JP2014075383A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の超音波洗浄装置は、超音波洗浄装置の外槽内の液体の流れを内槽の中心線に対して対称となるようにして、内槽底面に付着する気泡の離脱を行なおうというものであるが、内槽底面に付着する気泡の離脱は十分には行えない。
内槽底面に気泡が付着したり、滞留したりすると超音波振動の内槽への伝播が抑制される。
【解決手段】内槽である洗浄槽の片方の側面下部から角度αで傾斜した第１の底面と角度θで傾斜した第２底面から成る２段の角度をつけた第１傾斜部及び、洗浄槽の他方の側面下部から角度αで傾斜した第３底面と角度θで傾斜した第４底面から成る２段の角度をつけた第２傾斜部をそれぞれ有する超音波洗浄装置とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置に関し、特に超音波洗浄装置に好適に利用できるものである。

半導体ウェハ等の基板を超音波洗浄する装置として、次のような技術が提案されている。
（１）特開２００８−１６００１２号公報（特許文献１）
液体を貯留する外槽と外槽に貯留された液体に超音波を照射する超音波発生器と、外槽の内部に設けられた内槽と、外槽に液体を供給する純水供給部とを備え、内槽の底面が幅方向に沿った縦断面をＶ字形状とし、さらに、奥行方向に沿った縦断面は水平方向に延びる直線形状とするものである。

特開２００８−１６００１２号公報

特許文献１に示される技術は、超音波洗浄装置（基板処理装置）の外槽内の液体の流れを内槽の中心線に対して対称となるようにして、内槽底面に付着する気泡の離脱を行なおうというものであるが、内槽底面に付着する気泡の離脱は十分には行えない。そのため、内槽底面に気泡が付着したり、滞留したりすると超音波振動の内槽（洗浄槽）への伝播が抑制される。

本願において開示される課題を解決するための手段のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

一実施の形態によれば、洗浄槽の片方の側面Ｃ最下部から角度αで傾斜した底面Ｕと角度θで傾斜した底面Ｗ、及び、洗浄槽の他方の側面Ｄ最下部から角度αで傾斜した底面Ｖと角度θで傾斜した底面Ｘで構成されるそれぞれ２段の角度をつけた傾斜を有する底面を設けるものである。

一実施の形態によれば、洗浄槽の底面に、２段の角度をつけた傾斜を設けているため、洗浄槽からのオーバーフローにより生じる気泡の超音波伝播範囲へのまわり込みを防止することができ、超音波を洗浄槽内に効率よく伝播させ、洗浄効率を高めることができる。

実施の形態１に係る、超音波洗浄装置の正面側の断面図である。 図１のＡ−Ａ′に沿った縦断面図である。 実施の形態２に係る図２に対応する縦断面図である。 実施の形態３に係る図２に対応する縦断面図である。

以下図面を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。ただし、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除く。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。ただし、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除く。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。

なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は原則省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

＜実施の形態１＞
図１は実施の形態１に係る、超音波洗浄装置の正面側の断面図である。
同図に示すように、純水２を貯留する最外槽１１内に内槽となる洗浄槽３を有し、この内槽である洗浄槽３内には噴流パイプ１３から純水２が供給され、洗浄槽３内にも純水２が貯留される。そして、該洗浄槽３内に複数枚の半導体ウェハ１を浸漬する。この複数枚の半導体ウェハ１は保持機構（図示せず）により保持されている。同図からもわかるように、複数枚の半導体ウェハ１から成る複数のウェハ群が洗浄槽３内に浸漬される。また、洗浄槽３底面下方の最外槽１１には超音波発振部１２が設けられている。この超音波発振部１２は、洗浄槽３直下に設置され、半導体ウェハ１の直径（幅）の範囲で超音波を発振させ、純水中を伝播し（超音波伝播範囲１５）洗浄槽３内に至り、半導体ウェハ１を効率良く洗浄する。従って洗浄槽３は、超音波を透過させる部材で構成されている。
また、洗浄槽３上部からは、純水２がオーバーフロー１６して最外槽１１内に流れ落ちる構成となっている。

さらに、洗浄槽３は、側面Ｃ（片方の側面）最下部から角度αで傾斜した底面Ｕと角度θで傾斜した底面Ｗ、及び、側面Ｄ（他方の側面）最下部から角度αで傾斜した底面Ｖと角度θで傾斜した底面Ｘで構成される。すなわち、洗浄槽３は、底面Ｕと底面Ｗからなる２段の角度を有する第１の傾斜部及び底面Ｖと底面Ｘからなる２段の角度を有する第２の傾斜部をその底面に設けている。ここで、最外槽１１の水面１０は、第１の傾斜部の底面Ｕ、第２の傾斜部の底面Ｖそれぞれの傾斜部に接する水位となるように調整している。

