JP2002280344A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に形成された回路を損傷せずに、また基
板の表面と裏面とに対して同時にスクラブ洗浄等の処理
をすることのできる基板処理装置を提供する。 【解決手段】 表面Ｗａと裏面Ｗｂを有する円板状の基
板Ｗを支持して回転させる回転支持体７と、第１の回転
軸線ＡＸ１回りを回転しながら表面Ｗａに摺接する第１
のロール１と、第２の回転軸線ＡＸ２回りを回転しなが
ら裏面Ｗｂに摺接する第２のロール２であって、第２の
回転軸線ＡＸ２が第１の回転軸線ＡＸ１にほぼ平行で、
且つ、基板Ｗを挟むように第１のロール１に対向して設
けられた、第２のロール２を備え、第１のロール１と第
２のロール２のうち少なくとも一方は、前記摺接する部
分のロールの回転軸線ＡＸ１、ＡＸ２方向の長さが基板
Ｗの外周部のみをカバーするように構成された基板処理
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス形
成に用いられる基板の処理装置に関し、特に基板表面に
形成された回路を損傷することなく基板の洗浄またはエ
ッチングを行なうことのできる処理装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から半導体基板を洗浄する洗浄装置
として、図３に示すようなスクラブ洗浄装置があった。
この装置は、被洗浄物である半導体基板Ｗを保持して、
回転させるスピンチャック４０と、基板Ｗの面に平行な
軸の回りに回転するロールスポンジ４１と、基板Ｗの被
洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液ノズル４２を有してい
る。ロールスポンジ４１は、支持駆動部４３によって回
転し、基板Ｗの表面を擦りながら洗浄する。スピンチャ
ック４０は、基板Ｗの外周を支持しながら回転し、その
回転力が基板Ｗの外側面に伝達されて基板Ｗが回転する
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の方
法によれば、ロールスポンジは基板の表面と裏面の全面
をスクラブ洗浄する。一方、基板表面の回路形成面に低
誘電率膜などの材質が柔らかいものなどが採用され始め
たり、回路の微細化が進み回路が非常に小さくなったた
めに、スクラブ洗浄により回路形成面が破壊される可能
性があった。一方、基板の裏面は、半導体製造工程にお
いて、真空チャックあるいは静電チャックなどが行われ
ており、パーティクルが固着してしまうが、このような
固着したパーティクルはスクラブ洗浄で除去するのが望
ましい。

【０００４】そこで本発明は、基板に形成された回路を
損傷せずに、また基板の表面と裏面とに対して同時にス
クラブ洗浄等の処理をすることのできる基板処理装置を
提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による基板処理装置は、例えば
図１に示すように、表面Ｗａと裏面Ｗｂを有する円板状
の基板Ｗを支持して回転させる回転支持体７と；第１の
回転軸線ＡＸ１回りを回転しながら表面Ｗａに摺接する
第１のロール１と；第２の回転軸線ＡＸ２回りを回転し
ながら裏面Ｗｂに摺接する第２のロール２であって、第
２の回転軸線ＡＸ２が第１の回転軸線ＡＸ１にほぼ平行
で、且つ、基板Ｗを挟むように第１のロール１に対向し
て設けられた、第２のロール２を備え；第１のロール１
と第２のロール２のうち少なくとも一方は、前記摺接す
る部分のロールの回転軸線ＡＸ１、ＡＸ２方向の長さが
基板Ｗの外周部のみをカバーするように構成されてい
る。

【０００６】ここで基板処理とは、例えば基板の洗浄で
あるが、その他基板のエッチングであってもよい。

【０００７】このように構成すると、回転支持体を備え
るので、基板を支持して回転させることができ、表面に
摺接する第１のロールと、裏面に摺接する第２のロール
を備えるので、基板の表面と裏面とを処理することがで
き、第１のロールと第２のロールのうち少なくとも一方
は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方向の長さが
基板の外周部のみをカバーするように構成されているの
で、基板の少なくとも一方の面については外周部以外に
は摺接せずに処理することができる。

