(57)【要約】【課題】    ウエハ洗浄に際してウエハの回転を阻害しないで安定なウエハ洗浄を行うことを目的とする。【解決手段】  ウエハ１４の回転に伴うウエハ面の移動方向が洗浄ブラシ１３の回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と同じ方向であるウエハ面の順方向移動範囲では、洗浄ブラシ１３がウエハ面中心からウエハ面の周縁までウエハ面に対向し、ウエハ１４の回転に伴うウエハ面の移動方向が洗浄ブラシ１３の回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と逆方向であるウエハ面の逆方向移動範囲では、洗浄ブラシ１３がウエハ面に対向する寸法をウエハの半径ｒの０〜９５％とする。【選択図】  図１
2006196636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ面を垂直にしてウエハを保持しつつ回転させるウエハローラーと、ブラシ回転軸回りに回転しつつウエハ面に押し付けられウエハ面を洗浄する洗浄ブラシとを備えるウエハ洗浄装置において、
ウエハの回転に伴うウエハ面の移動方向が前記洗浄ブラシの回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と同じ方向であるウエハ面の順方向移動範囲では、前記洗浄ブラシがウエハ面中心からウエハ面の周縁までウエハ面に対向し、ウエハの回転に伴うウエハ面の移動方向が前記洗浄ブラシの回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と逆方向であるウエハ面の逆方向移動範囲では、前記洗浄ブラシがウエハ面に対向しないか又はウエハ面中心からウエハ面の周縁までの一部でウエハ面に対向することを特徴とするウエハ洗浄装置。
【請求項２】
前記洗浄ブラシが、表面及び裏面のウエハ面の双方に配置される、請求項１に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項３】
ウエハ面の半径をｒとすると、前記洗浄ブラシは、前記ウエハ面の逆方向移動範囲では、ウエハ面に対して下記寸法Ｌ：
０≦Ｌ≦０．９５ｒ
の範囲で前記ウエハ面に対向する、請求項１又は２に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項４】
ウエハ面を垂直にしてウエハを保持しつつ回転させるウエハローラーと、ブラシ回転軸回りに回転しつつウエハ面に押し付けられウエハ面を洗浄する洗浄ブラシとを用いてウエハを洗浄するウエハ洗浄方法において、
ウエハの回転に伴うウエハ面の移動方向が前記洗浄ブラシの回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と同じ方向であるウエハ面の順方向移動範囲では、前記洗浄ブラシがウエハ面中心からウエハ面の周縁までウエハ面に対向し、ウエハの回転に伴うウエハ面の移動方向が前記洗浄ブラシの回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と逆方向であるウエハ面の逆方向移動範囲では、前記洗浄ブラシがウエハ面に対向しないか又はウエハ面中心からウエハ面の周縁までの一部でウエハ面に対向するように、前記洗浄ブラシを位置決めすることを特徴とするウエハ洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ洗浄装置及び洗浄方法に関し、更に詳しくは、ウエハ面を垂直方向に保持し、ウエハを回転させつつ洗浄するウエハ洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの製造にあたっては、デバイスを形成するウエハ面の清浄度を高く維持する必要がある。このため、半導体デバイスの製造プロセスでは、必要な時点で随時ウエハの洗浄が行われる。従来は、ウエハを水平面内で回転させつつ、洗浄ノズルから洗浄液を供給し、洗浄ブラシをウエハ面に押し当てて洗浄する水平洗浄方式が主流であった（例えば特許文献１）。特許文献２は、ウエハ面をほぼ垂直な平面内で回転させつつ、洗浄ブラシをウエハ面に押し当てる縦型洗浄方式を記載している。
