JPH04167525A - 洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents

洗浄装置および洗浄方法

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JPH04167525A
JPH04167525A JP29576490A JP29576490A JPH04167525A JP H04167525 A JPH04167525 A JP H04167525A JP 29576490 A JP29576490 A JP 29576490A JP 29576490 A JP29576490 A JP 29576490A JP H04167525 A JPH04167525 A JP H04167525A
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JP
Japan
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cleaning
carrier
inert gas
side wall
liquid
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Application number
JP29576490A
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English (en)
Inventor
Ichiro Nakao
中尾 一郎
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明は洗浄装置および洗浄方法に関し 特に半導体等
の製造工程における基板の洗浄に関すも従来の技術 半導体基板の大型化に伴1.X、半導体基板を純水や薬
液で浸漬する洗浄装置(洗浄槽)の大型化が進んでいム
 まt−装置の自動化に伴し一種々の機能を付加するこ
とも洗浄槽の大型化の原因となっていも バッチ式の洗
浄方式ではこの洗浄槽の大型化に伴って、純水や薬液の
停滞する領域が増加する傾向にあム 第5図は従来の半
導体Si基板を洗浄するための純水洗浄槽を示す断面図
であム 矢印は純水の流れの方向と流速を示しており、
1は洗浄装置側低 5はSi基板 4はSi基板のキャ
リア、6はキャリアの窓であム 給水管3から導入され
た純水10は 多孔板2に設けられた穴によって分散さ
れ 矢印のように洗浄槽上部に向かって流れ 槽の上部
から流れだす。洗浄CヨSi基板5.キャリア4.洗浄
槽すべてが完全に洗浄されるまで続けられも 発明が解決しようとする課題 しかしながら前記のような構成において、実際に液の流
れを調べてみるとSi基板5中央部では液は上昇流であ
るカミ キャリア4に接する周辺部では下向きでかつ非
常に流速が小さ1.%  第5図でSi基板5の中心軸
付近の流速Vn・に比べて、キャリア4内側上部付近の
流速vs・は100分の1以下となり、はとんど水の流
れない停滞領域とな&Si基板5の洗浄を行う場合、S
i基板5全体とキャリア4および洗浄槽内暮 すべての
表面に付着した異物やイオンを除去する必要があもなぜ
なら一部分でも洗浄が不十分な場合、洗浄槽からSi基
板5を引き出すときや乾燥するときや次の工程で、その
汚れが他の部分にも拡散してしまうからであム したが
って一部分でもVB・のような遅い流速のところが存在
すれば 洗浄効率が悪くなることを意味し 高価な純水
の使用量増加に伴うコスト上昇や、洗浄に要する時間が
長くなる等の問題点を有していも 課題を解決するための手段 本発明は 基板を収納し側壁に液抜きの窓を有するキャ
リアを、洗浄槽内にこの洗浄槽の側壁と所定の間隔を有
して設置し 前記側壁とキャリア間に洗浄液と不活性ガ
スの通路を形成し 前記不活性ガスのつくる上昇流によ
り前記液抜きの窓から前記通路への洗浄液の流れをつく
る洗浄装置を用し\ 不活性ガスの流量を左右対称へ 
あるいは右と左で異なるように周期的に変えて洗浄を行
うものであa 作用 本発明は前記した構成により、このような洗浄を採用す
ると、不活性ガスの気泡によりキャリアの外側の流速が
上昇し そのために側壁とキャリア間の通路と液抜きの
窓の間で流れが生改 従来流速の遅かったキャリアの内
側付近の流速を上昇させることができム さら?Q  
不活性ガスの流量を右と左で異なるように周期的に変え
て洗浄を行えIL  不活性ガスがキャリアの外側を左
右アンバランスに流れることにより、キャリアの外側の
洗浄液の流速も左右非対称となム これにより、従来流
速のもっとも遅かったキャリアの内側付近の流速力(不
活性ガスの流れた側で上昇すム さらく つぎの周期で
反対側に不活性ガスが流れた場合には前の周期と反対側
の流速が上昇すム これにより基板面内の洗浄液の流速
分布が均一化すもこれにより、基板全体の異物やイオン
の除去効率が向上し 純水使用量の低減 洗浄時間の短
縮が可能となり、半導体等の製造工程におけるコスト低
減 製造時間短縮に寄与すも 特にエツチング溝や穴の
形成された半導体基板の完全な洗浄を効率よ〈実施する
ことが可能となム な較 本発明で(よ 不活性ガスは
キャリアの外側しか通らないた碌 不活性ガスを洗浄槽
全体に流した場合のような不活性ガスの基板への付着に
よる洗浄不良の心配はなしも 実施例 (実施例1) 第1図は本発明の実施例の水洗槽の概要を示す断面図で
、矢印は水洗中の流速を示す。な耘 第5図と同一部分
には同一番号を示す。以下、本発明の一実施例として、
直径150mmの半導体S1 (シリコン)基板水洗槽
への応用例について、第1図を参照して説明すも 第1図において、 lは洗浄槽倒像 2は多孔楓3は給
水管、 4はキャリア、 5はS1基楓 8はN!管(
左)、9はN2管(右)、 11はN2気泡であも 以
上のように構成されたこの実施例において、以下にその
動作を説明すも まず、洗浄開始後最初の10秒間はNa管(左)8より
不活性ガス(チッソガス)を2L/minを流す。N2
気泡11により左側の洗浄槽側壁1とキャリア4の間に
流れる流速vc左はN2を流さない右側の流速vc右よ
り犬きくなも これにより、この大きな流速vcに影響
されて左側の窓6を通して純水が流れ キャリア左内側
