JP2000183020A

JP2000183020A - 洗浄装置

Info

Publication number: JP2000183020A
Application number: JP10378637A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Kobayashi; 小林　　芳樹
Original assignee: ZEBIOSU KK
Current assignee: ZEBIOSU KK
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は高集積半導体製造プロセスにおいて使
用される洗浄装置のうち、８インチ以上の大型ウエハ両
面を同時に洗浄し、かつ装置の省スペース化を実現する
ことを目的とする。【構成】本発明の装置は、各部のユニットを縦位置に配
置すると共に、ウェハを縦位置で洗浄処理するユニット
を、そしてその上方に乾燥ユニットを配置することによ
って、省スペース化と洗浄性能を向上させた構成の縦型
両面ブラシスクラブ洗浄装置を提供するものである。【効果】、それに伴う間題点と上記各処理部の従来の問
題点を解決することによって、省スペース化を実現し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高集積半導体素子製造
プロセスで使用される洗浄装置のうち、０．３μｍ以上
のパーティクル除去までの洗浄効果を有するブラシスク
ラブ洗浄装置に関するものであり、とくに超精密洗浄の
前処理装置として８インチ以上の大型ウェハの両面を同
時に洗浄することを可能とし、かつ、装置の省スペース
化を実現した縦型ブラシスクラブ洗浄装置を提供するこ
とにある。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体，電子部品の進歩はめざま
しく、とくに高集積半導体素子製造プロセスに於いては
より高清浄な超精密洗浄が必要とされて来ている。また
パターンの微細化、高集積化と共に取り扱うウェハは大
型化し、８から１２インチサイズそして１６インチサイ
ズへと移行する現状にある。洗浄はこれらのほとんどの
工程で行われており歩留まり向上のためにますます洗浄
工程は重要視されて来ている。これらに関係する発明を
以下に記すが、これらでは我々が希望する仕様をまだ充
足したものは無い。

【０００３】特開平１−２１２４４０「半導体製造装
置」、特開平６−１６３４９１「半導体基板の洗浄方法
および洗浄装置」、特開平１０−１３５３０４「処理装
置およびその方法、ロボット装置」、特開平５−１８２
９４０「簿円板状ワークのスクラバー洗浄装置」、特開
平６−４５３０２「処理装置」、特開平１０−１０００
６８「ウエハー両面洗浄乾燥装置」、特開平１０−９２
７８０「洗浄用スポンジ」、特開平１０−１３７７１０
「洗浄処理装置および洗浄装置」。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような現
状に鑑みて０．３μｍレベルの工程の前処理装置として
使用する場合と、超精密洗浄の前洗浄として使用するこ
とによって、上記最終超精密洗浄をより効果的にするこ
とを目的としたものである。ブラシスクラブ洗浄装置で
の基本的な動作、処理の通常の工程は洗浄前のウェハを
収容するローダ→ブラシスクラブ洗浄→乾燥→洗浄後の
ウェハを収容するアンローダで行われるのが一般的であ
る。ブラシ洗浄そのものはウェハ表面に強固に付着した
粒子状汚染物の除去に有効である。

【０００５】またブラシの清浄度を保つ管理などの間題
があることが指摘されている。また乾燥部には比較的安
価で生産性の優れたスピン乾燥が有効であるが、ウェハ
チャツクによる再汚染や中心部の乾燥不良による使用不
能領域の存在など間題点が指摘されている。さらに装置
全体として、ウェハの大型化に伴い設置スペースや従来
装置でのウェハ表裏両面を同時洗浄出来ないことから派
生する歩留まり低下などが問題とされてきた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の装置（以下本
件装置と称する）は、各部のユニットを縦位置に配置
すると共に、ウェハを縦位置で処理するユニットを持つ
構造とし、それに伴う間題点と上記各処理部の従来の問
題点を解決することによって、省スペース化と洗浄性能
を向上させた縦型両面ブラシスクラブ洗浄装置を提供す
るものである。

【０００７】本件装置は、洗浄前のウェハを搬出する行
程、ブラシスクラブ行程、スピン乾燥行程、洗浄後のウ
ェハを搬入する行程の全ての行程において、ウェハを縦
方向に立てた状態を維持して行うことを特徴とするウェ
ハ洗浄方法を提供するものである。

【０００８】さらにまた、本件装置は、ローダ部、ブラ
シスクラブ洗浄ユニット、スピン乾燥ユニット、アンロ
ーダ部を縦方向に配置したウェハ洗浄装置に於いて、ウ
ェハを縦位置で処理する洗浄ユニットと乾燥ユニットと
を有し、ウェハの表裏両面全体と端面を同時に洗浄処理
し、かつウェハの表裏両面全体のスピン乾燥処理を行う
ことを特徴とする縦型配置のウェハ洗浄装置を提供する
ものである。

【０００９】さらにまた、本件装置は、縦位置に支持し
たウェハの表裏各面に対して、３つ以上の面洗浄ブラシ
とウェハ端面を洗浄するブラシを有し、面及び端面各ブ
ラシに対し独立に回転駆動機構を設けて洗浄するブラシ
スクラブ洗浄機構とウェハ両面を洗浄する噴射ノズルを
設けた洗浄機構を有する洗浄装置であって、該両ブラシ
の回転をさせることによってブラシスクラブ洗浄と、洗
浄水噴射ノズルによるスクラブ洗浄を行うことを特徴と
するブラシスクラブ洗浄装置を提供するものである。

【００１０】さらにまた、本件装置は、ブラシスクラブ
洗浄部のウェハ両面及び端面の洗浄ブラシに対し、ブラ
シ表面から洗浄水を送出する構造を設けることにより、
洗浄ブラシ自身のセルフクリーニング機能を有すること
を特徴とするブラシスクラブ洗浄装置を提供するもので
ある。

