JPH10284456A - Semiconductor substrate cleaner - Google Patents

Semiconductor substrate cleaner

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JPH10284456A
JPH10284456A JP9232697A JP9232697A JPH10284456A JP H10284456 A JPH10284456 A JP H10284456A JP 9232697 A JP9232697 A JP 9232697A JP 9232697 A JP9232697 A JP 9232697A JP H10284456 A JPH10284456 A JP H10284456A
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JP
Japan
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cleaning
semiconductor substrate
tank
fluorine
containing compound
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Application number
JP9232697A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruto Onishi
照人 大西
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the aging deterioration of the etching rate for unwanted films such as natural oxide films due to the reduction of the F ion concn. resulting from the effluence of evaporated HF, and increase the repetition use time of a cleaning liq. to improve the throughput and reduce the cost. SOLUTION: A semiconductor substrate 50 inserted into a cleaning tank 1 through its opening 1c is cleaned with a cleaning liq. prepared by mixing sulfuric acid, hydrogen peroxide water and fluorosulfuric acid fed from a first - third weighing tanks 6a, 6b, 6c to the cleaning tank 1, the opening 1c is closed with a cover 2 and the tank 1 is sealed to suppress the evaporated HF from effluence and the F ion concn. from lowering during cleaning.

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、半導体装置の製造
過程において半導体基板表面に発生あるいは付着する無
機物(金属含む)、有機物、パーティクル(半導体基板
の構成成分が剥がれ落ちた微小粒子等)、外部からの汚
染物である残渣等の異物を除去し、あるいはある過程と
別の過程への移行時(搬送を含む)において形成されて
しまう自然酸化膜などの不要薄膜をわずかなエッチング
によりリフトオフ的に除去する半導体基板の洗浄装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inorganic substance (including a metal), an organic substance, a particle (such as a fine particle from which a component of a semiconductor substrate has peeled off) or an external substance generated or adhered to the surface of a semiconductor substrate in the process of manufacturing a semiconductor device. Removal of foreign substances such as residues as contaminants from water, or lift-off of unnecessary thin films such as natural oxide films formed during transition from one process to another process (including transport) by slight etching. The present invention relates to an apparatus for cleaning a semiconductor substrate to be removed.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置を構成する半導体基板
(シリコンウエハ)は、8インチ(200mm)から12イ
ンチ(300mm)へと大口径化し、それに伴って、洗浄液
使用量が増加し、洗浄コストが増加する傾向にある。ま
た、半導体基板は高集積化・微細化の進展がめざましく
なってきており、上記のような異物(無機物・有機物・
パーティクル・残渣など)や不要薄膜の残存付着を生じ
させない高性能な洗浄処理を行う必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, the diameter of a semiconductor substrate (silicon wafer) constituting a semiconductor device has been increased from 8 inches (200 mm) to 12 inches (300 mm). Tend to increase. In addition, with the progress of high integration and miniaturization of semiconductor substrates, the foreign substances (inorganic substances, organic substances,
It is necessary to perform a high-performance cleaning process that does not cause residual adhesion of particles and residues) and unnecessary thin films.

【0003】高性能な洗浄液として従来から知られてい
るものに、例えば特開平4−234118号公報や特開
平6−333898号公報に記載されている硫酸、過酸
化水素水、フッ素含有化合物からなる混合液がある。硫
酸は強酸性物質の代表例であって、金属を含む無機物を
除去する。過酸化水素水は酸化性物質の代表例であっ
て、有機物を除去する。
Conventionally known high-performance cleaning liquids include sulfuric acid, hydrogen peroxide and fluorine-containing compounds described in, for example, JP-A-4-234118 and JP-A-6-333898. There is a mixture. Sulfuric acid is a typical example of a strongly acidic substance, and removes inorganic substances including metals. Hydrogen peroxide is a typical example of an oxidizing substance, and removes organic substances.

【0004】フッ素含有化合物として、前者の公報の技
術はフッ化水素酸(フッ酸:フッ化水素の水溶液)を用
いており、半導体基板の表面をあまりエッチングするこ
となくパーティクルや残渣などの異物を除去する。フッ
素含有化合物として、後者の公報の技術はフルオロ硫酸
や二フッ化スルフリルを用いており、フッ素イオンを発
生することにより半導体基板表面に形成された微量な不
要薄膜だけをわずかにエッチングし、表面に残存するパ
ーティクルや残渣などの異物を除去する。
[0004] As the fluorine-containing compound, the technique of the former publication uses hydrofluoric acid (hydrofluoric acid: aqueous solution of hydrogen fluoride) to remove foreign substances such as particles and residues without etching the surface of the semiconductor substrate very much. Remove. As the fluorine-containing compound, the technique of the latter publication uses fluorosulfuric acid or sulfuryl difluoride, and only slightly etches a small amount of unnecessary thin film formed on the surface of the semiconductor substrate by generating fluorine ions. Removes foreign particles such as remaining particles and residues.

【0005】いずれにしても、半導体基板の表面をわず
かにエッチングするため洗浄効果が高い。そのエッチン
グの程度は、数nmのオーダーのわずかなものであるの
で、半導体基板の物性に悪影響をもたらすことはない。
すなわち、本明細書において用いる「エッチング」とい
う表現は、通常の意味でのエッチング(浸食)ではな
く、洗浄のみを目的とした不要薄膜の剥離除去を意味す
るものである。この点は、特許請求の範囲の解釈におい
て発明の詳細な説明を斟酌するときに充分に配慮されな
ければならない。
In any case, since the surface of the semiconductor substrate is slightly etched, the cleaning effect is high. Since the degree of the etching is a small one on the order of several nm, the physical properties of the semiconductor substrate are not adversely affected.
That is, the expression "etching" used in the present specification does not mean etching (erosion) in a normal sense, but means peeling and removal of an unnecessary thin film only for cleaning. This must be taken into account when considering the detailed description of the invention in interpreting the claims.

【0006】上記のようなわずかなエッチングにおいて
は、表面エッチング量が洗浄特性を決めている。そのた
め、洗浄中は表面の微少エッチング量ひいてはエッチン
グレートをほぼ一定にする必要がある。
[0006] In such a small amount of etching, the amount of surface etching determines the cleaning characteristics. Therefore, during cleaning, it is necessary to make the amount of minute etching on the surface and thus the etching rate substantially constant.

【0007】一般に、半導体基板の洗浄装置にあって
は、80〜130℃と比較的高温度に洗浄液を加熱した
状態で洗浄処理を行うため、表面エッチングの機能を有
するフッ素イオン(F-)のもとになるフッ化水素(H
F)が蒸発する傾向がある。
In general, in a semiconductor substrate cleaning apparatus, since cleaning is performed in a state where the cleaning liquid is heated to a relatively high temperature of 80 to 130 ° C., fluorine ions (F ) having a surface etching function are produced. Hydrogen fluoride (H
F) tends to evaporate.

【0008】ここに、硫酸と過酸化水素水とフッ化水素
酸との混合溶液からなる洗浄液について、蒸発成分中の
フッ素イオン濃度を評価した実験データがある。この実
験においては、硫酸濃度を異にする2種類の洗浄液を用
意した。第1の洗浄液は、24wt%の硫酸と5wt%
の過酸化水素水と1wt%のフッ化水素酸および水から
なる。第2の洗浄液は、72wt%の硫酸と5wt%の
過酸化水素水と1wt%のフッ化水素酸および水からな
る。硫酸の重量パーセントのみが異なっている。各洗浄
液を個別的に取り扱って実験した。洗浄液を80℃に加
熱し、洗浄液からの蒸発成分をインピンジャー法により
捕集し、イオンクロマトグラフ法で分析したところ、硫
酸濃度が24wt%の第1の洗浄液については、蒸発成
分中のフッ素イオン濃度は約1.0%と低く、硫酸濃度
が72wt%の第2の洗浄液については、蒸発成分中の
フッ素イオン濃度は約6.2%と高い結果が得られた。
したがって、半導体基板表面に残存するパーティクルや
残渣を除去する上では、フッ化水素ひいてはフッ素イオ
ンの蒸発量が少なくなる硫酸濃度の低い洗浄液を用いる
ことが好ましいのである。しかしながら、硫酸濃度を低
くすると、半導体基板表面に残存する金属を含む無機物
の除去の性能が著しく低下してしまう。
[0008] Here, there is experimental data on the evaluation of the concentration of fluorine ions in the evaporation component of a cleaning solution comprising a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide and hydrofluoric acid. In this experiment, two types of cleaning solutions having different sulfuric acid concentrations were prepared. The first cleaning liquid is 24 wt% sulfuric acid and 5 wt%
Of hydrogen peroxide solution, 1 wt% of hydrofluoric acid and water. The second cleaning liquid is composed of 72% by weight of sulfuric acid, 5% by weight of hydrogen peroxide, 1% by weight of hydrofluoric acid and water. Only the weight percentage of sulfuric acid differs. An experiment was conducted by treating each washing solution individually. The cleaning solution was heated to 80 ° C., and the evaporating component from the cleaning solution was collected by the impinger method and analyzed by ion chromatography. As for the first cleaning solution having a sulfuric acid concentration of 24 wt%, the fluorine ion in the evaporating component was The concentration was as low as about 1.0%, and the second cleaning liquid having a sulfuric acid concentration of 72% by weight showed that the fluorine ion concentration in the evaporated component was as high as about 6.2%.
Therefore, in order to remove particles and residues remaining on the surface of the semiconductor substrate, it is preferable to use a cleaning solution having a low sulfuric acid concentration that reduces the amount of evaporation of hydrogen fluoride and thus fluorine ions. However, when the sulfuric acid concentration is reduced, the performance of removing inorganic substances including metal remaining on the surface of the semiconductor substrate is significantly reduced.

【0009】そこで、無機物の除去の性能は充分に高く
保つことを前提に硫酸濃度の高い洗浄液を用いることと
し、フッ素イオン濃度の変動を抑制するという対策をと
るという技術的経過をたどっているのである。その対策
というのが、洗浄液成分としてフルオロ硫酸などのフッ
素含有化合物を添加するという手法である。
In view of this, the technical course of using a cleaning solution having a high sulfuric acid concentration on the premise that the performance of removing inorganic substances is kept sufficiently high and taking measures to suppress fluctuations in the concentration of fluorine ions has been followed. is there. The measure is to add a fluorine-containing compound such as fluorosulfuric acid as a cleaning liquid component.

【0010】フッ素含有化合物としてフルオロ硫酸(H
SO3F)を用いる場合、洗浄液中のフッ化水素ひいて
はフッ素イオンが蒸発により減少すると、 HSO3F+H2O → H2SO4+HF の反応が進んで、フッ化水素(HF)ひいてはフッ素イ
オン(F-)が生成される。一方、洗浄液中の水が蒸発
してフッ化水素ひいてはフッ素イオンの濃度が増加する
と、上記とは逆方向の、 HSO3F+H2O ← H2SO4+HF の反応が進んで、フッ化水素ひいてはフッ素イオンが減
少する。
As a fluorine-containing compound, fluorosulfuric acid (H
In the case of using SO 3 F), when hydrogen fluoride in the cleaning solution and thus fluorine ions are reduced by evaporation, the reaction of HSO 3 F + H 2 O → H 2 SO 4 + HF proceeds, and hydrogen fluoride (HF) and fluorine ions ( F -) is generated. On the other hand, when the water in the cleaning solution evaporates and the concentration of hydrogen fluoride and thus the concentration of fluorine ions increases, the reaction of HSO 3 F + H 2 O ← H 2 SO 4 + HF proceeds in the opposite direction, and hydrogen fluoride and Fluorine ions decrease.

【0011】上記成分(硫酸、過酸化水素水、フルオロ
硫酸)からなる洗浄液を用いた半導体基板の洗浄装置に
おいては、以上の可逆的平衡反応の結果として、洗浄液
中のフッ素イオン濃度をほぼ一定に保とうとしているの
である。
In the apparatus for cleaning a semiconductor substrate using a cleaning solution comprising the above components (sulfuric acid, aqueous hydrogen peroxide, and fluorosulfuric acid), as a result of the reversible equilibrium reaction described above, the fluorine ion concentration in the cleaning solution is made substantially constant. They are trying to keep.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体基板の洗
浄装置においては、洗浄液を収容し、キャリアにセット
された半導体基板を洗浄液に浸漬させて洗浄を行う洗浄
処理槽は、内部圧力が過圧や負圧になるのを防止する等
のために、外部開放型となっている。洗浄液の飛散防止
のためのカバーを設けることもあるが、気密性を確保す
るものではなく、したがって、蒸発したフッ化水素や水
分の外部流出は避けられない。また、上記の平衡状態を
自動的に維持する可逆的反応も理論上のものであるにす
ぎない。
In a conventional semiconductor substrate cleaning apparatus, a cleaning tank containing a cleaning liquid and immersing the semiconductor substrate set in a carrier in the cleaning liquid for cleaning is provided with an internal pressure of overpressure. It is of the type that is open to the outside in order to prevent negative pressure and negative pressure. A cover may be provided to prevent the washing liquid from scattering, but it does not ensure airtightness, and therefore, outflow of evaporated hydrogen fluoride and moisture is inevitable. In addition, the reversible reaction for automatically maintaining the above-mentioned equilibrium state is merely theoretical.

【0013】すなわち、従来の半導体基板の洗浄装置に
あっては、処理槽が外部開放型であり、現実には蒸発分
の外部流出による絶対量の変動等に起因して、洗浄液中
のフッ化水素ひいてはフッ素イオン濃度が時間とともに
低下し、それに伴ってエッチングレートも低下するよう
になってしまう。ちなみに、硫酸・過酸化水素水・フッ
化水素酸からなる従来の洗浄液を外部開放型の処理槽に
おいて用いた場合に、図2の破線の特性(ロ)に示すよ
うに、エッチングレートは比較的短時間のうちに低下し
てしまい、洗浄特性が安定しなくなるという問題があ
る。
That is, in the conventional apparatus for cleaning a semiconductor substrate, the processing tank is of an externally open type, and in practice, the fluorination in the cleaning liquid is caused by fluctuations in the absolute amount due to the outflow of evaporation. The concentration of hydrogen, and thus the concentration of fluorine ions, decreases with time, and accordingly, the etching rate also decreases. Incidentally, when a conventional cleaning solution comprising sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and hydrofluoric acid is used in an externally open processing tank, the etching rate is relatively high as shown by the broken line characteristic (b) in FIG. There is a problem that the cleaning property is lowered within a short time and the cleaning characteristics become unstable.

【0014】1回の洗浄処理に要する時間は、半導体基
板のサイズにもよるが、通常5〜10分程度である。洗
浄液の繰り返し使用においては、前述の短時間のうちの
エッチングレートの低下が大きな問題となってくる。す
なわち、低下したエッチングレートでの洗浄が洗浄特性
を不安定化するからである。もし、エッチングレートが
3nm/minに低下するまでは洗浄液を再使用するこ
とが可能であると仮定して、1回の洗浄処理に要する時
間を10分とすると、図2の破線の特性ロで示すよう
に、3nm/minに低下するまでが約2時間(120
分)であるので、洗浄液の繰り返し使用可能回数は約1
2回と少なく、洗浄液の使用サイクルが短く、破棄処理
と洗浄液生成の繰り返しを頻繁に行わなければならない
ことからスループットが低くなり、また、使用する洗浄
液に要するコストが膨大なものとなってしまう。
The time required for one cleaning treatment depends on the size of the semiconductor substrate, but is usually about 5 to 10 minutes. When the cleaning liquid is repeatedly used, the decrease in the etching rate within the above-mentioned short time becomes a serious problem. That is, cleaning at a reduced etching rate destabilizes the cleaning characteristics. Assuming that the cleaning solution can be reused until the etching rate decreases to 3 nm / min, and the time required for one cleaning process is 10 minutes, the characteristic shown by the broken line in FIG. As shown, it takes about 2 hours (120 minutes) to decrease to 3 nm / min.
Min), the number of times the cleaning solution can be used repeatedly is about 1
The number of cleaning liquids is as small as two, the use cycle of the cleaning liquid is short, and the disposal processing and the generation of the cleaning liquid must be repeated frequently, so that the throughput decreases and the cost required for the cleaning liquid to be used becomes enormous.

【0015】本発明は上記問題点に鑑み、自然酸化膜な
どの不要薄膜に対するエッチングレートの経時的低下を
極力抑制することができる半導体基板の洗浄装置を提供
することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a semiconductor substrate cleaning apparatus capable of minimizing a time-dependent decrease in an etching rate of an unnecessary thin film such as a natural oxide film.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体基板
の洗浄装置は、強酸性物質とフッ素含有化合物とを含む
洗浄液あるいは強酸性物質と酸化性物質とフッ素含有化
合物とを含む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、洗浄処理槽
の内部にその開口部から挿入した半導体基板の表面を洗
浄液によって洗浄するに際して、洗浄処理槽の開口部を
密閉する蓋体を設け、密封状態の洗浄処理槽内において
半導体基板表面を洗浄することを特徴している。半導体
基板を洗浄処理槽内に挿入するために設けてある開口部
を蓋体で密閉し、密封状態の洗浄処理槽内で洗浄を行う
から、洗浄中に洗浄液成分が蒸発しても、それが外部に
流出することを防止でき、不要薄膜に対するわずかなエ
ッチングに寄与するフッ素イオンの濃度の低下を抑制
し、ひいては不要薄膜に対するエッチングレートの経時
的低下を抑制することができる。
According to the present invention, there is provided a semiconductor substrate cleaning apparatus for cleaning a cleaning liquid containing a strongly acidic substance and a fluorine-containing compound or a cleaning liquid containing a strongly acidic substance, an oxidizing substance and a fluorine-containing compound. When cleaning the surface of the semiconductor substrate inserted into the cleaning processing tank through the opening with the cleaning liquid, the lid is provided to seal the opening of the cleaning processing tank. It is characterized in that the surface of the semiconductor substrate is cleaned. The opening provided for inserting the semiconductor substrate into the cleaning tank is sealed with a lid, and the cleaning is performed in the sealed cleaning tank. Outflow to the outside can be prevented, and a decrease in the concentration of fluorine ions that contributes to slight etching of the unnecessary thin film can be suppressed. As a result, a temporal decrease in the etching rate of the unnecessary thin film can be suppressed.

【0017】また、本発明に係る半導体基板の洗浄装置
は、洗浄処理槽で蒸発した成分を凝縮器によって凝縮液
化し、その液化した成分を回収配管を介して洗浄処理槽
に回収するように構成してある。蒸発成分を凝縮液化す
るので、洗浄処理槽の内圧が異常上昇するのを防止し、
しかも液化した成分を回収するので損失はなく、上記の
抑制作用を発揮する。
Further, the apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to the present invention is configured such that components evaporated in the cleaning tank are condensed and liquefied by a condenser, and the liquefied components are collected in the cleaning tank via a recovery pipe. I have. Since the evaporated components are condensed and liquefied, the internal pressure of the cleaning tank is prevented from rising abnormally,
Moreover, since the liquefied component is recovered, there is no loss, and the above-described inhibitory effect is exhibited.

【0018】また、本発明に係る半導体基板の洗浄装置
は、酸化性物質(特に過酸化水素水)が分解して生成さ
れた水分のうち蒸発した水分量を補うために酸化性物質
を補給する手段と、フッ素含有化合物が分解して生成さ
れたフッ化水素のうち蒸発したフッ化水素量を補うため
にフッ素含有化合物を補給する手段とを備えたことを特
徴としている。この場合には、洗浄処理槽に特に蓋体を
設ける必要がなく、蒸発で不足した水分量を補給した酸
化性物質の分解によって補うことで、洗浄処理槽内での
洗浄液の循環が止まったり洗浄液の液位が下がって半導
体基板が露出するといったことを防止して所期通りに洗
浄を進めながら、フッ素含有化合物の補給によって不要
薄膜に対するわずかなエッチングに寄与するフッ素イオ
ンの濃度の低下を抑制し、ひいては不要薄膜に対するエ
ッチングレートの経時的低下を抑制することができる。
Further, in the semiconductor substrate cleaning apparatus according to the present invention, the oxidizing substance (particularly, hydrogen peroxide solution) is replenished with the oxidizing substance in order to compensate for the evaporated water amount of the generated water. And a means for replenishing the fluorine-containing compound in order to compensate for the evaporated amount of hydrogen fluoride among the hydrogen fluoride generated by the decomposition of the fluorine-containing compound. In this case, there is no need to provide a lid in the cleaning tank, and the insufficient amount of water due to evaporation is compensated for by the decomposition of the oxidized substance that has been replenished. Prevents the semiconductor substrate from being exposed due to a decrease in the liquid level, and pursues the cleaning as expected, while suppressing the decrease in the concentration of fluorine ions that contributes to slight etching of unnecessary thin films by replenishing the fluorine-containing compound. As a result, it is possible to prevent the etching rate of the unnecessary thin film from decreasing over time.

