JP2000077376A - 超音波洗浄方法及びその装置 - Google Patents

超音波洗浄方法及びその装置

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JP2000077376A
JP2000077376A JP10242146A JP24214698A JP2000077376A JP 2000077376 A JP2000077376 A JP 2000077376A JP 10242146 A JP10242146 A JP 10242146A JP 24214698 A JP24214698 A JP 24214698A JP 2000077376 A JP2000077376 A JP 2000077376A
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cleaning
ultrasonic
water
gas
ultrasonic cleaning
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JP10242146A
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English (en)
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Yoshihiko Saito
芳彦 斉藤
Shuichi Nishimura
修一 西村
Hiroyuki Fukui
博之 福井
Seiji Saito
誠司 齋藤
Masayuki Yokoi
正幸 横井
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Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パーティクルの除去効率を上げ、半導体素子
製造工程の歩留まりを向上させることができる、超音波
洗浄方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 洗浄水で満たされた洗浄槽7内に被洗浄
物13を配置し、洗浄水を介して超音波Bを当該被洗浄
物に照射することにより被洗浄物の洗浄を行う超音波洗
浄方法にして、洗浄を行うにあたり、当該被洗浄物を配
置した洗浄水内の気体の溶解度を低下させることとし、
さらに、その装置は、洗浄水内の気体の溶解度を減少さ
せるための手段15、17、19を備えた構成となって
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄水で満たされ
た洗浄槽内に被洗浄水を配置し、洗浄水を介して超音波
を当該被洗浄物に照射することにより被洗浄物の洗浄を
行う超音波洗浄方法及びその装置に関し、特に、パーテ
ィクルの除去効率を上げ、半導体素子製造工程の歩留ま
りを向上させることを可能とする超音波洗浄方法及びそ
の装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子製造工程内における洗浄処理
作業は、半導体素子の性能や歩留まりの向上を実現する
ためにはいまや欠くことができない作業の一つとなって
おり、現在までに種々の方法が提案されている。
【0003】中でも超音波を利用した洗浄方法は、付着
した汚れが他の洗浄方法に比べ比較的容易に除去できる
こと、装置を小型化できること等の多くの利点により、
広く利用されている。
【0004】以下、図7を用いて、現在までの超音波洗
浄装置の構成とその動作原理について説明する。
【0005】図7は、典型的な超音波洗浄装置の構成図
を示す。
【0006】従来までの超音波洗浄装置は、超音波洗浄
装置本体1と、当該超音波洗浄装置本体1に組み込まれ
た超音波発振盤3と、当該超音波発振盤3上に配置され
た間接槽5と、被洗浄物13を入れるための当該間接槽
5上に配置された洗浄槽7と、当該被洗浄槽7内に洗浄
水をオーバーフロー供給するための洗浄水供給口9と、
当該洗浄槽7よりオーバーフローした洗浄水A1を廃棄
するドレイン口11から構成される。
【0007】洗浄作業を行う際は、被洗浄物13を洗浄
槽7内部に導入し、洗浄水供給口9より洗浄水を洗浄槽
7内部にオーバーフロー供給する。オーバーフローした
洗浄水A1は、ドレイン口11を通り装置外部に廃棄さ
れる。次に、超音波発振盤3を動作させることにより、
超音波Bを発振させる。発振した超音波Bは間接槽5と
洗浄槽7を介して洗浄槽7内の洗浄水に伝導し、被洗浄
物13表面に付着した汚れは、洗浄水に伝導した超音波
により発生するキャビテーション等の作用により、該表
面から除去される。除去された汚れは、オーバーフロー
した洗浄水A1と共に、ドレイン口11を通して装置外
に運ばれる。汚れの除去が完了したならば、洗浄槽7よ
り被洗浄物13を取り出し、被洗浄物13を乾燥させ一
連の洗浄作業は完了する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】半導体製造工程におい
ては、通常、洗浄水として洗浄水内の溶存気体(分子状
の気体)を可及的に除去した脱ガス水を利用する。以下
に、洗浄水内の溶存気体の除去を行う理由について述べ
る。
【0009】(1)溶存気体が過剰に存在した場合、気
体の種類によっては、被洗浄表面と溶存気体間で予期せ
ぬ化学反応が生じ、溶存気体が素子特性を劣化させる可
能性がある。例えば、溶存気体として溶存酸素が多く存
在している場合には、半導体表面が酸化され、素子特性
に重大な影響を及ぼす。
【0010】(2)溶存気体が存在する洗浄水を用いる
場合、液体内に溶存している気体の組成を常に一定に管
理しない限りは、素子特性のバラツキ、歩留まりに影響
