JP2003297793A - 基板処理装置及び洗浄処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピンナ方式の小型・簡易化を実現し、処理
効率を向上させ、被処理基板から周囲への液滴の飛散を
抑制すること。 【解決手段】 処理容器として上面の開口した洗浄カッ
プ９２が設置され、洗浄カップ９２内には、ブラシ機構
１０２とノズル機構１０４が併設されている。洗浄カッ
プ９２の上には、カップ中心部と対向する位置に回転可
能な負圧吸着式のチャックプレート１１４が逆さの向き
で、つまり吸着保持面１１４ａを下に向けて配置されて
いる。かかる構成において、洗浄カップ９２の内側でチ
ャックプレート１１４がウエハＷのおもて面を被洗浄面
として下に向けて保持し、スピンチャック駆動部１１８
によりウエハＷをスピン回転させながら、カップ９２内
に設置されているブラシ機構１０２およびノズル機構１
０４を作動させて、ウエハＷの下面（被洗浄面）にスク
ラビング処理や液処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理容器内で被処
理基板をスピン回転させて所定の処理を行うスピンナ型
の処理装置に係わり、特に処理液を用いた液処理を行う
スピンナ型の液処理装置および洗浄処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンナ型の液処理装置は、たとえば、
半導体デバイス製造のフォトリソグラフィー工程におい
て半導体ウエハ（被処理基板）をスピン回転させて行う
洗浄、レジスト塗布、現像等の工程に用いられている。

【０００３】従来のこの種の液処理装置では、被処理基
板を上向きの姿勢つまりその被処理面が上を向く姿勢で
スピンチャック上に保持し、スピンチャックと一体に基
板をスピン回転させながら上方のノズルより処理液を下
向きに吐出させて基板の被処理面に供給するようにして
いる。しかし、そのような処理液供給ノズルがスピンチ
ャックの上方に固定配置されていると、ノズル内に残っ
ている処理液が液だれして基板の上に落ちる（ボタ落ち
する）ことがある。そこで、ノズルを水平方向に移動可
能なスキャンアームに取り付けて、スピンチャックの上
方に設定した処理液吐出位置と周辺部に設定した待機部
との間で行き来させるように構成し、基板に対する処理
液の供給を終えたノズルを待機部に戻すようにしてい
る。また、スピンナ型のスクラブ洗浄装置では、洗浄液
供給ノズルと同様に、スクラビング用のブラシもスキャ
ンアームに取り付けて、周辺部の待機部とスピンチャッ
ク上の基板の被処理面との間で行き来させるようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のスピンナ型液処
理装置では、上記のように液だれやボタ落ちの問題を回
避するためにノズルをスキャンアームに取り付けて液処
理部と待機部との間で行き来させるようにしているが、
スキャンアームに煩雑な機構を必要とし、待機部に相当
のスペースを必要としていた。特に、スピンナ型のスク
ラブ洗浄装置では、ノズルとブラシの各々にスキャンア
ームと待機部を充てるため、問題は一層顕著であった。
また、液処理中にスピン回転する基板の被処理面から発
生するミストが上方に舞い（巻き）上がり、それから降
りてきて基板の表面つまり被処理面に付着または再付着
し、コンタミネーションやパーティクルの原因になると
いう問題もあった。

【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、スピンナ方式の小型・簡易化を実現
し、処理効率を向上させる基板処理装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】本発明の別の目的は、スピンナ方式におい
て被処理基板から周囲への液滴の飛散やミストの発生な
いし拡散を効果的に抑制するようにした基板処理装置お
よび洗浄処理方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の基板処理装置は、処理容器と、前記処理
容器内で被処理基板をその被処理面が下を向く姿勢で保
持してスピン回転させる回転手段と、下向きの前記基板
の被処理面に所定の処理を施すために前記処理容器内に
設けられた処理手段とを有する。

【０００８】本発明の基板処理装置では、被処理基板の
下面（被処理面）に対して処理容器内に定置された処理
手段が処理を施す。したがって、処理手段を処理容器の
内と外とで行き来させるための搬送手段は不要であり、
処理手段で液だれがあっても被処理基板に影響を及ぼす
ことはない。

【０００９】本発明の基板処理装置における液処理用の
基本形態として、処理手段が、基板の被処理面に対して
処理液を供給するための１個または複数個のノズルを有
してよい。基板の被処理面に隈なく処理液を供給するた
めに、好ましくは、複数個のノズルを基板の径方向に沿
って配置し、同時噴射させる構成が好ましい。基板から
周囲への液滴の飛散やミストの発生を抑制するために、
好ましくは、基板の中心部から周縁部に向かう方向に沿
ってノズルの処理液噴射量が次第に小さくなるように構
成してよい。別の好ましい形態として、少なくとも１個
のノズルが、基板の周縁部に対して径方向の外側で斜め
下方の位置から処理液を当てるのも効果的である。

【００１０】また、基板の被処理面全体に処理液を均一
に供給するために、好ましくは、基板の中心部から周縁
部に向かう方向に沿ってノズルの処理液噴射量が次第に
大きくなるように構成してよい。

