JP2702473B2 - 洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体をブラシスクラビング方式によって洗浄する洗
浄方法に関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】半導体
製造工程においては、前工程において半導体ウエハに付
着した不純物を除去し、次の工程における不純物に起因
した歩留まりの悪化を低下させるために、半導体ウエハ
の洗浄することが不可欠な工程となっている。この半導
体ウエハの洗浄方式としては、ウエハの表面にブラシを
接触させ、このブラシによって半導体ウエハを洗浄する
ブラシスクラビング方式（特開昭６２−２５９４４７号
等）、あるいは、ウエハ表面に純水等の洗浄液を高圧で
吐出させて洗浄する高圧ジェット方式等が採用されてい
る。

【０００３】後者の高圧ジェット方式にあっては、半導
体ウエハ上の洗浄を効果的に行うために、かなりの圧力
で洗浄液をウエハ表面に噴射させる必要があり、このよ
うな高圧ジェットにより静電気が発生し、その放電によ
り例えばウエハ上のＭＯＳデバイスのゲートが破壊され
てしまうということがあった。そこで、このような高圧
ジェット方式による圧力を、一定値に制限する必要があ
るが、この場合には、前者のブラシスクラビング方式程
の洗浄効果を期待することができなかった。

【０００４】この点、ブラシスクラビング方式によれ
ば、ブラシを半導体ウエハの表面に機械的に摩擦接触さ
せ洗浄するものであり、ウエハ上のデバイスを破壊せず
に効果的な洗浄を実施することができる。

【０００５】このようなブラシスクラビング方式によっ
て半導体ウエハを洗浄する場合、ブラシに付着した不純
物等によって半導体ウエハが汚染されることを防ぐため
にブラシの洗浄工程が必要となる。

【０００６】ここで、半導体ウエハの処理工程におい
て、ロットから次のロットへ移る時間は、必ずしも一定
ではなく、処理の種類等によっても異なる。このことに
より、ブラシの洗浄時間の間隔もまちまちとなり、ブラ
シの状態の均一性が保たれず、半導体ウエハ等の被処理
体の洗浄条件の均一性が保たれないという問題点があ
る。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、その目的は、被処理体の洗浄条件の均一性が保つ
ことができる洗浄方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明に係る洗浄方法は、同種の処理
が行われる多数枚から成る１ロットの被処理体を、処理
する第１の工程と、上記被処理体の処理の終了後に、上
記被処理体を回転させながら、上記被処理体の表面をブ
ラシで洗浄する第２の工程と、１ロット中の一枚または
複数枚の上記被処理体の洗浄処理が終了する毎に、上記
ブラシを洗浄する第３の工程と、ロットの切れ目におい
て、１ロット中の最初の上記被処理体を処理する前に、
上記ブラシを洗浄する第４の工程と、を具備したことを
特徴とする。

【０００９】請求項１記載の発明にあっては、ロット単
位ごとに同種の処理が行われる複数毎の被処理体に対し
て、ロットの切れ目において、１ロット中の最初の被処
理体を処理する前に、ブラシ洗浄を行うことにより、ロ
ットの切れ目時間の長短に拘わらず、同じ洗浄条件のブ
ラシを用いて被処理体を洗浄することができ、洗浄条件
の均一性を保つことができる。よって、同ロット中の被
処理体の洗浄と同じ条件で、１ロット中の最初の被処理
体の洗浄を常に行うことができ、ロット間における洗浄
条件の均一性を保つことができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記第２の工程は、前記被処理体の表面に垂直な軸
を中心として前記ブラシを自転させながら、前記ブラシ
を前記被処理体の表面上で走査させて行うことを特徴と
する。

