JP2019192849A - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板をブラシで洗浄処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体基板、液晶表示装置および有機EL(Electroluminescence)表示装置などのFPD(Flat Panel Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板、プリント基板などが含まれる。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for cleaning a substrate with a brush. Examples of substrates to be processed include semiconductor substrates, FPD (Flat Panel Display) substrates such as liquid crystal display devices and organic EL (Electroluminescence) display devices, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, Examples include photomask substrates, ceramic substrates, solar cell substrates, and printed circuit boards.
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と称する。)の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返して微細パターンを形成していく工程が含まれる。微細加工のためにはウエハ自体の表面およびウエハ表面に形成された薄膜の表面を清浄に保つ必要があるから、必要に応じてウエハの洗浄が行われる。たとえば、ウエハやその表面上に形成された薄膜を、スラリー(研磨剤)を用いて研磨した後には、スラリーがウエハ表面に残留しているから、これを除去するための洗浄が必要である。 The manufacturing process of a semiconductor device includes a process of forming a fine pattern on a surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) by repeating processes such as film formation and etching. Since the surface of the wafer itself and the surface of the thin film formed on the wafer surface must be kept clean for microfabrication, the wafer is cleaned as necessary. For example, after a wafer or a thin film formed on the surface thereof is polished using a slurry (abrasive), the slurry remains on the wafer surface, and thus cleaning is required to remove it.
ウエハ表面に残留しているスラリーの除去のためのウエハ洗浄処理には、従来から、いわゆるスキャンブラシ装置が用いられている(例えば、特許文献1)。具体的には、スピンチャックに保持されたウエハを高速に回転させるとともに、その回転するウエハの表面に自転するブラシを当接させて、ウエハの表面を物理的に洗浄するものである。このとき、ウエハに対してブラシを径方向に移動させることによって、ウエハの表面がブラシで洗浄される。 Conventionally, a so-called scan brush apparatus has been used for wafer cleaning processing for removing slurry remaining on the wafer surface (for example, Patent Document 1). Specifically, the wafer held on the spin chuck is rotated at high speed, and a rotating brush is brought into contact with the rotating wafer surface to physically clean the wafer surface. At this time, the surface of the wafer is cleaned with the brush by moving the brush in the radial direction with respect to the wafer.
図10は、ウエハWの表面913を洗浄するブラシ918を示す概略平面図である。図10では、ウエハWおよびブラシ918は、ともに右回りに回転している。図10に示すように、ブラシ918を回転させると、ブラシ918の一方側半分(図10では右側半分)は、ウエハWの回転方向RD1に対して逆行するように移動するため、ウエハWに対する相対速度が大きくなる。これに対して、ブラシ918の他方側半分(図10では左側半分)は、ウエハWの回転方向RD1に対して順行するように移動するため、ウエハWに対する相対速度が小さい。このため、ブラシ918の他方側半分は、一方側半分よりも洗浄効率が低くなる。このように、回転するブラシ918において洗浄効率にばらつきがあるため、洗浄ムラが発生する虞があった。
FIG. 10 is a schematic plan view showing a
そこで、本発明は、回転するブラシで基板を洗浄する際の洗浄ムラを低減する技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for reducing cleaning unevenness when cleaning a substrate with a rotating brush.
上記課題を解決するため、第1態様は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板を第1回転軸線回りに回転させる基板回転機構と、前記基板保持部に保持された前記基板の表面に当接可能なブラシと、前記ブラシを前記第1回転軸線に平行な第2回転軸線まわりに回転させるブラシ回転機構と、前記ブラシを前記基板に対して径方向に相対的に移動させるブラシ移動機構と、を備え、前記ブラシ移動機構は、前記基板が前記基板回転機構により1回転する間に、前記ブラシを前記ブラシの回転半径と同じかそれよりも小さい距離だけ前記径方向に相対移動させる。 In order to solve the above problems, a first aspect is a substrate processing apparatus for processing a substrate, wherein the substrate holding unit that holds the substrate and the substrate held by the substrate holding unit are rotated about a first rotation axis. A substrate rotation mechanism that allows the brush to come into contact with the surface of the substrate held by the substrate holder, and a brush rotation mechanism that rotates the brush around a second rotation axis parallel to the first rotation axis. A brush moving mechanism for moving the brush in a radial direction relative to the substrate, and the brush moving mechanism moves the brush to the brush while the substrate is rotated once by the substrate rotating mechanism. Relative movement is made in the radial direction by a distance equal to or smaller than the turning radius.
