JP2002141320A - ウェーハ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な摩擦抵抗を維持し、洗浄液との接触に
よるゴム膜の劣化によるウェーハ回転ローラの交換を無
くし、ウェーハ回転ローラの寿命を長めるウェーハ洗浄
装置を提供する。 【解決手段】 各シリコンウェーハＷの外周部を、ウェ
ーハ回転ローラ１３の多数条の環状溝１３ａに挿入し、
カセット１２を高アルカリ性の洗浄液入りの洗浄槽１１
にセットする。電動モータＭでローラ１３を回転し、ウ
ェーハＷを回転する。環状溝１３ａはウェーハ外周部と
の接点が２つで、接触面積が大きい。結果、良好な摩擦
抵抗を維持して、ローラ１３の回転力が確実にウェーハ
Ｗに伝わる。よって回転中のウェーハＷがスリップしな
い。またゴム膜の劣化によるローラ交換が無くなり、ロ
ーラ１３の寿命も長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はウェーハ洗浄装
置、詳しくは半導体ウェーハの洗浄ムラを防ぎ、ウェー
ハ平坦度を維持するウェーハ洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンウェーハのウエット式洗
浄ラインに配備されるウェーハ洗浄装置が知られてい
る。図４は、従来手段に係るウェーハ洗浄装置の模式的
な縦断面図である。図５は、このウェーハ洗浄装置の要
部拡大断面図である。図４、図５に示すように、ウェー
ハ洗浄装置１００では、上面にウェーハ出し入れ口１０
２ａを有し、洗浄液が注入された洗浄槽１０１内に、複
数のシリコンウェーハを装填したカセット１０２が収
納、保持されている。このカセット１０２の底口１０２
ｂ付近には、シリコンウェーハＷの整列方向へ延びて、
各シリコンウェーハＷを一括してウェーハ中心線回りに
回転させるウェーハ回転ローラ１０３が設けられてい
る。このウェーハ回転ローラ１０３の外周面はゴム膜１
０４により被覆されている。回転モータＭ１により、ウ
ェーハ回転ローラ１０３をその軸線回りに回転させる
と、ローラ外周面に接していた各シリコンウェーハＷが
ウェーハ中心線回りに回転する。その結果、シリコンウ
ェーハの表面のうち、位置的に洗浄しにくかった部分が
移動する。よって、シリコンウェーハＷの洗浄ムラを防
ぎ、その表面の平坦度を高めることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
洗浄装置１００では、洗浄液中で、シリコンウェーハＷ
との間での摩擦抵抗が大きいゴム膜１０４の外周面と接
触させた状態で、このシリコンウェーハＷを強制的に回
転させる。そのため、例えばｐＨ１４以上のアルカリ度
の高い洗浄液を用いると、洗浄液に浸漬されたゴム膜１
０４が劣化しやすかった。しかも、このアルカリ度の高
い洗浄液を使用すると、洗浄液に浸漬されたシリコンウ
ェーハＷはその洗浄液と接する面側の部分が溶けだし、
それが潤滑剤となってゴム膜１０４の摩擦抵抗が低下
し、回転中のウェーハＷがゴム膜１０４上でスリップし
やすかった。その結果、シリコンウェーハＷに洗浄ムラ
が生じ、ウェーハ平坦度が低下するおそれがあった。

