JPH10189523A - 半導体ウエハの洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の単槽式洗浄装置ではバルブ周辺部に生
じる滞留部を無くすことが出来ず、そのため洗浄槽内の
液置換に時間がかかるという問題を解消し、配管等の液
置換特性を向上した半導体ウエハの洗浄装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明の半導体ウエハの洗浄装置は、ウ
エハ２の洗浄処理を行う洗浄槽１に、リンス液を導入す
るリンス液導入口５、リンス液導入口５に接続されたバ
ルブ６、洗浄液を導入する洗浄液導入口７、洗浄液導入
口７に直列に接続された二方バルブ８、９、中央部から
Ｔ字状に導出して排出部に接続したバルブ１０、および
排出口１１により構成される。そして、リンス液導入口
５からリンス液を、洗浄液導入口７から洗浄液を導入す
る場合において、バルブ９およびバルブ１０の作用によ
り、従来の洗浄装置で見られるような滞留部をリンス液
により矢印Ｂの如く置換を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの洗
浄装置に関し、更に詳しくは、単一の処理槽にて複数の
洗浄液の処理を行う単槽式洗浄装置の洗浄効率を改善し
た半導体ウエハの洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、シリコン半導体デバイスの微細化
と高集積化に伴い、製造プロセスで付着したパーティク
ル（微小粒子）や金属汚染などが、半導体デバイスの生
産歩留りおよびデバイス特性に与える影響が増大してい
る。例えばパーティクルは酸化膜耐圧不良や配線ショー
トを引き起し、金属汚染は酸化膜耐圧不良や接合リーク
を引き起こす原因となる。しかしながら、半導体の製造
プロセスにおいては、その殆どの工程がパーティクルや
金属不純物の発生源であるため、半導体デバイスの生産
歩留りやその特性を向上するためには全製造プロセスに
渡ってウエハ表面を清浄に保たなければならない。

【０００３】従来の半導体ウエハの洗浄装置は、複数の
洗浄槽と複数の流水槽を交互に配置し、それぞれの洗浄
槽で１種類の洗浄液（薬品水溶液等）を用いて洗浄およ
び洗浄液の洗い流し（以下、「リンス」と略称する）を
した後、乾燥工程により乾燥されるものである。すなわ
ち、従来の半導体ウエハの洗浄装置では、１つの洗浄槽
では１種類の洗浄液しか使用せず、半導体ウエハの洗浄
プロセス中で洗浄液の置換が行われることはなかった。
そのため、例えばバルブ周辺部に洗浄液の滞留部が発生
しても問題となることはなかった。

【０００４】しかしながら、図５に示されるような単一
の処理槽にて複数の洗浄処理を行う単槽式洗浄装置が開
発されるに至り、ウエハ洗浄プロセス中に洗浄液の置換
を行う必要が生じてきた。すなわち、従来の半導体ウエ
ハの洗浄方法は、洗浄液の満たされた洗浄槽１にカセッ
ト（図示省略）に保持されたウエハ２を浸漬させてウエ
ハ洗浄を行い、溢れた液は廃液として排出する。このと
き排出された廃液は先に提案された循環濾過機構（特開
平４−８０９２４号公報参照）および本出願人が先に提
案した特願平８−２８３６７９号明細書として出願した
「半導体基板の単槽式洗浄装置および洗浄方法」（出願
時に未公開）により循環濾過されて再利用される。その
後、二方弁を有するバルブ３を開いてリンス液を供給
し、半導体ウエハのリンスを行う。なお、本発明に関連
して表面処理装置（特開平７−１５３７３６号公報参
照）が開示されている。

