JPH11288911A - 半導体ウェーハ洗浄装置及び半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハの両面洗浄において、その洗浄効果
をより高めるとともに、ローラの挟持によってウェーハ
に無理な負荷をかけることがないようなウェーハ装置及
びウェーハの製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウェーハＷを一対の洗浄ローラ２
により挟持し、この洗浄ローラ２を回転させることによ
ってウェーハ面を洗浄する半導体ウェーハの洗浄装置に
おいて、この一対の洗浄ローラＷのうちの１本の表面
は、ウェーハＷの研磨工程で使用される研磨パッドとな
っている。また、これら洗浄ローラ２は、洗浄ローラ回
転機構と、洗浄ローラ並進機構とによって駆動される。
そのため、ウェーハ面の洗浄を効果的に行うことができ
るとともに、ウェーハＷには洗浄ローラ２の挟持による
無理な負荷が作用されないようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨工程を経た半
導体ウェーハ（以下ウェーハ）を、回転駆動可能とされ
た一対のブラシにより挟持して、ウェーハの両面を同時
に洗浄するためのウェーハ洗浄装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】インゴットより切断されたウェーハは、
最終的な半導体素子の配置工程や、多層化工程が可能と
なるような均一性、平坦性等の諸条件を満たすために、
その表面が化学的機械的に研磨される。研磨工程では、
化学的機械的な微少凹凸の除去過程が伴うため、ウェー
ハ表面には必然的に反応生成物が形成される。研磨工程
後のウェーハ表面には、この反応生成物の多くがそのま
ま滞留することになる。これらの反応生成物をそのまま
放置することは、後の工程に大きな影響を及ぼすだけで
なく、最終的な製品品質に重大な影響を及ぼす。したが
って、このような事態を避けるため、研磨工程の後に
は、ウェーハ表面を洗浄する工程を設ける必要があり、
これを実現するためのウェーハ洗浄装置が従来から提案
されている。

【０００３】この従来のウェーハ洗浄装置の一例として
は、例えば、特開平５−４７７２４号公報にて示されて
いるように、研磨が済んだウェーハを縦置きに保持し、
このウェーハの両面を水平方向に配置された一対の円筒
状のブラシにより挟持して、該ブラシをそれぞれ回転さ
せることにより、ウェーハ両面の洗浄を同時に行うウェ
ーハ洗浄装置が知られている。なお、このウェーハの洗
浄時には、ウェーハとブラシの当接部に、適当な洗浄液
を添加することにより、効果的に洗浄を行うことが一般
的である。洗浄液としては、水やアンモニア水溶液等の
アルカリ水溶液が使用されている。

【０００４】また、特開平７−６９８７号公報にて示さ
れている洗浄装置のように、上記円筒状のブラシとし
て、ナイロン繊維のブラシ毛を使用したものが提案され
ている。この発明において、ウェーハを挟持するブラシ
は、並進動作をしない固定式とされ、ウェーハがブラシ
間から除去されたときは、互いに対向するブラシ毛が接
触するようになされており、これによりブラシに付着し
たパーティクルを取り除くような工夫がなされていた。
また、ブラシ毛の植毛密度を高めることによって、洗浄
効果を高める工夫もなされているものであった。

【０００５】また、図９、図１０に示すような、ＷＯ／
０２９０４号に開示されるウェーハ洗浄装置１１４にお
いては、ウェーハは第１ブラシ１２６と第２ブラシ１２
８とを備えたハウジング１２３内部にスロット１２４か
ら挿入される。これら第１、第２ブラシ１２６、１２８
はそれぞれ、ＰＶＡからなる同一材料によって形成され
ている。ウェーハは、第１、第２ブラシ１２６、１２８
の下方に位置する、第１ローラ１３２と第２ローラ１３
４とに形成されたＶ溝１３６、１３８に係合される。
また、第１、第２ブラシ１２６、１２８はシャフト１４
０、１４２に設置されており、他端に設けられたモータ
１４４、１４６が回転することによって、ベルト１４
５、１４７を介してシャフト１４０、１４２が回転され
る。そして、ウェーハを第１、第２ブラシ１２６、１２
８の間に配置させ、第１、第２ローラ１３２、１３４に
よって該ウェーハを回転させるとともに、ノズル１５
６、１５８から純水などを供給しつつ第１、第２ブラシ
１２６、１２８を回転させることにより、ウェーハ表面
は洗浄される。

【０００６】図９、図１０に示すように、上板１８０に
は、第２ブラシ１２８を回転自在に支持するベアリング
１５２、１５４が連結しており、一方下板１８２には、
第１ブラシ１２６を回転自在に支持するベアリング１４
８、１５０が連結されている。これら上板１８０、下板
１８２のそれぞれの一端は、ピボット１８４のそれぞれ
の端部１８４Ａ、１８４Ｂに連結されており、中心部１
８４Ｃはハウジング１２３に連結されている。そしてこ
れら１８４Ａ、１８４Ｂ、１８４Ｃはそれぞれ回転自在
となっている。

