JPH0352226A

JPH0352226A - 洗浄装置及び洗浄方法

Info

Publication number: JPH0352226A
Application number: JP1188536A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Ushijima; 満牛島; Michihiro Hashizume; 橋爪　通弘
Original assignee: SHIOYA SEISAKUSHO KK; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: SHIOYA SEISAKUSHO KK; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1991-03-06
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JP2746669B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、被処理体の両面を選択的にスクライビングす
ることができるスクライビング装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）例えば、半導体ウエハのフォトリソグラフィ工程では、
半導体ウエハを洗浄することが不可欠な工程となってい
る。この半導体ウエハの洗浄方式としては、ウエハの表
面にブラシを接触させ、このブラシによっＣ半導体ウエ
ハを洗浄ずるブラシスクライビング方式（特開昭６２−
２５９４４７号等）を採用するのが・一般的である。

ここで、素子の高密度が進んだ昨今では、Ｗ１紬な不純
物により半導体ウエハの歩留りの低下がもたらされるた
め、半導体ウエハのフォトリソグフィ工程の各段階にて
、ウエハの片面を洗浄し、あるいはウエハの両面を洗浄
する工程を採用するに至っている。

そして、半導体ウエハの片面のみを洗浄する場合には、
スピンチャックに支持された半導体ウエハの上面にスク
ライビングブラシをコンタクトし、洗浄液の供給及び回
転動作によりその洗浄を行っている。一方、半導体ウエ
ハの両面を洗浄するものにあっては、半導体ウエハの両
面にコンタクトする２つのスクライビングブラシを設け
、ウエハの両面を同時に洗浄するようにしている。

従って、従来のスクライビング装置は、ウエハの片面洗
浄，両面洗浄のそれぞれの専用機しかなかった。そして
、両面洗浄機は、ウエハの両側にそれぞれスクライビン
グブラシを配置する構成であるが、片面洗浄機とは全く
構或が異なり、それぞれ独自に開発，設計せざるを得な
かった。

一方、片面洗浄機を２台連結し、一方の片面洗浄機にて
ウエハの表面を洗浄し、その後他方の洗浄機にてウエハ
の裏面を洗浄することも可能である。しかしながら、こ
のようにするとウエハ洗浄を実現するための装置を２台
分配置しなければならず、単位面積あたりのコストの高
いクリーンルーム内の占有面積を拡大しなければならな
いという問題があった。

そこで、本発明の目的とするところは、１台のスクライ
ビング装置を被処理体の片面洗浄及び両面洗浄に兼用す
ることができ、しかも、２台分のスクライビング装置よ
りも占有面積を縮小できるスクライビング装置を提供す
ることにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、被処理体を固定支持する支持手段と、この支持手段によって支持された被処理体の上面を洗浄
するスクライビングブラシと、上記被処理体をハンドリ
ングして上記支持手段に搬入出し、かつ、ハンドリング
状態にて上記被処理体の上下面を反転するアームとを設
け、被処理体の・一面をスクライビングした後、被処理
体の他面を選択的にスクライビング可能としたものであ
る。

（作　用）本発明によれば、被処理体を固定支持する支持手段に対
して、被処理体を搬入出するためのアームに、被処理体
をハンドリングしたままその上下面を反転できる機能を
設けている。従って、被処理体の片面洗浄を行う場合に
は、片面洗浄の終了した被処理体をアームによって搬出
すればよく、一方、両面洗浄を行う場合には、片面洗浄
の終了した被処理体をアームに支持した後に、その被処
理体の上下面を反転させて再度支持手段によって支持さ
せ、スクライビングブラシにより他方の面の洗浄を行う
ことが可能となる。このように、本発明によれば、１台
のスクライビング装置でありながら、被処理体の一面あ
るいは両面を選択的にスクライビングすることが可能と
なる。

また、請求項（２）に示すように、２つの洗浄ステージ
に被処理体を搬入出できる１つのアームを設けた場合に
は、一方の洗浄ステージにて片面洗浄の終了した被処理
体を、アームによって反転した後に他方のステージに搬
入し、ここで被処理体の他面の洗浄を行うようにすれば
、１つの洗浄ステージのみ有するものに比べて、両面洗
浄動作のスループットを大幅に向上できる。この際、２
つの洗浄ステージに対してアームを兼用できるので、従
来のように単に２台の片面洗浄装置を連結したものに比
べて、設置占有面積を縮小することが可能となる。

