DE69724915T2

DE69724915T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Waschen eines Substrats

Info

Publication number: DE69724915T2
Application number: DE69724915T
Authority: DE
Inventors: Hideya Minato-ku Tanaka; Kenichi Minato-ku Miyamoto; Minoru Minato-ku Kubota; Walter Minato-ku Swanson
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: KR100379650B1; EP0843341A3; US6158075A; SG67439A1; EP0843341A2; EP1341212A2; DE69724915D1; TW353784B; US6379469B1; KR19980042583A; EP0843341B1; EP1341212A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Waschen eines Substrates, wobei ein Substrat, wie z. B. ein Halbleiter-Wafer oder ein LCD-Substrat, durch Nassreinigung gewaschen wird.
Bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils, wie z. B. ein LSI, muss eine Oberfläche eines Wafers, auf dem ein Schaltmuster gebildet wird, absolut hochrein gehalten werden, so dass es erforderlich ist, die Waferoberfläche regelmäßig sowohl vor als auch nach verschiedenen Bearbeitungsschritten zu waschen. Insbesondere bei einem Photolithografie-Verfahren ist es unbedingt erforderlich, eine Waferoberfläche einer Waschbehandlung zu unterziehen.
Es wird eine Nassreinigungsvorrichtung, die z. B. in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 57-102024 oder in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-259447 offenbart ist, für das Photolithographie-Verfahren verwendet, in der die Waferoberfläche zu Waschzwecken nassgereinigt wird. Bei der in dem genannten Stand der Technik offenbarten Nassreinigungsvorrichtung wird eine Waschflüssigkeit auf eine Oberfläche eines sich um seine eigene Achse drehenden Wafers aufgetragen. Ferner wird ein Waschelement, wie z. B. eine rotierende Bürste oder ein Schwamm, mit der sich drehenden Waferoberfläche in Kontakt gebracht, um die an der Waferoberfläche haftenden Fremdkörper zu entfernen.
Die 1 und 2 zeigen zusammen einen Vorderseiten-Waschabschnitt 101 gemäß dem Stand der Technik. Wie in den Zeichnungen gezeigt, umfasst der Vorderseiten-Waschabschnitt 101 eine Halterung 103 mit einem Waschflüssigkeitszufuhrloch 102, das in einem mittleren Teil ausgebildet ist, und 6 Waschelemente 104, die von der Halterung 103 gehalten werden. Der Waschabschnitt 101 wird von einem Haltemechanismus (nicht gezeigt) gehalten, so dass er um seine eigene Achse drehbar und in eine vertikale Richtung bewegbar ist. Das Waschelement 104 besteht aus einem säulenförmigen Schwamm mit einem obe ren Abschnitt, der so angeschnitten ist, dass er eine ebene Fläche bildet. Eine Waschflüssigkeit, wie z. B. reines Wasser, wird durch das Waschflüssigkeitszufuhrloch 102 jedem Waschelement 104 zugeführt, während sich der Waschabschnitt 101 weiter um seine eigene Achse dreht. In diesem Zustand werden die Endabschnitte der Waschelemente 104 gegen eine Vorderfläche, d. h. eine ein Schaltmuster bildende Fläche, eines Wafers gedrückt, der sich weiterhin um seine eigene Achse dreht, um die Vorderseite des Wafers zu reinigen.
Die 3 und 4 zeigen zusammen einen Rückseiten-Waschabschnitt 111 gemäß dem Stand der Technik. Wie in den Zeichnungen gezeigt, umfasst der Waschabschnitt 111 eine Halterung 112 mit einem Waschflüssigkeitszufuhrloch 115, das in einem zentralen Abschnitt ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Waschelementen 113, 114. Der Waschabschnitt 111 wird von einem Haltemechanismus (nicht gezeigt) derart gehalten, dass er drehbar um seine eigene Achse und bewegbar in eine vertikale Richtung ist. Die Waschelemente bestehen aus 8 Bürsten 113 und 4 Schwämmen 114. Diese Bürsten 113 und Schwämme 114 werden als Kombination in dem bekannten Rückseiten-Waschabschnitt 111 verwendet, teilweise weil die Rückseite des Wafers viel verschmutzter ist als die Vorderseite und teilweise, weil die Rückseite stärker gescheuert werden kann als die Vorderseite. Jede Bürste 113 und jeder Schwamm 114 sind an ihrem Endabschnitt derart angeschnitten, dass eine ebene Fläche geformt ist, die in Kontakt mit der Waferoberfläche gebracht wird. Eine Waschflüssigkeit, wie z. B. reines Wasser, wird durch das Waschflüssigkeitszufuhrloch 115 auf jedes der Waschelemente 113, 114 aufgebracht, wobei sich der Waschabschnitt 111 um seine eigene Achse dreht. In diesem Zustand werden die Waschelemente 113, 114 gegen eine Rückseite (Rückseite gegenüberliegend zu der das Schaltmuster bildenden Seite) des Wafers W gedrückt, der sich weiterhin um seine eigene Achse dreht, um die Rückseite des Wafers W zu waschen.
Bei den herkömmlichen in den 1 bis 4 gezeigten Nassreinigungsvorrichtungen 101, 111 bewirkt schon eine leichte Neigung des Haltearmes (nicht gezeigt), dass die Endabschnitte (Wafer-Kontakt-Abschnitte) des Schwammes 104, 114 nicht gleichmäßig mit den Waferflächen in Berührung kommen. Mit anderen Worten werden nur die peripheren Abschnitte des Schwammes 104, 114 stark gegen die Waferflächen gedrückt. Da der Kontaktdruck zwischen den Schwämmen 104, 114 und der Waferfläche lokal konzentriert ist, kann die gesamte Waferfläche nicht gleichmäßig gewaschen werden. Außerdem haften bleiben Verunreinigungen nur an den peripheren Abschnitten der Schwämme 104, 114 zurück und bleiben dort. Daraus folgt, dass, wenn diese Schwämme 104, 114 wiederholt verwendet werden, ein ernsthaftes Problem dadurch entsteht, dass die Waferflächen verunreinigt werden.
Das US-Patent 5,518,542 offenbart eine Substrat-Waschvorrichtung, die ein Rotationsspannfutter, einen Bürstenabschnitt mit einem Waschelement und einen Waschflüssigkeitszufuhrmechanismus zum Zuführen einer Waschflüssigkeit durch den Bürstenabschnitt auf die zu waschende Fläche des Substrates umfasst. Der Bürstenabschnitt enthält eine Halterung zum Halten des Waschelementes und eine mit der Halterung verbundene Welle zum Drehen des Waschelements um seine eigene Achse.
Das US-Patent 4,476,601 offenbart eine Waschvorrichtung und ein Verfahren zum Bürsten-Waschen eines Wafers, der auf einem Rotationsspannfutter rotiert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Waschen eines Substrates zu schaffen, das wirkungsvoll verhindert, dass eine beiderseitige Druckkraft zwischen einem Waschelement und einer Substratfläche lokal konzentriert wird, und ermöglicht, dass ein Substrat-Kontakt-Abschnitt des Waschelementes sauber gehalten wird.
