JPH1116872A - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の裏面に処理液を均一に供給でき，気液
界面を生じさせることがなく処理できる，処理装置及び
処理方法を提供することにある。 【解決手段】 ウェハＷを回転自在に保持するスピンチ
ャック２０と，スピンチャック２０に保持されたウェハ
Ｗの裏面に純水を供給する裏面供給ノズル３１を備えた
処理装置７において，裏面供給ノズル３１をスピンチャ
ック２０に保持されたウェハＷの裏面中央に指向させる
と共に，スピンチャック２０の上面２２を中心から周囲
に向かって次第に高くなるように漏斗形状に構成する。

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，例えば半導体ウ
ェハやＬＣＤ用ガラス板等の基板を回転させながら所定
の処理を行う，処理装置及び処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に，半導体デバイスの製造工程にお
いては，例えば半導体ウェハ（以下，「ウェハ」とい
う）の基板の裏面や表面に付着したパーティクル有機汚
染物，金属不純物等のコンタミネーションを除去するた
めに洗浄処理システムが使用されている。ウェハを洗浄
する洗浄処理システムの１つとして，一般にスピン型の
装置を用いた枚葉式の洗浄処理システムが知られてい
る。

【０００３】枚葉式の洗浄処理システムには，例えばウ
ェハを収納したキャリアを載置できる載置部と，載置部
に載置されたキャリアから洗浄前のウェハを取り出し，
また，洗浄後のウェハをキャリアに収納する取出搬入部
と，ウェハの裏面や表面を洗浄及び乾燥処理を行う洗浄
処理部と，これら取出搬入部と洗浄処理部との間でウェ
ハの搬送を行う搬送アームが設けられている。そして，
載置部に載置されたキャリアから取出搬入部によって取
り出されたウェハは，搬送アームによって洗浄処理部に
搬送される。そして，ウェハに所定の洗浄及び乾燥処理
が行われ，洗浄処理部での所定の処理工程が終了した
後，搬送アームによって洗浄処理部から搬出され再び取
出搬入部を介してキャリアにウェハが搬入される。

【０００４】この洗浄処理システムの洗浄処理部には，
回転しているウェハの表面に，処理液を供給して洗浄処
理を行い，その後に不活性ガスとしてＮ₂（窒素）ガス
等をウェハの表面に乾燥処理を行う表面処理機構と，同
様に回転しているウェハの裏面に処理液を供給して洗浄
処理を行い，その後にウェハの裏面に乾燥処理を行う裏
面処理機構を備える処理装置が配置されている。

【０００５】この処理装置には，ウェハを回転自在に保
持するスピンチャックと，スピンチャックに保持された
ウェハの表面及び裏面に処理液を供給する供給ノズルが
備えられている。そして，ウェハの表面及び裏面に洗浄
処理を行う際には，スピンチャックにウェハを保持さ
せ，ウェハを回転させる。そして，ウェハの裏面を洗浄
処理する場合には，回転しているウェハの裏面に，供給
ノズルから処理液を供給して洗浄処理を行い，ウェハの
裏面に付着したパーティクル有機汚染物等を除去する。
その後，供給ノズルから処理液の供給が停止し，スピン
チャックを更に高速回転させて，ウェハの裏面から処理
液を振り切って乾燥処理を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで，従来の処理
装置において，ウェハの裏面の下方には供給ノズルが設
けられており，この供給ノズルよりウェハの裏面に向か
って処理液が噴射されるように構成されている。しかし
ながら，ウェハの裏面が疎水面の場合，供給ノズルから
ウェハの裏面に供給された処理液が，ウェハの裏面全体
に拡がる前に，ウェハの裏面から自重落下してしてしま
う。このため，従来の処理装置では，ウェハの裏面にお
いて，効果的な洗浄処理ができる範囲が限られていた。

【０００７】また，ウェハの裏面が液面で均一に覆われ
るということがなく，処理液がウェハの裏面から自重落
下した後は，ある程度濡れた状態でウェハの裏面が外部
の空気と接触することになる。このため，ウェハの裏面
には気液界面が多数発生し，この気液界面にはパーティ
クルが付着しやすい。その結果，洗浄処理を行いながら
もパーティクルがウェハの裏面に同時に付着するので洗
浄処理の効率が芳しくない。