【００１１】さらにまた、本件装置は、ウェハを縦位置
に支持した後、ウェハを中空軸モータで高速回転させて
乾燥させるスピンドライヤに於いて、ウェハ外周部に設
けたチャック形状を洗浄水が遠心方向に流れる構造と
し、チャック部の未乾燥及び汚染を防止すると共に、ウ
ェハ表裏両面中心部の回転乾燥出来ないエリアに吹出し
方向を持つ吹出ノズルを設け、乾燥動作中窒素ガスを吹
き付けて遠心乾燥させることにより、ウェハ両面全体を
清浄乾燥させる機能を有することを特徴とするブラシス
クラブ洗浄装置を提供するものである。

【００１２】従来のブラシ洗浄装置では装置内の動作ユ
ニット及び処理ユニットを平面に配置した横型装置であ
った。しかしながら最近のようにウェハサイズが８〜１
２インチのように大型化して来るにつれて設置スペース
が重要視されて来たのである。このため本件装置では装
置内の各ユニットを縦型配置にし、付随する機械構造の
複雑さなどの問題を解消し、この問題を解決するに至っ
たものである。

【００１３】以下に実施例を基にして詳細を述べる。図
１は本件装置における縦型洗浄装置内の各基本動作ユニ
ット及び処理ユニットの基本配置構成を示したものであ
り、洗浄前のウェハを縦方向の状態で収容するローダ部
１と洗浄後のウエハを同じく縦方向の状態で収容するア
ンローダ部４が本件装置の前面になっており、ローダ部
１が下部に、アンローダ部４が上部に配置されている。

【００１４】後部には２つの処理装置があり、下部には
ブラシスクラブ洗浄ユニット２、上部にはスピン乾燥ユ
ニット３を配置している。図の矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはウェハ
の基本的処理の流れを示したものである。なお図示して
いないがこの他に操作パネル・警報表示灯などが前面に
配置されている。

【００１５】また本実施例ではローダ１、アンローダ４
を単独のユニットを持つ洗浄処理装置として述べたが、
インライン装置の場合にはウェハの搬入、搬出機構を設
け前後工程との受け渡しすることで対応出来るものであ
り、本件の本質的な事ではないが、本発明の範囲内に含
まれる。

【００１６】図２は前記した縦型に配置した装置の実施
例に於ける装置内でのウェハの流れと各ユニットの基本
的動作を示した装置概要図である。以下図に従い動作の
概要を述べる。

【００１７】まずオペレータは洗浄前のウェハ１３が複
数枚収容されたローダカセット１２をローダ部のローダ
槽１１にセットする。インライン装置の場合はこのロー
ダ部に洗浄前のウェハ１３が外部装置から供給されるこ
とになる。ローダ槽１１には純水を流しておりウェハの
乾燥による汚染物の付着を防止し洗浄処理に備えてい
る。ローダ槽１１はローダステージ１４上に固定されて
おり、このステージには移動出来る駆動源があり、図の
矢印５方向に移動する。

【００１８】図２中Ｒ１→Ｒ２→Ｒ３→Ｒ４→Ｒ５→Ｒ
６は装置が動作した場合の各ユニット間のウェハの流れ
の順序を示している。なお図示していないが、ウェハを
搬送する搬送ロボットＡ，搬送ロボットＢ，搬送ロボッ
トＣが設けてあり、搬送ロボットＡはＲ１，Ｒ２，Ｒ３
を、搬送ロボットＢはＲ４を、搬送ロボットＣはＲ５，
Ｒ６を担当する。これらの各搬送ロボットはシーケンサ
を含む制御系の動作順序に従いウェハを搬送する。ウエ
ハを縦に立てた状態のまま移動させるため搬送ロボット
のアームの動きは回転動作を余り必要としないためスピ
ードが速くなるだけでなく、パーティクルの発生も少な
く半導体製造装置にとって非常に大きなメリットを生ん
だ。

【００１９】ブラシスクラブ洗浄ユニット２には垂直に
セッティングされたウェハ１３を洗浄するブラシ洗浄ユ
ニットのディスクブラシ１０が６ケあり、ウェハ１３の
表と裏側に各３ケづつ取り付けられている。さらにサイ
ドブラシ１４５がありウェハ１３の端面を洗浄する。ブ
ラシ洗浄中の各ブラシの回転方向は矢印で示している。
その他ウェハを支持する支持ローラ１４４やウェハ１３
を押さえる押えローラ１４２などがある。

【００２０】ディスクブラシ１０を回転駆動させるモー
タ５１，サイドブラシ１４５を回転駆動させるモータ６
８がそれぞれ取り付けられており、その回転によりそれ
ぞれ洗浄が行われる。スピン乾燥部にはスピンモータ２
５、スピン乾燥部にセットされたウェハ２１を支持する
ウエハチャツク２３、ウェハ表面中心部を乾燥させる吹
出ノズル２２と図示されていない裏面中心部を乾燥させ
るノズルが設けられている。乾燥はスピンモータ２５が
矢印２６方向に回転して行われる。

【００２１】スピンカップ２４は回転時洗浄水が周囲に
飛散するのを防止し、排出するためのハウジングで一般
にグローブとも呼ばれるものである。ブラシ洗浄部及び
スピン乾燥部の詳細は構造を含め後述する。アンローダ
部４には洗浄処理後のウェハ３２を収容するアンローダ
カセット３１がセット出来る移動アンローダステージ３
３があり図の矢印方向３４に移動出来る。

