JP2008028175A

JP2008028175A - ウエハ洗浄装置

Info

Publication number: JP2008028175A
Application number: JP2006199503A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takao; 浩昭高尾
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクル及び半導体ウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルの両方を除去する。
【解決手段】ウエハ洗浄装置１０は、ウエハ１４に強固に付着した比較的大きなパーティクル５６を除去可能なように高剛性に形成された第１スポンジブラシ５４を有する第１洗浄ヘッド１２と、ウエハ１４の窪みに溜まった比較的小さなパーティクル６８を除去できるように低剛性に形成された第２スポンジブラシ６４を有する第１洗浄ヘッドとを備えている。ウエハ１４を洗浄する際は、先ず、第１洗浄ヘッド１２を駆動し、第１スポンジブラシ５４をウエハ１４に当接させた状態で回動させる。この後、第２洗浄ヘッド１３を駆動し、第２スポンジブラシ６４をウエハ１４に当接させた状態で回動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエハの表面に付着した異物を除去するウエハ洗浄装置に関するものである。

半導体の製造工程は、外径１５０ｍｍ〜３００ｍｍの円盤形状のウエハ上に、同一のデバイスを複数形成する前工程と、ウエハからチップを切り出しパッケージ化する後工程との２つに大きく分けることができる。さらに、前工程には、ウエハの表面に付着した微細なゴミや不純物などの異物（パーティクル）を除去して歩留まりを良くするためのウエハ洗浄工程が組み込まれている。そして、ウエハ洗浄工程では、例えば、下記特許文献１、並びに、下記特許文献２に記載されているように、スポンジブラシを、ウエハの表面に摺接させてパ−ティクルを除去するウエハ洗浄装置が用いられる。
特許第３１１４１５６号公報特開２００４−２７３５３０号公報

しかしながら、従来のウエハ洗浄装置では、スポンジブラシの剛性が高いと、ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクルは除去できるが、ウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルは除去できない。また、スポンジブラシの剛性が低いと、ウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルは除去できるが、ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクルは除去できないといった問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクル、及び、ウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルの両方を除去できるウエハ洗浄装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のウエハ洗浄装置は、洗浄液を供給しながらウエハの表面に付着した異物を除去するウエハ洗浄装置において、柔軟な第１洗浄部材の根本側を固定した第１回転板と、前記第１洗浄部材よりも柔軟な第２洗浄部材の根本側を固定した第２回転板と、前記第１、第２の洗浄部材の先端側がともに前記ウエハの表面に略平行となるように、前記ウエハの表面に略平行な方向に前記第１、第２の２つの回転板が並べて取り付けられる回転板支持機構とを備えるとともに、前記回転板支持機構に、前記第１、第２の洗浄部材の一方を選択的に前記ウエハの表面に接触させるように、前記第１、第２の回転板のそれぞれを前記ウエハの表面に略垂直な方向に移動させる移動機構と、前記一方の洗浄部材が取り付けられた回転板を前記ウエハの表面に略平行な面内で回転させる回転機構とを設けたことを特徴としている。

前記移動機構は、前記第１回転板を移動させる第１アクチュエータと、前記第２回転板を移動させる第２アクチュエータとを備え、前記回転機構は、前記第１回転板を回転させる第１モータと、前記第２回転板を回転させる第２モータとを備えているものでもよい。

また、前記第１洗浄部材は、前記第１回転板を回転中心から周縁に向かう直線または曲線で区画した領域ごとに分割して配置されるとともに、各領域の境界には隙間が設けられていることが好ましい。

さらに、前記第２洗浄部材は、前記第２回転板を回転中心から周縁に向かう直線または曲線で区画した領域ごとに分割して配置されるとともに、各領域の境界には隙間が設けられていることが好ましい。

