JPH07308644A - 蒸気リンス−蒸気乾燥処理装置 - Google Patents

蒸気リンス−蒸気乾燥処理装置

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JPH07308644A
JPH07308644A JP7032048A JP3204895A JPH07308644A JP H07308644 A JPH07308644 A JP H07308644A JP 7032048 A JP7032048 A JP 7032048A JP 3204895 A JP3204895 A JP 3204895A JP H07308644 A JPH07308644 A JP H07308644A
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JP
Japan
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container
solvent
cleaning
article
condensing
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Application number
JP7032048A
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English (en)
Inventor
Margaret J Lawson
マーガレット・ジェーン・ローソン
Edward J Leonard
エドワード・ジョゼフ・レオナード
Jon H Nansen
ジョン・ハワード・ナンセン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67057—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学的処理段階の間で化学的に処理された物
品を洗浄するための洗浄装置。 【構成】 洗浄装置は、密閉可能な加圧容器を含む。あ
る化学的工程段階の後に半導体ウェーハなどの物品を容
器に入れる。容器を密閉する。容器の圧を調節する。容
器内の溶剤を加熱沸騰させて蒸気を発生させる。溶剤蒸
気を一次凝縮コイルで凝縮させる。凝縮した溶剤が物品
に降り注いでそれを洗浄する。物品は洗浄されたのち乾
燥され、同時に二次凝縮コイルが溶剤蒸気を凝縮し、凝
縮した溶剤は捕集皿に降り注いでこれに捕集される。捕
集された溶剤を貯槽に導く。全ての溶剤が捕集されたの
ち貯槽を密閉する。容器を開いて洗浄された物品を取り
出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は製造品を洗浄する方法に
関し、より詳しくは、化学的に製造される、特に半導体
製造における物品から残留物および不純物を洗浄除去す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造においては、物品を化学的に
処理する他の製造工程におけるのと同様に、処理した物
品から化学薬品を洗浄除去せねばならない。物品を数種
の異なる個別の化学薬品で順次処理することを必要とす
る製造工程では、化学的段階間において物品を洗浄する
ことが特に重要である。そのような多段階化学工程で
は、処理に用いる化学薬品間の反応を防止し、次の溶液
への汚染物質の導入を防止し、また物品上での欠陥の形
成を最小限に抑えるために洗浄が必要である。
【０００３】例えば、半導体ウェーハ上に集積回路を形
成する場合、ウェーハを化学的に処理する数段の個別の
段階がある。これらの段階としては、フォトレジストの
現像、フォトレジストのエッチング、酸化物の成長、お
よび回路層のエッチングが含まれる。処理段階に用いら
れる各化学薬品（エッチング液、現像液、その他）はウ
ェーハ上に残留物を残す。残留物は除去されるまで残っ
ている。例えば、（酸浴などの間にウェーハから除去さ
れた）遊離金属片はウェーハ上に沈着する可能性があ
り、したがって洗浄除去する必要がある。
【０００４】通常、残留物を洗浄除去するためにウェー
ハを一連の溶剤槽を通過させる。各槽において洗浄除去
される汚染物質あるいは残留物は前の槽より少しずつ少
なくなっていく。洗浄除去された汚染物質は洗浄液中に
残留する。最後のリンスは脱イオン水（ＤＩ）槽で行
う。最終リンス槽でリンスした後、ウェーハはスピン乾
燥または蒸気乾燥される。
