JPH08279483A - 半導体ウエーハから微粒子汚染物を除去する方法及び装置 - Google Patents

半導体ウエーハから微粒子汚染物を除去する方法及び装置

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JPH08279483A JP8028190A JP2819096A JPH08279483A JP H08279483 A JPH08279483 A JP H08279483A JP 8028190 A JP8028190 A JP 8028190A JP 2819096 A JP2819096 A JP 2819096A JP H08279483 A JPH08279483 A JP H08279483A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半導体ウエーハの表面から微粒子汚染物を除
去する装置及び方法を提供する。 【解決手段】 浄化装置１４内でウエーハ１０がウエー
ハホールダ１２に保持され、粒子を除去する際にはリン
ズ用液供給システム１８はウエーハ表面に脱イオン水を
供給する。浄化パッド２０はウエーハの研磨面と平行に
パッドプラテン２２上に装架される。プラテン２２は駆
動機構２４に連結され、駆動機構は係合機構２６によっ
て浄化装置１４に連結されている。該係合機構は垂直に
移動して、パッド２０及びウエーハを係合させ、粒子を
除去しその時パッドの接触圧力を制御する。作業の際に
は供給システムからリンズ用液が供給され、ウエーハを
回転させ、この時パッドは高速回転させ、かつウエーハ
と接触させる。パッドの高速回転は浄化には特に有利と
考えられ、パッドの接触圧力と時間は二次的効果を有
し、浄化過程でのウエーハ間の差異を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に半導体の処
理に関し、特に製造中に、半導体装置から微粒子汚染物
を除去する方法、及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は、技術的に浄化室として周
知の製造環境内に形成され、このような浄化室は特に微
粒子汚染物をろ過し、かつ除去するように設計される。
粒子の制御は半導体の製造を成功させるための緊要事項
であり、装置の収量に直接影響する。その理由は装置の
表面に一つの“キラー”（ｋｉｌｌｅｒ）が付着してい
ても、超小型電子回路は破壊されるからである。この
“キラー”粒子は大である必要はなく、一般的には配線
導体及び他の回路機構の幅の、少なくとも半分以下の大
きさである。したがって０．８ミクロンの寸法特性を有
する回路に付着した、０．２ミクロンの粒子は誤動作の
原因となることは少ないが、同じ粒子が０．３５ミクロ
ンの寸法特性の回路に付着すれば、これは十分に回路を
“キル”する原因となり得る。
【０００３】浄化製造環境を使用するとしても、半導体
製造作業を行う時には、一般的に浄化段階を設け、回路
形成の基礎となるウエーハ、またはスライスから粒子を
除去する必要がある。平板印刷のような重要プロセスを
行う前、及び化学的−機械的研磨（ＣＭＰ）のような固
有の汚染的プロセスを行った後には、特に浄化段階が重
要である。たとえば、半導体ウエーハの表面を平坦化
し、または平滑化するために一般的に使用されるＣＭＰ
機においては、シリカまたはアルミナのような材料から
成る、サブミクロン寸法の研磨粒子を含む、研磨スラリ
が使用される。数百から数千にのぼるこれら粒子は、研
磨時にウエーハ自体から除去される粒子と共に、研磨さ
れたウエーハの表面に残留する。これら粒子は浄化段階
において除去しなければ、生産された装置に致命的な影
響を及ぼす。
【０００４】半導体処理には通常多くの方法が使用さ
れ、その中には酸リンズ、脱イオン（ＤＩ）水または界
面活性剤溶液、これらリンズ及び溶液を使用する超音
波、ブラシまたは機械的バフ研磨浄化段階、及びこれら
の組合わせが含まれる。たとえば平成６年６月１４日
付、Ｂｌａｃｋｗｅｌｌに対する米国特許、第５，３２
０，７０６号明細書には、ウエーハとパッドに、ＤＩ水
及び界面活性剤の混合物を供給しつつ、ウエーハを研磨
パッドによって研磨することによって、半導体ウエーハ
から研磨スラリ粒子を除去する方法が記載されている。
この方法によれば、確かに１２７．０ｍｍ（５ｉｎ．）
のウエーハ上の残留粒子数を、０．５ミクロン及びこれ
以上の大きさを有する１００個の粒子まで減少させるこ
とができる。残念ながら、粒子の数は粒子の大きさとほ
ぼ指数関数的に変化し、すなわち浄化後、ウエーハ上に
０．５ミクロンの粒子が１００個残っておれば、０．２
