JP2007059744A - 半導体ウェハの洗浄装置及び半導体ウェハの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 洗浄動作時の半導体ウェハへのブラシの押し込み量を再現性良く設定し、半導体ウェハを安定した洗浄力で洗浄する。
【解決手段】 ブラシ１２０，１３０のウェハ保持部１１０に対する相対位置を変化させる駆動機構と、ブラシ１２０，１３０の半導体ウェハＷ側の先端位置を検出する検出部１５０，１６０と、ブラシ１２０，１３０の初期位置から押込位置までの距離を設定移動量とし設定移動量だけ相対位置が変化するよう前記駆動機構を制御する制御部１７０と、を備え、検出部１５０，１６０はブラシ１２０，１３０の先端位置が半導体ウェハＷの表面から所定距離の検出位置まで接近したことを検出し、制御部１７０は検出部１５０，１６０の検出結果に基づいて設定移動量を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェハの表面を洗浄ブラシを用いて洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に関する。

半導体ウェハの表面における層間絶縁膜の平坦化、金属配線の形成等には、化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰという）が一般的に行われる。研磨後には、洗浄用のブラシによりウェハ表面の洗浄が行われる。従来の半導体ウェハの洗浄装置について図７及び図８を用いて説明する。ここで、図７は従来の半導体ウェハの洗浄装置の模式側面図を示し、図８は従来の半導体ウェハ洗浄装置における洗浄ブラシの初期位置から半導体ウェハとの接触位置までの移動距離を求める方法を示す説明図である。

図７に示すように、半導体ウェハ洗浄装置２００は、半導体ウェハＷを保持するウェハ保持部２０２と、半導体ウェハＷの表面を洗浄するブラシ２０４と、を有する。また、半導体ウェハ洗浄装置２００は、ウェハ保持部２０２に対してブラシ２０４を相対的に移動させる移動機構を有しており、ウェハの洗浄に際しては、ウェハ保持部２０２とブラシ２０４をそれぞれ回転させながら接近させて、ブラシ２０４を所定量だけ半導体ウェハＷに対して押し込んだ状態とする。

このとき、図８に示すように、移動機構は、設定された移動距離だけ、ブラシ２０４をウェハ保持部２０２に対して相対的に移動させる。これにより、ブラシ２０４と半導体ウェハＷが、互いに離隔した初期位置から互いが接触する洗浄位置まで移動する。この移動距離の設定に際しては、ブラシ２０４の半導体ウェハ側先端の全領域が半導体ウェハ表面に接触する位置を、透明塩化ビニール製の窓を通して目視にて判別する。そして、初期位置からこの位置までの距離を設定移動量として設定する。

また、他の半導体ウェハの洗浄装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、半導体ウェハを研磨した後、研磨面のスラリをブラシを用いて洗浄する方法が記載されている。ここでは、洗浄ブラシに圧力センサを組み込んでおき、洗浄中のブラシの圧力を監視して、所定の圧力となるようにブラシ駆動部を制御することが記載されている。
特開２００２−３１３７６５号公報

ところで、図７及び図８に示す従来の半導体ウェハの洗浄装置では、ブラシ２０４の製造誤差が大きいため、ブラシ２０４の交換時にブラシ２０４の位置を再設定する必要がある。しかしながら、洗浄槽の外部より透明塩化ビニール製の窓を通してブラシ２０４と半導体ウェハＷの接触状態を見なければならないため、作業者は、暗く見辛い中での作業を強いられる。そして、ブラシ２０４が半導体ウェハＷに接触する位置の検出誤差は、1/10mm以下が求められるところ、目視では精度良く検出することが困難である。このように、ブラシ２０４の位置の制御が正確にできない為に、次のような欠点を生じていた。

ブラシ２０４と半導体ウェハＷの接触状態のバラツキが大きくなり、調整の度に接触状態が変化することから、半導体ウェハＷの洗浄時における洗浄ブラシ押し込み量の変動が大きくなる。これにより、ブラシ２０４を交換するごとに洗浄力が変化し、洗浄力が過度になると半導体ウェハＷに傷をつけるおそれがある。また、目視による作業のため移動距離調整作業に時間がかかる。

