JPH01111337A - ウエーハ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明はウェーハ洗浄装置に係わり、半導体ウェーハの
表面汚染物を除去する装置に関するもので、特に有機物
や微粒子汚染の除去を行なうウェーハ洗浄装置に使用さ
れるものである。

（従来の技術） 半導体デバイスの高性能化、高密度化にともない、ウェ
ーハエ程で混入する微粒子状付着物、被膜状付着物など
の表面汚染物は、プロセス加工精度の低下、デバイス特
性の信頼性低下などを招く、そのためこの表面汚染物の
除去は、デバイスの歩留向上のため不可欠なものとなっ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来よりウェーハの洗浄は、有機溶剤、酸化性酸、アル
カリ、界面活性剤などの薬液を組合せておこなわれ、そ
の洗浄装置も、この目的の即したものが実用化されてい
る。しかしこの従来の洗浄方法では、有機性表面汚染物
を十分に除去することができなかった。すなわち、有機
溶剤中に半導体ウェーハを浸漬しても、この有機溶剤に
よっておこなわれる物理的な洗浄脱離あるいは溶解のみ
では、強固に付着した表面汚染物を完全に除去すること
はできない。また洗浄に用いられる有機溶剤自体および
これに続いておこなわれる一連の洗浄工程での有償成分
の混入、たとえば酸、アルカリ中の有機物や周囲環境か
らの有機汚染により付着する炭素成分については、従来
方法では十分に除去することができない。特にトレンチ
構造のような凹凸のある微細パターンのウェーハ洗浄に
対しては、薬液中への浸漬のみでは残留有機物の除去は
困難である。

一方、半導体ウェーハに付着した炭素原子は、結晶や酸
化膜あるいは酸化膜と基板との界面に析出したり、また
結晶欠陥やＳｉＣなどの炭素化合物を形成して、絶縁耐
圧の低下、リーク電流の増大、接合特性の劣化などをも
たらす。またＳｉＣ周辺に結晶歪みを生じ、この部分に
重金属が固定されて、特性不良を生ずる。このように炭
素原子の介在は、半導体デバイスの信頼性低下の原因と
なるので、これを完全に除去することが必要である。

本発明の目的は、半導体ウェーハ表面に付着した微量の
有機汚染物を効果的に除去できるウェーハ洗浄装置を提
供することにある。

［発明の構成］ （問題を解決するための手段と作用） 本発明は、超音波振動子を具備し且つ洗浄液を吐出する
スプレーノズルと、上記洗浄液がスフレ−される半導体
ウェーハを保持し回転させる回転駆動手段と、上記半導
体ウェーハに紫外線ヲ照射する紫外線照射手段と、上記
ノズル、各手段を用いて上記ウェーハを洗浄するための
洗浄槽とを具備したことを特徴とするウェーハ洗浄装置
である。即ち本発明は、半導体ウェーハを洗浄する薬液
に超音波を重畳し、ウェーハに吹きつける超音波スプレ
ーノズルと、紫外線照射装置と、ウェーハ回転駆動装置
とを設け、これら各装置の複合作用により、半導体ウェ
ーハ表面に付着した微量の有機汚染物を完全に除去でき
るようにしたものである。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図に本発明の一実施例であるウェーハ洗浄装置の構成を
示す。この洗浄装置は、半導体ウェーハを洗浄するため
の洗浄槽１を備え、その上方に配設された超音波スプレ
ーノズル２から各種の所要薬液を、また高圧純水供給口
３からは、高圧ジェット状純水を供給することができる
。半導体ウェーハ４、ウェーハ保持台５に真空チャック
方式にて保持され、外保持台５は、駆動モータ６により
、回転駆動される。超音波スプレーノズル２は超音波発
振子７を具備し、超音波発生装置８より制御され、噴出
液流に超音波が重畳される。

超音波スプレーノズル２には、薬液供給管９が接続され
、所要の薬液が送り込まれる。更に、ウェーハ保持台５
の上部には紫外線を照射するｍＩ！！個の紫外線ランプ
１０が配設されウェーハ４の全面に紫外線が照射される
。

半導体ウェーハに対する洗浄は、従来同様、有機溶剤、
酸化性、アルカリなどの薬液の組合せにより行なわれ、
一連の洗浄工程に必要な薬液は、前記ウェーハ洗浄装置
の薬液供給用ノズル２から供給される。また一連の洗浄
工程間では、前工程における薬液を除去するために、高
圧純水供給口３から純水を供給して純水洗浄が行なわれ
る。勿論、薬液供給用ノズル２から純水を供給すること
も可能である。

半導体ウェーハの表面に付着した有機汚染物の除去は、
上記一連の洗浄工程のなかで行なわれ、例えば薬液供給
用ノズル２から過硫酸の希釈液が供給され、また紫外線
ランプ１０から半導体つ工−ハ４に紫外線が照射される
。更にまた超音波振動子７から超音波が過硫酸希釈液に
重畳される。

