JPH0936075A - Washing device of semiconductor wafer - Google Patents

Washing device of semiconductor wafer

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JPH0936075A
JPH0936075A JP18144495A JP18144495A JPH0936075A JP H0936075 A JPH0936075 A JP H0936075A JP 18144495 A JP18144495 A JP 18144495A JP 18144495 A JP18144495 A JP 18144495A JP H0936075 A JPH0936075 A JP H0936075A
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brush
wafer
cleaning
pure water
wafer surface
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JP18144495A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Oki
一郎 沖
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Sharp Corp
シャープ株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent back-contamination by completely eliminating contamination of a brush and at the same time improve washing capacity. SOLUTION: A brush 101 consisting of an ice with a mixture of ammonium water, hydrogen peroxide water, and pure water by an ice making bath 103, a wafer 107 is washed by the brush, and the brush is melted by a melting bath 110 and is disposed.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハ表面をブラシを使用して洗浄するブラシスクラブ洗浄装置に関するものであり、特に、半導体ウェハ表面の高濃度汚染を洗浄する方法に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to brush scrubbing cleaning apparatus for cleaning a semiconductor wafer surface using a brush, in particular, to a method of cleaning a highly contaminated surface of the semiconductor wafer.

【0002】 [0002]

【従来の技術】ブラシスクラブ洗浄は、ウェハ表面に純水を吐出しながら、回転ブラシをウェハ表面を移動させて、ウェハ表面の微粒子,汚染物を物理的な力でこすり落とす洗浄方法であり、ウェハを洗浄槽に浸漬して洗浄する方法に比べ洗浄効果が高く、近年、半導体集積回路製造工程に於けるウェハ洗浄方法として広く使用されている。 BACKGROUND ART brush scrubbing cleaning, while discharging pure water to the wafer surface, a rotating brush by moving the wafer surface, a cleaning method scrubbing microparticles of the wafer surface, the contaminants in the physical force, cleaning effect compared with a method of cleaning a wafer by dipping the wafer into a cleaning tank is high, in recent years, has been widely used as in wafer cleaning method in a semiconductor integrated circuit manufacturing process.

【0003】従来の技術では、ブラシスクラブ洗浄で使用するブラシは、ナイロン,モヘア,スポンジ等で形成されており、ウェハを半分以上覆うドラム型ブラシをウェハ表面に平行な軸で回転させる方式と、円柱状のブラシをウェハ表面に垂直な軸で回転させる方式とに大別される。 [0003] In the prior art, brushes used in the brush scrubbing cleaning, nylon, mohair, is formed by a sponge or the like, a method of rotating the drum brush covering more than half the wafer with an axis parallel to the wafer surface, a cylindrical brush is classified roughly into a method of rotating in an axis perpendicular to the wafer surface. 後者の方式は、前者の方式に比べてウェハへの微粒子の再付着が少なく、高密度集積回路製造工程で使用されるブラシスクラブ洗浄の主流になっている。 The latter method is less redeposition of particulate to the wafer as compared to the former method has become the mainstream of the brush scrubbing washing for use in high density integrated circuit manufacturing process.

【0004】このブラシスクラブ洗浄装置の一例を図2 [0004] Figure 2 an example of the brush scrubbing device
に示す。 To show. 直径2〜3cm程度の円柱状テフロンブラシ1 Cylindrical Teflon brush diameter of about 2-3 cm 1
01を、ウェハ107の表面に垂直な軸で、300〜4 01, in an axis perpendicular to the surface of the wafer 107, 300-4
00rpmで回転させながら、ウェハ表面を移動させて洗浄を行う。 While rotating at rpm, for cleaning by moving the wafer surface. ウェハ107は通常500〜1000rp Wafer 107 is usually 500~1000rp
mで回転させ、ウェハ表面には、ノズル109より純水又は薬液を吐出することで、ブラシ101によってウェハ表面からとれた異物はすみやかにウェハ表面から除去される。 Was rotated at m, the wafer surface, by discharging the pure water or chemical liquid from the nozzle 109, foreign matter caught from the wafer surface by the brush 101 is removed from the immediately wafer surface. ウェハの乾燥は、ウェハを3000rpm程度で高速回転させて表面の水を振り切るスピン乾燥で行なわれる。 Drying of the wafer is performed by spin drying shaking off the surface water by high speed rotation of the wafer at 3000rpm about. なお、同図に於いて、104はブラシアーム、 Incidentally, in the figure, 104 is the brush arm,
105はブラシ回転機構,108はウェハステージである。 105 brush rotating mechanism 108 is a wafer stage.

