JPH06275586A

JPH06275586A - ウエハ洗浄装置

Info

Publication number: JPH06275586A
Application number: JP5815393A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Niihara; 薫新原; Yasuhiro Kurata; 康弘倉田; Masashi Sawamura; 雅視澤村
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】除去したパーティクルの再付着を防止する。【構成】ウエハ洗浄装置は、半導体用ウエハＷを洗浄
する装置であって、ウエハＷを下面全面が下方に露出す
るように把持する把持爪８５，８６と円形ブラシ１２０
とモータ１２４と揺動軸１０２，１０３及びモータ１１
１とを備えている。円形ブラシは、把持爪８５，８６に
保持されたウエハＷの一面に当接可能で、ウエハＷに回
転軸が交差するように配置され、直径がウエハＷの半径
以上かつ直径以下である。この円形ブラシ１２０の中心
には、純水を放出するためのノズル１２７が設けられて
いる。モータ１２４は、ウエハＷに対し円形ブラシ１２
０を回転させる。揺動軸１０２，１０３及びモータ１１
１は、円形ブラシ１２０に対して、ウエハＷをウエハＷ
の周縁に円形ブラシ１２０の周縁が内接するよう揺動さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗浄装置、特に、半導
体ウエハを洗浄するウエハ洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばエッチング、メッキ等の処理を
終えた半導体ウエハを洗浄するためのウエハ洗浄装置
が、実開昭６３−１１９２３６号公報に開示されてい
る。このウエハ洗浄装置は、中央に設けられた洗浄孔及
びこの洗浄孔の内周に設けられた複数の爪を有する回転
支持盤と、爪により支持されたウエハの上下に加圧当接
する１対のブラシとを有している。このブラシは、回転
軸がウエハの面に平行に配置された横軸回転ブラシであ
る。また、上側のブラシの加圧力が下側に比べて大きく
設定されている。これは、ウエハを爪に確実に圧接する
ためである。

【０００３】このウエハ洗浄装置では、爪上にウエハを
載置し、ブラシをウエハに上下から加圧当接し、ウエハ
及びブラシを回転させるとともに、上下のブラシをウエ
ハ上で往復動させることにより、ウエハの上下面を同時
に洗浄する。このとき、ウエハは爪に対してスリップし
ながら相対回転するので、ウエハと爪との接触位置がず
れて、ウエハの下面全体を下側のブラシにより洗浄でき
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成には、
以下の問題がある。（１）横軸回転ブラシを用いているので、ブラシにより
一旦除去したパーティクルがウエハに再付着しやすい。
また、洗浄中にウエハに水流を噴射して除去したパーテ
ィクルを洗い流す構成が考えられるが、横軸回転ブラシ
では、水流を噴射しても水流の流れ方向が１方向とな
り、取り除いたパーティクルを効率良く外周側へ洗い出
すことができず、パーティクルが再付着しやすい。（２）ウエハの下面全面を洗浄するために爪に対してウ
エハをスリップさせるので、爪によりウエハの下面が傷
つきパーティクルが発生するおそれがある。

【０００５】本発明の目的は、除去したパーティクルの
再付着を抑制することにある。本発明の他の目的は、ス
リップによりウエハの下面を傷つけることなく下面全面
を洗浄できるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るウエハ
洗浄装置は、半導体用ウエハを洗浄する装置であって、
ウエハを保持するウエハ保持手段と円形ブラシと回転手
段と揺動手段とを備えている。円形ブラシは、保持手段
に保持されたウエハの一面に当接可能で、ウエハ主面に
回転中心軸が交差するように配置され、直径がウエハの
半径以上かつ直径以下である。回転手段は、ウエハと円
形ブラシとを相対回転させるものである。揺動手段は、
ウエハと円形ブラシとを、ウエハの周縁に円形ブラシの
周縁が内接するよう相対的に揺動させるものである。

【０００７】第２の発明に係るウエハ洗浄装置は、ウエ
ハを保持するウエハ保持手段と円形ブラシと回転手段と
液体送出手段とを備えている。円形ブラシは、保持手段
に保持されたウエハの一面に当接可能で、ウエハ主面に
回転中心軸が交差するように配置され、中央部に液体出
口部を有するものである。回転手段は、ウエハと円形ブ
ラシとを相対回転させるものである。液体送出手段は、
液体出口部から液体を出すものである。

