JP5395405B2 - 基板洗浄方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板洗浄方法及び装置に関し、特に、エッチング、成膜処理後の基板表面に付着した異物、副生成物、不要膜等を取り除く、ドライ方式の基板洗浄方法及び装置に関する。

半導体ウエハをはじめとする基板表面の洗浄方法として、例えば、洗浄対象の基板を溶液もしくは溶剤中に浸漬するか、又は噴霧して異物を取り除き、その後、必要に応じて純水でリンス洗浄するウエット式の基板洗浄方法が採用されている。

ウエット式の洗浄方法においては、洗浄後に、基板表面に溶剤又は溶液等が残留すると、ウォーターマーク、表面酸化等の原因となるために、例えば、バッチ式の浸漬又は噴霧洗浄工程後に、スピン乾燥工程を設け、残留する溶液、純水等を乾燥、除去している。

このような基板洗浄方法に関する従来技術を開示する公知文献として、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１には、基板の表面を薬液で浄化する第１の工程と、基板の表面に残存する薬液を純水にて置換する第２の工程と、第２の工程で使用した純水よりも高温の温純水にて基板の表面を処理する第３の工程と、純水処理した基板を温純水の温度よりも低い温度に冷却する第４の工程と、冷却後の基板を乾燥する第５の工程とを有する基板洗浄方法が開示されている。
特開２００８−４１８７３号公報

しかしながら、洗浄液を用いたウエット方式による基板洗浄方法においては、洗浄工程後の乾燥工程において、洗浄液をはじめとする液体を揮発させる際に、気液界面張力が基板表面に形成されたパターンに作用してパターン倒れが発生するという問題がある。特に、乾燥工程において、Ａｒ、ＣＯ_２等のドライアイスの吹きつけを併用する場合においては、パターン倒れが発生する傾向が大きくなる。

なお、基板表面に形成されたパターン寸法が７０〜６０ｎｍのパターンにおいても、パターン倒れが発生しており、パターン寸法が２０ｎｍ程度であって、アスペクト比が１０前後のパターンにおいては、ウエット洗浄後のパターン倒れをなくすことは不可能であるとさえ言われている。また、被洗浄基板が、いわゆるＬｏｗ―Ｋ膜を有する場合には、Ｌｏｗ―Ｋ膜のポーラス部分に液体が浸漬し易いために、一旦浸漬した液体を完全に取り除くことができないので、ウエット式の基板洗浄方法を適用することは避けるべきである。

本発明の目的は、パターン倒れを生じることのない基板洗浄方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の基板洗浄方法は、所定のパターンが表面に形成された基板の前記表面に付着した異物を洗浄、除去する基板洗浄方法において、前記基板の耐熱温度以下の温度に前記基板を加熱して前記基板表面に付着する異物を熱応力によって前記基板表面から剥離させる加熱ステップと、前記基板表面の近傍に生じた温度勾配により前記基板表面から剥離した異物を前記基板表面から離脱させる離脱ステップと、前記基板表面から離脱した異物を、前記基板に対向配置された異物捕集部によって捕集する異物捕集ステップと、を有することを特徴とする。

請求項２記載の基板洗浄方法は、請求項１記載の基板洗浄方法において、前記加熱ステップ及び前記異物捕集ステップにおける前記基板を取り巻く雰囲気圧力は、１．３×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜６．６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）であること特徴とする。

請求項３記載の基板洗浄方法は、請求項１又は２記載の基板洗浄方法において、前記加熱ステップにおいて、前記基板表面に超音波を伝達して前記基板表面を振動させる振動ステップを併用することを特徴とする。

請求項４記載の基板洗浄方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記加熱ステップにおいて、前記基板表面に光を照射して該光の熱振動又はエネルギ振動によって前記基板表面に付着したパーティクルを振動させる光照射ステップを併用することを特徴とする。

請求項５記載の基板洗浄方法は、請求項４記載の基板洗浄方法において、前記光を照射する光照射装置として、走査型近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）を適用することを特徴とする。

請求項６記載の基板洗浄方法は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記異物捕集部として、冷却板を適用し、前記基板と前記冷却板との間の温度勾配により生じた熱泳動力により前記異物を捕集することを特徴とする。

請求項７記載の基板洗浄方法は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記異物捕集部として、帯電板を適用し、該帯電板と前記基板表面とを異極に帯電させることを特徴とする。

