JP3277625B2 - ウエハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

ウエハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温の薬液を使用して
ウエハを洗浄するウエハ洗浄装置及び半導体装置の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、拡散前洗
浄工程、レジスト剥離後の洗浄工程、エッチング後の洗
浄工程等において、ウエハ洗浄装置が用いられている。
ウエハ洗浄装置を用いることによって、ウエハに付着し
た有機物、無機物あるいはパーティクルを除去すること
ができる。通常、ウエハ洗浄装置においては、洗浄のた
めに、高温の薬液、例えば、120゜C程度に加熱した
硫酸過水(H2SO4+H22)、50〜80゜Cに加熱
したアンモニア過水(NH4OH+H22+H2O)、1
50゜C程度に加熱したH3PO4、高温の塩酸過水(H
Cl+H22)等が用いられる。
【0003】ディップ式ウエハ洗浄装置の一種であるR
CAウエハ洗浄装置の概念図を図7に示す。ウエハキャ
リアに入れられた複数のウエハはローダーを通じてウエ
ハ洗浄装置に送られ、例えば、加熱されたアンモニア過
水による洗浄、水洗、常温の希フッ酸による洗浄、水
洗、加熱された塩酸過水による洗浄、水洗、最終水洗、
スピンドライヤー又はIPA蒸気を用いたウエハ乾燥の
各工程を経た後、アンローダーを通じて装置外へ搬出さ
れる。これらの洗浄用の薬液の組成、濃度、温度、洗浄
時間等は、最適にウエハを洗浄できるように、予め決定
されている。尚、これらの洗浄用の薬液及び薬液による
洗浄の順序は例示であり、洗浄工程に依存して適宜変更
される。
【0004】通常、洗浄用のこれらの薬液は、加熱及び
不純物(異物)濾過のために、薬液循環配管経路を循環
させられる。また、薬液の洗浄能力が低下した場合に
は、系外に排出され廃棄される。従来の薬液循環配管経
路の概要を図5の(A)を参照して説明する。洗浄槽を
オーバーフローした薬液は、ポンプPによって薬液循環
配管内を循環させられ、洗浄槽に戻される。尚、洗浄槽
内にウエハを浸漬してウエハを洗浄する。薬液循環配管
経路には、フィルターF、及びラインヒーターから成る
ヒーターHが設けられている。フィルターによって薬
液中の不純物(異物)が除去される。また、ヒーターH
によって、薬液は所定の温度に加熱される。尚、ライン
ヒーターの代わりに、投げ込みヒーターを用いる場合も
ある。
【0005】通常、半導体装置の製造ラインにおける廃
液ラインの配管は、50゜C程度の耐熱性しか有してい
ない。従って、高温の薬液を廃棄する場合には、廃液ラ
インの配管の耐熱温度まで、薬液の温度を下げる必要が
ある。そのための方法として、例えば、以下のような方
法が採用されている。 (A)図5の(A)に模式的に示すように、薬液が所定
の温度になるまで、ウエハ洗浄装置内に薬液を放置し、
薬液を自然冷却させた後、廃棄する。 (B)図5の(B)に模式的に示すように、アスピレー
タを使用して、薬液を市水等で混合、希釈しながら冷却
して、廃棄する。 (C)図6に模式的に示すように、ウエハ洗浄装置に廃
液タンクを設け、一時的に廃液タンクに廃棄すべき薬液
を貯えて、薬液を冷却した後、廃棄する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記(A)の方法で
は、薬液の自然冷却には約1時間程度を要し、その間は
ウエハ洗浄装置を稼動させることことができない。即
ち、ウエハ洗浄装置の稼動率の低下を招くという問題が
ある。
【0007】上記(B)の方法では、アスピレータによ
って系外に排出される薬液に対して、アスピレータに流
す市水や雑用水の量は10倍程度にもなる。従って、希
釈された廃棄薬液の量が増加し、廃液処理設備が大掛か
りなものとなるという問題を有する。また、薬液の廃棄
処理に約1時間程度を要し、その間はウエハ洗浄装置を
稼動させることことができない。即ち、ウエハ洗浄装置
の稼動率の低下を招くという問題がある。
【0008】上記(C)の方法では、大容積の廃液タン
クが必要とされる。また、多量の廃棄薬液を廃液タンク
に一時的に貯えなければならないので、保安、安全性に
も問題がある。
【0009】従って、本発明の目的は、高温の薬液の廃
棄時、薬液を速やかに冷却することができ、廃棄薬液量
を増加させることがなく、廃液タンクのような付加的な
設備を必要としない、ウエハ洗浄装置、及び、半導体装
置の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の高温の薬液を使用してウエハを洗浄するウ
