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技術 洗浄方法及び洗浄装置

出願人 芝浦メカトロニクス株式会社
発明者 廣瀬治道
出願日 2014年11月20日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2014-235605
公開日 2015年4月2日 (5年1ヶ月経過) 公開番号 2015-062249
状態 拒絶査定
技術分野 液体または蒸気による洗浄 半導体の洗浄、乾燥
主要キーワード エアボンベ ミリバブル 微細バブル 処理液表面 半導体ウェーハ基板 電気吸着 マイクロバブル水 圧力解放
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年4月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

微細バブル洗浄に有効なより多くの性質を利用しつつ効果的な洗浄を可能にする洗浄方法及び洗浄装置を提供する。

解決手段

処理液をかけて被洗浄物を洗浄する洗浄方法であって、マイクロナノバブルナノバブル等の比較的小さいサイズのバブルを含む第1処理液を前記被洗浄物にかける第1ステップ(S3)と、該第1ステップの後に、前記第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのマイクロバブル等のバブルを含む第2処理液を前記第1処理液が付着した状態の前記被洗浄物にかける第2ステップ(S4)とを有し、第1処理液での洗浄の後に、該第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルを含む第2処理液での洗浄がなされるので、比較的小さいバブルの好ましい性質を利用した第1処理液による洗浄の後に、比較的大きいバブルの好ましい性質を利用した第2処理液による洗浄を行うことができるようになる。

概要

背景

従来、半導体ウェーハ等の板状基板の表面に微細バブルを含有する処理液をかけて当該基板洗浄する基板処理装置基板処理方法)が提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。特許文献1に開示される基板処理装置では、マイクロバブルを含むマイクロバブル水(処理液)を基板表面に吹き付けて当該基板表面を洗浄している。このような基板処理装置では、マイクロバブル水に含まれるマイクロバブル(微細バブル)の物理的衝撃発散エネルギー電気吸着性等の性質を利用して基板表面をより良好に洗浄することができるようになる。

また、特許文献2に開示される基板処理装置では、更に、基板から除去すべきパーティクルの大きさに応じてマイクロバブル水に含まれるマイクロバブル(微細バブル)の大きさを調整することができるようになっている。このような基板処理装置によれば、サイズの大きいパーティクルが多い工程ではマイクロバブルのサイズを大きめに設定し、一方、サイズの小さいパーティクルが多い工程ではマイクロバブルのサイズを小さめに設定することができる。

概要

微細バブルの洗浄に有効なより多くの性質を利用しつつ効果的な洗浄を可能にする洗浄方法及び洗浄装置を提供する。処理液をかけて被洗浄物を洗浄する洗浄方法であって、マイクロナノバブルナノバブル等の比較的小さいサイズのバブルを含む第1処理液を前記被洗浄物にかける第1ステップ(S3)と、該第1ステップの後に、前記第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのマイクロバブル等のバブルを含む第2処理液を前記第1処理液が付着した状態の前記被洗浄物にかける第2ステップ(S4)とを有し、第1処理液での洗浄の後に、該第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルを含む第2処理液での洗浄がなされるので、比較的小さいバブルの好ましい性質を利用した第1処理液による洗浄の後に、比較的大きいバブルの好ましい性質を利用した第2処理液による洗浄を行うことができるようになる。

目的

しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示される基板処理装置では、マイクロバブル水(処理液)に含まれるマイクロバブルのサイズを調整する機能を有するものではあるが、あるサイズのパーティクルの除去を目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

処理液をかけて被洗浄物洗浄する洗浄方法であって、バブルを含む第1処理液を前記被洗浄物にかける第1ステップと、該第1ステップの後に、前記第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルを含む第2処理液を前記第1処理液が付着した状態の前記被洗浄物にかける第2ステップを有し、前記被洗浄物は搬送路上を搬送され、前記第2ステップは、前記第1ステップより搬送方向の下流側でなされることを特徴とする洗浄方法。

請求項2

被洗浄物に処理液をかけて洗浄する洗浄装置であって、バブルを含む第1処理液を前記被洗浄物にかける第1洗浄機構と、前記第1洗浄機構によりかけられた第1処理液が付着した状態の前記被洗浄物に前記第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルを含む第2処理液を前記被洗浄物にかける第2洗浄機構とを有し、前記被洗浄物が搬送される搬送経路を有し、前記第2洗浄機構は、前記第1洗浄機構より搬送方向の下流側に配置されたことを特徴とする洗浄装置。

