(57)【要約】【課題】大口径化したシリコンウェーハであっても、装置が過剰に巨大化せず、かつ使用薬液量も口径の割には低減でき、洗浄後のシリコンウェーハが汚染や変質を受けにくい、洗浄方法および装置を提供する。【解決手段】洗浄槽と、該洗浄槽内に少なくとも２本のスクリューコンベアが回転自在に装着されており、被洗浄シリコンウェーハは、スクリューコンベアに形成された螺旋状の溝にスクリューコンベアの本数に相当する個所で接触し、垂直状態に保持された状態で連続的に一端部から他端部に向けてスクリューコンベアの回転にともなって搬送されるシリコンウェーハ洗浄装置。螺旋状の溝は、軸に対する垂直断面が２段Ｖ字型の形状を有し、螺旋状の溝の少なくとも表面は、樹脂を主成分とする材料からなる。この装置を用いる洗浄方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽と、該洗浄槽内に少なくとも２本のスクリューコンベアが回転自在に装着されており、
被洗浄シリコンウェーハは、スクリューコンベアに形成された螺旋状の溝にスクリューコンベアの本数に相当する個所で接触し、垂直状態に保持された状態で連続的に一端部から他端部に向けてスクリューコンベアの回転にともなって搬送されるシリコンウェーハ洗浄装置であって、
前記螺旋状の溝は、軸に対する垂直断面が２段Ｖ字型の形状を有し、かつ
前記螺旋状の溝の少なくとも表面は、樹脂を主成分とする材料からなることを特徴とするシリコンウェーハ洗浄装置。
【請求項２】
２段Ｖ字型の形状は、内角の角度がθ１であるＶ字１と内角の角度がθ２（但し、θ１＜θ２である）であるＶ字２が、Ｖ字１開口端とＶ字２の下方部分が接続するように重なった形状である請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
Ｖ字１とＶ字２の接続部でシリコンウェーハのエッジ部と接触する請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
洗浄槽の一端部にシリコンウェーハを移動してスクリューコンベア上に搬入するシリコンウェーハ搬入手段および洗浄槽の他端部から洗浄後のシリコンウェーハをスクリューコンベア上から搬出するシリコンウェーハ搬出手段をさらに有する、請求項１〜３のいずれかに記載の洗浄装置。
【請求項５】
薬液循環ポンプをさらに有する、請求項１〜４のいずれかに記載の洗浄装置。
【請求項６】
超音波発振手段をさらに有する、請求項１〜５のいずれかに記載の洗浄装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の洗浄装置を用いて、
洗浄液中に複数のシリコンウェーハを主表面が隙間を空けて向かい合うように立て、かつ主表面の中心を軸として同一方向に回転しながら、一方の主表面の方向に移動させながら洗浄することを含み、
所定の時間間隔で、新たなシリコンウェーハを前記複数のシリコンウェーハに加え、かつ前記複数のシリコンウェーハから所定位置に移動したシリコンウェーハを排出することを特徴とする、シリコンウェーハの洗浄方法。
【請求項８】
被洗浄シリコンウェーハの直径は４００〜６５０ｍｍの範囲である請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハの洗浄装置および洗浄方法に関する。本発明の洗浄装置および洗浄方法は、特に大口径のシリコンウェーハ基板の洗浄に適した装置および方法である。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶から切り出されるシリコンウェーハのサイズは、約１０年のサイクルで大口径化している。デバイスメーカーでは、シリコンウェーハのサイズを大口径化することで、デバイスの製造効率を挙げることが望まれている。このような状況から、近い将来現状の直径３００ｍｍの１．５倍程度の直径を有する約４５０ｍｍのシリコンウェーハを製造することが計画されている。
【０００３】
従来用いられているシリコンウェーハの洗浄技術は、キャリア式バッチ洗浄方式、キャリアレス式バッチ洗浄方式および自転方式枚葉洗浄方式である(非特許文献１、２)。
【非特許文献１】「超精密ウェーハ表面制御技術」、（株）サイエンスフォーラム （2000年2月28日発刊  第９章：洗浄技術）
【非特許文献２】「新版シリコンウェーハ表面のクリーン化技術」、（株）リアライズ理工センター（2000年5月28日発刊  第６章：シリコンウェーハの洗浄技術）
