JP5245701B2 - Ultrasonic irradiation device, cleaning device and cleaning method - Google Patents
Ultrasonic irradiation device, cleaning device and cleaning method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5245701B2 JP5245701B2 JP2008258109A JP2008258109A JP5245701B2 JP 5245701 B2 JP5245701 B2 JP 5245701B2 JP 2008258109 A JP2008258109 A JP 2008258109A JP 2008258109 A JP2008258109 A JP 2008258109A JP 5245701 B2 JP5245701 B2 JP 5245701B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- ultrasonic
- cleaning
- rotating body
- hollow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims description 196
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 40
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 133
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 53
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 143
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 16
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 14
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
本発明は超音波照射装置、洗浄装置及び洗浄方法に関するものであり、例えば、回転するウェーハの表面に液体の洗浄液を注いで洗浄する枚葉式のスピン洗浄方式においてウェーハにダメージを与えることなくウェーハの表面に付着した汚染物質を効率的に除去するための構成に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic irradiation apparatus, a cleaning apparatus, and a cleaning method. For example, in a single wafer type spin cleaning system in which a liquid cleaning liquid is poured onto the surface of a rotating wafer to perform cleaning, the wafer is not damaged. It is related with the structure for removing efficiently the contaminant adhering to the surface of this.
近年、半導体装置の製造では、ウェーハサイズの大口径化が進んでおり、これに伴ってウェーハの洗浄工程においても、枚葉式のスピン洗浄が主流になりつつある。この枚葉式のスピン洗浄は大型の洗浄槽を用いて行うディップ式洗浄と比べて、ウェーハ面内で均一な洗浄処理が行いやすい、ウェーハ表面から除去した汚染物質がウェーハ表面に再付着しにくい、洗浄液やリンス用純水の使用量を抑制できる、洗浄装置の立ち上げが短時間で行えるなどの多くの利点を有する。 In recent years, in the manufacture of semiconductor devices, the wafer size has been increased, and accordingly, single wafer spin cleaning is becoming mainstream in the wafer cleaning process. This single-wafer spin cleaning is easier to perform a uniform cleaning process on the wafer surface than the dip cleaning performed using a large cleaning tank, and contaminants removed from the wafer surface are less likely to adhere to the wafer surface. There are many advantages such as the ability to suppress the amount of cleaning liquid and rinsing pure water used, and the start-up of the cleaning device in a short time.
このようなスピン洗浄においては、超音波洗浄によりウェーハを洗浄するスピン洗浄装置が一般的である(例えば、特許文献1或いは特許文献2参照)。この場合、ウェーハの表面に超音波ノズルから洗浄液を噴射し、同時に、超音波ノズル内部の振動子を発振させて超音波を発生させ、超音波ノズルから噴射される洗浄液を媒体として超音波をウェーハ表面に伝播させ、超音波のエネルギーを利用してウェーハ表面の洗浄を行う。 In such spin cleaning, a spin cleaning apparatus for cleaning a wafer by ultrasonic cleaning is generally used (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2). In this case, the cleaning liquid is sprayed from the ultrasonic nozzle onto the surface of the wafer, and at the same time, an ultrasonic wave is generated by oscillating the vibrator inside the ultrasonic nozzle, and the ultrasonic wave is generated using the cleaning liquid sprayed from the ultrasonic nozzle as a medium. It propagates to the surface and cleans the wafer surface using ultrasonic energy.
図11は、従来の超音波ノズルを用いたスピン洗浄方法の説明図であり、超音波ノズル72からウェーハ71に向けて洗浄液73を噴射する。超音波ノズル72に内蔵された超音波振動子(図示は省略)を動作させると、発生した超音波が洗浄液73を媒体としてウェーハ表面に伝搬する。ウェーハ71を回転させた状態で、超音波ノズル72から噴射された洗浄液73がウェーハ表面に当たる点である照射点74が、ウェーハの回転の中心と外周の間を往復運動するように超音波ノズル72に往復運動をさせれば、照射点74がウェーハの全面を通過し、ウェーハ71の全面が洗浄される。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a conventional spin cleaning method using an ultrasonic nozzle, in which a cleaning
ところで、近年、半導体素子の配線ルールの微細化の進展に伴って、その製造工程の途中において、表面に非常に壊れやすい微細な構造物(パターン)が形成されたウェーハを洗浄しなければならない工程が増えている。例えば、比誘電率の値を下げる目的でポアと呼ばれる微細な空孔を内部に一様に分布させた多孔質シリカ(ポーラスシリカ)から成る層間絶縁層に対して、反応性のドライエッチングによって幅が100nmを下回るような微細なパターンが形成されている場合が想定される。このようなウェーハに対して超音波ノズルを用いて超音波洗浄を行うと、超音波が与えるダメージによって、ウェーハ表面のパターンが破壊されることがある。 By the way, in recent years, along with the progress of miniaturization of wiring rules of semiconductor elements, a process in which a wafer on which a fine structure (pattern) that is very fragile is formed on the surface must be cleaned during the manufacturing process. Is increasing. For example, reactive dry etching is used to reduce the width of an interlayer insulating layer made of porous silica (porous silica) in which fine pores called pores are uniformly distributed for the purpose of lowering the relative dielectric constant. It is assumed that a fine pattern having a thickness of less than 100 nm is formed. When ultrasonic cleaning is performed on such a wafer using an ultrasonic nozzle, the pattern on the wafer surface may be destroyed due to damage given by the ultrasonic waves.
このような問題を回避するためには、ウェーハ表面に形成されたパターンの構造的な強度に応じて、ウェーハ表面の単位面積当たりに照射される超音波のエネルギーを小さくすることが必要となる。上記の図11に示した超音波ノズルを利用した洗浄装置においては、超音波がウェーハ表面の構造物に与えるダメージを低減させられるように、超音波ノズルに内蔵されている超音波振動子を駆動させるための超音波発振器に、駆動出力を調整できる機構が備えられていることが多い。その結果、ある程度の範囲内であれば、駆動出力を小さく設定することができる。それでも駆動出力が大き過ぎる場合には、さらに小さい出力での駆動が可能となるように、超音波発振器の電子回路に修正(改造)を加えることが必要になる。 In order to avoid such a problem, it is necessary to reduce the energy of the ultrasonic wave irradiated per unit area of the wafer surface according to the structural strength of the pattern formed on the wafer surface. In the cleaning apparatus using the ultrasonic nozzle shown in FIG. 11 described above, the ultrasonic vibrator built in the ultrasonic nozzle is driven so that damage to the structure on the wafer surface by the ultrasonic wave can be reduced. In many cases, a mechanism capable of adjusting a drive output is provided in an ultrasonic oscillator for generating the ultrasonic oscillator. As a result, if it is within a certain range, the drive output can be set small. If the drive output is still too large, it is necessary to modify (remodel) the electronic circuit of the ultrasonic oscillator so that it can be driven with a smaller output.
しかし、超音波発振器の電子回路の修正によって駆動出力を小さくできたとしても、超音波ノズルに内蔵されている超音波振動子には形状や構造によって決まる固有の振動条件があり、駆動出力がある下限を下回ると、安定した振動が成立しない。また、高い周波数の場合、超音波振動子の駆動出力が一定の大きさを下回ると、超音波ノズルから噴射された洗浄液中での超音波の減衰が急激に顕著となるため、超音波がウェーハ表面に到達しない。このように、超音波ノズルを使用する場合には、非常に小さな駆動出力で振動子を動作させて、ウェーハ表面に超音波を照射することは困難である。 However, even if the drive output can be reduced by modifying the electronic circuit of the ultrasonic oscillator, the ultrasonic vibrator built in the ultrasonic nozzle has a specific vibration condition determined by the shape and structure, and there is a drive output. If the lower limit is not reached, stable vibration will not be established. In the case of a high frequency, if the drive output of the ultrasonic transducer falls below a certain level, the attenuation of the ultrasonic wave in the cleaning liquid sprayed from the ultrasonic nozzle becomes abrupt and the ultrasonic wave is generated on the wafer. Does not reach the surface. As described above, when the ultrasonic nozzle is used, it is difficult to irradiate the wafer surface with the ultrasonic wave by operating the vibrator with a very small driving output.
