JP2004363453A

JP2004363453A - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JP2004363453A
Application number: JP2003162101A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kobayashi; 茂樹小林
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】簡易な構成で、迅速に、高清浄度にワークの表面のみならずワークの端縁部の洗浄が行える基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】基板Ｗを保持しながら回転させるとともに、超音波振動が付与された洗浄液をノズル３０より基板に供給して基板の洗浄を行う基板洗浄装置１０である。ノズル３０を支持して基板Ｗの表面及び基板の端縁部に沿って移動させるノズル移動手段１４と、ノズル移動手段１４に角度調整自在に装備され、ノズル３０の軸線と基板Ｗの表面及び基板Ｗの端縁部に対するノズルの傾斜角度を一定に維持させる傾斜角度調整手段１６とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板洗浄装置に係り、特に、化学的機械研磨法（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって研磨されたウェーハ等を高度の清浄度で洗浄するのに好適な基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて、このデバイス回路の配線も微細化しつつある。このため、半導体デバイスの基板には高い平坦性と高度な清浄性が要求される。すなわち、配線間距離が微小となる光リソグラフィの場合は、焦点深度が浅くなるために、露光装置による結像面に高い平坦度を必要とする。また、基板上に配線間距離より大きなパーティクルが存在したり、基板上にコンタミネーションが存在したりすると、配線がショートする等の不具合が生じることより、基板の処理においては、平坦性を維持するとともに清浄性を維持することが重要である。
【０００３】
このため、ＣＭＰ装置と一体化された洗浄装置やＣＭＰ装置の後工程に使用する洗浄装置の提案が各種なされている。特に近年、基板の表面の清浄度のみならず、基板の端縁部（エッジ部）の清浄度も要求されるようになっており、これに対処できる洗浄装置が提案されている（たとえば、特許文献１等参照。）。
【０００４】
このような洗浄装置としては、基板の表面をロール状スクラブ洗浄部材を回転させることによって洗浄し、基板の周縁部をブラシ付き洗浄部材とで洗浄する構成が開示されている（特許文献１）。
【０００５】
また、ウエハを一対のロールブラシで挟持して洗浄するとともに、主ノズルよりウエハ表面に洗浄液を供給し、更に、ウエハの周縁部には超音波振動が与えられた洗浄液を補助ノズルより供給する構成が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−７０８９６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−２３８７１３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の基板洗浄装置であっても、構成が複雑であったり、処理に長時間を要したり、装置のセッティングが大変であったりして、それぞれそれなりの問題点を有しており、画期的な洗浄装置が得られた訳ではない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、迅速に、高清浄度にワークの表面のみならずワークの端縁部の洗浄が行える基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、基板を保持しながら回転させるとともに、超音波振動が付与された洗浄液をノズルより該基板に供給して該基板の洗浄を行う基板洗浄装置であって、前記ノズルを支持して前記基板の表面及び前記基板の端縁部に沿って移動させるノズル移動手段と、前記ノズル移動手段に角度調整自在に装備され、前記基板の表面及び前記基板の端縁部に対する前記ノズルの傾斜角度を一定に維持させる傾斜角度調整手段と、を備えたことを特徴とする基板洗浄装置を提供する。
