JPS60143634A - ウエ−ハ処理方法及び装置 - Google Patents

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】 （ａ）　発明の技術分野 本発明はウェーハ処理装置に係り、特に半導体ウェーハ
の両面スクラブ洗浄、両面注水洗浄（ジェット洗浄）及
びスピン乾燥を連続して行うことが可能々ウェーハ処理
装置に関する。

缶）技術の背景 半導体装置を製造する際のウェーハプロセスに不純物導
入、気相成長、金属膜形成等のウェーハ加工工程の直前
にスクラブ洗浄、注水洗浄、スピン乾燥よりなる加工前
処理が行われる。

（ｅ）　従来技術と問題点 従来上記前処理の工程は、専用のスクラブ洗浄装置とジ
ェット洗浄及びスピン乾燥を行う装置及びスクラブ洗浄
装置からジェット洗浄及びスピン乾燥を行う装置へ被処
理ウェーハを移すためのベルト等よりなる搬送装置によ
ってラインが構成されていた。

そして上記従来の前処理工程に於て、スクラブ洗浄装置
は、第１図に模式的に平面図（イ）及びＡ　−Ａ矢視断
面図（ロ）を示したように被処理ウェーッ・Ｗに回転応
力ｍｌを与える回動軸Ｓｍと、該回動軸Ｓｍにウェーッ
・Ｗの側面を圧接し、且つウェーッ・Ｗを位置決めし水
平に支持する圧接コロＣによって被処理ウェー／％Ｗを
支持し回転させた状態で、該ウェーハＷの中心に向って
押し出される一対の回転ブラシＢで該ウェーッ・Ｗを挾
み込んで該ウェーッ・Ｗの両面を同時にスクラブ洗浄す
る構造であった。

なお回動軸Ｓｍ及び圧接コロＣのウェーッ・Ｗ側面に接
する部分はＶ字形の溝に形成されている。

しかし該従来のスクラブ洗浄装置に於ては、回動軸Ｓｍ
及び圧接コロＣに於けるウェー／％Ｗに接する部分の洗
浄が常時なされないことによるこれ〜 らの部分からの被処理ウェーッ・の汚染が避けられない
という問題があった。

又注水洗浄及びスピン乾燥を行う装置に於ては、第２図
に模式的に示したように、回転基板上に植設された３本
の位置決めビンＰＩ　ｒ　Ｐ２　ｒ　ＰＳによって被処
理ウェーッＳＷをクランプし、該ウェーッ・Ｗを回転さ
ぜながら注水洗浄及びスピン乾燥が行われるが（ｍｔは
回転を示す矢印）、この場合被処理ウェーハＷの位置決
めピンに接する部分の水洗不充分及び乾燥遅延による汚
洗が問題になっていた。

そして更に従来の前処理工程に於ては、前述したように
スクラブ洗浄装置からジェット洗浄スピン乾燥装置へ被
処理ウェーハを移す必要があり、その際にベルト等の搬
送装置によって濡れたままの被処理ウェーハが移送され
るので、この間にベルト等からの異物の付着及び化学反
応等によって、被処理ウェーハ面にジェット洗浄で除去
しきれない汚染物質が被着するという問題もあった。

又従来の構成に於ては、上記３種類の装置が使用される
ために、設備費用がかさみ、且つ専有面積も拡大すると
いう問題もあった。

（ｄ）　発明の目的 本発明は上記前処理工程内での被処理ウェーハの汚染を
なくしてウエーパグロセスの歩留まりを向上し、且つ設
備費用の増大及び専有面積の拡大を防止して該前処理工
程のインライン化を容易ならしめる目的で々されたもの
であり、この目的は下記特徴を有する本発明のウェーハ
処理装置によって達成される。

（ｅ）　発明の構成 即ち本発明は、回転方向が等しく、且つ被処理ウェーハ
に及ばず回転応力の異なる一対の回転ブラシによって被
処理ウェハを挾持し、該被処理ウェーハを該回転ブラシ
間で自転せしめながら該被処理ウェーハの両面を同時に
スクラブすることを特徴とするウェーハ処理方法、及び
円筒状を有し、被処理ウェーハに所定の回転応力を与え
る第１の回転ブラシと、円筒状を有し該第１の回転ブラ
シとによって被処理ウェーハを挾持し得るように配設さ
れ、且つ被処理ウェーハに該第１の回転ブラシと異なる
回転応力を与える第２の回転ブラシと、該第１及び第２
の回転ブラシを同一の方向に回転せしめる駆動手段とを
有してなることを特徴とする上記ウェーハ処理方法に用
いるウェーハ処理装置に関するものである。

