JP2013175496A - 基板洗浄方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】次世代銅配線デバイス等に対し、2流体ジェット洗浄を用いた基板表面の洗浄方法の最適化を行い、たとえ2流体ジェット洗浄を研磨後の基板表面の洗浄に適応しても、銅腐食を抑制できるようにする。
【解決手段】中性乃至アルカリ性薬液を洗浄液に使用したスクラブ洗浄で基板表面の一次洗浄を行い、純水または超純水にCOガスを溶解させた炭酸水を2流体ノズルから基板表面に向けて噴出させて該表面を非接触で洗浄する2流体ジェット洗浄で基板表面の仕上げ洗浄を行い、しかる後、中性乃至アルカリ性薬液を洗浄液に使用したスクラブ洗浄で基板表面の最終仕上げ洗浄を行って乾燥させる。
【選択図】図15

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板の表面を洗浄する基板洗浄方法に関し、特にCMP等の研磨後の基板表面を洗浄する基板洗浄工程で使用される基板洗浄方法に関する。本発明の基板洗浄方法は、例えば、フラットパネル製造、CMOSやCCDなどのイメージセンサー製造及びMRAMの磁性膜製造などの洗浄工程にも適用される。
例えば、基板表面の絶縁膜内に形成した配線溝を金属で埋めて配線を形成するダマシン配線形成工程においては、ダマシン配線形成後に化学機械的研磨(CMP)で基板表面の余分な金属を研磨除去するようにしており、CMP後の基板表面には、CMPに使用されたスラリの残渣(スラリ残渣)や金属研磨屑などが存在する。このため、CMP後の基板表面に残る残渣物(パーティクル)を洗浄除去する必要がある。近年、配線金属として銅が、また絶縁膜として、いわゆる低誘電率膜(Low−k膜)が採用されるようなり、Low-k膜が疎水性であることから、基板表面の濡れ性の不均一性が拡大し、洗浄を困難なものとしている。
CMP後の基板表面を洗浄する基板洗浄方法として、洗浄液の存在下で、半導体ウエハ等の基板の表面に円柱状の長尺状に水平に延びるロール洗浄部材(ロールスポンジまたはロールブラシ)を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に回転させて基板の表面を洗浄するロールスクラブ洗浄が知られている。
基板表面が、特に疎水性である場合に、ロールスクラブ洗浄で基板表面を洗浄すると、ロール洗浄部材の汚染に伴って基板表面が逆汚染されることがある。このような場合に、ロールスクラブ洗浄の後に、洗浄液の存在下で、鉛直に延びるペンシル型洗浄部材の下面を基板表面に接触させながら、基板及びペンシル型洗浄部材を共に回転させて基板表面を洗浄するペンシルスクラブ洗浄を行うことが知られている。このように、ペンシルスクラブ洗浄を行うことで、ロール洗浄部材からの逆汚染を回避して、ロールスクラブ洗浄とペンシルスクラブ洗浄の総合的な効果を得て、洗浄性能を高めることができる。
図1は、研磨後の基板表面をロールスクラブ洗浄とペンシルスクラブ洗浄で連続的に洗浄するようにした処理フローの一例を示すブロック図である。まず、研磨後の基板を水平回転させながら、基板表面に酸性薬液からなる洗浄液を供給し、回転中のロール洗浄部材を擦り付けて該表面をロールスクラブ洗浄し、しかる後、基板表面に純水等からなるリンス液を供給して、基板表面に残る洗浄液(薬液)をリンス洗浄する。次に、基板を水平回転させながら、基板表面に酸性薬液からなる洗浄液を供給し、回転中のペンシル型洗浄部材の下面を擦り付けて該表面をペンシルスクラブ洗浄し、しかる後、基板表面に純水等からなるリンス液を供給して、基板表面に残る洗浄液(薬液)をリンス洗浄する。そして、洗浄後の基板を、例えばスピン乾燥で乾燥させる。
基板表面を研磨すると、基板表面に凹部形状となるディッシングやエロージョンが形成されることがある。このディッシング等の内部に存在するパーティクルは、スクラブ洗浄で除去することが一般に困難である。このような場合に、2流体ジェット(2FJ)を使用した2流体ジェット洗浄が有効であることが知られている。この2流体ジェット洗浄は、配線金属が酸化腐食が発生しにくい金属、例えばタングステンである場合や、配線が銅であっても、銅腐食が製品性能に影響しないレベルの製品等に主に適応されている。
2流体ジェット洗浄は、他の非接触洗浄である超音波洗浄とは異なり、キャビテーションによる基板破壊の懸念がない非接触洗浄方法であり、基板表面との固着性が比較的小さく表面上に乗っている状態のパーティクル、特に比較的大きいパーティクル(粒径100〜200nm以上)の除去に有効であることが知られている。また、洗浄液として超純水を用いると、比抵抗値が高く、洗浄対象の表面、例えば絶縁膜表面などを帯電破壊する懸念があることから、洗浄液として、COを純水や超純水に溶解させた炭酸水が一般に用いられている。
洗浄ブラシを使用したスクラブ洗浄と、2流体ノズルを使用した2流体ジェット洗浄を連続して行うことで、洗浄性能を向上させた基板処理方法が提案されている(特許文献1参照)。また、銅配線における信頼性の低下や配線のショートやオープンによる歩留まりを防止するため、スクラブ洗浄等の洗浄液にアルカリ性洗浄液を使用することが提案されている(特許文献2参照)。
出願人は、研摩後の基板表面の洗浄等において、ロール洗浄部材等を使用したロールスクラブ洗浄を行った後に、COガス溶解水(炭酸水)を洗浄液とした2流体ジェット洗浄を行って乾燥させることで、洗浄能力を高めるようにした基板洗浄方法を提案している(特許文献3参照)。
図2は、研磨後の基板表面をロールスクラブ洗浄とペンシルスクラブ洗浄で連続的に洗浄した後、2流体ジェット洗浄を行って乾燥させるようにした処理フローの一例を示すブロック図である。まず、前述の図1に示す例と同様に、研磨後の基板表面の酸性薬液によるロールスクラブ洗浄を行い、基板表面に残る洗浄液(薬液)をリンス洗浄した後、基板表面の酸性薬液によるペンシルスクラブ洗浄を行い、基板表面に残る洗浄液(薬液)をリンス洗浄する。次に、基板表面に向けて、酸性の炭酸水を洗浄液とした2流体ジェット流を噴出させて該表面の非接触による2流体ジェット洗浄を行い、基板表面に残る洗浄液(炭酸水)をリンス洗浄する。そして、2流体ジェット洗浄後の基板を、例えばスピン乾燥で乾燥させる。
特開2009−231628号公報 特開2009−238896号公報 特開2010−238850号公報
2流体ジェット洗浄は、帯電抑制のために、洗浄液として、純水や超純水にCOガスを溶解させた炭酸水を用いることが一般的であり、炭酸水は酸性を示す。このため、絶縁体の内部に表面を露出させて埋込んだ銅からなる銅配線を表面に有する研磨後の基板の該表面を、炭酸水を洗浄液とした2流体ジェット洗浄で洗浄すると、銅の炭酸水による腐食が誘発される。次世代銅配線デイバスにおいては、銅腐食を抑制するため、酸性洗浄液に代えてアルカリ性洗浄液を使用することが主流となる傾向にある。
前述のように、最先端デバイスの先導役である銅/Low-k膜デバイスにおいては、従来の一般的な洗浄方法、特に炭酸水(酸性洗浄液)を用いた2流体ジェット洗浄方法では銅腐食の影響を回避することが困難である。
つまり、図2に示すように、銅からなる基板Wの表面Wfを2流体ジェット洗浄で最終洗浄し、リンス洗浄後にスピン乾燥等で乾燥させると、図3(a)に示すように、基板Wの表面Wfに洗浄で除去されずに残存するパーティクル(ディフェクト)Pの周りに、酸性を示す炭酸水CWが該パーティクルPに引っかかって残留し易くなり、この残留した炭酸水CW中に大気中の酸素(O)が溶解し、これによって、図3(b)に示すように、乾燥後の基板Wの表面WfのパーティクルPの周囲に銅腐食Cが生じてしまう。
