JP3138409B2 - 半導体ウエハの洗浄装置及び半導体ウエハの洗浄方法 - Google Patents

半導体ウエハの洗浄装置及び半導体ウエハの洗浄方法

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JP3138409B2 JP07190239A JP19023995A JP3138409B2 JP 3138409 B2 JP3138409 B2 JP 3138409B2 JP 07190239 A JP07190239 A JP 07190239A JP 19023995 A JP19023995 A JP 19023995A JP 3138409 B2 JP3138409 B2 JP 3138409B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒状の氷を半導体
ウエハに噴射して半導体ウエハを洗浄する洗浄装置及び
洗浄方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体ウエハの製造工程の中の洗
浄工程において、ウエハ上に付着した異物を直接的に除
去する方法として、ブラシを用いてウエハ上を直に擦る
ことにより洗浄する等の方法が用いられてきた。しか
し、高い洗浄能力が得られない、ブラシの摩耗等により
洗浄能力が経時的に変化する等の問題があった。
【0003】上記問題点を解決するために、特開昭63
−29515号公報に示す方法が提案されている。その
方法とは、製氷機5内において大量に作られた数十nm
の大きさの粒状の氷6を音速に近い超高速にて半導体ウ
エハ8にぶつけることにより、半導体ウエハ8上のパー
ティクルをこの粒状態の氷6の衝撃にて除去するという
ものである。この粒状の氷6を大量に作るためには、製
氷機5内に大量の冷媒である液体窒素とこの液体窒素に
より冷却され氷となる純水とを供給していた。
【0004】一方、洗浄後、次の半導体ウエハ8の洗浄
が始まるまでは製氷機5内の温度は−110℃〜−14
0℃の低温に保持される必要がある。この待機時に保冷
を行わず、製氷機5内の温度が高くなった場合、次の半
導体ウエハ8の洗浄の為に、再び液体窒素を製氷機5内
に供給した際、製氷機5内との温度差が大きいために、
一定の大きさをもつ氷が製氷できず安定した洗浄能力が
得られない。
【0005】したがって、半導体ウエハ8を洗浄してい
ない待機時において、製氷機5内の温度を−110℃〜
−140℃に保冷するために、それまでは、常時製氷時
と同じ量の液体窒素を製氷機5内に供給していた。しか
し、この保冷の為の液体窒素の供給を製氷時と同じ量で
行うと必要以上に多量の液体窒素が消費され、経済的な
観点から、問題があった。
【0006】上記問題に対して、液体窒素の量を保冷に
必要な最低限の量に抑えるために、従来技術として、図
3に示すように液体窒素供給ラインに電磁弁9を入れ、
液体窒素供給ライン3を製氷機5内の温度に応じて電磁
弁9にて開閉することにより、製氷機5内を一定の温度
幅に保冷する方法や、図4に示すように、液体窒素供給
ライン3に窒素ガスを別ライン15より導入し、液体窒
素供給ライン3内を流れる体積は一定のため、液体窒素
の他に窒素ガスを導入し、この窒素ガスの量を制御する
ことにより液体窒素の量を制御する方法等が用いられて
いる。
【0007】尚、図3は第1の従来の半導体ウエハの洗
浄装置の構成図であり、図4は第2の従来の半導体ウエ
ハの洗浄装置の構成図であり、図3及び図4において、
1は液体窒素タンク、2は中間分離器、3は液体窒素供
給ライン、4は純水供給ライン、5は製氷機、6は粒状
の氷、7は噴射ノズル、8は半導体ウエハ、9は電磁
弁、10、13、15は窒素ガスライン、12は液体窒
素である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示す方法においては、液体窒素供給ライン3を直接開閉
