JP2001232307A - 洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄中にブラシがウエハに接触するのを防止
する。 【解決手段】 ウエハ洗浄装置１０はウエハ１を保持し
て回転軸１５により回転されるウエハホルダ１１と、ウ
エハ１に純水１７を供給するノズル１６と、ブラシホル
ダ１９に保持されたブラシ２０をウエハ１の周辺部と中
心部とを結ぶ線に沿って移動させる揺動アーム１８とを
備えており、回転軸１５はブラシ２０がウエハ１の中心
部にあるときにはブラシ２０がウエハ１の周辺部にある
ときよりも回転速度を高めるように構成されている。 【効果】 ウエハの回転速度の調整によりブラシの被洗
浄面に対する周速度を全体で一定としてブラシを洗浄液
膜に常に浮かせることにより、ブラシが被洗浄面に接触
するのを防止できるため、ブラシが被洗浄面の中央部に
接触して異物を増加させる現象を回避でき、被洗浄面を
全体にわたって均一に洗浄できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄技術に関し、
特に、回転する被洗浄物の被洗浄面が洗浄液が供給され
ながらブラシによって洗浄される洗浄技術に関し、例え
ば、半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ（以
下、ウエハという。）の表面を洗浄するのに利用して有
効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、例え
ば、ウエハに絶縁膜や金属膜を形成する成膜工程におい
ては、ウエハの表面に付着した異物を除去するためにウ
エハ洗浄装置が用いられている。従来のこの種のウエハ
洗浄装置としては、例えば、特開平９−１３４８９６号
公報に記載されているものがある。

【０００３】すなわち、このウエハ洗浄装置は、ウエハ
を保持して回転駆動手段によって回転されるウエハホル
ダと、ウエハに洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、ブ
ラシを保持するブラシホルダと、ブラシホルダに保持さ
れたブラシをウエハの周辺部と中心部とを結ぶ線に沿っ
て移動させるブラシ移動手段とを備えており、ブラシホ
ルダがブラシの大径部を包囲するとともに小径部を開口
部から突出させた形でブラシを保持するように構成され
ている。

【０００４】そして、このウエハ洗浄装置においては、
ブラシの成形時の外寸をブラシホルダの内寸より充分に
小さく設定してブラシホルダに装着することにより、ブ
ラシが洗浄液を含んで膨張してもウエハに接する面が突
出することなく、均一な圧力でウエハに接触するように
構成されており、ブラシとウエハとの接触面全面で接触
圧を均一にすることで、異物の除去能力を高めるととも
に、傷の発生を防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たウエハ洗浄装置においては、ウエハの回転速度や洗浄
液の供給量について充分に配慮されていないため、ブラ
シがウエハの中央部に移動した時にブラシがウエハに接
触し、洗浄後のウエハの中央部において異物が増加する
という問題点があることが本発明者によって明らかにさ
れた。

【０００６】本発明の目的は、被洗浄面を全体的に均一
に洗浄することができる洗浄技術を提供することにあ
る。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【０００９】すなわち、洗浄装置は被洗浄物を保持して
回転駆動手段によって回転される被洗浄物ホルダと、前
記被洗浄物に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、ブラ
シを保持するブラシホルダと、前記ブラシホルダに保持
された前記ブラシを前記被洗浄物の周辺部と中心部とを
結ぶ線に沿って移動させるブラシ移送手段とを備えてお
り、前記回転駆動手段は前記ブラシが前記被洗浄物の中
心部にあるときには前記ブラシが前記被洗浄物の周辺部
にあるときよりも回転速度を高めるように構成されてい
ることを特徴とする。

【００１０】前記した手段によれば、ブラシが被洗浄面
の中心部にあるときにはブラシが被洗浄面の周辺部にあ
るときよりも回転速度を高めて、被洗浄面のブラシに対
する周速度を全体にわたって一定にすることにより、被
洗浄面の上に形成された洗浄液膜にブラシを常に浮かせ
ることができるため、ブラシが被洗浄面に接触するのを
防止することができ、その結果、ブラシが被洗浄面の中
央部に接触して異物を増加させる現象を回避することが
でき、被洗浄面を全体にわたって均一に洗浄することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態を示
すウエハ洗浄装置の一部切断側面図である。図２はその
斜視図である。図３はその作用を説明するための洗浄後
のウエハの各平面図であり、（ａ）は従来の場合を示
し、（ｂ）は本実施の形態の場合を示している。

