物体、特に薄いディスクを洗浄する装置及び方法
本発明は、薄いウェハ（６）を洗浄する装置で、ウェハ（６）が各々の一辺で担持装置（２）に固定されており、２つの隣接する基板間に空隙（７）が形成されている。本装置は、流体を各空隙（７）内に注入するシャワー装置（１５）と、流体を満たすことができ且つ担持装置（２）を収容できる寸法を有する槽（１４）とから実質上構成される。本発明によれば、任意選択的に、シャワー装置（１５）が移動不能な担持装置（２）に対して移動可能であるか、あるいは担持装置（２）が移動不能なシャワー装置（１５）に対して移動可能であるか、あるいは担持装置（２）とシャワー装置（１５）が相対的に移動可能である。本発明による方法は、好ましい洗浄処理において、担持装置（２）を槽内で移動しながらまず温流体でシャワー洗浄を行った後、冷流体で超音波洗浄を行い、さらに温流体でシャワー洗浄を再度行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、例えば半導体ウェハ、ガラス基板、フォトマスク、コンパクトディスク、あるいはその他の類似物など、薄いディスクを洗浄する装置及び方法に関する。特に本発明は、ブロックから作製された後の半導体ウェハを前洗浄する装置及び方法に関する。
定 義
【０００２】
本発明において、「薄いディスク」という用語は、８０から３００mm の間の範囲、例えば１５０から１７０mm などの、非常に薄い厚さを有する物体を指すと理解されねばならない。ディスクの形状は任意で、例えばそれぞれほぼ円形（半導体ウェハ）、ほぼ矩形あるいは正方形（ソーラ（太陽光発電）ウェハ）とすることができ、そのコーナ部は任意選択的に角付け、丸み付け、または面取り可能である。それらの物体は厚さが薄いため、非常に脆い。本発明は、かかる物体の前洗浄に関する。
【０００３】
以下においては、本発明による装置及び方法を、角付けソーラウェハ（簡単に「ウェア」と称する）を参照して例示的に説明する。
【０００４】
但し、本発明は単にウェハの前洗浄に限定されない。本発明はむしろ、相互に所定の距離を隔てて担持（キャリヤ）装置内に順次保持された薄いディスクの洗浄を全般的に包含する。
【背景技術】
【０００５】
ウェハを作製するためには、通常矩形のシリコンブロックの形状で存在し、基板ブロックまたはインゴットと呼ばれる始発物資を、担持装置上に配置する必要がある。担持装置は一般に金属製キャリヤからなり、このキャリヤ上に担持材としてのガラス板が装着されている。処理を施すべき基板ブロックが、ガラス板上に接着される。あるいは、担持装置を構成するのに、他の物質を用いることもできる。
【０００６】
複数のウェハを作製するためには、単結晶または多結晶シリコンからなる基板ブロックをプレート状に全面切断し、それぞれの切断がガラス板内まで至るようにする必要がある。上記のように作製されるウェハは、例えば通常の環状鋸や線鋸（ワイヤソー）を用いて行われる切断後も、接着剤による接合のため、１つの長辺（縁）、つまり担持装置に対面する１辺、がガラス板に接着したままである。基板ブロックが個々のウェハに完全に分離され、個々のウェハ間にギャップ状の空隙が生じると、元の基板ブロックは櫛のようなファン状物体の状態になる。
【０００７】
高精度ワイヤソーを使って湿式の機械的な切断（ソーイング）処理を行うには、実質上次の２つの物質が必要である；第１に、必要な硬度の磨耗特性を有するシリコンカーバイドまたは同等に作用する粒子、第２に、キャリヤ（搬送材）及び冷却材としてのグリコールまたはオイル。より正確に言えば、シリコンを切断するのはワイヤでなく、例えばポリエチレングリコールなどのグリコールもしくはいわゆる「スラリー」中のオイルと混合されたシリコンカーバイド粒子が実際の切断作業を行う。
【０００８】
切断処理中、ワイヤは、任意選択としてその他の化学的添加剤をさらに含んでもよい上記の媒体で洗われる。ワイヤの移動により、粒子が研磨作用、つまり侵食作用を果たす。一例として、１６０mmのワイヤによる１回の切断で、ほぼ２１０mmのシリコンが研削される。この切断屑は引き目幅損（カーフロス）とも呼ばれ、これはもっと細いワイヤ、例えば直径約８０mmのワイヤを使うことで減少可能である。切断処理中、含まれている各種反応物による多くの化学反応が、ウェハ表面も含めて発生する。切断後には、スラリー、反応性生物、及びスラリー成分とシリコンに基づく凝塊が各ウェハ間に存在し、それらが有する粘稠性のため、ウェハ表面に接着することが多い。
【０００９】
ディスク状の形状となった個々のウェハを担持装置から取り出す前に、前洗浄が行われる。この前洗浄により、２つの各基板間に生じた空隙内で、各ウェハの表面上に存在するスラリーを洗い流さなければならない。かかる前洗浄が、本発明の主題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
スラリーを除去するための上記前洗浄は、当該分野において周知である。前洗浄は通常手作業で行われ、流体の流れを放出するシャワーヘッドが、櫛状の物体上に手作業で案内される。その結果、基板ブロックの各ギャップ内に存在するスラリーが、少なくとも部分的に洗い流される。しかし、スラリーの大部分はギャップ状のウェハ間の空隙に残ったままである。
【００１１】
また、担持装置に全面からシャワーをかけねばならず、しかもスラリーの洗い流しは連続的な回転によってわずか部分的にだけ可能であるため、上記の手作業による処理は困難である。さらに、担持装置の連続的な回転は特に、個々のウェハがガラス板から折れて破損するリスクを伴う。
【００１２】
ウェハを含む担持装置がそれ以降の処理工程に引渡し可能になるまでの間に、ウェハの表面は通常既に乾いている。また、スラリーはその表面に付着したままのため、引き続く処理工程が多大な影響を受ける。
【００１３】
こうした手作業による処理の一般的欠点は、表面の特性に関して一定の品質ひいては標準化された再現可能な結果が保証されないという点にある。
【００１４】
従って本発明の目的は、隣接する薄いディスク間の空隙から自動的に、スラリーを少なくとも部分的に除去可能とする装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１５】
本発明の基本原理は、異なる処理工程に編成された洗浄処理を、自律的（自動的）な方法で実施可能とする装置及び方法を提供することにある。
【００１６】
本発明による装置が請求の範囲第１項の主題である一方、本発明による方法は請求の範囲第１１項に記載されている。好ましい実施形態が、従属する各請求の範囲の主題である。
【００１７】
大部分のスラリーを空隙から除去可能とするため、担持装置、シャワー装置、及び槽から実質上構成される装置が提供される。
【００１８】
基板ブロックがその上に置かれる担持材から少なくとも構成される担持装置は、基板ブロックの切断によって生成された薄いディスク（例えばウェハなど）を備える。これらのディスクは逐次的に、つまり連続的に並んで配置され、個々のウェハ間にそれぞれ空隙が形成される。シャワー装置は、主に空隙内へと向かい、好ましくはウェハの全長に沿った流体の流れを発生するように設計される。全体の洗浄処理は、流体で満たせる槽内で行われる。槽の寸法はほぼ、担持装置が槽内に完全に装着されるように決められている。
【００１９】
シャワー処理時、槽は流体で満たされない。むしろシャワー処理は、ウェハを通って流れる流体を集めて排出する役割を果たす。好ましい実施形態によれば、基板ブロックの下方部（ウェハ面の１０−５０％、特に好ましくは約３０％）が流体内に位置するように流体レベルを調整可能な槽内で、シャワー処理が行われる。
【００２０】
洗浄処理の初期位置は、本発明による装置の「バスケット状」の補助装置に担持装置が引き渡されることで決まる。基本的に、流体が実質上隠されていないウェハ間の空隙に到達可能であり且つ基板ブロック及び取り外し可能なウェハが確実に保持されることが保証される限り、補助装置の設計は予め決められない。 好ましい実施形態によれば、本装置は長さ方向に相互に平行に延びた２つのロッド対からなる形状を有し、１対が支持体として機能し、別の１対がウェハを側方から裏当てする。補助装置が本装置内に装着されると、担持装置に固定された基板ブロックからなる櫛状の物体は、ウェハ間の空隙が槽の側壁及び底の方に向かって開放され、従ってそれらの方向から自由にアクセス可能となる向きとなる。この初期位置で、担持装置はそれによって担持されている基板の上方に位置する。以下で説明する本発明による洗浄処理の第１の工程以前に、処理すべき基板のグリコールによる前保管を行っておくのが有利である。
