JP5197719B2 - 疎水性ウェーハを洗浄／乾燥する方法および装置 - Google Patents

Description

（発明の属する技術分野）本発明は、一般に、半導体ウェーハ、コンパクトディスク、ガラス基板等、薄ディスクを洗浄するための装置および方法に関する。本発明は、特に、界面活性剤含有溶液を使用した疎水性ウェーハの洗浄に関する。

（従来の技術）半導体デバイスの形状寸法が縮小し続けるのに従い、超清浄処理の重要性が増大している。従来のウェーハ洗浄・乾燥方法は、純粋な脱イオン水か洗浄溶液を用いた一つ以上のリンスステップを含む。洗浄前に、シリコンウェーハの表面は、疎水性から親水性へ転換されるのが普通である。というのも、親水性の表面は粒子を引き寄せず、また、親水性の表面は、リンス水および洗浄溶液がウェーハ表面を湿潤させることを助けるからである。

疎水性状態から親水性状態への転換は、例えば、シリコンウェーハの表面が酸素または酸化剤と反応して、シリコンウェーハの表面をパッシベーションする薄い酸化物層を形成する（すなわち、パッシベーション層を形成する）際に起こる。パッシベーション層は親水性であるため、その後の洗浄プロセスを容易にする。しかし、low-k誘電体ウェーハ（low-k誘電体が上部に形成されたウェーハ）の表面は、酸素または酸化剤と反応して親水性パッシベーション層を形成することはない。従って、処理が施されなければ、low-k誘電体ウェーハは疎水性の表面を有する。そのため、水性洗浄溶液がlow-k誘電体ウェーハの表面に与えられると、水性洗浄溶液は、そこからはじかれる。

（発明が解決しようとする課題）疎水性low-k誘電体ウェーハ上での水性洗浄溶液の低い湿潤性のため、疎水性ウェーハは、親水性シリコンウェーハよりも洗浄が更に困難である。その上、脱イオン水リンスによる薬剤残渣除去の効率が非常に低い。疎水性表面への粒子汚染物質の親和力が大きいので、疎水性ウェーハの乾燥は、洗浄よりも一層困難が多い。更に、純ＤＩ水は、通常、リンス中に疎水性表面上へ直接噴霧されるので、一般に、水の跡や残渣が、乾燥中に疎水性表面上に観察される。そのような水の跡や残渣は、後でデバイス不良を引き起すかもしれない。半導体産業は、low-k誘電体ウェーハの使用を高めているので、疎水性ウェーハを洗浄する優れた方法に大きな関心が寄せられている。

このように、疎水性ウェーハを洗浄する優れた方法および装置に対するニーズが存在する。

（課題を解決するための手段）本発明は、疎水性ウェーハを洗浄するために界面活性剤を使用する方法および装置を提供する。本発明の洗浄方法は、二つの主要な態様を含んでいる。第１の態様では、本発明の洗浄方法は、純ＤＩ水を使用せずに、界面活性剤を供給することによってウェーハを洗浄することができる。第２の態様では、本発明の洗浄方法は、界面活性剤を供給した後、短いリンスステップ中に純ＤＩ水を供給することによりウェーハを洗浄することができる。このリンスステップは、ある態様では、界面活性剤がウェーハから完全にリンスされる前にリンスが停止することによって純ＤＩ水とウェーハとの接触をなくすか最小限に抑えるように、充分に短い。これらの態様は、本発明の方法を実行するよう適切にプログラムされた従来の任意の洗浄・乾燥装置で実行することができる。例えば、本発明の方法は、ＳＲＤ、スクラバ、またはスプレーノズルを含む任意のタンクもしくは他の種類のシステム内で使用することができる。これらのいずれも、マランゴニ乾燥を達成するための蒸気の供給を更に含んでいてもよい。本発明の第３の態様では、洗浄シーケンスにおける最終ステップとして上記方法のいずれかが実行される。この洗浄シーケンスは、複数の洗浄装置を使用し、複数の洗浄装置間での移送中にも界面活性剤層をウェーハ上に維持し、また、最終の洗浄／乾燥ステップの前に純ＤＩ水が使用されるとしてもウェーハを純ＤＩ水とは接触させない。

本発明の他の特徴および態様は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明、特許請求の範囲および添付図面から、より充分に明らかになるであろう。

（発明の実施の形態）疎水性ウェーハ（例えば、low-k誘電体ウェーハ）を洗浄するために界面活性剤を使用する本発明の洗浄方法および装置が提供される。図1は、ウェーハを洗浄および乾燥することができる任意の装置で実行可能な本発明の洗浄方法１１の二つの態様を説明するのに有用なフローチャートである。このような装置は、例えば、図２を参照して以下で更に説明するようなスピン−リンス−ドライヤ（ＳＲＤ）、図３を参照して以下で更に説明するような流体タンクを使用するＩＰＡドライヤ、図４Ａ〜Ｂを参照して以下で更に説明するようなＳＲＤチャンバを使用するＩＰＡドライヤ、図５を参照して以下で更に説明するようなスクラバ装置、またはウェーハをリンスおよび乾燥できる従来の任意のドライヤも含む。本発明の洗浄方法の別の態様は、図６のフローチャートと図７の洗浄システムを参照して後述するように、複数の洗浄装置を使用する洗浄シーケンスで実行することができる。

