(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面を有する円板状の基板を支持して回転させる回転支持体と；
第１の回転軸線回りを回転しながら前記表面に摺接する第１のロールと；
第２の回転軸線回りを回転しながら前記裏面に摺接する第２のロールであって、前記第２の回転軸線が前記第１の回転軸線にほぼ平行で、且つ、前記基板を挟むように前記第１のロールに対向して設けられた、第２のロールを備え；
前記第１のロールと第２のロールのうち少なくとも一方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方向の長さが前記基板の外周部のみを該基板の直径の両端でカバーするように構成された；
基板処理装置。
【請求項２】
前記第１のロールと第２のロールのうち他方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方向の長さが前記基板の直径をカバーするように構成された；
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記一方のロールは回転軸線方向に並んだ１対のサブロールを含み、該１対のサブロールのそれぞれが前記基板の直径の両端で前記基板の外周部に摺接するように構成された、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１のロールと第２のロールは、ロールスポンジである、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記回転支持体は前記基板の側面に接触するスポンジ部材を備える、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス形成に用いられる基板の処理装置に関し、特に基板表面に形成された回路を損傷することなく基板の洗浄またはエッチングを行なうことのできる処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から半導体基板を洗浄する洗浄装置として、図３に示すようなスクラブ洗浄装置があった。この装置は、被洗浄物である半導体基板Ｗを保持して、回転させるスピンチャック４０と、基板Ｗの面に平行な軸の回りに回転するロールスポンジ４１と、基板Ｗの被洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液ノズル４２を有している。ロールスポンジ４１は、支持駆動部４３によって回転し、基板Ｗの表面を擦りながら洗浄する。スピンチャック４０は、基板Ｗの外周を支持しながら回転し、その回転力が基板Ｗの外側面に伝達されて基板Ｗが回転するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の方法によれば、ロールスポンジは基板の表面と裏面の全面をスクラブ洗浄する。一方、基板表面の回路形成面に低誘電率膜などの材質が柔らかいものなどが採用され始めたり、回路の微細化が進み回路が非常に小さくなったために、スクラブ洗浄により回路形成面が破壊される可能性があった。一方、基板の裏面は、半導体製造工程において、真空チャックあるいは静電チャックなどが行われており、パーティクルが固着してしまうが、このような固着したパーティクルはスクラブ洗浄で除去するのが望ましい。
【０００４】
そこで本発明は、基板に形成された回路を損傷せずに、また基板の表面と裏面とに対して同時にスクラブ洗浄等の処理をすることのできる基板処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による基板処理装置は、例えば図１に示すように、表面Ｗａと裏面Ｗｂを有する円板状の基板Ｗを支持して回転させる回転支持体７と；第１の回転軸線ＡＸ１回りを回転しながら表面Ｗａに摺接する第１のロール１と；第２の回転軸線ＡＸ２回りを回転しながら裏面Ｗｂに摺接する第２のロール２であって、第２の回転軸線ＡＸ２が第１の回転軸線ＡＸ１にほぼ平行で、且つ、基板Ｗを挟むように第１のロール１に対向して設けられた、第２のロール２を備え；第１のロール１と第２のロール２のうち少なくとも一方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線ＡＸ１、ＡＸ２方向の長さが基板Ｗの外周部のみを基板Ｗの直径の両端でカバーするように構成されている。
