JP2000262996A - エアロゾル洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアロゾルの洗浄能力を格段に向上させて、
強固に付着した汚染物を除去可能とする。 【解決手段】 微細径のノズル孔２２を多数有するエア
ロゾルノズル２０から略垂直方向（Ｙ軸方向）に吹き出
したエアロゾル２４でウェハ１０の表面全面を洗浄する
際に、エアロゾル２４の吹き出し方向（Ｙ軸方向）にウ
ェハ１０の長さＬ分スキャンさせながら、徐々にノズル
孔２２のピッチＰ分、エアロゾルノズル２０の中心軸方
向（Ｘ軸方向）にスキャンさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアロゾル洗浄装
置に係り、特に、半導体用ウェハのような基板の表面を
洗浄する際に用いるのに好適な、強い付着力を持つ汚染
物やエッチング残滓を除去することが可能な、エアロゾ
ル洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ製造工程における半導体用ウェハ
の表面上や、液晶（ＬＣＤ）あるいは太陽電池等の表面
上の微粒子（パーティクル）や汚れは、最終製品の歩留
りを大きく低下させるため、前記ウェハ等の表面洗浄が
極めて重要である。

【０００３】従って従来から、種々の表面洗浄方法が提
案されており、半導体製造を例に採ると、超音波併用の
純水洗浄、純水中に薬液（例えばアンモニア過酸化水素
液や硫酸過酸化水素液）を加えた溶液中に被洗浄物を浸
漬し、洗浄する等の湿式洗浄方式が用いられている。

【０００４】しかしながら、この種の湿式洗浄方式は、
各種設備の設置面積が大きく、廃液処理も必要であると
いう問題がある。

【０００５】一方、液体を用いない乾式洗浄方式とし
て、ガスを加え化学反応を利用したドライクリーニング
があるが、パーティクル状の汚染物が除去できないとい
う問題がある。

【０００６】更に、ドライアイスや氷、アルゴン固体等
の微粒子を、被洗浄物表面に衝突させて、パーティクル
を除去することも考えられているが、氷を用いた場合に
は、被洗浄物の表面が損傷を受ける恐れがあり、ドライ
アイスを用いた場合には、特に鉄鋼や石油精製の廃ガス
を原料とする市販品では、ドライアイス自体が汚れてい
るため、不純物汚染の問題がある。

【０００７】これらに対して、特開平６−２５２１１４
や特開平６−２９５８９５に記載された、アルゴン固体
の微粒子を含むエアロゾル（アルゴンエアロゾルと称す
る）を減圧零囲気中で衝突させて表面洗浄を行う方法に
よれば、上記のような問題は存在しない。

【０００８】このアルゴンエアロゾルを用いた表面洗浄
装置においては、図１に示す如く、微細径のノズル孔２
２を多数有するエアロゾルノズル２０から略垂直方向
（Ｙ軸方向とする）に吹き出したエアロゾル（アルゴン
エアロゾル）２４で被洗浄物（例えばウェハ）１０の表
面全面を洗浄する場合、エアロゾルノズル２０の中心軸
方向（Ｘ軸方向とする）、及び、これと垂直なエアロゾ
ル吹き出し方向（Ｙ軸方向）に、各々ノズル孔２２のピ
ッチＰ分、被洗浄物１０の長さＬ分、該被洗浄物１０を
エアロゾル２４の下でスキャンさせる必要がある。

【０００９】このような装置における洗浄能力は、洗浄
力（不純物除去率）と不純物の再付着数により評価され
る。この洗浄能力を決定するパラメータとしては、主に
エアロゾルノズル内の温度・圧力、洗浄室内の圧力、パ
ージガス量、及び、エアロゾルノズル２０とウェハ１０
間の距離、ウェハ１０のスキャン方法等が考えられる
が、これらは複雑に関与して、その洗浄能力が決定され
る。

【００１０】不純物の再付着防止に着目した場合、多量
の不純物が付着したウェハ１０を、エアロゾル２４を吹
き出しているエアロゾルノズル２０の下流側に最初移動
させ、それから洗浄を開始して、図１に実線Ａで示す如
く、ノズル孔２２のピッチＰ分Ｘ軸方向にスキャンさせ
ながら、徐々にＹ軸方向にウェハ１０の長さＬ分スキャ
ンさせる方法が望ましいと考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＸ軸方向スキャンを主とする洗浄方法（以下、Ｘ軸
スキャン洗浄と称する）の場合、Ｘ軸方向へのスキャン
を小刻みに繰り返す必要があり、洗浄時間がかかるため
に、かえって不純物の再付着の機会を与えてしまった
り、被洗浄物とエアロゾルの相対速度や被洗浄物表面の
温度変化等により、不純物の再付着数のみならず、洗浄
力にも影響を与え、十分な洗浄能力を発揮することがで
きないという問題点を有していた。

