(57)【要約】【課題】  ワークチャックにおける異物の残存率を低減することができるワークチャックの洗浄装置を提供する。【解決手段】  ワークチャック１２の吸着面を洗浄するための表面ブラシ４１で吸着面を洗浄する工程と、表面ブラシ４１とは独立して変位可能な側面ブラシ５１で、ワークチャック１２の側面を洗浄する工程とを、所定時間同時に行う。その後、表面ブラシ４１をワークチャック１２から退避させるよりも前に、側面ブラシ５１をワークチャック１２から退避させる。  本発明によれば、表面ブラシ４１によって除去された異物を側面ブラシ５１に堆積させることなく、ワークチャックの外へ排出することができる。【選択図】  図１
2006120757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックの洗浄方法であって、
前記ワークチャックの吸着面を洗浄するための表面ブラシとは独立して変位可能な側面ブラシで、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄する、
ことを特徴とするワークチャックの洗浄方法。
【請求項２】
ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックの洗浄方法であって、
（Ａ）前記ワークチャックの吸着面を洗浄するための表面ブラシで前記吸着面を洗浄する工程と、
前記表面ブラシとは独立して変位可能な側面ブラシで、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄する工程とを、
所定時間同時に行うステップと、
（Ｂ）前記表面ブラシを前記ワークチャックから退避させるよりも前に、前記側面ブラシを前記ワークチャックから退避させるステップと、
を含むことを特徴とするワークチャックの洗浄方法。
【請求項３】
ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックの洗浄方法であって、
（Ａ）前記ワークチャックの吸着面を洗浄するための表面ブラシで前記吸着面を洗浄する工程と、
前記表面ブラシとは独立して変位可能な側面ブラシで、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄する工程とを、
所定時間同時に行うステップと、
（Ｂ）前記表面ブラシで前記吸着面を洗浄している状態で、前記側面ブラシを前記ワークチャックから退避させるステップと、
を含むことを特徴とするワークチャックの洗浄方法。
【請求項４】
ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックを洗浄するためのブラシであって、
前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄できるように、
前記吸着面に対して垂直な方向及び前記吸着面と平行な方向、以外の方向に植毛された毛束を具備することを特徴とするブラシ。
【請求項５】
ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックの洗浄装置であって、
前記ワークチャックの吸着面を洗浄するための表面ブラシと、
前記表面ブラシとは独立して変位可能であり、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄する側面ブラシと、
を備えることを特徴とするワークチャックの洗浄装置。
【請求項６】
ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックと前記吸着面の周りにリテーナを備えた研磨ヘッドを、洗浄する洗浄方法であって、
前記吸着面に対して垂直な方向に植毛された毛束と、
前記吸着面に対して垂直な方向及び前記吸着面と平行な方向、以外の方向に植毛された毛束と、
を具備するブラシによって、
前記ワークチャックの側面と前記リテーナの下面を同時に洗浄する、ことを特徴とする洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハや液晶基板等のワークを吸着保持するワークチャック洗浄ブラシ、ワークチャックの洗浄方法及びワークチャックの洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられるウェーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させ、成長した半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削して整形し、これをスライス工程でワイヤソーによりスライスして形成される。
その後、研磨装置によりウェーハの表面を粗研磨並びに仕上げ研磨を行い、ウェーハ洗浄を施して鏡面ウェーハとしている。
【０００３】
従来から、平板状にスライスされたウェーハを研削加工や研磨加工を行う際、或いは、その加工工程を行うために搬送する際に、真空引きによる負圧技術を利用してウェーハを着脱自在に吸着保持するワークチャックが知られている。
【０００４】
鏡面ウェーハを得るための研磨装置では、ウェーハの表面を研磨する場合、その裏面側をワークチャックにて吸着保持した状態で表面を研磨クロスに圧接させ、研磨クロスとワークチャックとを回転させることにより表面研磨を行う。この際、研磨クロスとウェーハとの間には、微粒子状の研磨砥粒を混入した研磨液であるスラリーを供給する。
【０００５】
上述のような吸引式のワークチャックにおいては、特にウェーハ裏面に発生した面ダレ等によって、ワークチャックとウェーハとの間に隙間が発生する場合がある。この隙間の発生は、ウェーハを吸着保持するための吸引力により上述したスラリーを吸い込む原因となる。ワークチャックがスラリーを吸い込むと、吸引孔にスラリーが詰まって吸着力の低下につながる。
【０００６】
また、ワークチャックの吸着面に研磨砥粒が凝集して、固着してしまう場合もある。このように研磨砥粒がワークチャックに残留して固着すると、ワークチャックの平坦度が局部的に損なわれ、ウェーハの吸着力に伴ってその固着部の形状がワークの表面に転写され、ウェーハの表面に窪み（ディンプル）が発生する原因にもなる。
【０００７】
そのため、ウェーハ研磨後のワークチャックは、次のウェーハを研磨する前に吸着面を洗浄する必要が生じる。
図２０は、このようなワークチャックを洗浄する洗浄装置と研磨装置の一例を示す概念図である（特許文献１参照）。図２０（Ａ）は研磨装置および洗浄装置の概略説明図、図２０（Ｂ）はワークチャックの側面図である。
【０００８】
図２０（Ａ）において研磨装置１は、所望の回転速度で回転するワークチャック２と、ワークを研磨する研磨クロス３と、この研磨クロス３を回転させる定盤４と、ワークチャック２のワーク吸着面２ａ並びにワークチャック側面２ｂを洗浄するブラシ毛を有するブラシ５を備えている。
ワークチャック２は、その吸着面２ａに同心円上に複数の円環状の溝を設けており、図示を略する真空装置によって真空ライン６を介して環状溝内を負圧としてワークを吸着保持する。
【０００９】
ブラシ５は、ワーク吸着面２ａを洗浄するための吸着面洗浄ブラシ部５ａと、ワークチャック側面２ｂを洗浄するための側面洗浄ブラシ部５ｂと、洗浄液供給ライン７を通じて供給された洗浄液をワーク吸着面２ａ並びにワークチャック側面２ｂに向けて噴射する複数のノズル８とを備えている。
このような構成において、研磨されたワークが取り外されたワークチャック２を、ブラシ５の位置まで水平方向並びに垂直方向に移動させ、ワーク吸着面２ａを吸着面洗浄ブラシ部５ａに接触させ、ワークチャック側面２ｂを側面洗浄ブラシ部５ｂに接触させる。この状態でノズル８から洗浄液を供給しながら、ワークチャック２を回転させることによって、ワーク吸着面２ａ並びにワークチャック側面２ｂが洗浄される。
この際、ブラシ５を変位させながら洗浄を行うこともできる。また、ブラシ５とワークチャック２の両方を変位させて洗浄を行うこともできる。
【特許文献１】特開２００１−２６７２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記の如く構成された洗浄装置１にあっては、ブラシ５は固定させる場合のほか水平方向に変位させても良いが、ブラシ５を単に水平方向に変位させただけでは、図２１（Ａ）に示すように吸着面洗浄ブラシ部５ａの当たりが一方向であり、ワーク吸着面２ａに形成された環状溝２ｃの延在方向、即ち、円周方向に沿う溝２ｃ内を洗浄することはできるが、溝２ｃの半径方向は十分に洗浄することができない部分が残る。
【００１１】
