JP2004047520A - 洗浄装置、この洗浄装置を用いた研磨装置、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法及びこの方法により製造される半導体デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ウエット洗浄において、効率よく、かつ確実に微小パーティクルを除去し得る洗浄装置を提供する。
【解決手段】容器３１に蓄えられた洗浄液内に被洗浄面の法線方向が水平方向となるように被洗浄物（半導体ウエハＷ）を保持して被洗浄面の洗浄を行う洗浄装置において、容器３１に蓄えられた洗浄液に超音波を与える超音波発生装置６０と、この超音波発生装置６０により超音波が与えられた状態の洗浄液内に被洗浄物を保持するとともに、被洗浄物の少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態で被洗浄物を洗浄液内で移動させる被洗浄物保持移動手段である第１及び第２のチャックローラ４３，４４を備えた下部保持具４０、第３のチャックローラ５３を備えた上部保持具５０、これら上下両保持具４０を移動させる保持具上下動機構４５及びチャックローラ回転機構５５とを備える。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被洗浄物を薬液内に浸してその表面を洗浄するウエット型の洗浄装置に関する。また、本発明は、このような洗浄装置を組み込んで構成される研磨装置に関する。更に本発明は、このような研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法及びこの方法により製造される半導体デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハに代表されるＩＣデバイス、液晶基板、プリント基板等の精密部品の製造では、表面に付着した微小パーティクルが高性能・高歩留まりを阻害する原因となり得る。このためＩＣデバイスの製造ラインであるクリーンルーム等は非常に清浄な環境下に置かれるが、各工程において発生するパーティクルを完全に除去することはできず、各工程間、特に研磨工程後には多くの場合デバイスの表面を洗浄・乾燥する洗浄・乾燥工程が設けられている。
【０００３】
洗浄には種々の方法が知られており、被洗浄面をブラシスクラバーと呼ばれるスポンジブラシで機械的に擦り取るブラシ洗浄のほか、被洗浄物を酸やアルカリの薬液に浸漬して行うウエット洗浄が知られている。また、プラズマガス（プラズマジェット）を被洗浄面に吹き付けて行うドライ洗浄や、被洗浄面に超音波を与えたガスを吹き付けるジェット式メガソニック洗浄なども用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の洗浄方法においては次のような問題点が指摘されていた。先ず、ブラシ洗浄では被洗浄物の表面が疎水性である場合にはブラシローディング（ブラシ内に溜まったごみがウエハに転写される現象）が生じるほか、ブラシによりウエハ表面が傷つけられてしまう場合があった。また、ブラシの先が届かない段差部に付着したパーティクルは除去できない場合があった。更に、非常に柔らかくて傷付き易い低誘電率膜やリソグラフィ工程において焼き付けた回路パターンがある場合にはこれらにダメージを与える虞もあり、ブラシの材質によっては使用できない薬液があるという不都合もあった。一方、ドライ洗浄やジェット式メガソニック洗浄ではブラシ洗浄のように直接ウエハ表面に接触して傷付ける虞はないものの、高圧のガスをウエハ表面に吹き付けるために低誘電率膜や回路パターンを傷つける虞が全くないというわけではなかった。また、ガスの吹きつけではパーティクルの除去性能がやや劣るという欠点もあった。
【０００５】
その点、薬液に浸して行うウエット洗浄は上記のように被洗浄面を傷つける虞は少なく、本発明ではこのようなウエット洗浄において、効率よく、かつ確実に微小パーティクルを除去し得る洗浄装置を提供することを目的としている。また、本発明では、このような洗浄装置を組み込んだ研磨装置及びこの研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法、更にはこの半導体デバイス製造方法により製造される半導体デバイスを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る洗浄装置は、容器に蓄えられた洗浄液内に被洗浄面の法線方向が水平方向となるように被洗浄物（例えば、実施形態における半導体ウエハＷ）を保持して被洗浄面の洗浄を行う洗浄装置において、容器に蓄えられた洗浄液に超音波を与える超音波発生手段（例えば、実施形態における超音波発生装置６０）と、超音波発生手段により超音波が与えられた状態の洗浄液内に被洗浄物を保持するとともに、被洗浄物の少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態で被洗浄物を洗浄液内で移動させる被洗浄物保持移動手段とを備える。
【０００７】
本発明に係る洗浄装置は、液体に超音波が与えられるとその液体の持つ洗浄力が高められること、及び超音波が与えられた液体ではその液面付近において超音波の密度が他の部分よりも高くなり、液面付近での洗浄力は極めて高いものとなること、更に、被洗浄物を洗浄液内で移動させて被洗浄面と洗浄液との間に相対移動変化を与えると洗浄力が向上することを利用したものである。従って本発明に係る洗浄装置では、容器内の洗浄液に超音波を与えて洗浄液が高い洗浄力を発揮し得る状態とした上で、この洗浄液内で被洗浄物を移動させる構成を採っている。そしてこの移動が、被洗浄物を洗浄液に水没させて行われるのではなく、被洗浄物の少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態を保持しつつ行われるように構成されている。本発明に係る洗浄装置はこのような構成を有しているため非常に高い洗浄力が発揮され、効率よく、かつ確実に被洗浄物に付着した微小パーティクルを除去し得るものとなっている。なお、上記洗浄液内で行う被洗浄物の移動は被洗浄面に平行な面内での往復移動若しくは回転移動若しくはこれら往復移動及び回転移動の組み合わせであることが好ましい。
【０００８】
また、上記本発明に係る洗浄装置において、被洗浄物が円盤状である場合には、上記被洗浄物保持手段は、被洗浄物の中心よりも下方に位置し、かつ被洗浄物の中心を挟んで位置する被洗浄物の外周上の２点を支持する２つのローラ部材（例えば、実施形態における第１及び第２のチャックローラ４３，４４）を備えた下部保持具と、被洗浄物の中心よりも上方に位置する被洗浄物の外周上の１点を支持する１つのローラ部材（例えば、実施形態における第３のチャックローラ５３）を備えた上部保持具と、これら上下両保持具を移動させる保持具移動機構（例えば、実施形態における保持具上下動機構４５及びチャックローラ回転機構５５）とからなっていることが好ましい。このような構成であれば、円盤状の被洗浄物を簡単な構成で確実に保持することができる。そして、これら３つのローラ部材のうち少なくとも一つを回転させることにより被洗浄物を自身の中心まわりに回転移動させるようにしていることが好ましい。このような構成であれば、被洗浄物の洗浄液内での回転移動が大変容易になる。
【０００９】
また、本発明に係る研磨装置は、平板状の被研磨物の表面を研磨する研磨手段（例えば、実施形態における粗研磨用研磨工具２ａ、中研磨用研磨工具２ｂ及び仕上げ研磨用研磨工具２ｃ）と、この研磨手段において研磨された被研磨物を被洗浄物として洗浄する上記本発明に係る洗浄装置とを備えて構成されるものである。このような構成の研磨装置では、上記効果を有する本発明に係る洗浄装置を備えているため、研磨工程後に行う被研磨物（被洗浄物）の洗浄を高性能に行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係る半導体デバイス製造方法は、上記本発明に係る研磨装置を用いて被研磨物を研磨し、この被研磨物を被洗浄物として洗浄する工程を有する。このような半導体デバイスの製造方法では、研磨工程後に行う洗浄工程において上記本発明に係る洗浄装置が用いられるため、歩留まりが向上する。更に、本発明に係る半導体デバイス（例えば、実施形態における半導体ウエハＷ）は、上記本発明に係る半導体デバイス製造方法により製造される。このように製造された半導体デバイスは高歩留まりで製造されるので、低コストの半導体デバイスとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る洗浄装置が半導体ウエハの研磨装置の一例として知られるＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置（化学的機械的研磨装置）に組み込まれている場合を例にして説明する。従って本実施形態では被洗浄物は半導体ウエハである。
