JP2617535B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウエハ等の板状体をブラシスクラビ
ング方式によって洗浄する洗浄装置に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば半導体ウエハを洗浄するに際して
は、ウエハの表面にブラシを接触させ、このブラシによ
って半導体ウエハを洗浄するブラシスクラビング方式
（特開昭62−259447号等）、あるいは、ウエハ表面に純
水等の洗浄液を高圧で吐出させて洗浄する高圧ジェット
方式等が採用されている。

後者の高圧ジェット方式にあっては、半導体ウエハ上
の洗浄を効果的に行うために、かなりの圧力で洗浄液を
ウエハ表面に噴射させる必要があり、このような高圧ジ
ェットにより静電気が発生し、その放電により例えばウ
エハ上のMOSデバイスのゲートが破壊されてしまうとい
うことがあった。そこで、このような高圧ジェット方式
による圧力を、一定値に制限する必要があるが、この場
合には、前者のブラシスクラビング方式程の洗浄効果を
期待することができなかった。

この点、ブラシスクラビング方式によれば、ブラシを
半導体ウエハの表面に機械的に摩擦接触させ洗浄するも
のであり、ウエハ上のデバイスを破壊せずに効果的な洗
浄を実施することができる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のブラシスクラビング方式の最大の欠点は、同一
のスクラビングブラシを多数枚の半導体ウエハに繰り返
し使用するため、スクラビングブラシの洗浄を十分に行
わずにこのブラシを再度使用することにより、ブラシに
残存する不純物が半導体ウエハに付着して歩留りの低下
を生じさせるということである。

ここで、従来は上記のスクラビングブラシの洗浄にあ
たって、純水等をブラシに吐出することで実行していた
が、このような洗浄によれば、ブラシの毛先部分の洗浄
効果が低く、スクラビングブラシの完全な洗浄を実行す
ることができなかった。

このように、ブラシスクラビング方式は半導体等の板
状体の洗浄に最適なものであるが、その洗浄を行うため
のブラシ自体の汚染により効果的な洗浄が実施できない
という問題があった。

そこで、ブラシの洗浄効果を高めるために、例えば、
ブラシの洗浄時にブラシを高速回転させるブラシスクラ
ブ方法の提案（特開昭62−122131号等）等がなされてい
る。

しかしながら、これら従来の洗浄装置は、半導体ウエ
ハの表面に対して水平に延びる回転軸を中心として回転
するブラシを備え、このブラシを回転する半導体ウエハ
の表面に当接させ、半導体ウエハの表面に付着した塵埃
等を擦り取るものであった。したがって、ブラシの口径
は、少なくとも半導体ウエハの表面の外径よりも大きく
する必要があり、種々の寸法の半導体ウエハにそれぞれ
対応したブラシを個々に用意するか、数種の半導体ウエ
ハに対応可能である大型のブラシを用いる必要があっ
た。また、ブラシの寸法によって、ブラシ洗浄を行うた
めの洗浄容器の大きさも対応させる必要があった。よっ
て、部材コストが高く、ランニングコストも高くつくと
いう問題点があり、さらに、洗浄容器が大型化すれば、
その分スペースも必要となるという問題もあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その
目的は、部材コストおよびランニングコストの低減が可
能であり、省スペース化が可能である洗浄装置を提供す
ることにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 請求項１の発明は、被洗浄体を回転させながら、この
表面をブラシによって洗浄する洗浄装置において、前記
被洗浄体の表面に垂直な軸を中心として前記ブラシを自
転させる自転機構と、前記被洗浄体の表面上で前記ブラ
シを走査させる走査機構と、前記ブラシの走査方向延長
上に配置された前記ブラシ洗浄用の洗浄容器と、を設け
たことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記洗浄容器
内に収容された洗浄液を励振させる超音波振動子を設け
たことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２におい
て、前記ブラシは、前記被洗浄体の表面に当接するブラ
シ部と、前記ブラシ部を支持する基部とを有し、前記ブ
ラシの昇降を行い、前記ブラシ部のみが前記洗浄容器内
に収容された洗浄液中に浸る状態に設定するブラシ昇降
機構と、を設けたことを特徴とする。

