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JP2015023069A - Substrate cleaning apparatus and substrate cleaning method - Google Patents

Substrate cleaning apparatus and substrate cleaning method Download PDF

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JP2015023069A
JP2015023069A JP2013148106A JP2013148106A JP2015023069A JP 2015023069 A JP2015023069 A JP 2015023069A JP 2013148106 A JP2013148106 A JP 2013148106A JP 2013148106 A JP2013148106 A JP 2013148106A JP 2015023069 A JP2015023069 A JP 2015023069A
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JP
Japan
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substrate
substrate cleaning
cleaning apparatus
polymer
cleaning
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Application number
JP2013148106A
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Japanese (ja)
Inventor
洋祐 塙
Yosuke Hanawa
洋祐 塙
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Screen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method that efficiently remove a contaminant such as a particle attached to a substrate surface.SOLUTION: A substrate cleaning apparatus 1 includes a macromolecule supply unit 3 that supplies a macromolecule having polarity to be attached to a substrate 9 and a contaminant, and a physical cleaning unit 4 that performs non-contact physical cleaning of the substrate 9 to which the macromolecule is attached. The contaminant is adsorbed to the substrate 9 by Van der Waals force or the like. The charged macromolecule is attached to the substrate 9 and the contaminant to allow both of the substrate 9 and the contaminant to be charged to the same polarity, thereby reducing adhesive force between the substrate 9 and the contaminant due to electrostatic repulsive force. Physical cleaning is performed while the adhesive force between the substrate 9 and the contaminant is reduced, thereby allowing the contaminant to be efficiently removed with physical damage suppressed.

Description

本発明は、基板の表面から異物を除去する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。   The present invention relates to a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method for removing foreign substances from the surface of a substrate.

半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、PDP用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルタ用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板などの精密電子装置用基板の製造工程では、基板の表面から異物を除去するために、種々の洗浄処理が行われる。   Manufacturing process of substrates for precision electronic devices such as semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal display devices, glass substrates for PDPs, glass substrates for photomasks, substrates for color filters, substrates for recording disks, substrates for solar cells, substrates for electronic paper, etc. In order to remove foreign substances from the surface of the substrate, various cleaning processes are performed.

例えば、基板表面に付着したパーティクルを除去するために、SC−1溶液(アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液)などの薬液を用いた基板洗浄方法が従来知られている。SC−1溶液を用いた従来の基板洗浄方法については、例えば、特許文献1に開示されている。   For example, in order to remove particles adhering to the substrate surface, a substrate cleaning method using a chemical solution such as SC-1 solution (mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution) is conventionally known. A conventional substrate cleaning method using the SC-1 solution is disclosed in Patent Document 1, for example.

特開2007−281358号公報JP 2007-281358 A

近年の半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、基板表面に形成するパターンが微細化している。これにより、より微細なパーティクルを除去する必要が生じる。   As semiconductor devices have been highly integrated and densified in recent years, patterns formed on the substrate surface have become finer. Thereby, it is necessary to remove finer particles.

特許文献1に記載のように、従来のSC−1溶液を用いた基板洗浄方法では、アンモニアによる基板のエッチングロスが生じる。このため、微細化したパターンでは、デバイス不良が起こる虞がある(段落0006)。また、単に基板表面に対してSC−1溶液を供給することのみでは、基板表面に付着するパーティクルを基板表面から良好に除去することができない(段落0012、図1)。   As described in Patent Document 1, in the substrate cleaning method using the conventional SC-1 solution, etching loss of the substrate due to ammonia occurs. For this reason, there is a possibility that a device defect may occur in the miniaturized pattern (paragraph 0006). Further, simply supplying the SC-1 solution to the substrate surface cannot effectively remove particles adhering to the substrate surface from the substrate surface (paragraph 0012, FIG. 1).

一方、パーティクルのサイズが小さくなるにつれ、基板表面とパーティクルとの付着力が強くなる。SC−1溶液を用いることなく、物理洗浄のみにより微細なパーティクルを十分に除去しようとすると、パターンを倒壊させる虞がある(段落0005)。   On the other hand, as the particle size decreases, the adhesion between the substrate surface and the particles increases. If fine particles are sufficiently removed only by physical cleaning without using the SC-1 solution, the pattern may be collapsed (paragraph 0005).

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、パターンの損傷を抑制しつつ、基板表面に付着したパーティクル等の汚染物質を効率よく除去する基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することを、目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method for efficiently removing contaminants such as particles adhering to the substrate surface while suppressing damage to the pattern. With the goal.

上記課題を解決するため、本願の第1発明は、基板に付着した汚染物質を除去するための基板洗浄装置において、基板および汚染物質に付着させる、極性を持つ高分子を供給する、高分子供給部と、前記高分子が付着した前記基板に対して非接触物理洗浄を行う、物理洗浄部と、を備える。   In order to solve the above-mentioned problems, a first invention of the present application is a substrate cleaning apparatus for removing contaminants attached to a substrate, and supplying a polymer having polarity, which is attached to the substrate and the contaminants. And a physical cleaning unit that performs non-contact physical cleaning on the substrate to which the polymer is attached.

本願の第2発明は、第1発明の基板洗浄装置において、前記高分子は、イオン性界面活性剤である。   According to a second aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the first aspect, the polymer is an ionic surfactant.

本願の第3発明は、第2発明の基板洗浄装置において、前記イオン性界面活性剤は、分子量10,000以下である。   According to a third aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the second aspect, the ionic surfactant has a molecular weight of 10,000 or less.

本願の第4発明は、第3発明の基板洗浄装置において、前記イオン性界面活性剤は、分子量1,200以下である。   According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the third aspect, the ionic surfactant has a molecular weight of 1,200 or less.

本願の第5発明は、第2発明から第4発明までのいずれかの基板洗浄装置において前記イオン性界面活性剤は、ポリエチレンイミン(PEI)系、ウレタン系、ポリカルボン酸系、アクリル樹脂系、チオール系、あるいは、シラン系、のいずれかの界面活性剤からなる。   According to a fifth invention of the present application, in the substrate cleaning apparatus according to any one of the second to fourth inventions, the ionic surfactant is a polyethyleneimine (PEI) type, a urethane type, a polycarboxylic acid type, an acrylic resin type, It consists of a thiol-based or silane-based surfactant.

本願の第6発明は、第1発明から第5発明までのいずれかの基板洗浄装置において、前記高分子が付着した前記基板と、前記高分子が付着した前記汚染物質とは、純水または水溶液中において反発力を有する。   A sixth invention of the present application is the substrate cleaning apparatus according to any one of the first to fifth inventions, wherein the substrate to which the polymer is attached and the contaminant to which the polymer is attached are pure water or an aqueous solution. Has a repulsive force inside.

本願の第7発明は、第1発明から第6発明までのいずれかの基板洗浄装置において、前記物理洗浄部は、微粒化した洗浄液を前記基板の表面に噴射する、二流体ノズルと、前記二流体ノズルを前記基板の表面に沿って走査させるノズル移動機構と、を有する。   A seventh invention of the present application is the substrate cleaning apparatus according to any one of the first to sixth inventions, wherein the physical cleaning unit sprays the atomized cleaning liquid onto the surface of the substrate; A nozzle moving mechanism that scans the fluid nozzle along the surface of the substrate.

本願の第8発明は、第1発明から第6発明までのいずれかの基板洗浄装置において、前記物理洗浄部は、前記基板の表面に洗浄液を供給する、洗浄液供給ノズルと、前記基板の表面に供給される洗浄液に超音波振動を付加する、超音波発生部と、を有する。   An eighth invention of the present application is the substrate cleaning apparatus according to any one of the first to sixth inventions, wherein the physical cleaning unit supplies a cleaning liquid to the surface of the substrate, a cleaning liquid supply nozzle, and a surface of the substrate. An ultrasonic generator for applying ultrasonic vibration to the supplied cleaning liquid.

本願の第9発明は、第1発明から第8発明までのいずれかの基板洗浄装置において、前記高分子を前記基板から脱離させる脱離手段をさらに備える。   A ninth invention of the present application is the substrate cleaning apparatus according to any one of the first to eighth inventions, further comprising desorption means for desorbing the polymer from the substrate.

本願の第10発明は、第9発明の基板洗浄装置において、前記脱離手段は、脱離液を供給する、脱離液供給部である。   According to a tenth aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the ninth aspect, the desorption means is a desorption liquid supply unit that supplies a desorption liquid.

本願の第11発明は、第10発明の基板洗浄装置において、前記脱離液は、オゾンを溶解した溶液である。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the tenth aspect, the desorption liquid is a solution in which ozone is dissolved.

本願の第12発明は、第9発明の基板洗浄装置において、前記脱離手段は、UVオゾン洗浄部である。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the ninth aspect, the desorbing means is a UV ozone cleaning unit.

本願の第13発明は、第9発明の基板洗浄装置において、前記脱離手段は、前記基板の表面を加熱する加熱機構を有する。   In a thirteenth aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the ninth aspect, the desorption means has a heating mechanism for heating the surface of the substrate.

本願の第14発明は、第13発明の基板洗浄装置において、前記加熱機構は、前記基板の表面を400℃以上に加熱する。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the thirteenth aspect, the heating mechanism heats the surface of the substrate to 400 ° C. or higher.

本願の第15発明は、第13発明または第14発明の基板洗浄装置において、前記脱離手段は、前記基板を内部に収容するチャンバ内を減圧する減圧機構をさらに有する。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the substrate cleaning apparatus according to the thirteenth aspect or the fourteenth aspect, the detaching unit further includes a pressure reducing mechanism that depressurizes a chamber in which the substrate is housed.

本願の第16発明は、基板に付着した汚染物質を除去するための基板洗浄方法において、a)汚染物質が付着した基板に対し、極性を持つ高分子を供給する、高分子供給工程と、b)前記工程a)の後で、前記高分子が付着した前記基板に対して非接触物理洗浄を行う、物理洗浄工程と、を備える。   According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a substrate cleaning method for removing contaminants attached to a substrate, in which a) a polymer supply step for supplying a polymer having polarity to the substrate to which the contaminants are attached; And a physical cleaning step of performing non-contact physical cleaning on the substrate to which the polymer is adhered after the step a).

本願の第17発明は、第16発明の基板洗浄方法において、前記工程a)において供給される前記高分子は、イオン性界面活性剤である。   According to a seventeenth aspect of the present invention, in the substrate cleaning method according to the sixteenth aspect, the polymer supplied in the step a) is an ionic surfactant.

本願の第18発明は、第17発明の基板洗浄方法において、前記イオン性界面活性剤は、分子量10,000以下である。   According to an eighteenth aspect of the present invention, in the substrate cleaning method according to the seventeenth aspect, the ionic surfactant has a molecular weight of 10,000 or less.

本願の第19発明は、第18発明の基板洗浄方法において、前記イオン性界面活性剤は、分子量1,200以下である。   According to a nineteenth aspect of the present invention, in the substrate cleaning method according to the eighteenth aspect, the ionic surfactant has a molecular weight of 1,200 or less.

