JP3203956U

JP3203956U - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JP3203956U
Application number: JP2016000697U
Authority: JP
Inventors: アルノアラインジャンダウエンドルファー
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2026-02-16

Abstract

【課題】ウエハに反りや歪みなどの形状異常がある場合でも洗浄部材がウエハ形状に追従し、十分な洗浄性能を得ることが可能な基板洗浄装置を提供する。【解決手段】基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材を、鉛直軸を中心に回転させる回転駆動機構と、前記基板保持部材に保持された基板の裏面に接触させて、基板裏面の洗浄処理を行う洗浄機構１２とをそなえる基板洗浄装置１であって、洗浄機構１２は支持部材と、複数の洗浄部材と、前記支持部材と前記複数の洗浄部材との間にそれぞれ設けられた弾性部材とを有する。【選択図】図１

Description

考案明は、基板の例えば裏面の洗浄処理を行う洗浄機構を備えた基板洗浄装置に関する。

例えば半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィー処理では、ウエハ上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などの一連の処理が順次行われ、ウエハ上に所定のレジストパターンが形成される。これらの一連の処理は、ウエハを処理する各種処理ユニットやウエハを搬送する搬送ユニットなどを搭載した基板処理システムである塗布現像処理システムで行われている。

ところで近年、ウエハ上に形成される回路パターンの微細化が進行し、露光処理時のデフォーカスマージンがより厳しくなっている。デフォーカスの原因の一つとしては、例えば露光装置のステージへのパーティクルの付着などがある。このパーティクルは、露光装置に搬入されるウエハの、特に裏面に付着したパーティクルが主な原因である。そのため、露光装置に搬入される前のウエハ裏面は、塗布現像処理システム内に設けられた、例えば特許文献１に記載されるような洗浄装置により洗浄される。

洗浄装置では、ウエハの裏面を下方に向けた状態で、例えばウエハの裏面を吸着保持し、ウエハの裏面に押し当てたブラシを移動させることで洗浄が行われる。

特開２０１２−２３２０９号公報

しかしながら、上記のような洗浄装置においては、基板に反りや歪などの形状異常が生じている際には、ウエハの位置によっては洗浄部材の洗浄面の一部または全部がウエハに到達していないこともあり、そのような場合には十分な押圧力が得られず十分な洗浄力が得られない恐れがあった。

本考案は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウエハに反りや歪みなどの形状異常がある場合でも洗浄部材がウエハ形状に追従し、十分な洗浄性能を得ることが可能な洗浄装置を提供する。

本考案にかかる基板洗浄装置は、基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材を、鉛直軸を中心に回転させる回転駆動機構と、前記基板保持部材に保持された基板の裏面に接触させて、基板裏面の洗浄処理を行う洗浄機構とをそなえる基板洗浄装置であって、前記洗浄機構は支持部材と、複数の洗浄部材と、前記支持部材と前記複数の洗浄部材との間にそれぞれ設けられた弾性部材とを有することを特徴とする。

また、本考案の洗浄装置においては、前記弾性部材の弾性力が洗浄部材によって異なることを特徴としてもよく、さらに内側の洗浄部材に設けられた弾性部材が外側の洗浄部材に設けられた弾性部材の弾性力より大きく、または内側の洗浄部材に設けられた弾性部材が外側の洗浄部材に設けられた弾性部材の弾性力より小さくしても良い。また、さらに前記洗浄部材は、ブラシ、砥石の少なくともいずれか構成しても良い。

本考案によれば、反りや歪みなどの形状異常を有するウエハを洗浄することが可能になる。

本実施の形態にかかる基板洗浄装置の構成の概略を示す平面図である。本実施の形態にかかる基板洗浄装置の構成の概略を示す縦断面図である。洗浄機構の構成の概略を示す平面図（ａ）、同縦断面図（ｂ）である。洗浄機構をウエハに押圧した状態を示す説明図である。洗浄機構の他の実施形態を示す図である。

以下、本考案の実施の形態について説明する。図１は基板洗浄装置１の構成の概略を示す平面図、図２は基板洗浄装置１の構成の概略を示す縦断面図である。

基板洗浄装置１は、ウエハＷの裏面を水平に吸着保持する２つの吸着パッド１０と、この吸着パッド１０から受け取ったウエハＷの裏面を水平に吸着保持する保持部材としてのスピンチャック１１と、ウエハＷ裏面の洗浄処理を行う洗浄機構１２と、上面が開口した筐体１３を有している。

図１に示されるように、２つの吸着パッド１０は、細長の略矩形状に形成されており、ウエハＷ裏面の周縁部を保持できるように、平面視においてスピンチャック１１を挟んで略平行に設けられている。各吸着パッド１０は、当該吸着パッド１０より長い略矩形状の支持板１４によりそれぞれ支持されている。支持板１４は、駆動機構（図示せず）により水平方向（図１のＹ軸方向）及び上下方向（図１のＺ軸方向）に移動自在な枠体１５によりその両端部を支持されている。

