【手続補正書】
【提出日】平成15年7月15日(2003.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体ウエハの洗浄装置及び洗浄方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】半導体ウエハを洗浄する工程で用いられる半導体ウエハスクラバ装置において、
前記半導体ウエハを洗浄するブラシのエッジ部と、前記半導体ウエハとの間には隙間が設けられることを特徴とする半導体ウエハの洗浄装置。
【請求項２】請求項１記載の半導体ウエハの洗浄装置において、前記隙間は、前記隙間を形成する前記ブラシの表面と前記半導体ウエハとのなす角度が１００°〜１７５°の間であることを特徴とする半導体ウエハの洗浄装置。
【請求項３】請求項１記載の半導体ウエハの洗浄装置において、前記ブラシの前記エッジ部における表面の形状は丸みを付けられていることによって、前記隙間が設けられることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項に記載された半導体ウエハの洗浄装置において、前記ブラシの中心部には、樹脂製の芯が設けられていることを特徴とする半導体ウエハの洗浄装置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれか一項に記載された半導体ウエハの洗浄装置において、前記ブラシは樹脂製であることを特徴とする半導体ウエハの洗浄装置。
【請求項６】半導体ウエハをブラシで洗浄する方法において、
前記半導体ウエハの表面と前記ブラシのエッジ部との間に隙間を設けた前記ブラシを用いて、前記半導体ウエハが洗浄されることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項７】請求項６記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記隙間は、前記ブラシのエッジ部に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項８】請求項６又は７記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハと前記ブラシとの間に純水が供給されながら、前記半導体ウエハが洗浄されることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項９】請求項８記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記純水は、前記半導体ウエハが回転した状態で供給されることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項１０】請求項６〜９のいずれか一項に記載された半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハは、５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで回転しながら洗浄されることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項１１】請求項９又は１０記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハと前記ブラシとの間の相対的な回転スピードは２００ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項１２】半導体ウエハをブラシで洗浄する方法において、
前記ブラシのエッジ部と前記半導体ウエハの表面とは、前記ブラシの中央部と前記半導体ウエハとの間隔よりも大きな間隔を空けた前記ブラシを用いて、前記半導体ウエハが洗浄されることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項１３】請求項１２記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記隙間は、前記ブラシのエッジ部に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項１４】請求項１２又は１３記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハと前記ブラシとの間に純水が供給されながら、前記半導体ウエハが洗浄されることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項１５】請求項１４記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記純水は、前記半導体ウエハが回転した状態で供給されることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項１６】請求項１２〜１５のいずれか一項に記載された半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハは、５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで回転しながら洗浄されることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【請求項１７】請求項１５又は１６記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハと前記ブラシとの間の相対的な回転スピードは２００ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする半導体ウエハの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程で用いられる半導体ウエハの洗浄装置及び洗浄方法に係り、特に、その装置で使用されているブラシの形状、ブラシの材質に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、例えば、実開平２−４５６３２号公報に開示されるものがあった。すなわち、ブラシスクラバ装置のスクラブ方式は、ウエハとウエハ洗浄ブラシの間に、ハイドロプレーニング現象により、水の膜を発生させ、ウエハにダメージを発生させることなく、ウエハを洗浄するようにしていた。そのとき使用される代表的なブラシ形状を図６に示す。