【0019】また、本発明に係る半導体基板の洗浄装置
は、強酸性物質(特に硫酸)と酸化性物質(特に過酸化
水素水)とフッ素含有化合物とを含む洗浄液を洗浄処理
槽に供給し、前記洗浄液に浸漬した半導体基板の表面を
前記洗浄液によって洗浄するに際して、酸化性物質(過
酸化水素水)が分解して生成された水分が蒸発したこと
に伴うエッチングレートの低下分を強酸性物質(硫酸)
の濃度低下によるエッチングレートの上昇分で補うため
に、分解によって水分を生成する酸化性物質(過酸化水
素水)を補給する手段を備え、補給した酸化性物質(過
酸化水素水)の分解による水分生成によって強酸性物質
(硫酸)の濃度低下を生じるように構成したことを特徴
としている。これは、不要薄膜に対するわずかなエッチ
ングの特性は強酸性物質(特に硫酸)の濃度に大きく依
存しており、一定の濃度以上では、濃度が低くなるほど
エッチングレートが増大するという本発明者による新知
見に基づいたものである。酸化性物質(特に過酸化水素
水)が分解して水分を生成し、その水分が蒸発する。フ
ッ素含有化合物が分解してフッ化水素を生成し、そのフ
ッ化水素も蒸発する。フッ化水素の蒸発により不要薄膜
に対するエッチングレートが低下する傾向となる。水分
の蒸発量とフッ化水素の蒸発量とでは、水分の蒸発量の
方が圧倒的に多い。そこで、充分な量の酸化性物質(特
に過酸化水素水)を補給することにより、その分解によ
って生成される水分で強酸性物質(硫酸)の濃度を低下
させ、これに伴ってエッチングレートを上昇させて、フ
ッ化水素蒸発によるエッチングレートの低下分を補い、
結果として、フッ素含有化合物の補給をせずして、エッ
チングレートの経時的低下を実質的に抑制する。半導体
基板に対する洗浄作用の安定性の意味からはトータルの
微少エッチング量が一定であれば、洗浄効果は安定して
いる。フッ素含有化合物の補給の手段が不要になる分だ
け、構造が簡単化されコンパクトになる。
Further, the apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to the present invention supplies a cleaning solution containing a strongly acidic substance (particularly sulfuric acid), an oxidizing substance (particularly hydrogen peroxide solution) and a fluorine-containing compound to a cleaning treatment tank, When cleaning the surface of the semiconductor substrate immersed in the cleaning liquid with the cleaning liquid, a decrease in the etching rate due to evaporation of water generated by decomposition of the oxidizing substance (hydrogen peroxide solution) is caused by a strongly acidic substance ( Sulfuric acid)
In order to compensate for the increase in the etching rate due to the decrease in the concentration of, a means for replenishing an oxidizing substance (hydrogen peroxide solution) that generates moisture by decomposition is provided. It is characterized in that the concentration of the strongly acidic substance (sulfuric acid) is reduced by the generation of water. This is because the slight etching characteristics of the unnecessary thin film largely depend on the concentration of the strongly acidic substance (especially sulfuric acid). Above a certain concentration, the lower the concentration, the higher the etching rate. It is based on. Oxidizing substances (particularly aqueous hydrogen peroxide) are decomposed to generate water, and the water evaporates. The fluorine-containing compound is decomposed to generate hydrogen fluoride, and the hydrogen fluoride is also evaporated. Evaporation of hydrogen fluoride tends to lower the etching rate for the unnecessary thin film. The evaporation amount of water is much larger than the evaporation amount of water and the evaporation amount of hydrogen fluoride. Therefore, by supplying a sufficient amount of oxidizing substance (particularly hydrogen peroxide solution), the concentration of the strongly acidic substance (sulfuric acid) is reduced by the water generated by its decomposition, and the etching rate is increased accordingly. To compensate for the decrease in etching rate due to hydrogen fluoride evaporation,
As a result, without replenishment of the fluorine-containing compound, the etching rate is substantially prevented from decreasing over time. From the standpoint of the stability of the cleaning action on the semiconductor substrate, the cleaning effect is stable if the total fine etching amount is constant. The structure is simplified and compact because the means for replenishing the fluorine-containing compound becomes unnecessary.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明に係る請求項1の半導体基
板の洗浄装置は、強酸性物質とフッ素含有化合物とを含
む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄処理槽の内部
にその開口部から挿入した半導体基板の表面を前記洗浄
液によって洗浄する半導体基板の洗浄装置において、前
記洗浄処理槽の開口部を密閉する蓋体を設け、密封状態
の洗浄処理槽内において半導体基板表面を洗浄すること
を特徴としている。強酸性物質によって金属を含む無機
物を除去し、フッ素含有化合物によって自然酸化膜など
の不要薄膜およびパーティクルや残渣などの異物を除去
する。半導体基板を洗浄処理槽内に挿入するために設け
てある開口部を蓋体で密閉し、密封状態の洗浄処理槽内
で洗浄を行うから、洗浄中に洗浄液成分が蒸発しても、
それが外部に流出することを防止でき、不要薄膜に対す
るわずかなエッチングに寄与するフッ素イオンの濃度の
低下を抑制し、ひいては不要薄膜に対するエッチングレ
ートの経時的低下を抑制することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate, comprising supplying a cleaning solution containing a strongly acidic substance and a fluorine-containing compound to a cleaning bath, and opening the cleaning bath inside the cleaning bath. In a semiconductor substrate cleaning apparatus for cleaning a surface of a semiconductor substrate inserted from a part with the cleaning liquid, a lid for closing an opening of the cleaning processing tank is provided, and the semiconductor substrate surface is cleaned in a sealed cleaning processing tank. It is characterized by: An inorganic substance containing a metal is removed by a strongly acidic substance, and an unnecessary thin film such as a natural oxide film and foreign substances such as particles and residues are removed by a fluorine-containing compound. The opening provided for inserting the semiconductor substrate into the cleaning tank is sealed with a lid, and the cleaning is performed in the sealed cleaning tank, so that even if the cleaning liquid component evaporates during the cleaning,
It can be prevented from flowing out to the outside, and a decrease in the concentration of fluorine ions contributing to slight etching of the unnecessary thin film can be suppressed, and a decrease in the etching rate of the unnecessary thin film over time can be suppressed.

【0021】本発明に係る請求項2の半導体基板の洗浄
装置は、強酸性物質と酸化性物質とフッ素含有化合物と
を含む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄処理槽の
内部にその開口部から挿入した半導体基板の表面を前記
洗浄液によって洗浄する半導体基板の洗浄装置におい
て、前記洗浄処理槽の開口部を密閉する蓋体を設け、密
封状態の洗浄処理槽内において半導体基板表面を洗浄す
ることを特徴としている。強酸性物質によって金属を含
む無機物を除去し、強酸性物質によって有機物を除去
し、フッ素含有化合物によって自然酸化膜などの不要薄
膜およびパーティクルや残渣などの異物を除去する。半
導体基板を洗浄処理槽内に挿入するために設けてある開
口部を蓋体で密閉し、密封状態の洗浄処理槽内で洗浄を
行うから、洗浄中に洗浄液成分が蒸発しても、それが外
部に流出することを防止でき、不要薄膜に対するわずか
なエッチングに寄与するフッ素イオンの濃度の低下を抑
制し、ひいては不要薄膜に対するエッチングレートの経
時的低下を抑制することができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate, comprising: supplying a cleaning solution containing a strongly acidic substance, an oxidizing substance and a fluorine-containing compound to a cleaning tank; In a semiconductor substrate cleaning apparatus for cleaning a surface of a semiconductor substrate inserted from a part with the cleaning liquid, a lid for closing an opening of the cleaning processing tank is provided, and the semiconductor substrate surface is cleaned in a sealed cleaning processing tank. It is characterized by: An inorganic substance containing a metal is removed by a strongly acidic substance, an organic substance is removed by a strongly acidic substance, and an unnecessary thin film such as a natural oxide film and foreign matter such as particles and residues are removed by a fluorine-containing compound. The opening provided for inserting the semiconductor substrate into the cleaning tank is sealed with a lid, and the cleaning is performed in the sealed cleaning tank. Outflow to the outside can be prevented, and a decrease in the concentration of fluorine ions that contributes to slight etching of the unnecessary thin film can be suppressed. As a result, a temporal decrease in the etching rate of the unnecessary thin film can be suppressed.

【0022】本発明に係る請求項3の半導体基板の洗浄
装置は、上記請求項1または請求項2において、洗浄処
理槽に、蒸発した成分を凝縮する凝縮器を連設してある
とともに、前記凝縮器で液化した成分を前記洗浄処理槽
に回収する回収配管を連設してあることを特徴としてい
る。凝縮器にて蒸発成分を凝縮液化するので、洗浄処理
槽の内圧が異常上昇するのを防止し、しかも液化した成
分を回収配管を介して洗浄処理槽へと回収するので損失
はなく、上記した抑制作用を発揮する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to the first or second aspect, wherein a condenser for condensing evaporated components is connected to the cleaning tank. A recovery pipe for collecting components liquefied by the condenser in the cleaning tank is connected to the cleaning pipe. Since the evaporated components are condensed and liquefied in the condenser, the internal pressure of the cleaning tank is prevented from abnormally increasing, and the liquefied components are recovered to the cleaning tank via the recovery pipe, so that there is no loss. Exhibits an inhibitory effect.

【0023】本発明に係る請求項4の半導体基板の洗浄
装置は、強酸性物質と酸化性物質とフッ素含有化合物と
を含む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄液に浸漬
した半導体基板の表面を前記洗浄液によって洗浄する半
導体基板の洗浄装置において、酸化性物質が分解して生
成された水分のうち蒸発した水分量を補うために酸化性
物質を補給する手段と、フッ素含有化合物が分解して生
成されたフッ化水素のうち蒸発したフッ化水素量を補う
ためにフッ素含有化合物を補給する手段とを備えたこと
を特徴としている。この場合には、洗浄処理槽に特に蓋
体を設ける必要がなく、蒸発で不足した水分量を補給し
た酸化性物質(特に過酸化水素水)の分解によって補う
ことで、洗浄処理槽内での洗浄液の循環が止まったり洗
浄液の液位が下がって半導体基板が露出するといったこ
とを防止して所期通りに洗浄を進めながら、フッ素含有
化合物の補給によって不要薄膜に対するわずかなエッチ
ングに寄与するフッ素イオンの濃度の低下を抑制し、ひ
いては不要薄膜に対するエッチングレートの経時的低下
を抑制することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate, comprising supplying a cleaning solution containing a strongly acidic substance, an oxidizing substance, and a fluorine-containing compound to a cleaning tank, and immersing the semiconductor substrate in the cleaning liquid. In a semiconductor substrate cleaning apparatus for cleaning with the cleaning liquid, a means for replenishing the oxidizing substance to compensate for the amount of evaporated water out of the water generated by the decomposition of the oxidizing substance, and the fluorine-containing compound decomposed. Means for replenishing a fluorine-containing compound in order to compensate for the amount of hydrogen fluoride evaporated out of the generated hydrogen fluoride. In this case, it is not necessary to provide a lid in the cleaning tank, and the insufficient amount of water due to evaporation is compensated for by the decomposition of the oxidizing substance (particularly, hydrogen peroxide solution) that has been supplied. Fluoride ions that contribute to slight etching of unnecessary thin films by replenishing fluorine-containing compounds while cleaning is proceeding as expected by preventing the circulation of the cleaning solution from stopping and the level of the cleaning solution dropping to expose the semiconductor substrate. Can be suppressed, and the etching rate of the unnecessary thin film can be prevented from decreasing over time.

【0024】本発明に係る請求項5の半導体基板の洗浄
装置は、上記請求項1から請求項4までのいずれかにお
いて、強酸性物質を硫酸とするものである。硫酸は金属
を含む無機物を強力に除去する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the first to fourth aspects, wherein the strongly acidic substance is sulfuric acid. Sulfuric acid strongly removes inorganic substances including metals.

【0025】本発明に係る請求項6の半導体基板の洗浄
装置は、上記請求項1から請求項5までのいずれかにお
いて、フッ素含有化合物をフルオロ硫酸とするものであ
る。フルオロ硫酸は、低濃度のものを用いることによ
り、自然酸化膜などの不要薄膜に対するわずかなエッチ
ングを効果的に実現し、不要薄膜およびパーティクルや
残渣などの異物の除去を良好に行うことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the first to fifth aspects, wherein the fluorine-containing compound is fluorosulfuric acid. By using a low concentration of fluorosulfuric acid, slight etching of an unnecessary thin film such as a natural oxide film can be effectively realized, and the unnecessary thin film and foreign matters such as particles and residues can be satisfactorily removed.

【0026】本発明に係る請求項7の半導体基板の洗浄
装置は、上記請求項1から請求項5までのいずれかにお
いて、フッ素含有化合物をフッ化水素酸とするものであ
る。フッ化水素酸の場合もフルオロ硫酸と遜色のない機
能を発揮する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the first to fifth aspects, wherein the fluorine-containing compound is hydrofluoric acid. Hydrofluoric acid also has a function comparable to that of fluorosulfuric acid.

【0027】本発明に係る請求項8の半導体基板の洗浄
装置は、上記請求項1から請求項5までのいずれかにお
いて、フッ素含有化合物を二フッ化スルフリルとするも
のである。二フッ化スルフリルを用いた場合のフッ素イ
オン濃度を安定化させる可逆的平衡反応が生じ、洗浄液
の性状が安定しているので、フルオロ硫酸やフッ化水素
酸の場合よりもエッチングレートが安定する。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the first to fifth aspects, wherein the fluorine-containing compound is sulfuryl difluoride. When sulfuryl fluoride is used, a reversible equilibrium reaction for stabilizing the fluorine ion concentration occurs, and the properties of the cleaning solution are stable, so that the etching rate is more stable than in the case of fluorosulfuric acid or hydrofluoric acid.

【0028】本発明に係る請求項9の半導体基板の洗浄
装置は、上記請求項2から請求項8までのいずれかにお
いて、酸化性物質を過酸化水素水とするものである。過
酸化水素水は有機物を強力に除去する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the second to eighth aspects, wherein the oxidizing substance is hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide strongly removes organic matter.

【0029】本発明に係る請求項10の半導体基板の洗
浄装置は、上記請求項2から請求項8までのいずれかに
おいて、酸化性物質をオゾンとするものである。オゾン
は有機物を強力に除去する。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the second to eighth aspects, wherein the oxidizing substance is ozone. Ozone strongly removes organic matter.

【0030】本発明に係る請求項11の半導体基板の洗
浄装置は、上記請求項1または請求項3において、洗浄
液として、強酸性物質を硫酸とし、フッ素含有化合物を
フルオロ硫酸とする洗浄液を用いることを特徴としてい
る。金属を含む無機物を強力に除去し、自然酸化膜など
の不要薄膜に対するわずかなエッチングを効果的に実現
し、不要薄膜およびパーティクルや残渣などの異物の除
去を良好に行うことができる。
[0030] According to an eleventh aspect of the present invention, in the apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to the first or third aspect, the cleaning solution is a cleaning solution in which a strongly acidic substance is sulfuric acid and a fluorine-containing compound is fluorosulfuric acid. It is characterized by. An inorganic substance including a metal is strongly removed, and slight etching of an unnecessary thin film such as a natural oxide film can be effectively realized, so that the unnecessary thin film and foreign substances such as particles and residues can be satisfactorily removed.

【0031】本発明に係る請求項12の半導体基板の洗
浄装置は、上記請求項2から請求項4までのいずれかに
おいて、洗浄液として、強酸性物質を硫酸とし、酸化性
物質を過酸化水素水とし、フッ素含有化合物をフルオロ
硫酸とする洗浄液を用いることを特徴としている。金属
を含む無機物とともに有機物をも強力に除去し、自然酸
化膜などの不要薄膜に対するわずかなエッチングを効果
的に実現し、不要薄膜およびパーティクルや残渣などの
異物の除去を良好に行うことができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor substrate cleaning apparatus according to any one of the second to fourth aspects, wherein the strongly acidic substance is sulfuric acid and the oxidizing substance is hydrogen peroxide solution. And a cleaning solution using a fluorine-containing compound as fluorosulfuric acid. Organic substances are strongly removed together with inorganic substances including metals, and slight etching of unnecessary thin films such as a natural oxide film can be effectively realized, and unnecessary thin films and foreign substances such as particles and residues can be satisfactorily removed.

【0032】本発明に係る請求項13の半導体基板の洗
浄装置は、強酸性物質と酸化性物質とフッ素含有化合物
とを含む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄液に浸
漬した半導体基板の表面を前記洗浄液によって洗浄する
半導体基板の洗浄装置において、酸化性物質が分解して
生成された水分が蒸発したことに伴うエッチングレート
の低下分を強酸性物質の濃度低下によるエッチングレー
トの上昇分で補うために、分解によって水分を生成する
酸化性物質を補給する手段を備え、補給した酸化性物質
の分解による水分生成によって強酸性物質の濃度低下を
生じるように構成したことを特徴としている。これは、
不要薄膜に対するわずかなエッチングの特性は強酸性物
質(特に硫酸)の濃度に大きく依存しており、一定の濃
度以上では、濃度が低くなるほどエッチングレートが増
大するという本発明者による新知見に基づいたものであ
る。酸化性物質(特に過酸化水素水)が分解して水分を
生成し、その水分が蒸発する。フッ素含有化合物が分解
してフッ化水素を生成し、そのフッ化水素も蒸発する。
フッ化水素の蒸発により不要薄膜に対するエッチングレ
ートが低下する傾向となる。水分の蒸発量とフッ化水素
の蒸発量とでは、水分の蒸発量の方が圧倒的に多い。そ
こで、充分な量の酸化性物質(特に過酸化水素水)を補
給することにより、その分解によって生成される水分で
強酸性物質(硫酸)の濃度を低下させ、これに伴ってエ
ッチングレートを上昇させて、フッ化水素蒸発によるエ
ッチングレートの低下分を補い、結果として、フッ素含
有化合物の補給をせずして、エッチングレートの経時的
低下を実質的に抑制する。半導体基板に対する洗浄作用
の安定性の意味からはトータルの微少エッチング量が一
定であれば、洗浄効果は安定している。フッ素含有化合
物の補給の手段が不要になる分だけ、構造が簡単化され
コンパクトになる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor substrate, comprising supplying a cleaning solution containing a strongly acidic substance, an oxidizing substance, and a fluorine-containing compound to a cleaning bath, and immersing the semiconductor substrate in the cleaning liquid. In the apparatus for cleaning a semiconductor substrate, the etching rate is reduced by the evaporation of moisture generated by the decomposition of the oxidizing substance, and the etching rate is increased by the decrease in the concentration of the strongly acidic substance. For this purpose, a means is provided for replenishing an oxidizing substance which generates water by decomposition, and the concentration of the strongly acidic substance is reduced by the generation of water by the decomposition of the replenished oxidizing substance. this is,
The characteristics of the slight etching of the unnecessary thin film largely depend on the concentration of the strongly acidic substance (especially sulfuric acid), and based on a new finding by the present inventors that the etching rate increases as the concentration decreases above a certain concentration. Things. Oxidizing substances (particularly aqueous hydrogen peroxide) are decomposed to generate water, and the water evaporates. The fluorine-containing compound is decomposed to generate hydrogen fluoride, and the hydrogen fluoride is also evaporated.
Evaporation of hydrogen fluoride tends to lower the etching rate for the unnecessary thin film. The evaporation amount of water is much larger than the evaporation amount of water and the evaporation amount of hydrogen fluoride. Therefore, by supplying a sufficient amount of oxidizing substance (particularly hydrogen peroxide solution), the concentration of the strongly acidic substance (sulfuric acid) is reduced by the water generated by its decomposition, and the etching rate is increased accordingly. As a result, the decrease in the etching rate due to the evaporation of hydrogen fluoride is compensated for, and as a result, the time-dependent decrease in the etching rate is substantially suppressed without replenishment of the fluorine-containing compound. From the standpoint of the stability of the cleaning action on the semiconductor substrate, the cleaning effect is stable if the total fine etching amount is constant. The structure is simplified and compact because the means for replenishing the fluorine-containing compound becomes unnecessary.