第2態様は、第1態様の基板処理装置であって、前記ブラシ回転機構は、前記基板回転機構による前記基板の回転方向とは反対まわりの方向に前記ブラシを回転させる。 A second aspect is the substrate processing apparatus according to the first aspect, wherein the brush rotation mechanism rotates the brush in a direction opposite to the rotation direction of the substrate by the substrate rotation mechanism.
第3態様は、第2態様の基板処理装置であって、前記ブラシ移動機構は、前記ブラシ回転機構による前記ブラシの回転中心が前記基板の周端から前記ブラシの回転半径だけ内側の位置となるように、前記ブラシを移動させる。 A 3rd aspect is a substrate processing apparatus of the 2nd aspect, Comprising: The said brush movement mechanism makes the rotation center of the said brush by the said brush rotation mechanism the position inside the rotation radius of the said brush from the peripheral edge of the said board | substrate. As described above, the brush is moved.
第4態様は、第3態様の基板処理装置であって、前記ブラシ移動機構は、前記ブラシを、前記基板の中心から前記基板の周端までの間を移動させる。 A fourth aspect is the substrate processing apparatus according to the third aspect, wherein the brush moving mechanism moves the brush from the center of the substrate to the peripheral edge of the substrate.
第5態様は、第1態様から第4態様のいずれか1つの基板処理装置であって、前記基板回転機構による前記基板の回転数をRw(rpm)、前記ブラシの直径をφb(mm)としたとき、前記ブラシ移動機構による前記ブラシの前記径方向外方への移動速度Vb(mm/sec)が、φb×Rw/120以下である。 A fifth aspect is the substrate processing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the number of rotations of the substrate by the substrate rotation mechanism is Rw (rpm), and the diameter of the brush is φb (mm). In this case, the radial movement speed Vb (mm / sec) of the brush by the brush moving mechanism is φb × Rw / 120 or less.
第6態様は、基板を処理する基板処理方法であって、(a) 基板を基板保持部で保持する工程と、(b) 前記工程(a)によって前記基板保持部に保持された前記基板を第1回転軸線まわりに回転させる工程と、(c) 前記工程(b)によって回転する前記基板の表面にブラシを当接させる工程と、(d) 前記工程(c)によって前記基板の表面に当接する前記ブラシを前記第1回転軸線に平行な第2回転軸線まわりに回転させる工程と、(e) 前記工程(d)によって回転する前記ブラシを径方向に相対的に移動させる工程と、を含み、前記工程(e)は、前記工程(b)によって前記基板が1回転する間に、前記ブラシを前記ブラシの回転半径と同じかそれよりも小さい距離だけ前記径方向に相対移動させる工程である。 A sixth aspect is a substrate processing method for processing a substrate, comprising: (a) a step of holding the substrate by a substrate holding unit; and (b) the substrate held by the substrate holding unit by the step (a). A step of rotating around a first rotation axis; (c) a step of bringing a brush into contact with the surface of the substrate rotated by the step (b); and (d) a contact with the surface of the substrate by the step (c). Rotating the brush in contact around a second rotation axis parallel to the first rotation axis; and (e) relatively moving the brush rotated in the step (d) in the radial direction. The step (e) is a step of relatively moving the brush in the radial direction by a distance equal to or smaller than the rotation radius of the brush while the substrate is rotated once by the step (b). .
第1態様の基板処理装置によると、ブラシを基板に対して径方向に相対移動させたときに、自転するブラシにおける、基板の回転に対して逆行する部分で、基板の表面を隙間無く洗浄することができる。これにより、基板を効果的に洗浄することができるため、洗浄ムラの発生を低減することができる。 According to the substrate processing apparatus of the first aspect, when the brush is moved relative to the substrate in the radial direction, the surface of the substrate is cleaned with no gap at the portion of the brush that rotates automatically against the rotation of the substrate. be able to. Thereby, since the substrate can be effectively cleaned, the occurrence of uneven cleaning can be reduced.
第2態様の基板処理装置によると、基板の回転方向とは反対まわりの方向に回転させることにより、基板に対する基板の相対的な回転速度を大きくすることができる。これにより、基板の洗浄効率を高めることができる。 According to the substrate processing apparatus of the second aspect, the relative rotation speed of the substrate with respect to the substrate can be increased by rotating in the direction opposite to the rotation direction of the substrate. Thereby, the cleaning efficiency of the substrate can be increased.
第3態様の基板処理装置によると、基板の周縁部分を、回転するブラシにおける洗浄効率が高い径方向外方側半分で洗浄することができる。 According to the substrate processing apparatus of the third aspect, the peripheral portion of the substrate can be cleaned with the radially outer half of the rotating brush with high cleaning efficiency.
