JPH08255776A

JPH08255776A - 洗浄装置および洗浄方法

Info

Publication number: JPH08255776A
Application number: JP8005957A
Authority: JP
Inventors: Akira Yonemizu; 昭米水; Masami Akumoto; 正巳飽本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1996-10-01
Anticipated expiration: 2016-01-17
Also published as: JP3625331B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の洗浄を行なう際、基板に付着する不要部
を確実に除去するとともに洗浄における基板へのダメー
ジを抑制することができる洗浄装置および洗浄方法を提
供すること。【解決手段】基板としての半導体ウエハＷを洗浄する洗
浄装置２０は、ウエハＷの周縁部を保持する保持機構３
０と、この保持機構３０により保持されたウエハＷを回
転させる回転手段としてのモータ４０と、保持機構３０
に保持されたウエハＷの少なくとも一面側に設けられた
洗浄部３１とを具備する。この洗浄部３１は、ウエハＷ
に対し当接可能に設けられた少なくとも一つの洗浄部材
５１を有し、この洗浄部材５１は、ウエハＷに当接した
状態でモータ４０によって回転する基板の回転に基づい
て回転可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体ウエハなど
の基板を洗浄するための洗浄装置および洗浄方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造装置の製造工程にお
いては、基板例えば半導体ウエハ上に例えば回路や電極
パターン等を形成するために、フォトリソグラフィ技術
を用いて回路パターン等を縮小してフォトレジストに転
写し、これを現像処理する一連の処理が施される。

【０００３】このような処理においては、半導体ウエハ
上にレジスト液を塗布し、その後露光工程、現像工程が
行われるが、こうした一連の所定の処理を行う前に、回
路パターンの欠陥発生や配線のショートなどを防止する
ためにレジスト液が塗布される半導体ウエハの表面を洗
浄すると共に、露光時の焦点のずれやパーティクルの発
生を防止するために半導体ウエハの裏面をも洗浄する必
要がある。

【０００４】このような半導体ウエハを洗浄する洗浄装
置としては例えば特開平２−２７１６２２号が知られて
いる。この技術は、半導体ウエハ上に付着した異物を除
去するために半導体ウエハを振動させるとともに所定の
回転数で回転するブラシを接触させ半導体ウエハに付着
した異物を除去するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
除去装置では回転する半導体ウエハの半径方向にわたっ
て所定の回転数で回転するブラシを接触させているた
め、半導体ウエハの中心部から周縁部にかけて半導体ウ
エハの回転移動距離が異なるので、この回転移動距離の
差によって半導体ウエハの洗浄面にダメージが発生する
とともに、半導体ウエハの洗浄面の部位によってダメー
ジの程度が異なり、ダメージムラが生じてしまうという
問題がある。

【０００６】また、半導体ウエハに当接するブラシの近
傍にノズルから洗浄液を供給するがこの洗浄液はブラシ
の全域には供給されずブラシの一部は半導体ウエハの乾
燥部と接触するため半導体ウエハを損傷させる恐れが有
り、ダメージが増大してしまうという問題がある。さら
にノズルから洗浄液を供給するがこの洗浄液はブラシの
全域に同量の洗浄液を供給できず洗浄の処理ムラが発生
する恐れがある。

【０００７】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は、基板の洗浄を行なう際、基板
に付着する不要部を確実に除去するとともに洗浄におけ
る基板へのダメージを抑制することができる洗浄装置お
よび洗浄方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、基板を洗浄する洗浄装置であって、基板
を保持する保持手段と、この保持手段により保持された
基板を回転させる回転手段と、前記保持手段に保持され
た基板の少なくとも一面側に設けられた洗浄部と、を具
備し、前記洗浄部は、基板に対し当接可能に設けられた
少なくとも一つの洗浄部材を有し、この洗浄部材は、基
板に当接した状態で、前記回転手段によって回転する基
板の回転に基づいて回転することを特徴とする洗浄装置
基板を提供する。

【０００９】また、本発明は、基板を洗浄する洗浄装置
であって、基板を保持する保持手段と、この保持手段に
より保持された基板を回転させる回転手段と、前記基板
に対して当接可能に設けられ、かつ基板に当接した状態
で、前記回転手段によって回転する基板の回転に基づい
て回転する洗浄部材を備え、前記保持手段に保持された
基板の少なくとも一面側に設けられた洗浄部と、前記基
板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記基板に気
体を供給する気体供給手段と、を具備することを特徴と
する洗浄装置を提供する。

【００１０】さらに、本発明は、基板を洗浄する洗浄装
置であって、基板を保持する保持手段と、この保持手段
により保持された基板を回転させる回転手段と、前記保
持手段に保持された基板の少なくとも一面側に設けられ
た洗浄部と、を具備し、前記洗浄部は、基板に対し当接
可能に設けられた少なくとも一つの洗浄部材と、この洗
浄部材を回転駆動させる駆動手段と、前記洗浄部材を、
回転駆動する状態、フリーな状態および実質的に固定さ
れた状態のいずれかに制御する制御手段と、を有するこ
とを特徴とする洗浄装置を提供する。

【００１１】さらにまた、本発明は、基板を洗浄する洗
浄装置であって、基板を保持する保持手段と、この保持
手段により保持された基板を回転させる回転手段と、前
記基板に対して当接可能に設けられた少なくとも一つの
洗浄部材と、この洗浄部材を回転駆動させる駆動手段
と、前記洗浄部材を、回転駆動する状態、フリーな状態
および実質的に固定された状態のいずれかに制御する制
御手段と、を有する洗浄部と、前記洗浄部材の前記基板
の回転方向後方側に洗浄液を供給する洗浄液供給手段
と、前記洗浄部材の前記基板の回転方向前方側に気体を
供給する気体供給手段と、を具備することを特徴とする
洗浄装置を提供する。

【００１２】さらにまた、本発明は、基板を保持する工
程と、保持された基板を回転させる工程と、この保持さ
れた基板の少なくとも一面側に洗浄部材を当接させ、こ
の洗浄部材を基板の回転に基づいて回転させることによ
って前記基板を洗浄する工程と、を具備することを特徴
とする洗浄方法を提供する。