【００２１】
本発明による洗浄処理の第１の工程では、シャワー装置を作動する。本発明によれば、シャワー装置は２パーツ構成で設計された少なくとも１つのシャワー要素を備え、両パーツが槽の長軸と平行に延び且つそれぞれの流れ方向が反対方向となるように、それぞれの各パーツが前記槽の長辺に対し横向きに配置されている。従ってシャワー装置は、流体の流れが隣接するウェハ間の各空隙内へと向かい、不純物を洗い流すように設計されている。少なくとも１つのシャワー要素または２パーツ式シャワー要素のうち一方のパーツはそれぞれ複数のノズル（開口または穿孔）を備え、これらのノズルは少なくとも１つのノズルバーを介して相互に機能的に接続され、同量の流体が供給可能となっている。処理すべき基板ブロックの長さ及び用意された供給圧力に応じ、シャワー要素は両側においてそれぞれ幾つかの区分に分割でき、これらの区分の各々にそれぞれ１つのノズルバーが存在することを特徴とする。シャワー要素の両パーツの各位置は、(所望なら相互に別々に)調整可能である。シャワー要素の垂直方向の高さ、及びシャワー要素あるいはそのパーツまたは区分の１つから槽の側壁までの距離も可変である。さらに、シャワー要素あるいはそのパーツまたは区分の１つは、槽の側壁と平行に移動可能である。所望なら、槽の一側面に沿って配置された少なくとも１つのノズルバーを振動させることができ、この振動は任意選択的に上下方向、槽壁に対して接近及び離反する方向、及び／又は槽壁と平行に前後する方向に向けられる。この利点として、流れ特性に生じ得る非均質性を補償することができる。ノズルバーの軸と平行な振動による別の利点は、例えば個々のノズルの詰まりによって生じる可能性がある流れ特性の相違を防ぐ点にある。上記の各動きにより、相互に極めて付着し易い基板クラスターを振動させ、そのような基板クラスターの空隙の洗浄効果を高められる。本発明に基づき複数のシャワー要素が存在もしくは使用される場合、それらのシャワー要素は槽の深さに対して異なるレベルに配置される。
【００２２】
好ましくは、ノズルバーは矩形状に設計される。この場合、槽の対向壁の方を向いたノズルバー側面の上方及び／又は下方領域を後方に面取りするのが特に好ましく、これらの面取り領域に配置されるノズルをわずかに上方または下方に向け、それらのノズルは中央領域に配置されたノズルと平行には流体を放出しないようにする。上記の面取り領域を設けることによって、２つの隣接する基板間に位置した汚点をより効率的に除去可能となる。また、各ノズルバーは少なくとも１つのフローブレーカー（flow breaker）を備えることにより、ノズルバー全体にわたって最大限均質の流れ特性が達成されるようにするのが好ましい。
【００２３】
ノズル孔は円形でなく長円形の方が好ましく、最も好ましくは星形であり、また好ましくは０.１から０.５ｍｍ２の断面積、最も好ましくは０.２ｍｍ２の断面積を有する。さらにノズル孔は、出口の直径が入口の直径より約０.３ｍｍだけ小さい円錐形状に設計されるのが好ましい。ノズル孔の幾何形状は、気体を流体の流れ中へと引き込み、それによって洗浄の結果に対し積極的な影響をもたらすようにするのが好ましい。各ノズルバーにおけるノズルは、複数の列と行のパターンで配置されるのが好ましい。この場合、複数の列は相互に４ｍｍの間隔とするのが好ましく、複数の行は相互に３ｍｍの間隔とするのが好ましい。ノズルの幾何形状は、最大遠(例えば４００ｍｍ)に達する流体ジェットが好ましくは約１ｍｍの直径を有し、且つ低い流れ速度が与えられる場合でも依然乱流となるようにするのが最も好ましい。このように、物体に対するジェット流の影響は「ソフト」である。
【００２４】
好ましい実施形態によれば、少なくとも１つのシャワー要素の両側に存在するノズルバーは、片側だけから流体が放出され、その間他側のノズルは流体を放出しないように制御可能である。その状態で短時間処理した後、流体が基板ブロックへそれぞれ左または右から交互に差し向けられるようにサイドチェンジが行われる。シャワー要素の１パーツ（片側）が各々ノズルバーを有する複数の区分からなる場合には、正面対向するノズルが同時に作動されないように保証することも好ましい。当業者にとって、かかる制御を異なる各種の方法で達成できることは明らかである。例えば、片側に存在する全てのノズルバーの全ノズルを作動する一方、他側に存在するノズルは全て作動しない。あるいは、隣接する区分のノズルまたはノズルバーを、直接隣接する区分は同時に作動しないように制御する場合には、ここでも両側を考慮して、正面対向するノズル、ノズルバーまたは区分を同時に作動しないことが保証されねばならない。
【００２５】
さらに、流体を少なくとも１つのシャワー要素へ輸送する手段が設けられる。処理パラメータとして、その中でも特に流体（あるいは液体それぞれ）の量及び流速が洗浄処理のために決められる。両方のパラメータとも、当該分野で周知の適切な手段によって変更可能である。本発明によれば、１つのシャワー要素の各開口全体に対する流体の圧力を、０.１と１.０バーの間の値、好ましくは０.２と０.５バーの間の値に調整可能である。
【００２６】
洗浄処理中にスラリーを空隙から除去するため、少なくとも１つのシャワー要素あるいはそのパーツまたは区分の１つの上記した動きに加え、任意選択的にシャワー装置が移動不能な担持装置に対して移動可能であるか、もしくは担持装置が移動不能なシャワー装置に対して移動可能であるのが好ましい。あるいは、担持装置とシャワー装置の両方を相対的に移動させることもできる。
【００２７】
また流体の流れが空隙を通って流れるようにするため、担持装置は、開放側がそれぞれ槽の両側壁と槽の底の方向を向くように位置される。本発明に基づきシャワー装置の作動を交互に、つまり一方の側または他方の側の片側づつ行うことにより、スラリーを空隙内から、一方の側または他方の側から洗い流すことが達成される。
【００２８】
流体の流量を増加させることによって、自由端で一体に付着しているウェハが相互に隔てて保持されるという更なる利点も得られる。
【００２９】
流量を増加させることによる更に別の利点は、ウェハが少なくともわずかに振動する結果、ウェハの表面に付着しているスラリーがより容易に離れ易くなる点にある。
【００３０】
洗浄処理を最適化するため、少なくとも１つの超音波装置が設けられ、超音波装置は槽内に、任意選択的に移動不能または移動可能のいずれかで配置される。また超音波源は、ウェハに対し傾斜してあるいは平行に配置または配向可能である。この超音波洗浄処理は、少なくとも１つのシャワー要素による洗浄処理のすぐ後に続けて行うのが有利である。超音波洗浄処理を実施するためには、担持装置が内部に配置される槽が流体で満たされている必要がある。好ましくは、超音波の最適な伝達を可能とするため、冷流体が用いられる。また、化学反応を回避すると共に、実質上機械的な処理を保証するために、温度は１５と２５°Ｃの間の値に調整されるのが好ましい。
【００３１】
超音波による洗浄処理は、槽内に流体の流れを発生させる少なくとも１つの移動不能または移動可能な交差流（クロスフロー）装置によってサポートするのが好ましく、この場合には、少なくとも１つのシャワー要素を備えた上記のシャワー装置が交差流装置の機能を果たす。つまり交差流装置は、流体の流れが２つの隣接するウェハ間の各空隙内へ差し向けられることによって、超音波で緩んだ粒子を洗い流すように形成される。少なくとも１つの交差流装置または２パーツ式交差流装置のうち一方のパーツはそれぞれ複数のノズル（開口または穿孔）を備え、これらのノズルは少なくとも１つのノズルバーを介して相互に機能的に接続され、同量の流体が供給可能となっている。処理すべき基板ブロックの長さ及び用意された供給圧力に応じ、交差流装置は両側においてそれぞれ幾つかの区分に分割でき、これらの区分の各々にそれぞれ１つのノズルバーが存在することを特徴とする。交差流装置の両パーツの各位置は、(所望なら相互に別々に)調整可能である。交差流装置の垂直方向の高さ、及び交差流装置あるいはそのパーツまたは区分の１つから槽の側壁までの距離も可変である。さらに、交差流装置あるいはそのパーツまたは区分の１つは、槽の側壁と平行に移動可能である。交差流装置は、そのノズルが流体レベルより下方に位置しているときだけ作動されるのが好ましい。所望なら、槽の一側面に配置された少なくとも１つのノズルバーを振動させることができ、この振動は任意選択的に上下方向、槽壁に対して接近及び離反する方向、及び／又は槽壁と平行に前後する方向に向けられる。このようにして、位置に依存しない流体渦を有利に発生及び利用することができる。ノズルバーの軸と平行な振動による別の利点は、例えば個々のノズルの詰まりによって生じる可能性がある流れ特性の相違を防ぐ点にある。上記の各動きにより、相互に極めて付着し易い基板クラスターを振動させ、そのような基板クラスターの空隙の洗浄効果を高められる。本発明に基づき複数の交差流装置が存在もしくは使用される場合、それらの交差流装置は槽の深さに対して異なるレベルに配置される。