第4態様の基板処理装置によると、基板の全面を洗浄することができる。また、基板の周縁部を、洗浄効率が高い径方向外方側半分で洗浄することができるため、洗浄ムラの発生を低減することができる。 According to the substrate processing apparatus of the fourth aspect, the entire surface of the substrate can be cleaned. In addition, since the peripheral portion of the substrate can be cleaned with the radially outer half having high cleaning efficiency, occurrence of cleaning unevenness can be reduced.
第6態様の基板処理方法によると、ブラシを基板に対して径方向に相対移動させたときに、ブラシのうちの基板の回転に対して逆行する部分で、基板の表面を隙間無く洗浄することができる。これにより、基板を効率よく洗浄することができるため、洗浄ムラの発生を低減することができる。 According to the substrate processing method of the sixth aspect, when the brush is moved relative to the substrate in the radial direction, the surface of the substrate is cleaned without a gap at a portion of the brush that is reverse to the rotation of the substrate. Can do. Thereby, since the substrate can be efficiently cleaned, the occurrence of uneven cleaning can be reduced.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the component described in this embodiment is an illustration to the last, and is not a thing of the meaning which limits the scope of the present invention only to them. In the drawings, the size and number of each part may be exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.
相対的または絶対的な位置関係を示す表現(例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」等)は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。 Unless otherwise specified, expressions that indicate relative or absolute positional relationships (eg, “in one direction”, “along one direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric”, “coaxial”, etc.) Not only the positional relationship is strictly expressed, but also a state of relative displacement with respect to an angle or a distance within a range where a tolerance or a similar function can be obtained.
等しい状態であることを示す表現(例えば「同一」「等しい」「均質」等)は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。 Expressions indicating equal states (for example, “same”, “equal”, “homogeneous”, etc.), unless otherwise specified, not only represent quantitatively exactly equal states but also provide tolerances or similar functions. It shall also represent a state where there is a difference.
形状を示す表現(例えば、「四角形状」または「円筒形状」等)は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸や面取り等を有する形状も表すものとする。 Unless otherwise specified, the expression indicating the shape (for example, “square shape” or “cylindrical shape”) not only represents the shape geometrically but also within a range where the same effect can be obtained. A shape having unevenness and chamfering is also expressed.
<1. 実施形態>
図1は、実施形態に係る基板処理装置1の概略構成を示す平面図である。図2は、実施形態の基板処理装置1における内部の図解的な側面図である。基板処理装置1は、基板の一例として半導体ウエハW(以下、単に「ウエハW」と称する。)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を備えている。基板処理装置1は、処理室2内に、スピンチャック3、表面ノズル4およびブラシ機構6を備えている。
<1. Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a
スピンチャック3は、ウエハWを水平姿勢に保持して回転させる。「水平姿勢」とは、ウエハWが水平面に対して平行な状態をいう。スピンチャック3は、基板保持機構の一例である。
The
スピンチャック3は、例えば、真空吸着式のチャックを備えている。スピンチャック3は、スピン軸7、吸着ベース8、スピンモータ9を備えている。スピン軸7は、鉛直方向に延びている。吸着ベース8は、スピン軸7の上端に取り付けられており、その上面にてウエハWの裏面14(下面)を吸着することにより、ウエハWを水平姿勢にて保持する。スピンモータ9は、スピン軸7と同軸に結合された回転軸を有する。ウエハWの裏面14が吸着ベース8に吸着保持された状態で、スピンモータ9が駆動されると、ウエハWがスピン軸7の中心である第1回転軸線A1まわりに回転する。スピンモータ9は、基板回転機構の一例である。
The
なお、以下の説明では、第1回転軸線A1に直交する方向を「径方向」という。また、径方向において第1回転軸線A1に向かう方向を「径方向内方」といい、径方向において第1回転軸線A1側とは反対側に向かう方向を「径方向外方」という。 In the following description, a direction orthogonal to the first rotation axis A1 is referred to as a “radial direction”. In addition, a direction toward the first rotation axis A1 in the radial direction is referred to as “radially inward”, and a direction toward the opposite side to the first rotation axis A1 in the radial direction is referred to as “radially outward”.