また、特許文献１に記載の洗浄装置は、ブラシの半導体ウェハへの押圧力を最適化して洗浄するものであるが、押圧力は対象となるウェハ、ブラシの種類、ブラシの消耗度等で異なってくるため、作業ごとに最適範囲を調べておく必要がある。
また、この方法は、ブラシシャフトがウェハに接触しているときの圧力を、モニタして、一定になるよう制御しようとするものである。この方法では、設備が比較的新しいうちは問題ないが、シャフトの上下動軸摺動面の劣化などによる動作不良が生じた場合に摺動抵抗が大きくなり、実際のブラシの押し付け力が設定値より小さくなってしまう。さらに、洗浄ブラシが半導体ウェハに接触した状態で、ブラシ駆動部を制御することから、半導体ウェハ１枚の洗浄作業に時間を要する。

本発明によれば、半導体ウェハを保持するウェハ保持部と、前記半導体ウェハの表面を洗浄するブラシと、前記ブラシの前記ウェハ保持部に対する相対位置を変化させる駆動機構と、前記ブラシの前記半導体ウェハ側の先端位置を検出する検出部と、前記ブラシと前記半導体ウェハが離隔した初期位置から前記ブラシが前記半導体ウェハに押し込まれる押込位置までの距離を設定移動量とし、前記設定移動量だけ前記相対位置が変化するよう前記駆動機構を制御する制御部と、を備え、前記検出部は、前記ブラシの前記先端位置が前記半導体ウェハの表面から所定距離の検出位置まで接近したことを検出し、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記設定移動量を設定することを特徴とする半導体ウェハの洗浄装置が提供される。

この半導体ウェハの洗浄装置では、半導体ウェハの洗浄は、駆動機構によりブラシをウェハ保持部に対して近接させ、ブラシの先端全体が半導体ウェハに所定の押し込み量で接触した状態でブラシと半導体ウェハを摺動することにより行われる。このとき、駆動機構は、ブラシを、半導体ウェハから離隔した初期位置から半導体ウェハに押し込む押込位置まで移動させることとなる。

ここで、洗浄時における初期位置から押込位置までの設定移動量を予め設定する必要がある。このとき、検出部により、ブラシの先端位置と半導体ウェハ表面との距離が所定値となったことが検出されるので、初期位置におけるブラシの先端位置と半導体ウェハの表面の距離を算出して、設定移動量を適切に設定することができる。これにより、ブラシと半導体ウェハについて常に同様の押込状態を実現することができる。すなわち、人間の感覚に依存することなく、検出部による検出状態により、ブラシの先端が半導体ウェハの表面に接触する位置を設定することができる。

以上、本発明の構成について説明したが、本発明は、これに限られず様々な態様を含む。たとえば、本発明によれば、半導体ウェハを保持するウェハ保持部と、前記半導体ウェハの表面を洗浄するブラシと、を備え、前記ブラシと前記半導体ウェハが離隔した初期位置から前記ブラシが前記半導体ウェハに押し込まれる押込位置までの距離を設定移動量とし、この設定移動量だけ前記ブラシの前記半導体ウェハに対する相対位置を変化させる駆動機構を具備する洗浄装置を用いた半導体ウェハの洗浄方法であって、前記ブラシの前記先端位置が前記半導体ウェハの表面から所定距離の検出位置まで接近したことを検出する検出工程と、前記検出工程にて検出された検出結果に基づいて、前記設定移動量を設定する設定工程と、を有することを特徴とする半導体ウェハの洗浄方法が提供される。

このように、本発明によれば、洗浄動作時の半導体ウェハへのブラシの押し込み量を再現性良く設定することができ、半導体ウェハを安定した洗浄力で洗浄することができる。従って、例えばブラシを交換したり一のブラシでウェハの洗浄を繰り返すなどして、ブラシの先端位置が変化した場合にも、同様の洗浄力により半導体ウェハの表面を洗浄することができる。
また、洗浄ブラシが半導体ウェハへ接触するまでの移動量を調整する作業の効率を向上させて、調整作業の時間を短縮することができる。

図面を参照しつつ、本発明による半導体ウェハの洗浄装置の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１から図６は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は半導体ウェハの洗浄装置の模式側面図、図２は洗浄装置の上面説明図、図３は洗浄装置の概略ブロック図、図４から図６は洗浄装置の動作を示す動作説明図である。

図１に示すように、この半導体ウェハＷの洗浄装置１００は、半導体ウェハＷを略水平に保持するウェハ保持部１１０と、半導体ウェハＷの上面を洗浄する上ブラシ１２０と、半導体ウェハＷの下面を洗浄する下ブラシ１３０と、上ブラシ１２０及び下ブラシ１３０のウェハ保持部１１０に対する相対位置を変化させる駆動機構１４０（図３参照）と、上ブラシ１２０の半導体ウェハＷ側の先端位置を検出する上ブラシ用検出部１５０と、下ブラシ１３０の半導体ウェハＷ側の先端位置を検出する下ブラシ用検出部１６０と、を備えている。

