JP2005045035A - Method of cleaning substrate, method of grinding and cleaning substrate, substrate cleaning device, and substrate grinding and cleaning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の洗浄方法、基板の研磨及び洗浄方法、基板洗浄装置並びに基板研磨及び洗浄システムに関する。特に、表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板あるいは表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板の洗浄方法に関する。 The present invention relates to a substrate cleaning method, a substrate polishing and cleaning method, a substrate cleaning apparatus, and a substrate polishing and cleaning system. In particular, the present invention relates to a method for cleaning a substrate in which at least a part of the surface is formed of a low-k material or a substrate in which at least a part of the surface is formed of a water-repellent material.
半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエハに幾層にもデバイス層を形成することが多くなっている。幾層ものデバイス層を精密に形成するためには、各デバイス層を覆う層の表面を平坦化且つ鏡面化する必要がある。この平坦化及び鏡面化の手段として、化学機械研磨(以下、CMPと称する)装置により、研磨することが行われている。CMP装置は、パッド(研磨布)を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、トップリングで研磨対象基板を保持し、摺動面にスラリー(砥液)を供給しつつ回転するターンテーブル上のパッドに研磨対象基板を一定の圧力で押し付け、研磨対象基板の表面を平坦且つ鏡面状に研磨している。このような研磨後には、スラリーおよび研磨屑などのパーティクルが基板上に残存するので、研磨後に薬液を掛けながらスポンジなどでスクラブすることにより洗浄し、更に純水(以下、DIWと称する)などの洗浄液で洗い流していた。 In the manufacturing process of semiconductor devices, device layers are often formed on a semiconductor wafer. In order to accurately form several device layers, it is necessary to flatten and mirror the surface of the layer covering each device layer. Polishing is performed by a chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) apparatus as a means for flattening and mirroring. The CMP apparatus has a turntable with a pad (polishing cloth) and a top ring, holds the substrate to be polished by the top ring, and rotates on a turntable while supplying slurry (abrasive liquid) to the sliding surface. The substrate to be polished is pressed against the pad with a constant pressure, and the surface of the substrate to be polished is polished flat and mirror-like. After such polishing, particles such as slurry and polishing debris remain on the substrate. Therefore, cleaning is performed by scrubbing with a sponge or the like while applying a chemical solution after polishing, and further, pure water (hereinafter referred to as DIW) or the like. It was washed away with a cleaning solution.
近年、半導体デバイスの高集積化が進むに連れて、集積されるデバイスの寸法はより微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。そこで、基板上に配線間距離よりも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ずるので、基板の処理においては、平坦化且つ鏡面化すると共に清浄化を図ることが重要である。そこで、作業効率よく、研磨し、且つ、清浄度の高い基板を提供する研磨装置が提案されている(特許文献1参照)。 In recent years, with the progress of high integration of semiconductor devices, the dimensions of integrated devices are becoming finer and the distance between wirings is becoming narrower. Therefore, if particles larger than the distance between the wirings are present on the substrate, problems such as short-circuiting of the wiring occur. Therefore, in the processing of the substrate, it is important to make the surface flat and mirror-finished and clean. In view of this, a polishing apparatus has been proposed that provides a substrate with high working efficiency and high cleanliness (see Patent Document 1).
更なる半導体デバイスの高集積化のための配線の微細化と配線間距離の狭隘化により生ずる配線遅延(RC遅延)の問題を解決するため、層間絶縁膜としての基板材料として、Low−k(ローケイ)(低誘電率)材が用いられるようになりつつある。Low−k材では、従来の基板材料と異なり、表面が撥水性を有している。Low−k材に代表される、表面が撥水性を有する材料が用いられるようになると、洗浄水で洗い流そうとしても、表面が撥水性を有するために洗浄水が細い流路をなして基板の外周方向へ流れ出てしまい、基板の全面に行き渡らず、洗い流しできていない箇所が残ることがある。そこで、本発明は、Low−k(低誘電率)材に代表される、表面が撥水性を有する材料で形成された基板の全面を、洗浄水で洗い流すための基板の洗浄方法、基板の研磨及び洗浄方法、基板洗浄装置並びに基板研磨及び洗浄システムを提供することを目的とする。 In order to solve the problem of wiring delay (RC delay) caused by miniaturization of wiring for further high integration of semiconductor devices and narrowing of the distance between wirings, a low-k ( Lokei) (low dielectric constant) materials are being used. The low-k material has a water-repellent surface unlike a conventional substrate material. When a material having a surface having water repellency, such as a low-k material, is used, even if an attempt is made to wash away with cleaning water, the surface has water repellency. May flow out toward the outer periphery of the substrate, and may not reach the entire surface of the substrate and may remain unwashed. Therefore, the present invention relates to a method for cleaning a substrate for cleaning the entire surface of a substrate formed of a material having water repellency, represented by a low-k (low dielectric constant) material, with a cleaning water, and polishing the substrate. And a cleaning method, a substrate cleaning apparatus, and a substrate polishing and cleaning system.