図4は、図2に示す処理フローで、銅からなる基板表面を洗浄した時における該表面のSEM像を示す。この図4から、銅の表面のパーティクル(ディフェクト)が観察される周辺に銅腐食による表面荒れが確認でき、銅腐食が生じていることが判る。
このため、炭酸水を洗浄液に用いた2流体ジェット洗浄を使用することで洗浄性能を向上させ、しかも、銅配線の腐食を抑制できるようにした基板洗浄方法の開発が求められている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、次世代銅配線デバイス等に対し、2流体ジェット洗浄を用いた基板表面の洗浄方法の最適化を行い、たとえ2流体ジェット洗浄を研磨後の基板表面の洗浄に適応しても、銅腐食を抑制できるようにした基板洗浄方法を提供することを目的とする。
本発明の基板洗浄方法は、中性乃至アルカリ性薬液を洗浄液に使用したスクラブ洗浄で基板表面の一次洗浄を行い、純水または超純水にCOガスを溶解させた炭酸水を2流体ノズルから基板表面に向けて噴出させて該表面を非接触で洗浄する2流体ジェット洗浄で基板表面の仕上げ洗浄を行い、しかる後、中性乃至アルカリ性薬液を洗浄液に使用したスクラブ洗浄で基板表面の最終仕上げ洗浄を行って乾燥させる。
銅腐食の要因となる炭酸水を使用した2流体ジェット洗浄による基板表面の仕上げ洗浄の後に、中性乃至アルカリ性薬液を洗浄液に使用したスクラブ洗浄で基板表面の最終仕上げ洗浄を行うことで、基板表面の残留する炭酸水を速やかに、すなわち、ミクロな視点で酸性を示す残留炭酸水中に大気からの酸素が溶解する前に除去することができ、これによって、2流体ジェット洗浄によるパーティクルの除去効果を維持しつつ、2流体ジェット洗浄による銅腐食の発生を有効に抑制できる。
本発明の好ましい一態様において、前記一次洗浄は、ロール洗浄部材を基板表面に擦り付けて該表面を洗浄するロールスクラブ洗浄で、前記最終仕上げ洗浄は、ペンシル型洗浄部材を基板表面に擦り付けて該表面を洗浄するペンシルスクラブ洗浄である。
このように、ロールスクラブ洗浄で一次洗浄を行い、2流体ジェット洗浄で仕上げ洗浄を行った後、ペンシルスクラブ洗浄で最終仕上げ洗浄を行うことで、ペンシルスクラブ洗浄の負担を低減し、ペンシルスクラブ洗浄特性を長期間維持して、ペンシル型洗浄部材のライフタイムを伸ばすことができる。
本発明の好ましい一態様において、前記基板表面には、絶縁体の内部に表面を露出させて埋込んだ銅からなる銅配線が形成されている。
これにより、銅配線の2流体ジェット洗浄に使用される炭酸水による腐食を有効に抑制できる。
本発明の基板洗浄方法によれば、基板表面の2流体ジェット洗浄による仕上げ洗浄に使用されて基板表面に残留する炭酸水を、速やかに、すなわち、ミクロな視点で酸性を示す残留炭酸水中に大気からの酸素が溶解する前に除去することができ、これによって、2流体ジェット洗浄によるパーティクルの除去効果を維持しつつ、2流体ジェット洗浄による銅腐食の発生を有効に抑制できる。
研磨後の基板表面をロールスクラブ洗浄とペンシルスクラブ洗浄で連続的に洗浄するようにした処理フローの一例を示すブロック図である。 研磨後の基板表面をロールスクラブ洗浄とペンシルスクラブ洗浄で連続的に洗浄した後、2流体ジェット洗浄を行って乾燥させるようにした処理フローの例を示すブロック図である。 図2に示す処理フローで銅からなる基板表面を洗浄した時に、銅表面に腐食が生じるメカニズムの説明に付する図である。 図2に示す処理フローで銅からなる基板表面を洗浄した時における該表面のSEM像を示す図である。 本発明の基板洗浄方法が使用される研磨装置の全体構成を示す平面図である。 図5に示す研磨装置の第1洗浄ユニットを示す斜視図である。 図5に示す研磨装置の第2洗浄ユニットの概要を示す斜視図である。 図7の要部を示す平面図である。 図5に示す研磨装置の乾燥ユニットを示す縦断面図である。 図9の平面図である。 図9に示す基台の平面図である。 図12(a)は、図11に示す基板支持部材および基台の一部を示す平面図で、図12(b)は、図11のA−A線断面図で、図12(c)は、図12(b)のB−B線断面図である。 第2の磁石と第3の磁石の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材の軸方向から見た図である。 図14(a)は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの基板支持部材およびアームの一部を示す平面図で、図14(b)は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの図11のA−A線断面図で、図14(c)は、図14(b)のC−C線断面図である。 図5に示す研磨装置を使用した、本発明の実施形態の基板洗浄方法の処理フローを示すブロック図である。 図15に示す処理フローで銅からなる基板表面を洗浄した時に、銅表面の腐食を防止するメカニズムの説明に付する図である。 図15に示す処理フローで銅からなる基板表面を洗浄した時における該表面のSEM像を示す図である。 表面にLow-k膜を形成した基板の該表面を、種々の洗浄条件(比較例1〜4,実施例1)で洗浄した時にLow-k膜表面に残る120nm以上のパーティクル数(ディフェクト数)を計測した結果を示すグラフである。 2流体ジェット洗浄の洗浄条件(揺動アームの揺動速度または2流体ノズルのスキャン方法)を代えて、銅膜の表面を洗浄した時(比較例4a〜4d)と、実施例1で銅膜表面を洗浄した時における銅腐食(N≧2)ディフェクト率を計測した結果を示すグラフである。 表面に銅膜とLow-k膜が混在する基板の該表面を、比較例4と実施例1でそれぞれ洗浄した時の銅表面に残る150nm以上のパーティクル数(ディフェクト数)及びLow-k膜表面に残る120nm以上のパーティクル数(ディフェクト数)を計測した結果を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図5は、本発明の基板洗浄方法が使用される研磨装置の全体構成を示す平面図である。図5に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング10と、多数の半導体ウエハ等の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート12を備えている。ロードポート12は、ハウジング10に隣接して配置されている。ロードポート12には、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができる。SMIF、FOUPは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
ハウジング10の内部には、複数(この例では4つ)の研磨ユニット14a〜14dと、研磨後の基板を洗浄する第1洗浄ユニット16及び第2洗浄ユニット18と、洗浄後の基板を乾燥させる乾燥ユニット20が収容されている。研磨ユニット14a〜14dは、研摩装置の長手方向に沿って配列され、洗浄ユニット16,18及び乾燥ユニット20も研摩装置の長手方向に沿って配列されている。第1洗浄ユニット16は、基板表面の一次洗浄に使用され、第2洗浄ユニット18は、基板表面の仕上げ洗浄及び最終仕上げ洗浄に使用される。
