JP6420181B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、洗浄装置に関し、特に、多角形状のウェハをスクラブ洗浄する洗浄装置に関する。

半導体製造の分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）を研削加工した後に、ウェハの被研削面をスクラブ洗浄して切削屑等を除去する洗浄装置が知られている。

このような洗浄装置として、ウェハの外径より小径に形成されてウェハを吸引保持するスピナーテーブルと、ウェハを洗浄するスクラブ洗浄部材と、を備え、ウェハを回転させて洗浄液を供給しながらスクラブ洗浄部材によってウェハを洗浄するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１１０２７０号公報

最近では、多角形状のウェハが採用されるところ、上述したような洗浄装置では、ウェハの角部を十分に支持できないため、ウェハの角部をスクラブ洗浄するのが難しいという問題があった。

そこで、多角形状のウェハの角部を精密洗浄するという解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、多角形状に形成されたウェハ上に洗浄液を供給しながら前記ウェハをスクラブ洗浄する洗浄装置であって、前記ウェハを収容するテンプレートと、該テンプレートを回転させる回転手段と、前記ウェハを洗浄する洗浄手段と、を備え、前記テンプレートは、互いに隙間を空けて配置されて、前記ウェハの角部を支持する複数のウェハ支持部と、該ウェハ支持部を載置して、前記回転手段に回転される環状基部と、を備え、前記ウェハ支持部は、扇形に形成され、前記ウェハ支持部の中心付近に設けられ、前記ウェハを前記ウェハ支持部に収容した状態で前記ウェハと前記ウェハ支持部との間に隙間を確保するように形成された切欠き部を備えている洗浄装置を提供する。

この構成によれば、ウェハ支持部が多角形状のウェハの角部を支持することにより、洗浄手段がウェハの角部まで接触可能なため、ウェハの角部をスクラブ洗浄することができる。さらに、ウェハ上の洗浄液がウェハ支持部間の隙間から流下することにより、ウェハ上に切削屑を含む洗浄液が滞留することを抑制することができる。また、ウェハ上の洗浄液が切欠き部を介して排水されるため、切削屑を含んだ洗浄液を効率的に排水することができる。さらに、切削屑を含んだ洗浄液をさらに効率的に排水することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記ウェハ支持部は、前記ウェハの角部周縁を支持する爪部を備えている洗浄装置を提供する。

この構成によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、ウェハとウェハ支持部とが爪部でのみ接触することにより、ウェハとウェハ支持部との接触面積が縮小される分だけウェハの洗浄面積が拡大するため、ウェハを精密洗浄することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の構成に加えて、前記複数のウェハ支持部は、前記ウェハを搬送する搬送手段が通過可能な隙間だけ離間して配置されている洗浄装置を提供する。

この構成によれば、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、搬送手段がウェハ支持部間の隙間を通過可能なため、洗浄前のウェハの搬入や洗浄後ウェハの搬出を効率的に行うことができる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の発明の構成に加えて、前記洗浄手段は、前記ウェハの表面をスクラブ洗浄する上方ブラシと、前記ウェハの裏面をスクラブ洗浄する下方ブラシと、を備え、前記上方ブラシは、前記下方ブラシが前記ウェハの裏面に当接している間は、前記ウェハの表面に当接している洗浄装置を提供する。

この構成によれば、請求項１乃至３の何れか１項記載の発明の効果に加えて、ウェハの表面と裏面を同時に洗浄可能なため、ウェハを効率的にスクラブ洗浄することができる。さらに、ウェハが上方ブラシと下方ブラシに挟まれた状態で洗浄されるため、下方ブラシのみウェハに接触してウェハが押し上げられることに起因するウェハのスリップアウトを抑制することができる。

