JP6054805B2 - 基板洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハなどの基板をスクラブ洗浄具で洗浄する基板洗浄装置に関し、特にスクラブ洗浄具を洗浄することができるセルフクリーニング機構を備えた基板洗浄装置に関する。

半導体デバイスの製造工程では、シリコン基板上に物性の異なる様々な膜が形成され、これら膜に様々な加工が施されることで微細な金属配線が形成される。例えば、ダマシン配線形成工程においては、膜に配線溝を形成し、この配線溝にＣｕなどの金属を埋め込み、その後、化学機械研磨（ＣＭＰ）により余分な金属を除去することで金属配線が形成される。基板を研磨するＣＭＰ装置（研磨装置）は、通常、研磨された基板を洗浄する基板洗浄装置を備えている。基板の洗浄は、基板を水平に回転させながら、ロールスポンジなどのスクラブ洗浄具を基板に摺接させることによって行われる。

スクラブ洗浄具で基板を洗浄するにつれて、ＣＭＰで使用された砥粒や研磨屑など（以下、これらを総称して処理屑という）がスクラブ洗浄具に蓄積する。そこで、このような処理屑をスクラブ洗浄具から取り除くために、定期的にスクラブ洗浄具をクリーニングすることが行われている。スクラブ洗浄具のクリーニングは、基板洗浄装置に隣接して配置されたセルフクリーニング機構によって実行される。すなわち、基板を洗浄した後、スクラブ洗浄具はセルフクリーニング機構に搬送され、スクラブ洗浄具を回転させながらブラシまたはプレートに接触させることで該スクラブ洗浄具が洗浄される（特許文献１参照）。

特開２００５−１２２３８号公報

しかしながら、従来の接触型セルフクリーニング機構は、一旦除去された処理屑がブラシまたはプレートからスクラブ洗浄具に移り、スクラブ洗浄具および基板を逆汚染するという問題がある。

本発明は、上述したような従来の問題点を解決するためになされたもので、スクラブ洗浄具および基板の逆汚染を起こさずにスクラブ洗浄具を洗浄することができるセルフクリーニング機構を備えた基板洗浄装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、前記基板の表面に摺接する円柱状のスクラブ洗浄具と、前記スクラブ洗浄具をその軸心まわりに回転させる回転機構と、前記スクラブ洗浄具を洗浄するセルフクリーニング機構とを備え、前記セルフクリーニング機構は、前記スクラブ洗浄具の外周面に沿った形状の内周面を有するクリーニング本体部と、前記スクラブ洗浄具の外周面と前記クリーニング本体部の内周面との間の隙間を通じて、洗浄流体を前記スクラブ洗浄具の外周面に向かって噴射する少なくとも１つの洗浄ノズルと、前記隙間を通じて気体を前記スクラブ洗浄具の外周面に向かって噴射するブローノズルとを備え、前記ブローノズルは、前記スクラブ洗浄具の回転方向において、前記洗浄ノズルの下流側に配置されていることを特徴とする基板洗浄装置である。

本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの洗浄ノズルは、前記スクラブ洗浄具の両側に配置された第１の洗浄ノズルと第２の洗浄ノズルであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記洗浄ノズルは、前記スクラブ洗浄具の軸心に沿って配列された複数のスリットノズルから構成されていることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記洗浄ノズルは、下方に傾斜していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記洗浄流体は、洗浄液と高圧の気体との混合からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記洗浄流体は、高圧の洗浄液からなることを特徴とする。
本発明の他の態様は、基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、前記基板の表面に摺接する円柱状のスクラブ洗浄具と、前記スクラブ洗浄具をその軸心まわりに回転させる回転機構と、前記スクラブ洗浄具を洗浄するセルフクリーニング機構とを備え、前記セルフクリーニング機構は、前記スクラブ洗浄具の外周面に沿った形状の内周面を有するクリーニング本体部と、前記スクラブ洗浄具の外周面と前記クリーニング本体部の内周面との間の隙間を通じて、洗浄流体を前記スクラブ洗浄具の外周面に向かって噴射する少なくとも１つの洗浄ノズルと、前記隙間から気体を吸引するための吸引流路とを備えたことを特徴とする基板洗浄装置である。
本発明の好ましい態様は、前記セルフクリーニング機構は、前記クリーニング本体部の内周面内に流体入口を有するドレインをさらに備えたことを特徴とする。

