JP2005064530A - ウェーハカセットおよびこれを使用した洗浄装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ウェーハカセットを使用してウェーハ表面の微粒子を効率的に除去しうる洗浄装置を提供する。
【解決手段】 洗浄装置の下面に位置して音波を発振させる振動板と、前記振動板の上部に位置するシンク台と、前記シンク台の底面と離隔されてその内部に位置し、ウェーハカセットが置かれるガラス浴漕と、前記ガラス浴漕の底面に位置して洗浄液を供給する複数個の供給配管部と、前記シンク台の底面に、前記振動板を挟んで前記供給配管部と対向して位置し、前記ガラス浴漕から溢れる洗浄液を排出する排水配管部とを具備することを特徴とする洗浄装置。
【選択図】 図６

Description

本発明は半導体装置の洗浄装置に係り、特にガラス浴漕（quartz bath)内で音波を均一に基板に伝達しうるウェーハカセットおよびこれを使用した洗浄装置に関する。
回路パターンの微細化が続けられ、ＬＳＩの高密度、高集積化により微粒子や金属不純物などに代表される微細汚染が製品の収率と信頼性に大きな影響を及ぼすようになった。これにより、ＶＬＳＩ工程における清浄化の重要性がさらに高まっている。
各製造工程においてウェーハに取り付けられる微粒子数の推移をみると、超ＬＳＩ工程はその全てが微粒子（のみならず各種汚染）の発生原因であり、全工程にかけてシリコンウェーハの表面を清浄に保存することが収率向上のキーポイントとなっている。
微粒子または金属不純物などの除去は湿式洗浄工程により行われるが、ウェーハ上の微粒子はもちろん、金属不純物、有機汚染物質、表面皮膜（自然酸化膜、吸着分子）などの多様な対象物をさらに良好に取り除くため、超ＬＳＩ工程では複数の洗浄液による処理を組合わせて一つの洗浄システムを用いている。また、基板上に存する微粒子などを良好に取り除くために音波を使用しているが、通常周波数帯域２０〜４０ＫＨｚを使用するウルトラソニック（ultra sonic)洗浄装置と周波数帯域６００〜１０００ＫＨｚを使用するメガソニック(mega sonic)洗浄装置（以下、超音波洗浄装置とする）を使用する。特に、半導体ウェーハの表面洗浄用装置として微粒子の除去目的に使用される超音波洗浄装置は高周波数を使用するのでウルトラソニック洗浄装置より音波が強い性質を有する。
前記超音波を用いる超音波洗浄装置は通常ガラス浴漕の下段部に超音波誘導装置を取り付け、これを利用して高周波数（６００〜１０００ＫＨｚ）の音波を発生させる。これにより、基板に空泡（cavitation) 現象を伝えてウェーハの表面にある微粒子を取り除くようになっている。
図１は、従来の技術による超音波洗浄装置の超音波誘導装置および洗浄液の流れを説明するための平面図である。
まず、超音波洗浄装置の構造について述べる。シンク台１上の所定の領域にガラス浴漕２が備えられており、ガラス浴漕２の下部の所定の部分に振動板３が備えられている。また、ガラス浴漕２に洗浄液、例えば純粋物が流出される供給配管部５があり、ガラス浴漕２から溢れる余分の水が排水される排水配管部９がシンク台１に備えられている。また、参照符号７は純粋物の流れであり、供給配管部５から出た純粋物は排水配管部９を通じて超音波洗浄装置の外へ出ていく。
次に、超音波の発振状態を説明する。具体的には、振動板３の下部には超音波を誘導する振動子（図示せず）があって振動板３で高周波数（６００〜１０００ＫＨｚ）の音波を発振させる。これにより、基板に空泡現象を伝えてウェーハの表面にある微粒子を取り除く。特に、振動板上に発生する熱の抑制、音波の乱反射およびガラス浴漕の下部の気泡を取り除くために、振動板３とガラス浴漕２との間には供給配管部５を通じて常に一定量の水を流すようになっている。
