JP2008258212A

JP2008258212A - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法

Info

Publication number: JP2008258212A
Application number: JP2007095756A
Authority: JP
Inventors: Koji Sunaga; 弘二須永
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP5076602B2

Abstract

【課題】簡素な構造で、ウエハ又は基板の表裏両面を容易に洗浄することができるスピン洗浄装置及びスピン洗浄方法を提供する。
【解決手段】回転テーブル１１上に立設された支持ピン１０上に基板５が載置される。基板を中心とする位置に、固定側クランプピン９と、回転テーブル１１に水平の揺動軸１３あを中心として揺動可能に設置されたリンクブロック１２ａと、リンクブロック１２ａの上部に設けられた可動側クランプピン８ａとが設置されている。そして、固定側クランプピン９及び可動側クランプピン８ａには、テーパ部１５が形成されており、可動側クランプピン８ａを固定側クランプピン９に向けて移動することにより、テーパ部１５に沿って基板５が持ち上げられ、支持ピン１０から離隔した状態で、基板５の表裏両面が洗浄される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造工程等において、ウエハ又は基板等をスピン洗浄等により洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。なお、本明細書において基板というときは、ウエハも含むものである。

近年の技術の発展に伴い、スピン洗浄乾燥装置が実用化されている。例えば、特許文献１の図１に記載されている従来のスピンコータでは、ウエハの裏面を真空吸着で回転ステージ上に固定して、この回転ステージを回転させることによりウエハを回転させ、上方からレジストをウエハ表面に吐出し、下方から洗浄液をウエハ裏面の回転ステージからはみ出た部分に噴出するようになっている。

しかしながら、この特許文献１に記載されたスピンコータでは、ウエハ裏面の回転ステージに接している部分（吸着している部分）は、洗浄することはできない。

また、特許文献２の図１に記載されている従来のスピン洗浄乾燥装置では、スピンチャックでウエハがピンに乗った状態で固定し、ウエハの上方に配置されたリンスノズルからウエハ表面にリンス液を供給してウエハを洗浄し、ウエハの表裏両面の中央にＮ_２ガスを供給してウエハを乾燥する。

しかしながら、この特許文献２に記載されたスピン洗浄装置では、同様に、ウエハ裏面におけるウエハ支持用ピンで支持された部分の周辺では、未洗浄及び未乾燥が発生する。

また、特許文献３においては、回転部材に、上端部で半導体基板の外周端面を係止する少なくとも３本以上のアームが設けられており、このアームはその中間部で揺動可能に支持されており、アームの下端部には、ウエイトが設けられており、更にこのアームの下端部を外方に付勢するスプリングが設けられている。これにより、回転部材が回転すると、ウエイトには回転外側に遠心力が作用し、アームの下端に対し回転外側に応力を付与すると共に、アームの上端に対し回転内側に応力を付与する。このウエイトの遠心力により、半導体基板はアームの上端部に保持される。なお、停止時には、スプリングにより、アーム上端部に中心側に向けて弾性力が付勢される。

特開２００５−３１７８５２号公報特開２００６−６６５０１号公報特開平１１−２５１４１４号公報

しかしながら、この特許文献３に記載の従来技術においては、下端にウエイトを取り付けた３本以上のアームを揺動可能に設置する必要があり、また、スプリングを設置する必要があって、構造が複雑になるという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡素な構造で、ウエハ又は基板の表裏両面を容易に洗浄することができる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することを目的とする

本発明に係る基板洗浄装置は、基板を支持するテーブルと、前記基板の縁辺の少なくとも２箇所にテーパ部を当てて前記基板を上方に持ち上げる基板持上手段と、前記基板が持ち上げられた状態で前記基板を洗浄する基板洗浄手段と、を有することを特徴とする。

この場合に、前記テーブルは例えば、回転テーブルである。そして、前記基板持上手段は、前記基板を、３方向から挟み込むクランプピン、又は４方向から挟み込むクランプピンを有するか、又は２方向から挟み込むクランプピンが各方向について２個設けられており、基板の縁辺の２箇所で接触しているように構成することができる。

