JP3122742B2 - ウエハの表面洗浄方法およびウエハの総合研磨洗浄装置 - 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、半導体ウエハの表
面研磨後の洗浄で高清浄度表面が得られる洗浄方法およ
び研磨洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な半導体ウエハ基板の製造加工工
程においては、まず、シリコン単結晶インゴットをワイ
ヤソーや内周刃等により一定の厚さにスライシングして
ウエハ基板を得る。このウエハ基板の表面にはスライシ
ングで生じた凹凸があったり、個々のウエハ基板の厚さ
が不均一であったりするため、ラッピングを行なって、
表面の凹凸を平坦にすると共に加工歪みの深さを均一化
してウエハ基板の厚さを均一に調製している。

【０００３】ラッピング後のウエハ基板には、加工によ
って加工歪層が生じ、この加工歪層には微小なメタルや
研磨粉、シリコン屑等のパーティクルが付着しているた
め、これらを除去するために、強酸およびフッ酸等を用
いた化学的腐食法によってエッチングを行なっている。

【０００４】エッチング後のウエハ基板は、表面に付着
している酸をアルカリ中和し、水洗し乾燥させてから、
片面に鏡面研磨を行なう。通常、鏡面研磨には、粗研磨
と仕上げ研磨との二段階研磨があり、最終的には仕上げ
研磨で微細な表面粗さであるマイクロラフネスの向上、
ヘイズの除去を行なった後、最終洗浄工程へ進む。半導
体ウエハ表面の清浄度は、半導体デバイス特性に影響を
与え、清浄度が低下すると、デバイスパターン形成時の
不良原因となったり、半導体デバイスの電気的特性等に
悪影響を及ぼす。

【０００５】ウエハ基板表面の清浄度の低下は、マイク
ロラフネスの他に表面加工の過程で基板表面に付着した
パーティクルや金属不純物、有機物等の汚染異物や、研
磨面での酸化膜の付着等に起因する。そこで、最終洗浄
上りでできるだけ汚染物が残っていない高清浄度表面を
得るために、従来から、最終洗浄への汚染持ち込みを少
なくして最終洗浄における負荷を軽減するために、鏡面
研磨後にプレ洗浄工程を設け、このプレ洗浄を経て最終
洗浄工程に送られていた。

【０００６】この従来からのプレ洗浄は、主に、洗浄槽
の中にウエハ基板を浸漬し、洗浄水を洗浄槽内へ供給し
てオバーフローさせながら、その水流によって基板表面
の汚染物を洗い流すものである。プレ洗浄後は、ウエハ
基板をキャリアに収納したうえで、キャリアごと乾燥さ
せた後、最終洗浄工程へ送られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の工程には以下のような問題点があった。ま
ず、ラッピング処理後のエッチングにおいては、大量の
化学物質が必要であるだけでなく、反応に必要な高温を
得るための電力が膨大となり、コスト高になってしま
う。また、プレ洗浄においては、大量の洗浄用水が必要
であるだけでなく、汚染物のウエハ基板表面への再付着
の可能性や、槽内に汚染物が溜まることもある。また、
鏡面研磨後の洗浄工程への受け渡しに移動が必要であ
り、その間での乾燥に起因するウエハ表面の中間変質を
防止させるための手段を講じなければならないため、各
工程の流れが煩雑であった。

【０００８】そこで、現在では、このようなプレ洗浄を
省き、鏡面研磨工程から直接最終研磨工程にウエハ基板
を渡せるように、研磨工程において、鏡面研磨とは別の
汚染物質の低減を図る洗浄を兼ねた研磨を行なうことが
検討されている。具体的には、例えば、鏡面研磨の仕上
げ研磨に引き続いて行なわれる仕上げ研磨とは別の異な
る研磨手段であって、従来のような大量の洗浄水を必要
としないでウエハ表面の異物を取り除く新たな研磨洗浄
方法が考えられる。

