(57)【要約】【課題】洗浄効果が高く，稼動コスト節約でき、ウエハサイズに対応したウエハ撓み防止機能を有する半導体ウエハ洗浄装置を提供すること。【解決手段】  噴射ノズルが設けられた可動キャップが降り，ウエハを覆い被せて噴射洗浄し，その後に可動キャップがウエハの上方へ移動、ウエハが次のステーションに移送される。このような個別ステーションの中に設けられた複数のウエハ支え用のピラーでウエハの下面を支え、ウエハ撓みを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄ノズルと可動キャップとウエハ保持台からなる個別ステーションが収容されたブースである洗浄工程ユニット１台、リンス工程ユニット１台および、送気管付き可動キャップとウエハ保持台からなる個別ステーションが収容されたブースである乾燥工程ユニット１台とを有し，可動キャップ開閉動作に連動し半導体ウエハを後工程へ移送させる駆動手段、移送制御手段、洗浄液タンク，リンス液タンク，洗浄液噴射圧力及びリンス液噴射圧力、と各噴射量の調整が出来る液ポンプ吐出調整手段，液ポンプを構成要素とし、噴射ノズル（及び／又は）ウエハ保持台の回転速度設定手段を具備し、所定の値に設定されることを特徴とした半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項２】
洗浄ノズルと可動キャップとウエハ保持台からなる個別ステーションが収容されたブースである洗浄及びリンス工程ユニット１台、および、送気管付き可動キャップとウエハ保持台からなる個別ステーションが収容されたブースである乾燥工程ユニット１台とを有し，可動キャップ開閉動作に連動し半導体ウエハを後工程へ移送させる駆動手段、移送制御手段、洗浄液タンク，リンス液タンク，洗浄液噴射圧力及びリンス液噴射圧力、と各噴射量の調整が出来る液ポンプ吐出調整手段，液ポンプを構成要素とし、噴射ノズル（及び／又は）ウエハ保持台の回転速度設定手段を具備し、所定の値に設定されることを特徴とした半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項３】
洗浄ノズルと送気管付きの可動キャップと送気管付きウエハ保持台からなる一個のステーションが収容され洗浄から乾燥までの全工程が実行される洗浄・乾燥ユニット，並びに、可動キャップ開閉動作に連動し半導体ウエハを後工程へ移送させる駆動手段、移送制御手段、洗浄液タンク，リンス液タンクを有する洗浄装置において，洗浄液及びリンス液噴射圧力、と各噴射量の調整が出来る液ポンプ吐出調整手段と液ポンプ，噴射ノズル（及び／又は）ウエハ保持台の回転速度の設定手段、噴射角度の設定手段、各液の噴射圧力設定手段と噴射液量設定手段とを具備し、洗浄から乾燥までの工程が一つのブースで実行されることを特徴とした半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項４】
噴射ノズルを設けた可動キャップがウエハに覆う様に各ステーションに設けられ、噴射ノズルの噴射方向が、ウエハ表面となす角度が１０乃至２５度の範囲で調整ができる首振り自在または，角度を決めて固定されていて，各タンクの液が液ポンプを介して導液管でノズルに導かれる請求項１乃至３記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項５】
乾燥工程ユニットへ決められたタクトタイムで移送されて来たウエハの固定は、ウエハの側面で前後からのチャック掴みの固定機構（及び／又は）、ウエハの下面での真空吸引チャックを具備した請求項１乃至４記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項６】
洗浄・リンス工程ユニット、乾燥工程ユニットへと一斉にウエハを決められたタクトタイムで移送されて来たウエハの固定は、ウエハの側面で前後からのチャック掴みの固定機構（又は／及び）ウエハを下面で支える複数のピラーを具備しウエハ撓みを防いで保持することを特徴とした請求項１乃至５記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項７】
前記ウエハを下面で支える複数の前記ピラーは、ウエハ平面を載置する水平面の頂上部を有するピラーである事を特徴とする請求項１乃至６記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項８】
前記ウエハを下面で支える複数の前記ピラーの頂上部は、ウエハ周辺の平面を載置する水平面の外周部近傍に、垂直部または傾斜面を有する頂上部を有するピラーでウエハ周辺を外周部側面で接しウエハをセンターリングすることを特徴とする請求項１乃至７記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項９】
