JPH01289122A - ウェーハ自動洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄片状の物体、特に半導体素子用のウェーハ基
板或いはマスク等の表面の粒子汚染を含む有機又は無機
物被膜汚染を高度に除去し、著しく洗浄度が高く且つ洗
浄に際して機械的な洗浄手段を用いたとしてもマイクロ
スクラッチの発生の少ない優れた洗浄システムに関する
。

〔従来の技術〕

半導体ウェーハは、主として高純度シリコンウェーハ（
以後単にシリコンウェーハという）からなるが、この表
面にダイオードやトランジスタが形成されるときは、シ
リコンウェーハの半導的性質が有効に利用されなければ
ならないので、そのバルクの結晶品質、各種不純物は勿
論、表面の結晶品質、各種不純物の存在は、重大な影響
をもつ。

最近の半導体素子製造技術では、バルクの結晶欠陥及び
不純物が内部ゲッタ効果として利用される以外は、結晶
品質はできるだけ完全なもの、また不純物はできるだけ
少ないことが望まれる。特にシリコンウェーへの表面の
不純物の除去、結晶品質の向上は、半導体素子の性能の
向上及び工業生産における収率向上とコストダウンには
必要不可欠である。！＆近のように集積度が著しく向上
する時代には、集積回路半導体素子用の基板であるシリ
コンウェーハの表面品質に対する要求は、−段と厳しく
精緻なものとなる。

また、半導体ウェーハ表面に微細な集積回路を形成する
ためには、所謂フォトリングラフィが重要な役割を果た
すが、最近のように集積回路素子の集積度が向上するに
つれて、集積回路パターンの直線部の最小線［１１は１
ミクロン以下が要求されつつある。このような状況下で
は、フォトリングラフィのパターン原板であるガラス又
は石英ガラスは、実際に半導体基板に描かれる集積回路
パターンより拡大された金属膜のパターンがその上に形
成されるとしても、粒子汚染があってはいけないし、ま
た安定な金属膜のガラスまたは石英基板上への付着のた
めに高度に清浄であることが要求される。パターンの形
成されたマスク自身も特に粒子汚染が問題になる。

ところで、一般に使用される洗浄方法は、通常、物理的
洗浄方法と化学的洗浄方法とに大別される。

前者の例としては、例えば、洗浄ブラシ等を用いて直接
汚れを機械的に除去する方法や、加圧流体を噴出ノズル
により被洗浄体の一部又は全体に向は射出し、この噴流
圧によって汚れを機械的に除去する方法や、被洗浄体を
液体中に埋没させ、液中に設置した振動子により発生さ
せた超音波エネルギーを利用し、汚れをＲ械的に除去す
る超音波洗浄方法等が挙げられる。

一方、後者の例としては、例えば種々の薬刑、酵素等に
より汚れを化学的に分解除去する方法等が挙げられる。

又、上記物理的洗浄方法と、化学的洗浄方法との併用も
行なわれている。

次に、従来技術を具体的にあげ、その問題点をあげる。

シリコンウェーハ等の洗浄のために、特公昭５２−３４
８５９では、垂直に配置された複数のシリコンウェーハ
に上方から洗浄液を落下させる方法を提案しているが、
常時洗浄液に浸漬されていないために、シリコンウェー
ハの表面の粒子汚染はたとえ一度脱離したとしても、再
び所をかえて再付着し、効果的ではない、また、洗浄液
流が移動した場合、シリコンウェーハ表面は乾燥するの
で、洗浄液に溶解した汚染物が乾燥析出し、再び強く固
着するので問題がある。

特公昭６０−３２７１７は、石英管の洗浄のために洗浄
液の噴出手段を有しているが、特公昭５２−３４８５９
と同じ理由で有効的でない、雰囲気からの汚染があるこ
とも大きな欠点である。

超音波を用いる例として特公昭６〇− ３６０９９に半導体ウェーへの洗浄装置が提案されてい
るが、超音波は強く振動するとウェーハ自身に歪みが発
生し、洗浄能力は充分でない、超音波は、ウェーハ表面
のキャビテーションが汚れを除去するＲ減力であるが、
シリコンウェーハ表面の微少ではあるが強固な汚れには
効果が薄い、また、プラスチック容器を共存すると、こ
の構成材料に超音波エネルギーが吸収され、効果が著し
く制限される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ウェーハ或いはマスクの表面に強固な被膜状無機又は有
機性汚れや粒子汚染があった場合には、ブラシによる除
去洗浄が有効で広く利用されているが、洗浄液はスリッ
ト、ノズル又は多孔板から噴出又は自然落下でブラシ及
び洗浄対象に供給され、絶えず作業雰囲気の洗浄面が露
出し、同雰囲気から洗浄中の粒子汚染の危険があった。

また、洗浄工程がその洗浄手段の組合せである場合、−
般にその工程間のウェーハの移動は作業雰囲気、即ち空
気中のベルト搬送その他によりウェーハ表面はどうして
も同雰囲気からの粒子及びイオン汚染を避けることがで
きなかった。

すなわち、従来の洗浄方法では、ブラシ洗浄の際にウェ
ーハ表面の一部に液ぎれの状態が生じ部分的に液膜が存
在しないため、特に、その箇所にスクラッチが発生した
り、あるいは乾燥による汚れの固着がおこりやすくなる
。