【０００５】このように、単槽式洗浄装置では、ウエハ
洗浄プロセス中に洗浄液の置換が行われるため、図５に
示すようにバルブ３の周辺部に生じる滞留部Ａを出来る
限り減少させなければならない。そのため、バルブ３ま
での配管４を極力短縮したり、バルブ３自身を改良する
処理がなされてきた。このような従来の対応は、あくま
でも滞留部Ａを減少させる技術である。また、従来の対
応では滞留部Ａを皆無とすることは不可能であるため、
バルブ近傍には少なからず滞留部Ａが発生してしまうと
いう問題がある。そのため、洗浄槽１内の液置換に多大
な時間を要するという問題が生じており、このため単槽
式洗浄装置に循環濾過機構を導入することは困難であっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題点
に鑑みてなされたもので、その課題は、従来の単槽式洗
浄装置ではバルブ周辺部に生じる滞留部を無くすことが
出来ず、そのため洗浄槽内の液置換に時間がかかるとい
う問題を解消し、配管等の液置換特性を向上した半導体
ウエハの洗浄装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体ウ
エハの洗浄装置は、単一の洗浄槽と、洗浄槽の下部に設
けられ、洗浄槽に洗浄液およびリンス液を供給する洗浄
液導入部およびリンス液導入部と、洗浄液およびリンス
液を排出する排出部とを備えた半導体ウエハの洗浄装置
において、洗浄液導入部に、二方弁を有するバルブ（以
下、「二方バルブ」とも記す）を３個設けることによ
り、洗浄液およびリンス液の置換特性を向上することを
特徴とする。

【０００８】請求項２記載の半導体ウエハの洗浄装置
は、単一の洗浄槽と、洗浄槽の下部に設けられ、洗浄槽
に洗浄液およびリンス液を供給する洗浄液導入部および
リンス液導入部と、洗浄液およびリンス液を排出する排
出部とを備えた半導体ウエハの洗浄装置において、洗浄
液導入部に、三方弁を有するバルブ（三方バルブ）を１
個設けることにより、洗浄液およびリンス液の滞留を皆
無とすることを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の半導体ウエハの洗浄装置
は、単一の洗浄槽と、洗浄槽の下部に設けられ、洗浄槽
に洗浄液およびリンス液を供給・排出する洗浄液／リン
ス液部と、洗浄液およびリンス液を排出する排出部とを
備え、更に、洗浄槽と洗浄液／リンス液部との間にポン
プおよびフィルタを備えた循環濾過機構（循環ライン）
を形成する半導体ウエハの洗浄装置において、循環ライ
ンの洗浄液／リンス液部側に、二方バルブを３個Ｔ字型
に組み合わせて一端を排出部とした第１の二方バルブ群
と、循環ラインの洗浄槽側に、二方バルブを３個Ｔ字型
に組み合わせて一端を排出部とした第２の二方バルブ群
とを設けることにより、洗浄液およびリンス液の置換特
性を向上する。

【００１０】請求項４記載の半導体ウエハの洗浄装置
は、単一の洗浄槽と、洗浄槽の下部に設けられ、洗浄槽
に洗浄液およびリンス液を供給・排出する洗浄液／リン
ス液部と、洗浄液およびリンス液を排出する排出部とを
備え、更に、洗浄槽と洗浄液／リンス液部との間にポン
プおよびフィルタを備えた循環ラインを形成する半導体
ウエハの洗浄装置において、循環ラインの洗浄液／リン
ス液部側に設けられた第１の三方バルブと、循環ライン
の洗浄槽側に設けられた第２の三方バルブとにより、洗
浄液およびリンス液の滞留を略皆無とすることを特徴と
する。

【００１１】本発明の半導体ウエハの洗浄装置では、特
に単槽式洗浄装置において、洗浄液の導入部に二方バル
ブを３個、または三方バルブを１個用いる構成とした。
これにより、二方バルブを３個用いる場合は、バルブと
洗浄液若しくはバルブと配管の間の滞留部を積極的にリ
ンス液で置換することが出来るようになる。また、三方
バルブを１個用いる場合には、バルブと配管の間の滞留
部を皆無とすることが出来る。この作用により、槽内ま
たは配管の液置換特性を改善し、異種洗浄液の混触を防
止することができる。これにより、単槽で複数の循環濾
過が可能となり、ひいては半導体ウエハの洗浄工程にお
ける生産効率を向上できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】実施例１ 先ず、図１を参照して本発明の半導体ウエハの洗浄装置
の実施例１の構成を説明する。図１は本発明の半導体ウ
エハの洗浄装置の実施例１を示し、導入部に二方バルブ
を３個用いた概略構成図である。なお、従来技術で記載
した事項と共通する部分には以降とも同一の参照符号を
付すものとし、導入部以外の構成要素の記載は省略する
ものとする。

