JP3999540B2 - スクラブ洗浄装置におけるブラシクリーニング方法及び処理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板をブラシを用いて洗浄するスクラブ洗浄装置および処理システムに係り、特にブラシをクリーニングする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクラブ洗浄装置は、スクラビング用のブラシを被処理基板に押し当てながら基板上で移動（走査）させて、基板に付着している異物（塵埃、破片、汚染物等）をこすり取るようにして除去する。一般に、スクラビングの最中はブラシと基板との間に洗浄水を供給し、スクラビング終了後は高速ジェットの洗浄水や超音波重畳の洗浄水を用いたブロー洗浄により基板上から異物を洗い流すようにしている。
【０００３】
従来より、スクラブ洗浄装置では、被処理基板からこすり取られた異物の一部がブラシに付着して残留ないし蓄積し、ブラシから被処理基板に異物が逆転移または再付着することによって基板洗浄処理の品質が低下するという問題があり、この問題に対処するために様々な解決策が提案されている。もっとも、これまでに提案されている解決策は、スクラブ洗浄装置内で被処理基板から隔離した所定位置にブラシクリーニング用の治具または機構たとえばクリーニングブラシを配設し、該クリーニングブラシをスクラビングブラシにこすり合わせることによってスクラビングブラシから異物を除去する方式に集約される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにスクラブ洗浄装置内にブラシクリーニング用の特別の治具または機構を配備する方式は、治具または機構だけでなく関連する各種用力をも装置内に引き込むことになり、装置構成が複雑・煩雑化し、装置サイズまたは占有スペースが大きくなるという不都合がある。特に、ユニットタイプのスクラブ洗浄装置を多数併設する処理システムでは、各ユニット毎にブラシクリーニング用の治具または機構が配備されるため、上記のような煩雑性やスペース性の不利点がユニットの台数分増倍して顕著な問題となる。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、スクラブ洗浄装置またはユニットの煩雑化や大規模化を伴なうことなくスクラビング用のブラシを低コストで簡単かつ効率的にクリーニングできるようにしたブラシクリーニング方法および処理システム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】
上記の目的を達成するために、本発明のブラシクリーニング方法は、被処理基板を所定の処理位置で保持しつつ、前記被処理基板をブラシでこすって洗浄するスクラブ洗浄装置において前記ブラシをクリーニングする方法であって、前記被処理基板と同一の基板材料からなる実質的に未加工のベア基板を前記被処理基板に代えて前記処理位置で保持しつつ、前記ベア基板に前記ブラシをこすりつけて前記ブラシから異物を除去し、異物を除去した前記ブラシを前記ベア基板から離した後に、前記処理位置にて洗浄液吐出ノズルにより前記ベア基板を洗浄する。
【０００７】
また、上記の目的を達成するために、本発明の処理システムは、被処理基板と前記被処理基板と同一の基板材料からなる実質的に未加工のベア基板とを搬入／搬出する搬入出部と、前記被処理基板を所定の処理位置でスクラブ洗浄するためのブラシと洗浄液吐出ノズルとを備えるスクラブ洗浄ユニットと、前記搬入出部と前記スクラブ洗浄ユニットとの間で前記被処理基板および前記ベア基板を選択的に搬送する搬送手段とを有し、前記ブラシをクリーニングするために、前記搬送手段により前記ベア基板を前記搬入出部から前記スクラブ洗浄ユニットへ移して、前記スクラブ洗浄ユニット内で前記被処理基板の代わりに前記ベア基板を前記処理位置で保持しつつ、前記ベア基板に前記ブラシをこすりつけて前記ブラシから異物を除去し、異物を除去した前記ブラシを前記ベア基板から離した後に、前記処理位置にて前記洗浄液吐出ノズルにより前記ベア基板を洗浄する。
【０００８】
本発明においては、被処理基板の洗浄に用いたブラシの汚れを除去するために、スクラブ洗浄と同じ処理位置で被処理基板に代えてベア基板にブラシをこすりつけて、ブラシに付着していた異物をベア基板に転移または再付着させる。ベア基板は被処理基板と同質の基板であるから、こすり合いによってベア基板からブラシへ被処理基板の製造プロセスに有害な異物が転移するようなことはない。さらに、本発明においては、ブラシクリーニングの後に洗浄液吐出ノズルを用いてベア基板に洗浄（好ましくはスプレー洗浄）を施す。同じ場所（処理位置）でブラシクリーニングとベア基板洗浄を続けて実行するので、ブラシからベア基板に転移して間もない異物（汚れ）をすみやかに効果的に除去でき、ベア基板の再使用を効率的に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１４】
図１〜図３に本発明の一実施形態における洗浄処理システムの構成を概略的に示す。図１〜図３はそれぞれシステムの略平面図、略正面図および略縦断面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、この洗浄処理システム１０は、被処理基板としてのシリコンウエハ（以下、「被処理ウエハ」と称する。）Ｗとブラシクリーニング用のベア基板としてのシリコンウエハ（以下、「ベアウエハ」と称する。）Ｂとをシステムに搬入したりシステムから搬出するための搬入出部１２と、ウエハＷに洗浄処理を施す洗浄処理部１４とを有しており、搬入から洗浄、乾燥および搬出までの一連の工程をインラインで行うように構成されている。
【００１６】
ここで、被処理ウエハＷは、その主面またはおもて面に半導体デバイスを形成するために微細加工つまり半導体製造プロセスに附されているシリコンウエハである。一方、ベアウエハＢは、半導体製造プロセスに附されていないシリコンウエハ、つまりシリコン基板が露出しているかまたは酸化膜程度で覆われている状態の実質的にベア（ｂａｒｅ）なシリコンウエハである。以下の説明の中で「ウエハ」または「ウエハＷ（Ｂ）」は被処理ウエハＷまたはベアウエハＢの意味である。
【００１７】