スピンテーブルに真空吸着（及び／又は）機械的チャックされたウエハ裏面に対して開口するドライエア供給パイプが設けられ、ドライエア供給パイプを設けた可動キャップが覆い被せられるように個別ステーションに設けられ，該ドライエア供給パイプの開口部から半導体ウエハの裏面および表面に常温のドライエアを噴出させ，洗浄装置の据付面積を抑えるために温風乾燥の代わりにドライエア乾燥を行うことを特徴とした請求項１乃至８記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項１０】
スピンテーブルに固定された半導体ウエハの表面（又は／及び）裏面にドライエアを噴出させ，同時にスピンテーブルを高速回転させて遠心乾燥を併用して、急速乾燥させることを特徴とする請求項１乃至９記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置洗浄装置において，シリコンウエハを洗浄ステージへ載置する手段であるローダユニットが、洗浄機能を有するユニットに連結され，且つ乾燥機能を有するユニットに，アンローダユニットの側面位置が連結された半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【請求項１２】
半導体ウエハを移送させる駆動機構のうち、汚損される危惧のある部材を、洗浄・リンス機能を有するユニットのブース内から隔離した構成とし、ブース内のクリーン度を保つことを特徴とした請求項１乃至１１記載の半導体ウエハ枚葉洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平位置のウエハ表面を１枚ずつ液噴射で洗浄する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の技術としては特許文献１にウエハの割れ防止に効果のある洗浄装置が開示されている。段落番号［００４８］には，「洗浄液をウエハの上部から噴射できるため，図１０（本明細書の図９）に示すようにハンダバンプ電極周辺のフラックスの他，微少なハンダ屑を除去する」と記載されている。
【０００３】
図１０（本明細書の図９）に示されている洗浄ノズルの位置は，半導体ウエハ表面の，球体のハンダバンプの真上にあり，この球体の根元にあるフラックスが除去され難い，ウエハ平面に対して直角に近い洗浄水の噴射を受けるので洗浄面積が狭くノズルを万遍無く走査させウエハ全面に洗浄液を噴射させることになり洗浄時間が掛かる。以上の開示技術は、搬入口から入れられたウエハは矢印の方向に移動し，洗浄が終ったウエハは搬出口から取出されて次工程に移される。洗浄に時間が掛かるこの様な装置の場合，洗浄のウエハコンベアが長くなってスペースが大きく必要で，設置面積が広く必要になる、大きい装置となってしまう欠点があった。
【０００４】
さらに欠点として洗浄ミストが多く発生して搬入口や搬出口からミストが漂い出るので排気ダクトで空気と共に排気する。このため洗浄液の損失がこの装置の稼動コストの高く掛かる要因になっていた。
【０００５】
【特許文献１】「特開２００３−７６６５号」公報、名称「半導体装置の製造方法」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体ウエハのハンダ屑やフラックスに対して洗浄効果が高く，設置スペースが節約できて，稼動コストが節約できる洗浄装置を提供する、ウエハサイズの大型化への時流に対応し、また３００μから１００μへの厚さの多様化傾向に対処して、ウエハの撓み防止に関する改良、ウエハのダメージを配慮した移送手段に関する改良、洗浄及び乾燥ブース内のクリーン度向上が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
半導体ウエハに覆い被さる可動キャップと洗浄液ノズルを有し，半導体ウエハをチャックで固定載置する回転台とで形成される個別ステーションと， 一個又複数個の個別ステーションが収容された洗浄・リンス工程ユニット及び、ドライエア供給パイプ付き可動キャップとウエハ保持回転台からなる乾燥工程ユニットと，前記可動キャップの上下動作に連動して決められたタクトタイムで一斉に半導体ウエハを移送させる移送制御手段と移送機構とを具備し，洗浄液タンク，リンス液タンク，洗浄液及びリンス液の噴射圧力と噴射液量の調整が出来る液ポンプ吐出調整手段を具備する液ポンプと，個別ステーション毎に液の噴射圧力と噴射液量とを所定の値に設定され回転台の回転速度を所定の設定値に設定される洗浄装置とした。ノズルと回転台との相対速度を変化させ、最適速度を見つけだして設定するとき洗浄力が向上し洗浄速度が向上し、洗浄からリンス迄を同一のブースで実行可能とし、乾燥工程ユニットとタクトタイムを同期化した。
【０００８】