【０００３】
すなわち、図６（ａ）に示すように、ボディ１の中心部に通水口２を形成し、その通水口２を中心として、その回りに６個の円筒状のブラシ３を等間隔に配置した、所謂、梅型ブラシとしたり、図６（ｂ）に示すように、ボディ４の周辺部を残して、大きな円柱状のブラシ５を配置した、所謂、円柱ブラシを用いたりしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の装置では、ウエハ中心部と周辺部で、ウエハとウエハ洗浄ブラシの相対スピードの差が大きいこと、また段差の大きな工程に関しては、ハイドロプレーニング現象が発生し難いため、ウエハの回転数を無限大に上げていく必要があった。
【０００５】
図７は従来の代表的なスクラバ処理後のパーティクルマップを示す図である。
【０００６】
図７（ａ）に示すパーティクルマップ▲１▼は、鏡面ウエハブラシスクラバ処理後のパーティクルマップを示している。また、図７（ｂ）に示すパーティクルマップ▲２▼は、パーティクルマップ▲１▼と同じ条件で段差の大きな工程を処理したものを示している。更に、図７（ｃ）に示すパーティクルマップ▲３▼は、パーティクルマップ▲２▼と同じウエハをウエハ回転数を上げて処理したマップを示している。
【０００７】
図８は従来のウエハ回転数が、低回転時、高回転処理時のそれぞれのブラシ形状を示す図である。つまり、図８（ａ）はウエハ回転数が低回転時のスクラバ処理時のブラシ拡大形状を示しており、図８（ｂ）はウエハ回転数が高回転時のスクラバ処理時のブラシ拡大形状を示している。なお、図８において、６はウエハの表面、７は純水の膜を示している。
【０００８】
図７（ａ）に示すパーティクルマップ▲１▼からも理解できるように、ウエハ中心部にパーティクル（欠陥）▲４▼が発生している。これは中心部がウエハと洗浄ブラシの相対スピードが遅く、ブラシ拡大形状〔図８（ａ）参照〕に示すように、ハイドロプレーニング現象が発生せず、ウエハと直接接触するため、パーティクル（欠陥）▲４▼が発生している。
【０００９】
また、パーティクルマップ▲１▼と同じ条件で処理したウエハ上のパターンの段差が大きな工程のウエハは、図７（ｂ）に示すように、パーティクル（欠陥）▲４▼の発生範囲が拡大し、欠陥の密度も高くなっている。これは、ウエハ上の段差のために、ハイドロプレーニング現象が発生し難くなったことと、段差がヤスリのような役目をし、ブラシが削れ、発塵したためである。
【００１０】
また、図８（ｂ）に示すように、ウエハ回転数を高くしても、図７（ｃ）に示すパーティクルマップ▲３▼では完全にはパーティクル（欠陥）▲４▼が無くならない。これは、ウエハの回転数を高回転にしたことにより、ブラシに対する純水の抵抗が強くなり、ブラシが純水の抵抗に負け、よれが発生し、パーティクル（欠陥）▲４▼が発生する。
【００１１】
以上のような問題を従来のスクラバは有している。
【００１２】
本発明は、上記問題点を除去し、ウエハの低回転においてもハイドロプレーニング現象を発生させることができるとともに、ウエハ洗浄用ブラシのよれをなくし、パーティクル（欠陥）の発生を防止することができる半導体ウエハの洗浄装置及び洗浄方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕半導体ウエハを洗浄する工程で用いられる半導体ウエハスクラバ装置において、前記半導体ウエハを洗浄するブラシのエッジ部と、前記半導体ウエハとの間には隙間が設けられることを特徴とする。
【００１４】
〔２〕上記〔１〕記載の半導体ウエハの洗浄装置において、前記隙間は、前記隙間を形成する前記ブラシの表面と前記半導体ウエハとのなす角度が１００°〜１７５°の間であることを特徴とする。
【００１５】
〔３〕上記〔１〕記載の半導体ウエハの洗浄装置において、前記ブラシの前記エッジ部における表面の形状は丸みを付けられていることによって、前記隙間が設けられることを特徴とする。
【００１６】
〔４〕上記〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載された半導体ウエハの洗浄装置において、前記ブラシの中心部には、樹脂製の芯が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
〔５〕上記〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載された半導体ウエハの洗浄装置において、前記ブラシは樹脂製であることを特徴とする。
【００１８】
〔６〕半導体ウエハをブラシで洗浄する方法において、前記半導体ウエハの表面と前記ブラシのエッジ部との間に隙間を設けた前記ブラシを用いて、前記半導体ウエハが洗浄されることを特徴とする。
【００１９】
〔７〕上記〔６〕記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記隙間は、前記ブラシのエッジ部に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする。
【００２０】
〔８〕上記〔６〕又は〔７〕記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハと前記ブラシとの間に純水が供給されながら、前記半導体ウエハが洗浄されることを特徴とする。
【００２１】
〔９〕上記〔８〕記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記純水は、前記半導体ウエハが回転した状態で供給されることを特徴とする。