【００１３】さらにまた、本発明は、基板を保持する工
程と、基板の少なくとも一面側に洗浄液を供給する工程
と、保持された基板を回転させる工程と、前記基板の前
記少なくとも一面側に洗浄部材を当接させ、この洗浄部
材を基板の回転に基づいて回転させることによって前記
基板を洗浄する工程と、前記基板の前記少なくとも一面
側に乾燥用のガスを供給する工程と、を具備することを
特徴とする洗浄方法を提供する。

【００１４】本発明によれば、基板の少なくとも一面側
に洗浄部を設け、前記洗浄部は、基板に対し当接可能に
設けられた少なくとも一つの洗浄部材を有し、この洗浄
部材は、基板に当接した状態で、前記回転手段によって
回転する基板の回転に基づいて回転する。つまり、回転
する基板の径方向における回転移動の差に基づいて、洗
浄部材が基板に追従して回転する。したがって、当接部
と基板との接触によるダメージを抑制することができ
る。

【００１５】また、他の態様においては、洗浄部材を回
転駆動させる状態、フリーな状態、実質的に回転しない
固定状態のいずれかに制御可能であるので、基板または
基板の部位、あるいは基板上に形成された膜の種類に応
じて所望の洗浄モードを選択することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明を、レジスト塗布・
現像装置に用いられる洗浄装置に適用した実施の形態に
ついて説明する。先ず本発明の実施例に係る洗浄装置を
説明する前に塗布・現像装置の全体構成について図１を
参照しながら簡単に述べる。この塗布・現像装置は、複
数の半導体ウエハを収容して搬送するキャリア１１を載
置するキャリアステージ１と、半導体ウエハＷに塗布・
現像処理を施す塗布・現像処理ユニット２と、キャリア
ステージ１と処理ユニット２との間に設けられ、ステー
ジ１上のキャリア１１と処理ユニット２との間で半導体
ウエハの搬送を行なうための搬送機構３とを備えてい
る。そして、キャリアステージ１０においてキャリア１
１が装置に搬入され、または装置から搬出される。ま
た、搬送機構３は搬送アーム１２を有し、この搬送アー
ム１２によりキャリア１１と処理ユニット２との間で半
導体ウエハＷの搬送が行なわれる。

【００１７】塗布・現像処理ユニット２は、前段の第１
ユニット２ａおよび後段の第２ユニット２ｂを備えてい
る。これら第１ユニット２ａおよび第２ユニット２ｂ
は、それぞれ中央に通路Ｐ１およびＰ２を有しており、
これら通路Ｐ１およびＰ２の両側に各処理部が配設され
ている。そして、これら第１および第２ユニット２ａ，
２ｂの間には中継部１５が設けられている。

【００１８】第１ユニット２ａは通路Ｐ１に沿って移動
可能なメインアーム１３を備えており、さらに、通路Ｐ
１の一方側に半導体ウエハの裏面を洗浄する洗浄装置２
０と、半導体ウエハの表面を洗浄する水洗装置２１と、
アドヒージョン処理部２２と、冷却処理部２３とを備え
ており、他方側に２つの塗布装置２５を備えている。メ
インアーム１３は搬送機構３のアーム１２との間で半導
体ウエハＷの受け渡しを行なうとともに、第１ユニット
２ａの各処理部に対する半導体ウエハＷの搬入・搬出、
さらには中継部１５との間で半導体ウエハＷの受け渡し
を行なう機能を有している。

【００１９】第２ユニット２ｂは通路Ｐ２に沿って移動
可能なメインアーム１４を備えており、さらに、通路Ｐ
２の一方側に複数の加熱処理部２６を備えており、他方
側に２つの現像処理部２７を備えている。また、第２ユ
ニット２ｂの後端部には露光装置２９が取り付け可能な
インターフェース２８が設けられている。メインアーム
１４は中継部との間で半導体ウェハＷの受け渡しを行な
うとともに、第２ユニット２ｂの各処理部に対する半導
体ウエハＷの搬入・搬出行なう機能を有している。

【００２０】このように構成される塗布・現像装置にお
いては、キャリア１１内の半導体ウエハＷが、搬送機構
３のアーム１２により第１ユニットのメインアーム１３
に渡され、メインアーム１３によって裏面洗浄装置２０
に搬送さる。そして、この洗浄装置２０により半導体ウ
エハＷの裏面が洗浄される。

【００２１】また、半導体ウエハＷは同様にメインアー
ム１３により表面洗浄装置２１に搬送され、半導体ウエ
ハＷの回路形成面である表面が洗浄される。さらにアド
ヒージョン処理部２２にて疎水化処理が施され、冷却処
理部２３にて冷却された後、塗布装置２５にてフォトレ
ジスト膜すなわち感光膜が塗布形成される。

【００２２】そして、このフォトレジスト膜が加熱処理
部２６にて加熱されてプリベーキング処理が施された
後、第２ユニット２ｂの後端部に配置される露光装置２
９にて所定のパターンが露光される。露光後のガラス基
板は現像処理部２７内へ搬送され、現像液により現像さ
れた後、メインアーム１４，１３および搬送機構３のア
ーム１２によって、例えば元のキャリア１１内に戻され
る。

【００２３】次に、本発明の一実施形態に係る裏面洗浄
装置２０について説明する。図２および図３の断面図お
よび平面図に示すように、この洗浄装置２０は、半導体
ウエハＷの周縁部を保持する保持機構３０と、この保持
機構３０に保持された半導体ウエハＷの下面側に設けら
れた洗浄部３１とを備えている。

【００２４】前記保持機構３０は、回転チャック３２
と、この回転チャック３２から半導体ウエハＷの周縁部
分に対応する部位まで放射状に伸びるように、半導体ウ
エハＷの周縁部に係合して半導体ウエハＷを保持する保
持部７０を備えた３個の保持部材３３と、同様に構成さ
れ、半導体ウエハＷの周縁部を支持する支持部７１を備
えた６個の支持部材３４とを具備している。そして、３
個の保持部７０および６個の支持部７１は、各保持部７
０を２個の支持部７１で挟むように設けられている。

