JP2008171923A - ウェハ洗浄装置、ウェハ洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線パターン形状に対する物理的ダメージを抑制しつつ、ウェハ上に形成される異物の除去能力向上を可能にするウェハ洗浄装置、及びウェハ洗浄方法を提供する。
【解決手段】 載置される対象ウェハ１１を載置面に対して垂直な軸心廻りに回動自在なウェハチャック１２と、対象ウェハ１１に付されている方位特定マークを認識して対象ウェハ１１上に形成されているデバイスの主たるデバイス配線パターン方向ｄ２を認識するパターン方向認識手段１４とを備え、噴射手段１５が、流体１６を噴射する噴射方向のウェハ面平行成分（第１噴射方向）ｄ０とデバイス配線パターン方向ｄ２とが平行方向となるようにウェハ面と噴射手段１５との位置関係を維持したまま移動しながら、超音波印加手段１９によって超音波が印加された洗浄用の流体１６を対象ウェハ１１のウェハ面に対して噴射する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ウェハ洗浄装置及びウェハ洗浄方法に関し、特にウェハを１枚毎に洗浄する枚葉式のウェハ洗浄装置及びウェハ洗浄方法に関する。

微細化が進む半導体ウェハの加工工程において、エッチング時に発生する反応生成物やパーティクル等の異物がウェハ表面に付着することがある。これらの異物をそのままウェハ面上に残存させたまま工程を進めると、異物の存在に起因してパターン形状の欠陥やデバイス特性の劣化が起こり、この結果完成された製品が不良製品となる可能性がある。このため、かかる異物を除去すべく、通常の半導体プロセスにおいてはウェハ面を洗浄するウェハ洗浄工程が含まれる。特に近年は、デバイス配線パターン側壁部に付着する異物を効果的に除去すべく超音波を用いた洗浄方法が広く採用されている。

ウェハを洗浄する洗浄装置としては、一般的に、半導体ウェハを例えばロット単位等の複数枚毎に同時に洗浄処理するバッチ式タイプと、半導体ウェハを１枚毎に洗浄処理する枚葉式タイプの２種類が用いられる。ここで、バッチ式タイプは複数枚毎に同時に洗浄処理を行う点で効率的な洗浄方法である一方、洗浄処理に用いられる薬液は通常数回から数十回の洗浄処理毎に交換されるため、ウェハ１枚毎に洗浄を行い、１回の洗浄毎に新たな薬液が供給される枚葉式タイプと比較してパーティクル等の異物の発生量が多い。又、複数枚を同時に洗浄するため、他の半導体ウェハとの相互汚染が起こり得るという欠点がある。

このため、高いクリーンレベルが要求される微細な加工工程においては、バッチ式タイプよりも洗浄能力が高い枚葉式タイプが用いられることが多い。又、装置構造上、薬液によるウェットエッチング量の面内均一性に優れているという点においても、枚葉式タイプは有用である。

図８は、従来構成の枚葉式タイプのウェハ洗浄工程を説明するための概念図である。図８に示されるように、半導体ウェハ１１を回転させた状態で、噴射手段１５から洗浄の流体（薬液、純水等）１６を当該半導体ウェハ１１に対して噴射することでウェハ面の洗浄を行う。尚、噴射手段１５から噴射される流体１６は、洗浄効果を高めるべく上述したように超音波が印加された状態でウェハ面に噴射される。

即ち、従来方法によれば、半導体ウェハ１１を回転させた状態で超音波洗浄処理を行う構成であるため、半導体ウェハ１１に形成されている微細化されたデバイス配線パターンが超音波の影響を受けることで、パターン形状の一部欠落や加工不良、或いは結晶欠陥等が起こる場合がある。又、洗浄用流体に超音波を印加するのみでは、微細化されたデバイス配線パターンの側壁部に生成される反応生成物を効率的に除去することができないという問題もあった。

上記課題を解決すべく、半導体ウェハに対する洗浄用流体の噴射角度、噴射速度等の制御が可能なウェハ洗浄装置が従来より提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−０１９６４２号公報

図９は、上記特許文献１に記載の洗浄装置を用いて行われるウェハ洗浄工程を説明するための概念図である。

図９に示される洗浄装置３０は、洗浄対象となる半導体ウェハ１１を載置するウェハチャック１２、当該ウェハチャック１２を回転させるための回転軸１３、半導体ウェハ１１に対して洗浄用の流体１６を噴射するための噴射手段１５、及び当該噴射手段１５の制御を行う制御手段３１を備える構成である。

洗浄装置３０は、半導体ウェハ１１に対する物理的ダメージ量の大小に応じて各工程毎に、噴射手段１５の噴射角度、噴射口の位置、或いは噴射速度を制御手段３１によって制御可能に構成されている。更に、ウェハチャック１２の回転速度についても制御可能に構成されている。

このように構成されるとき、例えば保護膜等で保護されているために物理的ダメージを受けにくい工程においては、噴射速度や回転速度を速くすることで、洗浄能力そのものを高め、逆にデバイス配線パターンが露出している場合のように物理的ダメージを受けやすい領域が存在する工程においては、洗浄用流体１６の噴射によって当該領域がダメージを受けないように、噴射速度を遅くしたり噴射角度や位置を調整することで、異物の除去能力の向上と物理的ダメージの抑制との両立を図ることができる。