【００２２】
〔１０〕上記〔６〕〜〔９〕のいずれか一項に記載された半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハは、５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで回転しながら洗浄されることを特徴とする。
【００２３】
〔１１〕上記〔９〕又は〔１０〕記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハと前記ブラシとの間の相対的な回転スピードは２００ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする。
【００２４】
〔１２〕半導体ウエハをブラシで洗浄する方法において、前記ブラシのエッジ部と前記半導体ウエハの表面とは、前記ブラシの中央部と前記半導体ウエハとの間隔よりも大きな間隔を空けた前記ブラシを用いて、前記半導体ウエハが洗浄されることを特徴とする。
【００２５】
〔１３〕上記〔１２〕記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記隙間は、前記ブラシのエッジ部に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする。
【００２６】
〔１４〕上記〔１２〕又は〔１３〕記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハと前記ブラシとの間に純水が供給されながら、前記半導体ウエハが洗浄されることを特徴とする。
【００２７】
〔１５〕上記〔１４〕記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記純水は、前記半導体ウエハが回転した状態で供給されることを特徴とする。
【００２８】
〔１６〕上記〔１２〕〜〔１５〕のいずれか一項に記載された半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハは、５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで回転しながら洗浄されることを特徴とする。
【００２９】
〔１７〕上記〔１５〕又は〔１６〕記載の半導体ウエハの洗浄方法において、前記半導体ウエハと前記ブラシとの間の相対的な回転スピードは２００ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする。
【００３０】
（Ａ）上記半導体ウエハの洗浄装置によれば、ウエハとブラシの相対スピードが低速でもハイドロプレーニング現象を発生させることができる。例えば、従来４００ｍ／ｍｉｎからでないと発生しなかったハイドロプレーニング現象を、２００ｍ／ｍｉｎまで引き下げることができる。
【００３１】
また、純水がブラシ下へ浸入しやすくなり、ブラシに対する純水の抵抗が低くなり、ブラシのよれが少なくなる。
【００３２】
（Ｂ）上記半導体ウエハの洗浄装置によれば、ブラシの中心部に芯を設けたり、ブラシの材質を樹脂製にするようにしたので、ブラシのよれが無くなり、パーティクル（欠陥）は減少する。
【００３３】
また、ブラシの中心部に芯を設け、更にスポンジの厚さを変えることにより、ブラシが吸収する水の量をコントロールできる。
【００３４】
更に、樹脂製のブラシにすることにより、水の吸収が全く無くなるため、ハイドロプレーニング現象が容易に発生する。
【００３５】
したがって、パーティクル（欠陥）の発生が無くなると共に、ウエハ回転数を低くできるため、スクラバ装置への負荷が低減される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の第１実施例を示すウエハスクラバ装置の概略斜視図である。
【００３８】
この図に示すように、被洗浄物であるウエハ１１がウエハ回転用モータ１２の上にセットされる。ウエハ１１がセットされた後、純水吐出ノズル１３より純水がウエハ１１のほぼ中心に吐出される。その時、ウエハ１１は、ウエハ回転用モータ１２により、回転している。ウエハ１１の上に水の膜が形成された後、ブラシ移動用モータ１４によりブラシアーム１５を洗浄開始位置まで移動する。その後、ウエハ１１にウエハ洗浄用ブラシ１６を当てるため、ブラシアーム１５全体が下降し、ウエハ１１にブラシ１６を当てる。
【００３９】
ここで使用するブラシ１６には、ウエハ洗浄用ブラシのエッジ部に純水が浸入する隙間を形成する。例えば、そのブラシ１６の形状は、図２に示すようになっている。すなわち、図２（ａ）に示すように、ブラシ１６のエッジ部には、角度θを付けたり、図２（ｂ）に示すように、ブラシ１６のエッジ部にはＲ（丸み）を付けたりしている。
【００４０】
なお、ここで使用されるブラシの材質はスポンジ（ＰＶＡ）素材であり、エッジ部の角度θは１００°〜１７５°が良く、被洗浄物であるウエハ１１の表面状態及び、ブラシの径の大小により変わる。また、エッジ部のＲに関しては、Ｒ１〜Ｒ５０が良く、エッジ部に角度を付けたブラシと同様の理由で変わる。
【００４１】
以下、このブラシの動作について図１を参照しながら説明する。
【００４２】
被洗浄物であるウエハ１１が、ウエハ回転用モータ１２の上にセットされた後、５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍでウエハ１１を回転させる。設定回転数まで立ち上がった後、純水吐出ノズル１３より、３００〜２０００（ｃｃ／ｍｉｎ）の純水が吐出される。そして、ウエハ１１の上に水の膜が形成された後、ブラシ移動用モータ１４により、ブラシアーム１５を洗浄開始位置まで移動し、その後、ブラシアーム１５全体が下降し、ウエハ１１にブラシ１６を当てる。
【００４３】
このとき、従来のブラシ形状では、ウエハ１１とブラシ１６の相対スピードが約４００ｍ／ｍｉｎ以上にならないと、ハイドロプレーン現象が発生していなかったが、ブラシのエッジ部に、図２に示したように、角度もしくはＲを付けたことにより、純水がブラシ下へ浸入し易くなり、１／２程度の２００ｍ／ｍｉｎでも、ハイドロプレーニング現象が発生する。
