JP3481608B2 - ウェハー洗浄装置及びそのスプレーヘッド - Google Patents

ウェハー洗浄装置及びそのスプレーヘッド

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はウェハー洗浄装置及
びそのスプレーヘッドに関わり、特に、ウェハーを破損
させることがなくウェハーを完全に洗浄するウェハー洗
浄装置及びそのスプレーヘッドに関わる。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程ではウェハーの洗浄は非
常に重要な段階である。この段階は金属の雑質や有機汚
染物及び微粒子等を除去するのに用いられる。また、こ
の段階を実施する際ウェハー表面の粗さ及び自然に形成
する酸化物の除去の問題を考慮する必要がある。
【0003】従来、ウェハー洗浄装置は多数に提案され
ている。そのうち、単一ウェハーの洗浄装置は、製造環
境の制御能力や微粒子の除去率が高くて占用スペースが
小さく化学薬品や純水の使用量が少ないし、更に柔軟に
調整できる利点があるため、主な洗浄装置とされてい
る。
【0004】図1は従来の技術を示すものである。その
うち、図1の(a)は単一ウェハーの洗浄装置を示す図
である。図1の(a)によれば、ウェハー2はカーブ矢
印Aに示す方向に沿って回転する回転チャック1に取り
付けられ、矢印Bに示す方向に沿って移動する噴射ヘッ
ド3はウェハー2に噴水する。
【0005】図1の(a)に示す単一ウェハーの洗浄装
置を以ってウェハーを洗浄する場合、ウェハー2が回転
すると共に噴射ヘッド3が移動するため、ウェハー2に
おける噴水態様は図1の(b)に示すような噴水態様3
1となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来のウェハー洗浄装置は以下のような欠点があ
る。
【0007】(1)噴射ヘッドにノズルが一つしかない
ため、ウェハー表面の一部(図1の(b)の21)が洗
浄されないことがある。
【0008】(2)ウェハーにおける噴水方向が図1の
(b)の矢印Cに示す方向となる場合、ウェハー上の微
粒子がウェハーの中央に移動されスムーズに除去されな
い。
【0009】(3)洗浄する際ウェハーは高速回転する
ため、破損する恐れがある。
【0010】(4)ウェハーに高速回転と高圧噴水を加
えるため、ウェハー上の金属配線の破損が生じる恐れが
ある。
【0011】(5)ウェハーの変更に応じて噴水態様
(図1の(b)の31)を変えることができない。
【0012】(6)噴水速度はウェハーの中央部と縁部
により異なるため、ウェハーを均一的に洗浄することが
できない。
【0013】前記のような問題点を解決するため、本発
明の目的は、ウェハーの破損が生じることがなく且つウ
ェハーを完全に洗浄することができるウェハー洗浄装置
及びそのスプレーヘッドを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明のスプレーヘッドは、ウェハーに対し相対的に
移動しながら噴水し、該ウェハーに向ける表面に複数の
スプレーホールが設けられるウェハー洗浄装置のスプレ
ーヘッドであって、(a)前記複数のスプレーホール
は、該スプレーヘッドがウェハーに対し相対的に移動す
る際各スプレーホールからの噴水が前記ウェハー表面を
全面的に覆うように、布設されてなることと、(b)ス
プレーヘッドの噴水方向がウェハーにて互いに平行して
形成した複数の金属線の配列方向に平行することと、
(c)前記複数のスプレーホールがスプレーヘッドにお
いて少なくとも三つの互いに平行する直線状の列に沿っ
て布設されて第1のスプレーホール列と第2のスプレー
ホール列及び第3のスプレーホール列が形成され、且
つ、第1のスプレーホール列の各スプレーホールが第2
のスプレーホール列の各スプレーホールと夫々対応し第
3のスプレーホール列の各スプレーホールは第2のスプ
レーホール列の各スプレーホールと夫々対応すること
特徴とする。
【0015】また、本発明のウェハー洗浄装置は少なく
とも一つのウェハーを洗浄するためのウェハー洗浄装置
であって、ウェハーを載せる基台と、該基台に対し相対
的に移動しながら該ウェハーに噴水する前記スプレーヘ
ッドと、前記スプレーヘッドと電気的に接続して該スプ
