JP7153616B2 - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents
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Description
基板洗浄装置は、支柱の短縮などにより洗浄具を下降させて基板の表面に当接させた状態で基板を回転させることによって、この基板の表面を洗浄する。
図1は、第1実施形態の基板洗浄装置10の模式図である。図2は、基板洗浄装置10を用いた基板処理装置100の平面図である。
図2に示すように、基板処理装置100は、略矩形状のハウジング1を備えている。ハウジング1の内部は隔壁1a,1bによってロード/アンロード部2と研磨部3と洗浄部4とに区画されている。ロード/アンロード部2、研磨部3、および洗浄部4は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。基板処理装置100は、基板処理動作を制御する制御部5を有している。
研磨部3は研磨液としてスラリーを用いるため、研磨部3の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部4の内部圧力よりも低く維持されている。
第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、および第4研磨ユニット3Dは、第1研磨ユニット3Aと同一の構成を有している。
第1リニアトランスポータ6の近傍には、仮置き台180が設けられている。
第1リニアトランスポータ6と、第2リニアトランスポータ7と、洗浄部4との間にはスイングトランスポータ12が配置されている。スイングトランスポータ12は、第4搬送位置TP4と第5搬送位置TP5との間を移動可能なハンドを有している。スイングトランスポータ12は、第1リニアトランスポータ6から第2リニアトランスポータ7へウェハを受け渡す。ウェハは、第2リニアトランスポータ7によって第3研磨ユニット3Cおよび/または第4研磨ユニット3Dに搬送される。研磨部3で研磨されたウェハはスイングトランスポータ12を経由して洗浄部4に搬送される。
第1洗浄室190には、一次洗浄モジュール201が設けられている。一次洗浄モジュール201は、第1洗浄室190内に高さ位置を違えて2つ設けられ、それらが切り替え使用されてもよい。第1搬送室191には、第1搬送ロボット209が設けられている。第2洗浄室192には、二次洗浄モジュール202が設けられている。二次洗浄モジュール202は、第2洗浄室192内に高さ位置を違えて2つ設けられ、それらが切り替え使用されてもよい。第2搬送室193には、第2搬送ロボット210が設けられている。乾燥室194には、乾燥モジュール205が設けられている。乾燥モジュール205は、乾燥室194内に高さ位置を違えて2つ設けられ、それらが切り替え使用されてもよい。
なお、以下、図1に即して基板洗浄装置10の各部の位置関係を説明する。図1において、ウェハWの上面は被洗浄面である。図1における上下方向は高さ方向である。基板保持機構40の中心軸C1は、例えば鉛直方向に沿う。ここで定めた基板洗浄装置10の姿勢は、基板洗浄装置の使用時の姿勢を限定しない。
なお、基板保持機構の構成は特に限定されない。例えば、係止部43に代えて、ウェハWの周縁部に押圧状態で当接しつつ自転する円柱状の保持体(図示略)を用いてもよい。
なお、回転機構は、ウェハを回転させることができればよく、その構成は特に限定されない。回転機構は、例えば、ローラ状の複数の保持体を備えていてもよい。ローラ状の保持体は、ウェハWの周縁部を保持し、自転によりウェハWを回転させる。
支柱61は、例えば、設置面から上方に延びる。支柱61には、伸縮機構、昇降機構などが設けられていないため、構造は簡略である。そのため、支柱61が必要とする設置スペースは小さい。
支柱61およびアーム62は、洗浄具63を支持している。
図3に示すように、洗浄具63は、軸部63aと、保持部63bと、洗浄部材63cとを備える。軸部63aは、中心軸C1と平行な中心軸C2を有する。保持部63bは、軸部63aの下端に設けられている。保持部63bは洗浄部材63cを保持する。洗浄部材63cは、例えば、吸液性を有する弾性材料である。洗浄部材63cは、例えば、多孔質の樹脂材料で構成される。洗浄部材63cを構成する樹脂材料としては、例えば、PVF(ポリビニルホルマール)、PVA(ポリビニルアルコール)、発泡ポリウレタンなどが挙げられる。洗浄部材63cは、例えば、中心軸C2に沿う中心軸を有する円柱状に形成されている。洗浄部材63cは、ウェハWの表面(上面)に当接することでこの表面を洗浄する。洗浄具63は、軸部63aの中心軸C2周りに回転可能である。洗浄具63は、「ペン型」または「ペンシル型」と呼ばれる洗浄具である。洗浄具63は上下動可能である。
