JPH10189511A - ウェーハ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 純水ラインや排水ラインなどの配管やノズル
が不要で、小型で比較的簡単な構成で廉価でかつ目的と
するウェーハ裏面のダスト除去が十分可能で、裏面から
除去されたダストが表面を汚染することがない洗浄装置
を実現することを課題とする。 【解決手段】 半導体ウェーハ１の裏面を洗浄ブラシ３
で擦ることによって洗浄するウェーハ洗浄装置におい
て、半導体ウェーハ１の周辺端部を保持するウェーハ保
持ピン２と、少なくとも半導体ウェーハ１の裏面と洗浄
ブラシ３を収納する収納カップ８と、収納カップ８内に
負圧を与え半導体ウェーハ１の裏面から洗浄ブラシ３に
よって擦りとられたダストを吸引排出するバキュームラ
イン９とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
洗浄装置に関し、ことに純水や薬液を用いない半導体ウ
ェーハの裏面のドライ洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造工程の例えばフォ
トリソグラフィ工程等では、半導体ウェーハの搬送はベ
ルト搬送や真空チャックを用いた搬送などによって行わ
れるので、ウェーハの裏面に多くのダストが付着するこ
とが多い。このようにウェーハの裏面に付着したダスト
は通常の洗浄方法では除去されず、除去するにはブラシ
スクラバを用いた洗浄によらねばならない。この裏面洗
浄を行う場合にややもすると裏面のダストをかえって表
面に付着させてしまうといったことが起き易い。しか
し、このような事態は、製品の生産性、歩留り、品質、
信頼性の向上の面から極力避けねばならない。

【０００３】従来、ウェーハ裏面のダスト除去を目的と
して洗浄を行う場合、純水や、純水に近い界面活性材を
純水に混ぜたものをウェーハ上にかけながらブラシで洗
浄していた。この方法は高いダスト除去率が得られ、ダ
ストの表面への付着は少ないが、純水ラインや排水ライ
ンの配管やノズル等が必要になる。また裏面を洗浄する
目的では洗浄液が上から流されるのでウェーハの表裏を
ひっくり返す工程が必要がありこのための反転機構や、
濡れた半導体ウェーハを乾燥させる乾燥装置が必要にな
り、装置は大型のものになってしまう。

【０００４】ところで、裏面洗浄の目的がフォトリソグ
ラフィ工程での露光時のデフォーカス対策、洗浄機への
裏面ダストの持ち込み防止であり、比較的大きなミクロ
ンレベルのダストが取り除ければほぼ目的は達成でき
る。また、裏面の洗浄は表面の場合ほどの繊細な技術を
必要とはしない。この考えからいくと、従来のブラシス
クラバを裏面専用に用いた場合には、機能がオーバスペ
ックで、装置が大きく、価格も機能の割には高価なもの
になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
ウェーハ裏面のダスト除去を目的とした洗浄装置は、純
水ラインや排水ラインが必要であり、装置が大型で高性
能すぎ、かつ価格も高価であるという問題点があった。

【０００６】本発明はこの点を解決して、純水ラインや
排水ラインなどの配管やノズルが不要で、小型で比較的
簡単な構成で廉価でかつ目的とするウェーハ裏面のダス
ト除去が十分可能で、裏面から除去されたダストが表面
を汚染することがない洗浄装置を実現することを課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、半導体ウェーハの裏面を洗浄ブラシで擦
ることによって洗浄するウェーハ洗浄装置において、前
記半導体ウェーハの周辺端部を保持する保持手段と、少
なくとも前記半導体ウェーハの裏面と前記洗浄ブラシを
収納する収納手段と、前記収納手段内に負圧を与え前記
保持手段によって保持された前記半導体ウェーハの裏面
から前記洗浄ブラシによって擦りとられたダストを吸引
排出する負圧付与手段とを具備することを特徴とする。

【０００８】あるいは、半導体ウェーハの裏面を洗浄ブ
ラシで擦ることによって洗浄するウェーハ洗浄装置にお
いて、前記半導体ウェーハを保持するベルヌーイチャッ
ク保持手段と、少なくとも前記半導体ウェーハの裏面と
前記洗浄ブラシを収納する収納手段と、前記収納手段内
に負圧を与え前記ベルヌーイチャック保持手段によって
保持された前記半導体ウェーハの裏面から前記洗浄ブラ
シによって擦りとられたダストを吸引排出する負圧付与
手段とを具備することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるウェーハ洗
浄装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図１
に、本発明が用いられるフォトリソグラフィ工程で使用
するレジストコートから露光までのインライン装置の一
例を示す。図１で２１はローダ、２２はレジストコー
タ、２３はプレベーク装置、２４は裏面スクラバ、２５
はステッパである。この装置では、半導体ウェーハがロ
ーダ２１によって装置に取り込まれる。装置にとりこま
れたウェーハにはレジストコータ２２でホトレジストが
塗布される。ホトレジストは光照射によって感光部分が
現像液に対して不溶になったり、可溶になったりする性
質を持った有機高分子などの成分であり、これを有機溶
剤に溶かしたものをレジストコータ２２でウェーハ表面
に均一に塗布する。ホトレジストの塗布にはウェーハを
真空チャックで裏面からチャックして高速回転させなが
ら行うスピンコートが一般的である。