Die Substrat-Waschvorrichtung umfasst:

– ein Rotationsspannfutter zum Halten und Rotieren eines Substrats;
– einen Bürstenabschnitt mit einem Waschelement, das in Kontakt mit einer zu waschenden Oberfläche des Substrates gebracht ist, das an dem Rotationsspannfutter gehalten und um seine eigene Achse zusammen mit dem rotierenden Rotationsspannfutter gedreht wird, wobei das Waschelement einen Schwamm hat, durch den Flüssigkeit fließen kann.
– einen Waschflüssigkeits-Zufuhrmechanismus mit einer Flüssigkeitseinlassöffnung zum Zuführen einer Waschflüssigkeit durch den Bürstenabschnitt auf die zu waschende Oberfläche des Substrates, wobei die Flüssigkeitseinlassöffnung mit dem Schwamm des Waschelements in Verbindung steht, um den Schwamm aufquellen zu lassen und wobei Flüssigkeit dann aus der Schwammoberfläche ausströmt;
– einen Drucksteuerungsmechanismus zur Steuerung einer Andruckkraft auf Waschelement gegen die zu waschende das Oberfläche des Substrats; und
– einen Bewegungsmechanismus zur Bewegung des Waschelementes relativ zu dem Substrat in eine radiale Richtung des Substrats, wobei der Bürstenabschnitt eine Halterung zum Halten des Waschelements und eine mit der Halterung verbunden Welle zur Rotation des Waschelements um seine eigene Achse hat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung bilden ein Stirnflächenabschnitt, der mit der zu waschenden Oberfläche des Substrats in Kontakt gebracht wird, und ein nicht-kontaktierender peripherer Abschnitt des Schwammes, der um den Stirnflächenabschnitt positioniert ist und so ausgebildet ist, dass er nicht in Kontakt mit der zu waschenden Oberfläche des Substrates tritt, wenn der Stirnflächenabschnitt die zu waschende Oberfläche des Substrates berührt, eine konvex gekrümmte Oberfläche. Reinigungsmittel werden zum Waschen des Waschelementes getrennt von dem Rotationsspannfutter positioniert, während sich das Waschelement in seiner Wartestellung befindet, wobei die Reinigungsmittel einen Waschbehälter für die Aufnahme einer Waschflüssigkeit und ein Reinigungselement hat, das gegen das sich um seine eigene Achse drehendes Waschelement zum Reinigen des Waschelementes anstößt.
Wenn der nicht-kontaktierende periphere Abschnitt des Waschelementes in drei Dimensionen gekrümmt ist, um eine hemishärische Form zu bilden, kann eine Konzentration des Druckes unterdrückt werden. Daher kann, auch wenn z. B. ein ein Waschelement haltender Arm schräggestellt ist, der Kontaktdruck gleichmäßig über den gesamten Kontaktbereich zwischen dem Waschelement und der zu waschenden Oberfläche des Substrates erfolgen.
Der Schwammabschnitt des Waschelementes sollte vorzugsweise aus einem aufgeschäumten Polyvinylalkohol (PVA) oder einem aufgeschäumten Polyvinylformol (PVF) gebildet sein.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Zufuhrdruck der Waschflüssigkeit regulierbar, so dass es möglich ist, den Aufquellgrad des Waschelementes durch Änderung des Zufuhrdruckes zu steuern und damit den Kontaktdruck des Waschelementes gegen das Substrat zu steuern.
Die Erfindung ist verständlicher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, wobei
1 – eine Vorderansicht ist, die ein herkömmliches Vorderseiten-Waschelement zeigt;
2 – eine Unteransicht ist, die ein herkömmliches Vorderseiten-Waschelement von 1 zeigt;
3 – eine Vorderansicht ist, die ein herkömmliches Rückseiten-Waschelement zeigt;
4 – eine Unteransicht ist, die ein in 3 gezeigtes herkömmliches Rückseiten-Waschelement zeigt;
5 – eine Schrägansicht ist, die ein Wafer-Waschsystem zeigt, das mit einer Waschvorrichtung ausgestattet ist;
6 – eine Schrägansicht ist, die eine Substrat-Waschvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 – eine perspektivische Querschnittsansicht ist, die die in der 6 gezeigte Substrat-Waschvorrichtung zeigt;
8 – ein Blockdiagramm ist, das die Konstruktion eines Drucksteuerungsmechanismus eines Halteabschnittes eines Waschelementes zeigt;
9 – eine teilweise aufgeschnittene Querschnittsansicht ist, die eine vergrößerte Ansicht des Halteabschnitts des Waschelementes zeigt;
10 – eine Teilquerschnittsansicht ist, die das Vorderseiten-Waschelement in seiner Ruhestellung und einen Bürstenreiniger (Reinigungsabschnitt eines Waschelementes) zeigt;
11 – eine Teilquerschnittsansicht ist, die das Vorderseiten-Waschelement in seiner Ruhestellung und einen anderen Bürstenreiniger (Reinigungsabschnitt eines Waschelementes) zeigt;
12 – eine Unteransicht ist, die ein Vorderseiten-Waschelement gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 – eine Querschnittsansicht ist, die ein Rückseiten-Waschelement gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 – eine Unteransicht ist, die ein Rückseiten-Waschelement gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 – zeigt, wie ein Waschelement in Kontakt mit einem Wafer steht;
16 – zeigt, wie ein schräggestelltes Waschelement in Kontakt mit einem Wafer steht;
17 – ein Waschelement gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
18 – eine Teilquerschnittsansicht eines Waschelementes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Nachstehend werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen umfassen die Fälle, in denen die vorgestellte Technik der vorliegenden Erfindung bezüglich eines Waschsystems zum Waschen eines Halbleiter-Wafers verwendet wird.
Die 5 zeigt insbesondere ein Waschsystem 1, das mit Waschvorrichtungen 7 und 8 ausgestattet ist. Wie in der Zeichnung gezeigt, umfasst das System 1 eine Kassettenstation 2, an der eine Vielzahl von Kassetten C angeordnet sind, in denen jeweils eine Vielzahl von Wafern W untergebracht sind. Ein Subarm-Mechanismus 3, der zur Ausrichtung der Kassetten C in vorgegebene Positionen und zur Übergabe der Wafer W in und aus den Kassetten C dient, ist in einem zentralen Abschnitt der Kassettenstation 2 angebracht. Ein Hauptarm-Mechanismus 5 ist hinter dem Subarm-Mechanismus 3 montiert. Die Wafer W werden von dem Hauptarm-Mechanismus 5 zwischen dem Subarm-Mechanismus 3 und jeder einzelnen Bearbeitungseinheit innerhalb des Wasch-systems 1 befördert. Der Hauptarm-Mechanismus 5 ist entlang eines in einem mittleren Abschnitt des Waschsystems 1 gebildeten Transferpfades 6 bewegbar.
