JP5089313B2 - 基板の処理装置及び処理方法 - Google Patents

Description

この発明は半導体ウエハや液晶表示パネルに用いられるガラス基板などの基板を部分的に洗浄処理する基板の処理装置及び処理方法に関する。

たとえば、基板としての半導体ウエハに回路パターンを形成する場合、この半導体ウエハに導電膜や絶縁膜などの複数の薄膜からなる積層膜を成膜する工程がある。半導体ウエハに対する成膜は、たとえばＣＶＤ装置などによって行なわれる。半導体ウエハに積層膜を形成した場合、その積層膜が半導体ウエハの周辺部にも形成されてしまうということがある。

積層膜が形成された半導体ウエハはスピン処理装置などによって洗浄処理される。その場合、半導体ウエハの周辺部をスピン処理装置によってクランプすると、その周辺部の積層膜が剥離する虞があり、剥離した積層膜はその半導体ウエハや他の半導体ウエハに付着して汚染の原因になる。

そこで、従来は半導体ウエハに積層膜を形成したならば、次工程に受け渡す前にその周辺部を１〜２ｍｍの範囲にわたってエッチングし、その周辺部に形成された積層膜を除去するということが行なわれている。

半導体ウエハの周辺部からエッチングによって積層膜を除去すると、その周辺部にエッチングの残渣などの汚れが付着残留していることがあるため、エッチング後にその周辺部を洗浄することが要求される。

半導体ウエハを洗浄処理する場合、たとえば特許文献１に示されるように処理液が供給される処理槽に半導体ウエハを収容する。上記処理液はマイクロバブル発生器によって発生されたマイクロバブルを含んでいる。上記処理槽の底部には超音波振動子が設けられている。

それによって、処理槽に供給された処理液に超音波振動子によって超音波振動を付与することで、半導体ウエハの表面に付着した汚れが超音波振動の衝撃で剥離し、マイクロバブルに吸着されてマイクロバブルとともに上方へ向かって浮上する。それによって、半導体ウエハから剥離された汚れはマイクロバブルとともに処理槽の上端から流出するから、半導体ウエハの洗浄を効率よく行うことができるというものである。
特開２００６−１７９７６５号公報

特許文献１に示された処理装置によると、超音波振動が半導体ウエハに与える衝撃を利用することで、半導体ウエハに対する洗浄効果を向上させるようにしている。しかしながら、上記構成の処理装置によると、半導体ウエハを処理槽内の処理液に浸漬するため、半導体ウエハの全面が洗浄処理されることになるから、超音波振動の衝撃も処理液を介して半導体ウエハの全面に加わることになる。

そのため、たとえば半導体ウエハのデバイス面に衝撃を与えずに、周辺部だけを洗浄処理したい場合であっても、全面を洗浄処理しなければならないために、その全面に超音波振動の衝撃が加わることになる。デバイス面に形成される回路パターンは最近では微細化が進んでいる。回路パターンが微細化された場合、その回路パターンに超音波振動の衝撃が加わると、その衝撃によって損傷を招く虞がある。

この発明は、基板の所望する部位だけを確実に洗浄処理することができるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。

この発明は、基板を部分的に洗浄処理する処理装置であって、
上記基板を保持する保持手段と、
この保持手段を回転駆動する回転駆動源と、
上記保持手段によって保持された基板の少なくとも洗浄処理される部分にナノバブルが混入された処理液を供給する処理液供給手段と、
エネルギビームを出力するエネルギビーム出力部と、このエネルギビーム出力部を上記保持手段で保持される上記基板の上方で移動可能とする駆動手段を有し、上記基板の洗浄処理される部分に上記エネルギビーム出力部から出力されたエネルギビームを照射して上記処理液に含まれるナノバブルを圧壊させるエネルギ照射手段と、
上記回転駆動源を制御する制御装置と、
を具備し、
上記制御装置は、上記基板における周方向全長を洗浄するときには上記基板を保持する上記保持手段を上記回転駆動源により回転させ、周方向の一部分だけを洗浄処理するときには上記保持手段を回転停止状態とすることを特徴とする。

