洗浄方法、洗浄装置
【課題】単位時間当たりに多数のウェハを洗浄できる洗浄方法及び洗浄装置を提供する。
【解決手段】複数枚の半導体基板を一度に洗浄するバッチ方式の洗浄方法であって、複数枚の半導体基板を所定の間隔で保持した状態で搬送する第１の工程と、複数枚の半導体基板の表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向が表面及び裏面に対して平行に配置されたロールブラシで、複数枚の半導体基板を挟持する第２の工程と、表面及び裏面ごとに設けられた複数本のロールブラシを回転させて、複数枚の半導体基板を洗浄する第３の工程と、を備える。
【解決手段】複数枚の半導体基板を一度に洗浄するバッチ方式の洗浄方法であって、複数枚の半導体基板を所定の間隔で保持した状態で搬送する第１の工程と、複数枚の半導体基板の表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向が表面及び裏面に対して平行に配置されたロールブラシで、複数枚の半導体基板を挟持する第２の工程と、表面及び裏面ごとに設けられた複数本のロールブラシを回転させて、複数枚の半導体基板を洗浄する第３の工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体基板の洗浄方法及び洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板（以下、ウェハ）の洗浄には、種々の方法が提案されている。例えば、ブラシを用いた洗浄方法、超音波を用いた洗浄方法、洗浄液をスプレする洗浄方法等がある。これら洗浄方法の中でも、ブラシを用いた洗浄方法のパーティクル除去能力が最も優れている。ここで、ブラシを用いた洗浄方法には、ウェハを一枚ずつ洗浄する枚葉方式と、複数枚のウェハを一度に洗浄するバッチ方式とがある。
【０００３】
一般に、ウェハを一枚ずつ洗浄する枚葉方式のほうが、複数枚のウェハを一度に洗浄するバッチ方式よりもパーティクル除去能力が高い傾向にある。このため、従来のブラシ洗浄装置では、ウェハを一枚ずつ洗浄する枚葉方式を採用したものが主流となっている。
【０００４】
しかしながら、枚葉方式の洗浄装置では、ウェハを一枚ずつ洗浄する上、ウェハの表面及び裏面を片面ずつブラシで洗浄するため単位時間当たりに洗浄できるウェハ枚数が少ない。このため、従来のブラシ洗浄装置には、複数枚のウェハを一度の洗浄するバッチ方式を採用したものがある（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５６２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、枚葉方式を採用した従来のブラシ洗浄装置では、ウェハを一枚ずつ洗浄する上、ウェハの表面、裏面及びベベル部をそれぞれ個別にブラシで洗浄するため単位時間当たりに洗浄できるウェハ枚数が少ないという課題があった。
【０００７】
本発明の実施形態は、単位時間当たりに多数のウェハを洗浄できる洗浄方法及び洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の洗浄方法は、複数枚の半導体基板を一度に洗浄するバッチ方式の洗浄方法であって、複数枚の半導体基板を所定の間隔で保持した状態で搬送する第１の工程と、複数枚の半導体基板の表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向が表面及び裏面に対して平行に配置されたロールブラシで、複数枚の半導体基板を挟持する第２の工程と、表面及び裏面ごとに設けられた複数本のロールブラシを回転させて、複数枚の半導体基板を洗浄する第３の工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る洗浄装置の構成図。
【図２】第１の実施形態に係る搬送機構の構成図。
【図３】第１の実施形態に係るブレードの構成図。
【図４】第１の実施形態に係る洗浄ユニットの構成図。
【図５】第１の実施形態に係る洗浄装置内でのウェハの移動の順序を示す図。
【図６】第１の実施形態に係る洗浄装置のウェハの受け渡しを説明する図。
【図７】第１の実施形態に係る洗浄装置のウェハの洗浄を説明する図。
【図８】第１の実施形態に係る洗浄装置のウェハの受け渡しを説明する図。
【図９】第１の実施形態に係る洗浄装置のウェハの乾燥を説明する図。
【図１０】第２の実施形態に係る洗浄ユニットの構成図。
【図１１】第２の実施形態に係る洗浄装置のウェハの受け渡しを説明する図。
【図１２】第２の実施形態に係る洗浄装置のウェハの洗浄を説明する図。
【図１３】第２の実施形態に係る洗浄装置のウェハの受け渡しを説明する図。
【図１４】その他の実施形態に係る搬送機構の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、各実施形態に係る洗浄装置は、半導体基板Ｗ（以下、ウェハＷと記載する）の各表面及び裏面に、複数本のロールブラシを当接した状態で回転させ、複数枚のウェハＷを一度に洗浄するバッチ方式のブラシ洗浄装置である。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る洗浄装置１（以下、洗浄装置１と記載する）の構成図である。図１（ａ）は、洗浄装置１の平面図である。図１（ｂ）は、洗浄装置１の右側面図である。以下、図１を参照して、洗浄装置１の構成について説明する。
【００１２】
（洗浄装置１の構成）
洗浄装置１は、ロードポート１０、搬送機構２０（ハンドラ）、第１受渡室３０、第２受渡室４０、洗浄室５０、乾燥室６０及び廃液処理室７０を備えている。ロードポート１０は、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard of Mechanical Interface）など、複数枚（通常、２５枚）のウェハＷが収納された容器Ｆの蓋を開閉する。
【００１３】
第１受渡室３０は、ロードポート１０にセットされた容器Ｆと搬送機構２０との間でウェハＷの受け渡しを行うための部屋（空間）である。第２受渡室４０は、洗浄室５０と搬送機構２０との間でウェハＷの受け渡しを行うための部屋（空間）である。搬送機構２０は、第１受渡室３０、第２受渡室４０及び乾燥室６０を移動して、容器Ｆに収納されたウェハＷを洗浄室５０及び乾燥室６０へ搬送する。
【００１４】
洗浄室５０では、搬送機構２０により搬送される複数枚のウェハＷが一括して洗浄される。洗浄室５０で洗浄されたウェハＷは、搬送機構２０により乾燥室６０へ搬送される。乾燥室６０では、洗浄室５０で洗浄されたウェハＷが乾燥される。ウェハＷは、乾燥室６０で乾燥された後、搬送機構２０によりロードポート１０にセットされた容器Ｆ内へ収納される。
【００１５】
図２は、搬送機構２０の構成図である。図２（ａ）は、搬送機構２０の平面図である。図２（ｂ）は、搬送機構２０の側面図である。搬送機構２０は、ウェハＷを保持するための２５枚のブレード２０１と、２５枚のブレード２０１を支持する支持部材と２０２とを備える。支持部材２０２は、駆動機構（図示せず）に連結されており、第１受渡室３０、第２受渡室４０及び乾燥室６０を移動する。なお、ブレード２０１の枚数は、２５枚に限られない。
【００１６】
図３は、ブレード２０１の構成図である。図３（ａ）は、ブレード２０１の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の線分Ｉ−Ｉでの断面図である。以下、図３を参照して、ブレード２０１の構成について説明する。
【００１７】
各ブレード２０１には、ウェハＷを載置するための突起２０１ａ（以下、レストピン２０１ａと記載する）が設けられている。ウェハＷは、このレストピン２０１ａ上に載置される。
【００１８】
図４は、洗浄室５０内に配置された洗浄ユニットの構成図である。図４（ａ）は、洗浄室５０内に配置された洗浄ユニットの平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の線分Ｉ−Ｉでの断面図である。以下、図４を参照して、洗浄ユニットについて説明する。
