(57)【要約】【課題】従来のワンバスタイプの洗浄槽では薬液での洗浄中に洗浄槽内の薬液温度が低下しこれにより洗浄性能が時間と共に劣化するため、長時間処理や高温処理が必要な洗浄は処理できなく、さらに薬液循環式の洗浄と同洗浄性能を得ようとするとより長時間の洗浄を必要とする、という問題を有していた。【解決手段】洗浄槽の内面は平滑面のままとし外面のみに凹凸を付けることにより、ワンバスタイプの洗浄装置での温度低下とこれによる洗浄性能劣化を抑制することが可能な洗浄槽を実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の洗浄装置に使用するための、二酸化シリコンを主体とする母材から成る洗浄槽において、前記母材に凹凸を付けたことを特徴とする半導体基板の洗浄槽。
【請求項２】
洗浄槽の少なくとも１箇所以上に凹凸を付けたことを特徴とする請求項１記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項３】
二酸化シリコンを主体とする洗浄槽の母材表面に凹凸を付けたことを特徴とする請求項１、または２記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項４】
洗浄槽の母材表面にサンドブラスト処理を施すことによって母材表面に凹凸を形成することを特徴とする請求項３記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項５】
洗浄槽の母材表面にフッ酸を含む薬液処理を施すことによって母材表面に凹凸を形成することを特徴とする請求項３、または４記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項６】
洗浄槽の母材表面に水酸化イオンを含むアルカリ性薬液処理を施すことによって母材表面に凹凸を形成することを特徴とする請求項３、または４記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項７】
洗浄槽の母材表面に二酸化シリコン粒子を付加することによって母材表面に凹凸を形成することを特徴とする請求項１、または２記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項８】
二酸化シリコンを主体とする洗浄槽の母材内部に凹凸を付けたことを特徴とする請求項１、２、または３記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項９】
洗浄槽の母材内部に気泡を含有させることによって、母材内部に凹凸を付けたことを特徴とする請求項８記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項１０】
請求項９記載の気泡含有材料と気泡未含有材料とを張り合わせた母材を使用し、前記気泡含有材料を洗浄槽の外側に、前記気泡未含有材料を洗浄槽の内側にして加工したことを特徴とする請求項９記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項１１】
半導体基板の洗浄装置に使用するための、二酸化シリコンを主体とする母材から成る洗浄槽において、前記母材と比較して熱伝導率の低い物質を、２枚の前記母材により挿み三層構造にしたことを特徴とする半導体基板の洗浄槽。
【請求項１２】
三層構造からなる母材で構成される洗浄槽において、外周を囲む母材表面に凹凸を付けたことを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の洗浄槽。
【請求項１３】
三層構造からなる母材で構成される洗浄槽において、外周を囲む母材の、母材より熱伝導率の低い物質に接する面に凹凸を付けたことを特徴とする請求項１１、または１２記載の半導体装置の洗浄槽。
【請求項１４】
洗浄槽の少なくとも１箇所以上を三層構造としたことを特徴とする請求項１１、１２、または１３記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項１５】
二酸化シリコンを主体とする母材から成る洗浄槽において、母材と比較して熱伝導率の低い気体を、２枚の母材により挿み三層構造にしたことを特徴とする請求項１１、１２、１３、または１４記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項１６】
２枚の母材により気体を挿み三層構造にしたことを特徴とする請求項１５記載の洗浄槽であって、その気体の圧力が常温における大気と比較して減圧状態であることを特徴とする半導体基板の洗浄槽。
【請求項１７】
請求項１５、または１６記載の洗浄槽において、２枚の母材に挿む気体が、空気、水素、ヘリウム、窒素、ハロゲン元素を含む気体のいずれかであることを特徴とする半導体基板の洗浄槽。
