JPH10163159A

JPH10163159A - 基板洗浄装置の処理チャンバ装置

Info

Publication number: JPH10163159A
Application number: JP35710796A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Koyanagi; 哲雄小柳; Hiroshi Yamaguchi; 弘山口; Shuichi Suematsu; 修一末松
Original assignee: SUGAI KK
Current assignee: SUGAI KK
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハを一枚ずつカセットレスでウェット洗
浄することにより、パーティクルの再付着等もなく高い
清浄度雰囲気での洗浄を高精度に行なう基板洗浄装置に
おいて、密閉された洗浄室内を形成する処理チャンバ装
置を提供する。【解決手段】上部がウエハＷを搬入出する大径円筒部
２５とされるとともに、下部がウエハＷを洗浄処理する
小径円筒部２６とされてなり、大径円筒部２５の側部に
は、ウエハＷを搬入出するためのゲート部１６が設けら
れるとともに、小径円筒部２６の内径寸法は、ウエハＷ
を水平状態で収容し得る大きさに設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は基板洗浄装置の処
理チャンバ装置に関し、さらに詳細には、半導体や電子
部品等のディバイス製造工程において、スパッタリング
やＣＶＤ処理等による薄膜形成のための処理工程の前段
階で行われる半導体ウエハ等をウェット洗浄処理するた
めのウェット洗浄技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体ウエハ等（以下単にウエハ
と称する）をウェット洗浄する方法としては、複数の洗
浄槽が連続して配列されてなるウェットベンチタイプの
洗浄槽に対して、キャリアカセットに収納した複数枚の
ウエハを、搬送装置により順次浸漬して処理するいわゆ
るバッチ式ウェット洗浄が主流であったが、近年は、洗
浄効率を高めるとともに洗浄液の汚染を防止するためお
よび生産効率を上げるために、キャリアカセットを省略
して搬送装置により直接複数枚のウエハを把持搬送する
カッセトレスのバッチ式ウェット洗浄が一般的になりつ
つある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のウェット洗浄では、以下に列挙するような種
々の問題があることに加えて、半導体装置もサブミクロ
ン時代を迎え、このような装置構造の微細化、高集積化
に伴って、ウェハの表面にも非常に高い清浄度が要求さ
れている昨今、より高い清浄度の要求を満足するウェッ
ト洗浄技術の開発が強く要求されるに至った。

【０００４】すなわち、複数枚まとめて処理する方式で
あるため、 (1) ウエハ毎の精密な処理を行なうことができず、全体
として高精度なプロセス制御が困難である。 (2) 隣接するウエハ等からのパーティクル（particle)
の再付着がある。 (3) 各洗浄槽が大きく、洗浄液も多量に必要であること
から、ランニングコストが高く、また多品種少量生産に
対応できない。

【０００５】また、洗浄槽の構成がウェットベンチタイ
プの多層式であるため、 (4) ウエハを洗浄槽に対して出し入れする際に、大気に
触れて、金属汚染、イオンあるいは酸素等の影響を受け
たり、洗浄後のパーティクルの再付着があるなど、高い
清浄度を確保するためにはプロセス的な限界がある。 (5) 装置構成が非常に複雑かつ大型で、クリーンルーム
の投資効率が悪く、メンテナンスも大がかりで面倒かつ
困難で、作業性が悪い。

【０００６】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、基本的
に、単一の密閉された洗浄室内でウエハを一枚ずつカセ
ットレスでウェット洗浄することにより、パーティクル
の再付着等もなく高い清浄度雰囲気での洗浄を高精度に
行なうことができ、しかも装置構成が単純かつコンパク
トで多品種少量生産にも有効に対応できる基板洗浄シス
テムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の基板洗浄システムは、洗浄処理前の基板が
複数枚ストックされて搬入待機する基板搬入装置と、基
板を一枚ずつ複数の洗浄液で洗浄処理する複数の枚葉式
の基板洗浄装置と、洗浄処理後の基板が複数枚ストック
されて搬出待機する基板搬出装置と、上記基板搬入装置
と基板洗浄装置の間およびこの基板洗浄装置と上記基板
搬出装置との間で、基板を一枚ずつ移載する基板移載装
置と、これら基板搬入装置、基板洗浄装置、基板搬出装
置を相互に連動して駆動制御するシステム制御装置とを
備えてなり、上記基板搬入装置、基板洗浄装置および基
板搬出装置が環状に配列されて環状配列群が形成される
とともに、この環状配列群の中心位置に上記基板移載装
置が配置されてなることを特徴とする。

【０００８】本発明においては、基本的にウエハを一枚
ずつ処理する枚葉式であることから、パーティクル等の
再付着もほとんどなく、ウエハ毎の精密な処理を行なう
ことができ、基板洗浄装置の洗浄空間も小さく、洗浄液
も少量で済む。

【０００９】また、ウエハを一枚ずつ複数の洗浄液で洗
浄処理する、つまり一つの処理槽で全洗浄工程を行なう
ワンチャンバ式であることから、洗浄工程においてウエ
ハの出し入れがなく、大気に触れて、金属汚染、イオン
あるいは酸素等の影響を受けることもなく、各基板洗浄
装置の構成も単純かつ小型化できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１１】実施形態１本発明に係る基板洗浄システムを図１に示す。この基板
洗浄システムは、具体的には、ウエハＷの洗浄を一枚ず
つ行う枚葉式の基板洗浄装置Ａを基本単位として構成さ
れるもので、複数台（図示のものにおいては４台）の基
板洗浄装置Ａ，Ａ，…が基板搬入装置Ｂ、基板搬出装置
Ｃと共に環状に配置されるとともに、これら環状配列群
Ａ〜Ｃの中心位置に基板移載装置Ｄが配置されてなり、
これらは単一のクリーンルーム内に設置している。各基
板洗浄装置Ａは、それぞれ洗浄液の供給源である洗浄液
供給装置Ｅに連係されるとともに、上記各装置Ａ〜Ｅ
は、システム制御装置Ｆにより相互に連動して駆動制御
される構成とされている。以下、各構成装置毎に順次説
明する。

【００１２】基板搬入装置Ｂは、ウエハＷを前工程から
搬入する部位であり、ここには、洗浄処理前のウエハ
Ｗ，Ｗ．…が複数枚ストックされて搬入待機する。ま
た、基板搬出装置ＣはウエハＷを次工程へ搬出する部位
であり、ここには洗浄処理後のウエハＷ，Ｗ．…が複数
枚ストックされて搬出待機する。これら両装置Ｂ，Ｃ
は、以下の説明するごとく同様の基本構成を備える。

【００１３】すなわち、基板搬入装置Ｂを例にとって説
明すると、この基板搬入装置Ｂは、図２に示すように、
基板待機室１が、第１の開閉シャッタ２により前工程側
に対して開閉可能とされるとともに、第２の開閉シャッ
タ３によりロボット室４に対して開閉可能とされてい
る。

【００１４】また、上記基板待機室１内には、複数枚の
ウエハＷ，Ｗ，…を水平状態で上下方向へ所定の配列ピ
ッチをもって保持する基板保持部５と、この基板保持部
５を移動させて、ウエハＷ，Ｗ，…の搬入出のための位
置決めを行う位置決め部６とを備えてなる。

【００１５】上記基板保持部５は、具体的には、水平載
置面を有するカセット載置台５ａと、このカセット載置
台５ａ上に取外し可能に載置される搬送用カセット５ｂ
とからなる。この搬送用カセット５ｂは、本システム外
におけるウエハ搬送用として兼用されるもので、図示し
ないが、その内部にはウエハＷの周縁部を保持する保持
溝が所定の配列ピッチをもって設けられている。そし
て、搬送用カセット５ｂは、ウエハ搬送の際には、ウエ
ハＷ，Ｗ，…が垂直の起立状に保持される姿勢で取り扱
われる一方、上記カセット載置台５ａに載置される際に
は、ウエハＷ，Ｗ，…が水平の倒伏状態に保持される姿
勢で取り扱われる。

【００１６】なお、上記基板保持部５は、上記カセット
載置台５ａと搬送用カセット５ｂが一体的に形成された
保持部専用構造とされても良く、この場合は、ウエハ
Ｗ，Ｗ，…が本システム外におけるウエハ搬送用カセッ
トから上記基板保持部５に移載されるための装置構成が
付加されることとなる。

【００１７】上記位置決め部６は、具体的には、上記カ
セット載置台５ａを昇降動作させる送りねじ機構６ａ
と、この送りねじ機構６ａを回転駆動させる駆動モータ
６ｂとからなる。そして、後述する基板移載装置Ｄの動
作と連動する駆動モータ６ｂの駆動により、送りねじ機
構６ａを介して、カセット載置台５ａさらには搬送用カ
セット５ｂ内のウエハＷ，Ｗ，…が、上下方向へ昇降さ
れて、その搬入出のための位置決めが行われる。

【００１８】なお、図示しないが、上記位置決め部６
に、カセット載置台５ａを水平回転させるための回転機
構が設けられて、カセット載置台５ａ上の搬送用カセッ
ト５ｂの開口部が上記第１および第２のシャッタ２，３
にそれぞれ対向配置するように位置決めされる構成とさ
れても良い。

