JP2000243735A - 基板及びブラシ洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板、定盤等の洗浄工程においては、ブラシ
等を用いて物理的に除去する方法を採っているが、前記
除去したパーティクルが付着したロールブラシの毛は、
前記パーティクルがとれないようになると、高価なロー
ルブラシ自体を取り替えなくてはならず、コストもかか
り、取り替えの手間もかかっていた。 【解決手段】 ブラシを用いた基板、定盤等の洗浄工程
時に、ブラシの毛６に電位を条件に合わせかけることに
より、帯電しているパーティクル２を、その吸着力また
は反発力を利用し、吸着または、除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシを用いた洗
浄及びブラシの自己洗浄時に使用されるものであり、半
導体製造装置に限らず、ブラシを用いたものにすべてに
用いられる基板及びブラシ洗浄装置及び洗浄方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体技術において、大量生産、
コストダウンが求められてきており、半導体基板の研磨
においても、効率化が求められており、基板、定盤等の
洗浄工程においては、ブラシ等を用いて物理的に除去し
ている。

【０００３】従来のブラシ洗浄は、その圧力、回転数等
の条件を調整することで、パーティクル除去率を上げよ
うとしてきた。

【０００４】しかし、ブラシ自体の加工精度、取り付け
精度等の問題があり、洗浄面に均一に接触させること
は、不可能であり、前記の原因で、パーティクル（粒
子）除去に関しても、安定性を欠いており、付着してい
るパーティクルの取り残しが多数存在した。

【０００５】また、前記対策の効果に関しても、現方法
では、限界に達している。パーティクル自体に関して
は、その付着面に物理吸着しているが、前記表面には、
電荷が帯電していることが一般的に知られており、この
付着面とパーティクル間に働く電気的な力が、洗浄効率
低下の原因と推定される。

【０００６】以下に、従来の技術について、図５から図
７を用いて説明する。

【０００７】図５から図７は、従来の基板や研磨定盤、
ブラシの洗浄装置における断面図である。

【０００８】図５に示すように、研磨台１０９上に設置
されている研磨定盤１０５を、ブラシ１１５等を用い
て、パーティクル１０３を物理的に除去する。

【０００９】しかし、前記パーティクル１０３は帯電し
ているものもあり、ブラシの毛１０６に付着してしまう
パーティクル１０２もあり、残存するものが多かった。

【００１０】研磨定盤や基板の洗浄工程後の工程におい
て、多種の洗浄を実施したとしても、この洗浄工程での
前記パーティクル１０２、１０３の除去率が、最終残存
パーティクルレベルに大きく影響していた。

【００１１】また、図６に示すように、前記研磨定盤１
０５（図５参照）に付着したパーティクル１０２、１０
３を物理的に除去した後のブラシ１１５の毛１０６に付
着している帯電したパーティクル１０２を除去するため
に、水洗浄を行っている。

【００１２】図６に示すように、排水台１１１に洗浄器
１１０が設置されており、前記洗浄器１１０中には純水
１０１が注入口１０１’から注入されており、１０
１’’から排出されている。

【００１３】前記純水１０１で満たされている洗浄器１
１０中には、帯電したパーティクル１０２が付着してい
るブラシ１１５が入っており、純水１０１で洗浄を行っ
ているが、ブラシの毛１０６から除去できたパーティク
ル１０３もあるが、多くはブラシの毛１０６に帯電した
まま付着してしまっている。

【００１４】次に、図７に示すように、半導体基板１１
２の洗浄工程においては、一例としてロールブラシ１１
３が用いられている。

【００１５】図７に示すように、前記ロールブラシ１１
３を２つ用いて、上下から挟み込みように設置し、各々
のロールブラシ１１３を回転させることによって、半導
体基板１１２に付着したパーティクル（図示せず）を除
去する。

【００１６】前記除去したパーティクルが付着したロー
ルブラシの毛１１４は、上下２つのロールブラシ１１３
を接触させ回転させることによって自己洗浄を行ってい
た。

【００１７】しかし、自己洗浄でも前記パーティクルが
とれないようになると、高価なロールブラシ１１３自体
を取り替えなくてはならず、コストもかかり、取り替え
の手間もかかっていた。

【００１８】また、ＣＭＰ（chemical mechanical poli
shing ）で用いられる定盤の洗浄（以下ＣＭＰ定盤洗
浄）では、前記研磨後の定盤の残存パーティクルが、直
接スクラッチを発生させる原因となり、品質・歩留の低
下の原因となっていた。

【００１９】しかも、ブラシ自体の洗浄は、特に有効な
手段がなく、前記自己洗浄のような方法などで水洗をし
ていた。またブラシ自体の汚れは、洗浄物へ逆汚染を引
き起こし、パーティクルレベルを悪化させていた。すな
わち、ブラシの洗浄力低下の原因となっていた。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体基板、定盤等の洗浄工程において、ロールブラシの毛
にパーティクルが付着してとれないようになると、高価
なロールブラシ自体の取り替えが必要であり、コストも
かかり、取り替えの手間もかかっていた。

