(57)【要約】【課題】基板の側面の付着物を洗浄除去することが可能な基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、基板洗浄装置は、基板を保持および回転する複数のローラーを備える。さらに、前記装置は、前記複数のローラーのうちの１つ以上のローラーに設けられた１つ以上の洗浄部材を備える。さらに、前記複数のローラーは、前記洗浄部材が前記基板の側面に接するように前記基板を保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持および回転する複数のローラーと、
前記複数のローラーのうちの１つ以上のローラーに設けられた１つ以上の洗浄部材とを備え、
前記複数のローラーは、前記洗浄部材が前記基板の側面に接するように前記基板を保持する、基板洗浄装置。
【請求項２】
前記洗浄部材は、リング形状を有する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄部材は着脱可能である、請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記１つ以上のローラーの各々は、第１部材と、前記第１部材に固定された第２部材とを備え、
前記洗浄部材の各々は、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄部材の各々は、リング形状を有し、前記第１部材の突出部のまわりにはめ込まれている、請求項４に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記第２部材は、前記第１部材の前記突出部に固定されている、請求項５に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
洗浄部材が設けられた１つ以上のローラーを含む複数のローラーを用意し、
前記洗浄部材が基板の側面に接するように前記複数のローラーで前記基板を保持し、
前記複数のローラーで前記基板を回転させることで、前記基板の側面を前記洗浄部材により洗浄する、
ことを含む基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの研磨後には、ウエハの表面および裏面に種々の付着物が存在する。このような付着物の例は、研磨剤の残渣（スラリ残渣）や研磨屑などである。よって、研磨後のウエハの洗浄が不十分であると、付着物が残存した部分からリーク電流が発生したり、付着物が密着性不良の原因になるなど、半導体装置の信頼性を低下させてしまう。
【０００３】
研磨後の半導体ウエハの表面および裏面を洗浄する方法として、スクラブ洗浄が知られている。スクラブ洗浄では、ウエハの表面および裏面にロールスポンジを接触させつつ、ウエハとロールスポンジを回転させることで、ウエハの表面および裏面を洗浄する。しかしながら、スクラブ洗浄では、ウエハの丸みを有する側面（ベベル部）の付着物を除去できないことが問題となる。ベベル部の付着物は、基板洗浄装置やその他の半導体製造設備を汚染させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／３０７５３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の側面の付着物を洗浄除去することが可能な基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一の実施形態によれば、基板洗浄装置は、基板を保持および回転する複数のローラーを備える。さらに、前記装置は、前記複数のローラーのうちの１つ以上のローラーに設けられた１つ以上の洗浄部材を備える。さらに、前記複数のローラーは、前記洗浄部材が前記基板の側面に接するように前記基板を保持する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の基板洗浄装置の構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の基板洗浄装置の構造を示す上面図である。
【図３】第１実施形態のローラーの構造を示す断面図である。
【図４】第１実施形態における半導体ウエハの洗浄結果を示したグラフである。
【図５】第１実施形態の基板洗浄方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１と図２はそれぞれ、第１実施形態の基板洗浄装置の構造を示す断面図および上面図である。
【００１０】
