JP2014130884A5

JP2014130884A5 -

Info

Publication number: JP2014130884A5
Application number: JP2012287122A
Authority: JP
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2032-12-28

Description

半導体ウエハ等の基板の表面を非接触で洗浄する洗浄方式の一つとして、２流体ジェット（２ＦＪ）を使用した２流体ジェット洗浄が知られている（特許文献１，２等参照）。２流体ジェット洗浄は、図１に示すように、表面（研磨面）を上向きにして、回転方向Ｒに水平回転している基板Ｗの上方に２流体ノズル１００を下向きで垂直方向に配置し、基板Ｗの半径方向に沿って基板Ｗの中心部から外方に延びる移動方向Ｍに沿って、２流体ノズル１００を基板Ｗと平行に一方向に移動させつつ、該２流体ノズル１００から高速気体に乗せたミスト（微小液滴）からなる２流体ジェット流を基板Ｗの表面に向けて下向きに噴出させて衝突させ、この微小液滴の基板Ｗの表面への衝突で発生した衝撃波を利用して基板Ｗの表面のパーティクルを除去（洗浄）するようにしている。

これにより、２流体ノズルから噴出され、基板の表面に衝突して跳ね返った２流体ジェット流の大部分は、２流体ノズルの進行方向に沿った基板の外方に向かって流れ、これによって、２流体ジェット流に含まれるミストやパーティクルが基板表面の洗浄後の洗浄済みエリアへの再付着するのを抑制して、本来の洗浄特性を有する２流体ジェット洗浄を行うことができる。

本発明の好ましい一態様において、前記２流体ノズルの噴射口は、長方形状の細長い形状を有している。これにより、シンプルな構成で、基板の表面における単一面積あたりの洗浄時間をより長くして、高い洗浄面積を保ちながら、外周部を含む全表面をより確実に洗浄することができる。

本発明の好ましい一態様において、前記基板保持部で保持した基板の周囲を囲繞する飛散防止カップを有し、前記飛散防止カップの前記２流体ノズルの進行方向に沿った前方位置には、開口部を拡げた集中排気口が設けられている。
これにより、基板の表面に衝突して跳ね返り、２流体ノズルの進行方向に沿った基板の外方に向かって流れる２流体ジェット流を、集中排気口を通して、飛散防止カップの内部に速やかに回収することができる。

本発明によれば、２流体ノズルから噴出され、基板の表面に衝突して跳ね返った２流体ジェット流の大部分が、２流体ノズルの進行方向に沿った基板の外方に向かって流れるようにすることができる。これによって、２流体ジェット流に含まれるミストやパーティクルが基板表面の洗浄後の洗浄済みエリアへの再付着するのを抑止して、本来の洗浄特性を有する２流体ジェット洗浄を行うことができる。

従来の２流体ジェット洗浄における基板と２流体ノズルの関係を示す斜視図である。図１の正面図である。図１の一部を拡大して示す平面図である。従来の２流体ジェット洗浄におけるパーティクルの挙動の説明に付する図である。本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図５に示す第２洗浄ユニットとして使用される、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置の飛散防止カップを省略した斜視図である。図６に示す第２洗浄ユニットの基板保持機構で保持された基板と２流体ノズルの関係を示す平面図である。図６に示す第２洗浄ユニットの基板保持機構で保持された基板と２流体ノズルの関係を示す正面図である。図７の要部拡大図である。基板保持機構で保持された基板、基板の周囲を包囲する飛散防止カップ、及び２流体ノズルを示す斜視図である。第２洗浄ユニット（基板洗浄装置）の概略縦断正面図である。他の飛散防止カップを有する第２洗浄ユニット（基板洗浄装置）の概略縦断正面図である。本発明の２流体ジェット洗浄におけるパーティクルの挙動の説明に付する図である。本発明の他の実施形態の基板洗浄装置における２流体ノズルと基板保持機構で保持された基板の関係を示す正面図である。図１４の一部を拡大して示す平面図である。他の２流体ノズルを示す斜視図である。図１６に示す２流体ノズルと基板保持機構で保持された基板との関係を示す平面図である。図１７の一部を拡大して示す拡大図である。更に他の２流体ノズルを示す斜視図である。更に他の２流体ノズルを示す斜視図である。

ロードポート１２、該ロードポート１２側に位置する研磨ユニット１４ａ及び乾燥ユニット２０に囲まれた領域には、第１搬送ロボット２２が配置され、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと平行に、搬送ユニット２４が配置されている。第１搬送ロボット２２は、研磨前の基板をロードポート１２から受け取って搬送ユニット２４に受け渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット２０から受け取ってロードポート１２に戻す。搬送ユニット２４は、第１搬送ロボット２２から受け取った基板を搬送して、各研磨ユニット１４ａ〜１４ｄとの間で基板の受け渡しを行うとともに、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄから受け取った基板を第１洗浄ユニット１６に受け渡す。

第２洗浄ユニット１８として、本発明の実施形態の基板洗浄装置が使用されている。また、乾燥ユニット２０として、水平に回転する基板に向けて、移動する噴射ノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板を乾燥させ、更に基板を高速で回転させ遠心力によって基板を乾燥させるスピン乾燥ユニットが使用されている。

揺動アーム４４の自由端（先端）には、噴射口４６ａ（図９参照）を円形とした略円筒状の２流体ノズル４６が下向きで上下動自在に取付けられている。２流体ノズル４６には、Ｎ_２ガスまたはアルゴンガス等の不活性ガスからなるキャリアガスを供給するキャリアガス供給ラインと、純水、ＣＯ_２ガス溶解水または水素水等の洗浄液を供給する洗浄液供給ライン（共に図示せず）が接続されており、２流体ノズル４６の内部に供給されたＮ_２ガス等のキャリアガスと純水またはＣＯ_２ガス溶解水等の洗浄液を２流体ノズル４６の噴射口４６ａから高速で噴出させることで、キャリアガス中に洗浄液がミスト（微小液滴）として存在する２流体ジェット流が生成される。この２流体ノズル４６で生成される２流体ジェット流を回転中の基板Ｗの表面に向けて噴出させて衝突させることで、ミストの基板表面への衝突で発生した衝撃波を利用して基板表面のパーティクル等を除去（洗浄）を行うことができる。

