特許 6011323 基板洗浄装置、基板洗浄方法及び記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011323

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】基板洗浄装置、基板洗浄方法及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20161006BHJP

   B08B 1/04 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 644C

   H01L21/304 648G

   H01L21/304 644B

   B08B1/04

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-283156(P2012-283156)

(22)【出願日】2012年12月26日

(65)【公開番号】特開2014-127584(P2014-127584A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091513

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 俊夫

(74)【代理人】

【識別番号】100162008

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 宣明

(72)【発明者】

【氏名】日高 章一郎

(72)【発明者】

【氏名】毛利 信彦

(72)【発明者】

【氏名】篠原 英隆

【審査官】 堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３０８３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１４３４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０８Ｂ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
互いに水平方向に離れて位置し、前記基板が回転しているときに当該基板の一面を各々洗浄するための第１洗浄部材及び第２洗浄部材と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を水平方向に移動させる移動機構と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を各々独立して昇降させる昇降機構と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を前記基板上で移動させて前記基板を洗浄するとともに、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材の位置における予め取得した基板上面の高さ位置に関する情報に基づいて、各洗浄部材の高さ位置を調整する前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
前記情報は、基板の厚さ、洗浄時の基板の回転数に基づいて求められる、基板上面の高さ位置であることを特徴とする基板洗浄装置。

【請求項2】

基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
互いに水平方向に離れて位置し、前記基板が回転しているときに当該基板の一面を各々洗浄するための第１洗浄部材及び第２洗浄部材と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を水平方向に移動させる移動機構と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を各々独立して昇降させる昇降機構と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を前記基板上で移動させて前記基板を洗浄するとともに、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材の位置における予め取得した基板上面の高さ位置に関する情報に基づいて、各洗浄部材の高さ位置を調整する前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
前記情報は、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材が基板に押圧力を加えたときの基板上面の高さ位置であることを特徴とする基板洗浄装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に前記情報の設定を行う設定部とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄装置。

【請求項4】

前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を支持する支持アームを備え、
前記移動機構は、前記支持アームを移動させるものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。

【請求項5】

前記移動機構は、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を、基板の洗浄時に当該第１洗浄部材及び第２洗浄部材の並び方向に交差する方向に移動するように制御されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。

【請求項6】

前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を各々回転させる回転機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。

【請求項7】

基板を基板保持部に水平に保持して回転する工程と、
基板が回転しているときに、互いに水平方向に離れて位置する第１洗浄部材及び第２洗浄部材を当該基板の一面に沿って移動させる工程と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材が移動する途中で、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材の位置における予め取得した基板の上面の高さ位置に関する情報に基づいて、各洗浄部材の高さ位置を調整する工程と、を含み、
前記情報は、基板の厚さ、洗浄時の基板の回転数に基づいて求められる、基板上面の高さ位置であることを特徴とする基板洗浄方法。

【請求項8】

基板を基板保持部に水平に保持して回転する工程と、
基板が回転しているときに、互いに水平方向に離れて位置する第１洗浄部材及び第２洗浄部材を当該基板の一面に沿って移動させる工程と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材が移動する途中で、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材の位置における予め取得した基板の上面の高さ位置に関する情報に基づいて、各洗浄部材の高さ位置を調整する工程と、を含み、
前記情報は、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材が基板に押圧力を加えたときの基板上面の高さ位置であることを特徴とする基板洗浄方法。

【請求項9】

前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材は、基板の一面に沿って同時に移動することを特徴とする請求項７または８に記載の基板洗浄方法。

【請求項10】

前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材は、基板の洗浄時に当該第１洗浄部材及び第２洗浄部材の並び方向に交差する方向に移動することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。

【請求項11】

基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、洗浄部材により洗浄する装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の基板洗浄方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、洗浄部材を用いて基板の洗浄を行う技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）をスピンチャックによって保持し、ウエハを回転させながら、ウエハに洗浄液を供給してウエハの洗浄を行う基板洗浄装置が用いられている。