本発明の他の態様は、基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、前記基板の表面に摺接する円柱状のスクラブ洗浄具と、前記スクラブ洗浄具をその軸心まわりに回転させる回転機構と、前記スクラブ洗浄具を洗浄するセルフクリーニング機構とを備え、前記セルフクリーニング機構は、前記スクラブ洗浄具の外周面に沿った形状の内周面を有するクリーニング本体部と、前記スクラブ洗浄具の外周面と前記クリーニング本体部の内周面との間の隙間を通じて、洗浄流体を前記スクラブ洗浄具の外周面に向かって噴射する少なくとも１つの洗浄ノズルとを備え、前記少なくとも１つの洗浄ノズルは、前記スクラブ洗浄具の両側に配置された第１の洗浄ノズルおよび第２の洗浄ノズルと、前記第１の洗浄ノズルの下方に配置された第３の洗浄ノズルと、前記第２の洗浄ノズルの下方に配置された第４の洗浄ノズルであることを特徴とする基板洗浄装置である。
本発明の好ましい態様は、前記スクラブ洗浄具は、前記基板の下面に摺接するように配置され、前記セルフクリーニング機構は、前記スクラブ洗浄具の下方に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記スクラブ洗浄具を前記セルフクリーニング機構に搬送する搬送機構をさらに備え、前記スクラブ洗浄具は、前記基板の上面に摺接するように配置され、前記セルフクリーニング機構は、前記基板保持部に隣接して設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、洗浄流体の噴流がスクラブ洗浄具の外周面に当たることで該スクラブ洗浄具を洗浄する。このように非接触でスクラブ洗浄具が洗浄されるので、ブラシやプレートを用いた従来の接触型セルフクリーニング機構とは異なり、スクラブ洗浄具および基板の逆汚染が起こらない。セルフクリーニング機構はスクラブ洗浄具の直下に配置することもできる。この場合は、スクラブ洗浄具を搬送する必要がないので、基板処理全体のスループットを向上させることができる。

研磨ユニット、洗浄ユニット、および乾燥ユニットを備えた研磨装置を示す図である。 第１研磨ユニットを示す斜視図である。 一次洗浄ユニット（基板洗浄装置）を示す斜視図である。 セルフクリーニング機構を示す断面図である。 ウェーハを洗浄しているときのロールスポンジの位置を示す図である。 セルフクリーニング機構がロールスポンジを洗浄しているときのロールスポンジの位置を示す図である。 ロールスポンジの外周面の模式拡大図である。 ロールスポンジの外周面を構成する突起部の断面図である。 突起部の頂部の拡大写真である。 突起部の基部の拡大写真である。 突起部の基部内に溜まった処理屑を示す模式図である。 洗浄流体の噴流が突起部の基部内に溜まった処理屑を除去している様子を示す模式図である。 第１の洗浄ノズルの下方に第３の洗浄ノズルを配置し、第２の洗浄ノズルの下方に第４の洗浄ノズルを配置したセルフクリーニング機構を示す断面図である。 第１の洗浄ノズルと第３の洗浄ノズルの配置を模式的に示す上面図である。 第２の洗浄ノズルと第４の洗浄ノズルの配置を模式的に示す上面図である。 単一のスリットノズルからなるブローノズルを模式的に示す上面図である。 複数のスリットノズルからなるブローノズルを模式的に示す上面図である。 上側のロールスポンジを洗浄するためのセルフクリーニング機構を備えた基板洗浄装置を示す模式図である。 下側のロールスポンジを洗浄するためセルフクリーニング機構に加えて、上側のロールスポンジを洗浄するためのセルフクリーニング機構を備えた基板洗浄装置を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨ユニット、洗浄ユニット、および乾燥ユニットを備えた研磨装置を示す図である。この研磨装置は、ウェーハ（基板）を研磨し、洗浄し、乾燥させる一連の工程を行うことができる装置である。図１に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング２を備えており、ハウジング２の内部は隔壁２ａ，２ｂによってロード／アンロード部６と研磨部１と洗浄部８とに区画されている。研磨装置は、ウェーハ処理動作を制御する動作制御部１０を有している。

ロード／アンロード部６は、多数のウェーハをストックするウェーハカセットが載置されるロードポート１２を備えている。このロード／アンロード部６には、ロードポート１２の並びに沿って走行機構１４が敷設されており、この走行機構１４上にウェーハカセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット（ローダー）１６が設置されている。搬送ロボット１６は走行機構１４上を移動することによってロードポート１２に搭載されたウェーハカセットにアクセスできるようになっている。

研磨部１は、ウェーハの研磨が行われる領域であり、第１研磨ユニット１Ａ、第２研磨ユニット１Ｂ、第３研磨ユニット１Ｃ、第４研磨ユニット１Ｄを備えている。第１研磨ユニット１Ａは、研磨面を有する研磨パッド２０が取り付けられた第１研磨テーブル２２Ａと、ウェーハを保持しかつウェーハを第１研磨テーブル２２Ａ上の研磨パッド２０に押圧しながら研磨するための第１トップリング２４Ａと、研磨パッド２０に研磨液（例えばスラリ）やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための第１研磨液供給ノズル２６Ａと、研磨パッド２０の研磨面のドレッシングを行うための第１ドレッシングユニット２８Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体、または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射する第１アトマイザ３０Ａとを備えている。

