特表 2024-503931 枚葉式ウエハー洗浄装置及びこれを用いたウエハー表面粗さ制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-29

(54)【発明の名称】枚葉式ウエハー洗浄装置及びこれを用いたウエハー表面粗さ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240122BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 648G

H01L21/304 647Z

H01L21/304 643A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023545293

(86)(22)【出願日】2021-02-16

(85)【翻訳文提出日】2023-07-26

(86)【国際出願番号】 KR2021001966

(87)【国際公開番号】W WO2022163895

(87)【国際公開日】2022-08-04

(31)【優先権主張番号】10-2021-0011542

(32)【優先日】2021-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517354250

【氏名又は名称】エスケイ・シルトロン・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】イ，グン・ホ

(72)【発明者】

【氏名】イ，チ・ボク

(72)【発明者】

【氏名】ソ，デ・キ

(72)【発明者】

【氏名】コ，ビョン・ハ

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA15

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB90

5F157AC01

5F157AC13

5F157BB23

5F157BB24

5F157BD33

5F157BE12

5F157BE46

5F157CE05

5F157CE06

5F157CE07

5F157CE10

5F157DA31

5F157DB02

5F157DB03

(57)【要約】

本発明は、ウエハーの洗浄過程でウエハーの両面に互いに異なる洗浄過程を実行し、洗浄しようとするウエハーの面によって使用する化学物質も異にすることで、両面の粗さを異にすることができる枚葉式ウエハー洗浄装置及び枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法を提案する。前記枚葉式ウエハー洗浄装置は、スピンチャンバー、第１化学物質供給装置、第２化学物質供給装置、及び第３化学物質供給装置を含む。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転するスピンドルテーブルの上部に着座したウエハーの上部には第１化学物質を供給して洗浄し、前記ウエハーの下部には前記第１化学物質及び前記第１化学物質と異なる第２化学物質を供給して洗浄し、
前記第１化学物質はオゾン水であり、前記第２化学物質は弗酸である、枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項2】

上部にウエハーが着座し、洗浄工程中に回転するスピンドルテーブルを内蔵しているスピンチャンバーと、
洗浄工程が実行されているうち、洗浄用化学物質Iを回転している前記ウエハーの上部に供給する第１化学物質供給装置と、
洗浄工程が実行されているうち、洗浄用化学物質IIを回転している前記ウエハーの下部に供給する第２化学物質供給装置と、
洗浄工程が実行されているうち、洗浄用化学物質IIIを回転している前記ウエハーの下部に供給する第３化学物質供給装置と、を含み、
前記洗浄用化学物質I及び前記洗浄用化学物質IIはオゾン水であり、前記洗浄用化学物質IIIは弗酸である、枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項3】

前記第１化学物質供給装置が前記ウエハーの上部に前記洗浄用化学物質Iを供給しているうちには前記第２化学物質供給装置及び前記第３化学物質供給装置が前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に供給しなく、
前記第２化学物質供給装置及び前記第３化学物質供給装置が前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に供給しているうちには前記第１化学物質供給装置が前記ウエハーの上部に前記洗浄用化学物質Iを供給しない、請求項２に記載の枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項4】

前記第２化学物質供給装置及び前記第３化学物質供給装置が前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に供給するとき、前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に同時に供給する、請求項３に記載の枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項5】

前記第２化学物質供給装置及び前記第３化学物質供給装置が前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に供給するとき、前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に交互に供給する、請求項３に記載の枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項6】

前記ウエハーの上部には前記洗浄用化学物質Iを供給すると同時に前記ウエハーの下部には前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを供給する、請求項２に記載の枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項7】

上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に洗浄用化学物質Iを供給する第１化学物質供給段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの下部に洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを供給する第２及び第３化学物質同時供給段階と、を実行する、枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項8】

前記第１化学物質供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を１～５秒間供給し、
前記第２及び第３化学物質供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を１～５秒間供給する、請求項７に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項9】

前記スピンドルテーブル回転段階、前記第１化学物質供給段階、及び前記第２及び第３化学物質同時供給段階を最小１２回から最大１８回まで繰り返し実行する、請求項７に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項10】

上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に洗浄用化学物質Iを供給する第１化学物質供給段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの下部に洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを交互に供給する第２及び第３化学物質交互供給段階と、を実行する、枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項11】

前記第１化学物質供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を１～５秒間供給し、
前記第２及び第３化学物質供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を１～５秒間供給する、請求項１０に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項12】

前記スピンドルテーブル回転段階、前記第１化学物質供給段階、及び前記第２及び第３化学物質交互供給段階を最小１２回から最大１８回まで繰り返し実行する、請求項１０に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項13】

上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に第１化学物質を供給すると同時にウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質を供給する第１～第３化学物質同時供給段階と、を実行する、枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項14】

前記第１～第３化学物質同時供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転している前記ウエハーの上部には５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を６～１２０秒間供給すると同時に前記ウエハーの下部には５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を６～１２０秒間供給する、請求項１３に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はウエハーの洗浄装置に関するものであり、特に、ウエハーの前面の粗さとウエハーの裏面の粗さとを異にすることができる枚葉式ウエハー洗浄装置及び枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハーの表面を洗浄する技術は、大別して湿式及び乾式に区分することができる。製造工程が実行されている半導体ウエハーの表面にはスラリーまたはパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）などの不純物が付いている。洗浄工程（Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）は半導体ウエハー表面上の物質を除去するという点では食刻工程（Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）と類似している点があるが、除去対象が不純物という点で違いがある。