【００３２】
好ましくは、ノズルバーは矩形状に設計される。この場合、槽の対向壁の方を向いたノズルバー側面の上方及び／又は下方領域を後方に面取りするのが特に好ましく、これらの面取り領域に配置されるノズルをわずかに上方または下方に向け、それらのノズルは中央領域に配置されたノズルと平行には流体を放出しないようにする。上記の面取り領域を設けることによって、２つの隣接する基板間に位置した汚点をより効率的に除去可能となる。また、ノズルバーはフローブレーカー（flow breaker）を有することにより、ノズルバー全体にわたって最大限均質の流れ特性が達成されるようにするのが好ましい。
【００３３】
ノズル孔は円形でなく長円形の方が好ましく、最も好ましくは星形であり、また好ましくは０.１から０.５ｍｍ２の断面積、最も好ましくは０.２ｍｍ２の断面積を有する。さらにノズル孔は、出口の直径が入口の直径より約０.３ｍｍだけ小さい円錐形状に設計されるのが好ましい。ノズル孔の幾何形状は、気体を流体の流れ中へと引き込み、それによって洗浄の結果に対し積極的な影響をもたらすようにするのが好ましい。各ノズルバーにおけるノズルは、複数の列と行のパターンで配置されるのが好ましい。この場合、複数の列は相互に４ｍｍの間隔とするのが好ましく、複数の行は相互に３ｍｍの間隔とするのが好ましい。ノズルの幾何形状は、最大遠(例えば４００ｍｍ)に達する流体ジェットが好ましくは約１ｍｍの直径を有し、且つ低い流れ速度が与えられる場合でも依然乱流となるようにするのが最も好ましい。このように、物体に対するジェット流の影響は「ソフト」である。
【００３４】
好ましい実施形態によれば、交差流装置の両側に存在するノズルバーは、片側だけから流体が放出され、その間他側のノズルは流体を放出しないように制御可能である。その状態で短時間処理した後、流体が基板ブロックへそれぞれ左または右から交互に差し向けられるようにサイドチェンジが行われる。本発明による交差流装置の１パーツ（片側）が各々ノズルバーを有する複数の区分からなる場合には、正面対向するノズルが同時に作動されないように保証することも好ましい。この交互制御によって、最適の洗浄が達成される。基板ブロックを超音波処理した後、槽を空にし、少なくとも１つのシャワー要素による更なる洗浄処理を開始する。要求に応じ、「シャワー要素による洗浄処理」と「超音波による洗浄処理」を切り換えることによって、処理を繰り返し実施可能である。
【００３５】
本発明の特定の実施形態によれば、基板ブロックがシャワー装置により、所望なら表面活性剤などの適切な化学添加物を含む温流体でまず洗浄され、この温流体の温度は３５と４０°Ｃの間であるのが好ましい。その後、冷流体内で超音波洗浄が行われる。必要なら、両方の処理が繰り返される。最後の処理として、冷流体を用いたシャワー装置による洗浄処理が行われる。この最後の処理は、冷流体を用いたシャワーによって、ウェハが乾燥しひいては残りのスラリーがウェハへ堅固に付着するのを防ぐという利点を有する。
【００３６】
本発明によれば、シャワー流体は水性で、１５と４０°Ｃの間の温度に調整されるのが好ましく、この温度は３０と４０°Ｃの間であるのが特に好ましい。シャワー流体は適切な非発泡性、非イオン性の表面活性剤を０から１容量％の量で含むのが好ましく、この量は流体の全量に対して０.１から０.５容量％であるのが特に好ましい。単一または複数種類の表面活性剤は約１３.０の（平均）ｐＨ-値を有するのが好ましく、シャワー流体のｐＨ-値は１２.０より低い好ましい値、特に好ましくは１０.５と１１.０の間の値に調整可能であるのが有利である。さらにシャワー流体は所望なら、塩基や酸、並びにそれ以外の化学物質を含むこともできる。
【００３７】
所望なら、本発明による好ましい実施形態の方法は、接着剤を除去する追加の処理ステップを含むこともできる。この目的のため、担持装置と必要なら補助装置とが、使用した接着剤の組成に対して適切な液体を含む処理タンク内に移送される。例えば、酢酸を含む水性流体を使用するのが特に適切であることが実証されている。この場合、水性流体の温度とｐＨ-値はそれぞれ約４０°Ｃと３.０から４.０の間の値に調整されるのが特に好ましい。その後、ウェハを洗浄するが、この洗浄はウェハを補助装置と一緒に、水を満たした洗浄タンク内に移送して行うのが好ましい。
【００３８】
本方法の更なる実質的な利点は、その後に続くウェハの処理工程に容易に統合可能な点にある。本発明によれば、処理パラメータを正確且つ再現性可能に調整できるため、大量の処理も一定の品質レベルで可能になることが特に好ましく実証されている。
【００３９】
更なる有利な実施形態は、以下の説明並びに各図面及び各請求の範囲中に示してある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１に、洗浄すべき基板ブロック１が示してある。基板ブロック１は担持装置２に装着され、担持装置２はガラス板３と装着要素４とからなる。本実施形態において、一辺５を有する基板ブロックが、ガラス板３に対し面接着されている。切断処理がすでに行われ、その切れ目がガラス板３内に到達している結果、ウェア６とも称する個々の基板が形成されている。個々のウェハ６の間にそれぞれ空隙７が生じており、この空隙７に、本発明に基づく洗浄処理によって除去すべきいわゆるスラリー（図示せず）が存在する。
【００４１】
担持装置２と連結した基板ブロック１を、図４及び５に示した本発明による装置へ移送するため、担持装置２は図２及び３に示した補助装置８で移送される。補助装置８は、その両側部に配置され、図４及び５に示した装置と協働する手段９を備えるのが好ましい。異なるサイズの担持装置２の収容を可能とするため、フレキシブルに位置決めされて担持装置２を収容できる収容装置１０が設けられる。さらに補助装置８は、図３に示すように、基板ブロック１が他の物体との望ましくない衝突から保護される位置に置かれるように設計されている。ここに示す例示の実施形態では、複数のロッド１１が、基板ブロック１を間に閉じこむように配置された前記両側部の手段９間の連結要素として配置されている。
【００４２】
洗浄処理を行うため、図５に示すように補助装置８が装置１２に装着される。装置１２自体はハウジング１３を有し、ハウジング１３は流体を満たせる槽１４を備えている。槽１４は、補助装置８全体を槽１４内に入れられるように寸法が決められている。
【００４３】
槽１４は、前記の各手段９で補助装置８を受け取り可能なように設計されるのが好ましい。
【００４４】
装置１２はさらに、シャワー装置１５を備えている。シャワー装置１５は実質上シャワー要素１６からなり、シャワー要素１６は２パーツ態様で設計され、担持装置２の長手延長方向と平行に延びている。
【００４５】
図５に示した例示の実施形態において、シャワー要素は超音波処理の際交差流装置１７として用いられる。すなわち、同じく２パーツ設計である交差流装置１７は、基板ブロック１の洗浄のため槽１４内に交差流を発生させるノズル状の手段を有する。
【００４６】
さらに、超音波源を備えた超音波装置１８が、ハウジング１３の底側に設けられている。この超音波装置１８は必要に応じてオン／オフ切り換えされ、ウェハ間の空隙に存在するスラリーをさらに崩し除去する役割を果たす。
【００４７】
図５に示した超音波装置１８の代替例として、槽１４内において任意の位置に移動できる可動の超音波装置を、移動不能な固定取り付け型の代わりに設けてもよい。
動作原理：
洗浄処理は、以下のように行われる：
【００４８】
担持装置２を補助装置８と一緒に装置１２内に導入した後（図５）、個々のウェハ６が底２０の方を向くように、担持装置２の姿勢と位置を決める。これは、空隙７が各々、槽１４の側方と底２０に向かう方向に開放した状態にあることを意味する。
【００４９】
洗浄処理は、シャワー装置１５を作動することによって開始する。シャワー要素１６を出た流体の流れ２１はそれぞれの空隙７内に流入し、少なくとも部分的に空隙７を通過した後、槽１４の底２０に向かう方向に流出する。上述した本発明に基づく処理により、各空隙７からスラリーを除去可能である。汚染の度合いに応じ、洗浄処理は所望の回数繰り返し行うことができる。好ましくは、流体の流れ２１自体を温度制御し、２５°Ｃと４０°Ｃの間の温度となるようにする。
