JPH06275588A - 気相洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 試料支持台１３が配設される容器１０とノズ
ル４８とを含んで構成された気相洗浄装置において、容
器１０内を気密状態に保つとともに試料支持台１３に対
するノズル４８位置を調節可能とする容器１０とノズル
４８との接続部材４０を備えている気相洗浄装置。 【効果】 容器１０を開放することなく、容易にノズル
４８の吐出孔４９とウエハ１４との距離を調整すること
ができるので、ウエハ１４の洗浄処理等を行う際にその
均一性を高めることができるとともにパーティクルの発
生をも防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気相洗浄装置に関し、よ
り詳細には、例えば半導体製造工程においてウエハ表面
に形成された自然酸化膜等の除去に用いられる気相洗浄
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程においてウエハの洗浄工
程が占める割合は約４０％といわれており、洗浄工程の
重要性は極めて高い。現在、ウエハの洗浄には主として
ウエット処理が採用されているが、ウエット処理には除
去された金属や化学物質がウエハに再付着したり、純水
リンス工程においてウエハ上に自然酸化膜が再成長する
等の問題がある。これらの問題に対処するために、近
年、弗化水素（以下、ＨＦと記す）ベーパーを用いたド
ライ洗浄が行なわれ始めている。

【０００３】図２は従来のドライ洗浄処理に用いられる
気相洗浄装置を模式的に示した断面図であり、図中、１
０は容器を示している。容器１０はシリコンカーバイド
を用いて略中空半球体形状に形成された容器本体１１
と、略円板状に形成された円板部材１２とを含んで構成
されており、容器本体１１下面と円板部材１２上面の周
辺部とはＯリング１２ａを介して結合されている。円板
部材１２中央部には試料支持台１３が配設され、試料支
持台１３上にはウエハ１４が載置されている。容器本体
１１上部にはフランジ１１ａが形成されており、フラン
ジ１１ａ上にはＯリング１５ａを介して略筒形状の中間
リング１５が接続されている。フランジ１１ａと中間リ
ング１５とにはノズル挿入孔１６が形成されており、中
間リング１５側面にはノズル挿入孔１６と直交する排気
孔１６ａが形成され、排気孔１６ａには排気管１７ａ、
バルブ１７ｂを介して排気ポンプ１７が接続されてい
る。

【０００４】ノズル挿入孔１６内にはテフロン等の樹脂
を用いて略パイプ形状に形成されたノズル１８が配設さ
れており、ノズル１８の上部に形成されたフランジ２５
の下面がＯリング２５ａを介して中間リング１５の上面
１５ｂに結合され、ノズル１８が支持されるとともに容
器１０が封止されるようになっている。ノズル１８には
混合室２０が形成され、略円柱形状に形成されたノズル
棒１９が介装されており、ノズル１８下部には吐出孔２
２が形成され、ノズル１８上部には薬液孔２３、溶媒孔
２４がそれぞれ混合室２０に連通して形成されている。

【０００５】さらに薬液孔２３には供給管２６、バルブ
２７を介して薬液タンク２８が接続されており、薬液タ
ンク２８内にはＨＦ水溶液３３が充填され、薬液タンク
２８の外周にはヒータ２８ａが配設されている。また溶
媒孔２４には供給管３０、バルブ３１を介して溶媒タン
ク３２が接続されており、溶媒タンク３２内には水（以
下、Ｈ₂ Ｏと記す）３４が充填され、溶媒タンク３２の
外周にはヒータ３２ａが配設されている。薬液タンク２
８上部と溶媒タンク３２上部とにはそれぞれキャリアガ
ス導入管２９、バルブ２９ａが接続されており、キャリ
アガス導入管２９、バルブ２９ａには図示しない窒素
（以下、Ｎ₂ と記す）ガス等が充填されたキャリアガス
ボンベが接続されている。

【０００６】そしてキャリアガス導入管２９、バルブ２
９ａを介して薬液タンク２８、溶媒タンク３２にそれぞ
れ導入されたＮ₂ ガスが、ＨＦベーパー、Ｈ₂ Ｏべーパ
ーを伴いながらバルブ２７、３１内と供給管２６、３０
とを流れ、それぞれノズル１８の混合室２０に直接的に
供給される。次いで混合室２０で混合されたべーパーは
吐出孔２２より容器１０内に導入されるようになってい
る。