【請求項１８】
二酸化シリコンを主体とする母材から成る洗浄槽において、母材と比較して熱伝導率の低い液体を、２枚の母材により挿み三層構造にしたことを特徴とする請求項１１、１２、１３、または１４記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項１９】
請求項１８記載の洗浄槽において、２枚の母材に挿む液体が、有機材料であることを特徴とする半導体基板の洗浄槽。
【請求項２０】
二酸化シリコンを主体とする母材から成る洗浄槽において、母材と比較して熱伝導率の低い固体を、２枚の母材により挿み三層構造にしたことを特徴とする請求項１１、１２、１３、または１４記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項２１】
請求項２０記載の洗浄槽において、２枚の母材に挿む固体が有機材料であることを特徴とする半導体基板の洗浄槽。
【請求項２２】
半導体基板の洗浄装置に使用するための、二酸化シリコン系母材から成る洗浄槽において、２枚の母材により請求項８記載の母材内部に凹凸を有した材料を挿み三層構造にしたことを特徴とする請求項１１、１２、１３、または１４記載の半導体基板の洗浄槽。
【請求項２３】
薬液処理と水洗処理を、または薬液処理と水洗処理と乾燥処理を、１つの洗浄槽で行うワンバスタイプ洗浄槽であることを特徴とする請求項３、７、９、１０、１５、１６、１８、２０、または２２記載の半導体基板の洗浄槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の洗浄装置に係わるもので、半導体基板を洗浄するための洗浄槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは、半導体基板上に付着したパーティクル及び金属不純物による歩留まり低下が従来からの大きな課題であり、このパーティクルや金属不純物を除去するために半導体基板を洗浄槽内の薬液に浸漬して洗浄することが一般的に行われている。
【０００３】
従来の洗浄装置は、アンモニア、フッ酸、硫酸などの異なった薬液で満たされた多数の洗浄槽を備え、半導体基板を次々に異なる薬液の入った洗浄槽で洗浄していくという構成の多槽洗浄装置が主流であった。その洗浄方式は、薬液を満たした洗浄槽に半導体基板を浸漬し、薬液を循環させながら洗浄するというものであった。しかしながら、このように一つの洗浄槽で一種類の薬液処理を行うよう構成された洗浄装置では、装置の設置面積が非常に大きくなる。そのため最近は、洗浄に必要なすべての種類の薬液と洗浄水を一つの洗浄槽内に交互に供給し、排出する構造を持った一槽多薬液型のワンバスタイプの洗浄装置が提案されている。
【０００４】
ワンバスタイプの洗浄装置の洗浄方式は、薬液処理から水洗処理、或いは薬液処理から水洗処理さらに乾燥処理、までを一つの洗浄槽で行うものである。多槽洗浄装置における薬液循環による洗浄方式では、除去されたパーティクルや金属不純物が薬液中に蓄積されるため、これにより次に洗浄される半導体基板がクロスコンタミネーションされるという課題を有していたが、ワンバスタイプの洗浄装置は、洗浄処理毎に新しい薬液を使用してその都度毎に薬液を使い捨てするため、常にクリーンな状態での洗浄が可能となる（例えば特許文献１、２参照）。このワンバスタイプの洗浄は、より高清浄度の洗浄を必要とする最先端の微細半導体製造プロセスに対して主流になりつつある。
【０００５】
ワンバスタイプの洗浄装置と洗浄方法の一例について、以下図面を使って説明する。図１０は従来のワンバスタイプの洗浄装置を示す概略図であり、図１１はワンバスタイプの洗浄装置を使った場合の洗浄方法を示すフロー図である。図１０に示した洗浄槽１に、まず供給バルブ２を切り替えて超純水３を導入しオーバーフローさせる（図１１（ａ））。次に半導体基板４を洗浄槽１内に入れ、その状態で所定時間経過させる（図１１（ｂ））。次に供給バルブ２を切り替えて薬液５を洗浄槽１内に導入する（図１１（ｃ））。このとき、あらかじめ所定濃度、所定温度に調合した薬液５は直接供給バルブ２を通して洗浄槽１内に供給しても良いし、或いは薬液５と所定温度に加温した超純水３とを供給バルブ２に同時に通すことで所定濃度、所定温度に調合した薬液５を洗浄槽１内に供給することも可能である。薬液５を洗浄槽１内に供給し続けた状態で所定時間経過させ洗浄槽１内を薬液５で置換させた後供給バルブ２を切り替えて薬液５の供給を止める（図１１（ｄ））。この状態で所定時間放置し半導体基板４を薬液５により洗浄する（図１１（ｅ））。所定時間経過後再び供給バルブ２を切り替えて超純水３を供給し半導体基板４を水洗する（図１１（ｆ））。所定の水洗時間経過後洗浄槽１から半導体基板４を取り出して乾燥処理槽に移し（図１１（ｇ））、洗浄槽１内での半導体基板４の薬液処理・水洗処理が終了する。本事例では乾燥処理を別処理槽で行うものを説明したが、洗浄槽１内で乾燥処理まで行う場合もある。
