JPH04122024A - 蒸気洗浄方法及びその装置 - 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］ 本発明は、半導体ウェハや磁気ディスク等の電気材料や
、光学部品、電子部品、これらを搭載したプリント基板
、電子機器、光学機器等の被洗浄物を蒸気で洗浄する蒸
気洗浄方法及びその装置に係り、特に、被洗浄物が疎水
性を有する場合でも高い洗浄効果を得るのに好適な蒸気
洗浄方法及びその装置に関する。

［従来の技術］ 近年、ＬＳＩ等の半導体装置の集積度は著しく向上して
おり、４メガビットＤ−ＲＡＭの量産化が開始され、更
に１６メガビツト、６４メガビツトへと進歩している。

このように、微細加工技術が進歩しサブミクロン時代に
突入すると、半導体ウェハの表面に微細な不純物が残っ
ているだけでそのウェハを用いたＬＳＩは不良品となっ
てしまう。そこで、ＬＳＩ製造工程における洗浄技術の
役割はかなり増大してくる。

一般に、半導体ウェハ等の基板表面に付着した汚染物質
を除去する場合、先ず溶剤（トリクレン、アセトン、Ｈ
２Ｏ，−ＮＨ，○Ｈ混合液など）を用いて汚染物質の油
脂分を除去し、次に、酸・アルカリ　　（ＨＦ、　　　
Ｈ２０，−ＮＨ，Ｏ，Ｈ，ＨＣｆｆ−Ｈ２０２混合液な
ど）を用いて汚染物質の金属分を除去する。このような
薬液を用いて汚染物質が除去された基板は、次に、超純
水を用いて洗浄され、この洗浄後に表面に残留した超純
水の水滴が除去（乾燥）されてから、次の工程に送られ
る。

ここで用いる超純水の純度は極めて高く、比抵抗１８Ｍ
Ω−ＣＩ１．ＴＯＣ１０ρρｂ以下、Ｏ，，１μｍ以上
の微粒子１０個／　ｍ　Ｑ以下の水質を保持している。

しかしながら、斯かる超純水を用いて基板を洗浄しても
、洗浄後にその表面に残留した水滴をうまく除去しない
かぎり、この基板を用いたＬＳＩは不良品となる率が高
くなってしまう。従って、水滴除去（乾燥）方法にも工
夫が必要となる。

従来の水滴除去（乾燥）技術として、熱風によって乾燥
させるもの（熱風乾燥法）、洗浄後に基板を回転させそ
の遠心力で水滴を飛散させるもの（スピンドライ法）、
有機溶剤（例えばイソプロピルアルコール、以下、ＩＰ
Ａと略記する。）の蒸気を用い残留水滴をこの有機溶剤
と置換してから該有機溶剤を乾燥させるもの（ＩＰＡ蒸
気乾燥法）があり、実際のウェハ洗浄工程で用いられて
いる。

また、現状における超純水による洗浄では、超純水をオ
ーバーフローさせた容器に基板を浸漬させ、基板に付着
している薬液を超純水に置換する方法が採用されている
。

尚、従来技術に関連するものとして、特開昭６１−１７
４９８２号、特開昭６１−１３８５８２号、特開昭６１
−１３８５８３号、特開昭６１−２００８８５号、超Ｌ
ＳＩウルトラクリーンテクノロジーシンポジウムＮｏ、
２．超純水・高純度薬品供給系プロシーディング、ｐｐ
３９９がある。

［発明が解決しようとする課題］ 半導体ウェハ等の洗浄では、最終的にこの被洗浄物表面
に不純物（例えば、洗浄に用いた溶液中に含まれる微粒
子や溶解している物質の析出物）が残留しないことが必
要である。また、洗浄は迅速且つ低コストで実行できる
ことが望ましい。しかし、従来技術においては、これら
の点が不十分であり、被洗浄物表面に不純物が残留する
虞がある。

熱風乾燥法では、基板表面に付着した水滴を熱風により
蒸発させるので、水滴中に含まれる微粒子が残留したり
、水滴中に溶解している物質が基板表面に析呂したりす
る虞がある。スピンドライ法では、基板表面に付着した
水滴の全てを除去できる訳ではなく、特に細かい溝中に
残留した水滴の除去は難しく、微粒子や析出物が残留す
る虞がある。ＩＰＡ蒸気乾燥法は、残留水滴をＩＰＡで
置換してから乾燥させるので、残留水滴中の微粒子や溶
解物質の影響はないが、置換したＩＰＡ中の微粒子や溶
解物質析出物が残留する虞がある。また、ＩＰＡは安価
であるが、大量に使用するとコストが嵩むという問題も
ある。