【0003】

湿式工程はさらにバッチ方式（Ｂａｔｃｈ）及びスプレー方式（Ｓｐｒａｙ）に区分することができる。

【0004】

図１は従来のバッチ方式の洗浄工程の例を説明する。

【0005】

図１を参照すると、バッチ方式は、１次的には化学物質（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を含む左側沈殿槽に複数のウエハーを沈澱させてウエハーの両面の不純物を除去し、化学物質を用いてウエハーの両面の不純物を除去した後には、右側沈殿槽に沈澱させてウエハーの表面に残留する不純物及び化学物質をさらに除去することで洗浄過程を実行する。

【0006】

スプレー方式は、回転するウエハーに液状または気状の化学物質を噴射して不純物を除去する方式である。

【0007】

バッチ方式は、多数枚のウエハーをいっぺんに洗浄するのに有利であり、スプレー方式はウエハーを一枚ずつ洗浄するのに有利である特徴がある。従来は、集団浸漬方式はバッチ方式の使用比率が高かったが、最近は、微細工程の高度化、使用物質の変化によってスプレー方式（Ｓｉｎｇｌｅ Ｗａｆｅｒ Ｔｙｐｅ、以下、枚葉式という）の比率が高くなっている。

【0008】

半導体製造工程で、ウエハーの裏面（Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）が工程ステージ（ｓｔａｇｅ）に着座する過程でステージの表面での滑りによって不純物粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が発生する場合が多い。このときに発生した粒子が工程進行中のウエハーの前面（Ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）に転移する問題が発生する。

【0009】

図２はステージで発生するウエハーの滑り及びこのときに発生する粒子を説明する。

【0010】

図２を参照すると、ステージ２１０の上部に着座したウエハー２２０の裏面がステージ２１０の上面で滑りながら不純物粒子２３０が発生し、発生した不純物粒子２３０がウエハー２２０の上面に移動することを確認することができる。

【0011】

図２で説明したように、半導体製造工程中に発生する問題点を解決するために、ウエハーの前面の表面粗さと裏面の表面粗さ（ｕ－ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）とを異にすることで、ウエハーが工程ステージで滑ることを最小にする方式が提案されて使用されている。

【0012】

図３は両面の粗さが互いに異なるウエハーの例を説明する。

【0013】

図３を参照すると、実際に半導体製造工程の対象となるウエハーの上面（Ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）の表面粗さとウエハーの裏面（Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）の表面粗さとが互いに異なることを確認することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明が解決しようとする技術的課題は、ウエハーの洗浄過程でウエハーの両面に互いに異なる洗浄過程を実行するようにし、洗浄しようとするウエハーの面によって使用する化学物質も異なるようにすることで、両面の粗さを異にすることができる枚葉式ウエハー洗浄装置を提供することにある。

【0015】

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ウエハーの洗浄過程でウエハーの両面に互いに異なる洗浄過程を実行するようにし、洗浄しようとするウエハーの面によって使用する化学物質も異にすることで、両面の粗さを互いに異なるようにすることができる枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

前記技術的課題を達成するための本発明の一面（ｏｎｅ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー洗浄装置は、回転するスピンドルテーブルの上部に着座したウエハーの上部には第１化学物質を供給して洗浄し、前記ウエハーの下部には前記第１化学物質及び前記第１化学物質と異なる第２化学物質を供給して洗浄し、前記第１化学物質はオゾン水であり、前記第２化学物質は弗酸である。

【0017】

前記技術的課題を達成するための本発明の他の一面（ａｎｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー洗浄装置は、スピンチャンバー、第１化学物質供給装置、第２化学物質供給装置、及び第３化学物質供給装置を含む。前記スピンチャンバーは、上部にウエハーが着座し、洗浄工程中に回転するスピンドルテーブルを内蔵する。前記第１化学物質供給装置は、洗浄工程が実行されているうち洗浄用化学物質Iを回転している前記ウエハーの上部に供給する。前記第２化学物質供給装置は、洗浄工程が実行されているうち洗浄用化学物質IIを回転している前記ウエハーの下部に供給する。前記第３化学物質供給装置は、洗浄工程が実行されているうち洗浄用化学物質IIIを回転している前記ウエハーの下部に供給する。ここで、前記洗浄用化学物質I及び前記洗浄用化学物質IIはオゾン水であり、前記洗浄用化学物質IIIは弗酸である。

【0018】

前記他の技術的課題を達成するための本発明の一面（ｏｎｅ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法は、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階、前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に洗浄用化学物質Iを供給する第１化学物質供給段階、及び前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの下部に洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを供給する第２及び第３化学物質同時供給段階を実行する。

【0019】

前記他の技術的課題を達成するための本発明の他の一面（ａｎｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法は、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階、前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に洗浄用化学物質Iを供給する第１化学物質供給段階、及び前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの下部に洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを交互に供給する第２及び第３化学物質交互供給段階を実行する。

【0020】

前記他の技術的課題を達成するための本発明のさらに他の一面（ｓｔｉｌｌ ａｎｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法は、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階、及び前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に第１化学物質を供給すると同時にウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質を供給する第１～第３化学物質同時供給段階を実行する。

【発明の効果】

【0021】

上述したように、本発明による枚葉式ウエハー洗浄装置及び枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法は、ウエハーの洗浄過程でウエハーの前面とウエハーの裏面とに互いに異なる洗浄用化学物質を使用する方式でウエハーの裏面をウエハーの前面より粗くすることができるので、ウエハー及び半導体の製造工程過程でウエハーの滑りによる不純物粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）の発生及び不純物粒子がウエハーの前面に転移する問題を最小にすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】従来のバッチ方式の洗浄工程の例を説明する図である。