【００１４】図１に示されるような本発明の半導体ウエ
ハの洗浄装置は、ウエハ２の洗浄処理を行う洗浄槽１
に、リンス液を導入するリンス液導入口５、リンス液導
入口５に接続されたバルブ６、洗浄液を導入する洗浄液
導入口７、洗浄液導入口７に直列に接続された二方バル
ブ８、９、その中央部からＴ字状に導出して排出部と接
続したバルブ１０、および排出口１１により構成され
る。そして、リンス液導入口５からリンス液を、洗浄液
導入口７から洗浄液を導入する場合において、バルブ９
およびバルブ１０の作用により、従来の洗浄装置で見ら
れるような滞留部Ａ（図５参照）を無くすようにリンス
液により置換を行うものである。

【００１５】上記構成の本発明の半導体ウエハの洗浄装
置の動作を順次説明する。

【００１６】（１）．本発明の半導体ウエハの洗浄装置
のリンス液の流れは、リンス液導入口５→バルブ６→洗
浄槽１→排出口１１となっており、このときバルブ８、
バルブ９およびバルブ１０は閉じている。 （２）．洗浄液導入時、バルブ８およびバルブ９を開に
し、洗浄液導入口７から洗浄液を洗浄槽１に導入する。
必要に応じてバルブ６を閉にし、リンス液の洗浄槽１へ
の導入を停止させる。このときの洗浄液の流れは、洗浄
液導入口７→バルブ８→バルブ９→洗浄槽１→排出口１
１となる。 （３）．洗浄槽およびバルブ周辺部のリンスにおいて、
（２）の状態から、バルブ８を閉じ、バルブ６（但し
（２）で閉にした場合）およびバルブ１０を開にし、リ
ンス液を洗浄槽１およびバルブ９の周辺部に導入する。
これにより、バルブ９周辺部の洗浄液はリンス液導入口
５から導入されるリンス液により置換される。このとき
のリンス液の流れは、としてリンス液導入口５→バル
ブ６→洗浄槽１→排出口１１、としてリンス液導入口
５→バルブ６→バルブ９→バルブ１０の矢印Ｂのループ
となる。 （４）．バルブ９周辺部がリンス液導入口５から導入さ
れるリンス液で充分置換された後、バルブ９およびバル
ブ１０を閉にして上記のリンス液の流れを停止させ
る。これにより、バルブ９周辺部の滞留部を積極的にリ
ンス液で置換することができ、洗浄槽内または配管の液
置換特性を改善することができる。

【００１７】実施例２ 本実施例は、実施例１における二方バルブ３個の組み合
わせに代えて、洗浄液およびリンス液導入部に三方バル
ブを１個用いた例であり、これを図２を参照して説明す
る。図２は本発明の半導体ウエハの洗浄装置の実施例２
を示し、導入部に三方バルブを１個用いた概略構成図で
ある。

【００１８】図２に示されるような本発明の半導体ウエ
ハの洗浄装置は、ウエハ２の洗浄処理を行う洗浄槽１
に、リンス液を導入するリンス液導入口５、洗浄液を導
入する洗浄液導入口７、それらに接続された三方バルブ
２０および排出口１１により構成される。そして、リン
ス液導入口５からリンス液を、洗浄液導入口７から洗浄
液を導入する場合において、バルブ２０の作用により、
従来の洗浄装置で見られるような滞留部Ａ（図５参照）
を皆無とするものである。

