ウェーハスタック洗浄

专利摘要:
本発明は、スタッキング方向に沿ってスタックの状態で配置される個々のウェーハ又は基板の表面洗浄のための装置及び方法であり、スタッキング方向に垂直な方向にスタックに向けて液体噴射が放出され、かつスタッキング方向におけるウェーハスタック及びノズル間の相対移動が可能である。
公开号:JP2011511702A
申请号:JP2010543073
申请日:2009-01-15
公开日:2011-04-14
发明作者:アルネ・ラムスランド；アンドレ・スカイエ；エーリク・イェルタース；オラ・トロンルッド；オレ・クリスチャン・トロンルッド；ペル・アルネ・ワン；ベント・ハメル
申请人:アール・イー・シー・スキャンウェハー・アー・エス；
IPC主号:B08B3-02

专利说明:

[0001] 本発明はソーラーセル製造方法、より正確に言えばシリコンインゴッドから切り出されたウェーハの製造に関する。]
背景技術

[0002] ソーラーセル産業において、材料消費及び製造コストの削減をもたらすように、薄いウェーハを製造し、処理することができるようにすることが１つの目的である。そのためソーラーウェーハは、１００μｍ〜３００μｍである厚みを有する。]
[0003] ウェーハは通常、シリコンインゴッドをスライスすることによって製造される。切断中にウェーハを定位置で保持する目的で、切削前にインゴッドの一表面に接着剤層が配置される。切断／スライス後、ウェーハのスタックが供給され、個々のウェーハは、その表面に大量の切削液（スラリー）を有する。この液体はウェーハ間を引っ付ける一因となる。要求されるソーラーセル品質のウェーハを提供するために（接着剤層の除去の後、ウェーハのスタックが供給される）、切断されたウェーハを洗浄（スラリーの除去、プレ洗浄）する必要があり、接着剤層及び関連した化学物質を除去する必要がある。これを実現するためには大抵、ウェーハを個別にしてから、最終ウェーハ工程においてウェーハを一枚一枚洗浄（最終洗浄）しなければならない。]
[0004] 最近では、ソーラーウェーハは、スタックの状態で、又は水平ライン(horizontal line)と呼ばれるものにおいて一枚一枚洗浄される。スタック洗浄において、液体は、通常はスタックに浸透せず、ウェーハ表面は通常、液体及び必要な化学薬品にさらされない。水平洗浄(horizontal cleaning)では、ウェーハを濡れた状態で分離する必要があり、これはウェーハ間の毛管力による高い破損率の原因となる。]
[0005] 特許文献１は、シリコンインゴッドを洗浄し、ウェーハから粒状物質を除去する方法及び装置について説明している。この装置は、例えば８００μｍといった決まった厚みのウェーハ用である。この装置は、インゴッドから粉状物質を洗い流すためにインゴッドに対して水を噴射するように構成されたノズルを備える。キャリー装置（ｃａｒｒｙｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）は、インゴッドの略全長にわたって長軸方向に往復して移動するノズルを搭載する。洗い流す工程の間、インゴッドは保持アームによって保持される。この特許文献１はエレクトロニクス産業用ウェーハの処理に関する。エレクトロニクス産業ウェーハは、ソーラーセルよりもより優れた機械的特性を有し、それらのウェーハは厚い（３００μｍ〜９００μｍ）ので、特に、比較的高い機械的ストレスに耐えることができる。一方、ソーラーウェーハは非常に破損しやすく弱く、より注意深く取り扱われなければならない。]
先行技術

