JP2000208458A

JP2000208458A - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JP2000208458A
Application number: JP11007064A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamaguchi; 嘉昭山口; Takehisa Nitta; 雄久新田; Masahiro Miki; 正博三木
Original assignee: Ultraclean Technology Research Institute KK
Current assignee: Ultraclean Technology Research Institute KK
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄チャンバー内にクリーンルームエアーを
導入する際に有機不純物等の不鈍物が入り込まないよう
にするとともに、基板を高速回転させているときでも洗
浄チャンバー内のエアーを効率良く排気できるようにす
る。【解決手段】被洗浄基板１０２を水平状態で保持する
とともに、回転可能に保持する回転保持手段１０５と、
前記被洗浄基板１０２の上方及び下方に、前記被洗浄基
板１０２に向けて洗浄液を噴射する洗浄液供給手段（洗
浄用ノズル１０３、１０４）と、前記洗浄液供給手段の
いずれか一方に高周波音波を照射する高周波音波照射手
段１０７とを設け、枚葉式洗浄装置の小型化に伴い、従
来より問題となっていた基板を高速に回転させている時
の排気を高効率で行うことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板洗浄装置に関
し、特に、半導体ウエハやＬＣＤ用基板を少量の洗浄液
で高速洗浄することを可能とする超小型洗浄装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ世代の進展とともに、ウエハおよ
びデバイス表面の洗浄プロセスの重要性がますます増大
し、今や洗浄プロセスがプロセス全体のステップ数にお
いて最大のプロセスになっている。

【０００３】現在のウェット洗浄方式は「バッチ式洗浄
方式」が主流であるが、バッチ式の並列洗浄ではウエハ
およびデバイス表面を均一に清浄化することは本質的に
困難であり、３００ｍｍウエハ時代ではますますこの問
題は顕在化している。

【０００４】新しい世代のウェット洗浄は、「枚葉式洗
浄方式」に移行し、製造プロセスチャンバーに直結して
配置されなければならない。しかし、製造プロセスチャ
ンバーに直結して配置するためには、「枚葉式洗浄装
置」の小型化が必要となる。

【０００５】これまで、本出願の発明者らは、前記「枚
葉式洗浄装置」の技術開発を行い、高応答性を有して各
種薬液の切り替えが速く、一連の洗浄を高速に行える高
スループットの洗浄装置を提供することを目的として、
以下の装置を発明した。

【０００６】前記「枚葉式洗浄装置」は、超純水流路に
洗浄液の原液または原ガスを注入して所望の濃度の洗浄
液とする洗浄原液注入手段と、超純水流路に連結され、
所望の濃度に調整された洗浄液、または超純水を基板の
表裏面に同時に供給する洗浄液供給手段と、洗浄液を介
して基板に超音波または、０．５ＭＨｚ以上の高周波を
重畳する高周波重畳手段と、基板を回転させる回転手
段、または基板および洗浄液供給手段のいずれか１つを
一方向に移動させる移動手段とを有し、超純水流路への
原液または原ガスの注入を制御して、洗浄液による基板
の洗浄と超純水による洗浄とを連続して行えることを特
徴としている。

【０００７】前述ような洗浄装置としては、特願平８−
１７４００５号、特願平８−２１１５５７号等がある。
また、基板の表面側は、洗浄液供給手段のみで、高周波
を重畳する手段は裏面からのみとすることで構造を単純
化した枚葉式洗浄装置も提案した（特願平９−２５２７
５０号）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これまで、基板の表面
をクリーンルーム内の雰囲気に曝されないように窒素ガ
ス等の不活性ガスを充填して洗浄を行う方法が好ましく
用いられていた。しかし、洗浄チャンバーの小型化に伴
い、洗浄時すなわち基板の高速回転時に洗浄チャンバー
内のエアーを効率良く排気することができず、洗浄チャ
ンバー内にケミカルミストが滞在してしまう問題が生じ
ていた。前記ケミカルミストの滞在は、エアーボーンパ
ーティクルとしてのウエハ表面上にパーティクル吸着問
題を誘発する問題があった。

