JP2015041756A - ウェハキャリアの洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の一つの実施形態は、純水による洗浄よりも洗浄能力を高めることができるウェハキャリアの洗浄方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の一つの実施形態によれば、ウェハキャリアの洗浄方法が提供される。ウェハキャリアの洗浄方法は、金属を溶融可能な弱酸が含まれる薬液によってウェハキャリアを洗浄する工程と、薬液によって洗浄されたウェハキャリアを、純水によって洗浄する工程とを含む。薬液に含まれる弱酸は、重金属を溶融可能であり、且つ、ウェハキャリアを損傷させないクエン酸が望ましい。
【選択図】図３
【解決手段】本発明の一つの実施形態によれば、ウェハキャリアの洗浄方法が提供される。ウェハキャリアの洗浄方法は、金属を溶融可能な弱酸が含まれる薬液によってウェハキャリアを洗浄する工程と、薬液によって洗浄されたウェハキャリアを、純水によって洗浄する工程とを含む。薬液に含まれる弱酸は、重金属を溶融可能であり、且つ、ウェハキャリアを損傷させないクエン酸が望ましい。
【選択図】図３
Description
本発明の実施形態は、ウェハキャリアの洗浄方法に関する。
従来、半導体装置の形成処理が施されるウェハは、例えば、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等のウェハキャリアに収納された状態で、処理装置から別の処理装置へ移送される。ウェハキャリアは、内部にウェハを支持する支持部を備える。
かかる支持部に汚染物質が付着していた場合に、ウェハをウェハキャリアへ収納すると、ウェハに接触する支持部からウェハへ汚染物質が転写されることがある。かかる場合、ウェハに転写された汚染物質に起因して半導体装置の特性が劣化するおそれがある。
このため、ウェハキャリアは、定期的に純水によって洗浄されることが一般的である。しかしながら、純水による洗浄では、汚染物質を十分に洗浄することができないことがある。
本発明の一つの実施形態は、純水による洗浄よりも洗浄能力を高めることができるウェハキャリアの洗浄方法を提供することを目的とする。
本発明の一つの実施形態によれば、ウェハキャリアの洗浄方法が提供される。ウェハキャリアの洗浄方法は、金属を溶融可能な弱酸が含まれる薬液によってウェハキャリアを洗浄する工程と、前記薬液によって洗浄された前記ウェハキャリアを、純水によって洗浄する工程とを含む。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるウェハキャリアの洗浄方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。まず、図１および図２を参照して、本実施形態に係る洗浄対象のウェハキャリアについて説明する。
ここでは、洗浄対象がＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）である場合について説明する。ＦＯＵＰは、処理装置から他の処理装置へ移送される半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」と記載する）を収納するウェハキャリアである。なお、本実施形態に係る洗浄対象は、ＦＯＵＰに限定されるものではなく、ＦＯＳＢ（Front Opening Shipping Box）などの他のウェハキャリアであってもよい。
図１は、実施形態に係るＦＯＵＰの模式的な斜視図である。なお、図１には、水平面に載置された状態のＦＯＵＰを示している。また、図２は、実施形態に係るＦＯＵＰの模式的な水平断面図である。
図１に示すように、ＦＯＵＰ１は、内部に複数枚（例えば、２５枚）のウェハＷを収納可能なキャリア本体１１と、キャリア本体１１の前側開口部を閉塞する着脱自在な蓋体１２とを備える。キャリア本体１１は、ウェハが１枚ずつ載置される複数段の棚板を備える。
各棚板は、図２に示すように、ウェハＷの周縁部（べベル部）を複数箇所（ここでは、４箇所）で支持する支持部１３を備える。かかる支持部１３には、半導体装置の製造工程において、何らかの汚染物質が付着することがある。
支持部１３に付着した汚染物質は、その後、収納されるウェハＷに転写されて、ウェハＷに形成される半導体装置の特性に悪影響を与えることがある。また、ＦＯＵＰ１における支持部１３以外の部位に付着した汚染物質も、気流などによって舞い上げられてウェハＷに付着して、半導体装置の特性に悪影響を与えることもある。
例えば、固体撮像装置が形成されるウェハＷの場合、ＦＯＵＰ１内部に存在する重金属の汚染物質がウェハＷに付着すると、固体撮像装置では、汚染物質が原因となって暗電流が発生し、暗電流が白キズとなって撮像画像に現れる。そして、かかる白キズの原因の一つとなる重金属の汚染物質は、純水による洗浄だけでは、ＦＯＵＰ１から除去することが困難である。