【0033】本発明に係る請求項14の半導体基板の洗
浄装置は、上記請求項13において、強酸性物質を硫酸
とし、酸化性物質を過酸化水素水としたものである。無
機物および有機物の除去を効果的に行え、しかも上記の
機能が良く発揮される。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate cleaning apparatus according to the thirteenth aspect, wherein the strongly acidic substance is sulfuric acid and the oxidizing substance is hydrogen peroxide. Inorganic substances and organic substances can be effectively removed, and the above functions are well exhibited.

【0034】本発明に係る請求項15の半導体基板の洗
浄装置は、請求項14において、フッ素含有化合物をフ
ルオロ硫酸またはフッ化水素酸または二フッ化スルフリ
ルのいずれかとしたものである。自然酸化膜などの不要
薄膜やパーティクルや残渣などの異物の除去を効果的に
行え、しかも上記の機能が良く発揮される。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the cleaning apparatus of the fourteenth aspect, the fluorine-containing compound is any one of fluorosulfuric acid, hydrofluoric acid, and sulfuryl difluoride. Unnecessary thin films such as a natural oxide film, and foreign substances such as particles and residues can be effectively removed, and the above functions are well exhibited.

【0035】本発明に係る請求項16の半導体基板の洗
浄装置は、上記請求項4または請求項13または請求項
14または請求項15のいずれかにおいて、補給する手
段が一定時間毎に一定量を補給するように構成されてい
ることを特徴とする。不要薄膜に対するエッチングレー
トの経時的低下を抑制を効果的なものにする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor substrate cleaning apparatus according to the fourth aspect, the thirteenth aspect, the fourteenth aspect, or the fifteenth aspect, wherein the replenishing means supplies a constant amount every predetermined time. It is characterized by being constituted to supply. This makes it possible to effectively suppress the temporal decrease in the etching rate of the unnecessary thin film.

【0036】本発明に係る請求項17の半導体基板の洗
浄装置は、上記請求項4または請求項13または請求項
14または請求項15のいずれかにおいて、補給する手
段が単位時間当たりの補給量を一定にして連続的に補給
するように構成されていることを特徴とする。この場合
も、不要薄膜に対するエッチングレートの経時的低下を
抑制を効果的なものにする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate cleaning apparatus according to any one of the fourth, thirteenth, fourteenth, and fifteenth aspects, wherein the replenishing means determines a replenishing amount per unit time. It is characterized in that it is configured to be supplied continuously at a constant rate. Also in this case, it is possible to effectively prevent the etching rate of the unnecessary thin film from decreasing with time.

【0037】以下、本発明に係る半導体基板の洗浄装置
の具体的な実施の形態について、図面に基づいて詳細に
説明する。
Hereinafter, specific embodiments of the semiconductor substrate cleaning apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0038】〔実施の形態1〕図1は本発明の実施の形
態1に係る半導体基板の洗浄装置の概略構成を示す。図
1において、1は内槽1aと外槽1bとからなる洗浄処
理槽である。内槽1aは洗浄すべき半導体基板(シリコ
ンウエハ)50をそのキャリア51とともに収納セット
するとともに外部から導入されてくる洗浄液を貯留する
ものである。キャリア51としては通常の四フッ化エチ
レン重合体可塑物製のもの(テフロン:デュポン社の登
録商標)が用いられている。外槽1bは内槽1aと同様
に洗浄液を貯留し、また純水で内槽1aを洗浄するとき
に内槽1aからオーバーフローした純水を集めて外部に
排出するためのものである。洗浄処理槽1の上部には半
導体基板50をセットしたキャリア51を出し入れする
開口部1cが形成されている。2は洗浄処理槽1の開口
部1cを開閉するための蓋体であり、この蓋体2と洗浄
処理槽1の外槽1bのフランジとの間には蓋体2の閉止
時に充分な気密性を保つためのガスケット10が介在さ
れている。このガスケット10としては、シリコーンゴ
ム系の耐薬品性のあるものが好ましい。蓋体2は洗浄処
理槽1に対して回動開閉自在に枢着され、エアシリンダ
などの蓋体駆動機構(図示せず)によって強制的に開閉
されるように構成されている。従来装置にあっては、こ
のような洗浄処理槽1を高気密に保つための蓋体2は備
えていなかった。
Embodiment 1 FIG. 1 shows a schematic configuration of a semiconductor substrate cleaning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cleaning tank composed of an inner tank 1a and an outer tank 1b. The inner tank 1a stores and sets a semiconductor substrate (silicon wafer) 50 to be cleaned together with its carrier 51 and stores a cleaning liquid introduced from the outside. As the carrier 51, an ordinary plastic made of tetrafluoroethylene polymer plastic (Teflon: registered trademark of DuPont) is used. The outer tub 1b is for storing a cleaning liquid like the inner tub 1a, and for collecting pure water overflowing from the inner tub 1a and discharging it to the outside when the inner tub 1a is washed with pure water. An opening 1c is formed in the upper part of the cleaning tank 1 for taking in and out the carrier 51 on which the semiconductor substrate 50 is set. Reference numeral 2 denotes a lid for opening and closing the opening 1c of the cleaning tank 1. Between the lid 2 and the flange of the outer tank 1b of the cleaning tank 1, sufficient airtightness is provided when the lid 2 is closed. Gasket 10 is interposed to maintain the pressure. The gasket 10 is preferably a silicone rubber-based gasket. The lid 2 is pivotally attached to the cleaning tank 1 so as to be rotatable and openable, and is forcibly opened and closed by a lid driving mechanism (not shown) such as an air cylinder. The conventional apparatus does not include the lid 2 for keeping the cleaning tank 1 airtight.

【0039】3は蓋体2を密封閉止した状態での洗浄処
理槽1内の圧力を測定するための圧力計、4は洗浄処理
槽1内の洗浄液を循環させるための強制循環ポンプ、5
は循環されている洗浄液中の無機物、有機物、パーティ
クルや残渣などの異物、自然酸化膜などの不要薄膜を除
去するためのフィルタであり、この強制循環ポンプ4と
フィルタ5は外槽1bの底部と内槽1aの底部とを結ぶ
配管52中に設けられている。6aは金属を含む無機物
を除去するための強酸性物質の一例としての硫酸を所定
量秤量して一時貯留しておく第1の秤量用タンク、6b
は有機物を除去するための酸化性物質の一例としての過
酸化水素水を所定量秤量して一時貯留しておく第2の秤
量用タンク、6cは自然酸化膜などの不要薄膜とパーテ
ィクルや残渣などの異物を除去するためのフッ素含有化
合物の一例としてのフルオロ硫酸を所定量秤量して一時
貯留しておく第3の秤量用タンクである。第1の秤量用
タンク6a、第2の秤量用タンク6bおよび第3の秤量
用タンク6cはそれぞれ図示しない大容量の原液タンク
に対して圧送系の配管20a,20b,20cおよび自
動バルブ11k,11m,11nを介して接続されてい
る。各秤量用タンク6a,6b,6cにはそれぞれ液面
センサー53a,53b,53cが設けられており、こ
れら液面センサーが動作して各自動バルブが閉止される
まで原液が各秤量用タンク6a,6b,6cに供給され
るようになっている。各液面センサー53a,53b,
53cは高さ調整が可能となっており、洗浄条件に応じ
て高さすなわち各タンク6a,6b,6cに貯留する洗
浄液成分の容量を調整するようになっている。
Reference numeral 3 denotes a pressure gauge for measuring the pressure in the cleaning tank 1 with the lid 2 sealed and closed, 4 denotes a forced circulation pump for circulating the cleaning liquid in the cleaning tank 1 and 5
Is a filter for removing inorganic substances, organic substances, foreign substances such as particles and residues, and unnecessary thin films such as a natural oxide film in the circulating cleaning solution. The forced circulation pump 4 and the filter 5 are connected to the bottom of the outer tank 1b. It is provided in a pipe 52 connecting the bottom of the inner tank 1a. 6a is a first weighing tank for weighing and temporarily storing a predetermined amount of sulfuric acid as an example of a strongly acidic substance for removing inorganic substances including metals, 6b
Is a second weighing tank for temporarily weighing and temporarily storing a hydrogen peroxide solution as an example of an oxidizing substance for removing organic substances, and 6c is an unnecessary thin film such as a natural oxide film and particles and residues. This is a third weighing tank for weighing and temporarily storing a predetermined amount of fluorosulfuric acid as an example of a fluorine-containing compound for removing foreign substances. The first weighing tank 6a, the second weighing tank 6b, and the third weighing tank 6c are respectively provided with piping 20a, 20b, 20c and automatic valves 11k, 11m of a pressure feeding system for a large-capacity stock solution tank (not shown). , 11n. Each of the weighing tanks 6a, 6b, and 6c is provided with a liquid level sensor 53a, 53b, and 53c, respectively. 6b and 6c. Each of the liquid level sensors 53a, 53b,
The height of 53c is adjustable, and the height, that is, the volume of the cleaning liquid component stored in each of the tanks 6a, 6b, 6c is adjusted according to the cleaning conditions.

【0040】54は各秤量用タンク6a,6b,6cの
底部から洗浄液成分を洗浄処理槽1に対してその底部よ
り供給するための共通供給配管であり、各秤量用タンク
6a,6b,6cの底部と共通供給配管54とは導出配
管55a,55b,55cおよび自動バルブ11e,1
1f,11gを介して接続されている。共通供給配管5
4の途中には自動バルブ11aが設けられ、共通供給配
管54の端部のドレイン7cには自動バルブ11hが設
けられている。19a,19b,19cは各秤量用タン
ク6a,6b,6cの上部に連設され、不活性ガスの一
例としての窒素ガスを圧送することにより秤量用タンク
内部の各洗浄液成分を導出配管55a,55b,55c
から共通供給配管54を介して洗浄処理槽1へと供給す
るための圧送用配管である。22a,22b,22cは
各秤量用タンク6a,6b,6c内の洗浄液成分がそれ
ぞれ個別に全量流出完了したことを検知するための静電
容量センサー、22dはすべての洗浄液成分の洗浄処理
槽1への供給が完了したことを検知するための静電容量
センサーである。
Numeral 54 denotes a common supply pipe for supplying a cleaning liquid component from the bottom of each of the weighing tanks 6a, 6b, 6c to the cleaning tank 1 from the bottom thereof. The bottom and the common supply pipe 54 are connected to the outlet pipes 55a, 55b, 55c and the automatic valves 11e, 1
They are connected via 1f and 11g. Common supply pipe 5
An automatic valve 11a is provided in the middle of 4, and an automatic valve 11h is provided at the drain 7c at the end of the common supply pipe 54. Numerals 19a, 19b, and 19c are connected to the upper portions of the weighing tanks 6a, 6b, and 6c, respectively, and supply the cleaning liquid components in the weighing tanks by sending out nitrogen gas as an example of an inert gas. , 55c
Is a pressure feed pipe for supplying the cleaning treatment tank 1 from the tank via the common supply pipe 54. Reference numerals 22a, 22b, and 22c denote capacitance sensors for detecting that all of the cleaning liquid components in the weighing tanks 6a, 6b, and 6c have individually flowed out, and reference numeral 22d denotes a cleaning tank 1 for all the cleaning liquid components. Is a capacitance sensor for detecting that the supply of the liquid crystal is completed.

【0041】8は洗浄処理槽1内の上部箇所に対して不
活性ガスの一例としての窒素ガスを導入するための給気
ポートであり、ここには自動バルブ11cが設けられて
いる。9は洗浄処理槽1の内圧が一定以上になったとき
に自動バルブ11jを開けて圧力を逃がすための排気ポ
ートである。給気ポート8および排気ポート9は洗浄処
理槽1の上部に連設されている。圧力計3は制御系56
に接続されている。
Reference numeral 8 denotes an air supply port for introducing a nitrogen gas as an example of an inert gas into an upper portion in the cleaning tank 1, and is provided with an automatic valve 11c. Reference numeral 9 denotes an exhaust port for releasing the pressure by opening the automatic valve 11j when the internal pressure of the cleaning tank 1 becomes higher than a predetermined value. The supply port 8 and the exhaust port 9 are connected to the upper part of the cleaning tank 1. The pressure gauge 3 is a control system 56
It is connected to the.

【0042】21は洗浄処理槽1の外槽1bの周囲に巻
回されたヒーター、57はヒーター駆動回路、58は洗
浄処理槽1内の洗浄液の温度を検出する温度センサーで
あり、温度センサー58は制御系56を介してヒーター
駆動回路57を制御し、洗浄処理槽1内の洗浄液の温度
を恒温制御するようになっている(例えば、100℃
に)。
Reference numeral 21 denotes a heater wound around the outer tank 1b of the cleaning tank 1, 57 denotes a heater driving circuit, 58 denotes a temperature sensor for detecting the temperature of the cleaning liquid in the cleaning tank 1, and a temperature sensor 58 Controls the heater drive circuit 57 via the control system 56 to control the temperature of the cleaning liquid in the cleaning tank 1 at a constant temperature (for example, 100 ° C.).
To).

【0043】7aは外槽1b内の液を外部に排出するド
レインで、自動バルブ11dを備えている。7bは内槽
1a内の液を外部に排出するドレインで、自動バルブ1
1bを備えている。23は洗浄処理槽1の内壁面を洗浄
するための純水を内槽1aの底部から供給するための純
水供給配管で、自動バルブ11iを備えている。
Reference numeral 7a denotes a drain for discharging the liquid in the outer tank 1b to the outside, which is provided with an automatic valve 11d. Reference numeral 7b denotes a drain for discharging the liquid in the inner tank 1a to the outside.
1b. Reference numeral 23 denotes a pure water supply pipe for supplying pure water for cleaning the inner wall surface of the cleaning tank 1 from the bottom of the inner tank 1a, and is provided with an automatic valve 11i.

【0044】なお、すべての自動バルブや強制循環ポン
プ4やヒーター駆動回路57や蓋体駆動機構等は制御系
56によってコントロールされるように構成されてい
る。
It is to be noted that all the automatic valves, the forced circulation pump 4, the heater driving circuit 57, the lid driving mechanism and the like are configured to be controlled by the control system 56.

【0045】次に、以上のように構成された半導体基板
の洗浄装置の動作について説明する。
Next, the operation of the semiconductor substrate cleaning apparatus configured as described above will be described.

【0046】まず、準備段階として、制御系56による
制御動作によって、各自動バルブ11k,11m,11
nを開動し、各原液タンク(図示せず)から各配管20
a,20b,20cを介して各秤量用タンク6a,6
b,6cに所定量の原液を供給し、一時貯留する。すな
わち、第1の秤量用タンク6aには液面センサー53a
が動作するまで強酸性物質の一例である硫酸が供給さ
れ、第2の秤量用タンク6bには液面センサー53bが
動作するまで酸化性物質の一例である過酸化水素水が供
給され、第3の秤量用タンク6cには液面センサー53
cが動作するまでフッ素含有化合物の一例であるフルオ
ロ硫酸が供給される。供給された硫酸、過酸化水素水、
フルオロ硫酸の濃度はそれぞれ例えば、約71wt%、
約6wt%、約0.023wt%である。
First, as a preparation stage, each of the automatic valves 11k, 11m, 11m is controlled by the control operation of the control system 56.
n from each stock solution tank (not shown).
a, 20b, 20c via the weighing tanks 6a, 6
A predetermined amount of undiluted solution is supplied to b and 6c and temporarily stored. That is, the liquid level sensor 53a is provided in the first weighing tank 6a.
Sulfuric acid, which is an example of a strongly acidic substance, is supplied until the operation of the second measuring tank. Hydrogen peroxide water, which is an example of an oxidizing substance, is supplied to the second weighing tank 6b until the liquid level sensor 53b operates. The liquid level sensor 53 is provided in the weighing tank 6c.
Until c operates, fluorosulfuric acid, an example of a fluorine-containing compound, is supplied. Supplied sulfuric acid, hydrogen peroxide solution,
The concentration of fluorosulfuric acid is, for example, about 71 wt%,
It is about 6 wt% and about 0.023 wt%.

【0047】次に、実際の洗浄過程へと進む。以下のシ
ーケンス動作はすべて制御系56によって制御される。
まず、蓋体2が開放されている状態で、制御系56によ
る制御動作によって、搬送用ロボット(図示せず)が駆
動されて、複数枚の半導体基板(シリコンウエハ)50
をセットしているキャリア51が洗浄処理槽1の内槽1
a内にその上部の開口部1cを通して下降収納される。
キャリア51の収納が完了し搬送用ロボットが出たこと
が図示しないセンサーによって検出されると、蓋体駆動
機構(図示せず)が駆動されて蓋体2が洗浄処理槽1の
開口部1cに対して閉止される。このとき、蓋体2と外
槽1bのフランジとの間のガスケット10が圧迫される
ことにより、洗浄処理槽1は蓋体2によって高い気密状
態に保たれる。
Next, the process proceeds to the actual cleaning process. The following sequence operations are all controlled by the control system 56.
First, in a state where the lid 2 is opened, the transfer robot (not shown) is driven by the control operation of the control system 56, and a plurality of semiconductor substrates (silicon wafers) 50 are
Is set in the inner tank 1 of the cleaning tank 1
a is lowered and housed through the upper opening 1c.
When the storage of the carrier 51 is completed and the transfer robot is detected by a sensor (not shown), the cover driving mechanism (not shown) is driven to move the cover 2 to the opening 1 c of the cleaning tank 1. Closed. At this time, the gasket 10 between the lid 2 and the flange of the outer tub 1b is pressed, so that the cleaning tank 1 is kept in a highly airtight state by the lid 2.

【0048】蓋体2の閉止が完了したことが図示しない
センサーによって検出されると、制御系56による制御
動作によって、各秤量用タンク6a,6b,6c内の洗
浄液成分が洗浄処理槽1内へ導入される。すなわち、ま
ず、共通供給配管54の自動バルブ11aと排気ポート
9の自動バルブ11jが開動され、第1段階として硫酸
の供給が開始される。すなわち、自動バルブ11eが開
動され、圧送用配管19aから窒素ガスが圧入され、そ
の圧力をもって第1の秤量用タンク6a内に貯留されて
いる硫酸が導出配管55aおよび共通供給配管54を介
して洗浄処理槽1の内槽1aに対してその底部から導入
される。静電容量センサー22aによって第1の秤量用
タンク6aからの硫酸の流出が完了したことが検出され
ると、自動バルブ11eが閉止される。なお、このと
き、自動バルブ11f,11gは閉止されているので、
硫酸が窒素ガスの圧力によって第2の秤量用タンク6b
や第3の秤量用タンク6cに流入することはない。以下
同様にして、第2の秤量用タンク6b内の過酸化水素水
および第3の秤量用タンク6c内のフルオロ硫酸が順次
に内槽1aへ供給される。自動バルブ11jが開動され
るのは、洗浄処理槽1内の空気を排気ポート9から逃が
すことにより、洗浄液成分の流入による加圧状態を回避
し、洗浄液成分の流入を可能にするためである。洗浄処
理槽1に供給される硫酸、過酸化水素水およびフルオロ
硫酸の混合によって洗浄液が生成される。その洗浄液の
総量は内槽1aから外槽1bへとオーバーフローする量
となるようにあらかじめ設定されている。
When the sensor (not shown) detects that the lid 2 has been closed, the control system 56 controls the cleaning liquid components in the weighing tanks 6a, 6b and 6c into the cleaning tank 1. be introduced. That is, first, the automatic valve 11a of the common supply pipe 54 and the automatic valve 11j of the exhaust port 9 are opened, and the supply of sulfuric acid is started as the first stage. That is, the automatic valve 11e is opened, nitrogen gas is injected from the pressure feeding pipe 19a, and the sulfuric acid stored in the first weighing tank 6a is washed with the pressure through the outlet pipe 55a and the common supply pipe 54. It is introduced into the inner tank 1a of the processing tank 1 from its bottom. When the outflow of sulfuric acid from the first weighing tank 6a is detected by the capacitance sensor 22a, the automatic valve 11e is closed. At this time, since the automatic valves 11f and 11g are closed,
The sulfuric acid is changed to the second weighing tank 6b by the pressure of nitrogen gas.
And does not flow into the third weighing tank 6c. Similarly, the hydrogen peroxide solution in the second weighing tank 6b and the fluorosulfuric acid in the third weighing tank 6c are sequentially supplied to the inner tank 1a. The reason why the automatic valve 11j is opened is to allow the air in the cleaning tank 1 to escape from the exhaust port 9, thereby avoiding a pressurized state due to the inflow of the cleaning liquid component and enabling the inflow of the cleaning liquid component. A cleaning liquid is generated by mixing sulfuric acid, hydrogen peroxide solution, and fluorosulfuric acid supplied to the cleaning tank 1. The total amount of the cleaning liquid is set in advance so as to be an amount that overflows from the inner tank 1a to the outer tank 1b.

