枚葉式洗浄（シングルウェハ洗浄）とは
枚葉式洗浄とは、ウェーハを1枚ずつ回転させながら、薬液と純水をノズルから供給して洗浄する方式です。 1枚ごとに新しい薬液を使うため、汚染はその1枚かぎりで排出されます。
枚葉式が解く課題は、薬液の共有です。複数枚をまとめて薬液槽へ浸すバッチ式では、槽の中の薬液を全枚が共有します。SCREENの技術ガイド「洗浄工程」は、ウェットステーションを薬液の槽と純水の槽が並んだ装置と位置づけ、通常50枚のウェーハをまとめて浸すと述べています。あるウェーハから溶け出した汚染は槽の中に残り、同じ槽を通る他のウェーハへ回ります。槽を通った枚数が増えるほど薬液の汚れも増えるため、初めの1枚と最後の1枚では薬液の状態が別になります。SEAJの用語集は、この持ち回りをクロスコンタミネーションとして、配線工程の銅付きウェーハを洗った槽で別のウェーハを洗うと銅汚染が生じる例で示しています。
枚葉式では、1枚ごとに新しい薬液を供給します。回転するウェーハの上へノズルから薬液を落とし、遠心力で表面に広げて排出します。一度使った薬液はそのまま装置の外へ抜けるため、汚染はその1枚のところで止まります。薬液を流す時間、供給量、薬液の切り替え順も、1枚ごとに設定します。関東化学の技術誌に載った荏原製作所の今井正芳による記事は、CMPの後の洗浄について、パーティクルを浮かせる作用が薬液による微量エッチングのリフトオフと物理作用の組み合わせであり、近年の微細な構造ではエッチングが制限されるため物理作用に頼る場合が多く、薬液は補助的な役割になると述べています。
SCREENは公式製品ページで枚葉式洗浄装置SU-3400を公開しており、製品一覧ではスピンプロセッサSP-2100、および薬液によるエッチングと洗浄の機能にブラシ洗浄機能を組み合わせたハイブリッド型のスクラバーSB-3300を掲載しています。したがって枚葉式は、薬液だけでなく物理的な力を組み合わせる構成も取れます。
スループットは、チャンバの数で作ります
Section titled “スループットは、チャンバの数で作ります”枚葉式の生産性は、1枚あたりの速さよりチャンバの数で決まります。SCREENはSU-3400の日本語ページで、最大24チャンバを6段×4タワー構造で搭載し、搬送ロボットとチャンバ構成と配置の改善によって毎時1,200枚という枚葉式洗浄装置分野で世界最高水準の実用スループットを実現したとし、バッチ式にも迫る生産性だとしています。同社は1983年に枚葉式洗浄装置を開発して以来、ウェーハ上の気液界面の制御を追い続けてきたとも書いています。
バッチ側も数字を出しています。東京エレクトロンはEXPEDIUSシリーズの製品ページで、一度に最大50枚のウェーハをバッチで洗える装置として、酸化拡散前洗浄やポストエッチクリーニング、レジスト剥離に加えて3D NAND向けの酸化膜と窒化膜の高選択ウェットエッチングを挙げ、EXPEDIUS-iでは従来装置に比べてスループットを150 %向上させて毎時1,000枚に達したとしています。同社はCELLESTAシリーズで、CELLESTA-iが最大20ユニットの洗浄チャンバー搭載に対応し、1 m²あたりの生産性は世界最高水準だとしています。SCREENはSB-3300で、4段積みタワー構造と16チャンバによって、ウェーハの反転を含む裏面洗浄で毎時700枚を実現したとしています。
現場では何を測り、どう動かすのか
Section titled “現場では何を測り、どう動かすのか”第一のつまみはチャンバ間差です。SCREENはSU-3300で、チャンバ内の気流を高精度に制御するASCという新技術がチャンバ間差の低減に寄与するとし、チャンバ内の温度と湿度を常に最適な状態にコントロールするとしています。20台を超えるチャンバが並ぶ装置では、面内分布と枚数間のばらつきに加えて、どのチャンバを通ったかという第3のばらつきが乗ります。装置間差の管理と同じ作業を、1台の中でも行う形になります。