この発明は、基板を部分的に洗浄処理する処理方法であって、
上記基板を回転可能に保持する工程と、
保持された基板の少なくとも洗浄処理される部分にナノバブルが混入された処理液を供給する工程と、
上記基板の処理される部分に、上記基板の上方で移動可能なエネルギビーム照射手段からエネルギビームを照射して上記処理液に含まれるナノバブルを圧壊させる工程と
を具備し、
前記基板における周方向全長を洗浄処理するときには前記基板を回転させ、周方向の一部分だけを洗浄処理するときには前記基板を回転停止状態で行なうことを特徴とする。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１と図２はこの発明の一実施の形態を示す。図１に示す処理装置は上面が開口した処理槽１を備えている。この処理槽１の内部には保持手段を構成する回転テーブル２が水平に設けられている。

上記回転テーブル２の下面中心部には連結軸３が設けられている。この連結軸３は上記処理槽１の底部の中心部に設けられた液密構造の軸受４に回転可能に挿通支持されて上記処理槽１の外底部に突出している。

上記処理槽１の下方には回転駆動源６が配置されている。この回転駆動源６の駆動軸７は上記連結軸３に連結されている。それによって、上記回転テーブル２は上記回転駆動源６によって回転駆動されるようになっている。なお、回転テーブル２の回転速度は図示せぬ制御装置によって回転駆動源６の駆動を制御することで、設定できるようになっている。

上記回転テーブル２には基板としてのたとえば半導体ウエハＷが吸着などの手段によって着脱可能に保持される。上記回転テーブル２の上方にはエネルギ照射手段１１が設けられている。

上記エネルギ照射手段１１は、エネルギビームである電子ビームＢを出力するエネルギビーム出力部としての電子銃１２を有する。この電子銃１２は駆動手段１３を構成する可動体１４に取り付けられている。この可動体１４は上記回転テーブル２に保持された半導体ウエハＷの径方向に沿って水平に配置されたガイド部材１５に移動可能に設けられている。

上記ガイド部材１５の長手方向一端には駆動源１６が設けられ、この駆動源１６によって上記可動体１４を上記ガイド部材１５に沿う方向である、矢印で示すＸ方向に駆動できるようになっている。つまり、上記電子銃１２を上記回転テーブル２に保持された半導体ウエハＷの径方向に沿って駆動させることができる。

上記処理槽１には、処理液供給手段としてのナノバブル発生器１７から、直径が１μｍ以下のナノバブルが含まれた処理液Ｌが供給されるようになっている。すなわち、上記ナノバブル発生器１７には純水などの処理液Ｌを供給する給液源１８と、窒素ガスや二酸化炭素ガスの気体を供給する給気源１９とが配管接続されている。

上記ナノバブル発生器１７に供給された気体は旋回流となり、上記処理液Ｌは気体よりも旋回速度の速い旋回流となって気体の周囲に沿って流れる。それによって、気体が処理液Ｌによって剪断されることで微細径のバブル、つまりナノバブルが発生し、そのナノバブルが処理液Ｌに混入する。つまり、処理液Ｌがナノバブル水となる。
処理液Ｌに混入する、マイクロバブルよりも小径なナノバブルは浮力が小さい。そのためナノバブルは、処理液Ｌの上面に浮上せず、処理液Ｌの内部に滞留して浮遊する。

上記液体に含まれるナノバブルの粒径は上記気体と液体との旋回速度によって設定することができ、この実施の形態では液体に剪断された気体によって直径が１μｍ以下のナノバブルが発生するよう、上記ナノバブル発生器１７に供給される気体と処理液Ｌの旋回速度が設定される。それによって、上記ナノバブル発生器１７に供給された処理液Ｌは上述したようにナノバブルを含むナノバブル水となる。

