JP2007165683A - ウェーハ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、メンテナンスが容易なウェーハ洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄液３７が貯留される洗浄槽３２と、その洗浄液３７内に超音波を発生させる超音波発生器３６と、前記洗浄槽３２に出し入れ可能に配備されて複数枚のウェーハ３３を互いに隙間をあけて略垂直状態で収納するカセット３４とを備えたウェーハ洗浄装置３１であって、カセット３４を洗浄槽３２内で支持して上下移動可能な上下動機構３５を有するとともに、洗浄槽３２内に、弾性体で構成され、上下移動させられるカセット３４内のウェーハ３３に接触して弾性変形することにより、ウェーハ３３を回転させる回転力付与部材５０が設けられたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハのウェット式洗浄ラインに配備されるウェーハ洗浄装置に関する。

半導体デバイスに用いられるシリコンウェーハ等は、インゴット等からスライスされた略円盤状のウェーハ基材に、面取り、研磨、エッチング等の加工が施されて製品とされる。これらの加工工程では、ウェーハ加工時に研磨粉や削り滓等の種々のパーティクルが多量に発生し、これらのパーティクルがウェーハに付着してしまうので、加工後にはウェーハを洗浄する必要がある。
ウェーハの洗浄には、ウェーハ洗浄装置が用いられる。一般に、上記のウェーハ洗浄装置としては、洗浄液が貯留された洗浄槽内に超音波発生器が設けられ、複数枚のウェーハを互いに隙間をあけて略垂直状態で収納するカセットが配備されたものが提供されている。上記の構成のウェーハ洗浄装置では、カセット内に複数枚のウェーハが装入され、このカセットが洗浄槽内に浸漬され、洗浄槽内の超音波発生器から超音波が出力されることにより、ウェーハ表面が洗浄される。上記の構成のウェーハ洗浄装置では、カセット内にウェーハが収納されており、ウェーハとカセットの部材とが重なった部分には超音波が十分に当たらず、洗浄が不十分となり、ウェーハを均一に洗浄できない問題があった。

そこで、この種のウェーハ洗浄装置では、カセット内のウェーハ位置を移動させるために、ウェーハを回転させる機構が設けられたものが提供されている（特許文献１）。
図３に、従来のウェーハ洗浄装置の一例を示す。ウェーハ洗浄装置１は、洗浄液２が貯留された洗浄槽３とカセット４と超音波発生器６とで構成されている。カセット４は、底部に開口部８が形成されており、洗浄槽３内に収容される。カセット４の内部には、複数枚の略円盤状のウェーハ９が、略垂直に立てられた状態で互いに隙間をあけて収納されている。洗浄槽３内のカセット４の開口部８付近には、ウェーハ９の整列方向に延びて、各ウェーハ９を一括してウェーハ中心軸回りに回転させるウェーハ回転ローラ１１が設けられている。ウェーハ回転ローラ１１の外周面は、ゴム膜１２によって被覆されており、ウェーハ回転ローラ１１は、ギアを介して回転モータに接続されている。

上記の構成のウェーハ洗浄装置１では、ウェーハ９がカセット４内に収納されて、洗浄槽３内の洗浄液２に浸漬され、超音波発生器６より超音波が出力され、ウェーハ９が洗浄される。
上記の構成のウェーハ洗浄装置１では、ウェーハ９がカセット４内に収納された状態で、カセット４の開口部８よりウェーハ９の一部が露呈され、ウェーハ９の側面とウェーハ回転ローラ１１の外周面に被覆されたゴム膜１２とが接する。カセット４に収納されたウェーハ９は、回転モータによってウェーハ回転ローラ１１が回転されることにより、ウェーハ９の中心軸回りに回転される。
上記の構成のウェーハ洗浄装置１では、ウェーハ回転ローラ１１によって、ウェーハ９が回転され、ウェーハ９とカセット４の部材とが重なった部分が移動し、露呈されるので、超音波が当たりにくい部分がなくなり、洗浄ムラを防ぐことができる。
特開２００２−１４１３２１号公報