【００２５】また、保持機構３０は、図２に示すよう
に、回転チャック３２の底部から下方に伸び、固定部３
５軸受け部３６を介して軸受けされている小径の筒部３
７とを有しており、この筒部３７の外側に設けられたプ
ーリ３８にベルト３９が巻掛けられており、このベルト
３９により鉛直軸のまわりに回転可能となっている。ベ
ルト３９は、駆動手段としてのモータ４０の駆動軸に張
設されており、これらモータ４０およびベルト３９によ
り前記保持機構３０を回転させる回転手段が構成されて
いる。

【００２６】前記洗浄部３１は、前記筒部３７の中を貫
通し、半導体ウエハＷの中心軸に重なるとともに昇降手
段例えばエアーシリンダ４３に接続された昇降軸４１上
に設けられた昇降ステージ４２上に設けられている。

【００２７】この洗浄部３１は、図４に示すように、半
導体ウエハＷと当接する洗浄部材例えば鉛直方向にブラ
シ台５０上に植毛された洗浄ブラシ５１と、前記ブラシ
台５０と接続され前記昇降ステージ４３に回転自在に設
けられた軸部５２とで構成されている。よって洗浄ブラ
シ５１は、半導体ウエハＷの回転の方向に対応して図中
の矢印５３のようにフリーな状態で回転可能に構成され
ている。

【００２８】洗浄ブラシ５１は、半導体ウエハＷのほぼ
中央部から周縁部まで複数設けられ、半導体ウエハＷの
洗浄ムラをなくすために千鳥がけ状に前記昇降ステージ
４２上に配置されている。この洗浄ブラシ５１を構成す
る毛は、例えばポリビニルカーボン（ＰＶＣ）のような
樹脂からなり、例えば０．２ｍｍ程度の径を有するもの
である。均一な洗浄を行なう観点から、これら複数の洗
浄ブラシ５１の大きさをそれぞれ異なるものとし、例え
ば外側部分に配置されたブラシの径が大きく、内側部分
に配置されたブラシの径が小さくなるようにしてもよい
し、洗浄ブラシ５１を構成する毛の硬さを各ブラシによ
って異なるようにし、例えば内側部分に配置されたブラ
シの毛が柔らかく、外側部分に配置されたブラシの毛が
硬くなるようにすることも可能である。さらに一つのブ
ラシ５１の中で硬さが異なる複数の種類の毛を用いるこ
ともできる。

【００２９】洗浄部３１の半導体ウエハＷの回転方向５
６の後方側には、洗浄液を洗浄ブラシ５１の全域にかつ
均一に供給する洗浄液供給機構５５が設けられており、
この洗浄液供給機構５５は、洗浄液、例えば純水や溶剤
等の液体を供給する供給管５７と、この供給管５７に複
数設けられ前記半導体ウエハＷの下面に前記洗浄液を供
給する供給口５８とで構成されている。

【００３０】また、前記昇降ステージ４２上には、図２
および図３に示すように、前記洗浄部３１の前記洗浄液
供給機構５５と反対側、つまり半導体ウエハＷの回転方
向５６の前方側に乾燥用のガス、例えばＮ₂ ガスまたは
加熱されたクリーンエアーを供給するガス供給ノズル６
０を備えている。

【００３１】このガス供給ノズル６０は、半導体ウエハ
Ｗと当接する前記洗浄ブラシ５１の最内側部分から半導
体ウエハＷの周縁部方向に向けて気体を吹き付けること
ができるように設けられていることが好ましく、このよ
うにすることにより、半導体ウエハＷの裏面に付着する
洗浄液を半導体ウエハＷ外に飛散させることができ、半
導体ウエハＷを効率的に乾燥させることができる。

【００３２】さらに、前記ノズル６０は、前記昇降軸４
１内を通るガス流路を介して外部のガス供給管６１に接
続されている。前記保持機構３０の保持部７０は、図５
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、半導体ウエハＷの周
縁部に接触する２つの接触部材７２と、半導体ウエハＷ
の下面の周縁部を支持するための段部７３とを備えてい
る。各接触部材７２の半導体ウエハＷの周縁部と接触す
る部位７２ａは、この部位７２ａと半導体ウエハＷの周
縁部との間に洗浄液が残留するのを抑制するためにでき
る限り点接触するのが好ましい。さらに、２つの接触部
材７２の間には、隙間部７２ｂが形成され、この隙間部
７２ｂの存在により洗浄液の液掃けが向上する。この隙
間部７２ｂは（ｃ）に示すように、半導体ウエハＷの下
方にまで延びており、半導体ウエハＷの上下から洗浄液
を排出することができるので一層液掃けが向上する。こ
の保持部は前後に移動することが可能であり、半導体Ｗ
を保持するとともに位置決めする機能を有している。な
お、接触部材７２を３個以上設けて接触部位を３カ所以
上にしてもよい。

【００３３】支持部７１は保持部７０と基本的に同様の
構成を有しているが、保持部７０がウエハＷの保持およ
び位置決め機能を有しているのに対し、支持部７１は固
定的に設けられ単にウエハＷを支持するのみである。

【００３４】半導体ウエハＷを確実に保持する観点から
は、少なくとも３個の保持部材７０が存在すればよい
が、搬送されてきた半導体ウエハＷの位置ずれ防止およ
び半導体ウエハの水平出しの観点からは、少なくとも３
個、例えば図示のように６個の支持部７１を設けること
が好ましい。

【００３５】次に、以上のように構成される洗浄装置２
０の動作について述べる。先ず、図１に示すメインアー
ム１３から洗浄装置２０内の図２に示す保持機構３０の
３個の保持部材７０および６個の支持部材７１上に半導
体ウエハＷが受け渡される。そして３個の保持部材７０
が前進することにより半導体ウエハＷが保持される。

