JP2004014642A

JP2004014642A - Cleaning method and cleaning equipment

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Publication number: JP2004014642A
Application number: JP2002163367A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Mori; 森　宏幸; Takayuki Nibuya; 丹生谷　貴行
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP4037179B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide cleaning equipment and a cleaning method capable of cleaning an object to be cleaned efficiently. <P>SOLUTION: Fluid is introduced into a cleaning chamber where an object to be cleaned containing a porous material at least partially is placed and then the fluid is pressurized and de-pressurized. The removal of contaminants from the porous material is difficult because the contaminants intrude into the porous material through pores thereof. The contaminants can be removed efficiently when the fluid for cleaning the porous material is pressurized and de-pressurized. The fluid permeates into the porous material when it is pressurized and returns back from the interior of the porous material when it is de-pressurized. The contaminants are discharged along with the fluid from the interior of the porous material when the fluid is de-pressurized. Consequently, the contaminants are removed effectively from the porous material. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板等の洗浄を行う洗浄方法および洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等の基板を洗浄する洗浄装置が用いられている。洗浄室内に基板を保持して洗浄流体を高速で流入することにより、基板上の汚染物質（例えば、有機物、金属不純物、パーティクル、自然酸化膜）が除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板から汚染物質が除去しにくい場合がある。例えば、多孔質材料を含む基板では、孔を通じて汚染物質が基板内部に浸透するため汚染物質の除去が困難である。このような多孔質材料の一例として、有機材料（例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン））を含む溶液を塗布し、ゾル−ゲル法等により硬化して形成されたポーラス材料が挙げられる。このポーラス材料をドライエッチング等すると、エッチングガス等に含まれる弗素が微細なポーラス内に残留しがちである。残留した弗素は、基板にメッキを施したときに、メッキ層にボイド（空孔）等の不具合を生じる要因となる可能性がある。このように汚染物質の除去が困難な場合においても、汚染物質を効果的に除去できる洗浄装置が望まれている。
また、洗浄において洗浄の均一性が要求される。例えば、基板の場所（例えば、表裏）によって洗浄液の流速が異なると、基板の洗浄にムラが生じて汚染物質が部分的に除去されない場合が生じ得る。このように基板全体をムラなく均一に洗浄できる洗浄装置が望まれている。
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、基板等の洗浄対象を効率的に洗浄できる洗浄装置、洗浄方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために本発明に係る洗浄方法は、多孔質材料を少なくとも一部に含む洗浄対象が設置された洗浄室内に流体を導入する導入ステップと、前記洗浄室内に導入された前記流体を加圧する加圧ステップと、前記加圧ステップで加圧された前記流体を減圧する減圧ステップと、を具備することを特徴とする。
多孔質材料は、その孔を通じて汚染物質が多孔質材料の内部に侵入することから、汚染物質の除去が困難である。多孔質材料の洗浄に際して洗浄に用いる流体を加圧および減圧することで、汚染物質を効率よく除去することが可能となる。加圧することで流体が多孔質材料の内部に浸透し、減圧することで多孔質材料の内部から流体が戻される。減圧の際に汚染物質が流体と共に多孔質材料内部から放出される。この結果、多孔質材料からの汚染物質の除去が効果的に行われる。
多孔質材料は、複数の微細な孔（０．１μｍ程度以下）が形成された材料一般が含まれ、その一例として有機材料（例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン））を含む溶液を塗布し、ゾル−ゲル法等により硬化して形成されたポーラス材料が挙げられる。ゾル−ゲル法以外に、シルク法、スピードフィルム法、フォックス法等の手法を用いてもポーラス材料を形成できる。
なお、ここでいう「流体」には、洗浄対象から汚染物質自体を直接的に除去することを目的とする洗浄用の流体の他に、洗浄対象から洗浄用の流体を除去することを目的とするいわゆるリンス用の流体の双方が含まれ、本発明全般において単に「流体」としたときにはこのように解釈されるものとする。
【０００５】
（２）本発明に係る洗浄方法は、洗浄室内に、第１の経路を通じて流体を流入させ、第２の経路を通じて該流体を流出させる流入・流出ステップと、前記第１の経路を通じて前記洗浄室内に流体が流入している状態で前記第２の経路を通じた該洗浄室内からの流体の流出を停止することによって、該洗浄室内における流体の圧力を増加する加圧工程と、を具備することを特徴とする洗浄方法。
洗浄室内に流体が流入している状態で洗浄室内からの流体の流出を停止することで、洗浄室内に急激な圧力変動を起こさせることができる。この急激な圧力変動により洗浄対象を効果的に洗浄することができる。
【０００６】
（３）本発明に係る洗浄装置は、洗浄対象を設置する洗浄室と、前記洗浄室内に流体を流入させる流入経路と、前記洗浄室内から流体を流出させる流出経路と、前記洗浄室内に前記流入経路から流体を流入し、かつ前記流出経路から流体が流出した状態において、前記流出経路を閉鎖する流出経路閉鎖手段と、を具備することを特徴とする。
流出経路閉鎖手段を用いて、洗浄室内に流入経路から流体が流入し、かつ流出経路から流体が流出した状態において、流出経路を閉鎖して流体の流出を停止することで、洗浄室内に急激な圧力変動を起こさせることができる。この急激な圧力変動により洗浄対象を効果的に洗浄することができる。
【０００７】
（４）本発明に係る洗浄装置は、流体が流通する対向する２つの面と、前記２つの面の間に基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の前記流体が流入する側の側部に近接して設けられ、かつ該流入する流体を前記基板の表裏に対応するように分割する流体分割部と、を具備することを特徴とする。
基板より上流側に、基板の表裏に対応するように流入する流体を分割する流体分割部が設けられている。基板の表裏は予め分割された流体でそれぞれ洗浄されるので、基板の洗浄の均一性を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係る洗浄システム１００を表すブロック図である。本図に示すように、洗浄システム１００は洗浄装置１０、流体貯留槽３０、待機循環系４４、洗浄流体循環路５１（供給路４６、還流路４７）、回収路８０、リンス流体供給系５４、乾燥流体供給系５８等から構成される。
【０００９】
洗浄装置１０は、半導体ウエハＷ（以下、「ウエハＷ」という）等の洗浄対象を内部に保持し、洗浄流体３２等による洗浄を行う装置である。流体貯留槽３０は、ウエハＷを洗浄するための洗浄流体３２を貯留する貯留槽である。待機循環系４４は、流体貯留槽３０内の洗浄流体３２を一定状態に保つために洗浄流体３２を循環させる循環路である。供給路４６および還流路４７はそれぞれ、流体貯留槽３０から洗浄装置１０に洗浄流体３２を供給、還流する供給路および還流路であり、併せて洗浄流体循環路５１を構成する。回収路８０は、洗浄装置１０内の洗浄流体３２を流体貯留槽３０に回収するための回収路である。リンス流体供給系５４は、洗浄装置１０にウエハＷをリンス処理するためのリンス流体を供給する供給路である。乾燥流体供給系５８は、洗浄装置１０に乾燥流体を供給する供給路である。
【００１０】
なお、ここでいう洗浄処理は、洗浄対象から汚染物質を除去する処理一般をいい、例えば、ウエハＷにドライエッチングを施した後、またはドライエッチング後さらにアッシングを施した後に、不要となるマスクであるレジストやエッチング残滓を除去するのに用いることができる。また、ウエハ膜付け処理の前等に行なわれる通常の前洗浄処理等にも用いることができる。
【００１１】
洗浄流体３２としては、酸化剤、キレート剤およびフッ素化合物、必要に応じて有機溶剤を含有する洗浄剤を用いる。例えば、アンモニア（ＮＨ_３）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の混合物、或いは塩化水素（ＨＣｌ）と過酸化水素水との混合物を用いることができ、レジスト除去には例えば濃硫酸と過酸化水素水との混合物を用いることができる。他に、希フッ酸（ＨＦ，Ｈ_２Ｏ）、バッファードフッ酸（ＨＦ，ＮＨ_４Ｆ，Ｈ_２Ｏ）、硫酸過水（Ｈ_２ＳＯ_４，Ｈ_２Ｏ_３，Ｈ_２Ｏ）や、ＣＯ_２などの超臨界流体等も用いることができる。洗浄後のリンス流体として、例えば、超純水を用いることができる。
