JP3960516B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を振動洗浄処理する基板処理装置に関し、特に基板を超音波振動により洗浄処理する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて半導体基板上の回路の配線が微細化し、配線間距離も狭くなりつつある。半導体基板の処理においては、半導体片の微粒子、塵埃、結晶状の突起等のパーティクルが処理後に基板表面上に付着する場合がある。半導体基板上に配線間距離よりも大きなパーティクルが存在すると、配線がショートするなどの不具合が生じるので、配線間距離に比べて十分小さいパーティクルしか許容されない。よって、パーティクルを除去するために洗浄が行われる。また、基板は、表面に微細パターンを形成するために、表面に微細な凹凸が加工され薄膜が形成される。そして、薄膜の形成に際し、基板の表面、および表面上に加工された凹部にあるパーティクルを除去するために洗浄が行われる。
【０００３】
図７は、基板Ｗ’の表面ＷＡ’を洗浄する従来の基板処理装置の一例である。図に示すように、従来の基板処理装置１０１は、基板Ｗ’を載置する載置台１０５と、基板Ｗ’上に洗浄液Ｑ’を供給する洗浄液供給ノズル１０６と、超音波振動が与えられる振動体１０３と、振動体１０３に超音波振動を与える振動子１０２とを含んで構成されていた。基板Ｗ’の洗浄に際し、振動体１０３は基板Ｗ’の上方に、振動体１０３の先端１０３Ａが基板Ｗ’の中心部上方に位置するように載置される。
【０００４】
そして、基板Ｗ’を回転しながら洗浄液供給ノズル１０６から洗浄液Ｑ’を供給し、振動体１０３と基板Ｗ’の隙間に洗浄液Ｑ’の液膜Ｍ’が形成されるようにする。さらに、振動子１０２によって振動体１０３に超音波振動を起こし、振動体１０３から液膜Ｍ’に超音波振動を付与し超音波洗浄が行われていた。振動体１０３は、基端部１０３Ｂが径の大きい円柱形状をし、基端部１０３Ｂから基板Ｗ’上方の部分に近づくにつれ、径が細くなるように形成され、基板Ｗ’上方の部分は径の小さい円柱形状の円柱形状部１０３Ｃであり、超音波エネルギが円柱形状部１０３Ｃに集中するように形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで一般に、基板Ｗ’の表面ＷＡ’上の微細なパーティクルを、超音波エネルギーを用いて除去しようとする場合、印可される超音波エネルギーが弱いと、基板Ｗ’上に形成された微細な凹部に入り込んだパーティクルの除去効果が十分得られず、一方超音波エネルギーが強すぎると逆に基板Ｗ’上の微細な凹凸パターンを破壊してしまったり、基板表面ＷＡ’からの超音波反射波により振動子１０２自体が劣化しやすい等の課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、基板表面ＷＡ’上の微細なパーティクル、特に基板Ｗ’上に形成された凹部に入り込んだ微細なパーティクルを、十分に除去し、かつ基板表面ＷＡ’に形成された微細な凹凸パターンを破壊しないような基板処理装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による基板処理装置１は、例えば図１、図２に示すように、基板Ｗを支持する支持機構５と；支持機構５で支持される基板Ｗの表面ＷＡに対向して配置された第１の面１１を有する振動体３と；基板Ｗの表面ＷＡと振動体３の第１の面１１との間に処理液Ｑを供給する処理液供給管６、２８、２９と；振動体３を基板Ｗの表面ＷＡに沿う方向に加振する振動子２とを備え；振動体３は、第１の面１１と、振動子２を取り付ける第２の面１２と、第１の面１１及び第２の面１２と交差する第３の面１３を３面とする略三角柱で構成され；第１の面１１に対し第２の面１２がなす所定の角度βが、５０度以上で９０度より小さい。
【０００８】
このように構成すると、支持機構５で支持される基板Ｗの表面ＷＡに対向して配置された第１の面１１を有する振動体３を備えるので、振動体３と基板Ｗの表面ＷＡの間に形成される処理液Ｑの液膜Ｍの面積を大きくすることができ、振動体３から液膜Ｍに大きな振動エネルギを付与することができ、振動による処理効果（洗浄効果、エッチング効果等）を向上させることができる。さらに振動体３を基板Ｗの表面ＷＡに沿う方向に加振する振動子２を備えるので、振動子２から発振される振動波と第１の面１１で反射される反射振動波との干渉を抑えることができ、振動子２から発振した振動波と反射振動波との重なり合い、打ち消し合いを減少させることができる。このため、振幅の増大、減少をほとんど起こすことなく、振動を振動体３に伝達することができる。したがって、振動体３から液膜Ｍに効率よく振動エネルギを付与することができ、振幅の増大による基板表面上の凸部の破壊を防止することができる。さらに発振後に振動体３から基板Ｗの表面ＷＡへ伝達される振幅の増大を防止できるので振動子２から発振される振動の振幅を増大させることができ処理力を増大させ、処理効果を向上させることができ、例えば基板の表面上の凹部に入り込んだ微細なパーティクルを除去することができる。基板の表面に沿う方向とはとは、基板の表面に平行な方向のみならず、基板の表面と角度（９０度未満）をなす方向を含むものとする。
【０００９】
ここで典型的には、加振とは超音波加振であり、振動とは超音波振動であり、振動子とは超音波振動子である。なお、基板処理装置は、典型的には基板を洗浄する基板洗浄装置であるが、基板をエッチング処理する基板エッチング装置であってもよい。また、支持機構は典型的にはスピンチャックである。但し、往復移動する支持機構であってもよい。また、処理液供給管は振動体の中に作りこまれていてもよい。
【００１０】
振動体３は、第１の面１１と、第２の面１２と、第３の面１３とを３面とする略三角柱で構成されているので、振動子２から第２の面１２を介して振動体３に付与される振動の内、第１の面１１および第３の面１３で反射して第２の面１２の方向すなわち振動子２の方向に戻る振動波を減少させることができる。よって、振動子２からの振動波と反射振動波の干渉を抑えることができ、振動子２から発振した振動波と反射振動波との重なり合い、打ち消し合いを減少させることができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に係る発明による基板処理装置１は、例えば図１、図２に示すように、基板Ｗを支持する支持機構５と；支持機構５で支持される基板 W の表面ＷＡに対向して近接し配置された第１の面１１と、第１の面１１に対し所定の角度βをなす第２の面１２と、第１の面１１及び第２の面１２と交差する第３の面１３とを有する振動体３と；基板Ｗの表面ＷＡと振動体３の第１の面１１との間に処理液Ｑを供給する処理液供給管６、２８、２９と；第２の面１２に取り付けられ振動体３を基板Ｗの表面ＷＡに沿う方向に加振する振動子２とを備え；所定の角度βが、５０度以上で９０度より小さい。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項３に係る発明による基板処理装置１は、例えば図１、図２に示すように、基板Ｗを支持する支持機構５と；支持機構５支持される基板Ｗの表面ＷＡに対向して近接し配置された第１の面１１と、第１の面１１に対し所定の角度をなす第２の面１２と、第１の面１１及び第２の面１２と交差する第３の面１３とを有する振動体３と；基板Ｗの表面ＷＡと振動体３の第１の面１１との間に処理液Ｑを供給する処理液供給管６、２８、２９と；第２の面１２に取り付けられ、振動体３を基板Ｗの表面ＷＡに沿う方向に加振する振動子２とを備え；第１の面１１と第２の面１２とが交差する箇所の近くに空洞３９が形成される。
【００１３】
請求項４に係る発明による基板処理装置は、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、例えば、図２に示すように、第１の面１１と第２の面１２とが交差する箇所の近くに空洞３９が形成される。