ロートポート12、該ロートポート12側に位置する研磨ユニット14a及び乾燥ユニット20に囲まれた領域には、第1基板搬送ロボット22が配置され、また研磨ユニット14a〜14dと平行に、基板搬送ユニット24が配置されている。第1基板搬送ロボット22は、研磨前の基板をロートポート12から受け取って基板搬送ユニット24に受け渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット20から受け取ってロートポート12に戻す。基板搬送ユニット24は、第1基板搬送ロボット22から受け取った基板を搬送して、各研磨ユニット14a〜14dとの間で基板の受け渡しを行う。
第1洗浄ユニット16と第2洗浄ユニット18の間に位置して、これらの各洗浄ユニット16,18との間で基板の受け渡しを行う第2基板搬送ロボット26が配置され、第2洗浄ユニット18と乾燥ユニット20との間に位置して、これらの各ユニット18,20との間で基板の受け渡しを行う第3基板搬送ロボット28が配置されている。
更に、ハウジング10の内部に位置して、研摩装置の各機器の動きを制御する制御部30が配置されている。この制御部30は、下記のように、第2洗浄ユニット18の揺動アーム44の動きを制御して2流体ノズル46の移動速度を制御する制御部としての役割を果たす。
この例では、第1洗浄ユニット16として、洗浄液の存在下で、基板の表裏両面にロール状に延びるロール洗浄部材を擦り付けて基板を洗浄するロール洗浄ユニットが使用されている。
図6は、第1洗浄ユニット16を示す斜視図である。図6に示すように、第1洗浄ユニット16は、表面を上向きにして基板Wを水平に保持し回転させる4つのローラ301,302,303,304と、基板Wの表面及び裏面にそれぞれ接触するロール洗浄部材307,308と、これらのロール洗浄部材307,308を回転させる回転機構310,311と、基板Wの表面及び裏面に、中性乃至アルカリ性薬液からなる洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル315,316と、基板Wの表面及び裏面に純水等のリンス液を供給するリンス液供給ノズル317,318とを備えている。ローラ301,302,303,304は、図示しない駆動機構(例えばエアシリンダ)によって、互いに近接および離間する方向に移動可能となっている。
上側ロール洗浄部材307を回転させる回転機構310は、その上下方向の動きをガイドするガイドレール320に取り付けられている。また、この回転機構310は昇降駆動機構321に支持されており、回転機構310および上側ロール洗浄部材307は昇降駆動機構321により上下方向に移動される。図示しないが、下側ロール洗浄部材308を回転させる回転機構311もガイドレールに支持されており、昇降駆動機構によって回転機構311および下側のロール洗浄部材308が上下動する。昇降駆動機構としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダが使用される。
基板Wの搬入搬出時には、ロール洗浄部材307,308は互いに離間した位置にある。基板Wの洗浄時には、これらロール洗浄部材307,308は互いに近接する方向に移動して基板Wの表面及び裏面にそれぞれ接触する。ロール洗浄部材307,308が基板Wの表面及び裏面を押圧する力は、それぞれ昇降駆動機構321および図示しない昇降駆動機構によって調整される。上側ロール洗浄部材307および回転機構310は昇降駆動機構321によって下方から支持されているので、上側ロール洗浄部材307が基板Wの上面に加える押圧力は0〔N〕からの調整が可能である。
ローラ301は、保持部301aと肩部(支持部)301bの2段構成となっている。肩部301bの直径は保持部301aの直径よりも大きく、肩部301bの上に保持部301aが形成されている。ローラ302,303,304も、ローラ301と同一の構成を有している。基板搬送ユニット24により搬送されてきた基板Wは、まず肩部301b,302b,303b,304bの上に水平に載置され、その後ローラ301,302,303,304が基板Wに向かって移動することにより保持部301a,302a,303a,304aに保持される。4つのローラ301,302,303,304のうちの少なくとも1つは図示しない回転機構によって回転駆動されるように構成され、これにより基板Wはその外周部がローラ301,302,303,304に保持された状態で回転する。肩部301b,302b,303b,304bは下方に傾斜したテーパ面となっており、保持部301a,302a,303a,304aによって保持されている間、基板Wは肩部301b,302b,303b,304bと非接触に保たれる。
第1洗浄ユニット16による基板Wの表面及び裏面の洗浄は、次のように行なわれる。まず、表面を上向きにして基板Wをローラ301,302,303,304で水平に保持して回転させる。次いで、洗浄液供給ノズル315,316から、基板Wの表面及び裏面に、中性乃至アルカリ性薬液からなる洗浄水を供給する。そして、ロール洗浄部材307,308をその軸心周りに回転させながら基板Wの表面及び裏面にそれぞれ摺接させることによって、基板Wの表面及び裏面をロールスクラブ洗浄する。ロールスクラブ洗浄後、ロール洗浄部材307,308を上方及び下方に待避させ、リンス液供給ノズル317,318から基板Wの表面及び裏面にリンス液(純水)を供給してリンス洗浄し、これによって、基板Wの表面及び裏面に残る洗浄液(薬液)をリンス液で洗い流す。
第2洗浄ユニット18として、基板表面を2流体ジェット洗浄で仕上げ洗浄し、しかる後、ペンシルスクラブ洗浄で最終仕上げ洗浄する洗浄ユニットが使用されている。また、乾燥ユニット20として、基板を水平に保持し、移動するノズルからIPA蒸気を噴出して基板を乾燥させ、更に高速で回転させ遠心力によって基板を乾燥させるスピン乾燥ユニットが使用されている。
図7は、図5に示す第2洗浄ユニット18の概要を示す斜視図で、図8は、図7の要部を示す平面図である。図7及び図8に示すように、第2洗浄ユニット18は、図示しないチャック等で表面を上向きに保持され該チャック等の回転で水平回転する基板Wの周囲を囲繞する洗浄槽40と、この処理槽40の側方に立設した回転自在な支持軸42と、この支持軸42の上端に基部を連結した水平方向に延びる揺動アーム44を備えている。揺動アーム44の自由端(先端)に、2流体ノズル46が上下動自在に取り付けられている。
2流体ノズル46には、Nガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン50と、純水または超純水にCOガスを溶解させた炭酸水を供給する炭酸水供給ライン52が接続されており、2流体ノズル46の内部に供給されたNガス等のキャリアガスと炭酸水を2流体ノズル46から高速で噴出させることで、キャリアガス中に炭酸水が微小液滴(ミスト)として存在する2流体ジェット流が生成される。この2流体ノズル46で生成される2流体ジェット流を回転中の基板Wの表面に向けて噴出させて衝突させることで、微小液滴の基板表面への衝突で発生した衝撃波を利用した基板表面のパーティクル等を除去(洗浄)を行うことができる。
この炭酸水として、この例では、酸素を脱気した超純水にCOを溶解させたものを使用している。このように、2流体ジェット洗浄の洗浄液として、比抵抗値が高い超純水を使用することなく、炭酸水を使用することで、洗浄対象の表面、例えば絶縁膜表面などを帯電破壊する恐れをなくすことができる。
支持軸42は、支持軸42を回転させることで該支持軸42を中心に揺動アーム44を揺動させる駆動機構としてのモータ54に連結されている。このモータ54は、制御部30からの信号で回転速度が制御され、これによって、揺動アーム44の角速度が制御されて、2流体ノズル46の移動速度が制御される。
