(57)【要約】【課題】スピン洗浄装置のスピンテーブルの重量をさほど増加させることなく、円板体特にウェーハの下面（裏面）洗浄品質を向上させる。【解決手段】スピン洗浄装置１は、スピンテーブル４上にシリコンウェーハＷを水平に支持して高速回転させつつ、上側洗浄液ノズル６および下側洗浄液ノズル１２から、シリコンウェーハの上面および下面に洗浄液を供給し、シリコンウェーハの両面を洗浄する。このスピン洗浄装置１は、スピンテーブル４に保持されるシリコンウェーハＷの下面側に、スピンテーブル４により、シリコンウェーハＷと離間するように保持された着脱可能な平板状の整流板９をさらに備え、洗浄の際に不純物によるミストがシリコンウェーハＷの下面に付着することを抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の被処理物を水平に保持するためのスピンテーブルと、該スピンテーブルを回転させる回転駆動手段と、前記スピンテーブルに保持される被処理物の上面に洗浄液を供給するための上面洗浄液供給手段と、前記スピンテーブルに保持される基板の下面に洗浄液を供給するための下面洗浄液供給手段とを備えたスピン洗浄装置において、
前記スピンテーブルは、下面に位置する回転支軸に連結され、該回転支軸の上端部から放射方向に延びる複数のアームを有し、
前記スピンテーブルに保持される被処理物の下面側に、前記被処理物と離間するように前記スピンテーブルに保持された着脱可能な円板状の整流板を備えたことを特徴とするスピン洗浄装置。
【請求項２】
前記整流板は、樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスピン洗浄装置。
【請求項３】
前記樹脂材料は、塩化ビニルであることを特徴とする請求項２に記載のスピン洗浄装置。
【請求項４】
前記スピンテーブルは、基板を支持するための複数の支持部材を有し、前記整流板は夫々の前記支持部材を嵌入させる複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項１−３のいずれか一項に記載のスピン洗浄装置。
【請求項５】
前記整流板の中央部分に、前記下面洗浄液供給手段により前記スピンテーブルに保持される被処理物の下面に洗浄液を供給させるための開口部を備えたことを特徴とする請求項１−４のいずれか一項に記載のスピン洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ等の円板状の被処理物の洗浄を行うスピン洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明が適用される基板として、シリコンウェーハを例にとって説明する。半導体デバイスに用いられるシリコンウェーハ製造工程において、片面にのみデバイス構造を作製することを目的としたシリコンウェーハには、デバイス加工される面のみ鏡面加工した片面鏡面仕様と、両面を鏡面加工した両鏡面仕様とがある。とくに、両鏡面加工は、直径３００ｍｍφなどの大口径シリコンウェーハに主に用いられており、デバイス加工される表面以外にも裏面の清浄度管理が要求されはじめている。
【０００３】
一方、シリコンウェーハ製造工程において、重要となる工程の１つとして、洗浄工程が挙げられる。シリコンウェーハの洗浄方法には、複数枚のウェーハを、搬送するキャリアごと洗浄するバッチ式と、単数枚ずつ洗浄する枚葉式とがある。３００ｍｍφなどの大口径シリコンウェーハにおいては、微小パーティクルに対する規格要求が厳しいことから、洗浄能力に優れているとされる枚葉式洗浄機が広く用いられている。
【０００４】
しかしながら、従来の枚葉式洗浄機は、デバイスを製造する面である表面の洗浄能力に優れている一方で、裏面の洗浄能力においては表面と比較して劣っている。裏面に付着したパーティクル等の汚染物質は、歩留まりを低下させる要因となるため、裏面に汚染物質を極力残さないように洗浄することが、今後の厳しい品質要求に対しての課題とされる。
【０００５】
このため、従来、シリコンウェーハをスピンテーブルに保持し、高速で回転させながら、その表面に洗浄液を供給するとともに、裏面には洗浄液を噴射して供給する洗浄方法が提案されている（例えば、特許文献１−３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−０１４８１７号公報
【特許文献２】特開平９−２９８１８１号公報
