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JP2003007664A - 枚葉式基板洗浄方法および枚葉式基板洗浄装置 - Google Patents

枚葉式基板洗浄方法および枚葉式基板洗浄装置

Info

Publication number
JP2003007664A
JP2003007664A JP2001189794A JP2001189794A JP2003007664A JP 2003007664 A JP2003007664 A JP 2003007664A JP 2001189794 A JP2001189794 A JP 2001189794A JP 2001189794 A JP2001189794 A JP 2001189794A JP 2003007664 A JP2003007664 A JP 2003007664A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
wafer
pure water
cleaning
back surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001189794A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshizo Shibagaki
喜造 柴垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SES Co Ltd
Original Assignee
SES Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SES Co Ltd filed Critical SES Co Ltd
Priority to JP2001189794A priority Critical patent/JP2003007664A/ja
Priority to TW090120406A priority patent/TWI283020B/zh
Priority to CNB011308737A priority patent/CN1261981C/zh
Priority to KR1020010052713A priority patent/KR100841498B1/ko
Priority to IL14534101A priority patent/IL145341A0/xx
Priority to US09/948,800 priority patent/US6824621B2/en
Priority to EP01121849A priority patent/EP1276138A3/en
Priority to SG200105535A priority patent/SG125056A1/en
Priority to SG200507887-8A priority patent/SG149690A1/en
Publication of JP2003007664A publication Critical patent/JP2003007664A/ja
Priority to US10/437,890 priority patent/US6915809B2/en
Priority to KR1020080026277A priority patent/KR100855129B1/ko
Pending legal-status Critical Current

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    • H10P52/00
    • H10P72/0424
    • H10P72/0414
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S134/00Cleaning and liquid contact with solids
    • Y10S134/902Semiconductor wafer

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  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ表面を薬液によりウェット洗浄するに
際し、ウエハ裏面への薬液の回り込みを有効に防止し得
る枚葉式ウェット洗浄技術を提供する。 【解決手段】 回転支持した一枚のウエハWの表面Wa
に対して、複数の薬液を上方向から順次供給してウエッ
ト洗浄するに際し、ウエハWの裏面Wbに対して純水を
噴出供給することにより、この純水が、裏面Wbを洗浄
するとともに、裏面Wbへの薬液の回り込みを有効に防
止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は枚葉式基板洗浄方
法および枚葉式基板洗浄装置に関し、さらに詳細には、
半導体や電子部品等のディバイス製造工程において、半
導体ウエハ等の基板を一枚ずつウェット洗浄処理するた
めの枚葉式ウェット洗浄技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ等の基板(以下単にウエハ
と称する)をウェット洗浄する方法としては、従来、複
数の洗浄槽が連続して配列されてなるウェットベンチタ
イプの洗浄槽に対して、キャリアカセットに収納した複
数枚のウエハを、またはキャリアカセットを省略して直
接複数枚のウエハを搬送装置により順次浸漬して処理す
るいわゆるバッチ式ウェット洗浄が主流であったが、半