【００５０】
好ましい実施形態によれば、超音波装置１８による超音波洗浄を引き続いて行う。このために、槽１４を流体で満たし、超音波源からの音波を伝播可能にする必要がある。
【００５１】
その後、槽１４を空にし、上述したシャワー処理を再び開始する。
【００５２】
以上のような方法で、個々の工程を所望の回数繰り返すことができる。
【００５３】
前洗浄した基板ブロック１を取り出す前に、シャワー処理を再度行うのが好ましい。但し、この場合は低温の流体による。これにより、残留スラリーが少なくとも直ちにウェハ上で乾燥するのを防止できる。
【００５４】
本発明による装置１２を用い、本発明による方法を実施することにより、薄くて脆いディスクを自動的に前洗浄可能になる。特に、半導体及びソーラ産業におけるウェハの作製では、いわゆるスラリーを切断処理直後に取り除く必要がある。このスラリーは各ウェハの表面に極めて堅固に付着しているため、これまで手作業で処理を行わねばならなかった。しかし本発明による方法によれば、ウェハ６の高品質で自動的な前処理が可能となる。
【００５５】
以上本発明を、シリコンウェハの処理を参照して開示した。もちろん、プラスチックなど、上記以外の材料からなるディスク状の基板も本発明に従って処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、洗浄すべき基板ブロック１から実質上なる担持装置２の概略図；
【図２】図２は、図１に示した担持装置を収容する補助装置８の斜視図；
【図３】図３は、図２と対照的に、担持装置２がすでに装着されている状態にある補助装置８の斜視図；
【図４】図４は、２パーツ式シャワー要素１６の態様のシャワー装置を備えた本発明による装置の好ましい実施形態の概略図；
【図５Ａ】図５Ａは、シャワー要素１６または交差流装置１７を備えた本発明による装置の好ましい実施形態の概略図であるが、図４と対照的に、担持装置がすでに初期位置に挿入された状態を示す；
【図５Ｂ】図５Ｂは、別の好ましい実施形態の概略図で、それぞれ両側に配置された超音波装置１８及びシャワー要素１６または交差流装置１７をより詳細に示す。
【符号の説明】
【００５７】
１ 基板ブロック
２ 担持装置
３ ガラス板
４ 装着要素
５ 一辺
６ ウェハ
７ 空隙
８ 補助装置
９ 手段
１０ 収容装置
１１ ロッド
１２ 装置
１３ ハウジング
１４ 槽
１５ シャワー装置
１６ シャワー要素
１７ 交差流装置
１８ 超音波装置
１９ 超音波源
２０ 底
２１ 流体の流れ
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、例えば半導体ウェハ、ガラス基板、フォトマスク、コンパクトディスク、あるいはその他の類似物など、薄いディスクを洗浄する装置及び方法に関する。特に本発明は、ブロックから作製された後の半導体ウェハを前洗浄する装置及び方法に関する。
定 義
【０００２】
本発明において、「薄いディスク」という用語は、８０から３００mm の間の範囲、例えば１５０から１７０mm などの、非常に薄い厚さを有する物体を指すと理解されねばならない。ディスクの形状は任意で、例えばそれぞれほぼ円形（半導体ウェハ）、ほぼ矩形あるいは正方形（ソーラ（太陽光発電）ウェハ）とすることができ、そのコーナ部は任意選択的に角付け、丸み付け、または面取り可能である。それらの物体は厚さが薄いため、非常に脆い。本発明は、かかる物体の前洗浄に関する。
【０００３】
以下においては、本発明による装置及び方法を、角付けソーラウェハ（簡単に「ウェア」と称する）を参照して例示的に説明する。
【０００４】
但し、本発明は単にウェハの前洗浄に限定されない。本発明はむしろ、相互に所定の距離を隔てて担持（キャリヤ）装置内に順次保持された薄いディスクの洗浄を全般的に包含する。
【背景技術】
【０００５】
ウェハを作製するためには、通常矩形のシリコンブロックの形状で存在し、基板ブロックまたはインゴットと呼ばれる始発物資を、担持装置上に配置する必要がある。担持装置は一般に金属製キャリヤからなり、このキャリヤ上に担持材としてのガラス板が装着されている。処理を施すべき基板ブロックが、ガラス板上に接着される。あるいは、担持装置を構成するのに、他の物質を用いることもできる。
【０００６】
複数のウェハを作製するためには、単結晶または多結晶シリコンからなる基板ブロックをプレート状に全面切断し、それぞれの切断がガラス板内まで至るようにする必要がある。上記のように作製されるウェハは、例えば通常の環状鋸や線鋸（ワイヤソー）を用いて行われる切断後も、接着剤による接合のため、１つの長辺（縁）、つまり担持装置に対面する１辺、がガラス板に接着したままである。基板ブロックが個々のウェハに完全に分離され、個々のウェハ間にギャップ状の空隙が生じると、元の基板ブロックは櫛のようなファン状物体の状態になる。
【０００７】
高精度ワイヤソーを使って湿式の機械的な切断（ソーイング）処理を行うには、実質上次の２つの物質が必要である；第１に、必要な硬度の磨耗特性を有するシリコンカーバイドまたは同等に作用する粒子、第２に、キャリヤ（搬送材）及び冷却材としてのグリコールまたはオイル。より正確に言えば、シリコンを切断するのはワイヤでなく、例えばポリエチレングリコールなどのグリコールもしくはいわゆる「スラリー」中のオイルと混合されたシリコンカーバイド粒子が実際の切断作業を行う。
【０００８】
切断処理中、ワイヤは、任意選択としてその他の化学的添加剤をさらに含んでもよい上記の媒体で洗われる。ワイヤの移動により、粒子が研磨作用、つまり侵食作用を果たす。一例として、１６０mmのワイヤによる１回の切断で、ほぼ２１０mmのシリコンが研削される。この切断屑は引き目幅損（カーフロス）とも呼ばれ、これはもっと細いワイヤ、例えば直径約８０mmのワイヤを使うことで減少可能である。切断処理中、含まれている各種反応物による多くの化学反応が、ウェハ表面も含めて発生する。切断後には、スラリー、反応性生物、及びスラリー成分とシリコンに基づく凝塊が各ウェハ間に存在し、それらが有する粘稠性のため、ウェハ表面に接着することが多い。
【０００９】
ディスク状の形状となった個々のウェハを担持装置から取り出す前に、前洗浄が行われる。この前洗浄により、２つの各基板間に生じた空隙内で、各ウェハの表面上に存在するスラリーを洗い流さなければならない。かかる前洗浄が、本発明の主題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
スラリーを除去するための上記前洗浄は、当該分野において周知である。前洗浄は通常手作業で行われ、流体の流れを放出するシャワーヘッドが、櫛状の物体上に手作業で案内される。その結果、基板ブロックの各ギャップ内に存在するスラリーが、少なくとも部分的に洗い流される。しかし、スラリーの大部分はギャップ状のウェハ間の空隙に残ったままである。
【００１１】
また、担持装置に全面からシャワーをかけねばならず、しかもスラリーの洗い流しは連続的な回転によってわずか部分的にだけ可能であるため、上記の手作業による処理は困難である。さらに、担持装置の連続的な回転は特に、個々のウェハがガラス板から折れて破損するリスクを伴う。
【００１２】
ウェハを含む担持装置がそれ以降の処理工程に引渡し可能になるまでの間に、ウェハの表面は通常既に乾いている。また、スラリーはその表面に付着したままのため、引き続く処理工程が多大な影響を受ける。
【００１３】
こうした手作業による処理の一般的欠点は、表面の特性に関して一定の品質ひいては標準化された再現可能な結果が保証されないという点にある。
【００１４】
従って本発明の目的は、隣接する薄いディスク間の空隙から自動的に、スラリーを少なくとも部分的に除去可能とする装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１５】
本発明の基本原理は、異なる処理工程に編成された洗浄処理を、自律的（自動的）な方法で実施可能とする装置及び方法を提供することにある。
【００１６】
本発明による装置が請求の範囲第１項の主題である一方、本発明による方法は請求の範囲第１１項に記載されている。好ましい実施形態が、従属する各請求の範囲の主題である。
【００１７】
大部分のスラリーを空隙から除去可能とするため、担持装置、シャワー装置、及び槽から実質上構成される装置が提供される。
【００１８】