【００１９】また、上記構成に関連して、ウエハセンタ
リング部７とウエハ枚数確認センサ８が設けられてい
る。

【００２０】ウエハセンタリング部７は、後述する基板
移載装置ＤによるウエハＷの抜き取り動作等を円滑かつ
確実に行うためのもので、ウエハ当接バー７ａおよび水
平シリンダ７ｂからなり、水平シリンダ７ｂのピストン
ロッドの突出動作により、ウエハ当接バー７ａが前進し
て、搬送用カセット５ｂ内のウエハＷ，Ｗ，…を押圧整
列（センタリング）させる。

【００２１】ウエハ枚数確認センサ８は、上記基板移載
装置Ｄの駆動を制御するためのもので、ウエハ確認セン
サ８ａ、上下シリンダ８ｂおよび水平シリンダ８ｃから
なる。そして、上下シリンダ８ｂと水平シリンダ８ｃの
突出退入動作により、ウエハ確認センサ８ａが搬送用カ
セット５ｂ内のウエハＷ，Ｗ，…に正対するよう位置決
めされて、これらウエハＷ，Ｗ，…の保持位置とウエハ
Ｗ，Ｗ，…の存在の有無を検出し、上記位置決め部６と
基板移載装置Ｄの動作を制御する。

【００２２】基板搬出装置Ｃは、第１の開閉シャッタ２
が次工程側に対して開閉可能とされているほかは、上記
基板搬入装置Ｂと同様の基本構成を備える。

【００２３】基板移載装置Ｄは、基板搬入装置Ｂと基板
洗浄装置Ａの間およびこの基板洗浄装置Ａと上記基板搬
出装置Ｃとの間で、ウエハＷを一枚ずつ水平状態のまま
で移載するものである。

【００２４】この基板移載装置Ｄは、具体的には図１お
よび図３に示すような真空吸着式の移載ロボットの形態
とされ、図示の実施形態においては、ロボット室４内に
設けられて、基板搬入装置Ｂまたは基板搬出装置Ｃ内の
搬送用カセット５ｂと、後述する基板洗浄装置Ａの基板
支持部１７との間でウエハＷを移し替える構成とされて
いる。

【００２５】移載ロボットＤは、図示のごとく、昇降動
作するとともに水平動作するハンド部１０と、ウエハＷ
を真空吸着チャッキングする基板吸着部１１とを主要部
として備えてなる。具体的には、ハンド部１０は、ロボ
ット本体１２の上側に、支軸１３を介して昇降可能かつ
回転可能に設けられるとともに、ロボット本体１２内部
の駆動源（例えばＡＣサーボモータ）に連係されてい
る。

【００２６】基板吸着部１１はハンド部１０の先端部に
設けられて、図４に示されるような吸引プレートの形態
とされている。この吸引プレート１１は図４(a) に示す
ようなほぼＵ字形の平面形状とされ、その上面にはウエ
ハＷを保持する凹部１１ａが形成されている。また、こ
の凹部１１ａ内には、ウエハＷを吸引支持する複数（図
示のものにおいては４つ）の吸引突起１１ｂ，１１ｂ，
…が設けられ、これら吸引突起１１ｂ，１１ｂ，…の吸
引穴は、図示しない真空ポンプ等の負圧源に連通されて
いる。

【００２７】そして、吸引プレート１１は、ハンド部１
０のハンドリング動作により、搬送用カセット５ｂまた
は基板支持部１７上のウエハＷを水平状態のまま抜き取
り、水平方向へ所定角度だけ回転移動させた後、基板支
持部１７または搬送用カセット５ｂ上に移し替える。こ
の場合、ハンド部１０は、搬送用カセット５ｂに対する
ウエハＷの抜き差しに際して、垂直方向へ１ピッチ分だ
け昇降動作してから、上記と同様の動作を順次繰り返す
ように駆動制御される。

【００２８】基板洗浄装置Ａは、ウエハＷを単一の処理
チャンバ１５内において一枚ずつ複数種類の洗浄液で洗
浄処理するワンチャンバ枚葉式のものであって、以下に
述べるように、スプレー洗浄処理するための構成とディ
ップ洗浄するための構成を兼備してなる。

【００２９】Ｉ．スプレー洗浄処理処理するための構
成：基板洗浄装置Ａは、図５および図６に示すように、
処理チャンバ１５、ゲート部１６、基板支持部１７、基
板回転部１８、噴射ノズル１９、不活性気体供給部２
０、ドレン部２１および基板洗浄制御部２２などを主要
部として構成されている。

【００３０】処理チャンバ１５は、一枚のウエハＷを収
容する密閉可能な単一洗浄槽構成とされており、上部大
径部２５と下部小径部２６とからなる。

【００３１】上部大径部２５は、ウエハＷを搬入出する
とともに乾燥処理する部位で、その側部には、ウエハＷ
を搬入出するための上記ゲート部１６が設けられるとと
もに、その内部には、上記基板支持部１７に支持された
ウエハＷの表面に洗浄液を噴射する噴射ノズル１９が設
けられている。

【００３２】下部小径部２６は、ウエハＷを洗浄処理す
る部位で、その内径寸法は、上記基板支持部１７を収容
し得る大きさに設定されている。また、下部小径部２６
内には、ウエハＷの裏面に洗浄液を噴射する噴射ノズル
２７が設けられている。

【００３３】ゲート部１６は、処理チャンバ１５の基板
搬入出口を構成する開閉可能なもので、一対の昇降ゲー
ト３０、３１を備えてなるダブルゲート構造とされてい
る。

【００３４】具体的には、ゲート部１６のゲート開口３
２が、上部大径部２５の側部から水平方向外側へ突出し
て設けられており、このゲート開口３２に、上記両昇降
ゲート３０、３１が、水平方向へ所定間隔をもって配置
されている。ゲート開口３２は、図３に示すように、ウ
エハＷを水平状態で吸着保持した上記移載ロボットＤの
ハンド部１０が通過し得る開口面積を有する。また、内
外両昇降ゲート３０、３１は、それぞれエアシリンダ等
の駆動源により、上下方向へ独立して開閉可能な構造と
されている。

【００３５】基板支持部１７は、処理チャンバ１５の下
部小径部２６内における底部中央に設けられ、一枚のウ
エハＷを水平状態に支持する構成とされている。具体的
には、基板支持部１７は、図７に示すように、ウエハＷ
の周縁部をチャッキング支持する複数（図示のものにお
いては４本）のチャッキングアーム３５，３５，…を備
えてなる。

【００３６】これらチャッキングアーム３５，３５，…
は、図７(a) に示すように、ウエハＷの外径側上方へ傾
斜した放射状に設けられるとともに、適宜の駆動機構
（図示省略）により放射方向へ往復移動可能とされてい
る。チャッキングアーム３５，３５，…の先端にそれぞ
れ設けられたチャッキング爪３６，３６，…は、互いに
同一高さになるように設定されており、これにより、チ
ャッキング時において、ウエハＷの周縁部を水平状態で
チャッキング支持する。

【００３７】また、チャッキング爪３６のチャッキング
面３７は、ウエハＷの周縁部の断面形状に対応した断面
形状を有している。つまり、図７(c) に拡大して示すよ
うに、チャッキング面３７は上下方向に傾斜した直角平
面とされて、ウエハＷの矩形断面の周縁部に対して、そ
の周縁角部を点接触状態または線接触状態で当接支持す
るように形成されている。

【００３８】これにより、チャッキングアーム３５，３
５，…のチャッキング時において、ウエハＷの周縁部
は、上記チャッキング面３７，３７，…により上下方向
へ拘束状態で支持されることとなる。また、この支持状
態は、ウエハＷの周縁部を固定的ではなく、周縁部の若
干の移動を許容する程度に設定されている。このような
構成とされることにより、ウエハＷの周縁部のみを支持
するため、ウエハＷの裏側の汚染がない、チャッキング
面３７がウエハＷの周縁部の断面形状に対応しているた
め、ウエハＷ周縁部のチッピングがない等の効果を有す
る。

【００３９】基板回転部１８は、上記基板支持部１７を
スプレー洗浄時およびスピン乾燥時において水平回転さ
せるもので、具体的構造は図示しないが、その回転軸３
８の先端部分に基板支持部１７が水平状態で取付け支持
されている。

【００４０】また、図示しないが、基板支持部１７を上
昇位置と下降位置との間で昇降させる基板昇降部も備え
ている。

【００４１】しかして、基板支持部１７は、この基板昇
降部により、上昇位置である上部大径部２５内のウエハ
搬入出・乾燥処理位置と、下降位置である下部小径部２
６内のウエハ洗浄処理位置に適宜位置決めされるととも
に、これら両位置において、上記基板回転部１８によ
り、所定の回転速度をもって水平回転される。

【００４２】上側の噴射ノズル１９は、上記処理チャン
バ１５の上部大径部２５内において、下向き状態で水平
旋回可能に設けられるとともに、洗浄液供給装置Ｅに連
通可能とされている。これにより、噴射ノズル１９は、
基板支持部１７に水平状態で回転支持されるウエハＷの
表面に対して、その外周から中心にわたって水平旋回し
ながら、あるいは水平旋回して静止後に洗浄液を噴射す
る。