【0049】各秤量用タンク6a,6b,6cからの洗
浄処理槽1に対する各洗浄液成分の供給が完了すると、
そのことが静電容量センサー22dによって検出され、
制御系56によって自動バルブ11a,11jが閉止さ
れる。なお、この段階で、自動バルブ11e,11f,
11g,11h,11b,11c,11d,11i,1
1k,11m,11nは閉止状態となっている。
When the supply of each cleaning liquid component from each weighing tank 6a, 6b, 6c to the cleaning tank 1 is completed,
That is detected by the capacitance sensor 22d,
The automatic valves 11a and 11j are closed by the control system 56. At this stage, the automatic valves 11e, 11f,
11g, 11h, 11b, 11c, 11d, 11i, 1
1k, 11m, and 11n are in a closed state.

【0050】上記のように静電容量センサー22dが動
作すると、制御系56による制御動作によって、強制循
環ポンプ4およびヒーター駆動回路57が駆動される。
強制循環ポンプ4の動作によって、洗浄液は外槽1bの
底部から強制循環ポンプ4およびフィルタ5を通り内槽
1aへ流入し、そして内槽1aから外槽1bへオーバー
フローしながら循環される。この強制循環により、洗浄
液成分(硫酸、過酸化水素水およびフルオロ硫酸)が均
一に混合される。ヒーター駆動回路57の動作により外
槽1bに巻回されているヒーター21が発熱し、洗浄処
理槽1内の洗浄液を加熱する。温度センサー58が洗浄
液の温度を検出し、制御系56へのフィードバックによ
る温調制御によって、洗浄液の温度が約100℃に恒温
制御される。
When the capacitance sensor 22d operates as described above, the forced circulation pump 4 and the heater driving circuit 57 are driven by the control operation of the control system 56.
By the operation of the forced circulation pump 4, the cleaning liquid flows into the inner tank 1a from the bottom of the outer tank 1b through the forced circulation pump 4 and the filter 5, and is circulated while overflowing from the inner tank 1a to the outer tank 1b. By this forced circulation, the cleaning liquid components (sulfuric acid, aqueous hydrogen peroxide and fluorosulfuric acid) are uniformly mixed. The heater 21 wound around the outer tub 1 b generates heat by the operation of the heater drive circuit 57, and heats the cleaning liquid in the cleaning tank 1. The temperature sensor 58 detects the temperature of the cleaning liquid, and the temperature of the cleaning liquid is controlled at a constant temperature of about 100 ° C. by temperature control by feedback to the control system 56.

【0051】このように、洗浄処理槽1において比較的
高温に恒温制御されかつ強制循環される洗浄液によっ
て、半導体基板50に対する洗浄処理が実行される。す
なわち、洗浄液の成分のうち硫酸は半導体基板50の表
面にある異物としての金属を含む無機物を除去し、過酸
化水素水は有機物を除去し、フルオロ硫酸は自然酸化膜
などの不要薄膜をわずかにエッチングして除去するとと
もにパーティクルや残渣などの異物を除去する。除去さ
れたものはフィルタ5によって捕捉され、循環する洗浄
液から除去される。したがって、半導体基板50への再
付着や強制循環ポンプ4への付着は防止される。
As described above, the cleaning process is performed on the semiconductor substrate 50 by the cleaning solution that is controlled at a relatively high temperature in the cleaning tank 1 and is forcedly circulated. That is, among the components of the cleaning solution, sulfuric acid removes inorganic substances including metal as foreign substances on the surface of the semiconductor substrate 50, hydrogen peroxide removes organic substances, and fluorosulfuric acid slightly removes unnecessary thin films such as natural oxide films. In addition to removing by etching, foreign substances such as particles and residues are also removed. The removed matter is captured by the filter 5 and removed from the circulating washing liquid. Therefore, reattachment to the semiconductor substrate 50 and attachment to the forced circulation pump 4 are prevented.

【0052】なお、洗浄処理中の反応などにより、洗浄
処理槽1の内圧が変動することがある。洗浄処理槽1の
内圧は常時的に圧力計3で監視しており、検出圧力値の
信号が制御系56に伝えられている。検出圧力が設定値
を超えた場合には、制御系56による制御動作によっ
て、自動バルブ11jを開動することにより、排気ポー
ト9を介して洗浄処理槽1内の過剰分の圧力を外部に逃
がす。これで内圧が設定値に戻れば、自動バルブ11j
を閉止する。したがって、洗浄処理槽1の内圧は常にほ
ぼ一定値に保たれる。
The internal pressure of the cleaning tank 1 may fluctuate due to a reaction during the cleaning processing. The internal pressure of the cleaning tank 1 is constantly monitored by the pressure gauge 3, and a signal of the detected pressure value is transmitted to the control system 56. If the detected pressure exceeds the set value, the control valve 56 opens the automatic valve 11j to release the excess pressure in the cleaning tank 1 through the exhaust port 9 to the outside. When the internal pressure returns to the set value, the automatic valve 11j
Is closed. Therefore, the internal pressure of the cleaning tank 1 is always kept at a substantially constant value.

【0053】以上のような蓋体2により洗浄処理槽1を
密閉した状態で半導体基板50を洗浄処理しているの
で、図2で実線の特性イで示すように、従来装置の場合
の破線の特性ロに比べて、酸化膜のエッチングレートの
保持特性を飛躍的に向上させることができる。すなわ
ち、エッチングレートが経時的に低下することを、従来
に比べて大幅に抑制することが可能となっている。具体
的には、エッチングレートが3nm/minに低下する
までは洗浄液を再使用することが可能であると仮定し
て、1回の洗浄処理に要する時間を10分とすると、従
来の場合には、3nm/minに低下するまでが約2時
間(120分)であるので、洗浄液の繰り返し使用可能
回数は約12回であるのに対して、本実施の形態1の洗
浄装置の場合には、3nm/minに低下するまでが約
105〜110時間であるので、洗浄液の繰り返し使用
可能回数は約630〜660回となり、従来に比べて約
50倍の長寿命化を達成している。これの理由を説明す
ると次のようになる。
Since the semiconductor substrate 50 is cleaned while the cleaning tank 1 is sealed by the lid 2 as described above, as shown by the solid line characteristic A in FIG. As compared with the characteristic B, the characteristic of maintaining the etching rate of the oxide film can be remarkably improved. That is, it is possible to greatly suppress the decrease in the etching rate over time as compared with the conventional case. Specifically, assuming that the cleaning solution can be reused until the etching rate decreases to 3 nm / min, and the time required for one cleaning process is set to 10 minutes, in the conventional case, Since it takes about 2 hours (120 minutes) to decrease to 3 nm / min, the number of times the cleaning solution can be used repeatedly is about 12 times, whereas in the case of the cleaning apparatus of the first embodiment, Since it takes about 105 to 110 hours until the cleaning liquid drops to 3 nm / min, the number of times the cleaning liquid can be used repeatedly becomes about 630 to 660 times, which is about 50 times longer life than the conventional one. The reason for this is as follows.

【0054】過酸化水素水は分解しやすい薬液で光や薬
液中の金属不純物の存在により分解し、水と酸素にな
る。フルオロ硫酸は加水分解により硫酸とフッ化水素に
分解される。フッ化水素ひいてはフッ素イオンは蒸発し
やすいものである。そこで、洗浄処理槽1を蓋体2で密
閉することにより、フッ化水素の蒸発を充分確実に抑制
し、洗浄液中におけるフッ素イオン濃度の低下速度を充
分に低く抑えることができたことにより、エッチングレ
ートの経時的低下が大幅に抑制されたのである。
Hydrogen peroxide water is a chemical solution that is easily decomposed, and is decomposed by light or the presence of metal impurities in the chemical solution to become water and oxygen. Fluorosulfuric acid is decomposed into sulfuric acid and hydrogen fluoride by hydrolysis. Hydrogen fluoride and thus fluorine ions are easily evaporated. Therefore, by closing the cleaning tank 1 with the lid 2, evaporation of hydrogen fluoride can be suppressed sufficiently and the rate of decrease of the concentration of fluorine ions in the cleaning liquid can be suppressed sufficiently low. The rate of the rate over time was greatly suppressed.

【0055】なお、各秤量用タンク6a,6b,6cか
らの洗浄処理槽1に対する硫酸、過酸化水素水およびフ
ルオロ硫酸の導入については、前記のように個別的順次
に行うほか、同時に行ってもよい。また、上記では、常
圧で洗浄処理を行っているが自動バルブ11cを開動し
て洗浄処理槽1内に窒素ガスを圧入し、加圧状態で洗浄
処理を行うようにすることは好ましいことである。それ
は、加圧により沸点が上昇するため処理温度を上げるこ
とができ、洗浄時間を短縮することができるからであ
る。
The introduction of the sulfuric acid, the hydrogen peroxide solution and the fluorosulfuric acid from the weighing tanks 6a, 6b, 6c into the cleaning tank 1 is carried out individually and sequentially as described above or simultaneously. Good. In the above description, the cleaning process is performed at normal pressure. However, it is preferable that the automatic valve 11c be opened to press the nitrogen gas into the cleaning process tank 1 and perform the cleaning process under a pressurized state. is there. This is because the processing temperature can be increased because the boiling point is increased by pressurization, and the cleaning time can be shortened.

【0056】半導体基板50に対する洗浄処理が終了す
ると、次に純水による水洗処理へと切り換わる。制御系
56による制御動作によって、共通供給配管54中の自
動バルブ11aと第1の秤量用タンク6aの導出配管5
5aの自動バルブ11eが開動され、洗浄液自身の重量
と強制循環ポンプ4による圧力とにより洗浄処理槽1内
の洗浄液は、貯留用としての第1の秤量用タンク6aに
回収される。このとき、洗浄処理槽1内が加圧状態にな
らないように、また、第1の秤量用タンク6a内が負圧
状態にならないように、圧力計3からの検出信号を制御
系56において内圧をモニターしながら、給気ポート8
の自動バルブ11cが制御され、また、第1の秤量用タ
ンク6aの自動バルブ11kが制御される。
When the cleaning process for the semiconductor substrate 50 is completed, the process is switched to a water cleaning process using pure water. The control valve 56 controls the automatic valve 11a in the common supply pipe 54 and the lead-out pipe 5 of the first weighing tank 6a.
The automatic valve 11e of 5a is opened, and the cleaning liquid in the cleaning tank 1 is collected in the first weighing tank 6a for storage by the weight of the cleaning liquid itself and the pressure of the forced circulation pump 4. At this time, the detection signal from the pressure gauge 3 is controlled by the control system 56 so that the inside of the cleaning tank 1 does not become pressurized and the inside of the first weighing tank 6a does not become negative. While monitoring, supply port 8
Is controlled, and the automatic valve 11k of the first weighing tank 6a is controlled.

【0057】洗浄処理槽1からの洗浄液の流出が完了し
たことを静電容量センサー22dが検出すると、制御系
56による制御動作によって、導出配管55aの自動バ
ルブ11eを閉止する。これにより、洗浄処理に使用さ
れた洗浄液が次のサイクルでの洗浄処理の開始までの
間、貯留用としての第1の秤量用タンク6aに回収され
たことになる。
When the capacitance sensor 22d detects that the cleaning liquid has flowed out from the cleaning tank 1, the control valve 56 closes the automatic valve 11e of the lead-out pipe 55a. This means that the cleaning liquid used for the cleaning process is collected in the first weighing tank 6a for storage until the start of the cleaning process in the next cycle.

【0058】次いで、純水供給配管23中の自動バルブ
11iが開動され、純水貯留タンク(図示せず)から圧
送ポンプ(図示せず)を介して純水供給配管23より洗
浄処理槽1の内槽1aに対してその底部から純水を流入
させる。内槽1aに流入した純水は外槽1bへとオーバ
ーフローする。適当なタイミングでドレイン7a中の自
動バルブ11dを開動し、外槽1b内の純水をドレイン
7aを介して排出する。これにより、純水にて、洗浄処
理槽1の内槽1aおよび外槽1bの内壁面がリンスされ
洗浄される。また、このとき同時に自動バルブ11a,
11hを開動しておくことにより、純水を共通供給配管
54にも流してドレイン7cから排出し、共通供給配管
54もリンスして洗浄しておく。
Next, the automatic valve 11i in the pure water supply pipe 23 is opened, and the cleaning treatment tank 1 is connected to the pure water supply pipe 23 through a pure water storage tank (not shown) via a pressure pump (not shown). Pure water flows into the inner tank 1a from the bottom. The pure water flowing into the inner tank 1a overflows to the outer tank 1b. At an appropriate timing, the automatic valve 11d in the drain 7a is opened and the pure water in the outer tank 1b is discharged through the drain 7a. Thus, the inner wall surfaces of the inner tank 1a and the outer tank 1b of the cleaning tank 1 are rinsed and washed with pure water. At this time, the automatic valves 11a,
By opening 11h, pure water is also supplied to the common supply pipe 54 and discharged from the drain 7c, and the common supply pipe 54 is also rinsed and cleaned.

【0059】上記のようなオーバーフロー型の純水によ
る水洗により内槽1a内の異物除去後の半導体基板50
を清浄にする。オーバーフロー型の水洗であるので、半
導体基板50から剥離した異物が半導体基板50に再付
着することを防止することができる。
The semiconductor substrate 50 after the foreign matter in the inner tank 1a has been removed by the above-mentioned overflow type pure water washing.
To clean. Because of the overflow-type water washing, foreign substances separated from the semiconductor substrate 50 can be prevented from re-adhering to the semiconductor substrate 50.

【0060】なお、オーバーフロー型の水洗に代えて、
洗浄処理槽1の内槽1aの底部に大型のバルブを設け
て、クイックダンプリンス(QDR)型の水洗にしても
よい。また、水洗には室温の純水を用いてもよいが、室
温よりも高く加温した温純水を用いる場合には水洗時間
を短縮することができる。とりわけ、純水温度を70℃
以上にすると、時間短縮の効果が良い。
In place of the overflow type of water washing,
A large valve may be provided at the bottom of the inner tank 1a of the cleaning tank 1 to perform quick dump rinse (QDR) type water washing. In addition, pure water at room temperature may be used for water washing, but when warm pure water heated above room temperature is used, the washing time can be reduced. Above all, the temperature of pure water is 70 ℃
With the above, the effect of shortening the time is good.

【0061】水洗処理が終了すると、制御系56による
制御動作によって、蓋体駆動機構(図示せず)を駆動し
て蓋体2を開放する。そして、半導体基板50をセット
したキャリア51を搬送用ロボットにより内槽1aから
開口部1cを通して搬出する。搬出されたキャリア51
は乾燥装置へと移載され、半導体基板50の乾燥が行わ
れる。乾燥装置としては、従来と同様に、IPA(イソ
プロピルアルコール)蒸気乾燥方式またはスピンドライ
方式等が使える。
When the rinsing process is completed, the lid driving mechanism (not shown) is driven by the control operation of the control system 56 to open the lid 2. Then, the carrier 51 on which the semiconductor substrate 50 is set is carried out from the inner tank 1a through the opening 1c by the transfer robot. Carried-out carrier 51
Is transferred to a drying device, and the semiconductor substrate 50 is dried. As a drying apparatus, an IPA (isopropyl alcohol) vapor drying method, a spin drying method, or the like can be used as in the related art.

【0062】以上のようにして、半導体基板の搬入、蓋
体の閉止、洗浄液の導入、恒温制御状態での洗浄液の循
環による半導体基板の洗浄処理、洗浄処理後の洗浄液の
回収、純水による半導体基板表面の水洗処理、蓋体の開
放、洗浄済みの半導体基板の搬出、半導体基板の乾燥と
いった一連のサイクル処理が実行される。このようなサ
イクル処理が何回も繰り返して実行されるのであるが、
回収した洗浄液はその寿命がくるまで繰り返し再使用さ
れるのである。
As described above, the semiconductor substrate is loaded, the lid is closed, the cleaning liquid is introduced, the semiconductor substrate is cleaned by circulating the cleaning liquid in a constant temperature control state, the cleaning liquid after the cleaning processing is collected, and the semiconductor is purified with pure water. A series of cycle processes such as washing the substrate surface with water, opening the lid, carrying out the washed semiconductor substrate, and drying the semiconductor substrate are performed. Such a cycle process is repeatedly executed many times,
The collected washing liquid is reused repeatedly until the end of its life.

【0063】なお、2回目以降の洗浄液の導入に際して
は、自動バルブ11a,11eを開動して、第1の秤量
用タンク6a内に回収されていた洗浄液を共通供給配管
54を介して洗浄処理槽1に供給すればよく、自動バル
ブ11f,11gについては動作が行われないことはい
うまでもない。
When the cleaning liquid is introduced for the second time or later, the automatic valves 11a and 11e are opened to wash the cleaning liquid collected in the first weighing tank 6a via the common supply pipe 54 into the cleaning tank. 1, it is needless to say that the operation is not performed for the automatic valves 11f and 11g.

【0064】繰り返し再使用された洗浄液の寿命がきた
ときは、自動バルブ11bを開動し、ドレイン7bより
廃液する。また、純水によって洗浄処理槽1と共通供給
配管54の清掃を行う。洗浄液を使い切った後は、あら
ためて、各自動バルブ11k,11m,11nを開動
し、各原液タンク(図示せず)から各配管20a,20
b,20cを介して各秤量用タンク6a,6b,6cに
所定量の原液を供給し、一時貯留することとなる。
When the life of the repeatedly used cleaning liquid comes to an end, the automatic valve 11b is opened to drain the liquid from the drain 7b. The cleaning tank 1 and the common supply pipe 54 are cleaned with pure water. After the cleaning liquid has been used up, the automatic valves 11k, 11m and 11n are opened again, and the pipes 20a and 20a are connected from the stock solution tanks (not shown).
A predetermined amount of the undiluted solution is supplied to each of the weighing tanks 6a, 6b, and 6c via the b and 20c, and is temporarily stored.