【０００６】
また、洗浄槽についてもパーティクル除去性能向上のため、いろいろな工夫がなされている。
【０００７】
従来の洗浄槽の一例を示す。洗浄槽の母材の内表面にポリテトラフルオロエチレンやポリクロロトリフルオロエチレン、またはテトラフルオロエチレンと少なくとも１種のオレフィン系モノマーとの共重合体等のシート状のフッ素樹脂がライニングされた構造の洗浄槽である。洗浄槽母材の内表面にフッ素樹脂をライニングすることによって、従来はフッ酸に対する耐薬品性のなかった洗浄槽が耐薬品性を備えることになり、さらにフッ素樹脂の厚さを０．０１〜０．７５ｍｍとすることで、超音波に対する耐久性を備えることになり、フッ酸を用いた半導体基板の洗浄にもメガソニック洗浄を適用できることとなる（例えば特許文献３参照）。
【０００８】
もう一つの従来の洗浄槽について図１２を用いてその構造を説明する。先の従来例に示した洗浄槽と同様、フッ酸を含む薬液を用いた洗浄にメガソニック洗浄を適用することを目的としている。母材となる高純度炭素材２０の内表面にシリコン層２１がコーティングされており、母材とシリコン層との間では化学反応が起こり、炭化珪素層２２が自然に形成される。洗浄槽母材２０内表面に形成されたシリコン層２１は、フッ酸を含む薬液に反応しないので、洗浄槽母材２０を溶解することなく、半導体基板を洗浄することができる。さらに、洗浄槽母材２０には高純度炭素材を使用しているので、母材２０と母材内表面にコーティングされたシリコン層２１の境界面では、強い共有性を有する炭化珪素層２２が形成される。仮に、コーティングされたシリコン層２１の表面が自然酸化し、シリコン酸化膜となってフッ酸を含む薬液による洗浄時に削り取られ炭化珪素層２２が現れたとしても、炭化珪素層２２は薬液に対して非常に安定で、それ以上の侵食を食い止めることができるため洗浄槽の寿命も心配する必要はない。また、洗浄槽母材２０に使用されている高純度炭素は、従来使用されていたＰＴＦＥやＰＦＡと比較してはるかに硬度が高い。そのため、超音波の透過性が高くメガソニック洗浄によるパーティクル除去能力が非常に高くなる（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平０９−０９７７７７号公報（第３−４頁、第１、２、３図）
【特許文献２】特開平０９−２１９３８６号公報（第４−７頁、第１図）
【特許文献３】特開平１０−２６１６１１号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献４】特開平１１−１７６７８１号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１０に示したように、ワンバスタイプの洗浄装置では薬液を循環使用しないことを特徴とするため、従来の多層型洗浄装置のような薬液循環ラインにおける濃度調整機構や加熱機構、フィルタリング機構を有しない。このため、あらかじめ所定濃度や所定温度に調整した薬液を洗浄槽に供給するが、薬液消費量を抑えるために洗浄槽内に薬液を一定量置換した後は薬液の供給を止めることとなる。
【００１０】
薬液の供給を止めた後所定時間放置し半導体基板を薬液により洗浄するが、この間洗浄槽内の薬液の温度は徐々に低下していく。図１３は洗浄槽内の液温の経時変化を示したものであるが、薬液温度７０℃にて洗浄槽内に供給したものが、１〜２分経過後で１０℃程度も低下していることが分かる。図１４に経過時間に従って洗浄槽内の液８の熱が徐々に洗浄槽１を通じて外気に逃げていく熱輻射の様子を模式的に示す。液８の熱は、洗浄槽を通過して大気中へ逃げていくため、洗浄時間経過に伴う液温低下は避けられない。洗浄性能は、洗浄に使用する液温に依存するので、液温が低下するということは、洗浄性能も低下しているということである。薬液洗浄時間が長い処理条件ほど、また、洗浄に用いる液温が高い処理条件ほど、この問題が顕著となるため、長時間処理や高温処理が必要な洗浄はワンバスタイプの洗浄装置では行うことができないという問題を有していた。また、洗浄に使用する薬液の温度低下に依存して洗浄性能が徐々に劣化するため、薬液循環式の洗浄と同洗浄性能を得ようとするとより長時間の洗浄を必要とするという問題にもつながっていた。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑み、ワンバスタイプの洗浄装置での液温低下を抑制することにより、これに伴う洗浄性能劣化を抑制し、ワンバスタイプの洗浄装置であっても単時間処理や高温処理を達成できる優れた洗浄槽を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決するために本発明の洗浄槽は、二酸化シリコンを主体とする母材から成る洗浄槽において、洗浄槽の母材に凹凸を付けること、または、二酸化シリコンを主体とする２枚の母材の間に、熱伝導率の低い材料を挿み三層構造とすることを特徴とする。
