JP3961749B2 - 基板洗浄装置及び基板処理装置、基板処理方法 - 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の薬液による洗浄とスピン乾燥とを同一の洗浄槽内で行うことができる基板洗浄装置及び該基板洗浄装置を用いた基板処理装置、基板処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等の基板を回転させながら洗浄する枚葉式洗浄装置において、洗浄液に薬液を用いて洗浄する場合、薬液雰囲気の拡散に対する配慮から洗浄槽内を排気すると共に、槽内を微少の負圧とするために該洗浄槽をクローズド（密閉構造）にする必要があった。このようなクローズド構造の洗浄槽内で基板を高速回転させ遠心力により洗浄液の液滴を除去して乾燥させる所謂スピン乾燥を行うと、クローズド構造のため、ダウンフローにより洗浄槽の頂部から清浄な空気を充分に導入することができず、薬液雰囲気中での基板の乾燥となり、ミストの再付着などにより、基板を洗浄することが困難であった。
【０００３】
従って、上記ミストの再付着などをなくするためには、薬液洗浄を行う洗浄槽と、スピン乾燥を行う乾燥槽とを分けて構成する必要があった。しかしながら、洗浄槽と乾燥槽を分けて構成することは、その分大型となり、設置スペースを広く必要とする上、コスト高になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、一つの槽内で薬液洗浄及びスピン乾燥を行っても、ダウンフローにより充分に清浄空気の供給、適度なクローズド構造で薬液雰囲気の拡散防止及び乾燥時のミストの再付着の防止が可能な基板洗浄装置及び該基板洗浄装置を用いた基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、洗浄槽を具備し、該洗浄槽内で被洗浄基板を回転させることで同一洗浄槽内で被洗浄基板の洗浄及び乾燥処理を行う基板洗浄装置であって、前記洗浄槽の上部に吸気口を設け、底部に排気口を設け該洗浄槽内にダウンフローを形成し、前記吸気口に前記洗浄槽内から外に液滴が飛散するのを防止する邪魔板を設けると共に、水を噴射して前記吸気口を覆う水カーテンを形成する水噴射ノズルと、前記洗浄槽内の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出値に基づいて前記水噴射ノズルの水の噴射を制御する制御部とを具備し、前記圧力センサで、前記洗浄槽の内部圧力Ｐ IN が外部圧力Ｐ OUT 以上（Ｐ IN ≧Ｐ OUT ）になったことを検出した場合に、前記吸気口を水カーテンで覆う水カーテン形成手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板洗浄装置において、前記水カーテン形成手段は、前記排気口に接続された排気系の停止を知らせる排気系停止信号を前記制御部に入力するように構成されており、前記排気系が故障した場合に前記吸気口を水カーテンで覆うことを特徴とする。
【０００７】
上記のように水カーテン形成手段を設け、吸気口を水によるカーテンで覆うことができるようにしたので、吸気口を通して洗浄槽内から洗浄用の薬液ミスト等が飛散する恐れがある場合（例えば、排気系が故障等により停止した場合や、なんらかの原因により洗浄槽の内部圧力が外部圧力以上となった場合）、水によるカーテンで吸気口を覆うことにより、薬液ミスト等はこの水によるカーテンに吸収され、吸気口を通して洗浄槽外に飛散することはない。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、被処理基板を搬入搬出するロード・アンロード部、被処理基板を処理する基板処理部、被処理基板を洗浄し乾燥させる基板洗浄部及び各部に基板を搬送する基板搬送機構を具備し、前記基板搬送機構により、前記ロード・アンロード部から未処理の被処理基板を取出し前記基板処理部に搬送し、該基板処理部で処理された被処理基板を前記基板洗浄部に搬送し、該基板洗浄部で洗浄し乾燥させた被処理基板を前記ロード・アンロード部に搬送し収容する基板処理装置において、前記基板洗浄部には少なくとも１台の基板洗浄装置が設置されており、該基板洗浄装置の少なくとも１台に請求項１又は２の基板洗浄装置を用いることを特徴とする。
【０００９】
上記基板洗浄部に請求項１又は２に記載の基板洗浄装置を用いるので、基板洗浄装置の洗浄槽内から洗浄用の薬液ミスト等が飛散する恐れがある場合（例えば、排気系が故障等により停止した場合や、なんらかの原因により洗浄槽の内部圧力が外部圧力以上となった場合）、水によるカーテンで吸気口を覆うことにより、薬液ミスト等はこの水によるカーテンに吸収され、吸気口を通して洗浄槽外に飛散することのない基板処理装置となる。また、洗浄部の基板洗浄装置でスピン乾燥を行う場合、薬液ミストの再付着による汚染等を防止することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、研磨部と洗浄部を備えた基板処理装置であって、前記研磨部は、上面に研磨面を備えてなるターンテーブルと、被処理基板を保持しつつ前記研磨面上に押圧して研磨するトップリングとを備えて構成され、前記洗浄部は、請求項１又は２に記載の基板洗浄装置を少なくとも一つ備えて構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、ターンテーブルの上面に備えた研磨面に、トップリングに保持した被処理基板を押圧して該被処理基板を研磨する工程と、洗浄槽に設けた吸気口から空気を導入して、該空気を該洗浄槽に設けた排気口から排出することで該洗浄槽内の被処理基板の周囲にダウンフローを形成すると共に、前記洗浄槽内で被処理基板を回転して該被処理基板の洗浄及び乾燥処理を行う工程と、前記排気口に接続された排気系が故障した場合又は前記洗浄槽の内部圧力ＰINが外部圧力ＰOUT以上（ＰIN≧ＰOUT）になった場合に、水噴射ノズルから水を噴射して前記吸気口を覆う水カーテンを形成することでミストや液滴状になった洗浄液が前記吸気口から前記洗浄槽の外部に飛散することを防止する工程とを有することを特徴とする基板研磨方法にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る基板洗浄装置の概略構成を示す断面図である。図１において、１１は基板洗浄装置１０の洗浄槽であり、該洗浄槽１１の頂部に清浄な空気を導入するための吸気口１２が設けられている。該吸気口１２には断面逆「く」の字状の邪魔板１３が多数枚設けられ、洗浄槽１１内から薬液ミスト等の液滴が飛散しないようになっている。