本願の第20発明は、第17発明から第19発明までのいずれかの基板洗浄方法において、前記イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が正に帯電するカチオン型界面活性剤であり、前記工程a)において、中性の前記高分子の水溶液を前記基板に供給し、かつ、前記工程b)において、前記基板表面に酸性の水溶液を接触させつつ、非接触物理洗浄を行う。   According to a twentieth aspect of the present invention, in the substrate cleaning method according to any one of the seventeenth aspect to the nineteenth aspect, the ionic surfactant is a cationic surfactant in which a hydrophilic group is positively charged in an aqueous solution. In the step a), a neutral aqueous solution of the polymer is supplied to the substrate, and in the step b), non-contact physical cleaning is performed while contacting an acidic aqueous solution with the substrate surface.

本願の第21発明は、第17発明から第19発明までのいずれかの基板洗浄方法において、前記イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が負に帯電するアニオン型界面活性剤であり、前記工程a)において、酸性の前記高分子の水溶液を前記基板に供給し、かつ、前記工程b)において、前記基板表面に中性の水溶液または純水を接触させつつ、非接触物理洗浄を行う。   A twenty-first invention of the present application is the substrate cleaning method according to any one of the seventeenth to nineteenth inventions, wherein the ionic surfactant is an anionic surfactant in which a hydrophilic group is negatively charged in an aqueous solution, In the step a), an acidic aqueous solution of the polymer is supplied to the substrate, and in the step b), a non-contact physical cleaning is performed while a neutral aqueous solution or pure water is brought into contact with the substrate surface. .

本願の第22発明は、第16発明から第21発明のいずれかの基板洗浄方法において、c)前記工程b)の後で、前記高分子を前記基板から脱離させる、脱離処理工程をさらに備える。   A twenty-second invention of the present application is the substrate cleaning method according to any one of the sixteenth to twenty-first inventions, further comprising: c) a desorption treatment step of desorbing the polymer from the substrate after the step b). Prepare.

本願の第1発明から第22発明によれば、基板および汚染物質に、帯電した高分子が付着することにより、基板と汚染物質との双方が同極に帯電する。これにより、基板と汚染物質との間に静電斥力が生じ、基板と汚染物質との付着力が低下する。この状態において物理洗浄を行うことにより、物理的なダメージを抑えることで基板上のパターンの損傷を抑制しつつ、効率よく汚染物質を除去することができる。   According to the first to twenty-second aspects of the present invention, the charged polymer adheres to the substrate and the contaminant, whereby both the substrate and the contaminant are charged to the same polarity. As a result, electrostatic repulsion is generated between the substrate and the contaminant, and the adhesion between the substrate and the contaminant is reduced. By performing physical cleaning in this state, it is possible to efficiently remove contaminants while suppressing physical damage and suppressing damage to the pattern on the substrate.

本願の第2発明および第16発明によれば、イオン性界面活性剤の帯電した親水基が、基板および汚染物質の表面に付着する。これにより、帯電した高分子が、基板および汚染物質の表面に付着しやすい。   According to the second and sixteenth inventions of the present application, the charged hydrophilic group of the ionic surfactant adheres to the surface of the substrate and the contaminant. Thereby, the charged polymer is likely to adhere to the surface of the substrate and the contaminant.

本願の第3発明および第18発明によれば、イオン性界面活性剤の分子量が10,000以下である。一方、汚染物質の粒子径が600ナノメートル以下の場合、イオン性界面活性剤の分子量が10,000以下での分散効果が高い。これにより、600ナノメートル以下の微細な汚染物質を、より確実に除去する。   According to the third and eighteenth aspects of the present application, the molecular weight of the ionic surfactant is 10,000 or less. On the other hand, when the particle size of the contaminant is 600 nanometers or less, the dispersion effect is high when the molecular weight of the ionic surfactant is 10,000 or less. Thereby, fine contaminants of 600 nanometers or less are more reliably removed.

本願の第4発明および第19発明によれば、イオン性界面活性剤の分子量が1,200以下である。一方、汚染物質の粒子径が30ナノメートル以下の場合、イオン性界面活性剤の分子量が1,200以下での分散効果が高い。これにより、30ナノメートル以下の微細な汚染物質を、より確実に除去する。   According to 4th invention and 19th invention of this application, the molecular weight of an ionic surfactant is 1,200 or less. On the other hand, when the particle diameter of the contaminant is 30 nanometers or less, the dispersion effect is high when the molecular weight of the ionic surfactant is 1,200 or less. As a result, fine contaminants of 30 nanometers or less are more reliably removed.

本願の第6発明によれば、一旦基板から剥離した汚染物質が、再び基板に付着するのを抑制できる。これにより、より確実に汚染物質を除去できる。   According to the sixth invention of the present application, it is possible to suppress the contaminant once peeled off from the substrate from adhering to the substrate again. Thereby, a contaminant can be removed more reliably.

本願の第9発明から第15発明および第22発明によれば、汚染物質を除去した後に、基板から高分子を脱離させることができる。   According to the ninth to fifteenth and twenty-second inventions of the present application, the polymer can be detached from the substrate after removing the contaminant.

本願の第20発明によれば、工程a)では、基板および汚染物質が、中性の水溶液に接触する。SiOやSiでは、ゼータ電位がpH約5以下でプラス、pH約5以上でマイナスとなるため、表面がSiOやSiの基板では、工程a)において、基板および汚染物質の固体表面のゼータ電位がマイナスとなり、カチオン型界面活性剤のプラスに帯電した親水基が固体表面に付着しやすい。 According to the twentieth invention of the present application, in step a), the substrate and the contaminant come into contact with a neutral aqueous solution. In the case of SiO 2 or Si 3 N 4 , the zeta potential becomes positive when the pH is about 5 or less, and becomes negative when the pH is about 5 or more. Therefore, in the case of the substrate having the SiO 2 or Si 3 N 4 surface, The zeta potential on the solid surface of the substance becomes negative, and the positively charged hydrophilic group of the cationic surfactant is likely to adhere to the solid surface.

その後、工程b)では、酸性の水溶液を接触させることにより、固体表面のゼータ電位をゼロ前後(pH5前後)、またはプラス(pH5未満)に変化させる。これにより、基板および汚染物質の表面は、それぞれプラスに帯電しているため、静電斥力により反発し合う。このような状態において物理洗浄を行うと、物理的なダメージを抑えつつ、効率よく汚染物質を除去できる。   Thereafter, in step b), the zeta potential of the solid surface is changed to around zero (around pH 5) or plus (less than pH 5) by contacting with an acidic aqueous solution. Thereby, since the surface of the substrate and the contaminant is positively charged, they repel each other due to electrostatic repulsion. When physical cleaning is performed in such a state, contaminants can be efficiently removed while suppressing physical damage.

本願の第21発明によれば、工程a)では、基板および汚染物質が、酸性の水溶液に接触する。SiOやSiでは、ゼータ電位がpH約5以下でプラス、pH約5以上でマイナスとなるため、表面がSiOやSiの基板では、工程a)において、基板および汚染物質の固体表面のゼータ電位がプラスとなり、アニオン型界面活性剤のマイナスに帯電した親水基が固体表面に付着しやすい。 According to the twenty-first invention of the present application, in step a), the substrate and the contaminant come into contact with the acidic aqueous solution. In the case of SiO 2 or Si 3 N 4 , the zeta potential becomes positive when the pH is about 5 or less, and becomes negative when the pH is about 5 or more. Therefore, in the case of the substrate having the SiO 2 or Si 3 N 4 surface, The zeta potential of the solid surface of the substance becomes positive, and the negatively charged hydrophilic group of the anionic surfactant tends to adhere to the solid surface.

その後、工程b)では、中性の水溶液または純水を接触させることにより、固体表面のゼータ電位をマイナス(pH5以上)に変化させる。これにより、基板および汚染物質の表面は、それぞれマイナスに帯電しているため、静電斥力により反発し合う。このような状態において物理洗浄を行うと、物理的なダメージを抑えつつ、効率よく汚染物質を除去できる。   Thereafter, in step b), the zeta potential of the solid surface is changed to minus (pH 5 or more) by contacting with a neutral aqueous solution or pure water. As a result, the substrate and the surface of the contaminant are negatively charged, and thus repel each other due to electrostatic repulsion. When physical cleaning is performed in such a state, contaminants can be efficiently removed while suppressing physical damage.

基板洗浄装置の構成を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the structure of the board | substrate washing | cleaning apparatus. 基板洗浄装置の主な制御機構を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main control mechanisms of a board | substrate cleaning apparatus. 基板洗浄処理の流れを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of the board | substrate cleaning process. 分散液の吐出時の様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the mode at the time of discharge of a dispersion liquid. 物理洗浄時の様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed the mode at the time of physical cleaning typically. 脱離液の吐出時の様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the mode at the time of discharge of a detachment | desorption liquid. アニオン型界面活性剤を使用した場合の、分散液の吐出時の様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the mode at the time of the discharge of a dispersion liquid when an anionic surfactant is used. アニオン型界面活性剤を使用した場合の、物理洗浄時の様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the mode at the time of physical washing | cleaning at the time of using an anionic surfactant. 一変形例に係る基板洗浄装置の構成を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the structure of the board | substrate cleaning apparatus which concerns on one modification. 他の変形例に係る基板洗浄装置の構成を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the structure of the board | substrate cleaning apparatus which concerns on another modification. 他の変形例に係る基板洗浄装置の構成を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the structure of the board | substrate cleaning apparatus which concerns on another modification.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.一実施形態に係る基板洗浄装置>
図1は、基板洗浄装置1の構成を示した縦断面図である。図2は、基板洗浄装置1の主な制御機構を示すブロック図である。
<1. Substrate cleaning apparatus according to one embodiment>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the substrate cleaning apparatus 1. FIG. 2 is a block diagram showing a main control mechanism of the substrate cleaning apparatus 1.

この基板洗浄装置1は、半導体の製造工程において、半導体ウエハ9を内部に収容して洗浄を行う装置である。図1および図2に示すように、本実施形態の基板洗浄装置1は、保持部2、高分子供給部3、物理洗浄部4、脱離液供給部5、排液捕集部6、および制御部10を備えている。   The substrate cleaning apparatus 1 is an apparatus for cleaning a semiconductor wafer 9 contained therein in a semiconductor manufacturing process. As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate cleaning apparatus 1 of the present embodiment includes a holding unit 2, a polymer supply unit 3, a physical cleaning unit 4, a detachment liquid supply unit 5, a drainage collection unit 6, and A control unit 10 is provided.

保持部2は、略円板状の基板である半導体ウエハ9を、略水平に保持する機構である。保持部2は、略円板状のベース部21と、ベース部21の上面に設けられた複数のチャックピン22と、ベース部21を回転させる回転機構23とを有する。   The holding unit 2 is a mechanism that holds the semiconductor wafer 9 that is a substantially disk-shaped substrate substantially horizontally. The holding part 2 includes a substantially disk-shaped base part 21, a plurality of chuck pins 22 provided on the upper surface of the base part 21, and a rotation mechanism 23 that rotates the base part 21.

