特開 2022-179202 半導体ウェーハの洗浄装置、半導体ウェーハの洗浄方法およびシリコンウェーハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179202

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】半導体ウェーハの洗浄装置、半導体ウェーハの洗浄方法およびシリコンウェーハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20221125BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 643Z

H01L21/304 643A

H01L21/304 643C

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086502

(22)【出願日】2021-05-21

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(72)【発明者】

【氏名】野田 魁人

(72)【発明者】

【氏名】大久保 知洋

(72)【発明者】

【氏名】冨田 迪彦

(72)【発明者】

【氏名】山浦 大地

(72)【発明者】

【氏名】竹村 誠

(72)【発明者】

【氏名】奥田 幸一

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA16

5F157AA82

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB90

5F157BB23

5F157BB24

5F157BB32

5F157CC11

5F157CF22

5F157DC90

(57)【要約】

【課題】半導体ウェーハの裏面におけるパーティクルの発生を抑制できる半導体ウェーハの洗浄装置を提案する。
【解決手段】中心に開口部１１ａを有する回転テーブル１１と、回転テーブル１１の上面に設けられ、洗浄対象の半導体ウェーハＷを保持するウェーハ保持部と、回転テーブルの下面に設けられた返し部２１と、中心に配置された凹部１４ａと、該凹部１４ａの径方向外側に配置された水平部１４ｂとを有するノズルヘッド１４と、半導体ウェーハＷの裏面に向かって薬液を供給する下部薬液供給用ノズル１５と、半導体ウェーハＷの裏面に向かって純水を供給するウェーハ裏面リンス用ノズル１６とを備える半導体ウェーハの洗浄装置１において、返し部２１は開口部１１ａ付近に配置されており、ノズルヘッド１４の凹部に、返し部２１に向かって純水を供給して返し部２１をリンスする返し部リンス用ノズル２２が設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心に円形の開口部を有し、水平に配置された円板状の回転テーブルと、
前記回転テーブルの上面に設けられ、洗浄対象の半導体ウェーハを保持するウェーハ保持部と、
前記回転テーブルの下面に設けられた円筒状の返し部と、
中心に配置された逆円錐形の凹部と、該凹部の径方向外側に前記回転テーブルの下面に対向して水平に配置された水平部とを有するノズルヘッドと、
前記ノズルヘッドの前記凹部に設けられ、前記開口部を介して前記半導体ウェーハの裏面に向かって薬液を供給する下部薬液供給用ノズルと、
前記ノズルヘッドの前記凹部に設けられ、前記開口部を介して前記半導体ウェーハの裏面に向かって純水を供給するウェーハ裏面リンス用ノズルと、
を備える半導体ウェーハの洗浄装置において、
前記返し部は前記開口部付近に配置されており、
前記ノズルヘッドの前記凹部に、前記返し部に向かって純水を供給して前記返し部をリンスする返し部リンス用ノズルが設けられていることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項2】

前記返し部は、前記開口部を画定する前記回転テーブルの内壁から径方向外側の位置に配置されている、請求項１に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項3】

前記返し部は、前記開口部の内壁から径方向外側に１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の位置に配置されている、請求項２に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項4】

前記返し部リンス用ノズルが複数本設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項5】

前記複数本の返し部リンス用ノズルが、互いに前記凹部の周方向に９０度以上離れて配置されている、請求項４に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項6】

前記複数本の前記返し部リンス用ノズルが、第１の返し部リンス用ノズルと、該第１の返し部リンス用ノズルよりも径方向内側に配置された第２の返し部リンス用ノズルとからなる、請求項４または５に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項7】

前記第２の返し部リンス用ノズルにおける純水を噴射する噴射口が前記凹部の表面から突出している、請求項６に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項8】

前記ノズルヘッドの前記凹部に設けられ、前記開口部を介して前記半導体ウェーハの裏面に向かってガスを供給するガス供給用ノズルをさらに備え、該ガス供給用ノズルは、前記返し部リンス用ノズルから前記回転テーブルの回転方向に９０度以上離れて配置されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項9】

前記返し部リンス用ノズルは、鉛直方向に対して０度以上３０度以下の角度で前記返し部に向かって純水を噴射するように配置されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置を用いて洗浄対象の半導体ウェーハを洗浄する方法であって、
前記ウェーハ裏面リンス用ノズルから純水を前記半導体ウェーハの裏面に供給して前記半導体ウェーハの裏面をリンスすると同時に、前記返し部リンス用ノズルから純水を前記返し部に供給して前記返し部をリンスすることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄方法。

【請求項11】

前記下部薬液供給用ノズルから前記半導体ウェーハの裏面に向かって薬液を供給すると同時に、前記返し部リンス用ノズルから純水を前記返し部に供給して前記返し部をリンスする、請求項１０に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【請求項12】

