JP6901277B2 - スクラブ洗浄方法およびスクラブ洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明はスクラブ洗浄方法およびスクラブ洗浄装置に関し、例えば、半導体用基板（以下、ウェーハという）の外周縁を複数のローラにより保持し、ウェーハを回転させながら、洗浄部材で洗浄するスクラブ洗浄方法およびスクラブ洗浄装置に関する。

従来から、半導体用基板を製造する種々の製造プロセスの前後において、ウェーハの表面に付着したパーティクル等の汚染物質（異物）を除去するスクラブ洗浄が行われている。例えば、ウェーハの表面を鏡面研磨するＣＭＰ（化学的機械的研磨）プロセスの後には、回転するウェーハの表面に洗浄液を供給しながら、洗浄部材であるブラシをウェーハの表面に摺擦させて洗浄する、スクラブ洗浄が行われている。

このスクラブ洗浄方法およびスクラブ洗浄装置の一例が、特許文献１に示されている。特許文献１に示されたスクラブ洗浄装置は、ウェーハの裏面を吸着チャックし、前記基板を回転させる基板回転手段と、前記基板の表面（上面）を洗浄する表面洗浄手段と、前記基板の周縁部を洗浄する周縁洗浄手段と、前記基板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを備えている。
このスクラブ洗浄装置にあっては、表面洗浄手段と周縁洗浄手段を用いてスクラブ洗浄が行われる。

また特許文献２には、ウェーハの裏面を吸着チャックし、前記基板を回転させる基板回転手段と、前記基板の表面（上面）を洗浄する２つのスクラブ洗浄具と、前記基板に洗浄液を供給するノズルとを備えたスクラブ洗浄装置が示されている。この特許文献２に示されたスクラブ洗浄装置にあっては、２つのスクラブ洗浄具を用いてスクラブ洗浄が行われる。

ところで、近年のデバイスの製造に用いられる半導体用基板（ウェーハ）は、その表面だけでなく、裏面においても高い洗浄度が要求されている。
しかしながら、前記した特許文献１，２に示されたスクラブ洗浄装置では、ウェーハの裏面を吸着チャックし、ウェーハを回転させるため、ウェーハの表面及び裏面を同時に、高洗浄度で洗浄することができなかった。

この問題を解決するものとして、特許文献３に示すスクラブ洗浄装置が提案されている。このスクラブ洗浄装置には複数の回転可能なローラが設けられ、これらローラによって、ウェーハＷの外周縁が保持される。
そして、前記ウェーハはローラによって回転した状態で、前記ウェーハの表裏面にブラシが摺動し、スクラブ洗浄が行われる。
このスクラブ洗浄装置によれば、ウェーハが複数のローラにより回転可能に保持されているため（ウェーハの裏面を吸着チャックし、ウェーハを回転させる基板回転手段が設けられていないため）、ウェーハの表裏面に洗浄具を摺擦させることができ、ウェーハの表裏面を同時に洗浄することができる。

特開２０１０−２８３１５０号公報 特開２００２−６６４６７号公報 特開平１１−２８３９５１号公報

ところで、ウェーハＷの上面（表面）の洗浄は、ウェーハＷの上面の中心部に洗浄液が滴下され、洗浄具を摺擦させることにより行われる。尚、ウェーハＷの下面（裏面）の洗浄は、ウェーハＷの下面（裏面）全体に洗浄液が噴射され、洗浄具を摺擦させることにより行われる。

前記したウェーハＷの上面（表面）の洗浄において、ウェーハＷの上面中心部に滴下された洗浄液は、ウェーハＷの回転力によってウェーハＷの中心部からウェーハＷの外周縁に流れ、外周縁からウェーハＷの外方に排出される。
しかしながら、図１１に示すように、ローラ１１が設けられたスクラブ洗浄装置１０にあっては、ローラ１１の回転によりウェーハＷの中心部方向への流れＥが形成される。即ち、汚染したパーティクル等を含む洗浄水が、ウェーハＷの外周縁からウェーハＷの中心部方向へ逆流する。
その結果、汚染したパーティクル等を含む洗浄水が、ウェーハＷの外周縁から外方に排出されず、ウェーハの表面の外周縁部に洗浄液の液溜まりＸが生じ、ウェーハの表面における二次汚染の要因となる虞があった。