【００１３】
また、吸気口１２部には対向して一対の水噴射ノズル１４、１４が設けられ、該水噴射ノズル１４、１４から面状に水を噴射して水カーテン１５を形成して、吸気口１２の全面を該水カーテン１５で覆うことができるようになっている。
【００１４】
洗浄槽１１の底部には排気口１７、１７が設けられ、該排気口１７、１７は図示しない排気系に接続されている。洗浄槽１１の内部には、半導体ウエハ等の被洗浄基板Ｗｆを保持して回転する基板保持回転機構１８が配置されている。基板保持回転機構１８は被洗浄基板Ｗｆの外周部を挟持するための複数本（図では４本）の挟持部材１９を具備し、該複数本の挟持部材１９は基台２０に取付けられ、該基台２０は回転軸２１に支持され、洗浄槽１１外に配置された回転駆動機構（図示せず）で矢印Ａ方向に回転できるようになっている。なお、回転軸２１が洗浄槽１１の底部を貫通する部分にはシール機構２２が設けられている。なお、２５はドレン孔である。
【００１５】
基板保持回転機構１８で保持され回転する被洗浄基板Ｗｆの上下面に洗浄液として薬液を噴射するための薬液ノズル２３、２３が被洗浄基板Ｗｆの上下方向に設けられている。また、被洗浄基板Ｗｆの上下面に洗浄液として超純水を噴射するための純水ノズル２４、２４が上下方向に設けられている。なお、図示は省略するが、基板保持回転機構１８には、複数本の挟持部材１９を開閉するための開閉機構が設けられ、搬送ロボットで搬入された被洗浄基板Ｗｆを挟持し、洗浄乾燥された被洗浄基板Ｗｆを搬送ロボットで搬出できるようになっている。
【００１６】
水噴射ノズル１４、１４は図２に示すようにポンプ１６から超純水Ｗが供給されるようになっている。ポンプ１６は制御部２８により駆動制御されるようになっている。制御部２８には洗浄槽１１内の圧力ＰINを検出する内圧センサ２６、洗浄槽１１外の圧力ＰOUTを検出する外圧センサ２７の出力が入力され、更に排気系が故障等で停止したことを知らせる排気系停止信号２９が入力されている。
【００１７】
上記構成の基板洗浄装置において、排気口１７、１７を通して洗浄槽１１内を排気し、ＰIN＜ＰOUTとなると、吸気口１２を通って清浄空気が洗浄槽１１に導入され、槽内でダウンフローを形成して排気口１７、１７から排出される。このダウンフローの雰囲気中で、薬液ノズル２３、２３から薬液として希フッ酸（ＤＨＦ）液等を基板保持回転機構１８で保持され回転している被洗浄基板Ｗｆの上下面に噴射し、被洗浄基板Ｗｆを薬液洗浄する。続いて純水ノズル２４、２４から被洗浄基板Ｗｆの上下面に超純水を噴射し、被洗浄基板Ｗｆを純水洗浄する。続いて、基板保持回転機構１８の高速回転により被洗浄基板Ｗｆを高速回転し、その遠心力により表面に付着している液滴を除去して被洗浄基板Ｗｆをスピン乾燥させる。
【００１８】
上記薬液洗浄、純水洗浄及びスピン乾燥を通して洗浄槽１１内は清浄な空気のダウンフローが形成され、更に吸気口１２は邪魔板１３を設けているので、薬液や純水のミストが外部に飛散することなく排気され、ミストの再付着などにより被洗浄基板Ｗｆが汚染されることもない。
【００１９】
排気系の故障等により排気系が停止し、制御部２８に排気系停止信号２９が入力された場合、又は何等かの理由により、洗浄槽１１内の圧力が外部の圧力以上になった場合、即ちＰIN≧ＰOUTとなり、希フッ酸（ＤＨＦ）液等の薬液のミストが吸気口１２を通して洗浄槽１１の外に飛散する恐れがある場合、制御部２８はポンプ１６を起動し、水噴射ノズル１４、１４から超純水を噴射し、水カーテン１５、１５を形成し、該水カーテン１５、１５で吸気口１２を覆う。これにより吸気口１２を通って外部に飛散しようとする薬液等のミストは該水カーテン１５、１５により吸収され外部に飛散することはない。なお、水カーテン１５、１５は被洗浄基板Ｗｆの薬液洗浄時や純水洗浄時にも形成してもよい。
【００２０】
なお、上記例では、基板洗浄装置の洗浄機構は、基板保持回転機構で回転保持する被洗浄基板Ｗｆの上下面に薬液ノズル２３、２３から薬液、純水ノズル２４、２４から超純水を噴射して洗浄する洗浄機構を示したが、これに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、揺動回転軸１１０に支持された揺動アーム１１１を有し、該揺動アーム１１１の先端下方に回転軸１１２を取付け、該回転軸１１２の先端にスポンジ材等の多孔質材からなる洗浄部材１１３ａを有するペンシル型洗浄具１１３を取付けた構成のものでもよい。
【００２１】
この洗浄機構では、洗浄具１１３の洗浄部材１１３ａを基板保持回転機構１８で回転保持される被洗浄基板Ｗｆの上面に当接し、図３では省略しているが、図１に示すように、被洗浄基板Ｗｆの上下面に薬液ノズル２３、２３から薬液や純水ノズル２４、２４から超純水を噴射しながら、薬液洗浄、純水洗浄を行う。その後、揺動アーム１１１を移動させ、被洗浄基板Ｗｆをスピン乾燥する。
【００２２】