この例では、揺動アーム44の先端に、例えばPVAスポンジから成るペンシル型洗浄具60が上下動自在かつ回転自在に取り付けられている。更に、洗浄槽40の側上方に位置して、チャック等で保持されて回転中の基板Wの表面に、純水等のリンス液を供給するリンス液供給ノズル62と、中性乃至アルカリ薬液からなる洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル64が配置されている。
これによって、回転中のペンシル型洗浄具60の下面を、回転中の基板Wの表面に所定の押圧力で接触させながら、揺動アーム44の揺動によってペンシル型洗浄具60を移動させ、同時に、基板Wの表面に、中性乃至アルカリ性薬液からなる洗浄液を供給することで、基板Wの表面のペンシルスクラブ洗浄が行われる。また、回転中の基板Wの表面にリンス液を供給することで洗浄液(薬液)のリンス洗浄が行われる。
図8に示すように、2流体ノズル46は、揺動アーム44の揺動に伴って、オフセット位置Aから、基板Wの中心Oの上方位置及び該中心Oから所定間隔離間した変位点Bの上方位置を通って、基板Wの外周部外方の洗浄終了位置Cに、円弧状の移動軌跡に沿って移動することで、基板Wの表面の洗浄を行う。この洗浄時に、回転中の基板Wの表面に向けて、キャリアガス中に炭酸水(洗浄液)が微小液滴(ミスト)として存在する2流体ジェット流を2流体ノズル46から噴出させる。図8は、2流体ノズル46が変位点Bの上方位置に位置している状態を示している。
第2洗浄ユニット18による基板Wの表面の洗浄は、次のように行なわれる。まず、表面を上向きにして水平に保持した基板Wを回転させる。そして、2流体ノズル46を図8に示すオフセット位置Aから洗浄終了位置Cに移動させながら、回転中の基板Wの表面に向けて、Nガス等のキャリアガスと炭酸水を2流体ノズル46から高速で噴出させ、これによって、基板Wの表面を2流体ジェット洗浄で洗浄する。そして、基板Wの表面にリンス液を供給して、基板Wの表面に残る炭酸水をリンス液で洗い流す。
次に、ンシル型洗浄具60の下端を、回転中の基板Wの表面に所定の押圧力で接触させながら、揺動アーム44を揺動させてペンシル型洗浄具60を移動させ、同時に、基板Wの表面に、中性乃至アルカリ性薬液からなる洗浄液を供給することで、基板Wの表面のペンシルスクラブ洗浄を行う。そして、基板Wの表面にリンス液を供給して、基板Wの表面に残る洗浄液(薬液)をリンス液で洗い流す。
図9は、乾燥ユニット20を示す縦断面図で、図10は、図9の平面図である。この乾燥ユニット20は、基台401と、この基台401に支持された4本の円筒状の基板支持部材402とを備えている。基台401は、回転軸405の上端に固定されており、この回転軸405は、軸受406によって回転自在に支持されている。軸受406は、回転軸405と平行に延びる円筒体407の内周面に固定されている。円筒体407の下端は、架台409に取り付けられており、その位置は固定されている。回転軸405は、プーリ411,412およびベルト414を介してモータ415に連結されており、モータ415を駆動させることにより、基台401は、その軸心を中心として回転する。
基台401の上面には回転カバー450が固定されている。図9は、回転カバー450の縦断面を示している。回転カバー450は、基板Wの全周を囲むように配置されている。回転カバー450の縦断面形状は径方向内側に傾斜している。また、回転カバー450の縦断面は滑らかな曲線から構成されている。回転カバー450の上端は、基板Wに近接しており、回転カバー450の上端の内径は、基板Wの直径よりもやや大きく設定されている。また、回転カバー450の上端には、基板支持部材402の外周面形状に沿った切り欠き450aが各基板支持部材402に対応して形成されている。回転カバー450の底面には、斜めに延びる液体排出孔451が形成されている。
基板Wの上方には、基板Wの表面(フロント面)にリンス液として純水を供給するフロントノズル454が配置されている。フロントノズル454は、基板Wの中心を向いて配置されている。このフロントノズル454は、図示しない純水供給源に接続され、フロントノズル454を通じて基板Wの表面の中心に純水が供給されるようになっている。基板Wの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための2つの流体ノズル460,461が並列して配置されている。流体ノズル460は、基板Wの表面にIPA蒸気(イソプロピルアルコールとNガスとの混合気)を供給するためのものであり、流体ノズル461は、基板Wの表面の乾燥を防ぐために純水を供給するものである。
これら流体ノズル460,461は、基台401の側方に立設した支持軸500の上端に連結されて該支持軸500の回転に伴って揺動する揺動アーム502の自由端(先端)に取り付けられている。揺動アーム502は、支持軸500を回転させることで該支持軸500を中心に揺動アーム502を揺動させる駆動機構としてのモータ504に連結されている。このモータ504は、制御部506からの信号で回転速度が制御され、これによって、揺動アーム502の角速度が制御されて、流体ノズル460,461の移動速度が制御される。
回転軸406の内部には、純水供給源465に接続されたバックノズル463と、乾燥気体供給源466に接続されたガスノズル464とが配置されている。純水供給源465には、リンス液として純水が貯留されており、バックノズル463を通じて基板Wの裏面に純水が供給される。また、乾燥気体供給源466には、乾燥気体として、Nガスまたは乾燥空気などが貯留されており、ガスノズル464を通じて基板Wの裏面に乾燥気体が供給される。
円筒体407の周囲には、基板支持部材402を持ち上げるリフト機構470が配置されている。このリフト機構470は、円筒体407に対して上下方向にスライド可能に構成されている。リフト機構470は、基板支持部材402の下端に接触する接触プレート470aを有している。円筒体407の外周面とリフト機構470の内周面との間には、第1の気体チャンバ471と第2の気体チャンバ472が形成されている。これら第1の気体チャンバ471と第2の気体チャンバ472は、それぞれ第1の気体流路474および第2の気体流路475に連通しており、これら第1の気体流路474および第2の気体流路475の端部は、図示しない加圧気体供給源に連結されている。第1の気体チャンバ471内の圧力を第2の気体チャンバ472内の圧力よりも高くすると、リフト機構470が上昇する。一方、第2の気体チャンバ472内の圧力を第1の気体チャンバ471内の圧力よりも高くすると、リフト機構470が下降する。図9は、リフト機構470が下降位置にある状態を示している。
図11は、図9に示す基台401の平面図である。図11に示すように、基台401は、4つのアーム401aを有し、各アーム401aの先端に基板支持部材402が上下動自在に支持されている。図12(a)は、図11に示す基板支持部材402および基台401の一部を示す平面図であり、図12(b)は、図11のA−A線断面図であり、図12(c)は、図12(b)のB−B線断面図である。基台401のアーム401aは、基板支持部材402をスライド自在に保持する保持部401bを有している。なお、この保持部401bはアーム401aと一体に構成してもよい。保持部401bには上下に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔に基板支持部材402が挿入されている。貫通孔の直径は基板支持部材402の直径よりも僅かに大きく、したがって基板支持部材402は基台401に対して上下方向に相対移動可能となっており、さらに基板支持部材402は、その軸心周りに回転可能となっている。
