JP7340968B2 - 半導体洗浄装置および半導体洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転している半導体基板を洗浄する半導体洗浄装置および半導体洗浄方法に関する。

近年、微細化、多層化などにより、半導体装置のデバイス構造が非常に複雑になっている。また、半導体装置には、多種多様な材料、高アスペクト比の構造物などが採用されており、製造プロセスも複雑化してきている。

半導体装置を有する半導体基板の製造プロセスの一連の製造工程において、半導体基板を洗浄する工程が複数回実施される。半導体基板の洗浄方法としては、例えば、水洗として、ディップ洗浄、ジェット洗浄、ミスト洗浄、２流体洗浄などがある。また、半導体基板の洗浄方法としては、水洗だけでなく、他の様々な方法がある。半導体基板の洗浄方法としては、例えば、専用薬液による洗浄、スクラブ洗浄、プラズマまたはドライアイスを利用した乾式洗浄などがある。

特許文献１では、半導体基板の洗浄方法として、半導体基板上のパーティクルを除去する構成（以下、「関連構成Ａ」ともいう）が開示されている。具体的には、関連構成Ａでは、洗浄装置の２流体ノズルが、加圧された気体と薬液とを混合し、ミストを形成する。そして、洗浄装置は、２流体ノズルが、パターンが形成された半導体基板に、ミストを吐出（照射）する処理を行う。なお、本明細書において、「照射」、「照射する」および「照射される」という表現は、「あたる」および「あてる」という意味を含む。

特開２００８－０４１９３１号公報

関連構成Ａでは、半導体基板を支持した支持台が回転している状態で、半導体基板の表面を洗浄する。しかしながら、関連構成Ａでは、単位時間において半導体基板の表面に照射される洗浄材料（ミスト）の量は、当該半導体基板の表面に形成された構造物（パターン）のアスペクト比に対応する所定値に設定される。すなわち、関連構成Ａでは、単位時間において半導体基板の表面に照射される洗浄材料の量は一定である。

なお、半導体基板の回転に伴い、構造物も回転する。そのため、単位時間において半導体基板の表面に照射される洗浄材料の量が一定である場合、回転している構造物の形状または向きによっては、以下の不具合Ｎが発生する可能性がある。

不具合Ｎは、例えば、構造物がダメージを受けるという不具合である。また、不具合Ｎは、例えば、半導体基板の表面の一部に洗浄材料が照射されないという不具合である。そこで、単位時間において半導体基板の表面に照射される洗浄材料の量を変化させることが要求される。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、単位時間において半導体基板の表面に照射される洗浄材料の量を変化させることが可能な半導体洗浄装置等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、本発明の一態様に係る半導体洗浄装置は、被洗浄面としての表面を有する半導体基板を洗浄する。前記半導体洗浄装置は、前記半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、洗浄ノズルとを備え、前記洗浄ノズルは、前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出し、前記半導体洗浄装置は、前記支持台の回転に応じて、単位時間において前記半導体基板の前記表面に照射される前記洗浄材料の量を制御する。

本発明によれば、半導体洗浄装置は、半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、洗浄ノズルとを備える。前記洗浄ノズルは、前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出する。前記半導体洗浄装置は、単位時間において前記半導体基板の前記表面に照射される前記洗浄材料の量を制御する。これにより、単位時間において半導体基板の表面に照射される洗浄材料の量を変化させることができる。

実施の形態１に係る半導体洗浄装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る半導体洗浄装置の洗浄状態を示す斜視図である。 図２の状態の半導体基板が、反時計周り方向または時計周り方向に９０度回転した状態を示す斜視図である。 実施の形態１に係る半導体洗浄装置の洗浄状態を示す断面図である。 図４の一部の拡大図である。 実施の形態１における、半導体基板の回転角度と吐出圧力との関係を示す特性曲線を示すグラフである。 構成Ａ１におけるトランジスタの断面図である。 構成Ａ１におけるトランジスタに洗浄材料が照射されている状態を示す断面図である。 構成Ａ２におけるトランジスタの断面図である。 構成Ａ２のトランジスタに洗浄材料が照射されている状態を示す断面図である。 変形例１の構成を有する半導体洗浄装置を示す図である。 変形例２の構成を有する半導体洗浄装置を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の各構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている各構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている各構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。

なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る半導体洗浄装置１００の構成を示す図である。図１において、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、互いに直交する。以下の図に示されるｘ方向、ｙ方向およびｚ方向も、互いに直交する。以下においては、ｘ方向と、当該ｘ方向の反対の方向（－ｘ方向）とを含む方向を「ｘ軸方向」ともいう。また、以下においては、ｙ方向と、当該ｙ方向の反対の方向（－ｙ方向）とを含む方向を「ｙ軸方向」ともいう。また、以下においては、ｚ方向と、当該ｚ方向の反対の方向（－ｚ方向）とを含む方向を「ｚ軸方向」ともいう。

また、以下においては、ｘ軸方向およびｙ軸方向を含む平面を、「ｘｙ面」ともいう。また、以下においては、ｘ軸方向およびｚ軸方向を含む平面を、「ｘｚ面」ともいう。また、以下においては、ｙ軸方向およびｚ軸方向を含む平面を、「ｙｚ面」ともいう。

なお、図１には、後述の説明のために、後述の制御部４１および駆動部４２を示している。制御部４１および駆動部４２は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向とは無関係の構成要素である。

