JP3013909B2

JP3013909B2 - 洗浄装置

Info

Publication number: JP3013909B2
Application number: JP4090250A
Authority: JP
Inventors: 賢治横溝; 修田中
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JPH05259143A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば半導体製品の製造工程に
おいては、半導体ウエハ自体に各種の薬液処理を施す工
程が含まれていることから、この薬液処理工程にて半導
体ウエハに付着した薬液を、次段の処理を行う前に洗浄
して落とさなければならないが、この種の薬液を除去す
る装置として種々の洗浄装置が開発されている。この種
の洗浄装置としては、例えば特開昭５８−４８４２３号
公報、特開昭５８−６６３３３号公報に開示されてお
り、図９に示すように処理槽２内に保持治具４により多
数保持した半導体ウエハ６を収容し、この処理槽２の底
部から脱イオンされた高純度の純水のごとき洗浄液８を
供給する。処理槽２の底部には、直径数ｍｍの多数の流
通孔１０を均等に或いは不均等に有する整流板１２が設
けられており、槽内へ供給された洗浄水８を層流化して
半導体ウエハ６の表面を洗浄するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハを洗浄する場合には、半導体ウエハの歩留まり向上の
ためにパーティクル等の汚れを極度に避ける必要がある
が、そのために処理槽２や整流板１２の材質としてはパ
ーティクルや汚れ等を出さず、耐食性にも強い石英材料
が一般的に使用されている。しかしながら、この石英材
料は加工精度を高くすることが非常に困難である。例え
ば石英を加工する場合には、これを所定の形状に切断し
てフッ酸で処理後、アニール熱処理を施すのであるが、
この熱処理を行うために形状が少し変化し、このために
上述のように加工精度を高くすることが困難である。

【０００４】従って、図１０にも示すように処理槽２の
底部に設置される整流板１２と外周端１２Ａと処理槽内
壁２Ａの間に、加工精度を考慮してその周方向に沿って
必ず１ｍｍ程度の僅かな間隙Ｓをとる必要がある。この
間隙Ｓの開口面積は流通孔１０の開口面積と比較してか
なり大きいことから、圧力損失の大きな所よりも小さな
所に流れようとする傾向のある洗浄液８は、上記間隙Ｓ
を介してより多く流れてウエハ６の外側に多くの洗浄液
が供給され、このために処理槽２内に渦や液溜りが発生
してしまって洗浄効率や比抵抗回復特性が低下し、洗浄
操作に多くの時間を要すという改善点を有していた。ま
た、上記した理由によりウエハ面内或いは面間において
均一に汚れやパーティクルを除去することができないと
いう改善点も有していた。本発明は、以上のような問題
点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもので
ある。本発明の目的は、整流板と処理槽との間を通過す
る洗浄液を抑制或いはこれをなくすことができる洗浄装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、処理槽内に収容した被処理体を、前記
処理槽内に設けた多数の流通孔を有する整流板を介して
導入した洗浄液により洗浄する洗浄装置において、前記
処理槽の内壁と前記整流板の外周部との間に、前記洗浄
液が流通することを抑制するための流通抑制手段を設
け、該流通抑制手段は、前記処理槽の内壁と前記整流板
の外周部との間の間隙を被うべく前記処理槽の内壁に突
設されると共に前記整流板から僅かに離間されたジャマ
板部材により構成されるようにしたものである。

【０００６】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、処理槽
の底部に供給された洗浄液は、ここに設けた整流板の多
数の流通孔を通過して上方に流れて行く。この場合、処
理槽の内壁と整流板の外周部との間には例えばジャマ板
部材やシート部材よりなる流通抑制手段が設けられてい
るので、洗浄液が処理槽内壁と整流板との間隙を通過す
ることが抑制される。従って、洗浄液は被処理体に対し
て層流状態となって流れてこれを洗浄することになる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明に係る洗浄装置の一実施例を
添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る洗浄
装置を示す側断面図、図２は図１に示す装置の正面断面
図、図３は図１に示す装置の要部拡大図、図４は本発明
に係る洗浄装置を組み込んだ化学処理機構を示す斜視図
である。尚、従来装置と同一部分については同一符号を
付す。図４に示すようにこの化学処理機構は、処理前の
被処理体としての半導体ウエハを複数枚収容したカセッ
ト１４を外部より受け入れる入力バッファ部１６と、ウ
エハに各種の薬液処理及びこの洗浄処理を実際に施すた
めの処理本体部１８と、処理済みのウエハをカセット１
４内に収容して後段の処理のために受け渡しを待つ出力
バッファ部２０とにより主に構成されている。

