JP7328094B2

JP7328094B2 - 洗浄装置

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Publication number: JP7328094B2
Application number: JP2019166858A
Authority: JP
Inventors: 雄貴井上
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2023-08-16
Anticipated expiration: 2039-09-13
Also published as: JP2021044465A

Description

本発明は、洗浄装置に関する。

研削砥石を用いてウェーハを研削する研削装置は、特許文献１に開示のように、チャックテーブルに保持されたウェーハの上面に二流体を噴射させて上面を洗浄している。この洗浄では、チャックテーブルの上においてウェーハの上面の大きなごみを取り除いている。

チャックテーブルから搬出されたウェーハは、スピン洗浄ユニットにおいて、洗浄水とエアとが混合された二流体を吹き掛けられながら高速回転させられて、その上面の洗浄が行われたあと、保持テーブルを高速回転させることによって、遠心力により乾燥させられる。しかし、二流体として生成される水滴より細かい研削屑は洗浄しにくい。
そのため、特許文献２、３に開示のように、ウェーハの上面にスポンジを当接させながらスポンジとウェーハの上面との間に洗浄水を供給して、ウェーハを洗浄している。

特開２０１１－２００７８５号公報特開２００７－２１４５９０号公報特開２０１８－１３７２５７号公報

しかし、ウェーハの汚れがスポンジに付着して、次に洗浄するウェーハを汚してしまうという問題がある。
したがって、ウェーハをスポンジで洗浄する洗浄装置は、ウェーハの洗浄によるスポンジの汚れによって別のウェーハを汚してしまうおそれを抑制するという、解決すべき課題がある。

本発明は、洗浄液とスポンジとを用いてウェーハを洗浄する洗浄装置であって、ウェーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウェーハの中心を軸にしてウェーハを回転させるモータと、該保持手段に保持されたウェーハの上面に接触し、該上面を洗浄するスポンジと、該スポンジをウェーハの上面に平行な方向に移動させる水平移動手段と、ウェーハに接触する該スポンジの洗浄面を洗浄する洗浄手段と、を備え、該洗浄手段は、桶と、該桶に洗浄液を供給する液供給手段と、該桶に所定量の該洗浄液を溜めた状態に維持して該桶に供給される該洗浄液を排水する排水手段と、上面に複数の凸部と凸部に連接する凹部とが形成され、該桶に溜めた該洗浄液に水没する洗浄板と、を備え、該洗浄板の上面の複数の該凸部に該スポンジの該洗浄面を接触させて、該スポンジを水平方向に移動させ、該桶に溜められた該洗浄液の液面と該洗浄板の上面の該凸部上端とを面一にして、該洗浄面を洗浄する洗浄装置である。
上記の洗浄液は、アルカリ水又は界面活性剤であることが望ましい。
上記の洗浄装置は、該洗浄液を該スポンジに供給して、該スポンジから流出される洗浄液を該桶に溜めるスポンジ洗浄液供給手段を備える洗浄装置であることが望ましい。

本洗浄装置は、ウェーハを洗浄するスポンジの洗浄面の洗浄時に、当該洗浄面が洗浄板の凸部の上面に接触し、洗浄面から離反したシリコン粒子等の汚れが洗浄液とともに排水口から桶の外部へと排出されるため、汚れが再びスポンジの洗浄面に付着する可能性を抑制し、これによりスポンジが他のウェーハを汚染するおそれを抑制することができる。

洗浄装置全体を表す斜視図である。洗浄板を用いて、スポンジの洗浄面を洗浄する様子を表した断面図である。洗浄手段を用いてウェーハの上面を洗浄する様子を表した断面図である。横軸を洗浄水のｐｈ、縦軸をゼータ電位として、シリコン粒子及び樹脂が洗浄水に接触した場合における、洗浄液のｐｈとそれぞれのゼータ電位との関係を表したグラフである。別の洗浄手段を用いてウェーハの上面又は下面を洗浄する様子を表した断面図である。

１洗浄装置の構成
図１に示す洗浄装置１はウェーハＷを洗浄する洗浄装置である。以下、洗浄装置１の構成について説明する。

洗浄装置１は、図１に示すように、円筒状のケース１０と、ケース１０の下端に連結された円形基台１１とを備えている。円形基台１１は、Ｚ軸方向に立設された複数の脚部１３を介してベース１２に支持されている。ケース１０によって囲われた空間の内部は、ウェーハＷの洗浄が行われる領域となっている。

