JP2999388B2 - 基板洗浄システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の基板
を微凍結粒等の洗浄剤を噴射させることにより洗浄する
基板洗浄システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の基板洗浄システムにあ
っては、洗浄槽内に配設した基板洗浄装置により、基板
にこれを水平回転させた状態で洗浄剤を噴射させるよう
になっており、また洗浄槽に排気口を形成して、洗浄槽
内のガス（洗浄剤を噴射させるためのドライブガス等）
を排気口から吸引排出させることによって、洗浄槽内に
基板から排気口に向かうガス流を形成するようになって
いる。すなわち、洗浄剤を基板に噴射させると、洗浄剤
の衝突により基板に付着した汚染物が除去され、基板が
洗浄される。一方、基板から除去された汚染物を含む洗
浄残渣は、新たに噴射されてくる洗浄剤及びドライブガ
スの噴出力並びにガス流の作用によって基板外へと飛散
され、ガス流に乗って排気口から洗浄槽外へと排出され
る。また、基板から飛散して洗浄槽の周壁に衝突した洗
浄残渣は、周壁を伝って流下し、洗浄槽の底壁に形成さ
れた排気口から排出される。なお、洗浄剤としては、基
板の性状や洗浄条件等に応じて種々のものが使用される
が、通常、超純水を主成分として調整した微細な氷粒子
を窒素ガス等のドライブガスにより基板に向けて噴射さ
せるか、更にこれに加えて超純水を噴射させるようにす
るのが最適である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ガス流
は、その全てが直接排気口に向かう訳ではなく、その一
部は当該ガス流の流れ方向に対向する洗浄槽の周壁部分
に衝突することになる。そして、この周壁部分に衝突し
たガス流は、衝突後、当該周壁部分に沿って上昇する上
昇ガス流と下降する下降ガス流とに分離する。また、上
記流れ方向に平行する洗浄槽の周壁部分についても、洗
浄剤と共に噴射されたドライブガスの一部が基板に衝突
して舞い上がり、上記ガス流に吸収されることなく、当
該周壁部分に沿って上昇することになる。

【０００４】而して、このように周壁部分に沿って上昇
する上昇ガス流の多くは、排気口から排出されずに、洗
浄槽の天井壁に到達したり基板洗浄装置の上方空間に拡
散することになる。したがって、上昇ガス流に含まれて
いる洗浄残渣が、基板から排気口に向かうガス流によっ
ては排気口から速やかに排出されずに、基板洗浄装置上
に浮遊したり、天井壁に付着したりする虞れがある。そ
の結果、このように洗浄槽内に残存する残渣が、洗浄済
の基板上に落下して、当該基板を再汚染する虞れがあ
り、基板を良好に洗浄できないといった問題が生じる。

【０００５】なお、このような問題は、排気口からの吸
引力を強力としておくこと、或いは洗浄槽の周壁と基板
洗浄装置との距離を充分にとって、周壁に衝突するガス
流の発生を防止するようにしておくことによって解決す
ることができる。しかし、前者のようにすると、基板上
におけるガス流が必要以上に強力となって、洗浄剤の噴
射による洗浄作用を妨げることになり、当然に良好な洗
浄作用を期待できない。また、後者のようにすると、洗
浄槽が基板洗浄装置に比して極めて大型化することにな
り、洗浄槽がクリーンルーム等の限られたスペースに設
置されるものであることとも相俟って、設置スペースや
設備費等の面からも到底実用できない。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、洗浄槽を可及的に小型化しながらも、洗浄槽の
周壁に衝突するガス流による悪影響を排除して、良好な
基板洗浄作用を行いうる基板洗浄システムを提供するこ
とを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、洗浄槽内に、
基板にこれを水平回転させた状態で洗浄剤を噴射させる
ようにした基板洗浄装置が配置されており且つ該基板か
ら洗浄槽の底壁に形成せる排気口へと向かうガス流が形
成されるように構成された基板洗浄システムにおいて、
上記の目的を達成すべく、特に、洗浄槽の周壁における
適所であって当該周壁に沿って上昇する上昇ガス流が生
じる箇所に、この上昇ガス流を下降流に方向転換させる
べくガイドするガイド部材を取付けて、当該下降流が上
記排気口へと向かうガス流と共に排気口から排出される
ように構成しておくことを提案するものである。

