JP2006324495A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハの洗浄面全域に効果的に超音波を照射して洗浄効果を高めることができる超音波洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄槽２１には洗浄液が満たされている。外槽２３の外側には伝播水で満たされた伝播用水槽２３がある。水槽２３の底壁外面には、超音波発振板３１が備えられている。複数枚のウェハ１は、上下移動可能なウェハチャック１２により保持された状態で、洗浄槽２１の底部に配設されたリフター式ウェハガイド１１に保持される。ここで、ウェハチャック１２は、ウェハ１の上端が洗浄槽２１の洗浄液の液面から露出しない高さの位置でウェハ１を保持している。この状態で超音波発振板３１から超音波を発振すると、ウェハ１の下部とウェハガイド１１の水平部分との距離が離れているので、ウェハガイド１１の影になる部分４１とウェハ１とが重なる領域を最小限に抑えることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、超音波洗浄装置に関するものであり、さらに詳しくは、半導体製造プロセスの洗浄工程においてウェハに超音波を照射してウェハを洗浄する超音波洗浄装置に関するものである。

従来から、半導体製造プロセスにおける洗浄プロセス技術は、ウェハの清浄性を保つ上で欠かせないプロセス技術である。近年、半導体製造プロセスはより微細化されてきており、要求されるパーティクル除去性能がますます厳しくなっている。

超音波洗浄法は、このような洗浄プロセス技術の１つとして広く使用されている。超音波洗浄法は、ウェハ表面の汚染物質に超音波を照射することで汚染物質を除去し、酸やアルカリなどの化学洗浄法と併用することにより洗浄効率を向上させる重要な技術である。

超音波洗浄法に関する先行技術文献としては、例えば特許文献１および特許文献２が挙げられる。
特開昭６１−１１２３２６号公報 実開平１−７６０３６号公報

図６は従来における１つの超音波洗浄装置の模式図である。図６において、多数枚のウェハ１は、ウェハチャック１２により保持された状態で外部から洗浄槽２１の上方へ搬送される。これらのウェハ１はその後、ウェハチャック１２により保持されたまま洗浄槽２１の中へ降下されて、洗浄槽２１の底部に固定された定置式ウェハガイド１３に保持される。

洗浄槽２１には洗浄液が収容されている。この洗浄液は、洗浄槽２１からアップフロー５１して、洗浄槽２１の外側にある外槽２２へ流れ込む。外槽２２の外側には、超音波を伝播させるための水（伝播水）で満たされた伝播用水槽２３がある。この水槽２３の底壁外面には超音波発振板３１が取り付けられている。水槽２３の伝播水は、超音波発振板３１による超音波発振時には外部から水槽２３へ一定流量で補充されて水槽２３内を流れ、アップフロー５２して水槽２３から排出される。

超音波発振板３１から発振された超音波は、水槽２３内の伝播水に伝播し、次いで洗浄槽２１内の洗浄液に伝播して、ウェハ１まで到達する。そして、超音波の振動加速度およびキャビテーションによる衝撃波により、ウェハ１表面における汚染物質が除去される。

図７は従来における他の超音波洗浄装置を表す模式図である。図７において、多数枚のウェハ１は上下移動式ウェハガイド１１に保持されている。ウェハガイド１１は、図６の超音波洗浄装置における上下移動不可の定置式ウェハガイド１３とは異なり、上下移動可能なものである。ウェハ１は、ウェハガイド１１に保持された状態でウェハガイド１１が移動することで、別の洗浄槽へ搬送することができる。

図６および図７における超音波洗浄装置では、発振した超音波の進行方向に対してウェハガイド（図６では１３、図７では１１）の影になる部分４１には、ウェハガイド１３・１１による超音波の吸収や反射が生じるため超音波が充分に伝わらない。このため、洗浄ムラが発生してウェハ面内における均一な汚染物質除去性能を得られないという問題がある。

また、洗浄能力を上げる目的で、影になる部分４１にも充分な洗浄効果が得られるように単に超音波の出力を上げる方法では、超音波によりウェハ１に加わるダメージがきわめて大きくなるため、半導体製造プロセスの微細化の情勢に逆行することになる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、ウェハの洗浄面全域に効果的に超音波を照射して洗浄効果を高めることができる超音波洗浄装置を提供することにある。

本発明によれば、洗浄液を収容し洗浄液に複数のウェハを浸漬することのできる洗浄槽と、洗浄槽内でウェハの一部分に接触してウェハを保持するウェハガイドと、ウェハの他の部分に接触してウェハを保持するウェハチャックと、洗浄液へ向けて超音波を発振する超音波発振部とを備え、さらに、超音波の発振中にウェハガイドに保持された状態でウェハをウェハチャックから一時的に離間させるとともにウェハチャックに保持された状態でウェハをウェハガイドから一時的に離間させるウェハ離間機構が設けられていることを特徴とする超音波洗浄装置が提供される。

