特開 2022-138907 基板洗浄装置および基板洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022138907

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】基板洗浄装置および基板洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220915BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 642F

B08B3/02 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021039054

(22)【出願日】2021-03-11

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100120385

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 健之

(72)【発明者】

【氏名】圓山 洋介

【テーマコード（参考）】

3B201

5F157

【Ｆターム（参考）】

3B201AA03

3B201AB03

3B201AB44

3B201BB23

3B201BB42

3B201BB52

3B201BB62

3B201BB93

3B201BB95

3B201CB01

3B201CD43

5F157AB02

5F157AB13

5F157AB34

5F157AB94

5F157AC01

5F157AC14

5F157DB02

5F157DB51

(57)【要約】

【課題】基板の表面への異物の付着を抑制することができる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。
【解決手段】一の実施形態によれば、基板洗浄装置は、処理槽と、少なくとも１つのスプレー管と、走査機構とを備える。処理槽は、複数の基板を基板の厚み方向に並べて収容可能である。スプレー管は、厚み方向に沿って延び、処理槽内に収容された基板に洗浄液を吐出する。走査機構は、基板の外周縁部に沿ってスプレー管を走査する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板を前記基板の厚み方向に並べて収容可能な処理槽と、
前記厚み方向に沿って延び、前記処理槽内に収容された前記基板に洗浄液を吐出する少なくとも１つのスプレー管と、
前記基板の外周縁部に沿って前記スプレー管を走査する走査機構と、を備える基板洗浄装置。

【請求項2】

前記スプレー管は、複数備えられており、
前記走査機構は、前記複数のスプレー管を前記基板の外周縁部に沿った複数の走査範囲のそれぞれで走査する、請求項１に記載の基板洗浄装置。

【請求項3】

前記スプレー管は、前記基板の第１の表面に前記洗浄液を吐出する第１ノズルと、前記第１の表面と反対側の前記基板の第２の表面に前記洗浄液を吐出する第２ノズルとを備える、請求項１または２に記載の基板洗浄装置。

【請求項4】

前記処理槽内に配置され、前記基板を立てた状態で保持可能な複数の溝が前記厚み方向に間隔を空けて設けられた保持部と、
前記溝内に保持される前記基板の有無を検知し、検知結果に応じて前記第１ノズルおよび前記第２ノズルによる前記洗浄液の吐出の有無を制御する制御部と、を更に備える請求項３に記載の基板洗浄装置。

【請求項5】

前記処理槽内に配置され、前記基板を立てた状態で保持可能な複数の溝が前記厚み方向に間隔を空けて設けられた保持部と、
前記保持部に第２の洗浄液を吐出する吐出管と、を更に備える請求項１～４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。

【請求項6】

処理槽内に複数の基板を前記基板の厚み方向に並べて収容し、
前記厚み方向に沿って延びる少なくとも１つのスプレー管を走査機構で前記基板の外周縁部に沿って走査しながら、前記スプレー管から前記基板に洗浄液を吐出すること、を含む基板洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

バッチ式のウエハ洗浄装置では、洗浄液が貯留された処理槽からウエハを引き上げるときに、洗浄液を介してウエハの外周縁部からウエハの表面に異物が転写してしまうことがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－７７３７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

基板の表面への異物の付着を抑制することができる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一の実施形態によれば、基板洗浄装置は、処理槽と、少なくとも１つのスプレー管と、走査機構とを備える。処理槽は、複数の基板を基板の厚み方向に並べて収容可能である。スプレー管は、厚み方向に沿って延び、処理槽内に収容された基板に洗浄液を吐出する。走査機構は、基板の外周縁部に沿ってスプレー管を走査する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態による基板洗浄装置をウエハの面内方向に沿って切断したときの断面図である。