【０００８】上記入力バッファ部１６は、外部からのカ
セット１４を受け入れてこれをカセット貯蔵部２２へ移
載するカセット搬送アーム２４と、この貯蔵部２２から
上記アーム２４により搬送されたカセット１４を処理本
体部１８に向けて載置する回転可能なローダ部２６とに
より主に構成されている。上記処理本体部１８は、その
長手方向に沿って搬送路２８が形成されると共にこの搬
送路２８にはウエハ搬送アーム３０が移動可能に設けら
れており、処理前或いは処理後のウエハを搬送し得るよ
うに構成されている。そして、この処理本体部１８に
は、上記ウエハ搬送アーム３０のチャックを洗浄するチ
ャック洗浄乾燥装置３２、ウエハに各種の薬液処理を施
すための薬液処理装置３４、薬液処理後のウエハを洗浄
するための本発明に係る洗浄装置３６、処理後のウエハ
を最終的に乾燥させるウエハ乾燥装置３８がそれぞれ搬
送路２８に沿って適当数設けられている。また、上記搬
送路２８に並行して空の或いは満杯のカセットを搬送す
るカセットライナ４０が設けられると共にこの処理本体
部１８の端部には前記ローダ部２６と同様な構造の回転
可能なアンローダ部４２が設けられている。

【０００９】上記出力バッファ部２０は、処理済みのウ
エハを収容したカセットを多段に載置するカセット貯蔵
部４４と、この貯蔵部４４のカセット１４を外部へ受け
渡すためのカセット搬送アーム４６とにより主に構成さ
れている。このように構成された処理本体部１８へ組み
込まれた本発明に係る洗浄装置３６は、図１及び図２に
示すようにパーティクルの発生が少なく薬品に対して耐
食性のある材料、例えば石英により上方が開放されてほ
ぼ直方体状に成形された処理槽２を有しており、処理槽
２の底部４８はその長手方向において中央部に向けて下
向き傾斜されている。そして、この底部４８には、例え
ば脱イオン化された純水のごとき洗浄液８を導入するた
めに例えば２つの液供給口５０が形成されると共にこれ
ら各供給口５０には、途中にバルブ５２或いは供給ポン
プ（図示せず）等が介設された液供給管５４が接続され
ており、この液供給管５４を介して上記処理層２内へ洗
浄液８を供給し得るように構成されている。

【００１０】また、上記各液供給口５０の処理槽内側に
は、導入される洗浄液の勢いを弱めて横方向へ拡散させ
るためにジャマ板５６が設けられている。そして、処理
槽２の上端側部には槽内をオーバフローした洗浄液８を
受ける外槽と呼称する液溜め５８がその周方向に沿って
形成されており、この液溜め５８には、オーバフローし
て洗浄液を排液として排出処理するための廃液管（図示
せず）が接続されている。そして、この処理槽２内洗浄
液８中へ、上下方向及び水平方向へ移動可能になされた
保持治具４に水平方向へ等間隔で立設された多数、例え
ば５０枚の被処理体としての半導体ウエハ６を浸漬し得
るように構成されている。

【００１１】また、上記処理槽２内の底部近傍には、例
えば直径数ｍｍの多数（数１００個）の流通孔１０がほ
ぼ全面に渡って形成された整流板１２が底部４８から起
立した支柱６０上に載置固定されている。この整流板１
２は、処理槽同様にパーティクルの発生が少なく薬品に
対して耐食性のある材料、例えば石英により形成され、
厚さ約３ｍｍ程度に設定されている。石英材料は前述の
ように加工時に熱処理等を施す必要から加工精度を高く
することが非常に困難なので、図３にも示すように処理
槽２の内壁２Ａと上記整流板１２の外周端１２Ａとの間
には、少なくとも約１ｍｍ程度の間隙Ｓがその周方向に
沿って必ず発生することになる。