基板支持部材402の下部には、スプリング受け402aが取り付けられている。基板支持部材402の周囲にはスプリング478が配置されており、スプリング受け402aによってスプリング478が支持されている。スプリング478の上端は保持部401b(基台401の一部)を押圧している。したがって、スプリング478によって基板支持部材402には下向きの力が作用している。基板支持部材402の外周面には、貫通孔の直径よりも大きい径を有するストッパー402bが形成されている。したがって、基板支持部材402は、図12(b)に示すように、下方への移動がストッパー402bによって制限される。
基板支持部材402の上端には、基板Wが載置される支持ピン479と、基板Wの周端部に当接する基板把持部としての円筒状のクランプ480とが設けられている。支持ピン479は基板支持部材402の軸心上に配置されており、クランプ480は、基板支持部材402の軸心から離間した位置に配置されている。したがって、クランプ480は、基板支持部材402の回転に伴って基板支持部材402の軸心周りに回転可能となっている。ここで、基板Wと接触する部分の部材としては、帯電防止のために、導電性部材(好適には、鉄、アルミニウム、SUS)や、PEEK、PVC等の炭素樹脂を使用することが好ましい。
基台401の保持部401bには第1の磁石481が取り付けられており、この第1の磁石481は基板支持部材402の側面に対向して配置されている。一方、基板支持部材402には第2の磁石482および第3の磁石483が配置されている。これら第2の磁石482および第3の磁石483は、上下方向に離間して配列されている。これらの第1〜第3の磁石481,482,483としては、ネオジム磁石が好適に用いられる。
図13は、第2の磁石482と第3の磁石483の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材402の軸方向から見た図である。図13に示すように、第2の磁石482と第3の磁石483とは、基板支持部材402の周方向においてずれて配置されている。すなわち、第2の磁石482と基板支持部材402との中心とを結ぶ線と、第2の磁石482と基板支持部材402の中心とを結ぶ線とは、基板支持部材402の軸方向から見たときに所定の角度αで交わっている。
基板支持部材402が、図12(b)に示す下降位置にあるとき、第1の磁石481と第2の磁石482とが互いに対向する。このとき、第1の磁石481と第2の磁石482との間には吸引力が働く。この吸引力は、基板支持部材402にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ480が基板Wの周端部を押圧する方向である。したがって、図12(b)に示す下降位置は、基板Wを把持するクランプ位置ということができる。
なお、第1の磁石481と第2の磁石482とは、十分な把持力が発生する程度に互いに近接してさえいれば、基板Wを把持するときに必ずしも互いに対向していなくてもよい。例えば、第1の磁石481と第2の磁石482とが互いに傾いた状態で近接している場合でも、それらの間に磁力は発生する。したがって、この磁力が基板支持部材402を回転させて基板Wを把持させるのに十分な程度に大きければ、第1の磁石481と第2の磁石482は必ずしも互いに対向していなくてもよい。
図14(a)は、リフト機構470により基板支持部材402を上昇させたときの基板支持部材402およびアーム401aの一部を示す平面図であり、図14(b)は、リフト機構470により基板支持部材402を上昇させたときの図8のA−A線断面図であり、図14(c)は、図14(b)のC−C線断面図である。
リフト機構470により基板保持部材402を図14(b)に示す上昇位置まで上昇させると、第1の磁石481と第3の磁石483とが対向し、第2の磁石482は第1の磁石481から離間する。このとき、第1の磁石481と第3の磁石483との間には吸引力が働く。この吸引力は基板支持部材402にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ480が基板Wから離間する方向である。したがって、図14(a)に示す上昇位置は、基板をリリースするアンクランプ位置ということができる。この場合も、第1の磁石481と第3の磁石483とは、基板Wの把持を開放するときに必ずしも互いに対向していなくてよく、クランプ480を基板Wから離間させる方向に基板支持部材402を回転させる程度の回転力(磁力)を発生する程度に互いに近接していればよい。
第2の磁石482と第3の磁石483とは基板支持部材402の周方向においてずれた位置に配置されているので、基板支持部材402の上下移動に伴って基板支持部材402には回転力が作用する。この回転力によってクランプ480に基板Wを把持する力と基板Wを開放する力が与えられる。したがって、基板支持部材402を上下させるだけで、基板Wを把持し、かつ開放することができる。このように、第1の磁石481、第2の磁石482、および第3の磁石483は、基板支持部材402をその軸心周りに回転させてクランプ480により基板Wを把持させる把持機構(回転機構)として機能する。この把持機構(回転機構)は、基板支持部材402の上下動によって動作する。
リフト機構470の接触プレート470aは基板支持部材402の下方に位置している。接触プレート470aが上昇すると、接触プレート470aの上面が基板支持部材402の下端に接触し、基板支持部材402はスプリング478の押圧力に抗して接触プレート470aによって持ち上げられる。接触プレート470aの上面は平坦な面であり、一方、基板支持部材402の下端は半球状に形成されている。この例では、リフト機構470とスプリング478とにより、基板支持部材402を上下動させる駆動機構が構成される。なお、駆動機構としては、上述の例に限らず、例えば、サーボモータを用いた構成とすることもできる。
基板支持部材402の側面には、その軸心に沿って延びる溝484が形成されている。この溝484は円弧状の水平断面を有している。基台401のアーム401a(この例では保持部401b)には、溝484に向かって突起する突起部485が形成されている。この突起部485の先端は、溝484の内部に位置しており、突起部485は溝484に緩やかに係合している。この溝484および突起部485は、基板支持部材402の回転角度を制限するために設けられている。
次に、上述のように構成された乾燥ユニット20の動作について説明する。
まず、モータ415により基板Wおよび回転カバー450を一体に回転させる。この状態で、フロントノズル454およびバックノズル463から純水を基板Wの表面(上面)および裏面(下面)に供給し、基板Wの全面を純水でリンスする。基板Wに供給された純水は、遠心力により基板Wの表面および裏面全体に広がり、これにより基板Wの全体がリンスされる。回転する基板Wから振り落とされた純水は、回転カバー450に捕らえられ、液体排出孔451に流れ込む。基板Wのリンス処理の間、2つの流体ノズル460,461は、基板Wから離れた所定の待機位置にある。
