JPH0652144U - 基板洗浄槽の基板浮き上がり防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 洗浄液の沸騰によるウェハの浮き上がりを防
止して、半導体装置構造の微細化、高集積化に応じた高
い清浄度を得る。 【構成】 洗浄槽１の硫酸洗浄液ＣにウェハＷ，Ｗ，…
を浸漬して硫酸処理するに際して、開閉蓋２０を閉塞す
ると、開閉蓋２０の内側に設けられた基板浮き上がり防
止部材２１，２１が、各ウェハＷの上部縁に当接または
近接して位置する。よって、硫酸処理時の反応熱等によ
り洗浄液Ｃが温度上昇して沸騰しても、その沸騰圧力に
よりウェハＷ，Ｗ，…がウェハ保持部１３，１３から浮
き上がることはなく、この浮き上がりによるウェハＷ，
Ｗ，…のガタつきが有効に防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は基板洗浄槽の基板浮き上がり防止装置に関し、さらに詳細には、半 導体基板や液晶ガラス基板等の薄板状の基板を複数枚まとめて洗浄処理する際に 、洗浄液の沸騰による基板の浮き上がりを防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体装置の性能や信頼性を高く保持するためには、半導体基板（以下、ウェ ハと称する）の表面の汚染物質を極力低減させて高い清浄度を保つことが必須で あり、この目的から、従来種々のウェハ洗浄処理技術が開発されており、その一 例として硫酸処理の場合を図４に示す。

【０００３】 ここに示される硫酸処理装置は、複数枚のウェハＷ，Ｗ，…をまとめて処理（ バッチ処理）するためのもので、硫酸（Ｈ₂ ＳＯ₄ ) と過酸化水素水（Ｈ₂ Ｏ₂ ）との混合液が満たされている洗浄槽ａと、この洗浄槽ａからオーバフローする 洗浄液Ｃを集める外槽ｂとを備えている。

【０００４】 上記洗浄槽ａの底部には、２本の給液パイプｄ，ｄが設けられるとともに、こ れら給液パイプｄ，ｄの上側には、複数枚のウェハＷ，Ｗ，…を保持するウェハ 保持部ｅが設けられている。

【０００５】 そして、洗浄槽ａ内に満たされた洗浄液Ｃ中に、複数枚のウェハＷ，Ｗ，…を ウェハ保持部ｅに載置保持して浸漬し、循環ポンプＰにより、ヒータ（熱交換器 ）Ｈと濾過フィルタＦを介して洗浄液Ｃを循環させる。つまり、この洗浄液Ｃは 、上記給液パイプｄ，ｄから洗浄槽ａ内へ供給され、この供給量に対応した量の 洗浄液Ｃが洗浄槽ａの上部開口を乗り越えオーバフローして、外槽ｂへ流れ込む 。

【０００６】 この時、洗浄槽ａ内には洗浄液Ｃの上昇流（アップフロー）が生じて、この上 昇流は各ウェハＷ，Ｗ間を流れ、各ウェハＷの表面に付着したダスト（塵埃）を 剥離して、オーバフローする洗浄液Ｃと共に洗浄槽ａの外へ運び出し、このダス トが濾過フィルタＦで除去された後、再び洗浄液Ｃのみが洗浄槽ａ内へ戻る。以 上のように洗浄液Ｃが所定時間循環されることにより、各ウェハＷの表面が清浄 化されることとなる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、近時は半導体装置もサブミクロン時代を迎え、このような装置構造 の微細化、高集積化に伴って、ウェハＷの表面にも非常に高い清浄度が要求され ているが、上記のような従来の洗浄槽においては次のような問題があって、さら なる改良が要望されていた。