【００１１】本発明の基板処理装置では、ノズルを定置
型としてもよいが、基板の径方向にスキャンさせる構成
も可能である。また、基板の下面（被処理面）をこすっ
て洗浄するための１個または複数個のブラシを設ける構
成も可能であり、ブラシを径方向にスキャンさせる構成
も可能である。

【００１２】また、上記の目的を達成するために、本発
明の洗浄処理方法は、被処理基板をその被処理面が下を
向く姿勢で保持してスピン回転させる第１の工程と、ス
ピン回転中の前記基板の被処理面に対して下から洗浄液
を噴き付ける第２の工程とを有する。

【００１３】本発明の洗浄処理方法では、被処理基板の
下面（被処理面）に対して下から洗浄液を噴き付けるの
で、被処理面に供給された液は重力の作用で基板から落
下または離脱しやすく、遠心力で周辺へ飛散する割合は
低く、ミストの発生が抑えられる。液滴の飛散やミスト
の発生をより効果的に抑制するために、好ましくは、第
２の工程において、基板の被処理面に対する洗浄液の単
位時間当たりの供給量を径方向の外側へ向うほど少なく
してよい。あるいは、基板の被処理面の周縁部に対して
径方向の外側で斜め下方の位置から洗浄液を噴き付ける
のも好適である。また、基板の被処理面全体に処理液を
均一に供給するために、好ましくは、第２の工程におい
て、基板の被処理面に対する洗浄液の単位時間当たりの
供給量を径方向の外側へ向うほど多くしてよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
好適な実施形態を説明する。

【００１５】図１〜図３に本発明の一実施形態における
洗浄処理システムの構成を概略的に示す。図１〜図３は
それぞれシステムの略平面図、略正面図および略縦断面
図である。

【００１６】図１および図２に示すように、この洗浄処
理システム１０は、被処理基板としての半導体ウエハ
（以下、「ウエハ」と称する。）Ｗをシステムに搬入し
たりシステムから搬出するための搬入出部１２と、ウエ
ハＷに洗浄処理を施す洗浄処理部１４とを有しており、
搬入から洗浄、乾燥および搬出までの一連の工程をイン
ラインで行うように構成されている。

【００１７】搬入出部１２は、複数枚たとえば２５枚の
ウエハＷを多段に収容するカセットＣを所定数たとえば
３個まで横（Ｙ方向）一列に載置可能なカセットステー
ジ１６を設けたイン・アウトポート１８と、ステージ１
６上のカセットＣと洗浄処理部１４との間でウエハＷの
搬送を行うウエハ搬送機構２０を設けたウエハ搬送部２
２とを有している。

【００１８】イン・アウトポート１８とウエハ搬送部２
２との境界には垂直の隔壁２４が設けられ、この隔壁２
４のステージ１６上の各カセットＣと対向する位置に窓
部２６が形成され、各窓部２６にシャッタ２８が取り付
けられている。シャッタ２８が開いた状態で、ウエハ搬
送機構２０がステージ１６上の各カセットＣにアクセス
してウエハＷの出し入れを行うようになっている。

【００１９】ウエハ搬送部２２において、ウエハ搬送機
構２０は、ウエハＷを保持できる手段たとえば搬送アー
ム２０ａを有し、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ（回転方向）の４軸で
移動ないし動作可能であり、イン・アウトポート１８側
のカセットＣだけでなく、洗浄処理部１４側の後述する
ウエハ受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２（図３）にもア
クセス可能となっている。

【００２０】洗浄処理部１４は、図１に示すように、中
心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０を
配置し、この主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０の周りに
スクラブ洗浄ユニット群３２、受け渡し／反転ユニット
群３４、加熱／冷却ユニット群３６および制御／ユーテ
ィリティ・ユニット群３８を配置している。

【００２１】スクラブ洗浄ユニット群３２は、図１およ
び図２に示すように、システム正面側に複数台たとえば
上下２段で各段に２台ずつ配設された枚葉式のスクラブ
洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０
Ｄを含んでいる。この実施形態では、上段のスクラブ洗
浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０ＤがウエハＷのおも
て面（デバイス作成面）に対するスクラビング洗浄処理
に用いられ、下段のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４
０Ａ，４０ＢがウエハＷの裏面に対するスクラビング洗
浄処理に用いられる。これらのスクラブ洗浄ユニット
（ＳＣＲ）４０Ａ〜４０Ｄの構成と作用は後に詳述す
る。

【００２２】受け渡し／反転ユニット群３４は、図１お
よび図３に示すように、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３
０と搬入出部１２側のウエハ搬送部２２との間で多段に
重ねて配置された１台または複数台（図示の例は２台）
の受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２と１台または複数台
（図示の例は２台）の反転ユニット（ＲＶＳ）４４とを
含んでいる。各受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２は、主
ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０と搬入出部１２側のウエ
ハ搬送機構２０との間でウエハＷの受け渡しが行われる
際にバッファとして該ウエハＷを一時的に載置する載置
台を備えている。各反転ユニット（ＲＶＳ）４４は、ウ
エハＷをおもて面の位置と裏面の位置が互いに入れ替わ
るように１８０゜反転させるウエハ反転機構を備えてい
る。