ところで、上記のウェーハ洗浄装置１では、ウェーハ９を回転させるのに、洗浄液２の液中に配置されたウェーハ回転ローラ１１を用いており、洗浄液２の種類により、例えば、アルカリ度の高い洗浄液を使用した場合には、ウェーハ回転ローラ１１が劣化し、ロールを交換する必要が生じる。この場合、上記のウェーハ洗浄装置１では、洗浄液２の液中にウェーハ回転ローラ１１が配置されており、ロール交換等のメンテナンス作業が煩雑となるといった問題点があった。また、上記のウェーハ洗浄装置１では、洗浄槽３内に、ウェーハ回転ローラ１１が配備され、回転モータにギアを介して連結されており、その構造が複雑でコスト高となる問題点があった。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、構造が簡単で、メンテナンスが容易なウェーハ洗浄装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載のウェーハ洗浄装置は、洗浄液が貯留される洗浄槽と、その洗浄液内に超音波を発生させる超音波発生器と、前記洗浄槽に出し入れ可能に配備されて複数枚のウェーハを互いに隙間をあけて略垂直状態で収納するカセットとを備えたウェーハ洗浄装置であって、前記カセットを前記洗浄槽内で支持して上下移動可能な上下動機構を有するとともに、前記洗浄槽内に、弾性体で構成され、上下移動させられる前記カセット内のウェーハに接触して弾性変形することにより、前記ウェーハを回転させる回転力付与部材が設けられたことを特徴とする。
上記の構成のウェーハ洗浄装置においては、前記カセットの上下移動によって前記回転力付与部材が弾性変形されることにより前記ウェーハが回転されるので、前記洗浄槽内の前記回転力付与部材には、これを駆動する機構を連接する必要はない。

請求項２記載のウェーハ洗浄装置は、請求項１記載のウェーハ洗浄装置において、前記回転力付与部材は、前記洗浄槽の内底部であって、前記上下動機構に支持された前記カセット内の前記ウェーハの重心の鉛直方向位置よりずれた位置に設けられたことを特徴とする。
上記の構成のウェーハ洗浄装置においては、前記カセットが下降した際に、前記ウェーハの周縁が前記回転力付与部材に接し、前記ウェーハの重量により前記回転力付与部材が弾性変形され、該回転力付与部材に接した前記ウェーハの周縁部分が横方向に移動され、前記ウェーハが僅かに回転される。

請求項３記載のウェーハ洗浄装置は、請求項２記載のウェーハ洗浄装置において、前記回転力付与部材は、板状に形成され、前記ウェーハの面方向と直交する方向に起立して設けられていることを特徴とする。
上記の構成のウェーハ洗浄装置においては、前記回転力付与部材が前記ウェーハの面方向と直交する方向に起立して設けられているので、前記カセットが下降した際に、該カセット内に装入された複数のウェーハの周縁が回転力付与部材に接し、複数のウェーハの重量によって前記回転力付与部材が弾性変形される。

請求項４記載のウェーハ洗浄装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のウェーハ洗浄装置において、前記上下動機構は、前記洗浄槽内で前記カセットを支持する架台と、該架台から前記洗浄槽の上縁を越えて外部に張り出すアームと、該アームを前記洗浄槽の外部で上下に駆動する駆動部とから構成されていることを特徴とする。
上記の構成のウェーハ洗浄装置においては、架台と駆動部とが、洗浄槽の上縁を越えて外部に張り出すアームによって連結されているので、前記洗浄槽内には、架台とアームの一部が配備され、駆動部は前記洗浄槽の外側に配される。

