JPH1154466A - 半導体ウエハー等の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理媒体を一枚つづ処理する枚葉処理方式
において、被処理媒体の表面全体に処理液を均一に供給
しながら且つ所要の表面流速にて均一に接触流動させな
がら、しかも簡単な設備にて表面処理し得るようにした
半導体ウエハー等の表面処理方法を提供することにあ
る。 【解決手段】略矩形状を呈する被処理媒体Ｗの一辺幅に
相当する長さを有し、該被処理媒体Ｗの表面に薬液等の
処理液Ｎを略糸状に吐出させる程度の口径を有する液吐
出口1-1 を長さ方向に一定の間隔をおいて有する液噴射
ノズル１を、略水平に置かれた被処理媒体Ｗの少なくと
も一辺側上方に配し、液噴射ノズル１の各液吐出口1-1
から被処理媒体Ｗの表面に向けて所要の温度に加温せし
めた前記処理液Ｎを略糸状に吐出させながら且つ該表面
を所要の表面流速にて接触流動させながら表面処理を行
うようにした事である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ、
ガラス基板、電子部品等の各種の被処理媒体の表面を薬
液等の処理液を用いて洗滌処理、エッチング処理、ケミ
カル処理等の表面処理を行う半導体ウエハー等の表面処
理方法に係り、特に被処理媒体を一枚つづ処理する所謂
枚葉処理方式における表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンウエハ、ガラス基板、電
子部品等の各種の被処理媒体の表面処理には、処理槽に
貯溜された処理液、例えば被処理媒体が没入状に侵漬す
る水位まで薬液を処理槽に貯溜させて行う侵漬処理方法
（以後、前者と言う）、或いは被処理媒体の表面に薬液
をスプレー等により吹き付けて行う噴霧処理方法（以
後、後者と言う）等が多く採用されている。

【０００３】因みに、この種の表面処理においては、処
理液が被処理媒体の表面との接触により化学反応を起
し、この化学反応により該表面のエッチング、そして有
機残留物或いは無機残量物を洗い落とす等の表面処理が
成されるものであるが、この化学反応の反応速度は処理
液の温度や被洗滌媒体の表面との接触時間（表面を流れ
る処理液の表面流速（m/s ））に大きく左右されるもの
である。又、被処理媒体の表面に対する処理液の接触量
が均一でないと、化学反応による表面全体の処理にバラ
ツキが生じる虞れがある。つまり、処理液の接触量が多
いところは化学反応が激しくなり、被処理媒体の表面を
痛める等の影響が起こる一方で、処理液の接触量が少な
いところは化学反応が弱いために、処理が成されない等
の処理液の濃度分布等により変わるその反応速度差によ
る処理ムラが生じるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の侵漬
処理方法は多数枚、例えば50枚の被処理媒体を一同（同
時）に処理する目的で開発された処理方法であることか
ら、被処理媒体を一枚つづ処理する所謂枚葉処理方式に
おいては有効な処理方法とは言えないものである。つま
り、処理装置自体が大型で、値段も非常に高く、しかも
広い設置スペース（広いクリーンルーム）が必要になる
等の設備投資の高騰を招くことになることから、枚葉処
理方式においては不向きである。又、侵漬方法は大量の
処理液を処理槽に貯溜して行うものであるから、一枚の
被処理媒体の表面処理を行う度に処理液を処理槽に貯溜
しなければならないばかりか、１回当たりの処理液の使
用量は多数枚の被処理媒体を処理する時と同様に大量に
使用しなければならない等から、被処理媒体を一枚づつ
処理する枚葉処理方式においては処理液の使用量等を考
慮すると不経済となる。一方、後者の噴霧方法において
は被処理媒体の表面に対する処理液の吹き付けにバラツ
キが生じ易いことから、前述したように、化学反応によ
る表面全体の処理にバラツキ（処理ムラ）が生じる虞れ
がある。

【０００５】又、従来では図４に例示したように、略水
平に置かれた被処理媒体Ｗの一辺側に、同一辺幅で前面
に全長に亘る液吐出口20を開口した液噴射ノズル21を配
して、液吐出口20から被処理媒体Ｗの表面に向けて処理
液Ｎを吐出させて行う表面処理が試みられたが、図示例
のように、液吐出口20から同吐出幅にて面状に吐出され
た処理液Ｎが被処理媒体Ｗの表面に到達する前に、流体
自身の表面張力でその吐出幅の中心部に集結しまうこと
から、どうしても被処理媒体Ｗの表面の幅方向中心部に
おいては処理液の接触量が多くなり、その両側において
は処理液Ｎの接触量が少なくなる。つまり、被処理媒体
Ｗの表面中心部とその両側においては処理液Ｎの表面流
速（m/s ））と接触量による化学反応の反応速度差が生
じる。従って、斯る従来処理においても前述したように
化学反応による表面全体の処理にバラツキ（処理ムラ）
が生じてしまう問題が残されていた。

