JP3057163B2 - 洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗浄方法及び洗浄装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のウェット洗浄方法及び洗浄装置は
ＲＣＡ洗浄を基本にしている。ＲＣＡ洗浄では、硫酸／
過酸化水素水、アンモニア／過酸化水素水、フッ酸及び
塩酸／過酸化水素水の３種類の洗浄処理液で被処理体例
えば半導体ウエハを順次洗浄して被処理体表面に付着し
た有機物及び無機物を溶解するなどして除去するように
している。この際、硫酸／過酸化水素水は有機物やメタ
ルなど無機物の除去に用いられ、アンモニア／過酸化水
素水はシリコン系化合物のエッチングによるパーティク
ルやエッチング残渣などの除去に用いられる。また、フ
ッ酸などは半導体ウエハ表面に形成された自然酸化膜の
除去などに用いられ、また塩酸／過酸化水素水は硫酸／
過酸化水素水と同様無機物の除去などに用いられる。そ
して、異なる３種類の洗浄処理液を個別に貯留した洗浄
槽を準備し、これらの洗浄槽内洗浄処理液中に半導体ウ
エハを順次浸漬し、それぞれの洗浄処理液と半導体ウエ
ハの有機物や無機物からなる付着物との化学反応により
徐々に付着物を除去している。

【０００３】また、洗浄の際には、例えば搬送具を用い
て複数枚例えば２５枚の半導体ウエハを一括して大気中
を各洗浄槽上方へ搬送した後半導体ウエハを搬送具から
例えば洗浄槽の保持具へ引き渡し、保持具で保持した状
態で洗浄処理液中に浸漬し、洗浄後には再び大気中へ引
き上げ、半導体ウエハの受け渡しを行なった後同様にし
て次の洗浄槽へ搬送し、同様の洗浄処理を各洗浄槽にお
いて行ない、洗浄終了後には半導体ウエハを乾燥し、次
工程へ搬送するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
洗浄方法及び洗浄装置の場合には、半導体ウエハを搬送
具を用いて大気中で搬送するようにしているため、大気
中に浮遊するパーティクルを巻き込み、半導体ウエハ表
面に大気中のパーティクルが付着するという課題があっ
た。また、搬送具によって半導体ウエハを搬送するよう
にしているため、搬送具を介してパーティクル等の塵埃
が半導体ウエハに付着することがあり、しかも搬送具と
洗浄槽の保持具間で半導体ウエハを受け渡す際に半導体
ウエハを損傷させる虞があるという課題があった。

【０００５】また、従来は化学反応による洗浄を行なっ
ているため、洗浄時間は洗浄処理液の反応時間及び反応
温度に大きく左右され、また、洗浄処理液の使用量も洗
浄処理槽に満たした状態で洗浄を行なうようにしている
ため、スループットを高めるには限界があり、洗浄処理
液の使用量も多く洗浄コストの低減にも限界があるとい
う課題があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、被処理体を洗浄する際に、被処理体への外
気からのパーティクルの付着を防止すると共に被処理体
の損傷を防止することができ、しかも洗浄処理液の使用
量を削減して洗浄コストを低減することができる洗浄方
法及び洗浄装置を提供することを目的としている。

【０００７】また、本発明は、洗浄時間を短縮してスル
ープットを高めることができる洗浄方法を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の洗浄方法は、ハウジング内の液体中で被処理体を浮揚
させ、この液体に所定方向への液流を付与して被処理体
をその液流の下流側にある洗浄部へ搬送し、この洗浄部
ではチャンバーを上記被処理体に被せ上記ハウジングの
底面とで上記被処理体を上記液体から隔離する洗浄室を
形成した後、この洗浄室の上下双方から上記被処理体の
上下両面に向けて洗浄処理液を供給して上記洗浄室内の
上記液体を洗浄処理液で置換し、次いで、この洗浄処理
液を上記洗浄室の上下双方から上記被処理体の上下両面
に向けて連続的に供給しながら上記被処理体の両面を同
時に洗浄した後、上記チャンバーを上記ハウジングの底
面から離して上記被処理体を上記液中へ解放し、必要に
応じて次の洗浄部へ上記被処理体を液中搬送し、同様の
手順により洗浄を繰り返すことを特徴とするものであ
る。

【０００９】また、本発明の請求項２に記載の洗浄方法
は、請求項１に記載の発明において、上記洗浄室内では
上記被処理体の上面側の洗浄処理液の供給圧を下面側の
洗浄処理液の供給圧より高く設定することを特徴とする
ものである。

【００１０】また、本発明の請求項３に記載の洗浄方法
は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上
記洗浄処理液を循環使用すると共に、上記被処理体の上
面側を下面側より新しい洗浄処理液を使用することを特
徴とするものである。

【００１１】また、本発明の請求項４に記載の洗浄方法
は、請求項１〜請求項３に記載の発明において、粒子を
混入した洗浄処理液を用いることを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、本発明の請求項５に記載の洗浄方法
は、請求項５に記載の発明において、粒径が０.０１〜
１００μｍの粒子を用いることを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、本発明の請求項６に記載の洗浄装置
は、被処理体を搬入する搬入手段と、この搬入手段によ
り液体の中へ搬入された被処理体に液中での揚力及び液
流を付与する液流搬送手段と、この液流搬送手段により
液中搬送された被処理体を液体から隔離して洗浄する少
なくとも一つの洗浄手段と、この洗浄手段により洗浄さ
れた被処理体を次工程へ搬出する搬出手段と、これらを
収納するハウジングとを備え、上記洗浄手段は、上記被
処理体を所定の位置に保持する保持手段と、この保持手
段により保持された上記被処理体を被って上記ハウジン
グの底面とで洗浄室を形成し上記液体から上記被処理体
を隔離するチャンバーと、このチャンバーにより隔離さ
れた被処理体の上下両面に上記洗浄室の上下双方から洗
浄処理液を連続的に供給し、被処理体を洗浄する洗浄処
理液供給手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の請求項７に記載の洗浄装置
は、請求項６に記載の発明において、上記洗浄処理液供
給手段は、上記洗浄室内の被処理体の上面への上記洗浄
処理液の供給圧を、その下面への上記洗浄処理液の供給
圧より高くする手段を有することを特徴とするものであ
る。

