JP2008027959A

JP2008027959A - ウエハ洗浄装置

Info

Publication number: JP2008027959A
Application number: JP2006195418A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takao; 浩昭高尾
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクル及びウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルの両方を除去する。
【解決手段】洗浄ヘッド１２の下面に、ウエハ１４に強固に付着した比較的大きなパーティクルを除去可能なように高剛性に形成された第１スポンジブラシ３５と、ウエハ１４の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルを除去できるように低剛性に形成された第２スポンジブラシ３６とを設ける。そして、この洗浄ヘッド１２をウエハ１４の表面に当接させた状態で回転駆動する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウエハの表面に付着した異物を除去するウエハ洗浄装置に関するものである。

半導体の製造工程は、外径１５０ｍｍ〜３００ｍｍの円盤形状のウエハ上に、同一のデバイスを複数形成する前工程と、ウエハからチップを切り出しパッケージ化する後工程との２つに大きく分けることができる。さらに、前工程には、ウエハの表面に付着した微細なゴミや不純物などの異物（パーティクル）を除去して歩留まりを良くするためのウエハ洗浄工程が組み込まれている。そして、ウエハ洗浄工程では、例えば、下記特許文献１、並びに、下記特許文献２に記載されているように、スポンジブラシを、ウエハの表面に摺接させてパ−ティクルを除去するウエハ洗浄装置が用いられる。
特許第３１１４１５６号公報特開２００４−２７３５３０号公報

しかしながら、従来のウエハ洗浄装置では、スポンジブラシの剛性が高いと、ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクルは除去できるが、ウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルは除去できない。また、スポンジブラシの剛性が低いと、ウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルは除去できるが、ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクルは除去できないといった問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクル、及び、ウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルの両方を除去できるウエハ洗浄装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のウエハ洗浄装置は、柔軟な洗浄部材の根本側を固定した回転板を、ウエハの表面に略垂直な回転軸を中心に回転させ、洗浄液を供給しながら前記洗浄部材の先端側でウエハの表面に付着した異物を除去するウエハ洗浄装置において、前記洗浄部材を柔軟性が異なる複数種類の洗浄部材で構成したことを特徴としている。

柔軟な洗浄部材ほど根本側から先端側までの長さを長くすることが好ましい。また、前記複数種類の洗浄部材は、前記回転板を回転中心から周縁に向かう直線または曲線で区画した領域ごとに設けられていることが好ましい。さらに、複数種類の洗浄部材相互間の境界には隙間が設けられていることが好ましい。また、前記回転板に前記洗浄液の吐出口を設けることが好ましい。

さらに、前記複数種類の洗浄部材は、それぞれポリビニルアルコールとポリウレタンとを主成分とする２種類の洗浄部材であってもよい。

本発明によれば、柔軟性の異なる複数種類の洗浄部材の根本側を固定した回転板を用い、洗浄液を供給しながら各洗浄部材の先端側でウエハの表面を洗浄するようにしたので、ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクル、及び、ウエハ表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルの両方を除去可能なウエハ洗浄装置を提供できる。

また、柔軟な洗浄部材ほど根本側から先端側までの長さを長くすれば、柔軟な洗浄部材が変形してウエハの窪みの隅まで確実に洗浄できるようになり、ウエハの窪み溜まったパーティクルをより確実に除去することができる。

さらに、複数種類の洗浄部材を、回転板をその回転中心から周縁に向かう直線または曲線により区画した領域ごとに設けることによって、複数の洗浄部材によりまんべんなくウエハを洗浄できる。また、複数種類の洗浄部材相互間の境界に隙間を設けることによって、この隙間から回転板の外側へ効率よくパーティクルを排出できる。さらに、回転板に洗浄液の吐出口を設ければ、回転板の外側へ効率よくパーティクルを排出できる

図１において、本発明のウエハ洗浄装置１０は、半導体の製造工程に組み込まれたウエハ洗浄工程で用いられる。ウエハ洗浄装置１０は、後述する洗浄ヘッド１２を回転駆動させて、ウエハ１４に付着したパーティクルを除去するものであり、支持台１６と、ブラシ装置１８とから構成される。

支持台１６は、台座２０と、下端側が台座２０に回転自在に保持されるとともに、上面にウエハ１４を吸着するための吸着部（図示せず）が形成された回転台２１とから構成される。ウエハ１４は、その背面が吸着部に吸着されて回転台２１の上面に固定され、回転台２１の回転とともに回転する。

