特開 2023-79400 洗浄槽及び洗浄システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023079400

(43)【公開日】2023-06-08

(54)【発明の名称】洗浄槽及び洗浄システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20230601BHJP

   B08B 3/04 20060101ALI20230601BHJP

   B08B 3/10 20060101ALI20230601BHJP

   B08B 5/02 20060101ALI20230601BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 642F

B08B3/04 Z

B08B3/10 Z

B08B5/02 A

H01L21/304 642A

H01L21/304 642E

H01L21/304 648F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021192866

(22)【出願日】2021-11-29

(71)【出願人】

【識別番号】512284033

【氏名又は名称】株式会社ダルトン

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(72)【発明者】

【氏名】松下 昌嗣

(72)【発明者】

【氏名】向井 義雄

【テーマコード（参考）】

3B116

3B201

5F157

【Ｆターム（参考）】

3B116AA01

3B116AA46

3B116AB03

3B116AB44

3B116BB02

3B116BB22

3B116BB62

3B116BB83

3B116BB87

3B116CD22

3B201AA01

3B201AA46

3B201AB03

3B201BB02

3B201BB22

3B201BB62

3B201BB83

3B201BB87

3B201BB92

3B201CD22

5F157AB03

5F157AB13

5F157AB34

5F157AC01

5F157AC13

5F157BB02

5F157BB03

5F157BB05

5F157BB07

5F157BB09

5F157BB73

5F157BB79

5F157CF04

5F157CF06

5F157CF60

5F157CF66

5F157CF74

5F157DB02

5F157DB51

5F157DC86

(57)【要約】

【課題】洗浄効率の高い渦をできるだけ簡素な構成で発生できる洗浄槽、及び該洗浄槽を備えた洗浄システムを提供する。
【解決手段】洗浄槽１２は、円筒状の胴部２２と、胴部２２の下部に形成された円錐状又は紡錘状の底部２４と、胴部２２内に配置された、少なくとも１つのワーク３４を支持する支持体３２と、胴部２２の側面に形成され、支持体３２より下方に配置され、かつワーク３４を洗浄するための洗浄液を胴部２２内に供給するように構成された入口ポート２６と、入口ポート２６に設けられ、胴部２２の中心軸４２回りに旋回する洗浄液の旋回流を発生させるように構成された噴流ノズル２８と、底部２４に形成され、洗浄液を排出するように構成された出口ポート３０と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状の胴部と、
前記胴部の下部に形成された円錐状又は紡錘状の底部と、
前記胴部内に配置された、少なくとも１つの洗浄対象物を支持する支持体と、
前記胴部の側面に形成され、前記支持体より下方に配置され、かつ前記洗浄対象物を洗浄するための洗浄液を前記胴部内に供給するように構成された入口ポートと、
前記入口ポートに設けられ、前記胴部の中心軸回りに旋回する洗浄液の旋回流を発生させるように構成された噴流ノズルと、
前記底部に形成され、前記洗浄液を排出するように構成された出口ポートと、
を有する洗浄槽。

【請求項2】

前記支持体と前記出口ポートとの間に配置された超音波発振子をさらに有する、請求項１に記載の洗浄槽。

【請求項3】

前記噴流ノズルは、前記洗浄槽の高さに関して前記支持体の下端と前記超音波発振子の上面との間に配置される、請求項２に記載の洗浄槽。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の洗浄槽と、
前記洗浄槽の前記出口ポート及び前記入口ポートに流体的に接続されたサイクロン式フィルタと、
を有する洗浄システム。

【請求項5】

前記洗浄槽から前記洗浄液を抜き出し、抜き出した前記洗浄液を前記サイクロン式フィルタに通して前記洗浄槽に戻すように構成された１つのポンプを有する、請求項４に記載の洗浄システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェハやガラス基板等のワークを洗浄するための洗浄槽、及び該洗浄槽を含む洗浄システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、半導体ウェハやガラス基板の製造工程では、ウェハに付着した研磨材や破片を除去するための洗浄が行われる。この洗浄は多くの場合、洗浄液が入れられた槽内に洗浄対象物を浸漬させることで行われるが、その際、洗浄を効率的に行うために、槽内に洗浄液の渦を発生させる技術が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、洗浄槽内に配置されたノズルからマイクロバルブを含む洗浄液を供給して、渦巻き状の流れを発生する技術が記載されている。また特許文献２には、壁面が螺旋形状を呈する貯留槽を使用することで、処理液の渦巻きを発生させる技術が記載されている。さらに特許文献３には、処理槽に複数のノズルを設け、槽内に生じる渦の大きさを調整できるようにする技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－２０１０６９号公報

