JP3782298B2

JP3782298B2 - Cleaning processing equipment

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Publication number: JP3782298B2
Application number: JP2000325641A
Authority: JP
Inventors: 明石原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: JP2002134460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の基板に所定の洗浄処理を施す洗浄処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエハ（ウエハ）の表裏両面、特に半導体デバイスが形成されるウエハの表面の清浄度を高く維持する必要があり、このため、種々の製造プロセスの前後でウエハの表裏面の洗浄が行われている。特に、フォトリソグラフィ工程においては、ウエハの表裏面の洗浄は不可欠であり、従来より、例えば、略水平に載置されて面内回転するウエハの上面に洗浄液を供給しながら、回転するブラシをウエハの上面に当接しつつウエハの中心部と周縁部との間で往復移動させることで、ウエハの上面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去するスクラブ洗浄が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来のスクラブ洗浄にあっては、例えば、主にブラシの周囲で発生する洗浄液のミスト等が飛散して洗浄処理室を汚す問題があり、また、飛散した洗浄液がブラシを移動させる機構、つまりブラシを保持したアームの駆動機構に付着して動作不良を起こさせる場合があった。逆に、駆動機構等において発生するパーティクルが洗浄装置内において拡散し、ウエハに付着してウエハの品質を低下させる問題もあった。
【０００４】
さらに、近年、ウエハ等の被処理基板の大面積化が進み、同時に被処理基板に形成されるデバイスの微細化、高密度集積化が進んでおり、これに伴って被処理基板１枚当たりの洗浄処理時間に長時間を要するようになってきている。このため、被処理基板全体にわたって均質で高品質な洗浄処理を行いつつ、洗浄処理時間を短縮して、ランニングコストが低減される洗浄処理方法ならびに洗浄処理装置が望まれている。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、洗浄処理装置に使用される各種の駆動系に飛散した洗浄液が付着することによる動作不良の発生と駆動系からのパーティクルの基板へ向けての飛散を防止した洗浄処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被処理基板１枚当たりの洗浄処理時間を短縮せしめる洗浄処理装置を提供することを目的とする。さらに、洗浄液の飛散を防止して洗浄処理装置内を清浄に保持する洗浄処理装置を提供することを目的とする。さらにまた、本発明は洗浄液の供給形態に着目して洗浄処理をより効果的に、かつ均質に行うことを可能とした洗浄処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、第１発明として、基板に所定の洗浄処理を施す洗浄処理装置であって、基板を略水平に保持して面内回転させる保持手段と、前記保持手段を囲繞するように設けられたカップと、前記保持手段に保持された基板の上面を洗浄する洗浄手段と、前記洗浄手段を保持した洗浄手段保持アームと、前記洗浄手段保持アームを駆動するアーム駆動機構と、前記カップの配設部と前記アーム駆動機構の配設部とを分離するように設けられた隔壁と、を具備し、前記洗浄手段保持アームは、前記隔壁に形成された窓部を通して前記カップの配設部と前記アーム駆動機構の配設部との間に跨るように配設され、前記窓部を通して移動可能となっていることを特徴とする洗浄処理装置、が提供される。
【０００７】
上述した第１発明の洗浄処理装置では、洗浄処理を行う場であるカップの配設部と、アーム駆動機構の配設部が隔壁によって分離され、しかも洗浄手段保持アームは、隔壁に形成された窓部を通してカップの配設部とアーム駆動機構の配設部との間に跨るように配設され、窓部を通して移動可能となっているので、カップ内から飛散する洗浄液がアーム駆動機構へ付着し、アーム駆動機構に動作不良が生ずることが防止され、逆に、アーム駆動機構から発生するパーティクルがカップの配設部へ拡散して基板に付着し、基板の品質を低下させるといった問題が解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について具体的に説明する。本実施形態では、本発明の洗浄処理装置を、半導体ウエハ（ウエハ）の搬入、洗浄、乾燥、搬出をバッチ式に一貫して行うように構成された洗浄処理システムに用いられるスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）に適用した場合について説明することとする。
【０００９】
図１は洗浄処理システム１の概略構造を示す平面図であり、図２はその側面図である。これら図１および図２に示されるように、洗浄処理システム１は、ウエハＷに洗浄処理を施す洗浄処理部３と、洗浄処理部３に対してウエハＷを搬入出する搬入出部２から構成されている。
【００１０】
洗浄処理システム１においては、搬入出部２は、複数枚、例えば２６枚のウエハＷが所定の間隔で水平に収容されているキャリアＣを載置するための載置台１１が設けられたイン・アウトポート４と、キャリアＣと洗浄処理部３との間でウエハの搬送を行うウエハ搬送機構１３が備えられたウエハ搬送部５とから構成されている。
【００１１】
イン・アウトポート４に配設された載置台１１上には、例えば、３個のキャリアＣを水平面のＹ方向に並べて所定位置に載置することができるようになっている。また、イン・アウトポート４とウエハ搬送部５との境界壁９１において、キャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９２が形成されており、窓部９２のウエハ搬送部５側には窓部９２をシャッター等により開閉する窓部開閉機構１２が設けられている。窓部９２を開口してキャリアＣのウエハ搬入出口とウエハ搬送部５とを連通させると、ウエハ搬送部５に配設されたウエハ搬送機構１３のキャリアＣへのアクセスが可能となり、ウエハＷの搬送を行うことができる状態となる。
【００１２】
ウエハ搬送部５には、キャリアＣと洗浄処理部３との間におけるウエハＷの受け渡しを行うウエハ搬送機構１３が配設されている。ウエハ搬送機構１３は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ移動可能であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内（θ方向）で回転自在に構成されている。こうして、ウエハ搬送機構１３は、載置台１１に載置された全てのキャリアＣの任意の高さ位置にあるウエハＷにアクセス可能であり、さらに、洗浄処理部３に配設されたウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａにアクセス可能となっている。こうして、ウエハ搬送機構１３は、イン・アウトポート４側から洗浄処理部３側へ、逆に洗浄処理部３側からイン・アウトポート４側へウエハＷを搬送する。
【００１３】
洗浄処理部３には、ウエハＷの上下面を反転させるウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂとウエハ搬送部５との間で基板の受け渡しを行うためにウエハＷを一時的に載置するウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａとからなる受渡／反転部（ＲＶＳ／ＴＲＳ）１４と、洗浄処理後のウエハＷを乾燥等する加熱／冷却部（ＨＰ／ＣＯＬ）１６が設けられている。また、ウエハＷにスクラブ洗浄を施すスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄが上下２段で各段に２台ずつの計４台配設されている。さらに、これらのウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂ、ウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａ、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄ、加熱／冷却部（ＨＰ／ＣＯＬ）１６の全てにアクセス可能に配設され、これら各部または各ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行う主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５が配設されている。
【００１４】
また、洗浄処理部３には、洗浄処理システム１全体の動作・制御を行うための電装ユニット（ＥＢ）１８と機械制御ユニット（ＭＢ）１９、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄに送液する所定の洗浄液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット（ＣＴＢ）１７が配設されている。さらに、洗浄処理部３の天井部には、ウエハＷを取り扱う各ユニットおよび主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５に、清浄な空気をダウンフローするためのフィルターファンユニット（ＦＦＵ）２２が配設されている。なお、薬液貯蔵ユニット（ＣＴＢ）１７、電装ユニット（ＥＢ）１８、機械制御ユニット（ＭＢ）１９を洗浄処理部３の外側に設置することにより、また外部に引き出すことにより、この面よりのメンテナンスも可能にできる。
【００１５】
図３は受渡／反転部（ＲＶＳ／ＴＲＳ）１４におけるウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂとウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａの配設状態を、Ｘ方向に隣接する主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５および加熱／冷却部（ＨＰ／ＣＯＬ）１６とともに示した断面図である。受渡／反転部（ＲＶＳ／ＴＲＳ）１４においては、下側にウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａが２段に積み重ねられ、ウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａ上にウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂがさらに２段積み重ねられて配設されている。
【００１６】
なお、フィルターファンユニット（ＦＦＵ）２２からのダウンフローの一部は、ウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａ内およびウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂ内に導かれた後にウエハ搬送部５に向けて流出する構造となっており、これにより、ウエハ搬送部５から洗浄処理部３へのパーティクル等の侵入が防止され、洗浄処理部３の清浄度が保持されるようになっている。
【００１７】
主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５は、Ｚ方向に延在し、垂直壁５１ａ・５１ｂおよびこれらの間の側面開口部５１ｃを有する筒状支持体５１と、その内側に筒状支持体５１に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウエハ搬送体５２とを有している。筒状支持体５１はモータ５３の回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送体５２も一体的に回転されるようになっている。
【００１８】
ウエハ搬送体５２は、搬送基台５４と、搬送基台５４に沿って前後に移動可能な３本の主ウエハ搬送アーム５５・５６・５７とを備えており、主ウエハ搬送アーム５５〜５７は、筒状支持体５１の側面開口部５１ｃを通過可能な大きさを有している。これら主ウエハ搬送アーム５５〜５７は、搬送基台５４内に内蔵されたモータおよびベルト機構によりそれぞれ独立して進退移動することが可能となっている。ウエハ搬送体５２は、モータ５８によってベルト５９を駆動させることにより昇降するようになっている。なお、符号６０は駆動プーリー、６１は従動プーリーである。
【００１９】
図３に示すように、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５を挟んで、受渡／反転部（ＲＶＳ／ＴＲＳ）１４の反対側には加熱／冷却部（ＨＰ／ＣＯＬ）１６が設けられている。加熱／冷却部（ＨＰ／ＣＯＬ）１６には、強制冷却を行う冷却ユニット（ＣＯＬ）１６ｂが１台配設され、その上に強制加熱／自然冷却を行うホットプレートユニット（ＨＰ）１６ａが３台積み重ねられて配設されている。
【００２０】
上述した洗浄処理システム１においては、載置台１１に載置されたキャリアＣ内のウエハＷは、ウエハ搬送機構１３によって一方のウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａに搬送される。主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５における主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかがウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａからウエハＷを受け取るが、このときウエハＷは表面（半導体デバイスを形成する面をいうものとする）が上面（ウエハＷを水平に保持した場合に上側となっている面をいうものとする）となっているので、例えば、表面の洗浄処理から開始する場合には、まず、ウエハＷをスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄのいずれかへ搬送し、スクラブ洗浄処理を行う。
【００２１】