【００１３】
第一の発明は、洗浄槽の母材表面にサンドブラスト処理を行うことで凹凸を形成、または母材を可溶な薬液で表面処理を行うことで凹凸を形成したことを特徴とする洗浄槽である。
【００１４】
第二の発明は、洗浄槽の母材表面に二酸化シリコン粒子を付加して凹凸を形成したことを特徴とする洗浄槽である。
【００１５】
第三の発明は、洗浄槽母材内部に気泡を含有させて凹凸を形成したことを特徴とする洗浄槽である。
【００１６】
第四の発明は、二酸化シリコンを主体とする２枚の母材の間に、熱伝導率の低い材料を挿み三層構造としたことを特徴とする洗浄槽である。２枚の母材に挿まれる中間層は気体、または液体、または固体、または第二の発明の母材内部に凹凸を有する材料とする。
【００１７】
第五の発明は、凹凸を付けた２枚の洗浄槽母材により、母材より熱伝導率の低い材料を挿んだ三層構造としたことを特徴とする洗浄槽である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、二酸化シリコンを主体とする母材から成る洗浄槽において、洗浄槽の母材表面に凹凸を付けるという構造、若しくは洗浄槽の母材内面に凹凸を付けるという構造とすることで、洗浄槽内の薬液からの熱輻射が軽減されるため、洗浄経過時間に伴う薬液の温度低下が抑制され、その結果、薬液の洗浄性能の劣化を防ぐことができる洗浄槽を提供するものである。
【００１９】
若しくは２枚の母材により、母材より熱伝導率が低い物質を挿む三層構造の洗浄槽とすることで、洗浄槽内の薬液からの熱輻射や、内側母材からの熱伝導が中間層にある熱伝導の小さな材料によって阻まれるため、洗浄時間経過に伴う温度低下が抑制され、その結果、薬液の洗浄性能の劣化を防ぐこととなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の一実施形態の洗浄槽について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は本発明の第一の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の構造と熱輻射の様子を示す概略図である。図１において、１は母材が石英製である洗浄槽、６は外気と接する洗浄槽１の外表面、７は液８と接する洗浄槽１の内表面、８は洗浄槽１内の液、９は洗浄槽１内の液８から輻射・伝導する熱の動き、１０は洗浄槽外表面６に形成した凹凸を示したものである。図１に示したように、本発明の第一の実施形態の特徴は洗浄槽の外表面のみに凹凸構造を持たせたことにある。
【００２２】
ワンバスタイプの洗浄槽を使用して洗浄する場合、従来の技術で説明したように、図１０に示す構成の洗浄装置で、図１１の洗浄方法の手順に従って洗浄が行われる。半導体基板を薬液洗浄するために、図１１（ｅ）記載の内容を行うと、図１４に示すように経過時間に従って洗浄槽内の液８の熱が徐々に洗浄槽１を通じて外気に放散されるが、本発明の場合、図１に示すように洗浄槽１内の液８から輻射・伝導する熱は洗浄槽の外表面まで到達したところで９に示した動きのように、洗浄槽１の外表面６に形成された凹凸１０によって反射するため、或いは凹凸の程度によっては乱反射するため、熱の外気への放散が妨げられる。これにより、外気へ抜けようとした熱は洗浄槽１内へ戻り、さらに液８内へと戻ることとなる。この結果、洗浄経過時間に従って起こる薬液の温度低下が抑制される（図２）。液温低下が抑制されるため、これにより洗浄性能の劣化も抑制されることとなる。
【００２３】
本発明の第一の実施形態の洗浄槽では、外表面のみに凹凸を施し内表面は平滑面としたことにより、洗浄時の薬液や水洗時の超純水が洗浄槽の内表面近傍で乱流になり洗浄効率や水洗効率を悪化させることもない。さらに、所望する外表面のみに部分的に凹凸を形成することにより、例えば洗浄槽の底面にメガソニック振動子を設置して洗浄性能を向上させる場合においても、洗浄槽の底面に凹凸を形成しないようにすれば凹凸によるメガソニックの失活を防止することができる。また別の事例として、洗浄槽に液面検知センサーを接続する場合においても、センサー接続箇所に凹凸処理を施さないようにすれば凹凸によるセンサー誤検知を防止することができる。
【００２４】
洗浄槽外表面における凹凸の形成方法としては、表裏の両面が平滑化した溶融石英（図３（ａ））に対して、その片側の外表面６のみをサンドブラスト処理し石英表面を削り取ることにより形成する（図３（ｂ））。この方法により数μｍ程度の凹凸を形成することができ、かつ、所望する場所に対してのみ容易に凹凸を形成することが可能である。