ミクロンの粒子は１０００個、またはそれ以上残留し、
これら各粒子は０．３５ミクロンの特徴寸法を有する回
路をキルすることは考えられる。回路の特徴寸法はさら
に小さくなるから、許容可能な生産量を維持するために
は、より効果的な浄化方法が要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は半導体ウエー
ハの表面から微粒子汚染物を除去する方法、及びその装
置を提供するものである。本発明は、最初数千個に及ぶ
このような粒子を含むウエーハの場合、たとえば１５
２．４ｍｍ（６ｉｎ．）直径のウエーハの表面上にあ
る、０．２ミクロンまたはそれ以上の粒子の数を、ほぼ
１０個またはそれ以下に、繰り返し減少せしめ得る最初
の発明であることは明らかである。したがって本発明の
一つの利点は、在来知られていなかった粒子除去のレベ
ルを、この粒子除去レベルと、ウエーハからウエーハへ
の繰返し性の両方において効果的にすることである。本
発明の別の利点は、浄化プロセスを簡易化することであ
る。その理由は本発明によれば、大型の、高価な浄化設
備、連続浄化プロセス及び長い浄化時間が不要となるか
らである。本発明のなお他の利点は、少なくとも一つの
実施例においては、浄化プロセスから有害な化学薬品の
使用を避け、しかも効果的な浄化を行い得るようにな
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、たとえ
ば小さな浄化パッドを高速度で回転させることにより、
周知の粒子除去法に比し、半導体ウエーハから微粒子汚
染物を効果的に除去することができる。十分に理解され
てはいないが、たとえばほぼ２００ｒｐｍ、またはそれ
以上の速度で回転する１１４．３ｍｍ（４．５ｉｎ．）
パッドによって、１５２．４ｍｍ（６ｉｎ．）のウエー
ハをバフ研磨し、この時ＤＩ水のようなリンズ用液を使
用して、ウエーハをリンズすれば、同じパッドを、これ
より低いｒｐｍで、同じリンズを行う場合に比し、より
効果的に粒子を除去し得ることがわかった。しかも低ｒ
ｐｍと、高パッド圧力、または長い浄化時間とを組合わ
せても同様である。本発明のこの予期しない好結果は、
所定寸法の粒子を除去するために要する、ある臨界レベ
ルを超えるような、浄化パッドの高回転速度によって生
じる遠心力の増加に起因するものと考えられる。
【０００７】浄化が行われる時に、回転パッドがウエー
ハと、如何なる程度まで、物理的に接触するか、パッド
及びウエーハ間のリンズ用液の層によって、これらパッ
ド及びウエーハの間に、どの程度の接触が生じるかは未
知である。
【０００８】本発明の一つの態様においては、半導体ウ
エーハの表面から、微粒子汚染物を除去する方法で、ウ
エーハ表面を浄化パッドと接触させる段階と、ウエーハ
表面及び（または）浄化パッドにリンズ用液を供給する
段階と、浄化パッドを、ウエーハと接触するパッドの少
なくとも一部分に、少なくとも２４．３８４ｍ／ｓｅｃ
2 （８０ｆｔ／ｓｅｃ2 ）の求心加速度を与えるに十分
な回転速度で回転させる段階を含む方法が得られる。最
も効果的な浄化は、接触、リンズ用液供給、及び回転段
階が同時に行われ、しかもリンズ用液の供給がウエーハ
及びパッドの接触前に始まり、かつこのウエーハ及びパ
ッドの接触の終了後まで続くようにする（すなわち段階
を重ねる）ことによって行われるものと考えられてい
る。
【０００９】本方法はさらに、たとえばウエーハホルダ
内のウエーハを、接触した状態で、回転させる段階を含
んでいる。この接触段階は、ウエーハ及び浄化パッドを
共に、０．７０３ｋｇ／ｃｍ2 （１ｐｓｉ）より大な圧
力で保持する段階を含んでいる。接触時間を長くするこ
とによって、幾分有利となることが認められているが、
接触段階に好適な持続時間は２０秒以下である。リンズ
用液は、たとえば脱イオン水、表面活性剤、ＫＯＨまた
はＮＨ4 ＯＨのようなｐＨ調節剤、またはこれらの組合
わせを含むものとなすことができる。好適な浄化パッド
は高分子頂面を有している。パッドはなお、頂面の下に
位置する可撓性の層から成っている（可撓性と言う術語
は、頂面より圧縮され易いことを意味する）。浄化パッ
ドは、浄化すべきウエーハ表面より小さなウエーハ表面
と接触する、頂面を有している。浄化は目的に適うよう
に、ウエーハ浄化装置としてのＣＭＰと組合わされ、こ
の装置は化学的−機械的に研磨を行って、ウエーハから
汚染された頂面を除去し、かつ前述のように、高バフ研
磨プロセスによって浄化を行う。
【００１０】本発明の他の態様においては、半導体ウエ
ーハ表面から、微粒子汚染物を除去するための装置が設
けられている。この装置は粒子を除去する時に、ウエー