請求項８記載の基板洗浄方法は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記加熱ステップ及び前記異物捕集ステップを、前記基板の洗浄面を鉛直方向下方に向けて行うことを特徴とする。

請求項９記載の基板洗浄方法は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記基板表面を洗浄した後、前記異物捕集部に付着した異物を除去する捕集部洗浄ステップを有することを特徴とする。

請求項１０記載の基板洗浄方法は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記基板表面を洗浄した後、前記基板の裏面に付着した異物を除去する裏面洗浄ステップを有することを特徴とする。

請求項１１記載の基板洗浄方法は、請求項９又は１０記載の基板洗浄方法において、前記捕集部洗浄ステップ及び前記裏面洗浄ステップは、それぞれ被洗浄面に対してエアロゾルを吹きつけて異物を剥離する方法又は異物吸着シートを貼着した後、剥離する方法であることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項１２記載の基板洗浄装置は、所定のパターンが表面に形成された基板の前記表面に付着した異物を洗浄、除去する基板洗浄装置において、前記基板を載置する載置台と、該載置台に載置された基板を前記基板の耐熱温度以下の温度に加熱して前記基板表面に付着する異物を熱応力によって前記基板表面から剥離させ熱泳動力により離脱させる加熱部と、前記載置台に対向配置され、前記基板表面から離脱した異物を捕集する異物捕集部と、を有することを特徴とする。

請求項１記載の基板洗浄方法及び請求項１２記載の基板洗浄装置によれば、基板を加熱して基板表面に付着する異物を熱応力によって基板表面から剥離させた後、基板表面の近傍に生じた温度勾配により異物を基板表面から離脱させ、基板表面から離脱した異物を、基板に対向配置された異物捕集部によって捕集するようにしたので、洗浄液乾燥工程を要することなく、基板表面に付着した異物を除去することができ、気液界面張力に起因するパターン倒れの発生を防止することができる。

請求項２記載の基板洗浄方法によれば、加熱ステップ及び異物捕集ステップにおける基板を取り巻く雰囲気圧力を、１．３×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜６．６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）としたので、異物に作用する熱泳動力が大きくなり、異物剥離効果が向上する。

請求項３記載の基板洗浄方法によれば、加熱ステップにおいて、基板表面に超音波を伝達して基板表面を振動させる振動ステップを併用するので、異物の基板表面に対する付着力が低減し、異物剥離効果が向上する。

請求項４記載の基板洗浄方法によれば、加熱ステップにおいて、基板表面に光を照射して該光の熱振動又はエネルギ振動によって基板表面に付着したパーティクルを振動させる光照射ステップを併用するので、異物の基板表面に対する付着力が低減し、異物剥離効果が向上する。

請求項５記載の基板洗浄方法によれば、光を照射する光照射装置として、走査型近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）を適用するので、洗浄対象面をスキャンしながら光を照射してピンポイント洗浄が可能となる。

請求項６記載の基板洗浄方法によれば、異物捕集部として、冷却板を適用し、基板と冷却板との間の温度勾配により生じた熱泳動力により異物を捕集するので、基板表面と異物捕集部との温度勾配が増大し、異物に作用する熱泳動力が大きくなり、異物が剥離し易くなる。

請求項７記載の基板洗浄方法によれば、異物捕集部として、帯電板を適用し、該帯電板と基板表面とを異極に帯電させるので、基板表面から剥離した異物を静電気力によって効率よく捕集することができる。

請求項８記載の基板洗浄方法によれば、加熱ステップ及び異物捕集ステップを、基板の洗浄面を鉛直方向下方に向けて行うので、基板表面から剥離した異物に対して重力が作用し、これによって異物の基板表面への再付着を抑制することができる。

請求項９記載の基板洗浄方法によれば、基板表面を洗浄した後、異物捕集部に付着した異物を除去する捕集部洗浄ステップを有するので、異物捕集部を再生させて繰り返し使用することができる。

請求項１０記載の基板洗浄方法によれば、基板表面を洗浄した後、基板の裏面に付着した異物を除去する裏面洗浄ステップを有するので、基板の裏面に付着した異物が基板表面に回って付着する再汚染を防止することができる。

