JP2916409B2 - スピン洗浄処理方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウエハや液
晶ガラス基板などの被洗浄物を回転させながら洗浄する
スピン洗浄処理方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置などの製造工
程においては、被洗浄物としての半導体ウエハやガラス
基板に回路パタ−ンを形成するリソグラフィプロセスが
ある。リソグラフィプロセスは、周知のように上記半導
体ウエハにレジストを塗布し、このレジストに回路パタ
−ンが形成されたマスクを介して光を照射し、ついでレ
ジストの光が照射されない部分（あるいは光が照射され
た部分）を除去し、除去された部分を処理するという一
連の工程を数十回繰り返すことで回路パタ−ンが形成さ
れる。

【０００３】各工程において、上記半導体ウエハが汚染
されていると回路パタ−ンを精密に形成することができ
なくなり、不良品の発生原因となる。したがって、それ
ぞれの工程で回路パタ−ンを形成する際には、レジスト
や塵埃などの微粒子が残留しない清浄な状態に上記半導
体ウエハを洗浄するということが行われている。

【０００４】上記被洗浄物を洗浄する装置としては、複
数枚の半導体ウエハを洗浄液が収容された洗浄タンク内
に漬けて洗浄するバッチ式と、１枚の被洗浄物を回転さ
せ、その被洗浄物に対して洗浄液を噴射させて洗浄する
枚葉式とがあり、被洗浄物の大型化にともない洗浄効果
の高い枚葉式が用いられる傾向にある。

【０００５】枚葉式の洗浄処理装置には被洗浄物を回転
させて洗浄するスピン洗浄処理装置があり、このスピン
洗浄処理装置において、洗浄効果をより一層高めるため
には、回転される被洗浄物の上面に、軸線を被洗浄物の
回転軸線と平行にして回転される洗浄ブラシを接触さ
せ、その接触部分に洗浄液を供給して上記被洗浄物を洗
浄するということが行われている。

【０００６】従来、上述したスピン洗浄処理装置におい
ては、上記洗浄ブラシの径方向中心部に洗浄液の通路を
形成し、この通路から洗浄ブラシと被洗浄物との接触部
分に洗浄液を供給するようにしていた。

【０００７】ところで、洗浄ブラシの径方向中心部分か
ら洗浄液を供給するようにすると、上記洗浄ブラシによ
って除去された微粒子などを含む洗浄液は洗浄ブラシの
回転にともなう遠心力である程度は径方向外方へ拡散す
るものの、上記被洗浄物と洗浄ブラシとの接触部分に残
留し易い。

【０００８】そのため、残留した洗浄液に含まれる微粒
子が被洗浄物に再付着するから、その被洗浄物の洗浄効
果を十分に高めることができないということがあった。
上記洗浄ブラシの回転速度を高速にすれば、遠心力によ
って被洗浄物と洗浄ブラシとの接触部分に滞留する、微
粒子を含んだ洗浄液の拡散度合（除去度合）を高めるこ
とができるものの、洗浄ブラシを高速回転させても、微
粒子を含んだ洗浄液が残留するのを防止できるものでな
かった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は洗
浄液を回転駆動される洗浄部材の径方向中心部分から供
給していたので、洗浄部材によって除去された、微粒子
を含む洗浄液が洗浄部材と被洗浄物との間に残留するた
め、その洗浄液に含まれた微粒子が被洗浄物に再付着
し、洗浄効果の低下を招くということがあった。

【００１０】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、微粒子を含む洗浄液が洗
浄部材と被洗浄物との間に残留しいくいようにしたスピ
ン洗浄処理方法およびその処理装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被洗
浄物をほぼ水平に保持して回転させるとともに、この被
洗浄物の板面に洗浄液を供給し、その板面を、板面に対
して軸線をほぼ垂直にして回転される洗浄部材によって
洗浄するスピン洗浄処理方法において、上記洗浄液を上
記洗浄部材の径方向外方からこの洗浄部材の接線方向に
沿って供給することを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明は、被洗浄物を回転させて
その板面を洗浄するスピン洗浄処理装置において、上記
被洗浄物をほぼ水平に保持して回転駆動させる保持機構
と、この保持機構に保持される上記被洗浄物の板面に対
して軸線をほぼ垂直にして配置され駆動源によって回転
駆動される洗浄部材と、この洗浄部材を上記被洗浄物の
径方向に沿って揺動させる揺動機構と、上記被洗浄物の
板面に接触して回転する上記洗浄部材の径方向外方から
この被洗浄部材の接線方向に沿って洗浄液を供給する供
給手段とを具備したことを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、上記揺動機構は、上下駆動機構によって上下駆動さ
れる構成であることを特徴とする。請求項４の発明は、
請求項２または請求項３の発明において、上記揺動機構
は、上記洗浄部材を上記被洗浄物の径方向中心部と径方
向外周部との間でほぼ径方向に沿って揺動される構成で
あることを特徴とする。