【００１２】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、スキャン方法を工夫して、エアロゾ
ルによる洗浄能力を格段に向上させ、強固に付着した汚
染物を迅速に除去可能とすることを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、微細径のノズ
ル孔を多数有するエアロゾルノズルから略垂直方向（Ｙ
軸方向）に吹き出したエアロゾルで被洗浄物の表面全面
を洗浄するエアロゾル洗浄装置において、エアロゾルの
吹き出し方向（Ｙ軸方向）に被洗浄物の長さ分スキャン
させながら、徐々にノズル孔のピッチ分、エアロゾルノ
ズルの中心軸方向（Ｘ軸方向）にスキャンさせるように
して、前記課題を解決したものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１５】本発明が適用された、エアロゾルによるウ
ェハ洗浄装置の実施形態の全体構成の管路図を図２に、
同じく平面図を図３に示す。

【００１６】本実施形態において、マスフローコントロ
ーラ３０、３２によりその流量を制御されたアルゴンガ
スと窒素ガスは、フィルタ３４を通過した後、例えばヘ
リウム（Ｈｅ）クライオ冷凍機３６を用いた熱交換器３
８内で冷却されてから、エアロゾルノズル２０に開けら
れた多数の微細なノズル孔２２より、エアロゾル２４と
なって、真空ポンプ４０で真空引きされている、ウェハ
洗浄用の洗浄室４２内に噴出する。

【００１７】ウェハ１０は、ウェハスキャン機構４４に
よりＸ軸方向及びＹ軸方向にスキャンされるＸＹスキャ
ンステージ（プロセスハンドとも称する）４６上に載っ
ており、ウェハ全面が洗浄可能となっている。

【００１８】洗浄力を向上させるために加速ノズル５６
が設置されており、マスフローコントローラ５２及びフ
ィルタ５４を介して該加速ノズル５６に供給され、その
ノズル孔から吹き出す窒素ガス（加速ガス５８と称す
る）が、前記エアロゾルノズル２０から噴出されたエア
ロゾル２４を加速する。

【００１９】又、本実施形態では、パーティクルのウェ
ハ面への再付着防止の目的で、洗浄室４２の一端（図２
の左端）から、マスフローコントローラ６２及びフィル
タ６４を介して流入される窒素ガスをパージガス６６と
して、洗浄室４２内に供給している。

【００２０】図３に示す如く、カセット交換用に２つ設
けられた、装置外部からカセット７２に収容されたウェ
ハ１０を搬入するための、真空状態に排気されるカセッ
ト室７０内のウェハ１０は、ウェハ１０をハンドリング
するロボット室（搬送室とも称する）８０内に配設され
た真空内搬送ロボット（真空ロボットと称する）８２の
ロボットアーム８４の先端に取付けられたロボットハン
ド８６により、ゲートバルブ７４、７６を通過して、洗
浄室４２へのウェハ１０の受け渡しをするバッファ室９
０内の前記ＸＹスキャンステージ４６上に移送される。
図において、７３は、カセット７２が載置されるカセッ
トステージである。

【００２１】ウェハスキャン機構４４により駆動される
ＸＹスキャンステージ４６上のウェハ１０は、図４に実
線Ｂで示す如く、エアロゾルノズル２０の下で、その直
径Ｌ分、Ｙ軸方向にスキャンされると同時に、ノズル孔
２２のピッチＰ分、徐々にＸ軸方向にスキャンされる。

【００２２】このようにして表面全面が洗浄されたウェ
ハ１０は、バッファ室９０に搬入された経路を逆に辿っ
て、カセット室７０に戻される。

【００２３】本実施形態においては、洗浄能力を決定す
る重要なパラメータの一つである被洗浄物のスキャン
を、図４に実線Ｂで示した如く、Ｙ軸方向に被洗浄物の
長さＬ分（ウェハの場合、ウェハの直径分）スキャンさ
せながら、徐々にノズル孔２２のピッチＰ分、Ｘ軸方向
にスキャンさせている。

【００２４】このようなＹ軸方向スキャンを主とする洗
浄方法（Ｙ軸スキャン洗浄と称する）の場合、図１に示
したＸ軸スキャン洗浄に比べて、ウェハ１０とエアロゾ
ル２４の相対移動量、従って、相対速度が大きくなるこ
とによる洗浄効果の向上が期待できる。

【００２５】又、Ｘ軸スキャン洗浄に比べて、洗浄時間
が短時間で済む。即ち、例えば直径１５０ｍｍのウェハ
をスキャンする場合、Ｘ軸スキャン洗浄では、Ｘ軸方向
への送りピッチが１ｍｍの場合、直径１５０ｍｍ分だけ
ウェハをＸ軸方向に送るには、１５０回×往復２回＝３
００回のＸ軸方向での加減速が必要であり、スキャン速
度が遅く不均一になるだけでなく、加減速に時間がかか
る。これに対して、本発明によるＹ軸スキャン洗浄で
は、ウェハの直径１５０ｍｍ分のＹ軸方向への走査を、
例えば１３回Ｘ軸方向に高速、且つ、ほぼ一定速で移動
させながら繰り返せばよく、加減速が１３回×往復２回
＝２６回で済み、時間がかかる加減速回数を１／１０以
下にできる。