【０００６】
ここで基板処理とは、例えば基板の洗浄であるが、その他基板のエッチングであってもよい。
【０００７】
このように構成すると、回転支持体を備えるので、基板を支持して回転させることができ、表面に摺接する第１のロールと、裏面に摺接する第２のロールを備えるので、基板の表面と裏面とを同時に処理することができ、第１のロールと第２のロールのうち少なくとも一方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方向の長さが基板の外周部のみを基板の直径の両端でカバーするように構成されているので、基板の少なくとも一方の面については外周部以外には摺接せずに処理することができる。
【０００８】
また請求項２に記載のように、請求項１に記載の基板処理装置では、第１のロール１と第２のロール２のうち他方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方向の長さが基板Ｗの直径Ｄをカバーするように構成されている。このように構成すると、基板の他方の面の全体を処理することができる。
【０００９】
また請求項３に記載のように、又例えば図１に示すように、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置では、前記一方のロール１は回転軸線方向に並んだ１対のサブロール１ａ、１ｂを含み、該１対のサブロールのそれぞれが基板Ｗの直径Ｄの両端で基板Ｗの外周部に摺接するように構成されている。
【００１０】
さらに請求項４に記載のように、第１のロール１と第２のロール２は、ロールスポンジとするとよい。
【００１１】
また請求項５に記載のように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置では、回転支持体７は基板Ｗの側面に接触するスポンジ部材１８を備えるようにしてもよい。
【００１２】
このように構成すると、回転支持体は基板の側面に接触するスポンジ部材を備えるので、基板の表面、裏面の処理に際して側面をも処理することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１４】
図１（ａ）（ｂ）は、それぞれ、本発明による実施の形態であるスクラブ洗浄装置の正面図及び斜視図である。
【００１５】
本スクラブ洗浄装置は、表面Ｗａと裏面Ｗｂを有する円板状の基板としてのウエハＷの周縁部を支持し回転させる回転支持体であるスピンチャック７を備えている。ウエハＷは、このスピンチャック７で支持されて、その回転に伴い回転する。
【００１６】
スピンチャック７は、鉛直方向の回転軸線回りに回転する複数本（本実施の形態では６本）のスピンドル７ａ〜７ｆを備えている。スピンドル７ａ〜７ｆは、ウエハＷの外周に沿うように、ある円周上に配置されている。またスピンドル７ａ〜７ｆは、ウエハＷの周囲に略等間隔に設けられている。
【００１７】
スピンドル７ａ〜７ｆの上端部には、ウエハＷの外周部を保持する駒１５（図２参照）が備えられている。スピンドル７ａ〜７ｆと駒１５とには段差があり、スピンドル７ａ〜７ｆの上端部に形成された段にウエハＷが載置されるように構成されており、駒１５の回転力がウエハＷの外周面に伝達されてウエハＷが回転するようになっている。駒１５の構成は後でさらに詳細に説明する。
【００１８】
スピンチャック７により支持され回転するウエハＷの鉛直方向上方には、第１の回転軸線ＡＸ１回りを回転する第１のロール１が備えられている。第１の回転軸線ＡＸ１は、ウエハＷの表面Ｗａに平行である。ロール１はウエハＷの上方に延伸する回転軸１ｓと、回転軸１ｓの両端部に取り付けられたサブロール１ａ、１ｂとを有する。サブロール１ａ、１ｂは、それぞれ回転軸線ＡＸ１方向の長さがＬ１、Ｌ２であり、洗浄しようとするウエハＷの直径Ｄの両端部に接し、ウエハＷの中央部には接しないように構成されている。本実施の形態では、Ｌ１＝Ｌ２＝約２０ｍｍである。そしてサブロール１ａ、１ｂの、回転軸線ＡＸ１方向の中央が、ウエハＷの外周とほぼ一致するように、サブロール１ａ、１ｂは、回転軸１ｓに取り付けられている。
【００１９】
