(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハである基板を水平に支持する回転可能なテーブルと、
基板に洗浄液を噴射する噴射器と、
噴射器を第一の端部で保持するアームと、
アームの第二の端部を第一の端部に向かって延びる方向に沿う水平方向の軸回りに回転可能に保持するとともに、アームを水平方向に案内するガイドとを備えた基板洗浄装置において、
前記アームは、第二の端部における軸線方向から眺めたときに第一の端部がその軸線から離れた位置にあることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記噴射器が一端に噴射口、それと対向する他端に超音波振動子を有し、
前記ガイドがアームを鉛直方向の軸回りに回転させる支軸及びその軸受けからなり、前記アームは第一の端部と第二の端部との間に一つの直角の折れ曲がり点を有し、噴射口及び超音波振動子を通る中心線がアームの中心線によって形成される平面と直交するように噴射器の側面がアームの第一の端部と連結されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記噴射器が一端に噴射口、それと対向する他端に超音波振動子を有し、
前記ガイドがアームを鉛直方向の軸回りに回転させる支軸及びその軸受けからなり、前記アームは第一の端部と第二の端部との間に互いに錯角の関係にある二つの直角の折れ曲がり点を有し、噴射口及び超音波振動子を通る中心線がアームの中心線によって形成される平面に含まれるように噴射器の側面がアームの第一の端部と連結されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
半導体ウエハである基板を回転させながら噴射器より洗浄液を噴射して洗浄する方法であって、
第一及び第二の端部を有し、第二の端部における軸線方向から眺めたときに第一の端部がその軸線から離れた位置にあり、噴射器を第一の端部で保持するアームと、
アームの第二の端部を第一の端部に向かって延びる方向に沿う水平方向の軸回りに回転可能に保持するとともに、アームを水平方向に案内するガイドとを備え、
アームを回転させることにより、基板の主面を洗浄するときと側面を洗浄するときとで噴射機の角度を異ならせることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板洗浄装置に属し、特に半導体ウェハに洗浄液を噴射して洗浄するのに好適に利用される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を洗浄する装置としては、基板が割れることの無いように、基板を回転テーブルに載せて水平に回転させながら、そこに噴射器から純水や薬液などの洗浄液を噴射する回転式のものが一般に用いられている。噴射器には通常、一端に噴射口、それと対向する他端に超音波振動子、側面に洗浄液供給口が設けられていて、供給された洗浄液を超音波振動子で高周波振動させて噴射口より噴射できるようになっている。噴射器はアーム（ブラケットと称されることもある。）に固定され、アームはテーブルの近くに固定された鉛直方向の支軸に連結されている。そして、支軸の回転と共にアームが回転し、噴射器が回転テーブルの上方でテーブルと平行に旋回することにより、基板の中心から周縁に至る主面全体が洗浄されるのである。
【０００３】
この種の回転式基板洗浄装置として、例えば特許文献１には、基板表面の回転中心と噴射口とを含む面内でその回転中心を中心とする仮想円に沿って噴射器を移動する円弧状ガイドをブラケットに備えた構造が開示されている。これにより、基板表面に対する噴射器の角度を変更できるので、基板表面の膜厚や汚染物の種類に係わらず基板の回転中心を洗浄できる。
また、特許文献２には、図１２に平面図、図１３に一部破断正面図として示すように、アーム４５を回転テーブル１００と平行に支軸５２に回転可能に連結し、噴射器４０をアーム４５の先端に固定した構造が開示されている。これにより、基板７０の主面を洗浄するときは噴射口４２を真下に向けて噴射し、基板７０の側面即ち円盤状の基板７０における円周面を洗浄するときは洗浄液の噴射方向が基板７０の側面と角度をなすように噴射器４０を傾けることができる。
【特許文献１】
特開平８−２９９９１８
【特許文献２】