図１に示すように、ウェハ保持部１１０は、半導体ウェハＷを略水平に保持する。ウェハ保持部１１０は、半導体ウェハＷの端部と当接する回転自在の複数のローラ１１２と、各ローラ１１２を下方より軸支する左右一対の箱形の支持部材１１４と、支持部材１１４に内蔵され各ローラ１１２の少なくとも１つに回転駆動力を付与するウェハ回転駆動部１１６（図３参照）と、を有している。図２に示すように、本実施形態においては、各支持部材１１４に３つづつローラ１１２が設けられ、計６箇所で半導体ウェハＷが保持されるようになっている。

上ブラシ１２０は、半導体ウェハＷと接触するブラッシング部１２２と、ブラッシング部１２２が取り付けられる略円盤状のブラシ本体１２４と、を有し、ブラシ本体１２４は上ブラシ回転軸１２６に接続される。上ブラシ回転軸１２６は、上ブラシ回転駆動部１２８（図３参照）に接続される。図１に示すように、ブラッシング部１２２は、ブラシ本体１２４の径方向へ延び、下側（半導体ウェハＷ側）へ突出形成されている。また、図２に示すように、ブラッシング部１２２は、周方向に略９０°の間隔で並んで形成されている。

下ブラシ１３０も、上ブラシ１２０と同様に、半導体ウェハＷと接触するブラッシング部１３２と、ブラッシング部１３２が取り付けられる略円盤状のブラシ本体１３４と、を有し、ブラシ本体１３４は下ブラシ回転軸１３６に接続されている。下ブラシ回転軸１３６は、下ブラシ回転駆動部１３８（図３参照）に接続される。本実施形態においては、下ブラシ１３０は上ブラシ１２０と同様の構成であり、上ブラシ１２０と上下逆さに配されている。

図３に示すように、駆動機構１４０は、ウェハ保持部１１０を上下に移動させるウェハ上下駆動部１４２と、下ブラシ１３０を下ブラシ回転軸１３６ごと上下に移動させる下ブラシ上下駆動部１４４と、を有し、ウェハ保持部１１０、各ブラシ１２０，１３０の相対位置を変化させる。具体的には、制御コントローラ１７０から指示される座標値に基づいて、ウェハ保持部１１０及び下ブラシ１３０をそれぞれ上下に移動させる。尚、本実施形態においては、上ブラシ１２０は上下に移動しない。

上ブラシ用検出部１５０は、上ブラシ１２０の先端位置が半導体ウェハＷの表面から所定距離（図１中の距離ｂ）の検出位置まで接近したことを検出する。具体的に、上ブラシ用検出部１５０は、上ブラシ１２０へ向けて光を照射する発光部と、発光部から照射された光を受光する受光部と、を有する。本実施形態においては、レーザセンサ本体１５２が発光部及び受光部をなす。図１に示すように、上ブラシ用検出部１５０は、レーザセンサ本体１５２から照射された光を反射する反射ミラー１５４を有する。レーザセンサ本体１５２及び反射ミラー１５４は、センサステー１５２ａ及びミラーステー１５４ａを介し、それぞれウェハ保持部１１０の支持部材１１４に設置される。これにより、半導体ウェハＷと上ブラシ１２０の相対距離が距離ｂのまま変化しないようになっている。前述のように支持部材１１４は左右一対であり、一方の支持部材１１４にレーザセンサ本体１５２が取り付けられ、他方の支持部材１１４に反射ミラー１５４が取り付けられる。

図４に示すように、レーザセンサ本体１５２は半導体ウェハＷの表面と平行にレーザ光を照射し、上ブラシ１２０の半導体ウェハＷ側の先端が半導体ウェハＷに対して所定値（図１中の距離ｂ）まで接近すると、レーザセンサ本体１５２から照射された光が上ブラシ１２０の先端により遮蔽されるようになっている。すなわち、距離ｂは、半導体ウェハＷの上面からレーザ光までの距離ということができる。本実施形態においては、レーザ光は可視光である。ここで、レーザセンサ本体１５２にはセンサケーブル１５６の一端が接続され、センサケーブル１５６の他端は検出状態を表示可能なセンサボックス１５８に接続されている。センサボックス１５８の役割は、レーザセンサ本体１５２が出力する受光量に対応した電気信号の変化から、光が遮られたことを判断して、その情報を伝達するものである。センサボックス１５８は、例えば、ブザーを鳴動させたり、ＬＥＤを点灯させたりして、光が遮られたことを作業者へ報知する。さらに、センサボックス１５８は、洗浄装置１００の各所を統合制御する制御コントローラ１７０に接続される。

