JPH079897B2

JPH079897B2 - ウェーハ自動洗浄装置

Info

Publication number: JPH079897B2
Application number: JP63118091A
Authority: JP
Inventors: 秀雄工藤
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH01289122A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、特に半導体ウエーハを自動的に洗浄する装置
に関する。

（従来の技術）半導体ウエーハは、主として高純度シリコンウエーハか
ら成るが、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、該シリコンウエーハの半導的性質が有効
に利用されなければならない。このため、該シリコンウ
エーハのバルクの結晶品質や各種不純物の存在は、当該
シリコンウエーハの半導的性質に重大な影響を及ぼす。

最近の半導体素子製造技術では、バルクの欠陥及び不純
物が内部ゲッタ効果として利用されることを除けば、結
晶品質は出来るだけ完全であり、不純物は出来るだけ少
ないことが望まれる。特にシリコンウエーハの表面の不
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。

最近のように半導体素子の集積度が著しく向上している
時には、集積回路半導体素子用の基板であるシリコンウ
エーハの表面品質に対する要求は、一段と厳しくなって
来ているのが実情である。

又、半導体ウエーハの表面に微細な集積回路を形成する
ためには、所謂フォトリソ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
と、集積回路パターンの直線部の最小線巾は１μｍ以下
であることが要求されつつある。

斯かる状況下では、フォトリソ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、これに粒子汚染があ
ってはならず、安定な金属膜のガラス又は石英基板上へ
の付着のために高度に清浄であることが要求される。そ
して、パターンの形成されたマスク自身についても特に
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、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けて射出し、噴流によ
って汚れを機械的に除去する方法、被洗浄体を液体中に
浸漬し、液中に設置した振動子にて発生する超音波エネ
ルギーを利用して被洗浄体に付着した汚れを機械的に除
去する超音波洗浄法等が挙げられる。

又、後者の例しては、例えば種々の薬剤、酵素等を用い
て汚れを化学的に分解除去する方法等が挙げられる。
尚、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。

（発明が解決しようとする課題）ところで、ウエーハ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されるか、或いは自然落下され
てブラシ及び被洗浄体に供給されるため、被洗浄体には
絶えず作業雰囲気の洗浄面が露出し、雰囲気に露出した
洗浄面は同雰囲気から粒子汚染を受ける危険があった。

又、洗浄工程に複数の工程を含む場合、一般に各工程の
ウエーハの移動は作業雰囲気中で行なわれるため、ウエ
ーハ表面は雰囲気から粒子及びイオン汚染を受けるとい
う問題があった。

以上のように、従来の洗浄方法では、ブラシ洗浄の際に
ウエーハ表面の一部に液切れの状態が生じ、ウエーハ表
面には部分的に液膜が存在しないため、その箇所にスク
ラッチが発生したり、或いは乾燥による汚れの固着が起
こり易くなる。

又、洗浄工程の前後におけるウエーハの移動は通常は空
気中のベルト搬送によっているため、この搬送中にウエ
ーハ表面の全部又は一部が乾燥する。このように表面が
乾燥したウエーハには、特に傷（マイクロスクラッチ）
が発生し易く、その取り扱いを慎重にしなければ搬送中
のトラブル等によって多量の不良品が発生する虞れがあ
る。

ところで、ウエーハの洗浄方法や装置自体についての提
案は今までに種々なされている（例えば、特公昭52-348
59号、同60-36099号公報参照）が、ウエーハの洗浄工程
の前後の工程を含む一連の作業を全自動的に行なう方法
は未だ提案されておらず、これら一連の作業は人手に頼
っているのが実情であり、従って、斯かる一連の作業に
は多くの時間と労力を要し、作業能率の向上や省力化が
望まれていた。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は、洗浄工程の前後の工程を含む一連の作業にお
けるウエーハの乾燥を防いで該ウエーハの汚染や傷の発
生の問題を解消することができるとともに、上記一連の
作業を全自動的に行なうことによって作業能率及び洗浄
処理能力の向上と省力化を図ることができるウエーハ自
動洗浄装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成すべく本発明は、洗浄液で満たされた密
閉容器内に回転自在に配された少なくとも一対の回転ブ
ラシを有し、該回転ブラシの軸と該軸を回転自在に支承
する軸受の間に間隙を形成し、該間隙を介して密閉容器
内の洗浄液を密閉容器外に排出するように構成された洗
浄セクションと、該洗浄セクションに液相系を介して連
通する他のセクションを含んでウエーハ自動洗浄装置を
構成し、液中に投入されたウエーハを前記洗浄セクショ
ンまで搬送し、該洗浄セクションに設けられた前記回転
ブラシ間でウエーハを挟持しつつ、該ウエーハに回転を
与えながらこれの両面を同時に洗浄するようにしたこと
を特徴とする。