【0023】

【図2】ステージで発生するウエハーの滑り及びこのときに発生する粒子を説明する図である。

【0024】

【図3】両面の粗さが互いに異なるウエハーの例を説明する図である。

【0025】

【図4】本発明による枚葉式ウエハー洗浄装置の一実施例を説明する図である。

【0026】

【図5】本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の一実施例を示す図である。

【0027】

【図6】図５に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の一実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する図である。

【0028】

【図7】本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の他の一実施例を示す図である。

【0029】

【図8】図７に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の他の実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する図である。

【0030】

【図9】本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法のさらに他の一実施例を示す図である。

【0031】

【図10】図９に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法のさらに他の実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する図である。

【0032】

【図11】ウエハーの上部及び下部を同時にまたは相異なる時間に洗浄したときのウエハーの両面の粗さ程度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を充分に理解するためには、本発明の例示的な実施例を説明する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照しなければならない。

【0034】

以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明することで、本発明を詳細に説明する。各図に示す同じ参照符号は同じ部材を示す。

【0035】

本発明の核心アイディアは、ウエハーの上部の洗浄とウエハーの下部の洗浄とを互いに異なる時間に実施し、ウエハーを洗浄するとき、ウエハーの上部に使用する洗浄剤とウエハーの下部に使用する洗浄剤とを異にすることで、ウエハーの上部（または前面）の表面粗さとウエハーの下部（または後面）の表面粗さとを選択的に制御することができるようにすることである。このような過程により、ウエハーの上部の表面粗さよりもウエハーの下部の表面粗さが粗くなるであろう。

【0036】

例えば、ウエハーの上部の表面粗さは第１化学物質、すなわちオゾン水（Ｏ_３）を用いて制御し、ウエハーの下部の表面粗さは第１化学物質及び第２化学物質、すなわち弗酸（ＨＦ）を用いて表面粗さを制御する。

【0037】

本発明で提案する方式でウエハーの上部及び下部を洗浄した後、１μｍ×１μｍ当たりの表面粗さを比較すると、オゾン水を用いたウエハーの上部の表面粗さは０．９Å～１．０Åであるが、オゾン水及び弗酸を用いたウエハーの下部の表面粗さは１．５Å以上であるという実験結果を得た。

【0038】

特に、ウエハーの下部に供給するオゾン水及び弗酸を同時に投入する場合とオゾン水及び弗酸を互いに異なる時間に投入する場合とを比較すると、オゾン水及び弗酸を同時に投入した場合のウエハーの下部の表面粗さがオゾン水及び弗酸を交互に投入（交互投入）した場合より粗いという実験結果を得た。

【0039】

また、オゾン水及び弗酸を交互に投入する場合、ウエハーの上部の洗浄過程とウエハーの下部の洗浄過程とを区分して実施する場合はもちろんのこと、オゾン水を投入するときにはウエハーの上部及びウエハーの下部に同時に投入し、弗酸を投入するときにはウエハーの下部にのみ投入する実施例も可能である。

【0040】

実験結果、前記のような方式で実行したウエハーの上部の表面粗さが０．９Å～１．０Åであることから、パッド工程の際にパッド（ＰＡＤ）の厚さも調節することができるという利点も実験結果として確認した。

【0041】

以下の説明は上述した実験結果に基づく。

【0042】

図４は本発明による枚葉式ウエハー洗浄装置の一実施例を説明する。

【0043】

図４を参照すると、本発明による枚葉式ウエハー洗浄装置４００は、スピンチャンバー４１０、スピンドルテーブル４２０、第１化学物質供給装置４３０、第２化学物質供給装置４４０、及び第３化学物質供給装置４５０を含む。

【0044】

スピンチャンバー４１０は、上部にウエハー４６０が着座し、洗浄工程中に回転するスピンドルテーブル４２０を内蔵している。スピンチャンバー４１０は、洗浄工程中には内部を真空状態に維持する。第１化学物質供給装置４３０は、洗浄工程が実行されているうちに洗浄用化学物質Iを回転しているウエハー４６０の上部に供給する。第２化学物質供給装置４４０は、洗浄工程が実行されているうちに洗浄用化学物質IIを回転しているウエハー４６０の下部に供給する。第３化学物質供給装置４５０は、洗浄工程が実行されているうちに洗浄用化学物質IIIを回転しているウエハー４６０の下部に供給する。

【0045】

実施例によっては、洗浄用化学物質Iの供給と洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIの供給とを互いに異なる時間に行うことも可能であるが、同時に供給する実施例も可能である。

【0046】

本発明では、洗浄用化学物質I及び洗浄用化学物質IIとしてはオゾン（Ｏ３）またはオゾン水を、かつ洗浄用化学物質IIIとしては弗酸（ＨＦ）を使用することを提案する。

【0047】

図５は本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の一実施例を示す。

【0048】

図５を参照すると、本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法５００は、スピンドルテーブル回転段階５１０、第１化学物質供給段階５２０、及び第２及び第３化学物質同時供給段階５３０を含む。

【0049】

スピンドルテーブル回転段階５１０では、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させる。

【0050】

第１化学物質供給段階５２０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの上部に第１化学物質、すなわち化学物質Iである脱イオン化（Ｄｅ－ｉｏｎｉｚｅｄ）したオゾン水を供給する。このとき、ウエハーの下部には何の洗浄用化学物質も供給しない。

【0051】

第２及び第３化学物質同時供給段階５３０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質、すなわち第２化学物質である洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを供給する。上述したように、洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIはオゾン水及び弗酸である。このとき、ウエハーの上部には何の洗浄用化学物質も供給しない。

【0052】

第１化学物質供給段階５２０及び第２及び第３化学物質供給段階５３０はどの段階を先行しても問題がないが、ウエハーの一面（例えば、上部）を洗浄するときにはウエハーの反対面（例えば、下部）には洗浄工程を実行しないようにする。