また、ワークチャック２が回転するだけでは、例え、ブラシ５を往復変位させたとしても、ワーク吸着面２ａの中心部でのワーク吸着面２ａとブラシ５ａとの相対移動速度が小さく、中心部の洗浄能力は他の部分に比べて相対的に低くなってしまう。
しかも、ブラシ５を変位させると、側面洗浄ブラシ部５ｂがワークチャック２の側面２ｂから離れてしまい、ワークチャック側面２ｂの充分な洗浄を行うことができなくなる。
【００１２】
一方、ワークを真空吸着するワークチャック２として、特許文献１では環状溝２ｃを除く面全体がワークと接触する構成であるため、ワークとの接触面積が大きいという問題もある。このようにワークとの接触面積を大きく確保してしまうと、ワークを吸着保持した際に、上述したブラシ５で掻き出すことができなかった研磨砥粒等の異物を挟み込んでしまう確立が高くなり、ワークにディンプルが発生することになる。
【００１３】
これに対し、図２１（Ｂ）に示すように、凸円柱状のピン１４を用いたワークチャック１２とすることによって、ワークとの接触面積を小さくしたものでありながらワークを安定して吸着することができ、ワークを研磨する際の平坦度を向上させることができることは周知である。また、凸状のピン１４を用いたワークチャック１２では、ピン１４の先端面からなるワークとの接触総面積が少ないことから、ピン１４とワークとの間に異物を挟み込む確率を低減することもできる。
【００１４】
しかしながら、上述したようなブラシ５では、凸状のピン１４が、あたかもおろし金のように吸着面洗浄ブラシ部５ａを削り取ってしまい、吸着面洗浄ブラシ部５ａの選定が不十分だとブラシの磨耗が激しく、洗浄力が低下してしまうという新たな問題が生じる。さらに、ピン１４が立ち上がるベース面、即ち、先の環状溝１ｃの底面に相当する面の総面積は逆に増えるため、そのベース面の洗浄が不十分であると異物が残り易く、その異物に研磨砥粒が凝集して固着化し易いという問題も生じる。
【００１５】
また、側面洗浄ブラシ部５ｂはワークチャック側面２ｂと対向する面から水平方向に毛束が突設されている。したがって、吸着面洗浄ブラシ部５ａで除去された異物がワークチャック２の回転に伴う遠心力で外周側へと移動した場合に、図２０（Ｂ）に示すように、側面洗浄ブラシ部５ｂに堆積しやすいという問題も生じていた。
【００１６】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ワークチャックにおける異物の残存率を低減することができるワークチャック洗浄ブラシ、及び、ワークチャックの洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックの洗浄方法であって、前記ワークチャックの吸着面を洗浄するための表面ブラシとは独立して変位可能な側面ブラシで、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄する、ことを特徴とするワークチャックの洗浄方法である。
上記の発明によれば、ワークチャックの吸着面外周部若しくはワークチャックの側面における異物を効果的に除去することができる。
【００１８】
また、本出願に係る第２の発明は、ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックの洗浄方法であって、
（Ａ）前記ワークチャックの吸着面を洗浄するための表面ブラシで前記吸着面を洗浄する工程と、前記表面ブラシとは独立して変位可能な側面ブラシで、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄する工程とを、所定時間同時に行うステップと、
（Ｂ）前記表面ブラシを前記ワークチャックから退避させるよりも前に、前記側面ブラシを前記ワークチャックから退避させるステップと、
を含むことを特徴とするワークチャックの洗浄方法である。
上記の発明によれば、表面ブラシよりも先に側面ブラシを退避させることにより、表面ブラシによって除去された異物が側面ブラシに蓄積するのを低減することができる。
【００１９】
さらに、本出願に係る第３の発明は、ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックの洗浄方法であって、
（Ａ）前記ワークチャックの吸着面を洗浄するための表面ブラシで前記吸着面を洗浄する工程と、前記表面ブラシとは独立して変位可能な側面ブラシで、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄する工程とを、所定時間同時に行うステップと、
（Ｂ）前記表面ブラシで前記吸着面を洗浄している状態で、前記側面ブラシを前記ワークチャックから退避させるステップと、
を含むことを特徴とするワークチャックの洗浄方法である。
上記の発明によれば、表面ブラシで吸着面を洗浄している状態で側面ブラシを退避させることにより、表面ブラシによって除去された異物を側面ブラシに邪魔されることなく、ワークチャックの外へ排出することができる。
【００２０】
また、本出願に係る第４の発明は、ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックを洗浄するためのブラシであって、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄できるように、前記吸着面に対して垂直な方向及び前記吸着面と平行な方向、以外の方向に植毛された毛束を具備することを特徴とするブラシである。
上記の発明によれば、ワークチャックの吸着面外周部若しくはワークチャックの側面における異物を効果的に除去することができる。
【００２１】
さらに、本出願に係る第５の発明は、ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックの洗浄装置であって、前記ワークチャックの吸着面を洗浄するための表面ブラシと、前記表面ブラシとは独立して変位可能であり、前記ワークチャックの前記吸着面の外周部若しくは前記ワークチャックの側面を洗浄する側面ブラシと、を備えることを特徴とするワークチャックの洗浄装置である。
上記の発明によれば、ワークチャックの吸着面だけでなく、ワークチャックの側面における異物も効果的に除去することができる。
【００２２】
また、本出願に係る第６の発明は、ワークを吸着保持する吸着面を有するワークチャックと前記吸着面の周りにリテーナを備えた研磨ヘッドを、洗浄する洗浄方法であって、前記吸着面に対して垂直な方向に植毛された毛束と、前記吸着面に対して垂直な方向及び前記吸着面と平行な方向、以外の方向に植毛された毛束と、を具備するブラシによって、前記ワークチャックの側面と前記リテーナの下面を同時に洗浄する、ことを特徴とする洗浄方法である。
上記の発明によれば、ワークチャックの側面とリテーナの下面を同時に効率よく洗浄することができ、ワークチャックとリテーナの間に挟まった異物も効果的に除去することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のワークチャック洗浄ブラシ、ワークチャックの洗浄方法並びにワークチャックの洗浄装置によれば、ワークチャックにおける異物の残存率を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明のワークチャックの洗浄装置および洗浄装置を備えた半導体ウェーハの研磨装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
［研磨装置の全体構成］
図１８及び図１９は、本発明の洗浄装置を備えた半導体ウェーハの研磨装置全体の概略平面図である。
図１８において研磨装置２０は、研磨加工前の半導体ウェーハ１１を搬入するウェーハ搬入装置２１と、ウェーハ搬入装置２１から搬入された半導体ウェーハ１１のロード・アンロードを行うロード・アンロードステージ２２と、第１〜第３研磨加工ステージ２３，２４，２５と、各ステージ２２〜２５の上方に配置された研磨ヘッド支持部２６と、研磨加工後の半導体ウェーハ１１を搬出するウェーハ搬出装置２７と、洗浄装置２８とを備えている。
【００２６】
＜ウェーハ搬入装置＞
ウェーハ搬入装置２１は、多数の半導体ウェーハ１１を収納したカセット３４を、２個備えている。カセット３４には、前工程であるスライス工程において半導体インゴットからスライス加工された多数の半導体ウェーハ１１が充填されている。各カセット３４はウェーハ搬入装置２１から取り外し可能であり、カセット３４が空になったら、未研磨の半導体ウェーハ１１が充填された新たなカセットと交換を行う。ウェーハ搬入装置２１は他に回転伸縮アーム機構３３を備え、カセット３４に収納された未研磨の半導体ウェーハ１１を各カセットの最上位に位置するものから順次取り出して、ロード・アンロードステージ２２へと供給する。