【００３６】この受け渡しの後、モータ４０を駆動し保
持機構３０を回転させることにより、半導体ウエハＷを
回転させる。次いで、必要に応じて、半導体ウエハＷに
対しジェット水ノズル（図示せず）からジェット水を噴
射させてジェット水洗を行なう。その後、洗浄液供給機
構５５の供給口５８より洗浄液（例えば純水）を半導体
ウエハＷの裏面に吹き付けながらエアーシリンダ４３を
駆動することによって昇降ステージ４２を上昇させ、洗
浄部３１の洗浄ブラシ５１を半導体ウエハＷの裏面に所
定の圧力で当接させる。

【００３７】洗浄部材としての複数の洗浄ブラシ５１
は、昇降ステージ４２に対しフリーな状態で回転可能に
設けられているので、これら複数の洗浄ブラシ５１を回
転している状態の半導体ウエハＷの裏面に当接させる
と、これらは半導体ウエハＷの回転に従ってそれぞれ独
立して回転する。このように、ブラシ５１が半導体ウエ
ハＷの回転に追従して回転するので、洗浄部材が半導体
ウエハＷに接触することによるダメージを抑制すること
ができる。この回転において、半導体ウエハＷの中心部
と周縁部の周速度の違いにより周縁部のほうが回転移動
距離が長いために、半導体ウエハＷの中央部に位置する
洗浄ブラシ５１よりも半導体ウエハＷの周縁部に位置す
る洗浄ブラシ５１の方が回転速度が増大する。つまり、
図３に示す最も外側のブラシの回転数ｔ₁ が最も大き
く、内側に行くほどｔ₂ 、ｔ₃ 、ｔ₄ と小さくなる。す
なわち、回転速度は、ｔ₁ ＞ｔ₂ ＞ｔ₃ ＞ｔ₄ の関係を
有する。

【００３８】一方ノズル６０からはＮ₂ ガスを半導体ウ
エハＷの中央部から周縁部方向に吹き付けられ、半導体
ウエハＷの裏面に付着する洗浄液を半導体ウエハＷ外に
飛散させた状態で、半導体ウエハＷの裏面の洗浄を行な
う。

【００３９】この洗浄の工程の際、図６に示すようにノ
ズル６０から吹出すＮ₂ ガスあるいは半導体ウエハＷの
回転遠心力等によって洗浄液の流れＦは半導体ウエハＷ
の中央部から周縁部方向に向かい半導体ウエハＷ外に飛
散するが、半導体ウエハＷを保持する接触部材７２方向
に流れる洗浄液は、接触部材７２の外側を流れる液Ｌ１
および接触部材７２と接触部材７２との間を流れる液Ｌ
２となって半導体ウエハＷの外に飛散していく。よっ
て、接触部材７２の半導体ウエハＷと接触する部位７２
ａはできる限り点接触に近くしたほうが液切れがよくな
る。

【００４０】そして、所定時間、つまり半導体ウエハＷ
の洗浄が終了する時間経過した後、エアーシリンダ４３
を駆動することによって昇降ステージ４２を降下させ半
導体ウエハＷの裏面と洗浄ブラシ５１とを離間させる。
この後、洗浄液供給機構５５の供給口５８より吹出す洗
浄液を停止するとともにノズル６０から吹出すＮ₂ ガス
も停止する。

【００４１】その後、保持手段３０により保持された半
導体ウエハＷを所定時間回転し、半導体ウエハＷを乾燥
させる。乾燥の後、半導体ウエハＷは、図１に示すメイ
ンアーム１３によって保持部材３３の保持部７０から離
脱されるとともに洗浄装置２０から搬出され、所定のプ
ログラムにしたがって図１に示す他の装置２１，２２，
２３，２６，２７に搬入され所定の処理が行なわれる。

【００４２】次に、このような洗浄装置を用いて洗浄し
た際の効果について説明する。洗浄装置２０を用いた洗
浄工程においては、複数の洗浄ブラシ５１は、上述した
ように、回転する半導体ウエハＷの裏面に当接されるこ
とによって、それぞれ独立して回転している。図７に、
このようにして洗浄した場合と、洗浄ブラシ５１を回転
させない場合と、半導体ウエハＷの回転によって回転す
るのではなく回転手段例えばモータ等で複数の洗浄ブラ
シ５１を回転させて半導体ウエハＷを洗浄した場合とを
比較した結果を示す。

【００４３】図７の（ａ）は、レジスト膜が形成され、
その上にＰ．Ｓ．Ｌが塗布された半導体ウエハＷに対し
洗浄ブラシ５１をモータで５０ｒｐｍで回転させ洗浄し
た場合のグラフである。ちなみに、図中のａで示す曲線
は、Ｐ．Ｓ．Ｌの除去率であり、また図中の曲線ｂは、
レジスト膜の洗浄工程にともなうダメージを受けた部分
の直径を示している。この条件におけるレジスト膜の洗
浄工程にともなうダメージは、洗浄ブラシ５１の半導体
ウエハＷに対するブラシ圧の増加にともなって増大して
おり、ブラシ圧を殆どかけない状態でもレジスト膜への
ダメージの直径は１０ｍｍ程度あるのが確認される。

【００４４】次に、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）と同
様の半導体ウエハＷに対し、洗浄ブラシ５１を固定（回
転不能）したままで図７の（ａ）と同様に半導体ウエハ
Ｗを回転させ洗浄ブラシ５１を半導体ウエハＷに当接さ
せ洗浄した場合のグラフである。この条件におけるレジ
スト膜の洗浄工程にともなうダメージは、洗浄ブラシ５
１の半導体ウエハＷに対するブラシ圧が１０ｇｆ以上に
なるとその圧の増加にともなって増大しており、また、
Ｐ．Ｓ．Ｌの除去率は図７の（ａ）と同様にブラシ圧が
１０ｇｆ付近にて１００％となることが分かる。しか
し、Ｐ．Ｓ．Ｌの除去率を９８％以上１００％近くとし
ダメージをなくすためにはブラシの圧力値が１０ｇｆ付
近にしかなくブラシ圧のマージンが狭い。

