JPH11176786A - 半導体基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体の表面に均一に洗浄液を供給して洗浄
効果の高い半導体基板洗浄装置を提供する。 【解決手段】 半導体基板１８を略水平に保持して洗浄
チャンバー１１内で回転させる基板保持手段１２と、半
導体基板１８の裏面側と対向して配置され、半導体基板
１８の略中心から外周方向に沿って形成されている洗浄
液流出口（樋部１３Ａ）を有した洗浄用ノズル１３と、
洗浄液流出口より半導体基板１８の裏面に向けて供給す
る洗浄液供給手段１４と、洗浄液流出口より流出される
洗浄液あるいは純水に振動を与える振動付与手段１５と
を備えてなる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコン半
導体基板の裏面を洗浄液あるいは純水等の液体によって
洗浄処理する半導体基板洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において、シリコン半導
体基板に付着したゴミは、歩留まり低下の最大の原因と
なる。したがって、ゴミ等の不純物を取り除く洗浄工程
は、半導体の生産工程の中で最も重要な工程の一つであ
る。その洗浄工程で使用される洗浄装置の一つとして、
シリコン半導体基板（ウエハ）を一枚ずつ回転体の上に
セットして洗浄する枚葉スピン式半導体基板洗浄装置が
知られている。

【０００３】その枚葉スピン式半導体洗浄装置におい
て、半導体基板の表面（素子形成面）と裏面を同時に洗
浄する場合、一般に、裏面より高い清浄度が要求される
表面を上向きにして洗浄する。これは洗浄中の半導体基
板の下側には、半導体基板を保持する機構や回転させる
機構が設けられているために、洗浄液を供給する機構等
を設置することが困難であったり、または下向きになっ
た表面に均一に洗浄液を供給することは困難であったり
するからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
基板の裏面は表面よりも多く微粒子や金属で汚染されて
いることが多い。しかし、従来は、固定されたスポット
的な小さなノズルから半導体基板の裏面に向けて洗浄液
を吹き付ける方法が一般に用いられて来た。この場合、
高い洗浄効果は余り期待ができず、問題点となってい
た。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は半導体の裏面に均一に洗浄液を供
給して洗浄効果の高い半導体基板洗浄装置を提供するこ
とにある。さらに、他の目的は、以下に説明する内容の
中で順次明らかにして行く。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次の技術手段を講じたことを特徴とする。
すなわち、枚葉スピン式半導体基板洗浄装置において、
半導体基板を略水平に保持して洗浄チャンバー内で回転
させる基板保持手段と、前記半導体基板の裏面側と対向
して配置され、前記半導体基板の略中心から外周方向に
沿って形成されている洗浄液流出口を有した洗浄用ノズ
ルと、前記洗浄液流出口より前記半導体基板の裏面に向
けて洗浄液あるいは純水を供給する洗浄液供給手段と、
前記洗浄液流出口より流出される前記洗浄液あるいは純
水に振動を与える振動付与手段とを備えてなる構成とし
たものである。

【０００７】この構成によれば、半導体基板と洗浄用ノ
ズルの内側が洗浄液あるいは純水で満たされた後に、振
動付与手段により洗浄液あるいは純水を振動させると、
この洗浄液あるいは純水を通して半導体基板の裏面に振
動が伝わり、効果的な洗浄ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べ
る実施形態は、本発明の好適な具体例であるから技術的
に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの実施形態に限られるものではない
ものである。

【０００９】図１乃至図３は本発明の一実施形態として
枚葉スピン式シリコン半導体基板洗浄装置の一例を模式
的に示すもので、図１はその縦断側面図、図２は洗浄機
カバーを取り除いて見たその上面図、図３は図２のＡ−
Ａ線に沿う拡大断面図である。図１乃至図３において、
この洗浄装置は、洗浄チャンバー１１と、基板保持手段
１２と、洗浄用ノズル１３と、洗浄液供給手段１４と、
振動付与手段１５と、洗浄機カバー２０等で構成されて
いる。

【００１０】さらに詳述すると、基板保持手段１２は、
図示せぬ駆動手段により連続して回転される中空の筒軸
部１６と、この筒軸部１６の上部に一体的に設けられた
ウエハチャック１７等で構成されている。そして、筒軸
部１６が洗浄チャンバー１１の底面略中央を上下に貫通
し、かつウエハチャック１７が洗浄チャンバー１１内に
配置された状態にして回転可能に取り付けられている。
そのウエハチャック１７は、半導体基板１８の外形より
も若干大きな皿状に形成されていて、上面には半導体基
板１８を位置決めするためのピン１９が複数点在して設
けられている。そして、ピン１９で位置決めしてウエハ
チャック１７の上部に半導体基板１８を配置できる構造
になっている。図１及び図２は半導体基板１８をウエハ
チャック１７の上部に位置決めさせた状態を示してお
り、また図２では半導体基板１８の下側の配置構成を解
り易くするのに、半導体基板１８を透かしてその下側の
洗浄用ノズル１３の配置位置等を示している。