図１を参照すると、本発明の洗浄方法１１はステップ１３から開始する。ステップ１５では、界面活性剤を含む洗浄溶液（すなわち、界面活性剤含有溶液）が、疎水性ウェーハを洗浄および乾燥できる装置中で疎水性ウェーハの表面に供給され、それによって界面活性剤含有溶液の層がウェーハ上に形成される。ある態様では、界面活性剤含有溶液は、WAKO NCW界面活性剤（例えば、NCW-601A：ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルの（約３０パーセント）水溶液、NCW-1001：ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの３０パーセント（ｗ／ｗ）水溶液、NCW-1002：ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの１０パーセント（ｗ／ｗ）水溶液）を含むことができる。WAKO NCW界面活性剤は、０．０１体積％〜０．１体積％の濃度を有することができる。

第１の態様では、プロセスはステップ１７へ進む。ステップ１７では、純ＤＩ水が、疎水性ウェーハの表面上に形成された界面活性剤含有溶液の層へ供給される。純ＤＩ水は、界面活性剤含有溶液の層が除去されたとき（ステップ１９ａ）、あるいはほとんど除去されたとき（ステップ１９ｂ）に純ＤＩ水の噴霧が停止するように、充分に短い時間（例えば、約５秒以下）だけ供給される。このように、ＤＩ水は、疎水性ウェーハの表面に直接的には供給されない。そのため、ウェーハが乾燥されるとき（ステップ２１）に疎水性ウェーハの表面上に形成されるウォータマークを少なくすることができる。その後、プロセスはステップ２３で終了する。

第２の態様では、プロセスはステップ１５からステップ２５へ進む。ステップ２５では、ステップ１５で使用された界面活性剤含有溶液よりも希釈した希釈界面活性剤含有溶液が、疎水性ウェーハ面上に形成された界面活性剤含有溶液の層に供給される。ある態様では、希釈界面活性剤含有溶液が、ウェーハの疎水度に応じて１０秒以下の時間だけ供給される。第２の態様では、純ＤＩ水が全く使用されない（希釈界面活性剤含有溶液だけが疎水性ウェーハをリンスするために使用される）ので、ウェーハが乾燥されるとき（ステップ２１）にウォータマークがその表面に形成されることはない。その後、プロセスはステップ２３で終了する。５００ｐｐｍ未満の濃度を有する希釈NCW界面活性剤を使用した試験では、粒子残渣問題は生じなかった。従って、より高い疎水性を持つウェーハでは、例えば、１０００ｐｐｍの洗浄溶液を、５００ｐｐｍの更に希釈した洗浄溶液でリンスしてもよい。

図２は、図１の本発明の洗浄方法１１を実行可能なＳＲＤ１０１の側断面図である。ＳＲＤ１０１内では、疎水性ウェーハＷが、回転フライホイール１０５から延在する一対のグリッパＧによって支持されているように示されている。フライホイール１０５は、フライホイール１０５の回転速度を制御するモータ１０７へ連結される。

一対のノズル１０９ａ、１０９ｂが、界面活性剤含有溶液の供給源１１１およびリンス流体の供給源１１２へ連結され、それぞれ疎水性ウェーハＷの前面および背面の中心へ界面活性剤含有溶液およびリンス流体を供給するように配置されている。第１の態様では、リンス流体は純ＤＩ水を含むことができる。第２の態様では、リンス流体の供給源１１２は、界面活性剤含有溶液の供給源１１１に含有される界面活性剤含有溶液よりも希釈された希釈界面活性剤含有溶液を含むことができる。

コントローラ１１３が界面活性剤含有溶液の供給源およびリンス流体の供給源１１１に接続されており、このコントローラ１１３は、図１の本発明の洗浄方法を自動的に実行するプログラムが格納されたメモリを備えている。ＳＲＤは、２０００年４月６日出願の米国特許出願第０９／５４４，６６０号（AMAT No. 3437/CMP/RKK）に記載されるように構成することができる。この開示の全体は、本明細書に援用される。

ＳＲＤ１０１の両態様の動作を以下に説明する。第１の態様では、動作中、ノズル１０９ａ、１０９ｂは、フライホイール１０５が回転している間、界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハＷの表面へ供給し、これにより、ウェーハの表面に界面活性剤含有溶液の層を形成する。その後、界面活性剤溶液の噴霧は停止し、ノズル１０９ａ、１０９ｂが疎水性ウェーハＷの前面および背面上に形成された界面活性剤含有溶液の層へ純ＤＩ水を供給する間、フライホイール１０５は回転を続ける。ＤＩ水は短い時間（例えば、約５秒以下）だけ供給される。

疎水性ウェーハの表面上に形成された界面活性剤含有溶液の層が除去され、あるいはほとんど除去されると、ノズル１０９ａ、１０９ｂは閉じ、モータ１０７は、残っているＤＩ水と界面活性剤含有溶液を、回転速度によって疎水性ウェーハＷから取り除き、および／または疎水性ウェーハＷから乾燥させるように、フライホイール１０５の回転速度を維持するか、あるいは（例えば、約１０００〜２５００ｒｐｍへ）高める。疎水性ウェーハＷの乾燥を更に助けるために、任意で、加熱窒素を疎水性ウェーハＷの表面へノズル（図示せず）を介して送ってもよい。

第１の態様では、純ＤＩ水は、疎水性ウェーハＷの表面上の界面活性剤含有溶液の層にのみ供給され、疎水性ウェーハの表面に直接的には供給されないので、疎水性ウェーハＷの表面上に生じるウォータマークをより少なくすることができる。

