JP3249551B2 - 洗浄方法 - Google Patents

洗浄方法

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JP3249551B2
JP3249551B2 JP24428591A JP24428591A JP3249551B2 JP 3249551 B2 JP3249551 B2 JP 3249551B2 JP 24428591 A JP24428591 A JP 24428591A JP 24428591 A JP24428591 A JP 24428591A JP 3249551 B2 JP3249551 B2 JP 3249551B2
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  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板など被洗
浄物の洗浄方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体基板の洗浄は、純水槽ある
いは薬品槽に超音波振動子を付加して純水あるいは薬品
中に超音波を伝搬させ、その槽中に半導体基板を浸漬せ
しめて洗浄を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
洗浄方法では、純水あるいは薬液中で超音波が吸収され
る割合が大きいため、超音波が半導体基板(被洗浄物)
に到達するのが弱くなり、洗浄効果が低い問題点があっ
た。また、洗浄効果を上げるために超音波パワーを強力
にすると、半導体基板にダメージが生じるという問題点
があった。さらに、純水あるいは薬液である有機溶剤
(IPA,エチルアルコール等),酸(H2SO4,H2O2,NH
4OH 等),アルカリ溶液等は被洗浄物である半導体基板
との塗れ性が良いために半導体基板上の汚染物が超音波
洗浄で除去された後、液中に浮遊している汚染物が半導
体基板に再び付着する、いわゆる再付着現象を避けるこ
とができなかった。
【0004】この発明は上記の点に鑑みなされたもの
で、上記従来の欠点を除去でき、例えば半導体基板の洗
浄法に適用してダメージを与えることなく半導体基板の
ウルトラクリーン化を図ることができる洗浄方法を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明では、液化ガス
を洗浄液として被洗浄物の洗浄を行う。また、液化ガス
を洗浄液とし、かつその洗浄液に超音波を伝搬させて、
その洗浄液中で被洗浄物の洗浄を行う。さらには、純水
洗浄後に前記液化ガスによる洗浄を行うようにもする。
【0006】
【作用】液化ガスを用いた洗浄法の理論的根拠は複雑に
して明解に説明できるものではないが、液化ガスを洗浄
液として用いると、汚染物が凍結され脆くなり、しかも
収縮することで被洗浄物から良好かつ確実に除去され
る。その際、洗浄液(液化ガス)に超音波を伝搬させ、
超音波振動を加えれば、汚染物をより一層良好に除去可
能となる。また、液化ガスは非常に表面張力が強いの
で、液化ガス中に浮遊している汚染物の再付着現象が避
けられる。また、液化ガスを用いると超音波の波長が短
かくなり、1フォノン当りのエネルギーが小さくなるた
め、超音波による被洗浄物へのダメージが少なくなる。
さらに被洗浄物が液化ガスで冷却されることによっても
超音波によるダメージが少なくなるとも考えられる。ま
た、薬液と純水による洗浄を予め続けて行った後、液化
ガスによる洗浄を行うと、純水洗浄後の残存水分が一瞬
にして氷片となって除去され、シミ状の汚れのない清浄
な乾燥表面が得られる。
【0007】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1はこの発明の第1の実施例を示す断面図であ
る。この図において、31は断熱材で形成され、液体窒
素32を満たす槽である。この槽31の底部には超音波
振動子33が取付けられており、超音波発振器(電源)
34と接続されている。槽31内には隔壁35が設けら
れており、この隔壁35上より液体窒素32が排出側に
オーバーフローするようになっている。オーバーフロー
した液体窒素32は排出口36を通じポンプ37により
加圧され、フィルタ38を介して循環するようになって
いる。
【0008】半導体基板39を洗浄する場合は、該半導
体基板39を収容したキャリア40を液体窒素32中に
浸漬し、かつ超音波を液体窒素32に伝搬させて超音波
を半導体基板39に照射する。すると、液体窒素32に
より基板39上の汚染物が凍結され脆くなり、しかも収
縮することと、超音波振動により前記汚染物が半導体基
板39から除去され洗浄が行われる。この時、液体窒素
32は非常に表面張力が強いので、基板39から除去さ
れた後も液体窒素32中に浮遊している汚染物が半導体
基板39に再び付着することを回避できる。このように
して洗浄した後、半導体基板39を液体窒素32中から
引上げたところ、汚染物(パーティクル)付着は皆無で
あった。また、液体窒素32を用いることで超音波の波
長が短かくなり、1フォノン当りのエネルギーが小さく
なるので、半導体基板39に、超音波によるダメージが
生じなかった。このダメージは、液体窒素で基板39が