前記第１洗浄部材は、ポリビニルアルコールを主成分として構成され、前記第２洗浄部材は、ポリウレタンを主成分として構成されるものでもよい。

本発明によれば、第１洗浄部材を備えた第１回転板と、第１洗浄部材よりも柔軟な第２洗浄部材を備えた第２回転板とを用いてウエハを洗浄するようにしたので、半導体ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクル、及び、半導体ウエハの表面の窪みに溜まった比較的小さなパーティクルの両方を除去可能なウエハ洗浄装置を提供できる。

また、第１洗浄部材を、第１回転板の回転中心から周縁に向かう直線または曲線により区画された領域毎に分割して配置するとともに、各領域の境界に隙間を設けることによって、この隙間から回転板の外側へ効率よくパーティクルを排出できる。同様に、第２洗浄部材を、第２回転板の回転中心から周縁に向かう直線または曲線により区画された領域毎に分割して配置するとともに、各領域の境界に隙間を設けることによって、この隙間から第２回転板の外側へ効率よくパーティクルを排出できる。

図１において、本発明のウエハ洗浄装置１０は、半導体の製造工程に組み込まれたウエハ洗浄工程で用いられる。ウエハ洗浄装置１０は、後述する第１洗浄ヘッド１２または第２洗浄ヘッド１３を順にウエハ１４の表面に当接させた状態で回転させて、ウエハ１４に付着したパーティクルを除去するものである。ウエハ洗浄装置１０は、支持台１６と、ノズル１７と、ブラシ装置１８とを備え、これらが制御部１９に接続されて駆動制御される。

支持台１６は、台座２０と、下端側が台座２０に回転自在に取り付けられた回転台２１とから構成される。回転台２１の上面には、ウエハ１４を吸着するための吸着部（図示せず）が形成されており、ウエハ１４は、その背面が吸着部に吸着されて回転台２１の上面に固定され、回転台２１の回転とともに回転する。ノズル１７は、ウエハ１４に洗浄液を供給するために設けられ、ウエハ１４の洗浄時に純水やアンモニア過水（ＡＰＭ）など周知の洗浄液をウエハ１４の表面に吹き付ける。

ブラシ装置１８は、ウエハ１４の表面に垂直な水平方向に長いアーム２２を備えている。アーム２２は、その基端部を構成する軸部２２ａがアーム保持機構２４に取り付けられている。そして、アーム保持機構２４により、水平面内で回動自在に、かつ、鉛直方向に移動自在に保持される。

また、アーム２２の先端部には、第１、第２の洗浄ヘッド１２、１３が取り付けられるマウント部３０が設けられている。図２に示すように、マウント部３０は、第１駆動機構３２と、第２駆動機構３３とを備え、第１洗浄ヘッド１２は第１駆動機構３２に、第２洗浄ヘッド１３は第２駆動機構３３にそれぞれ取り付けられて保持される。

第１駆動機構３２は、モータ３６と、シリンダ３８とから構成され、制御部１９によって駆動制御される。モータ３６は、シャフト３６ａが第１洗浄ヘッド１２に連結されており、シリンダ３８はロッド３８ａがモータ３６に連結されている。制御部１９は、モータ３６を駆動してシャフト３６ａを回転させることで、第１洗浄ヘッド１２を水平面内で回転させる、また、制御部１９は、シリンダ３８を駆動してロッド３８ａを上下させることによって、第１洗浄ヘッド１２をウエハ１４に当接した洗浄位置と、ウエハ１４から離間させ、マウント部３０に形成された収納部４０に収納する待機位置との間で移動させる。

第２駆動機構３３は、第１駆動機構３２と同様に、モータ４２、シリンダ４４とから構成され、制御部１９によって駆動制御される。そして、制御部１９は、モータ４２を駆動してシャフト４２ａを回転させることによって、第２洗浄ヘッド１３を水平面内で回転させる。また、制御部１９は、シリンダ４４を駆動してロッド４４ａを上下させることで、第２洗浄ヘッド１３をウエハ１４に当接させた洗浄位置と、ウエハ１４から離間させ、マウンド部３０に形成された収納部４６に収納する待機位置との間で移動させる。