搬入出部１２は、複数枚たとえば２５枚のウエハＷ（Ｂ）を多段に収容するカセットＣを所定数たとえば３個まで横（Ｙ方向）一列に載置可能なカセットステージ１６を設けたイン・アウトポート１８と、ステージ１６上のカセットＣと洗浄処理部１４との間でウエハＷの搬送を行うウエハ搬送機構２０を設けたウエハ搬送部２２とを有している。通常、被処理ウエハＷとベアウエハＢは別々のカセットＣに収容されてよく、ステージ１６上で、少なくとも１つのカセットＣは被処理ウエハＷ用のカセットであり、少なくとも１つのカセットＣはベアウエハＢ用のカセットであってよい。
【００１８】
イン・アウトポート１８とウエハ搬送部２２との境界には垂直の隔壁２４が設けられ、この隔壁２４のステージ１６上の各カセットＣと対向する位置に窓部２６が形成され、各窓部２６にシャッタ２８が取り付けられている。シャッタ２８が開いた状態で、ウエハ搬送機構２０がステージ１６上の各カセットＣにアクセスしてウエハＷ（Ｂ）の出し入れを行うようになっている。
【００１９】
ウエハ搬送部２２において、ウエハ搬送機構２０は、ウエハＷ（Ｂ）を保持できる手段たとえば搬送アーム２０ａを有し、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ（回転方向）の４軸で移動ないし動作可能であり、イン・アウトポート１８側のカセットＣだけでなく、洗浄処理部１４側の後述するウエハ受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２（図３）にもアクセス可能となっている。
【００２０】
洗浄処理部１４は、図１に示すように、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０を配置し、この主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０の周りにスクラブ洗浄ユニット群３２、受け渡し／反転ユニット群３４、加熱／冷却ユニット群３６および制御／ユーティリティ・ユニット群３８を配置している。
【００２１】
スクラブ洗浄ユニット群３２は、図１および図２に示すように、システム正面側に複数台たとえば上下２段で各段に２台ずつ配設された枚葉式のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄを含んでいる。各スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０の構成と作用は後に詳述する。
【００２２】
受け渡し／反転ユニット群３４は、図１および図３に示すように、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０と搬入出部１２側のウエハ搬送部２２との間で多段に重ねて配置された１台または複数台（図示の例は２台）の受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２と１台または複数台（図示の例は２台）の反転ユニット（ＲＶＳ）４４とを含んでいる。各受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２は、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０と搬入出部１２側のウエハ搬送機構２０との間でウエハＷ（Ｂ）の受け渡しが行われる際にバッファとして該ウエハＷを一時的に載置する載置台を備えている。各反転ユニット（ＲＶＳ）４４は、ウエハＷ（Ｂ）をおもて面（デバイス作成面）の位置と裏面の位置が互いに入れ替わるように１８０゜反転させるウエハ反転機構を備えている。
【００２３】
加熱／冷却ユニット群３６は、図１および図３に示すように、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０に対して受け渡し／反転ユニット群３４の反対側に多段に重ねて配置された１台または複数台（図示の例は３台）の加熱ユニット（ＨＰ）４６と１台または複数台（図示の例は１台）の冷却ユニット（ＣＯＬ）４８とを含んでいる。各加熱ユニット（ＨＰ）４６および各冷却ユニット（ＣＯＬ）４８は、被処理ウエハＷを載せて所定の温度で加熱または冷却するための熱板を備えている。
【００２４】
この実施形態では、図３に示すように、受け渡し／反転ユニット群３４および／または加熱／冷却ユニット群３６と同じ垂直方向の並びに、図示の例では下段側に、ベアウエハＢを保管するための１台または複数台（図示の例は２台）のベアウエハ保管ユニット（ＢＬＮ）５０を設けている。
【００２５】
制御／ユーティリティ・ユニット群３８は、図１に示すように、システムの後背部に横（Ｘ方向）一列に配置された機械制御ユニット（ＭＢ）５２、電装ユニット（ＥＢ）５４および薬液貯蔵ユニット（ＣＴＢ）５６を含んでいる。機械制御ユニット（ＭＢ）５２および電装ユニット（ＥＢ）５４は、システム全体の動作を制御するための各種制御基板、計器類、コントロールパネル等を備えている。薬液貯蔵ユニット（ＣＴＢ）５６は、各スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０で使用に供される洗浄液を貯留する容器やポンプ等の流体機器を備えている。なお、制御／ユーティリティ・ユニット群３８を他の場所に設置することで、後背部側からもシステム内のメンテナンスを行えるようになっている。
【００２６】
主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０は、図３に示すように、垂直方向（Ｚ方向）に延在し、上端および下端で接続された相対向する一対の垂直壁部５８Ｌ，５８Ｒを有する筒状支持体６０の内側にウエハ搬送体６２をＺ方向に移動（昇降）可能に取り付けている。筒状支持体６０は、その下に配置されたモータ６４の回転駆動力により垂直中心軸を回転中心として回転するようになっており、ウエハ搬送体６２も筒状支持体６０と一緒に回転するようになっている。
【００２７】