（ｆ）　発明の実施例 以下本発明を実施例について、図を用いて説明する。

第３図は本発明に係るウェーハ処理装置の一実施例に於
ける上面模式図（イ）及び透視側面模式図（ロ）、第４
図は同実施例に於ける中空支柱の機能説明図で、第５図
（イ）乃至（ト）は同実施例の動作を示す工程断面模式
図である。

本発明のウェーハ処理装置は例えば第３図（イ）及び（
ロ）に示すように形成される。同図に於て、Ｗは被処理
ウェーハ、１は容器（カップ）、２は排水口、３は中空
部を有し真空排気、エアー、水の通路としても機能する
回転基板、４は同じく回転軸、５は真空、エアー、水等
の供給手段、６は回転基板駆動用の可変速モータである
。そして７ａ　、　７ｂ　。

７ｃは中空支柱で、該支柱が植設されている前記回転基
板を介して真空、エアー、水等が提供され真空チャック
、エアーベアリング、ウォーターベアリングとして機能
する。又８ａ　、　８ｂは側面コロで、エアー若しくは
ウォーターベアリングの効果に【り中空支柱から浮上し
た被処理ウェーハＷに側面から接して該被処理ウェーハ
Ｗの上下左右の位置を規定する。

なお該コロの側面には、被処理ウェーッ・の上下位置を
規定するために７字形の溝が設けられる。

９ａ　、　９ｂは同一の方向に回転する一対の洗浄ブラ
シである。この洗浄ブラシはＸ、の位置から被処理ウェ
ーハＷを挾んでＸ２の位置まで前進し回転して、被処理
ウェーハＷに自転の応力を与えながらその両面を同時に
スクラブする機能を有する。

上記自転の応力は、洗浄ブラシ９ａと９ｂの回転数、直
径、ウェーッ・に対する接触圧力等を変えそれぞれの洗
浄ブラシがウェーッ・に及はず摩擦力を変えることによ
って与えられる。ここで被処理ウェーハを側面コロ８ａ
、８ｂに押し当てて保持するためには、該押し屑当て方
向に摩擦力を与える方向に回転する洗浄ブラシ例えば９
ｂの摩擦応力を他の弁呻悴昔賛呼労洗浄ブラシ９ａより
も大きくし、且つブラシの先端部が被処理ウェーッ・の
中心Ｏｗを越えるＸ２の位置まで前進せしめてスクラブ
を行う必要がある。なお洗浄ブラシ９ａ　、　９ｂは、
いわゆるブラシ状ではなくスポンジ状のものでも良い。

１０は上記洗浄ブラシを回転駆動せしめるためのモータ
で、１１は回転伝達手段である。

又１２ａ、１２ｂは被処理ウェーハＷの両面に洗浄液（
多くは純水）をふきかける注液手段、ｒｒＨｌは回転基
板３の回転を示す矢印し、ｍＲ，は被処理ウェーハＷの
自転を示す矢印し、ｍ８は回転ブラシ９ａ。

９ｂの前進方向を示す矢印しである。

そして本発明の装置に於ては、図のように被処理ウェー
ハＷの中心Ｏｗを回転基板３の回転中心Ｏ８から側面コ
ロ配設方向へずらしたことも一つの特徴であり、これに
よってウォーターベアリング若しくはエアーベアリング
効果によって被処理ウェーハＷを中空支柱７ａ、７ｂ、
７ｃから浮上せしめ側面コロ８ａ、８ｂのみで回転する
回転基板３上に支持することができるので後に説明する
該ウェーハＷのジェット洗浄やスピン乾燥が効果的に行
われるようになる。