【００２５】
また、上記方法以外に、母材表面に凹凸を形成する方法として、薬液で母材表面処理を行うこともできる。表面処理にフッ酸を含む薬液、あるいは水酸化カリウム水溶液やアンモニウム水溶液など水酸化イオンを持つアルカリ系薬液を用いることで、母材である二酸化シリコンは溶解され、表面荒れを生じ、これが熱輻射を抑制する凹凸となる。
【００２６】
サンドブラスト処理の場合、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように表面にマイクロクラックが生じるが、これを利用してさらに薬液処理を追加することで、より大きな凹凸を形成することができる。薬液処理としてフッ酸を用いると二酸化シリコンは等方的にエッチングが進み、マイクロクラックのダメージ層が早くエッチングされるため、全体的に丸みを帯びた凹凸となりその大きさは１０μｍ程度にまで拡大する（図４（ｂ））。それに対して、水酸化カリウム水溶液やアンモニウム水溶液などの水酸化イオンを持つアルカリ系薬液処理を行うと異方的にエッチングが進行するため凹凸は元の形状を維持したまま深くなる（図５（ｂ））。このように、サンドブラスト処理と薬液処理を組み合わせることで、凹凸の大きさや形状を制御することが可能である。凹凸形状が大きいほど熱の放散阻害効果も大きくなり薬液の温度低下の抑制効果も大きくなる。
【００２７】
なお、本発明の洗浄槽はワンバスタイプの洗浄槽について説明したが、薬液循環タイプの洗浄槽に適用してもかまわない。その場合も同様に洗浄槽での液温低下が抑制されるため、温度制御が容易になり温度制御にかかる電力も低減される。
【００２８】
以上、図１に示した本発明の第一の実施形態では、洗浄槽の外表面に凹凸を付けることにより、洗浄槽内の薬液からの熱輻射が洗浄槽表面の凹凸で反射して軽減されるため洗浄経過時間に伴う薬液の温度低下が低減しその結果洗浄性能の劣化が抑制することが可能になる。
【００２９】
図６は本発明の第二の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図である。図６において、１は石英製母材の洗浄槽、８は洗浄槽１内の液、９は洗浄槽１内の薬液８から輻射・伝導する熱の動きを示したもの、１１は洗浄槽１の外側に形成した二酸化シリコンからなるシリカ粒子層、である。図６に示したように、本発明の第二の実施形態の特徴は、洗浄槽の外表面にシリカ粒子の層を形成したことにある。
【００３０】
ワンバスタイプの洗浄槽を使用して洗浄する場合、従来の技術で説明したように、図１１の洗浄方法の手順に従って洗浄が行われる。半導体基板を薬液洗浄するために、図１１（ｅ）記載の内容を行うと、図１４に示すように経過時間に従って洗浄槽内の液８の熱が徐々に洗浄槽を通じて外気に放散されるが、本発明の場合、図６に示すように洗浄槽１内の液８から輻射・伝導する熱は、９に示した動きのように、洗浄槽１の外面に形成されたシリカ粒子１１に乱反射し、またシリカ粒子１１間に存在する空気の層に遮られ、熱の外気への放散が妨げられる。この結果、外気へ抜けようとする熱は減少し洗浄槽内に留まるため、洗浄経過時間に従って起こる薬液の温度低下が抑制される（図２）。液温低下が抑制されるため、これにより洗浄性能の劣化も抑制されることとなる。
【００３１】
空気の熱伝導率は０．０２６５Ｗ／（ｍＫ）と、石英の熱伝導率１．３８Ｗ／（ｍＫ）に比べて１桁以上小さいため、シリカ粒子間に存在する空気の層により熱の伝わりが妨げられ、温度低下が抑制されることとなる。なお、シリカ粒子の層の厚さは薄くても効果は得られるが、より大きな効果を得るためには０．５ｍｍ以上が望ましい。
【００３２】
本発明の第二の実施形態の洗浄槽では、所望する洗浄槽面のみに部分的にシリカ粒子層を形成することにより、例えば洗浄槽の底面にメガソニック振動子を設置して洗浄性能を向上させる場合においても、洗浄槽の底面にはシリカ粒子層を使用しないようにすればシリカ粒子層によるメガソニックの失活を防止することができる。また別の事例として、洗浄槽に液面検知センサーを接続する場合においても、センサー接続箇所にシリカ粒子層を形成しないようにすればシリカ粒子層によるセンサー誤検知を防止することができる。
【００３３】
なお、本発明の洗浄槽はワンバスタイプの洗浄槽について説明したが、薬液循環タイプの洗浄槽に適用してもかまわない。その場合も同様に洗浄槽での液温低下が抑制されるため、温度制御が容易になり温度制御にかかる電力も低減される。
【００３４】
以上、図６に示した本発明の第二の実施形態では、洗浄槽の外表面にシリカ粒子の層を形成することにより、洗浄槽内の薬液からの熱輻射や洗浄槽からの熱伝導がシリカ粒子層により阻まれるため、洗浄経過時間に伴う液温低下が減少しその結果洗浄性能の劣化を抑制することが可能になる。さらに第二の実施形態ではシリカ粒子層を吹き付けや塗布などの方法により形成できるため、洗浄槽を成形加工した後においてもシリカ粒子層を形成することができ、もっとも容易に液温低下の高抑制効果を得ることが可能である。
