JP2008183550A - 基板洗浄装置、基板洗浄方法及び基板洗浄プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】基板の洗浄を良好に行うことができる基板洗浄装置、基板洗浄方法、基板洗浄プログラムを提供すること。
【解決手段】本発明では、複数種類の薬剤（たとえば、硫酸と過酸化水素水）を反応させて生成した洗浄剤（たとえば、カロ酸）を用いて基板（ウエハ７）の洗浄を行う基板洗浄装置(1)において、前記複数種類の薬剤を混合する混合手段(31)と、混合した前記薬剤を前記基板（ウエハ７）の表面に供給する供給手段(32)と、前記基板（ウエハ７）の表面に供給した前記薬剤を前記基板（ウエハ７）の表面で加熱する加熱手段(14)とを有することにした。特に、前記混合手段(31)は、混合した薬剤の反応を抑制するための反応抑制手段(33)を有し、この反応抑制手段(33)は、混合した薬剤を冷却するための冷却手段(30)とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板洗浄装置、基板洗浄方法及び基板洗浄プログラムに関するものであり、特に、複数種類の薬剤を反応させて生成した洗浄剤を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置、基板洗浄方法及び基板洗浄プログラムに関するものである。

従来より、半導体部品やフラットディスプレイや電子部品などの製造工程においては、半導体ウエハや液晶基板やディスク状記憶媒体などの基板の表面に生成された酸化膜やレジスト膜などを除去するために、基板を洗浄する基板洗浄装置が利用されている。

この従来の基板洗浄装置においては、加熱した複数種類の薬剤を反応させることによって洗浄剤を生成し、その洗浄剤を基板の表面に供給して基板の表面を洗浄するように構成していた。

たとえば、特許文献１に開示されている基板洗浄装置では、加熱した硫酸と過酸化水素水とを混合することによって所定温度に加熱した硫酸過酸化水素水（ＳＰＭ：sulfric acid／hydrogen peroxide mixture）を生成するとともに、硫酸と過酸化水素水とを反応させてカロ酸（H₂SO₅：ペルオキソ一硫酸）を生成し（H₂SO₄＋H₂O₂→H₂SO₅＋H₂O）、このカロ酸を基板の表面に供給して、カロ酸の酸化力によって基板の表面を洗浄するように構成していた。

特開２００６−２７８５０９号公報

ところが、上記従来の基板洗浄装置では、加熱した複数種類の薬剤（たとえば、硫酸と過酸化水素水）を反応させることによって洗浄剤（たとえば、カロ酸）を生成した後に、その洗浄剤を基板の表面に供給して基板の表面を洗浄するようにしていたために、薬剤同士が反応して洗浄剤を生成する時に、外部からの加熱や反応によって生じる反応熱によって薬剤が蒸発したり変質してしまい所望の濃度や量の洗浄剤が生成されず、基板の洗浄を良好に行えなくなるおそれがあった。

特に、硫酸過酸化水素水を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置では、外部からの加熱や反応熱に加えて硫酸が希釈されることによって生じる希釈熱によって過酸化水素水が加熱されてしまい、これにより、過酸化水素水が分解して発泡し、カロ酸の生成に寄与する過酸化水素が減少し、基板洗浄に充分な量のカロ酸が生成されず、基板の洗浄を良好に行えなくなるおそれがあった。

そこで、請求項１に係る本発明では、複数種類の薬剤を反応させて生成した洗浄剤を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置において、前記複数種類の薬剤を混合する混合手段と、混合した前記薬剤を前記基板の表面に供給する供給手段と、前記基板の表面に供給した前記薬剤を前記基板の表面で加熱する加熱手段とを有することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記混合手段は、混合した薬剤の反応を抑制するための反応抑制手段を有することにした。

また、請求項３に係る本発明では、前記請求項２に係る本発明において、前記反応抑制手段は、混合した薬剤を冷却するための冷却手段であることにした。

また、請求項４に係る本発明では、硫酸と過酸化水素水とを反応させて生成した反応生成物を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置において、前記硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水（ＳＰＭ：sulfric acid／hydrogen peroxide mixture）を生成する混合手段と、前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面に供給する供給手段と、前記基板の表面に供給した前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面で加熱する加熱手段とを有することにした。