【００１５】また、本発明の請求項８に記載の洗浄装置
は、請求項６または請求項７に記載の発明において、上
記洗浄室内の被処理体の上面側及び下面側から上記洗浄
処理液を排出する排出口を上記洗浄手段に設けたことを
特徴とするものである。

【００１６】また、本発明の請求項９に記載の洗浄装置
は、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の発明に
おいて、上記洗浄室内の洗浄処理液が循環する循環路を
設けたことを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、ハウ
ジング内で、被処理体を液体の中で浮揚させ、この液体
に所定方向への液流を付与すると、被処理体を浮揚した
状態のまま液流によって下流側の洗浄部へ搬送し、被処
理体が洗浄部に到達すると、この洗浄部ではチャンバー
を上記被処理体に被せ上記ハウジングの底面とで被処理
体を液体から隔離する洗浄室を形成し、引き続きチャン
バーで形成された洗浄室内の液体を洗浄処理液で置換し
た後、この洗浄室内に洗浄処理液を上下双方から連続的
に供給しながら被処理体の上下両面を効率良く洗浄し、
洗浄後にはチャンバーをハウジングの底面から離して被
処理体の隔離状態を解除し、必要に応じて次の洗浄部へ
被処理体を同様に液中搬送し、同様の手順により洗浄を
繰り返すが、この間に被処理体は搬送具などと一切接触
せず、しかも外気に触れないため、パーティクル等の塵
埃による汚染を防止することができる。また、洗浄後の
被処理体を乾燥することなく次の洗浄部へ搬送すること
ができ、アンモニア、フッ化水素等のエッチング処理液
で処理した被処理体であっても、被処理体を液体中で搬
送することにより被処理体に残存するエッチング処理液
を液体により希釈除去することができ、残存エッチング
処理液による被処理体の不均一なエッチングを防止する
ことができる。

【００１８】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記洗浄室内で
は上記被処理体の上面側の洗浄処理液の供給圧を下面側
の洗浄処理液の供給圧より高く設定するため、例えば被
処理体の下面側から上面側への洗浄処理液の混入を抑制
しながら洗浄することができる。

【００１９】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明において、
上記洗浄処理液を循環使用すると共に、上記被処理体の
表面側を裏面側より新しい洗浄処理液を使用するため、
上記洗浄処理液を循環使用して洗浄処理液を有効に利用
することができると共に、例えば被処理体の表面に集積
回路が形成されいる場合には、上記被処理体の上面側を
下面側より新しい洗浄処理液を使用することで集積回路
の汚染を確実に防止することができる。

【００２０】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明
において、粒子が混入した洗浄処理液を用いるため、チ
ャンバーを被処理体に被せて被処理体よりやや大きい洗
浄室を形成して液体から隔離した後、粒子を混入した洗
浄処理液を洗浄室内の被処理体に向けて連続的に供給し
て洗浄処理液の液流を作ると、この液流に随伴する粒子
が被処理体に衝突などし、被処理体の上下面の付着物を
剥離するなどして洗浄処理液による被処理体の洗浄作用
を促進することができる。

【００２１】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、請求項４に記載の発明において、粒径が０.０１
〜１００μｍの粒子を用いるため、被処理体の洗浄後に
は粒 子を被処理体から容易に除去することができる。

【００２２】また、本発明の請求項６に記載の発明によ
れば、ハウジング内で、搬入手段により被処理体を液体
の中へ搬入した後、液流搬送手段により液中の被処理体
に揚力を付与して被処理体を液中に浮揚させ、その液流
に被処理体を乗せて所定方向にある少なくとも一つの洗
浄手段へ搬送すると、洗浄手段ではチャンバーを被処理
体に被せて被処理体を液体から隔離する洗浄室を形成
し、洗浄室の上下双方から洗浄処理液を供給して被処理
体の上下両面を効率良く洗浄し、洗浄後には搬出手段に
より被処理体を搬出することができ、この間に被処理体
は搬送具などと一切接触せず、しかも外気に触れないた
め、パーティクル等の塵埃による汚染を防止することが
できる。また、洗浄後の被処理体を乾燥することなく次
の洗浄部へ搬送することができ、アンモニア、フッ化水
素等のエッチング処理液で処理した被処理体であって
も、被処理体を液体中で搬送することにより被処理体に
残存するエッチング処理液を液体により希釈除去するこ
とができ、残存エッチング処理液による被処理体の不均
一なエッチングを防止することができる。

【００２３】また、本発明の請求項７に記載の発明によ
れば、請求項６に記載の発明において、上記洗浄処理液
供給手段は、上記被処理体の上面への上記洗浄処理液の
供給圧を、その下面への上記洗浄処理液の供給圧より高
くする手段を有するため、例えば被処理体の下面側から
上面側への洗浄処理液の混入を抑制しながら洗浄するこ
とができる。

