JP2010016157A

JP2010016157A - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JP2010016157A
Application number: JP2008174376A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Mori; 信彦毛利; Akira Tanaka; 暁田中
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】基板の端面を含む周縁部に付着した付着物を適切かつ効果的に除去することができる基板洗浄装置を提供すること。
【解決手段】基板洗浄装置１は、基板Ｗを回転可能に保持するスピンチャック３と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗを回転するモーター４と、スピンチャック３に保持されている基板Ｗに洗浄液を供給する洗浄液供給機構１０と、基板Ｗの端面を含む周縁部を洗浄するブラシ２１とを具備する。ブラシ２１は、その周面に形成された、洗浄液で膨潤した際にその厚さが基板Ｗの厚さよりも狭くなる切り込み２１ａを有し、ブラシ２１を洗浄液で膨潤させた状態で、切り込み２１ａに基板Ｗを挿入して基板Ｗの端面を含む周縁部を洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の端面を含む周縁部をブラシ洗浄する基板洗浄装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスやフラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）の製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウエハやガラス基板に付着したパーティクルやコンタミネーション等を除去する洗浄処理が行われる。このような洗浄処理を行う装置としては、基板をスピンチャックに保持し、基板を回転させた状態でウエハの表面に洗浄液を供給してウエハの表面を洗浄する枚葉式の洗浄装置が知られている。

このような洗浄装置の洗浄処理においては、洗浄液として用いられた酸やアルカリの薬液が洗浄処理の過程で基板周縁部に残存し、そのまま乾燥して付着物となることや、洗浄によって除去された物質が基板の周縁部に再付着することが生じる。かつては、基板の周縁部は製品として使用されないため、このような基板周縁部の付着物に対して特別な対策がとられていなかったが、デバイス等の微細化が進み、このような基板周縁部の付着物が基板搬送機構の基板支持アーム等に付着することによる悪影響が顕在化するようになってきた。このような悪影響を防止する技術として、基板の周縁部にスポンジ状のブラシを当接させて周縁部の付着物を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２）

しかしながら、ウエハ端部にはベベルが形成されており、上記技術に基づいて単にブラシを基板の周縁部に当接しただけでは、ベベルにおける上下の傾斜面および端面を同時に洗浄することは困難である。

これに対し、特許文献３には、ウエハの上下にブラシを設け、ウエハの周縁部をこれらブラシで挟んで洗浄する方法が開示されている。しかしながら、この方法ではウエハの端面にブラシが十分に接触せず、ウエハ端面の洗浄が不十分となってしまう。
実開平５−７９９３９号公報特開２００７−１６５７９４号公報特開２００７−１５７９３６号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、基板の端面を含む周縁部に付着した付着物を適切かつ効果的に除去することができる基板洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板の端面を含む周縁部をブラシ洗浄する基板洗浄装置であって、基板を回転可能に保持する基板保持機構と、前記基板保持機構に保持されている基板を回転する基板回転機構と、前記基板保持機構に保持されている基板に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、基板の端面を含む周縁部を洗浄するブラシを有する洗浄機構とを具備し、前記ブラシは、その周面に形成された、洗浄液で膨潤した際にその厚さが基板の厚さよりも狭くなる切り込みを有し、前記ブラシを洗浄液で膨潤させた状態で、前記切り込みに基板を挿入して基板の端面を含む周縁部を洗浄することを特徴とする基板洗浄装置を提供する。

上記第１の観点において、前記切り込みは、洗浄すべき基板の周縁部の形状に応じた形状を有していることが好ましい。また、前記ブラシは、前記切り込みの上下で径が異なっていてもよい。

前記ブラシとしてはスポンジ状の樹脂からなるものを好適に用いることができる。また、前記洗浄機構は、前記ブラシを回転させるブラシ回転機構と、前記ブラシを基板に対して接離させる接離機構とを有し、前記ブラシ回転機構により回転された前記ブラシを、前記接離機構により前記基板回転機構により回転されている基板に接触させて、その状態で基板の端面を含む周縁部を洗浄するようにすることができる。

本発明によれば、基板の端面を含む周縁部をブラシ洗浄する基板洗浄装置において、ブラシとしてその周面に洗浄液で膨潤した際に、その厚さが基板の厚さよりも狭くなる切り込みが形成されたものを用い、前記ブラシを洗浄液で膨潤させた状態で、前記切り込みに基板を挿入して基板の端面を含む周縁部を洗浄するので、基板の端面を含む周縁部に付着した付着物を適切かつ効果的に除去することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るウエハ洗浄装置を示す概略構成図、図２はその内部の平面図である。