【０００８】 すなわち、硫酸処理においては、硫酸および過酸化水素水が混ざる時の反応熱 とヒータＨによる加熱とにより、洗浄液Ｃが１５０℃〜１６０℃ぐらいまで温度 上昇して沸騰するところ、上記ウェハＷ，Ｗ，…は、ウェハ保持部ｅに単に載置 保持された状態で洗浄液Ｃ中に浸漬されていることから、これらウェハＷ，Ｗ， …が洗浄液Ｃの沸騰圧力により浮き上がって、上下左右にガタガタと微振動して しまう。

【０００９】 これがため、洗浄液Ｃの上昇流はウェハＷ，Ｗ，…間に均等に流れることがで きず、よって均一な表面処理が行えないなど種々の不具合が発生して、ウェハＷ 表面に所期の清浄度が得られず、歩留りを大幅に低下させるという問題が生じて いた。 このような状況は、リン酸（Ｈ₃ ＰＯ₄ ）と純水の混合液によるリン酸処理な どにおいても同様に生じていた。

【００１０】 本考案は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とす るところは、洗浄液の沸騰によるウェハの浮き上がりを防止して、半導体装置構 造の微細化、高集積化に応じた高い清浄度を得ることができる基板洗浄槽の基板 浮き上がり防止装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案の基板浮き上がり防止装置は、洗浄槽の上部 開口に開閉蓋が開閉可能に設けられるとともに、この開閉蓋の内側に基板浮き上 がり防止部材が設けられてなり、この基板浮き上がり防止部材は、上記開閉蓋の 閉塞時において、上記洗浄槽内に浸漬される基板の上部縁に当接または近接して 位置するように設定されていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】

洗浄槽の硫酸洗浄液にウェハを浸漬して硫酸処理するに際して開閉蓋を閉塞す ると、開閉蓋の内側に設けられた基板浮き上がり防止部材は、各ウェハの上部縁 に当接または近接して位置する。

【００１３】 したがって、硫酸処理時、硫酸と過酸化水素水の混合時の反応熱およびヒータ による加熱により、洗浄液が温度上昇して沸騰すると、その沸騰圧力によりウェ ハはウェハ保持部から浮き上がろうとするが、上記基板浮き上がり防止部材が各 ウェハの浮き上がりを上側から抑えて、そのガタつきを有効に防止する。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００１５】 本考案に係る基板浮き上がり防止装置を備えた洗浄槽装置を図１に示す。この 洗浄槽装置は、具体的には半導体基板（ウェハ）Ｗの表面に硫酸処理を施すもの であって、洗浄液Ｃが満たされる洗浄槽１と、この洗浄槽１からオーバーフロー する洗浄液Ｃを集める外槽２と、洗浄槽１に設けられた浮き上がり防止装置３と を主要部として備えてなる。

【００１６】 洗浄槽１は石英ガラスやフッ素樹脂等の耐腐食性を有する材料からなり、洗浄 液Ｃとして、硫酸（Ｈ₂ ＳＯ₄ ) と過酸化水素水（Ｈ₂ Ｏ₂ ）との混合液が満た されるとともに、この洗浄液Ｃ中に、ウェハＷ，Ｗ，…が複数枚（例えば２５枚 ）まとめて浸漬される構成とされている。

【００１７】 洗浄槽１は、その上部開口５がオーバフロー部とされるとともに、その底部に 給液ボックス６が配置されている。この給液ボックス６の給液回路７は、その上 流端が外槽２の底部に連通されるとともに、洗浄液Ｃを循環させる循環ポンプ８ 、洗浄液Ｃを加熱するヒータ（熱交換器）９および濾過フィルタ１０を備えてい る。

【００１８】 給液ボックス６は、その内部に給液回路７の洗浄液供給ノズル１１が臨んで設 けられるとともに、その上面６ａに洗浄液供給部１２が複数列配設されている。

【００１９】 各洗浄液供給部１２は、図１の紙面に平行な直線上に配設された多数の流出孔 １２ａ，１２ａ，…からなり、これら洗浄液供給部１２，１２，…の配列ピッチ （図１の紙面に垂直方向）は、ウェハＷ，Ｗ，…の基板間ピッチに設定されてい る。流出孔１２ａの軸線は上下方向へ延びるように設定されている。