【0003】

例えば特許文献１には、ウエハに洗浄液を供給しながら、ブラシなどの洗浄部材（洗浄具）をウエハの上面に接触させると共に、洗浄部材をウエハに沿って一定速度で移動させて（スキャンさせて）、ウエハの上面の洗浄を行う基板洗浄装置が記載されている。

【0004】

しかしながら、特許文献１に示す基板洗浄装置においては、ウエハの清浄度を向上させるために、洗浄部材のスキャンを繰り返し行っている。このため、ウエハの洗浄に多くの時間が費やされるという問題がある。

【0005】

また、この種の基板洗浄装置において、ウエハの全面を均一に処理するためには、洗浄部材の移動中、洗浄部材からウエハに加わる荷重（以下、押圧力という）など、ウエハと洗浄部材との接触状態を一定に保つことが好ましい。ところが、スピンチャックに保持されて回転するウエハにはさまざまな力が加わって撓み、その上面の高さ位置がウエハ面内の位置に応じて変化するため、洗浄中、ウエハと洗浄部材との接触状態が変化してしまうという問題もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−３０８３７０号公報：段落００４４、００４６、図１、５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の洗浄の時間を短縮し、且つ、基板の面内で均一な洗浄結果を得られる基板洗浄装置、基板洗浄方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る基板洗浄装置は、基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
互いに水平方向に離れて位置し、前記基板が回転しているときに当該基板の一面を各々洗浄するための第１洗浄部材及び第２洗浄部材と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を水平方向に移動させる移動機構と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を各々独立して昇降させる昇降機構と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を前記基板上で移動させて前記基板を洗浄するとともに、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材の位置における予め取得した基板上面の高さ位置に関する情報に基づいて、各洗浄部材の高さ位置を調整する前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
前記情報は、基板の厚さ、洗浄時の基板の回転数に基づいて求められる、基板上面の高さ位置であることを特徴とする。
また、他の発明に係る基板洗浄装置は、基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
互いに水平方向に離れて位置し、前記基板が回転しているときに当該基板の一面を各々洗浄するための第１洗浄部材及び第２洗浄部材と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を水平方向に移動させる移動機構と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を各々独立して昇降させる昇降機構と、
前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を前記基板上で移動させて前記基板を洗浄するとともに、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材の位置における予め取得した基板上面の高さ位置に関する情報に基づいて、各洗浄部材の高さ位置を調整する前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
前記情報は、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材が基板に押圧力を加えたときの基板上面の高さ位置であることを特徴とする。

【0009】

上述の基板洗浄装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記制御部は、前記情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に前記情報の設定を行う設定部とを備えたこと。
（ｂ）前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を支持する支持アームを備え、前記移動機構は、前記支持アームを移動させるものであること。
（ｃ）前記移動機構は、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を、基板の洗浄時に当該第１洗浄部材及び第２洗浄部材の並び方向に交差する方向に移動するように制御されること。
（ｄ）前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材を各々回転させる回転機構を備えたこと。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、第１、第２洗浄部材を用いて基板の洗浄を行うので、洗浄に要する時間を短縮できると共に、前記第１洗浄部材及び第２洗浄部材の位置における回転する基板の上面の高さ位置に応じて各洗浄部材を独立して昇降させるので、洗浄部材が基板に与える押圧力を一定に保ち基板の面内で均一な洗浄結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に関わる洗浄装置の縦断側面図である。

【図2】前記洗浄装置の内部の平面図である。

【図3】前記洗浄装置に設けられている洗浄部材の回転機構を示す説明図である。

【図4】前記洗浄部材の昇降機構を示す説明図である。

【図5】前記洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図6】洗浄中のウエハの上面の高さ位置の変化を示す説明図である。