【０００４】そこで、発明者は、鋭意研究の結果、ウェ
ーハ回転ローラを耐アルカリ性の合成樹脂製とし、か
つ、ウェーハ回転ローラの外周面に多数条の環状溝を並
設し、この環状溝にシリコンウェーハの外周部を当接さ
せることにより、ゴム膜劣化に伴うウェーハ回転ローラ
の交換が不要になるといった利点が生じることを見出
し、この発明を完成させた。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、ウェーハ外周面への良好な
摩擦抵抗を維持しつつ、従来のゴム膜の劣化によるウェ
ーハ回転ローラの交換を無くし、ウェーハ回転ローラの
寿命を長くすることができるウェーハ洗浄装置を提供す
ることを、その目的としている。また、この発明は、耐
アルカリ性が高いウェーハ回転ローラを低コストで得る
ことができるウェーハ洗浄装置を提供することを、その
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の半導体ウェーハが装填されたカセットを、各
半導体ウェーハが垂直状態になるよう、アルカリ性の洗
浄液中に保持する洗浄槽と、各半導体ウェーハの外周部
がそれぞれ当接し、各半導体ウェーハをそのウェーハ中
心線回りに回転させるウェーハ回転ローラとを備えたウ
ェーハ洗浄装置において、上記ウェーハ回転ローラを耐
アルカリ性を有する合成樹脂で作製するとともに、この
ウェーハ回転ローラの外周面に、その軸線方向へ向かっ
て所定間隔ごとに、各半導体ウェーハの外周部が挿入さ
れる多数条の環状溝を並設したウェーハ洗浄装置であ
る。この洗浄槽には、例えばＲＣＡ洗浄におけるＡＰＭ
（アンモニア／過酸化水素水）液などの各種のアルカリ
液が注入されている。例えばＡＰＭの他、ＫＯＨ，Ｎａ
ＯＨなどのようなアルカリ性の洗浄液を使用することも
できる。洗浄液のアルカリ度は限定されない。ただし、
ｐＨ１４以上の高アルカリ度の洗浄液の場合に、この発
明の効果が顕著となる。

【０００７】半導体ウェーハの種類は限定されない。例
えば、シリコンウェーハ，ガリウム砒素ウェーハなどが
挙げられる。カセットの形状、大きさなどは限定されな
い。例えば、カセット底部に開口を有し、この開口から
シリコンウェーハの一部が露出する形状のカセットとす
ることができる。また、カセットの素材は、アルカリ性
の洗浄液により溶失しない素材であればよい。具体例と
して、ポリプロピレンなどが挙げられる。カセットに収
められる半導体ウェーハの枚数は限定されない。例えば
２５枚である。また、洗浄槽に収容されるカセットは複
数個であってもよい。ウェーハ回転ローラの長さは、カ
セットの大きさに応じて適宜変更される。通常は２０〜
３０ｃｍ程度である。ウェーハ回転ローラの直径も限定
されない。例えば、３〜１０ｍｍ程度である。ウェーハ
回転ローラの使用本数は、１本でもよいし、２本以上で
もよい。洗浄槽内におけるウェーハ回転ローラの設置位
置は限定されない。通常は洗浄槽の下部である。例え
ば、水平配置されたウェーハ回転ローラの各環状溝に、
カセットの底部の開口部から露出した半導体ウェーハの
外周部がそれぞれ挿入される。

【０００８】ウェーハ回転ローラの素材は、耐アルカリ
性の合成樹脂であれば限定されない。例えば、ポリテト
ラフルオロエチレン（商品名テフロン：ｄｕ Ｐｏｎｔ
社製），汎用のポリプロピレンなどが挙げられる。この
場合、ローラ全体が耐アルカリ性の合成樹脂であっても
よいし、一部分だけが耐アルカリ性の合成樹脂であって
もよい。ただし、少なくとも環状溝の形成壁はこの素材
でなければならない。環状溝の形成数は限定されない。
通常、カセットに収められる半導体ウェーハの最大枚数
と同じである。環状溝と環状溝との間隔は６ｍｍ以上が
好ましい。これらの環状溝は、通常、ローラ軸線方向へ
向かって均等な間隔（一定ピッチ）で配列されている。
ただし、不均等な間隔で配列されていてもよい。