下ブラシ用検出部１６０も、上ブラシ用検出部１５０と同様に、下ブラシ１３０の先端位置が半導体ウェハＷの表面から所定距離（図１中の距離ｃ）の検出位置まで接近したことを検出する。下ブラシ用検出部１６０は、レーザセンサ本体１６２と、反射ミラー１６４と、センサケーブル１６６と、を有している。これらは、上ブラシ用検出部１５０と同様の構成である。ここで、距離ｃは、半導体ウェハＷの下面からレーザ光までの距離ということができる。

また、図１に示すように、下ブラシ用検出部１６０は、センサステー１５２ａと、ミラーステー１５４ａと、センサボックス１５８を、上ブラシ用検出部１５０と共用としている。センサステー１５２ａの上面には上ブラシ用検出部１５０のレーザセンサ本体１５２が固定され、下面には下ブラシ用検出部１６０のレーザセンサ本体１６２が固定される。また、ミラーステー１５４ａの上部には上ブラシ用検出部１５０の反射ミラー１５４が固定され、下部には下ブラシ用検出部１６０の反射ミラー１６４が固定される。

図３に示すように、制御コントローラ１７０は、駆動機構１４０、上ブラシ回転駆動部１２８、下ブラシ回転駆動部１３８、ウェハ回転駆動部１１６等を統合制御する。制御コントローラ１７０は、半導体ウェハＷの洗浄についての設定を受け付ける設定入力受付部１７２と、設定入力受付部１７２にて受け付けたデータ、半導体ウェハＷの表面からレーザ光までの距離ｂ，ｃ、洗浄時におけるウェハ保持部１１０の設定移動量、洗浄時における下ブラシ１３０の設定移動量等が記憶されるデータベース部１７４と、データベース部１７４に記憶されている各種データに基づいて駆動機構１４０、各回転駆動部１１６，１２８，１３８を制御して半導体ウェハＷの洗浄を行う洗浄制御部１７６と、を有する。設定移動量とは、各ブラシ１２０，１３０と半導体ウェハＷが離隔した初期位置から各ブラシ１２０，１３０が半導体ウェハＷに押し込まれる押込位置までの距離である。制御コントローラ１７０は、この設定移動量だけ各ブラシ１２０，１３０のウェハ保持部１１０に対する相対位置が変化するよう駆動機構１４０を制御する。さらに、制御コントローラ１７０は、センサボックス１５８からの情報を受け付ける調整入力受付部１７８と、この調整入力受付部１７８にて得られた情報からデータベース部１７４の各設定移動量を設定する移動量調整部１８０と、を有する。すなわち、制御部としての制御コントローラ１７０は、各検出部１５０，１６０の検出結果に基づいて設定移動量を設定する。本実施形態においては、移動量調整部１８０は、各ブラシ１２０，１３０の交換時と、所定枚数だけ半導体ウェハＷを洗浄した時に、各設定移動量を調整する。

以上のように構成された半導体ウェハＷの洗浄装置１００では、半導体ウェハＷの洗浄は、駆動機構１４０により各ブラシ１２０，１３０をウェハ保持部１１０に対して近接させ、各ブラシ１２０，１３０の先端全体が半導体ウェハＷに所定の押し込み量で接触した状態で各ブラシ１２０，１３０と半導体ウェハＷを摺動することにより行われる。このとき、駆動機構１４０は、各ブラシ１２０，１３０を、半導体ウェハＷから離隔した初期位置から半導体ウェハＷに押し込む押込位置まで相対的に移動させることとなる。

具体的には、半導体ウェハＷの洗浄時、各ブラシ回転駆動部１２８，１３８に連動した各ブラシ１２０，１３０と、ウェハ回転駆動部１１６に連動した半導体ウェハＷと、を回転させながら、駆動機構１４０によりウェハ保持部１１０及び下ブラシ１３０を上昇させる。そして、上ブラシ１２０及び下ブラシ１３０の一定の押し付け圧力にて半導体ウェハＷを挟み込んで半導体ウェハＷの洗浄を行う。各ブラシ１２０，１３０のウェハ保持部１１０に対する相対的な移動量は、予め設定された各設定移動量により自動で制御される。