ウエハ搬送体６２は、搬送基台６６と、この搬送基台６６上で前後に移動（進退）可能に構成された３本の搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃとを有している。これらの搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃは、搬送基台６６に内蔵されたアーム駆動機構（図示せず）よりそれぞれ独立して進退移動可能となっており、両垂直壁部５８Ｌ，５８Ｒの間に形成された側面開口７０を通り抜けできるようになっている。搬送基台６６は、下部プーリ７４および上部プーリ７６間に架け渡された昇降駆動用の無端ベルト７８に接続されており、筒状支持体６０の底部で駆動側の下部プーリ７４に連結されているモータ８０の駆動力により昇降移動するようになっている。こうして、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０は、その周囲に設置されている全てのユニットにアクセス可能であり、搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃを選択的に前後に伸縮または進退移動させて、ウエハＷ（Ｂ）の搬入または搬出を行えるようになっている。
【００２８】
洗浄処理部１４の天井または屋上には、洗浄処理部１４内の各部に清浄な空気をダウンフローで供給するフィルタ・ファン・ユニット（ＦＦＵ）８２が設けられている。
【００２９】
図４〜図６にスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａの構成例を示す。図４はユニット（ＳＣＲ）４０Ａの内部を示す平面図、図５は図４においてＸ方向から見た略縦断面図、図６は図４においてＹ方向から見た略縦断面図である。
【００３０】
図４に示すように、このスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａは、箱型のハウジング８４の中を垂直の隔壁８６によって洗浄処理室８８とアーム駆動運転室９０とに分割している。洗浄処理室８８においては、上面の開口した洗浄カップ９２が主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０（図１）と向き合うシャッタ付きのウエハ出入り口９４寄りに配置され、洗浄カップ９２の左右両側に洗浄液吐出ノズル９６およびブラシ９８Ａ，９８Ｂをそれぞれ待機させておくスペースが確保されている。
【００３１】
ブラシ９８Ａ，９８Ｂは、いわゆるディスク型ブラシであり、Ｙ方向に延びるブラシ保持アーム１００Ａ，１００Ｂの先端部にそれぞれ着脱可能に取付され、ブラシ待機位置に設置されているブラシバス９９と洗浄カップ９２内のスクラビング洗浄位置との間でＸ方向に移動可能となっている。図４および図６に示すように、ブラシ保持アーム１００Ａ，１００Ｂ（図示省略）は、隔壁８６に形成されているＸ方向に延在する開口部８６ａを通ってアーム駆動運転室９０内のアーム駆動機構１０２Ａ，１０２Ｂにそれぞれ連結されている。アーム駆動運転室９０内でアーム駆動機構１０２Ａ，１０２Ｂは相対向するガイド１０４，１０６に沿ってＸ方向にそれぞれ移動できるように構成されている。アーム駆動機構１０２Ａ，１０２Ｂは、それぞれのブラシ保持アーム１００Ａ，１００Ｂを昇降移動可能に構成することで、互いに干渉することなくＸ方向の移動（アーム駆動）を独立的に行えるようになっている。
【００３２】
図６に示すように、ブラシ９８Ａは、ブラシ保持アーム１００Ａに内蔵されたブラシ回転駆動機構１０１によりＺ方向の中心軸回りに回転（スピン回転）できるようになっている。図示のブラシ回転駆動機構１０１は、ブラシ９８Ａを支持するブラシ支持軸１０３を回転可能に構成し、このブラシ支持軸１０３をベルト１０５を介してモータ１０７の回転駆動軸に結合している。他方のブラシ９８Ｂもブラシ保持アーム１００Ｂにおいて同様の構成により回転可能となっている。なお、ベルト１０５を省いてブラシ支持軸１０３をモータ１０７に直結する構成も可能である。
【００３３】
図４において、洗浄液吐出ノズル９６は、たとえば高圧ジェット式または超音波式のノズルあるいは２流体式（洗浄液とガスとを混合して噴出する方式）のノズルであり、Ｙ方向に延びるノズル保持アーム１０８の先端部に着脱可能に取付され、ブラシ待機位置と洗浄カップ９２内のブロー洗浄位置との間でＸ方向に移動可能となっている。このノズル保持アーム１０８は、隔壁８６の開口部８６ａを通ってアーム駆動運転室９０内のアーム駆動機構１１０に連結されている。アーム駆動運転室９０内でアーム駆動機構１１０は所定のガイド（たとえばガイド８６）に沿ってＸ方向に移動できるように構成されている。なお、洗浄液吐出ノズル９６は、待機位置で高さ／方向調節機構１１２によりＺ方向位置および吐出角度を調節できるようになっている。
【００３４】
図４および図５に示すように、洗浄カップ９２は、たとえばカップ外側に配置されたカップ昇降機構１１４に結合されており、カップ昇降機構１１４の駆動力でウエハ搬入出用のボトム位置（９２’）と洗浄用のトップ位置（９２）との間で昇降移動できるようになっている。洗浄カップ９２の上端部には、洗浄液の飛散を防止するための径方向内側に向って斜め上方に延在する上下２段のテーパ部９２ａ，９２ｂが設けられている。洗浄カップ９２の内周側底部には、カップ内の排気および排液を行うためにドレイン管１１６が接続されている。
【００３５】
洗浄カップ９２の内側には、ウエハＷ（Ｂ）を保持して回転するスピンチャック１１８が設けられている。このスピンチャック１１８は、ウエハＷ（Ｂ）を水平姿勢で載置するチャックプレート１２０と、メカニカル式のチャック部またはウエハ脱着機構１２２と、ウエハＷ（Ｂ）を垂直中心軸の回りに回転させる回転駆動部１２４とを有している。チャックプレート１２０の周縁部には円周方向に所定の間隔を置いて複数（図示の例では６本）の支持ピン１２０ａが立設されており、ウエハＷ（Ｂ）はこれらの支持ピン１２０ａで水平に担持される。
【００３６】
ウエハ脱着機構１２２は、チャックプレート１２０の周縁部に所定の間隔を置いて複数（図示の例では３箇所）設けられ、バネ部材（図示せず）による弾性力でウエハＷ（Ｂ）の周縁部を脱着可能に保持する。より詳細には、チャックプレート１２０の下に昇降手段１２６により昇降可能な水平操作板１２８が設けられ、この支持板１２８の各ウエハ脱着機構１２２と対応する箇所に脱着操作治具１３０が取り付けられている。昇降手段１２６が水平操作板１２８を上昇または往動させると、各脱着操作治具１３０が各対応するウエハ脱着機構１２２に下から当接してバネ部材に抗して押圧することにより、ウエハ脱着機構１２２がウエハ保持解除姿勢（図５の右側１２２’の姿勢）に変位する。このウエハ保持解除状態において、チャックプレート１２０上でウエハＷ（Ｂ）の移載または搬入／搬出を行うことができる。昇降手段１２６が水平操作板１２８を下降または復動させると、各脱着操作治具１３０が各対応するウエハ脱着機構１２２から分離し、それによってバネ部材の弾性力が復帰して各ウエハ脱着機構１２２がウエハを保持する姿勢（図５の左側１２２の姿勢）となる。