【００２３】加熱／冷却ユニット群３６は、図１および
図３に示すように、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０に
対して受け渡し／反転ユニット群３４の反対側に多段に
重ねて配置された１台または複数台（図示の例は３台）
の加熱ユニット（ＨＰ）４６と１台または複数台（図示
の例は１台）の冷却ユニット（ＣＯＬ）４８とを含んで
いる。各加熱ユニット（ＨＰ）４６および各冷却ユニッ
ト（ＣＯＬ）４８は、被処理ウエハＷを載せて所定の温
度で加熱または冷却するための熱板を備えている。

【００２４】制御／ユーティリティ・ユニット群３８
は、図１に示すように、システムの後背部に横（Ｘ方
向）一列に配置された機械制御ユニット（ＭＢ）５２、
電装ユニット（ＥＢ）５４および薬液貯蔵ユニット（Ｃ
ＴＢ）５６を含んでいる。機械制御ユニット（ＭＢ）５
２および電装ユニット（ＥＢ）５４は、システム全体の
動作を制御するための各種制御基板、計器類、コントロ
ールパネル等を備えている。薬液貯蔵ユニット（ＣＴ
Ｂ）５６は、各スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０で
使用に供される洗浄液を貯留する容器やポンプ等の流体
機器を備えている。なお、制御／ユーティリティ・ユニ
ット群３８を他の場所に設置することで、後背部側から
もシステム内のメンテナンスを行えるようになってい
る。

【００２５】主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０は、図３
に示すように、垂直方向（Ｚ方向）に延在し、上端およ
び下端で接続された相対向する一対の垂直壁部５８Ｌ，
５８Ｒを有する筒状支持体６０の内側にウエハ搬送体６
２をＺ方向に移動（昇降）可能に取り付けている。筒状
支持体６０は、その下に配置されたモータ６４の回転駆
動力により垂直中心軸を回転中心として回転するように
なっており、ウエハ搬送体６２も筒状支持体６０と一緒
に回転するようになっている。

【００２６】ウエハ搬送体６２は、搬送基台６６と、こ
の搬送基台６６上で前後に移動（進退）可能に構成され
た３本の搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃとを有して
いる。これらの搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃは、
搬送基台６６に内蔵されたアーム駆動機構（図示せず）
よりそれぞれ独立して進退移動可能となっており、両垂
直壁部５８Ｌ，５８Ｒの間に形成された側面開口７０を
通り抜けできるようになっている。搬送基台６６は、下
部プーリ７４および上部プーリ７６間に架け渡された昇
降駆動用の無端ベルト７８に接続されており、筒状支持
体６０の底部で駆動側の下部プーリ７４に連結されてい
るモータ８０の駆動力により昇降移動するようになって
いる。こうして、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０は、
その周囲に設置されている全てのユニットにアクセス可
能であり、搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃを選択的
に前後に伸縮または進退移動させて、ウエハＷの搬入ま
たは搬出を行えるようになっている。

【００２７】洗浄処理部１４の天井または屋上には、洗
浄処理部１４内の各部に清浄な空気をダウンフローで供
給するフィルタ・ファン・ユニット（ＦＦＵ）８２が設
けられている。

【００２８】図４および図５に上段スクラブ洗浄ユニッ
ト（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄの構成を模式的に示す。図
示のように、これらのスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）
４０Ｃ，４０Ｄ内には、処理容器として上面の開口した
洗浄カップ９２が設置されている。洗浄カップ９２は、
昇降移動可能な上部側壁部９４と、この上部側壁部９４
の外側に隙間を挟んで固定配置されている下部側壁部９
６と、１個または複数個のドレイン口９８を設けた底板
部１００とを有している。上部側壁部９４は、たとえば
カップ外側に配置されたカップ昇降機構９５に結合され
ており、カップ昇降機構９５の駆動力でウエハ搬入出用
のボトム位置（図４の高さ位置）と洗浄処理用のトップ
位置（図５の高さ位置）との間で昇降移動できるように
なっている。上部側壁部９４の上端部には、洗浄処理時
にウエハＷ側から飛散してくる洗浄液を受けるための径
方向内側に向って斜め上方に延在するテーパ部９４ａが
設けられている。ドレイン口９８は、ドレイン管９９を
介して廃液処理部（図示せず）に通じている。

【００２９】洗浄カップ９２内には、ブラシ機構１０２
とノズル機構１０４が併設されている。図示省略する
が、両機構１０２，１０４にはカップの底を通って各種
の用力供給ラインが接続されている。

【００３０】ブラシ機構１０２は、１本または複数本の
ブラシ（図示の例はディスク型のブラシ）１０６と、そ
れらのブラシ１０６を移動ないし稼動させるブラシ駆動
部１０８とを有している。各ブラシ１０６は、ブラシ毛
を上に向けて配置され、たとえば垂直方向、水平方向お
よびθ方向に移動または回転可能となっている。ブラシ
駆動部１０８は、各ブラシ１０６に所要の移動または運
動を行わせるための駆動手段たとえば昇降駆動手段、水
平駆動手段および回転駆動手段（図示せず）を有してい
る。