[0006] 国際公開第９７／０２９０５号パンフレット]
発明が解決しようとする課題

[0007] 薄いウェーハを洗浄する間、破損を起こしうる機械的ストレスは回避されなければならない。]
課題を解決するための手段

[0008] 本発明は、一枚のウェーハが、水、スラリー及び化学製品によって保持されるウェーハ又は基板のスタックを洗浄する方法及び装置を提供する。本発明は、ウェーハの分離を行う前に略完全なウェーハ洗浄を実行可能にする。また、（ウェーハがまだ互いに近接して配置されている状態での乾燥工程である）ブロック乾燥方法が利用可能であれば、本発明は、ウェット個別化工程（ウェット個別化工程とは個々のウェーハの洗浄を保証するために必要であり、これは通常、労働力を必要とし、かつ材料に大きなストレスを与え、破損を引き起こす）を回避する方法も提供する。]
[0009] 本発明における装置は、スタッキング方向に垂直な方向に、スタックに向けて液体噴射を放出するように構成された少なくとも１つのノズルを備える。本装置はさらに、スタッキング方向におけるウェーハスタック及びノズル間の相対移動を備えるように構成される。本装置はさらに、液体容器を備え、洗浄中、スタックは液体に浸漬される。]
[0010] スタックが液体に浸漬されている場合、ウェーハ間に作用する毛管力は回避される。同時に液体及び液体の流れは、ウェーハを機械的に安定させるのに寄与する。安定化という用語は、液体の流れの中でウェーハが静止することで、ウェーハの振動運動が回避されることを言う。これは、液体噴射によって実行される支持機能として、支持素子なしで実行される。この方法において、不要な機械的かつ直接的なストレスは、大幅に減少する。液体はウェーハの両側に存在するので、液体は、その粘性の抑制及び圧力安定化に寄与する。最適なノズルの圧力においてウェーハは、実質的に振動又は他の運動をせずに液体の流れの中で垂直に立ち、同時にウェーハ間の距離は、洗浄するのに十分になることが試験で示されている。]
[0011] 本発明における方法は、スタッキング方向に垂直な方向に、スタックに向けて液体噴射を放出する工程と、スタッキング方向においてウェーハスタック及びノズルを互いに連動させる工程と、を備える。]
[0012] 本アプリケーショーンの内容における「スタッキング方向」という表現は、ウェーハがスタックの状態で積み重ねられる方向のことを言う。この方向は、一枚のウェーハの面に対して略垂直である。]
[0013] 「スタック」という用語は、接着剤又は別のものによって結合されたウェーハとは別に、積み重ねられたウェーハを示すために使用される。]
[0014] 相対移動は、ウェーハ毎（一段ずつ）の分離と、スタック全部が洗浄されるまでの洗浄と、をもたらす。]
[0015] 本発明は、スタッキング方向における一成分（分離をもたらす）と、ウェーハの平面方向における一成分（洗浄をもたらす）と、を有する動作を供給する。前述のように、水中での水の噴射は、ウェーハの安定化をもたらす。下記の説明されるように、スタックを分離することはウェーハ表裏面を洗浄可能にする。水の噴射はウェーハの分離をもたらし、約（通常はより小さい）１００μｍ（略完全に重ねられたスタック）から４００μｍ〜２０００μｍの範囲の距離までウェーハ間の距離を増大させる。これは、ウェーハ間への液体の流れと、スタックの隙間よって洗浄液にさらされるウェーハ表裏面の洗浄（洗うこと）と、を結果的にもたらす。１００μｍというウェーハ間の距離では、ウェーハ間に洗浄液を流すことはできない。本発明における工程は、水中又は他の液体の中で起こり、４００μｍから２０００μｍの間（もっとも可能性の高い値は８００μｍである）の安定したウェーハ間の隙間をもたらす。ウェーハ間の距離が１００μｍ（又はより小さい）であると、ウェーハ間に洗浄液を流すことはできない。水噴射及び相対移動が、この目的を達成する。ウェーハがスタックから取り出されず、スタックの状態に配置されたまま洗浄されるのであって、この工程をウェーハの個別化と混同してはならない。]
