JP2001009386A - 基板洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
て、基板の周縁部の端面を良好に洗浄できる基板洗浄装
置を提供する。 【解決手段】端面支持ハンド100,101に保持され
て回転されるウエハWは、図示しない回転駆動源によっ
て回転するスクラブユニット106,110のスクラブ
部材105,109によってスクラブ洗浄されている。
そして、このスクラブ部材105,109の接触面S
1,S2の一部には、ウエハWの端面に接触可能な段差
部D1,D2が形成されている。
Description
晶表示装置用ガラス基板、PDP(プラズマ・ディスプ
レイ・パネル)基板、あるいは、磁気ディスク用のガラ
ス基板やセラミック基板などのような各種の基板に洗浄
処理を施すための装置に関する。
ハ(以下、単に「ウエハ」という。)の表面に成膜やエ
ッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形
成していく工程が含まれる。微細加工のためにはウエハ
自体の表面およびウエハ表面に形成された薄膜の表面を
清浄に保つ必要があるから、必要に応じてウエハの洗浄
処理が行われる。たとえば、ウエハの表面上に形成され
た薄膜を研磨剤を用いて研磨処理(以下、CMP処理と
いう)した後には、研磨剤(スラリー)がウエハ表面に
残留しているから、このスラリーを除去する必要があ
る。
来の基板洗浄装置は、主に、ウエハを保持しつつ回転す
るスピンチャックと、このスピンチャックで保持されて
回転されるウエハの表面に接触する接触面を有するスポ
ンジ状のスクラブ部材と、このスクラブ部材によって洗
浄されているウエハに洗浄液を供給する洗浄液ノズル
と、から構成される。
ハの表面に平行な平面状に形成されていた。また、この
スクラブ部材の接触面は、ウエハWの回転軸とウエハの
周縁部とを覆うように配置されている。したがって、こ
の状態でウエハWを回転させると、接触面はウエハのほ
ぼ全面に接触することとなるから、ウエハのほぼ全面を
スクラブ洗浄できることになる。
た従来の基板洗浄装置では、スクラブ部材の接触面がウ
エハの周縁部を覆っているにもかかわらず、接触面がウ
エハの表面に平行な平面状に形成されているため、ウエ
ハの周縁部の端面の洗浄が不十分となってしまうという
問題があった。
がウエハの周縁部を覆っている状態で、スクラブ部材が
所定の押し込み量によってウエハの表面に押し付けられ
ると、スクラブ部材の接触面がウエハの周縁部の端面に
接触するように回り込んだ状態となる。しかしながら、
もともと平面状であった接触面がウエハの周縁部の端面
に回り込んだとしても、ウエハの周縁部の端面への接触
面の接触圧力が十分ではなく(接触圧力が低く)、ま
た、その回り込み量も小さい。これらのため、ウエハの
周縁部の端面の洗浄が不十分となると考えられる。
どの不要物が残ってしまい、これらの物質がパーティク
ルとなって、半導体装置の製造工程において歩留りの低
下につながり、大きな問題となっていた。
題を解決し、基板の周縁部の端面を良好に洗浄できる基
板洗浄装置を提供することにある。
するための、請求項1に係る発明は、基板が所定の回転
軸を中心として回転するように基板を保持する基板保持
手段と、この基板保持手段に保持された基板に接触する
複数の接触部分を有し、上記基板の回転軸とほぼ平行な
回転軸を中心に回転されるスポンジ状のスクラブ部材
と、を備え、上記複数の接触部分のうちの少なくとも1
つの接触部分には、上記基板の周縁部の端面に接触可能
な段差部が形成されていることを特徴とする基板洗浄装
置である。
基板洗浄装置において、上記段差部は、上記基板保持手
段に保持された基板の表面に対して傾斜していることを
特徴とする基板洗浄装置である。
に記載の基板洗浄装置において、上記スクラブ部材は、
基板の両面を洗浄するために基板の両面それぞれに対向
して一対設けられていることを特徴とする基板洗浄装置
である。
置によると、基板に保持されて回転する基板の周縁部の
端面に、回転しているスクラブ部材の接触部分に形成さ