枠体１５の上面には、上部カップ１６が設けられている。上部カップ１６の上面には、ウエハＷの直径より大きな径の開口部１６ａが形成されており、この開口部１６ａを介して基板洗浄装置１の外部に設けられた搬送機構と吸着パッド１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。

図２に示すように、スピンチャック１１はシャフト２０を介して駆動機構２１に接続されており、スピンチャック１１は、この駆動機構２１により回転及び上下動自在となっており、例えばスピンチャック１１の上下方向の位置を調整することにより、洗浄機構１２がウエハＷに接触する際の圧力を調整することができる。

スピンチャック１１の周囲には昇降機構（図示せず）により昇降自在な、例えば３つの昇降ピン２２が設けられている。これにより、昇降ピン２２と、基板洗浄装置１の外部に設けられた搬送機構（図示せず）との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。

また、基板洗浄装置１には、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に対して洗浄液を供給する洗浄ノズル３０と、ウエハＷの表面に対して乾燥ガスを吹き付けるガスノズル３１が、ウエハＷの上方に設けられている。洗浄液としては、例えば純水が用いられる。また、乾燥ガスとしては、例えば窒素ガスや、清浄空気が用いられる。洗浄ノズル３０及びガスノズル３１は、共通のノズルアーム３２により支持されている。ノズルアーム３２には、当該ノズルアーム３２を上下方向（図１のＺ軸方向）に移動させる駆動機構３３が接続されている。また、駆動機構３３は筺体１３に接続され、図１のＹ方向であって且つ筺体１３に沿って水平方向に移動できる。

筐体１３の底部には、洗浄液を排出するドレン管４０と、基板洗浄装置１内に下方向の気流を形成し、且つ当該気流を排気する排気管４１が設けられている。

また、図１及び図２に示すように、筺体１３の例えば側壁であって、例えば基板洗浄装置１の外部に設けられた搬送機構（図示せず）が上部カップ１６の開口部１６ａの上方に移動する際に通過する経路上には、上面が開口する収容箱４２内に配置された紫外線ランプ４３が設けられている。したがって、図示しない搬送機構によりウエハＷが基板洗浄装置１との間で搬入出する間、紫外線ランプ４３によりウエハＷの裏面に紫外線を照射することができる。これにより、例えば洗浄処理後のウエハＷの裏面にポリマーに由来するパーティクルが残存していても、そのようなパーティクルは紫外線によって収縮されて除去される。

次に、ウエハＷ裏面の洗浄処理を行う洗浄機構１２について説明する。洗浄機構１２は、例えば図３（ａ）に示すように、例えばＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシアルカン）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂からなる複数の洗浄部材（ブラシ）５０が支持部材５２に弾性部材５１を介してそれぞれ接続されている。また、この洗浄部材５０は図３（ｂ）に示すように例えば、円柱形状に形成され、円形の支持部材５２上に中心から外周部にわたって格子配列状に設けられている。

また、弾性部材５１は、例えばバネなどで構成されて、支持部材５２に対して各洗浄部材５０の上面５０ａがそれぞれ独立して全方向に傾斜可能となるように構成されている。

洗浄機構１２は、上記構成により洗浄部材５０をウエハＷの裏面に押圧した際、ウエハＷの裏面の形状に応じて弾性部材５１が変形することで洗浄部材５０の上面５０ａがウエハＷの形状に追従することができるようになっている。例えば、図４（ａ）のようにウエハＷが平坦な部分では各洗浄部材５０は全て傾斜することなく水平姿勢を保つが、図４（ｂ）のように例えばウエハＷの外周が上面側に反っている際には内周側の洗浄部材５０の弾性部材５１が変形（降下）することでウエハＷの反り形状に追従するようになっており、また、図４（ｃ）のように例えばウエハＷの外周が下面側に反っている際には外周側の洗浄部材５０の弾性部材５１が変形（降下）することでウエハＷの反り形状に追従するようになっている。

以上の基板洗浄装置１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板洗浄装置１におけるウエハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種駆動装置や移動装置などの駆動系の動作や各種ノズルを制御して、基板洗浄装置１における研磨処理及び洗浄処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部２００にインストールされたものであってもよい。

本実施の形態にかかる基板洗浄装置１は以上のように構成されており、次に、基板洗浄装置１におけるウエハＷの洗浄処理について説明する。

ウエハＷの処理にあたっては、基板洗浄装置１の外部に設けられた搬送機構９０によりウエハＷが上部カップ１６の上方に搬送される。次いで、昇降ピン２２が上昇して、ウエハＷが昇降ピン２２に受け渡される。この際、吸着パッド１０はその上面が洗浄機構１２の上面よりも高い位置で待機し、スピンチャック１１は洗浄機構１２の上面より低い位置まで退避している。その後、昇降ピン２２が下降して、ウエハＷが第1の支持部材としての吸着パッド１０に受け渡されて吸着保持される。

