JPS6245126A

JPS6245126A - 洗浄装置

Info

Publication number: JPS6245126A
Application number: JP18422085A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Okada; 経雄岡田; Yoshiaki Takeuchi; 竹内　佳明
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1985-08-23
Filing date: 1985-08-23
Publication date: 1987-02-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、洗浄技術、特に、薬液を使用した洗浄技術に
関し、例えば、半導体装置の製造において、ウェハを洗
浄するのに利用して有効な技術に関する。

〔背景技術〕

半導体装置の製造において、ウェハを洗浄する装置とし
て、洗浄槽内に貯留された過酸化水素とアンモニアと水
との混合液とからなる洗浄液にウェハを浸漬するととも
に、この洗浄液を加熱し、高温下における洗浄液の化学
反応によりウェハを洗浄するように構成されているもの
がある。

しかし、このような洗浄装置においては、洗浄液を加熱
する必要があるため、所定温度まで昇温させるのに＄備
時間を要する、熱により洗浄液が劣化される、フィルタ
での濾過が困難であるという問題点があることが、本発
明者によって明らかにされた。

なお、ウェハを洗浄する技術を述べである例としては、
株式会社工業調査会発行「電子材料１９８１年１１月号
別冊」昭和５６年１１月１０日発行　Ｐ９５〜Ｐ１０２
、がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、常温でも良好な洗浄効果を得ることが
できる洗浄技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

被洗浄物を薬液に浸漬し、被洗浄物に２００ＫＨｚ以上
の超音波を照射することにより、被洗浄物近傍のみを発
熱させて化学反応を惹起せしめるとともに、異物に超音
波によって物理的外力を加えて異物を被洗浄物の表面か
ら効果的に遊離させるようにした。

〔実施例１〕第１図は本発明の一実施例であるウェハ洗浄装置を示す
縦断面図、第２図、第３図および第４図はその作用を説
明するための各拡大部分断面図である。

本実施例において、ウェハ洗浄装置は石英ガラス等を用
いて形成されている洗浄槽ｌを備えており、洗浄槽１に
は溢流槽２が溢流を受は得るように隣接して連設されて
いる。′洗浄槽ｌには過酸化水素とアンモニアと水との
混合液からなる洗浄液３としての薬液が貯留されており
、洗浄槽１の真上には洗浄液循環路４の蛇口が対向され
ている。

溢流槽２の底と接続された循環路４はポンプ５、フィル
タ６を介して洗浄槽１へ接続される。

洗浄槽１の一側壁には超音波発生装置１０が設備されて
おり、この発生装置１０は８００ＫＩｌｚａ域付近の超
音波を発生して対向する側壁に向けて略水平方向に照射
するように構成されている。超音波発生装置ｌＯに対向
する側壁には反射板１１が超音波を斜め上方に向けて反
射するように立て掛けられいる。

次に作用を説明する。

洗浄槽ｌの洗浄液３は溢流槽２にオーバフローされ、ｉ
１１！環路４のポンプ５とフィルタ６とを介して被洗浄
物の表面から遊離した異物が濾過された後、洗浄槽１に
再び供給される。

このように洗浄槽１に満たされている洗浄液３中に洗浄
物としてのウェハ１２が複数枚、治具（図示せず）に収
容された状態で浸漬されると、超音波発生装置１０は８
００ＫＩＩｚ滞域付近の超音波を発生してウェハ１２に
照射させる。

ここで、８００ＫＨｚ滞域付近の超音波はきわめて１指
向性が大きいため、超音波発生袋Ｗ１１０の発振子面が
ウェハ１２の全幅よりも小さいと、ウェハ１２において
超音波が照射されない部分が発生してしまう。そこで、
超音波発生装置ＩＯにおける発振子は、指向性を有する
超音波がウェハ１２の全面に照射されるようにウェハ１
２の全幅をカバーし得る大きさに構成することが望まし
い。

また、指向性の大きい超音波が超音波発生装置１０に対
向する側壁に直角に入射すると、反射波が超音波発生装
置１０に帰還するため、その振動エネルギによって発振
子等が破壊される危険性がある。そこで、本実施例にお
いては、反射板１２を斜めに立て掛けることにより、反
射波を斜め上方に逃がし、超音波発生袋Ｗｌｌｏにおけ
る破損事故等を防止するようにしている。

ところで、第２図に示されているように、洗浄液３中に
おいて、ウェハ１２に付着している異物１３とウェハ１
２との周囲には気層１４が形成されており、この気層１
４は異物１３の表面全体に親水性を有する表面が形成さ
れるのを妨げているとともに、ウェハ１２の表面全体に
酸化層（シリカ層）１５が形成されるのを妨げている。

異物１３の表面全体に親水性を有する表面が形成される
と、異物１３は洗浄液中にＩｆ！遊することになる。ま
た、酸化層１５は異物１３に対して非親和性を呈するた
め、ウェハ１２の表面全体に酸化層１５が形成されると
、異物１３はウェハ１２上から剥離することになる。

そして、異物を除去するために、前述したように洗浄液
を加熱すると、洗浄液が全体的に化学反応を惹起するた
め、気層が次第に縮小化されて異物の親水性を有する表
面が増加して行くとともに、ウェハ表面の酸化層が増加
して行く、これらの増加に伴って、異物とウェハとの付
着力が弱まるため、異物はウェハから洗浄液中に遊離す
ることになり、ウェハが洗浄される。

しかし、洗浄液を加熱すると、前述したような各種の問
題点が発生する。

本実施例においては、洗浄液を加熱せずとも、異物はウ
ェハから洗浄液中に効果的に遊離されるため、洗浄液の
加熱により派生される弊害を回避しつつ、良好な洗浄効
果を得ることができる。

