JP2022033584A - 板状物の洗浄装置、及び、洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状物を洗浄するための新規な洗浄装置、及び洗浄方法を提案する。【解決手段】 板状物であるウェーハＷを洗浄する洗浄装置であって、被洗浄面Ｗａを露出させた状態でウェーハＷを保持する保持テーブル３と、保持テーブル３で保持されたウェーハＷの被洗浄面Ｗａに対面し、被洗浄面Ｗａとの間に洗浄液流動空間５０を形成するための洗浄板４２を有する洗浄ユニット４０と、洗浄液流動空間５０に洗浄液５２を供給する洗浄液供給ユニット４６と、を備え、洗浄ユニット４０は洗浄液流動空間５０に供給された洗浄液５２に超音波振動を付与する超音波振動子４５を有する、ウェーハＷの洗浄装置とする。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の板状物を洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、半導体の製造工程において、切削や研削加工後に半導体ウェーハの洗浄を行うスピンナー洗浄装置が知られている。

半導体ウェーハがシリコンの場合では、切削や研削で生じる加工屑は軽く微細であり、特許文献１では、このような加工屑の洗浄に適した２流体洗浄について開示がされている。

特開２０１５－２０５２６２号公報

上述した２流体洗浄では、洗浄液にエアーを混合したものが被加工物に噴射されるものであるが、摩擦帯電や噴霧帯電により静電気が生じ、このことが原因で半導体デバイスに静電破壊が生じるおそれがあり、この点について改善が望まれている。

また、２流体の噴射によって舞い上げられた加工屑が被加工物に再付着してしまうおそれもあり、この点についても改善が望まれている。

本願発明は、以上の課題を解決すべく、板状物を洗浄するための新規な洗浄装置、及び洗浄方法を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

本発明の一態様によれば、
板状物を洗浄する洗浄装置であって、
該板状物の被洗浄面を露出させた状態で該板状物を保持する保持テーブルと、
該保持テーブルで保持された板状物の該被洗浄面に対面し、該被洗浄面との間に洗浄液流動空間を形成するための洗浄板を有する洗浄ユニットと、
該洗浄液流動空間に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニットと、を備え、
該洗浄ユニットは該洗浄液流動空間に供給された該洗浄液に超音波振動を付与する超音波振動子を有する、板状物の洗浄装置とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該保持テーブルは、該洗浄液流動空間に供給された洗浄液を流動させるために回転駆動可能に構成される、
板状物の洗浄装置とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
板状物を洗浄する洗浄方法であって、
保持テーブルで該板状物を保持し該板状物の被洗浄面を露出させる保持ステップと、
該保持テーブルで保持された板状物の該被洗浄面に洗浄板を対面させ、該被洗浄面と該洗浄板の間に洗浄液流動空間を形成し、該洗浄液流動空間に洗浄液を供給するとともに、該洗浄液に超音波振動を付与することで該板状物の該被洗浄面を洗浄する洗浄ステップと、を備える板状物の洗浄方法とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該洗浄ステップを実施した後、
該保持テーブルを回転させて板状物を乾燥させる乾燥ステップを更に備える、
板状物の洗浄方法とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該洗浄ステップにおいて、該保持テーブルを回転させ、該洗浄液流動空間に供給された洗浄液を流動させる、
板状物の洗浄方法とするものである。

本発明の一態様によれば、超音波振動が付与された洗浄液による被洗浄面の洗浄が行われる。超音波振動が付与されることにより、洗浄液による洗浄効果が高まり、被洗浄面に付着した異物（例えば、加工屑など）をより効果的に除去することが可能となる。また、流体噴射による洗浄でないため、静電気の発生にともなう半導体デバイスの静電破壊や、加工屑が舞い上がって被洗浄面に再付着してしまうことを防止できる。