導体装置もサブミクロン時代を迎え、このような装置構
造の微細化、高集積化に伴って、ウエハの表面にも非常
に高い清浄度が要求されている昨今、より高い清浄度の
要求を満足するウェット洗浄技術として、密閉された洗
浄ハウジング内でウエハを一枚ずつカセットレスでウェ
ット洗浄するいわゆる枚葉式ウェット洗浄が開発提案さ
れるに至った。
【0003】この枚葉式ウェット洗浄にあっては、パー
ティクルの再付着等もなく高い清浄度雰囲気での洗浄を
高精度に行なうことができ、しかも装置構成が単純かつ
コンパクトで多品種少量生産にも有効に対応できるとい
う利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、この枚葉式ウ
ェット洗浄においては、ウエハの表面つまり上側面に対
してのみ各種の薬液による洗浄処理が予め定められた順
序で行われている。
【0005】ところで、このようにウエハの表面のみを
対象としたウェット洗浄においては、ウエハの表面に供
給された薬液がウエハの裏面側へ回り込んで、この裏面
を汚染するおそれがあった。そして、このようにウエハ
の裏面が汚染されてしまうと、このウエハを取り扱うハ
ンドリング冶具、例えばスカラ形ロボットのロボットハ
ンドなども汚染されてしまい、さらには、この汚染され
たロボットハンドによりハンドリングされる他のウエハ
も連鎖的に汚染されてしまうという問題があった。
【0006】この点に関して、近時、ウエハの表面へ供
給される薬液の裏面への回り込み防止する技術の開発が
強く要望されており、この種の薬液回り込み防止技術と
して、例えば図7に示されるものが既に提案されている
(特開2000−343054号公報参照)。
【0007】この薬液回り込み防止技術は、ウエハWを
基板回転部aにより回転支持しながら、ウエハWの表面
Waに対して薬液を供給するところ、ウエハWの下側の
環状ノズルbからガスを供給して、支持部材cにより側
方へのスライドを防止しながらウエハWを浮上させると
ともに、図7(b)に示すように、ウエハWの表面Waか
ら裏面Wb側へ回り込んだ薬液を吹き飛ばす構成とされ
ている。
【0008】しかしながら、このようなガスにより薬液
を吹き飛ばす方式では、裏面Wbの洗浄ができず、汚染
を完全に防止することは困難であり、さらなる改良が要
望されていた。
【0009】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、密閉され
た洗浄室内でウエハの表面を薬液によりカセットレスで
ウェット洗浄するに際して、ウエハの裏面への薬液の回
り込みを有効に防止し得る枚葉式ウェット洗浄技術を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の枚葉式基板洗浄方法は、密閉された洗浄ハ
ウジング内において、ウエハを一枚ずつカセットレスで
ウェット洗浄する枚葉式基板洗浄方法であって、回転支
持したウエハの表面に対して、上側供給ノズルにより複
数の薬液を上方向から順次供給して薬液洗浄するととも
に、この薬液洗浄中、上記ウエハの裏面に対して、下側
供給ノズルにより純水を噴出供給するようにしたことを
特徴とする。
【0011】好適な実施態様として、回転支持した上記
ウエハの裏面の径方向中心部位に対して、上記下側供給
ノズルにより純水を噴射供給することにより、この噴出
供給された純水が、上記ウエハの回転による遠心力で、
ウエハの裏面に沿って放射方向へ流れながら、この裏面
を純水洗浄するようにする。また、上記下側供給ノズル
からの純水の噴出供給は、この噴出供給された純水が、
その噴出力により上記ウエハを浮上させるとともに、こ
のウエハの回転による遠心力によって、ウエハの裏面に
沿ってその外周縁まで到達するように設定する。
【0012】また、本発明の枚葉式基板洗浄装置は、上
記洗浄方法を実施するために適したものであって、密閉
された洗浄ハウジング内において、ウエハを一枚ずつカ
セットレスでウェット洗浄する枚葉式基板洗浄装置であ
って、上記洗浄ハウジング内に、一枚のウエハを水平状
態で支持回転する基板回転手段と、この基板回転手段の
外周部に、基板回転手段に回転支持されるウエハの洗浄
処理用空間を形成する洗浄チャンバと、上記基板回転手
段に回転支持されるウエハの表面に薬液を供給する薬液
供給手段と、上記基板回転手段に回転支持されるウエハ
の裏面に純水を供給する純水供給手段とを備えてなり、
上記基板回転手段に回転支持されるウエハの表面に対し
て、上記薬液供給手段により、複数の薬液が上方向から
順次供給されると同時に、上記純水供給手段により、上
記ウエハの裏面に対して純水が噴出供給されるように構
成されていることを特徴とする。
【0013】好適な実施態様として、上記純水供給手段
は、上記基板回転手段に回転支持されたウエハの裏面に
純水を噴射供給する噴射ノズルを備え、この噴射ノズル
は、上記基板回転手段の回転可能な回転軸の上端部位に
おいて、上向きにかつ固定的に設けられるとともに、純
水供給源に連通可能とされている。また、上記噴射ノズ
ルは、上記配管に連通する貯留部と、この貯留部に設け
られた複数の噴射孔から構成されている。
【0014】本発明の枚葉式基板洗浄においては、密閉
された洗浄ハウジング内において、ウエハを一枚ずつカ
セットレスでウェット洗浄するところ、回転支持したウ
エハの表面に対して、上側供給ノズルにより複数の薬液
を上方向から順次供給して洗浄する。この際、上記ウエ
ハの裏面に対しては、下側供給ノズルにより純水を噴出
供給することにより、この裏面への薬液の回り込みを有
効に防止する。
【0015】すなわち、ウエハの表面に対して供給され