【0065】なお、上記の実施の形態1において、洗浄
処理槽1や秤量用タンク6a,6b,6cに導入する不
活性ガスとして、窒素ガス以外のもの(例えばアルゴン
ガス)を用いてもよい。また、半導体基板のキャリアと
しては、四フッ化エチレン系以外に石英製キャリアを用
いてもよい。さらに、洗浄処理槽1の内槽1a自体に半
導体基板のガイド用の溝を切って、そのガイド溝に半導
体基板をセットするようにして、すなわちキャリアを用
いない状態で半導体基板を洗浄処理するタイプに構成し
てもよい。また、上記実施の形態1においては、洗浄液
の回収の終了後に純水による水洗を行ったが、繰り返し
使用している洗浄液の寿命が近づいたときには、その洗
浄液の廃液と同時に純水の導入を行って、半導体基板表
面が窒素ガスに触れて乾燥することを避けながら水洗を
行うようにすることは好ましいことである。このことに
より、微少エッチング量が半導体基板の上部から下部か
けて変化するの防止するとともに、洗浄液の表面に浮い
たパーティクルや残渣などの異物が半導体基板表面に再
付着することを確実に抑制できるからである。一旦、洗
浄処理の終了した洗浄液を再使用のために第1の秤量用
タンク6aに回収したが、これは第2の秤量用タンク6
bあるいは第3の秤量用タンク6cに回収するようにし
てもよいし、それらとは別のタンクに回収するようにし
てもよい。また、上記の実施の形態1では3種類の洗浄
液成分をそれぞれの秤量用タンクから導入し、洗浄処理
槽1内で混合して洗浄液を生成したが、1つの秤量用タ
ンクあるいはまったく別のタンクにおいて3種類の洗浄
液成分をあらかじめ混合して洗浄液を生成しておき、そ
の洗浄液の形で直接に洗浄処理槽1に導入するようにし
てもよい。また、洗浄処理槽1を1つしか設けていない
が、スループットの向上を期して、同じ構造の洗浄処理
槽を複数個配置し、同時的に駆動する方式を採ってもよ
い。
In the first embodiment, an inert gas (eg, argon gas) other than nitrogen gas may be used as the inert gas introduced into the cleaning tank 1 and the weighing tanks 6a, 6b, 6c. Further, as the carrier of the semiconductor substrate, a quartz carrier may be used in addition to the ethylene tetrafluoride-based carrier. Further, a semiconductor substrate guide groove is cut in the inner tank 1a itself of the cleaning tank 1, and the semiconductor substrate is set in the guide groove, that is, the semiconductor substrate is cleaned without using a carrier. May be configured. In the first embodiment, the washing with the pure water is performed after the completion of the collection of the washing liquid. However, when the life of the repeatedly used washing liquid approaches, the pure water is introduced simultaneously with the waste liquid of the washing liquid. It is preferable that the semiconductor substrate be washed with water while avoiding the surface of the semiconductor substrate from being exposed to nitrogen gas and dried. This prevents the minute etching amount from changing from the upper part to the lower part of the semiconductor substrate, and also reliably prevents foreign substances such as particles and residues floating on the surface of the cleaning liquid from re-adhering to the semiconductor substrate surface. It is. Once the cleaning solution after the cleaning process has been collected in the first weighing tank 6a for reuse, it is collected in the second weighing tank 6a.
b or the third weighing tank 6c, or may be collected in another tank. In the first embodiment, three types of cleaning liquid components are introduced from the respective weighing tanks and mixed in the cleaning tank 1 to generate a cleaning liquid. However, the cleaning liquid is generated in one weighing tank or a completely different tank. A cleaning liquid may be generated by mixing three types of cleaning liquid components in advance, and the cleaning liquid may be directly introduced into the cleaning tank 1 in the form of the cleaning liquid. Although only one washing tank 1 is provided, a system in which a plurality of washing tanks having the same structure are arranged and driven simultaneously may be adopted in order to improve the throughput.

【0066】さらに、自然酸化膜などの不要薄膜とパー
ティクルや残渣などの異物を除去するためのフッ素含有
化合物としては、フルオロ硫酸のほかにフッ化水素酸
(フッ酸:フッ化水素HFの水溶液)を用いることもで
き、この場合も、蓋体2の閉止状態での洗浄処理におけ
るエッチングレート低下抑制の効果は同様に確保され
る。
Further, in addition to fluorosulfuric acid, hydrofluoric acid (hydrofluoric acid: aqueous solution of hydrogen fluoride HF) is used as a fluorine-containing compound for removing unnecessary thin films such as a natural oxide film and foreign matters such as particles and residues. In this case as well, the effect of suppressing a decrease in the etching rate in the cleaning process with the lid 2 closed is similarly secured.

【0067】さらに、有機物除去の必要性が充分に低い
場合には、洗浄液として強酸性物質(硫酸)と酸化性物
質(過酸化水素水)とフッ素含有化合物(フルオロ硫酸
やフッ化水素酸)の混合溶液を用いることに代えて、酸
化性物質(過酸化水素水)を省略し、強酸性物質(硫
酸)とフッ素含有化合物(フルオロ硫酸やフッ化水素
酸)の混合溶液を用いてもよい。
Further, when the necessity of removing organic substances is sufficiently low, a cleaning solution containing a strongly acidic substance (sulfuric acid), an oxidizing substance (aqueous hydrogen peroxide) and a fluorine-containing compound (fluorosulfuric acid or hydrofluoric acid) is used. Instead of using the mixed solution, the oxidizing substance (hydrogen peroxide solution) may be omitted, and a mixed solution of a strongly acidic substance (sulfuric acid) and a fluorine-containing compound (fluorosulfuric acid or hydrofluoric acid) may be used.

【0068】以上のように本実施の形態1の半導体基板
の洗浄装置においては、蓋体2により洗浄処理槽1を密
閉した状態で半導体基板50を洗浄処理しているので、
フッ化水素(フッ素イオン)の蒸発を抑制して、洗浄液
中のフッ素イオン濃度の経時的低下を長時間にわたって
抑制することができ、図2で実線の特性(イ)で示すよ
うに、従来装置の場合の破線の特性(ロ)に比べて、酸
化膜のエッチングレートの保持特性を飛躍的に向上させ
ることができ、長時間安定した洗浄特性を維持すること
が可能になる。したがって、同じ洗浄液の繰り返し使用
可能回数を従来に比べて非常に大幅に増加させることが
でき(例えば50倍以上)、スループットを上げるとと
もにコストダウンを図ることができる。
As described above, in the semiconductor substrate cleaning apparatus according to the first embodiment, the semiconductor substrate 50 is cleaned while the cleaning tank 1 is sealed by the lid 2.
The evaporation of hydrogen fluoride (fluorine ions) can be suppressed, and the decrease in the concentration of fluorine ions in the cleaning solution over time can be suppressed over a long period of time. As shown by the solid line characteristic (a) in FIG. Compared with the characteristic (b) indicated by the broken line in the case of (1), the characteristic of maintaining the etching rate of the oxide film can be remarkably improved, and stable cleaning characteristics can be maintained for a long time. Therefore, the number of times the same cleaning liquid can be used repeatedly can be greatly increased (for example, 50 times or more) as compared with the conventional case, and the throughput can be increased and the cost can be reduced.

【0069】〔実施の形態2〕上記の実施の形態1の場
合の動作について、洗浄処理中の反応などにより洗浄処
理槽1の内圧が変動し、圧力計3による検出圧力が設定
値を超えた場合には、制御系56による制御動作によっ
て、自動バルブ11jを開動し排気ポート9を介して洗
浄処理槽1内の過剰分の圧力を外部に逃がし、これで検
出圧力が設定値に戻れば、自動バルブ11jを閉止する
ことにより、洗浄処理槽1の内圧を常にほぼ一定値に保
つ、という旨の説明をした。
[Second Embodiment] Regarding the operation in the first embodiment, the internal pressure of the cleaning tank 1 fluctuates due to a reaction during the cleaning processing, and the pressure detected by the pressure gauge 3 exceeds the set value. In this case, by the control operation of the control system 56, the automatic valve 11j is opened to release the excess pressure in the cleaning tank 1 to the outside through the exhaust port 9, and if the detected pressure returns to the set value, It has been described that by closing the automatic valve 11j, the internal pressure of the cleaning tank 1 is always maintained at a substantially constant value.

【0070】ところが、排気ポート9により洗浄処理槽
1内の過剰分の圧力を外部に逃がしたときに、蒸発して
いるフッ化水素(フッ素イオン)が外部に流出してしま
うので、洗浄液中のフッ素イオンの濃度低下を招き、酸
化膜のエッチングレートの経時的低下につながる。
However, when the excess pressure in the cleaning tank 1 is released to the outside by the exhaust port 9, the evaporated hydrogen fluoride (fluorine ions) flows out to the outside. This causes a decrease in the concentration of fluorine ions, which leads to a temporal decrease in the etching rate of the oxide film.

【0071】このような不都合を解消するのが、これか
ら説明する実施の形態2である。
Embodiment 2 described below solves such inconvenience.

【0072】図3は本発明の実施の形態2に係る半導体
基板の洗浄装置の概略構成を示す。図3において、実施
の形態1に係る図1におけるのと同じ符号は、実施の形
態2においても同一要素を示すので、ここでは説明を省
略する。
FIG. 3 shows a schematic configuration of an apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 according to the first embodiment denote the same elements in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0073】実施の形態1(図1)と相違する構成につ
いて以下に説明する。
A configuration different from the first embodiment (FIG. 1) will be described below.

【0074】圧力計3のモニターのもとで洗浄処理槽1
の内圧が一定以上になったときに自動バルブ11jを開
けて圧力を逃がすために洗浄処理槽1の上部に排気ポー
ト9が連設されているが、この排気ポート9の途中部に
凝縮器30を連通介挿し、凝縮器30の傾斜底部の最低
部から斜め下方に導出した回収配管31を洗浄処理槽1
に帰還連設してある。そして、凝縮器30の内部に冷却
水配管32を挿入し、この冷却水配管32に外部から冷
却水を供給するように構成してある。冷却水配管32
は、蒸気との接触面積を大きく確保するためにコイル状
に形成されている。なお、排気ポート9の端部9aは外
部空間に連通している。
The cleaning tank 1 under the monitor of the pressure gauge 3
In order to release the pressure by opening the automatic valve 11j when the internal pressure of the exhaust gas exceeds a predetermined value, an exhaust port 9 is connected to the upper part of the cleaning tank 1; And the recovery pipe 31 extending obliquely downward from the lowest portion of the inclined bottom of the condenser 30 is connected to the cleaning tank 1.
It is connected to return. Then, a cooling water pipe 32 is inserted into the condenser 30, and cooling water is supplied to the cooling water pipe 32 from outside. Cooling water piping 32
Is formed in a coil shape in order to secure a large contact area with steam. The end 9a of the exhaust port 9 communicates with the external space.

【0075】次に、動作を説明する。半導体基板50に
対する洗浄処理中の反応などにより洗浄処理槽1の内圧
が変動し、圧力計3による検出圧力が設定値を超えた場
合には、制御系56による制御動作によって、自動バル
ブ11jを開動し排気ポート9を介して洗浄処理槽1内
の過剰分の圧力を外部に逃がす。排気ポート9を介して
圧力を逃がすときに、蒸発しているフッ化水素(フッ素
イオン)および水分が排気ポート9内を流動するが、排
気ポート9の途中部で凝縮器30に入り、この凝縮器3
0内で冷却水配管32に熱を奪われるとともに、体積が
膨張するために、凝縮液化され、凝縮器30の底部に滴
下し、液体となったフッ化水素と水を回収配管31を介
して洗浄処理槽1内に回収する。したがって、洗浄液中
のフッ化水素ひいてはフッ素イオン濃度の低下が実施の
形態1の場合よりも抑制される。また、過剰な圧力は凝
縮によって低減されるとともに、一部は排気ポート9の
端部から外部に逃げる。これで検出圧力が設定値に戻れ
ば、自動バルブ11jを閉止することにより、洗浄処理
槽1の内圧を常にほぼ一定値に保つこともできる。
Next, the operation will be described. When the internal pressure of the cleaning bath 1 fluctuates due to a reaction during the cleaning process on the semiconductor substrate 50 and the pressure detected by the pressure gauge 3 exceeds a set value, the control valve 56 controls the automatic valve 11j to open. Then, the excess pressure in the cleaning tank 1 is released to the outside through the exhaust port 9. When the pressure is released through the exhaust port 9, the evaporating hydrogen fluoride (fluorine ion) and moisture flow in the exhaust port 9. Vessel 3
The heat is taken away by the cooling water pipe 32 in 0 and the volume expands, so that it is condensed and liquefied and dropped on the bottom of the condenser 30, and the liquid hydrogen fluoride and water become liquid via the recovery pipe 31. Collected in the cleaning tank 1. Therefore, a decrease in the concentration of hydrogen fluoride and thus the concentration of fluorine ions in the cleaning solution is suppressed more than in the first embodiment. In addition, the excess pressure is reduced by the condensation, and a part of the pressure escapes from the end of the exhaust port 9 to the outside. When the detected pressure returns to the set value, the internal pressure of the cleaning tank 1 can always be maintained at a substantially constant value by closing the automatic valve 11j.

【0076】蒸発したフッ化水素(フッ素イオン)を洗
浄処理槽1に回収するので、洗浄液中のフッ素イオン濃
度の低下を抑制でき、酸化膜のエッチングレートの経時
的低下に対する抑制効果を図2の実線イの特性よりも改
善することができる。また、洗浄液の液量そのものの減
少を防止し、長時間にわたって良好な洗浄効果を安定さ
せることができる。
Since the evaporated hydrogen fluoride (fluorine ions) is recovered in the cleaning tank 1, a decrease in the concentration of fluorine ions in the cleaning solution can be suppressed, and the effect of suppressing the temporal decrease in the etching rate of the oxide film is shown in FIG. The characteristics can be improved over the characteristics of the solid line A. Further, it is possible to prevent a decrease in the amount of the cleaning liquid itself, and to stabilize a good cleaning effect for a long time.

【0077】その他の動作および条件は実施の形態1と
同様であるので、説明を省略する。
Other operations and conditions are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0078】なお、凝縮器30と冷却水配管32による
凝縮液化の効果が充分であるときは、圧力過剰自体を凝
縮そのものによって防止することができるので、排気ポ
ート9としてはその端部9aが閉じられていてもよい。
この場合は、「排気ポート」という表現がふさわしくな
いので、「連結ポート」と置き換えて考えればよい。連
結ポートの端部は、排気ポート9の端部9aのように凝
縮器30より外側に突出している必要はなく、連結ポー
トの端部が凝縮器30の入口となる。
When the condensing and liquefaction effect of the condenser 30 and the cooling water pipe 32 is sufficient, the excess pressure itself can be prevented by the condensation itself, so that the end 9a of the exhaust port 9 is closed. It may be.
In this case, the expression “exhaust port” is not appropriate, so it may be replaced with “connection port”. The end of the connection port does not need to protrude outside the condenser 30 like the end 9 a of the exhaust port 9, and the end of the connection port becomes the inlet of the condenser 30.

【0079】あるいは、制御系56を介しての圧力計3
と自動バルブ11jの連係をなくし、洗浄処理中は常に
自動バルブ11jを開放しておき、排気ポート9の端部
9aを大気に連通させることにより、洗浄処理槽1内を
常圧に保つようにしてもよい。
Alternatively, the pressure gauge 3 via the control system 56
The automatic valve 11j is always opened during the cleaning process, and the end 9a of the exhaust port 9 is communicated with the atmosphere so that the inside of the cleaning tank 1 is maintained at normal pressure. You may.

【0080】なお、実施の形態1でなお書きで記載した
事柄は、本実施の形態2においても当てはまるものであ
る。
Note that what is described in the description of the first embodiment still applies to the second embodiment.

【0081】〔実施の形態3〕上記した実施の形態1お
よび実施の形態2の場合には洗浄処理槽の上部開口部を
蓋体で密閉する構造を採ることにより、フッ化水素の蒸
発を抑制してエッチングレートの経時的低下を充分に抑
制していた。これに対して、本実施の形態3の場合は、
蓋体を用いない外部開放型の洗浄処理槽を用いることを
前提にし、エッチングレートの経時的低下を充分に抑制
するものである。
[Embodiment 3] In Embodiments 1 and 2 described above, the structure in which the upper opening of the cleaning tank is closed with a lid is used to suppress the evaporation of hydrogen fluoride. As a result, a temporal decrease in the etching rate was sufficiently suppressed. On the other hand, in the case of the third embodiment,
The present invention is based on the premise that an external open type cleaning treatment tank without a lid is used, and sufficiently suppresses a temporal decrease in an etching rate.

【0082】図4は本発明の実施の形態3に係る半導体
基板の洗浄装置の概略構成を示す。図4において、61
は内槽61aと外槽61bとからなる洗浄処理槽であ
り、こ洗浄処理槽61は蓋体を有しない外部開放型に構
成されている。62は洗浄処理槽61内の洗浄液を循環
させるための強制循環ポンプ、63は循環されている洗
浄液中の無機物、無機物、パーティクルや残渣などの異
物、自然酸化膜などの不要薄膜を除去するためのフィル
タであり、この強制循環ポンプ62とフィルタ63は外
槽61bの底部と内槽61aの底部とを結ぶ配管64中
に設けられている。65aは金属を含む無機物を除去す
るための強酸性物質の一例としての硫酸を所定量秤量し
て一時貯留しておく第1の秤量用タンク、65bは有機
物を除去するための酸化性物質の一例としての過酸化水
素水を所定量秤量して一時貯留しておく第2の秤量用タ
ンク、65cは自然酸化膜などの不要薄膜とパーティク
ルや残渣などの異物を除去するためのフッ素含有化合物
の一例としてのフルオロ硫酸を所定量秤量して一時貯留
しておく第3の秤量用タンクである。第1の秤量用タン
ク65a、第2の秤量用タンク65bおよび第3の秤量
用タンク65cはそれぞれ図示しない大容量の原液タン
クに対して圧送系の配管(図示せず)を介して接続され
ている。各秤量用タンク65a,65b,65cにはそ
れぞれ液面センサー66a,66b,66cが設けられ
ており、これら液面センサーが動作するまで原液が各秤
量用タンク65a,65b,65cに供給されるように
なっている。各液面センサー66a,66b,66cは
高さ調整が可能となっており、洗浄条件に応じて高さす
なわち各秤量用タンク65a,65b,65cに貯留す
る洗浄液成分の容量を調整するようになっている。
FIG. 4 shows a schematic configuration of an apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG.
Is a cleaning tank composed of an inner tank 61a and an outer tank 61b, and the cleaning tank 61 is configured to be an open-open type without a lid. 62 is a forced circulation pump for circulating the cleaning liquid in the cleaning tank 61, 63 is for removing inorganic substances, inorganic substances, foreign substances such as particles and residues, and unnecessary thin films such as natural oxide films in the circulating cleaning liquid. The forced circulation pump 62 and the filter 63 are provided in a pipe 64 connecting the bottom of the outer tank 61b and the bottom of the inner tank 61a. 65a is a first weighing tank for temporarily weighing and temporarily storing a predetermined amount of sulfuric acid as an example of a strongly acidic substance for removing inorganic substances including metals, and 65b is an example of an oxidizing substance for removing organic substances. A second weighing tank for weighing and temporarily storing a predetermined amount of aqueous hydrogen peroxide as an example, 65c is an example of a fluorine-containing compound for removing unnecessary thin films such as a natural oxide film and foreign matters such as particles and residues. This is a third weighing tank for weighing and temporarily storing a predetermined amount of fluorosulfuric acid. The first weighing tank 65a, the second weighing tank 65b, and the third weighing tank 65c are respectively connected to a large-capacity stock solution tank (not shown) via a piping (not shown) of a pressure feeding system. I have. Each of the weighing tanks 65a, 65b, 65c is provided with a liquid level sensor 66a, 66b, 66c, respectively, so that the stock solution is supplied to each of the weighing tanks 65a, 65b, 65c until these liquid level sensors operate. It has become. The height of each of the liquid level sensors 66a, 66b, 66c can be adjusted, and the height, that is, the volume of the cleaning liquid component stored in each of the weighing tanks 65a, 65b, 65c is adjusted according to the cleaning conditions. ing.

【0083】67a,67b,67cは各秤量用タンク
65a,65b,65cの底部から洗浄液成分を洗浄処
理槽1に対してその上部より供給するための供給配管で
あり、各供給配管67a,67b,67cの途中には自
動バルブ68a,68b,68cが介挿されている。6
9a,69b,69cは各秤量用タンク65a,65
b,65c内の洗浄液成分がそれぞれ個別に全量流出完
了したことを検知するための静電容量センサーである。
Reference numerals 67a, 67b and 67c denote supply pipes for supplying a cleaning liquid component from the bottom of the weighing tanks 65a, 65b and 65c to the cleaning tank 1 from above. Automatic valves 68a, 68b, 68c are interposed in the middle of 67c. 6
9a, 69b, and 69c are weighing tanks 65a, 65, respectively.
This is a capacitance sensor for detecting that all of the cleaning liquid components in b and 65c have individually flowed out.

