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JP2000228382A - ウエハ洗浄装置 - Google Patents

ウエハ洗浄装置

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Publication number
JP2000228382A
JP2000228382A JP11028065A JP2806599A JP2000228382A JP 2000228382 A JP2000228382 A JP 2000228382A JP 11028065 A JP11028065 A JP 11028065A JP 2806599 A JP2806599 A JP 2806599A JP 2000228382 A JP2000228382 A JP 2000228382A
Authority
JP
Japan
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wafer
roll brush
cleaning
parallelism
cleaning apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP11028065A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Nishihara
淳 西原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP11028065A priority Critical patent/JP2000228382A/ja
Priority to US09/493,074 priority patent/US6546941B1/en
Publication of JP2000228382A publication Critical patent/JP2000228382A/ja
Priority to US10/373,859 priority patent/US20030131872A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67046—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly scrubbing means, e.g. brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/30—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface
    • B08B1/32—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface using rotary cleaning members
    • B08B1/34—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface using rotary cleaning members rotating about an axis parallel to the surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S134/00—Cleaning and liquid contact with solids
    • Y10S134/902—Semiconductor wafer

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、ウエハ洗浄装置は、ウエハとロールブ
ラシとの定量的な平行度だしが行えず、また、平行度の
変化が把握できなかった。 【解決手段】 中心軸ａ方向の一端がこの中心軸ａ回り
に回転自在に支持される棒状のロールブラシ３７を有
し、回転させたロールブラシ３７の回転周面をウエハＷ
の洗浄面３９に接触させて洗浄を行うウエハ洗浄装置２
３において、中心軸ａがウエハＷの洗浄面３９に対し傾
斜可能に、ロールブラシ３７の一端をダイヤル式調整ネ
ジ４５ａ、４５ｂによって変位可能に支持した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＣＭＰ(che
mical mechanical polishing) 装置（化学機械研磨装
置）による平坦化後の洗浄処理に用いて好適なウエハ洗
浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】システムＬＳＩを製造する際のウエハ処
理工程では、ＣＭＰ装置により化学研磨剤を使用して、
配線間の層間膜の凹凸が平坦化される。平坦化されたウ
エハは、ウエハ洗浄装置によって、パーティクルや化学
研磨剤が洗浄除去される。従来より、このウエハ洗浄装
置には、ロールブラシを備えたものがある。この種のウ
エハ洗浄装置は、図９に示すように、軟質材（ポリウレ
タン等）からなる棒状のロールブラシ１を回転させ、回
転周面をウエハＷの洗浄面３に接触させて洗浄を行う。
ロールブラシ１は、図１０に示すように、中心軸方向の
一端が、支持部５によって、中心軸回りに回転自在に支