【００２７】
＜ロード・アンロードステージ＞
ロード・アンロードステージ２２は、図示左右にスライドするスライドテーブル７０を有する。スライドテーブル７０は、２枚の半導体ウェーハ１１を載置可能な載置部７０ａを図示右側に２箇所有し、さらに２枚の半導体ウェーハ１１を載置可能な載置部７０ｂを図示左側に２箇所有する。カセット３４に収納された未研磨の半導体ウェーハ１１を搬入するときには、スライドテーブル７０は図１８に示すように図示右側にスライドした位置に配置される。
【００２８】
最初にカセット３４に充填された未研磨の半導体ウェーハ１１を上から順に回転伸縮アーム機構３３によって取り出す。最上位の位置の半導体ウェーハ１１が取り出されたカセット３４は、不図示の昇降機構により次の半導体ウェーハ１１が最上位の位置にくるまで上昇する。半導体ウェーハ１１を取り出した回転伸縮アーム機構３３は、半導体ウェーハ１１を保持した状態で約１８０°旋回し、スライドテーブル７０の右側の２箇所の載置部７０ａに２枚の半導体ウェーハ１１を載置する。
【００２９】
２枚の半導体ウェーハ１１を載置したら、図１９に示すように、スライドテーブル７０は図示左側にスライドする。スライドテーブル７０が左側にスライドすると、載置部７０ａに載置された２枚の未研磨の半導体ウェーハ１１は、研磨ヘッド支持部２６の真下に配置される。その後、２枚の半導体ウェーハ１１は不図示のリフトピンによって載置部７０ａから持ち上げられ、研磨ヘッド支持部２６に設けられた２個の研磨ヘッド３１にそれぞれ保持される。
２枚の半導体ウェーハ１１が研磨ヘッド３１に吸着保持されたら、図１８に示すように、スライドテーブル７０は図示右側にスライドする。
【００３０】
＜研磨加工ステージ＞
研磨ステージは第１〜第３の研磨加工ステージに分かれており、第１研磨加工ステージ２３と第２研磨加工ステージ２４は粗研磨工程を行い、第３研磨加工ステージ２５は仕上げ研磨工程を行う。粗研磨工程ではスライス加工工程等で半導体ウェーハ１１の表面に入った加工ダメージの除去とウェーハ平坦度の作り込みを行い、仕上げ研磨工程では粗研磨工程における加工ダメージの除去と更なるウェーハ平坦度の向上のための研磨を行う。各研磨加工ステージ２３，２４，２５には、各ステージ２３，２４，２５上の２個の研磨ヘッド３１に対して一つの研磨クロス３２が設けられている。粗研磨工程と仕上げ研磨工程の相違点は、研磨に使用する研磨クロス３２の質（面粗さ・硬度）の違いや、研磨時の回転数および加圧力，スラリー等の違いである。
【００３１】
ここで粗研磨工程を２つの研磨加工ステージに分けているのは、粗研磨にかける時間を仕上げ研磨にかかる時間の２倍程度に設定すると最も効果的に研磨を行うことができることから、トータルのスループットを考慮して設計したものである。そのため、所望の平坦度にあわせて、第１研磨加工ステージ２３のみを粗研磨工程とし、第２研磨加工ステージ２４と第３研磨加工ステージ２５を仕上げ研磨工程としてもよい。また、研磨加工ステージの数は設計的な事項であり、３ステージ以下でも３ステージ以上であっても良い。
【００３２】
＜研磨ヘッド支持部＞
研磨ヘッド支持部２６は平面視で略十字形状を呈し、垂直軸２６ａを中心に水平面内で２７０°旋回自在に設置されている。研磨ヘッド支持部２６の各先端には、それぞれ研磨ヘッド３１を垂直下向きに２個ずつ、合計８個の研磨ヘッド３１を備えている。各研磨ヘッド３１は研磨ヘッド支持部２６に対して昇降自在に支持されており、その昇降によって半導体ウェーハ１１の研磨時の加圧力を調整する。８個の研磨ヘッド３１はそれぞれ独立して昇降可能であり、各研磨加工ステージに位置する研磨ヘッド３１は常に同期して昇降する必要があるわけではない。
【００３３】
図２２（Ａ）は研磨ヘッド３１の一例を示す縦断面図である。研磨ヘッド３１は、半導体ウェーハ１１を吸着保持するチャックであるワークチャック１２と、ワークチャック１２の外周に配置されたリテーナ７３とを備えている。尚、このリテーナ７３は、半導体ウェーハ１１を研磨加工する際に半導体ウェーハ１１の外周に作用する研磨クロス３２からの余分な加圧力を緩和して、半導体ウェーハ１１の外周部における面ダレの発生を防止するものであり、必須の構成要件ではない。
【００３４】
図１はワークチャック１２を吸着面側から見た斜視図である。ワークチャック１２は、図１に示すように直径が半導体ウェーハ１１の外径とほぼ同径の円板状のプレート本体１３からなる。このプレート本体１３の吸着面側の表面には、円柱状の多数のピン１４を突出して設けており、このピン１４の周囲を囲むようにプレート本体１３の表面から円環状に突出した土手状のシール部１５を設けている。さらにプレート本体１３は、表面の数箇所にその厚み方向に貫通する小径の吸着孔１６を有し、各吸着孔１６は不図示の真空ポンプに接続している。例えば、ワークチャック１２は、半導体ウェーハ１１の直径が２００ｍｍであった場合、その直径も２００ｍｍとするのが好ましく、この場合、シール部１５の外周径を１９８ｍｍ，シール部１５の内周径を１９７ｍｍとするのが好ましいが、これらに限定する必要はない。
【００３５】
図２はワークチャック１２の外周部における縦断面図である。図２に示すようにピン１４は、例えば直径Ｄが約０．５ｍｍの円柱形状をしており、その中心間距離Ｐは１ｍｍで全体として格子状に配置されている。また、各ピン１４の高さＨは０．２ｍｍである。このピン１４は、その先端面が半導体ウェーハ１１の裏面と接して、半導体ウェーハ１１の裏面側の平坦度を維持する。このように半導体ウェーハ１１の裏面との接触面積を小さくすることにより、半導体ウェーハ１１の裏面とワークチャック１２との間に、研磨砥粒や切粉などの異物を挟み込む可能性を低減している。
【００３６】
シール部１５は、全てのピン１４を囲むように円環状に連続しており、ピン１４と同一の高さであり、その幅Ｔは０．２〜０．５ｍｍ程度である。そして、半導体ウェーハ１１の裏面の周囲がシール部１５を跨ぐように、半導体ウェーハ１１をシール部１５に接触させて配置する。これにより、プレート本体１３の吸着面とシール部１５および半導体ウェーハ１１の裏面によって囲まれた空間は気密空間となる。そして、真空ポンプを作動させ、吸着孔１６から吸引することにより、気密空間内が負圧になり、半導体ウェーハ１１はワークチャック１２に吸着保持される。半導体ウェーハ１１は外周をシール部１５に支えられ、その内側はピン１４によって支えられるが、ピン１４とシール部１５の高さが同一であるため、半導体ウェーハ１１は高度に平坦に保持される。
【００３７】
研磨クロス３２の構造自体は周知であるため詳細な図示は省略するが、従来技術で示した図２０の符号２ａと同様に、研磨クロス３２は回転軸に支持された円板状の定盤の表面に設けられており、粗研磨工程では粗研磨用、研磨工程では研磨用のものが用いられる。また、研磨クロス３２には、その上方に配置された研磨液供給ノズルからスラリーが供給される。
【００３８】
図１９に示すように、載置部７０ａに載置された２枚の未研磨の半導体ウェーハ１１を吸着したら、研磨ヘッド支持部２６は垂直軸２６ａを中心に反時計回りに９０°回転する。すると、２枚の未研磨の半導体ウェーハ１１は第１研磨加工ステージ２３に搬送される。ここで、２枚の未研磨の半導体ウェーハ１１に所定時間の粗研磨加工を行う。
【００３９】
引き続き、研磨ヘッド支持部２６は垂直軸２６ａを中心に反時計回りに９０°回転する。すると、２枚の半導体ウェーハ１１は第２研磨加工ステージ２４に搬送される。ここでも、２枚の半導体ウェーハ１１に所定時間の粗研磨加工を行う。
さらに、研磨ヘッド支持部２６は垂直軸２６ａを中心に反時計回りに９０°回転する。すると、２枚の半導体ウェーハ１１は第３研磨加工ステージ２５に搬送される。ここでは、２枚の半導体ウェーハ１１に所定時間の仕上げ研磨加工を行う。
第３研磨加工ステージ２５で仕上げ研磨加工が終わったら、研磨ヘッド支持部２６は垂直軸２６ａを中心に時計回りに２７０°回転する。すると、２枚の研磨後の半導体ウェーハ１１はロード・アンロードステージ２２に搬送される。
【００４０】
このように研磨ヘッド支持部２６は２７０°回転可能であれば、各研磨ヘッド３１はロード・アンロードステージ２２→第１研磨加工ステージ２３→第２研磨加工ステージ２４→第３研磨加工ステージ２５→ロード・アンロードステージ２２へと、各ステージを順に移動することができる。
【００４１】
＜ウェーハ搬出装置＞
図１８に示すようにウェーハ搬出装置２７は、ロード・アンロードステージ２２から研磨加工後の半導体ウェーハ１１を取り出す回転伸縮アーム機構３０と、この回転伸縮アーム機構３０で取り出された半導体ウェーハ１１を収納する回収カセット２９とを備えている。回収カセット２９は第３研磨加工ステージ２５で仕上げ研磨された各半導体ウェーハ１１を、それぞれが貼り付かないように枚葉化した状態で収納する。また、回収カセット２９は水で満たされた水槽に浸っている。回収カセット２９はウェーハ搬出装置２７から取り外し可能であり、回収カセット２９が研磨済み半導体ウェーハで一杯になったら、空の新たな回収カセット２９と交換を行う。
