WO2023026542A1 - シリコンウェーハの洗浄方法 - Google Patents

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WO2023026542A1
WO2023026542A1 PCT/JP2022/011501 JP2022011501W WO2023026542A1 WO 2023026542 A1 WO2023026542 A1 WO 2023026542A1 JP 2022011501 W JP2022011501 W JP 2022011501W WO 2023026542 A1 WO2023026542 A1 WO 2023026542A1
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wafer
cleaning
silicon wafer
cleaning member
brush
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Inventor
和樹 岡部
学 平澤
竜彦 青木
Original Assignee
グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method of cleaning a silicon wafer, and more particularly to a method of cleaning a silicon wafer by pressing a rotated brush against the surface of the silicon wafer after polishing.
  • Patent Document 1 an oxide film is formed on the wafer surface by cleaning with ozone water immediately after polishing the wafer, and then the wafer surface is cleaned with a brush. Although the surface of the wafer can be cleaned by this brush cleaning process to some extent, the effect of cleaning the edge face (side surface) of the wafer is low, and there is a problem that particles tend to remain on the edge face of the wafer.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which a cleaning brush dedicated to the wafer edge surface is provided.
  • An object of the present invention is to effectively remove particles on the surface and edge surfaces of a silicon wafer by brush cleaning, suppress reattachment of particles adhering to the wafer edge surface to the wafer surface, and significantly reduce the number of LPDs on the wafer surface.
  • the object of the present invention is to provide a silicon wafer cleaning method capable of
  • a method for cleaning a silicon wafer according to the present invention which has been devised to solve the above-mentioned problems, rotates the silicon wafer and rotates a cleaning member consisting of an assembly of a plurality of brushes, while rotating the cleaning surface of the silicon wafer.
  • a silicon wafer cleaning method for cleaning the surface to be cleaned by rubbing wherein the cleaning member is rubbed against the center of the surface of the silicon wafer, and then the cleaning member is rubbed. While maintaining the position, the silicon wafer is moved from the center to a position where a part of the cleaning member overhangs from the outer peripheral edge of the silicon wafer, and the silicon wafer is moved in a state where a part of the cleaning member overhangs.
  • the surface and end faces of the silicon wafer are cleaned by setting the number of intersections between the outer peripheral end portion and the outer periphery of the end faces of the plurality of brushes to 4 or more and 6 or less.
  • it is desirable that the tip side of the brush of the cleaning member is pressed against the surface of the silicon wafer by a length of 3 mm or more from the tip toward the root side.
  • the rotation speed ratio of the cleaning member per one rotation of the silicon wafer is at least 10 or more.
  • the number of intersections between the outer peripheral edge of the wafer and the outer periphery of the end face of the plurality of brushes is four or more as the cleaning member rotates. It is controlled within the range of 6 or less.
  • the brush comes into contact with the outer peripheral edge (side surface) of the wafer, and particles adhering not only to the front surface of the wafer but also to the wafer edge surface (side surface) can be effectively removed.
  • it is possible to suppress scattering (re-adhesion) of particles adhering to the wafer end surface to the wafer surface, and to significantly reduce the number of LPDs on the wafer surface.
  • particles on the front and edge surfaces of a silicon wafer are effectively removed by brush cleaning, reattachment of particles adhering to the wafer edge surfaces to the wafer surface is suppressed, and the number of LPDs on the wafer surface is greatly reduced. It is possible to provide a method for cleaning a silicon wafer that can
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a wafer cleaning apparatus according to one embodiment.
  • 2 is a schematic plan view showing the main configuration of the wafer cleaning apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 3(a) is a plan view of the cleaning member, and FIG. 3(b) is a side view thereof.
  • 4(a) and 4(b) are schematic diagrams showing positions where the cleaning member separates from the wafer surface.
  • b) is a schematic diagram showing a case where there are six intersections between a plurality of brushes and the outer circumference of the wafer;
  • FIG. 5 is a side view showing the state of contact between the wafer end surface and the brush.
  • 6 is a plan view showing the relationship between the brush and the wafer in Comparative Example 1.
  • FIG. 7A and 7B are plan views showing modifications of the cleaning member.
  • 8(a) and 8(b) are plan views showing other modifications of the cleaning member.
  • FIG. 9 is a graph showing the results of Examples.
  • FIG. 10 is
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a wafer cleaning apparatus according to one embodiment
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the main components of the wafer cleaning apparatus shown in FIG.
  • the wafer cleaning apparatus 1 has a plurality of (four in this embodiment) rollers 2 for holding the outer peripheral edge of a wafer (semiconductor substrate) W, as shown in FIGS.
  • One roller 2A among the plurality of rollers 2 is provided with a roller motor M1 so as to be rotatably driven.