【００３１】ノズル機構１０４は、１本または複数本の
洗浄液供給ノズル１１０と、それらのノズル１１０を移
動ないし稼動させるノズル駆動部１１２とを有してい
る。各洗浄液供給ノズル１１０は、たとえば高圧ジェッ
ト式、２流体式、超音波またはメガソニック式あるいは
スプレー式で構成されてよく、吐出口を上に向けて配置
されている。ノズル駆動部１１２は、各ノズル１１０に
洗浄液を送給するための洗浄液供給源または中継部およ
び開閉弁等（図示せず）を有しており、必要に応じて各
ノズル１１０を水平および／または垂直方向に移動させ
るための駆動手段（図示せず）も有している。

【００３２】洗浄カップ９２の上には、カップ中心部と
対向する位置に回転可能な負圧吸着式のチャックプレー
ト１１４が逆さの向きで、つまり吸着保持面１１４ａを
下に向けて配置されている。チャックプレート１１４
は、たとえば円盤型に形成されており、吸着保持面１１
４ａと反対側（上面側）で回転支持軸１１６を介してス
ピンチャック駆動部１１８内の駆動手段たとえば電動モ
ータ（図示せず）に作動結合されている。チャックプレ
ート１１４の吸着保持面１１４ａには適当なパターンで
溝（図示せず）が形成されており、それらの溝がチャッ
クプレート１１４、回転支持軸１１６およびスピンチャ
ック駆動部１１８の内部に貫通して形成された空気通路
および配管１２０を介して負圧源たとえば真空ポンプ
（図示せず）に接続されている。

【００３３】スピンチャック駆動部１１８は、適当な支
持手段によって少なくとも水平方向（ＸＹ面内）で固定
されている。図示の例では、洗浄カップ９２の外にタワ
ー型の垂直支持部１２２が立設され、この垂直支持部１
２２から洗浄カップ９２の中心部上方まで延在するアー
ム型の水平支持部１２４の先端部にスピンチャック駆動
部１１８が下向きに取り付けられる。必要に応じて垂直
支持部１２２に昇降駆動部（図示せず）を設け、スピン
チャック駆動部１１８およびチャックプレート１１４を
昇降可能に構成してもよい。

【００３４】ここで、かかる構成のスクラブ洗浄ユニッ
ト（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄにおける作用を説明する。

【００３５】図４に示すように、洗浄カップ９２内で洗
浄処理が行われていない間は、カップ９２の上部側壁部
９４がボトム位置にあり、ブラシ機構１０２およびノズ
ル機構１０４のいずれも非稼動状態に置かれている。こ
の状態の下で、本ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄで
洗浄処理を受けるべきウエハＷがその被洗浄面（おもて
面）を下に向けた姿勢で主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３
０（図１、図３）により搬入されてきて、チャックプレ
ート１１４の吸着保持面１１４ａにセットされる。より
詳細には、ウエハ搬送体６２（図３）の搬送アーム６８
が下向きのウエハＷをチャックプレート１１４の吸着保
持面１１４ａの下まで水平方向に搬送してきて位置決め
し、その位置でウエハＷを水平姿勢のまま吸着保持面１
１４ａにほぼ接触する高さまで垂直上方に持ち上げる。
一方で、チャックプレート１１４に負圧源からの負圧が
与えられ、負圧吸引力がウエハＷの裏面に作用して、ウ
エハＷが吸着保持面１１４ａに吸着保持される。その
際、負圧系統内の圧力が所定の値を超えることで、ウエ
ハＷが吸着保持面１１４ａに正しく吸着保持されたこと
が確認される。

【００３６】ウエハ搬送体６２の搬送アーム６８が退出
した後、図５に示すように、洗浄カップ９２の上部側壁
部９４がトップ位置まで上昇し、スピンチャック駆動部
１１８の回転駆動手段が所定の回転速度でウエハＷをチ
ャックプレート１１４と一体的にスピン回転させ、ブラ
シ機構１０２およびノズル機構１０４が所定のシーケン
スまたはレシピにしたがってそれぞれの機能を果たすよ
うに動作する。

【００３７】一例として、スピン回転中のウエハＷに対
して、先ずノズル機構１０４におけるリンス用のノズル
（たとえばスプレー式ノズル）１１０がリンス液を上方
に噴射してウエハＷの下面（被洗浄面）を万遍に濡ら
す。次に、ブラシ機構１０２が、ブラシ１０６を所定の
ストロークだけ上昇させてウエハＷの下面（被洗浄面）
に所定の圧力で押し付けながら適当な回転速度でスピン
回転させ、必要に応じてＸＹ方向でスキャンさせる。こ
うしてスクラビング洗浄を開始する。スクラビングの最
中も、スプレーノズル１１０よりリンス液の供給を継続
してよい。このスクラビング洗浄により、ウエハＷの下
面（被洗浄面）に付着していた異物（塵埃、破片、汚染
物等）が擦り取られる。そして、擦り取られた異物の多
くが重力によってウエハＷやブラシ１０６から離脱（落
下）して、使用後のリンス液と一緒にカップ９２の底に
集められ、ドレイン口９８から排出される。スクラビン
グ洗浄を終えると、ブラシ機構１０２はブラシ１０６を
原位置まで降ろしてウエハＷから退避させる。一方、ノ
ズル機構１０４において、ブロー用のノズル（たとえば
高圧ジェット式、２流体式または超音波／メガソニック
式ノズル）１１０が洗浄液を上方に噴射してウエハＷの
下面（被洗浄面）全体をブロー洗浄する。このブロー洗
浄によって、先のスクラビング洗浄で除去しきれなかっ
た汚れが洗い落とされる。ブロー洗浄を終えると、次に
リンス用ノズル１１０を再度用いてリンス処理を行い、
最後にウエハＷを高速回転させてスピン乾燥を行う。し
かる後、洗浄カップ９２の上部側壁部９４がボトム位置
まで下がり、洗浄済みのウエハＷがチャックプレート１
１４から主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０の搬送アーム
６８に渡されてユニットの外へ搬出される。

