发明内容
本发明的第一目的在于提供一种能够同时清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面、且能够容易地改变该周边区域的清洗宽度的基板处理装置以及基板处理方法。
用于实现上述第一目的的本发明的基板处理装置(以下,称为“第一基板处理装置”),包括:基板保持机构,其对基板进行保持;清洗刷,其采用能够弹性变形的材料而形成为向着垂线方向的一侧而前端变细的形状,且具有相对所述垂线方向而倾斜的清洗面,其中,所述垂线方向是与保持在所述基板保持机构上的基板的一侧表面垂直的方向;清洗刷移动机构,其使所述清洗刷相对于保持在所述基板保持机构上的基板而进行移动;控制单元,其用于控制该清洗刷移动机构,而将所述清洗面按压于保持在所述基板保持机构上的基板的所述一侧表面的周边区域以及外周端面上。
通过控制清洗刷移动机构,而将清洗刷的清洗面按压在基板的一侧表面的周边区域以及外周端面上。清洗刷的清洗面相对与基板的一侧表面垂直的垂线方向倾斜。因此,通过使基板的周边部(包括基板的一侧表面的周边区域以及外周端面的部分)进入到清洗面,而能够将清洗面可靠地按压在基板的一侧表面的周边区域以及外周端面上。由此,能够同时清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。
另外,通过改变清洗刷对基板的按压量(将清洗刷的清洗面按压在基板上时的清洗刷的弹性变形量),而能够改变基板的一侧表面的周边区域与清洗面之间的有效接触宽度。因此,通过改变清洗刷对基板的按压量,而能够容易地改变在基板的一侧表面的周边区域的清洗宽度。
所述清洗刷可以具有近似圆锥状的前端部,该近似圆锥状的前端部围绕所述垂线方向上延伸的中心轴线旋转对称。此时,通过将该前端部的侧面作为清洗面,而能够获得相对与基板的一侧表面垂直的垂线方向倾斜的清洗面。
另外,所述清洗刷可以具有近似圆锥台状的前端部,该近似圆锥台状的前端部围绕所述垂线方向上延伸的中心轴线旋转对称。此时,通过将该前端部的侧面作为清洗面,而能够获得相对与基板的一侧表面垂直的垂线方向倾斜的清洗面。
由于清洗面相对垂线方向以一定角度倾斜,所以不管使基板的周边部进入到清洗面的哪一区域,只要清洗刷的按压量相同,则基板的一侧表面的周边区域与清洗面之间的有效接触宽度(利用清洗刷进行清洗的清洗宽度)均都相同。因此,当因清洗基板而导致清洗面的一部分区域被磨损、或在该区域过多地蓄积有污染物质时,通过使用该清洗面的其他区域,而能够继续良好地清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。
所述清洗面可以是向所述前端部的旋转半径方向的外侧膨胀凸出的弯曲状。另外,所述清洗面也可以是向所述前端部的旋转半径方向的内侧凹进的弯曲状。由于清洗刷的清洗面的前端部向旋转半径方向的外侧或内侧膨胀凸出为弯曲状,所以在清洗刷的清洗面上的母线方向的各位置,相对与基板的一侧表面垂直的垂线方向的倾斜角度不同。由此,通过使基板与清洗刷的清洗面的接触位置在清洗面的母线方向上变化,从而能够更加良好地清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。即,在基板的周边部进入到在清洗刷的清洗面中相对基板的一侧表面的垂线方向的倾斜角度小的区域的状态下,能够使清洗面可靠地与基板的外周端面接触,从而能够良好地清洗该外周端面。另外,在基板的周边部进入到在清洗刷的清洗面中相对基板的一侧表面的垂线方向的倾斜角度大的区域的状态下,能够使清洗面可靠地与基板的一侧表面的周边区域接触,从而能够良好地清洗该周边区域。
优选在所述清洗面上形成有沟槽。由于在清洗刷的清洗面上形成有沟槽,所以能够由清洗刷刮掉相对牢固地附着在基板的周边部上的污染物质。能够将从该基板的周边部刮掉的污染物质通过沟槽而从清洗面与基板之间排除。因此,能够实现对基板的一侧表面的周边区域以及外周端面的更加良好的清洗。
优选所述第一基板处理装置包括清洗刷旋转机构,该清洗刷旋转机构使所述清洗刷围绕所述垂线方向上延伸的轴线进行旋转。此时,在将清洗刷的清洗面按压在基板的一侧表面的周边区域以及外周端面上的状态下,通过由清洗刷旋转机构使清洗刷旋转,从而能够擦洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。因此,能够更加良好地清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。
优选所述第一基板处理装置包括清洗刷相对移动机构,该清洗刷相对移动机构使保持在所述基板保持机构上的基板与所述清洗刷以使所述清洗刷在该基板的圆周方向上移动的方式进行相对移动。此时,通过清洗刷与基板之间的相对移动,而能够有效地清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。
优选所述第一基板处理装置包括处理液供给机构,该处理液供给机构向保持在所述基板保持机构上的基板的处理液供给区域供给处理液,其中该处理液供给区域是基板上至少所述一侧表面的比周边区域更靠内侧的区域。此时,通过处理液而能够清洗掉基板的一侧表面的比周边区域靠内侧的区域的污染。尤其是,在所述基板的一侧表面的内侧区域为器件形成区域、且采用纯水或功能水等对器件形成区域不带来影响的处理液作为处理液的情况下,处理液也会作为保护液而发挥作用。因此,能够防止利用清洗刷从基板的周边部除去的污染物质侵入到所述器件形成区域内。因此能够防止该污染物质对器件形成面的再次污染。
用于实现上述第一目的的本发明的基板处理方法,其特征在于,包括:基板保持工序,由基板保持机构对基板进行保持;清洗刷按压工序,使清洗刷移动而将该清洗刷的清洗面按压于保持在所述基板保持机构上的基板的一侧表面的周边区域以及外周端面上,其中,所述清洗刷采用能够弹性变形的材料而形成为向着垂线方向的一侧而前端变细的形状,并具有相对所述垂线方向倾斜的清洗面,所述垂线方向是与保持在所述基板保持机构上的基板的所述一侧表面垂直的方向。
在清洗刷按压工序中,将清洗刷的清洗面按压在基板的一侧表面的周边区域以及外周端面上。由于清洗刷的清洗面相对与基板的一侧表面垂直的垂线方向倾斜,所以通过使基板的周边部(包括基板的一侧表面的周边区域以及外周端面的部分)进入到清洗面,而能够将清洗面可靠地按压在基板的一侧表面的周边区域以及外周端面上。由此,能够同时清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。
另外,通过改变清洗刷相对基板的按压量(将清洗刷的清洗面按压在基板上时清洗刷的弹性变形量),而能够改变基板的一侧表面的周边区域与清洗面之间的有效接触宽度。因此,通过改变清洗刷相对基板的按压量,而能够容易地改变在基板的一侧表面的周边区域的清洗宽度。
另外,本发明的第二目的在于提供不管基板的厚度如何而能够良好地清洗基板至少一侧表面的周边区域以及外周端面的基板处理装置以及基板处理方法。
用于实现该第二目的的本发明的基板处理装置(以下,称为“第二基板处理装置”),其特征在于,包括:基板保持机构,其对基板进行保持;清洗刷,其采用能够弹性变形的材料而形成,并具有平坦的第一清洗面、以及向着与该第一清洗面相对的一侧扩大的形状的第二清洗面;清洗刷移动机构,其使所述清洗刷相对于保持在所述基板保持机构上的基板进行移动;控制单元,其用于控制该清洗刷移动机构,而将所述第一清洗面按压于保持在所述基板保持机构上的基板的一侧表面的周边区域上,并且,将所述第二清洗面按压在该基板的外周端面上。
控制清洗刷移动机构,而将清洗刷的第一清洗面按压在基板的一侧表面的周边区域,并且将清洗刷的第二清洗面按压在基板的外周端面上。由此,能够同时清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。
