JPH09181034A - 半導体ウェーハ洗浄装置及び方法 - Google Patents

半導体ウェーハ洗浄装置及び方法

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JPH09181034A JP8177183A JP17718396A JPH09181034A JP H09181034 A JPH09181034 A JP H09181034A JP 8177183 A JP8177183 A JP 8177183A JP 17718396 A JP17718396 A JP 17718396A JP H09181034 A JPH09181034 A JP H09181034A
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    • Y10S134/902—Semiconductor wafer

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄工程で発生する汚染源を効率的に除去し
て洗浄効果を高めることのできる半導体ウェーハ洗浄装
置を提供すること。 【解決手段】 本発明の半導体ウェーハ洗浄装置は、ウ
ェーハ洗浄時にはダウンフロー動作をさせ、洗浄後ウェ
ーハを取り出すとき及び次のウェーハを洗浄するまでオ
ーバーフロー動作を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造工
程に用いられる洗浄装置及びそれを用いた洗浄方法に係
り、特に洗浄工程の進行中に発生する汚染源を効率的に
除去して洗浄効果を高めることのできる半導体ウェーハ
洗浄装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体素子の高集積化に伴っ
て、ウェーハ表面に残留する微細粒子が素子の特性に大
きく影響を及ぼす。従って、最近はこのようなウェーハ
表面に含まれた微細な粒子を除去するウェーハ洗浄技術
が半導体素子の製造工程で非常に重要な位置を占めるこ
とになった。現在のＵＬＳＩ技術では予め０.５ μｍレ
ベルのパターン寸法のデバイスが量産されているが、そ
のような微細な寸法に係わるプロセスでは当然超清浄環
境が必要であり、さらにその環境を維持する表面処理や
洗浄技術などが必要である。特に、ウェーハの大口径化
及びチップサイズの減少によって湿式処理によるバスシ
ステム(Bath System) の開発が続けられている。
【０００３】以下、添付図面を参照して従来のウェーハ
洗浄技術について説明する。図１（ａ）、（ｂ）は従来
の半導体ウェーハ洗浄装置の系統図である。図１（ａ）
はオーバーフローバスシステムを示す。これは、下端中
央部に洗浄液を流入させる流入口３を有するウェーハ８
洗浄用内部洗浄タンク１と、前記内部洗浄タンク１の外
側に内部洗浄タンク１を囲むように構成され、内部洗浄
タンク１との分離空間へ洗浄に用いられた洗浄液を流出
させる流出口４を有する外部洗浄タンク２と、前記流出
口４と流入口３を互いに連結する循環パイプ１０と、前
記循環パイプ１０の中間部分に設けられ、洗浄液を繰り
返し循環させる循環ポンプ５と、前記循環ポンプ５の駆
動によって繰り返し循環する洗浄液を濾過して流入口３
を介して内部洗浄タンク１に送り出すフィルタ６とを有
している。
【０００４】以下、上記のように構成されたオーバーフ
ローバスシステムの洗浄動作について説明する。まず、
循環ポンプ５の駆動によって洗浄液がフィルタ６を通過
して流入口３を介して内部洗浄タンク１内に満たされ
る。そして、カセット７に固定されたウェーハ８が前記
洗浄液に入れると、ウェーハ８間を循環する洗浄液によ
ってウェーハ８の表面に存る微細粒子が洗浄される。つ
まり、ウェーハ８と洗浄液が化学反応と物理的作用とに
よって洗浄及びエッチング工程が行われるものである。
そして、溶液が内部洗浄タンク１に完全に満たされて溢
れると、外部洗浄タンク２の流出口４を介して循環ポン
プ５によってフィルタ６を通過することになる。前記フ
ィルタ６によって濾過された洗浄液はさらにウェーハ８
がある内部洗浄タンク１に送り出される。そして、前記
洗浄液は繰り返し循環するか、或いは一定基準によって
廃棄処分される。バスシステムの循環ポンプ５が駆動中
は廃水弁を閉めていて、洗浄液の廃気処分時には廃水弁
を開けて外部へ洗浄液を排出する。
【０００５】次に、図１（ｂ）はダウンフローバスシス
テムをを示すもので、下端中央部に洗浄液を流出させる
流出口４を有するウェーハ８洗浄用内部洗浄タンク１
と、前記内部洗浄タンク１の外側に内部洗浄タンク１を
囲んで構成され、内部洗浄タンク１との分離空間へ洗浄
