JP2007273609A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ブラシ16は、略円板状の胴部27と、この胴部27の先端側の端面に接続され、先端側に向けて拡がる略円錐台状の第1周端面当接部28とを備えている。胴部27の先端側の端面における第1周端面当接部28の周囲の円環帯状の部分が、基板の一方表面の周縁領域に当接する第1洗浄面29Aとなっている。また、第1周端面当接部28の側面が、基板の周端面に当接する第2洗浄面29Bとなっている。第1洗浄面29Aを基板の表面の周縁領域に押し付けるとともに、ブラシ16の第2洗浄面29Bを基板の周端面に押し付けることにより、基板の一方表面の周縁領域および周端面を同時に洗浄することができる。
【選択図】図3
Description
基板の周縁部の洗浄に関する先行技術として、たとえば、特許文献1〜3で提案されている構成を挙げることができる。
特許文献1では、円筒状のブラシを設けて、基板を回転させつつ、その基板の周端面にブラシの外周面を当接させることにより、基板の周端面の汚染を除去する構成が提案されている。
一方、特許文献3で提案されている構成では、一定の厚みを有する基板であれば、その表面および裏面の各周縁領域を洗浄することができるが、それ以外の厚みを有する基板は、その表面および裏面の各周縁領域を良好に洗浄することができない。すなわち、基板の厚みが一定の厚みよりも大きいと、基板の周縁部をブラシの溝に嵌めることができず、また、基板の厚みが一定の厚みよりも小さいと、基板の表面および裏面の各周縁領域に対するブラシの押し付け力が弱くなり、各周縁領域を良好に洗浄することができない。
この構成によれば、ブラシを移動させるブラシ移動機構が制御されて、ブラシの第1洗浄面が基板の一方表面の周縁領域に押し付けられるとともに、ブラシの第2洗浄面が基板の周端面に押し付けられる。これにより、基板の一方表面の周縁領域および周端面を同時に洗浄することができる。
また、前記基板の一方表面の周縁領域よりも内方の領域(中央領域)に第1洗浄面が接触することがないため、ブラシで洗浄すべき周縁領域と洗浄する必要のない中央領域とを明確に区別して処理することができ、基板の一方表面の周縁領域における洗浄幅の精度を高くすることができる。特に、基板の一方表面の前記中央領域がデバイス領域である場合には基板の一方表面の周縁領域における洗浄幅の精度を要求されるが、本発明によれば、前記洗浄幅を最大限確保しつつ、ブラシによるデバイスの損傷を回避することができる。
請求項3記載の発明は、前記ブラシ(81)は、前記第1周端面当接部の大径側端面における中央部分に接続され、前記第1周端面当接部の大径側端面に対向する側に向けて拡がる略円錐台状に形成された第2周端面当接部(72;73)を備え、前記第1周端面当接部の大径側端面における前記中央部分の周囲の略円環帯状の部分を第3洗浄面(74A;75A)とし、前記第2周端面当接部の側面を第4洗浄面(74B;75B)として有しており、前記制御部は、前記ブラシ移動機構を制御して、前記基板保持機構に保持された基板の前記一方表面の周縁領域および前記周端面に対して、前記第1洗浄面および前記第2洗浄面と、前記第3洗浄面および前記第4洗浄面とを選択的に押し付けることを特徴とする、請求項2に記載の基板処理装置である。
請求項4記載の発明は、前記第1洗浄面の幅と前記第3洗浄面の幅とが異なることを特徴とする、請求項3に記載の基板処理装置である。
請求項5記載の発明は、前記第4洗浄面に溝(82)が形成されていることを特徴とする、請求項3または4に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシの第2洗浄面に溝が形成されているので、ブラシによって基板の他方表面の周縁領域及び周端面に比較的強固に付着している汚染物質を掻き取ることができるとともに、この基板から掻き取られた汚染物質を、溝を通して、第2洗浄面と基板との間から排除することができる。そのため、基板の一層良好な洗浄を達成することができる。
この構成によれば、ブラシの洗浄面が基板の一方表面および他方表面の周縁領域および周端面に押し付けられた状態で、ブラシ回転機構によりブラシを回転させることによって、基板の一方表面および他方表面の周縁領域および周端面をスクラブすることができる。そのため、基板の一方表面および他方表面の周縁領域および周端面を一層良好に洗浄することができる。
この構成によれば、ブラシと基板との相対移動により、基板の一方表面および他方表面の周縁領域および周端面を効率的に洗浄することができる。
この構成によれば、処理液により、基板の一方表面の周縁領域よりも内方の領域の汚染を洗い流すことができる。また特に、前記基板の一方表面の周縁領域よりも内方の領域がデバイス形成領域であって、処理液として純水や機能水などのデバイス形成領域に影響を与えない処理液を用いた場合には、処理液が保護液としても作用し、ブラシによって基板の周縁部から除去された汚染物質が前記デバイス形成領域内に侵入してこのデバイス形成面が再汚染されることを防止することができる。