【００４２】
第３研磨加工ステージ２５で仕上げ研磨工程が終わった時点では、ロード・アンロードステージ２２のスライドテーブル７０は、図１８に示すように図示右側にスライドした位置に配置されている。仕上げ研磨が終わった２枚の半導体ウェーハ１１は研磨ヘッド３１での吸着が解かれ、不図示のリフトピンによって載置部７０ｂに静かに載置される。２枚の研磨済み半導体ウェーハ１１を載置したら、図１９に示すように、スライドテーブル７０は図示左側にスライドする。スライドテーブル７０が左側にスライドすると、載置部７０ｂに載置された２枚の研磨済み半導体ウェーハ１１は、ウェーハ搬出装置２７の前に配置される。
【００４３】
そして、研磨済み半導体ウェーハ１１を回転伸縮アーム機構３０によって保持する。回収カセット２９は、不図示の昇降機構により一番下のラックが最も上の位置にくるまで上昇する。半導体ウェーハ１１を保持した回転伸縮アーム機構３０は、半導体ウェーハ１１を保持した状態で約１８０°旋回し、回収カセット２９に研磨済み半導体ウェーハ１１を収納する。
【００４４】
２枚の半導体ウェーハ１１を収納したら、回収カセット２９は収納した半導体ウェーハの枚数分だけ下降する。このようにして、回収カセット２９に研磨済み半導体ウェーハ１１が一杯に充填されるまで研磨を行い、回収カセット２９が一杯になったら新たな回収カセット２９と交換する。
【００４５】
＜洗浄装置＞
図３〜図６は、本発明のワークチャックの洗浄装置を示し、図３はブラシ格納状態の洗浄装置の平面図、図４はブラシ使用状態の洗浄装置の平面図、図５は表面ブラシ格納状態の洗浄装置の側面図、図６は表面ブラシ使用状態の洗浄装置の側面図である。
【００４６】
図１８に示すように本願の研磨装置２０は、ほぼ左右対称な構造よりなる洗浄装置２８を２つ備えている。したがって、以下の説明では１の洗浄装置２８について説明し、他の１つの洗浄装置についてはその説明を省略する。
図５に示すように洗浄装置２８は、基台３５の上端に固定された基板３６と、基板３６の上に固定されて洗浄装置内部を覆う筐体３７を有する。筐体３７は図示右側に表面用開口３７ａを有し、ワークチャック１２の吸着面を洗浄する表面ブラシ４１を有する表面ブラシユニット４０と、表面ブラシ４１でワークチャック１２の表面を洗浄する際に洗浄水を供給する表面用給水部３８とを備える。
【００４７】
＜表面ブラシユニット＞
表面ブラシユニット４０は、基板３６に固定された第１ガイドレールユニット４２と、第１ガイドレールユニット４２に沿って進退動する第２ガイドレールユニット４３と、先端に表面ブラシ４１を回転可能に支持すると共に第２ガイドレールユニット４３に沿って進退動する支持フレーム４４を備える。支持フレーム４４は、基端寄りに駆動モータ４５を固定して有しており、また、図３に示すように支持フレーム４４の先端寄りで表面ブラシ４１の側方に配置された表面側洗浄水噴射ノズル４６を有する。
【００４８】
表面側洗浄水噴射ノズル４６は、給水管ユニット４７を通して表面用給水部３８に接続しており、表面用給水部３８から給水管ユニット４７を通って表面側洗浄水噴射ノズル４６へ洗浄水が供給される。
【００４９】
第１ガイドレールユニット４２は、第２ガイドレールユニット４３並びに支持フレーム４４を一体に変位させる。これにより、表面ブラシ４１は筐体３７に格納された格納状態と表面用開口３７ａから突出した使用状態とに変位することとなる。また、第２ガイドレールユニット４３は、第１ガイドレールユニット４２により表面ブラシ４１を使用状態となる位置まで変位させた後に、支持フレーム４４を図示左右方向に往復変位させる。これにより、表面ブラシ４１はワークチャック１２の中心を含む直線上を半径方向に沿って半径以上の範囲で変位することとなる。
【００５０】
この第１ガイドレールユニット４２並びに第２ガイドレールユニット４３によって表面ブラシ４１を変位させる駆動源には、例えば、エアシリンダや駆動モータとラック・ピニオンを用いたもの，ソレノイドによるものなどが考えられる。また、表面側洗浄水噴射ノズル４６は支持フレーム４４に固定されていることから、上述した各ガイドレールユニット４２，４３による支持フレーム４４の変位に連動して表面側洗浄水噴射ノズル４６が追従するように、給水管ユニット４７は伸縮若しくは変位可能に構成されている。
【００５１】
＜表面ブラシ＞
図９及び図１０は本発明の洗浄装置２８に用いられる表面ブラシ４１の一例を示し、図９は表面ブラシ４１とその周辺の拡大縦断面図、図１０（Ａ）は表面ブラシ４１の平面図、図１０（Ｂ）は表面ブラシ４１の縦断面図である。
【００５２】
表面ブラシ４１は、図９及び図１０に示すように金属若しくは樹脂の一体成形によるブラシベース４１ａと、このブラシベース４１ａの上面から突出された複数の毛束４１ｂとを備えている。また、表面ブラシ４１は、支持フレーム４４に回転自在に支持されたプーリ４４ａにブラケット４１ｃ並びにねじ４１ｄによって固定されている。ねじ４１ｄは、図１０（Ａ）に示すように直行する２箇所に形成されたねじ穴４１ｅに挿入され、その頭部をブラシベース４１ａに当接させることにより固定される。プーリ４４ａは駆動モータ４５からの回転駆動がベルト４４ｂを介して伝達され、これにより表面ブラシ４１がワークチャック１２と逆方向に回転する。
【００５３】
毛束４１ｂは、ＰＰ又はナイロンからなる毛を複数本束ねた状態でブラシベース４１ａに垂直に植毛されている。また、毛束４１ｂは内外２重の円周上に等間隔に配置されており、外周側の毛束４１ｂを結ぶ円周の直径Ｗ１は約７０ｍｍで隣り合う毛束４１ｂ同士のピッチは６．３ｍｍ、内周側の毛束４１ｂを結ぶ円周の直径は約６０ｍｍで隣り合う毛束４１ｂ同士のピッチは５．４ｍｍである。
【００５４】
本出願の表面ブラシ４１は、ブラシベース４１ａの上面全体に均一に毛を設けるのではなく、複数の毛を束ねた毛束４１ｂを円周上にだけ配置していることに特徴を有する。毛束４１ｂの外周径Ｗ１はワークチャック１２の直径の１／５〜１／２とし、表面ブラシ４１をワークチャック１２の中心を含む直線上を往復移動させることにより、ワークチャック１２の吸着面全体を効果的に洗浄する。より具体的には、表面ブラシ４１が、ワークチャック１２の中心並びに外周端を含むワークチャックの半径以上の範囲で変位すれば、ワークチャック全体を洗浄することができる。
【００５５】
図１１は、このような毛束４１ｂと毛束４１ｂを構成するブラシ毛７１とピン１４との関係を示し、図１１（Ａ）は毛束４１ｂとピン１４との関係を示す説明図、図１１（Ｂ）〜（Ｄ）はブラシ毛７１とピン１４との関係を示す説明図である。
図１１（Ｂ）に示すように、ピン１４の直径Ｄ＝０．５ｍｍ、中心間距離Ｐ＝１ｍｍとした場合、隣接するピン１４の離間距離は０．５ｍｍとなる。ここで、ブラシ毛７１のブラシ毛径Ｗ３をピン１４の直径Ｄの１／２以上とした場合、ブラシ毛７１が隣接するピン１４の間に引っ掛かってしまい、ピン１４の間を適切に洗浄することができない。
【００５６】
これに対し、図１１（Ｃ）に示すように、ブラシ毛径Ｗ３をピン１４の直径Ｄの１／２以下とした場合、ブラシ毛７１が隣接するピン１４の間に引っ掛かる可能性が低くなる。さらに、図１１（Ｄ）に示すように、ブラシ毛径Ｗ３をピン１４の直径Ｄの１／３以下とした場合、３本以上のブラシ毛７１が隣接するピン１４の間に引っ掛かることなく通過することができ、ピン１４とピン１４の間を良好に洗浄することができる。
そのため、毛束４１ｂを構成するブラシ毛７１のブラシ毛径Ｗ３はピン１４の直径Ｄの１／２以下が良く、より好ましくは１／３以下とするのが良い。
【００５７】
図１２は、毛束４１ｂの材質をＰＰとして上述したワークチャック１２並びにピン１４の条件下で、毛束４１ｂを各種条件で洗浄テストをした結果を示す図表である。
図１２（Ａ）はブラシ毛径Ｗ３を０．１〜０．４ｍｍの間で０．１ｍｍずつ変化させて各毛径でワークチャック１２を洗浄した後、各毛径について半導体ウェーハ１１を研磨加工した際のディンプルの発生率を示す図表である。この実験において、ピン１４の直径Ｄ＝０．５ｍｍ，中心間距離Ｐ＝１ｍｍ，ブラシの毛束径Ｗ２は２ｍｍとし、ブラシの毛長Ｌは１０ｍｍとしている。このディンプルの発生率は、１００枚の半導体ウェーハ１１を研磨加工した際にディンプルが発生した半導体ウェーハの枚数である。
【００５８】
