JP2007253258A - ウェーハ研磨用プレートの洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェーハの研磨に使用されるウェーハ研磨用プレートの表面を高清浄度かつ高効率的に洗浄する。
【解決手段】 ウェーハ研磨後のウェーハ研磨用プレートＰを洗浄槽１１内のプレート回転用ローラー１２により回転自在に保持し、高圧噴射用ポンプ２１により加圧した洗浄液をノズル１４で噴射洗浄液１５にして、溝部Ｍの形成されたウェーハ保持面１３に噴射させ、付着するワックスあるいは研磨剤固形物を除去する。同時に、プレート表面ブラシ洗浄機構２５によりウェーハ保持面１３を摺擦する。また、プレート側面ブラシ洗浄機構２７およびプレート裏面ブラシ洗浄機構２８を用いて各部位を摺擦し付着物を除去する。上記洗浄液は、洗浄液循環用ポンプ１７により洗浄液循環用タンク１９に還流され、洗浄液加熱用ヒータ２０により適温に加熱され循環供給される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの研磨に使用されるウェーハ研磨用プレートの洗浄方法および洗浄装置に関する。

半導体ウェーハ研磨の加工作業においては、周知のように、ウェーハ研磨用プレートにウェーハを貼付し、研磨定盤に貼設された研磨布の表面と上記ウェーハの被研磨面とをスラリー（研磨剤溶液）を介して摺擦し研磨する。ここで、ウェーハは、スピンコート方式によりワックスが塗布され、例えば格子状に形成した溝部を有するウェーハ研磨用プレート面にバルーンなどで押し付け接着される。

上記研磨後は、ウェーハをプレートから剥離する。しかし、そのプレート上には貼付に用いたワックスあるいは研磨の工程で付着した研磨剤の固着物が残存しており、その洗浄が必要になる。そして、その洗浄したプレートは別のウェーハの研磨のために再び使用される。

従来、ガラス、セラミックス、炭化珪素等から成るウェーハ研磨用プレートの洗浄には化学的洗浄と物理的洗浄がある。化学的洗浄は、プレートに付着したワックス等を化学的に除去するために苛性ソーダ等の化学薬液に浸漬する方法である。そして、物理的洗浄は、ブラシを用い摺擦する方法である。現在、この化学的な洗浄と物理的な洗浄を組み合わせた洗浄方法が一般的に使用される。

上記洗浄方法について図３を参照して説明する。図３は洗浄方法を模式的に示した上面図である。図３に示すように、溝部１０１が縦横に形成されたウェーハ研磨用プレートＰをプレート回転用ローラー１０２の突起部１０２ａにより挟持する。そして、アルカリ系洗浄剤および水をウェーハ研磨用プレートＰの表面（ウェーハ保持面）に供給する。それと共に、例えば３個のプレート回転用ローラー１０２の回転によりウェーハ研磨用プレートＰに回転を与え、更にブラシ１０３を押し付け矢印の方向に揺動し摺擦する。このようにして、ウェーハ研磨用プレートＰの洗浄を行い、その後に空気あるいは窒素ガスを吹き付けて付着している洗浄剤および水を除去する。

しかしながら、上記洗浄方法では、ウェーハ研磨用プレートＰ表面に形成した溝部１０１内部に固着したワックスあるいは研磨剤固形物が充分に取りきれないという問題があった。特に、最近では、研磨の高精度化のために溝部は極細の構造になってきているために、ブラシの先端が溝部に入り込むことができず洗浄もれが発生し易くなってきている。上記ワックスあるいは研磨剤固形物の微細固形物であれ、これ等がウェーハ研磨用プレートＰ表面に残存すると、再びワックスを介して半導体ウェーハを貼り付け研磨する場合に、その残存する領域が盛り上がり削られて、研磨後の半導体ウェーハの研磨面に凹状のくぼみが生じ平坦度不良となる。このために、上記洗浄における固形物のわずかな残存が、特に、半導体ウェーハの高平坦度の研磨において、品質不良あるいは製造歩留まりの低下の大きな原因になっていた。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、半導体ウェーハのような被加工物表面の研磨に使用されるウェーハ研磨用プレートの表面を高清浄度かつ高効率的に洗浄するウェーハ研磨用プレートの洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかるウェーハ研磨用プレートの洗浄方法は、半導体ウェーハを研磨する装置に用いられるウェーハ研磨用プレートのウェーハ保持面を洗浄する研磨用プレートの洗浄方法であって、前記ウェーハ保持面をブラシにより摺擦すると共に、加圧した洗浄液を前記ウェーハ保持面上に噴射させて、前記ウェーハ保持面に形成された溝内を洗浄する、という構成になっている。