【００２４】また、本発明の請求項８に記載の発明によ
れば、請求項６または請求項７に記載の発明において、
上記被処理体の上面側及び下面側から上記洗浄処理液を
排出する排出口を上記洗浄手段に設けたため、洗浄直後
の洗浄処理液を排出口から排出でき、洗浄処理液を更新
することができ、安定した洗浄を行うことができる。

【００２５】また、本発明の請求項９に記載の発明によ
れば、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の発明
において、上記洗浄室内の洗浄処理液が循環する循環路
を設けたため、洗浄処理液を繰り返し使用することがで
きる。

【００２６】

【実施例】以下、図１〜図９に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。本実施例の洗浄装置は、耐薬品性に優
れた塩化ビニル等の合成樹脂によって全体が扁平な矩形
状に形成されたハウジング１を備えている。このハウジ
ング２内では被処理体例えば半導体ウエハ２を液体例え
ば超純水３の液流によって搬送できるように超純水３が
満たされている。また、このハウジング１内には、前工
程から半導体ウエハ２をハウジング１内に搬入する搬入
機構４と、半導体ウエハ２を洗浄する第１、第２、第３
洗浄機構５Ａ、５Ｂ、５Ｃと、半導体ウエハ２の搬送方
向を転換する第１、第２、第３方向転換機構６Ａ、６
Ｂ、６Ｃと、洗浄後の半導体ウエハ２を濯ぐ第１、第
２、第３リンス機構７Ａ、７Ｂと、半導体ウエハ２を搬
出する搬出機構８とが収納され、超純水３の液流により
半導体ウエハ２を１枚ずつ各機構へ搬送するように構成
されている。そして、超純水３の液流は後述のように作
るようにしている。

【００２７】そして、搬入機構４は図１に示すようにハ
ウジング１の一端に長手方向の一側面に寄せて配設され
ている。そして、この搬入機構４は、図２に示すよう
に、半導体ウエハ２を水平に支持した状態のカセット９
を収納できるウエハ収納溝１０と、このウエハ収納溝１
０の底面に昇降可能に配設されたウエハ受け１１と、こ
のウエハ受け１１の一側面上端近傍からエアーシリンダ
などの駆動機構１２により水平方向で出没可能に配設さ
れ且つプラスチックあるいは石英などの耐薬品性の材料
によって中空状に形成されたウエハ浮揚プレート１３と
を備えている。このウエハ浮揚プレート１３はその進出
端位置でカセット９内に収納された半導体ウエハ２の裏
面に接近し、あるいは接触してその上面の噴出孔１４か
ら噴出する超純水３によって半導体ウエハ２を浮揚させ
ながら下流側へ搬送できるように構成されている。ま
た、このウエハ浮揚プレート１３とハウジング１は配管
１５を介して互いに接続され、この配管１５に配設され
た循環ポンプ１６の駆動力によりハウジング１内の超純
水３をウエハ浮揚プレート１３内へ供給し、この超純水
３を噴出孔１４から噴出させて半導体ウエハ２を搬送す
ると共にハウジング１内へ超純水３を還流するようにし
てある。

【００２８】従って、ウエハ浮揚プレート１３が駆動機
構１２の駆動力でウエハ収納溝１０内へ進出して半導体
ウエハ２の裏面を部分的に被い、この時点で循環ポンプ
１６が駆動してウエハ浮揚プレート１３から超純水３を
半導体ウエハ２に向けて噴出してカセット９内の半導体
ウエハ２を１枚ずつ下流側へ送り出すと、ウエハ浮揚プ
レート１３が駆動機構１２によりウエハ収納溝１０から
退没すると共にウエハ受け１１が昇降して次の半導体ウ
エハ２を所定位置にセットし、上述の動作を繰り返して
カセット９内の半導体ウエハ２を１枚ずつ搬送するよう
にしてある。

【００２９】搬入機構４から搬送されて来る半導体ウエ
ハ２は第１洗浄機構５Ａにおいて最初の洗浄を行なうよ
うに構成されている。この第１洗浄機構５Ａは、図４に
示すように、搬入機構４から搬送されて来る半導体ウエ
ハ２を受け止める、例えば３個の出没可能なストッパー
ピン１７と、これらのストッパーピン１７によって停止
した半導体ウエハ２をハウジング１の底面から離した状
態で支持する例えば３個の支持ピン１８と、これらの支
持ピン１８で支持された半導体ウエハ２を被ってハウジ
ング１の底面とで洗浄室を形成しその内部を密閉する石
英などの耐食性材料からなる扁平なチャンバー１９とを
備えている。そして、３個のストッパーピン１７は半導
体ウエハ２のやや外側の周方向に等間隔を空けて配置さ
れ、また３個の支持ピン１８は半導体ウエハ２の外周縁
部を周方向等間隔を空けて半導体ウエハ２を裏面から支
持するように配置され、また、チャンバー１９は昇降可
能に構成されている。以下では洗浄室自体のチャンバー
１９として説明する。