次いで、吸着パッド１０を下降させ、ウエハＷ裏面の外周部近傍に洗浄機構１２を接触させる。その後、洗浄液ノズル６０ａから洗浄液を供給すると共に、洗浄機構１２の支持部材５２を回転させるとともに、水平方向に移動させることで吸着パッドが保持していないウエハ裏面領域が洗浄処理をされる。

ウエハＷ裏面の吸着パッド１０が保持していない領域の洗浄処理が終わると、次いで、スピンチャック１１を上昇させて、ウエハＷが吸着パッド１０からスピンチャック１１に受け渡される。その後、ウエハＷの吸着パッド１０が保持していた領域および外周縁部に洗浄機構１２が接触するように洗浄機構１２を移動させた状態で水平方向に移動させる。

ウエハＷ裏面の洗浄が完了すると、洗浄機構１２の回転や洗浄液の供給を停止し、スピンチャック１１を高速で回転させることで、ウエハＷ裏面に付着している洗浄液が振り切り乾燥される。この際、ガスノズル３１及びパージノズル６０ｂによるパージも並行して行われる。

そして、ウエハＷの乾燥が終了すると、基板洗浄装置１に搬送された際とは逆の順序でウエハＷが搬送機構９０に受け渡され、一連のウエハＷ裏面洗浄処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、複数の洗浄部材５０と支持部材５２との間にそれぞれ弾性部材５１が設けられることにより、それぞれの洗浄部材５０が全方向に傾斜可能に構成されている。したがって、洗浄部材５０をウエハＷと接触させると、洗浄部材５０の洗浄面（上面５０ａ）がウエハＷの裏面形状に応じて変形するため、変形、歪のあるウエハであっても洗浄部材がウエハＷ裏面に適切に当接することで適切に洗浄できるようになっている

さらには、洗浄部材５０のブラシにそれぞれ設けられた弾性部材５１の弾性率は同じにしなくてもよく、例えば、中心部の洗浄部材５０に設けられた弾性部材５１の弾性率を、外周部に設けられた洗浄部材５０の弾性部材５１の弾性率を異なるように構成しても良い。例えば、外周側の弾性部材５１の弾性率を中心部の弾性部材５１の弾性率より大きくした場合には、外側の洗浄部材５０の可動領域を大きくすることができるので、上側に反っているウエハＷなどに好適であり、逆に中心部の弾性部材５１の弾性率を外周部の弾性部材５１の弾性率より大きくした場合には、下側に反っているウエハＷなどに好適である。

また、本実施形態の洗浄部材５０はブラシで形成されていたが、洗浄部材５０としてはこれに限らず、基板（ウエハＷ）の表面を研磨する例えば砥石などの研磨部材であっても良いし、ブラシと砥石を組み合わせたものであっても良い。また、弾性部材５１としてはバネを用いていたがこれに限らず、空気バネやゴム、樹脂などで形成されたクッション材などウエハの形状に応じて変形を許容するものであれば適宜用いることができる。

さらに、本実施形態の洗浄機構は円形の支持部材５２に円柱状の洗浄部材５０が中心から外周にわたって格子配列状に配置されていたがこれに限らず、同心円状などに配列されていてもよい。例えば図５（ａ）のように洗浄部材５０を“十”の字に配置したり、図５（ｂ）のように外周部のみに配置するようにしても良い。また、洗浄機構および洗浄部材５０の形状も円形ではなく、矩形、扇型などの形状を適宜用いることが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本考案の好適な実施の形態について説明したが、本考案はかかる例に限定されない。当業者であれば、考案請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本考案の技術的範囲に属するものと了解される。本考案はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本考案は、基板がウエハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本考案は、例えば半導体ウエハ等の基板の裏面洗浄を行う際に有用である。

１：基板洗浄装置
１０：吸着パッド
１１：スピンチャック
１２：洗浄機構
１３：筐体
１４：支持板
１５：枠体
１６：上部カップ
２０：シャフト
２１：駆動機構
２２：昇降ピン
３０：洗浄ノズル
３１：ガスノズル
３２：ノズルアーム
３３：駆動機構
４０：ドレン管
４１：排気管
５０：洗浄部材
５１：弾性部材
Ｗ：ウエハ

Claims

基板を保持する基板保持部材と、
前記基板保持部材を、鉛直軸を中心に回転させる回転駆動機構と、
前記基板保持部材に保持された基板の裏面に接触させて、基板裏面の洗浄処理を行う洗浄機構と、
をそなえる基板洗浄装置であって、
前記洗浄機構は、
支持部材と、
複数の洗浄部材と、
前記支持部材と前記複数の洗浄部材との間にそれぞれ設けられた弾性部材とを有することを特徴とする基板洗浄装置。
前記弾性部材の弾性力が洗浄部材によって異なることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
内側の洗浄部材に設けられた弾性部材が外側の洗浄部材に設けられた弾性部材の弾性力より大きいことを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
内側の洗浄部材に設けられた弾性部材が外側の洗浄部材に設けられた弾性部材の弾性力より小さいことを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
前記洗浄部材は、ブラシ、砥石の少なくともいずれかからなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板洗浄装置。