【０００９】しかし、鏡面研磨は、マイクロラフネスの
向上やヘイズ除去のために、アルカリ性スラリー等の研
磨材を用いて研磨を行なっており、続く研磨洗浄で高清
浄度表面を得るには、鏡面研磨の雰囲気や残留物が研磨
洗浄部に流れ込まないように、ウエハ基板の受け渡しが
行なわれなければならない。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑み、研磨工程か
ら、ウエハ表面の変質を防止でき且つ研磨工程の雰囲気
が流れ込むことなく効率的に研磨洗浄へ移行することが
可能なウエハの表面洗浄方法を得ることを目的とする。
また、本発明は、研磨手段から研磨洗浄手段への受け渡
しにおいて簡便にウエハ表面の変質を防止でき且つ研磨
手段の雰囲気が流れ込むことのない効率的な搬送手段を
備えたウエハの総合研磨洗浄装置を得ることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る洗浄方法は、研磨工程から水研磨洗浄工程への雰囲
気調製方法を有するものであり、ウエハ基板の表面の異
物等の除去や微細粗さ向上等を目的とする半導体ウエハ
の表面洗浄方法であって、前記ウエハ基板の表面に対
し、研磨材を含んだ研磨水を供給しながら研磨する研磨
工程と、この研磨工程とは別の異なる研磨手段により、
研磨後のウエハ基板の表面に対し、研磨材を含まない洗
浄水のみを供給して研磨する水研磨洗浄工程と、前記ウ
エハ基板を、前記研磨工程と前記水研磨洗浄工程との間
で搬送する搬送工程と、を有し、前記搬送工程は、搬送
方向に逆らう水流中を搬送するものである。

【００１２】また、請求項２に記載の発明に係る洗浄方
法は鏡面研磨から水研磨洗浄への雰囲気調製方法を有す
るものであり、半導体単結晶から切り出されたウエハ基
板の表面をラッピング処理した後に、鏡面研磨されたウ
エハ基板の表面の異物等の除去や微細粗さ向上等を目的
とするウエハ基板の表面洗浄方法であって、ウエハ基板
の表面に研磨材を含んだ研磨水を供給しながら鏡面研磨
する鏡面研磨工程と、前記鏡面研磨とは別の異なる研磨
手段により、前記ウエハ基板の鏡面研磨された表面に対
し、研磨材を含まない洗浄水のみを供給して研磨する水
研磨洗浄工程と、前記ウエハ基板を、前記鏡面研磨工程
と前記水研磨洗浄工程との間で搬送する搬送工程と、を
有し、前記搬送工程は、搬送方向に逆らう水流中を搬送
するものである。

【００１３】請求項３に記載の発明に係るウエハの総合
研磨洗浄装置では、ウエハ基板の表面を平坦化及び／又
は平滑化すると共に、ウエハ基板表面に付着した異物等
を取り除く半導体ウエハの研磨洗浄装置であって、前記
ウエハ基板の表面に対し、研磨材を含んだ研磨水を供給
しながら研磨する研磨手段と、この研磨手段とは別の異
なる研磨手段であって、ウエハ基板の表面に対し、研磨
材を含まない洗浄水のみを供給して研磨する水研磨洗浄
手段と、前記研磨手段で研磨されたウエハ基板を前記水
研磨洗浄手段に搬送する搬送手段と、を備えており、前
記研磨手段と前記水研磨洗浄手段とは、互いに独立した
密閉空間内に配設されており、前記搬送手段は、ウエハ
基板を搬送経路中に充満される搬送水中に埋没させると
共に、その搬送方向に逆らう方向の水流中を搬送させる
ものである。

【００１４】また、請求項４に記載の発明に係るウエハ
の総合研磨洗浄装置では、半導体単結晶から切り出され
たウエハ基板の表面をラッピング処理した後に、ウエハ
基板の表面を平坦化及び／又は平滑化すると共にウエハ
表面に付着した異物等を取り除くウエハ基板の総合研磨
洗浄装置であって、前記ウエハ基板の表面に研磨材を含
んだ研磨水を供給しながら鏡面研磨する鏡面研磨手段
と、この鏡面研磨手段とは別の異なる研磨手段であっ
て、前記ウエハ基板の表面に予め定められた処理が施さ
れた機能水のみからなる研磨材を含まない洗浄水のみを
供給しながら研磨洗浄する水研磨洗浄手段と、前記鏡面
研磨されたウエハ基板を前記水研磨洗浄手段に搬送する
搬送手段と、を備えており前記鏡面研磨手段と前記水研
磨洗浄手段とは、互いに独立した密閉空間内に配設され
ており、前記搬送手段は、ウエハ基板を搬送経路中に充
満される搬送水中に埋没させると共に、その搬送方向に
逆らう方向の水流中を搬送させるものである。

【００１５】本発明の搬送工程とは、半導体ウエハの表
面に研磨材を含む水を供給して表面研磨を行なう研磨工
程から、研磨面を洗浄水と接触させた状態で研磨するこ
とによりウエハ表面の異物を取り除く水研磨洗浄工程へ
の間で、半導体ウエハを搬送方向に逆らう水流中を搬送
するものである。

