JPH09232271A - 半導体ウェハの洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １洗浄サイクル当たりの相変化回数が多く、
洗浄性が高く、高信頼性で安価な半導体ウェハの洗浄装
置を提供する。 【解決手段】 圧送ポンプ４３および加熱器４４は、超
臨界圧力より僅かに高い圧力であって超臨界温度より僅
かに低い温度の液体状態に保ったままＣＯ₂が循環する
定常状態を形成する。ヒータ制御部５８は、被洗浄ウェ
ハ４１の表面温度がＣＯ₂の超臨界温度より低い場合に
のみヒータ５６をオンして被洗浄ウェハ４１を加熱し
て、被洗浄ウェハ４１の表面近傍のＣＯ₂を液体状態と
超臨界流体状態とに相変動させる。こうして、少ない体
積のＣＯ₂を相変動させて１洗浄サイクル当たりの相変
化回数を多くする。また、超臨界流体状態から溶解度が
高く分子間力の強い液体状態に相変動させることによっ
て、逆汚染をなくし、パーティクルの洗浄を可能にす
る。また、機械的駆動手段を用いずに高い信頼性を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超臨界流体を使
用した半導体ウェハの洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分子量が低い安定な物質は、図３の相図
に示すように、固有の超臨界温度Ｔcと超臨界圧力Ｐcと
で特徴付けられる超臨界点Ｃを有し、超臨界点Ｃ以上の
温度と圧力とにおいては気体とも液体とも区別できない
状態が形成される。このような状態の流体は超臨界流体
と呼ばれ、圧力を幾ら増加しても液体や固体への凝縮が
生じない。

【０００３】例えば、超臨界流体状態で工業的に広く使
用される二酸化炭素(ＣＯ₂)は、超臨界点ＣはＴc＝３１
℃,Ｐc＝７３atmであり、超臨界流体状態では、気体状
態に比べて有機物の溶解度が著しく大きくなる。また、
液体状態に比べて粘性が低いために、微細孔部分に浸透
しやすく、拡散係数が高いために溶解した物質を短時間
で拡散できる等の特徴を有する。したがって、近年、微
細化構造の複雑化が進んでいる高集積回路製造工程にお
ける半導体ウェハの洗浄に有効なのである。

【０００４】従来、上記超臨界流体を使用した洗浄装置
として、図４に示すような基本構造を有するものがある
(特開昭６３−１７９５３０号公報)。この洗浄装置は、
次のようにしてウェハを洗浄する。

【０００５】被洗浄ウェハ１が入れられた高圧容器２
に、圧送ポンプ３および加熱器４によって超臨界点Ｃ以
上に加圧昇温されて超臨界流体状態となった洗浄物質
(超臨界流体)が注入されて、被洗浄ウェハ１の表面上の
汚染物質が超臨界流体中に抽出される。そして、汚染物
質を含んだ超臨界流体は、超臨界圧力Ｐc以下に減圧さ
れている回収容器５に供給される。そうすると、回収容
器５内において、超臨界流体は気体となって汚染物質の
溶解度が低下するために、汚染物質が回収容器５内に析
出する。こうして、汚染物質が除去された気体状態の洗
浄物質は、フィルタ６で浄化されて冷却器７で液化され
た後、再度圧送ポンプ３および加熱器４で超臨界点Ｃ以
上に加圧昇温されて超臨界流体となり、高圧容器２に注
入される。上述のような洗浄物質の循環によって、高圧
容器２内の被洗浄ウェハ１が洗浄される。

【０００６】上記洗浄物質の循環系においては、高圧容
器２と回収容器５とは調圧弁８を介して連結され、回収
容器５とフィルタ６とは調圧弁９を介して連結されてお
り、上記循環系から調圧弁８，９等によって洗浄物質が
外部に放出されるので、補充バルブ１０を介して定期的
に新しい洗浄物質が補充される。尚、上記回収容器５内
に析出した汚染物質は、回収バルブ１１より外部に取り
出される。

【０００７】ここで、上記洗浄物質としては、上述のよ
うにＣＯ₂が多く使用される。これは、ＣＯ₂が、上述の
ように適度な超臨界温度(３１℃)と超臨界圧力(７３at
m)とを有すること、毒性,腐食性,引火性がなく安全であ
ること、経済的であること等による。