（作用）本発明装置によれば、ワークは投入から洗浄を経て貯蔵
に至る全工程で液中に常時浸漬されているため、該ワー
クの乾燥が防がれ、その汚染や傷の発生の問題が有効に
解消される。

又、前記一連の工程を含む作業を全自動的に行なうこと
ができるため、作業能率及び洗浄処理能力の向上と省力
化を図ることができる。

（実施例）以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るウエーハ自動洗浄装置の基本構成
を示す様式図であり、該ウエーハ自動洗浄装置は、第１
図の略中央部に位置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ウエーハ９を取り出
す隔離セクションＧとを含むユニットＵを備えている。

本ウエーハ自動洗浄装置において、被洗浄体たるウエー
ハ９は、第１図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（第１図中、右方）にはウエ
ーハ９を洗浄液噴流（第１図中、矢印で示される）によ
って搬送する搬送セクションＥが設けられ、前記隔離セ
クションＧの後方（第１図中、左方）には、洗浄後のウ
エーハ９を貯蔵、或いは後処理するための貯蔵セクショ
ンＨが設けられている。

ところで、上記各セクションE,F,G,Hは一連の液相系で
連結されており、搬送セクションＥは洗浄セクションＦ
と連結され、搬送セクションＥは洗浄液で充填された液
相系を構成している。

搬送セクションＥの投入口E₀からは、ウエーハ９が投入
される。尚、ウエーハ９は半導体基板の製造工程におい
て最終研磨或いはケミカルエッチング処理されたもので
ある。従って、該ウエーハ９の表面には、酸化膜やシリ
コン粒子、ラップ剤、イオン等の各種の汚れが付着す
る。

投入口E₀から投入されたウエーハ９は不図示のシュータ
ーに沿って滑落し、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が設けられている。
尚、この噴出口11は液体をウエーハ９の進行方向に向か
って斜めに噴射するものであり、ウエーハ９が搬送床10
の中央位置を維持できるように噴射液が或る程度中央に
集中できる向きに設置されることが望ましい。

上記噴射液によりウエーハ９が搬送されるが、該ウエー
ハ９と搬送床10との摩擦を極力抑えることができるた
め、ウエーハ９は搬送床10上をスムーズに搬送される。
尚、この場合、ウエーハ９の上面から同時に液体を噴射
することもできる。又、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、ウエーハ９を進行方向へ
と押すための治具を設けることもできる。

上記搬送セクション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成り、ウエーハ９は洗浄
液中で洗浄される。この洗浄セクションＦには、ウエー
ハ９の表面に付着した汚れを除去するための略円柱形状
の回転ブラシ21,22が上下に対置され（第３図及び４図
参照）、各回転ブラシ21,22の表面にはナイロン、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ている。

即ち、第４図にその詳細を示すように、回転ブラシ21,2
2は密閉容器を構成する卵形フレームF_o（第１図）内に
収納され、このフレームF_o内には洗浄液が充填されてい
る。尚、このフレームF_o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。

回転ブラシ21,22は軸21a,21b、22a,22bにそれぞれ取り
付けられ、これら各軸21a,21b、22a,22bは軸受21c,21
c、22c,22cによって隔壁50,51に回転自在に支承されて
いる。そして、一方の軸21b,22bは不図示のカップリン
グを介して回転駆動源に連結され、これにより各回転ブ
ラシ21,22は互いに反対方向で、且つ、ウエーハ９を挟
んでこれを前方へ送り出す方向に回転する。

又、回転ブラシ21,22間にはウエーハ９をガイドするた
めのガイド部材52,53が内側隔離54a,54bに固着されて設
けられており、ウエーハ９はこれらガイド部材52,53の
端面にそれぞれ設けられたＶ溝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。