【００４４】
また、図３に示すように、ブラシ１６に対する純水の抵抗が低くなるため、ブラシ１６のよれは少なくなる。更によれが発生した場合でも、従来のブラシが点接触であるのに対し、本発明によれば、面接触となるためパーティクル（欠陥）の発生は少なくなる。なお、図３において、図３（ａ）はウエハの低回転時のブラシ形状拡大図、図３（ｂ）はウエハの高回転時のブラシ形状拡大図である。
【００４５】
このように、第１実施例によれば、ブラシのエッジ部に、純水が浸入する隙間を形成する。例えば、ブラシのエッジ部に、角度もしくはＲを付けたことにより、ブラシ下に純水が浸入しやすくなり、ブラシとウエハの相対スピードが遅い場合、例えば、従来の１／２程度の２００ｍ／ｍｉｎでも、ハイドロプレーニング現象が発生する。
【００４６】
したがって、ウエハの回転数を低くできるため、スクラバ装置本体への負荷が軽減されるとともに、中心部のパーティクル（欠陥）は少なくなる。
【００４７】
更に、ウエハ回転数を高回転数にした場合にも、ブラシに対する純水の抵抗が低くなるため、ブラシのよれが少なくなり、段差の大きな工程のウエハに対して、適用可能となる。
【００４８】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００４９】
図４は本発明の第２実施例を示すウエハ洗浄用ブラシの形状を示す図である。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、第１実施例と同形状の角度２２が付いたウエハ洗浄用ブラシ２１を設け、そのウエハ洗浄用ブラシ２１の中心部に樹脂製（ＰＥ，ＰＰ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等）の芯２３を設ける。
【００５１】
また、図４（ｂ）に示すように、第１実施例と同形状のＲ（丸み）２５が付いたウエハ洗浄用ブラシ２４を設け、そのウエハ洗浄用ブラシ２４の中心部に樹脂製（ＰＥ，ＰＰ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等）の芯２６を設ける。
【００５２】
図５は本発明の第３実施例を示すウエハ洗浄用ブラシの形状を示す図である。
【００５３】
図５（ａ）に示すように、第１実施例と同形状の角度３２が付いたウエハ洗浄用ブラシ３１を設け、更にスポンジ（ＰＶＡ）の代替として、全てを樹脂製（ＰＥ，ＰＰ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等）のブラシ３１を使用する。
【００５４】
また、図５（ｂ）に示すように、第１実施例と同形状の丸み３４が付いたウエハス洗浄用ブラシ３３を設け、更にスポンジ（ＰＶＡ）の代替として、全てを樹脂製（ＰＥ，ＰＰ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等）のブラシ３３を使用する。
【００５５】
このように形成された第２実施例及び第３実施例のウエハ洗浄用ブラシによれば、第１実施例の動作と同様に、被洗浄物であるウエハの処理を行うことができる。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５８】
（Ａ）ウエハとブラシの相対スピードが低速でもハイドロプレーニング現象を発生させることができる。例えば、従来は４００ｍ／ｍｉｎからでないと発生しなかったハイドロプレーニング現象を、２００ｍ／ｍｉｎまで引き下げることができる。
【００５９】
また、純水がブラシ下へ浸入しやすくなり、ブラシに対する純水の抵抗が低くなり、ブラシのよれが少なくなる。
【００６０】
（Ｂ）ブラシの中心部に芯を設けたり、ブラシの材質を樹脂製にするようにしたので、ブラシのよれが無くなり、パーティクル（欠陥）は減少する。
【００６１】
従来、スポンジ（ＰＶＡ）のブラシは、ウエハ上の純水を吸収してしまい、ウエハとブラシの相対スピードが低い場合、例えば、２００ｍ／ｍｉｎ以下においてはパーティクルを発生させていたが、ブラシの中心部に芯を設け、更にスポンジの厚さを変えることにより、ブラシが吸収する水の量をコントロールできる。
【００６２】
また、樹脂製のブラシにすることにより、水の吸収が全く無くなるため、ハイドロプレーニング現象が容易に発生する。例えば、１００ｍ／ｍｉｎでもハイドロプレーニング現象を発生させることができる。
【００６３】
したがって、パーティクル（欠陥）の発生が無くなると共に、ウエハ回転数を低くできるため、スクラバ装置への負荷が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すウエハスクラバ装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すウエハスクラバ装置のブラシ部の拡大図である。
【図３】本発明の第１実施例を示すウエハ回転数が低回転時、高回転処理時のそれぞれのブラシの形状を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例を示すウエハ洗浄用ブラシの形状を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例を示すウエハ洗浄用ブラシの形状を示す図である。
【図６】従来の代表的な洗浄用ブラシの形状を示す図である。
【図７】従来の代表的なスクラバ処理後のパーティクルマップを示す図である。
【図８】従来のウエハ回転数が、低回転時、高回転処理時のそれぞれのブラシ形状を示す図である。
【符号の説明】
１１    ウエハ
１２    ウエハ回転用モータ
１３    純水吐出ノズル
１４    ブラシ移動用モータ
１５    ブラシアーム
１６，２１，２４，３１，３３    ウエハ洗浄用ブラシ
２２，３２    角度
２３，２６    芯
２５，３４    丸み（Ｒ）