【００３０】更に、チャンバー１９には硫酸／過酸化水
素水かなる第１薬液を内部へ供給するリング状の液体供
給部２０が外方へ突出して形成され、この液体供給部２
０からチャンバー１９内に供給された第１薬液をチャン
バー１９の中央に形成された排出部２１から排出し、こ
の間に半導体ウエハ２の上面を第１薬液で洗浄するよう
に構成されている。この液体供給部２０の径方向内側に
は周方向で等間隔に複数の孔が形成され、これらの孔か
ら第１薬液を半導体ウエハ２の表面に向けて噴出するよ
うにしてある。そして、液体供給部２０には後述の新薬
液槽、薬液槽及び純水槽が接続され（図示せず）、ま
た、排出部２１には薬液槽に接続されている。また、ハ
ウジング１の裏面側にはリング状の液体供給部２２が下
方へ突出して形成され、この液体供給部２２には第１薬
液の新薬液を貯留する新薬液槽２３及び使用中の第１薬
液を貯留する薬液槽２４及び超純水を貯留する純水槽２
５がそれぞれ接続されている。そして、この液体供給部
２２の内側にも周方向等間隔に複数の孔が形成され、こ
れらの孔から第１薬液を半導体ウエハ２の裏面に向けて
噴出するようにしてある。そして、液体供給部２２内の
中央には排出部２６が形成され、また、液体供給部２２
の外側には複数の排出部２７が周方向等間隔を空けて形
成され、各排出部２６、２７からチャンバー１９内の超
純水３あるいは第１薬液を薬液槽２４へあるいは外部へ
排出し、この間に半導体ウエハ２の裏面を第１薬液で洗
浄するように構成されている。

【００３１】この洗浄時には、裏面から供給される第１
薬液の供給圧はチャンバー１９側から供給される第１薬
液の供給圧より低く、半導体ウエハ２を支持ピン１８に
軽く接触させあるいは支持ピン１７から若干浮かせた状
態で半導体ウエハ２を洗浄することが好ましい。また、
例えば集積回路が形成された面が半導体ウエハ２の上面
であれば、チャンバー１９から供給する第１薬液を下面
から供給する薬液よりも新しいものを使用することが好
ましい。この場合には、上述のようにチャンバー１９側
から供給する第１薬液の供給圧を裏面側からのものより
も高くしておくことにより、半導体ウエハ２の下面側の
古い薬液の上面側への混入を抑制し、集積回路の形成さ
れた面とそうでない面とで薬液に使い分けをできるよう
になっている。尚、第１薬液は新薬液を除き疲労するま
で循環使用し、疲労した第１薬液は廃棄するようにして
ある。

【００３２】更に、図４では省略したが第１洗浄機構５
Ａを構成するハウジング１の底面には図６に示すように
ウエハ浮揚プレート１３の噴出孔１４と同様の噴出孔２
８が多数形成され、この底面の裏側から各噴出孔２８を
介して第１洗浄機構５Ａ内へ超純水３を循環供給するこ
とにより超純水３を同図矢印で示す方向へ噴出し、半導
体ウエハ２を浮揚させながら下流側の方向転換機構６Ａ
へ搬送するようにしてある。この方向転換機構６Ａは、
第１洗浄機構５Ａと同様にストッパーピン２９及び支持
ピン３０と、ハウジング１の底面に形成された噴出孔３
１とを備え、第１洗浄機構５Ａから搬送されて来る半導
体ウエハ２をハウジング１の底面から進出したストッパ
ーピン２９により一端止めて支持ピン３０上で支持した
後、噴出孔３１から噴出する超純水３により搬送方向を
９０°転換して第１リンス機構７Ａの方向へ搬送するよ
うに構成されている。この第１リンス機構７Ａは、第１
洗浄機構５Ａに準ずるチャンバー３２を有し、ストッパ
ーピン３３及び支持ピン３４により半導体ウエハ２を拘
束した状態で底面の噴出孔３５から超純水を噴出して半
導体ウエハ２を濯ぐように構成されている。

【００３３】第１リンス機構７Ａから搬送されて来る半
導体ウエハ２は、図１に矢印で示すように、その後第２
方向転換機構６Ｂ、第２洗浄機構５Ｂ、第２方向転換機
構６Ｂ、第２リンス機構７Ｂ、第３方向転換機構６Ｃ、
第３洗浄機構５Ｃ、第３方向転換機構６Ｃ及び第２リン
ス機構７Ｂを経由して搬出機構８へ搬送するようにして
ある。これらの第２、第３洗浄機構５Ｂ、５Ｃ、第２、
第３方向転換機構６Ｂ、６Ｃ、第２リンス機構７Ｂ及び
搬出機構８は、それぞれ第１洗浄機構５Ａ、第１方向転
換機構６Ａ、第１リンス機構７Ａ及び搬入機構４と同様
に構成されている。但し、第２洗浄機構５Ｂではアンモ
ニア／過酸化水素水を第２薬液として供給し、第３洗浄
機構５Ｃではフッ酸及び塩酸／過酸化水素水を第３薬液
として使用するようにしてある。

【００３４】次に、本発明の洗浄方法の一実施例を上記
洗浄装置の動作と共に説明する。まず、前工程から２５
枚の半導体ウエハ２をカセット単位で搬入機構４へ搬送
してハウジング１の上方へ突出したウエハ受け１１へ引
き渡すと、ウエハ受け１１がウエハ収納溝１０内の所定
位置へ下降し、半導体ウエハ２が超純水３中に沈む。こ
の位置で駆動機構１２が駆動し、ウエハ浮揚プレート１
３がウエハ収納溝１０内の超純水３中へ進出して半導体
ウエハ２の裏面に達する。次いで、循環ポンプ１６を駆
動し配管１５を介してウエハ収納溝１０の超純水３をウ
エハ浮揚プレート１３内へ循環させると、その噴出孔１
４から超純水３が下流側へ傾斜した状態で噴出し、超純
水３の液流を作りカセット９内の半導体ウエハ２を浮揚
させながら超純水３の液流によって下流側へ搬送する。
カセット９内から半導体ウエハ２が搬出されると、ウエ
ハ受け１１が下降してウエハ浮揚プレート１３に接近
し、次のウエハ搬出動作を待機する。この間、搬入機構
４から搬送された半導体ウエハ２は下流側の第１洗浄機
構５Ａの噴出孔２８から噴出する超純水３によって支持
ピン１８上へ搬入すると共に底面から突出したストッパ
ーピン１７の作用で停止する一方、退没していたストッ
パーピン１７が底面から突出し半導体ウエハ２を３本の
ストッパーピン１７により支持ピン１８上で拘束する。