【００１１】請求項２記載の発明にあっては、回転する
被処理体に対して、ブラシ自体を自転駆動させ、かつ被
処理体表面上でブラシを走査させることにより、被処理
体の洗浄を行ことにより、ブラシの口径を被処理体の面
外径よりも小さくすることができる。よって、部材コス
トを低減させることができると共に、ランニングコスト
を低減させることができる。さらに、被処理体の面外径
にブラシ口径を合わせる必要がないので、部品点数を増
やすことなく、種々の被処理体に対応することができ
る。また、被処理体の表面に垂直な軸を中心としてブラ
シを自転させることにより、被処理体の表面に水平な軸
を中心として回転させる場合と比して、その洗浄効率を
高いものとすることができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２において、前記第３の工程は、前記前記ブラシを
走査させる走査機構を用いて、前記ブラシの走査方向延
長上に配置された洗浄容器の位置まで、前記ブラシを移
動させる工程を含むことを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明にあっては、走査機構
は、被処理体洗浄のためのブラシ移動およびブラシ洗浄
のための洗浄容器までのブラシ移動に兼用することがで
きるので、洗浄容器への移動のために別の移動機構を設
ける必要がなく、コストの低減が可能となる。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１から請求
項３のいずれかにおいて、前記第３の工程および第４の
工程は、洗浄容器内に収容された洗浄液を超音波振動子
で励振する工程を含むことを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の発明にあっては、洗浄容器
内に収容された洗浄液は、超音波振動子での励振により
キャビテーションが発生し、このキャビテーションによ
り上記洗浄液の気泡の発生とその破壊とが繰り返され、
この気泡の破壊時に大きな力が発生することになる。し
たがって、このように超音波によって励振された洗浄液
内にブラシを浸すことによって、ブラシの毛先の通常取
れ難い微細な汚れをも、上記の気泡の破壊時の力によっ
てこれを除去することができ、ブラシの完全な洗浄を実
施することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る洗浄方法を適
用した一実施の形態について、図面を参照して具体的に
説明する。本実施の形態において、被処理体として半導
体ウエハを例にとって説明する。図２は、半導体ウエハ
の洗浄装置を示す概略断面図である。

【００１７】図２に示すように、半導体ウエハ１はスピ
ンチャック１０上に例えば真空吸着によって固定可能と
なっていて、このスピンチャック１０の回転により上記
半導体ウエハ１を比較的低速にて回転可能となってい
る。

【００１８】また、半導体ウエハ１の洗浄時に、洗浄液
が装置外部へ飛散することを防止するために、カップ２
０がウエハ１を覆うようにその周囲に形成されている。
なお、このカップ２０は上下動可能であって、洗浄時に
は図２の位置まで上昇されて停止し、ウエハ１の搬入出
時には上記位置よりも下方の位置に下降可能となってい
る。

【００１９】上記半導体ウエハ１を洗浄するためのスク
ラビングブラシ３０は、アーム３２の一端側に固着さ
れ、かつ、そのアーム３２の他端側はスキャナー３４に
支持されている。そして、スキャナー３４とアーム３２
は走査機構をなし、このスキャナー３４の駆動により、
アーム３２を介して上記スクラビングブラシ３０を図１
（Ａ）に示す揺動範囲にわたって揺動可能としている。
すなわち、このスクラビングブラシ３０を用いての洗浄
時には、前記半導体ウエハ１がスピンチャック１０の回
転により回転駆動されるため、スクラビングブラシ３０
を図１（Ａ）に示す揺動範囲Ａにわたって揺動させるこ
とで、半導体ウエハ１の全表面にスクラビングブラシ３
０を当接させ洗浄することができる。

【００２０】また、上記のような洗浄終了後のこのスク
ラビングブラシ３０を半導体ウエハ１の上方に配置して
おくと、スクラビングブラシ３０からの液垂れにより半
導体ウエハ１が汚染されるので、上記スクラビングブラ
シ３０をスキャナー３４の駆動により図１（Ａ）に示す
揺動範囲Ｂにて揺動させ、前記カップ２０の外に位置す
る退避位置まで退避可能としている。尚、上記スキャナ
ー３４はそれ自体が上下動可能に構成され、このためス
クラビングブラシ３０を半導体ウエハ１に当接する位置
としない位置とに上下動可能としている。

【００２１】このスクラビングブラシ３０は、アーム３
２に対して図１（Ａ）に示すようにそれ自体が自転でき
るように駆動可能となっている。また、本実施例ではス
クラビングブラシ３０の中心部より、半導体ウエハ１に
対する洗浄液を吐出するためのインナーノズルを内蔵す
る構成となっている。なお、このような半導体ウエハ１
に対する洗浄液の供給は、上記のようなインナーノズル
方式に限らず、スクラビングブラシ３０とは別個に洗浄
液吐出用の外部ノズルを設けるものであっても良い。

【００２２】そして、この洗浄装置の特徴的構成とし
て、前記スクラビングブラシ３０の退避位置に相当する
位置には、ブラシ洗浄用の洗浄容器４０が配置されてい
る。この洗浄容器４０の詳細について、図１（Ｂ）を参
照して説明する。

【００２３】洗浄容器４０は、少なくとも前記スクラビ
ングブラシ３０のブラシ部分を浸すことができる大きさ
に形成され、この洗浄容器４０内には洗浄液供給管４２
を介して洗浄液が供給されるようになっている。尚、こ
の洗浄液としては、好ましくはＩＰＡ（イソ・プロピル
・アルコール）あるいは超純水等を用いるものが好まし
い。