【００１０】ホトレジストの塗布の後はプレベーク装置
２３でプレベークが行われる。これはホトレジスト中か
ら有機溶剤を揮発するために行われる工程で、８０°Ｃ
程度の温度で暖めて行う。その後、ステッパ２５で露光
を行う。ステッパ２５はマスクパターンの投影像に対し
てウェーハを繰り返しステップして同一ウェーハ上に複
数の露光を行う露光装置である。この後は、フォトリソ
グラフィ工程は現像、ハードベーク、エッチング、レジ
スト除去、検査などにはいる。

【００１１】ところでプレベーク工程の後、ステッパ２
５で露光を行う前に、裏面のダストを取り除くことで、
ウェーハ表面でのデフォーカスを低減することを目的と
して裏面スクラバ２４による裏面洗浄の工程が組み入れ
てある。

【００１２】図２は、本発明の一実施の形態であるウェ
ーハ洗浄装置の要部を示す説明図である。図２で１はウ
ェーハ、２はウェーハ保持ピン、３はブラシ、４は回転
軸、５は駆動モータ、６は静電気除去装置（イオナイ
ザ）、７は吹き出し口、８はカップ、９はバキュームラ
インである。ウェーハ１がブラシ洗浄部に運ばれてくる
と、Ｖ溝を有するプーリー状のウェーハ保持ピン２が斜
めの状態から垂直に立上がり、ウェーハ１のエッジを掴
んでウェーハ１を保持する。続いてブラシ３が上昇して
ウェーハ１に接触した後、１００ｒｐｍ程度の回転速度
で回り始める。この結果、ウェーハ１の裏面に付着して
いるダストは物理的に擦りとられて下方に落下する。

【００１３】カップ８は漏斗状に構成され、上部の円形
開口部にはウェーハ１が保持され、中央の円錐部分の内
部でブラシ３が移動し回転できるようになっており、下
部の円筒部分はバキュームライン９を構成する構造にな
っている。このような構造であるため、カップ８内部は
常に負圧になってダストはカップ下部の円筒部分に吸引
され排気流と共に排出される。

【００１４】さらに、この時、ブラシ３とウェーハ１と
の摩擦によって発生する静電気を防止するために、ウェ
ーハ裏面に向けてイオン化エアーを静電気除去装置６か
ら当てて中和するようにする。これによってダストの帯
電は防止され、除去されやすくなる。除去されて落下し
たダストは、カップ８下部のバキュームライン９を経て
排気流と共に流れていく。バキュームライン９の働き
で、洗浄中は常にカップ８内部は負圧になっており、大
気はウェーハエッジ部分とカップの隙間を流れるため、
ウェーハ裏面のダストがウェーハ表面に付着することは
ない。

【００１５】ここで静電気除去装置６は、針状または細
線状の電極に高電圧を印加してコロナ放電を起こし、電
極周辺の空気を正負にイオン化し、このイオン化された
空気を帯電物質の表面に与えて帯電物質の電荷を逆極性
のイオンで中和するイオナイザと呼ばれるものである。

【００１６】図３（ａ）は、本発明の他の実施の形態の
ウェーハ洗浄装置の要部を示す説明図である。図３で、
１はウェーハ、２はウェーハ保持ピン、３はブラシ、４
は回転軸、５は駆動モータ、６は静電気除去装置（イオ
ナイザ）、７は吹き出し口、８はカップ、９はバキュー
ムラインである。この方式が図２の実施の形態と異なる
点は、ブラシ３の内部がバキュームライン９を形成して
いることである。

【００１７】図２の場合と同様に、ウェーハ１がブラシ
洗浄部に運ばれてくると、Ｖ溝を有するプーリー状のウ
ェーハ保持ピン２がウェーハ１のエッジを掴んでウェー
ハ１を保持する。続いてブラシ３が上昇してウェーハ１
に接触し、その後ブラシ３は一定の速度で回転する。こ
の結果、ブラシ３とウェーハ１の裏面が擦れあって、ウ
ェーハ１の裏面に付着しているダストは擦りとられて下
方に落下する。この時、図３（ｂ）に示すようにブラシ
３の毛足部分の側にバキュームライン９の開口１１を設
けておくと、あたかも電気掃除機のごみ除去のように、
擦りとられたダストはこの開口１１から吸い込まれてブ
ラシ３内部のバキュームライン９を通過して除去され
る。

