JP2012049247A

JP2012049247A - 枚葉式洗浄装置

Info

Publication number: JP2012049247A
Application number: JP2010188424A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Amano; 裕天野; Shingo Ikuma; 真吾伊熊; Yosuke Naito; 洋右内藤
Original assignee: Pre Tech Co Ltd
Current assignee: Pre Tech Co Ltd
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2012-03-08

Abstract

【課題】被洗浄物の洗浄、乾燥残りを抑制し、効果的な洗浄を行うことができる枚葉式洗浄装置を提供することを目的とする。
【解決手段】枚葉式洗浄装置において、少なくとも、円筒状の凹部及び該凹部の内壁面に沿って液体及び／又は気体を吐出する吐出口を有する旋回流形成部を少なくとも一つ有し、前記被洗浄物の洗浄及び／又は乾燥させる少なくとも片面に前記旋回流形成部が近接するように配設される洗浄テーブルと、前記洗浄テーブルの周辺に配設され、前記洗浄テーブルの旋回流形成部に近接する前記被洗浄物の側面に接触して固定保持する保持体とを具備し、前記旋回流形成部の吐出口から液体及び／又は気体を吐出させ、前記保持体で前記被洗浄物の側面を固定保持し、該吐出させた液体及び／又は気体によって前記被洗浄物の少なくとも片面を洗浄及び／又は乾燥するものである枚葉式洗浄装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体シリコンウェーハや、デバイスパターンが形成されているウェーハあるいはフォトマスク等の被洗浄物を１枚ずつ洗浄する枚葉式洗浄装置に関するものである。

半導体等の製造工程において、シリコンウェーハや、フォトマスク等の半導体製造に使用されるウェーハ等の被処理物に処理を施す際、有機物、金属等の塵埃、異物といったパーティクルがその被処理物に付着していると、被処理物の面内で均一な処理が施せず、また、そのようなウェーハ等から他のウェーハに間接的に相互汚染するので、製品製造の歩留りが低下する原因となる。そのため、通常、ウェーハ等に処理を施す前に洗浄装置で洗浄することにより被処理物からパーティクル等を除去している。

上記のような被洗浄物を洗浄するための洗浄装置には、従来から、複数枚の被洗浄物を同時に洗浄できるバッチ式洗浄装置と、被洗浄物を１枚ずつ洗浄する枚葉式洗浄装置がある。バッチ式洗浄装置は、近年における半導体基板の大口型化に伴い、複数枚の半導体基板を同時に取り扱うことが困難となってきている上、装置自体も大型化する必要があるため、枚葉式洗浄装置が広く使用されるようになってきた。

図５に従来の枚葉式洗浄装置の概略図を示す。この枚葉式洗浄装置１０１は、回転可能なテーブル１０２と、該テーブル１０２をその中心軸で回転させるための回転駆動部１０７と、被洗浄物１０５の上面を洗浄するための洗浄ノズル１０６とを具備している。
また、テーブル１０２は、アーム１０４上に被洗浄物１０５の側面を支持するためのピン１０３が複数本取り付けられている。

このような枚葉式洗浄装置１０１を使用して被洗浄物１０５の上面を洗浄するには、テーブル１０２のピン１０３で被洗浄物１０５の側面を支持し、回転駆動部１０７によりテーブル１０２を回転させることにより被洗浄物１０５を回転させ、洗浄ノズル１０６より薬液の入った洗浄液を被洗浄物１０５の上面側に吐出させて洗浄する。
このような枚葉式洗浄装置において、洗浄液に超音波振動子（不図示）により超音波を重畳し、その超音波が被洗浄物に伝搬されて洗浄する洗浄装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００６−９５４５８号公報

しかし、上記のような洗浄装置でも、洗浄が不十分な場合があり、また、装置の支持体等との接触部分に洗浄残りが発生したり、ウェーハ等の被洗浄物に反り等の歪みや破損が生じる等の問題があった。特に、近年コスト等の理由から要求されている非常に厚さが薄い被洗浄物を洗浄する場合に、反りや破損の問題が顕著に生じる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、被洗浄物の洗浄、乾燥残りを抑制し、効果的な洗浄を行うことができる枚葉式洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、チャンバー内で被洗浄物の少なくとも片面を洗浄及び／又は乾燥させる枚葉式洗浄装置において、少なくとも、円筒状の凹部及び該凹部の内壁面に沿って液体及び／又は気体を吐出する吐出口を有する旋回流形成部を少なくとも一つ有し、前記被洗浄物の洗浄及び／又は乾燥させる少なくとも片面に前記旋回流形成部が近接するように配設される洗浄テーブルと、前記洗浄テーブルの周辺に配設され、前記洗浄テーブルの旋回流形成部に近接する前記被洗浄物の側面に接触して固定保持する保持体とを具備し、前記旋回流形成部の吐出口から液体及び／又は気体を吐出させ、前記保持体で前記被洗浄物の側面を固定保持し、前記吐出させた液体及び／又は気体によって前記被洗浄物の少なくとも片面を洗浄及び／又は乾燥するものであることを特徴とする枚葉式洗浄装置を提供する。