本実施形態の基板洗浄装置は、第１および第２のロールスポンジ１、２と、第１の薬液供給ノズル３と、第１の純水供給ノズル４と、第２の薬液供給ノズル５と、第２の純水供給ノズル６と、複数のローラー７ａ〜７ｄと、複数のべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄとを備えている。べベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄは、１つ以上の洗浄部材の例である。本実施形態の基板洗浄装置は、基板の例である半導体ウエハ９をスクラブ洗浄により洗浄するために使用される。
【００１１】
ローラー７ａ〜７ｄの各々は、第１部材の例である下部部材１１と、第２部材の例である上部部材１２と、ネジ１３と、ローラー駆動部１４とを備えている。図１は、ローラー７ａ、７ｂの構造のみを示しているが、ローラー７ｃ、７ｄもこれらと同様の構造を有している。
【００１２】
以下、本実施形態の基板洗浄装置の詳細を、主に図１を参照して説明する。この説明の中で、図２も適宜参照する。
【００１３】
半導体ウエハ９は、表面Ｓａと、裏面Ｓｂと、丸みを有する側面（ベベル部）Ｓｃとを有している。図１は、半導体ウエハ９の表面に平行で、互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、半導体ウエハ９の表面に垂直なＺ方向とを示している。本明細書においては、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。例えば、第１および第２のロールスポンジ１、２の位置関係は、第２のロールスポンジ２が第１のロールスポンジ１の下方に位置していると表現される。本実施形態の−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
【００１４】
第１および第２のロールスポンジ１、２はそれぞれ、半導体ウエハ９の表面Ｓａおよび裏面Ｓｂを洗浄するための洗浄部材である。本実施形態の第１および第２のロールスポンジ１、２は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）で形成されている。本実施形態のスクラブ洗浄では、表面Ｓａおよび裏面Ｓｂに第１および第２のロールスポンジ１、２を接触させつつ、半導体ウエハ９と第１および第２のロールスポンジ１、２を回転させることで、表面Ｓａおよび裏面Ｓｂを洗浄する。矢印Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃはそれぞれ、第１のロールスポンジ１、第２のロールスポンジ２、半導体ウエハ９の回転方向を示す。
【００１５】
本実施形態の第１および第２のロールスポンジ１、２は、Ｙ方向に延びる円柱状の形状を有しており、Ｙ方向に平行な軸を中心に回転する。また、本実施形態の半導体ウエハ９は、Ｚ方向に平行な軸を中心に回転する。
【００１６】
第１の薬液供給ノズル３と第１の純水供給ノズル４はそれぞれ、半導体ウエハ９の表面Ｓａに薬液と純水を供給する。第２の薬液供給ノズル５と第２の純水供給ノズル６はそれぞれ、半導体ウエハ９の裏面Ｓｂに薬液と純水を供給する。これらの液体は、本実施形態のスクラブ洗浄時に供給される。
【００１７】
ローラー７ａ〜７ｄは、半導体ウエハ９を保持および回転するために使用される。ローラー７ａ〜７ｄは、図２の矢印Ｄａ〜Ｄｄのように開閉することができる。ローラー７ａ〜７ｄに半導体ウエハ９を取り付ける際や、ローラー７ａ〜７ｄから半導体ウエハ９を取り外す際には、ローラー７ａ〜７ｄが開閉する。本実施形態のローラー７ａ〜７ｄは、±Ｘ方向に開閉する。また、ローラー７ａ〜７ｄは、図２の矢印Ｐａ〜Ｐｄのように回転することができる。ローラー７ａ〜７ｄが矢印Ｐａ〜Ｐｄのように回転すると、これにより半導体ウエハ９が矢印Ｒｃのように回転する。本実施形態のローラー７ａ〜７ｄは、Ｚ方向に平行な軸を中心に回転する。
【００１８】
本実施形態のローラー７ａ〜７ｄは、図２に示すように、半導体ウエハ９の周囲に９０度間隔で配置される。ローラー７ａ、７ｄは、第１および第２のロールスポンジ１、２の−Ｘ方向側に配置される。ローラー７ｂ、７ｃは、第１および第２のロールスポンジ１、２の＋Ｘ方向側に配置される。
【００１９】
べベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄは、リング形状を有しており、それぞれローラー７ａ〜７ｄに取り付けられている。本実施形態のべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄは、第１および第２のロールスポンジ１、２と同様にＰＶＡで形成されている。本実施形態の半導体ウエハ９のＺ方向の厚さは、０．７７５ｍｍであるのに対し、本実施形態のべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄのＺ方向の厚さ（直径）は、１０ｍｍである。