【０００８】

【作用】洗浄槽の周壁に沿って上昇する上昇ガス流が生
じた場合、この上昇ガス流はガイド部材により下向きに
方向変換されることから、洗浄槽の天井壁に到達したり
基板洗浄装置の上方空間に拡散することなく、基板から
排気口に向かうガス流に吸収され、そのまま排気口から
排出されることになる。したがって、上昇ガス流に含ま
れている洗浄残渣が、基板洗浄装置上に浮遊したり、洗
浄槽の天井壁に付着したりすることがない。その結果、
洗浄槽を必要以上に大型化したり、排気口からの吸引力
を必要以上に強力なものとせずとも、洗浄残渣が洗浄済
の基板上に落下して当該基板を再汚染させることがな
く、基板の洗浄を良好に行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の構成を図１〜図４に示す実施
例に基づいて具体的に説明する。なお、以下の説明にお
いては、便宜上、前後とは図１上における左右を意味す
るものとする。

【００１０】この実施例の基板洗浄システムは、図１に
示す如く、基板洗浄装置１とこれを内装する洗浄槽２と
を具備してなる。

【００１１】基板洗浄装置１は、図１に示す如く、洗浄
槽１内を前後方向に移動自在な架台３と、架台３上に水
平回転自在に支持された環状の回転盤４と、回転盤４上
に設けられており、基板３を回転盤４と同心の水平状態
に保持する複数の保持体５…と、架台３と回転盤４との
間に介装されており、回転盤４を所定速度で水平回転駆
動させる駆動手段（図示せず）と、洗浄槽１内の適所に
固定配置されており、洗浄剤７ａを基板３の表面及び裏
面に向けて斜め後方に噴射させる上下一対の噴射ガン６
ａ，６ｂとを具備する。架台３は、洗浄開始位置（図１
実線位置）と洗浄終了位置（同図鎖線位置）との間に亘
って前後方向に水平移動されるようになっている。すな
わち、架台３を洗浄開始位置に位置させた状態では、図
１に実線で示す如く、噴射ガン６ａ，６ｂが相対的に基
板８の前方に位置することとなって、基板８を搬入ロボ
ット（図示せず）により噴射ガン６ａ，６ｂに邪魔され
ることなく回転盤４上に搬入させることができるように
なっており、且つ噴射ガン６ａ，６ｂから洗浄剤７ａを
噴射させると、洗浄剤７ａが基板８の前端箇所（最前位
に位置する基板周縁部箇所）に衝突されるようになって
いる。また、架台３を洗浄終了位置に位置させた状態で
は、図１に鎖線で示す如く、噴射ガン６ａ，６ｂが相対
的に基板８の後方に位置することとなって、基板８を搬
出ロボット（図示せず）により噴射ガン６ａ，６ｂに邪
魔されることなく回転盤４上から搬出させることができ
るようになっている。したがって、架台３を洗浄開始位
置から洗浄終了位置へと適当速度で水平移動させること
によって、噴射ガン６ａ，６ｂから噴射された洗浄剤７
ａの衝突箇所が相対的に基板８の前端箇所から後端箇所
（最後位に位置する基板周縁部箇所）へと漸次移行し
て、基板８が回転されていることとも相俟って、基板８
の表裏面全体が洗浄されることになる。各噴射ガン６
ａ，６ｂは、微細な氷粒子をドライブガス（窒素ガス）
により洗浄剤７ａとして基板８に向けて噴射させるもの
であり、この洗浄剤たる氷粒子７ａは、クリーンルーム
外に設置された各製氷容器９から供給管１０を介して各
噴射ガン６ａ，６ｂに供給されるようになっている。す
なわち、各製氷容器９は、図１に示す如く、底部に供給
管１０を接続した断熱容器であり、上部から超純水７及
び液化窒素１１を噴霧して、超純水の噴霧微粒子を液化
窒素との熱交換により凍結させることにより、微細な氷
粒子７ａを得るようになっている。

