JP4855877B2

JP4855877B2 - 洗浄装置および洗浄方法

Info

Publication number: JP4855877B2
Application number: JP2006243058A
Authority: JP
Inventors: 史浩別宮
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: JP2008066525A

Description

本発明は、洗浄装置および洗浄方法に関し、特に、半導体ウェーハなどの被洗浄物を洗浄槽内の洗浄液に浸漬して洗浄する洗浄装置および洗浄方法に関する。

従来の洗浄装置の一例を図４に示す。図４は、被洗浄物としてのウェーハキャリアに収納された半導体ウェーハを洗浄する洗浄装置の概略構成を示す縦断面図である。

図４において、１は従来の洗浄装置、２は洗浄槽、３は洗浄液、４は洗浄液供給管、５は流線、６はウェーハキャリア、７は半導体ウェーハである。

従来の洗浄装置１は、その内部に洗浄液３を貯留し、ウェーハキャリア６に収納された半導体ウェーハ７を浸漬する洗浄槽２を備えている。

また、洗浄槽２の下方から洗浄液３を槽内に噴き出させる洗浄液供給管４を備えている。

このような従来の洗浄装置１では、洗浄槽２に貯留した洗浄液３に半導体ウェーハ７をウェーハキャリア６ごと浸漬し、洗浄液供給管４により洗浄槽２の下方から洗浄液３を槽内に噴き出させ、洗浄槽２上部の開口部から洗浄液３をオーバーフローさせながら半導体ウェーハ７の洗浄を行っていた。

このため、流線５で示すように、洗浄液３の一部はオーバーフローするが、一部は洗浄槽２内で循環し、半導体ウェーハ７から遊離した異物（図示せず）をいち早く槽外に流し出すことができず、せっかく洗浄しても異物（図示せず）が半導体ウェーハ７に再付着してしまい、洗浄効率が悪いという問題があった。（例えば、特許文献１参照）

これに対して、従来の他の洗浄装置を図５に示す。図５は洗浄装置の概略構成を示す縦断面図である。図４と同一部分には同一符号を付す。

図５において、１０は従来の他の洗浄装置、１１は洗浄槽、１２は開閉蓋、１３はスクリュー、３は洗浄液、６はウェーハキャリア、７は半導体ウェーハ、１５は流線である。

従来の他の洗浄装置１０は、環状流路を形成する洗浄槽１１を備えている。

尚、この例では、環状流路は垂直方向に形成されているが水平方向に形成されてもよい。

また、洗浄槽１１の上部の開口部には開閉蓋１２が設けられており、半導体ウェーハ７を収納したウェーハキャリア６を出し入れ可能となっている。

また、洗浄槽１１が形成する環状流路の所定位置には、モータ（図示せず）によって回転するスクリュー１３が配置され、洗浄液３を循環させるようになっている。

このように従来の他の洗浄装置１０では、流線１５で示すように、一方向に流れる洗浄液３で半導体ウェーハ７に付着した異物（図示せず）を遊離させ、即座に半導体ウェーハ７後方に流し去るため、半導体ウェーハ７の近傍で洗浄液３が循環することがなく、異物（図示せず）の再付着が発生しにくい。（例えば、特許文献２参照）
特開平４−１２２４８３号公報〔従来の技術〕欄特開平４−１２２４８３号公報第１図

当然のことながら、上記のような従来の他の洗浄装置１０では、半導体ウェーハ７から遊離した異物（図示せず）を含んだ循環流で再度、半導体ウェーハ７を汚染しないように、環状流路途中に異物除去手段を必要とした。

しかしながら、この異物除去手段として、流路途中に流路断面と同じ大面積のフィルタ（図示せず）を配置したり、あるいは、流路途中を絞って小面積のフィルタ（図示せず）を配置したりすると、大面積のフィルタ（図示せず）や絞り流路により循環流の圧力損失が増加した。

また、循環流の全体をフィルタ（図示せず）を通過させるようにすると、経時的に劣化するフィルタ（図示せず）の目詰まり状態が直接、循環流の流速に影響し、洗浄効果を低下させることになった。

本発明の主な課題は、極力、循環流の圧力損失を増加させたり、循環流の流速に影響を与えることなく、被洗浄物から遊離した異物を循環流から効率よく分離除去できる洗浄装置および洗浄方法を提供することである。

本発明の洗浄装置は、
環状流路を形成する洗浄槽内を循環する洗浄液に被洗浄物を浸漬して洗浄する洗浄装置であって、洗浄槽は、循環流の流れ方向に沿った外方に向かう分岐流路を形成する分岐部を備えた洗浄装置である。