（作 用） 請求項１の発明によれば、回転する被洗浄体に対し
て、自転機構によりブラシ自体を自転駆動させ、かつ走
査機構により被洗浄体表面上でブラシを走査させること
により、被洗浄体の洗浄を行う。したがって、ブラシの
口径を被洗浄体の外径よりも小さくすることができ、そ
れに伴い、洗浄容器もブラシに合わせて小型化すること
ができる。よって、部材コストを低減させることができ
ると共に、省スペース化を図ることができ、また、洗浄
液の消費量が低減することから、ランニングコストを低
減させることができる。さらに、被洗浄体の外径にブラ
シ口径を合わせる必要がないので、部品点数を増やすこ
となく、種々の被洗浄体に対応することができる。

また、ブラシの洗浄を行う洗浄容器は、ブラシの走査
方向延長上に配置されていることにより、走査機構は、
被洗浄体洗浄のためのブラシ移動およびブラシ洗浄のた
めの洗浄容器までのブラシ移動に兼用することができ
る。洗浄容器は、走査方向延長上、すなわち、被洗浄体
の洗浄位置とは異なる位置に配置されているので、被洗
浄体の非洗浄時には、ブラシからの液垂れを防止するこ
とができる。

請求項２の発明によれば、ブラシおよび洗浄容器の小
型化により、超音波振動子も小型のものを用いることが
できるので、部材コストおよびランニングコストの低減
を達成させながら、ブラシの完全な洗浄の実施が可能と
なる。

洗浄容器内に収容された洗浄液は、超音波振動子での
励振によりキャビテーションが発生し、このキャビテー
ションにより上記洗浄液の気泡の発生とその破壊とが繰
り返され、この気泡の破壊時に大きな力が発生すること
になる。したがって、このように超音波によって励振さ
れた洗浄液内にブラシを浸すことによって、ブラシの毛
先の通常取れ難い微細な汚れをも、上記の気泡の破壊時
の力によってこれを除去することができ、ブラシの完全
な洗浄を実施することができる。

請求項３の発明によれば、ブラシ昇降機構によりブラ
シの昇降を行い、ブラシのブラシ部のみを洗浄容器内に
収容された洗浄液中に浸してその洗浄を行う。このよう
に洗浄が必要なブラシ部のみを洗浄液に浸して洗浄を行
うことにより、基部を含めたブラシ全体が洗浄液内に浸
かることによるパーティクル発生のおそれを回避し、パ
ーティクルがブラシ部に付着して被洗浄体が汚染される
おそれを回避することができる。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウエハの洗浄装置に適用した一
実施例について、図面を参照して具体的に説明する。

第２図に示すように、半導体ウエハ１はスピンチャッ
ク10上に例えば真空吸着によって固定可能となってい
て、このスピンチャック10の回転により上記半導体ウエ
ハ１を比較的低速にて回転可能となっている。

また、半導体ウエハ１の洗浄時に、洗浄液が装置外部
へ飛散することを防止するために、カップ20がウエハ１
を覆うようにその周囲に形成されている。なお、このカ
ップ20は上下動可能であって、洗浄時には第２図の位置
まで上昇されて停止し、ウエハ１の搬入出時には上記位
置よりも下方の位置に下降可能となっている。

