JP3448630B2 - ウエハキャリア洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハの搬送に
使用されるウエハキャリアの洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造においては、半導体ウエハ
の搬送に、ウエハキャリアと呼ばれる収納具が使用され
る。このウエハキャリアは、内面に設けた多数の溝によ
って、多数枚の半導体ウエハを整列保持させるようにな
っており、使用の繰り返しにより内外面が汚れる。汚れ
たキャリアは、半導体ウエハの汚染の原因になるので、
その洗浄が行われる。そして、ウェハキャリアの洗浄
は、これまで、高圧ジェットやメカソニック等による自
動洗浄、もしくは有機溶剤を併用したハンドブラシ洗浄
により行われていた。また、機械ブラシによる自動洗浄
も考えられている（特開昭６１−４３４３０号公報、特
開昭６２−７３７２８号公報、特開平３−１５６９２４
号公報、特開平３−１５６９２５号公報）。

【０００３】しかしながら、従来の自動洗浄では、キャ
リアに突き刺さったウエハの破片まで除去するのは困難
である。その点、ハンドブラシ洗浄では、入念な作業さ
え行えばウエハの破片も除去できる。しかし、ハンドブ
ラシによる洗浄では、能率が低く、洗浄度のバラツキも
大きい。更に、使用する溶剤によっては、人体への悪影
響も問題になる。

【０００４】これらに対し、機械ブラシによる自動洗浄
では、ウエハの破片を除去できる上に、能率が高く、洗
浄度のバラツキも小さい。しかし、特開昭６１−４３４
３０号公報、特開昭６２−７３７２８号公報、特開平３
−１５６９２４号公報、特開平３−１５６９２５号公報
に記載された従来の機械ブラシ洗浄には、以下の問題が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ウエハキャリアの構造
としては、両側の側壁部内面に多数の縦溝を形成するた
めに、多数の縦スリットを設けたものが多い。ウエハは
両側の多数の縦スリットにより、前後の端板部間に所定
の間隔で整列し保持される。ウエハの整列保持のため
に、両側の側壁部は下部で内側へ傾斜し、その間隔は上
部で広く、下部で狭い。

【０００６】特開平３−１５６９２４号公報及び特開平
３−１５６９２５号公報に記載された機械ブラシ洗浄で
は、ウエハキャリアの内面のみしかブラッシングされな
い。このため、側壁部外面の洗浄が不足する。ウエハの
汚れに直接影響するのは、ウエハを保持する側壁部内面
の汚れであるが、外面が汚れたウエハキャリアを使用し
た場合もウエハは間接的に汚染される。即ち、ウエハキ
ャリア内のウエハを薬液処理する場合、ウエハキャリア
の外面汚れにより薬液が汚れ、この汚れた薬液を介して
ウエハが汚れる。またウエハキャリアに収納されるウエ
ハは帯電している場合が少なくないため、外面汚れが縦
スリットを通してキャリア内のウエハへ移行する。これ
らのため、ウエハキャリアの側壁部は、内面だけでな
く、外面も清浄にブラッシングする必要がある。

【０００７】特開昭６１−４３４３０号公報及び特開昭
６２−７３７２８号公報に記載された機械ブラシ洗浄で
は、ウエハキャリアの側壁部の内面だけでなく、外面も
ブラッシングされる。ここにおけるブラッシングでは、
ウエハキャリアの側面に沿った水平な回転軸をもつ回転
ブラシを使用し、その回転ブラシを回転軸方向（ウエハ
キャリアの全長方向）に移動させたり、回転軸方向（ウ
エハキャリアの全長方向）に移動させながら鉛直方向へ
昇降させる。