第２の態様の動作は、第１態様の動作と同じステップを含むことができる。しかし、第２態様では、ノズル１０９ａ、１０９ｂは、希釈界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハＷの前面および背面上に形成された界面活性剤含有溶液の層へ供給し、それによって、ウェーハＷの表面上に形成された界面活性剤の濃度を低減する。ある態様では、ウェーハの疎水度に応じて、希釈界面活性剤含有溶液が１０秒以下の時間だけ供給される。

第２態様では、純ＤＩ水は疎水性ウェーハＷのリンスに全く使用されず、希釈界面活性剤含有溶液だけが使用されるので、疎水性ウェーハＷの表面上に生じるウォータマークをより少なくすることができる。

本発明の洗浄方法を使用して疎水性ウェーハをリンスおよび乾燥できる本発明のＩＰＡドライヤを、マランゴニ乾燥のために構成されたタンクモジュールを示す図３を参照し、また、マランゴニ乾燥のために構成されたＳＲＤを示す図４Ａ〜Ｂを参照して以下説明する。

図３は、タンク２０３を使用し、本発明の洗浄方法を用いて疎水性ウェーハをリンスおよび乾燥することができるＩＰＡドライヤ２０１の側面図である。タンク２０３は界面活性剤含有溶液で満たされている。ＩＰＡドライヤ２０１は、タンク２０３に連結されてウェーハをタンク２０３から持ち上げる昇降機構２０５を備えている。一つ以上のリンス流体ノズル２０７を備えるリンス流体供給装置が、疎水性ウェーハＷをタンク２０３から持ち上げるときに疎水性ウェーハＷの水平直径の全体にわたってリンス流体を噴霧するよう配置され、また、一つ以上の乾燥用蒸気ノズル２１１を備える乾燥用蒸気供給装置が、疎水性ウェーハＷがタンク２０３から持ち上げられるときに疎水性ウェーハＷの水平直径の全体にわたって乾燥用蒸気（例えば、ＩＰＡ）を流すように配置されている。任意で、疎水性ウェーハＷを昇降機構２０５へ移送するようにウェーハシャトル２１３を配置してもよい。

第１の一対のレール２１５をタンク２０３内に恒久的に設置して、昇降機構２０５が疎水性ウェーハＷを持ち上げるときに疎水性ウェーハＷを支持するように配置することができる。第２の一対のレール２１７をタンク２０３の上方に恒久的に設置して、疎水性ウェーハＷを第１対のレール２１５から受け取るように配置することができる。

第１の態様では、リンス流体は純ＤＩ水を含むことができる。第２の態様では、リンス流体は、タンク２０３内の界面活性剤含有溶液よりも希釈した希釈界面活性剤含有溶液を含むことができる。

リンス流体ノズル２０７は、コントローラ２１９に接続されており、このコントローラ２１９は、図１の本発明の洗浄方法を自動的に実行するプログラムが格納されたメモリを備えている。流体タンクを使用する例示のＩＰＡドライヤは、１９９９年３月２６日出願の米国特許出願第０９／２８０，１１８号（AMAT No.2894/CMP/RKK）に開示されている。この開示の全体は、本明細書に援用される。

ＩＰＡドライヤ２０１の両態様の動作を以下説明する。第１態様では、疎水性ウェーハＷがタンク２０３内に配置され、それにより界面活性剤含有溶液の層が疎水性ウェーハＷの表面上に形成される。昇降機構２０５が、疎水性ウェーハＷを流体から持ち上げて上昇させる。

疎水性ウェーハＷがタンク流体の上端に達すると、リンス流体ノズル２０７が作動し、疎水性ウェーハＷの前面および背面上に形成された界面活性剤含有溶液の層へ純ＤＩ水を噴霧し始める。これは、空気／水／リンス流体の界面をメニスカス状に生成する。疎水性ウェーハＷがリンス流体ノズル２０７からの純ＤＩ水スプレーと交差すると直ちに、乾燥用蒸気ノズル２１１が作動し、乾燥用蒸気フローを疎水性ウェーハＷの表面上に形成されるリンス流体メニスカスＭへ向ける。乾燥用蒸気はリンス流体によって吸収され、これにより、リンス流体の表面張力が低下し、メニスカスからリンス流体の大部分に向かうマランゴニ流が誘起される。これにより、マランゴニ流が疎水性ウェーハＷの表面を乾燥させる。界面活性剤がウェーハＷから完全にはリンスされない（これによって、ＤＩ水とウェーハＷの表面との直接の接触を回避）が充分なＩＰＡ乾燥が可能になる程度に遅い速度（例えば、０．１〜０．５インチ／秒）でウェーハＷを持ち上げることができる。疎水性ウェーハＷの乾燥を更に補助するため、加熱窒素をノズル（図示せず）を介して疎水性ウェーハＷの表面へ送ってもよい。

第１態様では、純ＤＩ水は、疎水性ウェーハＷの表面上の希釈界面活性剤含有溶液層にだけ供給され、疎水性ウェーハＷの表面に直接的には供給されないので、疎水性ウェーハＷの表面上に形成されるウォータマークをより少なくすることができる。

第２態様の動作は、第１態様の動作と同じステップを含むことができる。しかしながら、第２態様の動作において、リンス流体ノズル２０７は、疎水性ウェーハＷの前面および背面へ希釈界面活性剤含有溶液を供給する。

第２態様では、疎水性ウェーハＷをリンスするために純ＤＩ水を使用することはなく、希釈界面活性剤含有溶液だけが使用されるので、その表面上にウォータマークが形成することはできない。