【００１２】そこで、この処理槽２の内壁２Ａと整流板
１２の外周部６２との間には、間隙Ｓを洗浄液８が流通
することを抑制するための流通抑制手段６４が形成され
ている。具体的には、上記流通抑制手段６４は、例えば
石英により形成され、一端を上記処理槽２の内壁２Ａに
溶接等により取り付け固定すると共に他端を上記整流板
１２の下方に延出させたジャマ板部材６６により構成さ
れており、処理槽２の内壁２Ａにその周方向に沿って連
続的に形成されている。このジャマ板部材６６の長さＬ
１は、例えば６ｍｍ以上で好ましくは８ｍｍ程度に設定
する。また、このジャマ板部材６６の上端部と整流板１
２の下端部との間の距離Ｌ２は、少ない方が好ましいが
前述のように石英材料の加工精度を高めることが困難で
あるので、約２〜４ｍｍ程度になるように設定する。

【００１３】このようにジャマ板部材６６を形成するこ
とにより、この部分に形成される流路６８の洗浄液に対
する圧力損失は流通孔１０における圧力損失よりもかな
り大きくなり、従って上記流路６８及び間隙Ｓを介して
上方に流れる洗浄液を大幅に抑制することが可能とな
る。上記ジャマ板部材６６は石英により形成されたが、
これに限定されず、例えば塩化ビニール等よりなる棒状
部材を並列に配置して耐食性の高いテフロンテープ等に
より接着固定するようにしてもよい。また、上記実施例
において、整流板１２を、ジャマ板部材６６上に直接載
置することも考えられるが、この場合には前述のように
石英材料の加工精度を出し難いことから整流板１２がジ
ャマ板部材６６と精度良く接しなくて、例えば一部にお
いて浮き上がった部分が発生する場合もあり、好ましく
ない。更に、石英材料同士の接触は、チッピングやゴミ
の発生原因となって歩留まり低下の要因となるので好ま
しくない。

【００１４】また、流通制御手段６４として用いた石英
製のジャマ板部材６６に代えて図５に示すようにシート
部材７０を用いてもよい。すなわち、このシート部材７
０としては、可撓性があって薬品に対する耐食性の高
い、例えばテフロンシートを用い、その一端を整流板１
２の外周部に形成したネジ穴７２に挿通させたネジ７４
及びナット７６によりその外周部に沿って取り付け固定
し、他端を処理槽２の内壁２Ａに当接させることにより
処理槽２と整流板１２の外周部６２との間の間隙Ｓを確
実に閉塞する。この場合、ネジ７４及びナット７６は、
薬品に対して耐食性のある材料、例えばＰＥＥＫ（ポリ
エーテルエーテルケトン）或いはテフロンにより構成す
る。また、ネジ穴７２としては整流板１２の外周部６２
に予め形成されている流通孔１０を用いるようにしても
よい。

【００１５】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、図１に示すように入力バ
ッファ部１６において、処理前のウエハ６（図示せず）
の収容されたカセット１４はカセット搬送アーム２４に
より外部より受け入れられ、カセット貯蔵部２２に一時
的に収容される。この貯蔵部２２のカセット１４は、ウ
エハの処理が進行するに従ってアーム２４によりローダ
部２６へ移載される。このローダ部２６のカセット１４
内の未処理のウエハ６はウエハ搬送アーム３０により適
宜搬送されて、チャック洗浄乾燥装置３２、薬液処理装
置３４、本発明に係る洗浄装置３６、ウエハ乾燥装置３
８にてそれぞれ処理が施され、処理後のウエハは再度カ
セットへ収容された後に出力バッファ部２０から外部へ
搬出されることになる。上記薬液処理に使用される薬液
としては、例えばアンモニア水、過酸化水素水、塩酸、
フッ酸、硫酸等が用いられる。