本発明は、ウェハ支持部が多角形状のウェハの角部を支持することにより、洗浄手段がウェハの角部まで接触可能なため、ウェハの角部をスクラブ洗浄することができる。

本発明の一実施例に係る洗浄装置を用いた洗浄機を示す図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、正面図であり、（ｃ）は、右側面図である。 図１に示す洗浄装置を示す図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、正面図であり、（ｃ）は、Ａ−Ａ線断面図である。 チャンバを除いた洗浄装置を示す図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、正面図であり、（ｃ）は、右側面図である。 洗浄装置を示す斜視図であり、（ａ）は、上方ブラシを含むものを示すものであり、（ｂ）は、上方ブラシを除いたものである。 洗浄装置の要部拡大図。 ウェハ支持部にウェハを載置した状態を示す縦断面図。 洗浄装置を用いたスクラブ洗浄方法を示すフローチャート。 ロボットアームでウェハをテンプレートに収容する様子を示す平面図。 クランプアームでテンプレート内のウェハを把持する様子を示す斜視図であり、（ａ）は、クランプアームをウェハに接近させた状態を示す図であり、（ｂ）は、クランプアームでウェハを把持した状態を示す図である。

本発明に係る研削加工装置は、多角形状のウェハの角部を精密洗浄するという目的を達成するために、多角形状に形成されたウェハ上に洗浄液を供給しながらウェハをスクラブ洗浄する洗浄装置であって、ウェハを収容するテンプレートと、テンプレートを回転させる回転手段と、ウェハを洗浄する洗浄手段と、を備え、テンプレートは、互いに隙間を空けて配置されて、ウェハの角部を支持する複数のウェハ支持部と、ウェハ支持部を載置して、回転手段に回転される環状基部と、を備え、ウェハ支持部は、扇形に形成され、ウェハ支持部の中心付近に設けられ、ウェハをウェハ支持部に収容した状態でウェハとウェハ支持部との間に隙間を確保するように形成された切欠き部を備えていることにより実現する。

以下、本発明の一実施例に係る洗浄機１について説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

なお、本実施例において、「上」、「下」の語は、垂直方向における上方、下方に対応するものとする。

図１は、洗浄機１の装置構成を示す図である。なお、図１では、特徴が分かり易いように、洗浄機１内の洗浄装置１０を破線ではなく実線で表している。洗浄機１は、洗浄前のウェハを背面に設けられた図示しない搬入口から搬入して、洗浄後のウェハを左側面に設けられた図示しない搬出口から搬出する。洗浄機１に投入されるウェハの形状は、多角形状であれば如何なる形状であっても構わない。洗浄機１には、ハウジング２内に洗浄装置１０が配置されている。

洗浄装置１０は、ウェハを収容するテンプレート２０と、テンプレート２０を回転させる回転手段３０と、ウェハを洗浄する洗浄手段４０と、ウェハに洗浄液を供給する後述する洗浄液供給手段５０と、を備えている。洗浄装置１０は、チャンバ６０内に収容されている。

洗浄機１の動作は、制御手段３によって制御される。制御手段３は、洗浄機１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御手段３は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御手段３の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。

次に、洗浄装置１０について、図面に基づいて説明する。図２は、洗浄装置１０を示す平面図、正面図及びハッチングを省略した断面図である。図３は、チャンバ６０を除いた洗浄装置１０を示す平面図、正面図及び側面図である。図４は、洗浄装置１０を示す斜視図である。図５は、ウェハ支持部２１の中心付近を示す要部拡大図である。図６は、ウェハ支持部２１にウェハＷを載置した状態を示す縦断面図である。

テンプレート２０は、略扇状に形成された４つのウェハ支持部２１と、ウェハ支持部２１を載置する環状基部２２と、を備えている。テンプレート２０の具体的な構成については後述する。

回転手段３０は、１つの駆動ギア３１と、４つの従動ギア３２と、で構成されている。駆動ギア３１と従動ギア３２は、テンプレート２０を囲繞するように配置されている。駆動ギア３１は、図示しない駆動源に接続されており自転可能である。駆動ギア３１は円筒状に形成されており、環状基部２２の下端部に接触している。従動ギア３２は鼓状に形成されており、環状基部２２の後述する外周面２２ａを受けることにより、環状基部２２を安定して支持している。