そこで、このような問題に対して、ウェーハに与える超音波のダメージをできるだけ低減させる目的で、振動体を利用した超音波の照射方法が提案されているので、図12を参照して説明する(例えば、特許文献3参照)。 Therefore, for such a problem, an ultrasonic irradiation method using a vibrating body has been proposed for the purpose of reducing ultrasonic damage to the wafer as much as possible, and will be described with reference to FIG. For example, see Patent Document 3).
図12は従来の改良型の超音波洗浄によりウェーハを洗浄するスピン洗浄方法の説明図であり、図12(a)は全体構成斜視図であり、図12(b)は要部拡大平面図である。図に示すように、楔状の形状をした部材である振動体75の平坦な面の一つに超音波振動子76が設置されている。楔状の振動体75の別の平坦な面がウェーハ71の被洗浄面と平行に且つわずかな距離を隔てて向かい合うように振動体75を保持する。ノズル77から洗浄液73を供給し、振動体75とウェーハ71の間にできた空間が洗浄液73によって完全に満たされるようにする。
FIG. 12 is an explanatory view of a conventional spin cleaning method for cleaning a wafer by ultrasonic cleaning, FIG. 12 (a) is a perspective view of the overall configuration, and FIG. 12 (b) is an enlarged plan view of the main part. is there. As shown in the figure, an
この状態で超音波振動子76を駆動させると、発生した超音波は、振動体75の内部を伝搬し、ウェーハ71に向かい合った面の全体から洗浄液73へと伝えられ、洗浄液73中を伝搬して、被洗浄面であるウェーハ71の表面へと届く。ウェーハ71と向かい合う面の振動の仕方は、超音波振動子76の振動の仕方や振動体75の形状や材質で決まるので、これらは事前にシミュレーションによって予測され、目的に応じて振動体75の設計に反映される。なお、図12では、楔状のセラミックスの振動体を採用した例を示したが、振動体の材質、形状・構造は、様々である(例えば、特許文献4参照)。
When the
このような振動体を利用する方法では、超音波振動子で発生した超音波振動によって振動体の広い面の全体が振動するため、振動のエネルギーが分散し、被洗浄面の単位面積当たりに照射される超音波のエネルギーは、超音波ノズルの場合に比べて大幅に小さくなり、ウェーハ表面に与える超音波のダメージを低減させる効果が得られる。 In the method using such a vibrating body, the entire surface of the vibrating body vibrates due to the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator, so that the vibration energy is dispersed and irradiated per unit area of the surface to be cleaned. The energy of the ultrasonic wave is significantly smaller than that of the ultrasonic nozzle, and the effect of reducing the ultrasonic damage to the wafer surface can be obtained.
また、振動体の表面で発生した超音波は、どんなに大きくても数mm、多くの場合はわずか1mm前後、あるいはそれ以下の厚さの洗浄液の膜中を伝搬するだけで被洗浄面に達するので、たとえ振動体の表面での超音波振動のエネルギーが微小であっても、大きな減衰を伴わずに被洗浄面に超音波を照射することができ、確実に洗浄の効果を発揮させることができる。 In addition, the ultrasonic wave generated on the surface of the vibrating body reaches the surface to be cleaned only by propagating through the cleaning liquid film having a thickness of several millimeters, in many cases only about 1 mm or less in many cases. Even if the ultrasonic vibration energy on the surface of the vibrating body is very small, it is possible to irradiate the surface to be cleaned without significant attenuation and to ensure the effect of cleaning. .
このように、振動体を利用したスピン洗浄方法を採用することにより、ウェーハ表面に与える超音波のダメージを低減させることができ、ウェーハ表面に形成された微細な構造物(パターン)の破壊を防止することができるようになった。
しかし、上述の振動体を利用したスピン洗浄方法は、図11に示したような超音波ノズルを利用するスピン洗浄方法に比べて、ウェーハ表面に付着している異物の除去効率が低いという問題がある。具体的には、表面に同一条件で異物を付着させたウェーハを洗浄する場合、振動体を利用したスピン洗浄方法では、超音波ノズルを利用するスピン洗浄方法と同等の異物の除去率が得られるまでに、数倍の時間を要するという問題点があった。 However, the spin cleaning method using the vibrator described above has a problem that the removal efficiency of the foreign matter adhering to the wafer surface is low compared to the spin cleaning method using the ultrasonic nozzle as shown in FIG. is there. Specifically, when cleaning a wafer having foreign matter adhered to the surface under the same conditions, the spin cleaning method using a vibrating body can obtain the same foreign matter removal rate as the spin cleaning method using an ultrasonic nozzle. The problem is that it takes several times longer.
また、同時に多数のウェーハを処理できるバッチ式の処理方法とは異なり、枚葉式の処理方法においてウェーハの1枚当たりの処理に長時間を要することは、プロセス全体の処理能力を低下させることとなり、極めて深刻な問題を生じることになる。 Also, unlike the batch type processing method that can process a large number of wafers at the same time, it takes a long time to process each wafer in the single wafer type processing method, which reduces the processing capacity of the entire process. Will cause very serious problems.
発明者らは、振動体を利用する洗浄方法の異物の除去効率の低さについて、原因の調査を行った。ウェーハの表面から異物を洗浄除去するプロセスには、大きく2つのステップがある。その第一は、ウェーハ表面に照射された超音波のエネルギーにより、ウェーハ表面に付着している異物を洗浄液中に浮き上がらせるステップである。照射された超音波のエネルギーが大きいほど、異物を洗浄液中に浮き上がらせる作用は大きく、除去効率は高くなる。しかし、その一方でウェーハ表面に与えるダメージは大きくなり、ウェーハ表面に形成された構造物の破壊などが起きる。 The inventors investigated the cause of the low efficiency of removing foreign substances in the cleaning method using the vibrator. There are two major steps in the process of cleaning and removing foreign matter from the surface of a wafer. The first is a step of floating foreign matter adhering to the wafer surface in the cleaning liquid by the energy of the ultrasonic wave applied to the wafer surface. The greater the energy of the irradiated ultrasonic wave, the greater the effect of raising the foreign matter in the cleaning liquid and the higher the removal efficiency. However, on the other hand, the damage given to the wafer surface is increased, and the structure formed on the wafer surface is destroyed.
その第二は、洗浄液中に浮き上がった異物を、洗浄液とともに洗い流し、ウェーハ表面から除去するステップである。ウェーハ表面における洗浄液の流れが停滞すると、せっかく超音波の作用によって洗浄液中に浮き上がった異物が、再びウェーハ表面に付着する傾向が高まり、除去効率の低下を招く。このような再付着は、特に、ウェーハ表面と異物のそれぞれの材料の洗浄液中における電位(ゼータ電位)の極性が異なって、引力が生じる場合において、顕著に発生する。 The second is a step of removing foreign substances floating in the cleaning liquid together with the cleaning liquid and removing them from the wafer surface. When the flow of the cleaning liquid on the wafer surface stagnate, the foreign matter that has floated in the cleaning liquid due to the action of ultrasonic waves tends to adhere to the wafer surface again, leading to a reduction in removal efficiency. Such re-adhesion remarkably occurs particularly when the potentials (zeta potentials) in the cleaning liquid of the materials of the wafer surface and the foreign material are different from each other and attractive force is generated.