第二のつまみは物理力の当て方です。関東化学の技術誌に載った荏原製作所の記事は、接触式のロールブラシに筒状のPVAスポンジを使い、ウェーハ接触部に多数の円形のノジュールが当たる構造だとしたうえで、ロールに一度付いたパーティクルが再付着する場合があるため、中央からエッジへ一方通行で掃くペンシルブラシを後段の仕上げに組むと述べています。同記事は非接触式について、超音波洗浄が溶存気体のキャビテーションでパーティクルを剥がす一方、出力パワーと周波数帯によってはCMP後の表面にダメージを与える場合があるとし、二流体ジェット洗浄は高速で微細な液滴の変形エネルギーでパーティクルを弾き飛ばすとしています。SCREENはSB-3300で、薬液の供給とブラシ洗浄を同時に行う機能を業界初として挙げ、緻密なノズル動作と薬液吐出制御によるコントロールエッチングで高精度な面内均一性とウェーハの反り抑制に寄与するとしています。
第三のつまみは乾燥とリンスです。SCREENの技術ガイドは、遠心力で水を振り切るスピンドライヤの乾燥時間が短い一方で、回転中のウェーハと空気の摩擦による静電気と、脱水の後に残るウォーターマークが起きやすいとし、IPAベーパドライヤはその心配が小さい代わりにアルコールガスの引火リスクを持つため装置の設計と運用に注意が要るとしています。SEAJの用語集は、300〜1000 rpmで水平回転させながら純水とIPA蒸気のノズルを中心から半径方向へ動かすRotagoni乾燥法で、遠心力とマランゴニ効果によって純水のキャリオーバー層が20秒程度で除去されると記し、スピン乾燥より回転数が低く、ウェーハ上部に高速の乱流ができにくいため雰囲気汚染を受けにくいとしています。荏原製作所の記事も、純水リンス中はゼータ電位の相対的な電位が変わって付着を防ぐ作用が薄れるため、純水の流速を速くする必要があると述べています。
何を差し出すことになるのか
Section titled “何を差し出すことになるのか”第一に、床と価格を差し出します。同じ枚数を洗うには、チャンバの数を増やします。SCREENがSU-3400で、SU-3300と同じ24チャンバのままフットプリントを30 %削減した点を先頭の特長に挙げ、東京エレクトロンがCELLESTA-iで1 m²あたりの生産性を指標に据えるのも、この床の取り合いが厳しいためです。
第二に、有機廃液が増えます。SCREENグループの技術ハイライトは、微細化に伴ってパターン倒壊を防ぐためにIPAの使用量が増加し、IPAと水の混合廃液が廃液の後始末にかかる環境負荷とコストの原因になっていると述べ、微細孔を持つ膜の分子ふるい効果でIPAと水を分離する技術に取り組んでいるとしています。同記事は、当初は実験とシミュレーションに20 %程度の誤差があったものを、条件の最適化と温度管理の精緻化で数 %まで縮めたとしています。1枚ずつ乾かす方式は、乾燥の質を上げるほど有機溶剤の消費が伸びます。
第三に、薬液の使用量そのものは工夫で取り返す領域になります。SCREENはSU-3400で、洗浄ノズルの改良と効率的な薬液循環システムによって薬液の使用量を大幅に節減し、全自動気流制御による排気流量の削減も合わせて、装置使用時の環境負荷を20 %低減したとしています。東京エレクトロンはCELLESTA-i MDで薬液のリサイクル機能を向上させたとし、CELLESTA MS2では両面同時洗浄で単位面積当たりの生産性を従来装置比1.5倍以上にしたとしています。バッチ側も、SCREENのFC-821Lがハーフピッチ搬送で槽を小型化して薬液と純水の使用量を削減し、1つの槽で薬液と水洗を行うワンバス方式によって、微細パターン内部までの濡れ性と自然酸化膜の抑制を両立させ、5種類の薬液を1槽で使えるとしています。
第四に、1枚あたりの時間は伸びます。バッチ式は50枚を1回で洗い、枚葉式は1枚ずつ洗います。SCREENの技術ガイドは、バッチ洗浄装置の利点を生産性の高さと1枚あたりの洗浄コストの安さとし、枚葉洗浄装置の特長を多品種少量生産への向きとしたうえで、実際の半導体工場ではコストと目的に合わせて両者を使い分けるのが一般的だと述べています。厚い膜を長い時間かけて洗う用途では、いまもバッチ式が使われます。
この用語に対応する装置と製造メーカー
Section titled “この用語に対応する装置と製造メーカー”関連するデータ・ツール
Section titled “関連するデータ・ツール”- 洗浄・表面処理の工程ページ ── 工程分類と、この工程に接続している公開求人
