(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの前面をスクラブすると同時にウェーハの背面をエッチングする装置であって、
ウェーハを支持する機構と、
このウェーハ支持機構により支持されたウェーハの前面に接触することの可能なスクラバブラシと、
前記ウェーハ支持機構により支持されたウェーハの背面にエッチング流体を供給する機構と、
前記ウェーハ支持機構により支持されたウェーハの前面に非エッチング流体を供給する機構と、
前記エッチング流体を供給する機構及び前記非エッチング流体を供給する機構に作用的に接続された制御装置であって、前記エッチング流体が前記ウェーハの背面に供給されているときに、前記非エッチング流体を供給する機構に前記ウェーハの前面への前記非エッチング流体の供給を指示するようにプログラムされている制御装置と、
を備え、
前記エッチング流体は前記ウェーハの背面から材料をエッチングするが、前記非エッチング流体は前記ウェーハの前面から前記材料をエッチングせず、
前記ウェーハの背面にエッチング流体を供給する前記機構は、前記ウェーハの前面のデバイスに希釈されずに接触すると該デバイスにダメージを与えるエッチング流体を供給する、装置。
【請求項２】
前記ウェーハ支持機構により支持されたウェーハの背面に接触することの可能なスクラバブラシを更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御装置は、エッチング流体を供給する前記機構に、前記エッチング流体を供給した後、前記ウェーハの背面への非エッチング流体の供給を指示するように更にプログラムされている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ウェーハの背面にエッチング流体を供給する前記機構及びウェーハの前面に非エッチング流体を供給する前記機構の各々は、少なくとも１つのノズルを備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ウェーハ支持機構は、ウェーハを縦向きに支持するとともにウェーハを回転させることができる複数のローラを備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
ウェーハの背面にエッチング流体を供給する前記機構に液体を供給する供給管路と、前記供給管路に接続されたエッチング流体供給源と、を更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記供給管路に接続された非エッチング流体供給源を更に備える請求項６に記載の装置。
【請求項８】
エッチング流体を供給する前記機構に作用的に接続された制御装置であって、エッチング流体を供給する前記機構に、前記ウェーハの背面への前記エッチング流体及び前記非エッチング流体の連続的な供給を指示するようにプログラムされている制御装置を更に備える請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記エッチング流体は、クエン酸、水酸化アンモニウム、及び過酸化水素の混合物を含んでいる、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
ウェーハの前面をスクラブすると同時にウェーハの背面をエッチングする装置であって、
ウェーハを縦向きに支持する機構と、
このウェーハ支持機構により支持されたウェーハの前面に接触することの可能なスクラバブラシと、
前記ウェーハ支持機構により支持されたウェーハの背面に接触することの可能なスクラバブラシと、
前記ウェーハ支持機構により支持されたウェーハの背面にエッチング流体を供給する第１の機構と、
前記ウェーハ支持機構により支持されたウェーハの背面に、前記第１の機構によって前記エッチング流体が供給されているときに、該ウェーハの前面に非エッチング流体を供給する第２の機構と、
を備え、
前記エッチング流体は前記ウェーハの背面から材料をエッチングするが、前記非エッチング流体は前記ウェーハの前面から前記材料をエッチングせず、
