JP7005378B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、洗浄装置に関し、特にウエハを超音波洗浄する洗浄装置に関する。

従来のウエハ洗浄装置は、１種類の周波数の超音波を発生する振動子が薬液槽の底部の外側に設置された構成を有する（例えば特許文献１）。

特開２０１１－１５１２８２号公報

超音波洗浄により除去されやすいパーティクルの粒径、形状、密度等は、照射される超音波の周波数に応じて異なる。すなわち、従来のウエハ洗浄装置は、ウエハを１つの周波数の超音波により洗浄するため、ウエハに付着した様々なパーティクルのうちその超音波によって除去されるパーティクルは制限されていた。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、物性の異なる様々なパーティクルを除去することが可能な洗浄装置の提供を目的とする。

本発明に係る洗浄装置は、洗浄槽と、薬液槽と、複数の振動子と、駆動装置と、を備える。薬液槽は、洗浄槽の内側に、入れ子に収容されている。複数の振動子は、薬液槽の下方かつ洗浄槽の底部に設けられ、２以上の異なる周波数の超音波を発振する。駆動装置は、複数の振動子をランダムに揺動する。複数の振動子は、平面視において、隣り合う振動子が発振する周波数が異なるように配列されかつ薬液槽の外縁部よりも内側に収められている。

本発明によれば、物性の異なる様々なパーティクルを除去する洗浄装置の提供が可能である。

本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。

実施の形態における洗浄装置の構成を側方から概略的に示す図である。 実施の形態における洗浄装置の構成を上方から概略的に示す図である。

（洗浄装置の構成）
本実施の形態における洗浄装置の構成を説明する。図１は、実施の形態における洗浄装置１００の構成を概略的に示す図である。なお、図１は、後述する洗浄槽１０について側方から観察した図に対応する。

洗浄装置１００は、洗浄槽１０、複数の振動子２０、複数の発振器３０および駆動装置４０で構成される。

洗浄槽１０は、樹脂で形成されている。本実施の形態においては、洗浄槽１０の内部に、設置台１３および薬液循環槽１４が設けられている。洗浄槽１０の内部とは、洗浄槽１０の内側のことである。設置台１３は、洗浄槽１０の内部の所定の位置に設けられる。薬液循環槽１４は設置台１３の所定の位置に設置される。設置台１３において薬液循環槽１４が直接設置される部分は、少なくとも１つの貫通孔（図示せず）を有し、例えばスノコ形状を有する。設置台１３は、石英で形成される。薬液循環槽１４は、薬液内槽１５および薬液外槽１６で構成される。薬液外槽１６は、その薬液内槽１５の周囲に位置し、薬液内槽１５を収容する。薬液内槽１５と薬液外槽１６とは、石英で形成されている。薬液内槽１５の内部つまり内側には、複数のウエハ１２が収容されたバスケット１７が設置可能である。バスケット１７は、例えば、樹脂製である。洗浄時には、薬液循環槽１４には洗浄液１１が供給され、薬液循環槽１４を収容する洗浄槽１０には伝播液１８が溜められている。洗浄液１１は、例えば、薬液である。伝播液１８は、例えば、純水などの液体である。伝播液１８は、伝播水ともいう。ウエハ１２は、表面がおおよそｙ－ｚ平面に平行になるようバスケット１７に保持されて、薬液内槽１５の洗浄液１１に浸漬される。

複数の振動子２０は、２以上の異なる周波数の超音波を発振する。複数の振動子２０は、洗浄槽１０の内部に設けられる。本実施の形態においては、複数の振動子２０は、薬液循環槽１４の下方に配置され、ウエハ１２の洗浄の際、洗浄槽１０の底部において伝播液１８に浸漬される。また、複数の振動子２０は、隣り合う振動子が発振する周波数が異なるように配列されている。ここでは、第１周波数の超音波を発振する第１振動子２０Ａと、第２周波数の超音波を発振する第２振動子２０Ｂとが、交互に配列されている。各振動子２０の配列方向は、洗浄槽１０の内側において洗浄液１１に浸漬されるウエハ１２の表面に対し垂直な方向である。つまり、各振動子２０の配列方向は、図１においてｘ軸に平行な方向である。図２は、洗浄装置１００の構成を概略的に示す図である。なお、図２は洗浄槽１０が上方から観察された図に対応する。第１振動子２０Ａと第２振動子２０Ｂとは、後述する第１ＲＦ（Radio Frequency）発振器３０Ａおよび第２ＲＦ発振器３０Ｂにより、それぞれ同時に超音波を発振することができる。ここでは、複数の振動子２０が発振する超音波の周波数は、所謂、メガソニックとよばれる周波数であり、例えば、０．５から１．０ＭＨｚである。

