JP3980213B2

JP3980213B2 - エアロゾル洗浄装置

Info

Publication number: JP3980213B2
Application number: JP07212299A
Authority: JP
Inventors: 昭彦宗像
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: JP2000262999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアロゾル洗浄装置に係り、特に、半導体用ウェハのような基板の表面を洗浄する際に用いるのに好適な、被洗浄物表面への不純物の再付着を防止することが可能な、エアロゾル洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ製造工程における半導体用ウェハの表面上や、液晶（ＬＣＤ）あるいは太陽電池等の表面上の微粒子（パーティクル）や汚れは、最終製品の歩留りを大きく低下させるため、前記ウェハ等の表面洗浄が極めて重要である。
【０００３】
従って従来から、種々の表面洗浄方法が提案されており、半導体製造を例に採ると、超音波併用の純水洗浄、純水中に薬液（例えばアンモニア過酸化水素液や硫酸過酸化水素液）を加えた溶液中に被洗浄物を浸漬し、洗浄する等の湿式洗浄方式が用いられている。
【０００４】
しかしながら、この種の湿式洗浄方式は、各種設備の設置面積が大きく、廃液処理も必要であるという問題がある。
【０００５】
一方、液体を用いない乾式洗浄方式として、ガスを加え化学反応を利用したドライクリーニングがあるが、パーティクル状の汚染物が除去できないという問題がある。
【０００６】
更に、ドライアイスや氷、アルゴン固体等の微粒子を、被洗浄物表面に衝突させて、パーティクルを除去することも考えられているが、氷を用いた場合には、被洗浄物の表面が損傷を受ける恐れがあり、ドライアイスを用いた場合には、特に鉄鋼や石油精製の廃ガスを原料とする市販品では、ドライアイス自体が汚れているため、不純物汚染の問題がある。
【０００７】
これらに対して、特開平６−２５２１１４や特開平６−２９５８９５に記載された、アルゴン固体の微粒子を含むエアロゾル（アルゴンエアロゾルと称する）を減圧零囲気中で衝突させて表面洗浄を行う方法によれば、上記のような問題は存在しない。
【０００８】
このアルゴンエアロゾルを用いたウェハ洗浄装置の一例の全体構成の管路図を図１に、同じく平面図を図２に示す。
【０００９】
この例において、マスフローコントローラ３０、３２によりその流量を制御されたアルゴンガスと窒素ガスは、フィルタ３４を通過した後、例えばヘリウム（Ｈｅ）クライオ冷凍機３６を用いた熱交換器３８内で冷却されてから、エアロゾルノズル２０に開けられた多数の微細なノズル孔２２より、エアロゾル２４となって、真空ポンプ４０で真空引きされている、ウェハ洗浄用の洗浄室４２内に噴出する。
【００１０】
ウェハ１０は、ウェハスキャン機構４４によりＸ軸方向及びＹ軸方向にスキャンされるプロセスハンド（ＸＹスキャンステージとも称する）４６上に載っており、ウェハ全面が洗浄可能となっている。
【００１１】
洗浄力を向上させるために加速ノズル５６を設置することが考えられており、マスフローコントローラ５２及びフィルタ５４を介して該加速ノズル５６に供給され、そのノズル孔から吹き出す窒素ガス（加速ガス５８と称する）が、前記エアロゾルノズル２０から噴出されたエアロゾル２４を加速する。
【００１２】
又、パーティクルのウェハ面への再付着防止の目的で、洗浄室４２の一端（図２の左端）から、マスフローコントローラ６２及びフィルタ６４を介して流入される窒素ガスをパージガス６６として、洗浄室４２内に供給することも考えられている。
【００１３】
図２に示す如く、カセット交換用に２つ設けられた、装置外部からカセット７２に収容されたウェハ１０を搬入するための、真空状態に排気されるカセット室７０内のウェハ１０は、ウェハ１０をハンドリングするロボット室（搬送室とも称する）８０内に配設された真空内搬送ロボット（真空ロボットと称する）８２のロボットアーム８４の先端に取付けられたロボットハンド８６により、ゲートバルブ７４、７６を通過して、洗浄室４２へのウェハ１０の受け渡しをするバッファ室９０内の前記プロセスハンド４６上に移送される。図において、７３は、カセット７２が載置されるカセットステージである。
【００１４】
