(57)【要約】      （修正有）【課題】洗浄容器への液体の供給や排出が容易で、かつ高温高圧で高周波超音波トランスデューサを作動できる半導体ウェーハ高周波超音波洗浄容器を提供する。【解決手段】半導体ウェーハを洗浄するための高周波超音波洗浄容器１０において、洗浄チャンバ１６は上チャンバ壁１１と、底チャンバ壁１２と、チャンバ側壁１４とで形成され、前記洗浄チャンバ１６内には半導体ウェーハを支持するための台２０を前記底チャンバ壁１２から上方向に伸張させるとともに、高周波超音波トランスデューサー４０を収納するトランスデューサー・ハウジング３０を配置し、大気圧で電気ケーブル２５を高周波超音波トランスデューサー４０に接続するための電気導管２４を前記上チャンバ壁１１を貫通して設ける。【選択図】図２
2005203769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハを洗浄するための高周波超音波洗浄容器において、
上チャンバ壁と、
底チャンバ壁と、
前記上チャンバ壁と前記底チャンバ壁との間に伸張して洗浄チャンバを形成している側壁と、
前記洗浄チャンバ内に備えられている高周波超音波トランスデューサーと、
前記半導体ウェーハを支持するための、前記底チャンバ壁から上方向に伸張している台と、
電気ケーブルを大気圧で前記高周波超音波トランスデューサーに接続するための、前記洗浄容器を貫通して設けられている電気導管と、を備えている高周波超音波洗浄容器。
【請求項２】
前記洗浄チャンバ内に設けられ、前記高周波超音波トランスデューサーを保持するように作られているトランスデューサー・ハウジングを更に備えている、請求項１に記載の高周波超音波洗浄容器。
【請求項３】
前記電気導管は、前記上チャンバ壁を貫通して設けられている第１電気ケーブルポートと、前記トランスデューサー・ハウジングを貫通して設けられている第２電気ケーブルポートとを備えている、請求項２に記載の高周波超音波洗浄容器。
【請求項４】
前記トランスデューサー・ハウジングは、上ハウジング壁と、底ハウジング壁と、前記両壁の間に伸張する内側壁及び外側壁とで形成されており、前記第２電気ケーブルポートは、前記上ハウジング壁を貫通して設けられている、請求項３に記載の高周波超音波洗浄容器。
【請求項５】
前記内側壁は円筒形であり、前記外側壁も円筒形である、請求項４に記載の高周波超音波洗浄容器。
【請求項６】
前記第１電気ケーブルポートと前記第２電気ケーブルポートは、密閉スリーブを使って連結され前記電気導管を形成している、請求項４に記載の高周波超音波洗浄容器。
【請求項７】
前記密閉スリーブは円筒形である、請求項６に記載の高周波超音波洗浄容器。
【請求項８】
前記洗浄チャンバは、二酸化炭素を受け入れるように作られている、請求項１に記載の高周波超音波洗浄容器。
【請求項９】
前記高周波超音波トランスデューサーは、高周波超音波エネルギーを超臨界状態の前記二酸化炭素に伝えるように作られている、請求項８に記載の高周波超音波洗浄容器。
【請求項１０】
前記電気導管は、前記超臨界状態の二酸化炭素と隔離されている、請求項９に記載の高周波超音波洗浄容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波超音波エネルギーを使用して資材、特に半導体ウェーハを洗浄する洗浄容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハを加工する際には、半導体ウェーハの表面から汚染物質を取り除く必要がある。これら汚染物質は、粒子状の有機又は無機物質で構成されており、超音波(ultrasonic)エネルギー（２０−２００キロヘルツ）を使って除去されている。例えば、半導体ウェーハを液体に浸し、液体を作動媒体として使用して、そこに超音波エネルギーを加える。超音波エネルギーは、液体にキャビテーションを起こし、その結果、真空の気泡が形成され、次いで気泡は崩壊する。作動媒体内のこれら気泡の形成と崩壊によってエネルギーが放出され、このエネルギーによって作動媒体が攪拌される。作動媒体の攪拌は、半導体ウェーハから大きな粒子を取り除くには十分である。
【０００３】
しかしながら、非常に小さい粒子を取り除くには、真空気泡の形成と崩壊によって放出されるエネルギーが引き起こす攪拌では不十分である。従って、超音波エネルギーの代わりに、高周波超音波(megasonic)エネルギー（２００−２０００キロヘルツ）が使用されている。例えば、高周波超音波エネルギーは、作動媒体として使用される液体にキャビテーションを起こさせない。従って、作動媒体を通して高周波超音波エネルギーを送り、半導体ウェーハに直接印加することができる。高周波超音波エネルギーを直接印加すると、小さな粒子を取り除くのに効果的である。
【０００４】
しかしながら、作動媒体として液体を用いると、洗浄容器を満たすのが難しい。一般的に、液体は粘性が高く、従って洗浄容器を満たすには相当な時間を要する。更に、洗浄処理が完了したとき、洗浄容器から液体を出すのに相当な時間が必要になる。