本発明は、前記技術的課題を解決するためになされたものであり、複数のローラによりウェーハを保持、回転させながら行うスクラブ洗浄において、ローラの回転に伴う洗浄液の逆流による液溜まりを除去し、ウェーハの表面における二次汚染の発生を抑制したスクラブ洗浄方法およびスクラブ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なされた本発明にかかるスクラブ洗浄方法は、半導体基板の外周縁を複数のローラによって保持しながら回転させると共に、洗浄部材を半導体基板の洗浄面に摺擦させることによって、前記洗浄面を清浄化するスクラブ洗浄方法であって、
前記洗浄部材を半導体基板の洗浄面の中心部に摺擦させた後、前記中心部から、前記洗浄部材を摺擦した状態を維持しつつ、半導体基板の外周縁から前記洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離まで移動させることにより、前記半導体基板の洗浄面を清浄化するスクラブ洗浄方法において、前記ローラの回転によって生じる、ウェーハ面内へ逆流する洗浄液の前記ウェーハの外周縁からの距離をｔ、前記円板状の洗浄部材の半径をｒ、洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離をｄと表した際、オーバーハングする距離ｄが０＜ｄ≦ｒ−ｔの範囲内にあり、半導体基板の外周縁から前記洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離において、前記中心部から半導体基板の外周縁方向の洗浄部材の移動を停止し、所定時間経過後、前記洗浄部材が半導体基板の洗浄面から離れることを特徴とする。

本発明にかかるスクラブ洗浄方法にあっては、前記洗浄部材を摺擦した状態を維持しつつ、半導体基板の外周縁から洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離まで、洗浄部材が移動するため、汚染した洗浄液の液溜まりは除去され、汚染したパーティクル等を含む洗浄水は、ウェーハＷの外周縁から外方に排出される。
即ち、ウェーハＷの外周縁から中心部方向への洗浄水の逆流が抑制され、ウェーハの洗浄面における二次汚染が防止される。

また、前記洗浄部材は、前記洗浄部材を摺擦した状態を維持しつつ、オーバーハングする距離から再び洗浄面の中心部に戻る、いわゆる往復移動するものではない。
そのため、摺擦により洗浄部材に付着したパーティクル等の異物が、洗浄部材によってウェーハの中央部側に搬送されることがなく、洗浄部材に付着した異物による、洗浄面の二次汚染を抑制することができる。

そして、前記ローラの回転によって生じる、ウェーハ面内へ逆流する洗浄液の前記ウェーハの外周縁からの距離をｔ、前記円板状の洗浄部材の半径をｒ、洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離をｄと表した際、オーバーハングする距離ｄは０＜ｄ≦ｒ−ｔの範囲内にある。
オーバーハングする距離ｄが０＜ｄ≦ｒ−ｔの範囲内にある場合には、汚染した洗浄液の液溜まりは除去され、汚染したパーティクル等を含む洗浄水がウェーハＷの外周縁から外方に排出され、より高清浄化を達成することができる。
尚、半導体基板の洗浄面の平均ＬＰＤ数は、０．２×（オーバーハングする距離ｄ；単位はｍｍ）＋１４０個以下に、清浄化されるのが好ましい。

また、半導体基板の外周縁から前記洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離において、前記中心部から半導体基板の外周縁方向への洗浄部材の移動を停止し、所定時間経過後、前記洗浄部材が半導体基板の洗浄面から離れる。
前記洗浄部材が摺擦した状態を維持しつつ、オーバーハングする距離ｄがｒ−ｔを越えると、汚染した洗浄液の液溜まりが残存し、汚染したパーティクル等を含む洗浄水がウェーハＷの外周縁から外方に排出され難くなるため、所定時間摺動した後、前記洗浄部材が半導体基板の洗浄面から離れる。

ここで、前記ローラの回転によって、回転するウェーハの回転方向と、洗浄部材の回転方向が同一方向であり、かつ前記ウェーハの回転数に対する前記洗浄部材の回転数の比が、少なくとも１０であることが望ましい。
尚、回転するウェーハの回転方向と洗浄部材の回転方向が異なる方向の場合、ブラシはウェーハ回転に逆らい回転する結果、液溜りをウェーハ内周へ移流する速度成分が生じ、液溜りの排液性能が低下するため、好ましくない。
また、ウェーハ１回転あたりブラシの回転が１０回転以上であれば、ウェーハ全面にブラシが摺動するため、好適な洗浄性能を得ることができる。
一方、ウェーハ１回転あたりブラシの回転が１０回転未満の場合には、ウェーハに対するブラシの摺動が不均一となるため、好適な洗浄性能を得ることができず、パーティクル等の汚染物質（異物）を除去できない虞があり、好ましくない。