【０００９】前記の問題点を解決するためには、洗浄チ
ャンバー内を乱れのない流れにする、いわゆるラミナー
フローを形成することが望ましい。そのようにするため
には、洗浄チャンバー上部より垂直に気体を供給するこ
とが必要である。

【００１０】上部より気体を供給し、下部の排気口への
気流の流れを形成できるよう構成するためには、ある程
度は供給量を大きくすることが必要であり、これを窒素
ガス等の不活性ガスのような気体で行うには、コスト面
からあまり現実的ではない。

【００１１】一方、クリーンルーム内の洗浄チャンバー
内に取り入れる方法は、低コストで、簡易にラミナーフ
ローに近い状態が得られる。しかしながら、クリーンル
ーム内の空気には、多量の有機不純物が存在し、ウエハ
表面への有機不純物汚染が問題となる。

【００１２】最近、特に半導体デバイスの高密度、高集
積化に伴い、環境中の有機不純物の制御が重要になって
きている。これは、枚葉式洗浄装置内の雰囲気について
も例外ではない。

【００１３】つまり、枚葉式洗浄装置において、ウエハ
表面上に汚染物を残存させないためには、以下の２つの
条件を同時に満たさなければならない。すなわち、第１
の条件として、基板の高速回転による乱気流を制卸し、
洗浄チャンバー内のエアーを効率よく排気し、ケミカル
ミストを滞在させないようにすることである。第２の条
件として、洗浄チャンバー内の雰囲気に（クリーンルー
ムエアーを導入する際）有機不純物等の不鈍物を存在さ
せないことである。

【００１４】本発明は前述の問題点にかんがみ、洗浄チ
ャンバー内にクリーンルームエアーを導入する際に有機
不純物等の不鈍物が入り込まないようにするとともに、
基板を高速回転させているときでも洗浄チャンバー内の
エアーを効率良く排気できるようにすることを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の基板洗浄装置
は、洗浄チャンバー内に被洗浄基板を配置し、フィルタ
ーを透過させてクリーンルームエアーを導入すること
で、前記洗浄チャンバー内が清浄化されている雰囲気に
して前記被洗浄基板の洗浄を行う基板洗浄装置であっ
て、前記被洗浄基板を少なくとも水平状態で保持すると
ともに、回転可能に保持する回転保持手段と、前記被洗
浄基板に向けて上方及び下方から洗浄液を噴射する洗浄
液供給手段と、前記洗浄液供給手段のいずれか一方に高
周波音波を照射する高周波音波照射手段とを具備するこ
とを特徴としている。また、本発明の基板洗浄装置の他
の特徴とするところは、前記フィルターは、有機不純物
除去を目的としたフィルターと塵芥除去を目的としたフ
ィルターとを少なくとも含み、これら複数のフィルター
が直列に重ねられていることを特徴としている。また、
本発明の基板洗浄装置のその他の特徴とするところは、
前記有機不純物除去を目的とするフィルターは、有機不
純物を吸着する材料を少なくとも含んでおり、また、前
記塵芥除去を目的とするフィルターは、塵芥のろ過が可
能であり、且つＰＴＦＥを含む耐ケミカル性に富む材料
で構成されていることを特徴としている。また、本発明
の基板洗浄装置のその他の特徴とするところは、前記基
板洗浄装置には、清浄化された空気を前記洗浄チャンバ
ー内に供給するクリーンルームエアー供給手段と、前記
洗浄チャンバー内の空気を外部に排気するクリーンルー
ムエアー排気手段とを更に有し、前記クリーンルームエ
アー供給手段およびクリーンルームエアー排気手段のそ
れぞれに流量調整手段が具備されていることを特徴とし
ている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の基板洗浄装置の実施の形態を説明する。図１にフィル
ターを設置した枚葉式洗浄装置の構成図を示す。以下、
これを用いて本発明を具体的に説明する。