基板ブロックがその上に置かれる担持材から少なくとも構成される担持装置は、基板ブロックの切断によって生成された薄いディスク（例えばウェハなど）を備える。これらのディスクは逐次的に、つまり連続的に並んで配置され、個々のウェハ間にそれぞれ空隙が形成される。シャワー装置は、主に空隙内へと向かい、好ましくはウェハの全長に沿った流体の流れを発生するように設計される。全体の洗浄処理は、流体で満たせる槽内で行われる。槽の寸法はほぼ、担持装置が槽内に完全に装着されるように決められている。
【００１９】
シャワー処理時、槽は流体で満たされない。むしろシャワー処理は、ウェハを通って流れる流体を集めて排出する役割を果たす。好ましい実施形態によれば、基板ブロックの下方部（ウェハ面の１０−５０％、特に好ましくは約３０％）が流体内に位置するように流体レベルを調整可能な槽内で、シャワー処理が行われる。
【００２０】
洗浄処理の初期位置は、本発明による装置の「バスケット状」の補助装置に担持装置が引き渡されることで決まる。基本的に、流体が実質上隠されていないウェハ間の空隙に到達可能であり且つ基板ブロック及び取り外し可能なウェハが確実に保持されることが保証される限り、補助装置の設計は予め決められない。 好ましい実施形態によれば、本装置は長さ方向に相互に平行に延びた２つのロッド対からなる形状を有し、１対が支持体として機能し、別の１対がウェハを側方から裏当てする。補助装置が本装置内に装着されると、担持装置に固定された基板ブロックからなる櫛状の物体は、ウェハ間の空隙が槽の側壁及び底の方に向かって開放され、従ってそれらの方向から自由にアクセス可能となる向きとなる。この初期位置で、担持装置はそれによって担持されている基板の上方に位置する。以下で説明する本発明による洗浄処理の第１の工程以前に、処理すべき基板のグリコールによる前保管を行っておくのが有利である。
【００２１】
本発明による洗浄処理の第１の工程では、シャワー装置を作動する。本発明によれば、シャワー装置は２パーツ構成で設計された少なくとも１つのシャワー要素を備え、両パーツが槽の長軸と平行に延び且つそれぞれの流れ方向が反対方向となるように、それぞれの各パーツが前記槽の長辺に対し横向きに配置されている。従ってシャワー装置は、流体の流れが隣接するウェハ間の各空隙内へと向かい、不純物を洗い流すように設計されている。少なくとも１つのシャワー要素または２パーツ式シャワー要素のうち一方のパーツはそれぞれ複数のノズル（開口または穿孔）を備え、これらのノズルは少なくとも１つのノズルバーを介して相互に機能的に接続され、同量の流体が供給可能となっている。処理すべき基板ブロックの長さ及び用意された供給圧力に応じ、シャワー要素は両側においてそれぞれ幾つかの区分に分割でき、これらの区分の各々にそれぞれ１つのノズルバーが存在することを特徴とする。シャワー要素の両パーツの各位置は、(所望なら相互に別々に)調整可能である。シャワー要素の垂直方向の高さ、及びシャワー要素あるいはそのパーツまたは区分の１つから槽の側壁までの距離も可変である。さらに、シャワー要素あるいはそのパーツまたは区分の１つは、槽の側壁と平行に移動可能である。所望なら、槽の一側面に沿って配置された少なくとも１つのノズルバーを振動させることができ、この振動は任意選択的に上下方向、槽壁に対して接近及び離反する方向、及び／又は槽壁と平行に前後する方向に向けられる。この利点として、流れ特性に生じ得る非均質性を補償することができる。ノズルバーの軸と平行な振動による別の利点は、例えば個々のノズルの詰まりによって生じる可能性がある流れ特性の相違を防ぐ点にある。上記の各動きにより、相互に極めて付着し易い基板クラスターを振動させ、そのような基板クラスターの空隙の洗浄効果を高められる。本発明に基づき複数のシャワー要素が存在もしくは使用される場合、それらのシャワー要素は槽の深さに対して異なるレベルに配置される。
【００２２】
好ましくは、ノズルバーは矩形状に設計される。この場合、槽の対向壁の方を向いたノズルバー側面の上方及び／又は下方領域を後方に面取りするのが特に好ましく、これらの面取り領域に配置されるノズルをわずかに上方または下方に向け、それらのノズルは中央領域に配置されたノズルと平行には流体を放出しないようにする。上記の面取り領域を設けることによって、２つの隣接する基板間に位置した汚点をより効率的に除去可能となる。また、各ノズルバーは少なくとも１つのフローブレーカー（flow breaker）を備えることにより、ノズルバー全体にわたって最大限均質の流れ特性が達成されるようにするのが好ましい。
【００２３】
ノズル孔は円形でなく長円形の方が好ましく、最も好ましくは星形であり、また好ましくは０.１から０.５ｍｍ２の断面積、最も好ましくは０.２ｍｍ２の断面積を有する。さらにノズル孔は、出口の直径が入口の直径より約０.３ｍｍだけ小さい円錐形状に設計されるのが好ましい。ノズル孔の幾何形状は、気体を流体の流れ中へと引き込み、それによって洗浄の結果に対し積極的な影響をもたらすようにするのが好ましい。各ノズルバーにおけるノズルは、複数の列と行のパターンで配置されるのが好ましい。この場合、複数の列は相互に４ｍｍの間隔とするのが好ましく、複数の行は相互に３ｍｍの間隔とするのが好ましい。ノズルの幾何形状は、最大遠(例えば４００ｍｍ)に達する流体ジェットが好ましくは約１ｍｍの直径を有し、且つ低い流れ速度が与えられる場合でも依然乱流となるようにするのが最も好ましい。このように、物体に対するジェット流の影響は「ソフト」である。
【００２４】
好ましい実施形態によれば、少なくとも１つのシャワー要素の両側に存在するノズルバーは、片側だけから流体が放出され、その間他側のノズルは流体を放出しないように制御可能である。その状態で短時間処理した後、流体が基板ブロックへそれぞれ左または右から交互に差し向けられるようにサイドチェンジが行われる。シャワー要素の１パーツ（片側）が各々ノズルバーを有する複数の区分からなる場合には、正面対向するノズルが同時に作動されないように保証することも好ましい。当業者にとって、かかる制御を異なる各種の方法で達成できることは明らかである。例えば、片側に存在する全てのノズルバーの全ノズルを作動する一方、他側に存在するノズルは全て作動しない。あるいは、隣接する区分のノズルまたはノズルバーを、直接隣接する区分は同時に作動しないように制御する場合には、ここでも両側を考慮して、正面対向するノズル、ノズルバーまたは区分を同時に作動しないことが保証されねばならない。
【００２５】
さらに、流体を少なくとも１つのシャワー要素へ輸送する手段が設けられる。処理パラメータとして、その中でも特に流体（あるいは液体それぞれ）の量及び流速が洗浄処理のために決められる。両方のパラメータとも、当該分野で周知の適切な手段によって変更可能である。本発明によれば、１つのシャワー要素の各開口全体に対する流体の圧力を、０.１と１.０バーの間の値、好ましくは０.２と０.５バーの間の値に調整可能である。
【００２６】
洗浄処理中にスラリーを空隙から除去するため、少なくとも１つのシャワー要素あるいはそのパーツまたは区分の１つの上記した動きに加え、任意選択的にシャワー装置が移動不能な担持装置に対して移動可能であるか、もしくは担持装置が移動不能なシャワー装置に対して移動可能であるのが好ましい。あるいは、担持装置とシャワー装置の両方を相対的に移動させることもできる。
【００２７】
また流体の流れが空隙を通って流れるようにするため、担持装置は、開放側がそれぞれ槽の両側壁と槽の底の方向を向くように位置される。本発明に基づきシャワー装置の作動を交互に、つまり一方の側または他方の側の片側づつ行うことにより、スラリーを空隙内から、一方の側または他方の側から洗い流すことが達成される。
【００２８】
流体の流量を増加させることによって、自由端で一体に付着しているウェハが相互に隔てて保持されるという更なる利点も得られる。
【００２９】
流量を増加させることによる更に別の利点は、ウェハが少なくともわずかに振動する結果、ウェハの表面に付着しているスラリーがより容易に離れ易くなる点にある。
【００３０】
洗浄処理を最適化するため、少なくとも１つの超音波装置が設けられ、超音波装置は槽内に、任意選択的に移動不能または移動可能のいずれかで配置される。また超音波源は、ウェハに対し傾斜してあるいは平行に配置または配向可能である。この超音波洗浄処理は、少なくとも１つのシャワー要素による洗浄処理のすぐ後に続けて行うのが有利である。超音波洗浄処理を実施するためには、担持装置が内部に配置される槽が流体で満たされている必要がある。好ましくは、超音波の最適な伝達を可能とするため、冷流体が用いられる。また、化学反応を回避すると共に、実質上機械的な処理を保証するために、温度は１５と２５°Ｃの間の値に調整されるのが好ましい。
