JP2015082601A - 洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被洗浄物に静電気を帯電させないようにすることによりデバイスの損傷を抑制できる洗浄装置及び洗浄方法を提供すること。【解決手段】洗浄装置１は被洗浄物Ｗを保持する保持テ−ブル２０と保持テーブル２０に保持された被洗浄物Ｗの上面ＷＳに洗浄水Ｒを噴射する洗浄水噴射ノズル３０と導電性ノズル４０とを備えている。導電性ノズル４０は保持テーブル２０に保持された被洗浄物Ｗの上面ＷＳに導電性液体ＣＬを供給する供給口４１を有している。導電性ノズル４０は供給口４１から供給された導電性液体ＣＬにより供給口４１から被洗浄物Ｗの上面ＷＳまで連通する水柱ＣＷを形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被洗浄物を洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって複数形成されたウエーハは、ダイシング装置等の分割装置によって個々のデバイスに分割される。そしてその後、ウエーハは回転可能な保持テーブルを備えた洗浄装置に搬送され、ウエーハを保持した保持テーブルが１００〜３０００ＲＰＭほどの回転速度で回転すると共に、回転するウエーハに対して純水等の洗浄水がエアーと共に２流体噴射されて切削屑が除去される。また、洗浄後は回転するウエーハに対して高圧エアーが噴射されて洗浄水が除去される（例えば特許文献１参照）。

ダイシング装置等のウエーハ加工装置には、加工後に切断中に被洗浄物表面に付着した切削屑等のコンタミネーションを洗い流すために、スピンナ洗浄装置が内蔵されている。スピンナ洗浄装置には、洗浄流体が被洗浄物に向かって垂直に噴射する流体噴出ノズルが、スピンナテーブルの回転中心を通るように配設され、被洗浄物を保持したスピンナテーブルが数百ｒｐｍの速度で回転しているところへ、流体噴出ノズルが揺動しながら洗浄流体を噴射して、被洗浄物表面の洗浄を行うようにしている。洗浄装置は、洗浄仕様として、洗浄水を高圧で噴射させる高圧洗浄仕様と、洗浄水に空気、窒素ガス等の気体を合流させて噴射させる２流体洗浄仕様の２種類を標準的に使用している。

特開２００８−０８０１８０号公報

ウエーハに対して高圧の洗浄水や洗浄水に空気、窒素ガス等の気体を合流させた２流体の洗浄水を噴射すると、洗浄水が噴霧となり、その噴霧が噴射されたウエーハ表面に静電気を発生させて、ウエーハが帯電してしまう。ウエーハは、その裏面側に保護テープを介して環状フレームに貼着されているので、ウエーハ表面側に帯電した静電気がスピンナテーブルを介してなかなか除電できずに、絶縁破壊によってウエーハを構成するデバイスが損傷するおそれがあるという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、被洗浄物に静電気を帯電させないようにすることによりデバイスの損傷を抑制できる洗浄装置及び洗浄方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の洗浄装置は、環状フレームに保護テープを介して装着された被洗浄物を上面に保持する保持テ−ブルと、該保持テーブルに保持された被洗浄物の上面に洗浄水を噴射する洗浄水噴射ノズルとを備えた洗浄装置であって、該保持テーブルに保持された被洗浄物の上面に導電性液体を供給する供給口を有し、該供給口から供給された該導電性液体により該供給口から被洗浄物の該上面まで連通する水柱を形成する導電性ノズルと、を備え、該導電性ノズルはアースに接続されていることを特徴とする。

また、本発明の洗浄方法は、環状フレームに保護テープを介して装着された被洗浄物を請求項１記載の洗浄装置において洗浄する洗浄方法であって、前記保持テーブルにウエーハを保持する保持工程と、該保持工程を実施した後に、該保持テーブルに保持された被洗浄物の上面に前記洗浄水噴射ノズルから洗浄水を噴射させて、該洗浄水噴射ノズル及び該保持テーブルを相対的に移動させながら被洗浄物上面の全面を洗浄する洗浄工程と、を備え、該洗浄工程では、被洗浄物の該洗浄水噴射ノズルにより洗浄していない領域に該導電性ノズルの該供給口を位置付け、該導電性液体を該供給口から供給し該供給口と被洗浄物の上面の間に水柱を形成し、被洗浄物の該上面に帯電した静電気を該水柱を通して除電することを特徴とする。