【００１７】図１において、１０１は洗浄チャンバー、
１０２はシリコンウエハ等の基板、１０３は表面洗浄用
のノズル、１０４は裏面洗浄用のノズル、１０５はウエ
ハ保持部材、１０６はウエハ回転機構、１０７は超音波
発振子、１０８は回転体部材、１０９は洗浄原液注入
器、１１０は超純水流路、１１１はＨＥＰＡフィルタ
ー、１１２は有機不純物吸着（除去）フィルター、１１
３はガス排気口、１１４は排気流量調整装置、１１５は
廃液流路である。

【００１８】ウエハは、ウエハの端部を３点、またはそ
れ以上で保時するウエハ保持部材１０５によリ保持さ
れ、回転体部材１０８により回転する。

【００１９】ノズル１０３、１０４には、超純水路１１
０が接続され、さらにこの超純水路１１０には洗浄液の
原液または原ガスを所定量注入し、所定の濃度の洗浄液
とする洗浄原液注入器１０９が接続されており、所望の
濃度に調整された洗浄液がノズル１０３、１０４からウ
エハ表裏面に同時に供給される。

【００２０】洗浄チャンバーの上部に有機不純物吸着フ
ィルター１１２、塵芥等を除去するフィルター１１１
（耐ケミカル対応として、ＰＴＦＥ製）が直列に配置さ
れていて、洗浄チャンバー１０１内の雰囲気が清浄化さ
れたクリーンルームエアーとなっている。

【００２１】このフィルターを通過したクリーンルーム
エアーは、洗浄チャンバー上部より入り、ガス排気口１
１３に向けて、上から下への流れを形成する。そして、
排気流量調整装置１１４によって、その上から下への空
気の流れ（速度）を制御し、基板が高速回転している時
でも、その流れを維持させて効率良く排気することがで
きるようにしている。

【００２２】つまり、本実施の形態においては前述した
２つの課題を同時に解決するために、第１の手段とし
て、洗浄チャンバー内雰囲気にクリーンルームエアーを
導入し、上部から下部（排気口）方向への流れを形成さ
せ、かつ排気流量制御機構により、洗浄チャンバーの気
流の流れを制御することにより、洗浄チャンバー内にラ
ミナーフロー、またはそれに近い流れを形成するように
している。

【００２３】このようにするには、清浄化されたクリー
ンルームエアーを洗浄チャンバー上部より導入し、排気
ファンにより、下部へ一様な流れを形成する。そして、
排気流量の制御、すなわち、洗浄チャンバー内の気流が
上から下へ流れる（速度）を制御することにより、基板
の高速回転時においても効率よく排気できるようにして
いる。

【００２４】また、第２の手段として、洗浄チャンバー
上部にフィルターを設け、洗浄チャンバー内雰囲気の有
機不純物、塵芥等を除去するようにしている。フィルタ
ーの構成は、第一のフィルタとして有機不純物を除去す
る有機不純物吸着（除去）フィルターを配設する。次
に、第２のフィルタとして、前記フィルタに吸着された
不純物が再離脱したりして起こる発塵の対策として、チ
ャンバー側（有機不純物除去フィルターの下部）に塵芥
除去用のフィルターを直列に配置することを特徴とす
る。

【００２５】また、これらのフィルターは、低圧力損失
（各フィルター：１ｍ／ｓｅｃ時、＜５０Ｐａ）である
のが望ましい。更に、塵芥除去用のフィルタに関して
は、ＰＴＦＥなど耐ケミカル性に富む材質であることが
望ましい。

【００２６】（実施例１：洗浄チャンバー内の気流の流
れ）洗浄チャンバー内に上から下への流れを形成した。
図２は基板を回転させないときの気流の流れを示し、図
３は基板を高速に回転させている時の気流の流れを示し
ている。本実施例における洗浄チャンバーの容積：３３
０×３３０×５５０ｍｍ³、排気流量：２ｍ³／ｍｉ
ｎ、気流速度：３０ｃｍ／ｓｅｃであった。