図４Ａは、ＳＲＤ３０３を使用し、図１の本発明の洗浄方法を使用して疎水性ウェーハＷをリンスおよび乾燥できるＩＰＡドライヤ３０１の部分断面側面図である。図４Ｂは、図４ＡのＩＰＡドライヤ３０１の平面図である。

ＩＰＡドライヤ３０１内において、疎水性ウェーハＷは、スピンチャック３０７上に支持されているように示されている。スピンチャック３０７は、スピンチャック３０７を垂直軸の周りに回転させるモータ３０９に連結されている。

ノズル３１１ａ、３１１ｂを備える供給装置が、疎水性ウェーハＷの表面にわたって、それぞれ界面活性剤含有溶液およびリンス流体を噴霧するよう配置され、ＩＰＡノズル３１３を備える有機溶剤供給装置（図３Ｂ）が、疎水性ウェーハＷの表面にわたってＩＰＡ液を流すように配置される。第１態様では、リンス流体は純ＤＩ水を含むことができ、第２態様では、リンス流体は希釈界面活性剤含有溶液を含むことができる。

ノズル３１１ａ、３１１ｂおよび／またはＩＰＡノズル３１３は、コントローラ３１５に接続されており、このコントローラ３１５は、図１の本発明の洗浄方法を自動的に実行するプログラムが格納されたメモリを備えている。

ＩＰＡドライヤ３０１の両態様の動作を以下説明する。第１態様では、チャック３０７が回転している間に、ノズル３１１ａが界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハＷの表面へ供給し、これによって、その上へ界面活性剤含有溶液の層を形成する。その後、界面活性剤の噴霧は停止し、ノズル３１１ｂが疎水性ウェーハＷの表面に形成された界面活性剤含有溶液の層へ純ＤＩ水を噴霧する間、スピンチャック３０７は、遅い速度（例えば、３００ｒｐｍ）で回転を続ける。ＤＩ水の噴霧は、短時間（例えば、約５秒以下）だけ続く。この後、ノズル３１１ｂは閉じ、ＩＰＡノズル３１３が、疎水性ウェーハＷの表面へＩＰＡ液を噴霧する。各ノズルは、ウェーハの中心を噴霧する位置で開始し、その後、ウェーハが回転する間、ウェーハのエッジへ向かってウェーハを径方向に横切って走査することができる。

ＩＰＡ液は、リンス流体の表面張力を低下させ、これは、リンス水を疎水性ウェーハＷの表面から容易に除去できるようにする。その後、モータ３０９は、残っているＤＩ水、ＩＰＡ液、および界面活性剤含有溶液が回転速度によって疎水性ウェーハＷから取り除かれ、および／または疎水性ウェーハＷから乾燥されるように、スピンチャック３０７の回転速度を維持するか、または（例えば、約１０００〜２５００ｒｐｍへ）高める。

第１態様では、ＤＩ水は、疎水性ウェーハＷの表面上に形成された界面活性剤含有溶液の層にだけ供給され、疎水性ウェーハＷの表面に直接的には供給されないので、疎水性ウェーハＷの表面上に形成されるウォータマークをより少なくすることができる。また、上記のように、ＩＰＡ液は、純ＤＩ水を疎水性ウェーハ３０５の表面から迅速に除去することができる。

第２態様は、第１態様と同じステップを含むことができる。しかし、第２態様では、ノズル３１１ｂは、疎水性ウェーハＷの表面上の界面活性剤含有溶液層へ希釈界面活性剤含有溶液を（ある態様では、約１０秒以下という短い時間だけ）供給する。疎水性ウェーハＷをリンスするために純ＤＩ水が使用されることはなく、希釈界面活性剤含有溶液だけが使用されるので、その表面上でウォータマークが形成することはできない。

図５は、図１の本発明の洗浄方法を実行できる本発明のスクラバ４０１の側面斜視図である。本発明のスクラバ４０１は、一対のＰＶＡブラシ４０３ａ、４０３ｂを備える。各ブラシは、その表面全体にわたって複数の***した小瘤４０５と、小瘤４０５の間に配置された複数の谷４０７とを備える。また、本発明のスクラバ４０１は、疎水性ウェーハＷを支持するプラットホーム４０９と、一対のＰＶＡブラシ４０３ａ、４０３ｂを回転させる機構（図示せず）も備えることができる。プラットホーム４０９は、疎水性ウェーハＷを回転させる複数のスピン機構４１１ａ〜４１１ｃを備えている。

図５に更に示すように、界面活性剤含有溶液の供給源４１５へ連結された複数のスプレーノズル４１３が、ウェーハのスクラブ中に疎水性ウェーハＷの表面に界面活性剤含有溶液を噴霧するよう配置される。リンス流体ノズル４１９は、リンス流体供給源４２１へ連結され、ウェーハスクラブの後またはウェーハスクラブの最終段階においてブラシがウェーハと接触していないときにリンス流体を疎水性ウェーハＷの表面に噴霧するように配置される。第１態様では、リンス流体供給源は、純ＤＩ水を含むことができる。第２態様では、リンス流体供給源４２１は、界面活性剤含有溶液供給源４１５に含まれる界面活性剤含有溶液よりも希釈した希釈界面活性剤含有溶液を含むことができる。

