JPH05144795A - 洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハなどの被洗浄体を洗浄する場合に、洗
浄液から引き上げたときに被洗浄体の表面と大気との接
触を抑えて自然酸化膜の成長などを抑えること。 【構成】 縦型の円筒状の洗浄処理槽２の上方に、３本
の保持部材６１により多数のウエハＷを各々水平に向け
て間隔をおいて積み重ねた状態で保持する。移動アーム
６３を下降させてウエハＷ群をこの状態のまま、洗浄処
理槽２の洗浄液に浸漬し、保持部材６１を回転させなが
ら、洗浄処理槽２の側壁の吐出口から洗浄液をウエハＷ
間に流入させて洗浄する。その後、ウエハＷ群をこのま
ま引き上げることによりウエハＷ間に表面張力により液
膜が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
半導体層、絶縁層、電極層など種々の膜が積層されてい
くが、ある層の表面に他の層を形成する場合、成膜時の
残渣、パーティクルや重金属などの不要な粒子が介在す
ると所定の特性が得られないため、これらの粒子がデバ
イス中に取り込まれないようにするために例えば成膜工
程間においてウエハに対して薬液により洗浄を行うこと
が必要である。

【０００３】このようなことから従来例えば次のように
してウエハを洗浄している。即ち図３に示すように多数
枚のウエハＷを垂直に立てて横に並べた状態で搬送アー
ム１１から昇降自在な保持部材１２に受け渡し、この保
持部材１２を降下させてウエハＷを洗浄処理槽１Ａ内の
洗浄液例えば塩酸と過酸化水素水とを混合してなる洗浄
液に所定時間浸漬し、その後引き上げ保持部材１２から
搬送アーム１１に受け渡す。続いて図４に示すように搬
送アーム１１によりウエハＷを純水が貯留されているリ
ンス槽１Ｂに搬送しここで薬液を洗い流した後、他の洗
浄処理槽１Ｃ、リンス槽１Ｄに順次搬送して夫々の処理
を行い、しかる後乾燥炉で乾燥して一連の洗浄処理がな
される。なお実際には洗浄処理槽の並びは一列に限らず
適宜のレイアウトで配列され、また搬送アームは複数用
意されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述のような
ウエハの洗浄方法においては、ウエハを洗浄液から引き
上げたときに各ウエハが垂直に立っているので洗浄液が
ウエハ表面に沿って流れ落ち、ウエハ表面が大気に露出
してまう。しかしながら水分がウエハ表面に残っている
状態で大気に接触すると、ウエハ表面に自然酸化膜が早
い速度で成長し、またウオータマークが発生すると共
に、パーティクルが付着し、そのまま乾燥するとパーテ
ィクルが付着したままになってしまい、結局これら自然
酸化膜、ウオータマーク、パーティクルなどがデバイス
の中に取り込まれてしまうことになる。

【０００５】このため洗浄処理槽（リンス槽も含む）
間、及び洗浄処理槽から乾燥炉までのウエハの搬送をで
きるだけ迅速に例えば１０秒以内に行うことが必要であ
るが、保持部材と搬送アームとの間でウエハ受け渡しを
行わなければならない上、薬液や純水の注入管、及びポ
ンプなどの流路系、更には洗浄処理槽間にて液が混じり
合わないようにするための仕切り板などが必要であるこ
とから洗浄処理槽間をあまり接近させることができない
ことも加わって、ウエハの搬送を迅速に行うことは実際
には非常に困難である。更にまた上述の如くウエハの搬
送時間に制限があるので、搬送系や各部のレイアウトの
設計が難しいという問題もある。

【０００６】一方ウエハは例えば一度に５０枚洗浄処理
槽内に浸漬されるが上述の洗浄方法では、各ウエハを垂
直に立て、横に重ね合わせて洗浄しているため、洗浄処
理槽が横に長い形状になってしまい、しかもウエハの洗
浄液としては通常２種類以上用いられるので、リンス槽
も含めると洗浄処理槽の数が多く、従って広いスペース
が必要になっている。

【０００７】本発明はこのような背景のもとになされた
ものであり、その目的は、ウエハなどの板状体表面と大
気との接触を抑えて、自然酸化膜の成長の抑制などを図
ることができる洗浄方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被洗
浄体を洗浄液に浸漬して洗浄する洗浄方法において、前
記被洗浄体を水平に向けた状態で洗浄液から引き出すこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、被洗浄体を一の洗浄処
理槽内にて洗浄した後、他の洗浄処置槽にて洗浄する洗
浄方法において、被洗浄体を水平に向けた状態で一の洗
浄処理槽内で洗浄し、次いで当該洗浄処理槽から引き出
して他の洗浄処理槽へ搬送することを特徴とする。