上記目的を達成するためになされた本発明にかかるスクラブ洗浄装置は、上記スクラブ洗浄方法に用いられるスクラブ洗浄装置であって、半導体基板の外周縁を保持しながら回転させる複数のローラと、前記半導体基板の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、円板状の洗浄部材を回転させながら前記半導体基板の洗浄面の中心部から半導体基板の外周側へ移動させると共に、前記洗浄部材を半導体基板の洗浄面に摺擦、あるいは半導体基板の洗浄面から離脱させる洗浄部材駆動手段と、前記洗浄部材駆動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるスクラブ洗浄方法およびスクラブ洗浄装置によれば、複数のローラによりウェーハを保持、回転させながら行うスクラブ洗浄において、ローラの回転に伴う洗浄液の逆流による液溜まりを除去し、ウェーハの表面における二次汚染の発生を抑制することができる。

図１は本発明にかかる一実施形態にかかるスクラブ洗浄装置を模式的に示す概略図である。 図２は図１に示したスクラブ洗浄装置の概略平面図である。 図３は洗浄部材がウェーハ表面から離れる位置を示す概略図であって、オーバーハング距離ｄがｄ＝ｒ−ｔとした場合の洗浄部材がウェーハ表面から離れる位置を示す概略図である。 図４はオーバーハング距離ｄを０＞ｄとした場合の洗浄部材がウェーハ表面から離れる位置の概略図である。 図５は、オーバーハング距離ｄを０＜ｄ＜ｒ−ｔとした場合の洗浄部材がウェーハ表面から離れる位置の概略図である。 図６は、オーバーハング距離ｄをｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒとした場合の洗浄部材がウェーハ表面から離れる位置の概略図である。 図７は、オーバーハング距離ｄをｄ≧２ｒとした場合の洗浄部材がウェーハ表面から離れる位置の概略図である。 図８は、ブラシの最外周の１点がウェーハ上に描く走査軌跡を示す概略図である。 図９は、実験１の結果を示すグラフである。 図１０は、実験２の結果を示すグラフである。 従来のスクラブ洗浄方法（スクラブ洗浄装置）の課題を説明するための概略図である。

以下、本発明にかかるスクラブ洗浄装置の一実施形態について、図１乃至図７に基づいて説明する。尚、図１は一実施形態にかかるスクラブ洗浄装置を模式的に示す概略図であり、図２は図１に示したスクラブ洗浄装置の主要な構成を示した概略平面図である。

スクラブ洗浄装置１は、図１、図２に示すように、半導体基板（ウェーハ）Ｗの外周縁を保持するための複数（この実施形態では４つ）のローラ２を有している。前記複数のローラ２のうち、一つのローラ２Ａにはローラ用モータＭ１が設けられ、回転駆動可能に構成されている。一方、他のローラ２Ｂは回転駆動されずに、半導体基板（ウェーハ）Ｗの外周縁を保持し、半導体基板（ウェーハ）Ｗの回転に伴い、回転するように構成されている。
即ち、前記ローラ２Ａがローラ用モータＭ１によって、矢印Ａで示す方向に回転することにより、ローラ２Ａ、２Ｂに保持されたウェーハＷは、矢印Ａとは反対方向（矢印Ｂで示す方向）に回転する。

また、前記スクラブ洗浄装置１は、ウェーハＷの上面（洗浄面）を摺擦する洗浄部材３と、ウェーハＷの下面（洗浄面）を摺擦する洗浄部材４とを備えている。また、前記洗浄部材３および洗浄部材４は円板状のブラシであり、それぞれの直径はウェーハＷの直径よりも小さく形成されている。
尚、前記洗浄部材３および洗浄部材４の材料としては、吸水率が少なくとも１０００％以上であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製のスポンジが好適に用いられる。