洗浄装置１は保持手段２を備えている。保持手段２は、例えば円板状の吸着部２０と吸着部２０を支持する枠体２１とを有するテーブルであり、吸着部２０の上面はウェーハＷが保持される保持面２０ａとなっている。

吸着部２０は、例えば、図示しない吸引手段等に接続されている。保持面２０ａの上に、ウェーハＷが、保持面２０ａの中心ＯとウェーハＷの中心Ｗｏとが一致するようにして、上面Ｗａ又は下面Ｗｂが上に向けられて載置させる。そしてその状態で、図示しない該吸引手段等を用いて吸引力を発揮させることにより、生み出された吸引力が保持面２０ａに伝達されて、ウェーハＷを保持面２０ａに吸引保持することができる。

枠体２１の下端には支持軸２２が連結されており、支持軸２２の下部にはモータ２３が接続されている。保持面２０ａにウェーハＷが吸引保持されている状態で、モータ２３を制御することによって、ウェーハＷの中心Ｗｏを通る回転軸２５を軸に保持面２０ａ及びウェーハＷを回転させることが可能である。

円形基台１１の上面１１ａには、ウェーハＷを洗浄するスポンジ３をウェーハＷの上面Ｗａ又は下面Ｗｂに平行な方向（水平方向）に移動させる水平移動手段４が配設されている。
水平移動手段４は、回転手段４３と、回転手段４３の上部に連結され、Ｚ軸方向に立設された軸部４０と、軸部４０に一端が連結されたアーム部４１と、アーム部４１の他端に連結されたスポンジ保持部４２とを備えている。

スポンジ保持部４２は、例えば円筒形状を有しており、その内部には例えばスポンジ３を保持することができる凹部４２１が形成されている。

回転手段４３は、Ｚ軸方向の回転軸４５を軸にして軸部４０を回転させる機能を有している。

例えばウェーハＷの上面Ｗａ又は下面Ｗｂのどちらかが上側に向いた状態で保持面２０ａにウェーハＷが保持されているときに、回転手段４３を用いて回転軸４５を軸にして軸部４０を回転させることによって、軸部４０に一端が連結されているアーム部４１が回転軸４５を軸にして旋回するとともに、アーム部４１の他端に連結されているスポンジ保持部４２、及びスポンジ保持部４２に保持されているスポンジ３が、例えばウェーハＷの上面Ｗａの中心Ｗｏを通る円弧を描くようにして、ウェーハＷの上面Ｗａに平行な方向に一体的に水平移動することとなる。

水平移動手段４には、回転手段４３をＺ軸方向に昇降移動させる昇降手段４６が配設されている。昇降手段４６を用いて回転手段４３をＺ軸方向に昇降移動させることによって、回転手段４３に連結されている軸部４０、軸部４０に一端が連結されているアーム部４１、アーム部４１の他端に連結されているスポンジ保持部４２、及びスポンジ保持部４２に保持されているスポンジ３が一体的にＺ軸方向に昇降移動することとなる。

スポンジ３は、樹脂等を含んでおり、スポンジ保持部４２の凹部４２１の形状に対応する形状を有している。
スポンジ３の下面は、ウェーハＷの洗浄時にウェーハＷの上面Ｗａ又は下面Ｗｂに当接される洗浄面３ａとなっている。スポンジ３は、洗浄面３ａが－Ｚ方向に向けられて凹部４２１からやや突出した状態で凹部４２１に着脱可能に保持される。

洗浄装置１は、図２に示すように、洗浄手段５を備えている。
洗浄手段５は、略有底円筒形状を有する桶５０を備えている。桶５０の側部５００の上部には、洗浄液Ｌが供給される給液口５０１が形成されており、給液口５０１は、給液路５６を介して洗浄液供給手段５１に接続されている。洗浄液供給手段５１に蓄えられている洗浄液Ｌは、スポンジ３の洗浄面３ａの洗浄に際して、給液路５６を通じて給液口５０１から桶５０に供給されることとなる。

また、側部５００における、給液口５０１が形成されている高さよりも低い高さ位置にあたる部分には、排水口５０２が形成されている。桶５０に蓄えられている洗浄液Ｌは、排水口５０２から排水路５２を通って桶５０の外部へと排水されることとなる。

