JPS5825237A - 半導体ウエハをクリーニングする装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体ウェハの超音波クリーニングに関し、
特に、インライン半導体製造プロセスの一部分としてシ
ーケンシャルにウェハラフ１Ｊ−＝ングする方法に係わ
る。

従来から、半導体ウェハの超音波クリーニングが提案さ
れてきたが、このような提案は、産業上非常に限られた
成功および実施にしか至っていない。タンクの中でのバ
ッチクリーニングは、半導体製造の何工程かのステップ
に対して用いられてきたけれども、絶え間のない半導体
製造プロセスの一部としての連続したウエノ・のインラ
イン超音波クリーニングは、かなり何回かの実験にもか
かわらず、首尾よく成功して履行されたことはかかった
。

本発明の目的は、半導体ウエノ・の表面をクリーニング
する装置を提供すること、ウエノ・の表面を完全にクリ
ーニングすることに於いて高度に効果的であるクリーニ
ング装置を提供すること、ウェハ表面全体を均等にクリ
ーニングするクリー二／グ装置を提供すること、迅速に
且つ高い信頼性をもって動作子るクリーニング装置を提
−供すること、インライン半導体製造プロセスの一部分
として、連続したウエノ・を個々にクリーニングするの
に適したクリーニング装置を提供すること、そして比較
的簡単で低コストな構成のクリーニング装置を提供する
ことである。他の目的および特徴は、一部は明白であり
、そして一部は以下の説明文に於いて詳しく述べられる
。”＋　；、’）　−概略的には、本発明による装置は
、ウニ・・の表面全体に超音波エネルギーを均一に照射
することによって、半導体ウニ・・をクリーニングする
動作を行うものである。この目的のために、ウエノ・上
に完全に覆いかぶさるフェースプレートを有するトラン
スジューサ・アセンブリーが設けられている。フェース
プレートの中心を通して、ウエノ・とフェースプレート
との間のギャップの中に、液体が導入される。その際に
、このフェースプレー、トは、本質的に均一な音響界を
フェイスプレート上に発生するように振動させられる。

フェースプレートは、ウエノ・に面した殆ど全ての表面
上で本質的に平坦であり、然しなからとのフェースプレ
ートは、クリーニングの期間中、キャビテーションによ
って作り出される蒸気の通気を容易にする複数の溝をも
含んでいる。この手段によって、比較的高いパワーの音
響界が、比較的短期間でミはｙ完全なりリーニングを行
うために適用されうるものである。以下の実施例の説明
並びに添付された図面により、本装置を詳細に述べる。

対応した参照数字は、全ての図面を通じて、対応した部
分を表わすものとなっている。

さて、第１図を参照すると、ここには、半導体材料、例
えば、シリコンのウエノ・が、エアペア１ノング・ハン
ドリングシステムによって作動ステーションから□次の
作動ステーションへと搬送されてゆくインライン半導体
製造ラインの一部分が図解されている。総体的なノ・ン
ドリンクシステムは、ＧＣＡ　Ｃ０ＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
　　によって、その商標ＷＡＦ”ＥＩ（ＴＲＡＣＫ　　
（ウエノ・トラック）の名のもとに、販売されている型
式のものである。

本発明に従って構成されたウエノ・クリーニングステー
ションは一般的に、参照数字１１によって示され、また
、ウエノ・を、クリーニングステーションの中へと、そ
してそこから外へと、搬送するウエハノ・ンドリング・
エアトラックは、一般的に参照数字１３および１５によ
って示されている。

作動ステーション１１は、一般的に、参照数字１７で示
されたウエノ・を保持する真空チャックを含むものであ
る。容易に理解される如く、このようなチャックは、半
導体製造プロセスに於いて幅広く使われており、従って
、その動作はここで詳細には説明されない。

クリーニングステーションはそれ自身、参照数字１９お
よび２１で示され、且つ、チャックと係合し、ウエノ・
をクリーニング時にはチャックの方へ、またクリーニン
グ後はチャックから取りはずすように搬送するのを容易
化する形状をなしたエアトラックの短いセクションと合
体している。、第３図に示されているように、トラック
のこれらのセクショ／は、クリーニングの期間中チャッ
クの中に保持されたウエノ・を幾分かおおい隠し、これ
を包むようなつり上げ橋式の方法で、上の方に持ち上げ
られる。

