JP3891803B2

JP3891803B2 - 温水洗浄方法及び装置

Info

Publication number: JP3891803B2
Application number: JP2001241663A
Authority: JP
Inventors: 譲園田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JP2003059888A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水洗浄方法及び装置に係り、特に、半導体製造工程でのウェハ洗浄に用いるのに好適な、減圧下で温水を噴射ノズルから被洗浄物に向けて噴射して洗浄する温水洗浄方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の微細化による高集積化が加速しており、全体工程数に占める洗浄工程が約３割と言われるように、半導体製造工程でのウェハ洗浄は、製造歩留りを維持するための重要な装置となっている。
【０００３】
洗浄装置としては、純水を使用するウェット洗浄が主流となっているが、ウェットバス型のバッチ洗浄からブラシ洗浄、ジェットスピン洗浄、超音波洗浄等、各種洗浄装置や枚葉洗浄装置が多用される方向にある。
【０００４】
ここで問題となるのは、純水の使用量、薬品（無機、有機）の使用量と、その排水処理、微細パターンの薬品によるオーバーエッチングによる形状変形、新材料に対応する薬品の開発、多様な薬品への対応等、単純な洗浄原理によって、多くの洗浄工程に対応可能な洗浄装置が望まれている。
【０００５】
このような目的で、減圧下において純温水で半導体ウェハ等を洗浄する方法や、洗浄後にウェハ面上に残る水分を真空乾燥する方法が、特開昭６２−１４９１３７、特開平２−３０３０２８、特開平３−４１７３０、特開平１１−３３００３６、特開２０００−２０８４６１等で提案され、実用化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの方法でも、洗浄工程と、それに続く乾燥工程があり、必ずしも効率的ではなかった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、乾燥工程が不要な温水洗浄を実現することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、減圧下で温水を噴射ノズルから被洗浄物に向けて噴射して洗浄する際に、温水の流量を、３００ｍｍウェハ１表面につき８０ｃｃ／分以下に制限して、３０Ｋｐａ〜３Ｋｐａの減圧下で、温水を沸点近傍の微細液滴とし、洗浄直前、直後の温水を加熱して、洗浄後、即座に蒸発させるようにして、前記課題を解決したものである。
【０００９】
又、前記温水を、加熱されたキャリアガスにより噴射ノズルまで導くようにしたものである。
【００１０】
又、前記噴射ノズルから噴出した温水を、加速ガスにより加速するようにして、洗浄効果を高めたものである。
【００１１】
更に、前記加速ガスを加熱することにより、蒸発を促進したものである。
【００１３】
又、前記被洗浄物の表面に、上流側から排気側に向けての流れを形成するためのパージガスを供給するようにして、洗浄効果を高めたものである。
【００１４】
又、前記パージガスを加熱するようにして、蒸発を促進したものである。
【００１５】
又、前記被洗浄物や、その周囲を加熱することにより、同じく蒸発を促進したものである。
【００１６】
更に、前記温水中に薬液を混入したり、前記加速ガスやパージガス中に化学系ガスを混入して、液滴の被洗浄物表面への衝撃力による物理洗浄に加えて、金属イオンや有機汚染も除去できるようにしたものである。
【００１７】
本発明は、又、温水洗浄装置において、内部に被洗浄物が配置される、３０Ｋｐａ〜３Ｋｐａに減圧された洗浄室と、該洗浄室内で、３００ｍｍウェハ１表面につき８０ｃｃ／分値以下に流量が制限された温水を、沸点近傍の微細液滴として被洗浄物に向けて噴射するための噴射ノズルと、洗浄直前、直後の温水を加熱して、洗浄後、即座に蒸発させる手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１８】
又、前記噴射ノズルが、直径０．１５mm以下（０．１５ｍｍφ以下０．０６ｍｍφ以上の穴径が望ましい）の温水吹出し穴を多数有するようにしたものである。
【００１９】
又、前記噴射ノズルから噴出する温水を加速する加速ガスを噴射するための加速ノズルを更に備えることにより、洗浄効果を高めたものである。
【００２０】
又、前記加速ガスを加熱する手段を更に備えることにより、蒸発を促進したものである。
【００２１】
又、前記洗浄室内に、上流側から排気側に向けての流れを形成するためのパージガス供給手段を更に備えることにより、洗浄効果を高めたものである。
【００２２】
又、前記パージガスを加熱する手段を更に備えることにより、蒸発を促進したものである。
【００２３】
又、前記洗浄室内にヒータを設けることにより、蒸発を促進したものである。
【００２４】
又、前記被洗浄物を保持する手段に、ヒータを設けることにより、同じく蒸発を促進したものである。
【００２５】
又、前記温水中に薬液を混入する手段や、前記加速ガスやパージガス中に化学系ガスを混入する手段を更に備えることにより、液滴の被洗浄物表面への衝撃力による物理洗浄に加えて、金属イオンや有機汚染も除去できるようにしたものである。
