JP4615246B2 - 洗浄方法 - Google Patents
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Description
しかし、これらの湿式洗浄や乾式洗浄では、環境に大きな負荷をかけ、さらには、洗浄してもセラミックス部材、石英部材上に付着した微粒子を十分に除去することができなかった。
また、近年、半導体デバイスはさらに微細化が進み、上述の洗浄方法でも除去できない被洗浄部材表面の微小な灰化物等の残渣が、ウェハープロセスの歩留まりに大きく影響している。
前記浸漬工程において、被洗浄材を浸漬する水槽中に比抵抗15MΩ以上の水を供給し、前記水槽の上部から水槽中の水をオーバーフローさせるオーバーフロー工程を含むことができる。
また、前記浸漬工程において、前記被洗浄材に超音波振動を与える超音波振動工程を含むことができる。
さらに、前記浸漬工程において、空気または窒素を用いたバブリングを行うバブリング工程を含むことができる。
当該浸漬工程で用いられる、抵抗15MΩ以上の水は純水であることが好ましい。
当該水噴射工程で用いられる、抵抗15MΩ以上の水は純水であることが好ましい。
また、本発明において、上記洗浄方法による洗浄中に被洗浄材と固形炭酸粒子との摩擦で発生する静電気を、除電装置を設置して除電環境を維持することにより、静電気による付着物の再付着防止をする洗浄方法であって、静電気による付着物の被洗浄材に対する再付着を防止する除電環境洗浄工程を含む洗浄方法。
本発明において、前記加熱冷却工程前に、前記被洗浄材をビーズブラスト処理するビーズブラスト工程を含むことができる。
また、本発明により、従来の洗浄方法で充分に除去できない灰化物等のパーティクルを除去できるようになる。このような高清浄度の洗浄方法によって、さらに微細化が進んだ半導体デバイスを製造することが可能になり、また当該半導体デバイスの製造における歩留まりを向上させることができる。また、酸系薬液洗浄に比べ被洗浄材へのダメージが少ないため、被洗浄材の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明の洗浄方法によれば、半導体製造装置の処理チャンバ内への汚染影響を抑え、従来の湿式洗浄方法や乾式洗浄方法に比べて、環境への負荷を格段に減少させることができる。
以下に、本発明の洗浄方法を、各工程に分けて詳細に説明する。
本発明の洗浄方法は、固形炭酸粒子を圧縮空気と共に供給する固形炭酸粒子噴射工程がなされることによって実施できる。高速で噴射された固形炭酸粒子は被洗浄材の表面に付着した金属イオンやパーティクル等の汚染物を突き破り、被洗浄材表面に達すると変形し、横方向に広がろうとする。このエネルギが汚染物を持ち上げ剥離する「ガス状ウエッジ」として作用して、被洗浄材上に付着した汚染物を洗浄除去できる
さらに本発明では、固形炭酸粒子の噴射による洗浄の後に加熱冷却工程がなされる。具体的には、加熱冷却工程は、炉内等で加熱処理した後に冷却処理することによって行われる。
具体的には、加熱処理によって、固形炭酸粒子洗浄では除去できなかった被洗浄材内部の粒子間の汚染物を、被洗浄材の気孔内に入り込んでいた金属系の汚染物とともに被洗浄材の表面から浮き上がらせて酸化焼成し、その後の冷却処理によって、酸化焼成された汚染物を還元焼成して、灰化物等の汚染物を除去することができる。
ビーズブラスト工程では、例えば、数百ミクロン〜数十ミクロンのアルミナ粉、炭化珪素粉、石英粉等を被洗浄材の表面に空気と共に噴射し、磨減性グリッドとしての作用によって、被洗浄材表面の汚染物(反応生成物等)を除去する。当該噴射は、上述した固形炭酸粒子の噴射と同様の条件および装置を用いて行うことができる。