【００１９】上記構成の本発明の半導体ウエハの洗浄装
置の動作を順次説明する。

【００２０】（１）．本発明の半導体ウエハの洗浄装置
のリンス液の流れは、リンス液導入口５→バルブ２０→
洗浄槽１→排出口１１となっており、このときバルブ２
０の弁２１および弁２２は開き、弁２３は閉じている。 （２）．洗浄液導入時、バルブ２０の弁２３を開にし、
洗浄液導入口７から洗浄液を洗浄槽１に導入する。必要
に応じてバルブ２０の弁２２を閉にし、リンス液の洗浄
槽１への導入を停止させる。このときの洗浄液の流れ
は、洗浄液導入口７→バルブ２０→洗浄槽１→排出口１
１となる。 （３）．洗浄槽およびバルブ周辺部のリンス時におい
て、（２）の状態から、バルブ２０の弁２３を閉じ、弁
２２を開（（２）で閉にした場合）にして、リンス液を
洗浄槽１に導入する。これにより、バルブ２０周辺部の
洗浄液およびリンス液が略完全に置換され、バルブ周辺
部の滞留部Ａ（図５参照）を皆無とすることができる。

【００２１】実施例３ 本実施例は、実施例１における二方バルブを３個用いた
洗浄液供給方式を単槽式洗浄装置の循環ラインに応用し
た例であり、これを図３を参照して説明する。図３は本
発明の半導体ウエハの洗浄装置の実施例３を示し、二方
バルブを単槽式洗浄装置の循環ラインに応用した概略構
成図である。

【００２２】図３に示すような本発明の半導体ウエハの
洗浄装置は、ウエハ２の洗浄処理を行う洗浄槽１、洗浄
液やリンス液を供給・排出する洗浄液／リンス液口３
０、洗浄液／リンス液口３０に接続された第１の二方バ
ルブ群３１（二方バルブ３１ａ、３１ｂ、排出部に接続
される３１ｃより構成される）、流体にエネルギーを付
与するポンプ（図では、「Ｐ（Ｐｕｍｐ）」と記す）３
２、濾過器であるフィルタ（図では、「Ｆ（Ｆｉｌｔｅ
ｒ）」と記す）３３、第２の二方バルブ群３４（二方バ
ルブ３４ａ、３４ｂ、排出部に接続される３４ｃ）、お
よび排出口（図示省略）に接続されたバルブ１２により
構成される。そして、例えば洗浄液／リンス液口３０か
ら導入されたリンス液を第１の二方バルブ群３１および
第２の二方バルブ群３４を用いて矢印Ｃのように循環濾
過することにより、リンス液の置換を良好に行えるよう
になすものである。

【００２３】かかる構成の本発明の半導体ウエハの洗浄
装置の動作を順を追って説明する。

【００２４】（１）．洗浄液導入時において、洗浄液／
リンス液口３０に設けられたバルブ（図示省略）を開に
して、洗浄液を洗浄槽１に導入する。バルブを閉にして
洗浄液の導入を停止後は、二方バルブ３１ａ→３１ｂ→
ポンプ３２→フィルタ３３→二方バルブ３４ａ→３４ｂ
→洗浄槽１の循環ライン（矢印Ｃ）により洗浄液は循環
される。 （２）．リンス時において、洗浄槽１に充満した洗浄液
はバルブ１２を経て排出口（図示省略）から排出され
る。次に、バルブ１２を閉とするとともに、洗浄液／リ
ンス液口３０からリンス液を導入する。そして、二方バ
ルブ３１ａ、３１ｃを開にして第１の二方バルブ群３１
周辺部のリンスを行う。同時に、二方バルブ３４ｂ、３
４ｃを開にして第２の二方バルブ群３４周辺部のリンス
を行う。その後、バルブ３１ａ、３１ｃおよび二方バル
ブ３４ｂ、３４ｃを閉にしてリンス工程を行う。これに
より、従来からリンスが困難であった循環ラインのパイ
プ部分のリンスを強制的に行うことができ、リンス液の
置換を良好に行うことができる。