【００１６】ここで、ウエハ基板の研磨工程は、プラテ
ン等のバフ部材を用い機械的研磨を行なうものである。
これらの機械的研磨は、ウエハの変質防止のため、外気
から密閉された遮蔽空間内で窒素ガス等が充満されたガ
ス雰囲気中で行なう。研磨工程では、スラリー等の研磨
材を含んだ研磨液を用いて研磨するため、ウエハ表面の
研磨くずに加え、スラリーの飛散等も生じるのでガス中
の汚染度も高く、ウエハに残留するパーティクル等も多
い。

【００１７】これらの、ガスや表面付着物等も、次工程
の水研磨工程に持ち込めば、水研磨洗浄による高清浄度
化が図れない。即ち、水研磨洗浄は、研磨材を用いず
に、洗浄水のみで研磨することで表面に付着した微細な
ゴミの除去と、洗浄水による洗浄の双方の効果を期待す
るものである。このため、研磨工程と水研磨洗浄工程と
は互いに独立した空間内で行なうことが好ましいもので
ある。

【００１８】本発明の構成によれば、研磨工程と水研磨
洗浄工程とは、搬送工程のみを介して繋がるだけである
ため、搬送工程中には水流によって満たされた搬送経路
で受け渡されるので研磨工程の雰囲気と水研磨洗浄工程
の雰囲気とを実質的に遮断することができる。即ち、こ
の搬送工程で搬送される半導体ウエハは、水流中を搬送
されるので、研磨工程のガス雰囲気を水研磨洗浄工程へ
持ち込むことはない。

【００１９】従って、研磨工程のガス雰囲気に影響され
ることなく、水研磨洗浄工程のガス雰囲気を独立して高
清浄度に維持することが容易となる。また、清浄な雰囲
気中においても微小ながら表面酸化が生じる可能性があ
るが、酸化防止のためのガスコントロールも容易に行な
える。水研磨洗浄工程では、研磨面に洗浄水を接触させ
た状態で研磨することによってウエハ基板表面の異物を
取り除いて高清浄度表面とするものであるが、この水研
磨洗浄工程は上記のようにその雰囲気を高清浄度に且つ
酸化防止条件下に維持されるように調製しつつ行なうこ
とができるので、洗浄されたウエハ表面に雰囲気中の汚
染物が付着することもなく、良好な洗浄上りとなる。

【００２０】また、水中を搬送されてきた半導体ウエハ
では、表面が乾燥することがないため、研磨後の酸化膜
付着やその他の乾燥による悪影響を排除することができ
る。さらに、本発明は搬送方向に逆らう水流中を搬送す
るものであるので、搬送中の逆水流によって、ウエハ表
面の簡易な洗浄効果が期待でき、少なくとも表面から剥
離した汚染異物が再付着することがない。即ち、ウエハ
基板表面に付着していたパーティクル等は、搬送中の水
流により表面から離れると、水流に従って搬送後方へ送
られることになる。このため、一度遊離したパーティク
ル等の異物が再びウエハ表面に付着することは防がれ
る。

【００２１】本発明の雰囲気調製方法としての研磨工程
と水研磨洗浄工程および搬送工程は、半導体ウエハの各
種製造プロセスにおいて利用されるものであって、例え
ば、半導体単結晶から切り出されたウエハ基板の加工プ
ロセスにおける鏡面研磨後の洗浄や、デバイスプロセス
におけるパターン付き基板のＣＭＰ平坦化研磨後の洗浄
や、ＳＯＩプロセスにおける酸化膜付シリコンウエハ研
磨後の洗浄、など、研磨材を用いた研磨工程とその後の
洗浄工程において用いられるものである。

【００２２】水研磨洗浄工程では、前述のようにウエハ
表面の異物を取り除いて高清浄度表面を得ることを目的
とするものであるが、半導体ウエハ製造プロセスにおけ
る種々の研磨工程を経た半導体ウエハのいずれの場合
も、本発明の搬送工程によって、研磨材が用いられた研
磨工程の雰囲気を持ち込むことなく、且つ逆水流によっ
て簡易洗浄されながら搬送され、研磨工程の雰囲気と実
質的に遮断された高清浄度雰囲気に維持された水研磨洗
浄工程において高清浄度の表面洗浄上りとなる。

【００２３】なお、この水研磨洗浄は、研磨材を含まな
い洗浄水のみを連続して供給しながら、プラテン等を用
いたバフ研磨等の機械的研磨を行なうものである。この
水研磨では、専用の研磨手段で最初から洗浄水のみで研
磨するものであり、研磨材を使用した後に洗浄水のみに
切り替えて洗い流すものではない。