発明者らが鋭意検討した結果、振動体を利用するスピン洗浄方法では、単位面積当たりに照射される超音波のエネルギーは、確かに超音波ノズルを利用するスピン洗浄方法に比べると大幅に小さくなってはいるものの、その大きさは、ウェーハ表面から異物を洗浄液中に浮き上がらせるには充分であることが明らかとなった。 As a result of intensive studies by the inventors, in the spin cleaning method using a vibrating body, the energy of ultrasonic waves irradiated per unit area is certainly much smaller than that in a spin cleaning method using an ultrasonic nozzle. However, it has been found that the size is sufficient to allow foreign matter to float in the cleaning liquid from the wafer surface.
そして、振動体を利用するスピン洗浄方法の洗浄効率を低下させているのは、振動体とウェーハ表面に挟まれた微小な空間における洗浄液の流れの悪さと、そのために生じるウェーハ表面への異物の再付着が原因であることを究明した。 In addition, the cleaning efficiency of the spin cleaning method using the vibrating body is reduced because of the poor flow of the cleaning liquid in the minute space sandwiched between the vibrating body and the wafer surface, and the foreign matter generated on the wafer surface. It was determined that reattachment was the cause.
したがって、本発明は、振動体を利用してダメージを低減するとともに、ウェーハ表面への異物の再付着を防止することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce damage using a vibrating body and prevent reattachment of foreign matters to the wafer surface.
本発明の一観点からは、円筒状の外周側面を備えた中空回転体と、前記中空回転体を支持し且つ前記中空回転体の中心軸を中心に前記中空回転体を回転させるための手段と、前記中空回転体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段とを備え、前記中空回転体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段が、前記中空回転体の中空部に前記中空回転体と微小な間隔を隔てて挿入された円柱状の振動体と、前記振動体と前記中空回転体との間の微小な間隔を満たし、且つ、超音波を良好に伝搬させる液体と、前記振動体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段とを備えることを特徴とする超音波照射装置が提供される。 From one aspect of the present invention, a hollow rotating body having a cylindrical outer peripheral side surface, means for supporting the hollow rotating body and rotating the hollow rotating body around a central axis of the hollow rotating body, , e Bei and means for generating an ultrasonic vibration to the outer peripheral side surface of the hollow rotary body, means for producing ultrasonic vibration to the outer peripheral side surface of said hollow rotating body, the hollow portion of the hollow rotary body A columnar vibrator inserted into the hollow rotator with a minute gap, and a liquid that satisfies the minute gap between the vibrator and the hollow rotator and propagates ultrasonic waves satisfactorily. There is provided an ultrasonic irradiation apparatus comprising: means for generating ultrasonic vibration on an outer peripheral side surface of the vibrating body .
また、本発明の別の観点からは、ウェーハを水平に支持し且つその状態で前記ウェーハを回転させるための手段と、上述の超音波照射装置と、前記超音波照射装置を支持し、且つ、前記中空回転体の外周側面が前記ウェーハの表面から微小且つ一定の間隔を隔てたまま前記超音波照射装置を前記ウェーハ面に平行に往復運動をさせるための手段と、前記ウェーハ表面に洗浄液を供給するための手段とを備えることを特徴とする洗浄装置が提供される。 Further, from another aspect of the present invention, means for horizontally supporting the wafer and rotating the wafer in that state, the above-described ultrasonic irradiation apparatus, and supporting the ultrasonic irradiation apparatus, and Means for reciprocating the ultrasonic irradiation device in parallel with the wafer surface while the outer peripheral side surface of the hollow rotating body is separated from the surface of the wafer by a minute and constant interval, and supplying a cleaning liquid to the wafer surface A cleaning device is provided.
また、本発明のさらに別の観点からは、上述の洗浄装置を用いてウェーハの洗浄を行うことを特徴とする洗浄方法が提供される。 Moreover, from another viewpoint of this invention, the cleaning method characterized by cleaning a wafer using the above-mentioned cleaning apparatus is provided.
開示の超音波照射装置、洗浄装置及び洗浄方法によれば、ウェーハ表面に与えるダメージを低減させるという振動体を用いた洗浄方法の利点を活かしつつ、超音波の作用により洗浄液中に浮き上がった異物のウェーハ表面への再付着を低減させて、異物の除去効率を大幅に高めることが可能となる。 According to the disclosed ultrasonic irradiation apparatus, cleaning apparatus, and cleaning method, while taking advantage of the cleaning method using a vibrating body that reduces damage to the wafer surface, foreign matter that has floated in the cleaning liquid by the action of ultrasonic waves It is possible to reduce the reattachment to the wafer surface and greatly increase the removal efficiency of foreign matters.
ここで、図1を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本発明は、振動体を利用するスピン洗浄方法が抱えるこのような問題点を踏まえ、ウェーハ表面へのダメージが小さいという利点を活かしつつ、同時に振動体とウェーハ表面に挟まれた空間での洗浄液の流れを良くし、再付着の発生を大幅に低減させることを可能にするものである。 Here, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present invention is based on such problems of the spin cleaning method using a vibrating body, while taking advantage of the small damage to the wafer surface, and at the same time, the cleaning liquid in the space sandwiched between the vibrating body and the wafer surface. The flow can be improved and the occurrence of redeposition can be greatly reduced.
図1は、本発明のスピン洗浄方法の原理的構成の説明図であり、振動体を内包した中空回転体の断面に沿った構成説明図である。図1に示すように、スピン洗浄に用いる超音波照射装置10は、円柱状の振動体11、振動体11を微小な間隙を介して内包する中空回転体12、振動体11と中空回転体12との微小な間隙に充填される超音波媒質液体13とからなる。なお、振動体11の一端には、超音波振動子(図示を省略)が接続されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle configuration of the spin cleaning method of the present invention, and is a configuration explanatory diagram along a cross section of a hollow rotating body including a vibrating body. As shown in FIG. 1, an
振動体11の中心軸と中空回転体12の中心軸は一致するように配置されるとともに、中空回転体12も、振動体11と同様に、超音波を良好に伝搬させる材料、例えば、シリコンに対する不純物となる物質が含まれず且つ耐薬品性に優れる合成石英で構成される。中空回転体12は、振動体11の周囲で自在に回転できるように支持される。振動体11は中空回転体12の回転軸のような役割を果たし、振動体11そのものは回転しない。
The center axis of the vibrating
