JP2877216B2 - 洗浄装置 - Google Patents
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Description
は、被処理基板、例えば半導体ウエハやLCD用ガラス
基板上にフォトリソグラフィー技術を用いて所定の回路
パターンの転写を行っており、このような操作を行うた
めに基板上にレジスト液を塗布するレジスト塗布装置、
これを露光する露光装置、露光されたレジスト液を現像
する現像装置等が使用される。これら装置による処理工
程中においては、製品の歩留まり向上の要請から一貫し
てパーティクルを排除しなければならない。例えば、露
光時において基板の裏面に粒径1μm程度のパーティク
ルが存在するだけでその分だけ基板が持ち上げられてフ
ォーカスエラーの発生原因となる。このようなパーティ
クルの付着は各処理装置にて基板のチャッキングが行わ
れるたびに発生する傾向にあることから、必要に応じて
洗浄装置により基板の裏面が洗浄されてパーティクルが
除去されている。
被処理基板としての例えば半導体ウエハWを真空チャッ
クにより吸着保持しつつこれを回転させるスピンチャッ
ク2を有しており、この側部には、揺動可能になされた
アーム4の先端に回転ブラシ6を取り付けてなるブラシ
機構が設けられている。そして、この回転ブラシ6を回
転させつつ洗浄水を供給してウエハ表面を洗浄し、洗浄
後はウエハWを高速回転させて水切り乾燥を行う。ま
た、この他の洗浄装置としては、ウエハ自体を回転させ
つつこれにジェット水や超音波を当てて洗浄する装置も
知られている。
うにウエハ自体を回転させつつ洗浄を行う装置にあって
は、回転機構としてブラシ6を回転させる回転機構とス
ピンチャックよりなる回転機構を有し、特にスピンチャ
ック2等を高速回転させる回転機構が非常に大型化し、
大きな設置スペースを占有してしまうという改善点を有
していた。また、高速回転による水切り時に、飛散した
洗浄水がミスト化し、これがウエハの表の面に再付着す
るという改善点も有していた。本発明は、以上のような
問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたも
のである。本発明の目的は、被処理基板を回転すること
なく洗浄することができる洗浄装置を提供することにあ
る。
解決するために、被処理基板の側部を基板保持手段によ
り保持してこの被処理基板の表面に回転ブラシ機構のブ
ラシを押圧しつつ回転させて基板表面を洗浄する洗浄装
置において、前記回転ブラシ機構は、容器状の回転ブラ
シ部と、前記ブラシが植設されて前記回転ブラシ部内の
底部より僅かに離間させてここに洗浄水を導入する洗浄
水ヘッダを形成するために設けられたブラシ植板と、こ
のブラシ植板に設けられて前記洗浄水ヘッダからの洗浄
水を前記ブラシ側へ供給する多数の流通孔とを有し、前
記洗浄水ヘッダには、洗浄水と乾燥気体とを選択的に供
給するように構成したものである。
基板の側部は基板保持手段により挟持されるように保持
され、この状態で回転ブラシ機構のブラシを基板表面に
押し付けてこれを回転させる。これと同時に、回転ブラ
シ部の底部に設けた洗浄水ヘッダからブラシ植板の流通
孔を介してブラシ側に洗浄水を供給し、基板表面を洗浄
する。その後、基板面に付着している洗浄液は、洗浄水
の供給を断った後に、洗浄水の供給経路と同じ経路内を
介して供給される乾燥気体により乾燥されることにな
る。洗浄時においては、ブラシは自転しつつ被処理基板
の表面に対して公転し、この略全面に亘って洗浄を行な
う。
添付図面に基づいて詳述する。図1は本発明に係る洗浄
装置の一実施例を示す構成図、図2は本発明の洗浄装置
が配置された基板処理システムの構成を示す図、図3は
本発明に用いる基板保持手段の動作を説明するための説
明図、図4は本発明に用いる洗浄手段の動作を説明する
ための説明図、図5は被処理基板に対する洗浄手段の動
