JP2529468B2 - 半導体ウエハの洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ガラス基板、ディスク基板等の基板、特
に、半導体ウエハの洗浄装置及び洗浄方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 第５図は従来の半導体ウエハの洗浄装置を示す概略断
面図であり、図において、微細凍結粒子（４）を生成す
る製氷部（１）には、冷凍剤例えば液体窒素（２）が導
入されると共に、超純水を微噴霧する噴霧ノズル（３）
が接続されている。なお、製氷部（１）は断熱材（図示
しない）で覆われている。また、半導体ウエハ（７）等
を洗浄する洗浄槽（10）内には、半導体ウエハ保持アー
ム（６）により半導体ウエハ（７）が保持されている。
半導体ウエハ（７）は、移動機構（８）により移動させ
ることができる。製氷部（１）で生成した微細凍結粒子
（４）を半導体ウエハ（７）に向けて噴射する噴射する
噴射ノズル（５）は、洗浄槽（10）の内部に配置されて
いる。また、噴射ノズル（５）の位置及び角度を変える
駆動機構（13）もまた、洗浄槽（10）内に配置されてい
る。洗浄槽（10）内を排気する排気ブロワ（９）は、洗
浄槽（10）の下部に設けられている。

従来の半導体ウエハの洗浄装置は上述したように構成
され、液体窒素（２）を製氷部（１）内に導入し、これ
を製氷部（１）内で蒸発させることにより製氷部（１）
内を冷却する。製氷部（１）内が十分に冷却された後、
噴霧ノズル（３）から超純水を微噴霧して微細凍結粒子
（４）を得る。この微細凍結粒子（４）は、エジェクタ
効果によって、洗浄槽（10）内に配置された窒素ガス及
び氷からなる二流体の噴射ノズル（５）に送られ、保持
アーム（６）により保持された半導体ウエハ（７）に向
けて噴射され、半導体ウエハ（７）の表面及び裏面の洗
浄が行われる。

この時、微細凍結粒子（４）が駆動気体である窒素ガ
スと共に噴射されるために、この噴流が洗浄槽（10）内
壁に衝突していわゆる巻き上がり現象が生ずる。この巻
き上がりを防止するために、洗浄槽（10）上部から大気
を吹き込んでダウンフローを形成し、洗浄槽（10）下部
から排気を行うための排気ブロワ（９）を設置してい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような半導体ウエハ洗浄装置では、噴射ノズ
ル（５）及びその駆動機構（13）を洗浄槽（10）内に設
けているので、洗浄槽（10）を大型化しなければなら
ず、また、噴射ノズル（５）からの噴流を全て排気ダク
ト（図示しない）に吸引するためには、大排気量の排気
ブロワ（９）が必要となる。このため、装置寸法が大型
化し、ランニングコストが増加する等の問題点があっ
た。一方、排気ブロワ（９）の排気量を小さくすると、
噴射ノズル（５）からの噴流は排気ダクトに全て吸引さ
れず、洗浄槽（10）内面に衝突して巻き上がり、噴流に
混入したダスト等が半導体ウエハ（７）に再付着する等
という問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになさ
れたもので、洗浄槽の構造を改良することにより氷噴射
時の噴流の巻き上がりを防止し、また、巻き上がった噴
流も半導体ウエハまで到達しないようにして、半導体ウ
エハへの噴流に混入したダスト等の再付着を防止できる
と共に、排気量を大きくしなくてもよい小型の洗浄槽を
備えた半導体ウエハの洗浄装置及び洗浄方法を得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の請求項１に係る半導体ウエハ洗浄装置は、
副排気口が設けられた排気室を洗浄槽下部に連通して設
け、氷噴射時の噴流を減速させて巻き上がりを防止する
ものである。

また、この発明の請求項５に係る半導体ウエハの洗浄
方法は、微細凍結粒子の噴射時に生じる噴流を、副排気
口を設けた排気室により減速させてその巻き上がりを防
止し、これにより、より清浄に半導体ウエハを洗浄する
ものである。

［作用］ この発明においては、微細凍結粒子の噴射時に生じる
噴流を、副排気口を設けた排気室により減速させてその
巻き上がりを防止するので、噴流中に含まれるダスト等
が半導体ウエハに再付着するのを防止でき、より清浄に
半導体ウエハを洗浄することができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例による半導体ウエハ洗浄
装置を示す概略断面図であり、（１）〜（９）は上述し
た従来の半導体ウエハの洗浄装置におけるものと全く同
一である。なお、洗浄槽（10A）は被洗浄物例えば半導
体ウエハ（７）を収容するため、幅広の長方形断面を有
する。

