JPH0480924A - 半導体ウエハの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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハ（以降、ウニ／’％と略称する
）のウェット洗浄装置およびウェット洗浄方法に関する
。

〔発明の概要〕

本発明は、単一の処理槽の下部に洗浄液および純水を供
給しかつ排出するための給排口と、洗浄液および純水の
供給と排出をコントロールする複数のバルブを、処理槽
の側面あるいは下面に窒素ガスおよび有機溶剤蒸気を供
給するための供給口と、窒素ガスおよび有機溶剤蒸気の
供給をコントロールする複数のバルブを設けた半導体ウ
ェハの洗浄装置、および処理槽内に複数のウェハをチャ
ックにて保持し、洗浄液を供給してウェハを洗浄した後
洗浄液を排出し、つぎに純水を供給してウェハに付着し
た洗浄液の洗い流しをした後純水を排出し、最後に有機
溶剤蒸気を供給して有機溶剤蒸気とウェハ表面に付着し
た純水との置換を行ない、置換終了後に供給口より窒素
ガスを供給し、有機溶剤蒸気を蒸発することによりウェ
ハを蒸気乾燥させるウェハの洗浄方法である。

〔従来の技術〕

半導体の製造プロセスにおける洗浄工程の目的は、ウェ
ハ上に形成された種々の薄膜の除去、結晶表面の自然酸
化膜や変成層の除去、汚染金属元素の除去、およびウェ
ハ上のパーティクル除去などである。

従来の半導体ウェハのウェット洗浄装置は第３図に示す
ように複数の洗浄槽２１と複数の流水槽２２を交互に配
置し、最終工程に遠心脱水機等の乾燥装置２３を配置し
た縦列配置になっており、弗素樹脂のカセット２４に保
持された複数のウェハ２５を順次洗浄槽２１と流水槽２
２に浸漬させて洗浄および洗浄液の洗い流しく以降、リ
ンスと略称する）をした後、遠心脱水により乾燥してい
た。

この装置は多数の洗浄槽２１と流水槽２２が必要であり
、洗浄液および純水の消費量も多くなる。加えて乾燥装
置２３が洗浄槽２１と流水槽２２に縦列に配置されてい
るために装置自身が大型になり、非常に大きな占有面積
を必要としている。また、装置自身が大型になっている
ために、クリーンルームへの洗浄液等の薬液雰囲気の漏
れを最小限にするための空気清浄器の容量が大きくなる
。そして、ウェハ２５が乾燥終了までの間に空気に触れ
ている時間が長く、空気中の汚染物質によりウェハ２５
の表面が汚染したり、空気中の酸素によりウェハ２５の
表面が酸化してウォータマークが生成するおそれもあっ
た。

〔発明が解決しようとする課題］ 上述した従来技術の課題を解決するために、ウェハを保
持したカセットの投入部および払出部を一箇所に集中し
て、小型化を計った半導体ウェハの洗浄装置が提案され
ている（特開昭６２−２９１９３９号公報参照）が、こ
の洗浄装置の場合は払出部がなくなり、その面積骨だけ
洗浄装置は小さくなるが、大きな効果をあげるには到っ
ていない。

また、第４図に示すように密閉された洗浄室２６内に設
けられた回転テーブル２７にウェハ２５を保持したカセ
ット２４を移載し、回転テーブル２７を低速回転させな
がら洗浄液および純水を撒水口２８よりスプレーしてウ
ェハ２５の洗浄およびウェハ２５表面の洗浄液のリンス
をした後、回転テーブル２７を高速回転させることによ
りカセット２４に保持したウェハ２５の表面より純水を
飛散させて遠心脱水乾燥させる装置も広く使用されてい
るが、まだ小型化が充分でなく、その上、洗浄およびリ
ンスに長時間を要する場合は、逆に洗浄液および純水の
消費量が増加することもあり、また、洗浄室内のウェハ
２５の洗浄が終了した後、カセット２４を取り出して交
換しなからウェハ２５の洗浄を行うので処理能力は高く
できない、さらに使用する洗浄液によっては多数の汚染
物質が付着する。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために本発明は、単一の処理槽の下
部に洗浄液および純水を供給しかつ排出するための給排
口と、洗浄液および純水の供給と排出をコントロールす
る複数のバルブを、処理槽の側面あるいは下面に窒素ガ
スおよび有機溶剤蒸気を供給するための供給口と、窒素
ガスおよび有機溶剤蒸気の供給をコントロールする複数
のバルブを設けた半導体ウェハの洗浄装置、および処理
槽内に複数のウェハをチャックにて保持し、洗浄液を供
給してウェハを洗浄した後洗浄液を排出し、つぎに純水
を供給してウェハ表面のリンスをした後純水を排出し、
最後に有機溶剤蒸気を供給して有機溶剤蒸気とウェハ表
面に付着した純水との置換を行ない、置換終了後に供給
口より窒素ガスを供給し、有機溶剤蒸気を蒸発させるこ
とによりウェハを蒸気乾燥させるウェハの洗浄方法を提
案する。

