JP2746671B2 - 洗浄装置及び洗浄方法 - 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、洗浄ブラシを用いて被処理体を洗浄する洗
浄装置及び洗浄方法に関する。

（従来の技術） 例えば、半導体ウエハのフォトリソグラフィ工程で
は、半導体ウエハを洗浄することが不可欠な工程となっ
ている。この半導体ウエハの洗浄方法としては、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）を採用するのが一般的である。また、スク
ライビングブラシの口径を半導体ウエハの外形よりも小
さくした場合には、スクライビングブラシを半導体ウエ
ハ上で走査し、例えば揺動するなどの駆動を行ってい
る。さらに、洗浄効果を高めるために、スクライビング
ブラシ自体を回転駆動するものもある。この際、半導体
ウエハ上でのスクライビングブラシの揺動を公転駆動に
よって実現し、かつ、スクライビングブラシ自体を自転
駆動している。

このように自公転するスクライビングブラシに洗浄液
を供給する方法としては、例えば自転軸内部にインナー
ノズルを配設し、スクライビングブラシに直接洗浄液を
供給するものが一般的である。

（発明が解決しようとする課題） 半導体製造工程においてウエハを洗浄する必要性は、
前工程においてウエハに付着した不純物を除去し、次の
工程における不純物に起因した歩留りの悪化を低下する
ことにある。従って、この洗浄工程において新たな不純
物がウエハに付着することをも防止しなければならな
い。この洗浄工程おいて新たな不純物がウエハに付着す
る原因としては、不純物が洗浄液に混入してウエハに供
給され、これがウエハ上に付着することが大きな原因と
なっている。洗浄液に不純物が混入する原因としては、
摺動部分に発生したゴミが洗浄液に混入するという現象
が挙げられるが、洗浄液自体がその供給管内部にて劣化
して、不純物を発生することもある。例えば、洗浄液中
に微生物等が発生することである。

そこで、本発明の目的とするところは、前工程で付着
した不純物を除去し、また、常に劣化のない洗浄液を供
給して洗浄することで、洗浄工程において新たな不純物
が被処理体に付着することのない洗浄装置及び洗浄方法
を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の洗浄装置は、洗浄ブラシを、被処理体を洗浄
する洗浄位置と、被処理体の交換時に退避させるための
退避位置とに移動させ、上記洗浄位置では洗浄液を吐出
して洗浄を行う洗浄装置において、 上記洗浄ブラシは、ブラシの植毛領域から上記洗浄液
を吐出し、かつ、洗浄ブラシと一体に移動する洗浄液吐
出口を有し、 上記退避位置にはブラシ洗浄容器が配置され、上記洗
浄ブラシが上記ブラシ洗浄容器上にある時は、被処理体
の洗浄時の供給量より少ない節水状態にて上記洗浄ブラ
シに洗浄液を供給制御する制御手段を設けたことを特徴
とする。

本発明の洗浄方法は、ブラシの植毛領域から洗浄液を
吐出する洗浄液吐出口を有する洗浄ブラシを前記洗浄液
吐出口と一体に被処理体を洗浄する洗浄位置に移動させ
る工程と、 前記洗浄位置で、前記洗浄液吐出口から洗浄ブラシに
洗浄液を吐出して被処理体を洗浄する工程と、 前記被処理体の洗浄後、洗浄液吐出口と一体に洗浄ブ
ラシを退避位置に配置したブラシ洗浄容器上に移動させ
る工程と、 前記ブラシ洗浄容器上で、上記洗浄液吐出口から上記
被処理体の洗浄時の供給量より少ない節水状態にて上記
洗浄ブラシに洗浄液を供給する工程と、 を含むことを特徴とする。