請求項４～７のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置を用い、前記複数本の返し部リンス用ノズルから同時に前記返し部に純水を供給する、請求項１０または１１に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【請求項13】

請求項６または７に記載の半導体ウェーハの洗浄装置を用い、前記第１の返し部リンス用ノズルからの純水の流量を前記第２の返し部リンス用ノズルからの純水の流量よりも多くする、請求項１２に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【請求項14】

請求項８に記載の半導体ウェーハの洗浄装置を用い、前記半導体ウェーハの裏面を少なくとも純水リンス中に前記ガス供給用ノズルから前記半導体ウェーハの裏面に向かってガスを供給する、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【請求項15】

前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の半導体ウェーハの洗浄方法を用いて、所定の方法で育成した単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施して得られたシリコンウェーハを洗浄することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェーハの洗浄装置、半導体ウェーハの洗浄方法およびシリコンウェーハの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体デバイスの基板として、シリコンウェーハが使用されている。シリコンウェーハは、チョクラルスキー（Czochralski、ＣＺ）法などによって育成した単結晶シリコンインゴットに対して、ウェーハ加工処理を施すことによって得られる。上記加工処理の際、シリコンウェーハの表面には、研磨粉などのパーティクルが付着するため、加工処理後にシリコンウェーハに対して洗浄処理を行ってパーティクルを除去している。

【0003】

シリコンウェーハなどの半導体ウェーハの洗浄装置には、複数枚のウェーハを同時に洗浄するバッチ式の洗浄装置、およびウェーハを一枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄装置が存在する。中でも、必要とする洗浄液の量が比較的少ないこと、ウェーハ間の相互汚染を回避することができること、大口径化により複数枚の半導体ウェーハを同時に処理するのが困難になってきていることなどから、近年では、枚葉式の洗浄装置が使用されるようになっている。

【0004】

図１は、従来の半導体ウェーハの洗浄装置の一例を示している。図１に示した半導体ウェーハの洗浄装置１００は、中心に円形の開口部１１ａを有し、水平に配置された円板状の回転テーブル１１（「デコレーションカップ」とも称する。）と、回転テーブル１１の上面１１ｂに設けられ、洗浄対象の半導体ウェーハＷを保持するウェーハ保持部１２とを備える。

【0005】

また、洗浄装置１００は、回転テーブル１１の下方において、中心に配置され、鉛直方向下方に向かうにつれて縮径する逆円錐形の凹部１４ａと、該凹部１４ａの径方向外側に回転テーブル１１の下面に対向して水平に配置された水平部１４ｂとを有するノズルヘッド１４を備える。凹部１４ａの下部には排液口１４ｃが設けられており、排液ノズル（図示せず）に接続されている。

【0006】

ノズルヘッド１４の凹部１４ａには、開口部１１ａを介して半導体ウェーハＷの裏面に向かって薬液を供給する下部薬液供給用ノズル１５と、開口部１１ａを介して半導体ウェーハＷの裏面に向かって純水を供給するウェーハ裏面リンス用ノズル１６とが設けられている。

【0007】

一方、半導体ウェーハＷの上方には、半導体ウェーハＷの表面に向かって薬液を供給する上部薬液供給用ノズル１７と、半導体ウェーハＷの表面に向かって純水を供給するウェーハ表面リンス用ノズル１８とが設けられている。

【0008】

上記回転テーブル１１の下面１１ｃには、回転テーブル１１の下面１１ｃとノズルヘッド１４との間に薬液が入り込むのを抑制する円筒状の返し部１３が設けられている。なお、返し部１３は、回転テーブル１１の開口部１１ａを画定する回転テーブル１１の内壁１１ｄに沿って（すなわち、返し部１３の内壁１３ａと回転テーブル１１の内壁１１ｄとが面一になるように）設けられている。また、回転テーブル１１の径方向外側には、半導体ウェーハＷの洗浄工程およびリンス工程において回転テーブル１１の外方に飛散した薬液または純水を受け止めて回収するスピンカップ１９が設けられている。

【0009】

上記洗浄装置１００を用いた半導体ウェーハＷの洗浄は、例えば以下のように行う。まず、駆動装置（図示せず）により回転テーブル１１を所定の回転速度で回転させて半導体ウェーハＷを回転させるとともに、下部薬液供給用ノズル１５および上部薬液供給用ノズル１７からフッ酸（ＨＦ）などの薬液を供給して、シリコンウェーハなどの半導体ウェーハＷの表裏面に付着した研磨粉などを除去する（洗浄工程）。

