JP2007214282A - 半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置 - Google Patents

半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体基板上から一旦除去したパーティクルが半導体基板に再付着するのを防止し、半導体基板上からのパーティクルの除去性能を向上する。
【解決手段】半導体基板の洗浄方法は、第１のブラシを用いて、半導体基板の表面を洗浄する第１の洗浄工程と、第１の洗浄工程の後に、第１の洗浄工程と比較して半導体基板の表面の再汚染を抑制した条件下において、第２のブラシを用いて半導体基板の表面を洗浄する第２の洗浄工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板の洗浄方法に関し、効率良くパーティクルを除去しつつ、除去したパーティクルの再付着を防止して、半導体基板上のパーティクルを低減するものである。
半導体基板の表面にパーティクル（微粒子）が付着している場合に、これを除去する方法の１つとして、ブラシ洗浄がある。ブラシ洗浄によると、洗浄液によるリフトオフ作用及び電気的反発作用等と、ブラシで摩擦される際の物理的作用との組み合わせによりパーティクルが除去される。
半導体基板のブラシ洗浄を行なうためには、従来、半導体基板を回転駆動すると共に該基板表面に洗浄液を供給しながら、ブラシを基板表面に沿って移動させることが行なわれている。特に近年では、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ：化学的機械的研磨）装置にブラシ洗浄機構が組み込まれており、ＣＭＰに使用された研磨液、研磨液中の砥粒及び研磨により生成された研磨くず等を除去するために、ブラシ洗浄機構が使用されている例がある。
ブラシ洗浄を行なうための表面処理装置の代表的なものとして、図２７に示すカップ（円盤）型ブラシを用いる半導体基板の洗浄装置と、図２８示す円筒（ロール）型ブラシを用いる半導体基板の洗浄装置が一般に知られている。
図２７のカップ型ブラシを用いる洗浄装置においては、半導体基板１１をバキュームチャック又はエッジチャック（図示省略）によって保持すると共に回転させ、これをブラシ１２によって半導体基板１１からパーティクル１７を除去する。ブラシ１２は、カップ（円板）状治具１３に取り付けられており、治具１３に接続されたアーム１５によって半導体基板１１の表面をスイープされる。この際、洗浄液１４がノズル１６から半導体基板１１の表面に供給されるようになっており、前記のようにブラシ１２の効果と洗浄液１４の効果とを組み合わせて表面処理を行なう。尚、ブラシ１２は、ナイロン又はＰＶＡ（Poly Vinyl Alcohol）等からなるものが多く利用されている。
また、図２８の円筒型ブラシを用いる洗浄装置においては、図２７のカップ型ブラシを用いる洗浄装置と同様に保持及び回転される半導体基板２１の表面をブラシ２２によって処理し、パーティクル２６を除去する。ブラシ２２は、円筒型のブラシ支持部２３の外周面に放射状に設けられており、ブラシ支持部２３の回転により回転しながら半導体基板２１の表面に押し付けられる。この際、洗浄液２４がノズル２５により半導体基板２１の表面に供給され、これによって表面処理を行なう。尚、ブラシ２２としては、やはりナイロン又はＰＶＡ等により構成されているものが多い。
カップ型ブラシを用いる洗浄装置及び円筒型ブラシを用いる洗浄装置のいずれにおいても、図２９に示すような洗浄工程によって処理が行なわれる。つまり、洗浄前の待機状態においては、ブラシは半導体基板から離れた位置に置かれている。洗浄の際には、洗浄液が供給されると共に、回転する半導体基板に対してブラシが回転しながら所定の高い押し付け圧（例えば、半導体基板のブラシ接地面にかかる圧力として、５０ｇ／ｃｍ2 程度）をもって押し付けられ、一定時間の洗浄を行なう。この後、洗浄を終了してブラシは再び半導体基板から離れた位置に移動し、待機状態となる。このとき、洗浄液の供給停止とブラシの半導体基板からの離脱とは同時に行なわれるのが普通である。
特許第３１４０５２０号（２）
しかしながら、ブラシを用いた洗浄においては、以下のような問題が存在する。
図３０に、円筒型ブラシを用いる洗浄装置の場合を例として半導体基板のブラシ洗浄の様子を示している。つまり、半導体基板２１がローラー２７によって回転され、ノズル２５から洗浄液２４を供給されつつブラシ保持部２３の外周に設けられたブラシ２２が回転しながら半導体基板２１に押し付けられている。これにより、半導体基板２１の表面に付着していたパーティクル２６は、ブラシ２２の回転及び押し付け圧により物理的に離脱される。更に、半導体基板２１の回転により発生する遠心力の働き、半導体基板２１が縦に設置されている場合の重力働き等により、半導体基板２１の表面から離脱したパーティクルは洗浄液２４と共に半導体基板２１上から排除される。
このとき、ブラシ２２の押し付け圧Ｐは、半導体基板である半導体基板２１に応じて調整する必要がある。
一般には、ブラシ２２による物理的作用が強い場合、つまり押し付け圧Ｐが一定以上である場合にパーティクル２６が除去されやすい。ブラシ２２によって半導体基板２１の表面から離脱されたパーティクル２６は、一部がブラシ２２の表面及びブラシ２２の内部に付着する。このように付着したパーティクル２６は、洗浄終了時のブラシ２２が半導体基板２１の表面から離脱する際に、再び半導体基板２１の表面に付着する（半導体基板２１の表面が再汚染される）ことがある。これは、ブラシ２２と半導体基板２１との摩擦、洗浄液２４の作用による半導体基板２１の帯電及びブラシ２２が半導体基板２１から離脱する際にパーティクル２６がブラシ２２から押し出されること等を原因とする。
このようなパーティクルの半導体基板に対する再付着（再汚染）を防止する対策としては、例えば、ブラシに付着したパーティクルを引き付けて落とさないようにする（特許文献１を参照）等の方法が知られている。しかし、このような方法は、装置の改造等を必要とするため困難であり且つ費用もかかる。
以上のような問題の解決を課題とする本発明の目的は、ブラシ洗浄時に生じる静電気によるパーティクルの半導体基板に対する再付着（再汚染）を抑制することにより、半導体基板からパーティクルを除去する性能が向上した半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置を提供することである。
洗浄時にパーティクルが基板等に再付着する（つまり、再汚染が発生する）原因として、ブラシが過度に汚れていることによる基板への汚れの吸着及びブラシとパーティクルとの密着性の悪さ、静電気による基板の帯電等が考えられる。本願発明者等は、これらの原因のうち、特に静電気による基板の帯電に注目した。
洗浄を行なう前には、パーティクルは半導体基板に対し、電気的及び化学的に吸着している場合、除去困難な箇所に存在する場合等があり、吸着は強固である。これに対し、洗浄後、基板等に対してパーティクルは主に静電気の作用によって付着しており、これは洗浄前に比べて弱い付着である。このことから、本願発明者等は、次のような二段階の洗浄を行なうことを着想した。
まず、半導体基板の表面からパーティクルを離脱させるための強い洗浄（例えば、基板等に対するブラシの押し付け圧が強い等）を行なう。これにより、半導体基板の表面に付着していたパーティクルを該表面から確実に離脱させることができる。しかし、解決すべき課題として説明したように、強い洗浄によって生じる静電気により、パーティクルの一部が半導体基板の表面に再付着する。