また、図１には、後述の説明のために、ｚ軸方向に沿った回転軸Ｃ１が示されている。以下においては、半導体洗浄装置１００が被洗浄物を洗浄している状態を、「洗浄状態」ともいう。被洗浄物は、例えば、半導体基板１１である。半導体洗浄装置１００は、半導体基板１１を洗浄する装置である。

図２は、実施の形態１に係る半導体洗浄装置１００の洗浄状態を示す斜視図（鳥観図）である。なお、図２には、構成を分かりやすくするために、後述の支持台２０、台回転軸２４、制御部４１および駆動部４２は示されていない。また、図２では、説明を分かりやすくするために、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向を示している。なお、図２における、ｘ方向およびｙ方向は、一例であり、ｘ方向およびｙ方向が互いに置き換わってもよい。

図１および図２を参照して、半導体洗浄装置１００は、支持台２０と、台回転軸２４と、洗浄ノズル３０と、制御部４１と、駆動部４２とを備える。制御部４１は、半導体洗浄装置１００内の構成要素を制御する。具体的には、制御部４１は、洗浄ノズル３０および駆動部４２を制御する。

洗浄ノズル３０は、制御部４１の制御に従って、洗浄材料５を吐出（噴射）する機能を有する。洗浄材料５は、半導体基板１１の表面Ｓ１ａを洗浄するための材料である。洗浄材料５は、例えば、ドライアイスである。洗浄材料５が、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに照射されることにより、当該表面Ｓ１ａに存在する異物等が除去される。なお、洗浄材料５は、ドライアイスに限定されない。洗浄材料５は、例えば、水、気体等であってもよい。

台回転軸２４は、棒状の部材である。台回転軸２４は、回転自在に構成されている。駆動部４２は、例えば、制御部４１の制御に従って、台回転軸２４を回転させるモーターである。

支持台２０の形状は、板状である。支持台２０は、表面２０ａを有する。支持台２０は、回転自在に構成されている。具体的には、支持台２０は、台回転軸２４に接続されている。そのため、支持台２０は、台回転軸２４の回転に伴い、回転する。なお、図１の回転軸Ｃ１が、支持台２０の回転軸となるように、当該支持台２０は回転する。

制御部４１は、台回転軸２４が回転するように、駆動部４２を制御する。すなわち、制御部４１は、支持台２０が回転するように、駆動部４２を制御する。制御部４１は、常時、台回転軸２４の回転角度（すなわち、支持台２０の回転角度）を把握している。支持台２０の回転角度は、０度から３６０度の範囲である。

台回転軸２４の回転速度は、所定の範囲内に設定される。台回転軸２４の回転速度の範囲は、例えば、０から６０００ｒｐｍまでの範囲である。本実施の形態では、洗浄状態における回転速度は、一例として、１５ｒｐｍに設定される。

洗浄状態では、支持台２０の表面２０ａに、半導体基板１１が載置される。半導体基板１１の形状は、板状である。また、平面視（ＸＹ面）における半導体基板１１の形状は、例えば、円である。半導体基板１１は、被洗浄面としての表面Ｓ１ａを有する。表面Ｓ１ａは、半導体基板１１の表面である。表面Ｓ１ａには、半導体装置が形成されている。

具体的には、洗浄状態では、半導体基板１１の表面Ｓ１ａが上向きになるように、当該半導体基板１１が、支持台２０の表面２０ａに固定される。洗浄状態では、支持台２０の回転に伴い、半導体基板１１が回転する。なお、回転軸Ｃ１が、回転している半導体基板１１の回転軸となるように、半導体基板１１は支持台２０の表面２０ａに固定される。そのため、回転している半導体基板１１の回転軸は、回転軸Ｃ１である。

なお、本実施の形態では、半導体基板１１の回転角度と、支持台２０の回転角度が同じとなるように、半導体基板１１が、支持台２０の表面２０ａに固定される。そのため、は、制御部４１は、常時、半導体基板１１の回転角度を把握している。

本実施の形態では、真空チャック方式により、半導体基板１１が支持台２０の表面２０ａに固定されている。なお、被洗浄物（半導体基板１１）の固定方法は、真空チャック方式に限定されず、被洗浄物の種類によって、適切な方式が選択される。例えば、被洗浄物の種類によっては、メカニカルチャック方式により、当該被洗浄物が固定される場合もある。

また、洗浄状態では、洗浄ノズル３０は、洗浄材料５を吐出（噴射）する。具体的には、洗浄状態では、洗浄ノズル３０は、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに向けて、洗浄材料５を吐出する。以下においては、洗浄ノズル３０が、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに向けて、洗浄材料５を吐出する処理を、「洗浄処理」ともいう。また、以下においては、洗浄処理が行われている期間を、「洗浄期間」ともいう。

また、以下においては、半導体基板１１の表面Ｓ１ａと、洗浄ノズル３０とがなす角度を、「ノズル角度」ともいう。また、以下においては、半導体基板１１の表面Ｓ１ａと洗浄ノズル３０との距離を、「吐出距離」ともいう。ノズル角度および吐出距離は、所定の値に設定される。

半導体基板１１の表面Ｓ１ａのうち、洗浄材料５が照射される領域は、ノズル角度、吐出距離等により、調整することが可能である。本実施の形態では、半導体基板１１の表面Ｓ１ａの約半分の領域に、洗浄材料５が照射されるように、ノズル角度、吐出距離等が設定されている。

また、半導体基板１１の表面Ｓ１ａには、複数の構造物Ｘ１が形成されている。各構造物Ｘ１は、例えば、デバイスパターンである。各構造物Ｘ１の形状は、長尺状である。なお、図２において、各構造物Ｘ１の長手方向は、ｙ軸方向である。

