JPH0458529A - 洗浄装置および洗浄方法 - 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】 〔概要〕 半導体ウェハの洗浄装置および洗浄方法に関し、強度分
布が−様な層流および強度分布が異なる渦流を必要に応
じて発生させ、洗浄を行うことを目的とし、 被洗浄物を収納する洗浄槽と該被洗浄物の下の洗浄槽底
部に、該洗浄槽の側壁を貫いて並行に配列された複数本
の洗浄液供給管と、該洗浄液供給管の少なくとも一方の
口に洗浄液を供給する手段とを有し、該洗浄液供給管の
一方の口より洗浄液を供給して他方の口より排出し、洗
浄液供給管の一方の口から他方の口までの間に複数個設
けられた孔より洗浄液を吹き出して洗浄槽内に洗浄液を
供給すると共に、複数の洗浄液供給管に流れる洗浄液の
流れ方向が交互に異なる供給手段をもち、また前記の洗
浄液供給管の内、少なくとも一本には洗浄槽内へ洗浄液
を供給するか、停止するか何れかの切り換え手段を有す
る洗浄装置を用い、複数の洗浄液供給管に流れる洗浄液
の流れ方向を交互に変えて洗浄を行う工程と、前記複数
の洗浄液供給管の内少なくとも一本への供給を停止する
か、或いは少なくとも一本への供給を行う工程を有する
ことを特徴として被処理物の洗浄方法を構成する。

（産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウェハの液処理装置および液処理方法に
関する。

半導体装置はシリコン（Ｓｉ）のような単体半導体或い
はガリウム砒素（ＧａＡｓ）、　インジウム燐（ＴｎＰ
）のような化合物半導体を原料とし、単結晶の引き上げ
法などの方法により得られた高純度の単結晶インゴット
を５００　μｍ程度の厚さにスライスして半導体ウェハ
を作り、これを用いてデバイスの形成が行われている。

すなわち、スライスして得たウェハは表面研磨を行って
平滑とした後、化学エツチングを行って汚染した表面層
を除き、平滑な結晶面をもつウェハが作られる。

そして、このウェハを基板とし、薄膜形成技術。

写真蝕刻技術（リソグラフィ）、イオン注入技術などを
用いてＩＣ，ＬＳＩなどの半導体デバイス形成が行われ
ている。

こ＼で、ウェハは濃硝酸（ＨＮＯ３）に浸漬して、表面
に化学的に保護酸化膜を付けたり、逆に弗酸（ＨＦ）に
浸漬して酸化膜を部分的に除去するなどの化学的処理が
行われており、この処理間に純水洗浄が行われているが
、これらの処理は、総て多数個のウェハを一括してバッ
チ処理の形態がとられている。

本発明はこのバッチ方法により行われる半導体ウェハの
洗浄装置および洗浄方法に関するものである。

〔従来の技術〕

化学エツチングを行った後に、エツチングに使用した酸
やアルカリがウェハ上に吸着し残存していると、半導体
デバイスにおける絶縁膜の耐電圧の低下や漏洩電流の増
加の原因となるため、洗浄を充分に行うことが必要であ
る。

そこで、従来は第２図（Ａ）に示すような洗浄装置を用
いて洗浄が行われていた。

すなわち、石英ガラスなどからなる洗浄槽Ｊの底部に純
水を供給する供給管２が上部に多数の吹き出し孔３を備
えて設けられており、純水が吹き出すよう構成されてい
る。

そして、図示は省略したが、供給管２の上方に架台を設
け、この上に多数のウェハが配列したウェハ千ヤリアを
載置し、純水をオーバフローさせることによりウェハの
洗浄を行っている。

然し、仔細に観察すると、吹き出し孔３より吹き出す純
水の強度分布は必ずしも一様ではなく、そのために洗浄
ムこ多くの時間を要しており、改善が必要であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の洗浄槽は底部に一本の供給管があって、純水を吹
き出すン共に、この上方に多数のウェハが配列したウェ
ハキャリアを載置し、湧き上がってくる純水によりウェ
ハを擦過させた後、オーバフローさせる構成をとること
により洗浄が行われていた。