【0084】70は洗浄処理槽61の内槽61aに装着
されたヒーター、71はヒーター駆動回路、72は洗浄
処理槽61内の洗浄液の温度を検出する温度センサーで
あり、温度センサー72は制御系73を介してヒーター
駆動回路71を制御し、洗浄処理槽61内の洗浄液の温
度を恒温制御するようになっている(例えば、100℃
に)。
Reference numeral 70 denotes a heater attached to the inner tank 61a of the cleaning tank 61, reference numeral 71 denotes a heater driving circuit, reference numeral 72 denotes a temperature sensor for detecting the temperature of the cleaning liquid in the cleaning tank 61, and reference numeral 72 denotes a control system. The heater driving circuit 71 is controlled via 73 to control the temperature of the cleaning liquid in the cleaning tank 61 at a constant temperature (for example, 100 ° C.).
To).

【0085】81は洗浄処理槽61での半導体基板50
の洗浄中に洗浄処理槽61に対してフルオロ硫酸を補給
する第1の洗浄液成分補給手段であり、フルオロ硫酸の
貯留タンク82と、その貯留タンク82からフルオロ硫
酸を所定量だけ吸引して送り出す定量ポンプ83と、タ
イマを内蔵したポンプ制御手段84とからなり、定量ポ
ンプ83から送り出されたフルオロ硫酸は補給配管85
を介して洗浄処理槽61にその上部から供給されるよう
になっている。補給配管85の途中には自動バルブ86
が設けられている。
Reference numeral 81 denotes the semiconductor substrate 50 in the cleaning tank 61.
Is a first cleaning liquid component replenishing means for replenishing the cleaning treatment tank 61 with fluorosulfuric acid during cleaning, and a storage tank 82 of fluorosulfuric acid and a fixed amount of suctioning and sending out a predetermined amount of fluorosulfuric acid from the storage tank 82 It comprises a pump 83 and pump control means 84 having a built-in timer, and the fluorosulfuric acid sent out from the metering pump 83
And supplied to the cleaning tank 61 from above. In the middle of the supply pipe 85, an automatic valve 86
Is provided.

【0086】91は洗浄処理槽61での半導体基板50
の洗浄中に洗浄処理槽61に対して過酸化水素水を補給
する第2の洗浄液成分補給手段であり、過酸化水素水の
貯留タンク92と、その貯留タンク92から過酸化水素
水を所定量だけ吸引して送り出す定量ポンプ93と、タ
イマを内蔵したポンプ制御手段94とからなり、定量ポ
ンプ93から送り出された過酸化水素水は補給配管95
を介して洗浄処理槽61にその上部から供給されるよう
になっている。補給配管95の途中には自動バルブ96
が設けられている。
Reference numeral 91 denotes the semiconductor substrate 50 in the cleaning tank 61.
Is a second cleaning liquid component replenishing means for replenishing the cleaning treatment tank 61 with hydrogen peroxide solution during the cleaning of the hydrogen peroxide solution, and a storage tank 92 of the hydrogen peroxide solution and a predetermined amount of the hydrogen peroxide solution from the storage tank 92. Pump 93 and a pump control means 94 having a built-in timer. The hydrogen peroxide solution sent from the pump 93 is supplied to a supply pipe 95.
And supplied to the cleaning tank 61 from above. In the middle of the supply pipe 95, an automatic valve 96 is provided.
Is provided.

【0087】なお、すべての自動バルブや強制循環ポン
プ62やヒーター駆動回路71やポンプ制御手段84,
94は制御系73によってコントロールされるように構
成されている。
Note that all the automatic valves, the forced circulation pump 62, the heater drive circuit 71, the pump control means 84,
94 is configured to be controlled by the control system 73.

【0088】次に、以上のように構成された半導体基板
の洗浄装置の動作について説明する。
Next, the operation of the semiconductor substrate cleaning apparatus configured as described above will be described.

【0089】まず、準備段階として、制御系73による
制御動作によって、各原液タンク(図示せず)から各秤
量用タンク65a,65b,65cに所定量の原液を供
給し、一時貯留する。すなわち、第1の秤量用タンク6
5aには液面センサー66aが動作するまで強酸性物質
の一例である硫酸が供給され、第2の秤量用タンク65
bには液面センサー66bが動作するまで酸化性物質の
一例である過酸化水素水が供給され、第3の秤量用タン
ク65cには液面センサー66cが動作するまでフッ素
含有化合物の一例であるフルオロ硫酸が供給される。供
給された硫酸、過酸化水素水、フルオロ硫酸の濃度はそ
れぞれ例えば、約71wt%、約6wt%、約0.02
3wt%である。
First, as a preparation stage, a predetermined amount of the stock solution is supplied from each stock solution tank (not shown) to each of the weighing tanks 65a, 65b, 65c by the control operation of the control system 73, and is temporarily stored. That is, the first weighing tank 6
5a is supplied with sulfuric acid, which is an example of a strongly acidic substance, until the liquid level sensor 66a operates, and the second weighing tank 65
b is supplied with a hydrogen peroxide solution which is an example of an oxidizing substance until the liquid level sensor 66b operates, and the third weighing tank 65c is an example of a fluorine-containing compound until the liquid level sensor 66c operates. Fluorosulfuric acid is supplied. The concentrations of the supplied sulfuric acid, hydrogen peroxide solution, and fluorosulfuric acid are, for example, about 71 wt%, about 6 wt%, and about 0.02 wt%, respectively.
3 wt%.

【0090】次に、実際の洗浄過程へと進む。以下のシ
ーケンス動作はすべて制御系73によって制御される。
まず、制御系73による制御動作によって、各秤量用タ
ンク65a,65b,65c内の洗浄液成分が洗浄処理
槽61内へ導入される。すなわち、まず、供給配管67
aの自動バルブ68aが開動され、第1の秤量用タンク
65aから硫酸の供給が開始され、供給配管67bの自
動バルブ68bが開動され、第2の秤量用タンク65b
から過酸化水素水の供給が開始され、供給配管67cの
自動バルブ68cが開動され、第3の秤量用タンク65
cからフルオロ硫酸の供給が開始される。静電容量セン
サー69aによって第1の秤量用タンク65aからの硫
酸の流出が完了したことが検出されると自動バルブ68
aが閉止され、静電容量センサー69bによって第2の
秤量用タンク65bからの過酸化水素水の流出が完了し
たことが検出されると自動バルブ68bが閉止され、静
電容量センサー69cによって第3の秤量用タンク65
cからのフルオロ硫酸の流出が完了したことが検出され
ると自動バルブ68cが閉止され、必要な洗浄液成分の
洗浄処理槽61に対する供給が完了する。供給される洗
浄液成分の総量は内槽61aから外槽61bへとオーバ
ーフローする量となるようにあらかじめ設定されてい
る。この間に、強制循環ポンプ62が駆動されて洗浄処
理槽61内で洗浄液成分が循環され、混合されて洗浄液
となる。また、ヒーター駆動回路71の制御を通じてヒ
ーター70が駆動され、洗浄液に対する加温が行われ
る。洗浄液の温度は温度センサー72によって監視され
ており、制御系73を介してヒーター駆動回路71を制
御することにより、洗浄液は約100℃に恒温制御され
る。また、すべての洗浄液成分の洗浄処理槽61に対す
る供給が完了した後に、制御系73による制御動作によ
って、搬送用ロボット(図示せず)が駆動されて、複数
枚の半導体基板(シリコンウエハ)50をセットしてい
るキャリア51が洗浄処理槽61の内槽61a内にその
上部開口部から下降収納され、硫酸と過酸化水素水とフ
ルオロ硫酸の混合液からる洗浄液によって半導体基板の
洗浄が開始される。
Next, the process proceeds to the actual cleaning process. The following sequence operations are all controlled by the control system 73.
First, the cleaning liquid components in the weighing tanks 65a, 65b, and 65c are introduced into the cleaning tank 61 by the control operation of the control system 73. That is, first, the supply pipe 67
The automatic valve 68a is opened, the supply of sulfuric acid is started from the first weighing tank 65a, the automatic valve 68b of the supply pipe 67b is opened, and the second weighing tank 65b is opened.
The supply of the hydrogen peroxide solution is started from, the automatic valve 68c of the supply pipe 67c is opened, and the third weighing tank 65 is opened.
The supply of fluorosulfuric acid is started from c. When it is detected by the capacitance sensor 69a that the outflow of sulfuric acid from the first weighing tank 65a has been completed, the automatic valve 68 is detected.
is closed, and when the capacitance sensor 69b detects that the outflow of the hydrogen peroxide solution from the second weighing tank 65b is completed, the automatic valve 68b is closed, and the third capacitance is detected by the capacitance sensor 69c. Weighing tank 65
When it is detected that the outflow of fluorosulfuric acid from c has been completed, the automatic valve 68c is closed, and the supply of the necessary cleaning liquid component to the cleaning tank 61 is completed. The total amount of the supplied cleaning liquid component is set in advance so as to overflow the inner tank 61a to the outer tank 61b. During this time, the forced circulation pump 62 is driven, and the cleaning liquid components are circulated in the cleaning processing tank 61 and mixed to become the cleaning liquid. Further, the heater 70 is driven through the control of the heater driving circuit 71, and the cleaning liquid is heated. The temperature of the cleaning liquid is monitored by a temperature sensor 72, and by controlling the heater drive circuit 71 via a control system 73, the cleaning liquid is controlled at a constant temperature of about 100 ° C. After the supply of all the cleaning liquid components to the cleaning tank 61 is completed, the control robot 73 drives the transfer robot (not shown) to drive the plurality of semiconductor substrates (silicon wafers) 50. The set carrier 51 is lowered and stored in the inner tank 61a of the cleaning tank 61 from its upper opening, and the cleaning of the semiconductor substrate is started with a cleaning liquid composed of a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and fluorosulfuric acid. .

【0091】上記したように約100℃の恒温制御状態
で強制循環ポンプ62により洗浄液を循環させながら、
洗浄処理槽61内の半導体基板を洗浄液によって洗浄処
理する。すなわち、洗浄液の成分のうち硫酸は半導体基
板の表面にある異物としての金属を含む無機物を除去
し、過酸化水素水は有機物を除去し、フルオロ硫酸は自
然酸化膜などの不要薄膜をわずかにエッチングして除去
するとともにパーティクルや残渣などの異物を除去す
る。除去されたものはフィルタ63によって捕捉され、
循環する洗浄液から除去される。したがって、半導体基
板への再付着や強制循環ポンプへの付着は防止される。
As described above, while the cleaning liquid is circulated by the forced circulation pump 62 in the constant temperature control state of about 100 ° C.,
The semiconductor substrate in the cleaning tank 61 is cleaned with a cleaning liquid. That is, among the components of the cleaning solution, sulfuric acid removes inorganic substances including metals as foreign substances on the surface of the semiconductor substrate, hydrogen peroxide removes organic substances, and fluorosulfuric acid slightly etches unnecessary thin films such as natural oxide films. As well as foreign substances such as particles and residues. What has been removed is captured by the filter 63,
It is removed from the circulating washing liquid. Therefore, reattachment to the semiconductor substrate and attachment to the forced circulation pump are prevented.

【0092】上記の洗浄処理の過程において、洗浄処理
槽61内の洗浄液は常に加熱されているために、洗浄液
中の水分が蒸発し、洗浄液の体積減少や濃度の変化が起
きている。また、過酸化水素水は分解しやすい洗浄液
で、光や洗浄液中の金属不純物の存在により分解し、酸
素と水になる。フルオロ硫酸は加水分解により硫酸とフ
ッ化水素に分解され、フッ化水素が蒸発する可能性が高
い。一方、硫酸は沸点が高く、蒸発しにくい。水分の蒸
発量とフッ化水素の蒸発量とでは、水分の蒸発量の方が
圧倒的に多い。
In the course of the above-described cleaning process, since the cleaning solution in the cleaning tank 61 is constantly heated, the water in the cleaning solution evaporates, and the volume and concentration of the cleaning solution are reduced. Hydrogen peroxide solution is a cleaning solution that is easily decomposed, and is decomposed into oxygen and water by light or the presence of metal impurities in the cleaning solution. Fluorosulfuric acid is decomposed into sulfuric acid and hydrogen fluoride by hydrolysis, and there is a high possibility that hydrogen fluoride evaporates. On the other hand, sulfuric acid has a high boiling point and is difficult to evaporate. The evaporation amount of water is much larger than the evaporation amount of water and the evaporation amount of hydrogen fluoride.

【0093】上記のことから、フルオロ硫酸と過酸化水
素水とを補給する必要がある。過酸化水素水の分解速度
を求めることは不可能であるが、水分やフッ化水素の単
位時間当たりの蒸発量は、温度と装置構成が決まれば一
律に定まる。したがって、一定時間おきに一定量の補給
をすればよい。過酸化水素水の濃度は洗浄効果にあまり
敏感ではないので、水分の蒸発による不足分の水分を過
酸化水素水の補給で代用的に補い(過酸化水素水は分解
して水分を生成しやすい)、フッ化水素の蒸発による不
足分をフルオロ硫酸の補給で補う。
From the above, it is necessary to replenish fluorosulfuric acid and aqueous hydrogen peroxide. Although it is impossible to determine the decomposition rate of aqueous hydrogen peroxide, the amount of evaporation of water or hydrogen fluoride per unit time is determined uniformly if the temperature and the device configuration are determined. Therefore, a fixed amount of replenishment may be performed at regular intervals. Since the concentration of hydrogen peroxide solution is not so sensitive to the cleaning effect, the shortage of water due to evaporation of water is supplemented by replacement with hydrogen peroxide solution (hydrogen peroxide solution is easily decomposed and produces moisture) ), Make up for the shortage due to the evaporation of hydrogen fluoride by replenishing fluorosulfuric acid.

【0094】制御系73は、各タンク65a,65b,
65cからの洗浄液成分の洗浄処理槽61に対する供給
の完了の信号を第1の洗浄液成分補給手段81のポンプ
制御手段84と第2の洗浄液成分補給手段91のポンプ
制御手段94とに与える。各ポンプ制御手段84,94
に内蔵のタイマはその時点から計時動作を開始し、それ
ぞれ所定の時間の経過後に、互いに独立して次の補給処
理を実行する。すなわち、第1の洗浄液成分補給手段8
1におけるポンプ制御手段84は定量ポンプ83を駆動
するとともに自動バルブ86を開動し、フルオロ硫酸の
タンク82から所定量のフルオロ硫酸を引き込み、補給
配管85を介して洗浄処理槽61に補給する。また、第
2の洗浄液成分補給手段91におけるポンプ制御手段9
4は定量ポンプ93を駆動するとともに自動バルブ96
を開動し、過酸化水素水のタンク92から所定量の過酸
化水素水を引き込み、補給配管95を介して洗浄処理槽
61に補給する。
The control system 73 includes the tanks 65a, 65b,
A signal indicating that the supply of the cleaning liquid component from the cleaning liquid component 65c to the cleaning tank 61 is supplied to the pump control means 84 of the first cleaning liquid component supply means 81 and the pump control means 94 of the second cleaning liquid component supply means 91. Pump control means 84, 94
The built-in timer starts the time counting operation from that point in time, and executes the next replenishing process independently of each other after a predetermined time has elapsed. That is, the first cleaning liquid component replenishing means 8
The pump control means 84 in 1 drives the metering pump 83 and opens the automatic valve 86, draws in a predetermined amount of fluorosulfuric acid from the fluorosulfuric acid tank 82, and supplies it to the cleaning tank 61 via the supply pipe 85. The pump control means 9 in the second cleaning liquid component replenishing means 91
4 drives the metering pump 93 and the automatic valve 96
Is opened, a predetermined amount of hydrogen peroxide solution is drawn from the hydrogen peroxide solution tank 92, and supplied to the cleaning tank 61 via the supply pipe 95.

【0095】補給の時間間隔と補給量とはそれぞれ例え
ば、次のとおりである。すなわち、恒温制御される温度
が100℃で、かつ洗浄処理槽61の容量が20リット
ルの条件のもとでは、フルオロ硫酸は、例えば1分ごと
に0.1ccであり、過酸化水素水は、例えば1分ごと
に2ccである。ただし、上記補給量は、洗浄処理槽6
1の形状、排気の状態、処理する半導体基板50のロッ
ト数等により変動する。
The replenishment time interval and the replenishment amount are as follows, for example. That is, under the condition that the temperature controlled at a constant temperature is 100 ° C. and the capacity of the cleaning tank 61 is 20 liters, fluorosulfuric acid is, for example, 0.1 cc per minute, and hydrogen peroxide is For example, 2 cc per minute. However, the above replenishment amount depends on the cleaning tank 6.
1 varies depending on the shape of 1, the state of exhaust, the number of lots of the semiconductor substrate 50 to be processed, and the like.

【0096】ところで、上記の場合には、所定時間おき
に所定量の補給を行うようにしたが、このような間欠的
な補給に代えて、上記の単位時間当たりの補給量に見合
う状態で連続補給するように構成してもよい。もっと
も、フルオロ硫酸の補給量はきわめてわずかであるの
で、フルオロ硫酸は間欠補給とし、過酸化水素水の方の
みを連続補給とするのでもよい。
In the above case, a predetermined amount of replenishment is performed at predetermined time intervals. However, instead of such intermittent replenishment, continuous replenishment is performed in a state corresponding to the replenishment amount per unit time. You may comprise so that it may replenish. However, since the replenishment amount of the fluorosulfuric acid is extremely small, the fluorosulfuric acid may be intermittently replenished and only the hydrogen peroxide solution may be continuously replenished.

【0097】半導体基板に対する洗浄処理が終了する
と、実施の形態1,2の場合とは違って、洗浄済みの半
導体基板をセットしているキャリアを搬送用ロボットで
洗浄処理槽61から取り出し、水洗槽(図示せず)へと
移載する。水洗槽において、半導体基板に残留付着して
いる洗浄液が洗い落とされる。水洗後は乾燥手段、例え
ばスピンドライヤあるいはIPA蒸気乾燥装置などによ
って半導体基板の乾燥が行われる。
When the cleaning processing for the semiconductor substrate is completed, unlike the first and second embodiments, the carrier on which the cleaned semiconductor substrate is set is taken out of the cleaning processing tank 61 by the transfer robot, and the water cleaning tank is set. (Not shown). In the washing tank, the washing liquid remaining on the semiconductor substrate is washed away. After washing with water, the semiconductor substrate is dried by a drying means, for example, a spin dryer or an IPA vapor dryer.

【0098】洗浄処理槽61内の洗浄液は繰り返し使用
する。すなわち、次の半導体基板をセットしたキャリア
を浸漬しての洗浄処理を繰り返す。
The cleaning liquid in the cleaning tank 61 is used repeatedly. That is, the cleaning process in which the carrier on which the next semiconductor substrate is set is immersed is repeated.

【0099】なお、自然酸化膜などの不要薄膜とパーテ
ィクルや残渣などの異物を除去するためのフッ素含有化
合物としては、フルオロ硫酸のほかにフッ化水素酸(フ
ッ酸水溶液)を用いることもでき、この場合も、フッ化
水素酸と過酸化水素水の単位時間当たり所定量の間欠的
または連続的な補給により、洗浄処理槽の外部開放状態
での洗浄処理におけるエッチングレートの経時的低下に
対する抑制の効果は同様に確保される。
As a fluorine-containing compound for removing unnecessary thin films such as a natural oxide film and foreign matters such as particles and residues, hydrofluoric acid (aqueous hydrofluoric acid) can be used in addition to fluorosulfuric acid. Also in this case, intermittent or continuous replenishment of a predetermined amount of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide water per unit time suppresses a reduction in the etching rate over time in the cleaning process with the cleaning tank open to the outside. The effect is similarly ensured.