【００１２】
以下に、洗浄システム１００を洗浄装置１０等に区分して詳細に説明する。
Ａ．洗浄装置１０
図２、３はそれぞれ、洗浄装置１０を表す正面図、および側断面図である。
洗浄装置１０は、洗浄処理容器１２と、洗浄処理容器１２の両端に接続された導入部１４および排出部１６を有する。導入部１４には、バッファ部１８が接続されている。バッファ部１８には１本の配管が分岐した導入配管２０が、導入配管２０には流体配管２６が接続されている。流体配管２６および排出部１６はそれぞれ供給路４６および還流路４７に接続されている。
ここで、洗浄処理容器１２、導入部１４および排出部１６、ならびに、バッファ部１８および導入配管２０は、例えば、ステンレス、あるいはテフロン（ポリ四ふっ化エチレンの登録商標）材料により形成されている。
【００１３】
洗浄装置１０は、縦型であり、導入部１４より導入された洗浄流体３２が洗浄装置１０の内部を上向きに流れ、排出部１６より流出するように構成されている。洗浄装置１０は、大気への開放箇所を有しない密閉系に構成されている。
なお、例えば、超臨界条件で洗浄する等の場合には、洗浄装置１０を横置き形として、洗浄流体３２を横方向に流通させてもよい。
【００１４】
洗浄処理容器１２は、図３中Ｘ方向の厚みＴ１、言いかえれば、２つの主面１２ａ、１２ｂの間の間隙の薄い扁平な直方体状に形成されている。
洗浄処理容器１２の寸法は、洗浄されるウエハＷの寸法に応じて設定される。例えば、洗浄されるウエハＷの寸法（径）が８インチ（２００ｍｍ）のとき、洗浄処理容器１２は、その内部空間Ｓの寸法（以下、各部材について、内部空間寸法を単に寸法という。）として、厚みＴ１が、例えば、５ｍｍ程度、長さＬ１および幅Ｗ１がそれぞれ、例えば、２３０ｍｍ程度に形成される。
【００１５】
ここで、上記した厚みＴ１は、搬送および処理中に自重でウエハＷが撓む等して主面１２ａ、１２ｂに当たらない程度、また、ウエハＷの両面に洗浄流体３２を流すのに必要な程度の寸法であり、具体的には、ウエハＷの厚みの３倍程度以下に設定することができる。
但し、厚みＴ１は、これに限定することなく、ウエハＷの厚みの略１．５〜３００倍程度とすることができる。言いかえれば、洗浄流体３２の流れ方向に対して直角に切断したときの洗浄処理容器１２の内部断面積をウエハＷの直径位置における断面積の１．５〜３００倍程度とすることができる。
【００１６】
洗浄処理容器１２は、Ｘ方向に対向する２つの主面１２ａ、１２ｂのいずれか一方が装置から着脱可能あるいは開閉可能に設けられている（図示せず。）。その結果、図示しないウエハ搬送装置を用いてウエハＷを洗浄処理容器１２内に搬入することができる。
洗浄処理容器１２の主面１２ｂには、ウエハＷを保持するための保持具（以下、単に保持具という。）２４ａ〜２４ｃが取り付けられている。
【００１７】
また、導入部１４側から流入する洗浄流体３２をウエハＷの表裏それぞれに対応して２つに分割する流体分割部として機能する流体分割板２５が設置されている。流体分割板２５は、その両側面が洗浄処理容器１２の内側壁に固定されている。但し、流体分割板２５を主面１２ｂと治具等により接続することによって、流体分割板２５を洗浄処理容器１２に対して固定しても差し支えない。
流体分割板２５は、ウエハＷの導入部１４側の側部に対応して配置される。流体分割板２５は略平板形状であり、その幅が内部空間Ｓの幅Ｗ１にほぼ対応し、かつウエハＷと対応する辺がウエハＷの外形に対応するように形成されている。流体分割板２５は洗浄処理容器１２の導入部１４側のＸ方向中央に沿って固定されていることから、導入部１４側から流入する洗浄流体３２を互いに流速が等しくなるように２つに分割する。分割された洗浄流体３２はウエハＷの表裏上をそれぞれ流れる。この結果、ウエハＷの表裏双方における洗浄の均一性が向上する。
【００１８】
図４は、洗浄装置１０内における洗浄流体３２の流れを表す断面図である。図４（Ａ）が流体分割板２５がある場合で、（Ｂ）、（Ｃ）が流体分割板２５がない場合である。
（Ａ）ではウエハＷの手前で流体分割板２５により洗浄流体３２が流速の等しい２つの洗浄流体３２に分離され、そのそれぞれがウエハＷの表裏を流れる。このように、洗浄流体３２はウエハＷの表裏双方で均一な流速で流れていため、ウエハＷの表裏双方で洗浄の均一性が確保される。
（Ｂ）、（Ｃ）は、流体分割板２５がなく、かつウエハＷがＸ方向中心からずれた例（（Ｂ））、あるいは主面１２ａ，１２ｂに対して傾いて設置された例（（Ｃ））である。その結果、ウエハＷの表面上を流れる洗浄流体３２の流速が不均一になっている。（Ｂ）ではウエハＷと主面１２ａ，１２ｂ間の距離がウエハＷの表裏で異なっていることから、ウエハＷの表裏で洗浄流体３２の流速が異なっている。（Ｃ）ではウエハＷと主面１２ａ，１２ｂ間の距離が場所によって異なっていることから、ウエハＷの場所によって流速が不均一になっている。いずれにしろ、ウエハＷ上での流速の不均一が生じ、洗浄に不均一性が生じ易くなっている。
ウエハＷをその表裏双方が主面１２ａ，１２ｂから等距離になるようにすれば（ウエハＷが主面１２ａ，１２ｂの中央に設置すれば）、ウエハＷの表面上で洗浄流体３２の流速の不均一性は生じにくいが、ウエハＷを交換する毎にウエハＷを正確に設置するのは必ずしも容易ではない。
【００１９】
流体分割板２５はウエハＷの設置如何に拘わらず常にその表裏が主面１２ａ，１２ｂから等距離になるように設置されており、ウエハＷの手前で洗浄流体３２がほぼ流速の等しい流体に２分されている。従い、流体分割板２５が無いときに比べて、ウエハＷの設置状況が洗浄流体３２の流速に影響を与えにくくなっている。
以上に示すように、流体分割板２５を設置することで、ウエハＷ上の洗浄流体３２の流速分布が均一化され、ウエハＷの洗浄の均一性が向上する。
【００２０】
導入部１４は、図２、３中、下方から上方（Ｚ正方向）に向けて末広がりで、Ｘ方向に扁平な形状に形成されている。すなわち、導入部１４の入口側（整流側流入口）１４ａの寸法が、例えば、厚みＴ２が約１０ｍｍ程度、幅Ｗ２が約１６０ｍｍ程度あるのに対して、長さＬ２として約７０ｍｍ程度離間した出口側（整流側出口）１４ｂの寸法が、厚みＴ３が約５ｍｍ程度、幅Ｗ３が約２３０ｍｍ程度に形成されている。ここで、入口側１４ａと出口側１４ｂの流路の断面積は同一寸法に形成されている。また、出口側１４ｂは、厚みＴ３が洗浄処理容器１２の入り口の厚みＴ１と略同じであり、幅Ｗ３が洗浄処理容器１２の入り口の幅Ｗ１と同じである。
【００２１】
バッファ部１８は、円柱状であり、直径Ｄが２４ｍｍ程度、長さＬ３が２２０ｍｍ程度に形成されている。バッファ部１８の両側には分岐した導入配管２０が対向して接続されている。したがって、導入配管２０からバッファ部１８に２つの流入口１８ａから水平方向に流入する洗浄流体３２は、Ｙ方向中間部で衝突して合流し、流れの方向を上向きに変えて流出口１８ｂから導入部１４に流出する。ここで、バッファ部１８は、洗浄流体３２を所定時間滞留させるだけの、例えば１００ｃｍ^３程度の空間容積を有するとともに、流出口１８ｂの断面積の寸法が２つの流入口１８ａの断面積の和よりも大きく形成されている。
【００２２】
排出部１６は、洗浄処理容器１２を挟んで導入部１４と略対称形状に形成されている。すなわち、排出部１６は、流入口（整流側流入口）１６ａから流出口（整流側流出口）１６ｂに向けて漸次扁平度合いが大きくかつ逆末広がり状に形成されている。
【００２３】
Ｂ．待機循環系４４
待機循環系４４は、以下のようにして流体貯留槽３０内の洗浄流体３２を一定状態に保つための循環を行っている。
【００２４】
流体貯留槽３０は密閉されて、内部には洗浄流体３２が貯留されてＮ_２ガスなどの不活性雰囲気になされている。この洗浄流体３２が不足すると、補給系３４を介して洗浄流体３２補給される。
流体貯留槽３０には、循環ポンプ３６、洗浄流体３２の温度調整を行なう温調器３８、洗浄流体３２中の不純物を除去するフィルタ４０及び開閉弁４２を順次介設して再度、流体貯留槽３０へ戻る待機循環系４４が接続されており、待機中には洗浄流体３２を循環させて、温調器３８により洗浄流体３２の温度を一定に維持しつつフィルタ４０により洗浄流体３２中の例えば粒状の不純物を除去するようになっている。
【００２５】
Ｃ．洗浄流体循環路５１（供給路４６、還流路４７）
供給路４６、還流路４７は、以下のようにして、流体貯留槽３０から洗浄装置１０への洗浄流体３２の供給および還流を行う。
【００２６】
待機循環系４４と洗浄装置１０とを接続して、洗浄流体３２を洗浄装置１０へ供給するための供給路４６が設けられている。供給路４６には、流量調整弁４８、入口側三方弁５０、後述する回収用三方弁８２が順に接続されている。
また、洗浄装置１０と流体貯留槽３０とを接続して、洗浄流体３２を流体貯留槽３０へ戻すための還流路４７が設けられ、出口側三方弁５２および排出用三方弁５６が接続されている。
【００２７】
洗浄装置１０は外気から密閉された構造となっているため、供給路４６と還流路４７により、流体貯留槽３０と洗浄装置１０の間で洗浄流体３２を外気に晒すことなく循環する洗浄流体循環路５１が形成されている。
なお、上記供給路４６は、待機循環系４４に接続せずに、流体貯留槽３０と洗浄装置１０を直接接続してもよい。
【００２８】
Ｄ．リンス流体供給系５４、回収路８０、乾燥流体供給系５８
リンス流体供給系５４、乾燥流体供給系５８、回収路８０は、以下のように、洗浄装置１０に接続されている。
【００２９】
入口側三方弁５０には、リンス流体として例えば超純水を外気に晒すことなく供給するためのリンス流体供給系５４が接続され、洗浄装置１０にリンス流体を供給する。
回収用三方弁８２には、洗浄装置１０内に残留する洗浄流体３２を流体貯留槽３０に回収するための回収路８０が接続されている。洗浄流体３２の回収に際しては、後述する乾燥流体供給系５８等により洗浄装置１０内に回収用流体（Ｎ_２ガス等）が供給される。
出口側三方弁５２には、Ｎ_２ガスやアルコールの蒸気などの乾燥流体を外気に晒すことなく供給するための乾燥流体供給系５８が接続されている。この乾燥流体供給系５８には、その上流側より、流体の流量を調整するレギュレータ６０、流体中の不純物を除去するフィルタ６２及び開閉弁６６により選択的に供給されるアルコールを気化させる気化器６４が順次介設されている。
【００３０】
リンス流体供給系５４及び乾燥流体供給系５８を洗浄流体循環路５１に接続することによって、洗浄装置１０内さらには配管内も同時にリンスして乾燥することができる。
なお、排出用三方弁５６には、不用な液体や気体を排出させる排出系６８が接続されており、この排出系６８には気液分離器７０を介設して気体と液体とを分離して、液体をドレインとして系外へ排出するようになっている。
【００３１】
Ｅ．供給制御部６５
これら処理流体、リンス流体、乾燥流体、及び回収用流体を選択的に連続供給するように制御するため、供給制御部６５が設けられている。入口側三方弁５０、出口側三方弁５２等は供給制御部６５によって制御される。洗浄流体３２は、供給制御部６５によって制御可能な入口側三方弁５０等を介して流体貯留槽３０から流入し流出する。