而且,通过使清洗刷移动到与基板的厚度对应的位置,而能够使清洗刷对基板的一侧表面的周边区域的按压量(将清洗刷的第一清洗面按压在基板的一侧表面的周边区域上时清洗刷的弹性变形量)为恒定。因此,不管基板的厚度如何,而能够确保清洗刷对基板的一侧表面的周边区域按压力,从而能够良好地清洗基板的一侧表面的周边区域。
并且,由于第一清洗面为平坦面,所以在该第一清洗面与基板的一侧表面的周边区域的整个接触部分,能够使清洗刷对基板的一侧表面的周边区域的按压力相同。因此能够均匀地清洗基板的一侧表面的周边区域。
另外,第一清洗面不会与所述基板的一侧表面的比周边区域靠内侧的区域(中央区域)接触,所以能够将应该用清洗刷清洗的周边区域与不需要清洗的中央区域明确区分开而进行处理。其结果是,能够提高在基板一侧表面的周边区域的清洗宽度的精度。尤其是,在基板的一侧表面的所述中央区域为器件区域的情况下,对在基板的一侧表面的周边区域的清洗宽度要求高的精度。在所述第二基板处理装置中,能够最大限度地确保所述清洗宽度的同时,能够避免清洗刷对器件的损伤。
另外,由于第二清洗面形成为向着与第一清洗面相对的一侧而扩大的形状,所以当按压在基板的外周端面上时,会发生弹性变形,从而绕到基板上与一侧表面相反一侧的另一侧表面的周边区域而与其接触。因此,能够清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面,并且也能够清洗基板的另一侧表面的周边区域。即,能够同时清洗基板的整个周边部(一侧表面以及另一侧表面的周边区域以及外周端面),从而能够高效率地进行基板的周边部的清洗处理。
此外,在基板的一侧表面的所述中央区域为器件区域、且在基板的另一侧表面未形成有器件的情况下,如上所述,对基板一侧表面的周边区域的清洗宽度的精度要求很高,但对基板的另一侧表面的周边区域的清洗宽度的精度要求并不像一侧表面那样高。因此,在这样的情况下,如下的清洗方法特别有效:用第一清洗面精度较高地清洗基板的一侧表面的周边区域,用第二清洗面清洗基板的另一侧表面的周边区域。
所述清洗刷可以具有第一外周端面抵接部,该第一外周端面抵接部形成为向与所述第一清洗面相对向一侧扩散、且以与所述第一清洗面垂直的轴为中心轴的近似圆锥台状。所述第一清洗面形成为从所述第一外周端面抵接部的小直径侧的外周端边沿与所述第一外周端面抵接部的中心轴垂直相交的方向扩展的近似圆环带状。通过将所述第一外周端面抵接部的侧面作为第二清洗面,从而能够获得向与第一清洗面相对向一侧扩大的形状的第二清洗面。
所述清洗刷可以还具有第二外周端面抵接部,该第二外周端面抵接部形成为与所述第一外周端面抵接部的大直径侧端面的中央部分连接、且向着与所述第一外周端面抵接部的大直径侧端面相对的一侧而扩大的近似圆锥台状。此时,将在所述第一外周端面抵接部的大直径侧端面的所述中央部分的周围的近似圆环带状的部分作为第三清洗面,将所述第二外周端面抵接部的侧面作为第四清洗面。例如,当因清洗基板而导致第一清洗面以及第二清洗面被磨损、或在第一清洗面以及第二清洗面过多地蓄积有污染物质时,通过使用第三清洗面以及第四清洗面,而能够继续良好地清洗基板的一侧表面以及另一侧表面的周边区域以及外周端面。
所述第一清洗面的宽度与所述第三清洗面的宽度可以不同。此时,由于第一清洗面的宽度与第三清洗面的宽度不同,所以通过分开使用第一清洗面和第三清洗面,而能够容易地改变在基板的一侧表面的周边区域的清洗宽度。
优选在所述第四清洗面上形成有沟槽。由于在清洗刷的第四清洗面上形成有沟槽,所以能够由清洗刷刮掉相对牢固地附着在基板的另一侧表面的周边区域以及外周端面上的污染物质。能够将从该基板刮掉的污染物质通过沟槽而从第四清洗面与基板之间排除。因此,能够实现对基板更加良好的清洗。
优选在所述第二清洗面上形成有沟槽。由于在清洗刷的第二清洗面上形成有沟槽,所以能够由清洗刷刮掉相对牢固地附着在基板的另一侧表面的周边区域以及外周端面上的污染物质。能够将从该基板刮掉的污染物质通过沟槽而从第二清洗面与基板之间排除。因此,能够实现对基板更加良好的清洗。
优选所述第二基板处理装置包括清洗刷旋转机构,该清洗刷旋转机构使所述清洗刷围绕所述垂线方向上延伸的轴线旋转。此时,在将清洗刷的清洗面按压在基板的一侧表面以及另一侧表面的周边区域以及外周端面上的状态下,通过由清洗刷旋转机构使清洗刷旋转,从而能够擦洗基板的一侧表面以及另一侧表面的周边区域以及外周端面。因此,能够更加良好地清洗基板的一侧表面以及另一侧表面的周边区域以及外周端面。
优选所述第二基板处理装置包括清洗刷相对移动机构,该清洗刷相对移动机构使保持在所述基板保持机构上的基板与所述清洗刷以使所述清洗刷在该基板的圆周方向上移动的方式进行相对移动。此时,通过清洗刷与基板之间的相对移动,而能够有效地清洗基板的一侧表面以及另一侧表面的周边区域以及外周端面。
优选所述第二基板处理装置包括处理液供给机构,该处理液供给机构向保持在所述基板保持机构上的基板的处理液供给区域供给处理液,其中该处理液供给区域是基板上至少所述一侧表面的比周边区域更靠内侧的区域。此时,通过处理液而能够清洗掉基板的一侧表面的比周边区域靠内侧的区域的污染。尤其是,在所述基板的一侧表面的内侧区域为器件形成区域、且采用纯水或功能水等对器件形成区域不带来影响的处理液作为处理液的情况下,处理液也会作为保护液而发挥作用。因此能够防止由清洗刷从基板的周边部除去的污染物质侵入到所述器件形成区域内。因此能够防止该污染物质对器件形成面的再次污染。
用于实现上述第二目的的本发明的基板处理方法,包括:基板保持工序,由基板保持机构对基板进行保持;清洗刷按压工序,使清洗刷移动,而将第一清洗面按压于保持在所述基板保持机构上的基板的一侧表面的周边区域上,并且将第二清洗面按压在该基板的外周端面上,其中,该清洗刷采用能够弹性变形的材料而形成,并具有平坦的所述第一清洗面、以及向着与该第一清洗面相对的一侧而扩大的形状的所述第二清洗面。
在清洗刷按压工序中,将清洗刷的第一清洗面按压在基板的一侧表面的周边区域上,并且将清洗刷的第二清洗面按压在基板的外周端面上。由此,能够同时清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面。
而且,通过将清洗刷移动到与基板的厚度对应的位置,从而能够使清洗刷对基板的一侧表面的周边区域的按压量(将清洗刷的第一清洗面按压在基板的一侧表面的周边区域上时清洗刷的弹性变形量)为恒定。因此,不管基板的厚度如何,能够确保清洗刷对基板的一侧表面的周边区域按压力,从而良好地清洗基板的一侧表面的周边区域。
并且,由于第一清洗面为平坦面,所以在该第一清洗面与基板的一侧表面的周边区域的整个接触部分,能够使清洗刷对基板的一侧表面的周边区域的按压力相同。因此能够均匀地清洗基板的一侧表面的周边区域。
另外,由于第一清洗面不会与所述基板的一侧表面的比周边区域靠内侧的区域(中央区域)接触,所以能够将应该用清洗刷清洗的周边区域与不需要清洗的中央区域明确区分开进行处理。尤其是,在基板的一侧表面的所述中央区域为器件区域的情况下,能够避免清洗刷对器件的损伤。
另外,由于第二清洗面形成为向着与第一清洗面相对的一侧而扩大的形状,所以当按压在基板的外周端面上时,会发生弹性变形,从而绕到基板上与一侧表面相反一侧的另一侧表面的周边区域而与其接触。因此,能够清洗基板的一侧表面的周边区域以及外周端面,并且也能够清洗基板的另一侧表面的周边区域。
通过参照附图说明以下实施方式,本发明的上述或者其它目的特征以及效果变得更明确。
具体实施方式
以下,参照附图来详细地说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明第一实施方式的基板处理装置的概略结构的俯视图。另外,图2是对图1所示的基板处理装置的内部进行图解说明的侧视图。