が生じる。しかしながら、気体の組成を管理すること
は、現在確立されているプロセスに対し大きな変更を要
求するために、現段階では技術的に困難を伴う。
【0011】上記の理由により、現在、半導体製造工程
において超音波洗浄を行う際には、脱ガス水を用いるこ
とが主流となっている。
【0012】しかしながら、洗浄水内の溶存気体を除去
すると逆に、超音波洗浄の際に発生するキャビテーショ
ン作用が抑えられ、本来の目的であるパーティクル除去
効果が溶存気体が存在する場合に比べ低下するという問
題が生じる。これは、キャビテーション作用が溶存気体
を伴って生じる現象であることに由来し、溶存気体の減
少によりその作用が生じにくくなっているためである。
【0013】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、洗浄水の中でも、特に、脱ガス水を用い
た超音波洗浄方法のパーティクル除去効率を向上させる
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の超音波洗浄方法の特徴は、洗浄を行うに
あたって、被洗浄物を配置した洗浄水内の気体の溶解度
を小さくすることにある。
【0015】さらに、本発明の超音波洗浄装置は、被洗
浄物を配置した洗浄水内の気体の溶解度を小さくする手
段を備えたことに特徴を有する。
【0016】上記構成によれば、脱ガス水中に不可避的
に含有される溶存気体を脱ガス水中に発生させることに
より、キャビテーション等のパーティクル除去メカニズ
ムの発生が促進され、パーティクルの除去効率及び半導
体素子製造工程の歩留まりを向上させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
【0018】始めに、本実施形態の超音波洗浄装置の構
成について説明する。
【0019】図1乃至図4は、本発明の一実施形態であ
る、超音波洗浄装置の構成及び動作を示す図である。
【0020】本装置は、図1に示すように、超音波洗浄
装置本体1と、該超音波洗浄装置本体1に組み込まれた
超音波発振盤3と、該超音波発振盤3上に配置された間
接槽5と、被洗浄物13を入れるための、該間接槽5上
に配置された洗浄槽7と、脱ガス水を加熱するための加
熱手段15と、該洗浄槽7内に加熱した脱ガス水をオー
バーフロー供給するための洗浄水供給口9と、該洗浄槽
7よりオーバーフローした脱ガス水を廃棄するためのド
レイン口11と、該超音波洗浄装置本体1に備えられた
開閉可能な密閉扉(密閉手段)19と、該超音波洗浄装
置本体1内を減圧する減圧ポンプ(排気手段)17とか
ら構成されている。
【0021】次に、図1乃至図4を用いて、本装置の動
作原理について説明する。
【0022】第1に、図1に示すように、密閉扉19を
開き、被洗浄物13を洗浄槽7内部に導入する。
【0023】第2に、図2に示すように、脱ガス水に対
する気体の溶解度を低下させるために、加熱手段15に
より加熱された脱ガス水を洗浄水供給口9から洗浄槽7
内へオーバーフロー供給し、さらには、密閉扉19を閉
め、減圧ポンプ17を用いて、超音波洗浄装置本体1内
部を減圧する。
【0024】第3に、図3に示すように、超音波発振盤
3を動作させることにより、超音波Bを発振させる。発
振した超音波Bは、間接槽5を介して、洗浄槽7内の脱
ガス水に伝導し、超音波により発生したキャビテーショ
ンの作用により、被洗浄物13表面に付着した汚れは該
表面から除去される。除去された汚れは、オーバーフロ
ーした脱ガス水Aと共に、ドレイン口11を通して装置
外に運ばれる。
【0025】汚れの除去が完了したならば、図4に示す
ように、超音波洗浄装置内部を大気圧に戻した後に密閉
扉19を開け、洗浄槽7より被洗浄物13を取り出し、
被洗浄物13を乾燥させ、一連の洗浄作業は完了する。
【0026】本実施形態では、脱ガス水を加熱し、さら
に脱ガス水を減圧雰囲気下に置いたが、脱ガス水に対す
る気体の溶解度が低下する限りにおいてはどちらか一方
の条件であっても全く問題はない。すなわち、脱ガス水
の加熱のみ、あるいは、脱ガス水を減圧雰囲気下に置く
のみの条件であってもよい。
【0027】また、本発明においては、脱ガス水中に溶
存気体を発生させることから、従来技術で述べたような
半導体表面の酸化等の問題が考えられるが、本発明にお
いて発生する溶存気体の大部分は大気から溶け込んだ窒
素であることから、溶存酸素による酸化の程度は十分に
無視できる。
【0028】[実験例]次に、実際に本装置を用いた実
験結果を以下に示す。
【0029】図5は、超音波出力値の変化に伴う、従来
の超音波洗浄装置と本発明を実施した超音波洗浄装置そ
れぞれのパーティクル除去効率の変化を示し、横軸は超
音波出力値[W]、縦軸はパーティクル除去効率
[%]、黒四角は本発明を実施した超音波洗浄装置の実
験値、黒三角は従来の超音波洗浄装置の実験値を表す。
【0030】本実験は、超音波出力値[W]を0〜60
0[W]の値の範囲で調査を行い、パーティクル除去効
率[%]は、両超音波洗浄装置による超音波洗浄前後に
おける被洗浄物表面に存在するパーティクル数を、パー
ティクルカウンターにより数えることにより見積もっ
た。
【0031】尚、本発明を実施した超音波洗浄装置は7
0[℃]に加熱した脱ガス水、従来の超音波洗浄装置は
室温(液温24[℃])の脱ガス水を用い、被洗浄物に
は半導体ウェハを適用した。
【0032】図5からわかるように、本発明を実施した
超音波洗浄装置では従来の超音波洗浄装置よりも高いパ
ーティクル除去効率を得ることができる。
【0033】次に、本発明の有効性をさらに確認するた
めに、従来装置と本実施例の装置を用いてDRAM製造
工程中の洗浄作業を行った場合の、DRAM製造工程の
歩留まりについての調査を行った。