表面ノズル4は、ウエハWの表面13に処理液を供給可能に設けられている。ウエハWの表面13は、ここでは、デバイスが形成される側の面であって、鉛直方向上向きの面(上面)である。表面ノズル4には処理液供給管10が接続されている。処理液供給管10には、処理液バルブ12を介して、図示しない処理液供給源からの処理液が供給される。表面ノズル4は、処理液供給管10を通して供給される処理液を、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面13の中央に向けて吐出する。
The
表面ノズル4に供給される処理液としては、例えば、純水(Deionized Water:DIW)である。ただし、処理液は、純水に限定されるものではなく、例えば、炭酸水、イオン水、オゾン水、還元水(水素水)または磁気水などの機能水であってもよい。また、処理液は、アンモニア水またはアンモニア水と過酸化水素水との混合液などの薬液であってもよい。
The processing liquid supplied to the
ブラシ機構6は、ウエハWの表面13を洗浄可能に構成されている。ブラシ機構6は、揺動アーム16、アーム支持軸17およびブラシ18を備えている。揺動アーム16は、スピンチャック3によって保持されているウエハWの位置(保持位置)よりも上方で水平方向に延びる部材である。アーム支持軸17は、平面視において、ウエハWの回転範囲外に配置された、鉛直方向に延びる部材である。アーム支持軸17の上端部は、揺動アーム16の一端部(基端部)の下面に結合されている。ブラシ18は、揺動アーム16の先端に取り付けられており、先端部(下端部)でウエハWの表面13(上面)を洗浄する。ブラシ18は、たとえば、PVA(ポリビニルアルコール)などのスポンジ材で構成されており、鉛直軸線まわりに回転対称な略鼓状に形成されている。
The brush mechanism 6 is configured to be able to clean the
アーム支持軸17には、昇降駆動機構19が結合されている。アーム支持軸17には、昇降駆動機構19の駆動力が入力される。昇降駆動機構19は、アーム支持軸17を上下動させることにより、このアーム支持軸17と一体的に揺動アーム16を上下動させる。
A
また、アーム支持軸17には揺動駆動機構20が結合されている。揺動駆動機構20は、アーム支持軸17を往復移動させることにより、アーム支持軸17まわりに揺動アーム16を揺動させる。図1では、ブラシ18が基板を処理するときの揺動アーム16の位置を二点鎖線で示しており、ブラシ18が待機位置に退避しているときの揺動アーム16の位置を実線で示している。
Further, a
揺動アーム16の先端部には、鉛直方向に延びるブラシ回転軸25が回転可能に設けられている。ブラシ回転軸25の下端部には、ホルダ取付部31を介して、ブラシホルダ32が取り付けられている。ブラシ18は、ブラシホルダ32の下方に取り付けられている。
A
また、ブラシ回転軸25には、揺動アーム16の内部において、ブラシ18を回転させるためのブラシ自転機構26(ブラシ回転機構)が連結されている。ブラシ自転機構26は、例えば、ブラシ回転軸25と一体回転可能に連結されたプーリ27と、モータ29により駆動されるプーリ28と、この一対のプーリ27,28間に掛け渡されたベルト30とを含む。ブラシ自転機構26は、ブラシ18の鉛直方向に平行な中心軸を第2回転軸線A2として回転させる。第2回転軸線A2は、鉛直方向に延びる直線であり、第1回転軸線A1に平行である。
The
図3は、実施形態の基板処理装置1の電気的構成を示すブロック図である。基板処理装置1は、マイクロコンピュータを含む制御部45(制御手段)を備えている。この制御部45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46が接続されている。さらに、制御部45には、スピンモータ9、処理液バルブ12、昇降駆動機構19、揺動駆動機構20、ブラシ自転機構26などが制御対象として接続されている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the
図4は、実施形態の基板処理装置1によるウエハWの処理の流れを示す図である。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46が操作されて、ウエハWの表面13に対するブラシ18の押し付け量が設定される(ステップS101)。押し付け量とは、ウエハWの表面13にブラシ18の洗浄面(下面)を押し付けたときのブラシ18の弾性変形量をいう。
FIG. 4 is a diagram illustrating a processing flow of the wafer W by the