然し、この構成で得られる純水の強度分布は必ずしも一
様でないことから、この改善が課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は被洗浄物を収納する洗浄槽と被洗浄物の下
の洗浄槽底部に、この洗浄槽の側壁を貫いて並行に配列
された複数本の洗浄液供給管と、この洗浄液供給管の少
なくとも一方の口に洗浄液を供給する手段とを有し、洗
浄液供給管の一方の口より洗浄液を供給して他方の口よ
り排出し、洗浄液供給管の一方の口から他方の口までの
間に複数個設けられた孔より洗浄液を吹き出して洗浄槽
内に洗浄液を供給すると共に、複数の洗浄液供給管に流
れる洗浄液の流れ方向が交互に異なる供給手段をもち、
また前記の洗浄液供給管の内、少なくとも一本には洗浄
槽内へ洗浄液を供給するか、停止するか何れかの切り換
え手段を有する洗浄装置を用い、複数の洗浄液供給管に
流れる洗浄液の流れ方向を交互に変えて洗浄を行う工程
と、複数の洗浄液供給管の内少なくとも一本への供給を
停止するか、或いは少なくとも一本への供給を行う工程
を有することを特徴として被処理・物の洗浄方法を構成
することにより解決することができる。

（作用〕 発明者等は洗浄装置内における純水の流動状況を観察す
る方法として平均粒径が１００μｍで比重が水と略等し
い（０，９５〜０゜９６）ポリエチレン製のプラスチッ
ク球を準備して供給する純水中に混ぜる止共に、ヘリウ
ム・ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）　　レーザを走査してプラス
チック球の挙動を観察する方法をとることにより純水の
流動状態を測定した。

その結果、供給管の吹き出し孔より吹き出す純水は一斉
に洗浄槽の上方に湧き上がるのではなく、槽内に大きな
渦を生じていることが判った。

第２図（Ｂ）は供給管２の縦方向から見た純水の流動状
態を、また同図（Ｃ）は横方向から見た純水の流動状態
を示している。

すなわち、純水を供給する供給管２は、中央部に設けら
れていることから、同図（Ｂ）に示すように両側部に大
きな渦状の水流４が生じており、また、供給管２は先端
が閉じられているために、内部の水圧は先端に行くに従
って高くな１ており、そのため同図（Ｃ）に示すように
水圧の高い先端側より入口側に向かって循環する渦状の
水流５ができており、この各々の渦はいつまでも消える
ことはなく、下側から新しい純水を供給しても渦の中央
の部分の液は容易に新しいものに置換されない。

そのため、洗浄によりウェハの表面から洗い落とされた
塵埃や汚染物質はこの渦にトラップされると何時までも
洗浄槽内に止まることが判った。

一方、整流板などを用いて渦が生じない程度の緩やかな
層流を作ると、洗浄槽内に塵埃や汚染物質が滞留すると
云う問題はなくなるが、流速は遅くなり、そのために汚
染物質を洗い落とす効果は減少することが判った。

ニーで、渦流による洗浄を渦流洗浄と呼び、緩やかな層
流による洗浄を層流洗浄と呼ぶと、プラスチック粒子を
使用した可視実験においては、渦流洗浄の流速は層流洗
浄の１０倍以上である。

このことは、汚染物質を洗い落とすには渦流洗浄がよく
、一方、汚染物質を槽内より除去するには層流洗浄が必
要なことが判る。

そこで、両者を切り換えるか、或いは繰り返すことによ
り効率の良い洗浄を行うことが可能となる。

本発明は強力な渦流洗浄を行う方法として多数設けられ
ている供給管のうち、中央部の供給管のみから洗浄液を
噴出させるか、或いは両側の供給管のみから噴出させる
方法をとる。

また層流洗浄を行う方法としては、複数の供給管に流れ
る洗浄液の流れ方向を交互にかえ、また、供給管を洗浄
槽の側壁を貫いて設は槽内における水圧差を無くするこ
とにより、渦流の発生を無くするものである。