【０００７】このとき、第１、第２ブラシ１２６、１２
８によるウェーハの挟持圧は、圧力調整手段１８９に連
結したピストン１８８、エアシリンダ１８６を駆動し、
それによって該圧力調整手段１８９に連結している上板
１８０を図中、左右方向に移動させることにより行われ
る。つまり、上板１８０がシャフト１４２とともに図１
０中、左方向に移動した場合は、ピボット１８４に連結
している下板１８２はシャフト１４０とともに相対的に
右方向に移動し、シャフト１４０、１４２間、つまり第
１、第２ブラシ１２６、１２８間は狭まって、ウェーハ
は強く押さえつけられながら洗浄される。一方、上板１
８０が図１０中、右方向に移動すると下板１８２は相対
的に左方向に移動し、第１、第２ブラシ１２６、１２８
間は離れ、ウェーハの挟持圧は小さくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記に示したウェーハ
洗浄装置を使用した場合、確かに洗浄効果の向上、具体
的にはパーティクルの減少が認められる。ところが、棒
状洗浄体としてブラシを用いた洗浄のため、そのブラシ
毛先端によりウェーハ表面に傷をつける懸念を完全に払
拭することはできず、最悪の場合は品質を損なう恐れが
あった。また、このような事態に至らずとも、今般の市
場の要求に応えられるような、さらには、市場をリード
するような高品質の製品を提供するには、ブラシによる
洗浄ではやや不十分であるという問題点があった。

【０００９】また、上記に示した従来のウェーハ洗浄装
置においては、一対のブラシが、ウェーハを挟持するた
めの並進移動動作が、同一の駆動機構によって同時にな
されているものであった。一般に、ブラシ外径の寸法
は、一本一本が異なった寸法とならざるを得ない。ま
た、寸法を一定にしようとすれば、研削工程を追加しな
ければならず、非常に困難でありコスト高となってしま
う。そのために、ウェーハを挟持するための移動動作が
同一駆動機構によりなされる装置においては、挟持され
るウェーハに無理な負荷を与える可能性が大きく、最悪
の場合には、ウェーハそのものに損傷を生じさせる可能
性も否定できなかった。また、このような状況に至らず
とも、ウェーハの挟持が完全に行われずに、洗浄が不十
分なものとなってしまう可能性は多いにあった。

【００１０】また、この従来のウェーハ洗浄装置におけ
る洗浄後のウェーハ取り出しは、洗浄時高速回転してい
るブラシを低速な回転とし、別に設けられているロボッ
トハンド等によりウェーハを吸着した後、ウェーハのブ
ラシの挟持を解除させて、ウェーハを取り除く方法がと
られていた。しかし、この方法では、ロボットハンドに
てウェーハを挟持しているため、洗浄によってウェーハ
から折角取り除かれ、ブラシに付着したパーティクル
が、再びウェーハに付着してしまうという問題点があっ
た。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ウェーハ表面を効果的に
洗浄するとともに、洗浄時、ブラシの挟持によってウェ
ーハに無理な負荷がかからないようにし、ウェーハ取り
出し時において、洗浄後にブラシに付着したパーティク
ルを、ウェーハに再付着させることがなく、ウェーハの
両面洗浄において、その洗浄効果をより高め、高品質な
洗浄面が得られるウェーハを提供できるようなウェーハ
洗浄装置及びウェーハの製造方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、半導体ウェーハを両面から挟持する複数
の棒状洗浄体と、該棒状洗浄体を、その軸線を中心に回
転させる棒状洗浄体回転機構と、前記半導体ウェーハを
回転させる半導体ウェーハ回転機構とを備えた半導体ウ
ェーハの洗浄装置であって、前記複数の棒状洗浄体は、
そのうち少なくとも１つがポリウレタンを主体とするシ
ートからなる研磨パッドで構成されていることを特徴と
する。

【００１３】本発明によれば、洗浄ブラシのうち少なく
とも１本が、ポウレタンを主体とする研磨パッドにより
構成されていることから、研磨における作用と同様な界
面効果により、ウェーハ表面のパーティクルが除去され
ることとなる。

【００１４】また、前記研磨表面には開口部が形成され
ているため、開口部に洗浄液が保持され、この保持され
た洗浄液とウェーハ表面との相互作用により、洗浄が進
行されることとなる。

【００１５】また、前記複数の棒状洗浄体には、各々を
前記半導体ウェーハに対して、独立に並進移動動作を可
能とする棒状洗浄体駆動機構が備えられているため、該
棒状洗浄体の並進動作を独立に行うことが可能となる。
例えば、一対の棒状洗浄体にて半導体ウェーハを挟持す
る場合、片方の棒状洗浄体を半導体ウェーハに当接した
後で、これに対してもう片方の棒状洗浄体を反対面に当
接するというような独立の動作が可能となる。また、そ
の並進運動の動作量に関しても、各棒状洗浄体におい
て、別個に設定することが可能となる。以上のことか
ら、本発明の棒状洗浄体は、安定したウェーハの挟持が
可能となる。

【００１６】前記複数の棒状洗浄体には、各々の独立な
並進移動動作を制御するための制御装置が備えられてい
るため、前記棒状洗浄体駆動機構によって独立に動作可
能とされている棒状洗浄体が、ウェーハを挟持する際ま
たはその挟持を解除する際等において、各棒状洗浄体の
独立動作を、きめ細やかに、かつ正確なものとすること
が可能となる。