Verschiedene Bearbeitungseinheiten sind an beiden Seiten des Transferpfades 6 angeordnet. Insbesondere sind nebeneinander an einer Seite des Transferpfades 6 eine erste Waschvorrichtung (Vorderseiten-Waschvorrichtung) 7 zum Waschen einer Vorderseite eines Wafers W und eine zweite Waschvorrichtung (Rückseiten-Waschvorrichtung) 8 zum Waschen einer Rückseite des Wafers W angeordnet. Ferner sind vier Aufheizvorrichtungen 9 zum Erwärmen und Trocknen des Wafers W auf der anderen Seite des Transferpfades 6 übereinanderliegend angeordnet. Weiterhin sind zwei übereinanderliegend angeordnete Wafer-Umdreh-Vorrichtungen 10 angrenzend an die Aufheizvorrichtung 9 angeordnet.
Wie in den 6 und 7 gezeigt, umfasst die erste Waschvorrichtung 7 ein Rotationsspannfutter 21, eine Düse 22, einen Naßreinigungs-Mechanismus 23, eine Bürstenabschnitts-Reinigungsvorrichtung 24, und eine Megaschall-Düse 26. Der Wafer W wird durch Vakuum-Ansaugung von dem Rota-tionsspannfutter 21 derart gehalten, dass seine Vorderseite nach oben zeigt und zusammen mit dem Rotationsspannfutter 21 gedreht wird. Eine Waschflüssigkeit, z. B. reines Wasser, wird aus der Düse 22 auf den von dem Rotationsspannfutter 21 gehaltenen Wafer W aufgebracht. Der Nassreinigungs-Mechanismus 23 weist einen Bürstenabschnitt 29 auf, der in Kontakt mit der Vorderseite des sich drehenden Wafers W derart gebracht wird, dass die Vorderseite des Wafers W gewaschen wird. Die Bürstenabschnitts-Reinigungs-vorrichtung 24 ist in einer Ruhestellung abseits von dem Rotationsspannfutter 21 angeordnet, um den Bürstenabschnitt 29, der in Ruhestellung fern von der Betriebsstellung positioniert ist, zu waschen. Weiterhin ist die Megaschall-Düse 26 innerhalb einer Bearbeitungseinheit 25 dem Nassreinigungs-Mechanismus 23 gegenüberliegend angeordnet, wobei das Rotationsspannfutter 21 dazwischen angeordnet ist.
Der Nassreinigungs-Mechanismus 23 umfasst einen horizontalen Arm 30a, eine vertikale als Drehpunkt dienende Achse 42, einen Schwenkarm-Mechanismus 41, und einen Armhub-Mechanismus 81 zusätzlich zu dem Bürstenabschnitt 29. Das proximale Ende des horizontalen Armes 30a wird von der vertikalen als Drehpunkt dienende Achse 42 gehalten und der Bürstenabschnitt 29 ist an dem freien Ende des horizontalen Armes 30a angebracht. Wenn der horizontale Arm 30a um die als Drehpunkt dienende Achse 42 von dem Armschwenk-Mechanismus 41 geschwenkt wird, bewegt sich der Bürstenabschnitt 29 aus seiner Ruhestellung außerhalb des Rotationsspannfutters 21 in die Betriebsstellung direkt über dem Rotationsspannfutter 21. In der Betriebsstellung bewegt sich der Bürstenabschnitt 29 zwischen einem zentralen Abschnitt und einem peripheren Abschnitt des von dem Rotationsspannfutter 21 gehaltenen Wafers W hin und her.
Das Rotationsspannfutter 21 rotiert, damit der darauf gehaltene Wafer W in Uhrzeigerrichtung rotieren kann. Ein Becher 28 ist derart angeordnet, dass er das Rotationsspannfutter 21 umgibt, um zu verhindern, dass die der Waferoberfläche zugeführte Waschflüssigkeit in dem Wafer-Waschschritt herumgeschleudert wird.
Wie in der 7 gezeigt, ist die Bearbeitungskammer 25 mit einer Übergabeöffnung 25a ausgestattet, die mit dem Transferpfad 6 in Verbindung steht. Die Übergabeöffnung 25a wird mit einer vertikal bewegbaren Tür 27 geöffnet oder geschlossen. Der Wafer W wird von dem Hauptarm-Mechanismus 5 in die Bearbeitungskammer 25 durch die Übergabeöffnung 25a gebracht und dann auf dem Rotationsspannfutter 21, das innerhalb der Bearbeitungskammer 25 angeordnet ist, abgelegt. Das Rotationsspannfutter 21 ist mit einem Vakuum-Ansaugmechanismus mit einem Ansaugdurchgang 13b zum Halten des Wafers W ausgestattet. Der Ansaugdurchgang 13b erstreckt sich innerhalb einer Drehachse 13a des Rotationsspannfutters 21 derart, dass er an der oberen Fläche des Rotationsspannfutters 21 geöffnet ist. Die Drehachse 13a ist mit einer Antriebswelle eines Motors 14A über ein dichtendes Lager verbunden.
Der Becher 28 umfasst einen Außenbecher 28a und einen mit dem Außenbecher 28a konzentrischen Innenbecher 28b. Der Außenbecher 28a steht aufrecht auf einer Bodenplatte 18, die in einem unteren Abschnitt der Bearbeitungskammer 25 befestigt ist. Der Innenbecher 28b, der innenseitig des Außenbechers 28a angeordnet ist, hat andererseits einen konischen Abschnitt 28d, dessen Durchmesser sich allmählich in Richtung des oberen Endes des Innenbechers 28b verengt, und einen Flanschabschnitt 28e, der sich nach innen von dem oberen Ende des konischen Abschnitts 28d erstreckt.
Der Innenbecher 28b umfasst auch einen zylindrischen Basisabschnitt 28c, der mit einer Stange 17a über Verbindungselemente 28g, 28h verbunden ist. Wenn die Stange 17a in vertikale Richtung innerhalb eines Zylinders 17 bewegt wird, wird der Innenbecher 28b entlang einer Z-Achse vertikal bewegt. Der in seine höchste Position gebrachte Innenbecher 28b umgibt das Rotationsspannfutter 21 und den Wafer W. Wenn der Innenbecher 28b in seiner niedrigsten Position angelangt ist, hat der Flanschabschnitt 28e des Innenbechers 28b eine niedrigere Position als die das Substrat haltende Fläche des Rotationsspannfutter 21.
Die Tür 27 ist an dem Verbindungselement 28h angebracht, damit die Tür 27 durch die Bewegung der Stange 17a innerhalb des Zylinders 17 bewegbar ist. Dadurch wird die Tür 27 synchron mit der vertikalen Bewegung des Innenbechers 28b nach oben und nach unten bewegt.
Eine große Anzahl von Lufteinlassöffnungen 25b sind in einem Deckenabschnitt der Bearbeitungskammer 25 gebildet, um das Einbringen von sauberer Luft in die Bearbeitungskammer 25 durch diese Lufteinlassöffnungen 25b zu ermöglichen. Gleichermaßen sind eine große Anzahl an Löchern 18a in der Bodenplatte 18 ausgebildet. Das Abwasser und das Abgas strömen aus dem Inneren des Bechers 28 durch diese Löcher 18a in eine Abwasserleitung (nicht gezeigt) und eine Abgasleitung (nicht gezeigt).