振動体11の外周側面と中空回転体12の内側側面の間には、微小な間隔が設けられるように、両者の径が設定される。その結果、両者の間には、円筒状の空間が形成される。この空間には、超音波を良好に伝搬させる性質を備えた液体、即ち、超音波媒質液体13が満たされる。なお、超音波媒質液体13としては、超音波媒質液体13が洗浄中にウェーハの表面へ流れ出しても洗浄効果には影響を与えないようにするために、スピン洗浄に用いる洗浄液22をそのまま用いることが好適である。
The diameters of the vibrating
ウェーハ21の表面に洗浄液22を供給し、洗浄液22の膜を形成しておく。振動体11の中心軸がウェーハ21の表面と平行になるように振動体11を支持し、ウェーハ21の表面に形成された洗浄液22の膜に、中空回転体12の外周側面が接触するように、ウェーハ21と振動体11の距離を設定する。
A cleaning
振動体11の一端に接続されている超音波振動子を動作させると、振動体11の全体に超音波振動が伝搬する。超音波は、振動体11の外周側面からその外側の超音波媒質液体13へと伝搬して、さらに外側の中空回転体12の内側側面へと達する。中空回転体12の内側側面へ達した超音波14は、中空回転体12中を伝搬して、中空回転体12の外周側面へと達する。
When an ultrasonic transducer connected to one end of the vibrating
中空回転体12の外周側面へ達した超音波14は、中空回転体12の外周側面からウェーハ21の表面に形成された洗浄液22の膜中へと照射され、ウェーハ21の表面に達し、ウェーハ21の表面から異物を離脱させ、洗浄液22中へと浮き上がらせる作用をもたらす。超音波14が中空回転体12の外周側面に達する時点では、超音波のエネルギーは分散し、ウェーハ21の表面の単位面積当たりに照射される超音波のエネルギーは大幅に小さくなっており、従来の振動体を利用するスピン洗浄方法の場合と同様に、ウェーハ21の表面に与える超音波のダメージを低減させる効果が得られる。
The
また、中空回転体12の外周側面から洗浄液22へと照射された超音波は、1mm前後或いはそれ以下の厚さの洗浄液22の膜中を伝搬するだけでウェーハ21の表面に達するので、従来の振動体を利用するスピン洗浄の場合と同様に、たとえ中空回転体12の外周側面での超音波振動のエネルギーが微小であっても、大きな減衰を伴わずにウェーハ21の表面に超音波を照射することができ、確実に超音波の作用を発揮させることができる。
Further, since the ultrasonic wave applied to the cleaning
一方、超音波14の照射と同時に、動力源(図示は省略)によって中空回転体12を回転させる。中空回転体12が回転することにより、ウェーハ21の表面の洗浄液22は、中空回転体12とウェーハ21の表面に挟まれた空間に強制的に引き込まれ、洗浄液22は矢印で示すようにこの空間を通過したのち、強制的にこの空間から排出される。なお、中空回転体12の回転は、洗浄液22の流れが図において左から右である場合には、洗浄液22の流れを加速するように左回りに回転させる。
On the other hand, simultaneously with the irradiation of the
洗浄液22の流れは、中空回転体12の回転により加速されるため中空回転体12とウェーハ21の表面に挟まれた空間で停滞することはなく、従来の振動体を利用するスピン洗浄の場合よりも大幅に速い速度でこの空間を通過する。このため、ウェーハ21の表面から超音波14の作用によって洗浄液22中へと浮き上がった異物を、高速の洗浄液22の流れとともに速やかに洗い流すことが可能となる。その結果、従来の振動体を利用するスピン洗浄の場合と比較して、ウェーハ21の表面への異物の再付着を大幅に減少させることができる。
Since the flow of the cleaning
このように、本発明によれば、まず、従来の振動体を利用するスピン洗浄の場合と同様に、ウェーハの表面に与える超音波のダメージを低減させる効果が得られる。次に、従来の振動体を利用するスピン洗浄の場合と比較して、ウェーハ表面への異物の再付着を大幅に減少させる効果が得られる。これらの効果が同時に得られることから、本発明を利用すれば、従来の振動体を利用するスピン洗浄方法では実現できなかった、ウェーハ表面に与えるダメージが小さく、且つ、異物の除去効率の高い洗浄が可能となる。 As described above, according to the present invention, first, the effect of reducing the damage of the ultrasonic wave applied to the surface of the wafer can be obtained as in the case of the spin cleaning using the conventional vibrator. Next, the effect of greatly reducing the reattachment of foreign matter to the wafer surface can be obtained as compared with the case of spin cleaning using a conventional vibrator. Since these effects can be obtained at the same time, if the present invention is used, cleaning that can not be realized by a conventional spin cleaning method using a vibrating body and that has little damage to the wafer surface and high removal efficiency of foreign matters is achieved. Is possible.
なお、中空回転体12の外周側面には、掻き出し効果を高めて洗浄液22の流れをより加速するため、微小な凹凸を設けておいても良い。例えば、研削加工により中空回転体12の外周側面に回転軸方向に平行な溝を形成しても良いし、或いは、中空回転体12の外周側面に回転軸方向に平行に線条突起物を粘着しても良い。この場合の凹(溝)凸(突起物)の深さ或いは高さは任意であるが、洗浄液22が中空回転体12の全外周側面と接するように洗浄液22の膜厚以下の高さ或いは深さとする。
Note that minute irregularities may be provided on the outer peripheral side surface of the hollow
以上を前提として、次に、図2乃至図8を参照して本発明の実施例1の超音波照射装置を説明する。図2は本発明の実施例1の超音波照射装置の本体部の外観図であり、振動体及び超音波煽動子を備えた振動部30、振動体31を微小な間隙を介して内包する中空回転体40、及び、中空回転体40の飛び出しを防止するキャップ50によって構成される。なお、この実施例1においては、超音波媒質液体として洗浄液をそのまま用いる。
Based on the above, the ultrasonic irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described next with reference to FIGS. FIG. 2 is an external view of the main body portion of the ultrasonic irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention, in which a vibrating
図3は、振動部の構成説明図であり、振動部30は、振動体31、超音波振動子32、支持部33、送液チューブ36を備えた送液リング34、及び、高周波電源ケーブル37からなる。振動体31は合成石英から成り、例えば、長さが115mm、直径が15mmの円柱状である。この振動体31の一端は、超音波振動子32に接続されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the vibrating unit. The vibrating
また、ここでは、超音波振動子32として、例えば、振動周波数1.5MHz、最大出力60Wの振動子を採用した。超音波振動子32の振動周波数としては、超音波が被洗浄物であるウェーハの表面に与えるダメージを考慮すると、できるだけ高い周波数の振動子を採用することが望ましく、少なくとも1MHz以上の周波数が好ましい。振動体31に超音波振動が生じると、発生した超音波は、振動体31の全体へと伝搬する。
Here, as the
超音波振動子32は、振動体31を含む主要部分全体を支持するための支持部33に固定されている。支持部33からは、高周波電力電源(図示は省略)からの高周波電力信号を超音波振動子32に供給するための高周波電源ケーブル37が伸びている。
The
振動体31の一端には、さらに、送液リング34が固定されている。送液リング34には、内部を貫通するように洗浄液導入通路35が複数設けられている。後述するように、振動体31の外周側面と回転体の内側側面の間には円筒状の空間が設けられるが、洗浄液導入通路35は、外部から供給される洗浄液をこの円筒状の空間に導くことを目的に設けられている。
A
上述のように、空気は超音波を大きく減衰させるので、振動体31で発生した超音波を外側の回転体40へと伝搬させるため、両者の間に形成される円筒状の空間を超音波媒質液体としての洗浄液で満たすことが必要である。この洗浄液を振動体31の外側の円筒状の空間に継続的に送り続けて、円筒状の空間を常に洗浄液で満たすようにする。
As described above, since air greatly attenuates ultrasonic waves, in order to propagate the ultrasonic waves generated by the vibrating
洗浄液導入通路35の回転体側に面した端部開口部は、円筒状の空間の一端と向かい合うように振動体31の外周側面に接する位置に設けられている。一方、反対側の端部開口部からは液送チューブ36が伸び送液ポンプ(図示は省略)へと接続されている。この送液ポンプを動作させることにより、洗浄液が振動体31の外側の円筒状の空間へと供給される。洗浄液導入通路35の数は任意であるが、ここでは、例えば、振動体31の中心軸を囲むように90度おきに4本設置している。
The end opening facing the rotating body side of the cleaning
図4は、中空回転体の構成説明図であり、中空回転体40は、内部に円形の穴が貫通している円筒状の石英管41と、これを両端から挟むように接続されるギアリング42と樹脂リング43とからなる。石英管41、ギアリング42、樹脂リング43は、内径、外径ともに同じ大きさである。ここでは、中空回転体40の内径は例えば、19mmとし、外径は49mmとする。また、石英管41の長さは例えば、50mmであり、ギアリング42および樹脂リング43の長さ(厚さ)はいずれも15mmであり、中空回転体40の全体の長さは、これらの合計の80mmとなる。
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the hollow rotating body. The hollow
また、石英管41の材質は、例えば、振動体31と同一の合成石英からなり、超音波を良好に伝搬させることができる。ギアリング42と樹脂リング43の材質は、洗浄液による化学的作用を受けにくい樹脂であることが望ましく、ここでは、これらをフッ素系樹脂の母材から削り出し加工により製作した。
Further, the material of the