【００３７】
回転駆動部１２４は、モータ（図示せず）を内蔵しており、該モータの回転駆動軸を回転支持軸１３２を介してチャックプレート１２０に結合している。
【００３８】
図４に示すように、洗浄カップ９２の外には、カップ側壁の上からカップ内部を臨むようにして１本または複数本（図示の例では２本）のリンスノズル１３４が設けられている。
【００３９】
上記したように、このスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａでは、スピンチャック１１８にウエハＷ（Ｂ）の周縁部を機械的に保持するメカニカルチャック機構（ウエハ脱着機構１２２）を用いている。このようなメカニカルチャック機構は、被処理ウエハＷの裏面を上面つまり被洗浄面とする場合に下面（おもて面）の被加工領域またはデバイス作成領域に触れなくて済むので適している。被処理ウエハＷのおもて面を上面（被洗浄面）とする場合はバキューム吸引式のチャック機構も使用できる。一方、ベアウエハＢにあっては、被処理面またはデバイス作成面というものがなく、おもて面と裏面の区別がないので、メカニカル式およびバキューム吸引式のいずれのチャック機構でも適応できる。
【００４０】
この実施形態の洗浄処理システムにおいて、他のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄも、上記したスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａとほぼ同様の構成を有するものであってよい。たとえば、下段の両スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ，４０Ｂを被処理ウエハＷに対して裏面洗浄処理用とする場合は、左側のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｂを右側のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａと左右対称な構成としてよい。また、上段の両スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄを被処理ウエハＷに対しておもて面洗浄処理用とする場合は、スピンチャック１１８にメカニカルチャック機構（ウエハ脱着機構１２２）に換えてバキューム吸引式のチャック機構を設ける構成としてよい。
【００４１】
ここで、この洗浄処理システムにおいて１枚の被処理ウエハＷが一連の処理を受ける際の手順と作用を説明する。
【００４２】
先ず、搬入出部１２において、ウエハ搬送部２２のウエハ搬送機構２０が、イン・アウトポート１８のステージ１６上に置かれている被処理ウエハＷ用のカセットＣのいずれか１つにアクセスして搬送アーム２０ａで未洗浄の被処理ウエハＷを１枚取り出し、取り出したウエハＷを洗浄処理部１４側の受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２のいずれか１つに搬入する。なお、カセットＣにおいてウエハＷはおもて面を上面とする姿勢で収容ないし出し入れされるものとする。
【００４３】
洗浄処理部１４側では、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０がウエハ搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃのいずれか１つで該受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２から該ウエハＷを取り出して、おもて面洗浄処理用の上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄのいずれか１つにウエハ搬入出口９４（図４）より搬入する。上記したように、上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄは、スピンチャック１１８がバキューム吸引式のチャック機構を有する点を除いて下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ，４０Ｂと同様の構成を有している。
【００４４】
主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）より当該ウエハＷを搬入される上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃまたは４０Ｄでは、洗浄カップ９２をボトム位置に降ろしておいてウエハＷをスピンチャック１１８上に載置させ、ウエハ搬送アーム６８の退去後に洗浄カップ９２をトップ位置へ上昇させる。そして、チャック機構を作動させてスピンチャック１１８に当該ウエハＷを保持させ、回転駆動機構１２４を作動させてスピンチャック１１８を当該ウエハＷと一体にスピン回転させる。一方、アーム駆動運転室９０内でアーム駆動機構１０２Ａ，１０２Ｂ，１１０を作動させて、ブラシ保持アーム１００Ａ，１００Ｂおよびノズル保持アーム１０８をそれぞれの待機位置からカップ９２内へ移動させる。そして、図５に示すように、各ブラシ９８Ａ，９８Ｂを所定の圧力でウエハＷの上面に押し当てながらスピン回転およびスキャンさせてこすり合わせ、洗浄液吐出ノズル９６より当該ウエハＷの上面に向けて洗浄液たとえば純水または薬液を吐出させる。また、図４に示すように、リンスノズル１３４より当該ウエハＷの上面にリンス液を供給する。
【００４５】
このようなウエハＷに対して各ブラシ９８Ａ，９８Ｂによるスクラビング洗浄、洗浄液吐出ノズル９６によるブローまたはスプレー洗浄、リンスノズル１３４によるリンス液供給等の各種処理を施すレシピは任意にプログラミングすることができる。たとえば、最初にリンスノズル１３４によるリンス液供給を開始させて当該ウエハＷの上面を万遍に濡らしてから、ブラシ９８Ａ，９８Ｂによるスクラビング洗浄を開始させ、スクラビング洗浄の終了後にリンスノズル１３４を止めて洗浄液吐出ノズル９６によりブロー洗浄を行い、ブロー洗浄の終了後にリンスノズル１３４によりリンス処理を行い、最後にスピンチャック１１８を高速回転させてスピン乾燥を行うといったレシピをプログラミングすることができる。両ブラシ９８Ａ，９８Ｂの使い方も被処理ウエハＷの加工段階や仕様に応じて自由にプログラミングできる。