〔作用〕

本発明は、単一の処理槽の下部に洗浄液および純水を供
給しかつ排出するための給排口と、洗浄液および純水の
供給と排出をコントロールする複数のバルブを、処理槽
の側面あるいは下面に窒素ガスおよび有機溶剤蒸気を供
給するための供給口と、窒素ガスおよび有機溶剤蒸気の
供給をコントロールする複数のバルブを設けた半導体ウ
ェハの洗浄装置、および処理槽内に複数のウェハをチャ
ックにて保持し、洗浄液を供給してウェハを洗浄した後
洗浄液を排出し、つぎに純水を供給してウェハ表面のリ
ンスをした後純水を排出し、最後に有機溶剤蒸気を供給
して有機溶剤蒸気とウェハ表面に付着した純水との置換
を行い、置換終了後に供給口より窒素ガスを供給し、有
機溶剤蒸気を蒸発させることによりウェハを蒸気乾燥さ
せるウェハの洗浄方法を採用することにより、半導体ウ
ェハの洗浄装置を単一の処理槽を使用して洗浄処理のす
べての工程に対応することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例の半導体ウエノ１の洗浄装置お
よび洗浄方法について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の半導体ウェハの洗浄装置の要部である
処理槽の部分を示す一部断面図、第２図イないしホは第
１図の洗浄装置の洗浄手順の一部を示す一部断面図であ
る。

本発明の半導体ウェハの洗浄装置はウェハ２をカセット
（図示せず）とチャック３間を移載するためのローダ・
アンローダ（図示せず）と、処理槽１およびチャック３
により構成されており、従来の半導体ウェハの洗浄装置
と同様にクリーンルーム（図示せず）内に配置されてい
る。そして、第１図に示すようにウェハ２はチャック３
に保持されて処理槽１内に浸漬され、処理槽１内の洗浄
液によりウェハ２表面の洗浄処理が行われ、つぎに純水
によりウェハ２表面をリンスした後、有機溶剤蒸気とウ
ェハ２表面に付着した純水との置換により蒸気乾燥が行
われる。

本発明の処理槽１は、洗浄から乾燥までのすべての工程
を一つの槽で行うために、以下に説明するような構成に
なっており、この構成を有効に作動させるような方法で
洗浄が行われる。

第１図に示すように処理槽１は従来よりこのような槽に
採用されているものと同様な、処理槽１の下面に均一に
分布させられた多数の小径の連通孔４で下部の給排部５
に接続されており、給排部５には下部のほぼ中央に給排
口６が設けられており、給排口６から給排部５および連
通孔４を経由して処理槽１に洗浄液または純水が供給さ
れる。

そして、給排口６から流入される洗浄液または純水は、
−旦その給排部５に溜まり、連通孔４を経由して処理槽
１に流入するので、その流入圧力は弱められ、処理槽１
内の液の流れは均一化され、安定な液の流れになる。

給排口６にはバルブ７ａ、７ｂおよび７Ｃが設けられ、
バルブ７ａおよびバルブ７ｂを開いて洗浄液および純水
の供給を行い、バルブ７ａおよびバルブ７ｂを閉じ、バ
ルブ７ｃを開いて洗浄液および純水の排出を行う。

また、処理槽１の側面には別に供給口８が設けられ、窒
素ガスまたは有機溶剤蒸気の供給を行う。

供給口８にも同様にバルブ７ｄおよび７ｅが設けられ、
バルブ７ｄを開いて窒素ガスを供給し、バルブ７ｅを開
いて有機溶剤蒸気を供給している。

処理槽１の上部にはチャック３に保持されたウェハ２の
人出用の開口９が設けられており、開口９の周辺の一部
に廃液回収用の廃液溜１０と排出口１１およびバルブ７
ｆが設けられ、開口９上部より溢れ出た洗浄液等の廃液
を一旦廃液溜１０に回収し、バルブ７ｆを開いて廃液を
排出または循環濾過して再利用している。