【００１９】
洗浄室５０内には、一度に洗浄するウェハＷの枚数（２５枚）と同じ数の洗浄ユニットＵ１〜Ｕ２５が設けられている。なお、洗浄ユニットＵ１〜Ｕ２５の構成は同じである。以下では、洗浄ユニットＵ２５の構成について説明し、他の洗浄ユニットＵ１〜Ｕ２４の構成については重複した説明を省略する。
【００２０】
洗浄ユニットＵ２５は、ウェハＷの表面を洗浄するサブユニットＵ２５ａと、ウェハＷの裏面を洗浄するサブユニットＵ２５ｂと、サブユニットＵ２５ａ，Ｕ２５ｂに洗浄液を供給する供給ノズル５０７ａ，５０７ｂ（図示せず）とを備えている。以下、サブユニットＵ２５ａ，Ｕ２５ｂの構成について説明するが、サブユニットＵ２５ａ，Ｕ２５ｂの構成は同じである。以下では、サブユニットＵ２５ａの構成について説明し、Ｕ２５ｂの構成については重複した説明を省略する。
【００２１】
サブユニットＵ２５ａは、ウェハＷの表面を洗浄する複数本のロールブラシ５０１と、ロールブラシ５０１を回転させるモータ５０２，５０３、及びモータ５０２，５０３の動力をロールブラシ５０１へ伝達するウォームホイール５０４及びウォーム５０５をそれぞれ備える。
【００２２】
各ロールブラシ５０１は、筒状に形成されたスポンジ状の多孔質体であるブラシ体５０１ａと、該ブラシ体５０１ａの中心軸に沿ってブラシ体５０１ａ内に挿入された芯体５０１ｂとを備える。ブラシ体５０１ａには、ＰＶＡ（polyvinyl alcohol）やＰＰ（polyvinyl alcohol）等のテフロン系の材料を用いることが好ましい。芯体５０１ｂの一端には、ウォームホイール５０４が取り付けられ、芯体５０１ｂの他端側は、洗浄室５０の筐体に回転可能に保持されている。
【００２３】
また、ブラシ体５０１ａの長さＬは、洗浄対象であるウェハＷの直径Ｄよりも長くなっている。ブラシ体５０１ａは、スポンジ状の多孔質体である。このため、ブラシ体５０１ａは、ウェハＷのベベル（Bevel）の形状に合わせて変形し、ウェハＷのベベルに付着しているパーティクルも効率よく洗浄することができる。
【００２４】
なお、ウェハＷの洗浄に用いるブラシは、スポンジ状の多孔質体に限られない。例えば、ＰＶＡやＰＰ等のテフロン（登録商標）系の材料からなる毛束を上記芯体５０１ｂの外周全面に植設したものを用いてもよい。
【００２５】
ウォームホイール５０４は、モータ５０２，５０３の回転軸にカプラ５０６により連結されたウォーム５０５と螺合している。モータ５０２，５０３の回転軸が回転すると、この回転軸にカプラ５０６により連結されたウォーム５０５が回転する。ウォーム５０５が回転すると、ウォーム５０５に螺合したウォームホイール５０４が回転してロールブラシ５０１が回転する。モータ５０２，５０３の回転軸の回転方向及び回転速度を変更することで、ロールブラシ５０１の回転方向及び回転速度も変更することができる。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、サブユニットＵ２５ａが備える複数本のロールブラシ５０１は、交互にモータ５０２とモータ５０３に駆動されるようになっており、モータ５０２とモータ５０３は、それぞれ独立してロールブラシ５０１を回転させる。つまり、この実施形態では、サブユニットＵ２５ａが備える複数本のロールブラシ５０１の回転方向及び回転速度を、一本おきに変更することが可能となっている。
【００２７】
なお、この実施形態では、ウォームホイール５０４及びウォーム５０５によりモータ５０２，５０３の動力をロールブラシ５０１へ伝達しているが、他の方式を利用してもよい。例えば、モータ５０２，５０３の動力をベルトでロールブラシ５０１へ伝達してもよい。
【００２８】
供給ノズル５０７ａは、サブユニットＵ２５ａの両側に設けられ、洗浄液をロールブラシ５０１及びウェハＷへ供給する。この実施形態では、洗浄液として水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン等を含有するアルカリ水溶液を使用している。洗浄液として、アルカリ水溶液を使用することで、パーティクル及びウェハＷが同電位とるため、除去されたパーティクルがウェハＷへ再付着することを効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、ロールブラシ５０１も同電位となるので、ロールブラシ５０１へのパーティクルの付着も抑制することができる。なお、洗浄液は、除去されたパーティクルがウェハＷへ再付着することを防止できればよく、他の添加剤（例えば、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、等）を含有させた純水を用いてもよい。
【００３０】
なお、洗浄液は、ウェハＷを洗浄している間だけでなく、ロールブラシ５０１が乾燥しない程度に常時、一定量が供給されている。また、供給ノズル５０７ａを設ける代わりに、ロールブラシ５０１の芯体５０１ｂ内に洗浄液を通し、ブラシ体５０１ａから浸み出させることで、洗浄液を供給するようにしてもよい。
【００３１】
乾燥室６０は、搬送機構２０に保持された複数枚のウェハＷ間にＣＤＡ（Clean Dry Air）又は窒素ガス（Ｎ２ Gas）を吹き付けて、複数枚のウェハＷを一度に乾燥させる。廃液処理室７０では、洗浄室５０で使用した洗浄液の中和や、金属イオンの除去等が行われる。
【００３２】
（洗浄装置１の動作）
図５は、洗浄装置１内でのウェハＷの移動の順序を示す図である。図６〜図８は、洗浄室５０におけるウェハＷの受け渡し及び洗浄についての説明図である。図９は、乾燥室６０におけるウェハＷの乾燥についての説明図である。以下、図５〜図９を参照して、洗浄装置１の動作について説明する。なお、図５中の矢印に付帯する番号は、ウェハＷを搬送する順序を表している。
【００３３】
（ウェハＷの取り出し）
オペレータが、ウェハＷが収納された容器Ｆをロードポート１０にセットすると、ロードポート１０により容器Ｆの蓋が開く。搬送機構２０は、容器Ｆ内のウェハＷの下側に、ブレード２０１を挿入した後、所定の高さまでブレード２０１を持ち上げてウェハＷをブレード２０１のレストピン２０１ａ上に載置する。次に、搬送機構２０は、ウェハＷを容器Ｆから取り出す。搬送機構２０は、１８０度反転した後、第２受渡室４０へ移動する。搬送機構２０は、第２受渡室４０へ移動すると洗浄室５０へウェハＷを受け渡す。
【００３４】
（洗浄室５０へのウェハＷの受け渡し）
図６（ａ）は、搬送機構２０から洗浄室５０へのウェハＷの受け渡しの説明図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部拡大図である。図６に示すように、ウェハＷを搬送機構２０から洗浄室５０へ受け渡す際は、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させる。
【００３５】
次に、搬送機構２０は、回転するローラブラシ５０１間にウェハＷの先端を挿入する。該ウェハＷの先端は、回転するロールブラシ５０１により挟持される。ロールブラシ５０１がさらに回転すると、ウェハＷは、ロールブラシ５０１との摩擦により洗浄室５０の中央へと移動する。また、供給ノズル５０７ａ，５０７ｂからは、所定の流量の洗浄液が供給される。
【００３６】
（洗浄室５０におけるウェハＷの洗浄）
図７（ａ）は、洗浄室５０におけるウェハＷの洗浄の説明図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の一部拡大図である。ウェハＷが洗浄室５０の略中央まで移動すると、図７に示すように、各サブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａ及びＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を一本おきに矢印αの方向（反時計方向）と矢印βの方向（時計方向）とへ回転させてウェハＷを洗浄する。一本おきに異なる方向に回転させることで、矢印αの方向（反時計方向）に回転するロールブラシ５０１との摩擦力と矢印βの方向（時計方向）に回転するロールブラシ５０１との摩擦力とが打ち消しあうため、ウェハＷの位置は、略同じ位置で洗浄される。