第４図は例えば被処理ウェーハＷをスピン乾燥している
状態を示したもので、高速で回転している例えば中空な
回転円板３から中空支柱７ｂ　、　７ｃと図示されない
７ａに、回転円板３の回転軸４から導入された乾燥空気
又は窒素が供給され、これら支柱から噴出されて被処理
ウェーハＷが浮上せしめられる。そしてこの際被処理ウ
ェーハＷの中心Ｏｗが、回転円板３の回転中心Ｏ３から
側面コロ８ｂ及び図示されない８ａの方にその中心をず
らして搭載されるので、該被処理ウェーハＷは側面コロ
８ｂ及び図示されない８ｃに押しつけられ、該コロ８ａ
、８ｂのＶ字形溝によって上面左右の位置決めがなされ
た状態で支持され、前記中空支柱７ｂ、７ｃ及び図示さ
れない７ａから浮き上った状態で回転基板３にのって高
速回転し、表面に付着している水が飛散せしめられる。

なお図中ｇはエアーの噴出状態を示す矢印し、ｍＢ１は
回転基板の回転状態を示す矢印しである。

次に上記実施例に示したウェーハ処理装置の動作につい
て、半導体被処理ウェーハのスクラブ洗浄、ジェット洗
浄、スピン乾燥を連続して行う例を用い第５図（イ）乃
至（ロ）に示す模式１程断面図を参照して説明する。

第５図（イ）参照 先ず被処理基板Ｗは、洗浄ブラシ９ａ　、　９ｂが後退
してお秒、中空の回転基板３が停止し且つ矢印ＶＫ示す
ように真空に排気され中空支柱７ｂ　、　７ｃ及び図示
されない７ａが真空チャックとして機能している状態に
於て、側面コロ８ｂ及び図示されない８ａで側面をガイ
ドして中空支柱７ｂ　、　７ｃ及び図示されない７ａ上
に搭載固定される。

第５図（ロ）参照 次いで洗浄ブラシ９ａ及び９ｂ（同時に動く）を、被処
理ウェーハＷの両面に接し且つこれを挾み込みながら、
先端が被処理ウェーハＷの中心ＯＷを越える位置まで矢
印しｍＢに示すように前進させる。（被処理ウェーハＷ
は真空チャック状態）第５図（ハ）参照 次いで中空回転基板３から純水若しくはエアーを供給し
、中空支柱７ｂ、７ｃ及び図示されない７ａをウォータ
ベアリング若しくはエアーベアリングに切換へ（Ａは純
水若しくはエアーの噴出状態を示す矢印し）、被処理ウ
ェーハＷを浮上せしめた状態に於て、前述したように該
ウェーハＷに対する摩擦力の異る洗浄ブラシを同一方向
（矢印ｍ　Ｂ　＋及びｍｎ、で示す）に回転させ、前記
摩擦応力の差によって該被処理ウェーハＷを自転せしめ
ながら、これら清浄ブラシ９ａ、９ｂによってその両面
のスクラブ洗浄を行う。この際矢印しＷヮに示すように
被処理ウェーハＷの両面に洗浄水（通常純水）がふき掛
けられる。なおこの洗浄水は洗浄ブラシの軸から供給す
る場合もある。

第５図に）参照 スクラブ洗浄が完了したならば、中空支柱７ｂ。

７ｃ及び図示されない７ａを真空チャックに切換え被処
理ウェーハＷを固持した後洗浄ブラシ９ａ。

９ｂは元の位置に引き戻す。

第５図（ホ）参照 次いで被処理ウェーハＷを真空チャックした状態で、回
転基板３を回転を開始し、回転数を除々に上げて行く。

ｍＲ＋は回転を示す矢印しである。

第５図（へ）で照 所定の回転数に達したならば中空支柱’Ｉｂ、７ｃ及び
図示されない７ａをエアー若しくはウォータベアリング
機能に切換える。

この状態で被処理基板Ｗは中空支柱上に浮上し、遠心力
によって側面コロ８ｂ及び図示され々い８ａに押しつけ
られ該側面コロで支持された状態で回転基板３と共に回
転する。次いでこの状態に於て図示しない注水手段によ
り被処理ウェーハＷの両面に矢印しＷ、で示すように純
水をふき付け、該ウェーハＷのいわゆるジェット洗浄を
行う。

