JP2013175563A - ウエハステージの洗浄装置およびウエハステージの洗浄方法 - Google Patents

ウエハステージの洗浄装置およびウエハステージの洗浄方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ウエハステージの上面の溝の目詰まりを防止する。
【解決手段】本実施形態のウエハステージの洗浄装置は、ウエハステージの上面に接触して研磨するクリーニングストーンを有する研磨機構と、前記ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けるドライアイス吹き付け機構とを備え、前記ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けながら、前記ウエハステージの上面を前記クリーニングストーンにより研磨可能なように構成されている。
【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、ウエハステージの洗浄装置およびウエハステージの洗浄方法に関する。
露光装置によって露光する場合や、RIE(reactive ion etching)装置によってRIEする場合、ウエハステージ上にウエハを載置固定して露光処理やRIE処理を実行する。ウエハステージの上面に塵やごみ等の異物が付着することがあり、ウエハステージ上にウエハを載置したときに上記異物によりウエハの平面度が悪化して、露光処理やRIE処理が良好に実行されないことがあった。
そこで、従来より、所定の間隔でウエハステージの上面に付着した異物を除去する洗浄処理を実行するようにしている。この洗浄処理では、クリーニングストーン(砥石、例えば御影石)を用いてウエハステージの上面を拭く(磨く)ことにより上記異物を除去している。クリーニングストーンでウエハステージの上面を拭く場合、作業者が手でクリーニングストーンを動かしたり、ロボットでクリーニングストーンを動かしたりしている。
しかし、ウエハステージの上面には、多数のエンボスが形成されていると共に、溝(凹部)が形成されているため、上記クリーニングストーンを用いる洗浄を行うと、ウエハステージの上面の溝内に付着物(異物)が溜まり、溝が目詰まりすることがあった。ウエハステージの上面の溝の目詰まりが発生すると、露光時にデフォーカス等の露光不良が発生するおそれがあった。
特開平8−115868号公報
そこで、ウエハステージの上面の溝の目詰まりを防止することができるウエハステージの洗浄装置およびウエハステージの洗浄方法を提供する。
本実施形態のウエハステージの洗浄装置は、ウエハステージの上面に接触して研磨するクリーニングストーンを有する研磨機構と、前記ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けるドライアイス吹き付け機構とを備え、前記ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けながら、前記ウエハステージの上面を前記クリーニングストーンにより研磨可能なように構成されたところに特徴を有する。
本実施形態のウエハステージの洗浄方法は、ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けながら、前記ウエハステージの上面をクリーニングストーンにより研磨し、前記ウエハステージの上面上の空気及び洗浄により除去された異物を吸引する第1の洗浄運転と、前記ウエハステージの上面から前記クリーニングストーンを離間させた状態で、前記ウエハステージの上面に前記ドライアイスを吹き付けて洗浄し、前記ウエハステージの上面上の空気及び洗浄により除去された異物を吸引する第2の洗浄運転とを備えたところに特徴を有する。
第1実施形態を示す露光装置の概略構成の斜視図 洗浄装置の概略構成を示す断面図及び斜視図 (a)は第1の洗浄運転を説明する断面図、(b)は第2の洗浄運転を説明する断面図 第2実施形態を示す図3(b)相当図
以下、複数の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の露光装置1の概略構成を示す斜視図である。この図1に示すように、露光装置1は、移動ステージ2と、ウエハステージ3と、投影光学系4と、光源5と、レチクル6及びレチクルホルダ7と、レーザー干渉計8、9とを含んだ構成となっている。