更に、従来の洗浄方法では、製造コストの嵩む超純水を
大量に使用するので、洗浄コストが嵩み、また、大量の
超純水を製造する装置やその容器それらの設置場所も必
要になるという問題もある。

これに加え、半導体ウェハの様に被洗浄物が疎水性を有
する場合には、水をはじく性質があるため超純水による
洗浄効果はそれほど上がらないという問題もある。

上述した問題は、半導体ウェハを例にとって説明したが
、光学部品としてのレンズや他の電子機器等の被洗浄物
についても同様にいえることである。

本発明の目的は、被洗浄物を安価且つ迅速に、少しの不
純物も残留させることなく洗浄することのできる蒸気洗
浄方法及びその装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、被洗浄物表面を水蒸気で洗浄する場合に、
水蒸気中に有機物質を混合させた混合蒸気にて洗浄する
ことで、達成される。

［作用］ 有機物質は親水基を持つので、混合蒸気の凝縮液の表面
張力は、水の表面張力よりも小さい。このため、被洗浄
物が疎水性を有していても、この凝縮液は被洗浄物表面
上に水滴としてのりやすく、この凝縮液が表面上の不純
物を良好に洗浄することになる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る蒸気洗浄装置の構成
図である。本実施例の蒸気洗浄装置は、蒸気発生装置１
０８と、洗浄槽１０１と、冷却媒体供給装Ｎ１０４とか
らなる。水もしくはＩＰＡ水溶液１０９が蒸気発生装置
１０８に供給され、加熱器１１４にて加熱され、蒸気と
なる。この蒸気発生装置１０８は、蒸気出口に、例えば
ポリエチレンなど有機性の膜でなる疎水性多孔質膜１１
０を備え、蒸気中のミストはこの疎水性多孔質膜１１０
で除去され、高純度の蒸気１１１となり、切替弁１１２
を介して洗浄槽１０１に供給される。

洗浄槽１０１には、被洗浄物が設置され、高純度蒸気１
１１にて洗浄される。本実施例では、被洗浄物として板
状の基板１０２を用い、この基板１０２の表と裏を蒸気
洗浄する。洗浄槽１０１は、この基板１０２を取り付け
る支持台１０７を備え、この支持台１０７と基板１０２
とにより、気密な２室に分離される。そして、一方の室
に洗浄用蒸気が供給され基板１０２の一方の面が洗浄さ
れ、他方の室に冷却媒体が供給されて洗浄対象の基板１
０２が直接冷却される。

冷却媒体供給装＠１０４は、超純水あるいは窒素などの
不活性ガスを冷却媒体として洗浄槽１０１に切替弁１１
３を介して供給するようになっている。

前記の切替弁１１２とこの切替弁１１３には高純度蒸気
１１１と冷却媒体１０３とが接続され、洗浄槽１０１の
第−室に高純度蒸気１１１を供給するときは第二室に冷
却媒体１０３を供給し、第二室に高純度蒸気１１１を供
給するときは第−室に冷却媒体１０３を供給するように
なっている。そして、洗浄の際に呂た混合蒸気の凝縮液
１０５（１０６）や冷却媒体の廃液１０６（１０５）は
、各室の排出口から排出される。

洗浄槽１０１の両方の室（第−室、第二室）には過熱蒸
気あるいは高温の不活性ガス１１５が供給される構成に
なっており、基板洗浄後にこの過熱蒸気等１１５により
基板１０２の両面の乾燥が行われる。

斯かる構成の蒸気洗浄装置において、前工程で薬液を用
い汚染物質が除去された基板１０２が洗浄槽１０１に取
り付けられる。蒸気発生装置１１０８で発生されたＩＰ
Ａと水との混合蒸気は、疎水性多孔質膜１１０でミスト
が除去され、先ず洗浄槽１０１の第−室（基板１０２の
第一室側の面を表、第二室側の面を裏とする。）に供給
される。一方、第二室には冷却媒体が供給され、基板１
０２の裏面に直接接触する冷却媒体により基板１０２は
冷却される。