このように、枚葉式洗浄装置において、少なくとも、円筒状の凹部及び該凹部の内壁面に沿って液体及び／又は気体を吐出する吐出口を有する旋回流形成部を少なくとも一つ有し、前記被洗浄物の洗浄及び／又は乾燥させる少なくとも片面に前記旋回流形成部が近接するように配設される洗浄テーブルと、前記洗浄テーブルの周辺に配設され、前記洗浄テーブルの旋回流形成部に近接する前記被洗浄物の側面に接触して固定保持する保持体とを具備し、前記旋回流形成部の吐出口から液体及び／又は気体を吐出させ、前記保持体で前記被洗浄物の側面を固定保持し、該吐出させた液体及び／又は気体によって前記被洗浄物の少なくとも片面を洗浄及び／又は乾燥するものであれば、液体及び／又は気体の旋回流により洗浄、乾燥を行うため、被洗浄物を回転させながら洗浄、乾燥するのと同様の効果を得ることができ、効果的な洗浄、乾燥を行うことができる。また、装置により被洗浄物を回転等させる必要が無く、固定保持するのみなので、装置と被洗浄物との接触部分は最小限にすることができ、接触部分でのキズや破損等の発生、接触部分での洗浄、乾燥残りも低減できる。また、被洗浄物を回転させるための回転機構が不要であることから、回転に伴う発塵やミストの発生等の問題が生じない。さらに、旋回流の流速等を調節して、被洗浄物を吸着浮上させることで、被洗浄物の自重等による反り、歪みを防止することができる。また、本発明であれば、被洗浄物が、近年要求されている非常に薄く、反り易くかつ破損し易いウェーハ等であっても、回転させず、さらには旋回流を用いるため、反り、カケを生じさせることなく洗浄できる。

このとき、前記洗浄テーブルは、前記吐出する液体に印加するための超音波振動を発生させる振動子を有し、前記振動子により発生させた超音波振動を前記吐出する液体に印加して前記被洗浄物の少なくとも片面を超音波洗浄するものであることが好ましい。
このように、前記洗浄テーブルは、前記吐出する液体に印加するための超音波振動を発生させる振動子を有し、前記振動子により発生させた超音波振動を前記吐出する液体に印加して前記被洗浄物の少なくとも片面を超音波洗浄するものであれば、旋回流にさらに超音波洗浄効果を付加することができ、より効果的な洗浄を行うことができる。

このとき、前記洗浄テーブルは、前記被洗浄物の表裏両面それぞれに前記旋回流形成部が近接するように二つ配設されたものであることが好ましい。
このように、前記洗浄テーブルは、前記被洗浄物の表裏両面それぞれに前記旋回流形成部が近接するように二つ配設されたものであれば、被洗浄物の表裏両面を同時に効率的に洗浄、乾燥することができる。

このとき、前記被洗浄物の少なくとも片面を洗浄する際の前記チャンバー内の雰囲気は、窒素雰囲気であることが好ましい。
このように、前記被洗浄物の少なくとも片面を洗浄する際の前記チャンバー内の雰囲気は、窒素雰囲気であれば、不活性であり、被洗浄物を汚染、変質させることなく、被洗浄物に生じるウォーターマークを防止して、より良好な洗浄、乾燥を行うことができる。

以上のように、本発明によれば、旋回流を用いて洗浄することによって、被洗浄物を回転させながら洗浄、乾燥するのと同様の効果を得ることができ、さらには被洗浄物と装置の接触部分での洗浄、乾燥残りも低減でき、良好な洗浄、乾燥を行うことができる。しかも、回転機構を有することに伴うデメリットもない。

本発明の枚葉式洗浄装置の実施態様の一例を示す概略断面図である。図１の本発明の枚葉式洗浄装置を部分的に示す概略側面図（Ａ）と概略平面図（Ｂ）である。本発明の枚葉式洗浄装置の実施態様の他の一例を示す概略断面図である。図３の本発明の枚葉式洗浄装置を部分的に示す概略斜視図である。従来の枚葉式洗浄装置の一例を示す概略図である。

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１、３は、本発明の枚葉式洗浄装置の実施態様の一例を示す概略断面図である。図２は、図１の本発明の枚葉式洗浄装置を部分的に示す概略側面図（Ａ）と概略平面図（Ｂ）である。図４は、図３の本発明の枚葉式洗浄装置を部分的に示す概略斜視図である。