そして、例えば、前記基板を上から押さえ、基板の下方から洗浄物を噴出させるが、前記洗浄物は、例えば、洗浄液、洗浄気体、又は洗浄用粒体である。

本発明に係る他の基板洗浄装置は、回転テーブルと、この回転テーブル上に立設され基板を載置する複数個の支持ピンと、前記回転テーブル上に立設された１又は２以上の固定側クランプピンと、前記回転テーブルに水平の揺動軸を中心として揺動可能に設置された１又は２以上のリンクブロックと、この各リンクブロックの上部に設けられた可動側クランプピンと、前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンにおける前記回転テーブルの回転中心側の面に設けられ下方が回転中心側になるように傾斜したテーパ部と、を有し、前記可動側クランプピンが前記固定側クランプピンに向けて移動するように前記リンクブロックが揺動することにより、前記回転テーブルの回転軸を中心として対向する固定側クランプピンと可動側クランプピンの前記テーパ部により前記基板の縁辺を挟んで前記基板を上方に持ち上げることを特徴とする。

このスピン洗浄装置において、前記リンクブロックの下端部には、前記回転テーブルの回転中心側に向けて張り出す張り出し部が設けられており、この張り出し部と回転テーブルとの間に圧縮バネが配置されていて、前記リンクブロックの上部を常時回転テーブルの回転中心側に向けて付勢していることが好ましい。

また、前記リンクブロックの前記揺動軸よりも下方の部分を、回転テーブルの回転中心側に向けて押圧することができるエアーシリンダが設けられており、このエアーシリンダが前記リンクブロックを押圧することにより、前記リンクブロックをその上部が開くように傾斜させ、これにより、前記可動側クランプピンによる基板の係合が外れるように構成されていることが好ましい。

また、本発明においては、例えば、前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンに挟持された基板の上方に前記基板の表面に向けて洗浄液を噴射する上側洗浄ノズルが配置され、前記基板の斜め下方に前記基板の裏面に向けて洗浄液を噴射する下側洗浄ノズルが配置されている。

更に、例えば、前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンに挟持された基板の斜め上方に前記基板の表面に向けて気体を噴射する上側乾燥装置が配置され、前記基板の斜め下方に前記基板の裏面に向けて気体を噴射する下側乾燥装置が配置されている。

そして、前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンは夫々２個であり、回転テーブルの回転中心を挟んで対向する位置に、固定側クランプと可動側クランプとが対向するように配置されていることが好ましい。

本発明に係る基板洗浄方法は、テーブル上に支持された基板の縁辺の少なくとも２箇所にテーパ部を当てて前記基板を上方に持ち上げることにより、前記基板が持ち上げられた状態で前記基板を洗浄することを特徴とする。

本発明に係る他のスピン洗浄方法は、回転テーブル上に立設された支持ピン上に基板を載置し、前記回転テーブル上に設置された複数対の固定側クランプピン及び可動側クランプピンの各対向面に設けられ上方が外方に傾斜したテーパ部により、前記基板の縁辺を係止し、前記可動側クランプピンを対向する前記固定側クランプピンに向けて移動させることにより、前記基板の縁辺を前記テーパ部に摺動させて前記基板を上方に移動させ、前記基板を前記支持ピンから上方に離隔させた状態で、前記基板を前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンにより挟持して前記回転テーブルを回転させることにより、前記基板の表裏両面を洗浄することを特徴とする。

本発明によれば、基板を洗浄のために回転テーブル上に置き、固定側クランプピン及び可動側クランプピンによりチャックする際に、基板をテーパ部の斜面に沿って浮き上がらせることで、基板裏面と支持ピンとの間に隙間を作ることができる。このため、洗浄時に、基板が上方に移動して、その裏面が支持ピンから離隔するので、裏面を表面と同時に洗浄することができるという効果を奏する。これは、乾燥時も同様であり、簡素な構造で、容易に基板の表裏両面を洗浄乾燥することができる。

次に、本発明の実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るスピン洗浄装置を示す縦断面図であり、図２はその平面図（図１は図２のＡ−Ａ線断面図）、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図である。図４は本実施形態の動作を説明するクランプ部分の拡大図である。本実施形態においては、基板５の形状は、図２に示すように、正方形である。また、回転テーブル１１も同様に正方形である。

ハウジング３０内に、その底壁を挿通して回転軸３１が設置されており、この回転軸３１はモータ３２により回転駆動されるようになっている。この回転軸３１の上端には、回転テーブル１１が設置されており、モータ３２の駆動により、回転テーブル１１は垂直軸の回りに回転駆動される。この回転テーブル１１にはその回転軸から等距離であって回転軸を中心として３等配の位置に３本の支持ピン１０が立設されている。この支持ピン１０の回転軸からの距離は、支持ピン１０の上に基板５を載置できるだけの長さである。