【０００８】第３の発明に係るウエハ洗浄装置は、ウエ
ハ把持手段と回転ブラシとを備えている。ウエハ把持手
段は、ウエハ周縁に当接する当接面と、この当接面上方
においてウエハ中心方向に向け凸設された凸部とを有
し、ウエハの下面全面が下方に露出するように、ウエハ
の周縁でウエハを把持する。円形ブラシは、把持手段に
把持されたウエハの下面を洗浄する。

【０００９】

【作用】第１の発明に係るウエハ洗浄装置では、保持手
段に保持されたウエハに円形ブラシが当接し、円形ブラ
シの回転中心軸がウエハ主面に交差するように配置さ
れ、円形ブラシとウエハとが回転手段により相対回転す
る。この円形ブラシは、直径がウエハの半径以上かつ直
径以下であり、揺動手段によりウエハの周縁にその周縁
が内接するように相対的に揺動する。

【００１０】ここでは、円形ブラシの回転中心軸がウエ
ハ主面に交差するように配置され、円形ブラシとウエハ
とが回転手段により相対回転するので、ウエハから除去
されたパーティクルは円形ブラシによりウエハの外周側
へ飛ばされ、ウエハに再付着しにくくなる。また、この
円形ブラシは、直径がウエハの半径以上かつ直径以下で
あり、揺動手段によりウエハの周縁にその周縁が内接す
るように相対的に揺動するので、ウエハ表面を均一に洗
浄できる。

【００１１】第２の発明に係るウエハ洗浄装置では、保
持手段に保持されたウエハの一面に円形ブラシが当接
し、円形ブラシとウエハとが相対回転する。このとき、
円形ブラシの中央部の液体出口部からウエハに向けて、
液体送出手段が液体を出す。ウエハに向けて出された液
体は、回転による遠心力によりウエハの外周側へ流れ
る。

【００１２】ここでは、円形ブラシで除去されたパーテ
ィクルは液体の流れによって外周側へ確実に流され除去
されるので、再付着しにくくなる。第３の発明に係るウ
エハ洗浄装置では、ウエハは、ウエハ把持手段の当接面
により下面全面が下方に露出するように把持されるとと
もに、凸部とにより上方への移動を規制される。そして
把持されたウエハの下面が円形ブラシにより洗浄され
る。

【００１３】ここでは、ウエハの下面全面が下方に露出
するように把持手段がウエハを把持するので、ウエハを
傷つけずに下面全面を洗浄できる。

【００１４】

【実施例】図１及び図２は、本発明の一実施例によるウ
エハ洗浄装置を示している。このウエハ洗浄装置は、半
導体ウエハＷに対する洗浄及び乾燥処理を行う。これら
の図において、ウエハ洗浄装置は、カセットＣに収納さ
れた多数のウエハＷを純水中に浸漬する水中ローダ１
と、カセットＣから取り出されたウエハＷの裏面（下
面）をブラシ洗浄する裏面洗浄装置２と、ウエハＷの表
面（上面）をブラシ洗浄する表面洗浄装置３と、ウエハ
Ｗの水洗及び乾燥処理を行う水洗乾燥装置４と、処理さ
れたウエハＷを別のカセットＣに収容して排出するため
のアンローダ５とがこの順に配置された構成となってい
る。

【００１５】ローダ１，５及び装置２〜４の間には、多
関節ロボット７を有する搬送装置６が配置されている。
この搬送装置６とローダ１，５及び装置２〜４との間
は、図示しないシャッタにより遮断され得る。なお、上
流側の３つの搬送装置６には、多関節ロボット７の上方
にウエハＷの乾燥を防止するための純水噴射用ノズル３
４が設けられている。また、ローダ１及び装置２〜４，
６には、純水供給装置８から制御弁９を介して純水が供
給される。ローダ１及び装置２〜４，６からの排水は、
排液回収装置１０により回収される。

【００１６】水中ローダ１は、内部に純水を貯溜し、カ
セットＣを純水中に浸漬させるための水槽１１と、カセ
ットＣを水槽１１内で上下動させるためのカセット昇降
装置１２とを有している。裏面洗浄装置２は、図３に示
すように、ウエハＷを把持して揺動させるウエハ把持機
構８０と、ウエハＷの裏面に当接してウエハＷの裏面を
洗浄するブラシ洗浄機構８１と、ウエハＷの表面に純水
を噴射する表面洗浄ノズル８２とを有している。

【００１７】ウエハ把持機構８０は、ウエハＷを絶対回
転させることなく矢印Ａ方向に遊星回転させるものであ
り、対向配置された１対の把持部８３，８４を有してい
る。把持部８３，８４は、ウエハＷの外周に沿って間隔
を隔てて配置された把持爪８５，８６と、先端でこの把
持爪８５，８６を支持する把持アーム８７，８８とを有
している。