【０００６】本発明はこの様な従来事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とする処は、被処理媒体を一枚つづ
処理する枚葉処理方式において、被処理媒体の表面全体
に処理液を均一に供給しながら且つ所要の表面流速にて
均一に接触流動させながら、しかも簡単な設備にて表面
処理し得るようにした半導体ウエハー等の表面処理方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を達成するための手段】課題を達成するために本
発明は、被処理媒体を一枚つづ処理する枚葉処理方式に
おいて、略矩形状又は略円形状を呈する被処理媒体の一
辺幅又は直径幅に相当する長さを有し、該被処理媒体の
表面に薬液等の処理液を略糸状に吐出させる程度の口径
を有する液吐出口を長さ方向に一定の間隔をおいて有す
る液噴射ノズルを、略水平に置かれた被処理媒体の少な
くとも一辺側上方又は半円側上方に配し、液噴射ノズル
の各液吐出口から被処理媒体の表面に向けて所要の温度
に加温せしめた前記処理液を略糸状に吐出させながら且
つ該表面を所要の表面流速にて接触流動させながら表面
処理を行うようにした事を要旨とする。尚、上記各液吐
出口から吐出する薬液等の処理液の温度と、被処理媒体
の表面全体に一定厚の反応液膜を均一に形成しながら流
れる処理液の表面流速は使用する処理液の種類と被処理
媒体の種類に応じて夫々設定されるものであり、例えば
温度が40〜 100℃の範囲であり、表面流速が0.03〜0.2m
/sの範囲である。斯る技術的手段によれば、液噴射ノズ
ルの各液吐出口から略糸状に吐出された例えば温度が40
〜 100℃範囲の薬液等の処理液が略水平に置かれた被処
理媒体の表面に接触すると、該表面との接触による表面
張力で表面全体に広がりながら被処理媒体の一辺側又は
半円側、例えば略矩形状を呈する被処理媒体の場合、そ
の一辺側又はタイムラグにて相対する両辺側からその表
面全体に例えば表面流速が0.03〜0.2m/sの範囲の限りな
く低流速で流れる。それにより、被処理媒体の表面全体
には限りなく低流速にて均一に流れる処理液の反応液膜
が一定厚に形成された状態で化学反応による表面処理が
成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の具体例を図面に基
づいて説明する。図１は本発明の表面処理方法を実施す
る処理装置の一例を示した概略図であり、１は被処理媒
体Ｗの表面に薬液等の処理液を略糸状に吐出させながら
供給する液吐出口1-1 を有する液噴射ノズル、２は被処
理媒体Ｗを略平行に載置支持するための図示省略の支持
手段を備えた受け皿状の容器、３は容器２のドレン口2-
1からドレン管４を介して処理液Ｎを回収すると共に、
前記液噴射ノズル１に送り込む処理液を貯溜する貯溜
層、５はこの貯溜槽３から前記液噴射ノズル１とを連絡
する液供給通路６に配設され、該液噴射ノズル１へと処
理液Ｎを送り込むポンプ、７は液噴射ノズル１とポンプ
５との間の液供給通路６に配設され、ポンプ５により処
理液Ｎが貯溜槽３から前記液噴射ノズル１へ送り込まれ
るその途中で処理液Ｎを所要の温度に加温せしめるヒー
ター、８は液噴射ノズル１とヒーター７との間の液供給
通路６に配設され、液噴射ノズル１への処理液の送り込
みを開始・停止させると共に、該液噴射ノズル１の各液
吐出口1-1 からの処理液Ｎの吐出流速を制御する可変式
定量バルブ、９は前記貯溜槽３とポンプ５との間の液供
給通路６に配設され、ポンプ５により貯溜槽３から吸い
込み送り出される処理液Ｎ中から例えば表面処理によっ
て被処理媒体Ｗの表面から取り除かれた有機残留物或い
は無機残量物等の不純物等を取り除くフィルターであ
り、前記ポンプ５を作動させ、可変式定量バルブ８を開
弁せしめると共にその開度（開弁量）を調節せしめて液
噴射ノズル１へと処理液を送り込みながら該ノズル１の
各液突出口1-1から所要の吐出流速にて被処理媒体Ｗの
表面に向けて処理液Ｎを略糸状に吐出させながら供給
し、被処理媒体Ｗの表面処理を行うようにしてなる。