複数のチャックピン22は、ベース部21の周縁部付近の上面に、等角度間隔で配置されている。半導体ウエハ9は、パターンが形成されるデバイス領域を上面側に向けた状態で、チャックピン22に保持される。各チャックピン22は、半導体ウエハ9の周縁部の下面および外周端面に接触し、ベース部21の上面から空隙を介して上方の位置に、半導体ウエハ9を支持する。   The plurality of chuck pins 22 are arranged at equiangular intervals on the upper surface in the vicinity of the peripheral edge portion of the base portion 21. The semiconductor wafer 9 is held by the chuck pins 22 with the device region where the pattern is formed facing the upper surface side. Each chuck pin 22 contacts the lower surface and the outer peripheral end surface of the peripheral edge of the semiconductor wafer 9 and supports the semiconductor wafer 9 at a position above the upper surface of the base portion 21 through a gap.

保持部2は、半導体ウエハ9の略中心と、回転機構23の中心軸20とが重なるように、半導体ウエハ9を保持する。回転機構23は、例えば、モータにより実現できる。回転機構23を動作させると、ベース部21、チャックピン22、および半導体ウエハ9が、中心軸20を中心として回転する。   The holding unit 2 holds the semiconductor wafer 9 so that the approximate center of the semiconductor wafer 9 and the central axis 20 of the rotation mechanism 23 overlap. The rotation mechanism 23 can be realized by a motor, for example. When the rotation mechanism 23 is operated, the base portion 21, the chuck pins 22, and the semiconductor wafer 9 rotate about the central axis 20.

高分子供給部3は、高分子供給ノズル31と、第1配管32、高分子供給源33、および第1開閉弁34を有する。高分子供給ノズル31は、保持部2に保持された半導体ウエハ9の上面に、分散液を吐出するためのノズルである。分散液には、極性を持つ高分子の界面活性剤である、イオン性界面活性剤Sが含まれる。高分子供給ノズル31は、第1配管32を介して、高分子供給源33と流路接続されている。また、第1配管32の経路途中には、第1開閉弁34が介挿されている。このため、第1開閉弁34を開放すると、高分子供給源33から第1配管32を通って高分子供給ノズル31に、分散液が供給される。そして、高分子供給ノズル31から半導体ウエハ9の上面に、分散液が吐出される。これにより、分散液に含まれるイオン性界面活性剤Sが、半導体ウエハ9と、半導体ウエハ9に付着した汚染物質であるパーティクルとに、付着する。なお、高分子供給源33から供給される分散液は、液体のイオン性界面活性剤Sの原液であってもよいし、液体または固体のイオン性界面活性剤Sの水溶液であってもよい。   The polymer supply unit 3 includes a polymer supply nozzle 31, a first pipe 32, a polymer supply source 33, and a first on-off valve 34. The polymer supply nozzle 31 is a nozzle for discharging the dispersion liquid onto the upper surface of the semiconductor wafer 9 held by the holding unit 2. The dispersion contains an ionic surfactant S, which is a polar polymeric surfactant. The polymer supply nozzle 31 is connected to the polymer supply source 33 through a first pipe 32. A first opening / closing valve 34 is inserted in the middle of the path of the first pipe 32. For this reason, when the first on-off valve 34 is opened, the dispersion liquid is supplied from the polymer supply source 33 to the polymer supply nozzle 31 through the first pipe 32. Then, the dispersion liquid is discharged from the polymer supply nozzle 31 onto the upper surface of the semiconductor wafer 9. As a result, the ionic surfactant S contained in the dispersion adheres to the semiconductor wafer 9 and the particles that are contaminants attached to the semiconductor wafer 9. The dispersion supplied from the polymer supply source 33 may be a liquid stock solution of the ionic surfactant S, or may be a liquid or solid aqueous solution of the ionic surfactant S.

イオン性界面活性剤Sには、例えば、ポリエチレンイミン(PEI)などのポリイミン系界面活性剤や、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのシラン系界面活性剤が使用される。また、イオン性界面活性剤Sには、ウレタン系界面活性剤、ポリカルボン酸系界面活性剤、アクリル樹脂系界面活性剤、または、チオール系界面活性剤が使用されてもよい。   As the ionic surfactant S, for example, a polyimine surfactant such as polyethyleneimine (PEI) or a silane surfactant such as 3-aminopropyltriethoxysilane is used. Further, as the ionic surfactant S, a urethane surfactant, a polycarboxylic acid surfactant, an acrylic resin surfactant, or a thiol surfactant may be used.

イオン性界面活性剤Sは、分子量が10,000以下であることが好ましい。そうすると、粒子径が600ナノメートル以下のパーティクルに対して分散効果が大きい。また、イオン性界面活性剤Sは、分子量が1,200以下であることがより好ましい。そうすると、粒子径が30ナノメートル以下のパーティクルに対して分散効果が大きい。   The ionic surfactant S preferably has a molecular weight of 10,000 or less. Then, the dispersion effect is large for particles having a particle diameter of 600 nanometers or less. The ionic surfactant S more preferably has a molecular weight of 1,200 or less. Then, the dispersion effect is large for particles having a particle diameter of 30 nanometers or less.

例えば、第54回理論応用力学講演会講演論文集p45〜48(神谷秀博、2005)に記載のように、分子量300〜70,000のポリエチレンイミン(PEI)系分散剤を添加した、粒子径の異なるアルミナ粒子スラリーの見かけ粘度は、粒子径がサブミクロンサイズのアルミナ粒子に対しては、分散剤の分子量10,000程度で粘度が極小となり、粒子径7〜30ナノメートルのアルミナ粒子に対しては、分散剤の分子量1,200で粘度が極小値を示す。   For example, as described in the 54th Theoretical and Applied Mechanics Lecture Proceedings p45-48 (Hidehiro Kamiya, 2005), the particle size of a polyethyleneimine (PEI) dispersant having a molecular weight of 300-70,000 is added. The apparent viscosity of different alumina particle slurries is such that for alumina particles having a particle size of submicron, the viscosity becomes minimal at a molecular weight of about 10,000, and for alumina particles having a particle size of 7 to 30 nanometers. Indicates a minimum value of the viscosity of the dispersant having a molecular weight of 1,200.

このように、イオン性界面活性剤Sの分子量を10,000以下または1,200以下にすることにより、より微細なパーティクルについて、半導体ウエハとパーティクルとの付着力を効果的に低下させることができる。   Thus, by making the molecular weight of the ionic surfactant S 10,000 or less or 1,200 or less, the adhesion between the semiconductor wafer and the particles can be effectively reduced with respect to finer particles. .

また、イオン性界面活性剤Sを溶解させる溶媒として、例えば、純水(脱イオン水、DIW)や炭酸水(CO2水溶液)が用いられる。イオン性界面活性剤Sを各種溶媒に溶解させて用いることにより、分散液のpHを調整することができる。   As the solvent for dissolving the ionic surfactant S, for example, pure water (deionized water, DIW) or carbonated water (CO2 aqueous solution) is used. By using the ionic surfactant S dissolved in various solvents, the pH of the dispersion can be adjusted.

物理洗浄部4は、洗浄ノズル41、第2配管42、第3配管43、洗浄液供給源44、気体供給源45、第2開閉弁46、第3開閉弁47、およびノズル移動機構48を有する。洗浄ノズル41は、保持部2に保持された半導体ウエハ9の上面に、ミスト状の洗浄液の液滴を吹き付けるためのノズルである。洗浄ノズル41は、洗浄液供給源44から供給される洗浄液と気体供給源から供給される気体とを混合することにより、ミスト状の洗浄液の液滴を生成する、いわゆる二流体ノズルである。すなわち、物理洗浄部4は、いわゆる二流体洗浄装置である。   The physical cleaning unit 4 includes a cleaning nozzle 41, a second pipe 42, a third pipe 43, a cleaning liquid supply source 44, a gas supply source 45, a second on-off valve 46, a third on-off valve 47, and a nozzle moving mechanism 48. The cleaning nozzle 41 is a nozzle for spraying mist-like cleaning liquid droplets onto the upper surface of the semiconductor wafer 9 held by the holding unit 2. The cleaning nozzle 41 is a so-called two-fluid nozzle that generates mist-like cleaning liquid droplets by mixing the cleaning liquid supplied from the cleaning liquid supply source 44 and the gas supplied from the gas supply source. That is, the physical cleaning unit 4 is a so-called two-fluid cleaning device.

洗浄ノズル41は、第2配管42を介して、洗浄液供給源44と流路接続されている。第2配管42の経路途中には、第2開閉弁46が介挿されている。また、洗浄ノズル41は、第3配管43を介して、気体供給源45と流路接続されている。第3配管43の経路途中には、第3開閉弁47が介挿されている。このため、第2開閉弁46および第3開閉弁47を開放すると、洗浄液供給源44から第2配管42を通って洗浄ノズル41に洗浄液が供給されるとともに、気体供給源45から第3配管43を通って気体が供給される。これにより、洗浄ノズル41から半導体ウエハ9の上面に、ミスト状の洗浄液の液滴が吹き付けられる。すなわち、物理洗浄部4は、微粒化した洗浄液を半導体ウエハ9の上面に噴射することによって、半導体ウエハ9に対して非接触物理洗浄を行う。   The cleaning nozzle 41 is connected to a cleaning liquid supply source 44 through a second pipe 42. A second opening / closing valve 46 is inserted in the middle of the path of the second pipe 42. Further, the cleaning nozzle 41 is connected to the gas supply source 45 through a third pipe 43. A third on-off valve 47 is interposed in the middle of the path of the third pipe 43. Therefore, when the second on-off valve 46 and the third on-off valve 47 are opened, the cleaning liquid is supplied from the cleaning liquid supply source 44 to the cleaning nozzle 41 through the second pipe 42, and from the gas supply source 45 to the third pipe 43. Gas is supplied through. As a result, a mist-like cleaning liquid droplet is sprayed from the cleaning nozzle 41 onto the upper surface of the semiconductor wafer 9. That is, the physical cleaning unit 4 performs non-contact physical cleaning on the semiconductor wafer 9 by spraying the atomized cleaning liquid onto the upper surface of the semiconductor wafer 9.

洗浄ノズル41は、ノズル移動機構48により、水平方向に移動可能である。したがって、洗浄ノズル41は、半導体ウエハ9の上方を走査しながら、半導体ウエハ9の上面に洗浄液を吹き付けることができる。これにより、半導体ウエハ9の上面全体に対し、均一に物理洗浄を行うことができる。   The cleaning nozzle 41 can be moved in the horizontal direction by a nozzle moving mechanism 48. Therefore, the cleaning nozzle 41 can spray the cleaning liquid on the upper surface of the semiconductor wafer 9 while scanning the upper side of the semiconductor wafer 9. As a result, the entire upper surface of the semiconductor wafer 9 can be uniformly physically cleaned.

洗浄液供給源44から供給される洗浄液には、例えば、純水や炭酸水が用いられる。気体供給源45から供給される気体には、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスや、清浄空気や、炭酸ガスが用いられる。洗浄液および当該気体は、半導体ウエハ9に付着させるイオン性界面活性剤Sの種類を考慮して選択される。   For example, pure water or carbonated water is used as the cleaning liquid supplied from the cleaning liquid supply source 44. As the gas supplied from the gas supply source 45, for example, an inert gas such as nitrogen gas, clean air, or carbon dioxide gas is used. The cleaning liquid and the gas are selected in consideration of the type of ionic surfactant S to be attached to the semiconductor wafer 9.