【００１８】さらに、ブラシ３とウェーハ１との摩擦に
よって発生する静電気を防止するために、静電気除去装
置６からウェーハ裏面に向けてイオン化エアーを当てて
中和するようにしている。このため、ダストの帯電は防
止され、一層、除去されやすくなる。

【００１９】また、ブラシ３の開口から吸い込まれなか
ったダストも、カップ８底部に落下し下部のバキューム
ライン９を経て排気流と共に流れていく。カップ８は漏
斗状の形状をしており、バキュームライン９の働きで、
洗浄中は常にカップ８内部は負圧になっており、大気は
ウェーハエッジ部分とカップの隙間を流れるため、ウェ
ーハ裏面のダストがウェーハ表面に付着することはな
い。

【００２０】図４は、本発明のさらに他の実施の形態の
ウェーハ洗浄装置の要部を示す説明図である。図４で、
１はウェーハ、３はブラシ、４は回転軸、５は駆動モー
タ、８はカップ、９はバキュームライン、１０はベルヌ
ーイチャックである。図４に示す実施の形態が、図３の
実施の形態と異なるのは、ウェーハ１の保持にベルヌー
イチャック１０を用いている点である。ベルヌーイチャ
ック１０は傘型のチャックの中央上部より空気や窒素ガ
ス等を傘に沿って放射状に吹き付けることにより、中心
部が負圧になりウェーハ１が上方の傘型のチャック方向
に吸引されることを利用した保持形態である。このよう
なウェーハ１の保持方法を採ると保持のためにウェーハ
１を傷付けたり汚染する危険を一層少なくすることがで
きる。図４には特に図示しなかったが、この場合も静電
気除去装置６とイオン化された空気の吹き出し口７が図
３の場合と同様に設けられる。

【００２１】以上に述べたように、本発明の実施の形態
では、 １）純水や洗浄液を用いずドライ洗浄を行うようにして
いるので、比較的簡単な構成でしかも非常に小さなスペ
ースで裏面洗浄が行える。 ２）装置が簡単なため、現状のものよりも廉価である。 ３）小型で簡単な装置のため、あらゆる装置に簡単に組
み込むことができ、ドライ洗浄のため乾燥などの工程が
不要である。 ４）ウェーハの下にブラシがある構成であり、ウェーハ
を反転させる必要が無く、負圧によってダスト等を下方
に引いているのでウェーハの表面にダストが付着するこ
とがない。等の利点がある。

【００２２】本発明は以上に述べた実施例に限られるも
のではなく、ことにウェーハの保持方法に付いては種々
の方法が採り得るのはいうまでもない。また、以上に述
べた実施の形態では、本発明を半導体ウェーハの洗浄に
適用した場合について主として説明したが、半導体ウェ
ーハ以外の各種の基板等の洗浄に用いることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、半導体ウェーハの裏面を洗浄ブラシで擦ること
によって洗浄するウェーハ洗浄装置において、半導体ウ
ェーハの周辺端部を保持する保持手段と、少なくとも半
導体ウェーハの裏面と洗浄ブラシを収納する収納手段
と、収納手段内に負圧を与え保持手段によって保持され
た半導体ウェーハの裏面から洗浄ブラシによって擦りと
られたダストを吸引排出する負圧付与手段とを具備する
ことを特徴とする。このようにすることにより、必要以
上に高性能ではない比較的簡単で小型な構成で、かつ効
果的に半導体ウェーハの裏面洗浄を行うことができ、し
かも裏面から擦りとられたダストが表面の汚染源になる
ことがない。しかもドライ工程で前後に乾燥などの工程
を伴わないので処理時間も短くできる。したがって、半
導体製品の歩留まりを悪化させる半導体ウェーハの裏面
に付着したダストを効率良く除去することができる。

【００２４】本発明の請求項２の発明は、半導体ウェー
ハの裏面を洗浄ブラシで擦ることによって洗浄するウェ
ーハ洗浄装置において、半導体ウェーハを保持するベル
ヌーイチャック保持手段と、少なくとも半導体ウェーハ
の裏面と洗浄ブラシを収納する収納手段と、収納手段内
に負圧を与えベルヌーイチャック保持手段によって保持
された半導体ウェーハの裏面から洗浄ブラシによって擦
りとられたダストを吸引排出する負圧付与手段とを具備
することを特徴とする。このようにすることにより、必
要以上に高性能ではない比較的簡単で小型な構成で、か
つ効果的に半導体ウェーハの裏面洗浄を行うことがで
き、しかも裏面から擦りとられたダストが表面の汚染源
になることがない。しかもドライ工程で前後に乾燥など
の工程を伴わないので処理時間も短くできる。さらに半
導体ウェーハの保持が非接触で行われるので、半導体ウ
ェーハが傷付いたり汚染される虞を一層少なくすること
ができる。したがって、半導体製品の歩留まりを一層向
上することができる。