次に、フロントノズル454からの純水の供給を停止し、フロントノズル454を基板Wから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、2つの流体ノズル460,461を基板Wの上方のオフセット位置(乾燥開始位置)に移動させる。そして、基板Wを30〜150min−1の速度で低速回転させながら、流体ノズル460からIPA蒸気を、流体ノズル461から純水を基板Wの表面に向かって供給する。このとき、基板Wの裏面にもバックノズル463から純水を供給する。
そして、前述の第2洗浄ユニット18の揺動アーム44と同様に、モータ504の回転速度を制御部506で制御して揺動アーム502の角速度を制御し、これによって、2つの流体ノズル460,461の移動速度を制御して、2つの流体ノズル460,461を同時に基板Wの径方向に沿って基板Wの外周部側方まで移動させる。これにより、基板Wの表面(上面)が乾燥される。
その後、2つの流体ノズル460,461を所定の待機位置に移動させ、バックノズル463からの純水の供給を停止する。そして、基板Wを1000〜1500min−1の速度で高速回転させ、基板Wの裏面に付着している純水を振り落とす。このとき、ガスノズル464から乾燥気体を基板Wの裏面に吹き付ける。このようにして基板Wの裏面が乾燥される。
次に、図5に示す研磨装置を使用した、本発明の実施形態の基板洗浄方法の処理フローを、図15に示すブロック図を参照して説明する。
まず、ロードポート12内の基板カセットから取り出した基板の表面を、研磨ユニット14a〜14dのいずれかに搬送して研磨する。そして、研磨後の基板を第1洗浄ユニット16に搬送する。
第1洗浄ユニット16では、前述のように、表面を上向きにして基板Wを水平回転させながら、基板Wの表面及び裏面に、中性乃至アルカリ性薬液からなる洗浄水を供給し、ロール洗浄部材307,308をその軸心周りに回転させて基板Wの表面及び裏面に摺接させることによって、基板Wの表面及び裏面のロールスクラブ洗浄による一次洗浄を行う。そして、基板Wの表面及び裏面にリンス液(純水)を供給してリンス洗浄して、基板Wの表面及び裏面に残る洗浄液(薬液)をリンス液で洗い流す。
そして、一次洗浄後の基板Wを第1洗浄ユニット16から第2洗浄ユニット18に搬送する。
第2洗浄ユニット18では、前述のように、表面を上向きにして基板Wを水平回転させ、2流体ノズル46を図8に示すオフセット位置Aから洗浄終了位置Cに移動させながら、基板Wの表面に向けて、Nガス等のキャリアガスと炭酸水を2流体ノズル46から高速で噴出させ、これによって、基板Wの表面の2流体ジェット洗浄による仕上げ洗浄を行う。そして、基板Wの表面にリンス液を供給して、基板Wの表面に残る炭酸水をリンス液で洗い流す。
次に、回転中のペンシル型洗浄具60の下面を、回転中の基板Wの表面に所定の押圧力で接触させながら、揺動アーム44を揺動させてペンシル型洗浄具60を移動させ、同時に、基板Wの表面に、中性乃至アルカリ性薬液からなる洗浄液を供給することで、基板Wの表面のペンシルスクラブ洗浄による最終仕上げ洗浄を行う。そして、基板Wの表面にリンス液を供給して、基板Wの表面に残る洗浄液(薬液)をリンス液で洗い流す。
そして、最終洗浄後の基板を第2洗浄ユニット18から乾燥ユニット20に搬送し、乾燥ユニット20でスピン乾燥させた後、乾燥後の基板をロードポート12の基板カセット内に戻す。
この例によれば、中心乃至アルカリ性薬液を洗浄液として使用したロールスクラブ洗浄による一次洗浄、及び中心乃至アルカリ性薬液を洗浄液として使用したペンシルスクラブ洗浄による最終仕上げ洗浄を行うことで、例えば絶縁体の内部に表面を露出させて埋込んだ銅からなる銅配線を表面に有する研磨後の基板の該表面を、銅腐食を抑制しつつ洗浄することができる。
しかも、銅腐食の要因となる炭酸水を使用した2流体ジェット洗浄による基板Wの表面の仕上げ洗浄後に、中性乃至アルカリ性薬液を洗浄液に使用したスクラブ洗浄で基板Wの表面の最終仕上げ洗浄を行うことで、基板Wの表面の残留する炭酸水を速やかに、すなわち、ミクロな視点で酸性を示す残留炭酸水中に大気からの酸素が溶解する前に除去することができ、これによって、2流体ジェット洗浄によるパーティクルの除去効果を維持しつつ、2流体ジェット洗浄による銅腐食の発生を有効に抑制できる。
図16は、図15に示す処理フローで銅からなる基板表面を洗浄した時に、銅表面の腐食を防止するメカニズムの説明に付する図である。つまり、銅からなる基板Wの表面Wfを2流体ジェット洗浄で仕上げ洗浄してリンス洗浄すると、図16(a)に示すように、基板Wの表面Wfに洗浄で除去されずに残存する比較的大きなパーティクル(ディフェクト)Pや比較的小さなパーティクル(ディフェクト)Pの周りに、酸性を示す炭酸水CWが該パーティクルP,Pに引っかかって残留し易くなる。しかし、2流体ジェット洗浄の直後に、ペンシルスクラブ洗浄による最終仕上げ洗浄を行って乾燥させることで、2流体ジェット洗浄後に表面に残留した炭酸水CW中に大気中の酸素(O)が溶解する前に、図16(b)に示すように、表面に残留した炭酸水CW及び比較的大きなパーティクルPを基板Wの表面Wfから除去し、これによって、乾燥後の基板Wの表面Wfの比較的小さなパーティクルPの周囲に銅腐食が生じてしまうことを防止できる。
図17は、図15に示す処理フローで銅からなる基板表面を洗浄した時における該表面のSEM像を示す。この図17から、銅の表面のパーティクル(ディフェクト)が観察される周辺に銅腐食による表面荒れが確認できず、これによって、銅の表面に腐食が生じていないことが判る。
更に、ロールスクラブ洗浄で一次洗浄を行い、2流体ジェット洗浄で仕上げ洗浄を行った後、ペンシルスクラブ洗浄で最終仕上げ洗浄を行うことで、ペンシルスクラブ洗浄の負担を低減し、ペンシルスクラブ洗浄特性を長期間維持して、ペンシル型洗浄部材60のライフタイムを伸ばすことができる。
図18は、表面にLow-k膜を形成した基板の該表面を、種々の洗浄条件(比較例1〜4,実施例1)で洗浄した時にLow-k膜表面に残る120nm以上のパーティクル数(ディフェクト数)を計測した結果を示すグラフである。図18において、パーティクル数は、比較例2で洗浄した時のパーティクル数を1とした任意数(a.u値)で表している。
比較例1は、図6に示す第1洗浄ユニット16を使用し、低洗浄条件(ロール洗浄部材の回転速度:200rmp、基板の回転速度:50rmp)で基板表面をロールスクラブ洗浄して乾燥させた時の結果を示している。比較例2は、図6に示す第1洗浄ユニット16を使用し、高洗浄条件(ロール洗浄部材の回転速度:200rmp、基板の回転速度:150rmp)で基板表面をロールスクラブ洗浄して乾燥させた時の結果を示している。
比較例3は、比較例2と同じ条件でロールスクラブ洗浄した後、図7に示す第2洗浄ユニット18を使用した2流体ジェット洗浄で洗浄して乾燥させた時の結果を示している。比較例4は、比較例2と同じ条件でロールスクラブ洗浄した後、図7に示す第2洗浄ユニット18を使用したペンシルスクラブ洗浄を行い、しかる後、2流体ジェット洗浄で洗浄して乾燥させた時の結果を示している。実施例1は、図15に示すように、比較例2と同じ条件でロールスクラブ洗浄(一次洗浄)した後、図7に示す第2洗浄ユニット18を使用した2流体ジェット洗浄(仕上げ洗浄)を行い、しかる後、ロールスクラブ洗浄(最終仕上げ洗浄)して乾燥させた時の結果を示している。
図18から、実施例1によれば、比較例1〜4と比較して、洗浄後にLow-膜表面に残るパーティクル数(ディフェクト数)を大幅に低減させた基板洗浄方法を確立できることが判る。
