JP5834406B2 - 洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に付着した異物を除去する洗浄方法及び洗浄装置に関する。

半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスにおいて、何らかのトラブルにより、製造中の基板に異物が付着することがある。

基板に付着した異物は製造歩留まりの低下や製造装置を汚染等の新たなトラブルの原因になる虞があり、製造を再開するにあたっては、基板に付着した異物を除去するための洗浄処理を行うことが求められる。

基板に付着した異物を除去する方法としては、例えば、基板に気体を噴出し、風圧によって基板上の異物を吹き飛ばす洗浄処理が提案されている。

特開２００９−２６７００５号公報 特開平１１−３３００３３号公報

しかしながら、風圧によって基板上の異物を吹き飛ばす洗浄処理では、吹き飛ばした異物の再付着を完全に防止することは困難であった。また、クリーンルーム内で行うには発塵に対する対策が施された環境で処理を行う必要があるが、発塵に対する十分な対策はなされていなかった。

本発明の目的は、基板に付着した異物を効率的に除去することができ、異物の再付着を抑制しうる洗浄方法及び洗浄装置を提供することにある。

実施形態の一観点によれば、処理室内において、前記処理室の内壁の温度よりも高い温度の気体を基板に噴射し、噴射した前記気体の風圧により、前記基板に付着した異物を除去する洗浄方法が提供される。

また、実施形態の他の観点によれば、気体を噴射することにより基板に付着した異物を除去する洗浄装置であって、前記基板を処理するための処理室と、前記処理室内に設けられ、前記基板を支持する支持台と、前記処理室内に設けられ、前記基板に前記気体を噴射する気体噴射機構と、前記基板に噴射する前記気体の温度が前記処理室の内壁の温度よりも高くなるように制御する温度制御機構とを有する洗浄装置が提供される。

開示の洗浄方法及び洗浄装置によれば、基板から除去した異物が基板に再付着するのを抑制することができる。これにより、異物の除去効率を向上することができる。

図１は、実施形態による洗浄装置の構造を示す概略図である。 図２は、基板へのガスの供給方法を示す概略図である。 図３は、基板のリフトアップ機構を説明する概略図である。 図４は、基板の回転機構を説明する概略図である。 図５は、気体噴出ノズルの構造を示す概略図である。 図６は、気体噴出ノズルの移動方法を説明する概略図である。 図７は、クーリングプレートの構造を示す概略図である。

一実施形態による洗浄装置及び洗浄方法について図１乃至図７を用いて説明する。

図１は、本実施形態による洗浄装置の構造を示す概略図である。図２は、基板へのガスの供給方法を示す概略図である。図３は、基板のリフトアップ機構を説明する概略図である。図４は、基板の回転機構を説明する概略図である。図５は、気体噴出ノズルの構造を示す概略図である。図６は、気体噴出ノズルの移動方法を説明する概略図である。図７は、クーリングプレートの構造を示す概略図である。

はじめに、本実施形態による洗浄装置の構造について図１乃至図７を用いて説明する。

本実施形態による洗浄装置は、基板を処理するための箱型の処理室１０を有している。処理室１０内には、複数のスルーホールが設けられた多孔板１２が設けられており、処理室１０内が二分されている。多孔板１２上には、処理対象の複数の基板３２を保持する基板キャリア３０を載置するキャリア支持台２０が設けられている。キャリア支持台２０上に載置された基板キャリア３０の上方には、気体噴出ノズル４０が設けられている。処理室１０の周囲には、処理室１０の内壁を冷却するためのクーリングプレート５０が設けられている。処理室１０の多孔板１２の下方部分には、パーティクル等の異物を捕獲するためのフィルタ１４を介して真空ポンプ１６が接続されている。気体噴出ノズル４０及びクーリングプレート５０には、気体噴出ノズル４０から噴射する気体の温度及びクーリングプレート５０の温度を制御する温度制御機構（図示せず）が設けられている。