処理室2内に、ウエハWが搬入され、そのウエハWがスピンチャック3に保持されると(ステップS102)、制御部45がスピンモータ9を制御することにより、スピンチャック3がウエハWを第1回転軸線A1まわりの回転方向RD1(ここでは、ウエハW上方から見て時計回り)に回転させる(ステップS103)。次いで、制御部45が処理液バルブ12を開くことにより、表面ノズル4からウエハWの表面13へ処理液の供給が開始される(ステップS104)。また、制御部45がブラシ自転機構26を制御することにより、ブラシ18を第2回転軸線A2まわりの回転方向RD2(ここでは、ウエハW上方から見て反時計回り)に回転させる(ステップS105)。このように、本実施形態では、制御部45は、平面視においてブラシ18をウエハWの回転方向RD1とは反対まわりの回転方向RD2に回転させる。このように、ブラシ18をウエハWの回転方向R1に対して逆である反対回りの方向に回転させることにより、ウエハWに対するブラシ18の相対的な回転速度を大きくすることができる。これにより、ウエハWの洗浄効率を高めることができる。
When the wafer W is loaded into the
本実施例では、例えば直径300mmの円板状の半導体ウエハが、ウエハWとして用いられており、このウエハWは、スピンチャック3により、たとえば50〜150rpm(好ましくは、100rpm)の回転速度で回転される。また、ウエハWの回転速度が50〜150rpmである場合に、ブラシ18は、ブラシ自転機構26によって、例えば100rpm程度の回転速度で回転される。ウエハWおよびブラシ18の回転速度をこのように設定することにより、ウエハWに供給された処理液に十分な遠心力を作用させて、ウエハWの周縁部に処理液を十分に供給することができ、ウエハWの表面13に対してブラシ18による良好な洗浄処理を行うことができる。
In this embodiment, for example, a disk-shaped semiconductor wafer having a diameter of 300 mm is used as the wafer W, and this wafer W is rotated by the
ウエハWおよびブラシ18の回転が開始されると、制御部45が昇降駆動機構19および揺動駆動機構20を制御することにより、ブラシ18の下面をウエハWの表面13の中心(第1回転軸線A1)に当接させる(ステップS106)。より詳細には、昇降駆動機構19が制御されて、ブラシ18の下端がスピンチャック3に保持されたウエハWの表面13よりも高い位置に配される。次いで、揺動駆動機構20が制御されて、揺動アーム16が旋回することにより、ブラシ18が水平移動してウエハWの中心上に配される。その後、昇降駆動機構19が制御されて、ブラシ18がレシピ入力キー46で設定された押し付け量に応じた高さ位置に移動される。これにより、ブラシ18にウエハWの表面13が押し付けられる。
When the rotation of the wafer W and the
ブラシ18がウエハWに当接されると、制御部45が揺動駆動機構20を制御することにより、ブラシ18をウエハWの周縁部までスキャン移動させる(ステップS107)。具体的には、ブラシ18の中心が、ウエハWの中心(第1回転軸線A1)から径方向外方である移動方向SD1に移動して、ウエハWの設計上の周端面からブラシ18の半径分だけ径方向内方の位置まで移動する。なお、本実施形態では、図1に示すように、アーム支持軸17を中心に揺動アーム16が回転することで、揺動アーム16の先端部に取り付けられたブラシ18がスキャン移動する。したがって、ブラシ18のスキャン移動の方向は、径方向と完全に平行ではなく、径方向と回転方向AR1の合成方向である。
When the
ブラシ18がウエハWの周縁部まで移動すると、制御部45は、昇降駆動機構19および揺動駆動機構20を制御することにより、ブラシ18を待機位置に退避させる(ステップS108)。また、ブラシ18が待機位置に移動するまでの間に、制御部45がブラシ自転機構26を制御してブラシ18の回転を停止させる(ステップS109)。さらに、制御部45が処理液バルブ12を閉じることにより、表面ノズル4からの処理液の供給が停止される。
When the
続いて、制御部45がスピンモータ9を制御して、ウエハWを高速(例えば、3000rpm)で回転させる(ステップS110)。これにより、ウエハWに付着している処理液が振り切られ、ウエハWが乾燥する。
Subsequently, the
ウエハWの高速回転が所定時間にわたって継続されると、制御部45はスピンモータ9を制御してウエハWの回転を停止させる(ステップS111)。そして、ウエハWが静止した後、その処理済のウエハWが処理室2から搬出される(ステップS112)。
When the high-speed rotation of the wafer W is continued for a predetermined time, the
<移動速度Vbについて>
ここで、ステップS107におけるブラシ18のスキャン移動時における移動速度について説明する。図5は、ウエハW上におけるブラシ18のスキャン移動を示す概略平面図である。ウエハWとブラシ18の相対速度が大きい程、洗浄効率が向上する。相対速度を大きくするため、本実施形態では、ブラシ18を自転させながらウエハW上をスキャン移動させる。
<About moving speed Vb>