レーヘッドを超音波噴水させる超音波制御器と、前記ス
プレーヘッドと電気的に接続して該スプレーヘッドを脈
動的噴水させる脈動圧力制御器と、前記スプレーヘッド
と前記超音波制御器と前記脈動圧力制御器と電気的に接
続し前記スプレーヘッドの噴水態様を制御する制御装置
と、前記制御装置と電気的に接続し該制御装置の出力を
設定するための入力装置と、前記スプレーヘッドと前記
制御装置と夫々接続する高圧ポンプと、該高圧ポンプと
接続する水供給装置とからなる。
【0016】
【発明の実施の形態】前記の目的を達成して従来の欠点
を除去するための課題を実行する本発明の実施例の構成
とその作用を添付図面に基づき詳細に説明する。
【0017】実施例1 図2は本発明の第1の実施例を示す図である。そのう
ち、図2の(a)は本発明のウェハー洗浄装置のスプレ
ーヘッドを示す平面図、(b)はスプレーヘッドがウェ
ハーに噴水する状態を示すである。本発明のスプレーヘ
ッド100は図2の(a)及び(b)に示すように、ウ
ェハー200に対し相対的に移動しながら噴水し、ウェ
ハー200に向けるスプレーヘッド100の表面に複数
のスプレーホール101が設けられるものである。特
に、複数のスプレーホール101は、スプレーヘッド1
00がウェハー200に対し相対的に移動する際スプレ
ーヘッド100からの噴水(即ち各スプレーホールから
の噴水)がウェハー200表面を全面的に覆うように、
布設される。また、洗浄する際、スプレーヘッドとウェ
ハーのいずれか一方のみ移動すれば良いが、両方が共に
移動しても良い。両方が共に移動する場合、スプレーの
移動方向がウェハーの移動方向と逆である。
【0018】図2の(b)に示すように、ウェハー20
0に互いに平行してなる複数の金属線210がある。こ
れに対し、本実施例では、スプレーヘッド100の噴水
方向Eがこれらの金属線の配列方向Fに平行する。この
ため、噴水する際ウェハー200の金属線210の破損
が生じることが避けられる。
【0019】また、図2の(b)に示すように、スプレ
ーヘッド100が長方形である場合、噴水がウェハー2
00表面を完全に覆うように、スプレーヘッド100の
長さをウェハー200の直径より大きくする必要があ
る。
【0020】また、本実施例では、図2の(a)に示す
ように、複数のスプレーホール101はスプレーヘッド
100において互いに平行する複数の列に沿って布設さ
れている。例えば、複数のスプレーホール101を少な
くとも三つの互いに平行する直線状の列に沿って布設し
て第1、第2及び第3のスプレーホール列110、12
0及び130を形成する。これらの第1、第2及び第3
のスプレーホール列110、120及び130は互いに
平行するでけでなく、更に、第1のスプレーホール列1
10の各スプレーホールが第2のスプレーホール列12
0の各スプレーホールと夫々対応し(例えば、スプレー
ホール111が121と、112が122と対応す
る)、第3のスプレーホール列130の各スプレーホー
ルも第2のスプレーホール列120の各スプレーホール
と夫々対応する。
【0021】以下、第1のスプレーホール列110と第
2のスプレーホール列120を例にしてスプレーヘッド
100のスプレーホール同士間の関係を説明する。
【0022】図3はスプレーヘッドのスプレーホール同
士間の関係を示す図である。先ず、図3の(a)を参照
すると、各スプレーホール101は何れも半径がrであ
る円形ホールとし、第1のスプレーホール列110の隣
接し合うスプレーホール同士(例えば、111と11
2)間の中心距離(両スプレーホール中心の間の距離)
及び第2のスプレーホール列120の隣接し合うスプレ
ーホール同士(例えば、121と122)間の中心距離
はaとし、第1のスプレーホール列110による直線と
第2のスプレーホール列120による直線との距離はb
とし、第1のスプレーホール列110の各スプレーホー
ルのうちいずれか一つと該当スプレーホールに対応する
第2のスプレーホール列120のスプレーホールとの距
離(例えば、11と121の距離)はcとする場合、
r、a、b、cの間の関係は下記の数式(1)乃至
(4)により表示される。
【0023】 (a/3)+b=c (1) 3r≦c≦4r (2) b≧2r (3) 4r≦a≦6r (4) 数式(1)乃至(4)から、図3の(b)に示すエリア
