JPH0691059B2 - 洗浄装置 - Google Patents

洗浄装置

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JPH0691059B2
JPH0691059B2 JP61229060A JP22906086A JPH0691059B2 JP H0691059 B2 JPH0691059 B2 JP H0691059B2 JP 61229060 A JP61229060 A JP 61229060A JP 22906086 A JP22906086 A JP 22906086A JP H0691059 B2 JPH0691059 B2 JP H0691059B2
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宏之 境
裕二 上川
和敏 吉岡
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体ウエハ等の基板表面の付着物を除去す
る洗浄装置に関する。
(従来の技術) 例えば半導体ウエハ等の基板表面には、その製造工程等
において、人体等から発生する有機物からなる付着物、
機械等から発生する無機物からなる付着物等種々の付着
物が付着する。このような付着物を除去する洗浄装置に
は、従来洗浄液を用いてウエット洗浄を行なう洗浄装置
と、プラズマを用いてアッシング(灰化)によりドライ
洗浄を行なう洗浄装置がある。
ドライ洗浄を行なう洗浄装置としては、酸素プラズマを
用いたものが一般的である。酸素プラズマによる洗浄装
置は、半導体ウエハを処理室に置き、処理室内に導入さ
れた酸素ガスを高周波の電場によりプラズマ化し、発生
した酸素原子ラジカルにより有機物からなる付着物を酸
化して二酸化炭素、一酸化炭素および水に分解して除去
する。
また、ウエット洗浄を行なう洗浄装置では、半導体ウエ
ハを処理室に置き、この半導体ウエハにH2SO4、H2O2、H
2O、HCl、HF、NH4OH、オゾン水等の洗浄液を1または複
数種噴出させるか、または前記洗浄液中に、前記半導体
ウエハを浸漬することによって洗浄を行なう。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記説明の従来の洗浄装置のうち、ドライ
洗浄を行なう洗浄装置では、有機物からなる付着物を短
時間で除去することができるが、プラズマ中に存在する
電場によって加速されたイオンや電子が半導体ウエハを
照射するため、半導体ウエハに損傷を与えるという問題
がある。
また、ウエット洗浄を行なう洗浄装置では、半導体ウエ
ハに上述のような損傷を与えることはないが、有機物か
らなる付着物の除去に時間を要し、洗浄時間が長くなる
という問題と、洗浄液の消費および酸等からなる廃液の
処理等により洗浄コストが高くなるという問題がある。
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
半導体ウエハに損傷を与えることなく、短時間、低コス
トで洗浄を行うことのできる洗浄装置を提供しようとす
るものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) すなわち本発明は、洗浄室内に配置された基板表面の付
着物を除去する洗浄装置において、前記洗浄室内に多数
の前記基板を保持する手段と、前記基板表面に沿って形
成された反応空間内に酸素原子ラジカルを含有するガス
を流通する手段と、前記基板の両面へ向けて洗浄液を噴
出させる手段と、前記反応空間内に導入された前記ガス
を加熱するとともに、前記基板を加熱して乾燥する加熱
手段とを備えたことを特徴とする。
(作 用) 本発明では、基板表面に沿って形成された反応空間内に
例えばオゾンを含有する酸素ガス等を流通させることに
より、基板表面に新しいオゾンを供給し、このオゾンが
分解して発生する酸素原子ラジカルと有機物との酸化化
学反応により、有機物からなる付着物を酸化して二酸化
炭素、一酸化炭素および水に分解して除去する。したが
って多数の半導体ウエハの洗浄を短時間、低コストで行
なうことができ、半導体ウエハに損傷を与えることもな
い。
また本発明では、上述の有機物からなる付着物の洗浄に
加えて洗浄液を用いたウエット洗浄により無機物からな
る付着物の除去も行なうことができ、多数の半導体ウエ
ハの洗浄を短時間、低コストで行なうことができ、半導
体ウエハに損傷を与えることもない。
(実施例) 以下、本発明の洗浄装置の実施例を図面を参照して説明
する。
第1図は本発明の一実施例の洗浄装置を示すもので、こ
の実施例の洗浄装置では、洗浄室1内には、半導体ウエ
ハ2の周縁部を保持することにより半導体ウエハ2を立
設状態に保持する保持機構3が多数配置されている。
この保持機構3の両側には、第2図にも示すように半導
体ウエハ2よりやや大径の円板状の平面内に、多数の小
孔4aを配置された拡散板4を備えたガス流出部5が、半