フレーム２６によって保持された超音波トランスジュー
サアセンブリー２５が、上方に位置し、チャック１Ｔと
一列に整列している。このトランスジューサ・アセンブ
リー２５の底部は、クリーニングされるべきウェハの上
を完全におおうのに十分な大きさのトランスジューサ・
フェースプレート２７を具備している。即ち、このフェ
ースプレート２７の大きさは、ウェハとはソ同サイズで
あるか、もしくは、それよりもわずかに大きい。

ここで説明している実施例は、標準の１１００１ｉウエ
ハをクリーニングするように設計されており、また、フ
ェースフル−トは直径１００ｍとなっている。

フェースプレート２７の底部は、大きな面を有する超音
波トランスジューサに関して慣用である如く、その殆ど
大部分の表面上で平坦と力っているが、その面上に配置
された複数の溝２９を含んでいる。溝２９のパターンを
第４図に示し、さらに個々の溝の横断面を第５図に、示
す。以下により詳細に記述される如く、これらの溝の機
能は、クリーニング期間中キャビテーションによってｆ
ｌｌＪ出される蒸気の通気を容易化し、その結果、フェ
ースプレート２７がらクリーニングされているウェハへ
の音響エネルギーのカプリングと干渉しないようにする
ことである。ここで説明される好ましい実施例では、溝
２９は幅２．０／１０００インチ、深さ１０／　１ｏｏ
ｏインチとなっている。好ましい溝のパターンは、便宜
上、日の字として、表現することができる。また、第４
図に見られる如く、フェースプレート２７は、そこを通
して、クリーニング液が、トランスジューサフェースプ
レートとクリーニングされているウェハとの間のスペー
スへと導入される、中央開口部３３を含んでいる。

フェースプレート２７は、環状アレイの中に在るフェー
スプレート２７の背面側の周囲に配置された４つのピエ
ゾエレクトリック・トランスジューサエレメント（圧電
変換素子）３５〜３９によって振動させられる。トラン
スジューサ・アセンブリー２５が動作している時は、エ
レメント３５〜３９は、フェースプレート上に本質的に
均一な音響界を発生させるように、同期した長手方向の
振動、即ち、垂直振動をひき起こすように付勢される。

これは、トランスジューサの面を横切る方向に極度に不
均一となった、即ち、中心部で最も強く、周縁部の方へ
行くにしだがって弱くなってゆく音響界を発生する単−
状になった複数のエレメントを利用した通常の大きなト
ランスジューサエレメントとは相違した形態のものであ
る。適切な駆動用の電子回路装置がトランスジューサ・
アセンブリーハウジング４１の中に組み込まれている。

動作中には、ウェハは、第２図に示される如く、クリー
ニングステーションの中へと搬送され、そして、出口側
のトラックセクション２１は、ウェハに対してストッパ
として働らくようにわずかに持ち上げられる。典型的な
ウニ・・は、一般的に、参照数字３３に二つ二て（−表
＃ｙ：されている。−たびウエノ・がチャックに捕獲さ
れ、真空圧がウェハをチャックにしっかりと保持させる
ように供給されると、チャックは、第３図に示される如
く、トランスジー１−サ・アセンブリーのフェースプレ
ート２７と極めて近接するように持ち上げられる。現在
は、３０〜４０／　１０００インチの間隔が好ましいと
されている。同時に、第３図に示される如く、カップア
センブリー４７はチャック１７のまわりに持ち上げられ
る。カップアセンブリー４７の動作は、クリーニングお
よびそれに続くスピン乾燥の期間中に、クリーニング液
を集めることである。そして、このようなカップアセン
ブリーは、従来から、フォトレジストのコーティングや
スピニングのような半導体製造ステップに於いて用いら
れてきた。

−たびチャックとカップアセンブリーが正しく位置決め
されると、フェースプレートの中央開口部３３を通して
クリーニング液が導入される。容易に理解される如く、
液体は、それ自身洗滌液としてのみではなく、取り除か
れるべき汚染物質もしくはコーティングを追い払うよう
に、そｔを１通して超音波エネルギーがフェースプレー
トカラウェハの表面へとカップリングされる媒体として
も動作するものである。液体の流れの速さは、トランス
ジューサのフェースプレート２７とウェハとの間のギャ
ップの間隔によって大部分決定される。

−たび液体がフェースプレートとウェハとの間ノキャッ
プを満たすと、超音波トランスジューサ２５が付勢され
る。本発明の実施に従って、比較的高い電力レベル、例
えば１００ｍｍウェハの場合には、４００ワツトの電力
が、迅速且つ完全なりＩＪ　−ニングを行うように供給
される。ウェハの表面全体が同時クリーニングを必要と
するばかりではなく、音響エネルギーはフェースプレー
トのまわりに配置された複合トランスジューサによって
与えられるので、クリーニングは比較的均一に行われる
。さらに、用いうる電力レベルの驚くべき増加は、第４
図に示されるように、フェースプレートの中に溝を設け
ることによって達成されうろことが判明していた。