請求項１１記載の基板洗浄方法によれば、捕集部洗浄ステップ及び裏面洗浄ステップを、被洗浄面に対してエアロゾルを吹きつけて異物を剥離する方法又は異物吸着シートを貼着した後、剥離する方法としたので、異物捕集部の再生、基板裏面の洗浄を確実に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。図１において、この基板洗浄装置１０は、処理容器１１と、該処理容器１１内の底部に設けられた載置台１２と、載置台１２の基板載置面と所定の間隔を隔ててその上方に配置された異物捕集部としての捕集板１３とから主として構成されている。載置台１２には、被処理基板としての例えば半導体ウエハ（以下、単に「ウエハＷ」という）が載置され、載置台１２は、ウエハＷを支持する。載置台１２には、ウエハＷをクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によって吸着する静電電極板１４が内蔵されており、静電電極板１４は直流電源１５に接続されている。また、載置台１２には、ウエハＷを加熱する加熱部としての電熱ヒータ１６が内蔵されており、電熱ヒータ１６は、例えば直流電源１７に接続されている。

このような構成の基板洗浄装置１０において、被処理基板としてのウエハＷを、載置台１２の上面に載置し、処理容器１１内の圧力を図示省略した圧力調整手段によって１．３×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜６．６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）、例えば１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に調整する。次いで、電熱ヒータ１６で、ウエハＷを、ウエハＷの耐熱温度の上限近傍の、例えば１５０℃に加熱すると、ウエハＷの表面に付着した異物（以下、「パーティクルＰ」という）に、熱応力と熱泳動力が作用し、パーティクルＰがウエハＷの表面から剥離し、かつ離脱する。

すなわち、ウエハＷが１５０℃に加熱されたとき、パーティクルＰは、熱応力によってウエハＷから剥離する。また、このとき、載置台１２に対向配置された捕集板１３は加熱されていないので、ウエハＷの表面と捕集板１３との温度差が大きくなり、これによってウエハＷに付着したパーティクルＰを囲む雰囲気に温度勾配が生じる。この温度勾配に基づいて、ウエハＷの表面から剥離したパーティクルＰには、高温側であるウエハＷの表面から、低温側である捕集板１３に向かう熱泳動力が作用し、これによってパーティクルＰは、ウエハＷの表面から離脱し、捕集板１３に向かって移動し、捕集板１３に補足される。

ここで、熱泳動力とは、以下のように定義される。すなわち、粒子が存在する空間中に大きな温度勾配があるとき、粒子に衝突する気体分子の運動量は、粒子の高温側と低温側とを比較すると高温側の方が大きくなり、これによって、粒子は高温側から低温側へ向かう力を受けることが確認されており、このとき粒子が受ける力を熱泳動力という。

本実施の形態によれば、ウエハＷを加熱して表面に付着するパーティクルＰに熱応力と熱泳動力を作用させ、これによってパーティクルＰをウエハＷの表面から剥離し、離脱させて載置台１２に対向配置された捕集板１３によって捕集するようにしたので、洗浄液を使用することなく、ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰを洗浄、除去することができる。また、このとき気液界面張力が発生しないので、気液界面張力に起因するパターン倒れを生じることもない。

また、洗浄液を使用しないドライ洗浄方式を採用したので、例えば２０ｎｍ以下のような狭いパターンを有する基板であっても、パターン倒れを生じることなく、その表面及びパターン溝内に付着したパーティクルＰを効果的に洗浄、除去することができる。

本実施の形態において、ウエハＷの表面温度は高い方が好ましく、最高処理温度は、ウエハＷの耐熱温度によって決まる。すなわち、例えばフォトレジスト膜を有するウエハＷの場合、耐熱温度が約１５０℃であることから、その範囲内で最も高い温度に設定することが好ましい。なお、耐熱温度が、例えば２００℃の基板を洗浄する場合は、その範囲内で最も高い温度、例えば２００℃を表面温度として選択することが好ましい。

本発明におけるウエハＷの加熱は、基板に付着したパーティクルＰ（異物）を蒸発させるために通常行われているような、パーティクルＰを気化させるためのものではなく、加熱温度はパーティクルＰの気化点よりも低く設定されている。

本実施の形態において、処理容器１１内の圧力は、１．３×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜６．６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、例えば１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定する。熱泳動力を利用したウエハＷのドライクリーニング方法においては、最適圧力範囲が存在する。処理容器１１内の圧力が１．３×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）よりも低いと、温度勾配が小さくなるため熱泳動力が小さくなり、６．６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）よりも高いと、気体密度が高くなるため熱泳動力が小さくなる。処理容器１１内の圧力が、１．３×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜６．６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）の範囲であれば、比較的大きく熱泳動力の効果が現れるため効率よくパーティクルＰを洗浄除去することができる。なお、パーティクルＰに作用する熱泳動力の効果は小さくなるものの、処理容器１１内の圧力が大気圧であっても基板洗浄操作を行うことは可能である。

