JP2003224103A

JP2003224103A - ウエハキャリアの洗浄方法

Info

Publication number: JP2003224103A
Application number: JP2002023156A
Authority: JP
Inventors: Yukito Hyobu; 行遠兵部; Yoshio Kawashima; 義雄河島; Shinji Hattori; 進司服部; Isamu Kikuchi; 勇菊池; Shinichi Makino; 真一牧野; Naokatsu Kojima; 直勝小島
Original assignee: Fuji Seiki Machine Works Ltd; Kakizaki Manufacturing Co Ltd; Dan Takuma Technologies Inc
Current assignee: Fuji Seiki Machine Works Ltd; Miraial Co Ltd; Dan Takuma Technologies Inc
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】凹凸や透孔等複雑な形状を有するウエハキャリ
アをシリコンウエハに求められる清浄厚と同等の清浄厚
を容易に得られるウエハキャリアの洗浄方法を提供す
る。【解決手段】上下及び旋回傾斜可能なワーク架台１７上
にウエハキャリア１１を載置し、前後及び左右に移動可
能なノズル１９から氷粒と水と空気の混合物をウエハキ
ャリア１１の表面各部位に向けて投射してその表面から
汚れや異物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はウエハキャリアの洗浄
方法、詳しくは従来の方法では汚染物の除去が極めて困
難であったウエハキャリア表面から各種汚染物質や異物
を効果的に除去できるウエハキャリアの洗浄方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハに対しての洗浄やウエッ
トエッチング処理などにおいて、ウエハは収納容器であ
るウエハキャリアに入れられたまま工程間の自動搬送が
なされ、所定の工程で目的の処理がなされ、終了後はウ
エハキャリアは保管容器としても使用される。従って、
当然のことながら、ウエハキャリアは各処理工程ではウ
エハと同等な清浄度を持つことが要求されており、極め
て高価である。

【０００３】このウエハキャリアは、ウエハの収納密度
を向上させなければならないことから、レコード盤収納
形式のようなラック状になっている。収納量は一般的に
２５〜２６枚が多く、ウエハの収納や搬出の自動化要求
からも、この形式が都合が良い。

【０００４】また、ウエハは一枚一枚隔離する必要があ
り、出来るだけウエハとの接触部分を減らしたいが、収
納機能としての安定性も保持しなければならないという
相反する機能が要求され、また円周部底部などへの洗浄
液などの残留を少なくするため、その側面や底面には溝
やドレン孔が設けられており、ウエハキャリアのウエハ
収納内部は多数の溝、透孔、突起などで成り立っている
といっても過言ではない。従って、ウエハキャリアのウ
エハ収納部の洗浄はなかなか厄介な作業であり、清浄度
を確保しつつ、コストパフォーマンスのとれる技術はま
だ確立されていないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ウエハキャリアは、各
種合成樹脂や強化繊維を含むエンジニアリングプラスチ
ックを原材料とした成型品である。従って、成型された
状態では、その表面の汚染物質は有機物（鉱物油、動植
物油、混成油などの有機物汚染と金属摩耗粉、塵などの
パーチクル付着）が主体である。つまり、主に有機汚染
とそれらと金属摩耗粉などとの混合汚染である。一方、
ウエハ処理工程で繰り返し使用して行くと、合成樹脂か
らの析出物（有機ガス、添加物など）が発生する。ま
た、搬送作業中にウエハの破片などがその底面に突き刺
さることもある。これらは擦るとか、ブラストをかける
とか、何らかの物理的な除去手段をとらないと除去出来
ない。超音波、圧力水シャワーなども用いられている
が、これらではなかなか除去しきれていないのが現状で
ある。