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明に係る基板の洗浄方法は、例えば図1に示すように、表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板2を、一次洗浄機20において薬液でスクラブ洗浄する一次洗浄工程ST2と、一次洗浄工程ST2の後に、一次洗浄機20とは別の二次洗浄機30において、所定の時間、600min−1以上の回転速度で回転させた基板2に洗浄水を供給して、基板2を洗浄する二次洗浄工程ST3とを備える。
In order to achieve the above object, the substrate cleaning method according to the first aspect of the present invention includes, as shown in FIG. 1, for example, a
このように構成すると、薬液でスクラブ洗浄された後に、表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板上にパーティクルや薬液等の汚れが残存していても、600min−1以上の回転速度で回転させた基板に洗浄水を供給して洗浄するので、洗浄水が基板の全面に行き渡り、基板全面のパーティクルや薬液等の汚れを洗い流すことができる。 With this configuration, after scrub cleaning with a chemical solution, even if dirt such as particles or chemical solution remains on a substrate on which at least a part of the surface is formed of a low-k material, the rotation is 600 min −1 or more. Since the cleaning water is supplied to the substrate rotated at a speed to perform cleaning, the cleaning water spreads over the entire surface of the substrate, and particles and chemicals on the entire surface of the substrate can be washed away.
前記の目的を達成するため、請求項2に記載の発明に係る基板の洗浄方法は、例えば図1に示すように、表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板2を、一次洗浄機20において薬液でスクラブ洗浄する一次洗浄工程ST2と、一次洗浄工程ST2の後に、一次洗浄機20とは別の二次洗浄機30において、所定の時間、600min−1以上の回転速度で回転させた基板2に洗浄水を供給して、基板2を洗浄する二次洗浄工程ST3とを備える。
In order to achieve the above object, a substrate cleaning method according to a second aspect of the present invention is directed to a
このように構成すると、薬液でスクラブ洗浄された後に、表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板上にパーティクルや薬液等の汚れが残存していても、600min−1以上の回転速度で回転させた基板に洗浄水を供給して洗浄するので、洗浄水が基板の全面に行き渡り、基板全面のパーティクルや薬液等の汚れを洗い流すことができる。 With this configuration, after scrub cleaning with a chemical solution, even if dirt such as particles or chemical solution remains on a substrate on which at least a part of the surface is formed of a water-repellent material, the rotation is 600 min −1 or more. Since the cleaning water is supplied to the substrate rotated at a speed to perform cleaning, the cleaning water spreads over the entire surface of the substrate, and particles and chemicals on the entire surface of the substrate can be washed away.
また、請求項3に記載の発明に係る基板の洗浄方法は、例えば図1に示すように、請求項1または請求項2に記載の基板2の洗浄方法において、二次洗浄工程ST3の後に、基板2の回転速度を低下させる乾燥前段工程ST4と、乾燥前段工程ST4の後に、洗浄水を供給せずに基板2を加速し高速で回転し、基板2上の洗浄水を除去する乾燥工程ST5を備える。
Moreover, the substrate cleaning method according to the invention described in claim 3 is, for example, as shown in FIG. 1, in the
このように構成すると、二次洗浄後に、基板の回転速度を低下させて、その後に回転速度を加速し、高速で回転させるので、短時間で基板を乾燥させることができる。したがって、ウォーターマークなどが残らず、きれいに乾燥した基板を得ることができる。 With this configuration, after the secondary cleaning, the rotation speed of the substrate is reduced, and then the rotation speed is accelerated and rotated at a high speed, so that the substrate can be dried in a short time. Therefore, it is possible to obtain a clean and dry substrate without leaving a watermark or the like.
また、請求項4に記載の発明に係る基板の洗浄方法は、例えば図1に示すように、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の基板2の洗浄方法において、第二次洗浄工程ST3における基板2の回転速度が、600min−1以上1,400min−1以下である。
In addition, the substrate cleaning method according to the invention described in claim 4 is the secondary cleaning method according to any one of
このように構成すると、二次洗浄工程の基板の回転速度が600min−1以上1,400min−1以下であるので、洗浄水が基板の全面に行き渡り、基板全面のパーティクルや薬液等の汚れを洗い流すことができ、且つ、基板の高速回転のために発生する気流による薬液を含んだミストや液滴の巻き込みを生ずる回転速度以下の回転速度となる。 With this configuration, since the rotation speed of the substrate in the secondary cleaning process is 600 min −1 or more and 1,400 min −1 or less, the cleaning water spreads over the entire surface of the substrate, washing away dirt such as particles and chemicals on the entire surface of the substrate. In addition, the rotation speed is equal to or lower than the rotation speed at which the mist containing the chemical solution or the entrainment of liquid droplets caused by the airflow generated due to the high-speed rotation of the substrate occurs.
前記の目的を達成するため、請求項5に記載の発明に係る基板の研磨及び洗浄方法は、例えば図1に示すように、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の基板の洗浄方法による基板2の洗浄工程ST2〜ST5と、基板2を化学機械研磨する工程ST1とを備える。
In order to achieve the above object, a method for polishing and cleaning a substrate according to a fifth aspect of the present invention includes, for example, as illustrated in FIG. 1, the substrate according to any one of the first to fourth aspects.