また、洗浄工程の前後のワーク移動は、通常前記のよう
に空気中でのベルト搬送とされるので、この搬送中にワ
ークであるウェーハ表面の全部ないし一部が乾燥する。

このように表面が乾燥したウェーハは、特にキズが発生
しやすく、取扱いを慎重にしなければならず、時として
、搬送中のトラブル等により、多量の不良品が発生する
場合がある。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するための本発明は被洗浄体である
ワーク表面に付着する汚れを対置した回転ブラシによっ
てブラ・ｙシング洗浄する洗浄セクションと、該洗浄セ
クションで用いられる洗浄液からワークを取り出すため
の洗浄液隔離セクションとを含むユニットを備えた洗浄
システムであり、該洗浄システムが液相系で連結され、
システムを梢成する各セクションの圧力ヘッドが任意に
調整できることを特徴とする。

または、被洗浄体であるワーク表面に付着する汚れを対
置した回転ブラシによってブラッシグ洗浄する洗浄セク
ションと、該洗浄セクションで用いられる洗浄液からワ
ークを取り出すための洗浄液隔離セクションとを含むユ
ニットを備え、当該ユニットを複数個任意に組み合せる
ことによって一連の洗浄システムを梢成し、該洗浄シス
テムが液相系で連結され、システムを構成する各セクシ
ョンの圧力ヘッドが任意に＃Ｆ１ｍできることを提案す
る。

更に本システムにおいて、回転ブラシへのワークの液中
移送、回転ブラシで処理後の隔離室へのワークの液中移
送を、それぞれ同洗浄液の噴流によって行うことを提案
する。

〔作用〕

最初に、固体表面に付着している粒子汚染について考え
る。洗浄汚染液中に浸漬された状態で固体上に急速な洗
浄液流が形成された場合、例えば洗浄液が水であった場
合、固体表面に付着している微粒子と水との比重差は小
さくなり、僅かな洗浄液の流れが生じても容易に該微粒
子は動かされる。−度微粒子が脱離すれば、脱離した微
粒子はたとえ比重差によって固体表面に落下したとして
も、固体表面及び粒子の間には液膜が存在するために付
着しないか或いは付着したとしても極めてゆるやかなも
のとなる。

次に、固体表面に水溶性の無機化合物の汚染、例えば酸
性洗浄液で処理された後の高純度水によるリンスが不充
分で、そのまま乾燥された場合の固体表面に対して、洗
浄液として高純度水を用い、これに洗浄対象を浸漬し、
急速な洗浄液流を適用した場合には、固体表面の層流領
域である境膜を除き乱流が形成され得るので、洗浄能力
が強大となる。

洗浄液中にウェーハとブラシが共に完全に浸漬されてい
る場合を考えると、ブラシの回転によってウェーハの表
面が擦られ、またブラシの回転によってウェーハの表面
近傍に流れが発生して、効果的な粒子又は被覆状の汚染
が除去され得る。脱離した汚染は、ウェーハ表面に境膜
がある理由と、粒子汚染の場合、洗浄液との比重差が小
さいため再びウェーハ表面に付着することはない。

本発明のワーク洗浄システムは、被洗浄体であるワーク
（ウェーハ）表面に付着する汚れを対置した回転ブラシ
によってブラッシング洗浄する洗浄セクションと、該洗
浄セクションで用いられる洗浄液からワークを取り出す
ための洗浄液隔離セクションとを含むユニットを備えた
洗浄システムであり、該洗浄システムが液相系で連結さ
れているので、ワーク表面は常に液膜によって保護され
ている状態を保ち、作業雰囲気中の血埃による粒子や、
それが原因するワーク表面のスクラッチ等の発生はない
。

また、システムを構成する各セクションの圧力ヘッドが
任意に調整できるため、例えば洗浄液からワークを取り
出すための洗浄液隔離セクションの圧力ヘッドと、洗浄
セクションのそれとを同一圧力ヘッドとすることにより
、ワークの搬送を円滑に行なうことができる。これは、
比重の異なる各種の洗浄液を各セクションで用いる時に
特に有効である。

さらに、本発明では、洗浄セクションと洗浄液隔離セク
ションとを含むユニットを複数個組み合せることにより
、目的に応じた種々の洗浄システムパターンが任意に完
成できる。

また、洗浄セクション中には、超純水その他の洗浄液が
収納され、この液中に少なくとも２つの回転ブラシを対
向させてその間をウェーハを通過せしめるようにすると
、洗浄液の粘性と潤滑作用により上述したようにウェー
ハに傷がつかないばかりでなく、上記回転ブラシの軸受
部分に洗浄液が満たされるので潤滑剤の機能を果さしめ
ることができ、しかも構造が簡単になり、さらには洗浄
液が汚染される危険がない。

洗浄液が超純水ではなく有機溶剤であったり、或いは酸
、アルカリ等を含む水溶液の場合には、通常界面活性剤
を含む洗浄液による次工程処理や或いは直接超純水によ
るリンス工程が必ず必要となるが、本発明の装置では、
回転ブラシの後に、通常液中のウェーハ搬送セクション
があり、更に両端がウェーハの進行方向に対し直角な開
閉仕切りを持つ隔離室又は隔離セクションを設け、この
中にウェーハを入れ、次工程の洗浄液またはリンス液で
置換ののち、更に次工程側の仕切りを開けて、隔離セク
ション内のＯＪｌ流又は押し出し用治具によりウェーハ
を次工程の貯蔵または後処理セクションに液中より液中
に移動させる。このプロセスを繰り返せば、連続的にし
かもウェー八作業雰囲気の空気に露出することなく複数
の洗浄処理を行うことができる。

