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JP4481811B2 - Cleaning device and cleaning method - Google Patents
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Description

本発明は、半導体素子や液晶パネルなど、超精密電子部品を製造する工程に於いて、シリコン基板やガラス基板などの部材を洗浄するのに好適な洗浄装置及び洗浄方法に関する。 The present invention relates to a cleaning apparatus and a cleaning method suitable for cleaning a member such as a silicon substrate or a glass substrate in a process of manufacturing an ultraprecision electronic component such as a semiconductor element or a liquid crystal panel.

半導体素子や液晶パネルの製造工程に於いて、清浄度の管理は製造歩留りを左右する重要な課題である。特に、部材表面のパーティクル汚染は、配線間の短絡、パターン欠陥、層間絶縁膜の絶縁不良などの原因となる為、厳格な清浄度管理が求められている。   In the manufacturing process of semiconductor elements and liquid crystal panels, the management of cleanliness is an important issue that affects the manufacturing yield. In particular, particle contamination on the surface of the member causes a short circuit between wirings, a pattern defect, an insulation failure of an interlayer insulating film, and the like, so that strict cleanliness management is required.

パーティクル汚染に依るデバイス特性の劣化、製造歩留りの低下を回避する為、各工程間には洗浄工程が導入され、部材の表面を極めて清浄な状態に保ちながら製造工程が進められる。   In order to avoid deterioration of device characteristics and manufacturing yield due to particle contamination, a cleaning process is introduced between the processes, and the manufacturing process is advanced while keeping the surface of the member extremely clean.

半導体素子の製造工程を例に採って説明すると、従来、シリコン基板表面の洗浄は、主として、濃アンモニア水か濃塩酸と、過酸化水素水と、超純水とを混合して調製した溶液を一定温度に加熱し、この溶液にシリコン基板を一定時間浸漬した後、超純水で濯ぐという、いわゆる、RCA洗浄法(1970年、Radio Corporation of Americaに依って発表。)を基本とする方法に依って行われてきた。   Taking the manufacturing process of a semiconductor element as an example, conventionally, the cleaning of the surface of a silicon substrate has been mainly performed by mixing a solution prepared by mixing concentrated ammonia water or concentrated hydrochloric acid, hydrogen peroxide water, and ultrapure water. A method based on the so-called RCA cleaning method (published by Radio Corporation of America, 1970), in which a silicon substrate is immersed in this solution for a certain period of time after being heated to a certain temperature and then rinsed with ultrapure water. Has been done.

RCA洗浄法は、シリコン基板表面に付着した有機物、金属、パーティクルの除去に極めて優れた効果を発揮する洗浄法であって、今日に至るまで種々の改良を加えられながら広く用いられている。特に、SC1(Standard Clean 1)と呼ばれる濃アンモニア水と過酸化水素水を混合したアルカリ性溶液は、シリコン基板の表面を酸化しながら同時に表面近傍を溶解し、付着したパーティクルを表面から脱離(リフトオフ)させる。また、液性がアルカリ性であることから、基板表面とパーティクルとの間に働く静電的反発作用に依って、再付着を抑止する機能をもっているので、シリコン基板表面のパーティクル汚染を効果的に除去することができる。   The RCA cleaning method is a cleaning method that exhibits an extremely excellent effect in removing organic substances, metals, and particles adhering to the surface of a silicon substrate, and has been widely used up to now with various improvements. In particular, an alkaline solution called SC1 (Standard Clean 1), which is a mixture of concentrated aqueous ammonia and hydrogen peroxide, dissolves the vicinity of the silicon substrate while oxidizing the surface of the silicon substrate, and desorbs adhering particles from the surface (lift-off). ) In addition, since the liquid is alkaline, it has a function to suppress re-adhesion due to electrostatic repulsion between the substrate surface and particles, effectively removing particle contamination on the silicon substrate surface. can do.

前記したように、RCA洗浄法は、有効な洗浄法であるが、高濃度で、しかも、高純度(高品質)の酸、アルカリや過酸化水素などの薬液を多量に必要とすると共に薬液処理後に基板を濯ぐ為の超純水も大量に使用する。また、洗浄後の廃液中に前記各薬液が排出される為、排水処理に於いて中和や沈殿処理などに大きな負担がかかり、多量の汚泥も派生させる。   As described above, the RCA cleaning method is an effective cleaning method. However, the RCA cleaning method requires a large amount of a chemical solution such as an acid, an alkali, or hydrogen peroxide having a high concentration and high purity (high quality), and a chemical treatment. A large amount of ultrapure water for rinsing the substrate later is also used. Moreover, since each said chemical | medical solution is discharged | emitted in the waste liquid after washing | cleaning, a big burden is imposed on neutralization, a precipitation process, etc. in waste water treatment, and a lot of sludge is also derived.

従って、RCA洗浄法を実施するには、シリコン基板表面の清浄度を確保する為、薬液や超純水、そして、廃液処理などに多大な費用が必要である。   Therefore, in order to carry out the RCA cleaning method, in order to ensure the cleanliness of the silicon substrate surface, a large amount of cost is required for chemicals, ultrapure water, and waste liquid treatment.

また、半導体素子の製造工程に於ける洗浄工程に限らず、製造業全体の一般的な問題として、自然環境保護の観点から、化学物質やエネルギーを大量に使用する製造手法から、より環境負荷が小さい代替手段への切り替えを推進すべきである旨の問題意識が産業界に急速に高まりつつある。   In addition, not only the cleaning process in the manufacturing process of semiconductor elements, but as a general problem for the entire manufacturing industry, from the viewpoint of protecting the natural environment, from the manufacturing method using a large amount of chemical substances and energy, more environmental impact. The awareness of the issue that the switch to smaller alternatives should be promoted is rapidly increasing in industry.

この為、RCA洗浄法に比較し、洗浄力を低下させることなく、薬液使用量を低減することができる新たな洗浄方法が模索されている。   For this reason, compared with the RCA cleaning method, a new cleaning method that can reduce the amount of chemical solution used without reducing the cleaning power is being sought.

このような状況下にあって、近年、注目を集めている洗浄方法として、超純水に特定のガスを溶解させた水(以下、「ガス溶解水」と呼ぶこととする。)を用いる洗浄方法が知られている。ガス溶解水は、溶解させたガスの種類に応じて特定の「機能」を発揮することから、「ガス溶解型機能水」、或いは、単に「機能水」とも呼ばれている。   Under such circumstances, as a cleaning method attracting attention in recent years, cleaning using water in which a specific gas is dissolved in ultrapure water (hereinafter referred to as “gas-dissolved water”) is used. The method is known. Since the gas-dissolved water exhibits a specific “function” depending on the type of dissolved gas, it is also called “gas-dissolved functional water” or simply “functional water”.

一部のガス溶解水に、物体の表面を清浄にする効果、即ち、洗浄効果があることは1990年頃から注目され始め、その効果や洗浄メカニズムについてだけでなく、ガス溶解水の製造装置やガス溶解水を用いた洗浄装置についても様々な研究がなされている。   The fact that some gas-dissolved water has an effect of cleaning the surface of an object, that is, a cleaning effect, has begun to attract attention from around 1990. Various studies have also been made on cleaning devices using dissolved water.

例えば、被洗浄物を入れた洗浄槽にガス溶解水を供給し、これに超音波を印加して被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。   For example, an ultrasonic cleaning apparatus is known that supplies gas-dissolved water to a cleaning tank containing an object to be cleaned, and applies ultrasonic waves to the cleaning tank to clean the object to be cleaned (see, for example, Patent Document 1). ).

また、パーティクル除去の効果が高いガス種として水素ガスに注目し、予めガス透過膜を介して超純水を真空脱気しておき、この脱気水にガス透過膜を介して水素ガスを溶解させ、この水素溶解水の中で超音波を照射して被洗浄物を洗浄する方法及び装置が知られている(例えば、特許文献2を参照。)。   In addition, paying attention to hydrogen gas as a gas species with high particle removal effect, ultrapure water is vacuum degassed beforehand through a gas permeable membrane, and hydrogen gas is dissolved in this degassed water through the gas permeable membrane In addition, a method and an apparatus for cleaning an object to be cleaned by irradiating ultrasonic waves in the hydrogen-dissolved water are known (for example, see Patent Document 2).

更にまた、脱気水に水素ガスを溶解させて生成した水素溶解水にアルカリを溶解させてpHを調整した水素溶解水の中で超音波を照射して被洗浄物を洗浄する方法及び装置が知られている(例えば、特許文献3を参照。)。   Furthermore, there is provided a method and apparatus for cleaning an object to be cleaned by irradiating ultrasonic waves in hydrogen-dissolved water in which alkali is dissolved in hydrogen-dissolved water generated by dissolving hydrogen gas in degassed water and pH is adjusted. It is known (for example, refer to Patent Document 3).

これ等の公知文献は、ガス溶解水を用いた洗浄について最も基本となる技術要素を開示したものであるが、これ等を応用、発展させた様々な洗浄装置、或いは、洗浄方法が発明されている。   These publicly known documents disclose the most basic technical elements for cleaning using gas-dissolved water, but various cleaning apparatuses or cleaning methods that have been developed by applying these techniques have been invented. Yes.

被洗浄物の表面からパーティクルを除去する効果を備えたガス溶解水として、超純水に水素ガスを溶解させた水素溶解水が利用されている。以下、水素溶解水を「水素水」と呼ぶことにする。   Hydrogen-dissolved water obtained by dissolving hydrogen gas in ultrapure water is used as gas-dissolved water having the effect of removing particles from the surface of the object to be cleaned. Hereinafter, the hydrogen-dissolved water is referred to as “hydrogen water”.

図7は水素水を用いる超音波洗浄装置の一例を表す要部ブロック図であり、この図を用いて水素水を用いた洗浄のメカニズムについて説明する。   FIG. 7 is a principal block diagram showing an example of an ultrasonic cleaning apparatus using hydrogen water, and the mechanism of cleaning using hydrogen water will be described with reference to this figure.

超純水製造装置101で製造した非常に不純物が少ない超純水は、脱気装置102へ送られる。脱気装置102では、ガス透過膜103を介して超純水と接する雰囲気を真空ポンプ104を用いて減圧することに依り、超純水中に溶存しているガスを除去する。脱気された超純水は、ガス溶解装置105へと送られる。   The ultrapure water with very few impurities produced by the ultrapure water production apparatus 101 is sent to the deaeration apparatus 102. In the deaeration device 102, the gas dissolved in the ultrapure water is removed by depressurizing the atmosphere in contact with the ultrapure water through the gas permeable membrane 103 using the vacuum pump 104. The deaerated ultrapure water is sent to the gas dissolving device 105.