【０００７】このように構成されたベーパー洗浄装置を
用い、ウエハ１４上面に形成された自然酸化膜等を洗浄
・除去する場合、まず排気ポンプ１７を駆動させて容器
１０内の圧力を略１５０Torrに設定し、ヒータ２８ａ、
３２ａに通電して薬液タンク２８、溶媒タンク３２を５
０℃に加熱し、ＨＦ及びＨ₂ Ｏのベーパーを発生させ
る。次にバルブ２９ａを開いて所定流量に調整したＮ₂
ガスを薬液タンク２８、溶媒タンク３２に流通させ、供
給管２６、３０に導入されたＨＦべーパー、Ｈ₂Ｏベー
パーをそれぞれバルブ２７、３１を介してノズル１８の
混合室２０に供給する。そして混合室２０でＨＦベーパ
ーとＨ₂ Ｏベーパーとを混合し、混合されたベーパーを
吐出孔２２からウエハ１４表面に噴出させ、例えばウエ
ハ１４表面の自然酸化膜等、金属汚染物、有機汚染物等
を洗浄・除去（以下、前記した種々の処理を含めて「ウ
エハの洗浄処理等」という）している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したベーパー洗浄
装置においては、薬液タンク２８及び溶媒タンク３２の
加熱温度は５０℃に設定され、これにより一定の蒸気圧
を有するＨＦベーパー及びＨ₂ Ｏベーパーが発生し、Ｈ
Ｆベーパー及びＨ₂ Ｏベーパーの混合ベーパーによりウ
エハ１４の洗浄処理等を行うように設計されている。ま
た、ノズル１８の位置は中間リング１５を介して容器本
体１１に固定されている。

【０００９】従って、ウエハ１４の洗浄処理等の条件の
変更は、薬液タンク２８及び／又は溶媒タンク３２の温
度を変化させるか、薬液タンク２８及び／又は溶媒タン
ク３２に通流させるＮ₂ ガスの流量を変化させるか、又
は容器１０内の圧力を変化させることにより行ってい
た。しかし、前記した条件の変化のみでは異なる条件で
形成された自然酸化膜や金属汚染物等を有するウエハや
サイズの異なるウエハを十分均一に効率良く洗浄処理等
を行うことは難しく、ウエハ１４とノズル１８の吐出孔
２２が近すぎる場合は、ウエハ１４の中央部に集中して
混合ベーパーが供給されて洗浄処理等の均一性が低下
し、一方遠すぎる場合は洗浄処理等を十分効率的に行う
ことができないという課題があった。

【００１０】また、ノズル１８とウエハ１４との距離を
変化させることにより、ウエハ１４の洗浄処理等を行う
際の均一性を改善する方法も考えられる。しかし従来に
おいては、ノズル１８を長さの異なるものと交換する、
あるいは中間リング１５の上面１５ｂにスペーサを挿入
する等の方法によりノズルの位置を変化させるといった
方法しか考えられておらず、連続して異なる条件で洗浄
を行う場合には極めて不便であり、またこの場合には、
容器１０を開放しなければならず、パーティクル等によ
る汚染のおそれがあるという課題もあった。

【００１１】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、容器を開放することなく、容易にノズルの吐
出孔とウエハとの間の距離を調整することができる気相
洗浄装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る気相洗浄装置は、試料支持台が配設され
る容器とノズルとを含んで構成された気相洗浄装置にお
いて、前記容器内を気密状態に保つとともに前記試料支
持台に対する前記ノズル位置を調節可能とする前記容器
と前記ノズルとの接続部材を備えていることを特徴とし
ている。

【００１３】上記した前記容器内を気密に保ったまま前
記試料支持台と前記ノズルとの距離を調節し得る接続部
材としては、例えばベローズを有する接続部材や伸縮が
可能で弾性に富み、しかも減圧中でもその形状を保つこ
とのできるゴム製の筒等を有するものが考えられるが、
伸縮な自在な点や減圧に対する形状保持性等を考慮すれ
ば、ベローズを有する接続部材等が好ましい。