ブラシ装置１８は、ウエハ１４の表面に垂直な水平方向に長いアーム２２を備えている。アーム２２は、その基端部を構成する軸部２２ａがアーム保持機構２４に取り付けられている。そして、アーム保持機構２４により、水平面内で回動自在に、かつ、鉛直方向に移動自在に保持される。

また、アーム２２の先端部には、洗浄ヘッド１２が取り付けられており、アーム２２の内部には送液チューブ２６が設けられている。送液チューブ２６は、洗浄ヘッド１２に洗浄液を供給するためのものであり、洗浄液の蓄積される洗浄液タンク２７と洗浄ヘッド１２とを結ぶように設けられている。そして、洗浄液は、ポンプ２８により洗浄液タンク２７から洗浄ヘッド１２へ送り出される。洗浄液としては、純水やアンモニア過水（ＡＰＭ）など周知のものが用いられる。

図２、図３において、洗浄ヘッド１２は、中空、略円板形状に形成されたヘッド本体１２ａと、ヘッド本体１２ａの中央部に立設された回転筒１２ｂとを備えている。他方、アーム２２の先端部には、鉛直方向に長い円筒形状の支軸２９と、内蔵モータ（図示せず）によりドライブギア３０を回転させるギアボックス３１とが設けられている。

洗浄ヘッド１２は、回転筒１２ｂが支軸２９の外側に位置するように配置され、回転筒１２ｂの内側部と支軸２９の外側部との間に設けられた水密性のベアリング３２を介して、支軸２９に回動自在に取り付けられる。回転筒１２ｂの上端部にはギア３３が設けられており、洗浄ヘッド１２が支軸２９に取り付けられることで、ギア３３とドライブギア３０とが歯合し、ドライブギア３０の回転が洗浄ヘッド１２に伝達される。そして、洗浄ヘッド１２は、ドライブギア３０の回転に伴って回転する。

また、支軸２９の上端部には、送液チューブ２６が接続されており、洗浄ヘッド１２が支軸２９に取り付けられることで、送液チューブ２６から送られた洗浄液が、支軸２９を介してヘッド本体１２ａの内部に供給されるようになっている。ヘッド本体１２ａの下面には、複数の吐出口３４が設けられており、ヘッド本体１２ａの内部に供給された洗浄液は、この吐出口３４からウエハ１４の表面へ向けて吐出される。

さらに、ヘッド本体１２ａの下面には、互いに剛性の異なる第１スポンジブラシ３５と第２スポンジブラシ３６とが取り付けられている。第１スポンジブラシ３５は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を主成分として構成され、ウエハ１４に強固に付着したパーティクルを除去可能なように高剛性に形成されている。他方、第２スポンジブラシ３６は、例えば、ポリウレタンを主成分として構成され、ウエハ１４の窪みに溜まったパーティクルを除去できるように低剛性に形成されている。また、第２スポンジブラシ３６は、ウエハ１４の窪みの隅に溜まったパーティクルを確実に除去できるように、第１スポンジブラシ３５に対して厚さが厚く形成されている。

これら第１、第２の各スポンジブラシ３５、３６は、厚みを有する扇形に形成され、洗浄ヘッド１２の下面を４等分するように２つずつ交互に配置されている。また、第１スポンジブラシ３５と第２スポンジブラシ３６とは、隙間を空けて配置されており、この隙間により洗浄ヘッド１２の下面中央部から端部へ向けて放射状に延びる４本の溝部３７が形成されている。

以下、上記構成のウエハ洗浄装置１０の作用について説明をする。ウエハ１４の洗浄を行う際は、先ず、ウエハ１４を支持台１６にセットする。次に、アーム２２を駆動して、洗浄ヘッド１２をウエハ１４の表面に当接させる。そして、洗浄ヘッド１２を回転して洗浄を行う。洗浄は、吐出口３４から洗浄液を吐出しながら行われる。また、洗浄は、支持台１６を回転させるとともに、軸部２２ａを中心にアーム２２を旋回させながら行われる。これにより、ウエハ１４の表面全体がまんべんなく洗浄される。