このように構成すると、化学機械研磨し、平坦化且つ鏡面化された基板を、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の基板の洗浄方法により洗浄するので、表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板であっても表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板であっても、化学機械研磨により平坦化且つ鏡面化され、更に清浄度の高い基板が提供される。
If comprised in this way, since the board | substrate which carried out the chemical mechanical polishing, and was planarized and mirror-polished is wash | cleaned by the washing | cleaning method of the board | substrate of any one of
また、前記の目的を達成するため、請求項6に記載の発明に係る基板洗浄装置は、例えば図4に示すように、基板2を保持し回転させる第1の回転部24(図2参照)と、第1の回転部24に保持され回転している基板2に薬液を散布する第1のノズル25、27(図2参照)とを有する一次洗浄機20と、基板2を保持し回転させる、第1の回転部24とは別の第2の回転部31、32(図3参照)と、第2の回転部31、32に保持され回転している基板2に洗浄水を供給する第2のノズル34(図3参照)とを有する二次洗浄機30と、一次洗浄機20に保持される基板2を、二次洗浄機30に搬送する搬送機43、44と、一次洗浄機20で洗浄された基板2を、搬送機43、44により二次洗浄機30に搬送し、二次洗浄機30において、所定の時間、600min−1以上の回転速度で回転させ洗浄水を供給して洗浄するように制御を行う制御装置60とを備える。
In order to achieve the above object, a substrate cleaning apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes a first rotating
このように構成すると、一次洗浄機で、第1のノズルから薬液を散布しながら第1の回転部で基板を回転して洗浄し、搬送機で基板を一次洗浄機から二次洗浄機に搬送し、二次洗浄機で洗浄水を供給しながら第2の回転部で所定の時間600min−1以上の回転速度で基板を回転するので、基板は第1の洗浄機で薬液により洗浄された後に、二次洗浄機で基板の全面を洗浄水で洗い流すことができる。よって、表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板であっても表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板であっても、基板の全面のパーティクルや薬液等の汚れを洗い流すことができる基板洗浄装置となる。 With this configuration, the substrate is rotated and cleaned by the first rotating unit while spraying the chemical solution from the first nozzle in the primary cleaning machine, and the substrate is transferred from the primary cleaning machine to the secondary cleaning machine by the transfer machine. In addition, since the substrate is rotated at a rotation speed of 600 min −1 or more for a predetermined time in the second rotating unit while supplying cleaning water with the secondary cleaning machine, the substrate is cleaned with the chemical solution by the first cleaning machine. The entire surface of the substrate can be washed away with cleaning water by a secondary cleaning machine. Therefore, even if the substrate is formed of at least a part of the surface with a water-repellent material or the substrate is formed of at least a part of the surface with a water-repellent material, particles, chemicals, etc. It becomes a substrate cleaning apparatus which can wash away dirt.
また、請求項7に記載の発明に係る基板洗浄装置は、例えば図4に示すように、請求項6に記載の基板洗浄装置において、制御装置60は、二次洗浄機30において、第2の洗浄の後に、基板2の回転速度を低下させ、その後に、洗浄水を供給せずに基板2を加速し高速で回転させるように制御を行う。
Further, the substrate cleaning apparatus according to the invention described in claim 7 is the substrate cleaning apparatus according to claim 6, as shown in FIG. 4, for example. After the cleaning, the rotation speed of the
このように構成すると、二次洗浄後に、基板の回転速度を低下させて、その後に回転速度を加速し、高速で回転させるので、短時間で基板を乾燥させることができる。したがって、ウォーターマークなどが残らず、きれいに乾燥した基板を得ることができる。 With such a configuration, after the secondary cleaning, the rotation speed of the substrate is reduced, and then the rotation speed is accelerated and rotated at a high speed, so that the substrate can be dried in a short time. Therefore, it is possible to obtain a clean and dry substrate without leaving a watermark or the like.
また、請求項8に記載の発明に係る基板洗浄装置は、例えば図4に示すように、請求項6または請求項7に記載の基板洗浄装置において、制御装置60は、二次洗浄機30にて前記基板を600min−1以上1,400min−1以下の回転速度で回転させて洗浄するように制御を行う。 Further, the substrate cleaning apparatus according to the invention described in claim 8 is the substrate cleaning apparatus according to claim 6 or 7, in which, for example, as shown in FIG. Then, the substrate is controlled to be cleaned by rotating at a rotation speed of 600 min −1 or more and 1,400 min −1 or less.
このように構成すると、二次洗浄工程の基板の回転速度が600min−1以上1,400min−1以下であるので、洗浄水が基板の全面に行き渡り、且つ、基板の高速回転のために発生する気流による薬液を含んだミストや液滴の巻き込みが生じにくい。 With this configuration, since the rotation speed of the substrate in the secondary cleaning step is 600 min −1 or more and 1,400 min −1 or less, the cleaning water spreads over the entire surface of the substrate and is generated due to the high speed rotation of the substrate. Entrainment of mist and droplets containing chemicals due to airflow is unlikely to occur.
更に、前記の目的を達成するため、請求項9に記載の発明に係る基板研磨及び洗浄システムは、例えば図4に示すように、請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の基板洗浄装置20、30、43、44、60と、基板2を、スラリーを用いて化学機械研磨する基板研磨装置10とを備える。
Furthermore, in order to achieve the above object, a substrate polishing and cleaning system according to a ninth aspect of the present invention is the substrate according to any one of the sixth to eighth aspects as shown in FIG. The
このように構成すると、基板研磨装置で化学機械研磨された基板を、基板洗浄装置で洗浄水により基板の全面を洗い流すことができるので、表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板であっても表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板であっても、基板の表面を平坦且つ鏡面に研磨した後に、基板の全面のパーティクルや薬液等の汚れを洗い流す基板研磨及び洗浄システムとなる。 With this configuration, the substrate mechanically polished by the substrate polishing apparatus can be washed away with the cleaning water by the substrate cleaning apparatus, so that at least a part of the surface is formed of a low-k material. Even if the surface of the substrate is made of a water-repellent material, the substrate surface is polished to a flat and mirror-like surface, and then the substrate polishing is performed to wash away particles and chemicals on the entire surface of the substrate. And a cleaning system.