【0005】ブラシスクラブ洗浄では、ブラシ自体が洗浄の際に汚染されるためにブラシの洗浄が必要である。 [0005] In the brush scrubbing is necessary to clean the brush to the brush itself is contaminated during washing.
従来の技術では、ブラシの待機中に、ブラシに純水を吐出したり、ブラシに純水や洗浄液中で超音波を印加する洗浄が行なわれている(特開平2−109333)。 In the prior art, while waiting for the brush, or ejecting pure water brush washing applying ultrasonic with purified water and cleaning solution to the brush has been performed (JP-A-2-109333).

【0006】また、ブラシスクラブ洗浄では、ブラシとウェハの摩擦によってウェハ表面が帯電しやすく、ウェハ上に形成されている半導体素子が静電破壊されるので、除電が必要である。 [0006] In the brush scrubbing, easily wafer surface is charged by friction of the brush and the wafer, the semiconductor elements formed on the wafer is damaged by static is necessary neutralization. 従来の技術では、除電の方法として、ナイロン等のブラシ材に炭素等の導電性物質を添加する方法(特開平3−38036)や、ウェハ表面に吐出する純水に二酸化炭素を溶解させて導電性を持たせる方法(特開平5−299400)が使用されている。 In the prior art, as a method of neutralizing, how the brush material such as nylon for adding a conductive material such as carbon (JP-A-3-38036), or conductive by dissolving carbon dioxide in pure water for discharging the wafer surface method of providing a gender (JP 5-299400) is used.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のブラシスクラブ洗浄の問題点として以下の項目があげられる。 The following items may be mentioned as THE INVENTION Problems to be Solved] problems of the conventional brush scrub cleaning.

【0008】(1) ブラシスクラブ洗浄後に、異物の付着したブラシを純水吐出や超音波で洗浄する従来の方法では、高濃度汚染されたウェハを洗浄して多量の汚染物が付着したブラシの洗浄が不可能である。 [0008] (1) after the brush scrubbing, the attached brush foreign matter in the conventional method of cleaning with pure water discharge, ultrasonic, high-concentration contaminated by washing the wafer multimeric contaminants were brush attachment washing is not possible. このために、頻繁なブラシの交換が必要になり、装置稼動時間の低下と生産コストの増大をもたらす。 For this, the exchange of frequent brush is required, resulting in an increase in production costs and decrease in device operation time. このような高濃度汚染が生じる場合として、例えば、近年、半導体集積回路製造工程のウェハ平坦化に使用されるCMP(Chemical Mech As if such a highly contaminated occur, for example, in recent years, CMP (Chemical Mech used in wafer planarization of semiconductor integrated circuit manufacturing process
anical Polishing)後のウェハ洗浄があげられる。 anical Polishing) wafer cleaning after, and the like.

【0009】(2) 上記例のような高濃度汚染ウェハ上の化学反応で強固に付着した汚染は、ブラシと異物の摩擦力のみを利用した従来のブラシスクラブ洗浄では除去不可能である。 [0009] (2) highly contaminated that firmly adhered by the chemical reaction on the contaminated wafer as in the above example, the conventional brush scrub cleaning using only the frictional force of the brush and the foreign matter is not removable.

【0010】(3) ブラシスクラブ洗浄中のウェハ帯電を防止するために行なわれている、従来の、ブラシに炭素を添加する方法や、純水に二酸化炭素を溶かしてウェハ表面に吐出する方法では、ウェハ表面に炭素汚染が生じ、ウェハ表面に形成される半導体素子特性劣化の原因になる。 [0010] (3) it has been made in order to prevent the wafer charging during brush scrub cleaning, a conventional, or a method of adding carbon into the brush, in a method of ejecting the wafer surface by dissolving carbon dioxide in pure water , cause carbon contamination on the wafer surface, causing the semiconductor device properties deteriorate, which is formed on the wafer surface. また、装置設備や、ブラシのコスト増加がさけられない。 The device equipment and the cost increase of the brush can not be avoided.

【0011】本発明の目的は、高濃度に汚染されたウェハを洗浄するために、ブラシスクラブ洗浄の洗浄能力を向上させる方法,ブラシに付着する高濃度汚染を効果的に除去してウェハの逆汚染を防止する方法,ウェハ表面を汚染することなく、ウェハの除電を行う方法を提供することである。 An object of the present invention, in order to clean the wafer contaminated with a high concentration, brush scrubbing method of improving the cleaning ability of the cleaning, highly contaminated by effectively removing the reverse of the wafer to adhere to the brush how to prevent contamination, without contaminating the wafer surface is to provide a method for neutralizing the wafer.