本発明は、スピンナ洗浄装置などの洗浄装置において、洗浄水噴射ノズルとは別にアースに接続された導電性ノズルから導電性液体を供給して、導電性ノズルの供給口と被洗浄物の上面との間に水柱を形成するので、水柱を通して上面に帯電した静電気を確実にアースに除電できる。したがって、洗浄装置は、被洗浄物に静電気を帯電させないようにすることによりデバイスの損傷を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る洗浄装置の構成例の要部を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る洗浄装置の断面図である。 図３は、実施形態に係る洗浄装置の要部の断面図である。 図４は、実施形態に係る洗浄装置の洗浄水噴射ノズルと導電性ノズルの動作を示す平面図である。 図５は、実施形態の変形例に係る洗浄装置の構成例の要部を示す斜視図である。 図６は、本発明の原理を確認した実験に用いられた装置の概略の構成を模式的に示す図である。 図７は、本発明の原理を確認した実験の実験結果である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係る洗浄装置を図面に基いて説明する。図１は、実施形態に係る洗浄装置の構成例の要部を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る洗浄装置の断面図である。図３は、実施形態に係る洗浄装置の要部の断面図である。図４は、実施形態に係る洗浄装置の洗浄水噴射ノズルと導電性ノズルの動作を示す平面図である。

洗浄装置１は、被洗浄物Ｗ（図４に示す）を切削、研削、研磨などの各種の加工を施す加工装置に設置されて、被洗浄物Ｗの上面ＷＳを洗浄するものである。洗浄装置１は、被洗浄物Ｗを回転させながら洗浄水Ｒを噴射することで、被洗浄物Ｗの上面ＷＳを洗浄する、所謂、スピンナ洗浄装置である。また、本発明では、洗浄装置１は、加工装置に設置されることなく単独で構成されてもよい。

なお、洗浄装置１により上面ＷＳが洗浄される被洗浄物Ｗは、本実施形態では、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハであり、切削、研削、研磨などの各種の加工が施された後に洗浄装置１により洗浄される。被洗浄物Ｗは、図４に示すように、例えば、上面ＷＳに複数の分割予定ラインＬによって区画された各領域にデバイスＤが形成され、分割予定ラインＬに沿って切削されて、個々のデバイスＤに分割されている。被洗浄物Ｗは、図２及び図４に示すように、外縁部が環状フレームＦに装着された保護テープＴに貼着されて、環状フレームＦに保護テープＴを介して装着される。なお、保護テープＴは、電気的に絶縁性を有する合成樹脂などで構成されている。

洗浄装置１は、図１及び図２に示すように、洗浄チャンバー１０と、保持テーブル２０と、洗浄水噴射ノズル３０と、導電性ノズル４０と、洗浄後の被洗浄物Ｗを乾燥させるための高圧エアーを噴射する図示しないエアーノズルを備えている。洗浄チャンバー１０は、被洗浄物Ｗの洗浄を外部と隔離した状態で行うためのものである。洗浄チャンバー１０は、本実施形態では、上方が開口した円筒状の形状であり、内部に、保持テーブル２０と、洗浄水噴射ノズル３０と、導電性ノズル４０と、エアーノズルとが配設されている。洗浄チャンバー１０は、上方の開口を通して、図示しない搬送手段により被洗浄物Ｗが出し入れされる。また、洗浄チャンバー１０は、被洗浄物Ｗを洗浄する際には、上方の開口が図示しない蓋等により塞がれる。