【図2】第１の実施形態による基板洗浄装置をウエハの厚み方向に沿って切断したときの断面図である。

【図3】第１の実施形態による基板洗浄方法を示すフローチャートである。

【図4】第１の実施形態による基板洗浄方法を示す図である。

【図5】第２の実施形態による基板洗浄装置をウエハの厚み方向に沿って切断したときの断面図である。

【図6】第３の実施形態による基板洗浄装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１から図６において、同一または類似する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１実施形態による基板洗浄装置１をウエハＷの面内方向に沿って切断したときの断面図である。図２は、第１の実施形態による基板洗浄装置１をウエハＷの厚み方向に沿って切断したときの断面図である。図１に示すように、第１実施形態による基板洗浄装置１は、処理槽２と、上部可動スプレー管３１と、左側部可動スプレー管３２と、右側部可動スプレー管３３と、固定スプレー管４と、吐出制御部６とを備える。また、基板洗浄装置１は、第１アーム部７１と、第２アーム部７２と、第３アーム部７３と、走査制御部８と、治具９とを備える。

【0008】

処理槽２は、複数枚のウエハＷをウエハＷの厚み方向ｄ（図２参照）に並べて収容可能である。図１に示される例において、処理槽２は、上端に開口部２ａが設けられており、開口部２ａを通して処理槽２に対してウエハＷを上方から搬入または上方に搬出することができる。より詳しくは、処理槽２内において、ウエハＷは治具９によって立てた状態で保持される。図２に示すように、治具９は、ウエハＷを立てた状態で保持可能な複数のスロット溝９１が厚み方向ｄに間隔を空けて設けられている。スロット溝９１の溝方向は、厚み方向ｄに直交する。

【0009】

上部可動スプレー管３１は、厚み方向ｄに沿って延び、ウエハＷの上側外周縁部に沿った円弧状の第１走査範囲Ｒ１内を移動可能である。上部可動スプレー管３１は、ウエハＷの一方の表面に洗浄液Ｌ１を吐出する第１ノズル５１と、ウエハＷの他方の表面に洗浄液Ｌ１を吐出する第２ノズル５２とを有する。ノズル５１，５２による洗浄液Ｌ１の吐出方向は、ウエハＷの面内方向に対して傾斜していてもよい。上部可動スプレー管３１は、洗浄液Ｌ１の供給源（図示せず）に連通されている。上部可動スプレー管３１は、供給源から供給された洗浄液Ｌ１を、処理槽２内に収容されたウエハＷに第１ノズル５１および第２ノズル５２を通して上方から吐出する。洗浄液Ｌ１としては、例えば、アンモニアおよび過酸化水素水を含有する薬液または純水が吐出されてもよく、または、薬液および純水が順に吐出されてもよい。ウエハＷに吐出された洗浄液Ｌ１は、処理槽２の底部に設けられた排出口（図示せず）を通って処理槽２の外部に排出される。

【0010】

左側部可動スプレー管３２は、厚み方向ｄに沿って延び、ウエハＷの左側外周縁部に沿った円弧状の第２走査範囲Ｒ２内を移動可能である。上部可動スプレー管３１と同様に、左側部可動スプレー管３２も、第１ノズル５１および第２ノズル５２を有し、洗浄液Ｌ１の供給源に連通されている。左側部可動スプレー管３２は、供給源から供給された洗浄液Ｌ１を、処理槽２内に収容されたウエハＷに第１ノズル５１および第２ノズル５２を通して左方から吐出する。

【0011】

右側部可動スプレー管３３は、厚み方向ｄに沿って延び、ウエハＷの右側外周縁部に沿った円弧状の第３走査範囲Ｒ３内を移動可能である。上部可動スプレー管３１と同様に、右側部可動スプレー管３３も、第１ノズル５１および第２ノズル５２を有し、洗浄液Ｌ１の供給源に連通されている。右側部可動スプレー管３３は、供給源から供給された洗浄液Ｌ１を、処理槽２内に収容されたウエハＷに第１ノズル５１および第２ノズル５２を通して右方から吐出する。

【0012】

第１アーム部７１は、上部可動スプレー管３１を保持しながら第１走査範囲Ｒ１内で上部可動スプレー管３１を走査する。第１アーム部７１は、例えば、下端が上部可動スプレー管３１に接続されたロボットアームで構成することができる。第１アーム部７１は、厚み方向ｄに間隔を空けて複数設けられていてもよい。上部可動スプレー管３１は、第１アーム部７１によって第１走査範囲Ｒ１内を走査されながらウエハＷに洗浄液Ｌ１を吐出する。