【００２６】
従来は、洗浄工程において多量の純水を使用していたため、洗浄と同時に水分を蒸発させるには大量の熱量が必要となり、洗浄工程とは独立した乾燥工程が必要であった。本発明は、従来の発想とは逆に、例えば直径３００mmのウェハの１表面を１回洗浄するには、最大８０ｃｃの純水で十分であるとの発見に基づいてなされたものである。即ち、ウェハ１枚の洗浄に要する水分量が多い場合には、洗浄するウェハ表面に水の境膜が存在することで、ウェハ表面への水滴の衝撃が弱められ、その分、ウェハ表面に付着するパーティクル等の汚染物の除去性能が弱められる。
【００２７】
本発明では、例えば多数の微細ノズル穴を有する温水噴射ノズルより微細水滴を少量吹出させ、ウェハ１枚を洗浄する水分の量を極小化することを基本とする。減圧された洗浄室内に吹出された少量の水滴は、一部は蒸発しながらウェハ表面に衝突するが、一部は微細水滴で衝突し、ウェハ表面の汚染物を除去する。衝突後は、水滴を即座に蒸気として蒸発させるために、予め加熱された加速ガス、パージガスを必要に応じて併用することによって更に加熱し、完全に蒸発させる。又、蒸発を補う加熱源として、洗浄室内に赤外加熱ヒータやその他のヒータを付加することで、ウェハ表面の水分の除去を促進することができる。更に、本発明の場合、ウェハ表面に水の境膜が存在しないので、汚染物を除去する性能も高くなる。又、洗浄室内を３０ＫＰａ以下３ＫＰａ程度の圧力に減圧することで、水分の蒸発を促すと同時に、除去された汚染物の再付着を防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２９】
本実施形態は、図１に示す如く、少量の純水を保有できる温水タンク１０を有し、該温水タンク１０内に設置された温水ヒータ１２によって、タンク１０内の水を一定温度に保つ。又、タンク１０内の液は一定液面に制御されている。
【００３０】
前記温水タンク１０から導かれた温水は、温水ヒータ１４によって加熱されたキャリア窒素ガスと混入され、例えば直径が０．１５mm以下の温水吹出し穴１７を多数有する温水噴射ノズル（以下単に温水ノズルと称する）１６に導かれる。
【００３１】
該温水ノズル１６の温水吹出し穴１７から、内部が例えば３０Ｋｐａ以下に減圧排気された洗浄室２０内に吹出した液滴シャワー１８は、断熱膨張により一部蒸発し、更に、前記温水ノズル１６とは別に設けられた加速ノズル２４から、温水ヒータ２２で加熱された後、高速で吹出した加速窒素ガス２５によって、更に一部が蒸発しながら加速される。
【００３２】
残留する液滴は、加速ガス２５のガス流れに乗って、例えばプロセスハンド等のウェハホルダ３０に乗って運ばれるウェハ４０の表面に衝突し、ウェハ表面に付着するパーティクル等の汚染物を除去、洗浄する。
【００３３】
洗浄直後の液滴は、洗浄室２０内の流れを制御して、被洗浄物から剥離洗浄した除去パーティクル等が洗浄室２０から排気され易くするように、洗浄室２０内に上流側から排気側に向けて導入される、温水ヒータ２６により加熱されたパージ窒素ガスや、洗浄室２０内に設置された赤外加熱ヒータ（例えば赤外線ランプ）２８やシースヒータ、ウェハホルダ３０に埋め込まれたヒータ３２により加熱され、ウェハ４０上に残存する水分は、洗浄後、即座に蒸発除去される。
【００３４】
ウェハ４０の表面を洗浄するに際しては、図２に示す如く、温水ノズル１６に対し直角の方向にジグザグにウェハ４０をスキャンするＸＹスキャン型としたり、あるいは、図３に示す如く、ウェハ４０の中心から半径方向に温水ノズル１６を設置し、ウェハ回転軸３４でウェハ４０を回転させながら遥動する回転及び遥動型の駆動方式を採ることができる。
【００３５】
なお、前記実施形態においては、温水ノズル１６から純水のみを噴射するようにしていたが、温水中に微量の過酸化水素水やアンモニア等の薬液を混入したり、及び／又は、加速ガスやパージガス中にＨＦガス、オゾンその他の化学系ガスを混入することにより、液滴のウェハ表面への衝撃力による物理洗浄に加えて、金属イオンや有機汚染を除去することも可能である。又、キャリアガス、加速ガス、パージガスの種類も窒素ガスに限定されず、ヒータやウェハホルダの種類も実施形態に限定されない。
【００３６】
前記実施形態においては、本発明が、半導体用ウェハの洗浄に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、半導体用マスク、フラットパネル用基板、磁気ディスク基板、フライイングヘッド用基板等の他の被洗浄物の洗浄にも同様に適用できることは明らかである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、洗浄と同時に温水が蒸発してしまうため、乾燥工程が不要であり、洗浄工程を簡略化、迅速化することができる。
【００３８】
更に、被洗浄物表面に水の境膜が存在しないので、汚染物を除去する性能も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す正面図
【図２】前記実施形態における駆動方式の一例であるＸＹスキャン型の駆動方式を示す平面図
【図３】同じく回転及び遥動型の駆動方式を示す正面図
【符号の説明】
１０…温水タンク
１２、１４、２２、２６…温水ヒータ
１６…温水噴射ノズル
１７…温水吹出し穴
１８…液滴シャワー
２０…洗浄室
２４…加速ノズル
２５…加速ガス
２８、３２…ヒータ
３０…プロセスハンド
３４…ウェハ回転軸
４０…ウェハ（被洗浄物）