【図7】ウエハ受け渡し時における前記洗浄装置の状態を示す説明図である。

【図8】前記洗浄装置の作用を示す第１の説明図である。

【図9】前記洗浄装置の作用を示す第２の説明図である。

【図10】ウエハの上面の高さ位置の変化の他の例を示す説明図である。

【図11】ウエハの上面の高さ位置の変化を実測する例を示す説明図である。

【図12】他の種類のスピンチャックに保持されたウエハの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の基板洗浄装置の実施の形態として、半導体デバイスの回路が形成されたウエハＷの表面を下側に向ける一方、回路が形成されていない裏面を上側に向け、洗浄部材を利用してこの裏面を洗浄する洗浄装置１の構成について図１〜図５を参照しながら説明する。

【0013】

図１に示すように、洗浄装置１は、筐体１０内に、ウエハＷを保持する回転自在なスピンチャック２と、ウエハＷの上面に洗浄液を供給するノズル３と、ウエハＷの上面を洗浄する洗浄部材（第１洗浄部材４１及び第２洗浄部材４２）と、洗浄液を受けるためのカップ２７と、を設けた構造となっている。筐体１０には、開閉自在なシャッタ１２を備えたウエハＷの搬入出口１１が設けられている。

【0014】

スピンチャック２は、円板状の回転プレート２１と、回転プレート２１の周縁部に設けられ、ウエハＷを保持するチャック部２２と、を備えている。回転プレート２１の底面側中央部には、上下方向に伸びる回転軸２３が連結され、この回転軸２３の基端部には、回転プレート２１を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部２４が設けられている。回転駆動部２４は例えば、モータにより構成される。スピンチャック２は本例の基板保持部に相当し、回転軸２３や回転駆動部２４は回転機構に相当している。

【0015】

図２に示すように、チャック部２２は、回転プレート２１の周縁部において略等間隔で例えば３箇所に配置されている。チャック部２２は、ウエハＷを保持する保持ピン２２１と、ウエハＷの保持位置と解除位置との間で保持ピン２２１を移動させる作動片２２３と、が回転軸２２２を介して連結された構造となっている。

【0016】

保持ピン２２１の上端部には、ウエハＷの周端部を保持するための凹部が形成されており、保持ピン２２１は、この凹部を回転プレート２１の径方向内側へ向けて配置される。保持ピン２２１の基端部は、回転軸２２２を介して回転プレート２１に取り付けられ、作動片２２３は、この回転軸２２２から回転プレート２１の径方向、内側へ向けて斜め下方へと伸び出している。

【0017】

回転軸２２２は、保持ピン２２１の上端部が回転プレート２１の径方向内側へ向けて移動する方向に付勢されており、この付勢力によりウエハＷの側周面を押さえて回転プレート２１の上方位置にウエハＷを水平に保持する。各作動片２２３の下方位置には、支持板２５２を介して昇降機構２５３に連結された押上部材２５１が設けられている。この押上部材２５１を上昇させて、作動片２２３を押し上げ、回転軸２２２周りに保持ピン２２１を回転させて、回転プレート２１の径方向外側へ向けて移動させることにより、ウエハＷの保持状態を解除する（図７）。

【0018】

図１に示すように、回転駆動部２４や押上部材２５１等は、上面が開口したカバー２６に収容されており、押上部材２５１はこの開口を介してカバー２６から突没して作動片２２３を押し上げる。また、押上部材２５１によって押し上げられて移動する作動片２２３との干渉を避けるため、回転プレート２１には不図示の溝部が設けられている。

【0019】

カップ２７は、スピンチャック２の周囲を囲むように設けられており、回転するウエハＷから振り飛ばされた洗浄液を受け止め、不図示の回収ラインを介して洗浄液を回収する。本例のカップ２７はその上部側が昇降自在に構成されており、ウエハＷの搬入出時に搬入出口１１を介して外部の搬送アームが進入する際に、下方側へと退避することができる（図７）。