【００１０】

【作用】被洗浄体を水平に向けた状態で洗浄液から引き
出すため、被洗浄体の表面に表面張力によって液膜が形
成される。この場合複数の被洗浄体の配列間隔を狭くし
て被洗浄体間に液膜が形成されるようにすれば、被洗浄
体の下面側にも液膜が形成され、かつ上面側にも確実に
強固に液膜が形成されるので片面処理の場合は勿論両面
処理の場合もより好ましい。このため被洗浄体を洗浄液
から引き上げたときに大気との接触が抑えられる。洗浄
処理槽内では被洗浄体の配列はどのような状態であって
もよいが、被洗浄体を各々水平に向けて上下に積み重ね
た状態で洗浄処理槽内へ浸漬するようにすれば、洗浄処
理槽を縦型構造とすることができるので占有面積が小さ
くなる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明方法に用いられる洗浄装置の一
例を示す斜視図である。図１中２は洗浄処理槽であっ
て、この洗浄処理槽２は複数枚例えば５０枚の被洗浄体
としての板状の半導体ウエハを各々水平に向けて上下に
重ねた状態で収納できるように筒状例えば円筒状に形成
されており、図示しない洗浄液温度調整手段としての加
熱手段を備えている。この洗浄処理槽２の側周部には、
洗浄時における洗浄液の液面位置から底部に亘って循環
槽３が付設されており、この循環槽３の底部と洗浄処理
槽２の底部との間には、ポンプＰを備えた循環用パイプ
３１が接続されると共に、前記循環槽３と洗浄処理槽２
との間を仕切る壁部には、洗浄処理槽２より循環用パイ
プ３１を介して送られてきた洗浄液を、洗浄処理槽２内
に浸漬された各ウエハ間に向けて吐出するように、ウエ
ハの並びに対応した位置に多数の吐出口３２が形成され
ている。

【００１２】また前記洗浄処理槽２の上部には、流入口
側が薬液タンク４に接続された薬液供給管４１の供給口
が配置されると共に、流入口側が純水タンク５に接続さ
れた純水供給管５１の供給口が配置されており、更に前
記洗浄処理槽２の底部にはバルブＶを備えた排水管３３
が接続されている。前記薬液タンク４内には、例えば塩
酸及び過酸化水素水の混合液や、アンモニア及び過酸化
水素水の混合液が貯留されており、前記洗浄処理槽２
は、これら薬液と純水とが夫々前記供給口から供給され
て、これらを混合可能に構成されている。

【００１３】更に前記洗浄処理槽２の上方には、例えば
５０枚のウエハＷを水平に向け、互いに例えば６ｍｍ程
度の間隔をおいて上下に積み重ねた状態で保持しかつ搬
送する機能を備えた搬送機構６が設置されている。この
搬送機構６は互いに積み重ねられたウエハＷの周縁部を
例えば周方向に３等分した位置にて保持するようにウエ
ハＷ群の下端位置より若干下方まで伸びる３本の保持部
材６１と、この保持部材６１を、水平面に仮想した円の
半径方向に互いに連動して接離させると共に、ウエハＷ
を保持したままスピンさせるように、前記仮想した円の
周方向に回転させる機能を備えた保持部材駆動機構６２
と、この保持部材駆動機構６２をウエハＷを洗浄処理槽
２内に挿脱するために昇降させると共に、図示しないウ
エハＷの装着部や別の洗浄処理槽にウエハＷを搬送する
ために水平方向に移動する搬送アーム６３とを備えてい
る。前記保持部材６１の内面には、各ウエハの周縁を保
持するように、ウエハの厚さよりも若干広い幅の溝が櫛
歯状に配列されている。

【００１４】次に上述洗浄装置を用いた洗浄方法につい
て説明する。先ず洗浄処理槽２内を例えば純水により洗
浄した後、薬液タンク４よりの薬液を供給管４１を介し
て洗浄処理槽２内に所定量供給すると供に、例えば純水
タンク５にて予め所定温度に温度調整した純水を供給管
５１を介して洗浄処理槽２内に所定量供給し、更にポン
プＰを駆動することにより、洗浄処理槽２内の薬液及び
純水の混合液である洗浄液を循環槽３及び循環パイプ３
１を介して循環させながら図示しない加熱手段により例
えば４０〜８０℃に昇温する。

