JPH11214342A - 半導体洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板が洗浄液の液面を通過する際に、
この液面に浮遊したパーティクルが半導体基板の表面へ
の付着する量を低減することができる半導体洗浄装置を
提供する。 【解決手段】 半導体ウェーハ１１０を保持したキャリ
ア１００を洗浄槽２００内の純水に浸して、半導体ウェ
ーハ１１０の洗浄を行う。洗浄槽２００内には、純水の
液面に浮遊するパーティクルを除去するためのパーティ
クル除去装置３００が設けられている。このパーティク
ル除去装置３００は、純水を射出するノズル３１０を有
し、このノズル３１０の孔３１２より液面に沿って純水
の平行流を射出する。これにより、液面近傍の純水が押
し出されて排水され、この液面近傍に浮遊しているパー
ティクルを排除する。したがって、半導体ウェーハ１１
０へのパーティクルの付着量が低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ等
を洗浄するための半導体洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、純水を貯留した洗浄槽の中に
半導体ウェーハを保持したキャリアを浸水させて半導体
ウェーハの洗浄を行うようにした半導体洗浄装置が知ら
れている。この半導体洗浄装置では、キャリアを搬送す
る搬送装置を有し、この搬送装置を作動させることによ
り、キャリア内の半導体ウェーハを純水内に浸した後、
純水よりキャリアを引き上げるように制御する。このよ
うな半導体洗浄装置は、例えば半導体製造工程のウエッ
トエッチングプロセスにおいて、まず、洗浄槽の中に薬
液を貯留してキャリアを浸すことにより、半導体ウェー
ハのエッチング処理を行い、その後、洗浄槽内に純水を
供給して水洗いするような処理に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な半導体洗浄装置において、キャリアを純水より引き上
げる際に、半導体ウェーハが純水の液面を通過すると
き、純水の液面に浮遊したダスト等のパーティクルがウ
ェーハ表面に付着し易くなるという問題がある。特に、
液面の変化やウェーハの搬送速度にばらつき等がある場
合には、パーティクルの付着量が多くなる。

【０００４】そこで本発明の目的は、半導体基板が洗浄
液の液面を通過する際に、この液面に浮遊したパーティ
クルが半導体基板の表面への付着する量を低減すること
ができる半導体洗浄装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、洗浄液を貯留する洗浄槽と、複数枚の半導体
基板を保持したキャリアと、前記キャリアを洗浄槽の洗
浄液内に浸水させて前記半導体基板の洗浄を行うととも
に、前記洗浄液よりキャリアを引き上げるように搬送す
る搬送手段と、前記洗浄槽内の前記キャリアに臨む位置
に配置され、前記洗浄槽内の液面近傍における洗浄液を
一定方向に押し出すためのパーティクル除去用の流体を
射出する流体射出手段とを有することを特徴とする。

【０００６】本発明の半導体洗浄装置では、搬送手段の
作動により、洗浄液が貯留している洗浄槽に半導体基板
を保持したキャリアを搬送し、このキャリアを洗浄液に
浸して半導体基板面の洗浄を行う。この後、半導体基板
を洗浄槽より引き上げることにより、次工程に移行す
る。また、洗浄槽の洗浄液の液面には、流体射出手段に
よって半導体基板の方向にパーティクル除去用の流体が
射出される。したがって、洗浄液の液面近傍に浮遊した
パーティクルは、パーティクル除去用の流体により、キ
ャリアの通過領域より排除される。このため、半導体基
板へのパーティクル付着量を削減でき、半導体の品質向
上等に寄与できるとともに、搬送手段の搬送速度等に対
する制約を緩和できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体洗浄装
置の実施の形態について説明する。図１は、本発明によ
る半導体洗浄装置の一例を示す概略断面図であり、図２
は、図１に示す半導体洗浄装置の概略上面図である。本
例の半導体洗浄装置は、キャリア１００に保持された複
数枚の半導体ウェーハ１１０を洗浄液である純水に浸し
て洗浄するものである。キャリア１００は、図２に示す
ように、複数枚の半導体ウェーハ１１０を所定間隔を開
けて互いに平行に保持したものであり、各半導体ウェー
ハ１１０の間に純水が自在に流通する構造を有してい
る。

【０００８】このキャリア１００は、図示しない搬送装
置（搬送手段）によって搬送され、半導体ウェーハ１１
０の洗浄工程が行われる。純水を貯留する洗浄槽２００
は、キャリア１００を浸して洗浄を行うための内槽２１
０と、この内槽２１０の上縁外周部に設けられた外槽２
２０とを有している。内槽２１０の下面には、オーバー
フロー用の純水を内槽２１０内に供給するための供給路
を構成する供給管２３０が連通接続されている。そし
て、供給管２３０には、純水を供給するための供給ポン
プ等を含む純水供給装置が接続されており、この純水供
給装置によって内槽２１０内に純水が供給される。