【0010】

次いで、半導体ウェーハＷを回転させた状態で下部薬液供給用ノズル１５および上部薬液供給用ノズル１７からの薬液の供給を停止し、ウェーハ裏面リンス用ノズル１６およびウェーハ表面リンス用ノズル１８から純水を供給して半導体ウェーハＷの表裏面をリンスする（リンス工程）。

【0011】

続いて、ウェーハ裏面リンス用ノズル１６およびウェーハ表面リンス用ノズル１８からの純水の供給を停止し、半導体ウェーハＷの回転速度を上昇させるとともに、ガス供給用ノズル（図示せず）から窒素（Ｎ_２）などのガスを供給して半導体ウェーハＷの表裏面を乾燥させる（乾燥工程）。こうして、半導体ウェーハＷを洗浄することができる。

【0012】

上述のように、半導体ウェーハＷの裏面にＨＦなどの薬液を供給する洗浄工程では、薬液が回転テーブル１１やノズルヘッド１４に飛散するが、その後の乾燥工程において、飛散していた薬液が高速回転により生じる気流に乗って半導体ウェーハＷの裏面に付着することがある。その場合、ウェーハ裏面にエッチング痕やパーティクルが生じることになる。

【0013】

こうしたウェーハ裏面におけるエッチング痕やパーティクルが生じるのを抑制するために、特許文献１には、ノズルから半導体ウェーハの下面に向けて純水などのリンス液を供給する際に、速度制御手段によってノズルから噴射されるリンス液の噴射速度を変化させることにより、回転テーブルやノズルヘッドを洗浄する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開２００５－２１７１３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかしながら、本発明者らが検討したところ、特許文献１に記載された技術を用いても、依然として半導体ウェーハの裏面においてパーティクルが発生しており、パーティクルの発生を抑制することができる技術が望まれている。

【0016】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体ウェーハの裏面におけるパーティクルの発生を抑制することができる半導体ウェーハの洗浄装置、半導体ウェーハの洗浄方法およびシリコンウェーハの製造方法を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記課題を解決する本発明は、以下の通りである。
［１］中心に円形の開口部を有し、水平に配置された円板状の回転テーブルと、
前記回転テーブルの上面に設けられ、洗浄対象の半導体ウェーハを保持するウェーハ保持部と、
前記回転テーブルの下面に設けられた円筒状の返し部と、
中心に配置された逆円錐形の凹部と、該凹部の径方向外側に前記回転テーブルの下面に対向して水平に配置された水平部とを有するノズルヘッドと、
前記ノズルヘッドの前記凹部に設けられ、前記開口部を介して前記半導体ウェーハの裏面に向かって薬液を供給する下部薬液供給用ノズルと、
前記ノズルヘッドの前記凹部に設けられ、前記開口部を介して前記半導体ウェーハの裏面に向かって純水を供給するウェーハ裏面リンス用ノズルと、
を備える半導体ウェーハの洗浄装置において、
前記返し部は前記開口部付近に配置されており、
前記ノズルヘッドの前記凹部に、前記返し部に向かって純水を供給して前記返し部をリンスする返し部リンス用ノズルが設けられていることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄装置。

【0018】

［２］前記返し部は、前記開口部を画定する前記回転テーブルの内壁から径方向外側の位置に配置されている、前記［１］に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【0019】

［３］前記返し部は、前記開口部の内壁から径方向外側に１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の位置に配置されている、前記［２］に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【0020】

［４］前記返し部リンス用ノズルが複数本設けられている、前記［１］～［３］のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【0021】

［５］前記複数の返し部リンス用ノズルが、互いに前記凹部の周方向に９０度以上離れて配置されている、前記［４］に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【0022】

［６］前記複数本の前記返し部リンス用ノズルが、第１の返し部リンス用ノズルと、該第１の返し部リンス用ノズルよりも径方向内側に配置された第２の返し部リンス用ノズルとからなる、前記［４］または［５］に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【0023】

［７］前記第２の返し部リンス用ノズルにおける純水を噴射する噴射口が前記凹部の表面から突出している、前記［６］に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【0024】

［８］前記ノズルヘッドの前記凹部に設けられ、前記開口部を介して前記半導体ウェーハの裏面に向かってガスを供給するガス供給用ノズルをさらに備え、該ガス供給用ノズルは、前記返し部リンス用ノズルから前記回転テーブルの回転方向に９０度以上離れて配置されている、前記［１］～［７］のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【0025】

［９］前記返し部リンス用ノズルは、鉛直方向に対して０度以上３０度以下の角度で前記返し部に向かって純水を噴射するように配置されている、前記［１］～［８］のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。