また、請求項５に係る本発明では、前記請求項４に係る本発明において、前記混合手段は、混合した前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制するための昇温抑制手段を有することにした。

また、請求項６に係る本発明では、前記請求項５に係る本発明において、前記昇温抑制手段は、前記過酸化水素水が発泡しない状態を保持するように前記硫酸と過酸化水素水とを徐々に混合するように構成することにした。

また、請求項７に係る本発明では、前記請求項５に係る本発明において、前記昇温抑制手段は、混合した前記硫酸と過酸化水素水とを冷却するための冷却手段であることにした。

また、請求項８に係る本発明では、前記請求項７に係る本発明において、前記冷却手段は、混合した前記硫酸と過酸化水素水とを前記過酸化水素水が発泡しない温度に冷却するように構成することにした。

また、請求項９に係る本発明では、前記請求項４〜請求項８のいずれかに係る本発明において、前記反応生成物は、カロ酸（H₂SO₅：ペルオキソ一硫酸）であることにした。

また、請求項１０に係る本発明では、複数種類の薬剤を反応させて生成した洗浄剤を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄方法において、前記複数種類の薬剤を混合した後に前記基板の表面に供給し、その後、前記基板の表面に供給した前記薬剤を前記基板の表面で加熱することにした。

また、請求項１１に係る本発明では、前記請求項１０に係る本発明において、前記複数種類の薬剤を混合するときに、前記複数種類の薬剤の反応を抑制することにした。

また、請求項１２に係る本発明では、前記請求項１０に係る本発明において、前記複数種類の薬剤を混合するときに、前記複数種類の薬剤を冷却することによって前記複数種類の薬剤の反応を抑制することにした。

また、請求項１３に係る本発明では、硫酸と過酸化水素水とを反応させて生成した反応生成物を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄方法において、前記硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水を生成した後に前記基板の表面に供給し、その後、前記基板の表面に供給された前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面で加熱することにした。

また、請求項１４に係る本発明では、前記請求項１３に係る本発明において、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することにした。

また、請求項１５に係る本発明では、前記請求項１３に係る本発明において、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記過酸化水素水が発泡しない状態を保持するように前記硫酸と過酸化水素水とを徐々に混合することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することにした。

また、請求項１６に係る本発明では、前記請求項１３に係る本発明において、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とを冷却することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することにした。

また、請求項１７に係る本発明では、前記請求項１３に係る本発明において、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とを前記過酸化水素水が発泡しない温度に冷却することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することにした。

また、請求項１８に係る本発明では、前記請求項１３〜請求項１７のいずれかに係る本発明において、前記反応生成物は、カロ酸であることにした。

また、請求項１９に係る本発明では、複数種類の薬剤を反応させて生成した洗浄剤を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置に前記基板の洗浄を実行させる基板洗浄プログラムにおいて、前記複数種類の薬剤を混合する混合ステップと、混合した前記薬剤を前記基板の表面に供給する供給ステップと、前記基板の表面に供給した前記薬剤を前記基板の表面で加熱する加熱ステップとを有することにした。

また、請求項２０に係る本発明では、前記請求項１９に係る本発明において、前記混合ステップは、前記複数種類の薬剤を混合するときに、前記複数種類の薬剤の反応を抑制することにした。

また、請求項２１に係る本発明では、前記請求項１９に係る本発明において、前記混合ステップは、前記複数種類の薬剤を混合するときに、前記複数種類の薬剤を冷却することによって前記複数種類の薬剤の反応を抑制することにした。

また、請求項２２に係る本発明では、硫酸と過酸化水素水とを反応させて生成した反応生成物を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置に前記基板の洗浄を実行させる基板洗浄プログラムにおいて、前記硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水を生成する混合ステップと、前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面に供給する供給ステップと、前記基板の表面に供給した前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面で加熱する加熱ステップとを有することにした。

また、請求項２３に係る本発明では、前記請求項２２に係る本発明において、前記混合ステップは、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することにした。