図４及び図５は本発明に係る基板洗浄装置を用いる基板研磨装置の構成を示す図であり、図４は平面図、図５は断面図である。基板研磨装置は全体が隔壁１００によって囲まれており、研磨部３０、洗浄部５０、ロード・アンロード部７０とから構成されている。研磨部３０と洗浄部５０の間には隔壁１０１が設置され、洗浄部５０とロード・アンロード部７０との間には隔壁１０２が設置されている。隣接する各部間の被研磨基板の授受は、隔壁１０１、１０２に設けられた開口を通して行うようになっている。
【００２３】
基板研磨装置のロード・アンロード部７０は、クリーンルームＣＲに連通しており、それ以外の部分はパーティションで仕切られたメンテナンスルームＭＲに設置されている。研磨部３０はターンテーブル３１と、被研磨基板を保持しつつターンテーブル３１に押し付けるトップリング３２を有するトップリングユニット３３とを具備している。ターンテーブル３１は駆動部３８により軸中心回りに回転可能となっている。また、ターンテーブル３１の上面に研磨クロス３４が貼設されている。
【００２４】
トップリングユニット３３は揺動可能になっており、トップリング３２を被研磨基板を受け渡すためのプッシャー３７の上方の受渡し位置へターンテーブル３１上の研磨位置と待機位置に配置させるようになっている。トップリング３２は、モータ及びシリンダ（図示せず）に連結されている。これによって、トップリング３２は昇降可能かつその軸心回りに回転可能になっており、被研磨基板を研磨クロス３４に対して任意の圧力で押圧できるようになっている。また被研磨基板はトップリング３２の下端面に真空等によって吸着されるようになっている。ターンテーブル３１の上方には砥液供給ノズル（図示せず）が設置されており、砥液供給ノズルによりターンテーブル３１上の研磨クロス３４に研磨砥液が供給されるようになっている。研磨部には更に研磨クロス３４のコンディショニングを行うドレッサ３５を有するドレッサユニット３６が配置されている。
【００２５】
洗浄部５０は、中央部に設置され、矢印Ｇに示す方向に移動できる２基の搬送ロボット５１、５２と、１次洗浄機５３と、２次洗浄機５４と、３次洗浄機５５と、被研磨基板を反転させる反転機５６、５７を備えている。また、洗浄部５０に隣接して設置されたロード・アンロード部７０には、被研磨基板を収納するカセット７１が載置されている。カセット７１内の被研磨基板は搬送ロボット５２によって受取られ、反転機５６に移送され、ここで反転された後、搬送ロボット５１によって研磨部３０のプッシャー３７に移送される。
【００２６】
研磨部３０で研磨された被研磨基板は、搬送ロボット５１によって反転機５７に移送され，ここで反転された後に１次洗浄機５３と、２次洗浄機５４と、３次洗浄機５５とに順次送られる。３次洗浄機５５で洗浄しスピン乾燥させた後、搬送ロボット５２によりロード・アンロード部のカセット７１に戻される。図４に示すように洗浄部５０の隔壁には、洗浄部５０内の空気を外部に放出するための排気ダクト５８が設置されている。排気ダクト５８は外部に連通されるようになっている。なお、図５においては、排気ダクト５８を示すため、３次洗浄機５５を省略している。
【００２７】
被研磨基板の研磨中に研磨部３０で発生した砥液ミストや発生ガスは、ターンテーブル３１の駆動部３８の駆動ベルトの塵埃とともに排気ダクト３９から排気される。また、１次洗浄機５３と、２次洗浄機５４と、３次洗浄機５５で発生した洗浄液水の（薬液、超純水）ミストは排気口１７を通して、排気ダクト５８’より排気されるようになっている。これらの排気に見合う空気は、カセット受渡口７２から、クリーンルームＣＲ内の清浄空気が洗浄部５０内に流入し、更にフィルタブロック８０の吸気口９０から流入した空気が洗浄部５０内に吹出し、隔壁１０１に設けた被研磨基板受渡口１０１ａから研磨部３０内に供給される。
【００２８】
フィルタブロック８０にはファン８１が内蔵され，該ファン８１の出口側には濾過精度０．１μｍのＨＥＰフィルタ８２が、またファン８１の入口側には有害なガスを吸着除去するケミカルフィルタ８３が取付けられている。ＨＥＰフィルタ８２からの清浄な空気は搬送ロボット５１、５２の移動範囲と１次洗浄機５３と、２次洗浄機５４と、３次洗浄機５５を含む範囲、つまり被研磨基板の移動範囲に吹き降ろされ、吹き降ろされた空気の一部は前述した研磨部３０へ流れ、大部分は装置床面へ降下する。
【００２９】
床面には偏平な箱状の管であるダクトヘッダ５９が取付けられ、このダクトヘッダ５９には多数の穴６０が設けられ、穴６０には開口面積を変化できるように羽根（図示せず）が付いている。ダクトヘッダ５９はダクト６１でフィルタブロック８０に接続されている。装置床面に降下した空気は、前記穴６０から吸い込まれ、ダクトヘッダ５９に集められ、ダクト６１を通ってケミカルフィルタ８３に吸い込まれる。
【００３０】
１次洗浄機５３、２次洗浄機５４、３次洗浄機５５の少なくとも１つには図１に示す構成の基板洗浄装置１０が用いられている（図では図１に示す基板洗浄装置）、その排気口１７、１７からの排気は排気ダクト５８’に流れるようになっている。これにより、洗浄槽１１内の圧力ＰINが洗浄槽１１外（洗浄部５０内）圧力ＰOUTより小さい場合、即ちＰIN＜ＰOUTとなると、邪魔板１３と邪魔板１３の間の間隙及び吸気口１２を通って清浄空気が洗浄槽１１に導入され、槽内でダウンフローを形成して排気口１７、１７から排出され、排気ダクト５８’に排出される。
【００３１】
このダウンフローの雰囲気中で、薬液ノズル２３、２３から薬液として希フッ酸（ＤＨＦ）液等を基板保持回転機構１８で保持され回転している被洗浄基板Ｗｆの上下面に噴射し、被洗浄基板Ｗｆを薬液洗浄する。続いて純水ノズル２４、２４から被洗浄基板Ｗｆの上下面に超純水を噴射し、被洗浄基板Ｗｆを純水洗浄する。続いて、基板保持回転機構１８の高速回転により被洗浄基板Ｗｆを高速回転し、その遠心力により表面に付着している液滴を除去して被洗浄基板Ｗｆをスピン乾燥させる。