【００３５】第１洗浄機構５Ａのストッパーピン１７で
半導体ウエハ２を拘束した状態でチャンバー１９が下降
してハウジング１の底面に密着して半導体ウエハに被さ
って洗浄室を形成すると、図４に示すようにチャンバー
１９によって半導体ウエハ２を外部から遮断した状態で
密閉する。引き続き純水槽２５の超純水をチャンバー１
９の液体供給部２０及びハウジング１底面の液体供給部
２２からチャンバー１９内へ供給すると、この超純水で
チャンバー１９内の搬送用として用いている超純水を置
換することができる。超純水を置換した後、新薬液槽２
３から新薬液を上下の液体供給部２０、２２からチャン
バー１９内へ供給すると、直ちに超純水を新薬液で置換
することができ、その後図４の矢印で示すように流れる
新薬液で半導体ウエハ２の表裏両面を同時に洗浄してレ
ジストなどの有機物及びメタルなどの無機物を除去す
る。洗浄後の薬液を排出部２１、２６、２７から排出し
て薬液槽２４へ戻し、薬液槽２４の薬液を再びチャンバ
ー１９内へ循環して半導体ウエハ２を洗浄する。この
際、薬液が疲労した場合には適宜外部へ排出する。

【００３６】第１洗浄機構５Ａ内での洗浄を終了する
と、チャンバー１９が上昇すると共に第１方向転換機構
６Ａに面したストッパー１７がハウジング１の底面へ退
没し、引き続き底面の噴出孔２８から超純水３をハウジ
ング１内へ斜め方向に噴出して半導体ウエハ２を支持ピ
ン１８から浮揚させながら液流に乗せて下流側の第１方
向転換機構６Ａへ搬送する（図６参照）。半導体ウエハ
２を第１方向転換機構６Ａへ搬送するとハウジング１の
底面から突出するストッパーピン２９によって半導体ウ
エハ２の進行を停止させると共に第１洗浄機構５Ａに面
したストッパーピン２９がハウジング１内へ進出し３本
のストッパーピン２９により半導体ウエハ２を支持ピン
３０上で拘束する。次いで、第１リンス機構７Ａに面し
たストッパーピン２９が底面から退没すると共に噴出孔
３１から超純水３を斜め方向へ噴出すると９０°搬送方
向を転換して半導体ウエハ２を超純水３中で浮揚させな
がら液流に乗せて第１リンス機構７Ａへ搬送する。第１
リンス機構７Ａではそのストッパーピン３３及び支持ピ
ン３４で半導体ウエハ２を支持するとチャンバー３２が
下降して半導体ウエハ２を外部から遮断した状態で濯
ぎ、濯いだ後にはチャンバー３２が上昇すると共に、噴
出孔３５から超純水３を噴出して半導体ウエハ２を超純
水３中で浮揚させながら液流に乗せて第２洗浄機構５Ｂ
へ搬送する。

【００３７】その後、半導体ウエハ２を超純水３中で浮
揚させながら液流に乗せて図１に矢印で示すように第２
方向転換機構６Ｂ、第２洗浄機構５Ｂ、第２方向転換機
構６Ｂ、第２リンス機構７Ｂ、第３方向転換機構６Ｃ、
第３洗浄機構５Ｃ、第３方向転換機構６Ｃ及び第２リン
ス機構７Ｂを経由して搬出機構８へ搬送し、搬出機構８
から次工程へ引き渡す。この間、各処理機構では上述し
た洗浄、方向転換及びリンス動作を繰り返すが、第２洗
浄機構５Ｂでは第２薬液としてアンモニア／過酸化水素
水をチャンバー内へ供給して半導体ウエハ２を洗浄して
シリコン系のエッチング残渣等を除去し、第３洗浄機構
５Ｃでは第３薬液としてフッ酸及び塩酸／過酸化水素水
をチャンバー内へ供給して半導体ウエハ２を洗浄して無
機物などを除去する。

【００３８】以上説明したように本実施例では、ウエハ
浮揚プレート１３の噴出孔１４及びハウジング１底面の
噴出孔２８、３１、３５などから噴出する超純水３によ
り半導体ウエハ２を超純水３中で浮揚させ、この液流に
乗せて下流側の第１洗浄機構５Ａなどへ搬送し、この第
１洗浄機構５Ａなどでは半導体ウエハ２をチャンバー１
９などにより搬送用の超純水３から隔離する洗浄室を形
成して半導体ウエハを洗浄室内に密閉した後、第１洗浄
機構５Ａ内の超純水３を第１薬液で置換した後、この第
１薬液を洗浄室の上下双方から連続的に供給しながら半
導体ウエハ２を洗浄し、その後チャンバー１９を上昇さ
せて密閉を解除した後、次の第１、第２洗浄機構５Ｂ、
５Ｃへ半導体ウエハ２を順次液中搬送し、それぞれの部
位で所定の洗浄を行なうようにしたため、洗浄過程で半
導体ウエハ２を外気に一切触れさすことなく、しかも搬
送具を用いずに液流によって半導体ウエハ２を搬送する
ことができ、パーティクル等の塵埃を外気から巻き込ん
で半導体ウエハ２に付着させたり、搬送具に起因するパ
ーティクルを半導体ウエハ２に付着させたりする虞がな
く、更には搬送具による半導体ウエハ２の損傷を防止す
ることができる。また、本実施例によれば、ウエハを搬
送する搬送具を用いないため、搬送具の作動空間は勿論
のこと、搬送具の駆動機構及びその作動空間が不要であ
るため、従来と比較して洗浄装置を格段にコンパクト化
することができ、洗浄装置の設置スペースを格段に削減
することができ、更には洗浄処理液の使用量を削減して
洗浄コストを低減することができ、しかも、従来のよう
に洗浄装置上方からのクリーンエアのダウンフローも不
要となり、極めて安価に洗浄装置を設置することができ
る。更に、本実施例によれば、洗浄後の半導体ウエハ２
を乾燥することなく次の洗浄部へ搬送することができ、
アンモニア、フッ化水素等のエッチング処理液で処理し
た半導体ウエハ２であっても、半導体ウエハ２を超純水
３中で搬送することにより半導体ウエハ２に残存するエ
ッチング処理液を超純水３により希釈除去することがで
き、残存エッチング処理液による半導体ウエハ２の不均
一なエッチングを防止することができる。