该基板处理装置1是对作为基板的一个例子的半导体晶片W(以下简称为“晶片W”)逐一进行处理的单张型装置。基板处理装置1在用间隔壁区划开的处理室2内具有:旋转卡盘3,其用于近似水平地保持晶片W并使晶片W旋转;表面喷嘴4,其用于向晶片W的表面(形成有器件这一侧的表面:在本实施方式中为上表面)供给处理液;背面喷嘴5,其用于向晶片W的背面(在本实施方式中为下表面)供给处理液;清洗刷机构6,其用于清洗晶片W的周边部。
旋转卡盘3是真空吸附式卡盘。该旋转卡盘3具有:旋转轴7,其在近似铅垂的方向上延伸;吸附台8,其安装在该旋转轴7的上端上,并以近似水平的姿势吸附晶片W的背面(下表面)来保持该晶片W;旋转马达9,其具有与旋转轴7同轴结合的旋转轴。由此,在晶片W的背面被吸附保持在吸附台8上的状态下,若旋转马达9驱动,则晶片W以旋转轴7的中心轴线为中心进行旋转。
在表面喷嘴4以及背面喷嘴5上分别连接有处理液供给管10、11。来自未图示的处理液供给源的处理液经由处理液阀12而被供给到这些处理液供给管10、11。表面喷嘴4将经由处理液供给管10而供给的处理液向保持在旋转卡盘3上的晶片W表面的中央喷出。另外,背面喷嘴5将经由处理液供给管11而供给的处理液向保持在旋转卡盘3上的晶片W背面的外周端边和吸附台8之间喷出。
另外,作为处理液而采用纯水。但并不仅限于纯水,作为处理液,可以采用碳酸水、离子水、臭氧水、再生水(含氢水)或者磁化水等功能水。另外,作为处理液,也可以采用氨水或者氨水和过氧化氢的混合液等药液。
清洗刷机构6具有:摆动臂13,其在旋转卡盘3对晶片W的保持位置的上方近似水平地延伸;清洗刷16,其保持在该摆动臂13的前端上,用于清洗晶片W表面的周边区域14(例如,从晶片W的外周端边开始宽度为1~4mm的环状区域)及外周端面15;摆动驱动机构17,其使摆动臂13以设定在晶片W的旋转范围外的铅垂轴线为中心沿着水平方向摆动;升降驱动机构18,其使摆动臂13升降。
另外,所谓晶片W的周边部是指包括晶片W表面的周边区域14及外周端面15的部分。
在摆动臂13的基端部上连接有在垂直方向上延伸的臂支撑轴19的上端部。摆动驱动机构17的驱动力被输入至该臂支撑轴19。通过将摆动驱动机构17的驱动力输入到臂支撑轴19而使臂支撑轴19往复旋转,从而能够使摆动臂13以臂支撑轴19为支点而进行摆动。另外,在臂支撑轴19上连接有升降驱动机构18。升降驱动机构18使臂支撑轴19上下移动,从而能够使摆动臂13与该臂支撑轴19一体上下移动。
在摆动臂13的前端部(自由端部)上以可旋转的方式保持有清洗刷旋转轴20。该清洗刷旋转轴20在铅垂方向上延伸,并且贯通摆动臂13的前端部的下表面。在摆动臂13的内部,在该清洗刷旋转轴20上连接有用于使清洗刷旋转轴20旋转的清洗刷自转机构21。另一方面,在清洗刷旋转轴20的下端部上固定有刷座安装部22。在该刷座安装部22上经由刷座23而安装有清洗刷16。
图3是表示刷座安装部22、清洗刷16以及刷座23的结构的剖视图。
刷座安装部22一体地具有:圆板状的上面部24,通过其中心插有清洗刷旋转轴20,且该上面部24固定在清洗刷旋转轴20上;圆筒状的侧面部25,其从该上面部24的周边向下方延伸。在侧面部25的内周面加工有螺纹,该螺纹可以与在刷座23的后述的螺纹部36上形成的螺纹相螺合。
清洗刷16例如由海绵材料(多孔材料)构成,该海绵材料由PVA(聚乙烯醇)或氨基甲酸乙酯(urethane)等可弹性变形的材料形成。清洗刷16一体地具有:近似圆板状的基部26;近似圆板状(扁平的圆柱状)的主体部27,其设置在该基部26的一侧面上,且直径小于基部26的直径;近似圆锥状的前端部28,其设置在该主体部27的前端上。基部26、主体部27以及前端部28的各中心轴线相一致。清洗刷16具有以该中心轴线为中心而旋转对称的形状。前端部28的侧面的上端边与主体部27的侧面相连续。前端部28的侧面是圆锥面,该圆锥面相对铅垂方向(中心轴线)具有45度的倾斜角,并以越往下方越靠近中心轴线的方式倾斜。该前端部28的侧面形成为按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上的清洗面29。
刷座23具有:近似圆柱状的树脂块30;固定构件31,其用于将清洗刷16固定在该树脂块30上。
在树脂块30的一侧端部的整个外周面上,形成有剖面近似为矩形状的嵌合槽32。另外,在树脂块30的一侧端部的、相对嵌合槽32向径向内侧隔着微小间隔的位置,沿着整个周向形成有剖面近似为U字状的切槽33。由此,嵌合槽32和切槽33之间的部分成为赋予了弹性的弹性片34,该弹性由树脂的挠性产生。在该弹性片34的外周面上形成有多个半球状的卡合突起35。另一方面,在树脂块30的另一侧的端面上一体形成有扁平的圆柱状的螺纹部36。在该螺纹部36的外周面上加工有能与形成在刷座安装部22上的螺纹相螺合的螺纹。
固定构件31一体地具有:圆板部37,其具有近似圆形的外形;近似圆筒状的圆筒部38,其从该圆板部37的周边向一侧延伸。在圆板部37的中央部形成有可通过其插入清洗刷16的主体部27的插通孔39。圆筒部38的内径与清洗刷16的基部26的外径近似相同。另外,在弹性片34没有受到外力的作用的状态下,圆筒部38的内径形成得稍微小于该弹性片34的外径。进而,在圆筒部38的内周面上形成有可与各卡合凸起35卡合的多个卡合凹部40。
将清洗刷16的主体部27插通到固定构件31的插通孔39中,并将基部26容置在圆筒部38内,然后将圆筒部38嵌入到树脂块30的嵌合槽32中,而使各卡合凸起35与各卡合凹部40相卡合,由此将清洗刷16保持在刷座23上。然后,通过将刷座23的螺纹部36螺合安装在刷座安装部22上,而完成将清洗刷16安装在刷座安装部22上的操作。
图4是用于说明基板处理装置1的电气结构的方框图。
基板处理装置1具有包括微型计算机的控制单元41。在该控制单元41上连接有用于由用户输入处理技术参数(Recipe)(用于处理晶片W的各种条件)的技术参数输入键42。进而,在控制单元41上连接有旋转马达9、处理液阀12、摆动驱动机构17、升降驱动机构18以及清洗刷自转马达21等作为控制对象。
图5是用于说明在基板处理装置1中处理晶片W的工序图。另外,图6是表示处理晶片W时清洗刷16的状态的侧视图。
在处理晶片W之前,由用户操作技术参数输入键42,而设定清洗刷16对晶片W的外周端面15进行按压的按压量(步骤S1)。所谓“按压量”是指将清洗刷16的清洗面29按压在晶片W的外周端面15上时清洗刷16的弹性变形量。更具体地讲,是指从清洗刷16与晶片W的外周端面15接触的状态开始至使清洗刷16进一步发生弹性变形而使清洗刷16向晶片W发生位移的状态的位移量。例如,按压量被设定为1~4mm。
搬入到处理室2内的晶片W保持在旋转卡盘3上(步骤S2)。然后,由控制单元41控制旋转马达9,从而开始通过旋转卡盘3而旋转晶片W(步骤S3)。晶片W例如以100rpm的转速旋转。接着,由控制单元41打开处理液阀12,而开始从表面喷嘴4以及背面喷嘴5分别向晶片W的表面以及背表面供给处理液(步骤S4)。