Die 8 und 9 zeigen im Detail einen Nassreinigungs-Mechanismus 23 und das Rotationsspannfutter 21. Wie in der 8 gezeigt, ist das Rotationsspannfutter 21 drehbar an der Antriebswelle des Motors 14A angebracht. Ferner wird der Motor 14A von einer vertikal bewegbaren Stange eines Zylinders 14b gehalten. Daher wird das Rotationsspannfutter 21 nach oben bewegt, wenn die Stange aus dem Zylinder 14B herausragt, und es wird nach unten bewegt, wenn die Stange in den Zylinder 14B hineingezogen wird.
Der Nassreinigungs-Mechanismus 23 umfasst einen Drucksteuerungsmechanismus 80 und eine Steuerung 90. Der Drucksteuerungsmechanismus 80, der dazu dient, die Andruckkraft des gegen den Wafer W anstoßenden Bürstenabschnitts 29 zu steuern, umfasst einen vertikal bewegbaren Zylinder 81 mit einer Stange 81a, die mit einer geeigneten Stelle eines Armes 30a über ein vertikal bewegbares, Verbindungselement 82 verbunden ist. Das Verbindungselement 82 ist mit einer Oberfläche einer vertikalen Wandung 83 mittels eines dazwischen angeordneten linearen Führungselementes 84 verbunden.
Ein Gegengewicht 86 ist an der gegenüberliegenden Seite der vertikalen Wandung 83 mit einem dazwischen angeordneten linearen Führungselement 85 angebracht. Das Gegengewicht 86 ist mit dem Verbindungselement 82 mittels einer Seilscheibe 87, die an dem oberen Ende der vertikalen Wandung 83 angebracht ist, und eines sich entlang der Seilscheibe 87 verlaufenden Drahtseiles 88 verbunden.
Das Gegengewicht 86 wird dahingehend gesteuert, dass es das gleiche Gewicht aufweist wie die Summe der Gewichte des Bürstenabschnitts 29 und des Armes 30a. Ein Druckzylinder 89, der mit dem Verbindungselement 82 verbunden ist, wird betätigt, um den Bürstenabschnitt 29 gegen die Vorderseite des Wafers W drücken zu können. Die Druckkraft des Bürstenabschnitts 29 wird durch einen Luftdruck, der auf den Zylinder 89 aufgebracht wird, gesteuert.
Wie in den 8 und 9 gezeigt, ist der Bürstenabschnitt 29 mit einer Antriebswelle 91a eines Motors 91 über eine vertikale Achse 31, eine Riemenscheibe 91c und einem Gurt 91d verbunden, mit dem Ergebnis, dass das Drehmoment des Motors 91 auf den Bürstenabschnitt 29 übertragen wird. Die vertikale Welle 31 wird von dem Arm 30a mittels eines Lagerpaares 30g innerhalb einer Muffe 30f gehalten. Ein Abgasrohr 30h steht mit dem Innenraum der Muffe 30f in Verbindung, damit die Luft in der Muffe 30f nach außen durch das Abgasrohr 30h freigesetzt werden kann. Wie in den Zeichnungen gezeigt, sind die Spannungsquellen des Motors 14A, 91 und der Zylinder 14B, 17, 81, 89 mit dem Ausgangsanschluss der Steuerung 90 verbunden, so dass der Betrieb dieser Motoren und Zylinder durch die Steuerung 90 gesteuert wird.
Eine Düse 35, die mit einer Waschflüssigkeitszufuhrquelle 92 über eine Zufuhrleitung 35a in Verbindung steht, ist an dem Arm 30a angebracht. Ein Drucksteuerungsventil 93 ist zwischen der Düse 35 und der Waschflüssigkeitszufuhrquelle 92 angebracht und demzufolge ist der Druck der der Düse 35 zugeführten Waschflüssigkeit regulierbar. Die Betätigung des Drucksteuerungsventils 93 wird ebenfalls durch die Steuerung 90 gesteuert. Die Auslassöffnung der Düse 35 liegt einer oberen Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung 36a des Bürstenabschnitts 29 derart gegenüber, dass die aus der Düse 35 ausströmende Waschflüssigkeit von der Aufnahmevorrichtung 36a aufgenommen wird.
Wie in der 10 gezeigt, weist der Bürstenabschnitt 29 eine Halterung 34 auf, die mit dem unteren Ende der Welle 31 über eine Befestigungsplatte 32 verbunden ist. Auch ein Schwamm 33, der als Waschelement dient, ist lösbar an dem unteren Ende der Halterung 34 angebracht. Die Befestigungsplatte 32, die mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern 36b versehen ist, ist in der oberen Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung 36a der Halterung 34 eingepasst. Die obere Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung 36a steht mit einem unteren konischen Abschnitt 37a mittels der Durchgangslöcher 36a in Verbindung. Weiterhin steht der untere konische Abschnitt 37a mit einer unteren Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung 37c über ein Zufuhrloch 37b in Verbindung. Die von der Düse 35 zugeführte Waschflüssigkeit (reines Wasser) läuft derart durch die Halterung 34, dass sie in die untere Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung 37c geführt wird und dann in den Schwamm 33 eindringt. Weiterhin tritt die in dem Schwamm 33 gehaltene Waschflüssigkeit aus dem Schwamm 33 aus.
Der Schwamm 33, dessen Eigenschaften sich im Laufe der Zeit nur gering ändern sollten, und der weich sein sollte, wird aus z. B. einem geschäumten Polyvinylalkohol (PVA) oder einem geschäumten Polyvinylformol (PVF) gebildet. Der Schwamm 33 sollte zum Beispiel eine Rückfederung bei Schlag von 20 bis 80 g/cm² unter 30% Druckbeanspruchung, eine maximale Wasseraufnahme von 1200% und ein spezifisches Gewicht von ungefähr 0.08 haben. Auf der anderen Seite ist die Halterung 34 aus einem Harz, wie z. B. Polypropylen, gebildet.
Wie in den 10 und 11 gezeigt, ist ein unterer Abschnitt des Schwammes 33 hemisphärisch oder pseudo-hemisphärisch ausgebildet und hat eine glatte Oberfläche ohne einen Eckabschnitt. Der Schwamm (Waschelement) 33 hat eine Stirnfläche 33a, die in Kontakt mit dem Wafer W gebracht wird und einen nichtkontaktierenden peripheren Abschnitt 33b, der keinen Kontakt mit dem Wafer W hat.
Die Bürstenabschnitts-Reinigungsvorrichtung 24 ist in einer Ruhestellung (Wartestellung) abseits von dem Rotationsspannfutter 21, wie bereits mit Bezug auf die 6 beschrieben, angeordnet.