  • the other roller 2B is configured to hold the outer peripheral edge of the wafer W without being rotationally driven and to rotate as the wafer W rotates. That is, when the roller 2A is rotated in the direction indicated by the arrow A by the roller motor M1, the wafer W held by the rollers 2A and 2B is rotated in the direction opposite to the arrow A (the direction indicated by the arrow B). do.
  • the wafer cleaning apparatus 1 also includes a cleaning member 3 that rubs the upper surface (cleaning surface) of the wafer W and a cleaning member 4 that rubs the lower surface (cleaning surface) of the wafer W.
  • FIG. 3(a) is a plan view of the cleaning member 3 (cleaning member 4)
  • FIG. 3(b) is a side view thereof.
  • the cleaning members 3 and 4 have a plurality of (eight in this embodiment) small-diameter brushes 11 held on one side of a disc-shaped support portion 10. It is a thing.
  • the cleaning member 3 (4) has one brush 11 arranged at the center of one surface of the support portion 10, and seven brushes arranged at regular intervals around it.
  • a brush 11 is arranged.
  • each brush 11 has a diameter k of 15 mm or more and 30 mm or less (for example, 20 mm) and an effective length L of 3 mm or more. If the effective length L of the brush 11 is shorter than 3 mm, when the cleaning member 3 (4) overhangs from the outer peripheral edge of the silicon wafer W as described later, the brush 11 does not hit the entire side surface of the wafer W, and particles are generated. Such contaminants (foreign matter) may not be removed, which is not preferable.
  • the diameter of the supporting portion 10 is formed smaller than the diameter of the wafer W.
  • a sponge made of PVA polyvinyl alcohol
  • the wafer cleaning apparatus 1 includes cleaning member driving means 5 for driving the cleaning members 3 and 4.
  • the cleaning member driving means 5 are provided on the front side and the back side of the wafer W so as to be symmetrical with the wafer W interposed therebetween.
  • the cleaning member driving means 5 includes a motor M2 that rotates the supporting portion 10 of the disk-shaped cleaning members 3 and 4, a movable arm portion 5a to which the motor M2 is attached at one end, and the movable arm portion.
  • a motor M3 is provided on the other end side of the movable arm portion 5a to rotationally drive the movable arm portion 5a. That is, the cleaning members 3 and 4 are rotated by the motor M2, and the movable arm portion 5a is configured to rotate about the rotating shaft of the motor M3.
  • the motor M3 is mounted on a support base 5b, and the support base 5b is slidably mounted on a mounting base 5c.
  • a piston/cylinder 5d is attached to the mounting table 5c, and the support table 5b and the piston/cylinder 5d are connected. That is, in this wafer cleaning apparatus 1, the piston/cylinder 5d expands and contracts to slide the support base 5b, and the cleaning members 3 and 4 come into sliding contact with or separate from the surface to be cleaned.
  • the thickness of the wafer W is h1 (for example, 0.8 mm) as shown in FIG.
  • a portion of the length (for example, 0.4 mm) is pressed downward from the surface of the wafer W.
  • the wafer cleaning apparatus 1 is provided with a control section 6 for controlling the operations of the motor M1, motor M2, motor M3, and piston/cylinder 5d. This control is controlled by so-called sequence control.
  • the disk-shaped cleaning members 3 and 4 are rotated and moved from the center O1 of the cleaning surfaces Wa and Wb of the wafer W to the outer peripheral side of the wafer W while sliding. , and move away from the cleaning surface at a predetermined position. That is, the cleaning member 3 comes into contact with the cleaning surfaces Wa and Wb of the wafer W as shown in FIG. . Then, as shown in FIG. 2, the cleaning members 3 and 4 rotated by the motor M2 are in sliding contact with the surface of the wafer W, and move from the center O1 of the cleaning surfaces Wa and Wb of the wafer W to the outer peripheral side of the wafer W. It moves on the circular arc indicated by the dashed-dotted line D passing through the center O1 of W. Then, when the cleaning members 3 and 4 reach a predetermined position (overhang distance), they are partly separated from the cleaning surface of the wafer W. As shown in FIG.
  • the wafer cleaning apparatus 1 is provided with a cleaning liquid supply mechanism for supplying a cleaning liquid to the wafer W.
  • a cleaning liquid supply mechanism for supplying a cleaning liquid to the wafer W.
  • a conventionally used cleaning liquid supply mechanism can be used as the cleaning liquid supply mechanism.
  • the cleaning liquid supply mechanism that supplies the cleaning liquid to the upper surface of the wafer W is configured to drop the cleaning liquid onto the center of the upper surface of the wafer W (cleaning surface).