この発明においては、まず、噴射ノズル（５）はその
先端部以外の本体は洗浄槽（10A）内部ではなく、洗浄
槽（10A）外部の側部に別置きに設置されている。ま
た、この噴射ノズル（５）の駆動機構（13）も洗浄槽
（10A）の外部に設置されている。噴射ノズル（５）は
カバー（20）で覆われており、カバー（20）には排気口
（14a）が設けられている。なお、洗浄槽（10A）の上端
部はベルマウス（16）となっており、洗浄槽（10A）上
端部に生じる気流の剥離を防止している。

次に、洗浄槽（10A）内には噴射ノズル（５）からの
噴流の巻き上がりを防止する整流板（15）が設置されて
いる。整流板（15）は、第３図に示すように、下端部が
洗浄槽（10A）中心側に湾曲しており、底部には開口部
（15a）を有している。また、洗浄槽（10A）の側壁には
排気口（14）が設けられている。なお、第１図及び第２
図において、排気口（14）は洗浄槽（10A）の側壁に設
けられたものであり、整流板（15）に設けられたもので
はない。さらに、排気口（14）の下方には、第１図のＡ
−Ａ線に沿った断面図である第２図に示すように、噴流
を主排気口（18）へ導く複数枚の案内板（12）が設けら
れている。

洗浄槽（10A）の下部には、微細凍結粒子（４）
（氷）噴射時の噴流を減速させる排気室（11）が設けら
れている。この排気室（11）の上部には、副排気口（1
9）が設けられている。また、排気室（11）は、第４図
に示すように、仕切板（17）によって洗浄槽（10A）と
分離されると共に、仕切板（17）の中央に設けられた開
口部（21）によって洗浄槽（10A）と連通している。洗
浄槽（10A）の底部には、ダンパ（22）を備えた主排気
口（18）が設けられており、この主排気口（18）及び副
排気口（19）は、共に排気ブロワー（９）に接続されて
いる。

上述したように構成された半導体ウエハの洗浄装置に
おいては、製氷部（１）で生成された微細凍結粒子
（４）を噴射ノズル（５）から半導体ウエハ（７）に向
けて噴射することにより、半導体ウエハ（７）の表面及
び裏面の洗浄を行う。

噴射ノズル（５）及び噴射ノズル駆動機構（13）は洗
浄槽（10A）の外部に別置きされているので、洗浄槽（1
0A）を小型化することができる。従って、排気ブロワー
（９）を小型化することが可能となるため、ランニング
コストを減少させることができる。また、噴射ノズル
（５）は排気口（14a）が接続されたカバー（20）で覆
われているので、噴射ノズル駆動機構（13）からの発塵
は、カバー（20）内で滞留することなく排気口（14a）
から排気されるため、半導体ウエハ（７）へのダスト等
の再付着を防止できる。

また、洗浄槽（10A）上端部をベルマウス（16）とし
ているので、洗浄槽（10A）上部における入口かど部に
生じる気流の剥離を防止してスムーズなダウンフローと
することにより、氷噴射時の噴流の巻き上がり等による
ダスト等の滞留を生じない。従って、半導体ウエハ
（７）へのダスト等の再付着を防止できる。

さらに、洗浄槽（10A）内部には整流板（15）が設け
られているので、氷噴射時の噴流はスムーズに洗浄槽
（10A）下部へ流されると共に、氷噴射時の噴流の巻き
上がりは整流板（15）下部及び洗浄槽（10A）側壁に設
けられた排気口（14）で遮断され、洗浄槽（10A）下部
に設けられた主排気口（18）及び副排気口（19）より排
気されるため、噴射ノズル（５）からの噴流が洗浄槽
（10A）下部に衝突して生ずる巻き上がりを生じない。
これにより、氷噴射時の噴流の巻き上がりに混入したダ
スト等が半導体ウエハ（７）に再付着するのを防止でき
る。また、洗浄槽（10A）の下部には複数枚の案内板（1
2）が設置されているので、氷噴射時の噴流は、反射や
剥離を生じることなくスムーズに主排気口（18）へと導
かれる。さらに、案内板（12）側方に、中央に開口部
（21）をもつ仕切板（17）を介して上部に副排気口（1
9）を備えた排気室（11）を設けることにより、噴流の
一部を開口部（21）を通して排気室（11）へ徐々に排出
するので、排気流は減速され、主排気口（18）から排気
ブロワー（９）によって効率よく排気される。この時、
予めダンパ（22）により排気量を調節することによっ
て、副排気口（19）による減速作用と主排気口（18）か
らの排気をバランス良く行うことができる。また、排気
室（11）内で滞留する流れは仕切板（17）によって遮断
され、洗浄槽（10A）内へ流入することはない。副排気
口（19）からの排気は、洗浄槽（10A）内壁を伝わって
上昇する氷噴射時の噴流の巻き上がりに対して垂直方向
に作用するので、巻き上がりを防止する効果をもつ。な
お、仕切板（17）の開口部（21）においては、内壁を伝
わって上昇する巻き上がりは生じない。