第１洗浄ヘッド１２は、円盤形状に形成されたヘッド本体５０の上面にシール部５２が設けられている。シール部５２は、ヘッド本体５０と収納室４０の内壁との隙間を埋め、パーティクルや洗浄水のマウント部３０内への侵入を阻止する機能を有する。また、ヘッド本体５０の下面には、第１スポンジブラシ５４が設けられている。第１スポンジブラシ５４は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を主成分として構成され、ウエハ１４に強固に付着した比較的大きなパーティクル５６（図５（Ａ）参照）を除去できるように高剛性に形成されている。

他方、第２洗浄ヘッド１３は、円盤形状に形成されたヘッド本体６０の上面にシール部６２が設けられ、パーティクルや洗浄水がマウント部３０内へ侵入しないようになっている。また、ヘッド本体６０の下面には、第２スポンジブラシ６４が設けられている。第２スポンジブラシ６４は、例えば、ポリウレタンを主成分として構成され、ウエハ１４の窪みに溜まった比較的小さなパーティクル６６（図５（Ｂ）参照）を除去できるように低剛性に形成されている。

また、図３に示すように、第１スポンジブラシ５４には、十字形状の切り欠きが設けられ、この切り欠き部分により溝部５８が形成されている。さらに、第２スポンジブラシ６４には、十字形状の切り欠きが設けられ、この切り欠き部分により溝部６８が形成されている。これら溝部５８、６８は、ウエハ１４の洗浄時に、除去されたパーティクルを洗浄ヘッド１２、１３の外へスムーズに排出させる機能を有する。

以下、上記構成のウエハ洗浄装置１０の作用について、図４に示すフローチャートをもとに説明をする。ウエハ１４の洗浄を行う際は、先ず、ウエハ１４が支持台１６にセットされる（Ｓ１０）。続いて、制御部１９がアーム２２を駆動してマウント部３０をウエハ１４の上方へ移動させる。

次に、制御部１９は、第１洗浄ヘッド１２によりウエハ１４の洗浄を行う（Ｓ１１）。すなわち、制御部１９は、第１駆動機構３２を駆動して、第２洗浄ヘッド１３を待機位置へ移動させるとともに、第１洗浄ヘッド１２を洗浄位置へ移動させ、回転させる。洗浄は、ノズル１７からウエハ１４に対して洗浄液を吹き付けるとともに、支持台１６及びアーム２２を回動しながら行われる。これにより、ウエハ１４の表面全体が第１洗浄ヘッド１２によりまんべんなく洗浄される。

続いて、制御部１９は、第２洗浄ヘッド１３によりウエハ１４の洗浄を行う（Ｓ１２）。すなわち、制御部１９は、第１洗浄ヘッド１２を待機位置へ移動させるとともに、第２洗浄ヘッド１３を洗浄位置へ移動させ、回転させる。この洗浄もノズル１７からウエハ１４に対して洗浄液を吹き付けるとともに、支持台１６及びアーム２２を回動しながら行われ、ウエハ１４の表面全体が第２洗浄ヘッド１３によりまんべんなく洗浄される。

図５（Ａ）に示すように、第１洗浄ヘッド１２に設けられた第１スポンジブラシ５４は、剛性が高く変形しづらい。このため、第１洗浄ヘッド１２による洗浄では、ウエハ１４に強固に付着した比較的大きなパーティクル５６が除去される。また、同図（Ｂ）に示すように、第２洗浄ヘッド１３に設けられた第２スポンジブラシ６４は、剛性が低く、ウエハ１４の形状に応じて柔軟に変形する。このため、第２洗浄ヘッド１３による洗浄では、ウエハ１４の窪みに付着した比較的小さなパーティクル６６が除去される。

