JP2006278393A - 半導体ウェハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウェハを効率よく洗浄することができ、かつウォーターマークの発生を抑制することができる半導体ウェハ洗浄装置を提供する。
【解決手段】 内部に洗浄水を保持し、複数の半導体ウェハ1aを略垂直に保持するウェハキャリア1aが浸漬される洗浄槽10と、ウェハキャリア1の上方に位置し、洗浄槽10に洗浄水を供給する洗浄水供給部12aと、洗浄槽10の底面に設けられ、ウェハキャリア1の下方に位置する排水口14aとを具備する。洗浄水供給部12aから供給された洗浄水は、半導体ウェハ1aを整流板として、半導体ウェハ1aの間を上から下に流れ、その後、排水口14aから排出される。このため、半導体ウェハ1aの周囲に位置するは効率よく置換し、半導体ウェハ1aの洗浄効率が上昇する。
【選択図】 図1
【解決手段】 内部に洗浄水を保持し、複数の半導体ウェハ1aを略垂直に保持するウェハキャリア1aが浸漬される洗浄槽10と、ウェハキャリア1の上方に位置し、洗浄槽10に洗浄水を供給する洗浄水供給部12aと、洗浄槽10の底面に設けられ、ウェハキャリア1の下方に位置する排水口14aとを具備する。洗浄水供給部12aから供給された洗浄水は、半導体ウェハ1aを整流板として、半導体ウェハ1aの間を上から下に流れ、その後、排水口14aから排出される。このため、半導体ウェハ1aの周囲に位置するは効率よく置換し、半導体ウェハ1aの洗浄効率が上昇する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、半導体ウェハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、従来と比べて半導体ウェハを効率よく洗浄することができ、かつウォーターマークの発生を抑制することができる半導体ウェハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法に関する。
図5は、従来の半導体ウェハ洗浄装置の一例を説明する為の概略図である。この半導体ウェハ洗浄装置は、薬液で処理されたシリコンウェハ101aをオーバーフロー方式で洗浄する装置である。ウェハキャリア101には、複数のシリコンウェハ101aが略垂直に保持されている。
ウェハキャリア101は、半導体ウェハ洗浄装置の洗浄槽110が保持する洗浄水に浸漬された後、洗浄槽110の底面近傍に設けられた載置板111上に載置される。なお、載置板111及びウェハキャリア101には複数の開口部が設けられており、これら開口部を介してシリコンウェハ101aに付着していた薬液が、洗浄槽110が保持する洗浄水の全体に拡散する。
洗浄槽110の底面には、純水を供給する洗浄水供給配管112が設けられている。洗浄水供給配管112から純水が供給されることにより、洗浄槽110の内部の水は、上部からオーバーフローして置換される(例えば特許文献1参照)。この洗浄方式は、主に仕上げ洗浄工程で用いられる。
特開平10−209108号公報(第2段落)
また、他の半導体ウェハ洗浄装置として、薬液で処理されたシリコンウェハをクイックダンプ方式で洗浄する装置がある。この装置は、以下の工程を複数回繰り返して、洗浄槽の内部の水を複数回入れ替えることにより、シリコンウェハを洗浄する。まず、洗浄槽の下部から水を急激に排水することにより、洗浄槽を空にする。次いで、洗浄槽の下部から水を供給することにより、洗浄槽の内部に水を満たす。このクイックダンプ方式は、主に粗洗浄工程で用いされる。
また、オーバーフロー方式の変形例として、液面付近に純水を供給する第2の供給管を設けるものがある。この変形例は、液面付近で洗浄水が滞留することを防ぐことを目的としている。
さらに、クイックダンプ方式の変形例として、排水中に、洗浄槽の上部から純水をシャワー状に噴霧するものがある。この変形例は、半導体ウェハが乾燥してウォーターマークが発生することを防ぐことを目的としている。
さらに、クイックダンプ方式の変形例として、排水中に、洗浄槽の上部から純水をシャワー状に噴霧するものがある。この変形例は、半導体ウェハが乾燥してウォーターマークが発生することを防ぐことを目的としている。
上記した半導体ウェハ洗浄装置のうち、オーバーフロー方式は、洗浄槽内での水の置換効率が十分でないため、薬液を十分に洗浄するためには長時間の洗浄が必要であった。上記したオーバーフロー方式の変形例においても、洗浄時間を十分に短くすることは困難であった。このため、半導体ウェハの洗浄効率を向上させることが望まれている。
また、クイックダンプ方式では、洗浄槽内の水を入れ替えている間に、半導体ウェハが乾燥してウォーターマークが発生する可能性がある。なお、上記したクイックダンプ方式の変形例においても、半導体ウェハが垂直に保持されているため、シャワー状の純水が半導体ウェハの全面に行き渡ることが困難であるため、ウォーターマークが発生する可能性が残る。