そこで、このような強い洗浄の後に、これに比べて弱い洗浄（例えば、基板等に対するブラシの押し付け圧が弱い等）を行なう。当初（強い洗浄を行なう前）に半導体基板の表面に付着していたパーティクルに比べ、静電気によって再付着したパーティクルは、弱い洗浄によっても確実に除去することができる。この際、弱い洗浄であることから、静電気の発生は抑制され、更なる再付着は抑制されている。また、静電気の発生が抑制されていることにより、ブラシを半導体基板から離す際にパーティクルが半導体基板に対して引き付けられて付着するのを抑制することについても抑制されている。
このような弱い洗浄は、従来通りの洗浄を終了してブラシを基板等から離脱させる前に行なっても良いし、従来通りの洗浄を終了した後、静電気により再付着したパーティクルを除去するために別個に行なっても良い。
以上のような着想に基づき、前記の目的を達成するため、本発明の半導体基板の洗浄方法は、第１のブラシを用いて、半導体基板の表面を洗浄する第１の洗浄工程と、第１の洗浄工程の後に、第２のブラシを用いて、第１の洗浄工程と比較して半導体基板の表面の再汚染を抑制した条件下において半導体基板の表面を洗浄する第２の洗浄工程とを備える。
本発明の半導体基板の洗浄方法によると、まず、半導体基板の表面に付着しているパーティクルを離脱させるためのブラシ洗浄を行なう（第１の洗浄工程）。この後、ブラシと半導体基板との摩擦に起因する静電気の発生を抑制することによって、半導体基板の表面から離脱させたパーティクルが半導体基板に再付着する（再汚染が発生する）のを抑えながら、更にブラシ洗浄を行なうって半導体基板上からパーティクルを除く（第２の洗浄工程）。第１のブラシ洗浄工程においては静電気が発生するため、一旦半導体基板の表面から離脱したパーティクルが半導体基板の表面に再付着することがある。しかし、第２のブラシ洗浄工程においては、静電気の発生が抑制されているため、このような再付着は抑制される。静電気による半導体基板の表面に対するパーティクルの再付着は比較的弱い力であるため、このようなパーティクルは静電気の発生を抑制した条件の洗浄によって除去することが可能である。
尚、第１のブラシと、前記第２のブラシとは、同一のブラシであってもよい。つまり、同一のブラシを用い、洗浄の条件を変更することによって第１の洗浄工程及び第２の洗浄工程を実現しても良い。
また、第２の洗浄工程における半導体基板に対する第２のブラシの押し付け圧が、第１の洗浄工程における半導体基板に対する第１のブラシの押し付け圧よりも弱いことが好ましい。
ブラシを半導体基板に押し付ける圧力（押し付け圧）が大きいほど、洗浄力は強い。つまり、半導体基板の表面に強固に固着しているようなパーティクルの除去のためには、押し付け圧は強い方が良い。しかし、押し付け圧が強いと、静電気の発生量も大きくなり、一旦離脱されたパーティクルの再付着が発生しやすくなる。
そこで、強い押し付け圧をもってブラシ洗浄を行なう第１の洗浄工程の後に、第１のブラシ洗浄工程よりも弱い押し付け圧をもってブラシ洗浄を行なう第２の洗浄工程を実施する。これにより、静電気の発生を抑制して再付着を抑制しながら、半導体基板上に残っているパーティクルの除去を行なうことができる。
尚、このことは、１つのブラシを用い、押し付け圧を変化させることにより実現しても良いし、第１のブラシ及び第２のブラシを用いて順に異なる押し付け圧をもって洗浄を行なうことによって実現しても良い。
また、第２の洗浄工程における第２のブラシの半導体基板に対する配置位置は、第１の洗浄工程における第１のブラシの半導体基板に対する配置位置よりも遠いことが好ましい。
ここで、一般にブラシ洗浄に用いるブラシは一定の柔軟性を有し、半導体基板に押し付けられたブラシはある程度押し縮められている。このため、半導体基板の表面に接触させたままブラシの配置位置を半導体基板から離れる方向に変更することが可能である。
このようにすると、第２の洗浄工程において、第１の洗浄工程に比べて半導体基板に対するブラシの押し付け圧が小さくなり、既に説明したように、再付着を抑制しながらパーティクルの除去を行なうことが確実にできる。また、第１の洗浄工程と第２の洗浄工程とをブラシの位置の設定によって区別して実施することができ、洗浄の際に圧力を測定及び制御することが不要となるため、より簡単に本発明の半導体基板の洗浄方法を実施することができる。尚、このことは、１つのブラシを移動させることによって実現しても良いし、別々のブラシを順に異なる位置に設置することによって実現しても良い。
また、第１のブラシ及び第２のブラシはいずれも円筒型ブラシであり、第２のブラシの径は、前記第１のブラシの径よりも小さいことが好ましい。
このようにして、第１のブラシ及び第２のブラシとして、径の異なる円筒型ブラシをそれぞれ用い、半導体基板に対してそれぞれのブラシの中心軸の位置が同じになるようにしながら第１の洗浄工程及び第２の洗浄工程を行なうと、ブラシの半導体基板に対する押し付け圧がそれぞれ異なるようになる。この結果、再付着を抑制しながらパーティクルの除去を行なう本発明の効果が確実に実現する。この場合も、洗浄を行なうたびに押し付け圧を測定することは不要である。
また、第２のブラシは、前記第１のブラシよりも柔らかい材料からなることが好ましい。
このようにすると、第１のブラシと第２のブラシとについて、大きさ、形状及び洗浄時の配置位置が同一であった場合にも、第２の洗浄工程におけるブラシの押し付け圧が第１の洗浄工程の際よりも小さくなる。この結果、洗浄を行なうたびに押し付け圧を測定する必要を避けながら、本発明の効果を確実に実現することができる。
また、第１のブラシ及び第２のブラシは、いずれもブラシ本体と、ブラシ本体の表面に設けられた突起部とを有しており、第２のブラシの突起部の高さは、第１のブラシの突起部の高さよりも低いことが好ましい。
このようにすると、第１のブラシと第２のブラシとの突起部の高さの違いにより、第１の洗浄工程と第２の洗浄工程におけるブラシの半導体基板に対する押し付け圧を変えることができる。つまり、第２の洗浄工程において、第１の洗浄工程におけるよりも弱い押し付け圧をもって洗浄を行なうことができ、本発明の効果を実現することができる。やはり、ブラシ洗浄の度に押し付け圧を測定することは不要である。
また、以上に説明した半導体基板の洗浄方法において、第１の洗浄工程と第２の洗浄工程とは、同一の洗浄装置において行なうのであってもよい。
この場合には、１つの半導体基板の洗浄装置によって洗浄を行なうことができるため、製品の製造ライン等において省スペースにブラシ洗浄を行なうことができる。
また、第１の洗浄工程と第２の洗浄工程とは、それぞれ別の洗浄装置において行なうことも好ましい。
このようにすると、複数の洗浄装置により第１の洗浄工程及び第２の洗浄工程を分担することにより、作業効率が向上する。また、第１の洗浄工程と第２の洗浄工程とを同一の洗浄装置において行なう場合には、それぞれの工程のための異なる設定による洗浄を同一の装置で行なうことが必要となる。これに対し、第１の洗浄工程と第２の洗浄工程とを別々の洗浄装置によって行なうのであれば、それぞれの洗浄装置は、１つの設定で洗浄を行なえば良い。このことは、それぞれの洗浄装置及び工程の簡略化のために有効である。
また、希フッ酸、アンモニア水、有機酸又は機能水を洗浄液として用いることが好ましい。このような洗浄液を半導体基板の表面に供給しながらブラシ洗浄を行なうと、半導体基板の表面からパーティクルを離脱させて除去することが確実にできる。
ここで、機能水とは、水素又はオゾン等を水に溶解させたものであり、半導体基板が洗浄中に酸化するのを抑制するために有効である。また、有機酸としては、例えばクエン酸、シュウ酸、グリオキシル酸、コハク酸、乳酸又は蟻酸等を用いることができる。
また、第１のブラシ及び第２のブラシは、高分子材料からなることが好ましい。このようなブラシを用いると、半導体基板の表面からパーティクルを除去することが確実にできる。高分子材料としては、例えばナイロン又はＰＶＡ等を用いることができる。
前記の目的を達成するため、本発明の半導体基板の洗浄装置は、同一の半導体基板の表面を洗浄するための第１のブラシ及び第２のブラシを備え、第２のブラシによる洗浄は、第１のブラシによる洗浄と比較して半導体基板の表面の再汚染を抑制した条件下において行なわれる。