ここで、回転ブラシ21,22の各軸21a,21b、22a,22bと軸
受21c,21c、22c,22cはエンジニアリングプラスチック、
特にポリエーテル・エーテル・ケトン（PEEK）で構成さ
れ、これら各軸21a,21b、22a,22bと軸受21c,21c、22c,2
2c間には間隙Ｐ…が形成され、これら間隙Ｐ…を通って
フレームF_o内の洗浄液がフレームF_o外の圧力ヘッドタン
ク55,56に流出する。

上記圧力ヘッドタンク55,56aに溜った洗浄液のヘッド
（液位）は、隔壁55a,56aの高さ或いは当該隔壁55a,56a
面に設けられた不図示の流出孔によって規制される。

而して、本ウエーハ自動洗浄装置は圧力ヘッドタンク5
5,56内の洗浄液の圧力ヘッドを任意に調整することがで
きる機構を有し、その具体的機構としては、例えば、隔
壁55a,56aを上下方向にスライドできる機構、隔壁55a,5
6a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
孔を全て塞ぐ等の簡易な機構等が挙げられる。

尚、圧力ヘッドタンク55,56からオーバーフローした洗
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及び洗浄セクションＦ内の噴出口11aから噴射
される。又、上記オーバーフロー受タンク57,58内の洗
浄液を洗浄セクションＦ内の例えば回転ブラシ21,22の
近傍に供給し、これを循環再使用したり、その一部のみ
を再用し、新しい洗浄液を補給しても良い。

ところで、洗浄セクションＦ内の洗浄液が部分的に滞留
することを避けるために、フレームF_oは回転ブラシ21,2
2によって洗浄液が良く撹拌される空間形状を有してい
ることが必要である。

一方、第１図に示すように、上側の回転ブラシ21の軸21
a,21bは揺動アーム63によって支持されており、この揺
動アーム63はその支点64を中心としてシリンダ65によっ
て揺動され、これによって両回転ブラシ21,22間の間隔
を調整したり、両回転ブラシ21,22間に作用する押圧力
を調整することができる。尚、上記シリンダ65に代え
て、ラック・ピニオン機構を用いても良く、この場合に
は、回転ブラシ21が略垂直方向に上下移動できるため、
構造がより簡略化される。

前記両回転ブラシ21,22のウエーハ進行方向前方には、
第１図及び第２図に示すように、ウエーハ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の前端側に取り付けられた３個の回転
ローラ23…とで構成される。

上記回転ローラ23…は同一平面上で円弧状を成すように
配置され、これらは不図示の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。

又、各回転ローラ23は、第１図に示すように、その軸方
向中央部がくびれており、このくびれ部分に回転ブラシ
21,22の推進力によりウエーハ９の周面が当接するよう
になっており、回転ローラ23…の回転によってウエーハ
９は両回転ブラシ21,22間で挟持されつつ自転するよう
になっている。尚、前記ストッパ装置70は、不図示の上
下動機構によって上下に移動してウエーハ９を開放した
り、停止させることができる。

そして、回転ブラシ21,22の手前には、第１図に示すよ
うに、ウエーハ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に隣接した隔離セクションＧの手
前には、第１図に示すように、ウエーハ検出スイッチ25
が設置され、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ー31,32が備えられている。

而して、ウエーハ９をウエーハ検出スイッチ25が検出す
ると、シャッター31が開き、ウエーハ９は隔離セクショ
ンＧ内に搬入される。次いで、シャッタ31が閉じ、隔離
セクションＧ内の液体が外部から供給される純水（図示
せず）で急速に置換される。そして、十分に置換が行な
われた後にシャッター32が開き、噴射孔26から噴射され
る液体によってウエーハ９は貯蔵セクションＨのタンク
Ｔ内に搬入される。シャッター32の開閉動作は、シャッ
ター31の動作に対して一定時間の遅れをもってなされ
る。

尚、隔離セクションＧにも前記洗浄セクションＦの場合
と同様に液体の圧力ヘッドを任意に調整できる機構が設
けられているが、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、この中に洗浄液が多量に混入することは避けなけれ
ばならない。このために隔離セクションＧと貯蔵セクシ
ョンＨのウエーハ９の搬送高さ位置における圧力は略等
しく保たれている。