【０００５】残念ながら、洗浄されたウェーハはそれぞ
れ各段階で洗浄液中に汚染物質を残す。洗浄液の汚染が
槽から槽へと順次に伝播するときカスケード効果として
知られる現象が起こり、その結果汚染された洗浄段階が
次々に増加し、ウェーハの洗浄に適した段階が少なくな
る。結局、初期の段階ではより多くの汚染物質が洗い落
とされるために、洗浄液は非常に汚染され、そこではウ
ェーハがわずかしか洗浄されなくなる。従ってウェーハ
は初期の段階で洗い落とされずに汚染物質を後続の段階
に持ち込み、後続の段階も結局は洗浄できないほどに汚
染される。従来技術の化学的工程においては、カスケー
ド効果のために汚染された溶剤が絶えず交換される。ま
た、洗浄槽を開くたびに、溶剤は大気中の汚染物質（ほ
こり、ガスなど）によって汚染された。従ってウェーハ
をある洗浄槽から次の洗浄槽へ移すたびに、両方の槽中
の溶液が大気からの汚染を受ける。
【０００６】従って、従来技術の洗浄工程では、化学的
に処理された物品の洗浄は各段階ごとに数個の洗浄槽を
必要とするため、洗浄された各物品からの溶剤の汚染の
影響を最小にするには、各槽は大量の溶剤を収容できる
必要があった。これらの各洗浄槽は広い製造床面積を必
要とした。汚染された溶剤では効果的に洗浄できないた
め、溶剤も絶えず交換する必要があった。すなわち、大
量の溶剤を交換用に保管しておく必要があり、さらに床
面積を必要とした。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、化
学的処理における汚染を低減させることにある。
【０００８】本発明のもう一つの目的は、化学的に製造
された物品を効率的に洗浄することにある。
【０００９】本発明のもう一つの目的は、化学的処理の
廃棄物を削減することにある。
【００１０】本発明のもう一つの目的は、化学的処理に
おける洗浄溶剤の汚染を低減させることにある。
【００１１】本発明のもう一つの目的は、化学的製造に
おいて必要な溶剤量を削減することにある。
【００１２】本発明のもう一つの目的は、化学的に処理
された物品を効率的に処理し、しかも汚染に起因する化
学的廃棄物を削減することにある。
【００１３】本発明のもう一つの目的は、半導体加工に
おいて必要な溶剤の量を削減することにある。
【００１４】本発明のもう一つの目的は、半導体加工に
必要な空間を削減することにある。
【００１５】本発明のもう一つの目的は、汚染された化
学溶剤に起因する半導体チップの欠陥を減少させること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は物品の製造にお
ける化学的工程段階の間に物品を洗浄するための洗浄装
置を対象とする。この洗浄装置は、容器と、容器内の圧
力を制御するための圧力制御手段と、容器内の溶剤蒸気
を凝縮するための一次凝縮手段と、容器内の溶剤量を制
御する手段とを含み、容器内で洗浄される物品を支持す
る支持台を有する。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の好ましい実施例の洗浄システ
ム１００の断面図である。好ましい実施例のシステム１
００は、加圧可能な容器１０２と、圧力制御ポンプ１０
４と、発熱体１０６と、一次凝縮コイル１０８と、二次
凝縮コイル１１０と、密閉可能な貯槽１１２と、洗浄す
る物品を支持する支持台１１４を有する。新鮮な溶剤は
制御弁１１８が開いているときに供給ライン１１６を経
て容器に供給される。溶剤は排液制御弁１２２が開いて
いるときに排液ライン１２０を経て容器から排出され
る。液面センサ１２４（浮きなど）は容器の溶剤レベル
が発熱体１０６より上にあるか否かを検知する。容器内
圧は通気ライン１２６によって調節される。容器内圧は
圧抜き弁１２８によってガスを抜くか、または制御弁１
３０を経て圧力制御ポンプ１０４に容器を連結すること
によって調節される。捕集皿（複数のこともある）１３
２は二次凝縮コイル１１０によって凝縮される溶剤を捕
集する。捕集された溶剤は返送ライン１３４を経て密閉
可能な貯槽１１２に、またはバイパスライン１３６を経
て返送ライン１３８に送られ、その切替えは流れ制御弁
１４０による。貯蔵された溶剤は、弁１４２が開いてい
るときに、貯槽１１２から返送ライン１３８を経て容器
に供給される。一次凝縮器制御弁１４４は一次凝縮器１
０８内の冷媒の流れを制御する。二次凝縮器制御弁１４
６は二次凝縮器コイル１１０内の冷媒の流れを制御す
る。容器１０２の一端にある装入ハッチ１４８は、洗浄