【0100】以上のように本実施の形態3の半導体基板
の洗浄装置においては、洗浄液の恒温制御状態で、フル
オロ硫酸(あるいはフッ化水素酸)と過酸化水素水を単
位時間当たり所定量補給するので、蒸発したフッ化水素
および水分を蒸発分だけ補うことができ、これによって
洗浄液中のフッ素イオン濃度の低下を長時間にわたって
抑制することができる。したがって、同じ洗浄液の繰り
返し使用可能回数を従来に比べて非常に大幅に増加させ
ることができ、スループットを上げるとともにコストダ
ウンを図ることができる。
As described above, in the apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to the third embodiment, a predetermined amount of fluorosulfuric acid (or hydrofluoric acid) and hydrogen peroxide solution are supplied per unit time while the temperature of the cleaning liquid is controlled. Therefore, the evaporated hydrogen fluoride and water can be compensated for by the amount of evaporation, whereby the decrease of the fluorine ion concentration in the cleaning solution can be suppressed for a long time. Therefore, the number of times that the same cleaning liquid can be used repeatedly can be greatly increased as compared with the related art, so that the throughput can be increased and the cost can be reduced.

【0101】なお、実施の形態1でなお書きで記載した
事柄は、本実施の形態3においても当てはめることがで
きる事項については当てはまるものとする。
Note that the matters described in the first embodiment are also applicable to matters which can be applied in the third embodiment.

【0102】〔実施の形態4〕上記の実施の形態3の場
合には、蒸発した水分を補うのに過酸化水素水を補給す
るとともに、蒸発したフッ化水素を補うのにフルオロ硫
酸(あるいはフッ化水素酸)を補給するように構成し
た。これに対して、本実施の形態4の場合には、本発明
者による新知見に基づいて、フルオロ硫酸(あるいはフ
ッ化水素酸)の補給をせずして、過酸化水素水のみの補
給にて、エッチングレートの経時的減少を抑制するもの
である。その新知見というのは、酸化膜に対するわずか
なエッチングの特性は硫酸の濃度に大きく依存してお
り、一定の濃度以上では、濃度が低くなるほどエッチン
グレートが増大するという知見である(図6参照)。
[Embodiment 4] In the case of Embodiment 3 described above, hydrogen peroxide solution is supplied to make up for the evaporated water, and fluorosulfuric acid (or hydrofluoric acid) is used to make up for the evaporated hydrogen fluoride. (Hydrofluoric acid). On the other hand, in the case of the fourth embodiment, based on a new finding by the present inventor, instead of replenishing fluorosulfuric acid (or hydrofluoric acid), replenishment of only hydrogen peroxide solution was performed. Thus, a decrease in the etching rate over time is suppressed. The new finding is that the slight etching characteristics of an oxide film largely depend on the concentration of sulfuric acid, and that at a certain concentration or higher, the etching rate increases as the concentration decreases (see FIG. 6). .

【0103】図5は本発明の実施の形態4に係る半導体
基板の洗浄装置の概略構成を示す。図5において、実施
の形態3に係る図4におけるのと同じ符号は、実施の形
態4においても同一要素を示すので、ここでは説明を省
略する。
FIG. 5 shows a schematic configuration of an apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 4 according to the third embodiment denote the same elements in the fourth embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0104】実施の形態3(図4)と相違する構成は、
補給の手段として、実施の形態3の場合のフルオロ硫酸
を補給するための第1の洗浄液成分補給手段81がな
く、過酸化水素水を補給するための第2の洗浄液成分補
給手段91のみとなっている点である。補給手段が1つ
であるので、「第2の」を省略し、単に、洗浄液成分補
給手段91と表現する。なお、92は過酸化水素水のタ
ンク、93は定量ポンプ、94はタイマを内蔵したポン
プ制御手段、95は補給配管、96は自動バルブであ
る。
The configuration different from the third embodiment (FIG. 4) is as follows.
As a replenishing means, there is no first cleaning liquid component replenishing means 81 for replenishing fluorosulfuric acid in the case of Embodiment 3, but only a second cleaning liquid component replenishing means 91 for replenishing hydrogen peroxide solution. That is the point. Since the number of replenishing means is one, “second” is omitted, and is simply referred to as cleaning liquid component replenishing means 91. In addition, 92 is a hydrogen peroxide water tank, 93 is a fixed amount pump, 94 is a pump control means having a built-in timer, 95 is a supply pipe, and 96 is an automatic valve.

【0105】次に、以上のように構成された半導体基板
の洗浄装置の動作について説明する。
Next, the operation of the semiconductor substrate cleaning apparatus configured as described above will be described.

【0106】実施の形態3の場合と同様にして、第1の
秤量用タンク65aから約71wt%の硫酸が、第2の
秤量用タンク65bから約6wt%の過酸化水素水が、
第3の秤量用タンク65cから約2.3wt%のフルオ
ロ硫酸が洗浄処理槽61に供給されて強制循環ポンプ6
2による循環によって混合されて洗浄液となり、温度セ
ンサー72とヒーター駆動回路71による恒温制御によ
って洗浄液が約100℃に保たれ、この状態で半導体基
板の洗浄処理が行われる。すなわち、洗浄液の成分のう
ち硫酸は半導体基板50の表面にある異物としての金属
を含む無機物を除去し、過酸化水素水は有機物を除去
し、フルオロ硫酸は自然酸化膜などの不要薄膜をわずか
にエッチングして除去するとともにパーティクルや残渣
などの異物を除去する。除去されたものはフィルタ63
によって捕捉され、循環する洗浄液から除去される。
In the same manner as in the third embodiment, about 71% by weight of sulfuric acid is supplied from the first weighing tank 65a, and about 6% by weight of hydrogen peroxide is supplied from the second weighing tank 65b.
About 2.3 wt% of fluorosulfuric acid is supplied from the third weighing tank 65 c to the cleaning tank 61, and the forced circulation pump 6
The cleaning liquid is mixed by the circulation of 2 and becomes a cleaning liquid. The cleaning liquid is maintained at about 100 ° C. by the constant temperature control by the temperature sensor 72 and the heater driving circuit 71, and the semiconductor substrate is cleaned in this state. That is, among the components of the cleaning solution, sulfuric acid removes inorganic substances including metal as foreign substances on the surface of the semiconductor substrate 50, hydrogen peroxide removes organic substances, and fluorosulfuric acid slightly removes unnecessary thin films such as natural oxide films. In addition to removing by etching, foreign substances such as particles and residues are also removed. Removed filter 63
And is removed from the circulating wash liquid.

【0107】上記の洗浄処理の過程において、洗浄処理
槽61内の洗浄液は常に加熱されているために、洗浄液
中の水分が蒸発し、洗浄液の体積減少や濃度の変化が起
きている。また、過酸化水素水は分解しやすい洗浄液
で、光や洗浄液中の金属不純物の存在により分解し、酸
素と水になる。フルオロ硫酸は加水分解により硫酸とフ
ッ化水素に分解され、フッ化水素が蒸発する可能性が高
い。一方、硫酸は沸点が高く、蒸発しにくい。水分の蒸
発量とフッ化水素の蒸発量とでは、水分の蒸発量の方が
圧倒的に多い。
In the course of the above-described cleaning process, since the cleaning solution in the cleaning tank 61 is constantly heated, the water in the cleaning solution evaporates, and the volume of the cleaning solution is reduced and the concentration of the cleaning solution is changed. Hydrogen peroxide solution is a cleaning solution that is easily decomposed, and is decomposed into oxygen and water by light or the presence of metal impurities in the cleaning solution. Fluorosulfuric acid is decomposed into sulfuric acid and hydrogen fluoride by hydrolysis, and there is a high possibility that hydrogen fluoride evaporates. On the other hand, sulfuric acid has a high boiling point and is difficult to evaporate. The evaporation amount of water is much larger than the evaporation amount of water and the evaporation amount of hydrogen fluoride.

【0108】ところで、本発明者は、実験により、図6
に示すように酸化膜に対するわずかなエッチングの特性
が硫酸の濃度に強く依存しており、約50wt%で最大
を示し、それより高い濃度範囲では、濃度が上昇すると
エッチングレートが急激に低下し、逆に、濃度が低下す
るとエッチングレートが急激に上昇するという事実を初
めて明らかにした。
By the way, the present inventor has shown by experiment that FIG.
As shown in the figure, the slight etching characteristic of the oxide film strongly depends on the concentration of sulfuric acid, and shows a maximum at about 50 wt%. In a higher concentration range, as the concentration increases, the etching rate sharply decreases, Conversely, the inventors have clarified for the first time the fact that as the concentration decreases, the etching rate sharply increases.

【0109】フルオロ硫酸から加水分解で生じたフッ化
水素が蒸発すると、洗浄液のフッ素イオン濃度が低下
し、エッチングレートも低下する。また、過酸化水素水
が分解して酸素と水となり、そのうち水分が高温のため
多量に蒸発するので、硫酸の濃度が上昇し、エッチング
レートが急激に低下することとなる。
When hydrogen fluoride generated by hydrolysis from fluorosulfuric acid evaporates, the concentration of fluorine ions in the cleaning solution decreases, and the etching rate also decreases. Further, the hydrogen peroxide solution is decomposed into oxygen and water, and a large amount of water evaporates due to the high temperature, so that the concentration of sulfuric acid increases and the etching rate sharply decreases.

【0110】しかしながら、半導体基板に対する洗浄作
用の安定性の意味からはトータルの微少エッチング量が
一定であれば、洗浄効果は安定していると考えられる。
However, from the standpoint of the stability of the cleaning action on the semiconductor substrate, it is considered that the cleaning effect is stable if the total amount of fine etching is constant.

【0111】そこで、過酸化水素水を補給するに際し
て、単位時間当たりの補給量が実施の形態3の場合より
も高い割合で補給することとした。補給された過酸化水
素水は分解して水を生成するので、硫酸の濃度は低下す
るが、その低下が当初の71wt%よりも低くなる程度
に、過酸化水素水を補給するのである。そうすると、硫
酸の濃度低下に伴うエッチングレートの上昇が生じる。
このエッチングレートの上昇分で、フッ化水素の蒸発に
伴うエッチングレートの低下分を補い、その結果とし
て、トータルのエッチングレートを一定に保つのであ
る。この場合、実施の形態3の場合のようにフルオロ硫
酸を補給する必要がなくなり、フルオロ硫酸の補給のた
めの設備である第1の洗浄液成分補給手段81が不要と
なり、構造が簡単化されコンパクトになる。
Therefore, when replenishing the hydrogen peroxide solution, the replenishing rate per unit time was determined to be higher than that in the third embodiment. Since the replenished hydrogen peroxide solution decomposes to form water, the concentration of sulfuric acid is reduced, but the hydrogen peroxide solution is replenished to such an extent that the reduction is lower than the initial 71 wt%. Then, the etching rate increases with a decrease in the concentration of sulfuric acid.
The increase in the etching rate compensates for the decrease in the etching rate due to the evaporation of hydrogen fluoride, and as a result, keeps the total etching rate constant. In this case, there is no need to replenish fluorosulfuric acid as in the case of Embodiment 3, and the first cleaning liquid component replenishing means 81, which is a facility for replenishing fluorosulfuric acid, becomes unnecessary, and the structure is simplified and compact. Become.

【0112】過酸化水素水の補給の動作は次のとおりで
ある。制御系73は、各タンク65a,65b,65c
からの洗浄液成分の洗浄処理槽61に対する供給の完了
の信号を過酸化水素水補給のための洗浄液成分補給手段
91のポンプ制御手段94に与える。ポンプ制御手段9
4に内蔵のタイマはその時点から計時動作を開始し、所
定の時間の経過後に補給処理を実行する。すなわち、ポ
ンプ制御手段94は定量ポンプ93を駆動するとともに
自動バルブ96を開動し、過酸化水素水のタンク92か
ら所定量の過酸化水素水を引き込み、補給配管95を介
して洗浄処理槽61に補給する。
The replenishing operation of the hydrogen peroxide solution is as follows. The control system 73 includes the tanks 65a, 65b, 65c
Is supplied to the pump control means 94 of the cleaning liquid component replenishing means 91 for replenishing the hydrogen peroxide solution. Pump control means 9
The timer built in 4 starts a time counting operation from that point in time, and executes a replenishment process after a predetermined time has elapsed. That is, the pump control means 94 drives the metering pump 93 and opens the automatic valve 96 to draw in a predetermined amount of hydrogen peroxide from the hydrogen peroxide tank 92 and to the cleaning tank 61 via the supply pipe 95. Replenish.

【0113】過酸化水素水の補給の時間間隔と補給量と
はそれぞれ次のとおりである。単位時間当たりの補給量
は実施の形態3の場合よりも大きく設定してある。恒温
制御される温度が100℃の条件のもとでは、例えば、
過酸化水素水を、1分ごとに150cc程度の割合で補
給する。
The replenishing time interval and the replenishing amount of the hydrogen peroxide solution are as follows. The supply amount per unit time is set to be larger than that in the third embodiment. Under the condition that the temperature controlled at a constant temperature is 100 ° C., for example,
Hydrogen peroxide solution is replenished at a rate of about 150 cc per minute.

【0114】上記の場合には、所定時間おきに所定量の
補給を行うようにしたが、このような間欠的な補給に代
えて、上記の単位時間当たりの補給量に見合う状態で連
続補給するように構成してもよい。
In the above case, a predetermined amount of replenishment is performed every predetermined time. Instead of such intermittent replenishment, continuous replenishment is performed in a state corresponding to the above-described replenishment amount per unit time. It may be configured as follows.

【0115】半導体基板に対する洗浄処理が終了する
と、実施の形態3の場合と同様に水洗槽に移して、半導
体基板に残留付着している洗浄液が洗い落とされる。水
洗後は乾燥手段、例えばスピンドライヤあるいはIPA
蒸気乾燥装置などによって半導体基板の乾燥が行われ
る。
When the cleaning process for the semiconductor substrate is completed, the semiconductor substrate is moved to a washing tank as in the third embodiment, and the cleaning liquid remaining on the semiconductor substrate is washed away. After washing with water, drying means such as spin dryer or IPA
The semiconductor substrate is dried by a steam drying device or the like.

【0116】洗浄処理槽61内の洗浄液は繰り返し使用
する。すなわち、次の半導体基板をセットしたキャリア
を浸漬しての洗浄処理を繰り返す。
The cleaning liquid in the cleaning tank 61 is used repeatedly. That is, the cleaning process in which the carrier on which the next semiconductor substrate is set is immersed is repeated.

【0117】なお、自然酸化膜などの不要薄膜とパーテ
ィクルや残渣などの異物を除去するためのフッ素含有化
合物としては、フルオロ硫酸のほかにフッ化水素酸(フ
ッ酸水溶液)を用いることもでき、この場合も、過酸化
水素水の単位時間当たり所定量の間欠的または連続的な
補給により、洗浄処理槽の外部開放状態での洗浄処理に
おけるエッチングレートの経時的低下に対する抑制の効
果は同様に確保される。
As a fluorine-containing compound for removing unnecessary thin films such as a natural oxide film and foreign matters such as particles and residues, hydrofluoric acid (aqueous hydrofluoric acid solution) can be used in addition to fluorosulfuric acid. Also in this case, the intermittent or continuous replenishment of a predetermined amount of the hydrogen peroxide solution per unit time ensures the same effect of suppressing the etching rate from decreasing over time in the cleaning process with the cleaning tank open to the outside. Is done.

【0118】以上のように本実施の形態4の半導体基板
の洗浄装置においては、洗浄液の恒温制御状態で、水分
およびフッ化水素の蒸発に伴うエッチングレートの低下
分を補えるだけのエッチングレートの増加をもたらす硫
酸の濃度低下が生じるのに充分な単位時間当たりの量の
過酸化水素水を補給するように構成したので(過酸化水
素水は分解によって水分を生成しやすく、その水分によ
り硫酸濃度を低下させエッチングレートを上げる)、フ
ルオロ硫酸の補給の必要がなくなり、フルオロ硫酸補給
のための設備である第1の洗浄液成分補給手段81を不
要化し、構造を簡単化しコンパクト化を達成しながら、
トータルのエッチングレートを一定に保つことができる
ようになる。したがって、同じ洗浄液の繰り返し使用可
能回数を従来に比べて非常に大幅に増加させることがで
き、スループットを上げるとともにコストダウンを図る
ことができる。
As described above, in the apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to the fourth embodiment, an increase in the etching rate sufficient to compensate for a decrease in the etching rate due to evaporation of moisture and hydrogen fluoride under a constant temperature control of the cleaning liquid. The hydrogen peroxide solution is configured to supply a sufficient amount of hydrogen peroxide solution per unit time to cause a decrease in the sulfuric acid concentration that causes sulfuric acid. Lowering the etching rate), eliminating the need for replenishing fluorosulfuric acid, eliminating the need for the first cleaning liquid component replenishing means 81 which is a facility for replenishing fluorosulfuric acid, while simplifying the structure and achieving compactness.
The total etching rate can be kept constant. Therefore, the number of times that the same cleaning liquid can be used repeatedly can be greatly increased as compared with the related art, so that the throughput can be increased and the cost can be reduced.

【0119】なお、実施の形態1でなお書きで記載した
事柄は、本実施の形態4においても当てはめることがで
きる事項については当てはまるものとする。
It is to be noted that the matters described in the description of the first embodiment also apply to matters which can be applied also in the fourth embodiment.

【0120】以上で実施の形態4の説明を終える。The description of the fourth embodiment has been completed.

【0121】なお、上記いずれの実施の形態において
も、フッ素含有化合物としてフルオロ硫酸またはフッ化
水素酸を用いる場合について説明したが、本発明におい
ては、フッ化水素酸としてこれに限定されるものではな
く、二フッ化スルフリル(SO22 )を用いてもよ
い。また、フルオロ硫酸とフッ化水素酸との混用、フル
オロ硫酸と二フッ化スルフリルとの混用、フッ化水素酸
と二フッ化スルフリルとの混用、あるいは、フルオロ硫
酸とフッ化水素酸と二フッ化スルフリルとの混用であっ
てもよい。これらのうちのいずれかと、硫酸および過酸
化水素水とを混合したものを洗浄液とするのである。
In each of the above embodiments, the case where fluorosulfuric acid or hydrofluoric acid is used as the fluorine-containing compound has been described. However, in the present invention, hydrofluoric acid is not limited to this. Instead, sulfuryl difluoride (SO 2 F 2 ) may be used. Also, a mixture of fluorosulfuric acid and hydrofluoric acid, a mixture of fluorosulfuric acid and sulfuryl difluoride, a mixture of hydrofluoric acid and sulfuryl difluoride, or a mixture of fluorosulfuric acid and hydrofluoric acid and difluorinated acid It may be mixed with sulfuryl. A mixture of any of these and sulfuric acid and hydrogen peroxide solution is used as a cleaning liquid.

【0122】二フッ化スルフリルを用いた場合のフッ素
イオン濃度を安定化させる可逆的平衡反応の式は、 SO22+OH- ← → HSO3F+F- となる。すなわち、二フッ化スルフリルと水酸イオンと
の反応により、フルオロ硫酸とフッ素イオンとが生成さ
れ、また、その逆の反応も生じる。硫酸と過酸化水素水
との混合液は酸性であるため、OH-イオンの濃度が小
さく、上記の反応が起こりにくいので、フルオロ硫酸
(HSO3F)を硫酸と過酸化水素水との混合液に添加
する場合よりもエッチングレートが安定する。
The formula of the reversible equilibrium reaction for stabilizing the fluorine ion concentration when sulfuryl difluoride is used is as follows: SO 2 F 2 + OH ← → HSO 3 F + F That is, the reaction between sulfuryl difluoride and hydroxyl ion generates fluorosulfuric acid and fluorine ion, and the reverse reaction occurs. Since the mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide is acidic, the concentration of OH - ions is low and the above reaction is unlikely to occur. Therefore, fluorosulfuric acid (HSO 3 F) is mixed with sulfuric acid and hydrogen peroxide. The etching rate is more stable than in the case where it is added.

【0123】また、半導体基板表面から有機物を除去す
るための酸化性物質として過酸化水素水を使用したが、
これに代えてオゾンを用いてもよい。実施の形態4の場
合に、過酸化水素水を補給することに代えて、過酸化水
素水と水とを補給するようにしてもよい。補給した水で
洗浄液を薄めることにより、硫酸濃度を低下させて、フ
ッ化水素蒸発によるエッチングレート低下分だけエッチ
ングレートを上昇させるのである。
Further, hydrogen peroxide was used as an oxidizing substance for removing organic substances from the surface of the semiconductor substrate.
Alternatively, ozone may be used. In the case of Embodiment 4, instead of supplying hydrogen peroxide water, hydrogen peroxide water and water may be supplied. By diluting the cleaning solution with the replenished water, the concentration of sulfuric acid is reduced, and the etching rate is increased by an amount corresponding to the decrease in the etching rate due to evaporation of hydrogen fluoride.