【0053】

ただ、洗浄の効果を極大化するためには、スピンドルテーブル回転段階５１０、第１化学物質供給段階５２０、及び第２及び第３化学物質同時供給段階５３０を少なくとも１２回から最大１８回まで繰り返し実行することを提案する。

【0054】

図６は図５に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の一実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する。

【0055】

図６を参照すると、第１化学物質供給段階５２０では、５００～１，５００ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍ（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍ（ｌｉｔｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の量のオゾン水を１～５秒（ｓｅｃｏｎｄ）の間に供給し（図６の左側部分）、第２及び第３化学物質供給段階５３０では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を１～５秒間供給する（図６の右側部分）ことが分かる。

【0056】

上述したように、ウエハーの上部及び下部を交互に洗浄する過程を少なくとも１２回から最大１８回までは実施することが好ましい。

【0057】

図７は本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の他の一実施例を示す。

【0058】

図７を参照すると、本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法７００は、スピンドルテーブル回転段階７１０、第１化学物質供給段階７２０、及び第２及び第３化学物質交互供給段階７３０を含む。

【0059】

スピンドルテーブル回転段階７１０では、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させる。第１化学物質供給段階７２０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの上部に第１化学物質を供給する。第２及び第３化学物質交互供給段階７３０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質を交互に供給する。

【0060】

図７に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法７００は、ウエハーの上部の洗浄とウエハーの下部の洗浄とを互いに異なる時間に実行するという点では図５に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法５００と同一であるが、ウエハーの下部の洗浄の際、第１化学物質及び第２化学物質を同時に投入せず、交互に投入するという点が図５に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法５００と違う点である。

【0061】

図８は図７に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の他の実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する。

【0062】

図８を参照すると、第１化学物質供給段階７２０では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を１～５秒間供給する（図８の左側部分）。第２及び第３化学物質交互供給段階７３０では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの下部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を１～５秒間供給する（図８の右側部分）。

【0063】

ウエハーの上部及び下部を交互に洗浄する過程を少なくとも１２回から最大１８回まで実施することが好ましい。

【0064】

図７に示す実施例は、ウエハーの上部の洗浄時刻とウエハーの下部の洗浄の時刻とを異にすることは図５に示す実施例と同一であるが、下部を洗浄するとき、第２化学物質及び第３化学物質を同時に使用せず、交互に使用するという点で図５に示す実施例と違う。

【0065】

図９は本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法のさらに他の一実施例を示す。

【0066】

図９を参照すると、本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法９００は、スピンドルテーブル回転段階９１０、及び第１～第３化学物質同時供給段階９２０を含む。

【0067】

スピンドルテーブル回転段階９１０では、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させる。

【0068】

第１～第３化学物質同時供給段階９２０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの上部に第１化学物質を供給すると同時に、ウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質を供給する。

【0069】

図１０は図９に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法のさらに他の実施例で供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する。

【0070】

図１０を参照すると、第１～第３化学物質同時供給段階９２０では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を６～１２０秒間供給する。

【0071】

図９の実施例は、６～１２０秒間の１回の洗浄作業から完成されるという点で図５及び図７に示す実施例と違うことが分かる。

【0072】

図１１はウエハーの上部及び下部を同時にまたは相異なる時間に洗浄したときのウエハーの両面の粗さ程度を示す。

【0073】

図１１は図５～図７に示す実施例を実行した結果を表示し、ウエハーの上部（Ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）及びウエハーの下部（Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）のそれぞれの中心（ｃｅｎｔｅｒ）と中心から一定の距離離れた地点との粗さをそれぞれ測定したものである。

【0074】

ウエハーの前面の粗さは約０．９Å（Ａｎｇｓｔｒｏｍ、オングストローム）で、同一であるが、交互供給の例に比べて同時供給の例はウエハーの裏面の粗さが約０．９Åだけもっと粗くなったことが分かる。

【0075】

図１１の左側に示す交互供給によるウエハーの裏面（Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）の表面粗さは、中央部（Ｃｅｎｔｅｒ）が１．５Åであり、中央部から５０ｍｍ、１００ｍｍ及び１４０ｍｍ離れた地点の粗さはそれぞれ１．６Å、１．７Å及び１．６Åであって、いずれも１．５Å以上の粗さを有することが分かる。

【0076】

図１１の右側に示す同時供給によるウエハーの裏面の表面粗さは、中央部が２．４Åであり、中央部からそれぞれ５０ｍｍ、１００ｍｍ及び１４０ｍｍ離れた地点の粗さはそれぞれ２．５Å、２．６Å及び２．５Åであって、いずれも２．４Å以上の粗さを有することが分かる。

【0077】

図１１の左側（交互供給の例）と右側（同時供給の例）とを比較すると、ウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質であるオゾン及び弗酸を交互に供給したときより同時に供給したときにウエハーの裏面がウエハーの前面より粗さが大きいことが分かる。

【0078】

結論として、本発明によって交互供給方式で洗浄を実行する場合及び同時供給方式で洗浄を実行する場合のいずれも、ウエハーの前面及びウエハーの裏面に相異なる洗浄用化学物質を使用するときには、ウエハーの裏面がウエハーの前面より粗いということが分かる。

【0079】

したがって、本発明による方式でウエハーの前面及び裏面を洗浄することで、ウエハーの裏面をウエハーの前面より粗く製造することができるので、その後に実施される工程でウエハーがステージに着座するときに滑ることを最小にすることができ、よって従来の場合のようにウエハーの滑りによる不純物粒子の発生を最小化することができる。