た薬液は、ウエハの回転による遠心力でウエハの外周縁
へ向かって流れた後、この外周縁から裏面へ回り込もう
とする。したがって、ウエハの表面を薬液洗浄する場合
に、ウエハの裏面に純水を噴射供給することにより、こ
の噴射供給された純水が、上記ウエハの回転による遠心
力で、ウエハの裏面に沿って放射方向へ流れながら、こ
の裏面を純水洗浄するとともに、ウエハの表面から裏面
へ回り込もうとする薬液に対してシール作用をなして、
ウエハの裏面の薬液による汚染を有効に防止する。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。
【0017】本発明に係る枚葉式基板洗浄装置が図1に
示されており、この基板洗浄装置は、具体的には、密閉
された洗浄ハウジング1内において、ウエハWを一枚ず
つカセットレスでウェット洗浄する構造とされ、密閉可
能な上記洗浄ハウジング1内に、一枚のウエハWを水平
状態で支持回転する基板回転部(基板回転手段)2と、
相対的な上下方向移動が可能な洗浄チャンバ3と、ウエ
ハWの表面Waに薬液を供給する薬液供給部(薬液供給
手段)4と、ウエハWの裏面Wbに純水を供給する純水
供給部(純水供給手段)5と、酸化防止用の不活性気体
を供給する不活性気体供給部(不活性気体供給手段)6
と、これらの駆動部を相互に連動して制御する制御部7
とを主要部として構成されている。
【0018】洗浄ハウジング1は、上部が密閉可能な洗
浄処理用の空間とされるとともに、下部が上部空間内に
配されて各種装置駆動部の設置部とされている。洗浄ハ
ウジング1の上部空間には、具体的には図示しないが、
開閉可能な基板搬入出口が設けられており、この基板搬
入出口は、その閉塞時においてこの部位の気密・水密性
が確保される構造とされている。
【0019】基板回転部2は、一枚のウエハWをスピン
洗浄時およびスピン乾燥時において水平状態に支持しな
がら水平回転させるもので、回転軸10の先端部分に基
板支持部11が水平状態で取付け支持されるとともに、
この回転軸10を回転駆動する駆動モータ12を備えて
なる。
【0020】基板支持部11および回転軸10は、軸受
支持筒体13を介して、洗浄ハウジング1の中央部に垂
直起立状態で回転可能に配置されており、基板支持部1
1に一枚のウエハWを水平状態に支持する構成とされて
いる。
【0021】具体的には、基板支持部11は、図2およ
び図3に示すように、外周縁部に環状壁部11aが立ち
上げられてなる円盤の形態とされれるとともに、上記環
状壁部11aの上面に、ウエハWの周縁部を載置支持す
る複数(図示の場合は4つ)の円柱状の支持体14,1
4,…を備えてなる。
【0022】これら支持体14,14,…は、図示のご
とく、基板支持部11の円周方向へ等間隔をもって配さ
れており、その先端内周部分がウエハWの外周縁Wc部
位を支持する支持凹部14aとされている。これら支持
体14,14,…の支持凹部14a,14a,…は、互
いに同一高さになるように設定されており、これによ
り、ウエハWの周縁部を水平状態で載置状に支持する。
【0023】また、支持凹部14aの支持面は、具体的
には図示しないが、ウエハWの周縁部の輪郭形状に対応
した断面形状を有しており、これにより、ウエハWの矩
形断面の周縁部に対して、その周縁角部を点接触状態ま
たは線接触状態で当接支持するように形成されている。
【0024】回転軸10は、軸受40により、軸受支持
筒体13を介して起立状に回転支持されるとともに、そ
の下端部が駆動モータ12にベルト駆動可能に接続され
ている。そして、回転軸10は、駆動モータ12の駆動
により回転駆動されて、上記基板支持部11が所定の回
転数をもって回転される構成とされている。回転軸10
の回転速度は、例えば、スピン洗浄処理時においては4
0〜50r.p.m.の低速に設定されるとともに、スピン乾
燥時においては約3000r.p.m.の高速に設定されてい
る。
【0025】また、上記回転軸10は図示のごとく中空
筒状とされて、その中空内部に、後述する純水供給部5
の下側供給ノズル26のための配管30が配設されてい
る。
【0026】洗浄チャンバ3はウエハWを洗浄処理する
部位で、その内径寸法が、後述するように、基板回転部
2の基板支持部11との関係で設定されて、基板回転部
2の外周部に、この基板回転部2に回転支持されるウエ
ハWの洗浄処理用空間を形成する。
【0027】洗浄チャンバ3は、具体的には図1および
図2に示すように、その内周部に、上下方向に配列され
た複数段の円環状処理槽15〜18を備えるとともに、
上記基板回転部2に対して上下方向へ昇降動作可能な構
成とされている。
【0028】図示の実施形態においては、上記円環状処
理槽15〜18が、基板回転部2の基板支持部11に支
持されたウエハWを取り囲むように同心状に、かつ上下
方向へ4段に配列されてなる。
【0029】これら円環状処理槽15〜18の内径縁
は、上記基板回転部2の基板支持部11の外径縁と非接
触で、かつこれら両縁の間に形成される環状隙間が、薬
液等の下側への漏れを阻止する程度の微小間隔となるよ
うに設定されている。
【0030】また、洗浄チャンバ3は、図示しない昇降
ガイドを介して上下方向へ垂直に昇降可能に支持される
とともに、基板回転部2の基板支持部11に対して所定
ストローク分ずつ昇降動作する昇降機構20を備えてい
る。
【0031】この昇降機構20は、洗浄チャンバ3を支
える支持フレーム21を昇降動作させる図示しない送り
ねじ機構と、この送りねじ機構を回転駆動させる駆動モ
ータ22とからなる。
【0032】そして、洗浄処理工程に応じて、後述する
基板回転部2の動作と連動する駆動モータ22の駆動に