保持テーブル２０は、被洗浄物Ｗを吸引・保持し、被洗浄物Ｗを回転させるものである。保持テーブル２０は、上面２０ａを構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない吸引手段に連結されている。保持テーブル２０は、上面２０ａに環状フレームＦに保護テープＴを介して装着された被洗浄物Ｗが載置され、吸引手段により負圧が作用されることにより被洗浄物Ｗを上面ＷＳに吸引・保持する。また、保持テーブル２０には、洗浄装置１の図示しない装置本体に取り付けられた電動モータ２１の駆動軸２１ａが連結している。保持テーブル２０は、電動モータ２１の回転駆動力により、鉛直方向と平行な軸心回りに回転される。また、保持テーブル２０の周囲には、被洗浄物Ｗの周囲の環状フレームＦを挟持するクランプ部２２が複数設けられている。

洗浄水噴射ノズル３０は、保持テーブル２０に保持された被洗浄物Ｗの上面ＷＳに洗浄水Ｒを噴射するものである。洗浄水噴射ノズル３０は、導電性を有する金属で構成され、被洗浄物Ｗを洗浄する際には、保持テーブル２０上の被洗浄物Ｗに向かって垂直に洗浄水Ｒを噴射する先端の噴射口３１が保持テーブル２０の回転中心を通るように、図示しないモータにより揺動される。また、洗浄水噴射ノズル３０は、洗浄チャンバー１０内に被洗浄物Ｗを出し入れする際には、図示しないモータにより保持テーブル２０に保持された被洗浄物Ｗの上方から退避される。

洗浄水噴射ノズル３０は、被洗浄物Ｗを洗浄する際には、洗浄水Ｒと加圧された空気や窒素ガスなどの気体とを合流させて、加圧された気体中に洗浄水Ｒを分散させて、ミスト状の洗浄水Ｒを被洗浄物Ｗの上面ＷＳに噴射して、被洗浄物Ｗの上面ＷＳに付着した切削屑などのコンタミネーションを洗い流す。即ち、洗浄水噴射ノズル３０は、所謂２流体洗浄仕様のノズルである。洗浄水噴射ノズル３０は、被洗浄物Ｗを洗浄する際にミスト状の洗浄水Ｒを被洗浄物Ｗの上面ＷＳに噴射するので、洗浄水Ｒの微粒子を被洗浄物Ｗの上面に衝突させる摩擦などにより静電気を発生させることになる。なお、本実施形態で用いられる洗浄水Ｒは、純水に二酸化炭素が適量付加されて、全体としての比抵抗値が、例えば０．５〜１．０ＭΩｍ（メガオームメートル）に調整されている。

導電性ノズル４０は、保持テーブル２０に保持された被洗浄物Ｗの上面ＷＳに導電性液体ＣＬ（図２及び図３に示す）を供給するものである。導電性ノズル４０は、導電性を有する金属で構成され、洗浄水噴射ノズル３０と別体に構成されている。導電性ノズル４０は、先端に被洗浄物Ｗの上面ＷＳに導電性液体ＣＬを供給する供給口４１を有している。導電性ノズル４０は、アースＧに接続され、かつ供給口４１の保持テーブル２０上の被洗浄物Ｗの上面ＷＳとの距離Ｋ１が、例えば、図２及び図３に示すように、洗浄水噴射ノズル３０の噴射口３１の保持テーブル２０上の被洗浄物Ｗの上面ＷＳとの距離Ｋ２よりも短く形成されている。なお、導電性ノズル４０の保持テーブル２０上の被洗浄物Ｗの上面ＷＳとの距離Ｋ１は、水柱ＣＷ（図３に示す）が形成できる程度に且つ保持テーブル２０の上面２０ａに当接しない距離に設定されている。

導電性ノズル４０は、洗浄水噴射ノズル３０が被洗浄物Ｗを洗浄する際には、平面視において、図４に示すように、洗浄水噴射ノズル３０と平行になるように図示しないモータにより揺動される。また、導電性ノズル４０は、洗浄チャンバー１０内に被洗浄物Ｗを出し入れする際には、図示しないモータにより保持テーブル２０に保持された被洗浄物Ｗの上方から退避される。