このようにして、半導体ウエハ（７）の洗浄装置は、
洗浄槽（10A）内全体の気流をダウンフローとし、主排
気口（18）及び副排気口（19）から効率良く排気を行
い、氷噴射時の噴流の巻き上がりが半導体ウエハ（７）
へ到達しない構造としている。また、洗浄槽（10A）を
小型化できると共に、排気風量が少なくても、ダスト等
が半導体ウエハ（７）へ再付着することを防止できる。
従って、より清浄に半導体ウエハ（７）を洗浄すること
が可能となる。

なお、上述した実施例では、カバー（20）に排気口
（14a）を設けたものを示したが、カバー（20）に複数
個の穴を設けたパンチング板によって製作することによ
っても、クリーンルーム等のダウンフローによって排気
できるので、上記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したとおり、副排気口が設けら
れた排気室を洗浄槽下部に連通して設けたので、微細凍
結粒子の噴射時の噴流を減速させて巻き上がりを防止
し、より清浄に半導体ウエハを洗浄できると共に、洗浄
槽及び排気ブロワーを小型化できるので、クリーンで、
省スペース、低ランニングコストの洗浄装置により半導
体ウエハ等の洗浄を行うことができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体ウエハの洗浄
装置を示す概略断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿
った概略断面図、第３図は整流板の斜視図、第４図は仕
切板の斜視図、第５図は従来の半導体ウエハの洗浄装置
を示す概略断面図である。 図において、（１）は製氷部、（２）は液体窒素、
（３）は噴射ノズル、（４）は微細凍結粒子、（５）は
噴射ノズル、（６）は半導体ウエハ保持アーム、（７）
は半導体ウエハ、（８）は移動機構、（９）は排気ブロ
ワー、（10A）は洗浄槽、（11）は排気室、（12）は案
内板、（13）は噴射ノズル駆動機構、（14）、（14a）
は排気口、（15）は整流板、（15a）は開口部、（16）
はベルマウス、（17）は仕切板、（18）は主排気口、
（19）は副排気口、（20）はカバー、（21）は開口部、
（22）はダンパである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江島 泰蔵 福岡県福岡市西区今宿東１丁目１番１号 三菱電機株式会社福岡製作所内 (72)発明者 古藤 悟 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−244629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−124534（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−1238（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−130921（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−167826（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−43730（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−87335（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−49224（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−234022（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−86438（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−8327（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−44166（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に半導体ウエハを保持し底部に主排気
   口を設けた洗浄槽と、 上記半導体ウエハの表面及び裏面に超純水を主成分とし
   て凍結して得られた微細凍結粒子を衝突させて、半導体
   ウエハに付着したダスト等を除去する噴射ノズルとを備
   えた半導体ウエハの洗浄装置であって、 副排気口が設けられた排気室を上記洗浄槽下部に連通し
   て備えたことを特徴とする半導体ウエハの洗浄装置。
2. 【請求項２】噴射ノズル及びこの噴射ノズルを移動させ
   る駆動機構は、噴射ノズルの先端を除き洗浄槽の外部に
   配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハ
   の洗浄装置。
3. 【請求項３】洗浄槽の内部に、下端部が洗浄槽中心側に
   湾曲した整流板を備えた請求項１記載の半導体ウエハの
   洗浄装置。
4. 【請求項４】洗浄槽上端部をベルマウスにしたことを特
   徴とする請求項１記載の半導体ウエハの洗浄装置。
5. 【請求項５】底部に主排気口が設けられた洗浄槽内上方
   に半導体ウエハを保持し、 この半導体ウエハに向けて超純水を主成分として凍結し
   て得られた微細凍結粒子を衝突させ、 この微細凍結粒子の噴射時に生じる噴流を、副排気口を
   設けた排気室により減速させてその巻き上がりを防止
   し、これにより、より清浄に半導体ウエハを洗浄するこ
   とを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。