【００３５】
図７は本発明の第三の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図である。図７において、８は洗浄槽１内の液、９は洗浄槽１内の液８から輻射・伝導する熱の動きを示したもの、１２は２枚の母材からなる石英製洗浄槽の内側母材、１３は２枚の母材からなる石英製洗浄槽の外側母材、１４は外側母材１３に含有される気泡、である。図７に示したように、本発明の第三の実施形態の特徴は、気泡未含有の通常母材を内側に、気泡含有母材を外側にして張り合わせたものを洗浄槽の母材に使用したことにある。
【００３６】
ワンバスタイプの洗浄槽を使用して洗浄する場合、従来の技術で説明したように、図１１の洗浄方法の手順に従って洗浄が行われる。半導体基板を薬液洗浄するために、図１１（ｅ）記載の内容を行うと、図１４に示すように経過時間に従って洗浄槽内の液８の熱が徐々に洗浄槽を通じて外気に放散されるが、本発明の場合、図７に示すように液８から洗浄槽の内側母材１２に輻射・伝導する熱は、９に示した動きのように、外側母材１３に含有する気泡１４に遮られ、また、母材と気泡界面で乱反射するため、熱の外気への放散が妨げられる。この結果、外気へ抜けようとする熱は減少し洗浄槽内に留まるため、洗浄経過時間に従って起こる薬液の温度低下が抑制される（図２）。薬液の温度低下が抑制されるため、これにより洗浄性能の劣化も抑制されることとなる。前述したように空気の熱伝導率は石英の熱伝導率に比べて１桁以上小さいため、気泡が含有されていると熱の伝わりが妨げられ、温度低下が抑制されることとなる。なお、気泡の大きさは小さくまた気泡の数は多い方がより大きな効果を得ることができる。しかしながら気泡の数が多すぎると石英母材自体の機械的強度が低下するため、気泡の大きさは数１０〜数１００μｍで、また気泡含有による石英母材自体の密度低下は２割減程度（２．０ｇ／ｃｍ3）に収まるように気泡の数を設定することが望ましい。
【００３７】
本発明の第三の実施形態の洗浄槽では、所望する洗浄槽面のみに部分的に気泡を含有した母材を使用することにより、例えば洗浄槽の底面にメガソニック振動子を設置して洗浄性能を向上させる場合においても、洗浄槽の底面には気泡含有母材を使用しないようにすれば気泡によるメガソニックの失活を防止することができる。また別の事例として、洗浄槽に液面検知センサーを接続する場合においても、センサー接続箇所に気泡含有母材を使用しないようにすれば気泡によるセンサー誤検知を防止することができる。
【００３８】
なお、本発明の洗浄槽はワンバスタイプの洗浄槽について説明したが、薬液循環タイプの洗浄槽に適用してもかまわない。その場合も同様に洗浄槽での液温低下が抑制されるため、温度制御が容易になり温度制御にかかる電力も低減される。
【００３９】
以上、図７に示した本発明の第三の実施形態では、気泡未含有の通常母材を内側に、気泡含有母材を外側にして張り合わせたものを洗浄槽の母材に使用することにより、洗浄槽内の薬液からの熱輻射や洗浄槽の内側母材からの熱伝導が気泡により阻まれるため、洗浄経過時間に伴う液温低下が減少しその結果洗浄性能の劣化を抑制することが可能になる。さらに第三の実施形態では通常母材と気泡含有母材とを張り合わせた母材を使用するため、洗浄槽の成形加工の容易さと液温低下の高抑制効果を両立することができる。
【００４０】
図８は本発明の第四の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図である。図８において、８は洗浄槽内側母材１２内の液、９は洗浄槽１内の液８から輻射・伝導する熱の動きを示したもの、１２は２枚の母材からなる石英製洗浄槽の内側母材、１３は２枚の母材からなる石英製洗浄槽の外側母材、１５は２枚の母材に挿まれた空気層、である。図８に示したように、本発明の第四の実施形態の特徴は２枚の母材により空気を挿み三層構造としたことにある。
【００４１】
ワンバスタイプの洗浄槽を使用して洗浄する場合、従来の技術で説明したように、図１１の洗浄方法の手順に従って洗浄が行われる。半導体基板を薬液洗浄するために、図１１（ｅ）記載の内容を行うと、図１４に示すように経過時間に従って洗浄槽内の液８の熱が徐々に洗浄槽を通じて外気に放散されるが、本発明の場合、図８に示すように液８から洗浄槽の内側母材１２に輻射・伝導する熱は、９に示した動きのように、２枚の母材に挿まれた空気層１５に遮られ、熱の外側母材１３への放散が妨げられる。この結果、外気へ抜けようとする熱は激減し洗浄槽内に留まったままとなるため、洗浄経過時間に従って起こる液温低下が抑制される（図２）。液温低下が抑制されるため、これにより洗浄性能の劣化も抑制され、洗浄性能は処理開始後の状態を維持されることとなる。