【０００３】
図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、特許文献２に記載のウエハ洗浄装置（ブラシスクラブ装置）による洗浄の様子を、ウエハの正面図及び側面図で示している。ウエハ洗浄装置は、ウエハ面をほぼ垂直にしてウエハ２４を保持し、ウエハ２４を回転させるウエハ保持治具２２と、ウエハ面に純水や薬品等の洗浄液２５を供給する洗浄ノズル２１と、ブラシ回転軸回りに回転し、ウエハ面に押し付けられてウエハ面を洗浄する円筒形状の洗浄ブラシ２３とを備える。
【０００４】
上記ウエハ洗浄装置では、洗浄液２５をウエハ面に供給しつつ、ウエハを矢印“Ａ”方向に回転させ、同時に、洗浄ブラシ２３を、ウエハ面に押し付けながら矢印 “Ｂ” 方向に高速に回転させることで、ウエハ面に付着した異物を除去する。洗浄ブラシ２３の回転軸方向の中心は、ウエハ面の中心から幾らか偏芯して配置されており、ウエハ２４の回転に伴ってウエハ面が移動する速度が大きなウエハ縁部では、洗浄ブラシ２３の回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と、ウエハ２４の回転に伴うウエハ面の移動方向とを逆向きとしている。特許文献２では、ウエハの縦型洗浄方式を採用することにより、洗浄ブラシ２３で取り除かれたウエハ面の異物が、ウエハ２４の裏面に回り込んで、裏面を汚染することを防止している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３８７１３号公報（図１）
【特許文献２】特開平６−３２６０６６号公報（図１、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、洗浄ブラシは、軟質の材料で成型されており、製造初期段階での寸法精度のバラツキが大きい。また、洗浄ブラシのウエハ洗浄装置への組み込み時に生じる歪みや、洗浄処理後の経時変化により、このバラツキは更に増加し、ブラシを理想的な円筒形状に保つのが困難である。例えば、洗浄ブラシの表面に微妙な凹凸が生じると、ウエハへの押し付け量をブラシ全周で一定に保つことができなくなる。
【０００７】
洗浄ブラシがウエハ面に与える摩擦力は、ブラシ回転数とブラシ押し付け量とに比例する。ここで、ウエハ面の移動方向が洗浄ブラシ表面の移動方向と同じであるウエハ面の順方向移動範囲での押し付け量の総和と、ウエハ面の移動方向が洗浄ブラシ表面の移動方向と逆方向であるウエハ面の逆方向移動範囲での押し付け量の総和との関係で、後者の総和が大きくなると、ウエハの回転が阻害され、回転低下や回転停止等の不具合が発生する。
【０００８】
また、洗浄ブラシの成型時におけるロットバラツキ、洗浄ブラシの組付けバラツキ、洗浄ブラシの経時変化、及び、洗浄ブラシの平行調整バラツキ等により、ウエハの回転速度がばらつくと、ウエハ洗浄処理が安定に行われないという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑み、ウエハの縦型洗浄を行うウエハ洗浄装置を改良し、ウエハ回転の阻害や、回転低下、回転停止等の不安定なウエハ回転を防止し、これによって、洗浄ブラシの成型時におけるロットバラツキ、洗浄ブラシの組付けバラツキ、洗浄ブラシの経時変化、及び、洗浄ブラシの平行調整バラツキ等があっても、安定なウエハ洗浄が可能なウエハ洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のウエハ洗浄装置は、ウエハ面を垂直にしてウエハを保持しつつ回転させるウエハローラーと、ブラシ回転軸回りに回転しつつウエハ面に押し付けられウエハ面を洗浄する洗浄ブラシとを備えるウエハ洗浄装置において、