れた段差部が接触して押し付けられ、基板の周縁部の端
面がスクラブ洗浄される。
部が十分に回り込む状態となるので、この接触部分の段
差部による端面への接触圧力は、従来に比べてより大き
いものとなる。このため、基板の周縁部の端面に付着し
ていた不要物が良好に除去される。さらには、基板の回
転軸とスクラブ部材の回転軸がほぼ平行で、かつ段差部
が基板の周縁部の端面に接触可能な状態(たとえば、ス
クラブ部材の回転による段差部の軌跡が基板の外周円と
交差する状態)で、スクラブ部材が回転するので、基板
の周縁部の端面において、段差部は基板の内部から外部
へ移動したり、基板の外部から内部へと移動したりす
る。このため、基板の周縁部の端面に付着した不要物を
基板外部へ掃き出すことができるとともに、基板の周縁
部の端面の不要物を効率的に掻き取ることができる。す
なわち、基板の周縁部の端面の不要物を、異なる方向で
スクラブすることができるので、基板の周縁部の端面の
不要物がさらに良好に除去される。
している、すなわち、接触部分が、全体に広がった一面
ではなく、島状に分布した状態となっているため、接触
部分以外の部分には当然の事ながら凹部が形成される。
よって、この凹部を通って洗浄液を流通させることがで
きるので、基板の表面に残留する不要物をその外部へ流
出させることができる。また、島状に分布した複数の接
触部分とそれ以外の凹部との境界に側壁部が形成され、
この側壁部も基板の周縁部の端面を掻き取ることになる
ので、基板の周縁部の端面をさらに良好に洗浄すること
ができる。
部材が基板に押し付けられた際に、実際に基板に接触す
るスクラブ部材の面または稜線のことである。また、
「複数の接触部分」とは、複数のスクラブ部材にそれぞ
れ形成された接触部分であってもよいし、1つのスクラ
ブ部材に形成された複数の接触部分であってもよい。さ
らに、「段差部」とは、所定の接触部分において、特定
の部分から1段高く形成された部分に至るまでの面もし
くは稜線(傾斜した面または垂直面、もしくは、傾斜し
た稜線または垂直な稜線を含む)のことである。またこ
の段差部は、複数の接触部分のうちの少なくとも1つの
接触部分に設けられていればよく、たとえば、複数の接
触部分のうちの1つの接触部分にのみ設けられてもよい
し、これら複数の接触部分すべてに形成されていてもよ
い。
と、段差部は、基板保持手段に保持された基板の表面に
対して傾斜している。具体的には、段差部は、基板の表
面に対して傾斜した面(以下、傾斜面という)または傾
斜した稜線(以下、傾斜稜線という)である。よって、
段差部が基板の周縁部の端面に接触しつつスクラブ部材
が回転している際において、段差部はそのスクラブ部材
の回転を妨げず、また逆に、段差部は基板の周縁部から
のダメージを受けにくい。このため、段差部による基板
の周縁部の端面のスクラブ洗浄を円滑に行うことがで
き、また、スクラブ部材の寿命を延ばすことができる。
えば、基板の表面に対して傾斜した平面あるいは曲面で
ある。また、「傾斜稜線」とは、たとえば、基板の表面
に対して傾斜した直線状の稜線あるいは曲線状の稜線で
ある。すなわち、段差部のうち、基板の表面に垂直な垂
直面または垂直な稜線を除いたものを指している。
と、基板の両面に一対のスクラブ部材が配置されて、基
板の両面ともにスクラブ部材の接触部分が押し付けられ
るとともに、基板の周縁部の端面の大部分に段差部が接
触することとなる。このため、基板の周縁部の端面のほ
ぼすべての部分の洗浄を良好に行うことができる。
するための本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を、
添付図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の一
実施形態に係る基板洗浄装置の主要部の構成を示す平面
図であり、図2はこの基板洗浄装置の主要部の構成を示
す側面図である。また、図3はこの基板洗浄装置のスク
ラブユニットの構成を示す平面図である。なお、この基
板洗浄装置は、CMP処理後のウエハの両面をスクラブ