コントローラ４２３が両供給源４１５、４２１に接続されており、このコントローラ４２３は、疎水性ウェーハＷの表面へ送出される界面活性剤含有溶液の供給およびリンス流体の供給を制御するプログラム４２５を含む。コントローラ４２３は、一対のＰＶＡブラシ４０３ａ、４０３ｂにも接続されていてもよい。プログラム４２５は、後述するような動作を行うようにスクラバ４０１を制御する。本発明のスクラバ４０１は、１９９８年１１月１１日出願の米国特許出願第０９／１９１，０６１号「薄ディスクのエッジを洗浄する方法および装置 (METHODAND APPARATUS FOR CLEANING THE EDGE OF A THIN DISC)」に記載されるように構成することができる。この開示の全体は、本明細書に援用される。

本発明のスクラバ４０１の両態様の動作を以下説明する。第１態様では、ＰＶＡブラシ４０３ａ、４０３ｂは、最初、疎水性ウェーハＷをその間に挿入できるように相互に充分な距離をあけた開位置（図示せず）にある。その後、洗浄すべき疎水性ウェーハＷがＰＶＡブラシ４０３ａ、４０３ｂ間に配置され、これらのブラシの双方が疎水性ウェーハＷをその間の所定位置に保持し、効果的な洗浄を達成するのに充分な力をウェーハ表面上に及ぼすように、両ブラシは相互に充分に接近した閉位置をとる。開位置と閉位置との間にブラシ４０３ａ、４０３ｂを移動させる機構（図示せず）は、この技術で良く知られているので、本明細書ではこれ以上説明しない。

ブラシ４０３ａ、４０３ｂが閉位置をとると、スピン機構（図示せず）が作動し、ブラシ４０３ａ、４０３ｂが回転を開始する。ある態様では、疎水性ウェーハＷがスピン機構４１１ａ〜４１１ｃにより時計回りまたは反時計回りに回転する間、ブラシ４０３ａ、４０３ｂは反対方向に回転し、疎水性ウェーハＷへ第１の方向（例えば、紙面に向かう方向）の力を加える。

ウェーハＷの前面および背面は、ブラシ４０３ａ、４０３ｂの小瘤４０５がそれぞれ接触すると、スラリ残渣や他の粒子が洗浄される。ブラシ４０３ａ、４０３ｂが回転すると、疎水性ウェーハＷは、スプレーノズル４１３を介して疎水性ウェーハＷの前面および背面上へ噴霧される界面活性剤含有溶液により洗浄され、これにより、界面活性剤含有溶液の層がその上に形成される。疎水性ウェーハＷが充分にスクラブされた後、スピン機構が疎水性ウェーハＷを低速（例えば５０ｒｐｍ）で回転させている間に、ブラシ４０３ａ、４０３ｂは開位置を取ることができる。リンス流体ノズル４１９は、疎水性ウェーハＷの前面および背面上に形成された界面活性剤含有溶液の層へ短時間（例えば、約５秒以下）だけ純ＤＩ水を噴霧する。リンスステップの後、ウェーハＷが回転している間、熱い窒素ガスをウェーハ表面上へ送って、疎水性ウェーハＷを乾燥することができる。あるいは、ウェーハが回転しているときに、リンス流体ノズルおよびＩＰＡノズルがウェーハの中心からエッジに向かって径方向に走査してもよい。純ＤＩ水は疎水性ウェーハＷの表面上の界面活性剤含有溶液層にだけ供給され、疎水性ウェーハＷの表面に直接的には供給されないので、疎水性ウェーハＷの表面上に形成されるウォータマークをより少なくすることができる。

第２態様の動作は、第１態様の動作と同じステップを含むことができる。しかしながら、第２態様では、リンス流体ノズル４１９が、疎水性ウェーハＷの前面および背面へ希釈界面活性剤含有溶液を（ある態様では、例えば約１０秒以下のような短時間だけ）供給する。

第２態様では、疎水性ウェーハＷをリンスするために、純ＤＩ水を使用することはなく、希釈界面活性剤含有溶液だけが使用されるので、その表面上にウォータマークが形成することはできない。

前述のように、本発明の他の態様は、図６および図７を参照して説明するように、複数の装置内で実行される洗浄シーケンスを含んでいる。

図６は、従来の任意の洗浄システムで実行できる本発明の洗浄方法５０１のフローチャートである。本発明の洗浄方法５０１は、ステップ５０３から開始する。

ステップ５０５では、第１洗浄装置内で界面活性剤含有溶液が疎水性ウェーハの表面へ供給され、界面活性剤含有溶液の層をその上に形成するようになっている。これは、後述するように、洗浄溶液が疎水性ウェーハの表面を湿潤させることを助ける。界面活性剤分子は、親水性の頭部と疎水性の尾部とを含むことができる。この疎水性部分は、界面活性剤分子をウェーハの疎水性表面へ付着することができる。親水性端部は、洗浄溶液に付着することができ、それは、洗浄溶液がウェーハの疎水性表面を湿潤させることを可能にする。例えば、第１洗浄装置は、図６を参照して以下に説明するようなメガソニック洗浄機、および／または図４を参照して上述したような本発明のスクラバ４０１等を備えていてもよい。

次に、ステップ５０７では、界面活性剤含有溶液の層を上部に有する疎水性ウェーハが第２洗浄装置へ移送される。この移送は、疎水性ウェーハが第２洗浄装置へ移るときに疎水性ウェーハがその上部に界面活性剤含有溶液層を維持するように、十分に迅速に行われる。疎水性ウェーハの表面上に形成された界面活性剤含有溶液の層は、純ＤＩ水よりもゆっくり乾燥することができるので（そして、移送は十分に迅速に行われるので）、ウェーハが第１洗浄装置から第２洗浄装置へ移送される間、疎水性ウェーハの表面は湿潤されたままであり、これは、疎水性表面への粒子汚染物質の親和力を低減することができる。