另外,由控制单元41控制清洗刷自转机构21,而使清洗刷16例如以100~200rpm的转速在与晶片W的旋转方向相同的方向上旋转。然后,由控制单元41控制摆动驱动机构17以及升降驱动机构18,而将清洗刷16的清洗面29按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上(步骤S5)。具体地说,首先,控制升降驱动机构18而将清洗刷16移动到给定高度的位置。通过该移动,清洗刷16的清洗面29与晶片W的外周端面15相对置。接着,基于通过技术参数输入键42而设定的按压量,控制摆动驱动机构17,使摆动臂13旋转,从而使清洗刷16水平移动。通过该水平移动,晶片W周边部进入到清洗刷16的清洗面29中,如图6所示,将清洗刷16的清洗面29按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上。此时,清洗刷16的清洗面29由于相对中心轴线具有45度的倾斜角度,因此以与通过技术参数输入键42所设定的按压量几乎相同的宽度而与晶片W表面的周边区域14接触。由此,能够清洗晶片W的外周端面15的同时,能够以与通过技术参数输入键42所设定的按压量对应的清洗宽度来清洗晶片W表面的周边区域14。
另外,在这样清洗晶片W表面的周边区域14以及外周端面15的期间,通过供给到晶片W表面上的处理液,而能够清洗掉附着在晶片W表面的比周边区域14更靠内的中央区域(器件形成区域)的污染。另外,作为处理液的纯水也发挥保护液的作用,该保护液防止由清洗刷16从周边区域14以及外周端面15除去的污染物质侵入到晶片W表面的中央区域(器件形成区域)。此外,作为保护液而采用处理液时,除了纯水之外,优选采用对晶片W表面的器件形成区域不带来影响的处理液,例如,碳酸水、离子水、再生水(含氢水)或者磁化水等的功能水等。
若清洗刷16的清洗面29按压在晶片W的周边部上之后经过了给定时间,则由控制单元41控制摆动驱动机构17以及升降驱动机构18,使清洗刷16退回到处理开始前的初始位置(步骤S6)。另外,在清洗刷16返回到初始位置的期间,停止清洗刷自转机构21的驱动,从而停止清洗刷16的旋转。进而,由控制单元41关闭处理液阀12,从而停止从表面喷嘴4以及背面喷嘴5供给处理液(步骤S7)。
然后,由控制单元41控制旋转马达9,而使晶片W高速(例如3000rpm)旋转(步骤S8)。由此,能够甩掉附着在晶片W上的处理液而使晶片W干燥。
若晶片W的高速旋转持续给定时间,则停止旋转马达9,从而停止由旋转卡盘3带动的晶片W的旋转(步骤S9)。并且,晶片W静止之后,将该结束处理的晶片W从处理室2搬出(步骤S10)。
此外,为了除去晶片W的背面与旋转卡盘3的吸附台8的接触部分的污染(吸附痕迹),而在该基板处理装置1中的处理之后,在另外的基板处理装置(处理腔室)中清洗晶片W的背面。
如上所述,通过将清洗刷16的清洗面29按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上,而能够同时清洗该周边区域14以及外周端面15。由于清洗刷16的清洗面29相对铅垂方向倾斜,因此通过使近似水平保持在旋转卡盘3上的晶片W的周边部进入到清洗面29中,而能够将该清洗面29可靠地按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上。因此,能够实现对晶片W表面的周边区域14以及外周端面15良好的清洗。
并且,通过操作技术参数输入键42而改变清洗刷16对晶片W的按压量,从而能够改变晶片W表面的周边区域14与清洗刷16的清洗面29的有效接触宽度。因此,通过改变清洗刷16对晶片W的按压量,而能够容易地改变在晶片W表面的周边区域14上的清洗宽度。
另外,清洗刷16的前端部28形成为近似圆锥状。通过将该前端部28的侧面作为清洗面29,从而该清洗面29相对铅垂方向(前端部28的中心轴线)倾斜一定角度。因此,不管使晶片W的周边部进入到清洗面29的哪个区域中,只要清洗刷16的按压量相同,则晶片W表面的周边区域14和清洗面29之间的有效接触宽度(由清洗刷16进行清洗的清洗宽度)就都相同。因此,在因清洗晶片W而使清洗面29的一部分区域磨损时,或者污染物质过多地蓄积在清洗面22的一部分而防碍晶片W的清洗时,通过使用该清洗面29的其它区域,而能够持续良好地清洗晶片W表面的周边区域14以及外周端面15。
进而,在将清洗刷16的清洗面29按压在晶片W上的期间,由旋转卡盘3带动晶片W旋转,而使清洗刷16与晶片W的周边部相对移动,从而能够有效地清洗晶片W的周边部。
另外,在将清洗刷16的清洗面29按压在晶片W上的期间,清洗刷16以与晶片W的旋转方向相同的方向旋转。由此,能够擦洗晶片W的周边部,从而能够更加良好地清洗晶片W的周边部。此外,清洗刷16的旋转方向与晶片W的旋转方向相反也可,但是,在与晶片W的旋转方向相同的情况下,能够使晶片W和清洗刷16互相摩擦,因此能够实现更高品质的清洗。
此外,在该实施例中,清洗刷16移动到给定的高度位置上之后,清洗刷16再进行水平移动,从而从横向(晶片W的侧方)将清洗刷16的清洗面29按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上。但是,清洗刷16的升降以及水平移动的顺序反过来也可。即,控制摆动驱动机构17使摆动臂13旋转,从而使清洗刷16水平移动,由此将清洗刷16的清洗面29配置在与晶片W表面的周边区域14相对置的位置,然后,基于从技术参数输入键42设定的按压量来控制升降驱动机构18,使清洗刷16下降,由此使晶片W的周边部进入到清洗刷16的清洗面29中,从而将清洗刷16的清洗面29从纵向(晶片W的上面侧、即上方)按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上。此时,清洗刷16的清洗面29也以与由技术参数输入键42所设定的按压量近似相等的宽度而与晶片W表面的周边区域14接触。
图7是表示使用于基板处理装置1中的清洗刷的又一结构的侧视图。在图7中,对与图3所示的各部件相当的部分标上了与这些各部件相同的附图标记。另外,关于标上了相同附图标记的部分,下面省略其详细的说明。
在图7所示的清洗刷71的清洗面29上形成有多个沟槽72。各沟槽72沿着圆锥面、即清洗面29的母线方向呈直线状延伸。
这样,由于在清洗刷71的清洗面29上形成有沟槽72,所以能够由清洗刷71刮掉相对牢固地附着在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上的污染物质。进而,能够将由清洗刷71从晶片W所刮掉的污染物质通过沟槽而从清洗面29和晶片W之间排除。因此,通过使用图7所示的清洗刷71,能够实现对晶片W表面的周边区域14以及外周端面15更加良好的清洗。
此外,沟槽72并不仅限定于沿着清洗面29的母线方向的直线状,例如也可以形成为沿着清洗面29的圆周方向的圆环状。另外,沟槽72也可以只形成有一个。在只形成有一个沟槽72的情况下,可以将该沟槽72形成为螺旋状。
图8是表示使用于基板处理装置1的清洗刷中的又一结构的侧视图。在图8中,对与图3所示的各部件相当的部分标上了与这些各部件相同的附图标记。另外,对标上了相同附图标记的部分,在下面省略其详细的说明。
在图8所示的清洗刷81的前端部82形成为向下方前端变细且其侧面向外侧呈弯曲状膨胀凸出的近似圆锥状。该前端部82的侧面成为按压在晶片W的周边区域14以及外周端面15上的清洗面83。因此,在该清洗刷81中,在清洗面83的母线方向的各位置上相对铅垂方向(中心轴线)的倾斜角度不同。
由此,在维持使晶片W的周边部进入到清洗刷81的清洗面83中的状态下,使晶片W和清洗面83的接触位置在清洗面83的母线方向上变化,从而能够更加良好地清洗晶片W表面的周边区域14以及外周端面15。即,在使晶片W的周边部进入到在清洗刷81的清洗面83中相对铅垂方向(与晶片W表面垂直的垂线方向)的倾斜角度小的区域中的状态下,能够使清洗面83可靠地接触在晶片W的外周端面15上,从而能够良好地清洗该外周端面15。另外,在使晶片W的周边部进入到在清洗刷81的清洗面83中相对铅垂方向的倾斜角度大的区域中的状态下,能够使清洗面83可靠地接触在晶片W表面的周边区域14上,从而能够良好地清洗该周边区域14。