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、従来と比べて半導体ウェハを効率よく洗浄することができ、かつウォーターマークの発生を抑制することができる半導体ウェハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体ウェハ洗浄装置は、内部に洗浄水を保持し、複数の半導体ウェハを略垂直に保持するウェハキャリアが浸漬される洗浄槽と、
前記ウェハキャリアの上方に位置し、前記洗浄槽に洗浄水を供給する洗浄水供給部と、
前記洗浄槽の底面に設けられ、前記ウェハキャリアの下方に位置する排水口とを具備する。
前記ウェハキャリアの上方に位置し、前記洗浄槽に洗浄水を供給する洗浄水供給部と、
前記洗浄槽の底面に設けられ、前記ウェハキャリアの下方に位置する排水口とを具備する。
この半導体ウェハ洗浄装置によれば、前記洗浄水供給部から供給された洗浄水は、前記半導体ウェハを整流板として、前記半導体ウェハの間を上から下に流れ、その後、排水口から排出される。このため、前記半導体ウェハの周囲に位置する洗浄水は効率よく置換し、前記半導体ウェハの洗浄効率が上昇する。
前記洗浄水供給部は、前記ウェハキャリアの上面の全面上方に位置するシャワーヘッドを具備してもよい。また、前記排水口は、前記ウェハキャリアの底面の全面下方に位置してもよい。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハを薬液で処理する工程と、
前記半導体ウェハを洗浄する工程と、
を具備し、
前記半導体ウェハを洗浄する工程において、
複数の半導体ウェハを略垂直に保持するウェハキャリアを、洗浄槽が保持する洗浄水に浸漬させ、かつ前記洗浄槽の底面に設けられた排水口の上方に位置させ、
前記ウェハキャリアの上方から、前記洗浄槽に洗浄水を供給しつつ、前記排水口から前記洗浄水を排水することにより、前記複数の半導体ウェハを洗浄する。
前記半導体ウェハを洗浄する工程と、
を具備し、
前記半導体ウェハを洗浄する工程において、
複数の半導体ウェハを略垂直に保持するウェハキャリアを、洗浄槽が保持する洗浄水に浸漬させ、かつ前記洗浄槽の底面に設けられた排水口の上方に位置させ、
前記ウェハキャリアの上方から、前記洗浄槽に洗浄水を供給しつつ、前記排水口から前記洗浄水を排水することにより、前記複数の半導体ウェハを洗浄する。
前記半導体ウェハを薬液で処理する工程は、前記半導体ウェハに形成された層をウェットエッチングする工程、又は半導体ウェハに形成されたフォトレジスト膜を剥離する工程であるが、前記半導体ウェハに形成されたAl合金層上に形成されたフォトレジスト膜を剥離する工程であってもよいし、前記半導体ウェハに形成されたポリシリコン膜の表面に形成された酸化物層を、エッチングにより除去する工程であってもよい。
前記半導体ウェハを洗浄する工程において、前記洗浄水の供給量を、該洗浄水の排水量より多くするのが好ましい。このようにすると、洗浄槽から洗浄水がオーバーフローするため、液面で洗浄水が滞留することを抑制できる。
前記半導体ウェハを洗浄する工程において、前記半導体ウェハの洗浄を開始した直後の前記洗浄水の供給量を、前記半導体ウェハの洗浄を終了する直前の前記洗浄水の供給量より多くしてもよい。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図である。本半導体ウェハ洗浄装置において、洗浄槽10の底面近傍には、複数のウェハキャリア1を載置する載置板11が設けられている。ウェハキャリア1それぞれは、複数のシリコンウェハ1aを略垂直に保持している。なお、載置板11及びウェハキャリア1それぞれには、複数の開口部(図示せず)が設けられている。
洗浄槽10の上方には、洗浄槽10に純水を供給する洗浄水供給配管12が設けられている。洗浄水供給配管12の先端部は複数の枝配管に分岐している。枝配管それぞれには、流量調整機能付のバルブ12bが設けられており、また枝配管それぞれの先端部である複数の洗浄水供給口12aは、それぞれ異なるウェハキャリア1の上方に位置している。なお、洗浄水供給配管12は、ウェハキャリア1を洗浄槽10に浸漬させるとき、及びウェハキャリア1を洗浄槽10から取り出すときには、これらの作業の妨げにならない場所に移動することができる。
洗浄槽10の底面には、ウェハキャリア1それぞれの下方に位置する排水口14aが設けられている。排水口14aそれぞれには、流量調整機能付のバルブ14bが設けられた配水管14が接続されている。