【００３８】このように、この実施形態による上段スク
ラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄでは、洗浄
カップ９２の内側でチャックプレート１１４がウエハＷ
のおもて面を被洗浄面として下に向けて保持し、スピン
チャック駆動部１１８によりウエハＷをスピン回転させ
ながら、カップ９２内に設置されているブラシ機構１０
２およびノズル機構１０４を作動させて、ウエハＷの下
面（被洗浄面）にスクラビング処理や液処理を施すよう
にしている。

【００３９】ブラシ機構１０２およびノズル機構１０４
においては、ブラシ１０６やノズル１１０から液だれや
ボタ落ちがあってもウエハＷに何等影響することなくそ
のまま洗浄カップ９２の底に落ちるだけである。このた
め、洗浄カップ９２の外にブラシ１０６やノズル１１０
用のホームポジションを設ける必要はなく、洗浄カップ
９２の内と外の間でブラシ１０６やノズル１１０を行き
来させるためのスキャンアームも不要となっている。洗
浄カップ９２内にブラシ機構１０２とノズル機構１０４
が収められているので、装置全体の小型・簡易化も実現
される。

【００４０】また、ウエハＷの下面（被洗浄面）で擦り
取られた異物や汚れた液は重力の作用により各位置で落
下して速やかにウエハＷから離脱する。さらに、ウエハ
Ｗの下面（被洗浄面）付近で発生したミストはウエハ周
縁部を回るようにしてウエハＷと上部側壁部９４との隙
間Ｐからカップ９２の上方へ抜けようとするが、この隙
間Ｐには天井面（図示せず）からの清浄空気がダウンフ
ローで流れ込んでくるため、ミストの多くが上方からの
空気流と一緒にカップ９２の底の方へ流れてドレイン口
９８より排出される。

【００４１】図６に、下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣ
Ｒ）４０Ａ，４０Ｂの構成を模式的に示す。上記した上
段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄがウ
エハＷの裏面を負圧で吸着保持する負圧吸着式のスピン
チャックを用いるのに対して、下段スクラブ洗浄ユニッ
ト（ＳＣＲ）４０Ａ，４０ＢはウエハＷの周縁部を機械
的に保持するメカニカル式のスピンチャック１３０を用
いている。

【００４２】このメカニカル式のスピンチャック１３０
は、スピンチャック駆動部１１８の回転駆動手段に作動
接続される回転支持軸１３２と、この回転支持軸１３２
に結合されているチャックプレート１３４と、メカニカ
ル式のチャック部またはウエハ脱着機構１３６とを有し
ている。チャックプレート１３４の周縁部には円周方向
に所定の間隔を置いて複数本の支持ピン（図示せず）が
突設されており、ウエハＷはウエハ脱着機構１３６によ
りこれらの支持ピンに押し付けられるようにして保持さ
れる。

【００４３】ウエハ脱着機構１３６は、チャックプレー
ト１３４の周縁部に所定の間隔を置いて複数（図示の例
では３箇所）設けられ、バネ部材（図示せず）による弾
性力でウエハＷの周縁部を脱着可能に保持する。より詳
細には、チャックプレート１３４の上に昇降手段１３８
により昇降可能な水平操作板１４０が設けられ、この支
持操作板１４０の各ウエハ脱着機構１３６と対応する箇
所に脱着操作治具１４２が取り付けられている。昇降手
段１３８が水平操作板１４０を下降または往動させる
と、各脱着操作治具１４２が各対応するウエハ脱着機構
１３６に上から当接してバネ部材に抗して押圧すること
により、ウエハ脱着機構１３６がウエハ保持解除姿勢
（図６の左側１３６’の姿勢）に変位する。このウエハ
保持解除状態において、チャックプレート１３４上でウ
エハＷの移載または搬入／搬出を行うことができる。昇
降手段１３８が水平操作板１４０を上昇または復動させ
ると、各脱着操作治具１４２が各対応するウエハ脱着機
構１３６から分離し、それによってバネ部材の弾性力が
復帰して各ウエハ脱着機構１３６がウエハを保持する姿
勢（図５の右１３６の姿勢）となる。