【０００９】また、内槽２１０内の底面近傍には、供給
管２３０からの純水を内装２１０の全体に分散して供給
するための分散板２４０が設けられている。分散板２４
０には、多数の孔２４０Ａが形成されており、供給管２
３０から内槽２１０内の底面側に流入した純水を多数の
孔２４０Ａを通すことで分散し、上方に導くものであ
る。

【００１０】一方、外槽２２０は、内槽２１０の上縁部
より溢れ出した純水を受け止めて排水するものであり、
外槽２２０の下面には、排水チューブ２２２が連通接続
されている。外槽２２０内に溢れた純水は、排水チュー
ブ２２２より排水され、この排水された純水は、フィル
タ装置等を通した後、純水供給装置に回収され、供給管
２３０を通して内槽２１０内に再度供給されるようにな
っている。

【００１１】また、内槽２１０の上面には、純水の液面
に浮遊するパーティクルを除去するためのパーティクル
除去装置（流体射出手段）３００が設けられている。こ
のパーティクル除去装置３００は、内槽２１０内におけ
る純水の液面に、純水による一定の水流（図中矢線Ａで
示す）を供給するものである。このパーティクル除去装
置３００は、純水を射出するためのノズル（管体）３１
０と、このノズル３１０に純水を供給するチューブ３２
０と、このチューブ３２０に一定圧の純水を供給する純
水供給装置（図示せず）とを有する。

【００１２】パーティクル除去装置３００の純水供給装
置は、水流の最適化等を行うため、純水の供給量を調整
可能な機能を有するものが望ましい。このパーティクル
除去装置３００の純水供給装置は、上述したオーバーフ
ロー用の純水供給装置と兼用してもよい。また、ノズル
３１０は、図２に示すように、キャリア１００の幅（各
半導体ウェーハ１１０の板厚方向の幅）に対応する長さ
を有し、キャリア１００に保持された各半導体ウェーハ
１１０の板面と直交する方向に沿って配置されるもので
あり、キャリア１００に対向する状態で配置される。ま
た、このノズル３１０は、内槽２１０内における純水の
液中であって、液面の近傍に位置する状態で配置されて
いる。

【００１３】図３（Ａ）（Ｂ）は、ノズル３１０の具体
例を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図で
ある。図示の例は、ノズル３１０の一側部に、長手方向
に沿った複数の長孔３１２を一列に配設したものであ
り、これら長孔３１２を内槽２１０内における純水の液
面の方向に沿って配置したものである。また、ノズル３
１０の先端部は閉塞したものとなっている。したがっ
て、各長孔３１２より射出された純水の流れは、内槽２
１０の液面に沿って、各半導体ウェーハ１１０の板面方
向にほぼ平行流となって流れ、液面近傍の純水を一方向
に排水する。これにより、内槽２１０の液面中央に浮遊
したパーティクルを純水の水流によって押し流すことが
でき、各半導体ウェーハ１１０が液面を通過する場合の
パーティクルの付着量を低減することができる。

【００１４】このようなパーティクルの付着量を抑制す
るために、従来は、半導体ウェーハ１１０が液面を通過
する場合の速度を５ｍｍ／ｓｅｃ以上にする必要があっ
たが、本例のパーティクル除去装置３００の作用によ
り、１ｍｍ／ｓｅｃにおとしても、パーティクルの付着
量を許容値以下に抑えることができる。したがって、キ
ャリア１００の搬送速度のばらつきや液面の変動等が生
じた場合においても、パーティクルの付着量を抑制で
き、搬送装置の制御等も容易となる。また、パーティク
ルの付着量を抑制することで、洗浄槽２００内の置換純
水量も削減でき、設備コストを下げることが可能とな
る。

【００１５】また、本例のように、パーティクル除去用
の純水の射出方向を各半導体ウェーハ１１０の板面方向
とすることにより、各半導体ウェーハ１１０が液面を通
過中でも、パーティクル除去用の純水をスムーズに流す
ことができ、有効なパーティクル除去作用を得ることが
できる。また、本例においては、ノズル３１０の位置を
液中（すなわち液面より下）に配置することにより、液
面における水の跳ね上がりを抑え、パーティクルの付着
を抑制するようになっている。