【0080】

従来使用比率が高かったバッチ方式の洗浄はウエハーの前面及び裏面の粗さを同一にするしかなかったし、さらに粗さ程度の制御が容易でなかった。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本発明はウエハー洗浄装置に関するものであり、ウエハーの製造過程で不純物粒子がウエハーの前面に転移する問題を解決することができるので、半導体産業の製造収率を向上させることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はウエハーの洗浄装置に関するものであり、特に、ウエハーの前面の粗さとウエハーの裏面の粗さとを異にすることができる枚葉式ウエハー洗浄装置及び枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハーの表面を洗浄する技術は、大別して湿式及び乾式に区分することができる。製造工程が実行されている半導体ウエハーの表面にはスラリーまたはパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）などの不純物が付いている。洗浄工程（Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）は半導体ウエハー表面上の物質を除去するという点では食刻工程（Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）と類似している点があるが、除去対象が不純物という点で違いがある。

【0003】

湿式工程はさらにバッチ方式（Ｂａｔｃｈ）及びスプレー方式（Ｓｐｒａｙ）に区分することができる。

【0004】

図１は従来のバッチ方式の洗浄工程の例を説明する。

【0005】

図１を参照すると、バッチ方式は、１次的には化学物質（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を含む左側沈殿槽に複数のウエハーを沈澱させてウエハーの両面の不純物を除去し、化学物質を用いてウエハーの両面の不純物を除去した後には、右側沈殿槽に沈澱させてウエハーの表面に残留する不純物及び化学物質をさらに除去することで洗浄過程を実行する。

【0006】

スプレー方式は、回転するウエハーに液状または気状の化学物質を噴射して不純物を除去する方式である。

【0007】

バッチ方式は、多数枚のウエハーをいっぺんに洗浄するのに有利であり、スプレー方式はウエハーを一枚ずつ洗浄するのに有利である特徴がある。従来は、集団浸漬方式はバッチ方式の使用比率が高かったが、最近は、微細工程の高度化、使用物質の変化によってスプレー方式（Ｓｉｎｇｌｅ Ｗａｆｅｒ Ｔｙｐｅ、以下、枚葉式という）の比率が高くなっている。

【0008】

半導体製造工程で、ウエハーの裏面（Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）が工程ステージ（ｓｔａｇｅ）に着座する過程でステージの表面での滑りによって不純物粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が発生する場合が多い。このときに発生した粒子が工程進行中のウエハーの前面（Ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）に転移する問題が発生する。

【0009】

図２はステージで発生するウエハーの滑り及びこのときに発生する粒子を説明する。

【0010】

図２を参照すると、ステージ２１０の上部に着座したウエハー２２０の裏面がステージ２１０の上面で滑りながら不純物粒子２３０が発生し、発生した不純物粒子２３０がウエハー２２０の上面に移動することを確認することができる。

【0011】

図２で説明したように、半導体製造工程中に発生する問題点を解決するために、ウエハーの前面の表面粗さと裏面の表面粗さ（ｕ－ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）とを異にすることで、ウエハーが工程ステージで滑ることを最小にする方式が提案されて使用されている。

【0012】

図３は両面の粗さが互いに異なるウエハーの例を説明する。

【0013】

図３を参照すると、実際に半導体製造工程の対象となるウエハーの上面（Ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）の表面粗さとウエハーの裏面（Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）の表面粗さとが互いに異なることを確認することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明が解決しようとする技術的課題は、ウエハーの洗浄過程でウエハーの両面に互いに異なる洗浄過程を実行するようにし、洗浄しようとするウエハーの面によって使用する化学物質も異なるようにすることで、両面の粗さを異にすることができる枚葉式ウエハー洗浄装置を提供することにある。

【0015】

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ウエハーの洗浄過程でウエハーの両面に互いに異なる洗浄過程を実行するようにし、洗浄しようとするウエハーの面によって使用する化学物質も異にすることで、両面の粗さを互いに異なるようにすることができる枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

前記技術的課題を達成するための本発明の一面（ｏｎｅ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー洗浄装置は、回転するスピンドルテーブルの上部に着座したウエハーの上部には第１化学物質を供給して洗浄し、前記ウエハーの下部には前記第１化学物質及び前記第１化学物質と異なる第２化学物質を供給して洗浄し、前記第１化学物質はオゾン水であり、前記第２化学物質は弗酸である。

【0017】

前記技術的課題を達成するための本発明の他の一面（ａｎｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー洗浄装置は、スピンチャンバー、第１化学物質供給装置、第２化学物質供給装置、及び第３化学物質供給装置を含む。前記スピンチャンバーは、上部にウエハーが着座し、洗浄工程中に回転するスピンドルテーブルを内蔵する。前記第１化学物質供給装置は、洗浄工程が実行されているうち洗浄用化学物質Ｉを回転している前記ウエハーの上部に供給する。前記第２化学物質供給装置は、洗浄工程が実行されているうち洗浄用化学物質IIを回転している前記ウエハーの下部に供給する。前記第３化学物質供給装置は、洗浄工程が実行されているうち洗浄用化学物質IIIを回転している前記ウエハーの下部に供給する。ここで、前記洗浄用化学物質Ｉ及び前記洗浄用化学物質IIはオゾン水であり、前記洗浄用化学物質IIIは弗酸である。

【0018】

前記他の技術的課題を達成するための本発明の一面（ｏｎｅ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法は、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階、前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に洗浄用化学物質Ｉを供給する第１化学物質供給段階、及び前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの下部に洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを供給する第２及び第３化学物質同時供給段階を実行する。

【0019】

前記他の技術的課題を達成するための本発明の他の一面（ａｎｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法は、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階、前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に洗浄用化学物質Ｉを供給する第１化学物質供給段階、及び前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの下部に洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを交互に供給する第２及び第３化学物質交互供給段階を実行する。