【0034】図6は、従来装置と本実施形態の装置を用
いてDRAM製造工程中の洗浄作業を行った場合のそれ
ぞれの歩留まりを比較した図を示す。
【0035】図6からわかるように、実験を行った全て
のサンプルにおいて、本発明の実施形態によるDRAM
製造工程の歩留まりの向上を実現することができた。
【0036】以上の結果より、発明者らは、超音波洗浄
時に脱ガス水に対する気体の溶解度を減少させることに
より、脱ガス水中に僅かに溶け込んだ気体の発生が促進
されることから、パーティクル除去効果が向上し、半導
体素子製造工程の歩留まりが改善できるという知見を得
た。
【0037】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、脱ガス
水に対する気体の溶解度を超音波洗浄時に減少させるこ
とによりキャビテーションの発生が促進され、パーティ
クル除去効率及び半導体素子製造工程の歩留まりを向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した超音波洗浄装置の構成及び動
作を示す図である。
【図2】本発明を実施した超音波洗浄装置の構成及び動
作を示す図である。
【図3】本発明を実施した超音波洗浄装置の構成及び動
作を示す図である。
【図4】本発明を実施した超音波洗浄装置の構成及び動
作を示す図である。
【図5】超音波出力値の変化に伴う、従来の超音波洗浄
装置と本発明を実施した超音波洗浄装置それぞれのパー
ティクル除去効率の変化を示す図である。
【図6】従来の装置と本発明を実施した装置をDRAM
製造工程中の洗浄作業に利用した場合のそれぞれの歩留
まりを比較した図である。
【図7】従来の超音波洗浄装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 超音波洗浄装置本体 3 超音波発振盤 5 間接槽 7 洗浄槽 9 洗浄水供給口 11 ドレイン口 13 被洗浄物 15 加熱手段 17 減圧ポンプ A オーバーフローした脱ガス水 A1 オーバーフローした洗浄水 B 超音波
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 修一 三重県四日市市山之一色町字中龍宮800番 地 株式会社東芝四日市工場内 (72)発明者 福井 博之 三重県四日市市山之一色町字中龍宮800番 地 株式会社東芝四日市工場内 (72)発明者 齋藤 誠司 三重県四日市市山之一色町字中龍宮800番 地 株式会社東芝四日市工場内 (72)発明者 横井 正幸 神奈川県川崎市幸区堀川町66番2 東芝エ ンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3B201 AA03 AB08 BB04 BB83 BB94 CB12 CC11 CD11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 洗浄水で満たされた洗浄槽内に被洗浄物
    を配置し、洗浄水を介して超音波を当該被洗浄物に照射
    することにより被洗浄物の洗浄を行う超音波洗浄方法に
    おいて、 洗浄を行うにあたり、当該被洗浄物を配置した洗浄水内
    の気体の溶解度を低下させることを特徴とする超音波洗
    浄方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の超音波洗浄方法におい
    て、前記洗浄水を加熱することにより洗浄水内の気体の
    溶解度を低下させることを特徴とする超音波洗浄方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の超音波洗
    浄方法において、前記洗浄槽を減圧状態下に置くことに
    より洗浄水内の気体の溶解度を低下させることを特徴と
    する超音波洗浄方法。
  4. 【請求項4】 洗浄水で満たされた洗浄槽内に被洗浄物
    を配置し、洗浄水を介して超音波を当該被洗浄物に照射
    することにより被洗浄物の洗浄を行う超音波洗浄方法に
    おいて、 洗浄水内の気体の溶解度を減少させるための手段を備え
    たことを特徴とする超音波洗浄装置。
  5. 【請求項5】 前記洗浄水内の気体の溶解度を減少させ
    るための手段は、洗浄水を加熱する加熱手段からなるこ
    とを特徴とする請求項4に記載の超音波洗浄装置。
  6. 【請求項6】 前記洗浄水内の気体の溶解度を減少させ
    るための手段は、 前記洗浄槽全体を覆うように設置された、外気の流入出
    を制御するための密閉手段と、 前記密閉手段により覆われた内部の排気を行なうための
    排気手段とを備えたことを特徴とする請求項4又は請求
    項5に記載の超音波洗浄装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102513306A (zh) * 2011-12-30 2012-06-27 保定天威英利新能源有限公司 太阳能电池片装卸用陶瓷吸片的清洗方法
US8347901B2 (en) * 2006-03-15 2013-01-08 Tokyo Electron Limited Substrate cleaning method, substrate cleaning system and program storage medium
JP2013084667A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Hitachi Kokusai Denki Engineering:Kk 超音波処理装置および超音波処理方法

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