【００１１】
本発明によれば、超音波振動が付与された洗浄液をノズルより基板に供給して基板の洗浄を行う基板洗浄装置において、ノズルの軸線と基板の表面及び基板の端縁部とがなす傾斜角度を一定に維持させることができる。超音波振動が付与された洗浄液を吹き付ける洗浄においては、被洗浄箇所に所定の傾斜角度、たとえば４５度をもって吹き付けるのがよいとされているが、本発明においては、基板の表面のみならず基板の端縁部においても同様の傾斜角度をもって洗浄液を吹き付けることができる。これにより、簡易な構成で、迅速に、高清浄度にワークの表面のみならずワークの端縁部の洗浄が行える。
【００１２】
本発明において、前記ノズル移動手段がアーム部材と該アーム部材の基端部を回動自在に支持する軸部材よりなり、前記傾斜角度調整手段が前記アーム部材の先端部分に設けられていることが好ましい。このような構成を採ることにより、本発明の効果が好適に発揮できるからである。
【００１３】
また、本発明において、前記ノズルの軸線と前記基板の表面及び前記基板の端縁部とがなす傾斜角度を３０〜６０度とすることが好ましい。この傾斜角度の範囲であれば、超音波振動が付与された洗浄液の洗浄効果が良好となるからである。
【００１４】
また、本発明において、前記ノズル移動手段において、前記ノズルの先端が前記基板の表面及び前記基板の端縁部と所定の距離を保った状態で前記ノズルを移動させることが好ましい。このような構成を採ることにより、洗浄の効果が安定的になり、本発明の効果が好適に発揮できるからである。
【００１５】
また、本発明において、前記ノズルの先端と前記基板の表面及び前記基板の端縁部との距離を可変とできる距離調整手段が設けられていることが好ましい。このような構成を採ることにより、条件設定の自由度が増し、本発明の効果が好適に発揮できるからである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る基板洗浄装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１７】
図１は、基板洗浄装置１０の要部の構成を示す概念図（斜視図）である。基板洗浄装置１０は、装置本体１２と、装置本体１２に設けられ基板Ｗの下面を保持しながら回転させる基板保持機構（図示略）と、装置本体１２に設けられるノズル移動手段１４と、ノズル移動手段１４に装備される傾斜角度調整手段１６等より構成される。
【００１８】
基板保持機構としては、たとえば、基板Ｗを真空吸引により円盤状チャックに保持するとともに、この円盤状チャックを図１の矢印Ａ方向に所定の回転数で回転させる構成が採用できる。
【００１９】
ノズル移動手段１４は、基板Ｗの表面及び基板Ｗの端縁部に沿ってノズル３０を支持しながら移動させるものであり、アーム部材１８と、このアーム部材１８の基端部を回動自在に支持する軸部材２０よりなる。軸部材２０は、装置本体１２に立設された軸受２２により支持される。アーム部材１８の図１の矢印Ｂ方向の回動は、図示しないモータにより軸部材２０を回動させることにより行われる。
【００２０】
傾斜角度調整手段１６は、ノズル移動手段１４に装備され、ノズル３０の軸線と基板Ｗの表面及び基板Ｗの端縁部とがなす傾斜角度を一定に維持させるものであり、アーム部材１８の先端部分に設けられているモータ２４と、このモータ２４の軸に固定されている回転ブロック２６とよりなる。傾斜角度調整手段１６において、モータ２４を回動させることにより、回転ブロック２６は図１の矢印Ｃ方向に回動する。
【００２１】
回転ブロック２６の左端には距離調整手段（図示略）を介してノズル支持ブロック２８が上下移動可能に支持されている。また、ノズル支持ブロック２８の下端部にはノズル３０が固定されている。距離調整手段は、ノズル３０の先端と基板Ｗの表面及び基板Ｗの端縁部との距離を可変とできるものであり、たとえば、回転ブロック２６の左端部に固定されるラックと、ノズル支持ブロック２８の右端部に回動自在に支持されるピニオンとの組み合わせで構成できる。そして、ピニオン（図示略）に連結された回転軸３２を回動させることにより、ノズル支持ブロック２８は図１の矢印Ｄ方向に上下移動する。
【００２２】