される物品を装入し、洗浄済みの物品を取り出すために
ある。
【００１８】物品を容器１０２に装入するには加圧可能
な格納容器１０２のハッチ１４８を開け、リンスされる
物品（図２中の２００）を支持台１１４上に装入する。
ハッチ１４８を閉じて密閉する。リンス溶剤またはリン
ス溶液２０２を容器１０２の底につながった供給ライン
１１６を通じて、リンス溶剤２０２が発熱体１０６を覆
うようになるまで容器１０２に満たす。新しいリンス溶
剤２０２は供給ライン１１６を通じて供給できる。ある
いは、溶剤は弁１４２を開けることにより密閉可能な貯
槽１１２から返送ライン１３８を通じて供給できる。洗
浄溶液レベルは、洗浄溶液２０２が発熱体１０６を、す
なわち洗浄中の溶剤の必要最低レベルを覆っているかど
うかを判定する、浮きなどのセンサ１２４で監視する。
洗浄溶液レベルはレベル・センサ１２４に応答して自動
的に維持される。即ち、浮き１２４が最低レベルより下
がると制御弁１１８が作動して溶剤が加えられる。こう
して溶液２０６は洗浄中発熱体１０６を覆うようにな
る。
【００１９】次に、選択した洗浄溶剤２０２と溶質の沸
点を設定するために容器の内圧を調節する。ほとんどの
場合、溶質は物品からの残留汚染物質そのものである。
意図的に加えるものであっても、洗浄による汚染であっ
ても、溶質は溶液の沸点を変化させる。それ故に、これ
に対応して容器の内圧を大気圧より高く、あるいは低
く、あるいは大気圧に設定する。圧力を設定した後に発
熱体１０６をオンにする。発熱体１０６の電源投入に対
応して、一次凝縮器制御弁１４４が開き、冷媒（冷水が
好ましい）が一次凝縮コイル１０８中を流れるようにな
る。冷媒の流量も、選択した容器圧力を維持するために
調節できる。
【００２０】洗浄サイクルは溶液２０２が沸騰して溶剤
の蒸気が発生し始めたときに開始する。最初に溶剤蒸気
が物品２００および一次凝縮コイル１０８の両者の上に
凝縮する。凝縮コイル１０８上に凝縮した溶剤は、図３
に示すように物品２００上に落下する。降り注ぐ溶剤滴
２１０が物品２００をリンスして、望ましくない残留物
および溶質を除去する。物品２００上に生成した溶液２
１２は、容器１０２の底にある溶液２０２中に落下す
る。溶液２０２が沸騰し、蒸気が冷えて物品２００上に
降り（２１０）注げば洗浄は続く。溶質は溶剤蒸気と一
緒に運ばれないので、溶液を沸騰させると、溶剤が蒸留
されると同時に溶剤蒸気が再生される。降り注ぐ溶剤２
１０は溶剤蒸気より低温であって、物品２００上に落下
するときこれを冷却する。従って物品２００の温度が溶
剤蒸気の温度に達することはない。それ故に、溶剤蒸気
は物品２００上に直接凝縮し続ける。この直接の溶剤の
凝縮により、物品２００上に降り注ぐ溶剤による洗浄が
強化され、リンスが促進される。洗浄時間は物品２０
０、残留物、溶剤その他に依存する。
【００２１】洗浄サイクルの間、全工程が容器内に密閉
された状態で行われる。洗浄の間、溶剤の大気中への損
失はない。大気からの溶剤の汚染もない。従って、汚染
空気の清浄化あるいは空気汚染の防止による余分なコス
トはかからない。
【００２２】物品２００の洗浄が終わったら乾燥しなけ
ればならない。一次凝縮器制御弁１４４を閉じて凝縮コ
イル１０８を停止する。一次凝縮器制御弁１４４を閉じ
るのに対応して、二次凝縮器制御弁１４６を開いて二次
凝縮器コイル１１０中に冷媒を流す。これらの二次凝縮
コイル１１０は物品２００から離れたところにあり、馬
蹄形の捕集皿１３２の上にある。溶液は沸騰し続け、物
品２００上および一次凝縮コイル上に凝縮した蒸気がこ
れらの温度を蒸気の温度（容器内の雰囲気温度）まで上
昇させる。溶剤はもはや物品２００上および一次凝縮コ
イル１０８上には凝縮せず、図４に示すように二次凝縮
コイル１１０上にのみ凝縮する。その温度が溶剤蒸気の
温度まで上昇するので物品２００上の水分も蒸発して、
物品は容器１０２内で乾燥する。
【００２３】物品２００の乾燥中、凝縮した溶剤２２０
は二次凝縮コイル１１０から捕集皿１３２に落下する。
捕集された溶剤２２０はライン１３４を通じて容器から
出ていく。ライン１３４から出た溶剤は、流れ制御弁１
４０によって密閉可能な貯槽１１２またはバイパス・ラ
イン１３６および供給ライン１３８を通って容器の底に
送られる。物品２００の乾燥後に発熱体１０６をオフに
する。二次凝縮コイル１１０は溶剤蒸気を凝縮し続け
る。冷えた溶剤はライン１３４を通じて密閉可能な貯槽
１１２に排出される。次に貯槽１１２を密閉する。