本実施の形態では、長尺状の部材の長辺と、当該部材の短辺との比率を、「アスペクト比」ともいう。各構造物Ｘ１は、高アスペクト比を有する部材である。

図２を参照して、複数の構造物Ｘ１は、間隔を空けて配置されている。また、複数の構造物Ｘ１の長手方向が平行となるように、当該複数の構造物Ｘ１は配置されている。なお、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに形成されている構造物Ｘ１の数は、複数に限定されず、１であってもよい。以下においては、構造物Ｘ１のうち、洗浄材料５が照射される対象となる領域を、「洗浄対象領域」ともいう。

半導体基板１１の回転角度は、例えば、半導体基板１１における構造物Ｘ１の向きにより、定義される。例えば、図２は、半導体基板１１の回転角度が１８０度または０度である状況における、当該半導体基板１１の構成が示されている。

以下においては、洗浄期間において、洗浄材料５が構造物Ｘ１に向かう方向を、「洗浄方向」ともいう。図２における洗浄方向は、一例として、ｘ軸方向である。また、図２において、各構造物Ｘ１の長手方向は、ｙ軸方向である。

図２では、平面視（ｘｙ面）において、洗浄方向が、構造物Ｘ１の長手方向と交差する状態が示されている。具体的には、図２では、洗浄方向と、構造物Ｘ１の長手方向とが直交している。

図３は、図２の状態の半導体基板１１（支持台２０）が、反時計周り方向または時計周り方向に９０度回転した状態を示す斜視図（鳥観図）である。なお、図３では、構成を分かりやすくするために、支持台２０、台回転軸２４、制御部４１および駆動部４２は示されていない。また、図３において、各構造物Ｘ１の長手方向は、ｘ軸方向である。また、図３は、半導体基板１１の回転角度が９０度または２７０度である状況における、当該半導体基板１１の構成が示されている。

図３では、洗浄方向（ｘ軸方向）が、構造物Ｘ１の長手方向（ｘ軸方向）と交差しない状態が示されている。具体的には、図３では、洗浄方向と、構造物Ｘ１の長手方向とが平行な状態が示されている。

以下においては、構造物Ｘ１のうち、外力に対する耐性が低い領域を、「低耐性領域」ともいう。また、以下においては、構造物Ｘ１のうち、外力に対する耐性が高い領域を、「高耐性領域」ともいう。

なお、図２および図３に示されるように、構造物Ｘ１のアスペクト比は大きい。アスペクト比が大きい構造物Ｘ１は、低耐性領域と、高耐性領域とを有する。図２の状態は、構造物Ｘ１の低耐性領域に、洗浄材料５が照射されている状態である。図３の状態は、構造物Ｘ１の高耐性領域に、洗浄材料５が照射されている状態である。

洗浄期間では、洗浄材料５が外力となり、構造物Ｘ１に、以下の不具合Ａが生じる可能性がある。不具合Ａは、例えば、構造物Ｘ１が崩れるという不具合である。また、不具合Ａは、例えば、構造物Ｘ１がダメージを受けるという不具合である。

図４は、実施の形態１に係る半導体洗浄装置１００の洗浄状態を示す断面図である。なお、図４では、構成を分かりやすくするために、支持台２０、台回転軸２４、制御部４１および駆動部４２は示されていない。図５は、図４の一部の拡大図である。

図４および図５を参照して、仮に、構造物Ｘ１が回転せず、かつ、構造物Ｘ１のアスペクト比が大きい状況では、当該構造物Ｘ１により、洗浄材料５が到達しない領域Ｒ１が生じる場合がある。この場合、半導体基板１１の表面２０ａの洗浄能力が低下する。

以下においては、洗浄ノズル３０が吐出する洗浄材料５の圧力を、「吐出圧力」ともいう。制御部４１は、洗浄ノズル３０を制御して、吐出圧力を制御する。また、以下においては、標準的な吐出圧力を、「吐出圧力Ｐ１ｎ」または「Ｐ１ｎ」ともいう。吐出圧力Ｐ１ｎは、予め定められた規定圧力である。

本実施の形態では、制御部４１が、半導体基板１１の回転角度に応じて、吐出圧力が変化するように、洗浄ノズル３０を制御する。具体的には、半導体基板１１の回転角度と、吐出圧力との関係が、図６の特性曲線Ｌ１が示す関係になるように、制御部４１が、洗浄ノズル３０を制御する。

図６は、実施の形態１における、半導体基板１１の回転角度と吐出圧力との関係を示す特性曲線Ｌ１を示すグラフである。図６において、縦軸は、洗浄材料５の吐出圧力を示す。横軸は、半導体基板１１の回転角度を示す。以下においては、半導体基板１１の回転角度を、単に、「回転角度」ともいう。なお、図６には、一例として、４５度から３１５度の範囲の回転角度が示されている。吐出圧力と回転角度との関係は、特性曲線Ｌ１がサインカーブを示すような関係になっている。

回転角度が１８０度または０度である場合、吐出圧力が最も弱い。以下においては、回転角度が１８０度または０度である状況における吐出圧力を、「吐出圧力Ｐ１ａ」または「Ｐ１ａ」ともいう。吐出圧力Ｐ１ａは、吐出圧力Ｐ１ｎより小さい。

回転角度が１８０度または０度である状態は、図２に示される状態である。すなわち、回転角度が１８０度または０度である状態は、洗浄期間において、洗浄方向と、構造物Ｘ１の長手方向とが直交している状態である。