後処理工程で、もしブラシ洗浄が必要であれば、前工程
のウェーハ搬送ブラシ処理ウェーハ搬送のユニットを再
び用いればよい。

本発明の洗浄システムは、液相系で行なわれるが、完全
な密閉である必要はなく、上部を開放し、洗浄システム
の収納する容器の中に洗浄液またはリンス液を充分な深
さに入れて、ウェーハ及びブラシを完全に液中に浸漬し
、上部から洗浄液またはリンス液の一部を常時オーバー
フローさせる構造とすることが好ましい、この場合、オ
ーバーフロー高さを任意に変えることができ、圧力ヘッ
ドを任意に変えることのできる構造とすることが特に好
ましい、これにより、装置の構造が著しく簡単なものと
なり、またヘッド圧差にもとづく液の流れも少なくなっ
て、ワークの移動を円滑に行なうことができる。

ウェーハ搬送セクション、ブラシ回転、隔離セクション
の仕切開閉、隔離セクション内のウェーハ移動のための
噴流などは、ウェーハの存在を確認する光学センサーを
用いて、自動化を行うのが良い。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第１０図を参照しつつ、以
下に説明する。

第１図は、本発明のワーク洗浄システムのうち、最もシ
ンプルで必要最低限のａｍを有したものといえる洗浄シ
ステムの概略全体図を示したものである。

本発明のワーク搬送システムは、第１図のほぼ中央部に
位置するワーク表面に付着する汚れをブラッシング洗浄
する洗浄セクションＦと、該洗浄セクションＦで用いら
れる洗浄液からワークを収り出す隔離セクションＧとを
含むユニットＵを備えている。

本図において、被洗浄体となるワークは、紙面の右方か
ら左方へと搬送されるため、前記洗浄セクションＦの前
方（右方）に、被洗浄体であるワークを洗浄液噴流（図
面中矢印で示される）によって搬送する搬送セクション
Ｅを有し、前記隔離セクションＧの後方（左方）には、
洗浄後のワークを貯蔵ないし後処理する貯蔵セクション
Ｈとを有している。

しかも上記各セクションは、一連の液相系で連結されて
いる。搬送セクションＥは、洗浄セクションＦと連結し
、搬送セクションＥは後述する洗浄液で充填された液相
系を構成する。

搬送セクションＥの投入口Ｅ、からは、ワーク、特に半
導体基板であるウェーハ９が投入される。

このウェーハは上述したように半導体基板のｙｉ！造工
程におけるウェーハの最終研磨ないしケミカルエツチン
グ処理したものである。従って、このものの表面には、
酸化膜や、シリコン粒子、ラップ材、イオン等の各種の
汚れが付着する。

投入口Ｅｏから投入されたウェーハ９はシュータ−（図
示せず）に沿って滑落し、搬送床１０に沿って搬送され
、この搬送床１０には、数個の液体噴出口１１が設けら
れる。この噴出口１１は液体をウェーハの進行方向に向
って斜めに噴射し、しかもウェーハが搬送床の中央位置
をキープできるように噴射液がある程度中央に集中でき
る向きに設置することが好ましい、この噴射液によりつ
工−ハが搬送される。これにより、ウェーハ９の搬送を
スムーズに行なうことができ、しかも、つ工−ハ９と搬
送床１０との摩擦を極力抑えることができる。

この場合、ウェーハ上面から同時に液体を噴射すること
もできる。なお、搬送方法は、これに限定されることな
く、上記の噴流と併せて、ウェーハを進行方向へと押す
為の治具を設けることもできる。

前記搬送セクションＥに連結される洗浄セクションＦも
、洗浄液で充填された液相系からなり、ウェーハ９は液
体中で洗浄される。このセクションＦには、ワーク表面
に付着する汚れを除去するためのほぼ円柱形状とした回
転ブラシ２１．２２が対置され（第３．４図）この回転
ブラシ２１゜２２の表面には通常ナイロン、テフロン、
ＰＥＥＫ、ＰＥ、ポリウレタン、ポリエステル、ＰＰ等
の樹脂ブラシが植設される。

すなわち、第４図にその詳細を示すように回転ブラシ２
１．２２は卵形フレームＦ。内（第１図）に収納されこ
のフレームＦｏ内には洗浄液が充填されている。さらに
このフレームＦｏの最上部には空気抜き（図示せず）を
設けることが好ましい。

空気抜きは、単なる大気開放のパイプを取りつけたり、
あるいは公知の種々の機構が採択され得る。

前記ブラシ２１．２２は軸２１ａ、２１ｂ；２２ａ、２
２ｂにそれぞれ取付けられ、これら各軸は隔壁５０．５
１に直接固着又は摺動板（図示せず）に固着された軸受
２１ｃ、２１ｃ；２２ｃ。

２２ｃにそれぞれ回転自在且つ場合によってはブラシ間
の間隙を調節可能に保持されている。前記軸２１ｂ、２
２ｂは図示しないカプリングを介して回転駆動源に連結
され、これにより各ブラシ２１．２２は互いに反対方向
でかつウェーハ９を前方に送り出す方向に回転する。

前記ブラシ２１．２２間にはウェーハ９をガイドするた
めのガイド部材５２．５３が内側隔壁５４ａ、５４ｂに
固着され、ウェーハ９はガイド部材５２．５３の端面に
それぞれ設けられたＶ湧５２ａ、５３ａに案内されて左
右に異常に偏位することなく前進する。

前記ブラシの各軸２１ａ、２１ｂ、２２ａ。

２２ｂおよびこれに対応する軸受２１ｃ、２１ｃ；２２
ｃ、２２ｃはエンジニアリングプラスチック、特にポリ
エーテＩし・エーテｌし・ゲトン（ＰＥＥＫ）で形成さ
れ、これら各軸と軸受間には小隙Ｐ、Ｐ。