また、供給制御部６５は、出口側三方弁５２と共に、洗浄装置１０からの流体の流出経路を閉鎖する流出経路閉鎖手段として、ひいては洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内の流体の圧力を増加させる加圧手段として機能する。また、供給制御部６５は回収用三方弁８２と相俟って、洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内の流体の圧力を減少させる減圧手段として機能することもできる。
なお、供給制御部６５が循環ポンプ３６の出力を制御することで、加圧手段（あるいは減圧手段）として機能しても差し支えない。、
【００３２】
（洗浄システム１００の動作）
以下に洗浄システム１００の動作について説明する。図５は、洗浄システム１００の動作手順の１例を示すフロー図である。本図に示すように、洗浄システム１００による洗浄手順は、大きくウエハＷの搬入（ステップＳ１）、洗浄処理（ステップＳ２）、リンス処理（ステップＳ３）、乾燥処理（ステップＳ４）、ウエハＷの搬出（ステップＳ５）に区分することができる。
【００３３】
洗浄する時の洗浄流体３２の温度、言いかえれば、ウエハＷの温度は、常温〜８０℃程度とし、適宜の手段により所定の温度に保持する。この温度は、エッチングの条件等に応じて適宜選択する。
なお、何ら洗浄処理を行わない待機中のときには、洗浄流体循環路５１を閉状態とし、待機循環系４４を駆動してこの系内に流体貯留槽３０内の洗浄流体３２を循環させて、温調器３８で洗浄流体３２の温度を所定の温度に維持して化学的に安定化させておくと同時に、この洗浄流体３２中の不純物をフィルタ４０により取り除く。
【００３４】
（１）未処理のウエハＷを洗浄装置１０内へ搬入する（ステップＳ１）。
具体的には、洗浄処理容器１２の主面１２ａまたは主面１２ｂを開き、図示しないウエハ搬送装置を用いてウエハＷを洗浄処理容器１２内に搬入する。そして、ウエハＷの周縁を保持具２４ａ〜２４ｃで保持して、ウエハＷを洗浄処理容器１２に固定する。
ウエハＷを保持したら、洗浄処理容器１２を液密に閉じ、内部空間Ｓ内を密閉状態とする。
【００３５】
（２）洗浄流体３２により洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内のウエハＷを洗浄する（ステップＳ２）。
このステップＳ２は、図５に示すように洗浄流体３２の導入（ステップＳ２１）、洗浄流体３２の加圧（ステップＳ２２）、洗浄流体３２の減圧（ステップＳ２３）、洗浄流体３２の排出（ステップＳ２４）の４ステップに区分される。
図６はこれらのステップＳ２１〜Ｓ２４における洗浄装置１０の状態を表す模式図である。ここでは、入口側三方弁５０，出口側三方弁５２，回収用三方弁８２を簡略化して表している。
なお、必要に応じてステップＳ２２，Ｓ２３の加圧、減圧ステップ、場合によってはステップＳ２１〜Ｓ２４のステップＳ２全体が繰り返し行われ、ウエハＷの洗浄が確実に行われるようにする。
【００３６】
以下ステップＳ２１〜Ｓ２４の詳細を説明する。
▲１▼洗浄流体３２の導入（ステップＳ２１、図６（Ａ））
洗浄流体循環路５１の三方弁５０、５２を、洗浄流体が流れるように開き、流体貯留槽３０の洗浄流体３２を循環ポンプ３６で、例えば、５０Ｌ／ｓ程度の流量に調整しながら、供給路４６を介して洗浄装置１０（流体配管２６）に送出する。
尚、循環ポンプ３６の供給圧は、十分高くなされており、また、必要に応じて待機循環系４４の開閉弁４２を閉じて供給圧を高めるようにしてもよい。洗浄処理中は、洗浄装置１０内を通過した洗浄流体３２は、還流路４７を通じて流体貯留槽３０内へ戻り循環使用される。
【００３７】
流体配管２６を通った洗浄流体３２は、２つの導入配管２０に分岐され、バッファ部１８の両側の２つの流入口１８ａからバッファ部１８へ流入する。バッファ部１８に流入した対向する洗浄流体３２の流れは、略中央部で衝突して合流する。これにより、流体配管２６を流れる洗浄流体３２あるいは２つの２つの導入配管２０を流れる洗浄流体３２に流速の不均一な分布や乱れを生じていても、バッファ部１８でこれらの流速の不均一な分布や乱れが打ち消されて解消する。
バッファ部１８に流入した洗浄流体３２は、その流れの方向を９０°変えて流出口１８ｂから導入部１４に流出する。これにより、流速の不均一な分布や乱れはより確実に解消される。
また、洗浄流体３２は、バッファ部１８で所定の時間滞留し、また、流速を落としてバッファ部１８から流出するため、流速の不均一な分布や乱れはより確実に解消される。
【００３８】
バッファ部１８の流出口１８ｂに接続された入口側１４ａから導入部１４に流入した洗浄流体３２は、流速を変えることなく、漸次Ｙ方向の流れの幅を拡大するとともにＸ方向の流れの厚みを薄くされて出口側１４ｂから洗浄処理容器１２内に流出する。これにより、洗浄流体３２の流れは一層均一化される。
【００３９】
バッファ部１８の出口側１４ｂから洗浄処理容器１２に流入した洗浄流体３２は、ウエハＷの両面に沿って上方に流れ、ウエハＷに付着等した汚染物質を除去する。この場合、循環ポンプ３６で所定の圧力で送出された洗浄流体３２は、洗浄処理容器１２の狭い厚みＴ１の部分を通過するため、大きな流速を確保することができる。
【００４０】
洗浄処理容器１２に流入した洗浄流体３２は、ウエハＷの表面（表裏面）上を均一でかつ高速で流れる。
ここで、前述のように流体分割板２５により洗浄流体３２がウエハＷの手前でウエハＷの表裏に対応した流速のほぼ等しい２つの流体に分岐していることから、ウエハＷの表裏の双方における流速の均一性がより確実に確保される。
以上のようにウエハＷ上での流速の均一性が確保されるため、ウエハＷの表面の汚染物質（異物）はまんべんなく除去される
【００４１】
洗浄後の洗浄流体３２は、洗浄処理容器１２から排出部１６に流入し、還流路４７に流出する。このとき、洗浄処理容器１２から排出部１６に流入する洗浄流体３２の流路は徐々に断面形状を変えるように形成しているため、洗浄流体３２の流れに乱れを生じることがなく、したがって、洗浄処理容器１２内の洗浄流体３２の整流状態を乱すことがない。
【００４２】
上記のように構成した洗浄装置１０を用いて洗浄流体３２やリンス液によりウエハＷを洗浄するとき、洗浄処理容器１２の厚みＴ１が薄いため、ウエハＷの表面における洗浄流体３２等の流速を、例えば、５０ｃｍ／ｓ程度に設定することができ、この流速は、通常の洗浄装置の、例えば、０．５ｃｍ／ｓ程度の値に比べるとはるかに高速である。
また、導入配管２０、バッファ部１８によって流速を略均一化された洗浄流体３２は、導入部１４を通過することによってさらに均一な流速に整えられ、ウエハＷの幅方向（図１中Ｙ方向）で均一な流速でウエハＷの表面を通過する。この流速の均一性は流体分割板２５によりさらに確実に担保される。このため、洗浄装置１０は、ウエハＷの付着物を確実にかつ効率的に除去することができる。
【００４３】
▲２▼洗浄流体３２の加圧（ステップＳ２２、図６（Ｂ））
次に、洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）中の洗浄流体３２の圧力を増加させる。この圧力の増加は図６（Ｂ）のように出口側三方弁５２を閉じて、洗浄装置１０と還流路４７との接続を解除をすることで行える。
これは、水撃作用またはウォーターハンマーと呼ばれている現象を利用したものであり、以下のように説明できる。
ここでは、入口側三方弁５０により洗浄装置１０と供給路４６が接続され、洗浄処理容器１２内を洗浄流体３２が流れているときに、出口側三方弁５２を閉じている。
出口側三方弁５２を閉鎖した瞬間には，出口側三方弁５２にごく近接した洗浄流体３２は停止するが，少し離れた洗浄流体３２は流速をもっている。このため、洗浄装置１０内に洗浄流体３２がさらに流入しようとすることで、洗浄装置１０内の圧力が増大する。
【００４４】
詳しくは、以下のように洗浄装置１０内に非常に高い圧力と低い圧力が交互に発生し，激しい振動を生ずる。
出口側三方弁５２を閉じたことで発生した高圧の状態は圧力波となって入口側へ伝わり，洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内での洗浄流体３２の流速は０となる。圧力波が洗浄装置１０の入口側に達すると，この入口付近での圧力が供給路４６側より高くなるので，洗浄装置１０内から供給路４６側へ向かう流れが生じ，洗浄装置１０内の圧力は出口側三方弁５２を閉鎖する前の状態に戻る。
この状態が今度は反射波として出口側へ伝わり，出口側三方弁５２のところでは洗浄流体３２を弁から引き離そうとするから低圧を生じ流速は０となる。この状態が再び洗浄装置１０内を入口側へ伝わる。このようにして洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内に大きな圧力変動が生ずる。
【００４５】
以上のようにして、出口側三方弁５２を閉じることで、洗浄装置１０内の圧力を増大できる。この圧力増大は、このような弁の閉鎖以外にも、例えば循環ポンプ３６の出力を増大することでも行うことができる。
【００４６】
▲３▼洗浄流体３２の減圧（ステップＳ２３、図６（Ｃ））
入口側三方弁５０を閉じて回収用三方弁８２を開く。この結果、供給路４６から洗浄装置１０への洗浄流体３２の流れが停止され、洗浄装置１０から回収路８０を経由して流体貯留槽３０へと洗浄流体３２が流れる。このため、洗浄装置１０内の圧力が低下する。
この圧力低下はこのような洗浄装置１０と流体貯留槽３０との圧力差を利用した自然減による他、循環ポンプ３６等を用いて洗浄装置１０内を強制的に減圧しても差し支えない。
また、入口側三方弁５０を開いた状態を継続することでも洗浄装置１０内の圧力はある程度減少する（圧力変動（振動）は次第に減衰する）。但し、この場合には、循環ポンプ３６による洗浄流体３２の供給が継続するため、この供給力に起因する圧力増加分は残る。加圧と減圧の圧力差を大きくするためには（後述するように、この圧力差が大きい方が洗浄力が大きいと考えられる）、前述のように回収用三方弁８２を開くかまたは循環ポンプ３６等を用いて洗浄装置１０内を減圧するのが好ましい。
【００４７】
▲４▼以上の加圧、減圧の組み合わせにより、ウエハＷの効果的な洗浄が行われる。場合により以上の加圧と減圧とを繰り返すことで、ウエハＷをさらに洗浄することもできる。
この加圧と減圧の組み合わせは、一般的な洗浄においても有効であるが、特に微細な孔が形成された多孔質材料（例えば、ポーラス材料）の洗浄に効果がある。