【特許文献１】特開２００１−９６２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のバッチ方式の洗浄方式を、そのまま大口径化したシリコンウェーハに適用すると、装置が巨大化し、かつ処理槽の巨大化に伴う使用薬液の増大が必須となり、必然的にコスト問題が発生する。そこで、装置の過剰な巨大化ならびに使用薬液量の低減を考慮した洗浄方法および装置が必要になっている。
【０００５】
さらに、基板の大口径化に伴い、各種加工装置の寸法も巨大化することか避けられないため、クリーンルームの有効活用の観点からは、ウェーハの搬送と洗浄を同時に実施することができる技術が必要になると、本発明者らは考えた。
【０００６】
そこで本発明者らは、例えば、直径約４５０ｍｍに大口径化したシリコンウェーハであっても、装置が過剰に巨大化せず、かつ使用薬液量も口径の割には低減できる洗浄方法および装置を提供することを目的として検討を開始した。
【０００７】
その結果、洗浄槽中におけるシリコンウェーハの移動手段としてスクリューコンベアを用いることで、洗浄槽をコンパクトにでき、かつ使用薬液量も抑制できることが判明した。また、スクリューコンベアを用いる洗浄装置として特開２００１−９６２４５号公報（特許文献１）に記載の装置があることも判明した。
【０００８】
しかし、上記シリコンウェーハの移動手段としてスクリューコンベアを用いる洗浄装置について、大口径化したシリコンウェーハの洗浄試験を行ったところ、さらなる課題があることが判明した。第１の課題は、スクリューコンベア上を移動するシリコンウェーハのエッジ部が、スクリューコンベアと接触することで汚染される場合があることである。第２の課題は、スクリューコンベア上を移動するシリコンウェーハのエッジ部が、スクリューコンベアからの応力により、変質する場合があることである。
【０００９】
そこで本発明の目的は、例えば、直径約４５０ｍｍに大口径化したシリコンウェーハであっても、装置が過剰に巨大化せず、かつ使用薬液量も口径の割には低減でき、洗浄後のシリコンウェーハが汚染や変質を受けにくい、洗浄方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決し本発明の目的を達成するために、本発明者らが種々検討した、スクリューコンベアの構造および材質を工夫することで、洗浄後のシリコンウェーハが汚染や変質を受けにくい洗浄方法および装置を提供できることを見出して本発明を完成させた。
【００１１】
本発明の第１の態様は、洗浄槽と、該洗浄槽内に少なくとも２本のスクリューコンベアが回転自在に装着されており、
被洗浄シリコンウェーハは、スクリューコンベアに形成された螺旋状の溝にスクリューコンベアの本数に相当する個所で接触し、垂直状態に保持された状態で連続的に一端部から他端部に向けてスクリューコンベアの回転にともなって搬送されるシリコンウェーハ洗浄装置であって、
前記螺旋状の溝は、軸に対する垂直断面が２段Ｖ字型の形状を有し、かつ
前記螺旋状の溝の少なくとも表面は、樹脂を主成分とする材料からなることを特徴とするシリコンウェーハ洗浄装置である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、上記本発明の洗浄装置を用いて、
洗浄液中に複数のシリコンウェーハを主表面が隙間を空けて向かい合うように立て、かつ主表面の中心を軸として同一方向に回転しながら、一方の主表面の方向に移動させながら洗浄することを含み、
所定の時間間隔で、新たなシリコンウェーハを前記複数のシリコンウェーハに加え、かつ前記複数のシリコンウェーハから所定位置に移動したシリコンウェーハを排出することを特徴とする、シリコンウェーハの洗浄方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、過剰な装置巨大化ならびに過剰な薬液使用量増大をすることなく、大口径ウェーハを処理でき、かつ洗浄後のシリコンウェーハが汚染や変質を受けにくい洗浄方法および装置を供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の態様であるシリコンウェーハ洗浄装置は、洗浄槽と、該洗浄槽内に少なくとも２本のスクリューコンベアが回転自在に装着されており、シリコンウェーハは、スクリューコンベアに形成された螺旋状の溝にスクリューコンベアの本数に相当する個所で接触し、垂直状態に保持された状態で連続的に一端部から他端部に向けてスクリューコンベアの回転にともなって搬送されるシリコンウェーハ洗浄装置である。そして、この装置は、前記螺旋状の溝は、垂直断面が２段Ｖ字型の形状を有すること、さらには、前記螺旋状の溝の少なくとも表面は、樹脂を主成分とする材料からなることを特徴とする。