上記半導体ウエハ１を洗浄するためのスクラビングブ
ラシ30は、アーム32の一端側に固着され、かつ、そのア
ーム32の他端側はスキャナー34に支持されている。そし
て、スキャナー34とアーム32は走査機構をなし、このス
キャナー34の駆動により、アーム32を介して上記スクラ
ビングブラシ30を第１図（Ａ）に示す揺動範囲にわたっ
て揺動可能としている。すなわち、このスクラビングブ
ラシ30を用いての洗浄時には、前記半導体ウエハ１がス
ピンチャック10の回転により回転駆動されるため、スク
ラビングブラシ30を第１図（Ａ）に示す揺動範囲Ａにわ
たって揺動させることで、半導体ウエハ１の全表面にス
クラビングブラシ30を当接させ洗浄することができる。
また、上記のような洗浄終了後のこのスクラビングブラ
シ30を半導体ウエハ１の上方に配置しておくと、スクラ
ビングブラシ30からの液垂れにより半導体ウエハ１が汚
染されるので、上記スクラビングブラシ30をスキャナー
34の駆動により第１図（Ａ）に示す揺動範囲Ｂにて揺動
させ、前記カップ20の外に位置する退避位置まで退避可
能としている。尚、上記スキャナー34はそれ自体が上下
動可能に構成され、このためスクラビングブラシ30を半
導体ウエハ１に当接する位置としない位置とに上下動可
能とし、ブラシ昇降機構をなしている。また、このスク
ラビングブラシ30は、アーム32に対して第１図（Ａ）に
示すようにそれ自体が自転できるように駆動可能となっ
ている。すなわち、スクラビングブラシ30は、図示しな
い自転機構によって、半導体ウエハ１の表面に垂直な軸
を中心として自転できるようになっている。また、本実
施例ではスクラビングブラシ30の中心部より、半導体ウ
エハ１に対する洗浄液を吐出するためのインナーノズル
を内蔵する構成となっている。なお、このような半導体
ウエハ１に対する洗浄液の供給は、上記のようなインナ
ーノズル方式に限らず、スクラビングブラシ30とは別個
に洗浄液吐出用の外部ノズルを設けるものであっても良
い。

そして、本実施例装置の特徴的構成として、前記スク
ラビングブラシ30の退避位置に相当する位置には、ブラ
シ洗浄用容器40が配置されている。このブラシ洗浄用容
器40の詳細について、第１図（Ｂ）を参照して説明す
る。

このブラシ洗浄用容器40は、少なくとも、半導体ウエ
ハ１の表面に当接するブラシ部分と、このブラシ部分を
支持する基部とを有する前記スクラビングブラシ30のブ
ラシ部分を浸すことができる大きさに形成され、この容
器40内には洗浄液供給管42を介して洗浄液が供給される
ようになっている。尚、この洗浄液として、好ましくは
IPA（イオ・プロピル・アルコール）あるいは超純水等
を用いるものが好ましい。前記ブラシ洗浄用容器40の底
面付近には、第１の排出口44が形成され、またこの底面
より所定の液位に対応する位置には第２の排出口46が形
成されている。そして、このブラシ洗浄用容器40内にお
いてスクラビングブラシ30を洗浄することにより汚染さ
れた洗浄液が、前記第１の排出口44を介してドレインに
排出され、一方、所定液位以上のオーバーフローした洗
浄液を第２の排出口46を介してドレインに排出可能とな
っている。そして、このブラシ洗浄用容器40の底面に
は、例えば所定間隔をもってアレイ状に配列形成された
超音波振動子50が設けられている。この超音波振動子50
は、好ましくはその超音波振動面が前記カップ40の底面
と平行に形成され、この振動子50の駆動により、ブラシ
洗浄用容器40内の洗浄液を励振可能としている。

次に、作用について説明する。

半導体ウエハ１のスクラビング洗浄は、通常半導体ウ
エハ１に対する気相成長処理後であって、この半導体ウ
エハ１に対する現像液の塗布工程を実施する前に行われ
るものである。そして、通常は現像液塗布・現像装置
が、現像液の塗布及び現像工程を実施するのに必要な前
工程及び後工程の各処理ユニットを内蔵するものであ
り、従って、本実施例装置の洗浄装置もこの現像液塗布
・現像装置の一連の処理ユニットの一つとして構成配置
されている。