【０００９】液噴射ノズル１は、被処理媒体Ｗの輪郭形
状、例えば、図２に例示した略矩形状の被処理媒体Ｗの
場合はその一辺幅に相当する長さで、縦断面形状が液吐
出口1-1 を開口する前面側に向けて漸次傾斜させた略台
形状を呈する中空状に形成すると共に、その前面長さ方
向に一定の間隔をおいて液吐出口1-1 を開口してなる。
又は図３に例示したように、略円形状の被処理媒体10の
場合にはその直径幅に相当する長さで且つその円周に沿
う平面略半円リング状で、縦断面形状が前述した略台形
状を呈する中空状に形成すると共に、その前面長さ方向
に一定の間隔をおいて液吐出口10-1を開口してなり、容
器２内に図示例の如く略水平に支持載置された被処理媒
体Ｗの少なくとも一辺側上方又は半円側上方、略矩形状
を呈する被処理媒体Ｗの場合、その一辺側又は図１に例
示したように相対する両辺側における容器２の開口部上
方に、液吐出口1-1 を有する前面側を被処理媒体Ｗ方向
に適宜の傾斜角度にて下向き傾斜状に配設し、ポンプ５
により送り込まれてきた処理液Ｎが各液吐出口1-1 から
被処理媒体Ｗの表面に向けて略糸状に分離させた状態で
吐出するようにしてなる（図２参照）。

【００１０】液吐出口1-1 又は10-1は、処理液Ｎを略糸
状に吐出し得る程度の口径で、被処理媒体Ｗの表面に向
けて吐出する処理液Ｎ相互が該表面に接触した時点で表
面張力にて即座に繋がりながら被処理媒体Ｗの幅方向全
体に広がる間隔をおいて液噴射ノズル１又は10の前面長
さ方向に開口して、液噴射ノズル１又は10に送り込まれ
てくる処理液Ｎを略糸状に分離させた状態にて被処理媒
体Ｗの表面に向けて吐出するように形成してなる。又、
液吐出口1-1 又は10-1からの処理液Ｎの吐出流速（吐出
量）は被処理媒体Ｗの表面全体に表面張力により一定厚
の反応液膜N-1を均一に形成されながら且つ限りなく低
流速の表面流速にて処理液Ｎが流れるようにする。

【００１１】尚、図１に例示したように、液吐出ノズル
１を容器２の相対する両辺側に配設して、容器２内に略
水平に支持載置された被処理媒体Ｗの両辺側から該被処
理媒体Ｗの表面に処理液Ｎを供給する場合にはその吐出
タイミングを変えて行うものである。例えば、一辺側の
液吐出ノズル１の各液吐出口1-1 から吐出された処理液
Ｎが被処理媒体Ｗの他辺側へと流れ切ったタイミングに
て、該他辺側の液吐出ノズル１の各液吐出口1-1 から処
理液Ｎを吐出させるようにタイムラグにて交互に処理液
Ｎを吐出させながら表面処理を行うものである。斯様の
ように、処理液Ｎを被処理媒体Ｗの相対する両辺側から
タイムラグにて交互に吐出させることで、処理精度の向
上が図れると共に処理時間の短縮化、つまり処理歩留ま
りの向上が図られるものである。然るに、被処理媒体Ｗ
の表面のエッチング、そして有機残留物或いは無機残量
物を洗い落とす等の各表面処理は表面との接触による処
理液Ｎの化学反応により行われる。そして、この化学反
応速度は処理液Ｎの温度（℃）や被洗滌媒体Ｗの表面と
の接触時間（表面を流れる処理液Ｎの表面流速（m/s
））、更には表面全体に対する処理液Ｎの分布状態が
均一である等によって大きく左右されるものであること
から、処理液Ｎの温度の変化をできる限り少なく、そし
て表面流速の変化もできる限り少なく（化学反応速度差
をできる限り少なく）、表面全体を均一且つ効率的な化
学反応により前述した各表面処理が成されるようにする
には被処理媒体Ｗの相対する両辺側からタイムラグにて
交互に処理液Ｎを吐出させながら行う処理方法が望まし
いものである。

【００１２】因みに、各液吐出口1-1 から吐出する処理
液Ｎの温度（℃）と、被処理媒体Ｗの表面全体に一定厚
の反応液膜N-1 を均一に形成しながら流れる処理液Ｎの
表面流速（m/s ）は使用する処理液Ｎの種類と処理され
る被処理媒体Ｗの種類に応じて夫々設定されるものであ
るが、本実施例においては例えば温度が40〜 100℃の範
囲であり、表面流速が0.03〜0.2m/sの範囲である。