【０００８】本発明の目的は，基板の裏面に処理液を均
一に供給でき，気液界面を生じさせることがなく処理で
きる，処理装置及び処理方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに，請求項１の発明は，基板を回転自在に保持する保
持手段と，該保持手段に保持された基板の裏面に処理液
を供給する供給ノズルを備えた処理装置において，前記
供給ノズルを前記保持手段に保持された基板に指向させ
ると共に，前記保持手段と基板の裏面の間に処理液を満
たして基板の裏面を処理すべく，前記保持手段の上面を
中心から周囲に向かって次第に高くなるように漏斗形状
に構成したことを特徴とする。

【００１０】この請求項１の処理装置によれば，処理装
置の容器内において，保持手段に保持された基板に対し
て処理を行う際に，先ず，基板を保持手段に保持させ，
基板を回転させる。そして，供給ノズルから処理液が供
給され，基板の裏面に対して所定の処理が行われる。供
給ノズルから処理液を回転している基板の裏面中央に供
給して洗浄処理する場合には，基板の裏面中央に供給さ
れた処理液は，基板の遠心力によって，中央から周囲に
向かって流れ基板の裏面に均一に拡がっていく。また，
保持手段と基板の裏面の間に処理液を満たして洗浄処理
する場合には，保持手段と基板の裏面の間に満たされた
処理液は，保持手段の回転によって周囲に流れながれ，
漏斗形状に構成された保持手段の上面で押し上げられ，
基板の裏面に接近していく。基板の裏面に接近した処理
液は，基板の裏面に接触して周囲に向かって流れること
になる。周囲に向かって流れた処理液は，基板の周縁か
ら排液され，処理中においては，供給ノズルからは絶え
間なく処理液が供給されるので，常に清浄な処理液が保
持手段の上面において中央から周囲に向かって供給され
る。何れの場合においても，供給ノズルによる噴射の勢
いと保持手段の上面で押し上げられた処理液により，基
板の裏面に対して隅々にまで洗浄処理が行われる。ま
た，遠心力によって基板の周囲に振り切られた処理液
は，適宜，排液される。

【００１１】また，請求項２の発明は，回転させた基板
の裏面に処理液を供給して処理する処理方法において，
前記処理液を基板の裏面中央に供給し，遠心力によって
該処理液を基板の裏面において中央から周囲に向かって
流すことにより基板の裏面を処理することを特徴とす
る。ここで，基板の裏面を２０ｒｐｍ程度で回転させる
と，処理液を基板の裏面に沿って中央から周囲に向かっ
て速やかに流すことができる。

【００１２】また，請求項３の発明は，保持手段によっ
て保持した基板を回転させながら基板の裏面に処理液を
供給して処理する処理方法において，前記保持手段と基
板の裏面の間に処理液を供給し，遠心力によって該処理
液を前記保持手段の上面において中央から周囲に向かっ
て流すことにより基板の裏面を処理することを特徴とす
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態につい
て説明すると，本実施形態はキャリア単位でのウェハの
搬入，洗浄，乾燥，キャリア単位での搬出までを一貫し
て行うように構成された洗浄処理システムとして構成さ
れたものである。図１は，本発明の好ましい実施の形態
を説明するための洗浄処理システム１の平面図である。

【００１４】この洗浄処理システム１は，ウェハＷを収
納したキャリアＣを載置できる載置部２と，載置部２に
載置されたキャリアＣから洗浄前のウェハＷを取り出
し，また，洗浄後のウェハＷをキャリアＣに搬入する取
出搬入アーム３と，ウェハＷに対して所定の洗浄及び乾
燥処理を行う洗浄処理部４と，洗浄処理部４と取出搬入
アーム３との間でウェハＷを搬送する搬送アーム５を備
えている。

【００１５】載置部２は，ウェハＷを２５枚収納したキ
ャリアＣを４個分載置できる構成になっている。そし
て，載置部２を介して，洗浄前のウェアＷをキャリアＣ
単位で洗浄処理システム１に搬入し，また，洗浄後のウ
ェハＷをキャリアＣ単位で洗浄処理システム１から搬出
するように構成されている。

【００１６】取出搬入アーム３は，水平（Ｘ，Ｙ）方向
に移動すると共に，昇降自在であり，かつ鉛直軸を中心
に回転できるように構成されている そして，キャリア
Ｃから洗浄前のウェハＷを一枚づつ取り出して搬送アー
ム５に受け渡す操作を行うと共に，洗浄後のウェハＷを
搬送アーム５から受け取りキャリアＣに一枚ずつ搬入す
る操作を行うことができるように構成されている。