【０００６】つまり、ウエハキャリアの洗浄は、一般的
な有機物汚染や、ウエハ処理工程を繰り返し経る過程で
成型原材料が熱負荷などにより何らかの物性変化を起こ
し、ガスなどの有機、無機系の析出物が生成することに
よる汚染、あるいはウエハの欠けた微小破片などがウエ
ハキャリアの収納溝に付着したり、突き刺さった鋭利な
異物などの除去にあるといってよい。ブラシ洗浄などが
従来一般的に行われているが、ウエハキャリアの洗浄部
位は複雑な形状のため、ブラシ形状や、それの動かし方
など一様には行えない。また、ブラシ洗浄などでは汚染
物質の除去と同時に、今度はそのブラシによる二次汚染
が問題となり、その為の除去工程など、別な汚染管理工
程も必要となるという問題があった。

【０００７】ウエハキャリアの洗浄方法として、特開平
５−２１７９７８、特開平６−１２０１８６、特開平７
−２９８６４、特開平８−７８３７４などが提案済みで
ある。

【０００８】特開平５−２１７９７８には、ウエハキャ
リアの内外面をローラーブラシ等でブラッシングし、次
に純水浸漬槽でバブリング洗浄（ちっ素ガスでバブリン
グ）し、有機溶剤を混合した純水加熱混合槽で仕上げ洗
浄し、引き上げ後の乾燥まで行う技術が開示されてい
る。この際、加熱混合槽ではイソプロピルアルコール濃
度数％、かつ９２℃程度の温水で浸漬洗浄引き上げ乾燥
を行っている。しかし、コスト上昇の要因となるちっ素
ガスが必要である、環境汚染物質である有機溶剤の処理
対策が必要である、ブラシによる二次汚染対策が必要で
ある、装置が長大となり大きな設置底面積を要する、熱
負荷によるウエハキャリアの歪誘発のおそれがある、な
どの多数の課題が残り、実用に供されていないと思われ
る。

【０００９】特開平６−１２０１８６では、前述の特開
平５−２１７９７８とは異り、ブラッシング洗浄のあと
にちっ素ガスによるバブリング洗浄を行わず、これを超
音波洗浄ステーションによる超音波洗浄に置き換えてい
る。そして、仕上げ洗浄乾燥を純水による仕上げ洗浄と
スピン乾燥に分けている。これは、ブラッシングがうま
く行われにくい溝などの洗浄はちっ素ガスのバブリング
でも不十分であると認識した為、これに代えて４０〜６
０℃の温純水槽で超音波洗浄をかけるようにしたものと
思われる。乾燥も混合槽の加熱効果（９２℃）で行うの
ではなく、乾燥ステーションを新たに追加して実施して
いる。しかし、装置全体としてはますます長大化し、ブ
ラシ汚染は依然そのままであり、問題点は何ら解決され
ていない。

【００１０】特開平７−２９８６４においては、前述の
特開平５−２１７９７８及び特開平６−１２０１８６が
ブラシ洗浄、超音波洗浄、仕上げ洗浄、乾燥と４槽を必
要とし、スペース大、処理時間大となっていることか
ら、仕上げ洗浄と乾燥とをまとめて１つの洗浄槽として
いる。この洗浄槽には仕上げ洗浄用として仕上げ洗浄用
の流体を吹き付けるノズルと、それをうまく汚れの顕著
な部位にあたるようウエハキャリアの姿勢を変える機構
を具備させている。この発明の特徴は、ウエハキャリア
の洗浄がブラッシングだけではなかなかうまく行かない
為、超音波洗浄を併用し、新たに仕上げ洗浄槽にイソプ
ロピルアルコールのスプレーノズル、赤外線ヒータによ
るちっ素ガス予熱ノズル、および純水ノズルを持たせ、
乾燥水切りにはスピン乾燥の機構を備えるようにしたこ
とにある。スペースを増やさずに対応できることを示唆
しているが、ブラッシング洗浄の本質は何ら変わってお
らず、超音波洗浄では十分な効果が期待できないので、
ちっ素の予熱ガスを使うようにしている。しかし、仕上
げ洗浄槽が洗浄及び乾燥機能を具備することにより機能
の複雑化を招いており、コストアップは必至で、有機溶
剤使用による水処理対策も必要で、ブラシ汚染について
の対策も特に見られず、到底満足できるものではなかっ
た。