また、請求項２４に係る本発明では、前記請求項２２に係る本発明において、前記混合ステップは、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記過酸化水素水が発泡しない状態を保持するように前記硫酸と過酸化水素水とを徐々に混合することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することにした。

また、請求項２５に係る本発明では、前記請求項２２に係る本発明において、前記混合ステップは、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とを冷却することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することにした。

また、請求項２６に係る本発明では、前記請求項２２に係る本発明において、前記混合ステップは、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とを前記過酸化水素水が発泡しない温度に冷却することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することにした。

また、請求項２７に係る本発明では、前記請求項２２〜請求項２６のいずれかに係る本発明において、前記反応生成物は、カロ酸であることにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、複数種類の薬剤を混合した後に基板の表面で加熱しているために、薬剤の混合時に薬剤が蒸発したり変質したりしてしまうのを防止して所望の濃度や量の洗浄剤を生成することができて、基板の洗浄を良好に行うことができ、しかも、加熱によって基板の表面で薬剤同士の反応が促進され、反応によって基板の表面で洗浄剤が生成されるので、基板の洗浄を良好に行うことができる。

特に、硫酸と過酸化水素水とを混合した硫酸過酸化水素水を用いた基板の洗浄においては、過酸化水素の分解発泡を未然に防止して、酸化力の強い反応生成物（たとえば、カロ酸）を基板の表面で生成することができるので、反応生成物によって基板の表面を良好に洗浄することができる。

以下に、本発明に係る基板洗浄装置、基板洗浄方法及び基板洗浄プログラムの具体的な構成について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、基板としてウエハを洗浄する基板洗浄装置に本発明を適用した場合について説明する。

まず、基板洗浄装置の構成について説明すると、図１に示すように、基板洗浄装置１は、チャンバー２の内部に円筒状のアウターカップ３を取付けるとともに、アウターカップ３の内側にインナーカップ４を昇降自在に取付け、インナーカップ４の内側中央部に回転モータ５を載置し、回転モータ５の駆動軸６の先端にウエハ７を保持しながら水平回転させるためのスピンチャック８を取付けている。インナーカップ４には、昇降機構９が連結されている。

また、基板洗浄装置１は、図１及び図２に示すように、アウターカップ３の外側に昇降機構10を載置し、この昇降機構10に昇降アーム11の基端部を取付けるとともに、昇降アーム11の先端部に円環状のリング12を取付けて、昇降機構10によってリング12をウエハ７の上方で昇降できるようにしている。

さらに、基板洗浄装置１には、ウエハ７の表面に洗浄薬液を吐出するための洗浄薬液吐出手段13と、ウエハ７の表面に吐出された洗浄薬液を加熱するための加熱手段14とが設けられている。

この洗浄薬液吐出手段13は、図１及び図３に示すように、硫酸の供給源15と過酸化水素水の供給源16とを開閉バルブ17,18を介して混合槽19に接続し、混合槽19にポンプ20を接続し、ポンプ20に調温装置21を接続し、調温装置21にフィルター22を接続し、フィルター22に開閉バルブ23を介してノズル24を接続し、このノズル24に移動機構25を連結してノズル24をウエハ７の上方でウエハ７の半径方向に移動できるようにしている。なお、硫酸や、過酸化水素を含んだ薬液（たとえば、ＳＰＭ）は、雰囲気中の水分を吸着しやすい性質があり、雰囲気中の水分の吸着によって硫酸と過酸化水素水との混合比の最適値がずれてしまい、洗浄能力（レジスト剥離能力）が低下してしまう懸念がある。そのため、混合槽19や硫酸の供給源15で用いられる貯留槽は、槽内に乾燥した不活性ガスを液面に供給して、水分の吸着を防止できる構造としておくことが望ましい。

また、洗浄薬液吐出手段13は、フィルター22と混合槽19とをオーバーフローパイプ26で接続し、フィルター22の流出口に開閉バルブ27を介してドレンパイプ28を接続するとともに混合槽19を循環パイプ29を介して接続している。