また、正方形の基板５の隣り合う２辺の中央位置に、夫々固定側クランプピン９が立設されており、他の隣り合う２辺の中央位置に、夫々可動側クランプピン８ａ、８ｂが配置されている。この可動側クランプピン８ａ、８ｂは夫々リンクブロック１２ａ、１２ｂの上端部に形成されており、このリンクブロック１２ａ、１２ｂは回転テーブル１１に対し、水平方向であって回転テーブル１１の辺に平行な方向を揺動軸１３ａ、１３ｂとして揺動可能に支持されている。また、リンクブロック１２ａ、１２ｂの下端部は、回転テーブル１１の回転中心側に若干張り出していて、この張り出し部１２ｄ、１２ｅと回転テーブル１１との間に、夫々圧縮バネ１４ａ、１４ｂが配置されている。この圧縮バネ１４ａ、１４ｂの弾性力により、リンクブロック１２ａ、１２ｂはその下部が回転テーブル１１の回転外側に、またその上部が回転テーブル１１の回転内側に付勢されている。

固定側クランプピン９と可動側クランプピン８ａ、８ｂには、下方が回転テーブル１１の回転中心側に向かうように傾斜するテーパ部１５が形成されている。

そして、リンクブロック１２ａ、１２ｂの揺動軸１３ａ、１３ｂよりも下方の部分に対向するようにして、クランプ解除用エアーシリンダ４ａ、４ｂが設置されている。このエアーシリンダ４ａ、４ｂのピストンロッドは進出するとその先端がリンクブロック１２ａ、１２ｂの下部に当接して、これを押し込むようになっている。このように、エアーシリンダ４ａ、４ｂのピストンロッドが進出すると、リンクブロック１２ａ、１２ｂの下部が押圧されて、リンクブロック１２ａ、１２ｂはその上部が外方になるように傾斜し、基板５と可動側クランプピン８ａ、８ｂとの係合が外れるようになっている。

回転テーブル１１の上方には上側洗浄ノズル１が設置され、斜め下方には下側洗浄ノズル２が設置されており、各洗浄ノズル１，２は基板５の中心を向いて配置されていて、洗浄液を基板５の夫々表面及び裏面に向けて噴射する。また、回転テーブル１１の斜め上方と斜め下方にはそれぞれ上側熱風発生器６及び下側熱風発生器７がその熱風噴射方向を基板５の中心を向けて設置されており、熱風を基板５に噴射して、基板５を乾燥するようになっている。

次に、本実施形態の動作について説明する。先ず、クランプ解除用エアーシリンダ４ａ、４ｂのピストンロッドが進出すると、このピストンロッドがリンクブロック１２ａ、１２ｂの下部を押圧し、リンクブロック１２ａ、１２ｂが圧縮バネ１４ａ、１４ｂの付勢力に抗して各揺動軸１３ａ、１３ｂを中心にして上部が外側になるように傾斜し、可動側クランプピン８ａ、８ｂが外側に開いた状態になる。この状態で、基板５を支持ピン１０の上に載置し、基板５を３本の支持ピン１０により支持させる。

次に、クランプ解除用エアーシリンダ４ａ、４ｂのピストンロッドを退入させた状態にすると、リンクブロック１２ａ、１２ｂは圧縮バネ１４ａ、１４ｂの弾性力によりリンクブロック１２ａ、１２ｂの下部が外側に、上部が内側に向かうように傾斜し、リンクブロック１２ａ、１２ｂは起立した状態になる。このリンクブロック１２ａ、１２ｂが図４（ａ）に示す矢印方向に回動することにより、基板５の縁辺は、固定側クランプピン９及び可動側クランプピン８ａ、８ｂのテーパ部１５に沿って上方に移動すると共に、その水平位置が可動側クランプピン８ａ、８ｂにより押圧されて基板５の側縁が１対の固定側クランプピン９に押し付けられ、図４（ｂ）に示すように、基板５の中心の水平位置が回転テーブル１１の中心位置と一致するように、基板５の水平位置が調整される。

これにより、図４（ｂ）に示すように、基板５は固定側クランプピン９と可動側クランプピン８ａ、８ｂとでクランプされる。基板５は、テーパ部１５に沿って上昇しているので、基板５の裏面と支持ピン１０の上面との間には隙間が形成される。

