JPH08236496A - 半導体基板の洗浄槽及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大口径ウエーハ表面を能率的に洗浄すること
が可能な半導体基板の洗浄槽及び洗浄装置を得ること。 【構成】 上部が開口で下部に排水口１３ｂを備え、内
部には、上部及び下部が開口形成されたウエーハキャリ
ア２を収容する半導体基板の洗浄槽１３において、洗浄
槽本体１３ａの周囲の４側面と前記ウエーハキャリアの
４側面とが接触するように設け、更に、前記洗浄槽本体
側面部より挿入されて、前記キャリアの底面に沿って移
動可能に設けられたスライド板１４を備えた半導体基板
の洗浄槽である。更に、前記洗浄槽と、前記洗浄槽上面
に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、洗浄槽の排水口
より前記洗浄槽内の洗浄液を排水する洗浄液排水手段
と、を有する洗浄装置において、前記スライド板の開度
に応じて槽内液面を一定に保持する流量調整機構を、前
記洗浄液供給手段に設けた半導体基板の洗浄装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板たるシリコ
ンウエーハの製造時の洗浄工程や、半導体基板（以下、
単にウエーハと記述する。）を使用する半導体素子製造
時の洗浄工程において用いられる洗浄槽及び洗浄装置に
関し、特に大口径ウエーハ表面を能率的に洗浄すること
が可能なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、ウエーハの製造時及びウ
エーハを使用する半導体素子製造時に、ウエーハ表面を
清浄にするためのウエーハの洗浄槽及び洗浄装置に求め
られる性能は、ウエーハ表面を能率的に洗浄し清浄なウ
エーハ表面を得ることである。

【０００３】この種の洗浄槽及び洗浄装置として、循環
濾過機能を取り付けて行う方法が従来から用いられてい
る。この方法は、洗浄槽に取り付けた循環濾過機能で洗
浄槽内の洗浄液を循環濾過し、洗浄液中のパーティクル
をフィルターで捕獲し、常にパーティクルが低減された
清浄な洗浄液でウエーハを洗浄することで、清浄なウエ
ーハ表面を得ようとするものである。

【０００４】洗浄槽に循環濾過機能を取り付けた洗浄装
置としては、特開平６−１６４１１２号公報や特開平６
−１６８９２８号公報に開示されている二重槽を用いる
オーバーフロー方式と、特開平６−１８１１９９号公報
に開示されている、内槽と外槽を用いオーバーフローと
内槽底面からの排水を組み合わせた方法が知られてい
る。

【０００５】二重槽を用いた循環濾過方式（以下、オー
バーフロー方式と記述する。）の洗浄装置構成は、図４
に示すように、ウエーハ１を収容したキャリア２が挿入
された洗浄槽３及びオーバーフロー槽４で構成される二
重槽５と、ポンプ８及びフィルター９で構成される循環
濾過機構７とで構成されている。そして、洗浄槽３より
溢れオーバフロー槽４に溜まった洗浄液６は、オーバー
フロー槽４の底面に配置された排水管を経由し、この排
水管に接続されたポンプ８を駆動することにより吸引さ
れる。ポンプ８で吸引された洗浄液６は、フィルター９
で洗浄液６中のパーティクルが除去され清浄な洗浄液６
となる。清浄化された洗浄液６は、洗浄槽３に投げ込ま
れた配管を経由して再び洗浄槽３に戻され、洗浄槽３内
の洗浄液６は常にパーティクルが少ない清浄な状態が保
たれる。