【００１６】ここで上記洗浄装置３６における洗浄操作
について説明すると、図１及び図２に示すように保持治
具４内に収容した薬液処理後の多数のウエハ６を処理槽
２内にその底部より供給されている洗浄液８内に浸漬
し、これを洗浄する。この場合、液供給管５４を介して
処理槽２の底部に供給された洗浄液８は液供給口５０に
設けたジャマ板５６の作用により横方向に拡散されつつ
上昇する。この時の洗浄液の供給量は、例えば２０リッ
トル／ｍｉｎである。そして、この洗浄液８は整流板１
２に形成した多数の流通孔１０を介して更に上昇してウ
エハ６の相互間に流れこの表面を洗浄することになる。

【００１７】ここで、図３に示す構成においては処理槽
２の内壁２Ａと整流板１２の外周部６２との間には流通
抑制手段６４としてのジャマ板部材６６が形成されてい
るので整流板１２及びジャマ板部材６６との間に形成さ
れる流路６８及び間隙Ｓにおける圧力損失は比較的大き
くなり、その結果、間隙Ｓを介して流れる洗浄液８の流
量が大幅に抑制されることになる。従って、処理槽２内
に液溜りや渦が発生することがなく洗浄液８はウエハ相
互間を円滑に且つ層流状態となって流れ、ウエハ表面を
効率良く短時間で洗浄することが可能となる。また、図
５に示す構成にあっては、処理槽２の内壁２Ａと整流板
１２の外周部６２との間には流通抑制手段６４としての
シート部材７０が形成されているので、間隙Ｓは確実に
閉塞され、ここを洗浄液８が通過することはない。その
ために、前記したと同様に処理槽２内に液溜りや渦が発
生することがなく洗浄液８はウエハ相互間を円滑に且つ
層流状態となって流れ、ウエハ表面を効率良く洗浄する
ことができる。また、シート部材７０を使用しているた
め整流板１２全体を垂直方向に上下動させることができ
るので、例えばウエハ６の大きさに対応して整流板１２
を最適な高さ位置に設定することも可能となる。

【００１８】上記した状態を図６に基づいて模式的に説
明する。図６は洗浄液をインクにより着色することによ
り洗浄液の流れを可視化した図を示し、図６（Ａ）は従
来の洗浄装置における洗浄液の流れを示し、図６（Ｂ）
は本発明の洗浄装置における洗浄液の流れを示し、また
間隙Ｓはジャマ板部材６６により閉塞されている。図６
（Ａ）に示す従来構造においては、整流板１２の側部の
間隙を通過して流れる洗浄液８の量が多いためにウエハ
中心部における洗浄液の流れは停滞する傾向にあり、洗
浄効率は良好でない。これに対して図６（Ｂ）に示す本
願装置においては、整流板１２の側部には流通抑制手段
６４が設けられているので間隙を通過する洗浄液の流量
は抑制されるか或いは完全に阻止されるのでウエハ６の
相互間には洗浄液が円滑に流れ、洗浄効率は良好とな
る。

【００１９】ここで従来装置による洗浄効率と本願装置
による洗浄効率との比較を図７に基づいて説明する。図
７に示すグラフは洗浄時間とオーバフロー洗浄液の比抵
抗値との関係を示すもので、例えば評価方法として比抵
抗値１５ＭΩ・ｃｍを洗浄完了ポイントとしてものであ
る。図中曲線Ａは従来装置における測定結果を示し、曲
線Ｂは図３に示すジャマ板部材６６の長さＬ１を３ｍｍ
に設定した場合の測定結果を示し、曲線Ｃは上記長さＬ
１を６ｍｍに設定した場合の測定結果を示し、曲線Ｄは
図５に示すシート部材７０を用いた場合の測定結果を示
す。図示するように従来装置による曲線Ａの場合には、
比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍに達するまでに約４６０秒か
かり、かなり長い洗浄時間を必要とするが、本願装置に
よる曲線Ｂ、Ｃ、Ｄの場合には、それぞれ洗浄完了まで
に約３８０秒、約２４０秒、約２２０秒と洗浄時間が短
くなっており、特に曲線Ｃ、Ｄの場合には大幅に洗浄時
間を短くすることができることが判明した。