請求項５に係る発明による基板処理装置１は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、例えば図１、図５に示すように、支持機構５で支持される基板Ｗの裏面ＷＢ側に配置されたスクラブ洗浄体３５を備える。このように構成すると、さらに基板Ｗの裏面ＷＢをスクラブ洗浄体３５で、振動洗浄のための支持機構５と同一の支持機構５にそのまま支持された状態で洗浄することができ、スクラブ洗浄のために基板Ｗを支持し直す必要がない。
請求項６に係る発明による基板処理装置１は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置において、例えば図１、図２に示すように、第１の面１１の面積は、基板Ｗ表面ＷＡの面積の４分の１以上である。このように構成すると、振動体３によって基板Ｗの表面ＷＡを広く覆うことができ、振動エネルギが付与される基板Ｗの表面ＷＡの面積が広くなるので、基板Ｗの処理効率を上げることができる。
請求項７に係る発明による基板処理装置１は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板処理装置において、例えば、図１に示すように、第２の面１２と第３の面１３とがなす角度αが９０度である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明による基板処理装置１の部分斜視図である。図２は、基板処理装置１の側面ブロック図である。図３は、後述のブラケット４の部分断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ矢視図である。図５は、後述の第１、第２スクラブ洗浄部６１、６２の側面ブロック図である。図１〜図５を参照して基板処理装置１の構成を説明する。
【００１６】
基板処理装置１は、超音波洗浄部５１と、第１スクラブ洗浄部６１と、第２スクラブ洗浄部６２と、超音波洗浄される基板としてのウエハＷを支持して回転する支持機構としての回転支持体５と、ウエハＷの表面ＷＡ上および裏面ＷＢ上の両方、または表面ＷＡ上にのみ処理液としての洗浄液Ｑを供給する供給ノズル６と、回転支持体５を回転させる不図示のモータとを含んで構成される。回転支持体５は、６個配置されている。供給ノズル６が、本発明の処理液供給管である。
【００１７】
超音波洗浄部５１は、超音波振動する振動子２と、振動子２が取り付けられ振動子２の超音波振動によって超音波振動する振動体３と、振動体３を保持するブラケット４と、ブラケット４が取り付けられる取付軸７と、取付軸７に接続され、取付軸７を鉛直方向上下に移動させるエアーシリンダ８と、振動子２に電気的に接続される超音波発振器９とを含んで構成される。
【００１８】
振動子２は、表面積が２０ｃｍ２以上の矩形の薄板形状のＰＺＴ圧電振動子であり、ケーブル２３が接続されている。振動子２には熱電対（不図示）が埋め込まれ、作動中の振動子２の温度が測定できるように構成されている。振動子２に、熱電対の代わりにサーモスタット（不図示）を埋め込んで、振動子２の温度が許容値以上になった場合に、電源を切るように構成してもよい。
【００１９】
振動体３は、洗浄時にウエハＷの表面ＷＡに平行に対向する、第１の面としての基板対向面１１と、振動子２が取り付けられた第２の面としての取付面１２と、第３の面１３とを有する略三角柱形状をしている。基板対向面１１は、振動子２により発せられた超音波が照射される超音波照射面である。基板対向面１１、第３の面１３は略矩形であり、取付面１２は矩形である。取付面１２とは反対側に位置する基板対向面１１の辺１１Ａは、取付面１２とは反対側に位置する第３の面１３の辺１３Ａでもあり、円弧形状である。洗浄時において、基板対向面１１のウエハＷの真上に対応する部分の面積は、ウエハＷの表面積の４分の１以上となるようにする。なお、基板対向面１１、取付面１２、第３の面１３は、それぞれ平面である。
【００２０】
取付面１２と基板対向面１１とがなす角度βは、所定の角度とし、５０度以上で９０度より小さい程度とするとよい。この角度βは、好ましくは６０〜８０度、さらに好ましくは６５〜７５度である。本実施の形態では角度βは、約７０度である。取付面１２と第３の面１３とがなす角度αは、９０度である。なお、振動体３を、図２中側面形状が水平方向に長い長方形である直方体としてもよい。
【００２１】
振動体３は、石英ガラスで作られている。振動体３に、第３の面１３から基板対向面１１に貫通する洗浄液供給孔２８が形成されている。洗浄液供給孔２８の第３の面１３側の入口部２８Ａには、洗浄液供給配管２９の一方の端部が接続され、他方の端部は取付軸７に形成された洗浄液供給路（不図示）の出口部３０Ａに接続されている。取付軸７に形成された洗浄液供給路の入口部（不図示）は、洗浄液供給配管（不図示）によって洗浄液供給装置（不図示）に接続されている。なお、供給ノズル６も洗浄液供給配管（不図示）によって洗浄液供給装置（不図示）に接続されている。洗浄液供給配管２９と、洗浄液供給孔２８とは、本発明の処理液供給管である。振動体３の基板対向面１１と取付面１２とが交差する箇所の近くには空洞３９が形成されている。
【００２２】
ブラケット４は、ブラケット本体１４と、フランジ１５と、パッキン１６とを有する。ブラケット本体１４は、振動体取付部１８と、ブラケット取付部１９とを有する。振動体取付部１８には、振動体３に取り付けられた振動子２を収納する収納室１７が形成され、振動子２は、振動体３の取付面１２に取り付けられる。ブラケット取付部１９は、取付軸７に取り付けられる。エアーシリンダ８は、取付軸７を鉛直方向上下に移動させることにより、ブラケット４を介して振動体３を鉛直方向上下に移動させる。振動体３のこの移動により、ウエハＷの表面ＷＡと振動体３の基板対向面１１との間は所定の間隔に設定され、ウエハＷの洗浄中に、この所定の間隔に維持される。該所定の間隔は、０．５〜４．０ｍｍ、好ましくは０．８〜２．０ｍｍであり、本実施の形態では、約１ｍｍである。
【００２３】
エアーシリンダ８は、移動装置（不図示）によって、回転支持体５に支持されたウエハＷの半径方向に往復移動する。エアーシリンダ８のこの移動によりブラケット４、振動体３等が一体となって往復移動し、振動体３をウエハＷの上方に位置させ、あるいはウエハＷの上方から水平方向に離れた場所に位置させる。振動体３は、ウエハＷの上方に位置するときは、少なくともウエハＷの半径をカバーするように配置される。
【００２４】
フランジ１５が、ボルト２０によってブラケット本体１４に取り付けられ、ブラケット本体１４に形成された収納室１７の蓋の役割を果たし、収納室１７を密閉する。パッキン１６は、フランジ１５とブラケット本体１４の間に挿入され、収納室１７の気密性を保つ。
【００２５】
フランジ１５の中心部には貫通ネジ２１が形成され、貫通ネジ２１にはケーブル継手２２が取り付けられる。振動体３の取付面１２に取り付けられた振動子２はケーブル２３を有し、ケーブル２３は、ケーブル継手２２を経て収納室１７の外部に出る。ケーブル２３は、制御盤（不図示）内に収納された超音波発振器９に接続される。超音波発振器９は、自励発振方式を採用し、振動子２に超音波振動を発生させる。また、超音波発振器９の出力は、約５から１００％の範囲で調整可能であり、発振周波数は、最小値が１００ＫＨｚ、最大値が１．５ＭＨｚである。
【００２６】
フランジ１５には、収納室１７に冷却媒体（冷却水、窒素ガス等）を導入する導入孔２４と、導入した冷却媒体を排出する排出孔２５が形成されている。
回転支持体５は、ウエハＷの側面に接触しウエハＷを回転させる駆動部２６と、ウエハＷを水平に支持する支持面２７とを有する。
【００２７】
図５に示すように、第１スクラブ洗浄部６１は、さらにウエハＷの上側の表面ＷＡをスクラブ洗浄する、スクラブ洗浄体としての、第１ロールスポンジ３１と、第１ロールスポンジ３１を取り付ける第１取付部３２と、第１取付部３２を支持し回転駆動する第１支持駆動部３３と、第１支持駆動部３３を鉛直方向上下に移動させる第１エアーシリンダ３４とを備える。第１エアーシリンダ３４は、第１移動装置（不図示）によって、回転支持体５上に支持されたウエハＷの表面ＷＡに平行に、すなわち水平方向に往復移動する。第１エアーシリンダ３４のこの水平方向の往復移動により、第１ロールスポンジ３１は、表面ＷＡの上方の位置、および表面ＷＡの上方から水平方向に離れた位置との間を往復移動する。