【０００８】しかしながら、このような内外面ブラッシ
ングには次のような問題がある。ウエハキャリアの側壁
部に縦スリットが設けられている場合にブラッシングを
行いながら回転ブラシを回転軸方向へ移動させると、回
転ブラシの毛先が縦スリットに入り込み、回転ブラシの
移動に伴って毛先が曲がるため、内外面の汚れが十分に
除去されないという問題がある。回転ブラシを昇降させ
ても、洗浄槽の底面との干渉のために、ウエハキャリア
の下端部にブラシが届かない。このため、下端部のブラ
ッシングが不足する。また、内外面から異物が掃き出さ
れず、内外面の途中に溜まる。内外面から掃き出された
異物も再付着する危険がある。ウエハ保持のためにウエ
ハキャリアの側壁部が下部で内側へ折れ曲がっている場
合は、その下部外面にブラシが特に届きにくく、ブラッ
シング不足が一層顕著になる。

【０００９】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、側壁部が下部で内側へ折れ曲がったウエハキャリア
を高能率に、且つ高洗浄度で安定に自動洗浄できるウエ
ハキャリア洗浄装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハキャリア
洗浄装置は、半導体ウエハの搬送に使用され、両側の側
壁部が下部で内側へ傾斜したキャリアを収容する洗浄槽
と、洗浄槽内に洗浄液をオーバーフローさせる手段と、
洗浄槽内にセットされたキャリアの外面をブラッシング
するべく水平軸回りに回転しながら昇降し、且つ回転軸
に直角な水平方向に移動可能である外面用の回転ブラシ
と、洗浄槽内にセットされたキャリアの内面をブラッシ
ングするべく水平軸回りに回転しながら昇降すると共
に、回転軸に直角な水平方向に移動可能であり、且つブ
ラシ径がキャリアの下端開口部を通過するように設定さ
れた内面用の回転ブラシと、前記外面用の回転ブラシ及
び前記内面用の回転ブラシが下がったときにキャリアの
下端部がブラッシングされるように、キャリアを前記洗
浄槽の底面から離れた位置に支持する架台とを具備して
いる。

【００１１】本発明のウエハキャリア洗浄装置において
は、半導体ウエハの搬送に使用され、両側の側壁部が下
部で内側へ傾斜したキャリアが洗浄液中に浸漬された状
態で、該キャリアの内面および外面が同時に機械ブラシ
の昇降により下端部まで自動洗浄することができる。ブ
ラッシングをキャリアの下端部まで行うことにより、表
面の異物、汚れを、途中に溜めることなく、その表面か
ら掃き出すことができる。

【００１２】外面用の回転ブラシは、回転軸に直角な水
平方向に移動可能な構成とされている。内面用の回転ブ
ラシも、回転軸に直角な水平方向に移動可能な構成とさ
れている。これにより、キャリアの側壁部に対する回転
ブラシの追従性を向上させることができ、下端部の洗浄
性を高めることができる。

【００１３】洗浄槽においては、外面用の回転ブラシ及
び内面用の回転ブラシが下がったときにキャリアの下端
部が十分にブラッシングされるように、キャリアを洗浄
槽の底面から離れた位置に支持する架台が設けられてい
る。これにより、キャリアの下端部まで確実にブラッシ
ングすることができる。この架台を鉛直軸回りに回転可
能とし、これと内外面の回転ブラシ幅の設定とにより、
回転ブラシの回転軸方向移動なしに、内外面全体のブラ
ッシングが可能になる。

【００１４】ブラシ洗浄の後は、そのキャリアを温純水
中に浸漬して超音波洗浄し、更に、純水により仕上げ洗
浄するのがよい。超音波洗浄に使用する温純水の温度は
４０〜６０℃が好ましい。この温度は沸騰しない範囲で
高い方が洗浄性の点から好ましい。しかし、高温になる
につれて水蒸気の発生量が増大し、天井からのクリーン
エアの量を増やしたり、槽からの水蒸気を吸引する等の
対策を講じないと、装置内に結露が発生する。天井に発
生した結露は、キャリアに水滴を落下させる原因にな
る。その他、装置内の駆動部等に錆を発生させる原因に
なる。この温度が４０〜６０℃であれば、室温に比べて
洗浄効果は高く、水蒸気の発生量もそれほど多くないの
で、結露の発生を容易に防ぐことができる。