以上述べてきたようなウエーハ自動洗浄装置において、
洗浄セクションＦと隔離セクションＧを複数設けるよう
にしても良く、第１図に示す以外の他の構成例として
は、例えばウエーハ９の進行方向に、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−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の順で洗浄セクションＦと隔離セクションＧを配置する
ことが考えられる。

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、本ウエーハ自動洗浄装置の作用を説明する。

第１図において、搬送セクションＥの投入口E₀から投入
されたウエーハ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に案内されて両回転ブラシ21,
22間に向けて供給される。

このとき、搬送セクションＥから搬入されたウエーハ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が下降してウエーハ９は第１図に示す所
定の位置に設置される。即ち、ウエーハ９は２つの回転
ブラシ21,22に挟持されつつ前進し、回転ローラ23…に
突き当って止まる。

而して、回転ブラシ21,22はウエーハ９を洗浄し、且
つ、ウエーハ９を前方に進めるように常時回転してお
り、上方の回転ブラシ21はその軸21a,21bを中心に右回
転し、下方の回転ブラシ22はその軸22a,22b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、ウエーハ９の上下面に付着する汚れが洗浄されて除
去される。

尚、シリンダ65を駆動して上方の回転ブラシ21を支点64
を中心に回動せしめることによって両回転ブラシ21,22
間の隙間を調整すれば、回転ブラシ21,22に相互に作用
する押圧力を任意に変えることができる。この際、ウエ
ーハ９は回転ローラ23…の回転に伴って両回転ブラシ2
1,22間内で自転するため、ウエーハ９はその上下両面の
全体が均一に洗浄される。

以上のようにして所定時間ウエーハ９を洗浄した後、両
回転ブラシ21,22は一旦約30゜逆回転して停止する。

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…とウエーハ９との係合が解除され、
ウエーハ９は再び回転ブラシ21,22の回転による推進力
を受けて隔離セクションＧ内に搬送される。

尚、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、ウエーハ９の洗浄において、メタルベアリン
グを使うことは錆等の発生や、メタル溶出によるウエー
ハ９の汚染の原因となって好ましくないが、本洗浄装置
では回転ブラシ21,22の軸21a,21b、22a,22b及び軸受21
c,21c、22c,22cの材質としては、前述のように例えばポ
リエーテル・エーテル・ケトン（PEEK）等のエンジニア
リングプラスチック材料が用いられているため、錆の生
じない良好な潤滑効果と洗浄環境が得られる。特に、洗
浄液として粘度の高いものを使用すれば、更に潤滑効果
及び洗浄液のシール性が向上する。

尚、第１図においては、洗浄セクションＦ中には回転ブ
ラシ21,22を一対しか設けていないが、ウエーハ９の進
行方向に対して、回転ブラシ21,22を複数対設ければ、
より高い洗浄効果を得ることができる。又、洗浄セクシ
ョンＦの空間は狭いため、これの中での洗浄液の使用量
は従来のそれと比べて少なく、該洗浄セクションＦでの
洗浄液の置換が簡単に行なえ、高い洗浄効果が得られ
る。

第５図〜第７図には、前記各種のユニットを複数個連結
し、第１図に示した洗浄装置を更に拡大して成る所謂湿
式トンネルタイプの洗浄装置が示されている。

第５図に示される洗浄装置において、被洗浄体であるウ
エーハは図の右方から左方へ搬送され、当該装置は投入
口E₀から投入されたウエーハを搬送するための搬送セク
ションE₁と、該搬送セクションE₁にシャッター31aを介
して連結される隔離セクションG₁と、該隔離セクション
G₁にシャッター32aを介して連結される洗浄セクションF
₁と、該洗浄セクションF₁にシャッター31bを介して連結
される隔離セクションG₂と、該隔離セクションG₂にシャ
ッター32bを介して連結される洗浄セクションF₂と、該
洗浄セクションF₂にシャッター31cを介して連結される
隔離セクションG₃と、該隔離セクションG₃にシャッター
32cを介して連結される洗浄セクションF₃と、該洗浄セ
クションF₃に搬送セクションE₂を介して連結される隔離
セクションF₄と、該洗浄セクションF₄にシャッター31d
を介して連結される隔離セクションG₄と、該隔離セクシ
ョンG₄にシャッター32dを介して連結される貯蔵セクシ
ョンＨとで構成されている。

