JP4323041B2

JP4323041B2 - 基板の洗浄処理装置

Info

Publication number: JP4323041B2
Application number: JP36290899A
Authority: JP
Inventors: 敏土井; 禎明黒川
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: JP2001176832A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を洗浄するための洗浄処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、基板としての半導体ウエハを高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。上記半導体ウエハを洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の半導体ウエハを浸漬するデイップ方式や半導体ウエハに向けて洗浄液を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式があり、最近では半導体ウエハの大口径化にともない高い清浄度が得られるとともに、コスト的に有利な枚葉方式が採用されることが多くなってきている。
【０００３】
枚葉方式の１つとして洗浄ブラシを用いた洗浄処理装置が知られている。この洗浄処理装置は半導体ウエハをほぼ水平な状態で回転駆動できるように保持するとともに、その上下両面側にロ−ル状の一対の洗浄ブラシを上下駆動できるように配置する。
【０００４】
そして、これら洗浄ブラシを上記半導体ウエハの上下面にそれぞれ接触させ、その接触部分に洗浄液を供給しながら上記半導体ウエハと洗浄ブラシとを回転させることで、上記半導体ウエハの上下両面を洗浄するようになっている。
【０００５】
つまり、半導体ウエハは回路パターンが形成される上面側の清浄度が要求されるものの、下面側が汚れていると、半導体ウエハをケースに積層収容したときに、その下面側の汚れが下方に位置する半導体ウエハの上面に転移する。したがって、半導体ウエハの上下両面を洗浄し、半導体ウエハ間において汚れが転移するのを防止している。
【０００６】
ところで、半導体ウエハはその上下面だけでなく、外周面が汚れている場合もある。しかも、半導体ウエハが大口径化した場合には、歩留まりを向上させるため、オリフラに代わり半導体ウエハの外周面にノッチを形成するようにしている。そのため、上記ノッチに塵埃が入り込んで付着し易いということもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の洗浄装置では、一対の洗浄ブラシによって回転駆動される上記半導体ウエハの上下面は清浄に洗浄することができても、外周面を洗浄することができなかった。
【０００８】
とくに、ノッチに入り込んだ塵埃を洗浄できるようにした洗浄ブラシや洗浄装置が開発されていなかった。そのため、半導体ウエハの外周面及びノッチに付着した塵埃が確実に除去されないことがあり、そのような場合には、その塵埃が他の半導体ウエハの清浄な上下面に転移するということがあった。
【０００９】
このように、従来は基板の外周面を確実に洗浄することができなかったので、その外周面の汚れが他の基板に転移するということがあり、とくに基板の外周面にノッチが形成されていると、そのノッチに入り込んだ塵埃を洗浄除去することが難しいということがあった。
【００１０】
この発明は、基板の上下面の洗浄に連続して外周面を確実に洗浄することができるようにした基板の洗浄処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板を洗浄する洗浄処理装置において、
上記基板を保持して周方向に回転させる保持駆動手段と、
上部洗浄ブラシの端面を上記基板の上面に接触させてこの基板の径方向に沿って駆動する上部ツールユニットと、
下部洗浄ブラシの端面を上記基板の下面に接触させてこの基板の径方向に沿って駆動する下部ツールユニットと、
上記上部ツールユニットあるいは下部ツールユニットの少なくとも一方に設けられ上記基板の板面を洗浄した洗浄ブラシをその外周面が上記基板の外周面に接触するよう駆動する駆動手段を具備し、