ここで、半導体ウェハＷの洗浄のためには、所定の圧力以上の押し付け圧力が必要であるが、この圧力が大きすぎると半導体ウェハＷに傷をつける可能性があり、押し付け圧力の管理が必要である。そこで、ウェハ保持部１１０及び下ブラシ１３０について設定移動量を設定し、半導体ウェハＷ、各ブラシ１２０，１３０を所定量だけ相対移動させて、最適な押し付け圧力となるよう制御することとなる。しかし、半導体ウェハＷの洗浄を繰り返すうちに、各ブラシ１２０，１３０は摩耗により先端位置が変化するため、ブラシ交換時に距離Ａ，Ｂが異なる値となるという不都合がある。

この不都合を解消するには、各ブラシ１２０，１３０の先端位置が半導体ウェハＷの表面から所定距離の検出位置まで接近したことを検出する検出工程と、この検出工程にて検出された検出結果に基づいて設定移動量を設定する設定工程と、を有する洗浄方法により半導体ウェハＷを洗浄すればよい。ここで、まず、半導体ウェハＷの洗浄装置１００の制御コントローラ１７０により、各ブラシ１２０，１３０と半導体ウェハＷの間の距離Ａ，Ｂを検出する動作を説明する。

図２に示すように、レーザセンサ本体１５２から照射されたレーザ光は、反射ミラー１５４にて反射され、レーザセンサ本体１５２で反射光を受光する。各レーザセンサ本体１５２は、反射光量によりレーザ光が遮蔽されたことを検知して、センサボックス１５８へレーザ光の遮蔽情報を伝達する。

上ブラシ１２０側の距離Ａを求める場合、ウェハ保持部１１０を上昇させて半導体ウェハＷとともに上ブラシ用検出部１５０のレーザ光を上昇させる。そして、図４に示すように、上ブラシ１２０の半導体ウェハＷ側の先端によりレーザ光が遮光されると、センサボックス１５８に上ブラシ１２０を検出したことが表示され、上ブラシ１２０の先端を検出したことが報知される。

このように上ブラシ１２０の先端を検出したときの上ブラシ１２０とウェハ保持部１１０とが相対的に移動した距離ａを、予め求められる前述の距離ｂに加えることにより、上ブラシ１２０と半導体ウェハＷの間の距離Ａ、すなわち半導体ウェハＷの上面から上ブラシ１２０の先端までの距離が算出される（図１参照）。ここで、距離ａは、移動前の初期位置における上ブラシ１２０の先端から、レーザ光までの距離ということができる。

また、下ブラシ１３０側の距離Ｂを求める場合、図５に示すように、上ブラシ１２０に半導体ウェハＷの上面が接触する位置までウェハ保持部１１０を上昇させて、半導体ウェハＷとともに下ブラシ用検出部１６０のレーザ光を上昇させる。この後、図６に示すように、下ブラシ１３０を上昇させ、下ブラシ１３０の半導体ウェハＷ側の先端によりレーザ光が遮光されると、センサボックス１５８に上ブラシ１２０を検出したことが表示され、下ブラシ１３０の先端を検出したことが報知される。

このように下ブラシ１３０の先端を検出したときの上ブラシ１２０とウェハ保持部１１０との相対的な移動距離ｄを、予め求められる前述の距離ｃに加えることにより、下ブラシ１３０と半導体ウェハＷの間の距離Ｂ、すなわち半導体ウェハＷの下面から下ブラシ１３０の先端までの距離が算出される（図１参照）。

すなわち、制御コントローラ１７０は、ブラシ１２０，１３０が初期位置から検出位置まで半導体ウェハＷに対して移動した距離に基づいて、設定移動量を設定する。このとき、半導体ウェハＷの表面から各レーザ光までの距離ｂ，ｃは、各レーザセンサ本体１５２，１６２がウェハ保持部１１０に設置されているため変化しない。従って、距離ｂ，ｃの値は固定値であり、前述の設定移動量の調整に際しては、毎回同じ値を使用すればよい。

本実施形態においては、上ブラシ１２０または下ブラシ１３０を交換したときに設定移動量の調整を行う。この交換時における調整手順について、具体的な座標数値をあげながら説明する。