処理槽１の側面の開口９の上部にはチャック３のシャワ
ー洗浄用のシャワー口１２およびバルブ７ｇが設けられ
、バルブ７ｇを開いて純水がシャワー口１２よりチャッ
ク３に必要に応じて適宜スプレーされてチャック３が洗
浄される。なお、処理槽１下部には必要に応じてヒータ
１３が備えられ、有機溶剤蒸気によるウェハ２表面の蒸
気乾燥時の補助の熱源としで使用される。洗浄装置の処
理槽１側の上部の部屋の壁には排気口１４およびバルブ
７ｈが設けられ、洗浄液の蒸気と有機溶剤蒸気をバルブ
７ｈを開いて排気口１４より排出し、洗浄液の蒸気や有
機溶剤蒸気がクリーンルームへ漏れるのを防いでいる。

本発明の洗浄装置による洗浄方法を第１図および第２図
イないしホを参照して説明する。

まず、第１図の左側の図示されていないローダ・アンロ
ーダにより製造装置間を搬送するためのカセット（図示
せず）に保持された複数のウェハ２をチャック３に移載
し、チャック３で保持する。

チャック３のウェハ２の保持間隔はカセットの保持間隔
よりも狭く、洗浄装置の処理槽１の小型化を計っている
。ウェハ２を保持したチャック３は搬送装置（図示せず
）により洗浄装置の部屋内を図の右方向に移動し、第１
図に図示されている位置で処理槽ｌの上部に停止する。

処理槽１の上部に停止したチャック３は下部して処理槽
１内に入り停止して洗浄可能状態になる。

そして、バルブ７ａが開かれて給排口６から洗浄液（例
えば、Ｈ２０□＋ＨＣ１＋Ｈ２０溶液）が給排部５およ
び連通孔４をを経由して第２図イに示すように処理槽１
に供給され、処理槽１内のウェハ２の洗浄処理を行う。

その際に、第２図口に示すように排出口１１と給排口６
をポンプ１５とフィルタ１６を経由して配管結合し、循
環濾過しながら洗浄することにより、洗浄液中のダスト
を減らし洗浄効果を上げると同時に、洗浄液の消費を削
減することもできる。

洗浄処理が終了した後、バルブ７ａが閉じられ、バルブ
７ｃおよび７ｈが開かれて、第２図ハに示すように洗浄
処理の済んだ洗浄液が給排口６および排出口１１から排
出されるが、排出された洗浄液はそのまま捨ててしまう
のではなく、第２図二に示すようにタンク１７に貯め、
第２図口のポンプ１５とフィルタ１６の経路を利用して
濾過して再利用することにより、洗浄液の消費を削減す
ることもできる。

洗浄処理が終了し、給排口６から処理済みの洗浄液が全
て排出されるとバルブ７ｃが閉じられる。

そして、バルブ７ｂを開いて給排口６から純水を供給し
、第２図示に示すように開口９から溢れた純水をへ′ル
ブ７ｈを開いて排出口１１から排出しなからウェハ２表
面をリンスする。リンスの終わった純水は洗浄処理の済
んだ洗浄液のときと同様に給排口６および排出口１１か
ら排出される。

最後に全てのバルブが閉じられる。そして、バルブ７ｅ
が開かれて供給口８から有機溶剤蒸気（例えば、イソプ
ロピルアルコール）が供給され、ウェハ２の表面にまだ
残っている純水と置換されウェハ２表面は蒸気乾燥が行
われる。このとき有機溶剤蒸気と置換された純水は処理
槽１の下部の給排部５に溜まり、給排口６から排出され
る。有機溶剤蒸気はバルブ７ｅを閉し、バルブ７ｄを開
いて供給口８から窒素ガスを供給し、窒素ガスにより有
機溶剤蒸気を蒸発させる。なお有機溶剤蒸気の置換によ
る蒸気乾燥を効率よく行うために補助的にヒータ１３に
より加熱して蒸気乾燥を促進することもできる。

洗浄処理を繰り返し行うことによりチャック３の表面が
汚染して、チャック３に保持されるウェハ２の表面にも
汚染物質が転写されるようになる。

このような汚染物質の転写が起こらないようにするため
に、チャック３は適宜ウェハ２を保持しない状態で処理
槽ｌ内に移動し、バルブ７ｇを開いてシャワー口１２か
ら純水をスプレーしてチャック３のみのシャワー洗浄を
行うこともある。

以上説明してきたように、本発明の洗浄装置を使用する
ことにより、半導体製造工程における製造装置を小型に
することができ、スペースファクタがよくなり効率のよ
い生産が可能となる。また、処理槽１の数を複数とし、
ウェハ２の洗浄を並列に行って設備効率を向上させるこ
とも可能である。

そして、本発明の洗浄方法によりウェハ２を洗浄し、蒸
気乾燥することにより、ウェハ２表面の汚染およびウォ
ータマークが解消され、ウェハ２の品質向上に寄与する
ことができる。