更に、スクラブ洗浄装置１は、前記円板状の洗浄部材３，４を駆動する洗浄部材駆動手段５を備えている。洗浄部材駆動手段５は、ウェーハＷを介して対称となるように、ウェーハＷの表面側及び裏面側に夫々設けられている。
この洗浄部材駆動手段５は、前記円板状の洗浄部材３，４を回転駆動するモータＭ２と、前記モータＭ２が一端部に装着された可動アーム部５ａと、前記可動アーム部５ａの他端部側に装着された、前記可動アーム部５ａを回転駆動するモータＭ３とを備えている。
即ち、前記モータＭ２によって洗浄部材３，４が回転すると共に、前記モータＭ３の回転軸を中心に、可動アーム部５ａが回動するように構成されている。

また、前記モータＭ３は支持台５ｂに装着され、前記支持台５ｂは載置台５ｃにスライド可能に取り付けられる。この載置台５ｃにはピストン・シリンダ５ｄが取り付けられ、前記支持台５ｂとピストン・シリンダ５ｄが連結されている。
即ち、このスクラブ洗浄装置１にあっては、ピストン・シリンダ５ｄが伸縮することによって、前記支持台５ｂがスライドし、洗浄部材３，４が洗浄面に摺接、あるいは離脱するように構成されている。

また、スクラブ洗浄装置１は、前記したモータＭ１、モータＭ２、モータＭ３、ピストン・シリンダ５ｄの動作を制御する制御部６が設けられている。この制御は、いわゆるシーケンス制御により制御される。

この制御部６の制御によって、前記円板状の洗浄部材３，４は回転しながら、前記半導体基板Ｗの洗浄面Ｗａ、Ｗｂの中心部Ｏ１から半導体基板Ｗの外周側へ、摺擦しながら移動し、また所定の位置において洗浄面から離脱するように動作する。
即ち、前記洗浄部材３は可動アーム部５ａが下降することにより、また洗浄部材４は可動アーム部５ａが上昇することにより、図１に示すように、半導体基板Ｗの洗浄面Ｗａ、Ｗｂに当接する。そして、図２に示すように、モータＭ２によって回転する洗浄部材３、４はウェーハＷの表面に摺接しつつ、半導体基板Ｗの洗浄面Ｗａ、Ｗｂの中心部Ｏ１から半導体基板Ｗの外周側へ、ウェーハＷの中心Ｏ１を通る一点鎖線Ｄで示された円弧上を移動する。そして、洗浄部材３、４が所定位置（オーバーハング距離）に達すると、半導体基板の洗浄面から離脱する。

また、図示しないが、前記スクラブ洗浄装置１には、前記ウェーハＷに洗浄液を供給する洗浄液供給機構を備えている。
この洗浄液供給機構は、従来から用いられている洗浄液供給機構を用いることができる。具体的には、ウェーハＷの上面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構は、前記ウェーハＷの上面（洗浄面）の中心部に洗浄液を滴下するように構成されている。また、前記ウェーハＷの下面（洗浄面）に洗浄液を供給する洗浄液供給機構は、前記ウェーハＷの下面（洗浄面）全体に洗浄液を噴射するように構成されている。

続いて、スクラブ洗浄装置１を用いたスクラブ洗浄方法について説明する。尚、洗浄部材４の動作は、洗浄部材３の動作と同様であるため、説明を省略する。
まず、ローラ２により、ウェーハＷの外周縁Ｗｃを保持する。次に、前記洗浄液供給機構により洗浄液（図示せず）をウェーハＷの表面Ｗａ上に供給しつつ、前記ローラ用モータＭ２により，ローラ２を矢印Ａで示す方向に回転させて、ウェーハＷを矢印Ｂで示す方向に回転させる。このときのウェーハＷの回転数は、３０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍである。

このとき、ウェーハＷの外周端部Ｗｃには、矢印Ｅで示す方向に、ローラ２の回転に伴う洗浄液の逆流が生ずる。そして、破線Ｆで示す位置にまで、洗浄液が逆流し、リング状の液溜まりＸが形成される。

そして、前記洗浄部材駆動手段５により、回転しているウェーハＷの表面に、ウェーハＷの回転方向と同一方向（矢印Ｃで示す方向）に回転する洗浄部材３を押し付けながら移動させる。