上記洗浄ブラシの外周面には、基板の外周面に形成されたノッチに入り込む突出部が径方向外方に向かって設けられていることを特徴とする基板の洗浄処理装置にある。
【００１４】
請求項４の発明は、上記洗浄ブラシの外周面には、基板の外周面に形成されたノッチに入り込む突出部が径方向外方に向かって設けられていることを特徴とする請求項３記載の基板の洗浄処理装置にある。
【００１５】
請求項２の発明は、上記突出部は、ほぼＵ状に折り曲げた帯状の洗浄部材を上記洗浄ブラシの外周面の周方向に所定間隔で取付けてなることを特徴とする請求項１記載の基板の洗浄処理装置にある。
【００１６】
請求項３の発明は、上記洗浄ブラシは、ホルダ及びこのホルダに着脱可能に取着されたブラシ部材からなり、
上記突出部は、上記ブラシ部材の外周面を周方向に沿って凹凸形状にすることで形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板の洗浄処理装置にある。
【００１８】
この発明によれば、洗浄ブラシの外周面に突出部を設けたので、この突出部によって基板の外周面と同時にその外周面に形成されたノッチを洗浄することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図１乃至図８を参照して説明する。
【００２０】
図１乃至図３に示すこの発明の処理装置は処理槽１を備えている。この処理槽１の前面には出し入れ口２が開口形成されている。この出し入れ口２はシャッタ３によって開閉されるようになっている。なお、処理槽１の上面には通気孔４が形成され、この通気孔４にはクリーンユニット５が設けられている。したがって、処理槽１の内部には上記クリーンユニット５を介して清浄空気が導入されるようになっている。
【００２１】
上記処理槽１内の上記出し入れ口２と対向する部位には、図１に鎖線で示すロボットのハンド６によって上記出し入れ口２から処理槽１内に搬入された基板としての半導体ウエハ１０を保持して回転駆動する保持駆動手段８が設けられている。上記半導体ウエハ１０の外周面には図８に示すようにノッチ１０ａが形成されている。
【００２２】
上記保持駆動手段８は平面形状がＹ字状をなした中空状の一対の可動部材１１を有する。この可動部材１１の一対の枝部分の先端部の一側面及び基端部にはそれぞれ保持ローラ１２が設けられている。
【００２３】
各保持ローラ１２は、図６に示すように外周面にＶ字状の保持溝１３が形成されているとともに中心部には支軸１４の一端部が嵌着されている。各支軸１４は上記可動部材１１に設けられた軸受１５によって回転自在に支持されているとともに、可動部材１１の内部に対応する部分には従動プーリ１６が嵌着されている。
【００２４】
なお、図５と図６に示すように、一方の可動部材１１と他方の可動部材１１とは保持ローラ１２が設けられた一側面を上下逆方向に向けて配置されている。したがって、保持ローラ１２を上側にした一方の可動部材１１は、従動プーリ１６が支軸１４の軸方向中途部に設けられ、他方の可動部材１１は従動プーリ１６が支軸１４の軸方向上端部に設けられている。
【００２５】
図６に示すように、上記可動部材１１の基端部には筒体１７の上端が連結されている。この筒体１７には、上端部が軸受１９によって回転自在に支持され図示しない駆動源によって回転駆動される回転軸１８が挿通されている。この回転軸１８の上端部は上記可動部材１１の内部空間１１ａに突出し、その突出端部には駆動プーリ２１が嵌着されている。
【００２６】
上記駆動プーリ２１と上記３つの従動プーリ１６とにはベルト２２が張設されている。可動部材１１の内部には、図５に示すように、上記ベルト２２に所定の張力を与えてこのベルト２２を上記駆動プーリ２１と上記従動プーリ１６とに接触させる複数のテンションローラ２３が設けられている。
【００２７】
それによって、上記駆動プーリ２１が上記回転軸１８によって回転駆動されれば、上記ベルト２２を介して３つの従動プーリ１６が同方向に回転する。
【００２８】
さらに、上記一対の可動部材１１は、図１に矢印Ｘで示すように、互いに接離する方向に移動可能に設けられ、図示しない駆動源によって駆動されるようになっている。
【００２９】
ロボットのハンド６に保持されて上記出し入れ口２から処理槽１内に搬入された半導体ウエハ１０に対して上記一対の可動部材１１が接近する方向に駆動されると、上記半導体ウエハ１０の周縁部がこれら可動部材１１に設けられた保持ローラ１２の保持溝１３に係合して保持されるようになっている。
