JP2547529B2 - ウェーハキャリヤの遠心洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明の技術分野は、汚染レベルが極めて低いことを
必要とする半導体ウェーハ、基板、平板ディスプレイ及
び同様の物品の保持及び処理に使用されるキャリヤの水
洗い及び乾燥を行う洗浄装置（cleaning apparatus）で
ある。

背景技術 半導体ウェーハ及び基板の処理は、汚染の問題による
影響を極めて受け易い。フォトマスク、平板ディスプレ
イ、データディスク及び半導体業界に関連するその他の
物品でもそうである。これらの物品は、汚染レベルが極
めて低いことを必要とする。微量の汚染物質があって
も、これら低汚染のウェーハ物品の処理に不良が生ずる
可能性がある。従って、全ての又は略全ての製造工程に
て、高レベルの清浄度を維持することが必要である。

半導体ウェーハ、基板、フォトマスク、平板ディスプ
レイ及びその他の同様の低汚染のウェーハ製品も又典型
的にバッチ毎に処理されている。バッチ毎の取り扱い
は、製造工程の全体で、又は一又は複数の処理工程に
て、或は関連する操作工程中に行うことが出来る。この
型式のバッチ処理は、処理中の薄いウェーハ状の材料を
保持するため、略常に、ある型式の一又は複数のキャリ
ヤを利用している。

半導体基板及びウェーハのバッチ処理において、ウェ
ーハキャリヤを使用して、これらの一群の物品を保持し
ている。ウェーハキャリヤは、各種の型式があり、ま
た、より具体的には、ウェーハボートと呼ばれている。
多くの適用例において、このウェーハボートは、例え
ば、ポリプロピレン又はテフロン（商標名）フッ素ポリ
マーのような適当な重合系材料で形成されている。この
ウェーハボートの側部、及び場合によっては底部は、ウ
ェーハの面が互いに隣接するようにウェーハを受け入れ
且つウェーハを保持して離間した列状に配置し得るよう
に形成された受け入れスロットを備えている。典型的
に、ウェーハの中心軸線は整合されている。これらのウ
ェーハは、側方向又は上方からボート内に挿入し、ま
た、外方に摺動させることによって除去されている。ウ
ェーハボートの受け入れスロットの深さは浅く、このた
め、ウェーハは、周縁部で且つその外周から内方に伸長
する薄い周縁の帯領域に沿っしか係合しない。

ウェーハキャリヤは、保護ケース又は箱の形態にて提
供することが出来、ここで、ウェーハは、処理施設内を
搬送する間に、汚染しないように保持し且つ包み込まれ
ている。この型式のウェーハキャリヤは、相補的な構造
のウェーハボートを保持し得るような構造であることが
多い。この保護的なウェーハキャリヤの箱とウェーハキ
ャリヤボートとの相補的な関係により、搬送中に、ボー
ト及び支持されたウェーハを完全に包み込み、どの方向
向にも動かないように保持することが可能となる。

また、ウェーハキャリヤの製造は、その洗浄工程をも
伴う。ウェーハを支持する箱及びウェーハを支持するボ
ートは、典型的に、完全に洗浄することが困難なスロッ
ト、溝又は孔を含む特徴部分を有するから、これらの洗
浄は難しい。このことは、ウェーハ物品の処理に直接又
は間接に使用される物品に許容される汚染レベルが極め
て低いことで一層、悪化する。ウェーハキャリヤの製造
に使用される金型又はその他の製造装置の表面には、塵
埃、金属粒子、油及びその他の有機化学物質が存在する
可能性がある。また、必要とされる極めて低い汚染レベ
ルまでウェーハキャリヤを完全に洗浄することも難し
い。半導体の処理に使用されるウェーハキャリヤを洗浄
することは、場合によっては、その物品を機械で製造す
るのと同程度に難しいことである。

本発明以前、ウェーハキャリヤの洗浄は困難で且つ比
較的コストのかかる工程であった。本発明は、以下に説
明し、又は、本明細書の何れかに示した幾つかの利点を
有するものである。

図面の簡単な説明 本発明の一又は複数の好適な形態について、以下、添
付図面に関して説明する。添付図面において、 図１は、本発明による洗浄装置の好適な実施例の正面
図、 図２は、図１に示した装置の背面図、 図３は、図１に示した装置の左側面図、 図４は、図１に示した装置の右側面図、 図５は、図１に示した装置の平面図、 図６は、図面の便宜上、その一部を切り欠いた、図１
に示す装置の背面図、 図７は、図面の便宜上、更にその一部を切り欠いた、
図１に示す装置の追加的な背面図、 図８は、ロータ及び駆動構造体を示す、図１の装置の
選択部分の縦断面図、 図8Aは、図８の一部のより詳細な縦断面図、 図8Bは、図８の一部のより詳細な縦断面図、 図９は、図７の線９−９に沿った断面図、 図10は、独立的に示したロータの平面図、 図11は、ロータ組立体を独立的に示した図１の装置に
使用される好適なウェーハキャリヤ支持構造体を示す側
面図、 図12は、図１の装置に使用される好適な扉構造体を単
独でに示す詳細な平面図、 図13は、図12の好適な扉構造体を単独で示す詳細な正
面図である。

本発明を実施する最良の形態及び本発明の開示 図１には、本発明による好適な遠心ウェーハキャリヤ
洗浄装置20が示してある。装置20は、処理ボウル又は容
器21と、フレーム22とを備えている。フレーム22は、垂
直方向及び水平方向の双方に伸長し、共に接続されて、
装置20の骨格構造体として機能する組立体を形成する多
数のフレーム部材23を備えている。外側仕上げパネル24
が適当な締結具を使用してフレーム部材の間に着脱可能
に取り付けられている。図示するように、これらの仕上
げパネルは、パネル取り付け具を使用して、便宜に取り
外し且つ再取り付け可能であるようにしてある。該パネ
ル取り付け具は、ラッチ掛け装置25を利用して仕上げパ
ネルのラッチ掛け及びラッチ解除を制御可能に行うパネ
ルラッチを備えることが望ましい。該ラッチ掛け装置25
は、ラッチピン（図示せず）に機械的に接続され、該ラ
ッチピンがフレーム部材23に適当な位置にて係合する。
この仕上げパネルは、内部の構成要素のメンテナンスを
行うため、一時的に取り外すことが出来る。フレーム22
及び仕上げパネル24の組立体は、洗浄装置20の外側又は
外面を形成する。