图9是表示使用于基板处理装置1中的清洗刷的又一结构的侧视图。在图9中,对与图3所示的各部件相当的部分标上了与这些各部件相同的附图标记。另外,对标上了相同附图标记的部分,在下面省略其详细的说明。
在图9所示的清洗刷91的前端部92形成为向下方前端变细且其侧面向内侧呈弯曲状凹进的近似圆锥状。该前端部92的侧面成为按压在晶片W的周边区域14以及外周端面15上的清洗面93。因此,在该清洗刷91中,在清洗面93上的母线方向的各位置上相对铅垂方向(中心轴线)的倾斜角度不同。
由此,在维持使晶片W的周边部进入到清洗刷91的清洗面93中的状态下,使晶片W与清洗面93的接触位置在清洗面93的母线方向上变化,从而能够更加良好地清洗晶片W表面的周边区域14以及外周端面15。即,在使晶片W的周边部进入到在清洗刷91的清洗面93中相对铅垂方向的倾斜角度小的区域的状态下,能够使清洗面93可靠地接触在晶片W的外周端面15上,从而能够良好地清洗该外周端面15。另外,在使晶片W的周边部进入到在清洗刷91的清洗面93中相对铅垂方向的倾斜角度大的区域的状态下,能够使清洗面93可靠地接触在晶片W表面的周边区域14上,从而能够良好地清洗该周边区域14。
图10是表示使用于基板处理装置1中的清洗刷的又一结构的侧视图。在图10中,对与图3所示的各部件相当的部分标上了与这些各部件相同的附图标记。另外,对标上了相同附图标记的部分,在下面省略其详细说明。
图10所示的清洗刷101的前端部102形成为以与基部26以及主体部27共同的中心轴线为中心而旋转对称的近似圆锥台状。前端部102侧面的上端边与主体部27的侧面相连续,该侧面相对铅垂方向(中心轴线)具有45度的倾斜角度,并以越向下方越接近中心轴线的方式倾斜。而且,该前端部102的侧面成为按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上的清洗面103。
根据该结构,也能够获得与图3所示的清洗刷16同样的效果。即,由于清洗刷101的清洗面103相对铅垂方向倾斜,因此使近似水平保持在旋转卡盘3上的晶片W的周边部进入到清洗面103中,从而能够将该清洗面103可靠地按压在晶片W表面的周边区域14以及外周端面15上。因此,能够实现对晶片W表面的周边区域14以及外周端面15良好的清洗。
<清洗试验>
图12是表示清洗刷16按压力与在晶片W表面的周边区域14中清洗刷16的接触宽度的关系的图表。
本申请的发明人进行了用于确认清洗刷16的按压力与在晶片W表面的周边区域14中清洗刷16的接触宽度的关系的试验。在该试验中,使光致抗蚀剂渗入到清洗刷16中,并使清洗刷16以给定的按压力按压在该晶片W的周边部上。然后,测定出附着在晶片W表面的周边区域14上的光致抗蚀剂的宽度。此外,如上所述,清洗刷16的清洗面29的倾斜角度为45度。在图12中以折线图表示该结果。
即,当清洗刷16的按压力为1[相对压力值]时,在晶片W表面的周边区域14中清洗刷16的接触宽度为1.2mm左右。当清洗刷16的按压力为2[相对压力值]时,在晶片W表面的周边区域14中清洗刷16的接触宽度为1.8mm左右。另外,当清洗刷16的按压力为3[相对压力值]时,在晶片W表面的周边区域14中清洗刷16的接触宽度为2.4mm左右。此外,在此所说的相对压力值是指在将按压力的给定压力值设为1时的相对压力值。
从该结果可知,清洗刷16的按压力与清洗刷16的接触宽度具有近似成正比的关系。因此可知,通过清洗刷16的按压力(按压量),而能够良好地控制在晶片W表面的周边区域14的清洗宽度。
此外,在该第一实施方式中,列举出了对保持在旋转卡盘3上的晶片W表面的周边区域14以及外周端面15进行清洗的结构,但是,通过使用图11所示的清洗刷111,也能够清洗晶片W背面的周边区域112以及外周端面15。
在清洗刷111中,其前端部113形成为向主体部27(向上方)前端变细的近似圆锥台状,该前端部113的侧面成为按压在晶片W的周边区域14以及外周端面15上的清洗面114。该清洗面114的上端边与主体部27的侧面相连续,该清洗面114例如相对铅垂方向(中心轴线)具有45度的倾斜角度,并以越向下方越远离中心轴线的方式倾斜。因此,通过使近似水平保持在旋转卡盘3上的晶片W的周边部进入到清洗面114中,从而能够将该清洗面114可靠地按压在晶片W背面的周边区域112以及外周端面15。因此,能够实现对晶片W背面的周边区域112以及外周端面15良好的清洗。另外,在利用该清洗刷111的情况下,当将清洗刷111按压在晶片W背面的周边区域112以及外周端面15上时,可以从横向(晶片W的侧方)按压,也可以从纵向(晶片W的背面侧、即下方)按压。
此外,在图11中,对与图3所示的各部件相当的部分标上了与这些各部件相同的附图标记。另外,对标上了相同附图标记的部分,省略其详细的说明。
进而,可以适当组合上述的各清洗刷16、71、81、91、101、111的结构来实施。例如,可以在清洗刷81的清洗面83、清洗刷91的清洗面93、清洗刷101的清洗面103或清洗刷111的清洗面114上形成有与形成在清洗刷71的清洗面29上的沟槽72相同的沟槽。
另外,清洗面29、103、114相对铅垂方向具有45度的倾斜角度,但是,只要在5~85度的范围内设定清洗面29、103、114相对铅垂方向的倾斜角度即可,而且,为了确保在晶片W表面的周边区域14或背面的周边区域112中的清洗宽度并防止由于清洗刷的按压而导致晶片W变形,优选在30~60度的范围内设定清洗面29、103、114相对铅垂方向的倾斜角度。
另外,在清洗刷16与晶片W相抵接的期间使清洗刷16旋转,但是,也可以使清洗刷16不旋转而使其静止。
进而,虽然列举出了通过使晶片W旋转而使清洗刷16与晶片W的周边部进行相对移动的结构,但是例如在将方形基板作为待处理对象时,可以采用使基板静止而使清洗刷沿着基板的周边部移动的结构。当然,也可以使基板以及清洗刷的两者移动而使清洗刷沿着基板的周边部进行相对移动。
另外,可以增加设置有表面清洗用清洗刷、超声波清洗喷嘴以及二流体喷嘴中至少任意一个,其中,表面清洗用清洗刷用于清洗保持在旋转卡盘3上的晶片W表面(上表面)的中央区域;超声波清洗喷嘴用于向晶片W供给赋予了超声波的处理液;二流体喷嘴用于向晶片W供给将气体和液体混合而生成的液滴。
图13是表示本发明第二实施方式的基板处理装置的概略结构的俯视图。另外,图14是对图13所示的基板处理装置的内部进行图解说明的侧视图。
该基板处理装置201是对作为基板的一个例子的半导体晶片W(以下简称为“晶片W”)逐一进行处理的单张型装置。基板处理装置201在用间隔壁区划开的处理室202内具有:旋转卡盘203,其用于近似水平地保持晶片W并使晶片W旋转;表面喷嘴204,其用于向晶片W的表面(形成有器件这一侧的表面:在本实施方式中为上表面)供给处理液;背面喷嘴205,其用于向晶片W的背面(在本实施方式中为下表面)供给处理液;清洗刷机构206,其用于清洗晶片W的周边部。
旋转卡盘203是真空吸附式卡盘。该旋转卡盘203具有:旋转轴207,其在近似铅垂的方向上延伸;吸附台208,其安装在该旋转轴207的上端上,并以近似水平的姿势吸附晶片W的背面(下表面)来保持该晶片W;旋转马达209,其具有与旋转轴207同轴结合的旋转轴。由此,在晶片W的背面被吸附保持在吸附台208上的状态下,若旋转马达209驱动,则晶片W以旋转轴207的中心轴线为中心进行旋转。
在表面喷嘴204以及背面喷嘴205上分别连接有处理液供给管210、211。来自未图示的处理液供给源的处理液经由处理液阀212而供给到这些处理液供给管210、211中。表面喷嘴204将经由处理液供给管210而供给的处理液向保持在旋转卡盘203上的晶片W表面的中央喷出。另外,背面喷嘴205将经由处理液供给管211而供给的处理液向保持在旋转卡盘203上的晶片W背面的外周端边与吸附台8之间喷出。
