JP3219284B2 - 洗浄処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は洗浄処理装置に関し、詳
しくは、キャリア内に収納保持したウェーハ部材を一括
して又は一枚ずつ洗浄処理する洗浄処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体装置は、多数の半導体素
子を形成した半導体ウェーハ〔以下単にウェーハと称
す〕を種々の処理工程にて加工処理することにより製造
される。この各種の処理工程のうち、例えば、洗浄工程
では、図４に示すように複数のウェーハ（１）をキャリ
アと称する枠状のウェーハ専用保持治具（２）〔以下、
キャリアと称す〕に整列状態で保持し、そのキャリア
（２）ごとウェーハ（１）を洗浄処理している。

【０００３】即ち、洗浄処理装置は、図５に示すように
純水（３）を収容した洗浄槽（４）内に多数の流通孔
（５）が穿設されたキャリア載置板（６）を配設した構
造のものが一般的である。

【０００４】この洗浄処理装置では、エッチング処理等
を施したウェーハ（１）を洗浄するに際し、そのウェー
ハ（１）を収納したキャリア（２）を洗浄槽（４）のキ
ャリア載置板（６）上に位置決め載置し、洗浄槽（４）
の底部から供給される純水（３）をキャリア載置板
（６）の流通孔（５）を介して水流させることによりキ
ャリア（２）内のウェーハ（１）を純水（３）で洗浄す
るようにしている。尚、洗浄槽（４）からオーバーフロ
ーした純水（３）は、適宜の手段で回収されて再度洗浄
槽（４）に供給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した洗
浄処理装置を使用する洗浄工程では、その洗浄処理装置
でのウェーハ（１）の出入れについてはキャリア（２）
ごとの搬送を行なうことになる。一方、この洗浄工程の
前後での処理によってはウェーハ（１）を一枚一枚出入
れする搬送で枚葉処理する方が好ましい場合がある。し
かしながら、上記洗浄処理装置で使用するキャリア
（２）では、ウェーハ（１）が洗浄槽（４）内で起立し
た状態でもって配置されているため、洗浄槽（４）の内
或いは外に配置されたキャリア（２）についてウェーハ
（１）をロボット等により出入れして搬送しようとして
も非常に困難であり、どうしてもキャリア（２）を搬送
するようにせざるを得なかった。

【０００６】また、上記洗浄槽（４）内では、純水
（３）が洗浄槽（４）の底部からキャリア載置板（６）
の流通孔（５）を介してキャリア（２）内のウェーハ
（１）に向けて流れることになる。この場合、ウェーハ
（１）が出入れされるキャリア（２）の上方開口部と比
較してキャリア（２）の底部開口部が小さく、そのた
め、キャリア（２）内で水流を発生させることが困難で
ウェーハ（１）の効率よく水流が接触しにくくなってい
るという問題もあった。

【０００７】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、ウェーハを一
枚一枚出入れする搬送で枚葉処理できるようにキャリア
内にほぼ水平状態で収納して効率よく洗浄できる洗浄処
理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明における上記目的
を達成するための技術的手段は、多数のウェーハ部材を
定ピッチで整列収納するキャリアを、ウェーハ部材が水
平方向から所定角度傾斜した状態で保持させて位置決め
載置したキャリアベースと、キャリアベースを上下動さ
せるエレベータ機構と、エレベータ機構によりキャリア
ベース上のキャリアが出入れされる洗浄槽と、キャリア
ベース上のキャリアの開口部側と対応する位置に配設さ
れた給水パイプとを具備したことである。

【０００９】また、キャリアベース上で立てて位置決め
載置されたキャリア内のウェーハ部材をキャリア開口部
から底部に向けて水平方向から７〜１０°の範囲内で下
方傾斜させることが望ましい。

【００１０】

【作用】本発明に係る洗浄処理装置では、ウェーハ部材
を収納したキャリアを立てた状態でキャリアベース上に
位置決め載置し、エレベータ機構によりそのキャリアベ
ースを上下動させることによってキャリアを洗浄槽で出
入れする。この洗浄処理装置でのウェーハ部材の出入れ
は、洗浄槽外に位置するキャリアベース上にキャリアを
載置した状態のまま、そのキャリア内でウェーハ部材が
ほぼ水平状態で保持されるため、ロボット等による把持
でもって一枚一枚出入れする搬送で枚葉処理することが
可能となる。また、キャリアベース上のキャリアの開口
部側と対応する位置に給水パイプを配設したことによ
り、洗浄槽内での水流を現出させることができる。