洗浄ノズルとドライエア供給パイプ付きの可動キャップと、送気管付きウエハ保持台からなる一個のステーションが収容され洗浄から乾燥までの全工程が実行される洗浄・乾燥ユニット，並びに、可動キャップ開閉動作に連動し半導体ウエハを後工程へ移送させる駆動手段、移送制御手段、洗浄液タンク，リンス液タンクを有する洗浄装置において，洗浄液及びリンス液噴射圧力、と各噴射量の調整が出来る液ポンプ吐出調整手段と液ポンプ，噴射ノズル（及び／又は）ウエハ保持台の回転速度の設定手段、噴射角度の設定手段、各液の噴射圧力設定手段と噴射液量設定手段とを具備し、洗浄から乾燥までの工程が一つのブースで実行されることを特徴とした半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。ノズルと回転台との相対速度を変化させ、洗浄速度が向上したので実現した。
【０００９】
噴射ノズルを設けた可動キャップがウエハに覆う様に各ステーションに設けられ、噴射
ノズルの噴射方向が、ウエハ表面となす角度が１０乃至２５度の範囲で調整ができる首振り自在または，角度を決めて固定されていて，各タンクの液が液ポンプを介して導液管でノズルに導かれる半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。
【００１０】
乾燥工程ユニットへ決められたタクトタイムで移送されて来たウエハの固定は、ウエハの側面で前後からのチャック掴みの固定機構（及び／又は）、ウエハの下面での真空吸着手段を具備した半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。
洗浄・リンス工程ユニット、乾燥工程ユニットへと一斉にウエハを決められたタクトタイムで移送されて来たウエハの固定は、ウエハの側面で前後からのチャック掴みの固定機構（又は／及び）ウエハを下面で支える複数のピラーを具備しウエハ撓みを防いで保持する半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。
【００１１】
前記ウエハを下面で支える複数の前記ピラーは、ウエハ平面を載置する水平面の頂上部を有するピラーである事を特徴とする半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。
【００１２】
前記ウエハを下面で支える複数の前記ピラーの頂上部は、ウエハ周辺の平面を載置する水平面の外周部近傍に、垂直部または、包絡面が上に開く円錐の一部分である傾斜面頂上部を有するピラー群でウエハ周辺の外周部側面に接しウエハをセンターリングするウエハセンタリング手段を具備した半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。
【００１３】
スピンテーブルに真空吸着（及び／又は）機械的チャックされたウエハ裏面に対して開口するドライエア送気管が設けられ、ドライエア送気管を設けた可動キャップが覆い被せられるように個別ステーションに設けられ，該ドライエア送気管の開口部から半導体ウエハの裏面および表面に常温のドライエアを噴出させ，洗浄装置の据付面積を抑えるために温風乾燥の代わりにドライエア乾燥を行うことを特徴とした半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。
【００１４】
スピンテーブルに固定された半導体ウエハの表面（又は／及び）裏面にドライエアを噴出させ，同時にスピンテーブルを高速回転させて遠心乾燥を併用して、急速乾燥させることを特徴とする半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。
【００１５】
シリコンウエハを洗浄ステージへ載置する手段であるローダユニットが、洗浄機能を有するユニットに連結され，且つ乾燥機能を有するユニットに，アンローダユニットの側面位置が連結された半導体ウエハ枚葉洗浄装置とした。
半導体ウエハを移送させる駆動機構のうち、潤滑油などで汚損される危惧のある部材を、洗浄・リンス機能を有するユニットのブース内から隔離した構成とし、ブース内のクリーン度を保ち、ウエハ仕上がり清浄度を高めることを特徴とした半導体ウエハ枚葉洗浄装置の構成とした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によればノズルと回転台との相対速度を変化させ、洗浄速度が向上した為，従来に於ける洗浄ステーション２個を１個でよいか、又は洗浄からリンス工程まで１個のステーションで可能になった。このようにして従来装置の約６０％設置スペースで製作可能であり，本装置全体が軽量小型に安価に製作できる他，温風乾燥していた従来装置の温風発生手段が不要となって経済的であり，洗浄液ミストの回収と循環で洗剤消耗量が少なく運転経費が安価で且つ，熱源節約で省資源・省エネルギーに寄与し工業的価値が大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明による第１の実施形態における全体構成図である。図１（ａ）は平面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は側面図，図２はその内部の斜視図である。