第２洗浄装置は、図２を参照して上述したようなＳＲＤ１０１、図３を参照して上述したようなＩＰＡドライヤ２０１、図４を参照して上述したようなＩＰＡドライヤ３０１、図５を参照して上述したような本発明のスクラバ４０１、または図１の方法によりウェーハをリンスおよび乾燥できる任意のリンス・乾燥装置を備えることができる。

ステップ５０９ａ、５０９ｂでは、第２洗浄装置内で、界面活性剤含有溶液の層が上部に形成された疎水性ウェーハの表面へリンス流体が短時間だけ供給される。第１の態様（ステップ５０９ａ）では、リンス流体はＤＩ水であり、疎水性ウェーハの表面上に形成された界面活性剤含有溶液の層が除去され、またはほとんど除去されたときにＤＩ水の噴霧が停止するように、充分に短い時間だけ供給される。このように、ＤＩ水は、疎水性ウェーハの表面に直接的には供給されない。１５〜２０ｐｓｉで５００ｍｌ／分の流量で行われるＤＩ水リンスは、短時間（例えば、約５秒）後に３００ｍｍウェーハから界面活性剤層を除去するか、あるいはほとんど除去することを試験結果は示している。

第２態様（ステップ５０９ｂ）では、ステップ５０５で使用された界面活性剤含有溶液よりも希釈された希釈界面活性剤含有溶液がウェーハＷへ供給される。界面活性剤含有溶液の希釈は、時間の経過とともに進行することができる。

その後、ステップ５１１では、依然として第２洗浄装置内で疎水性ウェーハが乾燥される（例えば、図３〜４Ｂを参照して説明したように、回転によって、またはＩＰＡの使用により乾燥される）。ステップ５１３で本発明のプロセスは終了する。

図７は、図６の本発明の洗浄方法５０１を使用できる統合洗浄機６０１（例えば、ウェーハを一つの洗浄装置から次の洗浄装置へ直接移送する機構を有する）の概略側面図である。疎水性ウェーハＷがポリッシャ（図示せず）によってポリシングされた後、疎水性ウェーハＷは、洗浄および乾燥のために洗浄機６０１に入ることができる。洗浄機６０１は、複数の洗浄モジュール６０３を備えることができ、各洗浄モジュール６０３は、縦向きにウェーハＷを支持できるウェーハ支持体６０５ａ〜ｄを有する。これらの洗浄モジュール６０３は、メガソニック洗浄機モジュール６０７、一対のスクラバモジュール６０９ａ〜ｂ、およびスピン−リンス−ドライヤモジュール６１１を含むことができる。洗浄機６０１は、任意で、入力モジュール６１３および出力モジュール６１５を備えていてもよい。入力モジュール６１３および出力モジュール６１５の双方は、ウェーハを横向きに支持するウェーハ支持体６０５ｅ、６０５ｆをそれぞれ有していてもよい。

複数のウェーハハンドラ６１９ａ〜ｅを有するウェーハ移送機構６１７がモジュール６０７〜６１５の上方で移動可能に連結されていてもよい。ウェーハハンドラ６１９ａ〜ｅは、ウェーハ移送機構６１７の作動時に選択的にウェーハ支持体６０５ａ〜ｆへウェーハを載置し、またウェーハ支持体６０５ａ〜ｆからウェーハを取り出すように位置決めすることができる。ウェーハ移送機構６１７は、昇降するとともに、入力モジュール６１３、洗浄モジュール６０３、および出力モジュール６１５間でウェーハを移送するように水平方向で前後にインデックス送りするようになっていてもよい。具体的には、ウェーハ移送機構６１７は、オーバヘッドウォーキングビーム式のロボットを備えていてもよく、洗浄機６０１は、２０００年４月２６日出願の米国特許出願第０９／５５８，８１５号「半導体基板洗浄システム (SEMICONDUCTOR SUBSTRATE CLEANING SYSTEM)」に記載のように構成することができる。なお、この開示の全体は、本明細書に援用される。

動作中は、横向きの疎水性ウェーハＷを、入力モジュール６１３のウェーハ支持体６０５ｅ上へローディングすることができる。ウェーハＷの向きを再設定する間、第１ウェーハハンドラ６１９ａは、ウェーハ移送機構６１７の作動時に上昇して、ウェーハＷを入力モジュール６１３から取り出すことができ、また、ウェーハＷをメガソニック洗浄機モジュール６０７の上方に配置するようにインデックス送り（すなわち、水平移動）することができる。その後、第１ウェーハハンドラ６１９ａは、縦向きのウェーハＷをメガソニック洗浄機モジュール６０７内へ下降させ、ウェーハＷをウェーハ支持体６０５ａ上へ載置することができる。この後、ウェーハＷは、界面活性剤含有溶液槽を用いてメガソニック洗浄することができる。

縦向きのウェーハＷが界面活性剤含有溶液槽内でメガソニック洗浄された後、第２ウェーハハンドラ６１９ｂは、ウェーハＷを取り出し、スクラブのためにウェーハＷを第１スクラバモジュール６０９ａへ迅速に移送することができる。その後、第３基板ハンドラ６１９ｃが、スクラブのためにウェーハＷを第２スクラバモジュール６０９ｂへ迅速に移送することができる。スクラバモジュール６０９ａ〜ｂ内では、スクラバブラシがウェーハＷの表面をスクラブする間、界面活性剤含有溶液をウェーハＷへ供給することができる。