本発明の半導体基板の洗浄装置によると、まず、第１のブラシを用いた強い洗浄を行ない、半導体基板の表面に付着したパーティクルを離脱させることができる（第１の洗浄）。但し、この際、一旦半導体基板の表面から離脱したパーティクルが該表面に再付着する（再汚染が発生する）ことがある。そのため、この後、第２のブラシを用いて静電気の発生しにくい条件下においてブラシ洗浄を行なう（第２の洗浄）ことにより、再付着しているパーティクルの除去を行なうことができる。この際、静電気の発生は抑制されているから、パーティクルの更なる再付着は抑制される。
尚、本発明の半導体基板の洗浄装置において、第１のブラシ及び第２のブラシは、いずれも円筒型のブラシであり、第２のブラシの径は、第１のブラシの径よりも小さいことが好ましい。
これにより、径の異なる円筒型ブラシである第１のブラシ及び第２のブラシを用いて押し付け圧の異なるブラシ洗浄を行なうことが容易にでき、パーティクルの再付着を抑制したブラシ洗浄が確実に行える半導体基板の洗浄装置となる。
また、第２のブラシは、第１のブラシよりも柔らかい材料からなることが好ましい。
また、第１のブラシ及び第２のブラシは、いずれもブラシ本体と、ブラシ本体の表面に設けられた突起部とを有しており、第２のブラシの突起部の高さは、第１のブラシの突起部の高さよりも低いことが好ましい。
これらのいずれの構成によっても、第１の洗浄によって半導体基板の表面から離脱させたパーティクルの該表面に対する再付着（半導体基板の表面の再汚染）を抑制し、半導体基板の表面からパーティクルを除去する性能の向上した半導体基板の洗浄装置となっている。
本発明の半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置によると、一旦半導体基板の表面から離脱したパーティクルが半導体基板の表面に再付着するのを防ぎながら洗浄を行ない、半導体基板上から除去することができる。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。図１に示すように、本実施形態の半導体基板の洗浄方法によると、洗浄は、洗浄前の待機状態から、それぞれ一定時間行なう第１のブラシ洗浄工程及び第２のブラシ洗浄工程を経て洗浄を終えるようになっている。この際、第２のブラシ洗浄工程において、第１のブラシ洗浄工程に比べてブラシの押し付け圧を弱くすることにより、静電気の発生を抑制してパーティクルの再付着（半導体基板の表面の再汚染）を抑制しながらパーティクルの除去を行なうことができる。尚、高い押し付け圧及び低い押し付け圧との表現は、後に説明するように、２つの洗浄工程を比較したときの押し付け圧の相対的な高低を言うものである。
このようなブラシ洗浄を行なう様子を図２に例示する。ここでは、洗浄される半導体基板１０１は垂直に設置されて自転するようになっており、ここに円筒型ブラシ１０２を押し当てて回転させることによって洗浄を行なう。この際、洗浄液供給ノズル１０３により半導体基板１０１上に洗浄液が供給される。
図３には、図２の配置を取る場合について、本実施形態の半導体基板の洗浄方法を行なうための半導体基板の洗浄装置を、円筒型ブラシ１０２の回転軸に垂直な方向から見た要部の模式図として例示する。図３に示すように、本実施形態の半導体基板の洗浄装置は処理室１００を有しており、この中に半導体基板１０１が垂直に設置される。半導体基板１０１は、ローラー１０４によって下部から保持され、ローラー１０４の回転に従って自転する。楕円形の矢印は、それぞれローラー１０４及び半導体基板１０１の回転を示している。尚、半導体基板１０１の表面には、ブラシ洗浄によって取り除こうとしているパーティクル１０５が付着している。また、図３には半導体基板１０１を下部から支える一つのローラー１０４が示されているが、複数のローラーを用いて半導体基板１０１を支持していてもよい。
また、円筒型ブラシ１０２は、ブラシ支持部１０２ａによってブラシ本体１０２ｂが支持され、ブラシ本体１０２ｂの外周には複数の突起部１０２ｃが設けられている。ブラシ本体１０２ｂ及び突起部１０２ｃは、例えばＰＶＡによって一体に成形された構造を取るが、これには限られない。ここで、円筒型ブラシ１０２は、洗浄を行なうために移動して半導体基板１０１に押し付けられるようになっている。
また、洗浄の際には、処理室１００内に設けられた洗浄液供給ノズル１０３から半導体基板１０１上に洗浄液が供給される。洗浄液としては、例えば希フッ酸、アンモニア水、有機酸又は機能水等を用いることができ、半導体基板１０１及び取り除くべきパーティクルの種類等に応じて選択すればよい。尚、機能水とは、水素又はオゾン等が溶解した液体であり、半導体基板の酸化抑制のために有効である。これは、例えば、半導体基板１０１上に銅配線が形成されている場合に、銅配線の酸化を抑制するために利用される。
次に、図４には、図２に示す半導体基板の洗浄装置を用いた第１のブラシ洗浄工程（図１を参照）を模式的に示している。同様に、図５には、第２のブラシ洗浄工程を示している。但し、図４及び図５において、処理室１００は省略している。以下、図１の流れに従い、図３〜図５によって示される各工程を説明する。
まず、図３は、図１における洗浄前の様子を示すと考えて良い。この際、円筒型ブラシ１０２は半導体基板１０１とは接しない離れた位置に待機している。
次に、第１のブラシ洗浄工程を行なう。このとき、図４に示すように、洗浄液供給ノズル１０３から洗浄液１０６が半導体基板１０１の被洗浄面に供給される。これと共に、円筒型ブラシ１０２が半導体基板１０１に押し付けられ且つ回転し、半導体基板１０１表面に付着したパーティクル１０５を離脱させると共に半導体基板１０１上から除去する。離脱したパーティクル１０５は、重力及び遠心力により半導体基板１０１上から流れ去る洗浄液１０６と共に除かれる。
この際、例えば、円筒型ブラシ１０２の回転数は１００ｒｐｍであり且つ半導体基板１０１の回転数は５０ｒｐｍである。また、円筒型ブラシ１０２の半導体基板１０１に対する押し付け圧Ｐ１は、例えば５０ｇ／ｃｍ2 である。このような、パーティクル１０５を効率良く除去するための設定をもって６０秒間の洗浄を行なうと、パーティクル１０５を半導体基板１０１上から離脱させ且つ除去することができる。
しかし、半導体基板１０１の表面から離脱したパーティクル１０５について、全てが洗浄液１０６と共に半導体基板１０１上から除去されるのではなく、一部はブラシ１０２に付着する又は半導体基板１０１の表面に再付着する等によって残留する。これは、円筒型ブラシ１０２の押し付け圧Ｐ１が比較的強いために半導体基板１０１と円筒型ブラシ１０２との摩擦によって静電気が生じ、パーティクル１０５を引き付けるためと考えられる。この後、単純にブラシ洗浄を停止した（円筒型ブラシ１０２の回転の停止及び半導体基板１０１からの離脱を行なった）場合、解決すべき課題として説明したように、静電気によって帯電した半導体基板１０１の表面にパーティクル１０５が付着したままの状態となる。
そこで、本実施形態の半導体基板の洗浄方法においては、図４に示す第１のブラシ洗浄工程の後に、図５に示す第２のブラシ洗浄工程を行なう。
第２のブラシ洗浄工程においては、第１のブラシ洗浄工程に比べて円筒型ブラシ１０２の半導体基板１０１に対する押し付け圧を小さくして洗浄を行なう。半導体基板１０１及び円筒型ブラシ１０２の回転については変更は不要である。具体的には、例えば押し付け圧Ｐ２を２．５ｇ／ｃｍ2 とすると共に、円筒型ブラシ１０２の回転数を１００ｒｐｍ、半導体基板１０１の回転数を５０ｒｐｍとし、１０秒間の洗浄を行なう。