作を説明するための説明図である。
る基板処理システム10について説明する。この基板処
理システム10は、その一側に被処理基板として例えば
8インチの半導体ウエハWを収容する複数のカセットを
載置し、半導体ウエハを取出し・収納可能に構成したキ
ャリアステーション12を有している。このシステムの
中央部には、ウエハを搬送するためにその長さ方向に移
動可能になされたメインアーム14が2基設けられてお
り、この移送路の両側に各種処理装置が配置されてい
る。具体的には、この処理装置としては、キャリアステ
ーション12側の側方には、半導体ウエハWにレジスト
液を塗布するレジスト塗布装置16が2台並設されると
共にメインアーム14の搬送路を挟んでこの反対側には
半導体ウエハの表面を洗浄する洗浄装置8及び本発明に
係る洗浄装置8Aが並設されている。この洗浄装置8,
8Aの一側には、ウエハWにフォトレジスト液を塗布す
る前に密着性を強化する目的でこれを疎水化処理するア
ドヒージョン装置18や冷却用クーリング装置20が適
宜積み重ねて配置されている。
ト22を介してホットプレートオーブンのような加熱装
置24が横方向に配置されると共に高さ方向にも積み重
ねられている。そして、メインアーム14の搬送路を挟
んでこの反対側にはウエハに塗布されたレジスト膜を現
像するための現像装置26が2台並設されている。尚、
図示されてないが、これら現像装置26の側部には、レ
ジスト膜に所定の微細パターンを露光するための露光装
置等が設けられる。このように構成された基板処理シス
テム10に組み込まれる本発明の洗浄装置8Aは、図
1、図3乃至図5に示すように被処理基板である半導体
ウエハWの側部(周縁部)を保持する基板保持手段28
と、ウエハWの面を洗浄する洗浄手段30と、洗浄後の
ウエハ面を乾燥させる乾燥手段32とにより主に構成さ
れている。尚、後述するように本実施例においては、洗
浄手段30と第2供給手段としての乾燥手段32が兼用
されることになる。
ハWの外周の円弧に沿って形成されてウエハの中心に対
して対向させて配置されたテフロン製、或いはセラミッ
ク製の、幅が10〜60mm程度の一対の保持部34を
有しており、各保持部34には相互に対向させて水平方
向に向けられた概ねV字状の保持溝36が形成されてい
る。尚、保持部34は、その両端部分でウエハWに当接
保持するように形成してもよい。各保持部34はアーム
部38の上端に設けられており、このアーム部38は図
示しない移動機構によりウエハWの半径方向へ相互に接
近離間移動可能に構成されると共に上下方向へも移動可
能になされ、上記保持溝36によりウエハの側部を保持
し得るように構成されている。そして、図3に示すよう
にメインアーム14のウエハWを保持する保持アーム部
40には、上下動する一方の保持部34の挿通を可能と
するために凹部42が形成されている。尚、前記アーム
部40の内側には、テフロン製或いはセラミック製の支
持部材41が4個突設されておりウエハWの周縁部裏面
を支持する。
浄する回転ブラシ部44と、これを回転させる第1駆動
手段としての回転機構部46とよりなる回転ブラシ機構
48により例えば構成されている。回転ブラシ部44
は、ウエハの直径が例えば8インチの場合ウエハWの半
径より僅かに小さく形成された直径100mm程度の有
底円筒容器状のブラシ本体50を有しており、このブラ
シ本体50内にはブラシ植板52に起立させて植設した
多数のナイロン製のブラシ54が収容され、その上端は
容器状の回転ブラシ部44の上端より僅かな長さだけ例
えば2〜5mm程度上方に突出されている。回転ブラシ
部44の底部56とブラシ植板52との間に形成される
空間部は洗浄水ヘッダ58として構成されており、ブラ
シ植板52に多数設けた流通孔60を介して後述するよ
うに下方より供給される洗浄水をブラシ上端側へ供給し
得るように構成される。これにより、基板表面に洗浄水
を供給する第1供給手段が構成される。