【００１３】次に、以上の如く構成した処理装置を用い
た表面処理方法を簡単に説明すれば、被処理媒体Ｗを容
器２内に略水平に載置セットした後に、ポンプ５を作動
させる。すると、貯溜槽３内の処理液Ｎが所要の流速に
てフィルター９を通り濾過されながら、そしてヒーター
７により所要の温度、例えば40〜 100℃の範囲に加温せ
しめられながら液供給路６を通って液吐出ノズル１へと
送り込まれ、該ノズル１の各液吐出口1-1 群から略水平
に置かれた被処理媒体Ｗの表面に向けて略糸状に分離吐
出する。各液吐出口1-1 から略糸状に分離されながら吐
出した処理液Ｎは被処理媒体Ｗの表面との接触による表
面張力で該表面全体に繋がりながら広がり、該表面全体
に一定厚の反応液膜N-1 を均一に形成しながら（図２参
照）且つ限りなく低流速の表面流速、例えば0.03〜0.2m
/sの範囲で流れる。それにより、被処理媒体Ｗの表面全
体には略同一の反応速度で進行する化学反応が起こり、
該表面全体の表面処理が同時に成される。

【００１４】

【発明の効果】本発明の半導体ウエハ等の表面処理方法
は叙上の如く構成してなるから、下記の作用効果を奏す
る。 ．液噴射ノズルの各液吐出口から略糸状に分離吐出さ
せながら被処理媒体の表面に例えば略矩形状を呈する被
処理媒体の場合、その一辺側又は相対する両辺側から処
理液を供給しながら化学反応によるその表面処理が行わ
れるようにしたことで、処理液は被処理媒体の表面全体
にムラなく一定厚の反応液膜を形成しながら該表面全体
を均一な表面流速にて流れる。つまり、被処理媒体の表
面との接触による表面張力を利用して該表面全体に一定
厚の反応液膜が均一に形成されるように該表面全体に処
理液を供給しながら化学反応による表面全体の表面処理
が成されるようにしたことで、処理液の濃度分布等によ
り変わるその反応速度差による処理ムラが生じることな
く、表面全体は一定厚の反応液膜を均一に形成しながら
流れる処理液により表面処理が成される。

【００１５】、液噴射ノズルの各液吐出口から所要の
温度で略糸状に分離吐出しながら略水平に置かれた被処
理媒体の表面に供給された処理液は表面との接触による
表面張力で表面全体に広がりながら該表面全体に一定厚
の反応液膜を均一に形成しながら且つ限りなく低流速の
表面流速にて流れる。それにより、被処理媒体の表面全
体には略同一の反応速度で進行する化学反応が起こり、
該表面全体の表面処理が同時に成される。

【００１６】従って、本発明の表面処理方法によれば、
被処理媒体を一枚つづ処理する枚葉処理方式において、
被処理媒体の表面全体に処理液を均一に供給しながら且
つ限りなく低流速で均一に接触流動させながらその表面
処理を同時に行うことができることから、従来のように
化学反応によるバラツキ（処理ムラ）等が生じることな
く、表面全体を均一且つ効率的に表面処理することがで
きる。しかも、装置自体もすこぶるコンパクトで簡単な
構造となることから、その設備投資の面においても従来
装置と比べて有利であり、又、１回当たりの処理液の使
用量においても有利で経済的である等の数々の効果が期
待できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の表面処理方法を実施する処理装置の
一例を示した概略図

【図２】 同図の一部を示した斜視図

【図３】 他の実施例を示した同斜視図

【図４】 従来処理方法の処理装置を示した概略図

【符号の説明】

１…液噴射ノズル 1-1 …液吐出
口 ２…容器 ３…貯溜槽 ４…ドレン管 ５…ポンプ ６…液供給路 ７…ヒータ
ー ８…可変定量バルブ ９…フィル
ター Ｎ…処理液 Ｗ…被処理
媒体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも略矩形状又は略円形状を呈す
   る被処理媒体の一辺幅又は直径幅に相当する長さを有
   し、該被処理媒体の表面に向けて処理液を略糸状に吐出
   させる程度の口径の液吐出口を長さ方向に所要の間隔を
   おいて有する液噴射ノズルを、略水平に置かれた被処理
   媒体の少なくとも一辺側上方又は半円側上方に配し、こ
   の液噴射ノズルの各液吐出孔から被処理媒体の表面に向
   けて所要の温度に加温せしめた処理液を略糸状に吐出さ
   せながら且つ該表面を所要の表面流速にて接触流動させ
   ながら行うようにした事を特徴とする半導体ウエハー等
   の表面処理方法。