ウェーハキャリヤ洗浄装置20は、前側部26と、後側部
27と、右側部28と、左側部29と、頂側部30と、底側部31
とを備えている。前側部26は、関係する入口の閉鎖体、
即ち、第一の扉33を備えており、該扉は、処理容器又は
ボウル21の側部に形成された第一の開口部又は入口ポー
ト34を開閉するように制御可能である。後側部27は、関
係する出口の閉鎖体、即ち第二の扉35を備え、該扉は、
同様に処理ボウル21の側壁に形成された第二の開口部、
即ち出口ポート36を開閉するように制御可能である。図
１及び図２には、入口ポート34及び出口ポート36が閉じ
て、流体の漏洩を阻止し得るように略完全に密封された
完全な閉塞位置にある扉33、35が示してある。

図13は、扉33、35は上方及び下方ガイド38、39を有す
る扉支持構造体上に支持することが望ましいことを示
す。これらのガイド38、39は、内側及び外側の垂直接続
バー41、40に接続することが望ましい。内側接続バー41
は、フレーム22に取り付けた軸受ブロック44（図６参
照）内に支持された軸支伸長部43を有する。扉33、35の
扉支持構造体は、隣接する中央の仕上げパネル24a、24b
の後方に取り付けられている。これらの扉33、35のコー
ナ部分には、ローラ42が設けられており、該ローラは、
ガイド38、39上を転動する。扉33、35は、扉作動子37に
よって扉支持体に対し作動させることが望ましい。扉構
造体及び扉は、内方に枢動させ、入口及び出口ポートの
周縁フランジに対して密封させる。これは、外方の垂直
バー40と隣接するフレーム部材23との間を伸長する扉の
枢動アクチュエータ45（図12に図示）を使用し、扉支持
構造体を制御可能に枢動させて行われる。

扉の作用は次の通りである。枢動アクチュエータ45
は、扉33が外側垂直バー40に向けて完全に伸長する迄、
伸長位置に維持されている。次に、枢動アクチュエータ
を作動させて、扉、及び該扉と扉支持構造体とによって
形成された支持組立体を退却させる。これとは逆に、扉
を開放するときは、最初に枢動アクチュエータを伸長さ
せて、扉及び支持組立体を処理ボウル21から外方に動か
す。その後、扉をガイド38、39上で転動させて、内側垂
直バー41に向けて退却させる。

洗浄装置20の底部31には、底部コーナ部付近にてフレ
ーム22に接続された一組みのキャスタ48を設けることが
望ましい。この洗浄装置20の底部コーナ部には、又、伸
長且つ退却可能な安定化装置49を設けることが望まし
い。この安定化装置は、フレームに接続された固定の上
方部分49aを備えている。下方の伸長部分49bは、上方部
分に関して調節する。このように、洗浄装置20は、適当
な位置まで転動させることが出来る。その後に、安定化
装置を伸長させて、洗浄装置の重量をキャスタ48から安
定化装置に伝達し、更に安定させることが出来る。

図１は、ウェーハキャリヤ洗浄装置20が、ここで上
方、即ち第一の部分51と称する部分と、中間、即ち第二
の部分52と、下方、即ち第三の部分53という３つの部分
51乃至53を備えることを示す。上方、即ち第一の部分51
は、一次乾燥ガス処理装置を備えている。この一次乾燥
ガス処理装置は、図２に示した適当な一次乾燥ガスフィ
ルタ55を備えている。フィルタ55は、乾燥ガスプレナム
57の外側部分内に受け入れられる。図６は、該プレナム
の好適な構造体がフィルタ開口部58に隣接するが、該開
口部から内方に離間されてプレナムの内側の周りを伸長
するフィルタストッパ67を備えることを示す。該フィル
タ55は、プレナム内に取り付けて、その一部がフィルタ
ストッパ67により保持されている。また、フィルタの外
面を支持し且つフィルタをその取り付け位置に保つ働き
をする仕上げパネルの取り付けを容易にするため、フィ
ルタ開口部58の両側には、２つの接続ブラケット68を設
けることが望ましい。

典型的な取り付け例において、装置の出口又は後側部
27は、クリーンルーム又は同様の低汚染環境内にある。
クリーンルームから且つフィルタ55を通じて空気を吸引
することが出来る。フィルタ55は、微細な微粒子を極め
て効率良く除去することの出来るHEPA型又はその他の適
当なフィルタであることが望ましい。フィルタ55は、貫
通して流動する空気又はその他の乾燥ガスの圧力低下を
最小にし得るよう表面積が比較的大きい構造としてあ
る。これは、微粒子の汚染物質を増す可能性のある特定
の専用の乾燥空気ファンを不要にするのに有効である。
特定の専用の乾燥ガスファンをその内部に設けた場合、
一次乾燥ガス流路が汚染される可能性がある。また、乾
燥ガスファンを設ける構造の場合、容器21の内側処理チ
ャンバ47が汚染される可能性もある。一次乾燥ガスは処
理チャンバを通って流動し、該チャンバから水分を除去
する。仮りに一次乾燥空気又はその他の乾燥気体を流動
させる働きをするファン及び関連する駆動モータを設け
た場合、ウェーハキャリヤの洗浄装置内で又は該装置に
隣接した箇所における全体的に顕著な量の汚染物質が生
じる。処理容器21の外部の全体的な汚染物質であって
も、その微粒子が処理チャンバに入り、半導体及びその
他の低汚染のウェーハ製品の処理に必要とされる極めて
低い汚染レベルを達成する妨げとなる。