［実施例］ 第１図は本発明を適用した洗浄装置の断面構成図であり
、従来と較べて供給管の設置数および設置方法が異なっ
ている。

すなわち、洗浄槽１は３００　ｘ２００　’ｘ２００　
ｍｍ（縦×横×高さ）の石英ガラスからなり、洗浄槽の
底部には石英ガラスよりなり、多数の吹き出し孔３を上
側にもち、外径１０　ｍｍ　、内径８■の供給管６を１
０１１ＩＩ１１の間隔をおいて底面の全域に亙って設け
た。

（この例の場合は８本） こ＼で、供給管６は洗浄槽１の両側の側壁を貫通して設
けてあり、純水の流通方向が交互に逆で同時に流れるよ
うに構成しである。

すなわち、Ａ、　Ｂ二系統の水路を設け、分岐したそれ
ぞれの供給管６に同じ水圧（２，５Ｋｇ／ｃｍ２）で純
水を供給するようにした。

このように構成し、先に記したプラスチック粒を使用し
て調べてみると、それぞれの供給管６の水圧は流入端と
流出端では僅かしか変わらず、また、隣接する供給管で
は流れ方向が異なるため、僅かに存在する圧力差の影響
を相殺することができた。

また、供給管は洗浄槽の底部に等間隔で設けられている
ため、従来のように渦状の水流を生ずることもなく洗浄
槽の全域に亙って層流７が流れていることを確認するこ
とができた。

次に、第１図（Ａ）において、Ｂ方向の水流を停止する
と共に、Ａ方向に流れる中央部の二つの供給管からのみ
純水を供給した結果、渦状の水流を発生することができ
た。

また、Ａ方向に流れる中央部の二つの供給管を停止し、
片側部の供給管のみを用いて行った場合も同様に渦流を
作ることができた。

〔発明の効果〕

本発明は渦流洗浄を行った後、層流洗浄を行うか、或い
はこれを繰り返すことにより効率のよい洗浄を行うもの
で、本発明の実施により洗浄工程の短縮が可能となる。

なお、か＼る装置および方法は純水洗浄に限らず、バッ
チ処理が行われているエツチングや酸化膜形成などの化
学処理に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する構成図、第２図は従来
構造を説明する構成図、 である。 図において、 ｌは洗浄槽、　　　　　　　２．６は供給管、３は吹き
出し孔、 ７は層流、 である。 ４．５は渦状の水流、 （Ｃ）　　イｑす１．ｆ′ｒｃ自）Ｃシク７本全明ｎ構
造を言θ胛ろ構成図 第　１　　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被洗浄物を収納する洗浄槽と該被洗浄物の下の洗
   浄槽底部に、該洗浄槽の側壁を貫いて並行に配列された
   複数本の洗浄液供給管と、該洗浄液供給管の少なくとも
   一方の口に洗浄液を供給する手段とを有し、 該洗浄液供給管の一方の口より洗浄液を供給して他方の
   口より排出し、洗浄液供給管の一方の口から他方の口ま
   での間に複数個設けられた孔より洗浄液を吹き出し、洗
   浄槽内に洗浄液を供給することを特徴とする被処理物の
   洗浄装置。
2. （２）前項記載の複数の洗浄液供給管に流れる洗浄液の
   流れ方向が交互に異なる供給手段を有する請求項１記載
   の被処理物の洗浄装置。
3. （３）前記の洗浄液供給管の内、少なくとも一本には洗
   浄槽内へ洗浄液を供給するか、停止するか何れかの切り
   換え手段を有する請求項１または２記載の被処理物の洗
   浄装置。
4. （４）請求項２または３記載の洗浄装置を使用し、前記
   複数の洗浄液供給管に流れる洗浄液の流れ方向を交互に
   変えて洗浄を行う工程と、 前記複数の洗浄液供給管の内少なくとも一本への供給を
   停止するか、或いは少なくとも一本への供給を行う工程
   を有することを特徴とする被処理物の洗浄方法。