【0012】 [0012]

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するための本発明の手段は、ブラシを、アンモニア水(NH 4 Means for Solving the Problems The means of the present invention to solve the above problem, a brush, aqueous ammonia (NH 4
OH),過酸化水素水(H 22 ),純水の混合液、又は界面活性剤,純水の混合液の氷で、各ウェハの洗浄前に形成し、ブラシを直接、振動数が1〜2MHzの超音波で振動させながら、ウェハ表面で移動,回転させて、ブラシスクラブ洗浄を行い、各ウェハの洗浄毎に、ブラシを融解して使い捨てるものである。 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2), a mixture of pure water, or surfactants, ice of the mixture of the pure water, formed before washing each wafer, the brush directly, the frequency while vibrating ultrasonically the 1-2 MHz, moving the wafer surface, is rotated, performs brush scrubbing, each cleaning each wafer, in which discarding used to melt the brush. さらに、導電性の上記ブラシを接地(アース)することによって、洗浄中のウェハ帯電を抑制するものである。 Further, by grounding the conductive above the brush (earth), it is to suppress the wafer charging during cleaning.

【0013】 [0013]

【発明の実施の形態】図1は本発明によるブラシスクラブ洗浄装置の概略図を示している。 Figure 1 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION shows a schematic view of the brush scrubbing device according to the present invention. 本洗浄装置のブラシ101は、超音波発振器102のまわりに、アンモニア水,過酸化水素水,純水の混合液の氷で形成される。 Brush 101 of the cleaning apparatus, around the ultrasonic oscillator 102, ammonia water, is formed with a hydrogen peroxide solution, ice mixture of the pure water. これらの薬液の最適体積比は、1:1:5〜1:1:15 Optimum volume ratio of these chemical solution, 1: 1: 5 to 1: 1:15
である。 It is. このブラシは、上記薬液を入れた製氷槽103 This brush, ice bath 103 containing the above drug solution
に超音波発振器部分を浸漬し、上記薬液混合液を発振器102のまわりに凍結させて形成する。 It was immersed in the ultrasonic generator part is formed by freezing the chemical mixture around the oscillator 102.

【0014】ブラシのアーム104には、ブラシの回転機構105が設けられ、ブラシはアース106に接続されている。 [0014] arm 104 of the brush, the rotation mechanism 105 of the brush is provided, the brush is connected to ground 106. 被洗浄ウェハ107は、ウェハステージ10 It is cleaned wafer 107, the wafer stage 10
8に保持される。 8 is held in. ウェハステージを1000〜1500 The wafer stage 1000-1500
rpmで回転させて、ウェハ表面に、ノズル109より純水又は薬液を噴出し、超音波を印加して振動させたブラシ101を、300〜400rpmで回転させながら、ウェハ表面を移動させることにより、ウェハ表面が洗浄される。 Rotated at rpm, the wafer surface, ejected pure water or chemical liquid from a nozzle 109, a brush 101 is vibrated by applying ultrasonic waves while rotating at 300-400 rpm, by moving the wafer surface, the wafer surface is cleaned. 超音波の振動数の最適値は1〜2MHzである。 Frequency of the optimum value of the ultrasound is 1-2 MHz. また、洗浄中にブラシの融解を抑えるために、ウェハ表面に吐出する純水(薬液)温度は10℃以下、洗浄時間は60秒以内が好ましい条件である。 Further, in order to suppress the melting of the brush during cleaning, pure water (solution) temperature for discharging the wafer surface 10 ° C. or less, the washing time is preferably conditions within 60 seconds. ブラシの押しつけ圧力の最適値は1〜2kg/cm 2である。 The optimum value of the pressing pressure of the brush is 1-2 kg / cm 2.

【0015】ウェハ107の乾燥は、ウェハステージ1 [0015] Drying of the wafer 107, the wafer stage 1
08を3000rpmで高速回転させて、ウェハ表面の水分を振り切るスピン乾燥で行なわれる。 08 3000rpm in rotated at a high speed, and is performed by spin drying shaking off the water on the wafer surface.