第５図（ト）参照 ジェット洗浄を終了したならば、中空支柱７ｂ。

７ｃ及び図示されない７ａをエアーベアリング機能とな
し、回転基板３の回転数を更に所定の高速度まで上昇せ
しめ、被処理ウェーハＷが中空支柱から浮上し側面コロ
８ｂ及び図示されない８ａのみで支持されて回転基板３
と共に高速回転せしめられて、該被処理ウェーハＷのス
ピン乾燥がなされる。

第５図（ト）参照 上記スピン乾燥が終了したならば中空支柱７ｂ。

７ｃ及び図示されない７ａを真空チャック機能に切換え
、被処理ウェーハＷを中空支柱上に固定せしめた状態で
回転基板３が停止される。

そして以後図示しないが、該被処理ウェーハは移送手段
により次工程成るいは格納容器に移される。

に於ては、被処理ウェーハの移動を行わずに１台の装置
内でスクラブ洗浄、ジェット洗浄、スピン乾燥を連続し
て行うことができる。従って本発明によれば、半導体装
置のウェーハプロセスに於て不純物導入、気相成長、金
属皮膜形成等のウェーハ加工の直前に後われるスクラブ
洗浄、ジェット洗浄、スピン乾燥よりなる前処理工程が
１台の装置で行えるので、設備費用が低減すると同時に
専有面積も縮小し、該前処理工程のインライン化がソト
洸浄、スビノ乾燥の間で被処理ウェーハの移動がなされ
ないことにより、従来ベルト等の移送手段によって生じ
ていた汚染が防止され、且つ前記実施例の説明からも明
らかなようにスクラブ洗浄、ジェット洗浄、スピン乾燥
に際して、被処理ウェーハは側面コロによって２点のみ
で支持されるので装置内に於ける汚染も極めて少ない。

従って本発明によれば前記前処理工程内に於ける被処理
ウェーハの汚染が防止されるので、ウェーハブ浄、ジェ
ット洗浄、スピン乾燥の工程を単独に行う場合、及び２
工程を連続して行う場合に於ても勿論適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスクラブ洗浄装置の模式図、第２図は従
来のジェット洗浄及びスピン乾燥装置の模式図、第３図
は本発明に係るウェーハ処理装置の一実施例に於ける上
面模式図（イ）及び透視側面模式図（ロ）、第４図は同
実施例に於ける中空支柱の機能説明図で、第５図（イ）
乃至（１）は同実施例の動作を示す工程断面図である。 図に於て、１は容器（カップ）、３は回転基板、４は回
転軸、５は真空、エアー、水等の供給手段、６は可変速
モータ、７　ａ　＋　７　ｂ　＊　７　ｃは中空支柱、
８ａ。 ８ｂは側面コロ、９ａ、９ｂは洗浄ブラシ、１０はブラ
シ駆動用モータ、１１は回転伝達手段、１２ａ。 １２ｂは注水手段、Ｗは被処理ウェーハ、ｍＲ，は回転
基板の回転を示す矢印し、ｍＨｇは被処理ウェーへの自
転を示す矢印し、ｍｓは洗浄ブラシの移動を示す矢印し
、Ｏｗは被処理ウェーッ・の中心、Ｏｓは回転基板の回
転中心、Ｘ２は前進時のブラシ先端位置を示す。 １５− 寡　ｑＦ７＋ （イ） 第　４　図 （０） （蜀 ７ｐ　、’　＆！！Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転方向が等しく、且つ被処理ウェーハに及ばず回
   転応力の異なる一対の回転ブラシによって被処理ウェー
   ハを挾持し、該被処理ウェーハを該回転ブラシ間で自転
   せしめながら該被処理ウェーハの両面を同時にスクラブ
   することを特徴とするウェーハ処理方法。 ２、円筒状を有し、被処理ウェーハに所定の回転応力を
   与える第１の回転ブラシと、円筒状を有し該第１の回転
   プランとによって被処理ウェーハを挾持し得るように配
   設され、且つ被処理ウェーハに該第１の回転ブラシと異
   なる回転応力を与える第２の回転ブラシと、該第１及び
   第２の回転ブランを同一の方向に回転せしめる駆動手段
   とを有してなることを特徴とするウェーハ処理装置。