【0013】

第２アーム部７２は、左側部可動スプレー管３２を保持しながら第２走査範囲Ｒ２内で左側部可動スプレー管３２を走査する。第２アーム部７２は、例えば、下端が左側部可動スプレー管３２に接続されたロボットアームで構成することができる。第２アーム部７２は、厚み方向ｄに間隔を空けて複数設けられていてもよい。左側部可動スプレー管３２は、第２アーム部７２によって第２走査範囲Ｒ２内を走査されながらウエハＷに洗浄液Ｌ１を吐出する。

【0014】

第３アーム部７３は、右側部可動スプレー管３３を保持しながら第３走査範囲Ｒ３内で右側部可動スプレー管３３を走査する。第３アーム部７３は、例えば、下端が右側部可動スプレー管３３に接続されたロボットアームで構成することができる。第３アーム部７３は、厚み方向ｄに間隔を空けて複数設けられていてもよい。右側部可動スプレー管３３は、第３アーム部７３によって第３走査範囲Ｒ３内を走査されながらウエハＷに洗浄液Ｌ１を吐出する。

【0015】

固定スプレー管４は、処理槽２内に固定され、ノズル５３を通して治具９に洗浄液Ｌ２を吐出する。治具９を石英で構成する場合、固定スプレー管４から吐出される洗浄液Ｌ２は希フッ酸であってもよい。

【0016】

吐出制御部６は、ノズル５１，５２，５３による洗浄液Ｌ１，Ｌ２の吐出を制御する。吐出制御部６は、例えば、ノズル５１，５２，５３毎に個別に設けられた複数の電磁弁と、各電磁弁の開閉を個別に通電制御する制御部とによって構成されていてもよい。

【0017】

走査制御部８は、アーム部７１～７３による可動スプレー管３１～３３の走査を制御する。走査制御部８は、例えば、モータ等の駆動源と、駆動源の駆動力をアーム部７１～７３に伝達するギア等の伝達機構と、駆動源を通電制御する制御部とで構成されていてもよい。

【0018】

次に、上記の基板洗浄装置１を適用した第１の実施形態による基板洗浄方法について説明する。図３は、第１の実施形態による基板洗浄方法を示すフローチャートである。図４は、第１の実施形態による基板洗浄方法を示す図である。

【0019】

先ず、図３に示すように、処理槽２内に治具９およびウエハＷを設置する（ステップＳ１）。治具９およびウエハＷの設置は、例えば、治具９を処理槽２内に設けられたリフタ（図示せず）で上昇させ、上昇された治具９上にロボットアームでウエハＷを載置し、ウエハＷが載置された治具９をリフタで降下させることで行ってもよい。

【0020】

次いで、アーム部７１～７３により、処理槽２内に可動スプレー管３１～３３を導入し、それぞれの走査範囲Ｒ１～Ｒ３の初期位置に可動スプレー管３１～３３を位置させる（ステップＳ２）。

【0021】

次いで、アーム部７１～７３によって可動スプレー管３１～３３を走査しながら、ノズル５１，５２を通して可動スプレー管３１～３３からウエハＷに洗浄液Ｌ１を吐出させる（ステップＳ３）。このとき、上部可動スプレー管３１を第１走査範囲Ｒ１の上端から左下端まで走査させた後に、左側部可動スプレー管３２を第２走査範囲Ｒ２の上端から下端まで走査させてもよい。また、これらの一連の走査に前後して、上部可動スプレー管３１を第１走査範囲Ｒ１の上端から右下端まで走査させた後に、右側部可動スプレー管３３を第３走査範囲Ｒ３の上端から下端まで走査させてもよい。このように走査することで、ウエハＷの表面から下方に向かって異物を効率的に除去することができる。なお、図４に示すように、ウエハＷの洗浄の際には、治具９の洗浄は行われない。

【0022】

次いで、左側部可動スプレー管３２および右側部可動スプレー管３３による洗浄液Ｌ１の吐出を継続したまま、第１アーム部７１によって処理槽２内から上部可動スプレー管３１を退避させる（ステップＳ４）。