  • the cleaning liquid supply mechanism that supplies the cleaning liquid to the lower surface (cleaning surface) of the wafer W is configured to spray the cleaning liquid onto the entire lower surface (cleaning surface) of the wafer W. As shown in FIG.
  • the operation of the cleaning member 4 is the same as that of the cleaning member 3, the description thereof will be omitted.
  • the outer peripheral edge Wc of the wafer W is held by the rollers 2 .
  • the cleaning liquid supply mechanism supplies cleaning liquid (not shown) onto the surface Wa of the wafer W
  • the roller 2 is rotated in the direction indicated by the arrow A by the motor M2 for the roller 2
  • the wafer W is rotated in the direction indicated by arrow B.
  • the rotation speed of the wafer W at this time is, for example, 20 rpm.
  • a reverse flow of the cleaning liquid occurs in the direction indicated by the arrow E at the outer peripheral edge Wc of the wafer W as the roller 2 rotates. Then, the cleaning liquid flows back up to the position indicated by the dashed line F, and a ring-shaped liquid pool X is formed. Then, the cleaning member driving means 5 moves the cleaning member 3 rotating in the same direction as the rotating direction of the wafer W (the direction indicated by the arrow C) against the surface Wa of the rotating wafer W while being pressed.
  • the cleaning member 3 While maintaining the rotating state (while cleaning the front surface Wa of the wafer W), the cleaning member 3 moves from the center O1 of the wafer W toward the outer peripheral edge as shown by the dashed line in FIG. The cleaning member 3 is separated from the front surface Wa of the wafer W. Specifically, as shown in FIG. 4A, when the radius of the cleaning member 3 is r, the overhang distance of the cleaning member 3 is d, and the backflow distance of the cleaning liquid by the roller 2 is t, the cleaning member 3 The cleaning member 3 is separated from the front surface Wa of the wafer W at a position where the overhang distance of 0 ⁇ d ⁇ rt.
  • the cleaning member 3 it is preferable to stop the movement of the cleaning member 3 at a position where the overhang distance of the cleaning member 3 satisfies 0 ⁇ d ⁇ rt.
  • the time from when the movement is stopped until the cleaning member 3 is separated from the surface Wa of the wafer W is, for example, 1 second to 1 minute.
  • the overhang distance d is a projection dimension when a part of the cleaning members 3 and 4 protrudes from the outer peripheral edge Wc of the wafer W.
  • a tangent line L2 of the wafer W at a point P1 where the line segment L1 connecting the center O2 of the member 3 and the outer peripheral edge Wc of the wafer W intersects, and a line segment L1 connecting the center O1 of the wafer W and the center O2 of the cleaning member 3 are It is the distance between a line segment L3 parallel to the tangent line L2 at a point P2 that intersects with the outer peripheral edge of the cleaning member 3 .
  • the backflow distance t of the cleaning liquid by the roller 2 is the radial distance of the wafer W in the liquid pool X caused by the presence of the roller 2 and the rotation of the roller 2 . Since the backflow distance t is affected by the centrifugal force of the rotation of the wafer W and decreases as the distance from the roller 2 increases, here, as shown in FIG. Let the length dimension of the liquid pool X be crossed by the line segment L4 connecting O3.
  • the cleaning member 3 when the position (overhang distance d) separating the cleaning member 3 from the surface Wa of the wafer W is within the range of 0 ⁇ d ⁇ rt, the contaminated cleaning liquid The liquid pool is removed, and the cleaning water containing contaminated particles and the like is discharged outward from the outer peripheral edge Wc of the wafer W, so that a higher level of cleaning can be achieved. Further, in the present invention, when the cleaning member 3 overhangs the outer peripheral edge Wc of the wafer W, the intersection Is between the outer peripheral edge Wc of the wafer W and the outer periphery of the end surface of the plurality of brushes 11 is the cleaning member 3 is controlled within a range of 4 (FIG. 4A) to 6 (FIG. 4B).
  • the brush 11 contacts the outer peripheral edge Wc (side surface) of the wafer W as shown in FIG. Particles adhering not only to the surface Wa of the wafer W but also to the outer peripheral edge Wc (side surface) of the wafer W can be removed effectively. As a result, the scattering (re-adhesion) of the particles adhering to the outer peripheral edge Wc of the wafer W to the surfaces Wa and Wb of the wafer W can be suppressed, and the number of LPDs on the surfaces Wa and Wb of the wafer W can be significantly reduced. can.
  • the number of intersections Is between the outer peripheral edge Wc of the wafer W and the outer periphery of the end surface of the plurality of brushes 11 is 3 or less as the cleaning member 3 rotates. In the case of , the expected cleaning effect cannot be obtained, which is not preferable. On the other hand, if the number of intersections Is is seven or more, the brush 11 needs to be made smaller, which is not preferable because the brush 11 wears faster and the life of the brush 11 is shortened and dust generation from the brush 11 increases.