Wie in der 10 gezeigt, umfasst die Bürstenabschnitts-Reinigungsvorrichtung 24 einen Ultraschall-Oszillator 38, einen Waschflüssigkeitsbehälter 39, eine Düse 40, und eine Waschplatte (ein plattenähnliches Reinigungselement) 46a. Das Reinigungselement 46a, das innerhalb des Waschflüssigkeitsbehälters 39 angeordnet ist, wird stationär in einer geneigten Stellung durch einen Stopper 46b derart gehalten, dass der untere Abschnitt des Schwammes 33 gegen die geneigte Oberfläche des Reinigungselementes 46a gedrückt wird. Das Reinigungselement 46a sollte vorzugsweise einen Neigungswinkel von 30 bis 60° aufweisen. Weiterhin ist ein Abwasserloch 47 in einem Bodenabschnitt des Waschflüssigkeitsbehälters 39 ausgebildet. Der Behälter 39 ist aus einer korrosionsbeständigen Legierung oder Harz gebildet.
Der Schwamm 33 des Bürstenabschnitts 29 wird in regelmäßigen Abständen in der Bürstenabschnitts-Reinigungsvorrichtung 24 gewaschen. Insbesondere wird die Waschflüssigkeit dem Behälter 39 von der Düse 40 zugeführt. Unter dieser Bedingung wird der Schwamm 33 um seine eigene Achse gedreht und gegen das Reinigungselement 46a gedrückt, um die auf der Oberfläche des Schwammes 33 haftenden Verunreinigungen zu entfernen, wobei die Schwammoberfläche gereinigt wird. Die Reinigung des Schwammes 33 kann verbessert werden, wenn durch ein Ultraschallwellen-Oszillator 38 erzeugte Ultraschallwellen auf die Waschflüssigkeit innerhalb des Waschflüssigkeitsbehälters 39 geprägt werden. Übrigens sollte das Reinigungselement 46a vorzugsweise aus einem harten Harz, wie z. B. Polypropylen, gebildet sein und die Oberfläche des Reinigungselementes 46a sollte feine Unregelmäßigkeiten aufweisen.
Die 11 zeigt eine Bürstenabschnitts-Reinigungsvorrichtung 24A mit einem konkaven Reinigungselement 48. Bei dieser Modifikation ist das Reinigungselement 48 in dem Waschflüssigkeitsbehälter 39 angebracht. Eine Aussparung 48a ist in einer oberen Fläche des Reinigungselementes 48 ausgebildet und ein Ablassdurchgang 48b, der mit dem Auslassloch 47 in Verbindung steht, ist innerhalb des Reinigungselementes 48 ausgebildet. Vorzugsweise sollte das Reinigungselement 48 aus einem harten Harz wie z. B. Polypropylen gebildet sein. Es ist auch bevorzugt, wenn die Innenfläche der Aussparung 48a des Reinigungselementes 48 feine Unregelmäßigkeiten aufweist.
Die in dem Nassreinigungs-Mechanismus 23 gewaschene Vorderseite des Wafers W wird außerdem mittels der Megaschall-Düse 26 mit einer durch eine Ultraschallwelle aufgeprägten Waschflüssigkeit gewaschen. Die Megaschall-Düse 26, die im Wesentlichen bezüglich Konstruktion dem Nassreinigungs-Mechanismus 23 gleicht, umfasst einen Arm 44 und einen Düsenkörper 45, der an einem Ende des Armes 44 angebracht ist. Eine Waschflüssigkeitzufuhrleitung, die mit einem Ende des Düsenkörpers 45 verbunden ist, ist an dem anderen Ende an einen Oszillator (nicht gezeigt) derart angeschlossen, dass eine mit einer Ultraschallwelle, die eine vorgegebene Anzahl von Schwingungen aufweist, aufgeprägte Waschflüssigkeit dem Düsenkörper 45 zugeführt wird.
Die Rückseiten-Waschvorrichtung 8, deren Konstruktion im Wesentlichen der der Vorderseiten-Waschvorrichtung 7 gleicht, umfasst einen Bürstenabschnitt 50 mit 4 Schwammelementen 54 und 8 Bürstfaserbündeln 51, wie in den 13 und 14 gezeigt. Diese Schwammelemente 54 und die Bürstfaserbündel 51 sind lösbar an einer Halterung 52 befestigt. Diese Schwammelemente 54 und Bürstfaserbündel 51 sind radial angeordnet mit einem im Zentrum positionierten Waschflüssigkeitszufuhrloch 53. Genauer gesagt sind diese Schwamm elemente 54 untereinander durch einen kreuz-(+)-förmigen Abstand mit einer vorgegebenen Breite abgeteilt. Zwei der Bürstfaserbündel 51 sind nebeneinander in jedem der vier Armabschnitte des Abstandskreuzes angeordnet. Wenn der kreuzförmige Abstand entfernt wird, so dass die vier Schwammelemente 54 zusammenkommen, ist die verbundene Struktur wie der in den 11 und 12 gezeigte Schwamm 33 geformt.
Das Waschen der Vorderseite des Wafers W unterscheidet sich von dem Waschen der Rückseite wie folgt. Insbesondere beim Waschen der Vorderseite des Wafers W sollte der Bürstenabschnitt 29 vorzugsweise in eine horizontale Richtung durch vertikales Schaukeln des Armes 30a ohne Drehen des Bürstenabschnittes 29 um seine eigene Achse durch Betätigen des Motors bewegt werden. Bei dem Waschen der Vorderseite ist eine sehr feine Berührung der Waferoberfläche des Schwammes 33 (Waschelement) erforderlich, um zu verhindern, dass die Filmqualität der Waferoberfläche beeinträchtigt wird. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird der Bürstenabschnitt 29 zwischen dem mittleren Abschnitt und dem peripheren Abschnitt des Wafers W hin- und herbewegt, ohne den Bürstenabschnitt 29 um seine eigene Achse zu drehen. Beim Waschen der Rückseite wird der Bürstenabschnitt 29 zwischen dem mittleren Abschnitt und dem peripheren Abschnitt des Wafers W hin- und herbewegt, wobei der Bürstenabschnitt 29 jedoch um seine eigene Achse derart gedreht wird, dass alle auf der Rückseite des Wafers W stark anhaftenden Fremdkörper vollständig entfernt werden.
Wenn ein mechanischer Einspannmechanismus, wie z. B. Bernoulli's Einspannmechanismus, bei dem Rotationsspannfutter 21 verwendet wird, wird ein Umfang des Wafers durch das Einspannen gehalten, mit dem Ergebnis, dass die Filmqualität auf der Waferoberfläche nicht beeinträchtigt wird. Wenn jedoch ein Vakuum-Ansaugsystem in dem Rotationsspannfutter 21 verwendet wird, kann die Filmqualität auf der angesaugten Oberfläche des Wafers W beeinträchtigt werden. Unter solchen Umständen sollte vorzugsweise das Einspannsystem des Rotationsspannfutters 21 sowohl beim Waschen der Vorderseite als auch beim Waschen der Rückseite geeignet festgelegt werden.