上記洗浄セクションF₁,F₂,F₃,F₄の構成は、それぞれ第
１図〜第４図で説明した洗浄セクションＦのそれと略同
一であるが、各洗浄セクションF₁,F₂,F₃,F₄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
適宜選定することができる。

又、各洗浄セクションF₁,F₂,F₃,F₄で用いられる洗浄液
の種類や循環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
純水を充填し、洗浄セクションF₃,F₄中にはNH₄OH/H₂O₂/
H₂Oを1:1:5の割合で充填するとともに、純水を充填して
用いることができる。

循環システムを例に挙げれば、例えば洗浄セクションF₁
に関して、該洗浄セクションF₁の下部にリサイクルタン
クT₁を設け、配管中に設けた循環ポンプ61aを介して洗
浄セクション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。尚、同様に洗浄セクショ
ンF₂に関しても同様な循環システムとすることができ
る。又、洗浄セクションF₃,F₄に関しては、上記のよう
な循環システムが図示されていないが、上記と同様な循
環システムを設けても良いことは勿論である一方、前記隔離セクションG₁,G₂,G₃,G₄の構成について
も、それぞれ第１図で説明した隔離セクションＧのそれ
と略同一であるが、構成部材の大きさや、各隔離セクシ
ョンG₁,G₂,G₃,G₄内に注入される洗浄ないし搬送のため
の得体の種類や、注入（循環）システム等については、
前述の洗浄セクションF₁,F₂,F₃,F₄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及び各隔離セクションG₁,
G₂,G₃,G₄の詳細な作用については第１図〜第４図に基づ
いて説明したのと同様である。

従って、ここでは第５図に示す洗浄装置の作用について
説明する。

先ず、例えば、仕上げ研磨機Ｊにより所定に仕上げ研磨
されたウエーハを投入口E₀から投入する。

すると、ウエーハは、搬送セクションE₁により隔離セク
ションG₁の前方まで搬送され、シャッター31a,32aをそ
れぞれ前後して開閉することにより、該ウエーハは隔離
セクションG₁を通過して第１の洗浄セクションF₁内に投
入される。

尚、ウエーハに前記隔離セクションG₁を通過させる推進
力は、隔離セクションG₁の上部及び／又は下部に設けら
れた複数の噴流ノズル1b,1cから噴出される噴流によっ
て得られる。

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内に投入されたウエーハは、対置された回転ブラシ21
1,221に挟持されたまま洗浄され、次の隔離セクションG
₂を前記隔離セクション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、ここで更に緻密な洗浄
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F₃、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エーハは、
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。

而して、本洗浄装置を構成する各セクションE₁,E₂、F₁
〜F₄、G₁〜G₄は液相系で連結され、これら各セクション
E₁,E₂、F₁〜F₄、G₁〜G₄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）が設けられてい
る。尚、液相系で連接されているということは、必ずし
も装置が完全に密閉状態である必要はなく、容器の上部
を開放し、この容器の中に洗浄液又はリンス液を十分な
深さに入れ、ウエーハ表面が常に液膜で覆われている状
態を保持できていれば良いことを意味する。

次に、第５図に示される装置からセクションG₂,F₂,G₃を
取り出して、該セクションG₂,F₂,G₃の圧力ヘッドが調整
されるオーバーフロー等の機構等について第６図及び第
７図に従って説明する。尚、第６図は第５図に示される
洗浄装置の一部である隔離セクションG₂,G₃と洗浄セク
ションF₂の縦断面図、第７図（ａ）は第６図のＡ−Ａ′
線断面図、同図（ｂ）は第６図のＢ−Ｂ′線断面図、同
図（ｃ）は第６図のＣ−Ｃ′線断面図である。

第６図において、被洗浄体であるウエーハは右方から左
方へ搬送され、隔離セクションG₂は、ウエーハを流入さ
せるためのシャッター31bとウエーハを流出させるため
のシャッター32bと、ウエーハが通過する連通孔35と、
該連通孔35を形成する上下壁面1d,1eと、該壁面1d,1eの
肉厚内にウエーハの進行方向に穿設された数個の噴出口
11d,11eと、該噴出口11d,11eに配管を介して設けられポ
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75,76と、
該圧力ヘッドタンク75,76の両側にそれぞれ設けられた
オーバーフロー受タンク77,78とを有している。

