JPS6336534A - 洗浄装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、洗浄装置に関し、特に高清浄度が要求される
半導体ウェハ、金属製磁気ディスク等の洗浄に適した洗
浄装置に係わる ［従来の技術］ 半導体装置の製造工程の一つとして、洗浄工程がある。

この洗浄は、洗浄液による半導体ウェハのエツチング作
用等を利用しｔ■ウェハ表面の汚染層を除去して清浄面
を作る、■ウェハ表面を平滑に仕上げる、■所定の厚さ
、形状にエツチングする、等の目的を達成するために行
われる。

ところで、従来、半導体ウェハの洗浄には洗浄槽内に加
温した洗浄液を収容した装置を使用し、該洗浄液に複数
枚のウェハをカセットに収納した状態で浸漬し、洗浄す
ることが行われている。しかしながら、かかる洗浄装置
を使用した場合にはウェハ表面の汚染物質が洗浄液に対
し化学的に不溶なものが多いため、高い清浄度のウェハ
を得ることが困難であった。また、洗浄液のライフタイ
ムが短く、かつ無数の気泡発生により洗浄性能が不安定
になる。更に、カセットとウェハの接触面に洗浄液等の
よどみが発生し、該接触面付近のウェハの洗浄効果が悪
化するという問題があった。

このようなことから、洗浄液が収容された洗浄槽の底部
に厚さ２〜３　ｍｍのステンレス製振動板を該洗浄液と
直接接触するように配置し、がっ該振動板に２８ｋＨｚ
〜２００ｋＨｚの周波数が供給される振動子を取着した
構造の洗浄装置が開発されている。

かかる洗浄装置によれば、前述した問題点を解消できる
。しかしながら、前記洗浄装置では数μｍ以上の汚染物
質しか除去できず、それより微細な０．３μｍＭの汚染
物質の除去が困難であった。

また、上記周波数で振動する振動子及び振動板を介して
超音波を洗浄液に加えた場合には、キャビアーンヨンに
よりウェハ表面にダメージを発生させる聞届があった。

更に、ウェハ表面に超音波の特長である分散、凝集作用
による汚染物質の集合を生じる問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、ウェハ等の被処理物表面に付着した０、３μｍ
までの微細な汚染物質をも極めて効果的に除去でき、し
かも被処理物へのキャビテーションによるダメージの発
生を防止した洗浄装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明者らは
、高融点金属が耐薬品性に優れ、かつ高張力で機械的強
度に優れて従来の振動板に使用されたステンレスに比べ
て薄くすることが可能であり、更に振動子との関係で振
動変換効率が高いことに着目し、該高融点金属より振動
板を形成し、−かつ該振動板の厚さを所定の範囲に規定
することによって、４００〜１０００ｋ）７ｚの高周波
が付与される複数個の振動子からの振動で良好に共鳴し
て同周波数の超音波を洗浄槽内の洗浄液に与えることが
できることを究明した。また、複数個の振動子への振動
に際して設定した周波数を中心にして掃引させる機能を
有する発振器を設けることによって、個々の振動子の振
動特性のばらつきに伴って振動効率の低い振動子が生じ
るのを前記発振器による掃引によって解消し、これら振
動子により前記振動板に４００〜１０００ｋＨｚの高周
波の振動を効率よく付与できることを究明した。

しかして、本発明者らは上記振動板と発振器等を組込む
ことによって、４００〜１［１００ｋＨｚの周波数の超
音波を洗浄槽内の洗浄液に効率よく与えることができ、
ひいては洗浄液内の被処理物の表面に付着した微細（０
，３μｍまで）の汚染物質を効果的に除去できると共に
、キャビテーションによる被処理物表面のダメージ発生
を防止できる洗浄装置を見出した。

即ち、本発明は洗浄液が収容された洗浄槽と、この洗浄
槽の底部又は側壁に前記洗浄液と直接接触するように配
置された高融点金属からなる厚さ０、Ｌ〜０．５　Ｈの
振動板と、この振動板の外面に取着され、４００〜１ｏ
００ｋＨ２の高周波にて振動される複数個の振動子と、
これら振動子を前記周波数で振動させると共に、設定し
た周波数を中心にして±ＬＯＯｋＨｚ以下の範囲で掃引
させる発振器とを具備したことを特徴とする洗浄装置で
ある。