水素ガス発生装置106に於いては、純水の電気分解に依って水素ガスを生成し、ガス溶解装置105に供給する。ガス溶解装置105では、ガス透過膜107を介して脱気された超純水と水素ガスが接していて、水素ガスは、脱気された超純水中に溶解する。脱気装置102で予め超純水を脱気しておくことに依り、ガス溶解装置105での水素ガスの溶解が容易になる。超純水の流量と水素ガスの供給量を調節することに依り、生成される水素水中の溶存水素濃度を制御することができる。パーティクルの除去を目的とした洗浄では、超純水中の溶存水素濃度は、1ppm前後で充分な効果が得られる。   In the hydrogen gas generator 106, hydrogen gas is generated by electrolysis of pure water and supplied to the gas dissolving device 105. In the gas dissolution apparatus 105, the ultrapure water deaerated through the gas permeable membrane 107 is in contact with hydrogen gas, and the hydrogen gas is dissolved in the deaerated ultrapure water. By degassing ultrapure water in advance with the degassing device 102, hydrogen gas can be easily dissolved in the gas dissolving device 105. By adjusting the flow rate of ultra pure water and the supply amount of hydrogen gas, the concentration of dissolved hydrogen in the generated hydrogen water can be controlled. In the cleaning for the purpose of removing particles, the dissolved hydrogen concentration in the ultrapure water has a sufficient effect at around 1 ppm.

このようにして生成した水素水に対し、薬液タンク108内のアンモニアがポンプ109の働きで極微量ずつ送られて混合される。アンモニアは、後に説明するが、パーティクルが被洗浄物113の表面に再付着するのを防止する目的で、水素水のpHをアルカリ側に調整する為に添加する。水素水に添加するアルカリは、必ずしもアンモニアである必要はなく、被洗浄物への影響などを考慮して、他のアルカリを添加しても良い。   Ammonia in the chemical tank 108 is sent to and mixed with the hydrogen water generated in this manner by the function of the pump 109. As will be described later, ammonia is added to adjust the pH of the hydrogen water to the alkali side in order to prevent particles from reattaching to the surface of the object to be cleaned 113. The alkali added to the hydrogen water is not necessarily ammonia, and other alkalis may be added in consideration of the influence on the object to be cleaned.

水素水中のアンモニア濃度は、例えば水素水の電気伝導率を測定することに依って把握し、制御することができる。水素水は、洗浄槽110の下部から洗浄槽110の内部に送り込まれ、洗浄槽110の上部開口部から洗浄槽110の外へと溢出する(オーバーフロー)。従って、洗浄槽110の内部では、次々に供給される水素水が下から上に向かって絶えることなく流れていて、滞留することはない。   The ammonia concentration in the hydrogen water can be grasped and controlled, for example, by measuring the electrical conductivity of the hydrogen water. The hydrogen water is fed into the cleaning tank 110 from the lower part of the cleaning tank 110 and overflows from the upper opening of the cleaning tank 110 to the outside of the cleaning tank 110 (overflow). Therefore, in the cleaning tank 110, the hydrogen water supplied one after another flows continuously from the bottom to the top and does not stay.

洗浄槽110の底面には、超音波振動子111が設置されている。発振器112で生成された信号が超音波振動子111に印加された場合、超音波振動子111が振動して、洗浄槽110内に満たされた水素水中を超音波が伝播する。尚、脱気装置102に於ける超純水の脱気方法、ガス溶解装置105に於ける水素ガスの溶解方法、水素ガス発生装置106に於ける水素ガスの生成方法は、ここで説明した方法と異なる場合もある。   An ultrasonic vibrator 111 is installed on the bottom surface of the cleaning tank 110. When the signal generated by the oscillator 112 is applied to the ultrasonic vibrator 111, the ultrasonic vibrator 111 vibrates and the ultrasonic wave propagates through the hydrogen water filled in the cleaning tank 110. The ultrapure water degassing method in the degassing device 102, the hydrogen gas dissolving method in the gas dissolving device 105, and the hydrogen gas generating method in the hydrogen gas generating device 106 are the methods described here. And may be different.

洗浄槽110の内部に満たされた水素水に超音波が印加された場合、一部の水分子が分解してHラジカルとOHラジカルに分裂する。これ等のラジカルは非常に反応性が高く、発生後、速やかに両者が結び付いて安定な水分子に戻る反応が最も優勢と考えられる。   When ultrasonic waves are applied to the hydrogen water filled in the cleaning tank 110, some water molecules are decomposed and split into H radicals and OH radicals. These radicals are very reactive, and it is considered that the reaction is most prevalent after they are generated and they are quickly combined to return to a stable water molecule.

然しながら、一部のOHラジカルは、水素水中の溶存水素と反応して水分子となる為、水素水中では相対的にHラジカルが余っている状態になる。このようにして生じた反応性が極めて高い余剰Hラジカルは、水素水に浸漬された被洗浄物113や、被洗浄物113の表面に付着しているパーティクルの表面の最末端部との反応を生ずる。例えば、活性な最表面ダングリングボンドに結合して不活性化したり、或いは、末端原子との置換を起こしたりする。その結果、被洗浄物113の表面からのパーティクル脱離が促進される。   However, some OH radicals react with dissolved hydrogen in hydrogen water to form water molecules, so that H radicals remain relatively in hydrogen water. The excessively high H radicals generated in this way react with the object to be cleaned 113 soaked in hydrogen water or the most terminal portion of the surface of the particles adhering to the surface of the object to be cleaned 113. Arise. For example, it binds to an active outermost surface dangling bond to inactivate it, or causes substitution with a terminal atom. As a result, particle detachment from the surface of the object to be cleaned 113 is promoted.

このような余剰Hラジカルの効果だけでなく、被洗浄物113とパーティクルの界面に於けるマイクロバブル(気泡)の発生に依る物理的な剥離効果や、超音波洗浄本来の振動加速度の効果が加わって、水素水中では、極めて効果的に被洗浄物113の表面からパーティクルが除去される。水素水洗浄のメカニズムについては、既に、詳細な報告がなされている(例えば、非特許文献1を参照。)。   In addition to the effect of such excess H radicals, the physical peeling effect due to the generation of microbubbles at the interface between the object to be cleaned 113 and the particles, and the vibration acceleration effect inherent in ultrasonic cleaning are added. In hydrogen water, particles are removed from the surface of the object 113 to be cleaned very effectively. A detailed report has already been made about the mechanism of hydrogen water cleaning (see, for example, Non-Patent Document 1).

ところで、種々の材料の表面のゼータ電位の値は、その表面が接している溶液のpHに依存する。水素水に微量のアンモニアを添加して水素水のpHをアルカリ側に変化させることに依り、多くの被洗浄物113とパーティクルの材料の組み合わせに於いて、両者の表面のゼータ電位を同極性にすることができる。   By the way, the value of the zeta potential on the surface of various materials depends on the pH of the solution in contact with the surface. By adding a small amount of ammonia to the hydrogen water to change the pH of the hydrogen water to the alkali side, the zeta potentials of the surfaces of both materials 113 and particles have the same polarity in many combinations of materials to be cleaned 113 and particles. can do.

その結果、両者の間に静電的な反発力が発生し、被洗浄物113へのパーティクルの再付着を防止する効果が得られる。僅か1ppmのアンモニアの添加に依って水素水のpHは9.4に変化するが、この液性に於いて、多くの材料の組み合わせに対して再付着を防止する効果が得られる。また、材料の組み合わせに依っては、アンモニアを添加しなくても、水素水だけで充分な洗浄効果が得られる場合もある。   As a result, an electrostatic repulsive force is generated between the two, and an effect of preventing reattachment of particles to the object to be cleaned 113 is obtained. Although the pH of hydrogen water changes to 9.4 by adding only 1 ppm of ammonia, this liquid property has the effect of preventing redeposition for many combinations of materials. Further, depending on the combination of materials, a sufficient cleaning effect may be obtained with only hydrogen water without adding ammonia.

前記説明したように、水素水洗浄は、超純水に1ppm前後の濃度の水素ガスを溶解させ、必要あれば、僅か1ppm前後のアンモニアを添加するだけで、優れたパーティクル除去の効果を発揮する。   As described above, the hydrogen water cleaning exhibits an excellent particle removal effect by dissolving hydrogen gas having a concentration of about 1 ppm in ultrapure water and adding only about 1 ppm of ammonia if necessary. .

水素水洗浄と濃アンモニア水及び過酸化水素水を混合したSC1に依る洗浄とを比較した場合、水素水洗浄は、高濃度の薬液の使用量を殆ど0にすることができると共に濯ぎの為の超純水の使用量も圧倒的に少なくすることができ、また、廃液処理の負担も極めて小さくできるので、費用の面、及び、環境負荷の面での優位性が非常に高い技術であると言うことができる。   When comparing the hydrogen water cleaning with the SC1 cleaning mixed with concentrated ammonia water and hydrogen peroxide water, the hydrogen water cleaning can reduce the amount of the high concentration chemical solution to almost zero and can be used for rinsing. The amount of ultrapure water used can be overwhelmingly reduced, and the burden of waste liquid treatment can be made extremely small. Therefore, this technology has a very high advantage in terms of cost and environmental impact. I can say that.

ここで、SC1に代表される薬液洗浄と水素水洗浄とについて、パーティクル除去のメカニズムを更に詳細に比較説明する。   Here, the mechanism of particle removal will be compared and described in more detail for chemical cleaning and hydrogen water cleaning represented by SC1.

薬液洗浄では、被洗浄物の表面近傍、更に場合に依っては、付着しているパーティクルの表面近傍を薬液で溶解(エッチング)することに依り、パーティクルを被洗浄物の表面から脱離(リフトオフ)させる。この為、薬液洗浄では、パーティクルが被洗浄物の表面にどのような付着の仕方をしているかに拘わらず、パーティクルを脱離させることが可能である。   In chemical cleaning, particles are detached from the surface of the object to be cleaned (lift-off) by dissolving (etching) the surface of the object to be cleaned and, in some cases, the surface of the adhering particles with chemicals. ) For this reason, in chemical cleaning, it is possible to desorb particles regardless of how the particles adhere to the surface of the object to be cleaned.