この結果、ブラシ毛径Ｗ３は細いほどディンプルの発生率が低いことがわかる。しかしながら、ブラシ毛径Ｗ３が細ければ細いほど良いわけではなく、毛径Ｗ３が０．０１ｍｍ未満であると、ブラシの硬度が足りず弾性力が弱くなるため、洗浄能力が発揮されない。そのため、特にブラシ毛径Ｗ３は、ディンプルの発生率が２％以下となる０．２ｍｍ以下であり、０．０１ｍｍ以上であることが望ましい。
【００５９】
図１２（Ｂ）は毛束径Ｗ２を２ｍｍと３ｍｍとした場合において、ワークチャック１２を洗浄した後、半導体ウェーハ１１を研磨加工した際のディンプルの発生率と毛束４１ｂの磨耗量とを示す図表である。この実験において、ピン１４の直径Ｄ＝０．５ｍｍ，中心間距離Ｐ＝１ｍｍ，ブラシの毛径Ｗ３は０．２ｍｍとし、ブラシの毛長Ｌは１０ｍｍとしている。毛束の磨耗量（ｍｍ／枚）は、半導体ウェーハ１１を１枚研磨するのに当たってワークチャック１２を洗浄したときに、毛束の磨耗する量である。
【００６０】
この結果、毛束径Ｗ２によって毛束４１ｂの弾性力が異なり、毛束径Ｗ２が太すぎるとワークチャック１２への当たりが強くなり、毛束４１ｂの磨耗が増大することが判明した。これにより、毛束径Ｗ２は細いほど磨耗量が少ないことがわかる。実験結果によれば、特に毛束径Ｗ２が２ｍｍ程度の場合に磨耗量が０．００２ｍｍ／枚以下となり、磨耗量もディンプル発生率も少ないことがわかる。これにより、毛束径Ｗ２は、ブラシ毛径Ｗ３の１０倍以下であることが望ましいと言える。
【００６１】
しかしながら、毛束径Ｗ２が細ければ細いほど良いわけではなく、毛束径Ｗ２がブラシ毛径Ｗ３の３倍未満であると、毛束がふにゃふにゃとなり洗浄能力が発揮されない。そのため、毛束径Ｗ２はブラシ毛径Ｗ３の３倍以上であることが望ましい。
【００６２】
図１２（Ｃ）はブラシ毛長Ｌを複数種の長さにした場合において、ワークチャック１２を洗浄した後、半導体ウェーハ１１を研磨加工した際のディンプルの発生率と毛束４１ｂの磨耗耐久性とを示す図表である。この実験において、ピン１４の直径Ｄ＝０．５ｍｍ，中心間距離Ｐ＝１ｍｍ，ブラシ毛径Ｗ３は０．２ｍｍとし、ブラシの毛束径Ｗ２は２ｍｍとしている。磨耗耐久性については図１２（Ｂ）と同様に毛束の磨耗量（ｍｍ／枚）を測定し、その値に基づいて、適切か不適切かを記号で表した。例えば、ブラシ毛長５ｍｍにおいては磨耗量が０．１ｍｍ／枚であったため不適切と判断し、ブラシ毛長１０ｍｍにおいては磨耗量が０．００２ｍｍ／枚であったため適切と判断し、ブラシ毛長１５ｍｍにおいては磨耗量が０．００３ｍｍ／枚であったため適切と判断している。
【００６３】
この結果、ブラシ毛長Ｌによって毛束４１ｂの弾性力が異なり、ブラシ毛長Ｌが短すぎるとワークチャック１２への当たりが強くなり、毛束４１ｂの磨耗が増大し、ディンプルの発生率も高くなることが判明した。また、ブラシ毛長Ｌが長すぎると毛束４１ｂの当たり力が弱くなってしまい、洗浄能力が落ち、ディンプル発生率も高くなることが判明した。特に、ブラシ毛長Ｌが８〜１２ｍｍ程度の場合に、ディンプル発生率も磨耗量も少ないことがわかる。これにより、ブラシ毛長Ｌは、ブラシ毛径Ｗ３の４０〜６０倍であることが望ましいと言える。
【００６４】
図１２（Ｄ）はワークチャック１２への毛束の押当て量Ｌ１を示す概念図である。図１２（Ｄ）に示すように、毛束４１ｂはワークチャック１２の吸着面に接触して、弾性力によって曲がった状態となる。この分の変形量を押当て量Ｌ１という。
【００６５】
毛束４１ｂのワークチャック１２への押当て量Ｌ１は、ブラシ毛長Ｌに対して１０％以下とすると異物の除去力が低下して異物を除去しきれず、ディンプルの発生率が高くなる。また、押当て量をブラシ毛長Ｌに対して３０％以上とすると、毛束４１ｂの磨耗量が大きくなってしまい、結果的に異物の除去力が低下して異物を除去しきれず、ディンプルの発生率が高くなる。
【００６６】
そのため、押当て量Ｌ１はブラシ毛長Ｌに対して１０〜３０％程度であることが望ましいと言える。例えば、ブラシ毛長Ｌを１０ｍｍとする場合には、ブラシの押当て量は１〜３ｍｍ程度が良い。
【００６７】
ここで、上述した各条件を兼ね備えると、毛束４１ｂの材質をＰＰとして上述したワークチャック１２並びにピン１４の条件であった場合には、毛束径Ｗ２はブラシ毛径Ｗ３の３倍以上１０倍以下、ブラシ毛長Ｌはブラシ毛径Ｗ３の４０〜６０倍、毛束４１ｂのワークチャック１２への押し当て量Ｌ１はブラシ毛長Ｌの１０〜３０％、であることが望ましいと言える。
【００６８】
＜表面側洗浄水噴射ノズル＞
図１３（Ａ）は、表面ブラシ４１でワークチャック１２を洗浄している際に、表面側洗浄水噴射ノズル４６により洗浄水をワークチャックに向けて吹き付けている状態を示す底面図、図１３（Ｂ）はその側面図である。
【００６９】
表面側洗浄水噴射ノズル４６は、図１３（Ａ）に示すように、表面ブラシ４１の当たる範囲をカバーするように洗浄水を帯状にしてワークチャック１２に噴射する。この際、その噴射方向はワークチャック１２の回転方向に沿うように向け、且つ表面ブラシ４１の手前（回転上流側）に噴射する。これにより、表面側洗浄水噴射ノズル４６から噴射された洗浄水が、ワークチャック１２の回転に合わせて、ワークチャックの表面に沿って流れ、表面ブラシ４１に無駄なく供給される。このとき、ワークチャック１２の表面に洗浄水の流れができて、ワークチャック１２の回転により、異物をワークチャックの外周へ遠心力で飛ばすことができる。
【００７０】
一方、表面側洗浄水噴射ノズル４６から噴射された洗浄水の流れる方向がワークチャック１２の回転方向と逆方向になると、洗浄水がワークチャック１２の回転によって押し戻されて表面ブラシ４１に十分に供給されずに洗浄水の供給効率が悪くなる。そのため、図１３（Ｂ）に示すように、表面側洗浄水噴射ノズル４６は、ワークチャック１２に対して斜め下方から、ワークチャック１２の回転方向に沿って洗浄水を噴射できるように、その傾斜角度θは５〜８５°の鋭角の範囲で設定する。
【００７１】
本発明の洗浄方法によれば、純水を用いただけでワークチャックの吸着面を効果的に洗浄することができるため、本実施例では洗浄水として純水を使用しているが、アルカリ性溶液や界面活性剤を含む洗浄液を使用することもできる。
【００７２】
＜側面ブラシユニット＞
図７は側面ブラシ格納状態の洗浄装置の側面図、図８は側面ブラシ使用状態の洗浄装置の側面図である。図７に示すように、筐体３７は図示右側に側面用開口３７ｂを有し、ワークチャック１２の側面を洗浄する側面ブラシ５１を有する側面ブラシユニット５０と、側面ブラシ５１でワークチャック１２の側面を洗浄する際に洗浄水を供給する側面用給水部３９とを備える。
【００７３】
側面ブラシユニット５０は、基板３６に固定されたガイドレールユニット５２と、先端に側面ブラシ５１を回転自在に支持すると共にガイドレールユニット５２に沿って進退動する支持フレーム５３を備える。支持フレーム５３は、基端寄りに駆動モータ５４を固定して有しており、また、図３に示すように支持フレーム５３の先端寄りで側面ブラシ５１の側方に配置された側面側洗浄水噴射ノズル５５を有する。
【００７４】
図７に示すように側面側洗浄水噴射ノズル５５は、給水管ユニット５６を介して側面側給水部３９に接続しており、側面側給水部３９から給水管ユニット５６を通って側面側洗浄水噴射ノズル５５へ洗浄水が供給される。側面側給水部３９は、３本の給水管３９ａ〜３９ｃを備え、給水管３９ａは給水管ユニット５６を介して側面側洗浄水噴射ノズル５５に接続している。また、給水管３９ｂは表面ブラシ４１を水圧により洗浄する表面ブラシ洗浄ノズル５７（図３参照）に接続され、給水管３９ｃは側面ブラシ５１を水圧により洗浄する側面ブラシ洗浄ノズル５８（図３参照）に接続されている。
【００７５】
図７に示すガイドレールユニット５２は、支持フレーム５３を図示左右方向に進退動させる。これにより、側面ブラシ５１は筐体３７に格納された格納状態と側面用開口３７ｂから突出した使用状態（図８参照）とに変位することとなる。ガイドレールユニット５２によって側面ブラシ５１を変位させる駆動源には、例えば、エアシリンダや駆動モータとラック・ピニオンを用いたもの，ソレノイドによるものなどが考えられる。また、側面側洗浄水噴射ノズル５５は支持フレーム５３に固定されていることから、上述したガイドレールユニット５２による支持フレーム５３の変位に連動して側面側洗浄水噴射ノズル５５が追従するように給水管ユニット５６は伸縮若しくは変位可能に構成されている。
【００７６】
＜側面ブラシ＞
図１４及び図１５は、本発明の洗浄装置に用いられる側面ブラシの一例を示す。図１４は側面ブラシ５１とその周辺の拡大縦断面図、図１５（Ａ）は側面ブラシ５１の平面図、図１５（Ｂ）は側面ブラシ５１の縦断面図である。
【００７７】