技術分野

0001

本発明は、半導体基板等の被洗浄物処理液をかけて当該被洗浄物を洗浄する洗浄方法及び洗浄装置に関する。

背景技術

0002

従来、半導体ウェーハ等の板状基板の表面に微細バブルを含有する処理液をかけて当該基板を洗浄する基板処理装置基板処理方法)が提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。特許文献1に開示される基板処理装置では、マイクロバブルを含むマイクロバブル水(処理液)を基板表面に吹き付けて当該基板表面を洗浄している。このような基板処理装置では、マイクロバブル水に含まれるマイクロバブル(微細バブル)の物理的衝撃発散エネルギー電気吸着性等の性質を利用して基板表面をより良好に洗浄することができるようになる。

0003

また、特許文献2に開示される基板処理装置では、更に、基板から除去すべきパーティクルの大きさに応じてマイクロバブル水に含まれるマイクロバブル(微細バブル)の大きさを調整することができるようになっている。このような基板処理装置によれば、サイズの大きいパーティクルが多い工程ではマイクロバブルのサイズを大きめに設定し、一方、サイズの小さいパーティクルが多い工程ではマイクロバブルのサイズを小さめに設定することができる。

先行技術

0004

特開2008−93577号公報
特開2008−80230号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、特許文献1や特許文献2に記載されるようなマイクロバブル水(処理液)に含まれるマイクロバブル(微細バブル)の物理的衝撃、発散エネルギー、電気的吸着性等の洗浄に有効な複数の性質は、微細バブルであれば一律同程度に発揮され得るものではない。あるサイズの微細バブルの、例えば、物理的衝撃については特に良好であるものの、他の性質、例えば、電気吸着性については特に良好であるというものではなかったり、他のサイズの微細バブルの、逆に、例えば、電気吸着性については特に良好であるものの、他の性質、例えば、物理的衝撃については特に良好であるというものではなかったりする。

0006

しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示される基板処理装置では、マイクロバブル水(処理液)に含まれるマイクロバブルのサイズを調整する機能を有するものではあるが、あるサイズのパーティクルの除去を目的とした洗浄においては、マイクロバブルのサイズが決められてしまうので、その決められたサイズのマイクロバブルのある性質については特に良好であるものの、そのサイズのマイクロバブルの他の性質については特に良好であるとは限らない。

0007

このように、従来の基板処理装置(洗浄装置)では、微細バブルの洗浄に好ましい多くの性質を有効に利用することが必ずしもできていない。

0008

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、微細バブルの洗浄に有効なより多くの性質を利用しつつ効果的な洗浄を可能にする洗浄方法及び洗浄装置を提供するものである。

課題を解決するための手段

0009

本発明に係る洗浄方法は、処理液をかけて被洗浄物を洗浄する洗浄方法であって、バブルを含む第1処理液を前記被洗浄物にかける第1ステップと、該第1ステップの後に、前記第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルを含む第2処理液を前記第1処理液が付着した状態の前記被洗浄物にかける第2ステップを有し、前記被洗浄物は搬送路上を搬送され、前記第2ステップは、前記第1ステップより搬送方向の下流側でなされることを特徴とする。

0010

このような構成により、被洗浄物に対して、バブルを含む第1処理液での洗浄の後に、該第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルを含む第2処理液での洗浄がなされるので、比較的小さいバブルの特に洗浄に有効な性質を利用した第1処理液による洗浄の後に、比較的大きいバブルの特に良好な性質を利用した第2処理液による洗浄を行うことができる。

0011

例えば、第1処理液に含まれるバブルをマイクロナノバブルナノバブルのような極めて小さいサイズのバブルにすると、その極めて小さいバブルが圧壊消滅)する際に生じるラジカル反応によって被洗浄物表面から有機残渣を有効に除去することができる(極めて小さいバブルの洗浄に有効な性質)とともに、極めて小さいバブルが負電位帯電するので、パーティクルの表面に付着するその極めて小さいバブルの電位反発により当該パーティクルを被洗浄物から分離させることができる(極めて小さいバブルの洗浄に有効な性質)。そして、第2処理液に含まれるバブルをマイクロバブル等の前記マイクロナノバブルやナノバブルより大きいサイズのバブルにすると、前述したように、被洗浄物表面から分離されたパーティクルに付着するその比較的大きいバブルによって、そのパーティクルを処理液表面まで比較的早く浮上させることができるようになる(比較的大きいバブルの洗浄に有効な性質)。