【００２２】まず装置の動作をオペレータがスタートさ
せるとウェハ搬送ロボットＡがローダ部のローダ槽１１
にセットされているローダカセット１２のウェハ１３を
取り出す。その後スタート時に一枚目の取出し位置にあ
ったローダステージ１４は、二枚目の位置に移動し次の
取り出しに備える。取り出されたウェハ１３は搬送ロボ
ットＡによって上方Ｒ１に移動、次に横（後）方Ｒ２に
移動し、ブラシ洗浄部で下方Ｒ３に移動した後、ウェハ
１３としてセット位置に置かれる。一方搬送ロボットＡ
は上方Ｒ３、前方Ｒ２の待機位置Ｒ２０に移動してブラ
シ洗浄が終了する前に、次のローダ部のウェハ１３の取
り出しに備えて待つ。

【００２３】ブラシ洗浄部動作の詳細については後述す
るが、ウェハ１３がセットされる時と洗浄動作終了後の
取り出し時には、ブラシ洗浄ユニットのディスクブラシ
１０と押えローラ１４２は下降するウェハ１３とロボッ
トアームに当たらない各位置まで（図中矢印１４７，１
４８方向）逃げていることが必要である。

【００２４】洗浄動作が終了するとウェハ搬送ロボット
ＢがＲ４の待機位置Ｒ４０から下方Ｒ３に移動し洗浄さ
れたウェハ１３を取り出して、上方Ｒ４に移動しスピン
乾燥ユニットのウェハ２１としてセット位置まで運ぶ。
ウェハ２１がセット位置に来るとウェハチャック２３が
動作し、ウェハ２１をスピンモータの回転軸に取り付け
られているターンテーブル２７に固定する。

【００２５】その後搬送ロボットＢは下降し、次のブラ
シ洗浄が終了するまでＲ４の待機位置Ｒ４０で待ち二枚
目のブラシ洗浄部のウェハ取り出しに備える。一方ウェ
ハ２１が固定され搬送ロボットＢが待機位置Ｒ４０まで
下降するとスピンモータが回転をスタートし、スピン乾
燥動作が開始される。以後スピン乾燥部の詳細について
は後述する。

【００２６】スピン乾燥が終了すると搬送ロボットＣが
スピン乾燥ユニットからウェハ２１を取り出し前方Ｒ５
に移動してから、下方Ｒ６に移動しアンローダカセット
３１の一枚目としてウェハ３２を収容する。収容後搬送
ロボットＣは次のスピン乾燥ユニットの二枚目のウェハ
２１の取り出しに備え上方Ｒ６から後方Ｒ５の中央付近
にある待機位置Ｒ５０まで移動し次のスピン乾燥の終了
を待つ。なおアンローダ４のアンローダステージ３３は
一枚目の位置から二枚目の位置にアンローダカセット３
１を移動させて次のウェハ３２の収容に備えている。

【００２７】上記のようにローダ部のローダカセット１
２から洗浄前ウェハ１３を次々と取り出し、洗浄及び乾
操処理して洗浄処理後のウェハ３２としてアンローダカ
セット３１に順次収容して行き、ローダカセット１２の
最後のウェハ１３の処理を終了し、アンローダカセット
３１に収容した時点で装置動作を終了する。なお本実施
例ではローダカセット１２の種類があらかじめ決まって
おり、収容枚数が分かっているのでスタート時にパネル
上に処理枚数をプリセットし、自動終了させている。

【００２８】またインライン装置の場合はアンローダ部
の洗浄処理後のウェハ３２はアンローダカセット３１に
収容せずに後工程に搬送されることになる。

【００２９】図３はブラシスクラブ洗浄ユニット２の構
成図であり、図４は洗浄ブラシの構造図である。以下図
３および図４に従い実施例に於けるブラシスクラブ洗浄
ユニット２の構成と動作を説明し、次にブラシの構造と
機能について説明する。

【００３０】ブラシスクラブ洗浄ユニット２の構成につ
いて記すと、まず洗浄するウェハ１３に対し、ウェハ端
面が接触する回転周囲に溝を持つ支持ローラ１４４があ
り、回転軸は本体ベースに固定されており、ブラシスク
ラブ洗浄ユニット２に搬入されて来たウェハ端面がこれ
ら３ケの溝に入り込むようにセットされる。また押さえ
ローラ１４２にも同様の外円周に溝がありセット状態で
はウェハ端面が溝に入り込むようになっている。

【００３１】ただし押さえローラ１４２にはシリンダ５
６ａ，５６ｂと結合し移動出来る構造になっている。図
３に示すセット状態ではウェハ１３は上記各ローラ１４
２に設けられた溝によってウェハ１３が回転した時に外
周方向に逃げ出さない役割を担い回転方向には自由度が
ある位置にありウェハ１３自身を押さえ付けてはいな
い。

【００３２】従って各押えローラ１４２に設けられた溝
の幅はウェハの厚さより広く取ってある。６６は縦型ブ
ラシ洗浄ユニットでのウェハ１３の垂直軸位置を示す処
理基準線であり、各ローラ溝はこの線上位置にあるよう
調整される。実施例ではこの位置を基準としてすべての
動作が行われるようになっている。ディスクブラシ１０
はフラットスポンジを持つブラシであり、回転機構と移
動機構及び洗浄水供給機構と結合されている。

【００３３】図３ではウェハ１３の表面に配置してある
ものであり、図示していないが裏面にも全く同様の構造
を持つディスクブラシ動作機構がありウェハ１３の両面
を同時にブラシスクラブ洗浄をするようになっている。
サイドブラシ１４５はウェハ１３の外周端面を洗浄する
ものであり、回転機構及び洗浄水供給機構と結合されて
いる。

【００３４】ディスクブラシ１０及びサイドブラシ１４
５の構造については後述する。サイドディスクブラシ１
０は複数個のブラシにより洗浄効果を発揮するもので本
実施例では１０ａ，１０ｂ，１０ｃの三つで構成されて
いる。回転機構は図示するようにブラシを回転するモー
タ５１によりディスクブラシ１０は同一方向に回転する
ようになっている。