  • the rotation speed ratio of the cleaning member 3 to the wafer W is at least 10 or more. That is, if the rotation of the cleaning member 3 is 10 rotations or more (for example, 600 rpm) per rotation of the wafer W, the brush 11 slides over the entire surface of the wafer W, so that a suitable cleaning performance can be obtained. On the other hand, if the rotation of the cleaning member 3 is less than 10 rotations per rotation of the wafer W, the sliding of the brush 11 with respect to the wafer W becomes non-uniform. This is not preferable because there is a possibility that the substance (foreign matter) cannot be removed.
  • the cleaning member 3 (4) has one brush 11 arranged at the center of one surface of the support portion 10, and seven brushes 11 arranged at equal intervals around it.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the cleaning member 3 (4) has one brush 11a (11) arranged at the center of one surface of the support portion 10, and seven brushes 11b arranged at regular intervals around it. (11) may be arranged with different eccentricities.
  • one brush 11 may be arranged at the center of one surface of the support portion 10, and eight brushes 11 may be arranged around it at equal intervals. In this case also, the eccentricity of the brushes 11 other than the central brush 11 may be different.
  • a petal-like (elliptical) space portion 11B is cut and formed, and is formed in the circumferential direction.
  • a plurality of may be provided at equal intervals along the line.
  • FIG. 8B for example, after the brush 11C is formed on the entire surface of the support portion 10, it is cut along a plurality of dividing lines 11D (radial lines) passing through the center of the support portion 10. , the brush 11C may be divided into a plurality of equal parts (the figure shows the case of equal division into eight parts, but the number thereof is not limited).
  • both sides of the silicon wafer W are cleaned, but the present invention can be applied to a configuration in which only one side of the silicon wafer W is cleaned.
  • the material of the brush is PVA, but the material of the brush is not limited in the present invention.
  • CMP Chemical mechanical polishing
  • the rotational speed of the silicon wafer was 20 rpm, and pure water was used as the cleaning liquid, and its flow rate was 1.0 L/min. At this time, the backflow distance t was 10 mm.
  • the disk-shaped cleaning member has a radius r of 30 mm, a moving speed of the cleaning member (rotating speed of the movable arm portion) of 4 mm/s, a rotational speed ratio of the cleaning member to the wafer of about 17.1, The number of revolutions was 600 rpm, and the cleaning member in Example 1 consisted of eight small-diameter brushes (effective length: 3 mm) made of PVA (polyvinyl alcohol) sponge with a water absorption rate of 1000%, arranged as shown in FIG. In Comparative Example 1, as shown in FIG. 6, one large-diameter brush 11 (effective length: 3 mm) made of PVA was used.
  • the cleaning member was moved (rubbed) once from the center of the wafer to a predetermined position (overhang distance) on the outer periphery.
  • the overhang distance d was +15 mm, which satisfies 0 ⁇ d ⁇ r ⁇ t between the backflow distance t and the radius r of the cleaning member.
  • the intersection points Is between the outer peripheral edge of the wafer and the outer periphery of the end face of the plurality of brushes are in the range of 4 to 6 locations. changed.
  • Comparative Example 1 when the cleaning member overhangs the outer peripheral edge of the wafer by the distance d, there are two intersections Is between the outer peripheral edge Wc of the wafer and the outer periphery of the end face of the brush 11 .
  • Example 1 and Comparative Example 1 the number of wafer edge defects and the number of LPDs on the wafer surface were measured.
  • the number of samples (silicon wafers) was 15 for each, and the number of wafer end surface defects and the number of LPDs on the wafer surface were determined for all samples.
  • the cleaning member rubbed and cleaned the wafer for 1 second while the movement of the movable arm portion was stopped, and then separated from the wafer surface.
  • FIGS. 9 and 10 each plot indicates the average number of defects on the wafer edge surface and the average number of LPDs on the wafer surface in the samples (15 sheets).
  • Example 1 As shown in FIG. 9, in Comparative Example 1, the total number of defects on the wafer edge surface was excessive and could not be measured. On the other hand, in Example 1, the total number of defects on the wafer edge surface was about 500 on average, which was greatly reduced. Moreover, as shown in FIG. 10, in Comparative Example 1, 80 or more LPDs were detected. It is presumed that this is because the particles that originally existed on the outer periphery of the wafer were not removed by the brush. In contrast, in Example 1, the number of LPDs decreased to about 50. From the results of the above examples, it was confirmed that, according to the silicon wafer cleaning method of the present invention, particles on the wafer edge surface can be effectively removed, and as a result, the LPD on the wafer surface can be greatly reduced.