また、本発明の一態様によれば、洗浄液の流動速度が高められ、異物をより確実に剥離させることが可能となり、より高い洗浄効果を得ることが可能となる。

また、本発明の一態様によれば、被洗浄面の水分を除去することができる。

洗浄装置の構成について示す図である。 洗浄ユニットの構成について示す図である。 保持ステップについて説明する図である。 （Ａ）は洗浄ステップにおいて洗浄液流動空間を形成した状態について示す図である。（Ｂ）は洗浄ステップにおいて洗浄液にて洗浄する様子について示す図である。 乾燥ステップについて説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る洗浄装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る洗浄装置の斜視図である。図２及び図３は、本実施の形態に係る洗浄装置の模式図である。本実施の形態に係る洗浄装置は、どのような装置に適用されてもよく、例えば、切削装置や研削装置に適用可能であり、また、単体の洗浄装置としても構成できるものである。

図１に示すように、洗浄装置１は、保持テーブル３に保持された被洗浄物の表面を洗浄するように構成されている。なお、本実施の形態における洗浄対象としての被洗浄物は、円板状の板状物であるウェーハＷで構成され、ウェーハＷの表面は複数の分割予定ライン（不図示）によって格子状に区画されている。区画された各領域には、デバイスＤが配設されている。なお、ウェーハＷの構成は特に限定されず、例えば、シリコン、ガリウムヒソ等の半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア系の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。ウェーハＷは、テープＴを介して環状フレームＦに支持される。

洗浄装置１は、円筒状の周壁部２１と底壁部２２とからなる有底筒状のケーシング２を有している。ケーシング２は、底壁部２２の下面から延びる複数（本実施の形態では３本）の脚部２３によって支持されている。ケーシング２内には、保持テーブル３が収容されており、保持テーブル３の周囲には、洗浄後のウェーハＷの表面に乾燥のためのエアーを吹き付けるためのエアーノズル４が設けられている。

図１及び図２に示すように、保持テーブル３は、円盤状に形成されており、上面に多孔質材料からなる保持面３ａが構成されている。図２に示すように、保持面３ａは保持テーブル３内の流路３ｂ、及び、電磁弁３ｄを通じて吸引源３ｅに接続されており、保持面３ａ上に生じる負圧によってウェーハＷ（図１）が吸引保持される。

図２に示すように、保持テーブル３において保持面３ａの周囲には、傾斜部３ｇを介してフレーム固定部３ｆが設けられている。フレーム固定部３ｆは電磁石にて構成され、磁力の入／切により、環状フレームＦ（図１）を保持／解除できるように構成される。

図１に示すように、保持テーブル３の下面中央には、電動モータ３１の駆動軸３２の上端部が固定されている。駆動軸３２は、ケーシング２の下方に位置する電動モータ３１から上方に延在し、底壁部２２に貫通形成された中心開口を通って保持テーブル３に接続される。また、駆動軸３２の上端側には、底壁部２２に形成された開口を覆うように下方に開口された筒状のカバー３３が設けられている。

図１に示すように、電動モータ３１の外周面には、複数（本実施の形態では３つ）のエアシリンダ３４が取り付けられている。電動モータ３１は、各エアシリンダ３４を介してピストンロッド３５によって支持されており、ピストンロッド３５の伸縮によって昇降駆動される。このように、保持テーブル３は、電動モータ３１によってケーシング２内で高速回転され、複数のエアシリンダ３４によってウェーハＷを載置する載置位置（上昇位置）と洗浄が行われる洗浄位置（下降位置）との間で昇降駆動される。

図１に示すように、エアーノズル４は、保持テーブル３の上方で旋回可能な旋回アーム６１の先端に取り付けられており、旋回移動した際にエアーノズル４の先端が保持テーブル３の保持面３ａに向くように構成されている。

図１に示すように、ケーシング２の底壁部２２にはドレインホース２４が接続されており、洗浄時に生じた排液がドレインホース２４を介して外部へと排出される。

図１及び図２に示すように、保持テーブル３の上方には、洗浄ユニット４０が配設される。洗浄ユニット４０は、保持テーブル３の保持面３ａに対向する洗浄板４２を有して構成される。

図１に示すように、洗浄板４２の上面側は、連結部４３を介して移動ユニット４４に接続され、移動ユニット４４が洗浄板４２を昇降移動、水平移動させることで、洗浄板４２を所定の位置に位置付ける。