Ｐ、Ｐが形成され、これら小隙Ｐを通ってフレームＦｏ
内の洗浄液がフレームＦｏ外の圧力ヘッドタンク５５．
５６に連通し流出する。

この圧力ヘッドタンク５５．５６のヘッドは、通常隔壁
５５ａ、５６ａの高さあるいは当該隔壁面に設けられた
流出孔（図示しないンによって規制される。

本発明においては、この圧力ヘッドが任意に調整できる
機構を有し、その具体的機構としては、例えば、隔壁５
５ａ、５６ａを上下方向にスライドできる機構にしたり
、あるいは隔１１．５５　ａ　。

５６ａの壁面の上下方向に多数の流出孔を開孔しておき
、所望の高さに位置する流出孔のみを開孔し、その他の
流出孔を全てふさぐ等の簡易な機等が挙げられる。

又、本発明の構造を簡単にするために、洗浄セクション
の特にブラシ部分には、圧力ヘッドを設けなくとも良い
。

なお、圧力ヘッドタンク５５．５６から溢流した洗浄液
は、オーバーフロー受タンク５７．５８の下部に貯留し
、この貯留した洗浄液は、例えば第１図に示すように循
環系６０を通ってポンプ６１．６２により前記搬送セク
ションＥの噴出口１１、洗浄セクションＦ内の噴出口１
１ａに噴射・循環される。

オーバーフロータンク中の洗浄液は洗浄セクションＦ内
例えばブラシ近傍に、供給し循環再使用したり、或は、
その一部のみを再使用し、新しい洗浄液を補給しても良
い。

又、洗浄セクションＦ内の洗浄液が部分的に滞留するこ
とを避けなければならないので、ブラシによって良く撹
拌される空間形状であることが必要であり、オーバーフ
ロー以外に適当な場所に洗浄液の排出口を設け、供給口
の位置と洗浄液の供給量とあわせて適当な配慮が必要と
なる。ウェーハ移送の噴流は、ウェーハの移送のみに極
所的な液流を生ずる。なお、前記回転ブラシの一方、例
えば上側のブラシ２１の軸２１ａ、２１ｂを揺動アーム
６３によって支持し、この揺動アーム６３をその支点６
４を中心としてシリンダ６５によって揺動させこれによ
って両ブラシ間隔を調整したり、抑圧を調整するように
構成することも可能である。

又、上記シリンダ機構にかえて、ラック・ピニオンａ楕
を用いても同様な調整機構を持たせることもできる。こ
の場合には、ブラシ２１がほぼ垂直方向に上下移動でき
るので、構造はより簡易になる。

前記両ブラシ２１．２２のウェーハ進行方向前方には第
１図および第２図に示すようにウェーハ９のストッパ装
置７０が設けられ、このストッパ装置７０は、フレーム
７１とこのフレーム７１の前＠側に取付けられた回転ロ
ーラ２３．２３゜２３からなる。この回転ローラ２３は
同上平面上で円弧状をなすように配置され、図示しない
駆動装置によって同一方向に回転するようになっている
。前記回転ローラ２３は第１図に示すようにその軸方向
中央部がくびれでおり、このくびれ部分が回転ブラシの
推進力によりウェーハ９の周面に当接するようになって
おり、この回転ローラ２３によってウェーハ９は両ブラ
シ２１．２２間で保持されつつ回転ローラ２３の回転に
つれて回転するようになっている。また、前記ストッパ
装置７０は図示しない上下動機構によって上下に移動し
てウェーハ９を解放したり停止させることができる。

なお、回転ブラシ２１．２２の手前にはウェーハ９の接
近を検出するための検出スイッチ２４が設けられている
。

前記洗浄セクションＦにｌ９ｉ１接した洗浄液隔離セク
ションＧの手前には、ワーク検出スイッチ２５が設置さ
れ、洗浄液隔離セクションＧの入口と出口にはそれぞれ
上下動するシャッタ３１．３２が備えられる。ウェーハ
９をワーク検出スイッチ２５が検出すると、シャッタ３
１が開き、ウェーハは洗浄液隔離セクションＧ内に搬入
される９次いでシャッタ３１が閉じ、セクションＧ内の
液体が外部から供給される純水（図示しない）で急速に
置換される。そして充分に置換が行なわれた後シャッタ
３２が開き噴射孔２６から噴射される液体によってウェ
ーハ９は貯蔵セクションＨのタンク中に搬入される。シ
ャッター３２の開閉動作は、シャッター３１のそれと比
べ前記の様に一定時間の遅れを生じるよう設定される。

なお、該洗浄液隔離セクションＧにも前記洗浄セクショ
ンＦの場合と同様に圧力ヘッドを任意に調整できる機構
が設けられている（図示しない）。

これについては、後述する。

貯蔵セクションＨ中には水等の保存液が貯留されており
、この中に上記洗浄液が多量に混入することは避けなけ
れならない、このために先に述べた圧力ヘッドにより、
洗浄セクションとの圧力バランスを調整する。

以上述べてきたようなシステムにおいて、本発明では、
洗浄セクションＦと隔離セクションＧとを含むユニット
を備えたことをも特徴とするものて′あり、第１図に示
すユニット以外の他の構成例としては、例えばワークの
進行方向に順次、■　隔離セクションＧ−洗浄セクショ
ンＦ−隔離セクションＧ ■　洗浄セクションピー隔離セクションＧ−洗浄セクシ
ョンＦ ■　隔離セクションＧ−洗浄セクションＦ等のユニット
とすることができる。

このような各種のユニットを複数個組み合せることによ
り、後述するような種々の目的に応じた一連のシステム
が完成される。

次に、作用について説明する。

第１図において、搬送セクションＥの投入口Ｅｏから挿
入されたウェーハ９は搬送床１０上を滑動して洗浄セク
ションＦのガイド部材５２゜５３に案内されて再回転ブ
ラシ２１．２２間に挿入される。