【特許文献３】特開平１０−２４２１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、枚葉式のスピン洗浄装置による洗浄プロセスは、シリコンウェーハの表面及び裏面用の各洗浄液ノズルからの洗浄液の注水によるエッチングと、スピンテーブルの高速回転による遠心力を利用した排水および乾燥のステップにより構成される。スピンテーブルを高速回転させるためには、スピンテーブルはできるだけ軽量であることが望ましい。この点から、特許文献２に開示された発明に用いられるスピンテーブルは、相当な厚みを有する堅固な円板形状の部材となるため重量が重くなり不利である。
【０００８】
一方、スピンテーブルとしては、従来、図７に示されるような、開口部を有するものや、中心から放射方向に延びる複数のアームにより構成されるものが一般的に知られている。例えば、特許文献１および３に開示された発明では、スピンテーブルとして回転軸から放射状に延びる複数のアームを使用している。これらは、スピンテーブルの軽量化の面では有利である。
【０００９】
しかしながら、このような、開口部や放射状のアームを有するスピンテーブルを高速で回転させると、ウェーハの裏面側で洗浄液のミストが、スピンテーブルの開口部やアームの間から巻き込まれて、ウェーハの裏面に汚染物質として付着するという問題点がある。裏面に付着した汚染物質は、デバイス工程における発塵や汚染による不良を生じさせ、歩留まりを低下させることが懸念される。
【００１０】
したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、軽量な整流板を用いることによりスピンテーブルの重量をさほど増加させることなく、円板体、特にウェーハの下面（裏面）洗浄品質を向上させたスピン洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するスピン洗浄装置の発明は、
円板状の被処理物を水平に保持するためのスピンテーブルと、該スピンテーブルを回転させる回転駆動手段と、前記スピンテーブルに保持される被処理物の上面に洗浄液を供給するための上面洗浄液供給手段と、前記スピンテーブルに保持される基板の下面に洗浄液を供給するための下面洗浄液供給手段とを備えたスピン洗浄装置において、
前記スピンテーブルは、下面に位置する回転支軸に連結され、該回転支軸の上端部から放射方向に延びる複数のアームを有し、
前記スピンテーブルに保持される被処理物の下面側に、前記被処理物と離間するように前記スピンテーブルに保持された着脱可能な円板状の整流板を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記スピン洗浄装置において、前記整流板は、好適には樹脂材料で構成されており、更に好適には、塩化ビニルにより構成される。
【００１３】
また、前記スピンテーブルは、有利には、基板を支持するための複数の支持部材を有し、前記整流板は夫々の前記支持部材を嵌入させる複数の貫通孔を有することが望ましい。
【００１４】
さらに、前記整流板の中央部分は、前記下面洗浄液供給手段により前記スピンテーブルに保持される被処理物の下面に洗浄液を供給させるための開口部を設けることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スピン洗浄装置のスピンテーブルに保持されるウェーハの下面（裏面）側に、スピンテーブルにより、基板と離間対向するように保持された着脱可能な平板状の整流板を設けたので、スピンテーブルの重量をさほど増加させることなく、基板の下面洗浄品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に従うスピン洗浄装置の概略を示す斜視図である。
【図２】図１のスピン洗浄装置のスピンテーブルを含む主要部の縦断面図である。
【図３】スピンテーブルの平面図である。
【図４】スピンテーブルに整流板を取り付けた状態を示す平面図である。
【図５】スピン洗浄後の裏面パーティクルマップであり、（ａ）は整流板を取り付けた場合、（ｂ）は整流板無しの場合である。
【図６】スピン洗浄後のウェーハのパーティクルの個数別の分布を示すグラフであり、（ａ）は整流板を取り付けた場合（ｂ）は整流板無しの場合である。
【図７】スピンテーブルの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態に係るスピン洗浄装置１の概略を示す斜視図である。図１に示すように、スピン洗浄装置１は、基板であるシリコンウェーハＷを出し入れするための蓋部２ａを備えた洗浄槽２を有する。洗浄槽２内には、上部が開口した水受けカップ３が設けられ、その内側にシリコンウェーハＷを保持するスピンテーブル４が設けられている。