本実施例においては、圧力ヘッドタンク75,76における
液体のヘッドは、前述した種類の手段によって任意に調
整でき、図示例では圧力ヘッドタンク75,76の外壁面75
a,76aの高さがそれぞれ調整できるようになっている。

隔離セクションG₂内にポンプ65aにより噴出口11d,11e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
受タンク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。

尚、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、液体のオーバーフローは単に圧力調
整のためだけに用いても良い。即ち、連通孔35中をウエ
ーハがスムーズに移動できるように、通常シャッター32
b近辺の上下壁面1d,1eにそれぞれ液体排出孔（図示せ
ず）を設け、ここから常時液体を所定量だけ排出するよ
うにすることが好ましい。

洗浄セクションF₂の構成及び作用については、第１図〜
第４図に示される洗浄セクションＦのそれらと同様であ
り、ここでは特に第７図（ｂ）に示される第６図のＢ−
Ｂ′線断面図に従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212,22
2を有するフレームF₀の両側面には、構造を単純化する
ためにそれぞれタンクは設けられず、回転ブラシ212,22
2の回転軸から漏れる僅かな洗浄液を受けるための液受
けタンク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F₀内に所定時間滞留してその
本来の機能を果たし、然る後、一部は前述したように回
転ブラシ212,222の各軸と軸受間に形成された間隙Ｐ…
から流出し、液受けタンク57,58（ここでは、オーバー
フローは行なわれていないため、液受けタンク57,58と
称しているが、これらは後述するようにオーバフロー受
タンク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、排出或いはリサイクルされる。

尚、この場合、洗浄液の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）に示すようにフレームF₀の両側面に設けら
れる圧力ヘッドタンク55′,56′はそれぞれ第７図
（ｂ）に示す洗浄セクションF₂内に連通しており、オー
バーフロー受タンク57′,58′はそれぞれ第７図（ｂ）
に示す液受けタンク57,58に連通しており、洗浄液は圧
力ヘッドタンク55′,56′からオーバーフローし、液受
けタンク57′,58′に流入する。

ところで、本発明に係るウエーハ自動洗浄装置は前述の
如く洗浄セクションと隔離セクションとを含むユニット
を備えているが、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ー用の溝
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、洗浄セクションを構成する部材を組み込む
ための受入凹部材20,20が設けられている。

又、ユニット本体80の幅方向両端には、後述する圧力ヘ
ッドタンク及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てい
る。

隔離セクション組立用の前記受入凹部30及びスペース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（図示せ
ず）を備えた肉厚部33a,33bがウエーハを通過させるた
めの連通孔35を介してそれぞれ対置して設けられてい
る。

又、連通孔35の側面には、圧力ヘッドタンクに連通する
ように間隙（図示せず）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凹
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３を第８図の凹部30に組み込
んだ後の状態を示す第８図のＡ−Ａ′線断面図である。

第10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が容易に作製される。尚、第10図に示され
る肉厚部33a,33bにそれぞれ示されるハッチ部には噴射
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、ウエ
ーハ自動洗浄装置は任意、且つ、容易に構成され得る。

尚、前記肉厚部33bを第８図に示される受入凹部30内に
予め組み込んでおき、第９図に示される部材３から肉厚
部33bを除いておくという構成を採っても良く、この構
成によっても第10図に示される構造を得ることができ
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。

＜実験例１＞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、直径５インチのウエーハを用い、この
ウエーハの洗浄前の状態は研磨直後のものを用いた。
尚、後述する手袋跡は、テスト直前にウエーハ表面をゴ
ム手袋で持ち、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5cm、
回転数は2000rpm程度とし、ウエーハの移動速度は10mm/
minとした。

洗浄液の組成は超純水とし、超純水の供給量は約10/m
inとした。洗浄液相中の全洗浄液の量は約43であるの
で、1min間に0.23回入れ替わる計算になる。

（比較洗浄１−１）比較洗浄方式としては、ブラッシングを行わない通常の
揺動式を採用し、ケミカル洗浄（アルカリ系）による。
即ち、純水リンス→アンモニア／過酸化水素２段→純水
リンス３段→乾燥の方法とした。

