(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の洗浄液を有する洗浄槽に半導体ウェハを浸し、
前記洗浄槽の温度を当該洗浄槽内の水分が蒸発させることができる温度とし、
前記洗浄槽に第２の洗浄液を混合し、
半導体ウェハを洗浄した後、第１の洗浄液および第２の洗浄液を有する廃液を分離槽へ送出し、
前記分離槽において、
当該分離槽の上部から前記廃液を収受し、
収受した廃液から水分を圧力を利用して蒸発させ、
蒸発させた水分を分離槽上部に設けられた水分排出口から排出し、
水分を分離した後の廃液を当該分離槽の下部から前記洗浄槽へ送出する半導体ウェハの洗浄液を回収する方法であって、
前記収受した廃液から水分を圧力を利用して蒸発させる際には、前記廃液を加圧して当該廃液から水分を水蒸気として蒸発させること、
を特徴とする半導体ウェハの洗浄液を回収する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウェハの洗浄液を回収する方法に関するものであり、特に洗浄液の交換回数を減少させることによって洗浄コストを低減させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体ウェハの硫酸洗浄システム１００を図１００を用いて説明する。硫酸洗浄システム１００は、洗浄槽１１、ポンプ１３、フィルター５５を有している。さらに、洗浄槽１１は、硫酸槽２１および廃液槽２３を有している。
【０００３】
硫酸洗浄システム１００による半導体ウェハの洗浄過程を図１００を参照しながら説明する。なお、図１００には、硫酸洗浄システム１００の特徴的な事項を合わせて記載している。
【０００４】
１．硫酸槽２１に硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を入れる。そして、硫酸を設定温度（１００度〜１２０度）まで暖める。硫酸は強い脱水作用を有しており、特に有機物から水素（Ｈ）と酸素（Ｏ）とを２：１の割合で奪う。なお、ここで使用する硫酸は、８９wt％程度のものが使用されている。
【０００５】
２．硫酸に過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を混合する。この時の硫酸と過酸化水素水との混合比は、硫酸：過酸化水素水＝１：１〜１：４である。なお、混合する過酸化水素水は、過酸化水素の３０〜３５％水溶液である。
【０００６】
３．硫酸と過酸化水素水とを混合した混合液に半導体ウェハを浸す。混合液中の硫酸によって、半導体基板上に付着する有機物に脱水反応を起こさせる。これによって、有機物を低分子に分解し、ウェハ上から有機物を取り除く。４．混合液に、さらに過酸化水素水を５００ｃｃ程度追加する。混合した過酸化水素水によって、ウェハ上から混合液中に遊離した低分子有機物を酸化する。これによって、低分子化有機物中の炭素（Ｃ）が酸化され、二酸化炭素（ＣＯ2）となる。
【０００７】
５．適当な時間だけ半導体基板を浸した後、半導体基板を取り出す。６．半導体基板を処理した後の混合液（以下、廃液とする）をフィルター５５へ送出する。
【０００８】
７．フィルター５５で廃液を処理する。フィルター５５では、洗浄槽１１で分解しきれずに、廃液中に残存した有機物を廃液から除去する。図１００に示すように、フィルター５５は、下部から廃液を導入し、上部から処理液を排出する構造となっている。また、上部にはエア抜きが設けられている。また、フィルター５５には、有機物を含んだパーティクルを取り除くための循環フィルターが取付けられている。送られてきた廃液を循環フィルターに通すことによって、廃液中の有機物を取り除く。
【０００９】
８．有機物を含んだパーティクルを循環フィルターで除去し終わった後の処理液を硫酸槽２１へ排出する。
【００１０】
このように硫酸等の洗浄液を再利用することによって、生産性と経済性とを両立させようとしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の硫酸洗浄システムには、以下に示すような問題点がある。硫酸に混合する過酸化水素水は過酸化水素の約３０％水溶液である。したがって、約７０％の水分（Ｈ2Ｏ）を含んでいる。また、有機物を除去する際に使用する硫酸の脱水作用によって、水（Ｈ2Ｏ）が生成される。
【００１２】
このように、最初に使用した硫酸は、洗浄を重ねる度に希釈化されていくことになる。硫酸が希釈化されていくにしたがって、その脱水作用も低下していく。つまり、硫酸洗浄システム１００には、洗浄を重ねる度に洗浄力が弱まっていくという問題がある。
【００１３】
また、弱まった硫酸の脱水作用を回復させるために、定期的（１回〜２０回）に硫酸と過酸化水素水との混合液を交換しなければならないという問題がある。
【００１４】