【0026】

［１０］前記［１］～［９］のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置を用いて洗浄対象の半導体ウェーハを洗浄する方法であって、
前記ウェーハ裏面リンス用ノズルから純水を前記半導体ウェーハの裏面に供給して前記半導体ウェーハの裏面をリンスすると同時に、前記返し部リンス用ノズルから純水を前記返し部に供給して前記返し部をリンスすることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄方法。

【0027】

［１１］前記下部薬液供給用ノズルから前記半導体ウェーハの裏面に向かって薬液を供給すると同時に、前記返し部リンス用ノズルから純水を前記返し部に供給して前記返し部をリンスする、前記［１０］に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【0028】

［１２］前記［４］～［７］のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置を用い、前記複数の返し部リンス用ノズルから同時に前記返し部に純水を供給する、前記［１０］または［１１］に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【0029】

［１３］前記［６］または［７］に記載の半導体ウェーハの洗浄装置を用い、前記第１の返し部リンス用ノズルからの純水の流量を前記第２の返し部リンス用ノズルからの純水の流量よりも多くする、前記［１２］に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【0030】

［１４］前記［８］に記載の半導体ウェーハの洗浄装置を用い、前記半導体ウェーハの裏面を少なくとも純水リンス中に前記ガス供給用ノズルから前記半導体ウェーハの裏面に向かってガスを供給する、前記［１０］～［１３］のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【0031】

［１５］前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、前記［１０］～［１４］のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。

【0032】

［１６］前記［１５］に記載の半導体ウェーハの洗浄方法を用いて、所定の方法で育成した単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施して得られたシリコンウェーハを洗浄することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。

【発明の効果】

【0033】

本発明によれば、半導体ウェーハの裏面におけるパーティクルの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】従来の半導体ウェーハの洗浄装置の一例を示す図である。

【図2】本発明による半導体ウェーハの洗浄装置の一例を示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）に示した三点長鎖線で囲まれた部分を示す図である。

【図3】２本の返し部リンス用ノズルの噴射口の位置関係を示す図である。

【図4】実施例において使用した洗浄装置におけるノズルヘッドの上面図であり、（ａ）は発明例１、（ｂ）は発明例２に関するものである。

【図5】ノズルヘッドの凹部の洗浄効果を説明する図であり、（ａ）は発明例１、（ｂ）は発明例２に関するものである。

【発明を実施するための形態】

【0035】

（半導体ウェーハの洗浄装置）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明による半導体ウェーハの洗浄装置は、中心に円形の開口部を有し、水平に配置された円板状の回転テーブルと、回転テーブルの上面に設けられ、洗浄対象の半導体ウェーハを保持するウェーハ保持部と、回転テーブルの下面に設けられた円筒状の返し部と、中心に配置された逆円錐形の凹部と、該凹部の径方向外側に回転テーブルの下面に対向して水平に配置された水平部とを有するノズルヘッドと、ノズルヘッドの凹部に設けられ、開口部を介して半導体ウェーハの裏面に向かって薬液を供給する下部薬液供給用ノズルと、ノズルヘッドの凹部に設けられ、開口部を介して半導体ウェーハの裏面に向かって純水を供給するウェーハ裏面リンス用ノズルとを備える。ここで、上記返し部は開口部付近に配置されており、上記ノズルヘッドの凹部に、返し部に向かって純水を供給して返し部をリンスする返し部リンス用ノズルが設けられていることを特徴とする。

【0036】

本発明者らは、半導体ウェーハＷの裏面におけるパーティクルの発生を抑制すべく、その発生原因について鋭意検討した。その結果、洗浄工程において飛散した薬液が、ノズルヘッド１４の凹部１４ａのみならず、回転テーブル１１の下面１１ｃに設けられた返し部１３に付着し、その後の乾燥工程において、返し部１３に付着した薬液が回転テーブル１１の高速回転により生じる気流に乗って半導体ウェーハＷの裏面に付着したのではないかと考えた。

【0037】

そこで、本発明者らは、ウェーハ裏面リンス用ノズル１６から純水を返し部１３に供給することによって、返し部１３をリンスすることを検討した。しかしながら、ウェーハ裏面リンス用ノズル１６のみで半導体ウェーハＷの裏面をリンスしつつ、返し部１３を洗浄することは困難である。そこで、本発明者らは、ノズルヘッド１４の凹部１４ａに、返し部１３に向かって純水を供給して返し部１３をリンスする返し部リンス用ノズルを別途設けることに想到し、本発明を完成させたのである。

【0038】

図２は、本発明による半導体ウェーハの洗浄装置の一例を示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）に示した三点長鎖線で囲まれた部分を示す図である。なお、図１に示した構成と同じ構成には、同じ符号が付されている。また、ノズルヘッド１４の凹部１４ａには、図に示されていない凹部１４ａの周方向の位置において、下部薬液供給用ノズル１５およびウェーハ裏面リンス用ノズル１６が設けられている。