このウエハ洗浄装置１はチャンバ２を有し、このチャンバ２の中には、被洗浄基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）Ｗを水平状態で真空吸着により吸着保持するためのスピンチャック３が設けられている。このスピンチャック３は、軸３ａを介してチャンバ２の下方に設けられたモーター４により回転可能となっている。また、チャンバ２内には、スピンチャック３に保持されたウエハＷを覆うようにカップ５が設けられている。カップ５の底部には、排気および排液のための排気・排液管６が、チャンバ２の下方へ延びるように設けられている。チャンバ２の側壁には、ウエハＷを搬入出するための搬入出口７が設けられている。なお、軸３ａとカップ５の底部およびチャンバ２の底部との間には流体シール８が設けられている。

また、このウエハ洗浄装置１は、さらに、洗浄液を供給する洗浄液供給機構１０と、ウエハＷの周縁部をブラシ洗浄する洗浄機構２０とを有している。

洗浄液供給機構１０は、カップ５の上方に設けられた表面側洗浄液ノズル１１ａとスピンチャック３に保持されたウエハＷの裏面側に設けられた裏面側洗浄液ノズル１１ｂとを有し、これら表面側洗浄液ノズル１１ａおよび裏面側洗浄液ノズル１１ｂには、それぞれ表面側洗浄液供給配管１３ａおよび裏面側洗浄液供給配管１３ｂが接続されている。これら表面側洗浄液供給配管１３ａおよび裏面側洗浄液供給配管１３ｂの他端は共通の洗浄液供給源１２に接続されている。そして、洗浄液供給源１２から表面側洗浄液供給配管１３ａを介して表面側洗浄液ノズル１１ａからウエハＷの表面中心付近に洗浄液が供給され、裏面側洗浄液供給配管１３ｂを介して裏面側洗浄液ノズル１１ｂからウエハＷの裏面に洗浄液が供給される。表面側洗浄液供給配管１３ａおよび裏面側洗浄液供給配管１３ｂには、それぞれバルブ１４ａ，１４ｂが介在されている。洗浄液としては、純水や薬液等を用いることができる。

洗浄機構２０は、ウエハＷの周縁部および端面を洗浄するためのブラシ２１と、ブラシ２１を回転可能に支持する回転支持部材２２と、ブラシ２１を回動させるための回動アーム２５と、回動アーム２５の回動軸となる回動シャフトを内蔵するシャフト部２６と、回動シャフトを回転させて回動アーム２５を回動させる回動機構および回動アーム２５を昇降させる昇降機構を内蔵する回動・昇降部２７とを有している。

図３は、洗浄機構をさらに詳細に示す断面図である。回転支持部材２２は、鉛直方向に延びる円筒状をなし、その下端部中央にブラシ取り付け部２４が設けられている。ブラシ２１の中央には鉛直方向に延びるブラシ支持軸（図示せず）が設けられており、ブラシ支持軸がこのブラシ取り付け部２４に取り付けられている。

回動アーム２５は水平に延びる角筒状をなし、その先端部分に回転支持部材２２が回転可能に設けられている。すなわち、回転支持部材２２は、回動アーム２５に取り付けられた一対のベアリング３１ａ，３１ｂにより回転可能に支持されている。回転支持部材２２の中央部にはプーリー３２が外嵌されており、このプーリー３２にベルト３３が巻き掛けられている。このベルト３３は、回動アーム２５の内部空間を水平に延びている。また、回動アーム２５の内部には、その底板に固定されるようにブラシ回転用モーター３４が設けられており、ブラシ回転用モーター３４の回転軸３４ａにはプーリー３５が取り付けられていて、上記ベルト３３はプーリー３５に巻き掛けられている。したがって、モーター３４を駆動させることによりベルト３３を介して回転支持部材２２が回転され、これにともなってブラシ２１が回転される。

回動アーム２５の基端部分には、鉛直に延びる回動シャフト３８が、回動アーム２５内の上下に設けられた一対の固定部材３９により固定されている。回動シャフト３８はシャフト部２６を通って回動・昇降部２７まで延びている。

