JP4544730B2 - ウエハー洗浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、シリコンウエハー等（以下、単にウエハーという）表面を薬品等で処理及び／又は洗浄する場合に使用するウエハー洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハーの表面を薬品等で処理及び／又は洗浄するウエハー洗浄装置として、テーブルの上面に吸着固定されて高速回転されるウエハーの上面に、薬液ノズルにより薬液を吐液して所定の処理をした後、ウエハーの裏面外周部に付着している薬液の残部を洗い落とすために、ウエハーの下方に配置された空気又は窒素等の気体と水との共用ノズルを用いて、気体、水を別々に吹き付けるように構成したものが知られている。この際、共用ノズルに供給される気体と水は、テーブルを回転させる回転軸の中を通る構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ウエハー洗浄装置においては、解決すべき以下の問題があった。ウエハーの裏面外周部に付着している残液の水滴等に水を吹き付けてウエハーの表面に付着した残液の薄い膜を洗い落とし、さらに、もう一度気体を、この部分に付着した水滴に吹き付けてこれを除去（必要によっては、この部分を乾燥する）するために、気体と水との共用ノズルを使用しているので、ウエハーの下面に水分（水滴）が残留することがあった。また、共用ノズルに供給される気体と水は回転軸の中を通る構造となっているので、気体及び水の回転シール部が複雑な構造を必要とした。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ウエハーの裏面外周部に付着する残液を完全に除去するための品質向上と装置の簡素化が図れるウエハー洗浄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】
前記目的に沿う本発明に係るウエハー洗浄装置は、軸心を合わせて載置された実質的に円板状のウエハーを吸着支持して回転駆動可能なテーブルを上部に備えるウエハー支持機構と、テーブルに載置されるウエハーの外径よりその内側径が大きく、ウエハーを洗浄後の薬液を回収する環状液回収槽と、テーブルに対して環状液回収槽を上下動する昇降手段とを有するウエハー洗浄装置において、ウエハーの外径よりテーブルの外径を小さくし、しかも、テーブルの外周部に、載置されたウエハーの底面に純水を吹き付ける液ノズルと、ウエハーの底面に気体を吹き付けるガスノズルを、半径方向外側から内側に順次配置し、環状液回収槽の外側には環状液回収槽全体を収納する固定容器が設けられていると共に、環状液回収槽の底部に設けられている環状の底板の下面には、下方に開く円錐台で筒状のバッフルが設けられ、昇降手段によって、環状液回収槽を上昇させ、バッフルの高さ方向の中間位置にウエハーの高さ位置を調整し、液ノズルからウエハーに吹き付けられた純水を、バッフルに衝突させて固定容器の底部に落下させている。これによって、ウエハーの底面に付着した洗浄後の薬液に純水を吹き付けて洗い流し、その後、付着した純水に内側から外側に向けて気体を吹き付けることができる。また、ウエハーの底面に吹き付けられた純水及び気体を固定容器に回収できる。
【０００６】
本発明に係るウエハー洗浄装置において、ウエハーの外縁と環状液回収槽の内縁との隙間は１〜１０ｍｍの範囲にあり、ガスノズルから吹き付けられる気体は空気又は窒素からなるようにしてもよい。これによって、隙間は１〜１０ｍｍとしているので、ウエハーを洗浄する薬液又はウエハーを洗浄した後の薬液と純水との混合を極力回避することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係るウエハー洗浄装置の全体構成図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、液ノズル及びガスノズルの配置図、液ノズル及びノズルヘッダーの平面図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、ガスノズルの平面図、ガスノズルの分解図である。