【００１９】
また、スピンテーブルの上方には、水平方向に延びるノズルアーム５の一端に上側洗浄液ノズル６が取り付けられており、また、ノズルアームの他端側は回動軸７に接続されている。これら、回動軸７およびノズルアーム５には、図示しない上側洗浄液供給管が挿通されており、上側洗浄液ノズル６より洗浄液をスピンテーブル４に支持されたシリコンウェーハＷ上に供給することができる。また、回動軸７は図示しないモータにより回転駆動され、上側洗浄液ノズル６がシリコンウェーハＷの上方で、スピンテーブル４の回転中心と外周線との間で半径方向に移動させることができる。本発明の上面洗浄液供給手段は、モータ、ノズルアーム５、上側洗浄液ノズル６および回動軸７を含んで構成される。
【００２０】
図２は、図１のスピン洗浄装置１のスピンテーブル４を含む主要部の縦断面図である。また、図３は、スピンテーブル４の平面図である。スピンテーブル４は、軽量で耐薬品性に優れた材料、例えば、塩化ビニルで構成することが望ましく、具体的には、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）やＰＥＥＫ (ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＢＮ（ポリブチレンナフタレート）等の樹脂材料で構成され、図３に示すように、上部は回転中心を中心とする円形の内側円環部４ａと外側円環部４ｂとを放射方向に延びる例えば６本のアーム部４ｃで連結した形状を有する。これによって、スピンテーブル４は、内側円環部４ａ、外側円環部４ｂおよび隣接する２つのアーム部４ｃにより囲まれた、上下方向に貫通した開口部４ｄを複数有している。このように、言わば骨格形状のみでスピンテーブル４を構成するのは、高速回転する回転部分を軽量化するためである。
【００２１】
また、スピンテーブル４の外側円環部４ｂの上面には、例えば６つの支持ピン８が鉛直に設けられる。この支持ピン８は鉛直方向に段差を有し、例えば、円柱の上部を半円柱状に除去した形状となっている。図２に示されるように、この支持ピン８の段差部分に、シリコンウェーハＷが支持される。シリコンウェーハＷは、スピンテーブル４の上面から鉛直方向に１０ｍｍ程度離間した状態で支持される。なお、支持ピン８は、６つに限られずシリコンウェーハＷを固定して保持できるのであれば、３つ以上の任意の個数とすることができる。また、支持ピン８の形状は、円柱状に限らず、段差を有しシリコンウェーハを支持できるのであればよく、角柱状や円環状等でも良い。その場合は、後述する整流板９の貫通孔９ａも支持ピン８の横断面の輪郭形状に合わせるものとする。
【００２２】
一方、スピンテーブル４の内側円環部４ａは、スピンテーブル４の回転中心から鉛直下方へ延びる回転支軸１０と一体として形成されている。回転支軸１０は、その中心軸に沿って延びる中空部分を有する略円柱形状の部材である。この回転支軸１０は、回転機構１１の回転軸（図示せず）に連結されて、この回転機構１１を駆動することにより、回転支軸１０の周りに高速回転され、それによって、スピンテーブル４が高速回転される。本発明の回転駆動手段は、回転支軸１０および回転機構１１を含んで構成される。
【００２３】
また、スピンテーブル４の内側円環部４ａの内側には４つの下側洗浄液ノズル１２が設けられている。この下側洗浄液ノズル１２は、回転支軸１０の中空部に挿通された下側洗浄液供給管１３に接続され、スピンテーブル４に載置されたシリコンウェーハＷの下面に向けて、洗浄液を噴射して供給することができる。なお、下側洗浄液ノズル１２の数は、４つには限られず、スピンテーブル４の高速回転時に、洗浄液がシリコンウェーハＷを均等に洗浄できるのであれば、４つよりも多くても少なくとも良い。本発明の下側洗浄液供給手段は、下側洗浄液ノズル１２および下側洗浄液供給管１３を含んで構成される。なお、下側洗浄液ノズル１２および下側洗浄液供給管１３は、スピンテーブル４および回転支軸１０の回転に関わらず、回転しないように構成されている。
【００２４】
一方、スピンテーブル４の上側には、整流板９が取り付けられている。図４は、スピンテーブル４に整流板９を取り付けた状態を示す平面図である。整流板９は、スピンテーブル４の外側円環部４ｂの外周と略等しいかそれよりも僅かに大きい半径を有し、厚さ約１ｍｍの着脱式の円板状の部材であり、例えば塩化ビニル材料等の軽量で耐薬品性（耐アルカリ性，耐酸性）に優れた樹脂素材により構成されている。また、整流板９は、外周部に支持ピン８を貫通させるための複数の貫通孔９ａを有している。これによって、整流板９をスピンテーブル４上に組み付けることが容易である。