【００１５】一方３本の保持部材６１をウエハＷの半径
方向内方側に閉じて、保持部材６１内の溝内にウエハＷ
の周縁が入り込むことによって、多数枚のウエハＷを先
述したように積み重ねた状態で保持し、移動アーム６３
を降下させてウエハＷ群を洗浄処理槽２内の洗浄液中に
浸漬し洗浄を行う。そして洗浄処理槽２の側壁の吐出口
３２より各ウエハＷ間の隙間に向けて洗浄液が強制的に
送られるため、各ウエハＷの表面上は常に新たな洗浄液
に置換されるので確実に洗浄が行われる。この場合駆動
機構６２によりウエハＷを回転させるようにすればウエ
ハＷ間の洗浄液がより一層速やかに置換されるので好ま
しい。なお吐出口３２から洗浄液を強制的に送ることな
くウエハＷの回転のみによって上述の置換を行うように
してもよい。

【００１６】続いて所定時間洗浄した後移動アーム６３
によりウエハＷは洗浄処理槽２内から引き上げられ、例
えば純水の入ったリンス槽（図示せず）に搬送される
が、ウエハＷは各々水平向きであり、しかも上下のウエ
ハＷが接近しているため、表面張力によりウエハＷ間に
洗浄液の液膜が十分に形成され、従ってウエハＷは大気
と隔離されるので自然酸化膜、ウオータマークの形成や
パーティクルの付着が抑えられる。なお、最上段のウエ
ハ及び最下段のウエハとしてダミーウエハを用いるよう
にすると、処理対象となるウエハの両面は、いずれにつ
いても対向するウエハとの間に形成される液膜で覆われ
ることになり、より効果的である。

【００１７】このようにウエハＷ間を狭くしてこの間に
液膜を形成すれば、ウエハ表面に液膜が強固に付着する
ので好ましいが、ウエハＷの間隔が大きくて液膜の表面
とその上のウエハＷとの間に隙間が形成される場合で
も、表面張力によりウエハ表面（上面）が液膜で覆われ
るので、ウエハＷの間隔の大小は本発明の要件ではな
い。

【００１８】上述の実施例によれば、ウエハ表面が液膜
により大気と隔離されるため、従来のように大気との接
触時間を短くするために一の洗浄処理槽から他の洗浄処
理槽への搬送時間を気にしなくてよいので、搬送方法や
各部のレイアウトにおける制限事項が緩和されるため、
設計が容易になる。

【００１９】更に上述実施例のように搬送機構によりウ
エハを保持したまま洗浄処理槽に対する浸漬、引き出し
を行うようにすれば、ウエハの受け渡し工程が不要にな
るので洗浄システム全体に要する時間の短縮化を図るこ
とができるし、また洗浄処理槽を縦型構造とすることに
よって洗浄処理槽の占有面積を小さくでき、洗浄処理槽
の数が多い場合にはコンパクト化を図れる点で非常に有
利である。

【００２０】次に本発明方法を適用した洗浄システムの
全体構成の一例について図２を参照しながら述べると、
このシステムは、ウエハを収納したキャリアを搬入し
て、後述の搬送機構にウエハを装着するための搬入ユニ
ット７と、縦型の洗浄処理槽８１が多数配列されると共
に、先の実施例で述べたと同一構造の搬送機構６を備え
た洗浄ユニット８と、洗浄後のウエハを乾燥するための
乾燥ユニット９とから構成される。

【００２１】前記搬入ユニット７には、外部から運ばれ
た例えば２個のウエハキャリアＣ内のウエハを搬送機構
６に受け渡すための受け渡し機構などが設けられてい
る。この受け渡しについては、例えばキャリアＣ内のウ
エハを押し上げた後、各々が縦置きであるウエハ群に対
して、図示しない起立機構によって各ウエハの周縁の周
方向３等分の個所を保持し、次いで保持したまま起立さ
せ即ちウエハを積み重ねた状態とし、搬送機構６の保持
部材６１に受け渡される。