【００２５】実施例４ 本実施例は、実施例２における三方バルブを１個用いた
洗浄液供給方式を単槽式洗浄装置の循環ラインに応用し
た例であり、これを図４を参照して説明する。図４は本
発明の半導体ウエハの洗浄装置の実施例４を示し、三方
バルブを単槽式洗浄装置の循環ラインに応用した概略構
成図である。

【００２６】図４に示すような本発明の半導体ウエハの
洗浄装置は、ウエハ２の洗浄処理を行う洗浄槽１、洗浄
液やリンス液を供給・排出する洗浄液／リンス液口３
０、洗浄液／リンス液口３０に接続された第１の三方バ
ルブ４１（弁４１ａ、４１ｂ、４１ｃより構成され
る）、ポンプ３２、フィルタ３３、第２の三方バルブ４
２（弁４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）、および排出口（図示
省略）に接続されたバルブ１２により構成される。そし
て、例えば洗浄液／リンス液口３０から導入されたリン
ス液を第１の三方バルブ４１および第２の三方バルブ４
２を用いて矢印Ｃのように循環濾過することにより、バ
ルブ周辺部の滞留を皆無とし、リンス液の置換を確実に
行うものである。

【００２７】かかる構成の本発明の半導体ウエハの洗浄
装置の動作を順を追って説明する。

【００２８】（１）．洗浄液導入時において、洗浄液／
リンス液口３０に設けられたバルブ（図示省略）を開に
して洗浄液を洗浄槽１に導入する。バルブを閉にして洗
浄液の導入を停止後は、弁４１ｂ→４１ｃ→ポンプ３２
→フィルタ３３→弁４２ａ→４２ｂ→洗浄槽１の循環ラ
イン（矢印Ｃ）により洗浄液は循環される。 （２）．リンス時において、洗浄槽１に充満した洗浄液
はバルブ１２を経て排出口（図示省略）から排出する。
そして、弁４１ａおよび４１ｂを開にして洗浄液／リン
ス液口３０からリンス液を導入するとともに、弁４２
ｂ、４２ｃを開にして第２の三方バルブ４２周辺部のリ
ンスを行う。その後の工程は前述と同様であるため、そ
の説明を省略する。これにより、従来からリンスが困難
であった循環ラインのパイプ部分においても洗浄液およ
びリンス液が略完全に置換され、バルブ周辺部の滞留を
略皆無とすることができる。

【００２９】本発明は前記実施例に限定されず、種々の
実施形態を採ることができる。例えば、洗浄液やリンス
液は特定の物質に限定されることなく、あらゆる薬液を
用いる洗浄装置にも適用可能である。また、本発明は半
導体ウエハの洗浄装置に限定されることなく、光・磁気
ディスク製造装置の洗浄装置やエッチング装置等にも応
用可能である。更に、本発明は以上示した一実施形態に
とらわれず様々な形態に発展出来ることは言うまでもな
い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体ウ
エハの洗浄装置によれば、洗浄液の導入部に二方バルブ
を３個、または三方バルブを１個用いる構成とした。こ
れにより、二方バルブを３個使用する場合には、バルブ
と配管の間に生じる滞留をリンス液で積極的に置換する
ことができる。また、三方バルブを１個使用する場合に
は、バルブと配管の間に生じる滞留を皆無とすることが
できる。具体的には、 （１）．バルブと配管の間に生じる滞留を積極的に置換
することにより、槽内または配管の液置換特性を改善す
ることが可能となる。すなわち、洗浄液処理後のリンス
液処理時間を短縮することが可能となる。 （２）．バルブと配管の間に生じる滞留を皆無とするこ
とにより、異種洗浄液の混触を防止することが可能とな
る。 （３）．バルブと配管の間に生じる滞留を積極的に置換
または皆無とすることにより、洗浄槽内の液置換時間を
短縮することができる。これにより、従来困難であった
単槽式洗浄装置に循環濾過機能を導入することが可能と
なる。