本発明の洗浄方法は、
環状流路を形成する洗浄槽内を循環する洗浄液に被洗浄物を浸漬して洗浄する洗浄方法であって、循環流を曲線を描くように循環させ、被洗浄物から遊離した異物を遠心力で循環流の外周に集め、循環流の流れ方向に沿った外方に向かう分岐流路に流し込んで分離しながら洗浄する洗浄方法である。

本発明の洗浄装置および洗浄方法によれば、極力、循環流の圧力損失を増加させたり、循環流の流速に影響を与えることなく、被洗浄物から遊離した異物を循環流から効率よく分離除去できる。

本発明の洗浄装置の一例を図１，図２に示す。

図１は、被洗浄物としての、ウェーハキャリアに収納された半導体ウェーハを洗浄する洗浄装置の概略構成を示す縦断面図である。また、図２は図１のＸ−Ｘ線断面における断面斜視図である。尚、図４，５と同一部分には同一符号を付す。

図１において、１００は本発明の洗浄装置、３は洗浄液、６はウェーハキャリア、７は半導体ウェーハ、１３はスクリュー、１０２は洗浄槽、１０３は分岐流路を形成する分岐部（図１中、破線円で囲む部分）、１０４はフィルタ、１０５は異物、１１５は流線、Ｄは抗力（異物が流れの方向に受ける力）、Ｃは遠心力、Ｆは抗力Ｄと遠心力Ｃとの合力である。

本発明の洗浄装置１００は、上方を全面開放し、水平方向に環状流路を形成する洗浄槽１０２を備えている。

洗浄槽１０２が形成する環状流路の平面形状は略楕円形である。

尚、環状流路の平面形状は略円形としてもよいが、略楕円形とするとその長手方向の流路において流路幅方向に均一な流速分布が得られやすく、その流路中央に半導体ウェーハ７を浸漬するとウェーハ面内のばらつきの少ない洗浄ができ好適である。

また、洗浄槽１０２は、循環流の流れ方向に沿った外方に向かう分岐流路を形成する分岐部１０３を備えている。

この分岐部１０３は、略楕円形の環状流路の長軸方向に設けられている。

尚、半導体ウェーハ７を分岐部１０３直前に浸漬するようにすると、半導体ウェーハ７から遊離した異物１０５を即座に分岐部１０３に分離除去でき好適である。

また、分岐流路の断面積は、環状流路の断面積よりも、比較的小さな断面積とし、環状流路を洗浄液３の主流が流れ、分岐流路を洗浄液３の支流が流れる格好とする。

また、分岐部１０３は分岐流路途中にフィルタ１０４を配置し、支流に含まれる異物１０５を捕捉するようになっている。

また、分岐部１０３は、その後方で再び、洗浄槽１０２と接続され、一旦、主流から分岐した支流がフィルタ１０４で浄化された後、再び、主流に合流するようになっている。

また、洗浄槽１０２が形成する環状流路の所定位置には、モータ（図示せず）によって回転するスクリュー１３が配置され、洗浄液３を循環させるようになっている。

ここで、環状流路の平面形状を略楕円形とすると、環状流路の全周に亘って循環流が曲線を描きながら流れるため、異物１０５に対して十分な遠心力を付与でき、異物１０５を循環流の外周に集めやすく好適である。

また、分岐流路を環状流路の曲線部からその接線方向に向かって設けると、主流から支流に分岐する際の圧力損失をより低減させることができ好適である。

また、分岐流路の断面積を環状流路の断面積よりも比較的小さな断面積にすると、経時的に劣化する支流に配置したフィルタ１０４の目詰まり状態が、主流の流速に与える影響をより小さくでき好適である。

次に、上記の洗浄装置１００を用いた洗浄方法を同じく図１，２を参照して説明する。

先ず、半導体ウェーハ７を収納したウェーハキャリア６を環状流路内の所定位置に浸漬する。

次に、モータ（図示せず）を作動しスクリュー１３を回転させ、流線１１５で示すように、一方向に流れる循環流を発生させる。

ここで、スクリュー１３の回転数は、半導体ウェーハ７が層流で洗浄される程度の緩やかな流速となるように制御する。

この理由は、不規則で不安定なエネルギを有する乱流を用いて洗浄すると、半導体ウェーハ７と洗浄液３とが局部的に過剰に摩擦し合い、半導体ウェーハ７が帯電して絶縁破壊を生じるおそれがあるからである。

このように比較的緩やかな流速の循環流で、半導体ウェーハ７を洗浄すると、半導体ウェーハ７から遊離した異物１０５は即座に後方へ押し流され、半導体ウェーハ７に再付着する心配がない。

また、半導体ウェーハ７から遊離し後方へ押し流された異物１０５は、抗力Ｄと遠心力Ｃとの合力Ｆを受けて、循環流の外周に集められ、分岐部１０３に流れ込み主流から分離される。