本実施の形態において、捕集板１３としては、例えばＹ_２Ｏ_３、石英、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン(登録商標)）、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等からなる厚さ０．５〜１０ｍｍの平板が適用される。

本実施の形態に係る基板洗浄装置は、他の機器に依存させることなく独立に設置し、独立に動作させることができる。この場合、例えば、別途サーフスキャン等のパーティクル検査装置等によってパーティクルの位置などを示したパーティクルマップを作成し、このマップのデータを利用してピンポイント洗浄を行うこともできる。

また、本実施の形態に係る基板洗浄装置は、基板処理システムにおけるロード・ロックモジュール内、又はプロセスモジュールに隣接して設けることもできる。

図２は、基板処理システムの一例の構成を概略的に示す図である。図２において、この基板処理システムは、平面視六角形のトランスファモジュール２１と、該トランスファモジュール２１の外周部に配置された複数のプロセスモジュール２２ａ〜２２ｆと、トランスファモジュール２１に並設された矩形状の搬送室としてのローダーモジュール２３と、該ローダーモジュール２３内に設けられた搬送アーム２４と、ローダーモジュール２３と各フープ載置台２５との連結部に配置されたロードポート２６と、トランスファモジュール２１及びローダーモジュール２３の間に配置されてこれらを連結するロード・ロックモジュール２７、２８とから主として構成されている。本実施の形態に係る基板洗浄装置は、このような基板処理システムにおけるロード・ロックモジュール２７、２８内、又はプロセスモジュール２２ａ〜２２ｆに隣接して設けることができ、この場合、各装置の機能と関連づけて基板の洗浄動作を行うことができる。

なお、本実施の形態に係る基板処理装置をロード・ロックモジュール２７、２８内に設ける際は、基板処理装置として必要な構成部材であって、ロード・ロックモジュール２７、２８内に予め備わっている部材については、重複して新設することなく、既存の部材を利用することができる。このような既存の構成部材としては、例えば、載置台があげられる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。図３において、この基板洗浄装置３０が、図１の基板洗浄装置１０と異なるところは、載置台に棒状体（以下、「ポール」という）３７を接続し、このポール３７に超音波発振器３８を取り付けて加熱振動載置台３２とした点である。超音波発振器３８は、電源３９に電気的に接続されている。

このような構成において、被処理基板としてのウエハＷを、加熱振動載置台３２の上面に載置し、処理容器３１内の圧力を例えば１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し、電熱ヒータ３６で、ウエハＷを、例えば１５０℃に加熱すると共に、超音波発振器３８によってウエハＷを微振動させながらパーティクルＰを剥離、且つ離脱させ、捕集板３３で捕集する。

本実施の形態によれば、加熱ステップにおいて、超音波発振器３８による振動ステップを併用したので、パーティクルＰのウエハＷの表面への付着力が、加熱ステップだけの第１の実施の形態の場合よりも小さくなる。従って、パーティクルＰがウエハＷの表面から離れ易くなり、洗浄効率が向上する。超音波振動器３８が発生する超音波の周波数は、例えば１〜１００ｋＨｚである。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

図４は、本発明の第３の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。図４において、この基板洗浄装置４０が、図１の基板洗浄装置１０と異なるところは、載置台４２の基板載置面に載置されたウエハＷの表面に対して特定波長の光を照射する光源４６を設けた点である。

このような構成において、被処理基板としてのウエハＷを、載置台４２の上面に載置し、処理容器４１内の圧力を例えば１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し、電熱ヒータ４７で、ウエハＷを、例えば１５０℃に加熱すると共に、光源４６からウエハＷの表面に対して、例えば波長が３００ｎｍ以下（ＵＶ）、又は８００ｎｍ以上（ＩＲ）の光を照射し、この光に起因する微振動をパーティクルＰに与えながらパーティクルＰを剥離、離脱させ、捕集板４３で捕集する。

本実施の形態によれば、パーティクルＰに光を照射することにより、ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰが微振動し、これによって、パーティクルＰのウエハＷの表面に対する付着力が低減するので、パーティクルＰがウエハＷの表面から離れ易くなり、例えば第１の実施の形態に比べて、ウエハＷの洗浄、捕集効率が向上する。