【００１２】本実施の形態において、本発明に係る洗浄
装置は、半導体装置の製造工程におけるウエハを洗浄す
るものとして構成されている。すなわち、図１および図
２に示されているように、このウエハ洗浄装置１０は被
洗浄物としてのウエハ１と略等しい外径の円盤形状に形
成されたウエハホルダ１１を備えており、ウエハホルダ
１１の上面には保持面１２が形成されている。保持面１
２には真空吸着口１３が全体にわたって開設されてお
り、真空吸着口１３にはウエハホルダ１１に形成された
排気通路１４が接続されている。排気通路１４は真空排
気装置（図示せず）に接続されており、ウエハホルダ１
１は排気通路１４を通じて真空吸着口１３に供給される
真空排気装置の負圧によって保持面１２においてウエハ
１の裏面を真空吸着保持するようになっている。

【００１３】ウエハホルダ１１は回転軸１５の上端に直
交して固定されている。回転軸１５は回転駆動手段とし
ての電動モータによって回転駆動されるようになってお
り、電動モータは制御装置（図示せず）によって回転速
度が制御されるようになっている。したがって、ウエハ
１はウエハホルダ１１に真空吸着保持された状態で、回
転速度を制御されつつ回転されるようになっている。

【００１４】図２に示されているように、ウエハホルダ
１１の上方には洗浄液供給手段としてのノズル１６が設
置されており、ノズル１６は洗浄液として純水１７をウ
エハホルダ１１に保持されたウエハ１の上に供給するよ
うになっている。

【００１５】また、ウエハホルダ１１の上方には往復回
動装置（図示せず）によって往復回動される揺動アーム
１８の自由端部が張り出されており、揺動アーム１８の
自由端部はウエハホルダ１１の中心部と周辺部との間を
往復移動するようになっている。揺動アーム１８の先端
部にはブラシ２０を保持したブラシホルダ１９が垂直方
向下向きに吊持されており、ブラシ２０はウエハホルダ
１１に保持されたウエハ１の上面に略当接するようにブ
ラシホルダ１９に保持されている。

【００１６】ブラシ２０はポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）によってスポンジ状の円盤形状に形成されており、
ブラシホルダ１９はブラシ２０の下端部を露出させた状
態でブラシ２０の上側を嵌合保持している。そして、揺
動アーム１８はウエハ１とブラシ２０との間に純水１７
を介在させる間隙が形成される位置にブラシ２０を配置
するように支承されているとともに、ブラシ２０をウエ
ハ１の周辺部と中心部とを結ぶ線に沿って移動させるよ
うになっている。

【００１７】次に、前記構成に係るウエハ洗浄装置の作
用を説明することにより、本発明の一実施の形態である
ウエハ洗浄方法を説明する。

【００１８】洗浄に際して、図１および図２に示されて
いるように、被洗浄物としてのウエハ１はウエハホルダ
１１の保持面１２に同心円に置かれて真空吸着口１３に
供給された負圧によって真空吸着保持される。

【００１９】次いで、ウエハ１が回転軸１５によって回
転されるとともに、ウエハ１の表面には洗浄液としての
純水１７がノズル１６によって供給される。ウエハ１の
表面に供給された純水１７はウエハ１の回転に伴ってウ
エハ１の全面に均一に拡散された状態になるため、図２
に示されているように、ウエハ１の被洗浄面としての上
面には純水１７の膜１７Ａが形成される。

【００２０】続いて、ブラシホルダ１９を吊持した揺動
アーム１８が往復揺動され、ブラシホルダ１９に保持さ
れたブラシ２０がウエハ１の中心部と周辺部との間を水
平に往復移動される。このブラシ２０が往復移動する過
程において、ウエハホルダ１１を支持した回転軸１５の
回転数（例えば、１０００〜２０００ｒｐｍ）がブラシ
２０の位置に応じて電動モータの制御装置によって制御
されることにより変更される。すなわち、ブラシ２０に
対するウエハ１の周速度がウエハ１の中心部から周辺部
にわたって常に一定になるように、ブラシ２０がウエハ
１の中心部にあるときにはブラシ２０がウエハ１の周辺
部にあるときよりも回転速度（回転数）が高く調整され
る。