（実施例）以下、本発明を半導体ウエハの洗浄装置に適用したー実
施例について、図面を参照して具体的に説明する。

この洗浄装置は、第１図に概略的に示すように、半導体
ウエハ１０がスピンチャック１２上に、例えばベルヌイ
チャク方式によって固定可能となっていて、このスピン
チャック１２の回転により上記半導体ウエハ１０を比較
的低速にて回転可能である。また、半導体ウエハ１０の
洗浄時に、洗浄液が装置外部へ飛散することを防止する
ために、カップ１４がウエハ１０を覆うように形成され
ている。

半導体ウエハ１０を洗浄するためのスクライビングブラ
シ２２は、第２図に示すようにアーム１６の一端側に固
着され、かつ、そのアーム１６の他端側はスキャナ〕８
に支持されている。そして、このスキャナ１８の駆動に
よりアーム１−６を介して上記スクライビングブラシ２
２を、第１図に示す揺動範囲にわたって揺動（公転駆動
）可能としている。すなわち、このスクライビングブラ
シ２２を用いての洗浄時には、前記半導体ウエハ１０が
スピンチャック１２の回転により回転駆動されため、ス
クライビングブラシ２２を第１図に示す揺動範囲Ａにわ
たって公転駆動させることで、半導体ウエハ】０の全表
面にスクライビングブラシ２２を当接させて洗浄するこ
とが可能となる。

また、上記の洗浄効果をさらに高めるために、スクライ
ビングブラシ２２を第１図の矢印Ｃ方向に自転駆動可能
としている。

さらに、上記スクライビングブラシ２２を前記スキャナ
１８の駆動により、第１図に示す揺勤範囲Ｂにわたって
揺動させることができ、前記カップ１４の外に位置する
退避位置まで退避可能としている。そして、この退避位
置にはブラシ洗浄用容器２０が配設されている。

前記スピンチャック１２に載置される半導体ウェハ１０
は、一旦ウエハ受渡台２４に載置され、このウエハ受渡
台２４より搬送アーム３０によってスピンチャック１２
まで搬送されることになる。

次に、本実施例装置の特徴的構成である前記搬送アーム
３０の詳細ついて説明する。

この搬送アーム３０は、開閉自在な一対のチャック部３
２．３２を有し、各チャック部３２，３２にはそれぞれ
ウエハ支持部３４．３４が形成され、このウエハ支持部
３４．３４にはテーバ溝３４ａが設けられている。そし
て、上記一対のチャック部３２．３２を閉鎖駆動するこ
とによって、半導体ウエハ１０の周縁部が前記テーバ溝
３４ａに挿入されて支持されることになる。

尚、一対のチャック部３２．３２の開閉駆動部について
はその説明を省略する。

前記一対のチャック部３２．３２の基端側には、ガイド
軸３６が固着されている。そして、このガイド軸３６は
、コ字状に形成された支持アーム３８の開口端側に、ベ
アリングを介して回転出在に支持されている。この支持
アーム３８の下端には旋回駆動軸４０が固着され、この
旋回駆動軸４０はベースプレート４２上に配置した軸受
体４４に回転自在に支持されている。そして、この旋回
駆動軸４０を駆動するこεによって、前記支持アーム３
８，ガイド軸３６を介して前記一対のチャック部３２．
３２を第３図の矢印Ａ方向に回転可能としている。

前記旋回駆動軸４０は中空筒状に形成され、その中空部
を挿通して転回駆動軸４６が配置されている。この転回
駆動軸４６の上端側は、前記支持アーム３８に設けられ
たベアリングに回転自在に支持され、さらにその上端に
は駆動傘歯車４８が固着されている。一方、前記ガイド
軸３６には、前記駆動傘歯車４８と噛合する従動傘歯車
５０が固着されている。従って、前記転回駆動軸４６を
回転駆動することによって、この回転力は駆動傘歯車４
８，従動傘歯車５０によってその回転軸方向が直交する
ように変換され、ガイド軸３６を回転駆動することによ
って、一対のチャック＃３２．３２を同図の矢印Ｂ方向
に転回可能とし、この一対のチャック部３２．３２に扶
持された半導体ウエハ１０を水平状態．傾斜状態あるい
は起立状態に設定できるようにしている。

次に、前記搬送アーム３０に設けられるオリフラ合せ機
構について、第３図に参照して説明する。

前記一対のチャック部３２．３２の中心位置には、半導
体ウエハ１０の周側縁と接触してこれを回転駆動するた
めの回転ローラ５２が配置されている。この回転ローラ
５２は、半導体ウエハ１０より遠ざかる方向に後退駆動
可能となっている。