に用いられる洗浄液を流入させる流入口３を有する外部
洗浄タンク２と、前記流出口４と流入口３を互いに連結
する循環パイプ１０と、前記循環パイプ１０の中間部分
に設けられ、洗浄液を繰り返し循環させる循環ポンプ５
と、前記循環ポンプ５の駆動によって繰り返し循環する
洗浄液を濾過して流入口３を介して内部洗浄タンク１に
送り出すフィルタ６と、前記内部洗浄タンク１の下側に
設けられ、ウェーハ８が満たされたカセット７を内部洗
浄タンク１の底面と分離して固定させるバッフル板９と
を有している。
【０００６】以下、このように構成されたダウンフロー
バスシステムの洗浄動作について説明する。まず、循環
ポンプ５の駆動によって洗浄液がフィルタ６を通過して
流入口３を介して内部洗浄タンク１内に満たされる。こ
の際、洗浄液は図１（ａ）に示すように、下から上に満
たされるのではなく、上から下に満たされる。そして、
ウェーハ８を保持しているカセット７が内部洗浄タンク
１のバッフル板９に固定されて洗浄液に漬かる。カセッ
ト７に入っているウェーハ８は循環する洗浄液によって
洗浄される。この際、洗浄液はフィルタ６で濾過され、
循環ポンプ５によって引き続き循環する。そして、バス
システムの循環ポンプ５が駆動中である時には、廃水弁
を閉めていて、一定の基準に基づく洗浄液の廃気処分時
には廃水弁を開けて外部へ洗浄液を排出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の洗
浄装置では次の問題点があった。まず、オーバーフロー
バスシステムは、内部洗浄タンクの下部に流入口が設け
られ、洗浄液が下部から上部に溢れる構成であるので、
カセットのウェーハが保持されている部分に残っている
微細粒子が上に移動され、ウェーハの前後面に再付着さ
れたり、反応を起こしたりしてウェーハを汚染させる。
そして、ダウンフローバスシステムは内部洗浄タンクの
上部が開放されて洗浄液が上部から下部に流れる構造で
あるため、外部から流入する（ウェーハが装着されたカ
セットの移動などの洗浄工程の準備過程で発生する）浮
遊微細粒子が各ウェーハの間を流れて下部の流出口に移
動する途中、ウェーハの前後面に付着されたり反応を起
こしてウェーハを汚染させる。従って、上記した従来の
洗浄装置では洗浄工程が不完全に行われた状態でそのま
ま後工程を進行して、素子の生産歩留まり及び特性を低
下させるという問題点があった。
【０００８】本発明はかかる従来の半導体ウェーハの洗
浄装置の問題点を解決するためのもので、その目的は洗
浄工程で発生する汚染源を効率的に除去して洗浄効果を
高めることのできる半導体ウェーハ洗浄装置及び方法を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体ウェーハ洗浄装置は、ウェーハの洗
浄時にはダウンフロー方式で洗浄液を流し、洗浄終了に
伴うウェハーの取り出しから次のウェーハの設置までを
オーバーフロー方式で洗浄液を流すようにしたことを特
徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の半導体ウェーハ洗浄装置の１実施形態について説明す
る。図２は本発明の半導体ウェーハ洗浄装置の系統図で
あり、図３は本発明の半導体ウェーハ洗浄装置の断面図
である。本装置は、内部洗浄タンク２３を有する。その
内部洗浄装置２３は、内部にウェーハ２１を収納する部
分を有すると共に下端中央部に洗浄液を流入させる流入
口３１ｂと洗浄液を流出させる流出口３２ａとを有す
る。その内部洗浄タンク２３の外側に底部を除いて間隔
をおいて内部洗浄タンク２３を囲むように構成された外
部洗浄タンク２４を有する。その外部洗浄タンクは、内
部洗浄タンク２３との分離空間から洗浄に用いられた洗
浄液を流出させる流出口３２ｂ及び洗浄に用いられる洗
浄液をその空間へ流入させる流入口３１ａを有する。図
においては、内部洗浄タンクの流入口３１ｂと流出口３
２ｂ及び外部洗浄タンクの流入口３１ａと流出口３２ｂ
と一緒になるように描いているが、それぞれ離れていて
ももちろん問題はない。また、内部洗浄タンク２３の流
入口と流出口とは何れも１つづつとして表示してある
が、複数個設けても差し支えないのはいうまでもない。
【００１１】前記各流入口と流出口とを連結して洗浄液
を循環させる第１、第２循環パイプ３０ａ，ｂが用意さ
れている。第１循環パイプ３０ａは前記外部洗浄タンク
２４の流出口３２ｂと内部洗浄タンクの流入口３１ｂと
を互いに連結する。一方、第２循環パイプ３０ｂは内部
洗浄タンク２３の流出口３２ａと外部洗浄タンク２４の
流入口３１ａとを互いに連結する。前記第１循環パイプ
