JP2000208462A - ウェハ洗浄用ブラシのコンディショニング方法 - Google Patents

ウェハ洗浄用ブラシのコンディショニング方法

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JP2000208462A
JP2000208462A JP11006446A JP644699A JP2000208462A JP 2000208462 A JP2000208462 A JP 2000208462A JP 11006446 A JP11006446 A JP 11006446A JP 644699 A JP644699 A JP 644699A JP 2000208462 A JP2000208462 A JP 2000208462A
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wafer
cleaning
brushes
brush
wafer cleaning
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Yoshitaka Matsui
嘉孝 松井
Koichi Mase
康一 間瀬
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシの逆汚染源をなくし、ウェハの洗浄能
力を向上させる。 【解決手段】 ウェハの洗浄工程においては、ウェハ洗
浄用ブラシの汚れを除去するため、自己洗浄工程が行わ
れる。この自己洗浄工程では、ウェハ洗浄用ブラシの摩
擦部に対する溶解性が水よりも優れた薬液により、ウェ
ハ洗浄用ブラシの摩擦部の低分子量成分を選択的に溶解
する。また、ウェハ洗浄用ブラシの摩擦部を酸化作用を
有する薬液又は紫外線により酸化し、ウェハ洗浄用ブラ
シの摩擦部の分子内のOH基を増やす。薬液としては、
過酸化水素水、硝酸、アノードイオン水、オゾン水など
が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CMP(chemical
mechanical polishing)後におけるウェハの洗浄工程
に使用する両面ブラシのコンディショニング方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体プロセス技術の分野においては、
近年、例えば、露光を行う層の平坦化による微細加工を
可能にするため、CMP技術が多用されるようになって
きた。CMP技術とは、ウェハ上に形成された絶縁層又
は導電層をスラリと呼ばれる研磨液を用いて化学的及び
機械的に研磨するというものである。
【0003】しかし、CMP技術は、ウェハ上に形成さ
れた絶縁層又は導電層を研磨するものであるため、CM
P工程の終了後には、ウェハの表面上に多量のパーティ
クルが残存することになる。
【0004】そこで、このパーティクルを除去するた
め、CMP後にウェハの洗浄工程が行われる。
【0005】CMP後におけるウェハの洗浄方法として
は、ブラシを用いてウェハ上のパーティクルを除去する
方法が知られている。
【0006】図4及び図5は、従来の洗浄装置のウェハ
洗浄用ブラシを示している。本体11a,11bは、円
柱状を有し、その表面には、複数の摩擦部12a,12
bが取り付けられている。本体11a,11bは、回転
軸13a,13bを有し、この回転軸13a,13bを
中心にして回転することができる。摩擦部12a,12
bは、例えば、円柱状のPVA(ポリビニルアルコー
ル)から構成され、高さ及び幅ともに数mm〜数十mm
程度に設定される。
【0007】ウェハ14は、2つのブラシ15a,15
bの間に挿入され、ウェハ14の両面側から摩擦部12
a,12bによりウェハ14の洗浄が行われる。シャワ
ーノズル16は、洗浄液(例えば、純水)をブラシ15
a,15bに向って噴射する機能を有する。
【0008】上述の洗浄装置においては、一般に、図6
に示すように、ウェハを所定枚数Nだけ処理した後、又
は所定の処理時間Tが経過した後、自己洗浄工程、即
ち、ブラシ15a,15bに付着したパーティクルを除
去する工程が行われる。ブラシ15a,15b自体が汚
れていると、ウェハ14を十分に洗浄することができな
いからである。
【0009】自己洗浄方法としては、現在まで、様々な
方法が提案されているが、以下に、一般的な自己洗浄方
法の一つについて説明する。
【0010】まず、ブラシ15a,15b間にウェハが
存在しない状態でブラシ15a,15bを回転させる
(例えば、60rpm)。また、シャワーノズル16か
らブラシ15a,15bに向って純水を噴射する(例え
ば、2リットル/分)。