Insbesondere sollten ein Vakuum-Ansaugsystem bzw: ein mechanisches Einspannsystem beim Waschen der Vorderseite bzw. beim Waschen der Rückseite verwendet werden. Alternativ sollte ein mechanisches Einspannsystem jeweils beim Waschen der Vorderseite und beim Waschen der Rückseite verwendet werden. In diesem Fall jedoch sollte das Waschen der Rückseite zuerst und danach das Waschen der Vorderseite ausgeführt werden. Wenn das Waschen der Vorderseite nach dem Waschen der Rückseite ausgeführt wird, ist es unwahrscheinlich, dass die Filmqualität auf der Vorderseite des Wafers W nachteilig beeinflusst wird.
Beim Waschen der Vorderseite des Wafers W unter Einsatz der Waschvorrichtung 7 wird der Wafer W aus der Kassette C in der Kassettenstation 2 von dem Subarm-Mechanismus 3 herausgenommen. Der den Wafer W haltende Subarm-Mechanismus 3 wird in eine Wafer-Übergabe-Position bewegt, wo der Wafer W ausgerichtet und dann dem Hauptarm-Mechanismus 5 übergeben wird. Die nachfolgenden Schritte sind davon abhängig, ob nur das Waschen der Vorderseite allein ausgeführt oder ob das Waschen der Vorderseite und der Rückseite nacheinander ausgeführt werden sollen.
Der von dem Hauptarm-Mechanismus 5 gehaltene Wafer W wird in die Waschvorrichtung 7 durch die geöffnete Tür 27 geladen und in eine Position oberhalb des Rotationsspannfutter 21 gebracht. Dann wird der Hauptarm-Mechanismus 5 nach unten bewegt, damit der Wafer W auf das Rotationsspannfutter 21 gelegt werden kann, danach der Hauptarm-Mechanismus 5 aus der Waschvorrichtung 7 herausbewegt und die Tür 27 geschlossen. Zur gleichen Zeit wird der Becher 28 nach oben bewegt, um den Wafer W zu umgeben. Bei diesem Schritt hält das Rotationsspannfutter 21 den Wafer W in einer horizontalen Lage, wobei die Vorderseite die obere Fläche bildet. Zum Beispiel wird der Bernoulli-Effekt verwendet, um den Wafer W zu halten. Der von dem Rotationsspannfutter 21 gehaltene Wafer W wird um seine eigene Achse mittels des Rotationsspannfutters 21 gedreht. In diesem Zustand wird eine Waschflüssigkeit aus der Düse 22 auf eine vorgegebene Stelle dicht am Zentrum des von dem Rotationsspannfutter 21 gehaltenen Wafers W aufgebracht. Dadurch wird die Waschflüssigkeit durch Fliehkraft über den gesamten Oberflächenbereich des Wafers W gesprüht, um ein gleichmäßiges Waschen zu erreichen.
Im nächsten Schritt wird der Nassreinigungs-Mechanismus 23 betätigt, um die gesamte Vorderseite des Wafers W zu waschen. Insbesondere wird die in dem Nassreinigungs-Mechanismus 23 vorhandene Antriebswelle 42 in ihrer Warteposition nach oben zum Aufwölben des Schwammes 33, der den unteren Abschnitt des Bürstenabschnitts 29 bildet, bewegt. Dann wird die Antriebswelle 42 zum Schwenken des Armes 30a gegen den Uhrzeigersinn (CCW) gedreht, damit der Bürstenabschitt 29 zu einer Stelle über dem Wafer W derart bewegt wird, dass der Bürstenabschnitt 29 im Zentrum des Wafers W, von oben gesehen, positioniert ist. In diesem Zustand wird der Bürstenabschnitt 29 um seine eigene Achse gedreht und nach unten bewegt, damit der Schwamm 33 in Kontakt mit der Waferoberfläche gebracht werden kann.
Im nächsten Schritt wird der Arm 30a im Uhrzeigersinn (CW) geschwenkt, um den Bürstenabschnitt 29 von dem Zentrum in Richtung des Randes des Wafers W zu bewegen, der weiterhin um seine eigene Achse gedreht wird. Auf diese Weise wird der Schwamm 33 des Bürstenabschnitts 29 in Kontakt mit dem gesamten Bereich der Vorderseite des Wafers W gebracht, um so den gesamten Bereich der Vorderseite des Wafers W zu waschen.
Es ist anzumerken, dass der untere Stirnflächenabschnitt 33a des Schwammes 33 hemisphärisch ist. Dadurch kann der Kontaktdruck des Schwammes 33 auf der Waferoberfläche konstant gehalten werden, auch wenn der Arm 30a des Nassreinigungs-Mechanismus 23 ein wenig geneigt ist, wie in der 16 gezeigt, wobei die gesamte Vorderseite des Wafers W gleichmäßig gewaschen werden kann. Ferner ist der nicht-kontaktierende Umfangsabschnitt 33b nicht in dem unteren Stirnflächenabschnitt 33a des Schwammes 33 enthalten und demzufolge ist der Kontaktdruck an einer Stelle des Schwammes 33 nicht übermäßig erhöht. Dadurch wird verhindert, dass der Schwamm 33 ernsthaft lokal verunreinigt wird.
Nach dem Bürstbetrieb wird das Drehen des Bürstenabschnitts 29 gestoppt und, danach die Antriebswelle 42 nach oben bewegt, so dass der Bürstenabschnitt 29 horizontal verschoben wird. Dann wird die Antriebswelle 42 gedreht, um den Arm 30a in Uhrzeigerrichtung (CW) derart zu schwenken, dass der Bürstenabschnitt 29 in eine Position oberhalb der Bürstenabschnitt-Reinigungsvorrichtung 24 bewegt wird, und danach die Antriebswelle 42 nach unten bewegt, damit der Bürstenabschnitt 29 zurück in seine Wartestellung gebracht werden kann, in der der Schwamm 33 in die Bürstenabschnitts-Reinigungsvorrichtung 24 eingefügt wird. In diesem Zustand wird eine Waschflüssigkeit aus der Düse 40 dem Waschflüssigkeitsbehälter 39 zugeführt, und der Ultraschall-Oszillator 38 wird betätigt, um den Schwamm 33 selbst bei einer vorhandenen Ultraschallwelle zu waschen. Da der Schwamm 33 in seiner Wartestellung gewaschen wird, kann die Waschvorrichtung 7 den Waschvorgang des Wafers W wirkungsvoll ausführen. Während des vorstehend beschriebenen Schwammwaschvorgangs wird die Waschflüssigkeit aus der Düse 40 dem Behälter 39 zugeführt. Übrigens kann der Schwamm 33 noch effektiver gewaschen werden, wenn eine Waschflüssigkeit auch aus der Düse 35 zugeführt wird, damit die Waschflüssigkeit aus dem Inneren des Schwammes 33 nach außen strömen kann, so dass Staub oder dergleichen aus der Schwammoberfläche besser entfernt werden kann. Sobald das Waschen des Schwammes 33 abgeschlossen ist, wird die Megaschall-Düse 26 betätigt, so dass die gesamte Waferoberfläche mit einer Waschflüssigkeit, auf die eine Ultraschallwelle aufgeprägt ist, wieder gewaschen wird.