しかしながら、上記特許文献１の方法の場合、噴射角度、噴射口の位置、噴射速度、ウェハチャック１２の回転速度等、制御対象が多いため、洗浄装置が備えるべき制御機構（制御手段３１等）の規模が拡大化し、その制御内容も複雑化するという問題がある。又、これにより、当該洗浄装置の製造コストが増大するという問題がある。

又、上記特許文献１の方法の場合、工程毎に各パラメータを変更して洗浄条件を変更する構成であるものの、半導体ウェハ１１上に形成されているデバイス配線パターンのパターン方向については考慮されていない。従って、超音波洗浄によるパターン欠落等の加工不良や結晶欠陥等が十分に防止できる構成であるとは言えず、又、微細化されたデバイス配線パターンの側壁部に生成される反応生成物の除去効率についても、十分に向上できる構成であるとは言えない。

本発明は、上記の問題点に鑑み、配線パターン形状に対する物理的ダメージを抑制しつつ、ウェハ上に形成される異物の除去能力向上を可能にするウェハ洗浄装置、及びウェハ洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るウェハ洗浄装置は、枚葉式のウェハ洗浄装置であって、洗浄対象となる対象ウェハが載置されると共に、載置面に対して垂直な軸心廻りに回動自在なウェハチャックと、前記対象ウェハ上に形成されているデバイスの主たるデバイス配線パターン方向を認識するパターン方向認識手段と、洗浄用の流体を前記対象ウェハの斜め上方から噴射する噴射手段と、前記噴射手段から噴射される前記流体に対して超音波を印加可能な超音波印加手段と、を備えてなり、前記ウェハチャック上に前記対象ウェハが載置されると、前記パターン方向認識手段が、結晶方位を特定するために前記対象ウェハ上に付されている方位特定マークを認識すると共に、前記対象ウェハ上における前記方位特定マークの設置位置に基づいて前記主たるデバイス配線パターン方向を認識し、前記ウェハチャックが、前記パターン方向認識手段によって認識された前記主たるデバイス配線パターン方向と、前記噴射手段から噴射される前記流体の噴射方向を前記対象ウェハのウェハ面に対して平行成分と垂直成分とに分解したときの前記平行成分に係る第１噴射方向とが平行関係になるまで回転し、当該噴射手段又は前記ウェハチャックの何れか一方又は双方が前記平行関係を維持しつつ移動することで、前記噴射手段から噴射される前記流体の噴射先の前記対象ウェハ上における位置が変化する状態の下で、前記噴射手段が、超音波が印加された前記流体を前記対象ウェハに対して噴射することを第１の特徴とする。

ここで、前記主たるデバイス配線パターン方向とは、主要な配線パターンの長手方向を意味しており、具体的には、例えばウェハチャック上に載置されている対象ウェハの最上層に形成されている配線パターンの内、同一方向に延伸する配線本数が最も多い一の方向を「主たるデバイス配線パターン方向」と定義するものとしても構わないし、同一方向に延伸する配線の総配線長が最も長い一の方向を「主たるデバイス配線パターン方向」と定義するものとしても構わない。

本発明に係るウェハ洗浄装置の上記第１の特徴構成によれば、第１噴射方向が前記主たるデバイス配線パターン方向と平行関係になるようにウェハチャック上での対象ウェハの位置が設定された状態の下で、更にこの平行関係を維持したまま噴射手段又は前記ウェハチャックの何れか一方又は双方を移動させながら洗浄用の流体を噴射することで、超音波が印加された流体を主たるデバイス配線パターンの形成面に対して種々の角度から与えることなく、対象ウェハのウェハ面全面に対して洗浄用の流体を噴射することができる。従って、従来と同様、洗浄能力を向上させるための超音波による洗浄方法を用いながらも、対象ウェハの主たるデバイス配線パターン方向を第１噴射方向と平行関係を維持するという簡易な制御で配線パターンに対する物理的ダメージの抑制が可能となる。

尚、主たるデバイス配線パターン方向が直交する２方向に形成されている場合、具体的には、略同数或いは総配線長が略同程度のデバイス配線パターンが直交する２方向に形成されているような場合には、何れか一方の方向を前記「主たるデバイス配線パターン方向」と定義して上記噴射工程を行った後、残りの他方の方向を改めて「主たるデバイス配線パターン方向」と定義して上記噴射工程を行う構成としても構わない。

又、本発明に係るウェハ洗浄装置は、上記第１の特徴構成に加えて、前記噴射手段が、前記対象ウェハのウェハ面に平行な平面上において前記第１噴射方向と直交する方向に噴射口を揺動させながら超音波が印加された前記流体を前記対象ウェハに対して噴射することを第２の特徴とする。

本発明に係るウェハ洗浄装置の上記第２の特徴構成によれば、主たるデバイス配線パターン方向と第１噴射方向との平行関係を維持したままで主たるデバイス配線パターン方向に延伸するデバイス配線の側壁面に対して超音波が印加された洗浄用の流体を与えることができるため、デバイス配線パターンの形状に対する影響を抑制しつつ、パターン側壁面に形成されている反応生成物等の異物に対する除去効率を向上させることができる。