上部付近の基板5表面での流速V@左はN2を流さない
場合に比べて大きくなり、Si基板5の中心軸付近の流
速v11の10分の1以上を確保できも 従来の構造(
N2を流さない場合)では100分の1以下でほとんど
停滞していたのと比べれば大きな改良であa 次ぎに1
0秒間N2管(右)9より不活性ガス(チッソガス)を
2L/minを流す。以衡 周期的に不活性ガスをN2
管(左)8.Na管(右)9から交互に流も また 本発明においては チッソガスを基板のある中央
付近には流さないのでチッソガスが基板に付着して洗浄
不良になることはな(〜 (チッソガスを洗浄槽の下部
全面から噴き出させて洗浄効率を上げる洗浄槽がすでに
実用化されている力(この場合、チッソガスが基板に付
着して洗浄不良をおこす場合があり問題であっt−) 第3図に 本発明を用いた場合と、従来法の場合での水
洗時間の効果を示す。希硫酸を付着したウェハー(Si
半導体基板)の入ったキャリアを、水洗槽で純水による
水洗をした場合へ 排液される純水の比抵抗を測定した
ものであも 水洗初期で(よ 給水管から入ってくる純
水の比抵抗は17MΩで高い比抵抗を示す力(ウェハー
とキャリアに付着している硫酸のために排液される純水
の比抵抗はさがも 水洗時間を長くするにつれて、ウェ
ハ及びキャリアが洗われて、純水の比抵抗も回復すも 
純水比抵抗が回復した時点で水洗完了であも 第3図に
示すよう圏 従来法では水洗完了まで約15分必要とす
るのに対して、本発明では約10分に短縮されていも 以上のような洗浄を行うと、流速の遅かったキャリアの
内側付近の流速が上昇し これにより、81基板全体の
異物やイオンの除去効率が向上し効果な純水使用量の低
減 洗浄時間の短縮が可能となり、半導体装置の製造に
すぐれた効果を発揮できも さらに 従来の洗浄槽では たとえばSi基板へ 通常
よく行われるフッ化水素酸等による除去材にて薬液処理
を施して基板表面の酸化膜を除去する工程を行った丸 
薬液を基板表面から除去する場合、基板中央付近では純
水の流速が大きいので、薬液成分は2〜3分程度で除去
できるのに対し キャリアと接触している部分では極端
に流速が遅いので15分程度要し九 この場合、フッ化
水素酸により基板5表面の酸化膜を除去しても基板の中
央部はフッソイオンが除去されてから10分以上純水に
洗われるので、純水により表面に第4図に示すような酸
化膜20が形成されも 厚さは純水温度に依存L−23
℃前後ではエリプソメーターで測定すると10人程度に
なモー人  基板のキャリアに近い部分では フッソイ
オンが除去された後1〜2分しか純水に爆されないので
酸化はほとんどされな(−超高密度MO3LSIのゲー
ト酸化膜のように基板表面に10〜20人の熱酸化膜を
均一性よく形成する必要のある場合、このように初期酸
化膜の不均一があると、例えばMOSトランジスタを形
成した場合にしきい値電圧の多きなバラツキを引き起こ
す。
本発明を用いると、洗浄時間の短縮が可能であり、この
ような酸化膜等の不要な被膜2oが形成されにくく、均
一なトランジスタ等の形成が可能となム さらに 例えば基板5の表面に深い溝30.31や穴を
選択エツチングにて多数形成した場合、溝や穴内部エツ
チング材である薬液成分の洗浄において、薬液成分はお
もに拡散機構により除去されも 第4図(B)に示すよ
うく 基板5の中央部のよう1 表面の純水流速が大き
い場合、穴や溝から拡散して出てきた薬液成分4oは速
やかに流れ去ってしまうので、穴や溝30の入口付近と
、底部との間の薬液成分の濃度差は大となり拡散が促進
されも しかし 基板5のキャリア付近の端部では 従
来の洗浄のように表面流速が小さけれζ瓜 端部では穴
や溝31の入口付近に拡散して出てきた薬液成分は停滞
し 穴や溝底部からの拡散速度は非常に小さくなム 従
ってこのような場合、基板中央部とキャリアに近い部分
との洗浄時間の差はさらに大きくなってしまう。
本発明を用いればこのような深い溝や穴を有する基板の
洗浄にk 中央から周辺まで完全に薬品成分を除去する
時間差が少ないので、このような現象は生じにくく均一
に薬品成分が除去され またこうしたことに基づく不要
な酸化膜が基板5の表面あるいは溝に生じることも少な
くなム したがって、このようなエツチング加工の施さ
れた基板の洗浄にとってk 本発明は好都合であムな耘
 本発明は半導体基板に限らず、金属、絶縁物等の他の
基板の洗浄にも適応できることは言うまでもなり〜 (実施例2) 第2図は本発明の第2の実施例における洗浄装置の断面
図を示すものであム 第2図において各名称は第1図と
同じであム 第2の実施例が第1の実施例と異なるのは 不活性ガス
(N2)を右と左で同量流す点であム この場合、キャ
リア内側上端部付近の基板5表面での流速VBは右と左
で同じである力(総流量が同じであれば第1の実施例程
に流速を大きくはできな(も したがって、第1の実施
例はど洗浄効率はよくない力(従来例よりは洗浄効率が
上がム 第2の実施例に於ける特徴4;LNs流量を周
期的に変える必要がないため洗浄装置の機構が簡単にな
る点であム 発明の詳細 な説明したよう艮 本発明によれば 洗浄速度の向上な
らびに純水等の使用量を減らすことが可能となり、洗浄
作業の能率向上 洗浄効果の向上にすぐれた工業的効果
を発揮するものであム特に本発明(よ エツチング処理
の施された半導体基板の均一な洗浄が可能となり、高密
度な半導体集積回路装置の均一な製造に大きく寄与する
ものであム
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例における洗浄装置の断面
図 第2図は本発明の第2の実施例における洗浄装置の
断面図 第3図は洗浄効果の比較医 第4図(A)、(
B)は基板の洗浄時の状況を示す表面の断面a 第5図
は従来の洗浄槽の概略の断面図であム ト・・洗浄槽側壁 2・・・多孔&3・・・給水管、 
4・・・キャリア、 5・・・Si基板 6・・・東 
8・・・N2管(左)、9・・・N2管(右)、 11
・・・N2気泡代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほ
か2名/−5先浄槽側壁 2−・−1し )し坂 3・・−玲氷奮 ヰ・−斉ダリア t ・−一 ラタL浄11内−偶vj9第3図 較洗時間   (分) 籐 4 @