［発明の効果］ 本発明は、単一の処理槽の下部に洗浄液および純水を供
給しかつ排出するための給排口と、洗浄液および純水の
供給と排出をコントロールする複数のパルプを、処理槽
の側面あるいは下面に窒素ガスおよび有機溶剤蒸気を供
給するための供給口と、窒素ガスおよび有機溶剤蒸気の
供給をコントロールする複数のパルプを設けたウェハの
洗浄装置、および処理槽内に複数のウェハをチャックに
て保持し、洗浄液を供給してウェハを洗浄した後洗浄液
を排出し、つぎに純水を供給してウェハ表面のリンスを
した後純水を排出し、最後に有機溶剤蒸気を供給して有
機溶剤蒸気とウェハ表面に付着した純水との置換を行な
い、置換終了後に供給口より窒素ガスを供給し、有機溶
剤蒸気を蒸発することによりウェハを蒸気乾燥させるウ
ェハの洗浄方法を採用することにより、半導体ウェハの
洗浄装置を単一の処理槽を使用して洗浄処理のすべての
工程に対応することができ、以下に説明するような効果
が得られる。

■洗浄装置を小型で占有面積の小さいものにするとかで
きる。

■その結果、洗浄装置の洗浄液および純水の消費量を少
なくすることができる。

■排気孔より排気される洗浄液の蒸気や有機溶剤蒸気を
含んだクリーンエアの消費量を少なくすることができる
。

■処理槽に常に洗浄液を満たしておく必要がないので、
常に排気をする必要がなくなり、クリーンエアの消費量
を少なくすることができる。

■小型の洗浄装置を使用し、洗浄液、純水およびクリー
ンエアの消費量を少なくすることができるので、半導体
製造装置のイニシャルコストおよびランニングコストを
下げることができる。

■ウェハ表面が汚染したリウォータマークの生成するお
それを解消できる。

■ウォータマークが生成しないので、ウェハの品質向上
に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体ウェハの洗浄装置の
処理槽の部分を示す一部断面図、第２図イないしホは第
１図の洗浄装置の洗浄手順の一部を示す一部断面図第３
図および第４図は従来例の洗浄装置で、第３図は要部の
側面図、第４図は一部断面図である。 図において、 １・・・・・・・ ２・・・・・・・ ３・・・・・・・ ４・・・・・・・ ５・・・・・・・ ６・・・・・・・ ７（７８〜７ｈ）　　・・ ８・・・・・・・ ・処理槽 ・ウェハ ・チャック ・連通孔 ・給排部 ・給排口 ・パルプ ・供給口 ９・・・・・・・・開口 １０・・・・・・・・廃液溜 １１・・・・・・・・排出口 １２・・・・・・・・シャワー口 １３・・・・・・・・ヒータ １４・・・・・・・・排気口 １５・・・・・・・・ポンプ １６・・・　・　・　・　・　・フィルタ１７・・・・
・・・・タンク ２１・・・・・・・・洗浄槽 ２２・・・・・・・・流水槽 ２３・・・・・・・・乾燥装置 ２４・・・・・・・・カセット ２５・・・・・・・・ウェハ ２６・・・・・・・・洗浄室 ２７・・・・・・・・回転テーブル ２Ｂ・・・・・・・・撒水口 イ 第２図第１回の）先）孕装置のン光ン争手用負のす一部
１１ｆｌ’１面図 部ａ示

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハの洗浄装置に備えられた単一の処理槽
   の下部に洗浄液および純水を供給しかつ排出するための
   給排口と、前記洗浄液および純水の供給と排出をコント
   ロールする複数のバルブを設け、前記処理槽の側面ある
   いは下面に窒素ガスおよび有機溶剤蒸気を供給するため
   の供給口と、前記窒素ガスおよび有機溶剤蒸気の供給を
   コントロールする複数のバルブを設けたことを特徴とす
   る半導体ウェハの洗浄装置。 ２、単一の処理槽内に複数の半導体ウェハをチャックに
   て保持し、前記処理槽に設けられた給排口より洗浄液を
   処理槽に供給して前記半導体ウェハを洗浄した後、前記
   洗浄液を前記給排口より排出し、つぎに前記給排口より
   純水を供給して半導体ウェハに付着した洗浄液の洗い流
   しをした後、前記純水を前記給排口より排出し、最後に
   有機溶剤蒸気を前記供給口より供給して該有機溶剤蒸気
   と前記半導体ウェハ表面に付着した純水との置換を行な
   い、置換終了後に前記供給口より窒素ガスを供給し、前
   記有機溶剤蒸気を蒸発させることにより半導体ウェハを
   蒸気乾燥させることを特徴とする半導体ウェハの洗浄方
   法。