（作 用） 洗浄位置に設置される被処理体を交換する際には、洗
浄ブラシは退避位置に退避しているが、本発明ではこの
洗浄ブラシが退避位置にある場合にも、退避位置に配置
したブラシ洗浄容器上で、洗浄ブラシと一体に移動する
洗浄液吐出口より洗浄ブラシに洗浄液を吐出するように
している。この結果、洗浄用容器上で洗浄ブラシに付着
した前工程の不純物を除去でき、しかも、洗浄液の供給
管経路に洗浄液が長い時間にわたって滞留することがな
いので、この供給管経路途中にて洗浄液が劣化すること
がない。尚、非洗浄時に洗浄液を吐出する場合には、供
給管経路途中にて洗浄液の流れが実現できればよいの
で、洗浄時の供給量より少ない節水状態にて洗浄液を供
給することで、無駄に洗浄液が消費されることをも防止
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。

この洗浄装置は、第４図に概略的に示すように、半導
体ウエハ10がスピンチャック12上に、例えば真空吸着あ
るいはベルヌイチャック方式等によって固定可能となっ
ていて、このスピンチャック12の回転により上記半導体
ウエハ10を比較的低速にて回転可能である。また、半導
体ウエハ10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14がウエハ10を覆うように
形成されている。

半導体ウエハ10を洗浄するための洗浄ブラシであるス
クライビングブラシ22は、アーム16の一端側に固着さ
れ、かつ、そのアーム16の他端側はスキャナ18に支持さ
れている。そして、このスキャナ18の駆動によりアーム
16を介して上記スクライビングブラシ22を、第４図に示
す揺動範囲にわたって揺動（公転駆動）可能としてい
る。すなわち、このスクライビングブラシ22を用いての
洗浄時には、前記半導体ウエハ10がスピンチャック12の
回転により回転駆動されため、スクライビングブラシ22
を第４図に示す揺動範囲Ａにわたって公転駆動させるこ
とで、半導体ウエハ10の全表面にスクライビングブラシ
22を当接させて洗浄することが可能となる。また、上記
の洗浄効果をさらに高めるために、スクライビングブラ
シ22を第４図の矢印Ｃ方向に自転駆動可能としている。

さらに、上記スクライビングブラシ22を前記スキャナ
18の駆動により、第４図に示す揺動範囲Ｂにわたって揺
動させることができ、前記カップ14の外に位置する退避
位置まで退避可能としている。そして、この退避位置に
はブラシ洗浄用容器20が配設されている。

次に、上記スクライビングブラシ22の自転駆動及びこ
れに洗浄液を供給する構成について、第１図，第２図を
参照して説明する。

第１図（Ａ）に示すように、前記アーム16の自由端側
には軸受ブロック36が固定され、この軸受ブロック36に
自転軸30が回転自在に支持されている。この自転軸30の
アーム16内部に位置する先端側には、プーリ32が固着さ
れ、このプーリ32にベルト34を介して回転力を与えるこ
とによって、前記自転軸30を回転可能としている。前記
軸受ブロック36の内部には、前記自転軸30の上下２ヵ所
にてこれを回転自在に支持するベアリング38,38が設け
られている。そして、下側のベアリング38の下方に内部
領域42を形成するために、前記軸受ブロック36の下端側
にはカバー40が固着されている。このカバー40は、前記
自転軸30の周面に接しない程度の穴部を有している。そ
して、前記内部領域42に連通して吸入口44が前記軸受ブ
ロック36に設けられ、この吸入口44に接続されたバキュ
ーム管46が配設されている（第１図（Ｂ）参照）。