脱離液供給部5は、半導体ウエハ9の上面に付着したイオン性界面活性剤Sを脱離させる、脱離手段である。脱離液供給部5は、脱離液供給ノズル51、第4配管52、脱離液供給源53、および第4開閉弁54を有する。脱離液供給ノズル51は、保持部2に保持された半導体ウエハ9の上面に、脱離液を吐出するためのノズルである。脱離液供給ノズル51は、第4配管52を介して、脱離液供給源53と流路接続されている。また、第4配管52の経路途中には、第4開閉弁54が介挿されている。このため、第4開閉弁54を開放すると、脱離液供給源53から第4配管52を通って脱離液供給ノズル51に、脱離液が供給される。そして、脱離液供給ノズル51から半導体ウエハ9の上面に、脱離液が吐出される。これにより、半導体ウエハ9に付着したイオン性界面活性剤Sが、脱離する。脱離液は、例えば、オゾンを溶解した溶液、すなわち、オゾン水である。   The desorption liquid supply unit 5 is a desorption unit that desorbs the ionic surfactant S adhering to the upper surface of the semiconductor wafer 9. The detachment liquid supply unit 5 includes a detachment liquid supply nozzle 51, a fourth pipe 52, a detachment liquid supply source 53, and a fourth on-off valve 54. The detachment liquid supply nozzle 51 is a nozzle for discharging the detachment liquid onto the upper surface of the semiconductor wafer 9 held by the holding unit 2. The detachment liquid supply nozzle 51 is connected to the detachment liquid supply source 53 through a fourth pipe 52. A fourth on-off valve 54 is inserted in the middle of the route of the fourth pipe 52. Therefore, when the fourth on-off valve 54 is opened, the desorbed liquid is supplied from the desorbed liquid supply source 53 to the desorbed liquid supply nozzle 51 through the fourth pipe 52. Then, the detachment liquid is discharged from the detachment liquid supply nozzle 51 onto the upper surface of the semiconductor wafer 9. Thereby, the ionic surfactant S adhering to the semiconductor wafer 9 is desorbed. The desorption liquid is, for example, a solution in which ozone is dissolved, that is, ozone water.

排液捕集部6は、使用後の分散液、洗浄液、および脱離液を回収する部位である。排液捕集部6は、保持部2に保持された半導体ウエハ9を環状に包囲するカップ61と、カップ61の底部に流路接続された第5配管62とを有する。分散液、洗浄液、および脱離液は、半導体ウエハ9に供給された後、カップ61の内部に捕集される。その後、分散液、洗浄液、および脱離液は、第5配管62を通って、基板洗浄装置1の外部へ排出され、再生処理または廃棄処理される。   The drainage collecting part 6 is a part for collecting the used dispersion liquid, cleaning liquid, and desorbed liquid. The drainage collection unit 6 includes a cup 61 that annularly surrounds the semiconductor wafer 9 held by the holding unit 2, and a fifth pipe 62 that is connected to the bottom of the cup 61 through a flow path. The dispersion liquid, the cleaning liquid, and the desorption liquid are supplied to the semiconductor wafer 9 and then collected in the cup 61. Thereafter, the dispersion liquid, the cleaning liquid, and the desorbing liquid are discharged to the outside of the substrate cleaning apparatus 1 through the fifth pipe 62, and are subjected to a regeneration process or a disposal process.

制御部10は、図2に示すように、チャックピン22、回転機構23、第1開閉弁34、第2開閉弁46、第3開閉弁47、ノズル移動機構48、および、第4開閉弁54などの、基板洗浄装置1に設けられた種々の動作機構を制御する。制御部10は、各種演算処理を行うCPU101と、各種プログラムおよび各種情報を記憶するメモリ102とを備える。CPU101が、メモリ102を参照しながら所定の処理プログラムを実行することにより、基板洗浄装置1における半導体ウエハ9の洗浄処理が進行する。   As shown in FIG. 2, the control unit 10 includes the chuck pin 22, the rotation mechanism 23, the first on-off valve 34, the second on-off valve 46, the third on-off valve 47, the nozzle moving mechanism 48, and the fourth on-off valve 54. Various operation mechanisms provided in the substrate cleaning apparatus 1 are controlled. The control unit 10 includes a CPU 101 that performs various arithmetic processes, and a memory 102 that stores various programs and various information. When the CPU 101 executes a predetermined processing program with reference to the memory 102, the cleaning process of the semiconductor wafer 9 in the substrate cleaning apparatus 1 proceeds.

なお、上述した保持部2、高分子供給部3、物理洗浄部4、脱離液供給部5、および排液捕集部6は、温度および清浄度が制御されたチャンバ8の内部に配置される。また、チャンバ8に設けられた搬入出口を開閉するためのシャッタ機構や、搬入出口を介して半導体ウエハ9を搬入および搬出するための搬送機構も、制御部10により動作制御される。   The holding unit 2, the polymer supply unit 3, the physical cleaning unit 4, the desorbed liquid supply unit 5, and the drainage collecting unit 6 described above are disposed inside the chamber 8 in which the temperature and cleanliness are controlled. The The control unit 10 also controls operations of a shutter mechanism for opening and closing a loading / unloading port provided in the chamber 8 and a transfer mechanism for loading and unloading the semiconductor wafer 9 via the loading / unloading port.

<2.基板洗浄処理について>
続いて、上記の基板洗浄装置1を用いた基板洗浄処理について、説明する。図3は、基板洗浄装置1における基板洗浄処理の流れを示したフローチャートである。図4は、分散液の吐出時の様子を、模式的に示した図である。図5は、物理洗浄時の様子を、模式的に示した図である。図6は、脱離液の吐出時の様子を、模式的に示した図である。
<2. Substrate cleaning process>
Next, a substrate cleaning process using the substrate cleaning apparatus 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the substrate cleaning process in the substrate cleaning apparatus 1. FIG. 4 is a diagram schematically showing a state when the dispersion liquid is discharged. FIG. 5 is a diagram schematically showing a state during physical cleaning. FIG. 6 is a diagram schematically showing a state when discharging the desorbing liquid.

この基板洗浄装置1では、半導体ウエハ9の表面に付着したパーティクル91を除去することを目的として、基板洗浄処理を行う。この基板洗浄装置1において、半導体ウエハ9の洗浄処理を行うときには、制御部10が、基板洗浄装置1内の各部を動作制御する。これにより、以下の動作が進行する。以下、図3を参照しながら、各部の動作について説明する。   In this substrate cleaning apparatus 1, a substrate cleaning process is performed for the purpose of removing particles 91 adhering to the surface of the semiconductor wafer 9. In the substrate cleaning apparatus 1, when performing the cleaning process of the semiconductor wafer 9, the control unit 10 controls the operation of each unit in the substrate cleaning apparatus 1. As a result, the following operation proceeds. Hereinafter, the operation of each unit will be described with reference to FIG.

基板洗浄装置1は、まず、所定の搬送機構によって、半導体ウエハ9をチャンバ8の内部に搬入する。搬入の際、チャンバ8の搬入出口は開放され、当該搬入出口からチャンバ8内へと半導体ウエハ9が搬入される。また、保持部2の複数のチャックピン22を外側へ開くとともに、ベース部21の上方に、半導体ウエハ9が配置される。そして、複数のチャックピン22を内側へ閉じることにより、所定の搬送機構から保持部2へ、半導体ウエハ9を移載する。半導体ウエハ9は、デバイス面を上面に向けた水平姿勢で、保持部2に保持される(ステップS1)。半導体ウエハ9の移載が完了すると、チャンバ8の搬入出口が閉鎖される。   The substrate cleaning apparatus 1 first carries the semiconductor wafer 9 into the chamber 8 by a predetermined transfer mechanism. At the time of loading, the loading / unloading port of the chamber 8 is opened, and the semiconductor wafer 9 is loaded from the loading / unloading port into the chamber 8. In addition, the plurality of chuck pins 22 of the holding unit 2 are opened outward, and the semiconductor wafer 9 is disposed above the base unit 21. Then, the semiconductor wafer 9 is transferred from the predetermined transport mechanism to the holding unit 2 by closing the plurality of chuck pins 22 inward. The semiconductor wafer 9 is held by the holding unit 2 in a horizontal posture with the device surface facing the upper surface (step S1). When the transfer of the semiconductor wafer 9 is completed, the loading / unloading port of the chamber 8 is closed.

次に、基板洗浄装置1は、第1開閉弁34を開放する。これにより、図4に示すように、高分子供給ノズル31から分散液30が吐出される(ステップS2)。分散液30は、高分子供給ノズル31から、半導体ウエハ9の上面の略中央へ向けて吐出される。また、分散液30の吐出開始と同時に、または、吐出開始後に、回転機構23を動作させることにより、ベース部21の回転を開始する。これにより、半導体ウエハ9の上面全体に、分散液を塗布する。   Next, the substrate cleaning apparatus 1 opens the first on-off valve 34. Thereby, as shown in FIG. 4, the dispersion liquid 30 is discharged from the polymer supply nozzle 31 (step S2). The dispersion liquid 30 is discharged from the polymer supply nozzle 31 toward the approximate center of the upper surface of the semiconductor wafer 9. Further, the rotation of the base portion 21 is started by operating the rotation mechanism 23 simultaneously with the start of the discharge of the dispersion liquid 30 or after the start of the discharge. Thereby, the dispersion liquid is applied to the entire upper surface of the semiconductor wafer 9.

本実施形態のイオン性界面活性剤Sは、分子量1,200のポリエチレンイミン(PEI)系界面活性剤である。ポリエチレンイミン系界面活性剤は、水溶液中で親水基が正に帯電する、カチオン(陽イオン)型界面活性剤である。分散液30は、イオン性界面活性剤Sを純水に溶解させた水溶液である。このため、分散液30は、pH7前後の中性となっている。また、イオン性界面活性剤Sの親水基は正に帯電している。   The ionic surfactant S of this embodiment is a polyethyleneimine (PEI) surfactant having a molecular weight of 1,200. Polyethyleneimine surfactants are cationic (cationic) type surfactants whose hydrophilic groups are positively charged in an aqueous solution. The dispersion 30 is an aqueous solution in which the ionic surfactant S is dissolved in pure water. For this reason, the dispersion 30 is neutral around pH 7. Further, the hydrophilic group of the ionic surfactant S is positively charged.

本実施形態の半導体ウエハ9は、デバイス面の表面がSiOの皮膜で覆われている。また、除去対象の汚染物質であるパーティクル91の多くが、SiOの粒子である。SiO表面のゼータ電位は、例えば、ウルトラクリーンULSI技術(アドバンストエレクトロニクスシリーズ)p162〜164(大見忠弘、1995)に記載のように、pH5付近において正負が転じる。pH5より酸性側、すなわち、pH5未満においてSiO表面のゼータ電位は正となり、pH5よりアルカリ性側、すなわち、pH5以上においてSiO表面のゼータ電位は負となる。 In the semiconductor wafer 9 of this embodiment, the surface of the device surface is covered with a SiO 2 film. Further, most of the particles 91 that are contaminants to be removed are SiO 2 particles. The zeta potential on the surface of SiO 2 changes in the vicinity of pH 5 as described in, for example, Ultra Clean ULSI Technology (Advanced Electronics Series) p162-164 (Tadahiro Omi, 1995). The zeta potential on the SiO 2 surface is positive on the acidic side from pH 5, that is, below pH 5, and the zeta potential on the SiO 2 surface is negative on the alkaline side from pH 5, ie, at pH 5 or higher.