処理室１０は、基板３２を洗浄処理するための容器である。洗浄処理によって基板３２から除去されたパーティクル等の異物が環境中（例えばクリーンルーム内）に放出されて新たな汚染源となるのを防止するために、処理環境を外部環境から隔離するための箱型とすることが望ましい。

多孔板１２は、気体噴出ノズル４０から噴射したガスを下方に流れやすくする構造とするためのものである。気体噴出ノズル４０から基板３２に向けて噴射されたガスは、多孔板１２を通過し、フィルタ１４を介して真空ポンプ１６によって排気される。真空ポンプ１６の代わりに排気ダクトを接続するようにしてもよい。気体噴出ノズル４０から噴射されたガスによって基板３２から除去された異物は、ガスの気流によって運ばれ、フィルタ１４により捕獲されるため、装置外部に放出されることはない。多孔板１２は、必ずしも必要ではないが、気体噴出ノズル４０から真空ポンプ１６方向に向かう一方向の気流を形成し、基板３２への異物の再付着を防止するうえで有効である。

キャリア支持台２０は、基板キャリア３０を載置するものであるとともに、気体噴出ノズル４０から噴射されるガスの噴射方向に対して基板３２の表面の向きを変える機構を有している。例えば図２に示すように、ガスの噴射方向に対して基板３２を傾け、基板３２の表面に対して斜め方向からガスを入射することにより、異物の除去効率を向上することができる。気体噴出ノズル４０から噴射されるガスの噴射方向に対する基板３２の表面の角度θは、基板３２の洗浄の際に一定としてもよいし、変化しながら洗浄処理を行うようにしてもよい。

キャリア支持台２０には、基板３２を持ち上げるリフトアップ機構を設けてもよい。基板キャリア３０から基板３２を持ち上げることにより、基板キャリア３０と基板３２との接触部分に付着した異物を、基板キャリア３０によって邪魔されることなく効率的に除去することができる。

基板３２のリフトアップ機構は、特に限定されるものではないが、例えば図３に示すような、上下機構を有する２つの基板支持板２２を用いることができる。キャリア支持台２０に上下機構を有する２つの基板支持板２２を設け（図３（ａ））、基板支持板２２を上に移動させることにより、基板３２を持ち上げることができる（図３（ｂ））。

キャリア支持台２０には、基板３２を回転させる基板回転機構を設けてもよい。基板３２を回転させることにより、基板３２に対して様々な方向からガスを入射することができ、異物の除去効率を向上することができる。

基板回転機構は、特に限定されるものではないが、例えば図４に示すように、基板支持板２２の先端部に設けた回転機構を有するシャフト２４を用いることができる。基板３２を基板支持板２２により持ち上げた状態でシャフト２４を回転することにより、基板３２を回転することができる。

基板キャリア３０は、特に限定されるものではないが、例えば、半導体装置の製造プロセスに用いられている一般的な基板キャリアを適用することができる。基板キャリア３０には、複数の基板３２、例えば２５枚の基板３２を支持することができる。

上述のリフトアップ機構や基板回転機構は、基板３２を基板キャリア３０に収容した状態のままで動作させることができるため、効率的な洗浄処理を行うことができ、処理工数を削減することができる。

気体噴出ノズル４０は、異物除去用のガスを基板３０に向けて噴射するためのものである。

気体噴出ノズル４０は、複数の噴出孔を有しており、そこから気体を噴出する形状となっている。気体噴出ノズル４０は、例えば図５に示すように、噴出孔４２が直線上に並んだものを適用することができる。或いは、例えばシャワーヘッドのように、噴出孔４２が２次元的に配置されたものであってもよい。また、噴出孔４２は、必ずしも円形である必要はなく、スリット状の孔であってもよい。

