JP2001035825A - 半導体製造装置、それを用いたウエハ洗浄方法及びｃｍｐ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイドロプレーニング現象の発生を容易に
し、スラリーの置換効率の向上を図ることができる半導
体製造装置、それを用いたウエハ洗浄方法及びＣＭＰ処
理方法を提供する。 【解決手段】 半導体製造におけるウエハスクラバ装置
において、底面に溝２０が形成されたブラシ１６と、こ
のブラシ１６を高速回転させるウエハ回転用モータとを
備え、前記ブラシ１６の溝２０により、ハイドロプレー
ニング現象の発生を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置、
それを用いたウエハ洗浄方法及びＣＭＰ処理方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、実開平２−４５６３２号公報に開示されるよう
なものがあった。

【０００３】図８はかかる従来のウエハの洗浄装置の構
成図である。

【０００４】この図において、１０１は基体、１０２は
ウエハ、１０３はスピンモータ、１０４はノズル、１０
５はウエハ洗浄ブラシ、１０６はモータ、１０７はアー
ム、１０８は配管である。

【０００５】この図に示すように、ウエハスクラバ装置
のスクラブ方式は、ウエハ１０２とウエハ洗浄ブラシ１
０５の間に発生するハイドロプレーニング現象により水
の膜を発生させ、ウエハ１０２にダメージを発生させる
ことなくウエハ１０２を洗浄するようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のウエハの洗浄装置では、ウエハ中心部と周辺部
でウエハ１０２とウエハ洗浄ブラシ１０５の相対スピー
ドの差があった。

【０００７】図９は従来の代表的なスクラバ処理後のパ
ーティクルマップを示す図である。

【０００８】このパーティクルマップ２０１からも理解
できるように、ウエハ中心部にパーティクル（欠陥）２
０２が発生している。これは、ウエハ１０２の中心部の
ウエハ１０２とウエハ洗浄ブラシ１０５の相対スピード
が遅いために、ハイドロプレーニング現象が発生せず、
ウエハ１０２とウエハ洗浄ブラシ１０５が直接接触した
ために発生したパーティクル（欠陥）２０２である。

【０００９】本発明は、上記問題点を除去し、ハイドロ
プレーニング現象の発生を容易し、スラリーの置換効率
の向上を図ることができる半導体製造装置、それを用い
たウエハ洗浄方法及びＣＭＰ処理方法を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕半導体製造におけるウエハスクラバ装置におい
て、底面に溝が形成されたブラシと、このブラシを高速
回転させる駆動手段とを備え、前記ブラシの溝により、
ハイドロプレーニング現象の発生を容易にするようにし
たものである。

【００１１】〔２〕上記〔１〕記載の半導体製造装置に
おいて、前記ブラシの周辺部にフィンを設けるようにし
たものである。

【００１２】〔３〕半導体製造におけるＣＭＰ装置にお
いて、底面に溝が形成されたトップリングと、このトッ
プリングを高速回転させる駆動手段とを備え、前記トッ
プリングの溝により、スラリーの置換効率を向上させる
ようにしたものである。

【００１３】〔４〕上記〔３〕記載の半導体製造装置に
おいて、前記トップリングの周辺部にフィンを設けるよ
うにしたものである。

【００１４】〔５〕上記〔３〕記載の半導体製造装置に
おいて、前記トップリングに排液用溝を形成するように
したものである。

【００１５】〔６〕ウエハ洗浄方法において、半導体製
造におけるウエハスクラバ装置のブラシの底面に溝を切
り、このブラシを高速回転させることにより、ハイドロ
プレーニング現象の発生を容易にするようにしたもので
ある。

【００１６】〔７〕ＣＭＰ処理方法において、半導体製
造におけるＣＭＰ装置のトップリングの底面に溝が形成
され、このトップリングを高速回転させることにより、
スラリーの置換効率を向上させるようにしたものであ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の第１実施例を示すウエハス
クラバ装置の構成図、図２はそのウエハスクラバ装置の
ブラシの構成図であり、図２（ａ）はそのブラシの斜視
図、図２（ｂ）はそのブラシの底面図である。