導電性ノズル４０は、被洗浄物Ｗを洗浄する際には、導電性液体ＣＬに気体を合流させることなく、供給口４１から導電性液体ＣＬを供給して、導電性液体ＣＬにより供給口４１から被洗浄物Ｗの上面ＷＳまで連通する水柱ＣＷ（図３に示す）を形成する。導電性ノズル４０は、供給口４１から被洗浄物Ｗの上面ＷＳまで途切れることなく連続する水柱ＣＷを、極力導電性液体ＣＬのみにより形成する。導電性ノズル４０は、導電性液体ＣＬにより形成される水柱ＣＷにより被洗浄物Ｗの上面ＷＳと電気的に接続されて、被洗浄物Ｗの上面ＷＳとアースＧとを電気的に接続する。なお、本実施形態で用いられる導電性液体ＣＬは、純水に二酸化炭素が適量付加されて、全体としての比抵抗値が、例えば０．５〜１．０ＭΩｍ（メガオームメートル）に調整された、洗浄水Ｒと同様の液体が用いられている。

エアーノズルは、加圧された空気や窒素などの気体を洗浄後の被洗浄物Ｗに噴射して、洗浄後の被洗浄物Ｗを乾燥させるものである。また、洗浄装置１の洗浄チャンバー１０には、洗浄水Ｒや導電性液体ＣＬなどを排出するための図示しない排出口が設けられている。また、洗浄装置１では、洗浄チャンバー１０と、保持テーブル２０と、洗浄水噴射ノズル３０等は、図示しないアースに電気的に接続されている。また、洗浄装置１は、加工装置の図示しないマイクロプロセッサを主体として構成された制御手段により制御される。

次に、本実施形態に係る洗浄装置１の洗浄動作、即ち、環状フレームＦに保護テープＴを介して装着された被洗浄物Ｗを洗浄装置１において洗浄する洗浄方法を説明する。洗浄方法は、保持工程と、洗浄工程などを備える。まず、洗浄方法は、保持工程では、前述した加工装置の図示しない搬送手段により洗浄装置１の保持テーブル２０に各種の加工が施された被洗浄物Ｗが載置される。なお、この状態では、図１に示すように、洗浄水噴射ノズル３０の噴射口３１、導電性ノズル４０の供給口４１、エアーノズルの先端は保持テーブル２０の上方から退避している。そして、制御手段が、吸引手段を駆動して、保持テーブル２０の上面２０ａに被洗浄物Ｗを吸引・保持するとともに、クランプ部２２により環状フレームＦを挟持する。そして、蓋等により洗浄チャンバー１０の開口を塞いで、洗浄工程に進む。

洗浄工程では、保持工程を実施した後に、制御手段が電動モータ２１を駆動して、保持テーブル２０と被洗浄物Ｗを軸心回りに回転させる。図２及び図３に示すように、制御手段が保持テーブル２０に保持された被洗浄物Ｗの上面ＷＳに洗浄水噴射ノズル３０の噴射口３１からミスト状の洗浄水Ｒを噴射させ、かつ導電性液体ＣＬを導電性ノズル４０の供給口４１から被洗浄物Ｗの上面ＷＳに供給しながら、図示しないモータにより、図４中の実線で示す位置と点線とに亘って洗浄水噴射ノズル３０と導電性ノズル４０とを揺動させる。そして、洗浄工程では、洗浄水噴射ノズル３０から洗浄水Ｒを噴射させて、洗浄水噴射ノズル３０及び保持テーブル２０を相対的に移動させながら被洗浄物Ｗ上面ＷＳの全面を洗浄する。このとき、ミスト状の洗浄水Ｒと被洗浄物Ｗの上面ＷＳとの摩擦により発生した静電気は、保護テープＴが絶縁性を有するために、保持テーブル２０などを介してアースに導かれることなく、被洗浄物Ｗの上面ＷＳに帯電する。