(cの範囲を表示するもの)が求められる。これによ
り、スプレーヘッドの材質の強さを保つように適当にス
プレーホールを布設することができる。即ち、スプレー
ホールの布設が過密になることがなくスプレーヘッド全
体における強さの低下が避けられる。
【0024】なお、前記半径rを0.1―1mmにするのは
最適である。
【0025】実施例2 図4は本発明の第2の実施例に係るウェハー洗浄装置を
示す図である。図4に示すように、少なくとも一つのウ
ェハー200を洗浄するための本発明のウェハー洗浄装
置300は、ウェハー200を載せる基台370と、ウ
ェハー200に対し相対的に移動しながら噴水するスプ
レーヘッド(例えば、前述したスプレーヘッド100)
と、超音波制御器310と、脈動圧力制御器320と、
制御装置330とからなる。
【0026】超音波制御装置310はスプレーヘッド1
00と電気的に接続して該スプレーヘッド100を超音
波噴水させるものである。一方、脈動圧力制御器320
はスプレーヘッド100と電気的に接続して該スプレー
ヘッド100を脈動的噴水(例えば、図5の(b)に示
すような脈動的噴水)させるものである。
【0027】超音波制御器310及び脈動圧力制御器3
20による制御を以って、スプレーヘッド100はニー
ズに応じて異なる噴水態様でウェハー表面を洗浄するこ
とができる。例えば、通常、超音波制御器310及び脈
動圧力制御器320からの指示がなくスプレーヘッド1
00が図5の(a)に示すような定圧噴水を行う(圧力
を一定にして噴水する)。除去率を高くする必要がある
場合、超音波制御器310が作動しスプレーヘッド10
0が超音波噴水をする。更に、特別な場合、脈動圧力制
御器320が作動しスプレーヘッド100が図5bに示
すような脈動的噴水をする。
【0028】更に、洗浄装置300は入力装置340と
高圧ポンプ350及び水供給装置360をも備えてい
る。制御装置330は、スプレーヘッド100と高圧ポ
ンプ350と超音波制御器310と夫々脈動圧力制御器
320と電気的に接続しスプレーヘッド100の噴水態
様を制御する。入力装置340は制御装置330と電気
的に接続し、使用者が外部から制御装置330の出力を
設定するのに用いられる。高圧ポンプ350はスプレー
ヘッド100及び制御装置330と夫々接続し、スプレ
ーヘッド100に十分な噴水圧力を提供する。水供給装
置360は高圧ポンプ350と接続し、高圧ポンプ35
0を介してスプレーヘッド100に純水を提供する。
【0029】本発明は前記実施例に限定されることがな
く、特許請求の範囲内で種々の変更、応用が可能であ
る。
【0030】
【発明の効果】本発明は以下の効果を奏する。
【0031】(1)スプレーホールの布設方式により、
ウェハーを洗浄する際洗浄されない部分(図1の(b)
の21)が存在しない。 (2)ウェハーにおける噴水方向が一致するため、ウェ
ハー上の微粒子がスムーズに除去される。 (3)洗浄する際ウェハーが高速回転することがないた
め、ウェハーの破損が抑えられる。 (4)噴水方向と金属線形成方向が一致するため、ウェ
ハー上の金属配線の破損が生じる恐れがない。 (5)ウェハーの変更に応じて噴水態様を変えることが
できる。 (6)ウェハーの中央部及び縁部における噴水速度は何
れも同様であるため、ウェハーを均一的に洗浄すること
ができる。 (7)洗浄時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の技術を示す図であり、(a)は単一ウェ
ハーの洗浄装置を示す図、(b)は(a)に示す洗浄装
置からウェハーに噴水することを示す図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示す図であり、(a)
はウェハー洗浄装置のスプレーヘッドを示す平面図、
(b)は(a)に示すスプレーヘッドの使用状態を示す
である。
【図3】本発明の実施例1に係るスプレーヘッドのスプ
レーホール同士の関係を示す図であり、(a)はスプレ
ーヘッドの局部を示す平面図、(b)はスプレーホール
同士間の距離値の範囲を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例に係るウェハー洗浄装置
を示す図である。
【図5】本発明によるスプレーヘッドの噴水態様を示す