【００１７】前記制御装置には、前記半導体ウェーハの
洗浄終了時に、前記棒状洗浄体を、前記半導体ウェーハ
の両面に触れるか触れないかの挟持圧となる位置まで並
進移動させる終了処理制御手段が組み込まれているた
め、半導体ウェーハを洗浄装置から取り出す際には、半
導体ウェーハ両面にかかる挟持圧を、洗浄時に比べて小
さなものとすることができる。

【００１８】さらに、本発明によるウェーハの製造方法
は、半導体ウェーハの表面を研磨した後、該半導体ウェ
ーハの両面を、複数の棒状洗浄体のうち少なくとも１つ
がポリウレタンを主体とするシートからなる研磨パッド
により構成されているとともに、それぞれが独立に並進
移動可能な棒状洗浄体により両面から挟持して、これら
半導体ウェーハ及び棒状洗浄体を回転することによって
前記半導体ウェーハの洗浄を行い、前記半導体ウェーハ
の洗浄終了時に、前記棒状洗浄体を、前記半導体ウェー
ハの両面に触れるか触れないかの挟持圧となるように並
進移動させた後に、前記半導体ウェーハを保持して両棒
状洗浄体を回転させながら離間させることを特徴とす
る。

【００１９】これによれば、複数の棒状洗浄体のうち少
なくとも１つが研磨パッドにより構成された状態で、ウ
ェーハの洗浄が行われることから、ウェーハの両面又は
片面（表面）のいずれかは、その研磨パッドの構成によ
る棒状洗浄体により洗浄され、その洗浄面においては、
研磨パッドの働きにより研磨時と同様な界面効果による
洗浄が進行することとなる。また、独立に動作可能とさ
れ、かつその動作が制御可能とされている棒状洗浄体を
利用して、ウェーハを洗浄する製造方法であることか
ら、ウェーハに対する棒状洗浄体による挟持圧を、微妙
に設定することのできるウェーハの製造方法であるとい
うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態に
ついて図を参照して説明する。図１、図２において、符
号１は洗浄装置（半導体ウェーハ洗浄装置）、２は洗浄
ローラ（棒状洗浄体）、Ｗはウェーハである。このうち
洗浄ローラ２は、本実施の形態において、ウェーハＷの
両面に対向するように２本設置されている。この洗浄装
置１は、ウェーハ回転機構３０、洗浄ローラ回転機構
（棒状洗浄体回転機構）４０、洗浄ローラ並進機構５
０、天蓋Ｔ、シャッターＳ、洗浄装置ケースＣから構成
されている。また、図１には、洗浄装置１に加えてウェ
ーハ供給機構６０を図示している。

【００２１】洗浄装置１は、その外枠としてケースＣが
設けられ、筐体として囲われているものである。このケ
ースＣの前面側には、シャッターＳが設けられており、
これが開状態のときウェーハＷの出し入れを行い、閉状
態のときに洗浄が行われることになる。また、ケースＣ
内においては、ウェーハＷが挿入されるべき上部に天蓋
Ｔが設けられている。この天蓋Ｔは、透明な材質、例え
ばガラス等によって構成されているもので、これにより
洗浄中のウェーハＷを監視することが可能となる。以
下、この洗浄装置１のケースＣ内部に設けられている機
構群の構成について説明する。

【００２２】ウェーハ回転機構３０は、モータ３１の出
力軸にベルト３２がかけられており、該ベルト３２の他
端にはローラ３３が設けられている。このローラ３３
は、２本用意されており、互いにベルト３４により連結
されている。したがって、モータ３１が回転することに
より、２本のローラ３３は同時に回転することになる。
これらローラ３３の周縁部には、ウェーハ洗浄装置１内
に供給されたウェーハＷの周縁部が外接するようになさ
れている。したがって、ローラ３３周縁部とウェーハＷ
周縁部との間には接触抵抗が生じ、このことによって、
ローラ３３の回転がウェーハＷの回転を可能とするよう
になされている。なお、本実施の形態における２つのロ
ーラ３３とベルト３４との間には、ベルト３４のテンシ
ョンを調整するための調整機構３５が設けられている。
この調整機構３５を作動することによって、ローラ３３
の確実な回転、ひいてはウェーハＷの確実な回転動作を
得ることが可能となる。

【００２３】洗浄ローラ回転機構４０は、前記のウェー
ハ回転機構３０と同様に、モータ４１、ベルト４２及び
プーリ４３により構成されているものである。すなわ
ち、モータ４１の軸にベルト４２が掛けられており、こ
のベルト４２の他端にプーリ４３が設けられている。そ
して、該プーリ４３の中心には、円筒棒状の洗浄ローラ
２の端部に連結されたシャフト４４が設けられている。
したがって、洗浄ローラ２の軸線を中心とした回転駆動
は、モータ４１からの回転力が、ベルト４２、プーリ４
３、シャフト４４、洗浄ローラ２の順に伝達されること
によって行われることとなる。このような洗浄ローラ回
転機構４０は、洗浄装置１内に設けられる洗浄ローラ２
の本数に応じて設置される。つまり、本実施の形態にお
いては洗浄ローラ２は２本設けられていることから、図
１、図２に示すように、２台の洗浄ローラ回転機構４０
が設置されている。したがって、洗浄ローラ２は、これ
ら各々に接続されている洗浄ローラ回転機構４０によっ
て独立に回転することが可能とされている。