【００２５】本発明の請求項３の発明は、負圧付与手段
と洗浄ブラシを一体化し、洗浄ブラシ内部を負圧通路と
したことを特徴とする。このようにすることにより、装
置を一層簡単で小型な構成することができ、しかも擦り
とられたダストを発生場所からただちに負圧系統で取り
除くことができるので、裏面から擦りとられたダストが
表面の汚染源になることがなく、半導体製品の歩留まり
を悪化させる半導体ウェーハの裏面に付着したダストを
一層効率良く除去することができる。

【００２６】本発明の請求項４の発明は、収納手段内に
イオン化した空気を送付して半導体ウェーハと洗浄ブラ
シの摩擦によって発生する静電気を中和する除電手段を
具備することを特徴とする。これにより、半導体ウェー
ハと洗浄ブラシの摩擦によって発生する静電気によって
ダストが再付着することが防止でき、半導体製品の歩留
まりを悪化させる半導体ウェーハの裏面に付着したダス
トを一層効率良く除去することができる。

【００２７】本発明の請求項５の発明は、収納手段は半
導体ウェーハを保持する円開口部分と洗浄ブラシが回転
可能に収納される円錐部分と負圧付与手段の一部を構成
する円筒部分を有する漏斗状の形状であることを特徴と
する。これにより、収納手段に対して負圧を与える負圧
付与手段によるダストの吸引・排出が効果的に行われ、
半導体製品の歩留まりを悪化させる半導体ウェーハの裏
面に付着したダストを一層効率良く除去することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が用いられるフォトリソグラフィに用い
るレジストコートから露光までのインライン装置の一例
の構成図。

【図２】（１）は本発明の一実施の形態であるウェーハ
洗浄装置の要部を示す説明図、（２）は（１）のウェー
ハ洗浄装置のバキュームラインの開口部を示す説明図。

【図３】本発明の他の実施の形態であるウェーハ洗浄装
置の要部を示す説明図。

【図４】本発明のさらに他の実施の形態であるウェーハ
洗浄装置の要部を示す説明図。

【符号の説明】

１……ウェーハ、２……ウェーハ保持ピン、３……ブラ
シ、４……回転軸、５……駆動モータ、６……静電気除
去装置（イオナイザ）、７……吹き出し口、８……カッ
プ、９……バキュームライン、１０……ベルヌーイチャ
ック、１１……バキュームラインの開口、２１……ロー
ダ、２２……レジストコータ、２３……プレベーク装
置、２４……裏面スクラバ、２５……ステッパ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハの裏面を洗浄ブラシで擦
   ることによって洗浄するウェーハ洗浄装置において、 前記半導体ウェーハの周辺端部を保持する保持手段と、 少なくとも前記半導体ウェーハの裏面と前記洗浄ブラシ
   を収納する収納手段と、 前記収納手段内に負圧を与え前記保持手段によって保持
   された前記半導体ウェーハの裏面から前記洗浄ブラシに
   よって擦りとられたダストを吸引排出する負圧付与手段
   とを具備することを特徴とするウェーハ洗浄装置。
2. 【請求項２】 半導体ウェーハの裏面を洗浄ブラシで擦
   ることによって洗浄するウェーハ洗浄装置において、 前記半導体ウェーハを保持するベルヌーイチャック保持
   手段と、 少なくとも前記半導体ウェーハの裏面と前記洗浄ブラシ
   を収納する収納手段と、 前記収納手段内に負圧を与え前記ベルヌーイチャック保
   持手段によって保持された前記半導体ウェーハの裏面か
   ら前記洗浄ブラシによって擦りとられたダストを吸引排
   出する負圧付与手段とを具備することを特徴とするウェ
   ーハ洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記負圧付与手段と前記洗浄ブラシを一
   体化し、前記洗浄ブラシ内部を負圧通路としたことを特
   徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハ洗浄装
   置。
4. 【請求項４】 前記収納手段内にイオン化した空気を送
   付して前記半導体ウェーハと前記洗浄ブラシの摩擦によ
   って発生する静電気を中和する除電手段を具備すること
   を特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記
   載のウェーハ洗浄装置。
5. 【請求項５】 前記収納手段は前記半導体ウェーハを保
   持する円開口部分と前記洗浄ブラシが回転可能に収納さ
   れる円錐部分と前記負圧付与手段の一部を構成する円筒
   部分を有する漏斗状の形状であることを特徴とする請求
   項１ないし請求項４のいずれかに記載のウェーハ洗浄装
   置。