Here, the moving speed during the scanning movement of the
図6は、ウエハWから見たブラシ18の相対的なスキャン移動を示す概略平面図である。回転するウエハW上をブラシ18がスキャン移動した場合、ブラシ18は、ウエハWに対して相対的にらせん状に移動する。ウエハWの表面13全部をブラシ18で洗浄するためには、ウエハWの表面13全部をブラシ18が隙間無くなぞるように移動させればよい。但し、回転するブラシ18においては、回転するウエハWに対して相対速度が高い部分と、相対速度が低い部分とが発生する。この点について、以下詳細に説明する。
FIG. 6 is a schematic plan view showing the relative scanning movement of the
図7は、ブラシ18の第1の洗浄状況を示す概略平面図である。図8は、ブラシ18の第2の洗浄状況を示す概略平面図である。図7および図8では、ブラシ18が、実線で示す位置L1から、二点鎖線で示す位置L2に移動する様子を示している。
FIG. 7 is a schematic plan view showing a first cleaning state of the
図7および図8に示す例では、平面視において、ブラシ18の左側半分は、ウエハWの回転方向RD1に逆行するように回転する。これに対して、平面視において、ブラシ18の右側半分は、ウエハWの回転方向RD1に順行するように回転する。このため、ブラシ18の左側半分は、ブラシ18の右側半分に比べて、ウエハWに対する相対速度が大きくなるため、洗浄効率相対的に高くなる。したがって、ウエハWの洗浄効率を向上するためには、ウエハWの表面13全体を、ブラシ18の径方向外方側半分で洗浄することが望ましい。そこで、ウエハWの表面13全体が、ブラシ18の径方向外方側半分で洗浄されるように、ブラシ18の径方向外方の移動速度Vb(mm/sec)が設定される。なお、ブラシ18のスキャン移動の方向は、上述したように、径方向と完全に平行ではなく、径方向と回転方向AR1の合成方向である。ここでは、ブラシ18の径方向外方部分で洗浄することを検討するため、径方向の移動速度Vbのみを考慮する。
In the example shown in FIGS. 7 and 8, the left half of the
図7に示す例では、ウエハWが1回転する間に、ブラシ18の径方向外方へブラシ18の半径よりも大きく移動する。図7に示す例の場合、ウエハWの表面13において、洗浄効率が高いブラシ18の径方向外方側半分で洗浄される洗浄領域WA1と、当該部分で洗浄されない非洗浄領域WA2とが、径方向外方に向けて交互に発生することとなる。
In the example shown in FIG. 7, the wafer W moves outward in the radial direction of the
ここで、ウエハWの回転速度をRw(rpm)、ブラシ18の直径をφb(mm)とすると、ウエハWが1回転する時間は、60/Rw(sec)である。したがって、図7の場合の移動速度Vbについては、式1が成立する。
Here, if the rotation speed of the wafer W is Rw (rpm) and the diameter of the
Vb×60/Rw>φb/2(式1) Vb × 60 / Rw> φb / 2 (Formula 1)
式1を変形すると、式2が導き出される。
By transforming
Vb>φb×R/120(式2) Vb> φb × R / 120 (Formula 2)
図8に示す例では、ウエハWが1回転するまでの時間60/Rw(sec)の間に、ブラシ18が径方向外方へブラシ18の半径(=φb/2)分だけ移動する。この場合、ウエハWの表面13を、洗浄効率が高いブラシ18の径方向外方側半分で重複しないように洗浄することができる。図8の場合の移動速度Vbについては、式3が成立する。
In the example shown in FIG. 8, the
Vb×60/Rw=φb/2(式3) Vb × 60 / Rw = φb / 2 (Formula 3)
式3を変形すると、式4が導き出される。
By transforming
Vb=φb×Rw/120(式4) Vb = φb × Rw / 120 (Formula 4)
ウエハWが1回転するまでの時間60/Rw(sec)の間におけるブラシ18の径方向外方への移動量(=Vb×60/Rw)が、ブラシ18の半径(=φb/2)と同じかそれよりも小さくすることによって、非洗浄領域WA2が発生することを抑制することができる。これを数式で表すと、式5で表される。
The movement amount (= Vb × 60 / Rw) of the
Vb×60/Rw≦φb/2(式5) Vb × 60 / Rw ≦ φb / 2 (Formula 5)
式5を変形すると、式6が導き出される。 By transforming Equation 5, Equation 6 is derived.