このために、ローラ移動用シリンダ５４が設けられ、こ
のシリンダ５４のロツド５４ａに固着されたブラケット
５６に前記ローラ５２が回転自在に支持されている。一
方、回転ローラ５２の回転駆動系として、同図（Ｂ）に
示すように前記ブラケット５６にはローラ回転用モータ
５８が固定され、そのモータ出力軸に前記回転ローラ５
２が固着されている。さらに、本実施例装置では、半導
体ウエハ１０のオリフラ１０ａの傾き補正をするための
機構を備えている。すなわち、第３図（Ａ）の矢視Ｄ方
向から見た同図（Ｃ）に示すように、前記回転ローラ５
２の両側には２本のピン６０．６０が設けられている。

このピン６０．６０はホルダ６２にその一端側が固着さ
れ、このホルダ６２はピン移動用シリンダ６４のロツド
６４ａに固着されている。この結果、ピン移動用シリン
ダ６４を駆動することによって、２本ビン６０．６０に
よって半導体ウエハ１０が第３図（Ａ）に示す上方に押
上げられるように移動され、この２本のピン６０．６０
にオリフラ１０ａが接触することによってオリフラ１０
ａの傾き補正が実施される。

次に、スピンチャック１２の詳細について説明する。

本実施例のスピンチャック１２は、ベルヌイチャック方
式を採用している。このため、半導体ウエハ１０の周縁
側のみ支持する構成となっている。

この半導体ウエハ１０の周縁部を支持する支持ピンとし
ては、半導体ウエハ１０の円弧部分を支持する円弧部支
持ピン７０とオリフラ部１０ａを支持するオリフラ支持
ビン７２とがある。前記円弧部支持ピン７０は、第４図
（Ａ）に示すように、半導体ウエハ１０の周縁部底面と
当接する水平な支持面７０ａと、ウエハ１０の周側縁に
並行な垂直壁７０ｂとからなり、この垂直壁７０ｂの高
さは半導体ウエハ１０の上面よりも突出する高さとなっ
ている。

一方、前記オリフラ支持ピン７２としては、第４図（Ｂ
）または同図（Ｃ）のいずれかのものを採用できる。同
図（Ｂ）に示すものは、ウエハ１０の周側縁と平行な垂
直壁７２ａのみで構成したものであり、この垂直壁７２
ａの上面高さはウエハ１０の表面と面一となっている。

同図（Ｃ）に示すものは、上記の垂直壁７２ａに傾斜面
で構成された支持面７２ｂを追加したものである。垂直
壁７２ａをウエハ１０と面一とした理由は、円形のウエ
ハ１０全面にスクラビングブラシ２２を走査する場合に
、オリフラ部１０ａの外側にもブラシ２２が移動するの
で、その際の干渉を防止したものである。オリフラ支持
ピン７２がウエハ１０の下面と接触しないようにした理
由は、オリフラ部１０ａの下面にもレジスト剤等が付着
している可能性が高く、ウエハ１０の浮きを防止するた
めである。

ベルメイチャックとして構成されるスピンチャック１２
によるウエハ１０の固定原理は、下記のとおりである。

すなわち、円弧部支持ピン７０またはオリフラ支持ビン
７２によってその周縁部のみが支持される半導体ウエハ
１０は、チャック台７４との間に空間部７６が形戊され
ることになる。

そして、このチャック台７４の中央部より不活性ガス例
えばＮ２ガスを噴出させると、このＮ２ガスは半導体ウ
エハ１０の裏面，周側縁を辿ってその上面にまわり込ん
で流れることになる。そして、ベルヌイチャックの固定
原理としては、半導体ウエハ１０の上面側にまわり込む
不活性ガスの圧力により、半導体ウエハ１０を各支持ビ
ン７０．７２に押付けて固定することにある。また、こ
のガスの流れにより、半導体エハｌＯの裏而側を液密に
て支持できる効果もある。

次に、作用について説明する。

この洗浄装置における洗浄工程は、ウェハ受渡台２４上
にある半導体ウエハ１０を、搬送アーム３０に支持し、
これをスピンチャック１２上に移送させて行うことにあ
る。そこで、まずウエハ受渡台２４上にある半導体ウェ
ハ１ｏを搬送アーム３０に支持する。このために、旋回
駆動軸４ｏの駆動により搬送アーム３０をウエハ受渡台
２４の位置まで旋回する。その後、転回駆動軸４６を駆
動し、一対のチャック部３２．３・２を水平状態に設定
し、さらにこの一対のチャック部３２．３２を閉鎖駆動
して、テーパ溝３４ａ内に半導体ウェハ１０を支持する
。