【０００６】図５は、内槽１０と外槽１１を用いた循環
濾過方式（以下、排水方式と記述する。）の洗浄装置構
成を示すもので、この排水方式は、ウエーハ１収容のキ
ャリア２が挿入された内槽１０並びに該内槽の下部に設
置される外槽１１と、ポンプ８及びフィルター９を備え
た循環濾過機構７とで構成されている。外槽１１には、
内槽１０上面よりオーバーフローし溢れ出た洗浄液６
と、内槽底面に配管を介して取り付けられた排水バルブ
１２より排水された洗浄液６が溜まる。外槽１１に溜ま
った洗浄液６は、外槽１１の側面に配置された配水管を
経由し、これに接続されたポンプ８を駆動することによ
り吸引される。ポンプ８で吸引された洗浄液６はフィル
ター９でパーティクルが除去され清浄な洗浄液６とな
り、清浄化された洗浄液６は、内槽１０に投げ込まれた
配管を経由して再び内槽１０に戻され、内槽１０内の洗
浄液６は常にパーティクルが少ない清浄な状態が保たれ
る。

【０００７】そして、前述したオーバーフロー方式や排
水方式で清浄化された洗浄液を用いて、ウエーハ表面の
清浄化を行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したオーバーフロ
ー方式は、フイルター９で濾過された洗浄液６を洗浄槽
３に戻すことで、洗浄槽３の洗浄液６を押し出し洗浄液
６の置換が行われる（オーバーフロー置換方式）。しか
し、このオーバーフロー置換方式の洗浄液置換方法で
は、洗浄槽３内に洗浄液６の澱みが発生して置換効率を
悪化させ、洗浄槽３内の洗浄液６を均一に清浄化するこ
とが困難であった。

【０００９】また、前記排水方式は、オーバーフロー置
換と、フィルター９で濾過された洗浄液６を内槽１０に
戻しつつ、排水バルブ１２から洗浄液６を排水すること
により、内槽１０内に槽底面に向かう流れを作って洗浄
液６の置換を行う方法（排水置換方式）を併用すること
によって、内槽１０内の洗浄液６の置換効率を幾分向上
することは可能となるが、内槽１０内の澱みを完全に除
去することは困難である。

【００１０】他方、図６に示すように、キャリア２に収
容されたウエーハ１と、隣接するウエーハ１’との間隙
ｄに対して、ウエーハ径が大きくなるほどウエーハ間に
生じる流体抵抗が増加することが知られている。近年、
ウエーハの主流が直径２００ｍｍ以上へと大口径化する
大型ウエーハへと移ってきている。大口径化に伴いウエ
ーハ間の流体抵抗は増加する傾向にあり、そのためウエ
ーハ間の洗浄液の流れが阻害され洗浄液置換性が著しく
低下する現象を生じている。洗浄液の置換性が低下する
ことにより、ウエーハ面内で洗浄性のむらが生じる問題
が顕著になってきている。

【００１１】この点に鑑み、ウエーハ大口径化により増
加したウエーハ間の流体抵抗を低減する方法として、ウ
エーハ間の間隙ｄを広げる方法が提案されている。しか
し、この方法は、間隙ｄを広げることによりキャリア大
型化し、大型化したキャリアに対し洗浄槽も大型化する
必要があり、ひいては使用する洗浄液の量も増えコスト
が増加する問題を生じている。また、キャリア及び洗浄
槽の大型化を回避するためにキャリアのウエーハ収容枚
数を削減する方法も考えられるが、この方法では、洗浄
１回当りの洗浄処理枚数が減少し、生産性が著しく低下
してしまう問題が生じる。

【００１２】以上のように、従来技術のオーバーフロー
方式乃至排水方式の循環濾過機能を使用する洗浄装置に
おいては、ウエーハ径の大口径化に伴いウエーハ面内の
洗浄性にムラが発生し、均一に清浄なウエーハ表面を得
ることが困難であった。

【００１３】そこで、本発明は、とりわけ大口径ウエー
ハ表面を能率的に洗浄することが可能な半導体基板の洗
浄槽及び洗浄装置を提案するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願請求項１に記載した
発明は、上部が開口で下部に排水口を備え、内部には、
上部及び下部が開口形成されたウエーハキャリアを収容
する半導体基板の洗浄槽において、洗浄槽本体の周囲の
４側面と前記ウエーハキャリアの４側面とが接触するよ
うに設け、更に、前記洗浄槽本体側面部より挿入され
て、前記キャリアの底面に沿って移動可能に設けられた
スライド板を備えた半導体基板の洗浄槽である。