表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板あるいは表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板を薬液でスクラブ洗浄する一次洗浄の後に、600min−1以上の回転速度で回転させながら基板に洗浄水を供給すると、洗浄水が基板の全面に行き渡るので、基板上に残留したパーティクルや薬液等の汚れを除去する二次洗浄を行うことができる。また、一次洗浄と二次洗浄とを、別体の洗浄機で行うことにより、二次洗浄において、一次洗浄の薬液を含んだミスト等による逆汚染を防ぐことができる。 After primary cleaning in which at least a part of the surface is formed of a low-k material or a substrate in which at least a part of the surface is formed of a water-repellent material is scrubbed with a chemical solution, at a rotation speed of 600 min −1 or more. When cleaning water is supplied to the substrate while rotating, the cleaning water spreads over the entire surface of the substrate, so that secondary cleaning for removing dirt such as particles and chemicals remaining on the substrate can be performed. Further, by performing the primary cleaning and the secondary cleaning with separate cleaning machines, it is possible to prevent back-contamination due to mist containing a chemical solution for the primary cleaning in the secondary cleaning.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or equivalent devices are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明に係る基板の研磨及び洗浄方法の作業手順を示す模式図である。基板研磨装置10は、円形のターンテーブル11上に、基板を保持するトップリング12及びスラリーを供給するスラリ−ノズル13を備えている。ターンテーブル11上にはパッドが貼り付けられている。トップリング12は、基板2の非研磨面および側面を覆うように基板2を保持し、その研磨面である鉛直下面を回転するパッドに所定の圧力で押し付け、基板2を研磨する。スラリーノズル13からは、パッド上にスラリーを供給する。基板2は、電気回路が組み込まれている面を鉛直下向きにしてトップリング12に保持され、ターンテーブル11のパッド上のスラリーにより、平坦且つ鏡面に研磨(CMP)される(ステップST1)。
FIG. 1 is a schematic view showing a work procedure of a substrate polishing and cleaning method according to the present invention. The
基板研磨装置10により研磨され、スラリーや研磨屑等のパーティクルが付着している基板2は、一次洗浄機20に搬送される。一次洗浄機20において、基板2は薬液を散布しながらスクラブされることにより基板2上のパーティクルを除去する一次洗浄が行われる(ステップST2)。
The
ここで、図2の構成図を参照して、一次洗浄機20について、詳しく説明する。図2(a)は、基板2を保持し、回転する部分を示している。即ち、6基のローラ24が基板の周縁を取り囲むように配置されている。各ローラ24は、円柱形をしており、その上面の中央に凸部24aを備えている。基板2は、その端縁をローラ24の上面の凸部24aに水平方向に押さえられ、ローラ24の上面で担持されている。ローラ24が中心軸周りに回転することにより、凸部24aによりその端縁を回されるので、基板2はローラ24の回転につれて、回転する。なお、ローラ24は6基でなくても、基板2を担持し回転させるように構成されればよい。なお、基板2の回転速度は、100min−1程度の低回転速度であることが多いが、それ以外の回転速度であってもよい。
Here, with reference to the block diagram of FIG. 2, the
図2(b)は、基板2を洗浄する構成を、模式的に表している。基板2は、電気回路(不図示)が組み込まれている鏡面側2aを鉛直上方に向けて、ローラ24に担持されて、回転させられる。基板2を挟み込むようにして、鏡面洗浄部材22が基板の鏡面側2aに接するように、裏面洗浄部材21が基板の裏面側2bに接するように、配置されている。鏡面洗浄部材22及び裏面洗浄部材21は、基板2の交換の障害とならないように、基板2の面2a、2bから離れ、また接するように、上下可動に構成されている。基板2の鏡面側2aに向けて上方より薬液を散布する鏡面薬液ノズル27及びDIWを供給する鏡面純水ノズル28、並びに、基板2の裏面側2bに向けて下方より薬液を散布する裏面薬液ノズル25及びDIWを供給する裏面純水ノズル26が配設されている。
FIG. 2B schematically shows a configuration for cleaning the
一次洗浄機20で使用する薬液は、CMPで用いるスラリーによって異なるが、最適な薬液が、鏡面薬液ノズル27及び裏面薬液ノズル25から基板2の鏡面側2a及び裏面側2b表面上に散布される。回転しながら薬液を散布される基板2に、鏡面洗浄部材22及び裏面洗浄部材21が、その全面をこするように接する。鏡面洗浄部材22は、PVA(ポリビニルアルコール)スポンジ等を円筒形に形成し、裏面洗浄部材21は、PVAスポンジ、不織布等を円筒形に形成したものであり、それぞれ基板2との接触面を変えるために100〜150min−1で軸周りに回転する。ただし、鏡面洗浄部材22及び裏面洗浄部材21の回転速度は、上記に限定されない。薬液で活性化された表面のパーティクルは、鏡面洗浄部材22及び裏面洗浄部材21が基板2の表面をこすることによりスクラブされ、基板の表面が洗浄される。薬液でスクラブした後に、鏡面純水ノズル28及び裏面純水ノズル26からDIWを供給しながら、更にDIWで洗浄してもよい。
The chemical solution used in the
図1に戻って、基板の研磨及び洗浄方法の作業手順の説明を続ける。一次洗浄を終えた基板2は、二次洗浄機30に搬送される。基板2の表面には、一次洗浄で用いた薬液やパーティクル等が残留しており、二次洗浄機30で、洗浄水としてのDIWを供給することにより残留する薬液やパーティクル等の汚れを洗い流す二次洗浄が行われる(ステップST3)。洗浄水は、DIWの他、イオン水、オゾン(O3)水、水素水等の高機能水を用いてもよい。