ポーラス材料は、ゾル−ゲル法、シルク法、スピードフィルム法、フォックス法等の手法を用いて形成できる。例えば、ゾル−ゲル法ではＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）のコロイドを有機溶媒に分散させた塗布液を基板に塗布し、その塗布液をゲル化させた後、塗布膜中の溶媒を他の溶媒に置き換え、さらに乾燥させてポーラス材料を形成できる。
【００４８】
多孔質材料はその孔中の洗浄が困難である。例えば、ポーラス材料をエッチングしたエッチングガスに含まれる弗素が、孔中に残留しやすい。洗浄流体３２の圧力を増大することで、このような多孔質材料の洗浄が効率よく行えるようになる。
【００４９】
図７は多孔質材料を加圧と減圧の組み合わせを用いて洗浄する場合を表す模式図である。図７（Ａ）が洗浄前のポーラス材料９０の断面を表している。ポーラス材料９０はポーラス９２が存在することから、その内部の汚染物質９５を除去しにくい。ここでは、汚染物質９５としてエッチングに用いた弗素（Ｆ）が残留しているものとする。
【００５０】
洗浄の際に加圧を行うことで洗浄流体３２がポーラス材料９０内により浸透する（図７（Ｂ））。
その後減圧することで、ポーラス材料９０に浸透した洗浄流体３２がポーラス材料９０から出てくる（図７（Ｃ））。このとき洗浄流体３２と共にポーラス材料９０内の汚染物質９５（弗素）が取り除かれる。
【００５１】
この加圧、減圧による洗浄流体３２の洗浄対象内への浸透、取出しによる洗浄効果は多孔質材料等の何らかの意味で洗浄流体３２が浸透しうる材料一般に対して有効である。さらに、洗浄流体３２が浸透することのない材料であってもその表面に存在する汚染物質に対して一種の揺さぶりをかけることになるので、洗浄効果の向上に結びつく。
【００５２】
▲５▼洗浄流体３２の排出（ステップＳ２４、図６（Ｄ））
洗浄処理が完了したら、洗浄流体３２の供給を停止して、出口側三方弁５２を乾燥流体供給系５８に接続し、回収用流体としてＮ_２ガス等の乾燥流体を流す。これにより内部空間Ｓや配管類に溜っている洗浄流体３２を追い出して、回収路８０を経由してこれを流体貯留槽３０に回収する。この回収を行なうことにより洗浄流体３２の使用量がより低減できる。なお、洗浄流体３２の回収は、別に設けた回収用流体供給系を用いて行ってもよい。
なお、既述のように、以上のステップＳ２１〜Ｓ２４は必要に応じて繰り返される。
【００５３】
（３）リンス流体により洗浄装置１０内のウエハＷを洗浄する（ステップＳ３）。即ち、内部空間Ｓに超純水などのリンス流体を流すことによりウエハ表面に付着している洗浄流体３２を洗い流してリンスを行なう。
具体的には、入口側三方弁５０をリンス流通側に切り替えると同時に、排出用三方弁５２を排出側に切り替える。洗浄装置１０に例えば超純水よりなるリンス流体を供給し、ウエハ表面等に付着している洗浄流体を洗い流す。この洗い流したリンス流体は、排出系６８を通じて気液分離器７０内に流入し、ここで液体とガスとに気水分離された後、系外へ排出される。
【００５４】
このステップＳ３は、ステップＳ２と同様に、リンス流体の導入（ステップＳ３１）、リンス流体の加圧（ステップＳ３２）、リンス流体の減圧（ステップＳ３３）、リンス流体の排出（ステップＳ３４）の４ステップに区分できる。
リンス流体の加圧、減圧によってウエハＷの洗浄効率を向上できる。また、ステップＳ３４におけるリンス流体の排出により、この後のステップＳ４におけるリンス流体の乾燥処理をより効率的に行なうことができる。リンス流体の排出は排出用流体（例えば、Ｎ_２）を洗浄装置１０内に導入することによって行われ、この排出用流体は、乾燥流体や回収用流体を流用してもよいし、別に排出用流体供給系を設けて供給を行なってもよい。
【００５５】
これらのステップＳ３１〜Ｓ３４は、ステップＳ２１〜Ｓ２４と流体の種類が異なるものの本質的に相違するわけではないので、詳細な説明は省略する。
なお、ステップＳ３２〜Ｓ３３の加圧、減圧を省略して、通常のリンス処理のみを行っても差し支えない。
なお、必要に応じてステップＳ３２，Ｓ３３の加圧、減圧ステップ、場合によってはステップＳ３１〜Ｓ３４のステップＳ３全体が繰り返し行われ、ウエハＷのリンス処理が確実に行われるようにする。
【００５６】
（４）洗浄装置１０内のウエハＷを乾燥する（ステップＳ４）。
▲１▼例えば、洗浄装置１０内にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の蒸気アルコールを流す。具体的には、Ｎ_２ガスを供給した状態で、開閉弁６６を開にすることにより、アルコールを気化器６４内で気化させてＮ_２ガス中に混入させる。
これにより、気化アルコールが洗浄装置１０内に供給されて、内部に付着するリンス流体の表面張力が破られて液滴ができ難い状態となり、乾燥し易くなる。
【００５７】
▲２▼更に、Ｎ_２ガス等を流すことにより、ウエハＷ面及び洗浄処理容器１２内を完全に乾燥させる。即ち、気化アルコールの供給を停止し、Ｎ_２ガスのみを流し続けてウエハ面及び洗浄装置１０内の乾燥を行なう。
この場合、Ｎ_２ガスを加熱してホットＮ_２ガスとして流すことにより、乾燥処理時間を短縮することができる。
【００５８】
▲３▼乾燥処理の手法としては、マランゴニー（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）乾燥処理によってもよく、あるいはＩＰＡ蒸気を流す乾燥処理によってもよく、あるいは減圧乾燥処理によってもよい。上記▲１▼、▲２▼の説明は、マランゴニー乾燥処理に対応する説明である。以下、これらの乾燥処理につき詳しく説明する。
１）マランゴニー乾燥処理は、Ｎ_２ガスをキャリアガスとしてチャンバ内にＩＰＡ蒸気を供給し、非常にゆっくりとした速度でチャンバ内の水を排液するようにすると水とＩＰＡとの間の表面張力の差に起因して液面降下後にウエハの表面が乾燥されるというものである。ここで、乾燥を完全なものにするために、その後ホットＮ_２ガスを流したり赤外線を照射する。
２）ＩＰＡ蒸気を流す乾燥処理は、チャンバ内のリンス流体を急速に排液した後に、チャンバ内にＮ_２ガスをキャリアガスとしてＩＰＡ蒸気を供給し、チャンバ内の水がＩＰＡ蒸気に置換されたタイミングでＩＰＡ蒸気の供給をやめ、高温のホットＮ_２ガスを吹き付けるものである。なお、この場合、熱源として赤外線を照射するようにしてもよい。
【００５９】
３）減圧乾燥処理は洗浄処理容器１２内を減圧することで、ウエハＷを乾燥する。この手法は、洗浄処理容器１２がウエハの大きさよりわずかに大きい場合に有効であり、乾燥に要する時間を短くでき、これによってウォーターマークの発生が始まる前に水分を飛ばしてしまうことが可能になる。この際に、赤外線を照射して加熱することによりより短時間で乾燥することができる。
なお、乾燥処理においては、マランゴニー乾燥処理と減圧乾燥処理の組合せ、あるいはＩＰＡ蒸気を流す乾燥処理と減圧乾燥処理の組合せを行うことによって、より優れた乾燥状態を実現することができる。
【００６０】
（５）洗浄処理済のウエハＷを洗浄装置１０内から搬出する（ステップＳ５）。
具体的には、洗浄処理容器１２の主面１２ａまたは主面１２ｂを開き、保持具２４ａ〜２４ｃによるウエハＷの固定を解除して、図示しないウエハ搬送装置を用いて洗浄処理が施されたウエハＷを洗浄処理容器１２内から搬出する。
【００６１】
以上説明した本実施の形態例に係る基板の洗浄方法および装置は、洗浄流体３２またはリンス流体を加圧することで、洗浄の困難な洗浄対象（例えば、多孔質材料）を確実に洗浄することができる。この加圧に際して、洗浄処理容器１２内に流体が流入している状態での洗浄処理容器１２内からの流体の流出停止が効果的な手法である。
また、ウエハの表裏に対して洗浄流体３２を均一で高速に流すことができるため、ウエハを効率的にまた確実に洗浄することができる。
【００６２】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記実施形態には限られず拡張、変更できる。拡張、変更された実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）例えば、対象として半導体ウエハ等の基板に限定することなく、ガラス基板等も含めた洗浄対象一般を用いることができる。
（２）また、加圧手段も流体が流入している状態での流体の流出停止に限られず、ポンプ等の流体の供給力の調節によって行っても差し支えない。
（３）さらに、流体分割板２５は上記実施形態に示したような洗浄対象の上流側にのみならず、下流側にかけても設置することができる。
図８は流体分割板の他の形状を上記実施形態と比較して表す正面図である。図８（Ａ）は上記実施形態における流体分割板２５であり、図８（Ｂ）は他の形状の流体分割板２５ａを表す。
流体分割板２５ａはウエハＷの全周に対応した開口部を有し、この開口部にウエハＷが配置されている。このようにすることで、流体分割板２５ａにより流体が分割した状態がウエハＷの上流、下流の双方で維持され、ウエハＷ上における流速の均一性、ひいては洗浄の均一性をさらに向上することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば洗浄対象を効率的に洗浄できる洗浄装置、洗浄方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る洗浄システムを表すブロック図である。
【図２】図１に示す洗浄装置を拡大して表す正面図である。
【図３】図１に示す洗浄装置を拡大して表す側断面図である。
【図４】洗浄装置内における流体の流れを表す模式図である。
【図５】本発明に係る洗浄システムによる洗浄の手順を表すフロー図である。
【図６】洗浄工程中における洗浄装置の状態を表す模式図である。
【図７】洗浄工程中における加圧、減圧の作用を表す模式図である。
【図８】流体分割板の例を表す正面図である。
【符号の説明】
１００…洗浄システム、　１０…洗浄装置、　１２…洗浄処理容器、　１２ａ，１２ｂ…主面、　１４…導入部、　１４ａ…入口側、　１４ｂ…出口側、　１６…排出部、　１８…バッファ部、　１８ａ…流入口、　１８ｂ…流出口、　２０…導入配管、　２４ａ…保持具、　２５…流体分割板、　２６…流体配管、　３０…流体貯留槽、　３２…洗浄流体、　３４…補給系、　３６…循環ポンプ、　３８…温調器、　４０…フィルタ、　４２…開閉弁、　４４…待機循環系、　４６…供給路、　４７…還流路、　４８…流量調整弁、　５０…入口側三方弁、　５１…洗浄流体循環路、　５２…出口側三方弁、　５４…リンス流体供給系、　５６…排出用三方弁、　５８…乾燥流体供給系、　６０…レギュレータ、　６２…フィルタ、　６４…気化器、　６５…供給制御部、　６６…開閉弁、　６８…排出系、　７０…気液分離器、　８０…回収路、　８２…回収用三方弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning method and a cleaning apparatus for cleaning a substrate or the like.