【００２０】
本実施形態のローラー７ａ〜７ｄは、べベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄが半導体ウエハ９の側面Ｓｃに接するように半導体ウエハ９を保持する。ローラー７ａ〜７ｄが矢印Ｐａ〜Ｐｄのように回転すると、これによりべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄも矢印Ｐａ〜Ｐｄのように回転する。ローラー７ａ〜７ｄの回転は、べベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄを介して半導体ウエハ９に伝達され、半導体ウエハ９を矢印Ｒｃのように回転させる。この際、半導体ウエハ９の側面Ｓｃは、べベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄにより洗浄される。半導体ウエハ９の表面Ｓａおよび裏面Ｓｂに供給される薬液や純水は、半導体ウエハ９の側面Ｓｃにも到達し、側面Ｓｃの洗浄用にも使用される。
【００２１】
なお、本実施形態においては、一部のローラー７ａ〜７ｄのみにべベル洗浄スポンジを取り付け、残りのローラー７ａ〜７ｄには洗浄機能を有さないリング形状部材を取り付けてもよい。このようなリング形状部材の例は、ゴム製部材である。また、本実施形態の基板洗浄装置のローラー７ａ〜７ｄの個数は、４個以外でもよい。
【００２２】
図３は、第１実施形態のローラー７ａの構造を示す断面図である。以下の説明は、ローラー７ｂ〜７ｄにも当てはまる。
【００２３】
べベル洗浄スポンジ８ａは、図３(ａ)のように、下部部材１１の上面と上部部材１２の下面との間に取り付けられている。上部部材１２は、下部部材１１に対して着脱可能に固定されている。べベル洗浄スポンジ８ａは、上部部材１２を下部部材１１から取り外すことで、ローラー７ａに対して着脱することができる。よって、本実施形態においては、べベル洗浄スポンジ８ａが摩耗したり汚れたりした場合に、べベル洗浄スポンジ８ａを交換することができる。
【００２４】
下部部材１１は、突出部Ｋを有している。べベル洗浄スポンジ８ａは、この突出部Ｋのまわりにはめ込まれている。上部部材１２は、下部部材１１の突出部Ｋにネジ１３で締結されている。上部部材１２は、ネジ１３を着脱することで、下部部材１１に対して着脱することができる（図３(ｂ)）。符号１１ａは下部部材１１のネジ穴を示し、符号１２ａは上部部材１２のネジ穴を示す。上部部材１２は、２本以上のネジ１３で下部部材１１に締結されていてもよい。また、上部部材１２は、ネジ１３以外の締結部材で下部部材１１に締結されていてもよい。
【００２５】
なお、上述の下部部材１１の上面と上部部材１２の下面との間の間隔は、べベル洗浄スポンジ８ａがこれらの上面および下面の両方に接するように設定することが望ましい。理由は、べベル洗浄スポンジ８ａの位置のＺ方向のぐらつきを抑制することが可能になるからである。よって、上記の間隔は、本実施形態においては１０ｍｍ程度に設定することが望ましい。
【００２６】
ローラー駆動部１４は、ローラー７ａを回転および開閉させる機構である。ローラー駆動部１４は、ローラー７ａを矢印Ｄａのように開閉させることができる（図２）。ローラー駆動部１４は、ローラー７ａを矢印Ｒａのように回転させることができる（図２）。
【００２７】
以上のように、本実施形態の基板洗浄装置は、ローラー７ａ〜７ｄに設けられたべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄを備えている。よって、本実施形態によれば、半導体ウエハ９を保持する箇所で半導体ウエハ９の側面Ｓｃを洗浄することができる。すなわち、本実施形態における半導体ウエハ９の保持機構（ローラー７ａ〜７ｄおよびべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄ）は、半導体ウエハ９を保持することができるだけでなく、半導体ウエハ９の側面Ｓｃを洗浄することができる。
【００２８】
本実施形態においては、第１および第２のロールスポンジ１、２により半導体ウエハ９の表面Ｓａおよび裏面Ｓｂを洗浄することができ、これと同時にべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄにより半導体ウエハ９の側面Ｓｃを洗浄することができる。本実施形態によれば、半導体ウエハ９の研磨後に半導体ウエハ９の表面Ｓａ、裏面Ｓｂ、および側面Ｓｃを洗浄することにより、半導体ウエハ９から研磨剤の残渣や研磨屑などの付着物を除去することができる。