【００３２】
排気ダクト５８’に接続されている排気系の故障等により停止し、又はＰIN≧ＰOUTとなった場合、図２に示すように制御部２８はポンプ１６を起動し、水噴射ノズル１４、１４から超純水を噴射し、水カーテン１５、１５を形成し、該水カーテン１５、１５で吸気口１２を覆う。これにより吸気口１２を通って外部に飛散しようとする薬液等のミストは該水カーテン１５、１５に吸収され外部に飛散することはない。
【００３３】
なお、上記の例では本発明に係る基板処理装置として、基板を研磨処理する基板研磨装置を例に説明したが、基板に何等かの処理を施した後、該処理した基板を洗浄する洗浄部を有する基板処理装置であれば、本発明に係る基板洗浄装置が利用できることは当然である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１又は２に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が期待できる。
【００３５】
（１）吸気口に洗浄槽内から外に液滴が飛散するのを防止する邪魔板を設けたので、洗浄槽内から吸気口を通じて外部に薬液ミスト等の液滴が飛散することを効果的に防止することができる。
【００３６】
（２）一つの槽内で薬液洗浄及びスピン乾燥を行うことができるから、装置の小型化が可能となる。
【００３７】
（３）水カーテン形成手段を設け、吸気口を水によるカーテンで覆うことができるようにしたので、吸気口を通して洗浄槽内から洗浄用の薬液ミスト等が飛散する恐れがある場合（例えば、排気系が故障等により停止した場合やなんらかの原因により洗浄槽の内部圧力が外部圧力以上となった場合）、水によるカーテンで吸気口を覆うことにより、薬液ミスト等はこの水によるカーテンに吸収され、吸気口を通して洗浄槽外に飛散することはなく、薬液雰囲気の拡散防止及び乾燥時のミストの再付着の防止ができる基板洗浄装置を提供できる。
【００３８】
請求項３又は４に記載の発明によれば、基板洗浄装置又は洗浄部に請求項１又は２に記載の基板洗浄装置を用いるので、基板洗浄装置や洗浄部からの薬液雰囲気の拡散の防止及び基板洗浄装置や洗浄部での基板乾燥時にミストの再付着の防止ができる基板処理装置を提供できる。また、基板洗浄装置の排気系の故障等により排気系が停止した場合又は洗浄槽内の圧力が洗浄槽外の圧力以上となった場合、洗浄槽上部の吸気口を水によるカーテンで覆うので、薬液ミスト等の洗浄槽外への飛散がなく、洗浄液（薬液等）の雰囲気が洗浄槽外に拡散することのない基板処理装置が提供できる。
【００３９】
請求項５に記載の発明によれば、排気口に接続された排気系が故障した場合又は洗浄槽の内部圧力ＰINが外部圧力ＰOUT以上（ＰIN≧ＰOUT）になった場合に、水噴射ノズルから水を噴射して吸気口を覆う水カーテンを形成することでミストや液滴状になった洗浄液が吸気口から洗浄槽の外部に飛散することを防止する工程を有するので、基板洗浄装置の排気系の故障等により排気系が停止した場合又は洗浄槽内の圧力が洗浄槽外の圧力以上となった場合、洗浄槽上部の吸気口を水によるカーテンで覆うので、薬液ミスト等の洗浄槽外への飛散がなく、洗浄液（薬液等）の雰囲気が洗浄槽外に拡散することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る基板洗浄装置の概略構成例を示す図である。
【図２】 図１の基板洗浄装置の吸気口部分と水カーテン形成手段の構成例を示す図である。
【図３】 本発明に係る基板洗浄装置の洗浄機構の構成例を示す図である。
【図４】 本発明に係る基板研磨装置の概略構成例を示す平面図である。
【図５】 本発明に係る基板研磨装置の概略構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板洗浄装置
１１ 洗浄槽
１２ 吸気口
１３ 邪魔板
１４ 水噴射ノズル
１５ 水カーテン
１６ ポンプ
１７ 排気口
１８ 基板保持回転機構
１９ 挟持部材
２０ 基台
２１ 回転軸
２２ シール機構
２３ 薬液ノズル
２４ 純水ノズル
２５ ドレン孔
２６ 内圧センサ
２７ 外圧センサ
２８ 制御部
２９ 排気系停止信号
３０ 研磨部
５０ 洗浄部
７０ ロード・アンロード部
８０ フィルタブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウエハ等の基板の薬液による洗浄とスピン乾燥とを同一の洗浄槽内で行うことができる基板洗浄装置及び該基板洗浄装置を用いた基板処理装置、基板処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等の基板を回転させながら洗浄する枚葉式洗浄装置において、洗浄液に薬液を用いて洗浄する場合、薬液雰囲気の拡散に対する配慮から洗浄槽内を排気すると共に、槽内を微少の負圧とするために該洗浄槽をクローズド（密閉構造）にする必要があった。このようなクローズド構造の洗浄槽内で基板を高速回転させ遠心力により洗浄液の液滴を除去して乾燥させる所謂スピン乾燥を行うと、クローズド構造のため、ダウンフローにより洗浄槽の頂部から清浄な空気を充分に導入することができず、薬液雰囲気中での基板の乾燥となり、ミストの再付着などにより、基板を洗浄することが困難であった。
【０００３】