【０００５】
従って、作動媒体として液体ではなく超臨界流体を使って半導体ウェーハの表面を洗浄するための、高周波超音波エネルギーを使用する洗浄容器が必要とされている。
更に、作動媒体を、洗浄容器内で超臨界流体に変える必要がある。例えば、液体の代わりに気体を使えば、洗浄容器を、短時間で一杯にし空にすることができ、洗浄容器を臨界圧力以上に上げて、臨界圧力で気体を超臨界流体に変えることができる。
【０００６】
更に、洗浄容器は高温高圧で作動するので、高周波超音波エネルギーを作る高周波超音波トランスデューサーにアクセスできるようにする必要がある。高周波超音波トランスデューサーは、洗浄容器内に配置されているので、高周波超音波エネルギートランスデューサーに電力供給するのに高圧の電気フィードスルーが用いられている。しかしながら、高圧の電気フィードスルーは高価なので、高周波超音波トランスデューサーの保守が難しくなる。従って、大気圧で高周波超音波トランスデューサーにアクセスできる必要がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
高周波超音波(megasonic)洗浄容器は、半導体ウェーハを洗浄するために設けられており、上チャンバ壁と、底チャンバ壁と、前記上チャンバ壁と前記底チャンバ壁の間に伸張して洗浄チャンバを形成している側壁と、前記洗浄チャンバ内に設けられている高周波超音波トランスデューサーと、半導体ウェーハを支持するために前記底チャンバ壁から上方向に伸張している台と、電気ケーブルを大気圧で前記高周波超音波トランスデューサーに接続するために洗浄容器を貫通して設けられている電気導管とを備えている。
【０００８】
高周波超音波洗浄容器は、更に、洗浄チャンバ内に設けられ、前記高周波超音波トランスデューサーを保持するように作られているトランスデューサー・ハウジングを備えている。或る実施形態では、電気導管は、上チャンバ壁を貫通して設けられている第１電気ケーブルポートと、トランスデューサー・ハウジングを貫通して設けられている第２電気ケーブルポートとを備えている。
【０００９】
トランスデューサー・ハウジングは、上ハウジング壁と、底ハウジング壁と、それらの間に伸張している内側壁及び外側壁とで構成されており、第２電気ケーブルポートは、前記上ハウジング壁を貫通して設けられている。
【００１０】
或る実施形態では、第１電気ケーブルポートと第２電気ケーブルポートは、密閉スリーブを使って連結され、電気導管を形成している。電気導管は、洗浄チャンバ内に入っている超臨界二酸化炭素から隔離されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１と図２では、半導体ウェーハの表面を洗浄するための洗浄容器全体を参照番号１０で示している。洗浄容器は、上チャンバ壁１１と、底チャンバ壁１２と、チャンバ側壁１４とで形成されている。上チャンバ壁１１と、底チャンバ壁１２と、チャンバ側壁１４とが一体となって、洗浄チャンバ１６を画定している。
【００１２】
半導体ウェーハを載せるように作られている台２０は、洗浄チャンバ１６内で底チャンバ壁１２から上方向に伸張している。チャンバ側壁１４は、分割して、上チャンバ壁１１と共に蓋を形成し、底チャンバ壁１２と共に底を形成するようにしてもよい。蓋は、洗浄チャンバへアクセスするため、底に対して（閉位置から開位置まで）垂直方向に調整することができる。その後、半導体ウェーハを台２０上に配置し、蓋を底に対して（開位置から閉位置まで）垂直方向に調整し、洗浄処理を開始する。洗浄処理が完了した後で、蓋を底に対して（閉位置から開位置まで）垂直方向に調整し、再び洗浄チャンバ１６にアクセスできるようにする。
【００１３】
第１電気ケーブルポート２１は、上チャンバ壁１１を貫通して伸張し、洗浄容器１０の外側と洗浄チャンバ１６の間に連通を形成している。以下に論じるように、第１電気ケーブルポート２１は、第２電気ケーブルポート２２と連結され、電気導管２４を形成している。電気導管２４を通して、電気ケーブル２５を洗浄容器１０内に導けるようになっている。流体入口２８も、上チャンバ壁１１を貫通して伸張している。流体入口２８は、配管（図示せず）に接続され、作動媒体を洗浄チャンバ１６に搬送するのに用いられる。
【００１４】
トランスデューサー・ハウジング３０は、洗浄チャンバ１６内に配置されている。トランスデューサー・ハウジング３０は、リング状であり、上ハウジング壁３１と底ハウジング壁３２を有している。上ハウジング壁３１と底ハウジング壁３２の間に、内側円筒形壁３３と外側円筒形壁３４が伸張している。上ハウジング壁３１と、底ハウジング壁３２と、内側及び外側円筒形壁３３及び３４によって空洞３６が画定され、トランスデューサー・ハウジング３０を貫通する円筒形穴３８が、内側円筒形壁３３によって形成されている。
【００１５】