持される。この従来例では、ウエハＷを挟んで、ロール
ブラシ１の反対側（図１０の下側）に、回転自在な従動
ロール７が配設されている。従って、ウエハＷは、ロー
ルブラシ１と従動ロール７とによって挟持され、洗浄面
３が、回転されるロールブラシ１によって押圧されなが
ら洗浄される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、ウエハ洗浄装置
は、洗浄処理工程において同一構造のものを複数台設
け、平坦化処理後のウエハをそれぞれのウエハ洗浄装置
に分散させて並列処理していた。ところが、ウエハ洗浄
装置による洗浄後のウエハのパーティクルを測定した結
果、同一の装置構造であるにもかかわらず、ウエハ洗浄
能力に差の生じていることがわかった。この装置間差の
発生する要因を調べた結果、図１１に示すウエハＷとロ
ールブラシ１との平行度に関係することがわかった。従
来のウエハ洗浄装置において、ウエハとロールブラシと
の平行度には特に基準がなかった。従って、この平行度
は、装置を組み立てた時に決まってしまい、部品精度や
組立精度に依存して、実際にはノーコントロール状態で
あった。また、ウエハとロールブラシとの平行度を調整
する機構がなかったため、平行度をだしたい場合には、
部品と部品との間にシム（隙間調整用スペーサ）を挟入
する等して調整を行わなければならず、熟練技術が要求
されるとともに、定量的な調整を行うことができなかっ
た。更に、平行度が最適に設定された場合であっても、
その平行度が保持され続けるのは困難であり、平行度が
変化したときにそれを検出する手段がなかったため、現
状の平行度が保証されない問題があった。本発明は上記
状況に鑑みてなされたもので、定量的な平行度だしが簡
単且つ迅速に行え、しかも、平行度の変化が把握可能な
ウエハ洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載のウエハ洗浄装置は、中心
軸方向の一端が該中心軸回りに回転自在に支持される棒
状のロールブラシを有し、回転させた該ロールブラシの
回転周面をウエハの洗浄面に接触させて洗浄を行うウエ
ハ洗浄装置において、前記中心軸が前記ウエハの洗浄面
に対し傾斜可能に、前記ロールブラシの一端をダイヤル
式調整ネジによって変位可能に支持したことを特徴とす
る。
【０００５】このウエハ洗浄装置では、ダイヤル式調整
ネジが手動によって回転、調整されることで、ロールブ
ラシ一端の支持位置が変位し、ロールブラシの中心軸が
ウエハの洗浄面に対し傾斜される。これにより、熟練技
術を必要とせずに、洗浄面とロールブラシとの位置調整
が定量的に行えるようになる。
【０００６】請求項２記載のウエハ洗浄装置は、前記ウ
エハの洗浄面と、前記ロールブラシとの間の距離変化を
検出する変位検出手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】このウエハ洗浄装置では、洗浄面とロール
ブラシの距離変化が変位検出手段によって把握され、平
行度の低下した状態でのロールブラシによる洗浄が未然
に防止できるようになる。これにより、平行度の低下し
たロールブラシの洗浄によるパーティクルやスラリのウ
エハ付着増大が防止される。
【０００８】請求項３記載のウエハ洗浄装置は、前記回
転周面の前記中心軸に平行な接面と、前記ウエハの洗浄
面との平行度を０．１ｍｍ以内で設定したことを特徴と
するものである。
【０００９】このウエハ洗浄装置では、平行度が０．１
ｍｍ以上となった場合に顕著となって生じ始めるロール
ブラシの洗浄能力低下が防止され、常に高いロールブラ
シの洗浄能力によって、パーティクルやスラリが除去さ
れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るウエハ洗浄装
置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明に係るウエハ洗浄装置の概略構成を表
す側面図、図２は図１のウエハ洗浄装置が備えられたＣ
ＭＰ装置の概略構成を表す平面図である。
【００１１】図２に示すように、ＣＭＰ装置１１は、研
磨モジュール部Ａと、洗浄モジュール部Ｂとの二つに大
別される。研磨モジュール部Ａには、研磨ターンテーブ
ル１３が設けられる。洗浄モジュール部Ｂには、ウエハ
Ｗｅｔ反転ユニット１５、ウエハＤｒｙ反転ユニット１
７、ＭＳ洗浄部１９、ＤＨＦ洗浄部２１、本実施形態に
係るロールブラシ洗浄部２３が設けられている。なお、
図中、２５は裏面操作パネル、２７は表面操作パネル、
２９はローダ、３１はアンローダを示す。
【００１２】図１に示すように、ロールブラシ洗浄部２
３には、支持フレーム３３が設けられている。支持フレ
ーム３３には軸受け部３５が形成されている。軸受け部
３５は、ロールブラシ３７の中心軸ａ方向の一端を、中
心軸ａ回りに回転自在に支持している。ロールブラシ３
７は、軟質材（ポリウレタン等）からなり、中心軸ａに
直交する方向の断面形状が円形状の棒状に形成されてい
る。
【００１３】ロールブラシ３７は、不図示の回転駆動手
段によって回転され、回転周面をウエハＷの洗浄面３９
に接触させて洗浄を行う。従って、ロールブラシ３７
は、回転周面の中心軸ａに平行な接面４１を、洗浄面３
９に接触させる。