【００４２】
３００Ｋにおける母材の熱伝導率は、石英１．３８Ｗ／（ｍＫ）に対して、空気は０．０２６５Ｗ／（ｍＫ）以下と１桁以上小さいため、図８に示す空気層１５のような中間層があると熱の伝わりが妨げられ、液温低下が抑制されることとなる。なお、中間層の厚さは薄くても効果は得られるが、より大きな効果を得るためには１ｍｍ以上が望ましい。また、洗浄槽の強度を保つため、内側母材１２、外側母材１３の厚さは、それぞれ１０ｍｍ以上が望ましい。
【００４３】
ここで、内側母材１２と外側母材１３に挿まれるのは空気としたが、石英やガラスより熱伝導率が低い水素や、ヘリウム、アルゴン、ネオンなどの希ガス、塩素や臭素等のハロゲン系ガスまたは、アセトンや、エタノール等の有機系液体、ポリエチレンや塩化ビニル等の有機系固体でもかまわない。３００Ｋにおける母材の熱伝導率は以下に示す通りである。
【００４４】
気体では、窒素は０．２６０Ｗ／（ｍＫ）、酸素は０．２６７Ｗ／（ｍＫ）、水素は０．１８２Ｗ／（ｍＫ）、ヘリウムは０．１５０Ｗ／（ｍＫ）、アルゴンは０．０１７７Ｗ／（ｍＫ）、ネオンは０．０４９３Ｗ／（ｍＫ）、二酸化炭素は０．０１６６Ｗ／（ｍＫ）、塩素は０．００８９Ｗ／（ｍＫ）、臭素は０．００４８Ｗ／（ｍＫ）、ＣＨ4は０．０３４６Ｗ／（ｍＫ）、ＣＣｌ4は０．００６７Ｗ／（ｍＫ）、ＣＣｌ3Ｆは０．００７９Ｗ／（ｍＫ）、ＣＣｌ2Ｆ2は０．００９７Ｗ／（ｍＫ）、ＣＨＣｌ2Ｆは０．００８６Ｗ／（ｍＫ）であり、これらの熱伝導率は、洗浄槽母材となる石英と比較すると非常に小さいため、母材の中間層に適用すると洗浄槽内の液温低下を抑制することとなる。
【００４５】
液体では、アセトンは０．１６７Ｗ／（ｍＫ）、メタノールは０．２０８Ｗ／（ｍＫ）、エタノールは０．１７２Ｗ／（ｍＫ）、エチレングリコールは０．２５５Ｗ／（ｍＫ）、オクタンは０．１３７Ｗ／（ｍＫ）、ジエチルエーテルは０．１３７Ｗ／（ｍＫ）、トルエンは０．１３９Ｗ／（ｍＫ）、ベンゼンは０．１４９Ｗ／（ｍＫ）、であり、これらの熱伝導率は、洗浄槽母材となる石英と比較すると非常に小さいため、母材の中間層に適用すると洗浄槽内の液温低下を抑制することとなる。
【００４６】
固体では、ポリエチレンは０．２２Ｗ／（ｍＫ）、塩化ビニルは０．１６Ｗ／（ｍＫ）、テフロン（米国デュポン社の登録商標）は０．３０Ｗ／（ｍＫ）、ナイロン６は０．２５Ｗ／（ｍＫ）、シリコーンゴムは０．２０Ｗ／（ｍＫ）、フッ素ゴムは０．１２Ｗ／（ｍＫ）であり、これらの熱伝導率は、洗浄槽母材となる石英と比較すると非常に小さいため、母材の中間層に適用すると洗浄槽内の液温低下を抑制することとなる。
【００４７】
なお、本発明の第三の実施形態として使用した気泡含有材料を三層構造の中間層に使用しても構わない。また、中間層に気体を用いる場合、常温において大気圧より減圧状態とすることで、さらに熱伝導率を下げ、液温低下抑制効果をあげることが可能となる。
【００４８】
本発明の第四の実施形態の洗浄槽では、所望する洗浄槽面のみに部分的に気体を挿み込んだ三層構造を形成することにより、例えば洗浄槽の底面にメガソニック振動子を設置して洗浄性能を向上させる場合においても、洗浄槽の底面に三層構造を形成しないようにすれば挿み込んだ気体によるメガソニックの失活を防止することができる。
【００４９】
なお、本発明の洗浄槽はワンバスタイプの洗浄槽について説明したが、薬液循環タイプの洗浄槽に適用してもかまわない。その場合も同様に洗浄槽での液温低下が抑制されるため、温度制御が容易になり温度制御にかかる電力も低減される。
【００５０】
以上、図８に示した本発明の第四の実施形態では、２枚の母材により空気を挿み三層構造とすることにより、洗浄槽内の薬液からの熱輻射や洗浄槽の内側母材からの熱伝導が、中間層にある熱伝導度の小さい空気により阻まれるため、洗浄経過時間に伴う液温低下が著しく減少しその結果洗浄性能の劣化を抑制することが可能になる。
【００５１】
図９は本発明の第五の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図である。図９において、１２は２枚の母材からなる石英製洗浄槽の内側母材、１３は２枚の母材からなる石英製洗浄槽の外側母材、８は内側母材１２内の液、９は内側母材１２内の液８から輻射・伝導する熱の動きを示したもの、１５は２枚の母材に挿まれた空気層、である。図９に示したように、本発明の第五の実施形態の特徴は２枚の母材により空気を挿み三層構造とし、母材の洗浄槽の液８に接することのない外表面と、中間層に接する母材表面に凹凸を付けたことにある。
【００５２】