【００２６】従って、被洗浄物表面の温度変化を、被洗
浄物表面全体にわたり、より均一にでき、且つ、被洗浄
物表面を過冷却とせずに済む。更には、短時間であるた
め、不純物再付着の機会も少なくて済み、十分な洗浄能
力を発揮することができる。

【００２７】なお、エアロゾルノズル内の温度・圧力、
洗浄室内の圧力、パージガス量、加速ガス量、エアロゾ
ルノズル・加速ノズル・被洗浄物表面間の相対距離等を
各々の値に設定したとき、被洗浄物表面でのエアロゾル
の強さや、洗浄に寄与する有効投影面積（スポット径）
は、各々の条件で変化するので、Ｙ軸方向及びＸ軸方向
のスキャン速度と増分量を各々最適に設定すれば、より
短時間で、且つ最強の洗浄能力を発揮することが可能と
なる。

【００２８】

【実施例】ウェハを、希釈したＣＭＰ（化学機械研磨）
用シリカスラリ溶液に浸漬させてから自然乾燥させたサ
ンプルを、図１に示したようなＸ軸スキャン洗浄と、図
４に示したような本発明によるＹ軸スキャン洗浄により
洗浄した結果を、それぞれ図５及び図６に比較して示
す。

【００２９】両者間では、エアロゾルノズル内の温度・
圧力、洗浄室内の圧力、パージガス量、加速ガス量、エ
アロゾルノズル・加速ノズル・ウェハ表面間の相対距離
等は、ほぼ同一の条件に設定されており、スキャン方法
のみが異なっている。

【００３０】Ｘ軸スキャン洗浄を行った図５と、Ｙ軸ス
キャン洗浄を行った図６を比較すると、洗浄前のシリカ
粒子の付着量は、パーティクルマップではほぼ同程度で
あるが、ヘイズマップでは、図６の方が多いにも関わら
ず、洗浄後の結果を見ると、図６ではヘイズは０％であ
り、且つ残留パーティクル数も図５より格段に少なく、
Ｙ軸スキャン洗浄の方が、Ｘ軸スキャン洗浄より、洗浄
能力が優れていることは明らかである。

【００３１】なお、本実施例では、Ｙ軸スキャン洗浄で
の洗浄後の残留パーティクル数が約６００個程度であっ
たが、エアロゾルノズル内の温度・圧力、洗浄室内の圧
力、パージガス量、加速ガス量、エアロゾルノズル・加
速ノズル・ウェハ表面間の相対距離、洗浄時間、洗浄回
数等を適切に設定すれば、洗浄後の残留パーティクル数
を１０個程度に減らすことも可能である。

【００３２】なお、前記説明においては、エアロゾルと
してアルゴンエアロゾルが用いられ、加速ガス及びパー
ジガスとして窒素ガスが用いられていたが、エアロゾル
や加速ガスやパージガスの種類は、これらに限定されな
い。

【００３３】又、前記説明においては、本発明が、半導
体用ウェハの洗浄に適用されていたが、本発明の適用対
象は、これに限定されず、半導体用マスク、フラットパ
ネル用基板、磁気ディスク基板、フライイングヘッド用
基板等の洗浄にも同様に適用できることは明らかであ
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、エアロゾルによる洗浄
能力を格段に向上させて、短時間で且つ強力な洗浄能力
を発揮することができ、強固に付着した汚染物を迅速に
除去することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスキャン方法を説明するための平面図

【図２】本発明が採用された、エアロゾルによるウェハ
洗浄装置の実施形態の全体構成を示す管路図

【図３】同じく平面図

【図４】本発明によるスキャン方法を説明するための平
面図

【図５】Ｘ軸スキャン洗浄による洗浄前後のパーティク
ルマップ及びヘイズマップを比較して示す線図

【図６】本発明に係るＹ軸スキャン洗浄による洗浄前後
のパーティクルマップ及びヘイズマップを比較して示す
線図

【符号の説明】

１０…ウェハ（被洗浄物） ２０…エアロゾルノズル ２２…ノズル孔 ２４…エアロゾル ４２…洗浄室 ４４…ウェハスキャン機構 ４６…ＸＹスキャンステージ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微細径のノズル孔を多数有するエアロゾル
   ノズルから略垂直方向に吹き出したエアロゾルで被洗浄
   物の表面全面を洗浄するエアロゾル洗浄装置において、 エアロゾルの吹き出し方向に被洗浄物の長さ分スキャン
   させながら、徐々にノズル孔のピッチ分、エアロゾルノ
   ズルの中心軸方向にスキャンさせることを特徴とするエ
   アロゾル洗浄装置。