【００１７】洗浄処理部４には，搬送アーム５の搬送路
６の両側にウェハＷの表面及び裏面を，薬液や純水によ
る洗浄及び乾燥処理を行う処理装置７，８と，同様にウ
ェハＷの表面及び裏面を，純水による洗浄及び乾燥処理
を行う処理装置９とが順に配置され，両側で同時に処理
が進行できるように構成されている。

【００１８】搬送アーム５は，水平（Ｘ，Ｙ）方向に移
動すると共に，昇降自在であり，かつ鉛直軸を中心に回
転できるように構成されている。取出搬入アーム３との
間でウェハＷの授受ができるように構成されている。そ
して，取出搬入アーム３から受け取ったウェハＷを所定
の処理装置７，８，９にまで搬送する操作を行うと共
に，洗浄後のウェハＷを処理装置７，８，９から取り出
して洗浄処理部４から搬出し取出搬入アーム３に受け渡
す操作を行うことができる。

【００１９】上記のように構成される洗浄処理システム
１において，載置部２に載置されたカセットＣ内のウェ
ハＷは，取出搬入アーム３を介して搬送アーム５に受け
渡され，処理装置７，８，９に順次搬送される。即ち，
先ず処理装置７において，ウェハＷの表面及び裏面に対
して，薬液や純水による洗浄処理が行われ，その後にス
ピンによる乾燥処理の順で処理が行われる。処理装置７
で処理されたウェハＷは続いて，処理装置８において，
ウェハＷの表面及び裏面に対して，処理装置７とは異な
る薬液や純水による洗浄処理が行われ，その後にスピン
による乾燥処理の順で処理が行われる。そして，最後に
処理装置９において，ウェハＷの表面及び裏面に対し
て，純水による洗浄処理で最終洗浄され，スピンによる
乾燥処理が行われる。

【００２０】なお以上の配列，これら処理装置の組合わ
せは，ウェハＷに対する洗浄処理の種類によって任意に
組み合わせることができる。例えば，ある処理装置を減
じたり，逆にさらに他の処理装置を付加してもよい。更
に，処理装置を，ウェハＷの表面を処理する処理装置
と，ウェハＷの裏面を処理する処理装置とに別々に分け
て設けても良い。その際には，ウェハＷに対する洗浄処
理の種類によって，ウェハＷの表面を処理する処理装置
と，ウェハＷの裏面を処理する処理装置との配置を任意
に組み合わせることができ，ウェハＷの表面を処理する
処理装置の前にウェハＷの裏面を処理する処理装置を配
置しても良いし，その逆でも良い。また，乾燥処理の際
には，Ｎ₂ガス等を使用しても良い。

【００２１】次に，本発明の実施の形態にかかる処理装
置７の構成について説明する。

【００２２】図２は処理装置７の要部を示す断面図，図
３はその平面図である。この処理装置７には，基板であ
るウェハＷを回転自在に保持する保持手段としてのスピ
ンチャック２０と，スピンチャック２０に保持されたウ
ェハＷの表面に薬液及び純水を供給する表面供給ノズル
３０と，ウェハＷの裏面に純水を供給する裏面供給ノズ
ル３１と，ウェハＷを収納する容器４０が備えられてい
る。

【００２３】スピンチャック２０には，ウェハＷの裏面
の周縁を支持する載置台２１が設けられている。スピン
チャック２０の載置台２１の上面２２は，中心から周囲
に向かって次第に高くなるように漏斗形状に構成されて
いる。そして，載置台２１の周縁部には，ウェハＷの周
縁を案内して位置決めをするピン２３が設けられてお
り，図３に示すように，１箇所につき３個で，合計９個
になるように３箇所に設けられている。また，ウェハＷ
の受け渡しができるように載置台２１の周縁部の３箇所
に，切り欠き部２４が設けられている。

【００２４】スピンチャック２０の載置台２１の下面に
は回転軸２５が取り付けられており，この回転軸２５に
はプーリ２６が取り付けられている。プーリ２６にはモ
ータ２７の回転動力がプーリ２８およびベルト２９を介
して伝達されるように構成されている。こうして，モー
タ２７の回転駆動によって，載置台２１は回転自在にな
るように構成されている。

