JPH01231328A - 精密洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高度の洗浄面を得るための洗浄方法に関し、
特に半導体、素子製造のために用いられる半導体基板、
マスク或いはそれらの移送又は保管に用いられる特殊な
容器の粒子汚染を含む各種有機・無機性汚染を効率的に
除去し、高度の洗浄面を得るための洗浄方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体ウェーハは、主として高純度シリコンウェーハ（
以後シリコンウェーハという）からなるが、この表面に
ダイオードやトランジスタが形成されるときは、シリコ
ンウェーへの半導体性質が有効に利用されなければなら
ないので、そのバルクの結晶品質、各種不純物は勿論、
表面の結晶品質、各種不純物の存在は重大な影響を持つ
。

最近の半導体素子製造技術では、バルクの結晶欠陥及び
不純物が内部ゲッタ効果として利用される以外は、結晶
品質は出来るだけ完全なもの、又不純物は出来るだけ少
ないことが望まれる。

特に、シリコンウェーハの表面の不純物の除去、結晶品
質の向上は、半導体素子性能の向上及び工業生産におけ
る収率向上とコストダウンには必要不可欠である。

最近のように、集積度が著しく向上する時代には、集積
回路半導体素子用の基板であるシリコンウェーハの表面
品質に対する要求は一段と厳しく精緻なものとなる。

また、半導体ウェーハ表面に微細な集積回路を形成する
ためには、所謂フォトリングラフィが重要な役割を果た
すが、最近のように集積回路素子の集積度が向上するに
つれて集積回路パターンの直線部の最小線中は１ミリミ
クロン以下が要求されつつある。

このような状況下では、ホトリソグラフィのパターン原
板であるガラス又は石英ガラスは、実際に半導体基板の
描かれる集積回路パターンより拡大された金属膜のパタ
ーンがその上に形成されるとしても、粒子汚染があって
はいけないし、また安定な金属膜のガラス又は石英基板
上への付着のために高度に清浄であることが要求される
。パターンの形成されたマスク自身も特に粒子汚染が問
題になる。

以上のような半導体ウェーハ、マスク基板、マスクを保
管したり、移送したり（この中には輸送、工場内移動及
び洗浄などのための洗浄装置の中の移動を含む）する容
器も上記半導体ウェーハ、マスク基板、マスクなどと同
レベルでその表面か清浄でなければならない、何となれ
ば容器は内容物をできるだけ小さい空間に収納するので
、必ず容器の一部で内容物が接触保持され、ｆｉ！動が
あった場合には、容器内壁から特に粒子汚染物が分離飛
散し、内容物表面に付着する。

シリコンウェーハなどが例えばポリプロピレン樹脂の容
器に保管されるときは、容器表面の汚染物質からの蒸気
汚染が起こり得る。プラスチック容器全般にいえるが、
振動中に静電気を発生し、静電気的に容器内壁から内容
物すなわち上剥でいえばシリコンウェーハの表面に汚染
物を移送する。

このような理由から、各種の洗浄方法が考案されている
が、満足すべきものは従来なかった。

洗浄方法は、通常物理的洗浄方法と化学的洗浄方法とに
大別される。

前者の例としては、例えば洗浄ブラシ等を用いて直接汚
れを機械的に除去する方法や、加圧流体を噴出ノズルに
より被洗浄体の一部又は全体に向は射出し、この噴流出
によって汚れを機械的に除去する方法や、被洗浄体を液
体中に埋没させ、液中に設置した振動子により発生させ
た超音波エネルギーを利用し、汚れを機械的に除去する
超音波洗浄方法等が挙げられる。

一方、後者の例としては、例えば種々の薬剤・酵素等に
より汚れを化学的に分解除去する方法等が挙げられる。

また上記物理的洗浄方法と化学的洗浄方法との併用も行
われている。

次に従来技術を具体的にあげ、その問題点をあげる。シ
リコンウェーハ等の洗浄のために特公昭５２−３４８５
９では、垂直に配置された複数のシリコンウェーハに上
方から洗浄液を落下させる方法を提案しているが、常時
洗浄液に浸漬されていないために、シリコンウェーハの
表面の粒子汚染は、たとえ−度脱離したとしても再び所
を変えて再付着し、効果的ではない。

また、洗浄液流が、移動した場合、シリコンウェーハ表
面は乾燥するので、洗浄液に溶解した汚染物が乾燥析出
し、再び強く固着するので問題がある。

特公昭６０−３２７１７は石英管の洗浄のために洗浄液
の噴出手段を有しているが、特公昭５２−３４８５８と
同じ理由で効果的でない、雰囲気からの汚染があること
も大きな欠点である。