前記自転軸30の下端には、ブラシ連結部50が固着され
ている。このブラシ連結部50と前記スクライビングブラ
シ22とは例えばねじ結合によって着脱可能となってい
て、前記スクライビングブラシ22はこれを植設するため
のフランジ24及びボルト部26にて一体的に構成されてい
る。尚、前記フランジ24及びボルト部26の中心位置に
は、上下に貫通する洗浄液吐出口28が形成されている。
一方、ブラシ連結部50には、前記スクライビングブラシ
22側のボルト部26を螺合するためのねじ部52が設けられ
ている。このねじ部52には、例えば90゜間隔にて４本の
縦溝54aが形成され、かつ、ブラシ連結部50の下端面に
は、前記縦溝54aに連通して横溝54bが設けられている。
そして、この縦溝54a及び横溝54bにてスリット54を構成
している。前記ブラシ連結部50の上端側は、自転軸30の
周囲に円周方向で連通する溝60が設けられている。尚、
この溝60を形成するために前記ブラシ連結部50に形成さ
れている内壁は、上側の口径が小さく、底面側の口径が
大きくなるような逆テーパ60aとなっている。

さらに、前記ブラシ連結部50の内部には、上端側が前
記溝60に連通し、下端側が前記ねじ部52に連通するよう
に、上下で貫通した貫通孔62が、例えばその円周方向の
６ヵ所に設けられている。この貫通孔62は、第２図
（Ａ）に示すように、その縦断面で見ると上端開口部64
に対して下端開口部66が自転軸30の中心側に位置するよ
うに、角度θ_１゜例えばθ_１＝30゜にて傾斜している。
さらに、各貫通孔62を、第２図（Ｂ）に示すようにその
底面で見ると、下端開口部66（実線図示）を上端開口部
64（破線図示）よりもその自転方向で遅れた位置に設定
している。さらに、本実施例では前記スクライビングブ
ラシ22に洗浄液を供給するための洗浄液供給管70を、従
来のインナーノズル方式のように自転軸30の内部に設け
ずに、クランパ72a,72bによって洗浄液供給管70を前記
アーム16及びブラシ連結部50に保持し、洗浄液を自転軸
とは異なる経路で供給するようにしている。そして、洗
浄液供給管70の共有口70aは、前記軸受ブロック36とブ
ラシ連結部50との間の領域に設定され、ブラシ連結部50
の上端に設けられた溝60に、洗浄液を直接供給できる構
成としている。

次に、洗浄液の供給制御を行うための構成について、
第５図を参照して説明する。

前記洗浄液供給管70は、図示しないポンプに接続され
て洗浄液を供給することになるが、この洗浄液供給管70
途中には、リークバルブ74と、メインバルブ76とが挿入
接続されている。前記リークバルブ74は、全開状態と閉
鎖状態との２種類に切換え制御可能であるが、その閉鎖
状態の際にも洗浄液供給管70を完全に遮断することがで
きず、洗浄液をリークさせて供給することが可能であ
る。一方、メインバルブ76は、全開状態と閉鎖状態との
２種類の切換えが可能であり、閉鎖状態にあっては洗浄
液供給管70を完全に遮断可能である。これらリークバル
ブ74,メインバルブ76は、例えば電磁弁として構成さ
れ、バルブ制御部78からの電気信号に基づきその開閉状
態が制御される。このバルブ制御部78はCPU80に接続さ
れている。CPU80は、ウエハ10に登録されているID情報
またはこのウエハ10を収容したキャリアのID情報を読取
ることで、１ロッドのウエハ10の総枚数，ウエハ10の種
類等を記憶しており、これらの情報に基づき前記バルブ
制御部78に対して、各バルブ74,76の開閉タイミング，
開放，閉鎖時間を制御する信号を出力可能となってい
る。

このバルブ制御部78によって、各バルブ74,76は下記
の表のとおりに制御される。

次に、作用について説明する。

この洗浄装置における半導体ウエハ10の洗浄は、第４
図に示すようにスピンチャック12によって半導体ウエハ
10を回転駆動しながら、スクライビングブラシ22をアー
ム16の公転駆動により図示Ａ方向にわたって揺動駆動
し、かつ、スクライビングブラシ22自体を同図の矢印Ｃ
方向に自転駆動している。このスクライビングブラシ22
の自転駆動は、アーム16内部にてベルト34を回転駆動
し、この回転力をプーリ32に伝達することによって、自
転軸30を第１図（Ａ）の矢印方向に回転させている。