另外,作为处理液而采用纯水。但并不仅限于纯水,作为处理液,可以采用碳酸水、离子水、臭氧水、再生水(含氢水)或者磁化水等功能水。另外,作为处理液,也可以采用氨水或者氨水和过氧化氢的混合液等药液。
清洗刷机构206具有:摆动臂213,其在旋转卡盘203对晶片W的保持位置的上方近似水平地延伸;清洗刷216,其保持在该摆动臂213的前端上,用于清洗晶片W表面的周边区域214A(例如,从晶片W的外周端边开始宽度为1~4mm的环状区域)及晶片W背面的周边区域214B(例如,从晶片W的外周端边开始宽度为1~2mm的环状区域)、以及外周端面215;摆动驱动机构217,其使摆动臂213以设定在晶片W的旋转范围外的铅垂轴线为中心沿着水平方向摆动;升降驱动机构218,其使摆动臂213升降。
另外,所谓晶片W的周边部是指晶片W上至少包括表面的周边区域214A、背面的周边区域214B以及外周端面215的部分。
在摆动臂213的基端部上连接有在铅垂方向上延伸的臂支撑轴219的上端部。摆动驱动机构217的驱动力被输入至该臂支撑轴219。通过将摆动驱动机构217的驱动力输入到臂支撑轴219而使臂支撑轴219往复旋转,从而能够使摆动臂213以臂支撑轴219为支点而进行摆动。另外,在臂支撑轴219上连接有升降驱动机构218。升降驱动机构218使臂支撑轴219上下移动,从而能够使摆动臂213与该臂支撑轴219一体上下移动。
在摆动臂213的前端部(自由端部)以可旋转的方式保持有清洗刷旋转轴220。该清洗刷旋转轴220在铅垂方向上延伸,并且贯通摆动臂213的前端部的下表面。在摆动臂13的内部,在该清洗刷旋转轴220上连接有用于使清洗刷旋转轴220旋转的清洗刷自转机构221。另一方面,在清洗刷旋转轴220的下端部上固定有刷座安装部222。在该刷座安装部222上经由刷座223而安装有清洗刷216。
图15是表示刷座安装部222、清洗刷216以及刷座223的结构的剖视图。
刷座安装部222一体地具有:圆板状的上面部224,通过其中心插有清洗刷旋转轴220,且该上面部224定在清洗刷旋转轴220上;圆筒状的侧面部225,其从该上面部224的周边向下方延伸。在侧面部225的内周面加工有螺纹,该螺纹可以与在刷座223的后述的螺纹部236上形成的螺纹相螺合。
清洗刷216例如由海绵材料(多孔材料)构成,该海绵材料由PVA(聚氯乙烯)或氨基甲酸乙酯(urethane)等可弹性变形的材料形成,并且清洗刷216一体地具有:近似圆板状的基部226;近似圆板状(扁平的圆柱状)的主体部227,其设置在该基部226的前端侧的端面上,且直径小于基部226的直径;第一外周端面抵接部228,其连接在该主体部227的前端侧的端面上,并形成为向前端侧扩大(越向下方直径变得越大)的近似圆锥台状。基部226、主体部227以及第一外周端面抵接部228的各中心轴线相一致,并且,清洗刷216具有以该中心轴线为中心而旋转对称的形状。
并且,在该清洗刷216中,在主体部227前端侧的端面中的第一外周端面抵接部228周围的圆环带状部分成为与晶片W表面的周边区域214A抵接的第一清洗面229A。另外,第一外周端面抵接部228的侧面的上端边与第一清洗面229A相连续,该侧面相对铅垂方向具有45度的倾斜角度,且以越往下方越远离清洗刷216的中心轴线的方式倾斜,成为与晶片W的外周端面215相抵接的第二清洗面229B。
刷座223具有:近似圆柱状的树脂块230;固定构件231,其用于将清洗刷216固定在该树脂块30上。
在树脂块30的一侧端部的整个外周面上形成有剖面近似为矩形状的嵌合槽232。另外,在树脂块230的一侧端部的、相对嵌合槽232向径向内侧隔着微小间隔的位置处,沿着整个周向形成有剖面近似为U字状的切槽233。由此,嵌合槽232与切槽233之间的部分成为赋予了弹性的弹性片234,其中该弹性由树脂的挠性产生。在该弹性片234的外周面上形成有多个半球状的卡合突起235。另一方面,在树脂块230的另一侧的端面上一体形成有扁平的圆柱状的螺纹部236。在该螺纹部236的外周面上加工有能与形成在刷座安装部222上的螺纹相螺合的螺纹。
固定构件231一体地具有:圆板部237,其具有近似圆形的外形;近似圆筒状的圆筒部238,其从该圆板部237的周边向一侧延伸。在圆板部237的中央部形成有可插通清洗刷216的主体部227的插通孔239。圆筒部238的内径与清洗刷216的基部226的外径近似相同,另外,在弹性片234没有受到外力作用的状态下,圆筒部238的内径形成得稍微小于该弹性片234的外径。进而,在圆筒部238的内周面上形成有可与各卡合凸起235卡合的多个卡合凹部240。
将清洗刷216的主体部227插通到固定构件231的插通孔239中,并将基部226容置在圆筒部238内,然后将圆筒部238嵌入到树脂块230的嵌合槽232中,而使各卡合凸起235与各卡合凹部240相卡合,由此将清洗刷216保持在刷座223上。然后,通过将刷座223的螺纹部236螺合安装在刷座安装部222上,而完成将清洗刷216安装在刷座安装部222上的操作。
图16是用于说明基板处理装置201的电气结构的方框图。
基板处理装置201具有包括微型计算机的控制单元241。在该控制单元241上连接有用于由用户输入处理技术参数(用于处理晶片W的各种条件)的技术参数输入键242。进而,在控制单元241上连接有旋转马达209、处理液阀212、摆动驱动机构217、升降驱动机构218以及清洗刷自转马达221等作为控制对象。
图17是用于说明在基板处理装置201中处理晶片W的工序图。另外,图18是表示处理晶片W时清洗刷216的状态的侧视图。
在处理晶片W之前,由用户操作技术参数输入键242来设定清洗刷216相对晶片W的铅垂方向(相对晶片W的表面垂直的方向)以及水平方向(相对晶片W的表面平行的方向)的按压量(步骤T1)。所谓铅垂方向以及水平方向的按压量是指将清洗刷216按压在晶片W的周边部上时清洗刷216的铅垂方向以及水平方向的弹性变形量。更具体地讲,所谓在铅垂方向的按压量是指从第一清洗面229A与晶片W表面的周边区域214A接触的状态开始至变为使清洗刷216发生弹性变形的同时在铅垂方向上发生位移而将第一清洗面229A按压在周边区域214A上的状态为止的位移量。另外,所谓在水平方向上的按压量是指从第二清洗面229B与晶片W的外周端面215接触的状态开始至变为使清洗刷216发生弹性变形的同时在水平方向发生位移而将第二清洗面229B按压在外周端面215上的状态为止的位移量。
搬入到处理室202内的晶片W保持在旋转卡盘203上(步骤T2)。然后,由控制单元241控制旋转马达209,从而开始通过旋转卡盘203旋转晶片W(步骤T3)。晶片W例如以100rpm的转速旋转。接着,由控制单元241打开处理液阀212,开始从表面喷嘴204以及背面喷嘴205分别向晶片W的表面以及背面供给处理液(步骤T4)。
另外,由控制单元241控制清洗刷自转机构221,从而清洗刷216例如以100~200rpm的转速在与晶片W的旋转方向相同的方向旋转。然后,由控制单元241控制摆动驱动机构217以及升降驱动机构218,而将清洗刷216的第一清洗面229A按压在晶片W表面的周边区域214A上,并且将第二清洗面229B按压在外周端面215以及晶片W背面的周边区域214B上(步骤T5)。具体地说,控制摆动驱动机构217以及升降驱动机构218,而将清洗刷216移动到第一清洗面229A与晶片W表面的周边区域214A接触、且第二清洗面229B与晶片W的外周端面215相抵接的位置。然后,控制升降驱动机构218,将清洗刷216仅下降通过技术参数输入键242所设定的铅垂方向的按压量,从而将清洗刷216的第一清洗面229A按压在晶片W表面的周边区域214A上。另外紧接着,控制摆动驱动机构217,将清洗刷216向晶片W仅移动通过技术参数输入键242所设定的水平方向的按压量,而将清洗刷216的第二清洗面229B按压在晶片W的外周端面215上。由于第二清洗面229B以越到下方越远离清洗刷216的中心轴线的方式倾斜,因此当按压在晶片W的外周端面215上时发生弹性变形,从而绕到晶片W背面的周边区域214B而与其接触。由此,能够清洗晶片W表面的周边区域214A以及外周端面215,并且能够清洗晶片W背面的周边区域214B。