しかし、図１に示す従来の超音波洗浄装置によると、振動板３および排水配管部９の側方に供給配管部５があって超音波洗浄装置の水循環が一定に行われない。このように水の循環が良好になされなければ、振動板３による熱の上昇により共振周波数の帯域がセッティング値、例えば９５０ＫＨｚから外れ、ガラス浴漕２の下段部に気泡が結ばれて音波の伝達を妨げるので基板上の微粒子の除去効果が劣化するという問題点があった。
図２（Ｂ）は図１に示した超音波洗浄装置における音波の流れを示す断面図であり、図２（Ａ）は従来の技術により使用されたウェーハカセットを示す斜視図である。
まず、図２（Ａ）に示したウェーハカセットについて説明する。このウェーハカセットは、四角柱形態の内部に多数の半導体ウェーハを搭載しうるようになっており、前記四角柱の第１面２３とこれに対応する第２面２５は上部から下部の一定の部分までは平らになっており、その下方の残り部分である下段部２７は一定な角度に斜めになっている。図２（Ａ）において、斜線の領域は下段部２７の四角柱内部側を示す。
次に、図２（Ａ）に示したウェーハカセットを採用して洗浄するときの音波の流れを図２（Ｂ）を参照して詳細に説明する。
図２（Ｂ）において、参照符号１は純粋物が含まれたシンク台、２は純粋物が含まれたガラス浴漕、１３はウェーハ１７が装着されるウェーハカセット（テフロンキャリア）である。参照符号１１は超音波が発振する振動子であり、１５はこの超音波の流れである。また、参照符号１９と２１はそれぞれガラス浴漕内でウェーハカセットを支えるガラス板およびカセット保持台である。
図２（Ａ）に示したウェーハカセットを使用すると、ウェーハカセットの下段部２７が詰まっているため、図２（Ｂ）に示す超音波の進行方向から判るように図２（Ｂ）のａおよびｂ部分には超音波が伝えられなくてウェーハ１７に全体的に存する微粒子の除去が困難であった。
図３（Ａ）はウェハーカセット１３を支えるガラス板１９およびウェーハカセット保持台２１を示す拡大平面図であり、図３（Ｂ）はその縦断面図である。
参照符号２はガラス浴漕を示す。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、従来の超音波洗浄装置によるとガラス浴漕２内でウェーハカセット１３を支えるガラス板１９の使用によりガラス板１９の下面に気泡２９が形成される。この気泡２９により超音波が乱反射し、また音波伝達が妨げられるため、均一な洗浄が不可能である。
本発明は前述した問題点を解決するためのものであって、その目的は、ガラス浴漕内で音波が均一に基板に伝えられるウェーハカセットを提供することにある。
本発明の他の目的は、前記ウェーハカセットを使用してウェーハ表面の微粒子を効率的に除去しうる洗浄装置を提供することにある。
前記の目的を達成するために本発明は、四角柱の形態であり、内部に多数の半導体ウェーハを搭載することができ、前記四角柱の下部には前記ウェーハを保持するように傾斜した部分を有するウェーハカセットにおいて、音波の伝達が均一になるように前記傾斜した部分に少なくとも一つの開口部が形成されていることを特徴とするウェーハカセットを提供する。
前記開口部はウェーハ保持部分の全部または一部に形成されることが望ましい。
前記他の目的を達成するために、本発明は洗浄装置の下面に位置して音波を発振させる振動板と、前記振動板の上部に位置するシンク台と、前記シンク台の底面と離隔されてその内部に位置し、ウェーハカセットが置かれるガラス浴漕と、前記ガラス浴槽の底面に位置して洗浄液を供給する複数個の供給配管部と、前記シンク台の底面に、前記振動板を挟んで前記供給配管部と対向して位置し、前記ガラス浴漕から溢れる洗浄液を排出する排水配管部とを具備することを特徴とする洗浄装置を提供する。
前記音波は周波数帯域が６００〜１０００ＫＨｚである超音波であり、前記ガラス浴漕の底面にウェーハカセットが置かれるカセット保持台をさらに具備する場合もある。
以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の一実施例に使用される超音波洗浄装置を説明する。図４は本発明の一実施例による超音波洗浄装置の超音波誘導装置および洗浄液の流れを示す平面図である。