アスペクト比の大きい構造物Ｘ１の長手方向と洗浄方向とが直交するように、当該構造物Ｘ１に洗浄材料５が照射された場合、構造物Ｘ１に、前述した不具合Ａが生じる可能性がある。

なお、本実施の形態では、図６の特性曲線Ｌ１に示されるように、回転角度が１８０度である場合、吐出圧力が最も弱い。すなわち、構造物Ｘ１の長手方向と洗浄方向とが直交するように、当該構造物Ｘ１に洗浄材料５が照射される場合の吐出圧力が最も弱い。これにより、構造物Ｘ１に前述した不具合Ａが生じることを抑制することができる。

一方、特性曲線Ｌ１に示されるように、回転角度が、９０度または２７０度である場合、吐出圧力が最も強い。以下においては、回転角度が９０度または２７０度である状況における吐出圧力を、「吐出圧力Ｐ１ｂ」または「Ｐ１ｂ」ともいう。吐出圧力Ｐ１ｂは、吐出圧力Ｐ１ｎより大きい。なお、吐出圧力Ｐ１ｎは、例えば、吐出圧力Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの平均値に相当する。

回転角度が、９０度または２７０度である状態は、図３に示される状態である。すなわち、回転角度が９０度または２７０度である状態は、洗浄期間において、洗浄方向と、構造物Ｘ１の長手方向とが平行な状態である。つまり、構造物Ｘ１の長手方向と洗浄方向とが平行になるように、当該構造物Ｘ１に洗浄材料５が照射されている場合の吐出圧力が最も強い。

なお、図３に示される状態は、構造物Ｘ１の長手方向と洗浄方向とが平行になるように、当該構造物Ｘ１に洗浄材料５が照射されている状態である。アスペクト比の大きい構造物Ｘ１の長手方向と洗浄方向とが平行になるように、当該構造物Ｘ１に洗浄材料５が照射されることにより、吐出圧力が強い場合でも、構造物Ｘ１に前述した不具合Ａが生じることを抑制することができる。

前述したように、吐出圧力と回転角度との関係は、特性曲線Ｌ１がサインカーブを示すような関係になっている。これは、半導体基板１１の回転と、洗浄材料５の吐出圧力が同期していることを表している。

次に、半導体洗浄装置１００が行なう半導体洗浄方法について説明する。半導体洗浄方法は、半導体基板１１を洗浄するための方法である。半導体洗浄方法は、以下の洗浄制御処理を含む。

洗浄制御処理は、半導体洗浄装置１００が洗浄処理を行なう洗浄制御工程である。詳細は後述するが、洗浄制御処理では、半導体洗浄装置１００は、支持台２０の回転に応じて、吐出圧力を制御する。すなわち、半導体洗浄装置１００は、支持台２０の回転に応じて、単位時間において半導体基板１１の表面Ｓ１ａに照射される洗浄材料５の量を制御する。つまり、半導体洗浄装置１００は、支持台２０の回転に応じて、単位時間において半導体基板１１の表面Ｓ１ａに照射される洗浄材料５の量を変化させる。単位時間は、例えば、半導体基板１１が１回転するために必要な時間である。単位時間は、例えば、０．１秒から１０秒までの範囲に含まれる時間である。

また、洗浄制御処理は、洗浄期間に行われる処理である。なお、洗浄期間において、支持台２０は、半導体基板１１を支持した状態で回転する。そのため、構造物Ｘ１は、支持台２０の回転に伴い、回転する。以下においては、平面視において、洗浄方向が、構造物Ｘ１の長手方向と交差する状態を、「交差状態」ともいう。交差状態は、例えば、図２の状態である。構造物Ｘ１の回転に伴い、交差状態が発生する。

具体的には、洗浄制御処理では、半導体洗浄装置１００の制御部４１は、構造物Ｘ１の洗浄対象領域に応じて、処理Ｐｒａ、または、処理Ｐｒｂを行なう。構造物Ｘ１の洗浄対象領域は、半導体基板１１の回転角度の変化に伴い、変化する。すなわち、制御部４１は、半導体基板１１の回転角度に応じて、処理Ｐｒａ、または、処理Ｐｒｂを行なう。

処理Ｐｒａは、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より小さくする処理である。処理Ｐｒｂは、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より大きくする処理である。洗浄制御処理では、半導体基板１１の回転角度と、吐出圧力との関係が、図６の特性曲線Ｌ１が示す関係になるように、制御部４１が、洗浄ノズル３０を制御する。すなわち、半導体基板１１の回転角度と、吐出圧力とは同期する。

以下においては、平面視（ｘｙ面）において洗浄方向と構造物Ｘ１の長手方向とがなす角度を、「洗浄角度」ともいう。なお、図２における洗浄角度は、９０度である。

構造物Ｘ１の回転により、当該構造物Ｘ１の洗浄対象領域が、例えば、図２に示される低耐性領域に近づくにつれて、制御部４１は、洗浄ノズル３０を制御して、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より小さくする処理Ｐｒａを行なう。すなわち、半導体洗浄装置１００の制御部４１は、洗浄角度が９０度に近い程、吐出圧力が小さくなるように、当該吐出圧力を制御する。なお、洗浄対象領域が、図２に示される低耐性領域である状態（すなわち、洗浄角度が９０度である状態）における吐出圧力は、吐出圧力Ｐ１ａである。

