(57)【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複数の洗浄部材を有し、これら複数の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、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従動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３】
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記載の洗浄装置。
【請求項４】
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、
前記基板の外方向に向かって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５】
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前記基板の中心部から周縁部にかけて配列され、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複数の洗浄部材を備え、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６】
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７】
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８】
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６または請求項７のいずれか１項記載の洗浄装置。
【請求項９】
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６乃至８のいずれか１項記載の洗浄装置。
【請求項１０】
基板を保持する工程と、
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、
前記洗浄部材の前記基板の回転方向前方側に向けて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１１】
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、
前記基板の外方向に向かって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。
【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複数の洗浄部材を有し、これら複数の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、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。
【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。
【００１３】
さらにまた、本発明は、基板を保持する工程と、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、前記洗浄部材の前記基板の回転方向前方側に向けて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。
またさらに、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、前記基板の外方向に向かって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１１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Ｐ１の一方側に半導体ウエハの裏面を洗浄する洗浄装置２０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Ｐ２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２９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７０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３５軸受け部３６を介して軸受けされている小径の筒部３７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５６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６０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４１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２０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Ｌ２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７２ａ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５１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３１´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５１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８３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２１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８３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
【図１】
0003625331.tif 000002
【図２】
0003625331.tif 000003
【図３】
0003625331.tif 000004
【図４】
0003625331.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003625331.tif 000007
【図７】
0003625331.tif 000008
【図８】
0003625331.tif 000009
【図９】
0003625331.tif 000010
【図１０】
0003625331.tif 000011
【図１１】
0003625331.tif 000012
【図１２】
0003625331.tif 000013
【図１３】
0003625331.tif 000014
【図１４】
0003625331.tif 000015
【図１５】
0003625331.tif 000016