【００２４】上記のような各種プロセスのうち、半導体
単結晶体から切り出されたウエハ基板の加工プロセスに
おいては、請求項２に記載したように、ラッピング処理
後にウエハ基板の表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程と水
研磨洗浄工程との間に、ウエハ基板を搬送用水中で搬送
する搬送工程を設けることにより、鏡面研磨工程の雰囲
気と水研磨洗浄工程の雰囲気とを、搬送工程の水流によ
って実質的に遮断することができ、水研磨洗浄工程の雰
囲気を鏡面研磨工程の雰囲気に影響されることなく独立
して高清浄度雰囲気にコントロールすることが容易とな
り、洗浄後のウエハ表面が雰囲気中の異物による汚染と
いう問題がなくなるので、高清浄度の洗浄上りとなる。

【００２５】例えば、鏡面研磨のうち、最終的な仕上げ
研磨後に水研磨洗浄を行なう場合、仕上げ研磨工程と水
研磨洗浄工程との間の搬送工程によって、両工程の雰囲
気を実質的に遮断でき、水研磨洗浄工程では、搬送工程
の逆水流中を簡易洗浄されながら搬送されてくるウエハ
基板が仕上げ研磨工程の雰囲気を持ち込むことなく、高
清浄度雰囲気にコントロールされた中で洗浄が行なえ、
雰囲気中の汚染物の再付着という問題もなく高清浄度表
面の良好な洗浄上りで最終洗浄工程へとウエハ基板を受
け渡すことができる。

【００２６】また、請求項３に記載の本発明における搬
送手段は、半導体ウエハの表面を平坦化及び／又は平滑
化すると共にウエハ表面に付着した異物等を取り除く研
磨洗浄装置に備えられたものであり、研磨手段にて研磨
材を用いて表面研磨された半導体ウエハを、研磨材を含
まない洗浄水のみを供給して研磨洗浄を行なう水研磨洗
浄手段へ、搬送水中に埋没させると共にその搬送方向に
逆らう方向の水流中を搬送させるものである。

【００２７】このような本発明の総合研磨洗浄装置で
は、研磨手段と水研磨洗浄手段との間を継ぐ搬送手段を
搬送水で満たされているので、実質的に両手段の互いの
ガス雰囲気を隔離することができ、一方の雰囲気が他方
へ持ち込まれることはない。従って、高清浄度が求めら
れる水研磨洗浄手段の雰囲気が、研磨手段の雰囲気中の
異物によって汚染される恐れがない。

【００２８】このように、水研磨洗浄手段の雰囲気を独
立して高清浄度に維持できるので、ウエハ基板の表面に
予め定められた機能水のみからなる研磨材を含まない洗
浄水を供給しながら研磨洗浄して得られた高清浄度表面
が、雰囲気中の異物で再び汚染されるという問題はな
い。また、本発明の搬送手段では、ウエハ基板を搬送水
中に埋没させるものであるので、搬送中にウエハ基板表
面（研磨面）が乾燥することがなく、この間、酸化膜付
着や乾燥に起因する悪影響は回避される。

【００２９】従って、上記の如き搬送手段を備えた本発
明に係る研磨洗浄装置によれば、半導体ウエハの各種製
造プロセスにおける研磨工程後のウエハ、例えば、半導
体単結晶から切り出されたウエハ基板の加工プロセスに
おける鏡面研磨後のものや、デバイスプロセスにおける
パターン付き基板のＣＭＰ平坦化研磨後のもの、ＳＯＩ
プロセスにおける酸化膜付シリコンウエハ研磨後のも
の、など、種々のプロセスにおける研磨材を用いて研磨
を行なった後のウエハについて、いずれも搬送手段の逆
水流中を研磨手段の汚染物を持ち込むことなく、研磨工
程の雰囲気と遮断された高清浄度雰囲気にコントロール
された水研磨洗浄手段に搬送され、ここでの水研磨洗浄
によって高清浄度表面の洗浄上りとなる。

【００３０】また、請求項４に記載の本発明による総合
研磨洗浄装置は、上記種々のプロセスのうち、半導体単
結晶から切り出されたウエハ基板の加工プロセスで用い
られるものであり、ラッピング処理後のウエハ基板表面
に研磨材を含んだ水を供給しながら鏡面研磨する鏡面研
磨手段と、鏡面研磨後のウエハ基板表面に機能水のみか
らなる研磨材を含まない洗浄水を用いて研磨洗浄を行な
う水研磨洗浄手段と鏡面研磨されたウエハ基板を前記水
研磨洗浄手段へ、ウエハ基板を搬送水中に埋没させると
共にその搬送方向に逆らう方向の水流中を搬送させる搬
送手段を備えたものである。