この際、自転軸30は軸受ブロック36の上下に配置され
たベアリング38,38によって回転自在に支持されること
になるが、下側のベアリング38の下方の領域を、バキュ
ーム管46に接続された吸入口44を介して吸引すること
で、ベアリング38の摺動粉を洗浄雰囲気に飛散すること
を防止している。

次に、スクライビングブラシ22への洗浄液の供給動作
について説明する。

本実施例では、スクライビングブラシ22への洗浄液へ
の供給を、自転軸30以外の経路、すなわち洗浄液供給管
70を利用して実施している。そして、フランジ連結部50
の内部構造を上述したように構成することによって、第
３図に示すような洗浄液の流れを実現でき、外部から供
給される洗浄液を効率良くブラシ連結部50内部に吸引
し、かつスクライビングブラシ22に対して拡散流として
吐出することが可能である。洗浄液を自転軸30以外の外
部の経路を介して供給できるメリットとしては下記のと
おりである。すなわち、自転軸30内部を洗浄液の供給路
とする場合には、洗浄液をシールするためのシール部材
が不可欠となり、シール部材の劣化等によるごみの発生
が避けられなかった。ところが、本実施例のように洗浄
液を自転軸30以外の経路にて外部供給することによっ
て、自転軸30周囲にシール部材を一切配置する必要がな
いので、不純物を発生させずに洗浄することが可能とな
る。

アーム16を第４図の図示Ａ方向にわたって揺動駆動
し、かつスクライビングブラシ22自体を同図の矢印Ｃ方
向に自転駆動して洗浄する際には、前述した表に示すよ
うにリークバルブ74及びメインバルブ76を共に全開状態
とし、所定の洗浄液を供給しながら洗浄を行うことにな
る。

ウエハの洗浄が終了した際には、スピンチャック12上
のウエハ10を外部に搬出し、次の新たなウエハ10に交換
する必要がある。そして、スクライビングブラシ22は、
このウエハ10の交換時にあっては、ブラシ洗浄容器20の
位置まで退避駆動され、この位置にてウエハ10の交換が
終了するまで待機することになる。尚、スクライビング
ブラシ22の退避駆動時には、ブラシ22からの液だれを防
止するためメインバルブ76を閉鎖駆動して洗浄液の供給
を停止することが好ましい。そして、本実施例の特徴的
作用としては、スクライビングブラシ22がその退避位
置、すなわちブラシ洗浄容器20の位置に設定される際
に、洗浄液を節水状態にて吐出することにある。このた
めに、バルブ制御部78の制御に基づき、リークバルブ74
を閉鎖状態に設定する。このリークバルブ74は、閉鎖駆
動された際にも、洗浄液供給管70を完全に遮断すること
がないので、節水状態にて洗浄ブラシ22の植毛部への洗
浄液の吐出が可能となる。このように、スクライビング
ブラシ22が退避位置にある場合にも、洗浄液を節水状態
にて吐出しているので、洗浄ブラシ22の洗浄を行って洗
浄ブラシ22に付着した前工程の不純物の除去を行うこと
ができ、しかも、洗浄液供給管70の管路途中に常時洗浄
液の流れを実現でき、この待機期間中に洗浄液供給管70
内部にて洗浄液が劣化することを防止できる。このた
め、洗浄液の汚染による半導体ウエハ10への新たな不純
物の付着を防止できる。

尚、上記スクライビングブラシ22は、その寿命により
交換し、あるいは半導体ウエハ10の種類により異なる材
質のブラシに交換する必要がある。このために、スクラ
イビングブラシ22はブラシ連結部50に対して着脱可能と
なっているが、この螺合結合部にスリット54を形成して
おき、スクライビングブラシ22の交換後の洗浄動作を開
始する以前に、ダミーの洗浄液をスクライビングブラシ
22に供給し、螺合結合部内に発生したゴミを前記スリッ
ト54を介して外部に排出できるようにしている。

