JPH11300293A - 表面洗浄装置 - Google Patents

表面洗浄装置

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JPH11300293A
JPH11300293A JP11294598A JP11294598A JPH11300293A JP H11300293 A JPH11300293 A JP H11300293A JP 11294598 A JP11294598 A JP 11294598A JP 11294598 A JP11294598 A JP 11294598A JP H11300293 A JPH11300293 A JP H11300293A
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JP
Japan
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aerosol
nozzle
wafer
cleaning
fine particles
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JP11294598A
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Inventor
Toshiyuki Yamanishi
利幸 山西
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアロゾルの衝突による微粒子の発生を防止
して、洗浄時に被洗浄物表面に付着する微粒子を低減す
る。 【解決手段】 エアロゾルが直接、又は、間接的に衝突
する部品の少なくとも一部を、部品表面の溶解を伴う研
磨処理により最終仕上げする。

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、半導体用ウェハの表面を洗浄する際に用いる
のに好適な、エアロゾルの衝突による微粒子の発生を防
止して、洗浄時に被洗浄物表面に付着する微粒子を低減
することが可能な、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、ウェハの表面洗浄が
極めて重要である。又、最近の環境保護の立場からも、
廃液等を出さない、環境にやさしい洗浄方法が注目され
ている。
【0003】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
7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3
6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。エアロゾル噴射ノズル
42から噴出された混合ガスの圧力は、真空容器である
洗浄室14内で急激に低下し、断熱膨脹するので、混合
ガスの温度が急激に低下し、微細液滴は、少なくとも表
面が固化したアルゴンの微粒子に変化するため、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、あるいは固体と液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、通常の
機械加工で製作された部品の表面には、図8のように細
かい凹凸があり、その凹凸の中に微細な切粉50等が入
っている。このような部品は、当然装置に組み込まれる
前に、超音波洗浄等により十分な洗浄がなされるが、完
全には除去できない。又、ウェハ洗浄時等に飛翔してき
た微粒子が凹部にトラップされる。これらが、洗浄時に
エアロゾルの衝突等によって発塵を引き起こし、一部が
ウェハに付着するという問題点を有していた。
【0013】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、エアロゾルの衝突による微粒子の発
生を防止して、洗浄時に被洗浄物表面に付着する微粒子
を低減することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
部が固化された微粒子を含むエアロゾルを、被洗浄物表
面に向けて噴射することによって被洗浄物表面を洗浄す
る表面洗浄装置において、前記エアロゾルが直接、又
は、間接的に衝突する部品の少なくとも一部を、部品表
面の溶解を伴う研磨処理により最終仕上げするようにし
て、前記課題を解決したものである。
【0015】このようにして、電解研磨や化学研磨によ
り、部品表面を図1に示す如く滑らかにして、細かい凹
凸を無くすことにより、飛翔してきた微粒子がトラップ
され難くなる。又、加工時に発生した微細な切粉は、研
磨時に溶解、除去される。この結果、エアロゾルの衝突
等による発塵量が減少する。
【0016】前記研磨処理として、電解研磨、化学研磨
等のいずれを選択するかは、部品の材質や形状による。
【0017】前記部品は、被洗浄物を運ぶためのプロセ
スハンド、前記エアロゾルや他のガスを噴射するための
噴射ノズル、洗浄室内の流れを制御するためのシールド
や、洗浄室の内壁等とすることができる。プロセスハン
ドには、被洗浄物と共にエアロゾルが直接当たるので、
研磨処理による効果が高い。噴射ノズルは、エアロゾル
や他のガスが通過するので、やはり、研磨処理による効
果が高い。シールドや洗浄室の内壁にも、エアロゾルが
直接、又は、間接的に衝突するので、効果がある。
【0018】特に、前記プロセスハンド、シールド、洗
浄室内壁は、電解研磨により最終仕上げすることができ
る。
【0019】一方、前記噴射ノズルは、化学研磨により
最終仕上げして、ノズル孔の内部まで研磨が行われるよ
うにすることができる。
【0020】
【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。
【0021】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2、管路を図3、図2のIV
−IV線に沿う洗浄室の縦断面を図4、図4のノズル周辺
の拡大図を図5に示す。
【0022】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
ゾルにより圧力が高い洗浄室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、移動台を
構成するプロセスハンド13により洗浄室14に搬入
(Y方向)し、図の左右方向(X方向)及び上下方向
(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+N2 混合ガスを冷却するための熱交換器
78を構成する冷凍機76及びそのコンプレッサ80
と、前記カセット室54、56、ロボット室60、バッ
ファ室62、洗浄室14を真空にするためのドライポン
プ74と、前記窒素ガスボンベ24から、圧力調整弁9
0、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のノズル孔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とが、
主に備えられている。
【0023】図において、110、112は、長穴11
4とボルト116の組合せにより上下位置を調節可能な
状態で、加速ノズル108を固定しているステー、12
0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。
【0024】本実施形態は、このような表面洗浄装置の
構成部品のうち、図6に示す如く、ノズル42及び10
8の直下をウェハ10と共に通過して、ノズルから噴射
されるガスの直撃を受けるプロセスハンド13、及び、
ノズル42、108の近傍に配置されて、ノズルから噴
射されたガスが、直接又は間接的に衝突するシールド板
120及び洗浄室14の内壁を、電解研磨により最終仕
上げして、図1に示したような滑らかな形状とすると共
に、ガスが通過する前記ノズル42及び108を、化学
研磨により最終仕上げして、ノズル孔43、109の内
側を含めて、図1に示したような滑らかな表面形状とし
たものである。
【0025】以下、作用を説明する。
【0026】前記エアロゾル噴射ノズル42のノズル孔
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のノズル孔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のプロセスハンド13により、ウェハ10
を、図2の手前から奥の方に、ノズル孔のピッチ分だけ
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108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。
【0027】この際、前記プロセスハンド13、エアロ
ゾル噴射ノズル42及び加速ノズル108、シールド板
120、洗浄室14の内壁は、図1に示す如く、滑らか
に処理されているので、細かい凹凸がなく、飛翔してき
た微粒子はトラップされない。又、加工時に発生した微
細な切粉は、研削時に溶解、除去されている。従って、
エアロゾルの衝突等による発塵量が減少する。
【0028】本実施形態においては、プロセスハンド1
3及びシールド板120、洗浄室14の内壁を電解研磨
により表面仕上げし、エアロゾル噴射ノズル42及び加
速ノズル108を化学研磨により最終仕上げしているの
で、エアロゾルの衝突による発塵を効果的に防止するこ
とができる。なお、部品表面の溶解を伴う研磨処理を行
う対象部品や、研磨方法は、これに限定されない。
【0029】又、本実施形態においては、加速ノズルか
ら噴射する不活性ガスとして窒素ガスを用いたので、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。
【0030】又、加速ノズルを省略して、エアロゾル噴
射ノズルのみとすることも可能である。更に、噴射する
エアロゾルの種類もアルゴンに限定されない。
【0031】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。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、エアロゾルの衝突によ
る微粒子の発生が防止され、洗浄時に被洗浄物表面に付
着する微粒子が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための、部品表面の溶
解を伴う研磨処理が施された母材の表面近傍を示す断面
【図2】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3】同じく管路図
【図4】前記実施形態の洗浄室の断面形状を示す、図2
のIV−IV線に沿う縦断面図
【図5】前記洗浄室のノズル近傍を示す拡大断面図
【図6】同じく拡大平面図
【図7】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
【図8】通常の機械加工で製作された部品の表面近傍を
示す断面図
【符号の説明】
10…ウェハ(被洗浄物) 12…走査機構 13…プロセスハンド 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…冷却機 42…エアロゾル噴射ノズル 43、109…ノズル孔 50…切粉 76…冷凍機 78…熱交換機 108…加速ノズル