同様に、第２研磨ユニット１Ｂは、研磨パッド２０が取り付けられた第２研磨テーブル２２Ｂと、第２トップリング２４Ｂと、第２研磨液供給ノズル２６Ｂと、第２ドレッシングユニット２８Ｂと、第２アトマイザ３０Ｂとを備えており、第３研磨ユニット１Ｃは、研磨パッド２０が取り付けられた第３研磨テーブル２２Ｃと、第３トップリング２４Ｃと、第３研磨液供給ノズル２６Ｃと、第３ドレッシングユニット２８Ｃと、第３アトマイザ３０Ｃとを備えており、第４研磨ユニット１Ｄは、研磨パッド２０が取り付けられた第４研磨テーブル２２Ｄと、第４トップリング２４Ｄと、第４研磨液供給ノズル２６Ｄと、第４ドレッシングユニット２８Ｄと、第４アトマイザ３０Ｄとを備えている。

第１研磨ユニット１Ａおよび第２研磨ユニット１Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ４０が配置されている。この第１リニアトランスポータ４０は、４つの搬送位置（第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４）の間でウェーハを搬送する機構である。また、第３研磨ユニット１Ｃおよび第４研磨ユニット１Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ４２が配置されている。この第２リニアトランスポータ４２は、３つの搬送位置（第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７）の間でウェーハを搬送する機構である。

第１搬送位置ＴＰ１に隣接して、搬送ロボット１６からウェーハを受け取るためのリフタ４４が配置されている。ウェーハはこのリフタ４４を介して搬送ロボット１６から第１リニアトランスポータ４０に渡される。リフタ４４と搬送ロボット１６との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁２ａに設けられており、ウェーハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット１６からリフタ４４にウェーハが渡されるようになっている。

ウェーハは、搬送ロボット１６によってリフタ４４に渡され、さらにリフタ４４から第１リニアトランスポータ４０に渡され、そして第１リニアトランスポータ４０によって研磨ユニット１Ａ，１Ｂに搬送される。第１研磨ユニット１Ａのトップリング２４Ａは、そのスイング動作により第１研磨テーブル２２Ａの上方位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング２４Ａへのウェーハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。

同様に、第２研磨ユニット１Ｂのトップリング２４Ｂは研磨テーブル２２Ｂの上方位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング２４Ｂへのウェーハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット１Ｃのトップリング２４Ｃは研磨テーブル２２Ｃの上方位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング２４Ｃへのウェーハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット１Ｄのトップリング２４Ｄは研磨テーブル２２Ｄの上方位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング２４Ｄへのウェーハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。

第１リニアトランスポータ４０と、第２リニアトランスポータ４２と、洗浄部８との間にはスイングトランスポータ４６が配置されている。ウェーハは、スイングトランスポータ４６によって第１リニアトランスポータ４０から第２リニアトランスポータ４２に搬送される。さらに、ウェーハは、第２リニアトランスポータ４２によって第３研磨ユニット１Ｃおよび／または第４研磨ユニット１Ｄに搬送される。

スイングトランスポータ４６の側方には、図示しないフレームに設置されたウェーハの仮置き台４８が配置されている。この仮置き台４８は、図１に示すように、第１リニアトランスポータ４０に隣接して配置されており、第１リニアトランスポータ４０と洗浄部８との間に位置している。スイングトランスポータ４６は、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、および仮置き台４８の間でウェーハを搬送する。

仮置き台４８に載置されたウェーハは、洗浄部８の第１の搬送ロボット５０によって洗浄部８に搬送される。洗浄部８は、研磨されたウェーハを洗浄液で洗浄する一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４と、洗浄されたウェーハを乾燥する乾燥ユニット５６とを備えている。第１の搬送ロボット５０は、ウェーハを仮置き台４８から一次洗浄ユニット５２に搬送し、さらに一次洗浄ユニット５２から二次洗浄ユニット５４に搬送するように動作する。二次洗浄ユニット５４と乾燥ユニット５６との間には、第２の搬送ロボット５８が配置されている。この第２の搬送ロボット５８は、ウェーハを二次洗浄ユニット５４から乾燥ユニット５６に搬送するように動作する。

乾燥されたウェーハは、搬送ロボット１６により乾燥ユニット５６から取り出され、ウェーハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理がウェーハに対して行われる。

第１研磨ユニット１Ａ、第２研磨ユニット１Ｂ、第３研磨ユニット１Ｃ、および第４研磨ユニット１Ｄは互いに同一の構成を有している。したがって、以下、第１研磨ユニット１Ａについて説明する。図２は、第１研磨ユニット１Ａを示す斜視図である。図２に示すように、第１研磨ユニット１Ａは、研磨パッド２０を支持する研磨テーブル２２Ａと、ウェーハＷを研磨パッド２０に押し付けるトップリング２４Ａと、研磨パッド２０に研磨液（スラリー）を供給するための研磨液供給ノズル２６Ａとを備えている。図２において、第１ドレッシングユニット２８Ａと第１アトマイザ３０Ａは省略されている。