【００１４】軸受け部３５には、ロールブラシ３７の軸
心４３が挿入されて回転自在に支持される。そして、軸
心４３は、軸受け部３５に挿入される距離の略半分の位
置が支点ｂとなって回転自在に支持される。軸受け部３
５には、支点ｂを挟んで二つのダイヤル式調整ネジ４５
ａ、４５ｂが設けられている。このダイヤル式調整ネジ
４５ａ、４５ｂは、手動により回転することで、軸心４
３を押圧するようになっている。
【００１５】ロールブラシ３７は、ダイヤル式調整ネジ
４５ａが軸心４３を押圧する方向に回転されることで、
基端３７ａが先端３７ｂより低くなる。また、ロールブ
ラシ３７は、ダイヤル式調整ネジ４５ｂが軸心４３を押
圧する方向に回転されることで、先端３７ｂが基端３７
ａより低くなる。つまり、ロールブラシ３７は、軸心４
３が、軸受け部３５に変位可能に支持されている。これ
により、ロールブラシ３７は、中心軸ａ（接面４１）が
洗浄面３９に対し傾斜可能となっている。
【００１６】また、ロールブラシ３７の近傍には、変位
検出手段であるレーザー変位計４７が設けられている。
レーザー変位計４７は、例えば、レーザー光の照射及び
反射光の受光によって、ロールブラシ３７とは非接触
で、ウエハＷの洗浄面３９と、ロールブラシ３７との間
の距離変化を検出可能としている。なお、変位検出手段
は、洗浄面３９と、ロールブラシ３７との間の距離変化
が検出可能であれば、レーザー変位計４７に限定される
ものではない。
【００１７】次に、このように構成されたウエハ洗浄装
置２３の作用を説明する。研磨モジュール部Ａの研磨タ
ーンテーブル１３においてＣＭＰの処理が行われた後、
ウエハＷは、ロールブラシ洗浄部２３によって、研磨用
砥粒スラリを除去するための後処理洗浄が行われる。ロ
ールブラシ洗浄部２３におけるロールブラシ３７は、ダ
イヤル式調整ネジ４５ａ、４５ｂが調整されることで、
洗浄面３９に対する平行度が後述の実施例で説明される
所定の値となるように設定される。この平行度値は、レ
ーザー変位計４７によって所定値として測定される。
【００１８】平行度が所定の値で設定されたロールブラ
シ３７は、不図示の回転駆動手段によって回転され、ウ
エハＷの洗浄面３９に接触されることで、洗浄面３９に
付着したパーティクルやスラリを除去する。
【００１９】複数枚のウエハＷの洗浄が繰り返されるこ
とにより、ロールブラシ３７と洗浄面３９との平行度が
変化した場合には、その変位がレーザー変位計４７によ
って検出される。この場合、ロールブラシ３７は、ダイ
ヤル式調整ネジ４５ａ、４５ｂが調整されることによ
り、当初の所定の平行度値に調整される。
【００２０】このウエハ洗浄装置２３では、ダイヤル式
調整ネジ４５ａ、４５ｂが手動によって調整されること
で、ロールブラシ３７の支持位置が変位し、ロールブラ
シ３７の中心軸ａがウエハＷの洗浄面３９に対し傾斜さ
れ、熟練技術を必要とせずに、洗浄面３９とロールブラ
シ３７との位置調整が定量的に行えるようになる。
【００２１】また、洗浄面３９とロールブラシ３７の距
離変化がレーザー変位計４７によって把握され、平行度
の低下した状態でのロールブラシ３７による洗浄が未然
に防止される。これにより、平行度の低下したロールブ
ラシ３７の洗浄によるパーティクルやスラリのウエハ付
着増大が防止される。
【００２２】従って、上述のウエハ洗浄装置２３によれ
ば、ロールブラシ３７とウエハＷとの位置調整が定量的
に行えるので、誰が行っても、簡単に、早く、ロールブ
ラシ３７とウエハＷとの平行度をだすことができる。ま
た、レーザー変位計４７によってずれの生じたことがわ
かるので、ＣＭＰ後のパーティクル、スラリのウエハ付
着増加を防止して、ウエハの歩留まり低下を防ぐことが
できる。
【００２３】
【実施例】次に、本発明に係るウエハ洗浄装置を実際に
用いて、好ましい平行度の範囲を求めた結果を説明す
る。図３はロールブラシの面圧測定の方法を表す説明
図、図４、図５はパーティクル測定値を示すグラフ、図
６は平行度が０．５ｍｍの時の面圧測定値を示したグラ
フ、図７は平行度が０．２ｍｍの時の面圧測定値を示し
たグラフ、図８は平行度が０．１ｍｍの時の面圧測定値
を示したグラフである。
【００２４】図４と図５は同じ仕様のウエハ洗浄装置で
パーティクル測定値が異なることを示している。図４と
図５とも、Ｘ軸が測定ポイント（時系列に並んでいる。
右にいくほど、新しいデータ）、Ｙ軸がパーティクル数
である。パーティクルの管理値は、５０個としている。
【００２５】図４は、最初からパーティクルが、５０個
以下と少なく安定している。それに比べ、図５は、最初
から、パーティクルが５０個以上を推移している。ここ
で図５のＸ軸のポイント１２を測定する直前にウエハと
ロールブラシとの平行度を０．１ｍｍに調整した（ロー
ルブラシの基端が低くなるようにした）。その後のパー
ティクルの測定数は、５０個以下となり、低減した。な
お、図５のＸ軸のポイント１２以前のときのウエハとロ
ールブラシとの平行度は、０．５ｍｍ（ロールブラシの
先端が低い時）であった。
【００２６】また、図３に示すように、ロールブラシ３
７とウエハＷとの間にロードセル５３を挟み、面圧測定
を行った。面圧測定は、ロールブラシ３７が、ウエハＷ
に接触した所を０とし、ロールブラシ３７を１．８ｍｍ
押し付けた状態で面圧を測定した。この１．８ｍｍの押
し付け量は、通常の生産条件と同様とした。