光源5から射出された露光用の光は、回路パターン等が描かれたパターン領域を有するレチクル6をほぼ均一な照度で照明する。レチクル6は、レチクルホルダ7上に保持されている。レチクルホルダ7は、レチクル6のパターン領域の中心(レチクルセンター)が投影光学系4の光軸を通るようにレチクル6の位置決めを行う。
レチクル6のパターンの縮小像が投影光学系4を介してフォトレジストが塗布されたウエハW上に結像投影される。ウエハWは、表面が投影光学系4の結像面と平行に設定されたウエハステージ3上に真空吸着される。前記移動ステージ2は、Zステージ10、Xステージ11及びYステージ12を備える。
ウエハステージ3は、上記光軸方向に上下動可能なZステージ10上に取付けられる。Zステージ10は、X方向に直線移動可能なXステージ11上に設けられる。このXステージ11は、X方向と直交するY方向に直線移動可能なYステージ12上に設けられる。Xステージ11及びYステージ12によってウエハWはXY平面内で2次元移動し、Zステージ10によって焦点合わせのための上下動を行う。Xステージ11の移動は駆動部13によって行われ、Yステージ12の移動は駆動部14によって行われる。
また、Zステージ10の直交する2辺には移動鏡15及び16が設けられ、レーザー干渉計8からX方向に射出された平行な2本のレーザービーム(図示しない)は、それぞれ投影光学系4の固定鏡(図示しない)及びY方向に伸びた移動鏡15に垂直に入射する。レーザー干渉計9からY方向に射出された平行な2本のレーザービーム(図示しない)は、それぞれ投影光学系4の固定鏡(図示しない)及びX方向に伸びた移動鏡16に垂直に入射する。これらレーザー干渉計8及び9によってウエハWの2次元的な位置(座標)が計測される。
また、投影光学系4の露光フィールド内にウエハWが位置したとき、ウエハWの表面のZ方向(光軸方向)の位置を検出するために、斜入射方式の焦点検出系(図示しない)が設けられている。更に、ウエハWの表面の凹凸の分布を求める検出系(図示しない)が設けられている。また、露光装置1全体を制御するための制御装置(図示しない)が設けられている。
さて、ウエハステージ3の上面を清掃(洗浄)する場合、Xステージ11及びYステージ12を駆動してZステージ10を移動させて、ウエハステージ3(Zステージ10)を清掃位置に移動させる。そして、ウエハステージ3を清掃位置に位置させた状態で、図2に示す洗浄装置17を用いてウエハステージ3の上面を洗浄する。ここで、洗浄装置17について、図2を参照して説明する。
洗浄装置17は、図2に示すように、洗浄装置本体(研磨機構)18と、ドライアイスブラスト洗浄機19と、吸引機20とを含んで構成されている。洗浄装置本体18は、下面が開口した有底短円筒状(カップ状)の外ケース21と、この外ケース21内に所定の間隙を介して設けられ下面が開口した有底短円筒状(カップ状)の内ケース22と、この内ケース22内に取り付けられたクリーニングストーン23とを有する。
外ケース21の上面部の中心部には、貫通孔21aが形成されている。外ケース21と内ケース22との間の隙間が、吸引流路25を構成している。内ケース22の上面部の中心部には、貫通孔22aが形成されると共に、この貫通孔22aに連通するように径小な円筒状の連結用筒部26が突設されている。径小な連結用筒部26は、外ケース21の径大な貫通孔21aの内部に同心状に配置されている。外ケース21の周壁部21bの下端には、リング状の封止ゴム27が取り付けられている。
クリーニングストーン23の中心部には、内ケース22の貫通孔22aよりも径大な貫通孔23aが形成され、この貫通孔23aの下端部には徐々に径大となるテーパー部23bが形成されている。クリーニングストーン23の内部には、ヒータ28が埋設されている。クリーニングストーン23の貫通孔23aの内部には、粒状のドライアイス(直径が例えば0.3〜3mm程度のドライアイス)を細かく粉状に粉砕するディフューザー29が配設されている。ディフューザー29は、例えば金属製のメッシュで構成されている。
