DE69832011T2

DE69832011T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Waschen eines Substrats

Info

Publication number: DE69832011T2
Application number: DE69832011T
Authority: DE
Inventors: Minoru Minato-ku Kubota; Kenichi Minato-ku Miyamoto; Hideya Minato-ku Tanaka; Ryoji Minato-ku Higuchi
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: US6059891A; JP3320640B2; KR100568388B1; DE69832011D1; JPH1140530A; EP0893819A2; EP0893819B1; EP0893819A3; KR19990014121A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Waschen eines Substrats, um eine Oberfläche eines Substrats, wie z. B. ein Halbleiter-Wafer oder ein LCD-Substrat, zu reinigen.
Bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils, wie z. B. ein LSI, muss eine Oberfläche eines Halbleiter-Wafers absolut hochrein gehalten werden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird eine Oberfläche eines Wafers jedes Mal, wenn der Wafer einer Behandlung unterzogen wird, oder sowohl vor als auch nach dem Bearbeitungsverfahren gewaschen. Insbesondere bei einem Photolithografie-Verfahren ist es unbedingt erforderlich, die Oberfläche des Wafers zu waschen. Die Waschbehandlung der Waferobertläche wird, wie z. B. in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 57-102024 oder in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-259447 offenbart ist, durch eine Schrubb-Wascheinrichtung durchgeführt. Bei der Schrubb Wascheinrichtung wird eine rotierende Bürste mit einer Waferoberfläche in Kontakt gebracht, während eine Waschflüssigkeit auf die Waferoberfläche aufgetragen wird. Die rotierende Bürste wird ebenfalls bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit entlang der Waferobertläche von einem zentralen Bereich bis zu einem Randbereich des Wafers bewegt, um die an der Waferoberfläche anhaftenden Fremdkörper zu entfernen.
Die japanische Patentanmeldung 08-243518 offenbart eine rotierende Substratwaschvorrichtung mit Wascheinrichtungen zum Aufbringen einer physischen Kraft gegen auf einer Oberfläche des Substrats vorhandene Fremdstoffe, einem Haltearm und Steuerungsmitteln zur Steuerung des Betriebs der Wascheinrichtungen, um die auf die Fremdstoffe wirkende physische Kraft zu steuern. Deshalb ist ein Drucksensor zum Detektieren des Druckes der Wascheinrichtungen auf ein Substrat vorgesehen. Der Drucksensor und eine Druckeinstellvorrichtung sind mit einem Con-troller verbunden. Die Druckeinstellvorrichtung wird vor dem Reinigen eines Wafers bedient, um einen geeigneten Reinigungsdruck entsprechend der Art der auf dem Wafer ausgebildeten Schicht (z. B. Aluminium, Oxid, Nitrid, Polysilicon, gemustertes oder blankes Silizium) und der Eigenschaft oder der Art des an dem Wafer haftenden Fremdkörpers einzugeben.
Jedoch sind die an der Waferoberfläche haftenden Fremdkörper nicht unbedingt gleichmäßig über die gesamte Waferoberfläche verteilt. Diese Fremdkörper sind zum Beispiel in einem zentralen Bereich oder in einer Region des Randbereichs des Wafers konzentriert vorhanden. Daher haben Fremdkörper die Tendenz, dass sie in dem stark verunreinigten Bereich sogar nach der Waschbehandlung verbleiben. Wenn die Waschzeit in einem Versuch, diese Probleme zu überwinden, einfach erhöht wird, verringert sich die Reinheit in dem hochreinen Bereich für gewöhnlich. Es wird in Betracht gezogen, dass die Verringerung der Reinheit des ursprünglich reinen Bereichs von der Tatsache herzuleiten ist, dass die rotierende Bürste selbst Fremdkörper innerhalb des Reinheitsniveaus erzeugt, das bei dem Herstellungsverfahren eines Halbleiterbauteils erforderlich ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Waschen eines Substrats zu schaffen, die ein gleichmäßiges und hochreines Waschen der gesamten Oberfläche eines Substrats ermöglicht.
Eine andere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Waschen eines Substrats zu schaffen, das das Waschen des Substrates in kurzer Zeit abhängig von dem Grad der Verunreinigungen auf der Substratoberfläche ermöglicht und das ebenfalls zulässt, den Waschbehandlungs-Durchsatz zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Waschen eines Substrats vorgesehen, mit:

– einem Drehfutter zum Halten und Rotieren eines zu waschenden Substrates;
– Wascheinrichtungen zum Zuführen einer Waschflüssigkeit auf eine Oberfläche des Substrates, das an dem Drehfutter gehalten wird, und zum Aufbringen einer physischen Kraft gegen auf einer Oberfläche des Substrates vorhandene Fremdstoffe, um die Fremdstoffe zu entfernen;
–einem Haltearm zum Halten der Wascheinrichtung; und
– einen Armantriebsmechanismus zum Antreiben des Haltearms, um die Wascheinrichtungen entlang der Oberfläche von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Substrates zu bewegen.

Die Vorrichtung hat weiterhin Mittel, die für die Bereitstellung von Daten über die Verteilung von Fremdkörpern auf der Oberfläche des Substrates eingerichtet sind; und Steuerungsmittel, die mit den zur Bereitstellung von Verteilungsdaten eingerichteten Mitteln in Verbindung stehen, wobei die Steuerungsmittel eingerichtet sind, den Betrieb mindestens einer der Wascheinrichtungen, des Drehfutters und des Armantriebsmechanismus zu steuern, um die physische Kraft, die auf die auf der Oberfläche des Substrates vorhandenen Fremdkörper wirkt, entsprechend der von dem zur Bereitstellung von Verteilungsdaten eingerichteten Mittel erhaltenen Verteilungsdaten zu steuern.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Wascheinrichtungen beschränken sich nicht auf eine Bürste zum Schrubb-Waschen. Zum Beispiel ist es ebenfalls möglich, als Wascheinrichtung eine Ultraschall-Waschvorrichtung (d. h. ein Megaschall-Waschen unter Verwendung einer Ultraschallwelle von mehreren Megahertz) zu verwenden, bei der eine Ultraschallwelle auf die Waschflüssigkeit zum Waschen der Substratoberfläche aufgeprägt wird, oder eine Wasserstrahl-Wascheinrichtung, bei der ein Wasserstrahl auf die Substratoberfläche zum Zwecke des Waschens aufgebracht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Waschen eines Substrats vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist:

a) Halten des Substrats mit einem Drehfutter;
b) Ausrichten der Wascheinrichtung, die an einem Arm montiert ist, der relativ zu der Oberfläche des von dem Drehfutter gehaltenen Substrates bewegbar an einem Armantriebsmechanismus gehalten wird;
c) Rotieren des Substrats zusammen mit dem Drehfutter; und
d) Zuführen einer Waschflüssigkeit auf die zu waschende Oberfläche des Substrates, das rotierend gehalten wird;
e) Bestimmen der Verteilung von Fremdkörpern, die auf der Oberfläche des zu waschenden Substrates vorhanden sind; und
f) Steuern des Betriebs von mindestens einer der Wascheinrichtungen, des Drehfutters und des Armantriebsmechanismus, um die physische Kraft, die auf die auf der Oberfläche des Substrates vorhandenen Fremdkörper ausgeübt wird, gemäß der Verteilung der in dem Schritt e) bestimmten Fremdkörper zu steuern, um die Fremdkörper zu entfernen.