昇降駆動部64aは、例えば、流体供給部(図示略)と、シリンダ64dと、昇降体64eと、連結部64fとを備える。前記流体供給部は、エア(空気)などの流体の供給源である。シリンダ64dには、供給経路64gを通して前記流体供給部から流体が供給される。昇降体64eは、シリンダ64d内に昇降自在に設けられている。昇降体64eは、シリンダ64d内の流体の圧力に応じて昇降し、洗浄具63の高さ位置を調整することができる。例えば、シリンダ64d内の圧力が上昇すると、昇降体64eは下降する。流体は、気体であることが好ましい。連結部64fは、昇降体64eと支持体64bとを連結する。
図3および図4に示すように、昇降機構64は、例えば、流体供給部(図示略)からシリンダ64dへの流体の供給流量を調整することによってシリンダ64dの内圧を調節し、昇降体64eを上昇または下降させる。例えば、シリンダ64d内の昇降体64eの上側の空間の内圧を高めれば、昇降体64eは下降する。昇降体64eの下側の空間の内圧を高めれば、昇降体64eは上昇する。流体の供給流量を調整するには、例えば、電空レギュレータを使用できる。
昇降機構64は、洗浄具63(詳しくは洗浄部材63c)を、ウェハWから離れた上昇位置P1(図3参照)と、ウェハWに当接する下降位置P2(図4参照)との間でアーム62に対して昇降させる。
図5に示すように、アーム回動部66(図1参照)は、支柱61を軸としてアーム62を回動させることによって、アーム62を、洗浄可能位置P3と退避位置P4との間で移動させる。洗浄可能位置P3は、平面視において洗浄具63がウェハWに重なる位置である。退避位置P4は、平面視において洗浄具63がウェハWから外れる位置である。洗浄可能位置P3と退避位置P4との間を移動する洗浄具63は、中心軸C3周りの円弧状の軌道R1に沿って移動する。なお、平面視とは、例えば、ウェハWの厚さ方向と平行に見ることをいう。
基板洗浄装置10では、洗浄具63が退避位置P4にあるときに、基板保持機構40に対するウェハWの装着および取り外しが可能となる。
カバー70は、上下動可能に構成されており、ウェハWを囲む上昇位置と、ウェハWの高さ位置を外れる下降位置とを切り替え可能である。上昇位置において、カバー70の上端はウェハWより高い位置にある。
図1に示すように、ウェハWを基板保持機構40に保持させ、ウェハWを回転機構50によって中心軸C1周りに回転させる。図示しない洗浄液供給部から洗浄液をウェハWの表面に供給する。図3に示すように、この段階では、洗浄具63はウェハWより高い上昇位置P1にある。
第5段階S5の終了時には、洗浄具63(詳しくは洗浄部材63c)はウェハWに近接するが、まだウェハWに当接していない。
なお、シリンダ64dの内圧が段階的に上昇する場合の段階の数は特に限定されず、2以上の任意の数であってよい。
第1段階S1から第5段階S5において段階が上がるときのインターバルはなくてもよい。シリンダ64dの内圧指令値は時間に比例させて連続的に上昇してもよいし、段階的に上昇してもよい。洗浄具63の下降速度は第1段階S1から第5段階S5にかけて連続的に低くなってもよいし、段階的に低くなってもよい。
洗浄具63(詳しくは洗浄部材63c)は、第6段階S6において下降位置P2に達してウェハWに当接する。洗浄位置P1から下降位置P2に至る過程において、洗浄具63の下降速度は下降位置P2で最も低くなる。下降位置P2では、ウェハWとの当接による洗浄部材63cの弾性圧縮により、洗浄具63に、上方向への反発力が加えられる。洗浄具63には、付勢体64cにより上方向への弾性反発力も加えられる。
図1等に示す基板洗浄装置10は、支柱61に伸縮機構等がないためアーム62の高さが非変動であることから、昇降機構64のみにより洗浄具63を下降させる。そのため、基板洗浄装置10は、洗浄具63のストロークが大きくなりやすい構造を有するといえる。しかし、基板洗浄装置10は、制御部67によって洗浄具63が下降する際の速度を制御することができるため、洗浄具63がウェハWに当接する際の速度を低くし、ウェハWに加えられる荷重を抑制できる。よって、ウェハWの破損を防ぐことができる。
基板洗浄装置10では、制御部67によって洗浄具63が下降する際の速度を制御することができるため、ウェハWに達する前の洗浄具63の下降速度(例えば、第1段階S1から第4段階S4までの下降速度)を高くし、洗浄処理の効率を高めることができる。