したがって、本実施形態の分散液30はpH7前後であるため、分散液30が半導体ウエハ9に接触している時、半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面のゼータ電位は負となる。   Therefore, since the dispersion liquid 30 of this embodiment has a pH of around 7, when the dispersion liquid 30 is in contact with the semiconductor wafer 9, the zeta potential on the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91 is negative.

半導体ウエハ9とパーティクル91とは、ファンデルワールス力等により物理吸着している。半導体ウエハ9の上面全体に分散液を接触させることにより、半導体ウエハ9の表面と、パーティクル91の表面とに、イオン性界面活性剤Sが付着する。このとき、上述の通り、半導体ウエハ9およびパーティクル91のゼータ電位は負であり、イオン性界面活性剤Sは正に帯電している。このため、イオン性界面活性剤Sが半導体ウエハ9およびパーティクル91に引きつけられ、イオン性界面活性剤Sが半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面に効率よく付着する。   The semiconductor wafer 9 and the particles 91 are physically adsorbed by van der Waals force or the like. By bringing the dispersion liquid into contact with the entire upper surface of the semiconductor wafer 9, the ionic surfactant S adheres to the surface of the semiconductor wafer 9 and the surface of the particles 91. At this time, as described above, the zeta potentials of the semiconductor wafer 9 and the particles 91 are negative, and the ionic surfactant S is positively charged. For this reason, the ionic surfactant S is attracted to the semiconductor wafer 9 and the particles 91, and the ionic surfactant S efficiently adheres to the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91.

イオン性界面活性剤Sが半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面に付着することにより、半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面は、それぞれ正に帯電する。半導体ウエハ9とパーティクル91の双方が同極に帯電すると、半導体ウエハ9とパーティクル91との間に静電斥力が働く。したがって、半導体ウエハ9とパーティクル91との付着力が低下する。これにより、パーティクル91が半導体ウエハ9から剥離する、または、剥離しやすい状態となる。   When the ionic surfactant S adheres to the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91, the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91 are positively charged. When both the semiconductor wafer 9 and the particle 91 are charged to the same polarity, an electrostatic repulsive force acts between the semiconductor wafer 9 and the particle 91. Therefore, the adhesive force between the semiconductor wafer 9 and the particles 91 is reduced. As a result, the particles 91 are peeled off from the semiconductor wafer 9 or are easily peeled off.

なお、ステップS2において、半導体ウエハ9およびパーティクル91のゼータ電位が負であることにより、イオン性界面活性剤Sの親水基の有する正電荷が一部打ち消される。しかしながら、半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面に付着するイオン性界面活性剤Sの電荷量が、ゼータ電位を上回るため、半導体ウエハ9とパーティクル91との間には正の静電斥力が働く。   In step S2, the positive charges of the hydrophilic groups of the ionic surfactant S are partially canceled by the negative zeta potential of the semiconductor wafer 9 and the particles 91. However, since the charge amount of the ionic surfactant S adhering to the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91 exceeds the zeta potential, a positive electrostatic repulsive force acts between the semiconductor wafer 9 and the particles 91.

半導体ウエハ9の上面全体に分散液が供給された後、基板洗浄装置1は、第1開閉弁34を閉鎖し、高分子供給ノズル31からの分散液30の吐出を停止する。   After the dispersion liquid is supplied to the entire upper surface of the semiconductor wafer 9, the substrate cleaning apparatus 1 closes the first on-off valve 34 and stops the discharge of the dispersion liquid 30 from the polymer supply nozzle 31.

続いて、基板洗浄装置1は、第2開閉弁46および第3開閉弁47を開放する。これにより、図5に示すように、洗浄ノズル41から半導体ウエハ9の上面に、ミスト状の洗浄液40の液滴が吹き付けられる。洗浄ノズル41は、回転機構23により回転している半導体ウエハ9の上方を水平方向に走査しながら、半導体ウエハ9の上面に洗浄液40を吹き付ける。これにより、半導体ウエハ9の上面全体に対して、非接触物理洗浄を行う(ステップS3)。   Subsequently, the substrate cleaning apparatus 1 opens the second on-off valve 46 and the third on-off valve 47. Thereby, as shown in FIG. 5, droplets of the mist-like cleaning liquid 40 are sprayed from the cleaning nozzle 41 onto the upper surface of the semiconductor wafer 9. The cleaning nozzle 41 sprays the cleaning liquid 40 on the upper surface of the semiconductor wafer 9 while scanning the upper side of the semiconductor wafer 9 rotated by the rotating mechanism 23 in the horizontal direction. Thereby, non-contact physical cleaning is performed on the entire upper surface of the semiconductor wafer 9 (step S3).

本実施形態の洗浄液40は、pH5前後の炭酸水である。このため、半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面に洗浄液40が接触すると、半導体ウエハ9およびパーティクル91のゼータ電位はおよそゼロとなる。これにより、イオン性界面活性剤Sの電荷を打ち消すゼータ電位がゼロとなるため、半導体ウエハ9と、パーティクル91との静電斥力が増す。すなわち、半導体ウエハ9と、パーティクル91との反発力が増す。   The cleaning liquid 40 of this embodiment is carbonated water having a pH of around 5. For this reason, when the cleaning liquid 40 comes into contact with the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91, the zeta potential of the semiconductor wafer 9 and the particles 91 becomes approximately zero. As a result, the zeta potential that cancels the charge of the ionic surfactant S becomes zero, and the electrostatic repulsion between the semiconductor wafer 9 and the particles 91 increases. That is, the repulsive force between the semiconductor wafer 9 and the particles 91 is increased.

なお、洗浄液40がpH5以下であってもよい。そうすると、半導体ウエハ9およびパーティクル91のゼータ電位が正となる。この場合、半導体ウエハ9およびパーティクル91のゼータ電位と、イオン性界面活性剤Sの電荷との双方が正となるため、半導体ウエハ9と、パーティクル91との静電斥力がさらに増す。すなわち、半導体ウエハ9と、パーティクル91との反発力がさらに増す。   The cleaning liquid 40 may have a pH of 5 or less. As a result, the zeta potentials of the semiconductor wafer 9 and the particles 91 become positive. In this case, since both the zeta potential of the semiconductor wafer 9 and the particle 91 and the charge of the ionic surfactant S are positive, the electrostatic repulsion between the semiconductor wafer 9 and the particle 91 is further increased. That is, the repulsive force between the semiconductor wafer 9 and the particles 91 is further increased.

このように、半導体ウエハ9とパーティクル91との間に反発力が生じた状態で物理洗浄を行うことにより、物理洗浄の洗浄時間を長くしたり、洗浄パワーを大きくしたりすることなく、汚染物質の除去力を増加させることができる。それどころか、半導体ウエハ9とパーティクル91との間の反発力を充分大きくすることにより、物理洗浄の洗浄時間を短縮したり、洗浄パワーを小さくすることができる。すなわち、物理的なダメージを最小限に抑えることで半導体ウエハ9上のパターンの損傷を抑制しつつ、確実に汚染物質であるパーティクル91を除去することができる。   In this way, by performing physical cleaning in a state in which a repulsive force is generated between the semiconductor wafer 9 and the particles 91, the pollutant can be obtained without increasing the cleaning time of the physical cleaning or increasing the cleaning power. The removal power can be increased. On the contrary, by sufficiently increasing the repulsive force between the semiconductor wafer 9 and the particles 91, the cleaning time of physical cleaning can be shortened or the cleaning power can be reduced. That is, by suppressing physical damage to a minimum, it is possible to reliably remove the particles 91 that are contaminants while suppressing damage to the pattern on the semiconductor wafer 9.

上記の通り、ステップS2およびステップS3において、イオン性界面活性剤Sが付着した半導体ウエハ9と、イオン性界面活性剤Sが付着したパーティクル91とは、純水または水溶液中において、反発力を有している。これにより、一旦半導体ウエハ9から剥離したパーティクル91が、半導体ウエハ9に再付着するのが抑制されている。したがって、半導体ウエハ9に付着したパーティクル91を、より確実に除去することができる。   As described above, in steps S2 and S3, the semiconductor wafer 9 to which the ionic surfactant S adheres and the particles 91 to which the ionic surfactant S adheres have a repulsive force in pure water or an aqueous solution. doing. As a result, the particles 91 once separated from the semiconductor wafer 9 are prevented from reattaching to the semiconductor wafer 9. Therefore, the particles 91 adhering to the semiconductor wafer 9 can be more reliably removed.

半導体ウエハ9の上面全体に対して洗浄液40の吹きつけが完了すると、基板洗浄装置1は、第2開閉弁46および第3開閉弁47を閉鎖し、洗浄ノズル41からの洗浄液40の吐出を停止する。   When spraying of the cleaning liquid 40 is completed on the entire upper surface of the semiconductor wafer 9, the substrate cleaning apparatus 1 closes the second on-off valve 46 and the third on-off valve 47 and stops the discharge of the cleaning liquid 40 from the cleaning nozzle 41. To do.

その後、基板洗浄装置1は、第4開閉弁54を開放する。これにより、図6に示すように、脱離液供給ノズル51から半導体ウエハ9の上面に、脱離液50が吐出される。半導体ウエハ9が回転機構23により回転していることにより、半導体ウエハ9の上面全体に脱離液50が効率よく供給される。本実施形態では、脱離液50はオゾン水である。   Thereafter, the substrate cleaning apparatus 1 opens the fourth on-off valve 54. As a result, as shown in FIG. 6, the detachment liquid 50 is discharged from the detachment liquid supply nozzle 51 onto the upper surface of the semiconductor wafer 9. Since the semiconductor wafer 9 is rotated by the rotation mechanism 23, the desorption liquid 50 is efficiently supplied to the entire upper surface of the semiconductor wafer 9. In the present embodiment, the desorbing liquid 50 is ozone water.

イオン性界面活性剤Sが付着した半導体ウエハ9の表面に脱離液50が接触することにより、脱離液50中のオゾンから分離した活性酸素が、イオン性界面活性剤Sと化学的に結合し、イオン性界面活性剤Sが半導体ウエハ9から脱離する(ステップS4)。同時に、イオン性界面活性剤Sは、二酸化炭素や水などの物質に分解される。   When the desorbing liquid 50 comes into contact with the surface of the semiconductor wafer 9 to which the ionic surfactant S is adhered, the active oxygen separated from ozone in the desorbing liquid 50 is chemically bonded to the ionic surfactant S. Then, the ionic surfactant S is desorbed from the semiconductor wafer 9 (step S4). At the same time, the ionic surfactant S is decomposed into substances such as carbon dioxide and water.