【0124】[0124]

【発明の効果】本発明に係る半導体基板の洗浄装置によ
れば、強酸性物質とフッ素含有化合物とを含む洗浄液あ
るいは強酸性物質と酸化性物質とフッ素含有化合物とを
含む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、洗浄処理槽の内部で
洗浄液によって半導体基板の表面を洗浄するに際して、
半導体基板を挿入した洗浄処理槽の開口部を蓋体で密閉
し、密封状態の洗浄処理槽内において半導体基板表面を
洗浄することにより、洗浄中に洗浄液成分が蒸発して
も、それが外部に流出することを防止でき、不要薄膜に
対するわずかなエッチングに寄与するフッ素イオンの濃
度の低下を抑制し、ひいては不要薄膜に対するエッチン
グレートの経時的低下を抑制し、洗浄液の繰り返し使用
回数を大幅に伸ばすことが可能となり、スループットを
上げるとともにコストダウンを図ることができる。
According to the semiconductor substrate cleaning apparatus of the present invention, a cleaning liquid containing a strongly acidic substance and a fluorine-containing compound or a cleaning liquid containing a strongly acidic substance, an oxidizing substance and a fluorine-containing compound is supplied to the cleaning tank. When supplying and cleaning the surface of the semiconductor substrate with the cleaning liquid inside the cleaning bath,
The opening of the cleaning bath into which the semiconductor substrate is inserted is sealed with a lid, and the surface of the semiconductor substrate is cleaned in the sealed cleaning bath. It is possible to prevent outflow, and to suppress a decrease in the concentration of fluorine ions that contributes to slight etching of the unnecessary thin film, thereby suppressing a temporal decrease in the etching rate of the unnecessary thin film, and significantly increasing the number of times the cleaning liquid is repeatedly used. It is possible to increase the throughput and reduce the cost.

【0125】また、蒸発した成分を凝縮器によって凝縮
液化し、その液化した成分を回収配管を介して洗浄処理
槽に回収することにより、洗浄処理槽の内圧が異常上昇
するのを防止し、しかも液化した成分を回収することで
損失をなくし、上記の抑制作用を充分に発揮させること
ができる。
Further, the evaporated component is condensed and liquefied by the condenser, and the liquefied component is collected in the cleaning tank through the recovery pipe, thereby preventing the internal pressure of the cleaning tank from abnormally increasing. By recovering the liquefied component, the loss can be eliminated and the above-mentioned suppressing action can be sufficiently exerted.

【0126】また、酸化性物質(特に過酸化水素水)が
分解して生成された水分のうち蒸発した水分量を補うた
めに酸化性物質を補給し、フッ素含有化合物が分解して
生成されたフッ化水素のうち蒸発したフッ化水素量を補
うためにフッ素含有化合物を補給することにより、洗浄
処理槽に特に蓋体を設ける必要をなくし、蒸発で不足し
た水分量を補給した酸化性物質の分解によって補うこと
で、洗浄処理槽内での洗浄液の循環が止まったり洗浄液
の液位が下がって半導体基板が露出するといったことを
防止して所期通りに洗浄を進めながら、フッ素含有化合
物の補給によって不要薄膜に対するわずかなエッチング
に寄与するフッ素イオンの濃度の低下を抑制し、ひいて
は不要薄膜に対するエッチングレートの経時的低下を抑
制するという上記の機能を発揮させることができる。
The oxidizing substance (especially hydrogen peroxide solution) is replenished with an oxidizing substance in order to compensate for the amount of evaporated water among the water generated by decomposition, and the fluorine-containing compound is generated by decomposition. By replenishing the fluorine-containing compound in order to compensate for the amount of hydrogen fluoride evaporated out of the hydrogen fluoride, it is not necessary to particularly provide a lid in the cleaning tank, and the oxidizing substance which has replenished the amount of water shortaged by evaporation is eliminated. Replenishment by decomposition prevents the cleaning solution from circulating in the cleaning tank or lowering the level of the cleaning solution to expose the semiconductor substrate. By suppressing a decrease in the concentration of fluorine ions contributing to a slight etching of the unnecessary thin film by the above, it is possible to suppress a temporal decrease of the etching rate for the unnecessary thin film. It is possible to perform the function.

【0127】また、強酸性物質(特に硫酸)と酸化性物
質(特に過酸化水素水)とフッ素含有化合物とを含む洗
浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄液に浸漬した半導
体基板の表面を前記洗浄液によって洗浄するに際して、
酸化性物質(過酸化水素水)が分解して生成された水分
が蒸発したことに伴うエッチングレートの低下分を強酸
性物質(硫酸)の濃度低下によるエッチングレートの上
昇分で補うために、分解によって水分を生成する酸化性
物質(過酸化水素水)を補給し、補給した酸化性物質
(過酸化水素水)の分解による水分生成によって強酸性
物質(硫酸)の濃度低下を生じさせることにより、「不
要薄膜に対するわずかなエッチングの特性は強酸性物質
(特に硫酸)の濃度に大きく依存しており、一定の濃度
以上では、濃度が低くなるほどエッチングレートが増大
する」という本発明者による新知見を活かして、充分な
量の酸化性物質(特に過酸化水素水)を補給し、その分
解によって生成される水分で強酸性物質(硫酸)の濃度
を低下させ、これに伴ってエッチングレートを上昇させ
て、フッ化水素蒸発によるエッチングレートの低下分を
補い、結果として、フッ素含有化合物の補給をせずし
て、エッチングレートの経時的低下を実質的に抑制し、
トータルの微少エッチング量を一定として洗浄効果を安
定化させ、不要薄膜に対するエッチングレートの経時的
低下を抑制するという機能を発揮させながら、フッ素含
有化合物の補給の手段が不要になる分だけ、構造を簡単
化しコンパクト化することができる。
A cleaning solution containing a strongly acidic substance (particularly sulfuric acid), an oxidizing substance (particularly hydrogen peroxide solution) and a fluorine-containing compound is supplied to a cleaning tank, and the surface of the semiconductor substrate immersed in the cleaning liquid is cleaned. When cleaning with a cleaning solution,
Decomposition is performed to compensate for the decrease in the etching rate due to the evaporation of water generated by the decomposition of the oxidizing substance (hydrogen peroxide solution) with the increase in the etching rate due to the decrease in the concentration of the strongly acidic substance (sulfuric acid). By replenishing the oxidizing substance (hydrogen peroxide solution) that generates moisture by the generation of water by the decomposition of the replenished oxidizing substance (hydrogen peroxide solution), the concentration of the strongly acidic substance (sulfuric acid) is reduced, The inventor of the present invention has found that the characteristics of slight etching of an unnecessary thin film greatly depend on the concentration of a strongly acidic substance (particularly, sulfuric acid). Above a certain concentration, the etching rate increases as the concentration decreases. Utilize it to replenish a sufficient amount of oxidizing substances (especially hydrogen peroxide solution) and reduce the concentration of strongly acidic substances (sulfuric acid) with the water generated by the decomposition. Raising the etching rate I, compensate a decrease amount of the etching rate due to hydrogen fluoride evaporation, as a result, and without supplementation of fluorine-containing compound, substantially inhibit the temporal decrease in the etching rate,
The cleaning effect is stabilized by keeping the total fine etching amount constant, and the function of suppressing the deterioration of the etching rate for unnecessary thin films with the lapse of time is exhibited. It can be simplified and made compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1に係る半導体基板の洗浄
装置の概略構成を示す構造説明図である。
FIG. 1 is a structural explanatory view showing a schematic configuration of a semiconductor substrate cleaning apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態および従来の技術における
酸化膜に対するエッチングレートの時間変化を示す特性
図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a change over time of an etching rate for an oxide film in the embodiment of the present invention and the conventional technique.

【図3】本発明の実施の形態2に係る半導体基板の洗浄
装置の概略構成を示す構造説明図である。
FIG. 3 is a structural explanatory view illustrating a schematic configuration of a semiconductor substrate cleaning apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態3に係る半導体基板の洗浄
装置の概略構成を示す構造説明図である。
FIG. 4 is a structural explanatory view showing a schematic configuration of a semiconductor substrate cleaning apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態4に係る半導体基板の洗浄
装置の概略構成を示す構造説明図である。
FIG. 5 is a structural explanatory view illustrating a schematic configuration of a semiconductor substrate cleaning apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】実施の形態4の半導体基板の洗浄装置の発明の
根拠となった、本発明者の新知見に係る、酸化膜に対す
るわずかなエッチングの特性は硫酸の濃度に大きく依存
しており、一定の濃度以上では、濃度が低くなるほどエ
ッチングレートが増大するという事実を示すための、硫
酸濃度と酸化膜エッチングレートの関係を示す特性図で
ある。
FIG. 6 shows a new finding of the present inventors, which is the basis of the invention of the semiconductor substrate cleaning apparatus according to the fourth embodiment, and the slight etching characteristics of the oxide film largely depend on the concentration of sulfuric acid; FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a sulfuric acid concentration and an oxide film etching rate to show the fact that the etching rate increases as the concentration decreases above a certain concentration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……洗浄処理槽 1a…内槽 1b…外槽 1c…開口部 2……蓋体 3……圧力計 4……強制循環ポンプ 5……フィルタ 6a…強酸性物質としての硫酸を一時貯留する第1の秤
量用タンク 6b…酸化性物質としての過酸化水素水を一時貯留する
第2の秤量用タンク 6c…フッ素含有化合物としてのフルオロ硫酸を一時貯
留する第3の秤量用タンク 9……排気ポート 10……ガスケット 21……ヒーター 23……純水供給配管 30……凝縮器 31……回収配管 32……冷却水配管 50……半導体基板 51……半導体基板のキャリア 58……温度センサー 61……洗浄処理槽 61a…内槽 61b…外槽 62……強制循環ポンプ 63……フィルタ 65a…強酸性物質としての硫酸を一時貯留する第1の
秤量用タンク 65b…酸化性物質としての過酸化水素水を一時貯留す
る第2の秤量用タンク 65c…フッ素含有化合物としてのフルオロ硫酸を一時
貯留する第3の秤量用タンク 70……ヒーター 72……温度センサー 81……例えばフルオロ硫酸を補給する第1の洗浄液成
分補給手段 82……フルオロ硫酸のタンク 83……定量ポンプ 84……ポンプ制御手段 91……例えば過酸化水素水を補給する第2の洗浄液成
分補給手段あるいは単に洗浄液成分補給手段 92……過酸化水素水のタンク 93……定量ポンプ 94……ポンプ制御手段
Reference Signs List 1 cleaning treatment tank 1a inner tank 1b outer tank 1c opening 2 lid 3 pressure gauge 4 forced circulation pump 5 filter 6a sulfuric acid as a strong acid substance is temporarily stored First weighing tank 6b: A second weighing tank for temporarily storing a hydrogen peroxide solution as an oxidizing substance 6c: A third weighing tank for temporarily storing a fluorosulfuric acid as a fluorine-containing compound 9: Exhaust Port 10 Gasket 21 Heater 23 Pure water supply pipe 30 Condenser 31 Recovery pipe 32 Cooling water pipe 50 Semiconductor substrate 51 Semiconductor substrate carrier 58 Temperature sensor 61 ... Cleaning treatment tank 61a ... Inner tank 61b ... Outer tank 62 ... ... forced circulation pump 63 ... Filter 65a ... First weighing tank 65b for temporarily storing sulfuric acid as a strongly acidic substance ... Oxidizing substance Second weighing tank 65c for temporarily storing hydrogen peroxide solution as a third weighing tank for temporarily storing fluorosulfuric acid as a fluorine-containing compound 70 heater 72 temperature sensor 81 for example fluorosulfuric acid First cleaning liquid component replenishing means 82 for replenishing water 82 tank of fluorosulfuric acid 83... Metering pump 84... Pump control means 91... Second cleaning liquid component replenishing means for replenishing hydrogen peroxide solution or simply cleaning liquid component Replenishing means 92 ... tank of hydrogen peroxide water 93 ... metering pump 94 ... pump control means

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強酸性物質とフッ素含有化合物とを含む
洗浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄処理槽の内部に
その開口部から挿入した半導体基板の表面を前記洗浄液
によって洗浄する半導体基板の洗浄装置において、前記
洗浄処理槽の開口部を密閉する蓋体を設け、密封状態の
洗浄処理槽内において半導体基板表面を洗浄することを
特徴とする半導体基板の洗浄装置。
A cleaning liquid containing a strongly acidic substance and a fluorine-containing compound is supplied to a cleaning tank, and the surface of the semiconductor substrate inserted into the cleaning tank through an opening thereof is cleaned with the cleaning liquid. A cleaning apparatus for a semiconductor substrate, comprising: a lid for closing an opening of the cleaning tank; and cleaning a surface of the semiconductor substrate in the sealed cleaning tank.
【請求項2】 強酸性物質と酸化性物質とフッ素含有化
合物とを含む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄処
理槽の内部にその開口部から挿入した半導体基板の表面
を前記洗浄液によって洗浄する半導体基板の洗浄装置に
おいて、前記洗浄処理槽の開口部を密閉する蓋体を設
け、密封状態の洗浄処理槽内において半導体基板表面を
洗浄することを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
2. A cleaning liquid containing a strongly acidic substance, an oxidizing substance and a fluorine-containing compound is supplied to a cleaning tank, and the surface of the semiconductor substrate inserted into the cleaning tank from an opening thereof is cleaned with the cleaning liquid. An apparatus for cleaning a semiconductor substrate, comprising: a lid for sealing an opening of the cleaning tank; and cleaning a surface of the semiconductor substrate in the sealed cleaning tank.
【請求項3】 洗浄処理槽に、蒸発した成分を凝縮する
凝縮器を連設してあるとともに、前記凝縮器で液化した
成分を前記洗浄処理槽に回収する回収配管を連設してあ
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半
導体基板の洗浄装置。
3. A condenser for condensing the evaporated components is connected to the cleaning tank, and a recovery pipe for collecting the components liquefied by the condenser in the cleaning tank is connected to the cleaning tank. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 強酸性物質と酸化性物質とフッ素含有化
合物とを含む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄液
に浸漬した半導体基板の表面を前記洗浄液によって洗浄
する半導体基板の洗浄装置において、酸化性物質が分解
して生成された水分のうち蒸発した水分量を補うために
酸化性物質を補給する手段と、フッ素含有化合物が分解
して生成されたフッ化水素のうち蒸発したフッ化水素量
を補うためにフッ素含有化合物を補給する手段とを備え
たことを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
4. A cleaning apparatus for a semiconductor substrate, comprising supplying a cleaning solution containing a strongly acidic substance, an oxidizing substance and a fluorine-containing compound to a cleaning tank and cleaning a surface of the semiconductor substrate immersed in the cleaning liquid with the cleaning liquid. Means for replenishing the oxidizing substance in order to compensate for the amount of water evaporated out of the water generated by the decomposition of the oxidizing substance, and evaporating hydrogen fluoride out of the hydrogen fluoride generated by the decomposition of the fluorine-containing compound Means for replenishing a fluorine-containing compound to supplement the amount.
【請求項5】 強酸性物質が硫酸であることを特徴とす
る請求項1から請求項4までのいずれかに記載の半導体
基板の洗浄装置。
5. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the strongly acidic substance is sulfuric acid.
【請求項6】 フッ素含有化合物がフルオロ硫酸である
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか
に記載の半導体基板の洗浄装置。
6. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the fluorine-containing compound is fluorosulfuric acid.
【請求項7】 フッ素含有化合物がフッ化水素酸である
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか
に記載の半導体基板の洗浄装置。
7. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the fluorine-containing compound is hydrofluoric acid.
【請求項8】 フッ素含有化合物が二フッ化スルフリル
であることを特徴とする請求項1から請求項5までのい
ずれかに記載の半導体基板の洗浄装置。
8. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the fluorine-containing compound is sulfuryl difluoride.
【請求項9】 酸化性物質が過酸化水素水であることを
特徴とする請求項2から請求項8までのいずれかに記載
の半導体基板の洗浄装置。
9. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 2, wherein the oxidizing substance is aqueous hydrogen peroxide.
【請求項10】 酸化性物質がオゾンであることを特徴
とする請求項2から請求項8までのいずれかに記載の半
導体基板の洗浄装置。
10. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 2, wherein the oxidizing substance is ozone.
【請求項11】 洗浄液として、強酸性物質が硫酸であ
り、フッ素含有化合物がフルオロ硫酸である洗浄液を用
いることを特徴とする請求項1または請求項3に記載の
半導体基板の洗浄装置。
11. The semiconductor substrate cleaning apparatus according to claim 1, wherein the cleaning liquid is a cleaning liquid in which the strongly acidic substance is sulfuric acid and the fluorine-containing compound is fluorosulfuric acid.
【請求項12】 洗浄液として、強酸性物質が硫酸であ
り、酸化性物質が過酸化水素水であり、フッ素含有化合
物がフルオロ硫酸である洗浄液を用いることを特徴とす
る請求項2から請求項4までのいずれかに記載の半導体
基板の洗浄装置。
12. The cleaning solution according to claim 2, wherein the strongly acidic substance is sulfuric acid, the oxidizing substance is aqueous hydrogen peroxide, and the fluorine-containing compound is fluorosulfuric acid. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the above.
【請求項13】 強酸性物質と酸化性物質とフッ素含有
化合物とを含む洗浄液を洗浄処理槽に供給し、前記洗浄
液に浸漬した半導体基板の表面を前記洗浄液によって洗
浄する半導体基板の洗浄装置において、酸化性物質が分
解して生成された水分が蒸発したことに伴うエッチング
レートの低下分を強酸性物質の濃度低下によるエッチン
グレートの上昇分で補うために、分解によって水分を生
成する酸化性物質を補給する手段を備え、補給した酸化
性物質の分解による水分生成によって強酸性物質の濃度
低下を生じるように構成したことを特徴とする半導体基
板の洗浄装置。
13. A semiconductor substrate cleaning apparatus for supplying a cleaning liquid containing a strongly acidic substance, an oxidizing substance, and a fluorine-containing compound to a cleaning tank, and cleaning a surface of the semiconductor substrate immersed in the cleaning liquid with the cleaning liquid. In order to compensate for the decrease in the etching rate due to the evaporation of the water generated by the decomposition of the oxidizing substance with the increase in the etching rate due to the decrease in the concentration of the strongly acidic substance, the oxidizing substance that generates water by decomposition is used. An apparatus for cleaning a semiconductor substrate, comprising a replenishing means, wherein the concentration of a strongly acidic substance is reduced by the generation of water by the decomposition of a replenished oxidizing substance.
【請求項14】 強酸性物質が硫酸であり、酸化性物質
が過酸化水素水であることを特徴とする請求項13に記
載の半導体基板の洗浄装置。
14. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 13, wherein the strongly acidic substance is sulfuric acid, and the oxidizing substance is aqueous hydrogen peroxide.
【請求項15】 フッ素含有化合物がフルオロ硫酸また
はフッ化水素酸または二フッ化スルフリルのいずれかで
ある請求項14に記載の半導体基板の洗浄装置。
15. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to claim 14, wherein the fluorine-containing compound is one of fluorosulfuric acid, hydrofluoric acid, and sulfuryl difluoride.
【請求項16】 補給する手段が一定時間毎に一定量を
補給するように構成されていることを特徴とする請求項
4または請求項13または請求項14または請求項15
のいずれかに記載の半導体基板の洗浄装置。
16. The replenishing means is configured to replenish a constant amount at regular time intervals.
The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the above.
【請求項17】 補給する手段が単位時間当たりの補給
量を一定にして連続的に補給するように構成されている
ことを特徴とする請求項4または請求項13または請求
項14または請求項15のいずれかに記載の半導体基板
の洗浄装置。
17. The replenishing means is configured to continuously replenish with a constant replenishing amount per unit time. The apparatus for cleaning a semiconductor substrate according to any one of the above.
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