[0002]
[Prior art]
A cleaning apparatus for cleaning a substrate such as a semiconductor wafer has been used. By holding the substrate in the cleaning chamber and flowing the cleaning fluid at a high speed, contaminants (eg, organic substances, metal impurities, particles, natural oxide films) on the substrate are removed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there are cases where it is difficult to remove contaminants from the substrate. For example, in the case of a substrate containing a porous material, it is difficult to remove the contaminants because the contaminants penetrate into the inside of the substrate through the holes. An example of such a porous material is a porous material formed by applying a solution containing an organic material (for example, TEOS (tetraethoxysilane)) and curing the solution by a sol-gel method or the like. When the porous material is dry-etched or the like, fluorine contained in an etching gas or the like tends to remain in the fine porous material. The remaining fluorine may cause a problem such as voids (voids) in the plating layer when the substrate is plated. Thus, even when it is difficult to remove contaminants, a cleaning apparatus that can effectively remove contaminants is desired.
Further, in the cleaning, uniformity of the cleaning is required. For example, if the flow rate of the cleaning liquid differs depending on the location of the substrate (for example, front and back), unevenness may occur in the cleaning of the substrate and contaminants may not be partially removed. Thus, there is a demand for a cleaning apparatus capable of uniformly cleaning the entire substrate without unevenness.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a cleaning apparatus and a cleaning method capable of efficiently cleaning an object to be cleaned such as a substrate.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, a cleaning method according to the present invention includes a step of introducing a fluid into a cleaning chamber in which a cleaning target including at least a part of a porous material is installed, and a step of introducing a fluid into the cleaning chamber. A pressurizing step of pressurizing the fluid, and a depressurizing step of depressurizing the fluid pressurized in the pressurizing step.
The porous material has difficulty in removing the contaminants because the contaminants penetrate into the porous material through the pores. By increasing and decreasing the pressure of the fluid used for cleaning when cleaning the porous material, contaminants can be efficiently removed. The fluid penetrates the inside of the porous material by pressurizing, and the fluid is returned from the inside of the porous material by depressurizing. Upon depressurization, contaminants are released from the interior of the porous material together with the fluid. As a result, contaminants are effectively removed from the porous material.
The porous material generally includes a material in which a plurality of fine pores (about 0.1 μm or less) are formed. As an example, a solution containing an organic material (for example, TEOS (tetraethoxysilane)) is applied, -Porous materials formed by curing by a gel method or the like. In addition to the sol-gel method, a porous material can be formed by using a method such as a silk method, a speed film method, and a fox method.
In addition, the term "fluid" used herein refers to the purpose of removing the cleaning fluid from the object to be cleaned, in addition to the purpose of removing the contaminant itself from the object to be cleaned. In the present invention, the term “fluid” is to be interpreted as such.
[0005]
(2) The cleaning method according to the present invention includes an inflow / outflow step of causing a fluid to flow into a cleaning chamber through a first path and flowing out the fluid through a second path, and the cleaning chamber through the first path. Pressurizing the fluid in the cleaning chamber by stopping the outflow of the fluid from the cleaning chamber through the second path while the fluid is flowing into the cleaning chamber. Characteristic cleaning method.
By stopping the outflow of the fluid from the cleaning chamber while the fluid is flowing into the cleaning chamber, it is possible to cause a rapid pressure fluctuation in the cleaning chamber. The object to be cleaned can be effectively cleaned by the rapid pressure change.
[0006]
(3) The cleaning apparatus according to the present invention includes a cleaning chamber for installing a cleaning target, an inflow path for flowing a fluid into the cleaning chamber, an outflow path for flowing a fluid from the cleaning chamber, and the inflow path to the cleaning chamber. Outflow path closing means for closing the outflow path when the fluid flows in from the path and the fluid flows out from the outflow path.
By using the outflow path closing means, when the fluid flows into the cleaning chamber from the inflow path and the fluid flows out of the outflow path, the outflow path is closed to stop the outflow of the fluid, so that the abrupt flow into the cleaning chamber. Pressure fluctuations can occur. The object to be cleaned can be effectively cleaned by the rapid pressure change.
[0007]
(4) The cleaning device according to the present invention includes two opposing surfaces through which a fluid flows, a substrate holding unit that holds the substrate between the two surfaces, and the fluid of the substrate held by the substrate holding unit. And a fluid dividing portion that is provided near the side portion on which the fluid flows in, and divides the fluid that flows in so as to correspond to the front and back of the substrate.
On the upstream side of the substrate, there is provided a fluid dividing portion for dividing the fluid flowing in so as to correspond to the front and back of the substrate. Since the front and back surfaces of the substrate are each washed with the fluid divided in advance, the uniformity of the cleaning of the substrate can be improved.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a cleaning system 100 according to the present invention. As shown in the figure, the cleaning system 100 includes a cleaning apparatus 10, a fluid storage tank 30, a standby circulation system 44, a cleaning fluid circulation path 51 (supply path 46, a reflux path 47), a recovery path 80, a rinse fluid supply system 54, It comprises a drying fluid supply system 58 and the like.
[0009]
The cleaning apparatus 10 is an apparatus that holds a cleaning target such as a semiconductor wafer W (hereinafter, referred to as “wafer W”) therein and performs cleaning with a cleaning fluid 32 or the like. The fluid storage tank 30 is a storage tank that stores a cleaning fluid 32 for cleaning the wafer W. The standby circulation system 44 is a circulation path that circulates the cleaning fluid 32 in order to keep the cleaning fluid 32 in the fluid storage tank 30 constant. The supply path 46 and the return path 47 are a supply path and a return path for supplying and returning the cleaning fluid 32 from the fluid storage tank 30 to the cleaning device 10, respectively, and together constitute a cleaning fluid circulation path 51. The recovery path 80 is a recovery path for recovering the cleaning fluid 32 in the cleaning device 10 into the fluid storage tank 30. The rinsing fluid supply system 54 is a supply path that supplies a rinsing fluid for rinsing the wafer W to the cleaning device 10. The drying fluid supply system 58 is a supply path that supplies a drying fluid to the cleaning device 10.
[0010]
Note that the cleaning process referred to here generally refers to a process for removing contaminants from a cleaning target. For example, after performing dry etching on the wafer W, or after further performing ashing after dry etching, an unnecessary mask is used. It can be used to remove certain resists and etching residues. Further, it can also be used for a normal pre-cleaning process performed before the wafer film forming process or the like.
[0011]
As the cleaning fluid 32, a cleaning agent containing an oxidizing agent, a chelating agent, a fluorine compound and, if necessary, an organic solvent is used. For example, ammonia (NH ₃ ) And aqueous hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ), Or a mixture of hydrogen chloride (HCl) and aqueous hydrogen peroxide. For removing the resist, for example, a mixture of concentrated sulfuric acid and aqueous hydrogen peroxide can be used. In addition, dilute hydrofluoric acid (HF, H ₂ O), buffered hydrofluoric acid (HF, NH ₄ F, H ₂ O), sulfuric acid and hydrogen peroxide (H ₂ SO ₄ , H ₂ O ₃ , H ₂ O) or CO ₂ Supercritical fluids such as can be used. As the rinse fluid after cleaning, for example, ultrapure water can be used.
[0012]
Hereinafter, the cleaning system 100 will be described in detail by dividing it into the cleaning device 10 and the like.
A. Cleaning device 10
2 and 3 are a front view and a side sectional view, respectively, illustrating the cleaning apparatus 10.
The cleaning apparatus 10 includes a cleaning container 12 and an inlet 14 and an outlet 16 connected to both ends of the cleaning container 12. The buffer unit 18 is connected to the introduction unit 14. A buffer pipe 18 is connected to an inlet pipe 20 in which one pipe is branched, and the inlet pipe 20 is connected to a fluid pipe 26. The fluid pipe 26 and the discharge section 16 are connected to a supply path 46 and a return path 47, respectively.
Here, the cleaning vessel 12, the introduction section 14 and the discharge section 16, and the buffer section 18 and the introduction pipe 20 are made of, for example, stainless steel or Teflon (registered trademark of polytetrafluoroethylene).
[0013]
The cleaning device 10 is of a vertical type, and is configured such that the cleaning fluid 32 introduced from the introduction portion 14 flows upward inside the cleaning device 10 and flows out from the discharge portion 16. The cleaning device 10 is configured as a closed system having no opening to the atmosphere.
In addition, for example, in the case of cleaning under supercritical conditions, the cleaning device 10 may be set in a horizontal configuration, and the cleaning fluid 32 may flow in the horizontal direction.
[0014]
The cleaning processing container 12 is formed in a thin flat rectangular parallelepiped shape having a thickness T1 in the X direction in FIG. 3, in other words, a gap between the two main surfaces 12a and 12b.
The dimensions of the cleaning processing container 12 are set according to the dimensions of the wafer W to be cleaned. For example, when the size (diameter) of the wafer W to be cleaned is 8 inches (200 mm), the cleaning processing container 12 has the size of its internal space S (hereinafter, the internal space size of each member is simply referred to as a size). The thickness T1 is, for example, about 5 mm, and the length L1 and the width W1 are, for example, about 230 mm, respectively.
[0015]
Here, the above-mentioned thickness T1 is such that the wafer W is bent under its own weight during transportation and processing so that it does not hit the main surfaces 12a and 12b, and is necessary for flowing the cleaning fluid 32 on both surfaces of the wafer W. The dimension can be set to about three times or less of the thickness of the wafer W.
However, the thickness T1 is not limited to this, and can be approximately 1.5 to 300 times the thickness of the wafer W. In other words, the internal cross-sectional area of the cleaning container 12 when cut at a right angle to the flow direction of the cleaning fluid 32 can be about 1.5 to 300 times the cross-sectional area at the diameter position of the wafer W.
[0016]
The cleaning processing container 12 has one of two main surfaces 12a and 12b opposed to each other in the X direction provided detachably or openably and closably from the apparatus (not shown). As a result, the wafer W can be carried into the cleaning container 12 using a wafer transfer device (not shown).
Holders (hereinafter simply referred to as “holders”) 24 a to 24 c for holding the wafer W are attached to the main surface 12 b of the cleaning processing container 12.
[0017]
In addition, a fluid dividing plate 25 that functions as a fluid dividing unit that divides the cleaning fluid 32 flowing from the introduction unit 14 into two corresponding to the front and back surfaces of the wafer W is provided. The fluid dividing plate 25 has both side surfaces fixed to the inner side wall of the cleaning processing container 12. However, the fluid dividing plate 25 may be fixed to the cleaning processing container 12 by connecting the fluid dividing plate 25 to the main surface 12b with a jig or the like.
The fluid dividing plate 25 is arranged corresponding to the side of the introduction portion 14 of the wafer W. The fluid dividing plate 25 has a substantially flat plate shape, and has a width substantially corresponding to the width W1 of the internal space S and a side corresponding to the wafer W corresponding to the outer shape of the wafer W. Since the fluid dividing plate 25 is fixed along the center in the X direction on the introduction portion 14 side of the cleaning processing container 12, the cleaning fluid 32 flowing from the introduction portion 14 side is divided into two so that the flow rates are equal to each other. I do. The divided cleaning fluids 32 flow on the front and back of the wafer W, respectively. As a result, the uniformity of cleaning on both the front and back of the wafer W is improved.