【００２８】
第２スクラブ洗浄部６２は、さらにウエハＷの下側の裏面ＷＢをスクラブ洗浄する、スクラブ洗浄体としての第２ロールスポンジ３５と、第２ロールスポンジ３５を取り付ける第２取付部３６と、第２取付部３６を支持し回転駆動する第２支持駆動部３７と、第２支持駆動部３７を鉛直方向上下に移動させる第２エアーシリンダ３８とを備える。第２エアーシリンダ３８は、第２移動装置（不図示）によって、回転支持体５上に支持されたウエハＷの裏面ＷＢに平行に、すなわち水平方向に往復移動する。第２エアーシリンダ３８のこの水平方向の往復移動により、第２ロールスポンジ３５は、裏面ＷＢの下方の位置と、裏面ＷＢの下方から水平方向に離れた位置との間を往復移動する。
【００２９】
第１、第２ロールスポンジ３１、３５は、中空円柱形状であり、その中空部が円柱形状の第１、第２取付部３２、３６にそれぞれ挿入されて水平に取り付けられる。第１、第２取付部３２、３６は、ウエハＷのスクラブ洗浄に際し、第１、第２支持駆動部３３、３７によってそれぞれ回転駆動され、中心軸回りに回転する。第１、第２取付部３２、３６の回転により、第１、第２ロールスポンジ３１、３５が中心軸回りに回転する。
【００３０】
次に、図１〜図５を参照して基板処理装置１の作用を説明する。
まず、ウエハＷが、第２搬送ロボット８５Ｂ（図６参照）によって、基板処理装置１の回転支持体５上に載置される。次に第１スクラブ洗浄部６１が第１移動装置（不図示）によって移動され、第１ロールスポンジ３１がウエハＷの表面ＷＡの上方に位置する。さらに第２スクラブ洗浄部６１が第２移動装置（不図示）によって移動され、第２ロールスポンジ３５がウエハＷの裏面ＷＢの下方に位置する。
【００３１】
次に、モータ（不図示）が回転支持体５を回転させ、回転支持体５がウエハＷを回転させる。ウエハＷの回転数を１０〜１０００ｒｐｍとするとよい。洗浄液供給装置（不図示）から洗浄液供給配管（不図示）を介して洗浄液Ｑが供給ノズル６に供給され、供給ノズル６からウエハＷの表面ＷＡと裏面ＷＢに洗浄液Ｑが供給される。洗浄液Ｑは、超純水、純水、ガス（酸素、水素、窒素、オゾン、空気等）溶解水などの機能水、アルカリ液とするとよい。そして、第１支持駆動部３３が第１ロールスポンジ３１を回転させ、第２支持駆動部３７が第２ロールスポンジ３５を回転させる。第１エアーシリンダ３４が第１取付部３２、すなわち第１ロールスポンジ３１を下方に移動させ、第２エアーシリンダ３８が第２取付部３６、すなわち第２ロールスポンジ３５を上方に移動させる。よって、第１ロールスポンジ３１を表面ＷＡに接触させ、第２ロールスポンジ３５を裏面ＷＢに接触させ、第１ロールスポンジ３１によって表面ＷＡのスクラブ洗浄が、第２ロールスポンジ３５によって裏面ＷＢのスクラブ洗浄が行われる。ウエハＷのスクラブ洗浄にあたり、第１、第２ロールスポンジ３１、３５の回転数を１０〜２００ｒｐｍとし、洗浄時間を１０〜６０秒とするとよい。スクラブ洗浄は、ウエハＷの表面ＷＡ、裏面ＷＢのフラットな部分の洗浄に適している。
【００３２】
スクラブ洗浄の終了後、第１エアーシリンダ３４によって第１取付部３２を上方に移動させ、第２エアーシリンダ３８によって第２取付部３６を下方に移動させる。これらの移動により、第１ロールスポンジ３１を表面ＷＡから上方に離れた位置に待避させ、第２ロールスポンジ３５を裏面ＷＢから下方に離れた位置に待避させる。
【００３３】
その後、第１移動装置（不図示）および第２移動装置（不図示）によって第１エアーシリンダ３４、第２エアーシリンダ３８をウエハＷから離れる方向に水平に移動させ、それぞれ第１ロールスポンジ３１、第２ロールスポンジ３５をウエハＷから水平方向に離れた位置に待避させる。表現を変えると、第１移動装置（不図示）が、第１スクラブ洗浄部６１をウエハＷから水平方向に離れた位置に待避させ、第２移動装置（不図示）が、第２スクラブ洗浄部６２をウエハＷから水平方向に離れた位置に待避させることになる。
【００３４】
次に、超音波洗浄部５１が移動装置（不図示）によって移動され、振動体３がウエハＷの表面ＷＡの上方に位置する。そしてエアーシリンダ８が取付軸７、すなわち振動体３を下方に移動させ、ウエハＷの表面ＷＡと基板対向面１１の距離が約１ｍｍとなった位置で静止する。
【００３５】
洗浄液供給装置（不図示）から洗浄液供給配管（不図示）を介して洗浄液Ｑが洗浄液供給配管２９に供給され、振動体３の洗浄液供給孔２８から基板対向面１１とウエハＷの表面ＷＡとの間にも洗浄液Ｑが供給され、洗浄液の液膜Ｍが形成される。また、導入孔２４から冷却媒体（冷却水、窒素ガス等）を収納室１７に導入し、排出孔２５から排出する。冷却媒体は振動子２の作動による振動子２からの発熱を吸収する。
【００３６】
次に振動子２に電圧をかけると振動子２が超音波振動し、この超音波振動が振動体３に伝達され、振動体３から基板対向面１１と表面ＷＡとの間の液膜Ｍに超音波振動が伝達され、ウエハＷの表面ＷＡの超音波洗浄が行われる。本実施の形態では、ウエハＷの表面ＷＡと対向する振動体３の部分が基板対向面１１であり、面で構成されているので、ウエハＷに対向する面積を大きく取れる。よって、基板対向面１１と表面ＷＡの間に面積の大きい液膜Ｍが形成され、この液膜Ｍに超音波振動のエネルギが伝達されるので、ウエハＷの洗浄効果を向上させることができる。また、振動子２が取り付けられる振動体３の取付面１２と基板対向面１１とが対向しておらず角度を成して形成され、また、取付面１２と第３の面１３とが角度を成して形成されている。よって、基板対向面１１、第３の面１３からの反射波の振動子２への影響は少なく、振動体３における振動子２から発振した振動波と反射波との重なり合い、打ち消し合いがほとんど生ずることなく振動体３に超音波振動が与えられる。
【００３７】
そして、振動子２が発した超音波振動が基板対向面１１とウエハＷの表面ＷＡの間の洗浄液Ｑの液膜Ｍに増幅、減衰することなく伝達され、振動体３から液膜Ｍに効率よく振動エネルギを付与することができる。よって、発振後の振幅の増大によるウエハＷの表面ＷＡ上の凸部の破壊を防止することができる。さらに発振後の振幅の増大を防止できるので振動子２から発振される振動の振幅を増大させることができ、洗浄力を増大させ洗浄効果を向上させることができ、例えばウエハＷの表面ＷＡ上の凹部に入り込んだ微細なパーティクルを除去することができる。液膜Ｍに超音波振動を与えることは、液膜Ｍにキャビテーションを発生させる効果を有し、ウエハＷの表面ＷＡを、回路に対するダメージを与えずに洗浄することができる。
【００３８】
また、振動体３がウエハＷの表面上の洗浄液Ｑと接触している面積が大きいため、超音波振動が表面ＷＡ全体に強く行き届いており、表面ＷＡ全体を短時間で洗浄することが可能である。なお、振動子２は、振動体３から反射波の影響を受けにくいので、振動子２自体にかかる負荷を軽減することができ、振動子２の劣化を遅くすることができる。
【００３９】
また、振動体３に形成された洗浄液供給孔２８からも基板対向面１１とウエハＷの表面ＷＡとの間に洗浄液Ｑが供給されるので、基板対向面１１と表面ＷＡとの間に、洗浄液供給孔２８の出口部２８Ｂから基板対向面１１の外周部１１Ｂに向かう洗浄液Ｑの流れが生じる。このため、ウエハＷの表面ＷＡから離脱したパーティクルがウエハＷ外へ流れ落ちやすい。超音波洗浄は、１０〜６０秒の間行われる。
【００４０】
前述の基板処理装置１において、洗浄液Ｑの代わりに、供給ノズル６からエッチング液を供給し、さらに洗浄液供給孔２８からエッチング液を供給し、超音波洗浄の代わりに超音波エッチングを行ってもよい。エッチングを行うに際し、超音波をかけることにより、ウエハＷのエッチングレートを向上させることができる。超音波エッチングには、第１スクラブ洗浄部６１、第２スクラブ洗浄部６２は、使用しない。
【００４１】