上記ナノバブル発生器１７で作られたナノバブルを含む処理液Ｌは貯液槽２０に供給される。この貯液槽２０と上記処理槽１の底部は給液管２１によって接続されている。給液管２１の中途部には給液ポンプ２２とフィルタ２３が設けられている。したがって、上記給液ポンプ２２が作動すれば、上記貯液槽２０に貯えられた処理液Ｌが上記処理槽１に供給されるようになっている。

上記処理槽１にはオーバフロー管２４が接続されている。このオーバフロー管２４は処理槽１の処理液Ｌの液面が所定以上になると、処理液Ｌを排出するようになっている。上記処理槽１における処理液Ｌの液面は、回転テーブル２の上面に保持された半導体ウエハＷの上面が十分に浸漬する高さになるよう設定されている。
なお、オーバフロー管２４から流出した処理液は廃棄或いは再利用されるようになっている。

つぎに、上記構成の処理装置によって半導体ウエハＷを部分的に洗浄処理する場合、この実施の形態では上述したように成膜後にエッチング処理された周辺部を洗浄処理する場合について図２を参照しながら説明する。
まず、電子銃１２が設けられた可動体１４をガイド部材１５に沿って駆動し、電子銃１２から出力される電子ビームＢが回転テーブル２にデバイス面を上にして保持された半導体ウエハＷの周辺部を照射するよう、上記電子銃１２を位置決めする。

ついで、処理槽１にナノバブル２６を含む処理液Ｌを供給し、上記半導体ウエハＷを処理液Ｌに浸漬させたならば、回転テーブル２を回転させるとともに、電子銃１２から電子ビームＢを出射して半導体ウエハＷの周辺部に照射する。

回転テーブル２が回転することで、半導体ウエハＷの周辺部が全周にわたって電子ビームＢによって照射されると、その周辺部の上方に位置する処理液Ｌにも電子ビームＢが照射されることになる。

ナノバブル２６は上述したように処理液Ｌの液面に浮上せず、処理液Ｌ中を浮遊している。そのため、電子銃１２から出射された電子ビームＢは半導体ウエハＷの周辺部の上面に浮遊するナノバブル２６を照射するから、そのナノバブル２６は電子ビームＢのエネルギによって圧壊される。

ナノバブル２６が圧壊されると、その圧壊による衝撃、つまり衝撃力が発生し、その衝撃力が半導体ウエハＷの周辺部の上面に作用することになるから、半導体ウエハＷの周辺部の上面に付着した汚れが除去されることになる。

つまり、半導体ウエハＷは周辺部の全長だけが洗浄処理され、デバイス面の周辺部以外の箇所が処理されることがない。言い換えれば、半導体ウエハＷは周辺部以外に衝撃が与えられることがないから、デバイス面に形成された回路パターンの損傷を招くことなく、周辺部だけを確実に洗浄処理することができる。

上記電子銃１２は、駆動手段１３によって回転テーブル２に保持された半導体ウエハＷの径方向に沿って駆動させることができる。そのため、半導体ウエハＷの洗浄処理はその周辺部だけに限られず、径方向の中途部であっても部分的に行うことが可能であり、しかも回転テーブル２を回転させて周方向全長にわたって行うこともでき、回転テーブル２を停止しておけば、周方向の一部分だけを洗浄処理することも可能である。

図３はこの発明の他の実施の形態を示す。この実施の形態は回転テーブル２が回転軸線を所定の角度で傾斜させて配置されている。半導体ウエハＷは周辺部を回転テーブル２の外周から外方に突出させていて、半導体ウエハＷの傾斜方向の下端に位置する周辺部は処理槽１Ａに供給されたナノバブルを含む処理液Ｌに浸漬されている。つまり、半導体ウエハＷは周辺部の一部分だけが処理液Ｌに浸漬されている。

半導体ウエハＷの処理液Ｌに浸漬された周辺部には電子銃１２から出力される電子ビームＢが半導体ウエハＷのデバイス面に対して垂直方向から照射される。それによって、半導体ウエハＷの周辺部だけを処理液Ｌに浸漬して洗浄処理することができる。つまり、半導体ウエハＷは洗浄処理する部分だけが処理液Ｌに浸漬され、洗浄処理する必要がない部分は処理液Ｌに浸漬せずにすむ。