【００１６】例えば、図４（Ａ）に示すように、液面の
境界で半導体ウェーハ１１０の搬送を数秒間停止した場
合には、図示のように液面に沿ってほぼすじ状にパーテ
ィクルが付着することが認められる。しかし、液面にお
ける水の跳ね上がりが生じた場合には、図４（Ｂ）に示
すように、水滴が半導体ウェーハ１１０の板面に付着す
るため、その水滴に含まれるパーティクルが多量に半導
体ウェーハ１１０に残留してしまい、図４（Ａ）の例よ
りも広範囲で多量なパーティクルが付着してしまう。そ
こで本例では、ノズル３１０を液中に配置し、パーティ
クル除去用の純水をスムーズに流すことにより、液面の
水の跳ね上がりをなくし、確実なパーティクル除去を行
う。

【００１７】図５（Ａ）（Ｂ）は、ノズル３１０の他の
例を示す斜視図であり、図５（Ａ）は、ノズル３１０の
長手方向に１本のスリット３１４を設けたものであり、
図５（Ｂ）は、ノズル３１０の長手方向に多数の円形孔
３１６を連続的に設けたものである。なお、ノズル３１
０の長手方向に射出量を一定とするため、ノズル３１０
の長手方向に徐々に孔の開口量を変化させるような構成
を採用することもできる。また、ノズル３１０の先端部
は、必ずしも閉塞している必要はなく、一定の開口を有
していてもよい。

【００１８】図６は、本発明による半導体洗浄装置の他
の例を示す概略断面図である。本例の半導体洗浄装置
は、パーティクル除去用の流体として窒素（Ｎ₂ ）ガス
を用いたパーティクル除去装置４００を有するものであ
る。すなわち、パーティクル除去装置４００は、窒素ガ
スを射出するためのノズル（管体）４１０と、このノズ
ル４１０に圧縮窒素ガスを供給する供給装置（図示せ
ず）とを有する。

【００１９】ノズル４１０は、内槽２１０内の純水の液
面近傍に配置されており、液面に沿って窒素ガスを半導
体ウェーハ１１０の方向に射出することにより、液面近
傍の純水を押し流し、内槽２１０の液面中央部に浮遊し
ているパーティクルを除去するものである。なお、ノズ
ル４１０の孔形状等は、圧縮窒素ガスの流体特性に合わ
せて、内槽２１０の液面近傍の純水を有効に押し出せる
ように設計する。また、その他の構成は、図１〜図３に
示す例と同様であるので説明は省略する。

【００２０】以上のようなパーティクル除去装置４００
を設けた場合、純水から引き上げられた半導体ウェーハ
１１０の表面に窒素の皮膜を形成でき、自然酸化膜を防
止することができる。なお、窒素ガス以外の気体によ
り、同様の作用を得るようにしてもよい。図７は、本発
明による半導体洗浄装置の変形例を示す概略断面図であ
り、図８は、図７に示す構成で用いるノズルの具体例を
示す斜視図である。

【００２１】この例は、上述のような純水のパーティク
ル除去装置３００を、混合装置として用いる例である。
例えば半導体製造工程のウエットエッチングプロセスに
おいて、水洗いの前に洗浄槽の中に薬液を貯留して半導
体ウェーハのエッチング処理を行うが、そのエッチング
処理に用いる薬液（エッチング溶液）をパーティクル除
去装置３００を転用した混合装置によってつくることが
できる。

【００２２】図７は、この場合の作業例を示しており、
複数（図では２本）のノズル５００により、洗浄槽２０
０内に貯留した純水中に例えばフッ酸を混合して、フッ
酸のエッチング溶液を生成している状態を示している。
本例のノズル５００は、図８に示すように、多数の孔５
０２を分散して設けたものであり、フッ酸が効率よく純
水中に混合するようになっている。

【００２３】例えば上述したパーティクル除去装置３０
０において、ノズルを交換するとともに、図示しないバ
ブルの切り換えにより、純水の供給装置とフッ酸の供給
装置とを切り換えることにより、上述した純水による洗
浄作業の前に、洗浄槽２００内にフッ酸のエッチング溶
液をつくり、キャリアを浸してエッチング処理を行うこ
とができる。なお、洗浄液及び混合する液体として、他
の液体を用いてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体洗浄
装置では、半導体基板を保持したキャリアを洗浄槽の洗
浄液内に浸水させて洗浄を行い、洗浄液よりキャリアを
引き上げる場合に、洗浄液の液面近傍にパーティクル除
去用の流体を射出することで、液面近傍に浮遊したパー
ティクルを押し出すことができる。

【００２５】このため、浮遊パーティクルをキャリアの
通過領域より排除できるので、半導体基板へのパーティ
クル付着量を削減でき、半導体の品質向上等に寄与でき
るとともに、搬送手段の搬送速度等に対する制約を緩和
でき、また、洗浄液の置換量を削減でき、設備コストを
低減できる。また、パーティクル除去用の流体に窒素ガ
ス等を用いることで、半導体基板面における自然酸化膜
の発生を防止できる。さらに、液体混合装置への応用も
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体洗浄装置の一例を示す概略
断面図である。