【００４４】ここで、この洗浄処理システムにおいて１
枚の被処理ウエハＷが一連の処理を受ける際の手順と作
用を説明する。

【００４５】先ず、搬入出部１２において、ウエハ搬送
部２２のウエハ搬送機構２０が、イン・アウトポート１
８のステージ１６上に置かれているカセットＣのいずれ
か１つにアクセスして搬送アーム２０ａで未洗浄の被処
理ウエハＷを１枚取り出し、取り出したウエハＷを洗浄
処理部１４側の受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２のいず
れか１つに搬入する。なお、カセットＣにおいてウエハ
Ｗはおもて面を上面とする姿勢で収容ないし出し入れさ
れるものとする。

【００４６】洗浄処理部１４側では、主ウエハ搬送機構
（ＰＲＡ）３０がウエハ搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６
８Ｃのいずれか１つで該受け渡しユニット（ＴＲＳ）４
２から該ウエハＷを取り出して、裏面洗浄処理用の下段
スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ，４０Ｂのいず
れか１つに搬入する。上記したように、下段スクラブ洗
浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ，４０Ｂは、スピンチャッ
クがメカニカル式のチャック機構１３０を有する点を除
いて上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０
Ｄと同様の構成を有している。

【００４７】主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０より当該
ウエハＷを搬入される下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣ
Ｒ）４０Ａまたは４０Ｂでは、洗浄カップ９２をボトム
位置に降ろしておいてウエハＷをチャックプレート１３
４の下に付けさせ、ウエハ搬送アーム６８の退去後に洗
浄カップ９２をトップ位置へ上昇させる。そして、ウエ
ハ脱着機構１３６を作動させてチャックプレート１３４
に当該ウエハＷを固定し、スピンチャック駆動機構１１
８を作動させてスピンチャック１１８を当該ウエハＷと
一体にスピン回転させる。一方、洗浄カップ９２内のブ
ラシ機構１０２およびノズル機構１０４を作動させて、
所望のレシピにしたがってウエハＷの下面（裏面）に対
して上記のようなスクラビング洗浄処理および液処理を
施し、最後にスピン乾燥を行う。

【００４８】上記のようなウエハ裏面洗浄処理が終了す
ると、スピンチャック１３０においてスピンチャック機
構によるウエハの保持が解除され、洗浄カップ９２がボ
トム位置へ下降し、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０側
から搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃのいずれか１つ
がウエハ搬入出口９４から入ってきて当該被処理ウエハ
Ｗを引き取る。

【００４９】主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０に引き取
られた当該ウエハＷは、次に加熱ユニット（ＨＰ）４６
のいずれか１つに搬入され、そこで加熱による乾燥処理
を受ける。この加熱乾燥処理の後は、必要に応じて冷却
ユニット（ＣＯＬ）４８に移され、そこで所定温度まで
冷却される。

【００５０】上記のような熱処理を受けた後、当該ウエ
ハＷは、次に主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０により反
転ユニット（ＲＶＳ）４４のいずれか１つに搬入され、
そこでおもて面と裏面とが互いに入れ替わるように、つ
まりそれまで上面であったおもて面が下面になり、それ
まで下面であった裏面が上面となるように上下反転され
る。

【００５１】上記のようにして上下反転された当該ウエ
ハＷは、次に主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０によりお
もて面洗浄処理用の上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣ
Ｒ）４０Ｃまたは４０Ｄに搬入される。この上段スクラ
ブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃまたは４０Ｄにおいて
も、当該ウエハＷは、チャックプレート１１４に保持さ
れる形態が負圧吸着式のウエハ保持形態に替わる点を除
いては、上記したように下段スクラブ洗浄ユニット（Ｓ
ＣＲ）４０Ａまたは４０Ｂにおける裏面洗浄処理と同様
の洗浄処理を施される。

【００５２】上記のようにして上段スクラブ洗浄ユニッ
ト（ＳＣＲ）４０Ｃまたは４０Ｄでおもて面洗浄処理を
受けた当該ウエハＷは、反転ユニット（ＲＶＳ）４４の
いずれか１つに送られて再度の上下面反転により最初の
姿勢（おもて面が上面となる姿勢）に戻され、その姿勢
で加熱ユニット（ＨＰ）４６や冷却ユニット（ＣＯＬ）
４８を回されて熱処理を受ける。しかる後、当該ウエハ
Ｗは主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０により受け渡しユ
ニット（ＴＲＳ）４２のいずれか１つに移され、搬入出
部１２側のウエハ搬送機構２０に引き取られてステージ
１６上のカセットＣのいずれか１つへ入れられる。

【００５３】上記の一連の処理工程では被処理ウエハＷ
のおもて面を先に洗浄して裏面を後に洗浄したが、順序
を逆にしてもよい、つまり、最初に上段スクラブ洗浄ユ
ニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄのいずれか１つで被処
理ウエハＷのおもて面を洗浄し、次に下段スクラブ洗浄
ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ，４０Ｂのいずれか１つでウ
エハＷの裏面を洗浄するといった手順も可能である。

【００５４】上記のように、この実施形態のスクラブ洗
浄ユニット（ＳＣＲ）４０では、洗浄カップ９２内にブ
ラシ機構１０２およびノズル機構１０４を設ける。ブラ
シ機構１０２およびノズル機構１０４の各部の構成およ
び作用は種々の変形が可能である。