ハを保持し得るウエーハホルダと、浄化パッドと、浄化
パッド及び（または）ウエーハホルダ内に保持されてい
るウエーハの表面に、リンズ用液を供給するためのリン
ズ用液供給システムから成っている。この装置はさら
に、ウエーハホルダによって保持されているウエーハ
と、少なくとも０．０７０３ｋｇ／ｃｍ2 （１ｐｓｉ）
の圧力でこれと接触するパッドを保持する係合機構と、
浄化パッドを、ウエーハと接触するパッドの少なくとも
一部分に、少なくとも２４．３８４ｍ／ｓｅｃ2 の求心
加速度を与えるに十分な回転速度で回転させる駆動機構
から成っている。
【００１１】ある種の実施例では、この駆動機構は、特
定の状態において、６０．９６ｍ／ｓｅｃ2 より大なる
求心加速度を与えることができる。浄化パッドは実質的
に平らであり（すなわち回転が浄化面内で行われる）、
かつ実質的に円形に形成され、駆動機構がパッドをその
中心の周りで回転させるようになっている。浄化パッド
は、ウエーハホルダ内に保持されたウエーハの部分だけ
と接触するように整合せしめられ、かつ寸法決めされ、
ウエーハの異なる区域がパッドと接触するように操作す
るための相対運動装置が使用される。この装置はウエー
ハホルダを、装置に回転的に連結し、ウエーハが接触面
内において、浄化パッドに対し回転し得るようにされて
いる。
【００１２】本発明はここに記載されているように、半
導体ウエーハから微粒子汚染物を除去する方法及び装置
から成っている。次に本発明をウエーハＣＭＰ浄化に関
して説明するが、本発明は他の半導体作業を行う前、ま
たは後においても有用であることは明らかである。在来
技術による粒子計数器は、０．１５〜０．２ミクロンよ
り小さな粒子を検出する場合には信頼できない。したが
ってここで言及する粒子数はすべて、０．２ミクロンま
たはそれより大なる粒子に関するものである。より小さ
な粒子の除去が必要となり、同時にこのような粒子を検
出する装置が必要とされるから、ここに説明する本発明
は、このような粒子を除去するために、ある修正を行う
ことが期待されている（たとえばパッドの求心加速度を
変えることにより）。
【００１３】半導体ウエーハのＣＭＰは一般的に、研磨
されたウエーハの表面に、スラリを残し、この残留スラ
リは一般的にスラリ液及び数千の粒子から成っている。
もしもこのスラリ液（または置換液）が、ウエーハの表
面から蒸発するに委せれば、付着した粒子は一般的にそ
の除去が益々困難となり、したがって粒子の除去が完了
するまで、ウエーハを適当な液体、または実質的に飽和
した雰囲気内に浸漬することが好ましく、この時ウエー
ハは、たとえば回転によって乾燥させることが好まし
い。なお化学的−機械的研磨を行った直後に、浄化を行
うことが粒子除去には効果的であると考えられている。
ここで説明するプロセスに対する浄化効果は、両面ウエ
ーハ洗浄及び乾燥段階を含んでいる。この段階はＯｎｔ
ｒｅｋから販売されているようなガス洗浄機によって行
うことができ、この機械は円筒形の洗浄ブラシを使用
し、ＤＩ水でリンズして、研磨されたウエーハの両側を
浄化するようになっている。
【００１４】
【実施例】図１は幾つかの浄化プロセス（続いてＯｎｔ
ｒｅｋ洗浄が行われる）の後に、１５２．４ｍｍ（６ｉ
ｎ．）ウエーハ上に残留する粒子の、代表的な範囲を示
す。プロセスＡは、代表的にほぼ３０秒に亙って回転ウ
エーハの表面に、リンズ用液の流れを指向する段階を含
む、ウエーハ表面のＤＩ水リンズである。このプロセス
は可変性が大であり、一般的にウエーハ上に数百個の粒
子を残す。プロセスＢは大きな、比較的回転数の小さな
（すなわち８０ｒｐｍ以下）パッド及びプラテンに対し
て行われるバフ研磨段階である。一般的にはＤＩ水また
は界面活性剤のようなリンズ用液はバフ研磨が行われる
時にパッドに供給され、この時パッドは３０〜５０ｒｐ
ｍで回転せしめられ、かつウエーハはこれよりやや速い
ｒｐｍで回転せしめられる。一般的には０．２１０９〜
０．４２１８ｋｇ／ｃｍ2 （３〜６ｐｓｉ）なるバフ研
磨圧力が２〜３分間に亙って供給され、この時得られる
粒子数は３５〜１００の範囲内にある。
【００１５】プロセスＣは小さな、比較的回転の遅いパ
ッド及びプラテンに対して行われるバフ研磨段階で、市
販のＳｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＤＳ−ＳＰ研磨機を使用
する浄化装置において見られるものである。このプロセ
スにおいては、ほぼ１５ｒｐｍなるウエーハ回転速度と
共に、７５ｒｐｍまたはそれ以下のパッド回転速度が使
用され、ウエーハ表面にリンズ用液が供給される。パッ
ドの直径は１１４．３ｍｍ（４．５ｉｎ．）であり、ほ
ぼ０．０７０３ｋｇ／ｃｍ2 （１ｐｓｉ）なる浄化パッ