【００４３】一方、下側の噴射ノズル２７は、下部小径
部２６内の底部近傍側部に上向き状態で固定的に設けら
れるとともに、洗浄液供給装置Ｅに連通可能とされてい
る。これにより、噴射ノズル２７は、回転支持される上
記ウエハＷの裏面に対して、洗浄液を噴射する。これに
より、ウエハＷは、下部小径部２６内において、その表
裏両面を同時洗浄される。

【００４４】不活性気体供給部２０は、処理チャンバ１
５内の洗浄液を排出置換するための不活性気体を供給す
るもので、上部大径部２５の頂部に設けられるととも
に、不活性気体供給源（図示省略）に連通可能とされて
いる。なお、この不活性気体供給源は、上記噴射ノズル
１９，２７にも連通可能とされて、これら噴射ノズル１
９，２７も、選択的に不活性気体供給部として機能しう
る構成とされている。これに対応して、処理チャンバ１
５の適所に、排気部２８とドレン部２１が設けられてい
る。

【００４５】また、不活性気体供給部２０は、上記ゲー
ト開口３２における内外両昇降ゲート３０、３１間の上
部位置にも設けられるとともに、これに対向するゲート
開口３２の底部には、排気部２９が設けられている。

【００４６】ドレン部２１は、処理チャンバ１５内の洗
浄液または不活性気体を排出するもので、下部小径部２
６の底部に設けられるとともに、洗浄液供給装置Ｅおよ
び装置外部へ連通可能とされている。

【００４７】基板洗浄制御部２２は、上記ゲート部１
６、基板回転部１８、噴射ノズル１９、不活性気体供給
部２０およびドレン部２１等を相互に連動して駆動制御
するもので、洗浄液供給装置Ｅの駆動に連動して、後述
する各種、各方式のウェット処理工程を処理チャンバ１
５へのウエハＷの搬入時から搬出時まで全自動で選択的
に実行する。

【００４８】II. ディップ洗浄するための構成：基板洗
浄装置Ａは、スピン洗浄処理するための上記構成に加え
て、ディップ洗浄するための構成も備えている。

【００４９】すなわち、上記処理チャンバ１５の下部小
径部２６には、下部小径部２６内に洗浄液を供給する洗
浄液供給部４０が設けられている。この洗浄液供給部４
０は、上記洗浄液供給装置Ｅに連通可能とされて、洗浄
液を、下部小径部２６内において基板支持部１７に支持
されたウエハＷが浸漬し得る程度まで供給するように構
成されている。

【００５０】また、これに対応して、下部小径部２６
は、洗浄液の上昇流れを生じるオーバフロー槽として、
または、洗浄液のウエハ表裏面に沿った水平流れを生じ
る槽として機能し得る構造とされている。

【００５１】つまり、下部小径部２６の側部において、
上記洗浄液供給部４０の上側位置に洗浄液オーバフロー
部４１が設けられている。これにより、ディップ洗浄に
おいて、選択的に、ウエハＷを浸漬する洗浄液の上昇流
れを発生させる構成とされている。

【００５２】また、図８に示すように、上記洗浄液供給
部４０の反対側対向側部の下側位置に、水平フロー部４
２が設けられている。これにより、ディップ洗浄におい
て、選択的に、ウエハＷを浸漬する洗浄液のウエハＷの
表裏面に沿った水平流れを発生させる構成とされてい
る。

【００５３】洗浄液供給装置Ｅは、基板洗浄装置Ａに洗
浄液を供給する供給源で、例えば、選択的に、図５に示
すＳＣ−１液による洗浄を行うための構成と、図６に示
すフッ酸水溶液（ＨＦ）による洗浄を行うための構成と
を備える。

【００５４】図５に示す洗浄液供給装置ＥのＳＣ−１液
供給回路は、ＳＣ−１液および超純水を選択供給するも
のである。

【００５５】そして、ＳＣ−１液洗浄時には、過酸化水
素（Ｈ₂Ｏ₂）供給源５０、アンモニア（ＮＨ₄ＯＨ）
供給源５１、超純水（ＤＩＷ）供給源５２からそれぞれ
供給される、過酸化水素、アンモニアおよび超純水は、
混合タンク５３で混合された後、供給ポンプ５４により
回路内をフィルタ５５およびヒータ５６を介して循環さ
れて、所定濃度、所定温度のＳＣ−１液が生成されると
ともに、切換弁５７，５７，…の切換え操作により、上
記噴射ノズル１９，２７および洗浄液供給部４０から処
理チャンバ１５内へ供給される。５８は回路で生成され
るＳＣ−１液の濃度を検出するＳＣ−１濃度計、５９は
回路で生成されるＳＣ−１液の温度を検出する温度計を
示す。ドレン部２１、洗浄液オーバフロー部４１あるい
は水平フロー部４２から回収されるＳＣ−１液は、ＳＣ
−１液供給回路を再び循環されて再利用可能とされてい
る。

【００５６】また、リンス時においては、切換弁５７，
５７，…の切換え操作により、超純水供給源５２から供
給される超純水が、上記噴射ノズル１９，２７および洗
浄液供給部４０から処理チャンバ１５内へ供給される。

【００５７】また、図６に示す洗浄液供給装置Ｅのフッ
酸水溶液供給回路は、フッ酸水溶液および超純水を選択
供給するものである。

【００５８】そして、フッ酸水溶液洗浄時には、フッ酸
（ＨＦ）供給源６０、過酸化水素供給源６１、超純水供
給源６２からそれぞれ供給される、フッ酸、過酸化水素
および超純水は、混合タンク６３で混合された後、供給
ポンプ６４により回路内をフィルタ６５を介して循環さ
れて、所定濃度のフッ酸水溶液が生成されるとともに、
恒温槽６６に一時的に貯溜されて所定温度に加熱され
る。このように所定濃度、所定温度に混合生成されたフ
ッ酸水溶液は、切換弁６７，６７，…の切換え操作によ
り、上記噴射ノズル１９，２７および洗浄液供給部４０
から処理チャンバ１５内へ供給される。６８は回路で生
成されるフッ酸水溶液の濃度を検出するフッ酸濃度計、
６９は回路で生成されるフッ酸水溶液の温度を検出する
温度計を示す。ドレン部２１、洗浄液オーバフロー部４
１あるいは水平フロー部４２から回収されるフッ酸水溶
液は、フッ酸水溶液供給回路を再び循環されて再利用可
能とされている。

【００５９】また、リンス時においては、切換弁６７，
６７，…の切換え操作により、超純水供給源６２から供
給される超純水が、上記噴射ノズル１９，２７および洗
浄液供給部４０から処理チャンバ１５内へ供給される。
この場合、図示しない超音波発生器の併用による超音波
洗浄も適宜可能である。

【００６０】なお、詳細な説明は省略するが、洗浄液供
給装置Ｅは、上述したＳＣ−１液供給回路（図５参照）
やフッ酸水溶液供給回路（図６参照）のほか、ＳＣ−２
液供給回路を含めた従来周知の他の洗浄液供給回路を含
めることができ、これにより、各種の洗浄液によるウェ
ット処理を選択的にかつ連続的に実行可能である。

【００６１】また、洗浄液供給装置Ｅから各基板洗浄装
置Ａへの洗浄液の供給方法としては、例えば、４台すべ
ての基板洗浄装置Ａ，Ａ，…に同一の洗浄液を同一順序
で供給して、各基板洗浄装置Ａで一連の同じ洗浄工程を
完結させる方法や、あるいは、２台の基板洗浄装置Ａ，
ＡにＳＣ−１液を供給する一方、他の２台の基板洗浄装
置Ａ，Ａにフッ酸水溶液を供給するなどして、各基板洗
浄装置Ａを特定の洗浄処理専用として、複数の基板洗浄
装置Ａ，Ａ，…により一連の洗浄工程を完結させる方法
など、種々の洗浄処理方法を採用可能である。さらに、
基板洗浄装置Ａの設置数も、目的に応じて適宜増減可能
である。

【００６２】システム制御装置Ｆは、これら基板搬入装
置Ｂ、基板洗浄装置Ａ、基板搬出装置Ｃを相互に連動し
て駆動制御するもので、このシステム制御装置Ｆによ
り、以下の基板洗浄システムにおける一連のウェット処
理工程が、ウエハＷの前工程からの搬入時から次工程へ
の搬出時まで全自動で実行される。

【００６３】Ｉ．ウエハＷ，Ｗ，…の搬入：前工程から
搬送されてくる洗浄前のウエハＷ，Ｗ，…は、図２に示
すように、搬送用カセット５ｂに収容された状態で基板
搬入装置Ｂのカセット載置台５ａ上に搬入配置され、位
置決め部６により位置決めされるとともに、ウエハセン
タリング部７により整列されて、ロボット室４の移載ロ
ボットＤを待機する。

【００６４】移載ロボットＤは、ウエハ枚数確認センサ
８からの検出信号に応じて、上記搬送用カセット５ｂ内
のウエハＷを一枚ずつ水平状態のままで吸着支持し、各
基板洗浄装置Ａの処理チャンバ１５内に順次搬入する。