【００１８】図３右奥側の把持アーム８８は、把持ブラ
ケット８９の上端に固定されている。また図左手前側の
把持アーム８７は、押圧ブラケット９０の上端に固定さ
れている。押圧ブラケット９０は、その図左手前側に配
置された把持ブラケット９１に接離可能に支持されてい
る。この押圧ブラケット９０は、常にスプリング９２に
よりウエハＷを押圧する方向に付勢されている。

【００１９】また把持爪８５，８６は、図４に示すよう
に、ウエハＷをスプリング９２の付勢力により把持する
当接面９３ａ，９４ａを下部にそれぞれ有している。当
接面９３ａ，９４ａは、ウエハＷの中心を中心とする同
一円筒面の一部を構成し、ウエハＷの外周端縁にそれぞ
れ当接し得る。このため、把持爪８５，８６がウエハＷ
を把持する際には、ウエハＷの裏面全面が下方に露出す
る。また、当接面９３ａ，９４ａの上方には、後述する
ウエハ裏面洗浄時にウエハＷの上方への移動を規制する
凸部９３ｂ，９４ｂが、ウエハＷの中心方向に向け凸設
されている。

【００２０】把持ブラケット８９，９１は、図５に示す
ように、それぞれＬ型の平板部材であり、その下部は、
揺動フレーム９５に矢印Ｂ方向に接離可能に支持されて
いる。揺動フレーム９５の両側上には、把持ブラケット
８９，９１を接離させるための２つのエアシリンダ９
７，９６が固定されている。また揺動フレーム９５の両
側手前側には、把持フレーム８９，９１を接離自在に支
持するための接離ガイド部９９，９８が設けられてい
る。

【００２１】揺動フレーム９５の裏面には、軸受１０
０，１０１が間隔を隔てて配置されている。軸受１０
０，１０１には、上部に偏心カム１０４（一方のみ図
示）を有する揺動軸１０２，１０３の先端が回転自在に
支持されている。この揺動軸１０２，１０３が回転する
と、偏心カム１０４の作用により、揺動フレーム９５は
矢印Ａ方向に偏心揺動運動を行う。これにより把持爪８
５，８６に把持されたウエハＷが揺動運動する。

【００２２】揺動軸１０２，１０３は、偏心カム１０４
の下方に配置された上部昇降フレーム１０６と、揺動軸
１０２，１０３の下部に配置された下部昇降フレーム１
０８とにより回転自在に支持されている。また上部昇降
フレーム１０６及び下部昇降フレーム１０８の間に配置
された上部固定フレーム１０７により回転自在かつ上下
方向移動自在に支持されている。

【００２３】図５左手前側の揺動軸１０２の下端には、
下部昇降フレーム１０８から下方に延びるブラケット１
１０に固定された揺動用モータ１１１が連結されてい
る。この揺動用モータ１１１の駆動力は、下部昇降フレ
ーム１０８とモータ１１１との間に配置されたプーリ１
１２、タイミングベルト１１３及びプーリ１１４を介し
て他方の揺動軸１０３に伝達される。このため、揺動軸
１０２と揺動軸１０３とは同期して同方向（矢印Ａ方
向）に回転する。

【００２４】上部固定フレーム１０７と下部固定フレー
ム１０９とはガイド軸１１５，１１６により連結されて
いる。ガイド軸１１５，１１６は、下部昇降フレーム１
０８を昇降自在に支持している。また上ガイド軸１１５
とガイド軸１１６との間には、ねじ軸１１７が配置され
ている。ねじ軸１１７は、上部固定フレーム１０７及び
下部固定フレーム１０９に回転自在に支持されている。
ねじ軸１１７は、下部昇降フレーム１０８に設けられた
雌ネジ（図示せず）に螺合し、下部固定フレーム１０９
に固定された昇降用モータ１１８により回転駆動され
る。このモータ１１８の回転駆動により、下部昇降フレ
ーム１０８が昇降駆動される。これによりウエハＷを矢
印Ｃ方向に昇降させることができる。

【００２５】ブラシ回転機構８１は、図６に示すよう
に、円形ブラシ１２０を備えている。円形ブラシ１２０
は、回転軸１２１の上端に固定されている。回転軸１２
１は、回転軸１２１と同心に配置された筒状の軸支持部
１２２により回転自在に支持されている。軸支持部１２
２の下端は、装置フレーム４０に固定されている。回転
軸１２１には、プーリ及びタイミングベルトからなる伝
達機構１２３を介してモータ１２４の駆動力が伝達され
る。これにより円形ブラシ１２０はウエハＷに対して矢
印Ｄ方向に回転駆動される。