- 洗浄の求人一覧 ── 現在この工程で募集している企業
- 装置カタログDB ── 公式製品ページ単位のメーカーと製品family
よくある質問（FAQ）
Section titled “よくある質問（FAQ）”枚葉式洗浄とは何ですか？
ウェーハを1枚ずつ回転させながら、薬液と純水をノズルから供給して洗浄する方式です。複数枚をまとめて薬液槽へ浸すバッチ式に対して、1枚ごとに条件を作れる点が特徴になります。
バッチ式と何が違いますか？
薬液を共有するかどうかが違います。SCREENの技術ガイドは、ウェットステーションで通常50枚をまとめて槽へ浸すと述べています。槽の薬液を全枚が共有するため、あるウェーハから出た汚染が他へ回ります。枚葉式では1枚ごとに新しい薬液を供給するため、汚染はその1枚かぎりで排出されます。
枚葉式の利点は何ですか？
枚数間のばらつきが小さくなること、薬液の使用量を抑えやすいこと、薬液を流す時間や供給量を1枚ごとに変えられることです。微細化が進むほど、1枚ごとに条件を細かく作れる利点が大きくなります。
1台でどのくらい洗えますか？
SCREENは日本語の公式製品ページで、SU-3400が最大24チャンバの6段×4タワー構造によって毎時最大1,200枚を実現したとしています。東京エレクトロンはCELLESTA-iで最大20ユニットの洗浄チャンバー搭載を、NS300Zで最大8スピンモジュールと毎時最大1,000枚を公開しています。
枚葉式の弱点は何ですか？
1枚あたりの洗浄に時間がかかることです。同じ枚数を洗うにはチャンバーを増やす必要があり、装置あたりの占有面積と価格が上がります。厚い膜を長い時間かけて洗う用途では、いまもバッチ式が使われます。
チャンバ間差はどう管理しますか？
装置側の雰囲気制御で詰めます。SCREENはSU-3300で、チャンバ内の気流を高精度に制御するASCという技術がチャンバ間差の低減に寄与するとし、チャンバ内の温度と湿度を常に最適な状態にコントロールするとしています。20台を超えるチャンバを積む装置では、この差そのものが面内分布と並ぶ管理項目になります。
乾燥では何が起きますか？
水滴の居残りがウォーターマークになります。SCREENの技術ガイドは、スピンドライヤの乾燥時間が短い一方で静電気とウォーターマークが起きやすく、IPAベーパドライヤはその心配が小さい代わりにアルコールガスの引火リスクを持つとしています。SEAJの用語集は、300〜1000 rpmで回転させながらIPA蒸気を吹き付けるRotagoni乾燥法で、純水のキャリオーバー層が20秒程度で除去されると記しています。
ブラシ洗浄とは何ですか？
ブラシで表面をこすって粒子を落とす方式です。SCREENは公式製品ページで、薬液によるエッチングと洗浄の機能にブラシ洗浄機能を組み合わせたハイブリッド型の装置としてスクラバーSB-3300を掲載しています。CMPの後など、粒子が多く残る工程の後で使われます。
枚葉式洗浄装置のメーカーはどこですか？
SCREENは公式製品ページで、枚葉式洗浄装置SU-3400、スピンプロセッサSP-2100、スクラバーSB-3300などを掲載しています。東京エレクトロンはCELLESTAシリーズとNSシリーズを公開しています。当サイトの装置カタログDBでは、他社を含めて洗浄の製品familyを引けます。
比較・違いを学ぶ
Section titled “比較・違いを学ぶ”- 洗浄と表面前処理 ── 工程としての洗浄の全体像
- SCREENの洗浄技術 ── 洗浄装置メーカーの成り立ち
この記事の事実は次の公開資料を根拠とし、各URLの到達可否をこちらで実測しています。したがって、リンク先が移動または消滅した場合は、その旨をこのページへ反映します。
- SCREEN セミコンダクターソリューションズ「SU-3400」公式製品ページ（2026年8月22日および2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── 枚葉式洗浄装置SU-3400
- SCREEN セミコンダクターソリューションズ「製品一覧」公式ページ（2026年8月22日および2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── スピンプロセッサSP-2100とスクラバーSB-3300