図２及び図４（Ｂ）に示すように、洗浄板４２は、ウェーハＷよりも直径が大きい円盤状の部材にて構成され、ウェーハＷの被洗浄面Ｗａの全範囲を間隔を開けて覆うことができるようになっている。なお、被洗浄面Ｗａの全範囲ではなく、被洗浄面Ｗａの広範囲を覆う構成としてもよく、例えば、洗浄板４２の直径を、ウェーハＷの直径の１／２～１／１の範囲とすることとしてもよい。

図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、洗浄板４２の下面側は、保持テーブル３の保持面３ａに対向する洗浄面４２ａとして構成される。洗浄時においては、移動ユニット４４は、洗浄面４２ａとウェーハＷの被洗浄面Ｗａの間に所定の間隔Ｈが確保されるように洗浄板４２を位置付ける。これにより、洗浄面４２ａと被洗浄面Ｗａの間に洗浄液流動空間５０が形成される。

図２に示すように、洗浄板４２の洗浄面４２ａには、洗浄液を供給するための洗浄液供給口４２ｂが開口される。

洗浄液供給口４２ｂは、円盤状に構成される洗浄板４２の中央部に形成され、吐出される洗浄液が放射状に均等に供給されるようにしている。なお、中央部に形成することとする他、複数箇所に配置することとしてもよい。

洗浄液供給口４２ｂは、洗浄板４２に形成される洗浄液供給路４２ｃを介して、洗浄液供給ユニット４６に接続される。

洗浄液供給ユニット４６は、供給切換弁４６ａ、洗浄液供給源４６ｂを有して構成され、供給切換弁４６ａの切替に応じて洗浄液供給源４６ｂの洗浄液が、洗浄液供給路４２ｃを通じて洗浄液供給口４２ｂから吐出されるようになっている。洗浄液は、例えば純水であり、洗浄の用途に応じて適宜選択される。

洗浄板４２の洗浄面４２ａには、吐出された洗浄液に超音波振動を付与するための超音波振動子４５が複数箇所に設けられている。各超音波振動子４５には、高周波電源４７から電力が供給される。

本実施例では、複数の超音波振動子４５が洗浄面４２ａの広範囲に均等に配設され、洗浄液に満遍なく超音波が付与されるように構成される。なお、超音波振動子４５は洗浄面４２ａに配置する他、洗浄液供給路４２ｃに設けることとし、吐出前の洗浄液に超音波振動が付与されることとしてもよい。

上述した移動ユニット４４、供給切換弁４６ａ、高周波電源４７は、それぞれコントローラ１００に接続され、動作制御される。このコントローラ１００は、単独で各部を制御するものとする他、例えば、洗浄装置１が設置される切削装置の全体を制御するコントローラに組み込まれる、あるいは、連携して制御するものとすることができ、特に限定されるものではない。

次に、以上のように構成した洗浄装置による洗浄方法について説明する。
＜保持ステップ＞
図３に示すように、保持テーブル３の保持面３ａにて板状物であるウェーハＷを保持しウェーハＷの被洗浄面Ｗａを露出させるステップである。

ウェーハＷはテープＴを介して保持テーブル３の保持面３ａに吸引保持される。また、環状フレームＦがフレーム固定部３ｆに固定される。

＜洗浄ステップ＞
図４（Ａ）に示すように、保持テーブル３で保持されたウェーハＷの被洗浄面Ｗａに洗浄板４２を対面させ、被洗浄面Ｗａと洗浄板４２の間に洗浄液流動空間５０を形成し、図４（Ｂ）に示すように、洗浄液流動空間５０に洗浄液５２を供給するとともに、洗浄液５２に超音波振動を付与することでウェーハＷの被洗浄面Ｗａを洗浄するステップである。

具体的には、図４（Ａ）に示すように、コントローラ１００は、移動ユニット４４（図１）を制御して洗浄板４２を移動させ、洗浄面４２ａをウェーハＷの被洗浄面Ｗａに所定の間隔Ｈを開けて対面させる。洗浄面４２ａと被洗浄面Ｗａの間には所定の間隔Ｈを有する洗浄液流動空間５０が形成される。