【００２４】最後に容器を大気圧に戻し、装填ハッチ１
４８を開いて洗浄済みの物品２００を取り出す。容器を
開くときには溶剤蒸気が残っていず、また前に蒸留され
た溶剤は貯槽１１２中に密閉されているので、大気汚染
は最小になる。
【００２５】物品２００を取り出した後、（溶剤と望ま
しくない溶質とからなる）残った溶液は、排出制御弁１
２２を開いて再生器に送ることができ、あるいは好まし
くは容器１０２内で再蒸留できる。容器１０２内で再蒸
留を行うには、容器１０２を密閉し、溶液２０２を沸騰
させ、溶剤を二次凝縮コイル１１０で凝縮させ、凝縮し
た溶剤２２０を捕集し、捕集した溶剤を排出して密閉可
能な貯槽１１２中に蓄える。この再蒸留を繰り返して所
望の溶剤の純度を得ることが出来るが、それは容器から
溶質を除去し、密閉可能な貯槽１１２からの溶剤を容器
に満たし、蒸留操作を繰り返すだけでよい。溶液によっ
ては蒸留トレイ１１４を適切に選択することによって再
蒸留の効率を向上させることができる。どの場合にも、
最適の蒸留を行うには容器１０２の内圧を調整しなけれ
ばならない。このように溶剤が容器内での密閉蒸留によ
って再利用できるので、従来の洗浄技術に比して溶剤廃
棄物はほぼなくなる。
【００２６】本発明を好ましい実施例によって説明した
が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく多く
の変更および修正が行えることは当業者には明らかであ
る。付記した特許請求の範囲は、本発明の精神および範
囲に含まれるこのような変更および修正を含むものであ
る。
【００２７】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００２８】（１）化学的に製造される物品から、上記
物品の製造における各化学的工程段階間で残留物を洗浄
する洗浄装置において、容器と、上記容器内の圧力を制
御するための圧力制御手段と、上記容器中の溶剤蒸気を
凝縮するための一次凝縮手段と、上記容器中の溶剤容量
を制御する手段と、上記容器内で洗浄される物品を支持
する支持台とを含む洗浄装置。 （２）上記圧力制御手段が、上記容器中の溶剤を沸騰さ
せる手段と、上記容器内の圧力を下げるための排気手段
とを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の洗浄装
置。 （３）上記溶剤容量制御手段が、上記容器に新鮮な溶剤
を供給するための供給手段と、溶剤を貯蔵するための貯
蔵手段と、上記の貯蔵した溶剤を上記容器に供給するた
めの貯蔵液返送手段と、上記容器から上記貯蔵手段に溶
剤を返送するための回収手段とを含むことを特徴とする
上記（１）に記載の洗浄装置。 （４）上記回収手段が、溶剤蒸気を凝縮させるための二
次凝縮手段と、上記の凝縮された溶剤を捕集する捕集手
段とを含むことを特徴とする上記（３）に記載の洗浄装
置。 （５）上記容器を開いたときに上記貯蔵手段が大気中の
汚染物質によって汚染されないように、上記貯蔵手段が
密閉できることを特徴とする上記（４）に記載の洗浄装
置。 （６）上記圧力制御手段が、上記容器中の溶剤を沸騰さ
せる手段と、上記容器内の圧力を下げるための排気手段
を含むことを特徴とする上記（５）に記載の洗浄装置。 （７）化学的に処理された物品を各化学的工程段階間で
洗浄するための洗浄装置において、加圧可能な容器と、
上記の加圧可能な容器に付属した圧力制御用真空と、上
記の加圧可能な容器中にあり、オンになったときに上記
容器内の溶剤が沸騰するように上記容器中に配置されて
いる発熱体と、上記容器内で上記発熱体の上にある支持
台と、上記支持台の上にあって、一次凝縮コイルによっ
て凝縮した溶剤蒸気が上記支持台に支持された物品の上
に降り注ぎ、上記物品が上記の降り注ぐ溶剤で洗浄され
ることを特徴とする一次凝縮コイルとを含む洗浄装置。 （８）更に上記容器内に密閉可能な貯槽を含み、上記物
品を洗浄した後に上記の密閉可能な貯槽中に上記溶剤が
貯蔵されることを特徴とする上記（７）に記載の洗浄装
置。 （９）さらに上記容器内の１対の二次凝縮コイルと、上
記二次凝縮コイルの下の捕集皿とを含み、上記の密閉可
能な貯槽が上記捕集皿に連結されており、上記１対の二
次凝縮コイルによって凝縮された溶剤蒸気が上記捕集皿
に捕集され、上記捕集皿から上記の密閉可能な貯槽に輸
送されることを特徴とする上記（８）に記載の洗浄装
置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の洗浄装置の断面図である。