又、本発明に係るウェハ洗浄装置は、上記第１又は第２の特徴構成に加えて、前記方位特定マークが、ノッチ又はオリフラであることを第３の特徴とする。

本発明に係るウェハ洗浄装置の上記第３の特徴構成によれば、既存の半導体プロセスにおいて付される方位特定マークを利用することができるため、新たな設備を導入することなく主たるデバイス配線パターン方向の認識が可能となる。

又、本発明に係るウェハ洗浄方法は、枚葉式のウェハ洗浄方法であって、載置面に対して垂直な軸心廻りに回動自在なウェハチャック上に洗浄対象となる対象ウェハを載置する第１工程と、載置された前記対象ウェハ上に付されている結晶方位を特定するための方位特定マークを認識し、当該方位特定マークの設置位置に基づいて前記対象ウェハ上に形成されているデバイスの主たるデバイス配線パターン方向を認識する第２工程と、前記主たるデバイス配線パターン方向と、噴射手段から噴射される洗浄用の流体の噴射方向を前記対象ウェハのウェハ面に対して平行成分と垂直成分とに分解したときの前記平行成分に係る第１噴射方向とが平行関係となるよう前記ウェハチャックを回転させる第３工程と、前記噴射手段又は前記ウェハチャックの何れか一方又は双方を前記平行関係を維持しつつ移動させることで、前記噴射手段から噴射される前記流体の噴射先の前記対象ウェハ上における位置を変化させながら、超音波が印加された前記流体を前記噴射手段から前記対象ウェハに対して斜め下方に向けて噴射する第４工程と、を有することを第１の特徴とする。

本発明に係るウェハ洗浄方法の第１の特徴によれば、第１噴射方向が前記主たるデバイス配線パターン方向と平行関係になるようにウェハチャック上での対象ウェハの位置が設定された状態の下で、更にこの平行関係を維持したまま噴射手段又は前記ウェハチャックの何れか一方又は双方を移動させながら洗浄用の流体を噴射することで、超音波が印加された流体を主たるデバイス配線パターンの形成面に対して種々の角度から与えることなく、対象ウェハのウェハ面全面に対して洗浄用の流体を噴射することができる。従って、従来と同様、洗浄能力を向上させるための超音波による洗浄方法を用いながらも、対象ウェハの主たるデバイス配線パターン方向を第１噴射方向と平行関係を維持するという簡易な制御で配線パターンに対する物理的ダメージの抑制が可能となる。

又、本発明に係るウェハ洗浄方法は、前記噴射手段が、前記対象ウェハのウェハ面に平行な平面上において前記第１噴射方向と直交する方向に噴射口を揺動させながら超音波が印加された前記流体を前記対象ウェハに対して噴射することを第２の特徴とする。

本発明に係るウェハ洗浄方法の上記第２の特徴によれば、主たるデバイス配線パターン方向と第１噴射方向との平行関係を維持したままで主たるデバイス配線パターン方向に延伸するデバイス配線の側壁面に対して超音波が印加された洗浄用の流体を与えることができるため、デバイス配線パターンの形状に対する影響を抑制しつつ、パターン側壁面に形成されている反応生成物等の異物に対する除去効率を向上させることができる。

又、本発明に係るウェハ洗浄方法は、上記第１又は第２の特徴に加えて、前記第１工程終了後、前記第２工程開始前に、前記ウェハチャックを回転させながら前記噴射手段から前記対象ウェハに対して超音波が印加されていない前記流体を噴射する工程を有することを第３の特徴とする。

本発明に係るウェハ洗浄方法の上記第３の特徴によれば、超音波を用いた洗浄を行う前に、超音波を用いない洗浄をウェハ面全体に対して行うことで、デバイス配線パターンの形状に対する影響を抑制しながら対象ウェハのウェハ面に対する洗浄能力を向上させることができる。

又、本発明に係るウェハ洗浄方法は、上記第１〜第３の何れか一の特徴に加えて、前記方位特定マークが、ノッチ又はオリフラであることを第４の特徴とする。

本発明に係るウェハ洗浄方法の上記第４の特徴によれば、既存の半導体プロセスにおいて付される方位特定マークを利用することができるため、新たな設備を導入することなく主たるデバイス配線パターン方向の認識が可能となる。

本発明の構成によれば、配線パターン形状に対する物理的ダメージを抑制しつつ、ウェハ上に形成される異物の除去能力向上を可能にするウェハ洗浄装置、及びウェハ洗浄方法を提供することができる。

以下において、本発明に係るウェハ洗浄装置（以下、適宜「本発明装置」と称する）、及びウェハ洗浄方法（以下、適宜「本発明方法」と称する）の各実施形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
本発明装置、及び本発明方法の第１実施形態（以下、適宜「本実施形態」と称する）につき、図１〜図５の各図を参照して説明する。尚、以下の各図において、従来構成で説明した構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。

図１は、本発明装置の概略構成図である。図１に示される本発明装置１は、ウェハチャック１２、回転軸１３、パターン方向認識手段１４、噴射手段１５、及び超音波印加手段１９を備えて構成される。