【0020】

スピンチャック２に保持されたウエハＷの上方には、ウエハＷの上面に純水などの洗浄液を供給するノズル３が設けられている。このノズル３には、ノズルアーム（図示せず）を介して、ノズル駆動部（図示せず）が連結されており、ウエハＷの上方においてノズル３を略水平方向に移動させることができる。ノズル３は開閉弁３２が介設された洗浄液供給ライン３１を介して洗浄液供給源３３に接続されており、開閉弁３２の開閉により洗浄液の給断が行われる。

【0021】

第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２は、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上方側に位置するように支持アーム４３に支持されている。各洗浄部材４１、４２は、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やＰＰ（ポリプロピレン）などの樹脂により形成された略円形柱状のスポンジや、あるいはナイロンブラシにより構成されている。

【0022】

支持アーム４３は、筐体１０内に略水平に設けられた直線状のガイドレール４４に沿って移動自在に構成され、例えばボールねじ機構などによって構成されたスキャン駆動部４８に連結されている。これにより支持アーム４３は、図２に示すようにスピンチャック２に保持されたウエハＷの中央部にて第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２をウエハＷに接触させる位置（Ｐ１）から、ウエハＷの周縁部にて洗浄部材４１、４２をウエハＷに接触させる位置（Ｐ２）、さらに、ウエハＷの周縁外方の退避位置（Ｐ３）まで支持アーム４３を移動させることができる。

【0023】

ここでスピンチャック２上のウエハＷを回転させながら、支持アーム４３をＰ１からＰ２まで移動させたとき、第１洗浄部材４１や第２洗浄部材４２とウエハＷとが接触する領域が、洗浄の行われる洗浄領域となる。例えば位置Ｐ２は、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２が保持ピン２２１と接触しない位置に設定される。

【0024】

また本例では、図２に示すように、支持アーム４３が位置Ｐ１にあるとき、第１洗浄部材４１がウエハＷの中心と重なる位置に配置されるように、第１洗浄部材４１は支持アーム４３に支持されている。また、支持アーム４３が位置Ｐ２にあるとき、各洗浄部材４１、４２が、いずれもウエハＷの周縁部の曲線に沿って配置されるように、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２はウエハＷの周方向に所定距離離れた状態で支持アーム４３に支持されている。

【0025】

図３に示すように、支持アーム４３の基端部には、スピンチャック２に保持されたウエハＷに対して、支持アーム４３を昇降させるアーム昇降機構４５が設けられている。アーム昇降機構４５と支持アーム４３とは、支持部材４６を介して連結されている。アーム昇降機構４５が支持部材４６を昇降させることにより、支持アーム４３が昇降する。アーム昇降機構４５は、スライダ４７を介してスキャン駆動部４８と連結されている。そして、スキャン駆動部４８により支持アーム４３は、支持部材４６、アーム昇降機構４５及びスライダ４７と共に、ガイドレール４４に対して横方向に移動可能に構成されている。これら支持アーム４３、支持部材４６、アーム昇降機構４５やスライダ４７は、本例の移動機構に相当する。

【0026】

次に、第１洗浄部材４１及び第２洗浄部材４２を回転させるための回転機構について説明する。図３に示すように、支持アーム４３の上面には、第１洗浄部材４１及び第２洗浄部材４２を回転させるための、例えばモータからなる回転駆動部５００がそれぞれ設けられている。回転駆動部５００には駆動プーリ５０２を備えた駆動軸５０１が連結される一方、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２には受動プーリ５０４を備えた第１回転軸５０３、第２回転軸５０７が連結されている。これら駆動プーリ５０２及び受動プーリ５０４には、無端状のベルト５０５が巻き掛けられており、回転駆動部５００の駆動力が第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２へと伝達されて第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を回転させる。

【0027】

さらに、第１洗浄部材４１及び第２洗浄部材４２は、ウエハＷ面内の位置に応じてこれら第１洗浄部材４１及び第２洗浄部材４２を各々独立して昇降させる昇降機構を備えている。図４は、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を昇降させる昇降機構の構成例を示している。駆動プーリ５０２の駆動力を受けて回転する受動プーリ５０４は、回転筒５１１に固定されており、回転筒５１１は、当該受動プーリ５０４と一体になって回転する。