【００１１】特開平８−７８３７４として提案された洗
浄方法は、どちらかというとドライブラスト洗浄に近
く、液体ちっ素により製氷機内にイソプロピルアルコー
ルの氷粒をつくり、それを液体ちっ素ガス噴射で吸引投
射する方法である。イソプロピルアルコール氷粒を投射
することによりブラッシングでは汚染除去できにくいと
ころまで洗浄できる効果が期待できるが、イソプロピル
アルコール付着により、これを取り除く洗浄工程が別途
必要になる。さらにちっ素ガスをふんだんに使用するこ
とやイソプロピルアルコールの氷粒をつくることに対し
て、コストパフォーマンスの問題、イソプロピルアルコ
ールの含まれた水の後処理の問題など課題が残ってい
た。

【００１２】この様に、過去に提案されたウエハキャリ
アの洗浄方法には、いずれもいくつかの問題点が解決さ
れずにそのまま残されており、十分に満足できるもので
はなかった。本発明者は最近注目されつつある氷粒ブラ
ストの技術を用いてウエハキャリアの洗浄を効果的に実
施できないか鋭意研究を行った結果、イソプロピルアル
コールなど有機溶剤を用いることなく、低コストで効率
的かつ安全にウエハキャリアの洗浄を行える方法を開発
することに成功し、本発明としてここに提案するもので
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】クリーンチャンバー内に
おいて、上下及び旋回傾斜可能なワーク架台上にウエハ
キャリアを載置し、前後及び左右に移動可能なノズルか
ら氷粒と水と空気の混合物をウエハキャリアの表面各部
位に向けて投射することにより、ウエハキャリア表面各
部位の汚れや異物を効果的に除去せんとするものであ
り、その際、ノズルから市水氷粒と市水と空気の混合物
を投射して一次洗浄を行った後、純水氷粒と純水と清浄
空気との混合物を投射して二次洗浄を行う方法、ノズル
から純水氷粒と純水と清浄空気の混合物を投射する一次
洗浄のみで洗浄作業を完了される方法、ノズルから市水
氷粒と市水と空気の混合物を投射して一次洗浄を行った
後、ノズルから純水を噴射して仕上げ洗浄を行う方法な
どをウエハキャリア表面の汚れの種類や程度に応じて適
宜洗浄方法を選択する。

【００１４】

【実施の形態】以下、図面を参照しながら、この発明に
係るウエハキャリアの洗浄法について説明する。図１は
この発明に係るウエハキャリアの洗浄方法のシステム構
成図、図２はその要部である洗浄ユニット部分の平面
図、図３はその側面図である。

【００１５】図中１は純水製氷部、２は市水製氷部、３
は氷水混合部、４は純水供給部、５は洗浄ユニット、３
１は純水系／市水系の切換バルブ、２１は制御部をそれ
ぞれ示す。

【００１６】純水製氷部１は純水の氷粒を作り出す装置
であり、既存の純水製氷装置を用いることができる。純
水の製氷にはいくつかの方法があり、一旦、純水を過冷
却状態にし、その過冷却状態を解除することにより、過
冷却純水氷粒を得る方法、あるいは純水やその蒸気をち
っ素ガスなどで凍結させて純水氷粒を得る方法などが一
般的であるが、前者、即ち、過冷却純水を用いる方法の
場合、不純物の混入するおそれのある機械的操作を必要
とせずに、電気抵抗値１６ＭΩクラスの高純度の純水氷
粒を作り出すことが出来る為、後者、即ち、ちっ素ガス
などを用いて凍結させる方法よりも好ましい。

【００１７】この純水製氷部１には、純水供給部４から
クーラーユニット（図示省略）を介して純水が供給され
る様になっており、純水製氷部１からは純水氷粒供給ラ
イン７によって後述する氷水混合部３に純水氷粒が圧送
されるようになっている。