気体噴出ノズル４０には、移動機構を設けるようにしてもよい。例えば、気体噴出ノズル４０によって同時に総ての基板３２に気体を噴射できない場合でも、気体噴出ノズル４０を移動することにより、総ての基板３２を順次処理することができる。また、気体噴出ノズル４０を移動することにより、基板３２への気体の入射方向を移動と共に変化することができ、異物除去効果の向上が期待できる。

例えば図６に示すように、基板３２の表面に平行な方向（紙面の奥行き方向）に長い気体噴出ノズル４０を設けた場合には、気体噴出ノズル４０の延在方向に垂直な方向（紙面の左右方向）に気体噴出ノズル４０を移動することができる。

なお、気体噴出ノズル４０の移動は、基板キャリア３０と気体噴出ノズル４０との相対的な位置関係を変化するためである。気体噴出ノズル４０に移動機構を設ける代わりに、キャリア支持台２０に移動機構を設けるようにしてもよい。或いは、気体噴出ノズル４０及びキャリア支持台２０の双方に移動機構を設けるようにしてもよい。

気体噴出ノズル４０から噴出するガスは、特に限定されるものではないが、例えば、空気、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、キセノン等を適用することができる。特に、不活性ガスである窒素、アルゴン、キセノン等が好ましい。

気体噴出ノズル４０からのガスの噴出速度は、必要とされる異物除去効果に応じて適宜設定することができる。気体噴出ノズル４０からのガスの噴出速度は、特に限定されるものではないが、例えば、３０ｍ／ｓｅｃ〜３００ｍ／ｓｅｃ程度とすることができる。

気体噴出ノズル４０から噴射するガスは、処理室１０の内壁の温度よりも高い温度とする。これは、基板３２と処理室１０の内壁との間に温度勾配を設けて、基板３２から除去した異物の熱泳動を誘発するためである。気体噴出ノズル４０から噴射するガスの温度は、処理室１０の内壁の温度によっても変化するが、例えば５０℃〜１００℃とする。

クーリングプレート５０は、処理室１０の内壁を冷却するためのものである。クーリングプレート５０は、処理室１０の内壁を冷却できるものであれば特に限定されるものではない。例えば図７に示すように、導入した窒素ガスを液体窒素等の冷媒を用いたガス冷却部５２で冷却し、処理室１０を囲うクーリングプレート５０内に導入する機構を適用することができる。

クーリングプレート５０は、基板３２と処理室１０の内壁との間に温度勾配を設けて、基板３２から除去した異物の熱泳動を誘発するためのものである。この目的のもと、基板３２の温度が、処理室１０の内壁の温度よりも高くなるように温度を制御することが望ましい。より好ましくは、基板３２の温度を、処理室１０の内壁の温度よりも、５０℃〜１００℃程度高く設定する。基板３２の温度を噴出ガスの温度（例えば５０℃〜１００℃）に等しい仮定すると、クーリングプレート５０により冷却する処理室１０の内壁の温度は、０℃程度とすることが望ましい。

次に、本実施形態による洗浄方法について図１乃至図７を用いて説明する。

まず、処理対象の基板３２を支持する基板キャリア３０を、処理室１２内のキャリア支持台２０上に載置する。

次いで、クーリングプレート５０により、処理室１２の内壁を所定温度に冷却する。例えば、図７に示すように、液体窒素で冷却した窒素ガスによってクーリングプレート５０を冷却し、処理室１２の内壁の温度を０℃に設定する。

次いで、基板３２の表面に対して斜め方向からガスが入射されるように、気体噴出ノズル４０から噴射されるガスの噴射方向に対して基板３２の表面の向きを傾ける。例えば図２に示すように、キャリア支持台２０を傾けることにより、気体噴出ノズル４０から噴射されるガスの噴射方向に対して基板３２の表面の向きを傾ける。

次いで、必要に応じて、キャリア支持台２０の基板支持板２２により、基板キャリア３０から基板３２を持ち上げる（図３参照）。また、必要に応じて、キャリア支持台２０の基板支持板２２に設けられたシャフト２４により、基板３２を回転させる（図４参照）。