【００６５】この際のウエハＷの受渡しは、基板支持部
１７が処理チャンバ１５の上部大径部２５内のウエハ搬
入出・乾燥処理位置に上昇待機した状態で、図３に示す
ように、移載ロボットＤのハンド部１０が、ゲート部１
６を介して、ウエハＷを吸着支持したまま水平移動し、
基板支持部１７の上方位置へ伸長した後下降して、基板
支持部１７上にウエハＷを搬入載置する。

【００６６】このときのゲート部１６は、一対の昇降ゲ
ート３０、３１からなるダブルゲート構造とされている
のに加えて、昇降ゲート３０、３１間には、昇降ゲート
３０、３１の開閉動作に連動して、不活性気体供給部２
０から不活性気体例えは窒素ガスが供給されるととも
に、排気部２８から排気されており、処理チャンバ１５
内のフュームの拡散や処理チャンバ１５内へのパーティ
クルの流入等が有効に防止される。

【００６７】処理チャンバ１５内の基板支持部１７上に
ウエハＷが搬入されると、チャッキングアーム３５，３
５，…が、ウエハＷの周縁部を水平状態でチャッキング
支持する。この場合、そのチャッキング爪３６のチャッ
キング面３７がウエハＷの周縁部のみを上下方向へ拘束
状態で支持するため、確実なチャッキング状態が得られ
るとともに、ウエハＷの裏側の汚染やウエハＷ周縁部の
チッピングが有効に防止される。

【００６８】II．基板洗浄装置Ａにおけるウエット処
理：基板支持部１７がウエハＷをチャッキング支持する
と、下部小径部２６内のウエハ洗浄処理位置に下降した
後、前述した各種の洗浄処理が予め定められた手順で実
行される。

【００６９】例えば、スプレー洗浄であれば、基板回転
部１８により、基板支持部１７が所定の回転速度をもっ
て水平回転されるとともに、この基板支持部１７上のウ
エハＷの表裏両面に対して、噴射ノズル１９、２７から
洗浄液が噴射される。

【００７０】一方、ディップ洗浄であれば、洗浄液供給
部４０から、洗浄液がウエハＷを浸漬し得る程度まで供
給される。この際、洗浄液オーバフロー部４１または水
平フロー部４２が選択的に開口されて、洗浄液に上昇流
れまたは水平流れ（図８参照）が発生し、効率的な洗浄
が行われる。

【００７１】あるいは、これらスプレー洗浄とディップ
洗浄が複合的に組み合わされて行われる。

【００７２】また、異種の洗浄液による洗浄処理の間に
は、不活性気体供給部２０からの不活性気体例えば窒素
ガスの導入により、洗浄液が置換排除されるとともに、
噴射ノズル１９、２７または洗浄液供給部４０からの超
純水の供給によるリンス処理が行われる。

【００７３】また、一連の洗浄処理が終了すると、基板
支持部１７が再び上部大径部２５内のウエハ搬入出・乾
燥処理位置に上昇した後、基板回転部１８により、基板
支持部１７が所定の回転速度をもって水平回転されると
ともに、噴射ノズル１９、２７から不活性気体例えば窒
素ガスが噴射されて、スピン乾燥が行われる。

【００７４】この際、チャンバ下部のドレン部２１から
強制排気することにより、処理チャンバ１５内には、図
９に示すように、チャンバ上部の不活性気体供給部２０
からチャンバ下部のドレン部２１に至るような経路の気
流が生じて、処理チャンバ１５内のミストの巻き上がり
が有効に防止される。

【００７５】III ．ウエハＷ，Ｗ，…の搬出：基板洗浄
装置Ａにおける一連の洗浄処理が完了したウエハＷは、
再び移載ロボットＤにより、前述と逆の要領で各処理チ
ャンバ１５から搬出されて、基板搬出装置Ｃ内で待機す
る搬送用カセット５ｂ内に順次水平状態で搬出収容され
る。

【００７６】そして、この搬送用カセット５ｂ内部の保
持溝のすべてに、洗浄後のウエハＷ，Ｗ，…が配列され
て満たされると、搬送用カセット５ｂは、次工程のスパ
ッタリングやＣＶＤ処理等による薄膜形成のための処理
工程へ向けて搬送される。

【００７７】しかして、以上のように構成された基板洗
浄システムにおいては、基本的にウエハＷを一枚ずつ処
理する枚葉式であることから、パーティクル等の再付着
もほとんどなく、ウエハＷ毎の精密な処理を行なうこと
ができ、基板洗浄装置Ａの洗浄空間つまり処理チャンバ
１５自体の容積も小さく、洗浄液も少量で済む。

【００７８】また、ウエハＷを一枚ずつ複数の洗浄液で
洗浄処理する、つまり一つの処理槽である処理チャンバ
１５で全洗浄工程を行なうワンチャンバ式であることか
ら、洗浄工程においてウエハＷの出し入れがなく、大気
に触れて、金属汚染、イオンあるいは酸素等の影響を受
けることもなく、各基板洗浄装置Ａの構成も単純かつ小
型化できる。

【００７９】実施形態２本実施形態は図１０ないし図１９に示されており、実施
形態１における基板洗浄装置Ａの構成をより具体的にし
たものである。したがって、本実施形態において実施形
態１と同一の参照符号は、実施形態１の構成装置、部材
と同一または類似の構成を示しているものとする。

【００８０】本実施形態に係る基板洗浄装置Ａは、以下
に述べるように、スプレー洗浄処理するための構成とデ
ィップ洗浄するための構成を兼備してなり、前述した図
１に示される基板洗浄システムの基本単位構成要素であ
る基板洗浄装置としてはもちろんのこと、本装置単独で
もウエハＷを単一の処理チャンバ１５内において一枚ず
つ複数種類の洗浄液で洗浄処理するワンチャンバ枚葉式
の基板洗浄装置としても使用される構成を備えている。

【００８１】Ｉ．スプレー洗浄処理するための構成：基
板洗浄装置Ａは、図１０および図６に示すように、処理
チャンバ１５、ゲート部１６、基板支持部１７、基板回
転部１８、噴射ノズル１９、不活性気体供給部２０、ド
レン部２１および基板洗浄制御部２２などを主要部とし
て構成されている。

【００８２】基板洗浄装置Ａの処理チャンバ装置を構成
する処理チャンバ１５は、具体的には円筒形状の密閉型
容器であって、図１９に示すように、一枚のウエハＷを
収容する密閉可能な単一洗浄槽構成とされており、上部
大径部２５と下部小径部２６とからなる。また、処理チ
ャンバ１５の材質は、ステンレス鋼板の内面に、ＰＦＡ
（テフロン系樹脂）のライニングが施されてなる。

【００８３】上部大径部２５は、ウエハＷを搬入出する
とともに乾燥処理する部位で、大径円筒部の形態とされ
ている。大径円筒部２５の側部には、ウエハＷを搬入出
するための上記ゲート部１６が設けられるとともに、そ
の内部には、上記基板支持部１７に支持されたウエハＷ
の表面に洗浄液を噴射する噴射ノズル１９が設けられて
いる。

【００８４】図示のものにおいては、上記大径円筒部２
５は、本体２５ａと蓋体２５ｂからなる上下分割構造と
されている。本体２５ａは、その下部が逆円錐形状の円
筒とされて、上記小径円筒部２６と一体に形成されると
ともに、この本体２５ａの上端縁に、蓋体２５ｂが、取
付けボルト７０により取り外し可能にかつ水密・気密性
をもって施蓋される。また、この蓋体２５ｂには、上記
不活性気体供給部２０と噴射ノズル１９が設けられてい
る。

【００８５】下部小径部２６は、ウエハＷを洗浄処理す
る部位で、小径円筒部の形態とされている。この下部小
径部２６の内径寸法は、ウエハＷを水平状態で支持する
上記基板支持部１７を収容し得る大きさに設定されてい
る。基板支持部１７は、後述するように、小径円筒部２
６の底部中央に、昇降動作可能にかつ水平回転可能に設
けられている。また、下部小径部２６内には、ウエハＷ
の裏面に洗浄液を噴射する噴射ノズル２７が設けられて
いる。

【００８６】処理チャンバ１５は、高さ調整機能を有す
る支持脚２５０，２５０，…により装置基台２００上に
設置されている。

【００８７】処理チャンバ１５のゲート装置を構成する
ゲート部１６は、処理チャンバ１５の基板搬入出口を構
成する開閉可能なもので、図１０に示すように、上記大
径円筒部２５の側部から水平方向外側へ突出して設けら
れるとともに、一対の昇降ゲート３０、３１を備えてな
るダブルゲート構造とされている。

【００８８】具体的には、図１２に示すように、ゲート
部１６のゲート開口３２が、大径円筒部２５の側部から
水平方向外側へ突出して設けられており、このゲート開
口３２に、上記両昇降ゲート３０、３１が、水平方向つ
まり基板搬入出方向へ所定間隔をもって配置されてい
る。