また、洗浄工程では、図４に示すように、洗浄水噴射ノズル３０と導電性ノズル４０とを揺動させながら平行な状態に維持するので、被洗浄物Ｗの上面ＷＳの洗浄水噴射ノズル３０により洗浄していない領域に導電性ノズル４０の供給口４１を位置付ける。なお、被洗浄物Ｗの上面ＷＳの洗浄水噴射ノズル３０により洗浄していない領域とは、洗浄水噴射ノズル３０から噴射される洗浄水Ｒが被洗浄物Ｗの上面に直接衝突していない領域をいう。そして、図３に示すように、導電性液体ＣＬを供給口４１から被洗浄物Ｗの上面ＷＳに供給し、供給口４１と被洗浄物Ｗの上面ＷＳの間に水柱ＣＷを形成する。そして、ミスト状の洗浄水Ｒと被洗浄物Ｗの上面ＷＳとの摩擦により発生し被洗浄物Ｗの上面ＷＳに帯電した静電気は、導電性液体ＣＬの水柱ＣＷと導電性ノズル４０を介してアースＧに導かれる。こうして、洗浄工程では、被洗浄物Ｗの上面ＷＳに帯電した静電気を水柱ＣＷを通して除電する。

そして、洗浄水Ｒの噴射と導電性液体ＣＬの供給とを所定時間行った後、制御手段は、洗浄水噴射ノズル３０及び導電性ノズル４０の揺動を停止させ、これらを被洗浄物Ｗの上方から退避した位置に停止させるとともに、洗浄水Ｒの噴射と導電性液体ＣＬの供給を停止させる。そして、制御手段は、エアーノズルにより被洗浄物Ｗの上面ＷＳを乾燥させた後、保持テーブル２０の軸心回りの回転を停止させ、保持テーブル２０の吸引・保持とクランプ部２２の環状フレームＦの挟持を解除する。制御手段は、搬送手段により保持テーブル２０上の被洗浄物Ｗを次工程へと搬送する。なお、洗浄工程において用いられた洗浄水Ｒ及び導電性液体ＣＬは、洗浄チャンバー１０に設けられた排出口などを通して洗浄装置１外に排出される。

以上のように、本実施形態に係る洗浄装置１によれば、洗浄水噴射ノズル３０とは別体に構成されかつアースＧに接続された導電性ノズル４０から気体を合流させることなく導電性液体ＣＬを供給する。そして、洗浄装置１は、導電性ノズル４０の供給口４１と被洗浄物Ｗの上面ＷＳとの間に水柱ＣＷを形成する。また、洗浄装置１は、導電性ノズル４０の供給口４１から導電性液体ＣＬを供給する際には、被洗浄物Ｗの上面Ｗｓの洗浄水噴射ノズル３０により洗浄していない領域に導電性ノズル４０の供給口４１を位置付ける。したがって、洗浄装置１は、導電性液体ＣＬで構成された水柱ＣＷを介して、被洗浄物Ｗの上面ＷＳとアースＧとを確実に電気的に接続でき、水柱ＣＷを通して上面ＷＳに帯電した静電気を確実にアースＧに除電できる。したがって、洗浄装置１は、被洗浄物Ｗに静電気を帯電させないようにすることによりデバイスＤの損傷を抑制することができる。

前述した実施形態では、洗浄水噴射ノズル３０と導電性ノズル４０とを互いに別体に構成したが、本発明では、図５に示すように、洗浄水噴射ノズル３０に導電性ノズル４０を取り付けてもよい。なお、図５は、実施形態の変形例に係る洗浄装置の構成例の要部を示す斜視図である。図５において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。図５に示す場合では、導電性ノズル４０を洗浄水噴射ノズル３０よりも短く形成して、洗浄工程では、被洗浄物Ｗの洗浄水噴射ノズル３０により洗浄していない領域に導電性ノズル４０の供給口４１を位置付ける。図５に示す場合では、実施形態の効果に加えて、洗浄水噴射ノズル３０及び導電性ノズル４０を揺動するための機構の簡略化を図ることができ、洗浄装置１の低コスト化を図ることができる。

次に、本発明の発明者らは、導電性液体ＣＬで水柱ＣＷを形成することにより被洗浄物Ｗの上面ＷＳを除電できる本発明の原理を実験により確認した。図６は、本発明の原理を確認した実験に用いられた装置の概略の構成を模式的に示す図である。図７は、本発明の原理を確認した実験の実験結果である。なお、図６において、実施形態と対応する部分には、同一符号を付して説明を省略している。