このとき、搬送セクションＥから搬入されたつ工−ハ９
の接近を検出スイッチ２４が検出し、この検出信号によ
りストッパ装置７０が下降して第１図に示す所定の位置
に設置される。ウェーハ９は２つの回転ブラシ２Ｌ　２
２に挟持されつつ前進し回転ローラ２３に突当り止まる
。

回転ブラシ２１．２２はウェーハ９を洗浄し、なおかつ
ウェーハを前方に進めるように常時回転しており、上方
に備えられる回転ブラシ２１はその回転軸を中心に右回
転し、下方に備えられる回転ブラシ２２はその回転軸を
中心に左回転する。

この回転ブラシ２１．２２を回転させることにより、ウ
ェーハ９の両平面に付着する汚れは洗浄される。

なお、回転ブラシ２１．２２の押圧は例えば、外方に設
けられたエアシリンダ６５等により回転軸間の間隙を調
整すればよい、この際、ウェーハ９は回転ローラ２３の
回転にともない両ブラシ間内で回転されるので、ウェー
ハ９は全体が均一に洗浄される。

このように所定時間ウェーハ９を洗浄した後、ブラシは
一旦、約３０°逆回転をし停止する。

その後、ストッパ装置７０が例えば第１図の上方に移動
し回転ローラ２３とウェーハ９との係合は脱離し、ウェ
ーハ９は次処理セクションへと再びブラシ回転の推進力
により搬送され、隔離セクションＧ内に収納される。

なお、洗浄セクションＦに充填される洗浄液中には、純
水の他、アルカリ、過酸化水素、キレート剤、酸等が含
有される。特にアルカリを含有させた場合には、化学的
な洗浄効果が加わるので好適な洗浄結果を得ることがで
きる。

ところで、ウェーハ９の洗浄には、メタルベアリングを
使うことはサビ等の発生や、メタル溶出によるウェーハ
の汚染の原因となり好ましくないが、第４図に示すよう
に本発明で用いられる回転ブラシ２１．２２の回転軸お
よびそれらの軸受は、例えばポリエーテルエーテルケト
ン等のエンジニアリングプラスチック材料で形成されて
おり、しかも軸受の潤滑効果を得るなめに、軸受の一部
から上記洗浄液を流出させる１１構としているのでさび
のない良好な潤滑効果が得られる。特に洗浄液として粘
性の高いものを使用すれば更に潤滑効果が向上する。

なお、第１図においては、洗浄セクションＦ中には回転
ブラシを一対しか設けていないが、つ工−ハ９の進行方
向に対して回転ブラシを複数対設けてより洗浄効果を高
めることが考えられる。

なお、本発明に用いられる洗浄セクションＦ中の使用洗
浄液量は、特に空間が狭いので従来のそれと比べて少な
く、しかも液の置換が簡単に行なえ、洗浄効果は高い。

第５図〜第７図には、上述してきたような、各種のユニ
ットを複数個連結し、上記第１図に示される洗浄システ
ムをさらに拡大させたいわゆる湿式トンネルタイプの洗
浄システムが示される。

第５図に示されるシステムにおいて、被処理体であるウ
ェーハは右方から左方へ搬送され、当該システムを構成
する各セクションは図示のごとく右方から順次、投入口
Ｅ。から投入されなウェーハを搬送するための搬送セク
ションＥ１、該搬送セクションＥ１をシャッタ３１ａを
介して連結される隔離セクションＧ１、該隔離セクショ
ンＧ１とシャッタ３２ａを介して連結される洗浄セクシ
ョンＦ　、該洗浄セクションＦ１とシャッタ３１ｂを介
して連結゛される隔離セクションＧ２、該＠Ｍセクショ
ンＧ２とシャッタ３２ｂを介して連結される洗浄セクシ
ョンＦ２、該洗浄セクションＦ２とシャッタ３１ｃを介
して連結される隔離セクションＧ３．該隔離セクション
Ｇ３とシャッタ３２ｃを介して連結される洗浄セクショ
ンＦ３、該洗浄セクションＦ３と搬送セクションＥ２を
介して連結される洗浄セクションＦ４、該洗浄セクショ
ンＦ４とシャッタ３１ｄを介して連結される隔離セクシ
ョンＧ４、該隔離セクションＧ４とシャッタ３２ｄを介
して連結される貯蔵セクションＨとなっている。

図示のシステムを構成する洗浄セクションＦ１゜Ｆ、Ｆ
３．Ｆ４の構成は、それぞれ前記第１図〜第４図で説明
した洗浄セクションＦのそれと時間−であるが、各洗浄
セクションの構成部材の大きさや、回転ブラシの回転数
等の洗浄条件は個々に適宜選定することもできる。

また、各洗浄セクションで用いられる洗浄液の種類や循
還システムも同様に個々に適宜選定することができる。

洗浄液の種類を例に挙げれば、洗浄セクションＦ１中に
界面活性剤５％水溶液を充填し、洗浄セクションＦ２中
には純粋を充填し、洗浄セクションＦ　　、Ｆ　　中に
ＮＨＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２０を１：１：５及び純粋をそ
れぞれ充填して用いることもできる。

循環システムを例に挙げれば、例えば図示のごとく洗浄
セクションＦ１に関して、セクションＦ　下部にリサイ
クルタンク′ｒ１を設け、配管中に設けた循環ボンダ６
１ａを介して、セクションＦ１中に充填された洗浄液の
全部又は一部をリサイクルすることもできる。