この洗浄部材３は、回転状態を維持しつつ（ウェーハＷの表面を洗浄しつつ）、図２に一点鎖線で示すように、ウェーハＷの中心Ｏ１から外周縁部へ向い、所定の位置で洗浄部材３をウェーハＷの表面から離す。具体的には、図３に示すように、洗浄部材３の半径をｒ、洗浄部材３の前記オーバーハング距離をｄ、洗浄液のローラ２による逆流距離をｔとしたとき、洗浄部材３のオーバーハング距離が０＜ｄ≦ｒ−ｔとなる位置で、洗浄部材３をウェーハＷの表面から離す。このとき、洗浄部材３のオーバーハング距離が０＜ｄ≦ｒ−ｔとなる位置で、洗浄部材３の移動を停止させることが好ましい。前記移動を停止し、洗浄部材３をウェーハＷの表面から離すまでの時間は、例えば１秒〜１分である。

尚、オーバーハング距離ｄとは、半導体基板Ｗの外周縁Ｗｃから洗浄部材３，４の一部が突出した突出寸法であって、図３に示すように、半導体基板Ｗの中心Ｏ１と洗浄部材３の中心Ｏ２を結ぶ線分Ｌ１が半導体基板Ｗの外周縁Ｗｃと交わる点Ｐ１における半導体基板Ｗの接線Ｌ２と、半導体基板Ｗの中心Ｏ１と洗浄部材３の中心Ｏ２を結ぶ線分Ｌ１が半導体基板Ｗの外周縁Ｗｃと交わる点Ｐ２における前記接線Ｌ２と平行な線分Ｌ３との間の距離をいう。
また、洗浄液のローラ２による逆流距離ｔとは、ローラ２が存在することにより、またローラが回転することにより生じる液溜りＸおける半導体基板Ｗの径方向の距離をいう。前記逆流距離ｔは、前記ローラ２から離れるにしたがって、半導体基板Ｗの回転の遠心力の影響を受けて減少するため、ここでは、図３に示すように、半導体基板Ｗの中心Ｏ１とローラの中心Ｏ３を結ぶ線分Ｌ４が横切る液溜りＸの長さ寸法とする。

次に、洗浄部材３をウェーハ表面から離す位置について、図３乃至図７に基づいて説明する。
前記洗浄部材３をウェーハ表面から離す位置が、図４に示すように、オーバーハング距離ｄが０以下（すなわち、洗浄部材３がウェーハＷの外周縁から突出せずにウェーハ表面から離れる）場合には、ウェーハＷの外周縁部Ｗｃに生じた液溜まりＸの全部（または一部）を除去できず、洗浄面Ｗａの清浄化が困難となる。
一方、前記洗浄部材３をウェーハ表面から離す位置（オーバーハング距離ｄ）が、０＜ｄ＜ｒ−ｔおよびｄ＝ｒ−ｔとなる条件下では、図３、図５に示すように、液溜りＸを形成する巻き戻し流れＥ１の進行方向に対して、洗浄部材３の回転方向が逆行することなく、ウェーハＷの外方へ向かう速度成分Ｃｒを与えるため（図５参照）、液溜りＸが排液され易く、液溜まりを除去し易く、ウェーハの表面における二次汚染の発生を抑制することができる。

これに対し、前記洗浄部材３をウェーハ表面から離す位置（オーバーハング距離ｄ）が、ｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒとなる条件下では、図６に示すように、洗浄部材３の回転によって、巻き戻し流れＥ１と逆行する流れ成分Ｃｘが生じる。
このため、洗浄部材３の周辺では複雑な液流れを生じ、パーティクルを含む純水（洗浄水）の排液性が著しく阻害される。また場合によっては、ウェーハ内周側への流れが生じ、ウェーハＷの表面における二次汚染が発生する虞がある。

更に、前記洗浄部材３をウェーハ表面から離す位置（オーバーハング距離ｄ）が、ｄ≧２ｒとなった場合は、図７に示すように、洗浄部材３はウェーハＷを完全に抜け切るため、洗浄部材自体は洗浄に寄与しなくなる。

このように、洗浄部材３をウェーハ表面から離す位置（オーバーハングする距離ｄ）が、０＜ｄ≦ｒ−ｔの範囲内にある場合には、汚染した洗浄液の液溜まりは除去され、汚染したパーティクル等を含む洗浄水がウェーハＷの外周縁から外方に排出され、より高清浄化を達成することができる。