【００１４】ベローズを有する接続部材は、前記ノズル
を固定し、ノズルの移動をガイドする機構を備えている
方が好ましい。前記ノズルの移動は手動により行われて
もよく、モーター等の動力を利用して行われてもよい。
モーター等の動力を使用する場合は、赤外線等を用いた
センサー等により位置を制御できる機構も備えている方
が、容易にかつ素早く前記ノズルと試料台の距離を調節
できる。

【００１５】また本発明に係る気相洗浄装置は、主とし
てウエハ上の自然酸化膜の除去や金属汚染物の除去に用
いられるため、ＨＦ等の腐食性の強い酸が用いられる場
合が多い。従ってこの場合、前記ノズル、前記容器本
体、前記容器本体の下部に位置する円板部材及び前記接
続部材等は耐食性を有する材料により構成される必要が
ある。耐食性を有する材料の具体例を挙げると、前記ノ
ズル、前記容器本体及び前記円板部材としては、例えば
フッ素樹脂、炭化ケイ素等の非酸化物セラミックス又は
それらが表面に被覆されたもの等が挙げられ、前記接続
部材としては、例えばフッ素樹脂又は該フッ素樹脂が表
面に被覆されたステンレス等の金属等が挙げられる。接
続部材としてベローズを有するものを用いる場合、ベロ
ーズはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフ
ッ素樹脂が被覆された金属製のベローズが好ましく、ま
た被覆層の厚さは100 〜500 μｍ程度が好ましい。

【００１６】また、本発明に係る気相洗浄装置は、ウエ
ハ上の有機汚染物の除去にも用いられることがあり、こ
の場合はオゾン等のガスが用いられので、ノズル、容器
本体、円板部材及び接続部材等は耐酸化性を有する材料
により構成される必要がある。耐酸化性を有する材料の
具体例を挙げると、ノズル、容器本体及び円板部材とし
ては、例えば前記したフッ素樹脂、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素等の非酸化物セラミックス又はそれらが表面に被覆
されたもの等の他、石英や石英が表面に被覆されたもの
が挙げられる。接続部材は、前記した材料と同様の材料
でよい。また、被覆層の厚さも前記の場合と同様でよ
い。

【００１７】また、本発明の気相洗浄装置は、赤外線を
ウエハに照射することにより、ウエハを加熱することが
可能なように構成されていても良い。この場合は、容器
本体が赤外線を透過することのできる窓部を備えている
か、又は容器底部の円板部材が赤外線を透過することの
できる材料で構成され、前記窓部又は前記円板部材を通
して加熱できる位置に加熱用ランプが配設されている必
要がある。前記窓部材や前記円板部材としては、石英又
はＳｉＣやフッ素樹脂が被覆された石英等が挙げられ
る。このような構成の装置を用いて赤外線照射すること
により、より短時間でウエハを処理することができ、生
産ラインにおいてスループットの向上を図ることができ
る。

【００１８】さらに、本発明の気相洗浄装置は、赤外線
の代わりに紫外線を容器内に照射することが可能なよう
に構成されていても良い。この場合、前記窓部や前記円
板部材は紫外線を透過することのできる材料で構成され
ている必要があり、前記材料としては、赤外線が透過可
能な材料と同じでよい。ただし、被覆層の厚さは紫外線
が透過可能な厚さとする必要がある。

【００１９】本発明で用いられる洗浄処理等を行うため
のガスとしては、例えばＦ₂ 、ＨＦ、ＨＦとＨ₂ Ｏとの
混合ガス、Ｃｌ₂ 、ＨＣｌ、ＨＣｌとＨ₂ Ｏとの混合ガ
ス、Ｏ₂ 、Ｏ₃ 等が挙げられ、前記ガスを用いてウエハ
上に存在する自然酸化膜、金属不純物、有機物又はレジ
スト等の除去を行うことができる。

【００２０】

【作用】上記した構成によれば、前記容器内を気密状態
に保つとともに前記試料支持台に対する前記ノズル位置
を調節可能とする前記容器と前記ノズルとの接続部材を
備えているので、ウエハの直径、容器内の圧力、反応性
ガスの流量等が異なる場合、ウエハ上の自然酸化膜の厚
さ、ウエハ上の金属不純物、有機物又はレジスト等の量
やその分布が異なる場合、又は除去しようとする目的物
（自然酸化膜、金属不純物、有機物、レジスト）が異な
る場合においても、容器本体を開放することなく、最適
の均一性が得られるウエハとノズルとの距離になるよう
に、容易にその位置が調節される。