上記振動板を形成するための高融点金属としては、タン
タル、モリブデン、チタン、タングステン等を上げるこ
とができる。特に、タンタルは他の高融点金属に比べて
高張力性に優れ、かつ振動子との関係で振動変換効率が
高いため有効である。

上記振動板の厚さを限定した理由は、その厚さを０，１
ｕ未満にすると強度がもたなくなり、かといってその厚
さが１．５８を越えると前記周波数の範囲で振動する振
動子との共鳴効率が低下し、振動が減衰し易くなるから
である。振動板のより好ましい厚さは、０．２〜０．３
ｍｍである。

上記振動子に付与する高周波の値を限定した理由は、４
００ｋＨｚ未満にすると被処理物表面に付着した微細な
汚染物質を効果的に除去できなくなり、かといつて１０
００ｋＨｚを越えると振動板の厚さとの関係で該振動板
への共鳴効率が低下し、振動が減衰し易くなるからであ
る。

上記発振器の掃引条件は、設定した周波数の±１００ｋ
Ｈｚ以下の範囲にすることが必要であり、より好ましい
掃引幅は±１５ｋＨｚ以下である。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図を参照して詳
細に説明する。

図中の１は、上部に矩形リング状のフランジ２を有する
基台である。この基台１のフランジ２上には、例えばポ
リプロピレンからなる洗浄槽３が設置されている。この
洗浄槽３は、同窓的に配置された大小の矩形状筒部４ａ
ｓ４ｂと、これら筒部４ａ、４ｂ間の下部に一体的に設
けられ前記基台１のフランジ２と当接される矩形リング
板５とから構成されている。また、前記基台１の上面と
前記洗浄槽３の底面との間には例えば厚さ０．２ｍｍの
矩形状をなすタンタル製振動板６が配置されている。前
記洗浄槽３は、基台１に対して前記リング板５、前記振
動板６及びフランジ２に挿入された複数本のボルト７と
これらボルト７に螺合されたナツト８により固定されて
いると共に、前記リング板５及びフランジ２により前記
振動板６の周縁部を挟持、固定している。なお、前記振
動板６とフランジ２の間及び振動板６とリング板５の間
には夫々前記基台１に洗浄槽３を液密に固定するための
パツキン９ａ、９ｂが介在されている。前記振動板６の
基台１側の面には、第２図に示すように例えば１４枚の
六角形をなす振動子１ｏが互いに近接して配列、取着さ
れている。これらの振動子１０は、リード板１１及びケ
ーブル１２を介して例えば８００ｋＨｚの高周波を発振
し、かつ±２．５ｋＨｚの幅で掃引を行なう発振器１３
に接続されている。

前記洗浄槽３の前記振動板６を底部とする小径の筒部４
ｂ内には、例えば過酸化水素、アンモニア及び超純水か
らなる洗浄液１４が収容されている。前記小径の筒部４
ｂの上端には、洗浄液をオーバフローさせるための複数
の切欠部が形成されている。また、前記小径の筒部４ｂ
の側壁には、前記大径の筒部４ａを貫通して挿入された
洗浄液供給管１５が連結され、かつ該大径の筒部４ａに
は前記小径の筒部４ｂの切欠部からオーバーフローされ
た洗浄液を各筒部４ａ、４ｂ間の環状空間を通して外部
に排出するための排出管（図示せず）が連結されている
。