Vb≦φb×Rw/120(式6) Vb ≦ φb × Rw / 120 (Formula 6)
このように制御部45は、ブラシ18の径方向外方への移動速度Vbが式6を満たすように、揺動駆動機構20を制御することによって、洗浄効率の高いブラシ18の径方向外方側半分で、ウエハWの表面13を隙間無く洗浄することができる。したがって、ウエハWの表面13を効果的に洗浄することができ、洗浄ムラの発生を低減することができる。
As described above, the
<周縁領域の洗浄について>
図9は、ウエハWの周縁領域13Aを洗浄するブラシ18を示す概略平面図である。周縁領域13Aは、ここでは、ウエハWの表面13のうち、ウエハWの周端からブラシ18の半径(φb/2)分だけ内側の環状領域をいう。ウエハWの表面13のうちの周縁領域13Aを除いた内側領域13Bは、ブラシ18の径方向外方へ向けたスキャン移動によって、ブラシ18の径方向外方側半分、および、径方向内方側半分の双方で洗浄される。
<About cleaning of peripheral area>
FIG. 9 is a schematic plan view showing the
内側領域13Bに対して、周縁領域13Aは、ブラシ18の径方向外方側半分(ここでは、左側半分)だけで洗浄される領域となっている。したがって、周縁領域13Aは、内側領域13Bに対して相対的に洗浄効率が低下しやすい。しかしながら、本実施形態では、上述したように、ブラシ18の径方向外方側半分は、ウエハWの回転方向RD1に対して逆行する方向に回転することで、洗浄効率が高くなっている。このため、周縁領域13Aについても、適切に洗浄することが可能である。
With respect to the inner region 13B, the
上記説明では、ステップS107において、ウエハWの中心からウエハWの周縁部に移動させている。しかしながら、ウエハWの周縁部から中心に向けて移動させてもよい。また、ブラシ18を径方向外方及び径方向内方に往復移動させてもよい。
In the above description, the wafer W is moved from the center of the wafer W to the periphery of the wafer W in step S107. However, the wafer W may be moved from the peripheral edge toward the center. Further, the
上記説明では、ステップS107において、ブラシ18のスキャン移動開始位置を、ウエハWの中心(回転軸線A1)としている。しかしながら、ウエハWの中心以外の位置からスキャン移動を開始してもよい。例えば、ウエハWの中心よりも移動方向SD1の上流側の位置として、その上流位置からウエハWの中心を経由して周縁部まで移動させてもよい。このように、ブラシ18をウエハWの中心を経由させて移動させることによって、ウエハWの中心を良好に洗浄することができる。
In the above description, the scan movement start position of the
上記説明では、ステップS107において、ブラシ18をウエハWの回転方向RD1とは逆方向に回転させてスキャン移動させている。しかしながら、スキャン移動の途中でブラシ18の回転方向を逆転させてもよい。例えば、内側領域13Bについては、ブラシ18をウエハWの回転方向RD1と同一回りの方向に回転させてもよい。この場合においても、ウエハWの回転速度Rw、ブラシ18の直径φb及び移動速度Vbの関係が、式6を満たす場合、ウエハWの内側領域13Bにおいて、洗浄ムラの発生を軽減することができる。ただし、周縁領域13Aについては、ブラシ18を、ウエハWの回転方向RD1とは反対回り(回転方向RD2)に回転させることが望ましい。
In the above description, in step S107, the
上記説明では、単一のブラシ18だけを備えているが、ウエハWの表面13する複数のブラシを備えていてもよい。各ブラシについても、ブラシ18と同様に、移動(例えば、ウエハWの中心から径方向外方までの移動)および回転(平面視において、ウエハWの回転方向とは反対回りの回転)などの制御が行われるとよい。
In the above description, only a
上記説明では、ブラシ18のウエハWに接する面(接触面)の形状を真円形としているが、その他の形状(楕円形、多角形型)であってもよい。真円形以外の場合においても、ウエハWが第1回転軸線A1まわりに1回転する間に、ブラシ18を回転半径(第2回転軸線A2まわりに回転する接触面の最外部が描く円弧の半径。最小回転半径)と同じかそれよりも小さい距離だけ径方向に移動させるとよい。
In the above description, the shape of the surface (contact surface) in contact with the wafer W of the
また、上記説明では、揺動駆動機構20が揺動アーム16をアーム支持軸17まわりに回転させることにより、ブラシ18を径方向(厳密には、径方向と回転方向RD1の合成方向)に回転移動させる。このようなブラシ移動機構の代わりに、ブラシ18を例えば径方向に直線的に移動させるブラシ移動機構を設けてもよい。
In the above description, the
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。 Although the present invention has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the present invention is not limited thereto. It is understood that countless variations that are not illustrated can be envisaged without departing from the scope of the present invention. The configurations described in the above embodiments and modifications can be appropriately combined or omitted as long as they do not contradict each other.