請求項５記載のウェーハ洗浄装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のウェーハ洗浄装置において、前記回転力付与部材が、ショア硬度が６０から９０のゴムにより構成されていることを特徴とする。
上記の構成のウェーハ洗浄装置においては、前記回転力付与部材がショア硬度６０以上のゴムにより構成されているので、前記ウェーハの重量により前記回転力付与部材が潰れてしまうことが防止される。また、上記の構成のウェーハ洗浄装置においては、前記回転力付与部材がショア硬度９０以下のゴムにより構成されているので、前記ウェーハの重量により前記回転力付与部材が弾性変形される。

請求項６記載のウェーハ洗浄装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のウェーハ洗浄装置において、前記回転力付与部材が、エチレンプロピレンゴムにより構成されていることを特徴とする。
上記の構成のウェーハ洗浄装置においては、前記回転力付与部材が耐アルカリ性を有するエチレンプロピレンゴムにより構成されており、アルカリ性の洗浄液の中に配置しても容易に劣化しない。

請求項７記載のウェーハ洗浄装置は、請求項１から請求項６のいずれかに記載のウェーハ洗浄装置において、前記カセットの左右方向の移動を規制する規制部材が設けられたことを特徴とする。
上記の構成のウェーハ洗浄装置においては、前記カセットの左右方向の移動を規制する規制部材が設けられているので、前記カセット内のウェーハと前記回転力付与部材との接触位置が一定に維持される。

請求項１に係る発明によれば、カセットが上下移動されることで、回転力付与部材によってウェーハが回転されるので、構造が複雑でメンテナンスが困難なウェーハ回転ローラを洗浄槽内に設けることなく、ウェーハを回転させることができる。また、請求項１に係る発明によれば、洗浄槽内の回転力付与部材に、これを駆動する機構を連接する必要はないので、構造が簡単である。

請求項２に係る発明によれば、カセットが上下移動されることで、ウェーハの重量が回転力付与部材に負荷され、回転力付与部材が弾性変形されることによりウェーハが回転されるので、非常に単純な構造でウェーハを回転できる。

請求項３に係る発明によれば、カセットが下降した際に、カセット内に装入された複数のウェーハの周縁が回転力付与部材に接するので、複数のウェーハを同時に回転させることができる。

請求項４に係る発明によれば、洗浄槽内には、架台とアームの一部が配備され、上下動の駆動部は洗浄槽の外側に配されるので、洗浄槽内に複雑に動作する部材を設けることなく、カセットを上下移動でき、ウェーハを回転させることができる。

請求項５に係る発明によれば、前記回転力付与部材がシェア硬度６０から９０のゴムで構成されているので、ウェーハの重量により回転力付与部材が潰れることが防止され、ウェーハの重量により回転力付与部材が弾性変形されるので、確実にウェーハを回転させることができる。

請求項６に係る発明によれば、前記回転力付与部材がエチレンプロピレンゴムで構成されており、アルカリ性の洗浄液中でも容易に劣化しないので、その交換頻度を少なくできる。

請求項７に係る発明によれば、規制部材によって、前記回転力付与部材による前記カセットの左右方向の移動が規制され、カセット内のウェーハと回転力付与部材との接触位置が一定に維持されるので、ウェーハに対して確実に回転力を付与できる。

本発明の実施の形態の一例について、図１から図５を用いて説明する。
ウェーハ洗浄装置３１は、洗浄槽３２と、ウェーハ３３を収納するカセット３４と、カセット３４を上下移動させる上下動機構３５と、超洗浄槽３２の底部に配置される超音波発生器３６とで構成されている。洗浄槽３２は、ステンレスで構成され、その槽内には、アルカリ性の洗浄液３７、例えば、KOH希釈液等が貯留されている。
カセット３４は、プラスチック樹脂で構成され、カセット３４の上面には、略垂直に配置されるウェーハ３３を出し入れするウェーハ出し入れ口３８が形成され、カセット３４の底面側には、開口部３９と脚部４０とが形成され、カセット３４の側面の内側には、ウェーハ３３を１枚ずつ支持する溝部（図示せず）が形成されている。