３０ａの中間部分に洗浄液を繰り返し循環させる第１循
環ポンプ２８ａを配置し、第２循環パイプ３０ｂに同様
に前記第２循環ポンプ２８ｂを設けている。第１循環ポ
ンプ２８ａから流入口３１ｂとの間に第１フィルタが設
けられ、第２循環ポンプ２８ｂと流入口３１ａとの間に
第２フィルタ２９ｂが設置されている。
【００１２】前記内部洗浄タンク２３の下側には、底か
ら離して複数のウェーハ２１が満たされたカセット２２
を固定させるバッフル板２６が設けられており、さら
に、この前記バッフル板２６には、カセット２２の重量
を感知する重量感知センサ２５が配置されている。さら
に本実施形態は、前記重量感知センサの感知信号によっ
て第１、第２循環パイプ３０ａ、３０ｂの中間に構成さ
れた第１、第２循環ポンプ２８ａ、２８ｂを選択的に駆
動させるコントローラ２７を有する。流入口３１ａ、３
１ｂ及び流出口３２ａ、３２ｂには図３に示すように、
洗浄液をある一方向のみに通過させる逆止弁３３が設け
られる。逆止弁はそれぞれのパイプの途中に設けてもよ
いのはいうまでもない。
【００１３】前記構成を有する本発明の半導体ウェーハ
洗浄装置の動作を以下に示す。まず、洗浄工程を行うた
めに複数のウェーハ２１が装着されたカセット２２をバ
ッフル板２６上に構成された重量感知センサ２５上のロ
ーディングポジションに載せる。したがって、前記重量
感知センサ２５によってカセット２２の重量が感知され
る。重量感知センサ２５にセットされる重量の基準はカ
セット２２の重さとする。すなわち、カセットの重さ以
上であればコントローラ２７は洗浄モードであると判断
する。このようにカセットの重さで判断するのは、カセ
ット２２に装着されるウェーハ２１の数は変化するため
に、ウェーハ２１の重量を基準とすることができないか
らである。洗浄モードにおいてはコントローラ２７は洗
浄装置をダウンフロー方式で動作させる。
【００１４】ダウンフロー方式では、第２循環パイプ３
０ｂを用いて洗浄液を内部洗浄タンク２３から外部洗浄
タンク２４に流入させ、かつ内部洗浄タンク２３へと戻
す。すなわち、第２循環パイプ３０ｂの中間に構成され
た第２循環ポンプ２８ｂを駆動して、第２フィルタ２９
ｂを用いて濾過した後、流入口３１ａを経て外部洗浄タ
ンク２４から内部洗浄タンク２３へ洗浄液を流入させて
洗浄工程を施す。洗浄工程に用いられた洗浄液は流出口
３２ａに流出して繰り返し循環するか、或いは弁Ｖ2 を
開けて一定の基準に基づいて廃棄処分される。
【００１５】上述したように、予めセットされた洗浄期
間の間洗浄工程が行われる。ウェーハ２１の洗浄が終わ
ると、カセット２２は取り出される。このようにカセッ
ト２２が取り出されると、重量感知センサ２５がセット
された基準重量以下に重量が減少するのを感知する。す
ると、コントローラ２７は洗浄装置をオーバーフロー方
式で動作するように制御する。即ち、第１循環パイプ３
０ａを用いて洗浄液を内部洗浄タンク２３に流入させる
ことになる。第１循環パイプ３０ａの中間に構成された
第１循環ポンプ２８ａを駆動して第１フィルタ２９ａで
洗浄液を濾過した後、流入口３１ｂを介して内部洗浄タ
ンク２３に洗浄液を流入させる。
【００１６】このようなオーバーフロー動作は次のウェ
ーハ２１がローディングされる瞬間まで続けられる。つ
まり、重量感知センサ２５に特定の重量（本実施形態で
はカセットの重量）が感知されない間は洗浄装置がオー
バーフロー動作をする。重量感知センサ２５に所定の重
量が感知されると、再び洗浄動作を行い、使用者が設定
した時間だけ洗浄装置はダウンフロー動作をする。この
ようにダウンフロー動作で洗浄工程が終わると、さらに
コントローラ２７の制御によってオーバーフロー動作を
することになる。そして、前記のようにダウンフロー動
作とオーバーフロー動作の変化時には、それぞれの流入
口３１ａ、３１ｂと流出口３２ａ、３２ｂに設けられた
逆止弁３３（図３のＡ、Ｂ）が開閉動作を行うことによ
り洗浄液の流入と流出が所望の循環パイプ３０ａ、３０
ｂのみで行われる。そして、重量感知センサ２５はカセ
ットによって押圧されるガス圧力を感知する方法、或い
はカセットの押圧によってスイッチが直接オン、オフさ
れる方法、その他の既知のスイッチ構成を使用すること
ができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体ウ
ェーハ洗浄装置はダウンフロー動作とオーバーフロー動
作が選択的に行われるので、次に示す効果を奏する。ウ
ェーハ洗浄動作においてはダウンフロー方式で洗浄装置
が動作してウェーハとウェーハ支持体（カセット等の）
接触面で発生する汚染を減少することができる。ウェー
ハの移動動作で発生する微細粒子（浮遊粒子を含む）を