【００４６】
この実施形態のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０では、隔壁８６により洗浄処理室８８とアーム駆動運転室９０とを空間的に隔離しているので、洗浄処理室８８内で発生したミストがアーム駆動運転室９０に及んで動作不良を来す事態や、アーム駆動運転室９０内で発生したパーティクルが洗浄処理室８８側へ、特に洗浄カップ９２内に入り込んで洗浄処理品質や歩留まりを低下させる事態を防止することができる。
【００４７】
上記のようなおもて面洗浄処理が終了すると、スピンチャック１１８においてスピンチャック機構によるウエハの保持が解除され、洗浄カップ９２がボトム位置へ下降し、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０側から搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃのいずれか１つがウエハ搬入出口９４から入ってきて当該被処理ウエハＷを引き取る。
【００４８】
主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０に引き取られた当該ウエハＷは次に加熱ユニット（ＨＰ）４６のいずれか１つに搬入され、そこで加熱による乾燥処理を受ける。この加熱乾燥処理の後は、必要に応じて冷却ユニット（ＣＯＬ）４８に移され、そこで所定温度まで冷却される。
【００４９】
上記のような熱処理を受けた後、当該ウエハＷは次に主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０により反転ユニット（ＲＶＳ）４４のいずれか１つに搬入され、そこでおもて面と裏面とが互いに入れ替わるように、つまりそれまで上面であった裏面が下面になり、それまで下面であったおもて面が上面となるように反転される。
【００５０】
上記のようにして上下反転された当該ウエハＷは、次に主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０により裏面洗浄処理用の下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａまたは４０Ｂに搬入される。この下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａまたは４０Ｂにおいても、当該ウエハＷは、スピンチャック１１８に保持される形態がメカニカル式（ウエハ脱着機構１２２）のウエハ周縁部保持形態に替わる点を除いては、上記したように上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃまたは４０Ｄにおけるおもて面洗浄処理と同様の洗浄処理を施される。
【００５１】
上記のようにして下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａまたは４０Ｂで裏面洗浄処理を受けた当該ウエハＷは、反転ユニット（ＲＶＳ）４４のいずれか１つに送られて再度の上下面反転により最初の姿勢（おもて面が上面となる姿勢）に戻され、その姿勢で加熱ユニット（ＨＰ）４６や冷却ユニット（ＣＯＬ）４８を回されて熱処理を受ける。しかる後、当該ウエハＷは主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０により受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２のいずれか１つに移され、搬入出部１２側のウエハ搬送機構２０に引き取られてステージ１６上のカセットＣのいずれか１つへ入れられる。
【００５２】
上記の一連の処理工程では被処理ウエハＷのおもて面を先に洗浄して裏面を後に洗浄したが、順序を逆にしてもよい、つまり、最初に下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ，４０Ｂのいずれか１つで被処理ウエハＷの裏面を洗浄し、次に上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃ，４０Ｄのいずれか１つでウエハＷのおもて面を洗浄するといった手順も可能である。
【００５３】
スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ〜４０Ｄでは、上記のようなスクラビング洗浄において各ブラシ９８（９８Ａ，９８Ｂ）により被処理ウエハＷの上面からこすり取られた異物がブラシ９８に転移して、その一部はブラシ９８から脱落せずに残留する。
【００５４】
この実施形態では、各スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ〜４０Ｄにおいて、そのようなブラシ９８の汚れを除去するために、被処理ウエハＷに代わって搬入出部１２またはベアウエハ保管ユニット（ＢＬＮ）５０からベアウエハＢをユニット内に持ち込む。このベアウエハＢを持ち込む動作は被処理ウエハＷのときと同じでよく、持ち込まれたベアウエハＢはスピンチャック１１８でチャック機構により水平姿勢で保持される。
【００５５】
そして、スピンチャック１１８上のベアウエハＢに対してブラシ９８をこすりつけて、ブラシ９８に付着していた異物をベアウエハＢに転移または再付着させる。ベアウエハＢは被処理ウエハＷと同じ材質（シリコン基板）であるから、こすり合いによってベアウエハＢからブラシ９８へ半導体製造プロセスに有害な異物が転移するようなことはない。
【００５６】
このブラシクリーニングに際しては、ブラシ９８がベアウエハＢの上面全体を隈なくこするように、回転駆動機構１２４によりスピンチャック１１８をスピン回転させるとともに、ブラシ保持アーム１００をＸ方向に駆動してブラシ９８をベアウエハＢ上で半径方向にスキャンしてよい。また、ブラシ回転駆動機構１０１によりブラシ９８側もスピン回転させてよい。さらには、ブラシ９８が被処理ウエハＷを洗浄するときと同様に、ブラッシングの最中または前後で洗浄液吐出ノズル９６やリンスノズル１３４を使用することができる。ブラシクリーニング中にカップ９２内で発生したミストは、カップ９２のテーパ部９２ａ，９２ｂで飛散を抑制されるとともに、カップ９２の外へ出てもアーム駆動運転室９０への進入を隔壁８６によって阻止される。
【００５７】