このギアリング42の外周側面にはギアが形成されていて、このギアを外部の動力源に接続されたギアと噛み合わせることにより、中空回転体40を回転させることができる。また、ギアリング42と樹脂リング43の内側側面には、スペーサー44が設けられている。このスペーサー44は、両リングを削り出し加工で製作する際に、これらの部分を削り残すことによって形成した。スペーサー44の高さは、回転の際に必要な若干の遊びも考慮して、ここでは、1.8mmに設定した。
A gear is formed on the outer peripheral side surface of the
このスペーサー44は、振動体31に中空回転体40を差し込んで回転させる際に、振動体31の外周側面と中空回転体40の内側側面の間にできるだけ均一な間隔を設け、振動体31の外側に円筒状の空間を作ることを目的に、形成されるものである。また、中空回転体40の内側側面が振動体31の外周側面にできるだけ小さな面積で接触するようにし、摩擦を小さくして、中空回転体40の回転を滑らかに行わせる役割も果たす。ここでは、スペーサー44は、一例として、中空回転体40の中心軸を囲むように90度おきに4本設置されているが、スペーサー44の配置方法はこの限りではなく、前記の目的を果たすことができれば、自由に配置して良い。
The
ギアリング42および樹脂リング43のそれぞれ石英管41とは反対側の面には、半球状の小さな突起45,46が形成されている。この突起45,46も、両リングを削り出し加工で製作する際に削り残すことで形成されている。ここでは、突起45,46の高さは1mmに設定している。突起45はギアリング42が送液リング34と、また、突起46は樹脂リング43がキャップ50と、それぞれできるだけ小さな面積で接触するようにし、摩擦を小さくして、中空回転体40の回転が滑らかに行われるようにするために形成される。
Small
図5は、キャップの構成説明図であり、キャップ50はフッ素樹脂から形成され、外径は中空回転体40と同じ49mmであり、中央の穴51の直径は振動体31の直径と同じ15mmである。このキャップ50は、中空回転体40が振動体31から抜け落ちないようにするために、振動体31の先端に固定するものである。
FIG. 5 is an explanatory view of the structure of the cap. The
図2に示したように、これらを組み立てて超音波照射装置の本体部60を構成する場合には、振動体31を中空回転体40の内側の穴に差し込み、さらに、振動体31の先端にキャップ50に設けた穴51に挿入して固定する。これにより、振動体31の外周側面の外側に、厚さが約2mmの円筒状の空間が形成され、中空回転体は振動体31の外側で自由に回転することができる。
As shown in FIG. 2, when these are assembled to form the
また、洗浄液導入通路35から振動体31の外側の円筒状の空間に継続的に洗浄液を供給すると、洗浄液はこの円筒状の空間の中を送液リング34からキャップ50へと向かう向きに流れ続ける。円筒状の空間を満たしたうえでさらに余分になった洗浄液は、送液リング34とギアリング42の間に突起45により形成されたスペースから、或いは、樹脂リング43とキャップ50の間に突起46により形成されたスペースから、流れ出して被洗浄物であるウェーハ上へと流出する。
Further, when the cleaning liquid is continuously supplied from the cleaning
図6は、超音波照射装置の全体構成図であり、支持ベース61には、振動部30の支持部33が固定され、さらに、先端にギア64を設置した動力伝達軸63を備えるモーター62が設置されている。この支持ベース61は、超音波照射装置の本体部60の全体を支持し、所定の運動をさせるための機構(図示は省略)へと固定されている。
FIG. 6 is an overall configuration diagram of the ultrasonic irradiation apparatus, and a
モーター62からは電源ケーブル65が伸びていて、制御装置(図示は省略)へと接続されていて、モーター62を駆動、制御する。動力伝達軸63の先端に取り付けられたギア64が、中空回転体40のギアリング42と噛み合うように、各構成要素は配置される。モーター62を動作させることにより、中空回転体40を回転させることができる。
A
図7は、本発明の超音波照射装置を用いた洗浄工程の説明図である。被洗浄物であるウェーハ21の表面に、ノズル23から洗浄液22を供給し、ウェーハ21の表面に洗浄液22の膜を形成しておく。ウェーハ21の表面から洗浄液22中へと浮き上がった異物をウェーハ21から速やかに洗い流すため、洗浄作業中は、ウェーハ21は常に一定の速度で回転させておく。洗浄液22の膜が一定の厚さを維持するようにするためには、ノズル23からの洗浄液22の供給量と、ウェーハ21の回転数のバランスを調整する必要がある。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a cleaning process using the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention. A cleaning
超音波照射装置の本体部60の中空回転体40の中心軸がウェーハ21の表面と平行になるよう駆動機構(図示は省略)に支持ベース61を固定する。そして、図7に示すように、中空回転体40の外周側面が、ウェーハ21の表面に形成された洗浄液22の膜に接触し、且つ、ウェーハ21の表面とは接触しないよう、駆動機構(図示は省略)を動作させて、超音波照射装置の本体部60をウェーハ21に接近させ、中空回転体40の外周側面とウェーハ21の表面との距離が、所定の洗浄距離dとなるようにする。なお、この洗浄距離dは、ウェーハ21の表面からの異物の除去効率が最も高くなるよう、他のパラメータとともに最適化され、設定される。
The
超音波照射装置の本体部60の内部に超音波媒質用の洗浄液22を供給しつつ振動体31を動作させ、さらに中空回転体40を回転させる。その結果、中空回転体40の外周側面から超音波が照射され、同時に、中空回転体40の回転により、洗浄液22が、中空回転体40の外周側面とウェーハ21の表面の間の空間を通過して行く。超音波の作用によってウェーハ21の表面から洗浄液22中へと浮き上がった異物は、洗浄液22の流れに乗って中空回転体40とウェーハ21に挟まれた空間から排出され、さらに、上記の図1に示したようにウェーハ21の回転によって洗浄液22とともにウェーハ21の外部へと振り切られる。
The vibrating
図8は、ウェーハと超音波照射装置の運動の説明図である。洗浄作業中のウェーハ21と超音波照射装置の本体部60の動作を、上方から見下ろした様子を示している。ウェーハ21は、回転自在のウェーハチャック(図示は省略)上に、ウェーハ21の中心とウェーハチャックの回転の中心が一致するように、水平に載置され、固定される。ウェーハ21は、洗浄作業中、ウェーハの回転の中心を中心に一定速度で回転する。
FIG. 8 is an explanatory view of the movement of the wafer and the ultrasonic irradiation apparatus. The state that the operations of the
一方、超音波照射装置の本体部60は、アーム66の一端に固定され、アーム66のもう一端は、アームの回転軸67に固定されている。アーム66の回転軸67は、動力機構(図示は省略)に接続されていて、一定の速度で往復回転運動をする。そのため、アーム66とその先端に固定されている超音波照射装置の本体部60は、矢印で示すようにウェーハ21上で往復運動を行う。超音波照射装置の本体部60の往復運動が形成する面が、ウェーハ21の回転運動の面と平行になるよう、アーム66の回転軸67は、ウェーハ21の回転運動の面に対して垂直に立てられている。
On the other hand, the
また、アーム66からは、超音波照射装置の本体部60の運動の向きに対して前方および後方の両側のウェーハ21の表面に洗浄液22を注ぐためのノズル23が伸びている。アーム66の往復運動により、超音波照射装置の本体部60と2つのノズル23の位置関係が保たれたまま、ノズル23も超音波照射装置の本体部60とともに往復運動を行う。
Further, from the
各ノズル23の先端は、超音波照射装置の本体部60から一定の距離を隔てたウェーハ21上の位置に洗浄液22が供給されるように配置されている。ノズル23からウェーハ21の表面に供給された洗浄液22は、供給時の圧力とウェーハ21の回転の作用によって、ウェーハ21上で濡れ広がり、ウェーハ21の全面に洗浄液22の膜が形成される。なお、超音波照射装置の本体部60の往復運動の間、超音波照射装置の本体部60を構成する中空回転体40の外周側面とウェーハ21の表面との距離、即ち、洗浄距離dは一定の値を取るように制御する。
The tip of each
超音波照射装置の本体部60の中空回転体40から照射される超音波の作用は、中空回転体40と洗浄液22が接触している細長い筋状の領域にしか及ばないが、ウェーハ21の回転と超音波照射装置の本体部60の往復運動により、超音波が照射される領域は、ウェーハ21の全面を掃引することとなり、ウェーハ21の全面が洗浄される。
The action of the ultrasonic wave irradiated from the
なお、この実施例1では、往復回転運動をする回転軸67から伸びたアーム66の先端に超音波照射装置の本体部60を設置した場合を説明したが、超音波照射装置の本体部60の運動のさせ方はこの限りではなく、例えば、平行に走る2本のガイドレールの間に超音波照射装置の本体部60を渡し、超音波照射装置の本体部60が往復直線運動するように構成しても良い。
In the first embodiment, the case where the
なお、このような支持機構及び駆動系を含む超音波照射装置、ノズル23を含む洗浄液供給機構、及び、駆動機構を含むウェーハチャック等によりスピン洗浄装置が構成されることになる。
The spin cleaning apparatus is constituted by the ultrasonic irradiation apparatus including the support mechanism and the drive system, the cleaning liquid supply mechanism including the
このスピン洗浄装置を用いて、効果を確認する実験を行った。ここでは、直径8インチ(200mm)のシリコンウェーハの表面に厚さ100nmの熱酸化膜を形成し、その表面に平均粒径0.15μmのシリカ(SiO2)微粒子を片面当たり3万個程度付着させて試料とした。ウェーハ表面検査装置を使用して、洗浄前後でウェーハ表面に付着しているシリカ粒子の数を計測し、洗浄によってどれだけのシリカ粒子が除去されたか(除去率)を算出した。評価の目安として、付着させた微粒子の99%を洗浄除去できたところで、洗浄が完了したものと判定することとした。 Using this spin cleaning apparatus, an experiment was conducted to confirm the effect. Here, a thermal oxide film having a thickness of 100 nm is formed on the surface of a silicon wafer having a diameter of 8 inches (200 mm), and about 30,000 silica (SiO 2 ) fine particles having an average particle size of 0.15 μm are adhered to the surface. A sample was prepared. Using a wafer surface inspection apparatus, the number of silica particles adhering to the wafer surface was measured before and after cleaning, and how much silica particles were removed by the cleaning (removal rate) was calculated. As a guideline for evaluation, when 99% of the adhered fine particles were removed by washing, it was determined that the washing was completed.