【０００９】環状溝の断面形状は限定されない。例え
ば、Ｖ字形状，Ｕ字形状，半円形状でもよい。環状溝の
溝幅は３ｍｍ以上である。３ｍｍ未満では、隣り合う半
導体ウェーハ同士が接触するおそれがある。さらに、隣
り合う半導体ウェーハの反応熱により、ウェーハ中心部
とウェーハ外周部との形状が著しく変化するおそれがあ
る。環状溝の溝深さは４〜１０ｍｍである。４ｍｍ未満
では、半導体ウェーハが回転不良を起こすというおそれ
がある。また、１０ｍｍを超えるとウェーハ外周部にダ
レが発生したり、このウェーハ外周部の加工ダメージが
増大して、ウェーハ外周部にカケ、チッピングが発生す
るおそれがある。ウェーハ回転ローラをその軸線回りに
回転させる手段としては、例えば電動モータ、各種のア
クチュエータを採用することができる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、上記ウェーハ回
転ローラの素材が、ポリテトラフルオロエチレンまたは
ポリプロピレンである請求項１に記載のウェーハ洗浄装
置である。

【００１１】

【作用】この発明のウェーハ洗浄装置によれば、複数枚
の半導体ウェーハを垂直状態（鉛直状態）で収納したカ
セットを、アルカリ性の洗浄液入りの洗浄槽に収納す
る。この際、各半導体ウェーハの外周部を、ウェーハ回
転ローラの対応する環状溝にそれぞれ挿入する。次い
で、ウェーハ回転ローラをその軸線回りに回転させ、各
半導体ウェーハをそのウェーハ中心線を中心にして回転
させる。ウェーハ中心線とは、ウェーハの主面に直交す
る中心軸線である。このとき、半導体ウェーハの外周部
（面取り面）が当接するのは、環状溝を画成するその形
成壁の両側面である。そのため、ウェーハ外周部と環状
溝との接点は２箇所となる。よって、従来のゴム膜付き
のウェーハ回転ローラの場合と略同じ程度の良好な摩擦
抵抗が維持される。これにより、ウェーハ回転ローラの
回転力が確実に半導体ウェーハに伝達される。その結
果、仮にアルカリ性の洗浄液により、ウェーハ外周部が
溶けて滑りやすくなっても、回転中のウェーハがスリッ
プ（すべり）を起こさない。よって、ウェーハ表面に洗
浄ムラおよび洗浄痕が生じない。しかも、従来のように
ゴム膜を使用しないので、従来技術の問題点であったゴ
ム膜の劣化に伴うウェーハ回転ローラの頻繁な交換の必
要性が解消される。その結果、ウェーハ回転ローラの寿
命を長くすることができる。

【００１２】特に、請求項２に記載の発明によれば、ウ
ェーハ回転ローラの素材に、ポリテトラフルオロエチレ
ンまたはポリプロピレンを採用したので、高い耐アルカ
リ性を有するウェーハ回転ローラが低コストで得られ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。なお、ここではｐＨ１４の高アルカ
リ度の洗浄液（ＫＯＨ，ＮａＯＨ）によりウェーハをア
ルカリ洗浄する場合を例にとる。図１は、この発明の第
１の実施例に係るウェーハ洗浄装置の模式的な縦断面図
である。図２は、この発明の第１の実施例に係るウェー
ハ洗浄装置の要部拡大断面図である。

【００１４】図１において、１０はウェーハ洗浄装置で
あり、このウェーハ洗浄装置１０は、ｐＨ１４程度の高
アルカリ度の洗浄液（ＫＯＨ，ＮａＯＨ）を貯留する平
面視して矩形状の洗浄槽１１を有している。この洗浄槽
１１は所定の深さを有している。この洗浄槽１１に対し
てカセット１２は出し入れ可能に配備される。カセット
１２は、多数枚のシリコンウェーハＷを互いに隙間をあ
けて垂直状態で収納している。洗浄槽１１には、カセッ
ト１２に収納された各シリコンウェーハＷを、ウェーハ
中心線回りに回転させる１本のウェーハ回転ローラ１３
を有している。このウェーハ回転ローラ１３は、洗浄槽
１１の外部に配設された電動モータＭにより所定速度で
駆動回転されるよう構成されている。