表面のスクラブ洗浄処理が終了したウエハＷは、必要に応じてホットプレートユニット（ＨＰ）１６ａのいずれかへ搬送されて乾燥処理され、また、必要に応じて冷却ユニット（ＣＯＬ）１６ｂで冷却された後に主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかを用いてウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂの一方へ搬送される。ウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂにおいては、裏面（半導体デバイスを形成しない面をいう）が上面となるようにウエハＷを１８０°反転させ、その後にウエハＷは主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかによってスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄのいずれかへ搬送され、裏面のスクラブ洗浄処理が行われる。
【００２２】
裏面のスクラブ洗浄処理が終了したウエハＷは、必要に応じてホットプレートユニット（ＨＰ）１６ａのいずれかへ搬送されて乾燥処理等された後に、主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかを用いてウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂの一方へ搬送され、裏面が上面となっていたウエハＷは表面が上面となるように反転処理される。こうして表面が上面となったウエハＷは、主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかによってウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂからウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａの一方へ搬送された後、ウエハ搬送機構１３によってキャリアＣ内の所定位置に搬送され、キャリアＣ内に収容される。
【００２３】
次に、上述した洗浄処理システム１に用いられるスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄについて、より詳細に説明する。例えば、ウエハ搬送部５側に配置されているスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｂと同段隣に配設されているスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａとは、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５の主ウエハ搬送アーム５５〜５７が挿入退出可能なように、これらの境界壁９７ａについて対称な構造となっている。
【００２４】
つまり、後に詳細に図４を参照しながら説明するように、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａにおいてはスピンチャック７１にウエハＷが保持されるが、このウエハＷを略水平に保持し、また、主ウエハ搬送アーム５５〜５７との間でウエハＷの受け渡しを行うスピンチャック７１は、全てのスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄにおいて主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５に近接した位置に設けられている。
【００２５】
そして、スピンチャック７１上に保持されたウエハＷの上面にブラシ７６ａ・７６ｂが当接するように駆動されるブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの待避位置は、スピンチャック７１の配設位置を確定した後に定められ、例えば、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５から離れた位置に設けられる。こうして、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ・２１ｂはその境界である壁面９７ａについて互いに対称な構造を有し、同様に、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｃ・２１ｄはその境界である壁面９７ｂについて互いに対称な構造を有する（図１参照）。
【００２６】
なお、上段に設けられたスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｃ・２１ｄには、直上に設けられたフィルターファンユニット（ＦＦＵ）２２から直接に清浄な空気を取り込むことができるため、その内部のクリーン度を高く保つことが可能であるが、下段に設けられたスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ・２１ｂには、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄの壁面を利用して配管を設ける等してフィルターファンユニット（ＦＦＵ）２２から内部に清浄な空気を引き込む必要がある。
【００２７】
従って、通常、下段に設けられたスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ・２１ｂのクリーン度は上段に設けられたスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｃ・２１ｄほどは高くはならないと考えられる。そこで、洗浄処理システム１においては、より清浄度の高い環境での処理が好ましいウエハＷの表面の洗浄を上段に設けられたスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｃ・２１ｄで行い、下段に設けられたスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ・２１ｂを用いてウエハＷの裏面の洗浄を行うように、用途を区別して用いることが好ましい。
【００２８】
このように、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄを表面洗浄用と裏面洗浄用とに分けた場合に、裏面洗浄用のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ・２１ｂにおいては、ウエハＷをスピンチャック７１上に水平に保持した場合には表面が下面（ウエハＷを水平に保持した場合に下側となっている面をいうものとする）となっているので、ウエハＷの表面にスピンチャック７１に保持された場合の痕跡が残らないように、スピンチャック７１としては、機械的にウエハＷの周縁部を保持する機構を有するものを用いることが好ましい。一方、表面洗浄用のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｃ・２１ｄにおいては、ウエハＷをスピンチャック７１上に略水平に保持した場合には裏面が下面となっているので、例えば、スピンチャック７１として真空吸着によりウエハＷを保持する機構を有するものを用いることができる。
【００２９】
上述したように、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜・２１ｄを、ウエハＷの裏面洗浄用と表面洗浄用とに分けて用いた場合には、スピンチャック７１の構造は異なっても、その他の部品構成等は同じであることから、以下、裏面洗浄用のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａを例としてその構造について説明する。
【００３０】
図４はスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａの概略構造を示す平面図、図５は図４においてＹ方向から見た断面図、図６は図４においてＸ方向から見た断面図である。スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａの各部材はシンク６８内に配設され、シンク６８の主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５との境界部分には開閉窓６９が配設されており、開閉窓６９を通して主ウエハ搬送アーム５５〜５７が進退出する。このため、ウエハＷを保持するスピンチャック７１は、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１５に近い位置に配設されている。
【００３１】
スピンチャック７１は、チャックプレート７１ａとチャックプレート７１ａを支持する枢軸７１ｂ、枢軸７１ｂを回転させる回転駆動機構７１ｃ、チャックプレート７１ａにおいてウエハＷの脱着を行う脱着機構７１ｄから構成されている。また、チャックプレート７１ａの表面には、例えば、図示しない支持ピン７１ｅが複数（図４において６箇所）配設されており、このウエハＷはこの支持ピン７１ｅの頂点に接して載置される。
【００３２】
チャックプレート７１ａの周縁の３箇所には、ウエハＷの脱着機構７１ｄが配設されている。ここで、図５の左側には脱着機構７１ｄがウエハＷを保持した状態が示されており、図５の右側には脱着機構７１ｄがウエハＷを保持していない状態が示されている。昇降機構７２により昇降自在な１枚の連結テーブル７２ａ上には脱着機構７１ｄの配設位置に対応する３箇所に当接治具７２ｂが配設されており、昇降機構７２を上昇させると３箇所に配設された当接治具７２ｂは、同時に脱着機構７１ｄの内周端をそれぞれチャックプレート７１ａの裏面に押し付け、これにより、脱着機構７１ｄの外周端が外側下方へ傾いてウエハＷの保持状態が解除されるようになっている。反対に昇降機構７２を降下させ、当接治具７２ｂが脱着機構７１ｄから離隔すると、脱着機構７１ｄの外周端は内側上方に傾いて、自然にウエハＷが脱着機構７１ｄに保持される。
【００３３】
枢軸７１ｂとチャックプレート７１ａとの接合部分の構造をより詳細に図７の断面図に示す。枢軸７１ｂ内には窒素ガス等の乾燥ガスをウエハＷ側に向かって供給するガス供給孔４１が形成されており、このガス供給孔４１と連通するように、チャックプレート７１ａの中央部には孔部４２が形成されている。この孔部４２の上方には円錐部材４３がその頂点が下向きとなって配設されており、図７においては、円錐部材４３は脚部４４に支持されたプレート４５の下面に配設されている。ただし、これら円錐部材４３と脚部４４とプレート４５は一体的に形成されていてもよい。なお、プレート４５の上面がウエハＷの下面と接触しないように脚部４４の長さが調整されている。
【００３４】
このようなガス供給孔４１の下方からウエハＷ側へ噴射された乾燥ガスは、円錐部材４３とプレート４５によって直接にウエハＷにあたることなく、円錐部材４３によって半径方向に分散され、脚部４４の間を抜けてウエハＷの下面とチャックプレート７１ａの上面との間をウエハＷの外周側に向けて拡散し、半径方向に噴出される。こうしてウエハＷの下面から半径方向に噴出される乾燥ガスによって、ウエハＷの下面とチャックプレート７１ａの上面との間にミスト状となった洗浄液が侵入して付着することを確実に防止することができ、ウエハＷの下面の汚染を防止することができる。
【００３５】
チャックプレート７１ａの周囲を囲繞するように配設されたカップ７３は、昇降機構７４により昇降自在となっている。図５では下段位置および上段位置が同時に示され、図６では上段位置のみが示されており、ウエハＷの搬入出時にはカップ７３は下段位置に保持され、洗浄処理中は上段位置に保持される。カップ７３には、内周上側から外周下側に傾斜したテーパー部７３ａ（下段）・７３ｂ（上段）が上下２段に形成されており、洗浄処理中は、ウエハＷを回転することによってウエハＷから外周に向けて飛散する洗浄液が下段のテーパー部７３ａにあたった後に下方に導かれる高さ位置にカップ７３は固定される。
【００３６】
このように、主に下段のテーパー部７３ａによって洗浄処理中に発生したミスト化した洗浄液が外部に向けて拡散することが防止されるが、カップ７３ではテーパー部７３ａの上部にテーパー部７３ｂを設けることにより、このようなミスト化した洗浄液のカップ７３外部への飛散がさらに抑制され、また、カップ７３の垂直壁（Ｚ方向に平行な壁部）または下段のテーパー部７３ａに衝突した洗浄液の跳ね返りがカップ７３外へ飛散することが防止される構造となっている。
【００３７】
こうして洗浄液のカップ７３外への飛散が防止されることで、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ内が清浄に保持されると、ウエハＷへの汚染も起こり難くなり、ウエハＷを高品質なものとすることが可能となる。なお、カップ７３の内周側底部にはドレイン７５が形成されており、カップ７３内の排気および洗浄液の排出が行われるようになっている。
【００３８】
カップ７３の外側の所定位置には、２本のリンスノズル８６ａ・８６ｂが配設されており、それぞれウエハＷの所定位置に洗浄液またはリンス液を供給してウエハＷ上に液膜を形成することができるようになっている。ここで、ウエハＷ上に形成される液膜が均一であると、ウエハＷ全体にわたって均質な洗浄処理を行うことが可能となる。
【００３９】
そこで、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａでは、リンスノズル８６ａからはウエハＷの略中心に向けて洗浄液またはリンス液を吐出し、一方のリンスノズル８６ｂからは、ウエハＷの略中心よりも外側の位置に向けて洗浄液またはリンス液を吐出して液膜を形成する。このとき、リンスノズル８６ｂからは、ウエハの半径Ｒを中心から外周に向かってＲ_１：Ｒ_２＝２：１（図４参照）に分割する点に向けて洗浄液またはリンス液を吐出すると、少ない吐出量でより均一な液膜をウエハＷ上に形成することが可能となる。
【００４０】
こうして、均一な液膜が形成された場合には、後述するブラシ７６ａ・７６ｂを用いたスクラブ洗浄時に、ウエハＷ全体にわたって均一な洗浄処理を行うことが可能となり、また、スクラブ洗浄終了後スピン乾燥前に行うリンス処理においても、ウエハＷ全体にわたって均一なリンス処理を行うことが可能となる。このように洗浄液またはリンス液を適切な位置に吐出することで、ウエハＷの品質が高められる。また、洗浄液またはリンス液が効率的に使用されるので、その消費量を低減してランニングコストを低減することが可能となる。
【００４１】
なお、図４に示すように、リンスノズル８６ａ・８６ｂから吐出される洗浄液の吐出方向が略平行となるようにリンスノズル８６ａ・８６ｂを配設すると、均一な液膜が形成し易く、好ましいが、洗浄液またはリンス液がウエハＷの所定位置に吐出され、均一な液膜がウエハＷ上に形成される限りにおいて、吐出方向がずれていても構わない。
【００４２】