前記加熱冷却処理によっても、除去しきれなかった被洗浄材の表面にある灰化物等の汚染物は、前記加熱冷却工程後の被洗浄材を水槽中の水に浸漬する浸漬工程によって、除去される。
ここで、水槽中の水は、金属イオン等の不純物が少ないことが好ましく、当該水は、好ましくは比抵抗15MΩ以上の純水である。
前記バブリング発生装置に供給され、バブルを構成するガスは空気または窒素が用いられる。
前記加熱冷却処理によっても、除去しきれなかった被洗浄材の表面にある灰化物等の汚染物は、前記加熱冷却工程後の被洗浄材に水を噴射する、水噴射工程によって除去される。当該水噴射工程で用いられる水噴射装置は一般的な噴射装置が用いられる。
また、この水噴射工程で噴射される水は、金属イオン等の不純物が少ないことが好ましく、さらに好ましくは比抵抗15MΩ以上の純水である。また、噴射される際の水圧は、好ましくは6〜8Kgf/cm3である。
前記加熱冷却処理によっても、除去しきれなかった被洗浄材の表面にある灰化物等の汚染物は、前記加熱冷却工程後の被洗浄材に再度、固形炭酸粒子を噴射する、固形炭酸粒子再噴射工程によって除去される。
固形炭酸粒子再噴射工程で噴射される固形炭酸粒子の粒径は300μm〜3mmが好ましい。また前記噴射の噴射圧力は、0.1〜0.6MPaが好ましい。
前記加熱冷却処理によっても、除去しきれなかった被洗浄材の表面にある灰化物等の汚染物は、前記加熱冷却工程後の被洗浄材にプラズマを照射する、プラズマ照射工程によって除去される。
上記、浸漬工程、水噴射工程、固形炭酸粒子再噴射工程またはプラズマ照射工程を経た後に、被洗浄材を乾燥させる(第1乾燥工程)。乾燥は窒素雰囲気下で行われることが好ましい。また、被洗浄材の材質と付着物の性状に応じて、好ましい乾燥温度は変化するが、一般的な半導体製造装置用セラミックス部材、石英部材を被洗浄剤とする場合には、乾燥温度は常温でも良く、一般的には20〜80℃が好ましい。
また、第1乾燥工程の後に、被洗浄材をさらに真空乾燥させることができる(第2乾燥工程)。
また、上記浸漬工程、水噴射工程、固形炭酸粒子再噴射工程、プラズマ照射工程または乾燥工程を経た被洗浄材に、上記セラミックス部材、石英部材に固形炭酸粒子を噴射する洗浄中に、被洗浄部材と固形炭酸粒子との摩擦で発生する静電気を除電装置を設置して除電環境を維持しながら洗浄をおこない、静電気によって新たに汚染物が付着することを防止すべく、被洗浄材を除電によって洗浄されることが好ましい(除電環境洗浄工程)。
被洗浄材:セラミックスクランプリングと石英リング
固形炭酸粒子の粒径:平均粒径約300μm〜3mm
エア圧力:約0.1〜0.6MPa
噴射時間:1個あたり約30分
[加熱冷却工程]
加熱洗浄加熱炉:電気炉
炉内雰囲気:昇温期では酸化性雰囲気,保持期〜冷却期では還元性雰囲気炉内温度
炉内温度:セラミックスクランプリングでは1300℃,石英リングでは800℃
処理時間:昇温期では3時間,保持期では3時間,冷却期では6時間
[超音波振動工程を含む純水浸漬工程]
用いた水:比抵抗15MΩ以上の純水
超音波の振動数:45KHz
洗浄時間:15分
[乾燥工程]
用いた気体:窒素
温度:常温
時間:3時間
その結果、本実施例で洗浄されたセラミックスクランプリング等を装着した装置でのウエハ表面上の金属イオン量は、比較例1で洗浄されたセラミックスクランプリング等を装着した装置でのウエハ表面上のそれに比べて大幅に減少していた。具体的には、各金属イオンについての減少率は表1のとおりであった。
同様に、比較例2で用いた石英テストピースと同じ石英テストピースを本実施例の方法で洗浄した。
本実施例と比較例2の洗浄はそれぞれ10サイクル、15サイクル行い、それぞれの石英テストピースの洗浄後のエッチング量を調べた。その結果は表2の通りとなった。
