JPH0435900B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は洗浄に関し、特に半導体等の製造工程
における基板の洗浄に関するものである。

従来の技術 半導体基板の大型化に伴い、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
進んでいる。また、装置の自動化に伴い、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
つている。バツチ式の洗浄方式ではこの洗浄槽の
大型化に伴つて、純水や薬液の停滞する領域が増
加する傾向にある。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
浄装置側壁を、５はSi基板を、４はSi基板のキヤ
リアを、６はキヤリアの窓を示す。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
によつて分散され、矢印のように洗浄槽上部に向
かつて流れ槽の上部から流れ出す。洗浄は、Si基
板５、キヤリア４、洗浄槽すべてが完全に洗浄さ
れるまで続けられる。基板５の部分における矢印
は流れの大きさと向きを示す。

発明が解決しようとする課題 第５図でSi基板５の中心軸付近の流速v_A′に比
べて、キヤリア４内側上部付近の流速v_B′は100分
の１以下となり、ほとんど水の流れない停滞領域
となる。Si基板５の洗浄を行なう場合、Si基板５
全体とキヤリア４および洗浄槽内面等、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
る。なぜなら一部分でも洗浄が不十分な場合、洗
浄槽からSi基板を引き出す時や乾燥する時や次の
工程で、その汚れが他の部分にも拡散してしまう
からである。したがつて一部分でもv_B′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る。

課題が解決するための手段 本発明は、以上の課題を解決するために、半導
体等の基板を収納し側面に液抜きの窓を有するキ
ヤリアを洗浄槽に設置した洗浄に際し、キヤリア
を洗浄槽に設置した状態において、キヤリアの窓
の上方に、洗浄槽側壁とキヤリアとの間隙が他の
洗浄槽側壁とキヤリアの間隙より狭くなる領域を
設ける洗浄装置を用いる。

すなわち、本発明は、被洗浄基板を収納し側面
に液抜きの窓を有するキヤリアを、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
記側壁とキヤリア間に洗浄液の通路を形成し、前
記窓の上の前記キヤリアと側壁間の前記通路の一
部を、前記窓の下の前記キヤリアと側壁間の前記
通路よりも狭く形成し、前記基板の下方の給水部
より前記洗浄液を供給して前記基板表面に流すと
ともに、前記通路から前記窓を通じて前記洗浄液
を前記基板表面に流すことにより洗浄を行うもの
である。

作 用 このような洗浄を採用すると、従来流速のもつ
とも遅かつた、キヤリアの内側付近の流速が上昇
する。なぜなら、キヤリアと洗浄槽の間に流れ込
んだ液流は、キヤリア窓の上部付近で通路が狭く
なるために、キヤリアの内側に流れ込むようにな
るからである。すなわち、キヤリアの外側からの
液流からの分流により、従来流速の遅かつたキヤ
リアの内側付近の流速を上昇させ、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
間短縮に寄与する。特にエツチング溝の形成され
た半導体基板の完全な洗浄を効率良く実施するこ
とが可能となる。

実施例 本発明の一実施例として、直径150mmの半導体
Si（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る。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。なお、第５図と同一部分には同
一番号を付す。キヤリアとしては例えばSEMI規
格のフロロウエアA180−60シリーズのキヤリア
を使用した場合、キヤリア４の窓６の下部より上
の洗浄槽の側壁領域に形成された凸部７の付近で
キヤリア４との間隙が狭くなつている。広い部分
Ｌで30mm、狭い部分L′で５mmである。このよう
に、キヤリア４の窓６の上部付近で洗浄水である
純水の通路が狭くなるために、純水が窓６を通つ
てキヤリア４の内側に流れ込むようになる。この
ためキヤリア内側上部付近の基板５表面での流速
v_Bは凸部７がない場合にくらべて、大きくなり、
Si基板５の中心軸付近の流速v_Aの10分の１を確保
できる。従来の構造（凸部７のない場合）では
100分の１以下でほとんで停滞していたのと比べ
れば大きな改良である。

第１図に示すように、槽の下方から供給された
純水１０は多孔板２の孔を介して基板５の中央部
では比較的速い上向きの流れが生じ、基板５の端
部付近には槽の側壁１とキヤリア４間の通路の純
水が窓６と通じて供給され、図に示されるように
従来よりも速い流れが生じる。

第２図は、本発明による純水の流速分布を数値
解析した結果の詳細を示す、窓６から、かなり流
速の大きい流れが生じていることがわかる。

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
ウエハ（Si半導体基板）の入つたキヤリアを水洗
槽で純水による水洗をした場合と、排液される純
水の比抵抗を測定したものである。洗浄槽にウエ
ハを浸漬するまでは、結水管から入つてくる純水
の比抵抗は17MΩで高い比抵抗値を示すが、ウエ
ハを浸漬するとほぼ同時にウエハとキヤリアに付
着している硫酸のために排液される純水の比抵抗
は下がる。水洗時間を長くするにつれて、ウエハ
とキヤリアが洗われて、純水の比抵抗も回復す
る。純水比抵抗が回復した時点で水洗完了であ
る。第３図に示すように、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
分に短縮されている。