次に、図３を参照して、かかる汚染物質をＦＯＵＰ１から洗浄除去可能としたウェハキャリアの洗浄方法について説明する。図３は、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄処理を示すフローチャートである。
図３に示すように、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法では、まず、ＦＯＵＰ１に対して、クエン酸を含む薬液による洗浄を行う（ステップＳ１０１）。ここで用いる薬液は、例えば、３０倍程度に希釈したクエン酸に、界面活性剤およびキレート剤を添加したものである。
かかる薬液に含まれるクエン酸は、例えば、白金、金、水銀、銀、鉛、銅、クロム、マンガン、コバルト、ニッケルなど重金属を溶融する性質を有する。しかも、クエン酸は、原液であっても、ＦＯＵＰ１の材料として主に用いられるポリカーボネートやフッ素樹脂等の樹脂を変質させたり溶融させたりすることが殆どない。
したがって、クエン酸を含む薬液によってＦＯＵＰ１を洗浄することにより、ＦＯＵＰ１に付着した重金属の汚染物質を溶融させて洗浄除去することができる。また、クエン酸を含む薬液による洗浄によれば、ＦＯＵＰ１自体を変質させたり溶融させたりすることが殆どないので、ＦＯＵＰ１の耐用年数を長期化させることができる。なお、本実施形態で使用するクエン酸を含む薬液は、常圧および１００℃以下の雰囲気中において不揮発性を有する。
続いて、ＦＯＵＰ１に対して、純水による洗浄を行う（ステップＳ１０２）。これにより、クエン酸を含む薬液では、十分に除去されなかったレジスト等の有機物や酸化シリコン、窒化シリコンなどの重金属以外の汚染物質を洗浄除去する。
続いて、ＦＯＵＰ１に対して、窒素パージを行う（ステップＳ１０３）。ここでは、ＦＯＵＰ１に対して、加熱した窒素ガスを吹き付けることによって、水滴を吹き飛ばすとともに、ＦＯＵＰ１の乾燥を行う。
最後に、ＦＯＵＰ１に対して、減圧脱ガス処理を行い（ステップＳ１０４）、処理を終了する。減圧脱ガス処理では、ＦＯＵＰ１を略真空の減圧された雰囲気中にさらすことにより、ＦＯＵＰ１の表層部分に浸透した薬液をガス化させてＦＯＵＰ１から除去する。
このように、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法では、純水洗浄の前に、金属を溶融可能な弱酸であるクエン酸を含む薬液によって、ＦＯＵＰ１を洗浄する。これにより、ＦＯＵＰ１から金属の汚染物質を洗浄除去することができる。
したがって、かかるウェハキャリアの洗浄方法によれば、例えば、固体撮像装置が形成されるウェハＷを収納するＦＯＵＰ１を洗浄した場合、固体撮像装置で暗電流の原因となる金属の汚染物質がＦＯＵＰ１からウェハＷへ転写されることを防止することができる。
なお、上記したように、本実施形態で使用するクエン酸を含む薬液は、常圧および１００℃以下の雰囲気中において不揮発性を有する。そして、ＦＯＵＰ１は、通常、複数の処理装置間を移送される過程で、１００℃以上の雰囲気にさらされることはない。
したがって、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法によれば、たとえ減圧脱ガス処理によって、ＦＯＵＰ１から薬液を完全には脱ガスさせることができなかったとしても、ＦＯＵＰ１の使用中に、ＦＯＵＰ１から薬液が気化することがない。これにより、ＦＯＵＰ１の使用中に、ＦＯＵＰ１から気化する薬液のガスが、ウェハや人体に悪影響を及ぼすことを未然に防止することができる。
次に、図４を参照して、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄装置２０について説明する。図４は、実施形態に係る洗浄装置２０を模式的に示す平面図である。図４に示すように、洗浄装置２０は、複数のＦＯＵＰ１を載置可能なステージ２１と、ＦＯＵＰ１を洗浄する洗浄器２２と、洗浄後のＦＯＵＰ１に対して減圧脱ガス処理を行う減圧器２３とを備える。
さらに、洗浄装置２０は、ステージ２１、洗浄器２２、および減圧器２３の間でＦＯＵＰ１の移送を行うロボット３を備える。ロボット３は、鉛直軸を回転軸として回転自在な基部３４と、基部３４から延伸する複数の関節を備えたロボットアーム３２と、ロボットアーム３２の先端に設けられ、ＦＯＵＰ１を把持可能なエンドエフェクタ３３とを備える。
かかるロボット３は、レール３４に沿って洗浄室内を移動しながら、ステージ２１から洗浄前のＦＯＵＰ１を取り出し、洗浄器２２へセットし、洗浄後のＦＯＵＰ１を洗浄器２２から取り出して減圧器２３へセットする。その後、ロボット３は、減圧脱ガス処理後のＦＯＵＰ１を取り出して、ステージ２１へ戻す。
これらのロボット３、ステージ２１、洗浄器２２、および減圧器２３は、気密性の高い密閉された洗浄室内に設けられる。かかる洗浄装置２０によれば、ＦＯＵＰ１の洗浄中に発生する有害物質が作業者に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