サブロール１ａは、回転軸１ｓに取り付けられた円板状のスポンジストッパー１ｃ、１ｄによりスポンジを挟持して構成されている。スポンジストッパー１ｃ、１ｄの直径は、取り付け状態でスポンジの外径よりも小さいように構成されている。サブロール１ｂも同様である。また回転軸１ｓには、サブロール１ａ、１ｂのスポンジ部にリンス液を供給する、内部リンス排出口１０が明けられ、後述の内部リンス供給口８に通じる内部連通穴（不図示）が加工されている。内部リンス排出口１０から供給されるリンス液は、多孔質のスポンジを浸透して、ウエハＷに到るように構成されている。
【００２０】
回転軸１ｓの一方の端部、サブロール１ｂよりも外側には、軸支持体３が備えられ、回転軸１ｓを回転可能に支持している。軸支持体３には、内部リンス供給口８が設けられ、ここにリンス供給管（不図示）が接続されている。
【００２１】
回転軸１ｓの他方の端部、サブロール１ａよりも外側には、回転軸１ｓを回転するためのモータ５が連結されている。モータ５は、不図示のブラケットにより、軸支持体３と一体に連結されている。また、モータ５と軸支持体３は、不図示の上下駆動装置により、鉛直方向（図中矢印Ａの方向）に上下移動可能に構成されている。
【００２２】
このように構成されたロール１では、サブロール１ａ、１ｂは、モータ５により回転軸線ＡＸ１回りを回転しながら、ウエハＷの表面Ｗａに摺接する。このとき、サブロール１ａ、１ｂがウエハＷに丁度摺接するように、モータ５と軸支持体３が矢印Ａ方向に上下移動する。スピンチャック７は６本のスピンドル７ａ〜７ｆを備えているので、ウエハＷは完全な円形状ではなく、例えば切り欠き部であるオリエンテーションフラットが形成されていても、問題無く回転支持することができる。
【００２３】
一方、スピンチャック７により支持され回転するウエハＷの鉛直方向下方には、第１の回転軸線ＡＸ１と平行な第２の回転軸線ＡＸ２回りを回転する第２のロール２が備えられている。第２のロールは第１のロールと協働してウエハＷを挟むように、第１のロールに対向して設けられている。ロール２はウエハＷの下方に延伸する回転軸２ｓと、回転軸２ｓのほぼ全長に渡って取り付けられたロール本体２ａを有する。ロール本体２ａは、洗浄しようとするウエハＷの直径Ｄをカバーするような長さＬ３に形成されている。即ち、Ｌ３≧Ｄなる関係がある。したがって、ロール本体２ａは、ウエハＷの裏面Ｗｂの全体に接するように構成されている。
【００２４】
また回転軸２ｓには、スポンジで形成されたロール本体２ａにリンス液を供給する、内部リンス排出口１１が明けられ、後述の内部リンス供給口９に通じる内部連通穴（不図示）が加工されている。内部リンス排出口１１から供給されるリンス液は、多孔質のスポンジを浸透して、ウエハＷに到るように構成されている点は、ロール１と同様である。
【００２５】
回転軸２ｓの一方の端部、第１のロールの軸支持体３と同じ側には、軸支持体４が備えられ、回転軸２ｓを回転可能に支持している。軸支持体４は、軸支持体３と同様に、不図示の上下駆動装置により、鉛直方向（図中矢印Ｂの方向）に上下移動可能に構成されている。また軸支持体４には、内部リンス供給口９が設けられ、ここにリンス供給管（不図示）が接続されている。
【００２６】
回転軸２ｓの他方の端部、第１のロール用のモータ５と同じ側には、回転軸２ｓを回転するためのモータ６が連結されている。モータ６は、不図示のブラケットにより、軸支持体４と一体に連結されている。
【００２７】
このように構成されたロール２では、ロール本体２ａは、モータ６により回転軸線ＡＸ２回りを回転しながら、ウエハＷの裏面Ｗｂに摺接する。このとき、ロール本体２ａがウエハＷに丁度摺接するように、モータ６と軸支持体４が矢印Ｂ方向に上下移動する点は、第１のロールと同様である。
【００２８】
スピンチャック７のウエハＷ支持面よりも鉛直方向上方には、ウエハＷの表面Ｗａに口を向けて洗浄液ノズル１３が設けられており、鉛直方向下方には、ウエハＷの裏面Ｗｂに口を向けて洗浄液ノズル１４が設けられている。洗浄液ノズル１３、１４は、それぞれウエハＷの表面Ｗａと裏面Ｗｂに洗浄液である超純水を供給する。したがって、洗浄液はノズル１３、１４及びリンス排出口１０、１１からウエハＷに供給される。
【００２９】