このように、ウエハ洗浄装置１０では、ウエハに強固に付着した比較的大きなパーティクル５６と、ウエハの窪みに付着した比較的小さなパーティクル６６との両方を除去できる。また、ウエハ洗浄装置１０では、第１洗浄ヘッド１２と第２洗浄ヘッド１３とにそれぞれ溝部５８、６８を設けたため、除去されたパーティクルを効率よく洗浄ヘッド１２、１３外へ排出でき、除去されたパーティクルがウエハ１４に再付着してしまうこともない。

なお、上記実施形態では、マウント部にスポンジブラシの剛性が異なる２種類の洗浄ヘッドを設ける例で説明をしたが、マウント部にスポンジブラシの剛性が異なる３種類以上のスポンジヘッドを設けてもよい。また、上記実施形態では、洗浄部材としてスポンジブラシを用いる例で説明をしたが、洗浄部材として複数のブラシ毛を備えた刷毛ブラシを用いてもよい。

さらに、上記実施形態では、第１、第２の洗浄ヘッドに、下面中央部から端部へ向けて直線状に延びる溝部を設ける例で説明をしたが、図６に示す第１、第２の各洗浄ヘッド７２、７３のように、洗浄ヘッド７２、７３の下面中央部から端部へ向けて円弧状に延びる溝部７４、７５を設けてもよい。もちろんこれに限定されず、溝部の有無や溝部の形状は適宜設定すればよい。なお、図６においては、上述した実施形態と同様の部材については同様の符号を付して説明を省略している。

ウエハ洗浄装置の外観図である。マウント部の断面図である。マウント部を下方から観察した平面図である。ウエハの洗浄手順を表すフローチャートである。パーティクルが除去される様子を表す説明図である。マウント部を下方から観察した平面図である。

符号の説明

１０洗浄装置
１２、７２第１洗浄ヘッド
１３、７３第２洗浄ヘッド
１４ウエハ
１９制御部
３０マウント部
３２第１駆動機構
３３第２駆動機構
３２、６４第１スポンジブラシ
３４、６６第２スポンジブラシ
５８、６８、７４、７５溝部

Claims

洗浄液を供給しながらウエハの表面に付着した異物を除去するウエハ洗浄装置において、
柔軟な第１洗浄部材の根本側を固定した第１回転板と、
前記第１洗浄部材よりも柔軟な第２洗浄部材の根本側を固定した第２回転板と、
前記第１、第２の洗浄部材の先端側がともに前記ウエハの表面に略平行となるように、前記ウエハの表面に略平行な方向に前記第１、第２の２つの回転板が並べて取り付けられる回転板支持機構とを備えるとともに、
前記回転板支持機構に、前記第１、第２の洗浄部材の一方を選択的に前記ウエハの表面に接触させるように、前記第１、第２の回転板のそれぞれを前記ウエハの表面に略垂直な方向に移動させる移動機構と、前記一方の洗浄部材が取り付けられた回転板を前記ウエハの表面に略平行な面内で回転させる回転機構とを設けたことを特徴とするウエハ洗浄装置。
前記移動機構は、前記第１回転板を移動させる第１アクチュエータと、前記第２回転板を移動させる第２アクチュエータとを備え、
前記回転機構は、前記第１回転板を回転させる第１モータと、前記第２回転板を回転させる第２モータとを備えていることを特徴とする請求項１記載のウエハ洗浄装置。
前記第１洗浄部材は、前記第１回転板を回転中心から周縁に向かう直線または曲線で区画した領域ごとに分割して配置されるとともに、各領域の境界には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のウエハ洗浄装置。
前記第２洗浄部材は、前記第２回転板を回転中心から周縁に向かう直線または曲線で区画した領域ごとに分割して配置されるとともに、各領域の境界には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のウエハ洗浄装置。
前記第１洗浄部材は、ポリビニルアルコールを主成分として構成され、前記第２洗浄部材は、ポリウレタンを主成分として構成されることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のウエハ洗浄装置。