【００４５】次に、図７の（ｃ）は、本実施形態に係る
複数の洗浄ブラシ５１を半導体ウエハＷの裏面に当接さ
せることによって半導体ウエハＷの回転に基づいて複数
の洗浄ブラシ５１はそれぞれ独立して回転し、半導体ウ
エハＷを洗浄した場合のグラフである。この条件におけ
るレジスト膜の洗浄工程においては、洗浄ブラシ５１の
半導体ウエハＷに対するブラシ圧が１５０ｇｆになって
もダメージが発生していない。また、Ｐ．Ｓ．Ｌの除去
率はブラシ圧が２０ｇｆ付近にて１００％となることが
わかる。

【００４６】したがって、この実施形態のように複数の
洗浄ブラシ５１を半導体ウエハＷの裏面に当接すること
によって半導体ウエハＷの回転に基づいて複数の洗浄ブ
ラシ５１はそれぞれ独立して回転し、半導体ウエハＷを
洗浄することにより洗浄工程における半導体ウエハＷの
下地膜例えばレジスト膜あるいは半導体ウエハＷ自体へ
のダメージ発生を抑制することができる。このようにダ
メージ発生が抑制されるので、半導体ウエハＷの洗浄処
理における歩留りが向上する。

【００４７】また、ブラシ圧の設定は、ブラシの圧力を
約２０ｇｆから半導体ウエハＷが保持機構３０から離脱
しない圧力の範囲で設定すればよく、ブラシ圧のマージ
ンを広く取ることができる。これにより、ブラシ圧の設
定が容易となりメンテナンス等にかかる作業の効率を向
上させることができる。

【００４８】さらに、半導体ウエハＷの周縁部を保持す
る各保持部７０は、少なくとも２点の接触部位７２ａで
半導体ウエハＷに接触し、更にその接触部位７２ａは、
半導体ウエハＷの周縁部とほぼ点接触で接触しているの
で、この接触部位７２ａと半導体ウエハＷの周縁部との
間に洗浄液が残留するのを抑制することができ、さらに
半導体ウエハＷの乾燥工程に係るスループットを向上さ
せることができる。

【００４９】さらにまた、洗浄液供給機構５５の供給口
５８から洗浄ブラシ５１の半導体ウエハＷの回転方向後
方側において、洗浄液を洗浄ブラシ５１のほぼ全域にわ
たって供給するので、洗浄ブラシ５１が半導体ウエハＷ
の乾燥領域と接するのを抑制できる。このため、洗浄ブ
ラシ５１による半導体ウエハＷのダメージを低減するこ
とができ洗浄効率を向上させることができる。

【００５０】さらにまた、ノズル６０から乾燥用の気体
を洗浄ブラシ５１の半導体ウエハＷの回転方向前方側に
吹き付けるので、洗浄中あるいは洗浄後に半導体ウエハ
Ｗに付着するあるいは付着している洗浄液を例えばＮ₂
ガスにより吹き飛ばして概ね乾燥させることができるの
で、その後の振り切り乾燥の時間を短縮することがで
き、スループットが向上する。

【００５１】次に、半導体ウエハＷの保持部材の他の例
を図８に基づいて説明する。この図に示す保持部７０´
は、半導体ウエハＷの周縁部に接触する２つの接触部材
７２´と、半導体ウエハＷの下面の周縁部を支持するた
めの段部７３´とを備えており、この点においては保持
部７０と同様であるが、さらに接触部材７２に半導体ウ
エハＷの上面側を押さえる突起状の押さえ部７４が設け
られている点が異なっている。そして、この保持部７０
が図中の２点鎖線で示す位置Ａから実線で示す位置Ｂに
中心方向に向かって移動された際に、接触部材７２´が
半導体ウエハＷの周縁部と接触し、半導体ウエハ押さえ
部７４と段部７３との間で保持されるので半導体ウエハ
Ｗの裏面と当接する洗浄ブラシ５１のブラシ圧を強くし
ても半導体ウエハＷが接触部材７２´から離脱すること
なく安全に洗浄処理を行なうことができる。

【００５２】次に、洗浄ブラシと洗浄液供給機構の他の
例について図９を参照しながら説明する。この洗浄液供
給手段５５´は、洗浄部材の軸部５２とブラシ台５０に
内蔵された洗浄液、例えば純水や溶剤等の液体を供給す
る供給管７５と、ブラシ台上に突出し前記洗浄液を洗浄
ブラシ５１の隙間から半導体ウエハＷ方向に供給する供
給口７６とで構成されている。このように構成すること
により、洗浄液を洗浄ブラシ５１に供給するのを確実に
行なうことができ、処理の信頼性を向上させることがで
きる。また、洗浄ブラシ５１と洗浄液供給手段５５とを
一体に構成したので装置のスペースを省力化することが
できる。

【００５３】次に、洗浄部の他の例について図１０を参
照しながら説明する。この例の洗浄部３１´において
は、複数の洗浄ブラシ５１を設ける代わりに、１個の洗
浄ブラシ５１を備え、保持機構３０に保持された半導体
ウエハＷの径方向に移動可能な洗浄ユニット６２を備え
ている。

【００５４】この洗浄ユニット６２は洗浄ブラシ５１の
他、洗浄液ノズル６３と、乾燥用のガス、例えばＮ₂ ガ
スまたは加熱されたクリーンエアーを供給するガス供給
ノズル６４とを備えており、これらが一体的に移動する
ようになっている。そして、ガス供給ノズル６４から噴
出されるガスは、ガス供給管６１ａから昇降軸４１内を
通るガス流路を介して供給される。また、洗浄ユニット
６２は昇降ステージ４２内にガスを供給することによ
り、そのガス圧で移動される。この場合に、移動用のガ
スは、ガス供給管６１ｂから昇降軸４１内を通るガス流
路を介して供給される。