【０００８】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るウエハー洗浄装置１０は、軸心を合わせて載置された実質的に円板状のウエハー１１を吸着、支持して回転駆動可能な上下方向に固定状態のテーブル１２を上部に備えるウエハー支持機構１３と、テーブル１２に載置されるウエハー１１の外径Ｄより少しの範囲でその内側径ｄが大きく、ウエハー１１を洗浄後の液を回収する環状液回収槽１４と、固定されたテーブル１２に対して環状液回収槽１４を相対的に上下動する昇降手段１５とを有して構成されている。以下、図を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１及び図２に示すように、ウエハー支持機構１３は、例えば、移動台車上の固定架台１６に設けられおり、同じ移動台車上に設けられたロボットの先端に取付けられた吸着式のマジックハンド１７によってウエハー１１が載置されるテーブル１２を備えている。図２に詳細に示すように、テーブルの外径Ｗはウエハー１１の外径Ｄより小さく、テーブル１２の上部には吸着用のＯリング１８が設けられており、Ｏリング１８の内側の上面には複数の吸着用の吸気孔（図示せず）が形成されて、該吸気孔はテーブル１２を回転する回転軸１９内に形成された吸気孔とロータリージョイント２０を介して吸気手段２１に接続されている。なお、必要に応じて、Ｏリング１８を省略する場合もある。
【００１０】
図１及び図２に示すように、回転軸１９は固定架台１６に設けられたベアリングボックス２２を垂直方向に挿通し、かつベアリングボックス２２に回転支持されて設けられており、ロータリージョイント２０の上方には回転駆動用のベルトホイール２３が取付けられている。ベルトホイール２３には固定架台１６に固定された駆動モータ（図示せず）の出力軸に設けられたベルトホイールとの間に無端ベルトが掛けられており、駆動モータを駆動してテーブル１２を回転するようになっている。
【００１１】
図１及び図２に示すように、ベアリングボックス２２の上部近傍には、ウエハー１１の外周部に付着している薬液の残部に、液体の一例である純水を吹き付ける２個の液ノズル２４、２５がリング状のノズルヘッダー２６の上部に取付けられており、ノズルヘッダー２６は対向して配置された２個の取付けブラケット２７、２８を介してベアリングボックス２２の上部に取付けられている。図２（Ａ）、（Ｂ）に詳細に示すように、２個の液ノズル２４、２５は中心Ｏに対して対向して設けられ、また取付けブラケット２７、２８は２個の液ノズル２４、２５に対して９０°位相をずらして中心Ｏに対して対向して設けられている。液ノズル２４、２５はウエハー１１の底面１１ａに対して半径方向外側に向かって傾斜した噴射部２９、３０と、噴射部２９、３０と同じ傾きで噴射部２９、３０に接続して下側に沿って内側に傾斜した傾斜部３１、３２と、傾斜部３１、３２に接続してノズルヘッダー２６の上面部に連通して略垂直方向に取付けられた取付け部３３、３４とから構成されている。
【００１２】
図２に示すように、取付けブラケット２７、２８の上部には、図示はされていないが、ウエハー１１の底面１１ａに気体の一例である空気を吹き付けるガスノズル３５が取付けられている。図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、ガスノズル３５はリング状に形成されており、ノズルヘッダー２６と同心円状に配置されている。取付けブラケット２７、２８の上部に固定されるガスノズル３５は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、底部の周方向に等ピッチで形成された４個の空気供給口３６を備え断面が略Ｕ字状の固定リング３７と、固定リング３７に被さって周方向に等ピッチで８本のボルト３８により固定リング３７に固定され、断面が略Ｌ字状の蓋リング３９とで構成されている。図３（Ｂ）に示すように、ガスノズル３５は固定リング３７の内側に対向して取付けられた取付け座４０、４１を介して取付けブラケット２７、２８に取付けられている。
【００１３】
図３（Ｂ）に示すように、蓋リング３９が固定リング３７に固定された状態（蓋リング３９の外周先端部４２を一点鎖線で示す）では、蓋リング３９の外周先端部４２に形成された外側に約４５°の角度で上昇する傾斜面４３と、傾斜面４３に対向する固定リング３７の外周先端部４４に形成された外側に約４５°の角度で上昇する傾斜面４５との間に環状で、上に向いて外側に約４５°傾斜した隙間Ｇが形成されるようになっている。同時に、蓋リング３９及び固定リング３７によって、断面が略矩形でリング状のヘッダー部４６も形成される。従って、圧縮空気の供給源に接続された４個の空気供給口３６から供給された空気は、ヘッダー部４６で均一にされた後、リング状の隙間Ｇからウエハー１１の底面１１ａに吹き付けられる。このように、テーブル１２の外周部の周囲には、ウエハー１１の底面１１ａに純水を吹き付ける２個の液ノズル２４、２５と、ウエハー１１の底面１１ａに環状に空気を吹き付けるガスノズル３５を、半径方向外側から内側に順次配置している。
【００１４】
図１に示すように、環状液回収槽１４はチャンバー４７を備えており、チャンバー４７によって、ウエハー１１の上面１１ｂを薬液で処理した後の液を回収している。環状液回収槽１４の底部の環状の底板５４上には、環状で外側に向かって下に僅かに傾斜した排水ガイド板４８が設けられている。チャンバー４７の上方には環状天井部材５０が設けられており、底板５４の下面には、外形が円錐台で筒状のバッフル４９が一体的に設けられている。バッフル４９は純水を吹き付ける際に、飛散する使用済みの水が上方のチャンバー４７内に入らないようにしている。なお、使用済みの純水は固定された固定容器６０内に回収される。洗浄後の薬液と洗浄後の純水が外に飛散したり又は混じり合わないように、環状天井部材５０、排水ガイド板４８の内縁５１、５２と、ウエハー１１の外縁５３との隙間は１〜１０ｍｍの範囲に設定してある。