ウエハの回転に伴うウエハ面の移動方向が前記洗浄ブラシの回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と同じ方向であるウエハ面の順方向移動範囲では、前記洗浄ブラシがウエハ面中心からウエハ面の周縁までウエハ面に対向し、ウエハの回転に伴うウエハ面の移動方向が前記洗浄ブラシの回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と逆方向であるウエハ面の逆方向移動範囲では、前記洗浄ブラシがウエハ面に対向しないか又はウエハ面中心からウエハ面の周縁までの一部でウエハ面に対向することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のウエハ洗浄方法は、ウエハ面を垂直にしてウエハを保持しつつ回転させるウエハローラーと、ブラシ回転軸回りに回転しつつウエハ面に押し付けられウエハ面を洗浄する洗浄ブラシとを用いてウエハを洗浄するウエハ洗浄方法において、
ウエハの回転に伴うウエハ面の移動方向が前記洗浄ブラシの回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と同じ方向であるウエハ面の順方向移動範囲では、前記洗浄ブラシがウエハ面中心からウエハ面の周縁までウエハ面に対向し、ウエハの回転に伴うウエハ面の移動方向が前記洗浄ブラシの回転に伴う洗浄ブラシ表面の移動方向と逆方向であるウエハ面の逆方向移動範囲では、前記洗浄ブラシがウエハ面に対向しないか又はウエハ面中心からウエハ面の周縁までの一部でウエハ面に対向するように、前記洗浄ブラシを位置決めすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のウエハ洗浄装置及び洗浄方法では、ウエハ面の順方向移動範囲ではその全域で洗浄ブラシがウエハ面に対向し、ウエハ面の逆方向移動範囲では洗浄ブラシがウエハ面に対向しないか或いは対向する寸法を小さくしたことにより、洗浄ブラシの回転がウエハの回転を阻害する範囲を小さくでき、全体としてウエハの回転が阻害され難いので、ウエハが安定に回転し、その結果安定なウエハ洗浄が可能になる。
【００１３】
本発明のウエハ洗浄装置の好適な態様では、前記洗浄ブラシが、表面及び裏面のウエハ面の双方に配置される。本構成を採用することにより、ウエハ面のぶれが小さくなり、より安定なウエハ洗浄が可能になる。
【００１４】
また、本発明の洗浄装置では、洗浄ブラシの種類に応じて、ウエハ面の逆方向移動範囲における洗浄ブラシの対向寸法を選択することが好ましい。ここで、ウエハ面の半径をｒとすると、洗浄ブラシは、ウエハ面の逆方向移動範囲では、ウエハ面に対して下記寸法Ｌ：
０≦Ｌ≦０．９５ｒ
の範囲でウエハ面に対向させることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係るウエハ洗浄装置について、図面を参照して説明する。ウエハ洗浄装置は、全体が縦型洗浄槽１０内に配置され、洗浄ノズル１１、ウエハ回転ローラー１２、及び、洗浄ブラシ１３から構成される。洗浄対象のウエハ１４は、３つのウエハ回転ローラー１２上にウエハ縁部で支持される。ウエハ１４は、回転するウエハ回転ローラー１２との間の摩擦力で回転力を受け、一対の洗浄ブラシ１３によって挟み込まれた状態で、矢印“Ａ１”方向に回転する。
【００１６】
洗浄ノズル１１は、表面及び裏面の双方のウエハ面に純水や薬品等の洗浄液１５を滴下させる。一対の洗浄ブラシ１３は、ウエハ面に押し付けられた状態で、矢印“Ｂ１”方向に高速回転し、洗浄液１５が滴下されたウエハ面を洗浄する。洗浄ブラシ１３は、円筒形状を有し、ウエハ面の直径よりも短く且つ半径よりも長い軸方向長さを有する。洗浄ブラシ１３は、ウエハ面の移動方向が洗浄ブラシ表面の移動方向と同じであるウエハ面の順方向移動範囲の全域でウエハ面と対向し、ウエハ面の移動方向が洗浄ブラシ表面の移動方向と逆方向であるウエハ面の逆方向移動範囲では、ウエハ面の一部のみに対向するように配置されている。
【００１７】