まず、使用後の上ブラシ１２０及び下ブラシ１３０を、上ブラシ回転軸１２６及び下ブラシ回転軸１３６を取り外す。そして、未使用の上ブラシ１２０及び下ブラシ１３０を、上ブラシ回転軸１２６及び下ブラシ回転軸１３６に取り付ける。使用後の各ブラシ１２０，１３０に比べ、未使用の各ブラシ１２０，１３０は先端位置が半導体ウェハＷ寄りとなっている。

次いで、半導体ウェハＷをウェハ保持部１１０に保持させ、上ブラシ１２０を回転させる。

続いて、半導体ウェハＷの上昇指示を入力する等してウェハ保持部１１０を上昇させ、上ブラシ用検出部１５０が上ブラシ１２０の先端を検出する座標を調べて距離ａを得る。このとき、上ブラシ１２０の先端から半導体ウェハＷまでの距離ａに相当する座標が、５５００であったとする。

このようにして得られた距離ａに相当する座標に、半導体ウェハＷの上面から上ブラシ用検出部１５０のレーザ光までの距離ｂに相当する座標を加えて、半導体ウェハＷの上面から上ブラシ１２０の先端までの距離Ａに相当する座標を算出する。本実施形態においては、距離ｂに相当する座標が９５００であり、距離Ａに相当する座標は、
Ａ＝ａ＋ｂ＝５５００＋９５００＝１５０００
の式から、１５０００ということになる。

そして、距離Ａに相当する座標位置まで半導体ウェハＷを上昇させ、下ブラシ１３０を回転させる。

続いて、下ブラシ１３０の上昇指示を入力する等して下ブラシ１３０を上昇させ、下ブラシ用検出部１６０が下ブラシ１３０の先端を検出する座標を調べて距離ｃを得る。このとき、下ブラシ１３０の先端から半導体ウェハＷまでの距離ｃに相当する座標が、７０００であったとする。

このようにして得られた距離ｃに相当する座標に、半導体ウェハＷの下面から下ブラシ用検出部１６０のレーザ光までの距離ｄに相当する座標を加えて、半導体ウェハＷの下面から下ブラシ１３０の先端までの距離Ｂに相当する座標を算出する。本実施形態においては、距離ｄに相当する座標が９０００であり、距離Ｂに相当する座標は、
Ｂ＝ｃ＋ｄ＝７０００＋９０００＝１６０００
の式から、１６０００ということになる。

このように、距離Ａ及び距離Ｂに相当する座標を求めた後、各ブラシ１２０，１３０の押し込み量の距離に相当する座標を加えて、設定移動量に相当する位置座標とする。本実施形態においては、上ブラシ１２０の押し込み量に相当する座標は５００であるので、距離Ａに相当する座標の１５０００にこれを加えた１５５００が設定移動量に相当する位置座標である。また、下ブラシ１３０の押し込み量に相当する座標は１０００であるので、距離Ｂに相当する座標の１６０００にこれを加えた１７０００が設定移動量に相当する位置座標である。そして、ウェハ保持部１１０の設定移動量と、下ブラシ１３０の設定移動量を、更新して調整作業を終了する。

以上、交換時における設定移動量の調整について説明した。尚、この調整作業は、各ブラシ１２０，１３０の交換をセンサ等により検出するか、ユーザによる所定の入力を要求するなどして、制御コントローラ１７０に記憶されているプログラムに基づいて自動的に行われる構成が好ましい。

また、本実施形態においては、所定枚数だけ半導体ウェハＷを洗浄するたびに設定移動量が調整される。ここで、各ブラシ１２０，１３０は半導体ウェハＷの洗浄により摩耗するため、洗浄時の押し込み量は時間経過と共に減少するところ、前述の手法で各ブラシ１２０，１３０の先端位置を定期的に確認して押し込み量の調整を行うことにより、各ブラシ１２０，１３０の使用期間中、安定した押し付け圧力で洗浄することができ、安定した洗浄力を得ることができる。尚、この調整作業も、制御コントローラ１７０にカウンタを内蔵しておき、所定枚数だけ半導体ウェハＷが洗浄されると自動的に調整作業が行われる構成が好ましい。