【０００８】また、上述のような超臨界流体を使用した
洗浄技術において、被洗浄ウェハ表面の微細孔部分の洗
浄効果を高めるために、被洗浄ウェハを入れた高圧容器
の体積を変動させて、洗浄物質の状態を超臨界流体状態
と気体状態とに変動させることが提案されている「“Su
percritical Fluids for Single Wafer Cleaning”SOLI
DSTATE TECHNOLOGY（June 1992 p.117−p.120)」。

【０００９】図５は、上記洗浄物質を超臨界流体状態と
気体状態とに相変動させる技術を可能ならしめる洗浄装
置の一例を示す。被洗浄ウェハ１５が入れられる高圧容
器１６は、薄い金属製のダイヤフラム１７とダイヤフラ
ム駆動部１８とを有している。そして、この高圧容器１
６に、圧送ポンプ１９および加熱器２０によって超臨界
温度Ｔc以上の温度で超臨界圧力Ｐc近傍の圧力に加圧昇
温された洗浄物質を注入しつつ、ダイヤフラム駆動部１
８内の圧力を超臨界圧力Ｐcを中心として周期的に変動
させる。こうすることによって、ダイヤフラム１７は点
線の曲線で示すように振動して、高圧容器１６の体積が
ダイヤフラム１７が実線で示す位置にある場合の体積を
中心として変動して圧力が変動する。その結果、洗浄物
質は、図３に矢印Ａに示すように、超臨界流体状態と気
体状態とに周期的に相変動することになる。

【００１０】そうすると、上記洗浄物質が超臨界流体状
態を呈する場合には、被洗浄ウェハ１５の微細孔内部に
浸透して汚染物質を抽出する。そして、超臨界流体状態
から気体状態に相変化する際の拡散係数の増大によっ
て、上記抽出された汚染物質が微細孔外に放出されて、
洗浄効果がより向上するのである。

【００１１】そして、汚染物質を含んだ超臨界流体は回
収容器２１内において気体となって汚染物質が析出し、
汚染物質が除去された洗浄物質は、フィルタ２２,冷却
器２３,圧送ポンプ１９および加熱器２０を通過して超
臨界温度Ｔc以上の圧力で超臨界圧力Ｐc近傍の圧力に加
圧昇温されて、高圧容器１６に注入されるのである。

【００１２】また、洗浄物質の温度を変動させて超臨界
流体状態と液体状態とに周期的に相変動させる洗浄装置
として、図６に示すようなものがある(特開平３−１２
３６０４号公報)。この洗浄装置では、ガス容器２５か
ら供給された洗浄物質は、ポンプ２６で超臨界圧力Ｐc
以上に加圧されて入口ライン２７から高圧チャンバ２８
に導入される。そして、電源２９から内部加熱素子３０
に電圧が印加されて、高圧チャンバ２８内の洗浄物質が
超臨界温度Ｔc以上に昇温されて超臨界流体状態とな
る。こうして、超臨界流体状態となったＣＯ₂によって
被洗浄ウェハ(図示せず)の表面上の汚染物質が抽出され
る。その後、汚染物質を含む超臨界流体は排出ライン３
１を介してセパレータ３２に供給されて、汚染物質が分
離される。

【００１３】上述の様な洗浄物質の循環系において、冷
却剤容器３３から冷却剤ライン３４を介して上記高圧チ
ャンバ２８を包囲する冷却剤ジャケット(図示せず)に冷
却剤が間欠的に供給されて、高圧チャンバ２８内の超臨
界流体が周期的に超臨界温度Ｔc以下まで冷却される。
その結果、洗浄物質は、図３に矢印Ｂに示すように、超
臨界流体状態と液体状態とに周期的に相変動することに
なる。こうして、液体状態から上記超臨界流体状態に相
変化する際の拡散係数の変動によって、洗浄効果が向上
されるのである。尚、内部加熱素子３０の温度制御や冷
却剤の供給タイミング等は、コンピュータ３５からの制
御信号３６によって制御される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記洗
浄物質の圧力を変動させて超臨界流体状態と気体状態と
に周期的に相変動させる洗浄装置では、以下のような問
題がある。 （１）上記高圧容器１６内の圧力を変動させるために、
金属製のダイヤフラム１７を周期的に振動させる必要が
ある。したがって、ダイヤフラム１７の劣化に起因する
発塵,金属汚染、および、ダイヤフラム１７の破損に起
因する高圧容器１６の信頼性低下が生ずる。そこで、こ
れらの問題を回避しようとすると、高圧に耐えるダイヤ
フラム１７の材料の選定,設計が難しく、製造コストの
増大を招くことになる。