Claims

減圧下で温水を噴射ノズルから被洗浄物に向けて噴射して洗浄する際に、
温水の流量を、３００ｍｍウェハ１表面につき８０ｃｃ／分以下に制限して、３０Ｋｐａ〜３Ｋｐａの減圧下で、温水を沸点近傍の微細液滴とし、
洗浄直前、直後の温水を加熱して、洗浄後、即座に蒸発させることを特徴とする温水洗浄方法。
前記温水を、加熱されたキャリアガスにより噴射ノズルまで導くことを特徴とする請求項１に記載の温水洗浄方法。
前記噴射ノズルから噴出した温水を、加速ガスにより加速することを特徴とする請求項１又は２に記載の温水洗浄方法。
前記加速ガスを加熱することを特徴とする請求項３に記載の温水洗浄方法。
前記被洗浄物の表面に、上流側から排気側に向けての流れを形成するためのパージガスを供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温水洗浄方法。
前記パージガスを加熱することを特徴とする請求項５に記載の温水洗浄方法。
前記被洗浄物や、その周囲を加熱することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の温水洗浄方法。
前記温水中に薬液を混入することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の温水洗浄方法。
前記加速ガスやパージガス中に化学系ガスを混入することを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の温水洗浄方法。
内部に被洗浄物が配置される、３０Ｋｐａ〜３Ｋｐａに減圧された洗浄室と、
該洗浄室内で、３００ｍｍウェハ１表面につき８０ｃｃ／分値以下に流量が制限された温水を、沸点近傍の微細液滴として被洗浄物に向けて噴射するための噴射ノズルと、
洗浄直前、直後の温水を加熱して、洗浄後、即座に蒸発させる手段と、
を備えたことを特徴とする温水洗浄装置。
前記噴射ノズルが、直径０．１５ｍｍ以下の温水吹出し穴を多数有することを特徴とする請求項１０に記載の温水洗浄装置。
前記噴射ノズルから噴出する温水を加速する加速ガスを噴射するための加速ノズルを、更に備えたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の温水洗浄装置。
前記加速ガスを加熱する手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１２に記載の温水洗浄装置。
前記洗浄室内に、上流側から排気側に向けての流れを形成するためのパージガス供給手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の温水洗浄装置。
前記パージガスを加熱する手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１４に記載の温水洗浄装置。
前記洗浄室内にヒータが設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の温水洗浄装置。
前記被洗浄物を保持する手段に、ヒータが設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の温水洗浄装置。
前記温水中に薬液を混入する手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれかに記載の温水洗浄装置。
前記加速ガスやパージガス中に化学系ガスを混入する手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載の温水洗浄装置。