【０００８】また請求項２に記載のように、請求項１に
記載の基板処理装置では、第１のロール１と第２のロー
ル２のうち他方は、前記摺接する部分のロールの回転軸
線方向の長さが基板Ｗの直径Ｄをカバーするように構成
されている。このように構成すると、基板の他方の面の
全体を処理することができる。

【０００９】また請求項３に記載のように、又例えば図
１に示すように、請求項１または請求項２に記載の基板
処理装置では、前記一方のロール１は回転軸線方向に並
んだ１対のサブロール１ａ、１ｂを含み、該１対のサブ
ロールのそれぞれが基板Ｗの直径Ｄの両端で基板Ｗの外
周部に摺接するように構成されている。

【００１０】さらに請求項４に記載のように、第１のロ
ール１と第２のロール２は、ロールスポンジとするとよ
い。

【００１１】また請求項５に記載のように、請求項１乃
至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置では、
回転支持体７は基板Ｗの側面に接触するスポンジ部材１
８を備えるようにしてもよい。

【００１２】このように構成すると、回転支持体は基板
の側面に接触するスポンジ部材を備えるので、基板の表
面、裏面の処理に際して側面をも処理することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。

【００１４】図１（ａ）（ｂ）は、それぞれ、本発明に
よる実施の形態であるスクラブ洗浄装置の正面図及び斜
視図である。

【００１５】本スクラブ洗浄装置は、表面Ｗａと裏面Ｗ
ｂを有する円板状の基板としてのウエハＷの周縁部を支
持し回転させる回転支持体であるスピンチャック７を備
えている。ウエハＷは、このスピンチャック７で支持さ
れて、その回転に伴い回転する。

【００１６】スピンチャック７は、鉛直方向の回転軸線
回りに回転する複数本（本実施の形態では６本）のスピ
ンドル７ａ〜７ｆを備えている。スピンドル７ａ〜７ｆ
は、ウエハＷの外周に沿うように、ある円周上に配置さ
れている。またスピンドル７ａ〜７ｆは、ウエハＷの周
囲に略等間隔に設けられている。

【００１７】スピンドル７ａ〜７ｆの上端部には、ウエ
ハＷの外周部を保持する駒１５（図２参照）が備えられ
ている。スピンドル７ａ〜７ｆと駒１５とには段差があ
り、スピンドル７ａ〜７ｆの上端部に形成された段にウ
エハＷが載置されるように構成されており、駒１５の回
転力がウエハＷの外周面に伝達されてウエハＷが回転す
るようになっている。駒１５の構成は後でさらに詳細に
説明する。

【００１８】スピンチャック７により支持され回転する
ウエハＷの鉛直方向上方には、第１の回転軸線ＡＸ１回
りを回転する第１のロール１が備えられている。第１の
回転軸線ＡＸ１は、ウエハＷの表面Ｗａに平行である。
ロール１はウエハＷの上方に延伸する回転軸１ｓと、回
転軸１ｓの両端部に取り付けられたサブロール１ａ、１
ｂとを有する。サブロール１ａ、１ｂは、それぞれ回転
軸線ＡＸ１方向の長さがＬ１、Ｌ２であり、洗浄しよう
とするウエハＷの直径Ｄの両端部に接し、ウエハＷの中
央部には接しないように構成されている。本実施の形態
では、Ｌ１＝Ｌ２＝約２０ｍｍである。そしてサブロー
ル１ａ、１ｂの、回転軸線ＡＸ１方向の中央が、ウエハ
Ｗの外周とほぼ一致するように、サブロール１ａ、１ｂ
は、回転軸１ｓに取り付けられている。