【0023】

次いで、左側部可動スプレー管３２および右側部可動スプレー管３３による洗浄液Ｌ１の吐出を継続したまま、処理槽２内からウエハＷを搬出する（ステップＳ５）。図４に示すように、ウエハＷの搬出は、ロボットアーム１０で行われる。ウエハＷを上方に搬出しながら左側部可動スプレー管３２および右側部可動スプレー管３３による洗浄液Ｌ１の吐出を継続することで、ウエハＷの下端部から異物を効率的に除去することができる。なお、ロボットアーム１０は、処理槽２内から搬出されたウエハＷを、乾燥のために乾燥槽（図示せず）に搬送する。

【0024】

次いで、第２アーム部７２によって処理槽２内から左側部可動スプレー管３２を退避させるとともに、第３アーム部７３によって処理槽２内から右側部可動スプレー管３３を退避させる（ステップＳ６）。

【0025】

次いで、図４に示すように固定スプレー管４から洗浄液Ｌ２を吐出させることで、治具９を洗浄する（ステップＳ７）。

【0026】

以上述べたように、第１の実施形態によれば、ウエハＷの外周縁部に沿って可動スプレー管３１～３３を走査しながら可動スプレー管３１～３３からウエハＷに洗浄液Ｌ１を吐出することで、ウエハＷの表面への異物の付着を抑制することができる。

【0027】

また、複数の可動スプレー管３１～３３を用いることで、ウエハＷの洗浄時間を短縮することができる。可動スプレー管の個数は、３つに限定されない。なお、可動スプレー管を１つのみ設ける場合は、部品点数及びコストを削減することができる。

【0028】

また、可動スプレー管３１～３３がウエハＷの一方の表面に洗浄液を吐出する第１ノズル５１と他方の表面に洗浄液を吐出する第２ノズル５２とを備えることで、ウエハＷを適切に洗浄することができる。

【0029】

（第２の実施形態）
次に、スロット溝９１内に保持されるウエハＷの有無に応じて第１ノズル５１および第２ノズル５２による吐出を制御する第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態による基板洗浄装置１を示す側面側の断面図である。

【0030】

第２の実施形態において、吐出制御部６は、未処理のウエハＷを処理槽２側に搬送する搬送装置（図示せず）から、各スロット溝９１内に保持されるウエハＷの有無を示す信号を受信する。吐出制御部６は、受信された信号に基づいて、各スロット溝９１内に保持されるウエハＷの有無を検知する。吐出制御部６は、検知結果に応じて、第１ノズル５１および第２ノズル５２による洗浄液Ｌ１の吐出の有無を制御する。具体的には、図５に示すように、吐出制御部６は、ウエハＷが保持されるスロット溝９１に対応する第１ノズル５１および第２ノズル５２には、洗浄液Ｌ１の吐出を指示するＯＮ信号を出力して洗浄液Ｌ１を吐出させる。ＯＮ信号は、例えば、電磁弁を開放するための信号であってもよい。一方、吐出制御部６は、ウエハＷが保持されないスロット溝９１に対応する第１ノズル５１および第２ノズル５２には、ＯＮ信号を出力せずに洗浄液を吐出させない。

【0031】

第２の実施形態によれば、不要なノズル５１，５２の駆動を防止することができるので、電力消費量および薬液使用量を削減することができる。

【0032】

（第３の実施形態）
次に、可動スプレー管３１～３３の走査を案内するガイド部１１を備えた第３の実施形態について説明する。図６は、第３の実施形態による基板体洗浄装置１を示す斜視図である。図６に示すように、第３の実施形態において、第１アーム部７１の下端には、上部可動スプレー管３１の走査を案内する円弧状のガイド部１１が設けられている。ガイド部１１は、例えば、処理槽２側に設けられたガイド部１１に倣った形状の構造体１２に接触しながら構造体１２に沿って摺動することで、第１アーム部７１による上部可動スプレー管３１の走査をガイドしてもよい。第１アーム部７１と同様に、第２アーム部７２および第３アーム部７３にもガイド部１１が設けられている。各アーム部７１～７３のガイド部１１は、ウエハＷの周方向において互いに干渉し合わないように、ウエハＷの厚み方向に位置がずれている。なお、ガイド部１１は、アーム部７１～７３による可動スプレー３１～３３の走査を案内するガイド溝であってもよい。