超音波を用いる例として特公昭６０− ３６０９９に半導体ウェーハの洗浄装置が提案されてい
るが、超音波は強く振動するとウェーハ自身に歪が発生
し、洗浄能力は充分でない、超音波はウェーハ表面のキ
ャビテーションが汚れを除去する機械力であるがシリコ
ンウェーハ表面の微少ではあるが強固な汚れには効果が
薄い、また、プラスチック容器と共存すると、この構成
材料に超音波エネルギーが吸収され著しく効果が削減さ
れる。

本願の提案技術の中に含まれないが、プラスチック容器
の洗浄には超音波は全く無効である。

実開昭６３−２１１４には、エアーガンを用い、ウェー
ハやそれらの製品を収納するゲースに付着した塵や埃の
除去が提案されているが、−度脱離した塵や埃は再び同
ゲース等に落下付着するので、効果的ではない。

更に、被洗浄体の形状が第３図及び第４図に示されるよ
うに、容器の内面に突出リブ７を有するような箱状容器
である場合には、突出リブ７の付は根付近に付着する汚
れは、形状的な理由で上述した従来の洗浄方法では、効
果的な清浄化は不可能である。

すなわち、従来の洗浄ブラシ、噴流圧、超音波等による
機械的除去方法では、突出リブ７の基部近傍に付着する
汚れはスポット的には除去できるが、必ずしも突出リブ
７の全域に亘って均一にしかも所定の許容限度以下まで
には除去し得ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、高度の清浄面を得るための方法に関し、特に
半導体素子の製造のために用いられる半導体基板、マス
ク或いはそれらの移送又は保管に用いられる特殊な容器
の粒子汚染を含む各種有機・無機性の汚染を効率的に且
つ高度に除去する方法を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するなめに、本発明は、■液状の洗浄
剤に洗浄対象物を完全に浸漬し、該洗浄対象物の洗浄面
に対し、該洗浄剤からなるｏｎ流を衝突せしめ、該洗浄
剤の化学的作用及び／又は物理的作用を利用して、粒子
汚染を含む汚染を該洗浄面より除去する工程又は該工程
の組合せからなる精密洗浄方法を提案する。更に、■洗
浄対象物として、半導体ウェーハ、ガラスマスク、石英
ガラスマスク、半導体ウェーハ、ガラスマスク及び石英
ガラスマスクのための移送又は保管容器の何れか１つが
運ばれ、且つ■洗浄液として、超高純度純水、該高純度
純水の無機及び／又は有機薬品溶液、有機溶剤の何れか
１つが選ばれる。

〔作用〕

最初に、固体表面に付着している粒子汚染について考え
る。洗浄液中に浸漬された状態で固体表面上に急速な洗
浄液流が形成された場合、例えば洗浄液が水であった場
合、固体表面に付着している微粒子水との比重差は小さ
くなり、僅かな洗浄液の流れが生じても、容易に該微粒
子は動かされる。−度微粒子が脱離すれば、脱離した微
粒子はたとえ比重差によって固体表面に落下したとして
も、固体表面及び粒子の間に液膜が存在するために、付
着しないか或いは付着したとしても、極めてゆるやかな
ものになる。

次に、固体表面に水溶性の無機化合物の汚染、例えば酸
性洗浄液で処理された後の高純度水によるリンスが不充
分で、そのまま乾燥された場合の固体表面に対して、洗
浄液として高純度水を用い、これに洗浄対象物を浸漬し
、急速な洗浄流を適用した場合には、固体表面の層流領
域である境膜を除き、乱流が形成され得るので、洗浄能
力か強大となる。

固体表面の汚染が固体粒子であっても、或いは洗浄液の
可溶性の場合においても、洗浄液の流れは乱流状態にあ
るのが好ましい、乱流はレイノルズ数で決り、流体の、
流路の界面、流体の性質によって変わるが、流速が一定
限界を超えると層流から乱流にかわり、速度成分は流れ
に平行のみでなく、あらゆる方向に生じ、液体は激しく
混合する。

本発明の洗浄対象となるプラスチック性の例えばシリコ
ンウェーへの容器表面は、しばしばミクロ的には著しく
凹凸があり、またその表面に付着する除去対象の微粒子
汚染も寸法としては表面のミクロの凹凸に近いが、粒子
汚染は凹部に存在することなく比較的凸部に付着してい
るので、本発明の方法による除去に困難はない、また凹
部にある粒子も固体表面に高速流が存在する場合、凹部
凸部のｔＬ”ｌに圧力差が生じ、除去され得る。

既に述べたように、洗浄液中に固体表面が浸漬されてい
るので、固体表面から脱離した粒子汚染或いは溶解脱離
した可溶性有機又は無機化合物の汚染は、固体表面に戻
ることなく洗浄液廃液とともに排出される。もし、洗浄
液の高速噴流を洗浄しようとする固体表面に適用した場
合には、粒子汚染は空気中に飛散し、再び固体表面に到
着するおそれが多い、洗浄液に浸漬している本発明の場
合には、洗浄液の境膜が常に存在するので問題はない。

