JPH0325936A

JPH0325936A - 半導体ウェハの洗浄装置

Info

Publication number: JPH0325936A
Application number: JP2151801A
Authority: JP
Inventors: Bryan C Chung; ブライアン　シー．チャン; Jr Roland Ellis; ローランド　エリス　ジュニア; Kenneth G Frazee; ケニス　ジー．フレイジー
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1991-02-04
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: US5000795A; JPH0770506B2

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］本発明は半導体の洗浄に関する。更に詳細には、本発明
は酸性溶液中の化学試薬の攪拌を用いた半導体の洗浄に
関する。

［従来の技術］半導体チップ上の果積回路密度の増加に伴い、チップの
原材料となる半導体ウェハをより効果的に洗浄する必要
性が増している。シリコン半導体ウェハに対しての広く
使用されている洗浄方法として、化学試薬（例、過酸化
水素）を加えた強酸（例、硫酸）の槽の使用がある。硫
酸は反応性が強いので、一般的な配管や攪拌装置はその
洗浄槽中で使用できない。よって、普通は、槽の攪拌の
ためには磁気攪拌器を用い、過酸化水素を槽に導入する
ためには化学投与ヘッドを使う。磁気攪拌器は、テフロ
ン（合成樹脂重合体の商標）でコートされた長い強磁性
体要素よりなり、槽の中に押入される。もう一つの強磁
性体要素が槽の外部に配され、それを一般的なモータで
回転させることにより槽の中にある磁気攪拌器を回転さ
せ、攪拌を促進させる。これによりウェハの表面から反
応生成汚染物を除去する。化学投与ヘッドは槽に浸すこ
とはないので、一般的な材料で作製でき、典型的には、
硫酸槽の表面に過酸化水素を射出するためのノズルが幾
つか付いた導管で構成される。

このような該磁気攪拌器及び化学投与ヘッドはモデュテ
ク社（カリフォルニア州サン・ホセ市レミラード◆コー
ト９０６）により市販されている。反応性の強い洗浄用
化学薬品は操作者を傷つけるので、この装置は慎重に操
作されなければならない。

一般的なシステムによって得られるより効果的な洗浄方
法に対する要望は今も存在している。１９８８年ｔｏ月
ｌ８日に発行されたマツコーネルらの米国特許第４７７
８５３２号はより効果的な半導体ウエーハ洗浄のための
比較的高価で取り扱いにくい装置の一例である。よって
今でも、より信頼性があり、より完璧な半導体ウエーハ
洗浄のための、比較的安全で廉価で便利な方法と装置に
対する要望は存在している。

（発明の概要）これらの問題は、酸性の洗浄槽中に、槽の床に支持され
、次に洗浄される半導体ウェハ列を支持する、テフロン
メンバーで作製された導管列を使用することで解央され
る。化学試薬は、ウエーハ列の側部に沿って伸びる第一
の導管部を流れ、その導管部にある複数の射出口からウ
ェハに向けて射出される。残りの導管は不活性気体を送
るための複数の第二の導管部を構成し、それぞれの導管
部は不活性ガスを洗浄液に射出するための複数の射出口
を持っている。不活性ガスを槽の床に射出することで、
化学試薬の注入とあいまって、反応性の高い発砲条件が
槽内に作り出され、十分な攪袢が生じ、ウェハ表面の不
純物除去を大幅に改善することが見出た゜された。

（実施例の説明）第１図は本尭明の実施例に従い、改良された化学試薬の
注入および攪拌を半導体ウェハ槽１０内で行うために使
用する装置の部分的に図式的な透視図である。ウェハ洗
浄樽１０は側壁１１及び床１２よりなり、反応性の高い
洗浄液１３、好ましくは；農硫酸が収納されている。洗
浄されるウェハ１４は、洗浄搏１０の正面図に相当する
第２図、及び第２図の３−３線断面図に相当する第３図
に示されている。解りやすくするために、第１図ではウ
ェハは示されていない。ウェハ１４は、第２図及び第３
図に明確に示されているように、積層列の形でホルダ１
５に保持される。並んだウェハは、洗浄液１３の表面に
対してほぼ垂直に、少くとも大きな角度をもって保持さ
れる。

本発明に従って、槽１０の床の上に統合導管ユニット１
７が設置される。そのユニットは、平らな上面及び下面
をもつ平行部と、各導管の間に設けられた細長い開口部
１８とからなる形状をしている。洗浄槽１０の目的は、
不純物と、硫酸及び注入される過酸化水素のような化学
試薬との反応によるウェハ１４の洗浄である。効果的な
洗浄を行うためには、化学試薬がウェハの主要表面に均
一に分布されること、及び、反応を促進し、ウェハ表面
から反応生成不純物を除去するのに十分な攪拌を生じる
ことが重要である。このような目的を達成するために統
合導管ユニット１７が考案された。