【００１５】本願請求項２に記載した発明は、上部が開
口で下部に排水口を備え、内部には、上部及び下部が開
口形成されたウエーハキャリアを収容する半導体基板の
洗浄槽と、前記洗浄槽上面に洗浄液を供給する洗浄液供
給手段と、洗浄槽の排水口より前記洗浄槽内の洗浄液を
排水する洗浄液排水手段と、を有する洗浄装置におい
て、洗浄槽本体の周囲の４側面と前記ウエーハキャリア
の４側面とが接触するように設けるとともに、前記洗浄
槽本体側面部より挿入されて、前記キャリアの底面に沿
って移動可能に設けられたスライド板を備え、更に、前
記スライド板の開度に応じて槽内液面を一定に保持する
流量調整機構を、前記洗浄液供給手段に設けた半導体基
板の洗浄装置である。

【００１６】

【作用】本発明の洗浄槽によれば、キャリアに収容され
たウエーハ枚数に応じて、キャリア底面に沿って移動す
るスライド板を移動し、ウエーハが収容されていないキ
ャリア底面をスライド板で塞ぐことにより、ウエーハが
収容されていない箇所に洗浄液の流れが生じるのを防
ぐ。

【００１７】そして、本発明の洗浄装置によれば、洗浄
液排水手段の例えば洗浄槽下部の排水バルブを開くこと
により、槽内上部から槽内下部に向って洗浄液の流れが
生じることとなるが、この流れは、ウエーハが存在する
部分のみに生じる。更に、前記スライド板の開度に応じ
て槽内液面が上下する現象に対しては、排水により低下
した液面を液面センサーで監視し、洗浄液供給流量を液
面センサーの信号を基に調整し洗浄槽内の液面を一定範
囲に保持する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。尚、前述した従来例と共通の構成要素には同一の
符号を付してその説明を省略している。

【００１９】図１は、本実施例の洗浄槽を示すもので、
（１）は正面図、（２）は側面図である。この洗浄槽１
３は、洗浄槽本体１３ａの上部が開口で下部に排水口１
３ｂを備え、内部には、上部及び下部が開口形成された
ウエーハキャリア２を収容する半導体基板の洗浄槽であ
る。

【００２０】前記洗浄槽１３において、洗浄槽本体１３
ａの周囲の４側面と前記ウエーハキャリア２の４側面は
接触するように設けられている。更に、洗浄槽１３は、
洗浄槽本体１３ａの側面部より挿入されて、前記キャリ
ア２の底面に沿って移動可能に設けられたスライド板１
４を備えている。

【００２１】すなわち、ウエーハ１がキャリア２に全数
収容されている場合は、スライド板１４の先端をスライ
ド板位置１４ａの位置まで移動し、キャリア２の底面開
口部をスライド板１４で塞がないようにする。尚、１３
ｂは、洗浄槽１３の底面の排水バルブ１３ｂである。

【００２２】本実施例のように、キャリア２の４側面が
洗浄槽１３の内壁と接触している場合は、洗浄槽上方か
ら洗浄槽底面に向かう洗浄液６の流れ（以下、ダウンフ
ロー流１７と記述する。）が、ウエーハ間のみに生じ
る。

【００２３】また、ウエーハ１がキャリア２に全数収容
されていない場合は、スライド板１４をウエーハ１が収
容されている手前のスライド板位置１４ｂの位置まで移
動しておき、ウエーハ１が収容されていないキャリア２
の底面開口部をスライド板１４で塞ぐことにより、ウエ
ーハ枚数に関係なくウエーハ間のみに洗浄液６のダウン
フロー流１７を作ることができる。