【0020】

前記他の技術的課題を達成するための本発明のさらに他の一面（ｓｔｉｌｌ ａｎｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔ）による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法は、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階、及び前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に第１化学物質を供給すると同時にウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質を供給する第１～第３化学物質同時供給段階を実行する。

【発明の効果】

【0021】

上述したように、本発明による枚葉式ウエハー洗浄装置及び枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法は、ウエハーの洗浄過程でウエハーの前面とウエハーの裏面とに互いに異なる洗浄用化学物質を使用する方式でウエハーの裏面をウエハーの前面より粗くすることができるので、ウエハー及び半導体の製造工程過程でウエハーの滑りによる不純物粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）の発生及び不純物粒子がウエハーの前面に転移する問題を最小にすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】従来のバッチ方式の洗浄工程の例を説明する図である。

【0023】

【図2】ステージで発生するウエハーの滑り及びこのときに発生する粒子を説明する図である。

【0024】

【図3】両面の粗さが互いに異なるウエハーの例を説明する図である。

【0025】

【図4】本発明による枚葉式ウエハー洗浄装置の一実施例を説明する図である。

【0026】

【図5】本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の一実施例を示す図である。

【0027】

【図6】図５に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の一実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する図である。

【0028】

【図7】本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の他の一実施例を示す図である。

【0029】

【図8】図７に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の他の実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する図である。

【0030】

【図9】本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法のさらに他の一実施例を示す図である。

【0031】

【図10】図９に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法のさらに他の実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する図である。

【0032】

【図11】ウエハーの上部及び下部を同時にまたは相異なる時間に洗浄したときのウエハーの両面の粗さ程度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を充分に理解するためには、本発明の例示的な実施例を説明する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照しなければならない。

【0034】

以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明することで、本発明を詳細に説明する。各図に示す同じ参照符号は同じ部材を示す。

【0035】

本発明の核心アイディアは、ウエハーの上部の洗浄とウエハーの下部の洗浄とを互いに異なる時間に実施し、ウエハーを洗浄するとき、ウエハーの上部に使用する洗浄剤とウエハーの下部に使用する洗浄剤とを異にすることで、ウエハーの上部（または前面）の表面粗さとウエハーの下部（または後面）の表面粗さとを選択的に制御することができるようにすることである。このような過程により、ウエハーの上部の表面粗さよりもウエハーの下部の表面粗さが粗くなるであろう。

【0036】

例えば、ウエハーの上部の表面粗さは第１化学物質、すなわちオゾン水（Ｏ_３）を用いて制御し、ウエハーの下部の表面粗さは第１化学物質及び第２化学物質、すなわち弗酸（ＨＦ）を用いて表面粗さを制御する。

【0037】

本発明で提案する方式でウエハーの上部及び下部を洗浄した後、１μｍ×１μｍ当たりの表面粗さを比較すると、オゾン水を用いたウエハーの上部の表面粗さは０．９Å～１．０Åであるが、オゾン水及び弗酸を用いたウエハーの下部の表面粗さは１．５Å以上であるという実験結果を得た。

【0038】

特に、ウエハーの下部に供給するオゾン水及び弗酸を同時に投入する場合とオゾン水及び弗酸を互いに異なる時間に投入する場合とを比較すると、オゾン水及び弗酸を同時に投入した場合のウエハーの下部の表面粗さがオゾン水及び弗酸を交互に投入（交互投入）した場合より粗いという実験結果を得た。

【0039】

また、オゾン水及び弗酸を交互に投入する場合、ウエハーの上部の洗浄過程とウエハーの下部の洗浄過程とを区分して実施する場合はもちろんのこと、オゾン水を投入するときにはウエハーの上部及びウエハーの下部に同時に投入し、弗酸を投入するときにはウエハーの下部にのみ投入する実施例も可能である。

【0040】

実験結果、前記のような方式で実行したウエハーの上部の表面粗さが０．９Å～１．０Åであることから、パッド工程の際にパッド（ＰＡＤ）の厚さも調節することができるという利点も実験結果として確認した。

【0041】

以下の説明は上述した実験結果に基づく。

【0042】

図４は本発明による枚葉式ウエハー洗浄装置の一実施例を説明する。

【0043】

図４を参照すると、本発明による枚葉式ウエハー洗浄装置４００は、スピンチャンバー４１０、スピンドルテーブル４２０、第１化学物質供給装置４３０、第２化学物質供給装置４４０、及び第３化学物質供給装置４５０を含む。

【0044】

スピンチャンバー４１０は、上部にウエハー４６０が着座し、洗浄工程中に回転するスピンドルテーブル４２０を内蔵している。スピンチャンバー４１０は、洗浄工程中には内部を真空状態に維持する。第１化学物質供給装置４３０は、洗浄工程が実行されているうちに洗浄用化学物質Ｉを回転しているウエハー４６０の上部に供給する。第２化学物質供給装置４４０は、洗浄工程が実行されているうちに洗浄用化学物質IIを回転しているウエハー４６０の下部に供給する。第３化学物質供給装置４５０は、洗浄工程が実行されているうちに洗浄用化学物質IIIを回転しているウエハー４６０の下部に供給する。

【0045】

実施例によっては、洗浄用化学物質Ｉの供給と洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIの供給とを互いに異なる時間に行うことも可能であるが、同時に供給する実施例も可能である。

【0046】

本発明では、洗浄用化学物質Ｉ及び洗浄用化学物質IIとしてはオゾン（Ｏ３）またはオゾン水を、かつ洗浄用化学物質IIIとしては弗酸（ＨＦ）を使用することを提案する。

【0047】

図５は本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の一実施例を示す。

【0048】

図５を参照すると、本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法５００は、スピンドルテーブル回転段階５１０、第１化学物質供給段階５２０、及び第２及び第３化学物質同時供給段階５３０を含む。