（比較洗浄１−２）本比較洗浄方式では、クラス1000の洗浄雰囲気下で純水
をかけ流しながら前記実施例と同一材質のブラシでウエ
ーハの表面をブラシッング洗浄した。

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

（１）パーティクル数洗浄後、ウエーハに残存して付着しているパーティクル
の数を自動表面検査機サーフスキャン4000で測定した。

ウエーハのサンプル数Ｎ＝30とし、ウエーハ１枚当りの
パーティクル数の平均値ｘと標準差値σをそれぞれ求め
た。

（２）手袋跡洗浄後、ウエーハ表面の手袋跡の有無を確認した。

（３）潜傷洗浄後、ウエーハ外周部材の潜傷の有無を確認した。

（４）スクラッチ集光下検査でのスクラッチの発生の有無を確認した。

これらの結果を表１に示す。

本発明装置では、化学洗浄液を用いず、単に純水のみを
用いたのにも拘らず、手袋跡が他の比較例に比して少な
いので、汚れの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
エ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、ブラシの毛先で擦られた結果と見られる。

＜実験例２＞上記の本発明洗浄１において、洗浄液を２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、前記の場合と同様にした。勿論、両洗浄液の
間には隔離セクションが設けられ、空気中にウエーハが
露出することがないようにして実験が行なわれた。

洗浄を終了したウエーハについて前記パーティクル数、
スクラッチ及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でその有無を確認し
たが、前記ケ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。スクラッチも実施例１と同様になか
った。

結果を表２に示す。

（発明の効果）以上の説明で明らかな如く、本発明によれば、洗浄液で
満たされた密閉容器内に回転自在に配された少なくとも
一対の回転ブラシを有し、該回転ブラシの軸と該軸を回
転自在に支承する軸受の間に間隙を形成し、該間隙を介
して密閉容器内の洗浄液を密閉容器外に排出するように
構成された洗浄セクションと、該洗浄セクションに液相
系を介して連通する他のセクションを含んでウエーハ自
動洗浄装置を構成し、液中に投入されたウエーハを前記
洗浄セクションまで搬送し、該洗浄セクションに設けら
れた前記回転ブラシ間でウエーハを狭持しつつ、該ウエ
ーハに回転を与えながらこれの両面を同時に洗浄するよ
うにしたため、洗浄工程の前後の工程を含む一連の作業
におけるウエーハの乾燥を防いで該ウエーハの汚染や傷
の発生の問題を解消することができるとともに、上記一
連の作業を全自動的に行なうことによって作業能率及び
洗浄処理能力の向上及び省力化を図ることができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るウエーハ自動洗浄装置の基本構成
を示す模式図、第２図は同洗浄装置の洗浄セクションの
平面図、第３図は第１図のＡ−Ａ′線断面図、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図は他の実施例に係る洗浄装置の概略構成図、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′線、Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′
線断面図、第８図はユニット本体の概略斜視図、第９図
はユニット本体に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状態
を示す第８図のＡ−Ａ′線断面図である。 E₀……投入口、Ｆ……洗浄セクション、Ｇ……洗浄液隔
離セクション、Ｈ……貯蔵セクション、Ｐ……間隙、９
……ウエーハ、10……搬送床、21,22……回転ブラシ、2
3……回転ローラ、31,32……シャッター。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄液で満たされた密閉容器内に回転自在
に配された少なくとも一対の回転ブラシを有し、該回転
ブラシの軸と該軸を回転自在に支承する軸受の間に間隙
を形成し、該間隙を介して密閉容器内の洗浄液を密閉容
器外に排出するように構成された洗浄セクションと、該
洗浄セクションに液相系を介して連通する他のセクショ
ンを有し、液中に投入されたウエーハを前記洗浄セクシ
ョンまで搬送し、該洗浄セクションに設けられた前記回
転ブラシ間でウエーハを挟持しつつ、該ウエーハに回転
を与えながらこれの両面を同時に洗浄するようにしたこ
とを特徴とするウエーハ自動洗浄装置。
【請求項２】前記洗浄セクションを含む各セクションに
おける液位は任意に調整可能であることを特徴とする請
求項１記載のウエーハ自動洗浄装置。