昇降機構164は、支持体64bと連結部64fとの間にロードセル165が設けられている点で、図3に示す昇降機構64と異なる。
昇降機構164は、ロードセル165を備えているため、洗浄具63(詳しくは洗浄部材63c)がウェハWに当接する下降位置P2を常に把握し位置補正をすることが可能となる。そのため、洗浄具63によってウェハWに加えられる荷重の上昇値の管理が容易となる。
(実施例1)
図1に示す基板洗浄装置10を用いて、次に示す条件でウェハWの洗浄を行った。
ウェハWを回転機構50によって回転させるとともに、図6に示すように、制御部67によって、シリンダ64dの内圧を5段階で上昇させた。シリンダ64dの内圧は、第5段階S5の後、第6段階S6に移行させた。洗浄具63は、第6段階S6においてウェハWに当接させた。第1段階S1から第5段階S5までの間で段階がひとつ上がる際のインターバルt1~t4は共通で0.1秒とした。第5段階S5と第6段階S6との間にはインターバルを設定しなかった。
図8は、実施例1においてウェハWに加えられる荷重を示す図である。図8に示すように、ウェハWに加えられる荷重は、洗浄具63がウェハWに当接するとき(T1)において上昇したが、当該上昇値はそれほど高くなかった。
第5段階S5と第6段階S6との間に、0.3秒のインターバルt5を設定したこと以外は実施例1と同様にしてウェハWの洗浄を行った。
図9は、実施例2においてウェハWに加えられる荷重を示す図である。図9に示すように、ウェハWに加えられる荷重は、洗浄具63がウェハWに当接するときに大きく上昇することはなかった。
シリンダ64dの内圧を前記初期段階のゼロから前記第6段階S6の最高値まで一度(無段階)で上昇させた。これによって、洗浄具は、ウェハに当接する直前まで、実施例1、2に比べてはるかに高速の下降速度で下降した。それ以外の操作は実施例1と同様にした。
図10は、比較例1においてウェハに加えられる荷重を示す図である。図10に示すように、ウェハに加えられる荷重は、洗浄具がウェハに当接するとき(T2)に大きく上昇した。荷重の上昇値は非常に大きかった。
前述の洗浄方法では、洗浄具が上昇位置から下降位置まで下降する際の速度は徐々に低くなるが、洗浄具の下降速度の変化はこれに限らない。例えば、洗浄具は、上昇位置から下降位置の直前まで一定の第1速度で下降し、その後、ウェハに当接するまで第1速度より低い第2速度で下降してもよい。
シリンダへの流体の供給流量を調整するには、流体の供給経路に設けられた弁(図示略)の開度を調整してもよい。
基板洗浄装置が備える洗浄機構の数は2に限定されず、1でもよいし、3以上の任意の数であってもよい。
Claims (7)
- 基板を保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に保持された前記基板を回転させる回転機構と、
前記基板を洗浄する洗浄機構と、を備え、
前記洗浄機構は、
支柱と、
前記支柱から延出し、高さ位置が非変動となるアームと、
前記アームに支持され、前記基板の表面に当接することで前記表面を洗浄する洗浄具と、
前記洗浄具を、前記基板から離れた上昇位置と前記基板に当接する下降位置との間で前記アームに対して昇降させる昇降機構と、
少なくとも前記洗浄具が下降する際の速度を制御する制御部と、を備え、
前記昇降機構は、前記アームに接続されたシリンダと、前記シリンダを用いて前記洗浄具の高さを調整する昇降体と、弾性反発力によって前記昇降体を上昇方向に付勢する付勢体と、を有する、
基板洗浄装置。 - 前記基板を外周側から囲むカバーをさらに備える、請求項1記載の基板洗浄装置。
- 前記昇降機構は、前記シリンダに流体を供給する流体供給部をさらに備え、
前記昇降体は、前記シリンダ内の前記流体の圧力に応じて前記洗浄具の高さを調整する、請求項1または2記載の基板洗浄装置。 - 前記制御部は、前記シリンダへの前記流体の供給量を調整することによって前記洗浄具が下降する際の速度を制御する、請求項3記載の基板洗浄装置。
- 前記アームは、前記支柱を軸として回動することによって、前記基板の厚さ方向と平行に見て前記洗浄具が前記基板に重なる洗浄可能位置と、前記洗浄具が前記基板から外れる退避位置とを切り替え可能である、請求項1~4のうちいずれか1項に記載の基板洗浄装置。
- 前記洗浄機構を複数備える、請求項1~5のうちいずれか1項に記載の基板洗浄装置。
- 請求項1~6のうちいずれか1項に記載の基板洗浄装置を用いて基板を洗浄する基板洗浄方法であって、
前記制御部は、前記洗浄具が前記上昇位置から前記下降位置まで下降する際の速度を段階的または連続的に低くする、基板洗浄方法。
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