これに対し、水素水洗浄では、超音波の印加に依って水素水中に発生した非常に活性な水素ラジカルがダングリングボンドと結合して不活性化したり、界面の末端部の原子と置き換わるなどの化学反応を起こし、界面でのマイクロバブル(気泡)の発生に依る剥離効果、そして、超音波洗浄本来の振動加速度の効果と共にパーティクルを離脱させる。   On the other hand, in hydrogen water cleaning, very active hydrogen radicals generated in hydrogen water by applying ultrasonic waves are combined with dangling bonds to inactivate, or are replaced with atoms at the end of the interface. A chemical reaction is caused, and the particles are detached together with the peeling effect due to the generation of microbubbles at the interface and the vibration acceleration effect inherent in ultrasonic cleaning.

従って、水素水洗浄は、パーティクルが被洗浄物の表面にファンデルワールス力のような静電的な引力に依って吸着している場合には効果が大きいが、パーティクルと被洗浄物との間に化学結合が生じていたり、両者が機械的に固着しているような場合には、パーティクルの脱離が困難となる。   Therefore, hydrogen water cleaning is effective when particles are adsorbed on the surface of the object to be cleaned by electrostatic attraction such as van der Waals force, but between the particles and the object to be cleaned. In the case where chemical bonds are formed on the two or when both are mechanically fixed, it becomes difficult to separate the particles.

例えば、半導体ウェーハの表面を平坦にする為の化学機械研磨(chemical mechanical polishing:CMP)の終了後に半導体ウェーハを洗浄する工程について説明する。   For example, a process of cleaning a semiconductor wafer after completion of chemical mechanical polishing (CMP) for flattening the surface of the semiconductor wafer will be described.

一般に、CMPでは、研磨用組成物(スラリー)を用いて研磨を行う。スラリーは、ダイヤモンドやシリカなどを材料とする砥粒、及び、それを分散させる液状成分からなる。液状成分には、酸化剤、還元剤、エッチング剤、腐食防止剤などの薬液が目的に応じて添加されている。   In general, in CMP, polishing is performed using a polishing composition (slurry). The slurry is composed of abrasive grains made of diamond, silica, or the like, and a liquid component that disperses them. A chemical solution such as an oxidizing agent, a reducing agent, an etching agent, or a corrosion inhibitor is added to the liquid component according to the purpose.

CMPを実施するには、研磨パッドと半導体ウェーハとを接触させ、その界面にスラリーを供給しつつ両者に摩擦運動をさせる。その運動に依って、スラリー中の砥粒に依り、半導体ウェーハ表面が機械的に研磨され、また、スラリー中の液状成分に含まれる薬液に依り、半導体ウェーハ表面が化学的に変換されたり、或いは、研磨されることで平坦化される。   In order to perform CMP, a polishing pad and a semiconductor wafer are brought into contact with each other, and a slurry is supplied to an interface between the polishing pad and the semiconductor wafer to cause frictional movement therebetween. Depending on the movement, the semiconductor wafer surface is mechanically polished depending on the abrasive grains in the slurry, and depending on the chemical contained in the liquid component in the slurry, the semiconductor wafer surface is chemically converted, or The surface is flattened by polishing.

CMP工程が完了した後、ウェーハ表面を洗浄し付着していたスラリーを除去する必要がある。然しながら、研磨中に一定の圧力で砥粒がウェーハ表面に押し付けられること、そして、砥粒とウェーハ表面との界面にスラリーに含まれる薬液が介在することに依り、スラリー中の砥粒はウェーハ表面に強固に付着している。従って、CMP後のウェーハに対して、そのまま水素水洗浄を行っても、ウェーハ表面に付着した砥粒は簡単には除去することができない。   After the CMP process is completed, it is necessary to clean the wafer surface and remove the adhered slurry. However, the abrasive grains are pressed against the wafer surface at a constant pressure during polishing, and the chemicals contained in the slurry are present at the interface between the abrasive grains and the wafer surface. It adheres firmly. Therefore, even if the wafer after CMP is washed with hydrogen water as it is, the abrasive grains adhering to the wafer surface cannot be easily removed.

然しながら、砥粒に物理的な力の作用を与え、砥粒とウェーハ表面の間の強固な固着を切り離してやることで、水素水洗浄が本来備えているパーティクル除去の機能を顕現させて大きな洗浄効果を得ることができる。   However, by applying the physical force to the abrasive grains and separating the strong adhesion between the abrasive grains and the wafer surface, the cleaning function of hydrogen water reveals the inherent particle removal function, and a large cleaning. An effect can be obtained.

その方法の一例について、水素水を用いたブラシ洗浄の説明図である図8を参照しつつ説明する。被洗浄物であるウェーハ201は、何らかの方法で支持されて回転するようになっている。ウェーハ201の両面にはブラシ202を接触させる。ブラシ202は、例えば軟らかいポリビニルアルコール(PVA)製のスポンジで作製された円筒形のローラーになっていて、軸を中心に回転可能になっている。更に、ウェーハ201の表裏両面はノズル203(裏面用は省略)からの水素水で噴射されるようになっている。尚、ノズル203は、噴射する液体に超音波を印加できるようになっていて、噴射された液体中を超音波が伝播してウェーハ201に達する。   An example of the method will be described with reference to FIG. 8 which is an explanatory view of brush cleaning using hydrogen water. The wafer 201 to be cleaned is supported and rotated by some method. Brushes 202 are brought into contact with both surfaces of the wafer 201. The brush 202 is a cylindrical roller made of, for example, a soft polyvinyl alcohol (PVA) sponge, and is rotatable about an axis. Furthermore, both front and back surfaces of the wafer 201 are jetted with hydrogen water from a nozzle 203 (the back surface is omitted). The nozzle 203 can apply an ultrasonic wave to the liquid to be jetted, and the ultrasonic wave propagates through the jetted liquid to reach the wafer 201.

ここで用いる水素水は、図7について説明した方法で生成したものであって良く、必要に応じ、アンモニアを添加しても良い。ウェーハ201及びブラシ202をそれぞれ回転させながらノズル203から超音波を印加した水素水を噴射する。これに依り、ウェーハ201の表面に強固に固着した砥粒にブラシ202との摩擦で生じる力が作用し、砥粒はウェーハ201の表面から解放される。ウェーハ201の表面への強固な固着がなくなった砥粒に対し、前記説明した水素水の効果が充分に発揮され、砥粒は効率良くウェーハ201の表面から除去される。   The hydrogen water used here may be produced by the method described with reference to FIG. 7, and ammonia may be added as necessary. Hydrogen water to which ultrasonic waves are applied is sprayed from the nozzle 203 while rotating the wafer 201 and the brush 202, respectively. Accordingly, a force generated by friction with the brush 202 acts on the abrasive grains firmly fixed on the surface of the wafer 201, and the abrasive grains are released from the surface of the wafer 201. The effect of the hydrogen water described above is sufficiently exerted on the abrasive grains that are no longer firmly fixed to the surface of the wafer 201, and the abrasive grains are efficiently removed from the surface of the wafer 201.

ブラシに依るウェーハ表面の摩擦は、水素水を用いたブラシ洗浄の別の説明図である図9で説明される方法に依っても実現される。図8の例と同様、例えばPVAスポンジからなるブラシ302は、回転するウェーハ301の表面と接触しながら軸を中心に回転し、ウェーハ301の表面との間に摩擦を発生させる。この状態を維持しながら、ブラシ302はウェーハ301上を移動し、ウェーハ301の全面を摩擦する。ウェーハ301の表面には、図8の例と同様、噴射する液体に超音波を印加できるノズル303から水素水が供給され、ブラシ302に依る摩擦力の作用に助けられて、ウェーハ301の表面から砥粒が除去される。   The friction on the wafer surface due to the brush is also realized by the method described in FIG. 9, which is another explanatory view of the brush cleaning using hydrogen water. As in the example of FIG. 8, the brush 302 made of, for example, PVA sponge rotates around an axis while being in contact with the surface of the rotating wafer 301, and generates friction between the surface of the wafer 301. While maintaining this state, the brush 302 moves on the wafer 301 and rubs the entire surface of the wafer 301. As in the example of FIG. 8, hydrogen water is supplied to the surface of the wafer 301 from a nozzle 303 that can apply ultrasonic waves to the liquid to be ejected, and is assisted by the action of frictional force by the brush 302 from the surface of the wafer 301. Abrasive grains are removed.

このような洗浄方法、即ち、超音波を印加しながら水素水とブラシに依り基板を洗浄する方法は既知である(例えば、特許文献4を参照。)。   Such a cleaning method, that is, a method of cleaning a substrate using hydrogen water and a brush while applying an ultrasonic wave is known (see, for example, Patent Document 4).

さて、図8或いは図9について説明した方法を採って、ブラシとの摩擦を利用して砥粒を除去しようとした場合、砥粒、ウェーハ表面、ブラシの材料の組み合わせ如何に依り、ウェーハ表面にスクラッチ痕を発生させてしまう旨の問題がある。   Now, when the method described with reference to FIG. 8 or FIG. 9 is used to remove abrasive grains using friction with the brush, depending on the combination of the abrasive grains, the wafer surface, and the material of the brush, There is a problem of generating scratch marks.

また、CMP後のスラリーの洗浄に限られず、一般的な問題として、被洗浄物の表面に強固に固着したパーティクルを水素水洗浄に依って除去するに際し、前記したようなブラシとの動的な摩擦を利用した場合、被洗浄物の表面にスクラッチ痕を発生させるだけでなく、被洗浄物の表面にパターンなどの微細な構造物が形成されている場合には、これ等の構造物をブラシとの摩擦に依って損傷させてしまう旨の問題もある。
特許第2821887号明細書 特許第3521393号明細書 特許第3296405号明細書 特開2004−96055号公報 H.Morita,et al,“Particle Removal Mechanism of Hydrogenated Ultrapure Water with Megasonic Irradiation,”5th International Symposium on Ultra Clean Processing of Silicon Surfaces(UCPSS)2000,Oostende,Belgium(2000).
In addition, it is not limited to the cleaning of the slurry after CMP, and as a general problem, when removing the particles firmly fixed on the surface of the object to be cleaned by the hydrogen water cleaning, a dynamic contact with the brush as described above is required. When friction is used, not only scratches are generated on the surface of the object to be cleaned, but also when a fine structure such as a pattern is formed on the surface of the object to be cleaned, the structure is brushed. There is also a problem that it is damaged due to friction.
Japanese Patent No. 281887 Japanese Patent No. 3521393 Japanese Patent No. 3296405 JP 2004-96055 A H. Morita, et al, “Particle Removable Mechanism of Hydrogenated Ultrapure, Water with Meganestic Irradiation,” 5th International Symposium on Ultra.