ウェハチャック１２は、洗浄対象となる半導体ウェハ（以下、適宜「対象ウェハ」と称する）１１を載置するための載置台であり、載置面に対して垂直に連結されている回転軸１３が軸心廻りに回転することによって回動自在に構成されており、これによって載置面上に載置される対象ウェハ１１を回転させることができる構成である。

パターン方向認識手段１４は、透過レーザ照射手段、受光手段等を備えて構成され、載置された対象ウェハ１１に付されているノッチ、オリフラ等の結晶方位特定のためのマーク（以下、「方位特定マーク」と総称する）を認識し、当該認識結果に基づいて、ウェハ上に形成されているデバイス配線パターンのパターン方向を認識する。

一般的に、単結晶シリコンで形成される半導体ウェハは、配列される結晶に一定の方位性を有する。そして、この結晶方位に基づいて後のプロセス形成工程が行われるため、その結晶方位を示唆するためのマーカーとして、通常、インゴッドから半導体ウェハを製造（切断）する工程において、ウェハ上の一部に欠損部分（ノッチ）を設けたり、或いは、ウェハ面上の一部分に略直線形状のフラット部分（オリエンテーションフラット、オリフラ）を設ける。後の工程においてリソグラフィ工程でのマスク合わせの際、これらのノッチ或いはオリフラの位置を基準としてアライメントが行われる。

上記パターン方向認識手段１４は、透過レーザを対象ウェハ１１に対して照射し、ウェハ面からの反射光を受光して分析することで、上記ノッチ或いはオリフラ（方位特定マーク）の位置を認識する。そして、認識された方位特定マークの位置に基づいて結晶方位を認識する。上述したように、結晶方位に基づいてプロセス形成工程が行われるため、結晶方位が認識される結果、対象ウェハ１１上に形成されているデバイスの主たるデバイス配線パターン方向を認識することができる。ここで、上記主たるデバイス配線パターン方向とは主要な配線パターンの長手方向を意味しており、具体的には、例えば載置されている対象ウェハ１１の最上層に形成されている配線パターンの内、同一方向に延伸する配線本数が最も多い一の方向を「主たるデバイス配線パターン方向」と定義するものとしても構わないし、同一方向に延伸する配線の総配線長が最も長い一の方向を「主たるデバイス配線パターン方向」と定義するものとしても構わない。

通常、配線パターン方向が一定の方向となるように、前記方位特定マークを基準に位置合わせを行いながらデバイスが形成されるため、前記方位特定マークの位置に基づいて主たるデバイス配線パターン方向を特定することが可能である。そして、この主たるデバイス配線パターン方向と前記方位特定マークとの位置関係に関する情報（以下、「ウェハ情報」と称する）は、予め対象ウェハ１１毎に登録されており、パターン方向認識手段１４は、認識された方位特定マークの位置情報と前述のウェハ情報とに基づき、対象ウェハ１１の主たるデバイス配線パターン方向を認識する。

噴射手段１５は、対象ウェハ１１を洗浄するための流体（薬液、純水等）を噴射口１５ａから噴射する。ここで、噴射手段１５から噴射される流体には、超音波印加手段１９から出力される超音波を印加することができる構成である。尚、この噴射手段１５から噴射される流体に対して超音波を印加するか否かについては、選択可能に構成されている。

ここで、噴射手段１５は、少なくとも一の方向（以下、「噴射手段移動方向」と称する）に移動しながら前記流体を噴射することができる構成である。又、前記対象ウェハのウェハ面に平行な平面上において、噴射口１５ａを前記噴射手段移動方向と直交方向に揺動させながら前記流体を噴射することも可能であるとする。即ち、噴射手段１５は、左右に噴射口１５ａを揺動させながら流体を噴射することができるものとする。

このように構成される本発明装置１を用いて対象ウェハ１１を洗浄する本発明方法につき、以下説明する。図２は、本発明方法を各工程順に記載したフローチャートであり、以下の説明文中の各ステップは図２のフローチャート上の各ステップを表すものとする。

まず、洗浄対象となる半導体ウェハを１枚ずつ洗浄処理室に搬入する（ウェハ搬入工程、ステップ＃１）。そして、搬入された半導体ウェハ（対象ウェハ１１）をウェハチャック１２上に載置し、固定させた状態の下で回転軸１３によってウェハチャック１２を回転させながら、噴射手段１５から対象ウェハ１１のウェハ面に対して洗浄用の流体（薬液、純水）を噴射させる（前洗浄工程、ステップ＃２）。本ステップにおいては、一例として薬液噴射時にはウェハチャック１２の回転数を５００ｒｐｍとし、純水噴射時には回転数を２０００ｒｐｍとする。

尚、当該ステップ＃２に係る工程は、図８に示される従来構成の洗浄方法と同様であるが、従来方法と異なり、本ステップにおいては洗浄用の流体に超音波を印加していない。即ち、本ステップの洗浄工程では、従来方法のように超音波の影響を受けてパターン形状の一部欠落等の問題は発生しない。