【００３７】
なお、ウェハＷは、ロールブラシ５０１による洗浄面を変更しながら洗浄することが好ましい。具体的には、以下のステップ１とステップ２を交互に繰り返してウェハＷの全面をロールブラシ５０１により洗浄する。
ステップ１：各サブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａ及びＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を一本おきに異なる方向へ回転させてウェハＷを洗浄する。
ステップ２：ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａが備えるロールブラシ５０１を反時計方向に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を時計方向に回転させて、ロールブラシ５０１による洗浄面を変更する。
【００３８】
（搬送機構２０へのウェハＷの受け渡し）
図８（ａ）は、洗浄室５０から搬送機構２０へのウェハＷの受け渡しの説明図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部拡大図である。図８に示すように、ウェハＷを洗浄室５０から搬送機構２０へ受け渡す際は、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させる。ウェハＷは、ロールブラシ５０１との摩擦により洗浄室５０の中央から左方向へ移動し、搬送機構２０のブレード２０１のレストピン２０１ａ上に載置される。
【００３９】
（ウェハＷの乾燥）
図９は、乾燥室６０におけるウェハＷの乾燥についての説明図である。図９（ａ）は、乾燥室６０内での搬送機構２０の左側面図である。図９（ｂ）は、乾燥室６０内での搬送機構２０の正面図である。なお、図９（ｂ）の矢印βは、ＣＤＡ又は窒素ガスの吹付方向を示している。
【００４０】
洗浄室５０から搬送機構２０へウェハＷが受け渡されると、搬送機構２０は、第２受渡室４０から乾燥室６０へ移動する。乾燥室６０では、搬送機構２０のブレード２０１のレストピン２０１ａ上に載置された各ウェハＷへＣＤＡ又は窒素ガスが一定時間吹き付けられる。このＣＤＡ又は窒素ガスの吹付によりウェハＷは乾燥する。また、ウェハＷは、レストピン２０１ａ上に載置されているので、ウェハＷの裏面も乾燥する。
【００４１】
（ウェハＷの収容）
ウェハＷの乾燥後、搬送機構２０は、乾燥室６０から第１受渡室３０へ移動する。搬送機構２０は、容器ＦからウェハＷを取り出した際とは、逆の手順でブレード２０１に載置されたウェハＷを容器Ｆ内へ収容する。その後、ロードポート１０により容器Ｆの蓋が閉じられ、ウェハＷの洗浄が完了する。
【００４２】
以上のように、第１の実施形態に係る洗浄装置１は、２５枚のウェハＷを搬送機構２０で一度に搬送し、ウェハＷの表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向がウェハＷの表面及び裏面に対して平行に配置されたロールブラシにより、２５枚のウェハＷを一度に洗浄するように構成されている。さらに、搬送機構２０と洗浄室５０との間、及び搬送機構２０と乾燥室６０との間で、ウェハＷを受け渡しするための搬送機構が必要ない。このため、ウェハＷの受け渡しに必要な時間が大幅に短縮される。結果、ウェハＷの洗浄に必要なＴＡＴ（Turn Around Time）を効果的に短縮することができ、洗浄装置１の単位時間当たりの処理枚数（スループット）が向上する。
【００４３】
また、洗浄液として、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン等を含有するアルカリ水溶液を使用している。このため、ウェハＷから除去されたパーティクルがウェハＷに再付着することを効果的に抑制することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る洗浄装置２（以下、洗浄装置２と記載する）の洗浄室５０Ａ内に配置された洗浄ユニットＵＡ１〜ＵＡ２５の構成図である。図１０（ａ）は、洗浄室５０Ａ内に配置された洗浄ユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ｂの平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の線分Ｉ−Ｉでの断面図である。
【００４５】
以下、図１０を参照して、洗浄室５０Ａ内に配置された洗浄ユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ｂの構成について説明する。なお、洗浄装置２が備える洗浄室５０Ａ以外の構成については、図１〜図３を参照して説明した洗浄装置１の構成と同じであるため、重複した説明を省略する。また、図１〜図３を参照して説明した洗浄装置１の構成と同一の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４６】
（洗浄室５０Ａ内の構成）
洗浄室５０Ａ内には、一度に洗浄するウェハＷの枚数（２５枚）と同じ数の洗浄ユニットＵＡ１〜ＵＡ２５と、ウェハＷを回転させる２つの回転機構５０８とが設けられている。なお、洗浄ユニットＵＡ１〜ＵＡ２５の構成は同じである。以下では、洗浄ユニットＵＡ２５の構成について説明し、他の洗浄ユニットＵＡ１〜ＵＡ２４の構成については重複した説明を省略する。
【００４７】
洗浄ユニットＵＡ２５は、ウェハＷの表面を洗浄するサブユニットＵＡ２５ａと、ウェハＷの裏面を洗浄するサブユニットＵＡ２５ｂと、サブユニットＵＡ２５ａ，ＵＡ２５ｂに洗浄液を供給する供給ノズル５０７ａ，５０７ｂ（図示せず）とを備えている。以下、サブユニットＵＡ２５ａ，ＵＡ２５ｂの構成について説明するが、サブユニットＵＡ２５ａ，ＵＡ２５ｂの構成は同じである。以下では、サブユニットＵＡ２５ａの構成について説明し、ＵＡ２５ｂの構成については重複した説明を省略する。
【００４８】
サブユニットＵＡ２５ａは、ウェハＷの表面を洗浄する複数本のロールブラシ５０１と、ロールブラシ５０１を回転させるモータ５０２と、モータ５０２の動力をロールブラシ５０１へ伝達するウォームホイール５０４及びウォーム５０５とをそれぞれ備える。
【００４９】
各ロールブラシ５０１の一端は、ウォームホイール５０４が取り付けられている。また、各ロールブラシ５０１の他端側は、洗浄室５０の筐体に回転可能に保持されている。各ロールブラシ５０１は、ウォームホイール５０４及びウォーム５０５を介して伝達されるモータ５０２の動力により回転する。
【００５０】
回転機構５０８は、モータ（図示せず）に接続された回転軸５０８ａと、この回転軸５０８ａに取り付けられた２５個の回転体５０８ｂとを備える。各回転体５０８ｂは、回転軸５０８ａの回転とともに回転する。また、各回転体５０８ｂの外周面には、ＰＶＡ（polyvinyl alcohol）やＰＰ（polyvinyl alcohol）等のテフロン系材料を材質とするスポンジ状の多孔質体が取り付けられており、この多孔質体によりウェハＷのベベルが洗浄される。
【００５１】
（洗浄室５０ＡへのウェハＷの受け渡し）
図１１（ａ）は、搬送機構２０から洗浄室５０ＡへのウェハＷの受け渡しの説明図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の一部拡大図である。図１１に示すように、ウェハＷを搬送機構２０から洗浄室５０Ａへ受け渡す際は、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵＡ１ｂ〜ＵＡ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させる。
【００５２】
次に、搬送機構２０は、回転するローラブラシ５０１間にウェハＷの先端を挿入する。該ウェハＷの先端は、回転するロールブラシ５０１により挟持される。ロールブラシ５０１がさらに回転すると、ウェハＷは、ロールブラシ５０１との摩擦により、図１１の右方向へ移動する。また、供給ノズル５０７ａ，５０７ｂからは、所定の流量で洗浄液が供給されるともに回転機構５０８の回転軸５０８ａがモータ（図示せず）により回転させられる。