- SCREEN セミコンダクターソリューションズ「枚葉式洗浄装置 SU-3400」日本語公式製品ページ（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── 最大24チャンバと6段×4タワー構造、毎時1,200枚の実用スループット、SU-3300と同じチャンバ数でフットプリント30 %削減、環境負荷20 %低減、1983年の枚葉式洗浄装置の開発
- SCREEN セミコンダクターソリューションズ「枚葉式洗浄装置 SU-3300」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── 最大4段×6タワー構造、チャンバ内の温度と湿度の制御、ASCによるチャンバ間差の低減、脆弱パターンの倒壊抑制
- SCREEN セミコンダクターソリューションズ「ウェーハ裏面洗浄装置 SB-3300」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── 薬液の供給とブラシ洗浄の同時実行、4段積みタワー構造と16チャンバで裏面洗浄が毎時700枚、コントロールエッチングによる面内均一性と反り抑制
- SCREEN セミコンダクターソリューションズ「ウェットステーション FC-821L」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── ハーフピッチ搬送による薬液と純水の削減、薬液循環槽による高温・高濃度薬液への対応、ワンバス方式と5種類の薬液、減圧乾燥
- SCREENセミコンダクターソリューションズ 技術ガイド「洗浄工程」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── ウェットステーションで通常50枚を浸すこと、スピンドライヤとIPAベーパドライヤの得失、両者の使い分け
- 東京エレクトロン「洗浄 CELLESTAシリーズ」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── CELLESTA-iの最大20ユニットと1 m²あたりの生産性、CELLESTA-i MDの薬液リサイクルとIPA吐出、CELLESTA MS2の両面同時洗浄で単位面積当たり1.5倍以上
- 東京エレクトロン「洗浄 EXPEDIUSシリーズ」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── 一度に最大50枚のバッチ、EXPEDIUS-iのスループット150 %向上と毎時1,000枚、3D NAND向け高選択ウェットエッチング
- 東京エレクトロン「洗浄 NSシリーズ」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── NS300Zの最大8スピンモジュールと毎時最大1,000枚
- 日本半導体製造装置協会（SEAJ）「半導体製造装置用語集（ウェーハプロセス）」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── クロスコンタミネーションの例、Rotagoni乾燥法の300〜1000 rpmと20秒程度での除去
- 関東化学「THE CHEMICAL TIMES 半導体製造CMP工程後の洗浄技術」（荏原製作所 今井正芳。2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── リフトオフ作用と物理作用、ロールブラシとペンシルブラシの役割、超音波洗浄と二流体ジェットの得失、純水リンスの流速
- SCREENセミコンダクターソリューションズ「有機廃液削減技術」（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── IPA使用量の増加、膜の分子ふるい効果によるIPAと水の分離、誤差20 %から数 %への改善
- 装置と製造メーカーの行は
intel.equipment_vendor_families（公式製品ページ由来）から生成