そして、本発明にかかる洗浄装置は、半導体ウェーハを研磨する装置に用いられるウェーハ研磨用プレートの洗浄装置であって、前記ウェーハ研磨用プレートを保持するプレート保持手段と、前記半導体ウェーハの研磨で前記半導体ウェーハが載置される前記ウェーハ研磨用プレートのウェーハ保持面に洗浄液を噴射するノズルと、前記ノズルに洗浄液を加圧、加熱して供給する洗浄液供給手段と、前記ウェーハ研磨用プレートのウェーハ保持面を摺擦するブラシを備えたブラシ洗浄手段と、を有する構成になっている。

本発明の構成により、半導体ウェーハの研磨に使用されるウェーハ研磨用プレートを高清浄度かつ高効率的に洗浄することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態の洗浄装置の一例を示す概略構成図である。

図１に示すように、洗浄槽１１内にウェーハ研磨用プレートＰを外周部で保持し回転運動させるプレート回転用ローラー１２が回転自在に、例えば３個あるいはそれ以上の複数個に装着されている。ここで、プレート回転用ローラー１２の突起部１２ａがウェーハ研磨用プレートＰの側面を挟持する。そして、このプレート回転用ローラー１２は突起部１２ａと一体で駆動モータ（不図示）により回転駆動するようになっている。なお、ウェーハ研磨用プレートＰのウェーハ保持面１３には例えば格子状に形成された溝部Ｍが設けられている。

そして、上記溝部Ｍの形成されたウェーハ保持面１３に対向して、洗浄液を噴射するノズル１４が配置され、噴射洗浄液１５をウェーハ保持面１３に向かって噴射するようになっている。

洗浄槽１１の底部にはドレイン用の配管１６が接続され、洗浄液循環用ポンプ１７およびフィルター１８を経由して洗浄液循環用タンク１９に連通する。そして、この洗浄液循環用タンク１９には洗浄液加熱ヒータ２０が内蔵され、洗浄液循環用タンク１９の入口側から還流する洗浄液が洗浄液加熱ヒータ２０により所定の温度に加熱される。洗浄液循環用タンク１９の出口側には高圧噴射用ポンプ２１が取り付けられ、配管２２を通してノズル１４に連通している。そして、所定の温度に加熱された洗浄液は高圧噴射用ポンプ２１によりノズル１４へと循環供給される。ここで、洗浄液は所定の圧力になるように高圧噴射用ポンプ２１により昇圧される。

上記ノズル１４は、上記高圧噴射用ポンプ２１により昇圧された洗浄液を適度の高圧、高速にして上記噴射洗浄液１４をウェーハ保持面１３に向かって噴射する。ここで、ノズル１４に連結している配管２２は、配管継手部２３を中心にしてウェーハ保持面１３に並行した円弧状に揺動できるようになっている。この揺動に合わせて、ノズル１４はウェーハ保持面１３上を移動する。

一方で、配管２２から分岐した分岐配管２２ａがウェーハ研磨用プレートＰの裏面側に配設され、分岐配管２２ａの先端部から吐出する裏面洗浄液２４が上記裏面側を洗浄するようになっている。