この半導体ウェハ洗浄装置を用いてシリコンウェハ1aを洗浄する方法について説明する。洗浄槽10の内部は、予め純水が満たされている。まず、洗浄槽10に複数のウェハキャリア1を浸漬させる。そして、バルブ12bそれぞれを開き、洗浄水供給口12aそれぞれから純水を供給する。また、バルブ14bそれぞれを開き、排水口14aそれぞれから洗浄槽10内部の水を排水させる。これにより、洗浄槽10に供給された純水は、ウェハキャリア1が保持するシリコンウェハ1aを整流板として、洗浄槽10の内部を上から下に流れ、その後、載置板11の開口部を経由して排水口14aから排出される。このため、シリコンウェハ1aの周囲に位置する純水は効率よく置換する。従って、シリコンウェハ1aの洗浄効率は上昇する。
なお、純水の供給量の和を、排水口14aからの排水量の和より多くするのが好ましい。このようにすると、洗浄槽10の縁から水がオーバーフローするため、洗浄槽10の上面で水が滞留することが抑制される。
そして、所定の洗浄時間が経過した後、バルブ12b,14bそれぞれを閉じる。そして、ウェハキャリア1を前記した搬送手段を用いて取り出す。洗浄回数が規定の回数に達している場合、ウェハキャリア1を取り出したのち、バルブ14bを開いて洗浄槽10の内部の水を排水し、その後バルブ12bを開くことにより、洗浄槽10の内部の水を入れ替える。洗浄回数が所定の回数に達していない場合、水の入れ替えを行わずに、新たなウェハキャリア1を洗浄槽10内に浸漬する。
以上、本発明の第1の実施形態によれば、洗浄水供給口12aをウェハキャリア1の上方に位置させ、排水口14aをウェハキャリア1の下方に位置させている。ウェハキャリア1の内部では、シリコンウェハ1aが垂直に保持されている。このため、洗浄水供給口12aから供給された純水は、シリコンウェハ1aを整流板として、シリコンウェハ1aの間を上から下に流れ、その後、排水口14aから排出される。このため、シリコンウェハ1aの周囲に位置する純水は効率よく置換して、シリコンウェハ1aの洗浄効率は上昇する。
また、洗浄中のシリコンウェハ1aは、常に水に浸かっている。従って、シリコンウェハ1aの表面が乾燥してウォーターマークが発生することを、抑制できる。
なお、本実施形態において、シリコンウェハ1aの洗浄を開始した直後の洗浄水の供給量を、シリコンウェハ1aの洗浄を終了する直前の洗浄水の供給量より多くしてもよい。例えば、シリコンウェハ1aの洗浄を開始してから一定時間は、洗浄水の供給量を多くし、その後、洗浄水の供給量を少なくする。このようにすると、シリコンウェハ1aの洗浄を開始した直後は、洗浄槽10内の洗浄水の置換量が多くなるため、効率よくシリコンウェハ1aの洗浄を行うことができる。
図2は、第2の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置の構成を説明する為の断面図である。本実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置は、洗浄水供給口12a及び排水口14aそれぞれの形状を除いて、第1の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置と同一である。以下、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、洗浄水供給口12aは、シャワーヘッドを具備している。このシャワーヘッドは、ウェハキャリア1の上面の全面上方に位置している。また、排水口14aは、ウェハキャリア1の底面の全面下方に位置している。
本実施形態によれば、第1の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、洗浄水供給口12aのシャワーヘッドが、ウェハキャリア1の上面の全面上方に位置しており、かつ、排水口14aが、ウェハキャリア1の底面の全面下方に位置している。このため、ウェハキャリア1の端部に位置するシリコンウェハ1aの近傍においても、洗浄水供給口12aから純水が供給され、上から下に流れる。従って、すべてのシリコンウェハ1aの洗浄効率が、確実に向上する。
図3及び図4の各図は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図である。本実施形態では、第1又は第2の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置を用いて、エッチング後又はレジスト剥離後のシリコンウェハ1aが洗浄される。
まず、図3(A)に示すように、シリコンウェハ1a上に素子分離膜22を、例えばLOCOS法を用いて形成する。これにより、素子領域に位置するシリコンウェハ1aは、他の領域から分離される。なお、素子分離膜22は、トレンチアイソレーション法により溝に埋め込まれてもよい。
次いで、シリコンウェハ1aを熱酸化する。これにより、素子領域に位置するシリコンウェハ1aには、ゲート酸化膜23が形成される。次いで、ゲート酸化膜23上にポリシリコン膜24aを、例えばCVD法により形成する。
