JP2664298B2 - 洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハ、ガラス
基板あるいはディスク基板などの固体材料片の洗浄装置
および洗浄方法に関し、特に、洗浄槽内で半導体ウェハ
などの被洗浄物に微細凍結粒子を気体と共に噴射ノズル
から高圧で噴射して洗浄する洗浄装置および洗浄方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の半導体ウェハの洗浄装置
の概略構成図である。同図において、１は微細な凍結粒
子を生成する製氷部、２は冷却用液体窒素供給管、３は
純水を噴霧する噴霧ノズル、４は製氷部１内に生成され
た微細凍結粒子、５はこの微細凍結粒子４を噴射する噴
射ノズル、６は被洗浄物である半導体ウェハ７を保持す
る保持アーム、８は半導体ウェハ７を移動させるための
移動機構、９は洗浄槽、１０は排気ダクト、１１は排気
用のブロワ（送風機）、２２は半導体ウェハ７に向けて
供給管２１からの純水を噴射する噴射口、２７は純水の
供給遮断を行うエアーバルブである。

【０００３】次に、図４を参照しつつ動作について説明
する。

【０００４】断熱材で囲まれた製氷部１に、液体窒素を
液体窒素供給管２を介して供給し、内部で蒸発させるこ
とにより、製氷部１内を冷却する。製氷部１内が十分に
冷却された後、噴霧ノズル３から超純水を噴霧して微細
凍結粒子４を得る。こうして得られた微細凍結粒子４
を、気体の噴流によるエジェクター方式によって洗浄槽
９内に高圧で噴射する。こうして微細凍結粒子４を、噴
射ノズル５から保持アーム６に保持された半導体ウェハ
７に向けて噴射することにより、半導体ウェハ７の表面
を洗浄する。

【０００５】この洗浄中に、エアーバルブ２７および供
給管２１を介して供給された純水を、噴射口２２から半
導体ウェハ７に向けて噴射し、半導体ウェハ７の表面お
よび裏面の全面を水膜で覆うことによって、半導体ウェ
ハ７へのダストの再付着を防止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の洗浄
装置では、噴射ノズル５は微細凍結粒子４を噴射するこ
とで、その表面が凍結し、時間の経過とともに凍結部分
が膨張して表面部分の大きな氷塊が飛散しやすくなる。
この氷塊は、洗浄槽９内の気流によって飛散し、噴射ノ
ズル５からの噴流に交じり混んだ場合には、半導体ウェ
ハ７に衝突してダメージを与えるといった問題点があっ
た。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、洗浄槽内の被洗浄物に、発散した氷塊が衝突
してダメージを与えるのを防ぐことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の洗浄装置は、洗浄槽内に保持された被洗浄物に微細
凍結粒子を気体と共に噴射ノズルから高圧で噴射する微
細凍結粒子噴射手段と、前記被洗浄物に対して純水を噴
射する第１の純水噴射手段と、前記噴射ノズルに対して
純水を噴射する第２の純水噴射手段とを備え、前記被洗
浄物の洗浄後に前記第２の純水噴射手段から前記噴射ノ
ズルに対して純水を噴射する。

【０００９】本発明に係る請求項２記載の洗浄装置は、
前記第１の純水噴射手段と前記第２の純水噴射手段に替
えて、前記被洗浄物に対して純水を噴射するためと前記
噴射ノズルに対して純水を噴射するためとに兼用される
兼用純水噴射手段を備え、前記兼用純水噴射手段は、純
水の導入経路に純水の流量を調整する流量調整手段を有
し、純水の流量を調整することで前記被洗浄物に対する
純水の噴射と、前記噴射ノズルに対する純水の噴射とを
切り替える。

【００１０】本発明に係る請求項３記載の洗浄装置は、
前記噴射ノズルに対して乾燥した気体を噴射する気体噴
射手段をさらに備えている。

【００１１】本発明に係る請求項４記載の洗浄装置は、
前記兼用純水噴射手段と前記気体噴射手段に替えて、前
記被洗浄物に対して純水を噴射するためと前記噴射ノズ
ルに対して純水を噴射するためと前記噴射ノズルに対し
て乾燥した気体を噴射するためとに兼用される純水気体
兼用噴射手段を備えている。