作動媒体は、二酸化炭素（ＣＯ2）であり、最終的に洗浄チャンバ１６の内で超臨界ＣＯ2に変えられる。例えば、気体ＣＯ2が、大気圧を超える圧力で洗浄チャンバ１６に入る。気体ＣＯ2は、流体入口２８を通り、トランスデューサー３０の周りに送られ、円筒形穴３８へ流れる。気体ＣＯ2の粘性は、液体ＣＯ2の粘性より相当に低いので、気体ＣＯ2は、比較的短い時間で洗浄チャンバ１６を満たすことができる。洗浄チャンバ１６を満たした後、洗浄チャンバ１６内の圧力と温度を、ＣＯ2の臨界圧力（７２．９気圧）と臨界温度（３１．３℃）以上に上げることにより、気体ＣＯ2を超臨界ＣＯ2に変える。作動の間、作業流体は、臨界圧力と臨界温度を超える圧力と温度に保持され、超臨界ＣＯ2は、以下に論じるように、高周波超音波(megasonic)エネルギーを伝導できるほど高密度になる。更に、幾つかの有機材料は、超臨界ＣＯ2に溶ける。結果的に、超臨界ＣＯ2は、そのような有機材料を半導体ウェーハの表面から取り除くことができる。
【００１６】
高周波超音波(megasonic)トランスデューサー４０は、空洞３６内に備えられている。高周波超音波トランスデューサー４０はリング状で、２００から２０００キロヘルツの高周波振動の形で高周波超音波エネルギーを作り出す。作動の間、これらの高周波振動は、トランスデューサー・ハウジング３０を通して下方向に送られ、台２０上方の作動媒体を励起する。高周波振動は、トランスデューサー・ハウジング３０から作動媒体に伝達され、作動媒体内に一連の圧力波を作り出す。これらの圧力波は、超臨界ＣＯ2によって伝えられ、台２０と、台２０に載っている半導体ウェーハに向けて下方向に送られる。これらの圧力波は、半導体ウェーハの表面に印加されると、残っている粒子状物質を取り除く。作動媒体は、洗浄容器１０が作動している間は超臨界ＣＯ2なので、一部の有機物質は超臨界ＣＯ2に溶解するし、残りの粒子材料は、超臨界ＣＯ2が伝導する高周波超音波エネルギーで取り除かれる。
【００１７】
有機材料を溶解し、残っている粒子材料を取り除いた後、これらの汚染物質を含んでいる作動媒体は、最終的に流体入口２８を通して排出される。しかしながら、排出の前に、洗浄チャンバ１６内の圧力と温度は、臨界圧力と臨界温度以下に下げられる。その結果、超臨界ＣＯ2は気体ＣＯ2に変わり、気体ＣＯ2（先に述べた汚染物質を含んでいる）は、流体入口２８を通して洗浄チャンバ１６から排出される。先に述べたように、気体ＣＯ2の粘性は、液体ＣＯ2の粘性より相当に低く、従って、気体ＣＯ2は、比較的短時間で洗浄チャンバ１６から排出することができる。
【００１８】
高周波超音波トランスデューサー４０は、作動させるのに電力を供給する必要がある。そのため、第２電気ケーブルポート２２が上ハウジング壁３１を貫通して設けられ、電気ケーブル２５を空洞３６内へ通せるようになっている。例えば、円筒形密閉スリーブ４２が、上チャンバ壁１１と上ハウジング壁３１の間に設けられている。円筒形密閉スリーブ４２は、第１電気ケーブルポート２１及び第２電気ケーブルポート２２と共に、電気導管２４を形成している。更に、円筒形密閉スリーブ４２は、電気導管２４を、洗浄チャンバ１６内に供給される圧力に対して密閉し、それによって、電気導管２４を通して大気圧で高周波超音波トランスデューサー４０にアクセスできるようにしている。その結果、高圧の電気フィードスルーは必要なくなり、電気ケーブル２５を、大気圧で高周波超音波トランスデューサー４０に接続することができる。
【００１９】
ここに説明している実施形態は一例に過ぎず、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく変更及び修正を加えることができるであろう。そのような全ての変更及び修正は、以上説明したように本発明の範囲に含まれるものとする。上記実施形態は、何れも、代替案の１つに過ぎず、組み合わせることもできる旨理解頂きたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】洗浄容器の外側の斜視図である。
【図２】図１の線２−２に沿う洗浄容器の断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿う洗浄容器の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  洗浄容器
１１  上チャンバ壁
１２  底チャンバ壁
１４  側壁
１６  洗浄チャンバ
２０  台
２１、２２  電気ケーブルポート
２４  電気導管
２５  電気ケーブル
３０  トランスデューサー・ハウジング
３１  ハウジングの上壁
３２  ハウジングの底壁
３３  ハウジングの内側壁
３４  ハウジングの外側壁
４０  高周波超音波洗浄容器
４２  密閉スリーブ
【図１】
2005203769.tif 000003
【図２】
2005203769.tif 000004
【図３】
2005203769.tif 000005
【外国語明細書】
2005203769000001.pdf