回動・昇降部２７は、シャフト部２６の下方に連続する筐体４１と、その内部に設けられた回動機構４２および昇降機構４５とを有している。回動機構４２は、回動用モーター４３を有しており、その回転軸が回動シャフト３８の下端に接続されており、回動用モーター４３を回転駆動することにより、回動シャフト３８に固定された回動アーム２５が回動するようになっている。また、昇降機構４５は、回動シャフト３８をベアリング４７を介して回転可能に支持する支持部材４６と、筐体４１の底部から鉛直上方に延び、支持部材４６が螺合するボールネジ４８と、筐体４１の底板に固定され、ボールネジ４８を回転させる昇降用モーター４９と、筐体４１内に鉛直に設けられ、支持部材４６をガイドするガイド部材５０とを有している。つまり、昇降機構４５はボールネジ機構によって回動シャフト３８を昇降し、これにともなって回動アーム２５を昇降するようになっている。そして、回動機構４２により回動アーム２５を回動させ、昇降機構４５により回動アーム２５を昇降させることにより、ブラシ２１をウエハＷの端面を含む周縁部に所望の押しつけ力で押しつけるようになっている。

図４は、ブラシ２１を拡大して示す側面図である。ブラシ２１は、円筒状をなしており、その中央に周面に沿って断面楔状の切り込み２１ａが形成されている。この切り込み２１ａは、洗浄液で膨潤した際にその厚さがウエハＷの厚さよりも狭くなるように形成されている。そして、ブラシ２１を洗浄液で膨潤させた状態で、この切り込み２１ａへウエハＷの周縁部を挿入してウエハＷの端面、ならびに、ウエハＷの裏面および表面の周縁部を洗浄するようになっている。

ブラシ２１はスポンジ状の樹脂で構成されているため、洗浄液が供給されて膨潤した状態では柔らかく、切り込み２１ａに挿入されたウエハＷの周縁部にブラシ２１が密着し、高い洗浄効果を得ることができる。このときの切り込み２１ａの角度は、ウエハＷの形状および付着物の付着態様等によって０〜９０°の間で適宜設定することができる。また、より密着性を高めて洗浄性を向上させる観点からは、切り込み２１ａの形状をウエハＷの周縁部に対応する形状にすることが好ましい。例えば、図５の断面図に示すように、切り込み２１ａの形状をウエハＷの周縁部に形成されているベベルＢに対応した形状にすることにより、より密着性が高まる。ただし、図５の場合にはブラシ２１の加工に手間がかかることから、その手間に見合った洗浄性向上効果が得られる場合に、図５のような構成を採用すればよい。また、スポンジ状樹脂は、洗浄液で膨潤した状態で容易に変形することから、図６の断面図に示すように、切り込み２１ａに幅がない場合でもウエハＷを切り込み２１ａに挿入して洗浄することが可能な場合もある。

ブラシ２１は、上述したようにスポンジ状の樹脂からなり、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を好適に用いることができる。ブラシ２１に適用可能な他の樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）を挙げることができる。

制御部３０は、図７のブロック図に示すように、コントローラ６１と、ユーザーインターフェース６２と、記憶部６３とを有している。コントローラ６１は、基板洗浄装置１の各構成部、例えばモーター４、ブラシ回転用モーター３４、回動用モーター４３、昇降用モーター４９等を制御する。また、ユーザーインターフェース６２はコントローラ６１に接続され、オペレータがウエハ洗浄装置１を管理するためにコマンド等の入力操作を行うキーボードや、ウエハ洗浄装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる。また、記憶部６３もコントローラ６１に接続され、その中にウエハ洗浄装置１の各構成部の制御対象を制御するための制御プログラムや、ウエハ洗浄装置１に所定の処理を行わせるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。処理レシピは記憶部６３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、コントローラ６１は、必要に応じて、ユーザーインターフェース６２からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部６３から呼び出して実行させることで、コントローラ６１の制御下で、所定の処理が行われる。

次に、このようなウエハ洗浄装置１によりウエハＷの洗浄処理を行う処理動作について説明する。

まず、回転支持部材２２に取り付けられたブラシ２１をウエハＷの外側で退避させた状態でチャンバ２にウエハＷを搬入し、スピンチャック３にウエハＷを保持させる。ブラシ２１が退避位置にあるときには、ブラシ２１の乾燥防止のため、ブラシ２１に対して洗浄液が供給される。この状態で、モーター４を駆動させてスピンチャック３とともにウエハＷを所定の回転数で回転させ、洗浄液ノズル１１から洗浄液を供給しつつ、ブラシ回転用モーター３４により、ブラシ支持部材２２とともにブラシ２１を回転させる。

次いで、昇降機構４５により回動アーム２５の高さ調節をして、切り込み２１ａをウエハＷの高さに位置させ、さらに回動機構４２により回動アーム２５をスピンチャック３上のウエハＷに向けて回動させ、図８の断面図に示すように、ウエハＷの端面を含む周縁部を切り込み２１ａへ挿入する。