0012

本発明に係る洗浄装置は、被洗浄物に処理液をかけて洗浄する洗浄装置であって、バブルを含む第1処理液を前記被洗浄物にかける第1洗浄機構と、前記第1洗浄機構によりかけられた第1処理液が付着した状態の前記被洗浄物に前記第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルを含む第2処理液を前記被洗浄物にかける第2洗浄機構とを有し、前記被洗浄物が搬送される搬送経路を有し、前記第2洗浄機構は、前記第1洗浄機構より搬送方向の下流側に配置されたことを特徴とする。

0013

このような構成により、被洗浄物に対して、第1洗浄機構によるバブルを含む第1処理液での洗浄の後に、第2洗浄機構により前記第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルを含む第2処理液での洗浄がなされるので、比較的小さいバブルの好ましい性質を利用した第1処理液による洗浄の後に、比較的大きいバブルの好ましい性質を利用した第2処理液による洗浄を行うことができる。

発明の効果

0014

本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置によれば、被洗浄物に対して、比較的小さいバブルの好ましい性質を利用した第1処理液による洗浄の後に、比較的大きいバブルの好ましい性質を利用した第2処理液による洗浄を行うことができるので、比較的小さいバブルの洗浄に好ましい性質、次いで、比較的大きいバブルの洗浄に好ましい性質を順次利用しつつ当該被洗浄物を洗浄することができる。従って、微細バブルの好ましいより多くの性質を有効に利用しつつ被洗浄物の効果的な洗浄が可能になる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の第1の実施の形態に係る洗浄装置を模式的に示す図である。
図1に示す洗浄装置においてなされる半導体ウェーハ基板(被洗浄物)の洗浄手順を示すフローチャートである。

実施例

0016

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

0017

本発明の実施の形態に係る洗浄装置は、図1に示すように構成される。この洗浄装置は、半導体基板(被洗浄物)に処理液をかけて当該半導体基板を洗浄するものである。

0018

図1において、この洗浄装置100は搬送機構10を有する。搬送機構10は、その搬送方向(矢印参照)に順次所定間隔で配列されたローラ(搬送経路)を有しており、被洗浄物となる半導体基板(以下、単に基板という)Wが回転するローラ上を順次移動しつつ搬送されるようになっている。搬送機構10の順次配列されるローラに対向して、その搬送方向の上流側から順次、洗浄ノズル20、二流体ノズル30、アクアナイフ40、洗浄ノズル50、乾燥前ノズル60及びエアナイフ70が配置されている。

0019

洗浄装置100は、リンス液供給機構21、51、O2溶存生成機構32、エア溶存液生成機構42、62、酸素ガスボンベ31、エアボンベ41、61、及び純水の貯められたタンク80を有している。リンス液供給機構21は、タンク80からの純水をリンス液として送通管22を通して洗浄ノズル20に供給する。また、リンス液供給機構51も、同様に、タンク80からの純水をリンス液として送通管52を通して洗浄ノズル50に供給する。これら洗浄ノズル20、50は、供給されるリンス液(純水)を噴出する。

0020

O2溶存液生成機構32は、タンク80から供給される純水と酸素ボンベ31から供給される酸素ガスとを混合し、高圧力下でその酸素ガスを純水中に溶解させて、過飽和状態あるいはそれに近い状態となる酸素溶存液を生成する。O2溶存液生成機構32は、生成した酸素溶存液をその高圧状態を維持しつつ送通管34を通して洗浄ノズル20より基板W搬送方向の下流側に位置する二流体ノズル30に供給する。エアボンベ35から高圧エアが供給される二流体ノズル30は、供給される酸素溶存液を高圧エアとともに噴出する。二流体ノズル30から酸素溶存液が噴出する際に圧力解放がなされて、過飽和状態あるいはそれに近い状態の酸素溶存液中溶存酸素気化して微細バブルが発生する。これにより、二流体ノズル30から酸素の微細バブルを含有する液体が第1処理液として霧状となって噴出する(第1洗浄機構)。二流体ノズル30においては、供給される高圧エアの流量に応じて噴出する液中に含まれる微細バブルのサイズを調整することが可能であり、この二流体ノズル30から第1処理液として噴出する液中に含まれる酸素のバブルは、マイクロナノバブルあるいはナノバブル等の極めて小さいサイズ(例えば、10μm以下程度)に設定されている。

0021

エア溶存液生成機構42、62は、それぞれ、タンク80から供給される純水とエアボンベ41、61から供給される空気とを混合し、高圧力下で空気を純水中に溶解させてエア溶存液を生成する。エア溶存液生成機構42、62は、生成したエア溶存液をその高圧状態を維持しつつ送通管43a、63aを通してバブル発生ユニット44、64に供給する。バブル発生ユニット44、64は、複数のオリフィスを有する構造となっており、供給される高圧状態のエア溶存液がその複数のオリフィスを通過する際に圧力解放されて、エア溶存液中の溶存空気が気化して空気の微細バブルが発生する。