【００３１】本発明の搬送手段は、例えば、鏡面研磨の
うち、最終的な仕上げ研磨後に水研磨洗浄を行なう場
合、仕上げ研磨手段の雰囲気と水研磨洗浄手段の雰囲気
とを実質的に遮断することができ、水研磨洗浄手段の雰
囲気が、仕上げ研磨手段の雰囲気に汚染されることが防
止され、独立して高清浄度に雰囲気コントロールするこ
とが容易にできるだけでなく、搬送手段によってを搬送
されてくるウエハ基板の汚染物の持ち込みが、搬送水の
逆水流の簡易洗浄効果と共に一度流水で離れたパーティ
クルト等の異物は後方へ流されて汚染物の再付着が防止
されることから非常に少なく、水研磨洗浄手段による洗
浄は高いレベルの洗浄度となる。

【００３２】なお、本発明の水研磨洗浄は、研磨材等を
含まない機能水による準化学的洗浄と水研磨による物理
的洗浄とを組み合わせたものであり、スラリー除去のた
めのワイピング機能だけでなく、パーティクル、金属不
純物、有機物等の異物を除去する機能をさらに有するも
のである。従って、従来の最終洗浄前のプレ洗浄のよう
に大量の洗浄水を必要としない。

【００３３】本発明の洗浄水や搬送水には、単種又は複
数の機能水を用いることが好ましい。機能水とは、主に
超純水を基にしたもので、パーティクル除去、金属不純
物除去、有機物除去、或は自然酸化膜除去や静電気除去
等の機能を持つ種々のものが選択できる。具体的には、
例えば、メガソニック（以下、ＭＳと記す）照射超純水
や、オゾン添加超純水、電解アノード水、電解カソード
水、低溶存酸素水、電気抵抗調整水、ＭＳ照射＋オゾン
水、ＭＳ照射＋アノード水、カソード水＋オゾン水、カ
ソード水＋低溶存酸素水、或はこれら機能水を組み合わ
せたもの＋電気抵抗調整水等が挙げられる。

【００３４】さらに、本発明の搬送手段においては、逆
水流により搬送中にウエハ基板表面の洗浄効果が期待で
きるものであるが、もちろん、搬送手段にさらなる洗浄
効果が得られる手段を備えても良い。例えば、上記機能
水の一つの利用として、超音波発生装置（８００ｋＨｚ
〜３ＭＨｚの超音波）等を備え、ウエハ基板搬送経路中
にこれら発生装置からの音波でウエハ基板表面の洗浄を
促進することが可能である。

【００３５】また、搬送手段の具体的構成としては、水
路中にベルトコンベアやローラコンベアを設けるものが
挙げられるが、ローラコンベアの場合、各ローラ表面を
ブラシ状とすることで、回転するローラ上を移動搬送さ
れるウエハ基板表面をブラシスクラブで洗浄することが
できる。

【００３６】また、研磨部と水研磨洗浄部との雰囲気の
遮断性をより高めるために搬送手段内に、例えば、水研
磨洗浄部から研磨部へ一方的に窒素ガスを流入するよう
なガスコントロール手段等を更に備えても良い。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態として、図
１に、搬送手段としてローラコンベア式の搬送水路を持
つ総合研磨洗浄装置を示す。（ａ）は装置の概略構成を
示す平面図であり、（ｂ）は搬送水路を示す部分断面図
である。本実施形態は、鏡面研磨のうち最終的な仕上げ
研磨と、その後に水研磨洗浄を行なう研磨洗浄装置にお
いて、仕上げ研磨部から水研磨洗浄部へウエハ基板を搬
送する構成とした。

【００３８】本研磨洗浄装置１内は、ラッピング後のウ
エハ基板１０を鏡面仕上げする仕上げ研磨部１１と、仕
上げ研磨されたウエハ基板表面を研磨洗浄する研磨洗浄
部２１とが隔壁３０を介して隣接設置され、両者は隔壁
を貫通する搬送水路２のみで連通している。搬送水路２
は水で満たされるため、両者の雰囲気は実質的に互いに
遮断され、それぞれ密閉可能である。従って、それぞれ
の雰囲気は独立して制御可能である。特に、研磨洗浄部
２１は高清浄度の維持が求められるが、その雰囲気コン
トロールは、仕上げ研磨部１１の雰囲気に影響されるこ
とがないため容易である。