【００２０】 また、給液ボックス６の上側には、左右一対のウェハ保持部１３，１３が設け られており、これらウェハ保持部１３，１３は、ウェハＷ，Ｗ，…の下部両側縁 部を支持する上下２列の保持溝群１３ａ，１３ｂを備える。これら保持溝群１３ ａ，１３ｂは、図示しないが、ウェハＷ，Ｗ，…の配列方向つまり図１の紙面に 対して垂直方向へ延びて設けられ、その溝ピッチは上記ウェハＷ，Ｗ，…の基板 間ピッチに設定されている。

【００２１】 これに関連して、給液ボックス６の上面６ａは、上記ウェハ保持部１３，１３ に保持されたウェハＷ，Ｗ，…の底部円弧部に沿った円弧面に形成されるととも に、上記洗浄液供給部１２，１２，…は、それぞれウェハＷ，Ｗ間に配置されて いる。これにより、各洗浄液供給部１２の流出孔１２ａ，１２ａ，…は、各ウェ ハＷ，Ｗ間において、ウェハＷの底部に近接してこのウェハＷとほぼ同心状に位 置されている。また、ウェハ保持部１３の上下保持溝群１３ａ，１３ｂ間には、 洗浄液Ｃの通過穴１５，１５，…が設けられており、洗浄液Ｃの上昇流を阻害し ない構造とされている。

【００２２】 また、ウェハ保持部１３，１３の左右外側には、２本の補助給液パイプ１６， １６が配設されている。この補助給液パイプ１６は、洗浄槽１の左右両側部分に おける洗浄液Ｃの澱みを防止するためのものである。補助給液パイプ１６は、上 記給液回路７に連通されるとともに（図示省略）、その上面部に多数の流出穴１ ６ａ，１６ａ，…が上向きに設けられて、この部位に洗浄液Ｃの上方への流れを 形成するようにされている。

【００２３】 外槽２は洗浄槽１と一体的に設けられた同一材料からなるもので、洗浄槽１の オーバフロー部５を全周にわたって取り囲むように設けられている。この外槽２ の底部は給液回路７に連通されており、給液回路７の中途箇所が切換弁１７を介 して前述の排液回路に連通されており、洗浄液Ｃが汚れてきたら、この排液回路 を介して、上記両槽１，２内の洗浄液Ｃが全て排液される。

【００２４】 浮き上がり防止装置３は、開閉蓋２０、基板浮き上がり防止部材２１および駆 動部２２（図２参照）を主要部として備える。

【００２５】 開閉蓋２０は、図１に示すように、上方へ両開きする一対の蓋部材２５、２５ を備えてなり、これら蓋部材２５，２５が、図２に示す駆動部２２により開閉動 作される。

【００２６】 両蓋部材２５，２５は平板状のものであって、その閉塞時（図１および図２の 実線参照）において、洗浄槽１および外槽２の上部開口全体を覆うとともに、先 端縁２５ａ，２５ａ同士が互いに重なり合うような形状寸法とされている。蓋部 材２５の基端部２５ｂは、開閉アーム２６の先端部２６ａに取付け固定され、こ の開閉アーム２６の基端部２６ｂが、回動軸２７を介して、装置本体２８に回動 可能に枢支されている。

【００２７】 駆動部２２は、図２に示すように、駆動源としてのエアシリンダ３０および駆 動アーム３１を主要部として備える。エアシリンダ３０は装置本体２８に上向き に設けられており、そのシリンダ本体３２の基端部３２ａが、支軸３３を介して 装置本体２８に枢着されるとともに、そのピストンロッド３４の先端ブラケット ３４ａが、連結ピン３５を介して上記駆動アーム３１の先端部３１ａに枢支連結 されている。