  • the method for cleaning a silicon wafer according to the present invention is useful as a method for cleaning a silicon wafer after polishing in a manufacturing process of a silicon wafer. Suitable for cleaning equipment.

Abstract

ブラシ洗浄によりシリコンウェーハの表面及び端面のパーティクルを効果的に除去し、ウェーハ端面に付着したパーティクルのウェーハ表面への再付着を抑制し、シリコンウェーハのＬＰＤ品質を向上すること。　シリコンウェーハＷを回転させると共に、複数のブラシ１１の集合体からなる洗浄部材３、４を回転させながら、シリコンウェーハＷ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シリコンウェーハの洗浄方法であって、洗浄部材３、４をシリコンウェーハＷの表面の中心部に摺擦させた後、洗浄部材３、４を摺擦した状態を維持しつつ、前記中心部から、シリコンウェーハＷの外周縁から洗浄部材３、４の一部がオーバーハングする位置まで、移動させるとともに、洗浄部材３、４の一部がオーバーハングした状態で、シリコンウェーハＷの外周端部と複数のブラシ１１の端面外周との交差点を４箇所以上６箇所以下とする。

Description

シリコンウェーハの洗浄方法
　本発明は、シリコンウェーハの洗浄方法に関し、特に、研磨終了後のシリコンウェーハの表面に、回転させたブラシを押し当てて洗浄するシリコンウェーハの洗浄方法に関する。
　従来から、半導体用基板を製造する種々のプロセスにおいて、研磨処理が終了したシリコンウェーハ（単にウェーハと呼ぶ場合がある）の表面や端面には、シリカ等のパーティクルが多く付着した状態となる。研磨後の洗浄処理でパーティクルが十分に除去されないと、その後に行われる最終洗浄処理の薬液内にパーティクルが放出されることになる。
　洗浄処理中、薬液はフィルターを含む循環経路内を循環しているが、パーティクルの個数が多い場合には洗浄時間中に十分にフィルタリングされず、ウェーハが薬液層から引き上げられる際に、ウェーハにパーティクルが再付着するリスクがある。そのため、研磨後のウェーハは、表裏面と端面の両方とも、パーティクルが少ないことが要求される。
　特許文献１においては、ウェーハの研磨終了直後に、オゾン水洗浄処理によりウェーハ表面に酸化膜を形成し、その後、ウェーハ表面のブラシ洗浄を行っている。このブラシ洗浄処理によってウェーハ表面はある程度の清浄性が得られるが、ウェーハ端面（側面）に対しては洗浄効果が低く、ウェーハ端面にパーティクルが残存しやすいという問題がある。
　このような課題に対し、特許文献２においては、ウェーハ端面専用の洗浄ブラシを設けた構成が開示されている。
特開２００３－１７４５４号公報 特開２０１０－４０９４３号公報
　特許文献２に開示されているウェーハ洗浄装置のように、ウェーハ端面専用のブラシを設ける構成とすれば、ウェーハ端面にパーティクルが残らないように洗浄することができる。
　しかしながら、特許文献２に開示されているウェーハ洗浄装置の構成にあっては、ウェーハ端面専用のブラシによってウェーハ端面のみを洗浄するため、洗浄の際にブラシにより除去されたパーティクルがウェーハ表面へ飛散して再付着しやすい。そのため、ウェーハ端面の洗浄によりウェーハ表面に付着したパーティクルを除去する洗浄プロセスを更に設けなければ、ウェーハ表面の輝点欠陥（Ｌｉｇｈｔ　Ｐｏｉｎｔ　Ｄｅｆｅｃｔ：ＬＰＤ）が増加する（ＬＰＤ品質を低下させる）という課題があった。
　本願発明者は、ウェーハ表面を洗浄するブラシにより、ウェーハ周縁の表面側と同時にウェーハ端面（側面）を効果的に洗浄する方法を見出し、本発明をするに至った。
　本発明の目的は、ブラシ洗浄によりシリコンウェーハの表面及び端面のパーティクルを効果的に除去し、ウェーハ端面に付着したパーティクルのウェーハ表面への再付着を抑制し、ウェーハ表面のＬＰＤ数を大幅に低減することのできるシリコンウェーハの洗浄方法を提供することにある。
　前記課題を解決するためになされた、本発明に係るシリコンウェーハの洗浄方法は、シリコンウェーハを回転させると共に、複数のブラシの集合体からなる洗浄部材を回転させながら、前記シリコンウェーハ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シリコンウェーハの洗浄方法であって、前記洗浄部材を前記シリコンウェーハの表面の中心部に摺擦させた後、前記洗浄部材を摺擦した状態を維持しつつ、前記中心部から、前記シリコンウェーハの外周縁から前記洗浄部材の一部がオーバーハングする位置まで、移動させるとともに、前記洗浄部材の一部がオーバーハングした状態で、前記シリコンウェーハの外周端部と複数の前記ブラシの端面外周との交差点を４箇所以上６箇所以下とすることにより、前記シリコンウェーハの表面と端面とを清浄化することに特徴を有する。
　尚、前記洗浄部材のブラシの先端側は、その先端から根元側に向かって３ｍｍ以上の長さ分が前記シリコンウェーハの表面に押し付けられることが望ましい。
　また、前記シリコンウェーハの１回転あたりの前記洗浄部材の回転数比が少なくとも１０以上であることが望ましい。
　このような方法によれば、洗浄部材がシリコンウェーハの外周端部からオーバーハングした際、ウェーハの外周端部と複数のブラシの端面外周との交差点が、洗浄部材の回転に伴い、４箇所以上６箇所以下の範囲内に制御される。このとき、ブラシがウェーハの外周端部（側面）に接触し、ウェーハの表面だけでなく、同時に、ウェーハ端面（側面）に付着したパーティクルを効果的に除去することができる。その結果、ウェーハ端面に付着したパーティクルのウェーハ表面への飛散（再付着）を抑制し、ウェーハ表面のＬＰＤ数を大幅に低減することができる。