次いで、気体噴出ノズル４０から、５０℃〜１００℃程度に加熱したガス、例えば５０℃に加熱した窒素を、所定の速度、例えば３０ｍ／ｓｅｃ〜３００ｍ／ｓｅｃ程度で噴射し、基板３２に入射する。

この際、必要に応じて、気体噴出ノズル４０の基板キャリア３０に対する相対的な位置を移動し、基板キャリア３０に支持された総ての基板３２の洗浄を行う。また、必要に応じて、気体噴出ノズル４０から噴出されるガスの噴出方向に対する基板３２の表面の角度θを変化しながら洗浄処理を行う。

基板３２の表面に付着した異物は、噴射されたガスによって基板３２から除去される。基板３２と処理室１２の内壁の温度との間には温度勾配が設けられているため、基板３２から除去された異物は、熱泳動の作用によって基板３２側から処理室１２の内壁側に向かって移動する。また、気体噴出ノズル４０から真空ポンプ１６に向かう一方向の気流に乗って異物は移動する。これにより、基板３２から除去された異物が基板３２に再付着するのを抑制することができる。

この後、気体噴出ノズル４０からのガスの噴出を停止し、処理室１２内を室温に戻した後、基板キャリア３０を処理室内から取り出し、洗浄処理を完了する。

このように、本実施形態によれば、基板と処理室の内壁の温度との間に温度勾配を設け、熱泳動の作用によって基板から除去した異物が基板に再付着するのを防止するので、異物の除去効率を向上することができる。

［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、基板３２として半導体ウェーハを想定して説明したが、基板３２は、半導体ウェーハに限定されるものではない。例えば、液晶表示装置の製造に使用されるガラス基板等の基板の洗浄に適用することもできる。

また、図１の例では、処理室１０の上部側面のみにクーリングプレート５０を設けた状態を示したが、クーリングプレート５０を設ける場所は、これに限定されるものではない。例えば、処理室１０の底部にもクーリングプレート５０を設けるようにしてもよい。クーリングプレート５０は、基板３２から除去した異物が熱泳動の作用によって基板３２から離れていくように、処理装置の構造に応じて適宜選択することが望ましい。

また、上記実施形態では、基板３２に噴射する気体の温度を高くし、処理室１０の内壁の温度を低くすることにより、基板３２と処理室１０の内壁との間に温度勾配を設けたが、必ずしも双方の温度を制御する必要はない。基板３２に噴射する気体の温度が処理室１０の内壁の温度よりも相対的に高くなるように適宜制御すればよく、基板３２に噴射する気体の温度だけを高くしてもよいし、処理室１０の内壁の温度を低くしてもよい。

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１） 処理室の内部に基板を配置し、前記処理室の内壁の温度よりも高い温度の気体を前記基板に噴射し、噴射した前記気体の風圧により、前記基板に付着した異物を除去する
ことを特徴とする洗浄方法。

（付記２） 付記１記載の洗浄方法において、
前記気体の温度は、前記処理室の前記内壁の温度よりも５０℃〜１００℃高い
ことを特徴とする洗浄方法。

（付記３） 付記１又は２記載の洗浄方法において、
前記基板を基板キャリアに入れたままの状態で前記気体を噴射する
ことを特徴とする洗浄方法。

（付記４） 付記３記載の洗浄方法において、
前記基板を前記基板キャリアから持ち上げた状態で前記気体を噴射する
ことを特徴とする洗浄方法。

（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項に記載の洗浄方法において、
前記基板の表面に対して斜め方向から前記気体を噴射する
ことを特徴とする洗浄方法。