【００３１】
超音波による洗浄処理は、槽内に流体の流れを発生させる少なくとも１つの移動不能または移動可能な交差流（クロスフロー）装置によってサポートするのが好ましく、この場合には、少なくとも１つのシャワー要素を備えた上記のシャワー装置が交差流装置の機能を果たす。つまり交差流装置は、流体の流れが２つの隣接するウェハ間の各空隙内へ差し向けられることによって、超音波で緩んだ粒子を洗い流すように形成される。少なくとも１つの交差流装置または２パーツ式交差流装置のうち一方のパーツはそれぞれ複数のノズル（開口または穿孔）を備え、これらのノズルは少なくとも１つのノズルバーを介して相互に機能的に接続され、同量の流体が供給可能となっている。処理すべき基板ブロックの長さ及び用意された供給圧力に応じ、交差流装置は両側においてそれぞれ幾つかの区分に分割でき、これらの区分の各々にそれぞれ１つのノズルバーが存在することを特徴とする。交差流装置の両パーツの各位置は、(所望なら相互に別々に)調整可能である。交差流装置の垂直方向の高さ、及び交差流装置あるいはそのパーツまたは区分の１つから槽の側壁までの距離も可変である。さらに、交差流装置あるいはそのパーツまたは区分の１つは、槽の側壁と平行に移動可能である。交差流装置は、そのノズルが流体レベルより下方に位置しているときだけ作動されるのが好ましい。所望なら、槽の一側面に配置された少なくとも１つのノズルバーを振動させることができ、この振動は任意選択的に上下方向、槽壁に対して接近及び離反する方向、及び／又は槽壁と平行に前後する方向に向けられる。このようにして、位置に依存しない流体渦を有利に発生及び利用することができる。ノズルバーの軸と平行な振動による別の利点は、例えば個々のノズルの詰まりによって生じる可能性がある流れ特性の相違を防ぐ点にある。上記の各動きにより、相互に極めて付着し易い基板クラスターを振動させ、そのような基板クラスターの空隙の洗浄効果を高められる。本発明に基づき複数の交差流装置が存在もしくは使用される場合、それらの交差流装置は槽の深さに対して異なるレベルに配置される。
【００３２】
好ましくは、ノズルバーは矩形状に設計される。この場合、槽の対向壁の方を向いたノズルバー側面の上方及び／又は下方領域を後方に面取りするのが特に好ましく、これらの面取り領域に配置されるノズルをわずかに上方または下方に向け、それらのノズルは中央領域に配置されたノズルと平行には流体を放出しないようにする。上記の面取り領域を設けることによって、２つの隣接する基板間に位置した汚点をより効率的に除去可能となる。また、ノズルバーはフローブレーカー（flow breaker）を有することにより、ノズルバー全体にわたって最大限均質の流れ特性が達成されるようにするのが好ましい。
【００３３】
ノズル孔は円形でなく長円形の方が好ましく、最も好ましくは星形であり、また好ましくは０.１から０.５ｍｍ２の断面積、最も好ましくは０.２ｍｍ２の断面積を有する。さらにノズル孔は、出口の直径が入口の直径より約０.３ｍｍだけ小さい円錐形状に設計されるのが好ましい。ノズル孔の幾何形状は、気体を流体の流れ中へと引き込み、それによって洗浄の結果に対し積極的な影響をもたらすようにするのが好ましい。各ノズルバーにおけるノズルは、複数の列と行のパターンで配置されるのが好ましい。この場合、複数の列は相互に４ｍｍの間隔とするのが好ましく、複数の行は相互に３ｍｍの間隔とするのが好ましい。ノズルの幾何形状は、最大遠(例えば４００ｍｍ)に達する流体ジェットが好ましくは約１ｍｍの直径を有し、且つ低い流れ速度が与えられる場合でも依然乱流となるようにするのが最も好ましい。このように、物体に対するジェット流の影響は「ソフト」である。
【００３４】
好ましい実施形態によれば、交差流装置の両側に存在するノズルバーは、片側だけから流体が放出され、その間他側のノズルは流体を放出しないように制御可能である。その状態で短時間処理した後、流体が基板ブロックへそれぞれ左または右から交互に差し向けられるようにサイドチェンジが行われる。本発明による交差流装置の１パーツ（片側）が各々ノズルバーを有する複数の区分からなる場合には、正面対向するノズルが同時に作動されないように保証することも好ましい。この交互制御によって、最適の洗浄が達成される。基板ブロックを超音波処理した後、槽を空にし、少なくとも１つのシャワー要素による更なる洗浄処理を開始する。要求に応じ、「シャワー要素による洗浄処理」と「超音波による洗浄処理」を切り換えることによって、処理を繰り返し実施可能である。
【００３５】
本発明の特定の実施形態によれば、基板ブロックがシャワー装置により、所望なら表面活性剤などの適切な化学添加物を含む温流体でまず洗浄され、この温流体の温度は３５と４０°Ｃの間であるのが好ましい。その後、冷流体内で超音波洗浄が行われる。必要なら、両方の処理が繰り返される。最後の処理として、冷流体を用いたシャワー装置による洗浄処理が行われる。この最後の処理は、冷流体を用いたシャワーによって、ウェハが乾燥しひいては残りのスラリーがウェハへ堅固に付着するのを防ぐという利点を有する。
【００３６】
本発明によれば、シャワー流体は水性で、１５と４０°Ｃの間の温度に調整されるのが好ましく、この温度は３０と４０°Ｃの間であるのが特に好ましい。シャワー流体は適切な非発泡性、非イオン性の表面活性剤を０から１容量％の量で含むのが好ましく、この量は流体の全量に対して０.１から０.５容量％であるのが特に好ましい。単一または複数種類の表面活性剤は約１３.０の（平均）ｐＨ-値を有するのが好ましく、シャワー流体のｐＨ-値は１２.０より低い好ましい値、特に好ましくは１０.５と１１.０の間の値に調整可能であるのが有利である。さらにシャワー流体は所望なら、塩基や酸、並びにそれ以外の化学物質を含むこともできる。
【００３７】
所望なら、本発明による好ましい実施形態の方法は、接着剤を除去する追加の処理ステップを含むこともできる。この目的のため、担持装置と必要なら補助装置とが、使用した接着剤の組成に対して適切な液体を含む処理タンク内に移送される。例えば、酢酸を含む水性流体を使用するのが特に適切であることが実証されている。この場合、水性流体の温度とｐＨ-値はそれぞれ約４０°Ｃと３.０から４.０の間の値に調整されるのが特に好ましい。その後、ウェハを洗浄するが、この洗浄はウェハを補助装置と一緒に、水を満たした洗浄タンク内に移送して行うのが好ましい。
【００３８】
本方法の更なる実質的な利点は、その後に続くウェハの処理工程に容易に統合可能な点にある。本発明によれば、処理パラメータを正確且つ再現性可能に調整できるため、大量の処理も一定の品質レベルで可能になることが特に好ましく実証されている。
【００３９】
更なる有利な実施形態は、以下の説明並びに各図面及び各請求の範囲中に示してある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１に、洗浄すべき基板ブロック１が示してある。基板ブロック１は担持装置２に装着され、担持装置２はガラス板３と装着要素４とからなる。本実施形態において、一辺５を有する基板ブロックが、ガラス板３に対し面接着されている。切断処理がすでに行われ、その切れ目がガラス板３内に到達している結果、ウェア６とも称する個々の基板が形成されている。個々のウェハ６の間にそれぞれ空隙７が生じており、この空隙７に、本発明に基づく洗浄処理によって除去すべきいわゆるスラリー（図示せず）が存在する。
【００４１】
担持装置２と連結した基板ブロック１を、図４及び５に示した本発明による装置へ移送するため、担持装置２は図２及び３に示した補助装置８で移送される。補助装置８は、その両側部に配置され、図４及び５に示した装置と協働する手段９を備えるのが好ましい。異なるサイズの担持装置２の収容を可能とするため、フレキシブルに位置決めされて担持装置２を収容できる収容装置１０が設けられる。さらに補助装置８は、図３に示すように、基板ブロック１が他の物体との望ましくない衝突から保護される位置に置かれるように設計されている。ここに示す例示の実施形態では、複数のロッド１１が、基板ブロック１を間に閉じこむように配置された前記両側部の手段９間の連結要素として配置されている。
【００４２】
洗浄処理を行うため、図５に示すように補助装置８が装置１２に装着される。装置１２自体はハウジング１３を有し、ハウジング１３は流体を満たせる槽１４を備えている。槽１４は、補助装置８全体を槽１４内に入れられるように寸法が決められている。
【００４３】
槽１４は、前記の各手段９で補助装置８を受け取り可能なように設計されるのが好ましい。