【００２４】ここで、上記洗浄ローラ回転機構４０にシ
ャフト４４を通じて接続されている円筒棒状の洗浄ロー
ラ２の構成は、以下のようになっている。まず、２本設
置されているうちの１本は、図４に示すように、親水性
高分子であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を原料に
して構成されたＰＶＡ製ローラ２ａとなっている。この
ＰＶＡ製ローラ２ａの内部は微細な連続気孔体構造とさ
れており、円筒棒表面は、内部の気孔体構造が表面に突
出することに対応して、微細な凸形状が緻密に占められ
ている構造となっている。ウェーハＷの洗浄は、これら
の内部の微細な気孔体及び表面凸形状と、洗浄液の相互
作用によって進行することになる。

【００２５】また、残りの１本は、ポリウレタンを主体
とした研磨パッドにより構成されたポリウレタン製ロー
ラ２ｂとなっている。このポリウレタン製ローラ２ｂの
表面は、図５に示すように、基材３上に、ポリウレタン
を主体とするシート４から構成された研磨パッド表面４
ａとされており、この研磨パッド表面４ａには開口部５
が形成されている。また、開口部５の周囲には、小さな
開口部６も形成されているものである。このような構造
を有する研磨パッドは、通常ウェーハの仕上げ研磨用パ
ッドとして使用されているものである。研磨において
は、開口部５が研磨液を保持し、この保持された研磨液
とウェーハ表面の相互作用により研磨が進行するように
なされているものである。本実施の形態では、この研磨
パッドをそのまま洗浄用として応用している。

【００２６】なお、上記にて説明したウェーハ回転機構
３０、洗浄ローラ回転機構４０にそれぞれ設置されてい
るモータ（３１、４１）の軸には、減速機あるいは変速
機、又はその双方が設けられており、これによってウェ
ーハＷの回転速度及び洗浄ローラ２の回転速度を調整す
ることが可能とされている。

【００２７】洗浄ローラ並進機構５０は、図２に示すよ
うに、洗浄装置１内に水平方向に設置された移動軸５１
上に、アクチュエータ５２と前記の洗浄ローラ回転機構
４０を搭載設置したものとなっている。移動軸５１は、
洗浄装置１内背面に垂直に設けられた２本の支柱５３間
を渡すような形態で設けられている。一方、アクチュエ
ータ５２は、この移動軸５１上に噛合された状態とされ
ており、これが作動することによって、アクチュエータ
５２自らも含めて、移動軸５１に沿って動くものとされ
ている。また、このアクチュエータ５２は、先述した洗
浄ローラ回転機構４０と物理的に連結された状態とされ
ている。したがって、アクチュエータ５２が、移動軸５
１上を移動する際には、これに追随するように洗浄ロー
ラ回転機構４０も同様に移動することとなる。また、こ
れにともない、洗浄ローラ２が、シャフト４４により洗
浄ローラ回転機構４０に連結されていたことを思い起こ
せば、洗浄ローラ２にも同様に運動が伝達されることと
なる。また、このようなアクチュエータ５２、移動軸５
１は、さきの洗浄ローラ回転機構４０と同様に、それぞ
れ洗浄ローラ２の本数に応じて設けられている。この場
合は、つまり、アクチュエータ５２と移動軸５１が、そ
れぞれ２つづつ設けられていることとなる。これによっ
て、洗浄ローラ２の並進動作は、各々独立に行うことが
可能とされている。

【００２８】また、洗浄装置１外部に設けられている機
構として、ウェーハ供給機構６０がある。これは、図
１、図３に示すように、ウェーハＷを保持する保持部６
１、ウェーハＷを、洗浄装置１に供給又は洗浄装置１か
ら回収するための供給部６２、ウェーハＷを水平方向に
移送するための移送部６３とで構成されている。ここ
で、保持部６１は２本の爪６４により構成されている。
ウェーハＷは２本の爪６４により裏面を真空吸着するこ
とにより保持される。なお、このような爪６４をもつ保
持部６１は、基端部において供給部６２に対して回転可
能なように接続されている。したがって、保持部６１が
基端部において回転することにより、ウェーハＷの面を
垂直に、あるいは水平に変化させることができる。ま
た、供給部６２は、連結された２本のアーム６５により
構成されている。この供給部６２は、最外端のアーム６
５の先端に上記の保持部６１が、アーム６５の基端部に
は移送部６３がそれぞれ連結されている。ウェーハＷの
洗浄装置１への供給は、このアーム６５が連結点を関節
として伸展することによって行われる。そして、このよ
うに保持されたウェーハＷは、移送部６３により、後述
する洗浄設備Ｍ内を移送されることとなる。