研磨テーブル２２Ａは、テーブル軸２３を介してその下方に配置されるテーブルモータ２５に連結されており、このテーブルモータ２５により研磨テーブル２２Ａが矢印で示す方向に回転されるようになっている。研磨パッド２０は研磨テーブル２２Ａの上面に貼付されており、研磨パッド２０の上面がウェーハＷを研磨する研磨面２０ａを構成している。トップリング２４Ａはトップリングシャフト２７の下端に固定されている。トップリング２４Ａは、その下面に真空吸着によりウェーハＷを保持できるように構成されている。トップリングシャフト２７は、トップリングアーム３１内に設置された図示しない回転機構に連結されており、トップリング２４Ａはこの回転機構によりトップリングシャフト２７を介して回転駆動されるようになっている。

ウェーハＷの表面の研磨は次のようにして行われる。トップリング２４Ａおよび研磨テーブル２２Ａをそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給ノズル２６Ａから研磨パッド２０上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、トップリング２４ＡによりウェーハＷを研磨パッド２０の研磨面２０ａに押し付ける。ウェーハＷの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液に含まれる化学成分の化学的作用により研磨される。

一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４は、互いに同じ構成を有している。したがって、以下、一次洗浄ユニット５２についてのみ説明する。図３は、一次洗浄ユニット（基板洗浄装置）５２を示す斜視図である。図３に示すように、第１洗浄ユニット５２は、ウェーハＷを水平に保持して回転させる４つの保持ローラ（基板保持部）７１，７２，７３，７４と、ウェーハＷの上下面に接触する円柱状のロールスポンジ（スクラブ洗浄具）７７，７８と、これらのロールスポンジ７７，７８を回転させる回転機構８０，８１と、ウェーハＷの上面に純水（好ましくは、超純水）を供給する上側純水供給ノズル８５，８６と、ウェーハＷの上面に洗浄液（薬液）を供給する上側洗浄液供給ノズル８７，８８とを備えている。図示しないが、ウェーハＷの下面（絶縁膜、または金属膜、または絶縁膜および金属膜を含むデバイスなどの構造体が形成されている面）に純水を供給する下側純水供給ノズルと、ウェーハＷの下面に洗浄液（薬液）を供給する下側洗浄液供給ノズルが設けられている。

保持ローラ７１，７２，７３，７４は図示しない駆動機構（例えばエアシリンダ）によって、ウェーハＷに近接および離間する方向に移動可能となっている。上側のロールスポンジ７７を回転させる回転機構８０は、その上下方向の動きをガイドするガイドレール８９に取り付けられている。また、この回転機構８０は昇降駆動機構８２に支持されており、回転機構８０および上側のロールスポンジ７７は昇降駆動機構８２により上下方向に移動されるようになっている。なお、図示しないが、下側のロールスポンジ７８を回転させる回転機構８１もガイドレールに支持されており、昇降駆動機構によって回転機構８１および下側のロールスポンジ７８が上下動するようになっている。昇降駆動機構としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダが使用される。ウェーハＷの洗浄時には、ロールスポンジ７７，７８は互いに近接する方向に移動してウェーハＷの上下面に接触する。スクラブ洗浄具として、ロールスポンジに代えて、ロールブラシが使用されることもある。

次に、ウェーハＷを洗浄する工程について説明する。まず、ウェーハＷをその軸心まわりに回転させる。次いで、上側洗浄液供給ノズル８７，８８および図示しない下側洗浄液供給ノズルからウェーハＷの上面及び下面に洗浄液が供給される。この状態で、ロールスポンジ７７，７８がその水平に延びる軸心周りに回転しながらウェーハＷの上下面に摺接することによって、ウェーハＷの上下面をスクラブ洗浄する。

スクラブ洗浄後、回転するウェーハＷに純水を供給することによってウェーハＷの濯ぎ（リンス）が行われる。ウェーハＷのリンスは、ロールスポンジ７７，７８をウェーハＷの上下面に摺接させながら行なってもよいし、ロールスポンジ７７，７８をウェーハＷの上下面から離間させた状態で行なってもよい。

研磨部１によって研磨されたウェーハＷは、一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４により上述のようにして洗浄される。３つ以上の洗浄ユニットにより、多段階の洗浄が行われてもよい。

上記一次洗浄ユニット５２では、デバイスなどの構造体が形成されている面が下向きとなるように保持ローラ７１，７２，７３，７４によってウェーハＷが保持される。下側のロールスポンジ（スクラブ洗浄具）７８はウェーハＷの下面に摺接されるため、このロールスポンジ７８の外周面には、研磨屑やスラリーに含まれる砥粒などの処理屑が堆積する。そこで、ロールスポンジ７８の外周面を洗浄するために、セルフクリーニング機構１１０が下側のロールスポンジ７８の直下に設けられている。