次いで、シリコンウェハ1aを反応容器内に配置し、この反応容器内に、POCl3を飽和蒸気圧ほど含んだ窒素ガス、及び酸素を供給する。これにより、ポリシリコン膜24aの表面には、リングラス(P2O5)層24bが形成される。次いで、ポリシリコン膜24a及びリングラス層24bを加熱する。これにより、ポリシリコン膜24aには、リングラス層24bに含まれるリンが拡散する。
次いで、図3(B)に示すように、シリコンウェハ1aを、希フッ酸溶液に満たされたエッチング槽(図示せず)に浸漬する。これにより、ポリシリコン膜24a上のリングラス層24bがエッチングにより除去される。その後、シリコンウェハ1aを、第1又は第2の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置を用いて洗浄する。このとき、第1の実施形態で説明した理由により、ポリシリコン膜24aの表面にウォーターマークが発生することが、抑制される。
次いで、図3(C)に示すように、ポリシリコン膜24a上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜をマスクとして、ポリシリコン膜24aをエッチングする。これにより、ゲート酸化膜23上にはゲート電極24が形成される。その後、シリコンウェハ1aをレジスト剥離液に浸漬する。これにより、フォトレジスト膜が除去される。その後、シリコンウェハ1aを、第1又は第2の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置を用いて洗浄する。このとき、第1の実施形態で説明した理由により、シリコンウェハ1aにウォーターマークが発生することが抑制される。
次いで、ゲート電極24及び素子分離膜22をマスクとして、シリコンウェハ1aに不純物イオンを注入する。これにより、シリコンウェハ1aには低濃度不純物領域26a,26bが形成される。次いで、ゲート電極24上を含む全面上に、酸化シリコン膜をCVD法により形成し、この酸化シリコン膜をエッチバックする。これにより、ゲート電極24の側面にはサイドウォール25が形成される。次いで、ゲート電極24、サイドウォール25、及び素子分離膜22をマスクとして、シリコンウェハ1aに不純物イオンを注入する。これにより、シリコンウェハ1aには、ソース及びドレインとなる不純物領域27a,27bが形成される。
このようにして、シリコンウェハ1aにはトランジスタが形成される。
このようにして、シリコンウェハ1aにはトランジスタが形成される。
次いで、図4(A)に示すように、トランジスタ上を含む全面上に、酸化シリコンを主成分とする層間絶縁膜28をCVD法により形成する。次いで、層間絶縁膜28上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、層間絶縁膜28上にはレジストパターンが形成される。
次いで、このレジストパターンをマスクとして、層間絶縁膜28をエッチングする。これにより、層間絶縁膜28には、不純物領域27a,27bそれぞれ上に位置する接続孔28a,28bが形成される。また、ゲート電極24上にも接続孔(図示せず)が形成される。その後、シリコンウェハ1aをレジスト剥離液に浸漬する。これにより、フォトレジスト膜が除去される。その後、シリコンウェハ1aを、第1又は第2の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置を用いて洗浄する。
次いで、接続孔それぞれの中、及び層間絶縁膜28上に、Al合金膜をスパッタリング法により形成する。次いで、Al合金膜上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、Al合金膜上にはレジストパターン50が形成される。
次いで、レジストパターン50をマスクとして、Al合金膜をエッチングする。これにより、層間絶縁膜28上には、Al合金配線29a,29b,29cそれぞれが形成される。Al合金配線29a,29bそれぞれは、一部が接続孔28a,28bに埋め込まれることにより、不純物領域27a,27bに接続する。また、Al合金配線29cは、図示しない接続孔に一部が埋め込まれることにより、ゲート電極24に接続する。
次いで、図4(B)に示すように、シリコンウェハ1aを、バッファードフッ酸を含むレジスト剥離液に浸漬する。これにより、フォトレジスト膜が除去される。その後、シリコンウェハ1aを、第1又は第2の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置を用いて洗浄する。