さらに、洗浄薬液吐出手段13は、混合槽19の内部に冷却手段30を設けている。

ここで、洗浄薬液吐出手段13は、開閉バルブ17と開閉バルブ18を開くことによって硫酸と過酸化水素水とを混合槽19に供給することで混合槽19の内部で硫酸と過酸化水素水とを混合することができるとともに、開閉バルブ23と開閉バルブ27を閉じた状態でポンプ20を駆動することによっても硫酸と過酸化水素水とを混合することができ、これによって、硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水を生成するための混合手段31として機能し、また、開閉バルブ23を開くとともに開閉バルブ27を閉じた状態でポンプ20を駆動することによって硫酸過酸化水素水を混合槽19からノズル24を介してウエハ７の表面に供給することができ、これによって、硫酸過酸化水素水をウエハ７の表面に供給するための供給手段32として機能することになり、さらに、冷却手段30によって過酸化水素水を冷却して硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制する昇温抑制手段として機能するとともに、硫酸と過酸化水素水との反応を抑制することができ、これによって、硫酸と過酸化水素水とが反応して反応生成物としてのカロ酸が生成されるのを抑制するための反応抑制手段33として機能することになる。なお、反応抑制手段33は、硫酸と過酸化水素水との反応を完全に停止させる必要はなく、硫酸と過酸化水素水とが反応して反応生成物が生成されるのを抑制したり、或いは、反応生成物が分解してしまうのを抑制することができればよい。

ここで、洗浄薬液吐出手段13は、図４に示すように構成することもできる。すなわち、硫酸の供給源15と過酸化水素水の供給源16とを開閉バルブ17,18を介して細径の分岐管34にそれぞれ接続するとともに、分岐管34に分岐管34よりも径を太くした混合管35を複数個繰り返し接続し、最終的に混合管35にノズル24を接続するとともに、複数個の分岐管34と混合管35とを冷却容器36の内部に収容して、冷却容器36の内部で分岐管34と混合管35とを通過する硫酸と過酸化水素水とが混合した硫酸過酸化水素水を冷却するように構成してもよい。この場合にも、開閉バルブ17と開閉バルブ18を開くことによって分岐管34と混合管35の内部で硫酸と過酸化水素水とを混合することができ、これによって、硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水を生成するための混合手段として機能し、また、開閉バルブ17と開閉バルブ18を開くことによって硫酸過酸化水素水をノズル24からウエハ７の表面に供給することができ、これによって、硫酸過酸化水素水をウエハ７の表面に供給するための供給手段として機能することになり、さらに、冷却容器36の内部で分岐管34と混合管35とを通過する硫酸過酸化水素水を冷却して硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制する昇温抑制手段として機能するとともに、硫酸と過酸化水素水との反応を抑制することができ、これによって、硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成されるのを抑制するための反応抑制手段として機能することになる。なお、反応抑制手段33は、硫酸と過酸化水素水との反応を完全に停止させる必要はなく、硫酸と過酸化水素水とが反応して反応生成物が生成されるのを抑制したり、或いは、反応生成物が分解してしまうのを抑制することができればよい。

加熱手段14は、スピンチャック８の上部に取付けられており、ウエハ７を直接的に加熱することで、ウエハ７の表面に供給された硫酸過酸化水素水を加熱してウエハ７の表面で硫酸と過酸化水素水との反応を促成してカロ酸を生成するようにしている。なお、ここではウエハ７を直接的に加熱することで硫酸過酸化水素水を加熱しているが、ウエハ７を直接的に加熱するのではなく、チャンバー２の内部に設けたヒータによってウエハ７の表面に供給された硫酸過酸化水素水を直接的に加熱するようにしてもよい。

そして、基板洗浄装置１は、回転モータ５と昇降機構９と昇降機構10と洗浄薬液吐出手段13（開閉バルブ17,18,23,27、ポンプ20、移動機構25、冷却手段30、混合手段31、供給手段32、反応抑制手段）と加熱手段14などの駆動部に制御部37を接続しており、各駆動部を制御部37によって駆動制御するようにしている。