　本発明によれば、ブラシ洗浄によりシリコンウェーハの表面及び端面のパーティクルを効果的に除去し、ウェーハ端面に付着したパーティクルのウェーハ表面への再付着を抑制し、ウェーハ表面のＬＰＤ数を大幅に低減することのできるシリコンウェーハの洗浄方法を提供することができる。
図１は、一実施形態にかかるウェーハ洗浄装置を模式的に示す概略図である。 図２は、図１に示したウェーハ洗浄装置の主要な構成を示した概略平面図である。 図３（ａ）は、洗浄部材の平面図であり、図３（ｂ）は、その側面図である。 図４（ａ）、（ｂ）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、図４（ａ）は複数のブラシとウェーハ外周との交差点が４つの場合、図４（ｂ）は複数のブラシとウェーハ外周との交差点が６つの場合を示す概略図である。 図５は、ウェーハ端面とブラシとの接触状態を示す側面図である。 図６は、比較例１のブラシとウェーハとの関係を示す平面図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、洗浄部材の変形例を示す平面図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、洗浄部材の他の変形例を示す平面図である。 図９は、実施例の結果を示すグラフである。 図１０は、実施例の他の結果を示すグラフである。
　以下、本発明にかかるシリコンウェーハの洗浄方法の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
　尚、図１は、一実施形態にかかるウェーハ洗浄装置を模式的に示す概略図であり、図２は、図１に示したウェーハ洗浄装置の主要な構成を示した概略平面図である。
　ウェーハ洗浄装置１は、図１、図２に示すように、ウェーハ（半導体基板）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、ウェーハＷの外周縁を保持し、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、前記ウェーハ洗浄装置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。図３（ａ）は、前記洗浄部材３（洗浄部材４）の平面図であり、図３（ｂ）は、その側面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、洗浄部材３、４は、正円板状の支持部１０の片側面に複数（本実施形態では８つ）の小径のブラシ１１が保持されたものである。
　具体的には、洗浄部材３（４）は、例えば図３（ａ）に示すように、支持部１０の一面の中心に１本のブラシ１１が配置され、その周りに等間隔に７本のブラシ１１が配置される。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、各ブラシ１１の直径ｋは、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下（例えば２０ｍｍ）、有効長さＬは３ｍｍ以上に形成されている。ブラシ１１の有効長さＬが３ｍｍより短いと、後述するように洗浄部材３（４）がシリコンウェーハＷの外周端部からオーバーハングした際、ウェーハＷの側面全体にブラシ１１が当たらず、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。
　また、支持部１０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。前記洗浄部材３および洗浄部材４が有するブラシ１１の材料としては、例えば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、ウェーハ洗浄装置１は、前記洗浄部材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の支持部１０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、このウェーハ洗浄装置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。
　尚、図３（ｂ）に示すようにウェーハＷの厚さをｈ１（例えば０．８ｍｍ）とすると、洗浄部材３、４のブラシ１１の先端側は、その先端から根元側に向かってｈ２の長さ分（例えば０．４ｍｍ）がウェーハＷの表面から下方に押し付けられるようになされる。
　また、ウェーハ洗浄装置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、前記ウェーハＷの洗浄面Ｗａ、Ｗｂの中心部Ｏ１からウェーハ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、ウェーハ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、ウェーハＷの洗浄面Ｗａ、Ｗｂの中心部Ｏ１からウェーハ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、ウェーハＷの洗浄面から一部離脱する。
　また、図示しないが、前記ウェーハ洗浄装置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が備えられている。