ウェハスキャン機構４４により駆動されるプロセスハンド４６上のウェハ１０は、バッファ室９０からゲートバルブ９２を通過して洗浄室４２内に運ばれ、エアロゾルノズル２０の下で、Ｙ軸方向及びＸ軸方向にスキャンされる。
【００１５】
このようにしてエアロゾルノズル２０から吹き出すエアロゾル２４により表面全面が洗浄されたウェハ１０は、バッファ室９０に搬入された経路を逆に辿って、カセット室７０に戻される。
【００１６】
このようなエアロゾル（例えばアルゴンエアロゾル）によるウェハ洗浄装置の洗浄能力は、主に、パーティクル等の不純物除去量と不純物再付着量により判定される。即ち、不純物除去率が高くても、不純物再付着量が多くては、洗浄としては不十分である。不純物再付着量は、洗浄室４２内の圧力、エアロゾル２４の量、加速ガス５８の量、パージガス６６の量、洗浄室系チャンバ内面の形状により大きく左右される。
【００１７】
前記バッファ室９０及び洗浄室４２の鉛直断面形状の例を図３に、同じく水平断面形状の例を図４に示す。被洗浄物（ここではウェハ）１０は、バッファ室９０内のプロセスハンド４６上に載置される。プロセスハンド４６は、洗浄室４２内で、エアロゾルノズル２０及び加速ノズル５６の下でＸＹスキャンされ、ウェハ１０の表面全面が洗浄される。バッファ室９０と洗浄室４２は、ゲートバルブ９２により隔離できるようになっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
既に説明したように、パージガス６６を流すことは、不純物の再付着量を少なくするのに効果が大きいが、図３及び図４のような構成の場合、ゲートバルブ９２の開閉に合わせて、パージガス６６をオン・オフすることによる流れの乱れや、ゲートバルブ９２を動かすための空隙がゲートバルブ自体に存在するため、パージガス６６の流れの乱れは避けられず、不純物再付着量を少なくすることの妨げとなる。
【００１９】
又、洗浄室４２や、これに連なるバッファ室９０のチャンバ形状は、加工の容易さやコストの観点からは、単純な箱型形状が望ましいが、エアロゾル２４、加速ガス５８、パージガス６６、及び、これらに乗って不純物も複雑に流れており、単純な箱型形状では、その下流側壁部分に死水領域が発生すると共に、大きな戻り流れも発生し、不純物再付着量を少なくすることの妨げとなる。従って、不純物再付着量を少なくするのにも限界があり、安定的に常にその量を５個程度以下にすることは困難であった。
【００２０】
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、被洗浄物表面への不純物の再付着を安定的に防止することを課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッファ室から洗浄室に搬入される被洗浄物の表面に、エアロゾルノズルから吹き出したエアロゾルを衝突させて被洗浄物の表面を洗浄するエアロゾル洗浄装置において、前記バッファ室内の凹凸を少なくし、前記洗浄室を、前記バッファ室の出口と同一の内形状を有する入口から中央にかけて徐々に広がり中央から出口にかけて徐々に狭まるラバール形状とし、且つ、その前記洗浄室の中央の幅を、被洗浄物が前記洗浄室の側壁からの流れや圧力の影響を受けないように被洗浄物の幅に比べて十分に広くし、且つ、前記バッファ室出口幅よりも大きくすると共に、前記バッファ室と前記洗浄室を、ゲートバルブを介することなく直接連結し、且つ、前記バッファ室および前記洗浄室の連結部分の縦断面がバッファ室出口にかけて徐々に狭まり、洗浄室の入口から徐々に広がっており、前記バッファ室から前記洗浄室に向けてマスフローコントローラにより流量制御されたパージガスを常時流すようにして、前記課題を解決したものである。
【００２２】
【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。
【００２３】
本実施形態におけるバッファ室１９０及び洗浄室１４２の鉛直断面形状を図５に、同じく水平断面形状を図６に示す。
【００２４】
本実施形態では、前記バッファ室１９０内の凹凸はできるだけ少なくされており、又、バッファ室１９０と洗浄室１４２の間にはゲートバルブが無く、従って、ゲートバルブ自体の空隙も存在しない。又、洗浄室１４２の鉛直断面は、図５に示す如く、入口から中央にかけて徐々に広がり、中央から出口にかけて徐々に狭まるラバール形状になっており、エアロゾル２４、加速ガス５８、パージガス６６は、整流されて排気される。更に、洗浄室１４２の水平断面の幅Ｗは、図６に示す如く、ウェハ１０の直径Ｌに比べて十分大きくとられており、洗浄室１４２の側壁からの流れや、圧力の影響が無いように考慮されている。