【００１５】
本発明のシリコンウェーハ洗浄装置を図１に示す、本発明の洗浄装置の概略断面説明図に基づいて説明する。
【００１６】
洗浄装置１は、洗浄槽１０と洗浄槽１０の底部付近に少なくとも２本のスクリューコンベア２０が回転自在に装着されている。スクリューコンベアの装着本数は、シリコンウェーハＳＷのサイズやスクリューコンベアが有する螺旋状の溝の傾き角等を考慮し、さらに、シリコンウェーハの保持や搬送の安定性等も考慮して適宜決定される。スクリューコンベアの装着本数は、２本、３本、４本または５本とすることができる。複数のスクリューコンベアの少なくとも１本は、洗浄装置外部の駆動手段と連動している。好ましくは同一洗浄槽内のすべてのスクリューコンベアが、洗浄装置外部の駆動手段と連動し、かつ同期されていることである。
【００１７】
洗浄槽１０は、シリコンウェーハ洗浄用の、例えば、高純水、超高純水、あるいは洗浄剤含有液等の洗浄液を保持するためのものである。洗浄槽の材質は、例えば、石英、テフロン類、パイレックスガラス等を挙げることができる。
【００１８】
シリコンウェーハは、スクリューコンベアに形成された螺旋状の溝にスクリューコンベアの本数に相当する個所で接触し、垂直状態に保持された状態で連続的に一端部から他端部に向けてスクリューコンベアの回転にともなって搬送される。スクリューコンベアの配置は、シリコンウェーハが、各スクリューコンベアに過不足なく接触して垂直状態に保持されるように調整される。
【００１９】
本発明のシリコンウェーハ洗浄装置の第1の特徴は、スクリューコンベアの螺旋状の溝の垂直断面の形状が２段Ｖ字型を有することである。前述のように、スクリューコンベア上を移動するシリコンウェーハのエッジ部が、スクリューコンベアと接触することで汚染される場合があるが、それに対して、螺旋状の溝の垂直断面の形状を２段Ｖ字型とすることで、シリコンウェーハのエッジ部とスクリューコンベアとの接触を点接触にすることができ、その結果、汚染を防止できる。
【００２０】
２段Ｖ字型の形状は、図２に示すように、より具体的には内角の角度がθ１であるＶ字１と内角の角度がθ２（但し、θ１＜θ２である）であるＶ字２が、Ｖ字１開口端とＶ字２の下方部分が接続するように重なった形状である。θ１は、例えば、１０〜３０°の範囲、θ２は３５〜８０°の範囲とすることができる。Ｖ字１とＶ字２の接続部の隙間の距離は、Ｖ字１とＶ字２の接続部でシリコンウェーハのエッジ部と接触するように設定することが、シリコンウェーハのエッジ部とスクリューコンベアとの接触を点接触にするという観点から好ましい。
【００２１】
本発明のシリコンウェーハ洗浄装置の第２の特徴は、螺旋状の溝の少なくとも表面は、樹脂を主成分とする材料からなることである。前述のように、スクリューコンベア上を移動するシリコンウェーハのエッジ部が、スクリューコンベアからの応力により、変質する場合があることである。それに対して、螺旋状の溝の少なくとも表面を、樹脂を主成分とする材料で構成することで、スクリューコンベアからの応力を軽減でき、変質を防止できる。樹脂を主成分とする材料は、シリコンウェーハより強度的に弱いものであることができ、また、摩擦抵抗の少ない、滑り性の良好な材料であることが好ましい。そのような材料の例としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ダイフロン（ＴＴＣＦＥ）（テフロン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）等の樹脂を挙げることができる。スクリューコンベアは、芯はＳＵＳ等の材料で構成し、表面に上記樹脂を主成分とする材料をコーティングしたものであることもできる。
【００２２】
本発明の洗浄装置は、洗浄槽の一端部にシリコンウェーハを移動してスクリューコンベア上に搬入するシリコンウェーハ搬入手段および洗浄槽の他端部から洗浄後のシリコンウェーハをスクリューコンベア上から搬出するシリコンウェーハ搬出手段をさらに有することができる。本発明においては、シリコンウェーハ搬入手段およびシリコンウェーハ搬出手段は、図１に示す搬送ロボット３０、３１、３２であることができ、搬送ロボットのストロークは、洗浄槽間の搬送範囲に限定できる。そのため、ロボット機構の単純化も可能である。
【００２３】
本発明の洗浄装置は、薬液循環ポンプをさらに有することができる。本発明の洗浄装置は、上述のように、洗浄槽下部にウェーハ搬送機構であるスクリューコンベアを有し、洗浄槽内をウェーハが自走する方式を採用する。これにより、単純な枚葉洗浄方式では困難であった薬液循環方式が適用可能となる。