【００１８】一方、市水製氷部２は市水（上水）から氷
粒を作る装置であり、従来からある氷粒ブラスト装置の
製氷部と同じ方式のものをそのまま用いることができる
が、この実施の形態においては、切削効果が大きい多角
形氷塊を得る為、冷却胴内壁面に散水して凍結させ、氷
を成長させてそれを削り取りフレーク氷細片を得る方法
を用いた。図中８はこの市水製氷部２に市水を供給する
給水槽である。この市水製氷部２からは市水氷供給ライ
ン１０によって市水氷粒を市水系／純水系の切換バルブ
３１を介して洗浄ユニット５のノズル１９に圧送できる
様になっている。

【００１９】氷水混合部３は純水氷粒と純水とを混合し
て所望の濃度の純水氷粒を作り出す装置であり、制御部
２１によって制御されつつ、前述の純水製氷部１、純水
供給部４からそれぞれ純水氷粒及び純水が適宜所望量だ
け選択的に供給される様になっている。なお、この氷水
混合部３では、コンタミネーションの関係から市水系の
氷／水の混合は一切行わない。一方、市水氷粒は、同様
な氷水混合部によって濃度調整することなく、市水製氷
部２で得られたままの高濃度の氷粒を切換バルブ３１を
介してそのままノズル１９に供給する様になっている。
これは、市水氷粒は主に一次洗浄に使われる為、純水氷
粒の場合と異り、細かい濃度管理を行う必要がないから
である。

【００２０】制御部２１は、純水製氷部１、市水製氷部
２における製氷、氷水混合部３における混合濃度、洗浄
ユニット５への圧送、切換バルブ３１における純水系と
市水系の切換え等を適宜制御する為のものである。洗浄
ユニット５は、その中に被洗浄物であるウエハキャリア
１１を位置せしめ、ノズル１９からこれに向って氷粒と
水と空気の混合物を噴射してその洗浄作業を行うもので
ある。

【００２１】洗浄ユニット５は図２、図３に示す様に、
クリーンチャンバー１３に横一列に並んで形成された洗
浄ステーション１４、水切りステーション１５、乾燥ス
テーション１６からなり、内装されているワーク架台１
７上に載置されたウエハキャリア１１が作業の進捗に応
じて順次これらの間を移動し得る様になっている。

【００２２】ワークであるウエハキャリア１１は床面か
ら立上った形状のワーク架台１７の上部に伏せた状態で
載置される様になっており、このワーク架台１７は上下
及び旋回傾斜の各動作を行える様になっている。このワ
ーク架台１７の下部に設置された前後及び左右に移動可
能なノズル移動部１８に取付けられたノズル１９から氷
粒／水／空気の混合物をウエハキャリア１１の表面各部
位に向って噴射できる様になっている。ワーク架台１７
を適宜上下及び旋回傾斜させ、ノズル移動部１８を同じ
く前後及び左右に適宜移動させることにより、ウエハキ
ャリア１１のあらゆる部位に氷粒／水／空気の混合物を
噴射できる。

【００２３】水切りステーション１５は洗浄ステーショ
ン１４における洗浄作業の後に、ウエハキャリア１１の
表面に付着している水滴を分離させるスペース、乾燥ス
テーション１６はウエハキャリア１１表面を乾燥させる
スペースであり、ウエハキャリア１１はワーク架台１７
に載置されたままの状態で、これらステーション間を図
示せざるロボット機構によって移動し得る様になってい
る。

【００２４】図中２０は乾燥ステーション１６に乾燥し
た清浄空気を送る送風装置である。なお、この乾燥ステ
ーション１６には図示を省略した吸引排気装置も付設さ
れている。これら各機構が収められているクリーンチャ
ンバー１３内には、塵や汚染空気、パーティクル等が侵
入しない様に十分な配慮されていることはもちろんであ
る。