洗浄手段４０は、上方ブラシ４１と、下方ブラシ４２と、で構成されている。上方ブラシ４１は、上方ブラシユニット４３の一部であり、駆動部４３ａによって駆動される。上方ブラシ４１の両端は、上方ブラシユニット４３のフランジ４３ｂに支持されている。上方ブラシユニット４３は、回転軸４３ｃ回りに搖動可能であり、垂直方向に昇降自在である。下方ブラシ４２は、下方ブラシユニット４４の一部であり、駆動部４４ａによって駆動される。下方ブラシ４２の両端は、下方ブラシユニット４４のフランジ４４ｂに支持されている。下方ブラシユニット４４は、回転軸４４ｃ回りに搖動可能であり、垂直方向に昇降自在である。なお、下方ブラシユニット４４は、図示しないストッパによって搖動幅を規制されている。

洗浄液供給手段５０は、上方ノズル５１と、下方ノズル５２と、で構成されている。上方ノズル５１と下方ノズル５２とは、それぞれ３つずつ配置されている。上方ノズル５１と下方ノズル５２とは、図示しない洗浄液供給源と接続されている。上方ノズル５１は、ウェハＷの表面Ｗａの中央付近に向けて洗浄液を吐出する。下方ノズル５２は、ウェハＷの裏面Ｗｂの中央付近に向けて洗浄液を吐出する。

図５及び図６に示すように、ウェハ支持部２１には、ウェハ支持部２１の中心に略矩形状の切欠き部２１ａが形成されている。ウェハ支持部２１には、切欠き部２１ａ内でウェハ支持部２１の中心に向けて突出する爪部２１ｂが設けられている。爪部２１ｂは、ウェハＷの角部Ｗｅを支持する。切欠き部２１ａはウェハＷの角部Ｗｅ外径より大きく切り欠かれており、ウェハＷを爪部２１ｂに載置した状態でウェハＷとウェハ支持部２１との間に隙間Ｇ１が確保される。これにより、ウェハＷの角部Ｗｅに残留する洗浄液が切欠き部２１ａを介して排水し易くなっている。

ウェハ支持部２１は、爪部２１ｂの外周側でウェハ支持部２１の表面から凸設したストッパ２１ｃを備えている。ストッパ２１ｃは、ウェハＷをテンプレート２０に載置した状態で、ウェハＷの角部Ｗｅに当接する位置に配置されている。ストッパ２１ｃは、ウェハＷの水平方向のスライドを抑制する。

隣り合うウェハ支持部２１、２１同士は、所定の間隔を空けて配置されている。ウェハ支持部２１、２１同士の隙間Ｇ２は、ウェハＷを搬送する搬送手段としての後述するロボットアームＡ１及びクランプアームＡ２が通過可能であれば良い。

環状基部２２の外周面２２ａは、中央を外方に膨出して形成されている。外周面２２ａは、従動ギア３２に支持されている。環状基部２２は、リング状に形成されており、下方ブラシ５２が環状基部２２内を通過可能である。

なお、テンプレート２０の具体的な形状は、任意に変更可能であり、本実施例では、４つのウェハ支持部２１が矩形状のウェハＷの四隅を支持するように配置されているが、これに限定されるものではなく、例えば、半円状に形成された２つのウェハ支持部が矩形状のウェハの角部を支持するものであっても構わない。また、ウェハＷの形状に応じて、ウェハ支持部２１の形状及び個数は任意に変更される。