【００２１】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係る気相洗浄装置
の実施例を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同
一機能を有する構成部品には同一の符号を付すこととす
る。図１は本発明に係る気相洗浄装置の実施例を模式的
に示した断面図であり、図１に示した装置の構成は、ベ
ローズ４０及びベローズ４０を使用してノルズ４８を移
動させるための装置を除き、図２に示した従来の洗浄装
置と同様であるため、同一の部分に関する詳細な説明は
省略し、従来のものと相違する箇所を中心にしてその構
成を説明する。

【００２２】図中１１は容器本体を示しており、この容
器本体１１とノズル４８との間には、フッ素樹脂をコー
ティングしたステンレス製のベローズ４０が配設されて
いる。そして、ベローズ４０とノズル４８及びベローズ
４０と容器本体１１とは、それぞれフッ素樹脂製のＯリ
ング４８ａ、１１ｂを介して固定部材４１、４２により
接続され、気密状態が保持されるようになっている。ま
た容器本体１１とベローズ４０を固定している固定部材
４１は、その一方にガイドレール４３が固着され、ガイ
ドレール４３は上方に位置する他の固定部材４２に形成
された貫通孔に挿通されている。また、固定部材４１の
他方にはモーター４４が固定され、モーター軸が延設さ
れたスライドシャフト４５にはねじ山が形成され、上方
に位置する固定部材４２のネジが形成された貫通孔に螺
合されており、モーターコントローラー４６から送られ
た信号によりモーター４４のスライドシャフト４５が回
転し、固定部材４１と固定部材４２との距離を変化させ
ることにより、ノズル４８（吐出孔４９）とウエハ１４
との距離を調節できるように構成されている。

【００２３】このように構成された気相洗浄装置を用い
てウエハ１４の洗浄処理等を行う際には、まず試料支持
台１３にウエハ１４を載置し、排気ポンプ１７を駆動さ
せて容器１０内の圧力を略１５０Ｔｏｒｒに設定する。
次にモーター４４によりノズル４８（吐出孔４９）を所
定の位置に移動させ、Ｎ₂ ガスをそれぞれ薬液タンク２
８内及び溶媒タンク３２内に流通させることにより、ノ
ズル４８内に、例えばＨＦとＨ₂ Ｏの蒸気を導入、混合
し、ノズル吐出孔４９より噴出させ、ウエハ１４表面に
形成された自然酸化膜等の除去を行う。

【００２４】このとき洗浄処理等を行おうとするウエハ
１４に対して、ノズル４８（吐出孔４９）の位置が最適
であれば、±３％以下のバラツキを確保することができ
る。しかし、ノズル４８の位置が近すぎる場合は中央部
に蒸気が集中して供給されるため、その均一性が低下
し、±１０％以上のバラツキとなることもある。

【００２５】またこのとき、０．１７μｍ以上のパーテ
ィクル数は、ウエハ１枚当たり数個程度であるが、一旦
容器を開放して接続部分に手を加え、ノズル位置を調節
しようとした場合等には、前記パーティクル数が最高数
百個程度まで増加し、これを除去することは容易でな
い。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る気相洗
浄装置にあっては、試料支持台が配設される容器とノズ
ルとを含んで構成された気相洗浄装置において、前記容
器内を気密状態に保つとともに前記試料支持台に対する
前記ノズル位置を調節可能とする前記容器と前記ノズル
との接続部材を備えているので、容器を開放することな
く、容易にノズルの吐出孔とウエハとの距離を調整する
ことができ、ウエハの洗浄処理等を行う際にその均一性
を高めることができるとともにパーティクルの発生をも
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る気相洗浄装置を模式的に
示した断面図である。

【図２】従来のドライ洗浄処理に用いられる気相洗浄装
置を模式的に示した断面図である。

【符号の説明】

１０ 容器 １３ 試料支持台 ４０ ベローズ ４８ ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料支持台が配設される容器とノズルと
   を含んで構成された気相洗浄装置において、前記容器内
   を気密状態に保つとともに前記試料支持台に対する前記
   ノズル位置を調節可能とする前記容器と前記ノズルとの
   接続部材を備えていることを特徴とする気相洗浄装置。