図１に示すように、本発明の枚葉式洗浄装置１は、チャンバー３内に、円筒状の凹部７及び該凹部７の内壁面に沿って液体及び／又は気体を吐出する吐出口２を有する旋回流形成部４を有し、洗浄物５の洗浄及び／又は乾燥させる面に旋回流形成部４が近接するように配設される洗浄テーブル８と、洗浄テーブル８の周辺に配設され、洗浄テーブル８の旋回流形成部４に近接する洗浄物５の側面に接触して固定保持する保持体６とを具備する。
そして、本発明の枚葉式洗浄装置１は、旋回流形成部４の吐出口２から液体及び／又は気体を吐出させ、保持体６で被洗浄物５の側面を固定保持し、該吐出させた液体及び／又は気体によって被洗浄物５の少なくとも片面（図１では、下面）を洗浄及び／又は乾燥するものである。

このような本発明の装置１であれば、被洗浄物５を旋回流により洗浄、乾燥するため、被洗浄物５は固定保持された状態でも、相対的に回転されているのと同様で、被洗浄物を回転させながら行う洗浄、乾燥と同等の効果を得ることができる。従って、装置１に、被洗浄物５を回転等させるための特別な機構は不要で、装置の小型化やコスト低減が可能である。しかも、被洗浄物５を回転させることに伴うデメリット、すなわち、回転機構の摩耗等によるパーティクルの発生や、洗浄液等が振り飛ばされて飛散することによるミストの発生等がなく、被洗浄物５を高清浄に保つことができる。また、旋回流の流速の調節等により、被洗浄物５の中央部分は吸着浮上させることができ、洗浄、乾燥時における被洗浄物５の反り等の歪みの発生を防止することができる。また、被洗浄物５の固定保持のみなので、保持体６と被洗浄物５の接触部分を最小限にすることができ、接触部分での洗浄、乾燥残りを低減することができる。

本発明の装置１において、吐出口２から例えば圧縮空気等の気体が凹部７内部に吐出され、凹部７の内壁面に沿って旋回して旋回流を形成する。この旋回流の流速等を調節することで、旋回流形成部４の凹部７の中心部に大きな負圧が生じ、直上にある被洗浄物５を吸着する力が発生する。そして、この旋回流を形成した気体は旋回流形成部４と被洗浄物５との隙間に放出されるため、被洗浄物５は洗浄テーブル８との間に隙間を保って吸着浮上されることもできる。
このように、本発明では、吐出口２から洗浄液を吐出することにより、被洗浄物５の少なくとも洗浄テーブル８に面した側の片面を洗浄することができる。一方、吐出口２から気体を吐出することにより、少なくとも洗浄テーブル８に面した側の片面を乾燥することができる。

また、本発明の装置１において、洗浄テーブル８は一つのみでも良いが、図１に示すように、本発明の装置１が下側の洗浄テーブル８と上側の洗浄テーブル８’を有し、被洗浄物５の表裏両面それぞれに旋回流形成部４、４’が近接するように配置することが好ましい。
これにより、被洗浄物５の表裏両面を同時に洗浄、乾燥することができ、より効率的な洗浄、乾燥を行うことができる。
また、保持した状態での洗浄テーブル８、８’（旋回流形成部４、４’）と被洗浄物５との間の間隔は３ｍｍ以下程度とすると、上記した吸着浮上を良好に行うことができる。

旋回流形成部４、４’としては、洗浄テーブル８、８’に複数形成することもでき、図３、４に、一つの洗浄テーブル８’’に、複数の旋回流形成部４’’を有する本発明の装置１’を示す。
図３、４に示すように、洗浄テーブル８’’は、旋回流形成部４’’を回転対称位置に複数有する。このように複数の旋回流形成部４’’を有することで、直径の大きな基板等を洗浄、乾燥する場合にも、効果的に行うことができる。

本発明の装置１において保持体６としては、例えば、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ピン台１０を設け、その上に被洗浄物５の側面に接触して固定保持するストレートピン１１を設けた保持体６とすることができる。
または、図３、４に示すように、被洗浄物５の側面をテーパー面で保持する保持体６’とすることもできる。テーパー面で接触することで、被洗浄物５との接触面積はより小さくなり、洗浄、乾燥残りを確実に防止できる。

また、図１に示すように、洗浄テーブル８、８’は、吐出する液体に印加するための超音波振動を発生させるチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス（ＰＺＴ）等の振動子９を有し、振動子９により発生させた超音波振動を前記吐出する液体に印加して被洗浄物５を超音波洗浄するものであることが好ましい。
このように、液体に印加した超音波振動が液流に沿って伝搬するため、超音波洗浄により被洗浄物５をより効果的に洗浄することができる。