上記各実施の形態では処理液として純水にナノバブルを混入させるようにしたが、処理液として用いられる液体は純水に限られず、半導体ウエハの汚れの種類に応じて洗浄効果の高い液体、たとえばイソプロピルアルコールなど他の液体を用いるようにしてもよい。同様に、ナノバブルを生成するための気体もその種類は限定されるものでない。

また、基板として半導体ウエハを例に挙げたが、液晶表示パネルに用いられる矩形状のガラス基板であってもよい。
また、エネルギビームとして電子銃から出力される電子ビームを例に挙げたが、エネルギビームとしてはレーザ発振器から出力されるレーザ光や超音波振動子から発振出力される超音波振動、イオンビーム、或いは紫外線ビームなどであってもよく、要は処理液中に存在するナノバブルにエネルギを与え、そのナノバブルを圧壊させることができるものであればよい。

この発明の一実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。 半導体ウエハの電子ビームが照射される端部の拡大図。 この発明の他の実施の形態を示す半導体ウエハの電子ビームが照射される端部の拡大図。

符号の説明

１…処理槽、２…回転テーブル（保持手段）、１１…エネルギ照射手段、１２…電子銃（エネルギビーム出力部）、１７…ナノバブル発生器（処理液供給手段）。

Claims (5)

1. 基板を部分的に洗浄処理する処理装置であって、
   上記基板を保持する保持手段と、
   この保持手段を回転駆動する回転駆動源と、
   上記保持手段によって保持された基板の少なくとも洗浄処理される部分にナノバブルが混入された処理液を供給する処理液供給手段と、
   エネルギビームを出力するエネルギビーム出力部と、このエネルギビーム出力部を上記保持手段で保持される上記基板の上方で移動可能とする駆動手段を有し、上記基板の洗浄処理される部分に上記エネルギビーム出力部から出力されたエネルギビームを照射して上記処理液に含まれるナノバブルを圧壊させるエネルギ照射手段と、
   上記回転駆動源を制御する制御装置と、
   を具備し、
   上記制御装置は、上記基板における周方向全長を洗浄するときには上記基板を保持する上記保持手段を上記回転駆動源により回転させ、周方向の一部分だけを洗浄処理するときには上記保持手段を回転停止状態とすることを特徴とする基板の処理装置。
2. 上記保持手段は、上記基板を水平に保持して回転させる回転テーブルで、
   上記処理液供給手段は、上記回転テーブルが収容されこの回転テーブルに保持された上記基板を浸漬させる上記処理液が貯えられる処理槽であることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
3. 上記保持手段は、上記基板を所定の角度で傾斜して保持して回転させる回転テーブルであり、
   上記処理液供給手段は、傾斜して保持された上記基板の周辺部の下端に位置する部分を浸漬させる処理液が供給される処理槽であり、
   上記エネルギ照射手段は、上記処理液に浸漬された上記基板の周辺部に向けてエネルギビームを出力するエネルギビーム出力部を備えていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
4. 基板を部分的に洗浄処理する処理方法であって、
   上記基板を回転可能に保持する工程と、
   保持された基板の少なくとも洗浄処理される部分にナノバブルが混入された処理液を供給する工程と、
   上記基板の処理される部分に、上記基板の上方で移動可能なエネルギビーム照射手段からエネルギビームを照射して上記処理液に含まれるナノバブルを圧壊させる工程と
   を具備し、
   前記基板における周方向全長を洗浄処理するときには前記基板を回転させ、周方向の一部分だけを洗浄処理するときには前記基板を回転停止状態で行なうことを特徴とする基板の処理方法。
5. 上記基板を所定の角度で傾斜して保持するとともに、傾斜して保持された上記基板の周辺部の下端に位置する部分を上記処理液に浸漬させ、
   上記処理液に浸漬された上記基板の周辺部にエネルギビームを照射することを特徴とする請求項４記載の基板の処理方法。

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