【００４４】
装置１２はさらに、シャワー装置１５を備えている。シャワー装置１５は実質上シャワー要素１６からなり、シャワー要素１６は２パーツ態様で設計され、担持装置２の長手延長方向と平行に延びている。
【００４５】
図５に示した例示の実施形態において、シャワー要素は超音波処理の際交差流装置１７として用いられる。すなわち、同じく２パーツ設計である交差流装置１７は、基板ブロック１の洗浄のため槽１４内に交差流を発生させるノズル状の手段を有する。
【００４６】
さらに、超音波源を備えた超音波装置１８が、ハウジング１３の底側に設けられている。この超音波装置１８は必要に応じてオン／オフ切り換えされ、ウェハ間の空隙に存在するスラリーをさらに崩し除去する役割を果たす。
【００４７】
図５に示した超音波装置１８の代替例として、槽１４内において任意の位置に移動できる可動の超音波装置を、移動不能な固定取り付け型の代わりに設けてもよい。
動作原理：
洗浄処理は、以下のように行われる：
【００４８】
担持装置２を補助装置８と一緒に装置１２内に導入した後（図５）、個々のウェハ６が底２０の方を向くように、担持装置２の姿勢と位置を決める。これは、空隙７が各々、槽１４の側方と底２０に向かう方向に開放した状態にあることを意味する。
【００４９】
洗浄処理は、シャワー装置１５を作動することによって開始する。シャワー要素１６を出た流体の流れ２１はそれぞれの空隙７内に流入し、少なくとも部分的に空隙７を通過した後、槽１４の底２０に向かう方向に流出する。上述した本発明に基づく処理により、各空隙７からスラリーを除去可能である。汚染の度合いに応じ、洗浄処理は所望の回数繰り返し行うことができる。好ましくは、流体の流れ２１自体を温度制御し、２５°Ｃと４０°Ｃの間の温度となるようにする。
【００５０】
好ましい実施形態によれば、超音波装置１８による超音波洗浄を引き続いて行う。このために、槽１４を流体で満たし、超音波源からの音波を伝播可能にする必要がある。
【００５１】
その後、槽１４を空にし、上述したシャワー処理を再び開始する。
【００５２】
以上のような方法で、個々の工程を所望の回数繰り返すことができる。
【００５３】
前洗浄した基板ブロック１を取り出す前に、シャワー処理を再度行うのが好ましい。但し、この場合は低温の流体による。これにより、残留スラリーが少なくとも直ちにウェハ上で乾燥するのを防止できる。
【００５４】
本発明による装置１２を用い、本発明による方法を実施することにより、薄くて脆いディスクを自動的に前洗浄可能になる。特に、半導体及びソーラ産業におけるウェハの作製では、いわゆるスラリーを切断処理直後に取り除く必要がある。このスラリーは各ウェハの表面に極めて堅固に付着しているため、これまで手作業で処理を行わねばならなかった。しかし本発明による方法によれば、ウェハ６の高品質で自動的な前処理が可能となる。
【００５５】
以上本発明を、シリコンウェハの処理を参照して開示した。もちろん、プラスチックなど、上記以外の材料からなるディスク状の基板も本発明に従って処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、洗浄すべき基板ブロック１から実質上なる担持装置２の概略図；
【図２】図２は、図１に示した担持装置を収容する補助装置８の斜視図；
【図３】図３は、図２と対照的に、担持装置２がすでに装着されている状態にある補助装置８の斜視図；
【図４】図４は、２パーツ式シャワー要素１６の態様のシャワー装置を備えた本発明による装置の好ましい実施形態の概略図；
【図５Ａ】図５Ａは、シャワー要素１６または交差流装置１７を備えた本発明による装置の好ましい実施形態の概略図であるが、図４と対照的に、担持装置がすでに初期位置に挿入された状態を示す；
【図５Ｂ】図５Ｂは、別の好ましい実施形態の概略図で、それぞれ両側に配置された超音波装置１８及びシャワー要素１６または交差流装置１７をより詳細に示す。
【符号の説明】
【００５７】
１ 基板ブロック
２ 担持装置
３ ガラス板
４ 装着要素
５ 一辺
６ ウェハ
７ 空隙
８ 補助装置
９ 手段
１０ 収容装置
１１ ロッド
１２ 装置
１３ ハウジング
１４ 槽
１５ シャワー装置
１６ シャワー要素
１７ 交差流装置
１８ 超音波装置
１９ 超音波源
２０ 底
２１ 流体の流れ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄いウェハ（６）を洗浄する装置で、ウェハ（６）が各々の一辺で担持装置（２）に固定されており、２つの隣接するウェハ（６）間に空隙（７）が形成されており、
− 流体を各空隙（７）内に注入するシャワー装置（１５）、及び
− 流体を満たすことができ且つ担持装置（２）を収容できる寸法を有する槽（１４）から実質上構成された装置において、
前記シャワー装置（１５）は２パーツ設計で複数のノズルを有する少なくとも１つのシャワー要素（１６）を備え、両パーツが前記槽（１４）の長軸と平行に延び且つそれぞれの流れ方向が反対方向となるように、それぞれの各パーツが前記槽の長辺に対し横向きに配置されており、前記少なくとも１つのシャワー要素（１６）の両パーツは、正面対向するノズルが同時に作動されないように制御可能であることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ノズルは少なくとも１つのノズルを介して相互に機能的に接続され、同じ流体量が供給可能であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのシャワー要素（１６）は両側において幾つかの区分に分割されており、複数区分の各々が１つのノズルバーを有することを特徴とする請求の範囲第１または２項に記載の装置。
【請求項４】
前記シャワー要素（１６）の両パーツの位置は（必要なら相互に別々に）調整可能であることを特徴とする請求の範囲第１から３項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記シャワー装置（１５）が移動不能な担持装置（２）に対して移動可能であるか、あるいは前記担持装置（２）が移動不能なシャワー装置（１５）に対して移動可能であるか、あるいは前記担持装置（２）と前記シャワー装置（１５）が相対的に移動可能であることを特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの超音波装置（１８）が設けられ、前記槽（１４）内に任意選択的に移動不能あるいは移動可能に配置されていることを特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
幾つかのシャワー要素（１６）が前記槽（１４）の深さに対して異なるレベルに配置されていることを特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つのシャワー要素（１６）が前記槽（１４）内に垂直方向に調整可能であることを特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記超音波装置（１８）は、前記担持装置（２）の水平の向きに対して傾斜配置された複数の超音波源（１９）を備えることを特徴とする請求の範囲第６から８項のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記超音波源（１９）は回転式に配置されていることを特徴とする請求の範囲第６から９項のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
薄いウェハ（６）が各々の一辺で担持装置（２）に固定されており、２つの隣接するウェハ（６）間に空隙（７）が形成された装置を用いてウェハ（６）を洗浄する方法で、前記装置が流体を各空隙（７）内に注入するシャワー装置（１５）と、流体を満たすことができ且つ担持装置（２）を収容できる寸法を有する槽（１４）から実質上構成されているものにおいて、
ａ） 基板ブロック（１）を含む前記担持装置（２）を、空のあるいは部分的に満たされた前記槽（１４）内に挿入する処理ステップ、
ｂ） 前記シャワー装置（１５）によって洗浄処理を実施する処理ステップ、及び