基板１０２の表面に吹き付けられた混合蒸気は、基板１
０２により熱が奪われて凝縮する。混合蒸気中のＩＰＡ
は親水基であるＯＲ基を持つので、混合蒸気の凝縮液は
、半導体ウェハの様に疎水性を持つ基板でもその表面に
凝縮液が付着し、この凝縮液が基板表面の不純物を洗い
流すことになる。本実施例では、基板１０２を冷却媒体
で直接冷却しているので、基板表面に凝縮する凝縮液の
液量は増大し、良好な洗浄が可能となる。

その後、切替弁１１２，１１３を切り替えて、混合蒸気
で基板裏面側を同様に洗浄する。このときは、基板表側
に直接冷却媒体を接することで基板１０２を冷却する。

最後に、過熱蒸気等１１５を両室に流すことで、基板の
両面を乾燥させる。尚、冷却媒体として超純水を用いる
と、表側の蒸気洗浄と並行して、裏側の超純水による洗
浄が同時にでき、効率的である。

次に、良好な洗浄を可能にするＩＰＡ水溶液の最適濃度
範囲を説明する。第２図は、　ＩＰＡ水溶液の気−液平
衡線図である。また、第３図は、ＩＰＡ水溶液の濃度と
表面張力との関係を示すグラフである。

疎水性を有する被洗浄物、例えばベアのＳｉウェハ（表
面の５ｉｎ２をフッ素で除去したウェハ）等は１表面張
力が３０ｄｙｎｅ／ｃ■以下の液体でないと親和性が弱
い。従って、Ｓｉウェハ上で凝縮した凝縮液の表面張力
が、高々この値となるようにする必要がある。第３図に
よれば、表面張力の値が３０ｄｙｎｅ／ｃ■となるＩＰ
Ａ濃度は、少なくとも約３０％にしなければならない、
つまり、混合蒸気中のＩＰＡ濃度が３０％になるように
する。一方、第２図によれば、気相状態つまり蒸気状態
におけるＩＰＡの濃度を３０％にするには、液相で３％
あれば良いことがわかる。即ち、３％のＩＰＡ水溶液を
加熱器で加熱することでＩＰＡの濃度が３０％の混合蒸
気が生成される。また、ＩＰＡ水溶液を蒸発させる場合
、蒸発の際に同伴するミストを疎水性多孔質膜で除去す
るが、原液のＩＰＡ濃度が高すぎると、そのミストを除
去することが難しくなる。この限界を示す実験値は、原
液の表面張力値で４０ｄｙｎ、ｅ／ｃｍである。つまり
、第３図によれば、２０％の濃度が限界値となる。即ち
、ＩＰＡ水溶液の最適濃度は、３〜２０％である。

第４図は、洗浄用蒸気をノズルを用いてウェハに吹き付
けたときの効果を示す図である。蒸気雰囲気中にウェハ
を置き、このウェハの裏面を冷却すると、同図（ａ）に
示すように、ウェハ全面に凝縮液の水滴が付着する。こ
のとき、同図（ｃ）に示すようなノズルを用いて洗浄用
蒸気をウェハに吹き付けると、同図（ｂ）に示すように
、吹き付けられた箇所はきれいな液膜ができるとともに
、凝縮液を吹き飛ばす効果もあり、洗浄効果が向上する
。

ウェハ全面を均一に洗浄するには、同図（ｃ）の矢印に
示す様にノズルを移動させればよい。尚、混合蒸気で洗
浄すれば一層効果があるが、ノズルを用いることで、水
蒸気のみによる洗浄でもある程度の効果はある。

第５図は、連続洗浄装置の構成図である。蒸気洗浄装置
５０１には、被洗浄物５０４が自動的に右から左に流れ
ていく、蒸気洗浄装置５０１に入った被洗浄物５０４は
、先ず、薬液５０６にて洗浄される。そして次の部屋に
て、冷却媒体５０２により冷却された被洗浄物は、混合
蒸気５０３にて片面が洗浄される。