【００８９】ゲート開口３２は、前述の図３に示すよう
に、ウエハＷを水平状態で吸着保持した前記移載ロボッ
トＤのハンド部１０が通過し得る開口面積を有する。

【００９０】内外両昇降ゲート３０、３１は、それぞれ
昇降シリンダ１００により上下方向へ独立して開閉可能
な構成とされている。

【００９１】具体的には、昇降ゲート３０，３１は、上
記ゲート開口３２を閉塞しうる形状寸法を備えた平板状
とされて、ゲート開口３２に設けられた案内溝３２ａ，
３２ａ内を上下方向へ摺動するように支持されている。
また、昇降ゲート３０，３１の先端部つまり下端部３０
ａ，３１ａは、その外側面が下側内向きの傾斜面とされ
たくさび形状とされて、この下端部３０ａ，３１ａが、
上記案内溝３２ａ，３２ａの底部に閉止係合可能とさ
れ、これにより、ゲート開口３２が気密・水密性をもっ
て閉塞される。

【００９２】上記昇降シリンダ１００はロッドレスシリ
ンダであって、図外において装置基台２００に支持固定
されたゲート本体（ゲート装置本体）１０１に、ロッド
レスシリンダ１００のリニアガイド１００ａが鉛直方向
へ延びて設けられるとともに、このリニアガイド１００
ａに沿って移動するシリンダ本体１００ｂに上記昇降ゲ
ート３０，３１の基部がそれぞれ取り付けられている。

【００９３】また、上記一対の昇降ゲート３０，３１間
におけるゲート開口３２の底部には、排気部２９が設け
られて、ゲート開口３２内の排気を強制的に行う構成と
されている。さらに、内側の昇降ゲート３１の内側部位
におけるゲート開口３２の上部には、図示しない超純水
供給源に連通可能な洗浄水供給部１０２が設けられて、
上記昇降ゲート３１の内側面に飛散付着した洗浄液が洗
浄されるように構成されている。これに関連して、両昇
降ゲート３０，３１の先端部３０ａ，３１ａが閉止係合
する上記案内溝３２ａ，３２ａの底部には、洗浄液や不
活性気体を排出するドレン部１０３が設けられている。

【００９４】しかして、ウエハ搬入出時のゲート開口３
２の開口動作は、まず外側の昇降ゲート３０が開いてか
ら、続いて内側の昇降ゲート３１が開き、逆に、ゲート
開口３２の閉止動作は、まず内側の昇降ゲート３１が閉
じてから、続いて外側の昇降ゲート３０が閉じる。ま
た、この開閉時には、排気部２９によりゲート開口３２
内が強制排気されて、これらダブルゲート構造と強制排
気構造の相乗効果により、処理チャンバ１５内のミスト
等が外部へ拡散するのを有効に防止する。

【００９５】ウエハＷのチャッキング装置を構成する基
板支持部１７は、処理チャンバ１５の下部小径部２６内
における底部中央に設けられており、一枚のウエハＷを
水平状態に支持する構成とされている。

【００９６】具体的には、図示の基板支持部１７は、図
１３ないし図１６に示すように、ウエハＷの周縁部をチ
ャッキング支持する４本のチャッキングアーム３５，３
５，…を備えてなる。このチャッキングアーム３５の配
設数は、取り扱うべきウエハＷの大きさ等、目的に応じ
て適宜設定される。

【００９７】これらチャッキングアーム３５，３５，…
は、図１３に示すように、円周方向へ等角度をもって４
等配の放射状に、かつ図１４に示すように、ウエハＷの
外径側上方へ傾斜して設けられるとともに、後述する開
閉部１０５により放射方向へ往復移動して開閉動作可能
とされている。

【００９８】具体的には、後述する基板回転部１８の回
転軸３８の先端部分に、支持部本体１１０が取付け固定
され、この支持部本体１１０の挿通穴１１０ａ，１１０
ａ，…に、チャッキングアーム３５が放射方向へ往復摺
動可能に保持されている。

【００９９】また、チャッキングアーム３５，３５，…
の先端にそれぞれ設けられたチャッキング爪３６，３
６，…は、互いに同一高さになるように設定されてお
り、これにより、チャッキング時において、ウエハＷの
周縁部を水平状態でチャッキング支持する。

【０１００】また、チャッキング爪３６のチャッキング
面３７は、ウエハＷの周縁部の断面形状に対応した断面
形状を有している。具体的には、図１５に拡大して示す
ように、チャッキング面３７は上下方向に傾斜した直角
平面とされて、ウエハＷの矩形断面の周縁部に対して、
その周縁部角部を点接触状態または線接触状態で当接支
持するように形成されている。

【０１０１】これにより、チャッキングアーム３５，３
５，…のチャッキング時において、ウエハＷの周縁部
は、上記チャッキング面３７，３７，…により上下方向
へ拘束状態で支持されることとなる。また、この支持状
態は、ウエハＷの周縁部を固定的ではなく、周縁部の若
干の移動を許容する程度に設定されている。このような
構成とされることにより、ウエハＷの周縁部のみを支持
するため、ウエハＷの裏側の汚染がない、チャッキング
面３７がウエハＷの周縁部の断面形状に対応しているた
め、ウエハＷ周縁部のチッピングがない等の効果を有す
る。

【０１０２】上記チャッキングアーム３５の開閉部１０
５は、図１４、図１６および図１７に示すように、開閉
カム１２０と駆動機構１２１を備えてなる。

【０１０３】開閉カム１２０は、図１７に示すように、
上向き円錐台形状とされて、その外表面が上向き円錐状
のテーパカム面とされている。この開閉カム１２０は、
駆動機構１２１の開閉ロッド１２３の先端部に同軸状に
取付け固定されるとともに、開閉カム１２０のテーパカ
ム面に、上記チャッキングアーム３５，３５，…の係合
フランジ１２４ａ，１２４ａ，…がそれぞれ当接係合さ
れている。この係合フランジ１２４ａは、具体的には、
チャッキングアーム３５の基端に同軸状に螺着された従
動ボルト１２４，１２４，…の頭部から構成されてお
り、よって、この従動ボルト１２４を適宜螺進退させる
ことにより、チャッキングアーム３５の突出退入量つま
りチャッキング状態が調整される。

【０１０４】また、開閉カム１２０に対するチャッキン
グアーム３５の突出退入動作の追随性、特に退入動作時
の正確な追随性を確保するために、上記開閉カム１２０
に係合カバー１２５が設けられている。この係合カバー
１２５は、開閉カム１２０を被覆する中空円錐形状とさ
れるとともに、上記従動ボルト１２４，１２４，…の軸
部をそれぞれ挿通可能な長穴状挿通溝が設けられてい
る。これにより、従動ボルト１２４の頭部つまり係合フ
ランジ１２４ａは、係合カバー１２５と開閉カム１２０
のカム面との間に介装されて、開閉カム１２０と係合フ
ランジ１２４ａのカム面に沿った上下方向への相対的な
移動を許容する一方、チャッキングアーム３５の突出退
入方向へは、両者１２０、１２４ａが一体的に移動し得
る係合構造とされている。

【０１０５】駆動機構１２１は、開閉カム１２０を鉛直
方向へ昇降動作させる昇降機構の形態とされており、上
記開閉ロッド１２３、昇降シリンダ１２６および復帰ス
プリング１２７を主要部として構成されている。

【０１０６】開閉ロッド１２３は、スライド軸受１３５
により、基板回転部１８の回転軸３８の内部に、同軸状
にかつ鉛直上下方向へ進退移動可能な状態で挿通支持さ
れており、その先端部に上記開閉カム１２０が同軸状に
かつ一体的に取付け固定されている。

【０１０７】昇降シリンダ１２６は上記開閉ロッド１２
３を昇降させるもので、具体的にはエアシリンダからな
り、上記開閉ロッド１２３の下側位置において、装置基
台２００に上下方向へ昇降可能に設けられた昇降台２０
１に上向きに取付け支持されている。この昇降シリンダ
１２６のピストンロッド１２６ａは、上記開閉ロッド１
２３と同軸状に配置されるとともに、その突出動作によ
り開閉ロッド１２３を上方へ押圧移動させる。

【０１０８】一方、復帰スプリング１２７は、上記開閉
ロッド１２３を常時下降方向へ付勢するもので、図１６
に示すように、開閉ロッド１２３の下端部において、そ
の上端が回転軸３８の基端面、具体的にはスライド軸受
１３５の端面３８ａに当接係合するとともに、その下端
が開閉ロッド１２３の下端フランジ１２３ａに当接係合
されている。

【０１０９】しかして、常態つまり上記ピストンロッド
１２６ａが退入した状態において、上記復帰スプリング
１２７の復帰弾力により、開閉カム１２０が下降して、
チャッキングアーム３５，３５，…が縮閉状態（チャッ
キング状態）にあり、一方、昇降シリンダ１２６のピス
トンロッド１２６ａが突出動作すると、開閉カム１２０
が復帰スプリング１２７の復帰弾力に抗して上昇し、チ
ャッキングアーム３５，３５，…が拡開動作（チャッキ
ング動作）するように構成されている。

【０１１０】なお、上記チャッキングアーム３５とその
開閉部１０５の各部には、Ｏリング１３０や密封カバー
１３１等が施されて、基板支持部１７の外部（洗浄液
等）に対しての気密・液密性が保持される密封構造とさ
れている。また、例えば、開閉ロッド１２３はステンレ
ス鋼製とされるとともに、その外周面にピーク材により
被覆されてなる。また、チャッキングアーム３５等の直
接洗浄液に接触する部材も、ピーク材により形成されて
いる。