さらに、硫酸の脱水力が弱まれば有機物を低分子化することができない。この低分子化できなかった有機物を過酸化水素水で完全に酸化することは難しい。つまり、廃液中に多数の完全に酸化されなかった有機物が残存することになる。
【００１５】
この有機物を廃液中から除去する役目を果たすのが、フィルター５５の循環フィルターである。循環フィルターは、ある一定期間使用するとトラップした有機物のために目づまりが生じる。したがって、循環フィルターを定期的（３〜６か月）に交換しなければならないという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、半導体ウェハに対する洗浄効果を一定の水準に維持しつつ、洗浄液の交換回数を低減することができる半導体ウェハの硫酸洗浄方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１にかかる半導体ウェハの洗浄方法は、第１の洗浄液を有する洗浄槽に半導体ウェハを浸し、洗浄槽に第２の洗浄液を混合し、半導体ウェハを洗浄した後、第１の洗浄液および第２の洗浄液を有する廃液を分離槽へ送出し、前記分離槽において、当該分離槽の上部から前記廃液を収受し、収受した廃液から水分を圧力を利用して蒸発させ、蒸発させた水分を分離槽上部に設けられた水分排出口から排出し、水分を分離した後の廃液を当該分離槽の下部から前記洗浄槽へ送出する半導体ウェハの洗浄液を回収する方法であって、前記収受した廃液から水分を圧力を利用して蒸発させる際には、前記廃液を加圧して当該廃液から水分を水蒸気として蒸発させる。
【００１８】
これにより、第１の洗浄液をほぼ最初の濃度で再度回収することができる。したがって、半導体ウェハに対する洗浄効果を一定の水準に維持することができる。また、第１の洗浄液の交換回数を低減することができる。したがって、半導体ウェハの洗浄コストを低減することができる。
【００１９】
また、これにより、廃液を分離槽へ送出する際にかける圧力によって、分離槽内で水分を蒸発させることができる。したがって、新たな機器を追加せずとも水分を蒸発させることができる。
【００２０】
ここで、請求項にかかる各構成要素と実施例における構成要素との対応関係を示す。第１の洗浄液は硫酸に、洗浄層は硫酸層２１に第２の洗浄液は、過酸化水素水に、分離層はフィルター層１５に、水分排出口はエア抜き口Ｈ２にそれぞれ対応する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる洗浄方法を利用した半導体基板の硫酸洗浄システム１を以下において説明する。なお、半導体ウェハの硫酸洗浄システム１（以下、硫酸洗浄システム１とする。）は、本発明にかかる洗浄方法を使用した実施例の一つにすぎず、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
硫酸洗浄システム１の概略図を図１に示す。硫酸洗浄システム１は、洗浄槽１１、ポンプ１３、フィルター１５を有している。さらに、洗浄槽１１は、硫酸槽２１および廃液槽２３を有している。
【００２３】
硫酸洗浄システム１は、次のａ）〜ｇ）の特徴を有している（図１参照）。なお、特徴ａ）〜ｄ）は洗浄槽１１に関するもの、特徴ｅ）〜ｇ）はフィルター１５に関するものである。
【００２４】
ａ）硫酸濃度：９５wt％
ｂ）半導体ウェハ浸水前には硫酸のみ
ｃ）半導体ウェハ浸水時に追加する過酸化水素水量：１００〜８００ｃｃ
ｄ）設定温度：１３０℃〜１８０℃
ｅ）フィルター１５における廃液の導入：上側
ｆ）フィルター１５におけるエア抜きの設置場所：上部
ｇ）エア抜きからの排出量：２０〜２００ｃｃ／バッチ
これらａ）〜ｇ）の特徴について以下で解説する。
【００２５】
１．洗浄槽１１における特徴ａ）〜ｄ）について
ａ）硫酸濃度：９５wt％
まず、半導体ウェハを洗浄する際に使用する硫酸の濃度を９５wt％以上とすることによって、硫酸への水の混入を避けることができる。また、このように高濃度の硫酸を使用することによって、半導体ウェハ上に付着する有機物の除去能力を高くすることができる。
【００２６】
ｂ）半導体ウェハ浸水前には硫酸のみ
従来は、この段階で硫酸と過酸化水素水とを混合していた。しかし、本実施形態においては、まず硫酸のみによる有機物除去を行なうようにしている。このように、有機物除去工程と有機物分解工程とを分離することによって、混合する過酸化水素水の量を少なくすることができる。ここで使用する過酸化水素水は、従来と同様に過酸化水素の３０〜３５％水溶液である。したがって、使用する過酸化水素水を極力少なくすることによって、硫酸に混入する水の量を少なくすることができる。
【００２７】
ｃ）半導体ウェハ浸水時に追加する過酸化水素水量：１００〜８００ｃｃ
前述のように有機物除去工程と有機物分解工程とを分離したことによって、使用する過酸化水素水の量を従来より少なくすることができる。
【００２８】
ｄ）設定温度：１３０℃〜１８０℃