導体ウエハ2に、例えば0.5〜20mm程度の近接間隔で対
向配置され、半導体ウエハ2とガス流出部5との間に半
導体ウエハ2表面に沿った反応空間を形成しており、ガ
ス流出部5内には、冷却装置6に接続された冷却配管6a
が配置されている。
また、保持機構3とガス流出部5との間には、温度制御
装置7によって制御され、第3図にも示すように拡散板
4とほぼ同径の円板からなり多数の透孔8aを備えたヒー
タ8がそれぞれ配置されている。
そしてガス流出部5は、それぞれオゾン発生器9を介し
て酸素供給源10に接続されたガス流量調節器11に接続さ
れている。
また、洗浄室1の下部には、排気口12が設けられてお
り、この排気口12は、排気装置13に接続されている。
これらのウエハ保持機構3と、ガス流出部5およびヒー
タ8とは、それぞれ異なった支持体に固定されており、
ガス流出部5およびヒータ8は、このガス流出部5およ
びヒータ8が固定された支持体とともに半導体ウエハ2
に平行に移動可能に構成されている。これは、半導体ウ
エハ2をウエハ保持機構3に配置する時に、これらの間
に図示しないウエハ搬送装置のアーム等が導入される間
隔を設けるためで、ガス流出部5およびヒータ8とウエ
ハ保持機構3のどちらを移動可能に構成してもよく、あ
るいは両方を移動可能に構成してもよい。また、移動方
向は、上下、側方、あるいは回転させる等どのようにし
てもよい。
そして上記構成のこの実施例の洗浄装置では、次のよう
にして洗浄を行なう。
すなわち、まず図示しない駆動装置等によってガス流出
部5およびヒータ8を移動させ、半導体ウエハ2がウエ
ハ搬送装置等によりウエハ保持機構3に配置され、保持
される。
この後、ガス流出部5およびヒータ8が半導体ウエハ2
と対向する位置に戻される。この時ガス流出部5の拡散
板4と、半導体ウエハ2表面との間隔は、例えば0.5〜2
0mm程度とされ、前述の反応空間が設定される。
そして、ヒータ8を温度制御装置7により例えば300℃
程度に加熱し、酸素供給源10およびオゾン発生器9から
供給されるオゾンを含有する酸素ガスをガス流量調節器
11によって、それぞれのガス流出部5から流出するガス
の流量が、例えば3〜15/min程度となるよう調節し、
拡散板4の小孔4aから半導体ウエハ2表面に沿って形成
された反応空間に流出させ、排気装置13により例えば洗
浄室1内の気体圧力が700〜200Torr程度の範囲になるよ
う排気する。
この時、ガス流出部5の拡散板4から流出したガスは、
拡散板4と半導体ウエハ2との間の反応空間で、半導体
ウエハ2の中央部から周辺部へ向かうガスの流れを形成
する。
ここでオゾンは、ヒータ8により加熱され、分解され
て、酸素原子ラジカルが多量に発生する。そして、この
酸素原子ラジカルが半導体ウエハ2の表面に付着した有
機物からなる付着物と反応し、有機物からなる付着物を
酸化して二酸化炭素、一酸化炭素および水に分解して除
去する。
したがって、加速されたイオンや電子が半導体ウエハ2
を照射し、半導体ウエハ2に損傷を与えこともなく、洗
浄液の消費および酸等からなる廃液の処理等の問題もな
く、短時間、低コストで洗浄を行うことができる。
なお、オゾン発生器9で生成されたオゾンの寿命は、温
度に依存し、縦軸をオゾン分解半減期、横軸をオゾンを
含有するガスの温度とした第4図のグラフに示すように
温度が高くなるとオゾンの分解は促進され、その寿命は
急激に短くなる。そこで、オゾンが分解して発生する酸
素原子ラジカルによる酸化反応を利用して行なう洗浄処
理中におけるヒータ8の温度は、150℃乃至500℃程度に
加熱することが好ましく、ガス流出部5の温度は25℃程
度以下とすることが好ましい。
第5図は他の実施例を示すもので、この実施例では、ガ
ス・洗浄液流出部5aは、ガス・洗浄液切り換え弁20を介
して、オゾン発生器9を介して酸素供給源10に接続され
た気体流量調節器11と、それぞれ洗浄液供給源21a、21b
に接続された洗浄液流量調節器22a、22bとに接続されて
いる。
洗浄室1の下部には、廃液排出口23が設けられており、
廃液排出口23は、廃液の処理を行なう廃液装置24に接続
されている。また、洗浄室1の上部には気液分離装置25
が配置されており、ガス・洗浄液流出部5の周囲に設け
られた排気口12から排気装置13によって排気される排ガ
スは、気液分離装置25によって液体を分離された後排気
装置13に導入される。
そして上記構成のこの実施例の洗浄装置では、前述の実
施例と同様にしてまず保持機構3に半導体ウエハ2が配
置され、立設状態に保持される。
次に、ガス・洗浄液切り換え弁20が気体流量調節器11側
に対して開とされ、前述の実施例と同様にして、半導体
ウエハ2の表面に付着した有機物からなる付着物を、二
酸化炭素、一酸化炭素および水に分解して除去する。
このようなオゾンを含む酸素ガスによるドライ洗浄は、
例えば30秒程度行なわれ、次に洗浄液によるウエット洗