まず、超音波洗浄装置の構造に付いて述べる。シンク台３０上の所定の領域にガラス浴漕３２が備えられており、このガラス浴漕３２の下部の所定部分に振動板３４が備えられている。また、ガラス浴漕３２に洗浄液、例えば純粋物を供給する供給配管部３６があり、ガラス浴漕３２から溢れる余分の洗浄液が排水される排水配管部３８がシンク台３０に備えられている。また、参照符号４０は洗浄液の流れを示し、供給配管部３６から出た洗浄液は排水配管部３８を通じて超音波洗浄装置の外に出ていく。
次に、超音波の発振状態を説明する。振動板３４の下部には超音波を誘導する図示しない振動子があって、振動板３４で高周波数（６００〜１０００ＫＨｚ）の音波を発振させる。これにより、基板に空泡現象を伝えてウェーハの表面にある微粒子を取り除く。特に、振動板上に発生する熱を抑制し、音波の乱反射およびガラス浴漕３２の下部の気泡を取り除くために、振動板３４とガラス浴漕３２との間には供給配管部３６を通じて常に一定量の洗浄液を流すようになっている。
図４に示す超音波洗浄装置には、洗浄液の循環を良好にするためにシンク台３０に位置する排水配管部３８の反対側に位置する複数個の供給配管部３６が設けられているため、超音波洗浄装置の水循環が一定になされる。このように水循環が良好になされると、振動板発振時に発生する熱を遮断して熱による共振周波数の離脱を防止するとともにガラス浴漕３２の下部に気泡が形成されることを取り除いて音波の乱反射を抑制するので、基板上の微粒子の除去効果を向上させることができる。
図５は本発明の一実施例による超音波洗浄装置に使用されるカセットを示す斜視図であり、図６は図４に示した超音波洗浄装置における音波の流れを詳細に説明するために示した断面図である。
まず、ウェーハカセットについて説明する。図５において、本発明の一実施例によるカセットは四角柱の形態に内部に多数の半導体ウェーハを搭載しうるようになっており、前記四角柱の側壁４０とそれに対応する側壁４２は上部から下部の一定な部分までは平らになっており、その下方の残り部分である下段部４４は一定な角度に傾斜しておりこの部分に開口部が設けられている。図５において、細かい点を付した領域は下段部４４に設けられた前記開口部を示す。
本発明の一実施例によるカセットは、図２（Ｂ）に示す従来の技術によるカセットにおいて詰まっていた下段部２７に相当する箇所に、図５において細かい点を付して示すように開口部が形成されているという特徴を有する。したがって、ウェーハカセットの内部に搭載されるウェーハに音波を均一に伝えることができる。
次に、図５に示したウェーハを採用して洗浄するときの音波の流れを図６を参照して詳細に説明する。
図６において、参照符号３０は純粋物が含まれたシンク台、３２は純粋物が含まれたガラス浴漕、４６はウェーハ４８が装着されるカセット（テフロンキャリア）である。参照符号５０は超音波が発振する振動子であり、５２は超音波の流れを示す。また、参照符号５４はガラス浴漕３２内でカセットを支えるウェーハカセット保持台を示す。
図５に示したウェーハカセットを使用すると、ウェーハカセットの下段部４４に開口部が形成されているため、図６に示す超音波の進行方向から判るように従来の技術による図２のａおよびｂで示した部分にも超音波が伝えられるので、ウェーハに全体的に存する微粒子の均一な除去が可能である。
図７（Ａ）は図５に示すカセットを支えるウェーハカセット保持台５６を示す拡大平面図であり、図７（Ｂ）はその縦断面図である。
参照符号３２はガラス浴漕を示す。図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示した本発明の一実施例による超音波洗浄装置は、従来の技術とは異なりガラス浴漕内でカセットを支えるガラス板を使用しないので、このガラス板の下面に気泡が形成されるという従来技術の問題点を取り除くことができる。したがって、気泡による超音波の乱反射および音波伝達の妨害を取り除いて均一な洗浄を行うことが可能である。