また、ウェーハＷに対する洗浄部材３の回転数比が少なくとも１０以上となるようにするのが好ましい。
即ち、ウェーハ１回転あたりブラシの回転が１０回転以上であれば、ウェーハ全面にブラシが摺動するため、好適な洗浄性能を得ることができる。一方、ウェーハ１回転あたりブラシの回転が１０回転未満の場合には、ウェーハに対するブラシの摺動が不均一となるため、好適な洗浄性能を得ることができず、パーティクル等の汚染物質（異物）を除去できない虞があり、好ましくない。
具体的に説明すると、ウェーハの外径を３００ｍｍとし、ウェーハＷに対する洗浄部材３の回転数比を変化させ、外径３０ｍｍのブラシの最外周の１点がウェーハ上に描く走査軌跡３ｘを例にとって、図８に示す。
図８（ａ）は、ブラシの回転数３０ｒｐｍ、ウェーハの回転数３０ｒｐｍ、図８（ｂ）は、ブラシの回転数３００ｒｐｍ、ウェーハの回転数３０ｒｐｍ、図８（ｃ）は、ブラシの回転数６００ｒｐｍ、ウェーハの回転数３０ｒｐｍとした場合の走査軌跡３ｘを示している。
このように、ウェーハＷに対する洗浄部材３の回転数比を大きくすることで摺接摩擦の度合いが大きくなり、ブラシの洗浄性能が向上することが確認できる。
しかも、回転数比が１０以上の場合には、より好適な洗浄性能を得ることができ、高清浄化を達成することができることが確認できる。

（実験１）
φ３００ｍｍのシリコンウェーハに対して化学機械研磨（ＣＭＰ）を行った。そして、図１および図２を用いて説明したスクラブ洗浄装置（スクラブ洗浄方法）により、ＣＭＰ後のシリコンウェーハの表面の洗浄を行った。以下に、洗浄条件を示す。

シリコンウェーハの回転数は３５ｒｐｍ、また、洗浄液には純水を用い、その流量を１．０Ｌ／ｍｉｎとした。このとき、逆流距離ｔは１０ｍｍであった。また、円板状の洗浄部材の半径ｒは３０ｍｍ、洗浄部材の移動速度（可動アーム部の回動速度）は４ｍｍ／ｓ、ウェーハに対する洗浄部材の回転数比が約１７．１、洗浄部材の回転数は６００ｒｐｍ、洗浄部材は、吸水率が１０００％のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製のスポンジを用いた。

この条件において、洗浄部材をウェーハの中心から外周縁の所定位置（オーバーハング距離）まで１回、移動（摺擦）させた。そして、移動において、オーバーハング距離ｄを、逆流距離ｔ、洗浄部材の半径ｒとの間で、（ａ）ｄ＜０、（ｂ）０＜ｄ＜ｒ−ｔ、（ｃ）ｄ＝ｒ−ｔ、（ｄ）ｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒ、（ｅ）ｄ≧２ｒを満たすように変化させた。

具体的には、比較例１として、オーバーハング距離ｄを、−１０ｍｍ（（ａ）ｄ＜０の場合）とした（図４参照）。実施例１として、＋５ｍｍ（（ｂ）０＜ｄ＜ｒ−ｔの場合）とした（図５参照）。実施例２として、＋１５ｍｍ（（ｂ）０＜ｄ＜ｒ−ｔの場合）とした（図３参照）。実施例３として、＋２０ｍｍ（（ｃ）ｄ＝ｒ−ｔの場合）とした（図３参照）。比較例２として、＋３０ｍｍ（（ｄ）ｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒのとした（図６参照）。比較例３として、＋５０ｍｍ（（ｄ）ｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒとした（図６参照）。比較例４として、＋６０ｍｍ（（ｅ）ｄ≧２ｒの場合）とした（図７参照）。

オーバーハング距離ｄを実施例１〜３、比較例１〜４として、それぞれのＬＰＤ数を測定した。尚、サンプル（シリコンウェーハ）数は各１０枚とし、サンプル（１０枚）におけるＬＰＤの平均値を求めた。
尚、所定位置（オーバーハング距離）において、洗浄部材は可動アーム部の移動が停止した状態で、１秒間ウェーハに摺擦、洗浄した後、ウェーハ表面から離脱させた。