【特許文献2】特開２００３－２８２５１２号公報

【特許文献3】特開２００９－２３９０６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

効率的な洗浄のために洗浄槽内に渦を発生させる場合、どのような形状、大きさの渦を槽内のどの位置に発生させるかが重要である。一方、洗浄槽を含むシステムは安価であることが好ましく、例えば渦を発生させるためのノズルやこれに付随する手段は、できるだけ少数でかつ単純な構造であることが望まれる。また、洗浄槽が直方体形状であると、洗浄対象物から分離された汚れ等が洗浄槽の角部に堆積してしまい、清掃に手間がかかる。

【0006】

そこで本発明は、洗浄効率の高い渦をできるだけ簡素な構成で発生できる洗浄槽、及び該洗浄槽を備えた洗浄システム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】

【0007】

本開示の一態様は、円筒状の胴部と、前記胴部の下部に形成された円錐状又は紡錘状の底部と、前記胴部内に配置された、少なくとも１つの洗浄対象物を支持する支持体と、前記胴部の側面に形成され、前記支持体より下方に配置され、かつ前記洗浄対象物を洗浄するための洗浄液を前記胴部内に供給するように構成された入口ポートと、前記入口ポートに設けられ、前記胴部の中心軸回りに旋回する洗浄液の旋回流を発生させるように構成された噴流ノズルと、前記底部に形成され、前記洗浄液を排出するように構成された出口ポートと、を有する洗浄槽である。

【0008】

本開示の他の態様は、上記一態様に係る洗浄槽と、前記洗浄槽の前記出口ポート及び前記入口ポートに流体的に接続されたサイクロン式フィルタと、を有する洗浄システムである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、洗浄槽の入口ポートを、洗浄槽内で洗浄対象物を支持する支持体よりも下方に配置することで、槽内全体に亘って旋回流を生じさせ、洗浄対象物から分離した異物等を効率的に排出することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る洗浄システムの概略構成図である。

【図2】図１の洗浄システムに含まれる洗浄槽の概略構成図である。

【図3】図２のＡ－Ａ′断面図である。

【図4】図２のＢ－Ｂ′断面図である。

【図5】図１の洗浄槽を上方から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、好適な実施形態に係る洗浄システムの概略構成図である。洗浄システム１０は、略円筒形状の洗浄槽１２と、サイクロン式フィルタ１４と、ポンプ１６と、ドレンタンク１８とを含む。ポンプ１６は、洗浄槽１２内の洗浄液を抜き出してフィルタ１４に供給し、さらにフィルタ１４によって濾過された洗浄液を洗浄槽１２内に戻すように構成されている。またドレンタンク１８は、フィルタ１４によって洗浄液から分離されたスラッジ２０等を回収し、ドレンとして排出するように構成されている。

【0012】

図２は、洗浄槽１２の概略構成図である。洗浄槽１２は、円筒状の胴部２２と、胴部２２の下部に形成された円錐状又は紡錘状の底部２４と、胴部２２の側面に形成され、洗浄液を供給するように構成された入口ポート２６と、入口ポート２６に取り付けられた噴流ノズル２８（後述する図３、４を参照）と、底部２４に形成され、洗浄液を排出するように構成された出口ポート３０とを有する。必須ではないが、洗浄液の効率的な排出という観点から、出口ポート３０は底部２４の中央に形成されることが好ましい。