【００２４】図２は、本実施例の洗浄装置の構成図を示
すもので、前記洗浄槽１３を組み込んで構成している。

【００２５】本装置は、洗浄槽１３と、前記洗浄槽上面
に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、洗浄槽１３の排
水口１３ｂより前記洗浄槽内の洗浄液を排水する洗浄液
排水手段と、を有するもので、更に、前記スライド板１
４の開度に応じて槽内液面を一定に保持する流量調整機
構を、前記洗浄液供給手段に設けた半導体基板の洗浄装
置である。

【００２６】すなわち、本実施例の洗浄装置は、キャリ
ア−２の４側面と洗浄槽本体１３ａの４側面が密着した
洗浄槽１３と、洗浄槽１３内の洗浄液６の排水を行う排
水バルブ１２、排水バルブ１２より排水された洗浄液６
を受けとめる外槽２２、外槽２２よりバッファ槽１８へ
洗浄液６を濾過しながら圧送するポンフ８及びフィルタ
ー９で構成される循環濾過機構７、排水バルブ１２開放
時の流量よりも最大開放時の流量が多くなるように選定
された給水バルブ１９、そして、バルブコントロール装
置（図示せず）より構成されている。

【００２７】前記バルブコントロール装置は、洗浄槽１
３の洗浄液６の液面レベルを監視する下限液面センサー
２０と上限液面センサー２１の信号を基準に演算を行
い、これに基づいて給水バルブ１９を調整する装置であ
る。

【００２８】本実施例の洗浄装置において、排水バルブ
１２を開くことにより、洗浄槽１３にはダウンフロー流
１７が発生する。ダウンフロー流１７が発生して、やが
て洗浄液６の液面が液面下限２０ａの位置まで低下する
と、下限液面センサー２０より信号が前記バルブコント
ロール装置に送られ、そして、このバルブコントロール
装置で演算が行われて、給水バルブ１９へバルブを開く
信号が送られ、給水バルブ１９が開き、洗浄槽１３へ循
環濾過機構７にて清浄化された洗浄液６の補充が開始さ
れる。

【００２９】この場合、排水バルブ１６より排水される
液量よりも給水バルブ１９より補充される液量の方が多
いので、洗浄液６の液面が上昇する。そして、洗浄液６
の液面が液面上限２１ａの位置に達すると、上限液面セ
ンサー２１より信号がバルブコントロール装置に送ら
れ、このバルブコントロール装置より給水バルブ１９へ
バルブを閉じる信号が送られ、給水バルブ１９が閉じら
れて洗浄槽１３への洗浄液６の補充が停止される。以上
説明したバルブ操作を行うことにより、洗浄槽３内のウ
エーハ１間に安定してダウンフロー流１７を起こすこと
が可能となり、ウエーハ１表面は循環濾過機構７により
清浄化された洗浄液６のダウンフロー流１７にて隈なく
洗浄されることとなる。

【００３０】図３は、他の実施例の洗浄装置の構成図を
示すもので、この実施例の場合も前記洗浄槽１３を組み
込んで構成している。

【００３１】本実施例の洗浄装置は、洗浄槽１３、洗浄
槽１３内の洗浄液６の排水を行う排水バルブ１２、排水
バルブ１２より排水された洗浄液６を受けとめる外槽２
２、外槽２２より洗浄槽１３へ洗浄液６を濾過しながら
圧送するポンフ８及びフィルター９で構成される循環濾
過機構７、フィルター９の先で分岐され外槽２２に洗浄
液６が戻るように配管されたリターン配管２３、そし
て、バルブコントロール装置（図示せず）より構成され
ている。

【００３２】前記バルブコントロール装置は、洗浄槽１
３の洗浄液６の液面レベルを監視する下限液面センサー
２０と上限液面センサー２１の信号を基準に演算を行
い、これに基づいて流量調整バルブ２４を調整し、リタ
ーン配管２３を流れ外槽２２へ戻される洗浄液量６の流
量を調整する装置である。