ステップ＃２に係る前洗浄工程が終了すると、パターン方向認識手段１４が対象ウェハ１１の主たるデバイス配線パターン方向を認識し、認識された主たるデバイス配線パターン方向と、噴射手段１５から噴射される洗浄用の流体の噴射方向を前記対象ウェハのウェハ面に対して平行成分と垂直成分とに分解したときの前記平行成分に係る方向（以下、「第１噴射方向」と称する）とが平行関係になるように対象ウェハ１１の向きを設定する（ウェハ載置方向設定工程、ステップ＃３）。

具体的には、ウェハチャック１２上に対象ウェハ１１を固定させた状態の下で回転軸１３によってウェハチャック１２を回転させながら（例えば回転数を１０ｒｐｍ程度とする）、パターン方向認識手段１４が対象ウェハ１１に対して透過レーザを照射し、対象ウェハ１１からの反射光を分析することで方位特定マーク（ノッチ、オリフラ等）の位置を検出する。次に、当該方位特定マークの検出位置に基づき対象ウェハ１１上に形成されているデバイス配線パターンの主たるパターン方向（以下、「主たるデバイス配線パターン方向」と称する）を認識し、前記主たるデバイス配線パターン方向と噴射手段１５から噴射される流体の前記第１噴射方向とが平行関係になるように、方位特定マークの検出位置を基準位置を０°（基準角度）としてウェハチャック１２（及びそのウェハチャック１２上に載置される対象ウェハ１１）を±１８０°の範囲内で回転させる。この場合、例えば、ウェハチャック１２の回転を制御する制御手段（不図示）において、予め噴射手段１５から噴射される流体の第１噴射方向が記憶されており、前記パターン方向認識手段１４からの認識結果に基づいて、主たるデバイス配線パターン方向と第１噴射方向とが平行関係になるように、ウェハチャック１２の回転角度を決定する構成とすることができる。

次に、ステップ＃３で第１噴射方向と主たるデバイス配線パターン方向とが平行関係になるように設定された状態の下で、噴射手段１５が超音波印加手段１９によって超音波が印加された流体を対象ウェハ１１に対して、ウェハ面に対して一定の角度を付けた状態で斜め下方に向けて噴射する（本洗浄工程、ステップ＃４）。このとき、噴射される流体が対象ウェハ１１の全面に行き渡るように、噴射手段１５が第１噴射方向と主たるデバイス配線パターン方向との間の平行関係を維持したまま移動しながら流体の噴射を行う。更に、このとき、デバイス配線パターンの側壁部に生成されている反応生成物を効果的に除去するために、噴射口１５ａを適宜噴射方向と直交方向に揺動させながら流体の噴射を行う。

尚、このときの噴射条件の一例としては、薬液の流量を０．６リットル／分、噴射口１５ａのウェハ面に対する角度を３０°、噴射口１５ａの高さを３０ｍｍとし、超音波印加条件としては、周波数を３ＭＨｚ、入力電力を０．７Ｗとすることができる。尚、超音波印加条件は対象ウェハ１１に形成されているデバイス配線パターン毎に変更するものとしても良い。一方、噴射条件については、デバイス配線パターンによらず一定条件下とすることができる。

図３及び図４は、ステップ＃４に係るウェハ洗浄工程を説明するための概念図であり、図３は洗浄時の本発明装置１を横から見た図、図４は洗浄時の本発明装置１を上から見た図である。

図３に示されるように、本ステップ＃４では、ステップ＃３において第１噴射方向ｄ０と主たるデバイス配線パターン方向ｄ２とが平行関係となるように設定された状態の下、当該平行関係を維持しつつ噴射手段１５を噴射手段移動方向ｄ１に（例えば２５ｍｍ／秒程度の移動速度で）移動させながら洗浄用の流体１６を対象ウェハ１１に対して噴射する。例えば、端縁部ｗ２側にノッチが存在する場合において、噴射手段１５をノッチが形成されていない側の端縁部ｗ１側から端縁部ｗ２が完全に噴射手段１５の下を通過するまで移動させながら流体噴射を行う。即ち、噴射手段１５が、対象ウェハの直径以上の距離を移動しながら流体１６の噴射を行うものとする。これによって、対象ウェハ１１の主たるデバイス配線パターン方向の全範囲（図３上の端縁部ｗ１から反対側端縁部ｗ２までの範囲）に対して洗浄用の流体１６を行き渡らせることができる。

尚、この流体１６の噴射時において、図４に示されるように、噴射手段１５の第１噴射方向ｄ０と直交する方向ｄ３に噴射口１５ａを予め定められた揺動幅の範囲内で所定の揺動速度（例えば５０ｍｍ／秒程度）で揺動させながら流体を噴射することで、デバイス配線パターン１８の側壁部１８ａに対して流体を行き渡らせることができ、側壁部１８ａに形成される反応生成物の除去効率を向上させることができる。尚、以下では、上記方向ｄ３を「揺動方向ｄ３」と適宜記載する。

図５は、噴射口１５ａの揺動幅の算出方法を説明するための概念図である。図５において、ｕ１は対象ウェハ１１の直径を、ｕ２は設置されている噴射口１５ａ同士の最小間隔を、ｕ３は噴射口１５ａ同士の最小設置間隔の１／２値（ｕ３＝ｕ２／２）を、ｕ４は最も外側に設置されている噴射口１５ａ同士の最大設置間隔を、ｕ５は対象ウェハ１１の直径（ｕ１）から噴射口１５ａ同士の最大設置間隔（ｕ４）を引いた値の１／２値（ｕ５＝（ｕ１−ｕ４）／２）を夫々示している。