この制御部37は、ＣＰＵからなるコントローラ38に記憶媒体39を接続して構成している。記憶媒体39は、各種の設定データや後述する基板洗浄プログラム40を格納しており、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリーでもよく、また、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭなどのディスク状記憶媒体でもよい。

次に、上記構成の基板洗浄装置１における基板洗浄方法について説明する。基板洗浄装置１における基板洗浄方法は、制御部37の記憶媒体39に格納された基板洗浄プログラム40によって基板洗浄装置１に基板の洗浄を実行させるようにしている。

基板洗浄プログラム40は、硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水を生成する混合ステップＳ１と、硫酸過酸化水素水をウエハ７の表面に供給する供給ステップＳ２と、ウエハ７の表面に供給した硫酸過酸化水素水をウエハ７の表面で加熱してカロ酸を生成する加熱ステップＳ３とから構成している。

まず、混合ステップＳ１では、混合槽19の内部で硫酸と過酸化水素水とを混合する。具体的には、制御部37が、開閉バルブ17と開閉バルブ18を開くことによって供給源15,16から硫酸と過酸化水素水とをそれぞれ混合槽19に供給することで混合槽19の内部で硫酸と過酸化水素水とを混合し、さらに、開閉バルブ23と開閉バルブ27を閉じた状態でポンプ20を駆動することによって混合槽19の内部で硫酸と過酸化水素水とを混合し、これによって、硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水を生成する。

この混合ステップＳ１では、硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、硫酸と過酸化水素水とが昇温してしまうのを抑制し、硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成されるのを抑制し、或いは、硫酸と過酸化水素水とが反応して生成されるカロ酸が分解しないように抑制するようにしている。

具体的には、混合ステップＳ１では、硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、混合槽19の内部に硫酸だけを先に貯留しておき、その後、混合槽19の内部に過酸化水素水を徐々に供給するようにし、過酸化水素水が発泡しない状態を保持するように混合槽19の内部で硫酸と過酸化水素水とを徐々に混合することによって硫酸と過酸化水素水とが昇温してしまうのを抑制し、硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成されるのを抑制し、或いは、硫酸と過酸化水素水とが反応して生成されるカロ酸が分解しないように抑制するようにしている。なお、混合槽19の内部に過酸化水素水だけを先に貯留しておき、その後、混合槽19の内部に硫酸を徐々に供給するようにしてもよい。

しかも、混合ステップＳ１では、硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、混合槽19の内部の冷却手段30を駆動して硫酸と過酸化水素水とを冷却することによって硫酸と過酸化水素水とが昇温してしまうのを抑制し、硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成されるのを抑制し、或いは、硫酸と過酸化水素水とが反応して生成されるカロ酸が分解しないように抑制するようにしている。特に、ここでは、硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、硫酸と過酸化水素水とを過酸化水素水が発泡しない温度に冷却することによって硫酸と過酸化水素水とが昇温してしまうのを抑制し、硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成されるのを抑制し、或いは、硫酸と過酸化水素水とが反応して生成されるカロ酸が分解しないように抑制するようにしている。

このように、混合ステップＳ１では、硫酸と過酸化水素水とが硫酸と過酸化水素水とが昇温してしまうのを抑制し、硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成されるのを抑制し、或いは、硫酸と過酸化水素水とが反応して生成されるカロ酸が分解しないように抑制するようにしているために、反応熱や硫酸の希釈熱によって過酸化水素が分解発泡してしまうのを未然に防止することができ、カロ酸の生成に寄与する過酸化水素の分解による減少を防止することができるので、後述する加熱ステップＳ３において所望量のカロ酸をウエハ７の表面で生成することができ、カロ酸によってウエハ７の表面を良好に洗浄することができるようになる。

なお、上記混合ステップＳ１では、硫酸と過酸化水素水とを冷却しながら徐々に混合するようにしているが、硫酸と過酸化水素水とが昇温してしまうのを抑制し、硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成されるのを抑制し、或いは、硫酸と過酸化水素水とが反応して生成されるカロ酸が分解しないように抑制できればよく、冷却せずに硫酸と過酸化水素水とを徐々に混合するようにしてもよく、また、冷却しながら硫酸と過酸化水素水とを混合するようにしてもよい。