次に、回転テーブル１１は基板５を保持したままモータ３によって回転し、この基板５が回転している状態で、上側洗浄ノズル１と下側洗浄ノズル２とから洗浄液が基板５の表裏両面に向けて噴射され、基板５の表裏両面が洗浄される。

次に、上側洗浄ノズル１と下側洗浄ノズル２とからの洗浄液の噴射を停止した後、上側熱風発生器６及び下側熱風発生器７から熱風を基板５に向けて噴射して基板５を乾燥する。このようにして、基板５の表裏両面を同時に且つ表裏両面を均一に洗浄乾燥することができる。

なお、乾燥動作においては、上述の如く、乾燥ノズルから加熱された気体を噴射してもよく、又は常温の気体を噴射するか、若しくは気体を噴射せずに基板を回転させるだけで、基板を乾燥してもよい。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図５は本実施形態を示す平面図、図６は図５のＣ−Ｃ線による断面図である。本実施形態は、図１の１対の可動側クランプピン８ａ、８ｂ用の独立したリンクブロック１２ａ、１２ｂの代わりに、１個のリンクブロック１２ｃを設けたものである。このリンクブロック１２ｃは平面視で基板５の隣り合う２辺に対してクロスするように配置されており、同様に基板５の隣り合う２辺に対して傾斜する揺動軸１３ｃを中心として揺動することができる。このリンクブロック１２ｃの下端部が回転中心側に向けて張り出し、この張り出し部と回転テーブル１１との間に、圧縮バネ１４ｃが設置されている。リンクブロック１２ｃの上端部に、基板５の隣り合う２辺に係合する可動側クランプ８ａ、８ｂが形成されている。また、ハウジング３０の底壁には、エアーシリンダ４ｃがそのピストンロッドを上方に向けて配置されており、このエアーシリンダ４ｃのピストンロッドは、リンクブロック１２ｃの下端の張り出し部を上方に押圧することにより、リンクブロック１２ｃをその上部が外側に開くように傾動させることができる。

本実施形態においては、１つの圧縮バネ１４ｃの弾性力によってリンクブロック１２ｃが揺動軸１３ｃを中心にして起立する方向に揺動して２つの駆動側クランプピン８ａ、８ｂが基板５をクランプ動作し、１つの解除用エアーシリンダ４ｃによってリンクブロック１２ｃが揺動軸１３ｃを中心としてその上部が開く方向に傾斜してクランプ解除の動作をする。従って、本実施形態においては、構成部品を減らし、機構を簡素化できるという効果が得られる。

なお、本実施形態では、クランプ解除用エアーシリンダ４ｃを、図１に示す実施形態と同様に、リンクブロックの側方に設けることも可能である。

また、本発明においては、基板は上記実施形態のように、正方形に限らず、矩形又は円形等、種々の形状の基板の洗浄に適用することができる。

更に、リンクブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃを揺動させる手段としては、エアーシリンダ４ａ、４ｂ、４ｃによりリンクブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃの下部を押圧することに限らない。逆に、エアーシリンダ等により、リンクブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃの上部を引くようにしても良い。

図７は、前記基板を、２方向から挟み込むクランプピン８ａ、８ｂ、９が各方向について２個設けられており、夫々基板の縁辺の２箇所で接触している実施形態を示す図である。このように、２方向について、クランプピンを設けることもできる。

また、洗浄物は、洗浄液、洗浄気体、又は洗浄用粒体等がある。更に、下方から基板を洗浄するときには、上方から基板を押さえるようにすると良い。

本発明の実施形態に係るスピン洗浄装置を示す縦断面図である。同じく、本実施形態のスピン洗浄装置を示す平面図であり、図２のＡ−Ａ線による断面図が図１である。同じく、本実施形態のスピン洗浄装置を示す縦断面図であり、図２のＢ−Ｂ線によるものである。可動側クランプピン及び固定側クランプピンを示す拡大図である。本発明の他の実施形態に係るスピン洗浄装置を示す平面図である。同じく、他の実施形態に係るスピン洗浄装置を示す図５のＣ−Ｃ線による断面図である。同じく、他の侍史形態に係るスピン洗浄装置を示す断面図である。