この間半導体ウェーハ４は回転駆動装Ｎ６により回転さ
れる。

上記のようにすると、半導体ウェーハ４の表面に付着し
た有機汚染物は、紫外線による活性化作用と、酸素が紫
外線の照射により化学反応をおこして生成する発生機の
活性酸素、及び過硫酸が紫外線の照射により化学反応を
起して生成する活性硫酸基による科学的洗浄作用と、超
音波振動による物理的洗浄作用との相乗的な作用により
、完全に除去される。この際、半導体ウェーハ４に与え
られる回転は、その表面の洗浄を均一化する。上記洗浄
作用を更に詳述すると、下記（１）式のように、過硫酸
中の過硫酸イオンは紫外線の照射によって酸化反応性に
富む活性ｆｉｉ１１ｉ１基となる。また下記（２１゜（
ａ、式のように、周囲の大気中の酸素は、紫外線の照射
により、化学反応を起して酸化作用をもつ発生機の酸素
を生成する。また下記（４）式のように、半導体ウェー
ハ４の表面に付着した有機汚染物は、紫外線によって励
起される。かくしてこの励起された有機汚染物が、下記
（５）、（０式のように下記（１）式の活性硫Ｗｉ基と
下記（３式の発生機の酸素とにより酸化され、有機汚染
物を構成する炭素は、炭酸ガスとなって取り除かれる。

５２ｏ８２−＋ｈν→２Ｓ０４″″・　　（１）０２　
＋ｈ　ｖ−＋０３　　　　　　　　　　（２）０３＋ｈ
ν→０２＋［Ｏ］　　　　　　　（３）Ｒ＋ｈν→Ｒ″
　　　　　　　　　　　（４）Ｒ″＋２８０４−　・＋
８２０−＋ｎ　ＣＯ２＋・・・Ｒ’　＋　［０］　４ｊ
ｌ　ＣＯ２＋−’　　　　　（５）これらの洗浄工程の
間では、薬液の除去等のために、純水洗浄がなされる。

。純水は高圧純水ノズル３より供給される。上記式にお
いて、ｈνは光エネルギー、Ｒは有機物、ｎは正の整数
または分数、［０］は原子状の酸素を示している。第２
図（ａ　）に前記実施例のウェーハ洗浄装置を用い、シ
リコンウェーハをアンモニア水と過酸化水素水と純水を
１：１：６の割合で混合した混合液で処理した後、純水
で処理し、その後塩酸と過酸化水素水と純水を１：１：
６の割合で混合した混合液で処理後、純水で処理し、更
に３０％過硫酸希釈液に超音波を重畳し、ウェーハにス
プレーして、かつこれに紫外線を照射して処理し、最後
に純水で処理した時の洗浄結果を示す。この図における
横軸の酸化膜耐圧は、シリコンウェーハに厚さ１２Ｏｉ
ｉ人の酸化珪素膜を形成して測定したもので、この酸化
膜耐圧分布が、半導体ウェーへの表面清浄度を反映して
いることは既知である。なお比較試藤のため、上述した
一連の洗浄シーケンスのうち、過硫酸希釈液洗浄を含ま
ない、従来方法の洗浄シーケンスでの洗浄結果を第２図
（ｂ）に示す。この両図に示すごとく、本装置によるつ
工−ハ洗浄の結果、高耐圧化が達成されていることが分
る。即ち第２図（ａ　）の方が同図（ｂ）より分布が右
に移行し、耐圧が上が５たことが分る。

［発明の効果］ 以上説明した如く本発明によれば、洗浄槽にセットされ
た半導体ウェーハにスプレーノズルを設け、それより吐
出される洗浄液をスプレーし、紫外線を照射する紫外線
照射装置を設けて、洗浄液と周囲の大気中酸素と紫外線
とによって、化学的洗浄作用を行なうようにすると共に
、スプレーノズルからの洗浄液に超音波振動を重畳する
ことによる物理的洗浄作用を併用するよう構成し、これ
ら各＠置の物理的、化学的洗浄作用の相乗により半導体
ウェーハの表面に付着した有機汚染物を完全に除去する
ことができ、半導体デバイスの歩留を向上させることが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１５Ａは、本発明の一実施例であるウェーハ洗浄装置
の構成図、第２図（ａ）および（ｂ）は夫々上記第１図
に示したウェーハ洗浄装置の洗浄効果、および従来洗浄
法による洗浄効果を示す図である。 １・・・洗浄槽、２・・・超音波スプレーノズル、３・
・・高圧純水ノズル、４・・・半導体ウェーハ、５・・
・ウェーハ保持台、６・・・駆動モーター、７・・・超
音波撮動子、８・・・超音波発生電源、９・・・薬液供
給管、１０・・・紫外線照射装置。 出願人　代理人弁理士　　鈴江武彦 耐万（Ｍｖ／ｃｍ） ｆＩ−ｊＦｆ−（ＭＶ／ｃｍ　）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超音波振動子を具備し且つ洗浄液を吐出するスプレー
   ノズルと、上記洗浄液がスプレーされる半導体ウェーハ
   を保持し回転させる回転駆動手段と、上記半導体ウェー
   ハに紫外線を照射する紫外線照射手段と、上記ノズル、
   各手段を用いて上記ウェーハを洗浄するための洗浄槽と
   を具備したことを特徴とするウェーハ洗浄装置。