【図２】図１に示す半導体洗浄装置の概略上面図であ
る。

【図３】図１に示す半導体洗浄装置のパーティクル除去
装置に設けられるノズルの具体例を示す図であり、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図である。

【図４】半導体ウェーハのパーティクル付着例を示す説
明図である。

【図５】図１に示す半導体洗浄装置のパーティクル除去
装置に設けられるノズルの他の例を示す斜視図である。

【図６】本発明による半導体洗浄装置の他の例を示す概
略断面図である。

【図７】本発明による半導体洗浄装置の変形例を示す概
略断面図である。

【図８】図７に示す半導体洗浄装置の変形例に設けられ
る液体混合用ノズルの例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１００……キャリア、１１０……半導体ウェーハ、２０
０……洗浄槽、２１０……内槽、２２０……外槽、２２
２……排水チューブ、２３０……供給管、２４０……分
散板、３００、４００……パーティクル除去装置、３１
０、４１０……ノズル、３１２……長孔、３１４……ス
リット、３１６…円形孔、３２０……チューブ。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄液を貯留する洗浄槽と、 複数枚の半導体基板を保持したキャリアと、 前記キャリアを洗浄槽の洗浄液内に浸水させて前記半導
   体基板の洗浄を行うとともに、前記洗浄液よりキャリア
   を引き上げるように搬送する搬送手段と、 前記洗浄槽内の前記キャリアに臨む位置に配置され、前
   記洗浄槽内の液面近傍における洗浄液を一定方向に押し
   出すためのパーティクル除去用の流体を射出する流体射
   出手段と、 を有することを特徴とする半導体洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記流体射出手段は、前記パーティクル
   除去用の流体が供給される管体を有し、前記管体の外側
   面に設けた多数の射出孔より前記パーティクル除去用の
   流体をキャリア方向に送出することを特徴とする請求項
   １記載の半導体洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記流体射出手段は、前記パーティクル
   除去用の流体が供給される管体を有し、前記管体の外側
   面に設けたスリット状の射出孔より前記パーティクル除
   去用の流体をキャリア方向に送出することを特徴とする
   請求項１記載の半導体洗浄装置。
4. 【請求項４】 前記流体射出手段は、前記キャリアの各
   半導体基板の板面方向にパーティクル除去用の流体を射
   出することを特徴とする請求項１記載の半導体洗浄装
   置。
5. 【請求項５】 前記流体射出手段は、前記洗浄液の液中
   であって前記洗浄液の液面近傍に沿って前記パーティク
   ル除去用の流体を射出することを特徴とする請求項１記
   載の半導体洗浄装置。
6. 【請求項６】 前記パーティクル除去用の流体は、前記
   洗浄液と同一の液体であることを特徴とする請求項５記
   載の半導体洗浄装置。
7. 【請求項７】 前記洗浄液は、純水であることを特徴と
   する請求項１記載の半導体洗浄装置。
8. 【請求項８】 前記パーティクル除去用の流体は気体で
   あり、前記流体射出手段は、前記洗浄液の液面上に配置
   され、液面近傍に沿って前記パーティクル除去用の気体
   を射出することを特徴とする請求項１記載の半導体洗浄
   装置。
9. 【請求項９】 前記パーティクル除去用の気体は、窒素
   ガスであることをことを特徴とする請求項８記載の半導
   体洗浄装置。
10. 【請求項１０】 前記洗浄槽は、前記洗浄液を貯留する
    内槽と、前記内槽に洗浄液を供給する供給路と、前記内
    槽の外周部に配置され、内槽の上縁部より溢れた洗浄液
    を排水する外槽とを有することを特徴とする請求項１記
    載の半導体洗浄装置。
11. 【請求項１１】 前記内槽内に、前記供給路からの洗浄
    液を拡散する拡散手段を設けたことを特徴とする請求項
    １０記載の半導体洗浄装置。
12. 【請求項１２】 前記流体射出手段は、前記管体を複数
    有することを特徴とする請求項２記載の半導体洗浄装
    置。
13. 【請求項１３】 前記流体射出手段により前記洗浄液中
    に混合用の流体を混合するための混合装置として使用す
    ることを特徴とする請求項１記載の半導体洗浄装置。
14. 【請求項１４】 前記洗浄液は純水であり、前記混合用
    の流体はフッ酸であり、純水にフッ酸を混合することに
    より、フッ酸のエッチング溶液を生成することを特徴と
    する請求項１３記載の半導体洗浄装置。