【００１５】洗浄槽１１は、耐アルカリ性を有するポリ
テトラフルオロエチレン製である。その槽内に、洗浄液
の供給排出系により、洗浄液を循環させるよう構成して
もよい。この際、洗浄液の循環系には、洗浄液の循環路
の途中にフィルタ、循環ポンプが順次介設される。カセ
ット１２は、耐アルカリ性を有するポリテトラフルオロ
エチレン製である。カセット１２の上面には、垂直配置
のウェーハＷを出し入れするウェーハ出し入れ口１２ａ
が形成されている。また、カセット１２の下部は徐々に
先細り化して、１対の脚部が形成されている。洗浄槽１
１の底板の上面には、両脚部の先部が嵌合される図示し
ない１対のカセット固定溝が浅く刻設されている。これ
らのカセット固定溝に、それぞれ対応する脚部を嵌め込
むことで、カセット１２が洗浄槽１１に固定される。こ
のカセット１２の下面の両脚部の間には、横長な底口１
２ｂが形成されている。また、カセット１２の長さ方向
の両側板には、その下部に、底口１２ｂと連続する切欠
部１２ｃが形成されている。

【００１６】洗浄槽１１の対向配置された１対の側板１
１ａ，１１ｂの下部の間には、ウェーハ回転ローラ１３
が水平に横架されている。このウェーハ回転ローラ１３
の一端部が、側板１１ａから槽外に突出している。この
突出した部分に、図示しないギヤ式の動力伝達系を介し
て、電動モータＭが動力伝達可能に連結されている。ウ
ェーハ回転ローラ１３は、全体がポリプロピレン製のロ
ーラで、長さ３０．１ｃｍ（２６ｃｍの場合もある）、
直径３２ｍｍである。このウェーハ回転ローラ１３の外
周面には、ローラ軸線方向へ向かって所定間隔ごとに、
シリコンウェーハＷの外周部が挿入される多数条の環状
溝１３ａが平行に設けられている。環状溝１３ａは断面
Ｖ字形であり、溝幅３ｍｍ、溝深さ４ｍｍとなってい
る。各環状溝１３ａは、ローラ軸線方向へ向かって６．
３５ｍｍピッチで形成されている。

【００１７】次に、このウェーハ洗浄装置１０を用いた
ウェーハ洗浄方法を説明する。図１に示すように、ま
ず、洗浄液入りの洗浄槽１１の底部に水平配置されたウ
ェーハ回転ローラ１３上に、カセット１２を取り付け
る。この際、各シリコンウェーハＷの外周部を、ウェー
ハ回転ローラ１３の対応する環状溝１３ａにそれぞれ配
置する。次いで、ギヤ式動力伝達系を介して、電動モー
タＭによりウェーハ回転ローラ１３をその軸線回りに回
転させる。その回転力はＶ字形状の環状溝１３ａの溝形
成面を介して、シリコンウェーハＷに伝達される。よっ
て、各シリコンウェーハＷはウェーハ中心線を中心にし
て回転する。

【００１８】このように、ウェーハ回転ローラ１３のシ
リコンウェーハＷの面取り面との接触部分が断面Ｖ字形
の溝である。そのため、例えば従来の単なる断面円形の
ウェーハ回転ローラの場合には、そのローラ外周面とウ
ェーハ外周面との接触点は１点だけであった。これに対
して、この第１の実施例ではＶ字溝の両側の傾斜面にそ
れぞれ１箇所ずつ存在するために２点となる。よって、
ウェーハ回転ローラ１３とシリコンウェーハＷの外周部
との接触面積が大きくなる。その結果、従来のゴム膜付
きのウェーハ回転ローラの場合と同じように良好な摩擦
抵抗が得られ、ウェーハ回転ローラ１３の回転力が確実
にシリコンウェーハＷへ伝達される。これにより、回転
中のシリコンウェーハＷがスリップしたりしない。

【００１９】さらに、従来は、ウェーハ回転ローラの外
周面がゴム膜により覆われていたが、この第１の実施例
ではゴム膜を排除したので、ゴム膜の劣化によるウェー
ハ回転ローラ１３の交換を行う必要が無くなる。しか
も、ウェーハ回転ローラ１３はポリプロピレン製であ
る。そのため、高アルカリ度の洗浄液でも、ローラ外周
部が溶けたりしない。その結果、ウェーハ回転ローラ１
３の寿命を長くすることができるとともに、このような
耐アルカリ性のウェーハ回転ローラ１３を低コストで得
ることができる。