冷却されるため発生しなくなるとも考えられる。
【0009】なお、超音波をムラなく基板39に当てる
ため、超音波振動子33を振動させるようにしてもよ
い。また、液体窒素を用いたが、例えばヘリウム(He)
など他の液化ガスを用いても同様の効果がある。また、
半導体基板以外の他の被洗浄物も同様にして洗浄でき
る。
【0010】図2は、半導体基板を1枚ないし数枚ずつ
洗浄する第2の実施例を説明するための図である。この
実施例では、液体窒素54を満たす槽として、第1槽5
1,第2槽52,第3槽53の3つを設ける。第2槽5
2は主槽にして半導体基板55を超音波にて洗浄するも
のである。第1槽51は、洗浄前のキャリア56に収容
された半導体基板55を液体窒素54に浸漬しておく槽
であり、第2槽52中の半導体基板55の洗浄が終了
し、第3槽(回収槽)53に半導体基板55が移送され
た後、第1槽51中の半導体基板55が第2槽52に移
送される。第1槽51には液体窒素54を注入するため
の注入口57が設けられており、清浄な液体窒素が注入
される。そして注入された液体窒素54は各槽の隔壁を
通じて第2槽52,第3槽53を更に満たしており、第
3槽53に設けた排出口58から排出される。なお、第
1,第2,第3の各槽51,52,53にそれぞれ注入
口,排出口を設けて、各槽独自で液体窒素の注入,排出
を行ってもよい。
【0011】また、第2槽52にはX−Yスキャナー5
9が設けられる。このX−Yスキャナー59は、2つの
モータ60a,60bと、この各モータ60a,60b
に連結した2組のギア機構61a,61bとによって、
半導体基板55を載置したテーブル部を上下方向および
左右方向に移動できる。上下方向の移動は、後述する超
音波振動子と半導体基板55間の間隔を調整して、超音
波の定在波の影響を無くすために用いられる。一方、左
右方向の移動は、超音波を半導体基板55の全面に照射
するために用いられる。
【0012】第2槽52内の上部には超音波振動子62
が設けられ、超音波発振器63に接続されている。この
超音波振動子62の具体的形状を図3に示す。超音波振
動子62は細長い形状をしており、したがって前記X−
Yスキャナー59で半導体基板55を、超音波振動子6
2と直交する左右方向に移動させることにより、半導体
基板55の全面に超音波を照射することができる。な
お、この実施例では超音波振動子62と細長い形状とし
たが、円球状の超音波振動子で放射状に超音波を照射す
ることによっても洗浄が行える。また、矩形状の超音波
振動子を左右方向および前後方向にスキャンさせて半導
体基板の全面に超音波を照射することもできる。さらに
超音波振動子は、液体窒素と接する部分を断熱材で被覆
して低温から保護してもよい。
【0013】しかしてこの第2の実施例においては、キ
ャリア56に収容して半導体基板55を第1槽51の液
体窒素54中に浸漬し、そこから半導体基板55を例え
ば1枚ずつ第2槽52に送って液体窒素による超音波洗
浄を行い、その後、半導体基板55を第3槽53に送っ
てキャリア56内に収容し、液体窒素54中から引上げ
る。このような第2の実施例においても、従来の薬品や
純水洗浄より清浄な表面が得られた。従来はパーティク
ルが少なくとも2〜3個存在していたが、本実施例では
皆無であった。
【0014】次に、この発明の第3の実施例を図4〜図
6を参照して説明する。この第3の実施例は、最初に薬
品(濃硝酸)洗浄を行い、次に純水洗浄を行い、最後に
液体窒素洗浄を行う。液体窒素洗浄部分では、超音波は
使用しない。
【0015】まず、図4(a)に示すように、薬品槽1
1は濃硝酸槽であり、この薬品槽11内には濃硝酸12
が充填されている。また、薬品槽11内には仕切り板1
3が設けられており、濃硝酸12はこの仕切り板13上
をオーバーフローして流れ流出液14となって排出口1
5bから排出される。一方、薬品槽11の底部の注入口
15aを通して新しい濃硝酸が薬品槽11内に注入さ
れ、薬品槽11内の濃硝酸12は循環するようになって
いる。キャリア16に入れられた半導体基板17は図4
(a)の矢印A1 および図4(b)に示すように、薬品
槽11内の濃硝酸に浸漬される。
【0016】次に、前記半導体基板17とキャリア16
は図4(b)の矢印A2 で示すように薬品槽11から引
き上げられ、図5(a)の矢印A3 で示すように純水槽
18中に入れられる。この図5(a)の純水槽18内に
は、純水18aが充填される。その純水18aは、純水
槽18の底部の注入口18bから注入され、純水槽18
内に設けた仕切り板18cの上部からオーバフローして
排水18dとして排出口18eより排出されるようにな
っており、純水18aは純水槽18内を循環するように
なっている。この純水槽18内の純水18aにキャリア
16とともに半導体基板17を図5(b)に示すように
浸漬することにより純水槽18内で半導体基板17に付
着した薬品を洗浄する。
【0017】純水18aで洗浄された半導体基板17は
図5(b)の矢印A4 で示すように純水槽18から引き
上げられ、次に、図6(a)の矢印A5 で示すように液
体窒素槽19に入れられる。液体窒素槽19は断熱槽1
9fにより内部の液体窒素19aと外部とを熱的に分離
している。かつ純水槽18や薬品槽11と同様に、液体