このブラシクリーニングにおいても、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０内の各部の動作について被処理ウエハＷに対する洗浄処理と同様に任意のレシピをプログラミングでき、ウエハ洗浄処理用のレシピをそのまま利用することも可能である。たとえば、ベアウエハＢからブラシ９８を引き離した後は、洗浄液吐出ノズル９６によりブロー洗浄またはスプレー洗浄を行ってベアウエハＢの上面を洗浄し、次いでリンスノズル１３４によりリンス液を流してベアウエハＢ上から洗浄液を除去してよい。
【００５８】
この実施形態における有効なブラシクリーニング方法の１つとして、ベアウエハＢにブラシ９８をこすりつけるに先立って洗浄液吐出ノズル９６により高圧の洗浄水をベアウエハＢに吹き付けてウエハ表面を帯電させてよい。この直後にブラシ９８をベアウエハＢの表面にこすりつけると、ブラシ９８に付着している異物が静電力でベアウエハＢ側へ転移しやすくなり、クリーニング効果を高められる。
【００５９】
上記のように、ブラシクリーニングに用いたベアウエハＢをスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０内である程度まで洗浄できる。したがって、このベアウエハＢを当該スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０より搬出したなら、ベアウエハ保管ユニット（ＢＬＮ）５０にいったん保管しておいて、同じまたは別のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０におけるブラシクリーニングに再使用することもできる。
【００６０】
もっとも、この実施形態では、搬入出部１２に被処理ウエハＷと同列にカセット単位またはロット単位で多数のベアウエハＢを用意しているので、搬入出部１２から被処理ウエハＷだけでなくベアウエハＢも次々と洗浄処理部１４に送り込んで、ブラシクリーニングに用いたベアウエハＢを次々と搬入出部１２に回収するというフロー式またはシリアル式のベアウエハ運用方法が可能である。
【００６１】
図７に、一実施例によるベアウエハ運用方法を示す。図中、Ｗiは任意の被処理ウエハを意味し、Ｗ(2n-1)およびＷ2nは搬入出部１２から洗浄処理部１４に持ち込まれる被処理ウエハの中の奇数番目および偶数番目のものをそれぞれ意味する。ＷiaおよびＷibは被処理ウエハＷiのおもて面（デバイス作成面）および裏面をそれぞれ意味する。また、Ｂiは任意のベアウエハを意味し、Ｂ(2n-1)およびＢ2nは搬入出部１２から洗浄処理部１４に持ち込まれる被処理ウエハの中のそれぞれ奇数番目および偶数番目のものを意味する。上記のようにベアウエハＢiにはおもて面と裏面の区別はないが、説明の便宜上搬入出部１２でカセットＣから取り出されるときの上面をおもて面Ｂiaとし、そのときの下面を裏面Ｂibとする。
【００６２】
この実施例においては、搬入出部１２より被処理ウエハＷiとベアウエハＢiとが１枚ずつ交互に洗浄処理部１４に持ち込まれる。このため、搬入出部１２では、ウエハ搬送機構２０が、ステージ１６上の被処理ウエハ用のカセットＣとベアウエハ用のカセットＣとに交互にアクセスして、被処理ウエハＷiとベアウエハＢiとを１枚ずつ交互に洗浄処理部１４の受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２へ渡す。洗浄処理部１４では、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０が、該受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２から被処理ウエハＷiまたはベアウエハＢiを受け取ると、図７に示すようなルートおよびシーケンスで各ウエハＷi（Ｂi）を各関連ユニットに順次回送する。なお、加熱ユニット（ＨＰ）４６や冷却ユニット（ＣＯＬ）４８はブラシクリーニング機能には直接関係しないので、図示のルートおよびシーケンスから省いている。
【００６３】
図７において、奇数番目の被処理ウエハＷ(2n-1)およびベアウエハＢ(2n-1)は、反転ユニット（ＲＶＳ）４４→下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａ→反転ユニット（ＲＶＳ）４４→上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃのルートを１枚ずつ交互に回送される。
【００６４】
最初の反転ユニット（ＲＶＳ）４４では、各ウエハＷ(2n-1)，Ｂ(2n-1)を裏返しさせて、それまで下面であった裏面Ｗ(2n-1)b，Ｂ(2n-1)bを上面にする。下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａでは、被処理ウエハＷ(2n-1)に対してはその裏面Ｗ(2n-1)bをブラシ９８でこすってスクラビング洗浄を行う。かかるスクラビング洗浄処理の結果、被処理ウエハＷ(2n-1)の裏面Ｗ(2n-1)bに付着していた汚れがブラシ９８に転移する。しかし、直後に当該スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０ＡにベアウエハＢ(2n-1)が搬入され、上記のようなブラシクリーニングによりベアウエハＢ(2n-1)の裏面Ｂ(2n-1)bに転移させる形でブラシ９８の汚れが落される。こうして、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａにおいては、被処理ウエハＷ(2n-1)の裏面Ｗ(2n-1)bに対するブラシ９８によるスクラビング洗浄処理とブラシ９８に対するベアウエハＢ(2n-1)の裏面Ｂ(2n-1)bを用いたブラシクリーニング処理とが１回ずつ交互に行われる。
【００６５】