【００２９】また、上に記したシャッターＳ、ウェーハ
回転機構３０、洗浄ローラ回転機構４０、洗浄ローラ並
進機構５０、ウェーハ供給機構６０には、各機構の動作
を制御するための図示しない制御装置が備えられてい
る。この制御装置は、ウェーハＷの洗浄工程を追うに従
って、各機構の動作、すなわち、シャッターＳの開閉、
ウェーハＷ及び洗浄ローラ２の回転、ウェーハＷを挟持
又は挟持解除するための洗浄ローラ２の並進移動、ウェ
ーハＷの洗浄装置１内への供給等を司るものである。こ
の制御装置は、上記動作を連係して自動洗浄、あるいは
場合によってマニュアル操作による洗浄が行えるように
なされているものである。また、特に洗浄ローラ２の並
進動作に関して、この制御装置は、洗浄終了時に洗浄ロ
ーラ２をウェーハ表面に触れるか触れないかの挟持圧と
なる位置まで移動させる終了処理制御手段を組み込んだ
ものとされている。

【００３０】このような各種機構を備えた洗浄装置１
は、図３に示すように、洗浄設備Ｍ内に配置されてい
る。この洗浄設備Ｍには、中央に通路Ｉが設けられ、そ
の上に２台のウェーハ供給機構６０が並列に設置される
とともに、洗浄設備Ｍの一方の端部に、洗浄装置１、
１′が、シャッターＳを通路Ｉに対向するようにして並
列に２台設けられ、もう一方の端部には、ドライチャン
バーＤ及びインプットカセットＥとアウトプットカセッ
トＯが設けられている。したがって、ウェーハＷは、こ
の洗浄設備Ｍにおいて２段の洗浄工程を受けるようにな
されており、かつドライチャンバーＤにより薬液による
洗浄、リンス工程及び乾燥工程を受けるようにもなされ
ているものである。このうち、研磨工程を終えたばかり
のウェーハＷの第１段階の洗浄を担当する洗浄装置１
は、２本の洗浄ローラ２のうち１本がＰＶＡ製ローラ２
ａ、もう１本がポリウレタン製ローラ２ｂという先述し
た洗浄装置１の構成とされているものである。一方、残
るもう１台の洗浄装置１′は、前記の第１段階の洗浄を
終えたウェーハＷを受け入れ、仕上げ洗浄を行うために
設けられているものである。この仕上げ洗浄を行う洗浄
装置１′に設けられている洗浄ローラ２は、両方ともＰ
ＶＡ製ローラ２ａとされている。

【００３１】また、ウェーハ供給機構６０が２台設置さ
れているのは、１台が、研磨後及び洗浄後の濡れた状態
のウェーハＷを保持するためのもの、もう１台が乾燥後
のウェーハＷを保持するためのものとして設けられてい
るものである。このようにされるのは、濡れたウェーハ
Ｗを保持した保持部６１は、パーティクルに汚染された
状態となっていることから、この保持部６１により乾燥
したウェーハＷを保持すると、この乾燥したウェーハＷ
を再汚染させる可能性があるためである。

【００３２】以上のような構成をもつ洗浄装置１、
１′、そして洗浄設備Ｍにおいて、実際のウェーハＷの
洗浄は以下のように行われる。まず、化学的機械的研磨
（ＣＭＰ）工程を受けたウェーハＷを、洗浄設備Ｍへと
搬送する。このウェーハＷを、洗浄設備Ｍ外においてウ
ェーハ供給機構６０の保持部６１によって把持すると同
時に、移送部６３を駆動させて洗浄設備Ｍ内へ導入す
る。そして、洗浄装置１のシャッターＳ前面に、ウェー
ハ供給機構６０を移動、停止させ、供給部６２を作動さ
せることによって、ウェーハＷを洗浄装置１内へと供給
する。なお、この際ウェーハＷの面が水平方向に対して
垂直になるように、保持部６１をその基端部において回
転させておく。また、研磨したウェーハＷをインプット
カセットＥにセットして洗浄をスタートする構造にして
もよい。この場合、インプットカセットＥ内のウェーハ
Ｗを乾燥させないために、純水をスプレーしたり、もし
くは、水槽の中に浸漬しておく等の手段をとる。

【００３３】一方、洗浄装置１は、この供給されたウェ
ーハＷを洗浄ローラ２により両面から挟持する。この挟
持動作は、洗浄ローラ並進機構５０により行われる。す
なわち、アクチュエータ５２が移動軸５１上を、ウェー
ハＷに対して接近するように移動し、これに伴って同方
向に動作する洗浄ローラ２がウェーハＷを挟持すること
となる。なお、この挟持動作は、さきに述べたように各
々の洗浄ローラ２に別個に対応したアクチュエータ５２
が、各々独立に移動するようになされていることから、
それぞれの洗浄ローラ２の外径寸法にばらつきが生じて
いても、各洗浄ローラ２に対してウェーハＷに接触を開
始する位置をあらかじめ設定しておくことにより的確に
ウェーハＷを挟持する。

【００３４】ウェーハＷの洗浄ローラ２による挟持が完
了したら、ウェーハ供給機構６０は、後方へ退避して、
洗浄終了まで同位置にて待機する。また、ウェーハ供給
機構６０が、このように退避した後に、洗浄装置１のシ
ャッターＳを閉状態とする。