【００２１】このようにしてウエハ１に対するブラシ２
０の周速度が全体にわたって一定に調整されると、ウエ
ハ１の被洗浄面である上面の上に形成された純水膜１７
Ａの上にブラシ２０を常に浮かせることができるため、
ブラシ２０が被洗浄面であるウエハ１の上面に接触する
のを防止することができる。

【００２２】ところで、ウエハ１がブラシ２０の位置に
よらず一定の回転数で回転される従来例の場合には、ウ
エハ１の上に形成された純水膜１７Ａがウエハ１の遠心
力の影響を受けてウエハ１の中心部において薄くなるた
め、ブラシ２０がウエハ１の上面に接触することによ
り、図３（ａ）に示されているように、洗浄後のウエハ
１の上面における中心部において異物２が増える傾向が
ある。

【００２３】これに対して、本実施の形態においては、
ブラシ２０はウエハ１の上面に形成された純水膜１７Ａ
の上に常に浮いていることにより、ブラシ２０がウエハ
１の上面に接触するのを防止することができるため、ブ
ラシ２０がウエハ１の上面の中央部に接触して異物を増
加させる現象を回避することができる。その結果、図３
（ｂ）に示されているように、ウエハ１の被洗浄面であ
る上面における中心部に異物２が増加するのを防止する
ことができ、ウエハ１の被洗浄面である上面を全体にわ
たって均一に洗浄することができる。

【００２４】前記実施形態によれば、次の効果が得られ
る。

【００２５】1) ブラシ２０がウエハ１の上面に形成さ
れた純水膜１７Ａに浮いた状態でウエハ１の被洗浄面で
ある上面を洗浄することにより、ブラシ２０がウエハ１
の上面に接触するのを防止することができるため、ブラ
シ２０がウエハ１の上面の中心部に接触して異物を増加
させる現象を回避することができ、その結果、ウエハ１
の被洗浄面である上面を全体にわたって均一に洗浄する
ことができる。

【００２６】2) 前記1)により、ウエハ洗浄方法の品質
および信頼性を高めることができ、ひいては半導体装置
の製造方法の歩留りおよび生産性を高めることができ
る。

【００２７】図４は本発明の他の実施の形態であるウエ
ハ洗浄装置を示す一部切断側面図である。

【００２８】本実施の形態が前記実施の形態と異なる点
は、ノズル１６を用いる代わりに、揺動アーム１８に純
水１７を供給する第一導入路２１が設けられているとと
もに、ブラシホルダ１９の中心部に第一導入路２１に連
通する第二導入路２２が形成されており、さらに、ブラ
シ２０の中心部に第二導入路２２からの純水１７をウエ
ハ１上に供給する供給路２３が形成されている点にあ
る。

【００２９】本実施の形態においては、ウエハ１が回転
されながら、揺動アーム１８の揺動によってブラシ２０
がウエハ１の中心部と周辺部とを結ぶ線に沿って往復動
される過程において、ブラシ２０の中心部からウエハ１
の上面の上に純水１７が両導入路２１、２２および供給
路２３から供給される。この純水１７の供給により、ウ
エハ１とブラシ２０との間には純水膜１７Ａが常に確実
に形成されるため、ブラシ２０が常に浮上した状態にな
るため、ウエハ１の回転速度やブラシ２０の位置によら
ず、ブラシ２０がウエハ１の被洗浄面である上面に接触
するのを防止することができる。その結果、前記実施の
形態と同様に、ブラシ２０がウエハ１の上面の中央部に
接触して異物を増加させる現象を回避することができる
ため、ウエハ１の被洗浄面である上面を全体にわたって
均一に洗浄することができる。

【００３０】図５は本発明の他の実施の形態であるウエ
ハ洗浄装置を示す一部切断平面図である。

【００３１】本実施の形態が前記実施の形態と異なる点
は、ブラシ２０のウエハ１との対向面である下面に案内
溝２４がウエハ１の回転方向に対して接線方向に延在す
るように没設されている点である。