洗浄によって、シリコンウェハ1aの近傍におけるバッファードフッ酸の濃度は徐々に低下していく。バッファードフッ酸がある特定濃度になると、Al合金配線の粒界が侵食される。しかし、本実施形態ではシリコンウェハ1aの洗浄効率が上昇するため、バッファードフッ酸がある特定濃度となっている時間は、従来と比べて短くなる。従って、従来と比較して、Al合金配線29a,29b,29cが侵食されることを抑制できる。従って、Al合金配線29a,29b,29cの均一性が向上する。
以上、第3の実施形態によれば、半導体装置を製造する工程において、第1又は第2の実施形態に係る半導体ウェハ洗浄装置を用いている。
このためエッチング液又はレジスト剥離液等の薬液を、効率よく洗浄することができる。従って、従来と比較して、半導体装置を構成する部材(例えばAl合金配線)にダメージが加わることを抑制できる。
また、ウォーターマークが例えばポリシリコン膜24a上に発生することを抑制できる。
このためエッチング液又はレジスト剥離液等の薬液を、効率よく洗浄することができる。従って、従来と比較して、半導体装置を構成する部材(例えばAl合金配線)にダメージが加わることを抑制できる。
また、ウォーターマークが例えばポリシリコン膜24a上に発生することを抑制できる。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
1,101…ウェハキャリア、1a,101a…シリコンウェハ、10,110…洗浄槽、11,111…載置板、12,112…洗浄水供給配管、12a…洗浄水供給口、12b,14b…バルブ、14…配水管、14a…排水口、22…素子分離膜、23…ゲート酸化膜、24…ゲート電極、24a…ポリシリコン膜、24b…リングラス層、25…サイドウォール、26a,26b…低濃度不純物領域、27a,27b…不純物領域、28…層間絶縁膜、28a,28b…接続孔、29a,29b,29c…Al合金配線、50…レジストパターン
Claims (9)
- 内部に洗浄水を保持し、複数の半導体ウェハを略垂直に保持するウェハキャリアが浸漬される洗浄槽と、
前記ウェハキャリアの上方に位置し、前記洗浄槽に洗浄水を供給する洗浄水供給部と、
前記洗浄槽の底面に設けられ、前記ウェハキャリアの下方に位置する排水口と、
を具備する半導体ウェハ洗浄装置。 - 前記洗浄水供給部は、前記ウェハキャリアの上面の全面上方に位置するシャワーヘッドを具備する請求項1に記載の半導体ウェハ洗浄装置。
- 前記排水口は、前記ウェハキャリアの底面の全面下方に位置する請求項1又は2に記載の半導体ウェハ洗浄装置。
- 半導体ウェハを薬液で処理する工程と、
前記半導体ウェハを洗浄する工程と、
を具備し、
前記半導体ウェハを洗浄する工程において、
複数の半導体ウェハを略垂直に保持するウェハキャリアを、洗浄槽が保持する洗浄水に浸漬させ、かつ前記洗浄槽の底面に設けられた排水口の上方に位置させ、
前記ウェハキャリアの上方から、前記洗浄槽に洗浄水を供給しつつ、前記排水口から前記洗浄水を排水することにより、前記複数の半導体ウェハを洗浄する、半導体装置の製造方法。 - 前記半導体ウェハを薬液で処理する工程は、前記半導体ウェハに形成された層をウェットエッチングする工程、又は半導体ウェハに形成されたフォトレジスト膜を剥離する工程である請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記フォトレジスト膜を剥離する工程は、前記半導体ウェハに形成されたAl合金層上に形成されたフォトレジスト膜を剥離する工程である請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体ウェハに形成された層をウェットエッチングする工程は、前記半導体ウェハに形成されたポリシリコン膜の表面に形成された酸化物層を、エッチングにより除去する工程である請求項5に記載の葉の伝い装置の製造方法。
- 前記半導体ウェハを洗浄する工程において、前記洗浄水の供給量を、該洗浄水の排水量より多くする請求項4〜7のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体ウェハを洗浄する工程において、前記半導体ウェハの洗浄を開始した直後の前記洗浄水の供給量を、前記半導体ウェハの洗浄を終了する直前の前記洗浄水の供給量より多くする請求項4〜8のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
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JP2017195338A (ja) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 東芝メモリ株式会社 | 基板処理装置および基板処理方法 |
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