するため、構造的に寿命の短い電磁弁9の動作回数が増
大し、頻繁に電磁弁9を交換する必要があるという問題
があった。
【0009】また、図4に示す方法においては、細い液
体窒素供給ライン3内に窒素ガスを流すことにより、液
体窒素供給ライン3の内壁の温度が窒素ガス流量により
昇降する。この液体窒素供給ライン3の内壁の温度の昇
降により、液体窒素供給ライン3の内壁よりダストが発
生し、製氷機5内に蓄積されるため、次に装置を使用し
て洗浄を行う際、半導体ウエハ8上にダストが多量に付
着するという問題が生じる。
【0010】また、特開平4−17818号公報には、
配管内から発生するダスト対策及び保冷手段として液体
窒素供給ラインにダスト量を測定するダストカウンター
と連動した三方弁を用いる方法が記載されているが、こ
の方法では、ダストが問題とならない場合は、製氷時と
同じ量の液体窒素が流れ、ダストが多い場合はダストが
減少するまで製氷動作ができないという問題点がある。
【0011】本発明は、上記問題点に鑑み、経済的に必
要最低限の液体窒素の消費量で、長期間安定してダスト
を生じさせることなく、製氷機内の温度を所定のレベル
に保持する手段を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
半導体ウエハの洗浄装置は、液体冷媒が導入された水槽
から上記液体冷媒を第1の供給ラインを用いて製氷機内
に送り、該製氷機内において製造された粒状の氷を半導
体ウエハに噴射することにより、該半導体ウエハを洗浄
する半導体ウエハの洗浄装置において、上記第1の供給
ラインより管径の細い、第2の供給ラインと、上記第1
の供給ラインの開閉手段と、上記第2の供給ラインの開
閉手段とを有することを特徴とするものである。
【0013】また、請求項2記載の本発明の半導体ウエ
ハの洗浄方法は、請求項1記載の半導体ウエハの洗浄装
置を用いて、待機時に、上記第1の供給ラインの開閉手
段を閉じ、且つ、上記第2の供給ラインの開閉手段を開
き、上記液体冷媒を第2の供給ラインを用いて製氷機に
送り、製氷機内の温度を常に所定の温度に保つことを特
徴とするものである。
【0014】更に、請求項3記載の本発明の半導体ウエ
ハの洗浄方法は、液体冷媒と該液体冷媒と反応しないガ
スとが水槽に導入され、該ガスの圧力により、上記水槽
から上記液体冷媒を第1の供給ラインを用いて製氷機内
に送り、該製氷機内において製造された粒状の氷を半導
体ウエハに噴射することにより、該半導体ウエハを洗浄
する半導体ウエハの洗浄方法において、待機時に、上記
ガスの圧力を減らすことにより、製氷時より上記第1の
供給ラインに用いて送られる液体冷媒の量を減らし、且
つ、待機時の製氷機内の温度を所定の温度に保つことを
特徴とするものである。
【0015】上記のように、製氷時に液体冷媒を供給す
る第1の供給ラインより管径の細い第2の供給ラインを
設けることにより、待機時には、第1の開閉手段を閉じ
ておき、且つ、第2の開閉手段を開いているので、開閉
手段の動作回数が減り、開閉手段の故障も起こりにく
い。
【0016】また、他のガスを用いずに液体冷媒の量が
減らせるので、断熱材で覆われている第1の供給ライン
内は、液体冷媒のみなので、温度変化はなく、ダストが
発生しにくい。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態に基づい
て本発明について詳細に説明する。
【0018】図1は請求項1及び請求項2記載の本発明
の実施の形態の半導体ウエハの洗浄装置の構成図であ
り、図2は請求項3記載の本発明の実施の形態の半導体
ウエハの洗浄装置の構成図である。尚、図1及び図2に
おいて、1は液体窒素タンク、2は中間分離器、3は液
体窒素供給ライン、4は純水供給ライン、5は製氷機、
6は粒状の氷、7は噴射ノズル、8は半導体ウエハ、
9,14は電磁弁、10、13は窒素ガスライン、11
はバイパスライン、12は液体窒素、16は圧力制御弁
を示す。