[0018]
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a flow of the cleaning fluid 32 in the cleaning device 10. 4A shows the case where the fluid dividing plate 25 is provided, and FIGS. 4B and 4C show the case where the fluid dividing plate 25 is not provided.
In (A), the cleaning fluid 32 is separated into two cleaning fluids 32 having the same flow velocity by the fluid dividing plate 25 before the wafer W, and each of them flows on the front and back of the wafer W. As described above, since the cleaning fluid 32 flows at a uniform flow rate on both the front and back surfaces of the wafer W, uniformity of cleaning on both the front and back surfaces of the wafer W is ensured.
(B) and (C) show an example in which the fluid dividing plate 25 is not provided and the wafer W is shifted from the center in the X direction ((B)), or an example in which the wafer W is installed inclined with respect to the main surfaces 12a and 12b ((B)). C)). As a result, the flow velocity of the cleaning fluid 32 flowing on the surface of the wafer W is not uniform. In (B), since the distance between the wafer W and the main surfaces 12a and 12b is different between the front and back of the wafer W, the flow rate of the cleaning fluid 32 is different between the front and back of the wafer W. In (C), since the distance between the wafer W and the main surfaces 12a and 12b differs depending on the location, the flow velocity is not uniform depending on the location of the wafer W. In any case, the flow velocity on the wafer W becomes non-uniform, and the cleaning tends to be non-uniform.
If the front and back surfaces of the wafer W are set at the same distance from the main surfaces 12a and 12b (if the wafer W is installed at the center of the main surfaces 12a and 12b), the flow rate of the cleaning fluid 32 on the surface of the wafer W is reduced. Although non-uniformity hardly occurs, it is not always easy to accurately set the wafer W every time the wafer W is replaced.
[0019]
The fluid dividing plate 25 is installed so that the front and back surfaces thereof are always equidistant from the main surfaces 12a and 12b regardless of the installation of the wafer W. Have been divided. Accordingly, compared to the case where the fluid dividing plate 25 is not provided, the installation state of the wafer W is less likely to affect the flow rate of the cleaning fluid 32.
As described above, by disposing the fluid dividing plate 25, the flow velocity distribution of the cleaning fluid 32 on the wafer W is made uniform, and the uniformity of the cleaning of the wafer W is improved.
[0020]
2 and 3, the introduction portion 14 is formed so as to diverge upward from below (in the positive Z direction) and to be flat in the X direction. That is, the size of the inlet side (rectifying-side inlet) 14a of the introduction portion 14 is, for example, a thickness T2 of about 10 mm and a width W2 of about 160 mm, while the length L2 is about 70 mm away from the outlet. The side (rectification side outlet) 14b is formed such that the thickness T3 is about 5 mm and the width W3 is about 230 mm. Here, the cross-sectional areas of the flow paths on the inlet side 14a and the outlet side 14b are formed to have the same dimensions. The outlet side 14b has a thickness T3 substantially equal to the thickness T1 of the inlet of the cleaning container 12, and a width W3 equal to the width W1 of the inlet of the cleaning container 12.
[0021]
The buffer section 18 has a columnar shape, and has a diameter D of about 24 mm and a length L3 of about 220 mm. Branched introduction pipes 20 are connected to both sides of the buffer section 18 so as to face each other. Therefore, the cleaning fluid 32 flowing horizontally from the two inlets 18a into the buffer unit 18 from the introduction pipe 20 collides and merges at the middle part in the Y direction, changes the flow direction upward, and is introduced from the outlet 18b. It flows out to the part 14. Here, the buffer section 18 is only for holding the cleaning fluid 32 for a predetermined time, for example, 100 cm. ³ It has a space volume of about the same size, and the size of the cross-sectional area of the outlet 18b is formed larger than the sum of the cross-sectional areas of the two inlets 18a.
[0022]
The discharge unit 16 is formed substantially symmetrically with the introduction unit 14 with the cleaning processing container 12 interposed therebetween. That is, the discharge part 16 is formed so as to gradually increase in flatness from the inflow port (rectifying-side inflow port) 16a to the outflow port (rectifying-side outflow port) 16b and to have a reversely divergent shape.
[0023]
B. Standby circulation system 44
The standby circulation system 44 performs circulation for maintaining the cleaning fluid 32 in the fluid storage tank 30 in a constant state as described below.
[0024]
The fluid storage tank 30 is closed, and a cleaning fluid 32 is stored inside the tank 30. ₂ Inert atmosphere such as gas. When the cleaning fluid 32 runs short, the cleaning fluid 32 is supplied via the supply system 34.
The fluid storage tank 30 is provided with a circulation pump 36, a temperature controller 38 for adjusting the temperature of the cleaning fluid 32, a filter 40 for removing impurities in the cleaning fluid 32, and an on-off valve 42 in that order. A standby circulation system 44 returning to 30 is connected. The cleaning fluid 32 is circulated during standby, and while the temperature of the cleaning fluid 32 is kept constant by the temperature controller 38, for example, the cleaning fluid 32 in the cleaning fluid 32 is Granular impurities are removed.
[0025]
C. Cleaning fluid circulation path 51 (supply path 46, return path 47)
The supply path 46 and the return path 47 supply and return the cleaning fluid 32 from the fluid storage tank 30 to the cleaning apparatus 10 as described below.
[0026]
A supply path 46 for connecting the standby circulation system 44 and the cleaning device 10 and supplying the cleaning fluid 32 to the cleaning device 10 is provided. A flow regulating valve 48, an inlet three-way valve 50, and a collecting three-way valve 82, which will be described later, are sequentially connected to the supply passage 46.
Further, a reflux path 47 for connecting the cleaning device 10 and the fluid storage tank 30 to return the cleaning fluid 32 to the fluid storage tank 30 is provided, and an outlet three-way valve 52 and a discharge three-way valve 56 are connected. I have.
[0027]
Since the cleaning device 10 has a structure sealed from the outside air, the cleaning fluid circulation circulates between the fluid storage tank 30 and the cleaning device 10 without exposing the cleaning fluid 32 to the outside air by the supply path 46 and the return path 47. A passage 51 is formed.
The supply path 46 may be connected directly to the fluid storage tank 30 and the cleaning device 10 without being connected to the standby circulation system 44.
[0028]
D. Rinse fluid supply system 54, recovery path 80, dry fluid supply system 58
The rinsing fluid supply system 54, the drying fluid supply system 58, and the recovery path 80 are connected to the cleaning device 10 as described below.
[0029]
A rinsing fluid supply system 54 for supplying, for example, ultrapure water as a rinsing fluid without exposing it to the outside air is connected to the inlet-side three-way valve 50, and supplies the rinsing fluid to the cleaning device 10.
The recovery three-way valve 82 is connected to a recovery path 80 for recovering the cleaning fluid 32 remaining in the cleaning device 10 into the fluid storage tank 30. When the cleaning fluid 32 is collected, the recovery fluid (N ₂ Gas, etc.).
The outlet side three-way valve 52 has N ₂ A dry fluid supply system 58 for supplying a dry fluid such as gas or alcohol vapor without exposing it to the outside air is connected. The dry fluid supply system 58 has a regulator 60 for adjusting the flow rate of the fluid, a filter 62 for removing impurities in the fluid, and a vaporizer 64 for vaporizing alcohol selectively supplied by an on-off valve 66 from the upstream side. Are sequentially provided.
[0030]
By connecting the rinsing fluid supply system 54 and the drying fluid supply system 58 to the cleaning fluid circulation path 51, it is possible to simultaneously rinse and dry the inside of the cleaning device 10 and also the piping.
The discharge three-way valve 56 is connected to a discharge system 68 for discharging unnecessary liquids and gases. The discharge system 68 is provided with a gas-liquid separator 70 for separating gas and liquid. Thus, the liquid is drained out of the system as a drain.
[0031]
E. FIG. Supply control unit 65
A supply control unit 65 is provided for controlling the processing fluid, the rinsing fluid, the drying fluid, and the recovery fluid to be selectively and continuously supplied. The inlet three-way valve 50, the outlet three-way valve 52, and the like are controlled by the supply control unit 65. The cleaning fluid 32 flows in and out of the fluid storage tank 30 via the inlet-side three-way valve 50 and the like that can be controlled by the supply control unit 65.
In addition, the supply control unit 65, together with the outlet side three-way valve 52, serves as an outflow path closing means for closing the outflow path of the fluid from the cleaning apparatus 10, and thus increases the pressure of the fluid in the cleaning apparatus 10 (the cleaning container 12). It functions as a pressurizing means. The supply control unit 65 can also function as a pressure reducing unit that reduces the pressure of the fluid in the cleaning device 10 (the cleaning processing container 12) in cooperation with the three-way valve 82 for recovery.
Note that the supply control unit 65 may function as a pressurizing unit (or a depressurizing unit) by controlling the output of the circulation pump 36. ,
[0032]
(Operation of the cleaning system 100)
Hereinafter, the operation of the cleaning system 100 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation procedure of the cleaning system 100. As shown in the figure, the cleaning procedure performed by the cleaning system 100 mainly includes loading of the wafer W (step S1), cleaning (step S2), rinsing (step S3), drying (step S4), and unloading of the wafer W. (Step S5).
[0033]
The temperature of the cleaning fluid 32 at the time of cleaning, in other words, the temperature of the wafer W is set to about room temperature to about 80 ° C., and is maintained at a predetermined temperature by appropriate means. This temperature is appropriately selected according to etching conditions and the like.
During a standby state in which no cleaning process is performed, the cleaning fluid circulation path 51 is closed, and the standby circulation system 44 is driven to circulate the cleaning fluid 32 in the fluid storage tank 30 in this system. At the same time, the temperature of the cleaning fluid 32 is maintained at a predetermined temperature by the adjuster 38 to be chemically stabilized, and at the same time, impurities in the cleaning fluid 32 are removed by the filter 40.
[0034]
(1) An unprocessed wafer W is loaded into the cleaning apparatus 10 (Step S1).
Specifically, the main surface 12a or the main surface 12b of the cleaning container 12 is opened, and the wafer W is loaded into the cleaning container 12 using a wafer transfer device (not shown). Then, the peripheral edge of the wafer W is held by the holders 24a to 24c, and the wafer W is fixed to the cleaning container 12.
After holding the wafer W, the cleaning processing container 12 is closed in a liquid-tight manner, and the interior space S is closed.
[0035]
(2) The wafer W in the cleaning apparatus 10 (cleaning processing container 12) is cleaned by the cleaning fluid 32 (Step S2).