前記ウェーハの背面にエッチング流体を供給する前記第１の機構は、前記ウェーハの前面のデバイスに希釈されずに接触すると該デバイスにダメージを与えるエッチング流体を供給する、装置。
【請求項１１】
ウェーハの前面を洗浄するとともにウェーハの背面をエッチングする方法であって、
支持機構上に配置されたウェーハの前面をスクラブするステップと、
前記支持機構上に配置されたウェーハの背面にエッチング流体を送るステップと、
前記支持機構上に配置されたウェーハの前面に非エッチング流体を送るステップと、
を備え、
前記エッチング流体が前記ウェーハの背面から材料をエッチングするが、前記非エッチング流体は前記ウェーハの前面から前記材料をエッチングせず、
前記ウェーハの背面にエッチング流体を送る前記ステップは、前記ウェーハの前面のデバイスに希釈されずに接触すると該デバイスにダメージを与えるエッチング流体を送り、
前記ウェーハの背面にエッチング流体を送るステップ及び前記ウェーハの前面に非エッチング流体を送るステップが同時に行われる、方法。
【請求項１２】
前記スクラブするステップ、前記エッチング流体を送るステップ及び前記非エッチング流体を送るステップが同時に行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ウェーハの背面にエッチング流体を送りながらウェーハの背面をスクラブするステップを更に備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
酸化物を含む酸化物領域と金属を含む金属領域とを有し、これらの酸化物領域及び金属領域が前面に形成されているウェーハをスクラバ内に配置するステップと、
前記酸化物をエッチングするが前記金属をエッチングしない流体を前記ウェーハの前面に供給するステップと、
前記ウェーハの前面をスクラブするステップと、
前記金属をエッチングする流体を前記ウェーハの背面に供給するステップと、
を備え、
前記金属をエッチングする流体を前記ウェーハの背面に供給する前記ステップは、前記ウェーハの前面のデバイスに希釈されずに接触すると該デバイスにダメージを与えるエッチング流体を送り、
前記ウェーハの前面に流体を供給する前記ステップ及び前記ウェーハの背面に流体を供給する前記ステップが同時に行われる、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、半導体ウェーハ、コンパクトディスク、ガラス基板などの薄ディスクを洗浄する方法及び装置に関する。特に、本発明は、ウェーハの前面を洗浄すると同時にウェーハの背面をエッチングする方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板（例えば、パターニング済ウェーハや未パターニングのウェーハ）を製造する工場は、従来から「ＦＡＢ」として知られている。ＦＡＢでは、半導体ウェーハは、ウェーハの前面をパターニングして半導体回路を形成するステップを含む種々の処理ステップを受ける。フォトレジストマスクを用いた選択的ドーピング、ブランケット又は選択的薄膜層の堆積、及び材料の選択的エッチングを含むパターニング中に、散乱粒子がウェーハの背面上に堆積することがある。この散乱粒子には、アッシングされたフォトレジストや、Ｃｕ、Ｔａ、Ｗ、ＴａＮ、Ｔｉなどの金属や、非金属堆積物からの材料などが含まれる可能性がある。従来は、ウェーハの背面をエッチングして、その上に堆積した散乱粒子を除去する。その後、ウェーハをスクラブ装置により洗浄することができる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウェーハの背面をエッチングすると同時にウェーハの前面を洗浄するスクラバ（スクラブ洗浄装置）を提供する。本発明のスクラバは、ウェーハを支持する機構と、ウェーハの前面に接触することの可能なスクラバブラシと、ウェーハの背面にエッチング流体（例えば、ウェーハの背面から材料をエッチングする流体）を供給する機構と、ウェーハの前面に非エッチング流体（例えば、純水、洗浄流体、界面活性剤溶液、または（１）材料をエッチングしない他の流体もしくは（２）エッチング流体よりも遅い速度で材料をエッチングする他の流体）を供給する機構と、を備えることができる。