本実施の形態において、光源４６から、ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰに対して赤外レーザ光を照射することができる。赤外レーザ光が照射されると、パーティクルＰ又はウエハＷに対し、加熱、膨張による熱応力が作用し、これによってパーティクルＰがウエハＷから剥離し易くなる。また、パーティクルＰとウエハＷとの間に水分が存在する場合は、この水分が爆発し、これによってパーティクルＰがウエハＷから剥離し易くなる。ウエハＷの表面から剥離したパーティクルＰは、捕集板４３によって捕集される。

また、本実施の形態において、光源４６から、ウエハＷの表面に対してＵＶ（紫外線）又は電磁波を照射することによってエネルギを供給し、これによってパーティクルＰを剥離し易くすることもできる。すなわち、ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰに対して比較的エネルギが低いＵＶを照射すると、パーティクルＰが振動し、パーティクルＰにおけるウエハＷに対する付着力が弱まり、これによってパーティクルＰがウエハＷの表面から浮き上がって離れ易くなる。他方、ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰに対して比較的エネルギが強い、例えば波長１００ｎｍ以下の電磁波を照射すると、パーティクルＰ又はウエハＷに大きな振動エネルギが与えられ、これによってパーティクルＰがウエハＷから剥離するようになる。ウエハＷの表面から剥離したパーティクルＰは、捕集板４３によって捕集される。

また、本実施の形態において、光源４６から、ウエハＷの表面に対してレーザ光を照射することもできる。ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰに、レーザ光（波長範囲は比較的広くてよい）を照射した場合、パーティクルＰにいわゆる放射圧が作用し、パーティクルＰがレーザ光の照射方向へ移動することが分かっている。この放射圧効果によってもパーティクルＰがウエハＷから剥離し易くなる。但し、この放射圧効果は小さいものであるために、他のパーティクル剥離ステップにおける補助的手段として適用することが好ましい。

本発明において、ウエハＷの表面への光の照射手段と、サーフスキャン等のパーティクル検査手段とを併用することもできる。光照射手段とパーティクル検査手段とを併用することにより、パーティクルＰが付着した位置のみに光を照射してパーティクルＰに微振動を与えてウエハＷに対する付着力を低減させることができるので、エネルギ消費量を低減できると共に、光を照射することによる影響を最小限に抑えつつ基板表面を洗浄することができる。

図５は、本発明の第４の実施の形態に適用されるＳＮＯＭ（走査型近接場光学顕微鏡）の要部説明図である。ＳＮＯＭは、光を用いて当該光の波長よりも小さい物体を観察する顕微鏡である。

図５において、このＳＮＯＭ５０は、遮光膜５１で被覆されたプローブ５２と、該プローブ５２の先端部に設けられた開口部５３と、開口部５３に対して、例えば１００ｎｍ以下の間隔を隔てて対向配置された散乱物体としてのサンプル５４と、サンプル５４を介してプローブ５２の先端開口部５３に対向するように配置された集光用対物レンズ５５とを有する。プローブ５２の先端の開口部５３の開口径は、照射する光の波長以下に調整され、例えば１００ｎｍφである。

このような構成のＳＮＯＭ５０を用い、プローブ５２から開口部５３を経てサンプル５４に対して光を照射すると、サンプル５４上に近接場が形成され、照射された光がサンプル５４に作用して近接場光が発生する。従って、発生した近接場光を測定することによって、照射した光の波長よりも小さい小物体を観察することができる。

本実施の形態は、ＳＮＯＭを用いてウエハＷ表面に付着したパーティクルＰを観察する際のウエハＷに照射される照射光を利用するものであり、パーティクルＰを観察するために、ウエハＷの表面の一定範囲をスキャンしながら照射光を照射すると、照射範囲内に存在するパーティクルＰが光の照射によって振動し、ウエハＷに対する付着力が低減し、ウエハＷの表面から離脱するようになる。従って、ウエハＷ表面に付着するパーティクルＰを観察しながら、パーティクルＰをウエハＷから離脱させることができる。離脱したパーティクルＰは、ウエハＷに対向配置された捕集板に捕集される。

本実施の形態によれば、ウエハＷの表面をスキャンしてパーティクルＰを観察しつつ、発見したパーティクルＰにピンポイントで光を照射してパーティクルＰを振動させ、これによってパーティクルＰのウエハＷへの付着力を低減して効率よく剥離、脱離させることができる。従って、エネルギ消費量を節約することができると共に、光を照射することによる影響を最小限に抑えることができる。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。