In step S2, as shown in FIG. 5, the cleaning fluid 32 is introduced (step S21), the pressure of the cleaning fluid 32 is increased (step S22), the pressure of the cleaning fluid 32 is reduced (step S23), and the cleaning fluid 32 is discharged (step S24). ) Is divided into four steps.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the state of the cleaning device 10 in these steps S21 to S24. Here, the inlet-side three-way valve 50, the outlet-side three-way valve 52, and the recovery three-way valve 82 are shown in a simplified manner.
The pressurizing and depressurizing steps of steps S22 and S23, and in some cases, the entire step S2 of steps S21 to S24 are repeatedly performed as necessary, so that the wafer W is reliably cleaned.
[0036]
Hereinafter, steps S21 to S24 will be described in detail.
(1) Introduction of the cleaning fluid 32 (step S21, FIG. 6A)
The three-way valves 50 and 52 of the cleaning fluid circulation path 51 are opened to allow the cleaning fluid to flow, and the cleaning fluid 32 in the fluid storage tank 30 is adjusted by the circulation pump 36 to a flow rate of, for example, about 50 L / s. The cleaning liquid is sent to the cleaning device 10 (the fluid pipe 26) via 46.
The supply pressure of the circulation pump 36 is sufficiently high, and the supply pressure may be increased by closing the open / close valve 42 of the standby circulation system 44 as necessary. During the cleaning process, the cleaning fluid 32 that has passed through the cleaning device 10 returns to the fluid storage tank 30 through the return path 47 and is used for circulation.
[0037]
The cleaning fluid 32 that has passed through the fluid pipe 26 is branched into two introduction pipes 20 and flows into the buffer unit 18 from two inlets 18 a on both sides of the buffer unit 18. The flows of the opposed cleaning fluids 32 that have flowed into the buffer unit 18 collide and merge at substantially the center. Accordingly, even if the cleaning fluid 32 flowing through the fluid pipe 26 or the cleaning fluid 32 flowing through the two two introduction pipes 20 has an uneven distribution or turbulence of the flow velocity, the buffer section 18 has the uneven flow velocity. The distribution and turbulence are canceled out.
The cleaning fluid 32 that has flowed into the buffer unit 18 changes its flow direction by 90 ° and flows out from the outlet 18 b to the introduction unit 14. Thereby, the uneven distribution and turbulence of the flow velocity are more reliably eliminated.
Further, the cleaning fluid 32 stays in the buffer unit 18 for a predetermined time, and flows out of the buffer unit 18 at a reduced flow rate, so that uneven distribution and turbulence of the flow rate are more reliably eliminated.
[0038]
The cleaning fluid 32 flowing into the introduction portion 14 from the inlet side 14a connected to the outlet 18b of the buffer portion 18 gradually increases the width of the flow in the Y direction and changes the thickness of the flow in the X direction without changing the flow velocity. It is thinned and flows out into the cleaning container 12 from the outlet side 14b. As a result, the flow of the cleaning fluid 32 is made more uniform.
[0039]
The cleaning fluid 32 flowing into the cleaning processing container 12 from the outlet side 14b of the buffer unit 18 flows upward along both surfaces of the wafer W, and removes contaminants attached to the wafer W and the like. In this case, the cleaning fluid 32 delivered at a predetermined pressure by the circulation pump 36 passes through a portion of the cleaning container 12 having a small thickness T1, so that a large flow velocity can be secured.
[0040]
The cleaning fluid 32 flowing into the cleaning processing container 12 flows uniformly and at high speed on the front surface (front and back surfaces) of the wafer W.
Here, as described above, the cleaning fluid 32 is branched by the fluid dividing plate 25 into two fluids having substantially equal flow velocities corresponding to the front and back surfaces of the wafer W in front of the wafer W. The uniformity of the flow velocity is more reliably ensured.
As described above, since the uniformity of the flow velocity on the wafer W is ensured, contaminants (foreign matter) on the surface of the wafer W are evenly removed.
[0041]
The cleaning fluid 32 after the cleaning flows into the discharge unit 16 from the cleaning processing container 12 and flows out to the return path 47. At this time, since the flow path of the cleaning fluid 32 flowing into the discharge unit 16 from the cleaning processing container 12 is formed so as to gradually change its cross-sectional shape, the flow of the cleaning fluid 32 is not disturbed. The rectification state of the cleaning fluid 32 in the cleaning processing container 12 is not disturbed.
[0042]
When cleaning the wafer W with the cleaning fluid 32 or the rinsing liquid using the cleaning apparatus 10 configured as described above, since the thickness T1 of the cleaning processing container 12 is small, the flow rate of the cleaning fluid 32 and the like on the surface of the wafer W is For example, it can be set to about 50 cm / s, and this flow rate is much higher than that of a typical cleaning apparatus, for example, about 0.5 cm / s.
The cleaning fluid 32 whose flow velocity has been made substantially uniform by the introduction pipe 20 and the buffer section 18 is adjusted to a more uniform flow rate by passing through the introduction section 14, and the width direction of the wafer W (Y direction in FIG. 1). Through the surface of the wafer W at a uniform flow rate. The uniformity of the flow velocity is further ensured by the fluid dividing plate 25. For this reason, the cleaning device 10 can reliably and efficiently remove the deposits on the wafer W.
[0043]
(2) Pressurization of the cleaning fluid 32 (Step S22, FIG. 6B)
Next, the pressure of the cleaning fluid 32 in the cleaning device 10 (the cleaning processing container 12) is increased. This increase in pressure can be performed by closing the outlet three-way valve 52 and disconnecting the connection between the cleaning device 10 and the recirculation path 47 as shown in FIG.
This utilizes a phenomenon called water hammer or water hammer, and can be explained as follows.
Here, the cleaning device 10 and the supply path 46 are connected by the inlet-side three-way valve 50, and the outlet-side three-way valve 52 is closed when the cleaning fluid 32 flows in the cleaning processing container 12.
At the moment when the outlet three-way valve 52 is closed, the cleaning fluid 32 very close to the outlet three-way valve 52 stops, but the cleaning fluid 32 slightly away has a flow velocity. Therefore, as the cleaning fluid 32 tries to flow into the cleaning device 10 further, the pressure in the cleaning device 10 increases.
[0044]
More specifically, a very high pressure and a very low pressure are alternately generated in the cleaning device 10 as described below, resulting in severe vibration.
The state of high pressure generated by closing the outlet three-way valve 52 is transmitted as a pressure wave to the inlet side, and the flow rate of the cleaning fluid 32 in the cleaning device 10 (the cleaning container 12) becomes zero. When the pressure wave reaches the inlet side of the cleaning device 10, the pressure near the inlet becomes higher than the supply channel 46 side, so that a flow from the cleaning device 10 to the supply channel 46 side occurs, and the pressure in the cleaning device 10 increases. Returns to the state before the outlet three-way valve 52 was closed.
This state is transmitted to the outlet side as a reflected wave, and at the outlet side three-way valve 52, the cleaning fluid 32 is to be separated from the valve, so that a low pressure is generated and the flow velocity becomes zero. This state is transmitted again to the inlet side in the cleaning device 10. Thus, a large pressure fluctuation occurs in the cleaning device 10 (the cleaning container 12).
[0045]
As described above, by closing the outlet three-way valve 52, the pressure in the cleaning device 10 can be increased. This pressure increase can be performed by, for example, increasing the output of the circulation pump 36 in addition to the closing of the valve.
[0046]
(3) Decompression of the cleaning fluid 32 (step S23, FIG. 6C)
The inlet side three-way valve 50 is closed and the recovery three-way valve 82 is opened. As a result, the flow of the cleaning fluid 32 from the supply channel 46 to the cleaning device 10 is stopped, and the cleaning fluid 32 flows from the cleaning device 10 to the fluid storage tank 30 via the recovery channel 80. For this reason, the pressure in the cleaning device 10 decreases.
This pressure drop may be caused not only by a natural decrease utilizing the pressure difference between the cleaning device 10 and the fluid storage tank 30 but also by forcibly reducing the pressure in the cleaning device 10 using the circulation pump 36 or the like.
Further, the pressure in the cleaning device 10 is reduced to some extent (pressure fluctuation (vibration) is gradually attenuated) by continuing the state in which the inlet-side three-way valve 50 is opened. However, in this case, since the supply of the cleaning fluid 32 by the circulation pump 36 continues, the pressure increase due to this supply force remains. In order to increase the pressure difference between the pressurization and the pressure reduction (as will be described later, it is considered that the larger the pressure difference, the greater the detergency), the collection three-way valve 82 is opened as described above or the circulation pump is used. It is preferable to decompress the inside of the cleaning device 10 using 36 or the like.
[0047]
{Circle around (4)} By the combination of the above-described pressurization and decompression, the wafer W is effectively cleaned. In some cases, the wafer W can be further cleaned by repeating the above pressurization and decompression.
This combination of pressurization and decompression is effective in general cleaning, but is particularly effective in cleaning a porous material (for example, a porous material) in which fine pores are formed.
The porous material can be formed by using a sol-gel method, a silk method, a speed film method, a Fox method, or the like. For example, in the sol-gel method, a coating solution in which a colloid of TEOS (tetraethoxysilane) is dispersed in an organic solvent is applied to a substrate, and after the coating solution is gelled, the solvent in the coating film is replaced with another solvent. It can be replaced and further dried to form a porous material.
[0048]
Porous materials are difficult to clean in their pores. For example, fluorine contained in an etching gas obtained by etching a porous material easily remains in the holes. By increasing the pressure of the cleaning fluid 32, such a porous material can be efficiently cleaned.
[0049]
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a case where a porous material is washed using a combination of pressurization and decompression. FIG. 7A shows a cross section of the porous material 90 before cleaning. Since the porous material 90 has the porous material 92, it is difficult to remove the contaminant 95 therein. Here, it is assumed that fluorine (F) used for etching remains as the contaminant 95.
[0050]
By applying pressure at the time of cleaning, the cleaning fluid 32 permeates into the porous material 90 (FIG. 7B).
Thereafter, by reducing the pressure, the cleaning fluid 32 that has permeated the porous material 90 comes out of the porous material 90 (FIG. 7C). At this time, the contaminants 95 (fluorine) in the porous material 90 are removed together with the cleaning fluid 32.
[0051]
The permeation and removal of the cleaning fluid 32 into and out of the object to be cleaned by pressurization and decompression are effective for general materials such as porous materials to which the cleaning fluid 32 can permeate in some sense. Furthermore, even if the material does not penetrate the cleaning fluid 32, the contaminants existing on the surface of the material will be shaken in a manner, thereby improving the cleaning effect.