以上のような洗浄を行うと、流速の遅かつたキ
ヤリアの内側付近の流速が上昇し、これにより、
Si基板全体の異物やイオンの除去効率が向上し、
高価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
できる。

さらに、従来の洗浄槽では、たとえばシリコン
基板に、通常よく行われる弗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
去する工程を行つた後、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、キヤリアと接触している部分では極端に流
速が遅いので15分程要した。この場合、弗化水素
酸により基板表面の酸化膜を除去しても基板の中
央部は弗素イオンが除去されてから10分以上純水
で洗われるので、純水により表面に第４図Ａに示
すように酸化膜２０が形成される。厚さは純水温
度に依存し、23℃前後ではエリプソメーターで測
定すると10〓程度となる。一方、基板のキヤリア
に近い部分では、弗素イオンが除去された後１〜
２分程度しか純水に爆されないので酸化はほとん
どされない。超高密度MOSLSIのゲート酸化膜
のように、基板表面に30〜40Åの熱酸化膜を均一
性良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そのしきい値電圧の大きな
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２０が形成
されにくく、均一なトランジスタ等の形成が可能
となる。

さらに、例えば基板５の表面に深い溝３０，３
１や穴を選択エツチングにて多数形成した場合、
溝や穴内部のエツチング材である薬液成分の洗浄
において、薬液成分は主に拡散機構により除去さ
れる。第４図Ｂに示すように、基板５の中央部の
ように、表面の純水流速が大きい場合、穴や溝か
ら拡散して出て来た薬品成分４０は速やかに流れ
去つてしまうので、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
進される。しかし、基板５端部のキヤリア付近で
は、従来の洗浄のように表面流速が小さければ、
穴や溝３１の入口付近に拡散して出て来た薬液成
分は停滞し、穴や溝底部からの拡散速度は非常に
小さくなる。従つてこのような場合、水洗時間の
基板中央部と、キヤリアに近い部分との差はさら
に大となつてしまう。

本発明を用いればこのような深い溝や穴を有す
る基板の洗浄にも、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液成分が除去され、ま
たこうしたことにもと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る。し
たがつて、このようなエツチング加工の施された
基板の洗浄にとつても、本発明は好都合である。

なお、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適用できることはいう
までもない。

発明の効果 以上のように、本発明を用いることにより、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
る。特に、本発明は、エツチング処理の施された
半導体基板表面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
与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の洗浄装置の概略構
成断面と流速ベクトルを示す図、第２図は本発明
における洗浄状況を示す図、第３図は洗浄効果の
比較図、第４図Ａ，Ｂは基板の洗浄時の状況を示
す表面部の断面図、第５図は従来の洗浄槽の概略
断面図である。 １……洗浄槽側壁、２……多孔板、３……給水
管、４……キヤリア、５……Si基板、６……窓、
７……側壁領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 側面に液抜き窓を有する基板収納キヤリアの
   側面と、低部に洗浄液導入口を有する上記洗浄液
   を蓄える洗浄槽の側面内壁により上記洗浄液の通
   路を形成し、上記側面内壁に上記通路内に突出し
   た凸部を有し、上記凸部が上記液抜き窓の上方に
   位置して上記洗浄液の通路を制限することによ
   り、上記通路下方からの上記洗浄液を上記液抜き
   の窓を通して上記キヤリア内部に流入せしめる構
   造を有することを特徴とする洗浄装置。 ２ 前記キヤリアに収納された被洗浄基板が、表
   面の被膜が除去された半導体基板又はエツチング
   により溝もしくは穴の形成された半導体基板より
   なり、洗浄液にて、前記被膜の除去材又は前記溝
   もしくは穴に残存したエツチング材を洗浄除去す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   洗浄装置。 ３ 側面に液抜き窓を有する基板収納キヤリアに
   基板を収納し、上記キヤリアの側面と洗浄液を蓄
   える洗浄槽の側面内壁により形成される上記洗浄
   液の通路内の上記洗浄槽側面内壁の上記液抜き窓
   の上方に位置する凸部により、上記洗浄槽低部よ
   り導入された上記洗浄液の通路を制限することに
   より、上記洗浄液を上記通路から上記液抜きの窓
   を通して上記キヤリア内部に流入する洗浄液によ
   り基板を清浄化することを特徴とする洗浄方法。 ４ 被洗浄基板が、表面の被膜が除去された半導
   体基板又はエツチングにより溝もしくは穴の形成
   された半導体基板よりなり、洗浄液にて、前記被
   膜の除去材又は前記溝もしくは穴に残存したエツ
   チング材を洗浄除去することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の洗浄方法。