ＷＯ０２−５４４７２Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の装置では、基板表面の膜厚や汚染物の種類に応じて噴射器の角度を一旦決めると、洗浄中に角度を変更することはできないから、基板の側面にかかる洗浄液の音圧は基板の主面に噴射されるものに比べて著しく弱かった。また、特許文献２に記載の装置でも噴射器の角度変更に伴って噴射口から洗浄液の基板への到達点までの距離（以下、「噴射距離」という）が延びるから、音圧が減衰し洗浄力が低下していた。これに対して特許文献２に記載の装置で支軸５２を伸縮可能とし、噴射器４０の角度に応じて支軸５２を伸縮することにより、噴射距離を一定にすることも考えられるが、支軸５２を伸縮する駆動源が必要となり、コスト増を招く。
それ故、この発明の第一の課題は、基板の側面に対しても主面に対すると同程度に洗浄力を発揮することのできる洗浄装置を提供することにある。第二の課題は、噴射距離をあまり変えることなく、洗浄中に噴射器の角度を変えることのできる洗浄装置を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その課題を解決するために、この発明の洗浄装置は、
半導体ウェハである基板を水平に支持する回転可能なテーブルと、基板に洗浄液を噴射する噴射器と、噴射器を第一の端部で保持するアームと、アームの第二の端部を第一の端部に向かって延びる方向に沿う水平方向の軸回りに回転可能に保持するとともに、アームを水平方向に案内するガイドとを備えた基板洗浄装置において、
前記アームは、第二の端部における軸線方向から眺めたときに第一の端部がその軸線から離れた位置にあることを特徴とする。
これは、例えば第一の端部と第二の端部とを結ぶ直線が第二の端部における軸線と一致しないように、アームに軸線に対して角度を設けるか又は両端間で折れ曲げることにより実現できる。ガイドとは、後述の実施形態で示すようにアームを介して噴射器を旋回させる支軸及び軸受けが好ましく挙げられるが、レールやボールネジでもよい。ガイドは上記のアームを直接保持していても良いし、もう一つのアームを介して間接的に保持していても良い。
本発明の作用を図面とともに説明する。噴射器は、一端に噴射口、それと対向する他端に超音波振動子を有するもののように、一方向に指向性をもって噴射できるものとする。
図１は、この発明の洗浄装置における噴射器と基板との位置関係をアームの軸線方向から眺めた図である。この発明の装置においては、アームの第一の端部と第二の端部とを結ぶ直線が第二の端部における軸線と一致していないことから、図１に示すように噴射器Ｖはアームの回転軸Ａに対して偏った位置にあり、基板Ｓの主面から噴射距離ｄだけ離れている。図の実線は基板Ｓの主面を洗浄する状態を示し、側面を洗浄するときは想像線で示すように回転軸Ａが側面近くに水平移動するとともに回転する。従って、アームの回転軸を鉛直方向に変位させなくても噴射器Ｖが下降し、噴射距離はｄに保たれる。
【０００６】
この発明の装置の好ましい一つの構成は、前記ガイドがアームを鉛直方向の軸回りに回転させる支軸及びその軸受けからなり、前記アームは第一の端部と第二の端部との間に一つの直角の折れ曲がり点を有し、噴射口及び超音波振動子を通る中心線がアームの中心線によって形成される平面と直交するように噴射器の側面がアームの第一の端部と連結されているものである。
同じく好ましい別の構成は、前記噴射器が一端に噴射口、それと対向する他端に超音波振動子を有し、前記ガイドがアームを鉛直方向の軸回りに回転させる支軸及びその軸受けからなり、前記アームは第一の端部と第二の端部との間に互いに錯角の関係にある二つの直角の折れ曲がり点を有し、噴射口及び超音波振動子を通る中心線がアームの中心線によって形成される平面に含まれるように噴射器の側面がアームの第一の端部と連結されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の洗浄装置によれば、噴射距離をあまり変えることなく、洗浄中に噴射器の角度を変えることのできるので、基板の側面に対しても主面に対すると同程度に洗浄力を発揮し、基板全体をくまなく清浄にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の洗浄装置の作用を説明する図である。
【図２】実施形態１の洗浄装置を示す一部破断平面図である。