ド圧力が、２〜４分間に亙って加えられ、この時の粒子
数は一般的に６０から二、三百である。
【００１６】プロセスＤはＶｅｒｔｅｑから販売されて
いるＭｅｇａｓｏｎｉｃ超音波浄化タンクによって行わ
れるような超音波浄化を示す。このプロセスはウエーハ
の表面から粒子を浮き上らせるために、単数または複数
の超音波浄化−リンズ段階を使用するもので、現在は半
導体工業において好んで使用される浄化法である。
【００１７】プロセスＥは本発明において使用される代
表的な浄化法である。図１から明らかなように、本発明
によれば、この浄化法は他の方法に比して改良され、か
つ半導体ウエーハから実質的にすべての除去可能粒子を
除くために使用される。
【００１８】図２及び図３は本発明の実施例を示すもの
で、装置の主なる部分、すなわちウエーハホルダー１２
及び浄化装置１４が示されている。この装置はＳｔｒａ
ｓｂａｕｇｈ ６ＤＳ−ＳＰ 研磨機の標準浄化装置
を、本発明によって一部変更したものである。この研磨
機においては、ウエーハホルダー１２は、研磨及び浄化
作業を行う時に、ウエーハ１０を保持するために真空を
使用し、かつウエーハ１０を図３によって示されるよう
に回転させることができる。浄化装置１４は該装置１４
に装着されたローラ１６を有し、ホルダー１２がこのロ
ーラ１６上に触座し、かつ浄化が行われる時にその上を
回転し得るようになっている。装置１４はさらに、リン
ズ用液供給システム１８を有し、このシステムは作業中
に、たとえばＤＩ水、場合によっては他の薬品を含み、
これをウエーハ１０の研磨面に導く。浄化パッド２０は
パッドプラテン２２上に装架され、該パッドは実質的に
ウエーハ１０の研磨面と平行である。パッドは好ましく
は二つのパッドの堆積、すなわちＲｏｄｅｌの製品であ
るＳｕｂａ−４のような可撓性下方パッドと、Ｐｏｌｙ
ｔｅｘ Ｓｕｐｒｅｍｅのような高分子組成の上方パッ
ドから成っている。プラテン２２を完全に被覆するか、
これを僅かに越えて延びるプラテンが好ましい。パッド
プラテン２２は駆動機構２４に装架され、この駆動機構
は今説明したように、圧力下にあるパッドを、比較的高
いｒｐｍで回転させる必要がある。最後に係合機構２６
は、駆動機構２４に固定され、プラテン２２の垂直運動
を制御し、パッド２０及びウエーハ１０を係合せしめ、
かつ釈放すると共に、パッド接触圧力を制御し得るよう
になっている。一般的にホルダ１２がローラ１６上にあ
る時は、釈放されたパッドとウエーハの間にはある程度
の間隙がある。
【００１９】図３には、下から見た時に幾つかの重要構
成部材が垂直に整合していることが示されている。特に
好適な実施例の、１５２．４ｍｍ（６ｉｎ．）ウエーハ
１０、及び１１４．３ｍｍ（４．５ｉｎ．）浄化パッド
２０が、示されており、この時はパッド全体がウエーハ
と接触し、かつパッドの縁２１はウエーハの縁１１とほ
ぼ整合している（この図の３時位置において）。回転方
向は矢印Ｉ及びＪによって表され、この実施例において
は、ウエーハ及びパッドは共に、反時計方向に回転す
る。リンズ用液供給システム１８の位置から、作業時に
はリンズ用液がウエーハの研磨面１０、主としてパッド
２０によって被覆されない領域に導かれることがわか
る。
【００２０】メーカーから供給される浄化装置１４は、
高性能粒子除去システムを目的とするものではなく、む
しろ大量スラリ除去システムである。もともとこの装置
１４は駆動機構２４を備え、この装置は０．０７０３ｋ
ｇ／ｃｍ2 （１ｐｓｉ）の圧力で、７５ｒｐｍ以下の回
転数を有する、小型空気モータから成っている。この代
わりに、本発明の一実施例においては、０．３５１５ｋ
ｇ／ｃｍ2 （５ｐｓｉ）のパッド圧力で、６００ｒｐｍ
の回転数を有する可変速電動機を使用することができ
る。
【００２１】このように可変速電動機を使用して、パッ
ドｒｐｍ、パッド圧力、バフ研磨時間及びリンズ溶液の
種々の組合わせで実験を行った。これらの実験は一般的
に、ウエーハに対して１０秒間の前リンズを行い、続い
て所定時間に亙ってバフ研磨、さらに１０分間に亙るウ
エーハの後リンズを行い、これら作業はすべてウエーハ
を１５ｒｐｍで回転させて行った。ウエーハを回転乾燥
せしめた後、Ｔｅｎｃｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ
Ｓｕｒｆｓｃａｎ ６４００表面走査器を使用して、粒
子測定を行った。パッド圧力は０．０７０３ｋｇ／ｃｍ
2 〜０．２８１２ｋｇ／ｃｍ2 （１ｐｓｉ〜４ｐｓｉ）
の間で変化させた（パッドが小さい場合は、圧力が大と
なればウエーハを破損させる傾向のあることがわかっ
た）。パッドの接触時間は、場合によっては１５秒〜２