しかも、基板の厚みに応じた位置にブラシを移動させて、基板の一方表面の周縁領域に対するブラシの押し付け量(基板の一方表面の周縁領域にブラシの第1洗浄面を押し付けたときのブラシの弾性変形量)を一定にすることができる。よって、基板の厚みにかかわらず、基板の一方表面の周縁領域に対するブラシの押し付け力を確保することができ、基板の一方表面の周縁領域を良好に洗浄することができる。
また、前記基板の一方表面の周縁領域よりも内方の領域(中央領域)に第1洗浄面が接触することがないため、ブラシで洗浄すべき周縁領域と洗浄する必要のない中央領域とを明確に区別して処理することができる。特に、基板の一方表面の前記中央領域がデバイス領域である場合には、ブラシによるデバイスの損傷を回避することができる。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。また、図2は、図1に示す基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
この基板処理装置1は、基板の一例としての半導体ウエハW(以下、単に「ウエハW]という。)を1枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置1は、隔壁で区画された処理室2内に、ウエハWをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック3と、ウエハWの表面(デバイスが形成される側の面:本実施形態においては上面)に処理液を供給するための表面ノズル4と、ウエハWの裏面(本実施形態においては下面)に処理液を供給するための裏面ノズル5と、ウエハWの周縁部を洗浄するためのブラシ機構6とを備えている。
ブラシ機構6は、スピンチャック3によるウエハWの保持位置よりも上方で略水平に延びる揺動アーム13と、この揺動アーム13の先端に保持され、ウエハWの表面の周縁領域14A(たとえば、ウエハWの周端縁から幅1〜4mmの環状領域)、ウエハWの裏面の周縁領域14B(たとえば、ウエハWの周端縁から幅1〜2mmの環状領域)、ならびに周端面15を洗浄するためのブラシ16と、揺動アーム13をウエハWの回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構17と、揺動アーム13を昇降させる昇降駆動機構18とを備えている。
揺動アーム13の基端部には、鉛直方向に延びるアーム支持軸19の上端部が結合されている。このアーム支持軸19に、揺動駆動機構17の駆動力が入力されるようになっている。揺動駆動機構17の駆動力をアーム支持軸19に入力して、アーム支持軸19を往復回転させることにより、揺動アーム13をアーム支持軸19を支点に揺動させることができる。また、アーム支持軸19に、昇降駆動機構18が結合されており、昇降駆動機構18がアーム支持軸19を上下動させることにより、このアーム支持軸19と一体的に揺動アーム13を上下動させることができる。
ホルダ取付部22は、ブラシ回転軸20が中心に挿通されて、ブラシ回転軸20に固定された円板状の上面部24と、この上面部24の周縁から下方に向けて延びる円筒状の側面部25とを一体的に備えている。側面部25の内周面には、ブラシホルダ23の後述するねじ部36に形成されているねじと螺合可能なねじが切られている。
樹脂ブロック30の一方端部の周面には、その全周にわたって、断面略矩形状の嵌合溝32が形成されている。また、樹脂ブロック30の一方端部には、嵌合溝32に対して径方向内側に微小な間隔を隔てた位置に、断面略U字状の切込溝33が周方向にわたって形成されている。これにより、嵌合溝32と切込溝33との間の部分は、樹脂の撓み性による弾性が付与された弾性片34となっている。この弾性片34の外周面には、複数の半球状の係合突起35が形成されている。一方、樹脂ブロック30の他方側の端面には、扁平な円柱状のねじ部36が一体的に形成されている。このねじ部36の周面には、ホルダ取付部22に形成されたねじと螺合可能なねじが切られている。
基板処理装置1は、マイクロコンピュータを含む制御部41を備えている。この制御部41には、使用者によって処理レシピ(ウエハWの処理のための各種条件)を入力するためのレシピ入力キー42が接続されている。さらに、制御部41には、スピンモータ9、処理液バルブ12、揺動駆動機構17、昇降駆動機構18およびブラシ自転機構21などが制御対象として接続されている。
ウエハWの処理に先立ち、使用者によって、レシピ入力キー42が操作されて、ウエハWのウエハWに対するブラシ16の鉛直方向(ウエハWの表面に対して垂直な方向)および水平方向(ウエハWの表面に対して平行な方向)の押し付け量が設定されている(ステップS1)。鉛直方向および水平方向の押し付け量とは、ウエハWの周縁部にブラシ16を押し付けたときのブラシ16の鉛直方向および水平方向の弾性変形量をいう。より具体的には、鉛直方向の押し付け量とは、ブラシ16の第1洗浄面29AがウエハWの表面の周縁領域14Aに接した状態から、ブラシ16を弾性変形させながら鉛直方向に変位させて、第1洗浄面29Aが周縁領域14Aに押し付けられた状態となるまでの変位量をいう。また、水平方向の押し付け量とは、ブラシ16の第2洗浄面29BがウエハWの周端面15に接した状態から、ブラシ16を弾性変形させながら水平方向に変位させて、第2洗浄面29Bが周端面15に押し付けられた状態となるまでの変位量をいう。