【0016】1枚のウェハ107に対して上記のブラシスクラブ洗浄が完了すると、融解槽110でブラシ10 [0016] When the brush scrubbing against one wafer 107 is completed, the brush 10 in molten bath 110
1に50〜60℃の温純水を吐出し、ブラシを溶かした後、再び、次のウェハの洗浄のために、製氷槽103で新しくブラシが形成される。 1 to ejecting 50-60 ° C. of warm pure water, it was dissolved brushes, again, for washing the next wafer, the new brush is formed by the ice-making chamber 103. 上記の実施例に於いて、界面活性剤,純水混合液を製氷槽に導入して、ブラシを上記の混合液で形成することも可能である。 In the above embodiments, the surfactant, deionized water mixture is introduced into ice bath, it is also possible to form a brush with a mixture of the above. この場合に使用する界面活性剤としては、非イオン・フッ素系界面活性剤、アニオン・フッ素系界面活性剤、非イオン・アルキルフェニールエーテルや、脂肪族カルボン酸、その塩、アミン、アルコール混合界面活性剤があげられる。 As the surfactant used in this case, the non-ionic fluorosurfactant, an anionic fluorosurfactant, or nonionic-alkylphenyl ethers, aliphatic carboxylic acids, their salts, amines, alcohols mixed surfactant agents and the like.

【0017】また、微粒子を含んだ液体層をブラシ下から排出するよう、氷ブラシのウェハ側表面に、うずまき状や放射状に溝をもうけてもよい。 Further, to discharge the liquid layer containing the fine particles from the bottom brush, the wafer side surface of the ice brush may be provided a groove in a spiral shape or a radial.

【0018】アンモニア水,過酸化水素水,純水の混合液、又は界面活性剤、純水混合液の氷で形成されたブラシを、圧力1〜2kg/cm 2でウェハ表面に押しあてると、ウェハ表面とブラシ間に0.1〜0.5mmの液体層がブラシの融解によって形成される。 [0018] ammonia water, hydrogen peroxide, a mixed solution of pure water or a surfactant, a brush formed by ice pure water mixture, when pressed against the wafer surface at a pressure 1-2 kg / cm 2, liquid layer 0.1~0.5mm between the wafer surface and the brush is formed by melting of the brush. 上記のブラシに直接印加された振動数1〜2MHzの超音波は、この液体層を通してウェハ表面に効率よく伝播し、ウェハ表面に強固に付着している微粒子を、物理的な力でシリコン表面から脱離させる。 Ultrasonic frequency 1~2MHz that is directly applied to the brush, efficiently propagated to the wafer surface through the liquid layer, the fine particles are firmly adhered to the wafer surface, from the silicon surface by physical force desorbed. 脱離した微粒子は、液体層の表面張力でブラシの動きに引かれ、ウェハ表面からすみやかに掃き出され、特に、1μm以下の微粒子の洗浄効果が著しく向上する。 Desorbed particles are attracted to the brush movement in the surface tension of the liquid layer, it swept out promptly from the wafer surface, in particular, the cleaning effect of 1μm or less of fine particles is remarkably improved.

【0019】また、液体層が、氷ブラシの圧力によって、2〜3気圧以上に加圧されているために、微細穴への液体の浸入が容易になり、更に、超音波印加で生じる圧力変動の減圧時に、穴内部へ浸入した液体が入れかわりやすくなるために、従来のブラシスクラブ洗浄では殆んど除去できなかった、ウェハ表面の微細穴内部の汚染物に対しても洗浄効果が向上する。 Further, the liquid layer is, by the pressure of the ice brush, because it is pressurized to more than 2-3 atmospheres, facilitates the penetration of the liquid into fine holes, further, the pressure variation caused by the ultrasonic wave application depressurization during, for easily change put the liquid having entered into the bore interior, in the conventional brush scrub cleaning could not throat removing N 殆 cleaning effect is improved with respect to contamination of the internal fine holes in the wafer surface .

【0020】上記の液体層は、ブラシが徐々に融解していく際に形成されるものであり、ブラシをウェハ表面で移動,回転させても、定常的に形成されている。 [0020] The liquid layer, which is formed when the brush gradually melt, move the brush at the wafer surface, be rotated, are regularly formed. 上記液体層は、エッチング作用のあるアンモニア水,過酸化水素水,純水混合液、又は、強固な汚染層の付着力を電気化学的な力で弱める界面活性剤、純水混合液で形成されているので、ウェハ上に強固に付着している異物に対する化学的な洗浄効果が相乗される。 The liquid layer is aqueous ammonia having an etching effect, hydrogen peroxide, deionized water mixture, or, formed the adhesion of strong contamination layer surfactants weaken in electrochemical forces, with pure water mixture since it has a chemical cleaning effect against foreign matters firmly deposited on the wafer is synergistic. さらに、上記液体層は、ウェハとブラシが直接接触することを防止するバッファ層として働き、氷によるウェハへのダメージが抑制される。 Furthermore, the liquid layer acts as a buffer layer to prevent the wafer and the brush are in direct contact, damage to the wafer due to the ice is suppressed.