【００２５】
本実施形態においては、ゲートバルブが無いため、その開閉に伴う流れの乱れがなく、ゲートバルブ自体の空隙も存在しないため、空隙による流れの乱れを生じることもない。
【００２６】
前記エアロゾル２４は、ウェハ１０を洗浄していないときも含め、常時吹き出されており、且つ、本実施形態では、ゲートバルブが無いので、エアロゾル２４のバッファ室１９０内への逆流による影響を無くすため、常時パージガス６６を流している。即ち、ゲートバルブがあると、パージガス６６のオン・オフ動作が必要となるため、オン時のパーティクル巻き上げの可能性が生じてしまうが、本実施形態では、マスフローコントローラ６２（図１参照）を用いての、パージガス量の円滑な増大や減少ができるので、パーティクル巻き上げ現象を極力起こさないですむ。
【００２７】
更に、前記バッファ室１９０内の凹凸はできるだけ少なくされており、且つ、洗浄室１４２はラバール形状になっているため、死水領域がほとんど無く、又、大きな戻り流れも発生し難く、エアロゾル２４、加速ガス５８、パージガス６６は、整流されて排気される。
【００２８】
更に、被洗浄物の幅、本実施形態ではウェハ１０の直径に比べて、洗浄室１４２の幅を十分大きくとってあるため、洗浄室１４２側壁からの流れや圧力の影響が少なく、ウェハ表面全面での流れ及び圧力を一様にすることができる。
【００２９】
なお、前記実施形態においては、エアロゾルとしてアルゴンエアロゾルが用いられ、加速ガス及びパージガスとして窒素ガスが用いられていたが、エアロゾルや加速ガスやパージガスの種類は、これらに限定されない。
【００３０】
又、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装置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、フライングヘッド用基板等の洗浄装置にも同様に適用できることは明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、バッファ室および洗浄室においては死水領域がほとんど無く、大きな戻り流れも発生せず、更に、洗浄室においては被洗浄物が洗浄室の側壁からの流れや圧力の影響を受けないので、また、エアロゾル・加速ガス・パージガスが整流されて排気されるので、不純物再付着量を少なくすることができる。更に、マスフローコントローラを用いてのパージガス量の円滑な増大及び減少が可能となるため、パージガスのオン・オフ操作が不要となり、不純物の巻き上げ現象を極力起こさないですみ、この点からも、不純物再付着量を少なくすることができる。従って、安定的に、常に不純物再付着量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される、エアロゾルによるウェハ洗浄装置の一例の全体構成を示す管路図
【図２】同じく平面図
【図３】前記ウェハ洗浄装置で用いられているバッファ室及び洗浄室の鉛直断面形状を示す縦断面図
【図４】同じく水平断面形状を示す横断面図
【図５】本発明の実施形態におけるバッファ室及び洗浄室の鉛直断面形状を示す縦断面図
【図６】同じく水平断面形状を示す横断面図
【符号の説明】
２０…エアロゾルノズル
２４…エアロゾル
４２、１４２…洗浄室
５６…加速ノズル
５８…加速ガス
６６…パージガス
９０、１９０…バッファ室
９２…ゲートバルブ

Claims

バッファ室から洗浄室に搬入される被洗浄物の表面に、エアロゾルノズルから吹き出したエアロゾルを衝突させて被洗浄物の表面を洗浄するエアロゾル洗浄装置において、
前記バッファ室内の凹凸を少なくし、
前記洗浄室を、前記バッファ室の出口と同一の内形状を有する入口から中央にかけて徐々に広がり中央から出口にかけて徐々に狭まるラバール形状とし、
且つ、その前記洗浄室の中央の幅を、被洗浄物が前記洗浄室の側壁からの流れや圧力の影響を受けないように被洗浄物の幅に比べて十分に広くし、且つ、前記バッファ室出口幅よりも大きくすると共に、
前記バッファ室と前記洗浄室を、ゲートバルブを介することなく直接連結し、
且つ、前記バッファ室および前記洗浄室の連結部分の縦断面がバッファ室出口にかけて徐々に狭まり、洗浄室の入口から徐々に広がっており、
前記バッファ室から前記洗浄室に向けてマスフローコントローラにより流量制御されたパージガスを常時流すようにしたことを特徴とするエアロゾル洗浄装置。