エハ洗浄装置は、薬液を循環する薬液循環配管経路に
けられ、薬品を排出する際に動作する薬液冷却装置を具
備したことを特徴とする。
【0011】本発明のウエハ洗浄装置においては、薬液
冷却装置は石英から作製することが望ましい。更には、
薬液循環配管経路には、廃液排出部が設けられているこ
とが望ましい。
【0012】上記の目的を達成するための本発明の半導
体装置の製造方法は、薬液を循環させながら、高温の該
薬液を使用してウエハを洗浄する工程を含み、薬品の交
換に際して、薬液を循環させながら冷却し、所定の温度
まで薬品を冷却した後、薬品を系外に排出することを特
徴とする。
【0013】
【作用】本発明のウエハ洗浄装置においては、薬液を循
環する薬液循環配管経路に薬液冷却装置を備えているの
で、廃棄すべき薬液を速やかに冷却することができる。
基本的には薬液の冷却のために市水や雑用水等を使用す
る必要がないので、廃棄薬液の処理量が増加することも
ない。また、廃液タンク等の付加的な設備も不要であ
る。
【0014】薬液冷却装置を石英から作製することによ
って、薬液冷却装置に起因した薬液の汚染発生やパーテ
ィクルの薬液への混入を防止することができる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明のウエハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法を説明す
る。尚、ウエハ洗浄装置として、図1に示すRCAウエ
ハ洗浄装置を例にとり説明するが、如何なる形式のウエ
ハ洗浄装置にも本発明を適用することができる。尚、R
CAウエハ洗浄装置の基本的な構造は、薬液冷却装置C
が備えられている点を除き、図7を参照して説明した従
来のRCAウエハ洗浄装置と同様であり、詳細な説明は
省略する。
【0016】本発明のウエハ洗浄装置において薬液を循
環させる薬液循環配管経路の概念図を図2に示す。この
薬液循環配管経路には薬液冷却装置Cが設けられてい
る。洗浄槽をオーバーフローした薬液は、ポンプPによ
って薬液循環配管内を循環させられ、洗浄槽の底部に戻
される。尚、洗浄槽内にウエハを浸漬してウエハを洗浄
する。薬液循環配管経路には、更に、フィルターF及び
ヒーターHが設けられている。フィルターによって薬
液中の不純物(異物)が除去される。また、ヒーターH
によって、薬液は所定の温度に加熱される。
【0017】薬液冷却装置Cは、例えば、図3に模式的
な断面図を示す所謂インラインクーラーから構成するこ
とができる。この薬液冷却装置は、耐熱性、耐薬品性、
高熱伝導性、不純物の析出を考慮して、石英から作製さ
れている。従って、薬液を高効率で冷却することがで
き、しかも、薬液冷却装置に起因した薬液の汚染発生や
パーティクルの薬液への混入を防止することができる。
薬液は、薬液冷却装置Cの入口部から薬液冷却装置Cに
流入し、熱交換部である細管内を流れ、薬液冷却装置C
の出口部から流出する。細管の周りには冷却水が流れて
いる。これによって、細管内を流れる薬液は効果的に冷
却される。
【0018】例えば硫酸過水を用いたウエハの洗浄を例
にとり、以下、ウエハ洗浄装置の操作及び半導体装置の
製造方法を説明する。
【0019】先ず、予め、所定組成の洗浄用の薬液(例
えば、H2SO4+H22)を薬液供給系から洗浄槽に供
給する。薬液の所定の組成や濃度を達成するための秤量
方法は、秤量タンクを用いる方法、レベル計を用いる方
法等、任意の方法とすることができる。
【0020】所定の組成の洗浄用の薬液を洗浄槽に供給
しつつ、ポンプPを用いて薬液循環配管内に洗浄用の薬
液を循環させて、ヒーターHを用いて薬液を所定の温度
に昇温する。尚、薬液冷却装置Cは動作させない。洗浄
用の薬液が所定の温度になった時点で、ウエハの洗浄を
開始する。ウエハの洗浄中、洗浄槽をオーバーフローし
た薬液は、薬液循環配管経路を経由して循環され続け
る。薬液循環配管内を循環する薬液は、ヒーターHによ
って所定の温度に保持され、フィルターFによって薬液
中の不純物(異物)が除去される。
【0021】多量のウエハを洗浄すると、洗浄用の薬液
は劣化し、洗浄能力が低下する。この時点で洗浄用の薬
液を交換する。薬液の交換に当たっては、先ず、ヒータ
ーHの動作を停止させ、薬液冷却装置Cを動作させる。
具体的には、ポンプPを用いて薬液循環配管内に洗浄用
の薬液を循環させながら、薬液冷却装置Cに冷却水を流
す。薬液冷却装置C内で、冷却水と薬液の間で熱交換が
行われ、薬液は冷却される。
【0022】例えば、直径3mmの細管20本を有し、
厚さ3mmの石英から作製された、全長485mm、外
径80mmの薬液冷却装置を用いた場合、温度23゜C