Verschiedene Fremdkörper, wie z. B. Partikel, Metallionen und organische Substanzen haften an der Oberfläche eines Halbleiter-Wafers und werden auf dieser angelagert, um so die Reinheit der Waferoberfläche zu verringern. Diese Fremdkörper haften oder lagern sich nicht gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des Halbleiter-Wafers an und tendieren dazu, sich in einem Bereich der Wafer-Oberfläche zu konzentrieren. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Waschbedingungen abhängig von dem lokalen Zustand der Verunreinigung auf der zu waschenden Oberfläche des Substrats gesteuert. Es wird zum Beispiel, wenn eine große Anzahl von Fremdkörpern in einem zentralen Bereich der Wafer-Oberfläche vorhanden ist, die Bewegungsgeschwindigkeit der Bürste (oder Utraschall-Waschdüse) in dem zentralen Bereich des Wafers reduziert. Selbstverständlich wird, wenn in einem Randbereich des Wafers eine große Anzahl von Fremdkörpern vorhanden ist, die Bewegungsgeschwindigkeit der Bürste in dem Randbereich des Wafers reduziert. Mit anderen Worten, die Bürste wird mit einer hohen Geschwindigkeit in einem sauberen Bereich bewegt, in dem die Anzahl der Fremdkörper gering ist, mit dem Ergebnis, dass die von der Bürste selbst hervorgebrachten Fremdkörper nicht in dem sauberen Bereich haften bleiben. Daraus folgt, dass die zu waschende Oberfläche des Substrates gleichmäßig und mit einer hohen Reinheit gewaschen werden kann.
Es ist möglich, mindestens eine der Bürstenandruckkraft, Bürsten-Rotationsgeschwindigkeit und Drehfutter-Rotationsgeschwindigkeit zu steuern, während die Bewegungsgeschwindigkeit des Bürstenarmes gesteuert wird.
Die Erfindung ist verständlicher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, wobei
1 – eine Draufsicht ist, die schematisch ein Substrat-Waschsystem zeigt;
2 – eine Vorderansicht ist, die schematisch das in der 1 gezeigte Substrat-Waschsystem zeigt;
3 – eine Rückansicht ist, die schematisch das in der 1 gezeigte Substrat-Waschsystem zeigt;
4 – eine Draufsicht ist, die schematisch eine Substrat-Waschvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 – eine Querschnittdarstellung ist, die schematisch die in der 4 gezeigte Substrat-Waschvorrichtung zeigt;
6 – eine Querschnittdarstellung ist, die schematisch die in der 4 gezeigte Substrat-Waschvorrichtung zeigt;
7 – eine Querschnittdarstellung ist, die einen Bürstenantriebsmechanismus und einen Bürstenwaschmechanismus zeigt, die in der in 4 gezeigten Vorrichtung enthalten sind;
8 – eine Querschnittdarstellung ist, die einen Drehfutterantriebsmechanismus und einen Bürstenmechanismus zum Waschen einer rückseitigen Oberfläche eines Substrates zeigt, die in der in 4 gezeigten Vorrichtung enthalten sind;
9 – eine Draufsicht auf einen Wafer ist, der auf einem Drehfutter gehalten wird;
10 – ein Blockdiagramm ist, welches das Steuerungssystem der in der 4 gezeigten Substrat-Waschvorrichtung zeigt;
11A und 11B – schematisch das Detektionsprinzip des Oberflächenzustandes eines Wafers zeigt;
12 – ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Waschen eines Substrates gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13A – eine graphische Darstellung ist, die ein Beispiel zeigt, wie der Schrubb-Betrieb in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Waschen eines Substrats zu steuern ist;
13B – eine Verteilung von Fremdkörpern zeigt, die auf einer zu waschenden Wafer-Oberfläche vorhanden sind;
14A – eine graphische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel zeigt, wie der Schrubb-Betrieb in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Waschen eines Substrats zu steuern ist;
14B – eine Verteilung von Fremdkörpern zeigt, die auf einer zu waschenden Wafer-Oberfläche vorhanden sind;
15A – eine graphische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel zeigt, wie der Schrubb-Betrieb in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Waschen eines Substrats zu steuern ist;
15B – eine Verteilung von Fremdkörpern zeigt, die auf einer zu wa schenden Wafer-Oberfläche vorhanden sind;
16A – eine graphische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel zeigt, wie der Schrubb-Betrieb in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Waschen eines Substrats zu steuern ist;
16B – eine Verteilung von Fremdkörpern zeigt, die auf einer zu waschenden Wafer-Oberfläche vorhanden sind;
17A – eine graphische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel zeigt, wie der Schrubb-Betrieb in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Waschen eines Substrats zu steuern ist;
17B – eine Verteilung von Fremdkörpern zeigt, die auf einer zu waschenden Wafer-Oberfläche vorhanden sind;
18A – eine graphische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel zeigt, wie der Schrubb-Betrieb in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Waschen eines Substrats zu steuern ist;
18B – eine Verteilung von Fremdkörpern zeigt, die auf einer zu waschenden Wafer-Oberfläche vorhanden sind;
19A – eine graphische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel zeigt, wie der Schrubb-Betrieb in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Waschen eines Substrats zu steuern ist;
19B – eine Verteilung von Fremdkörpern zeigt, die auf einer zu waschenden Wafer-Oberfläche vorhanden sind;
20A – eine graphische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel zeigt, wie der Schrubb-Betrieb in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Waschen eines Substrats zu steuern ist;
20B – eine Verteilung von Fremdkörpern zeigt, die auf einer zu waschenden Wafer-Oberfläche vorhanden sind.
Es werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Die 1 bis 3 zeigen zusammen ein Wafer-Waschsystem 1. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, umfasst das Wafer-Waschsystem 1 einen Kassettenbereich 2 und einen Bearbeitungsbereich 3. Vier Vorsprünge 4a sind an einem Kassettentisch 4 in dem Kassettenbereich 2 befestigt. Wenn eine Kassette CR an einem der Vorsprünge 4a befestigt wird, ist die Kassette CR automatisch in einer gewünschten Position angeordnet. In der Kassette CR sind zum Beispiel 25 Halbleiter-Wafer W untergebracht, die einen Durchmesser von 8 Inches (1 Inch = 2,54 cm) haben.
Ein Transferpfad 5a ist entlang des Kassettentisches 4 ausgebildet. Ein Subarm-Mechanismus 5 wird entlang des Transferpfades 5a bewegt, um den Zugang zu jeder der Kassetten CR zu erhalten. Der Subarm-Mechanismus 5 umfasst einen Wafer-Halter, einen Hin-und-Her-Antriebsmechanismus zum Hin- und Herbewegen des Wafer-Halters, einen X-Achsen-Antriebsmechanismus zum Bewegen des Wafer-Halters in die X-Achsen-Richtung, einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus zum Bewegen des Wafer-Halters in die Z-Achsen-Richtung, und einen θ-Schwenkmechanismus zum Schwenken des Wafer-Halters um die Z-Achse.
Der Bearbeitungsbereich 3 umfasst einen Hauptarm-Mechanismus 6, fünf Wascheinheiten 7A bis 7E und eine Inspektionseinheit 8. Der Hauptarm-Mechanismus 6 umfasst einen Hin-und-Her-Antriebsmechanismus zum Hin- und Herbewegen des Wafer-Halters, einen Y-Achsen-Antriebsmechanismus zum Bewegen des Wafer-Halters in die Y-Achsen-Richtung, einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus zum Bewegen des Wafer-Halters in die Z-Achsen-Richtung und einen θ-Schwenkmechanismus zum Schwenken des Wafer-Halters um die Z-Achse. Nach der Annahme des Wafers W von dem Subarm-Mechanismus 5 wird der Hauptarm-Mechanismus 6 entlang eines zentralen Transferpfades 6a bewegt, um den Wafer W in jede der Wascheinheiten 7A bis 7E und in die Inspektionseinheit 8 zu befördern. Die Wascheinheiten 7A, 7B und 7C sind nebeneinander an einer Seite des zentralen Transferpfades 6a angeordnet. Auch die zwei Wascheinheiten 7D, 7E und die Inspektionseinheit 8 sind nebeneinander an der anderen Seite des zentralen Transferpfades 6a angeordnet.