【００３５】上記のようにウェーハＷが洗浄装置１内に
設置されたら、ウェーハ回転機構３０のモータ３１を作
動させ、ウェーハＷの回転を開始する。このウェーハＷ
の回転は、先述したようにその下部周縁部に外接してい
るローラ３３との接触抵抗により達成されるものであ
る。これと同時に、洗浄ローラ回転機構４０のモータ４
１も作動させて、ウェーハＷ両面に対して洗浄ローラ２
が回転摺接するようにする。そして、図示しない洗浄液
供給装置から、水、アンモニア水などのアルカリ水溶液
を、ウェーハＷと洗浄ローラ２との当接面に供給する。
この時点からウェーハＷの実質的な洗浄開始となる。な
お、このとき洗浄ローラ２の回転速度は、50〜1000ｒｐ
ｍまで制御可能とされているものである。ただし、本発
明はこの回転速度の範囲に特にこだわるものではない。

【００３６】上記のような洗浄工程では、洗浄装置１を
構成する２本の洗浄ローラ２のうちの１本が、ポリウレ
タン製ローラ２ｂとされていることから、ウェーハＷの
洗浄は、このポリウレタン製ローラ２ｂの表面に形成さ
れている開口部５に、洗浄液である水、アンモニア水な
どが保持されることによって、この洗浄液とウェーハＷ
表面との相互作用が促進され、ウェーハＷ表面のパーテ
ィクル除去が効果的に進行し、洗浄が行われることとな
る。

【００３７】しばらくの間上記のようなウェーハＷの洗
浄を続行し、適当な時間が経過して洗浄が十分に行われ
たならば、ウェーハＷの取り出しを行う。このウェーハ
Ｗの取り出しは、次のように行われる。まず、ウェーハ
回転機構３０、図示しない洗浄液供給機構の動作を停止
させ、ウェーハＷの回転、洗浄液供給を止める。そし
て、洗浄ローラ回転機構４０のモータ回転速度を遅く設
定して、ウェーハＷに当接する洗浄ローラ２の回転速度
を低速とする。これは、完全に洗浄ローラ２の回転を停
止させてしまうと、ウェーハＷに対してパーティクルを
再付着させてしまうためである。また、これと同時に洗
浄ローラ並進機構５０を若干外方向に退避移動させる。
これは、ウェーハＷの両面に、洗浄ローラ２が触れるか
触れないかの程度とするものである。これによって、洗
浄ローラ２がウェーハＷを挟持する挟持圧が洗浄時に比
べて小さいものとなることで、洗浄ローラ２に付着した
パーティクルが、ウェーハＷ面へ再付着することを極力
抑える効果を得ることとなる。

【００３８】このような状態にした上で、洗浄装置１の
シャッターＳを開状態とし、その前面にて待機していた
ウェーハ供給機構６０の保持部６１を洗浄装置１内に導
入する。爪６４がウェーハＷを完全に保持したことを確
認したら、洗浄ローラ並進機構５０を作動させ、前段の
ように洗浄ローラ２がウェーハＷに触れるか触れないか
の程度に圧力を掛けていた状態から、洗浄ローラ２をウ
ェーハＷから完全に離反した状態とする。このとき、洗
浄ローラ２は回転したまま離反させるものとする。そし
て、ウェーハ供給機構６０を後退させ、ウェーハＷを洗
浄装置１から取り出す。

【００３９】以下、洗浄設備Ｍ内に設置されている第２
の洗浄装置１′においても、上記と同様な工程を繰り返
す。なお、この洗浄装置１′における洗浄は、仕上げ洗
浄であるため、使用される洗浄液は水のみとする。そし
て、最終的に、ドライチャンバＤにより洗浄後のウェー
ハＷを乾燥し、これをアウトプットカセットＯに装着す
ることで洗浄全工程が完了する。

【００４０】以上説明したように、本実施形態における
洗浄装置１においては、ウェーハＷの第１段階の洗浄に
おいて、ウェーハＷを挟持する２本の洗浄ローラ２は、
一方がＰＶＡ製ローラ２ａ、他方はポリウレタン製ロー
ラ２ｂにより構成されているため、洗浄効果を向上させ
ることが可能となった。なお、図６〜図８は、ウェーハ
Ｗに対して、従来例Ｃによる洗浄と本実施形態Ｐによる
洗浄とをそれぞれ施した場合に、ウェーハＷ面上に確認
された０．２μｍ以上のパーティクル数の対比を示して
いる。これらの図において、縦軸はパーティクル数、横
軸は洗浄時間、洗浄時の挟持圧等の洗浄条件の相違を表
わしている。また、従来例とは、２本の洗浄ローラ２が
両方ともＰＶＡ製ローラ２ａにより構成された洗浄装置
による洗浄を指す。さらに、図６は先述した洗浄設備Ｍ
内に設置される洗浄装置１、１′において、両装置とも
洗浄液として水を使用した場合、図７は洗浄装置１では
アンモニア水、洗浄装置１′で界面活性剤を使用した場
合、そして、図８は洗浄装置１でアンモニア水、洗浄装
置１′では水を使用した場合のそれぞれの場合に対応し
ている。いずれにしても、これら図６〜図８に示すよう
に、本実施形態における洗浄装置１によって洗浄された
ウェーハＷ面上のパーティクル数の方が少なくなってお
り、洗浄効果の向上が明らかであることがわかる。洗浄
条件の詳細を図１１に示す。