【００１９】サブロール１ａは、回転軸１ｓに取り付け
られた円板状のスポンジストッパー１ｃ、１ｄによりス
ポンジを挟持して構成されている。スポンジストッパー
１ｃ、１ｄの直径は、取り付け状態でスポンジの外径よ
りも小さいように構成されている。サブロール１ｂも同
様である。また回転軸１ｓには、サブロール１ａ、１ｂ
のスポンジ部にリンス液を供給する、内部リンス排出口
１０が明けられ、後述の内部リンス供給口８に通じる内
部連通穴（不図示）が加工されている。内部リンス排出
口１０から供給されるリンス液は、多孔質のスポンジを
浸透して、ウエハＷに到るように構成されている。

【００２０】回転軸１ｓの一方の端部、サブロール１ｂ
よりも外側には、軸支持体３が備えられ、回転軸１ｓを
回転可能に支持している。軸支持体３には、内部リンス
供給口８が設けられ、ここにリンス供給管（不図示）が
接続されている。

【００２１】回転軸１ｓの他方の端部、サブロール１ａ
よりも外側には、回転軸１ｓを回転するためのモータ５
が連結されている。モータ５は、不図示のブラケットに
より、軸支持体３と一体に連結されている。また、モー
タ５と軸支持体３は、不図示の上下駆動装置により、鉛
直方向（図中矢印Ａの方向）に上下移動可能に構成され
ている。

【００２２】このように構成されたロール１では、サブ
ロール１ａ、１ｂは、モータ５により回転軸線ＡＸ１回
りを回転しながら、ウエハＷの表面Ｗａに摺接する。こ
のとき、サブロール１ａ、１ｂがウエハＷに丁度摺接す
るように、モータ５と軸支持体３が矢印Ａ方向に上下移
動する。スピンチャック７は６本のスピンドル７ａ〜７
ｆを備えているので、ウエハＷは完全な円形状ではな
く、例えば切り欠き部であるオリエンテーションフラッ
トが形成されていても、問題無く回転支持することがで
きる。

【００２３】一方、スピンチャック７により支持され回
転するウエハＷの鉛直方向下方には、第１の回転軸線Ａ
Ｘ１と平行な第２の回転軸線ＡＸ２回りを回転する第２
のロール２が備えられている。第２のロールは第１のロ
ールと協働してウエハＷを挟むように、第１のロールに
対向して設けられている。ロール２はウエハＷの下方に
延伸する回転軸２ｓと、回転軸２ｓのほぼ全長に渡って
取り付けられたロール本体２ａを有する。ロール本体２
ａは、洗浄しようとするウエハＷの直径Ｄをカバーする
ような長さＬ３に形成されている。即ち、Ｌ３≧Ｄなる
関係がある。したがって、ロール本体２ａは、ウエハＷ
の裏面Ｗｂの全体に接するように構成されている。

【００２４】また回転軸２ｓには、スポンジで形成され
たロール本体２ａにリンス液を供給する、内部リンス排
出口１１が明けられ、後述の内部リンス供給口９に通じ
る内部連通穴（不図示）が加工されている。内部リンス
排出口１１から供給されるリンス液は、多孔質のスポン
ジを浸透して、ウエハＷに到るように構成されている点
は、ロール１と同様である。

【００２５】回転軸２ｓの一方の端部、第１のロールの
軸支持体３と同じ側には、軸支持体４が備えられ、回転
軸２ｓを回転可能に支持している。軸支持体４は、軸支
持体３と同様に、不図示の上下駆動装置により、鉛直方
向（図中矢印Ｂの方向）に上下移動可能に構成されてい
る。また軸支持体４には、内部リンス供給口９が設けら
れ、ここにリンス供給管（不図示）が接続されている。

【００２６】回転軸２ｓの他方の端部、第１のロール用
のモータ５と同じ側には、回転軸２ｓを回転するための
モータ６が連結されている。モータ６は、不図示のブラ
ケットにより、軸支持体４と一体に連結されている。

【００２７】このように構成されたロール２では、ロー
ル本体２ａは、モータ６により回転軸線ＡＸ２回りを回
転しながら、ウエハＷの裏面Ｗｂに摺接する。このと
き、ロール本体２ａがウエハＷに丁度摺接するように、
モータ６と軸支持体４が矢印Ｂ方向に上下移動する点
は、第１のロールと同様である。