【0039】

図２に示した半導体ウェーハの洗浄装置１においては、返し部２１は、回転テーブル１１の開口部１１ａ付近に配置されている。具体的には、返し部２１は、図１に示したように、回転テーブル１１の開口部１１ａを画定する回転テーブル１１の内壁１１ｄに沿って設けることができる。また、図２（ｂ）に示すように、回転テーブル１１の内壁１１ｂから径方向外側の位置に（すなわち、返し部２１の内壁２１ａが、回転テーブル１１の内壁１１ｄよりも径方向外側に位置するように）配置することができる。これらの２つの返し部２１の配置のうち、返し部２１は、回転テーブル１１の内壁１１ｄから径方向外側の位置に配置することが好ましい。これにより、回転テーブル１１の下面１１ｃと返し部２１の内壁２１ａとの間に、返し部リンス用ノズル２２から供給された純水が溜まる液溜まり領域Ｒが形成され、液溜まり領域Ｒに保持された純水を落下させてノズルヘッド１４を洗浄することができる。

【0040】

返し部２１を回転テーブル１１の内壁１１ｄから径方向外側の位置に配置する場合、返し部２１は、回転テーブル１１の内壁１１ｄから径方向外側に１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の位置に配置することが好ましい。返し部２１を開口部１１ａの内壁１１ｄから径方向外側に１ｍｍ以上の位置に配置することにより、回転テーブル１１の下面１１ｃと返し部２１の内壁２１ａとの間に、十分な量の純水を保持できる液溜まり領域Ｒを形成することができ、保持した純水を落下させてノズルヘッド１４を効果的に洗浄することができる。また、返し部２１を開口部１１ａの内壁１１ｄから径方向外側に２０ｍｍ以下の位置に配置することにより、液溜まり領域Ｒ内で純水が拡がり過ぎてノズルヘッド１４の洗浄ムラが発生するのを抑制できるとともに、返し部リンス用ノズル２２を径方向外側に設けることによるノズルヘッド１４ひいては洗浄装置１の大型化を抑制することができる。

【0041】

返し部リンス用ノズル２２は、返し部２１に純水を供給して返し部２１をリンスする。返し部リンス用ノズル２２からの純水の噴射は、返し部２１の下端部２１ｂに着液するように行うことが好ましい。そのために、返し部リンス用ノズル２２は、鉛直方向に対して０度以上３０度以下の角度で返し部２１に向かって純水を噴射するように配置されていることが好ましい。これにより、返し部２１の径方向外側および径方向内側の双方に純水を分散させて、返し部２１全体を効果的に洗浄することができる。

【0042】

返し部リンス用ノズル２２は、１本のみ設けてもよいが、図２に示したように複数本設けることが好ましい。これにより、返し部２１およびノズルヘッド１４の凹部１４ａを効率的に洗浄して洗浄効果を高めることができる。

【0043】

返し部リンス用ノズル２２を複数本設ける場合、複数本の返し部リンス用ノズル２２は、互いにノズルヘッド１４の凹部１４ａの周方向に９０度以上離れて配置されていることが好ましい。これにより、ある返し部リンス用ノズル２２から供給された純水が、他の返し部リンス用ノズル２２によって供給された純水に干渉するのを抑制することができる。複数本の返し部リンス用ノズル２２、互いにできるだけ離れて配置されていることがより好ましい。

【0044】

また、返し部リンス用ノズル２２を複数本設ける場合、返し部リンス用ノズル２２を設ける径方向の位置を相違させることが好ましい。例えば、返し部リンス用ノズル２２を２本設ける場合、洗浄装置１が第１の返し部リンス用ノズル２２ａと、第１の返し部リンス用ノズルよりも径方向内側に配置された第２の返し部リンス用ノズル２２ｂとを有することが好ましい。これにより、第１の返し部リンス用ノズル２２ａによって供給され、液溜まり領域Ｒに保持された純水を、第２の返し部リンス用ノズル２２ｂによって供給された純水によって妨害されるのを抑制することができ、液溜まり領域Ｒに保持された純水をノズルヘッド１４の凹部１４ａ上により均一に落下させて、ノズルヘッド１４の凹部１４ａをより均一に洗浄することができる。