言うまでもなく、流体がエッチング流体であるかどうかは、その流体によりエッチングされる材料に依存している（例えば、あるエッチング流体はある材料をエッチングしうるが、別の材料をエッチングすることはない）。スクラバは、横向きであっても縦向きであってもよい。ある態様では、このスクラバは両面スクラバであり、ウェーハの背面のエッチングがスクラバブラシとの接触により向上するようになっている。このスクラバは、ウェーハ背面のエッチング（例えば、エッチング流体による）と同時にウェーハ前面の洗浄（例えば、非エッチング流体による）を行うようにプログラムすることができる。単一装置内で基板を同時にエッチング及び洗浄することにより、フットプリント及びウェーハ搬送時間の双方を低減することができる。また、流体消費量も低減することができる。
【０００４】
別の態様では、ウェーハの前面（銅構造が形成されている）が洗浄され、ウェーハの背面がエッチングされる。ウェーハの前面は、その前面から銅（例えば、銅で充填されたバイアまたは配線）をエッチングすることなく前面から酸化物（例えば、銅汚染物質を含むことがある酸化物の薄い層）を選択的にエッチングする非エッチング流体を供給することによって洗浄され、ウェーハの背面は、銅をエッチングするエッチング流体をウェーハの背面に供給することによって（例えば、銅汚染物質を除去するために）エッチングされる。
【０００５】
本発明のその他の特徴及び態様は、好適な実施形態についての以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の図面からより十分に明らかになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、ウェーハＷの背面をエッチングするとともにウェーハＷの前面を洗浄することの可能な本発明のスクラバ１１の概略側面図である。図１に示した本発明のスクラバ１１は、ウェーハを縦向きに支持するとともに、ウェーハの前面及び背面の双方をスクラブするようになっている。しかしながら、本発明のスクラバは、他の向きにウェーハを支持してもよいし、ウェーハの一方の面（前面又は背面）のみをスクラブしてもよい。
【０００７】
本発明のスクラバ１１は、一対のＰＶＡブラシ１３ａ、１３ｂを備えている。また、本発明のスクラバ１１は、ウェーハＷを支持するプラットフォーム１５と、一対のＰＶＡブラシ１３ａ、１３ｂを回転させる機構とを備えている。プラットフォーム１５は、複数のローラ１５ａ(１つのみを図示)を備えている。これらのローラは、最小の接触でウェーハＷを垂直に支持するように構成することができ、また、ウェーハＷを回転させるようになっていてもよい。１９９８年１１月１１日出願の米国特許出願第０９／１９１，０６１号「薄ディスクのエッジを洗浄する方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING THE EDGE OF A THIN DISK）」（AMAT整理番号２７３３／ＣＭＰ／ＲＫＫ）に開示されているように、一対のＰＶＡブラシ１３ａ、１３ｂとローラ１５ａとを選択的に回転させるべく一対のＰＶＡブラシ１３ａ、１３ｂ及び複数のローラ１５ａにはモータ１７が連結されている。なお、この米国特許出願の全開示内容は参照によりこの明細書に組み込まれる。
【０００８】
また、本発明のスクラバ１１は、液体供給源２３ａ、２３ｂから本発明のスクラバ１１に液体を搬送するように連結された複数の液体供給管路１９ａ〜ｃを含んでいてもよい。一対のブラシ１３ａ、１３ｂの上方には、背面スプレーノズル２５ａ及び前面スプレーノズル２５ｂがある。背面スプレーノズル２５ａは、エッチング流体をエッチング流体供給源２３ａから受け取るように、液体供給管路１９ａを介してエッチング流体供給源２３ａに連結されている。また、背面スプレーノズル２５ａは、非エッチング流体を非エッチング流体供給源２３ｂから受け取るように、液体供給管路１９ｂを介して非エッチング流体供給源２３ｂに連結されている。前面スプレーノズル２５ｂは、非エッチング流体供給源２３ｂから非エッチング流体を受け取るように、液体供給管路１９ｃを介して連結されている。