【００３５】各回転軸ギアはタイミングベルト５２、５
３で結合し、さらに１０の回転軸ギアとモータ５１の回
転軸ギアとがタイミングベルト５２、５３で結合されて
いる。これでモータ５１の回転はディスクブラシ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃに伝達され図の矢印方向に回転す
る。移動機構はウェハ１３の挿入時と取り出し時には標
準位置仮想線６６からディスクブラシ１０をウェハ面か
ら離れた位置に移動させ、洗浄時にはウェハ面に押圧を
与える位置まで移動させるためのものである。

【００３６】移動位置は微少設定が可能で予め最適洗浄
効果が得られる位置データを押圧パラメータとして設定
しておく。ディスクブラシ１０を回転させるモータ５１
を含む回転機構，ディスクブラシ及び後述する洗浄水供
給機構の配管などを一体として乗せた移動ステージ５０
があり、これが移動モータ４９によって図の矢印方向に
駆動するようになっている。洗浄水供給機構は洗浄動作
中ディスクブラシ１０に洗浄水の供給と、供給すること
によるディスクブラシ１０自身のセルフクリーニング機
能を持たせるためのものであり、１０の供給構造は後述
する。

【００３７】回転継ぎ手４８はディスクブラシ１０の回
転を自由にする洗浄水供給配管のために設けたものであ
る。洗浄水は界面活性剤で洗浄した後、純水洗浄するの
が一般的であるが、本件装置では次のようになってい
る。ディスクブラシ１０ａ，１０ｂ，１０ｃには上記し
たように回転継ぎ手４８に接続されたあと、界面活性剤
と純水が互いの逆流防止のための逆止弁４７を介して界
面活性剤と純水配管とに分岐される。

【００３８】純水配管はニードルバルブ付き流量計４５
と純水用電磁弁４３を介して純水供給圧源４０に接続さ
れている。界面活性剤配管はニードルバルブ付き流量計
４６と界面活性剤用電磁弁４４を介してベローズポンプ
４２に接続されている。ベローズポンブ４２には界面活
性剤タンク４１から洗浄液としての界面活性剤が供給さ
れている。動作に当たっては事前に設定されている流量
で各洗浄液が純水用電磁弁４３，界面活性剤用４４を開
くことによってディスクブラシ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
に供給される。

【００３９】ウェハ１３の裏面の図示していないディス
クブラシにはニードルバルブ付き流量計４５，界面活性
剤配管はニードルバルブ付き流量訃４６の出力側に各々
接続されている。なお実際の配管実施例では表裏計６ケ
のディスクブラシの各々にニードルバルブを付け流量を
独立に調整して各ブラシの流量バランスを取っている。

【００４０】またサイドブラシ１４５の回転駆動にはモ
ータ６８があり，ブラシスクラブ洗浄時及び後述するメ
ガソニック洗浄時に駆動され、ウェハ１３に回転力を与
える。さらに洗浄水供給配管もなされておりセルフクリ
ーニング機能も持たせているが上記ディスクブラシと同
様であり省略する。サイドブラシ１４５の構造例と動作
の詳細は後述する。

【００４１】噴射ノズル６０ａ，６０ｂはウェハ１３の
両面を同時にメガソニック洗浄するためのものであり、
ブラシスクラブ洗浄ではウェハに固着した汚染粒子を除
去しさらにメガソニック洗浄でより微小な汚染粒子を除
去する。メガソニック洗浄そのものはすでに一般的な方
法である。噴射ノズル６０ａ，６０ｂは約１／４回転す
る駆動モータ６３の回転軸に取り付けられたアームの先
端に取り付けられている。

【００４２】モータ６３の回転によって噴射ノズル６０
ａ，６０ｂが図の矢印６１方向に移動出来る。６５は噴
射ノズル６０への配管を示し純水供給圧源に接続されて
いる。６４ａ，６４ｂは噴射ノズル内のメガソニック洗
浄振動部からの配線でメガソニックコントローラに各々
接続されている。次にブラシ洗浄部の動作を説明する。

【００４３】ブラシ洗浄ユニットの動作は、まず洗浄す
べきウェハ１３が搬入されるまでの待機状態で移動モー
タ４９を駆動し、ディスクブラシ１０を位置６６から離
して置く。上記したように裏面洗浄用ディスクブラシが
あるが以下の説明ではディスクブラシ１０と同様の動作
するものとして簡単のため省略する。押さえローラ１４
２はシリンダ５６ａ，５６ｂ共ＯＦＦとし図中矢印反対
にあり位置６６から離して置く。また噴射ノズル６０は
図の位置（矢印６１反対方向）にあり原点復帰状態にな
っている。洗浄動作に先立ち、前述したように搬送ロボ
ットがウェハを搬入し図のウェハ１３の位置に置き待機
位置に戻るとシリンダ５６ａ，５６ｂを動作させ押さえ
ローラ１４２を図の位置にしてウェハ１３が上方に飛び
出さないようにする。

【００４４】次に移動モータ４９を駆動しディスクブラ
シ１０をウェハ１３に適当な押圧を与える位置まで移動
する。この結果ウェハ裏面のディスクブラシと相俟って
ウェハ１３は両面ディスクブラシでサンドイッチされた
状態となると同時にウェハ１３が標準位置６６に来る。
この時の移動モータ４９と図示していない裏面の移動モ
ータの移動量は標準位置６６に来るように調整されてい
ることが前提となっている。この位置がでていないとロ
ーラ１４４及び１４２との位置関係からウェハ１３がひ
ずみ破壊してしまう可能性があり重要な調整である。

【００４５】勿論標準位置６６をセンサで検出し、長時
間使用する内に位置ズレを起こした場合警報停止した
り、移動モータにフィードバックし、常時ウェハ１３が
標準位置６６にあるよう自動コントロールする方法など
も考えられ可能であるが、実施例では装置の複雑さとコ
ストアップの点から調整する方法を取ったものであり本
件装置範囲内に含まれるものである。