洗浄手段５においては、桶５０に所定量の洗浄液Ｌが溜められている状態を維持するために、桶５０に供給された洗浄液Ｌを排水する排水手段５３を備えている。
排水手段５３は、排水口５０２の開閉状態を制御する機能を有している。具体的には、例えば、排水口５０２の近傍に、排水口５０２に嵌合可能な図示しない栓等が配設されており、排水手段５３を用いて、該栓が排水口５０２に嵌合して排水口５０２が閉栓されている状態と、該栓が排水口５０２に嵌合していなく排水口５０２が開栓されている状態とを切り替えることが可能となっている。
あるいは、例えば、排水口５０２から排水路５２に差し掛かる部分の道管においてはその内径を自在に収縮・拡張させることができる構成とし、排水手段５３により該道管の内径を制御して排水口５０２の開閉状態を切り替えることを可能としてもよい。
排水手段５３の構成や排水手段５３による排水口５０２の開閉制御に係る構成は、上記の実施形態に限定されるものではない。
スポンジ３の洗浄面３ａの洗浄時には、給液口５０１から洗浄液Ｌが供給されるとともに、排水口５０２から排水路５２を通じて洗浄液Ｌが排水され、給液口５０１から供給する洗浄液Ｌの供給量を排水口５０２から排水される洗浄液Ｌの排水量と同じにすることで、桶５０に綺麗な洗浄液Ｌを一定量貯められることとなる。

桶５０の底部５０３の上には洗浄板５４が配設されている。洗浄板５４は、石英ガラスを含んでおり、洗浄板５４の上面には複数の凸部５４０と凸部５４０に連接された凹部５４１とが交互に形成されている。例えば複数の凸部５４０の上端５４０ａの高さはそれぞれ略同一となっている。

洗浄液供給手段５１から供給される洗浄液Ｌは、アルカリ水又は界面活性剤である。

図３に示すように、水平移動手段４には洗浄液供給機構６が着脱可能に配設される。
洗浄液供給機構６は、洗浄液供給手段５１に接続された管状の洗浄液供給路６０と、洗浄液供給路６０に連結された洗浄液噴出手段６１とを備えている。ウェーハＷの上面Ｗａ又は下面Ｗｂの洗浄時には、洗浄液Ｌが洗浄液供給手段５１から洗浄液供給路６０を通じて洗浄液噴出手段６１へと供給され、洗浄液噴出手段６１に有する噴出口６１０からスポンジ３の洗浄面３ａとウェーハＷの上面Ｗａ又は下面Ｗｂとが接触する位置に噴出されることとなる。

２洗浄装置の動作
（ウェーハの洗浄）
上記の洗浄装置１を用いてウェーハＷの上面Ｗａ又は下面Ｗｂの洗浄を行う際の洗浄装置１の動作について、以下に説明する。

図１に示した保持手段２の保持面２０ａにウェーハＷを例えばその上面Ｗａを上に向けて載置して、図示しない吸引手段等を用いて保持面２０ａに吸引力を発揮させることにより、保持面２０ａにウェーハＷを吸引保持する。

ウェーハＷが保持面２０ａに吸引保持されている状態で、水平移動手段４を用いてスポンジ３を水平移動させて、ウェーハＷの上面Ｗａの上方に位置付ける。
そして、昇降手段４６を用いてスポンジ３を適宜－Ｚ方向に降下させて、図３に示すように、スポンジ３の洗浄面３ａをウェーハＷの上面Ｗａに接触させる。

ウェーハＷの上面Ｗａにスポンジ３の洗浄面３ａが接触している状態で、モータ２３を用いて回転軸２５を軸にして保持面２０ａを回転させることにより、保持面２０ａに保持されているウェーハＷをウェーハＷの中心Ｗｏを軸に回転させる。

ウェーハＷが中心Ｗｏを軸にして回転している状態で、洗浄液供給手段５１を作動させて、洗浄液噴出手段６１の噴出口６１０から洗浄液ＬをウェーハＷの上面Ｗａとスポンジ３の洗浄面３ａとの接触位置に向けて供給しながら、水平移動手段４を用いてスポンジ保持部４２に保持されているスポンジ３を、ウェーハＷの上面Ｗａに平行な方向に水平移動させる。これにより、ウェーハＷの上面Ｗａに付着しているシリコン粒子等の加工屑が洗浄される。

ウェーハＷの下面Ｗｂの洗浄においては、ウェーハＷをその下面Ｗｂを上に向けて保持面２０ａに吸引保持してから、同様に洗浄装置１を作動させて、スポンジ３をウェーハＷの下面Ｗｂに平行な方向に水平移動させる。これにより、ウェーハＷの下面Ｗｂを洗浄することができる。