側面ブラシ５１は、金属若しくは樹脂の一体成形によるブラシベース５１ａと、このブラシベース５１ａの上面から突出された複数の毛束５１ｂとを備えている。また、側面ブラシ５１は、支持フレーム５３に回転自在に支持されたプーリ５３ａにブラケット５３ｃ並びにねじ５３ｄを介して固定されている。尚、ねじ５３ｄは、図１５に示すように直交する２箇所に形成されたねじ穴５１ｅに挿入され、その頭部をブラシベース５１ａに当接させることにより固定される。プーリ５３ａは駆動モータ５４からの回転駆動がベルト５３ｂを介して伝達され、これにより側面ブラシ５１がワークチャック１２と同方向に回転する。
【００７８】
毛束５１ｂは、ＰＰ又はナイロンからなる複数本の毛を束ねた状態でブラシベース５１ａに植毛されている。また、毛束５１ｂは内外２重の円周上に等間隔に配置されてワークチャック１２の吸着面に対してほぼ垂直に植毛されたものと、ブラシベース５１ａの断面Ｒ状に傾斜した斜面に配置されて斜め方向に植毛されたものとを備えている。
斜め方向に植毛された毛束５１ｂはそれぞれの毛束５１ｂが全て同じ角度に植毛される必要はなく、洗浄性能の観点からは各毛束５１ｂが様々な角度に植毛されていることが望ましい。また、図１５（Ｂ）に示した例では、横方向（水平方向）に植毛された毛束を示していないが、横方向に植毛された毛束を有していても良い。
毛束５１ｂのブラシ毛径、毛束径、ブラシ毛長等は基本的に毛束４１ｂと同様のものを使用する。
【００７９】
図２２（Ａ）に示すように、近年の研磨装置にはワークチャック１２の周囲に研磨加工後の半導体ウェーハ１１の外周に発生する面ダレを抑制するためのリテーナ７３を設けたものがあるが、半導体ウェーハ１１をワークチャック１２から離脱させた後には、図２２（Ｂ）に示すようにリテーナ７３を上方に退避させることにより、ワークチャック１２の側面を露出させた状態にすることができる。
【００８０】
従って、リテーナ７３を有する研磨ヘッド３１の場合には、ワークチャック１２の周囲からリテーナ７３を退避させてワークチャック１２の側面を露出させることで、ワークチャック１２の側面を側面ブラシ５１によって洗浄することが可能となる。
このワークチャック１２の側面とリテーナ７３との間には、研磨砥粒などの異物が溜まり易いが、本願の側面ブラシ５１を用いることにより、ワークチャック１２とリテーナ７３の間の異物を効果的に除去することができる。
【００８１】
また、本願の側面ブラシ５１は鉛直に植毛された毛束５１ｂも有するため、リテーナ７３の下面も同時に洗浄することができ、側面ブラシ５１を回転させることで、リテーナ７３の下面に設けられた溝内の洗浄を行うこともできる。本実施例では、側面ブラシ５１はワークチャック１２の側面に接触した状態で変位することなく自転だけを行う例を示しているが、側面ブラシ５１は往復変位可能に構成しても良い。
【００８２】
＜側面側洗浄水噴射ノズル＞
図１６（Ａ）は、側面ブラシ５１でワークチャック１２をブラッシングしている際に側面側洗浄水噴射ノズル５５により洗浄水をワークチャック１２に向けて吹き付けている状態を示す底面図であり、図１６（Ｂ）はその側面図である。
【００８３】
側面側洗浄水噴射ノズル５５は、洗浄水を略帯状に噴射する。この際、その噴射方向はワークチャック１２の回転方向に対して側面ブラシ５１よりも手前（上流側）から噴射する。また、図１６（Ｂ）に示すように、側面側洗浄水噴射ノズル５５は、ワークチャック１２に対してやや斜め下方から洗浄水を噴射する。これにより、側面側洗浄水噴射ノズル５５から噴射された洗浄水が、ワークチャック１２の回転に合わせて、ワークチャックの表面に沿って流れ、側面ブラシ５１に無駄なく供給される。このとき、ワークチャック１２の表面に洗浄水の流れができて、ワークチャック１２の回転により、異物をワークチャックの外周へ遠心力で飛ばすことができる。
【００８４】
上記の構成において、粗研磨加工から仕上げ研磨加工を経てロード・アンロードステージ２２にて研磨済み半導体ウェーハ１１をワークチャック１２から離脱させる。その後、表面ブラシ４１と側面ブラシ５１が筐体３７から突出し、ワークチャック１２の表面並びに側面に配置される。この状態で、ワークチャック１２を回転させると同時に表面ブラシ４１及び側面ブラシ５１を回転させる。この際、ワークチャック１２の回転数は、研磨時の回転数（例えば、６０〜７０ｒｐｍ）に対して半分程度（例えば、３０〜５０ｒｐｍ）に設定する。
【００８５】
そして、表面ブラシ４１はワークチャック１２の中心を含む直線上を半径以上の範囲で往復変位し、ワークチャック１２の表面を洗浄する。他方、側面ブラシ５１は一定位置に固定された状態で、ワークチャック１２の吸着面の外周部並びにワークチャック１２の側面を洗浄する。
【００８６】
［装置全体の動作説明］
次に、本出願の洗浄装置を備えた研磨装置の動作について説明する。
【００８７】
＜洗浄工程＞
まず、図１８に示すように、ロード・アンロードステージ２２のスライドテーブル７０を図示右側にスライドさせる。この状態で、表面側洗浄水噴射ノズル４６と側面側洗浄水噴射ノズル５５からそれぞれ洗浄水を噴射させ、表面ブラシ４１と側面ブラシ５１を回転させる。さらに、研磨ヘッド３１のワークチャック１２も回転させる。このとき、表面ブラシ４１の回転速度は６０〜７０ｒｐｍ、側面ブラシ５１の回転速度は６０〜７０ｒｐｍ、ワークチャック１２の回転速度は３０〜５０ｒｐｍに設定する。
【００８８】
そして、洗浄装置２８から表面ブラシ４１と側面ブラシ５１を突出させて、ロード・アンロードステージ２２にある研磨ヘッド３１の下に配置させる。表面ブラシ４１と側面ブラシ５１の押当て量は予め設定してあるため、表面ブラシ４１と側面ブラシ５１を研磨ヘッド３１の下に配置させると、各ブラシ４１，５１の毛がワークチャック１２に接触する。
【００８９】
図１６に示すように、表面ブラシ４１は自転した状態で、ワークチャック１２の中心線に沿って中心から外周側に、さらに外周側から中心へと往復変位する。一方、側面ブラシ５１はワークチャック１２の側面に接触した状態で、変位することなく自転だけを行う。特に、表面ブラシ４１は往復変位することによって、ワークチャック１２の吸着面全体を洗浄し、側面ブラシ５１はシール部１５の外側とワークチャック１２の側面を中心に洗浄する。
【００９０】
表面ブラシ４１の回転によってワークチャック１２の表面から引き剥がされた異物は洗浄水と共に流れて、ワークチャック１２の表面から落下する。また、一部の異物はワークチャック１２の回転によって遠心力が働き、洗浄水と共にワークチャック１２の外周側へ押し流され、そこで側面ブラシ５１によってワークチャック１２の外へ排出される。
【００９１】
この際、ワークチャック１２の回転と表面ブラシ４１の回転、及び、表面ブラシ４１の進退動の関係は、図１７（Ａ）に示すようになる。図１７（Ｂ）はワークチャック１２のピン１４の移動方向と、表面ブラシ４１の毛束４１ｂの移動方向の関係を示す模式図である。ワークチャック１２の直径よりも小さな直径を有する表面ブラシ４１の回転・往復移動により、ピン１４に対して毛束４１ｂを縦横に通過させることができる。特に、ワークチャック１２の回転と表面ブラシ４１の回転・往復移動とにより、毛束４１ｂはピン１４の側面に対してあらゆる角度から接触するため、実際にはピン１４の外周全体が満遍なく洗浄され、洗浄残しが無くなる。
【００９２】
ワークチャック１２を自転させ、更に表面ブラシ４１を往復移動させているため、表面ブラシ４１の外径はワークチャック１２の外径の１／２以下であっても、ワークチャック１２の吸着面全面にブラシ毛を当てることができる。また、表面ブラシ４１の外径がワークチャック１２の外径の１／５未満となると、表面ブラシ４１の周速をワークチャック１２の周速より高くするためにワークチャック１２の回転数を表面ブラシ４１の回転数の１／５未満にしなければならず、ワークチャック全面を洗浄するために要する時間が長くなり、生産性が落ちることになる。そのため、表面ブラシ４１の毛束４１ｂが植毛されている部分の外径は、ワークチャックの外径の１／５〜１／２にするのが良い。
【００９３】
表面ブラシ４１の往復ストロークは、具体的には、ワークチャック１２の中心側の変位は表面ブラシ１２の毛束４１ｂが植毛されている部分の外周がワークチャック１２の中心と少しオーバーラップする位置以上までとし、ワークチャック１２の外周側の変位は表面ブラシ１２の中心がワークチャック１２の外周端と一致する位置以上までとすれば良い。ワークチャック１２の外周側の変位を表面ブラシ１２の中心がワークチャック１２の外周端と一致する位置以上までとすることにより、外周近傍に配置されたピン１４においても毛束４１ｂを縦横に通過させることができる。
【００９４】
また、表面ブラシ１２の移動速度は、ワークチャック１２の中心から外周に変位するに従って遅くする方が良い。これは、ワークチャック１２に対する表面ブラシ１２の当たり時間をワークチャック１２の全面で均一にし、ムラの無い洗浄効果を実現するためである。