このように、本実施形態の半導体ウェハＷの洗浄装置１００によれば、各検出部１５０，１６０により、各ブラシ１２０，１３０の先端位置と半導体ウェハＷ表面との距離が所定値となったことが検出されるので、初期位置における各ブラシ１２０，１３０の先端位置と半導体ウェハＷの表面の距離を算出して、設定移動量を適切に設定することができる。これにより、各ブラシ１２０，１３０と半導体ウェハＷについて常に同様の押込状態を実現することができる。すなわち、人間の感覚に依存することなく、各検出部１５０，１６０による検出状態により、各ブラシ１２０，１３０の先端が半導体ウェハＷの表面に接触する位置を設定することができる。

従って、洗浄動作時の半導体ウェハＷへの各ブラシ１２０，１３０の押し込み量を再現性良く設定することができ、半導体ウェハＷを安定した洗浄力で洗浄することができる。これにより、各ブラシ１２０，１３０を交換したり一の各ブラシ１２０，１３０で半導体ウェハＷの洗浄を繰り返すなどして、各ブラシ１２０，１３０の先端位置が変化した場合にも、同様の洗浄力により半導体ウェハＷの表面を洗浄することができる。
また、各ブラシ１２０，１３０が半導体ウェハへ接触するまでの移動量を調整する作業の効率を向上させて、調整作業の時間を短縮することができる。

尚、前記実施形態においては、各検出部１５０，１６０が光源体及び受光部を有するものを示したが、各検出部１５０，１６０の態様はこれに限定されるものではない。例えば、各検出部１５０，１６０は、半導体ウェハＷ、各ブラシ１２０，１３０の側方からこれらを撮影するカメラを有し、このカメラにより取得された画像から半導体ウェハＷの表面と各ブラシ１２０，１３０の距離が所定値となることを検出するものであってもよい。この場合、画像における各ブラシ１２０，１３０の画素数により、距離を判別する構成とすることが好ましい。要するに、各検出部１５０，１６０により、半導体ウェハＷの表面と各ブラシ１２０，１３０の距離が所定値となることを検出する構成であればよい。

また、前記実施形態においては、半導体ウェハＷの上面及び下面を一対のブラシ１２０，１３０により挟み込んで洗浄するものを示したが、一のブラシにより半導体ウェハＷを洗浄するものであってもよい。例えば、一のブラシにより半導体ウェハＷの片面を洗浄するものや、洗浄途中で半導体ウェハＷを表裏反転させて一のブラシにより両面を洗浄するものであってもよい。この場合、検出部１５０，１６０も１つとなる。

また、前記実施形態においては、所定枚数だけ半導体ウェハＷを洗浄するたびに設定移動量が調整されるものを示したが、所定日数或いは所定時間が経過するたびに設定移動量を調整するようにしてもよい。
さらには、半導体ウェハの洗浄のためにウェハ保持部１１０及び下ブラシ１３０が上昇動作を行う際に、上ブラシ用検出部１５０及び下ブラシ用検出部１６０が、それぞれ各ブラシ１２０，１３０の先端を検出した位置座標を取得し、各ブラシ１２０，１３０の交換時に取得した座標と比較して、その差分を位置座標に加える。この位置座標に基づいて、前述の設定移動量を調整することによっても、常に一定の押し付け力で洗浄することができる。この構成は、センサボックス１５８の遮光検出信号が制御コントローラ１７０に入力されていることから、制御コントローラ１７０側のソフトの書き換えで実現される。

また、前記実施形態においては、レーザセンサ本体１５２，１６２から照射された光を反射させるものを示したが、反射ミラー１５４，１６４の代わりに受光部を設置するようにしてもよい。さらに、センサステー１５２ａ及びミラーステー１５４ａが各検出部１５０，１６０で共用であるものを示したが、各検出部１５０，１６０ごとに設けてもよい。

また、前記実施形態においては、駆動機構１４０がウェハ上下駆動部１４２及び下ブラシ上下駆動部１４４を有するものを示したが、例えば、駆動機構１４０はウェハＷを移動させずに上ブラシ１２０及び下ブラシ１３０を移動させるものであってもよいし、一の駆動部によりウェハＷ及び各ブラシ１２０，１３０の相対位置を変化させるものであってもよい。