上下動機構３５は、架台４２とアーム４３とエアシリンダ４５とガイドロッド４６とで構成されている。架台４２は、ステンレスで構成され、洗浄槽３２の底部に配備されており、アーム４３に接続される。アーム４３は、洗浄槽３２の上縁を越えて外部に張り出され、洗浄槽３２の側方に設けたエアシリンダ４５及びガイドロッド４６に接続される。このエアシリンダ４５とガイドロッド４６とは、駆動部４７を構成している。
また、アーム４３には、カセット３４の左右方向の移動を規制する規制部材として、ポリプロピレン（Ｐ．Ｐ）で構成された一対の丸棒材４８が、カセット３４を収容し得る間隔をおいて相互に平行に設けられている。

また、洗浄槽３２の内底部には、回転力付与部材５０が設けられており、回転力付与部材５０は、エチレンプロピレンゴムで構成された変形部５１と、ステンレスで構成された支持部５２とで構成されている。変形部５１は、厚さ３mm、高さ５５mmの板状に形成されており、支持部５２によって挟持されている。
回転力付与部材５０は、洗浄槽３２の内底部であって、ウェーハ３３を収納したカセット３４が架台４２に載置された状態で、略円盤状のウェーハ３３の重心の鉛直位置より１８mmずれた位置に、ウェーハ３３の面方向と直交する方向に起立して配置されている。

上記の構成のウェーハ洗浄装置３１においては、１２インチのウェーハ３３が、カセット３４内に略垂直に立てられた状態で７ｍｍ間隔に２５枚収納され、これらウェーハ３３を収納したカセット３４が、自動搬送機により洗浄槽３２内の架台４２に載置され、洗浄槽３２の下部に設けられた超音波発生器３５より超音波を出力してウェーハ３３が洗浄される。この洗浄の際に、エアシリンダ４５が駆動されることにより架台４２が上下動し、カセット３４が洗浄槽３２内で上下移動される。

次に、上記の構成のウェーハ洗浄装置３１における回転機構を、図６（ａ）から（ｄ）を用いて説明する。上記の構成のウェーハ洗浄装置３１においては、カセット３４が上昇した状態では、図６（ａ）に示すように回転力付与部材５０とウェーハ３３は接しておらず、回転力付与部材５０は負荷を受けていない状態である。カセット３４が下降すると、図６（ｂ）に示すように、カセット３４の底面側の開口部３８から露呈されているウェーハ３３の周縁が、回転力付与部材５０と当接される。カセット３４がさらに下降されると、ウェーハ３３の重量が回転力付与部材５０に加わり、図６（ｃ）に示すように、回転力付与部材５０の変形部５１が弾性変形される。この弾性変形に伴って、ウェーハ３３の変形部５１との接触部が横に移動され、図６（ｃ）の矢印Ｘで示すように、ウェーハ３３が僅かに回転される。
エアシリンダ４５の上下動を１サイクル１０秒、３０ｍｍストロークで行った場合には、１２インチのウェーハ３３が５分間で、０．５から２回転することが確認された。

上記の構成のウェーハ洗浄装置３１においては、カセット３４が上下移動することにより、カセット３４に収納されたウェーハ３３が回転し、ウェーハ３３とカセット３４の重なった部分が露呈されるので、ウェーハ３３を均一に洗浄することができる。
また、上記の構成のウェーハ洗浄装置３１においては、洗浄槽３２内に回転力付与部材５０として板状のゴムが起立して配置された構成であり、洗浄槽３２内には駆動源がないので、構造が非常に単純であり、メンテナンスを容易に行うことができる。

また、上記の構成のウェーハ洗浄装置３１においては、回転力付与部材５０としてエチレンプロピレンゴムを使用しているので、アルカリ性の洗浄液中でも劣化がしにくく、交換頻度を少なくすることができる。
また、上記の構成のウェーハ洗浄装置３１においては、洗浄槽３２内にカセット３４の左右方向の移動を規制する丸棒材４８が設けられており、カセット３４が下降した際に、回転力付与部材５０によってカセット３４の位置がずれることを抑制できるので、カセット３４内のウェーハ３３と回転力付与部材５０との接触位置が一定に維持され、ウェーハ３３を確実に回転させることができるとともに、カセット３４を洗浄槽３２内に搬入、搬出する作業を自動搬送機で行うことができる。