【００３９】次に、本発明の他の洗浄方法の一実施例に
ついて説明する。この実施例では上述した洗浄装置を用
いる点では同一であるが、洗浄処理液としての第１薬
液、第２薬液及び第３薬液に化学的に安定な粒子を混入
し、粒子の混入した薬液を用いて半導体ウエハ２を洗浄
する点において上記実施例とは異なっている。

【００４０】例えば上記第１洗浄機構５Ａに供給する第
１薬液にシリコン、セラミック等の無機物、あるいは合
成樹脂等の有機物からなる粒子、例えば０.０１〜１０
０μ ｍの粒子３６を混入し、粒子３６の混入量が例え
ば０〜３０重量％、好ましくは１５重量％になるように
する。そして、粒子が混入した第１薬液を新薬液槽２
３、薬液槽２４から液体供給部２０、２２を介して半導
体ウエハ２を密閉したチャンバー１９内へ循環供給す
る。すると、チャンバー１９内では例えば図７に示すよ
うに半導体ウエハ２の表面で第１薬液の液流を作り、こ
れにより半導体ウエハ２を洗浄する。この洗浄に際し、
第１薬液中の、ある粒子３６は同図に示すように半導体
ウエハ２の斜め上方から表面に衝突し、その衝撃力でそ
の表面に付着したレジスト等の塵埃３７を除去する。ま
た、他のある粒子３６は半導体ウエハ２表面に極めて接
近した位置を平行に流れ、この粒子３６と表面間の隙間
での粘性流により塵埃３７を除去する。つまり、第１薬
液のみではその液流は半導体ウエハ２表面で層流を形成
し、レジストなどを物理的な作用では除去することがで
きないが、本実施例では粒子３６の物理的作用によりレ
ジストなども積極的に除去することができる。従って、
第１薬液の単なる化学的反応以外にも粒子３６の物理的
な作用により半導体ウエハ２表面の塵埃３７の除去し、
洗浄作用を促進することができる。また、粒子３６が半
導体ウエハ２の表面に付着したパーティクルなどに接近
することにより粒子３６とパーティクル等との間で静電
引力などが作用し、これによってもパーティクル等の除
去を促進することができる。

【００４１】また、例えば図８に示すように半導体ウエ
ハ２のエッチング作用などによりその表面に絶縁層３８
及びコンタクトホール３９などの凹凸を有する場合に
は、半導体ウエハ２の凹凸にシリコン系などのパーティ
クルが付着している。この場合でも本実施例の洗浄方法
により洗浄すると、第１薬液中の粒子３６は同図に示す
ように半導体ウエハ２の表面に沿って流れ、粒子３６が
コンタクトホール３９などの上を通過する際に、粒子３
６によりコンタクトホール３９内で同図に示すように第
１薬液の渦流を作り、この渦流によりコンタクトホール
３９内に付着したパーティクル４０を上方へ引き出し、
パーティクルを迅速に除去することができる。

【００４２】また、例えば図９に示すように半導体ウエ
ハ２の表面に絶縁層３８、コンタクトホール３９及び配
線層４０などの凹凸を有する場合に、本実施例の洗浄方
法で半導体ウエハ２を洗浄すると、配線層４０やコンタ
クトホール３８の角に粒子３６が衝突し、同図に破線、
実線で示すように角に丸みを付けてその後の成膜を付き
易くすることができる。

【００４３】以上説明したように本実施例によれば、第
１薬液中に粒子３６を混入することにより、第１薬液の
化学的な洗浄作用の他に、粒子３６の物理的な作用によ
り洗浄作用を促進し、半導体ウエハ２の洗浄時間を短縮
してスループットを高めることができる。また、他の第
２、第３洗浄機構５Ｂ、５Ｃにおいてもそれぞれの薬液
に粒子３６を混入することにより全体の洗浄時間を従来
と比較して格段に短縮することができ、スループットを
格段に短縮することができる。

【００４４】また、本発明の洗浄装置は図１０に示すよ
うに第１方向転換機構６Ａ、第２方向転換機構６Ｂ、第
３方向転換機構６Ｃを省略し、半導体ウエハ２を超純水
により各洗浄機構５Ａ、５Ｂ、５Ｃから各リンス機構７
Ａ、７Ｂ、７Ｃへ直接搬送するように構成したものであ
っても良い。

【００４５】尚、本発明は、上記各実施例に何等制限さ
れるものではなく、洗浄機構の種類、設置場所などは必
要に応じて適宜設計変更することができる。また、搬送
用の液体も超純水に制限されるものではない。