前記角度αは、最外槽の水面１０より上方から、気泡１４が底面Ｕ，Ｖにまわりこまない程度の角度（例えば４５度）である。超音波伝播範囲（＝ウェハの直径）１５において、底面Ｕ，Ｖの下端部から角度θで中央部４まで底面Ｗ、Ｘを形成する。角度θは、超音波を底面Ｗ、Ｘから洗浄槽３内に伝播させるため、５°が最もよい。前記角度αと前記角度θとはα＞θの関係になっていればよい。

図２は、図１のＡ−Ａ′に沿った縦断面図である。同図に示すように、洗浄槽３の底面Ｗ、Ｘの中央部４の正面側からその反対側への奥行方向の中心となる中心位置５から、正面側及びそれと反対側の両側方向それぞれに、角度θ（例えば５°）で傾斜をつけている、すなわち、奥行方向に沿った縦断面での底面Ｗ、Ｘは水平方向に延びる直線形状ではなく、前記したように中心位置５から、両側方向に、角度θ（例えば５°）で傾斜をつけた傾斜形状である。この角度θは前記図１に示す角度θと同一の角度とすることが望ましく、角度αとの関係もα＞θとなる。

さらに、洗浄槽３内排水配管１７−１、１７−２を、洗浄槽３が最も深くなる正面側とそれと反対側の両端に設置している。これにより、洗浄槽３からの排水を円滑に行うことができる。また、複数枚の半導体ウェハ１から成る複数のウェハ群が洗浄槽３内に浸漬される。図２においては、２つのウェハ群であるが、それ以上のウェハ群であっても構わない。

前記したような超音波洗浄装置によれば、噴流パイプ１３から洗浄槽３内に継続して供給する純水２の流れによって、半導体ウェハ１に付着したパーティクルを除去する。洗浄槽３から溢れた純水２はオーバーフロー１６となり洗浄槽３の外側から下方の最外槽１１に流れ落ちる。このオーバーフロー１６した純水が最外槽１１に降下した際に、水面１０から空気が巻き込まれ気泡１４が生じるが、角度αで傾斜した底面Ｕ，Ｖがあるため、気泡１４は底面Ｕ，Ｖの下方には回りこまず、超音波伝播範囲１５内にある角度θの底面Ｗ、Ｘにも当然まわりこまない。従って、超音波の伝播が気泡１４により阻害されることなく、超音波は底面Ｗ，Ｘを介して、洗浄槽３内に伝播され、半導体ウェハ１の洗浄効率を高めることができる。

さらに、図２に示すウェハ群の端のウェハと洗浄槽３内壁との距離を、図１におけるウェハ周縁端部と洗浄槽３内壁との距離よりも２倍程度長く設定することにより、正面側及びそれと反対側それぞれに気泡１４が溜まる領域を広く形成でき、前記気泡１４による超音波伝播範囲１５への回り込み防止をより一層効果的に行うことができる。

＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２に係る縦断面図である。本実施の形態は、内槽である洗浄槽の正面側は、図１と同じである。そして、図１のＡ−Ａ′に沿った縦断面図は、図３となるものである。

図３に示すように、奥行方向に沿った縦断面での底面Ｗ、底面Ｘの一方の端から、他方の端に向かって、角度θ（例えば５°）で傾斜をつけている。すなわち、奥行方向に沿った縦断面は水平方向に延びる直線形状ではなく、前記したように片方から他方に角度θ（例えば５°）の傾斜を有する傾斜形状である。この角度θは前記図１に示す角度θと同一の角度とすることが望ましく、角度αとの関係もα＞θとする。

また、洗浄槽３内排水配管１７−３を、洗浄槽３が最も深くなる側の端に設置しているため洗浄槽３からの排水を円滑に行うことができる。

さらに、ウェハ群の端の方の半導体ウェハ１と洗浄槽３内壁との距離を、図１におけるウェハ周縁端部と洗浄槽３内壁との距離よりも２倍程度長く設定することにより、前記角度θ（例えば５°）の傾斜により流れる気泡１４の流れ溜まり領域（特に正面側とは反対側の領域）を広く形成でき、前記気泡１４による超音波伝播範囲１５までの回り込み防止をより一層効果的に行うことができる。