また、ウェーハ研磨用プレートＰ上には、プレート表面ブラシ洗浄機構２５がウェーハ保持面１３に対面して装着配置されている。このプレート表面ブラシ洗浄機構２５はその軸である第１の回転軸２６ａの周りに３６０度の回転ができるようになっている。更に、第２の回転軸２６ｂの周りにプレート表面ブラシ洗浄機構２５全体が円弧運動できるようになっている。

更に、ウェーハ研磨用プレートＰの側面にプレート側面ブラシ洗浄機構２７が回転自在に取り付けられ、自回転軸２７ａによりウェーハ研磨用プレートＰ側面をブラシ洗浄できるようになっている。同様に、ウェーハ研磨用プレートＰの裏面にプレート裏面ブラシ洗浄機構２８が回転自在に取り付けられ、ウェーハ研磨用プレートＰ裏面をブラシ洗浄できるようになっている。

そして、ウェーハ研磨用プレートＰの表面側に、その先端にガスのブローノズルが取り付けられたガス配管２９が配設されている。同様に、ウェーハ研磨用プレートＰの裏面側に、その先端にガスのブローノズルが取り付けられたガス配管３０が配設されている。これ等のブローノズルからは高圧空気あるいは高圧窒素ガスが噴出し、付着した洗浄液を除去するようになっている。

次に、上記洗浄装置の動作と共に洗浄方法について説明する。

半導体ウェーハの研磨が終了した後のウェーハ研磨用プレートＰは、以下のようにして上記洗浄装置による洗浄を行う。ウェーハ研磨用プレートＰをそのウェーハ保持面１３を上に向けてプレート回転用ローラー１２にセットし、洗浄槽１１の蓋（不図示）を閉じて内部を密閉状態にする。そして、プレート回転用ローラー１２の回転駆動によりウェーハ研磨用プレートＰを回転させる。また、ノズル１４から噴射洗浄液１５を噴射させる。

ここで、噴射洗浄液１５の噴射の圧力は、５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲にすると好適である。噴射の圧力が５０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満になると溝部Ｍ内部に固着したワックスあるいは研磨剤固形物の除去が難しくなる。一方、噴射の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２を超えてくると噴射した噴射洗浄液１５がウェーハ保持面１３および溝部Ｍから大きく飛散し、洗浄槽１１の内部の各部位に付着し作業性に支障をきたすようになる。なお、この噴射洗浄液１５は洗浄液の本来の機能によりワックスを溶解させる。

そして、上記ノズル１４は、配管継手部２３を中心にした配管２２の上記円弧状の揺動によりウェーハ保持面１３上を同様に揺動する。このために、上記プレート回転用ローラー１２の回転運動とあいまって、ウェーハ保持面１３の全領域が上記噴射洗浄液１５の噴射に曝される。このようなノズル１４からの噴射洗浄液１４の噴射と共にプレート表面ブラシ洗浄機構２５を上記回転自在に駆動させて、ウェーハ保持面１３表面を例えば樹脂系ブラシにより摺擦する。

また、プレート側面ブラシ洗浄機構２７を回転自在に駆動させてウェーハ研磨用プレートＰの側面を樹脂系ブラシにより摺擦する。更に、プレート裏面ブラシ洗浄機構２８を回転自在に駆動させてウェーハ研磨用プレートＰの裏面を樹脂系ブラシにより摺擦する。同時に、この裏面側には、分岐配管２２ａの先端部から洗浄液を吐出させ、付着したワックスを溶解させる。

そして、上記ウェーハ研磨用プレートＰを洗浄した洗浄液は、洗浄液循環用ポンプ１７によりフィルター１８に圧送し洗浄液循環用タンク１９に還流させる。ここで、フィルター１８は、洗浄後の洗浄液から所定の粒径以上の固形物を取り除く。