Wenn das Waschen der Vorderseite beendet ist, werden der Becher 28 und die Tür 27 gleichzeitig nach unten bewegt und der Wafer W wird aus der Vorderseiten-Waschvorrichtung 7 durch den Hauptarm-Mechanismus 5 entladen. Da die Vorderseite des Wafers W beim Entladen nach oben zeigt, wird der Wafer W in der Umdreh-Vorrichtung 10 derart umgedreht, dass die Rückseite nach oben zeigt. Weiterhin wird der umgedrehte Wafer W in die Rückseiten-Waschvor richtung 8 geladen, um die Rückseite durch die Bürstenfaserbündel 51 und die Schwammelemente 54 des Bürstenabschnitts 50 zu waschen. Das Waschelement 54 hat einen Stirnflächenabschnitt 54a, der in Kontakt mit dem Wafer W gebracht wird, und einen nicht-kontaktierenden peripheren Abschnitt 54b, der nicht in Kontakt mit dem Wafer W tritt.
Während des Bürstbetriebes kann der Kontaktdruck des Bürstenabschnitts 50 auf die Rückseite des Wafers W konstant beibehalten werden, auch wenn der Haltearm des Bürstenabschnitts 50 ein wenig geneigt ist. Da der Kontaktdruck gleichmäßig über den gesamten Kontaktbereich zwischen dem Bürstenabschnitt 50 und der Rückseite des Wafers W erfolgt, kann die gewünschte Waschwirkung ohne Fehler erhalten werden.
Wenn das Waschen der Vorder- und Rückseite des Wafers W beendet ist, wird das den Wafer haltende Rotationsspannfutter mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert, um mittels Fliehkraft die verbliebene Waschflüssigkeit von dem Wafer W zu entfernen und damit den Wafer W zu trocknen. Dann wird der Wafer W in die Aufheizvorrichtung 6 durch den Hauptarm-Mechanismus 5 geladen und durch Aufheizen in der Aufheizvorrichtung 6 bei 100°C z. B. ungefähr 30 Sekunden lang getrocknet. Nach dem Trocknen wird der Wafer W von dem Hauptarm-Mechanismus 5 dem Subarm-Mechanismus 3 übergeben und dann von dem Subarm-Mechanismus 3 zurück zur Kassette C gebracht.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Endabschnitt des Schwammes 33, der in Kontakt mit einem Wafer gebracht wird, hemispärisch. Aus diesem Grund kann der Kontaktdruck zwischen dem Schwamm 33 des Bürstenabschnitts 29 und dem Wafer W gleichmässig über den gesamten Kontaktbereich erfolgen, auch wenn der den Bürstenabschnitt 29 haltende Arm 30a ein wenig geneigt ist. Ferner hat der Endabschnitt des Schwammes 33 eine glatte Oberfläche, die keine Eckabschnitte aufweist. Dadurch wird verhindert, dass die Schwammoberfläche, auch wenn der den Wafer W berührende Schwamm 33 geneigt ist, stark an einer Stelle verunreinigt wird.
Die Form des Endabschnitts des Schwammes 33 ist nicht besonders eingeschränkt, insofern als der Endabschnitt herausragt, um eine konvexe Form zu bilden. Zum Beispiel kann auch ein säulenförmiger Schwamm 61 mit einer abgerundeten Oberfläche nur in dem unteren peripheren Abschnitt 616, wie in der 17 gezeigt, zufriedenstellend verwendet werden. Das Waschelement 61 hat einen Stirnflächenabschnitt 61a, der in Kontakt mit dem Wafer W gebracht wird, und einen nicht-kontaktierenden peripheren Abschnitt 616, der nicht in Kontakt mit dem Wafer W steht. Dies trifft auch auf den Schwamm zum Waschen der Rückseite des Wafers W zu.
Es ist ebenfalls anzumerken, dass eine Waschflüssigkeit dem Schwamm 33 in seiner Wartestellung derart zugeführt wird, dass die zugeführte Flüssigkeit aus dem Inneren des Schwammes 33 nach außen strömt, wodurch an der Schwammoberfläche anhaftender Staub oder dergleichen, wie vorstehend beschrieben, entfernt werden kann.
Weiterhin kann der Schwamm 33 selbst in der Bürstenabschnitts-Reinigungsvorrichtung 24 mit einer mit einer Ultraschallwelle aufgeprägten Waschflüssigkeit gewaschen werden. Demzufolge kann der Schwamm 33 selbst sehr sauber gehalten werden, was außerdem noch zu einer verbesserten Reinigung führt. Was außerdem angemerkt werden sollte ist, dass, wenn der Schwamm 33 in seiner Wartestellung ist, die Leistung hinsichtlich Waschen des Wafers verbessert werden kann, da das Waschen mit einer Waschflüssigkeit ausgeführt wird, der eine Ultraschallwelle aufgeprägt ist.
Weiterhin kann der Aufquellgrad des Schwammes 33 durch die Steuerung des Zufuhrdruckes der Waschflüssigkeit in den Innenbereich des Schwammes 33 reguliert werden. Daraus folgt, dass der Kontaktdruck zwischen dem Schwamm 33 und dem Wafer W wie gewünscht durch die Steuerung des Zufuhrdruckes der Waschflüssigkeit in den Schwamm 33 reguliert werden kann. Um das Regulieren des Aufquellgrades zu erleichtern, sollte vorzugsweise ein nicht-permeables Ma terial zum Bilden des Schwammes 33 verwendet werden. Als Alternative ist vorzugsweise ein Bürstenabschnitt 71 mit einer Doppelschichtstruktur zu verwenden, der aus einer von einem relativ harten ersten Schwamm 72 gebildeten Innenschicht und einer aus einem relativ weichen Schwamm 73 bestehenden Außenschicht besteht, wie in der 18 gezeigt. Das Waschelement 73 hat einen Stirnflächenabschnitt 73a, der mit dem Wafer W in Kontakt gebracht wird, und einen nicht-kontaktierenden peripheren Abschnitt 73b, der nicht in Kontakt mit dem Wafer W tritt. Der erste Schwamm 72 sollte vorzugsweise aus einem harten Material, wie z. B. PVA oder PVF gebildet sein, das eine Rückfederung bei Schlag von 80 bis 90 g/cm² unter 30% Druckbeanspruchung aufweist. Ferner sollte der zweite Schwamm 73 vorzugsweise aus einem weichen Material, z. B. PVA oder PVF, gebildet sein, das eine Rückfederung von 20 bis 30 g/cm² unter 30% Druckbeanspruchung aufweist.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein Halbleiter-Wafer durch Nassreinigung gewaschen. Jedoch können auch andere Substrate, wie z. B. ein LCD-Substrat, ebenfalls durch Nassreinigung innerhalb der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung gewaschen werden.
Wie vorstehend beschrieben, hat die vorliegende Erfindung auffällige Auswirkungen. Zur Wiederholung – der Kontaktdruck zwischen einem Nassreinigungsabschnitt und einer Substratoberfläche kann bei der vorliegenden Erfindung konstant gehalten werden, auch wenn ein Arm, der den Waschabschnitt hält, etwas geneigt ist, so dass es möglich ist, einen gewünschten Kontaktdruck über den gesamten Kontaktbereich aufrechtzuhalten und dadurch eine gewünschte Waschleistung ohne Fehler zu erreichen.