【００１１】また、キャリア内でウェーハ部材をキャリ
ア開口部から底部に向けて水平方向から７〜１０°の範
囲内で下方傾斜させれば、洗浄槽内で浮力によりキャリ
アからウェーハ部材が飛び出したりすることなく、洗浄
槽からの取出しに際してもウェーハ部材間での水切れが
よくなる。

【００１２】

【実施例】本発明を例えば半導体製造に使用される半導
体ウェーハ洗浄処理装置に適用した一実施例を図１乃至
図３に示して説明する。尚、図１は洗浄処理装置を示す
正面図、図２は図１の洗浄処理装置の平面図、図３は図
１及び図２の洗浄処理装置を含む全体装置の構成を示す
平面図である。

【００１３】図３に示す装置は、ウェーハ（１）が供給
されるローダ部（11）、ウェーハ（１）を洗浄処理する
前にエッチング処理等を行なう処理ステージ部（12）、
処理ステージ部（12）でのエッチング処理等の後に洗浄
処理を行なうアンローダ部（13）、及び上記ローダ部
（11）と処理ステージ部（12）とアンローダ部（13）と
の間でウェーハ（１）を一枚ずつ搬送するロボット等か
らなるハンドリング部（14）で構成される。

【００１４】上記ローダ部（11）は、多数のウェーハ
（１）を定ピッチで整列収納したキャリア（２）を立て
た状態で位置決め載置される。これにより上記ウェーハ
（１）は上下方向に沿って定ピッチでもって水平状態に
保持されることになる。また、処理ステージ部（12）は
ローダ部（11）からハンドリング部（14）により搬送さ
れるウェーハ（１）を一枚ずつ枚葉処理でエッチングす
る装置を有する。更に、上記ハンドリング部（14）は、
その先端にウェーハ（１）を真空吸着する吸着部（15）
を有する上下及び旋回可能なアーム（16）を装備したロ
ボットで、後述するようにアンローダ部（13）でウェー
ハ（１）を水平方向に対して若干傾斜させるためにアー
ム（16）全体が傾動可能な構造となっている。

【００１５】次に、上記アンローダ部（13）には、本発
明の洗浄装置が設置され、処理ステージ部（12）でエッ
チング処理された後、ハンドリング部（14）で搬送され
てきたウェーハ（１）をこの洗浄装置で洗浄処理する。

【００１６】上記洗浄処理装置は、図１及び図２に示す
ように基部ベース（17）に純水（18）を収容した洗浄槽
（19）を配置し、その上方にキャリア（２）を収納保持
するキャリアベース（20）をエレベータ機構（21）によ
り上下動自在に配置した構造を有する。

【００１７】上記洗浄槽（19）は、キャリアベース（2
0）が余裕をもって入り込む容積を有し、その周囲に
は、キャリアベース（20）が入り込んだ時にオーバーフ
ローする純水（18）を回収するオーバーフロー槽（22）
を付設する。一方、上記基部ベース（17）の下部に取付
けフレーム（23）を介して駆動用モータ（24）を装着
し、その上部に塩ビ製カバー（25）で囲繞した防水及び
耐薬品構造のボールねじ（26）を正逆回転自在に軸支し
て垂設し、このボールねじ（26）の軸端とモータ（24）
の出力軸とをカップリング（27）で連結する。上記ボー
ルねじ（26）に螺合したナット〔図示せず〕に一体的に
昇降フレーム（28）を固着し、この昇降フレーム（28）
にキャリアベース（20）を取付ける。