【００２８】 駆動アーム３１は、その基端部３１ｂが上記回動軸２７に連結固定されており 、上記開閉アーム２６と共に回動軸２７を中心として回動可能とされている。３ ０ａ〜３０ｄはエアシリンダ３０を駆動制御する圧力エアーの配管であって、図 示しない切換弁を介してエアー供給源に連通されている。

【００２９】 そして、エアシリンダ３０のピストンロッド３４の突出退入動作により、開閉 蓋２０が開閉動作される。つまり、ピストンロッド３４の退入時において、上記 蓋部材２５，２５が開放位置にあり（図１および図２の２点鎖線参照）、一方、 ピストンロッド３４突出時において、上記蓋部材２５，２５が閉塞位置にある（ 図１および図２の実線参照）。

【００３０】 基板浮き上がり防止部材２１は、上記両蓋部材２５，２５の先端部内側にそれ ぞれ設けられている。この基板浮き上がり防止部材２１は、図３に示すように線 材が折曲形成されてなり、浮き上がり防止バー２１ａと支持部２１ｂ，２１ｂと からなる。

【００３１】 浮き上がり防止バー２１ａは、上記洗浄槽１内に浸漬されるウェハＷ，Ｗ，… の配列方向へ平行かつ水平に延びて設けられており、その両端が、上記支持部２ １ｂ，２１ｂを介して蓋部材２５の先端部内側に取付固定されている。

【００３２】 そして、これら両浮き上がり防止バー２１ａ，２１ａは、上記開閉蓋２０の閉 塞時において、上記各ウェハＷの上部縁に当接または近接して水平状態で位置す るように設定されている。

【００３３】 これに関連して、各蓋部材２５の基部内側に位置決めロッド３６が下向きに設 けられており、この位置決めロッド３６の先端３６ａが、開閉蓋２０の閉塞時に 装置本体２８の位置決め面２８ａに当接して、上記浮き上がり防止バー２１ａの 高さ位置が規定される（図２参照）。

【００３４】 しかして、以上のように構成された洗浄槽装置において、図示しない搬送処理 装置により、カセットレスでチャッキング搬送されるウェハＷ，Ｗ，…が洗浄槽 １内のウェハ保持部１３，１３上に載置されると、浮き上がり防止装置３の開閉 蓋２０が洗浄槽１と外槽２の開口全体を閉塞し、これと同時に、浮き上がり防止 バー２１ａ，２１ａが各ウェハＷの上部縁に当接または近接して位置することと なる。

【００３５】 この時、洗浄槽１内には洗浄液Ｃが満たされているとともに、循環ポンプ８に より、給液ボックス６と補助給液パイプ１６，１６を介して、ヒータ９および濾 過フィルタ１０により加熱、濾過された洗浄液Ｃが給液回路７から供給される。 これにより、洗浄液Ｃは、給液ボックス６からの流出量に対応した量が洗浄槽１ のオーバフロー部５から外槽２へオーバフローして、再び給液回路７へ流れる。

【００３６】 以上のようにして、洗浄液Ｃが給液回路７と洗浄槽１の閉回路内で循環される ことにより、洗浄槽１内には洗浄液Ｃの上昇流が生じる（図１の矢符参照）。こ の上昇流は各ウェハＷ，Ｗ間を流れて、各ウェハＷの表面がＨＦ処理され、これ ら表面に付着したダスト（塵埃）は剥離されて、オーバフローする洗浄液Ｃと共 に洗浄槽１外へ運び出され、さらに給液回路７の濾過フィルタ１０で除去された 後、再び洗浄液Ｃのみが洗浄槽１内へ還流される。

【００３７】 また、このＨＦ処理時において、硫酸と過酸化水素水の混合時の反応熱および ヒータ９による加熱により、洗浄液Ｃが１５０℃〜１６０°ぐらいまで温度上昇 して沸騰するため、その沸騰圧力によりウェハＷ，Ｗ，…はウェハ保持部１３， １３から浮き上がろうとするが、上記浮き上がり防止バー２１ａ、２１ａがこれ を上側から抑えて、そのガタつきを有効に防止する。