このような実施の形態２においても、洗浄槽３の超音波伝播範囲１５に気泡１４が回り込むことはなく、超音波の伝播を阻害することはない。従って、超音波の伝播が気泡１４により阻害されることなく、底面Ｗ，Ｘを介して、洗浄槽３内に伝播し、洗浄効率を高めることができる。

＜実施の形態３＞
図４は実施の形態３に係る縦断面図である。内槽である洗浄槽３の正面側は、図１と同じである。そして、図１のＡ−Ａ′に沿った縦断面図は、図４となるものである。

図４からわかるように、底面Ｗ、Ｘの正面側及びそれと反対側の両側端から、角度α（例えば４５°）で傾斜した底面Ｕ，Ｖ、そして、角度θ（例えば５°）で傾斜した底面Ｗ，Ｘを有している。また、洗浄槽３内排水配管１７−４を、洗浄槽３が最も深くなる中心位置５に設置して、排水を円滑に行う。洗浄槽３内排水配管１７−４を中心位置５に設置しているため、超音波発振部１２は左右、別々に設置している、すなわち、中心位置５から正面側に超音波発振部１２−２を、中心位置５から正面側とは反対側に超音波発振部１２−１をそれぞれ設けるものである。さらに、複数枚の半導体ウェハ１から成るウェハ群２０とウェハ群２１の間隔Ｚを実施の形態１や実施の形態２よりも広いものとした。

このような、実施の形態３では、図４の縦断面図からもわかるように、正面側及びそれと反対側それぞれの底面に傾斜がつけられ、この傾斜は前記実施の形態１の図１で示した、角度α、角度θと同じ角度を有するものである。すなわち、正面側からそれと反対側への奥行方向に沿って傾斜形状となっている。前記角度αと角度θとの関係は、前記実施の形態１と同様にα＞θとする。

この実施の形態３によれば、正面側と反対側の両端側からの気泡１４の回りこみを、実施の形態１や実施の形態２よりも、より効果的に防ぐことができる。それは、図１の正面図で示した角度α、角度θと同じ角度で、図１のＡ−Ａ′に沿った縦断面図である図４に示すような傾斜が洗浄槽３の底面に設けられているため、前記正面側と反対側の両端側で発生する気泡１４が洗浄槽３の底面側に回りこもうとしても、前記した傾斜により気泡１４が超音波伝播範囲１５に回り込み停滞することはない。従って、超音波の伝播が気泡１４により阻害されることなく、底面Ｗ，Ｘを介して、洗浄槽内に伝播し、洗浄効率を高めることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば前記半導体ウェハ１から成るウェハ群は２つの群であるが、それ以上の数の群であっても良い。また、内槽である洗浄槽３内に貯留する液体は純水に限らず洗浄用の洗浄液であれば良い。

１：半導体ウェハ
２：純水
３：洗浄槽
４：中央部
５：中心位置
１０：水面
１１：最外槽
１２、１２−１、１２−２：超音波発振部
１３：噴流パイプ
１４：気泡
１５：超音波伝播範囲
１６：オーバーフロー
１７、１７−１、１７−２、１７−３：槽内排水配管
１８：底面Ｃ、側面Ｄ、底面Ｕ、底面Ｖ、底面Ｗ、底面Ｘ

Claims (7)

1. 液体を貯留する外槽と、前記外槽に設けられ当該外槽に貯留された液体に超音波を照射する超音波発振部と前記外槽の内部に設けられ、その内部に処理液を貯留し、この処理液中に複数枚の半導体ウェハを浸漬させる洗浄槽とを有し、
   前記洗浄槽は、正面側から見た片方の側面下部から角度αで傾斜した第１の底面と角度θで傾斜した第２の底面で構成される２段の角度をつけた第１傾斜部と、正面側から見た他方の側面下部から角度αで傾斜した第３の底面と角度θで傾斜した第４の底面で構成される２段の角度をつけた第２傾斜部をそれぞれ有する超音波洗浄装置。
2. 前記複数枚の半導体ウェハは、第１のウェハ群と第２のウェハ群とから成る請求項１に記載の超音波洗浄装置。
3. 前記洗浄槽は、超音波を透過させる部材で構成される請求項１に記載の超音波洗浄装置。
4. 前記第１傾斜部と第２傾斜部は前記洗浄槽底面の中央部まで形成されている請求項１に記載の超音波洗浄装置。
5. 前記角度αと角度θの関係は、α＞θとする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
6. 前記外槽に貯留される液体は純水である請求項１に記載の超音波洗浄装置。
7. 前記外槽に貯留される純水の水面は第１の底面と第３の底面とに接する水位である請求項６に記載の超音波洗浄装置。

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