【００３１】本発明の半導体ウエハの洗浄装置を使用す
ることにより、半導体ウエハの洗浄工程における生産効
率を向上できる。これに伴い半導体製品の歩留を向上す
ることができ、有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体ウエハの洗浄装置の実施例１
を示し、導入部に二方バルブを３個用いた概略構成図で
ある。

【図２】 本発明の半導体ウエハの洗浄装置の実施例２
を示し、導入部に三方バルブを１個用いた概略構成図で
ある。

【図３】 本発明の半導体ウエハの洗浄装置の実施例３
を示し、二方バルブを単槽式洗浄装置の循環ラインに応
用した概略構成図である。

【図４】 本発明の半導体ウエハの洗浄装置の実施例４
を示し、三方バルブを単槽式洗浄装置の循環ラインに応
用した概略構成図である。

【図５】 従来の半導体ウエハの洗浄装置を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１…洗浄槽、２…ウエハ、３…バルブ、４…配管、５…
リンス液導入口、７…洗浄液導入口、１１…排出口、
６，８，９，１０，１２…バルブ、３０…洗浄液／リン
ス液口、３１…第１の二方バルブ群、３２…ポンプ、３
３…フィルタ、３４…第２の二方バルブ群、４１…第１
の三方バルブ、４２…第２の三方バルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一の洗浄槽と、前記洗浄槽の下部に設
   けられ、前記洗浄槽に洗浄液およびリンス液を供給する
   洗浄液導入部およびリンス液導入部と、前記洗浄液およ
   びリンス液を排出する排出部とを備えた半導体ウエハの
   洗浄装置において、 前記洗浄液導入部に、二方弁を有するバルブを３個設け
   ることにより、前記洗浄液およびリンス液の置換特性を
   向上することを特徴とする半導体ウエハの洗浄装置。
2. 【請求項２】 単一の洗浄槽と、前記洗浄槽の下部に設
   けられ、前記洗浄槽に洗浄液およびリンス液を供給する
   洗浄液導入部およびリンス液導入部と、前記洗浄液およ
   びリンス液を排出する排出部とを備えた半導体ウエハの
   洗浄装置において、 前記洗浄液導入部に、三方弁を有するバルブを１個設け
   ることにより、前記洗浄液およびリンス液の滞留を無と
   することを特徴とする半導体ウエハの洗浄装置。
3. 【請求項３】 単一の洗浄槽と、前記洗浄槽の下部に設
   けられ、前記洗浄槽に洗浄液およびリンス液を供給・排
   出する洗浄液／リンス液部と、前記洗浄液およびリンス
   液を排出する排出部とを備え、更に、前記洗浄槽と前記
   洗浄液／リンス液部との間にポンプおよびフィルタを備
   えた循環濾過機構を形成する半導体ウエハの洗浄装置に
   おいて、 前記循環ラインの前記洗浄液／リンス液部側に、二方弁
   を有するバルブを３個Ｔ字型に組み合わせて一端を排出
   部とした第１の二方バルブ群と、 前記循環ラインの前記洗浄槽側に、二方弁を有するバル
   ブを３個Ｔ字型に組み合わせて一端を排出部とした第２
   の二方バルブ群とを設けることにより、前記洗浄液およ
   びリンス液の置換特性を向上することを特徴とする半導
   体ウエハの洗浄装置。
4. 【請求項４】 単一の洗浄槽と、前記洗浄槽の下部に設
   けられ、前記洗浄槽に洗浄液およびリンス液を供給・排
   出する洗浄液／リンス液部と、前記洗浄液およびリンス
   液を排出する排出部とを備え、更に、前記洗浄槽と前記
   洗浄液／リンス液部との間にポンプおよびフィルタを備
   えた循環濾過機構を形成する半導体ウエハの洗浄装置に
   おいて、 前記循環ラインの前記洗浄液／リンス液部側に設けられ
   た第１の三方バルブと、 前記循環ラインの前記洗浄槽側に設けられた第２の三方
   バルブとにより、前記洗浄液およびリンス液の滞留を無
   とすることを特徴とする半導体ウエハの洗浄装置。