【0019】以下、図1を用いて、請求項1及び請求項
2記載の本発明を説明する。
【0020】図1において、通常の洗浄時は液体窒素タ
ンク1に蓄えられた液体窒素12に窒素ガスライン10
より供給される窒素ガスによる圧力が加えられることに
より、中間分離器2に0.2〜0.5kg/minの量
の液体窒素が供給される。尚、中間分離器2は製氷機5
に供給される液体窒素の液体窒素の圧力を一定に保つた
めに設けられており、液体窒素12の量が減少すれば窒
素ガスライン10を加圧することで補給する。
【0021】次に、中間分離器2に蓄えられた液体窒素
12に窒素ガスライン13より圧力を加え、電磁弁14
を閉じ、電磁弁9を開くことにより、製氷機5内に液体
窒素12を供給する。このとき、同時に純水ライン4よ
り純水が霧状に供給され、液体窒素で冷却され、粒状の
氷6が生成される。
【0022】次に、製氷機5内にて、上述のようにして
形成された粒状の氷は噴射ノズル7より高速で半導体ウ
エハ8上に噴射される。この高速で半導体ウエハ8上に
噴射された粒状の氷6の衝撃によりパーティクルは除去
される。
【0023】一方、待機時には、製氷機5内の温度を次
の製氷時に備えて、−110〜140℃に保つために電
磁弁9を閉じ、電磁弁14を開け、液体窒素がバイパス
ライン11を経由し、製氷機5を上記温度に保冷する。
この保冷ためには、製氷機5の大きさや窒素ラインの径
によるが、液体窒素は製氷時の約1/3以下の必要最低
限の量が供給されるようにする。また、バイパスライン
11の管の径は液体窒素供給ライン3の径の半分程度で
よいが、製氷機5のサイズや製氷量等で決まるので、液
体窒素の量やバイパスラインの管の径はこれらに限定さ
れるものではなく、設計的に適宜変更可能なものであ
る。
【0024】このようにして、バイパスライン11より
供給される液体窒素12により製氷機5は、次の製氷を
安定して行えるよう−110〜140℃に保冷される。
そして、液体窒素供給ライン3の管の径より小さい管の
径をもつバイパスライン11により、液体窒素を製氷機
に供給するため、待機時の液体窒素の量を減らすことが
でき、断熱材で覆われたバイパスライン11の管内は液
体窒素だけなので、温度変化がなく、ダストは発生しに
くい。
【0025】尚、上記本発明の実施の形態において、バ
イパスライン11の管の径は液体窒素供給ライン3の管
の径より小さかったが、バイパスライン11に電磁弁と
ニードルバブルを設けることによって、バイパスライン
11の管の径は任意に設計できる。
【0026】実験において、上記本発明の実施の形態を
用いた場合と、図4に示す従来技術を用いた場合のパー
ティクル数を比較すると、洗浄時連続して使用している
ときは、両方とも略々等しい数のパーティクルとなる
が、待機時直後の洗浄時において、図4に示す従来技術
を用いた場合、200〜400個/ウエハであるのに対
して、本発明を用いた場合、30個/ウエハであった。
【0027】次に、図2を用いて、請求項3記載の本発
明を説明する。
【0028】図2において、通常の洗浄時は図1に示す
洗浄装置を用いた場合と同様に、液体窒素タンク1に蓄
えられた液体窒素12に窒素ガスライン10より圧力を
加えることにより、中間分離器2に0.2〜0.5kg
/minの量の液体窒素が供給される。
【0029】次に、中間分離器2に蓄えられた液体窒素
12に窒素ガスライン13より圧力を加え、電磁弁9を
開くことにより、製氷機5内に液体窒素12を供給す
る。このとき、同時に純水ライン4より純水が霧状に供
給され、液体窒素で冷却され、粒状の氷6が生成され
る。
【0030】次に、製氷機5内にて、上述のようにして
形成された粒状の氷は噴射ノズル7より高速で半導体ウ
エハ8上に噴射される。この高速で半導体ウエハ8上に
噴射された粒状の氷6の衝撃によりパーティクルは除去
される。
【0031】次に、待機時は、窒素ガスライン13に設
けた圧力制御弁16により供給する窒素圧力を洗浄終了