本発明によれば、洗浄液が収容された洗浄槽中で超音波の発振中にウェハガイドに保持されたウェハをウェハチャックから一時的に離間させるとともにウェハチャックに保持されたウェハをウェハガイドから一時的に離間させるウェハ離間機構を使用することで、ウェハガイドがウェハの前記一部分を保持する箇所であるウェハガイドのウェハ保持部における超音波不到達領域を最小限にすることが可能となり、ウェハの全域に超音波を照射することにより洗浄面全域を効果的に洗浄することができる。

本発明の超音波洗浄装置は例えば、ウェハガイドが、洗浄槽内で定置されるものであり、ウェハチャックが、洗浄槽内で上下方向に移動可能なものであり、ウェハ離間機構が、ウェハガイドに保持された状態でウェハをウェハチャックから保持解除させるとともにウェハチャックによりウェハを保持して持ち上げることでウェハをウェハガイドから保持解除させる機構である。

このような超音波洗浄装置によれば、超音波の発振中に、ウェハ離間機構が、ウェハガイドに保持されたウェハをウェハチャックから保持解除させるとともに、ウェハチャックによりウェハを保持して持ち上げることでウェハをウェハガイドから保持解除させる。これにより、ウェハガイドのウェハ保持部における超音波不到達領域を最小限にすることが、簡単な構成で確実に可能となる。

本発明の超音波洗浄装置は例えば、ウェハガイドが、洗浄槽内で水平方向に移動可能なものであり、ウェハチャックが、洗浄槽内で上下方向に移動可能なものであり、ウェハ離間機構が、ウェハガイドに保持された状態でウェハをウェハチャックから保持解除させるとともにウェハチャックによりウェハを保持して持ち上げた状態でウェハガイドを水平方向に移動させることでウェハをウェハガイドから保持解除させる機構である。

このような超音波洗浄装置によれば、超音波の発振中に、ウェハ離間機構が、ウェハガイドに保持されたウェハをウェハチャックから保持解除させるとともに、ウェハチャックによりウェハを保持して持ち上げた状態でウェハガイドを水平方向に移動させることでウェハをウェハガイドから保持解除させる。これにより、超音波不到達領域を完全になくすことが可能となり、ウェハの全域洗浄をいっそう効果的に行うことができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の２つの実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。

〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る超音波洗浄装置の洗浄前段階を示す正面模式図であり、図２はその側面模式図である。図１および図２において、洗浄槽（内槽）２１には洗浄液が満たされており、洗浄槽２１の洗浄液が外槽２２にアップフロー５１するようにされている。外槽２３の外側には伝播水（超音波を伝播させるための水）で満たされた伝播用水槽２３がある。

水槽２３の底壁外面には、超音波発振部としての超音波発振板３１が備えられている。複数枚のウェハ１は、多数の保持溝が形成された上下移動式ウェハチャック１２により保持された状態で外部から洗浄槽２１の上方へ搬送される。これらのウェハ１はその後、ウェハチャック１２により保持されたまま洗浄槽２１の中へ降下される。そして、洗浄槽２１の底部に配設された上下移動可能なリフター式ウェハガイド１１に保持される。ウェハガイド１１は、多数の保持溝が形成された水平部分とこの水平部分の一方端部に連なる垂直部分とを備えてなり、その水平部分の保持溝に複数枚のウェハ１を互いに平行に並べて保持することができる。

この超音波洗浄装置では、超音波発振板３１から超音波が発振されると、超音波は、水槽２３内の伝搬水へ、そして伝搬水から洗浄槽２１内の洗浄液へ伝搬して、ウェハ１へ到達する。その結果、ウェハ１の表面における汚染物質が除去される。伝播水は、超音波発振時には一定流量で外部から水槽２３へ補充されて水槽２３内を流れ、アップフロー５２して水槽２３から排出される。

図３はこの超音波洗浄装置の洗浄第１段階を示す模式図である。図４はこの超音波洗浄装置の洗浄第２段階を示す模式図である。

図３における洗浄第１段階では、上下移動式ウェハチャック１２aはウェハ１を保持していない開いた状態にある。このような洗浄第１段階で超音波発振板３１から超音波を発振しても、リフター式ウェハガイド１１の影になる部分４１には充分に超音波が照射されないために、ウェハ１の全面にわたる均一な洗浄効果を得ることができない。