【図３】実施形態１の洗浄装置を示す一部破断正面図である。
【図４】上記洗浄装置に用いられる噴射器を示す平面図である。
【図５】同じく正面図である
【図６】同じく基板に対する噴射器の移動時の姿勢を示す正面図である。
【図７】実施形態２の洗浄装置を示す平面図である。
【図８】実施形態２の洗浄装置を示す一部破断正面図である。
【図９】上記洗浄装置に用いられる噴射器を示す平面図である。
【図１０】同じく正面図である。
【図１１】同じく基板に対する噴射器の移動時の姿勢を示す正面図である。
【図１２】従来の洗浄装置を示す平面図である。
【図１３】従来の洗浄装置を示す一部破断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−実施形態１−
この発明の洗浄装置の第一の実施形態を図面と共に説明する。図２は第一実施形態の洗浄装置を示す一部破断平面図、図３は同じく一部破断正面図である。
洗浄装置１は、基板７０を回転させながら洗浄するもので、基板７０を回転可能に水平に支持するテーブル１０と、基板７０に洗浄液を噴射する噴射器３０と、噴射器３０を水平に旋回させる逆Ｌ字形の支軸１２を備える。
【００１０】
テーブル１０は、脚１０ｇ内に鉛直方向に回転可能に立てられた回転軸１０ａ、回転軸１０ａに固定された板状のハブ１０ｂ、ハブ１０ｂの上に固定された板状の鍔１０ｃ、及び回転軸１０ａの上端に固定されたロック板１０ｄからなる。鍔１０ｃは、周方向の３個所に外側への突き出し部分を有する平面視対称形状を有する。ロック板１０ｄは、鍔１０ｃより小さい相似形をなす。ロック板１０ｄの突き出し部分は、鍔１０ｃの突き出し部分とそれぞれ鉛直方向断面視Ｌ字形状のジョイント１０ｅにて連結されている。これらの連結部は一方が他方に対して回転自在にされている。また、ロック板１０ｄは、図略の軸受けを介して回転軸１０ａ及び鍔１０ｃの双方に対して回転可能にされている。従って、ロック板１０ｄは鍔１０ｃに対して揺動するが、その回転角はジョイント１０ｅによって少しの量に制約される。ジョイント１０ｅの上端には爪１０ｆが立てられている。これらのロック板１０ｄ及びジョイント１０ｅの揺動によって基板７０が爪１０ｆに着脱自在に固定される。
【００１１】
噴射器３０は、図４に平面図、図５に正面図として示すように、テーブル１０の上方に配置されて、下方に向かって細くなる逆円錐台状の内部空間を有し、下端に噴射口３２、側面に洗浄液供給口（図示省略）が各々形成され、その供給口に供給パイプ３１が接続されている。噴射器３０内部の噴射口３２と対向する上端部には図略の超音波振動子が装着されている。超音波振動子は、配線３３を介して外部電源等とから印加される電圧により励起し振動することにより、供給パイプ３１より供給された液体に超音波エネルギーを付与して噴射口３２より噴射する。
【００１２】
支軸１２は、テーブル１０の近くに軸受け１３を介して鉛直方向の軸回りに回転可能に固定され、図略のモータの出力軸に連結されている。支軸１２の上部の水平方向に延びる部分の先端には管状の第一アーム１５の一端が取り付けられている。第一アーム１５は平面視で部分的にテーブル１０と重なるが、その高さはテーブル１０よりも十分に高く、移動中に互いに干渉し合うことはない。第一アーム１５の他端には、細い第二アーム１６の一端が嵌合されている。第二アーム１６は、図２及び図４に示すように平面視Ｌ字状をなし、その先端が噴射器３０の側面に埋め込まれることにより、噴射器３０が第一アーム１５を介して支軸１２に支持されている。第二アーム１６はＬ字状をなすことから、第二アーム１６の第一アーム１５側の部分の軸心Ｘ１−Ｘ１は、噴射器３０の軸心Ｙ１−Ｙ１と距離ｍ１だけ隔てられている。
【００１３】
洗浄装置１を用いて基板７０を洗浄する手順は以下の通りである。ロック板１０ｄを解除方向（図２の時計方向）に回し、３つのジョイント１０ｅを連動させる。爪１０ｆは、回転軸１０ａを中心とする円に対してその位置における接線と平行になる。このときのジョイント１０ｅの位置が図２の想像線で描かれている。基板７０をジョイント１０ｆの上面の３つの爪１０ｆの内周面で囲まれる領域に載せて、ロック板１０ｄをロック方向（図２の反時計方向）に回す。ジョイント１０ｅが実線で描かれた位置に復帰し、爪ｆの時計方向の端部が基板７０の側面に当たって基板７０を拘束する。この状態で洗浄を開始する。テーブル１０、支軸１２及び第一アーム１５の回転は図略の制御回路にて制御される。
