JPH11186206A - 表面洗浄装置 - Google Patents

表面洗浄装置

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JPH11186206A
JPH11186206A JP35687097A JP35687097A JPH11186206A JP H11186206 A JPH11186206 A JP H11186206A JP 35687097 A JP35687097 A JP 35687097A JP 35687097 A JP35687097 A JP 35687097A JP H11186206 A JPH11186206 A JP H11186206A
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JP
Japan
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nozzle
acceleration nozzle
cleaning
acceleration
cleaned
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JP35687097A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Yamanishi
利幸 山西
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアロゾルの洗浄力を高め、被洗浄物の種類
によって洗浄力を調整可能とし、発塵量も減らす。 【解決手段】 加速ノズル108を一体加工品で構成
し、加速ノズル108と被洗浄物(ウェハ10)の表面
間の距離を調整可能とし、加速ノズル108のノズル穴
109を、出口方向に広がった形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面洗浄装置に係
り、特に、半導体用ウェハのような平板の表面を洗浄す
る際に用いるのに好適な、洗浄力が高く、被洗浄物の種
類によって洗浄力を調整でき、発塵量も少ない表面洗浄
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI製造工程における半導体用ウェハ
の表面上や、液晶(LCD)あるいは太陽電池等の表面
上の微粒子(パーティクル)や汚れは、最終製品の歩留
りを大きく低下させる。このため、前記ウェハ等の表面
洗浄が極めて重要である。
【0003】従って従来から、種々の表面洗浄方法が提
案されており、半導体製造を例に採ると、超音波併用の
純水洗浄、純水中に薬液(例えばアンモニア過酸化水素
液や硫酸過酸化水素液)を加えた溶液中に被洗浄物を侵
漬し、洗浄する等の湿式洗浄方式が用いられている。
【0004】しかしながら、この種の湿式洗浄方式は、
各種設備の設置面積が大きく、廃液処理も必要であると
いう問題がある。
【0005】一方、液体を用いない乾式洗浄方式とし
て、ガスを加え化学反応を利用したドライクリーニング
があるが、パーティクル状の汚染物が除去できないとい
う問題がある。
【0006】更に、ドライアイスや氷、アルゴン固体等
の微粒子を、被洗浄物表面に衝突させ、パーティクルを
除去することも考えられているが、氷を用いた場合に
は、被洗浄物の表面が損傷を受ける恐れがあり、ドライ
アイスを用いた場合には、特に、鉄鋼や石油精製の廃ガ
スを原料とする市販品では、ドライアイス自体が汚れて
いるため、不純物汚染の問題がある。
【0007】これらに対して、特開平6−252114
や特開平6−295895に記載された、アルゴン固体
の微粒子を用いる方法によれば、上記のような問題は存
在しない。
【0008】例えば、特開平6−295895では、図
10に示す如く、アルゴン(Ar)ガスのボンベ20か
ら圧力調整弁22を介して供給されるアルゴンガスと、
窒素(N2 )ガスのボンベ24から圧力調整弁26を介
して供給される窒素ガスを合流点30で混合し、該合流
点30で混合されたAr+N2 混合ガスを、配管32を
介してフィルタ34でガス中の粒子を除去した後、配管
36を介して冷却器(又は熱交換器)38で、当該冷却
器38の到達冷却温度が、その圧力でのアルゴンガスの
液化点近傍温度となるように冷却する。冷却された混合
ガスは、配管40を介してエアロゾル噴射ノズル42に
より、被洗浄物であるウェハ10等が走査機構12の移
動台13上に載置されて収容されている、洗浄室14を
構成する真空容器内に噴出される。真空容器内の圧力
は、アルゴンのエアロゾルを形成するように、三重点以
下に維持される。エアロゾル噴射ノズル42から噴出さ
れた混合ガスは、真空容器である洗浄室14内で断熱膨
脹し、アルゴンの固体、気体の混合体であるエアロゾル
を形成するので、多量のアルゴン微粒子を含むエアロゾ
ルがウェハ10の表面に噴射され、効率的に洗浄され
る。
【0009】図において、16は、洗浄室14内を真空
に排気するための排気装置である。
【0010】この表面洗浄装置においては、エアロゾル
噴射ノズル42に設けられたノズル穴43を介して、冷
却器38で冷却されたアルゴンガスを洗浄室14中に噴