図６は、ウェーハキャリヤ洗浄装置の上方部分51に乾
燥ガスヒータ56を備えることが望ましいことを示す。乾
燥ガスヒータ56は、一次乾燥ガスプレナム57内に取り付
けられる。プレナム57は、乾燥ガスの容器及び導管とし
て機能する。空気又はその他の乾燥ガスがフィルタ55を
通って流動する。フィルタ55は、プレナムの略全側部と
なるプレナムの吸気開口部58内に取り付けられている。
プレナム内に導入したろ過済みの空気はヒータ56の周り
を流動する。また、プレナム内の空気もヒータの下方部
分62を横断して伸長するヒータの中央開口部61を通って
下方に流動する。また、ヒータ56は、線接続部を包み込
むカバーが設けられた上方部分59を備えており、該カバ
ーは、ヒータの下方部分内で且つ中央開口部61を横断し
て取り付けられた一例の離間した平行な電気抵抗加熱要
素60の取り付け部分を覆っている。加熱要素60の各々に
は、その上を流動する空気又はその他の一次乾燥ガスへ
の熱の伝達を促進し得るよう、多数のフィンを設けるこ
とが望ましい。

空気は、中央ヒータの開口部61を通って下方に流動
し、又プレナムからプレナムの中央底部のプレナム排気
開口部63を通って流動する。このプレナムの排気開口部
は、処理ボウルの頂部ポート65（図７）に開放してい
る。開口部63及び頂部ポート65は、処理チャンバの中心
軸線及びロータ70の縦回転軸線に略整合させた位置にて
プレナムからの処理済みの加熱した乾燥ガスが処理容器
に連通することを可能にする。

また、一次乾燥ガスプレナム57には、静電気防止装置
66を設けることが望ましい。静電気防止装置66は、市販
の公知の装置の適当な型式のものから選択してよい。該
装置は、乾燥ガスがプレナム57を通って且つプレナム及
び収容したヒータ56の関連した面の上を動くことにより
発生される静電気を中立にするのを支援し得るように所
望の電位に充電された露出電極を備えることが望まし
い。使用する特定の作動因子は、環境及び天候状態に依
存して変更することが可能である。

図６は、中間、即ち第二の部分52が処理容器又はボウ
ル21を備えることを示す。該処理ボウル21は、適当な締
結具（図示せず）を使用してフレーム22の上に取り付け
られる。処理ボウル21は、略円形の側壁部分72を有する
略円筒形である。該処理ボウルの側壁は、対向する前側
部と後側部との上の２つの略平坦な板73により完成され
る。第一、即ち入口の平坦な側壁パネルは、第一、即ち
入口ポート34を備えている。出口、即ち第二の平坦な側
壁パネルは、第二、即ち出口ポート36を備えている。入
口及び出口ポートの双方には、容器を強化し且つ扉33、
35を密封することの出来る面を提供し得るよう、側壁パ
ネル73よりも比較的厚いフランジ74を設けることが望ま
しい。図６は、ロータ組立体70を省略することで簡略化
してある。ロータ及び処理ボウルのその他の内部要素の
詳細は、図７に関して説明する。

図７は、処理ボウルが頂部壁76を備えることを示す。
この頂部壁は、高さが比較的低い平坦な截頭円錐形の形
状であることが最も望ましい。該頂部壁は、貫通して形
成された一次乾燥ガスの供給口として機能する頂部ポー
ト65を備えている。このように、ポート65は、プレナム
57から処理チャンバ47内に流動する一次乾燥ガスの入口
となる。

また、処理ボウルは複合構造体である底部壁を備えて
いる。図８には、この好適な構造の詳細が示してある。
該底部壁の第一の部分は、外側底部壁要素77であり、該
要素は環状で、処理ボウルの側壁部分72、73の下方縁部
に接続している。底部壁の中央部分は開放して、以下に
更に詳細に説明する回転組立体及び関連する駆動装置の
固有の振動を吸収する構造体となる。この構造体は、環
状であり、環状の外側底部壁要素77の内縁部から内方に
伸長する可撓性の薄膜又はダイヤフラム78を利用する。
該環状のダイヤフラム78の外縁部は、外側底部壁要素77
と、適当な締結具を使用して接続された外側ダイヤフラ
ム保持リング79との間に拘束されている。ダイヤフラム
78の内縁部は、外縁部よりも高くしてあり、又、駆動装
置の取り付け基部板80に接続されている。ダイヤフラム
の内縁部保持リング81が締結具により基部板80の下方に
接続されて、その間に、ダイヤフラム78を拘束してい
る。

また、処理チャンバ47には、底部反らせ板85を設ける
ことが最も望ましい。この底部反らせ板の寸法は、その
外周と処理ボウルの側壁の内面との間にあるスペースを
提供し得るようなものとする。反らせ板のこの環状の排
気及び排液スペースは、排気及び排液から反らせ板を横
断し且つ反らせ板の外側の周りで下方に流動することを
可能にする。底部反らせ板85は、上方、即ち第一の反ら
せ板部分86と、下方、即ち第二の反らせ板部分87という
２つの反らせ板部分を使用して形成することが最も望ま
しい。上方反らせ板部分は平坦であり、又はその上に落
下する液体を排液し得るように僅かに高くなっているこ
とがより望ましい。下方反らせ板部分87は、上方に拡が
る截頭円錐形であり、上方反らせ板部分86の外縁部に接
続し且つ該外縁部を支持する。底部反らせ板組立体85
は、反らせ板取り付けブラケット88上に支持され、該ブ
ラケットは、外側底部壁77から上方に伸長して、下方反
らせ板部分87に接続している。

処理容器21には、少なくとも一つの噴霧マニホルド90
を設けることが望ましい。外側噴霧マニホルド90は、側
壁72に直接、接続されている。外側噴霧マニホルドの供
給接続具91は、液体供給導管92に接続している。図示す
るように、処理チャンバには、該処理チャンバの中心軸
線の周りで略等角度に離間された４つの外側噴霧マニホ
ルド90を設けることが望ましい。外側噴霧マニホルドに
は、複数の液体噴霧ノズル93が設けられている。噴霧ノ
ズル93は、水、水及び洗剤、溶剤、その混合体又はその
他の洗浄液体を処理チャンバの中心軸線に向けて略内方
に又は直接、噴霧し得るように方向決めされている。