Jede der ersten und zweiten Wascheinheit 7A und 7B ist mit einem Megaschall-Waschmechanismus ausgerüstet, in der eine Ultraschall-Welle von einigen Megahertz auf eine Waschflüssigkeit (reines Wasser) aufgeprägt wird, während die Waschflüssigkeit dem Wafer zugeführt wird. Die dritte Wascheinheit 7C ist mit einem Hochdruck-Wasserstrahl-Mechanismus ausgerüstet, in der ein Hochdruck-Wasserstrahl auf den Wafer zum Waschen der Wafer-Oberfläche gesprüht wird. Die vierte Wascheinheit 7D ist mit einem einseitigen Schrubb-Wasch-Mechanismus ausgerüstet, in der eine Oberseite des Wafers mit einer Bürste gewaschen wird, während dem Wafer W eine Waschflüssigkeit zugeführt wird. Die fünfte Wascheinheit 7E ist ferner mit einem beidseitigem Schrubb-Wasch-Mechanismus ausgerüstet, in der sowohl die Ober- als auch die Unterseite des Wafers W mit Bürsten gewaschen werden, während beiden Oberflächen des Wafers eine Waschflüssigkeit zugeführt wird.
Die Inspektionseinheit 8 ist mit einem Drehtisch (nicht gezeigt) zum Halten und Rotieren des Wafers W und mit Sensoren 28, 29 (siehe 10) ausgerüstet. Die Oberfläche des auf dem Drehtisch angeordneten Wafers wird mit einem Laserlichtstrahl bestrahlt, um den Sensoren 28, 29 zu ermöglichen, auf der Wafer-Oberfläche vorhandene Fremdkörper zu detektieren. Bei dieser Inspektionseinheit 8 wird ein aus dem Lichtausstrahlungsbereich 28 emittiertes Laserlicht auf die Oberfläche des Wafers W gestrahlt, der weiterhin rotiert, und das reflektierte Licht wird durch den Lichtaufnahmebereich 29 detektiert. Es wird ebenfalls ein Signal, das die Detektion kennzeichnet, einer Steuerungsvorrichtung 80 zugeführt. Daten, die den Bezug zwischen der Menge des detektierten Laserlichtes und dem Oberflächenzustand des Wafers W (das heißt die Verteilung und Größe von Fremdkörpern) zeigen, die im voraus gemessen werden, werden in einem Speicher der Steuerungsvorrichtung 80 als anfänglich eingestellte Daten gespeichert.
Wie in der 11A gezeigt ist, sind der Lichtausstrahlungsbereich 28 und der Lichtaufnahmebereich 29 innerhalb der Inspektionseinheit 8 mit Bezug auf eine Normale RH symmetrisch angeordnet. Um genauer zu sein, das ausgestrahlte Licht L1 und das reflektierte Licht L2 bilden jeweils einen Winkel a zur Normalen RH in dem Fall, in dem keine Fremdkörper an einem Messpunkt R vorhanden sind. Wenn keine Fremdkörper an dem Messpunkt R vorhanden sind, wird das Laserlicht L1, das aus dem Lichtausstrahlungsbereich 28 emittiert wird, um einen Winkel a zu der Normalen RH zu bilden, gleichmäßig an dem Messpunkt R reflektiert, mit dem Ergebnis, dass das zu der Normalen RH einen Winkel a bildende reflektierte Licht L2 durch den Lichtaufnahmebereich 29 detektiert wird. Andererseits wird, wenn Fremdkörper an dem Messpunkt R an der Waferoberfläche haften, das emittierte Licht L1 ungleichmäßig an dem Messpunkt R reflektiert, mit dem Ergebnis, dass das reflektierte Licht L3 einen zu dem Winkel a unterschiedlichen Winkel β bildet, wie in der 11B gezeigt ist. In diesem Fall scheitert das Detektieren des reflektierten Lichts L3 durch den Lichtaufnahmebereich 29. Bei diesem Verhalten wird die Verteilung der Fremdkörper auf der gesamten Oberfläche des Wafers W gemessen und das Messergebnis wird der Steuerungsvorrichtung 80 zugeführt.
Es wird die fünfte Wascheinheit 7E als ein Beispiel der Wascheinheiten mit Bezug auf die 4 bis 10 beschrieben.
Wie in den 4 bis 6 gezeigt ist, umfasst die fünfte Wascheinheit 7E eine Bearbeitungskammer 12a zum Bearbeiten des Halbleiter-Wafers W. Die Bearbeitungskammer 12a ist mit einer Öffnung 12b versehen, durch die der Wafer W übergeben wird. Die Öffnung 12b wird von dem Verschluss 13 geöffnet oder geschlossen. Der Hauptarm-Mechanismus 6 dient dazu, den Wafer W in und aus der Bearbeitungskammer 12a durch die Öffnung 12b zu laden oder zu entladen.
Innerhalb der Bearbeitungskammer 12a sind ein Drehfutter 9, ein oberer Bürstenmechanismus 10, ein Becher 14, eine Wasserstrahl-Sprühdüse 15, eine Spüldüse 16 und ein unterer Bürstenmechanismus 40 angeordnet. Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, ist das Drehfutter 9 mit einem rotierenden Antriebsmechanismus 30, einer Hohlwelle 37, einem Flüssigkeitsaufnahmebereich 32 und einem Wafer-Haltebereich 33 ausgestattet. Der rotierende Antriebsmechanismus 30 umfasst einen Motor 19, eine Antriebsscheibe 19a, eine Abtriebsscheibe 38 und einen Riemen 39, der zwischen der Antriebsscheibe 19a und der Hohlwelle 37 gespannt ist. Die Hohlwelle 37 wird drehbar durch einen Rahmen 35 über eine Lagerung 36 gehalten und der obere Endabschnitt der Hohlwelle 37 ist mit dem Flüssigkeitsaufnahmebereich 32 verbunden. Weiterhin ist ein Wafer-Haltebereich 33 mit dem oberen Abschnitt des Flüssigkeitsaufnahmebereichs 32 verbunden. Mit anderen Worten, der Wafer-Haltebereich 33 umfasst drei bewegbare Halteelemente 70, die dazu dienen, den peripheren Kantenabschnitt des Wafers W radial nach innen zu drücken, und sechs stationäre Halteelemente 71, die den peripheren Kantenabschnitt des Wafers W definieren. Die Position des Wafers W ist durch diese bewegbaren Haltelemente 70 und stationären Halteelemente 71 festgelegt, um zu verhindern, dass sich der Wafer W von dem Wafer-Haltebereich 33 während der Rotation des Wafers W löst.
Der obere Bürstenmechanismus 10, der in einem freien Raum über dem Drehfutter 9 innerhalb der Bearbeitungskammer 12a angeordnet ist, weist eine rotierende Bürste 10b auf, die in Kontakt mit der oberen Fläche des Wafers W zum Schrubben der Wafer-Oberfläche gebracht wird.
Die Wasserstrahl-Sprühdüse 15 zum Sprühen eines Wasserstrahls, die in einem oberen Bereich der Bearbeitungskammer 12a angeordnet ist und an einer dem oberen Bürstenmechanismus 10 gegenüberliegenden Seite positioniert ist, dient zum Sprühen eines Hochdruck-Wasserstrahls gegen den Wafer W, um den Wafer W zu waschen.
Eine Vielzahl von Spüldüsen 16 sind innerhalb der Bearbeitungskammer 12a angeordnet. Nach dem Waschen mit dem Wasch-Bürsten-Mechanismus 10 oder nach dem Waschen mit dem Wasserstrahl wird eine Spülflüssigkeit (reines Wasser) aus diesen Spüldüsen 16 auf den Wafer W gesprüht, um die restlichen Fremdkörper und die Waschflüssigkeit von dem Wafer W zu entfernen.