【００２０】尚、上記図５に示す実施例においてはシー
ト部材７０を設けることにより間隙Ｓを閉塞したが、こ
れに限定されず、例えば図８に示すように整流板１２の
外周部６２と処理槽２の内壁２Ａとの間を直接に溶接接
合することにより溶接部８０を形成し、これらの間に形
成された間隙Ｓを図５に示す場合と同様に完全に閉塞す
るように構成してもよい。また、上記実施例にあって
は、被処理体として半導体ウエハを洗浄する場合につい
て説明したが、これに限定されず、本発明は例えばプリ
ント基板、ＬＣＤ基板を洗浄する場合にも適用すること
ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。整流
板の外周を通過して流れる洗浄液の流量を抑制乃至なく
すことができるので、洗浄液の渦や液溜りを発生させる
ことなく被処理体の表面に洗浄液を円滑に流すことがで
き、洗浄効率を大幅に向上させることができる。また、
上記した理由により、被処理体の面間及び面内において
均一に汚れやパーティクル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を示す側断面図である。

【図２】図１に示す装置の正面断面図である。

【図３】図１に示す装置の要部拡大図である。

【図４】本発明に係る洗浄装置を組み込んだ化学処理機
構を示す斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例の要部を示す要部拡大図で
ある。

【図６】本発明に係る装置と従来の装置における洗浄液
の流れを模式的に説明するための説明図である。

【図７】本発明に係る装置と従来の装置における洗浄時
間と洗浄液の比抵抗値との関係を示すグラフである。

【図８】本発明の更に他の実施例の要部を示す要部拡大
図である。

【図９】従来の洗浄装置を示す断面図である。

【図１０】図９に示す装置の要部を示す要部拡大図であ
る。

【符号の説明】

２処理槽２Ａ内壁６半導体ウエハ（被処理体）８洗浄液１０流通孔１２整流板１２Ａ外周壁１６入力バッファ部１８処理本体部２０出力バッファ部３６洗浄装置６２外周部６４流通抑制手段６６ジャマ板部材７０シート部材８０溶接部Ｓ間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 642

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽内に収容した被処理体を、前記処
理槽内に設けた多数の流通孔を有する整流板を介して導
入した洗浄液により洗浄する洗浄装置において、前記処
理槽の内壁と前記整流板の外周部との間に、前記洗浄液
が流通することを抑制するための流通抑制手段を設け、
該流通抑制手段は、前記処理槽の内壁と前記整流板の外
周部との間の間隙を被うべく前記処理槽の内壁に突設さ
れると共に前記整流板から僅かに離間されたジャマ板部
材により構成されることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】処理槽内に収容した被処理体を、前記処
理槽内に設けた多数の流通孔を有する整流板を介して導
入した洗浄液により洗浄する洗浄装置において、前記処
理槽の内壁と前記整流板の外周部との間に、前記洗浄液
が流通することを抑制するための流通抑制手段を設け、
該流通抑制手段は、前記処理槽の内壁と前記整流板の外
周部との間の間隙を閉塞すべく一端が前記整流板に取り
付けられると共に他端が前記処理槽の内壁に接するシー
ト部材により構成されることを特徴とする洗浄装置。
【請求項３】処理槽内に収容した被処理体を、前記処
理槽内に設けた多数の流通孔を有する整流板を介して導
入した洗浄液により洗浄する洗浄装置において、前記処
理槽の内壁と前記整流板の外周部との間に、前記洗浄液
が流通することを抑制するための流通抑制手段を設け、
該流通抑制手段は、前記処理槽の内壁と前記整流板の外
周部との間の間隙を閉塞すべく前記処理槽の内壁と前記
整流板の外周部を接続する溶接部により構成されること
を特徴とする洗浄装置。