【００２１】また、ＣＭＰ定盤洗浄などでは、残存パー
ティクルが、直接スクラッチを発生させる原因となり、
品質・歩留の低下の原因となっていた。

【００２２】さらに、ブラシ自体の洗浄は、特に有効な
手段がなく、前記自己洗浄のような方法などで水洗して
いるが、ブラシ自体の汚れは、洗浄物へ逆汚染を引き起
こし、パーティクルレベルを悪化させ、ブラシの洗浄力
の低下の原因となっていた。

【００２３】本発明は、前記事項に鑑み、帯電したパー
ティクルを安定して除去することができ、除去効率を上
げるとともに、コスト、製造工程を削減することができ
る基板及びブラシ洗浄装置及び洗浄方法を提供すること
である。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載した洗浄装置は、基板に付着した粒子を除去するブラ
シを有する洗浄装置において、前記ブラシと前記基板と
の間に電圧を与える手段を具備することを特徴としてい
る。

【００２５】請求項２に記載したように、請求項１にお
いて、前記基板は半導体基板または研磨装置に使用され
る研磨定盤であることを特徴としている。

【００２６】請求項３に記載したように、請求項１また
は請求項２において、前記電圧を与える手段は直流電圧
を与える手段であり、さらに直流電圧の極性を反転する
手段を有することを特徴とする。

【００２７】請求項４に記載したように、請求項１乃至
３のいずれか１つの項に記載の洗浄装置において、前記
電位を与える手段は前記ブラシ内部に設けられた電極ま
たは前記基板に隣接して設けられた電極を含むことを特
徴とする。

【００２８】この発明の請求項５に記載した研磨装置
は、研磨定盤に付着した粒子を除去するブラシを有する
研磨装置において、前記ブラシと前記粒子が付着してい
る研磨定盤との間に電圧を与える手段を有すること特徴
とする。

【００２９】この発明の請求項６に記載した洗浄方法
は、ブラシを用いて基板に付着した粒子を除去する基板
の洗浄方法において、前記ブラシと前記基板との間に電
圧を与える電極を設ける工程と、前記電極間に電圧をか
ける工程と、前記ブラシを用いて前記基板に付着した粒
子を除去する工程とを具備することを特徴とする。

【００３０】請求項７に記載したように、請求項６にお
いて、前記粒子を除去する工程の後、さらに、前記ブラ
シに付着した粒子を除去する工程を含むことを特徴とす
る。

【００３１】請求項８に記載したように、請求項６また
は請求項７に記載の洗浄方法において、前記洗浄方法が
半導体基板または研磨装置の研磨定盤の洗浄工程におい
て用いられることを特徴とする。

【００３２】請求項９に記載したように、請求項７に記
載の洗浄装置において、前記ブラシに付着した粒子を除
去する工程は、直流電圧の極性を反転させることを特徴
とする。

【００３３】請求項１のような構成によれば、ブラシに
電荷をかけることにより、パーティクルが吸着し、帯電
パーティクルを安定して除去することができ、除去効率
を上げることができる。

【００３４】請求項２のような構成によれば、ブラシに
電荷をかけることにより、パーティクルを吸着させ、研
磨定盤上の帯電パーティクルを安定して除去することが
でき、除去効率を上げることができる。

【００３５】請求項３に示すように、ブラシに逆の電荷
をかけることにより、パーティクルが反発し、ブラシの
自己洗浄能力を向上させると同時に、ブラシの寿命を延
ばしコスト削減を図ることができる。

【００３６】請求項４に示すように、電極を設けて、電
位をかけるのが好ましい。

【００３７】請求項５に示すように、ブラシと前記粒子
が付着している研磨定盤との間に電圧を与えることが好
ましい。

【００３８】請求項６のような方法によれば、帯電パー
ティクルを安定して除去することができ、除去効率を上
げることができる。

【００３９】請求項７のような方法によれば、ブラシの
自己洗浄能力を向上させると同時に、ブラシの寿命を延
ばしコスト削減を図ることができる。

【００４０】請求項８のような方法によれば、研磨定盤
上の帯電パーティクルを安定して除去することができ、
除去効率を上げることができる。

【００４１】請求項９のような方法によれば、直流電圧
の極性を反転させ、帯電パーティクルを反発させること
により、ブラシに付着した粒子を安定して除去すること
ができる。

【００４２】

【発明の実施形態】本発明は以下の実施形態を図面を用
いて説明するが、本発明はここで説明する実施形態に限
定されるものではない。下記実施形態は発明の目的を逸
脱しない限りにおいて多様に変形することができる。