超音波の振動周波数は1.5MHz、出力は60Wとした。洗浄液には、超純水中に水素ガスを1.5m/Lの濃度で溶解させた水素溶解水を使用した。洗浄液は、中空回転体の両側の、中空回転体の中心からそれぞれ31mm離れた位置に、いずれも1.5L/minの流量で供給した。
The vibration frequency of the ultrasonic wave was 1.5 MHz, and the output was 60 W. As the cleaning liquid, hydrogen-dissolved water in which hydrogen gas was dissolved in ultrapure water at a concentration of 1.5 m / L was used. The cleaning liquid was supplied at a flow rate of 1.5 L / min at
シリコンウェーハは、150rpmの速度で回転させた。また、超音波照射装置は、中空回転体の中心が約50mm/secの速度で移動するように、ウェーハ上で往復運動をさせた。中空回転体40の外周側面とウェーハ表面の距離、すなわち洗浄距離dは、約1mmとした。
The silicon wafer was rotated at a speed of 150 rpm. Moreover, the ultrasonic irradiation apparatus reciprocated on the wafer so that the center of the hollow rotating body moved at a speed of about 50 mm / sec. The distance between the outer peripheral side surface of the hollow
まず、中空回転体を回転させずに超音波のみを照射して、通常の振動体によるスピン洗浄方法と同じように洗浄を行った。その結果、洗浄が完了するまでには、即ち、付着させた微粒子の99%を洗浄除去するまでに平均で385秒を要した。 First, only the ultrasonic wave was irradiated without rotating the hollow rotating body, and cleaning was performed in the same manner as the spin cleaning method using a normal vibrating body. As a result, it took 385 seconds on average to complete the cleaning, that is, 99% of the adhered fine particles.
次に、超音波の照射条件などはすべて同一のままとし、中空回転体を100rpmの速度で回転させて洗浄を行った。その結果、洗浄が完了するまでに要した平均時間は、75秒にまで短縮された。以上のように、本発明の実施例1の構成により、ウェーハ表面に付着した異物の除去効率が大幅に向上することが実験により確認された。 Next, the ultrasonic irradiation conditions were all the same, and the hollow rotating body was rotated at a speed of 100 rpm for cleaning. As a result, the average time required to complete the cleaning was reduced to 75 seconds. As described above, it has been confirmed by experiments that the configuration of Example 1 of the present invention greatly improves the removal efficiency of foreign matters attached to the wafer surface.
次に、図9を参照して、本発明の実施例2の超音波照射装置を説明するが、基本的な装置構成は上記の実施例1と同様であるので、超音波照射装置の主要部のみを説明する。図9は本発明の実施例2の超音波照射装置の主要部の断面図であり、中空回転体40の内側側面から中空回転体40の外周側面に向かって、中空回転体40の内部を貫通するように、超音波媒質液体としての洗浄液22を導く通路47が形成されて、中空回転体40の外周側面に形成された洗浄液噴射口48に接続される。
Next, the ultrasonic irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9. Since the basic apparatus configuration is the same as that of the first embodiment, the main part of the ultrasonic irradiation apparatus is described. I will explain only. FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part of the ultrasonic irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention, and penetrates the inside of the
各洗浄液噴射口48近傍における通路47の向きは、中空回転体40の外周側面に対して斜めに、即ち、中空回転体40の外周側面の法線と一定の角度を成すように形成されている。なお、通路47及び洗浄液噴射口48は中空円筒体40の長さ方向に沿っては、例えば、3カ所設けるものであり、したがって、全体の通路47及び洗浄液噴射口48の数は4×3となる。
The direction of the
振動体31の外側の円筒状の空間に圧力をかけて送り込まれた洗浄液22は、通路47を通って、洗浄液噴射口48から中空回転体40の外部へと噴き出し、洗浄液22が噴出することの反作用で、洗浄液22が噴射される方向とは逆方向に中空回転体40を回転させる力が働いて中空回転体40を回転させる。なお、この場合も、洗浄液噴射口48から噴射されるのは、洗浄に用いられる洗浄液と同一であるため、洗浄効果には影響を与えない。
The cleaning
このように、本発明の実施例2においては、中空回転体40に洗浄液噴射口48を設けているので、外部の動力源からの動力を利用することなく中空回転体40を回転させることができる。なお、図においては、通路47及び洗浄液噴射口48を断面当たり4か所設けているが4か所に限られるものではなく、任意の数を設ければ良い。但し、多すぎると加工が困難になるので、2〜8本が適当である。
Thus, in Embodiment 2 of the present invention, since the cleaning
次に、図10を参照して、本発明の実施例3の超音波照射装置を説明するが、基本的な装置構成は上記の実施例1と同様であるので、中空回転体の構成のみを説明する。図10は本発明の実施例3の超音波照射装置の中空回転体の構成説明図であり、中空回転体40は、内部に円形の穴が貫通している円筒状の石英管41と、これを両端から挟むように接続されるギアリング42と樹脂リング43とからなる。ここでは、実施例1と同様に中空回転体40の内径は例えば、19mmとし、外径は49mmとする。また、石英管41の長さは例えば、50mmである。
Next, the ultrasonic irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10. Since the basic apparatus configuration is the same as that of the first embodiment, only the configuration of the hollow rotating body is used. explain. FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of a hollow rotating body of the ultrasonic irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention. The hollow
また、石英管41の材質は、例えば、振動体31と同一の合成石英からなり、石英管41の外周面に、研削加工によって、幅が例えば、0.5mmで、深さが例えば、0.3mmの複数の溝49を設ける。この溝49を設けることによって、中空回転体40と洗浄液22の接触面積が増えるため、中空回転体40による洗浄液22の巻き込みと排出がより効率良く行われるため、中空回転体40とウェーハの間に挟まれた空間での洗浄液22の流れを良くするために効果的である。
The
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は、各実施例に示した構成、条件に限られるものではない。例えば、上記の実施例1においては中空回転体を回転させるために、中空回転体の一部にギアを形成して、これを動力源に接続された別の回転するギアと噛み合わせているが、回転駆動機構はギアに限られるものではない。例えば、動力源に接続された回転軸の一端に、一定の弾力性を備えたローラを設けて、このローラを回転体の外周側面に押し付けることによって、回転体を回転させても良い。この場合、ローラの材質としては、洗浄液による化学的作用の影響を受けにくい、シリコーンゴムなどを利用するのが望ましい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions shown in the embodiments. For example, in the first embodiment, in order to rotate the hollow rotator, a gear is formed on a part of the hollow rotator and meshed with another rotating gear connected to a power source. The rotation drive mechanism is not limited to a gear. For example, the rotating body may be rotated by providing a roller having a certain elasticity at one end of the rotating shaft connected to the power source and pressing the roller against the outer peripheral side surface of the rotating body. In this case, as the material of the roller, it is desirable to use silicone rubber or the like that is not easily affected by the chemical action of the cleaning liquid.