【0011】この後、例えば、ブラシ15a,15bの
回転速度を300rpmに設定し、かつ、摩擦部12
a,12bが互いに所定量(例えば、0.3mm)だけ
重ね合わさるように設定する。
【0012】この状態を所定時間(例えば、1分)だけ
継続し、摩擦部12a,12bに付着しているパーティ
クルを除去する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】図7は、ウェハ洗浄用
ブラシの摩擦部を詳細に示している。
【0014】摩擦部12a,12bは、通常、PVA
(ポリビニルアルコール)から構成される。PVAは、
耐摩擦性に優れているが、それでもウェハの処理枚数が
増加すると、摩擦部12a,12bの一部が剥離し、こ
れが塵17となる。この塵17は、摩擦部12a,12
bに付着したパーティクル18と共に被洗浄物(ウェ
ハ)を逆汚染することになる。
【0015】しかし、従来の自己洗浄方法では、このよ
うな塵17やパーティクル18を十分に除去することが
できなかった。よって、ウェハの処理枚数が増えること
により、ウェハの洗浄能力が著しく低下し、半導体装置
の製造歩留りを低下させる原因になっていた。
【0016】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、ウェハの洗浄にブラシを使用する
場合に定期的に行われるブラシの自己洗浄において、ブ
ラシに付着したパーティクルやブラシから発生する塵な
どの除去能力に優れ、ブラシ自体の寿命を延長すること
ができるウェハ洗浄用ブラシのコンディショニング方法
を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のウェハ洗浄用ブラシのコンディショニング
方法は、ウェハ洗浄用ブラシの摩擦部に対する溶解性が
水よりも優れた薬液を用いて、ウェハ洗浄用ブラシの摩
擦部の低分子量成分を選択的に溶解する、というもので
ある。
【0018】本発明のウェハ洗浄用ブラシのコンディシ
ョニング方法は、ウェハ洗浄用ブラシの摩擦部を酸化作
用を有する薬液又は紫外線により酸化し、ウェハ洗浄用
ブラシの摩擦部の分子内のOH基を増やす、というもの
である。
【0019】前記摩擦部は、ポリビニルアルコールから
構成され、前記薬液としては、例えば、過酸化水素水、
硝酸、アノードイオン水及びオゾン水などが用いられ
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明のウェハ洗浄用ブラシのコンディショニング方法につ
いて詳細に説明する。
【0021】図1は、本発明のコンディショニング方法
の第1例が適用されるウェハ洗浄用ブラシを示してい
る。
【0022】本体11a,11bは、円柱状を有し、そ
の表面には、複数の摩擦部12a,12bが取り付けら
れている。本体11a,11bは、回転軸13a,13
bを有し、この回転軸13a,13bを中心にして回転
することができる。摩擦部12a,12bは、例えば、
円柱状のPVA(ポリビニルアルコール)から構成さ
れ、高さ及び幅ともに数mm〜数十mm程度に設定され
る。シャワーノズル16は、洗浄液供給部19から供給
される洗浄液をブラシ15a,15bに向って噴射する
機能を有する。
【0023】次に、本発明のコンディショニング方法、
即ち、ウェハ洗浄用ブラシの自己洗浄方法の第1例につ
いて説明する。
【0024】まず、ブラシ15a,15b間にウェハが
存在しない状態でブラシ15a,15bを回転させる
(例えば、60rpm)。また、シャワーノズル16か
らブラシ15a,15bに向って、洗浄液として、過酸
化水素水溶液(例えば、過酸化水素3%)を噴射する
(例えば、2リットル/分)。
【0025】この後、例えば、ブラシ15a,15bの
回転速度を300rpmに設定し、かつ、摩擦部12
a,12bが互いに所定量(例えば、0.3mm)だけ
重ね合わさるように設定する。
【0026】この状態を所定時間(例えば、1分)だけ
継続し、摩擦部12a,12bに付着しているパーティ
クルや摩擦部12a,12bから生じる塵を除去する。
【0027】なお、過酸化水素水溶液中の過酸化水素の
濃度は、5%以下とするのが妥当である。
【0028】また、洗浄液としては、摩擦部12a,1
2bに対する溶解性が水よりも優れたものであればよ
い。特に、過酸化水素水、硝酸、アノードイオン水、オ
ゾン水などの酸化作用のある液を用いれば、洗浄能力の
向上に効果的である。
【0029】上述のコンディショニング方法によれば、
洗浄液として、水よりも溶解性に優れた性質及び酸化作
用の少なくとも一つを備えた薬液を用いることにより、
以下のような効果を得ることができる。
【0030】第一に、自己洗浄時に摩擦部(PVA)1