下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ａから搬出された奇数番目の各ウエハＷ(2n-1)，Ｂ(2n-1)は、反転ユニット（ＲＶＳ）４４で上下反転操作を受けて姿勢を元に戻し、つまりおもて面Ｗ(2n-1)a，Ｂ(2n-1)aを上面にして、上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃに送られる。上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃでは、被処理ウエハＷ(2n-1)のおもて面Ｗ(2n-1)aに対するブラシ９８によるスクラビング洗浄処理とブラシ９８に対するベアウエハＢ(2n-1)のおもて面Ｂ(2n-1)aを用いたブラシクリーニング処理とが１回ずつ交互に行われる。上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｃより搬出された各ウエハＷ(2n-1)，Ｂ(2n-1)は、受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２を介して搬入出部１２へ回送され、元のカセットＣに収容される。なお、２台の受け渡しユニット（ＴＲＳ）４２のうち、一方を搬入出部１２から洗浄処理部１４へのウエハ受け渡し用とし、他方を洗浄処理部１４から搬入出部１２へのウエハ受け渡しに用いることができる。
【００６６】
一方、偶数番目の被処理ウエハＷ2nおよびベアウエハＢ2nは、反転ユニット（ＲＶＳ）４４→下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｂ→反転ユニット（ＲＶＳ）４４→上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｄのルートを１枚ずつ交互に回送される。図７から容易に理解されるように、かかる偶数番目ウエハの回送ルートにおいても、下段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｂでは被処理ウエハＷ2nの裏面Ｗ2nbに対するブラシ９８によるスクラビング洗浄処理とブラシ９８に対するベアウエハＢ2nの裏面Ｂ2nbを用いたブラシクリーニング処理とが１回ずつ交互に行われ、上段スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０Ｄでは被処理ウエハＷ2nのおもて面Ｗ2naに対するブラシ９８によるスクラビング洗浄処理とブラシ９８に対するベアウエハＢ2nのおもて面Ｂ2naを用いたブラシクリーニング処理とが１回ずつ交互に行われる。
【００６７】
なお、奇数番目ウエハの回送ルートと偶数番目ウエハの回送ルートとの間にはたとえば１／２タクト分の時間的なオフセットが設定されてよく、それによって各搬送系２０，（ＰＲＡ）３０は奇数番目ウエハと偶数番目ウエハとを交互にハンドリングすることができる。また、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０は、３本の搬送アーム６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃを有しているので、ウエハハンドリングをよりスムースにかつ安全に行うために、その中の１本たとえば上段の搬送アーム６８Ａをベアウエハ専用としてもよい。その場合、たとえば各スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０において被処理ウエハＷiに対するスクラビング洗浄処理が終了したときは、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３０が、上段搬送アーム６８ＡにベアウエハＢiを保持して該スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０にアクセスし、中段搬送アーム６８Ｂまたは下段搬送アーム６８Ｃのいずれかで被処理ウエハＷiを引き取り、それと入れ違いで上段搬送アーム６８ＡでベアウエハＢiを搬入することになる。
【００６８】
上記実施例のベアウエハ運用方法では、各スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０において、被処理ウエハＷiに対してブラシ９８によるスクラビング洗浄処理を１回行う都度その直後にベアウエハＢiを用いてブラシ９８に対するブラシクリーニング処理を行うので、ブラシ９８の汚れを早期に効率よく落すことができる。また、被処理ウエハＷiの両面洗浄に同期させてベアウエハＢiの両面をブラシクリーニングに用いるので、ベアウエハＢiの使用効率が高い。
【００６９】
もっとも、上記実施例を変形した種々のベアウエハ運用方法も可能である。たとえば、各スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０において、スクラビング洗浄処理を複数回続けてからブラシクリーニング処理を１回または複数回続けて実行することも可能である。また、洗浄処理部１４内でベアウエハＢを任意の段階でベアウエハ保管ユニット（ＢＬＮ）５０に留め置きして、任意のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０でブラシクリーニングを必要とする際に保管ユニット（ＢＬＮ）５０からベアウエハＢを配送することも可能である。
【００７０】
なお、搬入出部１２に回収されたベアウエハＢは、たとえばＡＧＶ（automatic guided vehicle）によりカセット単位でバッチ式のウエハ洗浄処理装置（図示せず）へ送られてよい。該ウエハ洗浄処理装置では、ベアウエハＢをロット単位で洗浄槽に浸けて薬品処理によりウエハ表面の汚れを完全に除去し、鏡面研磨ウエハに再生する。こうして鏡面研磨ウエハに戻ったベアウエハＢは、たとえばＡＧＶにより本洗浄処理システム１０に再搬入されて上記のようなブラシクリーニングに再利用されてもよく、あるいは新規の被処理基板Ｗとして半導体製造プロセスに附されてもよい。
【００７１】
上記のように、この実施形態の洗浄処理システム１０では、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０内に外からウエハＷの代わりにウエハＷと同じ材質のベアウエハＢを持ち込んで、ウエハ洗浄処理用のツールを利用して洗浄カップ９２内でブラシ９８から安全に異物を除去することができる。このことにより、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０内においてブラシクリーニング用の特別な治具や機構は一切不要としており、ブラシクリーニングに伴なうユニット（ＳＣＲ）４０の煩雑化や占有スペースの増加を完全に回避している。この利点は、スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０の設置台数が多くなるほど顕著であり、システム全体の効率性、コスト、フットプリント、メンテナンス性等も著しく向上する。また、ブラシクリーニングに用いたベアウエハＢは洗浄して再利用可能であり、新規の被処理ウエハＷに転用することも可能である。