更に次の部屋にて同様にもう一方の片面が洗浄され、最
後に、高純度の不活性ガス５０５にて乾燥される。

以上述べた実施例では、ＩＰＡ水溶液を蒸発させること
で、洗浄用の混合蒸気を生成したが、水蒸気とは別にＩ
ＰＡの蒸気を生成し、蒸気同士を混合して洗浄用蒸気と
する構成でもよいことはいうまでもない、この場合、水
蒸気は水蒸気中のミストを除去する疎水性多孔質膜を用
意し、ＩＰＡ蒸気中のミストはそれ専用に除去する疎水
性多孔質膜を別に用意してもよく、また、蒸気を混合し
た後で疎水性多孔質膜を通す構成でもよい。

また、水蒸気に混合する物質としてＩＰＡを採用したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、他の有機物
質でもよく、特に、親和性を持つ親水基を有し、表面張
力の値を小さくする物質であればよい。

［発明の効果〕 本発明によれば、洗浄により生じる凝縮液の表面張力の
値が小さいので、親和性が高く凝縮液による洗浄効果が
高まる。また、蒸気洗浄時に被洗浄物を冷却することで
、大量の凝縮液を生成させ凝縮液による洗浄効果を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る蒸気洗浄装置の構成図
、第２図はＩＰＡ水溶液の気−液平衡図、第３図はＩＰ
Ａ水溶液の濃度と表面張力との関係を示すグラフ、第４
図（ａ）、（ｂ）はノズルによる洗浄効果の説明図、第
４図（ｃ）はノズルの一例登示す図、第５図は連続洗浄
装置の構成図である。 １０１・・・洗浄槽、１０２・・・基板（被洗浄物）、
１０３・・・冷却媒体、１０４・・・冷却媒体供給装置
、１０８・・・蒸気発生装置、１０９・・・ＩＰＡ水溶
液、１１０・・・疎水性多孔質膜、１１１・・・高純度
混合蒸気、１１４・・・加熱器。 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 第 図 第 図 哀側ＩＬ崖（−） 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被洗浄物表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄方法にお
   いて、水蒸気中に有機物質を混合させた混合蒸気にて洗
   浄することを特徴とする蒸気洗浄方法。 ２、電気材料表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄方法にお
   いて、水蒸気中にアルコールを混合しこの混合蒸気にて
   洗浄することを特徴とする蒸気洗浄方法。 ３、電気材料表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄方法にお
   いて、水蒸気中にイソプロピルアルコールを混合しこの
   混合蒸気にて洗浄することを特徴とする蒸気洗浄方法。 ４、疎水性材料表面を水蒸気にて洗浄する蒸気洗浄方法
   において、水蒸気中に表面張力を小さくする物質を混合
   しこの混合蒸気にて洗浄することを特徴とする蒸気洗浄
   方法。 ５、被洗浄物表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄方法にお
   いて、水蒸気中に親水基を持つ物質を混合しこの混合蒸
   気にて洗浄することを特徴とする蒸気洗浄方法。 ６、請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、混合蒸
   気を、混合する物質の水溶液から生成することを特徴と
   する蒸気洗浄方法。 ７、請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、混合蒸
   気を、水蒸気に、混合する物質の蒸気を混合することで
   生成することを特徴とする蒸気洗浄方法。 ８、請求項７において、混合物質の蒸気を、疎水性多孔
   質膜を通してから水蒸気に混合することを特徴とする蒸
   気洗浄方法。 ９、請求項７または請求項８において、水蒸気は疎水性
   多孔質膜を通した後の水蒸気であることを特徴とする蒸
   気洗浄方法。 １０、電気材料表面を蒸気にて洗浄する蒸気洗浄方法に
   おいて、イソプロピルアルコールの３〜２０％水溶液の
   蒸気にて洗浄することを特徴とする蒸気洗浄方法。 １１、疎水性材料表面を蒸気にて洗浄する蒸気洗浄方法
   において、凝縮液の表面張力を３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下
   にする物質を混合した水溶液の蒸気にて洗浄することを