【００１４】請求項１と請求項２の発明によれば、洗浄
液を回転駆動される洗浄部材の径方向外方からこの洗浄
部材の接線方向に沿って供給するため、洗浄部材と洗浄
液との作用によって被洗浄物から除去された微粒子など
を含む洗浄液が上記洗浄部材の径方向内方部分に入り込
みにくい。そのため、微粒子を含む洗浄液が洗浄部材と
被洗浄物との接触部分に残留しにくくなる。

【００１５】請求項２の発明によれば、被洗浄物を保持
機構に対して供給、排出する際に、上下駆動機構によっ
て揺動機構とともに洗浄部材を上下駆動できるため、上
記被洗浄物の供給、排出を円滑に行える。請求項３の発
明によれば、洗浄部材を被洗浄物の径方向中心部と外周
部との間で径方向に沿って揺動させることで、被洗浄物
の全面を洗浄することができる。

【００１６】

【発明の実施形態】以下、この発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図１に示すこの発明の実施形態の
洗浄処理装置は処理容器１を備えている。この処理容器
１は上面が開放した有底状の本体部１ａと、この本体部
１ａに対してスライド自在に設けられた周壁が傾斜した
筒状の漏斗状の覆い部１ｂとからなり、この覆い部１ｂ
は図示しない駆動機構によって上下方向にスライドさせ
ることができるようになっている。

【００１７】上記処理容器１の本体部１ａ底部には、周
辺部に複数の排出管２の一端が接続され、中心部には周
囲がフランジ３によって囲まれた挿通孔４が形成されて
いる。この挿通孔４には支持軸５が挿通されている。支
持軸５の上部は処理容器１の内部に突出し、下端部は上
記処理容器１の下方に配置されたベ−ス板６に固定され
ている。上記排出管２は図示しない廃液タンクに連通し
ている。

【００１８】上記支持軸５には保持機構を構成する回転
チャック１１が回転自在に支持されている。回転チャッ
ク１１は中心部に通孔１２ａが穿設された円盤状のベ−
ス１２を有する。このベ−ス１２の下面、つまり上記通
孔１２ａと対応する位置には筒状の支持部１３が垂設さ
れている。この支持部１３は上記支持軸５に外嵌されて
いて、支持軸５の上部と下部とはそれぞれ軸受１４によ
って回転自在に支持されている。

【００１９】上記支持部１３の下端部の外周面には従動
プ−リ１５が設けられている。上記ベ−ス板６にはモ−
タ１６が設けられ、このモ−タ１６の回転軸１６ａには
駆動プ−リ１７が嵌着されている。この駆動プ−リ１７
と上記従動プ−リ１５とにはベルト１８が張設されてい
る。したがって、上記モ−タ１６が作動すれば、上記支
持部１３、つまり回転チャック１１が回転駆動されるよ
うになっている。

【００２０】上記回転チャック１１のベ−ス１２の上面
には周方向に４本の支柱１９が立設されている。各支柱
１９の上端部には支持ピン２１ａと、この支持ピン２１
ａよりも外方で、しかも支持ピン２１ａよりも背の高い
係合ピン２１ｂとが突設されている。

【００２１】上記支柱１９の上端には、被処理物として
の半導体ウエハ２２が周辺部の下面を支持ピン２１ａに
支持され、外周面を上記係合ピン２１ｂに係合させて着
脱可能に保持される。したがって、上記半導体ウエハ２
２は回転チャック１１と一体的に回転されるようなって
いる。

【００２２】上記支持軸５には、上端に支持軸５よりも
大径で、円錐状をなした頭部５ａが設けられている。こ
の支持軸５には、先端を上記頭部５ａの上面に開口させ
たＮ₂ などの不活性ガスのガス供給路３０と、先端を同
じく上記頭部５ａの上面にノズル孔３２ａを介して開口
させた、洗浄液の洗浄液供給路３０ａとが軸方向に沿っ
て形成されている。上記ガス供給路３０は図示しないガ
ス供給源に連通し、上記洗浄液供給路は同じく図示しな
い洗浄液の供給源に連通している。