符号の説明

１上側洗浄ノズル
２下側洗浄ノズル
３モータ
４ａ、４ｂ、４ｃクランプ解除用エアーシリンダ
５基板
６上側熱風発生器
７下側熱風発生器
８ａ、８ｂ、８ｃ可動側クランプピン
９固定側クランプピン
１０支持ピン
１１回転テーブル
１２ａ、１２ｂ、１２ｃリンクブロック
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ揺動軸
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ圧縮バネ
１５テーパ部

Claims

基板を支持するテーブルと、前記基板の縁辺の少なくとも２箇所にテーパ部を当てて前記基板を上方に持ち上げる基板持上手段と、前記基板が持ち上げられた状態で前記基板を洗浄する基板洗浄手段と、を有することを特徴とする基板洗浄装置。
前記テーブルが回転テーブルであることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
前記基板持上手段は、前記基板を、３方向から挟み込むクランプピンを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
前記基板持上手段は、前記基板を、４方向から挟み込むクランプピンを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
前記基板持上手段は、前記基板を、２方向から挟み込むクランプピンが各方向について２個設けられており、基板の縁辺の２箇所で接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
前記基板を上から押さえ、基板の下方から洗浄物を噴出させるものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
前記洗浄物は、洗浄液、洗浄気体、又は洗浄用粒体であることを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄装置。
回転テーブルと、この回転テーブル上に立設され基板を載置する複数個の支持ピンと、前記回転テーブル上に立設された１又は２以上の固定側クランプピンと、前記回転テーブルに水平の揺動軸を中心として揺動可能に設置された１又は２以上のリンクブロックと、この各リンクブロックの上部に設けられた可動側クランプピンと、前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンにおける前記回転テーブルの回転中心側の面に設けられ下方が回転中心側になるように傾斜したテーパ部と、を有し、前記可動側クランプピンが前記固定側クランプピンに向けて移動するように前記リンクブロックが揺動することにより、前記回転テーブルの回転軸を中心として対向する固定側クランプピンと可動側クランプピンの前記テーパ部により前記基板の縁辺を挟んで前記基板を上方に持ち上げることを特徴とするスピン洗浄装置。
前記リンクブロックの下端部には、前記回転テーブルの回転中心側に向けて張り出す張り出し部が設けられており、この張り出し部と回転テーブルとの間に圧縮バネが配置されていて、前記リンクブロックの上部を常時回転テーブルの回転中心側に向けて付勢していることを特徴とする請求項８に記載のスピン洗浄装置。
前記リンクブロックの前記揺動軸よりも下方の部分を、回転テーブルの回転中心側に向けて押圧することができるエアシリンダが設けられており、このエアシリンダが前記リンクブロックを押圧することにより、前記リンクブロックをその上部が開くように傾斜させ、これにより、前記可動側クランプピンによる基板の係合が外れるようになっていることを特徴とする請求項８又は９に記載のスピン洗浄装置。
前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンに挟持された基板の上方に前記基板の表面に向けて洗浄液を噴射する上側洗浄ノズルが配置され、前記基板の斜め下方に前記基板の裏面に向けて洗浄液を噴射する下側洗浄ノズルが配置されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のスピン洗浄装置。
前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンに挟持された基板の斜め上方に前記基板の表面に向けて気体を噴射する上側乾燥装置が配置され、前記基板の斜め下方に前記基板の裏面に向けて気体を噴射する下側乾燥装置が配置されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のスピン洗浄装置。
前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンは夫々２個であり、回転テーブルの回転中心を挟んで対向する位置に、固定側クランプと可動側クランプとが対向するように配置されていることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のスピン洗浄装置。
テーブル上に支持された基板の縁辺の少なくとも２箇所にテーパ部を当てて前記基板を上方に持ち上げることにより、前記基板が持ち上げられた状態で前記基板を洗浄することを特徴とする基板洗浄方法。
回転テーブル上に立設された支持ピン上に基板を載置し、前記回転テーブル上に設置された複数対の固定側クランプピン及び可動側クランプピンの各対向面に設けられ上方が外方に傾斜したテーパ部により、前記基板の縁辺を係止し、前記可動側クランプピンを対向する前記固定側クランプピンに向けて移動させることにより、前記基板の縁辺を前記テーパ部に摺動させて前記基板を上方に移動させ、前記基板を前記支持ピンから上方に離隔させた状態で、前記基板を前記固定側クランプピン及び可動側クランプピンにより挟持して前記回転テーブルを回転させることにより、前記基板の表裏両面を洗浄することを特徴とするスピン洗浄方法。