外側母材１３は両面にサンドブラスト処理を行い、両面に凹凸１０を形成しておく。内側母材１２は中間層に接する面だけサンドブラスト処理を行い、凹凸１０を形成しておく。この２枚の母材を用いて空気層を中間層として挿み込み三層構造とする。内側母材１２の液８に接する表面は平滑面としておくことで、洗浄時の薬液や水洗時の超純水が洗浄槽の内面近傍で乱流になり洗浄効率や水洗効率を悪化させることもない。
【００５３】
ワンバスタイプの洗浄槽を使用して洗浄する場合、従来の技術で説明したように、図１１の洗浄方法の手順に従って洗浄が行われる。半導体基板を薬液洗浄するために、図１１（ｅ）記載の内容を行うと、図１４に示すように経過時間に従って洗浄槽内の液８の熱が徐々に洗浄槽を通じて外気に放散されるが、本発明の場合、図９に示すように液８から洗浄槽の内側母材１２に輻射・伝導する熱は、９に示した動きのように、まず、内側母材１２の中間層側に設けられた凹凸により、熱輻射が抑制される。さらに、中間の空気層１５に遮られ洗浄槽外側母材１３への熱の放散が妨げられる。さらに外側母材１３の中間層側の凹凸、外表面の凹凸により、熱輻射が抑制されることになる。この結果、外気へ放散される熱は激減し洗浄槽内に留まったままとなるため、洗浄経過時間に従って起こる液温低下が抑制される（図２）。液温低下が抑制されるため、これにより洗浄性能の劣化も抑制され、洗浄性能は処理開始後の状態を維持されることとなる。
【００５４】
本発明の第五の実施形態の洗浄槽では、母材表面に凹凸を形成するためにサンドブラスト処理を行ったが、薬液処理にて凹凸を形成しても構わないし、サンドブラスト処理と薬液処理を組み合わせても構わない。また、シリカ粒子を吹きつけても構わない。液８に接することのない洗浄槽の外側母材１３は、表面に凹凸を形成する代わりに、第三の実施形態に示す気泡含有材料を使用しても構わない。三層構造の中間層として空気を用いたが、これも、第四の実施形態の中に示す、石英より熱伝導率の低い材料であれば気体、液体、固体と特にこだわるものではない。
【００５５】
本発明では、所望する洗浄槽面のみに部分的に気体を挿み込んだ三層構造と凹凸構造を形成することにより、例えば洗浄槽の底面にメガソニック振動子を設置して洗浄性能を向上させる場合においても、洗浄槽の底面に三層構造、凹凸構造をともに形成しないようにすれば挿み込んだ気体や母材表面に形成された凹凸によるメガソニックの失活を防止することができる。
【００５６】
なお、本発明の洗浄槽はワンバスタイプの洗浄槽について説明したが、薬液循環タイプの洗浄槽に適用してもかまわない。その場合も同様に洗浄槽での液温低下が抑制されるため、温度制御が容易になり温度制御にかかる電力も低減される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、半導体基板の洗浄槽に関するものであり基板等の洗浄特性を向上するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図
【図２】本発明の実施形態における洗浄槽温度の時間依存性を示すグラフ
【図３】本発明の第一の実施形態における洗浄槽の凹凸形成方法の一例を示す概略図
【図４】本発明の第一の実施形態における洗浄槽の凹凸形成方法の一例を示す概略図
【図５】本発明の第一の実施形態における洗浄槽の凹凸形成方法の一例を示す概略図
【図６】本発明の第二の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図
【図７】本発明の第三の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図
【図８】本発明の第四の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図
【図９】本発明の第五の実施形態におけるワンバスタイプの洗浄槽の一例を示す概略図
【図１０】ワンバスタイプの洗浄装置を示す概略図
【図１１】ワンバスタイプの洗浄装置を使った場合の洗浄方法を示すフロー図
【図１２】従来の洗浄槽を示す概略図
【図１３】従来のワンバスタイプの洗浄槽を使った場合の洗浄槽温度の時間依存性を示すグラフ
【図１４】従来のワンバスタイプの洗浄槽を示す概略図
【符号の説明】
【００５９】
１  洗浄槽
２  供給バルブ
３  超純水
４  半導体基板
５  薬液
６  洗浄槽外表面
７  洗浄槽内表面
８  洗浄槽内の液
９  洗浄槽１の液から輻射・伝導する熱の動き
１０  母材表面に形成された凹凸
１１  シリカ粒子層
１２  ２枚の母材からなる洗浄槽の内側母材
１３  ２枚の母材からなる洗浄槽の外側母材
１４  母材に含まれる気泡
１５  空気層
２０  高純度炭素からなる洗浄槽母材
２１  シリコン層
２２  炭化珪素層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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