Returning to FIG. 1, the description of the work procedure of the substrate polishing and cleaning method will be continued. The
ここで、図3の斜視図を参照して、二次洗浄機30について、詳しく説明する。二次洗浄機30は、回転テーブル32上にアーム31が等間隔に複数設置されている。アーム31で基板2を把持して、回転テーブル32を回転することにより基板2を回転させる。基板表面全体にDIWを行き渡らせるために洗浄水ノズル34から回転する基板2の中心付近にDIWを供給する。図3では、上側からDIWを供給する洗浄水ノズル34のみが示されているが、下側にも同様に洗浄水ノズル34(不図示)を備え、基板2上にDIWを供給し、基板2の上面(鏡面)2aと下面(裏面)2bとを同時に洗浄する。
Here, with reference to the perspective view of FIG. 3, the
基板2の回転速度を600min−1以上という高速回転とする。なお、回転速度は、好ましくは、600min−1以上1,400min−1以下であり、更に好ましくは、800min−1以上1,200min−1以下であり、最も好ましくは、900min−1以上1,100min−1以下である。このような、高速回転とすると、表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板2であっても表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板2であっても、洗浄水ノズル34から基板2上に供給されたDIWは、細い流路を形成して基板2の外周方向へ流れ出てしまうことがなく、洗浄水が基板2の全面に行き渡る。そのため、基板2上に洗い流しできていない箇所が残らず、基板2の全面の清浄度が高くなる。ここでいうLow−k材とは、比誘電率kが3程度以下の材料をいい、表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板2とは、基板全てがLow−k材で形成されている必要はなく、電気回路が組み込まれている面にLow−k材の膜が形成されている基板2を含む。また、撥水性とは、JIS R 3257による接触角が70°以上のことをいい、表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板2とは、基板全てが撥水性の材料で形成されている必要はなく、電気回路が組み込まれている面に撥水性の材料の膜が形成されている基板2を含む。
The rotation speed of the
また、一般的な基板径が300mmの基板では、約1,500min−1以上の高速回転とすると、基板等の回転により生ずる洗浄機室内の気流により、洗浄機室内の薬液を含んだミストや液滴を巻き込むことによる逆汚染が起きる可能性が高まる。そこで、1,400min−1を超えるような高速回転としないことにより、上記の逆汚染が起きることを防げる。ただし、基板径が200mmの基板では、約2,000min−1以上の回転速度で上記の逆汚染のおそれが生じるので、基板の回転速度を2,000min−1程度まで上げてもよい。 For a general substrate having a substrate diameter of 300 mm, if the substrate is rotated at a high speed of about 1,500 min −1 or more, a mist or liquid containing a chemical solution in the cleaning machine chamber is generated by an air flow in the cleaning machine chamber generated by the rotation of the substrate or the like. The possibility of back-contamination by entraining drops increases. Therefore, the reverse contamination can be prevented from occurring by not rotating at a high speed exceeding 1,400 min −1 . However, in the case of a substrate having a substrate diameter of 200 mm, the above-mentioned counter-contamination may occur at a rotational speed of about 2,000 min −1 or more. Therefore, the rotational speed of the substrate may be increased to about 2,000 min −1 .
更に、一次洗浄工程(ステップST2)と二次洗浄工程(ステップST3)とを、別体の一次洗浄機20と二次洗浄機30とで行うので、後述のように一次洗浄機20と二次洗浄機30とをそれぞれ隔壁で仕切られた部屋に収納することにより(図4参照)、一次洗浄工程(ステップST2)で生じた薬液を含んだミストや液滴から二次洗浄工程(ステップST3)における逆汚染が生ずることがない。
Further, since the primary cleaning process (step ST2) and the secondary cleaning process (step ST3) are performed by the separate
なお、二次洗浄工程に要する所定の時間は、回転する基板2の全面にDIWが行き渡るのに十分な時間以上であればよく、実施例の説明にて後述するように、10秒以上でよく、好ましくは20秒以上である。
It should be noted that the predetermined time required for the secondary cleaning step may be a time sufficient for DIW to reach the entire surface of the
図1に戻って、基板2の研磨及び洗浄方法の作業手順の説明を続ける。二次洗浄を終えると、二次洗浄機30での基板2を回転する回転速度を低回転速度に下げる乾燥前段工程が行われる(ステップST4)。これは、後続する乾燥工程(ステップST5)における高速回転との回転速度の差を顕著なものとし、乾燥工程(ステップST5)の回転速度の加速段階において、より早く基板2上のDIWを除去するための工程である。そのために回転速度は500min−1以下とするのがよく、更に好ましくは、200min−1以下とする。なお、乾燥前段工程(ステップST4)においても、基板2上にDIWを供給し続けるのがよい。DIWの供給を止めると、基板2表面が生乾きの状態となり、ウォーターマークなどが形成されることがあるからである。
Returning to FIG. 1, the description of the work procedure of the polishing and cleaning method for the