【００２４】
本発明の洗浄装置は、超音波発振手段をさらに有することができる。超音波発振手段は、従来から洗浄装置に用いられているものをそのまま使用することができる。
【００２５】
薬液循環ポンプや超音波発振手段を併用することで、槽内の下からの液の流れを生成でき、ウェーハの間の液流を生成できるため、高い洗浄効率での洗浄が可能である。
【００２６】
さらに、本発明の洗浄装置において、槽寸法はウェーハ自走速度にて規定できるため、従来のバッチ方式に比べ槽寸法を縮小することが可能である。
【００２７】
本発明は、シリコンウェーハの洗浄方法（第２の態様）も包含する。本発明のシリコンウェーハの洗浄方法は、上記本発明の洗浄装置を用いて、洗浄液中に複数のシリコンウェーハを主表面が隙間を空けて向かい合うように立て、かつ主表面の中心を軸として同一方向に回転しながら、一方の主表面の方向に移動させながら洗浄することを含む。図３に示すように、被洗浄シリコンウェーハＳＷは、スクリューコンベア２０（この場合は３本）に形成された螺旋状の溝にスクリューコンベアの本数に相当する個所で接触し、垂直状態に保持された状態で連続的に一端部（図中の下）から他端部（図中の上）に向けてスクリューコンベアの回転にともなって搬送される。図３においては、螺旋状の溝の間をひとつ空けて、被洗浄シリコンウェーハＳＷをスクリューコンベア２０に保持しているが、溝の間を空けることなく洗浄することもできるし、２つ以上の間を空けて洗浄することもできる。スクリューコンベア２０の回転数は、スクリューコンベアの螺旋のピッチや被洗浄シリコンウェーハＳＷの洗浄時間を考慮して適宜決定できるが、ウェーハ回転数が、例えば、０．２５ｒｐｍ〜４ｒｐｍの範囲となるように設定することができる。
【００２８】
さらに、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法は、所定の時間間隔で、新たなシリコンウェーハを前記複数のシリコンウェーハに加え、かつ前記複数のシリコンウェーハから所定位置に移動したシリコンウェーハを排出する。前述のように、本発明の洗浄装置は、洗浄槽の一端部にシリコンウェーハを移動してスクリューコンベア上に搬入するシリコンウェーハ搬入手段および洗浄槽の他端部から洗浄後のシリコンウェーハをスクリューコンベア上から搬出するシリコンウェーハ搬出手段をさらに有することができる。従って、本発明の洗浄方法では、この搬入および搬出手段を利用して、複数のシリコンウェーハを連続的に洗浄することができ、かつ複数の洗浄槽を直列に配置して、複数の洗浄槽の間で順次洗浄することもできる。
【００２９】
被洗浄シリコンウェーハＳＷは、シリコンウェーハ以外の半導体からなるものでよく、また、サイズは、φ２００ｍｍ、φ３００ｍｍ、その他、φ４５０ｍｍ等どのような口径のウェーハにも適応可能である。しかし、特に、大型化した、直径４００〜６５０ｍｍの範囲にあるシリコンウェーハの洗浄に、本発明の方法および装置は好適である。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３１】
図１に示す洗浄槽底部付近にシリコンウェーハ搬送用の３本のスクリューコンベアを有するシリコンウェーハ洗浄装置を用いて、φ４５０ｍｍシリコンウェーハを搬送しつつ順次、洗浄した。同時に１０枚のシリコンウェーハを洗浄槽内で洗浄した。
【００３２】
洗浄槽のサイズは、幅５５０ｍｍ×長さ２５０ｍｍ×深さ５５０ｍｍである。洗浄槽に設けたスクリューコンベアの洗浄槽内での長さは２０ｃｍであり、スクリューコンベアの螺旋のピッチは１０ｍｍであり、スクリューコンベアの回転数は５０ｒｐｍである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
シリコンウェーハ製造分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のシリコンウェーハ洗浄装置の概略断面説明図。
【図２】本発明のシリコンウェーハ洗浄装置に設けるスクリューコンベアの螺旋の軸に平行な面の部分断面図。
【図３】本発明のシリコンウェーハ洗浄装置のスクリューコンベアによるシリコンウェーハの搬送の説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１０  洗浄槽
２０  スクリューコンベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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