【００１２】洗浄槽２は、クリーンルーム内に配置され
ており、洗浄槽２の上面領域の後半部分を覆う天井壁２
ａと、排気口１２を後端部位に形成した底壁２ｂと、上
記した架台３の前後移動領域を囲繞するに必要最小限の
大きさとされた矩形状の周壁つまり前後壁２ｃ，２ｄ及
び左右側壁２ｅ，２ｅとからなる。天井壁２ａは後壁２
ｄの上端部から前上方へと傾斜するもので、後壁２ｄの
上端部との接合部分２´ａは円弧状をなしている。ま
た、洗浄槽２の上面領域の前半部分は、クリーンルーム
内に開口する吸気口２ｆとされており、この吸気口２ｆ
の後端部と天井壁１ａの前端部との間にはフィルタ２ｇ
が張設されている。なお、洗浄槽２の周壁の適所には、
図示していないが、前記搬入ロボット及び搬出ロボット
による基板８の回転盤４上への搬入及び搬出を行うため
の開閉自在な搬入口及び搬出口が形成されている。

【００１３】また、排気口１２には、図１に示す如く、
排気管１３が接続されている。この排気管１３には排気
ブロワ１４が設けられていて、洗浄槽２内のガス（噴射
ガン６ａ，６ｂから噴射されたドライブガス及び吸気口
２ｆから吸気されるクリーンエア）を排気口１２へと吸
引させ、吸気口２ｆから基板８に沿って後方へと流れ更
に基板８を通過して排気口１２に向かうガス流１８を形
成するようになっている。また、排気管１３における排
気ブロワ１４の上流側には、気液分離トラップ１５が設
けられていて、排気口１２から排気管１３へと排出され
てくる排ガスに含まれる水分（主として噴射ガン６ａ，
６ｂから噴射された氷粒子７ａの融解水分）及び固形分
（主として汚染物）をガス分から分離除去するようにな
っている。

【００１４】而して、洗浄槽２の周壁の適所であって当
該周壁に沿って上昇する上昇ガス流が生じる箇所には、
本発明に従って、この上昇ガス流を下降流に方向転換さ
せるべくガイドするガイド部材１６，１７，１７が取付
けられている。

【００１５】すなわち、この実施例では、図１及び図２
に示す如く、基板洗浄装置１の上方位に配して、洗浄槽
２の後壁２ｄ及び両側壁２ｅの後半部分（以下「側壁部
分」という）２´ｅ，２´ｅに夫々第１ガイド部材１６
及び同一形状の第２ガイド部材１６及び１７，１７を取
付けてある。第１ガイド部材１６は、図２及び図３に示
す如く、長尺矩形板を、後壁２ｄから前方に突出する略
倒立Ｕ字状の導入ガイド部１６ａとその先端から後壁２
ｄに向かって傾斜状に垂下する直線状の導出ガイド部１
６ｂとを備えた形状に、折曲してなる断面一様のもので
あり、後壁２ｄに沿って上昇してくる上昇ガス流１８ａ
が、導入ガイド部１６ａに沿って導出ガイド部１６ｂへ
と導かれ、更に導出ガイド部１６ｂに沿って下方へと導
かれるように、つまり後壁２ｄに向けて下降する下降流
１８´ａに方向転換されるようにガイドしうるようにな
っている。なお、第１ガイド部材１６の両端部は側壁部
分２´ｅ，２´ｅに当接されている（図２参照）。ま
た、各第２ガイド部材１７は、図２及び図４に示す如
く、長尺矩形板を、側壁部分２´ｅから前方に突出する
略横転Ｃ字状の導入ガイド部１７ａとその先端から側壁
部分２´ｅと平行に垂下する直線状の導出ガイド部１７
ｂとを備えた形状に、折曲してなる断面一様のものであ
り、側壁部分２´ｅに沿って上昇してくる上昇ガス流１
８ｂが、導入ガイド部１７ａに沿って導出ガイド部１７
ｂへと導かれ、更に導出ガイド部１７ｂに沿って下方へ
と導かれるように、つまり側壁部分２´ｅと平行に下降
する下降流１８´ｂに方向転換されるようにガイドしう
るようになっている。なお、各第２ガイド部材１７の後
壁側の端部は、第１ガイド部材１６に当接されている
（図２参照）。