【００３０】
保持ローラ１２によって半導体ウエハ１０を保持した状態で、その保持ローラ１２を回転駆動すれば、上記半導体ウエハ１０を周方向に回転させることができるようになっている。
【００３１】
図１に示すように、上記処理槽１内の上記保持駆動手段８よりも内奥には上部ツールユニット３１と下部ツールユニット３２が配設されている。各ツールユニット３１，３２は、上記処理槽１に立設された円筒状の支持筒３３，３４を有する。各支持筒３３，３４の上端には、それぞれ上部アーム３５と下部アーム３６との基端部が回転可能に取り付けられ、これらアーム３５，３６は上記支持筒３３，３４内に設けられた図示しない駆動源によって所定の範囲内で水平方向に揺動駆動されるようになっている。
【００３２】
上記上部アーム３５の先端部下面には上部洗浄ブラシ３７が設けられ、下部アーム３６の先端部上面には下部洗浄ブラシ３８が設けられている。各洗浄ブラシ３７，３８は、図４及び図７（ａ），（ｂ）に示すようにそれぞれのアーム３５，３６の先端部に回転自在に支持されたホルダ１３７，１３８を有し、このホルダにＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などのスポンジ材料によってディスク状に形成されたブラシ部材３７ａ，３８ｂがそれぞれ着脱可能に保持されている。
【００３３】
上記各ホルダ１３７，１３８は、図４に示すように上記アーム３５，３６に内蔵された第１の駆動源３５ａ，３６ａによって回転駆動されるようになっている。さらに、上部アーム３５は，支持筒３３に内蔵された第２の駆動源３３ａによって上下方向に駆動されるようになっている。
【００３４】
上記上部洗浄ブラシ３７の外周面である、上記ホルダ１３７の外周面には、図７（ａ），（ｂ）に示すように周方向に所定間隔でこのブラシ部材ブラシ３７と同じ材料、たとえばＰＶＡによって帯状に形成された、突出部としての補助洗浄部材３７ｂがほぼＵ字状に折り曲げられ、押え片１３７ａによって取付けられている。
【００３５】
上記上部アーム３５と下部アーム３６とが揺動駆動されることで、上部洗浄ブラシ３７と下部洗浄ブラシ３８は図１に矢印で示すように半導体ウエハ１０の径方向に沿って移動する。したがって、上記半導体ウエハ１０の上面と下面とに後述する洗浄ノズルによって処理液を吹き付けながら上記各洗浄ブラシ３７，３８を揺動駆動すれば、それらのブラシ部材３７ａ，３８ａによって半導体ウエハ１０の上面と下面とを洗浄できるようになっている。
【００３６】
半導体ウエハ１０の上面と下面とが洗浄されて各洗浄ブラシ３７，３８が半導体ウエハ１０の板面から外れると、上記洗浄ブラシ３７はホルダ１３７の外周面に設けられた補助ブラシ部材３７ｂが半導体ウエハ１０の外周面に対応する高さになるよう、第２の駆動源３３ａによって下降方向に駆動される。その状態で、上記補助ブラシ部材３７ｂが半導体ウエハ１０の外周面に当接するよう上部アーム３５が回動駆動される。
【００３７】
それによって、半導体ウエハ１０は外周面に補助ブラシ部材３７ｂが接触した状態で回転するから、その外周面が上下面に続いて洗浄されることになる。
【００３８】
上記各洗浄ブラシ３７，３８が半導体ウエハ１０から外れた位置で、しかも揺動方向の延長線上には、上記各洗浄ブラシ３７，３８を洗浄するためのツール洗浄部材１３２が設けられている。このツール洗浄部材１３２の上面と下面とは凹凸面に形成されているとともに、その上面と下面とからは純水などの洗浄液を噴射できるようになっている。そして、上記各洗浄ブラシ３７，３８が移動してくると、その上面と下面とにこれら洗浄ブラシ３７，３８のブラシ部材３７ａ，３８ａが上記ツール洗浄部材１３２に接触するようになっている。
【００３９】
しがたって、各ブラシ部材３７ａ，３８ａをツール洗浄部材１３２に接触させた状態で洗浄ブラシ３７，３８を回転させるとともに、ツール洗浄部材１３２の上面と下面とから洗浄液を噴射させれば、半導体ウエハ１０を洗浄することで汚れた各ブラシ部材３７ａ，３８ａ及び補助ブラシ部材３７ｂを洗浄できるようになっている。
【００４０】
上記保持駆動手段８の保持ローラ１２によって保持された半導体ウエハ１０の上面と下面とのほぼ中央部に対向する位置には、図３に示すように上部洗浄ノズル４４および下部洗浄ノズル４５がそれぞれ配置されている。各ノズル４４，４５は、ロッド４６の先端にこのロッド４６の軸方向に対して角度調整自在に設けられている。上記ロッド４６の基端部は、洗浄槽１の内底部の前端側に立設されたスタンド４７に長さ調整自在かつ周方向の回転角度の調整自在に取り付けられている。