【００２３】上記ガス供給路３０に供給された不活性ガ
スは上記支柱１９に保持された半導体ウエハ２２に向か
って噴出され、上記洗浄液供給路３０ａに供給された洗
浄液Ｌはその先端の上記ノズル孔３２ａから上記半導体
ウエハ２２の下面に向かって噴出されるようになってい
る。

【００２４】上記回転チャック１１に保持される半導体
ウエハ２２の上面側には、この半導体ウエハ２２の上面
を洗浄するため洗浄部材としての円形状の洗浄ブラシ３
１が配置されている。この洗浄ブラシ３１は揺動機構３
２によって上記半導体ウエハ２２の径方向に沿って揺動
されるようになっている。

【００２５】つまり、揺動機構３２は中空筒状の水平ア
−ム３３を有する。この水平ア−ム３３の先端部内には
回転モ−タ３４が回転軸３４ａを垂直にして内蔵されて
いて、その回転軸３４ａに上記洗浄ブラシ３１が取り付
けられている。

【００２６】さらに、上記水平ア−ム３３には図示しな
い上記洗浄液の供給源に接続された供給手段としてのノ
ズル管３５が挿通されている。このノズル管３５の先端
部は上記水平ア−ム３３の先端部から下方に向かって導
出され、その先端開口は上記洗浄ブラシ３１の外周面に
向けられている。したがって、上記ノズル管３５により
洗浄液Ｌが洗浄ブラシ３１の径方向外方から供給される
ようになっている。

【００２７】なお、この実施形態においては、図２に示
すように上記ノズル管３５から洗浄ブラシ３１に向かっ
て供給される洗浄液Ｌの供給方向Ａは、上記洗浄ブラシ
３１のほぼ接線方向で、しかも洗浄ブラシ３１の回転方
向Ｂに沿う方向設定されている。また、洗浄ブラシ３１
の回転方向は、半導体ウエハ２２の回転方向と同方向ま
たは逆方向のいずれであってもよい。

【００２８】上記水平ア−ム３３の基端部には軸線を垂
直にした揺動軸３６の上端が連結されている。この揺動
軸３６の下端部は上記ベ−ス板６の下方に突出され、支
持体３７に揺動自在に支持されている。

【００２９】上記支持体３７の一側面には一対のガイド
３８が上下方向に沿って設けられ、このガイド３８は上
記ベ−ス板６の下面に垂設された取付板３９の一側面に
上下方向に沿って設けられたレ−ル４０にスライド自在
に係合している。

【００３０】上記取付板３９の上記支持体３７の下方の
部分には上下駆動源４１が設けられている。この上下駆
動源４１は、たとえばねじ軸などの駆動軸４２を有し、
この駆動軸４２は上記支持体３７に螺合されている。

【００３１】したがって、この駆動軸４２が上記上下駆
動源４１によって回転駆動されると、上記支持体３７が
上記レ−ル３９に沿って上下駆動されるようになってい
る。つまり、上記洗浄ブラシ３１が支持体３７、揺動軸
３６および水平ア−ム３３を介して上下駆動されるよう
になっている。

【００３２】上記支持体３７の他側には揺動駆動源４３
が取り付けられている。この揺動駆動源４３は収納ボッ
クス４４およびこの収納ボックス４４の下面に設けられ
たモ−タ４５を有する。上記収納ボックス４４内には上
記モ−タ４５によって回転駆動される図示しない駆動歯
車が収容されている。

【００３３】上記揺動軸３６の上記支持体３７によって
支持された下端部には図示しない従動歯車が設けられ、
この従動歯車と上記駆動歯車との間にはベルトが張設さ
れている。したがって、上記揺動軸３６は、揺動駆動源
４３のモ−タ４５が作動することで回転されるようにな
っている。

【００３４】図３に示すように上記揺動軸３６の外周面
の上記支持体３７の上面側の部分には係合片４６が突設
されている。この係合片４６は揺動軸３６の回転方向に
応じて上記支持体３７に設けられた第１のストッパ４７
と第２のストッパ４８とに当接する。つまり、揺動軸３
６は上記係合片４６が上記第１のストッパ４７と第２の
ストッパ４８とに当接する角度θの範囲で上記モ−タ４
５によって往復回転されるようになっている。