心には、洗浄水供給口62が形成されると共にこの供給
口62には内部が中空の通路64として構成される第1
回転軸としての回転軸66が連結されている。この回転
駆動軸66は、回転機構部46の円板状の偏心カム68
の偏心位置に軸受67を介して回転可能に支持されると
共にこの回転駆動軸66には従動歯車70が設けられて
おり、この歯車70を、偏心カム68に設けた駆動モー
タ71の駆動軸に設けた主動歯車72に歯合させてブラ
シ本体50をその周方向へ回転すなわち自転し得るよう
に構成されている。
を介して第2回転軸としてのカム支持軸76に回転可能
に支持されると共にこの偏心カム68の周辺部とカム駆
動モータ78の回転軸に取り付けたプーリ80との間に
連結ベルト82を掛け渡して偏心カム68を回転し得る
ように構成されている。これにより、第2駆動手段が構
成される。従って、ブラシ本体50は、自転しつつ偏心
カム68の作用によって公転してウエハ裏面をブラッシ
ング洗浄し得るように構成されている。この場合、ブラ
シ本体50の直径やこの公転半径は、ブラシ54がウエ
ハ裏面の周縁部のみを僅かに残して全域をカバーし得る
ように設定する。そして、この回転機構部46の全体は
図示しない昇降手段により昇降可能になされている。
気密性を保持しつつ回転可能なジョイント84を介して
フレキシブル管86が接続されると共にこのフレキシブ
ル管86の下端は、洗浄水供給通路88及び乾燥気体用
通路90に連続された3方弁92に接続されており、こ
の3方弁92を切り換えることにより必要に応じて例え
ば純水のような洗浄水と例えば200℃程度に加熱され
た乾燥用の窒素ガス或いは洗浄空気を選択的に供給し得
るように構成されている。従って、本実施例において
は、洗浄手段30と乾燥手段32とが兼用されることに
なる。
水源が接続されると共に乾燥気体用通路90には加熱手
段を備えた乾燥気体供給源(図示せず)が接続される。
また、回転ブラシ機構48の上方、すなわち、ウエハW
の中心の上方に位置する部分には、例えばN2 ガス或い
は清浄空気等の清浄ガスを供給するガスノズル94が設
けられており、このガスノズル94はガス供給管96を
介して清浄ガス源98に連結されており、洗浄時に清浄
ガスを吹き出すことにより、洗浄液のミストがウエハの
表の面に巻き込まれることを防止している。そして、こ
のウエハWの外周部に相当する部分には、例えばリング
状に開口された排気口100が配置されると共にこの排
気口100には排気ダクト102が接続されている。
動作について説明する。まず、被処理基板としての半導
体ウエハWはキャリアステーション12からメインアー
ム14に受け渡され、これを本発明の洗浄装置8内に搬
送して表面を洗浄する。次にこの洗浄装置8A内にて裏
面がブラッシング洗浄され、その後、乾燥される。乾燥
されたウエハWはアドヒージョン装置18にて疎水化処
理が施され、クーリング装置20にて冷却された後、レ
ジスト塗布装置16にてフォトレジスト液が塗布され
る。そして、レジスト膜が形成されたウエハWは加熱装
置24にて加熱されてベーキング処理が施された後、図
示しない露光装置にて所定のパターンがレジスト膜に露
光される。そして、露光後のウエハを現像装置26内へ
収容し、ここで現像液により現像した後にリンス液によ
り現像液を洗い流し、現像処理を完了する。そして、こ
のウエハは加熱処理装置24にて加熱されてベーキング
処理が施された後、カセット内に収納され、キャリアス
テーション12から搬出されて、次の処理工程に向けて
移送されることになる。尚、上記ウエハの流れは単なる
一例を示したに過ぎず、必要に応じて適宜ウエハの裏面
洗浄が行われる。
操作を詳述すると、まず、メインアーム14に保持され
たウエハWが洗浄装置8内に導入されると、ウエハWの
下方より基板保持手段28が上昇し、更にこれが相互に
近づくようにウエハ半径方向内方へ移動することにより
ウエハWの側部が保持部34により挟持されて保持固定