【００１２】
図１は本発明に係る洗浄装置が組み込まれたＣＭＰ装置１の部分斜視図であり、図２はこのＣＭＰ装置１における一部を拡大して示す図である。このＣＭＰ装置１は研磨工具移送機構７により支持されて上下方向に延びた３つの回転軸３の下端部それぞれに粗研磨用研磨工具２ａ、中研磨用研磨工具２ｂ、仕上げ研磨用研磨工具２ｃを有しており、インデックステーブル１２により所定位置に運ばれてきた被研磨物である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と略す）Ｗの表面（上面）を各研磨工具に要求された精度で研磨する構成となっている。各研磨工具２ａ，２ｂ，２ｃの下部にはパッド保持具を介して研磨パッドが接着取り付けされており、各研磨工具２ａ，２ｂ，２ｃの回転軸３は研磨工具移送機構７内に設けられた図示しない３つのモータによりそれぞれ回転駆動されるようになっている。
【００１３】
粗研磨用研磨工具２ａは研磨対象となるウエハＷの表面を部分的に研磨し、表面の膜厚凹凸を修正して平坦化するものであり、ウエハＷに対して十分に小さい大きさの径を有している。一方、中研磨用研磨工具２ｂ及び仕上げ研磨用研磨工具２ｃは、粗研磨用研磨工具２ａにより表面膜厚凹凸が修正されて平坦化されたウエハＷの表面を更に均一に研磨するものであり、ウエハＷ表面の全面若しくはほぼ全面を覆う大きさの径を有している。
【００１４】
ＣＭＰ装置１内にはパッドコンディショニング機構５が設けられており、ここで各研磨工具２ａ，２ｂ，２ｃの研磨パッドのドレッシングが行われる。パッドコンディショニング機構５にはドレッシングディスク５ａ、洗浄液噴射ノズル５ｂ及び回転可能な洗浄ブラシ６が図示のように配設されている。
【００１５】
研磨工具移送機構７は図２に示すように、水平なＸ方向に直線状に延びて形成されたレール７ａと、このレール７ａと平行にＸ方向に延びて設けられた送りねじ７ｂと、この送りねじ７ｂに螺着されてレール７ａによりスライド移動自在に支持された移動体７ｃとを有して構成されており、上記３つの回転軸３はこの移動体７ｃに取り付けられている。送りねじ７ｂは歯車７ｄ，７ｅを介してモータ７ｆにより回転駆動されるようになっており、これにより移動体７ｃをＸ方向に移動させることができる。また、移動体７ｃの内部には図示しない昇降機構が設けられており、この昇降機構により上記３つの研磨工具２ａ，２ｂ，２ｃを上下方向（Ｚ方向）に昇降移動させることができるようになっている。各研磨工具２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ独立してＸ，Ｚ方向に移動させることができるが、粗研磨用研磨工具２ａは特に、Ｘ，Ｚ方向に直角なＹ方向にも移動させることができるようになっている。
【００１６】
ＣＭＰ装置１には更に、被研磨物であるウエハＷを複数枚上下方向に収納可能な収納カセット９が設けられており、この収納カセット９の近傍位置には、収納カセット９内に収納された未研磨状態のウエハＷをインデックステーブル１２上に搬送し、或いは研磨が終了したウエハＷをインデックステーブル１２よりベルトコンベア１６上に搬送する搬送用ロボット１０が設けられている。なお、搬送用ロボット１０は収容カセット９より搬出したウエハＷを直接インデックステーブル１２に載置するのではなく、収納カセット９の近傍位置に設けられたウエハ仮置台１１上に一旦載置する。
【００１７】
インデックステーブル１２は図示しない上下軸まわりに水平面内で回転させることができ、この上下軸を中心とした同一円周上には自転可能な４基のウエハチャック機構２０が等間隔に配設されている。４基のウエハチャック機構２０は４つの作業ゾーン、すなわち収納カセット９より搬出されてウエハ仮置台１１上に載置されたウエハＷが載置されるウエハローディング・アンド・アンローディングゾーンＺ１、ウエハローディング・アンド・アンローディングゾーンＺ１より時計まわり方向に９０度回転させた位置である粗研磨ゾーンＺ２、この粗研磨ゾーンＺ２より時計まわり方向に９０度回転させた位置である中研磨ゾーンＺ３、この中研磨ゾーンＺ３より時計まわり方向に９０度回転させた位置である仕上げ研磨ゾーンＺ４の間を順番に移動させることができるようになっており、粗研磨ゾーンＺ２、中研磨ゾーンＺ３及び仕上げ研磨ゾーンＺ４それぞれの上方には、粗研磨用研磨工具２ａ、中研磨用研磨工具２ｂ、仕上げ研磨用研磨工具２ｃが位置するようになっている。また、ウエハローディング・アンド・アンローディングゾーンＺ１の上方位置には、各ウエハチャック機構２０をドレッシング洗浄するチャックドレッサ１４ａ及びチャック洗浄機構１４ｂが設けられている。
【００１８】
研磨後のウエハＷが搬出されるベルトコンベア１６の進行方向（図１においては図の右方）には洗浄・乾燥装置が設けられている。洗浄・乾燥装置は図３に示すように、洗浄工程を担当する第１〜第６洗浄装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆと、乾燥工程を担当する１つの乾燥装置７０とがこの順に整列した構成を有しており、これら装置の側方位置にはこれら装置の延びる方向に敷設されたレール８０上を移動可能なウエハ出入用ロボット８１が設けられている。第１〜第６洗浄装置は研磨が終了してベルトコンベア１６により搬送されてきたウエハＷを洗浄する洗浄工程を行う装置であり、乾燥装置は洗浄工程が終了したウエハＷに付着した水分を乾燥させる乾燥工程を行う装置である。ウエハ出入用ロボット８１は端部にウエハ把持部８３が設けられた多関節アーム８２を備えており、研磨工程を終えてベルトコンベア１６により運ばれてきたウエハＷを把持してこれを洗浄・乾燥装置に設置し、或いは洗浄・乾燥装置において洗浄・乾燥工程が終了したウエハＷをＣＭＰ装置１の外部に運び出す作業を行うことができる。また、このロボット８１は、洗浄・乾燥装置を構成する各装置間におけるウエハＷの出し入れも行うことができる。
【００１９】
洗浄工程を担当する第１〜第６洗浄装置はそれぞれ分担した役割を有している。第１洗浄装置３０ａは研磨工程終了後のウエハＷを洗浄液により親水化する装置であり、第２洗浄装置３０ｂはこの親水化が終了したウエハＷを純水によりリンスする装置である。第３洗浄装置３０ｃはリンスが終了したウエハＷをアルカリ系の洗浄液により洗浄する装置であり、第４洗浄装置３０ｄはこの洗浄が終了したウエハＷをリンスする装置である。第５洗浄装置３０ｅはこのリンスが終了したウエハＷを酸性系の液体により洗浄する装置であり、第６洗浄装置３０ｆはこの洗浄が終了したウエハＷをリンスする装置である。また、乾燥装置７０は第６洗浄装置３０ｆにおけるリンスが終了したウエハＷを回転させて乾燥させる装置である。第１〜第６洗浄装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆは構成が同じ装置であり、以下、これを洗浄装置３０と称してその構成について説明する。
【００２０】
図４（Ａ）は洗浄装置３０の正面図であり、図４（Ｂ）は同洗浄装置３０の側面図である。これらの図に示すように、洗浄装置３０は、洗浄対象（被洗浄物）となるウエハＷを直立させた状態、すなわち被洗浄面の法線方向が水平方向となる姿勢で被洗浄物を収容可能な形状及び大きさを有する直方体状の容器３１と、この容器３１の内部に設けられてウエハＷを上記姿勢に保持する被洗浄物保持具（下部保持具４０と上部保持具５０）とを有しており、容器３１の外方下部には超音波発生装置６０（例えばメガソニックトランスデューサ）が設けられている。
【００２１】
容器３１の天井部には図示しない開口が設けられており、ここから被洗浄物であるウエハＷが出し入れされる。容器３１の下部には液体注入排出口３２が設けられており、ここから容器３１内に水や洗浄液（薬液）等の液体を注入し、或いは排出することができるようになっている。