另外,在这样清洗晶片W表面的周边区域214A、外周端面215以及背面的周边区域214B的期间,通过供给到晶片W表面的处理液,而能够冲洗掉附着在晶片W表面上相比周边区域214A靠内侧的中央区域(器件形成区域)的污染。另外,作为处理液的纯水也发挥保护液的作用,该保护液防止由清洗刷216从周边区域214A以及外周端面215除去的污染物质侵入到晶片W表面的中央区域(器件形成区域)。此外,作为保护液而采用处理液时,除了纯水之外,优选采用对晶片W表面的器件形成区域不带来影响的处理液,例如,碳酸水、离子水、再生水(含氢水)或者磁化水等的功能水等。
若从利用清洗刷216开始清洗后经过给定时间,则由控制单元241控制摆动驱动机构217以及升降驱动机构218,使清洗刷216退回到处理开始前的初始位置(步骤T6)。另外,在清洗刷216返回到初始位置的期间,停止清洗刷自转机构221的驱动,从而停止清洗刷216的旋转。进而,由控制单元241关闭处理液阀212,从而停止从表面喷嘴204以及背面喷嘴205供给处理液(步骤T7)。
然后,由控制单元241控制旋转马达209,从而使晶片W高速(例如3000rpm)旋转(步骤T8)。由此,能够甩掉附着在晶片W上的处理液而使晶片W干燥。
若晶片W的高速旋转持续了给定时间,则停止旋转马达209,从而停止由旋转卡盘203带动的晶片W的旋转(步骤T9)。然后,晶片W静止之后,将该处理完的晶片W从处理室202搬出(步骤T10)。
此外,为了除去晶片W的背面与旋转卡盘203的吸附台208的接触部分的污染(吸附痕迹),而在该基板处理装置201中处理之后,在另外的基板处理装置(处理室)中来清洗晶片W的背面。
如上所述,通过将清洗刷216的第一清洗面229A按压在晶片W表面的周边区域214A上,并且将清洗刷216的第二清洗面229B按压在晶片W的外周端面215上,从而能够同时清洗晶片W表面的周边区域214A以及外周端面215。
而且,由于清洗刷216以通过操作技术参数输入键242设定的按压量按压在晶片W表面的周边区域214A上,因此不管晶片W的厚度如何,都能够确保清洗刷216对晶片W表面的周边区域214A的按压力,从而能够良好地清洗晶片W表面的周边区域214A。
另外,由于第一清洗面229A为平坦面,所以在该第一清洗面229A与晶片W表面的周边区域214A的接触部分的整个区域,能够使清洗刷216对晶片W表面的周边区域214A的按压力相同。因此,能够均匀地清洗晶片W表面的周边区域214A。
另外,由于第一清洗面229A不会与晶片W表面上相比周边区域214A靠内侧的区域(中央区域)接触,所以能够将应该用清洗刷216清洗的周边区域214A与不需要清洗的中央区域明确区分开进行处理。因此,能够实现提高在晶片W表面的周边区域214A上的清洗宽度的精度,从而能够最大限度地确保其清洗宽度的同时,能够避免清洗刷216对器件的损伤。
另外,由于第二清洗面229B以越向下方越远离清洗刷216的中心轴线的方式倾斜,所以当第二清洗面229B按压在晶片W的外周端面215上时会发生弹性变形,从而绕到晶片W背面的周边区域214B而与其接触。因此,在能够清洗晶片W表面的周边区域214A以及外周端面215的同时,能够清洗晶片W背面的周边区域214B。即,能够同时清洗晶片W的整个周边部(一侧表面以及另一侧表面的周边区域214A、214B、外周端面215),从而能够有效地对晶片W的周边部进行清洗处理。
此外,在晶片W表面的中央区域形成有器件,而在晶片W背面未形成有器件。因此,对于晶片W表面的周边区域214A的清洗宽度的精度要求高,而对于晶片W背面的周边区域214B的清洗宽度的精度要求不如晶片W表面侧高。因此,在这种情况下,该实施方式尤其有效:利用第一清洗面229A以高精度清洗晶片W表面的周边区域214A,而利用第二清洗面229B清洗晶片W背面的周边区域214B。
进而,在将清洗刷216按压在晶片W上的期间,由旋转卡盘203带动晶片W旋转,使清洗刷216与晶片W的周边部相对移动,因此能够有效地清洗晶片W的周边部。
另外,在将清洗刷216按压在晶片W上的期间,清洗刷216在与晶片W的旋转方向相同方向上旋转。由此,能够擦洗晶片W的周边部,从而能够更加良好地清洗晶片W的周边部。此外,清洗刷216的旋转方向可以与晶片W的旋转方向相反,但是,在与晶片W的旋转方向相同的情况下,由于能够使晶片W和清洗刷216互相摩擦,所以能够实现更加高品质的清洗。
图19是表示使用于基板处理装置201中的清洗刷的其它结构的侧视图。在图19中,对与图15所示的各部件相当的部分标上了与这些各部件相同的附图标记。另外,对标上了相同附图标记的部分,在下面省略其详细的说明。
该图19所示的清洗刷271,在近似圆锥台状的第一外周端面抵接部228的前端侧一体地具有分别形成为近似圆锥台状的第二外周端面抵接部272以及第三外周端面抵接部273。第二外周端面抵接部272使其中心轴线与第一外周端面抵接部228的中心轴线一致,并使其小直径侧的端面与第一外周端面抵接部228的前端侧端面(大直径侧的端面)的中央部分连接。另外,第三外周端面抵接部273使其中心轴线与第二外周端面抵接部272的中心轴线一致,并使其小直径侧的端面与第二外周端面抵接部272的前端侧端面(大直径侧的端面)的中央部分连接。
并且,在该清洗刷271中,在第一外周端面抵接部228的前端侧的端面中的、第二外周端面抵接部272周围的圆环带状的部分成为与晶片W表面的周边区域214A相抵接的第三清洗面274A。该第三清洗面274A,从其内径到外径的距离(以下简称为清洗面的宽度)比第一清洗面229A的宽度窄。另外,第二外周端面抵接部272的侧面的上端边与第三清洗面274A相连续,并且,第二外周端面抵接部272的侧面相对铅垂方向具有45度的倾斜角度,并以越向下方越远离中心轴线的方式倾斜,成为与晶片W的外周端面215相抵接的第四清洗面274B。
进而,在第二外周端面抵接部272的前端侧的端面中的、第三外周端面抵接部273周围的圆环带状部分成为与晶片W表面的周边区域214A相抵接的第五清洗面275A。该第五清洗面275A的宽度比第三清洗面273A的宽度窄。另外,第三外周端面抵接部273的侧面的上端边与第五清洗面275A相连续,而且,第三外周端面抵接部273的侧面相对铅垂方向具有45度的倾斜角度,并以越向下方越远离中心轴线的方式倾斜,成为与晶片W的外周端面215相抵接的第六清洗面275B。此外,例如,第一清洗面229A的宽度为4mm,第三清洗面274A的宽度为3mm,第五清洗面275A的宽度为2mm。
若采用该清洗刷271,则在处理晶片W之前,由用户通过技术参数输入键242设定晶片W表面的周边区域214A的清洗宽度。然后,在处理晶片W时,根据通过技术参数输入键242设定的清洗宽度,由控制单元241(参照图16)选择第一清洗面229A、第三清洗面274A或者第五清洗面275A,并将所选择的第一清洗面229A、第三清洗面274A或者第五清洗面275A按压在晶片W表面的周边区域214A上。这样,由于第一清洗面229A、第三清洗面274A或者第五清洗面275A的宽度相互不同,所以通过分开使用这些第一清洗面229A、第三清洗面274A或者第五清洗面275A,从而能够容易地改变在晶片W表面的周边区域214A上的清洗宽度。