半導体ウエハ9の上面のイオン性界面活性剤Sが脱離されると、基板洗浄装置1は、第4開閉弁54を閉鎖し、脱離液供給ノズル51からの脱離液50の吐出を停止する。脱離液50の吐出を停止した後、基板洗浄装置1は、回転機構23の回転数を上昇させて、所定時間、半導体ウエハ9を高速回転させて、スピン乾燥を行う。これにより、半導体ウエハ9上に残存した脱離液50が、遠心力により除去される。なお、スピン乾燥中、乾燥気体を半導体ウエハ9の表面に供給することにより、乾燥効率を向上させてもよい。   When the ionic surfactant S on the upper surface of the semiconductor wafer 9 is desorbed, the substrate cleaning apparatus 1 closes the fourth on-off valve 54 and stops discharging the desorbing liquid 50 from the desorbing liquid supply nozzle 51. . After stopping the discharge of the detaching liquid 50, the substrate cleaning apparatus 1 increases the rotation speed of the rotation mechanism 23, rotates the semiconductor wafer 9 at a high speed for a predetermined time, and performs spin drying. Thereby, the desorbed liquid 50 remaining on the semiconductor wafer 9 is removed by centrifugal force. Note that the drying efficiency may be improved by supplying a dry gas to the surface of the semiconductor wafer 9 during spin drying.

半導体ウエハ9の表面が乾燥した後、基板洗浄装置1は、回転機構23の動作を停止させ、ベース部21および半導体ウエハ9の回転を停止する。   After the surface of the semiconductor wafer 9 is dried, the substrate cleaning apparatus 1 stops the operation of the rotation mechanism 23 and stops the rotation of the base portion 21 and the semiconductor wafer 9.

最後に、基板洗浄装置1は、チャンバ8の搬入出口を開放し、所定の搬送機構によって、半導体ウエハ9をチャンバ8の外部へ搬出する(ステップS5)。   Finally, the substrate cleaning apparatus 1 opens the loading / unloading port of the chamber 8 and unloads the semiconductor wafer 9 to the outside of the chamber 8 by a predetermined transfer mechanism (step S5).

<3.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
<3. Modification>
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.

上記の実施形態では、イオン性界面活性剤はカチオン型界面活性剤であったが、本発明はこれに限られない。イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が負に帯電するアニオン(陰イオン)型界面活性剤であってもよい。   In the above embodiment, the ionic surfactant is a cationic surfactant, but the present invention is not limited to this. The ionic surfactant may be an anionic (anionic) type surfactant in which a hydrophilic group is negatively charged in an aqueous solution.

図7は、上記の基板洗浄装置1を用いた基板洗浄処理において、イオン性界面活性剤Saとしてアニオン型界面活性剤を用いた場合の、分散液の吐出時の様子を、模式的に示した図である。図8は、図7の例において、物理洗浄時の様子を、模式的に示した図である。   FIG. 7 schematically shows a state when the dispersion liquid is discharged when an anionic surfactant is used as the ionic surfactant Sa in the substrate cleaning process using the substrate cleaning apparatus 1 described above. FIG. FIG. 8 is a diagram schematically showing a state during physical cleaning in the example of FIG.

図7の例では、分散剤に含まれるイオン性界面活性剤Saは、分子量10,000以下のポリカルボン酸系のアニオン型界面活性剤である。分散液30aは、イオン性界面活性剤Saを炭酸水に溶解させた水溶液である。このため、分散液30aは、酸性であり、pH5未満となっている。また、イオン性界面活性剤Saの親水基は負に帯電している。   In the example of FIG. 7, the ionic surfactant Sa contained in the dispersant is a polycarboxylic acid anionic surfactant having a molecular weight of 10,000 or less. The dispersion 30a is an aqueous solution in which an ionic surfactant Sa is dissolved in carbonated water. For this reason, the dispersion liquid 30a is acidic and has a pH of less than 5. Further, the hydrophilic group of the ionic surfactant Sa is negatively charged.

一方、分散液30aがpH5未満であるため、分散液30aが半導体ウエハ9およびパーティクル91に接触すると、半導体ウエハ9およびパーティクル91のゼータ電位は正となり、イオン性界面活性剤Saが半導体ウエハ9およびパーティクル91に引きつけられる。したがって、イオン性界面活性剤Saが半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面に効率よく付着する。   On the other hand, since the dispersion liquid 30a is less than pH 5, when the dispersion liquid 30a comes into contact with the semiconductor wafer 9 and the particle 91, the zeta potential of the semiconductor wafer 9 and the particle 91 becomes positive, and the ionic surfactant Sa is Attracted to the particles 91. Therefore, the ionic surfactant Sa adheres efficiently to the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91.

イオン性界面活性剤Saが半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面に付着することにより、半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面は、それぞれ負に帯電する。半導体ウエハ9とパーティクル91の双方が同極に帯電すると、半導体ウエハ9とパーティクル91との間に静電斥力が働く。したがって、パーティクル91が半導体ウエハ9から剥離する、または、剥離しやすい状態となる。   When the ionic surfactant Sa adheres to the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91, the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91 are negatively charged. When both the semiconductor wafer 9 and the particle 91 are charged to the same polarity, an electrostatic repulsive force acts between the semiconductor wafer 9 and the particle 91. Therefore, the particles 91 are peeled from the semiconductor wafer 9 or are easily peeled off.

半導体ウエハ9の上面全体に分散液30aが供給され、イオン性界面活性剤Saが半導体ウエハ9およびパーティクルの表面に付着した後、図8に示すように、半導体ウエハ9の上面には洗浄液40aが吹き付けられ、物理洗浄される。   After the dispersion liquid 30a is supplied to the entire upper surface of the semiconductor wafer 9 and the ionic surfactant Sa adheres to the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles, the cleaning liquid 40a is applied to the upper surface of the semiconductor wafer 9 as shown in FIG. Sprayed and physically cleaned.

図8の例では、物理洗浄に使用される洗浄液40aは、pH7の純水である。このため、半導体ウエハ9およびパーティクル91の表面に洗浄液40aが接触すると、半導体ウエハ9およびパーティクル91のゼータ電位が負に転じる。これにより、半導体ウエハ9と、パーティクル91との静電斥力が増す。すなわち、半導体ウエハ9と、パーティクル91との反発力が増す。なお、洗浄液40aとして、純水に代えて、pH7前後の中性の水溶液を用いてもよい。   In the example of FIG. 8, the cleaning liquid 40a used for physical cleaning is pure water having a pH of 7. For this reason, when the cleaning liquid 40a comes into contact with the surfaces of the semiconductor wafer 9 and the particles 91, the zeta potential of the semiconductor wafer 9 and the particles 91 turns negative. Thereby, the electrostatic repulsion between the semiconductor wafer 9 and the particles 91 is increased. That is, the repulsive force between the semiconductor wafer 9 and the particles 91 is increased. As the cleaning liquid 40a, a neutral aqueous solution around pH 7 may be used instead of pure water.

このようにすれば、イオン性界面活性剤がアニオン型界面活性剤の場合であっても、半導体ウエハ9とパーティクル91との間に反発力が生じた状態で物理洗浄を行うことにより、汚染物質の除去力を増加させることができる。すなわち、物理的なダメージを最小限に抑えて半導体ウエハ9上のパターンの損傷を抑制しつつ、確実に汚染物質であるパーティクル91を除去することができる。   In this way, even if the ionic surfactant is an anionic surfactant, the pollutant can be obtained by performing physical cleaning in a state where a repulsive force is generated between the semiconductor wafer 9 and the particles 91. The removal power can be increased. That is, it is possible to reliably remove the particles 91 that are contaminants while minimizing physical damage and suppressing damage to the pattern on the semiconductor wafer 9.

図9は、一変形例に係る基板洗浄装置1bの構成を示した縦断面図である。図9の例では、物理洗浄部4bは、二流体洗浄装置に代えて、超音波洗浄装置である。物理洗浄部4bは、洗浄ノズル41b、第2配管42b、洗浄液供給源44b、第2開閉弁46b、および超音波振動子49bを有する。   FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a substrate cleaning apparatus 1b according to a modification. In the example of FIG. 9, the physical cleaning unit 4b is an ultrasonic cleaning device instead of the two-fluid cleaning device. The physical cleaning unit 4b includes a cleaning nozzle 41b, a second pipe 42b, a cleaning liquid supply source 44b, a second on-off valve 46b, and an ultrasonic transducer 49b.

洗浄ノズル41bは、第2配管42bを介して、洗浄液供給源44bと流路接続された、洗浄液供給ノズルである。また、第2配管42bの経路途中には、第2開閉弁46bが介挿されている。また、洗浄ノズル41bには、超音波振動を発生させる超音波振動子49bが組み込まれている。超音波振動子49bを駆動させると、洗浄ノズル41bの内部において、洗浄液に超音波振動が付加される。超音波振動は、例えば、10kHz〜1MHzの低周波振動であっても良く、1MHz以上の高周波振動であってもよい。   The cleaning nozzle 41b is a cleaning liquid supply nozzle that is connected to the cleaning liquid supply source 44b through the second pipe 42b. A second opening / closing valve 46b is inserted in the middle of the path of the second pipe 42b. The cleaning nozzle 41b incorporates an ultrasonic transducer 49b that generates ultrasonic vibrations. When the ultrasonic vibrator 49b is driven, ultrasonic vibration is added to the cleaning liquid inside the cleaning nozzle 41b. The ultrasonic vibration may be, for example, a low frequency vibration of 10 kHz to 1 MHz or a high frequency vibration of 1 MHz or more.

このため、第2開閉弁46bを開放するとともに、超音波振動子49bを駆動させると、洗浄ノズル41bから半導体ウエハ9bの上面に、超音波振動が付加された洗浄液が供給される。半導体ウエハ9bの表面に付着したパーティクルは、超音波振動のエネルギーによって、半導体ウエハ9bの表面から遊離する。すなわち、物理洗浄部4bは、半導体ウエハ9bに対して、超音波振動を利用した非接触物理洗浄を行う。   For this reason, when the second on-off valve 46b is opened and the ultrasonic vibrator 49b is driven, the cleaning liquid to which the ultrasonic vibration is added is supplied from the cleaning nozzle 41b to the upper surface of the semiconductor wafer 9b. The particles adhering to the surface of the semiconductor wafer 9b are released from the surface of the semiconductor wafer 9b by the energy of ultrasonic vibration. That is, the physical cleaning unit 4b performs non-contact physical cleaning using ultrasonic vibration on the semiconductor wafer 9b.

このように、本発明の基板洗浄装置の物理洗浄部は、半導体ウエハに対して非接触物理洗浄を行う装置であれば、二流体洗浄装置、超音波洗浄装置、またはその他の洗浄装置であってもよい。   As described above, the physical cleaning unit of the substrate cleaning apparatus of the present invention is a two-fluid cleaning apparatus, an ultrasonic cleaning apparatus, or other cleaning apparatus as long as it is a device that performs non-contact physical cleaning on a semiconductor wafer. Also good.

図10は、他の変形例に係る基板洗浄装置1cの構成を示した縦断面図である。図10の例では、基板洗浄装置1cは、脱離手段として、脱離液供給部に代えて、UVオゾン洗浄部5cを備える。   FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a substrate cleaning apparatus 1c according to another modification. In the example of FIG. 10, the substrate cleaning apparatus 1 c includes a UV ozone cleaning unit 5 c as a desorbing unit instead of the desorbing liquid supply unit.