スクラバモジュール６０９ａ〜ｂ内での洗浄完了後、第４基板ハンドラ６１９ｄは、界面活性剤含有溶液の層を上部に有するウェーハＷを取り出し、ウェーハＷをスピン−リンス−ドライヤモジュール６１１へ移送することができる。スピン−リンス−ドライヤモジュール６１１内では、ウェーハＷ上に形成された界面活性剤含有溶液層上に純ＤＩ水（短時間だけ）または希釈界面活性剤含有溶液が噴霧される間、ウェーハＷを高速（例えば、９００ＲＰＭ）で回転させることができる。ウェーハＷが（図１を参照して上述したように）充分にリンスされた後、ウェーハＷはスピン乾燥される。

次に、第５のウェーハハンドラ６１９ｅが縦向きのウェーハＷをスピン−リンス−ドライヤモジュール６１１から取り出し、ウェーハＷを横向きにし、ウェーハＷを出力モジュール６１５の水平ウェーハ支持体６０５ｆ上に載置することができる。その後、ウェーハＷは、ウェーハハンドラによって洗浄機６０１から取り出すことができる。

洗浄・乾燥プロセスの間、疎水性ウェーハＷの表面に直接触れる溶液は界面活性剤含有溶液であるので、疎水性ウェーハＷは、ウォータマークを最小限に抑えつつ、効果的に洗浄、リンス、および乾燥することができる。

以上の説明は、本発明の好ましい実施形態のみを開示しているが、本発明の範囲内に含まれる上記開示の装置および方法の変形例は、当業者にとっては自明であろう。例えば、本発明は、（一つ以上のローラブラシを使用するか、一つ以上のディスク形ブラシを使用するかにかかわらず）従来の任意のスクラバ内で実行することができ、かつ／または従来の任意のスピンリンスドライヤまたはＩＰＡドライヤは、本発明を実行するように構成することができる。縦向きを使用することが可能であるが、本発明は、他の向き（例えば、横向き）を有するウェーハについても実行することができる。また、より希釈された界面活性剤がリンス流体として使用される場合、界面活性剤の濃度は、時間の経過とともに徐々に低下しうる。実際、別の態様では、本発明は、界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハへ供給し、その後、純ＤＩ水を供給せずに疎水性ウェーハを乾燥するステップを含んでいてもよい。したがって、より濃度の高い最初の界面活性剤含有溶液を供給するステップは省略することができる。典型的な態様では、純ＤＩ水をウェーハに供給することなく、５００ｐｐｍ未満の界面活性剤を含有するWAKO NCW界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハへ（例えば、ウェーハをリンスおよび乾燥する能力のある任意の装置内で）供給し、その後、ウェーハを乾燥させることができる。

最後に、本明細書で使用されるウェーハは、パターンニング済または未パターニングの半導体基板に限定されず、ガラス基板、フラットパネルディスプレイ等を含みうるものと理解されたい。また、本明細書で使用される純ＤＩ水は、他の物質と混合されていない脱イオン水を意味する。従って、純ＤＩ水は、（ウェーハに供給される前に混合されるか、ウェーハの表面上で混合されるかにかかわらず）界面活性剤と混合されたＤＩ水を含まない。

このように、本発明をその好ましい実施形態に関連して開示したが、他の実施形態が、特許請求の範囲によって定められる本発明の趣旨と範囲内に含まれうるものと理解されたい。

疎水性ウェーハを洗浄および乾燥することができる任意の装置で実行可能な本発明の洗浄方法のフローチャートである。

本発明の洗浄方法を実行できるＳＲＤの側面断面図である。

本発明の洗浄方法を用いて疎水性ウェーハをリンスおよび乾燥することができるタンクモジュールを有するＩＰＡドライヤの側面図である。

Ａは、本発明の洗浄方法を使用して疎水性ウェーハをリンスおよび乾燥することができるＳＲＤチャンバを有する本発明のＩＰＡドライヤの部分側面断面図であり、Ｂは、図４ＡのＩＰＡドライヤの平面図である。

本発明の洗浄方法を実行することができるスクラバの側面斜視図である。

複数の洗浄装置を使用する洗浄シーケンスで実行することができる本発明の洗浄方法のフローチャートである。

図６の本発明に係る洗浄方法を使用することができる洗浄装置の概略側面図である。

１０１…ＳＲＤ、１０５…フライホイール、１０７…モータ、１０９…ノズル１１１…界面活性剤含有溶液の供給源、１１２…リンス流体の供給源、１１３…コントローラ、２０１…ＩＰＡドライヤ、２０３…タンク、２０５…昇降機構、２０７…リンス流体ノズル、２１１…気体ノズル、２１９…コントローラ、３０１…ＩＰＡドライヤ、３０３…ＳＲＤ、３０７…スピンチャック、３０９…モータ、３１１…ノズル、３１３…ＩＰＡノズル、３１５…コントローラ。

Claims (15)