（付記６） 付記１乃至５のいずれか１項に記載の洗浄方法において、
前記基板を回転しながら前記気体を噴射する
ことを特徴とする洗浄方法。

（付記７） 付記１乃至６のいずれか１項に記載の洗浄方法において、
前記気体は、窒素、アルゴン、又はキセノンである
ことを特徴とする洗浄方法。

（付記８） 気体を噴射することにより基板に付着した異物を除去する洗浄装置であって、
前記基板を処理するための処理室と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を支持する支持台と、
前記処理室内に設けられ、前記基板に前記気体を噴射する気体噴射機構と、
前記基板に噴射する前記気体の温度が前記処理室の内壁の温度よりも高くなるように制御する温度制御機構と
を有することを特徴とする洗浄装置。

（付記９） 付記８記載の洗浄装置において、
前記温度制御機構は、前記気体の温度が前記処理室の前記内壁の温度よりも５０℃〜１００℃高くなるように制御する
ことを特徴とする洗浄装置。

（付記１０） 付記８又は９記載の洗浄装置において、
前記支持台は、複数の前記基板を収容する基板キャリアを支持する
ことを特徴とする洗浄装置。

（付記１１） 付記１０記載の洗浄装置において、
前記支持台は、前記基板キャリアから前記基板を持ち上げるリフトアップ機構を有する
ことを特徴とする洗浄装置。

（付記１２） 付記８乃至１１のいずれか１項に記載の洗浄装置において、
前記支持台は、前記気体噴射機構から噴射された前記気体が前記基板の表面に対して斜め方向から入射するように前記基板を傾ける基板傾斜機構を有する
ことを特徴とする洗浄装置。

（付記１３） 付記８乃至１２のいずれか１項に記載の洗浄装置において、
前記支持台は、前記基板を回転する基板回転機構を有する
ことを特徴とする洗浄装置。

（付記１４） 付記８乃至１３のいずれか１項に記載の洗浄装置において、
前記気体噴射機構は、前記基板に対する前記気体の噴射位置を変化する移動機構を有する
ことを特徴とする洗浄装置。

１０…処理室
１２…多孔板
１４…フィルタ
１６…真空ポンプ
２０…キャリア支持台
２２…基板支持板
２４…シャフト
３０…基板キャリア
３２…基板
４０…気体噴出ノズル
４２…噴出孔
５０…クーリングプレート

Claims (6)

1. 処理室の内部に基板を配置し、前記処理室の内壁を冷却して前記内壁の温度を前記基板の温度より低くした状態で、前記内壁の温度よりも高い温度の気体を前記基板に噴射し、噴射した前記気体の風圧により、前記基板に付着した異物を除去する
   ことを特徴とする洗浄方法。
2. 気体を噴射することにより基板に付着した異物を除去する洗浄装置であって、
   前記基板を処理するための処理室と、
   前記処理室内に設けられ、前記基板を支持する支持台と、
   前記処理室内に設けられ、前記基板に前記気体を噴射する気体噴射機構と、
   前記処理室の内壁の温度を前記基板の温度より低くなるように冷却する冷却装置と、
   前記基板に噴射する前記気体の温度が前記処理室の内壁の温度よりも高くなるように制御する温度制御機構と
   を有することを特徴とする洗浄装置。
3. 請求項２記載の洗浄装置において、
   前記温度制御機構は、前記気体の温度が前記処理室の前記内壁の温度よりも５０℃〜１００℃高くなるように制御する
   ことを特徴とする洗浄装置。
4. 請求項２又は３記載の洗浄装置において、
   前記支持台は、複数の前記基板を収容する基板キャリアを支持する
   ことを特徴とする洗浄装置。
5. 請求項４記載の洗浄装置において、
   前記支持台は、前記基板キャリアから前記基板を持ち上げるリフトアップ機構を有する
   ことを特徴とする洗浄装置。
6. 請求項２乃至５のいずれか１項に記載の洗浄装置において、
   前記支持台は、前記気体噴射機構から噴射された前記気体が前記基板の表面に対して斜め方向から入射するように前記基板を傾ける基板傾斜機構を有する
   ことを特徴とする洗浄装置。

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