図２の側面図を参照して、本実施の形態の駒１５を詳細に説明する。ここでは、スピンドル７ａについて説明するが、他のスピンドル７ｂ〜７ｆも同じ構造に形成されている。スピンドル７ａの上端部はウエハＷを載置できるように平面に形成されている。その平面上には、スピンドル７ａの回転軸線を共通にする駒軸１７（駒は各スピンドルに共通の構造であるので１８ａとはせずに単に１８と図示してある。１５、１６、１７についても同様）が突出して形成されている。駒軸１７は洗浄するウエハＷの厚さより長く形成されている。さらに駒軸１７の上端には円板状のスポンジストッパー１６が設けられている。スピンドル７ａの先端の前記平面とスポンジストッパー１６との間には円筒状の側面スポンジ１８が挟持されて設けられている。スポンジストッパー１６、駒軸１７、側面スポンジ１８を含んで、駒１５が構成されている。
【００３０】
このような構造を有するスピンドル７ａ〜７ｆの上端の平面にウエハＷが載置される。次に、スピンドル７ａ〜７ｆが、僅かに内側に（ウエハＷ側に）寄ることにより、図２に示すように、ウエハＷは側面スポンジ１８に食い込む。このような状態でスピンドル７ａ〜７ｆ（及び駒１５）が回転すると、それに伴いウエハＷが回転する。
【００３１】
本実施の形態の洗浄装置では、ウエハＷは、回路の形成された表面Ｗａを鉛直方向上方に向けて、スピンチャック７に載置される。第１のロール１のサブロール１ａ、１ｂは、ウエハＷと摺接する部分の回転軸線ＡＸ１方向の長さがウエハＷの中央部分はカバーせずウエハＷの外周部をカバーするように構成されているので、ロールは回路部分をスクラブすることなく、回路の形成されていないウエハＷの表面Ｗａの周辺部及び裏面Ｗｂの洗浄を行なうことができ、また側面スポンジ１８により、ウエハＷの側面が洗浄される。
【００３２】
なお、本実施の形態では、第１のロール１を一対のサブロールを備える構造とし、第２のロールをウエハＷの全長をカバーする構造としたが、逆に第１のロールを全長カバー型とし、第２のロールをサブロール型としてもよい。ただしこのときは、第２のロールに回路の形成されたウエハ面を洗浄させるのがよい。
【００３３】
以上説明した構造を有する洗浄装置でウエハを洗浄する方法を説明する。本発明は、例えばＣＶＤ後に裏面、側面、表面の周縁部をエッチングしたウエハのエッチング部の洗浄の際に特に有用である。またウエハには低誘電率膜などの材質の柔らかいものを膜付けすることがあるが、そのようなウエハの裏面の洗浄などにも有用である。
【００３４】
先ず予備洗浄工程で、図示しない洗浄装置によりウエハＷを水平に保持して、ノズルからウエハ表面に超純水等の洗浄液を吹き付け、半導体ウエハＷの表面のパーティクルを洗い流すのが望ましい。このとき、ウエハＷを回転してもよいし、また超純水をウエハ面に吹き付ける方法としては、ノズルから高圧の超純水を噴射させてもよいし、キャビテーションを有する超純水を噴射させてもよいし、超音波の振動エネルギーを与えた超純水を吹き付けてもよく、またはこれらを組み合わせてもよい。
【００３５】
次の洗浄工程で、以上説明した本発明の実施の形態である洗浄装置を用いる。すなわち、ウエハＷを本洗浄装置に搬送し、スピンチャック７の上に載置する。次に、ウエハＷの側面を、側面スポンジ１８に食い込ませる。
【００３６】
次にスピンドル７ａ〜７ｆの回転を開始する。即ち、ウエハＷの回転を開始する。続けて、表裏面ロールスポンジ（ロールブラシ）を回転させ、回転するロールスポンジを、上下方向の移動によりウエハＷに接触させる。
【００３７】
上記構成のスクラブ洗浄装置において、スピンドル７ａ〜７ｆは駒１５をウエハＷの周縁部に押しつけ、回転させることにより、ウエハＷを回転させるが、図中、６個の駒１５のうち２個が回転力をウエハＷに与え、他の駒はウエハＷの回転を受けるベアリングの働きをするようにしてもよい。但し回転力を与える駒の数は適宜選べばよく、全ての駒１５に回転力を与えるようにしてもよい。
【００３８】
図１（ｂ）の斜視図に示すように、スピンドル７ａは上方から見て時計方向（図中矢印Ｒ１方向）に回転しているので、ウエハＷは反時計方向（図中矢印Ｒ２方向）に回転する。またウエハの表面Ｗａを洗浄する第１のロール１は、軸支持体３とは反対の方向から見たとき時計方向（図中矢印Ｒ３方向）に回転し、裏面Ｗｂを洗浄する第２のロール２は、反時計方向（図中矢印Ｒ４方向）に回転している。
【００３９】
本装置では、表面のサブロール１ａ、１ｂのロールスポンジの幅を調節することにより、又一対のサブロール１ａ、１ｂ回転軸１ｓ上への取り付け位置を調節することにより、ウエハ表面Ｗａの周辺部の洗浄幅を制御できる。
【００４０】