【0013】

胴部２２内の上側には、支持体３２が配置され、支持体３２には少なくとも１つ（通常は複数）の洗浄対象物（ワーク）３４が支持される。ワーク３４は例えば、直径が１００ｍｍ～２００ｍｍ（４インチ～８インチ）の円盤状の半導体ウェハであり、単結晶インゴットを内周切断機やワイヤーソーで切断したアズカット・ウェハのように、汚れが多く付着している状態である。図示例では、ワーク３４は鉛直方向に立てた状態で支持体３２に整列配置されるが、支持体３２は、洗浄効率等を考慮して、ワーク３４を異なる向きに支持するように構成されてもよい。

【0014】

必須ではないが、洗浄槽１２内の下側には、洗浄効率をさらに高めるために超音波発振子３６を配置してもよい。超音波発振子３６としては例えば、いわゆる投げ込み式超音波装置として周知のものが使用可能であり、多くの場合、超音波発振面として平坦な上面３８を有する。超音波発振子３６の使用により、ワーク３４に強固に付着した異物等も除去することができるようになる。

【0015】

次に、洗浄槽１２の洗浄作用について説明する。ここでは、液面４０で示される水準まで（例えば１００リットルの）洗浄液（アルカリ液又は水等）が入れられており、ワーク３４の全体が洗浄液に浸漬しているものとする。

【0016】

上述のポンプ１６（図１）を作動させることで、入口ポート２６に取り付けられた噴流ノズル２８から洗浄液が洗浄槽１２内に供給される。ここで図３に示すように、噴流ノズル２８は、上方から見て略円形の洗浄槽１２の胴部２２の接線方向に平行な方向に洗浄液を、所定の流速で吐出するように配置・構成されている。よってノズル２８から吐出された洗浄液は、洗浄槽１２の胴部２２の内壁に案内されて、洗浄槽１２（胴部２２）の中心軸４２回りに旋回する旋回流４４を形成し、これに伴って参照符号４６（図２）に示すような旋回流がノズル２８の上方においても生じ、これによりワーク３４が好適に洗浄される。

【0017】

より具体的には、図４に示すように、ワーク３４に付着したウェハの破片、砥粒、油分、インゴッド接着用ボンドのカス等の異物５０が旋回流４４、４６によって胴部２２内全体に発生する渦流によってワーク３４から分離され、遠心力によって胴部２２の内周壁側に移動させられる。そして異物５０は、胴部２２の内壁近傍を旋回しながらその自重によって徐々に沈降していくので、ワーク３４に再付着しない。洗浄槽１２は、単結晶インゴットを内周切断機（単数切断）やワイヤーソー（複数切断）で成形したアズカット・ウェハのような、汚れが多く付着しているワークの洗浄に特に適している。

【0018】

また図２及び図３に示すように、方向４４に沿った洗浄液の流れに伴って、超音波発振子３６の上面３８に平行な旋回流４８が生じ、旋回流４８によって上面３８に異物５０等が堆積することが防止される。よって超音波発振子３６は、常時その性能を好適に発揮できる良好な状態に保たれる。

【0019】

超音波発振子３６の上面３８と同じ高さまで沈降した異物５０等は、下降流５２によって超音波発振子３６の下方に沈降する。そして図５に示すように、旋回流４４と出口ポート３０からの洗浄液の排出とによって生じる旋回流５４によって、異物５０は超音波発振子３６の下方に吸引される。上述のように洗浄槽１２の底部２４は円錐又は紡錘形状となっており、出口ポート３０は底部２４の中央（すなわち最下部）に設けられているので、異物５０等は底部２４に沈殿・堆積せず、円錐又は紡錘内の強力な旋回流５４によって確実に出口ポート３０から排出される。また洗浄槽１２の内壁や底部に異物が殆ど沈殿・堆積しないことにより、洗浄槽内の清掃の頻度や手間を低減することができる。