Der untere Bürstenmechanismus 40, der dazu dient, die Rückseite des Wafers W zu waschen, umfasst einen Luftzylinder 43, eine Stange 41, eine Sammelbürste 44 und eine Plattform 42, welche die Sammelbürste 44 hält, wie in der 8 gezeigt ist. Die Sammelbürste 44 ist innerhalb des Wafer-Haltebereichs 33 des Drehfutters 9 angeordnet, um so der Rückseite des von dem Drehfutter 9 gehaltenen Wafers W zugewandt zu sein. Wie in der 9 gezeigt ist, besteht die Sammelbürste 44 aus einer Vielzahl von Bürsteneinheiten und wird auf der Plattform 42 derart gehalten, um im Wesentlichen einen Radius des Wafers W abzudecken. Die Stange 41 erstreckt sich durch die Hohlwelle 37, um mit einem unteren Bereich der Plattform 42 verbunden zu sein. Wenn die Stange 41 aus dem Zylinder 43 nach oben herausragt, kann die Sammelbürste 44 gegen die Rückseite des Wafers W anstoßen. Im Übrigen kann jede der Bürsteneinheiten der Sammelbürste 44 rotierbar gehalten oder stationär an der Plattform 42 befestigt sein.
Der Becher 14, der angeordnet ist, um den Umfang des Drehfutters 9 zu umschließen, umfasst ein zylindrisches Außenschalenelement 14b, das aufrecht auf einer an dem Bodenteil der Bearbeitungskammer 12a befestigen Bodenplatte 20 steht, und ein vertikal bewegbares Innenschalenelement 12a, das innenseitig von dem Außenschalenelement 12b angeordnet ist. Das Innenschalenelement 12a umfasst einen zylindrischen Basisabschnitt 14c mit einem nach oben konisch zulaufenden oberen Abschnitt 14d. Ebenfalls ist ein nach innen gerichteter Flanschabschnitt 14e an dem oberen Ende des konisch zulaufenden Abschnitts 14d ausgebildet.
Eine vertikal bewegbare Stange 14g ist mit dem Innenschalenelement 14a über einen Träger 14f verbunden, der sich von dem unteren Ende des zylindrischen Basisabschnitts 14c erstreckt. Die Stange 14g ist mit einer vertikalen Kolbenstange 21a eines vertikal bewegbaren Zylinders 21 über ein Verbindungselement 14h verbunden. Der vertikal bewegbare Zylinder 21 ist außerhalb des unteren Endes der Bearbeitungskammer 12a angeordnet. Daraus folgt, dass das Innenschalenelement 24a durch den Antrieb des vertikal bewegbaren Zylinders 21 nach oben und nach unten bewegt wird. Wenn es bis in die oberste Position bewegt worden ist, umfasst das Innenschalenelement 14a die äußeren umlaufenden Kanten des Drehfutters 9 und den Wafer W. Wenn das Innenschalenelement 14a bis in die unterste Position bewegt worden ist, ist das obere Ende des Innenschalenelements 14a niedriger positioniert als das Drehfutter 9. Der zwischen der Bodenplatte 20 und dem unteren Ende des Innenschalenelementes 14a gebildete Abstand wird, wenn das Innenschalenelement 14a in die oberste Position bewegt wird, durch das Außenschalenelement 14b geschlossen. Deshalb wird die auf den Wafer W zugeführte Waschflüssigkeit daran gehindert, nach außen aus der Schale 14 zu fließen.
Der Verschluss 13 ist mit dem Verbindungselement 14h verbunden, damit der Verschluss 13 durch den vertikal bewegbaren Zylinder 21 geöffnet oder geschlossen werden kann. Daraus folgt, dass die vertikale Bewegung des Innenschalenelements 14a und das Öffnen/Schließen des Verschlusses 13 synchron durch den Antrieb des vertikal bewegbaren Zylinders 21 ausgeführt werden.
Eine große Anzahl von kleinen Öffnungen (nicht gezeigt) sind in der Decke der Bearbeitungskammer 12a ausgebildet, damit Reinluft in die Bearbeitungskammer 12a durch diese kleinen Öffnungen eingeführt werden kann. Andererseits ist eine große Anzahl von Luftdurchgängen 20a konzentrisch durch die Bodenplatte 20 in der Nähe der Innenwände des Innenschalenelements 14a ausgebildet. Diese Luftdurchgänge 20a stehen mit den Abwasser- und Abgasaustrittsmitteln (nicht gezeigt) durch einen durch den Boden der Bearbeitungskammer 12a ausgebildeten Ablassdurchgang 12c in Verbindung. Daraus folgt, dass ein Abwärtsstrom innerhalb der Bearbeitungskammer 12a erzeugt wird.
Wein 6 und 7 gezeigt ist, hat der obere Bürstenmechanismus 10 einen Bürstenarm 10a als ein sich horizontal bewegendes Mittel, das mit einem Bürstenarm-Schwenkmechanismus 22 und mit einem oberen, vertikalen Bürstenantriebselement 24a über einen Bürstenandruckkraft-Einstellmechanismus 24 verbunden ist. Eine Bürste 10b ist mit dem freien Ende des Bürstenarms 10a verbunden. Es ist ebenfalls ein Motor 25 an der Seite des proximalen Endes des Bürstenarmes 10a angebracht. Ein Synchronriemen 25d ist zwischen einer Antriebsscheibe 25b, die mit einer Antriebswelle 25a des Motors 25 verbunden ist, und einer Abtriebsscheibe 25c, die mit einer Befestigungswelle 10c der Bürste 10b verbunden ist, gespannt. Die Rotation des Motors 25 wird durch den Synchronriemen 25d auf die Abtriebsscheibe 25c übertragen, um die Bürste 10b innerhalb einer horizontalen Ebene um ihre eigene vertikale Achse zu rotieren. Wenn die Vorderseite (Muster bildende Oberfläche) des Wafers W gewaschen wird, ist es möglich, die Bürste 10b des oberen Bürstenmechanismus 10 nicht um ihre eigene vertikale Achse zu drehen, um zu verhindern, dass der aufgetragene Film auf der das Muster bildenden Oberfläche des Wafers W beschädigt wird.
Ein Bürstenwaschbereich 26 ist an der Grundposition der Bürste 10b ausgebildet, um die Bürste 10b selbst während der Nichtbenutzung der Bürste 10b zu waschen. Ein Waschflüssigkeitsaufnahmebereich 10d ist direkt über der Bürste 10b ausgebildet, um die Welle 10c zu umschließen. Eine Waschflüssigkeit (reines Wasser) wird durch eine Waschflüssigkeitszufuhrleitung 10e in den Waschflüssigkeitsaufnahmebereich 10d geleitet. Das reine Wasser wird durch eine Vielzahl von Durchgangslöchern, die an dem Bodenteil des Waschflüssigkeitsaufnahmebereichs 10d ausgebildet sind, auf die Bürste 10b und dann auf den Wafer W befördert.
Die Befestigungswelle 10c erstreckt sich durch eine Hülse 10f, die vertikal unter dem freien Ende des Bürstenarmes 10a befestigt ist. Ein Paar Lager 10g sind innerhalb der Hülse 10f angeordnet, um die Befestigungswelle 10c rotierbar zu halten. Der Staub, der von den Lagern 10g innerhalb der Hülse 10f erzeugt wird, wird durch eine Rohrleitung 10h abgesaugt.
Wie in 6 und 7 gezeigt ist, umfasst der Bürstenandruckkraft-Einstellmechanismus 24 eine Welle 24b, die durch ein Schwenkantriebselement 22a rotiert und vertikal durch ein vertikales Antriebselement 24a bewegt wird. Eine lineare Führung 24c ist mit der Welle 24b verbunden. Die lineare Führung 24c kann geschwenkt und vertikal in Übereinstimmung mit der Bewegung der Welle 24b bewegt werden. Ein Anschlussteil 24d ist unter dem proximalen Ende des Bürstenarmes 10a montiert und mit der linearen Führung 24c über Schieber 24e im Eingriff. Auch ein oberer Träger 24j ist mit dem Anschlussteil 24d verbunden. Weiterhin ist eine Druckspiralfeder 24g zwischen dem oberen Träger 24j und dem unteren Träger 24f angeordnet.