【００５５】なお、この図に示す例においては、昇降ス
テージ４２の中央部にジェット水ノズル６５が設けられ
ている。このジェット水ノズル６５は角度の調節が可能
となっており、半導体ウエハＷの中央部から周縁部のい
ずれの位置にもジェット水を供給することが可能となっ
ている。

【００５６】このように構成された洗浄部３１´によっ
て半導体ウエハＷの洗浄を行なう場合には、半導体ウエ
ハＷを保持機構３０に受け渡した後、モータ４０を駆動
し保持機構３０を回転させることにより、半導体ウエハ
Ｗを回転させた後、必要に応じて、半導体ウエハＷに対
しジェット水ノズル６５からジェット水を噴射させてジ
ェット水洗を行なう。その後、洗浄ユニット６２の洗浄
液ノズル６３から洗浄液（例えば純水）を半導体ウエハ
Ｗの裏面に吹き付けながらエアーシリンダ４３を駆動す
ることによって昇降ステージ４２を上昇させ、洗浄部３
１´の洗浄ユニット６２に設けられた洗浄ブラシ５１を
半導体ウエハＷの裏面の中心近傍に所定の圧力で当接さ
せる。そして、ブラシ５１で洗浄を行いながら洗浄ユニ
ット６２をガス供給管６１ｂからのガスによって半導体
ウエハＷの周縁部に向けて移動させる。またガス供給ノ
ズル６４からはＮ₂ ガスを半導体ウエハＷの中央部から
周縁部方向に吹き付けられ、半導体ウエハＷの裏面に付
着する洗浄液が半導体ウエハＷ外に飛散し、乾燥が促進
される。

【００５７】このようにすることによって半導体ウエハ
Ｗ裏面の全面が洗浄される。この場合に、洗浄ブラシ５
１を移動させながら洗浄を行なうので、複数の洗浄ブラ
シを用いる必要がない。また、洗浄ユニット６２に洗浄
液ノズルを設けているので、半導体ウエハの洗浄を行な
う部分に確実に洗浄液を供給することができる。

【００５８】次に、洗浄部の他の例について図１１を参
照しながら説明する。この例における洗浄部３１''は、
図２および図３に示した洗浄部３１と同様複数の洗浄ブ
ラシ５１を有しており、各洗浄ブラシ５１にそれぞれ励
磁可能なモーター６６（例えばステップモーター）が接
続されており、モーター６６により、各洗浄ブラシ５１
を回転駆動することが可能となっている。これらモータ
ー６６は、ブラシ５１を回転駆動させる状態、フリーな
状態、実質的に回転しない固定状態の間で切り換えるこ
とが可能となっている。これら励磁可能なモーター６６
はコントローラー６７により制御され、上記いずれかの
状態が選択可能となっている。このように構成された洗
浄部３１''によれば、複数の洗浄ブラシ５１を個々に、
回転駆動される状態、フリーな状態、実質的に回転しな
い状態のいずれかに設定することができ、半導体ウエハ
Ｗもしくはその部位、またはウエハＷ上に形成された膜
の種類に応じて、所望の洗浄モードを選択することがで
きる。

【００５９】また、モーターを一つだけ設け、ベルト機
構を用いて各洗浄ブラシを回転するような構成にしても
よい。なお、このようなステッピングモータは、図１０
に示した洗浄ユニット６２にも適用することができ、洗
浄ブラシ５１による洗浄モードを、回転駆動させる状
態、フリーな状態、実質的に回転しない状態から選択す
ることができる。

【００６０】次に、本発明を半導体ウエハの回路形成面
を洗浄するための表面洗浄装置２１に適用した実施形態
について図１２および図１３を参照しながら説明する。
この表面洗浄装置２１は、装置本体８１と、半導体ウエ
ハＷを回転可能に吸着保持するスピンチャック８２と、
半導体ウエハの回路形成面である表面を洗浄する洗浄部
８３と、超音波振動水を供給するための超音波水供給機
構８４と、半導体ウエハＷの表面に洗浄液（例えば純
水）を供給する洗浄ノズル８５とを備えている。また、
スピンチャック８２の周囲には、洗浄液等が周囲に飛散
することを防止するためのカップ８６が設けられてい
る。

【００６１】スピンチャック８２には、半導体ウエハＷ
が回路形成面である表面を上にした状態で水平に吸着保
持される。このスピンチャック８２は回転軸８８を介し
てモータ８７により回転される。

【００６２】洗浄部８３は、装置本体８１のベースにお
けるスピンチャック８２の側方に配設されており、アー
ム９１と、アーム９１の先端部に支持された洗浄部材と
しての洗浄ブラシ９２と、アーム９１の基端部を支持す
る支持部９５と、支持部９５に内蔵されアーム９１を回
動および上下動させるための駆動装置９６とを備えてい
る。

【００６３】ブラシ９２は、ブラシ台９３の上に植毛さ
れた状態で、軸９４を介してアーム９１に回転自在に支
持されている。したがって洗浄ブラシ９２はフリーの状
態で回転可能である。この洗浄ブラシ９２は、前述のブ
ラシ５１と同様、例えばポリビニルカーボン（ＰＶＣ）
のような樹脂からなり、例えば０．２ｍｍ程度の径を有
するものである。ブラシ台９３の下面には洗浄液供給口
（図示せず）が設けられており、この供給口を介してブ
ラシ９２と半導体ウェハＷの接触部位へ洗浄液を供給す
ることが可能となっている。

【００６４】アーム９１は、駆動装置９６により軸９７
を介して、図１３の２点鎖線で示す待機位置と半導体ウ
エハＷ上の洗浄位置との間で回動される。また、待機位
置において洗浄ブラシ９２は洗浄ブラシ洗浄装置９８に
保持され、その中で洗浄ブラシ９２が洗浄される。洗浄
ブラシ９２は、回動するに際して駆動装置９６により洗
浄ブラシ洗浄装置９８から上昇され、半導体ウエハＷ上
において下降されることにより、図１２に示すように半
導体ウエハＷの表面に当接する。