【００４１】なお、本実施形態では、洗浄液として水と
アンモニア水を使用することとなっていたが、本発明は
このことに関して特にこだわるものではない。というの
は、図６〜図８に示したように、すべての場合において
ポリウレタン製ローラ２ｂを使用した場合の方が洗浄効
果は向上しているためである。また、洗浄設備Ｍには、
洗浄装置１、１′、ウェーハ供給機構６０が２台設置さ
れていたが、この台数に関して本発明は特に限定するも
のではない。例えば、洗浄装置は３台設置してもよい。
これに関連して、ドライチャンバＤ、インプットカセッ
トＥ、アウトプットカセットＯの台数についても同様で
ある。

【００４２】また、本実施形態における洗浄装置１によ
れば、洗浄ローラ２の並進動作の駆動源となる洗浄ロー
ラ並進機構５０が、各々の洗浄ローラ２に別個に設けら
れていることから、洗浄ローラ２の並進移動を独立に行
うことが可能となっている。これによって、まず、ウェ
ーハＷを挟持する際に、各洗浄ローラ２の動作を微妙に
調整することが可能となって、無理な負荷を与えるよう
な態勢でウェーハＷを挟持することがなくなった。した
がって、ウェーハＷは常に安定した回転動力を与えら
れ、その結果安定した洗浄を行うことが可能となった。

【００４３】また、洗浄後にウェーハＷを洗浄装置１か
ら取り出す際には、従来ウェーハ供給機構６０によるウ
ェーハＷの保持が確認されるまでは、洗浄時と同一の圧
力によってウェーハＷが洗浄ローラ２に挟持されていた
という事情に対して、上記のような洗浄ローラ２の独立
動作を可能とする洗浄ローラ並進機構５０と終了制御手
段とを利用することで、洗浄ローラ２を若干ウェーハＷ
の外方向に移動させ、ウェーハＷを挟持する圧力を軽減
することが可能となった。これにより、ウェーハＷの取
り出し時において懸念されていた洗浄後のパーティクル
再付着について、その数を減少させることが可能とな
り、洗浄の効率を向上させることができるようになっ
た。

【００４４】なお、本発明によるウェーハの洗浄装置に
おいては、主眼点が洗浄ローラの独立な動作を可能とす
ることにあることから、その機構様式、例えば、各機構
の移動方法、ウェーハの保持方法等に関しては、上記実
施の形態に特に限定されるものではない。具体的な例を
挙げれば、洗浄ローラ並進機構５０は、アクチュエータ
５２が水平に配置された移動軸５１を動作するものとさ
れていたが、これを駆動モータ及びラックピニオン式の
様式として、駆動モータ出力軸先端にギアを設けて、ラ
ックに噛合するようなかたちで運動するようなものとし
てもよい。

【００４５】また、洗浄設備Ｍについて、洗浄装置１、
ウェーハ供給機構６０が２台設置されていたが、この台
数に関して本発明は特に限定するものではない。もちろ
ん、ドライチャンバＤ、インプットカセットＥ、アウト
プットカセットＯについても同様である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるウェ
ーハ洗浄装置によれば、同装置を構成する複数の棒状洗
浄体のうち少なくとも１つが、研磨パッドにより構成さ
れていることから、ウェーハが研磨されるときと同様な
界面効果により、ウェーハ面のパーティクルが除去さ
れ、より効果的な洗浄を実現することが可能となって、
高品質なウェーハ洗浄面を得ることができる。

【００４７】また、前記研磨パッドは、ポリウレタンを
主体とするシートからなる研磨パッド表面を有し、この
研磨パッド表面には開口部が形成されていることから、
この開口部が洗浄液を保持することで、前記した研磨と
同様な界面効果が達成され、洗浄を促進することが可能
となり、高品質なウェーハ洗浄面を得ることが可能とな
った。

【００４８】ウェーハを挟持する棒状洗浄体の並進動作
を独立に行えるような棒状洗浄体駆動機構を備えたこと
から、ウェーハが洗浄装置内に導入された際、該ウェー
ハを挟持する動作において、棒状洗浄体外径寸法のばら
つきに左右されることなく、一定圧力でウェーハの挟持
が可能となるとともに、ウェーハに対して無理な負荷を
与えるような懸念がなくなった。これにより、ウェーハ
の回転が安定することで、洗浄そのものも安定したもの
とすることが可能となり、洗浄効果を向上させることが
可能となった。

【００４９】また、上記の棒状洗浄体駆動機構には、制
御装置が設けられていることから、棒状洗浄体の動き
を、きめ細やかでかつ正確なものとすることが可能とな
るから、ウェーハの挟持がより安定したものとなる。し
たがって、上記した洗浄効果の向上という効果をより高
めることができる。