実験に用いられた装置１００は、図６に示すように、洗浄水噴射ノズル３０から銅などで構成された導電性の棒部材ＷＳにミスト状の洗浄水Ｒを噴射した。また、装置１００は、導電性ノズル４０から導電性液体ＣＬを供給して、導電性ノズル４０と棒部材ＷＳとの間に水柱ＣＷを形成した。また、導電性の棒部材ＷＳは、抵抗１０１を介してアースＧに接続し、抵抗１０１の電圧値を電圧計１０２で測定することで、被洗浄物Ｗの上面ＷＳの帯電状況を示す棒部材ＷＳの電位を測定した。また、実験では、比抵抗値が、例えば０．５〜１．０ＭΩｍ（メガオームメートル）の導電性液体ＣＬを用いた。

また、図７に示された実験結果では、横軸が実験開始からの経過時間を示し、縦軸が被洗浄物Ｗの上面ＷＳの帯電状況を示す棒部材ＷＳの電位を示している。なお、縦軸では、アースＧの電位を零Ｖとしている。図７では、実験開始から時間ｔ１までの間及び時間ｔ２から時間ｔ３までの間には、導電性ノズル４０から導電性液体ＣＬを棒部材ＷＳに供給していない。また、時間ｔ１から時間ｔ２までの間、時間ｔ３以降には、導電性ノズル４０から導電性液体ＣＬを棒部材ＷＳに供給して水柱ＣＷを形成した。図７の実験結果によれば、実験開始から時間ｔ１までの間及び時間ｔ２から時間ｔ３までの間の棒部材ＷＳの電位が５Ｖから７Ｖの間であるのに対して、時間ｔ１から時間ｔ２までの間、時間ｔ３以降の棒部材ＷＳの電位が殆ど零Ｖであることが明らかとなった。即ち、図７の実験結果によれば、導電性ノズル４０から導電性液体ＣＬを棒部材ＷＳに供給して水柱ＣＷを形成することで、棒部材ＷＳ即ち被洗浄物Ｗの上面ＷＳに帯電した静電気を除電できることが明らかとなった。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 洗浄装置
２０ 保持テーブル
３０ 洗浄水噴射ノズル
４０ 導電性ノズル
４１ 供給口
Ｆ 環状フレーム
Ｔ 保護テープ
Ｗ 被洗浄物
ＷＳ 上面
Ｒ 洗浄水
ＣＬ 導電性液体
ＣＷ 水柱
Ｇ アース

Claims (2)

1. 環状フレームに保護テープを介して装着された被洗浄物を上面に保持する保持テ−ブルと、該保持テーブルに保持された被洗浄物の上面に洗浄水を噴射する洗浄水噴射ノズルとを備えた洗浄装置であって、
   該保持テーブルに保持された被洗浄物の上面に導電性液体を供給する供給口を有し、該供給口から供給された該導電性液体により該供給口から被洗浄物の該上面まで連通する水柱を形成する導電性ノズルと、を備え、該導電性ノズルはアースに接続されている洗浄装置。
2. 環状フレームに保護テープを介して装着された被洗浄物を請求項１記載の洗浄装置において洗浄する洗浄方法であって、
   前記保持テーブルにウエーハを保持する保持工程と、
   該保持工程を実施した後に、該保持テーブルに保持された被洗浄物の上面に前記洗浄水噴射ノズルから洗浄水を噴射させて、該洗浄水噴射ノズル及び該保持テーブルを相対的に移動させながら被洗浄物上面の全面を洗浄する洗浄工程と、を備え、
   該洗浄工程では、被洗浄物の該洗浄水噴射ノズルにより洗浄していない領域に該導電性ノズルの該供給口を位置付け、該導電性液体を該供給口から供給し該供給口と被洗浄物の上面の間に水柱を形成し、被洗浄物の該上面に帯電した静電気を該水柱を通して除電すること、を特徴とする洗浄方法。

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