また、ブラシ７６ａ・７６ｂをウエハＷに当接させながらウエハＷ上を横断するようにＸ方向にスキャンさせたときに、リンスノズル８６ａから連続的に洗浄液を吐出すると、ブラシ７６ａ・７６ｂがウエハＷの中心部を通過する際に、洗浄液が直接にブラシ７６ａ・７６ｂに衝突して周囲に拡散することが予想される。このため、例えば、ブラシ７６ａ・７６ｂのスキャンを優先させてブラシ７６ａ・７６ｂの動きに合わせて直接には洗浄液があたらないように、洗浄液の吐出のタイミングを制御することが好ましい。
【００４３】
スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａには、ウエハＷの上面に当接してスクラブ洗浄を行う２本のブラシ７６ａ・７６ｂが配設されている。ブラシ７６ａ・７６ｂにおいて実際にウエハＷと当接する部分の材質は、刷毛状のもの、パフ（スポンジ）状のもの等を用いることができ、特に限定されるものではない。ブラシ７６ａ・７６ｂは、それぞれブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの先端部分において、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂを駆動させたときにブラシ７６ａ・７６ｂがウエハＷの中心を横切る位置において保持されている。
【００４４】
また、図６に示すように、ブラシ７６ａは、ブラシ保持アーム７７ａに配設された、例えば、モータ３５ａの回転をベルト３５ｂを用いて回転軸７８ａへ伝達する回転駆動機構３５により、Ｚ方向に平行な回転軸７８ａ回りに回転自在に構成されている。このような回転駆動機構３５はブラシ７６ｂについても同様に設けられる。なお、ブラシ７６ａ・７６ｂの回転駆動機構は、モータの回転軸がブラシ７６ａの回転軸７８ａと一致するように、ベルトを用いずにダイレクトに駆動するものを用いることもできる。
【００４５】
図４では、２本のブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂがカップ７３外の待避位置にある状態が示されており、ブラシ７６ａ・７６ｂは待避位置において、ブラシバス６７上に位置し、ブラシバス６７にブラシ７６ａ・７６ｂから垂れ落ちる洗浄液が捕集される。また、この待避位置において後述するブラシカバー洗浄機構を用いてブラシカバー３１ａ・３１ｂの洗浄を行った際には、ブラシバス６７に処理後の洗浄液が捕集される。
【００４６】
ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの先端には、ブラシ７６ａ・７６ｂに所定の洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル（図示せず）が設けられており、ブラシ７６ａ・７６ｂを用いたスクラブ洗浄中には、前述したリンスノズル８６ａ・８６ｂからウエハＷへの洗浄液の供給以外に、洗浄液供給ノズルからもブラシ７６ａ・７６ｂへ所定量の洗浄液が供給できるようになっている。
【００４７】
ブラシ７６ａ・７６ｂの外側であってブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの基端側（後述するアーム駆動機構７９ａ・７９ｂとの連結側をいう）には、洗浄処理中に洗浄液がブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの基端側へ飛散し難いように、ブラシの外周の一部の囲うようにしてブラシカバー３１ａ・３１ｂがそれぞれ設けられている。このブラシカバー３１ａ・３１ｂはまた、リンスノズル８６ａ・８６ｂから吐出される洗浄液が直接に触れない位置において、ブラシ７６ａ・７６ｂの外周の一部を覆うように配設することが好ましい。これは、洗浄液が直接にブラシカバー３１ａ・３１ｂに触れる場合には、洗浄液が飛散してウエハＷに均一な液膜を形成することができなくなるためである。
【００４８】
図６に示されるように、ブラシカバー３１ａは、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの中心とカップ７３の上端、つまり上段のテーパー部７３ｂの上端とを結ぶ線Ｌよりも低い位置にブラシカバー３１ａの下端が位置するように配設される。この場合、ブラシ７６ａとウエハＷの接触面近傍やブラシ７６ａの外周等からブラシ保持アーム７７ａの基端側へ向かって飛散する洗浄液は、ブラシカバー３１ａに遮られて、カップ７３のテーパー部７３ｂの上端から外部へ飛散することが防止され、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ内を清浄に保持することが可能となる。また、洗浄液が後述する隔壁９８に設けられた窓部９８ａへ向かって飛散し、窓部９８ａから駆動機構配設室８２ｂへ侵入することが防止されることから、アーム駆動機構７９ａ・７９ｂに洗浄液が付着してアーム駆動機構７９ａ・７９ｂに動作不良が発生する等の事態を回避することが可能となる。
【００４９】
このようなブラシカバー３１ａ・３１ｂは、断面略弧状等の形状とすることが好ましい。この場合にはブラシカバー３１ａ・３１ｂに衝突する洗浄液がより小さなミスト等に分かれて跳ね返り、カップ７３内外へ飛散するといったことが起こり難くなる。
【００５０】
また、ブラシカバー３１ａ・３１ｂの表面に所定の洗浄液を供給するブラシカバー洗浄機構を設けることも好ましい。ブラシ７６ａ・７６ｂを用いた洗浄処理時に、ブラシカバー３１ａ・３１ｂの表面に所定の洗浄液が流れるようにすると、ブラシカバー３１ａ・３１ｂに衝突する洗浄液がブラシカバー洗浄機構によって供給される洗浄液と混ざりあって下方に導かれ、これによりミストの発生が抑制される。一方、ブラシ７６ａ・７６ｂをブラシバス６７上に待機させているときにブラシカバー３１ａ・３１ｂの表面に洗浄液を流すことで、ブラシカバー３１ａ・３１ｂを洗浄し、清浄に保持することができる。
【００５１】
図４または図６に示されるように、ブラシ保持アーム７７ａの基端部はアーム駆動機構７９ａと連結され、アーム駆動機構７９ａによりガイド８１ａに沿ってＸ方向に平行にスライド自在となっており、また、ブラシ保持アーム７７ｂの基端部はアーム駆動機構７９ｂと連結され、アーム駆動機構７９ｂによりガイド８１ｂに沿ってＸ方向に平行にスライド自在となっている。このように、複数のブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂを設けた場合であっても、その駆動方向が同じＸ方向であって水平移動する形態としていることから、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの駆動を独立して容易に行うことが可能であり、また、１箇所にまとめて配設してスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａの省スペース化を図ることができる。
【００５２】
また、これらのアーム駆動機構７９ａ・７９ｂはブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂをＺ方向に移動させる昇降機構をも兼ね備えており、この昇降機構によりブラシ７６ａ・７６ｂの高さ調節を行うことができるようになっている。なお、ブラシ７６ａ・７６ｂが配設されているブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの先端部分にブラシ７６ａ・７６ｂをＺ方向に昇降させる機構を設けることも可能である。
【００５３】
スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａにおいては、例えば、スピンチャック７１を回転させた状態で、カップ７３の外側近傍に配設されたリンスノズル８６ａ・８６ｂからウエハＷの表面の所定位置に洗浄液を供給してウエハＷ上に均一な液膜を形成しつつ、２本のブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂを同時に駆動してブラシ７６ａ・７６ｂをウエハＷの異なる位置に当接させながらＸ方向にスキャンさせて洗浄処理を行うことができる。この場合には、１枚のウエハＷの洗浄処理時間を短縮することが可能となる。
【００５４】
また、例えば、ブラシ７６ａ・７６ｂのウエハＷと当接する部分の材質を異なるものとして、一方を粗洗浄用、他方を仕上げ用として用いて、より精密な洗浄を行うこともできる。さらに、一方のブラシを他方のブラシが故障等やブラシの摩耗等により使用に不適となった場合に対処するための予備ブラシとして用いることも可能である。
【００５５】
図４または図６に示すように、シンク６８は隔壁９８によって、カップ７３が配設された洗浄処理室８２ａと、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂのアーム駆動機構７９ａ・７９ｂが配設された駆動機構配設室８２ｂとに仕切られており、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂは、この隔壁９８に設けられた窓部９８ａ（図６）を通してその先端側が洗浄処理室８２ａに位置するように配設されている。この窓部９８ａは、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂのＺ方向での昇降とＸ方向でのスキャンに支障がないようにＺ方向に所定の開口幅を有し、Ｘ方向に延在して設けられている。
【００５６】
このようにシンク６８内を洗浄処理室８２ａと駆動機構配設室８２ｂとに分離することにより、アーム駆動機構７９ａ・７９ｂで発生することが予想されるパーティクル等が洗浄処理室８２ａ側へ飛散して、ウエハＷに付着することを回避することができるようになり、ウエハＷの品質を高く維持することが可能となる。また、カップ７３外へ飛散する洗浄液があった場合に、このような洗浄液がアーム駆動機構７９ａ・７９ｂに付着して、アーム駆動機構７９ａ・７９ｂに動作障害を生じさせるといった問題が回避される。前述したように、ブラシカバー３１ａ・３１ｂを配設することにより、窓部９８ａに向かって洗浄液が飛散し難い構造となっているので、隔壁９８の配設とブラシカバー３１ａ・３１ｂの配設によって、よりアーム駆動機構７９ａ・７９ｂに洗浄液が付着し難い構造となっている。
【００５７】
さて、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａには、ブラシ７６ａ・７６ｂを用いたスクラブ洗浄の他に、高速ジェット洗浄水または超音波を印加した洗浄水による洗浄処理を行うための洗浄液吐出ノズル８３が配設されている。この洗浄液吐出ノズル８３は、ガイド８１ａに沿ってアーム駆動機構７９ｃによりＸ方向にスキャン可能であり、かつ、Ｚ方向に昇降可能であるノズル保持アーム８４の先端に取り付けられている。また、洗浄液吐出ノズル８３は高さ／方向調節機構８５により、Ｚ方向高さおよびリンス液の吐出角度を変えることが可能となっている。このように、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａには、異なる洗浄手段が配設されているので、ウエハＷの種類に応じていずれか一方のみを用いた洗浄処理を行ってもよく、また、両方の洗浄手段を前後して用いる洗浄処理や、両方の洗浄手段を同時に用いた洗浄処理を行うことも可能である。
【００５８】
なお、アーム駆動機構７９ｃは駆動機構配設室８２ｂに配設され、ノズル保持アーム８４は、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂと同様に隔壁９８に設けられた窓部９８ａを通してその先端側が洗浄処理室８２ａに位置するように設けられている。こうして、アーム駆動機構７９ｃで発生するパーティクルが洗浄処理室８２ａに飛散することが防止され、一方、カップ７３から洗浄液が駆動機構配設室８２ｂに飛散してアーム駆動機構７９ｃに付着し、アーム駆動機構７９ｃの動作不良を生じさせるといった問題が回避される。
【００５９】
また、アーム駆動機構７９ａ〜７９ｃは、いずれもアームをＸ方向へスライドさせるという同様の駆動形態を有しているがために、上述したようにアーム駆動機構７９ａ〜７９ｃを駆動機構配設室８２ｂという１箇所にまとめて配設することが可能となったものであり、これにより、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂとノズル保持アーム８４の独立駆動性と洗浄処理室８２ａの清浄性を確保しつつ、配設空間を省スペース化することが可能となっている。
【００６０】
次に、上述した裏面洗浄用のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａを用いたスクラブ洗浄の処理工程について説明する。キャリアＣからウエハ搬送機構１３を用いて取り出され、ウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａを経て、主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかに保持されたウエハＷは、表面が上面の状態で表面洗浄用のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｃ・２１ｄのいずれか一方に搬送されて、スクラブ洗浄処理が施される。このスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｃ・２１ｄにおける処理工程は、後述するスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａにおける処理工程と同様であるので、ここではウエハＷの流れの説明に止めるものとする。
【００６１】
表面の洗浄が終了したウエハＷは、主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかを用いて３台のうちのいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）１６ａ内に搬送されて乾燥され、必要に応じて、主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかにより冷却ユニット（ＣＯＬ）１６ｂに搬送されて冷却され、再び主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかに戻された後に、ウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂの一方に搬送される。
【００６２】
ウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂで裏面が上面となるように反転処理され、主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかに戻されたウエハＷは、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ（またはスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ｂ）内へ搬送される。このウエハＷの搬送は、カップ７３が下段位置に保持された状態で開閉窓６９を開き、主ウエハ搬送アーム５５をスピンチャック７１の位置まで挿入してスピンチャック７１上にウエハＷを載置し、主ウエハ搬送アーム５５をスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ内から退出させて開閉窓６９を閉じることで行われ、ウエハＷは、脱着機構７１ｄによりチャックプレート７１ａ上に固定される。
【００６３】
次に、ブラシ７６ａ・７６ｂの両方を用いてスクラブ洗浄を行うとすると、まずブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの両方をブラシ７６ａ・７６ｂがウエハＷ上に位置するようにＸ方向にスライド移動させ、また、カップ７３を所定位置まで上昇させて保持する。続いてスピンチャック７１を回転させてウエハＷが面内回転している状態とし、洗浄液をリンスノズル８６ａ・８６ｂからウエハＷに供給してウエハＷ上に液膜を形成した後に、引き続きリンスノズル８６ａ・８６ｂからウエハＷに洗浄液を供給しつつ、また、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂに配設された洗浄液供給ノズルからブラシ７６ａ・７６ｂに所定の洗浄液を供給しつつ、ブラシ７６ａ・７６ｂを回転させながらウエハＷに当接させ、所定速度でブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂをＸ方向にスキャンさせる。
【００６４】
こうしてスクラブ洗浄が行われるが、このときガス供給孔４１からウエハＷの下面中央部に向けて窒素ガス等を噴射し、噴射された窒素ガス等がウエハＷの下面とチャックプレート７１ａの上面との間をウエハＷの周縁方向へ拡散して流れ出すようにすることで、ウエハＷの下面やチャックプレート７１ａの上面にミストが付着することを有効に防止することができる。このような窒素ガス等の噴射は、後述するスピン乾燥が終了するまで継続的に行うことが好ましい。
【００６５】
なお、このようなスクラブ洗浄においては、ウエハＷの中心部では回転の線速度が小さく、周縁部で線速度が大きくなっているので、ブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂをＸ方向にスキャンさせる際には、ウエハＷの中心部でスキャン速度を速くし、一方、ウエハＷの周縁部でスキャン速度を遅くすると、ウエハＷの一定面積にブラシ７６ａ・７６ｂが当接している時間を同等として、ウエハＷの全面にわたって均一な洗浄処理を行うことができる。
【００６６】
ブラシ７６ａ・７６ｂを用いたスクラブ洗浄の終了後には、ブラシ７６ａ・７６ｂがブラシバス６７上に位置するようにカップ７３から待避させ、代わりに、ノズル保持アーム８４をカップ内に移動させて、回転するウエハＷの上面に向かって洗浄液吐出ノズル８３から高速ジェット洗浄水または超音波を印加した洗浄水を吐出させながら、ノズル保持アーム５４をＸ方向にスキャンする洗浄処理を行う。ただし、必ずしもブラシ７６ａ・７６ｂを用いたスクラブ洗浄と洗浄液吐出ノズル８３を用いた洗浄の両方を行う必要はない。
【００６７】
一方で、前述したブラシ７６ａ・７６ｂを用いたスクラブ洗浄と同時に洗浄液吐出ノズル８３を用いた洗浄を行っても構わない。この場合、図４におけるウエハＷのＸ方向右側半分の範囲でブラシ７６ａ・７６ｂを往復運動させ、ウエハＷの左側半分の範囲で洗浄液吐出ノズル８３を往復運動させればよい。
【００６８】
このような洗浄処理が終了した後には、ノズル保持アーム８４をカップ７３外に待避させ、ウエハＷを所定の高速回転数で回転させることにより、ウエハＷに付着した洗浄液を振り切るスピン乾燥を行う。なお、スピン乾燥の前にリンスノズル８６ａ・８６ｂから所定のリンス液を回転するウエハＷの表面に供給して、ウエハＷのリンス処理を行い、洗浄液の残渣を除去することが好ましい。
【００６９】
スピン乾燥後にはカップ７３を降下させ、また、スピンチャック７１の脱着機構７１ｄによるウエハＷの保持状態を当接治具７２ｂを上昇させることで解除する。そして開閉窓６９を開いて、主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかを挿入し、ウエハＷを主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかに受け渡す。こうして裏面洗浄用のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａから搬出されたウエハＷは、３台のうちのいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）１６ａ内に搬送されて加熱乾燥され、必要に応じて冷却ユニット（ＣＯＬ）１６ｂに搬送されて冷却され、再び主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれか戻された後に、ウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂの一方に搬送される。
【００７０】
ウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）１４ｂにおいてウエハＷの上下面を反転させ、ウエハＷはその表面が上面となった状態で主ウエハ搬送アーム５５〜５７のいずれかに戻される。続いて、ウエハＷはウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａの一方へ搬送され、さらにウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）１４ａ内からウエハ保持アーム１３ａによってウエハ搬送部５内へ搬送された後、キャリアＣ内の所定位置に搬入される。
【００７１】
以上、本発明の洗浄処理装置を用いた洗浄処理システムについて説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ウエハＷに当接するブラシとしては回転機構を有さないものを用いることもできる。また、リンスノズルやブラシの配設数も上記形態に限定されるものではない。さらに、シンク６８を隔壁９８により洗浄処理室８２ａと駆動機構配設室８２ｂとに分離したが、洗浄処理室８２ａを形成するシンクと駆動機構配設室８２ｂを形成するシンクとを窓部９８や開口部が形成されるように結合してスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ〜２１ｄを構成することも可能である。
【００７２】
さらにまた、本発明の洗浄処理装置は、半導体ウエハのスクラブ洗浄のみならず、ＬＣＤ基板等の他の基板のスクラブ洗浄にも用いることができ、リンスノズル８６ａ・８６ｂからウエハＷの所定位置に所定の洗浄液を吐出する方法や、隔壁９８と窓部９８ａを用いて洗浄処理室８２ａと駆動機構配設室８２ｂとを隔離する形態は、半導体ウエハやＬＣＤ基板のその他の液処理、例えば、現像処理におけるリンス処理に用いることも可能である。
【００７３】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の洗浄処理装置（スクラブ洗浄ユニット）によれば、ブラシ７６ａ・７６ｂの外側の所定位置にブラシ７６ａ・７６ｂの外周の一部を囲うようにブラシカバー３１ａ・３１ｂが配設されていることから、ウエハＷに供給される洗浄水が洗浄処理中に飛散した場合でも、ブラシカバー３１ａ・３１ｂが配設されている方向であるブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂの基端側への飛散が防止され、これによってアーム駆動機構７９ａ・７９ｂへの洗浄液の付着およびこの付着によるアーム駆動機構７９ａ・７９ｂの動作不良が起こり難くなるという効果が得られる。
【００７４】
また、複数のブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂが配設されていることから洗浄処理時間の短縮を目的とした洗浄やより精密な洗浄等、目的に適した洗浄方法を採用することが可能となる。さらに、ノズル保持アーム８４とブラシ保持アーム７７ａ・７７ｂのアーム駆動機構７９ａ〜７９ｃの形態を直進駆動を行うスライド機構に統一することにより、アーム駆動機構７９ａ〜７９ｃをまとめて１箇所に配設することが可能であり、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａが省スペース化される効果が得られる。
【００７５】
さらにまた、洗浄処理室８２ａと駆動機構配設室８２ｂが隔壁９８によって分離されているので、カップ７３内から飛散する洗浄液がアーム駆動機構７９ａ〜７９ｃに付着し、アーム駆動機構７９ａ〜７９ｃに動作不良が生ずることが防止され、逆に、アーム駆動機構７９ａ〜７９ｃから発生するパーティクルが洗浄処理室８２ａに拡散して基板に付着し、基板の品質を低下させるといった問題が解決される。
【００７６】
加えて、リンスノズル８６ａ・８６ｂを用いた洗浄液の吐出位置が最適化されていることから、これにより少ない洗浄液量であっても均一な液膜をウエハＷの上面に形成することができるようになり、洗浄処理におけるランニングコストが低減されるのみならず、洗浄処理をウエハＷ全体で均一に行うことができるようになり、ウエハＷの品質が向上するという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の洗浄処理システムの一実施形態を示す平面図。
【図２】図１記載の洗浄処理システムの側面図。
【図３】受渡／反転部、主ウエハ搬送機構および加熱／冷却ユニットの配設形態を示す断面図。
【図４】スクラブ洗浄ユニットの概略構造を示す平面図。
【図５】スクラブ洗浄ユニットの概略構造を示す断面図。
【図６】スクラブ洗浄ユニットの概略構造を示す別の断面図
【図７】スピンチャックにおけるチャックプレートと枢軸の結合部分の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１；洗浄処理システム
２；搬入出部
３；洗浄処理部
４；イン・アウトポート
５；ウエハ搬送部
１３；ウエハ搬送機構
１４；受渡／反転部
１５；主ウエハ搬送機構
１６；加熱／冷却部
２１ａ〜２１ｄ；スクラブ洗浄ユニット
３１；ブラシカバー
５５〜５７；主ウエハ搬送アーム
７１；スピンチャック
７３；カップ
７６ａ・７６ｂ；ブラシ
７７ａ・７７ｂ；ブラシ保持アーム
７９ａ〜７９ｃ；アーム駆動機構
８２ａ；洗浄処理室
８２ｂ；駆動機構配設室
８６ａ・８６ｂ；リンスノズル
９８；隔壁
９８ａ；窓部
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
Ｃ；キャリア（基板収容容器）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning processing apparatus that performs a predetermined cleaning process on a substrate such as a semiconductor wafer or an LCD substrate.
[0002]
[Prior art]
For example, in the manufacturing process of a semiconductor device, it is necessary to maintain high cleanliness of the front and back surfaces of a semiconductor wafer (wafer), particularly the surface of the wafer on which the semiconductor device is formed. Therefore, before and after various manufacturing processes. The front and back surfaces of the wafer are cleaned. In particular, in the photolithography process, it is indispensable to clean the front and rear surfaces of the wafer. Conventionally, for example, a rotating brush is supplied to the upper surface of the wafer that is mounted substantially horizontally and rotates in-plane while the rotating brush is applied to the wafer. Scrub cleaning is performed to remove contaminants such as particles adhering to the upper surface of the wafer by reciprocating between the central portion and the peripheral portion of the wafer while contacting the upper surface of the wafer.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in the conventional scrub cleaning, for example, there is a problem that mist or the like of cleaning liquid mainly generated around the brush scatters to contaminate the cleaning processing chamber, and the scattered cleaning liquid moves the brush. In other words, it may adhere to the drive mechanism of the arm holding the brush and cause malfunction. On the contrary, there is a problem that particles generated in the drive mechanism and the like diffuse in the cleaning apparatus and adhere to the wafer to deteriorate the quality of the wafer.