【００２４】前記洗浄容器４０の底面付近には、第１の
排出口４４が形成され、またこの底面より所定の液位に
対応する位置には第２の排出口４６が形成されている。
そして、この洗浄容器４０内においてスクラビングブラ
シ３０を洗浄することにより汚染された洗浄液が、前記
第１の排出口４４を介してドレインに排出され、一方、
所定液位以上のオーバーフローした洗浄液を第２の排出
口４６を介してドレインに排出可能となっている。

【００２５】そして、この洗浄容器４０の底面には、例
えば所定間隔をもってアレイ状に配列形成された超音波
振動子５０が設けられている。この超音波振動子５０
は、好ましくはその超音波振動面が前記洗浄容器４０の
底面と平行に形成され、この振動子５０の駆動により、
洗浄容器４０内の洗浄液を励振可能としている。

【００２６】次に、洗浄方法について説明する。

【００２７】本発明の第２の工程である半導体ウエハ１
のスクラビング洗浄は、通常半導体ウエハ１に対する第
１の工程である気相成長処理後であって、この半導体ウ
エハ１に対する現像液の塗布工程を実施する前に行われ
るものである。通常は現像液塗布・現像装置が、現像液
の塗布及び現像工程を実施するのに必要な前工程及び後
工程の各処理ユニットを内蔵するものであり、従って、
本洗浄装置もこの現像液塗布・現像装置の一連の処理ユ
ニットの一つとして構成配置されている。

【００２８】上記洗浄装置に半導体ウエハ１が搬入され
る前の状態にあっては、図２に示す状態よりカップ２０
が下降した状態で待機され、スピンチャック１０上に半
導体ウエハ１を配置可能な状態としている。

【００２９】半導体ウエハ１が図示しない搬送系によっ
てスピンチャック１０上に配置されると、このスピンチ
ャック１０の真空吸着部を駆動して半導体ウエハ１をス
ピンチャック１０に真空吸着する。また、カップ２０が
上昇され、図２に示す位置に停止される。

【００３０】一方、スクラビングブラシ３０は、その退
避位置に相当するブラシ洗浄用の洗浄容器４０が存在す
る位置に配置されており、上記の搬入動作終了後にスキ
ャナー３４の駆動によってこのスクラビングブラシ３０
が半導体ウエハ１に当接する位置まで揺動及び下降駆動
されることになる。

【００３１】以上のような初期設定終了後に、スピンチ
ャック１０を回転駆動すると共に、スクラビングブラシ
３０を第１図（Ａ）に示す図示Ａの揺動範囲にわたって
揺動させつつそれ自体を自転させ、かつ内蔵するインナ
ーノズルより純水等の洗浄液を吐出することで洗浄工程
を実施することになる。

【００３２】このように、スピンチャック１０の回転に
より半導体ウエハ１を比較的低速にて回転させ、かつス
クラビングブラシ３０を上記のように揺動させることに
より、半導体ウエハ１の全面にわたってスクラビングブ
ラシ３０を当接させることができ、このスクラビングブ
ラシ３０の半導体ウエハ１に対する摩擦接触により、半
導体ウエハ１上の不純物を除去・洗浄することができ
る。

【００３３】このような半導体ウエハ１の洗浄動作終了
後に、スキャナー３４の駆動によりスクラビングブラシ
３０を上方に移動させ、半導体ウエハ１と非接触状態に
する。そして、半導体ウエハ１の搬入動作とは逆の工程
を実施する。すなわち、スピンチャック１０の回転駆動
を停止するとともに、カップ２０を下降させ、スピンチ
ャック１０上の半導体ウエハ１を次の処理工程である第
３の工程に移行させる。

【００３４】半導体ウエハ１と非接触状態にあるスクラ
ビングブラシ３０を、図１（Ａ）に示す揺動範囲Ｂにて
揺動させ、このスクラビングブラシ３０を洗浄容器４０
の上方まで揺動移動させる。その後、スキャナー３４の
下降移動によりスクラビングブラシ３０のブラシ部分
を、図１（Ｂ）に示すように前記洗浄容器４０内の洗浄
液に浸る状態まで設定する。この後に、スクラビングブ
ラシ３０の洗浄動作が開始させることになる。

【００３５】すなわち、本実施の形態においては、スク
ラビングブラシ３０をそれ自体自転することで、洗浄液
との効果的な接触を図るとともに、洗浄容器４０の底面
に設けた超音波振動子５０を駆動することにより、この
洗浄容器４０内の洗浄液を励振する。

【００３６】上記のようにして、洗浄容器４０内の洗浄
液を励振すると、洗浄液中にキャビテーション（空胴現
象）が生じ、この洗浄液中で気泡の発生と破壊とが繰り
返し実行されることになる。そして、上記気泡の破壊時
には大きな力が発生するので、このような気泡の破壊時
に発生する大きな力よって洗浄液を押圧することで、こ
の洗浄液をスクラビングブラシ３０の毛先部分に存在す
る微細な汚れをも確実に洗浄することができる。