【0028】

さらにこの回転筒５１１の内側には、当該回転筒５１１と一体となって回転可能なように、上述の第１回転軸５０３、第２回転軸５０７がスプライン嵌合している。これらの第１、第２回転軸５０３、５０７の下端には、各々第１、第２洗浄部材４１、４２が設けられている一方、上端には、これら第１、第２回転軸５０３、５０７を回転自在、且つ、上下方向に移動自在に保持する昇降駆動部５１が設けられている。

【0029】

この昇降駆動部５１により、第１、第２回転軸５０３、５０７を上下方向へ移動せることにより、第１、第２洗浄部材４１、４２を上下に移動させることができる。第１、第２洗浄部材４１、４２の移動量は、後述の制御部６からの制御信号に基づいて調節され、予め設定されたホームポジションから、例えば上下方向に数ｍｍずつ移動することができる。

【0030】

回転筒５１１は、軸受部５１２を介して回転自在に支持アーム４３に保持され、回転筒５１１が突出する支持アーム４３の下側は、カバー部材５１５により覆われている。
なお、図４は、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の昇降機構の一構成例を示したものであり、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を各々独立して予め設定された位置に昇降させる機能を備えていれば、昇降機構の構成はこの例に限定されるものではない。

【0031】

また、ウエハ洗浄装置１には、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２のスキャン位置を把握する機構が設けられている。スキャン位置の把握は、例えば筐体１０の内壁などに各第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２までの距離を計測する光学センサを設け、検出された第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２までの距離に基づいて、ウエハＷ上の位置を把握してもよい。また、カメラなどによりウエハＷの上方側から支持アーム４３を撮像することにより、支持アーム４３に支持されている第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の位置を把握してもよい。この他、スキャン駆動部４８を駆動させて移動する支持アーム４３のスキャン速度や移動時間、またボールねじ機構を利用している場合には、ボールねじの回転量などより、基準位置からの移動量を計算し、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の位置を把握してもよい。

【0032】

さらに図５に示すように洗浄装置１は、その全体の動作を統括制御する制御部６と接続されている。制御部６は例えばＣＰＵ６１と記憶部６２とを備えたコンピュータからなり、記憶部６２には洗浄装置１の作用、即ちスピンチャック２へのウエハＷの受け渡しや回転するウエハＷに洗浄液を供給して第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を用いて洗浄を行う動作についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

【0033】

ここで、本例の制御部６は、回転するウエハＷの一面である上面の高さ位置が、ウエハＷの撓みによってスキャン方向に変化するとき、既述の昇降機構を利用して第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を昇降させ、ウエハＷに加える押圧力を一定に保つ機能を備えている。以下、当該機能の詳細について説明する。

【0034】

図６に模式的に示すように、洗浄中のウエハＷには、保持ピン２２１がウエハＷを固定する力や第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２からウエハＷに加わる押圧力など、種々の力が加わる。これらの力を受けると、ウエハＷが撓んで凹面が形成され、例えばウエハＷの中央部と周縁部との間で、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２のスキャン方向に、ウエハＷの上面の高さ位置がサブミリメートル〜数ミリメートル程度、変化してしまうことがある。

【0035】

このような状態のウエハＷに、図２に示すように互いに離れた位置に並んで配置された第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を同じ高さ位置に配置すると、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２によるウエハＷに対する押圧力がスキャンするにつれて変化してしまい、ウエハＷの面内で均一な処理結果が得られないおそれがある。

【0036】

そこで本例の洗浄装置１は、ウエハＷの上面の高さ位置を第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の各々のスキャン位置に応じて特定し、高さ位置情報６４として予め記憶部６２に記憶している。ウエハＷの上面の高さ位置は、例えば有限要素法を利用した応力解析などにより、シミュレーションで求めることが可能である。洗浄中のウエハＷの上面の高さ位置を決定する変数としては、ウエハＷの直径や厚さ、洗浄部材４１、４２からウエハＷに加わる押圧力、単位時間当たりのウエハＷの回転数などを挙げることができる。