【００２８】スピンチャック７のウエハＷ支持面よりも
鉛直方向上方には、ウエハＷの表面Ｗａに口を向けて洗
浄液ノズル１３が設けられており、鉛直方向下方には、
ウエハＷの裏面Ｗｂに口を向けて洗浄液ノズル１４が設
けられている。洗浄液ノズル１３、１４は、それぞれウ
エハＷの表面Ｗａと裏面Ｗｂに洗浄液である超純水を供
給する。したがって、洗浄液はノズル１３、１４及びリ
ンス排出口１０、１１からウエハＷに供給される。

【００２９】図２の側面図を参照して、本実施の形態の
駒１５を詳細に説明する。ここでは、スピンドル７ａに
ついて説明するが、他のスピンドル７ｂ〜７ｆも同じ構
造に形成されている。スピンドル７ａの上端部はウエハ
Ｗを載置できるように平面に形成されている。その平面
上には、スピンドル７ａの回転軸線を共通にする駒軸１
７（駒は各スピンドルに共通の構造であるので１８ａと
はせずに単に１８と図示してある。１５、１６、１７に
ついても同様）が突出して形成されている。駒軸１７は
洗浄するウエハＷの厚さより長く形成されている。さら
に駒軸１７の上端には円板状のスポンジストッパー１６
が設けられている。スピンドル７ａの先端の前記平面と
スポンジストッパー１６との間には円筒状の側面スポン
ジ１８が挟持されて設けられている。スポンジストッパ
ー１６、駒軸１７、側面スポンジ１８を含んで、駒１５
が構成されている。

【００３０】このような構造を有するスピンドル７ａ〜
７ｆの上端の平面にウエハＷが載置される。次に、スピ
ンドル７ａ〜７ｆが、僅かに内側に（ウエハＷ側に）寄
ることにより、図２に示すように、ウエハＷは側面スポ
ンジ１８に食い込む。このような状態でスピンドル７ａ
〜７ｆ（及び駒１５）が回転すると、それに伴いウエハ
Ｗが回転する。

【００３１】本実施の形態の洗浄装置では、ウエハＷ
は、回路の形成された表面Ｗａを鉛直方向上方に向け
て、スピンチャック７に載置される。第１のロール１の
サブロール１ａ、１ｂは、ウエハＷと摺接する部分の回
転軸線ＡＸ１方向の長さがウエハＷの中央部分はカバー
せずウエハＷの外周部をカバーするように構成されてい
るので、ロールは回路部分をスクラブすることなく、回
路の形成されていないウエハＷの表面Ｗａの周辺部及び
裏面Ｗｂの洗浄を行なうことができ、また側面スポンジ
１８により、ウエハＷの側面が洗浄される。

【００３２】なお、本実施の形態では、第１のロール１
を一対のサブロールを備える構造とし、第２のロールを
ウエハＷの全長をカバーする構造としたが、逆に第１の
ロールを全長カバー型とし、第２のロールをサブロール
型としてもよい。ただしこのときは、第２のロールに回
路の形成されたウエハ面を洗浄させるのがよい。

【００３３】以上説明した構造を有する洗浄装置でウエ
ハを洗浄する方法を説明する。本発明は、例えばＣＶＤ
後に裏面、側面、表面の周縁部をエッチングしたウエハ
のエッチング部の洗浄の際に特に有用である。またウエ
ハには低誘電率膜などの材質の柔らかいものを膜付けす
ることがあるが、そのようなウエハの裏面の洗浄などに
も有用である。

【００３４】先ず予備洗浄工程で、図示しない洗浄装置
によりウエハＷを水平に保持して、ノズルからウエハ表
面に超純水等の洗浄液を吹き付け、半導体ウエハＷの表
面のパーティクルを洗い流すのが望ましい。このとき、
ウエハＷを回転してもよいし、また超純水をウエハ面に
吹き付ける方法としては、ノズルから高圧の超純水を噴
射させてもよいし、キャビテーションを有する超純水を
噴射させてもよいし、超音波の振動エネルギーを与えた
超純水を吹き付けてもよく、またはこれらを組み合わせ
てもよい。

