JPH1064861A - ウエハの洗浄方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄処理から次工程の装置までの搬送すべて
を窒素ガス雰囲気中で行なうことを可能にしたウエハの
洗浄装置を提供する。 【解決手段】 不活性ガスでパージされた搬送ボックス
１２内に収納された複数枚のウエハ６を、不活性ガス雰
囲気中で、同じく不活性ガスでパージされた処理ボック
ス１内に移し、洗浄処理を行った後、再び不活性ガス雰
囲気中で前記搬送ボックス１２内に戻して収納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造工程中のウエハ処理工程において使用されるウエハの
洗浄方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常の半導体デバイス製造工程において
は、その中のいくつかの工程で種々の洗浄が行われる。
例えば、酸化工程や成膜工程における洗浄について説明
すると、それらの工程前のウエハ表面はパーティクル、
メタル、有機物、自然酸化膜などで汚染されている。こ
れらの汚染はそれ以前の半導体デバイス製造工程で生ず
る。例えば、製造装置でのウエハ処理や搬送中あるいは
クリーンルーム内での保管中にウエハ表面が汚染され
る。また、作業者による作業中や持ち運び中などにも汚
染される。このようにウエハが汚染されたまま酸化や成
膜処理を行うと、その半導体デバイスは不良となってし
まうため、酸化工程や成膜工程の前に（１）アンモニア
・過酸化水素混合液、（２）塩酸・過酸化水素混合液、
（３）希フッ酸、（４）超純水リンスなどを組み合わせ
た洗浄を行う。このようにしてウエハを洗浄、乾燥した
後に、酸化、成膜工程へ搬送する。

【０００３】上記ウエハの洗浄は、従来では、バッチ式
の多槽式洗浄機や枚葉スピン洗浄機を用いて大気中でウ
エハを洗浄処理するものがほとんどであった。このよう
な洗浄法によれば、洗浄処理中のウエハに大気中の酸素
による酸化被膜が形成されるという問題点があった。

【０００４】そこで、最近になって、洗浄処理中のウエ
ハに酸化被膜が形成されないようにするため、窒素ガス
雰囲気中でウエハを洗浄処理する装置が実用化されてき
た。このような従来の洗浄装置として、特開平３ー２４
２９３２、同４ー１２４８２５、同５ー１６００９５、
同６ー１８１１９１等が提案されている。一方、洗浄処
理後、次工程（酸化工程や成膜工程）にウエハを搬送す
るための搬送ボックスとして、内部を窒素ガスパージす
るものが開発され用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、洗浄処理自体は窒素ガス雰囲気中で
行われ酸化被膜等の形成が防止されるが、洗浄後は大気
に晒した状態で、搬送ボックスに収納し、内部を窒素ガ
スパージして次工程の装置までウエハを搬送するもので
あった。即ち、洗浄処理および搬送はそれぞれ窒素ガス
雰囲気中で行われるが、洗浄室と搬送手段との間の移行
は大気中で行われていた。従って、洗浄処理から次工程
の装置までの搬送すべてを窒素ガス雰囲気中で行なうも
のではなく、そのため、大気からの汚染、大気中の酸素
による自然酸化膜の成長等の問題点があった。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みな
されたものであって、洗浄処理から次工程の装置までの
搬送すべてを窒素ガス雰囲気中で行なうことを可能にし
たウエハの洗浄方法および装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、不活性ガスでパージされた搬送
ボックス内に収納された複数枚のウエハを、不活性ガス
雰囲気中で、同じく不活性ガスでパージされた処理ボッ
クス内に移し、この処理ボックス内で洗浄処理を行った
後、不活性ガス雰囲気中で前記搬送ボックス内に戻して
収納することを特徴とするウエハの洗浄方法を提供す
る。また、本発明においては、複数枚のウエハを収納
し、内部が不活性ガスパージされた搬送ボックスを外部
との気密を保った状態で着脱可能なセット部と、前記搬
送ボックスから取り出されたウエハを洗浄処理する洗浄
部と、前記搬送ボックスと洗浄部間でウエハの移送を行
なう搬送部とを有し、内部を不活性ガスでパージ可能な
ウエハの洗浄装置を提供する。