第２図と第４図でより明確に示されているように、開口
部１８は第一の導管部２０と複数の第二の導管部２１と
を分離する。導管部はすべて概して長方形の外面をもち
、各導管部は円筒状の通路２２を含んでいる。第４図で
より明確に示されているように、全ての第二の導管部２
１の中央の通路２２は相互接続通路２４に接続され、そ
の相互連続通路は今度は投入ポート２７に結ばれている
。

第一の導管部２０は、第１図に図式的に示されているよ
うに、化学試薬、すなわち過酸化水素（Ｈ　２　０　２
　）を投入ポート３０から送る。窒素（Ｎ２）のような
不活性ガスは、第１図に図式的に示されているように、
投入ポート２７に導入され、第二の導管部２１を流れる
。

第２図と第４図に最もよく示されているように、第一の
導管部の長さ方向に沿って、中央通路２２と｝ｆｌｌｏ
で囲まれた容積とを相互接続する複数の射出口３３が設
けられている。過酸化水素は、第一の導管部２０に圧力
をかけられて送られ、射出口３３からウェハ１４に向か
う角度で射出される。

なお、この過酸化水素は、過酸化水素の３０バーセント
水溶液が望ましい。また、１・１出口３３は、第２図に
示されているように、水平面に対し４５度の角度に向け
られている。この角度としては、水平而に対し４５度か
ら６０度の範囲のいずれの角度を取っても、過酸化水素
をウェハの主要表面と確実に接触させることができる。

これらの図の射出口３３は図式的に描いたものに過ぎな
い。射出口３３を第一の導管部２０の長さ方向に約６個
設置することによって、化学試薬の要求される分散を得
ることができる。

化学試薬の注入は洗／′ｐ槽にある程度の攪拌を悲起す
るが、攪拌の大部分は第二の導管部２１から１・１出さ
れる不活性ガスにより惹起される。導管部２１の各々に
沿って、第２図及び第３図に最もよく示されているよう
に、一列の射出口３４が設置されている。統合導管ユニ
ット１７の四咄に、第２図及び第３図に最もよく示され
ているようなスペーサ・バッド３５が設置されている。

その結果、統合導青ユニッ１・１７の下面と漕の床１２
との間に空間が生じるので、射出口３４は第二の導菅部
の中央通路２２と冶１０により囲まれる容積との間を連
通ずる。このために不活性ガスは泡立って開口部１８を
通過し、その結果、これらの泡はウェハ１４に極めて近
接した位置を通過し、液体洗浄槽全体、とりわけウェハ
近傍に申し分のない攪拌を引き起こす。

本発明の実施例の一つでは、統合導管ユニット１７は、
洗浄槽の酸または過酸化水素の影響を受けない非反応性
材料である、公知のテフロンを全体の材料として作製さ
れた。ユニットの長さ（細長い開口部１８と平行な方向
）は１５．００インチ、幅は７．００インチ、高さはｌ
．００インチであった。各開口部１８の゛長さはいずれ
も１２．８２インチであった。導管部は直径０．４４イ
ンチで、導管の中心間の距離は１．１７インチであった
。スペーサ３５の高さは０，０５インチであった。ユニ
ット１７は概して平らな形状をしているので、その上に
ウェハ１４のための一般的な沌形のホルダ１５を載せる
ことができた。ウェハは直径５インチのシリコン・ウェ
ハで、硫酸及び過酸化水素試薬の３０パーセント水溶液
により洗浄された。各導管部にはそれぞれ８個の対出口
が付けられ各Ｍ出口の直径は０．００７から０．００２
インチであった。他の実用可能な実施例では、各導管部
にそれぞれ８０個もの多数の射出口が形成された。

統合導管ユニットは、一つの平らなテフロン厚板から作
製された。導管通路２２及び２４はテフロン板全体を貫
通するように穴をあけ、その後でテフロンの栓を差し込
み、穴の端部を塞いで作られた。すなわち、はじめに穴
あけしたときは、通路２２の各々はユニット１７の長手
方向全体に伸び、通路２４は第二の導管部の幅方向全体
に伸びている。その後、ねじを切った円柱状の栓（示さ
れていない）を常設的に挿入して統合導管ユニット１７
ができた。ガス状のＮ２は圧力２ｐｓｉで、液体状のＨ
２０２水溶液は圧力２，５ｐｓｉで、解りやすくするた
めに第３図のみで示しているテフロン導管３７により、
統合導管ユニットに送られた。