図19は、前述の比較例4において、2流体ジェット洗浄の洗浄条件(揺動アームの揺動速度または2流体ノズルのスキャン方法)を代えて、銅膜の表面を洗浄した時(比較例4a〜4d)と、前述の実施例1で銅膜表面を洗浄した時における銅腐食(N≧2)ディフェクト率を計測した結果を示すグラフである。
図19から、比較例4a〜4dのように、たとえ2流体ジェット洗浄の洗浄条件を代えたとしても、2流体ジェット洗浄を最後に行って乾燥させると、銅の腐食が生じるが、実施例1のように、2流体ジェット洗浄(仕上げ洗浄)を行った後、ロールスクラブ洗浄(最終仕上げ洗浄)して乾燥させることで、銅の腐食を抑制できることが判る。
図20は、表面に銅膜とLow-k膜が混在する基板の該表面を、比較例4と実施例1でそれぞれ洗浄した時の銅表面に残る150nm以上のパーティクル数(ディフェクト数)及びLow-k膜表面に残る120nm以上のパーティクル数(ディフェクト数)を計測した結果を示すグラフである。図20に示すパーティクル数は、比較例4で洗浄した時のパーティクル数を1とした任意数(a.u値)で表している。
図20から、実施例1によれば、比較例4と比較して、洗浄後に銅膜表面及びLow-膜表面に残るパーティクル数(ディフェクト数)を大幅に低減させた基板洗浄方法を確立できることが判る。
以上のように、この例によれば、次世代の銅配線における研摩後の洗浄処理において、2流体ジェット洗浄の特徴を活かしつつ、研磨後の洗浄処理の最終仕上げ洗浄ではなく、現在最終洗浄として主流であるペンシルスクラブ洗浄の前に2流体ジェット洗浄を実施することで、懸念とされる銅腐食を抑制することができる。しかも、ペンシルスクラブ洗浄の前に2流体ジェット洗浄を実施することで、ペンシルスクラブ洗浄の洗浄性能を維持しつつ、ペンシル型洗浄部材のライフタイムを伸ばすことができる。
なお、この例では、ペンシルスクラブ洗浄で最終仕上げ洗浄を行っているが、ロールスクラブ洗浄で、2流体ジェット洗浄による仕上げ洗浄の後の最終仕上げ洗浄を行うようにしてもよい。
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
14a〜14d 研磨ユニット
16 第1洗浄ユニット
18 第2洗浄ユニット
20 乾燥ユニット
30 制御部
40 洗浄槽
42 支持軸
44 揺動アーム
46 2流体ノズル
54 モータ
60 ペンシル型洗浄具
460,461 流体ノズル
307,308 ロール洗浄部材
500 支持軸
502 揺動アーム
504 モータ
506 制御部

Claims (3)

  1. 中性乃至アルカリ性薬液を洗浄液に使用したスクラブ洗浄で基板表面の一次洗浄を行い、
    純水または超純水にCOガスを溶解させた炭酸水を2流体ノズルから基板表面に向けて噴出させて該表面を非接触で洗浄する2流体ジェット洗浄で基板表面の仕上げ洗浄を行い、しかる後、
    中性乃至アルカリ性薬液を洗浄液に使用したスクラブ洗浄で基板表面の最終仕上げ洗浄を行って乾燥させることを特徴とする基板洗浄方法。
  2. 前記一次洗浄は、ロール洗浄部材を基板表面に擦り付けて該表面を洗浄するロールスクラブ洗浄で、前記最終仕上げ洗浄は、ペンシル型洗浄部材を基板表面に擦り付けて該表面を洗浄するペンシルスクラブ洗浄であることを特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。
  3. 前記基板表面には、絶縁体の内部に表面を露出させて埋込んだ銅からなる銅配線が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の基板洗浄方法。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150039681A (ko) * 2013-10-03 2015-04-13 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치
JP2015099852A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置および基板処理装置
JP2015099851A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置および基板処理装置
JP2015103647A (ja) * 2013-11-25 2015-06-04 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置および基板処理装置
JP2016082195A (ja) * 2014-10-22 2016-05-16 Towa株式会社 切断装置及び切断方法
JP2016092190A (ja) * 2014-11-04 2016-05-23 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US10090189B2 (en) 2013-11-19 2018-10-02 Ebara Corporation Substrate cleaning apparatus comprising a second jet nozzle surrounding a first jet nozzle
CN109127515A (zh) * 2016-11-26 2019-01-04 冒鹏飞 一种新能源电动汽车充电基站自动化保洁清理机器
JP2019195109A (ja) * 2016-05-09 2019-11-07 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置
JP2020184581A (ja) * 2019-05-08 2020-11-12 株式会社荏原製作所 基板処理装置および基板処理方法
JP2021002686A (ja) * 2014-11-11 2021-01-07 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置
US10991602B2 (en) 2016-05-09 2021-04-27 Ebara Corporation Substrate washing device

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014130881A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Ebara Corp 研磨装置
KR102047704B1 (ko) 2013-08-16 2019-12-02 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 이의 제어 방법
JP6389089B2 (ja) 2014-09-18 2018-09-12 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
JP6543534B2 (ja) 2015-08-26 2019-07-10 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置
US10388537B2 (en) 2016-04-15 2019-08-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Cleaning apparatus, chemical mechanical polishing system including the same, cleaning method after chemical mechanical polishing, and method of manufacturing semiconductor device including the same