【００２０】次に、図３に基づいて、この発明の第２の
実施例を説明する。図３は、この発明の第２の実施例に
係るウェーハ洗浄装置の模式的な縦断面図である。図３
に示すように、第２の実施例のウェーハ洗浄装置２０
は、第１の実施例の洗浄槽１１の約２つ分の長さを有す
る長大な洗浄槽１１Ａを採用し、この洗浄槽１１Ａ内
で、カセット２個分のシリコンウェーハＷを、同時にア
ルカリ洗浄する装置である。洗浄槽１１Ａの下部には、
第１の実施例のウェーハ回転ローラ１３の約２倍の長さ
を有するウェーハ回転ローラ１３Ａが、回転自在に水平
配置されている。ウェーハ回転ローラ１３Ａの両側部に
は、それぞれ対応するカセット１２内のシリコンウェー
ハＷの外周部が挿入される多数条の環状溝１３ａの群が
１対だけ配されている。ウェーハ洗浄時には、ウェーハ
回転ローラ１３Ａの両側部上に、１個ずつカセット１２
を配置し、電動モータＭによってウェーハ回転ローラ１
３Ａを回転させる。その結果、１対の環状溝１３ａの群
において、両カセット１２内のシリコンウェーハＷを同
時にウェーハ中心線回りに回転させ、洗浄することがで
きる。その他の構成、作用、効果は、第１の実施例と同
様であるので、説明を省略する。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、ウェーハ回転ローラ
を耐アルカリ性の合成樹脂で作製し、ウェーハ回転ロー
ラの外周面に半導体ウェーハの外周部が挿入される環状
溝を形成したので、ウェーハ外周面に対する良好な摩擦
抵抗を維持しつつ、従来のゴム膜の劣化によるウェーハ
回転ローラの交換を無くし、ウェーハ回転ローラの寿命
を長めることができる。

【００２２】特に、請求項２に記載の発明によれば、ウ
ェーハ回転ローラの素材として、ポリテトラフルオロエ
チレンまたはポリプロピレンを採用したので、高い耐ア
ルカリ性を有するウェーハ回転ローラを低コストで得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係るウェーハ洗浄装
置の模式的な縦断面図である。

【図２】この発明の第１の実施例に係るウェーハ洗浄装
置の要部拡大断面図である。

【図３】この発明の第２の実施例に係るウェーハ洗浄装
置の模式的な縦断面図である。

【図４】従来手段に係るウェーハ洗浄装置の模式的な縦
断面図である。

【図５】従来手段に係るウェーハ洗浄装置の要部拡大断
面図である。

【符号の説明】

１０，２０ ウェーハ洗浄装置、 １１，１１Ａ 洗浄槽、 １２ カセット、 １３，１３Ａ ウェーハ回転ローラ、 １３ａ 環状溝、 Ｗ シリコンウェーハ。

フロントページの続き (72)発明者 福原 史也 東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB33 AB44 BB02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体ウェーハが装填されたカセ
   ットを、各半導体ウェーハが垂直状態になるよう、アル
   カリ性の洗浄液中に保持する洗浄槽と、 各半導体ウェーハの外周部がそれぞれ当接し、各半導体
   ウェーハをそのウェーハ中心線回りに回転させるウェー
   ハ回転ローラとを備えたウェーハ洗浄装置において、 上記ウェーハ回転ローラを耐アルカリ性を有する合成樹
   脂で作製するとともに、 このウェーハ回転ローラの外周面に、その軸線方向へ向
   かって所定間隔ごとに、各半導体ウェーハの外周部が挿
   入される多数条の環状溝を並設したウェーハ洗浄装置。
2. 【請求項２】 上記ウェーハ回転ローラの素材が、ポリ
   テトラフルオロエチレンまたはポリプロピレンである請
   求項１に記載のウェーハ洗浄装置。