   特徴とする蒸気洗浄方法。 １２、請求項１乃至請求項１１のいずれかにおいて、混
   合蒸気をノズルにて被洗浄物に吹き付けることを特徴と
   する蒸気洗浄方法。 １３、請求項１乃至請求項１２のいずれかにおいて、洗
   浄時に被洗浄物を冷却媒体で冷却することを特徴とする
   蒸気洗浄方法。 １４、請求項１乃至請求項１３のいずれかにおいて、被
   洗浄物が板状であり一方の面を混合蒸気にて洗浄した後
   に他方の面も混合蒸気にて洗浄することを特徴とする蒸
   気洗浄方法。 １５、請求項１乃至請求項１４のいずれかにおいて、洗
   浄後に、被洗浄物を、過熱蒸気あるいは不活性ガスにて
   乾燥させることを特徴とする蒸気洗浄方法。 １６、被洗浄物表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄装置に
   おいて、水蒸気と有機物質の蒸気との混合蒸気で被洗浄
   物を洗浄する手段を備えることを特徴とする蒸気洗浄装
   置。 １７、電気材料表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄装置に
   おいて、水蒸気とアルコールの蒸気との混合蒸気で被洗
   浄物を洗浄する手段を備えることを特徴とする蒸気洗浄
   装置。 １８、電気材料表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄装置に
   おいて、水蒸気とイソプロピルアルコールの蒸気との混
   合蒸気で被洗浄物を洗浄する手段を備えることを特徴と
   する蒸気洗浄装置。 １９、疎水性材料表面を水蒸気にて洗浄する蒸気洗浄装
   置において、水よりも表面張力が小さい物質の蒸気と水
   蒸気との混合蒸気で被洗浄物を洗浄する手段を備えるこ
   とを特徴とする蒸気洗浄装置。 ２０、被洗浄物表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄装置に
   おいて、親水基を持つ物質の蒸気と水蒸気との混合蒸気
   で被洗浄物を洗浄する手段を備えることを特徴とする蒸
   気洗浄装置。 ２１、請求項１６乃至請求項２０のいずれかにおいて、
   前記手段は、混合する物質を蒸気にする前の水に混合し
   てから混合蒸気を生成するものであることを特徴とする
   蒸気洗浄装置。 ２２、請求項１６乃至請求項２０のいずれかにおいて、
   前記手段は、水蒸気に、混合する物質の蒸気を混合する
   ものであることを特徴とする蒸気洗浄装置。 ２３、請求項２２において、前記手段は、疎水性多孔質
   膜を備え、混合する物質の蒸気をこの疎水性多孔質膜を
   通してから水蒸気に混合するものであることを特徴とす
   る蒸気洗浄装置。 ２４、請求項２２または請求項２３において、前記手段
   は、混合対象の水蒸気中のミストを除去する疎水性多孔
   質膜を備えることを特徴とする蒸気洗浄装置。 ２５、電気材料表面を蒸気にて洗浄する蒸気洗浄装置に
   おいて、洗浄用蒸気をイソプロピルアルコールの３〜２
   ０％水溶液から生成する手段を備えることを特徴とする
   蒸気洗浄装置。 ２６、疎水性材料表面を蒸気にて洗浄する蒸気洗浄装置
   において、洗浄用蒸気を、凝縮液の表面張力を３０ｄｙ
   ｎｅ／ｃｍ以下にする物質を混合した水溶液から生成す
   る手段を備えることを特徴とする蒸気洗浄装置。 ２７、請求項１６乃至請求項２６のいずれかにおいて、
   混合蒸気を被洗浄物に吹き付けるノズルを備えることを
   特徴とする蒸気洗浄装置。 ２８、請求項１６乃至請求項２７のいずれかにおいて、
   洗浄時に被洗浄物を冷却媒体で冷却する冷却手段を備え
   ることを特徴とする蒸気洗浄装置。 ２９、請求項１６乃至請求項２８のいずれかにおいて、
   被洗浄物が板状のとき一方の面を混合蒸気にて洗浄した
   後に他方の面も混合蒸気にて洗浄する手段を備えること
   を特徴とする蒸気洗浄装置。 ３０、請求項１６乃至請求項２９のいずれかにおいて、
   洗浄後に被洗浄物を過熱蒸気あるいは不活性ガスにて乾
   燥させる乾燥手段を備えることを特徴とする蒸気洗浄装
   置。 ３１、電気材料表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄方法に
   おいて、水蒸気をノズルにて被洗浄物に吹き付けること
   を特徴とする蒸気洗浄方法。 ３２、電気材料表面を水蒸気で洗浄する蒸気洗浄装置に
   おいて、被洗浄物表面に水蒸気を吹き付けるノズルを備
   えることを特徴とする蒸気洗浄装置。