基板処理装置１は、前述のスクラブ洗浄部６１、６２の代わりに、高圧洗浄液をウエハの表面に向けて噴射する不図示の高圧ノズルと、高圧洗浄液が大気と接触しないように高圧ノズルの周囲を取り囲み不図示の内部空間を形成する筒状の洗浄体であって、回転しながらウエハの表面をスクラブ洗浄する不図示の洗浄体とを有する洗浄装置としての不図示のペンシルモジュールを備えてもよい。こうすると、洗浄体の汚れの濃化によるパーティクルのウエハ表面への再付着を防止して高い洗浄度の洗浄を行うことができる。また、高圧ノズルが洗浄体で大気と接触しないように囲まれているので、高圧ノズルから噴射される高圧洗浄液が大気中のガスを吸収することが防止され、したがって、ガス成分による分子汚染等を防止することができる。また、高圧水洗浄により発生するミストは、洗浄体の内部空間から外部に出ないので、ミストの拡散を抑えることができる。
【００４２】
図示しないが、基板処理装置１は、スクラブ洗浄部６１を備えず、スクラブ洗浄部６２のみを備えるようにしてもよい。このようにすると、ウエハＷの表面ＷＡを超音波洗浄部５１によって超音波洗浄し、同時に裏面ＷＢをスクラブ洗浄部６１によってスクラブ洗浄することができる。
【００４３】
図６は、本実施の形態に係る基板処理装置１を備えた、基板処理ユニット７１の概略平面図である。
【００４４】
図に示すように、基板処理ユニット７１は、複数のウエハＷが収納される２基のウエハカセット８１Ａ、８１Ｂと、ウエハＷをエッチング処理する基板エッチング装置８２と、エッチング処理の終了したウエハＷを洗浄する図１〜図５に示した基板処理装置１と、洗浄が終了したウエハＷを乾燥させる基板乾燥装置８４とを備えている。また、基板処理ユニット７１は、上述した各装置間でウエハＷを搬送するための第１搬送ロボット８５Ａおよび第２搬送ロボット８５Ｂと、これらの搬送ロボット８５Ａ、８５Ｂ間でウエハＷを受け渡すために一時的にウエハＷを仮置きする搬送バッファステージ８６とを備えている。
【００４５】
各ウエハカセット８１Ａ、８１Ｂには、ウエハＷを収納する収納棚（不図示）が複数段設けられており、各収納棚には１枚ずつ処理対象となるウエハＷが収納されている。ウエハカセット８１Ａ、８１Ｂに収納されたウエハＷは、第１搬送ロボット８５Ａにより取り出され、搬送バッファステージ８６を介して第２搬送ロボット８５Ｂに受け渡される。第２搬送ロボット８５Ｂに受け渡されたウエハＷは、まず、基板エッチング装置８２に搬送され、この基板エッチング装置８２において、エッチング処理が行われる。なお、この基板エッチング装置８２の構成を、上述した基板処理装置１と同じとし、洗浄液の代わりにエッチング液を供給し、エッチング処理に使用してもよい。また、基板エッチング装置８２を設けずに、基板処理装置１によって、エッチング処理と、洗浄処理とを行うようにしてもよい。
【００４６】
基板エッチング装置８２においてエッチング処理がなされた後、ウエハＷは、第２搬送ロボット８５Ｂにより基板処理装置１に搬入される。基板処理装置１は、ウエハＷを洗浄するための第１、第２スクラブ洗浄部６１、６２（図５参照）、超音波洗浄部５１（図１参照）を備えるので、前述のようにウエハＷを保持して回転させながら、回転している第１、第２ロールスポンジ３１、３５をウエハＷに接触させることによりウエハＷの表面ＷＡと裏面ＷＢをスクラブ洗浄し、その後振動体３を表面ＷＡに約１ｍｍまで近接させ、表面ＷＡを超音波洗浄することができる。よって、この基板処理装置１により、エッチング処理により生成された生成物等が洗浄され、特に表面上の微細なパーティクル、表面の凹部に入り込んだ微細なパーティクルが除去される。スクラブ洗浄において、洗浄液をフッ酸等の酸性洗浄液とし、超音波洗浄においてアルカリ洗浄液を用いるようにしてもよい。スクラブ洗浄において酸性洗浄液を使用することにより、金属パーティクルを効率よく除去することができる。
【００４７】
洗浄後のウエハＷは、第２搬送ロボット８５Ｂにより、基板処理装置１から基板乾燥装置８４に搬送される。基板乾燥装置８４は、ウエハＷを高速回転させて乾燥させるスピンドライ処理部（不図示）を備えており、このスピンドライ処理部によりウエハＷに付着した洗浄液Ｑ（図１参照）等が乾燥処理される。乾燥処理が終了したウエハＷは、第１搬送ロボット８５Ａにより搬送されて、ウエハカセット８１Ａ、８１Ｂに収納され、ここで一連のウエハＷの処理工程が終了する。このように、本実施の形態に係る基板処理装置１は、ウエハＷのエッチング処理、洗浄処理、乾燥処理等の種々の処理工程を行う基板処理ユニット７１に好適に用いることができ、エッチング工程、洗浄処理工程を効率よく行い作業時間を短縮することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、支持機構で支持される基板の表面に平行に配置された第１の面を有する振動体を設けたので、振動体と基板の表面の間に形成される処理液の液膜の面積を大きくすることができ、振動体から液膜に大きな超音波エネルギを付与することができる。さらに振動体を基板の表面に沿う方向に加振する振動子を備えるので、振動子から発振される振動波と第１の面で反射される反射振動波との干渉を抑えることができ、振動子から発振した振動波と反射振動波との重なり合い、打ち消し合いを減少させることができる。このため、振幅の増大、減少をほとんど起こすことなく、振動を振動体に伝達することができ、振動体から液膜に効率よく振動エネルギを付与することができる。したがって、振動による処理効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板処理装置の部分斜視図である。
【図２】基板処理装置の側面ブロック図である。
【図３】ブラケットの部分断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である。
【図５】第１、第２スクラブ洗浄部の側面ブロック図である。
【図６】図１の基板処理装置を用いた基板処理ユニットの概略平面図である。
【図７】従来の基板処理装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
２ 振動子
３ 振動体
４ ブラケット
５ 回転支持体（支持機構）
６ 供給ノズル（処理液供給管）
７ 取付軸
８ エアーシリンダ
９ 超音波発振器
１１ 基板対向面（第１の面）
１２ 取付面（第２の面）
１３ 第３の面
１４ ブラケット本体
１５ フランジ
１６ パッキン
１７ 収納室
１８ 振動体取付部
１９ ブラケット取付部
２０ 取付ボルト
２１ 貫通ネジ
２２ ケーブル継手
２３ ケーブル
２４ 導入孔
２５ 排出孔
２６ 駆動部
２７ 支持面
２８ 洗浄液供給孔（処理液供給管）
２９ 洗浄液供給配管（処理液供給管）
３１ 第１ロールスポンジ（スクラブ洗浄体）
３２ 第１取付部
３３ 第１支持駆動部
３４ 第１エアーシリンダ
３５ 第２ロールスポンジ（スクラブ洗浄体）
３６ 第２取付部
３７ 第２支持駆動部
３８ 第２エアーシリンダ
３９ 空洞
５１ 超音波洗浄部
６１ 第１スクラブ洗浄部
６２ 第２スクラブ洗浄部
Ｑ 洗浄液（処理液）
Ｗ ウエハ（基板）
ＷＡ 表面
ＷＢ 裏面
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を振動洗浄処理する基板処理装置に関し、特に基板を超音波振動により洗浄処理する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて半導体基板上の回路の配線が微細化し、配線間距離も狭くなりつつある。半導体基板の処理においては、半導体片の微粒子、塵埃、結晶状の突起等のパーティクルが処理後に基板表面上に付着する場合がある。半導体基板上に配線間距離よりも大きなパーティクルが存在すると、配線がショートするなどの不具合が生じるので、配線間距離に比べて十分小さいパーティクルしか許容されない。よって、パーティクルを除去するために洗浄が行われる。また、基板は、表面に微細パターンを形成するために、表面に微細な凹凸が加工され薄膜が形成される。そして、薄膜の形成に際し、基板の表面、および表面上に加工された凹部にあるパーティクルを除去するために洗浄が行われる。
【０００３】
図７は、基板Ｗ’の表面ＷＡ’を洗浄する従来の基板処理装置の一例である。図に示すように、従来の基板処理装置１０１は、基板Ｗ’を載置する載置台１０５と、基板Ｗ’上に洗浄液Ｑ’を供給する洗浄液供給ノズル１０６と、超音波振動が与えられる振動体１０３と、振動体１０３に超音波振動を与える振動子１０２とを含んで構成されていた。基板Ｗ’の洗浄に際し、振動体１０３は基板Ｗ’の上方に、振動体１０３の先端１０３Ａが基板Ｗ’の中心部上方に位置するように載置される。