ｃ） 流体の存在下で、超音波装置（１８）によって洗浄処理を実施する処理ステップ、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記シャワー装置（１５）は２パーツ設計で複数のノズルを有する少なくとも１つのシャワー要素（１６）を備え、両パーツが前記槽（１４）の長軸と平行に延び且つそれぞれの流れ方向が反対方向となるように、各パーツが前記槽の長辺に対し横向きに配置されており、前記少なくとも１つのシャワー要素（１６）の両パーツは、正面対向するノズルが同時に作動されないように制御可能であることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理ステップｂ）は前記処理ステップｃ）の前後に行われることを特徴とする請求の範囲第１１または１２項に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理ステップｂ）及びｃ）は逐次数回行われることを特徴とする請求の範囲第１１または１２項に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理ステップｂ）は温流体を用いて行われることを特徴とする請求の範囲第１１から１４項のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記処理ステップｃ）は冷流体を用いて行われることを特徴とする請求の範囲第１１から１５項のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
最後の洗浄処理は、冷流体を用いたシャワー装置（１５）によって洗浄処理を行うことを含むことを特徴とする請求の範囲第１１から１６項のいずれかに記載の方法。
【請求項１】
複数の薄いウェハ（６）を洗浄する装置で、ウェハ（６）が各々の一辺で担持装置（２）に固定されており、２つの隣接するウェハ（６）間に空隙（７）が形成されており、
− 流体を各空隙（７）内に注入するシャワー装置（１５）、及び
− 流体を満たすことができ且つ担持装置（２）を収容できる寸法を有する槽（１４）から実質上構成された装置において、
前記シャワー装置（１５）は２パーツ設計で複数のノズルを有する少なくとも１つのシャワー要素（１６）を備え、両パーツが前記槽（１４）の長軸と平行に延び且つそれぞれの流れ方向が反対方向となるように、それぞれの各パーツが前記槽の長辺に対し横向きに配置されており、前記少なくとも１つのシャワー要素（１６）の両パーツは、正面対向するノズルが同時に作動されないように制御可能であることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ノズルは少なくとも１つのノズルを介して相互に機能的に接続され、同じ流体量が供給可能であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのシャワー要素（１６）は両側において幾つかの区分に分割されており、複数区分の各々が１つのノズルバーを有することを特徴とする請求の範囲第１または２項に記載の装置。
【請求項４】
前記シャワー要素（１６）の両パーツの位置は（必要なら相互に別々に）調整可能であることを特徴とする請求の範囲第１から３項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記シャワー装置（１５）が移動不能な担持装置（２）に対して移動可能であるか、あるいは前記担持装置（２）が移動不能なシャワー装置（１５）に対して移動可能であるか、あるいは前記担持装置（２）と前記シャワー装置（１５）が相対的に移動可能であることを特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの超音波装置（１８）が設けられ、前記槽（１４）内に任意選択的に移動不能あるいは移動可能に配置されていることを特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
幾つかのシャワー要素（１６）が前記槽（１４）の深さに対して異なるレベルに配置されていることを特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つのシャワー要素（１６）が前記槽（１４）内に垂直方向に調整可能であることを特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記超音波装置（１８）は、前記担持装置（２）の水平の向きに対して傾斜配置された複数の超音波源（１９）を備えることを特徴とする請求の範囲第６から８項のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記超音波源（１９）は回転式に配置されていることを特徴とする請求の範囲第６から９項のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
薄いウェハ（６）が各々の一辺で担持装置（２）に固定されており、２つの隣接するウェハ（６）間に空隙（７）が形成された装置を用いてウェハ（６）を洗浄する方法で、前記装置が流体を各空隙（７）内に注入するシャワー装置（１５）と、流体を満たすことができ且つ担持装置（２）を収容できる寸法を有する槽（１４）から実質上構成されているものにおいて、
ａ） 基板ブロック（１）を含む前記担持装置（２）を、空のあるいは部分的に満たされた前記槽（１４）内に挿入する処理ステップ、
ｂ） 前記シャワー装置（１５）によって洗浄処理を実施する処理ステップ、及び
ｃ） 流体の存在下で、超音波装置（１８）によって洗浄処理を実施する処理ステップ、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記シャワー装置（１５）は２パーツ設計で複数のノズルを有する少なくとも１つのシャワー要素（１６）を備え、両パーツが前記槽（１４）の長軸と平行に延び且つそれぞれの流れ方向が反対方向となるように、各パーツが前記槽の長辺に対し横向きに配置されており、前記少なくとも１つのシャワー要素（１６）の両パーツは、正面対向するノズルが同時に作動されないように制御可能であることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理ステップｂ）は前記処理ステップｃ）の前後に行われることを特徴とする請求の範囲第１１または１２項に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理ステップｂ）及びｃ）は逐次数回行われることを特徴とする請求の範囲第１１または１２項に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理ステップｂ）は温流体を用いて行われることを特徴とする請求の範囲第１１から１４項のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記処理ステップｃ）は冷流体を用いて行われることを特徴とする請求の範囲第１１から１５項のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
最後の洗浄処理は、冷流体を用いたシャワー装置（１５）によって洗浄処理を行うことを含むことを特徴とする請求の範囲第１１から１６項のいずれかに記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【公表番号】特表２００９−５２９７８１（Ｐ２００９−５２９７８１Ａ）
【公表日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５７６９３（Ｐ２００８−５５７６９３）
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０１０７３４
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７１３６４
【国際公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（５０４３８２３４９）レナ ゾンデルマシーネン ゲーエムベーハー (10)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０１０７３４
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７１３６４
【国際公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（５０４３８２３４９）レナ ゾンデルマシーネン ゲーエムベーハー (10)
【Ｆターム（参考）】
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