UVオゾン洗浄部5cは、半導体ウエハ9cの表面に対して、UVオゾン洗浄を行う。UVオゾン洗浄部5cは、UVランプ55c、酸素供給配管56c、酸素供給源57c、および酸素供給用開閉弁58cを有する。UVランプ55cは、半導体ウエハ9cの上方に配置されている。   The UV ozone cleaning unit 5c performs UV ozone cleaning on the surface of the semiconductor wafer 9c. The UV ozone cleaning unit 5c includes a UV lamp 55c, an oxygen supply pipe 56c, an oxygen supply source 57c, and an oxygen supply opening / closing valve 58c. The UV lamp 55c is disposed above the semiconductor wafer 9c.

酸素供給配管56cは、一端が酸素供給源57cと接続され、他端がチャンバ8c内に配置された酸素供給口561cとなっている。また、酸素供給配管56cの経路途中には、酸素供給用開閉弁58cが介挿されている。このため、酸素供給用開閉弁58cが開放されると、酸素供給口561cからチャンバ8c内へ酸素が供給される。チャンバ8c内へ供給された酸素は、紫外線が照射されると、オゾンを生成する。なお、チャンバ8c内の酸素濃度がUVオゾン洗浄を行うのに充分である場合、酸素供給配管56c、酸素供給源57c、および酸素供給用開閉弁58cを省略してもよい。   One end of the oxygen supply pipe 56c is connected to the oxygen supply source 57c, and the other end is an oxygen supply port 561c disposed in the chamber 8c. An oxygen supply opening / closing valve 58c is inserted in the middle of the oxygen supply pipe 56c. Therefore, when the oxygen supply opening / closing valve 58c is opened, oxygen is supplied from the oxygen supply port 561c into the chamber 8c. Oxygen supplied into the chamber 8c generates ozone when irradiated with ultraviolet rays. When the oxygen concentration in the chamber 8c is sufficient for performing UV ozone cleaning, the oxygen supply pipe 56c, the oxygen supply source 57c, and the oxygen supply opening / closing valve 58c may be omitted.

UVランプ55cが半導体ウエハ9cの表面に紫外線光を照射すると、半導体ウエハ9cの表面に付着したイオン性界面活性剤が分解され、半導体ウエハ9cの表面からイオン性界面活性剤が脱離する。また、同時に、紫外線により発生したオゾンから分離した活性酸素が、イオン性界面活性剤と化学的に結合し、二酸化炭素や水などの揮発性物質に分解する。このように、脱離手段がUVオゾン洗浄部であっても、半導体ウエハに付着したイオン性界面活性剤を除去できる。   When the UV lamp 55c irradiates the surface of the semiconductor wafer 9c with ultraviolet light, the ionic surfactant attached to the surface of the semiconductor wafer 9c is decomposed, and the ionic surfactant is desorbed from the surface of the semiconductor wafer 9c. At the same time, active oxygen separated from ozone generated by ultraviolet rays chemically binds to the ionic surfactant and decomposes into volatile substances such as carbon dioxide and water. Thus, even if the desorption means is a UV ozone cleaning unit, the ionic surfactant attached to the semiconductor wafer can be removed.

図11は、他の変形例に係る基板洗浄装置1dの構成を示した縦断面図である。図11の例では、基板洗浄装置1dは、脱離手段として、脱離液供給部に代えて、加熱機構7dおよび減圧機構70dを有する。   FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a substrate cleaning apparatus 1d according to another modification. In the example of FIG. 11, the substrate cleaning apparatus 1d has a heating mechanism 7d and a pressure reducing mechanism 70d as desorption means instead of the desorption liquid supply unit.

加熱機構7dは、加熱用ノズル71d、加熱用気体供給配管72d、加熱用気体供給源73d、ヒータ74d、および加熱用開閉弁75dを有する。加熱用ノズル71dは、半導体ウエハ9dの上面に、加熱された加熱用気体を吐出するためのノズルである。加熱用ノズル71dは、加熱用気体供給配管72dを介して、加熱用気体供給源73dと流路接続されている。また、加熱用気体供給管72dの経路途中には、ヒータ74dおよび加熱用開閉弁75dが介挿されている。加熱用気体には、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスが用いられる。   The heating mechanism 7d includes a heating nozzle 71d, a heating gas supply pipe 72d, a heating gas supply source 73d, a heater 74d, and a heating on-off valve 75d. The heating nozzle 71d is a nozzle for discharging heated heating gas onto the upper surface of the semiconductor wafer 9d. The heating nozzle 71d is connected to a heating gas supply source 73d through a flow path via a heating gas supply pipe 72d. Further, a heater 74d and a heating on-off valve 75d are interposed in the course of the heating gas supply pipe 72d. For example, an inert gas such as nitrogen gas is used as the heating gas.

減圧機構70dは、チャンバ8d内の雰囲気を外部へ排出し、チャンバ8d内を減圧する。減圧機構70dは、排気管76dおよび減圧ポンプ77dを有する。排気管76dは、一端がチャンバ8dの内部空間に接続され、他端に排気口761dを有する。排気管76dの経路途中には、減圧ポンプ77dが接続されている。減圧ポンプ77dを駆動させると、チャンバ8dの内部の雰囲気が排気管76dを介して排気口761dから排出される。これにより、チャンバ8d内の雰囲気が減圧される。   The decompression mechanism 70d discharges the atmosphere in the chamber 8d to the outside, and decompresses the inside of the chamber 8d. The decompression mechanism 70d has an exhaust pipe 76d and a decompression pump 77d. One end of the exhaust pipe 76d is connected to the internal space of the chamber 8d, and the other end has an exhaust port 761d. A decompression pump 77d is connected midway along the exhaust pipe 76d. When the decompression pump 77d is driven, the atmosphere inside the chamber 8d is exhausted from the exhaust port 761d through the exhaust pipe 76d. Thereby, the atmosphere in the chamber 8d is decompressed.

チャンバ8d内を減圧しつつ、加熱用開閉弁75dを開放すると、加熱用気体供給源73dから加熱用気体供給管72dを通って、加熱用ノズル71dに、ヒータ74dにて加熱された加熱用気体が供給される。そして、加熱用ノズル71dから半導体ウエハ9dの上面に、加熱された加熱用気体が吐出される。これにより、半導体ウエハ9dの上面が加熱される。このとき、加熱用ノズル71dから吐出される加熱用気体は、400℃以上であることが望ましい。   When the heating on-off valve 75d is opened while the inside of the chamber 8d is decompressed, the heating gas heated by the heater 74d is supplied from the heating gas supply source 73d through the heating gas supply pipe 72d to the heating nozzle 71d. Is supplied. Then, the heated heating gas is discharged from the heating nozzle 71d onto the upper surface of the semiconductor wafer 9d. Thereby, the upper surface of the semiconductor wafer 9d is heated. At this time, the heating gas discharged from the heating nozzle 71d is desirably 400 ° C. or higher.

固体表面に付着している物質は、固体表面の温度を上げるに従い、付着力の弱いものから順次脱離する性質がある。このため、半導体ウエハ9dの上面が加熱されると、半導体ウエハ9dに付着したイオン性界面活性剤が、脱離する。半導体ウエハ9dの表面から脱離し、チャンバ8d内の雰囲気中に浮遊したイオン性界面活性剤は、チャンバ8d内の雰囲気とともに、排気口761dから排出される。チャンバ8d内を減圧しつつイオン性界面活性剤を脱離させることにより、脱離したイオン性界面活性剤が再付着されることが、抑制されている。このように、脱離手段が加熱機構および減圧機構であっても、半導体ウエハに付着したイオン性界面活性剤を除去できる。   Substances adhering to the solid surface have the property of sequentially desorbing from those with weak adhesion as the temperature of the solid surface increases. For this reason, when the upper surface of the semiconductor wafer 9d is heated, the ionic surfactant attached to the semiconductor wafer 9d is desorbed. The ionic surfactant desorbed from the surface of the semiconductor wafer 9d and suspended in the atmosphere in the chamber 8d is discharged from the exhaust port 761d together with the atmosphere in the chamber 8d. By desorbing the ionic surfactant while reducing the pressure in the chamber 8d, it is possible to prevent the desorbed ionic surfactant from being reattached. Thus, even if the desorption means is a heating mechanism and a decompression mechanism, the ionic surfactant attached to the semiconductor wafer can be removed.

図10の例や図11の例のように、本発明の基板洗浄装置は、脱離液供給部に代えて、半導体ウエハに付着したイオン性界面活性剤を脱離させる構成であれば、UVオゾン洗浄部や、加熱機構や、その他の構成を有していてもよい。   As in the example of FIG. 10 and the example of FIG. 11, the substrate cleaning apparatus of the present invention is not limited to the desorbing liquid supply unit, and may be UV as long as the ionic surfactant attached to the semiconductor wafer is desorbed. You may have an ozone washing | cleaning part, a heating mechanism, and another structure.

また、本発明は、洗浄対象たる基板が、SiOの表面を有する半導体ウエハに限られない。上記の実施形態では、半導体ウエハの表面がSiOであったため、イオン性界面活性剤がカチオン型の場合は、分散液にpHが5より大きい水溶液、洗浄液にpH5以下の水溶液を使用している。また、イオン性界面活性剤がアニオン型の場合は、分散液にpH5未満の水溶液、洗浄液にpH5より大きい純水または水溶液を使用している。これは、SiOのゼータ電位がpH5付近で正負反転するためである。分散液および洗浄液は、洗浄対象たる基板のゼータ電位のpH依存性を考慮して選択する。 Further, the present invention is not limited to a semiconductor wafer whose substrate to be cleaned has a SiO 2 surface. In the above embodiment, since the surface of the semiconductor wafer is SiO 2 , when the ionic surfactant is a cation type, an aqueous solution having a pH greater than 5 is used for the dispersion and an aqueous solution having a pH of 5 or less is used for the cleaning liquid. . Further, when the ionic surfactant is an anionic type, an aqueous solution having a pH of less than 5 is used for the dispersion, and pure water or an aqueous solution having a pH of more than 5 is used for the cleaning liquid. This is because the zeta potential of SiO 2 is reversed between positive and negative in the vicinity of pH 5. The dispersion liquid and the cleaning liquid are selected in consideration of the pH dependence of the zeta potential of the substrate to be cleaned.

また、上記の実施形態または変形例では、高分子供給源33、洗浄液供給源44,44b、気体供給源45、脱離液供給源53、および酸素供給源57cが、基板洗浄装置の一部であったが、これらの供給源には、工場内のユーティリティ設備を利用してもよい。   In the above-described embodiment or modification, the polymer supply source 33, the cleaning liquid supply sources 44 and 44b, the gas supply source 45, the desorption liquid supply source 53, and the oxygen supply source 57c are part of the substrate cleaning apparatus. However, utility facilities in the factory may be used for these supply sources.

また、上記の実施形態や変形例の基板洗浄装置は、単一のチャンバ内において半導体ウエハの洗浄処理を行っていたが、本発明の基板洗浄装置は、このようなチャンバを複数備え、複数枚の半導体ウエハを、複数のチャンバにおいて並列に処理できるものであってもよい。   In addition, the substrate cleaning apparatus of the above-described embodiment or modification performs a semiconductor wafer cleaning process in a single chamber. However, the substrate cleaning apparatus of the present invention includes a plurality of such chambers. These semiconductor wafers may be processed in parallel in a plurality of chambers.