【００５０】さらに、上記制御装置には、終了処理制御
手段が組み込まれていることから、洗浄後、ウェーハを
洗浄装置から取り出す際において、洗浄時に比べてウェ
ーハの挟持圧を減少させるように、棒状洗浄体を若干外
方向に動かすような操作を加えることにより、棒状洗浄
体からウェーハへと再付着するパーティクルの数を減少
させることが可能となって、洗浄の効果を向上させるこ
とができた。

【００５１】さらに、本発明にかかるウェーハの製造方
法は、複数の棒状洗浄体のうち少なくとも１つが研磨パ
ッドにより構成されたもので洗浄を行う工程を取り込ん
でいることから、上記のように研磨と同様な界面効果を
利用した洗浄を行うことが可能となり、高品質な洗浄面
をもつウェーハを製造できる。また、ウェーハに対する
棒状洗浄体の微妙な挟持を可能とした洗浄を取り込んで
いることから、安定した洗浄が実施可能となり、結果、
高品質なウェーハ洗浄面を提供することができるウェー
ハ洗浄装置であるということができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施の形態における洗浄装置の側面透視図
である。

【図２】 図１に示す洗浄装置の背面透視図である。

【図３】 図１、図２に示す洗浄装置を配置した洗浄設
備を示す平面図である。

【図４】 ウェーハを挟持する洗浄ローラを示した斜視
図である。

【図５】 ポリウレタン製ローラの表面を示した断面斜
視図である。

【図６】 従来例と本実施形態の洗浄効果の対比を示し
たグラフである。

【図７】 図６に示したグラフとは、使用する洗浄液の
種類を変更した場合のグラフである。

【図８】 図６、図７に示したグラフとは、使用する洗
浄液の種類を変更した場合のグラフである。

【図９】 従来の形態における洗浄装置を説明する上方
から見た平面図である。

【図１０】 図９の正面から見た図である。

【図１１】 洗浄条件の詳細を説明する図である。

【符号の説明】

１ 洗浄装置（半導体ウェーハ洗浄装置） ２ 洗浄ローラ（棒状洗浄体） ２ａ ＰＶＡ製ローラ ２ｂ ポリウレタン製ローラ ４ シート ５ 開口部 ３０ ウェーハ回転機構 ４０ 洗浄ローラ回転機構（棒状洗浄体回転機構） ５０ 洗浄ローラ並進機構 ６０ ウェーハ供給機構 Ｗ ウェーハ（半導体ウェーハ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細木 寛二 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者 赤坂 匡世 福島県いわき市常盤水野谷町亀ノ尾85−14 株式会社テクノ大手内 (72)発明者 鈴木 尚 福島県いわき市常盤水野谷町亀ノ尾85−14 株式会社テクノ大手内 (72)発明者 菊岡 健一 福島県いわき市常盤水野谷町亀ノ尾85−14 株式会社テクノ大手内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハを両面から挟持する複数
   の棒状洗浄体と、 該棒状洗浄体を、その軸線を中心に回転させる棒状洗浄
   体回転機構と、 前記半導体ウェーハを回転させる半導体ウェーハ回転機
   構とを備えた半導体ウェーハの洗浄装置であって、 前記複数の棒状洗浄体は、そのうち少なくとも１つがポ
   リウレタンを主体とするシートからなる研磨パッドで構
   成されていることを特徴とする半導体ウェーハ洗浄装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体ウェーハ洗浄装
   置であって、 前記研磨パッドの表面には開口部が形成されていること
   を特徴とする半導体ウェーハ洗浄装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体ウェー
   ハの洗浄装置において、 前記複数の棒状洗浄体には、各々を前記半導体ウェーハ
   に対して、独立に並進移動動作を可能とする棒状洗浄体
   駆動機構が備えられていることを特徴とする半導体ウェ
   ーハ洗浄装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の半導体
   ウェーハの洗浄装置において、 前記複数の棒状洗浄体には、各々の独立な並進移動動作
   を制御するための制御装置が備えられていることを特徴
   とする半導体ウェーハ洗浄装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の半導体
   ウェーハの洗浄装置において、 前記制御装置には、前記半導体ウェーハの洗浄終了時
   に、前記棒状洗浄体を、前記半導体ウェーハの両面に触
   れるか触れないかの挟持圧となる位置まで並進移動させ
   る終了処理制御手段が組み込まれていることを特徴とす
   る半導体ウェーハ装置。
6. 【請求項６】 半導体ウェーハの表面を研磨した後、 該半導体ウェーハの両面を、複数の棒状洗浄体のうち少
   なくとも１つがポリウレタンを主体とするシートからな
   る研磨パッドにより構成されているとともに、それぞれ
   が独立に並進移動可能な棒状洗浄体により棒状洗浄体が
   ウェーハに接触するかしないかの位置を基準として両面
   から挟持して、 これら半導体ウェーハ及び棒状洗浄体を回転することに
   よって前記半導体ウェーハの洗浄を行い、 前記半導体ウェーハの洗浄終了時に、 前記棒状洗浄体を、前記半導体ウェーハの両面に触れる
   か触れないかの挟持圧となるように並進移動させた後
   に、前記半導体ウェーハを保持して両棒状洗浄体を離間
   させることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。