【００４６】このようにウェハ１３がセットされるとモ
ータ５１及びモータ６８が回転を始めブラシスクラブ洗
浄を開始する。この結果ディスクブラシ１０とサイドブ
ラシ１４５は図の矢印方向に回転を始めると同時にこれ
らの総合回転力によってウェハ１３が矢印５８方向に回
転する。このようにディスクブラシ１０とサイドブラシ
１４５及ぴウェハ１３が互いに回転し、常に同一回転方
向にベクトル力を与えながらウェハのブラシスクラブ洗
浄を行うことで、従来の同様洗浄装置のウェハ表面にキ
ズをつけるという間題点を軽減しているのである。

【００４７】また洗浄開始と同時にまず界面活性剤用電
磁弁４４とサイドブラシの電磁弁を開きそれぞれのブラ
シに界面活性剤を供給しながら洗浄し、一定時間後に電
磁弁を閉じ純水用電磁弁４３とサイドブラシの電磁弁を
開き純水洗浄に入る。

【００４８】設定されている界面活性剤による洗浄時間
と純水洗浄時間を経過するとモータ５１及びモータ６８
が回転を停止し、移動モータ４９が駆動され移動ステー
ジ５０を初期位置に戻し、ディスクブラシをウェハから
離しブラシスクラブ洗浄を終了する。

【００４９】次にモータ６８を駆動し、サイドブラシ１
４５を回転させるとウェハが回転を始めメガソニック洗
浄を開始する。同時に６４に接続されているメガソニッ
クコントローラを動作させ、配管６５に接続されている
電磁弁を開き純水供給を行い、駆動モータ６３を動作さ
せ噴射ノズル６０ａ，６０ｂを矢印６１方向にスイング
移動させることによってウェハの両面全体のメガソニッ
ク洗浄を行う。なお洗浄中サイドブラシに純水を供給し
ても良いが本実施例では行っていない。また洗浄中噴射
ノズル６０ａ，６０ｂは矢印６１を行き来するように移
動モータ６３を動作させるが、この時の移動速度及び洗
浄時間はテストにより決めた最適値があらかじめ設定出
来るようになっている。

【００５０】この他メガソニック洗浄では、スリットノ
ズルやスプレーノズルあるいは棒状のノズルであれば洗
浄中スイング動作を必要としない場合もあり、ウェハ上
を広範囲に短時間で処理出来ることになり、本件では噴
射ノズルに限定しているものではない。こうして事前に
設定された洗浄時間を経過するとサイドブラシの回転を
停止し、同時にメガソニックコントローラの動作を停止
し、配管６５からの純水供給も停止させる。さらに噴射
ノズル６０ａ，６０ｂを初期位置に戻しメガソニック洗
浄を終了する。

【００５１】なお本実施例ではサイドブラシは洗浄水供
給と回転機能だけとして説明したが、ウェハ外周端面が
常にブラシの特定位置に当たることによる摩耗などの弊
害の可能性を考えてモータ６８を含むサイドブラシ系全
体を水平移動させる移動ステージを設ける事でブラシ円
周面全体を均一に使用することも可能である。以上でブ
ラシ洗浄部での洗浄を終えウェハの搬出動作に入る。押
さえローラをシリンダ５６の動作によってウェハから離
し初期位置に戻すと、前述した搬送ロボットがウェハを
ブラシ洗浄部から取り出しスピン乾燥部に持って行きス
ピン乾燥動作に入る事になる。

【００５２】図４は洗浄ブラシ構造と実施例などを示す
もので４−Ａ（１）はディスクブラシの基本構成図であ
り、４−Ａ（２）は接着面から見たブラシベース８１で
あり、ベースには洗浄剤供給口８０が洗浄剤湧出口８３
となり、そこから図のごとく四方と円周上に湧出溝８４
が彫り込んである。

【００５３】４−Ａ（３）はフラットスポンジ８２全体
から洗浄液がより均等に滲み出すようにブラシベース８
１にディスクブラシベース中空部８５を設け、実施例の
洗浄剤湧出溝８４の代わりに洗浄水湧出孔８６を設けた
例である。ベースの溝や孔の形状などは色々考えられる
が、フラットスポンジ８２全体から洗浄液が均等に滲み
出すことが必要なことであり、本件が上記例に限定され
るものではないことは当然である。

【００５４】４−Ｂ（１）はサイドブラシの基本構成図
であり、４−Ｂ（２）が実施例で以下図に従い説明す
る。ディスクブラシは洗浄剤供給口８０を有するブラシ
ベース８１とフラットスポンジ８２からなりベースにフ
ラットスポンジ８２を接着してあるものである。この結
果、洗浄剤が洗浄剤供給口８０から送り込まれると、洗
浄剤湧出口８３を介してフラットスポンジ８２全体から
洗浄剤が滲み出してくるようになっている。

【００５５】ディスクブラシをこのように構成しウェハ
洗浄中の洗浄液として機能すると同時に常に新しい洗浄
液が流れ出すことによって、ウェハ表面に付着していた
汚染粒子が除去後ブラシに付着することを防止するブラ
シそのもののセルフクリーニング機能をもつこととな
り、一度除去された汚染粒子が再度ウェハ表面に付着す
ることをも防止しているのである。

【００５６】サイドブラシは図４−Ｂ（１）に示す通
り、サイドブラシベース９１の円周上にリングスポンジ
が接着してあるもので、洗浄剤供給口９０とブラシ回転
のためのブラシシャフト９３から構成される。また図４
−Ｂ（２）はサイドブラシベース９１の構造例であり、
ディスクブラシと同様のサイドブラシベース中空部９４
とサイドブラシベース９１の円周上に設けられた洗浄剤
湧出孔９５がある。洗浄剤供給口９０から洗浄液が送り
込まれるとリングスポンジ円周部から洗浄液が滲み出す
ようになっておりディスクブラシと同様の機能を有する
ものである。