【００５５】図７に、ノズル機構１０４における洗浄液
噴射方式の一実施例を示す。この実施例では、チャック
プレート１１４に保持されるウエハＷの中心部から一方
位（または多方位）の周縁部に向う方向に沿って単位時
間当たりの洗浄液噴射量が次第に少なくなるような多数
のノズルＮ(1)，Ｎ(2)，‥‥Ｎ(n)を一列に配置する。
これらのノズルＮは、各々独立したノズル管で構成され
てもよく、あるいは１本の共通ノズル管に連設された口
径の異なるノズル口として構成されてもよい。この方式
によれば、ウエハＷの中心部寄りに供給された洗浄液ほ
ど遠心力で周縁部側へ移行する途中で重力によりウエハ
Ｗから離脱（落下）しやすく、周辺へ飛散し難い。ま
た、ウエハＷの周縁部寄りに供給された洗浄液が遠心力
で周辺へ飛散しても絶対量が少ないので、ミストの発生
量も少なくて済む。

【００５６】図８および図９に示す実施例は、チャック
プレート１１４に保持されるウエハＷに対して外側で斜
め下の位置に少なくとも１本のノズルＮ(m)を配置し、
このノズルＮ(m)よりウエハＷの下面（被処理面）の周
縁部に洗浄液を当てるようにしたものである。図９に示
すように、ウエハＷの回転方向においてノズルＮ(m)を
ノズル列Ｎ(1)，Ｎ(2)，‥‥Ｎ(n)の下流側に配置する
ことで、ミストの発生をより効果的に抑制することがで
きる。

【００５７】図１０および図１１に示す実施例は、ウエ
ハＷの中心部から一方位（または多方位）の周縁部に向
う方向に沿って単位時間当たりの洗浄液噴射量が次第に
多くなるような多数のノズルＲ(1)，Ｒ(2)，‥‥Ｒ(n)
を一列に配置する。これらのノズルＲは、各々独立した
ノズル管で構成されてもよく、あるいは１本の共通ノズ
ル管に連設された口径の異なるノズル口として構成され
てもよい。この方式は、ウエハＷを比較的低い回転速度
でスピン回転させるアプリケーションに用いて好適であ
り、ウエハＷの被処理面に対する洗浄液の供給量を面内
均一にすることも可能である。

【００５８】図示省略するが、ウエハＷの中心部と周縁
部に対する単位時間当たりの洗浄液噴射量を相対的に多
くし、中間部（中心部と周縁部の間の領域）に対する単
位時間当たりの洗浄液噴射量を相対的に少なくするよう
に多数のノズルをウエハ径方向に沿って配置する構成も
可能である。

【００５９】図１２に示す実施例は、超音波またはメガ
ソニックノズルを用いるアプリケーションにおいて各ノ
ズルＱより噴射される洗浄液をウエハＷの下面（被洗浄
面）にようやく届くような圧力で接触させ、そのような
架橋状の洗浄液を介して各ノズルＱより超音波ＭＳをウ
エハ被処理面に印加する方式である。この方式によれ
ば、ウエハ表面に対する洗浄液の衝撃を可及的に少なく
して、超音波またはメカソニックによる不純物除去作用
を最大限に発揮させることができる。

【００６０】図１３に、ウエハＷの下面（被処理面）に
処理液たとえば薬液Ｍを表面張力で逆さに盛るようにし
た実施例を示す。この実施例で用いるノズル１５０は、
ウエハＷの直径に相当する長さを有し、かつ上面にスリ
ット状のノズル口（図示せず）を形成してなる長尺状の
ノズル管からなり、薬液供給管１５２からの薬液Ｍを該
スリット口上に盛る程度に吐出する。ノズル１５０の内
部には、薬液供給管１５２より導入した薬液Ｍの圧力を
長さ方向で均一にするためのバッファ室が設けられてよ
い。図１３の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ノズル１５
０の上面に薬液Ｍを盛ってウエハＷの下面（被処理面）
に薬液Ｍを介して接触させ、次いでノズル１５０に薬液
Ｍを補給し続けながらウエハＷをゆっくりと１回転また
は数回転させ、薬液Ｍを被処理面全体に隈なく行き渡ら
せる。ウエハＷの回転を止めた後、図１３の（Ｃ）に示
すように、ノズル１５０を下げると、ウエハＷの下面
（被処理面）には薬液Ｍが表面張力および粘性力によっ
て残る。この方式によれば、ノズルを用いて処理液を必
要最小限の量でウエハＷの被処理面に液盛りすることが
できる。

【００６１】ブラシ機構１０２においても、スクラビン
グ能力または容量の異なる多数のブラシを併用したり、
あるいは選択的に使用することが可能であり、たとえば
上記したようなノズル機構１０４におけるノズル配列形
態に似せたブラシ配列形態も可能である。ブラシはディ
スク型に限定されるものではなく、種々の形式や構成が
可能である。