【００４１】
上記上部洗浄ノズル４４および下部洗浄ノズル４５には純水や薬液などの処理液が供給される。したがって、保持駆動手段８に保持された半導体ウエハ１０の上面と下面とにはそれぞれ上述したように処理液を供給できるようになっている。
【００４２】
なお、図１において５２は上部超音波ノズル、５３は下部超音波ノズルである。これら超音波ノズル５２、５３からは超音波振動が与えられた処理液が半導体ウエハ１０の上面と下面とに局部的に供給されるようになっている。
【００４３】
それによって、半導体ウエハ１０の上面と下面とを超音波振動が与えられた処理液で処理できるようになっている。処理液が純水であれば、半導体ウエハ１０は超音波洗浄されることになる。
【００４４】
つぎに、上記構成の洗浄処理装置によって半導体ウエハ１０を洗浄処理する工程を説明する。まず、ロボットのハンド６によって半導体ウエハ１０を処理槽１内に供給すると、その半導体ウエハ１０は保持駆動手段８の一対の可動部材１１に設けられた保持ローラ１２の保持溝１３によって保持される。
【００４５】
半導体ウエハ１０を保持したならば、上記保持ローラ１２を回転駆動することで、半導体ウエハ１０が周方向に回転される。半導体ウエハ１０を回転したならば、上部洗浄ノズル４４と下部洗浄ノズル４５とから半導体ウエハ１０の上面と下面とに向けて洗浄液を噴射する。
【００４６】
それと同時に、上部ツールユニット３１と下部ツールユニット３２の各アーム３５，３６を駆動し、これらアーム３５，３６の先端に設けられた各洗浄ブラシ３７，３８を回転させながら半導体ウエハ１０の上面と下面とにそれぞれブラシ部材３７ａ，３８ａを接触させ、径方向に沿って駆動する。それによって、半導体ウエハ１０の上面と下面とは各ブラシ部材３７ａ，３８ａによって洗浄されることになる。
【００４７】
このようにして半導体ウエハ１０の上下面の洗浄が終了すると、各洗浄ブラシ３７，３８が半導体ウエハ１０の板面から外れる位置まで駆動され、ついで上部洗浄ブラシ３７が設けられた上部アーム３５が下降方向に駆動されて上部洗浄ブラシ３７を保持したホルダ１３７の外周面が半導体ウエハ１０の外周面に対応する高さに位置決めされる。
【００４８】
つぎに、上記ホルダ１３７の外周面に設けられた補助ブラシ部材３７ｂが半導体ウエハ１０の外周面に当接するよう、上部アーム３５が駆動される。それによって、上部洗浄ブラシ３７の外周面に設けられた補助ブラシ部材３７ｂは回転駆動されている半導体ウエハ１０の外周面に接触するから、半導体ウエハ１０の外周面が洗浄されることになる。
【００４９】
上部洗浄ブラシ３７の外周面から突出した補助ブラシ部材３７ｂは弾性的に屈曲しながら半導体ウエハ１０の外周面を洗浄する。そのため、半導体ウエハ１０のノッチ１０ａが形成された部分では、図８に示すように上記補助ブラシ部材３７ｂがノッチ１０ａ内に入り込むから、このノッチ３７ａ内に付着した塵埃を確実に洗浄除去することができる。
【００５０】
半導体ウエハ１０の外周面を洗浄すると、上部洗浄ブラシ３７はブラシ部材３７ａの下端面が半導体ウエハ１０の上面に対応する高さに戻され、その状態で下部洗浄ブラシ３８とともに各ブラシ部材３７ａ，３８ａの端面がツール洗浄部材１３２の上面と下面とにそれぞれ接触する位置まで駆動される。それによって、上記ツール洗浄部材１３の上面と下面とから噴射する純水によって各ブラシ部材３７ａ，３８ａ及び補助ブラシ部材３７ｂの汚れが除去されることになる。
【００５１】
すなわち、半導体ウエハ１０の上下面の洗浄に続いて外周面を連続的に洗浄することができる。しかも、上部洗浄ブラシ３７の外周面である、ホルダ１３７の外周面に補助ブラシ部材３７ｂを設けたことで、半導体ウエハ１０の外周面に形成されたノッチ１０ａも洗浄することができる。したがって、半導体ウエハ１０を、その上下面だけでなく、外周面も塵埃が残留することなく確実に洗浄処理することができる。
【００５２】
上記一実施の形態では、上部洗浄ブラシ３７を保持したホルダ１３７の外周面に突出部を形成するため補助ブラシ部材３７ｂを設けたが、補助ブラシ部材３７ｂはブラシ部材３７ａの外周面に、たとえば接着や一体成形などの手段によって直接、設けるようにしてもよい。
【００５３】