1 基板処理装置
3 スピンチャック(基板保持部)
9 スピンモータ(基板回転機構)
13 表面
13A 周縁領域
13B 内側領域
18 ブラシ
20 揺動駆動機構(ブラシ移動機構)
26 ブラシ自転機構(ブラシ回転機構)
31 ホルダ取付部
32 ブラシホルダ
45 制御部
A1 第1回転軸線
A2 第2回転軸線
RD1,RD2 回転方向
SD1 移動方向
Vb 移動速度
W ウエハ
WA1 洗浄領域
WA2 非洗浄領域
1
9 Spin motor (substrate rotation mechanism)
13
26 Brush rotation mechanism (Brush rotation mechanism)
31
Claims (6)
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板を第1回転軸線回りに回転させる基板回転機構と、
前記基板保持部に保持された前記基板の表面に当接可能なブラシと、
前記ブラシを前記第1回転軸線に平行な第2回転軸線まわりに回転させるブラシ回転機構と、
前記ブラシを前記基板に対して径方向に相対的に移動させるブラシ移動機構と、
を備え、
前記ブラシ移動機構は、前記基板が前記基板回転機構により1回転する間に、前記ブラシを前記ブラシの回転半径と同じかそれよりも小さい距離だけ前記径方向に相対移動させる、基板処理装置。 A substrate processing apparatus for processing a substrate,
A substrate holder for holding the substrate;
A substrate rotation mechanism for rotating the substrate held by the substrate holding portion around a first rotation axis;
A brush capable of contacting the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A brush rotation mechanism for rotating the brush around a second rotation axis parallel to the first rotation axis;
A brush moving mechanism for moving the brush relative to the substrate in the radial direction;
With
The substrate processing apparatus, wherein the brush moving mechanism relatively moves the brush in the radial direction by a distance equal to or smaller than a rotation radius of the brush while the substrate rotates once by the substrate rotation mechanism.
前記ブラシ回転機構は、前記基板回転機構による前記基板の回転方向とは反対回りの方向に前記ブラシを回転させる、基板処理装置。 The substrate processing apparatus of claim 1,
The substrate processing apparatus, wherein the brush rotation mechanism rotates the brush in a direction opposite to a rotation direction of the substrate by the substrate rotation mechanism.
前記ブラシ移動機構は、前記ブラシ回転機構による前記ブラシの回転中心が前記基板の周
端から前記ブラシの回転半径だけ内側の位置となるように、前記ブラシを移動させる、基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 2,
The substrate processing apparatus, wherein the brush moving mechanism moves the brush so that a rotation center of the brush by the brush rotation mechanism is located at an inner position by a rotation radius of the brush from a peripheral edge of the substrate.
前記ブラシ移動機構は、前記ブラシを、前記基板の中心から前記基板の周端までの間を移動させる、基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein
The brush moving mechanism is a substrate processing apparatus that moves the brush from a center of the substrate to a peripheral edge of the substrate.
前記基板回転機構による前記基板の回転数をRw(rpm)、前記ブラシの直径をφb(mm)としたとき、
前記ブラシ移動機構による前記ブラシの前記径方向外方への移動速度Vb(mm/sec)が、φb×Rw/120以下である、基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
When the rotation speed of the substrate by the substrate rotation mechanism is Rw (rpm) and the diameter of the brush is φb (mm),
The substrate processing apparatus, wherein a moving speed Vb (mm / sec) of the brush in the radial direction by the brush moving mechanism is φb × Rw / 120 or less.
(a) 基板を基板保持部で保持する工程と、
(b) 前記工程(a)によって前記基板保持部に保持された前記基板を第1回転軸線回りに回転させる工程と、
(c) 前記工程(b)によって回転する前記基板の表面にブラシを当接させる工程と、
(d) 前記工程(c)によって前記基板の表面に当接する前記ブラシを前記第1回転軸線に平行な第2回転軸線まわりに回転させる工程と、
(e) 前記工程(d)によって回転する前記ブラシを径方向に相対的に移動させる工程と、
を含み、
前記工程(e)は、前記工程(b)によって前記基板が1回転する間に、前記ブラシを前記ブラシの回転半径と同じかそれよりも小さい距離だけ前記径方向に相対移動させる工程である、基板処理方法。 A substrate processing method for processing a substrate, comprising:
(a) a step of holding the substrate by the substrate holding unit;
(b) rotating the substrate held by the substrate holding part in the step (a) around a first rotation axis;
(c) contacting the brush with the surface of the substrate rotated by the step (b);
(d) rotating the brush in contact with the surface of the substrate in the step (c) around a second rotation axis parallel to the first rotation axis;
(e) a step of relatively moving the rotating brush in the radial direction in the step (d);
Including
The step (e) is a step of relatively moving the brush in the radial direction by a distance equal to or smaller than a rotation radius of the brush while the substrate is rotated once by the step (b). Substrate processing method.
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