また、同様に洗浄セクションＦ２に関しても同様な循還
システムとすることができる。

洗浄セクションＦ３．Ｆ４に関しては、上記のような循
還シスムチが図示されていないが、上記循還システムを
設けてもよいことはもちろんである。

また、図示のシステムを構成する隔離セクションＧ　１
．Ｇ２　、Ｇ３．Ｇ４の構成についても、それぞれ前記
第１図で説明した隔離セクションＧのそれと時間−であ
るが、構成部材の大きさや、各セクションＧ　１．Ｇ２
　、Ｇ３　、Ｇ４内に注入される洗浄ないし搬送のため
の液体の種類や、注入（循還）システム等については、
上記の洗浄セクションの場合と同様に個々に適宜選定す
ることができる。

各洗浄セクションＦ１．Ｆ２．Ｆ３．Ｆ４および各隔離
セクションＧ　ｉ　、　Ｇ２　、Ｇ　３．　Ｇ　４の詳
細な作用については、前記第１図〜第４図に基づいて説
明したのと同機である。

それゆえ、ここでは第５図の全体のシステムの作用につ
いて簡単に述べる。

まず、例えば、仕上げ研磨機Ｊ（図面の右端に示される
）により所定に仕上げ研磨されたウェーハを投入口Ｅｏ
から投入する。すると該ウェーハは、搬送セクションＥ
１により隔離セクションＧ１の前方まで搬送され、シャ
ッタ３１ａ。

３２ａをそれぞれ前後して開閉することにより、ウェー
ハは、該隔離セクションＧ１を通過し第１の洗浄セクシ
ョンＦ１内に投入される。

なお、前記隔離セクションＧ、を通過させる推進力は、
隔離セクションＧ１の上部および／または下部に設けら
れた複数の噴流ノズルｌｂ、Ｌｃから噴出される噴流に
よる。

このように隔離セクションＧ１を通過し、洗浄セクショ
ンＦ１に内に投入されたウェーハは、対置された回転ブ
ラシ２１１，２２１に挟持されたまま洗浄され、次の隔
離セクションＧ２を前記Ｇ１の場合と同様に通過し、第
２の洗浄セクションＦ２に投入され、ここでさらにち密
な洗浄がなされ、次いで同様に隔離セクションＧ３、洗
浄セクションＦ　、搬送セクションＥ２、洗浄セクショ
ンＦ４を通過し、最終的に貯蔵セクションＨの中に貯蔵
される。このように貯蔵セクションＨの中に貯蔵された
ウェーハは、例えばハンドリングロボット等により取り
出され、次工程へ搬出される。

このように図に示される一連の洗浄システムは、前述し
たように液相系で連結され、システムを構成する各セク
ションの圧力ヘッドは任意に調整できる機構（第５図に
は示されていない）を有している。なお、液相系で連結
されているということは、必ずしもシステムが完全な密
閉である必要はなく、上部を開放し、洗浄システムの収
納する容器の中に洗浄液またはリンス液を充分な深さに
入れて、ウェーハ表面が常に液膜に覆われている状態を
保持できていればよいことを意味する。

次に第５図に示されるシステムの一部であるセクション
Ｇ２−　Ｆ２−　Ｇ３をとり出して、該セクションの圧
力ヘッドが調整されるオーバーフロー等のｎ梢等につい
て第６図および第７図に沿って説明する。

第６図は、第５図に示されるシステムの一部である隔離
セクションＧ２と洗浄セクションＦ２と隔離セクション
Ｇ３との縦断面図を示し、第７図（ａ＞は第６図のＡ−
Ａ”断面矢視図、第７図（ｂ）は第６図のＢ−Ｂ’断面
矢視図、第７図（ｃ）は第６図のｃ−ｃ’断面矢視図を
示したものである。第６図にお髪νて、被洗浄体である
つ工−ハは右方から左方へ搬送され、隔離セクションＧ
２は、ウェーハを流入させるためのシャッタ３１ｂとウ
ェーハを流出させるためのシャッタ３２ｂと、ウェーハ
が通過する連通孔３５と、該連通孔を形成する上下壁面
１ｄ、Ｉｅと、該壁面１ｄ、１ｅの肉厚内にウェーハの
進行方向に穿設された数個の噴出口ｌｉｄ、ｌｉｅと、
該噴出口１１ｄ、１１ｅに配管を介して設けられるポン
プ６５ａと、第７図（ａ）に示されるように連通孔３５
の両側にそれぞれ設けられた圧力ヘッドタンク７５．７
６と、該タンクの両側にそれぞれ設けられなオーバーフ
ロー受タンク７７．７８とを有している。

本発明においては、圧力ヘッドタンク７５゜７６のヘッ
ドは、前述した種類の手段によって任意にａｍでき、図
示の例では、圧力ヘッドタンク７５．７６の外壁面７５
ａ、７６ａの高さをそれぞれ調整できる機構としている
。隔離セクションＧ２内にポンプ６５ａにより噴出口１
１ｄ。

ｌｉｅから注入された液体は、最終的に第７図（ａ）に
示されるようにオーバーフロー水７７ａ。

７８ａとしてオーバーフロータンク７７．７８の底部に
溜まり、これがドレイン配管Ｄ１．Ｄ２により排出され
る。内部の液流量及び流れのパターンを整えるために、
別に排出孔を設け、オーバーフローは単に圧力調整のた
めに用いても良い。

即ち、連通孔３５中をウェーハがスムーズに移動できる
ように、通常シャツタ３２ｂ近辺の上下壁面１ｄ、ｌｅ
にそれぞれ液体排出孔（図示しない）を設け、ここから
常時、液体を所定量排出するようにすることが好ましい
。