[0004]
Furthermore, in recent years, the area of a substrate to be processed such as a wafer has been increased, and at the same time, miniaturization and high-density integration of devices formed on the substrate to be processed have progressed. The cleaning process takes a long time. For this reason, there is a demand for a cleaning method and a cleaning processing apparatus that perform a uniform and high-quality cleaning process over the entire substrate to be processed, shorten the cleaning process time, and reduce the running cost.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the occurrence of malfunctions caused by the adhering cleaning liquid to various drive systems used in the cleaning processing apparatus and the particles from the drive system. An object of the present invention is to provide a cleaning apparatus that prevents scattering toward the substrate. Another object of the present invention is to provide a cleaning processing apparatus that can shorten the cleaning processing time per substrate to be processed. It is another object of the present invention to provide a cleaning apparatus that prevents the cleaning liquid from splashing and keeps the cleaning apparatus clean. Still another object of the present invention is to provide a cleaning processing apparatus that can perform cleaning processing more effectively and homogeneously by paying attention to the supply form of the cleaning liquid.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the present invention, as a first invention, there is provided a cleaning processing apparatus for performing a predetermined cleaning process on a substrate, surrounding the holding means and holding means for holding the substrate substantially horizontally and rotating it in-plane. A cleaning means for cleaning the upper surface of the substrate held by the holding means, a cleaning means holding arm for holding the cleaning means, an arm drive mechanism for driving the cleaning means holding arm, A partition provided to separate the cup disposition portion and the arm drive mechanism disposition portion; The cleaning means holding arm is disposed so as to straddle between the cup disposition portion and the arm drive mechanism disposition portion through a window portion formed in the partition wall, and is movable through the window portion. It is characterized by becoming A cleaning apparatus is provided.
[ 0007 ]
In the above-described cleaning processing apparatus of the first invention, the cup disposing portion and the arm driving mechanism disposing portion where the cleaning processing is performed are separated by a partition wall. Moreover, the cleaning means holding arm is disposed so as to straddle between the cup disposition portion and the arm drive mechanism disposition portion through the window portion formed in the partition wall, and is movable through the window portion. Therefore, it is possible to prevent the cleaning liquid splashing from the inside of the cup from adhering to the arm drive mechanism and causing the malfunction of the arm drive mechanism, and conversely, particles generated from the arm drive mechanism may diffuse to the cup mounting portion. The problem of adhering to the substrate and reducing the quality of the substrate is solved.
[ 0008 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, a scrub cleaning unit (SCR) used in a cleaning processing system configured to perform batch-type consistent loading, cleaning, drying, and unloading of semiconductor wafers (wafers). ) Will be explained.
[ 0009 ]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic structure of the cleaning processing system 1, and FIG. 2 is a side view thereof. As shown in FIGS. 1 and 2, the cleaning processing system 1 includes a cleaning processing unit 3 that performs cleaning processing on the wafer W, and a loading / unloading unit 2 that loads the wafer W into and out of the cleaning processing unit 3. Has been.
[ 0010 ]
In the cleaning processing system 1, the loading / unloading unit 2 is provided with an in-stage 11 on which a plurality of, for example, 26 wafers W, on which a carrier C in which a plurality of wafers W are horizontally accommodated at a predetermined interval is placed. It comprises an outport 4 and a wafer transfer section 5 provided with a wafer transfer mechanism 13 for transferring the wafer between the carrier C and the cleaning processing section 3.
[ 0011 ]
On the mounting table 11 disposed in the in / out port 4, for example, three carriers C can be placed in a predetermined position side by side in the Y direction on the horizontal plane. In addition, a window 92 is formed at a position corresponding to the place where the carrier C is placed on the boundary wall 91 between the in / out port 4 and the wafer transfer unit 5. A window opening / closing mechanism 12 for opening / closing the window 92 by a shutter or the like is provided. When the window 92 is opened and the wafer loading / unloading port of the carrier C communicates with the wafer transfer unit 5, the wafer transfer mechanism 13 disposed in the wafer transfer unit 5 can access the carrier C, and the wafer W It will be in the state which can be conveyed.
[ 0012 ]
The wafer transfer unit 5 is provided with a wafer transfer mechanism 13 that transfers the wafer W between the carrier C and the cleaning processing unit 3. The wafer transfer mechanism 13 is movable in the X direction, the Y direction, and the Z direction, and is configured to be rotatable in the XY plane (θ direction). In this way, the wafer transfer mechanism 13 can access the wafer W at any height position of all the carriers C mounted on the mounting table 11, and further, a wafer delivery unit disposed in the cleaning processing unit 3. (TRS) 14a is accessible. Thus, the wafer transfer mechanism 13 transfers the wafer W from the in / out port 4 side to the cleaning processing unit 3 side, and conversely from the cleaning processing unit 3 side to the in / out port 4 side.
[ 0013 ]
The cleaning unit 3 includes a wafer transfer unit that temporarily places the wafer W in order to transfer the substrate between the wafer reversing unit (RVS) 14 b that reverses the upper and lower surfaces of the wafer W and the wafer transfer unit 5. A delivery / reversal unit (RVS / TRS) 14 including (TRS) 14 a and a heating / cooling unit (HP / COL) 16 for drying the wafer W after the cleaning process are provided. In addition, scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d that perform scrub cleaning on the wafer W are arranged in a total of four scrubbing units (SCR) 21a to 21d. Further, all of the wafer reversing unit (RVS) 14b, wafer transfer unit (TRS) 14a, scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d, and heating / cooling unit (HP / COL) 16 are arranged to be accessible. A main wafer transfer mechanism (PRA) 15 for transferring the wafer W between these units or units is disposed.
[ 0014 ]
In addition, the cleaning processing unit 3 sends liquids to an electrical unit (EB) 18, a machine control unit (MB) 19, and scrub cleaning units (SCR) 21 a to 21 d for operating and controlling the entire cleaning processing system 1. A chemical solution storage unit (CTB) 17 for storing a predetermined cleaning solution is provided. Further, a filter fan unit (FFU) 22 for down-flowing clean air is disposed on the ceiling of the cleaning processing unit 3 for each unit handling the wafer W and the main wafer transfer mechanism (PRA) 15. Yes. In addition, by installing the chemical storage unit (CTB) 17, the electrical unit (EB) 18, and the machine control unit (MB) 19 outside the cleaning processing unit 3 and pulling them out, maintenance from this surface is also possible. It can be made possible.
[ 0015 ]
FIG. 3 shows the arrangement state of the wafer reversing unit (RVS) 14b and the wafer delivery unit (TRS) 14a in the delivery / reversing unit (RVS / TRS) 14, and the main wafer transfer mechanism (PRA) 15 adjacent to the X direction and the heating. FIG. 6 is a cross-sectional view showing together with a cooling part (HP / COL) 16. In the delivery / reversal unit (RVS / TRS) 14, the wafer delivery unit (TRS) 14a is stacked in two stages on the lower side, and the wafer reversal unit (RVS) 14b is further arranged in two stages on the wafer delivery unit (TRS) 14a. Stacked and arranged.
[ 0016 ]
A part of the downflow from the filter fan unit (FFU) 22 flows out toward the wafer transfer unit 5 after being guided into the wafer delivery unit (TRS) 14a and the wafer reversing unit (RVS) 14b. Thus, intrusion of particles or the like from the wafer transfer unit 5 to the cleaning processing unit 3 is prevented, and the cleanliness of the cleaning processing unit 3 is maintained.
[ 0017 ]
The main wafer transfer mechanism (PRA) 15 extends in the Z direction, and has a cylindrical support 51 having vertical walls 51a and 51b and a side opening 51c therebetween, and the cylindrical support 51 along the inner side thereof. And a wafer transfer body 52 provided so as to be movable up and down in the Z direction. The cylindrical support 51 can be rotated by the rotational driving force of the motor 53, and the wafer transfer body 52 is also rotated integrally therewith.
[ 0018 ]
The wafer transfer body 52 includes a transfer base 54 and three main wafer transfer arms 55, 56, and 57 that can move back and forth along the transfer base 54. The cylindrical support 51 has a size capable of passing through the side opening 51c. The main wafer transfer arms 55 to 57 can be moved forward and backward independently by a motor and a belt mechanism built in the transfer base 54. The wafer carrier 52 is moved up and down by driving a belt 59 by a motor 58. Reference numeral 60 is a drive pulley, and 61 is a driven pulley.
[ 0019 ]
As shown in FIG. 3, a heating / cooling unit (HP / COL) 16 is provided on the opposite side of the delivery / reversing unit (RVS / TRS) 14 with the main wafer transfer mechanism (PRA) 15 in between. The heating / cooling section (HP / COL) 16 is provided with one cooling unit (COL) 16b that performs forced cooling, and three hot plate units (HP) 16a that perform forced heating / natural cooling. Stacked and arranged.
[ 0020 ]
In the cleaning processing system 1 described above, the wafer W in the carrier C mounted on the mounting table 11 is transferred to one wafer delivery unit (TRS) 14 a by the wafer transfer mechanism 13. Any of the main wafer transfer arms 55 to 57 in the main wafer transfer mechanism (PRA) 15 receives the wafer W from the wafer transfer unit (TRS) 14a. At this time, the wafer W is a surface (refers to a surface on which a semiconductor device is formed). ) Is an upper surface (which means an upper surface when the wafer W is held horizontally), for example, when starting from the surface cleaning process, first, the wafer W Is transported to any one of the scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d, and a scrub cleaning process is performed.
[ 0021 ]
The wafer W on which the surface scrub cleaning processing has been completed is transferred to one of the hot plate units (HP) 16a as necessary, dried, and cooled by the cooling unit (COL) 16b as necessary. Later, the wafer is transferred to one of the wafer reversing units (RVS) 14b using one of the main wafer transfer arms 55 to 57. In the wafer reversing unit (RVS) 14b, the wafer W is inverted 180 ° so that the back surface (referred to as a surface on which no semiconductor device is formed) is the upper surface, and then the wafer W is one of the main wafer transfer arms 55 to 57. Is transferred to one of the scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d, and the back surface scrub cleaning process is performed.
[ 0022 ]
The wafer W on which the back surface scrub cleaning process has been completed is transferred to one of the hot plate units (HP) 16a and dried, as necessary, and then used with one of the main wafer transfer arms 55 to 57. The wafer W which has been transferred to one of the wafer reversing units (RVS) 14b and whose back surface is the top surface is reversed so that the front surface is the top surface. The wafer W having the upper surface in this way is transferred from the wafer reversing unit (RVS) 14b to one of the wafer transfer units (TRS) 14a by any of the main wafer transfer arms 55 to 57, and then is transferred by the wafer transfer mechanism 13. It is transported to a predetermined position in the carrier C and accommodated in the carrier C.
[ 0023 ]
Next, the scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d used in the above-described cleaning processing system 1 will be described in more detail. For example, the scrub cleaning unit (SCR) 21 a disposed adjacent to the scrub cleaning unit (SCR) 21 b disposed on the wafer transport unit 5 side is the main wafer of the main wafer transport mechanism (PRA) 15. These boundary walls 97a have a symmetrical structure so that the transfer arms 55 to 57 can be inserted and retracted.