乾燥前段工程(ステップST4)において基板2の回転速度が低くなると、洗浄水ノズル34から基板2上へのDIWの供給を停止し、基板2の回転速度を一気に1,500min−1以上の高速回転に加速する。この回転速度の加速により、基板2の表面上のDIWの水滴は、短時間で吹き飛ばされる。そして、高回転速度で30秒程度回転させることにより、基板2を完全に乾燥させることができる(ステップST5)。回転速度は高速な方が好ましいが、高速にし過ぎると基板2が破損する恐れがあり、また、破損したとすると高速で破片が飛散するため危険でもある。そこで、回転速度は3,000min−1程度以下とすることが好ましい。乾燥工程(ステップST5)では、乾燥を速め、ミスト等による逆汚染を防止するために、清浄な不活性ガスを基板2に供給しながら乾燥してもよい。なお、乾燥工程(ステップST5)では、DIWの供給を停止しているため、一般的には、ミスト等による逆汚染は生じない。
When the rotation speed of the
次に、図4の模式図を参照して、本発明に係る基板研磨装置並びに基板研磨及び洗浄システムについて説明する。図4は、基板研磨装置10、一次洗浄機20及び二次洗浄機30を2系列有する基板研磨及び洗浄システムを示す模式図である。基板研磨装置10、一次洗浄機20、二次洗浄機30は、それぞれ1台ずつ、隔壁で仕切られた部屋に設置されており、各部屋は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。そのために、基板研磨装置10でのスラリーを含むミスト等が一次洗浄機機20や二次洗浄機30に悪影響を与えず、また、一次洗浄機20での薬液を含んだミスト等が二次洗浄機30に悪影響を与えることもない。それぞれの基板洗浄装置10の部屋には、基板2を一旦置くための受渡台41も設置されている。基板洗浄装置10の部屋に隣接して、一次洗浄機20の部屋が配置されている。2台の一次洗浄機20の部屋の間には、基板2を搬送する搬送機43が設置されている。一次洗浄機20の部屋の隣には基板2の表裏を反転させる反転機42が系列毎に設置され、その先に二次洗浄機30の部屋が配置されている。2つの二次洗浄機30の部屋の間には、基板2を搬送する搬送機44が設置されている。そして、二次洗浄機30の部屋と搬送機44に隣接して、研磨・洗浄しようとするあるいは研磨・洗浄し終えた基板2を複数枚まとめて収納するカセットを設置するロード・アンロード部50が配置されている。
Next, a substrate polishing apparatus and a substrate polishing and cleaning system according to the present invention will be described with reference to the schematic diagram of FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a substrate polishing and cleaning system having two series of the
ロード・アンロード部50から取り出され、反転機42により電気回路が組み込まれている面が下向きとされた基板2は、基板研磨装置10に搬送される。基板研磨装置10で基板2はスラリーを用いて研磨(CMP)され、電気回路が組み込まれている面が平坦化且つ鏡面化される。研磨された基板2は、搬送機43により、受渡台41を経て、また、反転機42で表裏が反転されて(鏡面側が上向きにされて)、一次洗浄機20に搬送される。一次洗浄機20では、薬液を散布しながら、表面洗浄部材22および裏面洗浄部材21(図1参照)で基板2の表面をスクラブ洗浄する。スクラブ洗浄された基板2は、搬送機43又は搬送機44により二次洗浄機30に搬送される。二次洗浄機30では、先ず、600min−1以上の高速で基板2を回転させながら、洗浄水としてのDIWを供給する二次洗浄により、基板2上のパーティクルや薬液等の汚れを除去する。続いて、回転速度を500min−1以下に落とした後、DIWの供給を停止し、回転速度を一気に1,500min−1以上の高速に加速して回転させることにより、基板2を乾燥させる。乾燥した基板2は搬送機44によりロード・アンロード部50に戻される。図4に示す基板研磨及び洗浄システムでは、基板研磨装置10、一次洗浄機20及び二次洗浄機30を2系列有するので、並行して、研磨から洗浄・乾燥の作業を行うことができる。
The
上記の作業は、制御装置60により制御される。図4では、主な通信経路だけを図示しているが、基板研磨及び洗浄システムの各装置は、それぞれ制御装置60と繋がっており、制御装置60からの信号に従い、動作する。制御装置60では、各運転のプログラムを記憶しており、例えば、基板2の搬送機43、44による搬送、二次洗浄機30での二次洗浄時の回転速度や洗浄時間、乾燥前段で下げる回転速度、乾燥するときの高速の回転速度も組み込まれている。運転プログラムが制御装置に組み込まれていることにより、容易に前記の研磨、洗浄及び乾燥の運転を実現することができた。
The above operation is controlled by the
なお、基板洗浄装置は、図4に示す基板研磨及び洗浄システムから、基板研磨装置10、受渡台41及び反転機42を取り除いたもので、ロード・アンロード部50から基板2が直接一次洗浄機20に運ばれることを除いては、前記の基板研磨及び洗浄システムと同様の構成となる。
The substrate cleaning apparatus is obtained by removing the
上述のように、本発明に係る基板の洗浄方法、基板の研磨及び洗浄方法、基板洗浄装置並びに基板研磨及び洗浄システムによれば、特段の装置を備えることなく、また、DIWを余剰に供給することなく、表面の少なくとも一部がLow−k材で形成された基板であっても表面の少なくとも一部が撥水性の材料で形成された基板であっても、清浄な基板を提供することができる。必要な運転方法を変更し、あるいは、制御装置に運転方法を組み込むことでも、実現することができる。 As described above, according to the substrate cleaning method, the substrate polishing and cleaning method, the substrate cleaning apparatus, and the substrate polishing and cleaning system according to the present invention, an extra DIW is supplied without providing a special apparatus. Therefore, it is possible to provide a clean substrate regardless of whether the surface is a substrate formed of a low-k material or a substrate formed of a water-repellent material. it can. It can also be realized by changing a necessary operation method or incorporating the operation method into the control device.