【００３５】次の洗浄工程で、以上説明した本発明の実
施の形態である洗浄装置を用いる。すなわち、ウエハＷ
を本洗浄装置に搬送し、スピンチャック７の上に載置す
る。次に、ウエハＷの側面を、側面スポンジ１８に食い
込ませる。

【００３６】次にスピンドル７ａ〜７ｆの回転を開始す
る。即ち、ウエハＷの回転を開始する。続けて、表裏面
ロールスポンジ（ロールブラシ）を回転させ、回転する
ロールスポンジを、上下方向の移動によりウエハＷに接
触させる。

【００３７】上記構成のスクラブ洗浄装置において、ス
ピンドル７ａ〜７ｆは駒１５をウエハＷの周縁部に押し
つけ、回転させることにより、ウエハＷを回転させる
が、図中、６個の駒１５のうち２個が回転力をウエハＷ
に与え、他の駒はウエハＷの回転を受けるベアリングの
働きをするようにしてもよい。但し回転力を与える駒の
数は適宜選べばよく、全ての駒１５に回転力を与えるよ
うにしてもよい。

【００３８】図１（ｂ）の斜視図に示すように、スピン
ドル７ａは上方から見て時計方向（図中矢印Ｒ１方向）
に回転しているので、ウエハＷは反時計方向（図中矢印
Ｒ２方向）に回転する。またウエハの表面Ｗａを洗浄す
る第１のロール１は、軸支持体３とは反対の方向から見
たとき時計方向（図中矢印Ｒ３方向）に回転し、裏面Ｗ
ｂを洗浄する第２のロール２は、反時計方向（図中矢印
Ｒ４方向）に回転している。

【００３９】本装置では、表面のサブロール１ａ、１ｂ
のロールスポンジの幅を調節することにより、又一対の
サブロール１ａ、１ｂ回転軸１ｓ上への取り付け位置を
調節することにより、ウエハ表面Ｗａの周辺部の洗浄幅
を制御できる。

【００４０】ウエハＷを回転させながら、ロールスポン
ジ（ブラシ）内部から洗浄液（純水や薬液）を少量供給
し、スポンジに洗浄液を含ませてウエハＷを洗浄する。
また、ノズル１３、１４から洗浄液をウエハＷに供給し
て洗浄してもよい。このとき、回路形成面にノズル１３
から純水を供給すると、回路を保護することができる。

【００４１】洗浄が終了したら、ロール１、２を退避さ
せる。その後、ウエハＷの回転を停止し、不図示のロボ
ットハンドによって、洗浄装置の外部に搬送する。

【００４２】本実施の形態の洗浄装置では、第１のロー
ル１と第２のロール２とを、ウエハＷの表面と裏面とに
対向して設けたので、ウエハＷを両面から押すことにな
り、ロールの押しつけによるウエハＷの変形を抑えるこ
とができる。

【００４３】ロールスポンジの材料としては、例えばＰ
ＶＡ（ポリビニルアルコール）が適している。ＰＶＡを
原料としてこれにアルデヒド類を縮合して製造するＰＶ
Ａｔ（ポリビニルアセタール）、中でもＰＶＦ（ポリビ
ニルホルマール）を用いるのが好ましい。この材料は、
親水性に優れ、微細な連続気孔により、吸水性と保水性
を有し、被洗浄物を傷つけず、また凹凸面にも追従して
吸水むらがない。その他、ＰＰＳ、ＰＴＦＥなど耐薬品
性があり、また金属溶出のない材料を不職布状にしたも
のが、強固な汚れ、例えば熱がかかって固着したもの等
には有用である。