複数の発振器３０は、２以上の異なる周波数にそれぞれ対応する信号を、それら２以上の異なる周波数の超音波を発振する複数の振動子２０に供給する。本実施の形態において、図１に示されるように、複数の発振器３０は、第１ＲＦ発振器３０Ａおよび第２ＲＦ発振器３０Ｂで構成される。第１ＲＦ発振器３０Ａは、第１周波数に対応する信号を第１振動子２０Ａに供給する。第２ＲＦ発振器３０Ｂは、第２周波数に対応する信号を第２振動子２０Ｂに供給する。すなわち、各ＲＦ発振器３０は、発振周波数を調整する。第１ＲＦ発振器３０Ａおよび第２ＲＦ発振器３０Ｂは、それぞれの超音波によって異なる物性のパーティクルが除去可能なように第１振動子２０Ａおよび第２振動子２０Ｂに異なる周波数を供給する。また本実施の形態においては、第１ＲＦ発振器３０Ａに接続される第１コントローラー３１Ａおよび第２ＲＦ発振器３０Ｂに接続される第２コントローラー３１Ｂが設けられている。各コントローラーは、各ＲＦ発振器３０が供給する信号の出力レベル、つまり振幅を調整する。このような複数の発振器３０によって、第１振動子２０Ａおよび第２振動子２０Ｂは、２つの異なる周波数の超音波を同時に発振することができる。なお、本実施の形態においては、各ＲＦ発振器３０および各コントローラーを含む発振制御装置３２が設けられている。

駆動装置４０は、複数の振動子２０を揺動する。駆動装置４０は、例えば、複数の振動子２０を洗浄槽１０の底部で水平方向に揺動する。好ましくは、駆動装置４０は、複数の振動子２０を各振動子２０の配列方向に揺動する。さらに好ましくは、駆動装置４０は、複数の振動子２０をウエハ１２の表面に対して垂直方向に揺動する。駆動装置４０は、図１または図２においてｘ軸に平行な方向、つまり矢印５０の方向に各振動子２０を揺動する。

（洗浄動作および効果）
次に本実施の形態における洗浄装置１００の動作および効果を説明する。ウエハ１２の洗浄の際、薬液循環槽１４の薬液内槽１５には、洗浄液１１として薬液が供給される。薬液は、洗浄の目的に応じた薬液、つまりウエハ１２表面から除去する対象物に応じた薬液が選択される。例えば、ウエハ１２の表面に存在する有機物からなるパーティクルの除去が目的の場合、アンモニアおよび過酸化水素水の混合液が、薬液内槽１５に供給される。薬液内槽１５からオーバーフローした薬液は、薬液外槽１６で回収される。以下、図示は省略するが、回収された薬液は、例えば、薬液外槽１６の底部に設けられた回収口からフィルトレーション部にてフィルタリングされ、温調部を経て薬液内槽１５の底部に設けられた供給口から、再び薬液内槽１５に供給される。バスケット１７に収容されたウエハ１２は、洗浄用の薬液が循環する薬液内槽１５に浸漬される。

薬液循環槽１４を収容する洗浄槽１０に溜められた伝播液１８は、各振動子２０が発振する超音波を薬液循環槽１４内の各ウエハ１２に伝える機能を有する。また、上述したように、設置台１３はスノコ形状を有するため、各振動子２０から発振された超音波は、薬液循環槽１４の底部に伝わりやすい。

また、第１振動子２０Ａおよび第２振動子２０Ｂが交互に配列されているため、薬液循環槽１４内に第１周波数の超音波および第２周波数の超音波が伝播する。薬液内槽１５に伝わった各超音波により、パーティクルは振動しウエハ１２の表面から離脱する。第１周波数で除去されるパーティクルと、第２周波数で除去されるパーティクルとでは異なる物性を有する。つまり、洗浄装置１００は、ウエハ１２表面に付着した粒径、形状、密度等の物性の異なるパーティクルを、一度の洗浄処理で除去することができる。

複数のウエハ１２が保持されたバスケット１７は洗浄槽１０内の薬液に静止した状態で浸漬される。超音波の強度は、各振動子２０の設置位置に依存し、洗浄槽１０内の位置によって異なる。そのため、バスケット１７内におけるウエハ１２の位置または各ウエハ１２の面内位置で、パーティクルの除去率に差が生じる。すなわち、ウエハ１２の洗浄工程において、パーティクルの除去率にロット内のばらつきが発生する。また、バスケット１７が例えば樹脂製であった場合、バスケット１７の同一箇所に超音波によるダメージが発生し、その損傷箇所がパーティクルの発生源になる。