本発明装置１は、図５に示される構成において、上記ｕ３とｕ５の内の大きい方の値を噴射口１５ａの揺動幅Ｄの最低値と設定する。例えば、対象ウェハ１１の直径（ｕ１）を２００ｍｍ、噴射口１５ａの最小間隔（ｕ２）を３０ｍｍ、最も外側に位置する噴射口１５ａ間の最大間隔（ｕ４）を１５０ｍｍ（３０ｍｍ×５）とした場合、ｕ３＝ｕ２／２＝１５ｍｍ、ｕ５＝（ｕ１−ｕ４）／２＝２５ｍｍであるため、ｕ５＞ｕ３となり、噴射口１５ａの揺動幅Ｄの最低値が２５ｍｍと設定される。これにより、デバイス配線パターン１８の側壁部１８ａに対しても十分に流体を与えることができ、側壁部１３ａに形成される反応生成物の除去効率を向上させることができる。

即ち、本ステップ＃４では、噴射手段移動方向に対して対象ウェハ１１の直径以上の距離を移動しながら対象ウェハ１１に対して流体１６の噴射を行うことで、配線パターン形状に影響を与えることなくウェハ面全体に亘って洗浄を行うことができ、更に、適宜所定の揺動幅Ｄの範囲内で噴射口１５ａを左右方向に揺動させながら噴射を行うことで、主たるデバイス配線パターン方向に形成されている配線パターンの側壁部に生成される反応生成物の除去効率を向上させることができる。

尚、噴射口１５ａの噴射方向を変更可能な構成である場合には、上述したように図３において端縁部ｗ１から端縁部ｗ２まで噴射手段１５を移動させながら流体１６の噴射を行った後（第１本洗浄工程）、噴射方向を変更して第１噴射方向ｄ０を１８０°反転させた状態で、噴射手段１５を逆向きに（端縁部ｗ２から端縁部ｗ１まで）移動させながら再度流体１６の噴射を行う（第２本洗浄工程）構成としても良い。これによって、第１本洗浄工程でデバイス配線パターンが壁になって十分な洗浄が行えない領域が存在する場合であっても、第２本洗浄工程によって当該領域を洗浄することができ、対象ウェハ１１の全面に亘って洗浄を行うことができる。

又、噴射口１５ａの噴射方向を変更できない構成である場合には、噴射方向をそのままにした状態で一旦噴射手段１５を前記第１本洗浄工程の開始前の位置に戻した後、ウェハチャック１２を１８０°回転させることで、図３における端縁部ｗ２が噴射手段１５側に、端縁部ｗ１が噴射手段１５とは反対側に位置するように対象ウェハ１１の位置を変更した状態で、再度第１本洗浄工程と同一の洗浄工程を実行することで、前記第２本洗浄工程と同様の効果を得ることができる。

ステップ＃４に係る本洗浄工程終了後は、超音波印加手段１９を停止させると共に、噴射手段１５の移動、噴射口１５ａの揺動並びに当該噴射口１５ａからの流体１６の噴射を夫々停止させた状態で、ウェハチャック１２を回転させることで対象ウェハ１１を回転させながら洗浄後の対象ウェハ１１の乾燥を行う（乾燥工程、ステップ＃５）。

尚、上記ステップ＃４の本洗浄工程において、噴射手段１５が噴射口１５ａを左右に揺動させながら流体１６を噴射する場合、噴射手段１５が備える複数の噴射口１５ａ夫々が他の噴射口と独立して左右に揺動する構成としても構わないし、全ての噴射口１５ａが一体化されてなる噴射口機構が全体的に左右に揺動する構成としても良い。

又、噴射口１５ａの揺動方向ｄ３と噴射手段１５の第１噴射方向ｄ０とは完全に直交する必要がある訳ではなく、略直角な方向であれば良い。具体的には、噴射口１５ａの揺動方向ｄ３と噴射手段１５の第１噴射方向ｄ０とのなす角度が概ね７５°から１０５°までの範囲内であれば良い。

［第２実施形態］
以下、本発明装置、及び本発明方法の第２実施形態（以下、適宜「本実施形態」と称する）につき、図６及び図７の各図を参照して説明する。尚、本実施形態は、第１実施形態と比較して、図２におけるステップ＃４に係る本洗浄工程が異なるのみであり、他の工程は第１実施形態と同一である。以下では、第１実施形態と異なる点のみを説明する。

図６及び図７は、本実施形態におけるステップ＃４に係るウェハ洗浄工程を説明するための概念図であり、図６は洗浄時の本発明装置１を横から見た図、図７は洗浄時の本発明装置１を上から見た図である。