【００２７】（実施例２：有機不純物吸着除去フィルタ
ー十塵芥除去フィルターの実施データ）有機不純物除去
のための吸着剤には、活性炭系、ゼオライト系の２種類
の吸着剤がある。吸着特性は、活性炭系一低分子有機ガ
ス成分に吸着容量が大きい特性があり、ゼオライト系
は、高分子ガス成分に吸着容量が大きい特性がある。

【００２８】有機不純物除去フィルターの効果として、
一般的な、ＵＬＰＡフィルターと有機不純物フィルター
（活性炭系）下でのシリコンウエハの曝露試験結果を下
記の表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明は前述したように、本発明によれ
ば、枚葉式洗浄装置の小型化、特に、洗浄チャンバーの
小型化に伴い、従来より問題となっていた基板高速回転
時の排気を高効率で行うことができる。特に、本発明に
おいては、有機不純物除去フィルタと塵芥除去フィルタ
とを直列に配置するようにしたので、有機不純物および
塵芥を入り込ますことなく、クリーンルームエアー内の
空気を洗浄チャンバー内に導入することができた。ま
た、本発明の他の特徴によれば、排気流量調整手段を設
けたので、洗浄チャンバー内の気流の流れおよび速度を
高精度で制御することができ、基板を高速に回転させて
いる時でも効率よく排気することができ、洗浄チャンバ
ー内にケミカルミストが滞在する問題を良好に解消する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、フィルターを設置
した枚葉式洗浄装置の構成を示す概念図である。

【図２】基板が回転していない状態における洗浄チャン
バー内の気流の流れを示す概念図である。

【図３】基板が高速に回転している状態における洗浄チ
ャンバー内の気流の流れの概念図である。

【符号の説明】

１０１洗浄チャンバー１０２シリコンウエハ等の基板１０３表面洗浄用のノズル１０４裏面洗浄用のノズル１０５ウエハ保持部材１０６ウエハ回転機構１０７超音波発振子１０８回転体部材１０９洗浄原液注入器１１０超純水流路１１１ＨＥＰＡフィルター１１２有機不純物吸着（除去）フィルター１１３ガス排気口１１４排気流量調整装置１１５廃液流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新田雄久東京都文京区本郷４丁目１番４号株式会社ウルトラクリーンテクノロジー開発研究所内 (72)発明者三木正博東京都文京区本郷４丁目１番４号株式会社ウルトラクリーンテクノロジー開発研究所内Ｆターム(参考） 3H075 AA09 AA18 BB01 CC23 CC25 CC34 DA28 DB40 DB49 DB50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄チャンバー内に被洗浄基板を配置
し、フィルターを透過させてクリーンルームエアーを導
入することで、前記洗浄チャンバー内が清浄化されてい
る雰囲気にして前記被洗浄基板の洗浄を行う基板洗浄装
置であって、前記被洗浄基板を少なくとも水平状態で保持するととも
に、回転可能に保持する回転保持手段と、前記被洗浄基板に向けて上方及び下方から洗浄液を噴射
する洗浄液供給手段と、前記洗浄液供給手段のいずれか一方に高周波音波を照射
する高周波音波照射手段とを具備することを特徴とする
基板洗浄装置。
【請求項２】前記フィルターは、有機不純物除去を目
的としたフィルターと塵芥除去を目的としたフィルター
とを少なくとも含み、これら複数のフィルターが直列に
重ねられていることを特徴とする請求項１に記載の基板
洗浄装置。
【請求項３】前記有機不純物除去を目的とするフィル
ターは、有機不純物を吸着する材料を少なくとも含んで
おり、また、前記塵芥除去を目的とするフィルターは、
塵芥のろ過が可能であり、且つＰＴＦＥを含む耐ケミカ
ル性に富む材料で構成されていることを特徴とする請求
項１または２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】前記基板洗浄装置には、清浄化された空
気を前記洗浄チャンバー内に供給するクリーンルームエ
アー供給手段と、前記洗浄チャンバー内の空気を外部に排気するクリーン
ルームエアー排気手段とを更に有し、前記クリーンルームエアー供給手段およびクリーンルー
ムエアー排気手段のそれぞれに流量調整手段が具備され
ていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記
載の基板洗浄装置。