図４は、セルフクリーニング機構１１０を示す断面図である。セルフクリーニング機構１１０は、ロールスポンジ７８に沿って延びるクリーニング本体部１１５と、このクリーニング本体部１１５に設けられた第１の洗浄ノズル１２１および第２の洗浄ノズル１２２とを備えている。クリーニング本体部１１５は、ロールスポンジ７８の外周面に沿った形状の内周面１１５ａを有している。このクリーニング本体部１１５の内周面１１５ａは半円筒形状を有しており、ロールスポンジ７８の外周面の下半分に対向するように配置されている。クリーニング本体部１１５の内周面１１５ａは、ロールスポンジ７８の直径よりもやや大きい直径を有している。第１の洗浄ノズル１２１および第２の洗浄ノズル１２２は、クリーニング本体部１１５の内周面１１５ａ内に開口端をそれぞれ有しており、ロールスポンジ７８の外周面とクリーニング本体部１１５の内周面１１５ａとの間に形成される隙間を通じて洗浄流体をロールスポンジ７８の外周面に向けて噴射するようになっている。

第１の洗浄ノズル１２１および第２の洗浄ノズル１２２は、ロールスポンジ７８の両側に配置されている。より具体的には、ロールスポンジ７８の回転方向において、第１の洗浄ノズル１２１は第２の洗浄ノズル１２２の上流側に配置されている。第１の洗浄ノズル１２１および第２の洗浄ノズル１２２は、それぞれ、ロールスポンジ７８の軸心（軸方向）に沿って配列された複数のスリットノズルから構成されている。第１の洗浄ノズル１２１は第１の流体流路１３１に接続され、第２の洗浄ノズル１２２は第２の流体流路１３２に接続されている。第１の流体流路１３１および第２の流体流路１３２は、洗浄流体供給源１４１に接続されている。

洗浄流体は、洗浄流体供給源１４１から流体流路１３１，１３２を通じて洗浄ノズル１２１，１２２に供給され、そして、洗浄ノズル１２１，１２２から流体噴流としてロールスポンジ７８の外周面に供給される。洗浄流体の例としては、洗浄液（例えば純水）と高圧ガス（例えば高圧窒素ガス）との混合、または高圧の洗浄液（例えば高圧の純水）が挙げられる。したがって、第１の洗浄ノズル１２１および第２の洗浄ノズル１２２からは、２流体噴流または液体噴流がロールスポンジ７８の外周面に供給される。

第２の洗浄ノズル１２２の上方には、窒素ガスなどの不活性ガスまたは空気からなる気体をロールスポンジ７８の外周面に噴射するブローノズル１２６が配置されている。ロールスポンジ７８の回転方向において、ブローノズル１２６は第２の洗浄ノズル１２２の下流側に配置されている。ブローノズル１２６は、クリーニング本体部１１５に設けられており、ガス流路１３６を通じてガス供給源１４２に接続されている。このブローノズル１２６は、洗浄ノズル１２１，１２２と同様に、クリーニング本体部１１５の内周面１１５ａに開口端を有しており、ロールスポンジ７８の外周面とクリーニング本体部１１５の内周面１１５ａとの間の隙間を通じて高圧の気体をロールスポンジ７８の外周面に向けて噴射するようになっている。

第１の洗浄ノズル１２１および第２の洗浄ノズル１２２は、ロールスポンジ７８の軸心よりも下方に配置されている。これら洗浄ノズル１２１，１２２は、水平方向に対して下方に傾斜しており、ロールスポンジ７８の外周面に向かって斜め下方に洗浄流体を噴射する。洗浄流体は、ロールスポンジ７８の外周面の下側領域に鋭角に当たり、これによりロールスポンジ７８を洗浄する。洗浄流体は、ロールスポンジ７８の外周面とクリーニング本体部１１５の内周面１１５ａとの間の隙間を下方に流れ、この隙間に連通するドレイン１１７を通じて排出される。このドレイン１１７は、クリーニング本体部１１５に設けられており、クリーニング本体部１１５の内周面１１５ａに流体入口を有している。

洗浄ノズル１２１，１２２と同様に、ブローノズル１２６は、ロールスポンジ７８の軸心よりも下方に配置されている。ブローノズル１２６は、水平方向に対して下方に傾斜しており、ロールスポンジ７８の外周面に向かって斜め下方に気体を噴射する。気体は、ロールスポンジ７８の外周面の下側領域に鋭角に当たり、これによりロールスポンジ７８から洗浄液を除去する。気体は、ロールスポンジ７８の外周面とクリーニング本体部１１５の内周面１１５ａとの間の隙間を、ロールスポンジ７８の回転方向と対抗する方向に進み、ドレイン１１７を通じて排出される。

クリーニング本体部１１５内には、ドレイン１１７から分岐する吸引流路１３７が設けられている。この吸引流路１３７は、真空ポンプなどの真空源を備えた真空排気ライン１３８に接続されており、吸引流路１３７は、ドレイン１１７を通じて、ロールスポンジ７８の外周面とクリーニング本体部１１５の内周面１１５ａとの間の隙間から気体を吸引している。このため、図４に示すように、ロールスポンジ７８の周囲の空気は、上記隙間に引き込まれて下降流を形成する。この下降流は、洗浄液の飛び散りを防止するとともに、ロールスポンジ７８から除去された処理屑（砥粒や研磨屑など）が再びロールスポンジ７８に付着することを防止することができる。