出させ、急激な断熱膨脹によって多数のエアロゾル(液
体、固体、気体、あるいは固体と液体及び気体の混合物
からなる極微粒子のガス状懸濁物)を形成させ、ウェハ
10の表面に噴き付けて、微粒子の衝撃力を利用して表
面洗浄を行う。
【0011】即ち、エアロゾル噴射ノズル42と洗浄室
14内の圧力差が適切であれば、アルゴン微粒子の表面
のみが固化して殻状となり、内部が液体のままであるの
で、ウェハ10の表面に衝突した際に殻が割れ、弾性的
に反射することがない。従って洗浄能力が向上する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、洗浄室
14中に噴出されたエアロゾルは、被洗浄物10の表面
に達する前に、周囲のガスにその運動量を奪われ、速度
が落ちてしまうため、衝撃力、従って洗浄力が弱く、強
固な付着力を持つ汚染物やエッチング残渣を除去し難い
という問題点を有していた。
【0013】このような問題点を解決するべく、不活性
ガス(被洗浄物の表面に対して、化学的に無害なガス)
を噴射して、噴出したエアロゾルを加速することが考え
られるが、加速ノズルによって、発塵量が増える恐れが
ある。
【0014】又、被洗浄物の種類によって洗浄力を変更
したい場合があるが、従来は、洗浄力を独立に変更でき
なかった。
【0015】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、洗浄力が高く、被洗浄物の種類によ
って洗浄力を調整でき、発塵量も少ない表面洗浄装置を
提供することを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、被洗浄物の表
面に向けてエアロゾルを噴射するエアロゾル噴射ノズル
と、該エアロゾル噴射ノズルから噴出したエアロゾルを
加速するための不活性ガスを噴射する加速ノズルを含む
表面洗浄装置において、前記加速ノズルを一体加工品で
構成し、該加速ノズルと被洗浄物表面間の距離を調整可
能とし、該加速ノズルのノズル穴を、出口方向に広がっ
た形状とすることにより、前記課題を解決したものであ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0018】本実施形態が適用される半導体用ウェハの
表面洗浄装置の全体構成を図1に示す。この表面洗浄装
置には、装置外部から被洗浄物であるウェハ10が多数
収容されたカセット52が交互に搬入出され、真空状態
に排気される2つのカセット室54、56と、洗浄前の
ウェハ10を、前記カセット室54、56の一方のカセ
ット52から1枚ずつ引き出して、矢印Aに示す如く、
次のバッファ室62に搬入すると共に、洗浄後のウェハ
を、バッファ室62から搬出して、矢印Bに示す如く、
所定のカセット52に挿入するための、ウェハハンドリ
ング用の真空ロボット58が配設されたロボット室60
と、常時、真空に保たれているロボット室60とノズル
42から噴射されるエアロゾルにより真空度が低下する
洗浄室14間の圧力差を解消して、ウェハの受け渡しを
するためのバッファ室62と、該バッファ室62内で待
機しているウェハを、移動台13を構成するプロセスハ
ンドにより洗浄室14に搬入し、X方向、Y方向に走査
するための走査機構12と、下を通過するウェハに対し
てエアロゾルを噴射して洗浄するためのノズル42を備
えた洗浄室14と、該ノズル42に供給されるAr+N
2 混合ガスを冷却するための冷却器38を構成する冷凍
機76、コンプレッサ78及び熱交換器80と、前記カ
セット室54、56、ロボット室60、バッファ室6
2、洗浄室14を排気して真空にするための排気装置で
あるドライポンプ82とが、主に備えられている。
【0019】本実施形態は、このような表面洗浄装置に
おいて、図10に示した従来例と同様の構成に加えて、
図2(管路図)、図3(図1のIII −III 線に沿う洗浄
室の縦断面図)、図4(洗浄室の横断面図)、図5(図
4のV−V線に沿う縦断面図)、図6(同じくVI−VI線
に沿う縦断面図)に示す如く、前記窒素ガスボンベ24
から、圧力調整弁90、配管92、フィルタ94、配管
96を介して供給される窒素ガスを、ノズル42のノズ
ル穴43の近傍に噴射して、エアロゾルを加速する加速
ノズル108を追加したものである。
【0020】前記加速ノズル108の加工法としては、
溶接、ろう付け、圧入等が考えられるが、溶接やろう付
けは溶融部から、圧入は圧入部の隙間から微粒子を生
じ、ウェハ汚染の原因となる。そこで、本発明では、例
えばブロックから削り出して製造した一体加工品を用い
る。
【0021】又、この加速ノズル108を使用した場
合、洗浄力を決める要因に、加速ノズル108からのガ
ス流れがウェハ10に衝突する速度がある。自由噴流を
仮定すると、この速度は、完全発達領域では図7に示す
如く、加速ノズル出口からウェハまでの距離が長くなる
に従って減少する。従って、図4及び図6に詳細に示し
た如く、加速ノズル108を固定しているステー11
0、112に長穴114を設け、該長穴114の範囲
で、ボルト116により、加速ノズル108の位置を上
下に調整可能としている。
【0022】図において、120は、洗浄室14内の流