（スポンジの洗浄）
上記のようにスポンジ３の洗浄面３ａをウェーハＷの上面Ｗａ又は下面Ｗｂに接触させてウェーハＷの上面Ｗａ又は下面Ｗｂを洗浄すると、スポンジ３の洗浄面３ａにシリコン粒子等が付着して汚れていく。
そこで、洗浄装置１においてはスポンジ３の洗浄面３ａの洗浄が行われる。以下、洗浄装置１を用いてスポンジ３の洗浄面３ａを洗浄する際の洗浄装置１の動作について説明する。

まず、図２に示すように、例えば排水手段５３を用いて、図示しない栓等を排水口５０２に嵌合させて排水口５０２を閉栓する等により、洗浄液Ｌが桶５０の外部に排水されないようにしてから、洗浄液供給手段５１を用いて給液口５０１から所定の流量の洗浄液Ｌを桶５０に供給する。こうして、洗浄液Ｌの液面Ｌａと洗浄板５４の凸部５４０の上端５４０ａと面一になるように、所定量の洗浄液Ｌを溜める。
次いで、水平移動手段４を用いてスポンジ保持部４２に保持されているスポンジ３を桶５０の上方へと移動させる。そして、昇降手段４６を用いてスポンジ３を－Ｚ方向に降下させて、図２に示すようにスポンジ３の洗浄面３ａと洗浄板５４の凸部５４０の上端５４０ａとを接触させる。

この状態で、桶５０に所定量の洗浄液Ｌが溜められている状態が維持されるように、洗浄液Ｌの供給と排水とを行う。
具体的には、洗浄液供給手段５１を用いて給液口５０１から所定の流量の洗浄液Ｌを桶５０に供給するとともに、排水手段５３を制御して排水口５０２を開栓状態にし、排水口５０２から該所定の流量と同じ流量の洗浄液Ｌを排水する。これにより、桶５０に溜められている洗浄液Ｌの全体量を保ちながら、桶５０の内部の洗浄液Ｌを新たな洗浄液Ｌに交換し続ける。

桶５０の内部の洗浄液Ｌの交換がなされている状態で、水平移動手段４を用いてスポンジ保持部４２に保持されているスポンジ３を水平移動させる。これにより、スポンジ３の洗浄面３ａが洗浄板５４に形成されている複数の凸部５４０の上端５４０ａに接触し、洗浄面３ａに付着しているシリコン粒子等の汚れが洗浄面３ａから洗い落とされる。

このとき、洗浄液Ｌがアルカリ水であり、洗浄液Ｌに接触しているスポンジ３、スポンジ３の洗浄面３ａに付着している汚れであるシリコン粒子、及び石英ガラスを含む洗浄板５４は、それぞれマイナスに帯電している。
図４に示すように、スポンジ３の材質である樹脂のゼータ電位と、ウェーハＷの加工屑であるシリコン粒子のゼータ電位とは、アルカリ性溶液中においてどちらもマイナスの値となる。
マイナスに帯電したスポンジ３とシリコン粒子との間には、クーロン力による斥力が働いており、スポンジ３からシリコン粒子が離れやすくなっている。
また、シリコン粒子と洗浄板５４との間においても、クーロン力による斥力が働いており、洗浄板５４にシリコン粒子が付着しにくい状態となっている。

従って、洗浄板５４の凸部５４０の上端５４０ａに接触し、洗浄面３ａから離反したシリコン粒子等の汚れは、再びスポンジ３の洗浄面３ａに付着することなく、洗浄液Ｌとともに排水口５０２から桶５０の外部へと排出される。これにより、スポンジ３の洗浄面３ａが一度除去したシリコン屑等によって汚染される可能性を低減することができ、スポンジ３が他のウェーハを洗浄する際に、当該他のウェーハが汚染されるおそれを低減することができる。

図５に示すように、第２洗浄装置１Ａは、スポンジ保持部４２の内部に形成されている洗浄液流路６４と、洗浄液流路６４の上端に接続されたスポンジ洗浄液供給手段５１Ａとを備えている。第２洗浄装置１Ａのその他の部分は、上記の洗浄装置１と同様の構成を有しており、その説明を省略する。

かかる第２洗浄装置１Ａを用いてウェーハＷの上面Ｗａを洗浄する際には、洗浄液Ｌをスポンジ洗浄液供給手段５１Ａから洗浄液流路６４を通じてスポンジ３に供給する。これにより、洗浄液Ｌがスポンジ３の内部を流下していき、スポンジ３の洗浄面３ａから流出して、洗浄面３ａとウェーハＷの上面Ｗａとの間に供給される。
洗浄面３ａとウェーハＷの上面Ｗａとの間に洗浄液Ｌを供給しながら、水平移動手段４を用いてスポンジ３をウェーハＷの上面Ｗａに平行に移動させることにより、ウェーハＷの上面Ｗａを洗浄することができる。