[0016] 本発明は、ウェーハのプレ洗浄及び最終洗浄のために使用されうる。プレ洗浄している間、スタックの状態のウェーハは、接着剤手段により結合され、最終洗浄工程において接着剤は除去される。そのとき、洗浄／スタック分離方法は、次の工程、すなわち、（１）プレ洗浄工程、（２）接着剤層の除去工程、（３）（本発明による）洗浄／スタック隙間開け工程、（４）乾燥工程及び（５）乾燥個別化工程を備える。工程（４）及び（５）は、個別化（例えば液体槽における個別化）及び乾燥をもたらす他の手順に置き換えられてもよい。他の変形は、最終洗浄及びプレ洗浄の両工程において本発明の活用を備えてもよい。そのときこの変形は、とりわけ次の工程、すなわち、（１）（本発明による）プレ洗浄／スタック隙間開け、（２）接着剤層の除去工程、（３）（本発明による）最終洗浄／スタック隙間開け工程、（４）乾燥工程及び（５）乾燥個別化工程を備えるだろう。]
[0017] 上記のように、プレ洗浄中、ウェーハは接着剤層手段（通常接着剤層はウェーハの上方端に付けられ、ウェーハは接着剤層から「ぶら下がる」）によって結合される。接着剤層は、ウェーハの接着された端間に一定の距離（１００μｍ〜３００μｍ）を保証する。これに続いて、分離がウェーハ端部で促進され、１枚のウェーハの振動が（反対側の端の固定によって）極度に制限される。本発明が工程のこの段階で使用される場合、これは、制御されたスタック隙間開けを可能にする。洗浄（最終洗浄）中、端に接着剤がないので、そのように制御された個別化を実現するためには、ウェーハの下端（水平スタックの場合）に対して制御された摩擦を供給することが必要になることがある。後者の場合では、スタック及び個々のウェーハを適所で維持するために、スタックの両端に機械的な支持材を使用する必要になることもある。]
[0018] 一実施形態では、洗浄工程は、液体槽内に浸漬したノズルで行われる。また、沈められてはいないが水面に近接する開口を有するノズルの手段により、液体中で液体噴射を実現することも可能である。]
[0019] 本発明の一実施形態では、複数のノズルが、ウェーハ表面と平行な面において液体噴射を実現するように構成される。]
[0020] 本発明の一実施形態におけるスタッキング方向は水平であり、液体噴射は、ウェーハを押し付ける重力を克服する必要はない。]
[0021] 本発明は、ここまで２つの動作、すなわち、スタックに向けて液体噴射を放出する動作と、スタック又は液体噴射をスタッキング方向に沿って移動する動作、とを備えていると説明してきた。前記動作は、同時に、かつ連続的に又は一時停止を伴って（非同時動作と連続的な動作との組み合わせもまた時間の間隔を限定することで可能である）実行可能である。これによると、スタックの隙間開け及びウェーハの洗浄が行われた上で次の位置に移動することを保障するために、スタッキング方向に沿った移動を「一時停止」することが可能である。また、例えば「一時停止」された動作から開始し、連続的な動作で終了するように、これら２つの動作を１つのシーケンス内で組み合わせることも可能である。本発明は、スタックの一端から開始して、一枚一枚洗浄されるように隣接するウェーハ間でスタックに隙間を開ける、連続したスタックの隙間開けを可能にする。]
[0022] ここからは本発明は、以下の図面に示めされる例示的な実施形態の手段により説明される。]
図面の簡単な説明