　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、ウェーハ洗浄装置１を用いたブラシ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の外周端部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２用のモータ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、例えば２０ｒｐｍ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Ｗａ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Ｗａ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から外周縁部へ向かい、所定の位置で洗浄部材３をウェーハＷの表面Ｗａから離す。具体的には、図４（ａ）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Ｗａ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Ｗａ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、ウェーハＷの外周端部Ｗｃから洗浄部材３、４の一部が突出したときの突出寸法であって、図４に示すように、ウェーハＷの中心Ｏ１と洗浄部材３の中心Ｏ２とを結ぶ線分Ｌ１がウェーハＷの外周端部Ｗｃと交わる点Ｐ１におけるウェーハＷの接線Ｌ２と、ウェーハＷの中心Ｏ１と洗浄部材３の中心Ｏ２とを結ぶ線分Ｌ１が洗浄部材３の外周端部と交わる点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２が回転することにより生じる液溜りＸにおけるウェーハ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、ウェーハ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４に示すように、ウェーハＷの中心Ｏ１とローラ２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。
　図４（ａ）に示すように、洗浄部材３をウェーハＷの表面Ｗａから離す位置（オーバーハング距離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の外周端部Ｗｃ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。
　更に、本発明にあっては、洗浄部材３がウェーハＷの外周端部Ｗｃからオーバーハングした際、ウェーハＷの外周端部Ｗｃと複数のブラシ１１の端面外周との交差点Ｉｓが、洗浄部材３の回転に伴い、４箇所（図４（ａ））以上６箇所（図４（ｂ））以下の範囲内に制御される。このとき、ブラシ１１の有効長さＬ（図３（ｂ））が３ｍｍ以上に形成されているため、図５に示すようにブラシ１１がウェーハＷの外周端部Ｗｃ（側面）に接触し、ウェーハＷの表面Ｗａだけでなく、同時に、ウェーハＷの外周端部Ｗｃ（側面）に付着したパーティクルを効果的に除去することができる。
　その結果、ウェーハＷの外周端部Ｗｃに付着したパーティクルのウェーハＷの表面Ｗａ、Ｗｂへの飛散（再付着）を抑制し、ウェーハＷの表面Ｗａ、ＷｂのＬＰＤ数を大幅に低減することができる。
　尚、洗浄部材３がウェーハＷの外周端部Ｗｃからオーバーハングした際、ウェーハＷの外周端部Ｗｃと複数のブラシ１１の端面外周との交差点Ｉｓが、洗浄部材３の回転に伴い３箇所以下の場合、期待する洗浄効果が得られないため好ましくない。一方、前記交差点Ｉｓが、７箇所以上の場合、ブラシ１１をより小さく形成する必要があり、ブラシ１１の摩耗が早くなってライフ低下やブラシ１１からの発塵が多くなるため好ましくない。
　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Ｗ１回転あたり洗浄部材３の回転が１０回転以上（例えば６００ｒｐｍ）であれば、ウェーハＷの全面にブラシ１１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Ｗ１回転あたり洗浄部材３の回転が１０回転未満の場合には、ウェーハＷに対するブラシ１１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。
　尚、前記実施の形態においては、洗浄部材３（４）は、支持部１０の一面の中心に１本のブラシ１１が配置され、その周りに等間隔に７本のブラシ１１が配置される構成を例に説明したが、本発明にあっては、それに限定されるものではない。
　例えば、図７（ａ）に示すように洗浄部材３（４）は、支持部１０の一面の中心に１本のブラシ１１ａ（１１）が配置され、その周りに等間隔に７本のブラシ１１ｂ（１１）がそれぞれ異なる偏心率で配置される構成でもよい。
　或いは、図７（ｂ）に示すように支持部１０の一面の中心に１本のブラシ１１が配置され、その周りに等間隔に８本のブラシ１１が配置される構成でもよい。この場合も、中心のブラシ１１以外のブラシ１１の偏心率はそれぞれ異なるようにしてもよい。
　また、図８（ａ）に示すように、例えば、支持部１０の一面全体にブラシ１１Ａを形成した後、花びら状（楕円形状）の空隙部１１Ｂをカットして形成し、これを周方向に沿って等間隔に複数（図では８つの場合であるが、その数は限定されない）設けた構成でもよい。或いは、図８（ｂ）に示すように、例えば、支持部１０の一面全体にブラシ１１Ｃを形成した後、支持部１０の中心を通る複数の分割線１１Ｄ（放射状の線）に沿ってカットし、ブラシ１１Ｃを複数に等分（図では８つに等分した場合であるが、その数は限定されない）した構成でもよい。