このようにすると、第１のブラシ洗浄工程に比べて押し付け圧が小さいことから、静電気の発生を抑制しながら半導体基板１０１上のパーティクル１０５を除去することができる。ここで、静電気によって半導体基板１０１の表面に再付着していたパーティクル１０５は、第２のブラシ洗浄工程における比較的弱い押し付け圧によっても容易に除去することができる。これは、静電気による付着が、第１のブラシ洗浄工程の前におけるパーティクルの付着に比べて弱いためである。この後、円筒型ブラシ１０２を半導体基板１０１から離脱させる際にも、静電気の発生は抑制されていたことから半導体基板１０１の帯電も抑制されており、半導体基板１０１に対するパーティクル１０５の再付着は抑制される。
円筒型ブラシ１０２が半導体基板１０１から離脱し回転停止することによってブラシ洗浄は終了し、円筒型ブラシ１０２は所定の位置に移動して待機状態となる。
このようにして、半導体基板１０１表面に付着したパーティクル１０５を離脱させる第１のブラシ洗浄工程の後に、第１のブラシ洗浄工程に比べて円筒型ブラシ１０２の押し付け圧を小さくして洗浄を行なう第２のブラシ洗浄工程を設けることにより、静電気による半導体基板１０１に対するパーティクル１０５の再付着を抑制することができる。
また、本実施形態の半導体基板の洗浄方法は、従来の半導体基板の洗浄方法に用いていた半導体基板の洗浄装置に大きな改造等を施すことなく実施可能であり、低コストで容易に行なうことができる。
尚、一つの円筒型ブラシ１０２を用いて押し付け圧を変えることにより第１のブラシ洗浄工程及び第２のブラシ洗浄工程を実施して良いし、それぞれ異なるブラシを用いても良い。異なるブラシを用いる場合、第１のブラシ洗浄工程が終了してブラシが半導体基板を離れた時点では、半導体基板には静電気によるパーティクルの再付着が発生している。この後、第２のブラシ洗浄工程により、再付着していたパーティクルが半導体基板上から除去される。
また、以上に説明した押し付け圧及び半導体基板１０１の回転数等は、いずれも例示するものであり、これらに限定されることはない。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置について、図面を参照して説明する。
図６は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。本実施形態の半導体基板の洗浄方法は、図１に示す第１の実施形態の半導体基板の洗浄方法と同様に、それぞれ一定時間行なう第１のブラシ洗浄工程及び第２のブラシ洗浄工程を有している。しかし、第１の実施形態においてはブラシの押し付け圧の違いによって２つのブラシ洗浄工程を設けていたのに対し、本実施形態においては、基板に対するブラシの設置位置の違いによって２つのブラシ洗浄工程を設ける。より詳しくは、第２のブラシ洗浄工程において、第１のブラシ洗浄工程に比べてブラシの位置を半導体基板から遠ざける。これによって、第２のブラシ洗浄工程におけるブラシの押し付け圧が第１のブラシ洗浄工程のときに比べて小さくなり、第１の実施形態と同様の効果が実現する。図６中、ブラシの位置が半導体基板に近い及び半導体基板から遠いとの表現は、２つのブラシ洗浄工程におけるブラシの位置を比較したときの相対的な遠近を言うものである。
以下に、図６の流れに従って、本実施形態の半導体基板の洗浄方法を詳しく説明する。
まず、本実施形態の半導体基板の洗浄方法に用いる半導体基板の洗浄装置は、図２及び図３に示した第１の実施形態の半導体基板の洗浄装置と同様である。
ここで、円筒型ブラシ１０２の半導体基板１０１に対する位置を表すために、円筒型ブラシ１０２が半導体基板１０１の表面にちょうど接する位置を０（零）点と設定する。また、これを基準に、半導体基板１０１から遠ざかる方向を＋方向、半導体基板１０１に近づく方向を−方向とする。
まず、図６に言う洗浄前の状態は、図３によって表される。この際、円筒型ブラシ１０２は半導体基板１０１から例えば３０ｍｍ離れており、先に説明した表現によると＋３０ｍｍの位置に置かれている。この後、半導体基板１０１がローラー１０４により回転し、洗浄液供給ノズル１０３から洗浄液１０６が供給された状態においてブラシ１０２が回転しながら押し付けられて洗浄が行なわれる点は、第１の実施形態の半導体基板の洗浄方法と同様である。
第１のブラシ洗浄工程の様子を、図７に示す。第１のブラシ洗浄工程において、円筒型ブラシ１０２は、先の表現による−１．０ｍｍの位置に設定され、円筒型ブラシ１０２の回転数１００ｒｐｍ及び半導体基板１０１の回転数５０ｒｐｍとする６０秒間の洗浄が行なわれる。これは、半導体基板１０１の表面に付着したパーティクル１０５を効率良く脱離させ且つ除去するための設定である。−１．０ｍｍの位置とは、円筒型ブラシ１０２が半導体基板１０１に接する位置から更に半導体基板１０１の側に１．０ｍｍ押し付けた位置であり、円筒型ブラシ１０２（特に、突起部１０２ｃ）がＰＶＡ等からなる柔軟性を有する構成であるとからこのような位置に設定することが可能となっている。
尚、図７においては、第１のブラシ洗浄工程における円筒型ブラシ１０２の中心から半導体基板１０１の表面までの距離をＬ１として示している。
以上のような第１のブラシ洗浄工程により、パーティクル１０５は半導体基板１０１の表面から離脱及び除去されるが、円筒型ブラシ１０２は半導体基板１０１との距離の狭い位置に設定されていることから、摩擦による静電気が発生しやすい。この結果として、一旦は脱離したパーティクル１０５は、半導体基板１０１に対する再付着が生じて残りやすい。
そこで、図８に示す第２のブラシ洗浄工程を遂行する。第２のブラシ洗浄工程において、円筒型ブラシ１０２は、−０．１ｍｍの位置に設定される。これは、第１のブラシ洗浄工程に比べて半導体基板１０１から遠ざかる方向に０．９ｍｍ移動した位置である。
図８においては、第２のブラシ洗浄工程における円筒型ブラシ１０２の中心から半導体基板１０１の表面までの距離をＬ２として示している。ここで、円筒型ブラシ１０２は半導体基板１０１から遠ざけたのであるから、Ｌ２は、第１のブラシ洗浄工程における距離Ｌ１よりも大きいことになる。
このような設定をもって、円筒型ブラシ１０２の回転数１００ｒｐｍ、半導体基板１０１の回転数５０ｒｐｍ及び洗浄時間１０秒のブラシ洗浄を実行すると、パーティクル１０５について、半導体基板１０１に対する再付着を抑制すると共に半導体基板１０１上から除去することができる。これは、第１のブラシ洗浄工程に比べて円筒型ブラシ１０２の位置が半導体基板１０１から離れた位置におかれていることにより押し付け圧が弱く、摩擦が低減された結果として静電気の発生が抑制され、パーティクル１０５の半導体基板１０１に対する付着が抑制されるためである。
以上のように、半導体基板１０１の表面からパーティクル１０５を離脱させるための位置よりも半導体基板１０１から遠い位置に円筒型ブラシ１０２を配置して洗浄を行なう工程を設けることにより、パーティクル１０５の再付着を抑制しながら半導体基板１０１の洗浄を行なうことができる。
尚、本実施形態の半導体基板の洗浄方法によると、円筒型ブラシ１０２の位置を設定するだけで２つのブラシ洗浄工程を設けることができる。これは、第１の実施形態の半導体基板の洗浄方法ではブラシの押し付け圧を測定することが必要であったのに比べ、簡便に行なうことができる。
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置について、図面を参照して説明する。
図９は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。本実施形態の半導体基板の洗浄方法は、第１及び第２の実施形態の半導体基板の洗浄方法と同様に、それぞれ一定時間行なう第１のブラシ洗浄工程及び第２のブラシ洗浄工程を有している。但し、本実施形態においては、それぞれ径の異なる円筒型ブラシを切替えて用いることにより、第１及び第２のブラシ洗浄工程を設けている。より詳しくは、第２のブラシ洗浄工程に用いる円筒型ブラシの径を、第１のブラシ洗浄工程に用いる円筒型ブラシの径よりも小さくしている。図９に言う外径が大きい及び外径が小さいとの表現は、このような相対的な大小を意味している。