[0023] 本発明の第１実施形態を示す図である。
本発明の第２実施形態を示す図である。
本発明の第３実施形態を示す図である。
本発明の第４実施形態を示す図である。
本発明の第５実施形態を示す図である。
スタックの両端に配置された支持体を有する本発明の一実施形態を示す図である。]
実施例

[0024] 図１は本発明の第１実施形態を示す。装置１は、スタッキング方向４に沿ってスタック３の状態に配置されたウェーハ２の分離及び洗浄のために構成される。装置１は、スタッキング方向４に垂直な方向７に、スタック３に向けて液体噴射６を放出するように構成された少なくとも１つのノズル５を備える。装置１は、ウェーハスタック３及びノズル５の間でスタッキング方向４における相対移動を可能にするように構成される。この相対移動は、スタック及びノズルの両方の移動によって、又はこれらの要素の一方だけの移動によって実施されてもよい。前記移動の速度は、ウェーハを相互に分離することによるウェーハスタックの隙間開けと、ウェーハ表面の洗浄と、を実現するために注意深く選ばれなくてはいけない。この工程は、例えば１つのスタックに１分〜１０分かかり、スタックに沿って往復して液体噴射を複数回通過させることが可能である。また、上記の移動を「一時停止」することも可能である。] 図１
[0025] スタッキング方向４は、水平又は垂直であってよい。ウェーハを分離するのに必要な力は、垂直スタックの場合、より大きくなる。]
[0026] 装置１は液体９を含む容器８を備え、本発明による本方法は、液体内で行われる。ノズル５によって放出される液体は、水（温水又はそうでなくても）、純水及び添加物（洗浄物質）を含む水であってもよい。容器及び液体噴射に例えば異なる濃度の液体などの異なる液体を使用することが可能である。]
[0027] 図２は本発明の第２実施形態を示し、ここでは３つのノズル５が、スタッキング方向に垂直な略同一平面に位置する。この平面は、ウェーハ２の表面１０と同一である。] 図２
[0028] 図３は本発明の第３実施形態を示し、ここでは１つのノズル５が、スタッキング及び相対移動方向４に垂直な方向１１に沿って上下に移動する。この方法により、ウェーハは、１つの液体噴射手段で、表面の大部分が洗い流される。] 図３
[0029] 図２及び図３は、図１に示される容器及び液体を示さないが、本発明のこれらの実施形態は、そのような液体が充填された容器を具備するとみなす。] 図１ 図２ 図３
[0030] 図４は本発明の一実施形態を示し、ここでは複数のノズル５は、スタッキング方向４に沿って様々な位置に配置される。この図は上から見たものであって、この実施形態を、複数のノズルが符号５と記された位置それぞれに位置するように図３に示す実施形態又は図２に示す実施形態と組み合わせることが可能である。] 図２ 図３ 図４
[0031] 上記のようにプレ洗浄するために、図１〜図５に示されるウェーハスタックは、スタックの上面に位置する接着剤層（図示せず）を備える。] 図１ 図２ 図３ 図４ 図５
[0032] 図５は本発明の一実施形態を示し、ここではプレート１２の形態をなす支持材はスタック３の下方に位置し、ウェーハの下方端に対して摩擦を与えて、制御されたスタックの隙間開けを実現する。支持材１２は、前述の本発明の全ての実施形態に使用可能である。支持材１２は、１つ又は複数のロッド、ビーム、ワイヤ、ワイヤ網などとして実施可能である。] 図５
[0033] 図６は、スタック３の両端に配置された支持体１３を示す。これらの機構の目的は、分離中に制御されたスタックの移動をもたらすことを補助することである。また、支持体１３は、ウェーハが接着剤によって結合されるプレ洗浄段階においても使用可能である。] 図６
[0034] 本発明は、ソーラーウェーハの洗浄の用途において説明したが、例えばエレクトロニクス産業のように、別の種類のウェーハの洗浄におけるその用途も予想される。]
[0035] １ 装置
２ウェーハ
３スタック、ウェーハスタック
４スタッキング方向、相対移動方向
５ノズル
７ スタッキング方向に垂直方向
８容器
９液体
１１ 相対移動方向に垂直方向
１２支持材
１３ 支持体]

权利要求:

請求項1
スタッキング方向に沿って積み重ねられたソーラーウェーハの表面洗浄のために構成された装置であって、スタッキング方向に垂直な方向にウェーハスタックに向けて液体噴射を放出するように構成された少なくとも１つのノズルを備えており、当該装置は前記スタッキング方向において前記ウェーハスタック及び前記ノズルの間の相対移動を可能にするように構成されており、当該装置は、液体容器を備え、前記ウェーハスタックは、前記液体容器に中に浸漬されることを特徴とする装置。
請求項2
少なくとも１つの前記ノズルは、前記液体容器内の前記液体に浸漬されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
請求項3
前記スタッキング方向に垂直な略同一平面に位置する２つ以上の前記ノズルを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
請求項4
前記スタッキング方向に垂直な複数の平面に位置する複数の前記ノズルを備えることを特徴とする請求項３に記載の装置。
請求項5
前記ウェーハスタックは、接着剤層を用いて一端に沿って結合されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
請求項6
ウェーハ又は基板の表面洗浄の方法であって、ウェーハ又は基板は、スタッキング方向に沿って積み重ねられており、少なくとも１つのノズルを用いて、スタッキング方向に垂直な方向にウェーハスタックに向けて液体噴射を放出する工程と、スタッキング方向において前記ウェーハスタック及び前記ノズルの間の相対移動を供給する工程と、を備え、前記ウェーハスタックは、液体に浸漬されることを特徴とする方法。
請求項7
少なくとも１つの前記ノズルは、前記液体に浸漬されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
請求項8
前記ウェーハスタックに向けて２つ以上の前記液体噴射を放出する工程を備え、前記液体噴射が、前記スタッキング方向に垂直な略同一平面に位置することを特徴とする請求項６に記載の方法。
請求項9
前記スタッキング方向に垂直な複数の平面に位置する複数の前記液体噴射を放出する工程を備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
請求項10
前記ウェーハスタックの一端に沿って接着剤層を備える前記ウェーハスタック上で実行されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
請求項11
前記接着剤層を除去する工程を備えることを特徴とする請求項１０に記載の方法。