次いで、図４（Ｂ）に示すように、コントローラ１００は、供給切換弁４６ａを制御して、洗浄液供給源４６ｂから洗浄液供給口４２ｂへの洗浄液５２の供給を開始する。洗浄液供給口４２ｂから吐出される洗浄液５２は、洗浄液流動空間５０において拡がり、被洗浄面Ｗａの全面に行き渡る。

コントローラ１００は、洗浄液５２の供給と同時に、高周波電源４７を制御し、各超音波振動子４５での超音波振動を開始する。超音波振動は、洗浄液流動空間５０に供給された洗浄液５２に付与される。

以上により、超音波振動が付与された洗浄液５２による被洗浄面Ｗａの洗浄が行われる。超音波振動が付与されることにより、洗浄液５２による洗浄効果が高まり、被洗浄面Ｗａに付着した異物（例えば、ウェーハＷの加工屑など）をより効果的に除去することが可能となる。

また、以上の洗浄ステップを実施する過程において、保持テーブル３を所定の回転数により回転させることにより、洗浄液流動空間５０に存在する洗浄液５２をより積極的に流動させることとしてもよい。

これにより、洗浄液５２の流動速度が高められ、異物をより確実に剥離させることが可能となり、より高い洗浄効果を得ることが可能となる。

なお、ここでの保持テーブル３の所定の回転数は特に限定されるものではないが、洗浄液５２が洗浄液流動空間５０から飛散しない程度の回転数であり、例えば、１０ｒｐｍ（６秒ごとに一回転）などとすることができる。また、洗浄液５２を回転させる代わりに、洗浄板４２側を回転させることとしてもよく、また両者を逆方向に回転させることとしてもよい。

＜乾燥ステップ＞
図５に示すように、洗浄ステップを終了後、保持テーブル３を回転させてウェーハＷを乾燥させるステップである。

具体的には、洗浄後に洗浄板４２を退避させるとともに、図５に示すように、エアーノズル４をウェーハＷの上方に位置付けて被洗浄面Ｗａにエアー５を吹き付けるとともに、保持テーブル３を高速回転させることで、被洗浄面Ｗａの水分を除去するものである。

なお、これらエアーノズル４からのエアー５の供給制御や、保持テーブル３（電動モータ３１（図１）の回転制御は、コントローラ１００によって行われるものである。

以上のようにして、ウェーハＷの被洗浄面Ｗａの洗浄を行うことができる。なお、上記実施例の構成では、保持テーブル３を下側、洗浄ユニット４０（洗浄板４２）を上側、に配置する構成としたが、その逆の構成であってもよい。即ち、保持テーブル３の下面に保持面３ａが形成され、ウェーハＷの被洗浄面Ｗａが下向きに露出される一方、洗浄ユニット４０（洗浄板４２）の洗浄面４２ａを上向きに配置する構成とするものであり、このような上下を逆さまにした、いわゆる逆さスピンナー装置構造においても、本願発明は適用可能である。

以上のようにして本発明を実現することができる。
即ち、図１乃至図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、
板状物であるウェーハＷを洗浄する洗浄装置であって、
被洗浄面Ｗａを露出させた状態でウェーハＷを保持する保持テーブル３と、
保持テーブル３で保持されたウェーハＷの被洗浄面Ｗａに対面し、被洗浄面Ｗａとの間に洗浄液流動空間５０を形成するための洗浄板４２を有する洗浄ユニット４０と、
洗浄液流動空間５０に洗浄液５２を供給する洗浄液供給ユニット４６と、を備え、
洗浄ユニット４０は洗浄液流動空間５０に供給された洗浄液５２に超音波振動を付与する超音波振動子４５を有する、ウェーハＷの洗浄装置とするものである。

この構成によれば、超音波振動が付与された洗浄液５２による被洗浄面Ｗａの洗浄が行われる。超音波振動が付与されることにより、洗浄液５２による洗浄効果が高まり、被洗浄面Ｗａに付着した異物（例えば、ウェーハＷの加工屑など）をより効果的に除去することが可能となる。