すなわち、洗浄液中に発射された超音波は液中をその指
向性により直進し、ウェハ１２に照射する。このとき、
超音波発生装置１０における発振子は大きく構成されて
いるため、上向性ををする超音波であってもウェハ１２
の全面に照射することになる。

第３図に示されているように、超音波が当たると、異物
１３とウェハ１２との周囲に形成された気層１４はその
振動エネルギによって崩壊される。

また、超音波がウェハ１２に当たると、超音波の振動エ
ネルギが熱エネルギに変換するため、洗浄液３は超音波
が当たったウェハ１２に接する狭い領域１６において発
熱して化学反応を引き起こすことになる。この気Ｊｊｉ
ｆ　Ｉ　４の崩壊および洗浄液３の化学反応によって異
物１３が親水性を有する表面を拡大化されるとともに、
ウェハ１２の表面には酸化層１５が拡大化されて行く。

かつまた、８００ＫＩｌｚの超音波が当たると、異物１
３は約１０００００Ｇの加速度をもって振動されること
により、物理的外力を付勢される。

このようにして超音波の照射により、異物１３が親水性
表面を、ウェハ１２の表面が酸化層１５をそれぞれ増加
されて行くとともに、異物１３が物理的外力を付勢され
るため、第４図に示されているように、異物１３はウェ
ハ１２がら洗浄液３中に強制的に遊離されることになり
、ウェハ１２の洗浄がきわめて効果的に行われる。

ところで、通常の超音波洗浄においては、２゜ＯＫ　Ｈ
ｚ未満の超音波を使用して、その発泡現象による洗浄効
果が利用される。

しかし、前記構成にかかる洗浄装置においては、前述し
たように、超音波のウェハへの照射に伴う気層崩壊、化
学反応惹起および物理外力の付勢作用を利用して洗浄が
実現される。したがって、超音波としては、発泡現象が
発生しない２００ＫＩＩＺ以上の温域が使用され、特に
、８００ＫＩＩｚ滞域付近の超音波を使用すると、洗浄
効果がきわめて良好となる。

〔実施例２〕第５図は本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

本実施例２が前記実施例１と異なる点は、超音波発生装
置１０Ａが洗浄層ｌの底に配設されている点にある。

本実施例２においては、超音波発生装置＋ＯＡから発射
された超音波は洗浄液３の水面から大気中に逃げるため
、超音波が発生装置１０Ａに帰還することにより、これ
を破損させる事故は回避することができる。したがって
、この事故を防止するための反射板は省略化することが
できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、使用する超音波は８００ＫＨｚ滞域付近を使用
することが望ましいが、２００ＫＨｚ以上の温域の超音
波でも良好な洗浄効果を得ることができる。

洗浄液としては、過酸化水素とアンモニアと水との混合
液を使用するに限らない。

また、洗浄液を加熱せずとも十分な洗浄効果を得ること
ができるが、これは洗浄液の加熱を妨げ　　′るもので
はない。

洗浄槽、洗浄液供給および排出手段、超音波発生装置等
の具体的構成について特に限定はない。

〔効果〕

＋１１　　被洗浄物を薬液に浸漬し、被洗浄物に２００
Ｋ　Ｉｌｚ以上の超音波を照射することにより、異物の
周囲に形成された気層の崩壊、並びに、被洗浄物近傍の
みの発熱による化学反応を惹起せしめるとともに、異物
に超音波によって物理的外力を加えることができるため
、被洗浄物の表面から異物を効果的に遊離させることが
できる（２）被洗浄物の表面から異物を効果的に遊離させるこ
とにより、被洗浄物をきわめて清浄に洗浄することがで
きるとともに、洗浄に要する時間を短縮化することがで
きる。

（３）被洗浄物を薬液に浸漬し、被洗浄物に２００ＫＨ
ｚ以上の超音波を照射することにより、効果的な洗浄を
洗浄液としての薬液を加熱せずに実現することができる
。

（４）薬液の加熱を省略することにより、加熱による薬
液の洗浄効果の劣化を防止することができるとともに、
予熱時間を廃止することができるため、薬液の寿命を伸
ばすことができ、また、洗浄作業の生産性を高めること
ができる。

（５）洗浄液としての薬液を常温で使用することにより
、洗浄液の濾過が容易に可能になるため、洗浄液中の異
物のＭｉｌｌを防止することによって洗浄効果を一層高
めることができるとともに、薬液の寿命を伸ばすことが
できる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるウェハの洗浄に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はなく、配線基板、電子部品や電子機器、その伯の精密
加工製品の洗浄等にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるウェハ洗浄装置を示す
縦断面図、第２図、第３図および第４図はその作用を説明するため
の各拡大部分断面図、第５図は本発明の他の実施例を示す縦断面図である。１・・・洗浄槽、２・・・溢流槽、３・・・洗浄液（薬
液）、４・・・洗浄液循環路、５・・・ポンプ、６・・
・フィルタ、１Ｏ１ＩＯＡ・・・超音波発生装置、１１
・・・反射板、１２・・・ウェハ（被洗浄物）、１３・
・・異物、１４・・気層、１５・・・酸化層、１６・・
・発熱領域。第　　　１　　図第　　３　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、被洗浄物を薬液に浸漬して洗浄するように構成され
ている洗浄槽と、被洗浄物に２００ＫＨｚ以上の超音波
を照射する超音波発生装置とを備えている洗浄装置。２、超音波発生装置が、８００ＫＨｚ滞域付近の超音波
を照射するように構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の洗浄装置３、超音波発生装置の発振子の大きさが、被洗浄物の全
幅をカバーするように構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の洗浄装置。４、薬液として、過酸化水素とアンモニアと水との混合
液が使用されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の洗浄装置。