本発明の装置及び方法は非常に単純で廉価であると評価
でき、しかも実際．に試験したところ、磁気攪拌器及び
化学投与ヘッドを用いた従来の装置に比べ、洗浄におい
て非常に改善されたことが確認された。さらに、過酸化
水素は酸の槽の上面に向け゛Ｃではなく槽の中で注入さ
れるので、本装置は安全の面でも有利である。明白に上
述した以外にも、本発明のさまざまな変更及び具体化が
当業者によって、本発明の技術思想の範囲内で可能であ
る。例えば、よく知られているように、硫酸の代りに燐
酸を使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による半導体ウェハ洗浄冶中
の改良された化学試薬の注入及び泡攪拌の方法及び装置
を表す部分的に図式的な透視図、第２図は、第１図の具
体化物に従った半導体ウ工一ハ洗浄槽の正面図、第３図は、第２図の３−３線断面図、第４図は、第１図で示された統合導管ユニットの平面図
である。３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ウェハを、強熱反応性の洗浄液の槽に、ウェハの
主要表面が互いにほぼ平行になり、各々が液体の表面に
対して大きな角度を持つように浸すステップ；化学試薬を強反応性洗浄液に加えるステップ；化学試薬
を拡散させ、且つウェハ表面から汚染物を除去するため
に強反応性洗浄液を攪拌するステップを有する半導体ウェハの洗浄方法において、化学試薬は
、ウェハ列の側部に沿って伸びる第一の導管部を流れる液体であり、この化学試薬は、
第一の導管部の複数箇所から該ウェハに向けて射出され
；且つ、撹拌は、強反応性洗浄液中にある複数の第二の導管部に不活性ガスを流し、各第二の導管部
の複数箇所から洗浄液体に不活性ガスを射出することで
促進されること；を特徴とする半導体ウェハの洗浄方法。
（２）複数の第二の導管部は、ウェハと槽の床面との間
に設置されることを特徴とする請求項１記載の方法。
（３）第一の導管部は、ウェハと槽の床面との間で、且
つ複数の第二の導管部の隣に設置されることを特徴とす
る請求項２記載の方法。
（４）複数の第二の導管部の外面は、槽の床面から少し
離れて設置され、不活性ガスは、第二の導管部から槽の
床に向けて射出されることを特徴とする請求項３記載の
方法。
（５）第一の導管部は、ウェハの側部に設置され、化学
試薬は、第一の導管部からウェハに向かう角度で射出さ
れることを特徴とする請求項４記載の方法。
（６）第一及び第二の導管部は、槽の床面の上に置かれ
た単一統合ユニットに統合され、ウェハが、その統合ユ
ニットの上に設置され支持されるホルダ装置に、保持さ
れることを特徴とする請求項５記載の方法。
（７）洗浄液は、硫酸及び燐酸を含む群から選択され、
且つ、化学試薬は、過酸化水素であることを特徴とする
請求項６記載の方法。
（８）ウェハはシリコン・ウェハであり、洗浄液は硫酸
であり、第一及び第二の導管部がテフロン（合成樹脂重
合体の商標）製であることを特徴とする請求項７記載の
方法。
（９）床および側壁をもち、洗浄液を収納する槽、及び
、洗浄液に浸される半導体ウェーハの積層列を保持する
ホルダを有する半導体ウェハの洗浄装置において、ウェハの積層列と床の間には、化学試薬を送る第一の導管部が設置され、この第一の導管部は、化
学試薬をウェハの積層列に向けて射出するために導管に
沿って配置された複数の第一の射出口を有しており；且つ、ウェハ列と床の間には、更に不活性ガスに圧力をかけて送る複数の第二の導管部が設置され
、この第二の導管部は、それぞれ、不活性ガスを洗浄液
に射出するために導管に沿って配置された複数の第二の
射出口を有している；ことを特徴とする半導体ウェハの洗浄装置。
（１０）第二の導管部の外面は、槽の床から少し離れて
設置され、且つ、複数の第二の射出口は、床の方向に不
活性ガスを射出することを特徴とする請求項９記載の装
置。
（１１）第一の導管は、ウェハの積層列の側部に設置さ
れ、且つ、第一の射出口は、化学試薬を、第一の導管か
らウェハの積層列に向かう角度で射出することを特徴と
する請求項１０記載の装置。
（１２）第一の導管部及び第二の導管部は、槽の床に支
持された単一の統合ユニットに統合され、且つ、ホルダ
は、統合ユニットの上面に支持されることを特徴とする
請求項１１記載の装置。