【0021】上記ブラシに、ウェハの洗浄によって付着する汚染物は、ブラシを溶かすことによって高濃度汚染の場合でも完全に除去される。 [0021] the brush, contaminants deposited by cleaning the wafer is completely removed even in the case of highly contaminated by dissolving brush. 上記ブラシは、従来のブラシに比べ極めて廉価かつ容易に形成できるために、各ウェハ洗浄毎にブラシを融解除去しても、生産コスト増加及び装置稼動低下は生じない。 The brush, in order to be very inexpensive and easily formed compared to conventional brushes, even melted removing brush for each washing the wafer, there is no production cost increase and operation of the apparatus decreases.

【0022】さらに、上記ブラシと液体層は比抵抗10 Furthermore, the brush and the liquid layer resistivity 10
0Ω・cm以下の導電性を有するので、ブラシを接地(アース)することによって、ブラシとウェハ接触面で生じる帯電を、ウェハ表面を炭素で汚染することなく迅速に除去することが可能になる。 Since having the following conductive 0 .OMEGA · cm, by grounded brush, the charging caused by the brush and the wafer contact surface, it is possible to quickly removed without contaminating the wafer surface with carbon.

【0023】 [0023]

【発明の効果】本発明のブラシスクラブ洗浄装置では、 [Effect of the Invention] In the brush scrubbing apparatus of the present invention,
高濃度汚染ウェハを洗浄する際にブラシに付着する汚染を完全に除去することが可能になり、汚染されたブラシによる被洗浄ウェハの逆汚染が抑制される。 Contamination adhering to the brush when cleaning a highly contaminated wafer becomes possible to completely remove, back contamination of the cleaned wafer is suppressed by contaminated brush. また、洗浄力の向上によって、従来のブラシスクラブ洗浄では除去不可能であった、ウェハ表面に強固に付着している高濃度汚染、例えば、CMP(Chemical Mechanical polishi Moreover, the improvement in detergency, in the conventional brush scrub cleaning was not removable, highly contaminated that firmly adheres to the wafer surface, for example, CMP (Chemical Mechanical polishi
ng)後にウェハ表面に付着する研磨剤等を、ウェハを帯電させずに除去することが可能になる。 ng) after a polishing agent or the like adhering to the wafer surface, it is possible to remove without charging the wafer.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明によるブラシスクラブ洗浄装置の概略図である。 1 is a schematic view of the brush scrubbing device according to the present invention.

【図2】従来の技術によるブラシスクラブ洗浄装置の概略図である。 Figure 2 is a schematic diagram of a prior art brush scrubbing device.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

101 ブラシ 102 超音波発振器 103 製氷槽 104 ブラシアーム 105 ブラシ回転機構 106 アース 107 ウェハ 108 ウェハステージ 109 ノズル 110 融解槽 101 brush 102 ultrasonic oscillator 103 ice bath 104 brush arm 105 brush rotating mechanism 106 ground 107 wafer 108 wafer stage 109 nozzle 110 molten bath

Claims (3)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 ウェハ表面に純水又は薬液を吐出して、 1. A ejecting pure water or chemical liquid on the wafer surface,
    ブラシを回転させながらウェハ表面を移動させて洗浄を行う枚葉処理方式のブラシスクラブ洗浄装置に於いて、 While rotating the brush at the brush scrubbing cleaning apparatus of a single wafer processing method for cleaning by moving the wafer surface,
    前記ブラシを、アンモニア水,過酸化水素水,純水の混合液、又は、界面活性剤,純水の混合液の氷で、各ウェハの洗浄前に形成し、各ウェハを洗浄した後に融解して使い捨てることを特徴とする、半導体ウェハの洗浄装置。 The brush, ammonia water, hydrogen peroxide, a mixed solution of pure water or a surfactant, at ice mixture of the pure water, formed before washing each wafer was thawed after washing each wafer wherein the discarded user Te, semiconductor wafer cleaning device.
  2. 【請求項2】 前記ブラシに、振動数が1〜2MHzの超音波を直接印加して洗浄を行うことを特徴とする、請求項1に記載の半導体ウェハの洗浄装置。 To wherein said brush, vibration frequency and performing cleaning by directly applying ultrasonic waves of 1-2 MHz, the cleaning apparatus for a semiconductor wafer according to claim 1.
  3. 【請求項3】 前記ブラシを接地(アース)して、ウェハ表面を除電しながら洗浄を行うことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の半導体ウェハの洗浄装置。 3. A ground (earth) the brush, and performing cleaning while neutralizing the wafer surface, washing apparatus for a semiconductor wafer according to claim 1 or claim 2.
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