浄が行なわれる。
洗浄液によるウエット洗浄は、ガス・洗浄液切り換え弁
20が、洗浄液流量調節器22a、22b側に対して開とされ、
洗浄液供給源21a,21bから供給されるH2SO4、H2O2、H
2O、HCl、HF、NH4OH、オゾン水等の洗浄液が、洗浄液流
量調節器22a、22bにより流量調節され、ガス・洗浄液流
出部5aから半導体ウエハ2に向けて1または複数種噴出
させることにより行なわれる。また乾燥は、ヒータ8に
よって加熱することによって行なうことができるが、例
えば半導体ウエハ2を回転させる、あるいは窒素ガス等
を当てるよう構成してもよい。なお、上記洗浄液は、付
着物の種類等により、従来のウエット洗浄装置と同様に
組み合わせて使用される。
上記説明のこの実施例の洗浄装置では、前述の実施例と
同様な効果をえることができるとともに、洗浄液を用い
たウエット洗浄を行なうことができ、有機物および無機
物からなる付着物ともに短時間で、低コスト、少ない廃
液量で洗浄を行なうことができる。
なお、ヒータ8は、第6図に示すように複数の同心円状
のスリット50aを備えたヒータ50、第7図に示すように
直線状のスリット51aを備えたヒータ51、第8図に示す
ように大きさの異なる小孔52aを配置されたヒータ52、
第9図に示すように渦巻状のスリット53aを備えたヒー
タ53、第10図に示すように放射状のスリット54aを備え
たヒータ54、第11図に示すように多数の小孔55aを配置
されたヒータ55等としてもよい。また、拡散板4も同様
な形状とすることができ、第12図に示すように、金属ま
たはセラミック等の焼結体からなる拡散板56とすること
もできる。
さらに、オゾンを含有するガスは酸素に限らずオゾンと
反応しないようなガス、特にN2、Ar、Ne等のような不活
性なガスにオゾンを含有させて使用することができる。
また、これら実施例では半導体ウエハ2に近接対向させ
てガス流出部5およびガス・洗浄液流出部5aを設け、半
導体ウエハ2との間に反応空間を形成したが、半導体ウ
エハ2同志を互いに近接対抗するよう配置し、これらの
半導体ウエハ2間に反応空間を形成してもよく、半導体
ウエハ2とほぼ同径の円板状の平板等を配置し、半導体
ウエハ2と平板との間に反応空間を形成してもよい。こ
のような場合半導体ウエハ2周囲の一方からオゾンを含
有するガスを反応空間内に流出させ、反対方向から排気
するよう構成すればよい。
[発明の効果] 上述のように本発明の洗浄装置では、半導体ウエハに損
傷を与えることなく、多数の半導体ウエハの洗浄を短時
間、低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の洗浄装置を示す構成図、第
2図は第1図の要部を示す下面図、第3図は第1図の要
部を示す下面図、第4図はオゾンの半減期と温度の関係
を示すグラフ、第5図は他の実施例の洗浄装置を示す構
成図、第6図〜第11図は第2図および第3図の変形例を
示す下面図、第12図は第2図の変形例を示す下面図であ
る。 2……半導体ウエハ、5……ガス流出部、9……オゾン
発生器、10……酸素供給源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 公治 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号 東京 エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−77430(JP,A) 特開 昭61−210637(JP,A) 特開 昭50−137475(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】洗浄室内に配置された基板表面の付着物を
    除去する洗浄装置において、 前記洗浄室内に多数の前記基板を保持する手段と、 前記基板表面に沿って形成された反応空間内に酸素原子
    ラジカルを含有するガスを流通する手段と、 前記基板の両面へ向けて洗浄液を噴出させる手段と、 前記反応空間内に導入された前記ガスを加熱するととも
    に、前記基板を加熱して乾燥する加熱手段と を備えたことを特徴とする洗浄装置。
  2. 【請求項2】酸素原子ラジカルを含むガスは、前記酸素
    原子ラジカルがオゾンを原料として生成することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の洗浄装置。
  3. 【請求項3】前記加熱手段は、前記基板の近傍に設けら
    れており、この加熱手段と前記ガスを流通する手段との
    間に、ガス導入のためのガス流路を冷却する手段が設け
    られていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の洗浄装置。
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