より、上記送りねじ機構を介して、洗浄チャンバ3が、
上下方向へ所定ストロークずつ昇降されて、洗浄処理工
程を行うべき円環状処理槽15〜18のいずれか一つの
処理槽が、上記基板回転部2の基板支持部11に支持さ
れたウエハWに対して、その高さ方向位置を選択的に位
置決めされる。
【0033】また、具体的には図示しないが、4つの円
環状処理槽15〜18には、装置外部へ連通するドレン
部がそれぞれ設けられている。これらドレン部は、各処
理槽15〜18内の薬液または不活性気体を排出しまた
は再利用のため回収するもので、洗浄処理が行われる際
のみ開口して、他の処理槽における洗浄処理が行われて
いる場合には閉塞される構成とされている。
【0034】薬液供給部4は、上記基板回転部2に回転
支持されるウエハWの表面Wa(図示において上面)に
薬液を供給するもので、ウエハWの表面Waに上側から
薬液を供給する上側供給ノズル25を主要部として備え
る。
【0035】この上側供給ノズル25は、具体的には、
ウエハWの表面Waに薬液を噴射供給する噴射ノズルの
形態とされ、供給すべき薬液の種類に対応した数だけ配
設されるとともに、この上側供給ノズル25は、洗浄ハ
ウジング1の外部に設けられた薬液供給源27に連通可
能とされている。
【0036】図示の実施形態においては、上側噴射ノズ
ル25は複数個が一体化された噴射ノズル部25Aの形
態とされており、この噴射ノズル部25Aは、洗浄ハウ
ジング1内の上部において、下向き状態で水平旋回可能
に設けられるとともに、図示しないスイング用の駆動モ
ータに駆動連結されている。
【0037】上記噴射ノズル部25Aには、供給すべき
薬液の種類に対応した数のノズル口つまり噴射ノズル2
5、25、…が設けられ、具体的には、3つの噴射ノズ
ル25、25、…が設けられており(図2では一つのみ
図示)、それぞれ後述するAPM液,純水およびDHF
液の供給口として機能する。
【0038】そして、上記噴射ノズル部25Aの上側噴
射ノズル25は、基板回転部2の基板支持部11に水平
状態で回転支持されるウエハWの表面Waに対して、そ
の外周から中心にわたって水平旋回しながら、あるいは
水平旋回して静止後に所定の薬液を噴射供給するように
構成されている。
【0039】上記薬液供給源27は、上側噴射ノズル2
5に洗浄用の薬液を供給する供給源で、図示の実施形態
においては、選択的に、APM(NH4 OH+H2 2
+H 2 O)液による洗浄を行うための構成と、DHF
(HF+H2 O)液による洗浄を行うための構成とを備
える2薬液システムであり、これに対応して、洗浄チャ
ンバ3における処理槽15〜18は、それぞれ、最下段
の処理槽15がAPM液による洗浄工程用、その上の段
の処理槽16がDHF液による洗浄工程用、その上の段
の処理槽17が純水によるリンス用、および最上段の処
理槽18がスピン乾燥用とされている。
【0040】そして、上記薬液供給源27は、洗浄工程
にかかるレシピを適宜選択設定することにより、後述す
る不活性気体供給源37との協働により、i)APM+
DHF+(O3 +DIW)+DRY,ii)APM+DH
F+DRY,iii)APM+DRYおよびDHF+DRY
などの洗浄工程が選択的に実行可能な構成とされてい
る。
【0041】つまり、後述するように、上側噴射ノズル
25は、上記いずれかの選択設定されたレシピに従っ
て、基板回転部2に回転支持されるウエハWの表面Wa
に対して、複数の薬液を上方向から順次供給して洗浄す
るとともに、この一連の洗浄工程において、下側供給ノ
ズル26から純水が供給されるように駆動制御される。
【0042】純水供給部5は、上記基板回転部2に回転
支持されるウエハWの裏面Wb(図示において下面)に
純水を供給するもので、ウエハWの裏面Wbに下側から
純水を供給する下側供給ノズル26を主要部として備え
る。
【0043】この下側供給ノズル26は、具体的には、
ウエハWの裏面Wbに純水を噴射供給する噴射ノズルの
形態とされるとともに、洗浄ハウジング1の外部に設け
られた純水供給源28に連通可能とされている。
【0044】図示の実施形態においては、下側噴射ノズ
ル26は、基板回転部2の回転可能な回転軸10の上端
部位に設けられて、回転支持されるウエハWの裏面Wb
に対して上向き状態で固定的に設けられている。この下
側噴射ノズル26は、図4に示すように、貯留部50
と、この貯留部50に設けられた複数の噴射孔51、5
1、…とから構成されており、上記貯留部50が、回転
軸10内部に配された配管30を介して上記純水供給源
28に連通可能とされている。
【0045】上記噴射孔51、51、…の配列構成は、
図示の実施形態においては図3に示すごとく、放射方向
へ直線状に延びて配列されているが、例えば図5(a) 、
(b)、(c) に示すような配列構成も採用可能である。
【0046】これら図5(a) 、(b) 、(c) に示される配
列構成はいずれも、噴射孔51、51、…の合計開口面
積が、その中心部よりも外側周辺部分にいくに従って大
きくなるように設定されている。このような配列構成
は、後述するように、下側噴射ノズル26からウエハW
の裏面Wbの径方向中心部位に対して噴射供給された純
水が、ウエハWの回転による遠心力で、ウエハWの裏面
Wbに沿って放射方向へ流れるように構成されている場
合には、有効な配列構成である。
【0047】ちなみに、図5(a) に示される噴射孔5
1、51、…は、円弧状のスリットの形態とされて、そ
の長さ寸法と幅寸法が中心部よりも外側周辺部分にいく
に従って大きくなるように設定されている。また、図5
(b) に示される噴射孔51、51、…は、放射方向へ延