洗浄する装置であり、この基板洗浄装置への基板の搬送
は、図示しない基板搬送ロボット等によって適宜行われ
ている。
図2に示すように、ウエハWの端面が一対の端面支持ハ
ンド100,101にそれぞれ3つずつ設けられたロー
ラピン102,103によって挟持されることにより、
ウエハWの支持が達成されている。なお、図示しない回
転駆動機構により、これら6つのローラピン102,1
03を図1矢印方向に回転させることで、ウエハ回転軸
OWを回転中心として、ウエハWを図1矢印方向に回転
させることができるようになっている。ここでウエハ回
転軸OWとは、ウエハWの中心を通りウエハWに垂直な
軸線のことを指す。
部104とその下面に固設されたスクラブ部材105と
からなるスクラブユニット106、および円板状のベー
ス部108とその上面に固設されたスクラブ部材109
とからなるスクラブユニット109は、図示しない回転
駆動機構によってスクラブ部材回転軸OSを中心に図2
矢印方向に回転されるようになっている。さらに、これ
らのスクラブユニット105,109は、図示しない昇
降機構によってそれぞれウエハWの両面(上面および下
面)に接近させられて、所定の押し込み量(たとえば、
0.5〜2.0mm程度)だけ押し付けられるようにな
っている。なお、スクラブ部材105,109の材質と
しては、PVA(ポリビニルアルコール)が用いられて
いる。
心に配置されたノズル107,111からは洗浄液が吐
出されるようになっている。なお、この洗浄液として
は、純水や、フッ酸、水酸化アンモニウム、水酸化ナト
リウム、クエン酸、シュウ酸、またはTMAH( Tetra
Methyl Ammonium Hydroxide)などが用いられる。
め、図3に上面側のスクラブユニット106の底面図、
および下面側のスクラブユニット110の平面図を示
す。なお、上面側のスクラブユニット106の底面図と
下面側のスクラブユニット110の平面図とは、同様で
あるので、スクラブユニット106および110の部分
の符号を併記する形としている。(なお、後に示す図
4、図6、図7、図8、図9、図10、図11、および
図12においても、同様にスクラブユニット106およ
び110の部分の符号を併記する。)
105,109は、ベース部104の下面、およびベー
ス部108の上面それぞれに、島状に4つ設けられてい
る。また、スクラブ部材105、109それぞれの接触
面S1,S2には段差部D1,D2が設けられている。
ここで、スクラブ部材105,109の斜視図を図4に
も示すように、この段差部D1,D2は、平坦部H1,
H2から、これよりも1段高くなった平坦部H3,H4
に至る部分に、平面状の斜面で形成されており、ウエハ
Wの表面に対して傾斜している。
4との高さの差は、当然のことながら、上記所定の押し
込み量よりも小さく設定されている。したがって、ウエ
ハWの上面にスクラブ部材105,109が所定の押し
込み量をもって押し付けられた場合、この接触面S1,
S2全体がウエハWの上面に接触可能となる。
がスクラブユニット106によってスクラブ洗浄される
と同時に、ウエハWの下面がスクラブユニット110に
よってスクラブ洗浄される。すなわち、図3に示す状態
から、まずスクラブユニット106,109が図示しな
い回転駆動機構によってスクラブ部材回転軸OSを中心
に回転され、かつ、ベース部104,108のほぼ中心
に配置されたノズル107,111から洗浄液が吐出さ
れる。次に、図示しない昇降機構によって、スクラブユ
ニット106がウエハWの上面に向かって下降させられ
るとともに、スクラブユニット109がウエハWの下面
に向かって上昇させられる。そして、スクラブ部材10
5の下面(接触面S1)がウエハWの上面に接触して所
定の押し込み量だけ押し付けられるとともに、スクラブ
部材109の上面(接触面S2)がウエハWの下面に接
触して所定の押し込み量だけ押し付けられ、ウエハWの
両面(上面および下面)がスクラブ洗浄される。
転軸OWとはほぼ平行になっており、接触面S1,S2
の平坦部H1〜H4とウエハWの表面とは互いに平行な
関係となっている。そして、段差部D1,D2はウエハ