2a,12bの低分子成分を溶解してしまうことによ
り、ウェハ洗浄時に、摩擦部12a,12bからの汚染
物(パーティクルや塵など)の混入をなくすことができ
る(逆汚染源の発生防止)。これは、摩擦部に対する溶
解性が水よりも優れた薬液を用いた場合の効果である。
【0031】第二に、摩擦部(PVA)12a,12b
の分子内のOH基が増えることにより、水の保持力が向
上するため、洗浄能力を上げることができる。これは、
酸化作用を有する薬液を用いた場合の効果である。
【0032】第三に、摩擦部(PVA)12a,12b
の分子内のOH基が増えることにより、摩擦部12a,
12bが変形し難くなり、摩擦部12a,12bの耐久
力が向上する。これも、酸化作用を有する薬液を用いた
場合の効果である。
【0033】図2は、本発明のコンディショニング方
法、即ち、ウェハ洗浄用ブラシの自己洗浄方法の第2例
を示している。
【0034】上述の第1例では、2つのブラシの摩擦部
が互いに擦り合うように両ブラシを回転させた状態で洗
浄液(過酸化水素水溶液)を噴射したが、本例では、ブ
ラシを洗浄装置から取り外して、液槽内の洗浄液(過酸
化水素水溶液)に浸し、ウェハ洗浄用ブラシのコンディ
ショニングを行っている。
【0035】洗浄液21は、液槽20内に満たされる。
洗浄液21は、2リットル/分の割合で液槽20内に追
加供給される。また、余分な洗浄液21は、液槽20か
ら排出される。ブラシ15a,15bを、一定時間、洗
浄液21に浸しておくと、摩擦部12a,12bに付着
しているパーティクルや摩擦部12a,12bから生じ
る塵が除去される。
【0036】なお、過酸化水素水溶液中の過酸化水素の
濃度は、5%以下とするのが妥当である。また、洗浄液
としては、摩擦部に対する溶解性が水よりも優れたもの
であればよい。特に、過酸化水素水、硝酸、アノードイ
オン水、オゾン水などの酸化作用のある液を用いれば、
洗浄能力の向上に効果的である。
【0037】上述のコンディショニング方法によれば、
第1例と同様に、洗浄液として、水よりも溶解性に優れ
た性質及び酸化作用の少なくとも一つを備えた薬液を用
いている。よって、本例においても、第1例で説明した
効果と同様の効果を得ることができる。
【0038】図3は、本発明のコンディショニング方法
の第3例が適用されるウェハ洗浄用ブラシを示してい
る。
【0039】本体11a,11bは、円柱状を有し、そ
の表面には、複数の摩擦部12a,12bが取り付けら
れている。本体11a,11bは、回転軸13a,13
bを有し、この回転軸13a,13bを中心にして回転
することができる。摩擦部12a,12bは、例えば、
円柱状のPVA(ポリビニルアルコール)から構成さ
れ、高さ及び幅ともに数mm〜数十mm程度に設定され
る。
【0040】シャワーノズル16は、洗浄液供給部19
から供給される洗浄液をブラシ15a,15bに向って
噴射する機能を有する。また、紫外線発生装置22は、
ウェハ洗浄用ブラシ15a,15bの自己洗浄時に、両
ブラシ15a,15bに対して紫外線を照射する機能を
有する。
【0041】次に、本発明のコンディショニング方法、
即ち、ウェハ洗浄用ブラシの自己洗浄方法の第3例につ
いて説明する。
【0042】まず、ブラシ15a,15b間にウェハが
存在しない状態でブラシ15a,15bを回転させる
(例えば、60rpm)。また、シャワーノズル16か
らブラシ15a,15bに向って、洗浄液として、純水
を噴射する(例えば、2リットル/分)。
【0043】この後、例えば、ブラシ15a,15bの
回転速度を300rpmに設定し、かつ、摩擦部12
a,12bが互いに所定量(例えば、0.3mm)だけ
重ね合わさるように設定する。また、紫外線発生装置2
2から両ブラシ15a,15bに対して紫外線を照射す
る。
【0044】この状態を所定時間(例えば、1分)だけ
継続し、摩擦部12a,12bに付着しているパーティ
クルや摩擦部12a,12bから生じる塵を除去する。
【0045】上述のコンディショニング方法によれば、
自己洗浄時に紫外線を照射している。よって、本例にお
いても、第1例で説明した効果と同様の効果を得ること
ができる。
【0046】次に、上述の第1乃至第3例において逆汚
染源の発生防止や洗浄能力の向上を図ることができる理
由について説明する。
【0047】摩擦部12a,12bでは、ウェハ洗浄の
繰り返しにより摩耗が進むと、その摩耗した部分で分子
の結合が切れ、分子量が小さくなる。分子量が小さくな
れば、ある種の薬液に対して溶解性が増す。そこで、自
己洗浄時に、水よりも溶解性が高い薬液を用いて、積極
的に摩擦部12a,12bの低分子量成分(分子量の小
さい部分、即ち、摩耗部)を溶解する。