また、構造物Ｘ１の回転により、当該構造物Ｘ１の洗浄対象領域が、例えば、図３に示される高耐性領域に近づくにつれて、制御部４１は、洗浄ノズル３０を制御して、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より大きくする処理Ｐｒｂを行なう。なお、洗浄対象領域が、図３に示される高耐性領域である状態（すなわち、洗浄方向と、構造物Ｘ１の長手方向とが平行な状態）における吐出圧力は、吐出圧力Ｐ１ｂである。以上のように、洗浄制御処理が行なわれる。

次に、一例として、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに形成されている構造物が、トランジスタ６０に含まれる構成要素（例えば、後述のゲート電極６１）である構成（以下、「構成Ａ１」ともいう）について説明する。図７は、構成Ａ１におけるトランジスタ６０の断面図である。

トランジスタ６０は、ゲート電極６１と、ソース電極６２と、ドレイン電極６３とを含む。ゲート電極６１は、ソース電極６２とドレイン電極６３との間に配置される。ゲート電極６１は、一例として、Ｔ型のゲート電極である。Ｔ型のゲート電極６１の下部には、領域Ｒ６が形成される。Ｔ型のゲート電極６１は、短ゲート長化および低容量化のためのゲート構造を有する。当該ゲート構造は、特に高周波領域で使用されるデバイスにおいて、一般的に用いられる構造である。このため、前述の領域Ｒ６は、必然的に発生する領域である。また、領域Ｒ６は、Ｔ型のゲート電極６１の構造により、洗浄を行なうことが難しい領域である。

図８は、構成Ａ１におけるトランジスタ６０に洗浄材料５が照射されている状態を示す断面図である。Ｔ型のゲート構造を有するゲート電極６１のアスペクト比は高い。そのため、Ｔ型のゲート電極６１の重心は、当該ゲート電極６１の上部に偏っている。ここで、仮に、前述の洗浄制御処理が行なわれず、かつ、ゲート電極６１の横側から、当該ゲート電極６１に洗浄材料５が照射されたと仮定する。この場合、当該洗浄材料５の吐出圧力により、ゲート電極６１が倒れるという不具合が生じる（図８参照）。

また、ここで、洗浄期間において、仮に、半導体基板１１が回転しないと仮定する。以下においては、洗浄期間において、半導体基板１１が回転しない状況を、「非回転状況」ともいう。非回転状況では、ソース電極６２またはドレイン電極６３により、洗浄材料５が到達しない領域Ｒ７が生じる。すなわち、洗浄材料５が照射されない領域が生じる。

次に、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに形成されている構造物が、トランジスタ６０に含まれる構成要素である別の構成（以下、「構成Ａ２」ともいう）について説明する。図９は、構成Ａ２におけるトランジスタ６０の断面図である。図９の構成Ａ２は、図７の構成Ａ１と比較して、厚膜電極８１，８２をさらに含む点が異なる。構成Ａ２のそれ以外の構成は、構成Ａ１と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

構成Ａ２では、厚膜電極８１が、ドレイン電極６３上に形成されている。また、膜電極８２が、ソース電極６２上に形成されている。厚膜電極８１，８２の各々は、例えば、めっきで構成されている。

図１０は、構成Ａ２のトランジスタ６０に洗浄材料５が照射されている状態を示す断面図である。前述したように、図８のように、構成Ａ１では、前述の洗浄制御処理が行なわれず、かつ、ゲート電極６１の横側から、当該ゲート電極６１に洗浄材料５が照射された場合、ゲート電極６１が倒れるという不具合が生じる。

また、図１０の構成Ａ２では、非回転状況において、例えば、厚膜電極８１により、洗浄材料５が照射されない部材および領域が生じる。以下においては、洗浄材料５が照射されない部材を、「非照射部材」ともいう。また、以下においては、洗浄材料５が照射されない領域を、「非照射領域」ともいう。

非照射部材は、例えば、ゲート電極６１である。また、非照射領域は、例えば、領域Ｒ６である。また、非照射領域は、例えば、ソース電極６２とドレイン電極６３との間の領域である。これにより、仮に、前述の洗浄制御処理が行なわれない場合、例えば、領域Ｒ６に存在する異物９が除去できないという不具合が発生する。異物９は、例えば、塵である。

本実施の形態の半導体洗浄装置１００は、前述の洗浄制御処理を行なう。洗浄制御処理では、半導体基板１１の回転角度と、吐出圧力との関係が、図６の特性曲線Ｌ１が示す関係になるように、制御部４１が、洗浄ノズル３０を制御する。

そのため、例えば、図８のように、ゲート電極６１の横側から、当該ゲート電極６１に洗浄材料５が照射される状況では、吐出圧力が弱くなるように、制御部４１が洗浄ノズル３０を制御する。これにより、構造物としてのゲート電極６１が受けるダメージを低減することができる。

また、本実施の形態では、前述の洗浄制御処理が行われる。すなわち、図１および図６に示すように、半導体基板１１が回転している状態で、洗浄処理が行われる。そのため、図５の領域Ｒ１、図７の領域Ｒ６、図８の領域Ｒ７、図１０の異物９等に対し、洗浄材料５を照射することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体洗浄装置１００は、半導体基板１１を支持した状態で回転する支持台２０と、洗浄ノズル３０とを備える。洗浄ノズル３０は、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに向けて、当該表面Ｓ１ａを洗浄するための洗浄材料５を吐出する。半導体洗浄装置１００は、単位時間において半導体基板１１の表面Ｓ１ａに照射される洗浄材料５の量を制御する。これにより、単位時間において半導体基板１１の表面Ｓ１ａに照射される洗浄材料５の量を変化させることができる。