れを制御するためのシールド板である。
【0023】又、前記加速ノズル108のノズル穴10
9の形状をストレートにした場合、図8に破線Dで示す
如く、加速ノズル内の圧力を上げてもガス速度が上がら
ない臨界圧がある。このときの出口速度は、(2g(k
/k+1)RT)0.5 となり、温度のみの関数となる。
これに対して、図9に示すような、出口方向に例えば所
定角度θで広がった末広がりの形状とすれば、図8に実
線Eで示す如く、出口速度は加速ノズル内圧力の関数と
なり、速度を制御できる。即ち、圧力による洗浄力の制
御が可能となり、臨界圧がないため、高い洗浄力を持つ
加速ノズルとなる。
【0024】以下作用を説明する。
【0025】前記エアロゾル噴射ノズル42のノズル穴
43からはアルゴン微粒子を含むエアロゾル、前記加速
ノズル108のノズル穴109からは加速用窒素ガスを
噴出させた状態で、例えば特開平6−252114や特
開平6−295895に記載された方法を用いて、走査
機構12の移動台13(例えばプロセスハンド)により
ウェハ10を、図1の手前から奥の方に、ノズル穴のピ
ッチ分だけ横方向(X方向)に走査しながら、Y方向に
ジグザグに送り込む。すると、ウェハ10の表面には、
エアロゾル噴射ノズル42から噴射され、加速ノズル1
08から噴射される窒素ガスによって加速されたエアロ
ゾルが衝突し、高い洗浄力で、ウェハ10の表面が洗浄
される。
【0026】本実施形態においては、不活性ガスとして
窒素ガスを用いていたので、経済性が高い。なお、不活
性ガスの種類はこれに限定されず、例えばアルゴンガス
を用いることも可能である。
【0027】前記実施形態においては、本発明が、半導
体用ウェハの洗浄に適用されていたが、本発明の適用対
象はこれに限定されず、ハードディスク、液晶、マイク
ロマシン、精密機械部品及び電子部品等の他の被洗浄物
の洗浄にも同様に適用できることは明らかである。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、エアロゾルの洗浄力を
高め、被洗浄物の種類によって洗浄力が調整でき、発塵
量も少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体用ウェハの表面洗浄装置の
実施形態の全体構成を示す平面図
【図2】同じく管路図
【図3】前記実施形態の洗浄室の断面形状を示す縦断面
【図4】同じく横断面図
【図5】図4のV−V線に沿う縦断面図
【図6】同じくVI−VI線に沿う縦断面図
【図7】本発明の原理を説明するための、加速ノズル出
口からウェハまでの距離と、加速ノズルからのガス流れ
がウェハに衝突する速度の関係の例を示す線図
【図8】同じく、加速ノズルの穴形状がストレートであ
る場合と末広がりである場合の、加速ノズル内の圧力と
ガス速度の関係の例を比較して示す線図
【図9】前記実施形態で用いられている加速ノズルの穴
部断面形状を示す断面図
【図10】特開平6−295895に記載された従来の
表面洗浄装置の構成を示す管路図
【符号の説明】
10…ウェハ(被洗浄物) 12…走査機構 13…移動台 14…洗浄室(真空容器) 16…排気装置 20…アルゴン(Ar)ガスボンベ 24…窒素(N2 )ガスボンベ 34、94…フィルタ 38…冷却器 42…エアロゾル噴射ノズル 76…冷凍機 78…コンプレッサ 80…熱交換器 82…ドライポンプ(排気装置) 108…加速ノズル 109…ノズル穴 110、112…加速ノズル固定用ステー 114…長穴 116…位置調整ボルト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被洗浄物の表面に向けてエアロゾルを噴射
    するエアロゾル噴射ノズルと、該エアロゾル噴射ノズル
    から噴出したエアロゾルを加速するための不活性ガスを
    噴射する加速ノズルとを含む表面洗浄装置であって、 該加速ノズルが一体加工品で構成され、 該加速ノズルと被洗浄物表面間の距離が調整可能とさ
    れ、 該加速ノズルのノズル穴が、出口方向に広がった形状と
    されていることを特徴とする表面洗浄装置。
JP35687097A 1997-12-25 1997-12-25 表面洗浄装置 Pending JPH11186206A (ja)

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JP35687097A JPH11186206A (ja) 1997-12-25 1997-12-25 表面洗浄装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003107406A1 (ja) * 2002-06-17 2003-12-24 住友重機械工業株式会社 エアロゾル洗浄装置、及び、その制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003107406A1 (ja) * 2002-06-17 2003-12-24 住友重機械工業株式会社 エアロゾル洗浄装置、及び、その制御方法

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