【０１１１】基板回転部１８は、上記基板支持部１７を
スプレー洗浄時およびスピン乾燥時において水平回転さ
せるもので、図１０、図１６および図１７に示すよう
に、上記回転軸３８と駆動モータ１４０を主要部として
構成されている。

【０１１２】上記回転軸３８は、軸受１４１，１４１，
…により、前記昇降台２０１に鉛直状態で回転可能に軸
支されるとともに、その上端部分に上記基板支持部１７
が水平状態で取付け支持されている。

【０１１３】駆動モータ１４０は上記回転軸３８を回転
駆動するもので、具体的にはサーボモータからなり、上
記昇降台２０１と一体的に昇降動作するように取付け支
持されるとともに、その主軸１４０ａが上記回転軸３８
と平行になるように配置されている。主軸１４０ａは、
伝動プーリ１４２ａ、伝動ベルト１４２ｂおよび伝動プ
ーリ１４２ｃからなる動力伝達機構を介して、上記回転
軸３８に駆動連結されている。

【０１１４】しかして、駆動モータ１４０の回転駆動に
より、基板支持部１７が回転軸３８を介して所定の回転
速度で水平回転され、この回転速度は、スプレー洗浄時
およびスピン乾燥時にそれぞれ対応して設定されてい
る。

【０１１５】また、基板支持部１７を上昇位置と下降位
置との間で昇降させる基板昇降部１５０を備え、この基
板昇降部１５０は、図１０に示すように、上記昇降台２
０１と昇降シリンダ２０２を主要部として構成されてい
る。

【０１１６】上記昇降台２０１は、具体的には図示しな
いが、装置基台２００に上下方向へ延びて設けられたリ
ニアガイド（図示省略）上を昇降案内される構造とさ
れ、この昇降台２０１上に上記基板支持部１７と基板回
転部１８が搭載されている。

【０１１７】昇降シリンダ２０２は、基板支持部１７を
支持する昇降台２０１を昇降させるもので、具体的には
エアシリンダからなり、そのシリンダ本体２０２ａが装
置基台２００上に取付け支持されるとともに、そのピス
トンロッド２０２ｂが、接続ブラケット２０３を介して
上記昇降台２０１に接続されている。

【０１１８】しかして、基板支持部１７は、この基板昇
降部１５０により、上昇位置である大径円筒部２５内の
ウエハ搬入出・乾燥処理位置と、下降位置である下部小
径部２６内のウエハ洗浄処理位置に適宜位置決めされる
とともに、これら両位置において、上記基板回転部１８
により、所定の回転速度をもって水平回転される。

【０１１９】また、上記基板支持部１７の昇降および回
転動作に対応して、回転軸３８には、図１７および図１
８に示すような軸シール構造（軸シール装置）２１０が
採用されている。

【０１２０】この軸シール構造２１０は、回転軸３８に
おける処理チャンバ１５内の軸部分を密封するものであ
って、固定側と回転側の軸部のいずれか一方に設けられ
る環状シール２１１と、この環状シール２１１と共働す
る簡易なラビリンスシール２１２とを備えてなる。

【０１２１】環状シール２１１はテフロン製の環状シー
ルで、図示のものにおいては、固定側である処理チャン
バ１５底部の支持台２１５に設けられている。

【０１２２】具体的には、図１８に示すように、環状シ
ール２１１のシール本体２１１ａが、上記支持台２１５
の適所に、環状の取付け部材２３０により挟持状に締付
け固定されるとともに、上記回転軸３８にシールカラー
２１６が取付け固定され、このシールカラー２１６の軸
方向シール面２１６ａに、環状シール２１１の先端シー
ルリップ２１１ｂが摺動可能に密接係合可能とされてい
る。上記軸方向シール面２１６ａは、回転軸３８の軸線
に垂直な水平環状面とされている。

【０１２３】しかして、上記先端シールリップ２１１ｂ
は、基板支持部１７の下降状態つまり回転軸３８にシー
ルカラー２１６と支持台２１５の上下軸方向の接近状態
において、対向する上記軸方向シール面２１６ａに摺動
可能に密接係合して、この部位の気密・水密性を確保す
る。

【０１２４】また、上記回転軸３８に環状フランジ部２
１７が取り付けられている。この環状フランジ部２１７
は、上記シールカラー２１６と支持台２１５の上下軸方
向の接近状態において、上記軸方向シール面２１６ａの
外径側で下方へ延びて垂下状に設けられている。これに
対応して、支持台２１５には環状溝２１８が設けられ、
この環状溝２１８内に、上記環状フランジ部２１７が小
さな隙間をもって非接触で嵌挿される構造とされてい
る。これにより、上記環状シール２１１のシール部の外
径側に、このシール部に連続するラビリンスシールが形
成されている。

【０１２５】なお、上記環状シール２１１は、図示と逆
の構成、つまり回転側である回転軸３８側に設けられて
も良い。

【０１２６】上側の噴射ノズル１９は、図示のものにお
いては３台設けられている。すなわち、図１１に示すよ
うに、処理チャンバ１５の大径円筒部２５の蓋体２５ｂ
に、３台の噴射ノズル１９ａ，１９ｂ，１９ｃが、互い
にの水平旋回動作を干渉しないように配置されている。

【０１２７】これら噴射ノズル１９ａ，１９ｂ，１９ｃ
の具体的構成は、回動支軸２１９が蓋体２５ｂに鉛直状
態で回転可能に軸支されるとともに、この回動支軸２１
９の下端に水平バー２２０が取付けられ、この水平バー
２２０の先端部に噴射ノズル１９ａ，１９ｂ，１９ｃが
それぞれ下向きに設けられている。

【０１２８】また、上記蓋体２５ｂの外側上部には、駆
動モータ２２１が取付け支持されており、その駆動軸２
２１ａが、軸継手２２２を介して上記回動支軸２１９と
同軸状に駆動連結されている。

【０１２９】さらに、上記回動支軸２１９と水平バー２
２０の内部には、洗浄液供給路２２３がほぼ全長にわた
って設けられており、その先端が噴射ノズル１９ａ，１
９ｂ，１９ｃに連通されるとともに、その基端が前記洗
浄液供給装置Ｅに連通可能とされている。

【０１３０】これにより、各噴射ノズル１９ａ，１９
ｂ，１９ｃは、基板支持部１７に水平状態で回転支持さ
れるウエハＷの表面に対して、その外周から中心にわた
って水平旋回しながら、あるいは水平旋回して静止後洗
浄液を噴射する。

【０１３１】なお、図示のものにおいては、噴射ノズル
１９ａ，１９ｃは放射状に洗浄液を噴射する構造とされ
ている。一方、噴射ノズル１９ｂは、スリット状の開口
を備えてカーテン状に洗浄液を噴射する構造とされて、
超音波洗浄に適した構成とされている。また、これに関
連して、噴射ノズル１９ｂの下側には、滴受け２４０が
設けられており、噴射ノズル１９ｂから詰まり防止のた
め常時落ちる洗浄液の滴を受ける構造とされている。さ
らに、噴射ノズル１９ｂの回動支軸２１９の適所には、
処理チャンバ１５の内壁を洗浄するためのタンク洗浄ノ
ズル２６０が設けられている。このタンク洗浄ノズル２
６０は球状のもので、その全周にわたって洗浄液を噴射
する構造とされている。

【０１３２】一方、下側の噴射ノズル２７は、図示のも
のにおいては４台設けられている。すなわち、処理チャ
ンバ１５の小径円筒部２６内の底部近傍側部において、
周方向へ等間隔をもって、４台の噴射ノズル２７，２
７，…が上向き状態で固定的に設けられている。これら
の噴射ノズル２７，２７，…も、噴射ノズル１９ａ，１
９ｂ，１９ｃと同様、洗浄液供給装置Ｅに連通可能とさ
れている。これにより、噴射ノズル２７は、回転支持さ
れる上記ウエハＷの裏面に対して、洗浄液を噴射する。
これにより、ウエハＷは、下部小径部２６内において、
その表裏両面を同時洗浄される。

【０１３３】不活性気体供給部２０は、処理チャンバ１
５内の洗浄液を排出置換するための不活性気体を供給す
るもので、大径円筒部２５における蓋体２５ｂの頂部に
設けられるとともに、不活性気体供給源（図示省略）に
連通可能とされている。なお、この不活性気体供給源
は、上記噴射ノズル１９ａ〜１９ｃ，２７，２７，…に
も連通可能とされて、これら噴射ノズルも、選択的に不
活性気体供給部として機能しうる構成とされている。

【０１３４】これに対応して、処理チャンバ１５の適所
に、ドレン部２１が設けられている。このドレン部２１
は、洗浄液の排出と不活性気体の排出を行うため、小径
円筒部２６の底部に複数箇所設けられるとともに、洗浄
液供給装置Ｅおよび装置外部へ連通可能とされている。
なお、不活性気体の排出を行う専用の排気部を別途設け
て、上記ドレン部２１を洗浄液排出専用とすることも可
能である。