本発明では、水素水を用いた洗浄に於いて、被洗浄物の表面に損傷を与えることなく、物理的な力を作用させることを可能とし、被洗浄物の表面に固着しているパーティクルを容易に解放し、水素水洗浄に依る効果を向上させようとする。   In the present invention, in cleaning with hydrogen water, it is possible to apply a physical force without damaging the surface of the object to be cleaned, and particles adhering to the surface of the object to be cleaned are removed. Easily release and try to improve the effect of hydrogen water cleaning.

本発明に依る洗浄装置及び洗浄方法に於いては、被洗浄物が収容された洗浄槽内に洗浄液を供給し、洗浄液に超音波を印加して被洗浄物を洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に於いて、被洗浄物に接触した状態で振動するブラシを用いることが基本になっている。
In the cleaning apparatus and a cleaning method according to the present invention, the cleaning apparatus and a cleaning method the cleaning object cleaning liquid is supplied to the cleaning bath contained is by applying ultrasonic waves to the cleaning liquid cleaned object to be cleaned However, it is fundamental to use a brush that vibrates in contact with the object to be cleaned.

前記手段を採ることに依り、被洗浄物の表面には物理的な力を与えることで、強固に固着しているパーティクルを当該表面から容易に解放することができ、従って、そのパーティクルは水素水に依る洗浄で簡単に除去することが可能であり、そして、その物理的な力は、動的な摩擦力ではなく、静的な応力であることから、被洗浄物の表面に損傷を与えることは皆無である。   By adopting the above means, by applying a physical force to the surface of the object to be cleaned, the firmly fixed particles can be easily released from the surface. Can be easily removed by cleaning, and the physical force is not a dynamic frictional force but a static stress, which can damage the surface of the object to be cleaned There is nothing.

水素水洗浄技術は、費用の面、及び、環境負荷の面で優れた洗浄技術であり、このような水素水洗浄技術と本発明の技術を一体化することで、水素水洗浄技術の本来の効果を更に高めることができ、また、適用可能な分野も更に広範になると認識される。   The hydrogen water cleaning technology is an excellent cleaning technology in terms of cost and environmental load. By integrating such a hydrogen water cleaning technology and the technology of the present invention, the original hydrogen water cleaning technology is It is recognized that the effect can be further enhanced and the applicable fields will be broader.

図1は本発明に依る洗浄装置の原理を説明する要部切断側面図であり、図に於いて、401は半導体ウェーハ、402は洗浄槽、403は給水管、404は超音波振動子、405はブラシ、406は振動発生装置、407は振動板をそれぞれ示している。   FIG. 1 is a cutaway side view for explaining the principle of a cleaning apparatus according to the present invention. In the figure, 401 is a semiconductor wafer, 402 is a cleaning tank, 403 is a water supply pipe, 404 is an ultrasonic transducer, 405 Denotes a brush, 406 denotes a vibration generator, and 407 denotes a diaphragm.

ここでは、板状の被洗浄物の例として半導体ウェーハ401を採り上げ、これを水素水で洗浄する場合について説明する。   Here, a case where a semiconductor wafer 401 is picked up as an example of a plate-like object to be cleaned and cleaned with hydrogen water will be described.

上部が開口している洗浄槽402の下部に給水管403が接続されていて、給水管403からは水素水が供給されて洗浄槽402の内部に満ちている。洗浄槽402の底面には超音波振動子404が設置されていて、その振動は超音波となって水素水中を伝播する。   A water supply pipe 403 is connected to the lower part of the cleaning tank 402 whose upper part is open, and hydrogen water is supplied from the water supply pipe 403 to fill the inside of the cleaning tank 402. An ultrasonic vibrator 404 is installed on the bottom surface of the cleaning tank 402, and the vibration propagates through the hydrogen water as ultrasonic waves.

水素水で満たされた洗浄槽402の内部に於いて、被洗浄物であるウェーハ401及びウェーハ401の全面に接触することが可能な平面部分をもつブラシ405が対向して平行に設置されている。ブラシ405は、PVAスポンジなど極めて軟らかい材料で作製され、振動発生装置406の振動板407上に固定されていて、振動発生装置406が動作した場合、振動板407が振動し、その振動はブラシ405の全体に伝わることになる。   Inside the cleaning tank 402 filled with hydrogen water, a wafer 401 as an object to be cleaned and a brush 405 having a flat portion capable of contacting the entire surface of the wafer 401 are arranged in parallel to face each other. . The brush 405 is made of a very soft material such as PVA sponge, and is fixed on the vibration plate 407 of the vibration generator 406. When the vibration generator 406 operates, the vibration plate 407 vibrates, and the vibration is the brush 405. Will be conveyed to the whole.

更に、ウェーハ401とブラシ405とは、両者の向きを平行に保ったまま、相対距離を変化させることができる機構に依って支持されていて、両者を周期的に接近、離間させることが可能である。両者が最も接近した際には、ブラシ405の平面部分はウェーハ401の全面に均一に接触する。   Further, the wafer 401 and the brush 405 are supported by a mechanism capable of changing the relative distance while keeping the directions of both in parallel, and the two can be periodically approached and separated. is there. When they are closest to each other, the planar portion of the brush 405 uniformly contacts the entire surface of the wafer 401.

従って、ブラシ405の振動はウェーハ401の表面に良好に伝えられ、ウェーハ401の表面に固着したパーティクルに対して微細に周期的に変化する応力を加え、パーティクルとウェーハ401との間の強固な固着を切り離し、パーティクルがウェーハ401の表面から水素水洗浄の効果で容易に脱離できる状態とする。   Therefore, the vibration of the brush 405 is well transmitted to the surface of the wafer 401, and a stress that varies periodically and finely is applied to the particles fixed on the surface of the wafer 401, so that the particles and the wafer 401 are firmly fixed. And the particles can be easily detached from the surface of the wafer 401 by the effect of washing with hydrogen water.

この振動に起因する摩擦運動は発生せず、パーティクルに周期的に変化する摩擦力以外の応力のみが加わることとなる。即ち、ブラシ405とウェーハ401とが接触した状態の接触界面で、ブラシ405に於ける振動が如何なる方向の振動であっても、その振動がブラシ405とウェーハ401との相対位置関係にずれを発生させることはなく、また、発生させないように振動は制御される。従って、ウェーハ401の表面に摩擦痕などの損傷が生ずることはない。   Friction motion due to this vibration does not occur, and only the stress other than the frictional force that periodically changes is applied to the particles. That is, at the contact interface where the brush 405 and the wafer 401 are in contact with each other, any vibration in the brush 405 causes any deviation in the relative positional relationship between the brush 405 and the wafer 401. The vibration is controlled so that it does not occur and does not occur. Therefore, the surface of the wafer 401 is not damaged such as a friction mark.

また、ブラシ405がウェーハ401から離れた場合、水素水洗浄の機能が現れる。即ち、超音波振動子404で発生した超音波が水素水中を伝播して、水素水中に活性な水素ラジカルを生成し、その働きでウェーハ401の表面からパーティクルを脱離し、且つ、除去する。   Further, when the brush 405 is separated from the wafer 401, a hydrogen water cleaning function appears. That is, the ultrasonic wave generated by the ultrasonic transducer 404 propagates in the hydrogen water to generate active hydrogen radicals in the hydrogen water, and the particles are desorbed and removed from the surface of the wafer 401 by its action.

図2は本発明の一実施例を説明する為のウェーハ洗浄装置の要部切断側面図であり、以下、図を参照しつつ説明するが、ここでは、溶存水素濃度が管理された水素水が既存の手段に依って製造され、洗浄装置に供給されるものとする。また、この水素水には、必要な場合、pHを調節する目的でアンモニア等のアルカリが添加され、その濃度も適切に管理されているものとする。水素水、或いは、アンモニアを添加した水素水が製造され、洗浄装置へ供給される場合の具体的構成については、図7について説明した構成が参考となろう。   FIG. 2 is a cutaway side view of a main part of a wafer cleaning apparatus for explaining an embodiment of the present invention, and will be described below with reference to the drawings. Here, hydrogen water whose dissolved hydrogen concentration is controlled is shown. It shall be manufactured by existing means and supplied to the cleaning device. In addition, it is assumed that an alkali such as ammonia is added to this hydrogen water for the purpose of adjusting pH, and the concentration thereof is appropriately controlled. For a specific configuration in the case where hydrogen water or hydrogen water to which ammonia is added is manufactured and supplied to the cleaning device, the configuration described with reference to FIG. 7 will be helpful.

本発明の本質的な要素は、水素水洗浄の効果を生じさせる部分と、被洗浄物の表面に殆ど接線応力或いは剪断応力のみ、従って、法線応力は極めて微細である物理的な力の作用を与える部分とに分けることができる。まず、水素水洗浄の効果を生じさせる為の機構について説明する。   The essential elements of the present invention are the action of a physical force in which the effect of cleaning with hydrogen water and the surface of the object to be cleaned are almost only tangential stress or shear stress, and therefore normal stress is extremely fine. It can be divided into parts to give. First, a mechanism for producing the effect of hydrogen water cleaning will be described.

被洗浄物であるウェーハ501は、石英洗浄槽502の内部を満たした水素水503に浸漬して洗浄する。水素水製造装置で製造された水素水503は、給水管504に依って石英洗浄槽502の底部に導入され、給水管504に形成された複数の穴505から石英洗浄槽502の内部へと噴出する。   The wafer 501 that is the object to be cleaned is cleaned by immersing it in the hydrogen water 503 filling the inside of the quartz cleaning tank 502. Hydrogen water 503 produced by the hydrogen water production apparatus is introduced into the bottom of the quartz cleaning tank 502 through the water supply pipe 504, and is ejected into the quartz cleaning tank 502 from a plurality of holes 505 formed in the water supply pipe 504. To do.

水素水503は、石英洗浄槽502の下部から上部へと流れ、石英洗浄槽502の上面に在る開口部から外へ溢出する(オーバーフロー)。このようにすることで、石英洗浄槽502の内部に於ける水素水503は常に新しく供給されるものと置き換わり続け、石英洗浄槽502内に滞留することはない。   The hydrogen water 503 flows from the lower part to the upper part of the quartz cleaning tank 502 and overflows from the opening on the upper surface of the quartz cleaning tank 502 (overflow). By doing in this way, the hydrogen water 503 in the quartz cleaning tank 502 is continuously replaced with a newly supplied one and does not stay in the quartz cleaning tank 502.