図７は、処理容器21には、又少なくとも１つの外側乾
燥ガスマニホルド100を設けることが望ましいことを示
す。外側乾燥ガスマニホルド100は、基本的な構造、及
び処理容器の側壁72への取り付け状態の点にて、外側洗
浄液体噴霧マニホルド90と同様である。外側乾燥ガスマ
ニホルドには、側壁72に取り付けた供給接続具101を介
して、適当な二次加圧乾燥ガスが供給される。これらの
供給接続具101（図６参照）は、二次乾燥ガスの供給導
管102に接続されている。これらの導管には、清浄な乾
燥空気又は窒素のような適当な二次乾燥ガスが供給され
る。乾燥ガスマニホルドは、ガスノズル又はジェット10
3を有する。ジェット103は、乾燥中のウェーハキャリヤ
に衝突する二次乾燥ガス流を提供し得るように内方に方
向決めされている。図示するように、処理チャンバの周
りで略等角度に配置された４つの第二の外側乾燥ガスマ
ニホルド100がある。これらのガスマニホルド及び噴霧
マニホルドは、マニホルド90、100により形成された円
形の外側マニホルド列の直径の周りに交互に配置される
ことが望ましい。

また、図７及び図９は、処理チャンバ47には、多数の
内側液体噴霧マニホルド110及び二次乾燥ガスの内側マ
ニホルド120を設けることが望ましいことを示す。マニ
ホルド110の機能は、ロータ70に取り付けられたウェー
ハキャリヤに洗浄液及び水洗い液体を噴霧することであ
る。内側噴霧マニホルドは、図９に示すように、略等間
隔に離間した位置で円形の列状に取り付けられている。
内側液体噴霧マニホルドは、底部反らせ板85に取り付け
られて、また、ロータ70のケージ71内の半径方向位置に
て上方に伸長している。洗浄し且つ乾燥中のウェーハキ
ャリヤは、以下に説明するような適当な方法にて、ロー
タケージ71の上に取り付けられている。内側液体噴霧マ
ニホルド110には、離間した垂直方向位置にてマニホル
ドに取り付けられた複数のノズルが設けられている。こ
れらのノズルは、ロータケージに向けて略外方に又は半
径方向に方向決めされている。

図９は、内側液体噴霧マニホルド110に対し交互のパ
ターンで相互に配置された列状の二次乾燥ガスの内側マ
ニホルド120を示す。図示するように、処理チャンバの
中心軸線及びロータ70の回転軸線の周りで略等間隔に配
置された４つのマニホルド120がある。これらのマニホ
ルド120は、直立のマニホルドに沿って配置された、垂
直方向に離間した複数のノズル又はジェットを備えてい
る。これらのジェットは、拡がる二次乾燥ガスの流れを
ロータケージ71に向けて且つ該ロータケージの上に支持
されたウェーハキャリヤに対して略外方向に導入する。
乾燥ガスを使用して、ロータ及び洗浄中の支持されたウ
ェーハキャリヤの表面から水洗い又は洗浄液体を吹き飛
ばし且つ蒸発させる。

噴霧マニホルド90、110に供給された液体及びマニホ
ルド100、120に供給された二次乾燥ガスは、電気ソレノ
イド弁（図示せず）を作動させる自動制御装置（図示せ
ず）により制御することが望ましい。電気ソレノイド弁
は、圧縮空気又はその他の空気圧制御ガス、或いはその
他の適当な流体の流量を制御する。制御ガスは、空気圧
により制御されたソレノイド弁に制御可能に供給され、
該ソレノイド弁がマニホルド90、100に対する洗浄液体
及び乾燥ガスの流量を直接制御する。また、手動の洗浄
流体供給弁（図示せず）及び二次乾燥ガスの手動弁（図
示せず）も空気圧で制御される弁に並列に接続されてお
り、所望であれば、手動操作を可能にする。

噴霧及びガスマニホルドに対する圧力を表示する圧力
計95（図４参照）を使用することが望ましい。また、マ
ニホルドに対する供給圧力を手操作で調節し得るように
関係する圧力調整弁96も設けられている。

また、処理容器21には、液体を排出する適当な手段が
設けられている。該容器には、乾燥ガスを排気する適当
な手段が更に設けられている。図示するように、ウェー
ハキャリヤの洗浄装置20は、一部これらの機能を合わせ
持つ排液及びガス排出補助装置130を備えている。排液
及びガス排気補助装置130は、流出流箱131を備えてい
る。流出流箱131は、処理ボウル57の底部壁の下方に取
り付けられている。外側底部壁要素77は、流出流箱に隣
接して形成された貫通する処理チャンバの流出流開口部
又はポートを備えている。液体は処理ボウルの底部壁を
横断して排液されて、流出流箱内に入る。ガスは処理チ
ャンバから流出流ポートを通って流出箱131内に入る。
流出流箱の底部は、中央樋及び流出流の排液口134に向
けて傾斜している。排液管又は導管133が排液口134から
伸長して、流出液体を処理チャンバから適当な設備の排
液管又は下水道に運ぶ。

また、流出流箱131は、排気ガスを流出箱から適当な
排気ガス導管に運ぶ排気ガスポート135を備えている。
図示するように、この排気ガス導管は、直立の排気ガス
煙突136の形態をしている。排気ガス煙突136は、適当な
設備の排気装置に接続されて、処理チャンバから除去さ
れたガス及び取り込んだ液体蒸気を排出する。

図７には、ロータケージ71が取り付けられたロータ70
を備える回転組立体の一部が示してある。該ロータは、
ロータハウジング140により直立の位置に支持されてい
る。ロータハウジング140は、基部板80に取り付けられ
ている。基部板80は、概ね前面から後部後方に伸長する
フレーム駆動組立体の取り付け部材23a上に支持されて
いる。部材23aは、フレーム22に取り付けられる溶接補
助フレームである。これは、部材23aにボルト止めされ
た駆動組立体の取り付けリング82を使用して行うことが
望ましい。振動及び衝撃を吸収し得るように基部板と取
り付けリング82との間には、弾性的な取り付けブッシュ
83が介在させてある。締結具84が締結具キャップ89、リ
ング82、ブッシュ83及び基部板80の穴を貫通して伸長
し、振動及び衝撃の発散に適した方法にて、基部板をフ
レームに固着する。