そして、分岐流路途中に配置したフィルタ１０４で異物１０５は捕捉され、浄化された洗浄液３は後方で再び主流に合流する。

このようにすると、極力、循環流の圧力損失を増加させたり、循環流の流速に影響を与えることなく、半導体ウェーハ７から遊離した異物１０５を循環流から効率よく分離除去できる。

また、フィルタ１０４によって浄化された洗浄液３を効率よく再利用でき好適である。

尚、上記の例では、分岐部１０３およびフィルタ１０４を環状流路の１箇所だけに設けることで説明したが、とくに、これに限るものではなく、圧力損失が大きく増加しない範囲であれば、図３に示すように、複数箇所（図３では、相対向する２箇所）に設けてもよい。

このように分岐部１０３を複数箇所に設けると、半導体ウェーハ７の直後の分岐部１０３で取り切れなかった異物１０５を他の分岐部１０３で漏れなく分離除去できて好適である。

本発明は、極力、循環流の圧力損失を増加させたり、循環流の流速に影響を与えることなく、被洗浄物から遊離した異物を循環流から効率よく分離除去できる洗浄装置および洗浄装置に適用できる。

本発明の洗浄装置の一例の概略構成を示す縦断面図図１のＸ−Ｘ線における断面斜視図本発明の洗浄装置の他の例の概略構成を示す縦断面図従来の洗浄装置の一例の概略構成を示す縦断面図従来の他の洗浄装置の一例の概略構成を示す縦断面図

符号の説明

１従来の洗浄装置
３洗浄液
５，１５，１１５流線
６ウェーハキャリア
７半導体ウェーハ
１０従来の他の洗浄装置
１１洗浄槽
１２開閉蓋
１３スクリュー
１００本発明の洗浄装置
１０２洗浄槽
１０３分岐流路を形成する分岐部
１０４フィルタ
１０５異物
Ｄ抗力（異物が流れの方向に受ける力）
Ｃ遠心力
Ｆ抗力Ｄと遠心力Ｃとの合力

Claims

環状流路を形成する洗浄槽内を循環する洗浄液に被洗浄物を浸漬して洗浄する洗浄装置であって、
前記洗浄槽は、前記循環流の流れ方向に沿った外方に向かう分岐流路を形成する分岐部を備えた洗浄装置。
前記洗浄槽が形成する環状流路の平面形状は外方に凸状となる曲線部を有し、前記分岐部は前記曲線部から前記曲線部の略接線方向に向けて分岐した請求項１に記載の洗浄装置。
前記分岐部内に、水流を発生させる動力源が無い請求項１または２に記載の洗浄装置。
前記分岐部は、後方で再び前記洗浄槽と接続されている請求項１から３のいずれかに記載の洗浄装置。
前記洗浄槽が形成する環状流路の平面形状は略楕円形である請求項１から４のいずれかに記載の洗浄装置。
前記分岐部は、前記略楕円形の環状流路の長軸方向に設けられている請求項５に記載の洗浄装置。
前記分岐部は分岐流路途中にフィルタを配置した請求項１から６のいずれかに記載の洗浄装置。
前記分岐部を、前記環状流路の複数箇所に配置した請求項１から７のいずれかに記載の洗浄装置。
環状流路を形成する洗浄槽内を循環する洗浄液に被洗浄物を浸漬して洗浄する洗浄方法であって、
前記循環流を曲線を描くように循環させ、前記被洗浄物から遊離した異物を遠心力で前記循環流の外周に集め、前記循環流の流れ方向に沿った外方に向かう分岐流路に流し込んで分離しながら洗浄する洗浄方法。
前記洗浄槽が形成する環状流路の平面形状は外方に凸状となる曲線部を有し、前記分岐流路は前記曲線部から前記曲線部の略接線方向に向けて分岐した請求項９に記載の洗浄方法。
前記分岐流路内に、水流を発生させる動力源が無い請求項９または１０に記載の洗浄装置。
前記分岐流路は、後方で再び前記洗浄槽と接続されている請求項９から１１のいずれかに記載の洗浄装置。
前記被洗浄物を層流で洗浄する請求項９から１２のいずれかに記載の洗浄方法。
前記分岐部の分岐流路途中に配置したフィルタで前記異物を捕捉し、浄化した洗浄液を後方で再び前記循環流の主流に合流させる請求項９または１３に記載の洗浄方法。
前記環状流路の平面形状は略楕円形とし、前記分岐流路は前記略楕円形の長軸方向に設け、前記被洗浄物を前記分岐部直前の環状流路中央に浸漬する請求項９から１４のいずれかに記載の洗浄方法。