【０１３５】また、不活性気体供給部２０は、具体的に
は図示しないが、上記ゲート開口３２における内外両昇
降ゲート３０、３１間の上部位置にも設けられるととも
に、これに対向するゲート開口３２の底部には、前述し
たように排気部２９が設けられている。

【０１３６】II. ディップ洗浄するための構成：基板洗
浄装置Ａは、スピン洗浄処理するための上記構成に加え
て、ディップ洗浄するための構成も備えている。

【０１３７】すなわち、上記処理チャンバ１５の小径円
筒部２６には、図１０および図１９に示すように、小径
円筒部２６内に洗浄液を供給する洗浄液供給部４０が設
けられている。この洗浄液供給部４０は、上記洗浄液供
給装置Ｅに連通可能とされて、洗浄液を、小径円筒部２
６内において基板支持部１７に支持されたウエハＷが浸
漬し得る程度まで供給するように構成されている。

【０１３８】また、これに対応して、小径円筒部２６
は、洗浄液の上昇流れを生じるオーバフロー槽として、
または、洗浄液のウエハ表裏面に沿った水平流れを生じ
る槽として機能し得る構造とされている。

【０１３９】つまり、小径円筒部２６の側部において、
上記洗浄液供給部４０の上側位置、換言すれば、上記小
径円筒部２６と大径円筒部２５の境界部分に、洗浄液オ
ーバフロー部４１が設けられている。これにより、ディ
ップ洗浄において、選択的に、ウエハＷを浸漬する洗浄
液の上昇流れを発生させる構成とされている。

【０１４０】また、具体的には図示されていないが、前
述した図８に示すように、上記洗浄液供給部４０の反対
側対向側部の下側位置に、水平フロー部が設けられてい
る。これにより、ディップ洗浄において、選択的に、ウ
エハＷを浸漬する洗浄液のウエハＷの表裏面に沿った水
平流れを発生させる構成とされている。

【０１４１】基板洗浄制御部２２は、上記ゲート部１
６、基板回転部１８、噴射ノズル１９ａ〜１９ｃ、不活
性気体供給部２０およびドレン部２１等を相互に連動し
て駆動制御するもので、この基板洗浄制御部２２によ
り、以下に述べるように、洗浄液供給装置Ｅの駆動に連
動して、前述した各種、各方式のウェット処理工程を処
理チャンバ１５へのウエハＷの搬入時から搬出時まで全
自動で選択的に実行する。

【０１４２】ウエハＷの搬入：前工程から搬送されて
くる洗浄前のウエハＷは、前述の図３に示すように、移
載ロボットＤにより、水平状態のままで基板洗浄装置Ａ
の処理チャンバ１５内に搬入される。

【０１４３】この際のウエハＷの受渡しは、基板支持部
１７が処理チャンバ１５の大径円筒部２５内のウエハ搬
入出・乾燥処理位置に上昇待機した状態で、移載ロボッ
トＤのハンド部１０が、ゲート部１６を介して、ウエハ
Ｗを吸着支持したまま水平移動し、基板支持部１７の上
方位置へ伸長した後下降して、基板支持部１７上にウエ
ハＷを搬入載置する。

【０１４４】このときのゲート部１６は、一対の昇降ゲ
ート３０、３１からなるダブルゲート構造とされている
のに加えて、昇降ゲート３０、３１間には、昇降ゲート
３０、３１の開閉動作に連動して、不活性気体供給部２
０から不活性気体例えは窒素ガスが供給されるととも
に、排気部２９から排気されており、処理チャンバ１５
内のフュームの拡散や処理チャンバ１５内へのパーティ
クルの流入等が有効に防止される。

【０１４５】処理チャンバ１５内の基板支持部１７上に
ウエハＷが搬入されると、チャッキングアーム３５，３
５，…が、ウエハＷの周縁部を水平状態でチャッキング
支持する。この場合、図１５に示すように、そのチャッ
キング爪３６のチャッキング面３７がウエハＷの周縁部
のみを上下方向へ拘束状態で支持するため、確実なチャ
ッキング状態が得られるとともに、ウエハＷの裏側の汚
染やウエハＷの周縁部のチッピングが有効に防止され
る。

【０１４６】ウエット処理：基板支持部１７がウエ
ハＷをチャッキング支持すると、小径円筒部２６内のウ
エハ洗浄処理位置に下降した後、前述した各種の洗浄処
理が予め定められた手順で実行される。

【０１４７】例えば、スプレー洗浄であれば、基板回転
部１８により、基板支持部１７が所定の回転速度をもっ
て水平回転されるとともに、この基板支持部１７上のウ
エハＷの表裏両面に対して、噴射ノズル１９ａ〜１９
ｃ，２７，２７，…から洗浄液が噴射される。

【０１４８】一方、ディップ洗浄であれば、洗浄液供給
部４０から、洗浄液がウエハＷを浸漬し得る程度まで供
給される。この際、洗浄液オーバフロー部４１または水
平フロー部（図示省略）が選択的に開口されて、洗浄液
に上昇流れまたは水平流れが発生し、効率的な洗浄が行
われる。

【０１４９】あるいは、これらスプレー洗浄とディップ
洗浄が複合的に組み合わされて行われる。

【０１５０】また、異種の洗浄液による洗浄処理の間に
は、不活性気体供給部２０からの不活性気体例えば窒素
ガスの導入により、洗浄液が置換排除されるとともに、
噴射ノズル１９ａ〜１９ｃ，２７，２７，…または洗浄
液供給部４０からの超純水の供給によるリンス処理が行
われる。

【０１５１】また、一連の洗浄処理が終了すると、基板
支持部１７が再び大径円筒部２５内のウエハ搬入出・乾
燥処理位置に上昇した後、基板回転部１８により、基板
支持部１７が所定の回転速度をもって水平回転されると
ともに、噴射ノズル１９ａ〜１９ｃ，２７，２７，…か
ら不活性気体例えば窒素ガスが噴射されて、スピン乾燥
が行われる。

【０１５２】この際、チャンバ下部のドレン部２１，２
１，…から強制排気することにより、処理チャンバ１５
内には、前述した図９に示すように、チャンバ上部の不
活性気体供給部２０からチャンバ下部のドレン部２１，
２１，…に至るような経路の気流が生じて、処理チャン
バ１５内のミストの巻き上がりが有効に防止される。

【０１５３】ウエハＷ，Ｗ，…の搬出：基板洗浄装
置Ａにおける一連の洗浄処理が完了したウエハＷは、再
び移載ロボットＤにより、前述と逆の要領で各処理チャ
ンバ１５から搬出されて、次工程のスパッタリングやＣ
ＶＤ処理等による薄膜形成のための処理工程へ向けて搬
送される。

【０１５４】しかして、以上のように構成された基板洗
浄装置Ａにおいては、ウエハＷを一枚ずつ処理する枚葉
式であることから、パーティクル等の再付着もほとんど
なく、ウエハＷ毎の精密な処理を行なうことができ、処
理チャンバ１５自体の容積も小さく、洗浄液も少量で済
む。

【０１５５】また、処理チャンバ１５内でウエハＷの全
洗浄工程を行なうワンチャンバ式であることから、洗浄
工程においてウエハＷの出し入れがなく、大気に触れ
て、金属汚染、イオンあるいは酸素等の影響を受けるこ
ともなく、基板洗浄装置Ａの構成も単純かつ小型化でき
る。

【０１５６】なお、上述した実施形態１および２はあく
までも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本
発明はこれに限定されることなくその範囲内で種々の設
計変更が可能である。

【０１５７】例えば、図示しないが、処理チャンバ１５
の上部に膜厚計を設けて、ウエハＷの膜厚を測定できる
構成としても良い。この場合、膜厚計はウエハＷの中心
からずらした位置に配置して、基板回転部１８により、
基板支持部１７上のウエハＷを所定の回転速度をもって
水平回転させながら測定することにより、ウエハＷの数
点（同一円周上）の膜厚を測定することができる。

【０１５８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
洗浄処理前のウエハが複数枚ストックされて搬入待機す
る基板搬入装置と、ウエハを一枚ずつ複数の洗浄液で洗
浄処理する複数の枚葉式の基板洗浄装置と、洗浄処理後
のウエハが複数枚ストックされて搬出待機する基板搬出
装置と、上記基板搬入装置と基板洗浄装置の間およびこ
の基板洗浄装置と上記基板搬出装置との間で、ウエハを
一枚ずつ移載する基板移載装置と、これら装置を相互に
連動して駆動制御するシステム制御装置とを備えてな
り、上記基板搬入装置、基板洗浄装置および基板搬出装
置が環状に配列されて環状配列群が形成されるととも
に、この環状配列群の中心位置に上記基板移載装置が配
置されてなるから、また、その具体的構成として以下の
ような構成を採用するから、以下に列挙するような種々
の効果が得られる結果、パーティクルの再付着等もなく
高い清浄度雰囲気での洗浄を高精度に行なうことがで
き、しかも装置構成が単純かつコンパクトで多品種少量
生産にも有効に対応できるウエハ洗浄技術を提供するこ
とができる。