Wの表面に対して傾斜している。
は、スクラブ部材105,109が回転するときの接触
面S1,S2の通過領域であるスクラブ領域を示してい
るが、このスクラブ領域S10,S20がウエハ回転軸
OWとウエハWの周縁部とを含むように、スクラブ領域
S10,S20の大きさ(半径)と、スクラブ部材回転
軸OSとウエハ回転軸OWとの位置関係と、が定められ
ている。したがって、ウエハWを回転させつつスクラブ
ユニット106,110を回転させることで、接触面S
1,S2は、ウエハWのほぼ全面に接触することとなる
から、ウエハWのほぼ全面をスクラブ洗浄できる。
20は、スクラブ部材105,109が回転したときに
段差部D1,D2が通過する軌跡を示しているが、この
軌跡D10,D20がウエハWの外周円と交差するよう
に、スクラブ部材回転軸OSと軌跡D10,D20との
位置関係、およびスクラブ部材回転軸OSとウエハ回転
軸OWとの位置関係と、が定められている。したがっ
て、ウエハWを回転させつつスクラブユニット106,
110を回転させることで、段差部S1,S2は、軌跡
D10,D20とウエハWの外周円との交差部分K1,
K2において、ウエハWの周縁部の端面Rに接触するこ
とが可能となるから、段差部S1,S2によってウエハ
Wの周縁部の端面Rをスクラブ洗浄することが可能とな
る。
差部D1,D2と、ウエハWの周縁部の端面Rとの関係
を図5に示す。なお、この図5は、図1におけるウエハ
Wの周縁部の最下部付近を、図1において右方側面から
見たときの拡大断面図であり、段差部D1,D2が、ち
ょうどウエハWの周縁部を超えた位置(ウエハWの外
部)に位置している状態の図である。
2がウエハWの外部に位置する状態から、スクラブ部材
105,109が回転させられると、段差部D1,D2
は紙面右方向から順にウエハWの端面Rに接触し押し付
けられていく。この際、段差部D1,D2はウエハWの
表面に対して傾斜した斜面であるので、ウエハWの端面
Rへの接触が円滑に行われる。また、ウエハWの端面に
対して段差部D1,D2が斜め方向に回り込んで接触さ
せられるので、ウエハWの端面Rに対する接触圧力が高
くなって、ウエハWの周縁部の端面に付着していた不要
なゴミやスラリー等の不要物が良好に除去される。
は、図5に示したように、ウエハWを一対の接触面S
1,S2で挟みこんだ状態で、ウエハWの両面をスクラ
ブ洗浄するようになっている。このため、ウエハWの端
面Rの大部分に接触面S1,S2が接触するので、基板
の周縁部の端面のほぼすべての部分の洗浄を良好に行う
ことができる。
D2がウエハWの周縁部の端面Rと接触しつつスクラブ
部材が回転するので、段差部D1,D2はウエハWの内
部から外部へ移動したり、ウエハWの外部から内部へと
移動したりする。このため、図1に示した交差部分K1
においてウエハWの端面Rの不要なゴミやスラリーをウ
エハW外部へ掃き出すことができるとともに、図1に示
した交差部分K2においてウエハWの端面Rに付着した
不要なゴミやスラリーを効率的に掻き取ることができ
る。すなわち、ウエハWの端面Rの不要物を、異なる方
向でスクラブすることができるので、ウエハWの端面R
の不要物がさらに良好に除去される。
が島状に配置されているので、接触面S1,S2以外の
部分には凹部が形成され、この凹部を通って洗浄液が流
通することができる。このため、ウエハWの表面に残留
する不要なゴミやスラリーをその外部へ流出させること
ができる。
の側面にも、図4に示したようなベース部104,10
8からほぼ垂直に立ちあがる側壁部Cが形成されてい
る。この場合、この側壁部CがウエハWの端面Rを掻き
取る作用を有するので、ウエハWの端面Rをさらに良好
に洗浄することができる。なお、この段差部Dは垂直に
立ちあがっている必要はなく、たとえば、斜面や曲面で
あってもよい。
いて説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施す
ることもできる。たとえば、上述した一実施形態におい
ては、スクラブ部材105,109はそれぞれ4つの島