【００６５】超音波水供給機構２４は、装置本体８１の
ベースにおける、スピンチャック８２を挟んで洗浄部８
３と反対側に設けられており、アーム１０１と、アーム
１０１の先端部に支持された超音波水ノズル（メガソニ
ックノズル）１０２と、アーム９１の基端部を支持する
支持部１０５と、支持部１０５に内蔵されアーム１０１
を回動および上下動させるための駆動装置（図示せず）
とを備えている。超音波水ノズル１０２は超音波発振機
（図示せず）を備えており、この超音波発振機によりノ
ズルから噴射した洗浄液が所定の周波数で励振される。

【００６６】アーム１０１は、駆動装置により、スピン
チャック８２から離隔した待機位置と、半導体ウエハＷ
上方の供給位置との間で回動される。また、待機位置に
おいてノズル洗浄装置１０８に保持され、その中でノズ
ル１０２が洗浄される。超音波水ノズル１０２は、回動
するに際して駆動装置によりノズル洗浄装置１０８から
上昇され、半導体ウエハＷ上方において洗浄液が供給さ
れる所定の高さに位置調節される。

【００６７】洗浄ノズル８５は、スピンチャック８２の
外側に設けられており、スピンチャック８２に保持され
て回転されている半導体ウエハＷの表面に洗浄液（例え
ば純水）を供給するためのものである。この洗浄ノズル
８５は、その吐出方向が切り替え可能となっている。

【００６８】次に、以上のように構成される洗浄装置２
１の動作について述べる。先ず、図１に示すメインアー
ム１３から洗浄装置２１内のスピンチャック上に半導体
ウエハＷが受け渡され、吸着保持される。このようにし
て半導体ウエハＷが保持された後、洗浄部８３の駆動装
置９６により洗浄ブラシ９２を洗浄ブラシ洗浄装置９８
から上昇させ、半導体ウエハＷの中心近傍の上方に位置
させる。一方、その間にノズル８５からスピンチャック
８２上の半導体ウエハＷに洗浄液が供給され、次いでス
ピンチャック８２がモータ８７により回転される。この
状態から駆動装置９６により洗浄ブラシ９２を下降させ
ることにより、洗浄ブラシ９２の先端を半導体ウエハＷ
に当接させて半導体ウエハＷ表面の洗浄を開始する。こ
の洗浄に際しては、駆動機構９６により洗浄ブラシ９２
を半導体ウエハＷの中心近傍から周縁に向けて回動させ
る。

【００６９】この場合に、洗浄部材としての洗浄ブラシ
９２は、アーム９１に対してフリーな状態で回転可能に
設けられているので、このブラシ９２を回転している半
導体ウエハＷに当接させることにより、ブラシ９２が半
導体ウエハＷの回転に従って回転する。このように、ブ
ラシ９２が半導体ウエハＷの回転に追従して回転するの
で、洗浄部材が半導体ウエハＷに接触することによるダ
メージを抑制することができる。

【００７０】洗浄ブラシ９２による洗浄後、アーム９１
は待機位置まで回動し、その位置においてブラシ９２が
下降して洗浄ブラシ洗浄装置装置９８に収容される。そ
の後、超音波水供給機構８４のアーム１０１が半導体ウ
エハＷの上方位置まで回動し、ノズル１０２からウエハ
Ｗに超音波水が供給され、超音波洗浄が行なわれる。超
音波水洗浄後の後アーム１０１は待機位置までもどり、
超音波水洗浄が終了する。その後、必要に応じてこれら
の洗浄を繰り返す。

【００７１】洗浄処理が終了すると、メインアーム１３
によりスピンチャック８２上の半導体ウエハが他の装置
へ搬送される。なお、この表面洗浄装置２１において
も、図１４に示すように、洗浄ブラシ９２をステッピン
グモータ９９により回転駆動可能な状態にすることが可
能であり、洗浄ブラシにおける洗浄モードを、回転駆動
させる状態、フリーな状態、実質的に回転しない状態か
ら選択することができる。

【００７２】なお、本発明は上記実施の形態に限らず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、上記実施の形態では洗浄部材として植毛したブ
ラシを用いたが、スポンジ等他の洗浄部材を用いてもよ
い。また、植毛したブラシとスポンジとを併用すること
もできる。さらに、洗浄部材の形状は、円筒状に限らな
い。

【００７３】また、上記実施の形態では裏面洗浄装置お
よび表面洗浄装置に分けて説明したが、基板の両面に洗
浄部を形成すれば、一面だけではなく表裏面同時に洗浄
処理することが可能となり処理のスループットが向上す
ることは言うまでもない。その例を図１５に示す。この
図の洗浄装置は、図２に示した裏面洗浄装置２０の洗浄
部３１と、図１２に示した表面洗浄装置２１の洗浄部８
３とを兼備しているので両面を同時に洗浄処理すること
ができる。また、洗浄装置において基板を回転すること
により表裏面を入れ替えそれぞれの面で処理してもよい
ことは言うまでもない。さらに、上記実施の形態では基
板として、半導体ウエハを用いたがこれに限らず、プリ
ント基板、ガラスマクス、ＬＣＤ基板などであってもよ
い。

【００７４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、基
板の回転に基づいて基板に当接された洗浄部材が回転
し、これにより基板が洗浄されるので、当接部と基板と
の接触によるダメージが抑制されるとともに、基板に付
着する不要物を確実に除去するこができるので、基板の
歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る洗浄装置を含む塗布
・現像装置の全体構成を示す斜視図。

【図２】図１の塗布・現像装置に用いられる本発明の一
実施形態に係る洗浄装置を示す概略断面図。

【図３】図１の塗布・現像装置に用いられる本発明の一
実施形態に係る洗浄装置を示す概略平面図。

【図４】本発明の一実施形態に係る洗浄装置に用いられ
る洗浄部の要部を示す斜視図。

【図５】図２の洗浄装置における保持部材の保持部を示
す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）
は正面図である。