【００２７】図６は、図５のＸ軸のポイント１２以前の
時の面圧のモニタである。ロールブラシ基端が、０．５
ｍｍ高い時、面圧の低い部分がロールブラシ基端側に位
置している。図７はウエハとロールブラシとの平行度が
０．２ｍｍ（ロールブラシ先端側が高い時）の面圧の図
である。この時、面圧の低い部分は、図６とは逆のロー
ルブラシ先端側になっている。図８はウエハとロールブ
ラシとの平行度が０．１ｍｍ（ロールブラシ基端側が高
い時）の面圧の図である。ここでは、面圧がほぼ均一に
なっている。
【００２８】従って、パーティクルの低減のデータと、
面圧の図から、ウエハとロールブラシとの平行度は、
０．１ｍｍ以内とすることが、均一な面圧を確保する上
で必要であることがわかった。換言すれば、０．１ｍｍ
以内とすることにより、均一な面圧を確保して、パーテ
ィクルやスラリの良好な除去が行え、ウエハの歩留まり
の向上することがわかった。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る請求項１記載のウエハ洗浄装置は、中心軸がウエハの
洗浄面に対し傾斜可能に、ロールブラシの一端をダイヤ
ル式調整ネジによって変位可能に支持したので、定量的
に洗浄面とロールブラシとの位置調整が行えるようにな
り、熟練技術を有する特定の作業者によらず、任意の作
業者によって洗浄面とロールブラシの簡単且つ迅速な平
行度だしが行えるようになる。
【００３０】請求項２記載のウエハ洗浄装置は、ウエハ
の洗浄面と、ロールブラシとの間の距離変化を検出する
変位検出手段を設けたので、洗浄面とロールブラシの距
離変化、即ち、平行度の変化が把握でき、平行度の低下
した状態でのロールブラシによる洗浄を未然に防止する
ことができる。この結果、パーティクルやスラリのウエ
ハ付着増大を防止し、ウエハの歩留りを向上させること
ができる。
【００３１】請求項３記載のウエハ洗浄装置は、回転周
面の前記中心軸に平行な接面と、ウエハの洗浄面との平
行度を０．１ｍｍ以内で設定したので、平行度が０．１
ｍｍ以上で生じ始めるロールブラシの洗浄能力低下を防
止でき、常に高い洗浄能力によってパーティクルやスラ
リを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウエハ洗浄装置の概略構成を表す
側面図である。
【図２】図１のウエハ洗浄装置が備えられたＣＭＰ装置
の概略構成を表す平面図である。
【図３】ロールブラシの面圧測定の方法を表す説明図で
ある。
【図４】パーティクル測定値を示すグラフである。
【図５】パーティクル測定値を示すグラフである。
【図６】平行度が０．５ｍｍの時の面圧測定値を示した
グラフである。
【図７】平行度が０．２ｍｍの時の面圧測定値を示した
グラフである。
【図８】平行度が０．１ｍｍの時の面圧測定値を示した
グラフである。
【図９】従来のウエハ洗浄方法を表す概念図である。
【図１０】従来のウエハ洗浄装置の側面図である。
【図１１】ウエハとロールブラシとの平行度を示す説明
図である。
【符号の説明】
２３…ウエハ洗浄装置、３７…ロールブラシ、３９…洗
浄面、４５ａ，４５ｂ…ダイヤル式調整ネジ、４７…レ
ーザー変位計（変位検出手段）、ａ…中心軸、Ｗ…ウエ
ハ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中心軸方向の一端が該中心軸回りに回転
    自在に支持される棒状のロールブラシを有し、回転させ
    た該ロールブラシの回転周面をウエハの洗浄面に接触さ
    せて洗浄を行うウエハ洗浄装置において、 前記中心軸が前記ウエハの洗浄面に対し傾斜可能に、前
    記ロールブラシの一端をダイヤル式調整ネジによって変
    位可能に支持したことを特徴とするウエハ洗浄装置。
  2. 【請求項２】 前記ウエハの洗浄面と、前記ロールブラ
    シとの間の距離変化を検出する変位検出手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項１記載のウエハ洗浄装置。
  3. 【請求項３】 前記回転周面の前記中心軸に平行な接面
    と、前記ウエハの洗浄面との平行度を０．１ｍｍ以内で
    設定したことを特徴とする請求項１記載又は請求項２記
    載のウエハ洗浄装置。
JP11028065A 1999-02-05 1999-02-05 ウエハ洗浄装置 Pending JP2000228382A (ja)

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JP11028065A JP2000228382A (ja) 1999-02-05 1999-02-05 ウエハ洗浄装置
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Applications Claiming Priority (1)

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JP11028065A JP2000228382A (ja) 1999-02-05 1999-02-05 ウエハ洗浄装置

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