このような構成によれば、被処理物としての複数枚のシ
リコンウェハ１６が収納されたカセット１７を洗浄槽３
内の洗浄液１４に浸漬した後、供給管１５から新鮮な洗
浄液を洗浄槽３に供給しながら、発振器１３からケーブ
ル１２及びリード板１１を通して複数個の六角形状をな
す振動子１０に８００ｋＨｚの高周波を与えると共に±
２．５ｋＨｚの条件で掃引すると、各振動子１０間に振
動特性のばらつきがある場合でも、個々の振動子１０の
振動特性に掃引された周波数が合致するため、極めて短
い時間のずれを生じながら全ての振動子１０が良好に振
動し、各振動子１０間の振動特性のばらつきに伴って特
定位置の振動子１０の振動効率が低くなるのを解消され
る。つまり、振動子は形状や膜厚等によりその振動特性
にばらつき（通常設定した振動周波数に対して±１．５
ｋＨｚ程度）があるが、前述した±２．５ｋＨｚの幅で
掃引する機能を有する発振器１３によって個々の振動子
１０間の振動特性のばらつきによる振動効率の低下を解
消できる。こうした各振動子１０の効率的な摂動及び振
動板６が極めて薄いタンタルから形成されているため、
各振動子１０が取着された該振動板６は良好に共鳴して
振動し、前記と略同様な８００ｋ　Ｈｚの高周波を発生
する。これにより、該振動板６と接触する洗浄液１４内
での加速度は周波数の２乗に比例するため、約２．５　
Ｘ１０５　Ｇという重力の２ｂ万倍の加速度でカセット
１７内の各ウェハ１６表面をスクライブする。従って、
各ウェハ１６表面に付着された０、３μｍまでの微細な
汚染物質をも除去できるため、各ウェハ１６表面を高清
浄化できる。しがも、前記加速度による各ウェハ１６へ
のスクライブはカセット１７との接触部付近も含む全体
に亙ってなされるため、ウェハ１６全体を均一に清浄化
できる。

また、前記振動板１ｏがら発生する８００ｋＨｚの周波
数では洗浄液１４に対してキャビテーションを起こさな
いため、カセット１７に収納された各ウェハ表面へのダ
メージ発生を防止できる。

更に、振動子１０を六角形状とし、これら振動子１０を
タンタル製振動板６に互いに近接して配列し、取着する
構成にすれば、各振動子１ｏがら振動板６への振動変換
効率を向上でき、ひいてはウェハ１６表面の汚染物質の
除去を一層効果的に行なうことが可能となる。

なお、上記実施例では洗浄槽を二重筒状としたが、例え
ば洗浄槽の本体となる筒部の下端にリング状のフランジ
を爪管し、かつ上部にオーバフローした洗浄液を受ける
皿状の容器を設けた構造にしてもよい。

上記実施例では、洗浄槽をポリプロピレンにより形成し
たが、これに限定されない。例えば、フッ素系樹脂やア
ルミナなどのセラミックスでライニングされたステンレ
ス等により形成してもよい。

上記実施例では、振動板を洗浄槽の底部に設けたが、振
動板を洗浄槽の側壁に設けてもよい。

上記実施例では、振動子として六角形状のものを用いた
が、これに限定されず、例えば四角形、三角形等の他の
形状のものを使用してもよい。勿論、枚数も１４枚に限
定されるものではない。

上記実施例では、洗浄液として過酸化水素、アンモニア
及び超純水からなるものを使用したが、超純水、過酸化
水素−塩酸−超純水からなるもの、フッ化水素−硝酸−
超純水からなるもの等、他の洗浄液を使用してもよい。

上記実施例では、ウェハ段階での洗浄に適用した例を説
明したが、ウェハ表面に素子を形成する工程でも同様に
適用できる。また、シリコンウェハに限らず、■−■族
化合物半導体ウェハ、ＡＩ！などの金属製磁気ディスク
の洗浄にも同様に適用できるものである。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明の洗浄装置によればウェハ等
の被処理物表面に付着した０、３μｍまでの微細な汚染
物質をも極めて効果的に除去でき、しかも被処理物への
キャビテーションによるダメージの発生を防止でき、ひ
いては高清浄度で欠陥のない被処理物を得ることができ
る等顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す洗浄装置の断面図、第
２図は第１図の洗浄装置における振動子の形状及び配列
状態を示す平面図である。 １・・・基台、３・・・洗浄槽、６・・・タンタル製振
動板、１０・・・振動子、１３・・・発襲器、１４・・
・洗浄液、１６・・・シリコンウェハ、１７・・・カセ
ット。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 洗浄液が収容された洗浄槽と、この洗浄槽の底部又は側
   壁に前記洗浄液と直接接触するように配置された高融点
   金属からなる厚さ０．１〜０．５ｍｍの振動板と、この
   振動板の外面に取着され、４００〜１０００ｋＨｚの高
   周波にて振動される複数個の振動子と、これら振動子を
   前記周波数で振動させると共に、設定した周波数を中心
   にして±１００ｋＨｚ以下の範囲で掃引させる発振器と
   を具備したことを特徴とする洗浄装置。