尚、クリーニングストーン23は、ウエハステージ3よりも少し柔らかい材料であって、摩擦帯電で異物(ダスト)が吸着しない電気伝導率が高い材料で形成されている。例えば、ウエハステージ3がSiCで形成されている場合には、クリーニングストーン23はZrBで形成されていることが好ましい。また、ウエハステージ3がAlで形成されている場合には、クリーニングストーン23は(Si+微量のTiO)で形成されていることが好ましい。
また、クリーニングストーン23の下面は、平面状に形成されているが、例えば1〜10μm程度の大きさの凹凸部3cが存在する。尚、凹凸部3cの大きさは、例えば100μm以下であることが好ましい。また、ウエハステージ3の上面には、例えば数十μm〜数mm程度の大きさのエンボス3aが多数形成されている。この構成の場合、クリーニングストーン23の下面の凹凸部3cの大きさは、ウエハステージ3のエンボス3aの大きさよりも小さい。また、外ケース21の封止ゴム27の下端の位置は、クリーニングストーン23の下面の位置よりも若干上に位置するように構成されている。
一方、ドライアイスブラスト洗浄機19は、粒状のドライアイスを貯留する貯留部(図示しない)と、粒状のドライアイスを空気と一緒に送出する送風装置(図示しない)とを備える。ドライアイスブラスト洗浄機19のドライアイス送出部19aには、送出ホース30の一端部が接続されている。送出ホース30の他端部は、2重筒状のホース31の内側ホース31a内に連通するように接続されている。
吸引機20は、空気を吸引するポンプ(図示しない)を備えており、その空気吸引部20aには、吸引ホース32の一端部が接続されている。吸引ホース32の他端部は、2重筒状のホース31の外側ホース31b内に連通するように接続されている。
そして、2重筒状のホース31の他端部には、連結部材33が取り付けられており、ホース31の他端部は、連結部材33を介して洗浄装置本体18の外ケース21の貫通孔21a及び内ケース22の連結用筒部26に接続される。この場合、2重筒状のホース31の内側ホース31aを連結用筒部26に接続し、外側ホース31bを外ケース21の貫通孔21aに接続する。
上記構成においては、ドライアイスブラスト洗浄機19から粒状のドライアイスを送出すると、粒状のドライアイスは、送出ホース30及び2重筒状のホース31の内側ホース31aを通り、連結用筒部26を通り、ディフューザー29により粉砕され、粉砕されたドライアイスは、クリーニングストーン23の貫通孔23aのテーパー部23bから下方へ吐出され、ウエハステージ3の上面に吹き付けられる。この構成の場合、ドライアイスブラスト洗浄機19、送出ホース30、2重筒状のホース31の内側ホース31a、連結用筒部26、ディフューザー29、クリーニングストーン23の貫通孔23a、テーパー部23b等からドライアイス吹き付け機構が構成される。
そして、吸引機20を吸引動作させると、ウエハステージ3の上面上の空気及び異物(吹き付けられたドライアイスにより清掃された異物(ダスト))は、外ケース21と内ケース22の間の吸引流路25の下端開口から該吸引流路25内へ吸引される。そして、吸引された空気及び異物は、外ケース21の貫通孔21aを通り、2重筒状のホース31の外側ホース31b及び吸引ホース32を通り、吸引機20内に吸引される。この構成の場合、吸引流路25、外ケース21の貫通孔21a、2重筒状のホース31の外側ホース31b、吸引ホース32、吸引機20等から吸引機構が構成される。
また、上記した構成の洗浄装置17によってウエハステージ3を洗浄する場合、洗浄装置本体18をウエハステージ3の上面上に載せて該上面上で水平方向(XY方向)または上下方向(Z方向)に移動させて洗浄を実行する。この場合、洗浄装置本体18の移動操作は、作業者が手操作で実行しても良いし、ロボット(例えばアーム型ロボット)によって洗浄装置本体18を移動操作するように構成しても良い。
ここで、上記洗浄装置本体18によってウエハステージ3の上面を洗浄する方法について、図3を参照して説明する。まず、図3(a)に示すように、洗浄装置本体18をウエハステージ3の上面上に載せると共に、ドライアイスブラスト洗浄機19を動作させ、粒状のドライアイスを送出ホース30、2重筒状のホース31の内側ホース31a及び連結用筒部26を通して送出する。これにより、粒状のドライアイスは、ディフューザー29により粉砕され、粉砕されたドライアイスは、クリーニングストーン23の貫通孔23aのテーパー部23bから下方へ吐出され、ウエハステージ3の上面に吹き付けられる。このとき、同時に吸引機20を動作させ、ウエハステージ3の上面上及び周辺の空気(及びダスト)を、吸引流路25内へ吸引し、外ケース21の貫通孔21a、2重筒状のホース31の外側ホース31b及び吸引ホース32を通し、吸引機20内に吸引する。