0022

バブル発生ユニット44は、エア溶存液から得られる空気の微細バブルを含有する液体を二流体ノズル30より基板W搬送方向の下流に配置されるアクアナイフ40に送通管43bを通して供給する。アクアナイフ40は、供給される微細バブルを含む液体を第2処理液として基板Wの搬送方向の上流側に向けて噴出する(第2洗浄機構)。エア溶存液生成機構42及びバブル発生ユニット44を含む機構では、純水に混合させる空気の流量や圧力解放の特性等を制御することにより、アクアナイフ40に供給される液中に含まれる微細バブルのサイズを調整することが可能である。アクアナイフ40から第2処理液として噴出される液中に含まれる空気のバブルは、マイクロバブル等の前述した二流体ノズル30から噴出する第1処理液中に含まれる微細バブルより大きいサイズ(例えば、50μm程度)に設定されている。

0023

バブル発生ユニット64は、エア溶存液から得られる微細バブルを含有する液体を前述したアクアナイフ40及び洗浄ノズル50より基板W搬送方向の下流側に配置される乾燥前ノズル60に送通管63bを通して供給する。乾燥前ノズル60は、供給される微細バブルを含む液体を第3処理液として噴出する(第3洗浄機構)。エア溶存液生成機構62及びバブル発生ユニット64を含む機構でも、純水に混合させる空気の流量や圧力解放の特性等を制御することにより、乾燥前ノズル60に供給される液中に含まれる微細バブルのサイズを調整することが可能であり、乾燥前ノズル60から第3処理液として噴出される液中に含まれる空気のバブルは、マイクロバブルあるいはミリバブル等の、前述したアクアナイフ40から噴出する第2処理液中に含まれる微細バブルより大きいサイズ(例えば、100μm以上程度)に設定される。

0024

前述した乾燥前ノズル60より基板W搬送方向の下流側に配置されるエアナイフ70には、エアボンベ71からの高圧空気が供給されており、エアナイフ70からエアが基板W搬送方向の上流側に向けて噴出するようになっている。

0025

前述したような構造の洗浄装置100において、搬送機構10のローラ上を順次搬送される基板W(被洗浄物)に対して、図2に示す手順に従って処理(洗浄処理)がなされる。

0026

基板Wが前工程(例えば、ゲート配線パターニング工程)から搬送路(搬送機構10のローラ上)に搬入されると(S1)、当該基板Wの搬送が開始される。搬送される基板Wは、まず、洗浄ノズル20から噴出するリンス液が吹き付けられる(S2)。これにより基板Wのプレリンス処理がなされる。洗浄ノズル20の位置を通過してプレリンス処理のなされた基板Wは、更に、搬送されて、二流体ノズル30から噴出する第1処理液が吹き付けられる(S3:第1ステップ)。第1処理液には酸素(O2)のマイクロナノバブルやナノバブル等の極めて小さいバブルが含有されており、このような第1処理液が基板Wの表面に吹き付けられると、その極めて小さい酸素のバブルが圧壊(消滅)する際に生じ得るラジカル反応、更にそれにより電離する酸素の作用等によって基板W表面から有機残渣が剥離され得るともに、極めて小さいバブルが負電位に帯電するので、そのように剥離された有機残渣やパーティクルの表面に付着する微細バブルの電位反発により当該有機残渣や他のパーティクルが基板W表面から分離され得る。このようにして基板W表面に付着した第1処理液中には、基板W表面から剥離・分離された有機残渣やパーティクルが浮遊している。

0027

二流体ノズル30の位置を通過して第1処理液による洗浄のなされた基板Wは、更に、搬送されて、アクアナイフ40から噴出する第2処理液が吹き付けられる(S4:第2ステップ)。アクアナイフ40からは搬送方向の上流側に向けて第2処理液が噴出されるので、その噴出力と基板Wの下流側への移動とが相俟って、アクアナイフ40から吹き付けられる第2処理液によって基板W表面に付着した第1処理液が飛ばされていく。また、第2処理液にはマイクロバブル等の前記第1処理液に含まれる微細バブルより大きいサイズのバブルが含有されているので、その比較的大きいバブルが前述したように基板W表面から剥離・分離された有機残渣やパーティクルに付着すると、その比較的大きいバブルによって、その有機残渣やパーティクルを処理液表面まで比較的早く浮上させることができる。これにより、有機残渣やパーティクルが浮遊する第1処理液がアクアナイフ40からの第2処理液の吹き付けにより飛ばされる際に、その有機残渣やパーティクルが再び基板W表面に付着してしまうことを確実に防止することができる。