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)洗浄槽内にこの洗浄槽の側壁と所定の間隔を有し
    て設置され、基板を収納し側壁に液抜きの窓を有するキ
    ャリアと、前記側壁とキャリア間に洗浄液と不活性ガス
    の通路を形成し、前記不活性ガスの作る上昇流により前
    記液抜きの窓から前記通路への洗浄液の流れをつくる機
    構とを有する洗浄装置
  2. (2)洗浄槽内にこの洗浄槽の側壁と所定の間隔を有し
    て設置され、基板を収納し側壁に液抜きの窓を有するキ
    ャリアと、前記側壁とキャリア間に洗浄液と不活性ガス
    の通路を形成し、前記不活性ガスの流量を前記キャリア
    の右と左で異なるように周期的に変え、前記不活性ガス
    のつくる上昇流により前記液抜きの窓から前記通路への
    洗浄液の流れをつくる機構とを有することを特徴とする
    洗浄装置。
  3. (3)基板を収納し側壁に液抜きの窓を有するキャリア
    を、洗浄槽内にこの洗浄槽の側壁と所定の間隔を有して
    設置し、前記側壁とキャリア間に洗浄液と不活性ガスの
    通路を形成し、前記不活性ガスのつくる上昇流により前
    記液抜きの窓から前記通路への洗浄液の流れを作ること
    を特徴とする洗浄方法。
  4. (4)基板を収納し側壁に液抜きの窓を有するキャリア
    を、洗浄槽内にこの洗浄槽の側壁と所定の間隔を有して
    設置し、前記側壁とキャリア間に洗浄液と不活性ガスの
    通路を形成し、前記不活性ガスの流量を前記キャリアの
    右と左で異なるように周期的に変え、前記不活性ガスの
    つくる上昇流により前記液抜きの窓から前記通路への洗
    浄液流れを作ることを特徴とする洗浄方法。
JP29576490A 1990-10-31 1990-10-31 洗浄装置および洗浄方法 Pending JPH04167525A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6493078B1 (en) * 2001-09-19 2002-12-10 International Business Machines Corporation Method and apparatus to improve coating quality

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6493078B1 (en) * 2001-09-19 2002-12-10 International Business Machines Corporation Method and apparatus to improve coating quality

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