【００２２】
容器３１の高さ方向ほぼ中央部、詳しくは容器３１内に収容した状態のウエハＷの中心Ｏが位置する高さよりもやや高い位置には、第１の液体排出口３３が設けられている。この第１の液体排出口３３は、後述するように、容器３１内に収容したウエハＷの中心Ｏが位置する辺りまで洗浄液を蓄えた状態でウエハＷを上下方向等に移動させたときに、洗浄液の液面高さが上下しても常に所定高さ（ここでは第１の液体排出口３３が位置する高さ）以下となるようにするためのものである。
【００２３】
また、容器３１の上部、詳しくは容器３１内に収容した状態のウエハＷの最上部よりもやや高い位置には第２の液体排出口３４が設けられている。この第２の液体排出口３４は、後述するように、洗浄液を容器３１内に収容したウエハＷが水没するまで蓄えた状態でウエハＷを上下方向等に移動させたときに、洗浄液の液面高さが上下しても常に所定高さ（ここでは第２の液体排出口３４が位置する高さ）以下となるようにするためのものである。なお、このとき第２の液体排出口３４は開放状態にするが、第１の液体排出口３３は閉止状態にしておく（栓をしておく）必要がある。
【００２４】
下部保持具４０は容器３１の下部を上下方向に貫通して設けられた上下アーム４１と、この上下アーム４１の上端部に左右に延びて設けられた左右アーム４２と、この左右アーム４２の両端部に前後方向軸まわり回転自在に設けられた第１及び第２のチャックローラ４３，４４とから構成されている。ここで、これら第１及び第２のチャックローラ４３，４４は、これら両チャックローラ４３，４４の回転軸間距離ｍが被洗浄物であるウエハＷの直径２Ｒよりも小さくなるように設けられている。
【００２５】
上部保持具５０は容器３１の背面部を前後方向に貫通して設けられた揺動軸５１と、この揺動軸５１に下端部が取り付けられて上方に延びた揺動アーム５２と、この揺動アーム５２の上端部に前後方向軸まわり回転自在に設けられた第３のチャックローラ５３とから構成されており、容器３１内に収容されたウエハＷは、その下部が下部保持具４０の第１及び第２のチャックローラ４３，４４により支持されるとともに、その上部が第３のチャックローラ５３に支持されて保持されるようになっている。ここで、揺動軸５１は、容器３１の正面視（図４（Ａ）参照）において、容器３１内に収容された状態のウエハＷの中心Ｏを通る垂直線からの水平距離ｓがウエハＷの半径Ｒよりも大きくなる位置に取り付けられているため、揺動アーム５２をほぼ垂直姿勢になるように位置させておけば（図４（Ａ）中に一点鎖線で示す上部保持具５０参照）、ウエハＷが容器３１の上方より出し入れされる際にこれが邪魔になることがない。
【００２６】
ウエハＷを上下両保持具４０，５０により保持するには、先ず、容器３１の上方に設けられた上記開口よりウエハＷを容器３１内に入れる（このウエハＷを容器３１内に入れる作業は前述のウエハ出入用ロボット８１により行われる）。そして、ウエハＷの下部（中心Ｏよりも下方に位置する部分）が下部保持具４０の第１及び第２のチャックローラ４３，４４により支持されたら、上部保持具５０の揺動アーム５２を揺動させ、ウエハＷの上部（中心Ｏよりも上方に位置する部分）が第３のチャックローラ５３により支持されるようにする。上下両保持具４０，５０により保持されたウエハＷは、その中心Ｏよりも下方に位置し、かつその中心Ｏを挟んで位置する外周上の２点が２つのチャックローラ（第１及び第２のチャックローラ４３，４４）により支持されるとともに、中心Ｏよりも上方に位置する外周上の１点が１つのチャックローラ（第３のチャックローラ５３）により支持された状態となる。
【００２７】
ここで、上部保持具５０の揺動アーム５２が取り付けられた揺動軸５１は電動モータ等のアーム揺動機構５４により揺動駆動されるようになっており、容器３１内に入れられたウエハＷが下部保持具４０の第１及び第２のチャックローラ４３，４４に上方から当接したことが検知された（検知手段は図示せず）ときに揺動アーム５２を垂直姿勢から揺動させ、第３のチャックローラ５３がウエハＷに当接したことが検知された（検知手段は図示せず）ときに揺動アーム５２の揺動を停止するようにして、ウエハＷの保持が自動で行われるようになっている。
【００２８】
また、本洗浄装置３０では、第３のチャックローラ５３は電動モータ等のチャックローラ回転機構５５によりその回転軸まわりに回転駆動されるようになっており、下部保持具４０及び上部保持具５０によりウエハＷを保持した状態で第３のチャックローラ５３を回転させることにより、ウエハＷをその中心まわりに回転（自転）させることが可能である。また、下部保持具４０の上下アーム４１は電動モータ等の保持具上下動機構４５により上下方向に往復作動させることができるようになっており、上下両保持具４０，５０により保持した状態のウエハＷを容器３１内で上下方向に往復移動させることが可能である。なお、下部保持具４０が上下してもウエハＷが上下両保持具４０，５０から脱落しないようにするためにはウエハＷが上下方向に移動しても第３のチャックローラ５３がウエハＷの外周部から離脱しないようにする必要が生じるが、これは、アーム揺動機構５４が下部保持具４０の上下動に合わせて（連動して）揺動アーム５２を揺動させる構成とすればよい。或いは、下部保持具４０の上下動の際には揺動アーム５２がフリーに揺動できるようにして、第３のチャックローラ５３が自重によりウエハＷの外周に接触する構成としてもよい。
【００２９】
また、容器３１の上部には、容器３１内に保持されたウエハＷに向かってリンス液（純水）を噴射供給するリンス液供給装置３５が設けられている。このリンス液供給装置３５は容器３１の前面側と後面側とに一基ずつ設けられており、ウエハＷの両面に同時にリンス液を供給することができる。
【００３０】
次に、乾燥工程において用いられる乾燥装置７０について説明する。図５（Ａ）は乾燥装置７０の正面図であり、図５（Ｂ）は同乾燥装置７０の側面図である。これらの図に示すように、乾燥装置７０は、乾燥対象（被乾燥物）となるウエハＷを直立させた状態、すなわち被乾燥面が上下方向となる姿勢でウエハＷを収容可能な形状及び大きさを有する直方体状の容器７１と、この容器７１の内部に設けられてウエハＷを上記姿勢に保持するウエハ保持具７２とを有している。
【００３１】
容器７１の天井部には図示しない開口が設けられており、ここから被乾燥物であるウエハＷが出し入れされる。ウエハ保持具７２は容器７１の背面部を前後方向に貫通して設けられた回転軸７３と、この回転軸７３の容器７１内側端部に取り付けられたハブ７４と、このハブ７４より上下面内で放射状に延びた複数（ここでは４本）のアーム７５と、これらアーム７５それぞれの端部より前方へ延びて設けられた延出部７５ａに設けられた複数（ここでは４つ）のウエハ把持部７６とから構成されている。各ウエハ把持部７６はアーム７５の延出部７５ａと図示しないヒンジを介して連結されており、ウエハＷを保持するロック位置とウエハＷを開放する非ロック位置との間で揺動することが可能である（図５に示す位置はロック位置）。ここで、４つのウエハ把持部７６は、隣接し合うもの同士の直線距離ｎが、被乾燥物であるウエハＷの直径２Ｒよりも小さくなるように設けられている。
【００３２】
ウエハ保持具７２の回転軸７３は電動モータ等のウエハ保持具回転機構７７により回転駆動できるようになっている。上記４つのウエハ把持部７６においてウエハＷを保持した状態でウエハ保持具７２の回転軸７３を回転させるとウエハＷはその中心まわりに回転（自転）し、ウエハＷの表面上に付着した水分は遠心力により外方に振り飛ばされる。
【００３３】
図６は上記のように構成されたＣＭＰ装置１を用いて行うウエハＷ表面の研磨加工手順をフローチャートにより示したものである。このフローチャートに示すように、本ＣＭＰ装置１によるウエハＷの表面研磨加工では、先ず始めに図示しない表面膜厚形状測定装置によりウエハＷの表面形状を測定し、その測定結果データ（形状データ）を図示しないメモリに記憶保存する（ステップＳ１）。表面膜厚形状データが得られたウエハＷは収納カセット９内に収納され、ウエハ搬送用ロボット１０によりウエハ仮置台１１に載せられる。そして、図示しない洗浄ブラシにより裏面が洗浄された後、搬送用ロボット１０により搬送されてインデックステーブル１２のローディング・アンド・アンローディングゾーンＺ１に位置するウエハチャック機構２０上に載置される（ステップＳ２）。
【００３４】
ウエハＷがローディング・アンド・アンローディングゾーンＺ１に位置するウエハチャック機構２０上に載置されたらインデックステーブル１２を９０度時計まわり方向に回転させる。これによりウエハＷはウエハチャック機構２０に保持されたまま粗研磨ゾーンＺ２に移動する（ステップＳ３）。ウエハＷが粗研磨ゾーンＺ２に移動したら粗研磨用研磨工具２ａを降下させ、その研磨パッドがウエハＷの表面（被研磨面）に押し当てられるようにした上でウエハチャック機構２０及び粗研磨用研磨工具２ａを回転駆動し、被研磨面が研磨されるようにする。このようにして行われる粗研磨加工は、ステップＳ１においてメモリに記憶保存されたウエハＷの形状データに基づき、ウエハＷ表面に接触させた状態の粗研磨用研磨工具２ａをウエハＷ表面の面内方向（ＸＹ方向）に移動させて行う。この粗研磨加工では、径の小さな粗研磨用研磨工具２ａの研磨パッドがウエハＷの被研磨面上で移動するので、被研磨面上の凸部が多く研磨され、表面膜厚の凹凸形状がおおまかに平坦化修正される（ステップＳ４）。
【００３５】
この粗研磨加工はウエハＷ表面の膜厚凹凸が修正された後、更に所定の研磨量が得られるまで行われる。所定の研磨量が得られたか否かは、粗研磨ゾーンＺ２の領域近傍に設けられて被研磨面の研磨量を直接測定する図示しない研磨量測定器（終点検出器）により判断されるようになっており（ステップＳ５）、研磨量測定器により所定の研磨量が得られていないと判断されたときにはステップＳ４に戻って粗研磨加工を継続し（ステップＳ５におけるＮＯ判断）、所定の研磨量が得られたと判断されたときには粗研磨加工を終了する（ステップＳ５におけるＹＥＳ判断）。粗研磨加工が終了すると、ウエハＷの表面は、図７に示すように、研磨前に凹凸が存在した第１表面形状ＷＳ（１）から凹凸が修正されて平坦化されるとともに所望の研磨量の研磨が行われ、第２表面形状ＷＳ（２）へと変化する。
【００３６】
粗研磨加工が終了したらインデックステーブル１２を９０度時計まわり方向に回転させる。これによりウエハＷは中研磨ゾーンＺ３に移動する（ステップＳ６）。ウエハＷが中研磨ゾーンＺ３に移動したら中研磨用研磨工具２ｂを降下させ、その研磨パッドがウエハＷの表面（被研磨面）に押し当てられるようにした上でウエハチャック機構２０及び中研磨用研磨工具２ｂを回転駆動し、被研磨面が研磨されるようにする。このようにして行われる中研磨加工では、中研磨用研磨工具２ｂの研磨パッドが比較的大きな径を有しているため、ウエハＷ表面の全面がほぼ均一に研磨される（ステップＳ７）。
【００３７】
この中研磨加工は被研磨面の研磨量が所定の量に至るまで行われる。所定の研磨量が得られたか否かは、中研磨ゾーンＺ３の領域近傍に設けられた研磨量測定器（図示せず）により判断されるようになっており（ステップＳ８）、この研磨量測定器により所定の研磨量が得られていないと判断されたときにはステップＳ７に戻って中研磨加工を継続し（ステップＳ８におけるＮＯ判断）、所定の研磨量が得られたと判断されたときには中研磨加工を終了する（ステップＳ８におけるＹＥＳ判断）。中研磨加工が終了すると、ウエハＷの表面は、図７に示すように、第２表面形状ＷＳ（２）から所定の研磨量だけ研磨された第３表面形状ＷＳ（３）へと変化する。
【００３８】
中研磨加工が終了したら、続いてインデックステーブル１２を９０度時計まわり方向に回転させる。これによりウエハＷはウエハチャック機構２０に保持されたまま仕上げ研磨ゾーンＺ４に移動する（ステップＳ９）。ウエハＷが仕上げ研磨ゾーンＺ４に移動したら仕上げ研磨用研磨工具２ｃを降下させ、その研磨パッドがウエハＷの表面（被研磨面）に押し当てられるようにした上でウエハチャック機構２０及び仕上げ研磨用研磨工具２ｃを回転駆動し、被研磨面が研磨されるようにする。このようにして行われる仕上げ研磨加工では、仕上げ研磨用研磨工具２ｃの研磨パッドが中研磨用研磨工具２ｂの研磨パッドと同様、比較的大きな径を有しているため、ウエハＷ表面の全面がほぼ均一に加工される（ステップＳ１０）。
【００３９】
この仕上げ研磨加工も被研磨面の研磨量が所定の量に至るまで行われる。所定の研磨量が得られたか否かは、仕上げ研磨ゾーンＺ４の領域近傍に設けられた研磨量測定器（図示せず）により判断されるようになっており（ステップＳ１１）、この研磨量測定器により所定の研磨量が得られていないと判断されたときにはステップＳ１０に戻って仕上げ研磨加工を継続し（ステップＳ１１におけるＮＯ判断）、所定の研磨量が得られたと判断されたときには仕上げ研磨加工を終了する（ステップＳ１１におけるＹＥＳ判断）。仕上げ研磨加工が終了すると、ウエハＷの表面は、図７に示すように、第３表面形状ＷＳ（３）から所定の研磨量だけ研磨された第４表面形状ＷＳ（４）へと変化する。
【００４０】
仕上げ研磨加工が終了したら、インデックステーブル１２を９０度時計まわり方向に回転させる。これによりウエハＷはウエハチャック保持機構２０に保持されたまま、最初のローディング・アンド・アンローディングゾーンＺ１に戻る（ステップＳ１２）。ローディング・アンド・アンローディングゾーンＺ１に戻ったウエハＷはウエハ搬送用ロボット１０によりベルトコンベア１６上に移動され、次工程である洗浄・乾燥工程へ回される（ステップＳ１３）。これによりウエハＷの研磨工程は終了する。
【００４１】
次に、図８を用いてＣＭＰ装置１に備えられた洗浄・乾燥装置を用いて行うウエハＷの洗浄・乾燥工程について説明する。ウエハＷの洗浄・乾燥工程では、先ず、ベルトコンベア１６により搬送されてきた研磨工程終了後のウエハＷを上述のウエハ出入用ロボット８１により把持・運搬させて、第１洗浄装置３０ａ内に設置させる。すなわちロボット８１によりウエハＷを第１洗浄装置３０ａの上方よりその容器３１内へ差し入れて、これが上下両保持具４０，５０により保持されるようにする（洗浄・乾燥装置へのロード工程。図８（Ａ）参照）。
【００４２】
ウエハＷが第１洗浄装置３０ａ内に設置されたら、容器３１の下部に設けられた液体注入排出口３２よりウエハＷを親水化するための洗浄液（例えば界面活性剤が添加された水）を注入する。ここで上記洗浄液は、その液面が容器３１内に設置されたウエハＷの中心Ｏ位置近傍高さに至るまで注入する（図４（Ａ）に示す液面高さＬ１参照）。なお、ここでは第１の液体排出口３３は開放状態（栓をしていない状態）にしておく。
【００４３】
洗浄液を上記所定の液面高さになるまで注入したら、超音波発生装置６０を作動させて容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与える。そして、チャックローラ回転機構５５を作動させて第３のチャックローラ５３を回転させつつ（回転数は１０〜３０ｒｐｍ程度）、保持具上下動機構４５を作動させて下部保持具４０を上下方向に往復移動させる。これによりウエハＷは上下両保持具４０，５０に保持された状態を保ちつつ、超音波が与えられた状態の洗浄液内を移動（被洗浄面に平行な面内での上下往復移動及び回転移動）する。ここで、下部保持具４０の上下動の範囲はウエハＷの大きさ（直径）に比して小さい範囲とし（上下動ストロークは例えば０〜３００ｍｍ程度）、洗浄液の液面高さが常時ウエハＷの中心Ｏ付近領域内に位置するようにする（親水化工程。図８（Ｂ）参照）。
【００４４】
ここで、洗浄液に超音波を与えるのは、液体に超音波が与えられるとその液体の持つ洗浄力が高められるためである。また、洗浄液が容器３１内でウエハＷが完全に水没するまで注入されず、ウエハＷの上半分が液面の上方に突出するようにしているのは、超音波が与えられた液体では、その液面付近における超音波の密度が他の部分よりも高くなり、極めて高い洗浄作用が得られるからである。また、ウエハＷを超音波が与えられた状態の洗浄液内を移動させるのは、ウエハＷの被洗浄面と洗浄液との間に相対移動変化を与えて洗浄力の一層の向上を図るためである。なお、上記のようにウエハＷを洗浄液内で上下動等させることにより洗浄液の液面高さは上下するが、液面高さが第１液体排出口３３の設けられている高さに達したときには、洗浄液の一部は第１液体排出口３３より排出されて容器３１内での液面高さが徒に高くならないようになっている。また、このような洗浄液の排出に伴って、液面付近を浮遊しているごみも一緒に排出される。また、上記のように、ウエハＷに上下方向の往復移動と自身の中心まわりの回転移動とを与えることにより、ウエハＷ表面における洗浄の偏りを防止して均一な洗浄状態が得られるようになっている。