これにより、図８及び図９に示すように、２流体ノズル４６の噴射口４６ａから噴出され、基板Ｗの表面に衝突して跳ね返った２流体ジェット流の大部分は、２流体ノズル４６の進行方向Ｍに沿った基板Ｗの外方に向かって流れ、これによって、２流体ジェット流に含まれるミストやパーティクルが基板Ｗの表面の洗浄後の洗浄済みエリアへ再付着するのを抑制することができる。このように、２流体ジェット流に含まれるミストやパーティクルの基板Ｗの表面への再付着を抑制することで、本来の洗浄特性を有する２流体ジェット洗浄を行うことができる。

これにより、基板Ｗの表面に衝突して跳ね返る２流体ジェット流は、飛散防止カップ６０の内周面に沿って下方に流れ、排気ダクト６２から外部に排気される。この例によれば、前述のように、基板Ｗの表面に衝突して跳ね返った２流体ジェット流の大部分は、２流体ノズル４６の進行方向に沿って基板Ｗの外方に向かって流れ、この流れ方向に沿った前方位置に、開口部を拡げた集中排気口６０ａが設けられている。このため、基板Ｗの表面に衝突して跳ね返り、２流体ノズル４６の進行方向Ｍに沿って基板の外方に向かって流れる２流体ジェット流を、集中排気口６０ａを通して、速やかに飛散防止カップ６０の内部に回収して外部に排気することができる。

次に、この第２洗浄ユニット１８による基板Ｗの洗浄例を説明する。基板保持機構４０は、表面（研磨面）を上向きにして、基板Ｗをチャック５０で水平に保持する。基板が基板保持機構４０で水平に保持された後、基板保持機構４０の側方の退避位置に位置していた２流体ノズル４６を、揺動アーム４４を揺動させて、基板Ｗの上方の洗浄開始位置Ａに移動させる。

このように、この例では、表面を上向きにして水平に回転している基板Ｗの該表面に、２流体ノズル４６を一方向に移動させつつ、２流体ノズル４６から噴射される下向き２流体ジェット流を衝突させることで、基板Ｗの全表面を洗浄する。この洗浄時に、基板Ｗの表面に衝突して跳ね返った２流体ジェット流の大部分は、２流体ノズル４６の進行方向Ｍに沿った基板Ｗの外方に向かって流れ、この流れ方向に沿った前方位置に設けられた、開口部を拡げた集中排気口６０ａから飛散防止カップ６０の内部に速やかに回収されて外部に排気される。

図１３は、この洗浄時におけるパーティクルの挙動を示す。図１３に示すように、この洗浄時に２流体ジェット流のミストに衝突して基板Ｗの表面を離脱したパーティクル７０は、２流体ジェット４６の進行方向Ｍに沿った基板Ｗの外方に向かった流れに乗って基板Ｗの外方に向かい、基板Ｗの表面の洗浄済みエリアに付着することなく、集中排気口６０ａを通して飛散防止カップ６０の内部に回収されて外部に排気される。これによって、基板Ｗの表面を離脱したパーティクル７０の基板Ｗの表面への再付着を考慮する必要をなくして、本来の洗浄特性で２流体ジェット洗浄を行うことができる。そして、２流体ノズル４６を、洗浄開始位置Ａから、基板Ｗの中心Ｏの上方位置を通って、基板Ｗの外周部外方の洗浄終了位置Ｂに移動させつつ、基板Ｗの表面を洗浄することで、基板Ｗの表面全域を斑なくより均一に洗浄することができる。

図１６は、他の２流体ノズル８０を示す斜視図である。この２流体ノズル８０は、長方形状の細長い噴射口８０ａを有する４角筒状の形状を有している。この噴射口８０ａの長辺は、短辺に対して、１．４倍以上の長さを有することが好ましい。

この例にあっては、図１７及び図１８に示すように、長辺側を２流体ノズル８０の進行方向Ｍと直交する側とし、捻れ角βを持たせる場合には、この長辺に沿った線Ｐと２流体ノズル８０の進行方向Ｍに沿った直線Ｌとの間に捻れ角βが形成されるようにする。このことは、下記の図１９に示す２流体ノズル８２及び図２０に示す２流体ノズル８４にあっても同様である。

図１９は、更に他の２流体ノズル８２を示す斜視図である。この２流体ノズル８２は、両端の角部が丸い長方形状の細長い噴射口８２ａを有する４角筒状の形状を有している。図２０は、更に他の２流体ノズル８４を示す斜視図である。この２流体ノズル８４は、３個の円形ノズルを互いに横方向に連結した如き長方形状の細長い噴射口８４ａを有する４角筒状の形状を有している。

１０ハウジング
１４ａ〜１４ｄ研磨ユニット
１６第１洗浄ユニット
１８第２洗浄ユニット（基板洗浄装置）
２０乾燥ユニット
２４搬送ユニット
４０基板保持機構
４２支持軸
４４揺動アーム
４６，８０，８２，８４２流体ノズル
４６ａ，８０ａ，８２ａ，８４ａ噴射口
４８移動機構
５０チャック
５２アーム
５４回転軸
６０飛散防止カップ
６０ａ集中排気口
６２排気ダクト
６４専用排気ダクト
７０パーティクル