【００５３】
（洗浄室５０ＡにおけるウェハＷの洗浄）
図１２（ａ）は、洗浄室５０ＡにおけるウェハＷの洗浄の説明図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の一部拡大図である。ロールブラシ５０１の回転により、ウェハＷが回転体５０８ｂと当接する位置まで移動する。すると、ウェハＷは、回転体５０８ｂとの摩擦により回転する。この実施形態では、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵＡ１ｂ〜ＵＡ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させた状態で所定の時間（例えば、５分間）洗浄が行われる。
【００５４】
（搬送機構２０へのウェハＷの受け渡し）
図１３（ａ）は、洗浄室５０Ａから搬送機構２０へのウェハＷの受け渡しの説明図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の一部拡大図である。図１３に示すように、ウェハＷを洗浄室５０Ａから搬送機構２０へ受け渡す際は、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵＡ１ｂ〜ＵＡ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させる。ウェハＷは、ロールブラシ５０１との摩擦により図１２の左方向へ移動し、搬送機構２０のブレード２０１のレストピン２０１ａ上に載置される。
【００５５】
なお、その他の動作については、図５〜図９を参照して説明した洗浄装置１の動作と同じであるため重複した説明を省略する。以上のように、洗浄装置２は、洗浄対象であるウェハＷのベベルを洗浄する回転機構５０８を備えているので、ウェハＷのベベルに付着したパーティクルをより効果的に洗浄することができる。その他の効果は、洗浄装置１の効果と同じである。
【実施例】
【００５６】
発明者らは、洗浄液としてアルカリ水溶液を使用した場合の洗浄性能について調べた。具体的には、純水にコリンを０．０１ｗｔ％含有させた混合液を洗浄液とした場合（実施例）と、純水のみを洗浄液とした場合（比較例）とについて、洗浄前と洗浄後のパーティクル数を調べた。ウェハは、直径３００ｍｍのシリコンベアウェハを使用した。なお、洗浄液以外の洗浄条件は同じである。
【００５７】
表１に実施例と比較例の結果を示す。なお、パーティクルは、半導体デバイスが形成されるウェハ表面のみ計測した。
【表１】
【００５８】
表１の結果からは、洗浄液として、アルカリ水溶液を使用したほうが洗浄前後のパーティクルの増加数が非常に少なく、良好な結果を得られることがわかる。なお、表１の結果では、洗浄後のパーティクル数が洗浄前のパーティクル数よりも増加している。これは、パーティクルのほとんど付着していない清浄度の高いウェハを使用したことに起因する。また、洗浄後にパーティクル数が増加するのは、ブラシに付着したパーティクルがウェハに再付着することが原因である。以上のことから、洗浄液として、アルカリ水溶液を使用した場合、ブラシに付着したパーティクルがウェハに再付着することを非常に効果的に抑制できることがわかる。
【００５９】
（その他の実施形態）
以上のように、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を変更しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形が、発明の範囲や要旨に含まれるのと同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００６０】
例えば、第１，第２の実施形態に係る洗浄装置１，２では、２５枚のウェハＷを一度の洗浄する実施形態について説明した。これは、半導体デバイスの製造において、通常、２５枚のウェハＷを１Ｌｏｔとして処理することに対応したものである。しかしながら、実際の洗浄においては、必ずしも、２５枚のウェハＷを一度に洗浄する必要ない。例えば、２５枚のウェハＷを複数枚ずつ（１３枚と１２枚）に分割して洗浄するようにしてもよい。また、複数のロードポートを備え、複数ロット（例えば、５０枚）のウェハＷを一度に洗浄するようにしてもよい。
【００６１】
また、図１４に示すように、搬送機構２０を縦方向に伸縮可能に構成し、図１４（ａ）の状態で容器ＦとのウェハＷの受け渡しを行い、図１４（ｂ）の状態、すなわち、搬送機構２０を縦方向に伸長した状態で洗浄室５０もしくは洗浄室５０ＡとウェハＷの受け渡しを行うようにしてもよい。この伸縮には、エアシリンダやボールねじ等を用いればよい。このように構成すれば、ウェハＷ間のクリアランス（隙間）を広げた状態でウェハＷを洗浄することができるため、洗浄ユニットのレイアウト（配置）に余裕が生じる。
【符号の説明】
【００６２】
１〜３…洗浄装置、１０…ロードポート、２０…搬送機構、３０…第１受渡室、４０…第２受渡室、５０…洗浄室、６０…乾燥室、７０…廃液処理室、２０１…ブレード、２０１ａ…突起（レストピン）、２０２…支持部材、５０１…ロールブラシ、５０１ａ…ブラシ体、５０１ｂ…芯体、５０２，５０３…モータ、５０４…ウォームホイール、５０５…ウォーム、５０６…カプラ、５０７ａ，５０７ｂ…供給ノズル、５０８…回転機構、５０８ａ…回転軸、５０８ｂ…回転体、Ｆ…容器、Ｕ１〜Ｕ２５，ＵＡ１〜ＵＡ２５…洗浄ユニット、Ｗ…半導体基板（ウェハ）。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体基板の洗浄方法及び洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板（以下、ウェハ）の洗浄には、種々の方法が提案されている。例えば、ブラシを用いた洗浄方法、超音波を用いた洗浄方法、洗浄液をスプレする洗浄方法等がある。これら洗浄方法の中でも、ブラシを用いた洗浄方法のパーティクル除去能力が最も優れている。ここで、ブラシを用いた洗浄方法には、ウェハを一枚ずつ洗浄する枚葉方式と、複数枚のウェハを一度に洗浄するバッチ方式とがある。
【０００３】
一般に、ウェハを一枚ずつ洗浄する枚葉方式のほうが、複数枚のウェハを一度に洗浄するバッチ方式よりもパーティクル除去能力が高い傾向にある。このため、従来のブラシ洗浄装置では、ウェハを一枚ずつ洗浄する枚葉方式を採用したものが主流となっている。
【０００４】
しかしながら、枚葉方式の洗浄装置では、ウェハを一枚ずつ洗浄する上、ウェハの表面及び裏面を片面ずつブラシで洗浄するため単位時間当たりに洗浄できるウェハ枚数が少ない。このため、従来のブラシ洗浄装置には、複数枚のウェハを一度の洗浄するバッチ方式を採用したものがある（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５６２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、枚葉方式を採用した従来のブラシ洗浄装置では、ウェハを一枚ずつ洗浄する上、ウェハの表面、裏面及びベベル部をそれぞれ個別にブラシで洗浄するため単位時間当たりに洗浄できるウェハ枚数が少ないという課題があった。
【０００７】
本発明の実施形態は、単位時間当たりに多数のウェハを洗浄できる洗浄方法及び洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の洗浄方法は、複数枚の半導体基板を一度に洗浄するバッチ方式の洗浄方法であって、複数枚の半導体基板を所定の間隔で保持した状態で搬送する第１の工程と、複数枚の半導体基板の表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向が表面及び裏面に対して平行に配置されたロールブラシで、複数枚の半導体基板を挟持する第２の工程と、表面及び裏面ごとに設けられた複数本のロールブラシを回転させて、複数枚の半導体基板を洗浄する第３の工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る洗浄装置の構成図。