次に、供給ステップＳ２では、混合ステップＳ１で硫酸と過酸化水素水とを混合して生成した硫酸過酸化水素水をノズル24からウエハ７の表面に供給する。具体的には、制御部37が、昇降機構９を駆動してインナーカップ４を上昇させるとともに、回転モータ５を駆動してスピンチャック８に保持したウエハ７を低速で回転させ、昇降機構10を駆動してリング12をウエハ７の直上方の近接位置に降下させ、開閉バルブ23を開くとともに開閉バルブ27を閉じた状態でポンプ20を駆動させることによって硫酸過酸化水素水を混合槽19からノズル24を介してウエハ７の表面に供給し、併せて、移動機構25を駆動してノズル24をウエハ７の中心部から周縁部まで移動させることによってウエハ7の表面全域に硫酸過酸化水素水を供給するようにしている。

この供給ステップＳ２では、供給した過酸化水素水がウエハ７の表面に溜まったままの状態となるようにしており、ウエハ７を低速で回転させるとともにリング12によって過酸化水素水がウエハ７の周縁から流出してしまうのを防止して、洗浄に要する過酸化水素水の使用量を低減できるようにしている。なお、ウエハ７の洗浄に十分な量の過酸化水素水がウエハ７の表面に供給されればよく、ウエハ７を停止した状態でリング12を使用せずにノズル24から過酸化水素水を徐々に滴下してもよく、また、ウエハ７を回転させた状態でノズル24から多量の過酸化水素水を吐出するようにしてもよい。

なお、基板洗浄プログラム40では、混合ステップＳ１を実行した後に供給ステップＳ２を実行するようにしているが、これに限られず、混合ステップＳ１と同時に供給ステップＳ２を実行するようにしてもよい。

次に、加熱ステップＳ３では、ウエハ７の表面に供給した硫酸過酸化水素水をウエハ７の表面で加熱してカロ酸を生成する。具体的には、制御部37が加熱手段14を駆動して、ウエハ７を直接的に加熱するとともに、ウエハ７の表面に供給された硫酸過酸化水素水を加熱してウエハ７の表面で硫酸と過酸化水素水との反応を促成してカロ酸を生成し、或いは、反応により生成されたカロ酸を活性化させるようにしている。

なお、基板洗浄プログラム40では、供給ステップＳ２を実行した後に加熱ステップＳ３を実行するようにしているが、これに限られず、混合ステップＳ１や供給ステップＳ２と同時に加熱ステップＳ３を実行するようにしてもよい。

この加熱ステップＳ３では、加熱によって硫酸と過酸化水素水との反応を促成してカロ酸を生成し、或いは、反応により生成されたカロ酸を活性化させることができればよく、混合ステップＳ１において硫酸と過酸化水素水とが反応しない（カロ酸が生成しない）温度、或いは、反応によって生成されたカロ酸が活性化しない温度にまで冷却して加熱ステップＳ３で加熱することで始めて硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成するようにしてもよく、また、混合ステップＳ１でも一部の硫酸と過酸化水素水とが反応してカロ酸が生成されるが加熱ステップＳ３で加熱することでより多くのカロ酸が生成される、或いは、生成されたカロ酸が活性化するようにしてもよい。

重要なのは加熱ステップＳ３において硫酸過酸化水素水を加熱してカロ酸の生成、或いは、活性化を促成できればよく、これにより、ウエハ７への供給前に過酸化水素が分解発泡してしまうのを未然に防止するとともに、酸化力の強いカロ酸をウエハ７の表面で生成して、カロ酸の酸化力によってウエハ７の表面を良好に洗浄することができる。

以上に説明したように、上記基板洗浄装置１における基板洗浄では、複数種類の薬剤（ここでは、硫酸と過酸化水素水）を混合した後にウエハ７の表面で加熱しているために、薬剤の混合時に薬剤が蒸発したり変質したりしてしまうのを防止して所望の濃度や量の洗浄剤（ここでは、反応生成物としてのカロ酸）を生成することができて、ウエハ７の洗浄を良好に行うことができ、しかも、加熱によってウエハ７の表面で薬剤同士の反応が促進され、反応によってウエハ７の表面で洗浄剤が生成されるので、ウエハ７の洗浄を良好に行うことができる。