【００１５】
図１に示すように、昇降手段１５は、先端部が環状液回収槽１４の底板５４の外周部を等ピッチで掛止して固定する４本のＬ字状の掛止部材５５と、掛止部材５５の基端部に昇降ロッド５６の先端部が連結され、固定架台１６に平面視して矩形状に配置、固定された４台のスクリュージャッキ５７とを有している。スクリュージャッキ５７はカップリング５８を介して昇降モータ（図示せず）、又は隣のスクリュージャッキ５７に昇降モータの回転力を伝達する同期軸（図示せず）に連結されている。従って、昇降モータを駆動することによって環状液回収槽１４を上下に移動することができる。
【００１６】
環状液回収槽１４の外側には、掛止部材５５の垂直部５９を囲んで環状液回収槽１４全体を収納する固定容器６０が設けられており、固定容器６０は固定架台１６に固定、支持されている。固定容器６０は、掛止部材５５の水平部５５ａより低い位置に配置された大円筒部６０ａと、大円筒部６０ａに下端に連結され、内側にベアリングボックス２２が挿通する小円筒部６０ｂを備えた底板部６０ｃを備えている。小円筒部６０ｂの上端部の外周は、ベアリングボックス２２の上部に取付けられたパイプ状のカバー６１の下端部の内周に嵌入している。
【００１７】
図１に示すように、固定容器６０の外側には、処理時に固定容器６０内で飛散する気体を排気するための排気ダクト６２が設けられており、排気ダクト６２と固定容器６０内とは連通されると共に、排気量を調整可能な流量調整手段が設けられている。なお、図１中の符号６４は、テーブル１２の停止位置を検出するための位置検出センサーを表しており、テーブル１２に積載されるウエハー１１のハンドリングを確実にするために設けられている。また、符号６５はノズルヘッダー２６の４個の空気供給口３６に空気を供給する空気配管を表している。
【００１８】
続いて、本発明の一実施の形態に係るウエハー洗浄装置１０の使用方法について図１を参照しながら説明する。
（１）環状液回収槽１４は、昇降手段１５によって、図１に示す状態より上方に移動させて、回転するウエハー１１の上面１１ｂから水平に振り飛ばされる使用済み薬液がチャンバー４７内に入る位置に調整しておく。
（２）まず、マジックハンド１７によってウエハー１１をテーブル１２上に載置し、ウエハー１１を吸気手段２１により吸着し、固定する。
（３）ガスノズル３５から空気を噴出させている状態で、テーブル１２を高速回転させ、ウエハー１１の上面１１ｂに薬液を吐液すると、薬液は遠心力によってウエハー１１の半径方向外側に振り飛ばされ、チャンバー４７内に導入される。
【００１９】
（４）チャンバー４７内に導入された処理後の薬液は、チャンバー４７の底部の排水ガイド板４８によって外側ガイドされて、排出口６３を介して外部に排出されて回収又は廃棄される。
【００２０】
（５）続いて、昇降手段１５によって環状液回収槽１４を上昇させて、バッフル４９の高さ方向の中間位置にウエハー１１の高さがくるように調整する。
（６）ウエハー１１の上面１１ｂに洗浄水を吐液すると同時に、ウエハー１１の裏面外周部に付着している薬液の残部に、液ノズル２４、２５から純水を吹き付けて洗い落とす。
（７）洗い落とされた薬液の残部と吹き付けられた純水はバッフル４９に衝突し、固定容器６０の底部に落下し、図示しない排出口を介して外部に排出されて廃棄又は回収される。
（８）ウエハー１１の上面１１ｂに乾燥気体を吐出させてウエハー１１の表面を乾燥させると共に、ウエハー１１の裏面外周部には、ガスノズル３５から空気を噴出させてウエハー１１を乾燥する。
【００２１】
（９）昇降手段１５によって環状液回収槽１４を元の位置に下降し、吸気手段２１によりウエハー１１の吸着を解除した後、マジックハンド１７によってウエハー１１をテーブル１２から取り去る。本実施の形態においては、ウエハー１１に付着した薬液をまず、外側にある液ノズル２４、２５によって純水を吹き付けて水洗し、その後、吹き付けて付着した純水を、液ノズル２４、２５の内側にあるガスノズル３５によって空気で吹き飛ばすことができるので、確実に薬液及び純水を除去することができる。
【００２２】
以上、本発明に係る実施の形態について説明してきたが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、環状液回収槽１４のチャンバーの数が１個の場合について説明したが、必要に応じて、２個又は３個設けて、取り扱う処理用液体を別々に回収することもできる。水洗用の２個の液ノズル２４、２５を設けたが、これに限定されず、３個以上の液ノズルを設けたり、又はガスノズル３５のように、環状の吹き出し部を設けた環状の液ノズルを使用することもできる。ガスノズル３５はリング状の吹き出し部を形成したものを使用したが、これに限定されず、液ノズル２４、２５のようなパイプ状のノズルを複数環状に設けることもできる。