駆動モータ150は、基部板80の下方に取り付けられ
て、回転組立体を駆動する。モータ150は、ウェーハキ
ャリヤの洗浄装置の下方、即ち第三の部分53内まで下方
に伸長している。モータ150は、電気ブラシ型モータに
接触することに伴う微粒子の汚染を防止するため、ブラ
シレスの直流型電気モータであることが望ましい。この
モータは、相補的なテーパー付きの整合リング190によ
り配置されている。

図８、図8A、図8Bには、ロータ、ロータハウジング及
び駆動構成要素の更に詳細な断面図が示してある。ロー
タ70はロータシャフト144を備えている。ロータシャフ
ト144は、ロータハウジング140内に回転可能に取り付け
られている。ロータハウジングは、上方、即ち第一のハ
ウジング要素141と、下方、即ち第二のハウジング要素1
42とを備えている。これらの第一及び第二のハウジング
要素は、一連の締結具143により接続されている。ロー
タハウジング140は、締結具145を使用して基部板80に接
続されている。下方の第二のロータハウジングは又、ブ
レーキ組立体155を収容するハウジングとしても機能す
る。

図８及び図8Aは、ロータ70が上方、即ち第一の軸受14
7及び下方、即ち第二の軸受148を使用して上方ロータハ
ウジング141内に回転可能に取り付けられていることを
示す。上方軸受は、上方ロータ軸受取り付けスリーブ15
7内に配置された軸受の外側レースを有する二重ボール
軸受であることが望ましい。取り付けスリーブ157は、
締結具160によりロータ支持ハウジング要素141の上方末
端に保持されている。また、取り付けスリーブ157は、
軸受シール161、162を保持し、これらのシールは、軸受
領域を密封して、潤滑剤を保持し且つ軸受から生じた微
粒子の移動を阻止する。第一の上方ロータ軸受シール16
1は、締結具160により保持された軸受147の外側レース
とリテーナリング165との間の所定位置に拘束されてい
る。また、シール161の保護のために、シールド166を含
めることが望ましい。第二の上方ロータ軸受シール162
が、その両側部に２つのばねリテーナリング163を使用
して所定位置に保持されている。また、適当なシールド
164を使用することも望ましい。

また、図8Aは、ロータシャフト144の上方末端には、
ボルト169を受け入れる取り付け穴を有するフランジ168
を設けることが望ましいことを示す。ボルト169を使用
して、ロータホィール171とフランジ168との間に撥ね防
止シールド又はキャップ170が保持されている。これら
のシールドキャップ170及びロータホィール171は、シャ
フト144と共に回転する。

図８及び図8Bには、下方ロータ軸受取り付けの構造及
び隣接する構成要素がが示してある。下方軸受148は、
回転組立体の重量に起因するスラスト荷重の大部分を支
持するのに適した型式である球状の接触自己整合ボール
軸受が適している。軸受148の内側回転レースは、ばね
リングリテーナ173を使用してシャフト144の上の所定位
置に保持されている。軸受シールド174は、軸受148の上
方の所定位置に保持されている。軸受148の外側レース
は、下方ロータ軸受取り付けスリーブ176内に保持され
ている。取り付けスリーブ176は、締結具177を使用し
て、ロータハウジング要素141の下端、即ち基端に接続
されている。また、取り付けスリーブ176は、ばねリテ
ーナリング179を使用してシャフトシール178を取り付け
る。

また、駆動組立体は、回転組立体ブレーキ155を備え
ることが望ましい。該ブレーキ組立体155は、下方、即
ち第二のロータハウジング要素142内に収容されてい
る。該ブレーキは、キー182及び対向する２つのばねリ
テーナリング187を使用して、ロータシャフト144及びモ
ータの出力シャフト151に固着された、円筒形の回転ブ
レーキ部品181を備えている。この円筒形の回転ブレー
キ部品181の外周には、一連のブレーキ接触パッド183が
接触する。該ブレーキ接触パッド183は、ブレーキアク
チュエータ184として機能する円筒形の環状体の内面を
一列にする。ブレーキアクチュエータ184は、内部膨張
チャンバ185に加圧流体を供給することにより、弾性的
に変形し且つ膨張する。膨張したとき、接触パッドが内
方に動いて、回転するブレーキ部品、即ちドラム181の
外面を擦る。回転組立体は、ブレーキ装置155を使用し
て制御可能に停止させることが出来る。これは、回転組
立体の速度を遅くし、又、ウェーハキャリヤの装填及び
排出に適した位置にて回転組立体を停止させる上で重要
である。回転組立体は、チャンバ185内の圧力を逃がす
ことにより回転自在となる。

また、回転組立体は、直立のロータシャフト144の上
方末端に取り付けられたロータホィール171を備えてい
る。該ロータホィール171は、複数のスポーク193を使用
して、ハブ194に接続された周縁リング192を備えてい
る。スポークの間のスペースは、開放しており、一次乾
燥ガスが一次乾燥ガス入口ポート65からロータケージ71
の内部のスペース内まで下方に流動するのを容易にす
る。

ロータホィールはロータケージ71を支持している。該
ロータケージは、多数の周縁リング196を備えている。
その最上方の周縁ケージリングは、ロータホィール171
の周縁リング192により形成することが望ましい。ま
た、該ケージは、ケージリング196の間を伸長する多数
の長手方向接続バー197を備えている。補強要素198がロ
ータホィールとケージとを接続させて、強度を増し、
又、これらの補強要素はロータが回転するとき、流動す
る乾燥ガスに対する更なるブレード面積を提供する。