図３は本発明による第２の実施形態における全体構成図である。図３（ａ）は平面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は側面図，図８は従来の装置における全体構成図である。同じ記号の部位は各図に共通に付与して説明する。ローダーユニット１にウエハマガジンに収容された半導体ウエハがセットされる。洗浄工程ユニット２とリンス工程ユニット３及び乾燥工程ユニット４が連結されてこの入口側にローダーユニット１，出口側の乾燥工程ユニット４の側面にアンローダーユニット５が結合され，一連の流れの中で半導体ウエハ１１が洗浄から乾燥までの個別ステーション２３（図２に示す）、を移送されて自動運転される。タクトタイムで一斉に半導体ウエハを移送させる移送制御手段と移送機構とを具備し，洗浄液タンク，リンス液タンク，洗浄液及びリンス液の噴射圧力と噴射液量の調整が出来る液ポンプ吐出調整手段を具備する液ポンプと，個別ステーション毎に液の噴射圧力と噴射液量とを所定の値に設定されスピンテーブル２８（図７に示す）の回転速度を所定の設定値に設定される洗浄装置とした。半導体ウエハを移送させる駆動機構のうち、潤滑油などで汚損される危惧のある部材を、洗浄・リンス機能を有するユニットのブースに隔離板で仕切って隔離した構成とし、ブース内のクリーン度を保ち、ウエハ仕上がり清浄度を高める構成とした。
【００１８】
噴射圧力計２９が本体の外部から見えるように設けられていて，洗浄液やリンス液を液量自在に吸上げ，圧力自在に加圧するための吐出調整手段を具備した液ポンプの噴射圧力を見ながら所定の圧力に設定つまみ（図示せず）で設定するが、ウエハの厚さ寸法に応じて破損しない範囲で洗浄力の高い圧力・噴射量に設定される。装置の幅Ｗの寸法は，洗浄タクトタイムの要求によって洗浄工程ユニット２の個数が決まってくるのであるが，図６におけるウエハコンベアを用いた従来の方式と同じタクトタイムで比較し，本実施例では幅寸法が３０％短縮できた。
【００１９】
図４に洗浄工程ユニット２の要部を示した，導液管が貫通されたキャップ軸２１を有し，噴射ノズル１６を設けた可動キャップ２２が，個別ステーション２３（図２に示す）に半導体ウエハ１１がセットされた直後に下方に降りて該ウエハが覆い被せられ，噴射洗浄が３０秒間実行される。半導体ウエハ１１は図７に示した１０本のピラー８を具備したスピンテーブル２８に載置され噴射ノズル１６との相対速度を加えて洗浄速度を早くした。
【００２０】
図４に示した半導体ウエハ１１の表面には，噴射ノズル１６から噴射される洗浄液によって全表面が洗浄されるように１個または複数個の噴射ノズル１６が設けられていて，半導体ウエハ水平面に対するノズル１６からの洗浄液噴射角度θは実験の結果，最適値が見出された。直径が１２インチの半導体ウエハに対して，１５°≦θ≦２５°の範囲の場合に洗浄速度の最適値があることが見つけ出さられされた。噴射ノズル１６は，洗浄液噴射角度θが水平面から１０°乃至３０°に首振り自在に又は角度調節して固定するように形成されていて，２０°に角度を設定した場合が最も有効である。
【００２１】
半導体ウエハ１１は傾斜噴射液１９によって揺れ動かないようにウエハ側面で前後からチャックで固定される。洗浄終了後，可動キャップ２２が上方に開いて半導体ウエハ１１はチャックで左右から掬い上げられて次ステーションに移送される，可動キャップ２２が上方へ開いている期間中に、ウエハが前工程ステーションから次工程ステーションに移送されてくる。
【００２２】
このように設定された噴射洗浄で汎用の洗剤を用いて略３０秒でウエハ１枚の洗浄が完了して次のステーション２３に移動させる。ノズル１個の場合はウエハの表面に万遍無く噴射されるようにウエハ円周に沿うようにノズルを回転させる事が有効であり，ノズルが複数個の場合はウエハ円周に沿って回転させる機構を必要としない。又、複合電解イオン水は洗浄にもリンスにも有効である。
【００２３】
可動キャップ２２の効果は，洗浄中に洗浄液の飛沫がミストを発生して，従来であれば排気ダクトから放出されていた洗浄液やリンス液がキャップ内に閉じ込められて洗浄またはリンス液に接触して液に戻る効果がある。大きい洗浄槽内にウエハコンベア１４を設けた従来の方法から個別ステーション２３にした効果は洗浄液やリンス液の節約の他に環境の良化にも寄与している。 
【００２４】
次工程のステーションへとウエハを移送して次々と洗浄工程，リンス工程，乾燥工程へと一斉にウエハ１１が決められたタクトタイムで移送される．洗浄及びリンス液の噴射圧力と噴射液量は強弱の設定が出来るよう液ポンプに吐出調整手段が設けられていて，各ステーション毎に所定の値に設定され噴射圧力計２９で監視出来るので，従来の圧力が強すぎてウエハを破損さることがなくなった。洗浄速度，水の使用量など経済性を実現した稼動が出来る。
【００２５】
前記ウエハ１１が移送されて来たウエハの固定は、前後からのチャック掴みで固定され洗浄・リンスが実行される。ウエハに可動キャップが降りてきてリンスの最終工程が終了すると，次のステーションでスピン乾燥工程に移る。