【０００９】
ウェーハＷがその前面に形成された銅層を有する場合、非エッチング流体は、洗浄溶液（例えば、０．１２３％のクエン酸、０．０１６％の水酸化アンモニウム及び純水、または１９９８年９月３０日出願の米国特許出願第０９／１６３，５８２号及び１９９９年７月２１日出願の米国特許出願第０９／３５９，１４１号に開示されているような別の溶液。これらの米国特許出願は参照によりこの明細書に組み込まれる。）または純水を含んでいてもよい。銅汚染を除去するため、ウェーハＷの背面に適用されるエッチング流体は、０．１３％のクエン酸、０．０１６％の水酸化アンモニウム、０．１〜０．５％の過酸化水素（好ましくは０．１５％）及び純水を含んでいてもよいが、他の多くの酸性溶液を用いることもできる（例えば、酸化剤と混合された酸や、硝酸や硫酸などの酸化酸）。実際、ウェーハＷの前面のデバイスに対してダメージを与える化学剤を使用して、ウェーハＷの背面から材料をエッチングすることができる。このような応用例では、スクラバの制御装置（以下に述べる）は、非エッチング流体がウェーハＷの前面に供給されているときにだけエッチング流体がウェーハＷの背面に供給されるようにプログラムされる。注意すべきことに、背面スプレーノズル２５ａは、ウェーハＷの背面にのみ噴霧を行うように配置され、前面スプレーノズル２５ｂは、ウェーハＷの前面にのみ噴霧を行うように配置されている。しかしながら、実際には、多少の背面スプレー（例えば、エッチング流体）がウェーハＷの前面に到達する可能性があり、また、多少の前面スプレー（例えば、非エッチング流体）がウェーハＷの背面に到達する可能性がある。
【００１０】
制御装置２７は、背面スプレーノズル２５ａ及び前面スプレーノズル２５ｂの双方に接続される。また、制御装置２７は、液体供給源２３ａ、２３ｂに作用的に接続されており、本発明のスクラバ１１に液体が供給されるように指示をするプログラムを含んでいる。
【００１１】
作業時において、ブラシ１３ａ、１３ｂは、最初、開位置（図示せず）にあり、ウェーハＷをこれらのブラシ間に挿入できるように相互に十分に離間している。その後、洗浄すべきウェーハＷが、ブラシ１３ａ、１３ｂ間においてローラ１５ａ上に配置され、それからブラシ１３ａ、１３ｂが閉位置（図１）をとる。閉位置では、これらのブラシ間の所定位置にウェーハＷを保持するとともに、効果的な洗浄を実現するのに十分な力をウェーハＷの前面及び背面に作用させるように、これらのブラシが互いに十分に接近している。開位置と閉位置の間でブラシ１３ａ、１３ｂを移動させる機構（図示せず）は、当該技術分野において良く知られており、従って、本明細書では、これ以上説明しない。
【００１２】
ブラシ１３ａ、１３ｂが閉位置になると、ローラ１５ａ及びブラシ１３ａ、１３ｂは回転を開始する。ブラシ１３ａ、１３ｂは、反対の方向に回転して、ウェーハＷに第１の方向（例えば、下向き）に力を付与することができ、一方、ウェーハＷは、ローラ１５ａの回転に応じて時計回りまたは反時計回りのいずれかに回転する。
【００１３】
図示のように、ブラシ１３ａ、１３ｂがウェーハＷの主要面をスクラブする間、背面スプレーノズル２５ａがウェーハＷの背面上にエッチング流体を噴霧し、前面スプレーノズル２５ｂが非エッチング流体（例えば、洗浄溶液またはその他の非エッチング流体）をウェーハＷの前面上に噴霧する。背面スクラバブラシ１３ａと背面スプレーノズル２５ａにより供給されるエッチング流体との複合作用により、ウェーハＷの背面から望ましくない材料（例えば、銅などの残留金属）を効果的にエッチングすることができる。
【００１４】