超音波エネルギーの最も良いカップリングを実施するた
めに、フェースプレートとウエノ・との間のギャップを
狭くすることが要求されていたが、キャビテーションに
よる蒸気の形成は液体を置換し正しいカップリングと干
渉してしまう。フェースプレート上に配置された溝の明
らかな効果は、これらの蒸気の通気を可能にし、有効な
液体をギャップの中に太いに効率よく集中させることが
できることである。この際に、この液体は、クリーニン
グ効果を最大限にする超音波エネルギーと効於ける実質
的な増加は、中央の液体供給系と蒸気通気溝とを使用す
ることによって得ることができるものと思われる。第４
図に示されるトランスジューサに関して可能な高電力レ
ベルに於いては、ウェハ表面の比較的完全なりリーニン
グが１分間よりも少ない時間で達成されうろことが判明
している。

超音波クリーニングが終了した後に、液体の流れが停止
し、そしてウェハは余分の液体を取り除くためにチャッ
クの上を回転する。このステップに続いて、トラックセ
クション１９および２１とウェハがクリーニングステー
ションから取りはずされた時に、カップが下降し、そし
てクリーニングサイクルが、この時くシ返されうるよう
になっている。この技術分野に於いて容易に理解される
如く、チャック１７には、また、クリーニング期間中、
ウニ・・を挾持するために用いられる真空ボートに加え
て、その通路上に在るウニ・・を最初に持ち上げてスタ
ートさせるエアベアリング・ボートが設けられている。