ロールスポンジ７８の洗浄は、ロールスポンジ７８を回転させながら行われる。ロールスポンジ７８の洗浄時におけるロールスポンジ７８の回転速度は、ロールスポンジ７８の直径が１００ｍｍ以下の条件下において、好ましくは５ｍｉｎ^−１以上５０ｍｉｎ^−１以下であり、さらに好ましくは５ｍｉｎ^−１以上１０ｍｉｎ^−１以下である。ロールスポンジ７８が一回転するたびに、第１の洗浄ノズル１２１からの洗浄流体、第２の洗浄ノズル１２２からの洗浄流体、およびブローノズル１２６からの気体がこの順にロールスポンジ７８の外周面に当たり、これによって、ロールスポンジ７８の外周面から処理屑を除去し、さらにロールスポンジ７８から洗浄液を除去する。このように、セルフクリーニング機構１１０は、洗浄流体の高圧噴流でロールスポンジ７８を洗浄するので、従来の接触型セルフクリーニング機構とは異なり、ロールスポンジ７８およびウェーハの逆汚染が起こらない。ロールスポンジ７８の洗浄は、薬液をロールスポンジ７８に供給しながら行ってもよい。

ロールスポンジ７８は、図示しない昇降駆動機構によって上下動可能となっている。図５に示すように、ウェーハＷの洗浄時には、ロールスポンジ７８は上昇位置にあり、ロールスポンジ７８の洗浄時には、図６に示すように、ロールスポンジ７８は下降位置にある。ロールスポンジ７８が下降位置にあるとき、ロールスポンジ７８の外周面と、セルフクリーニング機構１１０の内周面１１５ａとの間には、ほぼ均一な隙間が形成される。セルフクリーニング機構１１０は、ロールスポンジ７８の直下に配置されているので、ロールスポンジ７８を下方にわずかに移動させるだけで、ロールスポンジ７８をセルフクリーニング機構１１０の所定の洗浄位置にセットすることができる。したがって、ロールスポンジ７８の搬送を含めた洗浄工程をより短い時間で実行することができ、結果としてスループットを向上させることができる。

図７は、ロールスポンジ７８の外周面の模式拡大図である。図７に示すように、ロールスポンジ７８の外周面は、多数の突起部７９から構成されている。図８は、ロールスポンジ７８の外周面を構成する突起部７９の断面図である。各突起部７９の基部７９ａおよび頂部７９ｂは樹脂または不織布などから構成されている。例えば、基部７９ａおよび頂部７９ｂはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）スポンジから構成することができる。図９は突起部７９の頂部７９ｂの拡大写真であり、図１０は突起部７９の基部７９ａの拡大写真である。図９および図１０から分かるように、突起部７９の頂部７９ｂは密度の高い構造となっているが、突起部７９の基部７９ａ内には比較的大きな空隙が形成されている。このため、図１１に示すように、突起部７９の基部７９ｂ内には処理屑が溜まりやすい。

本実施形態に係るセルフクリーニング機構１１０は、高圧の洗浄流体をロールスポンジ７８の外周面にその略接線方向から供給するように構成される。したがって、図１２に示すように、洗浄流体の高圧噴流は各突起部７９に横方向から当たり、突起部７９内に溜まった処理屑を除去することができる。

図１３に示すように、第１の洗浄ノズル１２１の下方に第３の洗浄ノズル１２３を配置し、第２の洗浄ノズル１２２の下方に第４の洗浄ノズル１２４を配置してもよい。これら第３の洗浄ノズル１２３および第４の洗浄ノズル１２４は、それぞれ第３の流体流路１３３および第４の流体流路１３４を通じて上述した洗浄流体供給源１４１に接続されている。これら第３の流体流路１３３および第４の流体流路１３４も、それぞれ、ロールスポンジ７８の軸心に沿って配列された複数のスリットノズルから構成されている。

第３の洗浄ノズル１２３および第４の洗浄ノズル１２４は、ロールスポンジ７８の両側に配置されている。第３の洗浄ノズル１２３は、水平方向に対して上方に傾斜しており、第４の洗浄ノズル１２４は、ほぼ水平方向を向いている。これら洗浄ノズル１２３，１２４から噴射された洗浄流体は、ロールスポンジ７８の外周面の下側領域に鋭角に当たり、ロールスポンジ７８から処理屑を除去することができる。