【０００４】
そして、基板Ｗ’を回転しながら洗浄液供給ノズル１０６から洗浄液Ｑ’を供給し、振動体１０３と基板Ｗ’の隙間に洗浄液Ｑ’の液膜Ｍ’が形成されるようにする。さらに、振動子１０２によって振動体１０３に超音波振動を起こし、振動体１０３から液膜Ｍ’に超音波振動を付与し超音波洗浄が行われていた。振動体１０３は、基端部１０３Ｂが径の大きい円柱形状をし、基端部１０３Ｂから基板Ｗ’上方の部分に近づくにつれ、径が細くなるように形成され、基板Ｗ’上方の部分は径の小さい円柱形状の円柱形状部１０３Ｃであり、超音波エネルギが円柱形状部１０３Ｃに集中するように形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで一般に、基板Ｗ’の表面ＷＡ’上の微細なパーティクルを、超音波エネルギーを用いて除去しようとする場合、印可される超音波エネルギーが弱いと、基板Ｗ’上に形成された微細な凹部に入り込んだパーティクルの除去効果が十分得られず、一方超音波エネルギーが強すぎると逆に基板Ｗ’上の微細な凹凸パターンを破壊してしまったり、基板表面ＷＡ’からの超音波反射波により振動子１０２自体が劣化しやすい等の課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、基板表面ＷＡ’上の微細なパーティクル、特に基板Ｗ’上に形成された凹部に入り込んだ微細なパーティクルを、十分に除去し、かつ基板表面ＷＡ’に形成された微細な凹凸パターンを破壊しないような基板処理装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による基板処理装置１は、例えば図１、図２に示すように、基板Ｗを支持する支持機構５と；支持機構５で支持される基板Ｗの表面ＷＡに対向して配置された第１の面１１を有する振動体３と；基板Ｗの表面ＷＡと振動体３の第１の面１１との間に処理液Ｑを供給する処理液供給管６、２８、２９と；振動体３を基板Ｗの表面ＷＡに沿う方向に加振する振動子２とを備え；振動体３は、第１の面１１と、振動子２を取り付ける第２の面１２と、第１の面１１及び第２の面１２と交差する第３の面１３を３面とする略三角柱で構成され；第１の面１１に対し第２の面１２がなす所定の角度βが、５０度以上で９０度より小さい。
【０００８】
このように構成すると、支持機構５で支持される基板Ｗの表面ＷＡに対向して配置された第１の面１１を有する振動体３を備えるので、振動体３と基板Ｗの表面ＷＡの間に形成される処理液Ｑの液膜Ｍの面積を大きくすることができ、振動体３から液膜Ｍに大きな振動エネルギを付与することができ、振動による処理効果（洗浄効果、エッチング効果等）を向上させることができる。さらに振動体３を基板Ｗの表面ＷＡに沿う方向に加振する振動子２を備えるので、振動子２から発振される振動波と第１の面１１で反射される反射振動波との干渉を抑えることができ、振動子２から発振した振動波と反射振動波との重なり合い、打ち消し合いを減少させることができる。このため、振幅の増大、減少をほとんど起こすことなく、振動を振動体３に伝達することができる。したがって、振動体３から液膜Ｍに効率よく振動エネルギを付与することができ、振幅の増大による基板表面上の凸部の破壊を防止することができる。さらに発振後に振動体３から基板Ｗの表面ＷＡへ伝達される振幅の増大を防止できるので振動子２から発振される振動の振幅を増大させることができ処理力を増大させ、処理効果を向上させることができ、例えば基板の表面上の凹部に入り込んだ微細なパーティクルを除去することができる。基板の表面に沿う方向とはとは、基板の表面に平行な方向のみならず、基板の表面と角度（９０度未満）をなす方向を含むものとする。
【０００９】
ここで典型的には、加振とは超音波加振であり、振動とは超音波振動であり、振動子とは超音波振動子である。なお、基板処理装置は、典型的には基板を洗浄する基板洗浄装置であるが、基板をエッチング処理する基板エッチング装置であってもよい。また、支持機構は典型的にはスピンチャックである。但し、往復移動する支持機構であってもよい。また、処理液供給管は振動体の中に作りこまれていてもよい。
【００１０】
振動体３は、第１の面１１と、第２の面１２と、第３の面１３とを３面とする略三角柱で構成されているので、振動子２から第２の面１２を介して振動体３に付与される振動の内、第１の面１１および第３の面１３で反射して第２の面１２の方向すなわち振動子２の方向に戻る振動波を減少させることができる。よって、振動子２からの振動波と反射振動波の干渉を抑えることができ、振動子２から発振した振動波と反射振動波との重なり合い、打ち消し合いを減少させることができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に係る発明による基板処理装置１は、例えば図１、図２に示すように、基板Ｗを支持する支持機構５と；支持機構５で支持される基板 W の表面ＷＡに対向して近接し配置された第１の面１１と、第１の面１１に対し所定の角度βをなす第２の面１２と、第１の面１１及び第２の面１２と交差する第３の面１３とを有する振動体３と；基板Ｗの表面ＷＡと振動体３の第１の面１１との間に処理液Ｑを供給する処理液供給管６、２８、２９と；第２の面１２に取り付けられ振動体３を基板Ｗの表面ＷＡに沿う方向に加振する振動子２とを備え；所定の角度βが、５０度以上で９０度より小さい。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項３に係る発明による基板処理装置１は、例えば図１、図２に示すように、基板Ｗを支持する支持機構５と；支持機構５支持される基板Ｗの表面ＷＡに対向して近接し配置された第１の面１１と、第１の面１１に対し所定の角度をなす第２の面１２と、第１の面１１及び第２の面１２と交差する第３の面１３とを有する振動体３と；基板Ｗの表面ＷＡと振動体３の第１の面１１との間に処理液Ｑを供給する処理液供給管６、２８、２９と；第２の面１２に取り付けられ、振動体３を基板Ｗの表面ＷＡに沿う方向に加振する振動子２とを備え；第１の面１１と第２の面１２とが交差する箇所の近くに空洞３９が形成される。
【００１３】
請求項４に係る発明による基板処理装置は、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、例えば、図２に示すように、第１の面１１と第２の面１２とが交差する箇所の近くに空洞３９が形成される。
請求項５に係る発明による基板処理装置１は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、例えば図１、図５に示すように、支持機構５で支持される基板Ｗの裏面ＷＢ側に配置されたスクラブ洗浄体３５を備える。このように構成すると、さらに基板Ｗの裏面ＷＢをスクラブ洗浄体３５で、振動洗浄のための支持機構５と同一の支持機構５にそのまま支持された状態で洗浄することができ、スクラブ洗浄のために基板Ｗを支持し直す必要がない。
請求項６に係る発明による基板処理装置１は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置において、例えば図１、図２に示すように、第１の面１１の面積は、基板Ｗ表面ＷＡの面積の４分の１以上である。このように構成すると、振動体３によって基板Ｗの表面ＷＡを広く覆うことができ、振動エネルギが付与される基板Ｗの表面ＷＡの面積が広くなるので、基板Ｗの処理効率を上げることができる。
請求項７に係る発明による基板処理装置１は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板処理装置において、例えば、図１に示すように、第２の面１２と第３の面１３とがなす角度αが９０度である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明による基板処理装置１の部分斜視図である。図２は、基板処理装置１の側面ブロック図である。図３は、後述のブラケット４の部分断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ矢視図である。図５は、後述の第１、第２スクラブ洗浄部６１、６２の側面ブロック図である。図１〜図５を参照して基板処理装置１の構成を説明する。