このことにより、第１及び第２のブラシ洗浄工程において、ブラシを同じ位置に設定すると、半導体基板に対するブラシの押し付け圧が異なることになり、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
図１０に、本実施形態の半導体基板の洗浄方法を行なうための半導体基板の洗浄装置の構成を例示する。該半導体基板の洗浄装置において、半導体基板１０１が垂直にローラー１０４によって保持され、ローラー１０４の回転に従って回転するようになっている。また、半導体基板１０１の表面に対して洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル１０３が備えられている。これらの構成は、処理室１００の図示を省略しているが、図３に示す第１の実施形態の半導体基板の洗浄装置と同様である。
本実施形態の半導体基板の洗浄装置は、外径がＤ１である第１の円筒型ブラシ２０２と、外径がＤ１よりも小さいＤ２である第２の円筒型ブラシ２１２とを備えている。ここで、第１の円筒型ブラシ２０２は、ブラシ支持部２０２ａにブラシ本体２０２ｂが支持され、その外周に突起部２０２ｃが備えられた構成を有する。これと同様に、第２の円筒型ブラシ２１２は、ブラシ支持部２１２ａ、ブラシ本体２１２ｂ及び突起部２１２ｃを備える構成である。
また、第１の円筒型ブラシ２０２及び第２の円筒型ブラシ２１２は、アーム２０３の両端に設けられ、アーム２０３は支柱２０１上に設置されてブラシ交換機構を構成している。つまり、アーム２０３が回転することにより、第１の円筒型ブラシ２０２と第２の円筒型ブラシ２１２とは位置を入れ替えることができる。また、アーム２０３の回転中心から第１及び第２の円筒型ブラシ２０２及び２１２の中心軸までの長さはそれぞれ等しい。このため、アーム２０３を１８０度回転させて２つの円筒型ブラシ２０２及び２１２の位置を入れ替えた場合、中心軸は同じ位置に置かれることになる。
尚、第１の円筒型ブラシ２０２の外径Ｄ１は例えば６０ｍｍ、第２の円筒型ブラシ２１２の外径Ｄ２は例えば５５ｍｍとする。
以下に、図９の流れに従って、本実施形態の半導体基板の洗浄方法を詳しく説明する。
まず、図１０は、図９における洗浄前の待機状態を示すと考えることができる。このとき、第１及び第２の円筒型ブラシ２０２及び２１２は、いずれも半導体基板１０１とは接しない位置において待機している。
この状態の後、第１のブラシ洗浄工程を行なうためには、図１１に示すように、支柱２０１が移動することにより第１の円筒型ブラシ２０２が半導体基板１０１に接触し、同時に第１の円筒型ブラシ２０２を回転させる。このとき、洗浄液供給ノズル１０５によって洗浄液１０６を供給する。
以上のような第１のブラシ洗浄工程により、半導体基板１０１の表面に付着していたパーティクル１０５は確実に離脱し、除去される。しかしこの際、半導体基板１０１の帯電によるパーティクル１０５の再付着が発生する。
そこで、本実施形態の半導体基板の洗浄方法においては、続いて第２のブラシ洗浄工程を行なう。このためには、半導体基板１０１及び支柱２０１の位置を維持したままアーム２０３を回転させることにより、第１の円筒型ブラシ２０２と第２の円筒型ブラシ２１２との位置を交換する。このような入れ替えを行なった後の様子（第２のブラシ洗浄工程の様子）を図１２に示す。
図１２の状態において、第２のブラシ洗浄工程として、第１の円筒型ブラシ２０２の外径Ｄ１よりも小さい外径Ｄ２を有する第２の円筒型ブラシ２１２によるブラシ洗浄を行なう。ここで、第１の円筒型ブラシ２０２の中心軸があった位置に第２の円筒型ブラシ２１２の中心軸が来るようになっているため、外径が小さくなることにより、ブラシの半導体基板１０１に対する押し付け圧は第１のブラシ洗浄工程に比べて小さくなる。このため、ブラシと半導体基板１０１の摩擦による静電気の発生は第１のブラシ洗浄工程に比べて小さくなり、静電気によるパーティクル１０５の再付着は抑制される。
以上のようにして、パーティクルの再付着を抑制しながら半導体基板の洗浄を行なうことができる。ここで、第１の実施形態の場合には押し付け圧を測定して制御することが必要であったが、それぞれの外径Ｄ１及びＤ２を設定することにより、第１及び第２のブラシ洗浄工程を実現することができる。
尚、第１及び第２のブラシ洗浄工程において、共に、半導体基板１０１の回転数５０ｒｐｍで且つ第１の円筒型ブラシ２０２の回転数１００ｒｐｍとする。また、第１のブラシ洗浄工程は６０秒間、第２のブラシ洗浄工程は１０秒間行なう。但し、これは一例を示すだけのものであり、必要に応じて設定すればよい。
また、図１０〜図１２に示した半導体基板の洗浄装置は、一例を示すものであり、このような構造には限られない。外径の異なる少なくとも２つのブラシを備え、それぞれのブラシを用いて半導体基板の洗浄を行なうことができるのであれば、他の構造を取っても良い。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置について、図面を参照して説明する。
図１３は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。本実施形態の半導体基板の洗浄方法は、他の実施形態の半導体基板の洗浄方法と同様に、第１のブラシ洗浄工程及び第２のブラシ洗浄工程を有している。本実施形態の場合、第１のブラシ洗浄工程に用いるブラシよりも第２のブラシ洗浄工程に用いるブラシの方が柔らかい（硬度が低い）ことにより、第２のブラシ洗浄工程において、静電気の発生とそれに起因するパーティクルの再付着を抑制する。このとき、ブラシの押し付け圧及びブラシの半導体基板に対する位置等の制御により２つのブラシ洗浄工程を区別することは不要となっている。尚、図１３における硬度が高い及び硬度が低いとの表現は、それぞれのブラシの相対的な硬度の高低を意味している。
図１４に、本実施形態の半導体基板の洗浄方法を行なうための半導体基板の洗浄装置の構成を例示する。該半導体基板の洗浄装置において、半導体基板１０１、ローラー１０４及び洗浄液供給ノズル１０５については、図１０の半導体基板の洗浄装置と同様である。また、第１の円筒型ブラシ３０２及び第２の円筒型ブラシ３１２がアーム２０３の両端に設けられ、アーム２０３は支柱２０１上に設置されていることについても図１０に示したのと同様である。このため、アーム２０３の回転により、第１及び円筒型ブラシ３０２及び３１２は位置を入れ替えることができる。
但し、本実施形態の半導体基板の洗浄装置において、第１の円筒型ブラシ３０２と第２の円筒型ブラシ３１２とは、外径は同じである。その代わりに、第１の円筒型ブラシ３０２に比べ、第２の円筒型ブラシ３１２は硬度が低い。つまり、第１の円筒型ブラシ３０２を構成するブラシ本体３０２ｂ及び突起部３０２ｃよりも、第２の円筒型ブラシ３１２を構成するブラシ３１２ｂ及び突起部３１２ｃの方が柔らかいようになっている。
ここで、ブラシの材料としては高分子材料を用いるのがよい。具体的には、例えば、ＰＶＡ、ナイロン、ポリウレタン及びアクリル樹脂等が考えられる。このような材料を用いると、様々な異なる硬度を有するブラシを得ることができる。また、ブラシの硬度の違いは、それぞれのブラシを異なる材料によって形成することによって実現してもよい。更に、ブラシ中に存在する空孔の割合が違うようにすることによって、それぞれのブラシが異なる硬度を有するようにすることもできる。また、以上の方法を組み合わせてもよい。
このため、第１の円筒型ブラシ３０２と第２の円筒型ブラシ３１２とを入れ替えて使用することにより、それぞれの外径が等しく且つ洗浄時に配置される位置が同じであっても、半導体基板１０１に対する押し付け圧が異なるようになる。より詳しくは、第２のブラシ洗浄工程における押し付け圧が第１のブラシ洗浄工程における押し付け圧よりも小さくなる。
この結果、第１のブラシ洗浄工程においては静電気の発生によるパーティクルの再付着が起こるのに対し、第２のブラシ洗浄工程においてはそれが抑制され、パーティクルの除去を確実に行なうことができる。