上記洗浄装置に半導体ウエハ１が搬入される前の状態
にあっては、第２図に示す状態よりカップ20が下降した
状態で待機され、スピンチャック10上に半導体ウエハ１
を配置可能な状態としている。

半導体ウエハ１が図示しない搬送系によってスピンチ
ャック10上に配置されると、このスピンチャック10の真
空吸着部を駆動して半導体ウエハ１をスピンチャック10
に真空吸着する。また、カップ20が上昇され、第２図に
示す位置に停止される。

一方、スクラビングブラシ30は、その退避位置に相当
するブラシ洗浄用容器40が存在する位置に配置されてお
り、上記の搬入動作終了後にスキャナー34の駆動によっ
てこのスクラビングブラシ30が半導体ウエハ１に当接す
る位置まで揺動及び下降駆動されることになる。

以上のような初期設定終了後に、スピンチャック10を
回転駆動すると共に、スクラビングブラシ30を第１図
（Ａ）に示す図示Ａの揺動範囲にわたって揺動させつつ
それ自体を自転させ、かつ内蔵するインナーノズルより
純水等の洗浄液を吐出することで洗浄工程を実施するこ
とになる。

このように、スピンチャック10の回転により半導体ウ
エハ１を比較的低速にて回転させ、かつスクラビングブ
ラシ30を上記のように揺動させることにより、半導体ウ
エハ１の全面にわたってスクラビングブラシ30を当接さ
せることができ、このスクラビングブラシ30の半導体ウ
エハ１に対する摩擦接触により、半導体ウエハ１上の不
純物を除去・洗浄することができる。

このような半導体ウエハ１の洗浄動作終了後に、スキ
ャナー34の駆動によりスクラビングブラシ30を上方に移
動させ、半導体ウエハ１と非接触状態にする。そして、
半導体ウエハ１の搬入動作とは逆の工程を実施する。す
なわち、スピンチャック10の回転駆動を停止するととも
に、カップ20を下降させ、スピンチャック10上の半導体
ウエハ１を次の処理工程に移行させる。

一方、半導体ウエハ１と非接触状態にあるスクラビン
グブラシ30を、第１図（Ａ）に示す揺動範囲Ｂにて揺動
させ、このスクラビングブラシ30をブラシ洗浄用容器40
の上方まで揺動移動させる。その後、スキャナー34の下
降移動によりスクラビングブラシ30のブラシ部分を、第
１図（Ｂ）に示すように前記容器40内の洗浄液に浸る状
態まで設定する。この後に、スクラビングブラシ30の洗
浄動作が開始させることになる。

すなわち、本実施例ではスクラビングブラシ30をそれ
自体自転することで、洗浄液との効果的な接触を図ると
ともに、ブラシ洗浄用容器40の底面に設けた超音波振動
子50を駆動することにより、この容器40内の洗浄液を励
振する。

上記のようにして、容器40内の洗浄液を励振すると、
洗浄液中にキャビテーション（空胴現像）が生じ、この
洗浄液中で気泡の発生と破壊とが繰り返し実行されるこ
とになる。そして、上記気泡の破壊時には大きな力が発
生するので、このような気泡の破壊時に発生する大きな
力よって洗浄液を押圧することで、この洗浄液をスクラ
ビングブラシ30の毛先部分に存在する微細な汚れをも確
実に洗浄することができる。