ロータホィール及びロータケージの回転動作により、
乾燥ガスに遠心動作が生じ、これによりガスの流れを生
じさせる。乾燥ガスの流れは、概ねロータケージの内部
に下方に向かい、次に、処理容器の周縁側壁に向けて外
方に向かう。底部反らせ板85が処理容器の側壁から内方
に離間されて、その周囲に環状の流動スペースを提供す
る。このように、ロータの遠心動作は、外方への流れを
生じさせ、この流れは、外方且つ下方に進んで、下方へ
の流れとなり、この流れは、底部反らせ板の周りの環状
開口部から出て行く。底部反らせ板の下方にて、ガスの
流れは、処理容器の底部壁を横断して排液及び排気箱13
1に向けて進む。この構造は、乾燥ガスの流れを比較的
制御された状態に維持し、この流れは処理チャンバから
液体蒸気を運び、チャンバの底部付近の乱流及び複雑な
ガスの流れを最小にし、さもなければ、かかる乱流及び
複雑なガスの流れが生じて洗浄装置20を通じて処理され
たウェーハキャリヤの粒子数を劣化させる可能性があ
る。

図９乃至図11には、ウェーハキャリヤを装置20内の洗
浄位置に保持するウェーハキャリヤ支持体216を提供す
る好適な構造体が示してある。図示するように、ロータ
ケージ71の周りで離間した略等間隔の位置に４つのウェ
ーハキャリヤの支持体216が設けられている。これらの
ウェーハキャリヤの支持体は、上方、即ち第一の取り付
けブラケット201と、下方、即ち第二の取り付けブラケ
ット202とを備えている。これらの取り付けブラケット
は、適当な締結具を使用して、ロータケージリング196
に固着されている。上方ウェーハキャリヤの取り付けブ
ラケットは、主ブラケット要素205を備えている。共に
ナイロン又はその他の適当な重合体材料で形成すること
が望ましい外側保持突起206及び内側ストッパ要素207が
該ブラケット要素に接続されている。下方取り付けブラ
ケット202は、外側ロールバー211及び内側休止要素212
を取り付ける主ブラケット要素210を備えている。

ウェーハキャリヤ支持体は、着脱可能なウェーハキャ
リヤの支持ブラケット214を更に備えている。ウェーハ
キャリヤの支持ブラケット214は、周縁フレーム215と網
状バスケット216とを備えている。該バスケットは、周
縁フレームにより形成された開口部を有し、該バスケッ
トは外方に伸長してその内部にウェーハキャリヤの格納
スペースを形成している。ウェーハキャリヤは、バスケ
ット216の内方を向いた側部に沿って保持されている。

ウェーハキャリヤの支持体には、ブラケット係合端部
217、218が設けられている。第一、即ち上方ブラケット
係合端部217は、上方、即ち第一の取り付けブラケット2
01に係合し得るようにしてある。第二、即ち下方のブラ
ケット係合端部218は、下方、即ち第二の取り付けブラ
ケット202に係合し得るようにしてある。第一のブラケ
ット係合端部217は、周縁フレーム215により形成された
面に対して略垂直に伸長する第一の端部係合ループ219
を有する。ループ219は、バスケットを平坦に置いたと
き、バスケットの開口部から離れる方向に、即ち上方に
方向決めされ、又、バスケットをロータの上に取り付け
たとき、内方に方向決めされる。ループ219は、外側リ
テーナ突起206の上方に持ち上げられ、次に、図11の左
側に示した位置に下降される。ループを受け入れ且つ所
定位置に保持し得るように、突起206の内面には、保持
溝220が形成されている。遠心作用により、ループは溝2
20内に付勢される。

第二、即ち下方ブラケット係合端部218は、湾曲して
伸長して３つの異なる部分を形成するループ222を有す
る。その第一の部分223は、バスケットの開口部の面に
対して垂直である。この第一の部分は、バスケットの端
部に沿って第一のループ219の方向と反対方向に伸長し
ている。ループ222の第二の部分224は、バスケット開口
部の面に対して平行に且つバスケットから離れる方向に
伸長している。第一及び第二の部分は、下方のブラケッ
ト休止要素又は支持要素212の湾曲した外側上方コーナ
部分に圧接する曲線で接続されている。また、ループ22
2は、伸長し且つ第一の部分223と同様に方向決めされた
第三の部分を備えている。これらの第二及び第三の部分
は、バスケットを取り付けたとき、外側ロールバー211
の上に圧接し且つその上を転動する曲線で接続されてい
る。図11の右側に示したバスケットは、開始位置を示
す。次に、バスケットを上方に枢動又は転動させ且つ持
ち上げて、ループ219が突起206から分離するのを可能に
する。次に、バスケットを下降又は落下させて、図11の
左側に示した取り付け位置にする。

ウェーハキャリヤの洗浄装置を使用して、ウェーハキ
ャリヤの洗浄工程を行う。このウェーハキャリヤの洗浄
工程は、ウェーハキャリヤをバスケット216内に装填す
ることで開始する。次に、入口扉33を開けて、装填した
バスケットを入口ポート34を通じてロータの上に取り付
ける。これは、全てのウェーハキャリヤ支持体が装填さ
れ、望ましくはその装填荷重が略等しくなるまで反復す
る。次に、入口扉を閉じる操作を行う。また、この扉を
閉じることは、入口扉を入口ポート34に密封する段階を
含む。

その後、ロータを回転させる段階と、ウェーハキャリ
ヤの内側液体噴霧マニホルド110、及び外側液体噴霧マ
ニホルド90を通じて供給された水、溶剤、洗剤又はその
他の洗浄液体及び清浄液体を噴霧する段階とを含む洗浄
工程をウェーハキャリヤに実施する。液体を噴霧する段
階と、回転段階とを利用する洗浄は、洗浄中のウェーハ
キャリヤの全ての面を十分に洗浄にするのに十分な時間
をかけて行われる。この噴霧及び回転を同時に行うこと
は、液体の噴霧を異なる方向から行い、洗浄前にウェー
ハキャリヤに存在する可能性のある塵埃、油脂及びその
他の汚染物質の溶解を促進する効果がある。