尚、本発明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。

本発明は、スクライビングブラシ22が退避位置にある
非洗浄時にも、節水状態にて洗浄液を供給制御すること
にあり、この節水状態での洗浄液の供給タイミングとし
ては、上記実施例のように半導体ウエハ10の交換時にの
み行うものに限らない。例えば、ロットの切れ目におい
て、スクライビングブラシ22を退避位置にて待機させる
際にも、上記のような節水状態での洗浄液供給制御を行
ってもよい。また、半導体ウエハ10の交換のための待機
期間が短い場合には、洗浄液の劣化の生ずる可能性が少
ないので、ロットの切れ目の場合にのみ節水状態での洗
浄液供給を行うようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、洗浄ブラシが
退避位置にある非洗浄時にも、退避位置に配置したブラ
シ洗浄容器上で、洗浄ブラシと一体に移動する洗浄液吐
出口より洗浄ブラシに洗浄液を吐出するようにしている
ので、ブラシ洗浄容器上で洗浄ブラシに付着した前工程
の不純物を除去でき、しかも、供給管経路途中において
洗浄液が劣化することがなく、洗浄工程にて新たな不純
物が被処理体に付着することを防止できる。また、この
際の洗浄液の供給は、節水状態にて実施しているので、
無駄な洗浄液が多量に消費されることも防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明を適用した洗
浄装置の公転アーム先端部分を示す断面図，側面図、 第２図（Ａ），（Ｂ）は、スクライビングブラシの自転
軸及びブラシ連結部の正面図，底面図、 第３図は、自転駆動による洗浄液の拡散流形成作用を説
明するための概略説明図、 第４図は、実施例における洗浄装置の概略平面図、 第５図は、洗浄液の供給制御を行うための構成を説明す
る概略説明図である。 10……被処理体、22……スクライビングブラシ、 30……自転軸、36……軸受ブロック、 50……ブラシ連結部、52……ねじ部、 60……溝、60a……逆テーパ、62……貫通孔、 64……上端開口部、66……下端開口部、 70……洗浄液供給管、74……リークバルブ、 76……メインバルブ、78……バルブ制御部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄ブラシを、被処理体を洗浄する洗浄位
   置と、被処理体の交換時に退避させるための退避位置と
   に移動させ、上記洗浄位置では洗浄液を吐出して洗浄を
   行う洗浄装置において、 上記洗浄ブラシは、下方に向けて配設されると共に、ブ
   ラシの植毛領域から上記洗浄液を吐出し、かつ、洗浄ブ
   ラシと一体に移動する洗浄液吐出口を有し、 上記退避位置にはブラシ洗浄容器が配置され、上記洗浄
   ブラシが上記ブラシ洗浄容器上にある時は、被処理体の
   洗浄時の供給量より少ない節水状態にて上記洗浄ブラシ
   に洗浄液を供給制御する制御手段を設けたことを特徴と
   する洗浄装置。
2. 【請求項２】ブラシの植毛領域から洗浄液を吐出する洗
   浄液吐出口を有する洗浄ブラシを下方に向けた状態で前
   記洗浄液吐出口と一体に被処理体を洗浄する洗浄位置に
   移動させる工程と、 前記洗浄位置で、前記洗浄液吐出口から洗浄ブラシに洗
   浄液を吐出して被処理体を洗浄する工程と、 前記被処理体の洗浄後、洗浄液吐出口と一体に洗浄ブラ
   シを下方に向けた状態で退避位置に配置したブラシ洗浄
   容器上に移動させる工程と、 前記洗浄用容器上で、上記洗浄液吐出口から上記被処理
   体の洗浄時の供給量より少ない節水状態にて上記洗浄ブ
   ラシに洗浄液を供給する工程と、 を含むことを特徴とする洗浄方法。