さらに、ワークチャック１２に付着している異物のほとんどは、研磨中に吸い込むスラリーであり、ワークチャック１２の外周付近に付着し易いため、外周付近の異物の取り残しが無いように、外周部における洗浄時間を長くする必要がある。そのことからも、表面ブラシ１２の移動速度は、ワークチャック１２の中心から外周に変位するに従って遅くする方が良い。
【００９５】
また、図２３（Ａ）に示すように、ワークチャック１２の外周には土手状のシール部１５を設けている。シール部１５はリング状であり、その内側と外側の両側面にスラリーが固着し易く、ブラシで良く擦らないと除去することができない。シール部１５の外側は、側面ブラシ５１によって十分に洗浄することができるが、シール部１５の内側は、側面ブラシ５１によっては十分に洗浄することができない。
そのため、図２３（Ｂ）に示すように表面ブラシ４１の毛束４１ｂがシール部１５の内側に内接する位置にきたら、表面ブラシ４１の移動速度を極めて減速させるか停止させることにより、表面ブラシ４１の毛束４１ｂがシール部１５の内側に内接する位置での洗浄時間が長くなるようにする。
また、表面ブラシ４１の毛束４１ｂがシール部１５の外側を洗浄する位置においても、表面ブラシ４１の移動速度を極めて減速させるか停止させることにより、シール部１５の外側を洗浄する時間が長くなるようにしても良い。
【００９６】
ブラッシング中は、表面ブラシ４１がワークチャック１２当たる部分に対して、表面側洗浄水噴射ノズル４６から洗浄水を帯状に噴射させているが、洗浄水を無駄なく利用するために、表面側洗浄水噴射ノズル４６も表面ブラシ４１と同期させて往復移動させるのが良い。
そのため、本願においては、表面ブラシ４１を設置した支持フレーム４４に表面側洗浄水噴射ノズル４６を設けている。逆に、ブラシが当たっている部分への洗浄水が部分的に少ないとブラシの磨耗が早くなり、また、洗浄能力も低下することになる。
【００９７】
一方、ワークチャック１２の側面は、ワークチャック１２のピン１４の形状と違い、なめらかな円筒面であるので、洗浄に要する時間はワークチャック１２の吸着面に比べて短くて良い。また、図２０（Ｂ）を用いて説明したように、表面ブラシ４１によってかき出された異物が遠心力によってワークチャック１２の外周側に流れて側面ブラシ５１に蓄積するという問題を防ぐ必要もある。
従って、側面ブラシ５１の後退を表面ブラシ４１とは独立して行うようにし、洗浄開始から３０秒程度経過した時点で、まず、側面ブラシ５１のみを先に退避させ、筐体３７内へと格納する。
【００９８】
また、表面ブラシ４１は引き続き回転・往復移動しながら洗浄を行う。これにより、表面ブラシ４１で除去された異物やブラシの磨耗粉は、表面側洗浄水噴射ノズル４６から噴射された洗浄水と共にワークチャック１２の表面を伝って外周へと流れ、ワークチャック１２の回転に伴う遠心力でワークチャック１２の外へ飛ばされる。１分間程度の時間をかけて１０往復程度変位させた時点で吸着面の洗浄が終了するため、表面ブラシ４１を退避させ、筐体３７内へと格納する。
【００９９】
表面ブラシ４１及び側面ブラシ５１は、筐体３７内へ格納されると、図３に示すように表面ブラシ洗浄ノズル５７及び側面ブラシ洗浄ノズル５８からそれぞれ洗浄用の純水が噴射されて洗浄される。
【０１００】
本願の研磨装置では詳細な図示を省略しているが、この後、ワークチャック１２の下に配置された不図示のリンスノズルから純水を噴出させ、ワークチャック１２を回転させた状態で吸着面のすすぎ作業を３０秒間程度行う。このときのリンスノズルから噴射する純水の方向をワークチャック１２の回転方向と一致させ、噴射角度θも図１３（Ｂ）に示すのと同様に吸着面に対して５〜８５°の範囲とすることにより、吸着面に純水の流れができるようにする。異物はワークチャック１２の回転による遠心力によって外周へ運ばれて吹き飛ばされる。
【０１０１】
上記の一連の洗浄工程には、約２分程度の時間を要する。そして、上記の一連の洗浄作業を行っている間、第１研磨加工ステージ２３〜第３研磨加工ステージ２５では、それぞれ半導体ウェーハ１１の研磨が並行して行われる。
【０１０２】
＜ロード工程＞
次に、図１８に示すように、カセット３４に充填された未研磨の半導体ウェーハ１１を上から順に回転伸縮アーム機構３３によって取り出す。最上位の位置の半導体ウェーハ１１が取り出されたカセット３４は、不図示の昇降機構により次の半導体ウェーハ１１が最上位の位置にくるまで上昇する。半導体ウェーハ１１を取り出した回転伸縮アーム機構３３は、半導体ウェーハ１１を保持した状態で約１８０°旋回し、スライドテーブル７０の右側の２箇所の載置部７０ａに２枚の半導体ウェーハ１１を載置する。
【０１０３】
２枚の半導体ウェーハ１１を載置したら、図１９に示すように、スライドテーブル７０は図示左側にスライドする。スライドテーブル７０が左側にスライドすると、載置部７０ａに載置された２枚の未研磨の半導体ウェーハ１１は、洗浄が終わった研磨ヘッド支持部２６の真下に配置される。その後、２枚の半導体ウェーハ１１は不図示のリフトピンによって載置部７０ａから持ち上げられ、研磨ヘッド支持部２６に設けられた２個のワークチャック１２にそれぞれ保持される。
【０１０４】
２枚の半導体ウェーハ１１がワークチャック１２に吸着保持されたら、図１８に示すように、スライドテーブル７０は図示右側にスライドする。
上記の一連のロード工程には、約１分程度の時間を要する。
【０１０５】
＜研磨工程＞
載置部７０ａに載置された２枚の未研磨の半導体ウェーハ１１を吸着したら、研磨ヘッド支持部２６は垂直軸２６ａを中心に反時計回りに９０°回転する。すると、２枚の未研磨の半導体ウェーハ１１は第１研磨加工ステージ２３に搬送される。ここで、２枚の未研磨の半導体ウェーハ１１に約４分間の粗研磨加工を行う。
【０１０６】
引き続き、研磨ヘッド支持部２６は垂直軸２６ａを中心に反時計回りに９０°回転する。すると、２枚の半導体ウェーハ１１は第２研磨加工ステージ２４に搬送される。ここでも、２枚の半導体ウェーハ１１に約４分間の粗研磨加工を行う。
【０１０７】
さらに、研磨ヘッド支持部２６は垂直軸２６ａを中心に反時計回りに９０°回転する。すると、２枚の半導体ウェーハ１１は第３研磨加工ステージ２５に搬送される。ここでは、２枚の半導体ウェーハ１１に約４分間の仕上げ研磨加工を行う。
【０１０８】
第３研磨加工ステージ２５で仕上げ研磨加工が終わったら、研磨ヘッド支持部２６は垂直軸２６ａを中心に時計回りに２７０°回転する。すると、２枚の研磨後の半導体ウェーハ１１はロード・アンロードステージ２２に搬送される。
【０１０９】
＜アンロード工程＞
第３研磨加工ステージ２５で仕上げ研磨工程が終わった時点では、ロード・アンロードステージ２２のスライドテーブル７０は、図１８に示すように図示右側にスライドした位置に配置されている。仕上げ研磨が終わった２枚の半導体ウェーハ１１はワークチャック１２での吸着が解かれ、不図示のリフトピンによって載置部７０ｂに静かに載置される。２枚の研磨済み半導体ウェーハ１１を載置したら、図１９に示すようにスライドテーブル７０は図示左側にスライドする。スライドテーブル７０が左側にスライドすると、載置部７０ｂに載置された２枚の研磨済み半導体ウェーハ１１は、ウェーハ搬出装置２７の前に配置される。
【０１１０】
そして、研磨済み半導体ウェーハ１１を回転伸縮アーム機構３０によって保持する。回収カセット２９は、不図示の昇降機構により一番下のラックが最も上の位置にくるまで上昇する。半導体ウェーハ１１を保持した回転伸縮アーム機構３０は、半導体ウェーハ１１を保持した状態で約１８０°旋回し、回収カセット２９に研磨済み半導体ウェーハ１１を収納する。２枚の半導体ウェーハ１１を収納したら、回収カセット２９は収納した半導体ウェーハの枚数分だけ下降する。
【０１１１】
２枚の半導体ウェーハ１１が回収カセット２９に収納されたら、図１８に示すように、スライドテーブル７０は図示右側にスライドする。
上記の一連のアンロード工程には、約１分程度の時間を要する。
アンロード工程が終了したら、上述の＜洗浄工程＞へと続き、新たな未研磨の半導体ウェーハ１１の＜ロード工程＞へと続く。
【０１１２】
ロード・アンロードステージ２２で行われる＜アンロード工程＞＜洗浄工程＞＜ロード工程＞に要する時間の合計は約４分であり、第１〜第３の各研磨加工ステージで要する時間とほぼ一致する。このようにロード・アンロードステージ２２に洗浄装置２８を設けることにより、このように各ステージでの作用時間に合わせてロード・アンロードステージ２２での空き時間にワークチャック１２の洗浄を行うことができるため、本願の研磨装置は生産効率が非常に高いと言える。本実施例では各ステージでの作業時間を約４分にしているが、各ステージの作業時間は一致させる必要はなく、最も時間がかかるステージの作業時間以内であればよい。