【００１５】

【作用】機械ブラシによる洗浄は、ウエハキャリアに突
き刺さったウエハの破片を除去できる。特に、この機械
ブラシ洗浄を洗浄液中で行なうので、機械ブラシ洗浄に
よってキャリアが受けるダメージが少なく、且つ、ブラ
ッシングによる液滴の飛散が抑制され、この飛散による
キャリアへの洗浄液の再付着及び洗浄液による洗浄槽の
汚染が防止される。また、このブラシ洗浄を外面及び内
面に同時に行なうので、洗浄効果が高く、能率も高い。
更に、このブラシ洗浄を両面とも上下方向に行なう点
も、洗浄効率の向上に寄与する。しかも、このブラシ洗
浄を自動化しているので、能率が高く、洗浄度のバラツ
キも少ない。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００１７】本実施例は、機械ブラシによる粗洗浄、超
音波洗浄、純水による仕上げ洗浄および乾燥を全て自動
で行う。その自動洗浄装置の全体構成を図１に示し、自
動化されたブラシ洗浄装置を図２および図３に示す。

【００１８】自動洗浄装置は、図１に示すように、ロー
ダ１０、ブラシ洗浄装置２０、超音波洗浄槽３０、仕上
げ洗浄槽４０、乾燥装置５０およびアンローダ６０を縦
列配置し、これに２つのロボットＡ，Ｂを組み合わせた
構成になっている。

【００１９】図２及び図３に示すように、洗浄すべきウ
エハキャリア７０は、両側の側壁部７１，７１と、側壁
部７１，７１を繋ぐ前後の端板部７２，７２とからな
る。側壁部７１，７１は、各内面に縦溝を形成するため
に、例えば多数の縦スリットを形成した格子構造になっ
ている。ウエハは両側の多数の縦スリットにより端板部
７２，７２間に整列保持される。ウエハの整列保持のた
めに、側壁部７１，７１は下部で内側へ折れ曲がり、側
壁部７１，７１間は上部で広く、下部で狭い。以下の説
明では、キャリア７０におけるウエハ整列方向を全長方
向と称し、ウエハ整列方向に直角な水平方向を幅方向と
称する。

【００２０】このウエハキャリア７０は、ローダ１０に
より洗浄装置に搬入される。搬入されたウエハキャリア
は、ロボットＡによりブラシ洗浄装置２０に運ばれる。

【００２１】ブラシ洗浄装置２０は、洗浄槽２１と、こ
れに付設された洗浄ロボット２３，２６とを有する。洗
浄槽２１には、底部から、純水と中性洗剤の混合液等よ
りなる洗浄液が導入される。洗浄槽２１に導入された洗
浄液は、角筒状の堰２１ａをオーバーフローして液面が
一定に保たれる。洗浄槽２１の底部には、回転テーブル
２２が設けられている。回転テーブル２２は、洗浄すべ
きキャリア７０を、開口部を上に向け且つ洗浄液に浸漬
する状態で槽内に支持する槽内の架台２２ａと、架台２
２ａを鉛直軸の回りに回転させる槽外の駆動部２２ｂと
を備えており、架台２２ａは、後述する回転ブラシ２
４，２７がキャリア７０の下端部まで到達するように、
キャリア７０を洗浄槽２１の底面から離れた位置に支持
する。

【００２２】洗浄ロボット２３は、水平軸回りに回転す
る内面用の回転ブラシ２４を有する。回転ブラシ２４の
水平な回転軸は、洗浄槽２１内の回転テーブル２２上に
セットされたキャリア７０の全長方向（ウエハ整列方
向）に平行である。また、回転ブラシ２４のブラシ幅
（回転軸方向の長さ）は、キャリア７０の全長のほぼ半
分であり、回転ブラシ２４のブラシ径は、キャリア７０
の下端開口部を通過するように設定されている。