また、第２洗浄装置１Ａを用いてスポンジ３を洗浄する際には、洗浄液Ｌをスポンジ洗浄液供給手段５１Ａから洗浄液流路６４を通じてスポンジ３に供給する。これにより、洗浄液Ｌがスポンジ３の内部を流下していき、洗浄面３ａから流出して図２に示した桶５０に溜められる。
予め、桶５０に液面Ｌａが洗浄板５４の凸部５４０の上端５４０ａと面一になるように所定量の洗浄液Ｌを溜めておいてから、図２に示したように、桶５０に洗浄液Ｌを供給し、かつ供給される洗浄液Ｌの流量と同じ流量だけの洗浄液Ｌを桶５０から排水する。これにより、桶５０に溜められている洗浄液Ｌの全体量を維持して、洗浄液Ｌの液面Ｌａと洗浄板５４の凸部５４０の上端５４０ａとが面一になっている状態を維持しながら、桶５０の内部の洗浄液Ｌを交換する。
このようにして桶５０の内部の洗浄液Ｌの交換を行いながら、水平移動手段４を用いてスポンジ３をウェーハＷの上面Ｗａに平行に移動させることにより、スポンジ３の洗浄面３ａが洗浄板５４に形成されている複数の凸部５４０の上端５４０ａに接触されて洗浄面３ａが洗浄される。

第２洗浄装置１Ａは、スポンジ洗浄液供給手段５１Ａからスポンジ３の内部に配設された洗浄液流路６４を通じて洗浄液Ｌを供給するため、洗浄液供給機構６を要さず、これにより装置全体のコンパクト化を図ることができる。

１：洗浄装置１Ａ：第２洗浄装置１０：ケース１１：円形基台
１１ａ：円形基台の上面１２：ベース１３：脚部
２：保持手段２０：吸着部２０ａ：保持面Ｏ：保持面の中心
２１：枠体２２：支持軸２３：モータ２５：回転軸
３：スポンジ３ａ：洗浄面４：水平移動手段４０：軸部４１：アーム部
４２：スポンジ保持部４３：回転手段４５：回転軸４６：昇降手段
５：洗浄手段５０：桶５００：側部５０１：給液口５０２：排水口
５０３：底部５１：洗浄液供給手段５１Ａ：スポンジ洗浄液供給手段
５２：排水路５３：排水手段５４：洗浄板５４０：凸部５４０ａ：凸部の上端
５４１：凹部５６：給液路
６：洗浄液供給機構６０：洗浄液供給路６１：洗浄液噴出手段６１０：噴出口
Ｌ：洗浄液Ｌａ：洗浄液の液面
Ｗ：ウェーハＷａ：ウェーハの上面Ｗｂ：ウェーハの下面Ｗｏ：ウェーハの中心

Claims

洗浄液とスポンジとを用いてウェーハを洗浄する洗浄装置であって、
ウェーハを保持する保持手段と、
該保持手段に保持されたウェーハの中心を軸にしてウェーハを回転させるモータと、
該保持手段に保持されたウェーハの上面に接触し、該上面を洗浄するスポンジと、
該スポンジをウェーハの上面に平行な方向に移動させる水平移動手段と、
ウェーハに接触する該スポンジの洗浄面を洗浄する洗浄手段と、を備え、
該洗浄手段は、
桶と、
該桶に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
該桶に所定量の該洗浄液を溜めた状態に維持して該桶に供給される該洗浄液を排水する排水手段と、
上面に複数の凸部と該凸部に連接する凹部とが形成され、該桶に溜めた該洗浄液に水没する洗浄板と、を備え、
該洗浄板の上面の複数の該凸部に該スポンジの該洗浄面を接触させて、該スポンジを水平方向に移動させ、該桶に溜められた該洗浄液の液面と該洗浄板の上面の該凸部上端とを面一にして、該洗浄面を洗浄する洗浄装置。
該洗浄液は、アルカリ水又は界面活性剤を用いる請求項１記載の洗浄装置。
該洗浄液を該スポンジに供給して、該スポンジから流出される該洗浄液を該桶に溜めるスポンジ洗浄液供給手段を備える請求項１記載の洗浄装置。