次に、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃを参照して、洗浄器２２が行う洗浄動作について説明する。図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、実施形態に係る洗浄器２２の洗浄動作を示す説明図である。なお、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃでは、洗浄動作の理解を容易にする観点から、キャリア本体１１の断面を示している。
また、ここでは、洗浄器２２によるキャリア本体１１の洗浄動作について説明する。蓋体１２は、洗浄室内に設けられる図示を省略した別の洗浄器によって、キャリア本体１１と同様に洗浄される。
図５Ａに示すように、洗浄器２２は、ＦＯＵＰ１の背面を鉛直上方向から回転自在に保持する回転保持部４１と、回転保持部４１に対向するように回転保持部４１の下方に配置されるノズル４２とを備える。
洗浄器２２による洗浄を行う場合、ロボット３が金属の汚染物質Ｍや金属以外の汚染物質Ｄが付着したキャリア本体１１を回転保持部４１にセットする。このとき、ロボット３は、キャリア本体１１における前面の開口部側が鉛直下向きになるように、キャリア本体１１の背面を回転保持部４１によって保持させる。これにより、洗浄除去される金属の汚染物質Ｍや金属以外の汚染物質Ｄは、洗浄器２２の底面へ落下するので、キャリア本体１１へ再付着することが抑制される。
洗浄器２２は、キャリア本体１１がセットされると、回転保持部４１によってキャリア本体１１を回転させながら、キャリア本体１１内部へ向け、ノズル４２からクエン酸を含む薬液５１を噴射させて、金属の汚染物質Ｍを洗浄除去する。
続いて、洗浄器２２は、図５Ｂに示すように、回転保持部４１によってキャリア本体１１を回転させながら、金属の汚染物質Ｍが洗浄除去されたキャリア本体１１内部へ向け、ノズル４２から純水５２を噴射させて、金属以外の汚染物質Ｄを洗浄除去する。また、この工程で、キャリア本体１１からクエン酸を含む薬液５１についても洗浄除去する。
その後、洗浄器２２は、図５Ｃに示すように、回転保持部４１によってキャリア本体１１を回転させながら、金属以外の汚染物質Ｄが洗浄除去されたキャリア本体１１内部へ向け、ノズル４２から加熱された窒素ガス５３を噴射させる。これにより、キャリア本体１１から水滴を吹き飛ばすとともに、キャリア本体１１を乾燥させる。
次に、図６を参照して、減圧器２３が行う減圧脱ガス動作について説明する。図６は、実施形態に係る減圧器２３の減圧脱ガス動作を示す説明図である。なお、図６では、減圧脱ガス動作の理解を容易にする観点から、キャリア本体１１の断面を示している。
また、ここでは、減圧器２３によるキャリア本体１１の減圧脱ガス処理について説明する。蓋体１２は、洗浄室内に設けられる図示を省略した別の減圧器によって、キャリア本体１１と同様に減圧脱ガス処理が施される。
図６に示すように、減圧器２３は、密閉空間となるチャンバ６１と、チャンバ６１の内部でキャリア本体１１を保持する保持部６２とを備える。さらに、減圧器２３は、チャンバ６１の内部へ清浄な空気７１を供給する送気管６３と、チャンバ６１の内部雰囲気７２を外部へ吸引排気する排気管６４とを備える。送気管６３には、空気７１を供給する供給装置（図示略）が接続され、排気管６４には、真空ポンプ（図示略）が接続される。
減圧器２３による減圧脱ガス処理を行う場合、ロボット３が洗浄乾燥後のキャリア本体１１を保持部６２にセットする。このとき、ロボット３は、キャリア本体１１における前面の開口部側が鉛直上向きになるように、キャリア本体１１を保持部６２にセットする。これにより、減圧脱ガス処理によってガス化した薬液５１がチャンバ６１の内部に滞留して、キャリア本体１１に再付着することを抑制することができる。
減圧器２３は、キャリア本体１１がセットされると、供給装置から送気管６３を介して、チャンバ６１の内部へ空気７１を供給しながら、真空ポンプによって排気管６４を介してチャンバ６１の内部雰囲気７２を吸引させる。
このとき、真空ポンプは、供給装置が単位時間に供給する空気７１よりも多くの内部雰囲気７２を単位時間に吸引することで、チャンバ６１の内部が略真空となるように減圧する。これにより、キャリア本体１１の内部表面に浸透した常温では気化しないクエン酸を含む薬液５１を気化（ガス化）させてキャリア本体１１の外部へ放出させ、排気管６４からチャンバ６１の外部へ排出させることができる。
このように、減圧器２３によれば、キャリア本体１１の内部表面に浸透した薬液５１まで、ほぼ完全にキャリア本体１１から除去することができる。なお、前述のように、本実施形態で使用する薬液５１は、常圧および１００℃以下の雰囲気中では、不揮発性を有するので、減圧脱ガス処理後のキャリア本体１１に、微量の薬液５１が残存しても、残存する薬液５１が使用中のＦＯＵＰ１から気化することがない。
上述したように、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法では、金属を溶融可能な弱酸を含む薬液によってウェハキャリアを洗浄した後、薬液による洗浄後のウェハキャリアを純水によって洗浄する。