【００３９】仕上げ研磨部１１内には、研磨面であるウ
エハ基板１０の表面を下側にし、裏面を吸着してウエハ
基板１０を保持するトップリングヘッド部１３が、水平
および垂直方向へ移動可能に備えられている。中央部
の、ヘッド部１３の移動経路上には、上面に研磨クロス
が設置された仕上げ研磨用プラテン１２が回転可能に設
置されている。また、ヘッド部１３の移動経路上にはさ
らに搬送水路２内に仕上げ研磨後のウエハ基板１０を投
入できる開口４が設けられている。

【００４０】さらに、仕上げ研磨部１１内には、研磨時
に仕上げ研磨用プラテン１２へスラリーを供給するため
のスラリーノズル（不図示）、リンス水として超純水を
供給するためのリンス水ノズル（不図示）がそれぞれ備
えつけられている。これらにより、研磨材を含んだ研磨
水が供給される。

【００４１】一方、研磨洗浄部２１内には、仕上げ研磨
部１１から搬送されてくるウエハ基板１０が搬送水路２
中から取り上げられる開口５が設けられており、この開
口５からウエハ基板１０の裏面を吸着保持する研磨洗浄
用トップリングヘッド部２３が、前記開口５上から、中
央部に回転可能に備えられた研磨洗浄用プラテン２２
上、さらに研磨洗浄後にウエハ基板１０を最終洗浄工程
搬送用キャリア２５へ送り込むシューター２４上まで水
平方向に回動可能に備えつけられている。

【００４２】さらに、研磨洗浄部２１内には、研磨洗浄
時に研磨洗浄用プラテン２２上（基板表面との間）へ超
純水を供給する超純水ノズル（不図示）と、機能水を供
給する機能水ノズル（不図示）が備えられている。ここ
では、研磨材を含まない洗浄水として、機能水や超純水
を供給するものである。

【００４３】搬送水路２は、水が外部から研磨洗浄装置
１へ供給され、装置１内を研磨洗浄部２１、隔壁３０、
仕上げ研磨部１１を通って再び外部へ排出されるように
形成されており、その水流は搬送方向と逆方向となって
いる。搬送水路２内には、仕上げ研磨部１１の開口４か
ら研磨洗浄部２１側の開口５へ水中を搬送するためのロ
ーラコンベア３が備えられており、各ローラは、搬送方
向とは逆の水流に逆らって回転駆動される。

【００４４】さらにここでは、各ローラは表面をブラシ
状とし、ウエハ基板１０の搬送においてブラシスクラブ
による洗浄効果を付加させた。このような搬送水路２中
の搬送では、逆水流だけでなくブラシスクラブによって
仕上げ研磨時からウエハ基板１０表面に付着していた異
物がいくらか除去されると共に、再付着することもな
い。

【００４５】また、本実施形態では、搬送手段にメガソ
ニック（ＭＳ）発生装置をさらに備えることによって搬
送中でのウエハ表面の洗浄効果を付加させる構成とし
た。即ち、搬送水に機能水を利用するものである。具体
的には、搬送水路２の底部に複数のＭＳ発生素子７を搬
送方向に亙って並設し、それぞれ搬送水路２上方へ向け
て１ＭＨｚの超音波を発生するものとする。また、各Ｍ
Ｓ発生素子７の作動は同期させるものとする。

【００４６】ここでは、メガソニックの照射によって水
が分解され、形成されるＯＨラジカルが有機物と反応
し、水素を引き抜き、さらに生成された酸素ラジカルに
よる有機物の酸化反応に関与する、というような機構に
よる有機物の除去作用が、洗浄効果として付加される。

【００４７】以上のような構成を持つ本装置におけるウ
エハ基板の仕上げ研磨および研磨洗浄の工程は以下の通
りである。まず、ラッピング後にエッチング処理を施し
ていない、粗研磨済のウエハ基板１０を複数枚収納した
キャリアカセット１４を、仕上げ研磨部１１内の所定箇
所に搬入しておき、仕上げ研磨部１１および研磨洗浄部
２１をそれぞれ密閉状態とする。内部は、窒素ガス雰囲
気に維持される。

【００４８】まず、仕上げ研磨部１１において、キャリ
アカセット１４からウエハローダで取り出したウエハ基
板１０を、その裏面吸着によって仕上げ研磨用トップリ
ングヘッド部１３で保持し、仕上げ研磨用プラテン１２
上まで水平移動する。仕上げ研磨用プラテン１２を予め
定められた速度で回転させると共に、各ノズルから所定
量のスラリーやリンス水をプラテン１２上面に供給を始
め、トップリングヘッド部１３を垂直方向に下降させて
ウエハ基板１０の表面（研磨面）を回転しているプラテ
ン１２上面に当接させて研磨を行なう。