【0033】

第３の実施形態によれば、ガイド部１１によって可動スプレー管３１～３３の走査を案内することで、ウエハＷの洗浄をより適切に行うことができる。

【0034】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

【0035】

（付記）
（１）複数の基板を前記基板の厚み方向に並べて収容可能な処理槽と、
前記厚み方向に沿って延び、前記処理槽内に収容された前記基板に洗浄液を吐出する少なくとも１つのスプレー管と、
前記基板の外周縁部に沿って前記スプレー管を走査する走査機構と、を備える基板洗浄装置。
（２）前記スプレー管は、複数備えられており、
前記走査機構は、前記複数のスプレー管を前記基板の外周縁部に沿った複数の走査範囲のそれぞれで走査する、（１）に記載の基板洗浄装置。
（３）前記スプレー管は、前記基板の第１の表面に前記洗浄液を吐出する第１ノズルと、前記第１の表面と反対側の前記基板の第２の表面に前記洗浄液を吐出する第２ノズルとを備える、（１）または（２）に記載の基板洗浄装置。
（４）前記処理槽内に配置され、前記基板を立てた状態で保持可能な複数の溝が前記厚み方向に間隔を空けて設けられた保持部と、
前記溝内に保持される前記基板の有無を検知し、検知結果に応じて前記第１ノズルおよび前記第２ノズルによる前記洗浄液の吐出の有無を制御する制御部と、を更に備える（３）に記載の基板洗浄装置。
（５）前記処理槽内に配置され、前記基板を立てた状態で保持可能な複数の溝が前記厚み方向に間隔を空けて設けられた保持部と、
前記保持部に第２の洗浄液を吐出する吐出管と、を更に備える（１）～（４）のいずれかに記載の基板洗浄装置。
（６）前記走査機構は、前記スプレー管を保持しながら前記基板の外周縁部に沿って走査するアーム部を備える（１）～（５）のいずれかに記載の基板洗浄装置。
（７）前記走査機構は、前記スプレー管の走査を案内するガイド部を更に備える（６）に記載の基板洗浄装置。
（８）処理槽内に複数の基板を前記基板の厚み方向に並べて収容し、
前記厚み方向に沿って延びる少なくとも１つのスプレー管を走査機構で前記基板の外周縁部に沿って走査しながら、前記スプレー管から前記基板に洗浄液を吐出すること、を含む基板洗浄方法。
（９）前記基板の収容は、前記基板を立てた状態で保持可能な複数の溝が前記厚み方向に間隔を空けて設けられた保持部によって前記基板を立てた状態で行われ、
前記外周縁部に沿った走査は、前記基板の上方側の第１走査範囲を走査する第１のスプレー管と、前記基板の側方側の第２走査範囲を走査する第２のスプレー管とで行われ、
前記基板洗浄方法は、
前記処理槽内から上方に前記第１のスプレー管を退避させ、
前記第１のスプレー管が退避された後に、前記第２のスプレー管に前記洗浄液の吐出を継続させながら前記処理槽内から上方に前記基板を搬出することを更に含む、（８）に記載の基板洗浄方法。
（１０）前記基板が搬出された後に前記処理槽内から上方に前記第２のスプレー管を退避させ、
前記第２のスプレー管が退避された後に吐出管から前記保持部に第２の洗浄液を吐出すること、を更に含む（９）に記載の基板洗浄方法。
（１１）前記外周縁部に沿った走査は、前記第１のスプレー管を前記第１走査範囲の上端から下端まで走査させた後に、前記第２のスプレー管を前記第２走査範囲の上端から下端まで走査させることを含む、（９）または（１０）に記載の基板洗浄方法。

【符号の説明】

【0036】

２：処理槽、３１：上部可動スプレー管、３２：左側部可動スプレー管、３３：右側部可動スプレー管、７１：第１アーム部、７２：第２アーム部、７３：第３アーム部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】