【００１６】以上のように構成された基板洗浄システム
によれば、基板８の表裏面を次のようにして良好に洗浄
させることができる。

【００１７】すなわち、洗浄開始に当たっては、架台３
を洗浄開始位置に位置させた上、基板８を搬入ロボット
により回転盤４上にセットする。しかる後、回転盤４を
回転駆動させると共に、噴射ガン６ａ，６ｂからドライ
ブガスにより基板８に向けて氷粒子７ａを噴射させた状
態で、架台３を洗浄終了位置に向けて所定速度で前進さ
せていく。架台３の前進に伴って、噴射ガン６ａ，６ｂ
から噴射された氷粒子７ａの基板８への衝突箇所が、基
板８の前端箇所から後端箇所へと漸次移行していき、基
板８が回転されていることとも相俟って、基板８の表裏
面が全面的に洗浄される。そして、架台３が洗浄終了位
置で停止すると、洗浄済の基板８を搬出ロボットにより
回転盤４から洗浄槽２外に搬出して、基板洗浄を終了す
る。

【００１８】このとき、排気ブロワ１４により、噴射ガ
ン６ａ，６ｂから放出されたドライブガス及び吸気口２
ｆから吸気されたクリーンガスは排気口１２に吸引さ
れ、洗浄槽２内には基板８を通過して排気口１２に向か
うガス流１８が形成される。したがって、氷粒子７ａの
衝突による一種のサンドブラスト作用に基板８に付着し
ている汚染物が除去され、この汚染物を含む洗浄残渣は
ドライブガスの噴出力並びに基板８に沿って後方に向か
うガス流１８の作用によって基板８から飛散され、ガス
流１８と共に排気口１２から排気管１３に排出される。
この排ガス中に含まれる水分及び固形分は気液分離トラ
ップ１５によりガス分から分離除去される。

【００１９】ところで、上記ガス流１８の一部は、洗浄
槽２の後壁２ｄに衝突して上昇ガス流１８ａと下降ガス
流とに分流されるが、下降ガス流は後壁２ｄに沿って下
降し、基板８から排気口１２に向かうガス流１８と共
に、排気口１２から排出される。一方、上昇ガス流１８
ａは後壁２ａに沿って上昇するが、図３に示す如く、天
井壁２ａに達したり天井壁２ａ下の空間に拡散したりす
る前に、第１ガイド部材１６により方向転換されて下降
流１８´ａとなり、上記ガス流１８と共に排気口１２か
ら排出されることになる。また、噴射ガン６ａ，６ｂか
ら噴射されたドライブガスの一部は、基板２に衝突して
舞い上がり、基板２上を通過するガス流１８に吸収され
ることなく、側壁部分２´ｅに沿って上昇するが、この
上昇ガス流１８ｂも、後壁２ｄに沿って上昇する上昇ガ
ス流１８ａと同様に、図４に示す如く、天井壁２ａに達
したり天井壁２ａ下の空間に拡散したりする前に、第２
ガイド部材１７により方向転換されて下降流１８´ｂと
なり、上記ガス流１８と共に排気口１２から排出される
ことになる。したがって、各上昇ガス流１８ａ，１８ｂ
に含まれる洗浄残渣が基板８上に浮遊したり落下したり
することがなく、洗浄済の基板８が再汚染したりする虞
れはない。なお、万一、天井壁２ａに洗浄残渣が付着し
た場合にも、天井壁２ａが後壁２ｄに向かって下り傾斜
しており且つ両壁２ａ，２ｄの接合部分２´ａが円弧状
とされていることから、この洗浄残渣は天井壁２ａを伝
って後方に流下して後壁２ｄへと移動せしめられること
から、基板８上に落下するような虞れはない。