【０１５９】したがって、昨今の半導体装置のサブミク
ロン時代の到来を迎え、このような装置構造の微細化、
高集積化に伴ってウェハの表面に要求される非常に高い
清浄度にも十分に対応することができる。

【０１６０】(1) 基本的にウエハを一枚ずつ処理する枚
葉式であることから、パーティクル等の再付着もほとん
どなく、ウエハ毎の精密な処理を行なうことができ、基
板洗浄装置の洗浄空間の容積も小さく、洗浄液も少量で
済む。

【０１６１】(2) ウエハを一枚ずつ複数の洗浄液で洗浄
処理する、つまり一つの処理槽で全洗浄工程を行なうワ
ンチャンバ式であることから、洗浄工程においてウエハ
の出し入れがなく、大気に触れて、金属汚染、イオンあ
るいは酸素等の影響を受けることもなく、各ウエハ基板
洗浄装置ＡＡの構成も単純かつ小型化できる。

【０１６２】(3) ウエハを一枚ずつ処理するから、ウエ
ハ毎に精密な処理が行え、全体として高精度なプロセス
制御が可能となる。

【０１６３】(4) ウエハを一枚ずつ洗浄処理するから、
パーティクルの再付着がない。

【０１６４】(5) ウエハを一枚ずつ洗浄処理するから、
洗浄空間の容積が小さく、洗浄液も少なくて済み、多品
種少量生産に対応できる。

【０１６５】(6) ダブルゲート構造を採用しているか
ら、処理チャンバ内の洗浄液や気体の外部への放出が有
効に防止されて、処理チャンバ内雰囲気のチャンバ外部
（クリーン室内）への拡散防止を行うことができる。

【０１６６】(7) ワンチャンバ式の洗浄装置を備えてな
るから、クラスタ(cluster）化をにらんでのインライン
化が可能となる。

【０１６７】(8) 基板洗浄装置のコンパクト化およびユ
ニット化により、各ユニットごとの脱着が可能となり、
メンテナンス性が向上する。

【０１６８】(9) 洗浄・水洗・乾燥までの連続プロセス
により、外気に触れることもなく、自然酸化膜の制御が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１である基板洗浄システムを
示す概略平面図である。

【図２】同基板洗浄システムの基板搬入装置および基板
搬出装置を示す概略構成図である。

【図３】同基板洗浄システムの移載ロボットによるウエ
ハの基板洗浄装置への搬入出動作を説明するための概略
説明図である。

【図４】同移載ロボットの基板吸着部を示す図で、図４
(a) は平面図、図４(b) は側面図である。

【図５】同基板洗浄システムにおける基板洗浄装置と洗
浄液供給装置との回路構成の一例を示す概略構成図であ
る。

【図６】同じく同基板洗浄システムにおける基板洗浄装
置と洗浄液供給装置との回路構成の他の例を示す概略構
成図である。

【図７】同基板洗浄装置における基板支持部のチャッキ
ングアームの概略構成を示す図で、図７(a) は概略側面
図、図７(b) は概略平面図、図７(c) は同チャッキング
アームのチャッキング時におけるチャック爪とウエハと
の関係を示す拡大側面図である。

【図８】同基板洗浄装置におけるディップ洗浄時の洗浄
液の水平流れ構成を示す図で、図８(a) は概略側面図、
図８(b) は概略平面図である。

【図９】同基板洗浄装置における乾燥時の構成を示す図
で、図９(a) は不活性気体の噴射構成を示す概略側面
図、図９(b) は同不活性気体の流れを示す概略側面図で
ある。

【図１０】本発明の実施形態２である基板洗浄システム
の基板洗浄装置の構成を示す側面断面図である。

【図１１】同基板洗浄装置の構成を一部切開して示す平
面図である。

【図１２】同基板洗浄装置におけるゲート装置を一部切
開して示す正面図である。

【図１３】同基板洗浄装置におけるチャッキング装置を
示す平面図である。

【図１４】同チャッキング装置の要部構成を示す正面断
面図である。

【図１５】同チャッキング装置のチャッキング時におけ
るチャック爪とウエハとの関係を拡大して示す一部断面
側面図である。

【図１６】同チャッキング装置の開閉部の一部を示す正
面断面図である。

【図１７】同基板洗浄装置における軸シール装置を示す
正面断面図である。

【図１８】同軸シール装置の要部を拡大して示す正面断
面図である。

【図１９】同基板洗浄装置における処理チャンバ装置を
示す正面断面図である。

【符号の説明】

ＷウエハＡ基板洗浄装置Ｂ基板搬入装置Ｃ基板搬出装置Ｄ移載ロボット（基板移載装置）Ｅ洗浄液供給装置Ｆシステム制御装置１０移載ロボットのハンド部１１移載ロボットの吸引プレート（基板吸
着部）１５基板洗浄装置の処理チャンバ１６基板洗浄装置のゲート部（ゲート装
置）１７基板洗浄装置の基板支持部（チャッキ
ング装置）１８基板洗浄装置の基板回転部１９基板洗浄装置の噴射ノズル２０基板洗浄装置の不活性気体供給部２１基板洗浄装置のドレン部２２基板洗浄装置の基板洗浄制御部２５処理チャンバの大径円筒部（上部大径
部）２５ａ大径円筒部の本体２５ｂ大径円筒部の蓋体２６処理チャンバの小径円筒部（下部小径
部）２７基板洗浄装置の噴射ノズル２９ゲート部の排気部３０，３１ゲート部の昇降ゲート３０ａ，３１ａ昇降ゲートの先端部３２ゲート部のゲート開口３５基板支持部のチャッキングアーム３６チャッキングアームのチャッキング爪３７チャッキング爪のチャッキング面３８基板回転部の回転軸４０基板洗浄装置の洗浄液供給部４１基板洗浄装置の洗浄液オーバフロー部４２基板洗浄装置の水平フロー部１００ゲート部の昇降シリンダ１００ａ昇降シリンダのリニアガイド１００ｂ昇降シリンダのシリンダ本体１０１ゲート本体（ゲート装置本体）１０２洗浄水供給部１０３ドレン部１０５開閉部（開閉手段）１１０支持部本体１２０開閉カム１２１駆動機構１２３開閉ロッド１２５係合カバー１２６昇降シリンダ１２７復帰スプリング１４０駆動モータ１５０基板昇降部２０１昇降台２０２昇降シリンダ２１０軸シール構造（軸シール装置）２１１環状シール２１１ａ環状シールのシール本体２１１ｂ環状シールのラビリンスシール２１６ａ回転軸の軸方向シール面２１７環状フランジ部２１８環状溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を一枚ずつ複数の洗浄液で洗浄処理
する枚葉式の洗浄装置に設けられる密閉型容器であっ
て、上部が基板を搬入出する大径円筒部とされるとともに、
下部が基板を洗浄処理する小径円筒部とされ、前記大径円筒部の側部に基板を搬入出するためのゲート
部が設けられ、前記小径円筒部の内径寸法は、基板を水平状態で収容し
得る大きさに設定されていることを特徴とする基板洗浄
装置の処理チャンバ装置。
【請求項２】前記小径円筒部の底部中央に、一枚の基
板を水平状態に支持する基板支持部が昇降動作可能にか
つ水平回転可能に設けられていることを特徴とする請求
項１に記載の基板洗浄装置の処理チャンバ装置。
【請求項３】前記小径円筒部はオーバフロー槽の形態
とされ、その側部に洗浄液を供給する洗浄液供給部が設
けられるとともに、この洗浄液供給部の上側位置に基板
を浸漬する洗浄液の上昇流を発生させる洗浄液オーバフ
ロー部が設けられていることを特徴とする請求項１また
は２に記載の基板洗浄装置の処理チャンバ装置。
【請求項４】前記大径円筒部の頂部に、洗浄液を排出
置換するための不活性気体を供給する不活性気体供給部
が設けられるとともに、前記小径円筒部の底部に、洗浄
液または不活性気体を排出するドレン部が設けられてい
ることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記
載の基板洗浄装置の処理チャンバ装置。
【請求項５】前記大径円筒部に、水平状態で支持され
た前記基板の表面に洗浄液を噴射する複数の噴射ノズル
が水平旋回可能に設けられるとともに、前記小径円筒部に、前記基板の裏面に洗浄液を噴射する
噴射ノズルが設けられていることを特徴とする請求項１
から４のいずれか一つに記載の基板洗浄装置の処理チャ
ンバ装置。
【請求項６】前記大径円筒部は、前記小径円筒部と一
体に形成された本体と、この本体に取り外し可能に施蓋
される蓋体とからなり、この蓋体に、前記不活性気体供給部と噴射ノズルが設け
られていることを特徴とする請求項４または５に記載の
基板洗浄装置の処理チャンバ装置。
【請求項７】前記ゲート部は、前記大径円筒部の側部
から水平方向外側へ突出して設けられ、基板を水平状態で吸着保持した移載ロボットのハンド部
が通過し得る開口面積を有するゲート開口と、このゲー
ト開口に水平方向へ所定間隔をもって配置され、上下方
向へ独立して開閉可能な一対の昇降ゲートを備えてなる
ダブルゲートとを備えてなることを特徴とする請求項１
から６のいずれか一つに記載の基板洗浄装置の処理チャ
ンバ装置。