【００１８】このキャリアベース（20）は昇降フレーム
（28）から延びる支持フレーム（29）に懸下され、その
支持フレーム（29）に取付けられた直交二辺の壁面部
（30）（30）とその壁面部（30）（30）から一体的に延
びる底面部（31）からなる。この底面部（31）には多数
のウェーハ（１）を定ピッチで整列収納したキャリア
（２）が立てられた状態で載置され、そのキャリア
（２）を位置決めするため、第１及び第２のガイド（3
2）（33）（33）が装設されている。上記キャリア
（２）の底面部（31）に載置される端面形状がＨ字状と
なっている〔図４参照〕ので、第１のガイド（32）はキ
ャリア（２）端面の中間部分（ｍ）を位置決めし、第２
のガイド（33）（33）がその中間部分（ｍ）と直交する
両側部分（ｎ）（ｎ）を位置決めする。第２のガイド
（33）（33）が階段状に形成されているのはウェーハ
（１）を口径に応じてキャリア（２）の大きさが異な
り、その大きさに応じてキャリア（２）の両側部分
（ｎ）（ｎ）をそれに適合した段差部分で位置決めする
ためである。この第１及び第２のガイド（32）（33）
（33）による位置決めでキャリア（２）内のウェーハ
（１）はその中心が常に一定した位置となるように位置
決めされる。上記底面部（31）は、後述するようにハン
ドリング部（14）によりキャリア（２）が出入れされる
方向〔図示矢印方向〕について、キャリア（２）が出入
れされる開放短辺部（ａ）からこれと平行に対向配置さ
れる一方の壁面部（30）に向けてθ＝７〜１０°の範囲
内で下方傾斜する。これにより、キャリア（２）内に収
納保持されたウェーハ（１）もキャリア開口部からその
底部に向けて水平方向からθ＝７〜１０°の範囲内で下
方傾斜させた状態となる。

【００１９】上記構成からなる洗浄処理装置を中心に図
３に示す装置の動作を説明する。

【００２０】まず、多数のウェーハ（１）を整列状態で
収納したキャリア（２）をローダ部（11）に立てた状態
で位置決め載置する。これにより上記ウェーハ（１）は
上下方向に定ピッチで水平保持された状態となる。そし
て、ハンドリング部（14）の作動により、ロボットのア
ーム（16）の先端の吸着部（15）で一枚のウェーハ
（１）を吸着保持し、その状態で上記アーム（16）を旋
回及び上下させてウェーハ（１）を処理ステージ部（1
2）に搬送する。この処理ステージ部（12）でのエッチ
ング処理等の所定の処理が終了した時点で、ロボットの
アーム（16）の先端の吸着部（15）で処理済みのウェー
ハ（１）を吸着保持した上で旋回及び上下させてアンロ
ーダ部（13）に搬送する。一方、アンローダ部（13）で
は、洗浄槽（19）の上方に配置されたキャリアベース
（20）の底面部（31）上の空のキャリア（２）を、前述
したように第１及び第２のガイド（32）（33）（33）で
位置決めした状態で載置しておく。そして、上記アーム
（16）でアンローダ部（13）に搬送されてきたウェーハ
（１）をキャリアベース（20）上のキャリア（２）内に
挿入する。この時、上記キャリア（２）がその開口部か
ら底部に向けて下方傾斜しているので、上記アーム（1
6）をそのキャリア（２）の傾斜方向に合わせて傾動さ
せながらウェーハ挿入動作させる。

【００２１】以上のようにしてハンドリング部（14）に
よるローダ部（11）から処理ステージ部（12）への搬
送、処理ステージ部（12）での所定の処理、及びハンド
リング部（14）による処理ステージ部（12）からアンロ
ーダ部（13）への搬送を、ローダ部（11）にセッティン
グされたキャリア（２）内の全てのウェーハ（１）につ
いて順次繰り返し行ない、アンローダ部（13）のキャリ
アベース（20）にセッティングされたキャリア（２）に
上記全てのウェーハ（１）を格納した時点で、若しくは
一枚ずつウェーハ（１）を格納するごとに洗浄処理す
る。

【００２２】このアンローダ部（13）では、モータ（2
4）の作動によりカップリング（27）を介してボールね
じ（26）を回転させ、このボールねじ（26）の回転によ
り、昇降フレーム（28）を下降させる。この昇降フレー
ム（28）の下降によってキャリアベース（20）が洗浄槽
（19）に浸漬され、キャリアベース（20）上のキャリア
（２）が洗浄槽（19）内の純水中に晒され、キャリア
（２）内のウェーハ（１）が純水によって洗浄処理され
ることになる。この洗浄処理後、キャリアベース（20）
を上昇させて洗浄槽（19）から引き上げてその上方に配
置した上で、その洗浄処理済みのウェーハ（１）をキャ
リア（２）ごと取り出す。

【００２３】尚、上記洗浄処理時には、モータ（24）の
正回転と逆回転とを繰り返すことによりキャリアベース
（20）を洗浄槽（19）内で上下方向に揺動させることで
もって洗浄処理効果を向上させることができる。また、
図示しないが、洗浄槽（19）内で、キャリアベース（2
0）上のキャリア（２）の開口部側と対応する位置に給
水パイプを配設すれば、洗浄槽（19）内での水流を現出
させることができて、より一層洗浄処理効果を向上させ
ることができる。この場合、キャリア（２）の洗浄槽
（19）での出入れが上下方向であるため、上記給水パイ
プがキャリア出入れにとって邪魔になることはなく、し
かも、給水パイプがキャリア（２）の開口部側に配置さ
れているために水流がウェーハ（１）に接触しやすい。