【００１５】（２）上記洗浄物質が超臨界流体状態から
気体状態に相変化すると、被洗浄ウェハ１５の表面から
抽出された有機成分等の汚染物質の溶解度が低下する。
そのために、析出した汚染物質が被洗浄ウェハ１５の表
面や高圧容器１６の内壁を逆汚染して、洗浄効果が低下
する。

【００１６】（３）上記汚染物質が分子状を呈している
場合には、超臨界流体において溶解された汚染物質を気
体状態では拡散によって雰囲気中に保持することが可能
である。ところが、上記汚染物質がパーティクル状を呈
している場合には、超臨界状態において取り込まれた汚
染物質を気体状態では雰囲気中に保持することができな
い。つまり、上記被洗浄ウェハ１５の表面上のパーティ
クルを除去することができないのである。

【００１７】また、特開平３−１２３６０４号公報に開
示された洗浄物質の温度を変動させて超臨界流体状態と
液体状態とに周期的に相変動させる洗浄装置では、以下
のような問題がある。 （４）冷却剤ジャケットに冷却剤を供給することによっ
て高圧チャンバ２８内の超臨界流体全体を冷却するの
で、超臨界流体が超臨界温度Ｔc以下まで冷却されるの
に分単位の時間を要する。したがって、１洗浄サイクル
当たりの相変化回数が少ない。

【００１８】（５）高圧チャンバ２８全体が超臨界温度
Ｔc以上になるので、高圧チャンバ２８内壁の有機物も
抽出される。したがって、運転開始時に、高圧チャンバ
２８内壁から抽出された有機物を除去するための空運転
が必要となる。

【００１９】そこで、この発明の目的は、１洗浄サイク
ル当たりの相変化回数が多く、洗浄性が高く、高信頼性
で安価な半導体ウェハの洗浄装置を提供することにあ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、被洗浄ウェハが入れられる
と共に,洗浄物質の注入口および排出口を有する高圧容
器と、上記高圧容器の注入口に,超臨界圧力より高い所
定圧力で超臨界温度より低い所定温度である液体状態の
洗浄物質を供給する洗浄物質供給手段と、上記高圧容器
の排出口から上記洗浄物質を排出する洗浄物質排出手段
と、上記洗浄物質排出手段による排出量を調整して,上
記高圧容器内の圧力を上記所定圧力に保つ排出量調整手
段と、上記被洗浄ウェハの表面温度が上記洗浄物質の超
臨界温度より低下している場合に上記被洗浄ウェハを加
熱するウェハ加熱手段を備えたことを特徴としている。

【００２１】上記構成によれば、洗浄物質供給手段及び
排出量調整手段によって、被洗浄ウェハが入れられた高
圧容器内の洗浄物質が超臨界圧力より高い所定圧力であ
って超臨界温度より低い所定温度である液体状態に保た
れた定常状態が形成される。この状態において、ウェハ
加熱手段によって、上記被洗浄ウェハの表面温度が上記
洗浄物質の超臨界温度より低下している場合にのみ上記
被洗浄ウェハが加熱されて、上記高圧容器内における被
洗浄ウェハの表面近傍の洗浄物質が液体状態と超臨界流
体状態とに相変動される。こうして、被洗浄ウェハの表
面近傍の洗浄物質を液体状態と超臨界流体状態とに相変
動させることによって、超臨界流体状態の洗浄物質に抽
出された分子状の汚染物質は、相変化後には溶解度の高
い液体状態の洗浄物質中に保持されて逆汚染が生じな
い。また、超臨界流体状態の洗浄物質に取り込まれたパ
ーティクル状の汚染物質は、相変化後には分子間力の強
い液体状態の洗浄物質中に保持されて排出される。

【００２２】さらに、上記被洗浄ウェハ表面の極近傍の
少量の洗浄物質のみが短時間に液体状態と超臨界流体状
態とに相変動されて、１洗浄サイクル当たりの相変化回
数が多くなり、高い洗浄性で被洗浄ウェハが洗浄され
る。

【００２３】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の半導体ウェハの洗浄装置において、上記ウェ
ハ加熱手段は、ヒータが内蔵されると共に,上記被洗浄
ウェハが搭載されるステージと、上記被洗浄ウェハの表
面温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段に
よる検出温度が上記洗浄物質の超臨界温度より低下する
と上記ヒータをオンする一方,上記超臨界温度以上にな
ると上記ヒータをオフするヒータ制御手段を備えたこと
を特徴としている。