次に、この搬送アーム３０にて半導体ウェハ１０をハン
ドリングした状態で、オリフラ合せを実施する。このた
めに、転回駆動軸４６を駆動し、一対のチャック部３２
．３２を第２図に示すような起立状態又は傾斜状態とし
、半導体ウエハ１ｏの周側縁を自重により回転ローラ５
２の周而に接触させる。その後、回転ローラ５２を回転
駆動すると、半導体ウェハ１０の周側縁は回転ローラ５
２の周面と摩擦接触して従動回転する。そして、半導体
ウエハ１０のオリフラ１０ａが回転ローラ５２とほぼ対
向する位置に設定されると（第２図の状態）、オリフラ
１０ａと回転ローラ５２との接触が解除されるこεなる
。この状態にて、回転ローラ５２の駆動を停止する。次
に、２本のビン６０．６０を半導体ウェハ１−ｏのオリ
フラ１０ａに向けて前進駆動する。そして、このオリフ
ラ１０ａが２本のピン６０．６０に当接することによっ
て、オリフラの傾きがならし補正され、正確なオリフラ
合せが実現されることになる。この後、前記ビン６０．
６０及び回転ローラ５２が退避駆動されることで、一対
のチャック部３２．３２に半導体ウエハ１０がオリフラ
の向きを一致させて支持されることなる。

この後は、旋回駆動軸４０及び転回駆動軸４６の駆動に
より、搬送アーム３０をスピンチャック１２の上方に設
定し、半導体ウエハ１０をスピンチャック１２に受渡す
ことになる。この際、搬送アーム３０にて予め半導体ウ
エハ１０のオリフラ合ぜが実行されているので、チャッ
ク台７４上の円弧部支持ビン７０及びオリフラ支持ビン
７２に半導体ウエハ１０を確実に載置することが可能と
なる。

その後に、第５図に示すベルヌイチャックの原理により
半導体ウエハ〕０をスピンチャック１２上に固定し、ス
ピンチャック１２を回転駆動することで半導体ウエハ１
０を一方向に回転させる。

一方、アーム１６が公転駆動されて、スクライビングブ
ラシ２２を半導体ウエハ】０の上方に設定し、アーム１
６の下降駆動によりスクライビングブラシ２２を所定の
コンタクト圧力にて半導体ウエハ１０に接触させる。そ
して、スクライビングブラシ２２より洗浄液を吐出］７
ながら、アーム１６の揺動駆動及びスクライビングブラ
シ２２の自転駆動により、半導体ウエハ１０片面の全表
面の洗浄を行うことになる。

半導体ウエハ１０の片面の洗浄が終了した後は、スピン
チャック１２の回転駆動１洗浄液の供給動作及びスクラ
イビングプラシ２２の自公転をそれぞれ停止し、アーム
１６を上昇した後に揺動させて、スクライビングブラシ
２２をブラシ洗浄用容器２０の位置まで退避させる。一
方、搬送アーム３０は、一対のチャック部３２．３２を
開放状態のまま、転回駆動軸４６を駆動することで、一
対のチャック部３２．３２を起立した状態より半導体ウ
エハ１０と対向する位置まで転回させる。その後、一対
のチャック部３２．３２を閉鎖駆動してこれを支持し、
再度転回駆動軸４６の駆動により第２図に示すような起
立状態の位置まで移動させる。

その後、旋回駆動軸４０を１８０’回転駆動する。この
動作によって、一対のチャック部３２．３２にハンドリ
ングされている半導体ウェハ１０の面方向が反転される
ことになる。そして、この後に転回駆動軸４６を駆動し
て、起立状態の半導体ウエハ１０をスピンチャック１２
上に受渡す。

この結果、スピンチャック１２上には、洗浄の終了した
面が下而εされ、洗浄のされていない面を上面として設
定することができる。以降は、上述した片面洗浄と同様
の動作を実行することで、半導体ウエハ１０の両面洗浄
を行うことができる。

そして、半導体ウエハ１０の両面が洗浄された後は、搬
送アーム３０によってこの半導体ウエハ１０をチャック
受渡台２４に搬出し、このウエハ受渡台２４上に次の新
たな半導体ウエハ１０が搬入された後に、次の新たな半
導体ウエハ１０に対する両面洗浄が繰返し実行されるこ
とになる。