される。このようにウエハWが保持固定された状態で回
転ブラシ機構48を上昇させてブラシ54の先端をウエ
ハWの裏面に接触させ、駆動モータ71を駆動させて回
転ブラシ部44を自転しつつ洗浄を開始する。この時、
カム駆動モータ78を回転駆動することにより偏心カム
68はカム支持軸76を中心として回転し、回転ブラシ
部44を公転させる。従って、回転ブラシ部44乃至ブ
ラシ54は、図5に示すようにウエハWの裏面を自転し
つつ公転して洗浄することになる。
浄水供給通路88側へ切り換えて純水のような洗浄水を
洗浄水供給通路88、フレキシブル管86、回転駆動軸
66の通路64を介して回転ブラシ部44の洗浄水ホル
ダ58へ供給する。この洗浄水はブラシ植板52の流通
孔60を通って容器状のブラシ本体50内へ流れ込み、
ブラシ54の上端に接するウエハ裏面まで上昇してブラ
シ本体の上端から溢流することになる。このように、ウ
エハWは完全に固定された状態でウエハ裏面に洗浄水を
供給しつつブラシ54を自転させつつ公転させることに
よりウエハ裏面上のパーティクルは完成に排除乃至除去
される。この時の洗浄水の供給量は、例えば約2リット
ル/min程度に設定し約30秒程度の洗浄を行う。ま
た、この洗浄と同時に、ウエハWの中心部上方に位置す
るガスノズル94から常温の窒素ガスや清浄空気などの
洗浄ガスG1をウエハWの表面に対して噴出し、洗浄時
にミストとなって巻き上がってくる洗浄水がウエハWの
表面に付着することを阻止している。従って、洗浄によ
り跳ねて巻き上げられた洗浄水がウエハ表面に付着する
ことを抑制することができる。
ならば、回転ブラシ部44を僅かに降下させてブラシ5
4をウエハ裏面から離間させ、これと同時に3方弁92
を洗浄水供給通路88側から乾燥気体用通路90に切り
換えて、所定の温度、例えば200℃程度に加熱された
窒素ガス或いは清浄空気を乾燥気体として供給する。こ
の乾燥気体は、前述した洗浄水の流れと同じ経路を通っ
てブラシ本体50から上方へ噴き出され、ウエハ裏面を
温風乾燥することになり、ウエハの乾燥が促進されてス
ループットが向上する。この場合、回転ブラシ部44の
自転は停止してもよいが、偏心カム68は駆動し続けて
公転移動を継続し、ウエハ裏面の全域に乾燥気体が当た
るようにする。この時の乾燥気体の流量、温度及び乾燥
時間は、ウエハ裏面が十分に乾燥するような条件に設定
する。
体を基板保持手段28により保持してこれを回転させる
ことなく固定状態で洗浄するようにしたので、スピンチ
ャック等の大型の回転機構を省略することができ、設置
スペースや占有スペースを大幅に削減することが可能と
なる。また、ウエハW自体を回転させない構造のため
に、ミストの飛散量も大幅に削減することが可能とな
り、ミストに伴う不具合を抑制することが可能となる。
尚、上記実施例にあっては、洗浄手段30としてブラシ
54を有する回転ブラシ機構48を用いたが、これに限
定されず、例えば仰角が可変になされたジェットノズル
或いはウエハ裏面全域をカバーできる複数のジェットノ
ズルを有するジェット水洗浄機構や超音波洗浄機構を用
いるようにしてもよい。また、被処理基板としては、半
導体ウエハに限定されず、他の基板、例えばLCD用ガ
ラス基板等も適用し得るのは勿論である。
自転させる機構として駆動モータ71を使用したものに
ついて説明したが、従動歯車70に歯合する歯車を偏心
カム68の中心部に固着し、偏心カム68の回転により
自転するように構成してもよい。更に、回転ブラシ部4
4に供給する洗浄水及び乾燥気体の流通路に、例えばス
クリュー等の回転力発生手段を配置し、洗浄水及び乾燥
気体自身の流通により自転するように構成してもよい。
また、ウエハ洗浄後、乾燥気体でウエハを乾燥する際、
回転ブラシ部44、回転駆動軸66、フレキシブル管8
6等内の洗浄水を一旦排出した後に、乾燥気体を供給す
るように構成してもよい。