Das Gewicht des Waschbürstenmechanismus 10, dessen vertikale Bewegung durch die lineare Führung 24c geführt wird, d. h. das gesamte Gewicht des Bürstenarmes 10a, der Bürste 10b, etc. wirkt auf die Druckspiralfeder 24g. Die Andruckkraft, die auf den Wafer W ausgeübt wird, wird durch Steuerung des Ausmaßes der abwärtigen Bewegung des Schiebers 24e, die durch das vertikale Antriebselement 24a bewirkt wird, gesteuert. Mit anderen Worten, die Höhe der untersten Stellung der Bürste 10b ist für den Fall eingestellt, in dem die Bürste 10b nicht gegen den Wafer W anstößt und sowohl der Schieber 24e und der Bürstenarm 10a zusammen nach unten bewegt werden.
Zum Beispiel wird, wenn die Bürste 10b nicht gegen den Wafer W stößt, davon ausgegangen, dass das Maß der Abwärtsbewegung des Schiebers 24e so festgelegt ist, dass die untere Fläche des Bürstenarmes 10a um H mm niedriger positioniert sein kann als die obere Fläche des Wafers W. Wenn die Bürste 10b gegen den Wafer W unter dieser Bedingung anstößt, wird die Bürste 10b nicht nach unten bis zu einer Position bewegt, die niedriger als die des Wafers W ist. Daher wird die Feder 24g um H mm verlängert und eine der Verlängerung entsprechende zwingende Kraft wird auf die Bürste 10b ausgeübt. Die von der Bürste 10b auf den Wafer W ausgeübte Bürstenandruckkraft F ist proportional zu der Verlängerung der Feder 24g. Daraus folgt, dass die nachstehende Gleichung (1) gemacht wird, wobei die Federkonstante mit „k" gekennzeichnet ist. F = k × H (1)
Wenn die Bürste 10b mit dem Wafer W in Kontakt gebracht wurde, wirkt die Bürste 10b selbst auch wie eine Feder. Daraus folgt, dass die Bürstenandruckkraft F innerhalb eines zulässigen Bereiches eingestellt werden kann. Da der Bürstenandruckkraft-Einstellmechanismus 24, der die Federeigenschaften der Feder 24b verwendet, in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird, kann die Konstruktion der Vorrichtung im Vergleich zur herkömmlichen Technik vereinfacht werden. Außerdem kann die Bürstenandruckkraft F leicht eingestellt werden.
Eine Anschlag-Lagerung 24h ist unterhalb des Trägers 24f befestigt. Das maximale Maß der Abwärtsbewegung des Schiebers 24e, d. h. die unterste Stellung des Bürstenarmes 10a, wird durch die Anschlag-Lagerung 24h begrenzt. Eine die Anschlag-Lagerung 24h tragende Welle ist an dem Träger 24f durch Schraubmittel derart befestigt, dass der Träger 24f innerhalb eines vorbestimmten Bereichs vertikal bewegbar ist. Die Anschlag-Lagerung 24h gleitet entlang einer gebogenen Führungsebene 24i, die um das Schwenkzentrum des Bürstenarms 10a ausgebildet ist, mit dem Ergebnis, dass der Bürstenarm 10a unter der Bedingung, dass die Bürste 10B in Kontakt mit dem Wafer W ist, geschwenkt wird. Mit anderen Worten, der Bürstenarm 10a wird durch das Schwenkantriebselement 22 in einer horizontalen Ebene reversibel geschwenkt.
Wie in der 6 gezeigt ist, umfasst der Armschwenkmechanismus 22 einen Motor 22a. Ein Synchronriemen 22d ist zwischen einer Antriebsscheibe 22b, die mit der Antriebswelle des Motors 22a verbunden ist, und einer Antriebsscheibe 22c gespannt. Auch wird in dem vertikalen Antriebselement 24a ein Kugelgewindemechanismus verwendet.
Wie in der 7 gezeigt ist, ist ein Bürstenwaschbereich 26 zum Waschen der Bürste 10b selbst an der Warteposition des oberen Bürstenmechanismus 10 ausgebildet. Der Bürstenwaschbereich 26 weist einen die Bürste 10b aufnehmenden Waschbehälter 26a auf. Eine Düse 26b ist angeordnet, um in einen oberen offenen Teil des Waschbehälters 26a derart hineinzuragen, dass reines Wasser von einer oberen Position auf den Hauptteil der Bürste 10b gesprüht wird. Ein Abwasserdurchgang 26c ist in dem Bodenteil des Waschbehälters 26a ausgebildet. Auch ein L-förmiger Waschflüssigkeitszufuhrdurchgang 26d, der am unteren Ende und einem seitlichen Ende offen ist, ist in einem unteren Teil des Waschbehälters 26a ausgebildet. Eine Waschflüssigkeitszufuhrleitung (nicht gezeigt) ist mit dem unteren Ende des Waschflüssigkeitszufuhrdurchgangs 26d verbunden. Andererseits ist eine Leitung 26a zum Zuführen einer Waschflüssigkeit in den Waschbehälter 26a mit dem seitlichen Ende des Waschflüssigkeitszufuhrdurchgangs 26d verbunden.
Wenn die Bürste 10b in dem Bürstenwaschbereich 26 gewaschen wird, wird die Bürste 10b in die Warteposition bewegt, um so in dem Waschbehälter 26a untergebracht zu werden. Dann wird die Bürste 10b rotiert. In diesem Zustand wird eine Waschflüssigkeit aus der Düse 26b in Richtung auf den Basisbereich des zu waschenden Bürstenmechanismus 10 gesprüht, um so den an der Bürste 10b anhaftenden Staub, etc. wegzuwaschen. Der Staub, etc., der demzufolge entfernt wird, wird nach außen durch den Abwasserdurchgang 26c abgeführt und deswegen wird verhindert, dass er erneut an der Bürste 10b haften bleibt.
Das Steuerungssystem der fünften Wascheinheit 7E wird in der 10 gezeigt. Wie in der Zeichnung dargestellt, wird jede der Antriebsquellen der fünften Wascheinheit 7E durch eine Steuerungsvorrichtung 80 gesteuert. Der Ausgangsbereich der Steuerungsvorrichtung 80 ist jeweils mit der Energiequelle des Drehfutterantriebsmotors 19, eines Rotationsumstellungsschalters 18, des oberen Bürstenarmschwenkmotors 22a, des oberen Bürstenschwingmotors 25, eines oberen vertikalen Bürstenantriebelementes 24a, eines unteren vertikalen Bürstenantriebelementes 43 und eines vertikalen Innenschalenelement-Antriebszylinders 21 verbunden. Der Rotationsumstellungsschalter 18 dient zur Umstellung der Rotation des Drehfutterantriebsmotors 19 in Richtung des Uhrzeigerssinns und in Richtung entgegen des Uhrzeigersinns. Die Steuerungsmittel 80 steuern den Rotationsumstellungsschalter 18, damit die Rotationsrichtung des Drehfutters 9 nach jeder vorbestimmten Zeitspanne geändert werden kann.