[ 0024 ]
That is, as will be described later in detail with reference to FIG. 4, in the scrub cleaning unit (SCR) 21a, the wafer W is held by the spin chuck 71, but this wafer W is held substantially horizontally, The spin chuck 71 that transfers the wafer W to / from the wafer transfer arms 55 to 57 is provided at a position close to the main wafer transfer mechanism (PRA) 15 in all of the scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d. .
[ 0025 ]
Then, the retracted positions of the brush holding arms 77a and 77b that are driven so that the brushes 76a and 76b come into contact with the upper surface of the wafer W held on the spin chuck 71 are determined after the arrangement positions of the spin chuck 71 are determined. For example, it is provided at a position away from the main wafer transfer mechanism (PRA) 15. Thus, the scrub cleaning units (SCR) 21a and 21b have a symmetrical structure with respect to the wall surface 97a that is the boundary, and similarly, the scrub cleaning units (SCR) 21c and 21d are symmetrical with respect to the wall surface 97b that is the boundary. It has a structure (see FIG. 1).
[ 0026 ]
The scrub cleaning units (SCRs) 21c and 21d provided in the upper stage can take in clean air directly from the filter fan unit (FFU) 22 provided directly above, so that the cleanliness of the inside is improved. Although it can be kept high, the scrub cleaning units (SCR) 21a and 21b provided in the lower stage are provided with pipes using the wall surfaces of the scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d, etc. It is necessary to draw clean air from (FFU) 22 into the interior.
[ 0027 ]
Therefore, it is generally considered that the cleanliness of the scrub cleaning units (SCR) 21a and 21b provided in the lower stage is not as high as that of the scrub cleaning units (SCR) 21c and 21d provided in the upper stage. Therefore, in the cleaning system 1, the surface of the wafer W, which is preferably processed in a higher clean environment, is cleaned by the scrub cleaning units (SCR) 21 c and 21 d provided in the upper stage, and the scrub provided in the lower stage. It is preferable to distinguish between the uses so that the back surface of the wafer W is cleaned using the cleaning units (SCR) 21a and 21b.
[ 0028 ]
As described above, when the scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d are divided into the front surface cleaning and the back surface cleaning, the back surface cleaning scrub cleaning units (SCR) 21a and 21b are configured to remove the wafer W from the spin chuck 71. When held horizontally, the surface is the lower surface (referred to as the lower surface when the wafer W is held horizontally), so that the spin chuck 71 is attached to the surface of the wafer W. It is preferable to use a spin chuck 71 having a mechanism for mechanically holding the peripheral edge of the wafer W so that no trace remains when it is held. On the other hand, in the scrub cleaning units (SCR) 21c and 21d for front surface cleaning, when the wafer W is held substantially horizontally on the spin chuck 71, the back surface is the lower surface. A device having a mechanism for holding the wafer W by suction can be used.
[ 0029 ]
As described above, when the scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d are separately used for cleaning the back surface of the wafer W and for cleaning the front surface, other components are used even if the structure of the spin chuck 71 is different. Since the configuration and the like are the same, the structure of the scrub cleaning unit (SCR) 21a for back surface cleaning will be described below as an example.
[ 0030 ]
4 is a plan view showing a schematic structure of a scrub cleaning unit (SCR) 21a, FIG. 5 is a sectional view as seen from the Y direction in FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view as seen from the X direction in FIG. Each member of the scrub cleaning unit (SCR) 21 a is disposed in the sink 68, and an opening / closing window 69 is disposed at a boundary portion between the sink 68 and the main wafer transfer mechanism (PRA) 15. The main wafer transfer arms 55 to 57 advance and retract. Therefore, the spin chuck 71 that holds the wafer W is disposed at a position close to the main wafer transfer mechanism (PRA) 15.
[ 0031 ]
The spin chuck 71 includes a chuck plate 71a, a pivot 71b that supports the chuck plate 71a, a rotation drive mechanism 71c that rotates the pivot 71b, and a detachment mechanism 71d that detaches the wafer W from the chuck plate 71a. Further, for example, a plurality of support pins 71e (not shown) (six locations in FIG. 4) are arranged on the surface of the chuck plate 71a, and the wafer W is placed in contact with the apex of the support pins 71e.
[ 0032 ]
At three positions on the periphery of the chuck plate 71a, a wafer W attaching / detaching mechanism 71d is provided. Here, a state where the desorption mechanism 71d holds the wafer W is shown on the left side of FIG. 5, and a state where the desorption mechanism 71d does not hold the wafer W is shown on the right side of FIG. On one connecting table 72a that can be moved up and down by the lifting mechanism 72, contact jigs 72b are disposed at three positions corresponding to the positions at which the detaching mechanism 71d is disposed. At the same time, the contact jig 72b disposed on the inner surface presses the inner peripheral end of the detaching mechanism 71d against the back surface of the chuck plate 71a, whereby the outer peripheral end of the detaching mechanism 71d is inclined outward and downward to hold the wafer W. Is to be canceled. On the other hand, when the elevating mechanism 72 is lowered and the abutting jig 72b is separated from the desorption mechanism 71d, the outer peripheral end of the desorption mechanism 71d is inclined inward and upward, and the wafer W is naturally held by the desorption mechanism 71d.
[ 0033 ]
The structure of the joint portion between the pivot 71b and the chuck plate 71a is shown in more detail in the sectional view of FIG. A gas supply hole 41 for supplying a dry gas such as nitrogen gas toward the wafer W is formed in the pivot 71b. A hole is formed in the central portion of the chuck plate 71a so as to communicate with the gas supply hole 41. A portion 42 is formed. A conical member 43 is disposed above the hole 42 with its apex facing downward. In FIG. 7, the conical member 43 is disposed on the lower surface of the plate 45 supported by the leg portion 44. Yes. However, the conical member 43, the leg 44, and the plate 45 may be integrally formed. Note that the length of the leg portion 44 is adjusted so that the upper surface of the plate 45 does not contact the lower surface of the wafer W.
[ 0034 ]
The dry gas sprayed from the lower side of the gas supply hole 41 to the wafer W side is not directly applied to the wafer W by the conical member 43 and the plate 45, but is dispersed in the radial direction by the conical member 43. The gap between the lower surface of the wafer W and the upper surface of the chuck plate 71a is diffused toward the outer peripheral side of the wafer W and ejected in the radial direction. Thus, it is possible to reliably prevent the mist-like cleaning liquid from entering and adhering between the lower surface of the wafer W and the upper surface of the chuck plate 71a by the dry gas ejected in the radial direction from the lower surface of the wafer W. And contamination of the lower surface of the wafer W can be prevented.
[ 0035 ]
The cup 73 disposed so as to surround the periphery of the chuck plate 71 a can be moved up and down by the lifting mechanism 74. 5 shows the lower stage position and the upper stage position at the same time, and FIG. 6 shows only the upper stage position. When the wafer W is loaded and unloaded, the cup 73 is held at the lower stage position, and is held at the upper stage position during the cleaning process. . In the cup 73, tapered portions 73a (lower stage) and 73b (upper stage) inclined from the upper inner circumference to the lower outer circumference are formed in two upper and lower stages, and the wafer W is rotated by rotating the wafer W during the cleaning process. The cup 73 is fixed at a height position where the cleaning liquid scattered from the outer periphery to the outer periphery hits the lower tapered portion 73a and is guided downward.
[ 0036 ]
As described above, the mist-like cleaning liquid generated during the cleaning process is mainly prevented from diffusing to the outside by the lower tapered portion 73a. However, the cup 73 is provided with a tapered portion 73b above the tapered portion 73a. As a result, the scattering of the mist of the cleaning liquid to the outside of the cup 73 is further suppressed, and the cleaning liquid that has collided with the vertical wall (the wall part parallel to the Z direction) of the cup 73 or the lower taper part 73a is rebounded. Is prevented from scattering out of the cup 73.
[ 0037 ]
By preventing the cleaning liquid from splashing out of the cup 73 in this way, if the inside of the scrub cleaning unit (SCR) 21a is kept clean, contamination of the wafer W is unlikely to occur and the wafer W is of high quality. It becomes possible to do. A drain 75 is formed at the bottom on the inner peripheral side of the cup 73 so that the exhaust in the cup 73 and the cleaning liquid are discharged.
[ 0038 ]
Two rinse nozzles 86a and 86b are disposed at predetermined positions outside the cup 73, and a liquid film is formed on the wafer W by supplying cleaning liquid or rinse liquid to predetermined positions on the wafer W, respectively. Can be done. Here, if the liquid film formed on the wafer W is uniform, a uniform cleaning process can be performed over the entire wafer W.
[ 0039 ]
Therefore, in the scrub cleaning unit (SCR) 21a, the cleaning liquid or the rinsing liquid is discharged from the rinse nozzle 86a toward the approximate center of the wafer W, and the rinse nozzle 86b is positioned outside the approximate center of the wafer W. A liquid film is formed by discharging a cleaning liquid or a rinsing liquid toward the surface. At this time, from the rinse nozzle 86b, the radius R of the wafer is changed from the center toward the outer periphery. ₁ : R ₂ When the cleaning liquid or the rinsing liquid is discharged toward the point of division to = 2: 1 (see FIG. 4), a more uniform liquid film can be formed on the wafer W with a small discharge amount.
[ 0040 ]
When a uniform liquid film is formed in this way, it becomes possible to perform a uniform cleaning process over the entire wafer W during scrub cleaning using brushes 76a and 76b described later, and spin drying after scrub cleaning is completed. Even in the previous rinsing process, it is possible to perform a uniform rinsing process over the entire wafer W. Thus, the quality of the wafer W is improved by discharging the cleaning liquid or the rinse liquid to an appropriate position. Further, since the cleaning liquid or the rinsing liquid is used efficiently, the consumption amount can be reduced and the running cost can be reduced.
[ 0041 ]
As shown in FIG. 4, it is preferable to dispose the rinse nozzles 86a and 86b so that the discharge directions of the cleaning liquid discharged from the rinse nozzles 86a and 86b are substantially parallel, so that a uniform liquid film can be easily formed. As long as the cleaning liquid or the rinse liquid is discharged to a predetermined position on the wafer W and a uniform liquid film is formed on the wafer W, the discharge direction may be shifted.
[ 0042 ]
When the cleaning liquid is continuously discharged from the rinse nozzle 86a when the brushes 76a and 76b are scanned in the X direction so as to cross the wafer W while being in contact with the wafer W, the brushes 76a and 76b are moved to the wafer W. When passing through the center of the cleaning liquid, it is expected that the cleaning liquid directly collides with the brushes 76a and 76b and diffuses to the surroundings. For this reason, for example, it is preferable to control the discharge timing of the cleaning liquid so that the scanning of the brushes 76a and 76b is given priority so that the cleaning liquid does not directly hit the movement of the brushes 76a and 76b.
[ 0043 ]
The scrub cleaning unit (SCR) 21 a is provided with two brushes 76 a and 76 b that are in contact with the upper surface of the wafer W and perform scrub cleaning. The material of the portion of the brushes 76a and 76b that actually contacts the wafer W can be a brush-like material or a puff (sponge) -like material, and is not particularly limited. The brushes 76a and 76b are held at positions where the brushes 76a and 76b cross the center of the wafer W when the brush holding arms 77a and 77b are driven at the tip portions of the brush holding arms 77a and 77b, respectively.