本発明の方法を箱状の容器の内面を洗浄しようとする場
合には、洗浄面の表面の一定の方向に流れる高速流が必
要となるので、例えばシリコンウェーハの容器を洗浄す
るには、この箱状容器の開口部に対向するようにノズル
を設け、これを通して同じ洗浄液例えば高純度水の高圧
水流を同容器の底部中央に向けて噴出させるのが好まし
い。

本容器の側面にはリブを有するので、このリブに沿って
高速流が形成されるよう高圧水流を供給するのが良い、
一般に噴出流体は、静止流体のなかでノズルの直後でポ
テンシャルコアを形成し、ついで乱流を形成しながら拡
大し、更にその先では層流を形成し、ゆるやかな流れと
なる。

このためシリコンウェーハ容器のａＮ口部に対面するノ
ズルの位置は、その底面からの位置を特に側面に沿って
逆流する流れが充分形成されるよう連室し、且つリブの
配列の方向に移動するのが良い、側壁を逆流する流れは
、必ずしも乱流でなくても良い。層流状態でも、充分に
粒子汚染を含む有機無機汚染の溶解又は化学反応脱離に
効果がある。ノズル先端を箱状容器の底部に近づけるな
らば、側壁逆流状態で保持することは充分可能である。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について説明する。

本発明に用いられる被洗浄体は、例えば第３図及び第４
図に示されるように液流を受は入れる開口面Ｅを有し、
この開口面Ｅの垂直方向に連接し対向する側面５ａ、５
ｂからそれぞれ内方向にほぼ垂直に連接して配置される
突出リブ７を有する箱状容器１とされる。

配置される突出リブ７は、通常板状形状をなし、その数
量等については制限はない、また図示のごとく被洗浄体
１をほぼ矩形状の箱状容器とした場合、対向する側面５
ａ、５ｂにそれぞれ設けられる突出リブ７は、それぞれ
対向するように配置される。

このような突出リブ７を有する箱状容器を洗浄するに際
しては、第１図に示すように洗浄液（図示していない）
中には箱状容器１を埋没させ、さらにこの箱状容器１の
開口面Ｅに対向するように液流発生源を洗浄液中に対置
する。

洗浄液としては、超高純度純水、該高純度純水の無機及
び／又は有機薬品溶液、有機溶剤等が用いられる。

洗浄液の使用温度は１５〜１００℃、特に４０〜６０℃
が洗浄効果を高める上で好ましい、液流発生源としては
、ポンプおよび回転羽等が用いられ、これらを用いた液
流発生方法としては、ポンプ等により洗浄液を押出して
循環する方法や、洗浄液中で回転羽等を回転する方法が
挙げられる。

第１図の流体発生源はポンプ（図示していない）を用い
、それによって発生された液流をノズル４によって噴出
させている。

このように、ノズル４から箱状容器１に噴出された液流
は、第２図に示されるように箱状容器１内の突出リブ７
１１！１面近傍をほぼ断面形状に沿った層流で流れる。

ノズルは複数個用いると、容器Ｉ内の流れが互いに干渉
するので、干渉を少くする様装置するか、或いは１つで
あることが好ましい。

本発明の効果を確認するために箱状容器の洗浄実験を行
った。その内容を以下に説明する。

（実験例１） 第３図及び第４図に示されているような形状の容器を被
洗浄体とし、その内面の洗浄効果を調べた。容器の大き
さは開口部が縦約１３５１１１１１Ｘ４！７１約１４０
關×深さ約１３５關、側面５ａ及び５ｂからなる突出リ
ブはそれぞれ２６本で、リブ７の隣接間隔は約４．７ｍ
とした。容器は開口部を側方に向け、ノズルを開口部に
対し開口面から３０■以下として、ノズルは水流方向を
容器底部に対し平行に水平往復動させ、且つ全体を超純
水中に浸涜するため、上部開放の大型の表面を平滑に仕
上げたテフロン容器の中に収納した。

本実験では、洗浄対象容器の内壁面のみを洗浄の対象と
したので、前記テフロン容器中で洗浄対象容器の外側面
を完全に洗浄液に接触せぬよう隔壁にて適当に洗浄対象
容器開口部、内壁及び底部を分離した。