【００２４】上記構成において、ヒータ制御手段によっ
て、被洗浄ウェハの表面温度が上記洗浄物質の超臨界温
度より低下すると、上記ステージ内のヒータがオンされ
て被洗浄ウェハが加熱され、被洗浄ウェハ表面の極近傍
の洗浄物質が超臨界流体状態となる。一方、上記被洗浄
ウェハの表面温度が上記超臨界温度以上になると、上記
ステージ内のヒータがオフされて被洗浄ウェハが放熱
し、被洗浄ウェハ表面の極近傍の洗浄物質が液体状態と
なる。こうして、上記被洗浄ウェハ表面の極近傍の洗浄
物質が自動的に液体状態と超臨界流体状態とに相変動さ
れる。

【００２５】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明の半導体ウェハの洗浄装置において、上記高圧
容器における注入口と排出口とは、互いに対向すると共
に、上記注入口と排出口とを結ぶ直線が上記被洗浄ウェ
ハの表面に平行となるように設けられていることを特徴
としている。

【００２６】上記構成によれば、高圧容器の注入口から
注入された洗浄物質は、対向して設けられた排出口に向
かって流れて、被洗浄ウェハ表面に平行で一様な洗浄物
質の層流が形成される。こうして、超臨界流体状態の洗
浄物質によって抽出されて液体状態の洗浄物質に保持さ
れた汚染物質は上記排出口から速やかに高圧容器外に排
出されて、再汚染が生じない。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は本実施の形態の半導体
ウェハの洗浄装置における流体回路図である。本実施の
形態における半導体ウェハの洗浄装置では、被洗浄ウェ
ハの洗浄物質としてＣＯ₂を使用する。

【００２８】被洗浄ウェハ４１が入れられた高圧容器４
２内に、圧送ポンプ４３によってＣＯ₂の超臨界圧力Ｐc
より僅かに高い７５〜８５atmに昇圧され、加熱器４４
によってＣＯ₂の超臨界温度Ｔcより僅かに低い２８〜３
０℃に昇温された液体状態のＣＯ₂が供給される。そし
て、高圧容器４２内において、液体状態のＣＯ₂によっ
て被洗浄ウェハ４１の表面上に付着している汚染物質が
抽出される。尚、上記高圧容器４２内の圧力は、調圧弁
４８によって超臨界圧力Ｐcより僅かに高い７５〜８５a
tmに調圧されている。

【００２９】このようにして、上記被洗浄ウェハ４１表
面から抽出された汚染物質を含む液体ＣＯ₂は、高圧容
器４２の排出口５４から高圧容器４２外に排出され、加
熱器５２によって超臨界温度３１℃以上に昇温されて超
臨界流体状態となり、回収容器４５に送出される。ここ
で、回収容器４５内の圧力は、調圧弁４９によって超臨
界圧力Ｐcよりも低圧になるように調圧されている。し
たがって、上記回収容器４５内で、超臨界流体ＣＯ₂は
気体状態に相変化して、溶解されていた汚染物質が析出
する。尚、回収容器４５内に析出した汚染物質は、回収
バルブ５１を開放して外部に取り出される。

【００３０】こうして、汚染物質が分離された気体ＣＯ
₂は、フィルタ４６を通過し、冷却器４７によって冷却
されて液体状態となった後、再度圧送ポンプ４３によっ
て７５〜８５atmに昇圧され、加熱器４４によって２８
〜３０℃に昇温されて、高圧容器４２に供給されるので
ある。

【００３１】上記洗浄物質ＣＯ₂の一部は、洗浄後のウ
ェハ４１を高圧容器４２から取り出す際に大気中に放出
される。そこで、補充バルブ５０を介して新しい気体状
態のＣＯ₂が補充される。

【００３２】上述のようにして、上記高圧容器４２内の
ＣＯ₂を超臨界圧力Ｐcより僅かに高い７５〜８５atmの
圧力であって超臨界温度Ｔcより僅かに低い２８〜３０
℃の温度の液体状態に保ち、回収容器４５内のＣＯ₂を
気体状態に保ったまま、ＣＯ₂が圧送ポンプ４３→加熱
器４４→高圧容器４２→加熱器５２→回収容器４５→冷
却器４７→圧送ポンプ→…と循環する定常状態が形成さ
れるのである。