また、上記の基板洗浄装置は、半導体ウエハの製造工程に用いられるものであったが、本発明の基板洗浄装置および基板洗浄方法は、液晶表示装置用ガラス基板、PDP用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルタ用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板などの他の精密電子装置用基板を、処理対象とするものであってもよい。   Further, the above substrate cleaning apparatus is used in the manufacturing process of a semiconductor wafer, but the substrate cleaning apparatus and the substrate cleaning method of the present invention are for a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a PDP, and a photomask. Other precision electronic device substrates such as a glass substrate, a color filter substrate, a recording disk substrate, and a solar cell substrate may be processed.

また、基板洗浄装置の細部の構成については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。   Moreover, about the detailed structure of a board | substrate cleaning apparatus, you may differ from the shape shown by each figure of this application. Moreover, you may combine suitably each element which appeared in said embodiment and modification in the range which does not produce inconsistency.

1,1b,1c 基板洗浄装置
2 保持部
3 高分子供給部
4,4b 物理洗浄部
5 脱離液供給部
5c オゾン洗浄部
6 排液捕集部
7d 加熱機構
8,8c,8d チャンバ
9,9b,9c,9d 半導体ウエハ
10 制御部
30,30a 分散液
31 高分子供給ノズル
40,40a 洗浄液
41,41b 洗浄ノズル
44,44b 洗浄液供給源
45 気体供給源
48 ノズル移動機構
49b 超音波振動子
50 脱離液
51 脱離液供給ノズル
55c UVランプ
57c 酸素供給源
70d 減圧機構
71d 加熱用ノズル
73d 加熱用気体供給源
74d ヒータ
91 パーティクル
561c 酸素供給口
S,Sa イオン性界面活性剤
1, 1b, 1c Substrate cleaning device 2 Holding unit 3 Polymer supply unit 4, 4b Physical cleaning unit 5 Desorbed liquid supply unit 5c Ozone cleaning unit 6 Drained liquid collection unit 7d Heating mechanism 8, 8c, 8d Chamber 9, 9b , 9c, 9d Semiconductor wafer 10 Control unit 30, 30a Dispersion liquid 31 Polymer supply nozzle 40, 40a Cleaning liquid 41, 41b Cleaning nozzle 44, 44b Cleaning liquid supply source 45 Gas supply source 48 Nozzle moving mechanism 49b Ultrasonic vibrator 50 Desorption Liquid 51 Desorption liquid supply nozzle 55c UV lamp 57c Oxygen supply source 70d Depressurization mechanism 71d Heating nozzle 73d Heating gas supply source 74d Heater 91 Particle 561c Oxygen supply port S, Sa Ionic surfactant

Claims (22)

基板に付着した汚染物質を除去するための基板洗浄装置において、
基板および汚染物質に付着させる、極性を持つ高分子を供給する、高分子供給部と、
前記高分子が付着した前記基板に対して非接触物理洗浄を行う、物理洗浄部と、
を備える基板洗浄装置。
In a substrate cleaning apparatus for removing contaminants attached to a substrate,
A polymer supply unit for supplying a polymer having polarity, which is attached to a substrate and a contaminant;
A physical cleaning unit that performs non-contact physical cleaning on the substrate to which the polymer is attached;
A substrate cleaning apparatus comprising:
請求項1に記載の基板洗浄装置において、
前記高分子は、イオン性界面活性剤である基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 1,
The substrate cleaning apparatus, wherein the polymer is an ionic surfactant.
請求項2に記載の基板洗浄装置において、
前記イオン性界面活性剤は、分子量10,000以下である基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 2,
The substrate cleaning apparatus, wherein the ionic surfactant has a molecular weight of 10,000 or less.
請求項3に記載の基板洗浄装置において、
前記イオン性界面活性剤は、分子量1,200以下である基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 3,
The substrate cleaning apparatus, wherein the ionic surfactant has a molecular weight of 1,200 or less.
請求項2から請求項4までのいずれかに記載の基板洗浄装置において、
前記イオン性界面活性剤は、
ポリエチレンイミン(PEI)系、
ウレタン系、
ポリカルボン酸系、
アクリル樹脂系、
チオール系、
あるいは、
シラン系、
のいずれかの界面活性剤からなる基板洗浄装置。
In the substrate cleaning apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The ionic surfactant is
Polyethyleneimine (PEI) system,
Urethane,
Polycarboxylic acid,
Acrylic resin,
Thiol,
Or
Silane,
A substrate cleaning apparatus comprising any of the above surfactants.
請求項1から請求項5までのいずれかに記載の基板洗浄装置において、
前記高分子が付着した前記基板と、前記高分子が付着した前記汚染物質とは、純水または水溶液中において反発力を有する、基板洗浄装置。
In the substrate cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The substrate cleaning apparatus, wherein the substrate to which the polymer is attached and the contaminant to which the polymer is attached have a repulsive force in pure water or an aqueous solution.
請求項1から請求項6までのいずれかに記載の基板洗浄装置において、
前記物理洗浄部は、
微粒化した洗浄液を前記基板の表面に噴射する、二流体ノズルと、
前記二流体ノズルを前記基板の表面に沿って走査させるノズル移動機構と、
を有する基板洗浄装置。
In the substrate cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The physical cleaning unit
A two-fluid nozzle that sprays atomized cleaning liquid onto the surface of the substrate;
A nozzle moving mechanism that scans the two-fluid nozzle along the surface of the substrate;
A substrate cleaning apparatus.
請求項1から請求項6までのいずれかに記載の基板洗浄装置において、
前記物理洗浄部は、
前記基板の表面に洗浄液を供給する、洗浄液供給ノズルと、
前記基板の表面に供給される洗浄液に超音波振動を付加する、超音波発生部と、
を有する基板洗浄装置。
In the substrate cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The physical cleaning unit
A cleaning liquid supply nozzle for supplying a cleaning liquid to the surface of the substrate;
An ultrasonic generator for applying ultrasonic vibration to the cleaning liquid supplied to the surface of the substrate;
A substrate cleaning apparatus.
請求項1から請求項8までのいずれかに記載の基板洗浄装置において、
前記高分子を前記基板から脱離させる脱離手段
をさらに備える基板洗浄装置。
In the substrate cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A substrate cleaning apparatus further comprising desorption means for desorbing the polymer from the substrate.
請求項9に記載の基板洗浄装置において、
前記脱離手段は、脱離液を供給する、脱離液供給部である基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 9, wherein
The desorption means is a substrate cleaning apparatus which is a desorption liquid supply unit for supplying a desorption liquid.
請求項10に記載の基板洗浄装置において、
前記脱離液は、オゾンを溶解した溶液である基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 10,
The substrate cleaning apparatus, wherein the desorption liquid is a solution in which ozone is dissolved.
請求項9に記載の基板洗浄装置において、
前記脱離手段は、UVオゾン洗浄部である基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 9, wherein
The desorption means is a substrate cleaning apparatus which is a UV ozone cleaning unit.
請求項9に記載の基板洗浄装置において、
前記脱離手段は、前記基板の表面を加熱する加熱機構を有する基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 9, wherein
The desorption means is a substrate cleaning apparatus having a heating mechanism for heating the surface of the substrate.
請求項13に記載の基板洗浄装置において、
前記加熱機構は、前記基板の表面を400℃以上に加熱する基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 13,
The heating mechanism is a substrate cleaning apparatus that heats the surface of the substrate to 400 ° C. or higher.
請求項13または請求項14に記載の基板洗浄装置において、
前記脱離手段は、前記基板を内部に収容するチャンバ内を減圧する減圧機構をさらに有する基板洗浄装置。
The substrate cleaning apparatus according to claim 13 or 14,
The desorption means is a substrate cleaning apparatus further comprising a depressurization mechanism for depressurizing a chamber in which the substrate is housed.
基板に付着した汚染物質を除去するための基板洗浄方法において、
a)汚染物質が付着した基板に対し、極性を持つ高分子を供給する、高分子供給工程と、
b)前記工程a)の後で、前記高分子が付着した前記基板に対して非接触物理洗浄を行う、物理洗浄工程と、
を備える基板洗浄方法。
In the substrate cleaning method for removing contaminants attached to the substrate,
a) a polymer supplying step for supplying a polymer having polarity to a substrate to which a contaminant is attached;
b) After the step a), a physical cleaning step of performing non-contact physical cleaning on the substrate to which the polymer is attached;
A substrate cleaning method comprising:
請求項16に記載の基板洗浄方法において、
前記工程a)において供給される前記高分子は、イオン性界面活性剤である基板洗浄方法。
The substrate cleaning method according to claim 16, wherein
The substrate cleaning method, wherein the polymer supplied in the step a) is an ionic surfactant.
請求項17に記載の基板洗浄方法において、
前記イオン性界面活性剤は、分子量10,000以下である基板洗浄方法。
The substrate cleaning method according to claim 17,
The substrate cleaning method, wherein the ionic surfactant has a molecular weight of 10,000 or less.
請求項18に記載の基板洗浄方法において、
前記イオン性界面活性剤は、分子量1,200以下である基板洗浄方法。
The substrate cleaning method according to claim 18, wherein
The substrate cleaning method, wherein the ionic surfactant has a molecular weight of 1,200 or less.
請求項17から請求項19までのいずれかに記載の基板洗浄方法において、
前記イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が正に帯電するカチオン型界面活性剤であり、
前記工程a)において、中性の前記高分子の水溶液を前記基板に供給し、
かつ、
前記工程b)において、前記基板表面に酸性の水溶液を接触させつつ、非接触物理洗浄を行う、基板洗浄方法。
In the substrate cleaning method according to any one of claims 17 to 19,
The ionic surfactant is a cationic surfactant whose hydrophilic group is positively charged in an aqueous solution,
Supplying a neutral aqueous solution of the polymer to the substrate in step a);
And,
A substrate cleaning method, wherein in step b), non-contact physical cleaning is performed while contacting an acidic aqueous solution with the substrate surface.
請求項17から請求項19までのいずれかに記載の基板洗浄方法において、
前記イオン性界面活性剤は、水溶液中で親水基が負に帯電するアニオン型界面活性剤であり、
前記工程a)において、酸性の前記高分子の水溶液を前記基板に供給し、
かつ、
前記工程b)において、前記基板表面に中性の水溶液または純水を接触させつつ、非接触物理洗浄を行う、基板洗浄方法。
In the substrate cleaning method according to any one of claims 17 to 19,
The ionic surfactant is an anionic surfactant whose hydrophilic group is negatively charged in an aqueous solution,
In step a), an acidic aqueous solution of the polymer is supplied to the substrate,
And,
A substrate cleaning method, wherein in step b), non-contact physical cleaning is performed while a neutral aqueous solution or pure water is brought into contact with the substrate surface.
請求項16から請求項21までのいずれかに記載の基板洗浄方法において、
c)前記工程b)の後で、前記高分子を前記基板から脱離させる、脱離処理工程
をさらに備える基板洗浄方法。
The substrate cleaning method according to any one of claims 16 to 21,
c) A substrate cleaning method further comprising a desorption treatment step of desorbing the polymer from the substrate after the step b).
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