以下、実施例及び比較例により、本発明に係る基板の洗浄方法を更に詳しく説明する。本実施例では、電気回路が組み込まれている面がLow−k材の膜で形成された基板を用いた。該基板を、スラリーを用いて研磨(CMP)した後に、下記のように一次洗浄、二次洗浄を行い、実施例と比較例として、二次洗浄後のLow−k材の膜(鏡面)上の汚れを観察した。 Hereinafter, the substrate cleaning method according to the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In this example, a substrate in which a surface on which an electric circuit is incorporated is formed of a low-k material film is used. After the substrate is polished (CMP) using slurry, primary cleaning and secondary cleaning are performed as described below. As an example and a comparative example, on the film (mirror surface) of the low-k material after the secondary cleaning. The dirt was observed.
実施例では、Low−k材洗浄用酸系薬液を散布しながらロールスポンジでスクラブして、一次洗浄を行った後に、1,000min−1の回転速度で回転する基板に0.5L/minのDIWを供給して20秒間の二次洗浄を行った。それに対し、参考例1として、Low−k材洗浄用酸系薬液を散布しながらロールスポンジでスクラブして、一次洗浄を行った後に、1,000min−1の回転速度で回転する基板に0.5L/minのDIWを供給して5秒間の二次洗浄を行った。この参考例1は、二次洗浄での基板の回転速度は実施例と同じとしたが、二次洗浄の時間が所定の時間を満たしていない洗浄を行ったものである。また、参考例2では、DIWを散布しながらロールスポンジでスクラブして、一次洗浄を行った後に、100min−1の回転速度で回転する基板に0.5L/minのDIWを供給して5秒間の二次洗浄を行った。更に、参考例3では、Low−k材洗浄用酸系薬液を散布しながらロールスポンジでスクラブして、一次洗浄を行った後に、100min−1の回転速度で回転する基板に0.5L/minのDIWを供給して5秒間の二次洗浄を行った。参考例2及び参考例3は、従来の洗浄方法により基板を洗浄したものである。 In the examples, scrubbing with a roll sponge while spraying the acid-based chemical solution for cleaning the Low-k material, and after performing the primary cleaning, 0.5 L / min is applied to the substrate rotating at a rotation speed of 1,000 min −1 . DIW was supplied to perform secondary cleaning for 20 seconds. On the other hand, as Reference Example 1, scrubbing with a roll sponge while spraying a low-k material cleaning acid chemical solution, and after performing primary cleaning, a substrate rotating at a rotational speed of 1,000 min −1 was added to the substrate. Secondary cleaning was performed for 5 seconds by supplying DIL at 5 L / min. In this reference example 1, the rotation speed of the substrate in the secondary cleaning is the same as that in the example, but the cleaning in which the time of the secondary cleaning does not satisfy the predetermined time is performed. Further, in Reference Example 2, scrubbing with a roll sponge while spraying DIW and performing primary cleaning, then supplying 0.5 L / min DIW to a substrate rotating at a rotation speed of 100 min −1 for 5 seconds. Secondary cleaning was performed. Furthermore, in Reference Example 3, scrubbing with a roll sponge while spraying a low-k material cleaning acid chemical solution, and after performing primary cleaning, 0.5 L / min is applied to the substrate rotating at a rotation speed of 100 min −1. DIW was supplied to perform secondary cleaning for 5 seconds. In Reference Example 2 and Reference Example 3, the substrate was cleaned by a conventional cleaning method.
図5に、二次洗浄後のLow−k材の膜(鏡面)上の汚れの様子を示す。図5(a)は実施例、図5(b)は参考例1、図5(c)は参考例2、図5(d)は参考例3の鏡面上の汚れの様子である。図5でも明らかなように、実施例の汚れは、他の洗浄方法に比べて、極めて少なくなっている。更に、各基板の鏡面上の汚れの個数をカウントしたところ、その数の比は、実施例:参考例1:参考例2:参考例3で、1:2.5:11.5:4.4であった。このように、本発明に係る実施例では、基板表面の清浄度を格段に高めることができる。 FIG. 5 shows the state of contamination on the low-k material film (mirror surface) after the secondary cleaning. 5A shows an example, FIG. 5B shows the reference example 1, FIG. 5C shows the reference example 2, and FIG. 5D shows the state of the stain on the mirror surface of the reference example 3. FIG. As is apparent from FIG. 5, the contamination of the example is extremely less than that of other cleaning methods. Furthermore, when the number of stains on the mirror surface of each substrate was counted, the ratio of the numbers was as follows: Example: Reference Example 1: Reference Example 2: Reference Example 3: 1: 2.5: 11.5: 4. 4. Thus, in the embodiment according to the present invention, the cleanliness of the substrate surface can be remarkably increased.
上記の実施例と同じ条件で、基板の回転速度だけを変化させて、DIWが基板全面へ行き渡る度合いを観察したところ、上記の参考例3のように100min−1の回転速度では不十分であるが、600min−1の回転速度ではほぼ行き渡ることが観察された。 Under the same conditions as in the above example, only the rotation speed of the substrate was changed and the degree of DIW reaching the entire surface of the substrate was observed. As a result, the rotation speed of 100 min −1 was not sufficient as in Reference Example 3 above. However, it was observed that the rotation speed was almost 600 min −1 .