石英洗浄槽502は、ステンレス製の外槽506に設けられた支柱507に依って支持されている。外槽506の底面には超音波振動子508が設置され、外部の発振器509で生成された高周波信号が印加されて振動することで超音波を発生する。   The quartz cleaning tank 502 is supported by a support column 507 provided in a stainless steel outer tank 506. An ultrasonic transducer 508 is installed on the bottom surface of the outer tank 506, and an ultrasonic wave is generated by applying a high frequency signal generated by an external oscillator 509 and vibrating.

外槽506の内部には常に水510が満たされていて、超音波振動子508で発生した超音波は水510を伝播し、更に、石英洗浄槽502の底面を通過し、石英洗浄槽502の内部の水素水503へと伝播する。   The outer tank 506 is always filled with water 510, and the ultrasonic waves generated by the ultrasonic vibrator 508 propagate through the water 510 and further pass through the bottom surface of the quartz cleaning tank 502, Propagates to the internal hydrogen water 503.

超音波振動子508で水素水503に超音波を印加する目的は、通常の超音波洗浄の効果と共に水素水503の内部で余剰水素ラジカルを発生させ、先に説明した水素水洗浄効果を得ることにある。そして、超音波の周波数が20kHz〜30kHz以上であれば、余剰水素ラジカルを発生させる効果があるとされている。   The purpose of applying ultrasonic waves to the hydrogen water 503 with the ultrasonic vibrator 508 is to generate surplus hydrogen radicals inside the hydrogen water 503 together with the normal ultrasonic cleaning effect, and to obtain the hydrogen water cleaning effect described above. It is in. And if the frequency of an ultrasonic wave is 20 kHz-30 kHz or more, it is supposed that it has the effect of generating a surplus hydrogen radical.

然しながら、超音波の周波数が20kHz〜30kHzから100kHz程度の範囲では、超音波が引き起こすキャビテーション(空洞)の生成と消滅とに依って局所的に発生する衝撃波の影響が強く、ウェーハ501に与える損傷が大きい。この為、超音波振動子508で発生させる超音波の周波数としては、ウェーハ501に与える損傷が小さくなるメガソニックと呼ばれる500kHzから2MHz〜3MHzの範囲が好ましい。   However, when the frequency of the ultrasonic wave is in the range of about 20 kHz to 30 kHz to 100 kHz, the influence of the shock wave locally generated by the generation and disappearance of cavitation (cavity) caused by the ultrasonic wave is strong, and damage to the wafer 501 is caused. large. For this reason, the frequency of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic vibrator 508 is preferably in the range of 500 kHz to 2 MHz to 3 MHz called megasonic that reduces damage to the wafer 501.

次に、本実施例に於ける被洗浄物であるウェーハ501の表面に物理的な力の作用を与える機構について説明する。   Next, a mechanism for applying a physical force to the surface of the wafer 501 that is the object to be cleaned in this embodiment will be described.

本実施例では、ウェーハ501及びウェーハ501の全面と一度で接触できるだけの広さの平面部分をもったブラシ511を接触させ、ブラシ511を振動させることで、ウェーハ501の表面に物理的な力の作用を与える。ブラシ511は、振動発生装置512の振動板513上に固定されていて、振動発生装置512を動作させると、振動板513が振動し、それに伴ってブラシ511の全体が振動する。   In this embodiment, the surface of the wafer 501 is subjected to a physical force by bringing the brush 511 into contact with the wafer 501 and the entire surface of the wafer 501 with a plane portion having a width that can be contacted at a time, and vibrating the brush 511. Gives action. The brush 511 is fixed on the vibration plate 513 of the vibration generating device 512. When the vibration generating device 512 is operated, the vibration plate 513 vibrates, and accordingly, the entire brush 511 vibrates.

振動発生装置512に於ける振動板513の振動は、例えば、信号発生器514で発生させた任意の波形信号をアンプ515に依って増幅してから振動発生装置512に伝えて制御する。ウェーハ501は、ウェーハ501を保持するツメ517を備えたウェーハホルダ516に保持されている。   The vibration of the vibration plate 513 in the vibration generator 512 is controlled by, for example, amplifying an arbitrary waveform signal generated by the signal generator 514 by the amplifier 515 and then transmitting it to the vibration generator 512. The wafer 501 is held by a wafer holder 516 provided with a claw 517 for holding the wafer 501.

ウェーハホルダ516と振動発生装置512は、ウェーハ501とブラシ511とが対向して平行となるようにアーム518に依って往復運動機構519に固定されている。往復運動機構519は、ウェーハ501とブラシ511の向きを平行に維持したまま、両者の相対距離が変化するようにアーム518を自由に運動させることができる。   Wafer holder 516 and vibration generator 512 are fixed to reciprocating mechanism 519 by arm 518 so that wafer 501 and brush 511 face each other in parallel. The reciprocating mechanism 519 can freely move the arm 518 so that the relative distance between the wafer 501 and the brush 511 is changed while maintaining the directions of the wafer 501 and the brush 511 in parallel.

アーム518の運動は、コンピュータを備えた制御装置520に依って制御する。例えば、往復運動機構519はウェーハ501とブラシ511の両者を周期的に接近、離間させ、両者が最も接近したときにブラシ511の平面部分をウェーハ501の全面に均一に接触させることができる。   The movement of the arm 518 is controlled by a control device 520 having a computer. For example, the reciprocating mechanism 519 can periodically approach and separate both the wafer 501 and the brush 511 so that the planar portion of the brush 511 uniformly contacts the entire surface of the wafer 501 when both approach each other.

制御装置520に依って、振動発生装置512を駆動している信号発生器514或いはアンプ515の動作も制御してやれば、振動板513の動作をアーム518の動作と連携させることができる。例えば、ブラシ511がウェーハ501に接触しているときだけ、振動板513を振動させるような運転が可能となる。   If the operation of the signal generator 514 or the amplifier 515 that drives the vibration generator 512 is also controlled by the control device 520, the operation of the diaphragm 513 can be linked with the operation of the arm 518. For example, an operation that vibrates the diaphragm 513 is possible only when the brush 511 is in contact with the wafer 501.

ブラシ511の材料としては、本実施例ではPVAスポンジを使用したが、PVAスポンジに限られず、多孔質のスポンジ状のものであれば良い。要は、ウェーハ501の表面を損傷させないことにあるので、樹脂製の軟らかい材料が好ましく、例えば、発泡ポリウレタンなどであって良い。   As a material of the brush 511, PVA sponge is used in the present embodiment, but is not limited to PVA sponge, and may be a porous sponge-like material. In short, since the surface of the wafer 501 is not damaged, a soft material made of resin is preferable. For example, polyurethane foam may be used.

図3は図2に見られる振動発生装置512の詳細な構造を表す要部説明図である。図に於いて、ウェーハと接触するブラシ601は、振動板602に固定されている。また、振動板602には支持棒603が取り付けられていて、ブラシ601がウェーハと接触したときに振動板602を支え、振動板602が筐体604中に陥没するのを防止している。支持棒603の先端は、筐体604の内側壁面に固定されることなく、壁面に沿って自由に運動することができ、従って、振動板602の振動には何らの妨げにもならない。   FIG. 3 is an explanatory view of a main part showing the detailed structure of the vibration generator 512 shown in FIG. In the figure, a brush 601 that contacts the wafer is fixed to a diaphragm 602. A support rod 603 is attached to the diaphragm 602 to support the diaphragm 602 when the brush 601 comes into contact with the wafer and prevent the diaphragm 602 from sinking into the housing 604. The tip of the support bar 603 can move freely along the wall surface without being fixed to the inner wall surface of the housing 604, and thus does not interfere with the vibration of the diaphragm 602.

振動板602の振動の動力は、コイル605と磁気回路606の間に働く磁力に依って発生させる。コイル605は振動板602に、そして、磁気回路606は筐体604にそれぞれ固定されている。永久磁石である磁気回路606は、円筒状に捲回されたコイル605の空洞内に挿入されている。コイル605は、ケーブル607に依って、外部の信号源(例えば、図2に見られる信号発生器514やアンプ515など。)に接続される。外部の信号源からコイル605に時間的に変動する信号電流が送られた場合、コイル605では時間的に変動する磁場が発生し、この磁場と磁気回路606が発生させる磁場との相互作用で、コイル605は振動運動し、その振動に伴って振動板602が振動する。   The vibration power of the diaphragm 602 is generated by the magnetic force acting between the coil 605 and the magnetic circuit 606. The coil 605 is fixed to the diaphragm 602, and the magnetic circuit 606 is fixed to the housing 604. A magnetic circuit 606 that is a permanent magnet is inserted into a cavity of a coil 605 wound in a cylindrical shape. The coil 605 is connected to an external signal source (for example, the signal generator 514 and the amplifier 515 shown in FIG. 2) via the cable 607. When a time-varying signal current is sent from an external signal source to the coil 605, a time-varying magnetic field is generated in the coil 605, and this magnetic field and the magnetic field generated by the magnetic circuit 606 interact with each other. The coil 605 vibrates, and the vibration plate 602 vibrates with the vibration.

本実施例では、ブラシ601が図3に於ける横方向の運動成分をもつ振動をすることが必要である為、コイル605と磁気回路606の組みは、図3に見られる向きに設置している。また、コイル605と磁気回路606の組みを異なった方向に複数組設置することで、振動板602の振動は一方向のみの単純な振動ではなく、複数の方向の成分をもった振動となり、更に好ましいものとなる。   In this embodiment, it is necessary for the brush 601 to vibrate with a lateral movement component in FIG. 3, so the coil 605 and magnetic circuit 606 are installed in the orientation shown in FIG. Yes. Further, by installing a plurality of sets of the coil 605 and the magnetic circuit 606 in different directions, the vibration of the diaphragm 602 is not a simple vibration in only one direction but a vibration having components in a plurality of directions. This is preferable.

本実施例に於いて、振動発生装置(図2及び図3を参照。)は水没させた状態で動作させる。この為、振動板602と筐体604との間に生ずる隙間には支持シート608を貼付し、筐体604と振動板602との位置関係を固定すると共に外部からの水の侵入を防止する。支持シート608は、波板状に成型したフッ素樹脂のシートなどを用いて振動板602が図3の横方向に振動できる構造とする。   In this embodiment, the vibration generator (see FIGS. 2 and 3) is operated in a submerged state. For this reason, a support sheet 608 is attached to a gap generated between the diaphragm 602 and the housing 604 to fix the positional relationship between the housing 604 and the diaphragm 602 and prevent water from entering from the outside. The support sheet 608 has a structure in which the diaphragm 602 can vibrate in the lateral direction of FIG. 3 using a fluororesin sheet or the like molded into a corrugated plate.