【００２６】回転軸１２１の下端には回転可能継手１２
５が取り付けられている。回転可能継手１２５は、回転
軸１２１の中心に全長にわたり形成された流水孔１２６
の下端に連通している。円形ブラシ１２０は多数のナイ
ロン製の繊維を植設した構成であり、その中央には、流
水孔１２６の上端に連通する純水供給用ノズル１２７が
配置されている。洗浄時にノズル１２７から純水を放出
すると、放出された純水は遠心力により、円形ブラシ１
２０の外周側へ流れる。これにより、円形ブラシ１２０
で除去したパーティクルを効率良く除去できる。また、
待機時にノズル１２７から純水を放出すると、放出され
た純水は遠心力により、円形ブラシ１２０の外周側へ流
れる。これにより、円形ブラシ１２０に付着したパーテ
ィクルを確実に除去でき、また待機時の円形ブラシ１２
０の乾燥を防止できる。

【００２７】多関節ロボット７は、図２に示すように、
装置フレーム４０に固定された垂直コラム４１と、垂直
コラム４１の先端で水平に回動するベース４２と、ベー
ス４２の先端で水平に回動する搬送アーム４３とを有し
ている。多関節ロボット７は、ウエハＷを１枚ずつ吸着
搬送可能なものである。次に、ウエハ洗浄装置の動作に
ついて説明する。

【００２８】多数のウエハＷを上下に収納したカセット
Ｃが水中ローダ１のカセット昇降装置１２に位置決めさ
れ載置されると、カセット昇降装置１２が下降して水槽
１１内にカセットＣが浸漬される。裏面洗浄装置２側に
ウエハＷを供給する際には、浸漬されていたカセットＣ
がカセット昇降装置１２により上昇させられる。そし
て、多関節ロボット７の搬送アーム４３が延び、搬送ア
ーム４３でウエハＷを吸着保持する。ウエハＷを吸着保
持した搬送アーム４３は、待機位置まで縮み、ウエハＷ
をカセットＣから取り出す。

【００２９】そして、多関節ロボット７は、裏面洗浄装
置２からの搬入要求に応じて、裏面洗浄装置２へウエハ
Ｗを送る。このときは、搬送アーム４３が裏面洗浄装置
２側へ延びて、ウエハＷをウエハ把持機構８０の中心位
置まで搬入する。するとエアシリンダ９６，９７が進出
し、把持爪８５，８６によりウエハＷを把持する。続い
て、ウエハ把持機構８０をモータ１１８により下降さ
せ、回転している円形ブラシ１２０にウエハＷの裏面を
当接させる。この状態でモータ１２４を回転駆動し、ウ
エハＷを、円形ブラシ１２０の周縁がウエハＷの周縁に
内接するように揺動させる。このとき、表面洗浄ノズル
８２によりウエハＷの表面にも純水を供給することによ
り、ウエハＷ表面の乾燥とパーティクルの付着を防止す
る。

【００３０】ここでは、爪８５，８６に対してウエハＷ
はスリップしないので、スリップによるウエハＷの損傷
やパーティクルの発生はない。また、ウエハＷの裏面は
完全に下方に露出しているので、ウエハＷの裏面全体を
確実に洗浄できる。しかも、円形ブラシ１２０と爪８
５，８６との緩衝がないので、ブラシの寿命が長い。さ
らに、円形ブラシ１２０はウエハＷの半径より大きくか
つ直径より小さく設定されており、また、円形ブラシ１
２０の周縁がウエハＷの周縁に内接するようにウエハＷ
が揺動するので、パーティクルが再付着しにくく、効率
良く除去される。しかも、ノズル１２７から放出された
純水が遠心力によりウエハＷの外周側へと流れるので、
パーティクルをより効率良く洗い流せ、パーティクルの
再付着防止効果が高い。また、ウエハＷの表面もノズル
８２により洗浄されるので、裏面から除去され水流によ
り運ばれたパーティクルは表面に回り込むことはない。

【００３１】ウエハＷの裏面の洗浄が終了すると、ウエ
ハ把持機構８０が上昇する。続いて裏面洗浄装置２と表
面洗浄装置３との間に配置された多関節ロボット７が、
ウエハＷを受け取って表面洗浄装置３に搬送する。表面
洗浄装置３で表面が洗浄されたウエハＷは、水洗乾燥装
置４及びアンローダ５に順次搬送され、アンローダ５に
より別のカセットＣ内に収納される。