【００１１】洗浄液供給手段１４はロッド状に形成され
ていて、筒軸部１６の内部とウエハチャック１７の中心
を貫いた状態にして、基板保持手段１２の中心に配置さ
れている。また、洗浄液供給手段１４の上部には、この
洗浄液供給手段１４より略直角に延びる状態にして洗浄
用ノズル１３が固定して取り付けられている。この洗浄
用ノズル１３は、上面が洗浄液流出口として開口され、
前後・左右及び底面が閉じられている断面が凹状をして
いる細長い樋部１３Ａを有している。その樋部１３Ａ内
には、洗浄液供給手段１４内の図示せぬ洗浄液供給パイ
プが連通されており、洗浄液供給手段１４から供給され
る洗浄液または純水で樋部１３Ａ内を満たすことができ
る構造になっている。なお、洗浄用ノズル１３の樋部１
３Ａの長さは、半導体基板１８がウエハチャック１７に
セットされた状態で、少なくとも半導体基板１８の中心
から外周端までをカバーするようにして、すなわち半径
の長さよりも若干大きく設定されている。また、洗浄用
ノズル１３と半導体基板１８までの距離は、同じく半導
体基板１８がウエハチャック１７にセットされた状態
で、数mm以下になるように設定されている。さらに、洗
浄用ノズル１３において、樋部１３Ａの下面内部には、
洗浄用ノズル１３の長手方向に沿って空間が設けられ、
この空間内に振動付与手段１５が配設されている。この
振動付与手段１５としては、超音波あるいはメガソニッ
ク発振子等が使用される。

【００１２】ウエハチャック１７にセットされた半導体
基板１８と対応する洗浄チャンバー１１の上面の部分に
は、開口２２が形成されていて、この開口２２を通して
洗浄チャンバー１１と洗浄機カバー２０の内部が連通さ
れた状態になっている。なお、開口２２の大きさは半導
体基板１８の外径よりも若干大きく、また半導体基板１
８がセットされたときに、この半導体基板１８と洗浄チ
ャンバー１１との間に隙間が形成される状態になってい
る。さらに、洗浄チャンバー１１の下面側には、排気及
び排液口２３が形成されている。

【００１３】洗浄機カバー２０には、この洗浄機カバー
２０内に窒素ガス等でなる不活性ガスを供給するための
不活性ガス供給口（ノズル）２４と、ウエハチャック１
７にセットされて筒軸部１６と一体に回転している半導
体基板１８の略中心に洗浄液等を供給するための洗浄液
供給口（ノズル）２５が配設されている。

【００１４】このように構成されている半導体基板洗浄
装置の動作を次に説明する。まず、洗浄する半導体基板
１８はウエハチャック１７にセットされ、洗浄機カバー
２０によって密閉された洗浄チャンバー１１の中で筒軸
部１６と共に水平に回転する。また、この半導体基板１
８が回転されているときに、不活性ガス供給口２４から
不活性ガスとしての窒素ガスを供給するとともに、洗浄
液供給口２５から洗浄液を半導体基板１８の略中心に供
給して半導体基板１８の洗浄を行い、必要に応じて純水
によるリンスを行った後、振り切り乾燥される。これに
より、半導体基板１８の表面側における一連の洗浄処理
が終了する。

【００１５】一方、半導体基板１８の裏面側の洗浄処理
について説明すると、洗浄用ノズル１３の樋部１３Ａ内
に洗浄液供給手段１４から洗浄液あるいは純水２６が連
続的に供給される。供給された洗浄液あるいは純水２６
は、半導体基板１８と洗浄用ノズル１３との間隔が狭い
ために、半導体基板１８と洗浄用ノズル１３の内側が洗
浄液あるいは純水２６で満たされる。半導体基板１８と
洗浄用ノズルの内側が洗浄液あるいは純水２６で満たさ
れた後に、振動付与手段１５を駆動させると、この振動
付与手段１５により発生した振動が洗浄液あるいは純水
２６を通して半導体基板１８の裏面に伝わり、効果的な
洗浄ができる。このとき、半導体基板１８はウエハチャ
ック１７と一体に回転しており、洗浄用ノズル１３は固
定されているため、半導体基板１８の裏面は１回転する
間に全面が洗浄される。また、洗浄液あるいは純水２６
は連続供給されているので、半導体基板１８の裏面を洗
浄して汚れた洗浄液は半導体基板１８と洗浄用ノズル１
３の間から排出される。これにより、半導体基板１８の
裏面側における一連の洗浄処理も終了する。ここで、洗
浄液あるいは純水２６の流量は、半導体基板１８と洗浄
ノズル１３の間隔、半導体基板１８の回転速度、液の粘
性、半導体基板１８の表面状態によって半導体基板１８
と洗浄用ノズル１３と間が洗浄液あるいは純水２６で満
たされるように調整する。このとき、半導体基板１８と
洗浄ノズル１３との間隔を狭くすることで、洗浄液ある
いは純水２６の流量を少なくでき、洗浄液あるいは純水
２６の使用量を少なくすることができる。