図２は、上記実施形態のウエハ洗浄装置を上から見た平面図であり、洗浄ブラシ１３のウエハ面との相対位置を説明するために示す。本実施形態では、洗浄ブラシ１３は、半導体ウエハの洗浄に一般的に使用される、押し付け量の変化が１．５ｍｍ程度のブラシである。図示のように、ウエハの半径をｒとすると、洗浄ブラシ１３がウエハ面の順方向移動範囲でウエハ面に対向する長さはｒであり、洗浄ブラシ１３がウエハ面の逆方向移動範囲でウエハ面に対向する長さＬは、Ｌ＝ｒ／４である。このような値を採用することで、洗浄ブラシ１３は、自身の回転がウエハ１４の回転を阻害する程度を小さくしつつ、ウエハ洗浄が可能である。
【００１８】
洗浄ブラシが、ウエハ面に対向する位置は、以下のように決められる。洗浄ブラシは、ウエハ面の順方向移動範囲では、ウエハ半径方向の全域にブラシの有効部分を対向させて、ウエハ面の全面を洗浄可能とする。また、ウエハ面の逆方向移動範囲では、ウエハの回転を阻害しない範囲で、ウエハの洗浄が可能となるように、有効なブラシ長をウエハ面に対向させる。
【００１９】
洗浄ブラシの押し付け量の変化が極めて小さく、例えば１０μｍ以下の場合には、逆方向移動範囲のブラシ長を、順方向移動範囲のブラシ長の９９．５％以下にすることにより、ウエハの回転を阻害しないで洗浄可能である。逆に、洗浄ブラシの押し付け量の変化が極めて大きく、１３ｍｍ以上の場合には、逆方向移動範囲のブラシ長を、順方向移動範囲のブラシ長の０．０５％以下にしなければ、ブラシの回転を阻害するおそれがある。押し付け量の変化が更に大きい場合には、逆方向移動範囲のブラシ長を更に短くする。このように、逆方向移動範囲のブラシ長は、洗浄ブラシの種類に依存し、順方向移動範囲のブラシ長の０％〜９９．５％とする。洗浄装置は、種々の洗浄ブラシの材料に対応するために、また、洗浄ブラシの経時変化に対応するために、洗浄ブラシの軸方向位置を制御するための位置制御装置を有することが好ましい。
【００２０】
押し付け量の変化が１．５ｍｍ程度（１．５±１ｍｍ）である一般的な洗浄ブラシを使用する場合には、逆方向移動範囲のブラシ長を、順方向移動範囲のブラシ長の４０％程度にすることにより、ウエハの回転を阻害しないで良好な洗浄が可能である。ここで、洗浄ブラシの経時変化や、その他のマージンを考慮し、逆方向移動範囲のブラシ長を、順方向移動範囲のブラシ長の２５％±１０％とする。このように、洗浄ブラシを、洗浄ブラシとウエハとの微妙な押し付け量の変化を十分吸収できる程に、ウエハ中心から順方向移動範囲の方向に偏芯させて配置することにより、洗浄ブラシの大半の部分が、ウエハの移動方向と同方向に回転する。掛かる構成により、洗浄ブラシは、ブラッシングと同時にウエハの回転動作を積極的に補助する。
【００２１】
以上、本発明をその好適な実施態様に基づいて説明したが、本発明のウエハ洗浄装置及び洗浄方法は、上記実施態様の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施態様の構成から種々の修正及び変更を施した構成も、本発明の範囲に含まれる。また、本発明の好適な態様として記載した各構成や実施形態で記載した各構成については、本発明の必須の構成と共に用いることが好ましいが、単独であっても有益な効果を奏する構成については、必ずしも本発明の必須の構成として説明した全ての構成と共に用いる必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明のウエハ洗浄装置及び洗浄方法は、半導体デバイスの製造プロセスなどで随時行われるウエハ洗浄のために使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施形態に係るウエハ洗浄装置の側面図及び正面図。
【図２】図１のウエハ洗浄装置の平面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、従来のウエハ洗浄装置を示すための、ウエハを正面方向及び側面方向から見た図。
【符号の説明】
【００２４】
１０：縦型洗浄槽
１１：洗浄ノズル
１２：ウエハ回転ローラー
１３：洗浄ブラシ
１４：ウエハ
１５：洗浄液
２１：洗浄ノズル
２２：ウエハ保持治具
２３：洗浄ブラシ
２４：ウエハ
２５：洗浄液
【図１】
2006196636.tif 000003
【図２】
2006196636.tif 000004
【図３】
2006196636.tif 000005