【００３５】上記揺動軸３６が角度θの範囲内で往復回
転され、その回転によって水平ア−ム３３が揺動する
と、この水平ア−ム３３の先端部に設けられた洗浄ブラ
シ３１は、図２に実線と破線で示すように上記回転チャ
ック１１に保持された半導体ウエハ２２の径方向中心部
と周辺部との間で揺動されるようになっている。この揺
動範囲を図２に矢印Ｄで示す。

【００３６】つぎに、上記構成のスピン洗浄処理装置に
よって半導体ウエハ２２を洗浄する場合について説明す
る。まず、洗浄ブラシ３１を上方に退避させた状態で回
転チャック１１に半導体ウエハ２２を保持したならば、
モ−タ１６を作動させて上記回転チャック１１とともに
半導体ウエハ２２を回転させる。

【００３７】ついで、支持軸５の洗浄液供給路３０ａと
ノズル管３５とから上記半導体ウエハ２２の下面と上面
とに洗浄液Ｌを供給しながら上下駆動源４１を作動させ
て洗浄ブラシ３１が半導体ウエハ２２に接触する高さま
で水平ア−ム３３を下降させるとともに、揺動駆動源４
３を作動させて上記水平ア−ム３３、つまり洗浄ブラシ
３１を半導体ウエハ２２の上面で図２に矢印Ｄで示すよ
うに角度θの範囲で揺動させる。

【００３８】それによって、上記半導体ウエハ２２の上
面は洗浄液Ｌを介して上記洗浄ブラシ３１でブラッシン
グされるから、その上面に付着した微粒子などが除去さ
れる。また、半導体ウエハ２２の下面は洗浄液供給路３
０ａから洗浄液Ｌが噴射されることで、その下面に付着
した汚れが洗浄されるこになる。

【００３９】半導体ウエハ２２の上面側において、洗浄
液Ｌはノズル管３５によって洗浄ブラシ３１の径方向外
方から供給される。そのため、半導体ウエハ２２の上面
に供給された洗浄液Ｌは、その一部が洗浄ブラシ３１の
外周部の半導体ウエハ２２との接触部分に入り込みなが
ら、図２に矢印Ｃで示す径方向外方（接線方向）に沿っ
て流れ、この洗浄ブラシ３１の径方向内方へ入り込むこ
とがほとんどない。

【００４０】そのため、洗浄ブラシ３１のブラッシング
作用で半導体ウエハ２２上面から除去された微粒子など
は、上記洗浄ブラシ３１の外周部に沿って流れる洗浄液
Ｌとともに除去され、上記洗浄ブラシ３１と半導体ウエ
ハ２２との接触部分に残留しにくくなる。

【００４１】しかも、上記ノズル管３５からの洗浄液Ｌ
は上記洗浄ブラシ３１の接線方向Ａに沿って供給される
から、そのことによっても洗浄液Ｌが洗浄ブラシ３１の
径方向内方へ入り込みにくくなるから、微粒子を含む洗
浄液が半導体ウエハ２２の上面に残留してその微粒子が
半導体ウエハ２２上面に再付着するのを低減できる。

【００４２】上記洗浄ブラシ３１は半導体ウエハ２２の
上面で揺動機構３２によってその径方向中心部から周辺
部までの間で揺動される。つまり、半導体ウエハ２２は
回転駆動されているから、その上面の中心部から周辺部
に沿うほぼ半径分だけ揺動させることで、上面全面を確
実にブラシ洗浄することができる。

【００４３】このようにして、洗浄ブラシ３１による洗
浄を所定時間行ったならば、上下駆動源４１を作動させ
て水平ア−ム３３を上昇させ、洗浄ブラシ３１を半導体
ウエハ２２の上方へ退避させる。ついで、処理容器１の
覆い部１ｂを図示しない駆動機構によって下降させ、回
転チャック１１に保持された半導体ウエハ２２を処理容
器１から露出させる。その状態で上記半導体ウエハ２２
は図示しないロボットによって取り出され、未処理の半
導体ウエハ２２が上記回転チャック１１に供給され、上
述した洗浄が繰り返されることになる。

【００４４】つまり、洗浄ブラシ３１を半導体ウエハ２
２の上方へ退避させることができるから、回転チャック
１１に対する半導体ウエハ２２の供給、排出を容易、か
つ確実に行うことができる。