図１４は、第１の洗浄ノズル１２１と第３の洗浄ノズル１２３の配置を模式的に示す上面図である。第１の洗浄ノズル１２１および第３の洗浄ノズル１２３は、それぞれロールスポンジ７８の軸心に沿って所定の間隔で配列された複数のスリットノズル１２１ａ，１２３ａから構成されている。これは、次の理由による。各洗浄ノズル１２１，１２３が長い単一のスリットノズルであると、このスリットノズル１２１，１２３から噴出した洗浄流体が、ロールスポンジ７８の外周面とクリーニング本体部１１５の内周面１１５ａとの間の隙間を流れる気流（図１３参照）を妨げてしまうことがある。さらに、第１の洗浄ノズル１２１から噴射された洗浄流体に含まれる洗浄液（例えば純水）が、第１の洗浄ノズル１２１の下方に配置された第３の洗浄ノズル１２３を塞いでしまうことがある。このような問題を回避するために、第１の洗浄ノズル１２１および第３の洗浄ノズル１２３は、それぞれ複数のスリットノズル１２１ａ，１２３ａから構成されている。さらに、図１４に示すように、第１の洗浄ノズル１２１を構成するスリットノズル１２１ａと、第３の洗浄ノズル１２３を構成するスリットノズル１２３ａは、ロールスポンジ７８の軸方向において交互に配列されている。同様の理由から、図１５に示すように、第２の洗浄ノズル１２２および第４の洗浄ノズル１２４も、それぞれロールスポンジ７８の軸心に沿って配列された複数のスリットノズル１２２ａ，１２４ａから構成され、第２の洗浄ノズル１２２を構成するスリットノズル１２２ａと、第４の洗浄ノズル１２４を構成するスリットノズル１２４ａは、ロールスポンジ７８の軸方向において交互に配列されている。

これに対し、ブローノズル１２６は、図１６に示すように、ロールスポンジ７８の軸心に沿って延びる単一のスリットノズル１２６ａであってもよいし、図１７に示すように、ロールスポンジ７８の軸心に沿って配列された複数のスリットノズル１２６ｂであってもよい。

図１３に示す実施形態によれば、ロールスポンジ７８が一回転するたびに、第１の洗浄ノズル１２１からの洗浄流体、第３の洗浄ノズル１２３からの洗浄流体、第４の洗浄ノズル１２４からの洗浄流体、第２の洗浄ノズル１２２からの洗浄流体、およびブローノズル１２６からの気体がこの順にロールスポンジ７８の外周面に当たり、これによって、ロールスポンジ７８の外周面から処理屑を除去し、さらにロールスポンジ７８から洗浄液を除去する。

上述した実施形態では、ウェーハの下面に摺接される下側のロールスポンジ７８を洗浄するセルフクリーニング機構１１０について説明したが、上記セルフクリーニング機構１１０に代えて、または加えて、ウェーハの上面に摺接される上側のロールスポンジ７７を洗浄するためのセルフクリーニング機構を設けてもよい。

図１８は、上記セルフクリーニング機構１１０に代えて、上側のロールスポンジ７７を洗浄するためのセルフクリーニング機構１１２を備えた基板洗浄装置を示す模式図である。図１８に示すように、セルフクリーニング機構１１２は、保持ローラ（基板保持部）７１，７２，７３，７４に隣接して配置されている。この基板洗浄装置は、ロールスポンジ７７の搬送機構１５０を備えており、搬送機構１５０はウェーハの洗浄が終わったロールスポンジ７７をセルフクリーニング機構１１２にまで搬送するように構成されている。搬送機構１５０は、エアシリンダ、またはボールねじ機構とサーボモータとの組み合わせなどから構成されている。図１８に示すセルフクリーニング機構１１２は、上述したセルフクリーニング機構１１０と同一の構成を有している。

図１９は、下側のロールスポンジ７８を洗浄するためセルフクリーニング機構１１０に加えて、上側のロールスポンジ７７を洗浄するためのセルフクリーニング機構１１２を備えた基板洗浄装置を示す模式図である。図１９に示す基板洗浄装置は、図６に示すセルフクリーニング機構１１０と、図１８に示すセルフクリーニング機構１１２を備えている。この実施形態によれば、ウェーハＷの両面に摺接されるロールスポンジ７７，７８を洗浄することができる。したがって、ロールスポンジ７７，７８が接触するウェーハＷの両面の清浄度を高めることができる。

