JP5354643B2 - ドライ洗浄装置及びドライ洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハや精密金型などのドライ洗浄装置及びドライ洗浄方法に関する。

半導体デバイスは、半導体ウエハの表面に種々の構成要素を作成することによって製造される。半導体ウエハの表面が汚染していたり、ウエハ表面にレジストマスクの残留物等が付着していると半導体デバイスの特性に悪影響を与える。このため、半導体ウエハの製造工程中や半導体デバイスの製造工程前に、半導体ウエハ表面の汚れや付着物を除去するための洗浄処理が行われている。

このような半導体ウエハ表面の洗浄方法の一つに、紫外線とオゾンを用いたドライ洗浄法（UV/オゾン洗浄法）がある。このドライ洗浄法では、半導体ウエハの表面にオゾンを吹き付けつつ紫外線を照射して、オゾンの酸化作用により汚染やレジストマスクを除去している(特許文献１参照)。
同様に、精密金型を用いて樹脂成型品を成型する分野においても、前記金型に付着した汚れや樹脂残留物が樹脂成型品の品質に悪影響を及ぼすことから、上記したドライ洗浄法が樹脂残留物や汚れの除去に用いられている。

ドライ洗浄法を実行するためのドライ洗浄装置では、紫外線ランプが紫外線を照射する発生源として一般的に用いられている。しかし、紫外線ランプは、照射する紫外線強度が不安定なため、半導体ウエハや金型等の被洗浄物に洗浄斑を生じさせないための構成が必要となる。また、紫外線ランプは紫外線照射に伴い熱が発生するため、熱に強い材料を用いて被洗浄物を形成する必要がある。
特開平7-299349号公報

本発明が解決しようとする課題は、紫外線を安定的に照射することができ、且つ紫外線照射時の熱の発生を抑えることができるドライ洗浄装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係るドライ洗浄装置は、
a)被洗浄物が収容される反応容器と、
b)前記反応容器内の前記被洗浄物に紫外線を照射する紫外線照射手段と、
c)前記反応容器内にオゾンを含む洗浄用ガスを導入するガス導入手段と、
を備え、
前記ガス導入手段が前記洗浄用ガスを前記反応容器内に導入するための複数の導入口を備えると共に、
前記紫外線照射手段が複数の発光ダイオードから構成され、
前記複数の導入口及び前記複数の発光ダイオードが、前記反応容器内の前記被洗浄物の上部に交互に千鳥状に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係るUV/オゾン洗浄方法は、反応容器内の被洗浄物に紫外線を照射すると共に前記反応容器内にオゾンを含む洗浄用ガスを導入して前記被洗浄物を洗浄する方法であって、
前記反応容器内の前記被洗浄物の上部に、複数の洗浄用ガス導入口と複数の発光ダイオードを交互に千鳥状に配置し、前記ガス導入口から前記洗浄用ガスを導入すると共に前記発光ダイオードにより紫外線を照射することを特徴とする。

本発明のドライ洗浄装置では、発光ダイオードから照射された紫外線の作用によりオゾンから分離した活性酸素が、被洗浄物の表面に付着した有機物などの残渣を分解する。また、同時に発光ダイオードから照射される紫外線が有機物の化学結合を切断するため、有機物をより効果的に分解できる。前記発光ダイオードは、照射する紫外線の強度が安定しているため、被洗浄物の表面を斑無く洗浄することができる。
また、発光ダイオードは紫外線照度の立ち上がりが早いため、洗浄処理時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。さらに、発光ダイオードは熱の照射が極めて少ない。従って、熱に強い材料から被洗浄物を形成しなくても済み、被洗浄物の材料選択の自由度が大きくなる。
発光ダイオードは蛍光灯ランプに比べて消費電力が少ないため、省エネルギー化を図ることができる。また、発光ダイオードは水銀を使用していないため、環境への負担が少ない。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例に係る紫外線オゾン洗浄装置の概略的な全体構成を示す。前記洗浄装置１０は下部ユニット１１と上部ユニット１２から成る。下部ユニット１１が反応容器に相当し、その内部には半導体ウエハ等の被洗浄物１５を載置するステージ１３が設けられている。上部ユニット１２を上方に回動して下部ユニット１１内を開放させることにより、ステージ１３に被洗浄物１５を載置することができる。
上部ユニット１２には反応ガスであるオゾンを導入するための機構及び被洗浄物１５に紫外線を照射する発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）１４が設けられている。前記ステージ１３にはヒータ１３ａが内蔵されており、載置される被洗浄物１５を最高３００℃程度まで加熱できるようになっている。

上部ユニット１２の上部にはオゾンを導入するオゾン導入口１６が設けられており、その下にはオゾンを横方向に拡散させるための空間である拡散室１７が設けられている。拡散室１７内の略中央には拡散板１８が設けられており、拡散室１７の底板１９には複数の吐出口２０が略均等に設けられている。各吐出口２０にはそれぞれ下方に延びるオゾン導入路２１が接続されている。