８０秒の間で変化した。各実験において、パッドの回転
数は６０、７５、９０、１８０、２４０、４００または
６００ｒｐｍの一つを選択した。大部分の実験はリンズ
用液としてＤＩ水を使用して行われたが、実験はＮＨ4
ＯＨのＤＩ水溶液を使用しても行った。
【００２２】パッド接触圧力が増加すれば、一般的に与
えられたパッドｒｐｍに対する、ウエーハ対ウエーハの
粒子差異は減少するが、平均粒子数の差異は、生じると
しても極僅かであることがわかった。さらにパッド接触
時間が増加すれば、一般的に与えられたパッドｒｐｍに
対する、ウエーハ対ウエーハの粒子差異は減少するが、
減少するとしても、平均粒子数の減少は僅かであること
がわかった。特に本発明において好適とされるｒｐｍ範
囲では、パッド接触時間が１５秒より長ければ、バフ研
磨後の、平均粒子数に及ぼす効果は極僅かである。ＤＩ
水リンズ用液の場合は、バフ研磨が７５ｒｐｍで行われ
る時は、ＮＨ4 ＯＨのＤＩ水リンズ用液に比して、浄化
の改良されることが観察された。
【００２３】しかしながら図４に示されるように、パッ
ドの回転速度が大なる場合には、驚くような結果が得ら
れる。図４はパッド速度の関数として、ウエーハ当たり
の平均粒子数を示すもので、ｎは含まれるウエーハの平
均数を表す。１００ｒｐｍ以下では、最的の平均粒子数
は７０付近にあるが、パッド速度が２００ｒｐｍ以上に
増加すれば、粒子数は著しく減少し、ウエーハのロット
が４〜６なる場合は、平均粒子数は１０粒子／ウエーハ
まで低下することが認められる。このような結果は、大
きなパッドを３０〜８０ｒｐｍでバフ研磨するシステム
に比して、特に顕著である。８０ｒｐｍで回転する大き
なパッドは、ウエーハ／パッド接触点において、１１
４．３ｍｍ（４．５ｉｎ．）のパッドの２００ｒｐｍに
おける線速度に比肩する線速度に達するが、本発明によ
って得られるような低い粒子数を発生するこのような大
きなパッドシステムは知られていない。
【００２４】十分に理解されていないが、本発明におい
て観察される浄化改良の主因は、パッドの回転に起因す
る遠心力に関するものと考えられている。大テーブル型
パッドは、一般的に高速で回転する小型パッドによって
得られるような遠心力は発生しない。遠心力はｒｐｍの
自乗で変化し、パッドの半径に関しては線形に変化する
から、もしも遠心力浄化機構が、実際に本発明に使用さ
れるものとすれば、小パッド／大ｒｐｍの組合わせは興
味がある。
【００２５】遠心力を計算するには、既知の質量を加速
する必要があるから、本発明を明確にするためにここで
使用される等効の術語は、パッド自体上の一定点に対す
る求心加速度であり、この加速度はパッドの回転中心か
らの半径方向距離にしたがって変化する。図５は１１
４．３ｍｍ（４．５ｉｎ．）パッドの縁の上の一点に対
する、ｍ／ｓｅｃ2 （ｆｔ／ｓｅｃ2 ）で表した求心加
速度に対する平均粒子数／ウエーハを示す。図５から明
らかなように、１１４．３ｍｍ（４．５ｉｎ．）パッド
に、２５°ＣのＤＩ水リンズ用液が供給される時は、２
４．３８４ｍ／ｓｅｃ2 （８０ｆｔ／ｓｅｃ2 ）また
は、それ以上のパッド縁求心加速度によって、確実に粒
子数は少なくなり、最も好適な実施例においては、６
０．９６０ｍ／ｓｅｃ2 （２００ｆｔ／ｓｅｃ2 ）以上
の加速度を必要とする。１５２．４ｍｍ（６ｉｎ．）ウ
エーハに対する、特に好適な実施例においては、前述の
ように直径が、１１４．３ｍｍ（４．５ｉｎ．）なるＳ
ｕｂａ−４Ｐｏｌｙｔｅｘ Ｓｕｐｒｅｍパッドの堆積
が使用され、ほぼ０．１７５ｋｇ／ｃｍ2 （２．５ｐｓ
ｉ）なるパッド圧力における、パッド接触時間は１５
秒、ウエーハの回転速度は５〜２０ｒｐｍ、パッドの回
転速度は６００ｒｐｍ（パッド縁の求心加速度は５２．
０２８ｍ／ｓｅｃ2 −７４０ｆｔ／ｓｅｃ2 ）で、２５
°ＣのＤＩ水リンズ用液が、パッドの接触前に１０秒
間、パッドの釈放後に１０秒間に亙って、ウエーハの露
呈表面に供給された。一般的にパッドの接触時間及び
（または）発生圧力が増加すれば、幾分優れた結果が得
られる。６００ｒｐｍ試験に対する結果を表１に纏め
た。
【表１】
【００２６】本発明の別の利点は、ウエーハからウエー
ハへの繰り返し性である。多くのシステムは最初の幾つ
かのウエーハを浄化した後は性能が低下する。本発明に
対する繰り返し性の試験結果は図９に示される通りで、
この場合は１０個の１５２．４ｍｍ（６ｉｎ．）ウエー
ハが、本発明にしたがって構成され、かつ作動する浄化
装置によって連続的に処理された。炉内で１０個のウエ
ーハ上に６０００Åの熱酸化物を成長せしめ、炉から取
り出した後、粒子数を数えた。線Ｇは、一般的に浄化プ