洗浄液体によるウェーハキャリヤを処理した後に、乾
燥工程を行うことが望ましい。この乾燥工程は、乾燥ガ
スを処理チャンバに供給する段階を含む。一次乾燥ガス
は、プレナム57を通じて供給される。この一次乾燥ガス
は、流入する空気又はその他の一次乾燥ガスをろ過して
処理される。次に、ウェーハキャリヤを形成する材料に
依存して、この一次乾燥ガスは約3.78℃（100゜F）乃至
約148.9℃（300゜F）又はそれ以上の範囲のような所望の
温度に加熱して処理する。また、一次乾燥ガスは、静電
気防止装置66を使用して静電気を放散させて処理する。
次に、ろ過済みの加熱し且つ静電気を放散させた一次乾
燥ガスは、処理チャンバ47にそのガスを供給して使用さ
れる。一次乾燥ガスの流れは、ロータを回転させること
により流れを生じさせることで生ずる。このように、ロ
ータの遠心作用により、フィルタ、プレナム及びヒータ
を通じて一次乾燥ガスは処理チャンバ内に吸引される。
吸引された一次乾燥ガスの流れは、処理チャンバ内で回
転するウェーハキャリヤに対する乾燥機能を発揮する。

また、ウェーハキャリヤの乾燥は、外側乾燥ガスマニ
ホルド100、及び内側乾燥ガスマニホルド120に二次加圧
乾燥ガスを供給することで行うことが望ましい。この乾
燥工程は、ロータ上に装填されたウェーハキャリヤを回
転させつつ、ウェーハキャリヤに向けて乾燥ガスを噴霧
し、又は噴射することで促進される。この回転と乾燥ガ
スの噴射とを同時に行う結果、ウェーハキャリヤの隙間
は、一次乾燥ガスによる乾燥作用のみならず、二次乾燥
ガスによる乾燥作用をも受けることが促進される。二次
乾燥ガスは、汚染度が低く且つ蒸気含有量の少ない清浄
な乾燥空気、窒素又はその他の適当な供給乾燥ガスと
し、これにより乾燥速度を速め、全体の処理速度を促進
することが可能となる。ウェーハキャリヤは、ウェーハ
キャリヤの全表面を乾燥させるのに十分な時間、一次乾
燥ガス及び二次乾燥ガスの双方にさらされる。

ウェーハキャリヤは、ロータ70を停止させ、ウェーハ
キャリヤ支持体を出口ポート36に隣接して位置決めする
ことにより更に処理される。第１のウェーハキャリヤ支
持体が出口ポート36に隣接して位置された後、扉作動子
37が使用され、出口扉35が開けられ、次に上方ループ21
9が持ち上げられて突起206から離され、ウェーハキャリ
ヤ支持体が下方へ枢動され、図11の右方に示される装填
位置において、ウェーハキャリヤ支持体がロータ70から
取り外される。ウェーハキャリヤは、ウェーハキャリヤ
支持体から取り外されるか、又はウェーハキャリヤ支持
体の全体が取り外されて、最適と考えられる任意の個所
へ排出され得る。

ウェーハキャリヤが「グレイ・ルーム（grey roo
m）」と称されることがある相対的に清浄度が低いクリ
ーンルームから装填されることは更に意義がある。洗浄
後のウェーハキャリヤは、その洗浄後のウェーハキャリ
ヤを汚染させる虞れが極めて少ないクリーンルーム内に
排出される。このように、ウェーハキャリヤ洗浄装置
は、入口扉がグレイ・ルームの環境で作用し、又、出口
扉がクリーンルームの環境で作用するように取り付ける
ことが望ましい。

このウェーハキャリヤの洗浄装置は、公知の溶接、機
械処理及びその他の成形工程によって形成し、上記に詳
細に説明した構成要素及び組立体を提供するものであ
る。ガス又は液体を供給する処理チャンバボウル、及び
その他の導管は、ステンレス鋼で形成することが望まし
い。構造体の構成要素は、鋼又はその他の適当な材料で
形成することが出来る。

産業上の利用可能性 本発明は、極めて低い汚染度であることを必要とする
ウェーハキャリヤ、ウェーハキャリヤを保持する箱、及
び同様の物品の洗浄に有用である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−111338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−78079（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−76227（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−104426（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−199431（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−125936（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−29936（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−110030（ＪＰ，Ｕ)

