JPH0330329A - 半導体ウェハ洗浄装置 - 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〕 この発明は、半導体製造プロセスにおいて用いられる半
導体ウェハ洗浄装置（以下、洗浄装置という）に関する
。

〔従来の技術〕

従来から、半導体ウェハの表面に付着している微粒子や
残留している微量の薬液などの５４物を除去するにあた
っては、半導体ウェハが浸漬された超音波振動を印加し
、かつ、この半導体ウェハを洗浄液中で揺動操作するご
とによって洗浄する方法が採用されている。そして、こ
の際に用いられる洗浄装置としては、第２図の断面図で
示すように構成されたものが知られている。

この洗浄装置２０は、半導体ウェハＷが浸請される洗′
６Ｉ液２１を貯溜した洗浄槽２２と、この洗浄槽２２を
内装する外槽２３とを備えでおり、この外槽２３の底面
外側には超音波振動装置２４が配設されている。そして
、この外槽２３と洗浄（何２２との間には、超音波振・
劾を洗浄液２１に対して効率よく伝達するためのバッフ
ァ液２５がｒ＋Ｙｉたされている。一方、半導体ウェハ
Ｗはウニバカヒツト２６に立て姿勢の状態で保持されて
おり、このウェハカセット２６は外槽２３の一側部に設
けられたウェハ１３動装＝２７を構成するチャック２８
によって吊り下げ支持されている。なお、このウェハ揺
動装置２７は支点２９を中心として１ヱ動自在に支持さ
れた揺動アーム３０を備えており、その一端部には前記
チャック２８が、また、その他端部には揺動アーム３０
を揺動駆動する油圧シリンダなどのアクチュエータ３１
がそれぞれ連結されている。

そこで、この洗浄袋ｆｆ２０を用いた半導体ウェハＷの
洗浄においては、まず、洗浄すべき半導体ウェハＷをウ
ェハカセット２６上に移載したうえ、このウェハカセッ
ト２６をチャック２８で吊り下げ支持する。つぎに、こ
のウェハカセット２６を洗浄槽２２上に移送して洗浄液
２１中に浸漬したのち、外槽２３に配設された超音波振
動装置２４及びウェハ揺動装置２７のアクチュエータ３
１を起動する。すると、半導体ウェハＷが浸漬された洗
浄液２１には、超音波振動が印加されることになる。ま
た、同時に、この半導体ウェハＷは、アクチュエータ３
１で１ヱ動駆動される１！動アーム３０を介して洗浄液
２１中で揺動操作されることになる。その結果、半導体
ウェハＷの表面に付着していた異物は、超音波振動及び
揺動操作によって脱落させられて除去されることになる
。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、前記従来構成の洗浄装置２０を用いた洗浄方
法によれば、半導体ウェハＷの表面に付着した異物を容
易に除去するごとができる反面、つぎのような不都合が
生じていた。

すなわち、この半導体つ二ハＷの表面に、第３図（ａ）
で拡大して示すようなトレンチ孔’ｒ、例えば、その開
口径寸法が０．５〜１５０μｍであるのに対して深さ寸
法が３〜１５μｒｎというような高アスペクト比構造と
されたトレンチ孔゛「が形成されている場合には、この
トレンチ孔′ｒ内に残存する気に！１３２によって洗浄
液２１の侵入が妨害されてしまい、超音波振動や揺動操
作によっては気泡３２と洗浄液２１との置換が行われな
くなってしまう。そこで、このトレンチ孔゛Ｆの内面に
付着している異物（図では、符号３３で示す）は除去さ
れずにそのまま残留してしまうことになり、半導体ウェ
ハＷにおける品質や歩留りの低下を招いてしまう。

本発明は、このような不都合に鑑みて創案されたちので
あって、半導体ウェハの表面にＩ・レンチ孔のような高
アスペクト比構造が形成されていても、その内部に残存
する気泡と洗浄液とを置換することができ、その内面に
付着した異物をより確実に除去して半導体ウェハにおけ
る品質や歩留りの向上を図ることが可能な半導体ウェハ
洗浄装置の提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体ウェハ洗浄装置は、半導体ウェハ
が浸漬される洗浄液を貯溜し、かつ、この洗′ｆＩＩ液
に超音波振動を印加する超音波振動装置が配設された洗
浄槽と、この洗浄槽を内装し、かつ、加圧及び減圧手段
が配設された圧力容器とを備えたことを特徴とするもの
である。