ロセスと考えられる、酸化物の成長後に測定した粒子を
示し、１０個のウエーハに対する粒子数は平均３３であ
り、標準偏倚は１８粒子である。次いでウエーハをＣＭ
Ｐ機内で研磨し、１７００Åの熱酸化物を除去し、かつ
本発明にしたがって、ＤＩ水内において、０．１７５７
ｋｇ／ｃｍ2 （２．５ｐｓｉ），６００ｒｐｍで、１５
秒間浄化し、１０秒間の前リンズ及び後リンズを行っ
た。ＣＭＰ及び浄化後の、ウエーハ１〜１０の粒子数
は、線Ｈによって表されており、平均粒子数は１５であ
り、標準偏倚粒子数は５である。第１ウエーハから第１
０ウエーハまで優れた浄化が行われた。意外なことに、
１０個のウエーハの内９個は、本発明によるＣＭＰ及び
浄化後は、熱酸化物成長後におけるより、より良く浄化
され、これはＣＭＰ及び浄化の組合わせは共に、酸化物
の成長または化学的蒸着のような“浄化”と考えられる
プロセス後は、ウエーハの平坦度及び浄化度を改良する
ことを示唆している。
【００２７】本発明の方法を使用することにより、別の
粒子除去システムを構成することができる。たとえば図
６（Ａ）に示されたシステムにおいては、直径がウエー
ハ１０と匹敵するパッド２０が、部分的に該ウエーハ１
０と重なり、これら両者を、浄化中に回転せしめた。図
６（Ｂ）に示されるように、このシステムにおいては、
リンズ用液供給システム１８は、１０及び２０を同時に
リンズする。理論的には、このようなシステムに対する
パッド回転速度は、性能が同じであれば、ウエーハより
パッドの小さいシステム、に対して望まれる速度より、
僅かに減少させることができる。
【００２８】図７（Ａ）はパッド２０の直径が、ウエー
ハの直径の半分に等しいシステムを示す。このシステム
においては、パッド２０及び（または）ウエーハ１０
は、ウエーハ表面の全体を浄化するように作動する。図
示のように、パッド２０は回転ウエーハ１０を通って横
方向に移動し、たとえば前記のような結果を与える。こ
れは非常に小さな、しかも効果的なシステムである。そ
の理由は、４０．６４ｍｍ（１．６ｉｎ．）のパッドが
１０００ｒｐｍで回転する時は、１１４．３ｍｍ（４．
５ｉｎ．）のパッドが６００ｒｐｍで回転する時と同様
な、パッド縁求心加速度が得られるからである。別の実
施例においては、図７（Ｂ）に示されるように、複数の
小さな被覆パッドを使用することができる。
【００２９】図８はパッド２０が、ウエーハ１０の直径
の２倍より大きな直径を有するシステムを示す。このよ
うなシステムは２個、またはそれ以上のウエーハを同時
に浄化するために、複数のウエーハホルダーを使用す
る。しかしながらパッド縁から２２８．６ｍｍ離れたと
ころで、たとえば６００ｒｐｍで回転する、１１４．３
ｍｍ（４．５ｉｎ．）のパッドのパッド縁求心加速度を
得るためには、テーブル形パッドプラテンが３００ｒｐ
ｍで回転せねばならず、かつ相当量のリンズ用液を必要
とする。現存のテーブル形プラテンは、一般的にこのよ
うな負荷状態作動するようには設計されていない。
【００３０】これら実施例に対する他の変形は熟練技術
者にとっては公知である。たとえばパッドはウエーハの
下に配置する代わりに、ウエーハの表面上に配置するこ
とができ、またはウエーハを水平以外に配置することに
よっても、バフ研磨を行うことができる。パッド及びウ
エーハを反対方向に回転させることもできる。リンズ用
液はウエーハの表面に直接供給する代わりに、パッドプ
ラテンを通して供給することができ、または前記直接供
給と同時に、プラテンを通して供給することができる。
他の係合装置、釈放装置及びパッドによって与えられる
圧力を制御する装置を使用することができ、このような
装置には簡単な重力誘導圧力が使用される。リンズ用液
の粘度は所要回転速度に影響を及ぼし、室温以外の温度
を有する液体、または与えられた温度でＤＩ水とは著し
く異なる粘度を有する液体も、本発明に含まれている。
原則として、粒子を除去するために、以上に説明した以
外の、回転パッド機構を使用した加速度発生装置も考え
ることができる。以下の説明に関して更に以下の項を開
示する。
【００３１】（１）半導体ウエーハの表面から、微粒子
汚染物を除去する方法において：前記ウエーハの表面
を、浄化パッドと接触させる段階と；前記ウエーハの表
面及び（または）前記浄化パッドに、リンズ用液を供給
する段階と；前記ウエーハの表面と接触するパッドの、
少なくとも一部分に、２４．３８４ｍ／ｓｅｃ2 （８０
ｆｔ／ｓｅｃ2 ）の求心加速度を加えるに十分な回転速
度で、前記浄化パッドを回転させる段階を有する方法。 （２）前記接触段階において、さらに前記ウエーハを回
転させる段階を含む、第１項記載の方法。 （３）前記接触段階が前記ウエーハ及び前記浄化パッド