また、突出部を形成するため、帯状の補助ブラシ部材３７ｂをＵ字状に屈曲して取着するようにしたが、突出部としては図９に示すように上部洗浄ブラシ３７のブラシ部材３７ａの外周面の断面形状を歯車状にすることで、その突条部３７ｄを突出部としてもよい。
【００５４】
また、突出部は上部洗浄ブラシ３７だけに設けるようにしたが、上部洗浄ブラシに代わり下部洗浄ブラシ３８に設けるようにしてもよい。その場合、下部ツールユニット３２の下部アーム３６を上下駆動する第２の駆動源（図示せず）を設け、半導体ウエハ１０の上下面の洗浄が終了したならば、上記下部アーム３６を上昇させて突出部が設けられた下部洗浄ブラシ３８の外周面を半導体ウエハ１０の外周面に接触させればよい。
【００５５】
さらに、突出部を上部洗浄ブラシ３７と下部洗浄ブラシ３８との両方の外周面に設け、半導体ウエハ１０の上下面の洗浄が終了したならば、各洗浄ブラシ３７，３８の外周面をそれぞれ半導体ウエハ１０の外周面に接触させるようにしてもよい。
【００５６】
また、洗浄ブラシ３７には突出部を設けず、図１０に示すように外周面に半導体ウエハ１０の端部形状に対応する円弧状の凹部３７ｃを形成してよく、さらには外周面に突出部や凹部がない円柱形状であってもよい。これらの場合、洗浄ブラシ３７のブラシ部材３７ａの端面によって半導体ウエハ１０の板面を洗浄してから、外周面を半導体ウエハ１０の外周面に接触させることで、半導体ウエハ１０の外周面を洗浄することができる。しかも、洗浄ブラシ３７のブラシ部材３７ａを十分に軟らかな材料で形成するとともに、半導体ウエハ１０の外周面へ接触させるときの圧接力を調整することで、ブラシ部材３７ａをノッチ１０ａ内へ入り込ませ、ノッチ１０ａ内を洗浄することが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、洗浄ブラシの外周面に突出部を設けた。
【００６０】
そのため基板の外周面にノッチが形成されている場合、上記突出部がノッチ内に入り込むから、ノッチ内に堆積する塵埃も良好に洗浄除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す処理装置の横断面図。
【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同じく図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図４】同じく保持駆動手段、ツールユニット及びブラシ洗浄ユニットの高さの位置関係を示す説明図。
【図５】同じく保持駆動手段の平面図。
【図６】同じく保持駆動手段の側断面図。
【図７】（ａ）は同じく洗浄ブラシの斜視図、（ｂ）は平面図。
【図８】同じく洗浄ブラシによって半導体ウエハのノッチを洗浄する状態の説明図。
【図９】この発明の他の実施の形態の洗浄ブラシのブラシ部材を示す平面図。
【図１０】この発明のさらに他の実施の形態の洗浄ブラシを示す側面図。
【符号の説明】
８…保持駆動手段
１０…半導体ウエハ（基板）
３１…上部洗浄ユニット
３２…下部洗浄ユニット
３３ｃ…第２の駆動源（駆動手段）
３７…洗浄ブラシ
３７ａ…ブラシ部材
３７ｂ…補助ブラシ部材（突出部）

Claims

基板を洗浄する洗浄処理装置において、
上記基板を保持して周方向に回転させる保持駆動手段と、
上部洗浄ブラシの端面を上記基板の上面に接触させてこの基板の径方向に沿って駆動する上部ツールユニットと、
下部洗浄ブラシの端面を上記基板の下面に接触させてこの基板の径方向に沿って駆動する下部ツールユニットと、
上記上部ツールユニットあるいは下部ツールユニットの少なくとも一方に設けられ上記基板の板面を洗浄した洗浄ブラシをその外周面が上記基板の外周面に接触するよう駆動する駆動手段を具備し、
上記洗浄ブラシの外周面には、基板の外周面に形成されたノッチに入り込む突出部が径方向外方に向かって設けられていることを特徴とする基板の洗浄処理装置。
上記突出部は、ほぼＵ状に折り曲げた帯状の洗浄部材を上記洗浄ブラシの外周面の周方向に所定間隔で取付けてなることを特徴とする請求項１記載の基板の洗浄処理装置。
上記洗浄ブラシは、ホルダ及びこのホルダに着脱可能に取着されたブラシ部材からなり、
上記突出部は、上記ブラシ部材の外周面を周方向に沿って凹凸形状にすることで形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板の洗浄処理装置。