【００２９】
図４は、第１実施形態における半導体ウエハ９の洗浄結果を示したグラフである。
【００３０】
図４は、第１実施形態の基板洗浄装置を使用して半導体ウエハ９を洗浄した場合の半導体ウエハ９の側面Ｓｃの不純物濃度の測定結果を示す。図４はさらに、比較例の基板洗浄装置を使用して半導体ウエハ９を洗浄した場合の半導体ウエハ９の側面Ｓｃの不純物濃度の測定結果を示す。比較例の基板洗浄装置は、第１実施形態のべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄを、洗浄機能を有さないリング形状部材に置き換えた構成を有する。
【００３１】
図４は、半導体ウエハ９の側面ＳｃにおけるＢｒ（臭素）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｆｅ（鉄）の面濃度を示している。セリウムは一般に、半導体ウエハ９の研磨剤に使用されている。
【００３２】
図４は、第１実施形態の半導体ウエハ９の側面ＳｃのＣｅ濃度が、比較例の半導体ウエハ９の側面ＳｃのＣｅ濃度よりも低いことを示している。より詳細には、第１実施形態のＣｅ濃度は、比較例のＣｅ濃度の１／１０未満である。このように、第１実施形態によれば、半導体ウエハ９の側面Ｓｃから研磨剤の残渣を効果的に洗浄除去することができる。
【００３３】
図５は、第１実施形態の基板洗浄方法を示すフローチャートである。図５の基板洗浄方法は、図１および図２に示す基板洗浄装置を使用して実行される。
【００３４】
まず、ローラー７ａ〜７ｄを開き、半導体ウエハ９をローラー７ａ〜７ｄ間に挿入し、ローラー７ａ〜７ｄを閉じる。こうして、半導体ウエハ９がローラー７ａ〜７ｄに取り付けられる（ステップＳ１）。
【００３５】
次に、ローラー７ａ〜７ｄの回転を開始する。これにより、ローラー７ａ〜７ｄに保持されている半導体ウエハ９の回転も開始される（ステップＳ２）。
【００３６】
次に、第１および第２の薬液供給ノズル３、５から半導体ウエハ９の表面Ｓａおよび裏面Ｓｂに薬液を供給する（ステップＳ３）。この際、半導体ウエハ９は回転しているため、この薬液が遠心力の作用で半導体ウエハ９の側面Ｓｃにも到達する。ステップＳ３ではさらに、表面Ｓａおよび裏面Ｓｂにそれぞれ第１および第２のロールスポンジ１、２を接触させ、第１および第２のロールスポンジ１、２を回転させる。こうして、半導体ウエハ９の表面Ｓａ、裏面Ｓｂ、および側面Ｓｃが洗浄される。
【００３７】
薬液による半導体ウエハ９の洗浄が終了したら、第１および第２の純水供給ノズル４、６から半導体ウエハ９の表面Ｓａおよび裏面Ｓｂに純水を供給する（ステップＳ４）。この際、半導体ウエハ９は回転しているため、この純水が遠心力の作用で半導体ウエハ９の側面Ｓｃにも到達する。こうして、半導体ウエハ９の表面Ｓａ、裏面Ｓｂ、および側面Ｓｃから薬液が洗い流される。
【００３８】
次に、ローラー７ａ〜７ｄを開き、半導体ウエハ９をローラー７ａ〜７ｄから脱着し、ローラー７ａ〜７ｄを閉じる。こうして、半導体ウエハ９がローラー７ａ〜７ｄから取り外される（ステップＳ５）。
【００３９】
以上のように、本実施形態の基板洗浄装置は、ローラー７ａ〜７ｄに設けられたべベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄを備えている。そして、これらのローラー７ａ〜７ｄは、べベル洗浄スポンジ８ａ〜８ｄが半導体ウエハ９の側面Ｓｃに接するように半導体ウエハ９を保持する。よって、本実施形態によれば、半導体ウエハ９の側面を洗浄スポンジ８ａ〜８ｄにより洗浄することが可能となり、半導体ウエハ９の側面Ｓｃの付着物を洗浄除去することが可能となる。
【００４０】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００４１】
１：第１のロールスポンジ、２：第２のロールスポンジ、
３：第１の薬液供給ノズル、４：第１の純水供給ノズル、
５：第２の薬液供給ノズル、６：第２の純水供給ノズル、
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ：ローラー、
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ：べベル洗浄スポンジ、９：半導体ウエハ、
１１：下部部材、１１ａ：ネジ穴、１２：上部部材、１２ａ：ネジ穴、
１３：ネジ、１４：ローラー駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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