【００２５】
さらに、整流板９は、スピンテーブル４に保持されるシリコンウェーハＷの下面への洗浄液を供給する際に、下側洗浄液ノズル１２から供給される洗浄液を通過させるための開口部９ｂを有する。これによって、下側洗浄液ノズルからの洗浄液をシリコンウェーハＷの下面に容易に噴射させることができる。
【００２６】
以上のような構成によって、シリコンウェーハＷの洗浄を行う場合は、デバイスを形成する表面を上側に向けて、図１および図２のように、スピンテーブル４の上面側に配置した整流板９上にシリコンウェーハＷを載置する。次に、回転機構１１を駆動して回転支軸１０を介してスピンテーブル４を１００〜２０００ｒｐｍの回転速度範囲で回転させる。この状態で、上側洗浄液ノズル６および下側洗浄液ノズル１２から、それぞれ、シリコンウェーハの上面と下面とに洗浄液を好ましくは同時に噴出させてエッチングを行う。本発明は、使用する洗浄液に依存せず適用でき、例えば、洗浄液として、オゾン水、フッ酸溶液、アンモニア過水などを用いることができる。シリコンウェーハＷの上面においては、重力によりシリコンウェーハＷ上面に付着した洗浄液が、遠心力によりシリコンウェーハＷの外周方向へと流されて、洗浄液が全面に広げられる。また、下面側においても、シリコンウェーハＷに表面張力で付着した洗浄液が、遠心力によって全面に広げられる。
【００２７】
洗浄液によるスピン洗浄後、スピンテーブル４をさらに高速回転させて、シリコンウェーハＷをスピン乾燥する。なお、使用する洗浄液によっては、洗浄液によるスピン洗浄後、上側洗浄液ノズル６および下側洗浄液ノズル１２から超純水を噴射して、シリコンウェーハＷの上面および下面に残留する洗浄液を除去するようにリンス処理を行ってもよい。
【００２８】
上記において、シリコンウェーハＷから流れ落ち、または、遠心力により飛ばされた洗浄液または超純水の排水は、水受けカップ３によって受け止められ、洗浄槽１から排出される。
【００２９】
ここで、本発明では整流板９をシリコンウェーハＷの下方に設けたので、シリコンウェーハＷおよびスピンテーブル４等が高速回転することによって不純物を含むミストが巻き上げられ、スピンテーブル４の開口部または隙間を通ってシリコンウェーハＷの下面に不純物のパーティクルが付着することを抑制することができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、スピンテーブル４に保持されるシリコンウェーハＷの下面側に、スピンテーブル４によりシリコンウェーハＷと離間対向するように保持された厚さ１ｍｍの薄い平板状の整流板９を設けたので、スピンテーブル４の軽量性を損なうことなく、シリコンウェーハＷの裏面清浄度品質を有効に向上させることができる。したがって、デバイス工程におけるシリコンウェーハの裏面からの発塵や汚染を原因としたデバイス不良が軽減され、良品率の向上が期待できる。
【００３１】
また、本発明では、整流板９をスピンテーブルの上側に設けているので、スピンテーブル４およびこれに近接する付帯設備を洗浄液による腐食から保護する効果も奏することができる。さらに、整流板９は着脱式としたので、洗浄液による腐食に対して容易に交換することができ、メンテナンス性に優れる。また、整流板９を、安価、軽量且つ加工し易い樹脂材料である塩化ビニルで構成したので、整流板９を安価に構成でき、且つ、これを高速回転させるエネルギーコストを低減することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。たとえば、スピンテーブル４は、内側円環部４ａと外側円環部４ｂとをアーム部４ｃで連結した構成としたが、これに限られず種々の形状が可能である。スピンテーブル４の外側円環部４ｂは無くても良く、その場合はアーム部４ｃの先端に設けた支持ピンでシリコンウェーハＷと整流板９とを支える構造にすればよい。
【００３３】
下側洗浄液ノズル１２は、スピンテーブルの内側円環部４ａの内側に設けて、シリコンウェーハＷの裏面に洗浄液を噴射させるようにしたがこれに限られない。シリコンウェーハＷと整流板９との間の隙間に、外側からシリコンウェーハＷの中心に向けて洗浄液を噴射させることもできる。
【００３４】