【0048】これにより、逆汚染源をなくすことができ
るため、ウェハの洗浄時に、摩擦部12a,12bから
ウェハにパーティクルや塵が混入することもなく、ウェ
ハの洗浄能力を向上させることができる。
【0049】また、摩擦部12a,12bに対して酸化
処理を行うと、分子内の疎水性であるH基が親水性であ
るOH基に代わり、摩擦部12a,12bにおける水の
保持力が向上し、ウェハの洗浄能力が著しく向上する。
また、OH基は、H基よりも大きいため、分子内で立体
障害が起こり、変形し難くなる。このため、摩擦部12
a,12bの耐久性が向上する。
【0050】なお、以下の化学式は、摩擦部12a,1
2bにPVA(ポリビニルアルコール)を用いた場合に
おいて、酸化処理により、分子内のH基がOH基に代わ
る様子を示したものである。
【0051】
【化1】
【0052】上記化学式によれば、PVAの分子内の疎
水性であるH基が親水性であるOH基に代わっていく様
子がわかる。
【0053】
【発明の効果】本発明によれば、自己洗浄時におけるブ
ラシの洗浄液として、水よりも溶解性に優れた性質及び
酸化作用の少なくとも一つを有する薬液を用いている。
【0054】よって、第一に、自己洗浄時に摩擦部(P
VA)の低分子成分を溶解してしまうことにより、ウェ
ハ洗浄時に摩擦部からの汚染物(パーティクルや塵な
ど)をなくすことができる(逆汚染源の発生防止)。
【0055】第二に、摩擦部(PVA)の分子内のOH
基が増えることにより、水の保持力が向上するため、洗
浄能力を上げることができる。
【0056】第三に、摩擦部(PVA)の分子内のOH
基が増えることにより、摩擦部が変形し難くなり、摩擦
部の耐久力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンディショニング方法の第1例を示
す図。
【図2】本発明のコンディショニング方法の第2例を示
す図。
【図3】本発明のコンディショニング方法の第3例を示
す図。
【図4】従来のコンディショニング方法を示す図。
【図5】ウェハ洗浄時の様子を示す図。
【図6】ウェハ洗浄工程の流れを示す図。
【図7】従来の方法を用いた場合の逆汚染源の発生につ
いて示す図。
【符号の説明】 11a,11b :本体、 12a,12b :摩擦部、 13a,13b :ブラシの回転軸、 14 :ウェハ、 15a,15b :ウェハ洗浄用ブラ
シ、 16 :シャワーノズル、 17 :塵(摩擦部の一
部)、 18 :パーティクル、 19 :洗浄液供給部、 20 :液槽、 21 :洗浄液、 22 :紫外線発生装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハ洗浄用ブラシの摩擦部に対する溶
    解性が水よりも優れた薬液を用いて、前記ウェハ洗浄用
    ブラシの摩擦部の低分子量成分を選択的に溶解すること
    を特徴とするウェハ洗浄用ブラシのコンディショニング
    方法。
  2. 【請求項2】 ウェハ洗浄用ブラシの摩擦部を酸化作用
    を有する薬液又は紫外線により酸化し、前記ウェハ洗浄
    用ブラシの摩擦部の分子内のOH基を増やすことを特徴
    とするウェハ洗浄用ブラシのコンディショニング方法。
  3. 【請求項3】 前記摩擦部は、ポリビニルアルコールか
    ら構成され、前記薬液は、過酸化水素水、硝酸、アノー
    ドイオン水及びオゾン水のうちのいずれか一つであるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載のウェハ洗浄用ブラ
    シのコンディショニング方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002091438A1 (en) * 2001-05-09 2002-11-14 Speedfam-Ipec Corporation Method of removing debris from cleaning pads in work piece cleaning equipment
US6740171B2 (en) 2001-08-29 2004-05-25 Renesas Technology Corp. Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
KR100795622B1 (ko) * 2005-03-30 2008-01-17 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤 기판처리장치 및 기판처리방법

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