JPH05121388A - 半導体装置の洗浄方法と洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パーテイクル、コンタミネーションを除去す
る洗浄に於て、処理温度、処理雰囲気、薬液濃度を正確
に制御し洗浄処理の安定化を図る。 【構成】 処理するウエハ２を回転可能なアーム４上に
固定し、上部よりハロゲンランプ１でウエハ２を高温に
加熱する。ウエハを回転させながら薬液用スプレーノズ
ル７より混合した薬液をスプレーする。またチャンバ内
は窒素ガスポート１５より窒素を導入し処理雰囲気を一
定にする。 【効果】 薬液は通常１５０℃以下の温度で使用される
が、本発明ではウエハを２００℃以上に加熱できるため
に洗浄（コンタミネーション除去、パーテイクル除去）
が短時間で終了し、さらに枚葉で処理するために処理ウ
エハの温度、処理雰囲気が正確に制御でき洗浄を安定し
て実施することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造にお
いてコンタミネーション、パーテイクル等を除去する洗
浄技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置を形成するシリコンウ
エハは６インチから８インチ、１０インチと大口径化す
る傾向にある。また、半導体装置は高集積化、微細化し
ているため各ウエハ間の処理ばらつきを抑えるために洗
浄処理も精密に行われなければならない。一方、洗浄は
スループットが問題になるために通常バッチ式の処理が
行なわれている。

【０００３】以下図面を参照しながら、上記した従来の
洗浄装置とその方法の一例について説明する。

【０００４】図４は従来の洗浄装置の構成を示すもので
ある。図４において、９は石英管にいれたヒータで、使
用する薬液を加熱する。１０は処理槽で、不純物の溶出
や耐熱性の問題のために通常石英を用いている。１１は
ウエハを並べたテフロン製のキャリアである。

【０００５】以上のように構成された洗浄装置につい
て、以下その動作について説明する。まず、処理槽１０
の中に薬液を調合し、ヒーター９で使用温度まで加熱す
る。一般的に使用される薬液としては、有機物の除去に
は硫酸と過酸化水素水の混合液、無機物の除去には塩酸
と過酸化水素水、微粒子の除去にはアンモニア水と過酸
化水素水の混合液が用いられる。スループットなどの関
係で洗浄はバッジ式で処理されるのが普通であり、シリ
コンウエハをテフロンキャリア１１に入れて一定温度に
加温された薬液につけることで洗浄を行なう。さらに、
薬液中の微粒子を除去するために処理槽１０内の薬液を
ポンプで引き出しフィルタを通して処理槽内に帰すこと
も行なわれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ウエハが大口径化するにつれ各処理槽１
０が大型化し、装置全体が巨大になる。さらに、各ウエ
ハを精密に洗浄するためには洗浄条件（温度、薬液濃度
等）を精密に制御する必要があるが、処理環境が大きく
なるとそれらのウエハ間均一性を制御しにくくなる。ま
た、高温の薬液（酸、アルカリ）を扱うためにポンプ、
配管等の液漏れなどの安全性が問題となる。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、スループット
を向上させ、プロセスパラメータを制御しやすい枚葉処
理方式の洗浄方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の洗浄装置は、ウエハを加熱する手段と、ウ
エハを保持する手段と、ウエハ洗浄薬液をウエハ上に散
布する手段とを備え、前記ウエハを一定温度に加熱しな
がら室温のウエハ洗浄用薬液をウエハ上に散布させるも
のである。

【０００９】

【作用】本発明は上記した構成によって、洗浄処理を枚
葉式で行なうためウエハを１枚ずつ処理することがで
き、処理領域が縮小できる。このため、ウエハ温度の設
定や処理雰囲気の制御が行いやすい。また、本発明で使
用する薬液は室温であり従来のように高温の薬液を引き
回すこともなく、高温によるポンプの劣化、熱ストレス
による配管継ぎ手の緩みがなくなり、安全性が高い。そ
して、薬液を高温で保存しておくことによる薬液の組成
比変化が少ない。さらに、ウエハの温度を上昇すること
ができるために従来に比べて反応性を高めることができ
処理時間を短くすることができる。

【００１０】

【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例の洗浄装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００１１】図１は本発明の実施例１における洗浄装置
の構成を示すものである。図１において、１はウエハ２
を加熱するためのハロゲンランプ、２は半導体装置を形
成するためのシリコンウエハ、３はシリコンウエハ２を
保持するためのウエハ押え、４はウエハ押え３を動作さ
せるためのアーム、５はウエハ２を回転させるためのモ
ータ、６はウエハ２,アーム４に回転運動を伝えるため
の回転軸である。７は薬液を噴射させるための石英また
はテフロンで形成されたスプレーノズルである。８は洗
浄後ウエハ２を純水でリンスするためのスプレーノズル
である。１０は処理槽で、不純物の溶出や耐熱性の問題
のために通常石英を用いており、その外部を金属で被っ
ている。１４はドレイン、１５は窒素ガスを導入するＮ
₂ガスポートを示す。

【００１２】本実施例ではウエハ上に付着している有機
物を除去するために硫酸と過酸化水素水を５：１の割合
で混合した薬液を用いている。

【００１３】また図２は第１の実施例におけるウエハの
搬送系を示すものである。以上のように構成された洗浄
装置について、以下図１及び図２を用いてその動作を説
明する。

【００１４】ウエハの入ったキャリア１１をローダー側
に置き、スタートさせるとローダーが下がり設定位置ま
でくるとシャッタ１２ａが開き、キャリア１１内のウエ
ハ２をロボットアーム１３ａにより取り出しシャッタ１
２ｂを開けて処理室のアーム４上に運ぶ。アーム４は図
１のように回転軸６に固定されており、回転軸６がエア
シリンダにより上昇することでロボットアーム１３ａよ
り受け取る。受け取ったウエハはアーム４が縮むことに
よりウエハ押え３でウエハを固定する。