次に、洗浄装置１０を用いたウェハＷのスクラブ洗浄方法について、図面に基づいて説明する。図７は、洗浄装置１０を用いたスクラブ洗浄方法を示すフローチャートである。図８は、ロボットアームＡ１でウェハＷをテンプレート２０に収容する様子を示す平面図である。図９は、クランプアームＡ２でテンプレート２０内のウェハＷを把持する様子を示す斜視図である。

スクラブ洗浄の前処理工程について説明する。まず、ウェハＷがテンプレート２０に収容される（Ｓ１）。この工程Ｓ１では、図８に示すように、ロボットアームＡ１がウェハＷをテンプレート２０内の中央に搬送する。ロボットアームＡ１は、ウェハ支持部２１、２１間の隙間Ｇ２を通じてウェハＷを搬送する。ウェハＷの角部Ｗｅは、爪部２１ｂ上に載置され、ウェハＷとウェハ支持部２１との間には、隙間Ｇ１が確保されている。

次に、駆動ギア３１を回転させてテンプレート２０を回転させる（Ｓ２）。その後、洗浄液がウェハＷに供給される（Ｓ３）。

次に、上方ブラシ４１がウェハＷの表面Ｗａに接触するまで上方ブラシ４１を下降させる（Ｓ４）。その後、下方ブラシ４２がウェハＷの裏面Ｗｂに接触するまで下方ブラシ４２を上昇させる（Ｓ５）。すなわち、下方ブラシ４２がウェハＷに接触する前に、上方ブラシ４１がウェハＷに接触するようになっている。

以上の前処理工程が終了した後に、ウェハＷのスクラブ洗浄を開始する（Ｓ６）。上方ブラシ４１及び下方ブラシ４２がウェハＷの角部Ｗｅまで接触可能なことにより、ウェハＷの角部Ｗｅまでスクラブ洗浄することができる。ウェハＷ上に供給された洗浄液は、ウェハ支持部２１の切欠き部２１ａや隣り合うウェハ支持部２１、２１間の隙間Ｇ２から流下することにより、切削屑を含んだ洗浄液の滞留が抑制される。ウェハＷ上の切削屑が除去されると、スクラブ洗浄が終了する（Ｓ７）。スクラブ洗浄の時間は、切削屑の量に応じて任意に調整可能である。

次に、スクラブ洗浄の後処理工程について説明する。まず、洗浄液の供給を停止する（Ｓ８）。そして、駆動ギア３１の回転を停止してテンプレート２０の回転を停止する（Ｓ９）。

次に、下方ブラシ４２をウェハＷの裏面Ｗｂから離して下降させる（Ｓ１０）。その後、上方ブラシ４１をウェハＷの表面Ｗａから離して上昇させる（Ｓ１１）。すなわち、下方ブラシ４２がウェハＷに接触している間は、上方ブラシ４１がウェハＷに接触するようになっている。

次に、クランプアームＡ２がウェハＷを把持する（Ｓ１２）。この工程Ｓ１２では、図９（ａ）に示すように、一対のクランプアームＡ２が隣り合うウェハ支持部２１、２１間の隙間Ｇ２を通じてウェハＷに接近し、図９（ｂ）に示すように、クランプアームＡ２がウェハＷを把持する。

クランプアームＡ２がウェハＷを洗浄後のウェハＷを収容する図示しないラック等に搬送する（Ｓ１３）。

このようにして、上述した本実施例に係る洗浄装置１０は、ウェハ支持部２１が多角形状のウェハＷの角部Ｗｅを支持することにより、上方ブラシ４１及び下方ブラシ４２がウェハＷの角部Ｗｅまで接触可能なため、ウェハＷを精密洗浄することができる。

また、ウェハＷとウェハ支持部２１とが爪部２１ｂでのみ接触することにより、ウェハＷとウェハ支持部２１との接触面積が縮小される分だけウェハＷの洗浄面積が拡大するため、ウェハＷをさらに精密洗浄することができる。