そして、上記状態で、洗浄装置本体18をウエハステージ3上で水平方向に移動させることにより、クリーニングストーン23の下面により、ウエハステージ3の上面、即ち、エンボス3aの上面を研磨して洗浄する。このとき、クリーニングストーン23による研磨と同時に、粉砕されたドライアイスがウエハステージ3の上面に吹き付けられることから、エンボス3aの上面並びにエンボス3a間の溝の内部が上記ドライアイスの吹き付けにより洗浄される。そして、クリーニングストーン23による研磨洗浄並びにドライアイスの吹き付け洗浄により生じた異物(ダスト)は、吸引流路25、外ケース21の貫通孔21a、2重筒状のホース31の外側ホース31b及び吸引ホース32を通り、吸引機20内に吸引される。この場合、外ケース21の周壁部21bの下端に封止ゴム27が設けられているから、上記洗浄により生じた異物が洗浄装置本体18の外部へ漏れることを極力防止できる。
次に、クリーニングストーン23による研磨を止め、ドライアイスの吹き付けだけで洗浄する方法について述べる。この場合、図3(b)に示すように、ウエハステージ3の上面上に載せた洗浄装置本体18を上方へ若干移動させ、クリーニングストーン23とウエハステージ3との間に所定距離のギャップを設ける。そして、ドライアイスブラスト洗浄機19及び吸引機20を動作させて、ドライアイスをウエハステージ3の上面に吹き付けて洗浄する。このとき、上記ギャップを設けたまま、洗浄装置本体18を水平方向に移動させて、ウエハステージ3の上面全体にドライアイスを吹き付けて洗浄する。尚、ドライアイスの吹き付け洗浄により生じた異物(ダスト)は、周辺の空気とともに吸引機20内に吸引する。尚、図3(b)に示すドライアイスの吹き付け洗浄を実行する場合、ウエハステージ3の上面、即ち、エンボス3aの上面及びエンボス3a間の溝の内面(溝の目詰まり)が洗浄されると共に、ウエハステージ3の上面で反射したドライアイスがクリーニングストーン23の下面にも吹き付けられるから、クリーニングストーン23の下面についてもドライアイスの吹き付け洗浄が実行される。これにより、クリーニングストーン23の下面の凹凸部23cの目詰まりが洗浄される。
また、本実施形態では、図3(a)に示す洗浄方法と、図3(b)に示す洗浄方法とを交互に繰り返すようにしている。更に、図3(b)に示す洗浄方法を実行するときには、クリーニングストーン23とウエハステージ3との間のギャップの大きさを可変させることが好ましい。
尚、上記したようにしてドライアイスを吹き付けて洗浄している間は、クリーニングストーン23内のヒータ28を適宜通電制御して発熱させることにより、ウエハステージ3の上面等を加熱して該上面等に結露が発生することを防止する。
ここで、ドライアイスを吹き付けて洗浄する方法の洗浄作用について簡単に説明する。粉砕された粉状のドライアイスを高速でウエハステージ3の上面に吹き付けると、ドライアイスがウエハステージ3の上面に付着した付着物(異物)に接触し、その接触の衝撃力により付着物が破壊され、剥離される。また、低温(−79℃)のドライアイスが付着物に接触することから、付着物にサーマルショック(熱収縮)が作用し、付着物が割れて分解し、剥離されるという効果もある。更に、剥離した付着物とウエハステージ3との間にドライアイスが入りこみ、その後、ドライアイスが気化すると、体積が急激に膨張(750倍)するため、付着物の剥離が促進される。更にまた、ドライアイスによってウエハステージ3の表面が傷付くことがないという効果も奏する。
このような構成の本実施形態によれば、ウエハステージ3の上面にドライアイスを吹き付けながら、ウエハステージ3の上面をクリーニングストーンにより研磨して洗浄するように構成したので、ウエハステージ3の上面の溝の目詰まりを防止することができる。
また、上記実施形態では、ウエハステージ3の上面にドライアイスを吹き付けながら、ウエハステージ3の上面をクリーニングストーンにより研磨して洗浄するときに、ウエハステージ3の上面上及び周辺の空気及び異物(ダスト)を、吸引流路25内へ吸引し、外ケース21の貫通孔21a、2重筒状のホース31の外側ホース31b及び吸引ホース32を通し、吸引機20内に吸引するように構成したので、洗浄により生じた異物が洗浄装置本体18の外部へ漏れることを極力防止できる。