洗浄セクションＦ２の構成および作用については、前述
した第１〜第４図に示されるそれらと同様であり、ここ
では特に第７図（ｂ）に示される第６図のＢ−Ｂ′断面
矢視図に沿って当該洗浄セクションＦ２内の洗浄液の流
動について説明する。

第７図（ｂ）においては、対置した回転ブラシ２１２．
２２２を有するフレームＦｏの両側面には、構造を単純
化するためにそれぞれオーバーフロータンクは設けられ
ず、ブラシの回転軸からもれる偏かな洗浄液を受けるた
めの液受はタンク５７．５８が設けられており、ポンプ
６１ｂにより供給された洗浄液は、フレームＦ。内に所
定時間滞留し、洗浄液としての機能を果し、しかる後、
一部は前述したように固定ブラシの各軸を、軸受間に生
ぜしめた小隙Ｐ、Ｐ、Ｐ、Ｐから流出し、液受はタンク
５７．５８（ここでは、オーバーフローは行なわれてい
ないため液受はタンク５７゜５８と称しているが、これ
らは後述するようにオーバーフロータンク受５７’　、
５８″に連通し一体化されているものである。）の底部
に溜まり、排出ないしリサイクルされる。

なお、この場合圧力ヘッドは後述する第７図（Ｃ）に示
される圧力ヘッドタンク５５′。

５６′によって調整される。

第７図（ｃ）は、第６図のｃ−ｃ’断面矢視図であり、
フレームＦ。の両側面に設けられる圧力ヘッドタンク５
５’、５６′はそれぞれ第７図（ｂ）の洗浄セクション
内に連通しており、またオーバーフロー受タンク５７’
　、５８′はそれぞれ第７図（ｂ）の液受はタンク５７
．５８に連通しており、洗浄液は５５’、５６’から溢
流し、５７−”、５８′に流入される。

ところで、本発明のシステムにおいては、前述のごとく
洗浄セクションと隔離セクションとを含むユニットを備
えており、このユニットの特に簡易な具体的作製方法を
以下に例示する。

第８図は、ユニット本体８０の概略斜視図であり、本図
の中央部には、隔離セクション組立用の受入凹部３０が
設けられ、その長手方向の両端にはそれぞれシャッタ用
の湧３１．３２が連接して設けられ、ユニット本体８０
の長手方向の両端にはそれぞれ、洗浄セクションを構成
する部材を組み込むための受入凹部２０，２０が設けら
れる。

また、ユニット本体８０の幅方向両端には、それぞれ後
述する圧力ヘッドタンクおよびオーバーフロー用タンク
を設けるためのスペース４０゜４０．４１，４１，４２
．４２がそれぞれ設けられる。

隔離セクション組立用の受入凹部３０およびスペース４
０．４０には、第９図に示される部材３が挿入される。

第９図は隔離セクション組立用の部材３の概略斜視図を
示したものであり、部材３は板状の平面３２ａ、３２ｂ
と凸部３３を基本的に有しており、凸部３３の先端部に
は複数の噴出口（図示しない）を備えた肉厚部３３ａお
よび３３ｂがウェーハを通過させる連通孔３５を介しそ
れぞれ対置して設けられる。

又、連通孔３５の側面には、圧力ヘッドタンクに連通ず
るように間隙（図示しない）が設けられている。

このような部材３を前記隔離セクション組立用の受入四
部３０に挿入することにより第１０図に示されるような
隔離セクションが構成される。

第１０図は、第９図に示す部材を第８図の凹部３０に組
み込んだ後のＡ−Ａ’断面矢視図を示したものである。

本図に示されるように２つの部材の組み合せにより連通
孔３５、圧力ヘッドタンク７５，７６、オーバーフロー
受タンク７７．７８が容易に作製できる。

なお、第１０図に示される肉厚部３３ａ。

３３ｂにそれぞれ示されるハツチ部には噴射口が＼ 設けられる。

このように種々のユニットを連結することにより本発明
のシステムは、任意に、しかも容易に完成される。

なお、前記肉厚部３３ｂを第８図に示される凹部３０内
に予め組み込んでおき、第９図に示される部材から肉厚
部３３ｂを除いておくという構成をとってもよい、これ
によっても第１０図に示される構造をとることができる
。

本発明の効果を確認するために、以下の実験を行なった
。

尺翌皿ユ 液体系での本発明の効果を確認するに際し、特に洗浄セ
クションＦに注目して実験を行なった。

（本発明洗浄１） 被洗浄物として、５インチのウェハを用い、このウェハ
の洗浄前の状態は、研磨直後のものを用いた。なお、後
述する手袋跡は、テスト直前に、ウェーハ表面をゴム手
袋を持ち、汚したものを対象とした。

洗浄方式は、第１図に示す洗浄セクションＦにおける洗
浄液中でのブラッシング洗浄とした。ブラシ径は５伽、
回転数は、２００　Ｏｒ、ｐ、ｍ、程度とし、ウェーハ
の移動速度はＬｏｆｆｉｍ／ｌｉｎとした。

洗浄液の組成は、超純水で、超純水の供給は約１０ｊ／
ｌ１ｉｎとした。洗浄液槽中の全洗浄液の量は約４３ｊ
であるので、１ｎｉｎ間に０．２３四入れ替わる計算に
なる。

〈比較洗浄１−１） 比較洗浄方式は、ブラッシングを行わない通常の揺動式
を作用し、ゲミカル洗浄（アルカリ系）による、すなわ
ち純水リンス→アンモニア／過酸化水素２段→純水リン
ス３段→乾煤の方法とした。