Die Tendenz von Fremdkörpern, die auf der zu waschenden Oberfläche des Wafers W vor der Waschbehandlung vorhanden sind, wird in einem Speicher der Steuerungsvorrichtung 80 als anfängliche Daten gespeichert. Zum Beispiel werden die Daten zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit (Schwenkgeschwindigkeit) des Bürstenarmes 10a als anfängliche Daten gespeichert. Die vorstehend angemerkte Fremdkörper-Tendenz entspricht den aktuellen Daten, die durch Erfahrungen aus dem tatsächlichen Herstellungsverfahren erhalten werden. Die anfänglichen Daten werden aus dem Speicher in die Steuerungsvorrichtung 80 eingelesen, um den Betrieb einer jeden Antriebsquelle 18, 19, 22a, 25, 24a, 43 und 21 zu steuern.
Alternativ wird die Lage von Fremdkörpern, die auf der zu waschenden Oberfläche des Wafers W vorhanden sind, durch den Einsatz der in den 11A und 11B gezeigten optischen Sensoren 28, 29 detektiert und die detektierten Daten werden der Steuervorrichtung 80 zugeführt, um den Betrieb einer jeden Antriebsquelle 18, 19, 22a, 25, 24a, 43 und 21 zu steuern.
Die 12 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der vorstehend beschriebenen Wafer-Wascheinrichtung zeigt.
In dem ersten Schritt wird die Kassette CR, in der eine vorbestimmte Anzahl von Wafern W untergebracht sind, auf den Kassettentisch 4 in dem Kassettenbereich 2 gesetzt. Wenn die Wafer-Waschvorrichtung 1 durch das Drücken eines Startknopfes in diesem Zustand startet, wird der Verschluss 13 durch den Zylinder 21 (Schritt S1) geöffnet. In diesem Schritt wird das Innenschalenelement 14b zusammen mit dem Verschluss 13 nach unten bewegt. Andererseits wird der Wafer W aus der Kassette CR durch den Subarm-Mechanismus 5 herausgenommen, um dem Hauptarm-Mechanismus 6 übergeben zu werden. Dann wird der Wafer W in die Bearbeitungskammer 12a durch die Öffnung 12b geladen (Schritt S2). Ferner wird der Wafer W von dem Halter des Hauptarm-Mechanismus 6 auf das Drehfutter 9 befördert, gefolgt von dem Zurückziehen des Halters des Hauptarm-Mechanismus 6 aus der Bearbeitungskammer 12a heraus und anschließendem Schließen des Verschlusses 13 (Schritt S3).
Im nächsten Schritt werden die oberen und unteren Bürsten 10b und 44 bewegt, um sie mit dem Wafer W auszurichten, der auf dem Drehfutter 9 gehalten wird (Schritt S4). Unter dieser Bedingung wird der Wafer W zusammen mit dem Drehfutter 9 (Schritt S5) gedreht und die oberen und unteren Bürsten 10b, 44 werden in Kontakt mit dem Wafer W gebracht, während auf beide Oberflächen des Wafers W eine Waschflüssigkeit (reines Wasser) zugeführt wird. In diesem Schritt wird der Hub der Abwärtsbewegung der oberen Bürste 10b durch den vertikalen Antriebsmechanismus 24 gesteuert, um die Andruckkraft der oberen Bürste 10b gegen den Wafer W zu steuern. Auch wird die obere Bürste 10b rotiert.
In dem nächsten Schritt wird der Motor 22a gestartet, um den Arm 10a zu schwenken und die obere Bürste 10b relativ zu dem rotierenden Wafer W zu bewegen (Schritt S5). Die obere Bürste 10b wird zum Beispiel in eine radiale Richtung des Wafers W von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Wafers W bewegt. Während der Bewegung der oberen Bürste 10b wird der Schrubb-Betrieb der oberen Bürste 10b entsprechend dem verunreinigten Zustand des zu waschenden Bereichs des Wafers W gesteuert (Schritt S7). In diesem Schritt S7 werden die anfänglichen Daten aus dem Speicher der Steuerungsvorrichtung 80 ausgelesen, um den Schrubb-Betrieb basierend auf den ausgelesenen Daten der Steuerungsvorrichtung 80 zu steuern. Wie vorher beschrieben ist, können die in diesem Schritt verwendeten Daten entweder die anfänglichen Daten (durch die Eingabemittel 82 eingegebenen Daten) über den Bezug zwischen dem Oberflächenzustand des Wafers W und dem Schrubb-Betrieb sein, wobei die Daten im voraus in dem Speicher der Steuerungsvorrichtung 80 gespeichert wurden, oder die Daten über den Oberflächenzustand des Wafers W sein, der im voraus durch die Inspektionseinheit 8 detektiert wurde. Im Schritt S7 wird der Schrubb-Betrieb der Bürste entsprechend dem verunreinigten Zustand des zu waschenden Bereichs des Wafers W gesteuert, um wirksam die Fremdkörper von der Oberfläche des Wafers W zu entfernen.
Im Übrigen ist es möglich, dass die obere Bürste 10b frei rotierbar ist. Auch darf die obere Bürste 10b nur mit der Waschflüssigkeit allein in Kontakt kommen, ohne dass die obere Bürste 10b in direkten Kontakt mit der oberen Fläche des Substrats gebracht wird.
Nach dem Schrubb-Betrieb wird die Bewegung der oberen Bürste 10b relativ zu dem Wafer W gestoppt (Schritt S8). Dann wird die obere Bürste 10b in den Wartebereich 26 bewegt und die untere Bürste 44 wird nach unten zurückgezogen (Schritt S9). Nach der Bürsten Waschbehandlung wird die Wasserstrahl-Sprühdüse 15, wie erforderlich, zu einem Bereich über dem Wafer W bewegt, um einen Wasserstrahl auf den Wafer W zum Waschen des Wafers W mit dem Wasserstrahl zu sprühen.
Dann wird reines Wasser auf beide Seiten des Wafers W zu Spülzwecken aufgetragen (Schritt S10). Dann wird das Drehfutter 9 mit einer hohen Geschwindigkeit zum Entfernen des aufgebrachten Wassers von dem Wafer W mittels Fliehkraft gedreht (Schritt S11), gefolgt vom Öffnen des Verschlusses 13 (Schritt S12) und anschließendem Entladen des gewaschenen Wafers W aus der Bearbeitungskammer 20a durch den Hauptarm-Mechanismus 6 (Schritt S13). Zuletzt wird der Verschluss 13 geschlossen (Schritt S14).
Die 13A bis 20B zeigen verschiedene Arten der Schrubb-Betriebs-Steuerung (Schritt S7).
Wo Fremdkörper hauptsächlich in einem Randbereich des Wafers W verteilt sind, wie in 13B gezeigt, steuert die Steuerungsvorrichtung 80 den Betrieb des Bürstenarm-Schwenkmechanismus 22, um zu ermöglichen, dass der Bürstenarm 10a mit einer hohen Geschwindigkeit in einem zentralen Bereich des Wafers W und mit einer niedrigen Geschwindigkeit in einem Randbereich des Wafers W, wie in der 13A gezeigt ist, bewegt wird. In diesem Fall wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Bürstenarms 10a schrittweise in einem Bereich zwischen 300 mm/Sek. in einem zentralen Bereich des Wafers W und 1 mm/Sek. in dem äußersten Randbereich des Wafers W geändert. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Bürstenarms 10a auf diese Weise gesteuert wird, wird der Randbereich des Wafers W mit der Bürste 10b über einen längeren Zeitraum geschrubbt, mit dem Ergebnis, dass der Randbereich ausreichend gewaschen wird, um so wirksam alle Fremdkörper zu entfernen, die an dem Randbereich haften. In dem zentralen Bereich des Wafers W ist der Zeitraum zum Schrubben des Wafers W mit der Bürste 10b kurz, wodurch die Problematik verhindert werden kann, dass die an der Bürste 10b haftenden Fremdkörper auf die Waferoberfläche übergehen, um so die Waferoberfläche zu verunreinigen.