シリコンウェーハは、段差を有する支持ピン８で支えるものとしたがこれに限られず、種々の方法により支持することが可能である。例えば、シリコンウェーハＷの外周に沿う複数の長い支持ピンと、その内側でシリコンウェーハを下から支える複数の短い支持ピンとを設けて、シリコンウェーハＷを支持しても良い。
【００３５】
整流板４の厚さは約１ｍｍとしたが、スピンテーブルの高速回転時に形状が変形しない範囲で適当な厚さを選択することができる。また、整流板の材質は塩化ビニルとしたがこれに限られず、軽量で適切な強度を有する部材を選択することができる。
【００３６】
さらに、本発明は、シリコンウェーハのみに適用されるものではなく、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の円板状の被処理物であって、裏面の洗浄を必要とする種々の被処理物の洗浄に適用できる。
【実施例】
【００３７】
図１〜４に示した実施形態に係るスピン洗浄装置１と、整流板９が取り付けられていない従来のスピン洗浄装置（スピン洗浄装置１から整流板９を取り外したスピン洗浄装置）とを用いて、シリコンウェーハの洗浄を行った。このときの洗浄条件は、いずれも、オゾン水による酸化洗浄処理とフッ酸溶液による酸洗浄処理を繰り返す洗浄処理であって、スピンテーブルを５００ｒｐｍで回転させながら、３分間の繰り返し洗浄を行ったものである。
【００３８】
実施例および比較例で得られたスピン洗浄後のシリコンウェーハ裏面をパーティクル測定器（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製：Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ１）を用いて測定し、検出されたシリコンウェーハの裏面パーティクルマップを図５（ａ），（ｂ）に示す。図５（ａ）は、整流板９を取り付けた場合（実施例）を示し、図５（ｂ）は整流板９が無い場合（比較例）を示す。両者を比較すると、整流板９が無いスピン洗浄装置で洗浄した比較例では、シリコンウェーハ保持部分などの凹凸やスピンテーブル４の開口部などから巻き込まれたと見られるミストパターンがウェーハ下面の全体にわたって観察されるのに対し、整流板９を取り付けた本実施例のスピン洗浄装置１を用いて洗浄したウェーハでは、下面の一部だけにしかミストパターンが見られず、顕著な改善効果が認められた。
【００３９】
さらに、スピン洗浄後のシリコンウェーハのパーティクルの個数別の分布を図６に示す。このグラフは、本実施例および比較例のスピン洗浄装置を用いて、それぞれ２０枚のシリコンウェーハを洗浄し、各シリコンウェーハの裏面に付着したパーティクルの数をパーティクル測定器（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製：Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ１）により測定したものである。図６（ａ）は整流板９を取り付けた場合（実施例）、図６（ｂ）は整流板無しの場合（比較例）である。図６（ａ），（ｂ）から明らかなように、比較例ではパーティクルの個数が２５〜８０程度まで分布しているのに対して、実施例によるスピン洗浄装置１を使用した実験では、パーティクル数は１０〜２５に分布している。
【００４０】
これによって、図１〜４に示した実施形態に係るスピン洗浄装置１を用いることによって、シリコンウェーハＷの裏面への不純物のパーティクルの付着を、比較例よりも低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明により、スピンテーブルの軽量化を損なうことなく、被処理物の下面洗浄品質を向上させたスピン洗浄装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    スピン洗浄装置
２    洗浄槽
３    水受けカップ
４    スピンテーブル
４ａ    内側円環部
４ｂ    外側円環部
４ｃ    アーム部
４ｄ    開口部
５    ノズルアーム
６    上側洗浄液ノズル
７    回動軸
８    支持ピン
９    整流板
９ａ    貫通孔
９ｂ    開口部
１０    回転支軸
１１    回転機構
１２    下側洗浄液ノズル
１３    下側洗浄液供給管
Ｗ    シリコンウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011086659.tif 000008
【図７】
2011086659.tif 000009