びるスリットの形態とされて、その幅寸法が中心部より
も外側周辺部分にいくに従って大きくなるように設定さ
れている。さらに、図5(c) に示される噴射孔51、5
1、…は、所定間隔をもって円周方向と放射方向へ配列
された円形開口の形態とされて、その径寸法が中心部よ
りも外側周辺部分にいくに従って大きくなるように設定
されている。
【0048】上記配管30は、中空円筒状とされた回転
軸10の中空内部に上下方向へ貫通して、かつ図示しな
い支持構造により、回転軸10と非接触状態で固定的に
配されている。
【0049】この配管30の上端部には、円板状の排水
受部31が一体的に設けられており、この排水受部31
の中心部に、上記下側噴射ノズル26が設けられ、その
貯留部50が、上記配管30の内部に貫設された複数の
純水供給路(純水供給用の配管)30a,30a,…に
連通されている。
【0050】上記排水受部31は、その上面が上記基板
支持部11の環状壁部11a上面と面一となるように配
置されるとともに、その外径縁は、上記環状壁部11a
の内径面と非接触で、かつこれら両者の間に形成される
環状隙間45が、薬液等の下側への漏れを阻止する程度
の微小間隔となるように設定されている。
【0051】また、上記純水供給路30a,30a,…
は、配管30の下端部において、方向制御弁32を介し
て、上記純水供給源28に対して選択的に連通可能とさ
れている。
【0052】この純水供給源28により下側噴射ノズル
26から噴射供給される純水は、図4に示すように、基
板回転部2の基板支持部11に回転支持されるウエハW
の裏面Wbの径方向中心部位に対して噴射供給されると
ともに、このウエハWの回転による遠心力で、ウエハW
の裏面Wbに沿って放射方向へ流れるように構成されて
いる。
【0053】図示の実施形態においては、上記純水供給
源28による下側噴射ノズル26からの純水の噴出供給
は、この噴出供給された純水が、その噴出力により基板
回転部2の基板支持部11に回転支持されるウエハWを
浮上させるとともに、このウエハWの回転による遠心力
によって、ウエハWの裏面Wbに沿ってその外周縁Wc
まで到達するように設定されている。
【0054】しかして、上記純水供給源28は、ウエハ
Wの表面Waに対する前記薬液供給部4による薬液洗浄
と同期して、下側供給ノズル26から純水を供給するよ
うに駆動制御される。これにより、ウエハWの裏面Wb
に対して、下側噴射ノズル26から純水が上記設定条件
により噴出供給されて、ウエハWの裏面Wbを純水洗浄
するとともに、裏面Wbへの薬液の回り込みを防止す
る。
【0055】図6を参照して、このウエハWの裏面Wb
への薬液の回り込み防止のメカニズムについて説明する
と、ウエハWの表面Waに対して供給された薬液は、ウ
エハWの回転による遠心力でウエハWの外周縁Wcへ向
かって流れた後、この外周縁Wcから裏面Wbへ回り込
もうとするが、ウエハWの裏面Wbに純水を噴射供給す
ることにより、この噴射供給された純水が、ウエハWの
回転による遠心力で、その裏面Wbに沿って放射方向へ
流れながら、この裏面Wbを純水洗浄するとともに、ウ
エハWの表面Waから裏面Wbへ回り込もうとする薬液
に対してシール作用をなして、ウエハWの裏面Wbの薬
液による汚染を有効に防止する。
【0056】不活性気体供給部6は、上記基板回転部2
に回転支持されるウエハWの表裏面に酸化防止用の不活
性気体を供給するもので、ウエハWの表面Waに不活性
気体を供給する上側供給部35と、ウエハWの裏面Wb
に不活性気体を供給する下側供給部36とを主要部とし
て備え、これら供給部35,36は、洗浄ハウジング1
の外部に設けられた不活性気体供給源37に連通可能と
されている。図示の実施形態においては、不活性気体と
してN2 ガス(窒素)が使用されている。
【0057】上側供給部35は、洗浄ハウジング1内の
上部に設けられ、洗浄チャンバ3と協働して、基板回転
部2に回転支持されるウエハWの表面Wa周囲に乾燥用
密閉空間を形成する円形蓋体の形態とされている。
【0058】具体的には、上記上側供給部35の外径縁
は、洗浄チャンバ3の内径縁つまり最上段の円環状処理
槽18の外径縁と密接状に係合するように設計されてお
り、これにより、基板回転部2に回転支持されるウエハ
Wの表面Wa周囲に必要最小限の乾燥用密閉空間を形成
する。上側供給部35は、配管38を介して上記不活性
気体供給源37に連通されている。
【0059】また、上記上側供給部35は、上記洗浄チ
ャンバ3と協働する使用位置(図示省略)と、上記薬液
供給部4と干渉しない使用待機位置つまり図1に示す高
さ位置との間で上下方向に移動可能とされるとともに、
図示しない昇降手段に駆動連結されている。
【0060】下側供給部36は、基板回転部2の回転可
能な回転軸10の上端部位に設けられている。具体的に
は、図4に示すように、上述した純水供給部5との兼用
構造とされた前記下側噴射ノズル26と、回転軸10の
上端部の中空内周と配管30外周との上端間隙39とか
らなる。
【0061】上記下側噴射ノズル26は、前述したよう
に貯留部50を備え、この貯留部50が、回転軸10内
部に配された上記配管30を介して上記不活性気体供給
源37に連通可能とされている。
【0062】具体的には、配管30の内部には、上記純
水供給路30aと平行して不活性気体供給路(不活性気
体供給用の配管)30bが貫設されており、この不活性
気体供給路30bの上端が上記下側噴射ノズル26の貯
留部50に連通されるとともに、その下端が方向制御弁
52を介して、上記不活性気体供給源37に対して選択
的に連通可能とされている。