[0052]
(5) Discharge of the cleaning fluid 32 (Step S24, FIG. 6 (D))
When the cleaning process is completed, the supply of the cleaning fluid 32 is stopped, the outlet three-way valve 52 is connected to the drying fluid supply system 58, and N is used as the recovery fluid. ₂ Flow a dry fluid such as gas. As a result, the cleaning fluid 32 remaining in the internal space S and the pipes is driven out, and is recovered in the fluid storage tank 30 via the recovery path 80. By performing this recovery, the usage amount of the cleaning fluid 32 can be further reduced. Note that the recovery of the cleaning fluid 32 may be performed using a separately provided recovery fluid supply system.
Note that, as described above, the above steps S21 to S24 are repeated as necessary.
[0053]
(3) The wafer W in the cleaning device 10 is cleaned with the rinsing fluid (Step S3). In other words, a rinsing fluid such as ultrapure water is caused to flow through the internal space S to wash away the cleaning fluid 32 adhering to the wafer surface and perform rinsing.
Specifically, the three-way valve 50 is switched to the rinsing flow side and the three-way discharge valve 52 is simultaneously switched to the discharge side. A rinsing fluid made of, for example, ultrapure water is supplied to the cleaning device 10 to wash away the cleaning fluid attached to the wafer surface or the like. This rinsed rinse fluid flows into the gas-liquid separator 70 through the discharge system 68, where it is separated into liquid and gas by water and water, and then discharged out of the system.
[0054]
As in step S2, this step S3 includes four steps: introduction of a rinsing fluid (step S31), pressurization of the rinsing fluid (step S32), depressurization of the rinsing fluid (step S33), and discharge of the rinsing fluid (step S34). Can be divided into
The cleaning efficiency of the wafer W can be improved by pressurizing and depressurizing the rinsing fluid. Further, the rinsing fluid is discharged in step S34, so that the rinsing fluid can be more efficiently dried in step S4. The discharge of the rinsing fluid is performed by a discharge fluid (eg, N ₂ ) Is introduced into the cleaning device 10, and the discharge fluid may be a dry fluid or a recovery fluid, or may be supplied by providing a separate discharge fluid supply system.
[0055]
These steps S31 to S34 are different from the steps S21 to S24 in the type of fluid, but are not essentially different from each other.
Note that it is possible to omit the pressurizing and depressurizing steps S32 to S33 and perform only the normal rinsing process.
In addition, if necessary, the pressurizing and depressurizing steps of steps S32 and S33, and in some cases, the entire step S3 of steps S31 to S34 are repeatedly performed, so that the rinsing process of the wafer W is reliably performed.
[0056]
(4) The wafer W in the cleaning device 10 is dried (Step S4).
{Circle around (1)} For example, steam alcohol such as isopropyl alcohol (IPA) is flowed into the cleaning device 10. Specifically, N ₂ By opening the on-off valve 66 while the gas is supplied, the alcohol is vaporized in the vaporizer 64 and N ₂ Mix in gas.
As a result, the vaporized alcohol is supplied into the cleaning device 10, and the surface tension of the rinsing fluid adhering to the inside is broken, so that it is difficult to form droplets, and the rinsing fluid is easily dried.
[0057]
(2) N ₂ By flowing gas or the like, the surface of the wafer W and the inside of the cleaning processing container 12 are completely dried. That is, the supply of vaporized alcohol is stopped, and N ₂ Drying of the wafer surface and the inside of the cleaning apparatus 10 is performed while only flowing the gas.
In this case, N ₂ Heat the gas to get hot N ₂ By flowing the gas, the drying time can be shortened.
[0058]
{Circle around (3)} As a method of the drying treatment, a Marangoni drying treatment, a drying treatment in which IPA vapor is passed, or a reduced-pressure drying treatment may be used. The description of (1) and (2) above corresponds to the Marangoni drying process. Hereinafter, these drying processes will be described in detail.
1) Marangoni drying process is N ₂ When IPA vapor is supplied into the chamber using the gas as a carrier gas and the water in the chamber is drained at a very slow speed, the liquid level drops due to the difference in surface tension between the water and the IPA. Later, the surface of the wafer is dried. Here, to complete the drying, hot N ₂ Flow gas or irradiate infrared rays.
2) In the drying process of flowing IPA vapor, the rinse fluid in the chamber is rapidly drained, and then N ₂ The IPA vapor is supplied using the gas as a carrier gas, and the supply of the IPA vapor is stopped at the timing when the water in the chamber is replaced with the IPA vapor. ₂ It blows gas. In this case, infrared rays may be irradiated as a heat source.
[0059]
3) In the reduced pressure drying process, the wafer W is dried by reducing the pressure in the cleaning processing container 12. This method is effective when the size of the cleaning processing container 12 is slightly larger than the size of the wafer, and can shorten the time required for drying, thereby allowing water to be removed before the generation of the watermark. . At this time, drying can be performed in a shorter time by irradiating infrared rays and heating.
In the drying treatment, a more excellent drying state can be realized by performing a combination of a Marangoni drying treatment and a reduced-pressure drying treatment or a combination of a drying treatment in which IPA vapor is passed and a reduced-pressure drying treatment.
[0060]
(5) The cleaning-processed wafer W is unloaded from the cleaning apparatus 10 (Step S5).
Specifically, the main surface 12a or the main surface 12b of the cleaning processing container 12 is opened, the fixing of the wafer W by the holders 24a to 24c is released, and the wafer that has been subjected to the cleaning process using a wafer transfer device (not shown). W is carried out from the cleaning container 12.
[0061]
The substrate cleaning method and apparatus according to the present embodiment described above can reliably clean a cleaning target (for example, a porous material) that is difficult to clean by pressurizing the cleaning fluid 32 or the rinsing fluid. it can. In this pressurization, an effective method is to stop the fluid from flowing out of the cleaning processing container 12 while the fluid is flowing into the cleaning processing container 12.
Further, since the cleaning fluid 32 can flow uniformly and at high speed to the front and back of the wafer, the wafer can be efficiently and reliably cleaned.
[0062]
(Other embodiments)
The embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment, and can be extended and changed. Extended and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) For example, the object to be cleaned is not limited to a substrate such as a semiconductor wafer, but may be a general cleaning object including a glass substrate.
(2) Further, the pressurizing means is not limited to stopping the outflow of the fluid while the fluid is flowing therein, but may be performed by adjusting the supply force of the fluid such as a pump.
(3) Further, the fluid dividing plate 25 can be installed not only on the upstream side of the object to be cleaned as shown in the above embodiment, but also on the downstream side.
FIG. 8 is a front view showing another shape of the fluid dividing plate in comparison with the above embodiment. FIG. 8A shows the fluid dividing plate 25 in the above embodiment, and FIG. 8B shows a fluid dividing plate 25a having another shape.
The fluid dividing plate 25a has an opening corresponding to the entire circumference of the wafer W, and the wafer W is disposed in this opening. By doing so, the state in which the fluid is divided by the fluid dividing plate 25a is maintained both upstream and downstream of the wafer W, and the uniformity of the flow velocity on the wafer W and, consequently, the uniformity of the cleaning can be further improved. it can.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cleaning apparatus and a cleaning method capable of efficiently cleaning a cleaning target.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a cleaning system according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged front view of the cleaning device shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged side sectional view of the cleaning device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a flow of a fluid in the cleaning device.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of cleaning by the cleaning system according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state of a cleaning apparatus during a cleaning process.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the effects of pressurization and decompression during a cleaning step.
FIG. 8 is a front view illustrating an example of a fluid dividing plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Cleaning system, 10 ... Cleaning apparatus, 12 ... Cleaning processing container, 12a, 12b ... Main surface, 14 ... Introducing part, 14a ... Inlet side, 14b ... Outlet side, 16 ... Discharge part, 18 ... Buffer part, 18a ... Inflow port 18b Outflow port 20 Introducing pipe 24a Holder 25 Fluid dividing plate 26 Fluid pipe 30 Fluid storage tank 32 Cleaning fluid 34 Replenishment system 36 Circulating pump Reference numeral 38: temperature controller, 40: filter, 42: open / close valve, 44: standby circulation system, 46: supply path, 47: reflux path, 48: flow control valve, 50: three-way valve on the inlet side, 51: cleaning fluid circulation path 52, an outlet side three-way valve, 54, a rinse fluid supply system, 56, a discharge three-way valve, 58, a dry fluid supply system, 60, a regulator, 62, a filter, 64, a vaporizer, 65, a supply control unit, 66, On-off valve, 6 8: discharge system, 70: gas-liquid separator, 80: recovery path, 82: three-way valve for recovery

Claims

An introduction step of introducing a fluid into a cleaning chamber in which a cleaning target including at least a part of a porous material is installed,
A pressurizing step of pressurizing the fluid introduced into the cleaning chamber,
A decompression step of decompressing the fluid pressurized in the pressurization step,
A cleaning method, comprising:

The cleaning method according to claim 1, wherein the pressurizing step and the depressurizing step are repeated a plurality of times.

The cleaning method according to claim 1, wherein the pressurizing step includes a step of increasing a supply power for supplying a fluid into the cleaning chamber.

The introduction step includes a step of flowing fluid out of the cleaning chamber through a second path while flowing fluid into the cleaning chamber through a first path,
The step of closing includes closing the second path and stopping the flow of the fluid from the cleaning chamber while the fluid is flowing into the cleaning chamber through the first path. The cleaning method according to claim 1, further comprising:

The cleaning method according to claim 1, wherein the depressurizing step includes a step of reducing a supply power for supplying a fluid into the cleaning chamber.

2. The cleaning method according to claim 1, wherein the depressurizing step includes a step of discharging a part of the pressurized fluid from the cleaning chamber.

An inflow / outflow step of causing a fluid to flow into the cleaning chamber through a first path and flowing out the fluid through a second path;
By stopping the outflow of fluid from the cleaning chamber through the second path while the fluid is flowing into the cleaning chamber through the first path, the pressure of the fluid in the cleaning chamber is increased. Pressure process;
A cleaning method, comprising:

After the pressing step,
The cleaning method according to claim 7, further comprising a decompression step of discharging a part of the pressurized fluid from the cleaning chamber to decompress the fluid.

A washing room for installing a washing object,
An inflow path through which a fluid flows into the cleaning chamber;
An outflow path for allowing the fluid to flow out of the cleaning chamber;
Outflow path closing means for closing the outflow path in a state where the fluid flows into the cleaning chamber from the inflow path and the fluid flows out of the outflow path,
A cleaning device comprising:

Two opposing surfaces through which the fluid flows,
A substrate holding unit that holds a substrate between the two surfaces;
A fluid dividing unit that is provided adjacent to a side of the substrate held by the substrate holding unit on which the fluid flows, and divides the flowing fluid so as to correspond to the front and back of the substrate,
A cleaning device comprising: