JP2001035821A - 基板の研磨方法及び装置 - Google Patents

基板の研磨方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄工程をより簡略化した装置構成で行なう
ことによって、装置の規模を縮小し、かつ処理時間を短
縮することができるとともに、清浄度の高い基板を提供
することができるような研磨装置及び研磨方法を提供す
る。 【解決手段】 基板Ｗの収容部と、基板Ｗと研磨工具１
３との間に砥液を供給しつつ両者を相対摺動させて化学
機械研磨を行なう第１の研磨工程及び第２の研磨工程と
を行なう研磨部１０と、前記基板に洗浄液を供給しつつ
基板をスクラブ洗浄して基板に付着するパーティクルを
除去し、さらにエッチング液を供給して基板上の金属イ
オンを除去する回転洗浄部２６と、これらの各部の間で
基板を搬送する基板搬送装置とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の研磨方法及
び装置に係り、特に、半導体ウエハ、ガラス基板、液晶
パネル等の被処理基板を平坦に研磨し、かつ清浄な状態
で供給することが可能な基板の研磨方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に、配線間距離が０．５μｍ以下の光
リソグラフィの場合は、焦点深度が浅くなるためにステ
ッパの結像面の高い平坦度を必要とする。また、基板上
に配線間距離より大きなパーティクルが存在すると、配
線がショートするなどの不具合が生じるので、基板の処
理においては、平坦化とともに清浄化を図ることが重要
となる。このような事情は、マスク等に用いるガラス基
板、或いは液晶パネル等の基板のプロセス処理において
も同様である。
【０００３】平坦化を実現する従来の研磨装置として、
図１０及び図１１に示すように、研磨部１０、ロード・
アンロード部２２、２基の搬送機２４ａ，２４ｂ、３つ
の洗浄機２６ａ，２６ｂ，２６ｃを有する洗浄部２６及
び必要に応じて反転機２８を備えたものがある。搬送機
２４ａ，２４ｂは、図１０に示すレール上を自走する形
式でも、図１１に示す多関節アームの先端にロボットハ
ンドを有する固定型でもよい。
【０００４】研磨部１０は、図１２に示されるように、
上面にクロス（研磨布）１１を貼り付けた研磨テーブル
１２と、半導体ウエハ（基板）Ｗを保持しつつ研磨テー
ブル１２に押しつけるトップリング１３と、クロス１１
と基板Ｗの間に砥液を供給するノズル１４とを具備して
いる。これらの各部は、相互の汚染を防止するためにで
きるだけ隔壁で仕切るようにしており、特に研磨部１０
のダーティーな雰囲気を洗浄工程以降を行なう空間に拡
散させないために、各空間の空調や圧力調整等がなされ
ている。
【０００５】このような構成の研磨装置では、基板Ｗを
ロード・アンロード部２２から搬送機２４ａ，２４ｂで
受渡台３８を介して研磨部１０に搬送し、ここで、ノズ
ル１４より所定の砥液Ｑ（Ｓｉ基板上の絶縁膜（酸化
膜）を研磨する場合には所定の粒径の砥粒をアルカリ水
溶液に浮遊させたもの）を供給しつつ、研磨テーブル１
２とトップリング１３をそれぞれ回転させながら基板Ｗ
をクロス１１面に押圧させて基板Ｗの研磨を行なう。研
磨を終えた基板Ｗは、洗浄・乾燥工程を経てロード・ア
ンロード部２２に戻される。
【０００６】洗浄部２６の第１の洗浄機２６ａは、基板
Ｗを取り囲むように複数の直立したローラ３０を配置
し、ローラ３０の頂部に形成した把持溝によって基板Ｗ
の縁部を保持し、ローラ３０の回転によって基板Ｗを回
転させる低速回転型の洗浄機であり、上下からローラ型
やペンシル型のスポンジ等からなる洗浄部材が基板Ｗに
接触・待避可能に設けられている。第２及び第３の洗浄
機２６ｂ，２６ｃは、回転軸３２の上端に基板Ｗを把持
するアーム３４が放射状に延びて形成された回転テーブ
ル３６を有する高速回転型の洗浄機である。いずれの洗
浄機の場合も、基板Ｗ表面に洗浄液等を供給するノズ
ル、スプラッシュの飛散を防止する周壁及びミストの拡
散を防止するための下降気流を形成する空調設備等が設
けられている。
【０００７】基板研磨工程の後の洗浄工程は、以下のよ
うにして行われる。まず、第１の洗浄機２６ａでは、ロ
ーラ３０によって基板Ｗを保持し、回転させながら、表
裏面に洗浄液を供給しつつ洗浄部材を擦り付けてスクラ
ブ洗浄を行なう。このスクラブ洗浄工程では、通常、洗
浄液として研磨工程で用いた研磨液と同じ程度のｐＨを
有する第１の洗浄液、例えば、Ｓｉ酸化膜の研磨の場合
にはアンモニア水溶液を用い、いわゆるｐＨショックに
よるパーティクルの凝集を防ぐようにし、パーティクル
が除去された後に純水等を供給して中性化してから第２
の洗浄機２６ｂに移送する。
【０００８】第２の洗浄機２６ｂでは、基板Ｗに付着す
る金属イオンを除去するために、ノズルより基板Ｗ表面
に通常は酸性の薬液を供給して表面のエッチング（化学
的洗浄）を行い、その後に純水等を供給して中性化し、
第３の洗浄機（乾燥機）２６ｃに移送する。第３の洗浄
機２６ｃでは、純水を供給して最終洗浄を行った後に、
清浄な不活性ガスを吹き付けながら高速回転させて乾燥
工程を行なう。洗浄・乾燥工程を終えた基板Ｗは搬送機
２４ａ，２４ｂの清浄なハンドによってロード・アンロ
ード部２２に戻される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の基
板の研磨装置においては、特にエッチング洗浄は他の洗
浄機とは別の専用機で行っていたため、洗浄工程を３基
の洗浄機２６ａ，２６ｂ，２６ｃを用いて行っていたの
で、装置の大型化と床面積の増大、洗浄処理の長時間化
等の不具合が有る。さらに、基板Ｗは図１１に〜の
流れ線で示すように移動し、搬送経路が複雑となる。従
って、２基の搬送機２４ａ，２４ｂの干渉を防ぎつつ制
御しなければならず、それによる装置の複雑化や処理時
間の遅れも発生する上、ロボットハンドによる搬送の機
会が増えるので基板Ｗの汚染の可能性も増える。
【００１０】洗浄部２６を簡略化するために、第１の洗
浄工程であるパーティクル除去と第２の洗浄工程である
エッチングを同じ洗浄機で行なうことが考えられるが、
この場合には、同一の洗浄機においてアルカリ性薬液と
酸性薬液の双方の洗浄液を用いるので、排水経路のライ
ニングの寿命の低下や塩の析出、排水処理の複雑化とい
う問題が生じる。また、第２の洗浄機２６ｂでエッチン
グと乾燥の双方の工程を行うことも考えられるが、この
場合には、エッチング液のミストが残留する空間で乾燥
を行なうために基板Ｗが最終工程で汚染されてしまう可
能性が生じる。
【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みて、洗浄工程
をより簡略化した装置構成で行なうことによって、装置
の規模を縮小し、かつ処理時間を短縮することができる
とともに、清浄度の高い基板を提供することができるよ
うな研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とす
る。
【００１２】また、半導体製造の技術が進歩するにつ
れ、ウエハに成膜される膜の素性も新たに進歩する。新
たに開発された膜に対し成膜後のウエハを研磨した後で
行われる洗浄工程は新しい膜を使用する半導体製造の初
期段階では、３段以上の多段で洗浄を行うことが多く、
洗浄プロセスの進歩により次第に洗浄段数を減らしてい
くことが多い。このように、半導体製造のプロセス技術
に進歩に合わせ、半導体製造装置に対する要求も変化す
るが、プロセス技術の変化に対し、常に最適な装置構成
を維持できる研磨装置及び研磨方法を提供することを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板の収容部と、基板と研磨工具との間に砥液を供
給しつつ両者を相対摺動させて化学機械研磨を行なう第
１の研磨工程及び第２の研磨工程とを行なう研磨部と、
前記基板に洗浄液を供給しつつ基板をスクラブ洗浄して
基板に付着するパーティクルを除去し、さらにエッチン
グ液を供給して基板上の金属イオンを除去する回転洗浄
部と、これらの各部の間で基板を搬送する基板搬送装置
とを有することを特徴とする基板の研磨装置である。第
２の研磨工程は、例えば、研磨液として純水を用い、研
磨圧力及び／又は研磨速度を通常研磨よりも小さくして
第１の研磨工程よりも研磨効率の低い状態で研磨を行
い、第１の研磨工程でできた基板Ｗの被研磨面の微細な
傷を無くしまたは軽減し、同時に被研磨面に残留する研
磨屑や砥粒等のパーティクルを除去するものである。
【００１４】例えばシリカ系の砥液を使用した場合に
は、研磨部で、第２の研磨工程において研磨工程内の最
終研磨条件で基板の研磨を行なうことによりパーティク
ルの効率的な除去が行われ、回転洗浄部には既にパーテ
ィクル量が少ない基板が搬送されるので、従来のような
アルカリによるパーティクル除去工程が不要になる。従
って、回転洗浄部で例えば酸を用いた化学的洗浄である
エッチングを行うことができ、その後に回転乾燥工程を
行なうことにより基板の洗浄・乾燥が達成される。この
ように、２つの装置、工程で基板の洗浄・乾燥が達成さ
れるので、従来の場合に比較して作業時間と設備が軽減
され、また、搬送工程が少なくなるので、それによる作
業工程負荷の軽減及び基板の汚染の可能性の軽減も達成
される。
【００１５】最終研磨条件において、研磨レートを５Å
／分以下とするのが望ましい。前記洗浄液又は前記エッ
チング液を基板の表裏面に供給するようにしてもよい。
回転乾燥工程は、通常は異なる乾燥装置で行なうが、同
じ回転洗浄部で行っても良く、その場合はその雰囲気を
清浄化した状態で行なうのが望ましい。洗浄液として
は、純水の他、イオン水、オゾン（Ｏ３）水、水素水等
の高機能水を用いることができる。
【００１６】請求項２に記載の発明は、前記研磨部にお
いて、第１の研磨工程と第２の研磨工程を同一の研磨機
で行なうことを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨
装置である。これにより、装置の簡素化と占有床面積の
低減を図ることができる。
【００１７】請求項３に記載の発明は、前記研磨部は、
前記第１の研磨工程と第２の研磨工程を個別に行う２つ
の研磨機を有することを特徴とする請求項１に記載の基
板の研磨装置である。これにより、工程の簡素化とスル
ープットの向上を図ることができる。
【００１８】請求項４に記載の発明は、前記研磨部に
は、前記第１の研磨工程と第２の研磨工程を行う研磨機
が少なくとも２つ備えられ、前記回転洗浄部は、それぞ
れ異なる洗浄プロセスを行う３種類以上の洗浄機を有す
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の基板の研磨装置である。これにより、２段洗浄と３段
洗浄を可能として、１つの装置で複数の洗浄に対応する
ことができる。
【００１９】例えば、アルミナ系砥液を使用の場合、第
２の研磨工程でパーティクルの除去が十分に行えないこ
とがある。このようなプロセスを実施する場合に、第２
の研磨の後工程としてエッチングを実施するには、エッ
チングを実施する前に一度アルカリによるスクラブ洗浄
を行い、十分にパーティクルを除去する必要がある。つ
まり、３段洗浄の必要がある。本発明の装置では、２段
洗浄と３段洗浄を選択的に行えるため、研磨機側の砥液
及び研磨布を交換すれば同一の装置でアルミナ系砥液を
用いるプロセス、シリカ系砥液を用いるプロセスの双方
のプロセスに対し、最適に装置を提供可能となる。ま
た、アルミナ系砥液による研磨技術及び研磨後の洗浄技
術に進歩によりスクラブ洗浄が不要となっても、本発明
の装置は最適な構成を維持できる。
【００２０】請求項５に記載の発明は、基板と研磨工具
との間に砥液を供給しつつ両者を相対摺動させて化学機
械研磨を行なう第１の研磨工程と、前記化学機械研磨工
程の後に第１の研磨工程に比べて研磨効率の低い状態で
行なう第２の研磨工程と、前記基板を回転洗浄部に運
び、ここで基板に洗浄液を供給しつつ基板をスクラブ洗
浄して基板に付着するパーティクルを除去し、さらにエ
ッチング液を供給して基板上の金属イオンを除去する回
転洗浄工程と、前記基板を乾燥させる乾燥工程とを行な
うことを特徴とする基板の研磨方法である。
【００２１】請求項６に記載の発明は、前記エッチング
液としてフッ酸を含む酸性水溶液を用いることを特徴と
する請求項１ないし５のいずれかに記載の基板の研磨装
置又は基板の研磨方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。図１ないし図５は、本発明の１
つの実施の形態の研磨装置を示すもので、１基の研磨機
１０を持つ研磨部（１０）、２基の搬送機２４ａ，２４
ｂ及び２基の洗浄機２６ａ，２６ｂを有する洗浄部２６
を備えている。研磨部、搬送機等の構成は従来のものと
同じである。尚、研磨部１０と、洗浄機２６ａ，２６ｂ
はそれぞれ隔壁で仕切られたユニットとなっており、各
々独立して排気されて互いの雰囲気が干渉しないように
なっている。
【００２３】洗浄部２６の第１の洗浄機２６ａは、図３
に示すように、基板Ｗ保持用の複数の直立ローラ３０が
基板Ｗの周囲に開閉自在に設けられ、スポンジ等からな
るローラ型のスクラブ洗浄用の洗浄部材４０が基板Ｗの
上下から接離可能に設けられた、いわゆるロール／ロー
ルタイプの低速回転型洗浄機である。第１の洗浄機２６
ａには、基板Ｗの表裏面にエッチング液及び純水を供給
可能なノズル５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが設けら
れている。
【００２４】第２の洗浄機２６ｂは、図５に示すように
基板Ｗを１５００〜５０００ｒｐｍ程度の高速で回転可
能な回転テーブル３６を有し、超音波で加振された洗浄
液を基板Ｗの上面に供給するノズル４２を具備した揺動
アーム４４が設置された、いわゆるメガソニックタイプ
の高速回転型洗浄機である。なお、第２の洗浄機２６ｂ
には、プロセス性能向上やタクトタイム短縮のために、
不活性ガスを供給可能なノズル４６や、加熱によって乾
燥を促進する加熱手段を設けてもよい。また基板Ｗの下
面にも洗浄液を供給するノズルを設けてもよい。なお、
この実施の形態では、図示しない超音波振動装置により
超音波を印加された洗浄液を基板Ｗに供給して、非接触
的に洗浄を行っているが、これに代えてまたは追加し
て、ペンシル型の（スポンジ等の）洗浄部材を基板Ｗに
接触、走査させて洗浄を行ってもよい。
【００２５】以下に、このように構成された研磨装置に
おける動作を図２を参照しながら説明する。ロード・ア
ンロード部２２から反転機２８を経て研磨部１０に供給
された（工程〜）基板Ｗは、研磨部１０において通
常の砥液を用いた研磨（以下、「通常研磨」という）を
行い、その後に水ポリッシュ工程を行なう。これは、研
磨液として純水を用い、研磨圧力及び／又は研磨速度を
通常研磨よりも小さくして（Ｓｉ酸化膜の場合、好まし
くは１００Å／分以下の研磨レートで）研磨を行い、こ
れにより、通常研磨工程でできた基板Ｗの被研磨面の微
細な傷（スクラッチ）を無くしまたは軽減し、同時に被
研磨面に残留する研磨屑や砥粒等のパーティクルを除去
するいわゆる仕上げ研磨である。尚、水ポリッシュの代
わりに、または通常研磨と水ポリッシュの間で通常研磨
よりも小径の砥粒を含む研磨液を用いて仕上げ研磨を行
ってもよい。
【００２６】通常研磨の終了直後はクロス１１上に砥粒
を含む砥液が残留しているので、これを除去するために
は所定量の純水を供給することが必要である。この場
合、一度に大量の純水を供給するとクロス面や被研磨面
に残留する砥液のｐＨが急激に変化していわゆるｐＨシ
ョックを起こし、砥粒が凝集する可能性があるので、純
水を最初は少量供給し、徐々に多くすることが好まし
い。ただし、本発明の方法では、被研磨面に凝集したパ
ーティクルは、以下に述べる仕上げ研磨工程において除
去されるので、大きな問題とはならない。
【００２７】研磨部１０で化学・機械的に研磨され、水
ポリッシュされた基板Ｗは、付着していたパーティクル
の多くが除去されて清浄度が高くなっており、基板受渡
台３８を経由して第１の洗浄機２６ａに搬送され（工程
〜）、図３（ａ）に示すように、ローラ３０によっ
て数十〜３００ｒｐｍ程度の低回転数で回転可能に保持
される。ここで、図３（ｂ）、図４（ａ）に示すよう
に、上下に配置した純水ノズルより純水を供給しながら
一対のローラスポンジ（洗浄部材）４０を自転させつつ
基板Ｗ面に接触させて基板Ｗの上下面を全面に渡ってス
クラブ洗浄を行なう。
【００２８】次に、図４（ｂ）に示すように、ローラス
ポンジ４０を上下に待避させた後、必要に応じ基板Ｗの
回転速度を変化させながら薬液ノズルよりエッチング液
を基板Ｗの上下面に供給し、基板Ｗ面のエッチング（化
学的洗浄）を行って基板Ｗ面に残留する金属イオンを除
去する。さらに、図４（ｃ）に示すように、純水ノズル
より純水を供給し、必要に応じ基板Ｗの回転速度を変化
させて純水置換を行い、エッチング液を除去する。
【００２９】所定時間の純水置換が終了した後、搬送機
２４ａ，２４ｂにより基板Ｗを反転機２８に搬送して反
転し、被研磨面を上に向け、さらに第２の洗浄機２６ｂ
に搬送する（工程〜）。ここで、図５（ａ）及び
（ｂ）に示すように、基板Ｗを１００〜５００ｒｐｍ程
度の低速で回転させながら、揺動アーム４４を基板Ｗの
全面に渡って揺動させて先端のノズル４２より超音波で
加振された純水を基板Ｗの中心部を通過するように供給
し、パーティクルの除去を行う。そして、純水の供給を
止め、揺動アーム４４を待機位置に移した後、基板Ｗの
回転速度を１５００〜５０００ｒｐｍ程度の高速回転に
移し、必要に応じて不活性ガスを供給しながら基板Ｗの
乾燥工程を行なう。乾燥が終わった基板Ｗは搬送機２４
ｂによりロード・アンロード部２２の基板収容カセット
に戻される（工程）。
【００３０】このような研磨作業工程では、洗浄部２６
に含まれる洗浄機が３基から２基に減り、また、基板Ｗ
の搬送工程が図１１の場合の９工程から８工程に減るの
で、作業時間が大幅に短縮される。さらに、基板Ｗの流
れがより単純になるので搬送機２４ａ，２４ｂの干渉も
少なくなり、その制御も容易になる。
【００３１】各洗浄機２６ａ，２６ｂの構成は、上述し
たものに限られるものではなく、例えば、パーティクル
除去手段としては、洗浄部材４０にブラシやフェルト状
の繊維を利用するもの、供給する洗浄液にキャビテーシ
ョンを与えるもの、微細粒径の氷を利用するもの等が有
る。また、洗浄機２６ａ，２６ｂの台数は、各洗浄機の
タクトタイムを考慮して最適の数を設置することができ
る。
【００３２】図６は本発明の他の実施の形態の研磨装置
を示すもので、研磨部１０には、図１で示す研磨機１０
と同じ構成の研磨機１０ａ，１０ｂが２基設けられ、ま
た搬送機２４ａはレール上を自走する形式のものが１基
設けられている。２基の研磨機１０ａ，１０ｂは、搬送
機２４ａの走行経路に対して左右対称に配置されてい
る。洗浄部２６には、第１の洗浄機２６ａ１，２６ａ２
がそれぞれ各研磨機１０ａ，１０ｂに対応して２基設け
られ、第２の洗浄機２６ｂは１基が設けられている。そ
の他の構成は先の実施の形態とほぼ同様である。
【００３３】この実施の形態では、基板Ｗを２基の研磨
機１０ａ，１０ｂでそれぞれ個別に研磨する並列運転方
法と、１枚の基板Ｗを２基の研磨機１０ａ，１０ｂに順
次搬送して別の処理を行なう直列運転方法の２つの方法
を採用することができる。
【００３４】並列運転方法では、第１の実施の形態の場
合と同様にそれぞれの研磨機１０ａ，１０ｂで通常研磨
と水ポリッシングを互いにタイミングをずらせて行い、
搬送機２４ａによる基板Ｗの搬送を効率的に行なうよう
にする。図１の装置構成では搬送機や洗浄部の稼動効率
が下がるのに対して、この実施の形態では２つの研磨機
１０ａ，１０ｂがあるために搬送機２４ａや洗浄部２６
の稼動効率が高くなり、全体としての装置の占有する単
位床面積当たりのスループットを向上させることができ
る。また、それぞれの研磨機１０ａ，１０ｂに第１の洗
浄機２６ａ１，２６ａ２が設けられているので、洗浄部
２６での作業遅れが生じることも防止される。
【００３５】直列運転方法では、一方の研磨機１０ａで
基板Ｗの通常研磨を行った後、基板Ｗを他方の研磨機１
０ｂに移送して水ポリッシングを行なう。研磨機上での
コンタミが問題とならない場合には、一方の研磨機１０
ａから他方の研磨機１０ｂに搬送機２４ａを介して移送
してもよい。コンタミが問題となる場合には、一方の研
磨機１０ａで基板Ｗの通常研磨を行った後、基板Ｗを搬
送機２４ａにより第１の洗浄機２６ａ１に移送して洗浄
を行い、他方の研磨機１０ｂに移送して水ポリッシング
を行なう。また、第１の洗浄機２６ａ１では、一方の研
磨機１０ａで使用したスラリーの種類に応じた好適な薬
液を添加しながら洗浄を行ってもよい。
【００３６】図１の場合、または上述した並列運転の場
合には、同一の研磨テーブル１２で通常研磨と水ポリッ
シングを行なうので、研磨テーブル１２上の砥液や純水
がその都度入れ替えられることになり、工程時間上のロ
ス及び砥液や純水の消費量の増加の問題があるのに対
し、この直列運転方法では、通常研磨と水ポリッシング
をそれぞれの研磨テーブル１２ａ，１２ｂで行なうの
で、このような問題を回避することができる。
【００３７】図７に示す装置は、本発明の他の実施の形
態を示すもので、図６に示す実施の形態と同様に、研磨
部１０には、図１に示す研磨機１０と同じ構成の研磨機
１０ａ，１０ｂが２基左右対称に配置されている。洗浄
部２６には、第１の洗浄機２６ａ１，２６ａ２及び、第
２の洗浄機２６ｂ１，２６ｂ２、さらに反転機２８
ａ １，２８ａ２がそれぞれ各研磨機１０ａ，１０ｂに対
応して２基ずつ、左右対称に配置されている。
【００３８】この実施の形態でも、図６に示す実施の形
態と同様に、並列運転方法と直列運転方法の２つの方法
を採用することができる。並列運転方法では、研磨機１
０ａを使用した研磨工程と、第１の洗浄機２６ａ１を使
用した１次洗浄工程と、第２の洗浄機２６ｂ１を使用し
た２次洗浄工程とを順次行う第１基板処理ラインＡと、
研磨機１０ｂを使用した研磨工程と、第１の洗浄機２６
ａ２を使用した１次洗浄工程と、第２の洗浄機２６ｂ２
を使用した２次洗浄工程とを行う第２基板処理ラインＢ
の２つの基板処理ラインを構成することができる。従っ
て、基板Ｗの搬送ラインが交錯することなく全く独立に
並列運転を行なうことができる。
【００３９】この実施の形態では、並列運転方式には更
に２つの方法がある。第１の方法は１つのカセットから
取り出した基板Ｗを研磨機１０ａ，１０ｂに交互に振り
分ける方法である。この形態を取れば、１つのカセット
の処理時間を約１／２にすることができる。第２の方法
はカセット２２ａを基板処理ラインＡ専用とし、別のカ
セット２２ｂを基板処理ラインＢ専用とする方法であ
る。この時の基板Ｗはまったく同じ物でもよいし、異な
った物でもよい。更にカセットを４個載置可能とするこ
とにより連続的な処理が可能となる。
【００４０】第１の基板処理ラインＡと、第２の基板処
理ラインＢを並列運転する方法を採用した場合、第１の
基板処理ラインＡと第２の基板処理ラインＢはそれぞ
れ、独自のプロセス装置を持つことが可能となるため、
１つの装置内で異なる２種類のプロセスを並列して行う
ことができる。また、第２の洗浄機２６ｂ１に超音波を
利用する洗浄装置、第２の洗浄機２６ｂ２にキャビテー
ションを利用する洗浄装置を設置するなどの方法も考え
られる。この場合、図１に示す実施の形態で示す装置の
２台分の機能を有することとなる。
【００４１】また、第１の洗浄機２６ａ１，２６ａ２、
第２の洗浄機２６ｂ１，２６ｂ２の各々の洗浄機を装置
本体から分離、交換可能にしてモジュール化し、個別に
交換可能とすれば装置設置の後も様々なプロセスに対応
が可能となるばかりではなく、万が一洗浄機の故障や、
洗浄機のメンテナンス時に装置を停止させる時間を短縮
させて装置の稼働率を上げることができる。
【００４２】図８は、他の実施の形態の研磨装置を示す
もので、図７に示す実施の形態と同様に、研磨部１０に
は、図１に示す研磨機１０と同じ構成の研磨機１０ａ，
１０ｂが２基左右対称に配置されている。洗浄部２６に
は、第１の洗浄機２６ａ１，２６ａ２、第２の洗浄機２
６ｂ及び第３の洗浄機２６ｃが備えられ、さらに反転機
２８ａ１，２８ａ２がそれぞれ各研磨機１０ａ，１０ｂ
に対応して左右対称に配置されている。
【００４３】第２の洗浄機２６ｂは、例えば図５に示す
超音波で加振された洗浄液を基板の上面に供給するノズ
ル４２の他に、基板に接触・走査させて洗浄するペンシ
ル型のスポンジ等の洗浄部材を備えた、いわゆるペンシ
ル・メガソニックタイプのメカチャック型洗浄機であ
り、第３の洗浄機（乾燥機）２６ｃは、例えば前記ペン
シル型のスポンジ等の洗浄部材を備えた、いわゆるペン
シルタイプのメカチャック型洗浄機である。
【００４４】この実施の形態によれば、２段洗浄の他に
３段洗浄を可能とすることで、１つの装置で複数の洗浄
方法に対応することができる。つまり、研磨機１０ａで
研磨した基板Ｗに対しては、第１の洗浄機２６ａ１を使
用した１次洗浄工程と、第３の洗浄機２６ｃを使用した
２次洗浄工程とを順次行ってスピン乾燥させる２段洗浄
と、第１の洗浄機２６ａ１を使用した１次洗浄工程と、
第２の洗浄機２６ｂを使用した２次洗浄工程と、第３の
洗浄機２６ｃを使用した３次洗浄工程とを順次行ってス
ピン乾燥させる３段洗浄を行うことができる。一方、研
磨機１０ｂで研磨した基板Ｗに対しては、第１の洗浄機
２６ａ２を使用した１次洗浄工程と、第２の洗浄機２６
ｂまたは第３の洗浄機２６ｃを使用した２次洗浄工程と
を順次行ってスピン乾燥させる２段洗浄と、第１の洗浄
機２６ａ２を使用した１次洗浄工程と、第２の洗浄機２
６ｂを使用した２次洗浄工程と、第３の洗浄機２６ｃを
使用した３次洗浄工程とを順次行ってスピン乾燥させる
３段洗浄を行うことができる。
【００４５】例えば他に次のような洗浄工程が考えられ
る。 第１の洗浄機２６ａ１と第１の洗浄機２６ａ２のどち
らか洗浄の行われていない方で洗浄する１段洗浄と、第
２の洗浄機２６ｂ→第３の洗浄機２６ｃの２段洗浄を組
み合わせた３段洗浄。 第１の洗浄機２６ａ１→第３の洗浄機２６ｃ→第１の
洗浄機２６ａ２→第２の洗浄機２６ｂ 第１の洗浄機２６ａ１→第１の洗浄機２６ａ２→第２
の洗浄機２６ｂ→第３の洗浄機２６ｃ ２段研磨（例えば研磨機１０ａ→研磨機１０ｂ）の
後、第１の洗浄機２６ａ１→第３の洗浄機２６ｃ又は第
１の洗浄機２６ａ２→第２の洗浄機２６ｂの２段洗浄の
うち、適宜スループットが高くなる洗浄ルートを選択す
る。 研磨機１０ａ側で１次研磨を終えたウエハを第１の洗
浄機２６ａ１で洗浄後研磨機１０ｂ側で２次洗浄を行
い、その後第１の洗浄機２６ａ２→第２の洗浄機２６ｂ
→第３の洗浄機２６ｃの３段洗浄 このように研磨時間と洗浄時間の長短及び研磨・洗浄対
象の違いによって、適宜研磨面性状の最適化及び高スル
ープットを達成すべく洗浄工程が選択される。
【００４６】なお、この実施の形態にあっては、それぞ
れ異なる３種類の洗浄プロセスを行う４台の洗浄機を使
用して、２段洗浄の他に３段洗浄を可能とした例を示し
ているが、それぞれ異なる４種類の洗浄プロセスを行う
４台、或いはそれ以上の洗浄機を使用して、４段洗浄を
可能とすることもできる。
【００４７】これらの場合、装置本体から分離、交換可
能で、洗浄プロセスの異なる複数種の洗浄機をモジュー
ル化して用意しておき、洗浄機を交換することで容易に
対処することができる。
【００４８】図９は、さらに他の実施の形態の研磨装置
を示すもので、研磨部１０に、通常研磨を行なう従来の
研磨機１０ａに加えて、水ポリッシングを行なう小型の
仕上げ研磨機１０ｃを設けたものである。この仕上げ研
磨機１０ｃは、図１２に示すような自転するテーブルで
はなく、水平面内で循環並進運動を行なう被研磨基板Ｗ
よりも少し径が大きい仕上げ研磨テーブル１２ｃを備え
ている。これは、例えば、モータの駆動軸の上端に偏心
して設けられた駆動端をテーブルの下面の凹所に軸受を
介して収容し、さらにテーブルの自転を機械的に拘束す
る構成によって達成される。また、通常研磨に比べて、
水ポリッシュの時間は短いため、図９の装置にさらに第
２の通常研磨を行なう研磨機を設置し、さらに高いスル
ープットを実現するようにしてもよい。
【００４９】仕上げ研磨テーブル１２ｃには、通常研磨
用のクロスではなく、よりソフトな素材が好適に用いら
れる。研磨布として市場で入手できるものとしては、例
えば、ポリエステルから成る不織布やローデル社製のポ
リテックス、Ｓｕｂａ８００やＩＣ−１０００、フジミ
インコーポレイテッド社製のＳｕｒｆｉｎ ｘｘｘ−
５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００等がある。ポリテックス、Ｓ
ｕｂａ８００、Ｓｕｒｆｉｎ ｘｘｘ−５、Ｓｕｒｆｉ
ｎ ０００は繊維をウレタン樹脂で固めた研磨布であ
り、ＩＣ−１０００は発泡ポリウレタンである。
【００５０】ワイピングクロスとして入手できるもの
は、例えば東レのミラクルシリーズ（商品名）、鐘紡の
ミニマックス（商品名）等として市販されている。これ
らのワイピングクロスは、１平方インチ当たりに直径１
〜２μｍの超極細繊維が１０〜２０万本と高密度に配置
されているため、拭き取り対象物との接点を著しく増大
して、微細なパーティクルの拭き取り能力を優れたもの
としている。ワイピングクロスは薄い布であるため、仕
上げ研磨中に基板Ｗを破損しないようにスポンジ又はゴ
ム等の緩衝材を介して定盤上に取り付けるのが好まし
い。
【００５１】この研磨テーブル１２ｃでの水ポリッシン
グ工程の条件としては、面圧：０〜２００ｇ／ｃｍ２、
テーブルと基板Ｗの相対速度：０．０７〜０．６ｍ／ｓ
ｅｃ、処理時間：１０〜１２０ｓｅｃが好適である。
【００５２】この実施の形態の装置では、図１の場合に
比べて高いスループットを、図６の場合に比べて小さい
床占有面積の装置で達成することができる。しかも、水
ポリッシング専用の仕上げ研磨機１０ｃを用いているの
で、スクラッチの無いかつパーティクルの残らない優れ
た仕上げ処理性能を有している。なお、本実施の形態で
述べた仕上げ研磨テーブル１２ｃに貼付する仕上げ研磨
（水ポリッシュ）用のクロスは、図６で直列運転した場
合の研磨機１０ｂに適用する水ポリッシュ用として使っ
てもよい。
【００５３】なお、上記全ての実施の形態では、基板Ｗ
上のＳｉＯ２膜を研磨するための装置及び方法を説明し
たが、本発明の適用は勿論これに限られるものではな
い。例えば、Ｃｕのような金属膜を研磨する際には、第
１の洗浄機におけるエッチング液として希フッ酸、ＨＣ
ｌを含む酸性水溶液を用いればよい。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つの洗浄装置、洗浄工程で基板Ｗの洗浄・乾燥が達成
されるので、従来の場合に比較して作業時間と設備コス
トが軽減され、また、搬送工程が少なくなるので、それ
による作業工程負荷の軽減及び基板の汚染の可能性の軽
減も達成される。従って、小型化された装置構成によっ
て、かつ処理時間を短縮しつつ清浄度の高い基板を提供
することができる研磨装置及び研磨方法を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の研磨装置の全体の
構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の研磨装置の全体の
構成と、基板の流れを示す斜視図である。
【図３】（ａ）第１の洗浄機の構成を示す斜視図、
（ｂ）その作用を示す図である。
【図４】第１の洗浄機における洗浄工程を示す図であ
る。
【図５】（ａ）第２の洗浄機の構成を示す斜視図、
（ｂ）その作用を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の研磨装置の全体の
構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の研磨装置の全体の
構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の研磨装置の全体の
構成を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の研磨装置の全体の
構成を示す図である。
【図１０】従来の研磨装置の全体の構成を示す図であ
る。
【図１１】従来の研磨装置の全体の構成と、基板の流れ
を示す斜視図である。
【図１２】研磨部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 研磨部 １０，１０ａ，１０ｂ 研磨機 １１ クロス １２，１２ａ，１２ｂ 研磨テーブル １３ トップリング １４ ノズル ２２ ロード・アンロード部 ２４ａ，２４ｂ 搬送機 ２６ 洗浄部 ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 洗浄機 ２８ 反転機 ３０ ローラ ３２ 回転軸 ３４ アーム ３６ 回転テーブル ３８ 受渡台 ４０ 洗浄部材 ４２ ノズル ４４ 揺動アーム ４６ ノズル Ｑ 砥液 Ｗ 基板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板の収容部と、 基板と研磨工具との間に砥液を供給しつつ両者を相対摺
    動させて化学機械研磨を行なう第１の研磨工程及び第２
    の研磨工程とを行なう研磨部と、 前記基板に洗浄液を供給しつつ基板をスクラブ洗浄して
    基板に付着するパーティクルを除去し、さらにエッチン
    グ液を供給して基板上の金属イオンを除去する回転洗浄
    部と、 これらの各部の間で基板を搬送する基板搬送装置とを有
    することを特徴とする基板の研磨装置。
  2. 【請求項２】 前記研磨部において、第１の研磨工程と
    第２の研磨工程を同一の研磨機で行なうことを特徴とす
    る請求項１に記載の基板の研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記研磨部は、前記第１の研磨工程と第
    ２の研磨工程を個別に行う２つの研磨機を有することを
    特徴とする請求項１に記載の基板の研磨装置。
  4. 【請求項４】 前記研磨部には、前記第１の研磨工程と
    第２の研磨工程を行う研磨機が少なくとも２つ備えら
    れ、前記回転洗浄部は、それぞれ異なる洗浄プロセスを
    行う３種類以上の洗浄機を有することを特徴とする請求
    項１ないし３のいずれかに記載の基板の研磨装置。
  5. 【請求項５】 基板と研磨工具との間に砥液を供給しつ
    つ両者を相対摺動させて化学機械研磨を行なう第１の研
    磨工程と、 前記化学機械研磨工程の後に第１の研磨工程に比べて研
    磨効率の低い状態で行なう第２の研磨工程と、 前記基板を回転洗浄部に運び、ここで基板に洗浄液を供
    給しつつ基板をスクラブ洗浄して基板に付着するパーテ
    ィクルを除去し、さらにエッチング液を供給して基板上
    の金属イオンを除去する回転洗浄工程と、 前記基板を乾燥させる乾燥工程とを行なうことを特徴と
    する基板の研磨方法。
  6. 【請求項６】 前記エッチング液としてフッ酸を含む酸
    性水溶液を用いることを特徴とする請求項１ないし５の
    いずれかに記載の基板の研磨装置又は基板の研磨方法。
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