【0049】

スピンドルテーブル回転段階５１０では、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させる。

【0050】

第１化学物質供給段階５２０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの上部に第１化学物質、すなわち化学物質Ｉである脱イオン化（Ｄｅ－ｉｏｎｉｚｅｄ）したオゾン水を供給する。このとき、ウエハーの下部には何の洗浄用化学物質も供給しない。

【0051】

第２及び第３化学物質同時供給段階５３０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質、すなわち第２化学物質である洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを供給する。上述したように、洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIはオゾン水及び弗酸である。このとき、ウエハーの上部には何の洗浄用化学物質も供給しない。

【0052】

第１化学物質供給段階５２０及び第２及び第３化学物質供給段階５３０はどの段階を先行しても問題がないが、ウエハーの一面（例えば、上部）を洗浄するときにはウエハーの反対面（例えば、下部）には洗浄工程を実行しないようにする。

【0053】

ただ、洗浄の効果を極大化するためには、スピンドルテーブル回転段階５１０、第１化学物質供給段階５２０、及び第２及び第３化学物質同時供給段階５３０を少なくとも１２回から最大１８回まで繰り返し実行することを提案する。

【0054】

図６は図５に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の一実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する。

【0055】

図６を参照すると、第１化学物質供給段階５２０では、５００～１，５００ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍ（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍ（ｌｉｔｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の量のオゾン水を１～５秒（ｓｅｃｏｎｄ）の間に供給し（図６の左側部分）、第２及び第３化学物質供給段階５３０では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの下部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を１～５秒間供給する（図６の右側部分）ことが分かる。

【0056】

上述したように、ウエハーの上部及び下部を交互に洗浄する過程を少なくとも１２回から最大１８回までは実施することが好ましい。

【0057】

図７は本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の他の一実施例を示す。

【0058】

図７を参照すると、本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法７００は、スピンドルテーブル回転段階７１０、第１化学物質供給段階７２０、及び第２及び第３化学物質交互供給段階７３０を含む。

【0059】

スピンドルテーブル回転段階７１０では、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させる。第１化学物質供給段階７２０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの上部に第１化学物質を供給する。第２及び第３化学物質交互供給段階７３０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質を交互に供給する。

【0060】

図７に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法７００は、ウエハーの上部の洗浄とウエハーの下部の洗浄とを互いに異なる時間に実行するという点では図５に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法５００と同一であるが、ウエハーの下部の洗浄の際、第２化学物質及び第３化学物質を同時に投入せず、交互に投入するという点が図５に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法５００と違う点である。

【0061】

図８は図７に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法の他の実施例において供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する。

【0062】

図８を参照すると、第１化学物質供給段階７２０では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を１～５秒間供給する（図８の左側部分）。第２及び第３化学物質交互供給段階７３０では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの下部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を１～５秒間供給する（図８の右側部分）。

【0063】

ウエハーの上部及び下部を交互に洗浄する過程を少なくとも１２回から最大１８回まで実施することが好ましい。

【0064】

図７に示す実施例は、ウエハーの上部の洗浄時刻とウエハーの下部の洗浄の時刻とを異にすることは図５に示す実施例と同一であるが、下部を洗浄するとき、第２化学物質及び第３化学物質を同時に使用せず、交互に使用するという点で図５に示す実施例と違う。

【0065】

図９は本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法のさらに他の一実施例を示す。

【0066】

図９を参照すると、本発明による枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法９００は、スピンドルテーブル回転段階９１０、及び第１～第３化学物質同時供給段階９２０を含む。

【0067】

スピンドルテーブル回転段階９１０では、上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させる。

【0068】

第１～第３化学物質同時供給段階９２０では、スピンドルテーブルと一緒に回転しているウエハーの上部に第１化学物質を供給すると同時に、ウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質を供給する。

【0069】

図１０は図９に示す枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法のさらに他の実施例で供給される化学物質の時間、濃度、及び流量とスピンドルテーブルの回転速度の例を説明する。

【0070】

図１０を参照すると、第１～第３化学物質同時供給段階９２０では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を６～１２０秒間供給する。

【0071】

図９の実施例は、６～１２０秒間の１回の洗浄作業から完成されるという点で図５及び図７に示す実施例と違うことが分かる。

【0072】

図１１はウエハーの上部及び下部を同時にまたは相異なる時間に洗浄したときのウエハーの両面の粗さ程度を示す。

【0073】

図１１は図５～図７に示す実施例を実行した結果を表示し、ウエハーの上部（Ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）及びウエハーの下部（Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）のそれぞれの中心（ｃｅｎｔｅｒ）と中心から一定の距離離れた地点との粗さをそれぞれ測定したものである。

【0074】

ウエハーの前面の粗さは約０．９Å（Ａｎｇｓｔｒｏｍ、オングストローム）で、同一であるが、交互供給の例に比べて同時供給の例はウエハーの裏面の粗さが約０．９Åだけもっと粗くなったことが分かる。

【0075】

図１１の左側に示す交互供給によるウエハーの裏面（Ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）の表面粗さは、中央部（Ｃｅｎｔｅｒ）が１．５Åであり、中央部から５０ｍｍ、１００ｍｍ及び１４０ｍｍ離れた地点の粗さはそれぞれ１．６Å、１．７Å及び１．６Åであって、いずれも１．５Å以上の粗さを有することが分かる。