そして、この固形物が除去された洗浄液を洗浄液加熱用ヒータ２０により所定温度に加熱する。ここで、洗浄液を３０〜８０℃の温度の範囲に加熱すると好適である。上記温度が３０℃未満になると溝部Ｍ内部に固着したワックスあるいは研磨剤固形物の除去が難しくなる。また、その温度が８０℃を超えてくると、噴射しウェーハ保持面１３および溝部Ｍから大きく飛散した噴射洗浄液１５が、洗浄槽１１内の部位、特にブラシの熱劣化を引き起こすようになり、ブラシの使用寿命を短くする。

そして、高圧噴射用ポンプ２１が、上記所定の温度に加熱した洗浄液を配管２２からノズル１４に向けて圧送する。同様に、分岐配管２２ａからその先端に向けて圧送する。洗浄装置では、図１に示すように、矢印方向に洗浄液が循環し再生されて使用される。

また、上記洗浄したウェーハ研磨用プレートＰに、ガス配管２９および３０の先端のブローノズルから高圧空気あるいは高圧窒素ガスを吹き付けて、表面に付着した洗浄液を除去する。この洗浄液の吹き付け除去によりウェーハ研磨用プレートＰを完全に乾燥させてもよい。あるいは、上記ウェーハ研磨用プレートＰを洗浄槽１１から取り出した後に自然乾燥させてもよいし、温風乾燥、加熱プレートによる乾燥、あるいはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）乾燥を行ってもよい。

図２に示すように、上述したウェーハ研磨用プレートＰの洗浄により、そのウェーハ保持面１３に形成されている溝部Ｍ内に固着したワックスあるいは研磨剤固形物が簡便にしかも高清浄度に除去できるようになる。なお、このウェーハ研磨用プレートＰは、複数枚の半導体ウェーハがワックスにより貼付されるバッチ式の大型のものであってもよいし、１枚の半導体ウェーハが貼付される枚葉型のものであってもよい。

次に、本発明を実施例について具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により限定されるものではない。

図１に示したような洗浄装置を用い、シリコンウェーハの研磨に使用したウェーハ研磨用プレートＰの洗浄と、その再使用によるウェーハ研磨を繰り返した。そして、８インチφのシリコンウェーハ１００枚を表面研磨しその研磨面の評価を行った。この評価は、ＡＤＥ社製平坦度測定器ＡＤＥ９６００を用いたウェーハ研磨面のくぼみによる平坦度不良率である。ここで、洗浄装置の上記ブラシ洗浄機構（２５，２７，２８）に使用したブラシはナイロン系ブラシである。また、洗浄液としては苛性ソーダと水の混合溶液を使用した。そして、ノズル１４から噴射する噴射洗浄液１５の圧力は１２５ｋｇｆ／ｃｍ^２とし、洗浄液の温度は６０℃とした。なお、ウェーハ研磨においては、ウェーハ研磨用プレートＰには５枚の８インチφウェーハをワックスを用いて接着した。
上記実施例の結果では、ウェーハ研磨面のくぼみによる平坦度不良が１００枚中３枚であり、その不良率は３％であった。この場合の不良の内訳は、いずれも研磨面における小さな単一のくぼみ発生であった。

（比較例）
比較例として、図３で説明した従来の洗浄方法を用い、同様に、８インチφシリコンウェーハの研磨に使用したウェーハ研磨用プレートＰの洗浄と、その再使用によるウェーハ研磨を繰り返した。そして、同様な研磨面の評価を行った。
その結果、ウェーハ研磨面のくぼみによる平坦度不良率は１２％であった。この場合の不良の内訳は、１２枚の不良ウェーハのうち３枚において研磨面に複数のくぼみ発生があった。

上記実施形態では、ウェーハ研磨が終了した後のウェーハ研磨用プレートＰに対しては、はじめにアルカリ性の化学薬液中に浸漬して、付着しているワックスを溶解し除去する化学的な洗浄を行った後に、上記洗浄装置を用いた洗浄を行うようにしてもよい。このように、予め化学洗浄を通すことにより、洗浄装置における洗浄液の劣化が低減し、その使用寿命が延びるようになる。また、上記平坦度不良率も更に低減するようになる。

上述したように、本実施形態では、半導体ウェーハ研磨面の高平坦化のためにウェーハ研磨用プレートＰのウェーハ保持面に形成する溝部が極細構造になってきても、溝部に残存し易いワックスあるいは研磨剤固形物が極めて容易に除去できるようになる。そして、本実施形態の洗浄方法をウェーハ研磨用プレートＰの再使用の洗浄に適用することにより、半導体ウェーハの高平坦度の研磨においてその品質不良が低下し製造歩留まりが向上する。このように、半導体ウェーハの研磨に使用するウェーハ研磨用プレートの表面を高清浄度かつ高効率的に洗浄することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

例えば、ウェーハ研磨用プレートＰの洗浄において、その保持手段の一部を構成するプレート回転用ローラー１２の他に、ウェーハ研磨用プレートＰを載置し固定する真空吸着機構が併設されていてもよい。

また、上記実施形態では、ウェーハ研磨用プレートＰのウェーハ保持面に溝部１３が形成されている場合に限定されるものではなく、他の構造のウェーハ研磨用プレートでも同様に適用できる。

また、上記洗浄液は、上記以外の化学薬液を含む溶液であってもよいし水であっても構わない。

本発明の実施形態にかかる洗浄装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態にかかる洗浄した後のウェーハ研磨用プレートの平面図である。 従来の技術にかかる洗浄方法を模式的に示す上面図である。

符号の説明

１１ 洗浄槽
１２ プレート回転用ローラー
１２ａ 突起部
１３ ウェーハ保持面
１４ ノズル
１５ 噴射洗浄液
１６，２２ 配管
１７ 洗浄液循環用ポンプ
１８ フィルター
１９ 洗浄液循環用タンク
２０ 洗浄液加熱用ヒータ
２１ 高圧噴射用ポンプ
２２ａ 分岐配管
２３ 配管継手部
２４ 裏面洗浄液
２５ プレート表面ブラシ洗浄機構
２６ａ 第１の回転軸
２６ｂ 第２の回転軸
２７ プレート側面ブラシ洗浄機構
２７ａ 自回転軸
２８ プレート裏面ブラシ洗浄機構
２９，３０ ガス配管
Ｐ ウェーハ研磨用プレート
Ｍ 溝部

Claims (4)

1. 半導体ウェーハを研磨する装置に用いられるウェーハ研磨用プレートのウェーハ保持面を洗浄する研磨用プレートの洗浄方法であって、
   前記ウェーハ保持面をブラシにより摺擦すると共に、加圧した洗浄液を前記ウェーハ保持面上に噴射させて、前記ウェーハ保持面に形成された溝内を洗浄することを特徴とするウェーハ研磨用プレートの洗浄方法。
2. 前記洗浄液は、アルカリ系洗浄剤と水の混合溶液であり、前記ウェーハ保持面に対向して配置したノズルにより噴射し、前記噴射の圧力を５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲にすることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研磨用プレートの洗浄方法。
3. 前記洗浄液は、アルカリ系洗浄剤と水の混合溶液であり、前記洗浄液の温度を３０〜８０℃の範囲に加熱して前記ウェーハ保持面に噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載のウェーハ研磨用プレートの洗浄方法。
4. 半導体ウェーハを研磨する装置に用いられるウェーハ研磨用プレートの洗浄装置であって、
   前記ウェーハ研磨用プレートを保持するプレート保持手段と、
   前記半導体ウェーハの研磨で前記半導体ウェーハが載置される前記ウェーハ研磨用プレートのウェーハ保持面に洗浄液を噴射するノズルと、
   前記ノズルに洗浄液を加圧、加熱して供給する洗浄液供給手段と、
   前記ウェーハ研磨用プレートのウェーハ保持面を摺擦するブラシを備えたブラシ洗浄手段と、
   を有することを特徴とするウェーハ研磨用プレートの洗浄装置。

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