また、本発明の実施例3においては、中空回転体の外周側面に研削加工により溝を設けているが、微小な凹凸が形成できるものであれば溝に限られるものではない。例えば、幅が1.0mmで、厚さが0.5mmの合成石英製の線条部材を予め形成しておき、この線条部材を中空回転体の外周側面に接着或いは溶融接合させても良い。 Moreover, in Example 3 of this invention, although the groove | channel was provided by the grinding process in the outer peripheral side surface of the hollow rotary body, if a micro unevenness | corrugation can be formed, it will not be restricted to a groove | channel. For example, a synthetic quartz linear member having a width of 1.0 mm and a thickness of 0.5 mm may be formed in advance, and the linear member may be bonded or melt bonded to the outer peripheral side surface of the hollow rotating body. .
ここで、実施例1乃至実施例3を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
(付記1) 円筒状の外周側面を備えた中空回転体と、
前記中空回転体を支持し且つ前記中空回転体の中心軸を中心に前記中空回転体を回転させるための手段と、
前記中空回転体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段と
を備え、
前記中空回転体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段が、
前記中空回転体の中空部に前記中空回転体と微小な間隔を隔てて挿入された円柱状の振動体と、
前記振動体と前記中空回転体との間の微小な間隔を満たし、且つ、超音波を良好に伝搬させる液体と、
前記振動体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段と
を備えることを特徴とする超音波照射装置。
(付記2) ウェーハを水平に支持し且つその状態で前記ウェーハを回転させるための手段と、
付記1に記載の超音波照射装置と、
前記超音波照射装置を支持し、且つ、前記中空回転体の外周側面が前記ウェーハの表面から微小且つ一定の間隔を隔てたまま前記超音波照射装置を前記ウェーハ面に平行に往復運動をさせるための手段と、
前記ウェーハ表面に洗浄液を供給するための手段と
を備えることを特徴とする洗浄装置。
(付記3) 前記振動体と前記中空回転体の間に形成される円筒状の微小な空間に供給される液体が、前記ウェーハの表面に供給される洗浄液と同一であり、且つ、
前記円筒状の空間の一方の端部から他方の端部に向けて継続的に供給する手段を備えることを特徴とする付記2に記載の洗浄装置。
(付記4) 前記中空回転体を前記振動体の周囲で回転させるための手段が、前記中空回転体の外周側面の一部に環状に設けられた第1のギアと、
一方の端部が回転動力源に接続された回転軸の他方の端部に設けられ、且つ、前記第1のギアと噛み合うように配置された第2のギアと
からなることを特徴とする付記2または付記3に記載の洗浄装置。
(付記5) 前記中空回転体を前記振動体の周囲で回転させるための手段が、一方の端部が回転動力源に接続された回転軸の他方の端部にローラと、
前記ローラを前記中空回転体の外周側面に接触させる手段と
からなることを特徴とする付記2または付記3に記載の洗浄装置。
(付記6) 前記中空回転体を前記振動体の周囲で回転させるための手段が、前記中空回転体の内部に形成され、且つ、前記振動体と前記中空回転体の間に形成される円筒状の空間に供給された液体を、前記中空回転体の外周側面の法線と一定の角度を成すように噴出させる排出通路からからなることを特徴とする付記2または付記3に記載の洗浄装置。
(付記7) 前記中空回転体の外周側面に、前記ウェーハの表面に供給される前記洗浄液の膜厚より低い凹凸が形成されていることを特徴とする付記2乃至付記6のいずれか1に記載の洗浄装置。
(付記8) 前記振動体及前記中空回転体が、合成石英によって形成されていることを特徴とする付記2乃至付記7のいずれか1に記載の洗浄装置。
(付記9) 付記2乃至付記8のいずれか1に記載の洗浄装置を用いてウェーハの洗浄を行うことを特徴とする洗浄方法。
Here, the following additional notes are disclosed regarding the embodiment of the present invention including Examples 1 to 3.
(Additional remark 1) The hollow rotary body provided with the cylindrical outer peripheral side surface,
Means for supporting the hollow rotating body and rotating the hollow rotating body about a central axis of the hollow rotating body;
E Bei and means for generating an ultrasonic vibration to the outer peripheral side surface of said hollow rotating body,
Means for generating ultrasonic vibration on the outer peripheral side surface of the hollow rotating body,
A columnar vibrator inserted into the hollow portion of the hollow rotor at a small interval from the hollow rotor;
A liquid that satisfies a minute interval between the vibrating body and the hollow rotating body and that propagates ultrasonic waves satisfactorily;
Means for generating ultrasonic vibrations on an outer peripheral side surface of the vibrating body;
An ultrasonic irradiation apparatus comprising:
(Appendix 2 ) Means for horizontally supporting the wafer and rotating the wafer in that state;
The ultrasonic irradiation apparatus according to appendix 1 ,
In order to support the ultrasonic irradiation device and to reciprocate the ultrasonic irradiation device in parallel with the wafer surface while the outer peripheral side surface of the hollow rotating body is separated from the surface of the wafer by a minute and constant distance. Means of
And a means for supplying a cleaning liquid to the wafer surface.
(Supplementary Note 3 ) The liquid supplied to the minute cylindrical space formed between the vibrating body and the hollow rotating body is the same as the cleaning liquid supplied to the surface of the wafer, and
The cleaning apparatus according to claim 2, further comprising means for continuously supplying from one end of the cylindrical space toward the other end.
(Additional remark 4 ) The means for rotating the said hollow rotary body around the said vibrating body is the 1st gear provided in cyclic | annular form in a part of outer peripheral side surface of the said hollow rotary body,
Note that one end portion is provided at the other end portion of the rotating shaft connected to the rotational power source, and includes a second gear arranged so as to mesh with the first gear. 2 or the cleaning apparatus according to Appendix 3 .