【０１１３】
上記の実施例で特筆すべきは、スライドテーブル７０の右側の載置部７０ａには洗浄水がかからないことである。すなわち、研磨が行われた半導体ウェーハ１１は必ず左側の載置部７０ｂに置かれ、また、ワークチャック１２の洗浄を行っている間はスライドテーブル７０が右側にスライドした状態にあるため、載置部７０ａには洗浄水がかからない。これは、載置部７０ａは、未研磨の半導体ウェーハ１１が載置される場所であり、洗浄水などが付くと、ワークチャック１２への吸着時に不都合が生じるためである。
【０１１４】
ところで、上記実施例では、ワークチャック１２の洗浄を各半導体ウェーハ１１の研磨加工が終了する毎に行うものとして開示したが、複数枚の半導体ウェーハ１１を続けて研磨した後に、ワークチャック１２の洗浄を行う方法であっても良い。
【０１１５】
また、研磨加工後に研磨装置２０の稼動を長時間行わずに放置した場合、研磨装置２０の中で浮遊していた異物がワークチャック１２に付着する可能性がある。そのため、研磨装置２０の稼動を開始した直後にも、最初にワークチャック１２の洗浄を行うようにすると良い。
【０１１６】
さらに、研磨装置２０が故障したときなど、一部の研磨ヘッド３１で一時作業が中断された場合には、作業再開のタイミングでその研磨ヘッド３１について最初にワークチャック１２の洗浄を行うようにすると良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明にかかるワークチャックと表面ブラシ及び側面ブラシとの関係を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかるワークチャックと半導体ウェーハとの関係を示す要部の縦断面図である。
【図３】本発明の洗浄装置を示し、ブラシ格納状態の洗浄装置の平面図である。
【図４】本発明の洗浄装置を示し、ブラシ使用状態の洗浄装置の平面図である。
【図５】本発明の洗浄装置を示し、表面ブラシ格納状態の洗浄装置の側面図である。
【図６】本発明の洗浄装置を示し、表面ブラシ使用状態の洗浄装置の側面図である。
【図７】本発明の洗浄装置を示し、側面ブラシ格納状態の洗浄装置の側面図である。
【図８】本発明の洗浄装置を示し、側面ブラシ使用状態の洗浄装置の側面図である。
【図９】本発明の洗浄装置に用いられる表面ブラシの一例を示し、表面ブラシとその周辺の拡大断面図である。
【図１０】本発明の洗浄装置に用いられる表面ブラシの一例を示し（Ａ）は表面ブラシの平面図、（Ｂ）は表面ブラシの縦断面図である。
【図１１】（Ａ）は毛束とピンとの関係を示す説明図、（Ｂ）〜（Ｄ）はブラシ毛径とピン間隔との関係を示す説明図である。
【図１２】（Ａ）はブラシ毛径を複数種の径としてワークチャックを洗浄した後に半導体ウェーハを研磨加工した際のディンプルの発生率を示す図表、（Ｂ）は毛束径を複数種の径としてワークチャックを洗浄した後に半導体ウェーハを研磨加工した際のディンプルの発生率と毛束の磨耗量とを示す図表、（Ｃ）はブラシ毛長を複数種の長さとしてワークチャックを洗浄した後に半導体ウェーハを研磨加工した際のディンプルの発生率と毛束の磨耗耐久性を示す図表、（Ｄ）はブラシの押当て量の説明図である。
【図１３】（Ａ）は表面ブラシでワークチャックをブラッシングしている際に表面洗浄ノズルによる洗浄水をワークチャックに向けて吹き付けている状態を示す要部の底面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１４】本発明の洗浄装置に用いられる側面ブラシの一例を示し、側面ブラシとその周辺の拡大断面図である。
【図１５】本発明の洗浄装置に用いられる側面ブラシの一例を示し、（Ａ）は側面ブラシの平面図、５（Ｂ）は側面ブラシ５１の縦断面図である。
【図１６】本発明の洗浄装置を示し、（Ａ）は側面ブラシでワークチャックをブラッシングしている際に側面洗浄ノズルによる洗浄水をワークチャックに向けて吹き付けている状態の底面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１７】（Ａ）は表面ブラシでワークチャックをブラッシングしている際に表面洗浄ノズルによる洗浄水をワークチャックに向けて吹き付けている状態を示す要部の底面図、（Ｂ）は洗浄時のピンと毛束との関係を示す説明図である。
【図１８】本発明の研磨装置全体を示す平面図である。
【図１９】本発明の研磨装置全体を示す平面図である。
【図２０】従来の洗浄装置を示し、（Ａ）は研磨装置と洗浄装置の全体概略図、（Ｂ）はワークチャック側面図である。
【図２１】従来の洗浄装置を示し、（Ａ）は溝とブラシ毛との関係を示す説明図、（Ｂ）はピンを有するワークチャックの要部の縦断面図である。
【図２２】（Ａ）はリテーナを下降させた状態の研磨ヘッドの一例を示す縦断面図、（Ｂ）はリテーナを退避させた状態の研磨ヘッドの一例を示す縦断面図である。
【図２３】（Ａ）はシール部を有するワークチャックの要部の縦断面図、（Ｂ）はシール部と表面ブラシの毛束との位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１…研磨装置
２…ワークチャック  ２ａ…ワーク吸着面  ２ｂ…側面
３…研磨クロス
４…定盤４
５…ブラシ  ５ａ…吸着面洗浄ブラシ部  ５ｂ…側面洗浄ブラシ部
６…真空ライン
７…洗浄液供給ライン
８…ノズル
１１…半導体ウェーハ（ワーク）
１２…ワークチャック
１３…プレート本体
１４…ピン
１５…シール部
１６…吸着孔
２０…研磨装置
２１…ウェーハ搬入装置
２２…ロード・アンロードステージ
２３…第１研磨加工ステージ
２４…第２研磨加工ステージ
２５…第３研磨加工ステージ
２６…研磨ヘッド支持部  ２６ａ…垂直軸
２７…ウェーハ搬出装置
２８…洗浄装置
２９…回収カセット
３０…回転伸縮アーム機構
３１…研磨ヘッド
３２…研磨クロス
３３…回転伸縮アーム機構
３４…カセット
３５…基台
３６…基板
３７…筐体  ３７ａ…表面用開口  ３７ｂ…側面用開口
３８…表面用給水部
３９…側面用給水部  ３９ａ…給水管  ３９ｂ…給水管  ３９ｃ…給水管
４０…表面ブラシユニット
４１…表面ブラシ  ４１ａ…ブラシベース  ４１ｂ…毛束  ４１ｃ…ブラケット  ４１ｄ…ねじ  ４１ｅ…ねじ穴
４２…第１ガイドレールユニット
４３…第２ガイドレールユニット
４４…支持フレーム  ４４ａ…プーリ  ４４ｂ…ベルト
４５…駆動モータ
４６…表面側洗浄水噴射ノズル
４７…給水管ユニット
５０…側面ブラシユニット
５１…側面ブラシ  ５１ａ…ブラシベース  ５１ｂ…毛束  ５１ｅ…ねじ穴
５２…ガイドレールユニット
５３…支持フレーム ５３ａ…プーリ  ５３ｂ…ベルト  ５３ｃ…ブラケット  ５３ｄ…ねじ
５４…駆動モータ
５５…側面側洗浄水噴射ノズル
５６…給水管ユニット
５７…表面ブラシ洗浄ノズル
５８…側面ブラシ洗浄ノズル
７０…スライドテーブル  載置部７０ａ  載置部７０ｂ
７１…ブラシ毛
７２…配管
７３…リテーナ
Ｗ２…毛束径
Ｗ３…ブラシ毛径
Ｌ…ブラシ毛長  Ｌ１…押し当て量。
【図１】
2006120757.tif 000003
【図２】
2006120757.tif 000004
【図３】
2006120757.tif 000005
【図４】
2006120757.tif 000006
【図５】
2006120757.tif 000007
【図６】
2006120757.tif 000008
【図７】
2006120757.tif 000009
【図８】
2006120757.tif 000010
【図９】
2006120757.tif 000011
【図１０】
2006120757.tif 000012
【図１１】
2006120757.tif 000013
【図１２】
2006120757.tif 000014
【図１３】
2006120757.tif 000015
【図１４】
2006120757.tif 000016
【図１５】
2006120757.tif 000017
【図１６】
2006120757.tif 000018
【図１７】
2006120757.tif 000019
【図１８】
2006120757.tif 000020
【図１９】
2006120757.tif 000021
【図２０】
2006120757.tif 000022
【図２１】
2006120757.tif 000023
【図２２】
2006120757.tif 000024
【図２３】
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