図１４に加えて図１５及び図１６に、順に、図１３の流れに従う本実施形態の半導体基板の洗浄方法を示している。図１４は、洗浄を行なう前の待機状態と考えることができ、第１の円筒型ブラシ３０２が回転すると共に支柱２０１の移動により半導体基板１０１に接して第１のブラシ洗浄工程を開始する。この様子が図１５に示されている。尚、洗浄の際には、洗浄液供給ノズル１０３から半導体基板１０１上に洗浄液１０６が供給される。
第１のブラシ洗浄工程において、やはり、静電気によるパーティクル１０５の再付着が発生する。そのため、図１５に示す第１のブラシ洗浄工程の後、図１６に示す第２のブラシ洗浄工程に移る。このためには、半導体基板１０１の回転及び洗浄液１０６の供給等については維持したまま、アーム２０３を回転させて第１の円筒型ブラシ３０２と第２の円筒型ブラシ３１２とを交換する。より柔らかい材料を用いた第２の円筒型ブラシ３１２による洗浄は、静電気の発生及びそれに伴うパーティクル１０５の半導体基板１０１に対する再付着を抑制しながら行なうことができる。
この後、第２の円筒型ブラシ３１２について、回転を停止させると共に支柱２０１の移動により半導体基板１０１から離脱させ、ブラシ洗浄を終了する。２つの円筒型ブラシ３０２及び３１２は待機状態に戻される。
尚、第１及び第２のブラシ洗浄工程において、共に、半導体基板１０１の回転数５０ｒｐｍで且つ第１の円筒型ブラシ２０２の回転数１００ｒｐｍとする。また、第１のブラシ洗浄工程は６０秒間、第２のブラシ洗浄工程は１０秒間行なう。但し、これは一例を示すだけのものである。また、図１４の半導体基板の洗浄装置についても一例を示すものであり、これには限られない。
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置について、図面を参照して説明する。
図１７は、本実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。本実施形態の半導体基板の洗浄方法は、既に説明した他の実施形態の半導体基板の洗浄方法と同様に、第１のブラシ洗浄工程及び第２のブラシ洗浄工程を有している。但し、本実施形態においては、それぞれ突起部の高さが異なる円筒型ブラシを切替えて用いることにより、第１及び第２のブラシ洗浄工程を設けている。より詳しくは、第２のブラシ洗浄工程において用いるブラシの突起部の高さを、第１のブラシ洗浄工程において用いるブラシの突起部の高さよりも低くしている。図１７に言う、突起部が高い及び突起部が低いとの表現は、このような２つの工程においてそれぞれ用いる円筒型ブラシについて、突起部の高さの相対的な高低を意味している。
突起部の高さが異なることにより、第２のブラシ洗浄工程におけるブラシの押し付け圧は、第１のブラシ洗浄工程の場合に比べて小さくなり、静電気の発生に起因するパーティクルの再付着を抑制しながらパーティクルを除去することができる。このとき、ブラシの押し付け圧及びブラシの半導体基板に対する位置等の制御により２つのブラシ洗浄工程を区別することは不要となっている。
図１８に、本実施形態の半導体基板の洗浄方法に用いる半導体基板の洗浄装置を示す。第３及び第４の実施形態における半導体基板の洗浄装置とは、２つの円筒型ブラシのについてのみ異なっているため、第３及び第４の実施形態の半導体基板の洗浄装置と同じ構成要素については同じ符号を付すことにより詳しい説明は省略する。２つの円筒型ブラシについては以下に述べる。
第１の円筒型ブラシ４０２及び第２の円筒型ブラシ４１２は、既に説明した他の円筒型ブラシと同様、それぞれ、ブラシ支持部４０２ａ及び４１２ａと、ブラシ本体４０２ｂ及び４１２ｂと、突起部４０２ｃ及び４１２ｃとを含む構成である。ここで、２つの円筒型ブラシ４０２及び４０２は、同じ材料により構成されていると共に、ブラシ本体４０２ａ及び４１２ａは同じ外径を有している。
但し、第１の円筒型ブラシ３０２の突起部４０２ｃの高さＨ１よりも、第２の円筒型ブラシ４１２の突起部４１２ｃの高さＨ２が低くなっている。具体的には、例えば、ブラシ支持部の径が５５ｍｍのとき、Ｈ１を５ｍｍ、Ｈ２を１０ｍｍとすることができる。
この結果、第３の実施形態の場合と同様にアーム２０３を回転させることによって２つの円筒型ブラシ４０２を４１２に交換すると、ブラシ支持部の径が等しく突起部の高さが低いことから、ブラシの半導体基板１０１に対する押し付け圧が低くなる。
これにより、第１のブラシ洗浄工程においては静電気の発生によるパーティクルの再付着が起こるのに対し、第２のブラシ洗浄工程においてはそれが抑制され、パーティクルの除去を確実に行なうことができる。
以下、図１７の流れに従って、本実施形態のブラシ洗浄を順に説明する。
図１８は、洗浄を行なう前の待機状態を示すものと考えることができる。この後、第３の実施形態等と同様にして、第１の円筒型ブラシ４０２による洗浄を行なう。第１のブラシ洗浄工程であるこのときの様子を、図１９に示している。
ここでも、例えば、半導体基板１０１の回転数５０ｒｐｍで且つ第１の円筒型ブラシ３０２の回転数１００ｒｐｍとし、６０秒間のブラシ洗浄を行なう。これは、半導体基板１０１に付着したパーティクル１０５を効率良く離脱させ且つ除去するための設定である。しかし、やはり静電気によるパーティクル１０５の半導体基板１０１に対する再付着が発生する。
そこで、図１９に示す第１のブラシ洗浄工程の後、アーム２０３の回転によりブラシを第２の円筒型ブラシ４１２に切替えて、第２のブラシ洗浄工程を行なう。この様子が、図２０に示されている。第１の円筒型ブラシ４０２の突起部４０２ｃに比べ、第２の円筒型ブラシ４１２の突起部４１２ｃは高さが低く、それぞれのブラシ本体４０２ａ及び４０２ｂの外径は同じである。このため、第２のブラシ洗浄工程におけるブラシの押し付け圧は、第１のブラシ洗浄工程における押し付け圧に比べて低くなり、静電気発生を抑制してパーティクルの再付着を抑制する効果が実現する。
尚、第２のブラシ洗浄工程において、半導体基板１０１の回転数５０ｒｐｍで且つ第１の円筒型ブラシ３０２の回転数１００ｒｐｍとし、１０秒間実施する。
この後、第２の円筒型ブラシ４１２の回転停止及び離脱により、ブラシ洗浄を終了し、それぞれの円筒型ブラシ４０２及び４１２は待機状態に戻される。
以上のようにして、本実施形態の半導体基板の洗浄方法においても、再付着を抑制しながらパーティクルを除去することのできる半導体基板の洗浄方法が実現する。
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態の半導体基板の洗浄方法は、第１〜第５の実施形態の半導体基板の洗浄方法（順に、図１、図６、図９、図１３及び図１７に流れを示した方法）を、二段式の半導体基板の洗浄装置を用いて行なう方法である。図２２に、二段式の半導体基板の洗浄装置を概略的に示した。該半導体基板の洗浄装置は、一段目洗浄機構５００ａ及び２段目洗浄機構５００ｂを備え、半導体基板は、２つのブラシ洗浄機構５００ａ及び５００ｂによって順に二段階で洗浄される。一段目洗浄機構５００ａは第１の円筒型ブラシ５０２を備えると共に、２段目洗浄機構５００ｂは第２の円筒型ブラシ５１２を備える。また、図示は省略しているが、図３の装置同様に、半導体基板を支持し回転させるローラー及び洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル等についてもそれぞれ備えている。更に、一段目洗浄機構５００ａから２段目洗浄機構５００ｂに半導体基板を搬送する手段を備えている。
一段目洗浄機構においては第１のブラシ洗浄工程が行なわれ、半導体基板表面に付着したパーティクルの脱離が効率良く行なわれる。しかし、この際、静電気発生に起因する再付着が発生する。この後、パーティクルの再付着が生じている半導体基板が２段目洗浄機構５００ｂに輸送され、ここで第２のブラシ洗浄工程を行なう。この際には、静電気の発生を抑制しながら洗浄を行なうことにより、半導体基板に対して再付着するのを抑制しながらパーティクルを除去することができる。