このとき、ブラシ２１が洗浄液で膨潤すると、切り込み２１ａの厚さがウエハＷの厚さよりも狭くなり、ブラシ２１がウエハＷの端面および表裏面の周縁部に確実に当たるので、これらの部分が効果的に洗浄される。特に、図５に示すように、切り込み２１ａをベベルＢを含むウエハＷ周縁部の形状に応じた形状を有しているようにすることにより、ブラシ２１が洗浄液で膨潤した際にウエハＷの洗浄部位に対するブラシの密着性が高まり、より洗浄効果を高めることができる。

すなわち、本実施形態によれば、洗浄液で膨潤した際にその厚さがウエハＷの厚さよりも狭くなる切り込み２１ａにウエハＷの周縁部を挿入し、洗浄液を供給しながらウエハＷをブラシ２１で洗浄するので、図８に示すように、ウエハＷの端面には切り込み２１ａの先端部を介して液圧がかかり、表裏面の周縁部には切り込み２１ａの上下面を介して液圧がかかる。このため、ウエハＷの端面および表裏面の周縁部を同時に洗浄して、その部分に付着した付着物を適切かつ効果的に除去することができる。

なお、ブラシ２１において、切り込み２１ａを挟んで上下の部分の径を異ならせることにより、洗浄領域を変更することができる。例えば、図９の断面図に示すように、切り込み２１ａよりも下の部分の径を大きくすれば、ウエハＷの裏面周縁部の洗浄領域を表面周縁部の洗浄領域よりも広くすることができる。また、逆に切り込み２１ａよりも上の部分の径を大きくすれば、表面周縁部の洗浄領域を広くすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、ブラシの形状および切り込みの形状は、上記実施形態に限らず、ウエハの形状や付着物の付着状態に応じて適宜設定することができる。

また、上記実施形態では、ウエハの端面および周縁部を洗浄する洗浄機構のみを説明したが、ウエハの表面や裏面を洗浄する適宜の洗浄機構をさらに有していてもよい。

さらにまた、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを適用した場合について示したが、これに限るものではなく、例えば液晶表示装置用ガラス基板に代表されるフラットパネル表示装置用基板等、他の基板にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を示す概略構成図。本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の内部を示す平面図。本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置に設けられた洗浄機構をさらに詳細に示す断面図。本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置に設けられた洗浄機構のブラシを拡大して示す側面図。図４に示すブラシの切り込みの好ましい例を示す断面図。図４に示すブラシの切り込みの他の例を示す断面図。本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置に設けられた制御部の構成を示すブロック図。ブラシの切り込みにウエハを挿入して洗浄する状態を説明するための断面図。ブラシの他の構成例を拡大して示す断面図。

符号の説明

１；ウエハ洗浄装置（基板洗浄装置）
２；チャンバ
３；スピンチャック
４；モーター
５；カップ
６；排気・排液管
７；搬入出口
１０；洗浄液供給機構
１１ａ；表面側洗浄液ノズル
１１ｂ；裏面側洗浄液ノズル
１２；洗浄液供給源
２０；洗浄機構
２１；ブラシ
２１ａ；切り込み
２２；回転支持部材
２５；回動アーム
２６；シャフト部
２７；回動・昇降部
３０；制御部
６１；コントローラ
６２；ユーザーインターフェース
６３；記憶部
Ｗ；半導体ウエハ（基板）

Claims

基板の端面を含む周縁部をブラシ洗浄する基板洗浄装置であって、
基板を回転可能に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に保持されている基板を回転する基板回転機構と、
前記基板保持機構に保持されている基板に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
基板の端面を含む周縁部を洗浄するブラシを有する洗浄機構と
を具備し、
前記ブラシは、その周面に形成された、洗浄液で膨潤した際にその厚さが基板の厚さよりも狭くなる切り込みを有し、
前記ブラシを洗浄液で膨潤させた状態で、前記切り込みに基板を挿入して基板の端面を含む周縁部を洗浄することを特徴とする基板洗浄装置。
前記切り込みは、洗浄すべき基板の周縁部の形状に応じた形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
前記ブラシは、前記切り込みの上下で径が異なっていることを特徴とする請求項１また請求項２に記載の基板洗浄装置。
前記ブラシはスポンジ状の樹脂からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
前記洗浄機構は、前記ブラシを回転させるブラシ回転機構と、前記ブラシを基板に対して接離させる接離機構とを有し、前記ブラシ回転機構により回転された前記ブラシを、前記接離機構により前記基板回転機構により回転されている基板に接触させて、その状態で基板の端面を含む周縁部を洗浄することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。