なお、硫酸と過酸化水素水との反応によって生成される反応生成物は現在のところカロ酸と考えられているが、カロ酸以外の強酸化力を有する反応生成物が生成される場合であっても、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲において本願発明を適用することができる。また、カロ酸の生成や分解や活性化の有無については、様々な条件によって異なる場合も有り得るが、本願発明では、硫酸と過酸化水素水との混合時にカロ酸の生成や分解や活性化のいずれかの観点において抑制しておき、その後、ウエハ７の表面で加熱によりカロ酸の生成や活性化のいずれかの観点において促成することができればよい。

また、本願発明では、過酸化水素水の濃度を限定するものではないが、35重量％以上の過酸化水素水は危険物として扱われており、90℃程度の温度で過酸化水素の自己分解が発生し、ほとんどの過酸化水素が分解するまで昇温が続き、過酸化水素が消滅して反応生成物が生成されず、洗浄能力（レジスト剥離能力）が著しく低下してしまう。そのため、本願発明のように、過酸化水素水を低温でウエハ７の表面に供給し、ウエハ７の表面で過酸化水素水が90℃以上になるように加熱することで、過酸化水素の自己分解を防止して、ウエハの７の上面で反応生成物の生成を促成でき、洗浄能力（レジスト剥離能力）を向上させることができる。

本発明に係る基板洗浄装置を示す側面模式図。 同平面図。 洗浄薬液吐出手段を示す模式図。 他の洗浄薬液吐出手段を示す模式図。 基板洗浄プログラムを示すフローチャート。

符号の説明

１ 基板洗浄装置 ２ チャンバー
３ アウターカップ ４ インナーカップ
５ 回転モータ ６ 駆動軸
７ ウエハ ８ スピンチャック
９ 昇降機構 10 昇降機構
11 昇降アーム 12 リング
13 洗浄薬液吐出手段 14 加熱手段
15 供給源 16 供給源
17,18 開閉バルブ 19 混合槽
20 ポンプ 21 調温装置
22 フィルター 23 開閉バルブ
24 ノズル 25 移動機構
26 オーバーフローパイプ 27 開閉バルブ
28 ドレンパイプ 29 循環パイプ
30 冷却手段 31 混合手段
32 供給手段 33 反応抑制手段
34 分岐管 35 混合管
36 冷却容器 37 制御部
38 コントローラ 39 記憶媒体
40 基板洗浄プログラム

Claims (27)