【００３３】その際に、上記被洗浄ウェハ４１はウェハ
ステージ５５に埋め込まれているヒータ５６によって加
熱される。したがって、被洗浄ウェハ４１が昇温されて
表面温度がＣＯ₂の超臨界温度である３１℃を越える
と、被洗浄ウェハ４１の表面近傍のＣＯ₂が超臨界流体
状態に相変化する。被洗浄ウェハ４１の極近傍には熱電
対５７が設置されており、この熱電対５７によって被洗
浄ウェハ４１の表面温度が検出されて検出信号がヒータ
制御部５８に送出される。

【００３４】上記ヒータ制御部５８は、熱電対５７から
の信号に基づいて被洗浄ウェハ４１の表面温度をモニタ
しており、表面温度が３１℃以上になるとヒータ５６へ
の送電をオフする。ここで、被洗浄ウェハ４１の表面近
傍に生じたＣＯ₂の超臨界流体状態は非平衡状態であ
り、ヒータ５６の加熱が停止されると、注入口５３から
注入されてくる超臨界温度３１℃より低温の液体ＣＯ₂
に急激に熱を奪われる。そして、上記表面温度が再び３
１℃より低下すると被洗浄ウェハ４１の表面近傍のＣＯ
₂が液体状態に戻る。こうして、被洗浄ウェハ４１の表
面温度が３１℃より低下するとヒータ５６への送電がオ
ンされ、被洗浄ウェハ４１が昇温されて被洗浄ウェハ４
１の表面近傍のＣＯ₂が超臨界流体状態となる。上記ヒ
ータ制御部５８の制御によって上述の工程を繰り返すこ
とによって、被洗浄ウェハ４１の表面近傍のＣＯ₂に超
臨界流体状態状態と液体状態との周期的な相変動を起こ
させるのである。

【００３５】上記ウェハステージ５５は、被洗浄ウェハ
４１との接触面以外は断熱材５９によって覆われてい
る。したがって、被洗浄ウェハ４１周囲のＣＯ₂は、伝
導によってのみ加熱されて対流によっては加熱されな
い。その結果、ヒータ５６の加熱によって超臨界流体状
態となるＣＯ₂は、被洗浄ウェハ４１表面の極近傍のＣ
Ｏ₂に限定される。すなわち、本半導体ウェハの洗浄装
置における相変化の対象となるＣＯ₂の体積は極小さ
く、相変化に要する時間を数十秒程度に短くできる。し
たがって、１洗浄サイクル当たりの相変化回数を多くで
き、数μオーダーの固形物をも除去できる。こうして、
洗浄効果を、特開平３−１２３６０４号公報に開示され
た従来の超臨界流体状態と液体状態とで相変化を行う洗
浄装置よりも更に高めることができるのである。

【００３６】上述の工程によって、洗浄物質ＣＯ₂を循
環させながら、被洗浄ウェハ４１の周囲のＣＯ₂を液体
状態と超臨界流体状態との間で周期的に相変化させ、回
収容器４５内のＣＯ₂を超臨界流体状態から気体状態に
相変化させて、被洗浄ウェハ４１が効率よく高い洗浄性
で洗浄されるのである。

【００３７】ここで、図２に示すように、上記高圧容器
４２は長辺が被洗浄ウェハ４１の面と同一方向を向いた
薄い直方体に形成されており、注入口５３及び排出口５
４も長軸が被洗浄ウェハ４１の面と同一方向を向いた薄
い楕円形に形成されている。そして、注入口５３と排出
口５４とを、互いに対向させて、注入口５３と排出口５
４とを結ぶ直線が被洗浄ウェハ４１の表面に平行となる
ように設けることによって、被洗浄ウェハ４１の表面に
平行で一様なＣＯ₂の層流が形成される。したがって、
抽出された汚染物質は上記ＣＯ₂の流れに乗って速やか
に排出口５４から外部に排出されて、乱流によって被洗
浄ウェハ４１を再汚染することがないのである。

【００３８】上述のごとく、本実施の形態におけるウェ
ハステージ５５にはヒータ５６が埋め込まれている。そ
して、被洗浄ウェハ４１の極近傍には熱電対５７が設置
されており、この熱電対５７によって検出された被洗浄
ウェハ４１の表面温度に基くヒータ制御部５８の制御に
よって、ウェハ表面温度がＣＯ₂の超臨界温度である３
１℃より低い場合にのみヒータ５６がオンされてウェハ
ステージ５５上の被洗浄ウェハ４１を加熱するようにな
っている。