[ 0044 ]
Further, as shown in FIG. 6, the brush 76a is arranged in the Z direction by a rotation driving mechanism 35 disposed on the brush holding arm 77a and transmitting the rotation of the motor 35a to the rotation shaft 78a using the belt 35b. It is configured to be rotatable around a parallel rotation shaft 78a. Such a rotation drive mechanism 35 is similarly provided for the brush 76b. The rotation drive mechanism for the brushes 76a and 76b may be one that directly drives without using a belt so that the rotation shaft of the motor coincides with the rotation shaft 78a of the brush 76a.
[ 0045 ]
FIG. 4 shows a state in which the two brush holding arms 77a and 77b are in a retracted position outside the cup 73. The brushes 76a and 76b are positioned on the brush bath 67 in the retracted position. The cleaning liquid dripping from the brushes 76a and 76b is collected. Further, when the brush covers 31 a and 31 b are cleaned using a brush cover cleaning mechanism described later at this retracted position, the processed cleaning liquid is collected in the brush bath 67.
[ 0046 ]
A cleaning liquid supply nozzle (not shown) for supplying a predetermined cleaning liquid to the brushes 76a and 76b is provided at the tips of the brush holding arms 77a and 77b. During scrub cleaning using the brushes 76a and 76b, the above-described scrub cleaning is performed. In addition to supplying the cleaning liquid from the rinse nozzles 86a and 86b to the wafer W, a predetermined amount of cleaning liquid can be supplied from the cleaning liquid supply nozzle to the brushes 76a and 76b.
[ 0047 ]
On the outer side of the brushes 76a and 76b and on the base end sides of the brush holding arms 77a and 77b (referred to as connecting sides to arm driving mechanisms 79a and 79b described later), the cleaning liquid is applied to the brush holding arms 77a and 77b during the cleaning process. The brush covers 31a and 31b are provided so as to surround a part of the outer periphery of the brush so that it is difficult to scatter to the base end side. The brush covers 31a and 31b are preferably arranged so as to cover a part of the outer periphery of the brushes 76a and 76b at a position where the cleaning liquid discharged from the rinse nozzles 86a and 86b is not in direct contact. This is because when the cleaning liquid directly touches the brush covers 31a and 31b, the cleaning liquid scatters and a uniform liquid film cannot be formed on the wafer W.
[ 0048 ]
As shown in FIG. 6, the brush cover 31a is located at a position lower than a line L connecting the center of the wafer W held by the spin chuck 71 and the upper end of the cup 73, that is, the upper end of the upper tapered portion 73b. It arrange | positions so that the lower end of 31a may be located. In this case, the cleaning liquid splashed from the vicinity of the contact surface of the brush 76a and the wafer W, the outer periphery of the brush 76a, or the like toward the base end side of the brush holding arm 77a is blocked by the brush cover 31a, and the taper portion 73b of the cup 73 Scattering from the upper end to the outside is prevented, and the inside of the scrub cleaning unit (SCR) 21a can be kept clean. Further, since the cleaning liquid is scattered toward the window 98a provided in the partition wall 98, which will be described later, and is prevented from entering the drive mechanism installation chamber 82b from the window 98a, the cleaning liquid is supplied to the arm drive mechanisms 79a and 79b. It becomes possible to avoid a situation such as the occurrence of malfunctions in the arm drive mechanisms 79a and 79b due to the adhesion of.
[ 0049 ]
Such brush covers 31a and 31b preferably have a substantially arc-shaped cross section. In this case, the cleaning liquid that collides with the brush covers 31a and 31b is divided into smaller mists and bounces back, and is less likely to scatter into and out of the cup 73.
[ 0050 ]
It is also preferable to provide a brush cover cleaning mechanism for supplying a predetermined cleaning liquid to the surfaces of the brush covers 31a and 31b. When a predetermined cleaning liquid flows on the surfaces of the brush covers 31a and 31b during the cleaning process using the brushes 76a and 76b, the cleaning liquid colliding with the brush covers 31a and 31b is mixed with the cleaning liquid supplied by the brush cover cleaning mechanism. Thus, the mist is suppressed from being generated. On the other hand, the brush covers 31a and 31b can be cleaned and kept clean by flowing a cleaning liquid over the surfaces of the brush covers 31a and 31b while the brushes 76a and 76b are waiting on the brush bath 67.
[ 0051 ]
As shown in FIG. 4 or FIG. 6, the base end portion of the brush holding arm 77a is connected to the arm drive mechanism 79a, and is slidable in parallel with the X direction along the guide 81a by the arm drive mechanism 79a. Further, the base end portion of the brush holding arm 77b is connected to the arm drive mechanism 79b, and is slidable in parallel with the X direction along the guide 81b by the arm drive mechanism 79b. In this way, even when a plurality of brush holding arms 77a and 77b are provided, the driving direction of the brush holding arms 77a and 77b is the same in the X direction and is horizontally moved. The scrub cleaning unit (SCR) 21a can be saved in space by being arranged in one place.
[ 0052 ]
Further, these arm drive mechanisms 79a and 79b also have an elevating mechanism for moving the brush holding arms 77a and 77b in the Z direction, so that the height of the brushes 76a and 76b can be adjusted by the elevating mechanism. It has become. It is also possible to provide a mechanism for raising and lowering the brushes 76a and 76b in the Z direction at the tip portions of the brush holding arms 77a and 77b on which the brushes 76a and 76b are disposed.
[ 0053 ]
In the scrub cleaning unit (SCR) 21a, for example, the cleaning liquid is supplied to a predetermined position on the surface of the wafer W from the rinse nozzles 86a and 86b disposed near the outside of the cup 73 while the spin chuck 71 is rotated. While forming a uniform liquid film on the wafer W, the two brush holding arms 77a and 77b are simultaneously driven to scan in the X direction while bringing the brushes 76a and 76b into contact with different positions on the wafer W to perform cleaning. Processing can be performed. In this case, it is possible to shorten the cleaning processing time for one wafer W.
[ 0054 ]
Further, for example, it is possible to perform more precise cleaning by using different materials for the portions of the brushes 76a and 76b that are in contact with the wafer W and using one for rough cleaning and the other for finishing. Furthermore, it is also possible to use one brush as a spare brush for dealing with a case where the other brush becomes unsuitable for use due to failure or brush wear.
[ 0055 ]
As shown in FIG. 4 or FIG. 6, the sink 68 is separated by a partition wall 98 into a cleaning processing chamber 82a in which a cup 73 is disposed, and a driving mechanism in which arm driving mechanisms 79a and 79b of brush holding arms 77a and 77b are disposed. The brush holding arms 77a and 77b are arranged through a window 98a (FIG. 6) provided in the partition wall 98 so that the tip side thereof is located in the cleaning processing chamber 82a. Yes. The window portion 98a has a predetermined opening width in the Z direction and extends in the X direction so as not to hinder the lifting and lowering of the brush holding arms 77a and 77b in the Z direction and the scanning in the X direction. ing.
[ 0056 ]
By separating the inside of the sink 68 into the cleaning processing chamber 82a and the drive mechanism disposing chamber 82b in this way, particles and the like that are expected to be generated in the arm drive mechanisms 79a and 79b are scattered to the cleaning processing chamber 82a side. Thus, it is possible to avoid adhesion to the wafer W, and it is possible to maintain the quality of the wafer W high. Further, when there is a cleaning liquid that scatters out of the cup 73, such a problem that such cleaning liquid adheres to the arm drive mechanisms 79a and 79b and causes an operation failure in the arm drive mechanisms 79a and 79b is avoided. As described above, the arrangement of the brush covers 31a and 31b makes it difficult for the cleaning liquid to splash toward the window portion 98a. Therefore, the arrangement of the partition walls 98 and the arrangement of the brush covers 31a and 31b Thus, the cleaning liquid is less likely to adhere to the arm driving mechanisms 79a and 79b.
[ 0057 ]
The scrub cleaning unit (SCR) 21a is provided with a cleaning liquid discharge nozzle 83 for performing cleaning processing with high-speed jet cleaning water or cleaning water to which ultrasonic waves are applied, in addition to scrub cleaning using the brushes 76a and 76b. It is installed. The cleaning liquid discharge nozzle 83 is attached to the tip of a nozzle holding arm 84 that can be scanned in the X direction by the arm driving mechanism 79c along the guide 81a and can be moved up and down in the Z direction. The cleaning liquid discharge nozzle 83 can change the height in the Z direction and the discharge angle of the rinse liquid by a height / direction adjusting mechanism 85. As described above, since the scrub cleaning unit (SCR) 21a is provided with different cleaning means, the cleaning process using only one of them depending on the type of the wafer W may be performed. It is also possible to perform a cleaning process using the cleaning means before and after, or a cleaning process using both cleaning means simultaneously.
[ 0058 ]
The arm drive mechanism 79c is arranged in the drive mechanism arrangement chamber 82b, and the nozzle holding arm 84 is at the tip side of the cleaning treatment chamber 82a through the window 98a provided in the partition wall 98, like the brush holding arms 77a and 77b. It is provided so that it may be located in. Thus, particles generated in the arm driving mechanism 79c are prevented from scattering into the cleaning processing chamber 82a, while the cleaning liquid is scattered from the cup 73 to the driving mechanism disposing chamber 82b and adheres to the arm driving mechanism 79c. Problems such as malfunction of the mechanism 79c are avoided.
[ 0059 ]
In addition, the arm drive mechanisms 79a to 79c all have arms. X direction Since it has the same drive form of sliding, it is possible to arrange the arm drive mechanisms 79a to 79c collectively in one place called the drive mechanism arrangement chamber 82b as described above. Thus, it is possible to save the installation space while ensuring the independent drive of the brush holding arms 77a and 77b and the nozzle holding arm 84 and the cleanliness of the cleaning chamber 82a.
[ 0060 ]
Next, a scrub cleaning process using the back surface scrub cleaning unit (SCR) 21a will be described. The wafer W taken out from the carrier C by using the wafer transfer mechanism 13 and held by any of the main wafer transfer arms 55 to 57 through the wafer transfer unit (TRS) 14a is used for surface cleaning. The scrub cleaning unit (SCR) 21c or 21d is transported to a scrub cleaning process. Since the processing steps in the scrub cleaning units (SCR) 21c and 21d are the same as the processing steps in the scrub cleaning unit (SCR) 21a described later, the description of the flow of the wafer W is limited here.
[ 0061 ]
The wafer W whose surface has been cleaned is transferred into one of the three hot plate units (HP) 16a using any of the main wafer transfer arms 55 to 57, and dried, as necessary. The main wafer transfer arms 55 to 57 are transferred to the cooling unit (COL) 16b, cooled, and returned to any of the main wafer transfer arms 55 to 57, and then the wafer reversing unit (RVS) 14b. It is conveyed to one side.