【００１４】
洗浄中、噴射器３０は以下のように変位し、姿勢を変える。先ず、噴射口３２より基板７０に向かって洗浄液を噴射し、テーブル１０を回転させると同時に、支軸１２を回転させて第一アーム１５を旋回させる。噴射器３０及び第二アーム１６が第一アーム１５に連れられて水平移動する。基板７０の主面７０ａを洗浄している間は、噴射器３０は鉛直方向に真っ直ぐ立てられているか又は図６の実線で示すように僅かに即ち図中の角度αだけ傾けられている。噴射距離はＳ１で示される長さである。次に基板７０の側面７０ｂを洗浄するときは、図６の想像線で示すように噴射口３２を基板７０の鉛直方向投影範囲よりも外に出すとともに、第一アーム１５を第二アーム１６とともに回転させることにより噴射器３０をその上端が基板７０の中心から遠ざかる方向に大きく即ち角度βまで（α＜β）傾ける。噴射口３２の鉛直方向位置は下がり、噴射距離はＳ１に保たれる。
こうして基板７０の主面７０ａを洗浄するときも側面７０ｂを洗浄するときも噴射距離をほぼ一定に保って一様な洗浄力で基板全体を洗浄することができる。
【００１５】
−実施形態２−
この発明の洗浄装置の第二の実施形態を図面と共に説明する。図７は第二実施形態の洗浄装置を示す平面図、図８は同じく一部破断正面図である。
この実施形態の洗浄装置１１は、支軸２２、第一アーム２５及び第二アーム２６の形状が異なる以外は第一実施形態の洗浄装置１と同形同質である。よって、第一実施形態と同じ要素は同じ符号をもって図示するに止め、相違点を詳細に説明する。
支軸２２は、逆Ｌ字状であるが、第一実施形態のものよりも低く且つ上端の水平部分が短い。その水平部分の中心線の高さは爪１０ｆと同程度である。第一アーム２５も移動中にテーブル１０に当たらない程度に短い。一方、第二アーム２６は、図８及び図１０に示すように第一アーム２５との嵌合部を出てから互いに錯角の関係にある二つの直角の折れ曲がり点を有し、その先端部で噴射器３０の側面に連結されている。第一の折れ曲がり点は第一アーム２５との嵌合部を出て直後に位置する。噴射器３０は、噴射口３２及び超音波振動子を通る中心線が第二アーム２６の肉厚中心線によって形成される平面に含まれるように固定されている。
【００１６】
この実施形態においても基板７０を洗浄中、噴射器３０は以下のように変位し、姿勢を変える。先ず、噴射口３２より基板７０に向かって洗浄液を噴射し、テーブル１０を回転させると同時に、支軸２２を回転させて第一アーム２５を旋回させる。噴射器３０及び第二アーム２６が第一アーム２５に連れられて水平移動する。基板７０の主面７０ａを洗浄している間は、噴射器３０は鉛直方向に真っ直ぐ立てられているか又は図１１の実線で示すように僅かに即ち角度αだけ傾けられている。噴射距離はＳ３で示される長さである。次に基板７０の側面７０ｂを洗浄するときは、図１１の想像線で示すように噴射口３２を基板７０の鉛直方向投影範囲よりも外に出すとともに、第二アーム２６を回転させることにより噴射器３０をその上端が基板７０の中心から遠ざかる方向に大きく即ち角度βだけ（α＜β）傾ける。噴射口３２の鉛直方向位置は下がり、噴射距離はＳ３に保たれる。
よって、基板７０の主面７０ａを洗浄するときも側面７０ｂを洗浄するときも噴射距離をほぼ一定に保って一様な洗浄力で基板全体を洗浄することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明の洗浄装置によれば、薄い基板を主面も側面もくまなく洗浄することができるので、半導体ウェハの洗浄に適している。
【図１】
0004368351.tif 000002
【図２】
0004368351.tif 000003
【図３】
0004368351.tif 000004
【図４】
0004368351.tif 000005
【図５】
0004368351.tif 000006
【図６】
0004368351.tif 000007
【図７】
0004368351.tif 000008
【図８】
0004368351.tif 000009
【図９】
0004368351.tif 000010
【図１０】
0004368351.tif 000011
【図１１】
0004368351.tif 000012
【図１２】
0004368351.tif 000013
【図１３】
0004368351.tif 000014