洗浄槽１１の設定温度を１３０度〜１８０度にすることによって、使用する硫酸の温度も、従来より高くすることができる。これによって、硫酸の有機物分解能力および脱水力も向上するので、有機物をほぼ完全に低分子化することができる。この低分子化した有機物を、過酸化水素水によって完全に酸化することができる。
【００２９】
つまり、廃液（洗浄後の硫酸および過酸化水素水）には、有機物を含んだパーティクルがほとんど存在しなくなる。これよって、廃液の再利用が行ないやすくなる。また、後に使用するフィルター１５の処理負担を軽減することができる。
【００３０】
さらに、有機物分解工程では過酸化水素水を使用するため、過酸化水素水に含まれている水は硫酸に混入することになる。そこで、硫酸槽２１の温度を水を蒸発させることができる温度以上にすることによって、混入した水を蒸発させ、硫酸の濃度低下を抑えている。
【００３１】
２．フィルター１５における特徴ｅ）〜ｇ）について
フィルター１５の構造を図２および図３を用いて説明する。なお、図２はフィルター１５の正面図を、図３は上面図を示している。フィルター１５は、本体部Ｂ、導入口Ｈ１、エア抜き口Ｈ２、排出口Ｈ３を有している。
【００３２】
本体部Ｂは、その上部に廃液を導入するための導入口Ｈ１を有している。この導入口Ｈ１には、導入菅Ｐ１が接続されている。導入菅Ｐ１は、廃液槽２３と接続されている（図１参照）。
【００３３】
また、フィルター１５は、上部にエア抜き口Ｈ２を有している。このエア抜き口Ｈ２には、エア抜き菅Ｐ２が接続されている。さらに、エア抜き菅Ｐ２にはバルブが設置されている（図示せず）。このバルブを開閉することによって本体部Ｂ内に溜まった気体を外部へ排出する。エア抜き口Ｈ２は、多く気体を排出できるように、従来のエア抜き口よりも大きく造られている。
【００３４】
さらに、フィルター１５は、その下部に処理液（フィルター処理を施した廃液）を排出するための排出口Ｈ３を有している。この排出口Ｈ３には、排出菅Ｐ３が接続されている。排出菅Ｐ３は、硫酸槽２１に接続されている。
【００３５】
さらに、フィルター１５は、内部に循環フィルターを有している（図示せず）。この循環フィルターに廃液を通すことによって、廃液中に存在する分解されなかったパーティクルを除去する。
【００３６】
ｅ）フィルター１５における廃液の導入：上側
廃液槽２３から排出された廃液は、ポンプからの圧力によって導入菅Ｐ１内を流れる。導入菅Ｐ１を流れてきた廃液は、導入口Ｈ１から本体部Ｂ内へ導入され、本体部Ｂ内に貯蔵される。
【００３７】
廃液は、硫酸、分解されなかったパーティクル、過酸化水素水、水等を含んでいる。本体部Ｂ内に貯蔵された廃液は、時間がたつにつれ、硫酸と水とに分離する。これは、硫酸と水との間に、比重差が存在するからである。
【００３８】
このように、廃液の導入口Ｈ１をフィルター１５の上部に設けることによって、硫酸と水との分離が容易となり、以下に示すように水を蒸発させ、硫酸のみを得ることができる。
【００３９】
ｆ）フィルター１５におけるエア抜きの設置場所：上部
ｇ）エア抜きからの排出量：２０〜２００ｃｃ／バッチ
廃液をフィルター１５へ送出する際には圧力がかけられている。この圧力によって、本体部Ｂで分離した水を水蒸気化させることができる。そして、水蒸気化させた水をエア抜き菅Ｐ２から外部へ排出する。本実施形態に示すように、エア抜き口Ｈ２をフィルター１５の上部に設けたことによって、水蒸気化させた水を外部に排出することが可能となった。
【００４０】
また、従来より大きなエア抜き口Ｈ２を設けるようにしたことによって、エア抜き口からの水分の排出量を２０〜２００ｃｃ／バッチまで向上させることが可能となった。
【００４１】
硫酸と水分とを分離し、水分を水蒸気化して除去した廃液を循環フィルターに通す。循環フィルターを通す廃液中の主な成分は、硫酸およびパーティクルである。循環フィルターによって、廃液中に残存するパーティクルを除去する。これによって、廃液から水およびパーティクルを除去することができ、ほぼ硫酸のみを回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる半導体ウェハの洗浄方法を利用した実施例の一つである硫酸洗浄システム１を示す図である。
【図２】図１に示す硫酸洗浄システムで使用する洗浄槽１５の正面図である。
【図３】図１に示す硫酸洗浄システムで使用する洗浄槽１５の上面図である。
【図４】従来の半導体ウェハの硫酸洗浄システム１００を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・・硫酸洗浄システム
１３・・・・・洗浄槽
１５・・・・・フィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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