【００２５】次に、このシステムを用いてウエハキャリ
ア１１を洗浄する方法を説明する。このシステムの特徴
はノズル１２からウエハキャリア１１の表面各部位に向
って氷粒／水／空気の混合物を適宜選択して噴射するこ
とにより、ウエハキャリア１１表面の各部位に付着して
いる汚れや異物を除去し、清浄化しようとするものであ
り、汚れの種類や程度に応じて数種の方式を適宜選択し
て用いる。まず、第一の方法は市水の氷を砕いたり、削
ったりして得た多角形状の市水氷粒をブラスト材とし
て、加速媒体である水及び空気と共にウエハキャリア表
面に噴射衝突させ、その研削効果によってウエハキャリ
ア表面の汚れや異物を除去した後、切換バルブ３１によ
って氷粒及び水を純水系のものに切換えて更に噴射し、
ウエハキャリア表面に残留している汚染物質を含んだ市
水を完全に除去するものである。市水氷粒と純水氷粒、
市水と純水との切換えは制御部２１からの制御信号に基
づいて切換バルブ３１を切換えることによって行う。

【００２６】ちなみに、ブラスト処理においては、一般
的に被処理物表面の異物や突起を除去し、滑らかな地肌
面を出すところまで表面処理が求められるが、被処理物
表面の異物や突起を除去し、地肌面を滑らかにできるの
は、ブラスト材として用いられる粒子が衝突エネルギー
によって被処理物表面を削り取るからである。従って、
ブラスト処理するには十分な衝突エネルギーが必要であ
り、ブラスト材である粒子を加速し、エネルギーを供給
する加速媒体も必要となり、一般的にはこの加速媒体と
して流体が用いられている。

【００２７】そして、加速媒体とブラスト材とが同速で
投射される場合、加速媒体よりもブラスト材（粒子）の
質量が大きい方が被処理物表面への衝突エネルギーは大
きくなる。つまり、ブラスト材が氷粒の場合、加速媒体
が水だけでは、両者の比重の差はあまりないので、衝突
による研磨効果が小さくなってしまう。これに対し、比
重の差が大きい空気を加速媒体として併用すれば、その
衝突による研磨効果を増大させることができるのであ
る。

【００２８】従って、この第一の方法においては、市水
製の氷粒をブラスト材とし、市水と空気との混合物を加
速媒体として被処理物であるウエハキャリア表面に向け
て噴射しているのである。この第一の方法は、研削効果
の大きい多角形の市水氷粒を用いているので比較的ガン
コな汚染の除去に適している。又、高価な純水氷粒を大
量に用いる必要がないので、経済的メリットがある。

【００２９】次に、第二の方法は、市水氷粒をブラスト
材とする洗浄処理を省略し、純水氷粒をブラスト材とし
て純水及び清浄空気を加速媒体として被処理物であるウ
エハキャリアに向けて噴射する方法であり、ウエハキャ
リア１１の表面の汚染程度が低い場合に適している。こ
の方法においては、市水氷粒を用いた一次処理を行わな
いので、工程数がその分少なく、氷粒及び水の消費量を
減らすことができる。

【００３０】更に、第三の方法として、市水氷粒と純水
と清浄空気の混合物をウエハキャリア１１に向けて投射
した後、純水を噴射して仕上げ洗浄を行う方法である。
この方法においては高価な純水氷粒を用いる必要がない
ので、経済的メリットがある。

【００３１】本発明においては、上述の第一の方法、第
二の方法、第三の方法をウエハキャリアの汚染の種類や
程度に応じて適宜選択して実施するのであるが、いずれ
の方法を用いる場合でも、最終的にはウエハキャリア表
面の市水は純水に置換されるので、イソプロピルアルコ
ールなど有機溶剤を用いた場合などの様に、別途洗浄を
行う必要は全くない。

【００３２】そして、洗浄ステーション１４において、
これら方法によってブラスト処理されたウエハキャリア
１１は、ワーク架台１７に載置されたままで水切りステ
ーション１５に搬送され、ここにおいて水切りが行われ
た後、乾燥ステーション１６に送られて一連の作業は終
了する。