【００２３】
ウエハー１１の外縁５３と環状液回収槽１４の内縁５１、５２との隙間は１〜１０ｍｍとしたが、これに限定されず、必要に応じて（品質上の問題がない場合）、隙間をこれより大きくすることもできる。ガスノズル３５から吹き付けられる気体は空気としたが、これに限定されず、その他の気体（例えば、窒素）を使用することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１及び２記載のウエハー洗浄装置においては、ウエハーの底面に付着した洗浄後の薬液に純水を吹き付けて洗い流し、その後、付着した純水に内側から外側に向けて気体を吹き付けることができるので、ウエハーに付着している残液及び残液を洗い流す純水を完全に除去でき、この結果、作業工程の短縮が図られると共に、品質に関する信頼性が向上する。
更に、ウエハーの底面に吹き付けられた純水及び気体を固定容器に回収できるので、装置がコンパクトになり、かつ吹き付けられた純水による装置の汚れを回避できる。また、吹き付ける純水及び気体の回転シール部がないので、漏洩の可能性もなく、この結果、品質に関する信頼性がさらに向上する。
請求項２記載のウエハー洗浄装置においては、ウエハーを洗浄する薬液又は洗浄後の薬液と水との混合を極力回避することができる。また、ウエハーを洗浄する薬液の回収効率が向上するので、安価なランニングコストで運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るウエハー洗浄装置の全体構成図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、液ノズル及びガスノズルの配置図、液ノズル及びノズルヘッダーの平面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、ガスノズルの平面図、ガスノズルの分解図である。
【符号の説明】
１０：ウエハー洗浄装置、１１：ウエハー、１１ａ：底面、１１ｂ：上面、１２：テーブル、１３：ウエハー支持機構、１４：環状液回収槽、１５：昇降手段、１６：固定架台、１７：マジックハンド、１８：Ｏリング、１９：回転軸、２０：ロータリージョイント、２１：吸気手段、２２：ベアリングボックス、２３：ベルトホイール、２４、２５：液ノズル、２６：ノズルヘッダー、２７、２８：取付けブラケット、２９、３０：噴射部、３１、３２：傾斜部、３３、３４：取付け部、３５：ガスノズル、３６：空気供給口、３７：固定リング、３８：ボルト、３９：蓋リング、４０、４１：取付け座、４２：外周先端部、４３：傾斜面、４４：外周先端部、４５：傾斜面、４６：ヘッダー部、４７：チャンバー、４８：排水ガイド板、４９：バッフル、５０：環状天井部材、５１、５２：内縁、５３：外縁、５４：底板、５５：掛止部材、５５ａ：水平部、５６：昇降ロッド、５７：スクリュージャッキ、５８：カップリング、５９：垂直部、６０：固定容器、６０ａ：大円筒部、６０ｂ：小円筒部、６０ｃ：底板部、６１：カバー、６２：排気ダクト、６３：排出口、６４：位置検出センサー、６５：空気配管

Claims (2)

1. 軸心を合わせて載置された実質的に円板状のウエハーを吸着支持して回転駆動可能なテーブルを上部に備えるウエハー支持機構と、前記テーブルに載置される前記ウエハーの外径よりその内側径が大きく、前記ウエハーを洗浄後の薬液を回収する環状液回収槽と、前記テーブルに対して前記環状液回収槽を上下動する昇降手段とを有するウエハー洗浄装置において、
   前記ウエハーの外径より前記テーブルの外径を小さくし、しかも、前記テーブルの外周部に、載置された前記ウエハーの底面に純水を吹き付ける液ノズルと、前記ウエハーの底面に気体を吹き付けるガスノズルを、半径方向外側から内側に順次配置し、
   前記環状液回収槽の外側には該環状液回収槽全体を収納する固定容器が設けられていると共に、前記環状液回収槽の底部に設けられている環状の底板の下面には、下方に開く円錐台で筒状のバッフルが設けられ、
   前記昇降手段によって、前記環状液回収槽を上昇させ、前記バッフルの高さ方向の中間位置に前記ウエハーの高さ位置を調整し、前記液ノズルから前記ウエハーに吹き付けられた純水を、前記バッフルに衝突させて前記固定容器の底部に落下させることを特徴とするウエハー洗浄装置。
2. 請求項１記載のウエハー洗浄装置において、前記ウエハーの外縁と前記環状液回収槽の内縁との隙間は１〜１０ｍｍの範囲にあり、前記ガスノズルから吹き付けられる前記気体は空気又は窒素からなっていることを特徴とするウエハー洗浄装置。

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