【図６】本発明の一実施形態に係る洗浄装置における洗
浄部の洗浄動作を説明する平面図。

【図７】洗浄工程による基板のダメージを説明する図。

【図８】図５に示す保持部の他の例を示す図。

【図９】洗浄部に用いた洗浄ブラシの他の例を示す断面
図。

【図１０】本発明の他の実施形態に係る洗浄装置を示す
概略断面図。

【図１１】洗浄部の他の例の主要部を示す概略側面図。

【図１２】本発明のさらに他の実施形態に係る洗浄装置
を示す概略断面図。

【図１３】図１２に示す洗浄装置を示す概略平面図。

【図１４】図１２の洗浄装置における洗浄部の変形例を
説明するための図。

【図１５】図２に示した洗浄部と図１２に示す洗浄部と
を兼備した洗浄装置を示す断面図。

【符号の説明】

３０……保持機構３１……洗浄部５１……洗浄ブラシ（洗浄部材）５５……洗浄液供給機構６０……ガス供給ノズル７０……保持部７１……支持部７２……接触部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を洗浄する洗浄装置において、基板を保持する保持手段と、この保持手段により保持された基板を回転させる回転手
段と、前記保持手段に保持された基板の少なくとも一面側に設
けられた洗浄部と、を具備し、前記洗浄部は、基板に対し当接可能に設けられた少なく
とも一つの洗浄部材を有し、この洗浄部材は、基板に当
接した状態で、前記回転手段によって回転する基板の回
転に基づいて回転することを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】基板を洗浄する洗浄装置において、基板を保持する保持手段と、この保持手段により保持された基板を回転させる回転手
段と、前記基板に対して当接可能に設けられ、かつ基板に当接
した状態で、前記回転手段によって回転する基板の回転
に基づいて回転する洗浄部材を備え、前記保持手段に保
持された基板の少なくとも一面側に設けられた洗浄部
と、前記基板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記基板に気体を供給する気体供給手段と、を具備する
ことを特徴とする洗浄装置。
【請求項３】前記保持手段は、前記基板の周縁部に沿
って前記基板と接する少なくとも３ケ所の保持部を具備
することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
洗浄装置。
【請求項４】前記保持部は、前記基板の周縁に接触す
る少なくとも２つの接触部を有することを特徴とする請
求項３に記載の洗浄装置。
【請求項５】前記洗浄液供給手段は、前記洗浄部材の
前記基板の回転方向後方側に洗浄液を供給し、前記基体
吹き付け手段は、前記洗浄部材の前記基板の回転方向前
方側に気体を吹き付けることを特徴とする請求項２に記
載の洗浄装置。
【請求項６】前記気体供給手段は、前記基板の外方向
に向かって気体を供給することを特徴とする請求項２ま
たは請求項５に記載の洗浄装置。
【請求項７】前記洗浄部は複数の洗浄部材を有し、こ
れら洗浄部材が前記基板の中心部から周縁部にかけて配
列されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６
のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項８】前記洗浄部は、前記洗浄部材を、前記基
板の中心部に対応する位置と周縁部に対応する位置との
間で移動させる第１の移動手段をさらに有していること
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に
記載の洗浄装置。
【請求項９】前記洗浄部材を、前記基板に当接する当
接位置と、前記基板から離隔した離隔位置との間で移動
させる第２の移動手段をさらに有していることを特徴と
する請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の洗
浄装置。
【請求項１０】基板を洗浄する洗浄装置において、基板を保持する保持手段と、この保持手段により保持された基板を回転させる回転手
段と、前記保持手段に保持された基板の少なくとも一面側に設
けられた洗浄部と、を具備し、前記洗浄部は、基板に対し当接可能に設けられた少なく
とも一つの洗浄部材と、この洗浄部材を回転駆動させる
駆動手段と、前記洗浄部材を、回転駆動する状態、フリ
ーな状態および実質的に固定された状態のいずれかに制
御する制御手段と、を有することを特徴とする洗浄装
置。
【請求項１１】基板を洗浄する洗浄装置において、基板を保持する保持手段と、この保持手段により保持された基板を回転させる回転手
段と、前記基板に対して当接可能に設けられた少なくとも一つ
の洗浄部材と、この洗浄部材を回転駆動させる駆動手段
と、前記洗浄部材を、回転駆動する状態、フリーな状態
および実質的に固定された状態のいずれかに制御する制
御手段と、を有する洗浄部と、前記洗浄部材の前記基板の回転方向後方側に洗浄液を供
給する洗浄液供給手段と、前記洗浄部材の前記基板の回転方向前方側に気体を供給
する気体供給手段と、を具備することを特徴とする洗浄
装置。
【請求項１２】前記駆動手段は励磁可能なモーターを
含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記
載の洗浄装置。
【請求項１３】前記気体供給手段は、前記基板の外方
向に向かって気体を供給することを特徴とする請求項１
０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項１４】基板を保持する工程と、保持された基板を回転させる工程と、この保持された基板の少なくとも一面側に洗浄部材を当
接させ、この洗浄部材を基板の回転に基づいて回転させ
ることによって前記基板を洗浄する工程と、を具備する
ことを特徴とする洗浄方法。
【請求項１５】基板を保持する工程と、基板の少なくとも一面側に洗浄液を供給する工程と、保持された基板を回転させる工程と、前記基板の前記少なくとも一面側に洗浄部材を当接さ
せ、この洗浄部材を基板の回転に基づいて回転させるこ
とによって前記基板を洗浄する工程と、前記基板の前記少なくとも一面側に乾燥用のガスを供給
する工程と、を具備することを特徴とする洗浄方法。
【請求項１６】前記洗浄液は、前記洗浄部材の前記基
板の回転方向後方側に供給され、前記乾燥用のガスは、
前記洗浄部材の前記基板の回転方向前方側に吹き付けら
れることを特徴とする請求項１５に記載の洗浄方法。
【請求項１７】前記乾燥用のガスは、前記基板の外方
向に向かって供給されることを特徴とする請求項１５ま
たは請求項１６に記載の洗浄方法。