状の独立した部材で構成されているが、スクラブ部材1
05,109がそれぞれ複数の部材で構成されている必
要はない。たとえば、それぞれ1つのスクラブ部材、た
とえば、それぞれ4つの接触面S1,S2を有する1つ
の十字状のスクラブ部材で構成されていてもよい。すな
わち、スクラブ部材の個数や配置がどうであれ、スクラ
ブ部材が複数の接触部分を有するものであればよい。さ
らに、この複数の接触部分の個数や配置についても上述
した実施形態のものに限らない。
4に示したように、スクラブ部材105,109の段差
部D1,D2は、ウエハWの表面に対して傾斜した斜面
とされているが、これに限られるものではない。
すような緩やかな曲面であってもよく、図7に示すよう
なウエハWの表面に対して垂直な垂直面であってもよ
い。図6の場合は、段差部D1,D2によるウエハWの
端面Rのスクラブ洗浄がより円滑に行え、また、図7の
場合は、段差部D1,D2の加工が簡単になる。なお、
図4と同様に、図6および図7にも、この段差部D1,
D2とは別の側壁部Cが形成されている。
も、上述した一実施形態におけるような矩形状のもので
ある必要は無く、スクラブ部材が、図8に示すような山
型状の断面を有するものであってもよく、図9に示すよ
うな半円状の断面を有するものであってもよい。なお、
上述の一実施形態に係る図4の場合においては、ウエハ
Wと接触する接触部分(接触面S1,S2)は平面であ
るとともに、その一部の段差部D1,D2も平面となっ
ている。一方、図8の場合においては、ウエハWと接触
する接触部分は稜線であるとともに、その一部の段差部
D1,D2はウエハWの表面に対して傾斜した稜線とな
っており、また、図9の場合においては、ウエハWと接
触する接触部分は曲面であるとともに、その一部の段差
部D1,D2はウエハWの表面に対して傾斜した曲面と
なっている。
も、この段差部D1,D2とは別の側壁部Cが形成され
ており、この側壁部Cは、図8においては斜面に、図9
においては曲面になっている。このような場合、図4の
ように側壁部Cが垂直な場合に比べ、ウエハの端面の掻
き取りを円滑に行うことができるので、スクラブ部材の
寿命を延ばすことができる。
に示した平坦部H3,H4は特に設ける必要はなく、こ
の場合、スクラブ部材105,109の段差部D1,D
2が形成される位置は、スクラブ部材105,109の
回転中心から最も離れた端部である。たとえば、図4に
対応する変形例として、図10に示すような形態とする
こともできる。
図4、図6、図7、図8、および図9に示したように、
スクラブ部材105,109の平坦部H1,H2は、平
坦部H3,H4よりも低く形成されているが、これらの
平坦部H1〜H4の高低関係はこれに限定されるもので
はない。たとえば、平坦部H1,H2は、平坦部H3,
H4と同じ高さで形成されていてもよい。たとえば、図
4および図7のそれぞれに対応する変形例として、図1
1よび図12に示すような形態とすることもできる。
平坦部H3,H4の両方が所定の押し込み量でウエハW
の表面に押し付けられている状態では、平坦部H1,H
2および平坦部H3,H4がほぼ等しい押し付け圧力で
ウエハWの表面をスクラブ洗浄することができる。一
方、平坦部H1,H2のみが所定の押し込み量でウエハ
Wの表面に押し付けられ、平坦部H3,H4がウエハW
の外部に位置しているときには、スクラブ部材105,
109の平坦部H1,H2は、平坦部H3,H4よりも
低い状態となっている。したがって、この状態におい
て、段差部D1,D2はウエハWの端面Rに押し付けら
れ、ウエハWの端面Rをスクラブ洗浄することができ
る。
図8、図9、図10、図11および図12に示したスク
ラブ部材の形状を任意に組合せて、スクラブ部材を形成
してもよく、スクラブ部材105,109に段差部D
1,D2が形成されるものであれば何でもよい。また、
スクラブ部材105,109の段差部D1,D2が形成
される位置は、ウエハWの端面Rに接触可能な範囲内で
あれば任意である。
エハWの両面をスクラブするスクラブ部材105,10
9の材質として、PVAを用いているが、スポンジ状