【００４５】
上記親水化工程が終了したら、第１洗浄装置３０ａ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第２洗浄装置３０ｂ内に設置させる。ウエハＷが第２洗浄装置３０ｂ内に設置されたら液体注入排出口３２を開放状態にし、リンス液供給装置３５よりリンス液（純水）をウエハＷに向かって噴射供給させる。これにより上記親水化工程においてウエハＷの表面に付着した洗浄液は綺麗に洗い流される（リンス工程。図８（Ｃ）参照）。
【００４６】
上記リンス工程が終了したら、第２洗浄装置３０ｂ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第３洗浄装置３０ｃ内に設置させる。ウエハＷが第３洗浄装置３０ｃ内に設置されたら、液体注入排出口３２よりウエハＷを洗浄するためのアルカリ性系の洗浄液（例えば、水酸化アンモニウム、過酸化水素、水からなる混合薬液）を注入する。この洗浄液は親水化工程の場合と同様、その液面が容器３１内に設置されたウエハＷの中心Ｏ位置近傍高さに至るまで注入する（図４（Ａ）に示す液面高さＬ１参照）。また、ここでも第１の液体排出口３３は開放状態にしておく。
【００４７】
洗浄液が上記所定の液面高さになるまで注入されたら、超音波発生装置６０を作動させて容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与える。そして親水化工程の場合と同様、チャックローラ回転機構５５を作動させて第３のチャックローラ５３を回転させつつ、保持具上下動機構４５を作動させて下部保持具４０を上下方向に往復移動させる。これによりウエハＷは両保持具４０，５０に保持された状態を保ちつつ、超音波が与えられた状態の洗浄液内を移動（被洗浄面に平行な面内での上下往復移動及び回転移動）する。ここでも、下部保持具４０の上下動の範囲はウエハＷの大きさ（直径）に比して小さい範囲とし、洗浄液の液面高さが常時ウエハＷの中心Ｏ付近領域内に位置するようにする（アルカリ性系の洗浄液による洗浄工程。図８（Ｄ）参照）。
【００４８】
上記アルカリ性系の洗浄液による洗浄工程が終了したら、第３洗浄装置３０ｃ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第４洗浄装置３０ｄ内に設置させる。ウエハＷが第４洗浄装置３０ｄ内に設置されたら液体注入排出口３２を開放状態にし、リンス液供給装置３５よりリンス液（純水）をウエハＷに向かって噴射供給させる。これにより上記洗浄工程においてウエハＷの表面に付着したアルカリ性系の洗浄液は綺麗に洗い流される（リンス工程。図８（Ｅ）参照）。
【００４９】
上記リンス工程が終了したら、第４洗浄装置３０ｄ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第５洗浄装置３０ｅ内に設置させる。ウエハＷが第５洗浄装置３０ｅ内に設置されたら、液体注入排出口３２よりウエハＷを洗浄するための酸性系の洗浄液（例えば、フッ酸を純水で希釈した希フッ酸）を注入する。この洗浄液は上述の親水化工程及びアルカリ性系の洗浄液による洗浄工程の場合と違い、その液面がウエハＷを水没させる高さに至るまで注入する（図４（Ａ）に示す液面高さＬ２参照）。ここでは第１の液体排出口３３は閉止状態にし、第２の液体排出口３４を開放状態にしておく。
【００５０】
洗浄液が上記所定の液面高さになるまで注入されたら、チャックローラ回転機構５５を作動させて第３のチャックローラ５３を回転させつつ、保持具上下動機構４５を作動させて下部保持具４０を上下方向に往復移動させる。これによりウエハＷは両保持具４０，５０に保持された状態を保ちつつ、洗浄液内を移動（被洗浄面に平行な面内での上下往復移動及び回転移動）する。なお、ここでは容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波は与えない（酸性系の洗浄液による洗浄工程。図８（Ｆ）参照）。
【００５１】
上記酸性系の洗浄液による洗浄工程が終了したら、第５洗浄装置３０ｅ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第６洗浄装置３０ｆ内に設置させる。ウエハＷが第６洗浄装置３０ｆ内に設置されたら液体注入排出口３２を開放状態にし、リンス液供給装置３５よりリンス液（純水）をウエハＷに向かって噴射供給させる。これにより上記洗浄工程においてウエハＷの表面に付着した酸性系の洗浄液は綺麗に洗い流される（リンス工程。図８（Ｇ）参照）。
【００５２】
上記リンス工程が終了したら、第６洗浄装置３０ｆ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて乾燥装置７０内に設置させる。すなわち、ロボット８１によりウエハＷを乾燥装置７０の上方から容器７１内へ差し入れて、これがウエハ保持具７２により保持されるようにする。ウエハＷが乾燥装置７０内に設置されたらウエハ保持具回転機構７７によりウエハ保持具７２の回転軸７３を回転駆動し、ウエハＷをその中心まわりに回転（自転）させる。これによりウエハＷに付着した水分は遠心力により振り飛ばされ、ウエハＷ表面は乾燥状態となる（乾燥工程。図８（Ｈ）参照）。
【００５３】
上記乾燥工程が終了したら、乾燥装置７０内のウエハＷをロボット８１により取り出させ、図示しないベルトコンベアに載置してＣＭＰ装置１の外部に搬出させる（洗浄・乾燥装置からのアンロード工程。図８（Ｉ）参照）。これによりＣＭＰ装置１における研磨工程後の洗浄・乾燥工程が終了する。
【００５４】
本発明に係る洗浄装置は、上述の乾燥・洗浄工程において、ウエハＷの親水化とアルカリ系洗浄液による洗浄を行う洗浄装置３０（第１洗浄装置３０ａと第３洗浄装置３０ｃ）に相当し、容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与える超音波発生手段（超音波発生装置６０）を備えて容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与えることができるようになっているので、被洗浄物（ここではウエハＷ）の高い洗浄力が発揮される。そして、被洗浄物の少なくとも一部が洗浄液の液面より上方に突出するようにした（超音波が与えられた状態の液面部分が被洗浄面内に保持されるようにした）状態で被洗浄物を洗浄液内で移動させる構成になっているため、極めて高い洗浄力でウエハＷ表面を洗浄することができる。
【００５５】
また、洗浄液内で行う被洗浄物（ウエハＷ）の移動は、被洗浄面に平行な面内での往復移動若しくは回転移動であることが好ましいところ、本実施形態に示したように、その移動がこれら往復移動及び回転移動の組み合わせである場合には、洗浄力の向上が著しい。
【００５６】
また、本実施形態において示したように、被洗浄物が半導体ウエハＷのように円盤状である場合には、容器３１内において被洗浄物を保持しかつ移動させる被洗浄物保持移動手段は、被洗浄物の中心（ウエハＷの中心Ｏ）よりも下方に位置し、かつ被洗浄物の中心を挟んで位置する被洗浄物の外周上の２点を支持する２つのローラ部材（第１のチャックローラ４３と第２のチャックローラ４４）を備えた下部保持具４０と、被洗浄物の上記中心よりも上方に位置する被洗浄物の外周上の１点を支持する１つのローラ部材（第３のチャックローラ５３）を備えた上部保持具５０と、これら上下両保持具４０，５０を移動させる保持具移動機構（保持具上下動機構４５及びチャックローラ回転機構５５）とから構成されることが好ましい。簡単な構成で被洗浄物を確実に保持するからである。また、本実施形態において示したように、これら３つのローラ部材のうち少なくとも一つを回転させることにより被洗浄物を自身の中心まわりに回転移動させる構成を採ることは、被洗浄物を洗浄液内で回転移動させる構成を簡易にする面から特に好ましい。
【００５７】
更に、上記実施形態において示したＣＭＰ装置１は本発明に係る洗浄装置が組み込まれた構成を有していたが、これが本発明に係る研磨装置に相当する。すなわち、本発明に係る研磨装置は、平板状の被研磨物であるウエハＷの表面を研磨する研磨手段（粗研磨用研磨工具２ａ、中研磨用研磨工具２ｂ、仕上げ研磨用研磨工具２ｃ等）と、本発明に係る上記洗浄装置とを備えて構成されるものであり、このような構成の研磨装置では、上記効果を奏する本発明に係る洗浄装置を備えているため、研磨工程後に行う被研磨物（被洗浄物）の洗浄を高性能に行うことが可能となる。