ブラシ601の振動の周波数については、実験の結果、例えば、超音波振動子が発生させる振動のような小さい振幅で高い周波数の振動はPVAスポンジ等の軟らかい材料で吸収されてしまい、ウェーハ表面のパーティクルに対して効果的な作用を与えられないことが明らかとなり、そして、本発明の目的を達成する為には、高くても100Hz程度までの周波数の振動で充分な効果が得られることが判った。そこで、例えば音響機器として用いられているスピーカーに於けるボイスコイル、振動板、磁気回路からなる構造を採用して振動を発生させたところ、極めて良好にパーティクルの除去を実現することができた。然しながら、ブラシ601に適切な大きさの振動を与えることができれば、図示説明した手段に限定されるものではない。   As for the frequency of the vibration of the brush 601, as a result of experiments, for example, vibration with a small amplitude and high frequency such as vibration generated by an ultrasonic vibrator is absorbed by a soft material such as PVA sponge, and particles on the wafer surface. As a result, it was found that a sufficient effect can be obtained with vibrations at frequencies up to about 100 Hz in order to achieve the object of the present invention. . Thus, for example, when a vibration is generated by adopting a structure including a voice coil, a diaphragm, and a magnetic circuit in a speaker used as an acoustic device, the removal of particles can be realized extremely well. However, the present invention is not limited to the illustrated and described means as long as an appropriate magnitude of vibration can be applied to the brush 601.

図4は図2に見られる往復運動機構519の詳細な構造を表す要部説明図であり、2つの枠701が、2本の平行なシャフト702で連結され、シャフト702には、雄ネジが切られたネジ棒703が平行に設置されている。ネジ棒703は、枠701に於いて、ベアリングを介して支持され、自由に回転できる構成になっている。ネジ棒703の一端はモーター704に連結されていて、モーター704がネジ棒703を回転させる。   FIG. 4 is an explanatory view of the main part showing the detailed structure of the reciprocating mechanism 519 shown in FIG. 2. Two frames 701 are connected by two parallel shafts 702, and male screws are attached to the shaft 702. Cut screw rods 703 are installed in parallel. The screw rod 703 is supported by a frame 701 via a bearing and can be freely rotated. One end of the screw rod 703 is connected to the motor 704, and the motor 704 rotates the screw rod 703.

二つの枠701の間には可動台座705が設置され、可動台座705には、2つのガイド穴706が形成され、シャフト702が貫通している。また、可動台座705には、雌ネジを切ったネジ穴707が形成され、ネジ棒703が挿入されている。モーター704を回転させると、可動台座705は、シャフト702に沿って自由に移動する。モーター704は、ケーブル708に依って外部の制御装置(例えば図2に見られる制御装置520)と接続されている。制御装置に依ってモーター704の回転量、回転速度を制御することに依り、可動台座705の位置、移動速度を精密に制御することができる。   A movable pedestal 705 is installed between the two frames 701, two guide holes 706 are formed in the movable pedestal 705, and the shaft 702 passes therethrough. The movable base 705 has a screw hole 707 in which a female screw is cut, and a screw rod 703 is inserted therein. When the motor 704 is rotated, the movable pedestal 705 moves freely along the shaft 702. The motor 704 is connected to an external control device (eg, the control device 520 seen in FIG. 2) via a cable 708. The position and moving speed of the movable base 705 can be precisely controlled by controlling the rotation amount and rotation speed of the motor 704 according to the control device.

例えば、図2に見られるアーム518の何れか一方を図4に見られる枠701に、他方を可動台座705に固定することで、図4について説明した機構に依って、図2について説明したウェーハ501とブラシ511との接近、離間を実現することができる。   For example, by fixing one of the arms 518 shown in FIG. 2 to the frame 701 shown in FIG. 4 and the other to the movable base 705, the wafer described with reference to FIG. The approach and separation between the 501 and the brush 511 can be realized.

再び図2を参照しつつ、本実施例に於いて実施した洗浄実験を説明しながら本発明に依る洗浄作業の実際について説明する。   With reference to FIG. 2 again, the actual cleaning operation according to the present invention will be described while explaining the cleaning experiment performed in the present embodiment.

直径約20cm(8インチ)のシリコンウェーハを基板とし、最表面に厚さ2μmのCu膜を電気メッキに依って成膜する。このCu膜の面を、溶融石英から成る平均粒径0.15μmの砥粒を含むスラリーを用い、CMP法を適用して研磨する。尚、電気メッキ及びCMPは通常の技法を適用して良い。   A silicon wafer having a diameter of about 20 cm (8 inches) is used as a substrate, and a Cu film having a thickness of 2 μm is formed on the outermost surface by electroplating. The surface of the Cu film is polished by applying a CMP method using slurry containing abrasive grains made of fused quartz and having an average particle size of 0.15 μm. Note that conventional techniques may be applied to electroplating and CMP.

前記CMPを実施した直後に於けるCu膜の面に付着している砥粒を洗浄除去する実験を行った。   An experiment was conducted to clean and remove the abrasive grains adhering to the surface of the Cu film immediately after the CMP.

この場合の装置構成並びに設定について説明する。先ず、容積15リットルの石英洗浄槽502に溶存水素濃度1.5ppmの水素水503を10リットル/分の流量で供給した。水素水503は、石英洗浄槽502の上部開口部から槽外にオーバーフローさせた。この石英洗浄槽502の下方に設置した超音波振動子508を振動させ、水素水503にメガソニックを印加した。その周波数は750kHz、出力600Wであった。   The apparatus configuration and setting in this case will be described. First, hydrogen water 503 having a dissolved hydrogen concentration of 1.5 ppm was supplied to a quartz cleaning tank 502 having a volume of 15 liters at a flow rate of 10 liters / minute. Hydrogen water 503 was allowed to overflow from the upper opening of the quartz cleaning tank 502 to the outside of the tank. The ultrasonic vibrator 508 installed below the quartz cleaning tank 502 was vibrated, and megasonic was applied to the hydrogen water 503. The frequency was 750 kHz and the output was 600 W.

振動発生装置512は、2方向の振動成分を発生させるコイルと磁気回路の組み合わせを備えている。信号発生器514に依って50Hzで変動する正弦波の電流を発生させ、アンプ515に依って振幅を適度に増幅し、振動発生装置512のコイルに通電させた。振動発生装置512の振動板513上には、ブラシ511として、水中で軟化させた状態での厚さが15mm、直径が約22cm(8.5インチ)の円板状のPVAスポンジを固定した。   The vibration generator 512 includes a combination of a coil and a magnetic circuit that generate vibration components in two directions. A sine wave current that fluctuates at 50 Hz is generated by the signal generator 514, the amplitude is appropriately amplified by the amplifier 515, and the coil of the vibration generator 512 is energized. A disc-shaped PVA sponge having a thickness of 15 mm and a diameter of about 22 cm (8.5 inches) when softened in water was fixed as a brush 511 on the vibration plate 513 of the vibration generator 512.

被洗浄物であるウェーハ501をウェーハホルダ516に設置して、往復運動機構519に依り、ブラシ511を振動させながらウェーハ501に接近させ、接触させ、離間するという動作を水素水503中でなされるようにした。ウェーハ501の中心とブラシ511の中心は同一直線上に置かれ、ブラシ511はウェーハ501の全面に均一に接触するようになっている。   The wafer 501 to be cleaned is placed in the wafer holder 516, and the reciprocating mechanism 519 causes the brush 511 to vibrate while approaching the wafer 501 and bringing it into contact with the wafer 501. I did it. The center of the wafer 501 and the center of the brush 511 are placed on the same straight line, and the brush 511 is in uniform contact with the entire surface of the wafer 501.

図5はウェーハ501とブラシ511の相対的な位置関係を説明する為の要部説明図である。本実施例では、ウェーハ801の位置は固定であって、振動板803だけが往復運動するようになっている。(a)は、ウェーハ801の表面と振動板803とが最も離間した状態を示し、その距離L1は33mmに設定されている。このとき、ウェーハ801の表面とPVAスポンジの表面との距離L2は18mmであり、両者の間は水素水で満たされている。(b)は、振動板803が最もウェーハ801の表面に接近した状態を示していて、その距離L3は13mmに設定してある。この状態で、PVAスポンジ802の表面はウェーハ801の表面に接触し、更に、PVAスポンジ802の厚さが2mm縮む分だけ押し込まれる。振動板803は往復運動機構の動作に依って振幅20mmの往復運動を行い、図5の(a)及び(b)の状態の間を往復する。   FIG. 5 is a main part explanatory view for explaining the relative positional relationship between the wafer 501 and the brush 511. In this embodiment, the position of the wafer 801 is fixed, and only the diaphragm 803 reciprocates. (A) shows the state in which the surface of the wafer 801 and the vibration plate 803 are farthest apart, and the distance L1 is set to 33 mm. At this time, the distance L2 between the surface of the wafer 801 and the surface of the PVA sponge is 18 mm, and the space between the two is filled with hydrogen water. (B) shows a state in which the vibration plate 803 is closest to the surface of the wafer 801, and the distance L3 is set to 13 mm. In this state, the surface of the PVA sponge 802 comes into contact with the surface of the wafer 801 and is further pushed in by the amount that the thickness of the PVA sponge 802 is reduced by 2 mm. The diaphragm 803 reciprocates with an amplitude of 20 mm depending on the operation of the reciprocating mechanism, and reciprocates between the states shown in FIGS.

図6は往復運動機構の往復運動の様子を表す線図であり、横軸には時間(秒)を、縦軸にはウェーハ801の表面と振動板803との相対距離の値(mm)をそれぞれ採ってある。振動板803は、20mm/秒の速さで運動するように設定されている。また、図5の(a)及び(b)の状態で、振動板803は、それぞれ1秒間の静止をするように設定されている。   FIG. 6 is a diagram showing the state of reciprocating motion of the reciprocating mechanism. The horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents the relative distance value (mm) between the surface of the wafer 801 and the diaphragm 803. Each is taken. The diaphragm 803 is set to move at a speed of 20 mm / second. Further, in the states of FIGS. 5A and 5B, the diaphragm 803 is set to be stationary for 1 second.

以上、記述したような装置構成の下で、CMP直後のCu膜の面に付着している砥粒を洗浄除去する実験を行った。この場合の評価は、洗浄の前後に於けるCu膜の面に付着している砥粒の数を計測し、比較することで実施し、砥粒の数の計測は、ウェーハ表面検査装置で行った。   As described above, under the apparatus configuration described above, an experiment was conducted to clean and remove the abrasive grains adhering to the surface of the Cu film immediately after CMP. The evaluation in this case is performed by measuring and comparing the number of abrasive grains adhering to the surface of the Cu film before and after cleaning, and the number of abrasive grains is measured by a wafer surface inspection apparatus. It was.