【００４９】鏡面研磨終了後、トップリングヘッド部１
３を上昇させ、搬送水路２の開口４上へ水平移動させ
る。トップリングヘッド１３による吸着保持を解除して
研磨後のウエハ基板１０を開口４から搬送水路２内へ投
下する。仕上げ研磨部１１内では、以上の操作を繰り返
し、キャリアカセット１４に収納された全ウエハ基板１
０の研磨を順次行ない、搬送水路２内へ投入する。

【００５０】搬送水路２内では、ローラコンベア３の駆
動により、投入されたウエハ基板１０は、研磨洗浄部２
１側へ水流に逆らって搬送される。このとき、ＭＳ発生
素子７の作動によって搬送水中でメガソニックが印加さ
れており、ウエハ基板１０表面は、各ローラ表面のブラ
シスクラブによる簡易洗浄を受けると共にメガソニック
照射による有機物除去作用も受ける。また、表面から取
り除かれた異物は、逆水流により再び基板表面に付着す
ることはない。

【００５１】搬送水路２内をローラコンベア３によって
研磨洗浄部２１側の開口５まで搬送されたウエハ基板１
０は、昇降機構６によって開口５上方まで持ち上げられ
る。研磨洗浄部２１内は、窒素ガス雰囲気に維持されて
いるが、空調システム等の駆動によって雰囲気を高清浄
度にコントロールされている。また、ウエハ基板１０は
水中を搬送されてくるため、搬送に伴って仕上げ研磨部
１１の雰囲気が研磨洗浄部２１にまで持ち込まれること
はない。

【００５２】開口５上方で、ウエハ基板１０は研磨洗浄
用トップリングヘッド部２３に裏面吸着によって保持さ
れ、トップリングヘッド部２３の水平方向回動によって
研磨洗浄用プラテン２２上まで移動される。研磨洗浄用
プラテン２２を予め定められた速度で回転させると共
に、ノズルから所定量の機能水をプラテン上面へ供給を
始め、トップリングヘッド部２３を下降させてウエハ基
板１０の仕上げ研磨済表面をプラテン２２上面に当接さ
せて研磨洗浄を行なう。ここでは、研磨材等を一切用い
ずに、洗浄水のみを研磨の最初から最後まで連続して供
給して、所謂水研磨洗浄を行なう。

【００５３】水研磨洗浄後は、トップリングヘッド部２
３をさらに水平方向に回動させ、シューター２４上で吸
着保持を解除してウエハ基板１０をシューター２４へ受
け渡す。シューター２４は、例えば傾斜および水流を利
用したもの等、ウエハ基板１０を一端から他端のキャリ
アカセット２５へ送り込める構成であれば良い。

【００５４】以上の工程を繰り返し、順次、仕上げ研磨
部１１から搬送水路２で送り込まれてくる仕上げ研磨済
のウエハ基板１０の研磨洗浄を行なう。研磨洗浄部２１
内は、前述のように、仕上げ研磨部１１の雰囲気に影響
されることがなく、高清浄度に維持できるため、研磨洗
浄後のウエハ基板１０表面に雰囲気中の汚染異物が付着
することなくウエハ基板は高清浄度表面のまま次の最終
洗浄工程へ進めることができる。

【００５５】なお、上記実施の形態においては、搬送水
路２はローラコンベア式のものを示したが本発明はこれ
に限られるものではなく、例えばベルトコンベア等、水
路中でウエハ基板を搬送できる機構であれば広く使用可
能である。但し、水流が搬送方向と逆である場合、水流
に逆らっても容易に搬送できる機構が好ましい。また、
水流は、制御手段によって適当な流速が選択できるよう
にコントロールできる構成としても良い。

【００５６】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、研磨材を
用いて研磨を行なう研磨部の雰囲気を持ち込むことな
く、且つ研磨表面を乾燥させることなくウエハを研磨部
から水研磨洗浄部へ搬送することができるので、従来の
最終洗浄前のプレ洗浄のように大量の洗浄水や煩雑な搬
送工程を必要とすることなく、ウエハ基板は水研磨洗浄
上りで高清浄度表面をもって最終洗浄工程へと進めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による総合研磨洗浄装置
の説明図であり、（ａ）は装置内の概略構成を示す平面
図、（ｂ）は搬送水路（搬送手段）の構成を示す部分断
面図である。