また、本発明の装置１のチャンバー３内の雰囲気としては、特に限定されないが、窒素雰囲気とすることで、雰囲気を空気とした場合のような酸素起因のウォーターマークの発生を防止して、より良好な洗浄を行うことができる。また、窒素であれば不活性であり、被洗浄物を汚染、変質し難いので好ましい上、コスト的にも安価で済む。もちろん、雰囲気はアルゴン等の希ガスとしてもよい。

ここで、本発明の装置１、１’の旋回流で用いる液体としては特に限定されず、一般に洗浄に用いられるいずれのものをも用いることができる。例えばフッ酸、塩酸、酢酸、過酸化水素、あるいはこれらの混酸、ＳＣ−２等の酸性の洗浄液、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、あるいはＳＣ−１等のアルカリ性の洗浄液、又は純水を用いることができる。そして、本発明における洗浄処理には、例えば、純水による被洗浄物５のリンスやフッ酸等を用いたエッチングによる処理なども含まれる。
また、本発明の装置１、１’の旋回流で用いる気体としても特に限定されないが、例えば空気、窒素ガス等を用いることができ、本発明の装置１、１’で気体のみを吐出する場合には、スピンドライと同等の乾燥効果を得ることができる。または、気体と液体両方を同時に吐出して、洗浄することも可能である。さらに、洗浄液等の蒸気を用いることもできる。

本発明の装置１、１’で洗浄、乾燥する被洗浄物５としては、特に限定されず、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＳｉＯ_２等の基板や、デバイスが形成されたウェーハ、液晶用のガラス基板等とすることができる。

図１、２に示す本発明の枚葉式洗浄装置１を用いて被洗浄物５を洗浄する場合には、例えば、上側の洗浄テーブル８’を上方に移動させた状態で、ロボットハンド等により保持体６に被洗浄物５を保持させ、その後、洗浄テーブル８’を下方に移動させて図１のような状態にし、その後洗浄を行うことができる。

以上のような本発明の枚葉式洗浄装置１、１’により、主として洗浄液を用いて洗浄をし、その後、気体を用いて乾燥を行うことで、被洗浄物５を反り等無く、効果的に洗浄することができる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
図１に示すような枚葉式洗浄装置を用い、直径１５０ｍｍ、厚さが９０μｍの非常に薄いシリコンウェーハを１００枚洗浄した。洗浄テーブルとシリコンウェーハとの間隔を２．５ｍｍとし、振動子（ＰＺＴ）による１ＭＨｚの超音波を洗浄液（純水）に印加して洗浄した。

（比較例）
図５に示すような従来の枚葉式洗浄装置を用い、直径１５０ｍｍ、厚さが９０μｍのシリコンウェーハを１００枚洗浄した。この際、ＰＺＴによる１ＭＨｚの超音波を洗浄液（純水）に印加して洗浄した。

比較例では、洗浄後のウェーハの約２０％で反り、破損が確認され、一方、実施例では、反り等もなく、パーティクル数は比較例よりも低減されていた。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１、１’…枚葉式洗浄装置、２…吐出口、３…チャンバー、
４、４’ ４’ ’…旋回流形成部、５…被洗浄物、６、６’…保持体、
７…凹部、８、８’、８’’…洗浄テーブル、９…振動子、
１０…ピン台、１１…ストレートピン。

Claims

チャンバー内で被洗浄物の少なくとも片面を洗浄及び／又は乾燥させる枚葉式洗浄装置において、少なくとも、
円筒状の凹部及び該凹部の内壁面に沿って液体及び／又は気体を吐出する吐出口を有する旋回流形成部を少なくとも一つ有し、前記被洗浄物の洗浄及び／又は乾燥させる少なくとも片面に前記旋回流形成部が近接するように配設される洗浄テーブルと、
前記洗浄テーブルの周辺に配設され、前記洗浄テーブルの旋回流形成部に近接する前記被洗浄物の側面に接触して固定保持する保持体とを具備し、
前記旋回流形成部の吐出口から液体及び／又は気体を吐出させ、前記保持体で前記被洗浄物の側面を固定保持し、前記吐出させた液体及び／又は気体によって前記被洗浄物の少なくとも片面を洗浄及び／又は乾燥するものであることを特徴とする枚葉式洗浄装置。
前記洗浄テーブルは、前記吐出する液体に印加するための超音波振動を発生させる振動子を有し、前記振動子により発生させた超音波振動を前記吐出する液体に印加して前記被洗浄物の少なくとも片面を超音波洗浄するものであることを特徴とする請求項１に記載の枚葉式洗浄装置。
前記洗浄テーブルは、前記被洗浄物の表裏両面それぞれに前記旋回流形成部が近接するように二つ配設されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の枚葉式洗浄装置。
前記被洗浄物の少なくとも片面を洗浄する際の前記チャンバー内の雰囲気は、窒素雰囲気であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の枚葉式洗浄装置。