【００５７】図５はスピン乾燥部構成図であり、図６は
スピンモータ２５のスピン中空部１１０付近の構造図
で、図７はウェハチャック２３の詳細説明図である。以
下図に従い実施例に於けるスピン乾燥ユニットの構成と
動作を説明し、次にスピンモータ２５のスピン中空部１
１０及びウェハチャック２３の構造と機能について説明
する。

【００５８】まず高速回転するスピンモータ２５は中空
軸モータであり、回転軸にターンテーブル２７が取り付
けられ、ターンテーブル２７の外周部には複数個のウエ
ハチャック２３が設けられている。実施例ではウェハチ
ャック２３は外周等間隔に６ケ配置されており、ウェハ
チャックが動作することによって、ウェハ２１がターン
テーブルに固定されるようになっている。

【００５９】チャック開閉盤用シリンダ１０７を駆動す
るとそれに結合されたチャック開閉盤１１２がウェハチ
ャック２３の一端を押しウェハ２１はターンテーブルか
ら解放される。通常、ウェハチャックはターンテーブル
との間に付属するスプリング力によってウェハ２１を固
定する位置にある。ウエハチャック２３の詳細は後述す
る。

【００６０】またスピンモータ２５が高速回転しウェハ
２１に対してスピン乾燥中にウェハ２１の表裏両面中心
部に窒素ガス（Ｎ２）を吹き付けるノズルを設けてあ
り、表面に対しては吹出ノズル２２が、裏面用は図示し
ていないが中空部先端の吹出口１０３内にある。ウェハ
２１，ターンテーブル２７，ウェハチャック２３などの
回転部及び吹出ノズル２２は図５に示すスピンカップ２
４によって覆われている。これは通常グローブともいわ
れるもので、スピン乾燥中の洗浄水及び水滴ミストが周
囲に飛び散らないように下部に排気／排水口が設けられ
ているもので一般的なものである。

【００６１】スピンカップ２４の外側には中空軸のスピ
ンモータ２５，吹出ノズルの窒素ガス供給口１０６，ウ
ェハチャック２３のチャック開閉盤用シリンダ１０７及
びスピンカップ２４を移動させるためのカップ駆動用シ
リンダ１１３などが配置されている。

【００６２】ウェハの搬入待機状態では、ウェハチャッ
クの駆動用シリンダを動作させておく。この結果ウェハ
チャックはターンテーブルの外周側に倒れウェハがター
ンテーブルの面側に搬入出来る状態にある。スピンカッ
プはカップ駆動用シリンダ１１３が駆動されておらずス
ピンモータ側に引っ込んだ位置にあり、ウェハを搬入出
来る状態にある。

【００６３】ブラシスクラブ洗浄ユニットでの処理が終
了すると前述したように搬送ロボットが待機位置からブ
ラシスクラブ洗浄ユニットに移動し、洗浄されたウェハ
を取り出し、図５に示すスピン乾燥ユニットのウェハ２
１の位置まで運んでくる。次に駆動用シリンダの動作を
ＯＦＦにして、ウェハチャックを駆動しウェハをターン
テーブルに固定する。その後搬送ロボットは待機位置に
戻る。

【００６４】次にシリンダを動作させスピンカップを図
５に示す位置まで移動させてスピン乾燥動作に入る。ま
ずスピンモータを駆動させウェハ２１を高速回転させる
と同時に窒素ガス供給口１０６，１０９に接続されてい
る電磁弁をＯＮにし、前述したようにウェハ２１の表裏
両面中心部に窒素ガス（Ｎ２）を吹き付ける。このスピ
ン乾燥動作を予め設定した処理時間を経過するとスピン
モータの回転を停止し、窒素ガス供給電磁弁を閉じてス
ピン乾燥を終了する。

【００６５】また後述するようにウェハチャックのウエ
ハの接触部をテーパー形状とすることで、従来ウェハチ
ャック部での洗浄水の跳ね返りなどによる未乾燥やそれ
に伴う再汚染を防止出来たものである。

【００６６】以上述べたように縦方向にウェハ２１を固
定、配置したスビン乾燥部の処理でウェハ２１の表裏両
面全体を確実にスピン乾燥を実現させることが出来たの
である。スピン乾燥を終了するとシリンダをＯＦＦに
し、スピンカップを待機位置に戻す。さらに前記した外
部搬送ロボットが待機位置からスピン乾燥部まで移動
し、ウェハを取り出しアンローダ部に搬送することにな
る。なおターンテーブルに固定されているウェハは搬送
ロボットアームがウェハを掴んだ時点で、シリンダをＯ
ＦＦにしてウェハを解放し、次のウェハの搬入に備え
る。

【００６７】図６は、図５に於けるスピン中空部１１０
の内部構造図である。従来のスピン乾燥に於ける間題点
のひとつは、ウェハを高速回転することで乾燥させるた
め中心部に遠心力が働かないため、未乾燥エリアが存在
し、不良エリアとして使用出来ないことがあった。

【００６８】このため回転中心をずらすなど工夫したも
のもあるが解決には至っていないのが実情である。また
従来のスピン乾燥装置では、特に横型処理装置の場合ウ
ェハ裏面を吸着することなどから、ウェハ表裏両面を洗
浄することが難しかったのである。

【００６９】本件ではこれらの問題点をスピンモータ２
５に中空軸モータを採用し、縦型構造のスピン乾燥を行
うことでこれらの問題を解決したのである。スピンモー
タの中空回転軸シャフト１２５にターンテーブル２７が
固定され該ターンテーブル上のウェハチャック２３に搬
入され固定されたウェハが高速回転する。