【００２０】このように、洗浄槽２の周壁に沿って上昇
する上昇ガス流１８ａ，１８ｂが生じた場合にも、それ
が基板８上に浮遊，落下するようなことがないから、洗
浄槽２を必要最小限の大きさとしながら基板８の再汚染
を確実に防止して、基板洗浄を良好に行うことができ
る。

【００２１】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲にお
いて、適宜に変更，改良することができる。すなわち、
各ガイド部材１６，１７の形状，設置場所，設置数は、
基板８の再汚染を生じる虞れのある上昇ガス流１８ａ，
１８ｂを、かかる虞れを生じない下降流１８´ａ，１８
´ｂに方向転換できる限りにおいて、任意である。

【００２２】また、基板洗浄装置１及び洗浄槽２の構成
も任意である。例えば、上記実施例では、微細な氷粒子
７ａを基板８に噴射させるようにしたが、かかる氷粒子
７ａの噴射と同時に超純水等の洗浄液を基板８に噴射さ
せるようにしてもよい。また、上記実施例では、クリー
ンルーム内のクリーンエアを洗浄槽２内に吸気させるよ
うにしたが、洗浄槽２を吸気口２ｆを有しない完全密閉
構造として、ドライブガスのみにより基板８から排気口
１２に向かうガス流１８を形成するようにすることも可
能である。また、排気口１２の形成位置は任意であり、
洗浄作用を効果的に行うガス流１８を形成できる箇所で
あればよく、例えば後壁２ｄに形成するようにしてもよ
い。また、上記実施例においては、噴射ガン６ａ，６ｂ
を固定して、基板８を水平移動させるようにしたが、逆
に基板８を一定位置で回転させ、噴射ガン６ａ，６ｂを
基板８に沿って移動させるようにすることも可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明の基板洗浄システムによれば、洗浄槽を必要
最小限の大きさとしながらも、洗浄残渣の基板上への浮
遊，落下を確実に防止することができ、洗浄残渣による
基板の再汚染を回避して、基板の洗浄を良好に行うこと
ができる。しかも、かかる効果が、洗浄槽の周壁の一部
にガイド部材を取付けておくだけの極めて簡単な手段に
より奏せられることから、その実用的価値極めて大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板洗浄システムの一実施例を示
す縦断側面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う横断平面図である。

【図３】図１の要部を拡大して示す詳細図である。

【図４】図３のIV−IV線に沿う縦断正面図である。

【符号の説明】

１…基板洗浄装置、２…洗浄槽、２ｄ…前壁（周壁に沿
って上昇する上昇ガス流が生じる箇所）、２´ｅ…側壁
部分（周壁に沿って上昇する上昇ガス流が生じる箇
所）、３…架台、４…回転盤、５…保持体、６ａ，６ｂ
…噴射ガン、７ａ…氷粒子（洗浄剤）、８…基板、１２
…排気口、１３…排気管、１４…排気ブロワ、１５…気
液トラップ、１６…第１ガイド部材（ガイド部材）、１
７…第２ガイド部材（ガイド部材）、１８…基板から排
気口に向かうガス流、１８ａ，１８ｂ…上昇ガス流（周
壁に沿って上昇する上昇ガス流）、１８´ａ，１８´ｂ
…下降流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 643 B08B 3/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄槽内に、基板にこれを水平回転させ
   た状態で洗浄剤を噴射させるようにした基板洗浄装置が
   配置されており且つ該基板から洗浄槽の底壁に形成せる
   排気口へと向かうガス流が形成されるように構成された
   基板洗浄システムにおいて、洗浄槽の周壁における適所
   であって当該周壁に沿って上昇する上昇ガス流が生じる
   箇所に、この上昇ガス流を下降流に方向転換させるべく
   ガイドするガイド部材を取付けて、当該下降流が上記排
   気口へと向かうガス流と共に排気口から排出されるよう
   に構成したことを特徴とする基板洗浄システム。