【００３７】ここで、スクラビングブラシ３０をブラシ
洗浄用容器４０内に配置できる時間、すなわちスクラビ
ングブラシ３０の退避時間については、半導体ウエハ１
のロットの種別すなわち処理内容によって様々である
が、この退避時間が比較的長くとれる場合には、各半導
体ウエハ１の洗浄工程終了後に随時上記のような、本発
明の第３の工程である超音波励振によるスクラビングブ
ラシ３０の洗浄動作を行うものが良い。また、上記スク
ラビングブラシ３０の退避時間が比較的短い時間には下
記のような実施態様であっても良い。すなわち、例えば
複数枚の半導体ウエハを洗浄処理する毎に上記のスクラ
ビングブラシ３０の超音波励振による洗浄動作を行うも
のでもよい。

【００３８】しかし、上記いずれの場合においても、ロ
ットの切れ目においては、各ロットの半導体ウエハ１の
洗浄工程を実施する前にスクラビングブラシ３０の超音
波励振による洗浄動作、すなわち本発明の第４の工程を
行うものとする。このことにより、ロットの切れ目時間
の長短に拘わらず、同じ洗浄条件のスクラビングブラシ
３０を用いて半導体ウエハ１を洗浄することができ、洗
浄条件の均一性を保つことができる。よって、同ロット
中の半導体ウエハ１を一枚毎あるいは複数枚毎にブラシ
洗浄する場合と同じ条件で、１ロット中の最初の半導体
ウエハ１の洗浄を行うことができ、ロット間における洗
浄条件の均一性を保つことができる。

【００３９】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。

【００４０】例えば、スクラビングブラシ３０の形状に
ついては、上記実施の形態のように一平面にブラシ部分
を有するもの他、例えば円筒形状の外周にブラシを有す
るロール形状のスクラビングブラシ等、他の種々の形状
のブラシについても適用可能である。このような場合に
は、ロール状ブラシをその長手軸を中心に回転駆動させ
ながら、超音波励振された洗浄液内で洗浄することが効
果的である。

【００４１】また、上記実施の形態ではスクラビングブ
ラシ３０に対する洗浄を、超音波励振された洗浄液に浸
すことのみによって行ったが、これと併せてスクラビン
グブラシ３０に直接洗浄液を吐出する工程を実施するも
のであってもよい。特に、スクラビングブラシ３０を洗
浄容器４０内より引き上げる際に、洗浄液をブラシに吐
出することで、ブラシのすすぎ洗浄を実施でき、汚れを
確実に除去できる点で好ましい。

【００４２】また、上記実施の形態は半導体製造工程に
おいて半導体ウエハ１に現像液を塗布し、その後現像す
る工程に本発明を適用したが、この他半導体製造工程の
他の工程において半導体ウエハ１を洗浄するものにも同
様に適用可能である。さらに、本発明の洗浄方法はスク
ラビングブラシによって板状体を洗浄するものであれば
同様に適用することが可能であり、スクラビングブラシ
の洗浄対象が半導体ウエハに限定されるものではない。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（Ａ）は、洗浄装置の平面図であり、同図
（Ｂ）はブラシ洗浄用の洗浄容器の断面図である。

【図２】洗浄装置の全体構成を説明するための概略断面
図である。

【符号の説明】

１ 被処理体（半導体ウエハ） ３０ スクラビングブラシ ３２ アーム ３４ スキャナー ４０ 洗浄容器 ５０ 超音波振動子

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同種の処理が行われる多数枚から成る１
   ロットの被処理体を、処理する第１の工程と、 上記被処理体の処理の終了後に、上記被処理体を回転さ
   せながら、上記被処理体の表面をブラシで洗浄する第２
   の工程と、 １ロット中の一枚または複数枚の上記被処理体の洗浄処
   理が終了する毎に、上記ブラシを洗浄する第３の工程
   と、 ロットの切れ目において、１ロット中の最初の上記被処
   理体を処理する前に、上記ブラシを洗浄する第４の工程
   と、を具備したことを特徴とする洗浄方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記第２の工程は、前記被処理体の表面に垂直な軸を中
   心として前記ブラシを自転させながら、前記ブラシを前
   記被処理体の表面上で走査させて行うことを特徴とする
   洗浄方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 前記第３の工程は、前記前記ブラシを走査させる走査機
   構を用いて、前記ブラシの走査方向延長上に配置された
   洗浄容器の位置まで、前記ブラシを移動させる工程を含
   むことを特徴とする洗浄方法。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかにおい
   て、 前記第３の工程および第４の工程は、洗浄容器内に収容
   された洗浄液を超音波振動子で励振する工程を含むこと
   を特徴とする洗浄方法。