ノズル支持ブロック２８の下端部に固定されているノズル３０は、超音波振動が付与された洗浄液をノズル先端より供給できるものであり、中心部に洗浄液供給路が設けられ、この洗浄液供給路の周囲に超音波発振部が設けられている。そして、洗浄液供給路を通って吐出される洗浄液は超音波によって振動したものとなる。洗浄液の吐出量、吐出圧、超音波発振部による超音波の周波数、パワー等は基板Ｗのサイズ、目標とする清浄度等に応じて適宜の値が選択できる。なお、図１では、洗浄液の供給経路の図示は省略してあるが、洗浄液供給源（薬液ポンプ等）からのフレキシブルホース等をノズル基端に接続すればよい。
【００２３】
基板洗浄装置１０の他の構成要素として、図示しない制御手段が設けられる。この制御手段はコンピュータ等により構成され、基板保持機構による基板Ｗの回転制御、ノズル移動手段１４によるノズル３０の移動速度、移動位置等の制御、傾斜角度調整手段１６によるノズル３０の傾斜角度制御、ノズル３０による洗浄液の吐出状態制御等の各種の制御を行う。
【００２４】
また、必要に応じて基板Ｗのサイズ（外径、板厚、エッジ形状）を検知するセンサ、ノズル３０の先端位置を検出するセンサ、ノズル支持ブロック２８の回転角度を検知するセンサ等のセンサ手段を設けることもできる。
【００２５】
次に、図２及び図３により、傾斜角度調整手段１６による、ノズル３０の軸線と基板Ｗの表面及び基板Ｗの端縁部とがなす傾斜角度を一定に維持させる態様について説明する。このうち、図２は、ノズルの軸線Ｎと基板Ｗの表面とがなす傾斜角度αを示す概念図であり、図３は、ノズルの軸線Ｎと基板Ｗの端縁部とがなす傾斜角度αを示す概念図である。
【００２６】
図２において、ノズル３０は、基板Ｗの被洗浄箇所に所定の傾斜角度αをもって洗浄液を吹き付けるように支持されており、ノズルの軸線Ｎと基板Ｗの表面とがなす傾斜角度はαとなっている。したがって、ノズルの軸線Ｎと基板面の垂線Ｖとがなす角度はπ／２−αとなる。
【００２７】
図２の状態において、ノズル３０は基板Ｗの表面と所定の距離を維持した状態で矢印Ｂ’方向に移動する。この際、基板Ｗの表面は平面であることより、傾斜角度はαは一定であり、傾斜角度調整手段１６によるノズル３０の傾斜角度制御は実質上なされない。
【００２８】
図３において、ノズル３０は、基板Ｗの被洗浄箇所に所定の傾斜角度αをもって洗浄液を吹き付けるように支持されており、ノズルの軸線Ｎと基板Ｗの端縁部の該当箇所とがなす傾斜角度はαとなっている。したがって、ノズルの軸線Ｎと基板面の垂線Ｖとがなす角度はπ／２−αとなる。
【００２９】
図３の状態において、ノズル３０は矢印Ｂ’方向に移動するとともに、傾斜角度調整手段１６により、ノズルの軸線Ｎと基板Ｗの端縁部の被洗浄箇所とがなす傾斜角度が常にαとなるように傾斜角度制御される。すなわち、回転ブロック２６（及びノズル３０）は図１の矢印Ｃ方向に回動する。この傾斜角度制御は、予めセンサにより検知された基板Ｗのサイズ（外径、板厚、エッジ形状）等を基になされるか、手入力により制御手段（コンピュータ）に入力された基板Ｗのサイズ（外径、板厚、エッジ形状）等を基になされる。
【００３０】
次に、この実施の形態の基板洗浄装置１０における動作について説明する。先ず、基板Ｗをロボット若しくはワークハンドラーのハンド、又は手動により基板保持機構（図示略）に供給する。この際、基板Ｗのサイズ（外径、板厚、エッジ形状）等がセンサにより検知されるか、基板Ｗのサイズ（外径、板厚、エッジ形状）等を手入力により制御手段（コンピュータ）に入力する。
【００３１】
基板保持機構は基板Ｗを保持しながら所定の回転数（たとえば３００ｒｐｍ）で図１の矢印Ａ方向に回転させる。
【００３２】
次いで、超音波振動が付与された洗浄液をノズル３０より基板Ｗに供給して基板Ｗの洗浄を行う。この際、ノズル３０はノズル移動手段１４により支持されながら図１の矢印Ｂ’方向に移動するとともに、傾斜角度調整手段１６によりノズルの軸線Ｎと基板Ｗの表面及び基板Ｗの端縁部とがなす傾斜角度を一定（図２のα）に維持される。
【００３３】
所定時間の運転（又は、所定ストロークのノズル３０の移動）が終了した時点で、ノズル３０は基板Ｗ上から退避し、基板Ｗの高速回転（たとえば３０００ｒｐｍ）及び乾燥エア（乾燥窒素ガス）の吹き付けにより基板Ｗの乾燥がなされる。