【００３２】なお、裏面洗浄装置２では、ウエハＷの洗
浄を終えた後もノズル１２７から純水が放出されるとと
もに円形ブラシ１２０が回転する。これにより、円形ブ
ラシ１２０に付着しているパーティクルが除去される。〔他の実施例〕（ａ）ウエハ把持機構を揺動させる代わりに円形ブラ
シを揺動させてもよい。また両方を揺動させてもよい。（ｂ）把持爪の形状は、ウエハＷ周縁に当接する当接
面と、ウエハＷの上方への移動を規制する凸部とを有
し、ウエハＷの下面が全面円形ブラシに当接可能な形状
でありかつウエハを挟持可能な形状であればどのような
ものでもよい。

【００３３】

【発明の効果】第１の発明に係るウエハ洗浄装置では、
ウエハ主面に回転中心軸が交差するように円形ブラシが
配置され、ウエハの直径がウエハの半径以上かつ直径以
下である。しかも、円形ブラシがウエハの周縁に円形ブ
ラシの周縁が内接するように、円形ブラシがウエハに対
して相対的に揺動する。したがって、ウエハ表面を均一
に洗浄でき、また、一旦除去されたパーティクルの再付
着が抑制される。

【００３４】第２の発明に係るウエハ洗浄装置では、円
形ブラシの液体出口部から液体が送り出されるので、そ
の液体が遠心力により外周側へ流れてパーティクルを外
周側へ押し流す。したがって、一旦除去されたパーティ
クルの再付着が抑制される。第３の発明に係るウエハ洗
浄装置では、ウエハ把持手段の当接面が、ウエハの下面
全面が下方に露出するようにウエハを把持し、凸部によ
り上方への移動を規制する。したがって、スリップによ
りウエハの下面を傷つけることなく、円形ブラシにより
ウエハの下方からウエハの下面全面を洗浄できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるウエハ洗浄装置の斜視
図。

【図２】その縦断面概略図。

【図３】裏面洗浄装置の斜視部分図。

【図４】その縦断面部分図。

【図５】ウエハ把持機構の斜視図。

【図６】ブラシ回転機構の一部切欠き斜視図。

【符号の説明】

２裏面洗浄装置８純水供給装置８０ウエハ把持機構８１ブラシ回転機構８５，８６把持爪９３ａ，９４ａ当接面９３ｂ，９４ｂ凸部１０２，１０３揺動軸１０４偏心カム１１１モータ１２０円形ブラシ１２４モータ１２５ロータリージョイント１２６流水孔１２７ノズル

フロントページの続き (72)発明者澤村雅視滋賀県野洲郡野洲町大字三上字口ノ川原 2426番１大日本スクリーン製造株式会社野洲事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエハを洗浄するウエハ洗浄装置で
あって、前記ウエハを保持するウエハ保持手段と、前記保持手段に保持されたウエハの一面に当接可能で、
前記ウエハ主面に回転中心軸が交差するように配置さ
れ、直径が前記ウエハの半径以上かつ直径以下である円
形ブラシと、前記ウエハと前記円形ブラシとを相対回転させる回転手
段と、前記ウエハと前記円形ブラシとを、前記ウエハの周縁に
前記円形ブラシの周縁が内接するよう相対的に揺動させ
る揺動手段と、を備えたウエハ洗浄装置。
【請求項２】半導体ウエハを洗浄するウエハ洗浄装置で
あって、前記ウエハを保持するウエハ保持手段と、前記保持手段に保持されたウエハの一面に当接可能で、
前記ウエハ主面に回転中心軸が交差するように配置さ
れ、中央部に液体出口部を有する円形ブラシと、前記ウエハと前記円形ブラシとを相対回転させる回転手
段と、前記液体出口部から液体を出す液体送出手段と、を備え
たウエハ洗浄装置。
【請求項３】半導体ウエハを洗浄するウエハ洗浄装置で
あって、前記ウエハ周縁に当接する当接面と、この当接面上方に
おいてウエハ中心方向に向け凸設された凸部とを有し、
前記ウエハの下面全面が下方に露出するように、前記ウ
エハの周縁で前記ウエハを把持するウエハ把持手段と、前記把持手段に把持された前記ウエハの下面を洗浄する
円形ブラシと、を備えたウエハ洗浄装置。