によれば次のように優れた作用効果を発揮することがで
きる。被処理基板を固定した状態で洗浄するようにした
ので、従来必要とされたスピンチャック等の回転機構が
不要となり、その分装置を小型化して占有スペースを小
さくでき、コストの低減を図ることができる。また、被
処理基板を固定してあるので、従来装置のように回転に
伴うミストの発生量を大幅に抑制することができ、歩留
まりの向上に寄与することができる。
である。
ムの構成を示す構成図である。
ための説明図である。
の説明図である。
ための説明図である。
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 被処理基板の側部を基板保持手段により
保持してこの被処理基板の表面に回転ブラシ機構のブラ
シを押圧しつつ回転させて基板表面を洗浄する洗浄装置
において、前記回転ブラシ機構は、容器状の回転ブラシ
部と、前記ブラシが植設されて前記回転ブラシ部内の底
部より僅かに離間させてここに洗浄水を導入する洗浄水
ヘッダを形成するために設けられたブラシ植板と、この
ブラシ植板に設けられて前記洗浄水ヘッダからの洗浄水
を前記ブラシ側へ供給する多数の流通孔とを有し、前記
洗浄水ヘッダには、洗浄水と乾燥気体とを選択的に供給
するように構成したことを特徴とする洗浄装置。 - 【請求項2】 前記洗浄水ヘッダには、内部が中空にな
されて洗浄水の通路が形成された回転軸が連結されると
共に該回転軸に、気密性を保持しつつ回転可能になされ
たフレキシブル管が接続され、該フレキシブル管に洗浄
水と乾燥気体とを選択的に供給するように構成したこと
を特徴とする請求項1記載の洗浄装置。 - 【請求項3】 被処理基板の表面を洗浄する洗浄装置に
おいて、前記被処理基板を実質的に水平方向に保持する
少なくとも一対の保持部と、前記保持部を水平方向にお
いて相対的に接近、離反移動させるためのアーム部と、
前記保持部に保持された状態の前記被処理基板の表面に
洗浄水を供給するための第1供給手段と、前記保持部に
保持された状態の前記被処理基板の表面から洗浄水を使
用して付着物を除去する洗浄手段と、前記保持部に保持
された状態の前記被処理基板の表面に乾燥気体を供給す
るための第2供給手段とを備えたことを特徴とする洗浄
装置。 - 【請求項4】 前記洗浄手段は、前記被処理基板の表面
に接触してこれを擦るブラシと、前記ブラシをそれ自身
の軸周りで自転させる第1駆動手段と、前記ブラシを自
転させた状態で前記被処理基板の表面上を移動させる第
2駆動手段とを備えたことを特徴とする請求項3記載の
洗浄装置。 - 【請求項5】 前記第1駆動手段が前記ブラシの枠の下
部に接続された第1回転軸を有し、前記第2駆動手段が
前記第1回転軸を偏心位置で枢支する偏心カムと、この
偏心カムを軸支する第2回転軸とを有し、前記第2回転
軸の中心は被処理基板の中心と実質的に同一となってい
ることを特徴とする請求項3または4記載の洗浄装置。 - 【請求項6】 前記第1回転軸に軸孔が形成されると共
に前記第1回転軸の下端に前記軸孔と連通するように、
洗浄水源に接続されたフレキシブル管が接続され、前記
フレキシブル管及び前記軸孔が前記洗浄水を供給する前
記第1供給手段として機能することを特徴とする請求項
5記載の洗浄装置。 - 【請求項7】 前記ブラシの前記枠が、容器状をなすと
共に、前記第1回転軸に接続された底板と、これと離間
して内部に配設され、且つ多数の流通孔を有するブラシ
植板とを備え、前記底板とブラシ植板との間の空間が洗
浄水ヘッダとして機能することを特徴とする請求項6記
載の洗浄装置。 - 【請求項8】 前記フレキシブル管が3方弁を介して乾
燥気体源と洗浄水源とに接続され、前記フレキシブル管
及び前記軸孔が前記乾燥気体を供給する第2供給手段の
一部として機能することを特徴とする請求項7記載の洗
浄装置。
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