【００１９】これらの図において、１１はウエハ、１２
はウエハ回転用モータ、１３は純水排出ノズル、１４は
ブラシ移動用モータ、１５はブラシアーム、１６はブラ
シ、１７はエアーシリンダ、１８はブラシ回転用モー
タ、１９はブラシ底面、２０は溝、２１は溝中心部であ
る。

【００２０】これらの図に示すように、被洗浄物である
ウエハ１１がウエハ回転用モータ１２の上にセットされ
る。ウエハ１１がセットされた後、純水排出ノズル１３
より、純水がウエハ１１のほぼ中心部に吐出される。そ
の時、ウエハ１１は、ウエハ回転用モータ１２により回
転している。ウエハ１１の上に水の膜が形成された後ブ
ラシ移動用モータ１４により、ブラシアーム１５を洗浄
開始位置まで移動する。その後、ウエハ１１にブラシ１
６を当てるためにブラシアーム１５全体が下降し、その
まま、ウエハ１１のエッジまで移動する。この時、ウエ
ハ１１に対し、ブラシ１６が加圧できるように、エアー
シリンダ１７がブラシ１６全体を持ち上げる方向に付い
ており、このエアーシリンダ１７によりブラシ１６全体
の自重を制御する。それにより、ウエハ１１に加わるブ
ラシ１６の圧力（重量）を制御している。

【００２１】また、前記した、エアーシリンダ１７の機
構により、ブラシ１６自体も上下できるようになってい
る。

【００２２】なお、この時ブラシ１６は回転している。
図２に示すように、ブラシ１６の形状は、ブラシ１６と
ウエハ１１の接触面であるブラシ底面１９には溝２０が
形成されている。なお、ブラシ１６の溝２０はウエハ１
１上の水を取り込む方向に形成されており、溝２０は、
周辺部が広く、中心部にいくにしたがって、狭くなる。
また、溝中心部２１は丸く溝が切ってある。

【００２３】そこで、ブラシ１６がウエハ１１上をスキ
ャンすることにより、ウエハ１１上に付着しているパー
ティクルの除去が行われる。このスキャン時、ブラシ１
６は高速回転（数百回転／分以上）させ、ブラシ１６
と、溝２０によりブラシ底面１９に純水が入り込むよう
な形になる。このことにより、ブラシ底面１９は陽圧と
なり、ブラシ１６が浮き上がる。また、ブラシ１６はエ
アーシリンダ１７で圧力制御されているため、ウエハ１
１に直接、ブラシ１６が接触することなく、加圧状態が
保たれる。

【００２４】このように、本発明によれば、ブラシ底面
１９に溝２０を追加したこと、ブラシ１６を高速回転さ
せることにより、ブラシ底面１９が陽圧状態になり、ウ
エハ回転数に関係なく、ハイドロプレーニング現象が発
生する。言い換えれば、ブラシ１６とウエハ１１の相対
スピードの違い、更に、溝中心部２１、周辺部に関係な
く、ウエハ面に均一にハイドロプレーニング現象が発生
する。

【００２５】したがって、ウエハとブラシの相対スピー
ドが違うことにより発生していたウエハ中心部でのパー
ティクル及び、欠陥の発生はなくなる。

【００２６】しかも、ブラシ１６自体がエアーシリンダ
１７により加圧されているため、ブラシ底面１９に、図
３に示すように、速い純水の流れが発生する。これによ
り、ウエハに付着しているパーティクルは除去される。
また、今後、今以上にパターンの段差が大きくなっても
ブラシが浮き上がる状態になるため、パーティクル、欠
陥の発生はなくなり、さらに、ブラシ底面の純水の速い
流れにより、図４に示すような、パターン底部１１Ａの
パーティクル２５に関しても除去が可能である。

【００２７】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。

【００２８】図５は本発明の第２実施例を示すウエハス
クラバ装置のブラシの構成図であり、図５（ａ）はその
ブラシの斜視図、図５（ｂ）はそのブラシの底面図であ
る。

【００２９】この実施例では、第１実施例のブラシにさ
らに、図５に示すように、ブラシ周辺部にフィン３１付
きカバー３２を設ける。なお、その他の点は、第１実施
例と同様であり、同じ符号を付して、それらの説明は省
略する。