の冷却水を流したとき、130゜Cの硫酸過水が30分
で70゜Cまで降温した。
【0023】こうして、所定の温度まで薬液を冷却した
後、薬液循環配管経路に設けられた廃液排出部から薬液
を系外に排出し、廃液ラインの配管を通じて廃液処理設
備(図示せず)に送られる。
【0024】薬液の系外への排出後、再び所定組成の洗
浄用の薬液を薬液供給系から洗浄槽に供給する。
【0025】以上、好ましい実施例に基づき本発明のウ
エハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法を説明したが、
本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【0026】薬液冷却装置Cは、例えば、図4の(A)
に概念図を示すように、ヒーターHと並列して配置する
こともできる。これによって、薬液循環配管経路の配管
抵抗を低下させることができる。この場合、バルブ操作
によって、ヒーターHあるいは薬液冷却装置Cへの薬液
の流れを切り替える。
【0027】あるいは又、図4の(B)に概念図を示す
ように、アスピレータ等の他の装置を薬液循環配管経路
に設けることができる。例えばアスピレータを設けた場
合、薬液冷却装置によって薬液を適当な温度まで冷却し
た後、アスピレータによって薬液の一部を系外に排出す
ることができる。この場合においては、アスピレータに
よって薬液は市水あるいは雑用水と混合、希釈されるの
で、アスピレータを設けない場合よりも高い温度の状態
にある薬液を系外に排出することができ、薬液の廃棄処
理に要する時間を短縮することができる。また、薬液冷
却装置を設けない場合と比較して、低い温度の状態にあ
る薬液をアスピレータで系外に排出すればよいので、使
用する市水あるいは雑用水の量を少なくすることができ
る。
【0028】薬液冷却装置の形式は、実施例に示した以
外の任意の形式とすることができる。例えば、細管にフ
ィンを取り付けたり、細管を螺旋状にして、伝熱面積を
増加させることができる。
【0029】
【発明の効果】本発明のウエハ洗浄装置あるいは半導体
装置の製造方法においては、廃棄すべき薬液を速やかに
冷却することができる。従って、ウエハ洗浄装置の稼動
効率を向上させることができる。
【0030】また、薬液の冷却のために市水や雑用水等
を使用する必要がないので、あるいは使用したとしても
従来より僅かな量で済むので、廃棄薬液の処理量が大幅
に増加することがない。また、廃液タンク等の付加的な
設備も不要である。
【0031】薬液冷却装置を石英から作製することによ
って、薬液冷却装置に起因した薬液の汚染発生やパーテ
ィクルの薬液への混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のウエハ洗浄装置の一例の概念図であ
る。
【図2】本発明における薬液循環配管経路の概念図であ
る。
【図3】本発明における薬液冷却装置の一例を示す図で
ある。
【図4】本発明における別の薬液循環配管経路の概念図
である。
【図5】従来技術における薬液循環配管経路の概念図で
ある。
【図6】従来技術における別の薬液循環配管経路の概念
図である。
【図7】従来のウエハ洗浄装置の一例の概念図である。
【符号の説明】
C 薬液冷却装置 P ポンプ H ヒーター F フィルター

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高温の薬液を使用してウエハを洗浄するウ
    エハ洗浄装置であって、前記薬液を循環する薬液循環配
    管経路に設けられ、前記薬品を排出する際に動作する
    液冷却装置を具備したことを特徴とするウエハ洗浄装
    置。
  2. 【請求項2】前記薬液冷却装置は石英から作製されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載のウエハ洗浄装置。
  3. 【請求項3】薬液循環配管経路には、廃液排出部が設け
    られていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記
    載のウエハ洗浄装置。
  4. 【請求項4】薬液を循環させながら、高温の該薬液を使
    用してウエハを洗浄する工程を含む半導体装置の製造方
    法であって、 薬品の交換に際して、薬液を循環させながら冷却し、所
    定の温度まで薬品を冷却した後、薬品を系外に排出する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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