【００４５】上記洗浄ブラシ３１としては、図４（ａ）
に示すように円盤３１ａの全面にブラシ毛３１ｂが植設
された構造や図４（ｂ）に示すように円盤３１ａの周辺
部だけにブラシ毛３１ｂが植設された構造のいずれを用
いてもよい。円盤３１ａの周辺部だけにブラシ毛３１ｂ
が設けられた構造の洗浄ブラシ３１を採用すれば、洗浄
液Ｌが洗浄ブラシ３１の径方向内方に入り込んでも、そ
の内部に滞留させることなく、排出されるから、半導体
ウエハ２２上面への微粒子の再付着を効率よく防止でき
る。

【００４６】なお、この発明は上記一実施形態に限定さ
れるものでない。たとえば、洗浄部材としては洗浄ブラ
シに限られず、半導体ウエハを傷付けることなくそれに
付着した微粒子を除去できる材料、たとえばスポンジな
どの柔らかな弾性材料で円盤状やリング状に形成された
ものであってもよい。また、被洗浄物は半導体ウエハに
限らず、液晶ガラス基板などであってもよく、要は精密
な洗浄が要求されるものに対してこの発明は有効であ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように請求項１と請求項２の
発明によれば、洗浄液を回転駆動される洗浄部材の径方
向外方からこの洗浄部材の接線方向沿って供給するよう
にしたから、洗浄液の大半は上記洗浄部材の外周部に沿
って流れる。

【００４８】そのため、洗浄部材と洗浄液との作用によ
って被洗浄物から除去された微粒子などを含む洗浄液は
上記洗浄部材の径方向内方部分に入り込みにくいから、
微粒子を含む洗浄液が洗浄部材と被洗浄物との接触部分
に残留し、その微粒子が被洗浄物に再付着するのを防止
できる。

【００４９】

【００５０】請求項３の発明によれば、洗浄部材を上下
駆動機構によって被洗浄物に対し上下動できるようにし
た。そのため、被洗浄物を保持機構に対して供給、排出
する際、上下駆動機構によって上記洗浄部材を被洗浄物
の上方へ退避させることができるから、上記被洗浄物を
保持機構に対して供給、排出する際に、洗浄部材が邪魔
になることがない。

【００５１】請求項４の発明によれば、回転される被洗
浄物に対して洗浄部材を、その被洗浄物の径方向中心部
と外周部との間で径方向に沿って揺動させるようにし
た。そのため、上記洗浄部材を、被洗浄物の上面全体に
接触させることができるから、その面の洗浄を確実に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す全体構成図。

【図２】同じく半導体ウエハ上面における洗浄液の流れ
を説明するための図。

【図３】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なるタイプの洗浄
ブラシの平面図。

【符号の説明】

１１…回転チャック（保持機構）、 ３１…洗浄ブラシ（洗浄部材）、 ３３…水平ア−ム（揺動機構）、 ３５…ノズル管（供給手段）、 ３６…揺動軸（揺動機構）、 ４１…上下駆動源（上下駆動機構）、 ４３…揺動駆動源（揺動機構）。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄物をほぼ水平に保持して回転させ
   るとともに、この被洗浄物の板面に洗浄液を供給し、そ
   の板面を、板面に対して軸線をほぼ垂直にして回転され
   る洗浄部材によって洗浄するスピン洗浄処理方法におい
   て、 上記洗浄液を上記洗浄部材の径方向外方からこの洗浄部
   材の接線方向に沿って供給することを特徴とするスピン
   洗浄処理方法。
2. 【請求項２】 被洗浄物を回転させてその板面を洗浄す
   るスピン洗浄処理装置において、 上記被洗浄物をほぼ水平に保持して回転駆動させる保持
   機構と、 この保持機構に保持される上記被洗浄物の板面に対して
   軸線をほぼ垂直にして配置され駆動源によって回転駆動
   される洗浄部材と、 この洗浄部材を上記被洗浄物の径方向に沿って揺動させ
   る揺動機構と、 上記被洗浄物の板面に接触して回転する上記洗浄部材の
   径方向外方からこの洗浄部材の接線方向に沿って洗浄液
   を供給する供給手段とを具備したことを特徴とするスピ
   ン洗浄処理装置。
3. 【請求項３】 上記揺動機構は、上下駆動機構によって
   上下駆動される構成であることを特徴とする請求項２記
   載のスピン洗浄処理装置。
4. 【請求項４】 上記揺動機構は、上記洗浄部材を上記被
   洗浄物の径方向中心部と径方向外周部との間でほぼ径方
   向に沿って揺動される構成であることを特徴とする請求
   項２または請求項３記載のスピン洗浄処理装置。