【図２】第１の実施形態に係る搬送機構の構成図。
【図３】第１の実施形態に係るブレードの構成図。
【図４】第１の実施形態に係る洗浄ユニットの構成図。
【図５】第１の実施形態に係る洗浄装置内でのウェハの移動の順序を示す図。
【図６】第１の実施形態に係る洗浄装置のウェハの受け渡しを説明する図。
【図７】第１の実施形態に係る洗浄装置のウェハの洗浄を説明する図。
【図８】第１の実施形態に係る洗浄装置のウェハの受け渡しを説明する図。
【図９】第１の実施形態に係る洗浄装置のウェハの乾燥を説明する図。
【図１０】第２の実施形態に係る洗浄ユニットの構成図。
【図１１】第２の実施形態に係る洗浄装置のウェハの受け渡しを説明する図。
【図１２】第２の実施形態に係る洗浄装置のウェハの洗浄を説明する図。
【図１３】第２の実施形態に係る洗浄装置のウェハの受け渡しを説明する図。
【図１４】その他の実施形態に係る搬送機構の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、各実施形態に係る洗浄装置は、半導体基板Ｗ（以下、ウェハＷと記載する）の各表面及び裏面に、複数本のロールブラシを当接した状態で回転させ、複数枚のウェハＷを一度に洗浄するバッチ方式のブラシ洗浄装置である。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る洗浄装置１（以下、洗浄装置１と記載する）の構成図である。図１（ａ）は、洗浄装置１の平面図である。図１（ｂ）は、洗浄装置１の右側面図である。以下、図１を参照して、洗浄装置１の構成について説明する。
【００１２】
（洗浄装置１の構成）
洗浄装置１は、ロードポート１０、搬送機構２０（ハンドラ）、第１受渡室３０、第２受渡室４０、洗浄室５０、乾燥室６０及び廃液処理室７０を備えている。ロードポート１０は、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard of Mechanical Interface）など、複数枚（通常、２５枚）のウェハＷが収納された容器Ｆの蓋を開閉する。
【００１３】
第１受渡室３０は、ロードポート１０にセットされた容器Ｆと搬送機構２０との間でウェハＷの受け渡しを行うための部屋（空間）である。第２受渡室４０は、洗浄室５０と搬送機構２０との間でウェハＷの受け渡しを行うための部屋（空間）である。搬送機構２０は、第１受渡室３０、第２受渡室４０及び乾燥室６０を移動して、容器Ｆに収納されたウェハＷを洗浄室５０及び乾燥室６０へ搬送する。
【００１４】
洗浄室５０では、搬送機構２０により搬送される複数枚のウェハＷが一括して洗浄される。洗浄室５０で洗浄されたウェハＷは、搬送機構２０により乾燥室６０へ搬送される。乾燥室６０では、洗浄室５０で洗浄されたウェハＷが乾燥される。ウェハＷは、乾燥室６０で乾燥された後、搬送機構２０によりロードポート１０にセットされた容器Ｆ内へ収納される。
【００１５】
図２は、搬送機構２０の構成図である。図２（ａ）は、搬送機構２０の平面図である。図２（ｂ）は、搬送機構２０の側面図である。搬送機構２０は、ウェハＷを保持するための２５枚のブレード２０１と、２５枚のブレード２０１を支持する支持部材と２０２とを備える。支持部材２０２は、駆動機構（図示せず）に連結されており、第１受渡室３０、第２受渡室４０及び乾燥室６０を移動する。なお、ブレード２０１の枚数は、２５枚に限られない。
【００１６】
図３は、ブレード２０１の構成図である。図３（ａ）は、ブレード２０１の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の線分Ｉ−Ｉでの断面図である。以下、図３を参照して、ブレード２０１の構成について説明する。
【００１７】
各ブレード２０１には、ウェハＷを載置するための突起２０１ａ（以下、レストピン２０１ａと記載する）が設けられている。ウェハＷは、このレストピン２０１ａ上に載置される。
【００１８】
図４は、洗浄室５０内に配置された洗浄ユニットの構成図である。図４（ａ）は、洗浄室５０内に配置された洗浄ユニットの平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の線分Ｉ−Ｉでの断面図である。以下、図４を参照して、洗浄ユニットについて説明する。
【００１９】
洗浄室５０内には、一度に洗浄するウェハＷの枚数（２５枚）と同じ数の洗浄ユニットＵ１〜Ｕ２５が設けられている。なお、洗浄ユニットＵ１〜Ｕ２５の構成は同じである。以下では、洗浄ユニットＵ２５の構成について説明し、他の洗浄ユニットＵ１〜Ｕ２４の構成については重複した説明を省略する。
【００２０】
洗浄ユニットＵ２５は、ウェハＷの表面を洗浄するサブユニットＵ２５ａと、ウェハＷの裏面を洗浄するサブユニットＵ２５ｂと、サブユニットＵ２５ａ，Ｕ２５ｂに洗浄液を供給する供給ノズル５０７ａ，５０７ｂ（図示せず）とを備えている。以下、サブユニットＵ２５ａ，Ｕ２５ｂの構成について説明するが、サブユニットＵ２５ａ，Ｕ２５ｂの構成は同じである。以下では、サブユニットＵ２５ａの構成について説明し、Ｕ２５ｂの構成については重複した説明を省略する。
【００２１】
サブユニットＵ２５ａは、ウェハＷの表面を洗浄する複数本のロールブラシ５０１と、ロールブラシ５０１を回転させるモータ５０２，５０３、及びモータ５０２，５０３の動力をロールブラシ５０１へ伝達するウォームホイール５０４及びウォーム５０５をそれぞれ備える。
【００２２】
各ロールブラシ５０１は、筒状に形成されたスポンジ状の多孔質体であるブラシ体５０１ａと、該ブラシ体５０１ａの中心軸に沿ってブラシ体５０１ａ内に挿入された芯体５０１ｂとを備える。ブラシ体５０１ａには、ＰＶＡ（polyvinyl alcohol）やＰＰ（polyvinyl alcohol）等のテフロン系の材料を用いることが好ましい。芯体５０１ｂの一端には、ウォームホイール５０４が取り付けられ、芯体５０１ｂの他端側は、洗浄室５０の筐体に回転可能に保持されている。
【００２３】
また、ブラシ体５０１ａの長さＬは、洗浄対象であるウェハＷの直径Ｄよりも長くなっている。ブラシ体５０１ａは、スポンジ状の多孔質体である。このため、ブラシ体５０１ａは、ウェハＷのベベル（Bevel）の形状に合わせて変形し、ウェハＷのベベルに付着しているパーティクルも効率よく洗浄することができる。
【００２４】
なお、ウェハＷの洗浄に用いるブラシは、スポンジ状の多孔質体に限られない。例えば、ＰＶＡやＰＰ等のテフロン（登録商標）系の材料からなる毛束を上記芯体５０１ｂの外周全面に植設したものを用いてもよい。
【００２５】
ウォームホイール５０４は、モータ５０２，５０３の回転軸にカプラ５０６により連結されたウォーム５０５と螺合している。モータ５０２，５０３の回転軸が回転すると、この回転軸にカプラ５０６により連結されたウォーム５０５が回転する。ウォーム５０５が回転すると、ウォーム５０５に螺合したウォームホイール５０４が回転してロールブラシ５０１が回転する。モータ５０２，５０３の回転軸の回転方向及び回転速度を変更することで、ロールブラシ５０１の回転方向及び回転速度も変更することができる。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、サブユニットＵ２５ａが備える複数本のロールブラシ５０１は、交互にモータ５０２とモータ５０３に駆動されるようになっており、モータ５０２とモータ５０３は、それぞれ独立してロールブラシ５０１を回転させる。つまり、この実施形態では、サブユニットＵ２５ａが備える複数本のロールブラシ５０１の回転方向及び回転速度を、一本おきに変更することが可能となっている。
【００２７】
なお、この実施形態では、ウォームホイール５０４及びウォーム５０５によりモータ５０２，５０３の動力をロールブラシ５０１へ伝達しているが、他の方式を利用してもよい。例えば、モータ５０２，５０３の動力をベルトでロールブラシ５０１へ伝達してもよい。
【００２８】