拡散室１７の下方には基板２２が設けられており、その下面に上記ＬＥＤ１４が実装されている。前記ＬＥＤ１４の発光出力は全て同一でも良く、異なっていても良い。また、各ＬＥＤ１４は紫外線を間欠的に照射するように構成しても良い。さらに、処理の間にＬＥＤ１４の出力を徐々に強くしたり徐々に弱くしたりしても良い。ＬＥＤ１４は出力の調整が容易であるため、個々のＬＥＤ１４の出力を微調整することにより被洗浄物１５に斑なく紫外線を照射することができる。
所望の洗浄効果が得られるように、前記ＬＥＤ１４から照射される紫外線には波長が１nm〜400nmの紫外線が含まれる。なお、ＬＥＤ１４から照射される紫外線には、少なくとも波長が253.7nmの紫外線が含まれていれば、オゾンから酸素と活性酸素を生成することができ、少なくとも波長が184.9nmの紫外線が含まれていれば、酸素から活性酸素を生成することができる。

前記基板２２には前記オゾン導入路２１に対応する部分に穴が形成されており、この穴に前記導入路２１が挿通されている。穴は導入路２１よりも大きく形成されており、このため、各オゾン導入路２１の周囲には環状の排出口２４が形成される。
なお、上部ユニット１２の側面であって、拡散室１７の底板１９と基板２２との間の部分には、排気口２５が設けられている。

次に上記洗浄装置１０の動作について説明する。ステージ１３上にウエハ等の被洗浄物１５を置き、上部ユニット１２を閉じる。洗浄開始スイッチをＯＮすると、制御部（図示せず）がステージ１３のヒータ１３ａに通電を開始する。被洗浄物１５が予め設定された温度に上昇した頃に制御部は発光ダイオード１４を点灯し、オゾン生成器及び排出ポンプ（図示せず）を作動させる。オゾンは上部ユニット１２のオゾン導入口１６から拡散室１７内に供給される。そして、拡散板１８により左右に拡散されて、略均一の流量で各吐出口２０を通って各オゾン導入路２１から被洗浄物１５の上面に噴出する。

オゾンは紫外線エネルギの作用により被洗浄物１５の表面で汚染物又はフォトレジストと反応し、それらを分解する。分解生成物はガスとして被洗浄物１５の表面から離脱し、これにより洗浄が行なわれる。被洗浄物１５の表面で生成した廃ガスは直近の各排出口２４から直ちに排出される。このため、被洗浄物１５の全面に亘って常に高濃度且つ未反応のオゾンが供給されることになり、均一な洗浄が行なえると共に、処理速度が向上する。
また、排出口２４から排出された廃ガスは、排気口２５を通って図示せぬオゾン除去装置に送られた後、外部に排出される。オゾン除去装置では廃ガス中に含まれるオゾンが除去される。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
ステージ１３を回転可能に構成しても良い。このような構成によれば、ステージに載置される被洗浄物１５の表面に対してオゾン及び紫外線を均一に照射することができる。

本発明の一実施例に係る洗浄装置を概略的に示す縦断正面図。 基板及びオゾン導入路を下方から見て示す図。

符号の説明

１０…紫外線オゾン洗浄装置
１１…下部ユニット（反応容器）
１２…上部ユニット
１３…ステージ
１３ａ…ヒータ
１４…発光ダイオード
１５…被洗浄物
１６…オゾン導入口
１７…拡散室
１８…拡散板
２０…吐出口
２１…オゾン導入路
２２…基板
２４…排出口
２５…排気口

Claims (2)

1. a)被洗浄物が収容される反応容器と、
   b)前記反応容器内の前記被洗浄物に紫外線を照射する紫外線照射手段と、
   c)前記反応容器内にオゾンを含む洗浄用ガスを導入するガス導入手段と、
   を備える洗浄装置において、
   前記ガス導入手段が前記洗浄用ガスを前記反応容器内に導入するための複数の導入口を備えると共に、
   前記紫外線照射手段が複数の発光ダイオードから構成され、
   前記複数の導入口及び前記複数の発光ダイオードが、前記反応容器内の前記被洗浄物の上部に交互に千鳥状に配置されていることを特徴とするドライ洗浄装置。
2. 反応容器内の被洗浄物に紫外線を照射すると共に前記反応容器内にオゾンを含む洗浄用ガスを導入して前記被洗浄物を洗浄する洗浄方法において、
   前記反応容器内の前記被洗浄物の上部に、複数の洗浄用ガス導入口と複数の発光ダイオードを交互に千鳥状に配置し、前記ガス導入口から前記洗浄用ガスを導入すると共に前記発光ダイオードにより紫外線を照射することを特徴とするドライ洗浄方法。

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