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体の処理に使用されるキャリヤを洗浄
   する遠心洗浄装置にして、 フレーム（22）と、 内部に処理チャンバ（47）を画成する処理容器（21）
   と、 キャリヤの処理チャンバ内への取り付け又は処理チャン
   バからの取り出しを許容し、処理チャンバの側壁に開口
   され、キャリヤの取り付け又は取り出しを側方から行う
   ことを可能にするポート手段（34、36）と、 前記ポート手段を制御可能に開閉する扉（33、35）と、 処理チャンバ（47）内において回転軸のまわりに回転可
   能に取り付けられ、上端に乾燥ガスの通る開口を有する
   ロータ（70）と、 遠心洗浄中に複数のキャリヤを保持するようにロータ
   （70）に接続され、前記ポート手段（34、36）を介し側
   方から挿入され得る少なくとも１つのキャリヤ支持体
   （216）と、 ロータ（70）を制御可能に回転させるロータ駆動手段
   （150）と、 処理チャンバ内へ乾燥ガスを供給し、処理チャンバの頂
   部付近に処理チャンバへの入口を有する少なくとも１つ
   の一次乾燥ガス供給源（65）と、 前記少なくとも１つのキャリヤ支持体に保持されたキャ
   リヤに対し洗浄液及び二次乾燥ガスを外向きに向ける処
   理容器（21）内の複数の内側供給源（110、120）と、 前記少なくとも１つのキャリヤ支持体に保持されたキャ
   リヤに対し洗浄液及び二次乾燥ガスを内向きに向ける処
   理容器（21）内の複数の外側供給源（90、100）と、 処理チャンバへ供給された乾燥ガスの少なくとも一部を
   加熱するための少なくとも１つの乾燥ガスヒータ（56）
   と、 ガス排出手段と、 一次乾燥ガスが処理チャンバを通り流れるように押し込
   み又は吸引する手段と、を備えることを特徴とする遠心
   洗浄装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の遠心洗浄装置にして、前
   記一次乾燥ガス供給源は、洗浄液がキャリヤに向けられ
   ている間に一次乾燥ガスを処理チャンバ内へ供給可能で
   あることを特徴とする遠心洗浄装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の遠心洗浄装置にし
   て、前記処理チャンバへ供給される乾燥ガスを濾過する
   少なくとも１つの乾燥ガスフィルタ（55）を備えること
   を特徴とする遠心洗浄装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遠
   心洗浄装置にして、前記複数の内側供給源（110、120）
   は、複数の内側液体供給源（110）及び複数の内側二次
   乾燥ガス供給源（120）を備えることを特徴とする遠心
   洗浄装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の遠
   心洗浄装置にして、前記複数の側面供給源（90、100）
   は、複数の外側液体供給源（90）及び複数の外側二次乾
   燥ガス供給源（100）を備えることを特徴とする遠心洗
   浄装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の遠
   心洗浄装置にして、前記少なくとも１つの一次乾燥ガス
   供給源は、処理容器の頂壁に設けられる頂部乾燥ガスポ
   ート（65）を有することを特徴とする遠心洗浄装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の遠
   心洗浄装置にして、前記ロータ（70）は、処理チャンバ
   内を垂直方向に伸長することを特徴とする遠心洗浄装
   置。
8. 【請求項８】請求項１乃至７のいずれか１項に記載の遠
   心洗浄装置にして、前記ロータ（70）は、処理チャンバ
   内を伸長するロータ支持ハウジング（140）により支持
   されることを特徴とする遠心洗浄装置。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１項に記載の遠
   心洗浄装置にして、乾燥ガスを処理チャンバへ連通する
   乾燥ガスプレナム（57）を備えることを特徴とする遠心
   洗浄装置。
10. 【請求項１０】請求項３に記載の遠心洗浄装置にして、
    前記乾燥ガスフィルタ（55）は、プレナム吸入開口（5
    8）内に取り付けられることを特徴とする遠心洗浄装
    置。
11. 【請求項１１】請求項１乃至10のいずれか１項に記載の
    遠心洗浄装置にして、前記ロータ（70）の回転運動が一
    次乾燥ガス供給源（65）を通る一次乾燥ガスの流れを生
    じることを特徴とする遠心洗浄装置。
12. 【請求項１２】請求項１乃至11のいずれか１項に記載の
    遠心洗浄装置にして、前記少なくとも１つのキャリヤ支
    持体は、取り外し可能なキャリヤ支持バスケットを有す
    ることを特徴とする遠心洗浄装置。
13. 【請求項１３】請求項１乃至12のいずれか１項に記載の
    遠心洗浄装置にして、入口ポート及び出口ポートがある
    ことを特徴とする遠心洗浄装置。
14. 【請求項１４】請求項１乃至13のいずれか１項に記載の
    遠心洗浄装置にして、入口ポート及び出口ポート並びに
    協働する入口ドア及び出口ドアがあり、キャリヤが入口
    ポートを通って据え付けられそして出口ポートを通って
    取り出されることを特徴とする遠心洗浄装置。
15. 【請求項１５】請求項１乃至14のいずれか１項に記載の
    遠心洗浄装置にして、前記扉（33、35）は、フレーム
    （22）に摺動可能に取り付けられることを特徴とする遠
    心洗浄装置。
16. 【請求項１６】半導体の処理に使用されるキャリヤを洗
    浄する洗浄方法にして、 処理容器（21）内に画成される処理チャンバ内に回転す
    るように取り付けられたロータ（70）上に位置される少
    なくとも１つのキャリヤ支持体上へ、処理容器（21）の
    側壁に形成されたポート手段（34、36）を通り複数のキ
    ャリヤを装填するステップ、 キャリヤ支持体及び支持されたキャリヤに対し内向きに
    液体を向けるように配置される外側液体供給源（90）か
    ら液体を噴霧するステップ、 キャリヤ支持体及び支持されたキャリヤに対し外向きに
    液体を向けるように配置される内側液体供給源（110）
    から液体を噴霧するステップ、 液体を噴霧するステップを行いながらロータ上に支持さ
    れたキャリヤを回転させるステップ、 液体を噴霧するステップの後に、乾燥ステップを含み、 前記乾燥ステップは、処理容器（21）へ乾燥ガスを供給
    するステップ、キャリヤ支持体及び支持されたキャリヤ
    に対し乾燥ガスを内向きに向けるように配置される外側
    供給源（100）から二次乾燥ガスを流すステップ、キャ
    リヤ支持体及び支持されたキャリヤに対し乾燥ガスを外
    向きに向けるように配置される内側供給源（120）から
    二次乾燥ガスを流すステップ、処理容器へ供給される乾
    燥ガスの少なくとも一部を加熱するステップ、及び処理
    容器内へ乾燥ガスを供給しながらロータ（70）上に支持
    されたキャリヤを回転させるステップを含むことを特徴
    とする洗浄方法。
17. 【請求項１７】請求項16に記載の洗浄方法にして、前記
    装填するステップは、１つのポート（34）を通し遂行さ
    れることを特徴とする遠心洗浄装置。
18. 【請求項１８】請求項16又は17に記載の洗浄方法にし
    て、前記装填するステップは、入口ポート（34）を通し
    て遂行され、更に出口ポート（36）を通し支持体からキ
    ャリヤを取り出すステップを含む洗浄方法。
19. 【請求項１９】請求項16に記載の洗浄方法にして、液体
    を霧化するステップの前に入口ポート（34）を覆うため
    のドア（33）を閉じるステップ、及び乾燥ステップの後
    に出口ポート（35）を開口するステップを更に含むこと
    を特徴とする洗浄方法。
20. 【請求項２０】請求項16〜19のいずれか１項に記載の洗
    浄方法にして、処理チャンバの頂壁に具備される頂部乾
    燥ガスポート（65）を介し一次乾燥ガスを供給するステ
    ップを更に備えることを特徴とする洗浄方法。
21. 【請求項２１】請求項16〜20のいずれか１項に記載の洗
    浄方法にして、加熱された一次乾燥ガスを供給するステ
    ップを更に備えることを特徴とする洗浄方法。