【符号の説明】

１：総合研磨洗浄装置 ２：搬送水路 ３：ローラコンベア ４，５：開口 ６：昇降機構 ７：ＭＳ発生素子 １０：ウエハ基板 １１：仕上げ研磨部 １２：仕上げ研磨用プラテン １３：（仕上げ研磨用）トップリングヘッド部 １４：キャリアカセット ２１：研磨洗浄部 ２２：研磨洗浄用プラテン ２３：（研磨洗浄用）トップリングヘッド部 ２４：シューター ２５：キャリアカセット ３０：隔壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 秀旻 群馬県安中市中野谷555番地の１ 株式 会社スーパーシリコン研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−267159（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−198332（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−250324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−7830（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−225229（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−155408（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140377（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−243916（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−253031（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−226432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−35531（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−40840（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−138235（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 622 H01L 21/304 648 H01L 21/68 B24B 37/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ基板の表面の異物等の除去や微細
   粗さ向上等を目的とする半導体ウエハの表面洗浄方法で
   あって、 前記ウエハ基板の表面に対し、研磨材を含んだ研磨水を
   供給しながら研磨する研磨工程と、 この研磨工程とは別の異なる研磨手段により、研磨後の
   ウエハ基板の表面に対し、研磨材を含まない洗浄水のみ
   を供給して研磨する水研磨洗浄工程と、 前記ウエハ基板を、前記研磨工程と前記水研磨洗浄工程
   との間で搬送する搬送工程と、を有し、 前記搬送工程は、搬送方向に逆らう水流中を搬送するこ
   とを特徴とするウエハの表面洗浄方法。
2. 【請求項２】 半導体単結晶から切り出されたウエハ基
   板の表面をラッピング処理した後に、鏡面研磨されたウ
   エハ基板の表面の異物等の除去や微細粗さ向上等を目的
   とするウエハ基板の表面洗浄方法であって、 ウエハ基板の表面に研磨材を含んだ研磨水を供給しなが
   ら鏡面研磨する鏡面研磨工程と、 前記鏡面研磨とは別の異なる研磨手段により、前記ウエ
   ハ基板の鏡面研磨された表面に対し、研磨材を含まない
   洗浄水のみを供給して研磨する水研磨洗浄工程と、 前記ウエハ基板を、前記鏡面研磨工程と前記水研磨洗浄
   工程との間で搬送する搬送工程と、を有し、 前記搬送工程は、搬送方向に逆らう水流中を搬送するこ
   とを特徴とするウエハの表面洗浄方法。
3. 【請求項３】 ウエハ基板の表面を平坦化及び／又は平
   滑化すると共に、ウエハ基板表面に付着した異物等を取
   り除く半導体ウエハの研磨洗浄装置であって、 前記ウエハ基板の表面に対し、研磨材を含んだ研磨水を
   供給しながら研磨する研磨手段と、 この研磨手段とは別の異なる研磨手段であって、ウエハ
   基板の表面に対し、研磨材を含まない洗浄水のみを供給
   して研磨する水研磨洗浄手段と、 前記研磨手段で研磨されたウエハ基板を前記水研磨洗浄
   手段に搬送する搬送手段と、を備えており、 前記鏡面研磨手段と前記水研磨手段とは、互いに独立し
   た密閉空間内に配設されており、 前記搬送手段は、ウエハ基板を搬送経路中に充満される
   搬送水中に埋没させると共に、その搬送方向に逆らう方
   向の水流中を搬送させるものであることを特徴とするウ
   エハの総合研磨洗浄装置。
4. 【請求項４】 半導体単結晶から切り出されたウエハ基
   板の表面をラッピング処理した後に、ウエハ基板の表面
   を平坦化及び／又は平滑化すると共にウエハ表面に付着
   した異物等を取り除くウエハ基板の総合研磨洗浄装置で
   あって、 前記ウエハ基板の表面に研磨材を含んだ研磨水を供給し
   ながら鏡面研磨する鏡面研磨手段と、 この鏡面研磨手段とは別の異なる研磨手段であって、前
   記ウエハ基板の表面に予め定められた処理が施された機
   能水のみからなる研磨材を含まない洗浄水のみを供給し
   ながら研磨洗浄する水研磨洗浄手段と、 前記鏡面研磨されたウエハ基板を前記水研磨洗浄手段に
   搬送する搬送手段と、を備えており、 前記鏡面研磨手段と前記水研磨手段とは、互いに独立し
   た密閉空間内に配設されており、 前記搬送手段は、ウエハ基板を搬送経路中に充満される
   搬送水中に埋没させると共に、その搬送方向に逆らう方
   向の水流中を搬送させるものであることを特徴とするウ
   エハの総合研磨洗浄装置。