図６は、本発明の第５の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。図６において、この基板洗浄装置６０が、図１の基板洗浄装置１０と異なるところは、捕集板に冷却手段として、例えばペルティエ素子６６を内臓して冷却捕集板６３とした点である。

このような構成において、被処理基板としてのウエハＷを、載置台６２の上面に載置し、処理容器６１内の圧力を、例えば１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定する。次いで、電熱ヒータ６７で、ウエハＷを、例えば１５０℃に加熱し、冷却捕集板６３を０〜２０℃に設定すると、ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰに、熱応力と熱泳動力が作用し、パーティクルＰがウエハＷの表面から浮遊し、剥離し易くなる。ウエハＷから剥離したパーティクルＰは、冷却捕集板６３で捕集される。

本実施形態によれば、捕集板として冷却捕集板６３を採用したので、パーティクルＰに作用する熱泳動力が大きくなり、パーティクルＰがウエハＷの表面から離脱し易くなるので、例えば第１の実施の形態に比べてパーティクルＰの除去率が向上する。

本実施の形態において、パーティクルＰに作用する熱泳動力は、パーティクルＰを取り巻く雰囲気の温度勾配に依存する。従って、ウエハＷを１５０℃とし、冷却捕集板６３の温度を、例えば０〜２０℃に調整すると、パーティクルＰを取り巻く雰囲気の温度勾配が、例えば第１の実施の形態に比べて大きくなる。従って、パーティクルＰに作用する熱泳動力も大きくなってパーティクルＰはウエハＷの表面から離脱し易くなり、洗浄効率が向上する。このとき、パーティクルＰに作用する熱泳動力は、処理対象のウエハＷ表面、すなわちパーティクルＰと冷却捕集板６３との間の間隔にも左右される。従って、ウエハＷと冷却捕集板５３との間隔は、狭い方が好ましく、例えば１ｍｍ程度とする。

次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。

図７は、本発明の第６の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。

図７において、この基板洗浄装置７０が、図６の基板洗浄装置６０と異なるところは、冷却捕集板６３に代えて帯電板７３を適用し、この帯電板７３を正極又は負極に帯電させ、これと対向する載置台７２の表面すなわちウエハＷを帯電板７３とは逆の極に帯電させた点である。

このような構成において、被処理基板としてのウエハＷを、載置台７２の上面に載置し、処理容器７１内の圧力を、例えば１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定する。次いで、電熱ヒータ７６で、ウエハＷを、例えば１５０℃に加熱し、ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰに、熱応力と熱泳動力を作用させてパーティクルＰをウエハＷの表面から剥離して捕集板７３で捕集する。

本実施の形態によれば、捕集板を帯電板７３とし、この帯電板７３を、例えば負極に帯電させると共に、ウエハＷの表面、すなわちパーティクルＰを、例えば正極に帯電させることによって、ウエハＷの表面から剥離したパーティクルＰに対し、該パーティクルＰを帯電板７３に引きつける静電気力が作用する。従って、ウエハＷからのパーティクルＰの剥離効果及び帯電板７３による捕集効果が向上し、ウエハＷの洗浄効率が向上する。

本実施の形態において、載置台７２及び帯電板７３の極性は、それぞれ逆極であればよく、載置台７２及び帯電板７３は、それぞれ正極であっても、又は負極であってもよい。

次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。

図８は、本発明の第７の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。

図８において、この基板洗浄装置８０が、図１の基板洗浄装置１０と異なるところは、加熱手段として電熱ヒータ８７を備えた載置台８２を処理容器８１の天井部分に逆さまに配置し、処理容器８１の底面に対向する載置面にウエハＷを固定した点である。載置台８２には、例えば直流電源８６が電気的に接続されおり、載置台８２の表面に、例えば正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける載置台８２側の面に負電位が発生して載置台８２の表面及びウエハＷ面間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは載置台７２の載置面に吸着保持される。

このような構成において、被処理基板としてのウエハＷを、載置台８２の上面に吸着させ、例えば、図示省略した圧力調整手段によって処理容器８１内の圧力を、例えば１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定する。次いで、電熱ヒータ８７で、ウエハＷを、例えば１５０℃に加熱すると、ウエハＷの表面に付着したパーティクルＰに、熱応力と熱泳動力が作用し、パーティクルＰがウエハＷの表面から浮遊し、剥離し易くなる。ウエハＷの表面から剥離したパーティクルＰは捕集板８３に捕集される。