その後、夫々の場合における洗浄後のウェーハ表面の２６ｎｍ以上のＬＰＤ（Light Point Defect）数を測定した。ＬＰＤの測定には、暗視野レーザー散乱異物検査装置（KLA-Tencor社製、Surfscan SP3）を用いた。

この結果を図９に示す。なお、図９において、上記したように、各プロットはサンプル（１０枚）におけるＬＰＤの平均値を示している。また、各プロットにおける縦方向エラーバーはバラツキを示し、横方向エラーバーは所定位置（オーバーハング距離）精度（±５ｍｍ）を考慮したイメージを示している。

図９から明らかなように、オーバーハング距離が−１０ｍｍの場合（比較例１）は、ウェーハ外周部における洗浄部材の未到達領域を中心に１０，０００個以上のＬＰＤが検出された。これは、もともとウェーハ外周に存在していたパーティクルがブラシで除去されなかったものと推察される。

これに対し、オーバーハング距離が＋５〜＋２０ｍｍ（実施例１〜３）では、ＬＰＤが１４０個程度まで減少した。一方、オーバーハング距離が更に大きくなった＋３０ｍｍ（比較例２）、＋５０ｍｍ（比較例３）、＋６０ｍｍ（比較例４）では、再度ＬＰＤは増加傾向に転じ、それぞれ２５０／８００／４００個／程度となった。

前記したように、０＜ｄ＜ｒ−ｔおよびｄ＝ｒ−ｔとなる条件下では、液溜りを形成する巻き戻し流れの進行方向に対して、洗浄部材の回転方向が逆行することなく、ウェーハ外周方向へ向かう速度成分を与えるため、液溜りが排液され易く、ＬＰＤが減少したものと推察される。

これに対し、ｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒとなる条件下では、巻き戻し流れの進行方向に対して、洗浄部材の回転方向が逆行する成分を生じるため、液溜りの排液性が阻害される。また場合によっては、ウェーハ内周側への流れが生じる。これらに起因して、ＬＰＤが増加したものと推察される。
更に、ｄ≧２ｒ（６０ｍｍ）となった場合は、洗浄部材がウェーハを抜け切ることで洗浄水のウェーハ内周方向への流れが軽減され、パーティクルを含む洗浄水の一部が排液されたため、ＬＰＤ数がｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒ状態よりも低減したものと推察される。

このように、洗浄後のウェーハ表面の平均ＬＰＤ数は、オーバーハング距離ｄに依存することが認められると共に、オーバーハング距離ｄは、＋５〜＋２０ｍｍの範囲内（０＜ｄ＜ｒ−ｔおよびｄ＝ｒ−ｔ）であることが好ましいことが確認された。また、オーバーハング距離ｄが＋５〜＋２０ｍｍの範囲内である場合には、平均ＬＰＤ数が、０．２ｄ＋１４０個以下になることが認められた。

（実験２）
実験２では、実験１の洗浄条件と比較して、ブラシの移動回数およびブラシの移動速度を変化させて、実験を行った。
即ち、実験１では、洗浄部材をウェーハの中心から外周縁の所定位置（オーバーハング距離）まで移動（摺擦）させる洗浄を１回行ったが、この実験２では、更に洗浄部材をウェーハの中心まで戻し、洗浄を繰り返し行う、この繰り返し洗浄を合計４回行った。
また、実験１では洗浄部材の移動速度（可動アーム部の回動速度）を４ｍｍ／ｓとしたが、洗浄時間を同等とするため、実験２では洗浄部材の移動速度（可動アーム部の回動速度）を１６ｍｍ／ｓとした。

そして、実験１と同様に、オーバーハング距離ｄを、実施例４として、＋５ｍｍ（（ｂ）０＜ｄ＜ｒ−ｔの場合）とした（図５参照）。実施例５として、＋１５ｍｍ（（ｂ）０＜ｄ＜ｒ−ｔの場合）とした（図５参照）。実施例６として、＋２０ｍｍ（（ｃ）ｄ＝ｒ−ｔの場合）とした（図３参照）。比較例５として、＋３０ｍｍ（（ｄ）ｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒのとした（図６参照）。比較例６として、＋５０ｍｍ（（ｄ）ｒ−ｔ＜ｄ＜２ｒとした（図６参照）。比較例７として、＋６０ｍｍ（（ｅ）ｄ≧２ｒの場合）とした（図７参照）。