【００３０】このように、フィン付きカバー３２を設け
ることにより、ブラシ１６の回転時、フィン３１が純水
を掻き込むように、ブラシ底面１９に純水を導入するこ
とができる。

【００３１】このように第２実施例によれば、フィン３
１により、更に、純水が取り込まれて、更なる洗浄効果
を向上させることができる。

【００３２】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。

【００３３】図６は本発明の第３実施例を示すＣＭＰ装
置の構成図であり、図６（ａ）はそのＣＭＰ装置の斜視
図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ部拡大図である。

【００３４】この図において、４１はターンテーブル、
４２はトップリング、４３はスラリー吐出ノズル、４４
は研磨パッド、４５はウエハ、４６はガイドリング、４
７は溝、４８はフィンである。

【００３５】この実施例では、上記した第１及び第２実
施例をＣＭＰ装置のトップリングに適用するようにし
た。

【００３６】図６に示すように、ＣＭＰ（化学機械研
磨）装置は、研磨を実施するターンテーブル４１とウエ
ハ４５をセットするトップリング４２、スラリーを供給
する吐出ノズル４３からなっている。

【００３７】ターンテーブル４１は、回転可能な機構に
なっており、ターンテーブル４１上には研磨パッド４４
が張り付けられている。

【００３８】研磨パッド４４には、研磨時、スラリーの
置換の置換効率を考えて、図示しないが、格子状の溝、
渦巻き状の溝、ディンプル等が彫られている。

【００３９】トップリング４２は、その中央にウエハ４
５をセットできるような構造となっており、ウエハ４５
の周辺部にはガイドリング４６がセットされている。

【００４０】この実施例の溝４７は、トップリング４２
が回転した際、中央にスラリーが入る方向に彫られてい
る。また、フィン４８に関してもフィン４８が抵抗とな
り、溝４７に入りやすくなるような形で付いている。

【００４１】以下、このＣＭＰ装置の動作について説明
する。

【００４２】まず、最初に、ウエハ移載場所でトップリ
ング４２にウエハ４５表面が下向きになるようにウエハ
４５がセットされる。ウエハ４５がセットされた後、ト
ップリング４２は、研磨位置まで移動する。その時トッ
プリング４２は回転している。移動した後、吐出ノズル
４３より、スラリーが供給される。

【００４３】常時回転しているターンテーブル４１に、
スラリーが全面に塗布された後、トップリング４２がダ
ウンし、研磨パッド４４とウエハ４５が接触し、ウエハ
４５が研磨される。この時、従来では、スラリーは供給
され続け、研磨パッド４４の溝、ディンプルにより新し
いスラリーに置換されるが、完全ではなく、古いスラリ
ーの影響により、ウエハ４５表面へのスクラッチ（傷）
の発生や、ウエハ周辺部の研磨レートが早く不均一な研
磨となっていた。

【００４４】この実施例においては、トップリング４２
の溝４７、フィン４８により、古いスラリーの研磨パッ
ド４４上の置換効率アップ及び溝４７、フィン４８をス
ラリーをウエハ４５側へ掻き込むような形で付いている
ため、ウエハ４５下へのスラリーの供給がスムーズに行
われるため、均一な研磨を行うことができる。

【００４５】このように、第３実施例によれば、スラリ
ーの置換効果を上げることにより、スクラッチ発生の防
止、さらに、研磨の面内ばらつきが抑えられる。

【００４６】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。

【００４７】図７は本発明の第４実施例を示すＣＭＰ装
置のトップリングの底面図である。

【００４８】この実施例では、第３実施例に加え、更に
図７に示すように、トップリング４２に排液用溝５１を
形成する。なお、その他の点は、第３実施例と同様であ
るので、同じ符号を付して、それらの説明は省略する。