窒素19aは注入口19bから注入され、仕切り板19
cの上部からオーバーフローして排出液19dとして排
出口19eから排出されて循環している。このような液
体窒素槽19内の液体窒素19a中に、図6(a)の矢
印A5 および図6(b)に示すように半導体基板17を
浸漬する。
【0018】図7(a)は、液体窒素槽19内の液体窒
素19a中に浸漬された1枚の半導体基板17の一部の
拡大断面図である。この図7(a)に示すように、半導
体基板17の表面には、純水槽18の浸漬時に水分21
およびパーティクル22が付着している。この水分21
とパーティクル22が付着した半導体基板17を図6
(b)に示すように液体窒素槽19内の液体窒素19a
中に浸漬することにより、この液体窒素19aにより、
図7(b)に示すように水分21は氷片23となり、そ
の時の膨張作用により、パーティクル22とともに半導
体基板17aより剥離し、半導体基板17の表面は清浄
な状態で乾燥する。しかる後、図6(c)に示すように
半導体基板17を液体窒素槽19から引上げることによ
り、全工程を終了する。
【0019】なお、この第3の実施例において、液体窒
素槽19の液体窒素19aを槽外のポンプとフィルタを
介して循環させ、半導体基板より分離した水分(氷状
態)や微粒子汚染物をフィルタで回収するようにする
と、なお良い。また、第3の実施例では液体窒素槽19
に半導体基板17を浸漬したが、液体窒素槽19に代え
て液体窒素をスプレーして半導体基板17上に吹きつけ
るようにしてもよい。さらに第3の実施例および前記第
2の実施例においても、液体窒素の外、ヘリウムなどの
液化ガスを用いることができる。さらに、半導体基板以
外の他の被洗浄物を洗浄することもできる。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、液化ガスを洗浄液をしたので、被洗浄物上の汚
染物を良好かつ確実に除去でき、この時同時に超音波照
射を加えればより良好に汚染物を除去でき、例えば半導
体基板のウルトラクリーン化を図ることができる。ま
た、液化ガスを用いると、該ガスにより被洗浄物が冷却
されることと、液化ガス中では超音波の波長が短かくな
り、1フォノン当りのエネルギーが小さくなるために、
超音波照射による被洗浄物へのダメージを少なくするこ
とができる。さらに純水洗浄後に液化ガスによる洗浄を
行えば、純水洗浄後の残存水分を良好に除去してシミ状
の汚れのない清浄な乾燥表面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す構成図である。
【図2】この発明の第2の実施例を示す構成図である。
【図3】第2の実施例における超音波振動子の一具体的
形状を示す斜視図である。
【図4】この発明の第3の実施例の一部を示す断面図で
ある。
【図5】この発明の第3の実施例の一部を示す断面図で
ある。
【図6】この発明の第3の実施例の一部を示す断面図で
ある。
【図7】この発明の第3の実施例による付着物除去状況
を示す断面図である。
【符号の説明】
16 半導体基板 18 純水槽 18a 純水 19 液体窒素槽 19a 液体窒素 31 槽 32 液体窒素 33 超音波振動子 39 半導体基板 51 第1槽 52 第2槽 53 第3槽 54 液体窒素 55 半導体基板 56 超音波振動子

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被洗浄物を液化ガス中に浸漬し、前記液
    化ガスに超音波を伝搬させることにより前記被洗浄物の
    表面を洗浄する洗浄方法において、 前記浸漬する工程は前記液化ガスが収容された第1の槽
    内で行われ、その後、前記第1の槽に隣接し、前記液化
    ガスが収容された第2の槽に前記被洗浄物が移送され、
    前記第2の槽内で前記液化ガスに超音波を伝搬させるこ
    とにより前記被洗浄物の表面を洗浄する工程が行われ、
    その後、前記第2の槽に隣接し、前記液化ガスが収容さ
    れた第3の槽に前記被洗浄物が移送され、その後、前記
    被洗浄物が前記液化ガス中から取り出されることを特徴
    とする洗浄方法。
  2. 【請求項2】 前記各槽内で用いられた液化ガスを槽外
    でフィルタにより濾過して前記被洗浄物より分離した不
    純物を取り除いた後、前記濾過された液化ガスを槽内へ
    戻すことを特徴とする請求項記載の洗浄方法。
  3. 【請求項3】 被洗浄物を濃硝酸が収容された槽に浸漬
    する工程と、 前記濃硝酸に浸漬後、前記被洗浄物を純水が収容された
    槽に浸漬する工程と、 前記純水に浸漬後、前記被洗浄物を液化ガスが収容され
    た槽に浸漬する、あるいは、前記被洗浄物に前記液化ガ
    スを吹き付けることにより前記被洗浄物上の不純物を除
    去する工程とを有することを特徴とする洗浄方法。
  4. 【請求項4】 前記液化ガスを槽外でフィルタにより濾
    過して前記不純物を取り除いた後、前記濾過された液化
    ガスを前記液化ガスが収容された槽内へ戻すことを特徴
    とする請求項記載の洗浄方法。
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