【0037】

高さ位置情報６４の具体的な内容としては、例えば予め設定した基準線からのウエハＷの上面までの高さ方向の距離を、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の各スキャン経路に沿って特定した曲線の情報を記憶してもよいし、これらの曲線を近似した近似式を記憶してもよい。また、例えばウエハＷ面内の各位置とその位置における基準線からの高さ方向の距離とを対応付けた凹曲面の情報を記憶してもよい。これらウエハＷの上面の高さ位置を示す曲線や曲面の情報は、基板上面の高さ位置に関する情報に相当する。

【0038】

記憶部６２には、設定部６５によって設定された高さ位置情報６４が記憶されている。高さ位置情報６４に基づいて第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２のスキャン位置に応じた第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の高さ位置が決定され、高さ位置制御プログラム６３は、決定された高さ位置に合わせて第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を昇降させる。

【0039】

第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の高さ位置は、ウエハＷの上面から各洗浄部材４１、４２まで（例えば各洗浄部材４１、４２を保持する保持部５１１ｂの下端まで）の距離が略一定となる。この距離は、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２がウエハＷを押圧する押圧力が予め設定された範囲内の値となるように（以下、便宜上、「押圧力が揃うように」という）設定される。

【0040】

上述の構成を備えた洗浄装置１の作用について説明する。例えば図７に示すように、洗浄装置１は第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を退避位置（図２の位置Ｐ３）まで退避させると共に、保持ピン２２１を解除位置に移動させ、またカップ２７を下方側に移動させた状態で待機している。
洗浄装置１の外部では不図示のキャリア内に、回路が形成された表面を上側に向けた状態でウエハＷが収容されており、ウエハＷはキャリアから取り出された後、不図示の反転装置にて上下が反転される。

【0041】

こうして回路が形成されていない裏面を上側に向けたウエハＷは、外部の搬送アームによって筐体１０内に搬入され、回転プレート２１の上方位置まで搬送された後、保持位置まで移動した保持ピン２２１に受け渡される。

【0042】

ウエハＷを受け渡した搬送アームが筐体１０外へ退避し、シャッタ１２が閉じられたら、ウエハＷを鉛直軸周りに回転させ、ノズル３からの洗浄液の供給を開始する。ウエハＷに供給された洗浄液は、遠心力の作用を受けてウエハＷの上面全体に広がり、ウエハＷの上面に洗浄液の液膜が形成される。

【0043】

洗浄液の供給と並行して、退避位置に退避していた支持アーム４３をウエハＷの中央部の上方（図２の位置Ｐ１）まで移動させ、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を回転させながらこれら支持アーム４３を降下させ、液膜が形成されたウエハＷに第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を接触させて洗浄を開始する。

【0044】

このとき図６を用いて説明したように、ウエハＷの上面には撓みによる凹面が形成されている。第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２は水平方向に互いに離れた位置に配置されている。このため第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２のスキャン位置における、ウエハＷの上面の高さ位置は互いに異なっている。そこで、高さ位置制御プログラム６３が実行され、洗浄の条件に対応して記憶されている高さ位置情報６４に基づき、各第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２のスキャン位置における洗浄部材４１、４２の高さ位置を独立して調節する。これにより第１洗浄部材４１と第２洗浄部材４２がウエハＷに加える押圧力を揃えることができる。