【０００８】上記方法および装置によれば、ウエハの搬
送ボックスからの取り出し、ウエハの洗浄処理、ウエハ
の搬送ボックスへの収納のすべてが窒素ガスでパージさ
れた処理ボックス内で行なわれるので、ウエハを洗浄処
理し次工程の装置に搬送するまでの間、ウエハを大気に
晒すことがなくなり、その間の大気による汚染、大気中
の酸素による自然酸化膜の成長等を防止することができ
る。次工程においても、その装置の窒素ガスパージされ
た処理室内に、窒素ガスパージされた搬送ボックスをそ
のまま搬入し、窒素ガス雰囲気内において、ウエハを取
り出し処理することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記洗浄部は、枚葉スピン洗浄機からなることを特徴と
する。別の好ましい実施の形態においては、前記搬送部
は、ウエハのエッジ部を保持して一枚ずつ移送するウエ
ハ移送手段を具備したことを特徴とする。さらに別の好
ましい実施の形態においては、前記不活性ガスを窒素ガ
スとしたことを特徴とする。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明に係るウエハの洗浄装置の実
施の一例を示す全体構成図である。この洗浄装置は、処
理ボックス１内にウエハ洗浄部２とウエハ搬送部３と搬
送ボックスセット部４を備える。前記処理ボックス１
は、内部が不活性ガスである窒素ガスでパージ可能であ
る。また、図示しない真空排気装置に連結され内部を真
空排気し、気密状態に保持することができる。

【０００１１】前記ウエハ洗浄部２には、枚葉スピン洗
浄機５が設置されている。この枚葉スピン洗浄機５は、
上部にウエハ６の出入口７が開口する洗浄カップ８およ
びこの洗浄カップ８内でウエハ６を把持して回転させる
洗浄チャック９を有する。この洗浄チャック９は、真空
吸引、静電吸引あるいは爪やクリップ等の機械的手段に
よりウエハを保持し、モータＭの駆動で回転する。この
洗浄チャック９の上方には、ウエハ６に対向させて洗浄
液等（即ち、アンモニア・過酸化水素混合液、塩酸・過
酸化水素混合液、希フッ酸、オゾン水などの洗浄液、お
よび超純水）を吹き付ける洗浄ノズル１０を設ける。ま
た、前記出入口７には開閉自在のカバー１１を設け、さ
らに、洗浄カップ８の下部には排気口２１と排液口２２
を有する気・液分離部２０を設ける構成である。この枚
葉スピン洗浄機５は、処理ボックス１内の窒素ガス雰囲
気中で１枚のウエハ６を洗浄チャック９で把持しこれを
回転させながら洗浄ノズル１０から前述の洗浄液等をか
けて洗浄処理する。洗浄液や排液および排気はそれぞれ
図示しない洗浄液管、排液管および排気管を介して処理
ボックス外部と連通する。各配管は、当然気密シールを
介して処理ボックス１の壁を貫通し、内部の気装を保
つ。

【００１２】前記ウエハ搬送部３には、ウエハ６をまと
めて搬送する搬送ボックス１２のカセット１６を前記処
理ボックス１内外に搬入・搬出するためのエレベータ１
３と、カセット１６内のウエハ６を１枚ずつ出入れする
ウエハ移送用の保持具１４とを備える。前記搬送ボック
ス１２は、底板１５上にウエハ６を収納するカセット１
６を載置し、その上側を下面が開口する箱体１７で覆っ
て内部を気密状態にする構成である。この搬送ボックス
１２の内部は前工程の例えばアッシング工程（レジスト
を剥離する工程）の装置内で不活性ガスである窒素ガス
でパージされている。前記カセット１６には、水平姿勢
のウエハ６が上下方向に所定間隔をあけて複数枚セット
されている。この搬送ボックス１２は、気密状態のまま
処理ボックス１のセット部４に装着され、その箱体１７
が処理ボックス１の搬入・搬出口１８を気密的に塞ぎ、
その内部のカセット１６が底板１５とともに外部との気
密を保ったままエレベータ１３により処理ボックス１内
に移送される。