【００２３】この内面用の回転ブラシ２４は、逆Ｕ形状
のアーム２５により片持ち支持されている。アーム２５
は昇降機構２５ａに取り付けられ、昇降機構２５ａは回
転軸に直角な水平方向の駆動機構２５ｂに取り付けられ
ている。これらの機構により、回転ブラシ２４は、洗浄
槽２１内に保持されたキャリア７０の内部に挿入され、
一方の側壁部７１の内面の全長方向のほぼ半分の領域に
圧接された状態でキャリア７０内を上下して、内側面を
上端から下端までブラッシングする。

【００２４】他の洗浄ロボット２６は、外面洗浄ロボッ
トで、外面の回転ブラシ２７を逆Ｕ形状のアーム２８に
より片持ち支持し、このアーム２８を昇降機構２８ａお
よび回転軸に直角な水平方向の駆動機構２８ｂで駆動す
ることにより、キャリア７０の一方の側壁部７１の外面
を回転ブラシ２７により上端から下端までブラッシング
する。回転ブラシ２７は、前記回転ブラシ２４と同様
に、洗浄槽２１内の回転テーブル２２上にセットされた
キャリア７０の全長方向（ウエハ並列方向）に平行な水
平回転軸をもつ。回転ブラシ２７のブラシ幅（回転軸方
向の長さ）は、前記回転ブラシ２４と異なり、キャリア
７０の全長より大きい。これにより、回転ブラシ２７
は、キャリア７０の一方の側壁部７１の外面を全長にわ
たってブラッシングすることができる。

【００２５】ロボットＡは、ブラシ洗浄装置２０の洗浄
槽２１内にキャリア７０を運ぶ。洗浄膜２１内に運ばれ
たキャリア７０は、回転テーブル２２に保持され、更
に、一対のクランプ２９，２９により固定される。洗浄
槽２１内にキャリア７０が固定されると、洗浄槽２１内
に洗浄液を供給しながら、キャリア７０の一方の側壁部
７１の外面を洗浄ロボット２６によりブラッシングす
る。同時に、洗浄ロボット２３により、キャリア７０の
一方の側壁部７１の内面を全長方向のほぼ半分の領域で
ブラッシングした後、他方の側壁部７１の内面を全長方
向のほぼ半分の領域でブラッシングする。

【００２６】いずれのブラッシングでも、洗浄槽２１内
に洗浄液を供給することにより、洗浄槽２１内の洗浄液
がオーバーフローし、その洗浄液に浸漬された状態で、
キャリア７０の特定の内側面及び外側面が洗浄ロボット
２３，２６によりブラッシングされる。即ち、洗浄ロボ
ット２３，２６の回転ブラシ２４，２７が側壁部７１の
形状に沿って側壁部７１に直角な方向に駆動されつつ下
降する。ここでキャリア７０は架台２２ａにより支承さ
れている。また、内面用の回転ブラシ２４は、キャリア
７０の下端開口部を通過し得るようにブラシ径が設定さ
れている。これらのため、回転ブラシ２４，２７はキャ
リア７０の下端より下方まで下降できる。その結果、キ
ャリア７０の側壁部７１は、内外面とも上端部から下端
部まで確実にブラッシングされる。回転ブラシ２４，２
７は又、回転軸方向（ブラシ幅方向）の移動がないた
め、キャリア７０の側壁部７１に縦スリットが設けられ
ている場合も、側方への毛先の折れ曲がりが殆どなく、
スリット内を含めた内外面を確実にブラッシングでき
る。