(多孔質状)の部材であれば何でもよい。たとえば、ス
クラブ部材105,109は、ポリウレタンからなるス
ポンジ状の部材であってもよい。
エハWの端面を保持するローラピン102,103によ
って、ウエハWを回転させているが、ウエハWの裏面を
吸着して保持しつつ自転する基板保持手段(いわゆるス
ピンチャック)等によって、ウエハWを回転させるよう
にしてもよい。なお、この場合、スピンチャック等の基
板保持手段の回転軸(自転軸)は、ウエハWの回転軸と
一致する。
端面支持ハンド100,101に保持されているウエハ
Wとスクラブユニット106,110との相対位置は固
定されているが、これらの相対位置が変化するようなも
のであってもよく、たとえば、スクラブユニット10
6,110がウエハWに対して相対的に揺動するような
場合であってもよい。この場合であっても、その揺動途
中において一時的に、スクラブ部材105,109の段
差部D1,D2がウエハWの周縁部の端面Rと接触する
ようにすれば、ウエハWの周縁部の端面Rを良好に洗浄
することができる。
エハWの両面をスクラブ洗浄する場合について説明して
いるが、これに限られるものではなく、本発明は、ウエ
ハWの一方面をスクラブ洗浄するものに対しても適用す
ることができる。
MP処理後のウエハWをスクラブ洗浄する場合について
説明しているが、これに限られるものではなく、本発明
は、広く、ウエハWをスクラブ洗浄するものに対しても
適用することができる。ただし、CMP処理後のウエハ
Wの表面には、強固に付着しているスラリー等が多く残
留しているため、特にCMP処理後のウエハWの洗浄に
適用するのが効果的である。
半導体ウエハWを洗浄する場合について説明している
が、本発明は、液晶表示装置用ガラス基板、PDP(プ
ラズマ・ディスプレイ・パネル)基板、あるいは、磁気
ディスク用のガラス基板やセラミック基板などのような
他の各種の基板の洗浄に対して広く適用することができ
る。
の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
係る発明の基板洗浄装置によると、基板表面にダメージ
を与えることなく、基板の周縁部の端面に付着していた
不要物が良好に除去されるという効果を奏する。また、
基板の周縁部の端面の不要物を、異なる方向でスクラブ
することができるので、基板の周縁部の端面の不要物が
さらに良好に除去されるという効果をも奏する。
と、さらに、基板の周縁部の端面に加えて、基板の中央
部をも良好に洗浄することができるという効果を奏す
る。
と、段差部による基板の周縁部の端面のスクラブ洗浄を
円滑に行うことができ、また、スクラブ部材の寿命を延
ばすことができるという効果を奏する。
と、基板の周縁部の端面のほぼすべての部分の洗浄を良
好に行うことができるという効果を奏する。
部の構成を示す平面図である。
部の構成を示す側面図である。
ラブユニットの構成を示す平面図である。
図である。
を示す拡大断面図である。
視図である。
視図である。
視図である。
視図である。
斜視図である。
斜視図である。
斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 基板が所定の回転軸を中心として回転す
るように基板を保持する基板保持手段と、 この基板保持手段に保持された基板に接触する複数の接
触部分を有し、上記基板の回転軸とほぼ平行な回転軸を
中心に回転されるスポンジ状のスクラブ部材と、を備
え、 上記複数の接触部分のうちの少なくとも1つの接触部分
には、上記基板の周縁部の端面に接触可能な段差部が形
成されていることを特徴とする基板洗浄装置。 - 【請求項2】 上記段差部は、上記基板保持手段に保持
された基板の表面に対して傾斜していることを特徴とす
る請求項1に記載の基板洗浄装置。 - 【請求項3】 上記スクラブ部材は、基板の両面を洗浄
するために基板の両面それぞれに対向して一対設けられ
ていることを特徴とする請求項1または2に記載の基板
洗浄装置。
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