【００４６】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明によれ
ば、ハウジング内の液体の中で被処理体を浮揚させ、こ
の液体に所定方向への液流を付与して被処理体をその液
流の下流側にある洗浄部へ搬送し、この洗浄部ではチャ
ンバーを上記被処理体に被せ上記ハウジングの底面とで
上記被処理体を上記液体から隔離する洗浄室を形成した
後、この洗浄室の上下双方から上記被処理体の上下両面
に向けて洗浄処理液を供給して上記チャンバー内の上記
液体を洗浄処理液で置換し、次いで、この洗浄処理液を
上記洗浄室の上下双方から上記被処理体の上下両面に向
けて連続的に供給しながら上記被処理体の両面を同時に
洗浄した後、上記チャンバーを上記ハウジングの底面か
ら離して上記被処理体を上記チャンバーから上記液中へ
解放し、必要に応じて次の洗浄部へ上記被処理体を液中
搬送し、同様の手順により洗浄を繰り返すようにしたた
め、ハウジング内で被処理体を洗浄する際に、被処理体
を搬送具や外気に触れることなく洗浄箇所へ搬送して搬
送具や外気に基づくパーティクル等の塵埃による汚染を
防止することができ、洗浄部ではチャンバーとハウジン
グの底面によって形成された洗浄室内の被処理体を搬送
用の液体から完全に隔離した状態で洗浄処理液によって
被処理体の上下両面を効率良く確実に洗浄することがで
き、更には洗浄処理液の使用量を削減して洗浄コストを
低減することができ、洗浄後にはチャンバーから液中へ
被処理体を解放し必要に応じて次に洗浄部へ液中搬送し
て同様に手順で被処理体を洗浄することができる洗浄方
法を提供することができる。

【００４７】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記洗浄室内で
は上記被処理体の上面側の洗浄処理液の供給圧を下面側
の洗浄処理液の供給圧より高く設定するようにしたた
め、例えば被処理体の下面側から上面側への洗浄処理液
の混入を抑制しながら洗浄することができる洗浄方法を
提供することができる。

【００４８】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明において、
上記洗浄処理液を循環使用すると共に、上記被処理体の
上面側を下面側より新しい洗浄処理液を使用するように
したため、上記洗浄処理液を循環使用して洗浄処理液を
有効に利用することができると共に、例えば被処理体の
上面に集積回路が形成されいる場合には、上記被処理体
の上面側を下面側より新しい洗浄処理液を使用すること
で集積回路の汚染を確実に防止することができる洗浄方
法を提供することができる。

【００４９】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明
において、粒子を混入した洗浄処理液を用いたため、粒
子を洗浄処理液と共に被処理体へ衝突させて被処理体を
洗浄することができ、洗浄処理液の化学的作用による洗
浄以外にも、粒子の衝突などの物理的作用によって洗浄
時間を短縮してスループットを高めることができる洗浄
方法を提供することができる。

【００５０】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、請求項４に記載の発明において、粒径が０.０１
〜１００μｍの粒子を用いるようにしたため、被処理体
の洗浄後には粒子を被処理体から容易に除去することが
できる洗浄方法を提供することができる。

【００５１】また、本発明の請求項６に記載の発明によ
れば、被処理体を搬入する搬入手段と、この搬入手段に
より液体の中へ搬入された被処理体に液中での揚力及び
液流を付与する液流搬送手段と、この液流搬送手段によ
り液中搬送された被処理体を液体から隔離して洗浄する
少なくとも一つの洗浄手段と、この洗浄手段により洗浄
された被処理体を次工程へ搬出する搬出手段と、これら
を収納するハウジングとを備え、上記洗浄手段は、上記
被処理体を保持する保持手段と、この保持手段により保
持された上記被処理体を被って上記ハウジングの底面と
で洗浄室を形成し上記液体から上記被処理体を隔離する
チャンバーと、このチャンバーにより隔離された被処理
体の上下両面に上記洗浄室の上下双方から洗浄処理液を
連続的に供給し、被処理体を洗浄する洗浄処理液供給手
段とを備えているため、被処理体を洗浄する際に、被処
理体を搬送具や外気に触れることなく洗浄箇所へ搬送し
て搬送具や外気に基づくパーティクル等の塵埃による汚
染を防止することができ、洗浄部ではチャンバーとハウ
ジングの底面によって形成された洗浄室内の被処理体を
搬送用の液体から完全に隔離した状態で洗浄処理液によ
って被処理体の上下両面を効率良く確実に洗浄すること
ができ、ひいては洗浄処理液の使用量を削減して洗浄コ
ストを低減することができ、洗浄後にはチャンバーから
液中へ被処理体を解放し必要に応じて次に洗浄部へ液中
搬送して同様に手順で被処理体を洗浄することができる
洗浄装置を提供することができる。

【００５２】また、本発明の請求項７に記載の発明によ
れば、請求項６に記載の発明において、上記洗浄処理液
供給手段は、上記被処理体の上面への上記洗浄処理液の
供給圧を、その下面への上記洗浄処理液の供給圧より高
くする手段を有するため、例えば被処理体を支持ピンに
軽く接触させた状態で洗浄することができる洗浄装置を
提供することができる。

【００５３】また、本発明の請求項８に記載の発明によ
れば、請求項６または請求項７に記載の発明において、
上記洗浄室内の被処理体の上面側及び下面側から上記洗
浄処理液を排出する排出口を上記洗浄手段に設けたた
め、洗浄直後の洗浄処理液を排出口から排出でき、洗浄
処理液を更新することができ、安定した洗浄を行うこと
ができる洗浄装置を提供することができる。