【００３３】なお、図示は省略したが、洗浄ステーショ
ン１４に吸引ノズルを別途付設しておき、ブラスト処理
後にこの吸引ノズルで付着水滴を吸引できる様にしても
良く、この場合には水切りステーション１５を設ける必
要がなくなる。

【００３４】又、氷水混合部４やノズル１２に純水氷粒
及び市水氷粒以外のブラスト材供給ユニットを組込み、
これらを用いることにより汚染の状況に応じてより適切
に対応した多目的ブラストを行うことも可能である。

【００３５】更に、氷水混合部３において氷濃度検出及
び液面制御を行うことにより、純水製氷部１における製
氷量をコントロールし、高価な純水の消費量を抑制する
ことも可能である。

【００３６】

【発明の効果】この発明に係るウエハキャリアの洗浄方
法は、純水氷粒、市水氷粒をブラスト材として適宜使い
分け、加速媒体として純水、市水、清浄空気を用いてブ
ラスト材を被処理物であるウエハキャリア表面に衝突さ
せてブラスト処理を行うものであり、イソプロピルアル
コールなど環境保全面から課題のある有機溶剤を用いず
に、従来の方法ではなかなか除去できなかったガンコな
汚れや突き刺った破片なども効率的に除去できると共
に、仕上げ洗浄を行う必要もなく、作業の効率化、環境
保全、省エネルギーの面からもすぐれた効果を有し、極
めて実用的なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るウエハキャリアの洗浄方法のシ
ステム構成図。

【図２】その要部である洗浄ユニット部分の平面図。

【図３】同じくその側面図。

【符号の説明】

１純水製氷部２市水製氷部３氷水混合部４純水供給部５洗浄ユニット７純水氷供給ライン８市水給水槽１０市水氷供給ライン１１ウエハキャリア１２ノズル１３クリーンチャンバー１４洗浄ステーション１５水切りステーション１６乾燥ステーション１７ワーク架台１８ノズル移動部１９ノズル２０送風装置２１制御部３１切換バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者兵部行遠東京都豊島区西池袋１−18−２株式会社柿崎製作所内 (72)発明者河島義雄東京都豊島区西池袋１−18−２株式会社柿崎製作所内 (72)発明者服部進司東京都狛江市岩戸北３丁目12番16号株式会社ダン・タクマ内 (72)発明者菊池勇東京都狛江市岩戸北３丁目12番16号株式会社ダン・タクマ内 (72)発明者牧野真一静岡県駿東郡長泉町下土狩840番地株式会社不二精機製造所内 (72)発明者小島直勝静岡県駿東郡長泉町下土狩840番地株式会社不二精機製造所内Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA01 PA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クリーンチャンバー内において、上下及
び旋回傾斜可能なワーク架台上にウエハキャリアを載置
し、前後及び左右に移動可能なノズルから氷粒と水と空
気の混合物をウエハキャリアの表面各部位に向けて投射
する様にしたことを特徴とするウエハキャリアの洗浄方
法。
【請求項２】ノズルから市水氷粒と市水と空気の混合
物を投射して一次洗浄を行った後、純水氷粒と純水と清
浄空気との混合物を投射して二次洗浄を行うことを特徴
とする請求項１記載のウエハキャリアの洗浄方法。
【請求項３】ノズルから純水氷粒と純水と清浄空気の
混合物を投射する一次洗浄のみで洗浄作業を完了させる
ことを特徴とする請求項１記載のウエハキャリアの洗浄
方法。
【請求項４】一次洗浄で用いる市水氷粒が多角形状氷
塊であることを特徴とする請求項２記載のウエハキャリ
アの洗浄方法。
【請求項５】ノズルから市水氷粒と市水と空気の混合
物を投射して一次洗浄を行った後、ノズルから純水を噴
射して仕上げ洗浄を行うことを特徴とする請求項１記載
のウエハキャリアの洗浄方法。