此外,第一清洗面229A、第三清洗面274A或者第五清洗面275A的宽度也可以都相同,在这种情况下,当因清洗晶片W而导致第一清洗面229A以及第二清洗面229B磨损、或者在第一清洗面229A以及第二清洗面229B的局部上过多地蓄积污染物质而妨碍清洗晶片W时,通过改变用于清洗晶片W的清洗面,例如使用第三清洗面274A以及第四清洗面274B、或者第五清洗面275A以及第六清洗面275B,从而能够继续良好地清洗晶片W的周边部。
图20是表示使用于基板处理装置201中的清洗刷的又一结构的侧视图。在图20中,对与图15所示的各部件相当的部分标上了与这些各部件相同的附图标记。另外,对标上了相同附图标记的部分,下面省略其详细的说明。
在图20所示的清洗刷281的第二清洗面229B上形成有多个沟槽282。各沟槽282沿着第二清洗面229B的母线方向以直线状延伸到至少其一端(上端)到达第二清洗面229B的位置为止。
这样,由于在清洗刷281的第二清洗面229B上形成有沟槽282,所以能够由清洗刷281刮掉相对牢固地附着在晶片W背面的周边区域214B以及外周端面215上的污染物质。进而,能够将由清洗刷281从晶片W所刮掉的污染物质通过沟槽而从第二清洗面229B与晶片W之间排除。因此,通过使用清洗刷281,从而能够实现对晶片W更加良好的清洗。
此外,沟槽282并不仅限定于沿着第二清洗面229B的母线方向的直线状,例如也可以形成为沿着第二清洗面229B的圆周方向的圆环状。另外,沟槽282也可以只形成有一个。在只形成有一个沟槽282的情况下,可以将该沟槽282形成为螺旋状。
<确认清洗效果的试验>
图21是表示试验的结果的图表,该试验用于对各种形状的清洗刷的清洗效果进行确认。
本申请的发明人采用PVA制作了4种形状的清洗刷A、B、C、D,并将这些清洗刷A~D有选择地安装在大日本网目版制造株式会社制造的清洗刷擦洗机(Brush Scrubber)(商品名为“SS-3000”)上,并在该清洗刷擦洗机中,由各清洗刷A~D对晶片W的周边部进行了清洗。在该清洗的前后,利用株式会社雷泰(RAYTEX)制造的边缘检查机(产品名为“RXW-800”)统计了附着在晶片W表面的周边区域214A、背面的周边区域214B以及外周端面215上的颗粒数。清洗之前的统计结果(Pre)在图21中以带斜线的条形图表示,清洗之后的统计结果(Post)在图21中以带格线的条形图表示。另外,从清洗前后的统计结果计算出的颗粒除去率(PRE)在图21中以折线图表示。此外,颗粒除去率(PRE)可由公式(PRE)=(Pre-Post)÷Pre×100(%)而导出。
清洗刷A是配置在晶片W的侧方、且具有中心轴的圆柱状清洗刷,其中,该中心轴平行于与晶片W表面垂直相交的轴。在采用清洗刷A的清洗中,将清洗刷A的侧面按压在晶片W的外周端面215上。通过该清洗,颗粒除去率为20%左右。
清洗刷B是下表面与晶片W表面的周边区域214A相对置、且配置为与晶片W表面近似平行的圆板状的清洗刷。在采用清洗刷B的清洗中,将清洗刷B的下表面从上方按压在晶片W表面的周边区域214A上。然而,颗粒几乎没有被除去,通过该清洗,颗粒除去率几乎为0%。
清洗刷C是具有与第二实施方式的清洗刷216相同形状的清洗刷。在采用该清洗刷C的清洗中,以与第二实施方式相同的方式清洗了晶片W表面的周边区域214A、背面的周边区域214B以及外周端面215。通过该清洗,颗粒除去率为80%左右。
清洗刷D是配置在晶片W的侧方、且在外周面具有可嵌合晶片W的沟槽的圆筒状清洗刷(参照文献3)。在采用清洗刷D的清洗中,使晶片W的周边部嵌合在清洗刷D的沟槽中。通过该清洗,颗粒除去率为10%左右。
从该结果可知,第二实施方式的清洗刷216与以往所提出的清洗刷A、B、D相比较,对晶片W表面的周边区域214A、背面的周边区域214B以及外周端面215清洗的性能高。
图22是表示从晶片W表面的周边开始的距离和颗粒除去率之间的关系的图表。
另外,本申请的发明人准备了附着有Si(硅)颗粒的晶片W,并在用清洗刷216清洗了该晶片W的周边部之后,利用KLA-Tencor株式会社制造的缺陷/异物检查装置(产品名为“サ一フスキヤンSP1”)来统计出在该晶片W表面的周边区域214A的颗粒数。然后,根据该统计结果求出在晶片W表面的周边区域214A上各位置的颗粒除去率,从而求出从晶片W的周边到各位置为止的距离和颗粒除去率的关系。将其结果在图22中以折线图表示。此外,在本实验中,将在晶片W表面的周边的清洗宽度设定为2mm。
如图22所示,在采用清洗刷216的清洗中,以从晶片W的周边起2mm的位置为边界,晶片W表面的颗粒除去率急剧变化。
从该结果可知,在采用清洗刷216的清洗中,在晶片W的表面上,能够明确区分被清洗刷216清洗的区域和未被清洗的区域,从而能够提高清洗宽度的精度。
此外,也可以适当组合该第二实施方式的各清洗刷216、271、281的结构而实施。例如,可以在清洗刷271的第二清洗面229B、第四清洗面274B以及第六清洗面275B上,形成有与形成在清洗刷281的第二清洗面229B上的沟槽282同样的沟槽。
另外,在清洗刷216、281的第一清洗面229A以及清洗刷271的第一清洗面229A、第三清洗面274A以及第五清洗面275A上,形成有沿着径向延伸的直线状的沟槽、或者沿着圆周方向延伸的圆环状的沟槽等也可。
另外,第二清洗面229B相对铅垂方向具有45度的倾斜角度,但是,只要在5~85度的范围内设定第二清洗面229B相对铅垂方向的倾斜角度即可。为了确保在晶片W背面的周边区域214B的清洗宽度的同时、防止由于清洗刷216、271、281的按压而导致晶片W变形,优选在30~60度的范围内设定第二清洗面229B相对铅垂方向的倾斜角度。
另外,第二清洗面229B、第四清洗面274B以及第六清洗面275B可以形成为向旋转半径方向的外侧膨胀凸出的弯曲状、或者向旋转半径方向的内侧凹进的弯曲状。
另外,在清洗刷216、271、281与晶片W抵接的期间使清洗刷216旋转,但是,也可以使清洗刷216、271、281不旋转而静止。
进而,列举出了通过使晶片W旋转而使清洗刷216、271、281与晶片W的周边部相对移动的结构,但是,例如在将方形基板作为待处理对象时,采用使基板静止而使清洗刷沿着基板的周边部移动的结构也可。当然,也可以使基板以及清洗刷两者移动,从而使清洗刷沿着基板的周边部进行相对移动。
另外,可以增加设置有表面清洗用清洗刷、超声波清洗喷嘴以及二流体喷嘴中的任意一个,其中,表面清洗用清洗刷用于清洗保持在旋转卡盘203上的晶片W表面(上表面)的中央区域;超声波清洗喷嘴用于向晶片W供给赋予了超声波的处理液;二流体喷嘴用于向晶片W供给将气体和液体混合而生成的液滴。
另外,在上述的实施方式中,列举出了采用纯水、功能水、或者药液等处理液来清洗晶片W的周边部的装置。但是,也可以是对晶片W的周边部的薄膜进行蚀刻的装置。此时,作为处理液而可以采用包括氢氟酸、硝酸、磷酸、盐酸、草酸、以及柠檬酸等中的至少一种的蚀刻液。或者,也可以是除去晶片W的周边部的聚合物(polymer)等反应生成物的装置。此时,作为处理液,也可以采用包含有机胺类除去液或者氟化铵类除去液等聚合物除去液。进而,也可以是剥离晶片W周边部的抗蚀剂的装置。此时,作为处理液而可以采用包含硫酸过氧化氢混合试剂(SPM)或硫酸臭氧混合试剂(SOM)等抗蚀剂剥离液。
另外,这些实施方式只不过是为了明确本发明的技术内容而采用的具体例,而不能仅限定于这些具体实施例而解释本发明,本发明的精神以及范围限定于附加的权利要求范围。
本申请对应于2006年3月30日向日本专利局提出的JP特愿2006-95549号以及JP特愿2006-95551号,这些申请的全部公开内容通过引用而包含在本申请中。