【００３９】そして、上記高圧容器４２内の洗浄物質Ｃ
Ｏ₂を超臨界圧力Ｐcより僅かに高い７５〜８５atmの圧
力であって超臨界温度Ｔcより僅かに低い２８〜３０℃
の温度の液体状態に保ったままＣＯ₂が循環する定常状
態を形成し、ヒータ制御部５８によって上述の制御を行
うことによって、被洗浄ウェハ４１の表面近傍のＣＯ₂
に液体状態と超臨界流体状態との相変動領域を形成する
のである。こうすることによって、圧力変動を利用して
気体状態と超臨界流体状態との相変動を得る場合のダイ
ヤフラムのような機械的駆動手段を用いる必要がなく、
機械的駆動手段による発塵や信頼性低下がないのであ
る。

【００４０】また、本実施の形態における相変動は超臨
界流体状態と液体状態との間で行われる。したがって、
ＣＯ₂が超臨界流体状態から液体状態に相変化した場合
に、超臨界流体状態の際に抽出された分子状の汚染物質
は溶解度の高い液体状態のＣＯ₂中に保持されている。
したがって、ＣＯ₂が超臨界流体状態から溶解度の低い
気体状態に相変化した場合のように、被洗浄ウェハ４１
や高圧容器４２の内壁を逆汚染することがないのであ
る。さらに、分子間力の強い液体状態のＣＯ₂は微粒子
状態のパーティクルを保持することができる。したがっ
て、被洗浄ウェハ４１の表面や微細孔内部から相変動で
生ずる拡散係数の変動によって取り込まれたパーティク
ルが、液体状態のＣＯ₂の流れに乗って容易に除去され
るのである。

【００４１】また、超臨界流体状態に相変動するＣＯ₂
は被洗浄ウェハ４１表面の極近傍のＣＯ₂に限定される
ので、相変化に要する時間を数十秒程度に短くできる。
したがって、１洗浄サイクル当たりの相変化回数を高圧
容器内の全洗浄物質を相変動させる場合に比して多くで
き、数μオーダーの固形物をも除去できる。さらに、上
記ＣＯ₂の相変動に際して、高圧容器４２の内壁に接触
しているＣＯ₂は液体状態を維持している。したがっ
て、高圧容器４２の内壁の有機物が抽出されることがな
く、抽出された有機物を排除するための空運転の必要が
ない。

【００４２】尚、本実施の形態における流体回路は図１
に示す回路に限定されるものではなく、高圧容器４２内
の洗浄物質を超臨界圧力Ｐcより僅かに高い圧力であっ
て超臨界温度Ｔcより僅かに低い温度の液体状態に保
ち、回収容器４５内の洗浄物質を気体状態に保ったま
ま、洗浄物質が循環する定常状態を形成できる回路であ
ればよい。

【００４３】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の半導体ウェハの洗浄装置は、被洗浄ウェハが入
れられた高圧容器に、洗浄物質供給手段によって超臨界
圧力より高い所定圧力であって超臨界温度より低い所定
温度である液体状態の洗浄物質を供給し、排出量調整手
段によって、洗浄物質排出手段による排出量を調整して
上記高圧容器内の圧力を上記所定圧力に保ち、ウェハ加
熱手段によって、上記被洗浄ウェハの表面温度が上記洗
浄物質の超臨界温度より低下している場合に上記被洗浄
ウェハを加熱するので、上記高圧容器内における被洗浄
ウェハの表面近傍の洗浄物質を液体状態と超臨界流体状
態とに相変換させることができる。したがって、超臨界
流体状態の洗浄物質に抽出された分子状の汚染物質は溶
解度の高い液体状態の洗浄物質中に保持されて排出さ
れ、逆汚染が防止される。さらに、超臨界流体状態の洗
浄物質に取り込まれたパーティクル状の汚染物質は、分
子間力の強い液体状態の洗浄物質中に保持されて排出さ
れる。つまり、この発明によれば、分子状の汚染物質で
あってもパーティクル状の汚染物質であっても除去でき
るのである。