【0045】

なお、２本の返し部リンス用ノズル２２（第１の返し部リンス用ノズル２２ａおよび第２の返し部リンス用ノズル２２ｂ）を設ける場合、これらのノズルの噴射口の位置関係は、図３に示すように、両者の噴射口が凹部１４ａの表面から突出するパターン（図３（ａ））、両者の噴射口が凹部１４ａの表面から突出しないパターン（図３（ｂ））、および一方の噴射口が凹部１４ａの表面から突出し、他方の噴射口が凹部１４ａの表面から突出するパターン（図３（ｃ））の３つのパターンが考えられる。これら３つのパターンのうち、径方向内側に設けられた第２の返し部リンス用ノズル２２ｂの噴射口が、ノズルヘッド１４の凹部１４ａの表面から突出していることが好ましい。これにより、第２の返し部リンス用ノズル２２ｂから噴射された純水と、液溜まり領域Ｒから落下した純水とが干渉するのを抑制して、凹部１４ａをより均一に洗浄することができる。なお、「ノズルの噴射口が凹部１４ａの表面から突出しない」とは、ノズルヘッド１４の凹部１４ａの斜面側（ノズルヘッド１４の径方向外側）でのノズル上端の位置が、ノズルヘッド１４の凹部１４の斜面の高さ位置と同じか、それより低いことを意味しており、径方向内側でのノズル上端の位置が、ノズルヘッド１４の凹部１４の斜面の高さ位置よりも高くてもよい（図３（ｂ）および図３（ｃ）におけるノズル２２ａ参照）。

【0046】

また、洗浄装置１は、ノズルヘッド１４の凹部１４ａに、回転テーブル１１の開口部１１ａを介して半導体ウェーハＷの裏面に向かってガスを供給するガス供給用ノズル（図示せず）をさらに備えることが好ましい。その際、該ガス供給用ノズルは、返し部リンス用ノズル２２から回転テーブル１１の回転方向に９０度以上離れて配置されていることが好ましい。これにより、返し部リンス用ノズル２２から供給されて液溜まり領域Ｒに保持された純水が、ガス供給用ノズルから供給されたガスによって干渉されるのを抑制することができる。

【0047】

（半導体ウェーハの洗浄方法）
本発明による半導体ウェーハの洗浄方法は、上述した本発明による半導体ウェーハの洗浄装置を用いて洗浄対象の半導体ウェーハを洗浄する方法であって、ウェーハ裏面リンス用ノズルから純水を半導体ウェーハの裏面に供給して半導体ウェーハの裏面をリンスすると同時に、返し部リンス用ノズルから純水を返し部に供給して返し部をリンスすることを特徴とする。

【0048】

上述のように、本発明による半導体ウェーハの洗浄装置１には、回転テーブル１１の下面１１ｃにおいて開口部１１ａ付近に設けられた返し部２１を洗浄する返し部リンス用ノズル２２が設けられている。本発明においては、ウェーハ裏面リンス用ノズル１６から純水を半導体ウェーハＷの裏面に供給して半導体ウェーハＷの裏面をリンスすると同時に、返し部リンス用ノズル２２から純水を返し部２１に供給して返し部２１をリンスする。

【0049】

すなわち、薬液を用いた半導体ウェーハの洗浄工程の後の、純水を用いたリンス工程において、返し部リンス用ノズル２２から純水を返し部２１に供給する。これにより、洗浄工程において返し部２１に付着したフッ化水素などの薬液を除去することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。

【0050】

洗浄対象の半導体ウェーハＷは特に限定されないが、シリコンウェーハを好適に洗浄することができる。

【0051】

本発明において、下部薬液供給用ノズル１５から半導体ウェーハＷの裏面に向かって薬液を供給すると同時に、返し部リンス用ノズル２２から純水を返し部２１に供給して返し部２１をリンスすることが好ましい。すなわち、薬液を用いた洗浄工程において、返し部リンス用ノズル２２から純水を返し部２１に供給して返し部２１をリンスすることが好ましい。これにより、洗浄工程において、飛散した薬液が返し部２１に付着するのを抑制することができ、パーティクルの発生をさらに抑制することができる。

【0052】

また、本発明において、複数本の返し部リンス用ノズル２２が設けられている洗浄装置１を用いて、複数の返し部リンス用ノズル２２から同時に返し部２１に純水を供給することが好ましい。これにより、返し部２１およびノズルヘッド１４の凹部１４ａの洗浄効果をさらに高めることができる。

【0053】

さらに、２本の返し部リンス用ノズル２２（第１の返し部リンス用ノズル２２ａおよび第２の返し部リンス用ノズル２２ｂ）が設けられており、第２の返し部リンス用ノズル２２ｂが第１の返し部リンス用ノズル２２ａよりも径方向内側に配置されている洗浄装置１を用いて、第１の返し部リンス用ノズル２２ａからの純水の流量を第２の返し部リンス用ノズル２２ｂからの純水の流量よりも多くすることが好ましい。これにより、第１の返し部リンス用ノズル２２ａによって供給され、液溜まり領域Ｒに保持された純水を、第２の返し部リンス用ノズル２２ｂによって供給された純水によって妨害されるのを抑制することができ、液溜まり領域Ｒに保持された純水をノズルヘッド１４の凹部１４ａ上により均一に落下させて、凹部１４ａをより均一に洗浄することができる。