尚、半導体ウエハ１０の片面洗浄のみを行うモードの際
には、片面洗浄が終了した後に半導体ウエハ１０をウエ
ハ受渡台２４に移送すればよく、半導体ウエハ１０の片
面洗浄または両面洗浄を選択して実施することが可能と
なる。

また、本実施例装置ではスピンチャック１２をベルヌイ
チャックとして構或しているので、真空吸着方式と比較
すれば半導体ウエハ１０の裏面に接触する面積が著しく
狭くなり、このため半導体ウエハ１０の裏面側に付着す
る不純物量を大幅に低減できる。また、不活性ガスを半
導体ウエハ１０の下面より周側縁を辿って上面にまわり
込むようにしてウエハ１０の固定を行っているので、こ
の不活性ガスの噴出しにより半導体ウエハ１０の裏面側
には洗浄液がまわり込むことを防止でき、特に、片面洗
浄の際に、洗浄されない他方の面を液密にして支持でき
るという効果がある。

次に、洗浄ステージを２ステージとしたスクライビング
装置に本発明を適用した実施例について、第６図を参照
して説明する。

第６図に示すスクライビング装置は、２つの洗浄ステー
ジに共通な１本の搬送アーム３０を設け、かつ、ウエハ
受渡台２４も両ステージに共通とし、２カ所での洗浄を
実現するための他の部材、すなわちスピンチャック１２
．カップ１４，アーム１６，スキャナ１８及びブラシ洗
浄用容器２０等はそれぞれ２組配設されている。

このように構成した場合、一方の洗浄ステージにて半導
体ウエハ１０の片面洗浄を行った後は、搬送アーム３０
によってこの半導体ウエハ１０を支持した後に、半導体
ウエハ１０の表裏面を反転して他方の洗浄ステージに移
送し、ここで他の面の洗浄を行うことができる。そして
、他方の洗浄ステージにて半導体ウエハ１０の他の面の
洗浄を行っている間に、一方の洗浄ステージに新たな半
導体ウエハ１０を搬送アーム３０によって移送し、ここ
で並行して片面洗浄を実施することができる。

このようにすれば、両面洗浄を行う場合のスルーブット
を大幅に向上できる。

スループットを向上させるための他の実施方法としては
、各洗浄ステージにて同一の半導体ウエハ１０の両面洗
浄を並行して行い、２つの洗浄ステージでの洗浄動作の
開始タイミングさえ異ならせておけば、半導体ウエハ１
０の表裏面の反転動作及び半導体ウエハ１０の搬入出動
作を、１つの搬送アーム３０を兼用して実施でき、かつ
、並行処理であるためスループットを向上することが可
能となる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば被処理体を洗浄位
置に搬入出するための搬送アームで、被処理体をハンド
リングした状態にて被処理体の表裏面を反転できるので
、片面洗浄が終了した後に必要に応じて他の面の洗浄を
実施でき、片面，両面洗浄を兼用できる機能を１台の装
置にて実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を洗浄装置の搬送アームに適用した実
施例の平面図、第２図は、実施例装置の正面図、第３図（Ａ）．（Ｂ）．（Ｃ）は、搬送アームの概略説
明図、Ｃ−Ｃ断面図、矢視Ｄから見た複数のピンの概略
説明図、第４図（Ａ）．（Ｂ）．（Ｃ）は、それぞれチャック台
に設けられた支持ピンの概略説明図、第５図は、ベルヌ
イチャック方式の原理説明図、第６図は、洗浄ステージ
を２ステージとした変形例を説明するための概略平面図
である。１０・・・被処理体、１２・・・支持手段、２２・・・スクライビングブラシ、３０・・・搬送アーム、３２，３２，・・・一対のチャック部、３６，４６．４
８．５０・・・転回駆動部、７０．７２・・・支持ビン
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理体を固定支持する支持手段と、この支持手
段によって支持された被処理体の上面を洗浄するスクラ
イビングブラシと、上記被処理体をハンドリングして上記支持手段に搬入出
し、かつ、ハンドリング状態にて上記被処理体の上下面
を反転するアームとを設け、被処理体の一面をスクライ
ビングした後、被処理体の他面を選択的にスクライビン
グ可能としたことを特徴とするスクライビング装置。
（２）支持手段、スクライビングブラシを１組とする洗
浄ステージを２組配置し、２つの支持手段の両方に被処
理体を搬入出できる位置に上記アームを配置した請求項
（１）に記載のスクライビング装置。