JPH06196466A

JPH06196466A - ウェハ洗浄装置

Info

Publication number: JPH06196466A
Application number: JP33937192A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kurosawa; 清志黒沢; Katsunori Kokubu; 勝則國分
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】槽内の微細粒子の滞留を防ぎ、効率的なウェ
ハ洗浄を可能にするウェハ洗浄装置を提供する。【構成】洗浄槽１２内に配置する拡散板１７の中央の
ウェハ配置領域をその周辺部より流量を大きくし、流通
孔をスリットとし、交互にスリットを配置した。これに
より、スリット１９ａ，１９ｂ，１９ｃから吐出する洗
浄流が層流となり、微細粒子（パーティクル）等の滞留
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造プロセス
に用いられるウェハの洗浄装置に関し、更に詳しくは、
洗浄槽内微粒子の滞留を防ぎ、効率的な汚染除去を行え
る、ウェハの洗浄装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハプロセスの中で、最も基本
的な技術の一つが洗浄技術である。ウェハプロセスその
ものが多くの要素技術を持っている中で、洗浄技術はい
わばそれらの間をつなぐ必須工程であるといえる。

【０００３】近年、回路パターンの微細化が進み、ＬＳ
Ｉが高密度・高集積化及び多層化するにつれて、パーテ
ィクルや金属不純物などに代表されるマイクロコンタミ
ネーションが製品の歩留まりや信頼性に大きな影響を及
ぼすようになってきた。

【０００４】そこで、半導体ウェハプロセスでは、清浄
化の重要性が一段と高まっている。そして、洗浄技術の
中でもウェット洗浄プロセスは、前工程からの汚染を除
去し、洗浄後の工程にクリーンなウェハを供給しなけれ
ばならない中心的な役割を担っている。このウェット洗
浄プロセスにおいてコントロールしなければならない不
純物は、吸着有機物，重金属，自然酸化膜等様々である
が微粒子（パーティクル）は最も困難な除去の対象物で
あり、今後除去しなければならない微粒子の粒径は益々
小さくなる。

【０００５】従来のウェハ洗浄装置としては、図８に示
すものが知られている。この装置は、容器状の洗浄槽１
の底部中央に洗浄液供給管２が接続されていて、この管
２から洗浄液（薬液，純水等）ａが所定流量で導入され
る。そして、導入された洗浄液ａは、平板状の分散板３
で分散され、洗浄槽１内の下部に配設された拡散板４の
複数の流通孔４ａを通って上方に流れて、キャリア（図
示省略する）に収納された複数のウェハ５を洗浄する。
なお、流通孔４ａは、拡散板４に均一に開孔されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来装置の拡散板４の複数の流通孔４ａは均一に開孔
されているため、拡散板における上方にウェハ５〜５が
配置される領域では、それ以外の領域の流通孔と同一の
流速で洗浄液を吐出しても、ウェハ等の流通抵抗がある
ため、流速が衰えウェハの洗浄効果が十分得られない問
題がある。

【０００７】また、図７に示すように、流通孔４ａから
吐出される洗浄液は、細い流れであるため、減衰し易
く、ウェハ上部を洗浄できない問題がある。加えて、隣
接する流通孔４ａ，４ａから吐出された洗浄液流間に乱
流が生じるため、洗浄された微細粒子が、この乱流領域
に停滞するため、パーティクル除去効率が低下する問題
を有している。このため、槽内の微細粒子が残留したま
まウェハに再付着して、後工程でのパターン欠陥の発生
につながる問題がある。さらに、薬液から純水へ液を切
換えた場合にも、上記した多数の乱流が、液の切換え効
率を悪化させ、純水洗浄であるに拘らず前工程での薬液
（例えばフッ酸溶液等）が残留し、この残留した薬液に
より局所的にエッチングされるなどの影響を受ける問題
があった。そして、流入圧力を緩衝させない場合、洗浄
槽内において流入圧力の異なる領域が現れ、流入圧力の
低い領域では、薬液の置換特性，パーティクルの除去効
果，洗浄槽内での滞留等、洗浄能力を低下させる問題を
有している。

【０００８】また、このような問題を解決するために各
流通孔４ａから吐出される洗浄液の流速を高くすると、
今後はウェハ５が揺動する（踊る）現象を起し、ウェハ
の欠け（チッピング）により、ダストが発生する問題を
生じる。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、本発明の目的は、槽内の
微細粒子の滞留を防ぎ、効率的なウェハ洗浄を可能とす
るウェハ洗浄装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本出願の請求項１記載の
発明は、洗浄槽の底部から洗浄液が供給され、該洗浄槽
内に配設された拡散板の複数の流通孔を介して前記洗浄
液が上方へ流出て、互いに平行を成して配置される複数
のウェハを洗浄するウェハ洗浄装置において、前記拡散
板中央のウェハ配置領域に、ウェハ面と平行を成す複数
列の、スリット群が開孔され、相隣接する列のスリット
群は交互にスリットが配置されると共に、前記拡散板の
ウェハ配置領域の単位面積当りの流量を、ウェハ配置領
域以外の領域の単位面積当りの流量より大きく設定した
ことを、解決方法としたものであって、この構成により
上記目的を達成する。