また、ウェハＷ上の洗浄液が切欠き部２１ａを介して排水されるため、切削屑を含んだ洗浄液を効率的に排水することができる。

また、ロボットアームＡ１やクランプアームＡ２がウェハ支持部２１、２１間の隙間Ｇ２を通過可能なため、洗浄前のウェハＷの搬入や洗浄後ウェハＷの搬出を効率的に行うことができる。

さらに、上方ブラシ４１及び下方ブラシ４２がウェハＷを挟むようにしてスクラブ洗浄することにより、ウェハＷの表面Ｗａと裏面Ｗｂを同時に洗浄可能なため、ウェハＷを効率的に洗浄することができると共に、下方ブラシ４２がウェハＷに接触している間は、上方ブラシ４１がウェハＷに接触していることにより、下方ブラシ４２のみウェハＷに接触してウェハＷが押し上げられることに起因するウェハＷのスリップアウトを抑制することができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１ ・・・ 洗浄機
２ ・・・ ハウジング
３ ・・・ 制御手段
１０・・・ 洗浄装置
２０・・・ テンプレート
２１・・・ ウェハ支持部
２１ａ・・・切欠き部
２１ｂ・・・爪部
２１ｃ・・・ストッパ
２２・・・ 環状基部
２２ａ・・・外周面
３０・・・ 回転手段
３１・・・ 駆動ギア
３２・・・ 従動ギア
４０・・・ 洗浄手段
４１・・・ 上方ブラシ
４２・・・ 下方ブラシ
４３・・・ 上方ブラシユニット
４３ａ・・・（上方ブラシユニットの）駆動部
４３ｂ・・・（上方ブラシユニットの）フランジ
４３ｃ・・・（上方ブラシユニットの）回転軸
４４・・・ 下方ブラシユニット
４４ａ・・・（下方ブラシユニットの）駆動部
４４ｂ・・・（下方ブラシユニットの）フランジ
４４ｃ・・・（下方ブラシユニットの）回転軸
５０・・・ 洗浄液供給手段
５１・・・ 上方ノズル
５２・・・ 下方ノズル
６０・・・ チャンバ
Ａ１・・・ ロボットアーム
Ａ２・・・ クランプアーム
Ｇ１・・・ ウェハとウェハ支持部との間の隙間
Ｇ２・・・ 隣り合うウェハ支持部間の隙間
Ｗ ・・・ ウェハ
Ｗａ・・・ （ウェハの）表面
Ｗｂ・・・ （ウェハの）裏面
Ｗｅ・・・ （ウェハの）角部

Claims (4)

1. 多角形状に形成されたウェハ上に洗浄液を供給しながら前記ウェハをスクラブ洗浄する洗浄装置であって、
   前記ウェハを収容するテンプレートと、
   該テンプレートを回転させる回転手段と、
   前記ウェハを洗浄する洗浄手段と、
   を備え、
   前記テンプレートは、
   互いに隙間を空けて配置されて、前記ウェハの角部を支持する複数のウェハ支持部と、
   該ウェハ支持部を載置して、前記回転手段に回転される環状基部と、
   を備え、
   前記ウェハ支持部は、扇形に形成され、前記ウェハ支持部の中心付近に設けられ、前記ウェハを前記ウェハ支持部に収容した状態で前記ウェハと前記ウェハ支持部との間に隙間を確保するように形成された切欠き部を備えていることを特徴とする洗浄装置。
2. 前記ウェハ支持部は、前記ウェハの角部周縁を支持する爪部を備えていることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
3. 前記複数のウェハ支持部は、前記ウェハを搬送する搬送手段が通過可能な隙間だけ離間して配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄装置。
4. 前記洗浄手段は、
   前記ウェハの表面をスクラブ洗浄する上方ブラシと、
   前記ウェハの裏面をスクラブ洗浄する下方ブラシと、
   を備え、
   前記上方ブラシは、前記下方ブラシが前記ウェハの裏面に当接している間は、前記ウェハの表面に当接していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の洗浄装置。