【００２７】このようにして、キャリア７０の一方の側
壁部７１の外面全体と、キャリア７０の両方の側壁部７
１，７１の各内面の全長方向のほぼ半分の領域がブラッ
シングされると、クランプ２９，２９を一旦解放状態に
し、回転テーブル２２を作動させてキャリア７０を鉛直
軸の回りに９０度回転させる。そして、同じ操作を繰り
返す。これを４回繰り返すことにより、キャリア７０の
全ての内側面および外側面が洗浄液中でブラシ洗浄され
る。即ち、他方の側壁部７１の外面全体、キャリア７０
の両方の側壁部７１，７１の各内面の残りの領域、及び
前後の端板部７２，７２の内外面がブラッシングされ
る。この洗浄液中でのブラシ洗浄により、キャリア７０
の内外面にこびり付いた異物が除去され、キャリア７０
に突き刺さったウエハの破片も除去される上に、ブラシ
洗浄によるキャリア７０へのダメージが軽減され、更
に、ブラッシングによる液滴の飛散が抑制されることに
より、この飛散によるキャリア７０への洗浄液の再付着
及び洗浄液による洗浄槽２１の汚染が防止される。

【００２８】キャリア７０のブラシ洗浄が終了すると、
そのキャリア７０をロボットＡにて超音波洗浄槽３０に
運ぶ。超音波洗浄槽３０は、４０〜６０℃に加熱された
温純水を収容しており、その温純水中に発振された超音
波によりキャリア７０を洗浄する。超音波洗浄を終えた
キャリア７０は、ロボットＡにて仕上げ洗浄槽４０に運
ばれる。仕上げ洗浄槽４０には純水が収容されている。
この純水は槽底部から層流状態で常時供給されオーバー
フローされている。キャリア７０はこの純水に浸漬され
て仕上げ洗浄される。そして超音波洗浄および仕上げ洗
浄により、キャリア７０の表面に残存していた微細な異
物、汚れが除去される。仕上げ洗浄を終えたキャリア７
０は、ロボットＡにより乾燥装置５０に運ばれる。乾燥
装置５０は、キャリア７０を1,０００rpm 程度で回転さ
せてスピン乾燥する。乾燥を終えたキャリア７０は、別
のロボットＢにより乾燥装置５０から取り出され、アン
ローダ６０に運ばれて収納される。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のウエハキャリア洗浄装置は、ブラシ洗浄を内外面同時
に洗浄液中で上下方向にキャリア下端部まで行なうこと
により、従来の自動洗浄では除去できなかったウエハの
突き刺さり片まで内外面について取り除くことができ
る。しかも、キャリアへのダメージを軽減し、且つ、洗
浄液の飛散によるキャリア及び洗浄槽の汚染を防止する
ことかできる。更に、回転ブラシを回転軸方向へ移動さ
せることによる毛先の折れ曲がりを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する洗浄装置の概略構成図であ
る。

【図２】自動化されたブラシ洗浄装置の平面図である。

【図３】ブラシ洗浄装置の縦断側面図である。

【符号の説明】

２０ ブラシ洗浄装置 ３０ 超音波洗浄槽 ４０ 仕上げ洗浄槽 ５０ 乾燥装置 ７０ ウエハキャリア

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 B08B 1/04 B08B 3/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハの搬送に使用され、両側の
   側壁部が下部で内側へ傾斜したキャリアを収容する洗浄
   槽と、洗浄槽内に洗浄液をオーバーフローさせる手段
   と、洗浄槽内にセットされたキャリアの外面をブラッシ
   ングするべく水平軸回りに回転しながら昇降し、且つ回
   転軸に直角な水平方向に移動可能である外面用の回転ブ
   ラシと、洗浄槽内にセットされたキャリアの内面をブラ
   ッシングするべく水平軸回りに回転しながら昇降すると
   共に、回転軸に直角な水平方向に移動可能であり、且つ
   ブラシ径がキャリアの下端開口部を通過するように設定
   された内面用の回転ブラシと、前記外面用の回転ブラシ
   及び前記内面用の回転ブラシが下がったときにキャリア
   の下端部がブラッシングされるように、キャリアを前記
   洗浄槽の底面から離れた位置に支持する架台とを具備す
   ることを特徴とするウエハキャリア洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記架台は鉛直軸回りに回転可能である
   請求項１に記載のウエハキャリア洗浄装置。