【００１１】本出願の請求項２記載の発明は、前記拡散
板の下方に洗浄槽底部から供給された洗浄液を該拡散板
下面に均一に流通させる分散板を備えることを特徴とす
るものであり、この構成により上記目的を達成する。

【００１２】

【作用】本出願の請求項１記載の発明においては、拡散
板中央のウェハ配置領域に形成したスリットがウェハ面
と平行となるため、スリットから上方に向けて吐出され
る洗浄液が層流となってウェハ面に沿って洗浄を行う作
用がある。特に、相隣接する列のスリット群のスリット
は交互にずれた状態で配置されているため、相隣接する
列のスリット群の間に発生する乱流を抑制する作用があ
り、微細粒子の滞留を防止することができる。

【００１３】また、このように交互に配置することによ
り、ウェハの配置方向（向き）がずれた場合に、ウェハ
表裏面への洗浄板の接触流量の低下を防ぐことができ
る。そして、拡散板のウェハ配置領域の単位面積当りの
洗浄液流量を、ウェハ配置領域以外のそれよりも大きく
設定したことにより、スリットから吐出する層流の減衰
するまでの距離を延ばす作用があり、ウェハ上部まで良
好に洗浄することが可能となる。さらに、スリット群を
複数列に配したことにより、ウェハは２列のスリット群
から吐出される層流の間で保持されるため、ウェハの揺
動が抑制され、ウェハの欠けによるダストの発生が防止
される。

【００１４】本出願の請求項２記載の発明は、上記作用
に加えて、拡散板下面に到達する洗浄液の流体圧力を均
一にするため、流通孔の形状・寸法を変えることによ
り、洗浄液流量を調整することが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本出願に係る発明の詳細を図面に示す
実施例に基づいて説明する。

【００１６】図１（Ａ）は、本実施例のウェハ洗浄装置
の断面図であり、図１（Ａ）は拡散板の平面図を示して
いる。

【００１７】図中、１１はウェハ洗浄装置であり、略立
方体容器形状の洗浄槽１２の底部中央に洗浄液供給管１
３が連通して接続されている。洗浄槽１２底部の洗浄液
供給口１４の上方には、２板の平行な分散板１５，１
６、さらに、その上方には拡散板１７が配置されてい
る。２板の分散板１５，１６は多数の孔１５ａ，１６ａ
が均一に開孔されており、孔１５ａ，１６ａは両分散板
１５，１６どうしを重ね合わせた際に、合致しないよう
に、互いにずらせた位置に開孔されている。このため、
両分散板１５，１６を通過する洗浄液は流入圧力が緩和
されて、拡散板１７下面に均一な流入圧力で到達する。

【００１８】拡散板１７は、洗浄槽１２を上下２つに画
成するように配設され、多数の流通孔が開孔されてい
る。この流通孔は、２種類に分けられ、図１（Ｂ）に示
すように、周辺部に開孔された小径の円孔１７ａと中央
のウェハ配置領域のスリット１９ａ，１９ｂ，１９ｃが
ある。本実施例では、周辺部の円孔１８を拡散板１７の
周縁に沿って２列間欠的に配置している。拡散板１７中
央のウェハ配置領域に形成したスリットの配置は、同図
（Ｂ）に示すように、直線上にスリット１９ａ，スリッ
ト１９ｃ，スリット１９ａの３本からなるスリット群の
隣りの列に２本スリット１９ｂ，１９ｂでなるスリット
群を配置し、両列を構成するスリットは互い違いになる
ように、交互に配置した。このような配列を繰り返して
形成したことにより、図１（Ｂ）に示すように、列方向
に配置したウェハ２０ａは、２列のスリット群からの洗
浄液ａの層流により挟まれる状態となる。この状態をウ
ェハの一側面側から見ると、図２に示すようになる。な
お、各スリットの幅寸法は、本実施例においては、スリ
ット１９ｃ＞スリット１９ａ＞スリット１９ｂとなるよ
う設定した。

【００１９】上記したように、各スリットから吐出する
層流は同列内のスリットどうしでは、図２に示すよう
に、乱流はわずかしか生じないため、微細粒子の滞留は
抑制することができる。また、相隣接するスリット群
は、３本のスリット１９ａ，１９ｃ，１９ｃを有する列
の方が、２本のスリット１９ｂ，１９ｂをする列より
も、流量が大きいため、キャリア内のウェハは表裏面の
うち一方側に保持された状態となるため、ウェハの揺動
を防止することができる。

【００２０】また、例えば、図１（Ｂ）のウェハ２０ｂ
のようにスリット群の列に傾いて配置してしまった場合
は、同図に示すように、スリット１９ａ，スリット１９
ｂ，スリット１９ｃは、ウェハ２０ｂの両面に洗浄液を
有効に吐出するため、この場合も洗浄効果が低下するこ
とはない。なお、通常は、ウェハを拡散板１７より離し
た上方に配置するため、個々のスリットから吐出される
洗浄流はスリットからやや上方では一体化した層流とな
り、ウェハの両面は均等に洗浄される。