【００１６】
基板処理装置１は、超音波洗浄部５１と、第１スクラブ洗浄部６１と、第２スクラブ洗浄部６２と、超音波洗浄される基板としてのウエハＷを支持して回転する支持機構としての回転支持体５と、ウエハＷの表面ＷＡ上および裏面ＷＢ上の両方、または表面ＷＡ上にのみ処理液としての洗浄液Ｑを供給する供給ノズル６と、回転支持体５を回転させる不図示のモータとを含んで構成される。回転支持体５は、６個配置されている。供給ノズル６が、本発明の処理液供給管である。
【００１７】
超音波洗浄部５１は、超音波振動する振動子２と、振動子２が取り付けられ振動子２の超音波振動によって超音波振動する振動体３と、振動体３を保持するブラケット４と、ブラケット４が取り付けられる取付軸７と、取付軸７に接続され、取付軸７を鉛直方向上下に移動させるエアーシリンダ８と、振動子２に電気的に接続される超音波発振器９とを含んで構成される。
【００１８】
振動子２は、表面積が２０ｃｍ２以上の矩形の薄板形状のＰＺＴ圧電振動子であり、ケーブル２３が接続されている。振動子２には熱電対（不図示）が埋め込まれ、作動中の振動子２の温度が測定できるように構成されている。振動子２に、熱電対の代わりにサーモスタット（不図示）を埋め込んで、振動子２の温度が許容値以上になった場合に、電源を切るように構成してもよい。
【００１９】
振動体３は、洗浄時にウエハＷの表面ＷＡに平行に対向する、第１の面としての基板対向面１１と、振動子２が取り付けられた第２の面としての取付面１２と、第３の面１３とを有する略三角柱形状をしている。基板対向面１１は、振動子２により発せられた超音波が照射される超音波照射面である。基板対向面１１、第３の面１３は略矩形であり、取付面１２は矩形である。取付面１２とは反対側に位置する基板対向面１１の辺１１Ａは、取付面１２とは反対側に位置する第３の面１３の辺１３Ａでもあり、円弧形状である。洗浄時において、基板対向面１１のウエハＷの真上に対応する部分の面積は、ウエハＷの表面積の４分の１以上となるようにする。なお、基板対向面１１、取付面１２、第３の面１３は、それぞれ平面である。
【００２０】
取付面１２と基板対向面１１とがなす角度βは、所定の角度とし、５０度以上で９０度より小さい程度とするとよい。この角度βは、好ましくは６０〜８０度、さらに好ましくは６５〜７５度である。本実施の形態では角度βは、約７０度である。取付面１２と第３の面１３とがなす角度αは、９０度である。なお、振動体３を、図２中側面形状が水平方向に長い長方形である直方体としてもよい。
【００２１】
振動体３は、石英ガラスで作られている。振動体３に、第３の面１３から基板対向面１１に貫通する洗浄液供給孔２８が形成されている。洗浄液供給孔２８の第３の面１３側の入口部２８Ａには、洗浄液供給配管２９の一方の端部が接続され、他方の端部は取付軸７に形成された洗浄液供給路（不図示）の出口部３０Ａに接続されている。取付軸７に形成された洗浄液供給路の入口部（不図示）は、洗浄液供給配管（不図示）によって洗浄液供給装置（不図示）に接続されている。なお、供給ノズル６も洗浄液供給配管（不図示）によって洗浄液供給装置（不図示）に接続されている。洗浄液供給配管２９と、洗浄液供給孔２８とは、本発明の処理液供給管である。振動体３の基板対向面１１と取付面１２とが交差する箇所の近くには空洞３９が形成されている。
【００２２】
ブラケット４は、ブラケット本体１４と、フランジ１５と、パッキン１６とを有する。ブラケット本体１４は、振動体取付部１８と、ブラケット取付部１９とを有する。振動体取付部１８には、振動体３に取り付けられた振動子２を収納する収納室１７が形成され、振動子２は、振動体３の取付面１２に取り付けられる。ブラケット取付部１９は、取付軸７に取り付けられる。エアーシリンダ８は、取付軸７を鉛直方向上下に移動させることにより、ブラケット４を介して振動体３を鉛直方向上下に移動させる。振動体３のこの移動により、ウエハＷの表面ＷＡと振動体３の基板対向面１１との間は所定の間隔に設定され、ウエハＷの洗浄中に、この所定の間隔に維持される。該所定の間隔は、０．５〜４．０ｍｍ、好ましくは０．８〜２．０ｍｍであり、本実施の形態では、約１ｍｍである。
【００２３】
エアーシリンダ８は、移動装置（不図示）によって、回転支持体５に支持されたウエハＷの半径方向に往復移動する。エアーシリンダ８のこの移動によりブラケット４、振動体３等が一体となって往復移動し、振動体３をウエハＷの上方に位置させ、あるいはウエハＷの上方から水平方向に離れた場所に位置させる。振動体３は、ウエハＷの上方に位置するときは、少なくともウエハＷの半径をカバーするように配置される。
【００２４】
フランジ１５が、ボルト２０によってブラケット本体１４に取り付けられ、ブラケット本体１４に形成された収納室１７の蓋の役割を果たし、収納室１７を密閉する。パッキン１６は、フランジ１５とブラケット本体１４の間に挿入され、収納室１７の気密性を保つ。
【００２５】
フランジ１５の中心部には貫通ネジ２１が形成され、貫通ネジ２１にはケーブル継手２２が取り付けられる。振動体３の取付面１２に取り付けられた振動子２はケーブル２３を有し、ケーブル２３は、ケーブル継手２２を経て収納室１７の外部に出る。ケーブル２３は、制御盤（不図示）内に収納された超音波発振器９に接続される。超音波発振器９は、自励発振方式を採用し、振動子２に超音波振動を発生させる。また、超音波発振器９の出力は、約５から１００％の範囲で調整可能であり、発振周波数は、最小値が１００ＫＨｚ、最大値が１．５ＭＨｚである。
【００２６】
フランジ１５には、収納室１７に冷却媒体（冷却水、窒素ガス等）を導入する導入孔２４と、導入した冷却媒体を排出する排出孔２５が形成されている。
回転支持体５は、ウエハＷの側面に接触しウエハＷを回転させる駆動部２６と、ウエハＷを水平に支持する支持面２７とを有する。
【００２７】
図５に示すように、第１スクラブ洗浄部６１は、さらにウエハＷの上側の表面ＷＡをスクラブ洗浄する、スクラブ洗浄体としての、第１ロールスポンジ３１と、第１ロールスポンジ３１を取り付ける第１取付部３２と、第１取付部３２を支持し回転駆動する第１支持駆動部３３と、第１支持駆動部３３を鉛直方向上下に移動させる第１エアーシリンダ３４とを備える。第１エアーシリンダ３４は、第１移動装置（不図示）によって、回転支持体５上に支持されたウエハＷの表面ＷＡに平行に、すなわち水平方向に往復移動する。第１エアーシリンダ３４のこの水平方向の往復移動により、第１ロールスポンジ３１は、表面ＷＡの上方の位置、および表面ＷＡの上方から水平方向に離れた位置との間を往復移動する。
【００２８】
第２スクラブ洗浄部６２は、さらにウエハＷの下側の裏面ＷＢをスクラブ洗浄する、スクラブ洗浄体としての第２ロールスポンジ３５と、第２ロールスポンジ３５を取り付ける第２取付部３６と、第２取付部３６を支持し回転駆動する第２支持駆動部３７と、第２支持駆動部３７を鉛直方向上下に移動させる第２エアーシリンダ３８とを備える。第２エアーシリンダ３８は、第２移動装置（不図示）によって、回転支持体５上に支持されたウエハＷの裏面ＷＢに平行に、すなわち水平方向に往復移動する。第２エアーシリンダ３８のこの水平方向の往復移動により、第２ロールスポンジ３５は、裏面ＷＢの下方の位置と、裏面ＷＢの下方から水平方向に離れた位置との間を往復移動する。
【００２９】
第１、第２ロールスポンジ３１、３５は、中空円柱形状であり、その中空部が円柱形状の第１、第２取付部３２、３６にそれぞれ挿入されて水平に取り付けられる。第１、第２取付部３２、３６は、ウエハＷのスクラブ洗浄に際し、第１、第２支持駆動部３３、３７によってそれぞれ回転駆動され、中心軸回りに回転する。第１、第２取付部３２、３６の回転により、第１、第２ロールスポンジ３１、３５が中心軸回りに回転する。
【００３０】
次に、図１〜図５を参照して基板処理装置１の作用を説明する。