なお、上記の実施の形態では、１２インチのウェーハを用いて説明したが、ウェーハのサイズはいくつであっても良い。
また、上記の実施の形態では、カセット内にウェーハを２５枚収納した場合で説明したが、ウェーハの枚数は何枚でも良いが、その自重によって、回転力付与部材を構成する弾性体を弾性変形できることが必要である。
また、上記の実施の形態では、エアシリンダの駆動条件を１サイクル１０秒、３０ｍｍストロークとして説明したが、駆動条件は任意に決定してよい。
また、上記の実施の形態では、架台を上下動する機構として、エアシリンダを用いて説明したが、油圧シリンダ等の別の機構を用いてもよい。

本発明の実施の形態の一例であるウェーハ洗浄装置で、カセットが上昇された状態の正面概略図である。 本発明の実施の形態の一例であるウェーハ洗浄装置で、カセットが下降された状態の正面概略図である。 本発明の実施の形態の一例であるウェーハ洗浄装置の上面概略図である。 本発明の実施の形態の一例であるウェーハ洗浄装置の側面概略図である。 本発明の実施の形態の一例であるウェーハ洗浄装置に配置される回転力付与部材の概略図である。 本発明の実施の形態の一例であるウェーハ洗浄装置の回転機構の説明図である。 従来のウェーハ洗浄装置の説明図である。

符号の説明

３１ ウェーハ洗浄装置
３２ 洗浄槽
３３ ウェーハ
３４ カセット
３５ 上下動機構
３６ 超音波発生器
４２ 架台
４３ アーム
４７ 駆動部
４８ 丸棒材（規制部材）
５０ 回転力付与部材

Claims (7)

1. 洗浄液が貯留される洗浄槽と、その洗浄液内に超音波を発生させる超音波発生器と、前記洗浄槽に出し入れ可能に配備されて複数枚のウェーハを互いに隙間をあけて略垂直状態で収納するカセットとを備えたウェーハ洗浄装置であって、
   前記カセットを前記洗浄槽内で支持して上下移動可能な上下動機構を有するとともに、
   前記洗浄槽内に、弾性体で構成され、上下移動させられる前記カセット内のウェーハに接触して弾性変形することにより、前記ウェーハを回転させる回転力付与部材が設けられたことを特徴とするウェーハ洗浄装置。
2. 請求項１記載のウェーハ洗浄装置において、
   前記回転力付与部材は、前記洗浄槽の内底部であって、前記上下動機構に支持された前記カセット内の前記ウェーハの重心の鉛直方向位置よりずれた位置に設けられたことを特徴とするウェーハ洗浄装置。
3. 請求項２記載のウェーハ洗浄装置において、
   前記回転力付与部材は、板状に形成され、前記ウェーハの面方向と直交する方向に起立して設けられていることを特徴とするウェーハ洗浄装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のウェーハ洗浄装置において、
   前記上下動機構は、前記洗浄槽内で前記カセットを支持する架台と、該架台から前記洗浄槽の上縁を越えて外部に張り出すアームと、該アームを前記洗浄槽の外部で上下に駆動する駆動部とから構成されていることを特徴とするウェーハ洗浄装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のウェーハ洗浄装置において、
   前記回転力付与部材が、ショア硬度が６０から９０のゴムにより構成されていることを特徴とするウェーハ洗浄装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のウェーハ洗浄装置において、
   前記回転力付与部材が、エチレンプロピレンゴムにより構成されていることを特徴とするウェーハ洗浄装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のウェーハ洗浄装置において、
   前記カセットの左右方向の移動を規制する規制部材が設けられたことを特徴とするウェーハ洗浄装置。

Images