図であり、(a)は定圧噴水による噴水態様を示す図、
(b)は脈動的噴水による噴水態様を示す図である。
【符号の説明】
100 スプレーヘッド 101,111,112,121,122 スプレーホ
ール 110 第1のスプレーホール列 120 第2のスプレーホール列 130 第3のスプレーホール列 200 ウェハー 210 金属線 300 ウェハー洗浄装置 370 基台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−274052(JP,A) 特開 平7−211683(JP,A) 特開 昭63−305517(JP,A) 特開 平3−93230(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 B05B 1/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハーに対し相対的に移動しながら噴
    水し、該ウェハーに向ける表面に複数のスプレーホール
    が設けられるウェハー洗浄装置のスプレーヘッドであっ
    て、(a) 前記複数のスプレーホールは、該スプレーヘッド
    がウェハーに対し相対的に移動する際各スプレーホール
    からの噴水が前記ウェハー表面を全面的に覆うように、
    布設されてなることと、 (b)スプレーヘッドの噴水方向がウェハーにて互いに
    平行して形成した複数の金属線の配列方向に平行するこ
    とと、 (c)前記複数のスプレーホールがスプレーヘッドにお
    いて少なくとも三つの互いに平行する直線状の列に沿っ
    て布設されて第1のスプレーホール列と第2のスプレー
    ホール列及び第3のスプレーホール列が形成され、且
    つ、第1のスプレーホール列の各スプレーホールが第2
    のスプレーホール列の各スプレーホールと夫々対応し第
    3のスプレーホール列の各スプレーホールは第2のスプ
    レーホール列の各スプレーホールと夫々対応すること
    特徴とするウェハー洗浄装置のスプレーヘッド。
  2. 【請求項2】 複数のスプレーホールは何れも半径がr
    である円形ホールとし、第1のスプレーホール列の隣接
    し合うスプレーホール同士間の中心距離及び第2のスプ
    レーホール列の隣接し合うスプレーホール同士間の中心
    距離はaとし、第1のスプレーホール列による直線と第
    2のスプレーホール列による直線との距離はbとし、第
    1のスプレーホール列の各スプレーホールうちいずれか
    一つと該当スプレーホールに対応する第2のスプレーホ
    ール列のスプレーホールとの距離はcとする場合、下記
    の数式(1)乃至(4)、即ち (a/3) +b =c (1) 3r≦c≦4r (2) b≧2r (3) 4r≦a≦6r (4) に示す関係が用いられることを特徴とする請求項1に記
    載のウェハー洗浄装置のスプレーヘッド。
  3. 【請求項3】 前記半径rは0.1―1mmであることを特
    徴とする請求項2に記載のウェハー洗浄装置のスプレー
    ヘッド。
  4. 【請求項4】 少なくとも一つのウェハーを洗浄するた
    めのウェハー洗浄装置において、 ウェハーを載せる基台と、該基台に対し相対的に移動し
    ながら該ウェハーに噴水するスプレーヘッドと、前記ス
    プレーヘッドと電気的に接続して該スプレーヘッドを超
    音波噴水させる超音波制御器と、前記スプレーヘッドと
    電気的に接続して該スプレーヘッドを脈動的噴水させる
    脈動圧力制御器と、前記スプレーヘッドと前記超音波制
    御器と前記脈動圧力制御器と電気的に接続し前記スプレ
    ーヘッドの噴水態様を制御する制御装置と、前記制御装
    置と電気的に接続し該制御装置の出力を設定するための
    入力装置と、前記スプレーヘッドと前記制御装置と夫々
    接続する高圧ポンプと、該高圧ポンプと接続する水供給
    装置とからなり、 前記スプレーヘッドは請求項1乃至3のいずれか一項に
    記載のスプレーヘッドであることを特徴とするウェハー
    洗浄装置。
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