【0020】

本実施形態では、ワーク３４（を支持する支持体３２）より下方に入口ポート２６（噴流ノズル２８）を配置することにより、中心軸４２回りに旋回する渦流が槽内全体に亘って生じ、異物５０等を効率的に排出し、サイクロン式フィルタ１４（図１を参照）によってスラッジ２０として回収することができる。例えばノズルを上方に配置した場合、洗浄槽の下方に向かうにつれて渦流が徐々に弱くなるので、槽の下方において沈降中の異物を遠心力で槽の外周側に移動させることが困難になるが、本実施形態のようにノズル２８が下方にあれば、噴流の周辺の液を誘導して渦流をより効率的に生成することができる（アスピレータ効果）ので、沈降している異物５０を効率的に外周側に移動させることができる。また超音波発振子３６を設置している場合は、その上に付着又は堆積すること等も効率的に抑制することができる。さらに、ノズルが上方にあると洗浄液が洗浄液上部において飛散する場合があるが、ノズルを下方に配置すれば洗浄液の飛沫は生じない。

【0021】

一般的に、円錐又は紡錘形状の底部を有する槽内で旋回流を発生させると、流れの中心に旋回芯が生じる。超音波発振子３６を設置する場合、配置条件等によっては、この旋回芯は超音波を減衰させる等、ワークの洗浄効果に悪影響を与えることがあるが、本実施形態では出口ポート３０と支持体３２との間に超音波発振子３６を配置しているので、ワークの洗浄効果に悪影響を与え得る旋回芯は発生しない。

【0022】

また図２に示すように、入口ポート２６（噴流ノズル２８）を、洗浄槽１２の高さに関して支持体３２（の下端）と超音波発振子３６（の上面３８）との間に配置することにより、ワーク３４を洗浄する旋回流４６と、超音波発振子３６の上面３８を洗浄する旋回流４８との双方を、１つの入口ポート２６を設けるだけで効率的に生成することができる。なおノズル２８の高さは、支持体３２や超音波発振子３６の寸法や形状に応じて適宜設定可能であるが、例えば、液面４０で示される液量（ここでは１００リットル）の約１／２に相当する仮想液面５６又はその近傍に設定されることが好ましい。このようにすれば、例えば洗浄液を交換する際に、古い洗浄液を洗浄槽１２から約半分（ここでは約５０リットル）だけ排出し、残りの約半分の洗浄液を噴流ノズル２８で循環させることで、より強い渦流を生成させ、超音波発振子３６の上面３８をより効率的に洗浄することができる。

【0023】

なお入口ポート２６（噴流ノズル２８）は複数設けてもよいが、上述のような旋回流４４を生じさせるためには、噴流ノズルは１つあれば足りる。よって本実施形態によれば、より簡素な構成でありながら効率的な洗浄が可能な洗浄槽１２が提供される。また本実施形態では超音波発振子３６を設置した例を説明したが、超音波発振子３６を使用しない場合でも、ワーク洗浄効果の高い旋回流を得ることができる等の効果が得られる。

【0024】

再び図１を参照し、洗浄システム１０は、洗浄槽１２からの洗浄液の抜き出しと、抜き出した洗浄液のサイクロンフィルタ１４への供給とを、１つのポンプ１６で行うことができ、このような１ポンプシステムとすることでシステム全体の低コスト化が図れる。また一般的に、サイクロン式フィルタは半導体の洗浄工程では使用されないが、本実施形態ではサイクロン式フィルタ１４を利用することで、異物５０等がスラッジ２０として除去された清浄な洗浄液を、フィルタ１４からの吐出流を利用して洗浄槽１２内に戻すことができるので、少ない部品点数で効率的な洗浄システムを構築することができる。但し、サイクロンフィルタ１４の出口と洗浄槽１２の入口ポート２６との間に、ろ材を交換するタイプのフィルタ（図示せず）を設けてもよい。一般に、ろ材交換式のフィルタでは、目詰まり等が生じればろ材を交換する必要があるが、本実施形態ではサイクロン式フィルタ１４で比較的大きな異物は除去できるので、ろ材の交換頻度を大きく低減することができる。

【符号の説明】

【0025】

１０ 洗浄システム
１２ 洗浄槽
１４ サイクロン式フィルタ
１６ ポンプ
１８ ドレンタンク
２０ スラッジ
２２ 胴部
２４ 底部
２６ 入口ポート
２８ 噴流ノズル
３０ 出口ポート
３２ 支持体
３４ ワーク
３６ 超音波発振子
５０ 異物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】