本実施の形態における洗浄装置１００においては、第１振動子２０Ａおよび第２振動子２０Ｂは駆動装置４０によって揺動される。そのため、それぞれの振動子２０によって発振される超音波が伝播する場所はランダムに変化する。よって、バスケット１７内の全てのウエハ１２に対し、第１周波数および第２周波数の各超音波が、時間的に平均化され均一に照射される。よって、洗浄装置１００は、同一ロット内のパーティクルの除去率に差が生じることを防ぐ。また、洗浄装置１００は、樹脂製のバスケット１７の特定箇所のダメージを緩和し、バスケット１７からパーティクルが発生することを低減する。

（効果およびまとめ）
以上をまとめると、実施の形態における洗浄装置１００は、洗浄槽１０と、２以上の異なる周波数の超音波を発振する複数の振動子２０と、を備える。複数の振動子２０は、隣り合う振動子が発振する周波数が異なるように配列されて、洗浄槽１０の内部に設けられる。本実施の形態において、被洗浄ウエハは、図１に示されるウエハ１２である。

以上の構成により、複数の周波数からなる超音波が同時にウエハ１２に照射されるため、洗浄装置１００は、それら周波数に対応した粒径、形状、密度等が異なるパーティクルを除去することができる。洗浄装置１００は、ウエハプロセスにおいて、除去できるパーティクルの物性について制限をなくすことができる。

また、実施の形態における洗浄装置１００は、複数の振動子２０を各振動子２０の配列方向に揺動する駆動装置４０をさらに備える。

このような構成により、洗浄装置１００は、洗浄槽１０内の超音波強度の偏りを解消する。それにより、洗浄装置１００は、バスケット１７内のウエハ１２の位置または各ウエハ１２の面内位置において、パーティクルの除去率に差が生じることを防ぐ。また、洗浄装置１００は、樹脂製のバスケット１７へのダメージを軽減し、バスケット１７から発生し得るパーティクルを軽減する。

また、実施の形態における洗浄装置１００は、各振動子２０の配列方向は、洗浄槽１０の内側において洗浄液１１に浸漬されるウエハ１２の表面に対して垂直な方向である。

このような構成により、洗浄装置１００は、バスケット１７に収容される全ウエハ１２に対して、つまり洗浄工程における１ロット内の全ウエハ１２に対して、均一性よく超音波を照射することができる。よって、洗浄装置１００は、１ロット内の全ウエハ１２に付着した様々なパーティクルを一度の洗浄処理にて除去することができる。

また、実施の形態における洗浄装置１００は、２以上の異なる周波数にそれぞれ対応する信号を、２以上の異なる周波数の超音波を発振する複数の振動子２０にそれぞれ供給する複数の発振器３０をさらに備える。

このような構成により、洗浄装置１００は、複数の周波数の超音波を同時に発振し、ウエハ１２に照射することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ 洗浄槽、１１ 洗浄液、１２ ウエハ、２０ 振動子、２０Ａ 第１振動子、２０Ｂ 第２振動子、３０ 発振器、３０Ａ 第１ＲＦ発振器、３０Ｂ 第２ＲＦ発振器、４０ 駆動装置。

Claims (6)

1. 洗浄槽と、
   前記洗浄槽の内側に、入れ子に収容される薬液槽と、
   前記薬液槽の下方かつ前記洗浄槽の底部に設けられ、２以上の異なる周波数の超音波を発振する複数の振動子と、
   前記複数の振動子をランダムに揺動する駆動装置と、を備え、
   前記複数の振動子は、平面視において、隣り合う振動子が発振する周波数が異なるように配列されかつ前記薬液槽の外縁部よりも内側に収められている、洗浄装置。
2. 各前記振動子の配列方向は、前記洗浄槽の内側において洗浄液に浸漬される被洗浄ウエハの表面に対して垂直な方向である請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記２以上の異なる周波数にそれぞれ対応する信号を、前記２以上の異なる周波数の前記超音波を発振する前記複数の振動子にそれぞれ供給する複数の発振器をさらに備える請求項１または請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記薬液槽は、
   洗浄液を排出する排出口を含む薬液外槽と、
   前記洗浄液が供給される供給口を含み、前記薬液外槽の内側に入れ子に収容された薬液内槽と、を含み、
   前記複数の振動子は、平面視において、前記薬液内槽の外縁部よりも内側に収められている、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の洗浄装置。
5. 少なくとも１つの貫通穴を有する設置面を含み、前記複数の振動子を覆うように設けられた設置台を、さらに備え、
   前記薬液槽は、前記設置台の前記設置面に載置される、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の洗浄装置。
6. 前記超音波は、メガソニックである、請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の洗浄装置。

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