(Supplementary Note 5 ) A means for rotating the hollow rotating body around the vibrating body includes a roller at the other end of the rotating shaft, one end of which is connected to a rotational power source,
The cleaning apparatus according to appendix 2 or appendix 3 , characterized by comprising means for bringing the roller into contact with the outer peripheral side surface of the hollow rotating body.
(Additional remark 6 ) The means for rotating the said hollow rotating body around the said vibrating body is formed in the inside of the said hollow rotating body, and the cylindrical shape formed between the said vibrating body and the said hollow rotating body The cleaning apparatus according to appendix 2 or appendix 3 , characterized by comprising a discharge passage for ejecting the liquid supplied to the space so as to form a certain angle with the normal line of the outer peripheral side surface of the hollow rotating body.
(Additional remark 7 ) The unevenness | corrugation lower than the film thickness of the said washing | cleaning liquid supplied to the surface of the said wafer is formed in the outer peripheral side surface of the said hollow rotary body, It is any one of Additional remark 2 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. Cleaning equipment.
(Supplementary note 8 ) The cleaning device according to any one of supplementary notes 2 to 7 , wherein the vibrating body and the hollow rotating body are made of synthetic quartz.
(Supplementary Note 9 ) A cleaning method, comprising: cleaning a wafer using the cleaning apparatus according to any one of Supplementary Notes 2 to 8 .
10 超音波照射装置
11 振動体
12 中空回転体
13 超音波媒質液体
14 超音波
21 ウェーハ
22 洗浄液
23 ノズル
30 振動部
31 振動体
32 超音波振動子
33 支持部
34 送液リング
35 洗浄液導入通路
36 送液チューブ
37 高周波電源ケーブル
40 中空回転体
41 石英管
42 ギアリング
43 樹脂リング
44 スペーサー
45,46 突起
47 通路
48 洗浄液噴射口
49 溝
50 キャップ
51 穴
60 超音波照射装置の本体部
61 支持ベース
62 モーター
63 動力伝達軸
64 ギア
65 電源ケーブル
66 アーム
67 回転軸
71 ウェーハ
72 超音波ノズル
73 洗浄液
74 照射点
75 振動体
76 超音波振動子
77 ノズル
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記中空回転体を支持し且つ前記中空回転体の中心軸を中心に前記中空回転体を回転させるための手段と、
前記中空回転体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段を備え、
前記中空回転体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段が、
前記中空回転体の中空部に前記中空回転体と微小な間隔を隔てて挿入された円柱状の振動体と、
前記振動体と前記中空回転体との間の微小な間隔を満たし、且つ、超音波を良好に伝搬させる液体と、
前記振動体の外周側面に超音波振動を生じさせるための手段と
を備えることを特徴とする超音波照射装置。 A hollow rotating body having a cylindrical outer peripheral side surface;
Means for supporting the hollow rotating body and rotating the hollow rotating body about a central axis of the hollow rotating body;
E Bei means for generating ultrasonic vibration to the outer peripheral side surface of said hollow rotating body,
Means for generating ultrasonic vibration on the outer peripheral side surface of the hollow rotating body,
A columnar vibrator inserted into the hollow portion of the hollow rotor at a small interval from the hollow rotor;
A liquid that satisfies a minute interval between the vibrating body and the hollow rotating body and that propagates ultrasonic waves satisfactorily;
Means for generating ultrasonic vibrations on an outer peripheral side surface of the vibrating body;
An ultrasonic irradiation apparatus comprising:
請求項1に記載の超音波照射装置と、
前記超音波照射装置を支持し、且つ、前記中空回転体の外周側面が前記ウェーハの表面から微小且つ一定の間隔を隔てたまま前記超音波照射装置を前記ウェーハ面に平行に往復運動をさせるための手段と、
前記ウェーハ表面に洗浄液を供給するための手段と
を備えることを特徴とする洗浄装置。 Means for horizontally supporting the wafer and rotating the wafer in that state;
The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1 ;
In order to support the ultrasonic irradiation device and to reciprocate the ultrasonic irradiation device in parallel with the wafer surface while the outer peripheral side surface of the hollow rotating body is separated from the surface of the wafer by a minute and constant distance. Means of
And a means for supplying a cleaning liquid to the wafer surface.
前記中空回転体の外周側面の一部に環状に設けられた第1のギアと、A first gear annularly provided on a part of the outer peripheral side surface of the hollow rotating body;
一方の端部が回転動力源に接続された回転軸の他方の端部に設けられ、且つ、前記第1のギアと噛み合うように配置された第2のギアとA second gear, one end of which is provided at the other end of the rotating shaft connected to the rotational power source, and is arranged to mesh with the first gear;
からなることを特徴とする請求項2に記載の洗浄装置。The cleaning apparatus according to claim 2, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008258109A JP5245701B2 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Ultrasonic irradiation device, cleaning device and cleaning method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008258109A JP5245701B2 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Ultrasonic irradiation device, cleaning device and cleaning method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010087444A JP2010087444A (en) | 2010-04-15 |
JP5245701B2 true JP5245701B2 (en) | 2013-07-24 |
Family
ID=42251074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008258109A Expired - Fee Related JP5245701B2 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Ultrasonic irradiation device, cleaning device and cleaning method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5245701B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3502322B1 (en) | 2017-05-26 | 2024-01-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Gaas substrate and production method therefor |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10165909A (en) * | 1996-12-12 | 1998-06-23 | Sony Corp | Method for cleaning and apparatus for cleaning |
AU3903000A (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor wafer cleaning apparatus and method |
US6843257B2 (en) * | 2002-04-25 | 2005-01-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wafer cleaning system |
JP2007201186A (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Sharp Corp | Substrate cleaning device and substrate cleaning method |
-
2008
- 2008-10-03 JP JP2008258109A patent/JP5245701B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010087444A (en) | 2010-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101226071B1 (en) | Apparatus for generating acoustic energy and method of constructing the same | |
JP5449953B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP7348932B2 (en) | Semiconductor wafer cleaning equipment and cleaning method | |
CN103118810B (en) | Improved ultrasonic cleaning method and apparatus | |
JP4745443B2 (en) | Megasonic cleaning module | |
JP2008021672A (en) | Ultrasonic cleaning method and cleaning device using gas supersaturation solution | |
JP2010532556A5 (en) | ||
US8486199B2 (en) | Ultrasonic cleaning method and apparatus | |
JP2008188563A (en) | Ultrasonic cleaning method | |
JP4255459B2 (en) | Substrate cleaning apparatus and substrate cleaning method | |
JP5245701B2 (en) | Ultrasonic irradiation device, cleaning device and cleaning method | |
JP4731622B2 (en) | Cleaning device and cleaning method | |
JP2003332286A (en) | Apparatus and method for cleaning semiconductor wafer | |
JP4957277B2 (en) | Cleaning device and cleaning method | |
KR20110077705A (en) | Single wafer cleaning apparatus and method | |
JP2005158913A (en) | Ultrasonic nozzle and substrate treatment apparatus | |
JP4652959B2 (en) | Substrate processing equipment | |
KR20060070148A (en) | Ultrasonic Cleaning Apparatus and Cleaning Method With Double Cleaning Probe | |
JP2001334221A (en) | Substrate cleaning apparatus | |
JP5089313B2 (en) | Substrate processing apparatus and processing method | |
JP5703625B2 (en) | Cleaning apparatus and cleaning method | |
JP5517227B2 (en) | Ultrasonic precision cleaning equipment | |
JP5169264B2 (en) | Cleaning device | |
JP2005085978A (en) | Single-wafer type cleaning method and cleaning device | |
JP5320845B2 (en) | Cleaning apparatus, cleaning method, and electronic device manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110708 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20110915 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121015 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121023 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121108 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130312 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130325 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160419 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |