JP2012138498A - 洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の実施形態に係る洗浄方法は、回転するロールブラシにより半導体基板上の残渣を洗浄する洗浄方法であって、ロールブラシを7.35kPa以下の第1の圧力で半導体基板に押し当てて、半導体基板上の残渣を洗浄する第1の洗浄工程と、ロールブラシを7.35kPaよりも高い第2の圧力で半導体基板に押し当てて、半導体基板上の残渣を洗浄する第2の洗浄工程と、を有する。
【選択図】図1
Description
(実施形態)
図1は、実施形態に係る研磨装置1の側面構成図である。図1に示すように、実施形態に係る研磨装置1は、搬送機構10、研磨機構20、洗浄機構30、乾燥機構40、薬液供給機構50、操作機構60、制御機構70を備える。以下、図1を参照して研磨装置1が備える各機構について説明する。
搬送機構10は、半導体基板(以下、ウェハWと称する)が収容された収容器2のドアを開閉するオープナー11と、研磨機構20、洗浄機構30及び乾燥機構40間でウェハWの搬送を行う搬送ロボット12とを備える。なお、収容器2は、研磨対象であるウェハWを収容する容器であり、例えば、FOUP(Front Opening Unified Pod)やSMIF(Standard of Mechanical Interface)Pod等である。
研磨機構20は、搬送ロボット12及びトップリング22との間でウェハWを受け渡すための台である受渡台21と、ウェハWを研磨するためのトップリング22(ヘッドとも称する)及びターンテーブル23(研磨テーブルとも称する)と、トップリング22を回転駆動するためのモータ24と、ターンテーブル23を回転駆動するためのモータ25と、ターンテーブル23上のパッド23aへ研磨剤を供給する研磨剤供給ノズル26と、パッド23aをドレスするドレス27とを備える。
洗浄機構30は、ウェハWを洗浄するロールブラシ31a,31bと、洗浄液(例えば、アンモニア水溶液等のアルカリ性液体)を供給する洗浄液供給ノズル32a、32bと、リンス用の純水を供給する純水供給ノズル33a,33bと、ウェハWの端部を把持するとともに自転してウェハWを回転させる把持手段34とを備える。ウェハWの洗浄の際には、洗浄液供給ノズル32a,32bから洗浄液が供給されるとともに把持手段34が自転してウェハWを回転させる。
図2は、ロールブラシ31a,31bの正面構成図である。以下、図2を参照してロールブラシ31a,31bの構成について説明する。なお、ロールブラシ31a,31bは同一の構成であるため、以下の説明ではロールブラシ31aの構成についてのみ説明し、ロールブラシ31bの構成の説明は省略する。
乾燥機構40は、窒素ガスもしくはCDAをウェハWへ噴出する噴出ノズル41a,41bと、ウェハWの端部を把持するとともに自転してウェハWを回転させる把持手段42とを備える。乾燥機構40では、把持手段42によりウェハWを回転させた状態で、噴出ノズル41a,41bから窒素ガスもしくはCDAを噴出しウェハWを乾燥する。
薬液供給機構50は、研磨機構20へ供給する研磨剤を収容するタンク51と、このタンク51に収容された研磨剤を送出するポンプ52と、洗浄機構30へ供給する洗浄液を収容するタンク53と、このタンク53に収容された洗浄液を送出するポンプ54とを備える。
操作機構60は、ユーザ(オペレータ)からの指示を受け付け、受け付けた指示を制御装置70へ入力する入力手段(例えば、キーボードやマウス)と、研磨装置1の操作に必要な情報を表示するディスプレイ(例えば、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube))を備える。
制御機構70は、メモリ71、CPU(central processing unit)72、HDD(hard disk drive)73を備える。HDD73には、研磨装置1の動作プログラムやレシピと呼ばれるウェハWの処理条件(研磨条件や洗浄条件)等が記憶されている。
図3は、洗浄メカニズムの説明図である。以下、図3を参照して、ウェハWに付着した残渣を洗浄(除去)するメカニズムについて説明する。なお、ロールブラシ31a側及びロールブラシ31b側での洗浄メカニズムは同じであるため、以下の説明では、ロールブラシ31a側での洗浄メカニズムについてのみ説明し、ロールブラシ31b側での洗浄メカニズムの説明を省略する。また、図3に記載の符号Uは、ロールブラシ31aのブラシ体31aの最外周面の速度(Tip velocity)である。
Fd=(π・Cd・ρ・d2・u2)/8・・・(1)
なお、(1)式中の各パラメータの意味は以下の通りである。
π:円周率
Cd:定数
ρ:洗浄液の密度
d:残渣Sの直径
u:洗浄液の流速
なお、上記(1)式を算出するにあたって、流速uの値をロールブラシ31aのブラシ体301aの外周面のウェハWに対する相対速度と近似した(洗浄液の流速uの値は、ロールブラシ31aとウェハW間の距離に依存しているため)。また、残渣Sの形状は球体であると近似した。
2:ロールブラシ31aのブラシ体301aの最外周面及びウェハW表面間の距離Lを短くする(すなわち、ロールブラシ31aをウェハWに押し付ける力を大きくする)。
ステップ1:ロールブラシ31aを小さな力でウェハW表面に押し当てて洗浄し、サイズの大きな残渣Sを除去する。
ステップ2:ロールブラシ31aを1よりも大きな力でウェハW表面に押し当てて洗浄し、サイズの小さな残渣Sを除去する。
(ステップS101:設置工程)
搬送機械(例えば、RGV(Rail Guided Vehicle)やOHV(Over Head Vehicle))もしくはオペレータにより、収容器2がオープナー11にセットされると、オープナー11により収容器2のドアがオープンする。
搬送機構10の搬送ロボット12は、収容器2に収容された研磨加工対象であるウェハWを搬出して、研磨機構20の受渡台21上に反転載置する。
受渡台21に載置されたウェハWは、トップリング22で受け取られた後、ターンテーブル23上にウェハWを移送される。その後、薬液供給機構50のポンプ52が駆動されて研磨剤が供給されるとともに、ウェハWの研磨面(半導体デバイス形成面)をターンテーブル23上のパッド23aに押し付けた状態でターンテーブル23が回転駆動し、ウェハW表面が研磨加工される。
研磨加工後、搬送ロボット12は、ウェハWを研磨機構20から洗浄機構30へウェハWを搬送する。洗浄機構30では、ウェハWが洗浄され、ウェハWに付着している残渣が除去される。具体的には、洗浄機構30に搬送されたウェハWは、把持手段34によりウェハWの端部が把持され、レシピに設定された回転数で回転する。また、ウェハWには、洗浄液供給ノズル32a,32bから洗浄液が供給される。その後、回転するロールブラシ31a,31bは、圧力が7.35kPa以下となるようにウェハWに押し当てられてウェハWが洗浄される。この第1の洗浄工程(低圧)では、ウェハW表面に付着している残渣の内、粒径の大きな残渣(粒径150nm以上)が主に取り除かれる。
第1の洗浄工程終了後、ロールブラシ31a,31bは、圧力が7.35kPaよりも高くなるようにウェハWに押し当てられ、ウェハWが更に洗浄される。この第2の洗浄工程(高圧)では、第1の洗浄工程(低圧)で除去されなかった粒径の小さな残渣(粒径80nm以上150nm未満)が主に取り除かれる。このように、洗浄工程を第1,第2の洗浄工程から構成することで、ウェハWに付着している残渣が効率よく除去される。
洗浄後は、薬液供給機構50のポンプ54が停止されて洗浄液の供給が停止するとともに、ロールブラシ31a,31bがウェハW表面から離れる。その後、純水供給ノズル33a,33bから純水が供給され、ウェハWがリンスされる。なお、リンス中は、ウェハWは把持手段34により回転されている。
リンス終了後、搬送ロボット12は、ウェハWを洗浄機構30から乾燥機構40へ搬送する。乾燥機構40では、ウェハWが乾燥される。具体的には、乾燥機構40に搬送されたウェハWは、把持手段42によりウェハWの端部が把持された状態で回転し、噴出ノズル41a,41bから窒素ガスもしくはCDAが噴出されウェハWが乾燥させられる。
初めに、以下の実施例1〜3に共通する処理条件について説明する。
洗浄対象:表面上に酸化膜を550nm形成した直径300mmのウェハを使用。
研磨剤:シリカ(SiO2)を研磨粒子として含む酸化膜用スラリーを使用。
研磨時間:30secとした(酸化膜を50nm程度研磨した)。
洗浄液:純水を使用。
ブラシ体:筒状に形成された外径φが60mmのものを使用。なお、外周面上には、円筒形の突起が複数列配置されており、材質はPVA(Polyvinyl Alcohol)である。