また排水はテフロン容器の上端からオーバーフローさせ
た。

本実験では、テフロン容器壁、洗浄容器の内容積及びテ
フロン容器内の前記隔壁で構成させる空間の容積は、約
１０Ｊであった。

洗浄対象容器内に０．１％の苛性ソーダ超純水溶液を入
れた後、軽く溶液を振い落して風乾したものを洗浄に供
した。

本発明の実験の場合は、上述した条件で洗浄液として１
８ＭΩ・口の超純水を用い、また洗浄液の流速は流量的
５０１　／ｌＮ１ｎ　、ノズル出口線速（平均）約３．
３ｍ／秒としな。また比較例として洗浄対象容器を上記
テフロン容器に入れないで、別の同じくテフロン製の開
口部縦２５０關Ｘ横２５０　ｒａｍ　Ｘ深さ２５０關の
角型の上部解放容器の中で、その容器底部コーナーに水
を約５０ｊ／ｎｉｎでＵ（給し、排水を上部からオーバ
ーフローさせ、同時にテフロン製把持具で洗浄対象容器
（同様にアルカリ０．１％水溶液で処理）を水中で前後
左右に動かしつつ洗った結果を示す。清浄化の程度は、
清浄排水の電気抵抗率を測定することによって行った。

実験結果を第５図に示す。

本発明の実験例では、比較例に比し容器壁面からの薬品
の洗浄除去が速く、強制的な洗浄効果が大きいことがわ
かる。

（実験例２） 実験例１では、洗浄対象物表面の無機薬品付着物の洗浄
の実験例を示したが、本例では粒子汚染の効果を確かめ
た。

汚染表面の作成は、シリコンウェーハ研磨に用いる研磨
スラリー（不二見研嚢剤社製ＧＣ３５５０）を純水中で
稀釈して１％溶液とし、これにノニオン系界面活性剤を
０．１％加えてこの中に洗浄対象容器を浸漬し、液滴を
振り切った後風乾した２本実験の粒子汚染のために用い
られた研磨剤稀釈液中の研磨粒子はシリカ微粒子で、平
均サイズ５ミクロン、粒子密度は７．６Ｘ１０７ゲ／溶
液ＣＣであった。

本実験例も実験例１と全く同じ洗浄を行い、測定は神鋼
ファウンドラー社製のダストカウンターで排液中の粒子
数をカウントしその減衰の仕方で効果を測定し。

実験結果を第６図に示す。

（実験例３） 実験例１および実施例２で使用したのと同種の容器を４
個準備し、室内に放置し、容器内面にダストを付着させ
る。これを２群に分け、一方は、実験例１と同じ処理を
し、もう一方はブラシ洗浄処理をする０次にこれらの容
器の中に１００ｃｃの純水を入れ、次いで予め洗浄処理
したフタをして密封する。

以上の洗浄から密封までの操作はクリーンベンチ内です
ばやく行い、外部汚染のないようにする。

これを振盪機にかけ、３０分間’ＩＡ盪洗浄する。

この洗浄液を前述のダストカウンターで測定した結果を
下表に示す。なお、カウンター値は０．０７μｍ以上の
粒子総数である。

〔発明の効果〕

実験例１〜３の結果より本発明は明らかである。

すなわち、前記の本発明の説明から明らかなように、洗
浄液中に浸漬した状態で洗浄液の噴流を適用することに
よって、粒子汚染を含む有機及び／又は無機の被ｊ摸汚
染の除去が高度に行われ、且つ表面に凹凸があったり、
またそのための理由で複雑な形状の洗浄面の高度清浄化
が可能となり、半導体素子の製造に関与する各種基板マ
スク、その移送保管に用いられる容器が高度に清浄な状
態で使用可能となり、高集積度の超ＬＳＩの製造を効率
的に実施し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の洗浄方法を示す斜視図、第２図はそ
の断面図、第３図は被洗浄体を示す正面図、第４図は第
３図のＡ−Ａ−断面矢視図、第５図は清浄水中の電気抵
抗率の変化を示すグラフ、第６図は清浄水中の粒子数の
変化を示すグラフである。 Ｅ・・・開口面、４・・・ノズル、７・・・突出リブ。 出願人代理人　　石　　川　　泰　　力筒　　１　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 （Ｍ（’）ｃｍ） 時　　　　間 清浄水中の電気抵抗率の変化 興５図 時　　　間 清浄水中の粒子数の変化。 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液状の洗浄剤に洗浄対象物を完全に浸漬し、該洗浄
   対象物の洗浄面に対し該洗浄剤からなる噴流を衝突せし
   め、該洗浄剤の化学的作用及び／又は物理的作用を利用
   して、粒子汚染を含む汚染を該洗浄面より除去する工程
   又は該工程の組合せからなる精密洗浄方法。 ２、洗浄対象物として、半導体ウェーハ、ガラスマスク
   、石英ガラスマスク、半導体ウェーハガラスマスク及び
   石英ガラスマスクのための移送又は保管容器の何れか１
   つが選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３、洗浄液として、超高純度純水、該高純度純水の無機
   及び／又は有機薬品溶液、有機溶剤の何れか１つが選ば
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の方法。