【００４９】以下、このトップリングの動作について説
明する。

【００５０】このように、トップリング４２に排液用溝
５１が形成されたことにより、スラリーが入り込むだけ
ではなく、スラリーを排出することができる。

【００５１】これにより、スラリーの置換効率を更に向
上させることができる。

【００５２】以上のように、スラリーの置換効果を上げ
ることにより、スクラッチ発生の防止、さらには研磨の
面内ばらつきが抑えられる。

【００５３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００５４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。

【００５５】（Ａ）ブラシ底部に溝を追加し、ブラシを
高速回転させることにより、ブラシ底面が陽圧状態にな
り、ウエハ回転数に関係なく、ウエハ面に均一にハイド
ロプレーニング現象を発生させることができる。

【００５６】（Ｂ）上記（Ａ）にフィンを付加すること
により、更に、純水が取り込まれて、更なる洗浄効果を
向上させることができる。

【００５７】（Ｃ）トップリング底部に溝を追加し、ト
ップリングを高速回転させることにより、スラリーの置
換効果を上げることができ、スクラッチ発生の防止、さ
らに、研磨の面内ばらつきが抑えられる。

【００５８】（Ｄ）トップリングに排液用溝を形成する
ことにより、スラリーが入り込むだけではなく、スラリ
ーを排出することができる。これにより、スラリーの置
換効率を更に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すウエハスクラバ装置
の構成図である。

【図２】本発明の第１実施例を示すウエハスクラバ装置
のブラシの構成図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す純水の流れを示す図
である。

【図４】本発明の第１実施例を示すパターン底部のパー
ティクルの除去の工程を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例を示すウエハスクラバ装置
のブラシの構成図である。

【図６】本発明の第３実施例を示すＣＭＰ装置の構成図
である。

【図７】本発明の第４実施例を示すＣＭＰ装置のトップ
リングの底面図である。

【図８】従来のウエハの洗浄装置の構成図である。

【図９】従来の代表的なスクラバ処理後のパーティクル
マップを示す図である。

【符号の説明】 １１，４５ ウエハ １１Ａ パターン底部 １２ ウエハ回転用モータ １３ 純水排出ノズル １４ ブラシ移動用モータ １５ ブラシアーム １６ ブラシ １７ エアーシリンダ １８ ブラシ回転用モータ １９ ブラシ底面 ２０，４７ 溝 ２１ 溝中心部 ２５ パーティクル ３１，４８ フィン ３２ フィン付きカバー ４１ ターンテーブル ４２ トップリング ４３ スラリー吐出ノズル ４４ 研磨パッド ４６ ガイドリング ５１ 排液用溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B116 AA03 AB34 BA02 BA08 BA13 BA34 3C058 AA07 AB04 AC01 AC04 DA12 DA17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造におけるウエハスクラバ装置
   において、（ａ）底面に溝が形成されたブラシと、
   （ｂ）該ブラシを高速回転させる駆動手段とを備え、
   （ｃ）前記ブラシの溝によりハイドロプレーニング現象
   の発生を容易にすることを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体製造装置におい
   て、前記ブラシの周辺部にフィンを設けるようにしたこ
   とを特徴とする半導体製造装置。
3. 【請求項３】 半導体製造におけるＣＭＰ装置におい
   て、（ａ）底面に溝が形成されたトップリングと、
   （ｂ）該トップリングを高速回転させる駆動手段とを備
   え、（ｃ）前記トップリングの溝によりスラリーの置換
   効率を向上させるようにしたことを特徴とする半導体製
   造装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体製造装置におい
   て、前記トップリングの周辺部にフィンを設けるように
   したことを特徴とする半導体製造装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の半導体製造装置におい
   て、前記トップリングに排液用溝を形成することを特徴
   とする半導体製造装置。
6. 【請求項６】 半導体製造におけるウエハスクラバ装置
   のブラシの底面に溝を切り、該ブラシを高速回転させる
   することにより、ハイドロプレーニング現象の発生を容
   易にするウエハ洗浄方法。
7. 【請求項７】 半導体製造におけるＣＭＰ装置のトップ
   リングの底面に溝が形成され、該トップリングを高速回
   転させることにより、スラリーの置換効率を向上させる
   ようにしたことを特徴とするＣＭＰ処理方法。