【0054】

さらにまた、半導体ウェーハＷの裏面にガスを供給するガス供給用ノズルが設けられ、該ガス供給用ノズルが、返し部リンス用ノズル２２から回転テーブル１１の回転方向に９０度以上離れて配置されている洗浄装置１を用い、半導体ウェーハＷの裏面を少なくとも純水リンス中にガス供給用ノズル２３から半導体ウェーハＷの裏面に向かってガスを供給することが好ましい。これにより、返し部リンス用ノズル２２から供給されて液溜まり領域Ｒに保持された純水が、ガス供給用ノズルから供給されたガスによって干渉されるのを抑制することができる。

【0055】

（シリコンウェーハの製造方法）
本発明によるシリコンウェーハの製造方法は、上述した本発明による半導体ウェーハの洗浄方法を用いて、所定の方法で育成した単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施して得られたシリコンウェーハを洗浄することを特徴とする。

【0056】

上述のように、本発明による半導体ウェーハの洗浄方法においては、ウェーハ裏面リンス用ノズル１６から純水を半導体ウェーハＷの裏面に供給して半導体ウェーハＷの裏面をリンスすると同時に、返し部リンス用ノズル２２から純水を返し部２１に供給して返し部２１をリンスするように構成されている。そのため、上記本発明による方法を用いて、所定の方法で育成した単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工を施して得られたシリコンウェーハ（プレシリコンウェーハ）を洗浄することにより、パーティクルが低減されたシリコンウェーハを得ることができる。

【0057】

単結晶シリコンインゴットを育成する方法は、ＣＺ法や、浮遊帯域溶融法（Floating Zone、ＦＺ）法などとすることができる。

【実施例0058】

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されない。

【0059】

（発明例１）
本発明による半導体ウェーハの洗浄装置１を用いて、シリコンウェーハの表裏面を洗浄した。その際、図２に示した洗浄装置１において、返し部リンス用ノズル２２が１本だけ設けられた洗浄装置１を用いた。発明例１に用いた洗浄装置１におけるノズルヘッドの上面図を図４（ａ）に示す。図４（ａ）に示すように、返し部リンス用ノズル２２の反時計回り４５度の位置にオゾン水（Ｏ_３Ｗ）を供給する第１の下部薬液供給用ノズル１５ａが設けられており、この第１の下部薬液供給用ノズル１５ａの反時計回り９０度の位置にＮ_２ガスを供給するガス供給用ノズル２３が設けられている。また、ガス供給用ノズル２３から反時計回り９０度の位置にＨＦを供給する第２の下部薬液供給用ノズル１５ｂが設けられており、この第２の下部薬液供給用ノズル１５ｂから反時計回り９０度の位置に純水（ＤＩＷ）を供給するウェーハ裏面リンス用ノズル１６が配置されている。なお、返し部リンス用ノズル２２は、返し部２１の直下に設けられている。また、上記第１の下部薬液供給用ノズル１５ａ、第２の下部薬液供給用ノズル１５ｂおよびウェーハ裏面リンス用ノズル１６の薬液／純水の噴射口の高さは全て同一であり、図３（ｂ）に示すように、ノズルヘッド１４の凹部１４ａの斜面と同じ高さ位置に配置されており、凹部１４ａから突出していない。

【0060】

上記洗浄装置１を用いて、３枚のシリコンウェーハの表裏面を洗浄した。この洗浄に先立ち、各シリコンウェーハに対して、表面検査装置（KLA-Tencor社製、SP1）を用いてシリコンウェーハ裏面のパーティクルを輝点欠陥（Light Point Defect、ＬＰＤ）として検出し、サイズが０．２μｍ以上のＬＰＤの個数を予め調べた。