ここで、スクラビングブラシ30をブラシ洗浄用容器40
内に配置できる時間、すなわちスクラビングブラシ30の
退避時間については、半導体ウエハ１のロットの種別す
なわち処理内容によって様々であるが、この退避時間が
比較的長くとれる場合には、各半導体ウエハ１の洗浄工
程終了後に随時上記のような超音波励振によるスクラビ
ングブラシ30の洗浄動作を行うものが良い。また、上記
スクラビングブラシ30の退避時間が比較的短い時間には
下記のような実施態様であっても良い。すなわち、例え
ば複数枚の半導体ウエハを洗浄処理する毎に上記のスク
ラビングブラシ30の超音波励振による洗浄動作を行うも
の、あるいはロット切れ目において、各ロットの半導体
ウエハ１の洗浄工程を実施する前にスクラビングブラシ
30の超音波励振による洗浄動作を行うものであっても良
い。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、本発明の洗浄の対象となるスクラビングブラ
シ30の形状については、上記実施例のように一平面にブ
ラシ部分を有するもの他、例えば円筒形状の外周にブラ
シを有するロール形状のスクラビングブラシ等、他の種
々の形状のブラシについても適用可能である。このよう
な場合には、ロール状ブラシをその長手軸を中心に回転
駆動させながら、超音波励振された洗浄液内で洗浄する
ことが効果的である。

また、上記実施例ではスクラビングブラシ30に対する
洗浄を、超音波励振された洗浄液に浸すことのみによっ
て行ったが、これと併せてスクラビングブラシ30に直接
洗浄液を吐出する工程を実施するものであってもよい。
特に、スクラビングブラシ30を容器40内より引き上げる
際に、洗浄液をブラシに吐出することで、ブラシのすす
ぎ洗浄を実施でき、汚れを確実に除去できる点で好まし
い。

また、上記実施例は半導体製造工程において半導体ウ
エハ１に現像液を塗布し、その後現像する工程に本発明
を適用したが、この他半導体製造工程の他の工程におい
て半導体ウエハ１を洗浄するものにも同様に適用可能で
ある。さらに、本発明の洗浄装置はスクラビングブラシ
によって板状体を洗浄するものであれば同様に適用する
ことが可能であり、スクラビングブラシの洗浄対象が半
導体ウエハに限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ブラシおよび
洗浄容器の小型化が可能であり、また、一種のブラシが
種々の被洗浄体に対応可能であるので、部材コストおよ
びランニングコストの低減が可能であり、省スペース化
を図ることができると共に、超音波振動子によって励振
された洗浄液によりスクラビングブラシを洗浄すること
ができるので、この励振された洗浄液によって通常取れ
にくいブラシの毛先付近の微細な汚れをも確実に除去す
ることができ、ブラシ自体の汚染を防止することでこの
スクラビングブラシによる洗浄効果を大幅に高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するもので、同図
（Ａ）は洗浄装置の平面図、同図（Ｂ）はブラシ洗浄用
容器の断面図、 第２図は実施例装置である洗浄用装置の全体構成を説明
するための概略断面図である。 １……板状体（半導体ウエハ）、 30……スクラビングブラシ、 32……アーム、 34……スキャナー、 40……ブラシ洗浄用容器、 ５……超音波振動子。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被洗浄体を回転させながら、この表面をブ
   ラシによって洗浄する洗浄装置において、 前記被洗浄体の表面に垂直な軸を中心として前記ブラシ
   を自転させる自転機構と、 前記被洗浄体の表面上で前記ブラシを走査させる走査機
   構と、 前記ブラシの走査方向延長上に配置された前記ブラシ洗
   浄用の洗浄容器と、を設けたことを特徴とする洗浄装
   置。
2. 【請求項２】請求項（１）において、 前記洗浄容器内に収容された洗浄液を励振させる超音波
   振動子を設けたことを特徴とする洗浄装置。
3. 【請求項３】請求項（１）または請求項（２）におい
   て、 前記ブラシは、前記被洗浄体の表面に当接するブラシ部
   と、前記ブラシ部を支持する基部とを有し、 前記ブラシの昇降を行い、前記ブラシ部のみが前記洗浄
   容器内に収容された洗浄液中に浸る状態に設定するブラ
   シ昇降機構を設けたことを特徴とする洗浄装置。