図２２に、二段式半導体基板の洗浄装置による洗浄方法の実施例１の流れを示している。これは、図１に示した第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れに対応する。つまり、第１の円筒型ブラシ５０２と、第２の円筒型ブラシ５１２とは同一の構成を有する。これと共に、一段目洗浄機構５００ａにおいては図４に示したのと同様に第１の円筒型ブラシ５０２の半導体基板に対する押し付け圧が相対的に大きく、２段目洗浄機構５００ｂにおいては図５に示したのと同様に第２の円筒型ブラシ５１２の半導体基板に対する押し付け圧が相対的に小さいように設定される。
このようにして、第１のブラシ洗浄工程において再付着したパーティクルを、第２のブラシ洗浄工程において確実に除去することができる。
尚、第１及び第２の洗浄機構において、洗浄前の待機状態及び洗浄後の待機状態についても、図１における洗浄前及び洗浄後の状態と同様（図３に示された状態）である。
このようにして、二段式の半導体基板の洗浄装置によって洗浄を行なう場合、２工程を分割して行なうことにより、処理の滞在時間を短縮して効率を高めることができる。また、一つの半導体基板の洗浄装置において２種類の押し付け圧を設定するのに比べ、それぞれのブラシ洗浄機構の動作は単純化することができる。
次に、図２３には、二段式半導体基板の洗浄装置による洗浄方法の実施例２の流れを示している。これは、図６に流れを示した第２の実施形態の半導体基板の洗浄方法に対応する。つまり、実施例１と同様に、第１の円筒型ブラシ５０２と、第２の円筒型ブラシ５１２とは同一の構成を有する。これと共に、一段目洗浄機構５００ａにおいては図７に示したのと同様に第１の円筒型ブラシ５０２が半導体基板に相対的に近い位置に配置され、２段目洗浄機構５００ｂにおいては図８に示したのと同様に第２の円筒型ブラシ５１２が半導体基板から相対的に遠い位置に配置される。
このようにして、除去されるべきパーティクルの再付着を抑制しながら洗浄を行なうことができる。
また、図２４は、同様に二段式半導体基板の洗浄装置による洗浄方法の実施例３の流れを示す。これは、図９に示す第３の実施形態の半導体基板の洗浄方法に対応する。
第３の実施形態においては、図１０に示すように、一段の半導体基板の洗浄装置において二種類のブラシを切替えて洗浄を行なっていた。しかし、本実施形態においては二段式の半導体基板の洗浄装置を用いるため、一段目及び二段目の洗浄機構５００ａ及び５００ｂは、それぞれ図３のようにブラシを一つ備えていればよい。
但し、図１０における第１の円筒型ブラシ４０２の外径Ｄ１よりも第２の円筒型ブラシ４１２の外径Ｄ２が小さいのと同様に、実施例３において、一段目洗浄機構５００ａの第１の円筒型ブラシ５０２に比べ、２段目洗浄機構５００ｂの第２の円筒型５１２は外径が小さくなっている。
以上により、本実施形態の半導体基板の洗浄方法の実施例３においても、パーティクルの再付着を抑制して洗浄を行なうことができる。
更に、図２５及び図２６には、順に、本実施形態の半導体基板の洗浄方法の実施例４及び実施例５が示されている。これらは、順に第４の実施形態及び第５の実施形態に対応する。また、二段式の半導体基板の洗浄装置として、実施例３と同様に、それぞれの洗浄機構が一つずつ円筒型ブラシを備える図２１に示したような装置を使用することができる。
実施例４の場合、第４の実施形態と同様、第１の円筒型ブラシ５０２に比べて第２の円筒型５１２の硬度が低い。実施例５の場合、第５の実施形態と同様、第１の円筒型ブラシ５０２が備える突起部の高さに比べ、第２の円筒型ブラシ５１２が備える突起部の高さが低い。このような第１及び第２の円筒型ブラシ５０２及び５１２の違いにより、いずれの場合も第２のブラシ洗浄工程においては第１のブラシ洗浄工程に比べて静電気の発生が抑制されており、パーティクルの再付着を抑制しながら洗浄を行なうことができる。
尚、実施例２〜実施例５についても、当然ながら、実施例１と同様に、工程分担による総合的な処理時間の短縮と、個々の洗浄機構の動作の単純化とを果たすことができる。
また、半導体基板としての半導体基板の回転数、ブラシの回転数及び洗浄時間等については、いずれも第１〜第５の実施形態と同様にすればよい。
また、以上に説明した第１〜第６の実施形態における半導体基板の洗浄方法及び装置は、組み合わせて用いることも可能である。例えば、第１のブラシ洗浄工程と、第２のブラシ洗浄工程とにおいて、ブラシの外径及び硬度を共に異なるようにするようなことも可能である。適切な組み合わせにより、確実な洗浄が可能になることが考えられる。
また、いずれも円筒型のブラシを用いる場合を説明したが、カップ型のブラシを用いて押し付け圧等の異なる２つのブラシ洗浄工程を設けることによっても、同様に良好な洗浄結果を得ることができる。
本発明の半導体基板の洗浄方法及び半導体基板の洗浄装置によると、静電気の発生を抑制してパーティクルの再付着を抑えながらブラシ洗浄を行なうことができるため、清浄度の高い洗浄が可能であり、特に、半導体基板のブラシ洗浄等に有用である。また、大きな装置構成の変更等は要しないため、容易に低コストで実現することができる。
図１は、第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法における半導体基板１０１と円筒型ブラシ１０２との配置を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を示す図であり、図１における洗浄前の状態を示した図でもある。 図４は、第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、ブラシの押し付け圧が高い第１のブラシ洗浄工程を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、ブラシの押し付け圧が低い第２のブラシ洗浄工程を示す図である。 図６は、第２の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。 図７は、第２の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、半導体基板に近い位置にブラシを配置している第１のブラシ洗浄工程を示す図である。 図８は、第２の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、半導体基板から遠い位置にブラシを配置している第２のブラシ洗浄工程を示す図である。 図９は、第３の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。 図１０は、第３の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を示す図であり、図９における洗浄前の状態を示した図でもある。 図１１は、第３の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、外径の大きいブラシを用いる第１のブラシ洗浄工程を示す図である。 図１２は、第３の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、外径の小さいブラシを用いる第２のブラシ洗浄工程を示す図である。 図１３は、第４の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。 図１４は、第４の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を示す図であり、図１３における洗浄前の状態を示した図でもある。 図１５は、第４の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、硬度の高いブラシを用いる第１のブラシ洗浄工程を示す図である。 