【００２６】
図５に本発明の実施形態における乾燥工程のステーション内部の構成を示す。半導体ウエハ１１が真空吸着手段３０で下面が固定され，可動キャップ２２の中央から貫通形成されたドライエア供給パイプ２６でドライエア２４が供給され，下方からもドライエア供給パイプ２７でドライエア２５が供給されると同時にスピンテーブル２８がモータで回転し，ウエハ１１に付着している液体を振り切るスピン乾燥を実行する。この速度は３０００回転／分までの所定の速度が得られるように回転制御手段によって制御される。モータ駆動用の電力周波数可変インバータが設けられて回転数を自在に設定できるようにすることも有効である。可動キャップの上下運動と、スピン作動およびドライエアの噴出作動が連動制御手段によって実行される。
【００２７】
図７に本発明の実施形態におけるウエハ支えの構造を示す。半導体ウエハは直径が１２インチにもなると撓みが発生し、洗浄面の水平が歪んで破損の恐れがある。そのため、ウエハ支えのピラー８を１０本設けた。ピラー８の頂上の形状は、堤１０を有する水平面部９であり、ウエハ１１の裏面をこの水平面９で支える。このピラー８の頂上は、ウエハが周縁で保持されるように形成した堤１０がある。包絡面が上に開く円錐形である傾斜面または、垂直面の堤１０を有するピラー群で、ウエハが接し水辺面移動してウエハをセンターリングする作用を持たせた。
【００２８】
ウエハは仕上げリンスが終わったら乾燥ステーションであるスピンテーブルに移送されて，真空吸着手段により固定されてスピン回転数３０００回転で３０秒間，ドライエアの吹きつけを受けて遠心脱水（スピン乾燥）が完了する。高速スピンの為，従来の温風の供給が不要となり温風生成手段のための燃料やスペース節約の効果がある。スピン乾燥が終わったウエハはその側面にあるアンローダユニット５に移送されて取出される。
図３に示した他の実施形態は洗浄・工程ユニット６で洗浄とリンス工程を終了させる間に乾燥ステージで乾燥させる、洗浄兼リンスユニットと、乾燥ユニットの二つのブースとし据付スペースを従来の装置の４０％削減した。
【００２９】
スピンテーブルに固定された半導体ウエハ１１の表面（又は／及び）裏面にドライエアを噴出させ，同時にスピンテーブルを高速回転させて遠心乾燥を併用して、急速乾燥させることによって、乾燥ステージでの滞留時間が大幅に短縮され、洗浄とリンス工程ステージで乾燥までさせて、全工程を１ステージで処理する方式とし、洗浄ノズル１６とドライエア供給パイプ２６付きの可動キャップ２２と、ドライエア供給パイプ２７付きウエハ保持台からなる一個のステーションだけが収容され、洗浄から乾燥までの全工程が実行されるユニットの入口側にローダーユニット１，出口側の側面にアンローダーユニット５が結合され、半導体ウエハ１１が洗浄から乾燥まで処理する１台の個別ステーション２３で自動運転される半導体ウエハ枚葉洗浄装置として実現する構成も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
据付スペースを従来の装置の４０％削減したうえ、装置が小型化され安価に提供でき、運転に必要な消耗材の損失をも減らした。熱源節約で省資源・省エネルギーに寄与し工業的価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による実施形態における全体構成図。
【図２】本発明による実施形態における要部の構造図。
【図３】本発明による他の実施形態における全体構成図。
【図４】本発明による実施形態における要部の構造図。
【図５】本発明による実施形態における要部の構造図。
【図６】従来の装置の構造図。
【図７】本発明による実施形態における要部の構造図。
【図８】従来の装置の全体構成図。
【図９】従来の装置の洗浄模式図。
【符号の説明】
【００３２】
１    ローダーユニット
２    洗浄工程ユニット
３    リンス工程ユニット
４    乾燥工程ユニット
５    アンローダーユニット
６    洗浄・リンス工程ユニット
８    ピラー
９    水平面部
１０    堤
１１    半導体ウエハ
１４    ウエハコンベア
１６    噴射ノズル 
１７    搬入口
１８    搬出口
１９    傾斜噴射液
２０    排気ダクト
２１    キャップ軸
２２    可動キャップ
２３    個別ステーション
２４    ドライエア
２５    ドライエア
２６    ドライエア供給パイプ
２７    ドライエア供給パイプ
２８    スピンテーブル
２９    噴射圧力計 
３０    真空吸着手段 
【図１】
2006302974.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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