更に、本実施形態では、図3(b)に示すようにして、ドライアイスの吹き付け洗浄を実行する場合、ウエハステージ3の上面、即ち、エンボス3aの上面及びエンボス3a間の溝の内面(溝の目詰まり)を洗浄できると共に、ウエハステージ3の上面で反射したドライアイスがクリーニングストーン23の下面にも吹き付けられることから、クリーニングストーン23の下面の凹凸部23cの内面(凹凸部23cの目詰まり)を洗浄することができる。
また、上記実施形態では、図3(a)に示す洗浄方法(ドライアイスの吹き付け洗浄及びクリーニングストーン23による研磨洗浄を行う)と、図3(b)に示す洗浄方法(ドライアイスの吹き付け洗浄を行う)とを交互に繰り返すように構成したので、ウエハステージ3の上面を洗浄ができると共に、クリーニングストーン23の下面を洗浄でき、更に、ウエハステージ3の上面の溝の目詰まりを防止できる。
更にまた、上記実施形態では、クリーニングストーン23を、ウエハステージ3よりも少し柔らかい材料であって、摩擦帯電で異物(ダスト)が吸着しない電気伝導率が高い材料で形成したので、クリーニングストーン23で研磨するときに、クリーニングストーン23の下面から微小な欠けが発生しても、この欠けによりウエハステージ3の上面が傷付くことを防止でき、また、異物(ダスト)がクリーニングストーン23に静電吸着することを防止できる。
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態を示すものである。尚、第1実施形態と同一構成には、同一符号を付している。この第2実施形態では、図4に示すように、クリーニングストーン23にヒータ28を埋設することを止め、代わりに、赤外線ランプ34を内ケース22内に配設した。
具体的には、内ケース22の周壁部の内部における複数箇所に複数個の赤外線ランプ34を断熱材35を介して取り付けている。これら赤外線ランプ34から発光された赤外線は、ウエハステージ3の上面に照射されることにより、ウエハステージ3の上面等が加熱され、該上面等に結露が発生することを防止できる。
尚、上述した以外の第2実施形態の構成は、第1実施形態とほぼ同じ構成となっている。従って、第2実施形態においても、第1実施形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
(その他の実施形態)
以上説明した複数の実施形態に加えて以下のような構成を採用しても良い。
上記した各実施形態では、外ケース21の周壁部の下端に封止ゴム27を設けたが、封止ゴム27を省いても良い。また、各実施形態では、2重筒状のホース31を用いたが、これに限られるものではなく、2本のホースを横に並べて一体化したホースを用いても良いし、ばらばらの2本のホースを用いても良い。このように構成する場合には、外ケース21に径大な貫通孔21aを形成することを止め、内ケース22の貫通孔22a及び連結用筒部26とほぼ同じ構成の貫通孔及び連結用筒部を、外ケース21に吸引流路25内と連通するように形成し、該連結用筒部と吸引機20(の空気吸引部20a)とをホースで接続するように構成すれば良い。
また、上記各実施形態では、吸引機構を設けたが、吸引機構を省いても良い。更に、上記各実施形態では、ヒータ28や赤外線ランプ34を設けたが、これに限られるものではなく、他の加熱装置を設けても良い。
更にまた、上記各実施形態では、露光装置1のウエハステージ3を洗浄する構成に適用したが、これに代えて、RIE(reactive ion etching)装置のウエハステージを洗浄する構成に適用しても良い。
以上のように、本実施形態の洗浄装置によると、ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けながら、ウエハステージの上面をクリーニングストーンにより研磨するように構成したので、ウエハステージの上面の溝の目詰まりを防止することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