本実施形態における本発明装置１は、ウェハチャック１２が対象ウェハ１１を載置した状態で移動可能に構成されている。そして、ステップ＃４における本洗浄工程において、噴射手段１５から噴射される流体が対象ウェハ１１の全面に行き渡るように、第１噴射方向と主たるデバイス配線パターン方向との間の平行関係を維持したままウェハチャック１２を移動（又は伸縮）させることでこれに付随して対象ウェハ１１を移動させた状態で、噴射手段１５から対象ウェハ１１に対して流体１６の噴射を行う。そして、第１実施形態と同様、デバイス配線パターンの側壁部に生成されている反応生成物を効果的に除去するために、噴射口１５ａを適宜噴射方向と直交方向に揺動させながら流体の噴射を行う。

本実施形態の構成によれば、第１噴射方向と主たるデバイス配線パターン方向との間の平行関係を維持したままウェハチャック１２を対象ウェハ１１の直径以上の距離を移動させて対象ウェハ１１上における噴射手段１５からの流体１６の噴射先の位置を変化させながら流体１６を噴射することで、第１実施形態と同様、配線パターン形状に影響を与えることなくウェハ面全体に亘って洗浄を行うことができる。又、噴射口１５ａを左右方向に揺動させながら噴射を行うことで、主たるデバイス配線パターン方向に形成されている配線パターンの側壁部に生成される反応生成物の除去効率を向上させることができる。

又、図６において、ウェハチャック１２を移動させることで噴射手段１５からの流体１６の噴射先位置を端縁部ｗ１から端縁部ｗ２まで移動させながら流体１６の噴射を行った後（第１本洗浄工程）、ウェハチャック１２を１８０°回転させてから再度ウェハチャック１２を移動させて再度噴射手段１５からの流体１６の噴射先位置を端縁部ｗ１から端縁部ｗ２まで移動させながら流体１６の噴射を行う（第２本洗浄工程）構成とすることで、第１実施形態と同様、第１本洗浄工程でデバイス配線パターンが壁になって十分な洗浄が行えない領域が存在する場合であっても、第２本洗浄工程によって当該領域を洗浄することができ、対象ウェハ１１の全面に亘って洗浄を行うことができる。

尚、本実施形態において、ウェハチャック１２の移動速度は、上述した第１実施形態における噴射手段１５の移動速度と同等程度として良く、又、その他の噴射条件（噴射口１５ａの揺動速度、揺動幅を含む）、及び超音波印加条件については第１実施形態と同様として構わない。

又、本実施形態において、本洗浄工程の際、ウェハチャック１２と共に、第１実施形態と同様に噴射手段１５を移動させる構成としても良い。この場合、ウェハチャック１２並びに噴射手段１５の移動速度は、ウェハチャック１２から見たときの噴射手段１５の相対速度を第１実施形態における噴射手段１５の移動速度と同等程度とするものとして良い。

更に、本実施形態において、ウェハチャック１２そのものを移動させる構成としたが、ウェハチャック１２とは異なる移動可能な載置機構（ウェハ搬送アーム等）上に対象ウェハ１１を載置させた状態で対象ウェハ１１を移動させながら本洗浄工程（ステップ＃４）を行うものとしても良い。

［別実施形態］
上述の各実施形態において、ステップ＃４における本洗浄工程では、噴射手段１５、又はウェハチャック１２（対象ウェハ１１を載置する載置台）を第１噴射方向と主たるデバイス配線パターン方向との間の平行関係を維持したまま移動させながら、噴射口１５ａを左右（第１噴射方向と直交する方向）に揺動させつつ洗浄用の流体１６を噴射する構成としたが、本洗浄工程の際に必ずしも噴射口１５ａを揺動させなくても良い。この場合であっても、デバイス配線パターンの形状に対する影響を抑制しつつウェハ面全体の洗浄を行うことが可能である。しかしながら、デバイス配線パターンの側壁面に形成された反応生成物の異物除去能力を十分に向上させるためには、噴射口１５ａを左右に揺動させながら流体１６を噴射して洗浄を行う構成であることが好ましい。

〈２〉 上述の各実施形態では、対象ウェハ１１上に形成されているデバイスの主たるデバイス配線パターン方向として一の方向を認識できる場合について限定的に説明を行ったが、主たるデバイス配線パターン方向が直交する２方向に形成されている場合、具体的には、略同数或いは総配線長が略同程度のデバイス配線パターンが直交する２方向に形成されているような場合には、これらの両方向に対して夫々本洗浄工程を行うものとしても良い。具体的には、まず認識された２方向の内、何れか一方の方向を前記「主たるデバイス配線パターン方向」と定義してステップ＃４の本洗浄工程を行う。次に、ウェハチャック１２を９０°回転させて残りの他方の方向を改めて「主たるデバイス配線パターン方向」として第１噴射方向と平行になるようにした後、同様にステップ＃４の本洗浄工程を行う。このように洗浄を行うことで、主たるデバイス配線パターン方向が複数方向存在する場合においても配線パターン形状に対する影響を極力抑えつつ対象ウェハ１１の洗浄を効果的に行うことができる。