ウエハWの高速回転が所定時間にわたって続けられると、スピンモータ9が停止されて、スピンチャック3によるウエハWの回転が停止される(ステップS9)。そして、ウエハWが静止した後、その処理済みのウエハWが処理室2から搬出されていく(ステップS10)。
以上のように、ブラシ16の第1洗浄面29AをウエハWの表面の周縁領域14Aに押し付けるとともに、ブラシ16の第2洗浄面29BをウエハWの周端面15に押し付けることにより、ウエハWの表面の周縁領域14および周端面15を同時に洗浄することができる。
そのうえ、第1洗浄面29Aが平坦面であるので、その第1洗浄面29AとウエハWの表面の周縁領域14Aとの接触部分の全域で、ウエハWの表面の周縁領域14Aに対するブラシ16の押し付け力を同じにすることができる。したがって、ウエハWの表面の周縁領域14Aを一様に洗浄することができる。
また、ブラシ16がウエハWに押し付けられている間、ブラシ16がウエハWと同方向に回転される。これにより、ウエハWの周縁部をスクラブすることができ、ウエハWの周縁部を一層良好に洗浄することができる。なお、ブラシ16の回転方向は、ウエハWの回転方向と逆方向であってもよいが、ウエハWの回転方向と同方向の場合、ウエハWとブラシ16とを互いに擦り合わせることができるので、より高品質な洗浄を達成することができる。
この図7に示すブラシ71は、略円錐台状の第1周端面当接部28の先端側に、それぞれ略円錐台状に形成された第2周端面当接部72および第3周端面当接部73を一体的に備えている。第2周端面当接部72は、その中心軸線を第1周端面当接部28の中心軸線に一致させて、小径側の端面が第1周端面当接部28の先端側の端面(大径側の端面)における中央部分に接続されている。また、第3周端面当接部3は、その中心軸線を第2周端面当接部72の中心軸線に一致させて、小径側の端面が第2周端面当接部72の先端側の端面(大径側の端面)の中央部分に接続されている。
図8に示すブラシ81の第2洗浄面29Bには、複数本の溝82が形成されている。各溝82は、、少なくともその一端(上端)が第2洗浄面29Bに至る位置まで、第2洗浄面29Bの母線方向に沿って直線状に延びている。
<洗浄効果確認試験>
図9は、種々の形状のブラシによる洗浄効果を確認するための試験の結果を示すグラフである。
ブラシBは、下面がウエハWの表面の周縁領域13に対向し、ウエハWの表面とほぼ平行に配置された円板状のブラシであり、ブラシBを用いた洗浄では、ブラシBの下面をウエハWの表面の周縁領域14Aに対して上方から押し付けた。しかしながら、パーティクルは、ほとんど除去されず、この洗浄によるパーティクル除去率は、ほぼ0%であった。
ブラシDは、ウエハWの側方に配置され、ウエハWを嵌合可能な溝を周面に有する円筒状のブラシであり(特許文献3参照)、ブラシDを用いた洗浄では、ブラシDの溝にウエハWの周縁部を嵌合させた。この洗浄によるパーティクル除去率は、10%程度であった。
図10は、ウエハWの表面の周縁からの距離とパーティクル除去率との関係を示すグラフである。
この結果から、ブラシ16を用いた洗浄では、ウエハWの表面において、ブラシ16で洗浄される領域と洗浄されない領域とを明確に区別することができ、洗浄幅の精度の向上を達成できることが理解される。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、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、前述の各ブラシ16,71,81の構成を適当に組み合わせて実施されてもよい。たとえば、ブラシ71の第2洗浄面29B、第4洗浄面74Bおよび第6洗浄面75Bに、ブラシ81の第2洗浄面29Bに形成されている溝82と同様な溝が形成されてもよい。
また、第2洗浄面29Bは、鉛直方向に対して45度の傾斜角度を有しているとしたが、第2洗浄面29Bの鉛直方向に対する傾斜角度は、5〜85度の範囲内で設定されるとよく、ウエハWの裏面の周縁領域14Bにおける洗浄幅を確保しつつ、ブラシ16,71,81の押し付けによるウエハWの変形を防止するためには、30〜60度の範囲内で設定されることが好ましい。ブラシ71の第4洗浄面74Bおよび第6洗浄面75Bについても、第2洗浄面29Bと同様に、鉛直方向に対する傾斜角度は、5〜85度の範囲内で設定されるとよく、30〜60度の範囲内で設定されることが好ましい。
また、前述の実施形態では、ブラシ16,71,81がウエハWに当接している間、ブラシ16を回転させるとしたが、ブラシ16,71,81を回転させずに静止させてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