【００２５】表面供給ノズル３０は，ウェハＷの表面に
薬液及び純水を供給できるように，ウェハＷの上方を移
動自在になるように構成されている。また，回転軸２５
の内部に純水を供給するための純水供給回路３２を設け
ると共に，この純水供給回路３２の上端に設けられた裏
面供給ノズル３１を，スピンチャック２０に保持された
ウェハＷの裏面の下方において，載置台２１の中央にな
るように配置させる。そして，ウェハＷの裏面中央に純
水を供給できるように，裏面供給ノズル３１をウェハＷ
の裏面中央に指向させる。

【００２６】また，容器４０内の雰囲気は、容器４０の
底部から、外部に設置されている真空ポンプなどの排気
手段（図示せず）によって排気される。さらに，ウェハ
Ｗが回転する際に，ウェハＷの裏面から振り切られた処
理液は，スピンチャック２０の外方から，容器４０の底
部に設けられた排液管４１を通じて排出される。

【００２７】次に，以上のように構成された洗浄処理シ
ステム１において行われるウェハＷの処理を説明する。
まず，図示しない搬送ロボットが未だ洗浄されていない
ウェハＷを例えば２５枚ずつ収納したキャリアＣを載置
部２に載置する。そして，この載置部２に載置されたキ
ャリアＣからウェハＷが取り出され，取出搬入アーム３
を介して搬送アーム５に受け渡され，ウェハＷは処理装
置７，８，９に順次搬送される。こうして，ウェハＷの
表面及び裏面に付着している有機汚染物，パーティクル
等の不純物質を除去するための洗浄を行う。

【００２８】先ず，処理装置７へ搬送される。そして，
処理装置７において，ウェハＷの表面及び裏面に対して
洗浄処理が行われる。

【００２９】ここで，処理装置７での洗浄処理を説明す
る。先に図２で説明したようにスピンチャック２０の載
置台２１にウェハＷが載置され保持される。そして，モ
ータ２７の駆動によってスピンチャック２０が例えば２
０ｒｐｍで回転し，ウェハＷを回転させる。続いて，ウ
ェハＷの表面及び裏面に対して所定の洗浄処理が開始さ
れる。ウェハＷの表面及び裏面は同時に洗浄処理され，
先ず，ウェハＷの表面を洗浄処理する場合には，表面供
給ノズル３０がウェハＷの上方に移動し，表面供給ノズ
ル３０から薬液を回転している基板の表面に供給し，薬
液による洗浄処理が行われる。薬液による洗浄処理が終
了後に，表面供給ノズル３０から純水を回転している基
板の表面に供給し，純水による洗浄処理が行われる。

【００３０】一方，ウェハＷの裏面を洗浄処理する場合
には，先に図２で説明したように，裏面供給ノズル３１
は，純水供給回路３２より供給された純水を噴射する。
裏面供給ノズル３１から純水を回転しているウェハＷの
裏面中央に供給して洗浄処理する場合には，ウェハＷの
裏面中央に供給された純水は，ウェハＷの遠心力によっ
て，中央から周囲に向かって流れ基板の裏面に均一に拡
がっていく。

【００３１】また，スピンチャック２０の上面２２とウ
ェハＷの裏面の間に純水を満たして洗浄処理をする場合
には，スピンチャック２０の上面２２とウェハＷの裏面
の間に満たされた純水は，スピンチャック２０の回転に
よって周囲に流れながら，漏斗形状に構成されたスピン
チャック２０の上面２２で押し上げられ，ウェハＷの裏
面に接近していく。そして，ウェハＷの裏面に接近した
純水は，ウェハＷの裏面に接触しウェハＷの裏面に接触
しながら周囲に向かって流れることになる。周囲に向か
って流れた純水は，ウェハＷの周縁から排液され，処理
中においては，裏面供給ノズル３１からは絶え間なく純
水が供給されるので，常に清浄な純水がスピンチャック
２０の上面２２において中央から周囲に向かって供給さ
れる。

【００３２】このように，何れの場合においても，裏面
供給ノズル３１による噴射の勢いとスピンチャック２０
の上面２２で押し上げられた純水により，ウェハＷの裏
面に対して隅々にまで洗浄処理が行われる。そして，洗
浄処理中は，絶え間なく純水がウェハＷの裏面に対して
供給されるので，ウェハＷの裏面が外部の空気と接触す
ることなく純水の液面で覆われる。また，遠心力によっ
てウェハＷの周囲に振り切られた純水は，容器４０の内
壁を伝って下方に流れ排出管４１から排液される。