また、図４（Ｂ）に示すように、保持テーブル３は、洗浄液流動空間５０に供給された洗浄液５２を流動させるために回転駆動可能に構成される、こととするものである。

これにより、洗浄液５２の流動速度が高められ、異物をより確実に剥離させることが可能となり、より高い洗浄効果を得ることが可能となる。

また、図１乃至図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、
ウェーハＷを洗浄する洗浄方法であって、
保持テーブル３でウェーハＷを保持しウェーハＷの被洗浄面Ｗａを露出させる保持ステップと、
保持テーブル３で保持されたウェーハＷの被洗浄面Ｗａに洗浄板４２を対面させ、被洗浄面Ｗａと洗浄板４２の間に洗浄液流動空間５０を形成し、洗浄液流動空間５０に洗浄液５２を供給するとともに、洗浄液５２に超音波振動を付与することでウェーハＷの被洗浄面Ｗａを洗浄する洗浄ステップと、
を備えるウェーハＷの洗浄方法。

また、図５に示すように、
洗浄ステップを実施した後、
保持テーブル３を回転させてウェーハＷを乾燥させる乾燥ステップを更に備える、こととするものである。

これにより、被洗浄面Ｗａの水分を除去することができる。

また、図４（Ｂ）に示すように、
洗浄ステップにおいて、保持テーブル３を回転させ、洗浄液流動空間５０に供給された洗浄液５２を流動させる、こととするものである。

これにより、洗浄液５２の流動速度が高められ、異物をより確実に剥離させることが可能となり、より高い洗浄効果を得ることが可能となる。

１ 洗浄装置
２ ケーシング
３ 保持テーブル
３ａ 保持面
４ エアーノズル
５ エアー
４０ 洗浄ユニット
４２ 洗浄板
４２ａ 洗浄面
４２ｂ 洗浄液供給口
４２ｃ 洗浄液供給路
４３ 連結部
４４ 移動ユニット
４５ 超音波振動子
４６ 洗浄液供給ユニット
４６ａ 供給切換弁
４６ｂ 洗浄液供給源
４７ 高周波電源
５０ 洗浄液流動空間
５２ 洗浄液
６１ 旋回アーム６１
１００ コントローラ
Ｗ ウェーハ
Ｗａ 被洗浄面

Claims (5)

1. 板状物を洗浄する洗浄装置であって、
   該板状物の被洗浄面を露出させた状態で該板状物を保持する保持テーブルと、
   該保持テーブルで保持された板状物の該被洗浄面に対面し、該被洗浄面との間に洗浄液流動空間を形成するための洗浄板を有する洗浄ユニットと、
   該洗浄液流動空間に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニットと、を備え、
   該洗浄ユニットは該洗浄液流動空間に供給された該洗浄液に超音波振動を付与する超音波振動子を有する、板状物の洗浄装置。
2. 該保持テーブルは、該洗浄液流動空間に供給された洗浄液を流動させるために回転駆動可能に構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の板状物の洗浄装置。
3. 板状物を洗浄する洗浄方法であって、
   保持テーブルで該板状物を保持し該板状物の被洗浄面を露出させる保持ステップと、
   該保持テーブルで保持された板状物の該被洗浄面に洗浄板を対面させ、該被洗浄面と該洗浄板の間に洗浄液流動空間を形成し、該洗浄液流動空間に洗浄液を供給するとともに、該洗浄液に超音波振動を付与することで該板状物の該被洗浄面を洗浄する洗浄ステップと、を備える板状物の洗浄方法。
4. 該洗浄ステップを実施した後、
   該保持テーブルを回転させて板状物を乾燥させる乾燥ステップを更に備える、
   ことを特徴とする請求項３に記載の板状物の洗浄方法。
5. 該洗浄ステップにおいて、該保持テーブルを回転させ、該洗浄液流動空間に供給された洗浄液を流動させる、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の板状物の洗浄方法。
   

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