また、上記の実施例と同じ条件で、二次洗浄の時間だけを変化させて、DIWが基板全面へ行き渡る度合いを観察したところ、上記の参考例1のように5秒では不十分であるが、10秒であればほぼ行き渡ることが観察された。 In addition, when only the secondary cleaning time was changed under the same conditions as in the above example and the degree of DIW reaching the entire surface of the substrate was observed, 5 seconds was not sufficient as in Reference Example 1 above. In 10 seconds, it was observed that it was almost complete.
2 基板
10 基板研磨装置
20 一次洗浄機
21 裏面洗浄部材
22 鏡面洗浄部材
24 ローラ
30 二次洗浄機
31 アーム
32 回転テーブル
34 洗浄水ノズル
41 受渡台
42 反転機
43、44 搬送機
50 ロード・アンロード部
2
Claims (9)
前記一次洗浄工程の後に、前記一次洗浄機とは別の二次洗浄機において、所定の時間、600min−1以上の回転速度で回転させた前記基板に洗浄水を供給して、前記基板を洗浄する二次洗浄工程とを備える;
基板の洗浄方法。 A primary cleaning step of scrubbing a substrate having a surface formed of a low-k material with a chemical in a primary cleaning machine;
After the primary cleaning step, in a secondary cleaning machine different from the primary cleaning machine, cleaning water is supplied to the substrate rotated at a rotation speed of 600 min −1 or more for a predetermined time to clean the substrate. A secondary cleaning step to perform;
Substrate cleaning method.
前記一次洗浄工程の後に、前記一次洗浄機とは別の二次洗浄機において、所定の時間、600min−1以上の回転速度で回転させた前記基板に洗浄水を供給して、前記基板を洗浄する二次洗浄工程とを備える;
基板の洗浄方法。 A primary cleaning step of scrubbing a substrate having a surface formed of a water-repellent material with a chemical in a primary cleaning machine;
After the primary cleaning step, in a secondary cleaning machine different from the primary cleaning machine, cleaning water is supplied to the substrate rotated at a rotation speed of 600 min −1 or more for a predetermined time to clean the substrate. A secondary cleaning step to perform;
Substrate cleaning method.
前記乾燥前段工程の後に、洗浄水を供給せずに前記基板を加速し高速で回転し、前記基板上の洗浄水を除去する乾燥工程を備える;
請求項1または請求項2に記載の基板の洗浄方法。 A pre-drying step of reducing the rotation speed of the substrate after the secondary cleaning step;
After the pre-drying step, the method includes a drying step of removing the cleaning water on the substrate by accelerating and rotating the substrate at a high speed without supplying cleaning water;
The method for cleaning a substrate according to claim 1 or 2.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の基板の洗浄方法。 The rotation speed of the substrate in the second cleaning step is 600 min −1 or more and 1,400 min −1 or less;
The method for cleaning a substrate according to any one of claims 1 to 3.
前記基板を化学機械研磨する工程とを備える;
基板の研磨及び洗浄方法。 A step of cleaning the substrate by the method for cleaning a substrate according to any one of claims 1 to 4;
And chemical mechanical polishing the substrate;
A method for polishing and cleaning a substrate.
前記基板を保持し回転させる、前記第1の回転部とは別の第2の回転部と、前記第2の回転部に保持され回転している前記基板に洗浄水を供給する第2のノズルとを有する二次洗浄機と;
前記一次洗浄機に保持される基板を、前記二次洗浄機に搬送する搬送機と;
前記一次洗浄機で洗浄された前記基板を、前記搬送機により前記二次洗浄機に搬送し、前記二次洗浄機において、所定の時間、600min−1以上の回転速度で回転させ洗浄水を供給して洗浄するように制御を行う制御装置とを備える;
基板洗浄装置。 A primary cleaning machine having a first rotating part for holding and rotating a substrate, and a first nozzle for spraying a chemical on the substrate held and rotating by the first rotating part;
A second rotating unit different from the first rotating unit that holds and rotates the substrate, and a second nozzle that supplies cleaning water to the rotating substrate held and rotated by the second rotating unit. A secondary washer having:
A transporter for transporting the substrate held by the primary cleaning machine to the secondary cleaning machine;
The substrate cleaned by the primary cleaning machine is transferred to the secondary cleaning machine by the transfer machine, and the secondary cleaning machine is rotated at a rotational speed of 600 min −1 or more for a predetermined time to supply cleaning water. And a control device that performs control so as to perform cleaning.
Substrate cleaning device.
請求項6に記載の基板洗浄装置。 The control device controls the secondary cleaning machine to reduce the rotation speed of the substrate after the second cleaning, and then to accelerate and rotate the substrate without supplying cleaning water. I do;
The substrate cleaning apparatus according to claim 6.
請求項6または請求項7に記載の基板洗浄装置。 The control device performs control so that the rotation speed of the secondary cleaning machine is 600 min −1 or more and 1,400 min −1 or less;
The substrate cleaning apparatus according to claim 6 or 7.
前記基板を、スラリーを用いて化学機械研磨する基板研磨装置とを備える;
基板研磨及び洗浄システム。 A substrate cleaning apparatus according to any one of claims 6 to 8;
A substrate polishing apparatus for chemically and mechanically polishing the substrate using a slurry;
Substrate polishing and cleaning system.
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