（比較洗浄１−２） 本比較洗浄方式はクラス１０００の清浄雰囲気下で、純
粋をかけ流しながら本発明と同一材質のブラシで表面を
ブラシ洗浄を行なったものとした。

上記の各々の洗浄を終了したウェーハについて、下記の
項目を測定し、洗浄効果を比較しな。

（１）パーティクル数 洗浄後、ウェーハに残存し付着しているパーティクルの
数を自動表面検査機サークスキャン４０００で測定しな
。

ウェハのサンプル数Ｎ＝３０とし、ウェーハ１枚あたり
のパーティクル数の平均値Ｘと標準面差値σをそれぞれ
求めた。

（２）手袋跡 洗浄後に、ウェーハ表面の手袋跡の有無を確認した。

（３）潜傷 洗浄後にウェーハ外周部の潜傷の有無を確認した。

（４）スクラッチ 集光上検査でのスクラッチの発生の有無を確認した。

これらの結果を下記表１に示す。

表１ なお、Ｎはサンプル数を示す。

本発明方法は、化学洗浄液を用いずに、単に純水のみを
用いたのにもかかわらず、手袋跡が他の比較例に比較し
て少ないので、除去が行なわれたものと思われる。比較
洗浄１−２ではスクラッチが発生しているが、これはウ
ェーハ上の純水膜が切れて露出したため空気中の塵埃が
付着し、ブラシの毛先てこずられた結果とみられる。

えｉ■ユ 上記の本発明洗浄１において、洗浄液を二種類用いそれ
らをそれぞれアルカリ５％水溶液及び純水とした。それ
以外は、上記の場合と同様にした。

もちろん再洗浄液の間には隔離セクションが設けられ空
気中にウェーハが露出することなく、実験が行なわれた
。

洗浄を終了したウェーハについて上記のパーティクル、
スクラッチおよび下記の指紋跡の項目を測定し、洗浄効
果を比較した。

指紋跡は集光下の目視検査の方法にて、その有無を確認
したが、前段のゲミカル洗浄液の使用によって指紋跡は
全く認められなかった。スクラッチら実施例１と同様に
なかった。

結果を下記表２に示す。

表２ なお、Ｎはサンプル数を示す。

〔発明の効果〕

実験例１および実験例２の結果より本発明の効果が明ら
かである。

すなわち、本発明のワーク連続洗浄システムは、システ
ムを構成する各セクションが一連の液相系で連結されて
いるので、これら各セクションにおけるワーク表面は常
に液膜によって保護されている状態を保ち、ワーク表面
のスクラッチキズ等の発生は極めて少なく、歩留りは格
段と向上し、また作業能率も向上する。

また、本発明においては、シスムチを構成する各セクシ
ョンの圧力ヘッドが任意に調整できるので、システム全
体を均一ヘッドとすることができ、セクションとセクシ
ョンとの連結部、特に隔離セクションにおけるワークの
搬送はきわめてスームズに行なうことができる。

さらに、本発明においては、洗浄セクションと隔離セク
ションを含むユニットを複数個組み合せることによりシ
ステムを完成させることもでき、容易にしかも目的に応
じたシステムを迅速に組むことができ、その組み合せの
自由度は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のワーク連続洗浄システムの全体概略
図、第２図は、洗浄セクションＦの平面図、第３図は、
洗浄セクションの概略を示す第１図のＡ−Ａ’断面矢視
図、第４図は、洗浄セクションの具体的構成を示す第３
図の詳細図、第５図は、本発明の他のワーク連続洗浄シ
ステムの全体概略図、第６図は、第５図の部分断面図、
第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第６図のＡ−
Ａ’　、Ｉ３−Ｂ′、Ｃ−Ｃ′断面矢視図、第８図は、
ユニット本体の概略斜視図、第９図は、ユニット本体と
係合する部材の概略斜視図、第１０図は、第８図のユニ
ット本体に第９図の部材を係合させた時のＡ−Ａ’断面
矢視図である。 Ｅｏ・・・シュートセクション、Ｆ・・・洗浄セクショ
ン、Ｇ・・・洗浄液隔離セクション、Ｉ４・・・貯蔵セ
クション、９・・・ウェーハ、１０・・・搬送床、２１
．２２・・・回転ブラシ、２３・・・回転ローラ、３１
．３２・・・シャッタ。 出願人代理人　　石　　川　　泰　　男第　　２　　図 第　　８　　図 第　　９　　図 第１Ｏ図 手続補正書印発） 平成元年７月２０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被洗浄体であるワーク表面に付着する汚れを対置し
   た回転ブラシによってブラッシング洗浄する洗浄セクシ
   ョンと、該洗浄セクションで用いられる洗浄液からワー
   クを取り出すための洗浄液隔離セクションとを含むユニ
   ットを備えた洗浄システムであり、該洗浄システムが液
   相系で連結され、システムを構成する各セクションの圧
   力ヘッドが任意に調整できることを特徴とするワーク連
   続洗浄システム。 ２、被洗浄体であるワーク表面に付着する汚れを対置し
   た回転ブラシによってブラッシング洗浄する洗浄セクシ
   ョンと、該洗浄セクションで用いられる洗浄液からワー
   クを取り出すための洗浄液隔離セクションとを含むユニ
   ットを備え、当該ユニットを複数個任意に組み合せるこ
   とによつて一連の洗浄システムを構成し、該洗浄システ
   ムが液相系で連結され、システムを構成する各セクショ
   ンの圧力ヘッドが任意に調整できることを特徴とするワ
   ーク連続洗浄システム。 ３、被洗浄体であるワークを、洗浄液の噴出流で移動せ
   しめる液中ワーク移動手段を、洗浄セクションの回転ブ
   ラシの前後、及び洗浄液隔離セクション内に配設するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１項又は２項記載のワー
   ク連続洗浄システム。