ウエハＷを回転させながら、ロールスポンジ（ブラシ）内部から洗浄液（純水や薬液）を少量供給し、スポンジに洗浄液を含ませてウエハＷを洗浄する。また、ノズル１３、１４から洗浄液をウエハＷに供給して洗浄してもよい。このとき、回路形成面にノズル１３から純水を供給すると、回路を保護することができる。
【００４１】
洗浄が終了したら、ロール１、２を退避させる。
その後、ウエハＷの回転を停止し、不図示のロボットハンドによって、洗浄装置の外部に搬送する。
【００４２】
本実施の形態の洗浄装置では、第１のロール１と第２のロール２とを、ウエハＷの表面と裏面とに対向して設けたので、ウエハＷを両面から押すことになり、ロールの押しつけによるウエハＷの変形を抑えることができる。
【００４３】
ロールスポンジの材料としては、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）が適している。ＰＶＡを原料としてこれにアルデヒド類を縮合して製造するＰＶＡｔ（ポリビニルアセタール）、中でもＰＶＦ（ポリビニルホルマール）を用いるのが好ましい。この材料は、親水性に優れ、微細な連続気孔により、吸水性と保水性を有し、被洗浄物を傷つけず、また凹凸面にも追従して吸水むらがない。その他、ＰＰＳ、ＰＴＦＥなど耐薬品性があり、また金属溶出のない材料を不職布状にしたものが、強固な汚れ、例えば熱がかかって固着したもの等には有用である。
【００４４】
サブロール１ａ、１ｂの幅は、約２０ｍｍとしたが、処理するウエハＷのサイズ、回路形成面の大きさ（又は回路の形成されていない周辺部の幅）により適宜定めればよい。但し、典型的には、２０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００４５】
以上の実施の形態では、第１のロールは一対のサブロール１ａ、１ｂを備えるものとして説明したが、これに限らず、サブロール１ａを１個だけを備えるものとしてもよい。この場合でも、ウエハの表面Ｗａの回路には摺接せずに、周辺部を洗浄することができる。また第２のロールでは、Ｌ３≧Ｄとしたが、これに限らずＬ３はウエハの直径Ｄよりは小さく、その半径よりは大きく構成してもよい。特にサブロール１ａが１個だけのときは、そのサブロール１ａに対向させて、第２のロールはウエハの半径をカバーするようにするとよい。
【００４６】
以上の実施の形態では、洗浄装置として説明したが、洗浄液の代わりにエッチング液を用いて、基板処理装置としてのスクラブエッチング装置として構成することもできる。このときも、前述のように、ノズル１３から純水を基板表面に供給して、回路面をエッチング液から保護しながらエッチングするため、基板の表面に形成された回路を傷つけることなく、基板の周辺部、側面部、裏面をエッチングして、不要な銅等の付着物を除去することができる。この装置で公知のエッチング液をリンスすることにより、エッチング薬液の使用量を、従来の同種の装置と比較して半分以下にすることができた。また側面スポンジあるいは表面スポンジの幅によって、基板表面の周辺部のエッチング幅を調節することができた。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、回転支持体を備えるので、基板を支持して回転させることができ、表面に摺接する第１のロールと、裏面に摺接する第２のロールを備えるので、基板の表面と裏面とを同時に処理することができ、第１のロールと第２のロールのうち少なくとも一方は、前記摺接する部分のロールの回転軸線方向の長さが基板の外周部のみを基板の直径の両端でカバーするように構成されているので、基板の少なくとも一方の面については外摺部以外に摺接せずに処理することができる基板処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である基板洗浄装置の正面図と斜視図である。
【図２】図１の洗浄装置で用いるスピンチャックのスピンドルの先端部と駒を説明する部分側面図である。
【図３】従来のスクラブ洗浄装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  第１のロール
２  第２のロール
３、４  軸支持体
５、６  モータ
７  スピンチャック
１５  駒
【図１】
0003854085.tif 000002
【図２】
0003854085.tif 000003
【図３】
0003854085.tif 000004