供給ノズル５０７ａは、サブユニットＵ２５ａの両側に設けられ、洗浄液をロールブラシ５０１及びウェハＷへ供給する。この実施形態では、洗浄液として水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン等を含有するアルカリ水溶液を使用している。洗浄液として、アルカリ水溶液を使用することで、パーティクル及びウェハＷが同電位とるため、除去されたパーティクルがウェハＷへ再付着することを効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、ロールブラシ５０１も同電位となるので、ロールブラシ５０１へのパーティクルの付着も抑制することができる。なお、洗浄液は、除去されたパーティクルがウェハＷへ再付着することを防止できればよく、他の添加剤（例えば、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、等）を含有させた純水を用いてもよい。
【００３０】
なお、洗浄液は、ウェハＷを洗浄している間だけでなく、ロールブラシ５０１が乾燥しない程度に常時、一定量が供給されている。また、供給ノズル５０７ａを設ける代わりに、ロールブラシ５０１の芯体５０１ｂ内に洗浄液を通し、ブラシ体５０１ａから浸み出させることで、洗浄液を供給するようにしてもよい。
【００３１】
乾燥室６０は、搬送機構２０に保持された複数枚のウェハＷ間にＣＤＡ（Clean Dry Air）又は窒素ガス（Ｎ２ Gas）を吹き付けて、複数枚のウェハＷを一度に乾燥させる。廃液処理室７０では、洗浄室５０で使用した洗浄液の中和や、金属イオンの除去等が行われる。
【００３２】
（洗浄装置１の動作）
図５は、洗浄装置１内でのウェハＷの移動の順序を示す図である。図６〜図８は、洗浄室５０におけるウェハＷの受け渡し及び洗浄についての説明図である。図９は、乾燥室６０におけるウェハＷの乾燥についての説明図である。以下、図５〜図９を参照して、洗浄装置１の動作について説明する。なお、図５中の矢印に付帯する番号は、ウェハＷを搬送する順序を表している。
【００３３】
（ウェハＷの取り出し）
オペレータが、ウェハＷが収納された容器Ｆをロードポート１０にセットすると、ロードポート１０により容器Ｆの蓋が開く。搬送機構２０は、容器Ｆ内のウェハＷの下側に、ブレード２０１を挿入した後、所定の高さまでブレード２０１を持ち上げてウェハＷをブレード２０１のレストピン２０１ａ上に載置する。次に、搬送機構２０は、ウェハＷを容器Ｆから取り出す。搬送機構２０は、１８０度反転した後、第２受渡室４０へ移動する。搬送機構２０は、第２受渡室４０へ移動すると洗浄室５０へウェハＷを受け渡す。
【００３４】
（洗浄室５０へのウェハＷの受け渡し）
図６（ａ）は、搬送機構２０から洗浄室５０へのウェハＷの受け渡しの説明図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部拡大図である。図６に示すように、ウェハＷを搬送機構２０から洗浄室５０へ受け渡す際は、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させる。
【００３５】
次に、搬送機構２０は、回転するローラブラシ５０１間にウェハＷの先端を挿入する。該ウェハＷの先端は、回転するロールブラシ５０１により挟持される。ロールブラシ５０１がさらに回転すると、ウェハＷは、ロールブラシ５０１との摩擦により洗浄室５０の中央へと移動する。また、供給ノズル５０７ａ，５０７ｂからは、所定の流量の洗浄液が供給される。
【００３６】
（洗浄室５０におけるウェハＷの洗浄）
図７（ａ）は、洗浄室５０におけるウェハＷの洗浄の説明図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の一部拡大図である。ウェハＷが洗浄室５０の略中央まで移動すると、図７に示すように、各サブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａ及びＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を一本おきに矢印αの方向（反時計方向）と矢印βの方向（時計方向）とへ回転させてウェハＷを洗浄する。一本おきに異なる方向に回転させることで、矢印αの方向（反時計方向）に回転するロールブラシ５０１との摩擦力と矢印βの方向（時計方向）に回転するロールブラシ５０１との摩擦力とが打ち消しあうため、ウェハＷの位置は、略同じ位置で洗浄される。
【００３７】
なお、ウェハＷは、ロールブラシ５０１による洗浄面を変更しながら洗浄することが好ましい。具体的には、以下のステップ１とステップ２を交互に繰り返してウェハＷの全面をロールブラシ５０１により洗浄する。
ステップ１：各サブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａ及びＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を一本おきに異なる方向へ回転させてウェハＷを洗浄する。
ステップ２：ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａが備えるロールブラシ５０１を反時計方向に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を時計方向に回転させて、ロールブラシ５０１による洗浄面を変更する。
【００３８】
（搬送機構２０へのウェハＷの受け渡し）
図８（ａ）は、洗浄室５０から搬送機構２０へのウェハＷの受け渡しの説明図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部拡大図である。図８に示すように、ウェハＷを洗浄室５０から搬送機構２０へ受け渡す際は、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵ１ａ〜Ｕ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵ１ｂ〜Ｕ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させる。ウェハＷは、ロールブラシ５０１との摩擦により洗浄室５０の中央から左方向へ移動し、搬送機構２０のブレード２０１のレストピン２０１ａ上に載置される。
【００３９】
（ウェハＷの乾燥）
図９は、乾燥室６０におけるウェハＷの乾燥についての説明図である。図９（ａ）は、乾燥室６０内での搬送機構２０の左側面図である。図９（ｂ）は、乾燥室６０内での搬送機構２０の正面図である。なお、図９（ｂ）の矢印βは、ＣＤＡ又は窒素ガスの吹付方向を示している。
【００４０】
洗浄室５０から搬送機構２０へウェハＷが受け渡されると、搬送機構２０は、第２受渡室４０から乾燥室６０へ移動する。乾燥室６０では、搬送機構２０のブレード２０１のレストピン２０１ａ上に載置された各ウェハＷへＣＤＡ又は窒素ガスが一定時間吹き付けられる。このＣＤＡ又は窒素ガスの吹付によりウェハＷは乾燥する。また、ウェハＷは、レストピン２０１ａ上に載置されているので、ウェハＷの裏面も乾燥する。
【００４１】
（ウェハＷの収容）
ウェハＷの乾燥後、搬送機構２０は、乾燥室６０から第１受渡室３０へ移動する。搬送機構２０は、容器ＦからウェハＷを取り出した際とは、逆の手順でブレード２０１に載置されたウェハＷを容器Ｆ内へ収容する。その後、ロードポート１０により容器Ｆの蓋が閉じられ、ウェハＷの洗浄が完了する。
【００４２】
以上のように、第１の実施形態に係る洗浄装置１は、２５枚のウェハＷを搬送機構２０で一度に搬送し、ウェハＷの表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向がウェハＷの表面及び裏面に対して平行に配置されたロールブラシにより、２５枚のウェハＷを一度に洗浄するように構成されている。さらに、搬送機構２０と洗浄室５０との間、及び搬送機構２０と乾燥室６０との間で、ウェハＷを受け渡しするための搬送機構が必要ない。このため、ウェハＷの受け渡しに必要な時間が大幅に短縮される。結果、ウェハＷの洗浄に必要なＴＡＴ（Turn Around Time）を効果的に短縮することができ、洗浄装置１の単位時間当たりの処理枚数（スループット）が向上する。