【００６２】上記した実施形態はスクラブ洗浄装置に係
わるものであったが、本発明は他の種々の液処理装置に
適用可能である。本発明における被処理基板は半導体ウ
エハに限るものではなく、スクラブ洗浄その他の液処理
を必要とする任意の被処理基板たとえばＬＣＤ用のガラ
ス基板やフォトマスク基板、ＣＤ基板等も含まれる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板処理
装置によれば、スピンナ方式の小型・簡易化を実現し、
処理効率を向上させることが可能であり、液処理を行う
場合は被処理基板から周囲への液の飛散やミストの発生
を効果的に抑制することも可能である。

【００６４】また、本発明の洗浄処理方法によれば、ス
ピンナ方式の洗浄処理において被処理基板から周囲への
洗浄液の飛散やミストの発生ないし拡散を効果的に抑制
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における洗浄処理システム
の構成を概略的に示す略平面図である。

【図２】実施形態における洗浄処理システムの構成を概
略的に示す略正面図である。

【図３】実施形態における洗浄処理システムの構成を概
略的に示す略縦断面図である。

【図４】実施形態におけるスクラブ洗浄ユニット（ＳＣ
Ｒ）の構成例を示す一部断面正面図である。

【図５】実施形態におけるスクラブ洗浄ユニット（ＳＣ
Ｒ）の構成例を示す一部断面正面図である。

【図６】実施形態におけるスクラブ洗浄ユニット（ＳＣ
Ｒ）の構成例を示す一部断面正面図である。

【図７】一実施例による洗浄液噴射方式を示す側面図で
ある。

【図８】一実施例による洗浄液噴射方式を示す側面図で
ある。

【図９】一実施例による洗浄液噴射方式を示す底面図で
ある。

【図１０】一実施例による洗浄液噴射方式を示す側面図
である。

【図１１】一実施例による洗浄液噴射方式を示す底面図
である。

【図１２】一実施例による洗浄液噴射方式を示す側面図
である。

【図１３】一実施例による洗浄液供給方式を示す側面図
である。

【符号の説明】

１０ 洗浄処理システム １２ 搬入出部 １４ 洗浄処理部 ３０ 主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ） ４０Ａ〜４０Ｂ スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ） ９２ 洗浄カップ １０２ ブラシ機構 １０４ ノズル機構 １０６ ブラシ １０８ ブラシ駆動部 １１０ ノズル １１２ ノズル駆動部 １１４ チャックプレート １１８ スピンチャック駆動部 Ｎ(1)〜Ｎ(n)，Ｎ(m) ノズル Ｒ(1)〜Ｒ(n) ノズル Ｑ(1)〜Ｑ(n) ノズル １５０ ノズル

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理容器と、 前記処理容器内で被処理基板をその被処理面が下を向く
   姿勢で保持してスピン回転させる回転手段と、 下向きの前記基板の被処理面に所定の処理を施すために
   前記処理容器内に設けられた処理手段とを有する基板処
   理装置。
2. 【請求項２】 前記処理手段が、前記基板の被処理面に
   対して処理液を供給するための１個または複数個のノズ
   ルを有する請求項１に記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】 複数個の前記ノズルを前記基板の径方向
   に沿って配置する請求項２に記載の基板処理装置。
4. 【請求項４】 前記基板の中心部から周縁部に向かう方
   向に沿って前記ノズルの処理液噴射量が次第に小さくな
   る請求項３に記載の基板処理装置。
5. 【請求項５】 少なくとも１個の前記ノズルが、前記基
   板の周縁部に対して径方向の外側で斜め下方の位置から
   前記処理液を当てる請求項２〜４のいずれかに記載の基
   板処理装置。
6. 【請求項６】 前記基板の中心部から周縁部に向かう方
   向に沿って前記ノズルの処理液噴射量が次第に大きくな
   る請求項３に記載の基板処理装置。
7. 【請求項７】 前記処理手段が、前記ノズルを前記基板
   の径方向でスキャンさせるためのノズル駆動手段を有す
   る請求項２〜６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 【請求項８】 前記処理手段が、前記基板の被処理面を
   こすって洗浄するための１個または複数個のブラシを有
   する請求項１〜７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 【請求項９】 前記処理手段が、前記ブラシを前記基板
   の径方向でスキャンさせるためのブラシ駆動手段を有す
   る請求項８に記載の基板処理装置。
10. 【請求項１０】 被処理基板をその被処理面が下を向く
    姿勢で保持してスピン回転させる第１の工程と、 スピン回転中の前記基板の被処理面に対して下から洗浄
    液を噴き付ける第２の工程とを有する洗浄処理方法。
11. 【請求項１１】 前記第２の工程は、前記基板の被処理
    面に対する前記洗浄液の単位時間当たりの供給量を径方
    向の外側へ向うほど少なくする請求項１０に記載の洗浄
    処理方法。
12. 【請求項１２】 前記第２の工程は、前記基板の被処理
    面の周縁部に対して径方向の外側で斜め下方の位置から
    前記洗浄液を噴き付ける請求項１０または１１に記載の
    洗浄処理方法。
13. 【請求項１３】 前記第２の工程は、前記基板の被処理
    面に対する前記洗浄液の単位時間当たりの供給量を径方
    向の外側へ向うほど多くする請求項１０に記載の洗浄処
    理方法。