〔作用〕

上記構成によれば、洗浄すべき半導体ウェハを大気圧下
で洗浄槽に貯溜された洗浄液中に浸漬し、かつ、この洗
浄液に超音波振動を印加しながら、圧力容器内を加圧及
び減圧操作することが可能となる。そこで、この圧力容
器内を減圧操作した場合には、大気圧下で互いに釣り合
っていた洗浄液と半導体ウェハの表面に形成されたトレ
ンチ孔内に残存する気泡との圧力バランスが変化し、く
ずれてしまうことになる。そして、洗浄液と気泡との圧
力バランスがくずれると、この気泡は洗浄ｌ＆との圧力
バランスを保つべく体積膨張しながら浮き上がり、最終
的にはトレンチ孔の外部に抜は出てしまう。そこで、こ
の気泡が抜は出ると同時に、トレンチ孔の内部には洗浄
液が侵入することによって気泡と洗浄とが置換されるこ
とになり、侵入した洗浄液によってトレンチ孔内面の洗
浄が行われることになる。

さらに、この圧力容器内における加圧及び減圧操作を繰
り返して行うと、これらの圧力変化に応じて洗浄液が流
動することになり、トレンチ孔内に侵入した洗浄液が入
れ替わる結果、トレンチ孔の内面に対する洗浄が促進さ
れるごとになる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る洗浄袋πの概略構成を示す断面図
であり、この図における符号１は洗浄装＝である。なお
、この第１図において、従来の洗浄装置２０を示す第２
図と互いに同一もしくは相当する部品、部分については
同一符号を付している。

この１先浄装置１は、ウェハカセット２６に立て姿勢で
保持された半導体ウェハＷが浸漬される洗浄液２１を貯
溜した洗浄槽２２と、この洗浄槽２２を内装して加圧及
びか！圧操作される圧力容器２とを備えており、洗浄槽
２２の底面外側には洗浄ｌ夜２１に超音波振動を印加す
る超音波振動装置２４が配設されている。そして、この
圧力容器２の上部には、揺動自在に支持された油圧シリ
ンダなどのアクチュエータ３で開閉自在に支持された容
器蓋４が配設されており、この容器蓋４はシール部材５
を介して圧力容器２の開口を密閉しうるようになってい
る。

また、この圧力容器２の一方の側面には、減圧手段６を
構成する排気配管７の一端が連通接続されている。そし
て、この排気配管７の他端は、真空ポンプ８によって常
時１００〜２００　Ｔｏｒｒ程度に減圧して維持された
減圧バッファ槽９に排気弁１０を介して連通接続されて
いる。なお、この減圧バッファ槽９の内容積は、例えば
、０．５秒以下というような短時間で圧力容器２内を減
圧しうる圧力容器２の数十倍というような大きさに設定
されている。さらに、この圧力容器２の他方の（！１．
１１面には、加圧手段１１を構成する大気圧導入配管１
２が連通接続されている。そして、この大気圧導入配管
１２には、圧力容器２の内部圧力を大気圧に復帰する際
に用いられる復圧弁１３が配設されている。なお、図中
の符号１４は、大気に含まれた０１１８ｍ以上というよ
うな大きさの粒子を除去すべく大気導入配管１２の開口
端に設けられたフィルターである。

ところで、この加圧手段１１は後述するように圧力容器
２内を加圧操作する際に用いられることになるが、例え
ば、この圧力容器２内を加圧ｌ暴作するための加圧配管
系（図示していない）を大気導入配管１２系とは別に設
けてもよいことはいうまでもない。

つぎに、上記構成とされた処理装置ｆｌを用いて行う半
導体ウェハＷの洗浄手順を、第１図及び第３図（ａ）　
、　（ｂ）で示す半導体ウェハＷを拡大して示す断面図
に基づいて説明する。

まず、洗浄すべき半導体ウェハＷをウェハカセット２６
上にａ置して保持させたのち、アクチュエータ３を起ｅ
）Ｊ　シて圧力容器２の容器蓋４を開操作する。そして
、カセット保持治具（図示していない）を用いることに
より、ウェハカセット２６を洗浄液２１中に浸漬して洗
浄槽２２の底面内側に！！置する。すると、半導体ウェ
ハＷの表面に形成された高アスペクト比構造のトレンチ
孔Ｔの内部には、従来例と同様、すなわら、第３図（ａ
）で示すような気泡３２が残存することになる。そして
、この気泡３２は超音波振動２４を起動することによっ
て洗浄１２１に超音波振動を印加してもトレンチ孔Ｔ内
から抜は出すことはなく、このトレンチ孔′ｒ内への洗
浄液２１の侵入を妨害することになる。