【００４３】
また、洗浄液として、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン等を含有するアルカリ水溶液を使用している。このため、ウェハＷから除去されたパーティクルがウェハＷに再付着することを効果的に抑制することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る洗浄装置２（以下、洗浄装置２と記載する）の洗浄室５０Ａ内に配置された洗浄ユニットＵＡ１〜ＵＡ２５の構成図である。図１０（ａ）は、洗浄室５０Ａ内に配置された洗浄ユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ｂの平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の線分Ｉ−Ｉでの断面図である。
【００４５】
以下、図１０を参照して、洗浄室５０Ａ内に配置された洗浄ユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ｂの構成について説明する。なお、洗浄装置２が備える洗浄室５０Ａ以外の構成については、図１〜図３を参照して説明した洗浄装置１の構成と同じであるため、重複した説明を省略する。また、図１〜図３を参照して説明した洗浄装置１の構成と同一の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４６】
（洗浄室５０Ａ内の構成）
洗浄室５０Ａ内には、一度に洗浄するウェハＷの枚数（２５枚）と同じ数の洗浄ユニットＵＡ１〜ＵＡ２５と、ウェハＷを回転させる２つの回転機構５０８とが設けられている。なお、洗浄ユニットＵＡ１〜ＵＡ２５の構成は同じである。以下では、洗浄ユニットＵＡ２５の構成について説明し、他の洗浄ユニットＵＡ１〜ＵＡ２４の構成については重複した説明を省略する。
【００４７】
洗浄ユニットＵＡ２５は、ウェハＷの表面を洗浄するサブユニットＵＡ２５ａと、ウェハＷの裏面を洗浄するサブユニットＵＡ２５ｂと、サブユニットＵＡ２５ａ，ＵＡ２５ｂに洗浄液を供給する供給ノズル５０７ａ，５０７ｂ（図示せず）とを備えている。以下、サブユニットＵＡ２５ａ，ＵＡ２５ｂの構成について説明するが、サブユニットＵＡ２５ａ，ＵＡ２５ｂの構成は同じである。以下では、サブユニットＵＡ２５ａの構成について説明し、ＵＡ２５ｂの構成については重複した説明を省略する。
【００４８】
サブユニットＵＡ２５ａは、ウェハＷの表面を洗浄する複数本のロールブラシ５０１と、ロールブラシ５０１を回転させるモータ５０２と、モータ５０２の動力をロールブラシ５０１へ伝達するウォームホイール５０４及びウォーム５０５とをそれぞれ備える。
【００４９】
各ロールブラシ５０１の一端は、ウォームホイール５０４が取り付けられている。また、各ロールブラシ５０１の他端側は、洗浄室５０の筐体に回転可能に保持されている。各ロールブラシ５０１は、ウォームホイール５０４及びウォーム５０５を介して伝達されるモータ５０２の動力により回転する。
【００５０】
回転機構５０８は、モータ（図示せず）に接続された回転軸５０８ａと、この回転軸５０８ａに取り付けられた２５個の回転体５０８ｂとを備える。各回転体５０８ｂは、回転軸５０８ａの回転とともに回転する。また、各回転体５０８ｂの外周面には、ＰＶＡ（polyvinyl alcohol）やＰＰ（polyvinyl alcohol）等のテフロン系材料を材質とするスポンジ状の多孔質体が取り付けられており、この多孔質体によりウェハＷのベベルが洗浄される。
【００５１】
（洗浄室５０ＡへのウェハＷの受け渡し）
図１１（ａ）は、搬送機構２０から洗浄室５０ＡへのウェハＷの受け渡しの説明図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の一部拡大図である。図１１に示すように、ウェハＷを搬送機構２０から洗浄室５０Ａへ受け渡す際は、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵＡ１ｂ〜ＵＡ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させる。
【００５２】
次に、搬送機構２０は、回転するローラブラシ５０１間にウェハＷの先端を挿入する。該ウェハＷの先端は、回転するロールブラシ５０１により挟持される。ロールブラシ５０１がさらに回転すると、ウェハＷは、ロールブラシ５０１との摩擦により、図１１の右方向へ移動する。また、供給ノズル５０７ａ，５０７ｂからは、所定の流量で洗浄液が供給されるともに回転機構５０８の回転軸５０８ａがモータ（図示せず）により回転させられる。
【００５３】
（洗浄室５０ＡにおけるウェハＷの洗浄）
図１２（ａ）は、洗浄室５０ＡにおけるウェハＷの洗浄の説明図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の一部拡大図である。ロールブラシ５０１の回転により、ウェハＷが回転体５０８ｂと当接する位置まで移動する。すると、ウェハＷは、回転体５０８ｂとの摩擦により回転する。この実施形態では、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵＡ１ｂ〜ＵＡ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させた状態で所定の時間（例えば、５分間）洗浄が行われる。
【００５４】
（搬送機構２０へのウェハＷの受け渡し）
図１３（ａ）は、洗浄室５０Ａから搬送機構２０へのウェハＷの受け渡しの説明図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の一部拡大図である。図１３に示すように、ウェハＷを洗浄室５０Ａから搬送機構２０へ受け渡す際は、ウェハＷの表面側に設けられたサブユニットＵＡ１ａ〜ＵＡ２５ａが備えるロールブラシ５０１を矢印βの方向（時計方向）に回転させ、ウェハＷの裏面側に設けられたサブユニットＵＡ１ｂ〜ＵＡ２５ｂが備えるロールブラシ５０１を矢印αの方向（反時計方向）に回転させる。ウェハＷは、ロールブラシ５０１との摩擦により図１２の左方向へ移動し、搬送機構２０のブレード２０１のレストピン２０１ａ上に載置される。
【００５５】
なお、その他の動作については、図５〜図９を参照して説明した洗浄装置１の動作と同じであるため重複した説明を省略する。以上のように、洗浄装置２は、洗浄対象であるウェハＷのベベルを洗浄する回転機構５０８を備えているので、ウェハＷのベベルに付着したパーティクルをより効果的に洗浄することができる。その他の効果は、洗浄装置１の効果と同じである。
【実施例】
【００５６】
発明者らは、洗浄液としてアルカリ水溶液を使用した場合の洗浄性能について調べた。具体的には、純水にコリンを０．０１ｗｔ％含有させた混合液を洗浄液とした場合（実施例）と、純水のみを洗浄液とした場合（比較例）とについて、洗浄前と洗浄後のパーティクル数を調べた。ウェハは、直径３００ｍｍのシリコンベアウェハを使用した。なお、洗浄液以外の洗浄条件は同じである。
【００５７】
表１に実施例と比較例の結果を示す。なお、パーティクルは、半導体デバイスが形成されるウェハ表面のみ計測した。
【表１】
【００５８】
表１の結果からは、洗浄液として、アルカリ水溶液を使用したほうが洗浄前後のパーティクルの増加数が非常に少なく、良好な結果を得られることがわかる。なお、表１の結果では、洗浄後のパーティクル数が洗浄前のパーティクル数よりも増加している。これは、パーティクルのほとんど付着していない清浄度の高いウェハを使用したことに起因する。また、洗浄後にパーティクル数が増加するのは、ブラシに付着したパーティクルがウェハに再付着することが原因である。以上のことから、洗浄液として、アルカリ水溶液を使用した場合、ブラシに付着したパーティクルがウェハに再付着することを非常に効果的に抑制できることがわかる。
【００５９】
（その他の実施形態）