Wo Fremdkörper hauptsächlich in einem Randbereich des Wafers W verteilt sind, wie in 14B gezeigt, steuert die Steuerungsvorrichtung 80 den Betrieb des Bürstenarm-Schwenkmechanismus 22, um zu ermöglichen, dass der Bürstenarm 10a mit einer hohen Geschwindigkeit in einem zentralen Bereich des Wafers W und mit einer niedrigen Geschwindigkeit in einem Randbereich des Wafers W, wie in der 14A gezeigt ist, bewegt wird. In diesem Fall wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Bürstenarms 10a kontinuierlich in einem Bereich von 300 mm/Sek. in einem zentralen Bereich des Wafers W bis 1 mm/Sek. in dem äußersten Randbereich des Wafers W geändert.
Wo Fremdkörper hauptsächlich in einem zentralen Bereich des Wafers W verteilt sind, wie in 15B gezeigt, steuert die Steuerungsvorrichtung 80 den Betrieb des Bürstenarm-Schwenkmechanismus 22, um zu ermöglichen, dass der Bürstenarm 10a mit einer niedrigen Geschwindigkeit in einem zentralen Bereich des Wafers W und mit einer hohen Geschwindigkeit in einem Randbereich des Wafers W, wie in der 15A gezeigt ist, bewegt wird. In diesem Fall wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Bürstenarms 10a schrittweise in einem Bereich zwischen 1 mm/Sek. in einem zentralen Bereich des Wafers W und 300 mm/Sek. in dem äußersten Randbereich des Wafers W geändert.
Wo Fremdkörper hauptsächlich in einem zentralen Bereich und dem äußersten Randbereich des Wafers W verteilt sind, wie in 16B gezeigt, steuert die Steue rungsvorrichtung 80 den Betrieb des Bürstenarm-Schwenkmechanismus 22, um zu ermöglichen, dass der Bürstenarm 10a mit einer niedrigen Geschwindigkeit in einem zentralen Bereich und dem äußersten Randbereich des Wafers W und mit einer hohen Geschwindigkeit in einem Zwischenbereich zwischen dem zentralen Bereich und dem äußersten Randbereich des Wafers W, wie in der 16A gezeigt ist, bewegt wird. In diesem Fall wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Bürstenarms 10a schrittweise in einem Bereich zwischen 1 mm/Sek. in dem zentralen Bereich und dem äußersten Randbereich des Wafers W und 300 mm/Sek. in dem Zwischenbereich zwischen dem zentralen Bereich und dem äußersten Randbereich des Wafers W geändert.
Wo Fremdkörper hauptsächlich in einem Randbereich des Wafers W verteilt sind, wie in 17B gezeigt, steuert die Steuerungsvorrichtung 80 den Betrieb des vertikalen Bürstenantriebselementes 24a, um zu ermöglichen, dass die Andruckkraft der oberen Bürste 10b in einem zentralen Bereich des Wafers W niedriger ist und in einem Randbereich des Wafers W höher ist, wie in der 17A gezeigt ist. In diesem Fall wird die Andruckkraft der oberen Bürste 10b gegen den Wafer W schrittweise in einem Bereich zwischen 10 g in einem zentralen Bereich des Wafers W und 200 g in dem äußersten Randbereich des Wafers W geändert.
Wo Fremdkörper hauptsächlich in einem Randbereich des Wafers W verteilt sind, wie in 18B gezeigt, steuert die Steuerungsvorrichtung 80 den Betrieb des Bürstenrotationsmotors 25, um zu ermöglichen, dass die Rotationsgeschwindigkeit der oberen Bürste 10b in einem zentralen Bereich des Wafers W niedriger ist und in einem Randbereich des Wafers W höher ist, wie in der 18A gezeigt ist. In diesem Fall wird die Rotationsgeschwindigkeit der oberen Bürste 10b schrittweise in einem Bereich zwischen 10 U/min. in einem zentralen Bereich des Wafers W und 300 U/min. in dem äußersten Randbereich des Wafers W geändert.
Wo Fremdkörper hauptsächlich in einem Randbereich des Wafers W verteilt sind, wie in 19B gezeigt, steuert die Steuerungsvorrichtung 80 den Betrieb des Drehfuttermotors 19 um zu ermöglichen, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Drehfutters 9 höher ist, wenn die obere Bürste 10b in Kontakt mit dem zentralen Bereich des Wafers W ist und niedriger ist, wenn die obere Bürste 10b in Kontakt mit dem Rand bereich des Wafers W ist. In diesem Fall wird die Rotationsgeschwindigkeit des Drehfutters 9 schrittweise in einem Bereich zwischen 5000 U/min., wenn die obere Bürste 10b in Kontakt mit dem zentralen Bereich des Wafers W ist, und 100 U/min, wenn die obere Bürste 10b in Kontakt mit dem Randbereich des Wafers W ist, geändert.
Weiterhin, wo Fremdkörper hauptsächlich in einem Randbereich des Wafers W verteilt sind, wie in 20B gezeigt, steuert die Steuerungsvorrichtung 80 ferner den Betrieb des Drehfutterantriebsmotors 19, um zu ermöglichen, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Drehfutters 9 niedriger ist, wenn die obere Bürste 10b in Kontakt mit dem zentralen Bereich des Wafers W ist und höher ist, wenn die obere Bürste 10b in Kontakt mit dem Randbereich des Wafers W ist. In diesem Fall wird die Rotationsgeschwindigkeit des Drehfutters 9 schrittweise in einem Bereich zwischen 5000 U/min., wenn die obere Bürste 10b in Kontakt mit dem äußersten Randbereich des Wafers W ist, und 100 U/min, wenn die obere Bürste 10b in Kontakt mit dem zentralen Bereich des Wafers W ist, geändert.
In dem in 19A gezeigten Verfahren, wird die Bürste 10b in Kontakt mit dem äußersten Randbereich des Wafers W über einen langen Zeitraum gehalten, wodurch es möglich ist, die Fremdkörper von dem äußersten Randbereich des Wafers W wirksam zu entfernen.
Das in der 20 gezeigte Verfahren ist außergewöhnlich. Bei diesem Verfahren ist die Kontaktzeit zwischen dem äußersten Randbereich des Wafers W und der Bürste 10b kurz, mit dem Ergebnis, dass die aus der Bürste 10b erzeugten Partikel wirksam daran gehindert werden, sich erneut an den äußersten Randbereich des Wafers W zu heften.
Weiterhin ist es möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit des Bürstenarms 10a zu steuern, während mindestens eine Andruckkraft der Bürste 10b, die Rotationsgeschwindigkeit der Bürste 10b und die Rotationsgeschwindigkeit des Drehfutters 9 gesteuert wird.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind der Düsenarm 10a und die Wasserstrahl-Sprühdüse 15 als getrennte Elemente ausgebildet. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dem Düsenarm 10a zu ermöglichen, die Sprühfunktion eines Wasserstrahls auszuführen. In diesem Fall kann der Raum für die Anbringung der Wasserstrahl-Sprühdüse 15 weggelassen werden. Es kann auch die Zeit für die Waschbehandlung verkürzt werden, weil ein Wasserstrahl unmittelbar nach dem Gleiten der Bürste 10b versprüht werden kann.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ferner ein Halbleiter-Wafer als ein zu waschendes Objekt verwendet. Der technische Gedanke der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls für das Waschen zum Beispiel eines LCD Glassubstrats anwendbar.