【００３３】本実施例の洗浄装置において、排水バルブ
１２を開くことにより、洗浄槽１３にはダウンフロー流
１７が発生する。下限液面センサー２０の信号と上限液
面センサー２１より前記バルブコントロール装置に送ら
れた信号を基準にバルブコントロール装置にて演算を行
って流量調整バルブ２４の開度を調整し、リターン配管
２３を流れ外槽２２へ戻る洗浄液６の量、すなわち循環
濾過機構７で清浄化され洗浄槽１３に供給される洗浄液
６の流量を調整することにより、洗浄液６の液面が液面
下限２０ａの位置から液面上限２１ａの間に保持される
ようにする。これにより、洗浄槽１３内のウエーハ１間
に安定してダウンフロー流１７を起すことが可能にな
り、ウエーハ１表面は循環濾過機構７により清浄化され
た洗浄液６のダウンフロー流１７にて隈なく洗浄され
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
るので、洗浄槽にセットされたキャリア内のウエーハ間
にのみ洗浄液の流れが作られることとなり、これにより
ウエーハ間の洗浄液置換効率を上げることが可能とな
り、従って、ウエーハの大口径化に伴いウエーハ面内の
洗浄性のムラが顕著になる傾向を抑制することができ、
ウエーハ表面を均等に洗浄することができる。

【００３５】このように、本発明によれば、大口径ウエ
ーハ表面を能率的に洗浄することができるとともに、大
口径ウエーハの面内をムラなく洗浄することが可能にな
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る洗浄槽を示す図であって、（１）
は正面図、（２）は側面図である。

【図２】本発明に係る洗浄装置を示す構成図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る洗浄装置を示す構成
図である。

【図４】二重槽を用いた循環濾過方式の洗浄装置を示す
構成図である。

【図５】内外槽を用いた循環濾過方式の洗浄装置を示す
構成図である。

【図６】ウエーハが挿入されたキャリアを示す図であっ
て、（１）は正面図、（２）は側面図である。

【符号の説明】

１ ウエーハ ２ キャリア ３ 洗浄槽 ４ オーバーフロー槽 ５ 二重槽 ６ 洗浄液 ７ 循環濾過機能 ８ ポンプ ９ フィルター １０ 内槽 １１ 外槽 １２ 排水バルブ １３ 洗浄槽 １３ａ 洗浄槽本体 １４ スライド板 １４ａ ウエーハを全数収容した時のスライド板位置 １４ｂ ウエーハを全数収容しない時のスライド板位置 １５ 洗浄液給水配管 １７ ダウンフロー流 １８ バッファ槽 １９ 給水バルブ ２０ 下限液面センサー ２０ａ 液面下限 ２１ 上限液面センサー ２１ａ 液面上限 ２２ 外槽 ２３ リターン配管 ２４ 流量調整バルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部が開口で下部に排水口を備え、内部
   には、上部及び下部が開口形成されたウエーハキャリア
   を収容する半導体基板の洗浄槽において、 洗浄槽本体の周囲の４側面と前記ウエーハキャリアの４
   側面とが接触するように設け、 更に、前記洗浄槽本体側面部より挿入されて、前記キャ
   リアの底面に沿って移動可能に設けられたスライド板を
   備えたことを特徴とする半導体基板の洗浄槽。
2. 【請求項２】 上部が開口で下部に排水口を備え、内部
   には、上部及び下部が開口形成されたウエーハキャリア
   を収容する半導体基板の洗浄槽と、 前記洗浄槽上面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、 洗浄槽の排水口より前記洗浄槽内の洗浄液を排水する洗
   浄液排水手段と、を有する洗浄装置において、 洗浄槽本体の周囲の４側面と前記ウエーハキャリアの４
   側面とが接触するように設けるとともに、前記洗浄槽本
   体側面部より挿入されて、前記キャリアの底面に沿って
   移動可能に設けられたスライド板を備え、 更に、前記スライド板の開度に応じて槽内液面を一定に
   保持する流量調整機構を、前記洗浄液供給手段に設けた
   ことを特徴とする半導体基板の洗浄装置。