【００２１】このように、拡散板中央のウェハ配置領域
は、周辺に比べて流量が大きいため、複数のウェハが収
納されたキャリア（ワーク）が配置されて流通抵抗が大
きくなっても、層流の流通圧力の減衰を抑えることがで
きる。このため、ウェハ上部までの洗浄が有効に行え
る。

【００２２】なお、図３は、分散板の変形例を示したも
のであり、洗浄槽１２底部中央の洗浄液供給口１４の上
方に複数の分散板２１を放射状に配置して洗浄液の流量
配分を行った例である。

【００２３】また、図４に示すように、拡散板１７に形
成するスリット群を隣接するスリット群とジグザグ状に
連結させた形状としてもよく、スリット１９ｄ，１９
ｅ，１９ｆは上記実施例のスリット１９ａ，１９ｂ，１
９ｃに相当する。

【００２４】さらに、図５（Ａ）及び（Ｂ）は、分散板
の他の変形例であり、上記実施例と同様な２枚の分散板
２２，２３を有し、上方側に配置される分散板２３は、
下方側に配置されている分散板２２より小さい面積とな
っている。また、両分散板２２，２３には、同ピッチで
孔２２ａ，２３ａが開孔されており、洗浄槽１２内に配
置する場合は、孔２２ａと孔２３ａが重なり合わないよ
うに配置する。このように、上方に配置される分散板２
３の面積を小さくすると、洗浄槽１２内に薬液や純水が
注入された場合、洗浄槽１２底部中央の洗浄液供給口１
４の直上での流入圧力を充分に緩衝すると共に、洗浄液
流が拡散板１７の周縁部に行き渡り易くすることができ
る。このため、拡散板１７の各孔を通過する流入圧力が
均一化されるため、拡散板１７上方に層流が得易くな
る。洗浄槽内を均一な層流にすることにより、洗浄液置
換特性や洗浄能力が向上し、ウェハ等の被洗浄物の洗浄
化に大きく寄与する。

【００２５】図６は、分散板の更に他の変形例である。
同図中、２４は略円筒形状の分散板であり、周壁部に半
楕円形の切欠き２４ａが複数（本例では８）形成されて
いる。この分散板２４を図６に記すように、洗浄槽１２
底部中央の洗浄液供給口１４上に伏せた状態で配置する
ことにより、分散板２４の天板部２４ｂで洗浄液の流入
圧力を緩衝し切欠き２４ａで洗浄液を分散させることが
できる。

【００２６】以上、本実施例について説明したが、本出
願に係る発明は、これに限定されるものではなく、構成
の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。

【００２７】

【発明の効果】本出願の請求項１及び２記載の発明によ
れば、洗浄槽内の微細粒子等の滞留を防ぎ、ウェハ欠け
の生じない効率的な汚染除去を可能にする効果を奏す
る。また、同様に薬液の槽内滞留を防止できるため、薬
液洗浄から純水洗浄へ切換えを効率的に行える効果があ
る。このため、純水使用量を大幅に削減できる。

【００２８】また、スリットを交互に配置したため、傾
斜を持ったウェハ間にも十分な流れを与え、面間の洗浄
均一性を向上させる効果がある。

【００２９】さらに、洗浄液が例えば、硫酸過水，熱リ
ン酸などの高粘度薬液の大量循環濾過（２０リットル／
分以上）にも対応が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施例の断面図、（Ｂ）は拡
散板の平面図。

【図２】本発明の実施例の説明図。

【図３】分散板の変形例の断面図。

【図４】拡散板の変形例の平面図。

【図５】（Ａ）は分散板の変形例を示す断面図、（Ｂ）
は分散板の平面図。

【図６】分散板の他の変形例を示す斜視図。

【図７】従来例の説明図。

【図８】従来例の断面図。

【符号の説明】

ａ…洗浄液１１…ウェハ洗浄装置１２…洗浄槽１３…洗浄液供給管１４…洗浄液供給口１５，１６…分散板１７…拡散板１８…円孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…スリット２０…ウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄槽の底部から洗浄液が供給され、該
洗浄槽内に配設された拡散板の複数の流通孔を介して前
記洗浄液が上方へ流出して、互いに平行を成して配置さ
れる複数のウェハを洗浄するウェハ洗浄装置において、前記拡散板中央のウェハ配置領域に、ウェハ面と平行を
成す複数列の、スリット群が開孔され、相隣接する列の
スリット群は交互にスリットが配置されると共に、前記
拡散板のウェハ配置領域の単位面積当りの流量を、ウェ
ハ配置領域以外の領域の単位面積当りの流量より大きく
設定したことを特徴とするウェハ洗浄装置。
【請求項２】前記拡散板の下方に洗浄槽底部から供給
された洗浄液を該拡散板下面に均一に流通させる分散板
を備える請求項１記載のウェハ洗浄装置。