【００５８】
次に、上記ＣＭＰ装置１に備えられた洗浄・乾燥装置において行うウエハＷの洗浄・乾燥工程の第２の例を示す。この第２の例に係る洗浄・乾燥工程は、図示はしないが、図３において示した上記例（第１の例とする）に係る洗浄・乾燥工程において用いられた６つの洗浄装置（第１〜第６洗浄装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ）を３つにしたものに相当する。すなわち、第２の例に係る洗浄・乾燥工程において用いられる洗浄・乾燥装置は、３つの洗浄装置である第１洗浄装置１３０ａ、第２洗浄装置１３０ｂ、第３洗浄装置１３０ｃと、１つの乾燥装置１７０とから構成される。ここで、各洗浄装置は上述の第１の例における洗浄装置３０と構成が同じであるとし、乾燥装置１７０は上述の第１の例における乾燥装置７０にリンス液供給装置１３５（図９（Ｅ）参照）を備えたものであるとする。
【００５９】
図９はこの第２の例に係るウエハＷの洗浄・乾燥工程を示す概略工程説明図である。この図に示すように、第２の例に係る洗浄・乾燥工程では、先ず、ベルトコンベア１６上を搬送されてきたウエハＷを上述のロボット８１に把持・運搬させて、第１洗浄装置１３０ａ内に設置させる（洗浄・乾燥装置へのロード工程。図９（Ａ）参照）。
【００６０】
ウエハＷが第１洗浄装置１３０ａ内に設置されたら、液体注入排出口３２よりウエハＷを親水化するための洗浄液（例えば界面活性剤が添加された水）をその液面が容器３１内に設置されたウエハＷの中心Ｏ位置近傍高さに至るまで注入し（図４（Ａ）に示す液面高さＬ１参照）、上述の第１の例に係る洗浄・乾燥工程において行ったウエハＷの親水化を行う。なお、この親水化工程では、第１の例における場合と同様、洗浄液には超音波を与えるとともに、ウエハＷの少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態でウエハＷを洗浄液内で移動させるようにして洗浄力が向上するようにする。そして、このウエハＷの親水化が終了したら液体注入排出口３２を開放して洗浄液を排出し、続いてリンス液供給装置３５よりリンス液（純水）をウエハＷに向かって噴射供給させる。すなわち、この第２の例に係る洗浄・乾燥工程では、第１の例において第１洗浄装置３０ａで行っていた親水化工程と第２洗浄装置３０ｂで行っていたリンス工程を１つの洗浄装置（第１洗浄装置１３０ａ）で行う（親水化＆リンス工程。図９（Ｂ）参照）。
【００６１】
上記親水化＆リンス工程が終了したら、第１洗浄装置１３０ａ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第２洗浄装置１３０ｂ内に設置させる。ウエハＷが第２洗浄装置１３０ｂ内に設置されたら、液体注入排出口３２よりウエハＷを洗浄するためのアルカリ性系の洗浄液をその液面が容器３１内に設置されたウエハＷの中心Ｏ位置近傍高さに至るまで注入し、上述の第１の例に係る洗浄・乾燥工程において行ったアルカリ性系の洗浄液による洗浄を行う。なお、このアルカリ性系の洗浄液による洗浄工程においても、第１の例に係るアルカリ性の洗浄液による洗浄工程の場合と同様、洗浄液には超音波を与えるとともに、ウエハＷの少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態でウエハＷを洗浄液内で移動させるようにして洗浄力が向上するようにする。そして、この洗浄が終了したら液体注入排出口３２を開放して洗浄液を排出し、続いてリンス液供給装置３５よりリンス液（純水）をウエハＷに向かって噴射供給させる。すなわち、この第２の例に係る洗浄・乾燥工程では、第１の例において第３洗浄装置３０ｃで行っていたアルカリ性系の洗浄液による洗浄工程と第４洗浄装置３０ｄで行っていたリンス工程を１つの洗浄装置（第２洗浄装置１３０ｂ）で行う（アルカリ性系の洗浄液による洗浄工程＆リンス工程。図９（Ｃ）参照）。
【００６２】
上記アルカリ性系の洗浄液による洗浄工程＆リンス工程が終了したら、第２洗浄装置１３０ｂ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第３洗浄装置１３０ｃ内に設置させる。ウエハＷが第３洗浄装置１３０ｃ内に設置されたら、液体注入排出口３２よりウエハＷを洗浄するための酸性系の洗浄液をその液面がウエハＷを水没させる高さに至るまで注入し、上述の第１の例に係る洗浄・乾燥工程において行った酸性系の洗浄液による洗浄を行う。なお、この酸性系の洗浄液による洗浄工程では、第１の例における場合と同様、洗浄液には超音波は与えない。そして、この洗浄が終了したら液体注入排出口３２を開放して洗浄液を排出し、続いてリンス液供給装置３５よりリンス液をウエハＷに向かって噴射供給させる。すなわち、この第２の例に係る洗浄・乾燥装置では、第１の例において第５洗浄装置３０ｅで行っていた酸性系の洗浄液による洗浄工程と第６洗浄装置３０ｆで行っていたリンス工程を１つの洗浄装置（第３洗浄装置１３０ｃ）で行う（酸性系の洗浄液による洗浄工程＆リンス工程図９（Ｄ）参照）。
【００６３】
上記酸性系の洗浄液による洗浄工程＆リンス工程が終了したら、第３洗浄装置１３０ｃ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて乾燥装置１７０内に設置させる。ここでは第１の例において行ったウエハＷの乾燥を行うが、この乾燥工程の前にリンス液供給装置１３５よりリンス液を供給するリンス工程を行う（リンス＆乾燥工程。図９（Ｅ）参照）。
【００６４】
上記リンス＆乾燥工程が終了したら、乾燥装置１７０内のウエハＷをロボット８１により取り出させる（洗浄・乾燥装置からのアンロード工程。図９（Ｆ）参照）。これにより第２の例に係る洗浄・乾燥工程が終了する。
【００６５】
ここに示した第２の例に係る洗浄・乾燥工程では、親水化＆リンス工程を担当する第１洗浄装置１３０ａとアルカリ性系の洗浄液による洗浄工程＆リンス工程を担当する第２洗浄装置１３０ｂが本発明に係る洗浄装置に相当し、第１の例に係る洗浄・乾燥工程の説明において示した洗浄・乾燥装置の場合と同様、容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与える超音波発生手段（超音波発生装置６０）を備えて容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与えるとともに、ウエハＷの少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態でウエハＷを洗浄液内で移動させる構成となっており、被洗浄物（ここではウエハＷ）の高い洗浄力が発揮される。
【００６６】
更に、上記ＣＭＰ装置１に備えられた洗浄・乾燥装置において行うウエハＷの洗浄・乾燥工程の例を示す。この例に示すウエハＷの洗浄・乾燥工程は、ウエハＷを拡散炉に投入する直前に行う洗浄・乾燥工程であり、第３の例とする。
【００６７】
この第３の例に係る洗浄・乾燥工程は、図示はしないが、図８において示した第１の例に係る洗浄・乾燥工程において用いられた６つの洗浄装置（第１〜第６洗浄装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ）を８つにしたものに相当する。すなわち、この第３の例に係る洗浄・乾燥工程において用いられる洗浄・乾燥装置は、８つの洗浄装置である第１洗浄装置２３０ａ、第２洗浄装置２３０ｂ、第３洗浄装置２３０ｃ、第４洗浄装置２３０ｄ、第５洗浄装置２３０ｅ、第６洗浄装置２３０ｆ、第７洗浄装置２３０ｇ、第８洗浄装置２３０ｈと、１つの乾燥装置２７０とから構成される。ここで、各洗浄装置は上述の第１の例における洗浄装置３０と構成が同じであるとし、乾燥装置２７０は上述の第１の例における乾燥装置７０と構成が同じであるとする。
【００６８】
図１０はこの第３の例に係るウエハＷの洗浄・乾燥工程を示す概略工程説明図である。この図に示すように、第３の例に係る洗浄・乾燥工程では、先ず、ベルトコンベア１６上を搬送されてきたウエハＷを上述のロボット８１により把持・運搬させて、第１洗浄装置２３０ａ内に設置させる（洗浄・乾燥装置へのロード工程。図１０（Ａ）参照）。
【００６９】