【００３３】所定の処理時間が経過した後，裏面供給ノ
ズル３１から純水の供給が停止し，ウェハＷの裏面に対
する洗浄処理が終了する。続いて，スピンチャック２０
を更に高速回転させて，ウェハＷの裏面から純水を振り
切って乾燥処理を行う。この際に，ウェハＷの表面の乾
燥処理も行われる。なお，ウェハＷの裏面に対しては，
純水のみならず薬液による洗浄処理をしても良い。

【００３４】その後，処理工程が終了したウェハＷは処
理装置７から搬出され，処理装置８に搬送され，同様
に，処理装置８において，ウェハＷの表面及び裏面に対
して，薬液や純水による洗浄処理及び乾燥処理が行われ
る。次に，処理装置８の処理工程が終了したウェハＷ
は，処理装置９に搬送される。最後にウェハＷは処理装
置９において，純水で最終洗浄され乾燥される。こうし
て，洗浄処理部４での処理工程が終了したウェハＷは再
びキャリアＣに収納され，続いて，残りの２４枚のウェ
ハＷに対しても一枚づつ同様な処理が行われていく。こ
うして，２５枚のウェハＷの処理が終了すると，キャリ
アＣ単位で洗浄処理システム１外に搬出される。

【００３５】かくして，本発明の実施の形態の処理装置
７によれば，裏面供給ノズル３１をスピンチャック２０
に保持されたウェハＷの裏面中央に指向させると共に，
スピンチャック２０の載置台２１の上面２２を中心から
周囲に向かって次第に高くなるように漏斗形状に構成
し，スピンチャック２０の上面２２とウェハＷの裏面の
間に純水を満たし，この満たした純水をウェハＷの裏面
全体に接触させる。これにより，ウェハＷの裏面に純水
を均一に供給することができ，ウェハＷの裏面をむらな
く洗浄処理することが可能となる。また，洗浄処理中に
おいて，絶え間なくウェハＷの裏面に純水を均一に供給
しているので，ウェハＷの裏面に気液界面を生じさせる
ことがなく洗浄処理を行うことができ，ウェハＷの裏面
において気液界面によるパーティクルの付着を防止する
ことが可能となる。従って，半導体デバイスの製造が円
滑に行うことができ，その生産性を向上することができ
るようになる。なお，一例としてウェハＷを処理する処
理装置７について主たる説明を行ったが，本発明は，Ｌ
ＣＤ基板の如き他の基板を扱う処理装置などに適応させ
ることも可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば，基板の裏面に処理液を
均一に供給することにより，基板の裏面をむらなく処理
することができる。また，処理中において，絶え間なく
ウェハＷの裏面に処理液を均一に供給しているので，気
液界面を生じさせることがなく処理を行うことができ，
気液界面によるパーティクルの付着を防止することがで
きる。従って，例えば半導体デバイスの製造における生
産性を向上することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる裏面処理装置を備
えた洗浄処理システムの平面図である。

【図２】裏面処理装置の断面図である。

【図３】裏面処理装置の平面図である。

【符号の説明】

Ｗ ウェハ １ 洗浄処理システム ７，８，９ 処理装置 ２０ スピンチャック ２２ 上面 ３１ 裏面供給ノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を回転自在に保持する保持手段と，
   該保持手段に保持された基板の裏面に処理液を供給する
   供給ノズルを備えた処理装置において，前記保持手段と
   基板の裏面の間に処理液を満たして基板の裏面を処理す
   べく，前記保持手段の上面を中心から周囲に向かって次
   第に高くなるように漏斗形状に構成したことを特徴とす
   る処理装置。
2. 【請求項２】 回転させた基板の裏面に処理液を供給し
   て処理する処理方法において，前記処理液を基板の裏面
   中央に供給し，遠心力によって該処理液を基板の裏面に
   おいて中央から周囲に向かって流すことにより基板の裏
   面を処理することを特徴とする処理方法。
3. 【請求項３】 保持手段によって保持した基板を回転さ
   せながら基板の裏面に処理液を供給して処理する処理方
   法において，前記保持手段と基板の裏面の間に処理液を
   供給し，遠心力によって該処理液を前記保持手段の上面
   において中央から周囲に向かって流すことにより基板の
   裏面を処理することを特徴とする処理方法。