また、本実施の形態によれば、半導体洗浄装置１００の制御部４１は、構造物Ｘ１の洗浄対象領域に応じて、処理Ｐｒａ、または、処理Ｐｒｂを行なう。処理Ｐｒａは、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より小さくする処理である。処理Ｐｒｂは、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より大きくする処理である。

具体的には、構造物Ｘ１の洗浄対象領域が低耐性領域である場合、半導体洗浄装置１００の制御部４１は、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より小さくする。また、構造物Ｘ１の洗浄対象領域が高耐性領域である場合、半導体洗浄装置１００の制御部４１は、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より大きくする。これにより、構造物Ｘ１がダメージを受けることを抑制しつつ、半導体基板１１の表面Ｓ１ａを効率よく洗浄することができる。

また、本実施の形態によれば、平面視において洗浄方向と構造物Ｘ１の長手方向とがなす洗浄角度が９０度に近い程、吐出圧力が小さくなるように、当該吐出圧力を制御する。これにより、高アスペクト比を有する構造物Ｘ１が受けるダメージを低減することができる。

また、本実施の形態によれば、半導体基板１１が回転している状態で、洗浄材料５を半導体基板１１の表面Ｓ１ａに照射する。そのため、半導体基板１１の構造物Ｘ１、異物９等に対し、様々な方向から洗浄材料５を照射することができる。したがって、非回転状況において洗浄が困難な領域も、洗浄を行うことができる。その結果、洗浄能力を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、洗浄に使用される洗浄材料５は、ドライアイスである。そのため、例えば、水などを使用したウエット処理が行なわれた後に、乾燥工程を行なう必要がない。また、洗浄においてドライアイスの昇華現象が利用されるため、他の洗浄方法に比べて高い洗浄能力が得られる。さらに、ドライアイスの粒形は任意に設定できる。そのため、被洗浄物に応じて、ダメージを考慮した洗浄を行うことができる。

なお、洗浄工程では、半導体基板の表面の構造物に対してダメージを与えずに、異物、不純物等を効率よく除去することが求められる。なお、半導体基板の表面の構造物が、高アスペクト比の構造物である状況において、洗浄工程が行われる場合もある。この場合、従来の構成では、洗浄工程により、半導体基板の表面の構造物にダメージを与える可能性があるという問題がある。また、半導体基板の構造物の微細化、複雑化等により、洗浄を行なうことが困難な領域が生ずるという問題がある。

そこで、本実施の形態の半導体洗浄装置１００は、上記の効果を奏するための構成を有する。そのため、本実施の形態の半導体洗浄装置１００により、上記の各問題を解決することができる。すなわち、本実施の形態の半導体洗浄装置１００によれば、半導体基板の表面に、高アスペクト比の構造物が形成されている状況においても、当該構造物にダメージをあたえることなく、異物、不純物等を効率よく除去することができる。また、洗浄を行なうことが困難な領域でも洗浄を行うことができる。

＜変形例１＞
本変形例の構成は、実施の形態１に適用される。図１１は、変形例１の構成を有する半導体洗浄装置１００を示す図である。

本変形例では、スリット部材７０が使用される。スリット部材７０は、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに到達する洗浄材料５の量を調整するための部材である。スリット部材７０は、マスクの役割を果たす。スリット部材７０の形状は、例えば、板状である。スリット部材７０には、穴としての複数のスリットＳＬ１が設けられている。各スリットＳＬ１は、洗浄材料５の一部が当該各スリットＳＬ１を通過可能な穴である。

図１１は、洗浄期間において、洗浄材料５の一部が、スリット部材７０のスリットＳＬ１を通過して、表面Ｓ１ａに到達している状態を示す。

なお、スリット部材７０に設けられるスリットＳＬ１（穴）の数およびサイズは、任意に設定される。

なお、本変形例が適用された前述の洗浄制御処理では、洗浄ノズル３０の吐出圧力は、一定（固定値）に維持される。すなわち、本変形例が適用された洗浄制御処理では、洗浄ノズル３０の吐出圧力は変化しない。そのため、本変形例が適用された洗浄制御処理では、前述の処理Ｐｒａ，Ｐｒｂは行なわれない。

スリット部材７０は、鉛直方向において、洗浄ノズル３０と、支持台２０に支持されている半導体基板１１の表面Ｓ１ａとの間に配置されている。

また、スリット部材７０は、回転自在に構成されている。なお、図１１の回転軸Ｃ１が、スリット部材７０の回転軸となるように、当該スリット部材７０は回転する。スリット部材７０は、半導体基板１１（支持台２０）の回転と同期して、回転するように、構成されている。スリット部材７０は、例えば、図示されないモーターの駆動により、回転するように構成されている。

そのため、本変形例が適用された洗浄制御処理では、半導体基板１１（支持台２０）の回転に伴い、スリット部材７０は回転する。なお、本変形例が適用された洗浄制御処理では、半導体洗浄装置１００の制御部４１が、駆動部４２と、スリット部材７０を回転さるためのモーターとを制御して、半導体基板１１（支持台２０）と、スリット部材７０とを回転させる。

以下においては、洗浄期間のうち、洗浄材料５がスリット部材７０のスリットＳＬ１を介して表面Ｓ１ａに到達する期間を、「期間Ｔａ」ともいう。また、以下においては、洗浄期間のうち、洗浄材料５が、直接、表面Ｓ１ａに到達する期間を、「期間Ｔｂ」ともいう。期間Ｔｂは、洗浄材料５がスリット部材７０にあたらない期間である。