そして、実験１と同様に、夫々の場合における洗浄後のウェーハ表面の２６ｎｍ以上のＬＰＤ（Light Point Defect）数を測定した。

この結果を図１０に示す。この実験２においても、実験１と同様に、オーバーハング距離が＋５〜＋２０ｍｍ（０＜ｄ＜ｒ−ｔおよびｄ＝ｒ−ｔ）の範囲内にある実施例４〜６では、ＬＰＤが１４０個程度まで減少した。
一方、オーバーハング距離が更に大きくなった＋３０ｍｍ（比較例５）、＋５０ｍｍ（比較例６）、＋６０ｍｍ（比較例７）では、再度ＬＰＤは増加傾向に転じ、それぞれ１８０／６５０／５３０個／程度となった。

以上のように、この実験２においても、オーバーハング距離は、＋５〜＋２０ｍｍの範囲内（０＜ｄ＜ｒ−ｔおよびｄ＝ｒ−ｔ）であることが好ましいことが確認された。また、オーバーハング距離ｄに対する平均ＬＰＤ数は、０．２ｄ＋１４０（平均値ＬＰＤ数）の関係を満たすことが判明した。
尚、実験１と実験２との結果から、オーバーハング距離が＋５ｍｍ以上〜＋６０ｍｍ未満の範囲では、実験２の場合のように、洗浄部材の移動回数が多い（もしくは移動速度が速い）条件の方が、ＬＰＤ低減効果が大きい傾向が確認された。

１ スクラブ洗浄装置（スクラブ洗浄方法）
２ ローラ
３ 洗浄部材（ブラシ）
４ 洗浄部材（ブラシ）
５ 洗浄部材駆動手段
５ａ 可動アーム部
Ｗ 半導体基板（ウェーハ）
Ｏ１ 半導体基板（ウェーハ）
Ｘ 液溜り
ｄ オーバーハング距離
ｒ 半径
ｔ 逆流距離

Claims (4)

1. 半導体基板の外周縁を複数のローラによって保持しながら回転させると共に、洗浄部材を半導体基板の洗浄面に摺擦させることによって、前記洗浄面を清浄化するスクラブ洗浄方法であって、
   前記洗浄部材を半導体基板の洗浄面の中心部に摺擦させた後、前記中心部から、前記洗浄部材を摺擦した状態を維持しつつ、半導体基板の外周縁から前記洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離まで移動させることにより、前記半導体基板の洗浄面を清浄化するスクラブ洗浄方法において、
   前記ローラの回転によって生じる、ウェーハ面内へ逆流する洗浄液の前記ウェーハの外周縁からの距離をｔ、前記円板状の洗浄部材の半径をｒ、洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離をｄと表した際、オーバーハングする距離ｄが０＜ｄ≦ｒ−ｔの範囲内にあり、
   半導体基板の外周縁から前記洗浄部材の一部が突出したオーバーハングする距離において、前記中心部から半導体基板の外周縁方向の洗浄部材の移動を停止し、所定時間経過後、前記洗浄部材が半導体基板の洗浄面から離れることを特徴とするスクラブ洗浄方法。
2. 前記オーバーハングする距離ｄが、＋５ｍｍ以上＋２０ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のスクラブ洗浄方法。
3. 前記ローラの回転によって、回転するウェーハの回転方向と、洗浄部材の回転方向が同一方向であり、
   かつ前記ウェーハの回転数に対する前記洗浄部材の回転数の比が、少なくとも１０であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクラブ洗浄方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか記載のスクラブ洗浄方法に用いられるスクラブ洗浄装置であって、
   半導体基板の外周縁を保持しながら回転させる複数のローラと、
   前記半導体基板の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
   円板状の洗浄部材を回転させながら前記半導体基板の洗浄面の中心部から半導体基板の外周側へ移動させると共に、前記洗浄部材を半導体基板の洗浄面に摺擦、あるいは半導体基板の洗浄面から離脱させる洗浄部材駆動手段と、
   前記洗浄部材駆動手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするスクラブ洗浄装置。

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