つぎに、アクチュエータ３を再起動して圧力容器２の容
器蓋４を閉操作したのち、排気弁１０を開操作して圧力
容器２と減圧バッファ槽９とを導通することによって圧
力容器２内を減圧操作する。

すると、この減圧操作により、大気圧下で互いに釣り合
っていた洗浄？＆２１と半導体ウェハＷの表面に形成さ
れたトレンチ孔Ｔ内に残存する気泡３２との圧力バラン
スが変化して（ずれてしまうごとになる。そして、この
気泡３２は洗浄液２１との圧力バランスを保つべく体積
膨張しながら浮き上がることになり、最終的には、第３
図（ｂ）で示すように、トレンチ孔１゛の外部に抜は出
てしまう。

そこで、この気泡３２が抜は出ると同時に、トレンチ孔
′ｒの内部には洗浄液２１が侵入し、気泡３２と洗浄液
２１とが互いに置換されることになる。なお、このとき
、圧力容器２内が極めて短時間で減圧操作されることに
伴って洗浄槽２２にｌｒ溜された洗浄液２１を持ち上げ
る作用が同時的に生じることになり、この洗浄液２１の
流動に追随して気泡３２の浮き上がり及び抜は出しが促
進されることにもなる。その結果、気）包３２と置換さ
れた洗浄液２１がトレンチ孔Ｔ内に侵入するとともに、
この洗浄液２１に超音波振動が印加されることによって
半導体ウェハＷに形成されたトレンチ孔Ｔ内の洗浄が行
われることになり、トレンチ孔Ｔの内面に付着していた
異Ｔｈ３３が脱落して除去されることになる。

さらに、大気導入配管１２に配設された復圧弁１３を開
操作することによって圧力容器２内の力［１圧操作を行
うと、減圧操作と同様に、圧力変化に伴う洗浄液２１の
流動が生じることになる。そこで、圧力容器２内の加圧
及び減圧操作を繰り返して行うと、洗浄液２１が流動す
ることによってトレンチ孔Ｔ内に侵入した洗浄液２１が
入れ替わることになり、トレンチ孔′ｒの内面に対する
洗浄がより一層促進されて異物３３の除去が効率化され
ることになる。ところで、以上説明したような手順で洗
浄された半導体ウェハＷは、大気導入配管１２を通じて
圧力容器２内に大気を導入したのち、容器蓋４を開操作
したうえで洗浄装置１の外部へ取り出されることになる
。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、圧力容器内を
減圧操作すると、これに内装された洗浄槽内の洗／７Ｉ
？ｌｌ中に浸漬された半導体ウェハの表面に形成された
トレンチ孔内に残存していた気泡と）先浄液とが置換さ
れる。そこで、このトレンチ孔の内部には洗浄液が侵入
することになり、侵入した洗浄液によってトレンチ孔内
面の洗浄が行われることになる。さらに、この圧力容器
内における加圧及び減圧操作を繰り返して行うと、トレ
ンチ孔内に侵入した洗浄液が流動して入れ替わることに
なり、トレンチ孔内面に対する洗浄が促進されることに
なる。

したがって、本発明によれば、半導体ウェハの表面にト
レンチ孔のような高アスペクト比構造が形成されている
場合であっても、その内部に残存する気泡と洗浄液とを
容易に置換することができ、その内面に付着した微粒子
や残存薬液などの異物をより確実に除去することが可能
となる結果、半導体ウェハにおける品質や歩留りの向上
を図ることができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体ウェハ洗浄装置の概略構成
を示す断面図であり、第２図は従来例に係る半導体ウェ
ハ洗浄装置の概略構成を示す断面図である。また、第３
図（ａ）　、　（ｂ）のそれぞれは、半導体ウェハの表
面に形成されたトレンチ孔を拡大して示す要部断面図で
ある。 図における符号１は半導体ウェハ洗浄装置、２は圧力容
器、６は減圧手段、１１は加圧手段、２１は洗浄液、２
２は洗浄槽、２４は超音波振動装置、Ｗは半導体ウェハ
、Ｔはトレンチ孔である。 なお、図中の同一符号は、互いに同一もしくは相当する
部品、部分を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハが浸漬される洗浄液を貯溜し、かつ
   、この洗浄液に超音波振動を印加する超音波振動装置が
   配設された洗浄槽と、 この洗浄槽を内装し、かつ、加圧及び減圧手段が配設さ
   れた圧力容器とを備えたことを特徴とする半導体ウェハ
   洗浄装置。