本実施の形態によれば、載置台８３を収容室８１の天井に逆さまに設けたので、ウエハＷの洗浄面が下向きとなり、ウエハＷの表面から剥離したパーティクルＰに重力が作用する。従って、パーティクルＰがウエハＷの表面から剥離し易くなり、洗浄効率が向上する。また、一旦ウエハＷの表面から剥離したパーティクルＰのウエハＷ表面への再付着を防止することもできる。

本発明において、処理容器内の載置台に対向して配置された捕集部としての捕集板は、繰り返し使用されるものであり、再生処理、すなわち捕集板に捕集されたパーティクルＰを洗浄、除去する、いわゆる自己洗浄ステップが必要となる。

捕集板の洗浄方法としては、例えば、捕集板のパーティクル捕集面に対して、スチームをはじめとする液エアロゾルの照射、ＣＯ_２ブラストをはじめとする固体エアロゾルの照射方法等が挙げられる。また、捕集板のパーティクル捕集面に対して、パーティクル吸着シートを接触させた後、剥がすことによってパーティクル捕集面に捕集されたパーティクルＰを吸着、除去することもできる。また、これらのパーティクル除去方法を併用してもよい。

本発明において、捕集板洗浄方法によって、表面が洗浄された基板の裏面に付着したパーティクルＰを洗浄、除去することもできる。

図９は、本発明の第８の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。

図９において、この基板洗浄装置９０は、処理容器９１と、該処理容器９１内の底部に設けられた載置台９２と、載置台９２の基板載置面と所定の間隔を隔ててその上方に配置された捕集板９３と、ウエハＷを載置台９２の表面から持ち上げるウエハ持ち上げ手段（図示省略）と、持ち上げられたウエハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄装置９６から主として構成されている。載置台９２には、直流電源９５に接続された静電電極板９４及び直流電源９８に接続された電熱ヒータ９７が内蔵されている。

ウエハ持ち上げ手段は、例えばピンによってウエハＷを載置台９２の表面から上昇させ、その後、ウエハＷのエッジ部分をホールドする機構である。ウエハ持ち上げ手段によって、表面が洗浄されたウエハＷは、載置台９２の表面から、例えば５〜１００ｍｍ持ち上げられる。その後、ウエハＷの裏面が裏面洗浄装置９６によって洗浄される。

裏面洗浄装置９６としては、例えば表面洗浄後のウエハＷの裏面にエアロゾルを吹き付けるエアロゾル洗浄装置が適用される。エアロゾルとは、気体中に浮遊する微小な液体又は固体をいい、例えば、液エアロゾルとして、スチームが適用され、固体エアロゾルとして、例えばＣＯ_２ブラストが適用される。

このような構成において、例えば図１に記載した第１の実施の形態と同様にしてウエハＷの表面に付着したパーティクルＰを洗浄、除去した後、表面が洗浄されたウエハＷを、持ち上げ手段によって、載置台９２の表面から持ち上げ、ウエアＷの裏面に対して裏面洗浄装置９６によってエアロゾル洗浄を施す。

本実施の形態によれば、表面が洗浄処理されたウエハＷに対して、裏面洗浄装置９６によって裏面洗浄を施すことができ、これによって、裏面に回り込んだパーティクルＰを洗浄、除去することができる。従って、裏面に付着したパーティクルＰのウエハＷの表面への再付着を防止することができる。

図１０は、本発明の第９の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。

図１０において、この基板洗浄装置１００が、図９の基板洗浄装置９０と異なるところは、ウエハＷの裏面洗浄装置として、粘着シート１０６の貼着・剥離装置（図示省略）を採用した点である。

このような構成において、第９の実施の形態と同様にして表面に付着したパーティクルＰを洗浄、除去したウエハＷを、持ち上げ手段によって、載置台１０２の表面から持ち上げ、ウエアＷの裏面に対して粘着シート貼着・剥離装置（図示省略）によって、例えばポリイミドフィルムを貼着し、剥離することによってウエハＷの裏面に付着したパーティクルＰを剥離、除去する。

本実施の形態によれば、ウエハＷの裏面洗浄装置として、粘着シート貼着・剥離装置を設けたので、表面洗浄後のウエハＷの裏面に付着したパーティクルＰを処理容器内空間に浮遊させることなく除去することができ、パーティクルＰの基板表面への再付着を確実に防止することができる。