これらの画像から、比較例2の洗浄がなされた石英テストピースはその表面が荒れてダメージを受けていることがわかる。他方、本実施例の洗浄がされた石英テストピースは、表面が荒れることなく、洗浄の前後でほとんど変化していないことがわかる。
Claims (11)
- 固形炭酸粒子をセラミックス部材または石英部材である被洗浄材に噴射して前記被洗浄材上の付着物を除去した後に、炉内において前記被洗浄材を加熱冷却する加熱冷却工程を含む洗浄方法であって、
前記固形炭酸粒子の粒径が300μm〜3mmであり、
噴射圧力が0.1〜0.6MPaであり、
前記加熱冷却された被洗浄材を、比抵抗15MΩ以上の水に浸漬する浸漬工程を含む洗浄方法。 - 請求項1に記載の洗浄方法であって、
前記浸漬工程において、被洗浄材を浸漬する水槽中に比抵抗15MΩ以上の水を供給し、前記水槽の上部から水槽中の水をオーバーフローさせるオーバーフロー工程を含む洗浄方法。 - 請求項1または2に記載の洗浄方法であって、
前記浸漬工程において、前記被洗浄材に超音波振動を与える超音波振動工程を含む洗浄方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の洗浄方法であって、
前記浸漬工程において、空気または窒素を用いたバブリングを行うバブリング工程を含む洗浄方法。 - 固形炭酸粒子をセラミックス部材または石英部材である被洗浄材に噴射して前記被洗浄材上の付着物を除去した後に、炉内において前記被洗浄材を加熱冷却する加熱冷却工程を含む洗浄方法であって、
前記固形炭酸粒子の粒径が300μm〜3mmであり、
噴射圧力が0.1〜0.6MPaであり、
前記加熱冷却された被洗浄材に、比抵抗15MΩ以上の水を6〜8Kgf/cm2の圧力で噴射する水噴射工程を含む洗浄方法。 - 固形炭酸粒子をセラミックス部材または石英部材である被洗浄材に噴射して前記被洗浄材上の付着物を除去した後に、炉内において前記被洗浄材を加熱冷却する加熱冷却工程を含む洗浄方法であって、
前記固形炭酸粒子の粒径が300μm〜3mmであり、
噴射圧力が0.1〜0.6MPaであり、
前記加熱冷却された被洗浄材に、固形炭酸粒子を再度噴射する固形炭酸粒子再噴射工程を含む洗浄方法。 - 固形炭酸粒子をセラミックス部材または石英部材である被洗浄材に噴射して前記被洗浄材上の付着物を除去した後に、炉内において前記被洗浄材を加熱冷却する加熱冷却工程を含む洗浄方法であって、
前記固形炭酸粒子の粒径が300μm〜3mmであり、
噴射圧力が0.1〜0.6MPaであり、
酸素、窒素、水またはアルゴン雰囲気下で、前記加熱冷却された被洗浄材にプラズマを照射するプラズマ照射工程を含む洗浄方法。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の洗浄方法であって、前記洗浄後に、50℃以上の窒素雰囲気下で前記被洗浄材を乾燥させる第1乾燥工程を含む洗浄方法。
- 請求項8に記載の洗浄方法であって、前記第1乾燥工程後に、前記被洗浄材を真空乾燥させる第2乾燥工程を含む洗浄方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の洗浄方法であって、静電気による付着物の被洗浄材に対する再付着を防止する除電環境洗浄工程を含む洗浄方法。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の洗浄方法であって、
前記加熱冷却工程前に、前記被洗浄材をビーズブラスト処理するビーズブラスト工程を含む洗浄方法。
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