図４における洗浄第２段階では、洗浄第１段階で開いていたウェハチャック１２aは、閉じられてウェハ１を保持する。ここで、ウェハ１を保持したウェハチャック１２ｂは、ウェハ１の上端が洗浄槽２１の洗浄液の液面から露出しない高さの位置でウェハ１を保持するように構成されている。

この状態で超音波発振板３１から超音波を発振すると、ウェハ離間機構により、ウェハ１の下部とウェハガイド１１の水平部分との距離が洗浄第１段階に比べて離すことができるので（図３および図４を参照）、ウェハガイド１１の影になる部分４１とウェハ１とが重なる領域を最小限に抑えることができる。これにより、ウェハ１の全域を洗浄することが可能となる。
〔第２実施形態〕

図５は本発明の第２実施形態に係る超音波洗浄装置の洗浄段階を示す模式図である。上下移動式ウェハチャック１２bがウェハ１を持ち上げた第１実施形態で超音波洗浄をしても、影になる部分４１を最小限に抑えることができるものの完全にはなくすことできない。そこで、この第２実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、図５に示すように、上下移動可能なリフター式ウェハガイド１１ａを洗浄槽２１の底部で水平方向にも移動させるように構成している。

この超音波洗浄装置では、ウェハチャック１２bがウェハ１を持ち上げた状態で超音波発振板３１から超音波を発振するとともに、ウェハ離間機構により、ウェハガイド１１ａを洗浄槽２１の底部で水平方向に移動させる。すると、第１実施形態で超音波が到達しない領域にも超音波を照射することができる。これにより、ウェハ１の全域の洗浄が完全なものとなる。

以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されることなく、その技術的思想に基づいて任意の変形が可能である。

例えば、第１実施形態に対しては、必要に応じてウェハチャック１２ｂの上下移動を繰り返してもよい。これにより、超音波発振板３１から遠い領域での超音波の減衰を補うことが可能となる。

また、第２実施形態に対しては、必要に応じてリフター式ウェハガイド１１ａの左右水平移動を繰り返してもよい。これにより、ウェハガイド１１ａの影になる領域が移動することになり、超音波の不到達領域が変動するので、ウェハ１の全面に均一に超音波が作用することになる。

さらに、超音波発振板３１から超音波を発振している際に、必要に応じて第１実施形態と第２実施形態とを交互に繰り返すようにしてもよい、これにより、ウェハ１の全面に均一に超音波を照射することが可能となる。

図１は本発明の第１実施形態に係る超音波洗浄装置の洗浄前段階を示す正面模式図である。 図２は図１の超音波洗浄装置の洗浄前段階を示す側面模式図である。 図３は図１の超音波洗浄装置の洗浄第１段階を示す模式図である。 図４は図１の超音波洗浄装置の洗浄第２段階を示す模式図である。 図５は本発明の第２実施形態に係る超音波洗浄装置の洗浄段階を示す模式図である。 図６は従来における１つの超音波洗浄装置の模式図である。 図７は従来における他の超音波洗浄装置の模式図である。

符号の説明

１ ウェハ
１１ リフター式ウェハガイド
１１ａ リフター式ウェハガイド
１２ ウェハチャック
１２ａ ウェハチャック
２１ 洗浄槽（内槽）
２２ 外槽
２３ 伝搬用水槽
３１ 超音波発振板（超音波発振部）

Claims (3)

1. 洗浄液を収容し洗浄液に複数のウェハを浸漬することのできる洗浄槽と、洗浄槽内でウェハの一部分に接触してウェハを保持するウェハガイドと、ウェハの他の部分に接触してウェハを保持するウェハチャックと、洗浄液へ向けて超音波を発振する超音波発振部とを備え、さらに、超音波の発振中にウェハガイドに保持された状態でウェハをウェハチャックから一時的に離間させるとともにウェハチャックに保持された状態でウェハをウェハガイドから一時的に離間させるウェハ離間機構が設けられていることを特徴とする超音波洗浄装置。
2. ウェハガイドが、洗浄槽内で定置されるものであり、ウェハチャックが、洗浄槽内で上下方向に移動可能なものであり、ウェハ離間機構が、ウェハガイドに保持された状態でウェハをウェハチャックから保持解除させるとともにウェハチャックによりウェハを保持して持ち上げることでウェハをウェハガイドから保持解除させる機構である請求項１記載の超音波洗浄装置。
3. ウェハガイドが、洗浄槽内で水平方向に移動可能なものであり、ウェハチャックが、洗浄槽内で上下方向に移動可能なものであり、ウェハ離間機構が、ウェハガイドに保持された状態でウェハをウェハチャックから保持解除させるとともにウェハチャックによりウェハを保持して持ち上げた状態でウェハガイドを水平方向に移動させることでウェハをウェハガイドから保持解除させる機構である請求項３記載の超音波洗浄装置。

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