期間Ｔａにおいて、表面Ｓ１ａに照射される、単位時間あたりの洗浄材料５の量は、期間Ｔｂにおいて、表面Ｓ１ａに照射される、単位時間あたりの洗浄材料５の量より少ない。本変形例が適用された洗浄制御処理では、スリット部材７０が回転することにより、期間Ｔａと期間Ｔｂとが繰り返し発生する。

これにより、本変形例が適用された洗浄制御処理では、半導体洗浄装置１００は、支持台２０およびスリット部材７０の回転により、単位時間において半導体基板１１の表面Ｓ１ａに照射される洗浄材料５の量を制御する。すなわち、半導体洗浄装置１００は、支持台２０およびスリット部材７０の回転に応じて、単位時間において半導体基板１１の表面Ｓ１ａに照射される洗浄材料５の量を制御する。そのため、洗浄ノズル３０の吐出圧力が、一定（固定値）に維持された状態においても、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに到達する量を制御することができる。

ここで、スリット部材７０の配置の一例について説明する。以下においては、図２の半導体基板１１の表面Ｓ１ａのうち、洗浄材料５が照射されている領域を、「照射領域」ともいう。図２の照射領域は、構造物Ｘ１の長手方向と洗浄方向とが直交している領域である。

また、以下においては、図２の照射領域に照射される洗浄材料５の圧力を、「照射圧力」ともいう。スリット部材７０は、例えば、半導体基板１１の回転角度と、照射圧力との関係を示す曲線が、図６の特性曲線Ｌ１になるように、回転する。

スリット部材７０は、例えば、図２の照射領域を覆うように、配置される。具体的には、スリット部材７０が、図２の照射領域を常に覆うように、半導体基板１１（支持台２０）の回転と同期してスリット部材７０も回転するように、スリット部材７０は構成される。

これにより、図２の照射領域における洗浄材料５の照射圧力を弱くすることができる。そのため、構造物Ｘ１の長手方向と洗浄方向とが直交している状態においても、構造物Ｘ１に、前述した不具合Ａが生じることを抑制することができる。

以上説明したように、本変形例によれば、スリット部材７０に設けられるスリットＳＬ１（穴）の数およびサイズは、任意に設定される。これにより、洗浄ノズル３０の吐出圧力が一定である状況において、期間Ｔａにおける、洗浄材料５の照射量を調整することができる。これにより、被洗浄物が受けるダメージを低減することができる。また、スリット部材７０が回転することにより、被洗浄物に合わせた洗浄を行なうことができる。

＜変形例２＞
本変形例の構成は、実施の形態１および変形例１の全てまたは一部に適用される。図１２は、変形例２の構成を有する半導体洗浄装置１００を示す図である。なお、図１２は、一例として、図１の構成に、変形例２の構成が適用された構成を示す。また、図１２は、本変形例の構成を主に説明するために、制御部４１および駆動部４２は示していない。

本変形例では、容器９０が使用される。容器９０の形状は、底を有し、蓋が存在しない箱形状である。すなわち、容器９０の上部は、開口している。本変形例では、支持台２０の下方に、容器９０が設けられている。なお、平面視における容器９０のサイズは、平面視における支持台２０のサイズより大きい。

ここで、半導体基板１１の表面Ｓ１ａに異物９が付着していると仮定する。異物９は、例えば、塵である。この場合、洗浄ノズル３０が洗浄材料５を吐出する洗浄処理が行なわれることにより、異物９は、例えば、経路Ｐｔ１を通って、容器９０に収容される。

なお、容器９０は、吸引機構を有していてもよい。吸引機構は、容器９０内に、塵等の異物を吸い寄せる機能を有する。この場合、容器９０の吸引機構により、表面Ｓ１ａから除去された異物９は、例えば、経路Ｐｔ１を通って、容器９０内に吸引される。

以上説明したように、本変形例によれば、支持台２０の下方に、容器９０が設けられている。なお、容器９０は、吸引機構を有していてもよい。これにより、半導体基板１１の表面Ｓ１ａから除去された異物９を容器９０に収容することができる。

また、半導体基板１１の表面Ｓ１ａから除去された異物９に伴う以下の不具合Ｂが発生することを抑制することができる。不具合Ｂは、例えば、半導体基板１１の表面Ｓ１ａから除去された異物９が、半導体基板１１に、再度、付着するという不具合である。また、不具合Ｂは、例えば、半導体洗浄装置１００が故障するような領域に異物９が付着し、当該半導体洗浄装置１００が故障するという不具合である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態、各変形例を自由に組み合わせたり、実施の形態、各変形例を適宜、変形、省略することが可能である。

例えば、吐出圧力の制御には、回転角度以外の要素を利用してもよい。吐出圧力の制御のために、例えば、マークと、当該マークを検出する機能を有するカメラとを使用する構成（以下、「変形構成Ａ」という）としてもよい。

変形構成Ａでは、例えば、カメラは、洗浄ノズル３０に固定される。また、変形構成Ａでは、例えば、半導体基板１１の表面Ｓ１ａの端部にマークを設け、カメラによりマークを検出する。また、カメラがマークを検出した場合、当該カメラは、当該マークを検出したことを、制御部４１に通知する。

変形構成Ａでは、例えば、図２の状態で、カメラがマークを検出するように、当該マークは表面Ｓ１ａの端部に設けられる。変形構成Ａでは、支持台２０（半導体基板１１）が回転している洗浄期間において、カメラが表面Ｓ１ａのマークを検出した場合、制御部４１が、洗浄ノズル３０を制御して、吐出圧力を規定圧力（Ｐ１ｎ）より小さくする。