従って、上記ミストの再付着などをなくするためには、薬液洗浄を行う洗浄槽と、スピン乾燥を行う乾燥槽とを分けて構成する必要があった。しかしながら、洗浄槽と乾燥槽を分けて構成することは、その分大型となり、設置スペースを広く必要とする上、コスト高になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、一つの槽内で薬液洗浄及びスピン乾燥を行っても、ダウンフローにより充分に清浄空気の供給、適度なクローズド構造で薬液雰囲気の拡散防止及び乾燥時のミストの再付着の防止が可能な基板洗浄装置及び該基板洗浄装置を用いた基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、洗浄槽を具備し、該洗浄槽内で被洗浄基板を回転させることで同一洗浄槽内で被洗浄基板の洗浄及び乾燥処理を行う基板洗浄装置であって、前記洗浄槽の上部に吸気口を設け、底部に排気口を設け該洗浄槽内にダウンフローを形成し、前記吸気口に前記洗浄槽内から外に液滴が飛散するのを防止する邪魔板を設けると共に、水を噴射して前記吸気口を覆う水カーテンを形成する水噴射ノズルと、前記洗浄槽内の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出値に基づいて前記水噴射ノズルの水の噴射を制御する制御部とを具備し、前記圧力センサで、前記洗浄槽の内部圧力Ｐ IN が外部圧力Ｐ OUT 以上（Ｐ IN ≧Ｐ OUT ）になったことを検出した場合に、前記吸気口を水カーテンで覆う水カーテン形成手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板洗浄装置において、前記水カーテン形成手段は、前記排気口に接続された排気系の停止を知らせる排気系停止信号を前記制御部に入力するように構成されており、前記排気系が故障した場合に前記吸気口を水カーテンで覆うことを特徴とする。
【０００７】
上記のように水カーテン形成手段を設け、吸気口を水によるカーテンで覆うことができるようにしたので、吸気口を通して洗浄槽内から洗浄用の薬液ミスト等が飛散する恐れがある場合（例えば、排気系が故障等により停止した場合や、なんらかの原因により洗浄槽の内部圧力が外部圧力以上となった場合）、水によるカーテンで吸気口を覆うことにより、薬液ミスト等はこの水によるカーテンに吸収され、吸気口を通して洗浄槽外に飛散することはない。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、被処理基板を搬入搬出するロード・アンロード部、被処理基板を処理する基板処理部、被処理基板を洗浄し乾燥させる基板洗浄部及び各部に基板を搬送する基板搬送機構を具備し、前記基板搬送機構により、前記ロード・アンロード部から未処理の被処理基板を取出し前記基板処理部に搬送し、該基板処理部で処理された被処理基板を前記基板洗浄部に搬送し、該基板洗浄部で洗浄し乾燥させた被処理基板を前記ロード・アンロード部に搬送し収容する基板処理装置において、前記基板洗浄部には少なくとも１台の基板洗浄装置が設置されており、該基板洗浄装置の少なくとも１台に請求項１又は２の基板洗浄装置を用いることを特徴とする。
【０００９】
上記基板洗浄部に請求項１又は２に記載の基板洗浄装置を用いるので、基板洗浄装置の洗浄槽内から洗浄用の薬液ミスト等が飛散する恐れがある場合（例えば、排気系が故障等により停止した場合や、なんらかの原因により洗浄槽の内部圧力が外部圧力以上となった場合）、水によるカーテンで吸気口を覆うことにより、薬液ミスト等はこの水によるカーテンに吸収され、吸気口を通して洗浄槽外に飛散することのない基板処理装置となる。また、洗浄部の基板洗浄装置でスピン乾燥を行う場合、薬液ミストの再付着による汚染等を防止することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、研磨部と洗浄部を備えた基板処理装置であって、前記研磨部は、上面に研磨面を備えてなるターンテーブルと、被処理基板を保持しつつ前記研磨面上に押圧して研磨するトップリングとを備えて構成され、前記洗浄部は、請求項１又は２に記載の基板洗浄装置を少なくとも一つ備えて構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、ターンテーブルの上面に備えた研磨面に、トップリングに保持した被処理基板を押圧して該被処理基板を研磨する工程と、洗浄槽に設けた吸気口から空気を導入して、該空気を該洗浄槽に設けた排気口から排出することで該洗浄槽内の被処理基板の周囲にダウンフローを形成すると共に、前記洗浄槽内で被処理基板を回転して該被処理基板の洗浄及び乾燥処理を行う工程と、前記排気口に接続された排気系が故障した場合又は前記洗浄槽の内部圧力ＰINが外部圧力ＰOUT以上（ＰIN≧ＰOUT）になった場合に、水噴射ノズルから水を噴射して前記吸気口を覆う水カーテンを形成することでミストや液滴状になった洗浄液が前記吸気口から前記洗浄槽の外部に飛散することを防止する工程とを有することを特徴とする基板研磨方法にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る基板洗浄装置の概略構成を示す断面図である。図１において、１１は基板洗浄装置１０の洗浄槽であり、該洗浄槽１１の頂部に清浄な空気を導入するための吸気口１２が設けられている。該吸気口１２には断面逆「く」の字状の邪魔板１３が多数枚設けられ、洗浄槽１１内から薬液ミスト等の液滴が飛散しないようになっている。
【００１３】
また、吸気口１２部には対向して一対の水噴射ノズル１４、１４が設けられ、該水噴射ノズル１４、１４から面状に水を噴射して水カーテン１５を形成して、吸気口１２の全面を該水カーテン１５で覆うことができるようになっている。
【００１４】
洗浄槽１１の底部には排気口１７、１７が設けられ、該排気口１７、１７は図示しない排気系に接続されている。洗浄槽１１の内部には、半導体ウエハ等の被洗浄基板Ｗｆを保持して回転する基板保持回転機構１８が配置されている。基板保持回転機構１８は被洗浄基板Ｗｆの外周部を挟持するための複数本（図では４本）の挟持部材１９を具備し、該複数本の挟持部材１９は基台２０に取付けられ、該基台２０は回転軸２１に支持され、洗浄槽１１外に配置された回転駆動機構（図示せず）で矢印Ａ方向に回転できるようになっている。なお、回転軸２１が洗浄槽１１の底部を貫通する部分にはシール機構２２が設けられている。なお、２５はドレン孔である。