【００４４】サブロール１ａ、１ｂの幅は、約２０ｍｍ
としたが、処理するウエハＷのサイズ、回路形成面の大
きさ（又は回路の形成されていない周辺部の幅）により
適宜定めればよい。但し、典型的には、２０ｍｍ以下と
するのが好ましい。

【００４５】以上の実施の形態では、第１のロールは一
対のサブロール１ａ、１ｂを備えるものとして説明した
が、これに限らず、サブロール１ａを１個だけを備える
ものとしてもよい。この場合でも、ウエハの表面Ｗａの
回路には摺接せずに、周辺部を洗浄することができる。
また第２のロールでは、Ｌ３≧Ｄとしたが、これに限ら
ずＬ３はウエハの直径Ｄよりは小さく、その半径よりは
大きく構成してもよい。特にサブロール１ａが１個だけ
のときは、そのサブロール１ａに対向させて、第２のロ
ールはウエハの半径をカバーするようにするとよい。

【００４６】以上の実施の形態では、洗浄装置として説
明したが、洗浄液の代わりにエッチング液を用いて、基
板処理装置としてのスクラブエッチング装置として構成
することもできる。このときも、前述のように、ノズル
１３から純水を基板表面に供給して、回路面をエッチン
グ液から保護しながらエッチングするため、基板の表面
に形成された回路を傷つけることなく、基板の周辺部、
側面部、裏面をエッチングして、不要な銅等の付着物を
除去することができる。この装置で公知のエッチング液
をリンスすることにより、エッチング薬液の使用量を、
従来の同種の装置と比較して半分以下にすることができ
た。また側面スポンジあるいは表面スポンジの幅によっ
て、基板表面の周辺部のエッチング幅を調節することが
できた。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、回転支
持体を備えるので、基板を支持して回転させることがで
き、表面に摺接する第１のロールと、裏面に摺接する第
２のロールを備えるので、基板の表面と裏面とを処理す
ることができ、第１のロールと第２のロールのうち少な
くとも一方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方
向の長さが基板の外周部のみをカバーするように構成さ
れているので、基板の少なくとも一方の面については外
摺部以外に摺接せずに処理することができる基板処理装
置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である基板洗浄装置の正面
図と斜視図である。

【図２】図１の洗浄装置で用いるスピンチャックのスピ
ンドルの先端部と駒を説明する部分側面図である。

【図３】従来のスクラブ洗浄装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 第１のロール ２ 第２のロール ３、４ 軸支持体 ５、６ モータ ７ スピンチャック １５ 駒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B116 AA03 AB33 BA08 BA12 BB21 BB83 CC01 3B201 AA03 AB33 BA08 BA12 BB21 BB83 BB92 BB93 CC01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面と裏面を有する円板状の基板を支持
   して回転させる回転支持体と；第１の回転軸線回りを回
   転しながら前記表面に摺接する第１のロールと；第２の
   回転軸線回りを回転しながら前記裏面に摺接する第２の
   ロールであって、前記第２の回転軸線が前記第１の回転
   軸線にほぼ平行で、且つ、前記基板を挟むように前記第
   １のロールに対向して設けられた、第２のロールを備
   え；前記第１のロールと第２のロールのうち少なくとも
   一方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方向の長
   さが前記基板の外周部のみをカバーするように構成され
   た；基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記第１のロールと第２のロールのうち
   他方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方向の長
   さが前記基板の直径をカバーするように構成された；請
   求項１に記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記一方のロールは回転軸線方向に並ん
   だ１対のサブロールを含み、該１対のサブロールのそれ
   ぞれが前記基板の直径の両端で前記基板の外周部に摺接
   するように構成された、請求項１または請求項２に記載
   の基板処理装置。
4. 【請求項４】 前記第１のロールと第２のロールは、ロ
   ールスポンジである、請求項１乃至請求項３のいずれか
   １項に記載の基板処理装置。
5. 【請求項５】 前記回転支持体は前記基板の側面に接触
   するスポンジ部材を備える、請求項１乃至請求項４のい
   ずれか１項に記載の基板処理装置。