【図２】半導体ウェーハを洗浄位置に配置した、図１の
洗浄装置のＡ−Ａを通る横断面図である。
【図３】図２の洗浄装置内での半導体ウェーハの洗浄を
示す図である。
【図４】図３で洗浄されたウェーハの乾燥を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード・ジョゼフ・レオナード アメリカ合衆国05468 バーモント州ミル トン ジェームズ・ドライブ 42 (72)発明者 ジョン・ハワード・ナンセン アメリカ合衆国12514 ニューヨーク州ク リントン・コーナー エレクトロニクス・ ロード 314

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】化学的に製造される物品から、上記物品の
    製造における各化学的工程段階間で残留物を洗浄する洗
    浄装置において、 容器と、 上記容器内の圧力を制御するための圧力制御手段と、 上記容器中の溶剤蒸気を凝縮するための一次凝縮手段
    と、 上記容器中の溶剤容量を制御する手段と、 上記容器内で洗浄される物品を支持する支持台とを含む
    洗浄装置。
  2. 【請求項２】上記圧力制御手段が、 上記容器中の溶剤を沸騰させる手段と、 上記容器内の圧力を下げるための排気手段とを含むこと
    を特徴とする、請求項１に記載の洗浄装置。
  3. 【請求項３】上記溶剤容量制御手段が、 上記容器に新鮮な溶剤を供給するための供給手段と、 溶剤を貯蔵するための貯蔵手段と、 上記の貯蔵した溶剤を上記容器に供給するための貯蔵液
    返送手段と、 上記容器から上記貯蔵手段に溶剤を返送するための回収
    手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装
    置。
  4. 【請求項４】上記回収手段が、 溶剤蒸気を凝縮させるための二次凝縮手段と、 上記の凝縮された溶剤を捕集する捕集手段とを含むこと
    を特徴とする請求項３に記載の洗浄装置。
  5. 【請求項５】上記容器を開いたときに上記貯蔵手段が大
    気中の汚染物質によって汚染されないように、上記貯蔵
    手段が密閉できることを特徴とする請求項４に記載の洗
    浄装置。
  6. 【請求項６】上記圧力制御手段が、 上記容器中の溶剤を沸騰させる手段と、 上記容器内の圧力を下げるための排気手段を含むことを
    特徴とする請求項５に記載の洗浄装置。
  7. 【請求項７】化学的に処理された物品を各化学的工程段
    階間で洗浄するための洗浄装置において、 加圧可能な容器と、 上記の加圧可能な容器に付属した圧力制御用真空と、 上記の加圧可能な容器中にあり、オンになったときに上
    記容器内の溶剤が沸騰するように上記容器中に配置され
    ている発熱体と、 上記容器内で上記発熱体の上にある支持台と、 上記支持台の上にあって、一次凝縮コイルによって凝縮
    した溶剤蒸気が上記支持台に支持された物品の上に降り
    注ぎ、上記物品が上記の降り注ぐ溶剤で洗浄されること
    を特徴とする一次凝縮コイルとを含む洗浄装置。
  8. 【請求項８】更に上記容器内に密閉可能な貯槽を含み、
    上記物品を洗浄した後に上記の密閉可能な貯槽中に上記
    溶剤が貯蔵されることを特徴とする請求項７に記載の洗
    浄装置。
  9. 【請求項９】さらに上記容器内の１対の二次凝縮コイル
    と、 上記二次凝縮コイルの下の捕集皿とを含み、 上記の密閉可能な貯槽が上記捕集皿に連結されており、
    上記１対の二次凝縮コイルによって凝縮された溶剤蒸気
    が上記捕集皿に捕集され、上記捕集皿から上記の密閉可
    能な貯槽に輸送されることを特徴とする請求項８に記載
    の洗浄装置。
JP7032048A 1994-05-16 1995-02-21 蒸気リンス−蒸気乾燥処理装置 Pending JPH07308644A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US242912 1994-05-16
US08/242,912 US5454390A (en) 1994-05-16 1994-05-16 Vapor rinse-vapor dry process tool

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