【００１５】
基板保持回転機構１８で保持され回転する被洗浄基板Ｗｆの上下面に洗浄液として薬液を噴射するための薬液ノズル２３、２３が被洗浄基板Ｗｆの上下方向に設けられている。また、被洗浄基板Ｗｆの上下面に洗浄液として超純水を噴射するための純水ノズル２４、２４が上下方向に設けられている。なお、図示は省略するが、基板保持回転機構１８には、複数本の挟持部材１９を開閉するための開閉機構が設けられ、搬送ロボットで搬入された被洗浄基板Ｗｆを挟持し、洗浄乾燥された被洗浄基板Ｗｆを搬送ロボットで搬出できるようになっている。
【００１６】
水噴射ノズル１４、１４は図２に示すようにポンプ１６から超純水Ｗが供給されるようになっている。ポンプ１６は制御部２８により駆動制御されるようになっている。制御部２８には洗浄槽１１内の圧力ＰINを検出する内圧センサ２６、洗浄槽１１外の圧力ＰOUTを検出する外圧センサ２７の出力が入力され、更に排気系が故障等で停止したことを知らせる排気系停止信号２９が入力されている。
【００１７】
上記構成の基板洗浄装置において、排気口１７、１７を通して洗浄槽１１内を排気し、ＰIN＜ＰOUTとなると、吸気口１２を通って清浄空気が洗浄槽１１に導入され、槽内でダウンフローを形成して排気口１７、１７から排出される。このダウンフローの雰囲気中で、薬液ノズル２３、２３から薬液として希フッ酸（ＤＨＦ）液等を基板保持回転機構１８で保持され回転している被洗浄基板Ｗｆの上下面に噴射し、被洗浄基板Ｗｆを薬液洗浄する。続いて純水ノズル２４、２４から被洗浄基板Ｗｆの上下面に超純水を噴射し、被洗浄基板Ｗｆを純水洗浄する。続いて、基板保持回転機構１８の高速回転により被洗浄基板Ｗｆを高速回転し、その遠心力により表面に付着している液滴を除去して被洗浄基板Ｗｆをスピン乾燥させる。
【００１８】
上記薬液洗浄、純水洗浄及びスピン乾燥を通して洗浄槽１１内は清浄な空気のダウンフローが形成され、更に吸気口１２は邪魔板１３を設けているので、薬液や純水のミストが外部に飛散することなく排気され、ミストの再付着などにより被洗浄基板Ｗｆが汚染されることもない。
【００１９】
排気系の故障等により排気系が停止し、制御部２８に排気系停止信号２９が入力された場合、又は何等かの理由により、洗浄槽１１内の圧力が外部の圧力以上になった場合、即ちＰIN≧ＰOUTとなり、希フッ酸（ＤＨＦ）液等の薬液のミストが吸気口１２を通して洗浄槽１１の外に飛散する恐れがある場合、制御部２８はポンプ１６を起動し、水噴射ノズル１４、１４から超純水を噴射し、水カーテン１５、１５を形成し、該水カーテン１５、１５で吸気口１２を覆う。これにより吸気口１２を通って外部に飛散しようとする薬液等のミストは該水カーテン１５、１５により吸収され外部に飛散することはない。なお、水カーテン１５、１５は被洗浄基板Ｗｆの薬液洗浄時や純水洗浄時にも形成してもよい。
【００２０】
なお、上記例では、基板洗浄装置の洗浄機構は、基板保持回転機構で回転保持する被洗浄基板Ｗｆの上下面に薬液ノズル２３、２３から薬液、純水ノズル２４、２４から超純水を噴射して洗浄する洗浄機構を示したが、これに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、揺動回転軸１１０に支持された揺動アーム１１１を有し、該揺動アーム１１１の先端下方に回転軸１１２を取付け、該回転軸１１２の先端にスポンジ材等の多孔質材からなる洗浄部材１１３ａを有するペンシル型洗浄具１１３を取付けた構成のものでもよい。
【００２１】
この洗浄機構では、洗浄具１１３の洗浄部材１１３ａを基板保持回転機構１８で回転保持される被洗浄基板Ｗｆの上面に当接し、図３では省略しているが、図１に示すように、被洗浄基板Ｗｆの上下面に薬液ノズル２３、２３から薬液や純水ノズル２４、２４から超純水を噴射しながら、薬液洗浄、純水洗浄を行う。その後、揺動アーム１１１を移動させ、被洗浄基板Ｗｆをスピン乾燥する。
【００２２】
図４及び図５は本発明に係る基板洗浄装置を用いる基板研磨装置の構成を示す図であり、図４は平面図、図５は断面図である。基板研磨装置は全体が隔壁１００によって囲まれており、研磨部３０、洗浄部５０、ロード・アンロード部７０とから構成されている。研磨部３０と洗浄部５０の間には隔壁１０１が設置され、洗浄部５０とロード・アンロード部７０との間には隔壁１０２が設置されている。隣接する各部間の被研磨基板の授受は、隔壁１０１、１０２に設けられた開口を通して行うようになっている。
【００２３】
基板研磨装置のロード・アンロード部７０は、クリーンルームＣＲに連通しており、それ以外の部分はパーティションで仕切られたメンテナンスルームＭＲに設置されている。研磨部３０はターンテーブル３１と、被研磨基板を保持しつつターンテーブル３１に押し付けるトップリング３２を有するトップリングユニット３３とを具備している。ターンテーブル３１は駆動部３８により軸中心回りに回転可能となっている。また、ターンテーブル３１の上面に研磨クロス３４が貼設されている。
【００２４】
トップリングユニット３３は揺動可能になっており、トップリング３２を被研磨基板を受け渡すためのプッシャー３７の上方の受渡し位置へターンテーブル３１上の研磨位置と待機位置に配置させるようになっている。トップリング３２は、モータ及びシリンダ（図示せず）に連結されている。これによって、トップリング３２は昇降可能かつその軸心回りに回転可能になっており、被研磨基板を研磨クロス３４に対して任意の圧力で押圧できるようになっている。また被研磨基板はトップリング３２の下端面に真空等によって吸着されるようになっている。ターンテーブル３１の上方には砥液供給ノズル（図示せず）が設置されており、砥液供給ノズルによりターンテーブル３１上の研磨クロス３４に研磨砥液が供給されるようになっている。研磨部には更に研磨クロス３４のコンディショニングを行うドレッサ３５を有するドレッサユニット３６が配置されている。