ウエハＷが第１洗浄装置２３０ａ内に設置されたら、液体注入排出口３２よりウエハＷを親水化するための洗浄液（例えば界面活性剤が添加された水）をその液面が容器３１内に設置されたウエハＷの中心Ｏ位置近傍高さに至るまで注入する（図４（Ａ）に示す液面高さＬ１参照）。なお、ここでは第１の液体排出口３３は開放状態にしておく。洗浄液が上記所定の液面高さになるまで注入されたら、超音波発生装置６０を作動させて容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与える。そして、チャックローラ回転機構５５を作動させて第３のチャックローラ５３を回転させつつ、保持具上下動機構４５を作動させて下部保持具４０を上下方向に往復移動させる。これによりウエハＷは上下両保持具４０，５０に保持された状態を保ちつつ、超音波が与えられた状態の洗浄液内を移動（被洗浄面に平行な面内での上下往復移動及び回転移動）する。下部保持具４０の上下動の範囲はウエハＷの大きさ（直径）に比して小さい範囲とし、洗浄液の液面高さが常時ウエハＷの中心Ｏ付近領域内に位置するようにする（前処理（親水化）工程。図１０（Ｂ）参照。）
【００７０】
上記前処理工程が終了したら、第１洗浄装置２３０ａ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第２洗浄装置２３０ｂ内に設置させる。ウエハＷが第２洗浄装置２３０ｂ内に設置されたら液体注入排出口３２を開放状態にし、リンス液供給装置３５よりリンス液（純水）をウエハＷに向かって噴射供給させる。これにより親水化工程においてウエハＷの表面に付着した洗浄液は除去される（リンス工程。図１０（Ｃ）参照）。
【００７１】
上記リンス工程が終了したら、第２洗浄装置２３０ｂ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第３洗浄装置２３０ｃ内に設置させる。ウエハＷが第３洗浄装置３０ｃ内に設置されたら液体注入排出口３２よりＡＰＭ洗浄液（水酸化アンモニウム、過酸化水素、水からなる混合薬液）をその液面が容器３１内に設置されたウエハＷの中心Ｏ位置近傍高さに至るまで注入し、よく知られたＳＣ−１洗浄を行う。この際、超音波発生装置６０を作動させて、容器３１内に蓄えられたＡＰＭ洗浄液に超音波を与えるとともに、ウエハＷの少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態でウエハＷを洗浄液内で移動させるようにして洗浄力を向上させる（ＳＣ−１洗浄工程。図１０（Ｄ）参照）。
【００７２】
上記ＳＣ−１洗浄工程が終了したら、第３洗浄装置２３０ｃ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第４洗浄装置２３０ｄ内に設置させる。ウエハＷが第４洗浄装置２３０ｄ内に設置されたら液体注入排出口３２を開放状態にし、リンス液供給装置３５よりリンス液をウエハＷに向かって噴射供給させる。これにより上記洗浄工程においてウエハＷの表面に付着したＡＰＭ洗浄液は除去される（リンス工程。図１０（Ｅ）参照）。
【００７３】
上記リンス工程が終了したら、第４洗浄装置２３０ｄ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第５洗浄装置２３０ｅ内に設置させる。ウエハＷが第５洗浄装置２３０ｅ内に設置されたら液体注入排出口３２よりＨＰＭ洗浄液（塩酸、過酸化水素水、純水の混合薬液）をウエハＷが水没するまで注入し、よく知られたＳＣ−２洗浄を行う。なお、この洗浄工程ではＨＰＭ洗浄液に超音波は与えない（ＳＣ−２洗浄工程。図１０（Ｆ）参照）。
【００７４】
上記ＳＣ−２洗浄工程が終了したら、第５洗浄装置２３０ｅ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第６洗浄装置２３０ｆ内に設置させる。ウエハＷが第６洗浄装置２３０ｆ内に設置されたら液体注入排出口３２を開放状態にし、リンス液供給装置３５よりリンス液（純水）をウエハＷに向かって噴射供給させる。これにより上記洗浄工程においてウエハＷの表面に付着したＨＰＭ洗浄液は除去される（リンス工程。図１０（Ｇ）参照）。
【００７５】
上記リンス工程が終了したら、第６洗浄装置２３０ｆ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて第７洗浄装置２３０ｇ内に設置させる。ウエハＷが第７洗浄装置２３０ｇ内に設置されたら液体注入排出口３２よりＤＨＦ洗浄液（フッ酸を純水で希釈した希フッ酸）をウエハＷが水没するまで注入し、よく知られたＨＰＭ洗浄を行う。なお、この洗浄工程ではＤＨＦ洗浄液に超音波は与えない（ＨＦ洗浄工程。図１０（Ｈ）参照）。
【００７６】
上記ＨＦ工程が終了したら、第７洗浄装置２３０ｇ内のウエハＷはロボット８１により取り出させて第８洗浄装置２３０ｈ内に設置させる。ウエハＷが第８洗浄装置２３０ｈ内に設置されたら液体注入排出口３２よりリンス液（純水）をウエハＷが水没するまで注入し、オーバーフローリンスを行う。このオーバーフローリンス工程においてもリンス液に超音波は与えない（オーバーフローリンス工程。図１０（Ｉ）参照）。
【００７７】
上記オーバーフローリンス工程が終了したら、第８洗浄装置２３０ｈ内のウエハＷをロボット８１により取り出させて乾燥装置２７０内に設置させる。ウエハＷが乾燥装置２７０内に設置されたらウエハ保持具回転機構７７によりウエハ保持具７２の回転軸７３を回転駆動し、ウエハＷをその中心まわりに回転させる。これによりウエハＷに付着した水分は遠心力により振り飛ばされ、ウエハＷ表面は乾燥状態となる（乾燥工程。図１０（Ｊ）参照）。
【００７８】
上記乾燥工程が終了したら、乾燥装置２７０内のウエハＷをロボット８１により取り出させる（洗浄・乾燥装置からのアンロード工程。図１０（Ｋ）参照）。これにより第３の例に係る洗浄・乾燥工程が終了する。
【００７９】
ここに示した第３の例に係る洗浄・乾燥工程では、前処理工程を担当する第１洗浄装置２３０ａとＳＣ−１洗浄工程を担当する第３洗浄装置２３０ｃが本発明に係る洗浄装置に相当し、第１の例に係る洗浄・乾燥工程の説明において示した洗浄・乾燥装置の場合と同様、容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与える超音波発生手段（超音波発生装置６０）を備えて容器３１内に蓄えられた洗浄液に超音波を与えるとともに、ウエハＷの少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態でウエハＷを洗浄液内で移動させる構成となっており、被洗浄物（ここではウエハＷ）の高い洗浄力が発揮される。
【００８０】
これまで本発明に係る洗浄装置及びこの洗浄装置を用いた研磨装置について説明してきたが、本発明に係る洗浄装置及び研磨装置は上述したものに限定されない。例えば、本実施形態において示した洗浄装置では、これにより洗浄される被洗浄物は半導体ウエハＷであったが、これは一例であり、他の被洗浄物、例えば液晶基板やプリント基板等であってもよい。また、本実施形態において示した洗浄装置では、洗浄液内で行う被洗浄物の移動は、被洗浄面に平行な面内での往復移動と回転移動とを組み合わせた移動であったが、これは被洗浄面に平行な面内での往復移動及び回転移動の一方であってもよい。
【００８１】
また、上述の実施形態においては、上部保持具５０に備えられた第３のチャックローラ５３を回転駆動することにより上下両保持具４０，５０に保持されたウエハＷを回転（自転）させる構成を採っていたが、本発明に係る洗浄装置では、上記３つのチャックローラ（第１及び第２のチャックローラ４３，４４、第３のチャックローラ５３）のうち少なくとも一つを回転させることによりウエハＷを自身の中心まわりに回転移動させることができる。したがって、第３のチャックローラ５３に替えて第１のチャックローラ４３、若しくは第２のチャックローラ４４、或いはこれら３つのチャックローラのうち複数を回転駆動してウエハＷを回転させるようにしてもよい。
【００８２】
また、本実施形態において示した洗浄装置では超音波が与えられた状態の洗浄液の液面高さが被洗浄物（ウエハＷ）の中心Ｏ位置近傍に位置するものであったが、洗浄液に超音波が与えられているのであればその液面高さは被洗浄面内のどの位置にあってもよい。すなわち、洗浄液内の被洗浄物の少なくとも一部が洗浄液の液面より上方に突出していればよい。