【0076】

図１１の右側に示す同時供給によるウエハーの裏面の表面粗さは、中央部が２．４Åであり、中央部からそれぞれ５０ｍｍ、１００ｍｍ及び１４０ｍｍ離れた地点の粗さはそれぞれ２．５Å、２．６Å及び２．５Åであって、いずれも２．４Å以上の粗さを有することが分かる。

【0077】

図１１の左側（交互供給の例）と右側（同時供給の例）とを比較すると、ウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質であるオゾン及び弗酸を交互に供給したときより同時に供給したときにウエハーの裏面がウエハーの前面より粗さが大きいことが分かる。

【0078】

結論として、本発明によって交互供給方式で洗浄を実行する場合及び同時供給方式で洗浄を実行する場合のいずれも、ウエハーの前面及びウエハーの裏面に相異なる洗浄用化学物質を使用するときには、ウエハーの裏面がウエハーの前面より粗いということが分かる。

【0079】

したがって、本発明による方式でウエハーの前面及び裏面を洗浄することで、ウエハーの裏面をウエハーの前面より粗く製造することができるので、その後に実施される工程でウエハーがステージに着座するときに滑ることを最小にすることができ、よって従来の場合のようにウエハーの滑りによる不純物粒子の発生を最小化することができる。

【0080】

従来使用比率が高かったバッチ方式の洗浄はウエハーの前面及び裏面の粗さを同一にするしかなかったし、さらに粗さ程度の制御が容易でなかった。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本発明はウエハー洗浄装置に関するものであり、ウエハーの製造過程で不純物粒子がウエハーの前面に転移する問題を解決することができるので、半導体産業の製造収率を向上させることができる。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転するスピンドルテーブルの上部に着座したウエハーの上部には第１化学物質を供給して洗浄し、前記ウエハーの下部には前記第１化学物質及び前記第１化学物質と異なる第２化学物質を供給して洗浄し、
前記第１化学物質はオゾン水であり、前記第２化学物質は弗酸である、枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項2】

上部にウエハーが着座し、洗浄工程中に回転するスピンドルテーブルを内蔵しているスピンチャンバーと、
洗浄工程が実行されているうち、洗浄用化学物質Ｉを回転している前記ウエハーの上部に供給する第１化学物質供給装置と、
洗浄工程が実行されているうち、洗浄用化学物質IIを回転している前記ウエハーの下部に供給する第２化学物質供給装置と、
洗浄工程が実行されているうち、洗浄用化学物質IIIを回転している前記ウエハーの下部に供給する第３化学物質供給装置と、を含み、
前記洗浄用化学物質Ｉ及び前記洗浄用化学物質IIはオゾン水であり、前記洗浄用化学物質IIIは弗酸である、枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項3】

前記第１化学物質供給装置が前記ウエハーの上部に前記洗浄用化学物質Ｉを供給しているうちには前記第２化学物質供給装置及び前記第３化学物質供給装置が前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に供給しなく、
前記第２化学物質供給装置及び前記第３化学物質供給装置が前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に供給しているうちには前記第１化学物質供給装置が前記ウエハーの上部に前記洗浄用化学物質Ｉを供給しない、請求項２に記載の枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項4】

前記第２化学物質供給装置及び前記第３化学物質供給装置が前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に供給するとき、前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に同時に供給する、請求項３に記載の枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項5】

前記第２化学物質供給装置及び前記第３化学物質供給装置が前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に供給するとき、前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを前記ウエハーの下部に交互に供給する、請求項３に記載の枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項6】

前記ウエハーの上部には前記洗浄用化学物質Ｉを供給すると同時に前記ウエハーの下部には前記洗浄用化学物質II及び前記洗浄用化学物質IIIを供給する、請求項２に記載の枚葉式ウエハー洗浄装置。

【請求項7】

上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に洗浄用化学物質Ｉを供給する第１化学物質供給段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの下部に洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを供給する第２及び第３化学物質同時供給段階と、を実行する、枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項8】

前記第１化学物質供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を１～５秒間供給し、
前記第２及び第３化学物質供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの下部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を１～５秒間供給する、請求項７に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項9】

前記スピンドルテーブル回転段階、前記第１化学物質供給段階、及び前記第２及び第３化学物質同時供給段階を最小１２回から最大１８回まで繰り返し実行する、請求項７に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項10】

上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に洗浄用化学物質Ｉを供給する第１化学物質供給段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの下部に洗浄用化学物質II及び洗浄用化学物質IIIを交互に供給する第２及び第３化学物質交互供給段階と、を実行する、枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項11】

前記第１化学物質供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの上部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を１～５秒間供給し、
前記第２及び第３化学物質供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転しているウエハーの下部に５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を１～５秒間供給する、請求項１０に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項12】

前記スピンドルテーブル回転段階、前記第１化学物質供給段階、及び前記第２及び第３化学物質交互供給段階を最小１２回から最大１８回まで繰り返し実行する、請求項１０に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項13】

上部にウエハーが着座したスピンドルテーブルを回転させるスピンドルテーブル回転段階と、
前記スピンドルテーブルと一緒に回転している前記ウエハーの上部に第１化学物質を供給すると同時にウエハーの下部に第２化学物質及び第３化学物質を供給する第１～第３化学物質同時供給段階と、を実行する、枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【請求項14】

前記第１～第３化学物質同時供給段階では、５００～１，５００ｒｐｍの速度で回転している前記ウエハーの上部には５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水を６～１２０秒間供給すると同時に前記ウエハーの下部には５～２０ｐｐｍの濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量のオゾン水及び０．２～１．０ｗｔ％の濃度を有する０．５～１．５ｌｐｍの量の弗酸を６～１２０秒間供給する、請求項１３に記載の枚葉式ウエハー表面粗さ制御方法。

【国際調査報告】