を、共に少なくとも０．０７０３ｋｇ／ｃｍ2 （１ ｌ
ｂ／ｉｎ．2 ）なる平均圧力で保持する段階を含む、第
１項記載の方法。 （４）前記接触段階が２０秒以下の持続時間を有する、
第１項記載の方法。 （５）前記浄化パッドが高分子頂面を有する、第１項記
載の方法。 （６）前記浄化パッドがさらに、前記頂面の下に位置す
る可撓層を有する、第５項記載の方法。 （７）前記浄化パッドが、前記ウエーハと接触するため
の頂面を有し、該頂面が前記ウエーハの表面より小さ
い、第１項記載の方法。 （８）前記リンズ用液が脱イオン水である、第１項記載
の方法。 （９）実質的に円形の浄化パッドを使用して、半導体ウ
エーハの表面から、微粒子汚染物を除去する方法におい
て、前記ウエーハの表面及び（または）前記浄化パッド
にリンズ用液を供給する段階と、前記ウエーハの表面
を、０．０７０３ｋｇ／ｃｍ2 （１ ｌｂ／ｉｎ．2 ）
より大なる圧力で、前記浄化パッドと接触せしめ、この
時前記浄化パッドを、前記ウエーハの表面と接触する該
パッドの少なくとも一部分に、少なくとも２４．３８４
ｍ／ｓｅｃ2 （８０ｆｔ／ｓｅｃ2）なる求心加速度を
加えるに十分な回転速度で回転させる段階を有する方
法。 （１０）前記求心加速度が、６０．９６０ｍ／ｓｅｃ2
（２００ｆｔ／ｓｅｃ 2 ）を超える、第９項記載の方
法。 （１１）半導体ウエーハの表面から微粒子汚染物を除去
する方法で、前記表面を化学的−機械的に研磨した後
に、実質的に平らな浄化パッドを使用して汚染物を除去
する方法において：前記ウエーハの表面を脱イオン水に
よってリンズする段階と；前記ウエーハの表面及び（ま
たは）前記浄化パッドに脱イオン水を供給し、かつ前記
ウエーハの表面及び前記浄化パッドを０．０７０３ｋｇ
／ｃｍ2 （１ ｌｂ／ｉｎ．2 ）より大なる圧力で接触
せしめ、この時前記浄化パッドを、前記ウエーハの表面
と接触する前記パッドの少なくとも一部分に、少なくと
も６０．９６０ｍ／ｓｅｃ2 （２００ｆｔ／ｓｅｃ2 ）
なる求心加速度を加えるに十分な回転速度で回転せし
め、同時に前記半導体ウエーハを回転させる段階を有す
る方法。 （１２）前記ウエーハが実質的に円形を呈し、かつ第１
直径を有し、前記浄化パッドが実質的に円形を呈し、か
つ第２直径を有し、前記第２直径が前記第１直径の半分
と、前記第１直径の２倍との間の大きさを有している、
第１１項記載の方法。 （１３）前記方法が、化学的−機械的研磨段階の直後に
行われる、第１１項記載の方法。 （１４）半導体ウエーハから微粒子汚染物を除去する装
置において：粒子を除去する時に、前記ウエーハを保持
するウエーハホルダと；浄化パッドと；前記ウエーハが
前記ウエーハホルダ内に保持されている時に、前記浄化
パッド及び（または）前記ウエーハに、リンズ用液を供
給するリンズ用液供給システムと；前記ウエーハホルダ
によって保持されているウエーハ、及び少なくとも０．
０７０３ｋｇ／ｃｍ2 （１ ｌｂ／ｉｎ．2 ）の圧力で
接触する前記浄化パッドを保持する係合機構と；前記浄
化パッドに連結された駆動機構で、前記浄化パッドを、
少なくとも０．０７０３ｋｇ／ｃｍ2 （１ ｌｂ／ｉ
ｎ．2 ）の圧力で接触している時に、前記ウエーハと接
触する前記パッドの、少なくとも一部分に２４．３８４
ｍ／ｓｅｃ 2 （８０ｆｔ／ｓｅｃ2 ）の求心加速度を与
えるに十分な回転速度で回転せしめ得る駆動機構を有す
る装置。 （１５）前記求心加速度の大きさが、６０．９６０ｍ／
ｓｅｃ2 （２００ｆｔ／ｓｅｃ2 ）を超える、第１４項
記載の装置。 （１６）前記浄化パッドが実質的に平らであり、かつ実
質的に円形であり、この時前記浄化パッドが前記駆動機
構に連結され、前記実質的に円形のパッドを、その中心
の周り、及びその面内において回転させるようになって
いる、第１４項記載の装置。 （１７）前記浄化パッドが、前記ウエーハホルダ内に保
持された前記ウエーハの一部分だけと接触するように整
合し、かつ（または）寸法決めされている、第１４項記
載の装置。 （１８）前記ウエーハホルダが前記装置に回転的に連結
され、この時前記ウエーハホルダ内に保持されたウエー
ハが、前記浄化パッドに対し、前記ウエーハ及び前記浄
化パッドの間の接触面内で回転する、第１７項記載の装
置。 （１９）半導体エーハの表面から微粒子汚染物を除去す
る方法において：前記ウエーハを化学的−機械的に研磨
し、前記半導体ウエーハ表面の上方部分を除去する段階
と；前記ウエーハを、少なくとも一つの浄化パッドを有
する浄化装置に転送する段階と；前記ウエーハの表面及
び（または）前記浄化パッドに、リンズ用液を供給する
段階と；前記ウエーハの表面を、浄化パッドと接触せし
め、かつ前記浄化パッドを、前記ウエーハの表面と接触