【００２５】
洗浄部５０は、中央部に設置され、矢印Ｇに示す方向に移動できる２基の搬送ロボット５１、５２と、１次洗浄機５３と、２次洗浄機５４と、３次洗浄機５５と、被研磨基板を反転させる反転機５６、５７を備えている。また、洗浄部５０に隣接して設置されたロード・アンロード部７０には、被研磨基板を収納するカセット７１が載置されている。カセット７１内の被研磨基板は搬送ロボット５２によって受取られ、反転機５６に移送され、ここで反転された後、搬送ロボット５１によって研磨部３０のプッシャー３７に移送される。
【００２６】
研磨部３０で研磨された被研磨基板は、搬送ロボット５１によって反転機５７に移送され，ここで反転された後に１次洗浄機５３と、２次洗浄機５４と、３次洗浄機５５とに順次送られる。３次洗浄機５５で洗浄しスピン乾燥させた後、搬送ロボット５２によりロード・アンロード部のカセット７１に戻される。図４に示すように洗浄部５０の隔壁には、洗浄部５０内の空気を外部に放出するための排気ダクト５８が設置されている。排気ダクト５８は外部に連通されるようになっている。なお、図５においては、排気ダクト５８を示すため、３次洗浄機５５を省略している。
【００２７】
被研磨基板の研磨中に研磨部３０で発生した砥液ミストや発生ガスは、ターンテーブル３１の駆動部３８の駆動ベルトの塵埃とともに排気ダクト３９から排気される。また、１次洗浄機５３と、２次洗浄機５４と、３次洗浄機５５で発生した洗浄液水の（薬液、超純水）ミストは排気口１７を通して、排気ダクト５８’より排気されるようになっている。これらの排気に見合う空気は、カセット受渡口７２から、クリーンルームＣＲ内の清浄空気が洗浄部５０内に流入し、更にフィルタブロック８０の吸気口９０から流入した空気が洗浄部５０内に吹出し、隔壁１０１に設けた被研磨基板受渡口１０１ａから研磨部３０内に供給される。
【００２８】
フィルタブロック８０にはファン８１が内蔵され，該ファン８１の出口側には濾過精度０．１μｍのＨＥＰフィルタ８２が、またファン８１の入口側には有害なガスを吸着除去するケミカルフィルタ８３が取付けられている。ＨＥＰフィルタ８２からの清浄な空気は搬送ロボット５１、５２の移動範囲と１次洗浄機５３と、２次洗浄機５４と、３次洗浄機５５を含む範囲、つまり被研磨基板の移動範囲に吹き降ろされ、吹き降ろされた空気の一部は前述した研磨部３０へ流れ、大部分は装置床面へ降下する。
【００２９】
床面には偏平な箱状の管であるダクトヘッダ５９が取付けられ、このダクトヘッダ５９には多数の穴６０が設けられ、穴６０には開口面積を変化できるように羽根（図示せず）が付いている。ダクトヘッダ５９はダクト６１でフィルタブロック８０に接続されている。装置床面に降下した空気は、前記穴６０から吸い込まれ、ダクトヘッダ５９に集められ、ダクト６１を通ってケミカルフィルタ８３に吸い込まれる。
【００３０】
１次洗浄機５３、２次洗浄機５４、３次洗浄機５５の少なくとも１つには図１に示す構成の基板洗浄装置１０が用いられている（図では図１に示す基板洗浄装置）、その排気口１７、１７からの排気は排気ダクト５８’に流れるようになっている。これにより、洗浄槽１１内の圧力ＰINが洗浄槽１１外（洗浄部５０内）圧力ＰOUTより小さい場合、即ちＰIN＜ＰOUTとなると、邪魔板１３と邪魔板１３の間の間隙及び吸気口１２を通って清浄空気が洗浄槽１１に導入され、槽内でダウンフローを形成して排気口１７、１７から排出され、排気ダクト５８’に排出される。
【００３１】
このダウンフローの雰囲気中で、薬液ノズル２３、２３から薬液として希フッ酸（ＤＨＦ）液等を基板保持回転機構１８で保持され回転している被洗浄基板Ｗｆの上下面に噴射し、被洗浄基板Ｗｆを薬液洗浄する。続いて純水ノズル２４、２４から被洗浄基板Ｗｆの上下面に超純水を噴射し、被洗浄基板Ｗｆを純水洗浄する。続いて、基板保持回転機構１８の高速回転により被洗浄基板Ｗｆを高速回転し、その遠心力により表面に付着している液滴を除去して被洗浄基板Ｗｆをスピン乾燥させる。
【００３２】
排気ダクト５８’に接続されている排気系の故障等により停止し、又はＰIN≧ＰOUTとなった場合、図２に示すように制御部２８はポンプ１６を起動し、水噴射ノズル１４、１４から超純水を噴射し、水カーテン１５、１５を形成し、該水カーテン１５、１５で吸気口１２を覆う。これにより吸気口１２を通って外部に飛散しようとする薬液等のミストは該水カーテン１５、１５に吸収され外部に飛散することはない。
【００３３】
なお、上記の例では本発明に係る基板処理装置として、基板を研磨処理する基板研磨装置を例に説明したが、基板に何等かの処理を施した後、該処理した基板を洗浄する洗浄部を有する基板処理装置であれば、本発明に係る基板洗浄装置が利用できることは当然である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１又は２に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が期待できる。
【００３５】
（１）吸気口に洗浄槽内から外に液滴が飛散するのを防止する邪魔板を設けたので、洗浄槽内から吸気口を通じて外部に薬液ミスト等の液滴が飛散することを効果的に防止することができる。
【００３６】
（２）一つの槽内で薬液洗浄及びスピン乾燥を行うことができるから、装置の小型化が可能となる。
【００３７】