【００４４】さらに、上記被洗浄ウェハ表面の極近傍に
おける少量の洗浄物質のみが短時間に液体状態と超臨界
流体状態とに相変動されるので、１洗浄サイクル当たり
の相変化回数が多くなって数μオーダーの固形物も除去
でき、高い洗浄性を得ることができる。さらに、上記高
圧容器内に機械的駆動手段を有していないので機械的駆
動手段による発塵や信頼性の低下がなく、安価で高性能
な半導体ウェハの洗浄装置を提供できる。

【００４５】また、請求項２に係る発明の半導体ウェハ
の洗浄装置は、ヒータ制御手段による制御の下に、温度
検出手段で検出された被洗浄ウェハの表面温度が洗浄物
質の超臨界温度より低下するとステージ内のヒータをオ
ンする一方、上記検出温度が超臨界温度以上になると上
記ヒータをオフするので、被洗浄ウェハの表面近傍の洗
浄物質は、被洗浄ウェハの表面温度が超臨界温度より低
下すると加熱されて超臨界流体状態となる一方、上記被
洗浄ウェハの表面温度が超臨界温度以上になると放熱し
て液体状態となる。すなわち、この発明によれば、上記
被洗浄ウェハの表面近傍の洗浄物質が自動的に液体状態
と超臨界流体状態とに相変動される。

【００４６】また、請求項３に係る発明の半導体ウェハ
の洗浄装置は、上記高圧容器における注入口と排出口と
は、互いに対向すると共に、上記注入口と排出口とを結
ぶ直線が上記被洗浄ウェハの表面に平行となるように設
けられているので、注入口から高圧容器に注入された洗
浄物質は対向した排出口に向かって流れて被洗浄ウェハ
表面に平行で一様な洗浄物質の層流が形成される。した
がって、超臨界流体状態の洗浄物質によって抽出されて
液体状態の洗浄物質に保持された汚染物質は、上記排出
口から速やかに高圧容器外に排出される。すなわち、こ
の発明によれば、積極的に再汚染を防止して高い洗浄性
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体ウェハの洗浄装置における一
実施の形態を示す流体回路図である。

【図２】図１における高圧容器,注入口および排出口の
具体的形状を示す図である。

【図３】超臨界流体状態を説明するための相図である。

【図４】従来の超臨界流体を用いた洗浄装置を示す図で
ある。

【図５】体積変動によって超臨界流体状態と気体状態と
に相変動させる洗浄装置を示す図である。

【図６】温度変動によって超臨界流体状態と液体状態と
に相変動させる従来の洗浄装置を示す図である。

【符号の説明】

４１…被洗浄ウェハ、 ４２…高圧容器、
４３…圧送ポンプ、 ４４,５２…加熱
器、４５…回収容器、 ５３…注入
口、５４…排出口、 ５５…ウェハ
ステージ、５６…ヒータ、 ５７…
熱電対、５８…ヒータ制御部、 ５９…断
熱材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄ウェハが入れられると共に、洗浄
   物質の注入口および排出口を有する高圧容器と、 上記高圧容器の注入口に、超臨界圧力より高い所定圧力
   で超臨界温度より低い所定温度である液体状態の洗浄物
   質を供給する洗浄物質供給手段と、 上記高圧容器の排出口から、上記洗浄物質を排出する洗
   浄物質排出手段と、 上記洗浄物質排出手段による排出量を調整して、上記高
   圧容器内の圧力を上記所定圧力に保つ排出量調整手段
   と、 上記被洗浄ウェハの表面温度が上記洗浄物質の超臨界温
   度より低下している場合に上記被洗浄ウェハを加熱する
   ウェハ加熱手段を備えたことを特徴とする半導体ウェハ
   の洗浄装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体ウェハの洗浄装
   置において、 上記ウェハ加熱手段は、 ヒータが内蔵されると共に、上記被洗浄ウェハが搭載さ
   れるステージと、 上記被洗浄ウェハの表面温度を検出する温度検出手段
   と、 上記温度検出手段による検出温度が上記洗浄物質の超臨
   界温度より低下すると上記ヒータをオンする一方、上記
   超臨界温度以上になると上記ヒータをオフするヒータ制
   御手段を備えたことを特徴とする半導体ウェハの洗浄装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体ウェハの洗浄装
   置において、 上記高圧容器における注入口と排出口とは、互いに対向
   すると共に、上記注入口と排出口とを結ぶ直線が上記被
   洗浄ウェハの表面に平行となるように設けられているこ
   とを特徴とする半導体ウェハの洗浄装置。