図４に示すように、第１スポンジブラシ３５は剛性が高く変形しづらいため、ウエハ１４に強固に付着した比較的大きなパーティクル４０は、第１スポンジブラシ３５により除去される。他方、第２スポンジブラシ３６は剛性が低くウエハ１４の形状に応じて柔軟に変形するため、ウエハ１４の窪みに付着した比較的小さなパーティクル４２は、第２スポンジブラシ３６により除去される。また、第２スポンジブラシ３６は、第１スポンジブラシ３５よりも厚みが厚く形成されているので、ウエハ１４の表面に密着し易い。このため、パーティクル４２がウエハ１４の窪みの隅に溜まっている場合も確実に除去できる。

さらに、第１スポンジブラシ３５と第２スポンジブラシ３６との間に溝部３７を設けたので、除去されたパーティクルを効率よく洗浄ヘッド１２外へ排出できる。また、洗浄ヘッド１２に設けた吐出口３４から洗浄液を吐出しながら洗浄するようにしたので、洗浄液が洗浄ヘッド１２外に流れる流れに乗せてパーティクル４０、４２を効率よく洗浄ヘッド１２外へ排出できる。

なお、本発明は、洗浄ヘッドに、互いに剛性の高さが異なる少なくとも２種類の洗浄部材を設ければよいので、細部の構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、洗浄ヘッドに２種類の洗浄部材（スポンジブラシ）を設ける例で説明をしたが、互いに剛性の高さが異なる３種類以上の洗浄部材を設けてもよい。

また、上記実施形態では、洗浄部材としてスポンジブラシを用いる例で説明をしたが、洗浄部材として複数のブラシ毛を備えた刷毛ブラシを用いてもよい。この場合、ブラシ毛の硬さの異なる少なくとも２種類の刷毛ブラシを洗浄ヘッドに設ければよい。

さらに、上記実施形態では、洗浄ヘッドの下面中央部から端部へ向けて直線状に延びる溝部を設ける例で説明をしたが、図５に示す洗浄ヘッド６０のように、ヘッド本体６０ａの下面中央部から端部へ向けて円弧状に延びる溝部６２を設けてもよい。この洗浄ヘッド６０では、溝部６２によって区画された一方の領域に、剛性の高い第１スポンジブラシ６４を設け、他方の領域に剛性の低い第２スポンジブラシ６６を設けている。

また、この洗浄ヘッド６０では、ヘッド本体６０ａの下面に５つの吐出口６８を設けている。各吐出口６８は、中央部、並びに、第１、第２のスポンジブラシの背後にそれぞれ２つずつ配置されている。このような構成にしても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。もちろんこれに限定されず、溝部の有無や溝部の形状、並びに、吐出口の設置位置や設置個数は適宜設定すればよい。

ウエハ洗浄装置の外観図である。洗浄ヘッドの断面図である。洗浄ヘッドを下方から観察した平面図である。パーティクルが除去される様子を表す説明図である。洗浄ヘッドを下方から観察した平面図である。

符号の説明

１０洗浄装置
１２、６０洗浄ヘッド
１４ウエハ
２６送液チューブ
３４、６８吐出口
３５、６４第１スポンジブラシ
３６、６６第２スポンジブラシ
３７、６２溝部

Claims

柔軟な洗浄部材の根本側を固定した回転板を、ウエハの表面に略垂直な回転軸を中心に回転させ、洗浄液を供給しながら前記洗浄部材の先端側でウエハの表面に付着した異物を除去するウエハ洗浄装置において、
前記洗浄部材を柔軟性が異なる複数種類の洗浄部材で構成したことを特徴とするウエハ洗浄装置。
柔軟な洗浄部材ほど根本側から先端側までの長さを長くしたことを特徴とする請求項１記載のウエハ洗浄装置。
前記複数種類の洗浄部材は、前記回転板を回転中心から周縁に向かう直線で区画した領域ごとに設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のウエハ洗浄装置。
前記複数種類の洗浄部材は、前記回転板を回転中心から周縁に向かう曲線で区画した領域ごとに設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のウエハ洗浄装置。
前記複数種類の洗浄部材相互間の境界には隙間が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載のウエハ洗浄装置。
前記回転板に前記洗浄液の吐出口を設けたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のウエハ洗浄装置。
前記複数種類の洗浄部材は、それぞれポリビニルアルコールとポリウレタンとを主成分とする２種類の洗浄部材であることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のウエハ洗浄装置。