（３）水カーテン形成手段を設け、吸気口を水によるカーテンで覆うことができるようにしたので、吸気口を通して洗浄槽内から洗浄用の薬液ミスト等が飛散する恐れがある場合（例えば、排気系が故障等により停止した場合やなんらかの原因により洗浄槽の内部圧力が外部圧力以上となった場合）、水によるカーテンで吸気口を覆うことにより、薬液ミスト等はこの水によるカーテンに吸収され、吸気口を通して洗浄槽外に飛散することはなく、薬液雰囲気の拡散防止及び乾燥時のミストの再付着の防止ができる基板洗浄装置を提供できる。
【００３８】
請求項３又は４に記載の発明によれば、基板洗浄装置又は洗浄部に請求項１又は２に記載の基板洗浄装置を用いるので、基板洗浄装置や洗浄部からの薬液雰囲気の拡散の防止及び基板洗浄装置や洗浄部での基板乾燥時にミストの再付着の防止ができる基板処理装置を提供できる。また、基板洗浄装置の排気系の故障等により排気系が停止した場合又は洗浄槽内の圧力が洗浄槽外の圧力以上となった場合、洗浄槽上部の吸気口を水によるカーテンで覆うので、薬液ミスト等の洗浄槽外への飛散がなく、洗浄液（薬液等）の雰囲気が洗浄槽外に拡散することのない基板処理装置が提供できる。
【００３９】
請求項５に記載の発明によれば、排気口に接続された排気系が故障した場合又は洗浄槽の内部圧力ＰINが外部圧力ＰOUT以上（ＰIN≧ＰOUT）になった場合に、水噴射ノズルから水を噴射して吸気口を覆う水カーテンを形成することでミストや液滴状になった洗浄液が吸気口から洗浄槽の外部に飛散することを防止する工程を有するので、基板洗浄装置の排気系の故障等により排気系が停止した場合又は洗浄槽内の圧力が洗浄槽外の圧力以上となった場合、洗浄槽上部の吸気口を水によるカーテンで覆うので、薬液ミスト等の洗浄槽外への飛散がなく、洗浄液（薬液等）の雰囲気が洗浄槽外に拡散することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る基板洗浄装置の概略構成例を示す図である。
【図２】 図１の基板洗浄装置の吸気口部分と水カーテン形成手段の構成例を示す図である。
【図３】 本発明に係る基板洗浄装置の洗浄機構の構成例を示す図である。
【図４】 本発明に係る基板研磨装置の概略構成例を示す平面図である。
【図５】 本発明に係る基板研磨装置の概略構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板洗浄装置
１１ 洗浄槽
１２ 吸気口
１３ 邪魔板
１４ 水噴射ノズル
１５ 水カーテン
１６ ポンプ
１７ 排気口
１８ 基板保持回転機構
１９ 挟持部材
２０ 基台
２１ 回転軸
２２ シール機構
２３ 薬液ノズル
２４ 純水ノズル
２５ ドレン孔
２６ 内圧センサ
２７ 外圧センサ
２８ 制御部
２９ 排気系停止信号
３０ 研磨部
５０ 洗浄部
７０ ロード・アンロード部
８０ フィルタブロック
Claims (5)
- 洗浄槽を具備し、該洗浄槽内で被洗浄基板を回転させることで同一洗浄槽内で被洗浄基板の洗浄及び乾燥処理を行う基板洗浄装置であって、
前記洗浄槽の上部に吸気口を設け、底部に排気口を設け該洗浄槽内にダウンフローを形成し、
前記吸気口に前記洗浄槽内から外に液滴が飛散するのを防止する邪魔板を設けると共に、
水を噴射して前記吸気口を覆う水カーテンを形成する水噴射ノズルと、前記洗浄槽内の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出値に基づいて前記水噴射ノズルの水の噴射を制御する制御部とを具備し、前記圧力センサで、前記洗浄槽の内部圧力Ｐ IN が外部圧力Ｐ OUT 以上（Ｐ IN ≧Ｐ OUT ）になったことを検出した場合に、前記吸気口を水カーテンで覆う水カーテン形成手段を設けたことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項１に記載の基板洗浄装置において、
前記水カーテン形成手段は、前記排気口に接続された排気系の停止を知らせる排気系停止信号を前記制御部に入力するように構成されており、前記排気系が故障した場合に前記吸気口を水カーテンで覆うことを特徴とする基板洗浄装置。 - 被処理基板を搬入搬出するロード・アンロード部、被処理基板を処理する基板処理部、被処理基板を洗浄し乾燥させる基板洗浄部及び各部に基板を搬送する基板搬送機構を具備し、前記基板搬送機構により、前記ロード・アンロード部から未処理の被処理基板を取出し前記基板処理部に搬送し、該基板処理部で処理された被処理基板を前記基板洗浄部に搬送し、該基板洗浄部で洗浄し乾燥させた被処理基板を前記ロード・アンロード部に搬送し収容する基板処理装置において、
前記基板洗浄部には少なくとも１台の基板洗浄装置が設置されており、該基板洗浄装置の少なくとも１台に請求項１又は２の基板洗浄装置を用いることを特徴とする基板処理装置。 - 研磨部と洗浄部を備えた基板処理装置であって、
前記研磨部は、上面に研磨面を備えてなるターンテーブルと、被処理基板を保持しつつ前記研磨面上に押圧して研磨するトップリングとを備えて構成され、
前記洗浄部は、請求項１又は２に記載の基板洗浄装置を少なくとも一つ備えて構成されていることを特徴とする基板処理装置。 - ターンテーブルの上面に備えた研磨面に、トップリングに保持した被処理基板を押圧して該被処理基板を研磨する工程と、
洗浄槽に設けた吸気口から空気を導入して、該空気を該洗浄槽に設けた排気口から排出することで該洗浄槽内の被処理基板の周囲にダウンフローを形成すると共に、前記洗浄槽内で被処理基板を回転して該被処理基板の洗浄及び乾燥処理を行う工程と、
前記排気口に接続された排気系が故障した場合又は前記洗浄槽の内部圧力ＰINが外部圧力ＰOUT以上（ＰIN≧ＰOUT）になった場合に、水噴射ノズルから水を噴射して前記吸気口を覆う水カーテンを形成することでミストや液滴状になった洗浄液が前記吸気口から前記洗浄槽の外部に飛散することを防止する工程とを有することを特徴とする基板処理方法。
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