【0045】

ここで、図８、図９には、ウエハＷを上側から見た平面図に、第１洗浄部材４１が通過するスキャン経路に沿って伸びる直線Ａ−Ａ’と、第２洗浄部材４２が通過するスキャン経路に沿って伸びる直線Ｂ−Ｂ’とを示してある。直線Ａ−Ａ’はウエハＷの中心を通過する直線であり、直線Ｂ−Ｂ’はウエハＷの中心から離れた位置を直線Ａ−Ａ’と平行に伸びる直線である。また、ウエハＷの平面図の下方側には、直線Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’の各断面におけるウエハＷの上面の高さ位置の変化の様子を示してある。これらの図において、Ｚ軸は、ウエハＷの上面の高さ位置が最も低い点からの高さ方向の距離を示しており、Ｒ軸はウエハＷの中心を通過する直線Ａ−Ａ’上におけるウエハＷの中心からの距離を示している。また、Ｒ’軸は、直線Ｂ−Ｂ’と、位置Ｐ１にある支持アーム４３の中心線との交点を０点としたとき、当該０点からの距離を示している。

【0046】

続いて、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２にてウエハＷの洗浄を行いながら、支持アーム４３をウエハＷの周縁部（図２の位置Ｐ２）まで移動させ、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２をスキャンさせる（図９）。このとき、第１洗浄部材４１が通過する直線Ａ−Ａ’上のスキャン経路と、第２洗浄部材４２が通過する直線Ｂ−Ｂ’上のスキャン経路とでは、ウエハＷの上面の高さ位置やその変化率が互いに相違する。

【0047】

そこで、洗浄装置１は支持アーム４３を位置Ｐ１からＰ２まで移動させるときに各第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２が通過する各スキャン位置（第１洗浄部材４１については、図８の０点から図９のｒ_ｓ１点までの各位置、第２洗浄部材４２については、図８の−ｒ_０点から図９のｒ_ｓ２点までの各位置）におけるウエハＷの上面の高さ位置情報６４に基づき、各第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の高さ位置を調節する。具体的には、スキャン中の支持アーム４３の位置に応じて各第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の位置におけるウエハＷの上面の高さ位置を特定し、その結果に基づいてウエハＷの上面から第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２までの距離が一定となるように昇降動作を行う。これにより、第１、第２洗浄部材４１、４２がウエハＷに加える押圧力を揃えることができる。

【0048】

こうして、支持アーム４３が、位置Ｐ２に到達した後、支持アーム４３を上昇させ、ウエハＷの上方側へ第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を移動させてウエハＷの洗浄を停止する。そして、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の回転を停止させると共に、支持アーム４３を退避位置Ｐ３まで移動させる。

【0049】

一方で、回転しているウエハＷには、ノズル３０からの洗浄液の供給が継続され、ウエハＷの上面のリンス処理が行われる。所定時間リンス処理行った後、洗浄液の供給を停止し、ウエハＷの回転数を上昇させて、ウエハＷの上面に残っている洗浄液を振り切るスピン乾燥を行う。スピン乾燥を終えた後、ウエハＷの回転を停止させる。ウエハＷは、筐体１０内に進入した搬送アームに受け渡され、反転装置にて反転されると共に搬入時とは反対の経路で搬送され、洗浄が行われたウエハＷの裏面を下側へ向けた状態でキャリアに収容される。

【0050】

本実施の形態に関わる洗浄装置１によれば以下の効果がある。洗浄装置１には複数の第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２が設けられているので、１つの洗浄部材を用いて２度スキャンした場合と同様の洗浄効果を１度のスキャンで得ることができる。このため、ウエハＷの上面全体からパーティクルを効率良く除去することができ、ウエハＷの洗浄時間を短縮することができる。

【0051】

また、第１洗浄部材及び第２洗浄部材の位置におけるウエハＷの上面の高さ位置に応じてこれら第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を独立して昇降させるので、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２がウエハＷに与える押圧力を揃え、ウエハＷの面内で均一な処理を行うことができる。

【0052】

ここでウエハＷの上面の高さ位置を特定するための洗浄の条件は、洗浄の期間中、一定である場合に限らず、洗浄の途中で変更してもよい。例えば、図１０（ａ）は、第１洗浄部材４１がウエハＷの中央からｒ’点まで移動した後、ウエハＷの回転数を上昇させたときのウエハＷの上面の高さ位置の変化を示しており、図１０（ｂ）は、ｒ’’点以降、回転数を低下させたときの変化を模式的に示している。