まず、振動するブラシ511をウェーハ501に接触させることなく、超音波振動子508に依って印加されるメガソニックのみを用いて1分間の水素水洗浄を行った。その結果、砥粒は20%程度しか除去できなかった。砥粒はCu膜表面に強固に固着していると推定された。   First, hydrogen water cleaning was performed for 1 minute using only the megasonic applied by the ultrasonic vibrator 508 without bringing the vibrating brush 511 into contact with the wafer 501. As a result, only about 20% of the abrasive grains could be removed. It was estimated that the abrasive grains were firmly fixed on the Cu film surface.

次に、振動板513がウェーハ501に最も接近してブラシ511がウェーハ501に接触した状態、即ち、図5の(b)の状態とし、振動発生装置512で50Hzの振動を加えながら1分間の水素水洗浄を行った。その結果、砥粒は僅か8%程度が除去された。アンプ515に於ける増幅率を変えて振動板513の振幅を変化させても、そして、信号発生器514で発生させる正弦波の周波数を50Hzから上下させても、除去率は殆ど変化しなかった。ブラシ511が接触したままでは、洗浄効果は全く得られないことが判った。   Next, the vibration plate 513 is closest to the wafer 501 and the brush 511 is in contact with the wafer 501, that is, the state shown in FIG. 5B, and the vibration generator 512 applies vibrations of 50 Hz for 1 minute. Hydrogen water washing was performed. As a result, only about 8% of the abrasive grains were removed. Even if the amplitude of the diaphragm 513 was changed by changing the amplification factor in the amplifier 515, and the frequency of the sine wave generated by the signal generator 514 was raised or lowered from 50 Hz, the removal rate hardly changed. . It was found that no cleaning effect could be obtained if the brush 511 remained in contact.

そこで、往復運動機構519を用い、ブラシ511を50Hzで振動させたまま、図6の線図に見られるような往復運動を行いながら水素水洗浄を1分間実施した。その結果、砥粒は95%を除去することができた。これは、Cu膜の表面と砥粒との間の固着をブラシ511の振動に依って解放し、更に、水素水洗浄の効果に依って砥粒をCu膜の表面から除去する旨の効果が発揮されたものと認識される。   Therefore, hydrogen water cleaning was performed for 1 minute using the reciprocating mechanism 519 while reciprocating as seen in the diagram of FIG. 6 while the brush 511 was vibrated at 50 Hz. As a result, 95% of the abrasive grains could be removed. This is because the adhesion between the surface of the Cu film and the abrasive grains is released by the vibration of the brush 511, and further, the effect of removing the abrasive grains from the surface of the Cu film by the effect of washing with hydrogen water. It is recognized that it was demonstrated.

然しながら、この条件での洗浄の結果、洗浄後のCu膜の表面に微小なスクラッチ痕が多数発生していることが判明した。詳しく分析を行ったところ、ブラシ511の表面がウェーハ501の表面に接触する瞬間、及び、逆に離間する瞬間に両者の間に激しい動的な摩擦が発生し、この摩擦が原因でスクラッチ痕が発生することが判った。また、ブラシ511がウェーハ501の表面と充分に接触した状態では、振動板513を振動させてもブラシ511とウェーハ501の表面は密着したままで、両者の接触界面では摩擦は発生せず、周期的に変化する静的な応力だけがウェーハ501の表面に作用していることも判った。   However, as a result of cleaning under these conditions, it has been found that many fine scratch marks are generated on the surface of the Cu film after cleaning. When a detailed analysis was performed, intense dynamic friction occurred between the surface of the brush 511 contacting the surface of the wafer 501 and the moment of separation, and scratches were generated due to this friction. It was found to occur. Further, in a state where the brush 511 is sufficiently in contact with the surface of the wafer 501, even if the vibration plate 513 is vibrated, the brush 511 and the surface of the wafer 501 remain in close contact, and friction is not generated at the contact interface between them. It has also been found that only static stress that changes with time is acting on the surface of the wafer 501.

そこで、制御装置520のコンピュータを用い、振動板513がウェーハ501に最も接近して、ブラシ511がウェーハ501の表面に充分に接触した状態、即ち、図5に於ける(b)の状態のときだけ、振動発生装置を動作させてブラシ511を振動させ、他の時間はブラシ511の振動を停止するように制御した。即ち、図6に於いて、横軸に太線で表した区間だけ、ブラシ511を振動させることにした。この設定の下で、1分間の水素水洗浄を行ったところ、略96%という砥粒の除去率を記録しながら、スクラッチ痕は皆無であった。   Therefore, when the computer of the control device 520 is used, the vibration plate 513 is closest to the wafer 501 and the brush 511 is sufficiently in contact with the surface of the wafer 501, that is, in the state shown in FIG. 5B. Only the vibration generator was operated to vibrate the brush 511, and control was performed to stop the vibration of the brush 511 at other times. That is, in FIG. 6, the brush 511 is vibrated only in the section indicated by the thick line on the horizontal axis. Under this setting, cleaning with hydrogen water for 1 minute was performed, and there was no scratch mark while recording an abrasive removal rate of approximately 96%.

更に、信号発生器514で発生させる正弦波信号の周波数を50Hzに固定し、アンプ515での増幅率を変えて、ブラシ511の振幅を変化させて水素水洗浄を行った。その結果、振幅が小さい領域では、殆ど砥粒を除去できないのに対し、振幅が一定の大きさを越えると急速に砥粒の除去率が上昇し、上記条件で96%に達し、しかも、100%に近い除去率にまで上昇した。然しながら、更に振幅を大きくした場合、ブラシ511とウェーハ501との界面で動的な摩擦が発生し始め、洗浄後のCu膜の表面に微小なスクラッチ痕が発生した。このように、本実施例に於いては、ブラシ511の振動の振幅と周波数の最適化を行うことに依って、ブラシ511とウェーハ501との界面に於いて、動的な摩擦を発生させることなく、100%近い砥粒の除去率が得られた。   Further, the frequency of the sine wave signal generated by the signal generator 514 was fixed to 50 Hz, the amplification factor of the amplifier 515 was changed, and the amplitude of the brush 511 was changed to perform the hydrogen water cleaning. As a result, in the region where the amplitude is small, the abrasive grains can hardly be removed. On the other hand, when the amplitude exceeds a certain size, the removal rate of the abrasive grains rapidly increases and reaches 96% under the above conditions. The removal rate rose to near%. However, when the amplitude was further increased, dynamic friction began to occur at the interface between the brush 511 and the wafer 501, and minute scratch marks were generated on the surface of the Cu film after cleaning. As described above, in this embodiment, dynamic friction is generated at the interface between the brush 511 and the wafer 501 by optimizing the amplitude and frequency of vibration of the brush 511. And a removal rate of nearly 100% abrasive grains was obtained.

また、信号発生器514で発生させる正弦波信号の周波数を検討した結果、周波数が高くなると共に振動板513の振動がブラシ511の内部で吸収される傾向が強くなり、充分な応力をウェーハ501の表面に加えられない状態となり、水素水に依る洗浄効果が得られないことも判った。ブラシ511の材料、即ち、ここではPVAスポンジは、弾性体としての性質と、ブラシ511の外形寸法、特に厚さに依っても変化するが、振動板513の振動周波数の上限は、高くても1kHzが限界である。勿論、各々の周波数の設定に於いて、先に説明したような水素水に依る洗浄効果を効率良く得られるような振動の振幅の最適化が必要である。   Further, as a result of examining the frequency of the sine wave signal generated by the signal generator 514, the frequency increases and the vibration of the diaphragm 513 is more likely to be absorbed inside the brush 511, and sufficient stress is applied to the wafer 501. It was also found that it was not added to the surface, and the cleaning effect by hydrogen water could not be obtained. The material of the brush 511, that is, the PVA sponge here varies depending on the properties as an elastic body and the outer dimensions and particularly the thickness of the brush 511, but the upper limit of the vibration frequency of the diaphragm 513 is high. 1 kHz is the limit. Of course, in each frequency setting, it is necessary to optimize the amplitude of vibration so as to efficiently obtain the cleaning effect by the hydrogen water as described above.

本実施例では、前記したように、制御装置520のコンピュータを用い、ブラシ511がウェーハ501の表面に充分に接触した状態のときだけ、振動発生装置512を動作させてブラシ511を振動させ、他の時間はブラシ511を振動させないように制御した。この制御は、ブラシ511とウェーハ501の相対的な位置関係に合わせて振動発生装置512に対してオンオフの指令を出して行っても良い。また、往復運動機構519などにブラシ511とウェーハ501が接触することで両者の間に発生する応力(圧力)を感知するセンサーを設け、両者が充分に接触し、両者の間に作用する応力が一定の値を上回っている時間だけ、振動発生装置512を動作させるような制御の仕方を行ってもよい。   In this embodiment, as described above, using the computer of the control device 520, the vibration generator 512 is operated to vibrate the brush 511 only when the brush 511 is sufficiently in contact with the surface of the wafer 501. Was controlled so that the brush 511 was not vibrated. This control may be performed by issuing an on / off command to the vibration generator 512 in accordance with the relative positional relationship between the brush 511 and the wafer 501. In addition, a sensor that senses the stress (pressure) generated between the brush 511 and the wafer 501 when the brush 511 and the wafer 501 are in contact with the reciprocating mechanism 519 or the like is provided. A control method may be performed such that the vibration generator 512 is operated only for a time exceeding a certain value.

尚、ここで説明した洗浄装置及び洗浄方法は、水素水を用いた洗浄だけでなく、従来の薬液などの洗浄液を使用した場合に於いても、その洗浄効果を充分に発揮することができる。   The cleaning apparatus and the cleaning method described here can sufficiently exhibit the cleaning effect not only when cleaning with hydrogen water but also when using a cleaning liquid such as a conventional chemical solution.

本発明に於いては、前記説明した実施例を含め、多くの形態で実施することができ、以下、それを付記として例示する。   In the present invention, the present invention can be implemented in many forms including the above-described embodiment, which will be exemplified below as supplementary notes.