0028

アクアナイフ40の位置を通過して第2処理液による洗浄のなされた基板Wは、更に、搬送されて、洗浄ノズル50から噴出するリンス液(純水)が吹き付けられる(S5)。このリンス液により、基板W表面に残った第2処理液が流し落とされる。

0029

洗浄ノズル50の位置を通過してリンス処理のなされた基板Wは、更に、搬送されて、乾燥前ノズル60から噴出する第3処理液が吹き付けられる(S6:第3ステップ)。この乾燥前ノズル60から吹き付けられる第3処理液により基板表面Wに不均一に残ったリンス液が流し落とされて、当該基板W表面が第3処理液にて一様に覆われた状態となる。そして、第3処理液には、アクアナイフ40から噴出する第2処理液に含まれるバブル及び二流体ノズル30から噴出する第1処理液に含まれるバブルより大きいサイズのバブルが含まれており、そのバブルによってその第3処理液中に含まれる液分が比較的少ない状態となっている。従って、基板W表面が液分の比較的少ない第3処理液によって一様に覆われた状態となる。

0030

その後、基板Wは、乾燥前ノズル60の位置を通過してエアナイフ70の位置を通過する際に、エアナイフ70から噴出する高圧エアが吹き付けられる(S7)。この吹き付けられる高圧エアによって基板W表面に一様に残っている第3処理液(水分子)がその基板W表面より物理的に排除されて、基板Wの乾燥処理がなされる。前述したように、基板W表面を一様に覆う第3処理液は含有するバブルによって液分が比較的少ない状態となっているので、当該基板Wを効率的に、かつ、一様に乾燥させることができる。

0031

このようにして乾燥処理の終了した基板Wは、搬送路(搬送機構10のローラ上)から搬出され(S8)、次の工程(例えば、成膜処理工程)に移動される。

0032

上述したような洗浄装置100(洗浄方法:図2参照)によれば、基板Wに対して、バブル圧壊(消滅)時のラジカル反応の発生や電位反発等の比較的小さいバブルの好ましい性質を利用した第1処理液による洗浄の後に、パーティクルの浮上分離等の比較的大きいバブルの好ましい性質を利用した第2処理液による洗浄を行うことができるので、そのバブル圧壊(消滅)時のラジカル反応の発生や電位反発等の性質、それに次いで、パーティクルの浮上分離等の性質を順次利用しつつ基板Wを洗浄することができる。従って、それらの洗浄に好ましいバブルの多くの性質を有効に利用しつつ基板Wの効果的な洗浄が可能になる。

0033

前述した洗浄装置100は、搬送機構100を搬送される基板Wに対して各洗浄処理を行う構造であったが、支持テーブル上にセットされた基板Wに対して、各ノズルが順次交換セットされながら各洗浄処理を行う構造のものであってもよい。

0034

なお、二流体ノズル30から噴出する第1処理液は、酸素のバブルを含むものであったが、例えば、更に活性化され易いオゾンのバブルを含むものであってもよい。また、第2処理液同様に空気のバブルを含むものであってもよい。

0035

二流体ノズル30から噴出する第1処理液は、純水に酸素等の気体のバブルを含有するものであったが、特に洗浄効果の高い薬液(例えば、アンモニア水中性洗剤アルカリ溶液等)にバブルを含有するものであってもよい。

0036

また、前述した洗浄装置100では、第1処理液を噴出する機構として二流体ノズル30が用いられているが、第2処理液や第3処理液に含まれるバブルよりサイズの小さいバブルを含む処理液(第1処理液)を噴出することができるものであれば、他の構造のものであってもよい。

0037

前述した洗浄装置100は、半導体基板Wを被洗浄物とするものであったが、ガラス基板等の板状の物や、他の形状の物を被洗浄物とすることもできる。

0038

10搬送機構
20洗浄ノズル
21、51リンス液供給機構
22、52 送通管
30二流体ノズル
31酸素ボンベ
32 O2溶存液生成機構
34 送通管
35エアボンベ
40アクアナイフ
41、61 エアボンベ
42、62 エア溶存液生成機構
44、64バブル発生ユニット
43a、43b、63a、63b 送通管
60 乾燥前ノズル
70エアナイフ
71 エアボンベ
100 洗浄装置

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