まず、ウエハＷが、第２搬送ロボット８５Ｂ（図６参照）によって、基板処理装置１の回転支持体５上に載置される。次に第１スクラブ洗浄部６１が第１移動装置（不図示）によって移動され、第１ロールスポンジ３１がウエハＷの表面ＷＡの上方に位置する。さらに第２スクラブ洗浄部６１が第２移動装置（不図示）によって移動され、第２ロールスポンジ３５がウエハＷの裏面ＷＢの下方に位置する。
【００３１】
次に、モータ（不図示）が回転支持体５を回転させ、回転支持体５がウエハＷを回転させる。ウエハＷの回転数を１０〜１０００ｒｐｍとするとよい。洗浄液供給装置（不図示）から洗浄液供給配管（不図示）を介して洗浄液Ｑが供給ノズル６に供給され、供給ノズル６からウエハＷの表面ＷＡと裏面ＷＢに洗浄液Ｑが供給される。洗浄液Ｑは、超純水、純水、ガス（酸素、水素、窒素、オゾン、空気等）溶解水などの機能水、アルカリ液とするとよい。そして、第１支持駆動部３３が第１ロールスポンジ３１を回転させ、第２支持駆動部３７が第２ロールスポンジ３５を回転させる。第１エアーシリンダ３４が第１取付部３２、すなわち第１ロールスポンジ３１を下方に移動させ、第２エアーシリンダ３８が第２取付部３６、すなわち第２ロールスポンジ３５を上方に移動させる。よって、第１ロールスポンジ３１を表面ＷＡに接触させ、第２ロールスポンジ３５を裏面ＷＢに接触させ、第１ロールスポンジ３１によって表面ＷＡのスクラブ洗浄が、第２ロールスポンジ３５によって裏面ＷＢのスクラブ洗浄が行われる。ウエハＷのスクラブ洗浄にあたり、第１、第２ロールスポンジ３１、３５の回転数を１０〜２００ｒｐｍとし、洗浄時間を１０〜６０秒とするとよい。スクラブ洗浄は、ウエハＷの表面ＷＡ、裏面ＷＢのフラットな部分の洗浄に適している。
【００３２】
スクラブ洗浄の終了後、第１エアーシリンダ３４によって第１取付部３２を上方に移動させ、第２エアーシリンダ３８によって第２取付部３６を下方に移動させる。これらの移動により、第１ロールスポンジ３１を表面ＷＡから上方に離れた位置に待避させ、第２ロールスポンジ３５を裏面ＷＢから下方に離れた位置に待避させる。
【００３３】
その後、第１移動装置（不図示）および第２移動装置（不図示）によって第１エアーシリンダ３４、第２エアーシリンダ３８をウエハＷから離れる方向に水平に移動させ、それぞれ第１ロールスポンジ３１、第２ロールスポンジ３５をウエハＷから水平方向に離れた位置に待避させる。表現を変えると、第１移動装置（不図示）が、第１スクラブ洗浄部６１をウエハＷから水平方向に離れた位置に待避させ、第２移動装置（不図示）が、第２スクラブ洗浄部６２をウエハＷから水平方向に離れた位置に待避させることになる。
【００３４】
次に、超音波洗浄部５１が移動装置（不図示）によって移動され、振動体３がウエハＷの表面ＷＡの上方に位置する。そしてエアーシリンダ８が取付軸７、すなわち振動体３を下方に移動させ、ウエハＷの表面ＷＡと基板対向面１１の距離が約１ｍｍとなった位置で静止する。
【００３５】
洗浄液供給装置（不図示）から洗浄液供給配管（不図示）を介して洗浄液Ｑが洗浄液供給配管２９に供給され、振動体３の洗浄液供給孔２８から基板対向面１１とウエハＷの表面ＷＡとの間にも洗浄液Ｑが供給され、洗浄液の液膜Ｍが形成される。また、導入孔２４から冷却媒体（冷却水、窒素ガス等）を収納室１７に導入し、排出孔２５から排出する。冷却媒体は振動子２の作動による振動子２からの発熱を吸収する。
【００３６】
次に振動子２に電圧をかけると振動子２が超音波振動し、この超音波振動が振動体３に伝達され、振動体３から基板対向面１１と表面ＷＡとの間の液膜Ｍに超音波振動が伝達され、ウエハＷの表面ＷＡの超音波洗浄が行われる。本実施の形態では、ウエハＷの表面ＷＡと対向する振動体３の部分が基板対向面１１であり、面で構成されているので、ウエハＷに対向する面積を大きく取れる。よって、基板対向面１１と表面ＷＡの間に面積の大きい液膜Ｍが形成され、この液膜Ｍに超音波振動のエネルギが伝達されるので、ウエハＷの洗浄効果を向上させることができる。また、振動子２が取り付けられる振動体３の取付面１２と基板対向面１１とが対向しておらず角度を成して形成され、また、取付面１２と第３の面１３とが角度を成して形成されている。よって、基板対向面１１、第３の面１３からの反射波の振動子２への影響は少なく、振動体３における振動子２から発振した振動波と反射波との重なり合い、打ち消し合いがほとんど生ずることなく振動体３に超音波振動が与えられる。
【００３７】
そして、振動子２が発した超音波振動が基板対向面１１とウエハＷの表面ＷＡの間の洗浄液Ｑの液膜Ｍに増幅、減衰することなく伝達され、振動体３から液膜Ｍに効率よく振動エネルギを付与することができる。よって、発振後の振幅の増大によるウエハＷの表面ＷＡ上の凸部の破壊を防止することができる。さらに発振後の振幅の増大を防止できるので振動子２から発振される振動の振幅を増大させることができ、洗浄力を増大させ洗浄効果を向上させることができ、例えばウエハＷの表面ＷＡ上の凹部に入り込んだ微細なパーティクルを除去することができる。液膜Ｍに超音波振動を与えることは、液膜Ｍにキャビテーションを発生させる効果を有し、ウエハＷの表面ＷＡを、回路に対するダメージを与えずに洗浄することができる。
【００３８】
また、振動体３がウエハＷの表面上の洗浄液Ｑと接触している面積が大きいため、超音波振動が表面ＷＡ全体に強く行き届いており、表面ＷＡ全体を短時間で洗浄することが可能である。なお、振動子２は、振動体３から反射波の影響を受けにくいので、振動子２自体にかかる負荷を軽減することができ、振動子２の劣化を遅くすることができる。
【００３９】
また、振動体３に形成された洗浄液供給孔２８からも基板対向面１１とウエハＷの表面ＷＡとの間に洗浄液Ｑが供給されるので、基板対向面１１と表面ＷＡとの間に、洗浄液供給孔２８の出口部２８Ｂから基板対向面１１の外周部１１Ｂに向かう洗浄液Ｑの流れが生じる。このため、ウエハＷの表面ＷＡから離脱したパーティクルがウエハＷ外へ流れ落ちやすい。超音波洗浄は、１０〜６０秒の間行われる。
【００４０】
前述の基板処理装置１において、洗浄液Ｑの代わりに、供給ノズル６からエッチング液を供給し、さらに洗浄液供給孔２８からエッチング液を供給し、超音波洗浄の代わりに超音波エッチングを行ってもよい。エッチングを行うに際し、超音波をかけることにより、ウエハＷのエッチングレートを向上させることができる。超音波エッチングには、第１スクラブ洗浄部６１、第２スクラブ洗浄部６２は、使用しない。
【００４１】
基板処理装置１は、前述のスクラブ洗浄部６１、６２の代わりに、高圧洗浄液をウエハの表面に向けて噴射する不図示の高圧ノズルと、高圧洗浄液が大気と接触しないように高圧ノズルの周囲を取り囲み不図示の内部空間を形成する筒状の洗浄体であって、回転しながらウエハの表面をスクラブ洗浄する不図示の洗浄体とを有する洗浄装置としての不図示のペンシルモジュールを備えてもよい。こうすると、洗浄体の汚れの濃化によるパーティクルのウエハ表面への再付着を防止して高い洗浄度の洗浄を行うことができる。また、高圧ノズルが洗浄体で大気と接触しないように囲まれているので、高圧ノズルから噴射される高圧洗浄液が大気中のガスを吸収することが防止され、したがって、ガス成分による分子汚染等を防止することができる。また、高圧水洗浄により発生するミストは、洗浄体の内部空間から外部に出ないので、ミストの拡散を抑えることができる。
【００４２】
図示しないが、基板処理装置１は、スクラブ洗浄部６１を備えず、スクラブ洗浄部６２のみを備えるようにしてもよい。このようにすると、ウエハＷの表面ＷＡを超音波洗浄部５１によって超音波洗浄し、同時に裏面ＷＢをスクラブ洗浄部６１によってスクラブ洗浄することができる。
【００４３】
図６は、本実施の形態に係る基板処理装置１を備えた、基板処理ユニット７１の概略平面図である。
【００４４】
図に示すように、基板処理ユニット７１は、複数のウエハＷが収納される２基のウエハカセット８１Ａ、８１Ｂと、ウエハＷをエッチング処理する基板エッチング装置８２と、エッチング処理の終了したウエハＷを洗浄する図１〜図５に示した基板処理装置１と、洗浄が終了したウエハＷを乾燥させる基板乾燥装置８４とを備えている。また、基板処理ユニット７１は、上述した各装置間でウエハＷを搬送するための第１搬送ロボット８５Ａおよび第２搬送ロボット８５Ｂと、これらの搬送ロボット８５Ａ、８５Ｂ間でウエハＷを受け渡すために一時的にウエハＷを仮置きする搬送バッファステージ８６とを備えている。