【００３８】 なお、上述した実施例はあくまでも本考案の好適な実施態様を示すものであっ て、本考案はこれに限定して解釈されるべきでなく、本考案の範囲内で種々設計 変更可能である。

【００３９】 例えば、図示例においては、開閉蓋２０の駆動源としてエアシリンダ３０が用 いられているが、サーボモータが使用されて、その駆動軸が回動軸２７に直接ま たは間接的に連結される構造としてもよい。

【００４０】 また、対象となる洗浄槽１の構造も図示例に限定されず、他の構造の洗浄槽に も適用可能で、洗浄液についても、その処理反応時の挙動が硫酸処理の場合と同 様な他の洗浄液処理、例えば、リン酸（Ｈ₃ ＰＯ₄ ）と純水の混合液によるリン 酸処理などにも適用可能である。

【００４１】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案によれば、洗浄槽の上部開口を閉塞する開閉蓋の 内側に、洗浄槽内に浸漬される基板の上部縁に当接または近接して位置する基板 浮き上がり防止部材が設けられているから、洗浄処理時の反応熱やヒータ加熱に より洗浄液が温度上昇して沸騰しても、この沸騰圧力によるウェハの浮き上がり が有効に防止されて、その保持位置に安定して保持される。

【００４２】 したがって、洗浄液は各ウェハ表面に均一にかつ安定して接触することとなり 、均一な表面処理がウェハ全体にわたって行える結果、半導体装置構造の微細化 、高集積化に応じた高い清浄度がウェハ表面に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る一実施例である基板浮き上がり防
止装置を備えた基板洗浄槽装置の構成を示す正面断面図
である。

【図２】同基板浮き上がり防止装置の駆動部を拡大して
示す正面図である。

【図３】同基板浮き上がり防止装置の基板浮き上がり防
止部材と、洗浄処理される基板との関係を一部省略して
示す斜視図である。

【図４】従来の洗浄槽装置の構成を示す正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 洗浄槽 ２ 外槽 ３ 浮き上がり防止装置 ５ 洗浄槽の上部開口（オーバーフロー
部） ６ 給液ボックス ７ 給液回路 ８ 循環ポンプ ９ ヒータ（熱交換器） １０ 濾過フィルタ １１ 洗浄液供給ノズル １３ ウェハ保持部 １６ 補助給液パイプ ２０ 開閉蓋 ２１ 基板浮き上がり防止部材 ２１ａ 浮き上がり防止バー ２２ 開閉蓋の駆動部 ２５ 蓋部材 ２６ 開閉アーム ２７ 回動軸 ３０ エアシリンダ ３１ 駆動アーム ３６ 位置決めロッド Ｗ 半導体基板（ウェハ） Ｃ 洗浄液

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄槽の上部開口に開閉蓋が開閉可能に
   設けられるとともに、この開閉蓋の内側に基板浮き上が
   り防止部材が設けられてなり、 この基板浮き上がり防止部材は、上記開閉蓋の閉塞時に
   おいて、上記洗浄槽内に浸漬される基板の上部縁に当接
   または近接して位置するように設定されていることを特
   徴とする基板浮き上がり防止装置。
2. 【請求項２】 上記開閉蓋は上方へ両開きする一対の蓋
   部材を備え、これら蓋部材の先端部内側に上記基板浮き
   上がり防止部材がそれぞれ設けられている請求項１に記
   載の基板浮き上がり防止装置。
3. 【請求項３】 上記基板浮き上がり防止部材は、上記洗
   浄槽内に浸漬される基板の配列方向へ平行に延びる浮き
   上がり防止バーを備え、この浮き上がり防止バーは、上
   記開閉蓋の閉塞時において、上記各基板の上部縁に当接
   または近接して水平状態で位置するように設定されてい
   る請求項１または２に記載の基板浮き上がり防止装置。