【００８３】
次に、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１１は半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートである。半導体製造プロセスをスタートすると、先ずステップＳ２００で次に挙げるステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。
【００８４】
ここで、ステップＳ２０１はウエハＷの表面を酸化させる酸化工程である。ステップ２０２はＣＶＤ等によりウエハＷ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するＣＶＤ工程である。ステップＳ２０３はウエハＷに電極を蒸着等により形成する電極形成工程である。ステップＳ２０４はウエハＷにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。
【００８５】
ＣＶＤ工程（ステップＳ２０２）若しくは電極形成工程（ステップＳ２０３）の後で、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５はＣＭＰ工程である。ＣＭＰ工程では本発明による上記研磨装置により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨によるダマシン（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）の形成等が行われる。
【００８６】
ＣＭＰ工程（ステップＳ２０５）若しくは酸化工程（ステップＳ２０１）の後でステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトリソグラフィ工程である。この工程ではウエハＷへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるウエハＷへの回路パターンの焼き付け、露光したウエハＷの現像が行われる。更に、次のステップＳ２０７は現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。
【００８７】
次に、ステップＳ２０８で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップＳ２００に戻り、先のステップを繰り返してウエハＷ上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全工程が完了したと判断されればエンドとなる。
【００８８】
このように本発明に係る半導体デバイス製造方法では、ＣＭＰ工程において本発明に係る研磨装置を用いているため、歩留まりが向上する。また、これにより、従来の半導体デバイス製造方法に比べ低コストで半導体デバイスを製造することができるという効果が生まれる。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスのＣＭＰ工程に本発明に係る洗浄装置を用いてもよい。また、本発明に係る半導体デバイス製造方法により製造された半導体デバイスは高歩留まりで製造されるので、低コストの半導体デバイスとなる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る洗浄装置においては、容器内の洗浄液に超音波を与えて洗浄液が高い洗浄力を発揮し得る状態とした上で、この洗浄液内で被洗浄物を移動させる構成を採っている。そしてこの移動が、被洗浄物を洗浄液に水没させて行われるのではなく、被洗浄物の少なくとも一部が洗浄液の液面よりも上方に突出する状態を保持しつつ行われるように構成されている。本発明に係る洗浄装置はこのような構成を有しているため非常に高い洗浄力が発揮され、効率よく、かつ確実に被洗浄物に付着した微小パーティクルを除去し得るものとなっている。
【００９０】
また、本発明に係る半導体デバイス製造方法は、上記本発明に係る研磨装置を用いて被研磨物を研磨し、この被研磨物を被洗浄物として洗浄する工程を有しており、研磨工程後に行う洗浄工程において上記本発明に係る洗浄装置が用いられるため、歩留まりが向上する。更に、本発明に係る半導体デバイスは、上記本発明に係る半導体デバイス製造方法により高歩留まりで製造されるので、低コストの半導体デバイスとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る洗浄装置が適用されたＣＭＰ装置の部分斜視図である。
【図２】上記ＣＭＰ装置の一部を拡大して示す斜視図である。
【図３】上記ＣＭＰ装置に組み込まれた洗浄・乾燥装置の外観を示す斜視図である。
【図４】洗浄工程において用いられる本発明に係る洗浄装置を示す図であり、（Ａ）は正面図、図（Ｂ）は側面図である。
【図５】乾燥工程において用いられる乾燥装置を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】上記ＣＭＰ装置を用いて行うウエハ表面の研磨加工手順を示すフローチャートである。
【図７】上記ＣＭＰ装置により研磨加工を行ったときの表面形状の変化を模式的に示す図である。
【図８】第１の例に係る洗浄・乾燥工程の概略を示す工程説明図である。
【図９】第２の例に係る洗浄・乾燥工程の概略を示す工程説明図である。
【図１０】第３の例に係る洗浄・乾燥工程の概略を示す工程説明図である。
【図１１】本発明に係る半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　　　ＣＭＰ装置
３０　　洗浄装置
３１　　容器
３５　　リンス液供給装置
４０　　下部保持具
４１　　上下アーム
４２　　左右アーム
４３　　第１のチャックローラ
４４　　第２のチャックローラ
４５　　保持具上下動機構
５０　　上部保持具
５２　　揺動アーム
５３　　第３のチャックローラ
５４　　アーム揺動機構
５５　　チャックローラ回転機構
６０　　超音波発生装置
７０　　乾燥装置
Ｗ　　　半導体ウエハ

Claims (7)

1. 容器に蓄えられた洗浄液内に被洗浄面の法線方向が水平方向となるように被洗浄物を保持して前記被洗浄面の洗浄を行う洗浄装置において、
   前記容器に蓄えられた前記洗浄液に超音波を与える超音波発生手段と、
   前記超音波発生手段により超音波が与えられた状態の前記洗浄液内に前記被洗浄物を保持するとともに、前記被洗浄物の少なくとも一部が前記洗浄液の液面よりも上方に突出する状態で前記被洗浄物を前記洗浄液内で移動させる被洗浄物保持移動手段とを備えたことを特徴とする洗浄装置。
2. 前記洗浄液内で行う前記被洗浄物の移動は、前記被洗浄面に平行な面内での往復移動若しくは回転移動若しくはこれら往復移動及び回転移動の組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
3. 前記被洗浄物は円盤状であり、前記被洗浄物保持移動手段は、前記被洗浄物の中心よりも下方に位置し、かつ前記被洗浄物の中心を挟んで位置する前記被洗浄物の外周上の２点を支持する２つのローラ部材を備えた下部保持具と、前記被洗浄物の前記中心よりも上方に位置する前記被洗浄物の外周上の１点を支持する１つのローラ部材を備えた上部保持具と、これら上下両保持具を移動させる保持具移動機構とからなることを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄装置。
4. 前記３つのローラ部材のうち少なくとも一つを回転させることにより前記被洗浄物を自身の中心まわりに回転移動させるようにしたことを特徴とする請求項３記載の洗浄装置。
5. 平板状の被研磨物の表面を研磨する研磨手段と、
   前記研磨手段において研磨された前記被研磨物を前記被洗浄物として洗浄する請求項１〜４のいずれかに記載の洗浄装置とを備えたことを特徴とする研磨装置。
6. 請求項５記載の研磨装置を用いて前記被研磨物を研磨し、この被研磨物を前記被洗浄物として洗浄する工程を有したことを特徴とする半導体デバイス製造方法。
7. 請求項６記載の半導体デバイス製造方法により製造されたことを特徴とする半導体デバイス。

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