本発明に係るウェハ洗浄装置の概略構成図 本発明に係るウェハ洗浄方法を各工程順に示すフローチャート 本発明に係るウェハ洗浄方法の第１実施形態に係る一洗浄工程を説明するための概念図 本発明に係るウェハ洗浄方法の第１実施形態に係る一洗浄工程を説明するための概念図 噴射口の揺動幅の算出方法を説明するための概念図 本発明に係るウェハ洗浄方法の第２実施形態に係る一洗浄工程を説明するための概念図 本発明に係るウェハ洗浄方法の第２実施形態に係る一洗浄工程を説明するための概念図 従来構成の枚葉式タイプのウェハ洗浄工程を説明するための概念図 従来構成の枚葉式タイプのウェハ洗浄工程を説明するための別の概念図

符号の説明

１： 本発明に係る洗浄装置
１１： 半導体ウェハ（対象ウェハ）
１２： ウェハチャック
１３： 回転軸
１４： パターン方向認識手段
１５： 噴射手段
１５ａ： 噴射口
１６： （洗浄用）流体
１８： デバイス配線パターン
１８ａ： デバイス配線パターン側壁部
１９： 超音波印加手段
３０： 洗浄装置
３１： 制御手段
ｄ０： 第１噴射方向
ｄ１： 噴射手段移動方向
ｄ２： 主たるデバイス配線パターン方向
ｄ３： 噴射口揺動方向
ｕ１： 対象ウェハの直径
ｕ２： 噴射口の最小間隔
ｕ３： 噴射口の最小間隔の１／２値
ｕ４： 噴射口の最大間隔
ｕ５： 対象ウェハの直径から噴射口の最大間隔を引いた値の１／２値
ｗ１： ウェハ端縁部
ｗ２： ウェハ端縁部

Claims (7)

1. 枚葉式のウェハ洗浄装置であって、
   洗浄対象となる対象ウェハが載置されると共に、載置面に対して垂直な軸芯廻りに回動自在なウェハチャックと、
   前記対象ウェハ上に形成されているデバイスの主たるデバイス配線パターン方向を認識するパターン方向認識手段と、
   洗浄用の流体を噴射する噴射手段と、
   前記噴射手段から噴射される前記流体に対して超音波を印加可能な超音波印加手段と、を備えてなり、
   前記ウェハチャック上に前記対象ウェハが載置されると、
   前記パターン方向認識手段が、結晶方位を特定するために前記対象ウェハ上に付されている方位特定マークを認識すると共に、前記対象ウェハ上における前記方位特定マークの設置位置に基づいて前記主たるデバイス配線パターン方向を認識し、
   前記ウェハチャックが、前記パターン方向認識手段によって認識された前記主たるデバイス配線パターン方向と、前記噴射手段から噴射される前記流体の噴射方向を前記対象ウェハのウェハ面に対して平行成分と垂直成分とに分解したときの前記平行成分に係る第１噴射方向とが平行関係になるまで回転し、
   当該噴射手段又は前記ウェハチャックの何れか一方又は双方が前記平行関係を維持しつつ移動することで、前記噴射手段から噴射される前記流体の噴射先の前記対象ウェハ上における位置が変化する状態の下で、前記噴射手段が、超音波が印加された前記流体を前記対象ウェハに対して斜め下方に向けて噴射することを特徴とするウェハ洗浄装置。
2. 前記噴射手段が、前記対象ウェハのウェハ面に平行な平面上において前記第１噴射方向と直交する方向に噴射口を揺動させながら超音波が印加された前記流体を前記対象ウェハに対して噴射することを特徴とする請求項１に記載のウェハ洗浄装置。
3. 前記方位特定マークが、ノッチ又はオリフラであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェハ洗浄装置。
4. 枚葉式のウェハ洗浄方法であって、
   載置面に対して垂直な軸心廻りに回動自在なウェハチャック上に洗浄対象となる対象ウェハを載置する第１工程と、
   載置された前記対象ウェハ上に付されている結晶方位を特定するための方位特定マークを認識し、当該方位特定マークの設置位置に基づいて前記対象ウェハ上に形成されているデバイスの主たるデバイス配線パターン方向を認識する第２工程と、
   前記主たるデバイス配線パターン方向と、噴射手段から噴射される洗浄用の流体の噴射方向を前記対象ウェハのウェハ面に対して平行成分と垂直成分とに分解したときの前記平行成分に係る第１噴射方向とが平行関係となるよう前記ウェハチャックを回転させる第３工程と、
   前記噴射手段又は前記ウェハチャックの何れか一方又は双方を前記平行関係を維持しつつ移動させることで、前記噴射手段から噴射される前記流体の噴射先の前記対象ウェハ上における位置を変化させながら、超音波が印加された前記流体を前記噴射手段から前記対象ウェハに対して斜め下方に向けて噴射する第４工程と、を有することを特徴とするウェハ洗浄方法。
5. 前記噴射手段が、前記対象ウェハのウェハ面に平行な平面上において前記第１噴射方向と直交する方向に噴射口を揺動させながら超音波が印加された前記流体を前記対象ウェハに対して噴射することを特徴とする請求項４に記載のウェハ洗浄方法。
6. 前記第１工程終了後、前記第２工程開始前に、前記ウェハチャックを回転させながら前記噴射手段から前記対象ウェハに対して超音波が印加されていない前記流体を噴射する工程を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のウェハ洗浄方法。
7. 前記方位特定マークが、ノッチ又はオリフラであることを特徴とする請求項４〜請求項６の何れか１項に記載のウェハ洗浄方法。