図面中、3はウエハステージ、4は投影光学系、17は洗浄装置、18は洗浄装置本体(研磨機構)、19はドライアイスブラスト洗浄機、20は吸引機、21は外ケース、22は内ケース、23はクリーニングストーン、25は吸引流路、27は封止ゴム、28はヒータ、29はディフューザー、34は赤外線ランプである。

Claims (8)

  1. ウエハステージの上面に接触して研磨するクリーニングストーンを有する研磨機構と、
    前記ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けるドライアイス吹き付け機構と、
    前記ウエハステージの上面上の空気及び洗浄により除去された異物を吸引する吸引機構とを備え、
    前記研磨機構は、前記クリーニングストーンを収容するカップ状の内ケースを備え、
    前記ドライアイス吹き付け機構は、前記内ケースの底部に形成された第1の貫通孔と、前記クリーニングストーンに形成され前記第1の貫通孔と連通する第2の貫通孔とを備え、前記ドライアイスを前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔を通して吹き出すように構成され、
    前記第2の貫通孔内には、前記ドライアイスを粉砕するディフューザーが配設され、
    前記吸引機構は、前記内ケースを覆うように設けられたカップ状の外ケースを備え、前記外ケースと前記内ケースとの間にもうけられた吸引流路を通して吸引するように構成され、そして、
    前記クリーニングストーンまたは前記内ケースに配設され、前記ウエハステージの上面を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするウエハステージの洗浄装置。
  2. ウエハステージの上面に接触して研磨するクリーニングストーンを有する研磨機構と、
    前記ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けるドライアイス吹き付け機構とを備え、
    前記ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けながら、前記ウエハステージの上面を前記クリーニングストーンにより研磨可能なように構成されたウエハステージの洗浄装置。
  3. 前記ウエハステージの上面上の空気及び洗浄により除去された異物を吸引する吸引機構を備えたことを特徴とする請求項2記載のウエハステージの洗浄装置。
  4. 前記研磨機構は、前記クリーニングストーンを収容するカップ状の内ケースを備え、
    前記ドライアイス吹き付け機構は、前記内ケースの底部に形成された第1の貫通孔と、前記クリーニングストーンに形成され前記第1の貫通孔と連通する第2の貫通孔とを備え、前記ドライアイスを前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔を通して吹き出すように構成されていることを特徴とする請求項2または3記載のウエハステージの洗浄装置。
  5. 前記第2の貫通孔内には、前記ドライアイスを粉砕するディフューザーが配設されていることを特徴とする請求項4記載のウエハステージの洗浄装置。
  6. 前記吸引機構は、前記内ケースを覆うように設けられたカップ状の外ケースを備え、前記外ケースと前記内ケースとの間にもうけられた吸引流路を通して吸引することを特徴とする請求項3記載のウエハステージの洗浄装置。
  7. 前記クリーニングストーンまたは前記内ケースに配設され、前記ウエハステージの上面を加熱する加熱手段を備えた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ウエハステージの洗浄装置。
  8. ウエハステージの上面にドライアイスを吹き付けながら、前記ウエハステージの上面をクリーニングストーンにより研磨し、前記ウエハステージの上面上の空気及び洗浄により除去された異物を吸引する第1の洗浄運転と、
    前記ウエハステージの上面から前記クリーニングストーンを離間させた状態で、前記ウエハステージの上面に前記ドライアイスを吹き付けて洗浄し、前記ウエハステージの上面上の空気及び洗浄により除去された異物を吸引する第2の洗浄運転と
    を備えたことを特徴とするウエハステージの洗浄方法。
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