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一部が固化された微粒子を含む
    エアロゾルを、被洗浄物表面に向けて噴射することによ
    って被洗浄物表面を洗浄する表面洗浄装置において、 前記エアロゾルが直接、又は、間接的に衝突する部品の
    少なくとも一部が、部品表面の溶解を伴う研磨処理によ
    り最終仕上げされていることを特徴とする表面洗浄装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記研磨処理が、電解
    研磨や化学研磨であることを特徴とする表面洗浄装置。
  3. 【請求項3】請求項1又は2において、前記部品が、被
    洗浄物を運ぶためのプロセスハンドであることを特徴と
    する表面洗浄装置。
  4. 【請求項4】請求項1又は2において、前記部品が、前
    記エアロゾルや他のガスを噴射するための噴射ノズルで
    あることを特徴とする表面洗浄装置。
  5. 【請求項5】請求項1又は2において、前記部品が、洗
    浄室内の流れを制御するためのシールドや、洗浄室の内
    壁であることを特徴とする表面洗浄装置。
  6. 【請求項6】請求項3又は5において、前記プロセスハ
    ンド、シールド、洗浄室内壁が、電解研磨により最終仕
    上げされていることを特徴とする表面洗浄装置。
  7. 【請求項7】請求項4において、前記噴射ノズルが、化
    学研磨により最終仕上げされていることを特徴とする表
    面洗浄装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001000336A1 (fr) * 1999-06-24 2001-01-04 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Procede et dispositif de lavage par pulverisation d'un fluide
KR100385431B1 (ko) * 2000-09-19 2003-05-27 주식회사 케이씨텍 표면 세정용 에어로졸 생성 시스템
KR100436361B1 (ko) * 2000-12-15 2004-06-18 (주)케이.씨.텍 기판 가장자리를 세정하기 위한 장치
US6899110B2 (en) 2001-06-25 2005-05-31 Fuji Electric Co., Ltd. Cleaning method and apparatus

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US6726777B1 (en) 1999-06-24 2004-04-27 Sumitomo Heavy Industries Ltd. Cleaning method and apparatus using fluid spraying
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