【００７０】中空回転軸シャフト１２５内部にベアリン
グ１２２を介して回転しない中空シャフト１２４があ
り、内部に窒素ガス（Ｎ２）管を配管し、一方に窒素ガ
ス供給口１０９を先端側に吹出ノズル２２を取り付けて
ある。この結果窒素ガスを供給することによってウェハ
チャック２３に固定されたウェハ２１の裏面中央部に窒
素ガスを吹き付けられ、中央部の回転による遠心力の働
かないエリアに滞る洗浄水は周囲に広げられ、その後の
遠心力によって確実にスピン乾燥がなされるのである。

【００７１】このようにウエハを縦方向に維持した状態
でウェハの円周周囲でチャックしたスピン乾燥と表面吹
出ノズルとが相俟ってウェハ表裏両面かつ中心未乾燥エ
リアの無い全面乾燥を実現している。

【００７２】前記したように従来ウェハチャックによる
スピン乾燥ではチャック部での洗浄水の跳ね返りなどに
よる未乾燥やそれに伴う再汚染によりウェハ上使用出来
ないエリアの存在が間題視されて来た。本件ではスピン
モータの回転による遠心力によってウェハ外周部に飛ば
される洗浄水がチャック部に滞ることなく円周外に飛ば
されるようチャックのウェハ接触部分をテーパーとする
ことでこの間題を解決したものである。

【００７３】図７（１）はウェハ２１がチャック２３に
よって、ターンテーブル２７に固定されている状態を示
している。チャック開閉盤１１２が図の矢印方向に移動
しておらず、ウェハチャック２３の一端を押していない
ため、スプリング１３４の力でピン固定台１３７を支点
として矢印ａ方向にウェハ接触部１３２が移動すること
によってウェハを固定している。なお解放する時はチャ
ック開閉盤１１２をシリンダで押し、ウェハチャック２
３の一端を押すことによって矢印ｂ方向にウェハ接触部
１３２を移動させて行う。

【００７４】図７（２）は、ウェハチャック２３をウェ
ハ２１の前面側から見た図であり、ピン固定台１３７に
固定された支点ピンを中心として図の前後方向に動く。
スピン乾燥動作中ウェハ２１はウェハ接触部１３２のＡ
点で接触しており図で示すようにテーパー形状になって
いる。矢印１３０はウェハ２１の回転方向を示しており
スピン乾燥が始まるとウェハ２１上全面の洗浄液が外周
方向に流され、当然ウェハの外周に設けられた複数個の
ウェハチャックにも流れてくる。しかしながらこれらの
洗浄液は図の１３３方向に流れウェハ円周外に導かれる
ので、洗浄液がチャック部に滞ることなく円周外に排出
され、ウェハチャック部での未乾燥や再汚染が防止され
たことが確認された。

【００７５】

【発明の効果】本件縦型ウェハ洗浄装置に於ける実施例
での、装置占有面積と洗浄結果を以下に述べる。設置ス
ペース：本件１２インチウェハ縦型装置の実施の結果、
設置スペースは１３００×１４５０ｍｍとなった。一
方、従来の８インチウェハ横型装置では１０００×１７
５０ｍｍであった。このことから縦型洗浄装置とするこ
とで、従来の８インチ横型装置で必要としでいた設置ス
ペースとほぼ同等の設置スペースで１２インチウェハの
洗浄処理が実現出来ることで今後の大型化するウェハ処
理に対する有効性が確認された。

【００７６】洗浄効果：本実施例に於けるパラメータを
以下の設定とし確認結果を得たので、表１〜表３に示
す。

【００７７】以上の条件で１２インチウェハ処理をした
結果、ウェハ表裏各面に対して０．３μｍ以下の汚染粒
子が１０〜２０個以内であり、従来ブラシ洗浄で問題と
された面上でのキズも無く超精密洗浄の前洗浄としての
洗浄性能を十分満足する結果が得られることを確認し
た。

【００７８】

【表１】

【００７９】

【表２】

【００８０】

【表３】

【００８１】

【図面の簡単な説明】

【図】】本発明装置に於ける各ユニットを縦型に配置し
た構成図。

【図２】本発明装置に於ける処理動作の流れを示す概要
図。

【図３】本発明装置に於けるブラシ洗浄ユニットの機構
図。

【図４】本発明装置の洗浄ブラシ構造を示す図４−Ａ（１）ディスクブラシ斜視図。４−Ａ（２）ブラシベースのフラットベース側から見た
正面図。４−Ａ（３）ブラシベースの断面図。４−Ｂ（１）サイドブラシの斜視図４−Ｂ（２）サイドブラシのブラシベース中空部の透視
図。