する前記浄化パッドの、少なくとも一部分に、少なくと
も２４．３８４ｍ／ｓｅｃ2 （８０ｆｔ／ｉｎ．2 ）の
求心加速度を加えるに十分な回転速度で回転させる段階
を有し；それによって前記研磨段階が、前記ウエーハの
表面から原汚染物を除去し、かつ前記供給、接触及び回
転段階が前記研磨段階によって生じた汚染物を除去する
ようになっている方法。 （２０）半導体ウエーハから微粒子汚染物を除去する方
法及び装置を提供する。ウエーハ１０は浄化装置１４に
おいて、ウエーハホルダ１２内に保持される。浄化装置
１４はリンズ用液供給システム１８を有し、この供給シ
ステムは、粒子を除去する時に、ウエーハの表面に、た
とえば脱イオン水を供給する。浄化パッドは、実質的ウ
エーハ１０の面内で、プラテン２２上に装架される。プ
ラテン２２は、たとえば電動機から成る駆動機構２４に
連結され、該駆動機構２４は係合機構２６によって浄化
装置１４に連結され、この係合機構は垂直に移動して、
パッド２０及びウエーハ１０を係合せしめ、粒子除去を
行い、かつ粒子を除去する時に、パッドの接触圧力を制
御する。作業に際しては、供給システム１８からリンズ
用液が供給され、ウエーハ１０を回転せしめ、この時パ
ッド２０は、好ましくは２００〜６００ｒｐｍで回転せ
しめられ、かつウエーハ１０と接触せしめられる。パッ
ドの高速度は浄化に対しては、特に有利であると考えら
れ、この時パッドの接触圧力及び接触時間は明らかに二
次的効果を有し、これは浄化プロセスにおけるウエーハ
対ウエーハの差異を、少なくとも減少させる。
【００３２】
【関連出願】次の特許出願を参考とした。平成６年１１
月３０日付、Ｒｏｙ他の米国特許出願第０８／３４７，
５４５号、“後バフ研磨による後化学的−機械的プラナ
リゼーシヨン浄化プロセス”。
【図面の簡単な説明】
【図１】五つの異なる方法でウエーハを浄化した後に観
察された、代表的粒子数；
【図２】本発明に使用される浄化装置の側面図；
【図３】図２の装置に使用された浄化パッド、ウエーハ
及びリンズ用液供給システムの配置を示す底面図；
【図４】図２の装置によって行われた試験の、粒子数対
ｒｐｍのグラフ；
【図５】同じ試験の、粒子数対パッド縁求心加速度のグ
ラフ；
【図６】本発明を実施する時に使用される、他の浄化装
置を示す図；
【図７】本発明を実施する時に使用される、他の浄化装
置を示す図；
【図８】本発明を実施する時に使用される、他の浄化装
置を示す図；
【図９】酸化炉から取出した後、本発明によるＣＭＰ及
び浄化を行った後の、一連のウエーハに対する粒子数を
比較した図。
【符号の説明】
１０ ウエーハ １１ ウエーハ縁 １２ ホルダ １６ ローラ １８ 浄化用液供給システム ２０ 浄化パッド ２１ パッド縁 ２２ プラテン ２４ 駆動機構 ２６ 係合機構

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエーハの表面から、微粒子汚染
    物を除去する方法において：前記ウエーハの表面を浄化
    パッドと接触させる段階と；前記ウエーハの表面及び
    （または）前記浄化パッドにリンズ用液を供給する段階
    と；前記ウエーハの表面と接触するパッドの、少なくと
    も一部分に、少なくとも２４．３８４ｍ／ｓｅｃ2 （８
    ０ｆｔ／ｓｅｃ2 ）の求心加速度を加えるに十分な回転
    速度で、前記浄化パッドを回転させる段階とを有する方
    法。
  2. 【請求項２】 半導体ウエーハから微粒子汚染物を除去
    する装置において：粒子を除去する時に、前記ウエーハ
    を保持するウエーハホルダと；浄化パッドと；前記ウエ
    ーハが前記ウエーハホルダ内に保持されている時に、前
    記浄化パッド及び（または）前記ウエーハに、リンズ用
    液を供給するリンズ用液供給システムと；前記ウエーハ
    ホルダによって保持されている前記ウエーハ、及び少な
    くとも０．０７０３ｋｇ／ｃｍ2 （１ ｌｂ／ｉ
    ｎ．2 ）の圧力で接触する前記浄化パッドを保持する係
    合機構と；前記浄化パッドに連結された駆動機構で、前
    記浄化パッドを、少なくとも０．０７０３ｋｇ／ｃｍ2
    （１ ｌｂ／ｉｎ．2 ）の圧力で接触が行われている時
    に、前記ウエーハと接触する前記パッドの少なくとも一
    部分に、少なくとも２４．３８４ｍ／ｓｅｃ2 （８０ｆ
    ｔ／ｓｅｃ2 ）の求心加速度を与えるに十分な回転速度
    で、回転せしめ得る駆動機構とを有することを特徴とす
    る装置。
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