実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法によれば、純水による洗浄では、十分な洗浄除去が困難な金属の汚染物質をウェハキャリアから洗浄除去することができるので、純水による洗浄よりも洗浄能力を高めることができる。
具体的には、３０日間使用したウェハキャリアについて、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法による洗浄前後で、ウェハキャリアに付着している金属の汚染物質の量を計測する実験を行った。汚染物質の量の計測には、ＩＣＰ―ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を使用した。
実験の結果、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法による洗浄前に、１Ｅ＋１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２ほどあった金属の汚染物質が、洗浄後には、１Ｅ＋８ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度まで減少していた。つまり、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法によれば、金属の汚染物質の量を洗浄前の１／１０〜１／１００まで低減することが実証された。
また、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法で洗浄に用いる薬液は、弱酸性であるため、ウェハキャリアの変質や溶融を抑制しつつ、金属の汚染物質を洗浄することができるので、ウェハキャリアの耐用年数を長期化させることができる。
また、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法で用いる薬液の弱酸は、重金属を溶融可能な薬液である。これにより、固体撮像装置が形成されるウェハの搬送に用いるウェハキャリアを洗浄することで、固体撮像装置で白キズを生じさせる暗電流の原因の一つとなる重金属を、ウェハキャリアから洗浄除去することができる。
また、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法で用いる薬液の弱酸として、クエン酸を用いることができる。クエン酸は、比較的入手が容易で、重金属を溶融可能であり、且つ、原液でもウェハキャリアを変質および溶融しない。
かかるクエン酸を含む洗浄用の薬液は、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置に付着した金属不純物を除去するメンテナンス用の洗浄剤としても使用されている。このため、実施形態に係るウェハキャリアの洗浄方法によれば、ウェハキャリアの洗浄用に、特別な薬液を用意する必要がなく、例えば、ＣＭＰのメンテナンス用の洗浄剤を流用することが可能である。
なお、上述した実施形態では、薬液中の弱酸がクエン酸である場合について説明したが、薬液に含有させる弱酸は、ｐＨがクエン酸と同様の弱酸であり、金属を溶融可能なものであれば、他の任意の弱酸であってもよい。
また、上述した実施形態では、ウェハキャリアに対して、クエン酸を含む薬液を噴射して、金属の汚染物質を洗浄除去する場合について説明したが、クエン酸を含む薬液にウェハキャリアを浸漬させて、金属の汚染物質を洗浄除去してもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ ＦＯＵＰ、 １１ キャリア本体、 １２ 蓋体、 １３ 支持部、 ２０ 洗浄装置、 ２１ ステージ、 ２２ 洗浄器、 ２３ 減圧器、 ３ ロボット、 ４１ 回転保持部、 ４２ ノズル、 ６１ チャンバ、 ６２ 保持部、 ６３ 送気管、 ６４ 排気管、 ５１ 薬液、 ５２ 純水、 ５３ 窒素ガス、 ７１ 空気、 ７２ 内部雰囲気、 Ｗ ウェハ、 Ｍ 金属の汚染物質、 Ｄ 金属以外の汚染物質
Claims (5)
- 金属を溶融可能な弱酸が含まれる薬液によってウェハキャリアを洗浄する工程と、
前記薬液によって洗浄された前記ウェハキャリアを、純水によって洗浄する工程と
を含むことを特徴とするウェハキャリアの洗浄方法。 - 前記弱酸は、
重金属を溶融可能な酸である
ことを特徴とする請求項１に記載のウェハキャリアの洗浄方法。 - 前記弱酸は、
クエン酸である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウェハキャリアの洗浄方法。 - 薬液は、
常圧および１００℃以下の雰囲気中において不揮発性を有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のウェハキャリアの洗浄方法。 - 前記ウェハキャリアは、
固体撮像装置が形成される前記ウェハを収納する容器である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のウェハキャリアの洗浄方法。
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