【図５】本発明装置のスピン乾燥ユニットの基本構成
図。

【図６】本発明装置のスピン中空部の構成図。

【図７】本発明のウェハチャックの詳細説明図。

【符号の説明】

１洗浄前のウェハを収容するローダ部。２ブラシスクラブ洗浄ユニット。３スピン乾燥ユニット。４アンローダ部。５ローダステージが移動する方向をしめす矢印１０ディスクブラシ。１１ローダ槽。１２ローダカセット。１３ウェハ１４ローダステージ１４１メガソニック洗浄するための噴射ノズル。１４２押えローラ。１４４支持ローラ。１４５サイドブラシ。１４６サイドブラシが回転する方向を示す矢印、１４７ディスクブラシが移動する方向を示す矢印。１４８押えローラ１４２が移動する方向を示す矢
印。１４９ディスクブラシ１０の各々が回転する方向を
示す矢印。１５０噴射ノズルがスイング移動する方向を示ず矢
印。２１スピン乾燥部にセットされたウェハ。２２吹出ノズル。２３ウェハチャック。２４スピンカップ。２５スピンモータ。２６ウエハ２１が回転する方向を示す矢印。２７ターンテーブル。３１アンローダカセット。３２洗浄処理後のウェハ。３３アンローダステージ。３４アンローダステージが移動する方向を示す矢
印。４０純水供給圧源。４１界面活性剤タンク。４２ベローズポンプ。４３純水用電磁弁。４４界面活性剤用電磁弁。４５ニードルバルブ付き流量計。４６界面活性剤供給ニードルバルブ付き流量計。４７逆止弁。４８回転継ぎ手。４９移動モータ。５０移動ステージ。５１モータ。５２タイミングベルト付きギア。５３タイミングベルト付きギア。５５ウェハ１３の上方押えローラ。５６シリンダ。５８ウェハ１３が洗浄中回転する方向を示す矢
印。５９ａ支持ローラ。５９ｂ支持ローラ。５９ｃ支持ローラ。６０ａ噴射ノズル。６０ｂ噴射ノズル。６１噴射ノズル６０ａ、６０ｂがスイング移動す
る方向を示す矢印。６２噴射ノズル６０ａ、６０ｂを支える回転アー
ム。６３移動モータ。６４ａ噴射ノズルとメガソニックコントローラとを
結ぷ配線。６４ｂ噴射ノズルとメガソニックコントローラとを
結ぷ配線。６５配管。６６ブラシ洗浄部でのウェハ１３の位置を示ず仮
想線。６８モータ。８０洗浄剤供給口８１ブラシベース。８２フラットスポンジ。８３洗浄剤湧出口８４洗浄剤湧出溝。８５ディスクブラシベース中空部。８６洗浄水湧出孔。９０洗浄剤供給口。９１サイドブラシベース。９２リングスポンジ。９３ブラシシャフト。９４サイドブラシベース中空部。９５洗浄剤湧出孔。１０３窒素ガス吹出口。１０６窒素ガス供給口。１０７チャック開閉盤用シリンダ。１０９窒素ガス供給口１１０スピン中空部。１１２チャック開閉盤。１１３カップ駆動用シリンダ。１２２ベアリング。１２４中空シャフト。１２５中空回転軸シャフト。１３０スピン乾燥時にウェハ２１が回転する方向を
示す矢印。１３２接触部。１３３スピン乾燥時洗浄液が流れ飛ぷ方向を示す矢
印。１３４スプリング。１３５支点ピン。１３６ウェハチャック２３の移動方向を示す矢印。１３７ピン固定台。Ａウェハ１３をブラシ洗浄部まで搬送ずる搬送ロ
ボット。Ｂブラシ洗浄部とスピン乾燥部間を移動するウェ
ハ搬送ロボットＢ。Ｃスピン乾燥部とアンローダ部間を移動するウェ
ハ搬送ロボット。Ｒ１Ａが移動する方向を示す矢印。Ｒ２Ａがローダ部とブラシ洗浄部間を移動する方向
を示す矢印。Ｒ３Ａがブラシ洗浄部にウェハをセットするために
移動する方向を示す矢印。Ｒ４Ｂが上下移動ずる方向をしめす矢印。Ｒ６アンローダ部のアンローダカセット３１にウェ
ハ３２を収容するために搬送ロボットＣが下方移動する方向を示す矢印。Ｒ２０Ａが通常待機している待機位置。Ｒ４０Ｂが適常待機している待機位置。Ｒ５０搬送ロボットＣが通常待機している待機位置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄前のウェハを搬出する行程、ブラシス
クラブ行程、スピン乾燥行程、洗浄後のウェハを搬入す
る行程の全ての行程において、ウェハを縦方向に立てた
状態を維持して行うことを特徴とするウェハ洗浄方法。
【請求項２】洗浄前のウェハを収容するローダ装置部、
ブラシスクラブ洗浄装置、スピン乾燥装置、洗浄後のウ
ェハを収容するアンローダ装置部の全ての装置に於い
て、ウェハを縦方向に立てた状態を維持したまま洗浄の
全行程を行うことを特徴とするウェハ洗浄装置。
【請求項３】請求項２において、ウェハを縦位置で処理
する洗浄ユニットと乾燥ユニットとを有し、ウェハの表
裏両面全体と端面を同時に洗浄処理し、かつウェハの表
裏両面全体のスピン乾燥処理を行うことを特徴とする縦
型配置のウェハ洗浄装置。
【請求項４】ブラシスクラブ洗浄装置において、３個以
上の面洗浄ブラシとウェハ端面を洗浄するブラシ、面及
び端面各ブラシに対し独立に回転駆動機構を設けて洗浄
するブラシスクラブ洗浄機構、ウェハ両面を洗浄する噴
射ノズルを設けた洗浄機構とを有する洗浄装置であっ
て、該両ブラシの回転をさせることによって行うブラシ
スクラブ洗浄と、洗浄水噴射ノズルによって行うスクラ
ブ洗浄とを特徴とするブラシスクラブ洗浄装置
【請求項５】ブラシスクラブ洗浄装置において、ブラシ
スクラブ洗浄部のウェハ両面及び端面の洗浄ブラシに対
し、ブラシ表面から洗浄水を送出する構造を設けること
により、洗浄ブラシのセルフクリーニング機能を有する
ブラシスクラブ洗浄装置。
【請求項６】ウェハを中空軸モータで高速回転させて乾
燥させるスピンドライヤに於いて、ウェハ外周部に設け
たチャック形状を洗浄水が遠心方向に流れる構造、ウェ
ハ表裏両面中心部の回転乾燥が出来ないエリアに吹出し
方向を持つ吹出ノズル、乾燥動作中窒素ガスを吹き付け
て遠心乾燥させる構造とを有して、ウェハ両面全体を清
浄乾燥させることを特徴とするブラシスクラブ洗浄装
置。