本実施の形態において、粘着シートとしてポリイミドフィルムを使用したが、粘着シートはポリイミドフィルムに限定されるものではなく、パーティクルＰを吸着、除去できるものであればよい。樹脂シートであれば、ほとんどのものが本実施の形態における粘着シートとして適用可能である。粘着シートのパーティクル貼着面には、貼着剤を塗布することもできるが、特に貼着剤を塗布したものでなくてもよい。樹脂シート本来の特性によってパーティクルＰを吸着、除去できるからである。

粘着シート貼着・剥離装置としては、例えばスピンコーティングによるレジスト膜塗布・ベーキング装置が挙げられる。

上述した各実施の形態において、洗浄処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。

また、各実施の形態における特徴的な構成、例えば、超音波によるウエハＷに対する振動の付与、光照射によるウエハＷに対する振動の付与、異物捕集板として冷却板を採用すること、異物捕集板として帯電板を適用すること、ウエハＷの表面を鉛直方向下向きにして洗浄処理を行うこと等は、それぞれ単独で適用することもできるが、２つ又はそれ以上を組み合わせて適用してもよい。

また、本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。 基板処理システムの一例の構成を概略的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に適用されるＳＮＯＭ（走査型近接場光学顕微鏡）の要部説明図である。 本発明の第５の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。 本発明の第６の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。 本発明の第７の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。 本発明の第８の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。 本発明の第９の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ 基板洗浄装置
１１ 処理容器
１２ 載置台
１３ 捕集板
１６ 電熱ヒータ
１７ 直流電源
４６ 光源
５０ 走査型近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）
５１ 遮光膜
５２ プローブ
５４ サンプル
５５ 集光用対物レンズ
６６ ペルティエ素子
９６ 裏面洗浄装置
１０６ 粘着シート

Claims (12)

1. 所定のパターンが表面に形成された基板の前記表面に付着した異物を洗浄、除去する基板洗浄方法において、
   前記基板の耐熱温度以下の温度に前記基板を加熱して前記基板表面に付着する異物を熱応力によって前記基板表面から剥離させる加熱ステップと、
   前記基板表面の近傍に生じた温度勾配により前記基板表面から剥離した異物を前記基板表面から離脱させる離脱ステップと、
   前記基板表面から離脱した異物を、前記基板に対向配置された異物捕集部によって捕集する異物捕集ステップと、
   を有することを特徴とする基板洗浄方法。
2. 前記加熱ステップ及び前記異物捕集ステップにおける前記基板を取り巻く雰囲気圧力は、１．３×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜６．６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）であること特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
3. 前記加熱ステップにおいて、前記基板表面に超音波を伝達して前記基板表面を振動させる振動ステップを併用することを特徴とする請求項１又は２記載の基板洗浄方法。
4. 前記加熱ステップにおいて、前記基板表面に光を照射して該光の熱振動又はエネルギ振動によって前記基板表面に付着したパーティクルを振動させる光照射ステップを併用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
5. 前記光を照射する光照射装置として、走査型近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）を適用することを特徴とする請求項４記載の基板洗浄方法。
6. 前記異物捕集部として、冷却板を適用し、前記基板と前記冷却板との間の温度勾配により生じた熱泳動力により前記異物を捕集することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
7. 前記異物捕集部として、帯電板を適用し、該帯電板と前記基板表面とを異極に帯電させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
8. 前記加熱ステップ及び前記異物捕集ステップを、前記基板の洗浄面を鉛直方向下方に向けて行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
9. 前記基板表面を洗浄した後、前記異物捕集部に付着した異物を除去する捕集部洗浄ステップを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
10. 前記基板表面を洗浄した後、前記基板の裏面に付着した異物を除去する裏面洗浄ステップを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
11. 前記捕集部洗浄ステップ及び前記裏面洗浄ステップは、それぞれ被洗浄面に対してエアロゾルを吹きつけて異物を剥離する方法又は異物吸着シートを貼着した後、剥離する方法であることを特徴とする請求項９又は１０記載の基板洗浄方法。
12. 所定のパターンが表面に形成された基板の前記表面に付着した異物を洗浄、除去する基板洗浄装置において、
    前記基板を載置する載置台と、
    該載置台に載置された基板を前記基板の耐熱温度以下の温度に加熱して前記基板表面に付着する異物を熱応力によって前記基板表面から剥離させ熱泳動力により離脱させる加熱部と、
    前記載置台に対向配置され、前記基板表面から離脱した異物を捕集する異物捕集部と、
    を有することを特徴とする基板洗浄装置。

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