【0063】また、下側供給部36のもう一方の供給口
である上端間隙39は、図2および図4に示すように、
上記排水受部31と基板支持部11により形成された空
間53に臨んで開口されるとともに、不活性気体供給路
39aおよび図示しない方向制御弁を介して上記不活性
気体供給源37に選択的に連通可能とされている。
【0064】このような不活性気体供給部6において、
上側供給部35は、前述したウエハWの洗浄時および洗
浄チャンバ3内の薬液を排出置換する際に作動してN2
ガスを噴射供給する構成とされている。
【0065】一方、下側供給部36の下側噴射ノズル2
6は、方向制御弁32、52の切替操作により、前述し
たウエハWの洗浄時において、純水供給源28から純水
を噴射供給するとともに、それ以外は上記上側供給部3
5に同期してN2 ガスを噴射供給する構成とされてい
る。
【0066】また、下側供給部36の上端間隙39は、
上側供給部35と同様、ウエハWの洗浄時および洗浄チ
ャンバ3内の薬液を排出置換する際に作動してN2 ガス
を噴射供給して、排水受部31と基板支持部11間の空
間53をN2 パージして常時陽圧に保持し、これによ
り、環状隙間45から薬液等の下側への漏れを有効に阻
止する。
【0067】制御部7は、上述した基板洗浄装置の各構
成部を相互に連動して駆動制御するもので、この制御部
7により、以下の一連のウェット処理工程が全自動で実
行される。
【0068】(1)洗浄処理前のウエハWが、図示しな
い洗浄ハウジング1の基板搬入出口を介して、洗浄チャ
ンバ3内の基板支持部11上にウエハWが搬入されて、
洗浄チャンバ3が密閉されると、洗浄チャンバ3の昇降
動作により、ウエハWが洗浄チャンバ3内のウエハ洗浄
処理位置に位置決めされた後、前述した各種の洗浄処理
が予め定められた手順で実行される。
【0069】(2)例えば、上述したii)の洗浄処理工
程(APM+DHF+DRY)であれば、洗浄チャンバ
3の昇降位置決めにより、基板支持部11上のウエハW
が、まず、最下段の処理槽15に位置決め配置されて、
上側噴射ノズル25からAPM液が噴射供給されるとと
もに、基板回転部2によりウエハWが低速回転されて、
APM液によるスピン洗浄が行われる。
【0070】このAPM液によるスピン洗浄と同期し
て、下側噴射ノズル26からはウエハWの裏面Wbに対
して純水が噴出供給されて、前述したようにウエハWの
裏面Wbを純水洗浄するとともに、裏面WbへのAPM
液の回り込みを防止する。
【0071】(3)続いて、上から2段目の処理槽17
に位置決め配置されて、上側噴射ノズル25から純水が
噴射供給されるとともに、基板回転部2によりウエハW
が低速回転されて、純水によるリンス処理が行われる。
【0072】この場合も、上記リンス処理と同期して、
下側噴射ノズル26からはウエハWの裏面Wbに対して
純水が噴出供給されて、前述したようにウエハWの裏面
Wbを純水洗浄するとともに、裏面Wbへの表面側から
のリンス排水の回り込みを防止する。
【0073】(4)さらに、上から3段目の処理槽16
に位置決め配置されて、上側噴射ノズル25からDHF
液が供給されるとともに、基板回転部2によりウエハW
が低速回転されて、DHF液によるスピン洗浄が行われ
る。
【0074】このDHF液によるスピン洗浄と同期し
て、下側噴射ノズル26からはウエハWの裏面Wbに対
して純水が噴出供給されて、前述したようにウエハWの
裏面Wbを純水洗浄するとともに、裏面WbへのDHF
液の回り込みを防止する。
【0075】(5)再び、上記処理槽17に位置決め配
置されて、上側噴射ノズル25から純水が噴射供給され
るとともに、基板回転部2によりウエハWが低速回転さ
れて、純水によるリンス処理が行われるとともに、下側
噴射ノズル26からはウエハWの裏面Wbに対して純水
が噴出供給されて、ウエハWの裏面Wbの洗浄と裏面W
bへの表面側からのリンス排水の回り込み防止がなされ
る。
【0076】(6)そして最後に、最上段の処理槽18
に位置決め配置されて、不活性気体供給部6の上側供給
部35および下側供給部36(つまり下側噴射ノズル2
6)からN2 ガスが噴射されながら、基板回転部2によ
る高速回転によりスピン乾燥が行われる。
【0077】この乾燥工程においては、不活性気体供給
部6の上側供給部35は、洗浄チャンバ3と協働する使
用位置まで下降することにより、洗浄チャンバ3と協働
して乾燥用密閉空間を形成し、この乾燥用密閉空間内に
2 ガスを供給充満することになる。
【0078】したがって、乾燥用密閉空間A内がN2
スでパージされることにより、さらに場合によっては、
円環状処理槽18のドレン部からの強制排気により乾燥
用密閉空間内に不活性気体供給部6からドレン部に至る
ような経路の気流が生じることにより、ウエハWの表面
Wa全体の周囲の酸素濃度は実質的に0となり、この状
態でスピン乾燥が行われることとなる。
【0079】(7)基板洗浄装置における一連の洗浄処
理が完了したウエハWは、再び洗浄ハウジング1の基板
搬入出口を介して搬出される。
【0080】しかして、以上のように構成された基板洗
浄装置においては、密閉された洗浄ハウジング1内にお
いて、回転支持した一枚のウエハWの表面Waに対し
て、上側供給ノズル25により複数の薬液を上下方向か
ら順次供給してウエット洗浄するところ、このウエハW
の表面Waのウエット洗浄に際しては、ウエハWの裏面
Wbに対しては、下側供給ノズル26により純水が噴出
供給されて、この裏面Wbの洗浄と裏面Wbへの薬液の
回り込みが有効に防止される。
【0081】すなわち、ウエハWの表面Waに対して供
給された薬液は、ウエハWの回転による遠心力でウエハ