デバイスの生産性向上の観点から、ウェーハの直径は大きくなる傾向にある。このような傾向の下で、将来的にはウェーハの直径は４５０ｍｍになると予想されている。大径のウェーハの裏面（デバイス形成面の反対側の面）は、従来にも増してより高い清浄度が必要とされている。これは、ウェーハの裏面にダストやパーティクルが付着していると、露光装置のステージ上に置かれたウェーハが傾き、露光装置が光線の焦点をウェーハ表面の全体に合わせることができなくなるからである。図１９に示す実施形態によれば、上下のロールスポンジ７７，７８は、それぞれ対応するセルフクリーニング機構１１２，１１０によって清浄に保たれる。したがって、上下のロールスポンジ７７，７８は、逆汚染を起こすことなく、ウェーハの両面を洗浄することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１Ａ〜１Ｄ 研磨装置
２ ハウジング
６ ロード／アンロード部
８ 洗浄部
１０ 動作制御部
１２ フロントロード部
１４ 走行機構
１６ 搬送ロボット
２０ 研磨パッド
２２Ａ〜２２Ｄ 研磨テーブル
２４Ａ〜２４Ｄ トップリング
２６Ａ〜２６Ｄ 研磨液供給ノズル
２８Ａ〜２８Ｄ ドレッシングユニット
３０Ａ〜３０Ｄ アトマイザ
３１ トップリングアーム
４０ 第１リニアトランスポータ
４２ 第２リニアトランスポータ
４４ リフタ
４６ スイングトランスポータ
４８ 仮置き台
５０ 第１の搬送ロボット
５２ 一次洗浄ユニット
５４ 二次洗浄ユニット
５６ 乾燥ユニット
５８ 第２の搬送ロボット
７１〜７４ 保持ローラ（基板保持部）
７７，７８ ロールスポンジ
８０，８１ 回転機構
８２ 昇降駆動機構
８５，８６ 純水供給ノズル
８７，８８ 洗浄液供給ノズル
１１０，１１２ セルフクリーニング機構
１１５ クリーニング本体部
１１７ ドレイン
１２１ 第１の洗浄ノズル
１２２ 第２の洗浄ノズル
１２３ 第３の洗浄ノズル
１２４ 第４の洗浄ノズル
１２６ ブローノズル
１３１ 第１の流体流路
１３２ 第２の流体流路
１３３ 第３の流体流路
１３４ 第４の流体流路
１３６ ガス流路
１３７ 吸引流路
１３８ 真空排気ライン
１４０ 洗浄流体供給源
１４２ ガス供給源
１５０ 搬送機構

Claims (11)

1. 基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、
   前記基板の表面に摺接する円柱状のスクラブ洗浄具と、
   前記スクラブ洗浄具をその軸心まわりに回転させる回転機構と、
   前記スクラブ洗浄具を洗浄するセルフクリーニング機構とを備え、
   前記セルフクリーニング機構は、
   前記スクラブ洗浄具の外周面に沿った形状の内周面を有するクリーニング本体部と、
   前記スクラブ洗浄具の外周面と前記クリーニング本体部の内周面との間の隙間を通じて、洗浄流体を前記スクラブ洗浄具の外周面に向かって噴射する少なくとも１つの洗浄ノズルと、
   前記隙間を通じて気体を前記スクラブ洗浄具の外周面に向かって噴射するブローノズルとを備え、
   前記ブローノズルは、前記スクラブ洗浄具の回転方向において、前記洗浄ノズルの下流側に配置されていることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、
   前記基板の表面に摺接する円柱状のスクラブ洗浄具と、
   前記スクラブ洗浄具をその軸心まわりに回転させる回転機構と、
   前記スクラブ洗浄具を洗浄するセルフクリーニング機構とを備え、
   前記セルフクリーニング機構は、
   前記スクラブ洗浄具の外周面に沿った形状の内周面を有するクリーニング本体部と、
   前記スクラブ洗浄具の外周面と前記クリーニング本体部の内周面との間の隙間を通じて、洗浄流体を前記スクラブ洗浄具の外周面に向かって噴射する少なくとも１つの洗浄ノズルと、
   前記隙間から気体を吸引するための吸引流路とを備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
3. 基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、
   前記基板の表面に摺接する円柱状のスクラブ洗浄具と、
   前記スクラブ洗浄具をその軸心まわりに回転させる回転機構と、
   前記スクラブ洗浄具を洗浄するセルフクリーニング機構とを備え、
   前記セルフクリーニング機構は、
   前記スクラブ洗浄具の外周面に沿った形状の内周面を有するクリーニング本体部と、
   前記スクラブ洗浄具の外周面と前記クリーニング本体部の内周面との間の隙間を通じて、洗浄流体を前記スクラブ洗浄具の外周面に向かって噴射する少なくとも１つの洗浄ノズルとを備え、
   前記少なくとも１つの洗浄ノズルは、前記スクラブ洗浄具の両側に配置された第１の洗浄ノズルおよび第２の洗浄ノズルと、前記第１の洗浄ノズルの下方に配置された第３の洗浄ノズルと、前記第２の洗浄ノズルの下方に配置された第４の洗浄ノズルであることを特徴とする基板洗浄装置。
4. 前記少なくとも１つの洗浄ノズルは、前記スクラブ洗浄具の両側に配置された第１の洗浄ノズルと第２の洗浄ノズルである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。
5. 前記洗浄ノズルは、前記スクラブ洗浄具の軸心に沿って配列された複数のスリットノズルから構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
6. 前記洗浄ノズルは、下方に傾斜していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
7. 前記洗浄流体は、洗浄液と高圧の気体との混合からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
8. 前記洗浄流体は、高圧の洗浄液からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
9. 前記セルフクリーニング機構は、前記クリーニング本体部の内周面内に流体入口を有するドレインをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
10. 前記スクラブ洗浄具は、前記基板の下面に摺接するように配置され、
    前記セルフクリーニング機構は、前記スクラブ洗浄具の下方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
11. 前記スクラブ洗浄具を前記セルフクリーニング機構に搬送する搬送機構をさらに備え、
    前記スクラブ洗浄具は、前記基板の上面に摺接するように配置され、
    前記セルフクリーニング機構は、前記基板保持部に隣接して設置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。

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