【００４５】
各ウエハカセット８１Ａ、８１Ｂには、ウエハＷを収納する収納棚（不図示）が複数段設けられており、各収納棚には１枚ずつ処理対象となるウエハＷが収納されている。ウエハカセット８１Ａ、８１Ｂに収納されたウエハＷは、第１搬送ロボット８５Ａにより取り出され、搬送バッファステージ８６を介して第２搬送ロボット８５Ｂに受け渡される。第２搬送ロボット８５Ｂに受け渡されたウエハＷは、まず、基板エッチング装置８２に搬送され、この基板エッチング装置８２において、エッチング処理が行われる。なお、この基板エッチング装置８２の構成を、上述した基板処理装置１と同じとし、洗浄液の代わりにエッチング液を供給し、エッチング処理に使用してもよい。また、基板エッチング装置８２を設けずに、基板処理装置１によって、エッチング処理と、洗浄処理とを行うようにしてもよい。
【００４６】
基板エッチング装置８２においてエッチング処理がなされた後、ウエハＷは、第２搬送ロボット８５Ｂにより基板処理装置１に搬入される。基板処理装置１は、ウエハＷを洗浄するための第１、第２スクラブ洗浄部６１、６２（図５参照）、超音波洗浄部５１（図１参照）を備えるので、前述のようにウエハＷを保持して回転させながら、回転している第１、第２ロールスポンジ３１、３５をウエハＷに接触させることによりウエハＷの表面ＷＡと裏面ＷＢをスクラブ洗浄し、その後振動体３を表面ＷＡに約１ｍｍまで近接させ、表面ＷＡを超音波洗浄することができる。よって、この基板処理装置１により、エッチング処理により生成された生成物等が洗浄され、特に表面上の微細なパーティクル、表面の凹部に入り込んだ微細なパーティクルが除去される。スクラブ洗浄において、洗浄液をフッ酸等の酸性洗浄液とし、超音波洗浄においてアルカリ洗浄液を用いるようにしてもよい。スクラブ洗浄において酸性洗浄液を使用することにより、金属パーティクルを効率よく除去することができる。
【００４７】
洗浄後のウエハＷは、第２搬送ロボット８５Ｂにより、基板処理装置１から基板乾燥装置８４に搬送される。基板乾燥装置８４は、ウエハＷを高速回転させて乾燥させるスピンドライ処理部（不図示）を備えており、このスピンドライ処理部によりウエハＷに付着した洗浄液Ｑ（図１参照）等が乾燥処理される。乾燥処理が終了したウエハＷは、第１搬送ロボット８５Ａにより搬送されて、ウエハカセット８１Ａ、８１Ｂに収納され、ここで一連のウエハＷの処理工程が終了する。このように、本実施の形態に係る基板処理装置１は、ウエハＷのエッチング処理、洗浄処理、乾燥処理等の種々の処理工程を行う基板処理ユニット７１に好適に用いることができ、エッチング工程、洗浄処理工程を効率よく行い作業時間を短縮することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、支持機構で支持される基板の表面に平行に配置された第１の面を有する振動体を設けたので、振動体と基板の表面の間に形成される処理液の液膜の面積を大きくすることができ、振動体から液膜に大きな超音波エネルギを付与することができる。さらに振動体を基板の表面に沿う方向に加振する振動子を備えるので、振動子から発振される振動波と第１の面で反射される反射振動波との干渉を抑えることができ、振動子から発振した振動波と反射振動波との重なり合い、打ち消し合いを減少させることができる。このため、振幅の増大、減少をほとんど起こすことなく、振動を振動体に伝達することができ、振動体から液膜に効率よく振動エネルギを付与することができる。したがって、振動による処理効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板処理装置の部分斜視図である。
【図２】基板処理装置の側面ブロック図である。
【図３】ブラケットの部分断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である。
【図５】第１、第２スクラブ洗浄部の側面ブロック図である。
【図６】図１の基板処理装置を用いた基板処理ユニットの概略平面図である。
【図７】従来の基板処理装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
２ 振動子
３ 振動体
４ ブラケット
５ 回転支持体（支持機構）
６ 供給ノズル（処理液供給管）
７ 取付軸
８ エアーシリンダ
９ 超音波発振器
１１ 基板対向面（第１の面）
１２ 取付面（第２の面）
１３ 第３の面
１４ ブラケット本体
１５ フランジ
１６ パッキン
１７ 収納室
１８ 振動体取付部
１９ ブラケット取付部
２０ 取付ボルト
２１ 貫通ネジ
２２ ケーブル継手
２３ ケーブル
２４ 導入孔
２５ 排出孔
２６ 駆動部
２７ 支持面
２８ 洗浄液供給孔（処理液供給管）
２９ 洗浄液供給配管（処理液供給管）
３１ 第１ロールスポンジ（スクラブ洗浄体）
３２ 第１取付部
３３ 第１支持駆動部
３４ 第１エアーシリンダ
３５ 第２ロールスポンジ（スクラブ洗浄体）
３６ 第２取付部
３７ 第２支持駆動部
３８ 第２エアーシリンダ
３９ 空洞
５１ 超音波洗浄部
６１ 第１スクラブ洗浄部
６２ 第２スクラブ洗浄部
Ｑ 洗浄液（処理液）
Ｗ ウエハ（基板）
ＷＡ 表面
ＷＢ 裏面
Claims (7)
- 基板を支持する支持機構と；
前記支持機構で支持される基板の表面に対向して配置された第１の面を有する振動体と；
前記基板の表面と前記振動体の前記第１の面との間に処理液を供給する処理液供給管と；
前記振動体を前記基板の表面に沿う方向に加振する振動子とを備え；
前記振動体は、前記第１の面と、前記振動子を取り付ける第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面と交差する第３の面とを３面とする略三角柱で構成され；
前記第１の面に対し第２の面がなす所定の角度が、５０度以上で９０度より小さい；
基板処理装置。 - 基板を支持する支持機構と；
前記支持機構で支持される基板の表面に対向して近接し配置された第１の面と、前記第１の面に対し所定の角度をなす第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面と交差する第３の面とを有する振動体と；
前記基板の表面と前記振動体の前記第１の面との間に処理液を供給する処理液供給管と；
前記第２の面に取り付けられ前記振動体を前記基板の表面に沿う方向に加振する振動子とを備え；
前記所定の角度が、５０度以上で９０度より小さい；
基板処理装置。 - 基板を支持する支持機構と；
前記支持機構で支持される基板の表面に対向して近接し配置された第１の面と、前記第１の面に対し所定の角度をなす第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面と交差する第３の面とを有する振動体と；
前記基板の表面と前記振動体の前記第１の面との間に処理液を供給する処理液供給管と；
前記第２の面に取り付けられ、前記振動体を前記基板の表面に沿う方向に加振する振動子とを備え；
前記第１の面と前記第２の面とが交差する箇所の近くに空洞が形成された；
基板処理装置。 - 前記第１の面と前記第２の面とが交差する箇所の近くに空洞が形成された；
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。 - 前記支持機構で支持される基板の裏面側に配置されたスクラブ洗浄体を備える；
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置。 - 前記第１の面の面積は、前記基板表面の面積の４分の１以上である；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置。 - 前記第２の面と前記第３の面とがなす角度が９０度である；
請求項１乃至請求項６のいずれか 1 項に記載の基板処理装置。
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