【００４３】本発明の実施形態を以下に図１から図４を
用いて説明する。

【００４４】まず、図１及至図３を用いて、本発明の第
１の実施形態を説明する。

【００４５】図１は、本発明の第１の実施形態に係る基
板及びブラシの洗浄装置について説明するためのもの
で、半導体基板のＣＭＰ工程後の研磨装置の洗浄を示す
断面図である。

【００４６】図１に示すように、研磨台９上に研磨定盤
５が設置されており、前記研磨定盤５の側面に電極４が
取り付けられている。前記電極４とブラシ１５に内蔵さ
れた電極４との間に電圧がかけられており、ブラシの毛
６に電圧がかかるようになっている。さらに、前記研磨
台９と研磨定盤５は研磨された半導体基板（図示せず）
及び前記研磨された半導体基板を取りはずした後の研磨
定盤５の洗浄時には回転し、ブラシ１５も左右または前
後等の直線的な運動を行うことにより、前記研磨された
半導体基板または研磨定盤５を洗浄する。

【００４７】上記のように、研磨台９上に設置されてい
る研磨定盤５を、ブラシ１５等を用いて、帯電パーティ
クル（粒子）２及び非帯電パーティクル（粒子）３を物
理的に除去している。

【００４８】このとき、研磨定盤５の洗浄時に使用する
ブラシ１５に電位をかけて、帯電しているパーティクル
２をブラシ１５側に吸着させる。このとき、前記非帯電
パーティクル（粒子）３は、電位をかけなくても容易に
除去できる。また、例えば電極４は、ブラシ１５内と研
磨定盤５に設置するものとする。

【００４９】なお本実施形態は、ブラシの毛６に電位が
かかればよいものであり、電位をかける形態は問わな
い。

【００５０】これにより、帯電パーティクル２の除去率
を上げることができる。

【００５１】さらに、図２には、前記図１の拡大図を示
した。

【００５２】図２に示すように、研磨定盤５上には研磨
と電気を通りやすくするための導電水７があり、電極４
に電位をかけると、マイナスに帯電しているパーティク
ル２が、プラス電位のブラシの毛６に吸い付いてくる。
前記導電水７は研磨と電気を通りやすくするためであれ
ば、例えばナトリウムイオン等を含む水溶液であっても
よいし、純水であってもよく、限定されるものではな
い。このとき、前記導電水７側の電極４には、マイナス
の電位がかかっており、マイナスに帯電したパーティク
ル２とは反発することになる。

【００５３】このようにして、半導体基板や研磨定盤を
洗浄することにより、帯電したパーティクルを安定して
除去することができ、除去効率を上げるとともに、トー
タル洗浄力を向上させ、コスト、製造工程を削減するこ
とができる。

【００５４】次に、図３に示すように、ブラシの毛８に
付着したパーティクル２を物理的に除去した後、ブラシ
の毛８に付着しているマイナスに帯電したパーティクル
２を除去するために、水洗浄を行っている。

【００５５】図３に示すように、排水台１１に洗浄器１
０が設置されており、前記洗浄器１０中には純水１が注
入口１’から注入されており、１’’から排出されてい
る。

【００５６】また、ブラシの中には電極４が設置されて
おり、同様に前記洗浄器１０の底にも電極４が設置され
ている。

【００５７】図３に示すように、前記２つの電極４に電
位をかけ、ブラシの毛８にはプラスの電位がかかるよう
にすると、マイナスに帯電したパーティクル２はブラシ
の毛８に吸い付けられている。

【００５８】このとき、前記洗浄器１０の底側の電極４
には、マイナスの電位がかかっており、マイナスに帯電
したパーティクル２とは反発することになる。

【００５９】このようにブラシを洗浄することにより、
帯電パーティクルの除去率を上げ、トータル洗浄力を向
上させることができる。

【００６０】次に、図４を用いて、本発明の第２の実施
形態を説明する。

【００６１】図４は、本発明の第２の実施形態を示す基
板及びブラシ洗浄装置について説明するための側面図で
ある。

【００６２】図４に示すように、２つのロールブラシ１
３及び１３’を、半導体基板１２の上下から挟み込みよ
うに設置し、各々のロールブラシ１３及び１３’を回転
させることによって、半導体基板１２に付着したパーテ
ィクル（図示せず）を除去する。

【００６３】具体的には、図４に示すように、前記ロー
ルブラシ１３及び１３’には、各々電極４及び４’が内
蔵されており、前記電極に電位をかけることによって、
第１のロールブラシ１３にはプラスの電位がかかり、第
２のロールブラシ１３’にはマイナスの電位がかかる。