Wの外周縁へ向かって流れた後、この外周縁から裏面W
bへ回り込もうとする。したがって、ウエハWの表面W
aを薬液洗浄する場合に、ウエハWの裏面Wbに純水を
噴射供給することにより、この噴射供給された純水が、
上記ウエハWの回転による遠心力で、ウエハWの裏面W
bに沿って放射方向へ流れながら、この裏面Wbを純水
洗浄するとともに、ウエハWの表面Waから裏面Wbへ
回り込もうとする薬液に対してシール作用をなして、ウ
エハWの裏面Wbの薬液による汚染を有効に防止する。
【0082】なお、上述した実施形態はあくまでも本発
明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれ
に限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可
能である。
【0083】例えば、図示の実施形態の基板洗浄装置
は、本装置単独での使用はもちろんのこと、ローディン
グ部、アンローディング部あるいは移載ロボット等の各
種装置を備えた基板洗浄システムの基本単位構成要素と
しての使用も可能である。
【0084】また、本実施形態において用いた薬液は、
あくまでも一例であって、例えばHPM(HCl+H2
2 +H2 O)やSPM(H2 SO4 +H2 2 +H2
O)など目的に応じて他の薬液も利用可能である。
【0085】さらに、図示の実施形態において、下側噴
射ノズル26に連通する純水供給路30a,30a,…
が、方向制御弁32を介して、上記純水供給源28と薬
液供給源27に対して選択的に連通可能な構成とされて
もよく、このような構成とすることにより、図示の実施
形態のようなウエハWの表面Waに対する片面洗浄に加
えて、ウエハWの表裏両面Wa、Wbに対する両面洗浄
も選択的に実施することができる。
【0086】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
回転支持したウエハの表面に対して、上側供給ノズルに
より複数の薬液を上方向から順次供給して薬液洗浄する
とともに、この薬液洗浄中、上記ウエハの裏面に対し
て、下側供給ノズルにより純水を噴出供給するようにし
たから、密閉された洗浄室内でウエハの表面を薬液によ
りカセットレスでウェット洗浄するに際して、ウエハの
裏面への薬液の回り込みを有効に防止し得る枚葉式ウェ
ット洗浄技術を提供することができる。
【0087】すなわち、本発明の枚葉式基板洗浄におい
ては、密閉された洗浄ハウジング内において、ウエハを
一枚ずつカセットレスでウェット洗浄するところ、回転
支持したウエハの表面に対して、上側供給ノズルにより
複数の薬液を上方向から順次供給して洗浄するととも
に、この薬液洗浄に際し、上記ウエハの裏面に対して下
側供給ノズルにより純水を噴出供給することにより、こ
の裏面への薬液の回り込みを有効に防止する。
【0088】換言すれば、ウエハの表面に対して供給さ
れた薬液は、ウエハの回転による遠心力でウエハの外周
縁へ向かって流れた後、この外周縁から裏面へ回り込も
うとする。したがって、ウエハの表面を薬液洗浄する場
合に、ウエハの裏面に純水を噴射供給することにより、
この噴射供給された純水が、上記ウエハの回転による遠
心力で、ウエハの裏面に沿って放射方向へ流れながら、
この裏面を純水洗浄するとともに、ウエハの表面から裏
面へ回り込もうとする薬液に対してシール作用をなし
て、ウエハの裏面の薬液による汚染を有効に防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る枚葉式基板洗浄装置
の内部構成を示す正面断面図である。
【図2】同基板洗浄装置における基板回転部、洗浄ハウ
ジングおよび薬液供給部間の配置関係を示す拡大正面断
面図である。
【図3】同基板回転部と純水供給部の下側噴射ノズルの
構造を示す平面図である。
【図4】同基板回転部と純水供給部の下側噴射ノズルの
周辺要部構造を示す拡大正面断面図である。
【図5】同下側噴射ノズルの噴射孔の配列構成の改変例
を示す拡大平面図である。
【図6】同下側噴射ノズルからウエハ裏面に噴射供給さ
れた純水による薬液の裏面への回り込みを防止するメカ
ニズムを示す拡大正面断面図である。
【図7】従来の枚葉式基板洗浄装置におけるウエハ裏面
への薬液回り込み防止技術構成を示し、図7(a) は同構
成を示す正面断面図、図7(b) は同構成における下側環
状ノズルからウエハ裏面に噴射供給されたガスによる薬
液の裏面への回り込みを防止するメカニズムを示す拡大
正面断面図である。
【符号の説明】
W ウエハ Wa ウエハの表面 Wb ウエハの裏面 1 洗浄ハウジング 2 基板回転部(基板回転手
段) 3 洗浄チャンバ 4 薬液供給部(薬液供給手
段) 5 純水供給部(純水供給手
段) 6 不活性気体供給部(不活性
気体供給手段) 7 制御部 10 回転軸 11 基板支持部 15〜18 円環状処理槽 20 昇降機構 25 上側噴射ノズル(上側供給
ノズル) 26 下側噴射ノズル(下側供給
ノズル) 27 薬液供給源 28 純水供給源 30 配管 30a 純水供給路(純水供給用の
配管) 30b 不活性気体供給路(不活性
気体供給用の配管) 31 排水受部 35 上側供給部 36 下側供給部 37 不活性気体供給源 38 配管 39 上端間隙 45 環状隙間 50 下側噴射ノズルの貯留部 51 下側噴射ノズルの噴射孔

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉された洗浄ハウジング内において、
    基板を一枚ずつカセットレスでウェット洗浄する枚葉式