【００１６】なお、半導体基板１８の上記表裏面の洗浄
は同時進行されるものであり、洗浄中は、洗浄チャンバ
ー１１内は図示せぬ排気装置によって排気及び排液口２
３を通して陰圧に保たれ、これにより不活性ガス供給口
２４から供給される窒素ガス及び表裏面の洗浄を終えた
洗浄液等は排気及び排液口２３から排出される。

【００１７】したがって、この実施形態の構造によれ
ば、半導体基板１８の裏面を洗浄する場合において、半
導体基板１８と洗浄用ノズル１３の内側が洗浄液あるい
は純水２６で満たされた後に、振動付与手段１５により
洗浄液あるいは純水２６を振動させ、この洗浄液あるい
は純水２６を通して半導体基板１８の裏面に振動を加え
て洗浄するので、効果的な洗浄ができる。これにより、
洗浄液あるいは純水２６の使用量を少なくすることがで
きる。

【００１８】なお、この実施形態は、次のように変更し
て具体化することも可能である。 半導体基板１８の裏面側を洗浄する洗浄用ノズル１３
の樋部１３Ａは、半径方向に１つだけ設置した例を示し
たが、洗浄効果を向上させるのに、複数設けても良い。
その一例を示すと、図４に示すように洗浄用ノズル１３
の樋部１３Ａを分割して設置する方法である。すなわ
ち、図４の構造では、洗浄ノズル１３は円板状に形成さ
れ、この上に符号１３Ａ1 ，１３Ａ2 ，１３Ａ3 ，１３
Ａ4 でなる樋部を点在させて設けたもである。この樋部
１３Ａ1 〜１３Ａ4 は、実効的には直径の長さ分相当配
置されていて、半導体基板１８が１回転されると半導体
基板１８の裏面全体をどれかの樋部が１回通過するよう
に配置されている。 洗浄チャンバー１１の形状及び洗浄用ノズル１３の形
状は、図１乃至図３に示すような形状に限定されるもの
ではない。ここで必要な条件は、図４で説明したよう
に、半導体基板１８が１回転したときに、洗浄用ノズル
１３の開口部（樋部１３Ａ）が半導体基板１８の裏面全
体を少なくとも１回通過する形状で、さらに半導体基板
１８の裏面と洗浄用ノズル１３が接近せられ、ノズル内
部（樋部１３Ａ）と半導体基板１８の裏面の間が洗浄液
あるいは純水２６で満たされれば良い。 半導体基板１８の裏面を洗浄する機構は、半導体基板
１８の裏面を洗浄する場合だけでなく、表面（素子形成
面）を下に向けた場合にも適応させることができる。 また、図５に示すように、洗浄用ノズル１３の樋部１
３Ａの開口が半導体基板１８に対して平行とならずに、
振動付与手段１５と共にある角度を持たせて設置しても
良い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
半導体基板と洗浄用ノズルの内側が洗浄液あるいは純水
で満たされた後に、振動付与手段により洗浄液あるいは
純水を振動させ、この洗浄液あるいは純水を通して半導
体基板の裏面に振動を加えて洗浄するので、効果的な洗
浄ができる。これにより、洗浄液あるいは純水の使用量
少なくすることができる等の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体洗浄装置を模式的に示す縦
断側面図である。

【図２】本発明に係る半導体洗浄装置を模式的に示す上
面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。

【図４】本発明装置における洗浄用ノズルの一変形例を
示す図である。

【図５】本発明装置における洗浄用ノズルの一変形例を
示す図である。

【符号の説明】

１１…洗浄チャンバー、１２…基板保持手段、１３…洗
浄用ノズル、１３Ａ…樋部、１４…洗浄液供給手段、１
５…振動付与手段、１７…ウエハチャック、１８…半導
体基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枚葉スピン式半導体基板洗浄装置におい
   て、 半導体基板を略水平に保持して洗浄チャンバー内で回転
   させる基板保持手段と、 前記半導体基板の裏面側と対向して配置され、前記半導
   体基板の略中心から外周方向に沿って形成されている洗
   浄液流出口を有した洗浄用ノズルと、 前記洗浄液流出口より前記半導体基板の裏面に向けて洗
   浄液あるいは純水を供給する洗浄液供給手段と、 前記洗浄液流出口より流出される前記洗浄液あるいは純
   水に振動を与える振動付与手段、 とを備えたことを特徴とする半導体基板洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記振動付与手段の振動源として超音波
   発振子あるいはメガソニック発振子を使用した請求項１
   に記載の半導体基板洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記洗浄液流出口を前記半導体基板の略
   中心から外周部分までの間で複数に分割し、各分割され
   た前記洗浄液流出口を前記半導体基板の回転方向にずら
   して設けてなる請求項１に記載の半導体基板洗浄装置。