と同時に製氷時の約1/3以下の低圧にすることによ
り、製氷機5内への液体窒素12の供給量を1/3程度
に下げ、製氷機5内へは次の製氷時に備え、−110〜
140℃に保冷するのに必要な量だけを供給する。尚、
電磁弁9はこの待機状態でも開いた状態であるため、電
磁弁9の開閉動作はほとんど行われない。
【0032】このようにして、待機時の液体窒素の製氷
機5内への供給量は減少し、且つ、ダストも発生しにく
い。また、液体窒素供給ラインの電磁弁も待機時は開い
た状態でよいので、電磁弁の寿命も延びる。尚、上記待
機時に供給する液体窒素12の量は、製氷機5のサイズ
や製氷量等で決まるので、設計的に適宜変更可能なもの
である。
【0033】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、待機時の
保冷に用いる冷媒を必要最低限の量に抑えることがで
き、待機時直後の洗浄時に、1枚目からパーティクルの
発塵がない洗浄が行えると同時に、洗浄装置の経済的な
運転が可能となる。
【0034】また、電磁弁の開閉回数を減らすことがで
きるので、電磁弁の寿命を延ばし、電磁弁の交換回数を
減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の半導体ウエハの洗
浄装置の構成図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の半導体ウエハの洗
浄装置の構成図である。
【図3】第1の従来の半導体ウエハの洗浄装置の構成図
である。
【図4】第2の従来の半導体ウエハの洗浄装置の構成図
である。
【符号の説明】
1 液体窒素タンク 2 中間分離器 3 液体窒素供給ライン 4 純水供給ライン 5 製氷機 6 粒状の氷 7 噴射ノズル 8 半導体ウエハ 9、14 電磁弁 10、13、15 窒素ガスライン 11 バイパスライン 12 液体窒素 16 圧力制御弁
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 643 B24C 1/00 B24C 11/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体冷媒が導入された水槽から上記液体
    冷媒を第1の供給ラインを用いて製氷機内に送り、該製
    氷機内において製造された粒状の氷を半導体ウエハに噴
    射することにより、該半導体ウエハを洗浄する半導体ウ
    エハの洗浄装置において、 上記第1の供給ラインより管径の細い、第2の供給ライ
    ンと、 上記第1の供給ラインの開閉手段と、 上記第2の供給ラインの開閉手段とを有することを特徴
    とする、半導体ウエハの洗浄装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体ウエハの洗浄装置
    を用いて、待機時に、上記第1の供給ラインの開閉手段
    を閉じ、且つ、上記第2の供給ラインの開閉手段を開
    き、上記液体冷媒を第2の供給ラインを用いて製氷機に
    送り、製氷機内の温度を常に所定の温度に保つことを特
    徴とする、半導体ウエハの洗浄方法。
  3. 【請求項3】 液体冷媒と該液体冷媒と反応しないガス
    とが水槽に導入され、該ガスの圧力により、上記水槽か
    ら上記液体冷媒を第1の供給ラインを用いて製氷機内に
    送り、該製氷機内において製造された粒状の氷を半導体
    ウエハに噴射することにより、該半導体ウエハを洗浄す
    る半導体ウエハの洗浄方法において、 待機時に、上記ガスの圧力を減らすことにより、製氷時
    より上記第1の供給ラインに用いて送られる液体冷媒の
    量を減らし、且つ、待機時の製氷機内の温度を所定の温
    度に保つことを特徴とする、半導体ウエハの洗浄方法。
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