図１６は、第４の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、硬度の低いブラシを用いる第２のブラシ洗浄工程を示す図である。 図１７は、第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。 図１８は、第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄装置を示す図であり、図１７における洗浄前の状態を示した図でもある。 図１９は、第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、突起部の高さが大きいブラシを用いる第１のブラシ洗浄工程を示す図である。 図２０は、第５の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法において、突起部の高さが小さいブラシを用いる第２のブラシ洗浄工程を示す図である。 図２１は、第６の実施形態に係る二段式半導体基板の洗浄装置を概略的に示す図である。 図２２は、第６の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の実施例１の流れを示す図である。 図２３は、第６の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の実施例２の流れを示す図である。 図２４は、第６の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の実施例３の流れを示す図である。 図２５は、第６の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の実施例４の流れを示す図である。 図２６は、第６の実施形態に係る半導体基板の洗浄方法の実施例５の流れを示す図である。 図２７は、カップ（円盤）型ブラシを用いる従来の半導体基板の洗浄装置の構成を示す図である。 図２８は、円筒型ブラシを用いる従来の半導体基板の洗浄装置の構成を示す図である。 図２９は、従来の半導体基板の洗浄方法の流れを示す図である。 図３０は、従来の半導体基板の洗浄方法における洗浄中の状態を示す図である。
符号の説明
１００ 処理室
１０１ 半導体基板
１０２ 円筒型ブラシ
１０２ａ ブラシ支持部
１０２ｂ ブラシ本体
１０２ｃ 突起部
１０３ 洗浄液供給ノズル
１０４ ローラー
１０５ パーティクル
１０６ 洗浄液
２０１ 支柱
２０２、３０２、４０２、５０２ 第１の円筒型ブラシ
２０２ａ、３０２ａ、４０２ａ、５０２ａ ブラシ支持部
２０２ｂ、３０２ｂ、４０２ｂ、５０２ｂ ブラシ本体
２０２ｃ、３０２ｃ、４０２ｃ、５０２ｂｃ 突起部
２１２、３１２、４１２、５１２ 第２の円筒型ブラシ
２１２ａ、３１２ａ、４１２ａ、５１２ａ ブラシ支持部
２１２ｂ、３１２ｂ、４１２ｂ、５１２ｂ ブラシ本体
２１２ｃ、３１２ｃ、４１２ｃ、５１２ｂｃ 突起部
２０３ アーム

Claims (15)

  1. 半導体基板の表面を洗浄する洗浄方法において、
    第１のブラシを用いて、半導体基板の表面を洗浄する第１の洗浄工程と、
    前記第１の洗浄工程の後に、第２のブラシを用いて、前記第１の洗浄工程と比較して前記半導体基板の表面の再汚染を抑制した条件下において前記半導体基板の表面を洗浄する第２の洗浄工程とを備えることを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  2. 請求項１において、
    前記第１のブラシと、前記第２のブラシとは、同一のブラシであることを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  3. 請求項１又は２において、
    前記第２の洗浄工程における前記半導体基板に対する前記第２のブラシの押し付け圧が、前記第１の洗浄工程における前記半導体基板に対する前記第１のブラシの押し付け圧よりも弱いことを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  4. 請求項１又は２において、
    前記第２の洗浄工程における前記第２のブラシの前記半導体基板に対する配置位置は、前記第１の洗浄工程における前記第１のブラシの前記半導体基板に対する配置位置よりも遠いことを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  5. 請求項１において、
    前記第１のブラシ及び前記第２のブラシはいずれも円筒型ブラシであり、
    前記第２のブラシの径は、前記第１のブラシの径よりも小さいことを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  6. 請求項１において、
    前記第２のブラシは、前記第１のブラシよりも柔らかい材料からなることを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  7. 請求項１において、
    前記第１のブラシ及び前記第２のブラシは、いずれもブラシ本体と、前記ブラシ本体の表面に設けられた突起部とを有しており、
    前記第２のブラシの前記突起部の高さは、前記第１のブラシの前記突起部の高さよりも低いことを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  8. 請求項１〜７のいずれか１つにおいて、
    前記第１の洗浄工程と前記第２の洗浄工程とは、同一の洗浄装置において行なうことを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  9. 請求項１〜７のいずれか１つにおいて、
    前記第１の洗浄工程と前記第２の洗浄工程とは、それぞれ別の洗浄装置において行なうことを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  10. 請求項１〜９のいずれか１つにおいて、
    希フッ酸、アンモニア水、有機酸又は機能水を洗浄液として用いることを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１つにおいて、
    前記第１のブラシ及び前記第２のブラシは、高分子材料からなることを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
  12. 同一の半導体基板の表面を洗浄するための第１のブラシ及び第２のブラシを備え、
    前記第２のブラシによる洗浄は、前記第１のブラシによる洗浄と比較して前記半導体基板の表面の再汚染を抑制した条件下において行なわれることを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
  13. 請求項１２において、
    前記第１のブラシ及び前記第２のブラシは、いずれも円筒型のブラシであり、
    前記第２のブラシの径は、前記第１のブラシの径よりも小さいことを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
  14. 請求項１２において、
    前記第２のブラシは、前記第１のブラシよりも柔らかい材料からなることを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
  15. 請求項１２において、
    前記第１のブラシ及び前記第２のブラシは、いずれもブラシ本体と、前記ブラシ本体の表面に設けられた突起部とを有しており、
    前記第２のブラシの前記突起部の高さは、前記第１のブラシの前記突起部の高さよりも低いことを特徴とする半導体基板の洗浄装置。
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