【００３２】本実施の形態においては、ウエハ１の回転
に伴って案内溝２４にウエハ１の上面の上に形成された
純水膜１７Ａの純水１７の一部を取り込むことにより浮
き上げられる状態になるため、ブラシ２０がウエハ１の
上面に形成された純水膜１７Ａに浮いた状態でウエハ１
の被洗浄面である上面を洗浄する状態になる。したがっ
て、前記実施の形態と同様に、ブラシ２０がウエハ１の
上面の中央部に接触して異物を増加させる現象を回避す
ることができるため、ウエハ１の被洗浄面である上面を
全体にわたって均一に洗浄することができる。

【００３３】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３４】例えば、洗浄液としては純水を使用するに
限らず、酸性やアルカリ性の洗浄液を使用することがで
きる。

【００３５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるウエハ
洗浄技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、ハードディスク（ＨＤ）やコン
パクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク（ＬＤ）、デ
ジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、さらには、ホトマス
クや液晶パネル、ガラス基板、プリント配線基板等を洗
浄する洗浄技術全般に適用することができる。

【００３６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００３７】ブラシを被洗浄面に形成された洗浄液膜に
浮かせた状態で、ブラシによって被洗浄面を洗浄するこ
とにより、ブラシが被洗浄面に接触するのを防止するこ
とができるため、ブラシが被洗浄面の中央部に接触して
異物を増加させる現象を回避することができ、その結
果、被洗浄面を全体にわたって均一に洗浄することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すウエハ洗浄装置を
示す一部切断側面図である。

【図２】その斜視図である。

【図３】その作用を説明するための洗浄後のウエハの各
平面図であり、（ａ）は従来の場合を示し、（ｂ）は本
実施の形態の場合を示している。

【図４】本発明の他の実施形態であるウエハ洗浄装置を
示す一部切断側面図である。

【図５】本発明の別の他の実施形態であるウエハ洗浄装
置を示す一部切断平面図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…異物、１０…ウエハ洗浄装置（洗浄装
置）、１１…ウエハホルダ、１２…保持面、１３…真空
吸着口、１４…排気通路、１５…回転軸、１６…ノズル
（洗浄液供給手段）、１７…純水（洗浄液）、１８…揺
動アーム、１９…ブラシホルダ、２０…ブラシ、２１…
第一導入路、２２…第二導入路、２３…供給路、２４…
案内溝。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する被洗浄物の被洗浄面が洗浄液が
   供給されながらブラシによって洗浄される洗浄方法であ
   って、前記ブラシが前記被洗浄面に形成された前記洗浄
   液膜に浮いた状態で前記被洗浄面を洗浄することを特徴
   とする洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記被洗浄物の回転速度は、前記ブラシ
   が前記被洗浄面の中心部にあるときには前記ブラシが前
   記被洗浄面の周辺部にあるときよりも速く調整されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
3. 【請求項３】 前記洗浄液が前記ブラシから前記被洗浄
   面に供給されて、前記洗浄液膜が形成されることを特徴
   とする請求項１に記載の洗浄方法。
4. 【請求項４】 被洗浄物を保持して回転駆動手段によっ
   て回転される被洗浄物ホルダと、前記被洗浄物に洗浄液
   を供給する洗浄液供給手段と、ブラシを保持するブラシ
   ホルダと、前記ブラシホルダに保持された前記ブラシを
   前記被洗浄物の周辺部と中心部とを結ぶ線に沿って移動
   させるブラシ移動手段とを備えており、前記回転駆動手
   段は前記ブラシが前記被洗浄物の中心部にあるときには
   前記ブラシが前記被洗浄物の周辺部にあるときよりも回
   転速度を高めるように構成されていることを特徴とする
   洗浄装置。
5. 【請求項５】 被洗浄物を保持して回転駆動手段によっ
   て回転される被洗浄物ホルダと、前記被洗浄物に洗浄液
   を供給する洗浄液供給手段と、ブラシを保持するブラシ
   ホルダと、前記ブラシホルダに保持されたブラシを前記
   被洗浄物の周辺部と中心部とを結ぶ線に沿って移動させ
   るブラシ移動手段とを備えており、前記ブラシホルダに
   は前記洗浄液を導入する導入路が形成され、前記ブラシ
   には前記ブラシホルダの導入路に導入された洗浄液を前
   記被洗浄物上に供給する供給路が形成されていることを
   特徴とする洗浄装置。