3 スピンチャック
4 表面ノズル
5 裏面ノズル
9 スピンモータ
10 処理液供給管
11 処理液供給管
12 処理液バルブ
14A ウエハの表面の周縁領域
14B ウエハの裏面の周縁領域
15 周端面
16 ブラシ
17 揺動駆動機構
18 昇降駆動機構
21 ブラシ自転機構
28 第1周端面当接部
29A 第1洗浄面
29B 第2洗浄面
41 制御部
71 ブラシ
72 第2周端面当接部
73 第3周端面当接部
74A 第3洗浄面
74B 第4洗浄面
75A 第5洗浄面
75B 第6洗浄面
81 ブラシ
82 溝
W ウエハ
Claims (10)
- 基板を保持する基板保持機構と、
弾性変形可能な材料を用いて形成され、平坦な第1洗浄面およびこの第1洗浄面に対向する側に向けて拡がる形状の第2洗浄面を有するブラシと、
前記基板保持機構に保持された基板に対して前記ブラシを移動させるブラシ移動機構と、
このブラシ移動機構を制御して、前記第1洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の一方表面の周縁領域に押し付けるとともに、前記第2洗浄面を当該基板の周端面に押し付けるための制御部とを含むことを特徴とする、基板処理装置。 - 前記ブラシは、前記第1の洗浄面に対向する側に向けて拡がり、前記第1の洗浄面に垂直な軸を中心軸とする略円錐台状に形成された第1周端面当接部を備えており、
前記第1洗浄面は、前記第1周端面当接部の小径側の周端縁から前記第1周端面当接部の中心軸と直交する方向に拡がる略円環帯状をなし、
前記第2洗浄面は、前記第1周端面当接部の側面であることを特徴とする、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記ブラシは、前記第1周端面当接部の大径側端面における中央部分に接続され、前記第1周端面当接部の大径側端面に対向する側に向けて拡がる略円錐台状に形成された第2周端面当接部を備え、前記第1周端面当接部の大径側端面における前記中央部分の周囲の略円環帯状の部分を第3洗浄面とし、前記第2周端面当接部の側面を第4洗浄面として有しており、
前記制御部は、前記ブラシ移動機構を制御して、前記基板保持機構に保持された基板の前記一方表面の周縁領域および前記周端面に対して、前記第1洗浄面および前記第2洗浄面と、前記第3洗浄面および前記第4洗浄面とを選択的に押し付けることを特徴とする、請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記第1洗浄面の幅と前記第3洗浄面の幅とが異なることを特徴とする、請求項3に記載の基板処理装置。
- 前記第4洗浄面に溝が形成されていることを特徴とする、請求項3または4に記載の基板処理装置。
- 前記第2洗浄面に溝が形成されていることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記ブラシを前記垂線方向に延びる軸線を中心に回転させるブラシ回転機構をさらに含むことを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記基板保持機構に保持された基板と前記ブラシとを、前記ブラシが当該基板の周方向に移動するように相対移動させるブラシ相対移動機構をさらに含むことを特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記基板保持機構に保持された基板の少なくとも前記一方表面の周縁領域よりも内方の領域に処理液を供給する処理液供給機構をさらに含むことを特徴とする、請求項1ないし8のいずれかに記載の基板処理装置。
- 基板保持機構によって基板を保持する基板保持工程と、
弾性変形可能な材料を用いて形成され、平坦な第1洗浄面およびこの第1洗浄面に対向する側に向けて拡がる形状の第2洗浄面を有するブラシを移動させて、前記第1洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の一方表面の周縁領域に押し付けるとともに、前記第2洗浄面を当該基板の周端面に押し付けるブラシ押し付け工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。
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JP2006095551A Abandoned JP2007273609A (ja) | 2006-03-30 | 2006-03-30 | 基板処理装置および基板処理方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2006
- 2006-03-30 JP JP2006095551A patent/JP2007273609A/ja not_active Abandoned
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