オーバーフロー動作で除去するので、洗浄工程に用いら
れる洗浄液の清浄度を高めることができる。重量感知セ
ンサによる洗浄方式の自動切換によって洗浄工程を効率
よく行うことができる。各循環パイプの流出口及び流入
口に逆止弁を設けて循環パイプ間の汚染拡散を防ぐこと
ができるので、洗浄装置の清浄度を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の半導体ウェーハ洗浄装置の系統図であ
る。
【図２】 本発明の半導体ウェーハ洗浄装置の系統図で
ある。
【図３】 本発明の半導体ウェーハ洗浄装置の断面図で
ある。
【符号の説明】
２１ ウェーハ ２２ カセット ２３ 内部洗浄タンク ２４ 外部洗浄タンク ２５ 重量感知センサ ２６ バッフル板 ２７ コントローラ ２８ａ、２８ｂ 循環ポンプ ２９ａ、２９ｂ フィルタ ３０ａ、３０ｂ 循環パイプ ３１ａ、３１ｂ 流入口 ３２ａ、３２ｂ 流出口 ３３ 逆止弁
フロントページの続き (72)発明者 ユン・ズン・ホ 大韓民国・チュンチョンブク−ド・チョン ズ−シ・ボンミョン−ドン・（番地な し）・エルジイサオンアパートメント・サ −402

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェーハ洗浄装置において、 下端中央部に洗浄液を流入／流出するそれぞれの流入口
    と流出口が設けられた内部洗浄タンクと、 前記内部洗浄タンクの外側に内部洗浄タンクと分離され
    て形成され、その分離空間の下側に洗浄液を流入／流出
    する複数の流入口と流出口が設けられた外部洗浄タンク
    と、 前記内部洗浄タンクの流入口と外部洗浄タンクの流出口
    を互いに連結する第１循環パイプと、 前記外部洗浄タンクの流入口と内部洗浄タンクの流出口
    を互いに連結する第２循環パイプと、 前記第１、第２循環パイプの中間にそれぞれ位置して洗
    浄液を繰り返し循環させる第１、第２循環ポンプと、 前記内部洗浄タンク内に設けられ、複数のウェーハを装
    着したカセットを載せるバッフル板と、 前記バッフル板上に設けられ、カセットによって一定基
    準以上の重量を感知する重量感知手段部と、 前記重量感知手段部の感知信号によって互いに異なる第
    １、第２流通方式で洗浄動作が行われるように前記第
    １、第２循環ポンプを制御する制御手段部とを有するこ
    とを特徴とする半導体ウェーハ洗浄装置。
  2. 【請求項２】 第１、第２循環パイプはそれぞれ繰り返
    し循環する洗浄液を一定基準に基づいて廃棄処分するた
    めに外部へ排出する第１、第２バルブをそれぞれ含んで
    なることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ洗
    浄装置。
  3. 【請求項３】 第１流通方式はオーバーフローバス方式
    であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ
    洗浄装置。
  4. 【請求項４】 第２流通方式はダウンフローバス方式で
    あることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ洗
    浄装置。
  5. 【請求項５】 第１、第２循環パイプによって連結され
    るそれぞれの流入口と流出口にはある一方向のみに洗浄
    液が通過するように開閉動作を行う逆止弁がさらに備え
    られることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ
    洗浄装置。
  6. 【請求項６】 制御手段部は重量感知手段部にカセット
    の押圧による重量が感知されると、第１循環ポンプを駆
    動してダウンフロー方式で洗浄動作が行われ、その重量
    が基準値以下になるとオーバーフローに切り替えること
    を特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ洗浄装置。
  7. 【請求項７】 半導体ウェーハを洗浄液を流して洗浄す
    る方法において、 洗浄するウェーハを収納する内部洗浄タンクにウェーハ
    が収納されたことを検知して洗浄液を内部洗浄タンク内
    でダウンフロー方式で流し、洗浄終了に伴うウェーハの
    取り出しを検知して次に洗浄すべきウェーハを収納する
    までオーバーフロー方式で洗浄液を流すことを特徴とす
    る方法。
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