ウェハの洗浄後、純水でのリンス及びCDAでの乾燥を行った。
実施例1では、ロールブラシの押し付け力とウェハ表面上の残渣との関係を調べた。実施例1では、ロールブラシの押し付け力2N(圧力:2.1kPa)〜12N(圧力:12.6kPa)に変化させた際に、ウェハ表面上に残っている残渣のサイズ(直径)と個数とを、欠陥検査装置を用いて調べた。残渣の個数は、残渣のサイズが80nm以上及び150nm以上の2通りについて調べた。なお、圧力は、ロールブラシのブラシ体表面に複数配列された円筒形の突起のうちの一列がウェハW表面に接触しているものとして算出した。
実施例2では、ロールブラシの線速度とウェハ表面上の残渣との関係について調べた。実施例2では、ロールブラシの押し付け力が2N(圧力:2.1kPa)の場合及びロールブラシの押し付け力が12N(圧力:12.6kPa)のそれぞれについて、線速度を変化させた際に、ウェハ表面上に残っている残渣のサイズ(直径)と個数とを、欠陥検査装置を用いて調べた。残渣の個数は、残渣のサイズが80nm以上及び150nm以上の2通りについて調べた。なお、圧力は、ロールブラシのブラシ体表面に複数配列された円筒形の突起のうちの一列がウェハW表面に接触しているものとして算出した。
実施例3では、洗浄工程を以下の2ステップに分けてウェハを洗浄した際の残渣の変化について調べた。
ステップ1:ロールブラシをウェハ表面に押し付ける力を2N(圧力:2.1kPa)とし、かつ、ロールブラシの線速度を400〜600mm/sとしてウェハを洗浄。
ステップ2:ロールブラシをウェハ表面に押し付ける力を12N(圧力:12.6kPa)とし、かつ、ロールブラシの線速度を400〜600mm/sとしてウェハを洗浄。
なお、上記実施形態は例示であり発明の範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、半導体デバイスが形成されている表面側だけを、7N(圧力:7.35kPa)以下の力でロールブラシをウェハの表面に押し当てて洗浄した後、7Nよりも大きな力でロールブラシをウェハの表面に押し当てて洗浄するようにし、半導体デバイスが形成されている裏面側については、7(圧力:7.35kPa)〜12N(圧力:12.6kPa)の間で一定とし、ロールブラシをウェハ裏面に押し付ける力を洗浄途中で変化させないようにしてもよい。
Claims (6)
- 回転するロールブラシにより半導体基板上の残渣を洗浄する洗浄方法であって、
前記ロールブラシを7.35kPa以下の第1の圧力で前記半導体基板に押し当てて、前記半導体基板上の残渣を洗浄する第1の洗浄工程と、
前記ロールブラシを7.35kPaよりも高い第2の圧力で前記半導体基板に押し当てて、前記半導体基板上の残渣を洗浄する第2の洗浄工程と、
を有することを特徴とする洗浄方法。 - 前記ロールブラシは、第1,第2のロールブラシから構成され、
前記第1,第2の洗浄工程は、前記第1,第2のロールブラシを夫々前記半導体基板の表面及び裏面に押し当てて、前記半導体基板上の残渣を洗浄することを特徴とする請求項1記載の洗浄方法。 - 前記ロールブラシの最外周面の前記半導体基板表面に対する相対速度が200mm/s以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の洗浄方法。
- 前記第1の圧力及び前記第2の圧力は、夫々2.1kPa及び12.6kPaであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1記載の洗浄方法。
- 前記ロールブラシを7.35kPa以下の第1の圧力で前記半導体基板に押し当てて、前記半導体基板を洗浄する第1の洗浄工程の前に、前記ロールブラシを12.6kPa以上の第3の圧力で前記半導体基板に押し当てて、前記半導体基板を洗浄する工程をさらに有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の洗浄方法。
- 前記ロールブラシを前記半導体基板表面に対して垂直方向に駆動するシリンダを有し、該シリンダにより、前記ロールブラシの前記半導体基板に押し当てる圧力を制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の洗浄方法。
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