【0053】

このような場合であっても、回転数の変化に対応したウエハＷの上面の高さ位置を特定し、この高さ位置に応じて第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を昇降させることにより、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２がウエハＷに加える押圧力を揃えることができる。ここで、図１０（ａ）、（ｂ）に示すウエハＷの上面の高さ位置は、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２のスキャンの途中で回転数が変化することを考慮した高さ位置情報６４を予め作成し、これを記憶しておいてもよいし、変更前後の回転数に応じた複数の高さ位置情報６４を記憶しておき、回転数の変更に合わせて高さ位置情報６４の読み出し先を切り替えることにより取得してもよい。また、スキャンの途中で変更される洗浄の条件は、ウエハＷの回転数に限らず、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の押圧力などであってもよい。

【0054】

さらに、ウエハＷの上面の高さ位置の変化は、シミュレーションによって求める場合に限られない。例えば図１１に示すように、光学カメラ７により焦点位置の変化を観察してウエハＷの上面の高さ位置を求め、これに基づき高さ位置情報６４を作成してもよい。このように実測値に基づいてウエハＷの上面の高さ位置を求める場合には、予め実測した値を処理条件毎に高さ位置情報６４として記憶しておく。ウエハＷの洗浄の際には処理条件が一致する高さ位置情報６４を読み出した結果に基づいて第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を昇降させてもよい。また、各ウエハＷの洗浄の開始前に実測を行い、この実測値に基づいて第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を昇降させてもよい。

【0055】

このほか、ウエハＷを保持する手法は、ウエハＷの周端部を保持ピン２２１にて保持するスピンチャック２を用いる場合に限定されない。例えば図１２に示すように、ウエハＷの下面を吸着保持するスピンチャック２ａを利用してもよい。ウエハＷの吸着保持は、半導体デバイスの回路が形成されたウエハＷの表面を上側に向け、この表面を第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２により洗浄する場合などに採用される。例えば図１２に示した例においては、ウエハＷの下側中央部がスピンチャック２ａにて保持されることにより、図６に示した例とは反対方向にウエハＷが撓んでいる。

【0056】

また、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２のスキャン方向は、直線方向に限られない。例えば支持アーム４３を、旋回自在に構成し、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２のうち少なくとも１つがウエハＷの中心を通るように円弧状にスキャンを行ってもよい。また、スキャンの経路についても、ウエハＷの中央部から周縁部へとウエハＷの半径と略一致する経路を設定する場合に限られない。例えばウエハＷの一端側の周縁部から、中央部を経由して他端側の周縁部へと第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を移動させる経路をスキャンしてもよい。

【0057】

上述のようにスキャン方向を変化させる場合に替えて、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の並べ方を図２に示した状態から変化させてもよい。例えばスキャン方向に沿って、第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を並べる場合が挙げられる。この場合には、各第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２は共通のスキャン経路上を移動することになるが、各第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２が離れて配置されていることにより、その位置におけるウエハＷの上面の高さ位置が互いに異なる。そこで、各第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２の位置におけるウエハＷの上面の高さ位置に応じて第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２を独立して昇降させることにより、これらの第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２がウエハＷに加える押圧力を揃えることができる。

【0058】

さらにまた、図１〜図９に示した例では２個の洗浄部材（第１洗浄部材４１、第２洗浄部材４２）を設けた例を示しているが、支持アーム４３に設ける洗浄部材は３個以上であってもよい。これらの洗浄部材のうちの２つの洗浄部材に着目すると、一方が第１洗浄部材４１、他方が第２洗浄部材４２に相当している。

【符号の説明】

【0059】

Ｗ ウエハ
１ 洗浄装置
２、２ａ スピンチャック
２４ 回転駆動部
３ ノズル
４１ 第１洗浄部材
４２ 第２洗浄部材
４３ 支持アーム
５１ 昇降駆動部
６ 制御部
６３ 高さ位置制御プログラム
６４ 高さ位置情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】