また、前記実施形態においては、センサボックス１５８が制御コントローラ１７０に接続されたものを示したが、センサボックス１５８を制御コントローラ１７０に接続せず、センサボックス１５８がブラシ先端検出を報知したときの座標に基づいて、作業者が座標を制御部等に手動で入力するようにしてもよいことは勿論であるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態を示す半導体ウェハの洗浄装置の模式側面図である。 洗浄装置の上面説明図である。 洗浄装置の概略ブロック図である。 洗浄装置の動作を示す動作説明図であって、上ブラシの先端によりレーザ光が遮光された状態を示したものである。 洗浄装置の動作を示す動作説明図であって、上ブラシに半導体ウェハを接触させた状態を示したものである。 洗浄装置の動作を示す動作説明図であって、下ブラシの先端によりレーザ光が遮光された状態を示したものである。 従来例を示す半導体ウェハの洗浄装置の模式側面図である。 従来例を示すものであって、半導体ウェハ洗浄装置における洗浄ブラシの初期位置から半導体ウェハとの接触位置までの移動距離の求め方を示す説明図である。

符号の説明

１００ 半導体ウェハの洗浄装置
１１０ ウェハ保持部
１１２ ローラ
１１４ 支持部材
１１６ ウェハ回転駆動部
１２０ 上ブラシ
１２２ ブラッシング部
１２４ ブラシ本体
１２６ 上ブラシ回転軸
１２８ 上ブラシ回転駆動部
１３０ 下ブラシ
１３２ ブラッシング部
１３４ ブラシ本体
１３６ 下ブラシ回転軸
１３８ 下ブラシ回転駆動部
１４０ 駆動機構
１４２ ウェハ上下駆動部
１４４ 下ブラシ上下駆動部
１５０ 上ブラシ用検出部
１５２ レーザセンサ本体
１５２ａ センサステー
１５４ 反射ミラー
１５４ａ ミラーステー
１５６ センサケーブル
１５８ センサボックス
１６０ 下ブラシ用検出部
１６２ レーザセンサ本体
１６４ 反射ミラー
１６６ センサケーブル
１７０ 制御コントローラ
１７２ 設定入力受付部
１７４ データベース部
１７６ 洗浄制御部
１７８ 調整入力受付部
１８０ 移動量調整部
Ｗ 半導体ウェハ

Claims (7)

1. 半導体ウェハを保持するウェハ保持部と、
   前記半導体ウェハの表面を洗浄するブラシと、
   前記ブラシの前記ウェハ保持部に対する相対位置を変化させる駆動機構と、
   前記ブラシの前記半導体ウェハ側の先端位置を検出する検出部と、
   前記ブラシと前記半導体ウェハが離隔した初期位置から前記ブラシが前記半導体ウェハに押し込まれる押込位置までの距離を設定移動量とし、前記設定移動量だけ前記相対位置が変化するよう前記駆動機構を制御する制御部と、を備え、
   前記検出部は、前記ブラシの前記先端位置が前記半導体ウェハの表面から所定距離の検出位置まで接近したことを検出し、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記設定移動量を設定することを特徴とする半導体ウェハの洗浄装置。
2. 前記制御部は、前記ブラシが前記初期位置から前記検出位置まで前記半導体ウェハに対して移動した距離に基づいて、前記設定移動量を設定することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハの洗浄装置。
3. 前記検出部は、
   前記ブラシへ向けて光を照射する発光部と、
   前記発光部から照射された光を受光する受光部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェハの洗浄装置。
4. 前記発光部は前記半導体ウェハの表面と平行に光を照射し、
   前記ブラシの半導体ウェハ側の先端が前記半導体ウェハに対して前記所定距離の検出位値まで接近すると、前記発光部から照射された光が前記ブラシの先端により遮蔽されることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウェハの洗浄装置。
5. 前記発光部及び前記受光部を前記ウェハ保持部に設置したことを特徴とする請求項３または４に記載の半導体ウェハの洗浄装置。
6. 半導体ウェハを保持するウェハ保持部と、前記半導体ウェハの表面を洗浄するブラシと、を備え、前記ブラシと前記半導体ウェハが離隔した初期位置から前記ブラシが前記半導体ウェハに押し込まれる押込位置までの距離を設定移動量とし、この設定移動量だけ前記ブラシの前記半導体ウェハに対する相対位置を変化させる駆動機構を具備する洗浄装置を用いた半導体ウェハの洗浄方法であって、
   前記ブラシの前記先端位置が前記半導体ウェハの表面から所定距離の検出位置まで接近したことを検出する検出工程と、
   前記検出工程にて検出された検出結果に基づいて、前記設定移動量を設定する設定工程と、を有することを特徴とする半導体ウェハの洗浄方法。
7. 前記設定工程にて、前記ブラシが前記初期位置から前記検出位置まで前記半導体ウェハに対して移動した距離に基づいて、前記設定移動量を設定することを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェハの洗浄方法。

Images