【００２４】上記洗浄槽（19）内では、キャリア（２）
に収納されたウェーハ（１）が水平方向に対してθ＝７
〜１０°の範囲内で傾斜配置されているため、純水の浮
力によりウェーハ（１）が浮いてキャリア（２）内から
飛び出すというような不都合が発生することはない。ま
た、洗浄槽（19）から引き上げられる際にはウェーハ
（１）間での水切れが良好となる。上記ウェーハ（１）
の傾斜角度が７°以下であれば、洗浄槽（19）内でウェ
ーハ（１）が純水（18）の浮力によりキャリア（２）か
ら飛び出すおそれがあり、逆に、ウェーハ（１）の傾斜
角度が１０°以上であれば、ロボットのアーム（16）に
よりウェーハ（１）をキャリアベース（21）上のキャリ
ア（２）に出入れするのが困難となる。

【００２５】尚、上記実施例では、全てのウェーハ
（１）についてローダ部（11）からアンローダ部（13）
へ搬送した時点で洗浄処理するようにしたが、一枚のウ
ェーハ（１）がアンローダ部（13）へ搬送された上で次
のウェーハ（１）がローダ部（11）から処理ステージ部
（12）を介して搬送されてくるまでの間に洗浄処理する
ようにしてもよい。また、上記実施例ではアンローダ部
（13）で洗浄処理したが、本発明はこれに限定されるこ
となく、処理ステージ部（12）でエッチング処理する前
にローダ部（11）で洗浄処理するようにしてもよいのは
勿論である。

【００２６】また、上記実施例では、半導体製造でのウ
ェーハ（１）を洗浄処理する場合について説明したが、
他の薄板状のウェーハ部材についても適用可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る洗浄処理装置によれば、多
数のウェーハ部材を定ピッチで整列収納するキャリア
を、ウェーハ部材が水平方向から所定角度傾斜した状態
で保持させて位置決め載置したキャリアベースと、キャ
リアベースを上下動させるエレベータ機構と、エレベー
タ機構によりキャリアベース上のキャリアが出入れされ
る洗浄槽と、キャリアベース上のキャリアの開口部側と
対応する位置に配設された給水パイプとを具備したこと
により、ウェーハ部材を一枚一枚出入れする搬送で枚葉
処理しながら効率よく洗浄処理できる非常にコンパクト
で実用的価値大なる洗浄処理装置を提供できる。

【００２８】また、本発明では、キャリアベース上に立
てて位置決め載置されたキャリア内のウェーハ部材をキ
ャリア開口部から底部に向けて水平方向から７〜１０°
の範囲内で下方傾斜させたことにより、洗浄処理時、キ
ャリア内からウェーハ部材が飛び出すことを未然に防止
でき、洗浄槽からのウェーハ部材取出し時、ウェーハ部
材間での水切れも良好となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る洗浄処理装置の実施例を示す正面
図

【図２】図１の洗浄処理装置の平面図

【図３】アンローダ部で洗浄処理する装置全体を示す平
面図

【図４】多数のウェーハを収納したキャリアを示す斜視
図

【図５】洗浄処理装置の従来例を示す断面図

【符号の説明】

１ ウェーハ部材 ２ キャリア 19 洗浄槽 20 キャリアベース 21 エレベータ機構

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 648 H01L 21/304 642 H01L 21/68 B08B 3/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のウェーハ部材を定ピッチで整列収
   納するキャリアを、ウェーハ部材が水平方向から所定角
   度傾斜した状態で保持させて位置決め載置したキャリア
   ベースと、キャリアベースを上下動させるエレベータ機
   構と、エレベータ機構によりキャリアベース上のキャリ
   アが出入れされる洗浄槽と、キャリアベース上のキャリ
   アの開口部側と対応する位置に配設された給水パイプと
   を具備したことを特徴とする洗浄処理装置。
2. 【請求項２】 キャリアベース上で立てて位置決め載置
   されたキャリア内のウェーハ部材をキャリア開口部から
   底部に向けて水平方向から７〜１０°の範囲内で下方傾
   斜させたことを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装
   置。