1. 複数種類の薬剤を反応させて生成した洗浄剤を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置において、
   前記複数種類の薬剤を混合する混合手段と、
   混合した前記薬剤を前記基板の表面に供給する供給手段と、
   前記基板の表面に供給した前記薬剤を前記基板の表面で加熱する加熱手段と、
   を有することを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記混合手段は、混合した薬剤の反応を抑制するための反応抑制手段を有することを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記反応抑制手段は、混合した薬剤を冷却するための冷却手段であることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
4. 硫酸と過酸化水素水とを反応させて生成した反応生成物を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置において、
   前記硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水（ＳＰＭ：sulfric acid／hydrogen peroxide mixture）を生成する混合手段と、
   前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面に供給する供給手段と、
   前記基板の表面に供給した前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面で加熱する加熱手段と、
   を有することを特徴とする基板洗浄装置。
5. 前記混合手段は、混合した前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制するための昇温抑制手段を有することを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄装置。
6. 前記昇温抑制手段は、前記過酸化水素水が発泡しない状態を保持するように前記硫酸と過酸化水素水とを徐々に混合するように構成したことを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄装置。
7. 前記昇温抑制手段は、混合した前記硫酸と過酸化水素水とを冷却するための冷却手段であることを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄装置。
8. 前記冷却手段は、混合した前記硫酸と過酸化水素水とを前記過酸化水素水が発泡しない温度に冷却するように構成したことを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄装置。
9. 前記反応生成物は、カロ酸（H₂SO₅：ペルオキソ一硫酸）であることを特徴とする請求項４〜請求項８のいずれかに記載の基板洗浄装置。
10. 複数種類の薬剤を反応させて生成した洗浄剤を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄方法において、
    前記複数種類の薬剤を混合した後に前記基板の表面に供給し、その後、前記基板の表面に供給した前記薬剤を前記基板の表面で加熱することを特徴とする基板洗浄方法。
11. 前記複数種類の薬剤を混合するときに、前記複数種類の薬剤の反応を抑制することを特徴とする請求項１０に記載の基板洗浄方法。
12. 前記複数種類の薬剤を混合するときに、前記複数種類の薬剤を冷却することによって前記複数種類の薬剤の反応を抑制することを特徴とする請求項１０に記載の基板洗浄方法。
13. 硫酸と過酸化水素水とを反応させて生成した反応生成物を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄方法において、
    前記硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水を生成した後に前記基板の表面に供給し、その後、前記基板の表面に供給された前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面で加熱することを特徴とする基板洗浄方法。
14. 前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することを特徴とする請求項１３に記載の基板洗浄方法。
15. 前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記過酸化水素水が発泡しない状態を保持するように前記硫酸と過酸化水素水とを徐々に混合することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することを特徴とする請求項１３に記載の基板洗浄方法。
16. 前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とを冷却することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することを特徴とする請求項１３に記載の基板洗浄方法。
17. 前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とを前記過酸化水素水が発泡しない温度に冷却することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することを特徴とする請求項１３に記載の基板洗浄方法。
18. 前記反応生成物は、カロ酸であることを特徴とする請求項１３〜請求項１７のいずれかに記載の基板洗浄方法。
19. 複数種類の薬剤を反応させて生成した洗浄剤を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置に前記基板の洗浄を実行させる基板洗浄プログラムにおいて、
    前記複数種類の薬剤を混合する混合ステップと、
    混合した前記薬剤を前記基板の表面に供給する供給ステップと、
    前記基板の表面に供給した前記薬剤を前記基板の表面で加熱する加熱ステップと、
    を有することを特徴とする基板洗浄プログラム。
20. 前記混合ステップは、前記複数種類の薬剤を混合するときに、前記複数種類の薬剤の反応を抑制することを特徴とする請求項１９に記載の基板洗浄プログラム。
21. 前記混合ステップは、前記複数種類の薬剤を混合するときに、前記複数種類の薬剤を冷却することによって前記複数種類の薬剤の反応を抑制することを特徴とする請求項１９に記載の基板洗浄プログラム。
22. 硫酸と過酸化水素水とを反応させて生成した反応生成物を用いて基板の洗浄を行う基板洗浄装置に前記基板の洗浄を実行させる基板洗浄プログラムにおいて、
    前記硫酸と過酸化水素水とを混合して硫酸過酸化水素水を生成する混合ステップと、
    前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面に供給する供給ステップと、
    前記基板の表面に供給した前記硫酸過酸化水素水を前記基板の表面で加熱する加熱ステップと、
    を有することを特徴とする基板洗浄プログラム。
23. 前記混合ステップは、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することを特徴とする請求項２２に記載の基板洗浄プログラム。
24. 前記混合ステップは、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記過酸化水素水が発泡しない状態を保持するように前記硫酸と過酸化水素水とを徐々に混合することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することを特徴とする請求項２２に記載の基板洗浄プログラム。
25. 前記混合ステップは、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とを冷却することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することを特徴とする請求項２２に記載の基板洗浄プログラム。
26. 前記混合ステップは、前記硫酸と過酸化水素水とを混合するときに、前記硫酸と過酸化水素水とを前記過酸化水素水が発泡しない温度に冷却することによって前記硫酸と過酸化水素水とが昇温するのを抑制することを特徴とする請求項２２に記載の基板洗浄プログラム。
27. 前記反応生成物は、カロ酸であることを特徴とする請求項２２〜請求項２６のいずれかに記載の基板洗浄プログラム。

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