1. 疎水性ウェーハを洗浄する方法であって、
   第１洗浄装置内で界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハの表面へ供給し、それによって界面活性剤の層を前記疎水性ウェーハの表面上へ形成するステップと、
   前記界面活性剤層が上部に形成された疎水性ウェーハを第２洗浄装置へ移送するステップと、
   純ＤＩ水を疎水性ウェーハの表面に直接供給することなく、前記第２洗浄装置内で疎水性ウェーハの表面を純ＤＩ水でリンスするステップと、
   前記第２洗浄装置内で疎水性ウェーハを乾燥するステップと、を備え、
   純ＤＩ水は前記リンスするステップにおいてのみ疎水性ウェーハへ供給され、
   疎水性ウェーハを第２洗浄装置へ移送する前記ステップは、疎水性ウェーハが第２洗浄装置へ移るときに界面活性剤含有溶液の層を前記疎水性ウェーハ上に維持するステップを含んでいる、方法。
2. 第１洗浄装置内で界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハの表面へ供給する前記ステップは、界面活性剤含有溶液を含有する流体タンクへ前記疎水性ウェーハを少なくとも部分的に浸漬するステップを含んでいる、請求項１記載の方法。
3. 第１洗浄装置内で界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハの表面へ供給する前記ステップは、第１スクラバ内で界面活性剤含有溶液を使用して疎水性ウェーハをスクラブするステップを含んでいる、請求項１記載の方法。
4. 疎水性ウェーハを第２洗浄装置へ移送する前記ステップは、疎水性ウェーハをスクラバへ移送するステップを含んでいる、請求項１記載の方法。
5. 疎水性ウェーハを第２洗浄装置へ移送する前記ステップは、疎水性ウェーハをスピン−リンス−ドライヤへ移送するステップを含んでいる、請求項１記載の方法。
6. 前記界面活性剤含有溶液は、WAKO NCW（登録商標）界面活性剤を含んでいる、請求項１記載の方法。
7. 前記WAKO NCW（登録商標）界面活性剤は、０．０１体積％〜０．１体積％の濃度を有している、請求項６記載の方法。
8. 第２洗浄装置内で疎水性ウェーハの表面を純ＤＩ水でリンスするステップは、第２洗浄装置内で疎水性ウェーハの表面を純ＤＩ水で５秒以下の時間だけリンスするステップを含んでいる、請求項１記載の方法。
9. 疎水性ウェーハを第２洗浄装置へ移送する前記ステップは、前記疎水性ウェーハをＩＰＡドライヤへ移送するステップを含んでいる、請求項１記載の方法。
10. 疎水性ウェーハを乾燥する前記ステップは、前記疎水性ウェーハをマランゴニ乾燥するステップを含んでいる、請求項１記載の方法。
11. 疎水性ウェーハを洗浄する方法であって、
    第１洗浄装置内で第１界面活性剤含有溶液を疎水性ウェーハの表面へ供給し、それによって界面活性剤の層を前記疎水性ウェーハの表面上へ形成するステップと、
    前記界面活性剤層が上部に形成された疎水性ウェーハを第２洗浄装置へ移送するステップと、
    前記疎水性ウェーハの表面を、前記第１界面活性剤含有溶液よりも希釈した希釈界面活性剤含有溶液でリンスするステップと、
    前記疎水性ウェーハを前記第２洗浄装置内で乾燥するステップと、を備え、
    純ＤＩ水は、前記疎水性ウェーハを洗浄するためには使用されず、
    疎水性ウェーハを第２洗浄装置へ移送する前記ステップは、前記疎水性ウェーハが第２洗浄装置へ移るときに界面活性剤含有溶液の層を前記疎水性ウェーハ上に維持するステップを含んでいる、方法。
12. 疎水性ウェーハをリンスおよび乾燥する方法であって、
    疎水性ウェーハを洗浄装置内に配置するステップと、
    前記洗浄装置内で前記疎水性ウェーハの表面へ希釈界面活性剤を供給するステップであって、当該界面活性剤の濃度は、時間の経過とともに徐々に低下するステップと、
    純粋な脱イオン水を前記疎水性ウェーハに供給することなく、前記洗浄装置内で前記疎水性ウェーハを乾燥するステップと、を備える方法。
13. 疎水性ウェーハをリンスおよび乾燥する方法であって、
    疎水性ウェーハを洗浄装置内に配置するステップと、
    前記疎水性ウェーハの表面へ界面活性剤を供給し、その表面上に界面活性剤層を形成するステップと、
    純粋な脱イオン水を前記疎水性ウェーハの表面へ噴霧するステップと、
    前記脱イオン水の噴霧が前記疎水性ウェーハの表面に直接供給されないように、前記界面活性剤層が前記疎水性ウェーハの表面からリンスされると直ちに前記脱イオン水噴霧を停止させるステップと、
    前記疎水性ウェーハを乾燥するステップと、を備える方法。
14. 疎水性ウェーハをリンスおよび乾燥する方法であって、
    疎水性ウェーハを洗浄装置内に配置するステップと、
    界面活性剤を前記疎水性ウェーハの表面へ供給して、その表面上に界面活性剤層を形成するステップと、
    純粋な脱イオン水を前記疎水性ウェーハの表面へ噴霧するステップと、
    前記脱イオン水の噴霧が前記疎水性ウェーハの表面に直接供給されないように、前記脱イオン水噴霧を５秒以内に停止するステップと、
    前記疎水性ウェーハを乾燥するステップと、を備える方法。
15. 疎水性ウェーハをリンスおよび乾燥する方法であって、
    疎水性ウェーハを洗浄装置内に配置するステップと、
    界面活性剤を前記疎水性ウェーハの表面へ供給して、その表面上に界面活性剤層を形成するステップと、
    純粋な脱イオン水を前記疎水性ウェーハの表面へ噴霧するステップと、
    前記脱イオン水の噴霧が前記疎水性ウェーハの表面に直接供給されないように、前記界面活性剤層が前記疎水性ウェーハの表面から完全にリンスされる前に、前記脱イオン水噴霧を停止するステップと、
    前記疎水性ウェーハを乾燥するステップと、を備える方法。

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