【００２２】前記洗浄ユニット８における洗浄処理槽８
１としては、例えばウエハに対して薬液により洗浄を行
う洗浄処理槽Ａ１、Ｂ１、純水によりクイックリンスを
行う第１リンス槽Ａ２、Ｂ２、純水のオーバブローによ
りリンスを行う第２リンス槽Ａ３、Ｂ３などが設けられ
ており、Ａ１〜Ａ３が配置される部屋とＢ１〜Ｂ３の洗
浄処理槽が配置される部屋とに上下に開閉自在なシャッ
タＳを介して仕切られている。なお、洗浄処理槽Ａ１、
Ｂ１では互いに異なる薬液が用いられている。また各洗
浄処理槽Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３の隣には、夫々液交換
時などに一連の洗浄処理ができるように同様の洗浄処理
槽が配列されており、従ってこの例では洗浄ラインが左
右に２本形成されている。

【００２３】前記搬送機構６の移動アーム６３は、駆動
機構６２を当該アーム６３に沿って（Ｙ方向に）移動さ
せるように構成されると共に、昇降機構６４に取り付け
られており、更にこの昇降機構６４は洗浄ユニット８の
長さ方向（Ｘ方向）に移動するためのＸ方向移動機構６
５に組み合わされているため、結局この搬送機構６はウ
エハＷを保持したまま、Ｘ、Ｙ、Ｚ（上下）方向に移動
させることができる。

【００２４】このような洗浄システムによればウエハＷ
は積み重ねられた状態で保持されたまま各洗浄処理槽Ａ
１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３にて順次洗浄処理が行われ、最後
に乾燥ユニット９にて乾燥される。このように洗浄処理
槽を多数配列する場合には、縦型の洗浄処理槽を用いる
ことにより、横型の洗浄処理槽を用いる場合に比べて占
有面積を格段に狭くできる。

【００２５】以上において本発明では、同一の洗浄処理
槽で、薬液による洗浄及び純水によるリンスを順次行う
ようにしてもよいし、洗浄の回数は複数回に限らず１回
のみであってもよい。

【００２６】また、洗浄の方法については、多数枚のウ
エハを積み重ねたウエハ群を１セットに限らず２セット
以上洗浄処理槽内に同時に浸漬してもよいし、更にはま
た洗浄処理槽では従来のようにウエハを縦置きにして横
に重ねた状態とし、洗浄処理槽から引き出す前にウエハ
を横に向けて積み並べた状態としてもよく、また、ウエ
ハ１枚のみでもよい。そしてウエハの洗浄処理槽からの
引き出しについては、ウエハを上昇させずに洗浄処理槽
を下降させてウエハを相対的に洗浄液から引き出すよう
にしてもよい。

【００２７】なお洗浄処理すべき被洗浄体としては半導
体ウエハに限らずガラス基板やＬＣＤ基板であってもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、被洗浄体を水
平に向けた状態で洗浄液から引き出すようにしているた
め、被洗浄体の表面に表面張力により液膜が形成される
ので、大気との接触を抑えることができ、自然酸化膜の
成長やパーティクルの付着を抑えることができる。

【００２９】請求項２の発明によれば、上述のように被
洗浄体を水平に向けた状態で一の洗浄処理槽内で洗浄
し、その後他の洗浄処理槽内へ搬送するようにしている
ため、ウエハの搬送時間にかかわらず上述のようにウエ
ハ表面における自然酸化膜の成長などを抑えることがで
き、更に洗浄処理槽を縦型にできるので洗浄処理槽の占
有面積を狭くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明方法を適用した洗浄システムの概観を示
す斜視図である。

【図３】従来の洗浄方法を示す斜視図である。

【図４】従来の洗浄システムを略解して示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

２ 洗浄処理槽 ３ 循環槽 ４ 薬液タンク ５ 純水タンク ６ 搬送機構 ６１ 保持部材 ６２ 移動アーム ７ 搬入ユニット ８ 洗浄ユニット ９ 乾燥ユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄体を洗浄液に浸漬して洗浄する洗
   浄方法において、 前記被洗浄体を水平に向けた状態で洗浄液から引き出す
   ことを特徴とする洗浄方法。
2. 【請求項２】 被洗浄体を一の洗浄処理槽内にて洗浄し
   た後、他の洗浄処理槽にて洗浄する洗浄方法において、 被洗浄体を水平に向けた状態で一の洗浄処理槽内で洗浄
   し、次いで当該洗浄処理槽から他の洗浄処理槽へ搬送す
   ることを特徴とする洗浄方法。