    基板洗浄方法であって、 回転支持した基板の表面に対して、上側供給ノズルによ
    り複数の薬液を上方向から順次供給して薬液洗浄すると
    ともに、この薬液洗浄中、前記基板の裏面に対して、下
    側供給ノズルにより純水を噴出供給するようにしたこと
    を特徴とする枚葉式基板洗浄方法。
  2. 【請求項2】 回転支持した前記基板の裏面の径方向中
    心部位に対して、前記下側供給ノズルにより純水を噴射
    供給することにより、この噴出供給された純水が、前記
    基板の回転による遠心力で、基板の裏面に沿って放射方
    向へ流れながら、この裏面を純水洗浄するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1に記載の枚葉式基板洗浄方法。
  3. 【請求項3】 前記下側供給ノズルからの純水の噴出供
    給は、この噴出供給された純水が、その噴出力により前
    記基板を浮上させるとともに、この基板の回転による遠
    心力によって、基板の裏面に沿ってその外周縁まで到達
    するように設定することを特徴とする請求項2に記載の
    枚葉式基板洗浄方法。
  4. 【請求項4】 密閉された洗浄ハウジング内において、
    基板を一枚ずつカセットレスでウェット洗浄する枚葉式
    基板洗浄装置であって、 前記洗浄ハウジング内に、一枚の基板を水平状態で支持
    回転する基板回転手段と、 この基板回転手段の外周部に、基板回転手段に回転支持
    される基板の洗浄処理用空間を形成する洗浄チャンバ
    と、 前記基板回転手段に回転支持される基板の表面に薬液を
    供給する薬液供給手段と、 前記基板回転手段に回転支持される基板の裏面に純水を
    供給する純水供給手段とを備えてなり、 前記基板回転手段に回転支持される基板の表面に対し
    て、前記薬液供給手段により、複数の薬液が上方向から
    順次供給されると同時に、前記純水供給手段により、前
    記基板の裏面に対して純水が噴出供給されるように構成
    されていることを特徴とする枚葉式基板洗浄装置。
  5. 【請求項5】 前記純水供給手段は、前記基板回転手段
    に回転支持された基板の裏面に純水を噴射供給する噴射
    ノズルを備え、 この噴射ノズルは、前記基板回転手段の回転可能な回転
    軸の上端部位において、上向きにかつ固定的に設けられ
    るとともに、純水供給源に連通可能とされていることを
    特徴とする請求項4に記載の枚葉式基板洗浄装置。
  6. 【請求項6】 前記基板回転手段の回転軸が中空筒状と
    されるとともに、この回転軸の中空内部に、前記純水供
    給源に連通可能な純水供給用の配管が上下方向へ貫通し
    てかつ前記回転軸と非接触状態で固定的に配されてお
    り、 この純水供給用の配管の上端部に、前記下側供給ノズル
    が上向きにかつ固定的に設けられていることを特徴とす
    る請求項5に記載の枚葉式基板洗浄装置。
  7. 【請求項7】 前記回転軸の中空内部に、前記純水供給
    用の配管と不活性気体供給源に連通可能な不活性気体供
    給用の配管が上下方向へ貫通してかつ前記回転軸と非接
    触状態で固定的に配されており、 これら配管の上端部に、前記下側供給ノズルが上向きに
    かつ固定的に設けられていることを特徴とする請求項6
    に記載の枚葉式基板洗浄装置。
  8. 【請求項8】 前記噴射ノズルは、前記配管に連通する
    貯留部と、この貯留部に設けられた複数の噴射孔から構
    成されていることを特徴とする請求項6または7に記載
    の枚葉式基板洗浄装置。
  9. 【請求項9】 前記噴射ノズルは、前記純水供給源と前
    記薬液供給手段の薬液供給源に選択的に連通可能とされ
    て、 前記薬液供給手段により、前記基板の表面に対する片面
    洗浄と、前記基板の表裏両面に対する両面洗浄とが選択
    的に実施される構成とされていることを特徴とする請求
    項5から8のいずれか一つに記載の枚葉式基板洗浄装
    置。
  10. 【請求項10】 前記基板回転手段の回転軸内周と前記
    配管外周との間隙が、不活性気体の供給口として機能す
    るように構成されていることを特徴とする請求項6から
    9のいずれか一つに記載の枚葉式基板洗浄装置。
  11. 【請求項11】 前記洗浄チャンバは、前記基板回転手
    段に対して上下方向へ相対的に昇降動作可能とされると
    ともに、この洗浄チャンバの内周部に、前記洗浄処理用
    空間を形成する環状洗浄槽が、前記基板回転手段に支持
    された基板を取り囲むように同心状に、かつ上下方向へ
    複数段に配列されてなり、 洗浄処理工程に応じて、これら環状洗浄槽のいずれか一
    つが、前記洗浄チャンバの上下方向への昇降動作によ
    り、前記基板回転手段に支持された基板に対応した位置
    に移動して位置決めされるように構成されていることを
    特徴とする請求項4から10のいずれか一つに記載の枚
    葉式基板洗浄装置。
  12. 【請求項12】 前記洗浄チャンバは、前記環状処理槽
    の内径縁が、前記基板回転手段の基板支持部の外径縁と
    非接触で、かつこれら両縁の間に形成される環状隙間が
    薬液等の下側への漏れを阻止する程度の微小間隔となる
    ように設定されていることを特徴とする請求項11に記
    載の枚葉式基板洗浄装置。
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