[ 0062 ]
The wafer W that has been reversed by the wafer reversing unit (RVS) 14b so that the back surface becomes the upper surface and returned to one of the main wafer transfer arms 55 to 57 is removed from the scrub cleaning unit (SCR) 21a (or the scrub cleaning unit ( SCR) 21b). The wafer W is transferred by opening the opening / closing window 69 with the cup 73 held at the lower position, inserting the main wafer transfer arm 55 to the position of the spin chuck 71, and placing the wafer W on the spin chuck 71. The main wafer transfer arm 55 is retracted from the scrub cleaning unit (SCR) 21a and the open / close window 69 is closed, and the wafer W is fixed on the chuck plate 71a by the attaching / detaching mechanism 71d.
[ 0063 ]
Next, when scrub cleaning is performed using both brushes 76a and 76b, first, both brush holding arms 77a and 77b are slid in the X direction so that the brushes 76a and 76b are positioned on the wafer W, and The cup 73 is raised to a predetermined position and held. Subsequently, the spin chuck 71 is rotated to bring the wafer W into in-plane rotation. After supplying the cleaning liquid from the rinse nozzles 86a and 86b to the wafer W to form a liquid film on the wafer W, the rinse nozzle 86a continues. While supplying the cleaning liquid from the wafer 86 W to the wafer W, while rotating the brushes 76 a and 76 b while supplying the predetermined cleaning liquid to the brushes 76 a and 76 b from the cleaning liquid supply nozzles disposed on the brush holding arms 77 a and 77 b Abutting on the wafer W, the brush holding arms 77a and 77b are scanned in the X direction at a predetermined speed.
[ 0064 ]
In this way, scrub cleaning is performed. At this time, nitrogen gas or the like is injected from the gas supply hole 41 toward the center of the lower surface of the wafer W, and the injected nitrogen gas or the like is formed between the lower surface of the wafer W and the upper surface of the chuck plate 71a. By diffusing the gap in the peripheral direction of the wafer W and flowing out, it is possible to effectively prevent mist from adhering to the lower surface of the wafer W and the upper surface of the chuck plate 71a. Such injection of nitrogen gas or the like is preferably continuously performed until the spin drying described later is completed.
[ 0065 ]
In such scrub cleaning, since the linear velocity of rotation is small at the central portion of the wafer W and the linear velocity is large at the peripheral portion, when the brush holding arms 77a and 77b are scanned in the X direction. When the scanning speed is increased at the center of the wafer W, while the scanning speed is decreased at the peripheral edge of the wafer W, the time during which the brushes 76a and 76b are in contact with a certain area of the wafer W is made equal. A uniform cleaning process can be performed over the entire surface.
[ 0066 ]
After scrub cleaning using the brushes 76a and 76b, the brushes 76a and 76b are retracted from the cup 73 so as to be positioned on the brush bath 67. Instead, the nozzle holding arm 84 is moved into the cup and rotated. A cleaning process of scanning the nozzle holding arm 54 in the X direction is performed while discharging high-speed jet cleaning water or cleaning water to which ultrasonic waves are applied from the cleaning liquid discharge nozzle 83 toward the upper surface of the wafer W to be performed. However, it is not always necessary to perform both scrub cleaning using the brushes 76a and 76b and cleaning using the cleaning liquid discharge nozzle 83.
[ 0067 ]
On the other hand, cleaning using the cleaning liquid discharge nozzle 83 may be performed simultaneously with scrub cleaning using the brushes 76a and 76b described above. In this case, the brushes 76a and 76b may be reciprocated within the range of the right half of the wafer W in FIG. 4 and the cleaning liquid discharge nozzle 83 may be reciprocated within the range of the left half of the wafer W.
[ 0068 ]
After such a cleaning process is completed, the nozzle holding arm 84 is retracted outside the cup 73, and the wafer W is rotated at a predetermined high speed to perform spin drying that shakes off the cleaning liquid adhering to the wafer W. It is preferable that a predetermined rinse liquid is supplied from the rinse nozzles 86a and 86b to the surface of the rotating wafer W before the spin drying to rinse the wafer W and remove the residue of the cleaning liquid.
[ 0069 ]
After spin drying, the cup 73 is lowered, and the holding state of the wafer W by the desorption mechanism 71d of the spin chuck 71 is released by raising the contact jig 72b. Then, the open / close window 69 is opened, one of the main wafer transfer arms 55 to 57 is inserted, and the wafer W is transferred to one of the main wafer transfer arms 55 to 57. Thus, the wafer W carried out from the scrub cleaning unit (SCR) 21a for back surface cleaning is transferred into one of the three hot plate units (HP) 16a and dried by heating, and if necessary, a cooling unit. After being transferred to (COL) 16b, cooled, and returned to one of the main wafer transfer arms 55 to 57, it is transferred to one of the wafer reversing units (RVS) 14b.
[ 0070 ]
In the wafer reversing unit (RVS) 14b, the upper and lower surfaces of the wafer W are reversed, and the wafer W is returned to one of the main wafer transfer arms 55 to 57 with the surface thereof being the upper surface. Subsequently, the wafer W is transferred to one of the wafer transfer units (TRS) 14a, and further transferred from the wafer transfer unit (TRS) 14a into the wafer transfer unit 5 by the wafer holding arm 13a, and then in a predetermined state in the carrier C. It is brought into position.
[ 0071 ]
The cleaning processing system using the cleaning processing apparatus of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, a brush that does not have a rotation mechanism can be used as the brush that contacts the wafer W. Also, the number of rinse nozzles and brushes arranged is not limited to the above form. Further, the sink 68 is separated into the cleaning processing chamber 82a and the drive mechanism disposition chamber 82b by the partition wall 98, but the sink forming the cleaning processing chamber 82a and the sink forming the drive mechanism disposition chamber 82b are connected to the window portion 98 and the like. It is also possible to form scrub cleaning units (SCR) 21a to 21d by combining them so as to form openings.
[ 0072 ]
Furthermore, the cleaning processing apparatus of the present invention can be used not only for scrub cleaning of a semiconductor wafer but also for scrub cleaning of other substrates such as an LCD substrate, and the cleaning nozzles 86a and 86b are predetermined at predetermined positions on the wafer W. The method of discharging the cleaning liquid and the form in which the cleaning processing chamber 82a and the drive mechanism disposing chamber 82b are separated by using the partition wall 98 and the window 98a are other liquid processing of the semiconductor wafer and the LCD substrate, for example, development processing. It is also possible to use it for the rinsing process.
[ 0073 ]
【The invention's effect】
As described above, according to the cleaning processing apparatus (scrub cleaning unit) of the present invention, the brush covers 31a and 31b are disposed at predetermined positions outside the brushes 76a and 76b so as to surround a part of the outer periphery of the brushes 76a and 76b. Therefore, even when the cleaning water supplied to the wafer W is scattered during the cleaning process, the brush holding arms 77a and 77b are arranged in the direction in which the brush covers 31a and 31b are disposed. Scattering is prevented, and this brings about an effect that the cleaning liquid adheres to the arm drive mechanisms 79a and 79b, and malfunctions of the arm drive mechanisms 79a and 79b due to the attachment hardly occur.
[ 0074 ]
In addition, since a plurality of brush holding arms 77a and 77b are provided, it is possible to employ a cleaning method suitable for the purpose such as cleaning for shortening the cleaning processing time or more precise cleaning. Further, by unifying the form of the arm drive mechanisms 79a to 79c of the nozzle holding arm 84 and the brush holding arms 77a and 77b into a slide mechanism that performs rectilinear drive, the arm drive mechanisms 79a to 79c are collectively arranged at one place. Therefore, the scrub cleaning unit (SCR) 21a can save space.
[ 0075 ]
Furthermore, since the cleaning processing chamber 82a and the drive mechanism disposition chamber 82b are separated by the partition wall 98, the cleaning liquid splashed from the cup 73 adheres to the arm drive mechanisms 79a to 79c and operates on the arm drive mechanisms 79a to 79c. The occurrence of defects is prevented, and conversely, the problem that particles generated from the arm drive mechanisms 79a to 79c diffuse into the cleaning processing chamber 82a and adhere to the substrate, thereby degrading the quality of the substrate.
[ 0076 ]
In addition, since the discharge position of the cleaning liquid using the rinse nozzles 86a and 86b is optimized, a uniform liquid film can be formed on the upper surface of the wafer W even with a small amount of cleaning liquid. Thus, not only the running cost in the cleaning process is reduced, but also the cleaning process can be performed uniformly on the entire wafer W, and the quality of the wafer W can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a cleaning processing system of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the cleaning processing system shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an arrangement of a delivery / reversing unit, a main wafer transfer mechanism, and a heating / cooling unit.
FIG. 4 is a plan view showing a schematic structure of a scrub cleaning unit.
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic structure of a scrub cleaning unit.
FIG. 6 is another sectional view showing a schematic structure of the scrub cleaning unit.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structure of a coupling portion between a chuck plate and a pivot in a spin chuck.
[Explanation of symbols]
1: Cleaning system
2; Loading / unloading section
3; Cleaning section
4; In / Out Port
5: Wafer transfer section
13: Wafer transfer mechanism
14; Delivery / reversal section
15: Main wafer transfer mechanism
16: Heating / cooling section
21a-21d; scrub cleaning unit
31; Brush cover
55-57; main wafer transfer arm
71; Spin chuck
73; Cup
76a, 76b; brush
77a, 77b; brush holding arm
79a-79c; arm drive mechanism
82a; Cleaning treatment room
82b; drive mechanism arrangement chamber
86a and 86b; rinse nozzle
98; partition wall
98a; window
W: Semiconductor wafer (substrate)
C: Carrier (substrate container)

Claims

A cleaning apparatus for performing a predetermined cleaning process on a substrate,
Holding means for holding the substrate substantially horizontally and rotating it in-plane;
A cup provided to surround the holding means;
Cleaning means for cleaning the upper surface of the substrate held by the holding means;
A cleaning means holding arm that holds the cleaning means;
An arm drive mechanism for driving the cleaning means holding arm;
A partition wall provided so as to separate the cup disposition portion and the arm drive mechanism disposition portion;
Equipped with,
The cleaning means holding arm is disposed so as to straddle between the cup disposition portion and the arm drive mechanism disposition portion through a window portion formed in the partition wall, and is movable through the window portion. A cleaning apparatus characterized by comprising:

The cleaning processing apparatus according to claim 1, wherein the arm driving mechanism drives the cleaning means holding arm linearly.

The cup according to claim 1 or claim diffusion of mist from the cup to be suppressed, the tapered portion inclined from the inner upper to the lower peripheral side, characterized in that it is formed in two upper and lower stages 2. The cleaning apparatus according to 2.

The cleaning means is a brush that performs scrub cleaning while abutting against the upper surface of the substrate. In order to prevent the cleaning liquid from splashing toward the arm drive mechanism during the cleaning process, the brush is disposed outside the brush and the arm drive mechanism. The cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein a brush cover is disposed on the side.

Comprising a processing liquid supply mechanism for supplying a predetermined processing liquid from the outside of the cup toward the substantial center of the substrate held by the holding means;
The processing liquid supply timing is set so that the processing liquid supplied from the processing liquid supply mechanism does not directly hit the brush while the brush crosses the substrate while being in contact with the upper surface of the substrate. The cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cleaning apparatus is controlled.