【００７２】
ベアウエハ保管ユニット（ＢＬＮ）５０は、基本的には外部から遮断された室内にベアウエハＢを１枚または複数枚保管するだけのユニット構造でもよいが、任意の付加機能を備えてもよい。たとえば、ベアウエハＢの汚れ具合をモニタするためのウエハ表面検査装置や画像処理装置等を設けてもよく、ベアウエハＢの汚れ具合を通してブラシ９８の汚れ具合を判定することができる。また、保管ユニット（ＢＬＮ）５０内にウエハ洗浄機構を設けて、ブラシクリーニングに用いたベアウエハＢをユニット内で洗浄して、汚れのないウエハ面に再生することも可能である。
【００７３】
上記した実施形態は複数のスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）４０を含む洗浄処理システムに係わるものであったが、本発明は１つまたは複数のスクラブ洗浄ユニットを含む任意の処理システムに適用可能であり、単体のスクラブ洗浄装置にも適用可能である。
【００７４】
また、ベアウエハＢの代わりに被処理ウエハＷの裏面をブラシクリーニングに利用することも可能である。特に、当該スクラブ洗浄装置または処理システムに持ち込まれた被処理ウエハにおいて裏面側の汚れが少ない場合は有効である。その場合、当該スクラブ洗浄装置において或る被処理ウエハＷiの主面またはおもて面（デバイス作成面）に対してスクラビング洗浄処理を行ったなら、被処理ウエハＷiを搬出するのと入れ違いに裏面を上にした別の被処理ウエハＷjを搬入して該ウエハＷjの裏面にブラシ９８をこすりつけてブラシクリーニングを行うことができる。ブラシクリーニングに用いた被処理ウエハＷjの裏面はその後にスクラビング洗浄を受けることによってきれいになる。この方法は、被処理ウエハＷiのおもて面と裏面のどちらに対してもブラシ９８をこすりつけられる方式（たとえばメカニカルチャック方式）のスクラブ洗浄装置において有効である。
【００７５】
本発明における被処理基板はシリコンウエハに限るものではなく、スクラブ洗浄を必要とする任意の被処理基板たとえばＬＣＤ用のガラス基板やフォトマスク基板、ＣＤ基板等も含まれる。したがって、本発明におけるベア基板もディスク形状に限定されるものではなく、被処理基板の形状に応じて種々の形状を採択することができる。本発明におけるブラシもディスク型ブラシに限るものでなく、ロールブラシ等の他のブラシ形式も可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のブラシクリーニング方法または処理システムによれば、スクラブ洗浄装置またはユニットの煩雑化や大規模化を伴なうことなくスクラビング用のブラシを低コストで簡単かつ効率的にクリーニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における洗浄処理システムの構成を概略的に示す略平面図である。
【図２】実施形態における洗浄処理システムの構成を概略的に示す略正面図である。
【図３】実施形態における洗浄処理システムの構成を概略的に示す略縦断面図である。
【図４】実施形態におけるスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）の構成例を示す平面図である。
【図５】実施形態におけるスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）の構成例を示すＸ方向から見た略縦断面図である。
【図６】実施形態におけるスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）の構成例を示すＹ方向から見た略縦断面図である。
【図７】一実施例によるベアウエハ運用方法の仕組みを示す図である。
【符号の説明】
１０ 洗浄処理システム
１２ 搬入出部
１４ 洗浄処理部
３０ 主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）
４０Ａ〜４０Ｂ スクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）
５０ ディスク保管ユニット（ＣＬＮ）
９２ 洗浄カップ
９６ 洗浄液吐出ノズル
９８（９８Ａ，９８Ｂ） ブラシ
１００Ａ，１００Ｂ ブラシ保持アーム
１０１ ブラシ回転駆動機構
１０３ ブラシ支持軸
１１８ スピンチャック
１２２ ウエハ脱着機構１２２
１２４ 回転駆動機構
１３４ リンスノズル
Ｗ 被処理ウエハ
Ｂ ベアウエハ

Claims (4)

1. 被処理基板を所定の処理位置で保持しつつ、前記被処理基板をブラシでこすって洗浄するスクラブ洗浄装置において前記ブラシをクリーニングする方法であって、
   前記被処理基板と同一の基板材料からなる実質的に未加工のベア基板を前記被処理基板に代えて前記処理位置で保持しつつ、前記ベア基板に前記ブラシをこすりつけて前記ブラシから異物を除去し、異物を除去した前記ブラシを前記ベア基板から離した後に、前記処理位置にて洗浄液吐出ノズルにより前記ベア基板を洗浄するブラシクリーニング方法。
2. 前記洗浄液吐出ノズルによる前記ベア基板の洗浄はスプレー洗浄である請求項１に記載のブラシクリーニング方法。
3. 被処理基板と前記被処理基板と同一の基板材料からなる実質的に未加工のベア基板とを搬入／搬出する搬入出部と、
   前記被処理基板を所定の処理位置でスクラブ洗浄するためのブラシと洗浄液吐出ノズルとを備えるスクラブ洗浄ユニットと、
   前記搬入出部と前記スクラブ洗浄ユニットとの間で前記被処理基板および前記ベア基板を選択的に搬送する搬送手段とを有し、
   前記ブラシをクリーニングするために、前記搬送手段により前記ベア基板を前記搬入出部から前記スクラブ洗浄ユニットへ移して、前記スクラブ洗浄ユニット内で前記被処理基板の代わりに前記ベア基板を前記処理位置で保持しつつ、前記ベア基板に前記ブラシをこすりつけて前記ブラシから異物を除去し、異物を除去した前記ブラシを前記ベア基板から離した後に、前記処理位置にて前記洗浄液吐出ノズルにより前記ベア基板を洗浄する処理システム。
4. 前記洗浄液吐出ノズルによる前記ベア基板の洗浄はスプレー洗浄である請求項３に記載の処理システム。

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