Claims

Vorrichtung zum Waschen eines Substrates mit: einem Drehfutter (9) zum Halten und Rotieren eines zu waschenden Substrates; Wascheinrichtungen (10) zum Zuführen einer Waschflüssigkeit auf eine Oberfläche des Substrates, das an dem Drehfutter gehalten wird, und zum Aufbringen einer physischen Kraft gegen auf einer Oberfläche des Substrates vorhandene Fremdstoffe, um die Fremdstoffe zu entfernen; einem Haltearm (10a) zum Halten der Wascheinrichtung; und einem Armantriebsmechanismus (22) zum Antreiben des Haltearms, um die Wascheinrichtungen entlang der Oberfläche von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Substrates zu bewegen; gekennzeichnet durch Mittel (28, 29, 82), die eingerichtet sind, um Verteilungsdaten über die Verteilung von Fremdstoffen auf der Oberfläche des Substrates bereitzustellen; und Steuerungsmittel (80), die mit den zur Bereitstellung von Verteilungsdaten eingerichteten Mitteln in Verbindung stehen, wobei die Steuerungsmittel eingerichtet sind, den Betrieb mindestens einer der Wascheinrichtungen, das Drehfutter und den Armantriebsmechanismus zu steuern, um die physische Kraft, die auf die auf der Oberfläche des Substrats vorhandenen Fremdkörper wirkt, entsprechend der von dem zur Bereitstellung von Verteilungsdaten eingerichteten Mitteln erhaltenen Verteilungsdaten zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daas die zur Bereitstellung der Verteilungsdaten eingerichteten Mittel einen Sensor (28, 29) zum Detektieren der Verteilung von auf der Oberfläche des Substrats vorhandenen Fremdkörpern vor der Waschbehandlung aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bereitstellung von Verteilungsdaten eingerichteten Mittel Einrichtungen aufweisen, die eingerichtet sind, um Verteilungsdaten von Fremdkörpern aus vorherigen Herstellungsprozessen auf der Oberfläche von Substraten vor dem Waschen zu speichern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wascheinrichtung (10) eine rotierende, angetriebene Bürste (10b) zum Schrubben der Oberfläche des Substrats und Schaltmittel (18) zum Umschalten der Rotationsrichtung der Bürste (10b) zwischen der Richtung im Uhrzeigersinn und der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin einen Bürstenanpressmechanismus (24) zum Anpressen der rotierenden, angetriebenen Bürste auf die Oberfläche des Substrates aufweist; wobei das Steuerungsmittel (80) eingerichtet ist, den Bürstenanpressmechanismus (24) zu steuern, um die Andruckkraft der rotierenden, angetriebenen Bürste (10b), die auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht wird, schrittweise zu erhöhen oder schrittweise zu reduzieren, während die Wascheinrichtung (10) durch den Armantriebsmechanismus (22) von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Substrates bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen variablen Bürstenrotationsmechanismus zum schrittweisen Erhöhen oder Reduzieren der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden, angetriebenen Bürste aufweist; wobei das Steuerungsmittel (80) eingerichtet ist, den variablen Bürstenrotationsmechanismus (25) zu steuern, damit die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden, angetriebenen Bürste (10b) schrittweise erhöht oder schrittweise reduziert wird, während die Wascheinrichtung (10) durch den Armantriebsmechanismus (22) von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Substrats bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wascheinrichtung (10) eine Bürste aufweist, die um eine vertikale Stützwelle (10c) rotierbar ist und ausgelegt ist, um die Oberfläche eines von dem Drehfutter (9) horizontal gehaltenen Substrates zu berühren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Armantriebsmechanismus (22) einen Armschwenkmechanismus (22a bis 22d) zum Schwenken des Haltearms hat, damit die Wascheinrichtung entlang der Oberfläche des Substrates in eine radiale Richtung des Substrates bewegt werden kann, und das Steuerungsmittel (80) eingerichtet ist, den Armschwenkmechanismus (22a bis 22d) zu veranlassen, die Bewegungsgeschwindigkeit der Wascheinrichtung (10) schrittweise zu erhöhen oder zu reduzieren, während der Armantriebsmechanismus (22) die Wascheinrichtung (10) von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Substrates bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin einen variablen Drehfutter-Rotationsmechanismus aufweist, um die Rotationsgeschwindigkeit des Drehfutters zu erhöhen oder zu reduzieren; wobei das Steuerungsmittel (80) eingerichtet ist, den variablen Drehfutter-Rotationsmechanismus (19) zu veranlassen, die Rotationsgeschwindigkeit des Drehfutters (9) schrittweise zu erhöhen oder zu reduzieren, während der Armantriebsmechanismus (22) die Wascheinrichtung (10) von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Substrates bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wascheinrichtung (10) einen Ultraschallwellen-Waschmechanismus (7A, 7B) zum Aufprägen einer Ultraschallwelle auf die mit der Waschflüssigkeit bedeckte Oberfläche des Substrates aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wascheinrichtung (10) einen Hochdruck-Wasserstrahl-Waschmechanismus (7C) zum Sprühen von Wasser unter Hochdruck auf die Oberfläche des Substrats aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wascheinrichtung (10) einen ersten Bürstenmechanismus (10b bis 10h) zum Schrubb-Waschen einer ein Muster bildenden Oberfläche eines Substrats und einem zweiten Bürstenmechanismus (41, 43, 44) zum Schrubb-Waschen der Oberfläche des Substrates, auf der kein Muster gebildet wird, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Düse (15) zum Zuführen einer Spülflüssigkeit auf die Oberfläche des Substrates.
Verfahren zum Waschen eines Substrates, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Halten des Substrats mit einem Drehfutter; b) Ausrichten der Wascheinrichtung, die an einem Arm montiert ist, der bewegbar an einem Armantriebsmechanismus relativ zu der Oberfläche des von dem Drehfutter gehaltenen Substrates gehalten wird; c) Rotieren des Substrates zusammen mit dem Drehfutter; und d) Zuführen einer Waschflüssigkeit auf die zu waschende Oberfläche des Substrates, das rotierend gehalten wird, gekennzeichnet durch: e) Bestimmen der Verteilung von Fremdkörpern, die auf der Oberfläche des zu waschenden Substrates vorhanden sind; und f) Steuern der Betätigung von mindestens einer der Wascheinrichtungen, des Drehfutters und des Armantriebsmechanismus, um die physische Kraft, die auf die auf der Oberfläche des Substrates vorhandenen Fremdkörper ausgeübt wird, gemäß der Verteilung der in dem Schritt (e) bestimmten Fremdkörper zu steuern, um die Fremdkörper zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (e) darin besteht, die Verteilung von auf der Oberfläche des Substrats vorhandenen Fremdkörpern vor der Waschbehandlung unter Verwendung eines Sensors (28, 29) zu detektieren und mindestens eine der Wascheinrichtungen, das Drehfutter und der Armantriebsmechanismus in dem Schritt (f) basierend auf dem Ergebnis der Detektion gesteuert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (e) darin besteht, die Verteilung von auf der Oberfläche von Substraten vorhandenen Fremdkörpern vor der Waschbehandlung in vorhergegangenen Herstellungsverfahren zu erhalten und die Verteilung in dem Steuerungsmittel als anfänglich eingestellte Daten zu speichern und die eingestellten Daten in dem Schritt (f) auszulesen, um so mindestens eine der Wascheinrichtungen, das Drehfutter und den Armantriebsmechanismus basierend auf die anfänglich eingestellten Daten zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wascheinrichtung eine rotierende, angetriebene Bürste zum Schrubben der Oberfläche des Substrates aufweist, und die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden, angetriebenen Bürste in dem Schritt (f) schrittweise erhöht oder schrittweise reduziert wird, während der Armantriebsmechanismus die Wascheinrichtung von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Substrates bewegt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die der rotierenden, angetriebenen Bürste auf das Substrat ausgeübgte Andruckkraft im Schritt (f) schrittweise erhöht oder schrittweise reduziert wird, während der Armantriebsmechanismus die Wascheinrichtung von einem zentralen Bereich zu einem Randbereich des Substrates bewegt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Drehfutters im Schritt (f) schrittweise erhöht oder schrittweise reduziert wird, während der Armantriebsmechanismus die Wascheinrichtung von einem mittigen Bereich zu einem Randbereich des Substrates bewegt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beide Oberflächen eines Substrats gleichzeitig in dem Schritt (f) gewaschen werden.