５ 洗浄材料、１１ 半導体基板、２０ 支持台、３０ 洗浄ノズル、４１ 制御部、４２ 駆動部、７０ スリット部材、９０ 容器、１００ 半導体洗浄装置、Ｘ１ 構造物。

Claims (11)

1. 被洗浄面としての表面を有する半導体基板を洗浄する半導体洗浄装置であって、
   前記半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、
   洗浄ノズルとを備え、
   前記洗浄ノズルは、前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出し、
   前記半導体洗浄装置は、前記半導体基板の回転角度に応じて、前記洗浄ノズルが吐出する前記洗浄材料の圧力である吐出圧力を制御する、
   半導体洗浄装置。
2. 被洗浄面としての表面を有する半導体基板を洗浄する半導体洗浄装置であって、
   前記半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、
   洗浄ノズルとを備え、
   前記洗浄ノズルは、前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出し、
   前記半導体基板の前記表面には、前記洗浄ノズルに固定されたカメラが検出可能なマークが設けられ、
   前記半導体洗浄装置は、前記半導体基板が回転している期間において、前記カメラが前記マークを検出した場合、前記洗浄ノズルが吐出する前記洗浄材料の圧力である吐出圧力を制御する、
   半導体洗浄装置。
3. 被洗浄面としての表面を有する半導体基板を洗浄する半導体洗浄装置であって、
   前記半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、
   洗浄ノズルとを備え、
   前記洗浄ノズルは、前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出し、
   前記半導体洗浄装置は、前記支持台の回転に応じて、単位時間において前記半導体基板の前記表面に照射される前記洗浄材料の量を制御し、
   前記半導体洗浄装置は、前記支持台の回転に応じて、前記洗浄ノズルが吐出する前記洗浄材料の圧力である吐出圧力を制御し、
   前記半導体基板の前記表面には、構造物が形成されており、
   前記構造物は、前記支持台の回転に伴い、回転し、
   前記半導体洗浄装置は、前記構造物のうち、前記洗浄材料が照射される対象となる領域に応じて、前記吐出圧力を規定圧力より小さくする処理、または、当該吐出圧力を当該規定圧力より大きくする処理を行なう、
   半導体洗浄装置。
4. 前記構造物の形状は、長尺状であり、
   前記構造物の回転に伴い、平面視において、前記洗浄材料が当該構造物に向かう方向である洗浄方向が、当該構造物の長手方向と交差する状態が発生し、
   前記半導体洗浄装置は、平面視において前記洗浄方向と前記構造物の長手方向とがなす角度が９０度に近い程、前記吐出圧力が小さくなるように、当該吐出圧力を制御する、
   請求項３に記載の半導体洗浄装置。
5. 被洗浄面としての表面を有する半導体基板を洗浄する半導体洗浄装置であって、
   前記半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、
   洗浄ノズルとを備え、
   前記洗浄ノズルは、前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出し、
   前記半導体洗浄装置は、前記支持台の回転に応じて、単位時間において前記半導体基板の前記表面に照射される前記洗浄材料の量を制御し、
   前記洗浄ノズルと、前記支持台に支持されている前記半導体基板の前記表面との間には、スリット部材が配置されており、
   前記スリット部材には、スリットが設けられている、
   半導体洗浄装置。
6. 前記支持台の下方には、容器が設けられており、
   前記容器の上部は、開口している、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体洗浄装置。
7. 前記洗浄材料は、ドライアイスである、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体洗浄装置。
8. 被洗浄面としての表面を有する半導体基板を洗浄する半導体洗浄装置が行なう半導体洗浄方法であって、
   前記半導体洗浄装置は、
   前記半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、
   前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出する洗浄ノズルとを備え、
   前記半導体洗浄方法は、
   （ａ）前記半導体洗浄装置が、前記半導体基板の回転角度に応じて、前記洗浄ノズルが吐出する前記洗浄材料の圧力である吐出圧力を制御する工程を備える、
   半導体洗浄方法。
9. 被洗浄面としての表面を有する半導体基板を洗浄する半導体洗浄装置が行なう半導体洗浄方法であって、
   前記半導体洗浄装置は、
   前記半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、
   前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出する洗浄ノズルとを備え、
   前記半導体基板の前記表面には、前記洗浄ノズルに固定されたカメラが検出可能なマークが設けられ、
   前記半導体洗浄方法は、
   （ａ）前記半導体洗浄装置が、前記半導体基板が回転している期間において、前記カメラが前記マークを検出した場合、前記洗浄ノズルが吐出する前記洗浄材料の圧力である吐出圧力を制御する工程を備える、
   半導体洗浄方法。
10. 被洗浄面としての表面を有する半導体基板を洗浄する半導体洗浄装置が行なう半導体洗浄方法であって、
    前記半導体洗浄装置は、
    前記半導体基板を支持した状態で回転する支持台と、
    前記半導体基板の前記表面に向けて、当該表面を洗浄するための洗浄材料を吐出する洗浄ノズルとを備え、
    前記半導体洗浄方法は、
    （ａ）前記支持台の回転に応じて、単位時間において前記半導体基板の前記表面に照射される前記洗浄材料の量を制御する工程を備え、
    前記洗浄ノズルと、前記支持台に支持されている前記半導体基板の前記表面との間には、スリット部材が配置されており、
    前記スリット部材には、スリットが設けられており、
    前記工程（ａ）では、前記スリット部材は回転する、
    半導体洗浄方法。
11. 前記洗浄材料は、ドライアイスである、
    請求項８から１０のいずれか１項に記載の半導体洗浄方法。

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