これまでの説明に鑑みて、本発明のいくつかの目的が成
し遂げられ、そして他の好都合な結果が達成されてきた
事が窺える。

本発明の範囲を逸脱することなく、前述の構成に於いて
色々な変形を作り出すことが可能であり、また、これま
でに明細書中に記述し、添付図面の中で示した全ての事
柄は、説明の都合上、単に実施例として述べたものであ
り、これに限られるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成され且つインライン半導
体製造プロセスへ、’Ｊｌ込まれたものの装置の斜視図
、第２図は、第１図のクリーニング装置の断面側面図、
第３図は、第２図と類似しているが、実際のクリーニン
グ期間中に想定される、各位置へ動かされた、色々な部
分を示したクリーニング装置の断面側面図、第４図は、
第１〜３図の装置に用いられた超音波トランスジューサ
・アセンブリーの平面図、そして第５図は、第４図のフ
ェースプレートの中に設けられ、且つ実質的に第４図の
線５−５上で切断された溝部分の断面図である。 １１・・・・・・・・・ウェハ・クリーニングステーシ
ョン（作動ステーション） １３．１５・・・ウエノＳノ・ンドリンク・エアトラン
ク １７・・・・・・・・・真空チャック １９．２１・・・クリーニングステーション（トラック
セクション） ２５・・・・・・・・・超音波トランスジューサ・アセ
ンブリー ２６・・・・・・・・フレーム ２７・・・・・・・・・トランスジューサ・フェースプ
レート ２９・・・・・・・・・溝 ３３　　・・・　・・・　・・・　ウ　エ　ノ・３５〜
３９・・・ピエゾエレクトリック・トランスジューサエ
レメント ４１・・・・・・・・・トランスジューサ・アセンブリ
ーハウジング ４７・・・・・・・・・カップアセンブリー代理人　弁
理士　　守　谷　−雄 へ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　クリーニングされるべき半導体ウェハを保持する
   チャックと、前記チャックの上に在って前記チャックと
   一列に整列し、且つチャックの中に保持されだウェハの
   上に、それを十分にカバーできるように横たわっている
   フェイスプレートを設けられた超音波トランスジューサ
   と、チャックの中に保持されたウェハを前記トランスジ
   ューサに差し向かつて極めて近接したある間隔を置いて
   位置を定め、ウエノ・をクリーニングの期間中回転させ
   るだめに、前記チャックおよび前記トランスジューサを
   相互に接続する駆動手段と、液体をウェハおよびフェイ
   スプレートの間のギャップへ導入する手段と、前記フェ
   イスプレートの上に本質的に均一な音響界を発生させる
   前記トランスジューサを付勢する手段とを具備し、前記
   フェイスプレートはウェハに面した表面の大部分の上に
   平坦になっており、クリーニングの期間中キャビテーシ
   ョンによって作り出される蒸気の通気を容易化ならしめ
   る複数の溝を含んでいることを特徴とする半導体ウェハ
   をクリーニングする装置。 ２、前記フェイスプレートは円形であり、前記溝は日の
   字状のパターンになっている、特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。 ３、　前記フェイスプレートは直径に於いて４インチの
   オーダーであり、前記溝は、およそ０．０２０インチの
   幅そしておよそ０．０１０インチの深さとなっている、
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４、前記フェイスプレートは中央開口部を含んでおり、
   該中央開口部を通して前記液体がウェハとフェイスプレ
   ートとの間のギャップへと導入される、特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 ５、　クリーニングされるべき半導体ウェハを保持する
   チャックと、前記チャックの上に在って前記チャックと
   一列に整列し、且つチャックの中に保持されたウェハの
   上にそれを十分にカバーできるように横たわっているフ
   ェイスグレートを設けた超音波トランスジューサアセン
   ブリーとを具備し、前記トランスジューサ・アセンブリ
   ーは、フェイスプレートを振動させるための且つ前記フ
   ェイスプレートのまわりに環状に配置された複数のピエ
   ゾエレクトリック・トランスジューサエレメントを含ん
   でおシ、さらに、チャックの中に保持されたウェハを前
   記トランスジューサに差し向かつて極めて近接したある
   間隔を置いて位置を定め、ウェハをクリーニングの期間
   中回転させるだめに、前記チャックおよび前記トランス
   ジューサ・アセンブリーを相互に接続する駆動手段と、
   液体をフェイスプレートの中央を通してウェハおよびフ
   ェイスプレートの間のギャップへ導入する手段と、前記
   フェイスプレートの上に本質的に均一な音響界を発生さ
   せる前記トランスジューサエレメントを付勢する手段と
   を具備し、前記フェイスプレートはウェハに面した表面
   の大部分の上に平坦になっておシ、クリーニングの期間
   中キャビテーションによって作り出される蒸気の通気を
   容易化ならしめる複数の溝を含んでいることを特徴とす
   る半導体ウェハをクリーニングする装置。 ６、連続したウェハをクリーニングし、クリーニング後
   、それをチャックからとりはずすために、前記連続した
   ウェハを前記チャックに搬送するエアトラックシステム
   を含む、特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ７、前記トランスジューサエレメントハ、前記付勢手段
   によって付勢された時に垂直振動をひき起こす、特許請
   求の範囲第５項に記載の装置。 ８、前記溝は前記フェイスプレートの下面に日の字状の
   パターンに配列されている、特許請求の範囲第５項に記
   載の装置。 ９、クリーニングされるべき半導体ウェハを保持するチ
   ャックと、連続した半導体ウェハをクリーニングし、そ
   してその後、クリーニング後に各々のウェハをとりはず
   すために、前記連続した半導体ウェハを前記チャックに
   搬送する手段と、前記チャックの上に在って前記チャッ
   クと一列に整列し、且つチャックの中に保持されたウェ
   ハの上にそれを十分にカバーできるように横たわってい
   るフェイスプレートを設けた超音波トランスジューサア
   センブリーとを具備し、前記トランスジューサ・アセン
   ブリーは、フェイスプレートを振動させるための且つ前
   記フェイスプレートのまわりに環状に配置された複数の
   ピエゾエレクトリック・トランスジューサエレメントを
   含んでおシ、さらに、チャックの中に保持されたウェハ
   を前記トランスジューサに差し向かつて極めて近接した
   ある間隔を置いて位置を定め、ウェハをクリーニングの
   期間中回転させるだめに、前記チャックおよび前記トラ
   ンスジューサアセンブリーを相互に接続する駆動手段と
   、液体をフェイスプレートの中央を、通してウェハおよ
   びフェイスプレートの間のギャップへ導入する手段と、
   前記フェイスプレートの上に本質的に均一な音響界を発
   生させる、同期した垂直振動のだめの前記トランスジュ
   ーサを付勢する手段とを具備し、前記フェイスプレー１
   はウェハに面した表面の大部分の上に平坦になっており
   、クリーニングの期間中キャビテーンヨンによって作り
   出される蒸気の通気を容易化ならしめる複数の溝を含ん
   でいることを特徴とする半導体ウェハをクリーニングす
   る装置。 １０、　　前記溝は日の字状の形状を含むパターンで配
   置されている、特許請求の範囲第９項に記載の装置。 １１、前記搬送手段は、エアトラック・コンペイ。 インク・システムである、特許請求の範囲第９項に記載
   の装置。