Das Waschelement hat ferner eine glatte Oberfläche, keine Eckabschnitte und ist in dem Kontaktbereich mit dem zu waschenden Substrat und in dem peripheren Bereich, der nicht in Kontakt mit dem Substrat tritt, gekrümmt. Demzufolge wird verhindert, dass das Waschelement stark an einer Stelle verunreinigt wird, auch wenn der Kontaktbereich geneigt ist.
Außerdem kann der an der Oberfläche des Waschelementes haftende Staub oder dergleichen mittels der Waschflüssigkeit herausgewaschen werden, so dass ein hoher Reinheitsgrad des Waschelementes sichergestellt werden kann.
Da der Aufquellgrad des Waschelementes durch die Steuerung des Zufuhrdrukkes einer Waschflüssigkeit reguliert werden kann, ist es außerdem möglich, den Kontaktdruck zwischen dem Substrat und dem Waschelement zu steuern.
Da das Waschelement selbst mit einer Waschflüssigkeit, auf die eine Ultraschallwelle aufgeprägt ist, gewaschen werden kann, wird die Waschleistung des Waschelementes noch weiter gesteigert.
Da das Waschelement außerdem gewaschen wird, wenn das Waschelement in seiner Wartestellung ist, kann die Waschvorrichtung effizient betrieben werden.
Und da die Schwingung auf den Waschbehälter übertragen wird, kann das Waschelement wirkungsvoller gewaschen werden.

Claims

Substratwaschvorrichtung mit: einem Rotationsspannfutter (21) zum Halten und Rotieren eines Substrats W; einem Bürstenabschnitt (29, 50, 71) mit einem Waschelement (33, 51, 54, 61, 73), das in Kontakt mit einer zu waschenden Oberfläche des Substrats gebracht ist, das an dem Rotationsspannfutter gehalten und um seine eigene Achse zusammen mit dem rotierenden Rotationsspannfutter gedreht wird, wobei das Waschelement (33, 51, 54, 61, 73) einen Schwamm hat, durch den Flüssigkeit fließen kann; einem Waschflüssigkeits-Zufuhrmechanismus (92, 93) mit einem Flüssigkeitseinlassanschluss zum Zuführen einer Waschflüssigkeit durch den Bürstenabschnitt (29, 50, 71) auf die zu waschende Oberfläche des Substrats, wobei der Flüssigkeitseinlassanschluss mit dem Schwamm (33) des Waschelements (33, 51, 54, 61, 73) kommuniziert, um den Schwamm (33) aufquellen zu lassen und wobei die Flüssigkeit dann aus der Schwammoberfläche ausströmt; einem Drucksteuerungsmechanismus (80) zur Steuerung einer Andruckkraft auf das Waschelement (33, 51, 54, 61, 73) gegen die zu waschende Oberfläche des Substrats; und einem Bewegungsmittel (41) zur Bewegung des Waschelements (33, 51, 54, 61, 73) relativ zu dem Substrat in eine radiale Richtung des Substrats, wobei der Bürstenabschnitt (29) eine Halterung (34) zum Halten des Waschelements und eine an die Halterung zur Rotation des Waschelements um seine eigene Achse angebaute Welle (31) hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschelement einen Stirnflächenabschnitt (33a, 51, 54a, 61a, 73a) hat, der in Kontakt mit der zu waschenden Oberfläche des Substrats gebracht wird, und einen nicht kontaktierenden Umfangsabschnitt (33b, 54b, 61b, 73b) des Schwamms (33) um den Stirnflächenabschnitt angeordnet und geformt ist, das er die zu waschende Oberfläche des Substrats nicht berührt, wenn der Stirnflächenabschnitt in Kontakt mit der zu waschenden Oberfläche des Substrats steht, wobei der Stirnflächenabschnitt (33a, 51, 54a, 61a, 73a) und der nicht kontaktierende Umfangsabschnitt (33b, 54b, 61b, 73b) eine konvex gekrümmte Oberfläche bilden, wobei entfernt von dem Rotationsspannfutter angeordnete Reinigungsmittel (24, 24a) zum Waschen des Waschelementes ausgebildet sind, während das Waschelement in einer Warteposition ist, und wobei die Reinigungsmittel einen eine Waschflüssigkeit aufnehmenden Waschbehälter (39) und einen gegen das Waschelement anstoßende Reinigungselement (46a, 48) haben, das zur Reinigung des Waschelementes um seine eigene Achse gedreht wird.
Substratwaschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Stirnflächenabschnitt (33a, 54a, 73a) als auch der nicht kontaktierende Umfangsabschnitt (33b, 54b, 73b) des Waschelementes in drei-dimensionale Richtungen gekrümmt ist, um ein konvexes Gebilde zu formen.
Substratwaschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Stirnflächenabschnitt (33a, 54a, 73a) als auch der nicht kontaktierende Umfangsabschnitt (33b, 54b, 73b) des Waschelementes geformt ist, um eine hemisphärische oder pseudo-hemisphärische Gestalt anzunehmen.
Substratwaschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht kontaktierende Umfangsabschnitt (33a, 61a, 73a) des Waschelementes integral mit dem Stirnflächenabschnitt (33b, 61b, 73b) geformt ist.
Substratwaschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht kontaktierende Umfangsabschnitt (54b) des Waschelementes aus einer Vielzahl von aufgeteilten Regionen besteht.
Substratwaschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwammabschnitt (71) ein inneres Schwammelement (72) zur Aufnahme der Waschflüssigkeit hat, die von den Waschflüssigkeits-Zufuhrmitteln zugeführt wird, und ein äußeres Schwammelement (73) hat, das weicher als das innere Schwammelement (72) ist.
Substratwaschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschelement eine Vielzahl von zum Durchlassen einer Waschflüssigkeit geeigneten Schwammabschnitten (54) und eine Vielzahl von Bürstfaserbündeln (51) hat, die zwischen angrenzenden Schwammabschnitten eingeschoben sind.
Substratwaschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement eine geneigte Platte (46a) ist, die innerhalb des Waschbehälters angeordnet ist.
Substratwaschvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement ein Block (48) mit einer Vertiefung (48a) ist, die geeignet zur Aufnahme des Schrubbelements in dem Waschbehälter ist.
Substratwaschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel weiterhin einen Ultraschall-Oszillator (38) zum Aufprägen einer Ultraschall-Welle auf die Waschflüssigkeit in dem Waschkessel hat.
Substratwaschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschflüssigkeits-Zufuhrmechanismus ein Drucksteuerungsventil (93) zur variablen Steuerung des Zufuhrdrucks der Waschflüssigkeit hat.
Substratwaschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin gekennzeichnet durch Steuerungsmittel (90) zur Steuerung des Drucksteuermechanismus (80), um die Andruckkraft des Waschelements gegen das Substrat in Abhängigkeit von der Art der zu waschenden Oberfläche des Substrats zu steuern.