Ｂ、リンス、スピンドライ
という工程フロー（２）とすることができる。この（２）の工程フローにおいては、薬液Ａ、リンス、薬液Ｂ、リンスにおいて本発明の洗浄方法を用いることができる。但し、少なくともいずれか１つの工程で本発明の洗浄方法を用いるようにすればよい。尚、薬液Ａ、薬液Ｂが反応しなければ、薬液Ａと薬液Ｂとの間のリンスは省略することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、使用されるノズル２は、一般的なものを使用でき、流水式の超音波洗浄ノズルや、洗浄液とガスを混合した２流体ノズルも使用することができる。
さらに、被洗浄基板Ｗは、円形や四角形の形状の基板であっても、テーブルに保持できるものであれば、本発明の洗浄方法を適用することができる。

１…テーブル、 ２…ノズル、 ３…加温手段（レーザー）、
４…レーザー駆動手段、 ５…洗浄液の膜、 ５ａ…洗浄液の一部昇温された範囲、
６…支持ピン、 ７…回転軸、 ８…アーム、 ９…配管、
１０…被洗浄基板の洗浄装置、 Ｗ…被洗浄基板。

Claims (6)

1. 被洗浄基板を水平に保持し、該被洗浄基板上に洗浄液を供給し、該洗浄液を所定の温度まで加温することにより湿式で前記被洗浄基板を洗浄する洗浄方法において、
   前記洗浄液によって前記被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜にレーザーを照射することで、前記洗浄液を所定の温度まで加温して湿式洗浄することを特徴とする被洗浄基板の洗浄方法。
2. 前記レーザーは、１μｍ以上２０μｍ以下の波長の光を使用することを特徴とする請求項１に記載の被洗浄基板の洗浄方法。
3. 前記洗浄液は、純水、無機酸、無機アルカリ、有機酸、有機アルカリ、ガス溶解水、電解水またはこれら２種類以上を混合した洗浄液を使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の被洗浄基板の洗浄方法。
4. 前記被洗浄基板はシリコンウェーハ又は石英基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の被洗浄基板の洗浄方法。
5. 前記レーザーの照射は、前記被洗浄基板の洗浄面を走査することにより行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の被洗浄基板の洗浄方法。
6. 被洗浄基板を水平に保持するためのテーブルと、前記被洗浄基板上に洗浄液を供給するためのノズルと、該ノズルから供給された前記洗浄液を所定の温度まで加温するための加温手段とを有し、湿式で前記被洗浄基板を洗浄するものである被洗浄基板の洗浄装置において、
   前記加温手段はレーザーであり、
   該レーザーは、前記被洗浄基板上に形成された洗浄液の膜に照射することで前記洗浄液の一部を所定の温度まで加温するものであり、
   前記レーザーを前記被洗浄基板の洗浄面を走査するように駆動させるためのレーザー駆動手段をさらに有するものであることを特徴とする被洗浄基板の洗浄装置。

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