【００３４】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、超音波振動が付与された洗浄液をノズル３０より基板Ｗに供給して基板Ｗの洗浄を行う基板洗浄装置１０において、ノズルの軸線Ｎと基板Ｗの表面及び基板Ｗの端縁部とがなす傾斜角度を一定値αに維持させることができる。超音波振動が付与された洗浄液を吹き付ける洗浄においては、被洗浄箇所に所定の傾斜角度、たとえば４５度をもって吹き付けるのがよいとされているが、本発明においては、基板Ｗの表面のみならず基板Ｗの端縁部においても同様の傾斜角度をもって洗浄液を吹き付けることができる。これにより、簡易な構成で、迅速に、高清浄度にワークの表面のみならずワークの端縁部の洗浄が行える。
【００３５】
以上、本発明に係る基板洗浄装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００３６】
たとえば、実施形態の例では、ノズル３０の移動がスィングアーム方式のノズル移動手段１４によりなされているが、直線移動方式とすることもできる。この場合には公知の各種直動装置を使用すればよい。
【００３７】
また、実施形態の例では、距離調整手段が手動で操作される（回転軸３２の回動操作）態様となっているが、モータ等を使用した自動操作とすることもできる。このように、距離調整手段を自動操作方式とした場合、ノズル移動手段１４において、ノズル３０の先端が基板Ｗの表面及び基板Ｗの端縁部と所定の距離を保った状態を維持するのが制御手段により容易に行える。
【００３８】
また、実施形態の例では、ノズル３０は１個のみ設けられているが、これを複数個設ける構成も採用できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超音波振動が付与された洗浄液をノズルより基板に供給して基板の洗浄を行う基板洗浄装置において、ノズルの軸線と基板の表面及び基板の端縁部とがなす傾斜角度を一定に維持させることができる。超音波振動が付与された洗浄液を吹き付ける洗浄においては、被洗浄箇所に所定の傾斜角度、たとえば４５度をもって吹き付けるのがよいとされているが、本発明においては、基板の表面のみならず基板の端縁部においても同様の傾斜角度をもって洗浄液を吹き付けることができる。これにより、簡易な構成で、迅速に、高清浄度にワークの表面のみならずワークの端縁部の洗浄が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板洗浄装置の要部の構成を示す概念図
【図２】ノズルの軸線と基板の表面とがなす傾斜角度を示す概念図
【図３】ノズルの軸線と基板の端縁部とがなす傾斜角度を示す概念図
【符号の説明】
１０…基板洗浄装置、１２…装置本体、１４…ノズル移動手段、１６…傾斜角度調整手段、１８…アーム部材、２０…軸部材、２２…軸受、２４…モータ、２６…回転ブロック、２８…ノズル支持ブロック、３０…ノズル、Ｎ…ノズルの軸線、Ｖ…基板面の垂線、Ｗ…基板

Claims

基板を保持しながら回転させるとともに、超音波振動が付与された洗浄液をノズルより該基板に供給して該基板の洗浄を行う基板洗浄装置であって、
前記ノズルを支持して前記基板の表面及び前記基板の端縁部に沿って移動させるノズル移動手段と、
前記ノズル移動手段に角度調整自在に装備され、前記基板の表面及び前記基板の端縁部に対する前記ノズルの傾斜角度を一定に維持させる傾斜角度調整手段と、
を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
前記ノズル移動手段がアーム部材と該アーム部材の基端部を回動自在に支持する軸部材よりなり、
前記傾斜角度調整手段が前記アーム部材の先端部分に設けられている請求項１に記載の基板洗浄装置。
前記ノズルの軸線と前記基板の表面及び前記基板の端縁部とがなす傾斜角度を３０〜６０度とする請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
前記ノズル移動手段において、前記ノズルの先端が前記基板の表面及び前記基板の端縁部と所定の距離を保った状態で前記ノズルを移動させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
前記ノズルの先端と前記基板の表面及び前記基板の端縁部との距離を可変とできる距離調整手段が設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。