【００６４】このとき、前記半導体基板１２上面に付着
していたマイナスに帯電したパーティクル（図示せず）
は、第１のロールブラシ１３に引きつけられ除去され
る。

【００６５】以上、本発明の第２の実施形態を用いるこ
とにより、帯電パーティクルの除去率を上げ、トータル
洗浄力を向上させることができる。また、ロールブラシ
の寿命も向上し、コスト削減になり、電位をかけること
により自己洗浄能力も向上する。

【００６６】なお、上記に電位の逆の電位をかけること
により、上のロールブラシ１３にはマイナスの電位がか
かり、第２のロールブラシ１３にはプラスの電位がかか
り、前記半導体基板１２下面に付着していたマイナスに
帯電したパーティクル（図示せず）は、第２のロールブ
ラシ１３に引きつけられ除去される。

【００６７】また、本発明の第１の実施形態及び第２の
実施形態に共通して、ブラシの自己洗浄を行うことがで
きる。

【００６８】前記ブラシに付着した粒子を除去する工程
は、前記電位がかかった電流の極性を反転させることに
より、ブラシに付着したパーティクルを、ブラシから取
り除くことができる。

【００６９】

【発明の効果】本発明を用いることにより、帯電パーテ
ィクルを安定して除去することができ、除去効率を上げ
ることができる。ブラシの自己洗浄能力を向上させると
同時に、ブラシの寿命を延ばしコスト削減を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板及びブラシ
洗浄装置について説明するためのもので、基板及び研磨
定盤の洗浄工程を示す断面図。

【図２】図１に示した装置の拡大断面図。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板及びブラシ
洗浄装置について説明するもので、ブラシの洗浄工程を
示すの断面図。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る基板及びブラシ
洗浄装置について説明するための側面図。

【図５】従来技術に係る基板及びブラシ洗浄装置につい
て説明するためのもので、基板及び研磨定盤の洗浄工程
を示す断面図。

【図６】従来技術に係る基板及びブラシ洗浄装置を示す
断面図。

【図７】従来技術に係る基板及びブラシ洗浄装置につい
て説明するための側面図。

【符号の説明】

１、１０１…純水 ２、１０２…マイナスに帯電したパーティクル ３、１０３…帯電していないパーティクル ４…電極 ５、１０５…研磨定盤 ６、１０６…ブラシの毛 ７…導電水 ８…電位が係っているブラシの毛 ９、１０９…研磨台 １０、１１０…洗浄器 １１、１１１…排水台 １２、１１２…半導体基板 １３、１１３…ロールブラシ １４、１１４…ロールブラシの毛 １５、１１５…ブラシ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 敏彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 冨田 健一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 久保田 剛 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 八尋 和之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 松井 嘉孝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内 Ｆターム(参考） 3B116 AA02 AA03 AB01 AB34 BA13 BA15 BA34 BB02 BC01 CD23 3B201 AA02 AA03 AB01 AB34 BA13 BA15 BA34 BB02 BB92 BB93 BC01 CB12 CD23

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に付着した粒子を除去するブラシを有
   する基板洗浄装置において、前記ブラシと前記基板との
   間に電圧を与える手段を具備することを特徴とする基板
   及びブラシ洗浄装置。
2. 【請求項２】前記基板は半導体基板または研磨装置に使
   用される研磨定盤であることを特徴とする請求項１に記
   載の基板及びブラシ洗浄装置。
3. 【請求項３】前記電圧を与える手段は直流電圧を与える
   手段であり、さらに直流電圧の極性を反転する手段を有
   することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   基板及びブラシ洗浄装置。
4. 【請求項４】前記電圧を与える手段は前記ブラシ内部に
   設けられた電極と前記基板に電気的に接続された電極を
   含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
   か１項に記載の基板及びブラシ洗浄装置。
5. 【請求項５】研磨定盤に付着した粒子を除去するブラシ
   を有する研磨装置において、前記ブラシと前記粒子が付
   着している研磨定盤との間に電圧を与える手段を有する
   ことを特徴とする研磨装置。
6. 【請求項６】ブラシを用いて基板に付着した粒子を除去
   する基板の洗浄方法において、 前記ブラシと前記基板との間の電極間に電圧をかける工
   程と、 前記ブラシを用いて前記基板に付着した粒子を除去する
   工程と、を具備することを特徴とする基板及びブラシ洗
   浄方法。
7. 【請求項７】前記粒子を除去する工程の後、さらに、前
   記ブラシに付着した粒子を除去する工程を含むことを特
   徴とする請求項６に記載の基板及びブラシ洗浄方法。
8. 【請求項８】前記洗浄方法が半導体基板または研磨装置
   の研磨定盤の洗浄工程において用いられることを特徴と
   する請求項６または請求項７に記載の基板及びブラシ洗
   浄方法。
9. 【請求項９】前記ブラシに付着した粒子を除去する工程
   は、直流電圧の極性を反転させることを特徴とする請求
   項７に記載の基板及びブラシ洗浄方法。