洗浄装置（cleaning equipment） | 半導体用語集 |半導体/MEMS/ディスプレイのWEBEXHIBITION（WEB展示会）による製品・サービスのマッチングサービス SEMI-NET（セミネット）

半導体用語集

洗浄装置

英語表記：cleaning equipment

半導体製造工程で使用される様々なプロセス、たとえば塗布・現像装置 (コータ/デベロッパ…ウェハ上にパターン(配線などの)をつける工程) やイオン注入装置(不純物(B:ホウ素、 P:リンなど…ウェハに対して上記不純物を打ち込み、ウェハ内に入れ、nMOSやpMOSを作ることによリスイッチの基を作る)の注入)の使用によりウェハ表面上に様々な不純物・汚染物が残る。それらは次の工程 (拡散・CVD…ウェハ上に酸化膜や窒化膜をつける工程、塗布・現像装置など)を行う際、パターン不良、絶縁膜不良、接合リークなどの障害を起こす原因となり、歩留り(製造したチップに占める良品の割合)を低下させる。洗浄工程はそれら不純物・汚染物を除去し、歩留りを向上させるために欠かせないプロセスである。また、デザインルール(一般的にゲート幅を指す) が縮小する中で、今まで考慮してこなかった極小のパーティクルも歩留りに影響を及ぼし始めている。このように、洗浄工程はウェハ表面上を清浄にすることにより歩留りを向上させる非常に重要なプロセスである。洗浄工程で使用される洗浄装置は多岐にわたる。以下に洗浄装置の種類について述べる。洗浄装置は大きく分けてウェット型とドライ型に分類できる。またウェット型はDip型(バッチ型;複数枚のウェハを一括処理)、スプレー型(バッチ型)、枚葉型(シングル型:ウェハを1枚ずつ処理)がある。ドライ型は、一般的に枚葉型である。
洗浄装置に使用されている薬液は、アンモニア過水(NH40H+H2O2+H20)、塩酸過水(HCl+H202+H2O)、希フッ酸 (HF+H20) などを利用している。これら薬液の利用による洗浄方法は1970年にRCA社から発表された。現在、これら薬液を使用する洗浄方法はRCA洗浄と呼ばれている。また、RCA洗浄をベースにオゾン (03) を混ぜたものや、APMの代わりにオゾン (03) を使用したIMEC クリーンがある。また、超音波を利用してパーティクル除去に使用するメガソニック洗浄 (薬液や純水を超音波により振動させる)も最近よく使用されている。 RCA洗浄は主にFEOL (配線工程前工程)で使用される。 BEOL (配線工程)では、配線材料であるメタル (Al、Cuなど) を腐食させないために有機洗浄液を使用する。ウェット型はこれら洗浄液を使用するため、最後にウェハを乾燥させなければならない(乾燥したウェハを装置に投入。処理後ウェハを乾燥させウェハを装置から搬出する: dry in dry out)。ウェハの乾燥は主にスピン(回転)による遠心力を利用したスピン乾燥方法とIPAを利用したIPA蒸気乾燥方法がある。最近では、N2のみで乾燥させるN2プローや、マランゴニ力を利用したマランゴニ乾燥が開発・製造されている。乾燥方法はウォータマーク(乾燥跡)の問題や環境問題の観点から様々な方法が考案・実用化されている。薬液の使用方法は大別して、装置内で循環させる方法と、 one pass型(循環させず使い捨て)の2 種類存在する。どちらにも利点、欠点があるため使用個所により使い分けられている。また、ウェハ上にフォトレジストを塗布する前やCVD (Chemical Vapor Deposition;化学反応により、ウェハ上に薄膜を形成する装置)やスパッタ (Sputtering:電極間に電圧をかけて発生する放電を利用して、ウェハ上に薄膜を形成する装置)後のパーティクル除去方法として、スクラブ洗浄がある。スクラブ洗浄は、ブラシやスポンジ、超音波、高圧純水などを使用する方法で、物理的洗浄方法と呼ぶこともできる。
キャリア(ウェハを運ぶ入れ物)を使用し続けると、ウェハやクリーンルーム中のパーティクルがキャリアに付着する。洗浄後のウェハをそのようなキャリアに戻すと、ウェハが再汚染してしまう危険がある。それを防ぐため、キャリアを洗浄するキャリア洗浄装置がある。この装置は、洗浄装置に組み込まれる場合と、独立してキャリア洗浄のみを行う場合がある。

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