【００１２】本発明に係る請求項５記載の洗浄方法は、
請求項１記載の洗浄装置を用いた洗浄方法であって、前
記微細凍結粒子噴射手段の前記噴射ノズルから前記微細
凍結粒子を気体と共に噴射して前記被洗浄物を洗浄する
工程(ａ)と、前記工程(ａ)と同時に、前記第１の純水噴
射手段から前記被洗浄物に対して純水を噴射する工程
(ｂ)と、前記工程(ａ)の後に、前記第２の純水噴射手段
から前記噴射ノズルに対して純水を噴射する工程(ｃ)と
を備えている。

【００１３】本発明に係る請求項６記載の洗浄方法は、
請求項３記載の洗浄装置を用いた洗浄方法であって、前
記微細凍結粒子噴射手段の前記噴射ノズルから前記微細
凍結粒子を気体と共に噴射して前記被洗浄物を洗浄する
工程(ａ)と、前記工程(ａ)と同時に、前記第１の純水噴
射手段から前記被洗浄物に対して純水を噴射する工程
(ｂ)と、前記工程(ａ)の後に、前記第２の純水噴射手段
から前記噴射ノズルに対して純水を噴射する工程(ｃ)
と、前記工程(ｃ)の後に、前記気体噴射手段から前記噴
射ノズルに対して乾燥した気体を噴射する工程(ｄ)を備
えている。

【００１４】

【作用】本発明に係る請求項１記載の洗浄装置よれば、
被洗浄物の洗浄後に第２の純水噴射手段から噴射ノズル
に対して純水を噴射することにより、噴射ノズルの表面
に形成された凍結部分を溶かして除去することができ
る。

【００１５】本発明に係る請求項２記載の洗浄装置よれ
ば、純水の導入経路に純水の流量を調整する流量調整手
段を有し、純水の流量を調整することで被洗浄物に対す
る純水の噴射と、噴射ノズルに対する純水の噴射とを切
り替えることで、被洗浄物に対して純水を噴射するとと
もに前記噴射ノズルに対して純水を噴射する機能を有す
ることができ、洗浄槽内の構成が簡素化される。

【００１６】本発明に係る請求項３記載の洗浄装置よれ
ば、噴射ノズルに対して乾燥した気体を噴射する気体噴
射手段をさらに備えるので、凍結部分が除去された後に
乾燥した気体を噴射することで噴射ノズルに付着した水
滴を除去することができる。

【００１７】本発明に係る請求項４記載の洗浄装置よれ
ば、純水気体兼用噴射手段により被洗浄物に対する純水
の噴射と、噴射ノズルに対する純水の噴射と、噴射ノズ
ルに対する乾燥した気体の噴射を行うことができるの
で、洗浄槽内の構成が簡素化される。

【００１８】本発明に係る請求項５記載の洗浄方法によ
れば、工程(ａ)の後に、第２の純水噴射手段から噴射ノ
ズルに対して純水を噴射する工程(ｃ)を備えるので、噴
射ノズルの表面に形成された凍結部分を溶かして除去す
ることができる。

【００１９】本発明に係る請求項６記載の洗浄方法によ
れば、工程(ｃ)の後に、気体噴射手段から噴射ノズルに
対して乾燥した気体を噴射する工程(ｄ)を備えるので、
凍結部分が除去された後に乾燥した気体を噴射すること
で噴射ノズルに付着した水滴を除去することができる。

【００２０】

【実施例】＜第１の実施例＞ 以下、図１を用いて本発明に係る洗浄装置および洗浄方
法の第１の実施例について説明する。図１は本発明に係
る洗浄装置の概略構成を示す図である。なお、図４を用
いて説明した従来の洗浄装置と同一の構成については、
同一の参照符を付す。

【００２１】図１において、１は微細な凍結粒子を生成
する製氷部、２は冷却用液体窒素供給管、３は純水を噴
霧する噴霧ノズル、４は製氷部１内に生成された微細凍
結粒子、５はこの微細凍結粒子４を噴射する噴射ノズ
ル、６は被洗浄物である半導体ウェハ７を保持する保持
アーム、８は半導体ウェハ７を移動させるための移動機
構、９は洗浄槽、１０は排気ダクト、１１は排気用のブ
ロワ（送風機）である。

【００２２】そして、純水の供給遮断を行うエアーバル
ブ２８、純水の供給管２５及び微細凍結粒子４の噴射ノ
ズル５に対する純水の噴射口２６が設けられている。

【００２３】次に図１を参照しつつ本発明に係る洗浄装
置の第１の実施例の動作について説明する。

【００２４】断熱材で囲まれた製氷部１に、液体窒素を
液体窒素供給管２を介して供給し、内部で蒸発させるこ
とにより、製氷部１内を冷却する。製氷部１内が十分に
冷却された後、噴霧ノズル３から超純水を噴霧して微細
凍結粒子４を得る。こうして得られた微細凍結粒子４
を、気体の噴流によるエジェクター方式によって洗浄槽
９内に高圧で噴射する。こうして微細凍結粒子４を、噴
射ノズル５から保持アーム６に保持された半導体ウェハ
７に向けて噴射することにより、半導体ウェハ７の表面
を洗浄する。この洗浄中に純水のエアーバルブ２７を開
き供給管２１に供給された純水を、噴射口２２から半導
体ウェハ７に向けて噴射し、半導体ウェハ７の表面およ
び裏面の全面を水膜で覆うことによって半導体ウェハ７
へのダストの再付着を防止する。

【００２５】この洗浄の際には、排気用のブロワ１１に
より洗浄槽９内の排気を行い、微細凍結粒子４の噴射に
起因する噴流の巻き上がりを抑制している。

【００２６】ここで、洗浄中においては純水の供給遮断
を行うエアーバルブ２８は閉じている。そして、噴射ノ
ズル５からの微細凍結粒子４の噴射後に、噴射ノズル５
の凍結部分を溶かすために、エアーバルブ２８を開き、
供給管２５に供給された純水を、噴射口２６から噴射ノ
ズル５に向けて噴射し、噴射ノズル５表面の凍結部分を
溶かして除去する。

【００２７】＜第２の実施例＞ 以下、図２を用いて本発明に係る洗浄装置および洗浄方
法の第１の実施例について説明する。図２は本発明に係
る洗浄装置の概略構成を示す図である。なお、図４を用
いて説明した従来の洗浄装置と同一の構成については、
同一の参照符を付す。

【００２８】図２において、１は微細な凍結粒子を生成
する製氷部、２は冷却用液体窒素供給管、３は純水を噴
霧する噴霧ノズル、４は製氷部１内に生成された微細凍
結粒子、５はこの微細凍結粒子４を噴射する噴射ノズ
ル、６は被洗浄物である半導体ウェハ７を保持する保持
アーム、８は半導体ウェハ７を移動させるための移動機
構、９は洗浄槽、１０は排気ダクト、１１は排気用のブ
ロワ（送風機）である。

【００２９】そして、純水の供給遮断を行うエアーバル
ブ２８、純水の供給管２５および微細凍結粒子４の噴射
ノズル５に対する純水の噴射口２６が設けられている。
さらに、乾空（乾燥空気）の供給遮断を行うエアーバル
ブ２９、乾空の供給管２３及び微細凍結粒子４の噴射ノ
ズル５に対する乾空の噴射口２４が設けられている。

【００３０】次に図２を参照しつつ本発明に係る洗浄装
置の第１の実施例の動作について説明する。

【００３１】断熱材で囲まれた製氷部１に、液体窒素を
液体窒素供給管２を介して供給し、内部で蒸発させるこ
とにより、製氷部１内を冷却する。製氷部１内が十分に
冷却された後、噴霧ノズル３から超純水を噴霧して微細
凍結粒子４を得る。こうして得られた微細凍結粒子４
を、気体の噴流によるエジェクター方式によって洗浄槽
９内に高圧で噴射する。こうして微細凍結粒子４を、噴
射ノズル５から保持アーム６に保持された半導体ウェハ
７に向けて噴射することにより、半導体ウェハ７の表面
を洗浄する。この洗浄中に純水のエアーバルブ２７を開
き供給管２１に供給された純水を、噴射口２２から半導
体ウェハ７に向けて噴射し、半導体ウェハ７の表面およ
び裏面の全面を水膜で覆うことによって半導体ウェハ７
へのダストの再付着を防止する。

【００３２】この洗浄の際には、排気用のブロワ１１に
より洗浄槽９内の排気を行い、微細凍結粒子４の噴射に
起因する噴流の巻き上がりを抑制している。

【００３３】ここで、洗浄中においては、純水の供給遮
断を行うエアーバルブ２８と乾空の供給遮断を行うエア
ーバルブ２９は閉じている。次に、噴射ノズル５からの
微細凍結粒子４の噴射後に、噴射ノズル５の凍結部分を
溶かすために、エアーバルブ２８を開き、供給管２５に
供給された純水を、噴射口２６から噴射ノズル５に向け
て噴射し、噴射ノズル５表面の凍結部分を溶かして除去
する。

【００３４】さらに、純水の噴射後に、噴射ノズル５表
面の水滴を除去するために、エアーバルブ２８を閉じる
とともに、エアーバルブ２９を開き、供給管２３に供給
された乾空を、噴射口２４から噴射ノズル５に噴射する
ことにより、噴射ノズル５の表面の水滴を除去する。

【００３５】＜第３の実施例＞ 以下、図３を用いて本発明に係る洗浄装置および洗浄方
法の第１の実施例について説明する。図３は本発明に係
る洗浄装置の概略構成を示す図である。なお、図４を用
いて説明した従来の洗浄装置と同一の構成については、
同一の参照符を付す。

【００３６】図３において、１は微細な凍結粒子を生成
する製氷部、２は冷却用液体窒素供給管、３は純水を噴
霧する噴霧ノズル、４は製氷部１内に生成された微細凍
結粒子、５はこの微細凍結粒子４を噴射する噴射ノズ
ル、６は被洗浄物である半導体ウェハ７を保持する保持
アーム、８は半導体ウェハ７を移動させるための移動機
構、９は洗浄槽、１０は排気ダクト、１１は排気用のブ
ロワ（送風機）である。

【００３７】そして、洗浄槽９内には、純水および乾空
に兼用される単一の供給管１２および噴射口１３が設け
られている。この供給管１２は、洗浄槽９外で純水およ
び乾空の供給管１４，１５に分岐されており、純水の供
給管１４には、アクチュエータ１６により駆動される流
量調整バルブ１７およびエアーバルブ１８が設けられ、
乾空の供給管１５には、純水の流入を防ぐための逆止弁
１９およびエアーバルブ２０が設けられている。

【００３８】ここで、洗浄槽９内の噴射口１３は、半導
体ウェハ７に対する純水の噴射、噴射ノズル５に対する
純水の噴射および噴射ノズル５に対する乾空の噴射のす
べてに兼用されるものであり、純水の噴射方向を、半導
体ウェハ７と噴射ノズル５とに変えるために、上述の流
量調整バルブ１７によって流量を２段階に変えるように
している。

【００３９】次に図３を参照しつつ本発明に係る洗浄装
置の第３の実施例の動作について説明する。断熱材で囲
まれた製氷部１に、液体窒素を液体窒素供給管２を介し
て供給し、内部で蒸発させることにより、製氷部１内を
冷却する。製氷部１内が十分に冷却された後、噴霧ノズ
ル３から超純水を噴霧して微細凍結粒子４を得る。こう
して得られた微細凍結粒子４を、気体の噴流によるエジ
ェクター方式によって洗浄槽９内に高圧で噴射する。こ
うして微細凍結粒子４を、噴射ノズル５から保持アーム
６に保持された半導体ウェハ７に向けて噴射することに
より、半導体ウェハ７の表面を洗浄する。

【００４０】この洗浄の際には、排気用のブロワ１１に
より洗浄槽９内の排気を行い、微細凍結粒子４の噴射に
起因する噴流の巻き上がりを抑制している。

【００４１】ここで、洗浄中においては、エアーバルブ
２０を閉じるとともに、エアーバルブ１８を開き、アク
チュエータ１６によって流量調整バルブ１７を駆動し、
純水の噴射方向が半導体ウェハ７となるように流量調整
する。これによって、洗浄槽９内の供給管１２に供給さ
れた純水は、噴射口１３から半導体ウェハ７に向けて噴
射されることになり、半導体ウェハ７の表面および裏面
の全面が水膜で覆われて半導体ウェハ７へのダストの再
付着が防止される。

【００４２】また、噴射ノズル５からの微細凍結粒子４
の噴射の後には、噴射ノズル５の凍結部分を溶かすため
に、アクチュエータ１６によって流量調整バルブ１７を
駆動し、純水の噴射方向が噴射ノズル５となる流量に切
換える。これによって、供給管１２に供給された純水
は、噴射口１３から噴射ノズル５に向けて噴射されるこ
とになり、噴射ノズル５表面の凍結部分が溶けて除去さ
れる。

【００４３】さらに、純水の噴射の後には、噴射ノズル
５表面の水滴を除去するために、エアーバルブ１８を閉
じるとともに、エアーバルブ２０を開いて乾空を供給
し、供給された乾空を、噴射口１３から噴射ノズル５に
噴射することにより、噴射ノズル５の表面の水滴を除去
する。

【００４４】以上のようにして同一の供給管１２および
噴射口１３で、半導体ウェハ７に対する純水の噴射、噴
射ノズル５に対する純水の噴射および噴射ノズル５に対
する乾空の噴射のすべてを兼用するので、図１および図
２を用いて説明した第１および第２の実施例のように、
各噴射ノズル毎に個別の供給管を有する場合に比べて洗
浄槽９内の配管が簡素化されることになり、洗浄時にお
いて、ダストを含んだ凍結粒子や純水の飛沫が配管に衝
突して跳ね返り、半導体ウェハ７にダストが再付着する
といったことが低減されることになる。

【００４５】＜変形例＞ なお、以上説明した第３の実施例では、半導体ウェハ７
に対する純水の噴射、噴射ノズル５に対する純水の噴射
および噴射ノズル５に対する乾空の噴射のすべてを同一
の供給管１２および噴射口１３で兼用したが、半導体ウ
ェハ７に対する純水の噴射、噴射ノズル５に対する純水
の噴射および噴射ノズル５に対する乾空の噴射のいずれ
か二つを同一の供給管および噴射口で兼用し、他は、独
立した供給管および噴射口を設けてもよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明に係る請求項１記載の洗浄装置よ
れば、噴射ノズルの表面に形成された凍結部分を溶かし
て除去することができるので、洗浄槽内の被洗浄物に凍
結部分から飛散した氷解が衝突してダメージを与えるの
を防止した洗浄装置が得られる。

【００４７】本発明に係る請求項２記載の洗浄装置よれ
ば、洗浄槽内の構成が簡素化されるので、洗浄時におい
て、凍結粒子や純水の飛沫が配管などの構成物に衝突し
て跳ね返り、被洗浄物にダストが再付着するといったこ
とが低減した洗浄装置が得られる。

【００４８】本発明に係る請求項３記載の洗浄装置よれ
ば、凍結部分が除去された後に乾燥した気体を噴射する
ことで噴射ノズルに付着した水滴を除去することが可能
な洗浄装置が得られる。

【００４９】本発明に係る請求項４記載の洗浄装置よれ
ば、洗浄槽内の構成がさらに簡素化されるので、洗浄時
において、凍結粒子や純水の飛沫が配管などの構成物に
衝突して跳ね返り、被洗浄物にダストが再付着するとい
ったことがさらに低減した洗浄装置が得られる。

【００５０】本発明に係る請求項５記載の洗浄方法によ
れば、噴射ノズルの表面に形成された凍結部分を溶かし
て除去することができ、洗浄槽内の被洗浄物に凍結部分
から飛散した氷解が衝突してダメージを与えるのを防止
できる。

【００５１】本発明に係る請求項６記載の洗浄方法によ
れば、凍結部分が除去された後に乾燥した気体を噴射す
ることで噴射ノズルに付着した水滴を除去することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る洗浄装置および洗浄方法の第１
の実施例を示す図である。

【図２】 本発明に係る洗浄装置および洗浄方法の第２
の実施例を示す図である。

【図３】 本発明に係る洗浄装置および洗浄方法の第３
の実施例を示す図である。

【図４】 従来の洗浄装置を示す図である。

【符号の説明】

５ 噴射ノズル、７ 半導体ウェハ（被洗浄物）、１６
アクチュエータ、１７ 流量調整バルブ、１９ 逆止
弁、１４，１５，２１，２３，２５ 供給管、２０，２
７，２８，２９ エアーバルブ ２２，２４，２６ 噴
射口。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄槽内に保持された被洗浄物に微細凍
   結粒子を気体と共に噴射ノズルから高圧で噴射する微細
   凍結粒子噴射手段と、 前記被洗浄物に対して純水を噴射する第１の純水噴射手
   段と、 前記噴射ノズルに対して純水を噴射する第２の純水噴射
   手段とを備え、 前記被洗浄物の洗浄後に前記第２の純水噴射手段から前
   記噴射ノズルに対して純水を噴射することを特徴とする
   洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記第１の純水噴射手段と前記第２の純
   水噴射手段に替えて、前記被洗浄物に対して純水を噴射
   するためと前記噴射ノズルに対して純水を噴射するため
   とに兼用される兼用純水噴射手段を備え、 前記兼用純水噴射手段は、純水の導入経路に純水の流量
   を調整する流量調整手段を有し、純水の流量を調整する
   ことで前記被洗浄物に対する純水の噴射と、前記噴射ノ
   ズルに対する純水の噴射とを切り替えることを特徴とす
   る請求項１記載の洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記噴射ノズルに対して乾燥した気体を
   噴射する気体噴射手段をさらに備える請求項１または請
   求項２記載の洗浄装置。
4. 【請求項４】 前記兼用純水噴射手段と前記気体噴射手
   段に替えて、前記被洗浄物に対して純水を噴射するため
   と前記噴射ノズルに対して純水を噴射するためと前記噴
   射ノズルに対して乾燥した気体を噴射するためとに兼用
   される純水気体兼用噴射手段を備える請求項３記載の洗
   浄装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の洗浄装置を用いた洗浄方
   法であって、 (ａ)前記微細凍結粒子噴射手段の前記噴射ノズルから前
   記微細凍結粒子を気体と共に噴射して前記被洗浄物を洗
   浄する工程と、 (ｂ)前記工程(ａ)と同時に、前記第１の純水噴射手段か
   ら前記被洗浄物に対して純水を噴射する工程と、 (ｃ)前記工程(ａ)の後に、前記第２の純水噴射手段から
   前記噴射ノズルに対して純水を噴射する工程とを備える
   洗浄方法。
6. 【請求項６】 請求項３記載の洗浄装置を用いた洗浄方
   法であって、 (ａ)前記微細凍結粒子噴射手段の前記噴射ノズルから前
   記微細凍結粒子を気体と共に噴射して前記被洗浄物を洗
   浄する工程と、 (ｂ)前記工程(ａ)と同時に、前記第１の純水噴射手段か
   ら前記被洗浄物に対して純水を噴射する工程と、 (ｃ)前記工程(ａ)の後に、前記第２の純水噴射手段から
   前記噴射ノズルに対して純水を噴射する工程と (ｄ)前記工程(ｃ)の後に、前記気体噴射手段から前記噴
   射ノズルに対して乾燥した気体を噴射する工程を備える
   洗浄方法。