　また、前記実施の形態においては、シリコンウェーハＷの両面を洗浄する構成としたが、本発明にあっては、シリコンウェーハＷの片面を洗浄する構成にも適用することができる。
　また、前記実施の形態においては、ブラシの材質をＰＶＡとしたが、本発明にあっては、ブラシの材質を限定するものではない。
　本発明に係るシリコンウェーハの洗浄方法について、実施例に基づきさらに説明する。
　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を用いて説明したウェーハ洗浄装置により、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２０ｒｐｍ、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、実施例１では、吸水率が１０００％のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製のスポンジからなる８本の小径のブラシ（有効長さ３ｍｍ）を図３に示すように配置したものを用い、比較例１では、図６に示すようにＰＶＡからなる１本の大径のブラシ１１（有効長さ３ｍｍ）を配置したものを用いた。
　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、０＜ｄ＜ｒ－ｔを満たす＋１５ｍｍとした。
　実施例１においては、洗浄部材がウェーハの外周端部から前記距離ｄだけオーバーハングした際、ウェーハの外周端部と複数のブラシの端面外周との交点Ｉｓが、４箇所～６箇所の範囲で変化した。
　一方、比較例１においては、洗浄部材がウェーハの外周端部から前記距離ｄだけオーバーハングした際、ウェーハの外周端部Ｗｃとブラシ１１の端面外周との交点Ｉｓが、２箇所であった。
　実施例１、比較例１において、それぞれのウェーハ端面欠陥数、及びウェーハ表面のＬＰＤ数を測定した。尚、サンプル（シリコンウェーハ）数は各１５枚とし、すべてのサンプルについてウェーハ端面欠陥数、及びウェーハ表面のＬＰＤ数を求めた。
　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端面の総欠陥数、及びウェーハ表面の２６ｎｍ以上のＬＰＤ数を測定した。ウェーハ端面の総欠陥数、及びウェーハ表面の２６ｎｍ以上のＬＰＤ数の測定には、暗視野レーザー散乱異物検査装置（ＫＬＡＴｅｎｃｏｒ社製、Ｓｕｒｆｓｃａｎ　ＳＰ３）を用いた。
　ウェーハ端面の総欠陥数の測定結果を図９に示し、ウェーハ表面の２６ｎｍ以上のＬＰＤ数の測定結果を図１０に示す。なお、図９、１０において、各プロットはサンプル（１５枚）におけるウェーハ端面の欠陥数の平均値、及びウェーハ表面のＬＰＤ数の平均値を示している。
　図９に示すように、比較例１では、ウェーハ端面の総欠陥数が過剰な数となり測定不能であった。一方、実施例１では、ウェーハ端面の総欠陥数が平均５００個程度となり大幅に低減された。
　また、図１０に示すように、比較例１では、８０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ためと推察される。
　これに対し、実施例１では、ＬＰＤが５０個程度まで減少した。
　以上の実施例の結果から、本発明に係るシリコンウェーハの洗浄方法によれば、ウェーハ端面のパーティクルを効果的に除去し、その結果、ウェーハ表面のＬＰＤを大幅に低減できることを確認した。
　以上のように、本発明に係るシリコンウェーハの洗浄方法は、シリコンウェーハの製造工程における研磨終了後のシリコンウェーハの洗浄方法として有用であり、特に、シリコンウェーハの表面および端面の欠陥を改善するウェーハ洗浄装置に適している。
　　１　　　ウェーハ洗浄装置
　　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　　　シリコンウェーハ（ウェーハ）
　　ｄ　　　オーバーハング距離
　　Ｉｓ　　交差点
　　ｋ　　　ブラシの直径

Claims (3)

  1. 　シリコンウェーハを回転させると共に、複数のブラシの集合体からなる洗浄部材を回転させながら、前記シリコンウェーハ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シリコンウェーハの洗浄方法であって、
    　前記洗浄部材を前記シリコンウェーハの表面の中心部に摺擦させた後、
    　前記洗浄部材を摺擦した状態を維持しつつ、前記中心部から、前記シリコンウェーハの外周縁から前記洗浄部材の一部がオーバーハングする位置まで、移動させるとともに、
    　前記洗浄部材の一部がオーバーハングした状態で、前記シリコンウェーハの外周端部と複数の前記ブラシの端面外周との交差点を４箇所以上６箇所以下とすることにより、前記シリコンウェーハの表面と端面とを清浄化することを特徴とするシリコンウェーハの洗浄方法。
  2. 　前記洗浄部材のブラシの先端側は、その先端から根元側に向かって３ｍｍ以上の長さ分が前記シリコンウェーハの表面に押し付けられることを特徴とする請求項１に記載されたシリコンウェーハの洗浄方法。
  3. 　前記シリコンウェーハの１回転あたりの前記洗浄部材の回転数比が少なくとも１０以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたシリコンウェーハの洗浄方法。
     
     
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