【００１３】前記エレベータ１３は前記搬送ボックス１
２が前記処理ボックス１にセットされていないときは、
処理ボックス１の搬入・搬出口１８を塞ぎ、処理ボック
ス１内を密封状態にしている。なお、処理ボックス１の
搬入・搬出口１８をエレベータ１３により密封する構成
に代えて、搬入・搬出口１８に開閉可能な気密封止用の
扉を設け、エレベータは封止機能をもたず、カセットの
上下移行動作のみを行わせてもよい。また、特に気密的
な扉を設けず、搬送ボックス１２がセットされその箱体
１７で搬入・搬出口１８を気密的に封止した後にこの気
密状態で処理ボックス１内を窒素ガスでパージしてもよ
い。ウエハ移送手段である前記保持具１４は、例えばウ
エハ６のエッジを挟んで保持し、あるいはウエハ６のエ
ッジの一部を受けて保持し、これをウエハ洗浄部２まで
移送、洗浄後ウエハをカセット１６に戻す。

【００１４】図２〜図１０は上記構成の洗浄装置の動作
を順に示した説明図である。これらの図に基づいて動作
を説明すると、先ず図２（１）に示すように、前工程の
装置内で窒素ガスパージされた搬送ボックス１２を処理
ボックス１の搬入・搬出口１８に向けて移送する。搬入
・搬出口１８まできた搬送ボックス１２を、図２（２）
に示すように、処理ボックス１の搬入・搬出口１８を塞
いでいるエレベータ１３上にセットする。次いでエレベ
ータ１３が搬送ボックス１２内のカセット１６を底板１
５とともに下降させる。その際、搬送ボックス１２の箱
体１７はセットされた場所で処理ボックス１の搬入・搬
出口１８を塞ぎ内部を窒素ガス雰囲気に維持する。

【００１５】エレベータ１３が所定位置まで下降する
と、保持具１４がカセット１６内の一番上のウエハ６の
周縁部外側からエッジを挟む動作が開始される（図３
（３））。一番上のウエハ６は、図３（４）で示すよう
に、保持具１４で挟まれて保持されスピン洗浄機５に向
けて矢印Ｐ方向への移送が開始される。次いで保持具１
４で保持されたウエハ６は、図４（５）で示すように、
カバー１１が開かれ、洗浄チャック９が待機している枚
葉スピン洗浄機５の出入口７に向けて移送される。この
とき洗浄カップ８は下方の位置に移動し洗浄チャック９
が出入口７から上方に露出している。なお、洗浄カップ
８を上下動させる構造に代えて、洗浄チャック９を洗浄
カップ８に対し上下動させる構造としてもよい。ウエハ
６は出入口７の上方で、洗浄チャック９に受け渡される
（図４（６））。

【００１６】次いで保持具１４が枚葉スピン洗浄機５の
外側へ離れ、枚葉スピン洗浄機５の洗浄カップ８が上昇
する（図５（７））。洗浄カップ８が所定位置まで上昇
したとき、図５（８）に示すように、洗浄カップ８の出
入口７がカバー１１で閉じられ、洗浄処理の準備が完了
する。次いで、ウエハ６は洗浄チャック９上で回転しな
がら洗浄ノズル１０から前述の洗浄液等がかけられて洗
浄される（図６（９））。洗浄処理が終了すると、図６
（１０）に示すように、洗浄カップ８が下降してその出
入口７のカバー１１が開けられ、保持具１４がウエハ６
の取り出しのため、枚葉スピン洗浄機５の外側から近付
く。