制御装置２７は、ウェーハＷの背面が背面スプレーノズル２５ａからのエッチング流体の供給によりエッチングされているときに、純水または洗浄流体が前面スプレーノズル２５ｂを介してウェーハＷの前面に供給されるようにプログラムすることができる。好ましくは、ウェーハＷの背面がエッチングされているときに、前面スクラバブラシ１３ｂがウェーハＷの前面をスクラブし、及び／又は背面スクラバブラシ１３ａがウェーハＷの背面をスクラブするとよい。ウェーハＷの前面に誤って接触するエッチング流体は、前面スプレーノズル２５ｂ及び前面スクラバブラシ１３ｂの作用により素早くリンスされ、こすり落とされる。エッチングが終了した後、非エッチング流体（例えば、純水や洗浄流体）を背面スプレーノズル２５ａを介してウェーハＷの背面に供給し、それにより、残留エッチング流体及び加工くずをリンスすることができる。かかる背面リンスステップの間、背面をスクラブし、及び／又は非エッチング流体（例えば、純水や洗浄流体）を（更なるスクラブを行いつつ、あるいは行わずに）ウェーハＷの前面に供給してもよい。
【００１５】
このように、ウェーハＷを単一のステップで同時にエッチングおよび洗浄することができる。この同時エッチング及び洗浄は、処理時間を短縮することができ、また、ウェーハＷの前面に供給される非エッチング流体がウェーハ洗浄を補助するとともにウェーハの前面に達するエッチング流体を希釈またはリンスするように作用するので、化学薬剤／流体の消費量を低減することができる。更に、エッチングおよび洗浄の双方を行うスクラバ（例えば、単一処理モジュールスクラバ）を提供することによって、エッチング及び洗浄が同時に行われるかどうかにかかわらず、使用されるクリーンルーム面積を少なくすることができる。
【００１６】
上述の記載は本発明の好適な実施形態のみを開示しており、本発明の趣旨の範囲内で上述のように開示した装置及び方法を変形することは、当業者にとっては容易であろう。例えば、当業者にとっては言うまでもないことであるが、横向きのスクラバ及び／又はローラブラシではなく回転ディスク形状ブラシを使用するスクラバなど他のスクラバ構造を背面エッチングスプレー及び前面洗浄またはリンススプレーとともに使用してもよく、このようなスクラバ構造も本発明の範囲内に入る。
【００１７】
同様に、背面スプレー及び前面スプレー（例えば、エッチング流体及び非エッチング流体）の各々は、図１に示すように、ウェーハＷの各側に配置された単一のノズルによって供給してもよいし、ウェーハＷの各側に配置された複数のノズルによって供給してもよい。ノズルは、スクラバブラシの上方、下方又は側方に配置してもよく、またノズルは、流体をウェーハＷに直接噴霧してもよいし、スクラバ洗浄ブラシ１３ａ、１３ｂに噴霧してもよい。これらのブラシ１３ａ、１３ｂは、その後、回転して、流体をウェーハＷの表面と接触させる。このほかに、流体は、スクラバブラシ１３ａ、１３ｂに内蔵された流体供給手段を介して直接供給してよいし、あるいはウェーハＷ又はスクラバブラシ１３ａ、１３ｂ上に滴下してもよい。効果は低下するが、背面スクラバブラシ１３ａは省略することができる。
【００１８】
他の材料を洗浄／エッチングするときには他の流体を使用することができる。例えば、酸化物が形成されたウェーハをスクラブするときは、例えばフッ化水素酸を供給してウェーハの背面をエッチングすることができ、また、アンモニアを供給してウェーハの前面を洗浄することができる。銅層が形成されたウェーハは他の酸（塩酸、硫酸、硝酸、クエン酸等）及び酸化剤（過酸化水素、オゾン等）を用いてエッチングすることができる。
【００１９】
このように、本発明をその好適な実施形態に関連して開示してきたが、他の実施形態も特許請求の範囲に規定された趣旨及び範囲内に含まれうることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェーハの背面をエッチングし、ウェーハの前面を洗浄するようになっている本発明のスクラバの概略側面図である。
【符号の説明】
１１…スクラバ、１３ａ、１３ｂ…スクラバブラシ、１５…プラットフォーム、１５ａ…ローラ、１９ａ〜１９ｃ…液体供給管路、２３ａ…エッチング流体供給源、２３ｂ…非エッチング流体供給源、２５ａ…背面スプレーノズル、２５ｂ…前面スプレーノズル、２７…制御装置。
【図１】
0004484339.tif 000002