【００１５】ウエハをモータ５により約１０００ｒｐｍ
で回転させながらハロゲンランプ１によりウエハ温度を
約２００℃まで加熱する。温度はアームに取り付けた熱
電対で測定する。その後、スプレーノズル７より室温で
混合された硫酸と過酸化水素水を噴射する。従来では、
このような洗浄を１３０℃〜１５０℃の温度で実施して
いたが、温度が高温になることにより、反応性が高まり
従来よりも短時間で処理が完了する。また、処理雰囲気
を一定にするために窒素ガスをＮ₂ガスポート１５より
チャンバに導入している。洗浄後同じチャンバ内で純水
のノズル８より超純水を噴霧しウエハのリンスを行い、
ウエハを水洗部に移動させ、最終の水洗を行い、ウエハ
を回転させることで乾燥を行う。本実施例で使用した装
置は、チャンバ,加熱用ランプ１等主要構成部品を石英
で形成し、アーム４などの可動部品をＰＦＡ,ＰＴＦＥ
等のテフロン材料を用いている。

【００１６】以上のように本実施例によれば、ウエハ２
をランプ加熱にすることで短時間でウエハを所定の温度
まで加熱することができる。また、アームには空間が開
いているために裏面に純水を噴射させ、水洗も処理部で
実施すればウエハ乾燥時にランプ加熱を併用することに
より乾燥時間を短縮できる。なお、裏面用洗浄ノズルを
設置することで洗浄効果を上げることが出来る。

【００１７】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図３は本発明の第
２の実施例を示す洗浄装置の構成図である。

【００１８】同図において、７は石英またはテフロンで
形成され移動可能な薬液用スプレーノズル、１６は加熱
用ヒータ、１７はウエハ押えピン、１８はウエハ台であ
る。図１と異なるのはウエハの加熱をウエハを支持する
台１８を通して行うことである。

【００１９】以上のように構成された洗浄装置につい
て、以下その動作を説明する。基本的動作は実施例１と
同様であるが、ウエハ２はウエハ台１８の上に静置して
いるだけで、洗浄用スプレーノズル７が移動することに
よりウエハ全面の洗浄を行う。処理が終了したウエハは
水洗部に移動し水洗、乾燥を実施する。

【００２０】以上のように、本実施例ではウエハ台１８
よりウエハ２を加熱することにより、ウエハ温度を正確
に制御でき、さらに熱容量が大きいために洗浄液が噴射
されたときの温度低下も少ないので洗浄効果を維持し易
い。

【００２１】なお、本実施例において、窒素ガスをチャ
ンバー内に導入したが不活性ガスのアルゴン、キセノン
などでもよい。

【００２２】また、薬液はただスプレーノズルから噴射
しただけであるが、ノズルの中に超音波発信機を設置
し、薬液にＭＨｚの振動を与え、超音波振動によるパー
テイクル除去の効果を与えてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明はウエハを加熱する
手段と、ウエハを保持する手段と、ウエハ洗浄用薬液を
ウエハ上に散布する手段を設けることにより、洗浄処理
を通常より高温で実施でき処理速度が向上し、高温の薬
液を直接扱わないので安全性が向上する。また、処理室
を小さくできる為に温度、処理雰囲気を一定に制御し易
く再現性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における洗浄処理槽の概
略図

【図２】同実施例における装置動作説明のための洗浄装
置の構成図

【図３】本発明の第２の実施例における洗浄処理槽の概
略図

【図４】従来の洗浄処理槽の概略図

【符号の説明】

１ ハロゲンランプ ２ シリコンウエハ ３ ウエハ押え ４ アーム ５ モータ ７ 薬液用スプレーノズル ８ 純水用スプレーノズル ９ ヒータ １０ 処理槽

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハを加熱する手段と、ウエハを保持す
   る手段と、ウエハ洗浄用薬液をウエハ上に散布する手段
   とを備え、前記ウエハを一定温度に加熱しながら、室温
   のウエハ洗浄用薬液をウエハ上に散布させることを特徴
   とする半導体装置の洗浄方法。
2. 【請求項２】石英で形成しその外部を金属で被ったチャ
   ンバと、石英で保護した加熱用ランプと、石英またはテ
   フロンで形成したスプレーノズルと、窒素ガスを導入す
   るポートと、ウエハを回転させることの出来るウエハ支
   持アームと、ウエハ押えとを有し、前記処理ウエハをウ
   エハ支持台の上に置きウエハ押えで固定させ、前記加熱
   用ランプによりウエハを加熱させ、前記ポートより窒素
   を導入することにより、前記チャンバ内を窒素雰囲気に
   し、前記ウエハを回転させながら処理用薬液をスプレー
   ノズルからウエハ上に散布させることを特徴とする半導
   体装置の洗浄装置。
3. 【請求項３】石英で形成しその外部を金属で被ったチャ
   ンバと、石英で保護した加熱用ヒータ線と、石英または
   テフロンで形成し移動可能なスプレーノズルと、窒素ガ
   スを導入するポートと、ウエハ台と、ウエハ押えピンと
   を有し、前記処理ウエハをウエハ台の上に置きウエハ押
   えピンで固定させ、前記加熱用ヒータ線によりウエハを
   加熱させ、ポートより窒素を導入することによりチャン
   バー内を窒素雰囲気にし、前記スプレーノズルを移動さ
   せながらウエハ全面に処理用薬液を散布させることを特
   徴とする半導体装置の洗浄装置。