【0061】

各シリコンウェーハの洗浄は、具体的には以下のように行った。まず、洗浄工程において、シリコンウェーハを５００ｒｐｍで回転させるとともに、第１の下部薬液供給用ノズル１５ａおよび上部薬液供給用ノズル１７からのＯ_３Ｗの供給と、第２の下部薬液供給用ノズル１５ｂおよび上部薬液供給用ノズル１７からのＨＦの供給とを交互に繰り返し行った。次いで、リンス工程において、シリコンウェーハの回転数を５００ｒｐｍに維持した状態で第２の下部薬液供給用ノズル１５ｂおよび上部薬液供給用ノズル１７からのＨＦの供給を停止した後、ウェーハ裏面リンス用ノズル１６およびウェーハ表面リンス用ノズル１８からＤＩＷをシリコンウェーハの表裏面に向かって供給するとともに、返し部リンス用ノズル２２からＤＩＷを返し部２１に向かって供給して返し部２１をリンスした。その後、乾燥工程において、ウェーハ裏面リンス用ノズル１６およびウェーハ表面リンス用ノズル１８からのＤＩＷの供給および返し部リンス用ノズル２２からのＤＩＷの供給を停止し、シリコンウェーハを１５００ｒｐｍで高速回転させるとともに、ガス供給用ノズル２３からＮ_２ガスを供給して、シリコンウェーハを乾燥させた。

【0062】

洗浄後の各シリコンウェーハについて、洗浄前と同様に、シリコンウェーハ裏面のパーティクルをＬＰＤとして検出し、サイズが０．２μｍ以上のＬＰＤの個数を調べ、洗浄後のパーティクルの増加量を求めた。

【0063】

（発明例２）
発明例１と同様に、シリコンウェーハの表裏面を洗浄した。ただし、洗浄装置１として、図４（ｂ）に示すように、ノズルヘッド１４の凹部１４ａに２本の返し部リンス用ノズル２２が設けられたものを用いた。なお、第１の返し部リンス用ノズル２２ａは返し部２１の直下に設け、第２の返し部リンス用ノズル２２ｂは、第１の返し部リンス用ノズル２２ａよりも径方向内側に０．７ｍｍの位置、かつ第１の返し部リンス用ノズル２２ａよりも１ｍｍ高い位置に設けた。その他の条件は、発明例１と全て同じである。発明例１と同様に、洗浄後のシリコンウェーハ裏面のパーティクルの個数を調べ、洗浄後のパーティクルの増加量を求めた。

【0064】

（比較例）
発明例１と同様に、シリコンウェーハの表裏面を洗浄した。ただし、洗浄装置としては、図１に示すように、返し部リンス用ノズルが設けられていないものを用いた。その他の条件は、発明例１と全て同じである。発明例１と同様に、洗浄後のシリコンウェーハ裏面のパーティクルの個数を調べ、洗浄後のパーティクルの増加量を求めた。

【0065】

＜洗浄後のパーティクルの増加量＞
まず、比較例のシリコンウェーハについては、パーティクル（ＬＰＤ）の個数は、洗浄後に１０～４０個増加した。これに対して、発明例１のシリコンウェーハについては、ＬＰＤの個数は、洗浄後に２～３個増加したに留まった。そして、発明例２のシリコンウェーハについては、ＬＰＤの個数は洗浄後に変化しなかった。このように、本発明により、シリコンウェーハ裏面におけるパーティクルの発生を抑制できることが分かる。

【0066】

＜ノズルヘッド凹部の洗浄効果＞
図５は、発明例１および発明例２について、ノズルヘッド１４の凹部１４ａの洗浄効果を説明する図であり、（ａ）は発明例１、（ｂ）は発明例２についてそれぞれ示している。図５（ａ）に示すように、返し部リンス用ノズル２２が１本設けられた発明例１については、純水は凹部１４ａ上を均一に流れないことが分かる。これに対して、図５（ｂ）に示すように、返し部リンス用ノズル２２が２本設けられた発明例２については、純水は、発明例１よりも凹部１４ａ上を均一に流れていることが分かる。よって、発明例２の方が、発明例１よりもノズルヘッド１４の凹部１４ａをより良好に洗浄できると考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明によれば、半導体ウェーハの裏面におけるパーティクルの発生を抑制することができるため、半導体ウェーハ製造業において有用である。

【符号の説明】

【0068】

１，１００ 半導体ウェーハの洗浄装置
１１ 回転テーブル
１１ａ 開口部
１１ｂ 上面
１１ｃ 下面
１１ｄ 内壁
１２ ウェーハ保持部
１３，２１ 返し部
１４ ノズルヘッド
１４ａ 凹部
１４ｂ 水平部
１４ｃ 排液口
１５ 下部薬液供給用ノズル
１５ａ 第１の下部薬液供給用ノズル
１５ｂ 第２の下部薬液供給用ノズル
１６ ウェーハ裏面リンス用ノズル
１７ 上部薬液供給用ノズル
１８ ウェーハ表面リンス用ノズル
１９ スピンカップ
２２ 返し部リンス用ノズル
２２ａ 第１の返し部リンス用ノズル
２２ｂ 第２の返し部リンス用ノズル
２３ ガス供給用ノズル
Ｗ 半導体ウェーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】