以上のように、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を変更しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形が、発明の範囲や要旨に含まれるのと同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００６０】
例えば、第１，第２の実施形態に係る洗浄装置１，２では、２５枚のウェハＷを一度の洗浄する実施形態について説明した。これは、半導体デバイスの製造において、通常、２５枚のウェハＷを１Ｌｏｔとして処理することに対応したものである。しかしながら、実際の洗浄においては、必ずしも、２５枚のウェハＷを一度に洗浄する必要ない。例えば、２５枚のウェハＷを複数枚ずつ（１３枚と１２枚）に分割して洗浄するようにしてもよい。また、複数のロードポートを備え、複数ロット（例えば、５０枚）のウェハＷを一度に洗浄するようにしてもよい。
【００６１】
また、図１４に示すように、搬送機構２０を縦方向に伸縮可能に構成し、図１４（ａ）の状態で容器ＦとのウェハＷの受け渡しを行い、図１４（ｂ）の状態、すなわち、搬送機構２０を縦方向に伸長した状態で洗浄室５０もしくは洗浄室５０ＡとウェハＷの受け渡しを行うようにしてもよい。この伸縮には、エアシリンダやボールねじ等を用いればよい。このように構成すれば、ウェハＷ間のクリアランス（隙間）を広げた状態でウェハＷを洗浄することができるため、洗浄ユニットのレイアウト（配置）に余裕が生じる。
【符号の説明】
【００６２】
１〜３…洗浄装置、１０…ロードポート、２０…搬送機構、３０…第１受渡室、４０…第２受渡室、５０…洗浄室、６０…乾燥室、７０…廃液処理室、２０１…ブレード、２０１ａ…突起（レストピン）、２０２…支持部材、５０１…ロールブラシ、５０１ａ…ブラシ体、５０１ｂ…芯体、５０２，５０３…モータ、５０４…ウォームホイール、５０５…ウォーム、５０６…カプラ、５０７ａ，５０７ｂ…供給ノズル、５０８…回転機構、５０８ａ…回転軸、５０８ｂ…回転体、Ｆ…容器、Ｕ１〜Ｕ２５，ＵＡ１〜ＵＡ２５…洗浄ユニット、Ｗ…半導体基板（ウェハ）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の半導体基板を一度に洗浄するバッチ方式の洗浄方法であって、
前記複数枚の半導体基板を所定の間隔で保持した状態で搬送する第１の工程と、
前記複数枚の半導体基板の表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向が前記表面及び前記裏面に対して平行に配置されたロールブラシで、前記複数枚の半導体基板を挟持する第２の工程と、
前記複数本のロールブラシを回転させて、前記複数枚の半導体基板を洗浄する第３の工程と、
を備える洗浄方法。
【請求項２】
前記第３の工程は、
前記複数枚の半導体基板の同一面内に設けられた前記複数本のロールブラシを、隣り合ったロールブラシの回転方向が反対となるように回転させる請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記第３の工程は、
前記複数枚の半導体基板の同一面内に設けられた前記複数本のロールブラシを、隣り合ったロールブラシの回転方向が反対となるように回転させる工程と、前記複数枚の半導体基板の同一面内に設けられた前記複数本のロールブラシを、隣り合ったロールブラシの回転方向が同一となるように回転させる工程と、を繰り返す請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記第３の工程は、
前記半導体基板へのパーティクルの付着を抑制する添加剤を含有する純水を供給しながら前記複数枚の半導体基板を洗浄する請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項５】
前記添加剤を含有する純水は、アルカリ水溶液である請求項４に記載の洗浄方法。
【請求項６】
前記第３の工程は、
前記複数本のロールブラシを回転させて、前記複数枚の半導体基板を洗浄するとともに、前記複数枚の半導体基板のベベル部を洗浄する回転体を回転させて、前記ベベル部を洗浄する請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項７】
複数枚の半導体基板を一度に洗浄するバッチ式の洗浄装置であって、
前記複数枚の半導体基板を所定の間隔で保持した状態で、前記複数枚の半導体基板を搬送する搬送手段と、
前記複数枚の半導体基板の表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向が前記表面及び前記裏面に対して平行に配置されたロールブラシと、
前記表面及び前記裏面ごとに設けられた前記複数本のロールブラシを回転させる駆動手段と、
を備える洗浄装置。
【請求項８】
前記複数枚の半導体基板のベベル部と当接した状態で回転し、前記ベベル部を洗浄する回転体をさらに具備する請求項７に記載の洗浄装置。
【請求項１】
複数枚の半導体基板を一度に洗浄するバッチ方式の洗浄方法であって、
前記複数枚の半導体基板を所定の間隔で保持した状態で搬送する第１の工程と、
前記複数枚の半導体基板の表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向が前記表面及び前記裏面に対して平行に配置されたロールブラシで、前記複数枚の半導体基板を挟持する第２の工程と、
前記複数本のロールブラシを回転させて、前記複数枚の半導体基板を洗浄する第３の工程と、
を備える洗浄方法。
【請求項２】
前記第３の工程は、
前記複数枚の半導体基板の同一面内に設けられた前記複数本のロールブラシを、隣り合ったロールブラシの回転方向が反対となるように回転させる請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記第３の工程は、
前記複数枚の半導体基板の同一面内に設けられた前記複数本のロールブラシを、隣り合ったロールブラシの回転方向が反対となるように回転させる工程と、前記複数枚の半導体基板の同一面内に設けられた前記複数本のロールブラシを、隣り合ったロールブラシの回転方向が同一となるように回転させる工程と、を繰り返す請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記第３の工程は、
前記半導体基板へのパーティクルの付着を抑制する添加剤を含有する純水を供給しながら前記複数枚の半導体基板を洗浄する請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項５】
前記添加剤を含有する純水は、アルカリ水溶液である請求項４に記載の洗浄方法。
【請求項６】
前記第３の工程は、
前記複数本のロールブラシを回転させて、前記複数枚の半導体基板を洗浄するとともに、前記複数枚の半導体基板のベベル部を洗浄する回転体を回転させて、前記ベベル部を洗浄する請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項７】
複数枚の半導体基板を一度に洗浄するバッチ式の洗浄装置であって、
前記複数枚の半導体基板を所定の間隔で保持した状態で、前記複数枚の半導体基板を搬送する搬送手段と、
前記複数枚の半導体基板の表面及び裏面ごとに複数本ずつ設けられ、長手方向が前記表面及び前記裏面に対して平行に配置されたロールブラシと、
前記表面及び前記裏面ごとに設けられた前記複数本のロールブラシを回転させる駆動手段と、
を備える洗浄装置。
【請求項８】
前記複数枚の半導体基板のベベル部と当接した状態で回転し、前記ベベル部を洗浄する回転体をさらに具備する請求項７に記載の洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３８３５６（Ｐ２０１３−３８３５６Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５６０２（Ｐ２０１１−１７５６０２）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]