【００５４】また、本発明の請求項９に記載の発明によ
れば、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の発明
において、上記洗浄室内の洗浄処理液が循環する循環路
を設けたため、上記洗浄処理液を循環使用して洗浄処理
液を有効に利用することができる洗浄装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の洗浄装置の一実施例を示す平面図であ
る。

【図２】図１に示す洗浄装置の半導体ウエハの搬入機構
を示す断面図である。

【図３】図２に示す搬入機構の平面図である。

【図４】図１に示す洗浄装置の洗浄機構を示す斜視図で
ある。

【図５】図４に示す洗浄機構を示す断面図である。

【図６】図１に示す洗浄装置をＶＩ−ＶＩに沿って切断
した断面での本発明の洗浄方法の一実施例の洗浄動作を
説明するための動作説明図である。

【図７】本発明の他の洗浄方法の一実施例における洗浄
動作を説明するための動作説明図である。

【図８】本発明の他の洗浄方法の一実施例における他の
洗浄動作を説明するための動作説明図である。

【図９】本発明の他の洗浄方法の一実施例における更に
他の洗浄動作を説明するための動作説明図である。

【図１０】本発明の洗浄装置の他の実施例を示す平面図
である。

【符号の説明】

２ 半導体ウエハ（被処理体） ３ 超純水（液体） ４ 搬入機構（搬入手段） ５Ａ 第１洗浄機構（洗浄手段） ５Ｂ 第２洗浄機構（洗浄手段） ５Ｃ 第３洗浄機構（洗浄手段） ８ 搬出機構（搬出手段） １３ ウエハ浮揚プレート（液流搬送手段） １９ チャンバー（密閉手段） １７ ストッパーピン（保持手段） １８ 支持ピン（保持手段） ２０ 液体供給部（洗浄処理液供給手段） ２２ 液体供給部（洗浄処理液供給手段） ２３ 新薬液槽（洗浄処理液供給手段） ２４ 薬液槽（洗浄処理液供給手段） ２５ 純水槽 ２８ 噴出孔（液流搬送手段） ３１ 噴出孔（液流搬送手段） ３５ 噴出孔（液流搬送手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−7830（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−161328（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−233734（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−250324（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215880（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−252237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−263639（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 B08B 3/00 - 3/14

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内の液体中で被処理体を浮揚
   させ、この液体に所定方向への液流を付与して被処理体
   をその液流の下流側にある洗浄部へ搬送し、この洗浄部
   ではチャンバーを上記被処理体に被せ上記ハウジングの
   底面とで上記被処理体を上記液体から隔離する洗浄室を
   形成した後、この洗浄室の上下双方から上記被処理体の
   上下両面に向けて洗浄処理液を供給して上記洗浄室内の
   上記液体を洗浄処理液で置換し、次いで、この洗浄処理
   液を上記洗浄室の上下双方から上記被処理体の上下両面
   に向けて連続的に供給しながら上記被処理体の両面を同
   時に洗浄した後、上記チャンバーを上記ハウジングの底
   面から離して上記被処理体を上記液中へ解放し、必要に
   応じて次の洗浄部へ上記被処理体を液中搬送し、同様の
   手順により洗浄を繰り返すことを特徴とする洗浄方法。
2. 【請求項２】 上記洗浄室内では上記被処理体の上面側
   の洗浄処理液の供給圧を下面側の洗浄処理液の供給圧よ
   り高く設定することを特徴とする請求項１に記載の洗浄
   方法。
3. 【請求項３】 上記洗浄処理液を循環使用すると共に、
   上記被処理体の上面側を下面側より新しい洗浄処理液を
   使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の洗浄方法。
4. 【請求項４】 粒子を混入した洗浄処理液を用いること
   を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載
   の洗浄方法。
5. 【請求項５】 粒径が０.０１〜１００μｍの粒子を用い
   ることを特徴とする請求項４に記載の洗浄方法。
6. 【請求項６】 被処理体を搬入する搬入手段と、この搬
   入手段により液体の中へ搬入された被処理体に液中での
   揚力及び液流を付与する液流搬送手段と、この液流搬送
   手段により液中搬送された被処理体を液体から隔離して
   洗浄する少なくとも一つの洗浄手段と、この洗浄手段に
   より洗浄された被処理体を次工程へ搬出する搬出手段
   と、これらを収納するハウジングとを備え、上記洗浄手
   段は、上記被処理体を所定の位置に保持する保持手段
   と、この保持手段により保持された上記被処理体を被っ
   て上記ハウジングの底面とで洗浄室を形成し上記液体か
   ら上記被処理体を隔離するチャンバーと、このチャンバ
   ーにより隔離された被処理体の上下両面に上記洗浄室の
   上下双方から洗浄処理液を連続的に供給し、被処理体を
   洗浄する洗浄処理液供給手段とを備えたことを特徴とす
   る洗浄装置。
7. 【請求項７】 上記洗浄処理液供給手段は、上記洗浄室
   内の被処理体の上面への上記洗浄処理液の供給圧を、そ
   の下面への上記洗浄処理液の供給圧より高くする手段を
   有することを特徴とする請求項６に記載の洗浄装置。
8. 【請求項８】 上記洗浄室内の被処理体の上面側及び下
   面側から上記洗浄処理液を排出する排出口を上記洗浄手
   段に設けたことを特徴とする請求項６または請求項７に
   記載の洗浄装置。
9. 【請求項９】 上記洗浄室内の洗浄処理液が循環する循
   環路を設けたことを特徴とする請求項６〜請求項８のい
   ずれか１項に記載の洗浄装置。