(付記1)
被洗浄物が収容された洗浄槽内に洗浄液を供給し、洗浄液に超音波を印加して被洗浄物を洗浄する洗浄装置に於いて、 被洗浄物に接触した状態で振動するブラシを設けたこと
を特徴とする洗浄装置。
(Appendix 1)
In a cleaning device that supplies cleaning liquid into a cleaning tank containing the object to be cleaned and applies ultrasonic waves to the cleaning liquid to clean the object to be cleaned, a brush that vibrates in contact with the object to be cleaned is provided. A cleaning apparatus characterized by that.

(付記2)
ブラシが弾性体からなること
を特徴とする(付記1)記載の洗浄装置。
(Appendix 2)
The cleaning apparatus according to (Appendix 1), wherein the brush is made of an elastic body.

(付記3)
弾性体が樹脂を材料とし且つ多孔質のスポンジ状を成すこと
を特徴とする(付記2)記載の洗浄装置。
(Appendix 3)
The cleaning device according to (Appendix 2), wherein the elastic body is made of a resin and has a porous sponge shape.

(付記4)
ブラシの振動周波数が1kHz以下であること
を特徴とする(付記1)乃至(付記3)の何れか1記載の洗浄装置。
(Appendix 4)
The cleaning apparatus according to any one of (Appendix 1) to (Appendix 3), wherein the vibration frequency of the brush is 1 kHz or less.

(付記5)
洗浄槽に供給する洗浄液が特定種類のガスを溶解させた超純水であるガス溶解水或いは特定のアルカリを溶解してpHを調整したガス溶解水であること
を特徴とする(付記1)乃至(付記4)の何れか1記載の洗浄装置。
(Appendix 5)
The cleaning liquid supplied to the cleaning tank is gas-dissolved water that is ultrapure water in which a specific type of gas is dissolved or gas-dissolved water in which pH is adjusted by dissolving a specific alkali (Appendix 1) to The cleaning apparatus according to any one of (Appendix 4).

(付記6)
被洗浄物とブラシとが一定時間に亙って接触してブラシが振動する工程及び一定時間に亙って接触しない工程を交互に繰り返す為の機構
を備えてなることを特徴とする(付記1)乃至(付記5)の何れか1記載の洗浄装置。
(Appendix 6)
A mechanism is provided for alternately repeating a process in which the object to be cleaned and the brush are in contact with each other for a certain period of time and the brush vibrates and a process in which the brush is not in contact with each other for a certain period of time (Appendix 1). The cleaning apparatus according to any one of (Appendix 5).

(付記7)
ブラシが振動する時間はブラシが被洗浄物に接触する工程の開始直後に始まり、該工程の終了直前に終わるように時間を限定する機構
を備えてなることを特徴とする(付記6)記載の洗浄装置。
(Appendix 7)
The time for which the brush vibrates is provided with a mechanism that limits the time so that the brush starts immediately after the start of the process of contacting the object to be cleaned and ends immediately before the end of the process (Appendix 6). Cleaning device.

(付記8)
被洗浄物が収容された洗浄槽内に洗浄液を供給し、洗浄液に超音波を印加して被洗浄物を洗浄する洗浄方法に於いて、 被洗浄物に振動するブラシを接触した状態で洗浄を行うこと
を特徴とする洗浄方法。
(Appendix 8)
In a cleaning method in which cleaning liquid is supplied into a cleaning tank in which the object to be cleaned is stored and ultrasonic waves are applied to the cleaning liquid to clean the object to be cleaned, cleaning is performed with the vibrating brush in contact with the object to be cleaned. Cleaning method characterized by performing.

(付記9)
洗浄槽に供給する洗浄液が特定種類のガスを溶解させた超純水であるガス溶解水或いは特定のアルカリを溶解してpHを調整したガス溶解水であること
を特徴とする(付記8)記載の洗浄方法。
(Appendix 9)
The cleaning liquid supplied to the cleaning tank is gas-dissolved water that is ultrapure water in which a specific type of gas is dissolved or gas-dissolved water in which pH is adjusted by dissolving a specific alkali (Appendix 8) Cleaning method.

(付記10)
被洗浄物とブラシとが一定時間に亙って接触してブラシが振動する工程及び一定時間に亙って接触しない工程を交互に繰り返すこと
を特徴とする(付記8)或いは(付記9)記載の洗浄方法。
(Appendix 10)
(Appendix 8) or (Appendix 9), wherein the object to be cleaned and the brush are in contact with each other for a predetermined time and the brush vibrates and the process in which the brush is not in contact for a predetermined time are alternately repeated. Cleaning method.

(付記11)
ブラシが振動する時間はブラシが被洗浄物に接触する工程の開始直後に始まり、該工程の終了直前に終わるように時間を限定すること
を特徴とする(付記10)記載の洗浄方法。
(Appendix 11)
The cleaning method according to (Appendix 10), characterized in that the time during which the brush vibrates starts immediately after the start of the step in which the brush contacts the object to be cleaned and ends immediately before the end of the step.

(付記12)
ブラシが被洗浄物に接触し且つ振動している間に於いて、ブラシと被洗浄物の接触界面に動的な摩擦を発生させることなく洗浄を行うこと
を特徴とする(付記11)記載の洗浄方法。
(Appendix 12)
The cleaning is performed without generating dynamic friction at the contact interface between the brush and the object to be cleaned while the brush is in contact with the object to be cleaned and is vibrating (Appendix 11) Cleaning method.

(付記13)
洗浄槽内に供給する洗浄液であるガス溶解水が超純水に水素ガスを溶解させたものであること
を特徴とする(付記8)乃至(付記12)の何れか1記載の洗浄方法。
(Appendix 13)
The cleaning method according to any one of (Appendix 8) to (Appendix 12), wherein the gas-dissolved water that is a cleaning liquid supplied into the cleaning tank is obtained by dissolving hydrogen gas in ultrapure water.

本発明に依る洗浄装置の原理を説明する要部切断側面図である。It is a principal part cutting side view explaining the principle of the washing | cleaning apparatus by this invention. 本発明の一実施例を説明するためのウェーハ洗浄装置の要部切断側面図である。It is a principal part cutting side view of the wafer cleaning apparatus for demonstrating one Example of this invention. 図2に見られる振動発生装置の詳細な構造を表す要部説明図である。FIG. 3 is a main part explanatory view showing a detailed structure of the vibration generating device seen in FIG. 2. 図2に見られる往復運動機構の詳細な構造を表す要部説明図である。It is principal part explanatory drawing showing the detailed structure of the reciprocation mechanism seen in FIG. ウェーハとブラシの相対的な位置関係を説明する為の要部説明図である。It is principal part explanatory drawing for demonstrating the relative positional relationship of a wafer and a brush. 往復運動機構の往復運動の様子を表す線図である。It is a diagram showing the state of the reciprocating motion of a reciprocating motion mechanism. 水素水を用いる超音波洗浄装置の一例を表す要部ブロック図である。It is a principal part block diagram showing an example of the ultrasonic cleaning apparatus using hydrogen water. 水素水を用いたブラシ洗浄の説明図である。It is explanatory drawing of the brush washing | cleaning using hydrogen water. 水素水を用いたブラシ洗浄の説明図である。It is explanatory drawing of the brush washing | cleaning using hydrogen water.

符号の説明Explanation of symbols

401 ウェーハ
402 洗浄槽
403 給水管
404 超音波振動子
405 ブラシ
406 振動発生装置
407 振動板
401 Wafer 402 Cleaning tank 403 Water supply pipe 404 Ultrasonic vibrator 405 Brush 406 Vibration generator 407 Vibration plate

Claims (4)

被洗浄物が収容された洗浄槽内に洗浄液を供給し、洗浄液に超音波を印加して被洗浄物を洗浄する洗浄装置に於いて、
CMPを施した被洗浄物に接触した状態で振動するブラシと、
前記ブラシと前記被洗浄物とを接触させた後、前記ブラシを一定時間振動させ、前記一定時間経過後、前記ブラシの振動を停止させる、ブラシが振動する工程と、前記ブラシの振動を停止させた後、前記ブラシと前記被洗浄物とを離間させ、一定時間に亙って接触しない工程と、を交互に繰り返す為の機構と
を設けたこと
を特徴とする洗浄装置。
In a cleaning apparatus for supplying a cleaning liquid into a cleaning tank containing an object to be cleaned, and applying ultrasonic waves to the cleaning liquid to clean the object to be cleaned.
A brush that vibrates in contact with an object to be cleaned after CMP ;
After contacting the brush and the object to be cleaned, the brush is vibrated for a certain period of time, and after the certain period of time has elapsed, the vibration of the brush is stopped, and the vibration of the brush is stopped. And a mechanism for alternately repeating the step of separating the brush and the object to be cleaned and not contacting each other for a certain period of time .
ブラシが弾性体であること
を特徴とする請求項1記載の洗浄装置。
The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the brush is an elastic body.
洗浄槽に供給する洗浄液が特定種類のガスを溶解させた超純水であるガス溶解水或いは特定のアルカリを溶解してpHを調整したガス溶解水であること
を特徴とする請求項1或いは請求項2記載の洗浄装置。
The cleaning liquid supplied to the cleaning tank is gas-dissolved water that is ultrapure water in which a specific type of gas is dissolved or gas-dissolved water in which a specific alkali is dissolved to adjust the pH. Item 3. A cleaning device according to Item 2.
洗浄槽内に洗浄液を供給し、洗浄液に超音波を印加する工程と、Supplying a cleaning liquid into the cleaning tank and applying ultrasonic waves to the cleaning liquid;
前記超音波を印加された洗浄液にCMPを施された被洗浄物を漬ける工程と、Soaking the object to be cleaned subjected to CMP in the cleaning liquid to which the ultrasonic wave is applied;
前記洗浄物を漬けた後、前記被洗浄物にブラシを接触させる工程と、A step of bringing a brush into contact with the object to be cleaned after soaking the object to be cleaned;
前記ブラシを接触させた後、前記ブラシを一定時間振動させる工程と、After contacting the brush, vibrating the brush for a certain period of time;
前記一定時間経過後、前記ブラシの振動を停止させる工程と、Stopping the vibration of the brush after the predetermined time has elapsed;
前記ブラシの振動を停止させた後、前記ブラシと前記被洗浄物を離間させる工程と、を有し、After stopping the vibration of the brush, separating the brush and the object to be cleaned,
前記ブラシを接触させる工程、前記ブラシを振動させる工程、前記ブラシの振動を停止させる工程、及び前記ブラシと前記被洗浄物を離間させる工程を繰り返すことを特徴とする洗浄方法。A cleaning method comprising repeating the step of bringing the brush into contact, the step of vibrating the brush, the step of stopping the vibration of the brush, and the step of separating the brush from the object to be cleaned.
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