【００１７】洗浄処理されたウエハ６は、図７（１１）
に示すように、保持具１４のエッジ部を挟むように保持
され矢印方向への移送準備が完了する。次いで保持具１
４でエッジ部を保持されたウエハ６は、図７（１２）で
示すように、エレベータ１３上のカセット１６内の一番
上の空間（元の場所）に向けて移送される。ウエハ６は
カセット１６内の一番上の空間にきたとき、カセット１
６内に収納される。そして保持具１４がウエハ６から外
れ、エレベータ１３がウエハ１枚分上昇する（図８（１
３））。次いで保持具１４が上から２番目のウエハ６を
保持し洗浄処理のための矢印方向への移送準備が完了す
る（図８（１４））。この後前述の１枚目のウエハと同
様の洗浄処理が繰り返される。

【００１８】このようにしてウエハ６の全部が洗浄処理
されると、エレベータ１３が処理ボックス１の搬入・搬
出口１８を塞いでいる箱体１７に向けて上昇する（図９
（１５））。エレベータ１３が所定位置まで上昇する
と、図９（１６）に示すように、カセット１６は箱体１
７内に収納され、窒素ガスパージされた搬送ボックス１
２が形成されるとともに、処理ボックス１の搬入・搬出
口１８はエレベータ１３で塞がれ、処理ボックス１内は
継続して窒素ガス雰囲気下に維持される。

【００１９】最後に、洗浄処理された複数のウエハ６を
収納した搬送ボックス１２は、図１０（１７）に示すよ
うに、窒素ガスパージされた状態でエレベータ１３から
取り外され、次工程の装置（酸化装置、成膜装置等）に
搬送される。次工程の装置においても、同様に、窒素ガ
スパージされた処理空間内で、ウエハを処理することが
できる。このようにすれば、全てのプロセス中、フィル
タリングされ精製されたクリーンな窒素ガスでパージさ
れた処理室内でウエハの各種処理が行われ、処理終了後
は同じくクリーンな窒素ガス雰囲気中で処理室から搬送
ボックスへウエハが移され、大気に晒されることなくウ
エハを搬送することができる。

【００２０】図１１は、本発明に係るウエハの洗浄装置
の他の実施例を上から見た全体の概略構成図である。こ
の例では、窒素ガスパージされた搬送ボックス１２を窒
素ガスパージされた処理ボックス１へ水平方向から搬入
および搬出する。この場合には、前述の気密封止手段を
兼ねたカセット昇降用エレベータに代えて、水平方向の
コンベヤ手段（図示しない）を有し、搬送ボックス１２
が処理ボックス１に対し気密的にセットされた状態で、
カセット１６の移送を行う。その他の構成、作用、効果
は搬送ボックス１２の処理ボックス１への搬入および搬
出を垂直方向から行なう図１のウエハの洗浄装置と特に
異なるところはない。

【００２１】図１２は、本発明に係るウエハの洗浄装置
のさらに他の実施例を側面から見た全体の概略構成図で
ある。この例でも図１１の例と同様に、窒素ガスパージ
された搬送ボックス１２を水平方向から窒素ガスパージ
された処理ボックス１へ搬入および搬出する。この例で
は、カセット１６内のウエハ６が垂直姿勢に収納されて
おり、洗浄処理の際は、ウエハ保持機構（保持具１４）
によりウエハ６のエッジ部を保持してこれを垂直上方に
取り出し、その後適当な回転手段によりウエハ６を９０
°回転させて洗浄部２まで移送する。その他の構成、作
用、効果は搬送ボックス１２の処理ボックス１への搬入
および搬出を垂直方向から行なう図１のウエハの洗浄装
置と特に異なるところはない。