本発明の一実施例によると、シンク台に位置する排水配管部３８の反対側に複数個の供給配管部３６を設けて洗浄液の循環を円滑にする。また、ウェーハカセットの下段部４４に開口部を設けることによりこのカセットの内部に搭載されるウェーハに均一に音波が伝達され得るようにし、またガラス浴漕内でウェーハカセットを支えるガラス板を使用せずガラス浴漕に保持台を設けているので気泡が形成されることを取り除くことができる。
したがって、本発明によれば、共振周波数が所定のセッティング値から外れることを防止し、ガラス浴漕の下部に気泡が結ばれることを取り除いて音波の乱反射を抑制するため、基板上の微粒子の除去効果を向上させ得る。
以上、本発明を具体的な実施例を以て説明したが、本発明は前記の実施例に限定されず、当業者の持った通常的な知識の範囲内でその変形や改良が可能である。
従来の技術による超音波洗浄装置の超音波誘導装置および洗浄液の流れを示す平面図である。 （Ａ）は従来の技術により使用されたウェーハカセットを示す斜視図であり、（Ｂ）は図１に示す超音波洗浄装置における音波の流れを示す断面図である。 （Ａ）は図２に示すウェハーカセットを支えるガラス板およびウェーハカセット保持台を示す拡大平面図であり、（Ｂ）はその縦断面図である。 本発明の一実施例による超音波洗浄装置の超音波誘導装置および洗浄液の流れを示す平面図である。 本発明の一実施例に使用されたウェーハカセットを示す斜視図である。 図４に示す超音波洗浄装置における音波の流れを示す断面図である。 （Ａ）は図５に示すウェハーカセットを支えるガラス板およびウェーハカセット保持台を示す拡大平面図であり、（Ｂ）はその縦断面図である。
符号の説明
３０ シンク台
３２ ガラス浴漕
３４ 振動板
３６ 供給配管部
３８ 排水配管部
４０ 洗浄液の流れ
４２ 側壁
４４ 下段部（傾斜した部分）
４６ カセット
４８ ウェーハ
５０ 振動子
５２ 超音波の流れ
５４、５６ ウェーハカセット保持台

Claims (5)

  1. 洗浄装置の下面に位置して音波を発振させる振動板と、
    前記振動板の上部に位置するシンク台と、
    前記シンク台の底面と離隔されてその内部に位置し、ウェーハカセットが置かれるガラス浴漕と、
    前記ガラス浴漕の底面に位置して洗浄液を供給する複数個の供給配管部と、
    前記シンク台の底面に、前記振動板を挟んで前記供給配管部と対向して位置し、前記ガラス浴漕から溢れる洗浄液を排出する排水配管部とを具備することを特徴とする洗浄装置。
  2. 前記音波は周波数帯域が６００〜１０００ＫＨｚの超音波であることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
  3. 前記ガラス浴漕の底面にウェーハカセットが置かれるカセット保持台をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
  4. 前記ウェーハカセットは、
    ウェーハの下部両側を保持し第一開口部を間に挟んで離間している板状の２枚のウェーハ保持板と、
    ２枚の前記ウェーハ保持板を連結し２枚の前記ウェーハ保持板とともに前記ウェーハを取り囲む側壁と、
    前記第一開口部より上方から音波を進入させて前記ウェーハへの音波の伝達が均一になるように前記ウェーハ保持板に形成された第二開口部と、
    を備えることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
  5. 前記第二開口部は前記ウェーハ保持板の前記ウェーハを保持するように傾斜した傾斜した部分の全体または一部に形成されていることを特徴とする請求項４記載の洗浄装置。
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