【００２２】尚、上記実施例では、ウエハの洗浄処理を
枚葉スピン洗浄機で行なうようにしたが、これに限るも
のではなく、例えば、バッチ式の多槽式洗浄機で行なう
ようにしてもよい。また、上記実施例では、不活性ガス
として窒素ガスを用いたがこれに限るものではない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウエハの
洗浄方法および装置においては、窒素ガスでパージされ
た搬送ボックス内に収納された複数枚のウエハを、窒素
ガス雰囲気中で同じく窒素ガスでパージされた処理ボッ
クス内に移し、洗浄処理を行った後、再び窒素ガス雰囲
気中で、前記窒素ガスでパージされた搬送ボックス内に
戻して収納するようにしたので、ウエハの搬送ボックス
からの取り出し、ウエハの洗浄処理、ウエハの搬送ボッ
クスへの収納のすべてが窒素ガスでパージされた処理ボ
ックス内で行なうことができ、ウエハを洗浄処理し次工
程の装置に搬送するまでの間、ウエハを大気に晒すこと
がなくなり、その間の大気による汚染、大気中の酸素に
よる自然酸化膜の成長等を防止することができる。次工
程においても、その装置の窒素ガスパージされた処理室
内に、窒素ガスパージされた搬送ボックスをそのまま搬
入し、窒素ガス雰囲気内において、ウエハを取り出し処
理することができる。これにより、ゲート酸化膜の耐
圧、信頼性の向上など半導体デバイスの電気的特性や歩
留り向上を達成することができる。

【００２４】また、前記不活性ガスでパージされた処理
ボックス内において前記ウエハを一枚ずつ保持して移送
するウエハ移送手段を、ウエハのエッジ部を保持して移
送する構成のものとすれば、ウエハ移送時のパーティク
ルの発生やウエハ表面への付着を低減することができ、
品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウエハの洗浄装置の実施の一例を
示す全体構成図。

【図２】図１の構成の洗浄装置の第１第２動作を示した
説明図。

【図３】図１の構成の洗浄装置の第３第４動作を示した
説明図。

【図４】図１の構成の洗浄装置の第５第６動作を示した
説明図。

【図５】図１の構成の洗浄装置の第７第８動作を示した
説明図。

【図６】図１の構成の洗浄装置の第９第１０動作を示し
た説明図。

【図７】図１の構成の洗浄装置の第１１第１２動作を示
した説明図。

【図８】図１の構成の洗浄装置の第１３第１４動作を示
した説明図。

【図９】図１の構成の洗浄装置の第１５第１６動作を示
した説明図。

【図１０】図１の構成の洗浄装置の第１７動作を示した
説明図。

【図１１】本発明に係るウエハの洗浄装置の他の実施例
を上から見た全体の概略構成図。

【図１２】本発明に係るウエハの洗浄装置のさらに他の
実施例を側面から見た全体の概略構成図。

【符号の説明】

１：処理ボックス、２：ウエハ洗浄部、３：ウエハ搬送
部、４：搬送ボックスセット部、５：枚葉スピン洗浄
機、６：ウエハ、７：出入口、８：洗浄カップ、９：洗
浄チャック、１０：洗浄ノズル、１１：カバー、１２：
搬送ボックス、１３：エレベータ、１４：保持具、１
５：底板、１６：カセット、１７：箱体、１８：搬入・
搬出口、２０：気・液分離部、２１：排気口、２２：排
液口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】不活性ガスでパージされた搬送ボックス内
   に収納された複数枚のウエハを、不活性ガス雰囲気中
   で、同じく不活性ガスでパージされた処理ボックス内に
   移し、この処理ボックス内で洗浄処理を行った後、不活
   性ガス雰囲気中で前記搬送ボックス内に戻して収納する
   ことを特徴とするウエハの洗浄方法。
2. 【請求項２】複数枚のウエハを収納し、内部が不活性ガ
   スパージされた搬送ボックスを外部との気密を保った状
   態で着脱可能なセット部と、前記搬送ボックスから取り
   出されたウエハを洗浄処理する洗浄部と、前記搬送ボッ
   クスと洗浄部間でウエハの移送を行なう搬送部とを有
   し、内部を不活性ガスでパージ可能なウエハの洗浄装
   置。
3. 【請求項３】前記洗浄部は、枚葉スピン洗浄機からなる
   ことを特徴とする請求項２に記載のウエハの洗浄装置。
4. 【請求項４】前記搬送部は、ウエハのエッジ部を保持し
   て一枚ずつ移送するウエハ移送手段を具備したことを特
   徴とする請求項２に記載のウエハの洗浄装置。
5. 【請求項５】前記不活性ガスを窒素ガスとしたことを特
   徴とする請求項２に記載のウエハの洗浄装置。