KR20170128801A (ko) 2016-05-16 2017-11-24 삼성전자주식회사 기판 세정 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
JP6758247B2 (ja) * 2017-05-10 2020-09-23 株式会社荏原製作所 洗浄装置および基板処理装置、洗浄装置のメンテナンス方法、並びにプログラム
JP6979935B2 (ja) * 2018-10-24 2021-12-15 三菱電機株式会社 半導体製造装置および半導体製造方法
US11791173B2 (en) 2019-03-21 2023-10-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate cleaning equipment, substrate treatment system including the same, and method of fabricating semiconductor device using the substrate cleaning equipment
JP2021048336A (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 三菱電機株式会社 処理液生成方法、処理液生成機構、半導体製造装置及び半導体製造方法
CN114762089A (zh) 2019-12-11 2022-07-15 株式会社荏原制作所 基板清洗系统及基板清洗方法
KR20220038223A (ko) 2020-09-18 2022-03-28 삼성전자주식회사 기판 세정 방법 및 그를 포함하는 기판 제조 방법
US11728185B2 (en) 2021-01-05 2023-08-15 Applied Materials, Inc. Steam-assisted single substrate cleaning process and apparatus
JP2022190831A (ja) 2021-06-15 2022-12-27 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置、基板処理装置、ブレークイン装置、基板に付着する微粒子数の推定方法、基板洗浄部材の汚染度合い判定方法およびブレークイン処理の判定方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006082780A1 (ja) * 2005-02-07 2006-08-10 Ebara Corporation 基板処理方法、基板処理装置及び制御プログラム
JP2009238896A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置の製造方法
JP2010050436A (ja) * 2008-07-24 2010-03-04 Ebara Corp 基板処理装置および基板処理方法
JP2010238850A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Ebara Corp 基板の洗浄方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3003684B1 (ja) * 1998-09-07 2000-01-31 日本電気株式会社 基板洗浄方法および基板洗浄液
JP3875456B2 (ja) * 2000-06-29 2007-01-31 株式会社東芝 洗浄方法および洗浄装置
JP3667273B2 (ja) * 2001-11-02 2005-07-06 Necエレクトロニクス株式会社 洗浄方法および洗浄液
WO2006073140A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-13 Ebara Corporation Substrate processing method and apparatus
JP2008153322A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 二流体ノズル、基板処理装置および基板処理方法
JP2009231628A (ja) 2008-03-24 2009-10-08 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006082780A1 (ja) * 2005-02-07 2006-08-10 Ebara Corporation 基板処理方法、基板処理装置及び制御プログラム
JP2009238896A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置の製造方法
JP2010050436A (ja) * 2008-07-24 2010-03-04 Ebara Corp 基板処理装置および基板処理方法
JP2010238850A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Ebara Corp 基板の洗浄方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9773686B2 (en) 2013-10-03 2017-09-26 Ebara Corporation Substrate cleaning apparatus and substrate processing apparatus
JP2015073016A (ja) * 2013-10-03 2015-04-16 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置及び基板処理装置
KR20150039681A (ko) * 2013-10-03 2015-04-13 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치
KR102219604B1 (ko) * 2013-10-03 2021-02-25 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치
JP2015099852A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置および基板処理装置
JP2015099851A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置および基板処理装置
US10090189B2 (en) 2013-11-19 2018-10-02 Ebara Corporation Substrate cleaning apparatus comprising a second jet nozzle surrounding a first jet nozzle
JP2015103647A (ja) * 2013-11-25 2015-06-04 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置および基板処理装置
JP2016082195A (ja) * 2014-10-22 2016-05-16 Towa株式会社 切断装置及び切断方法
JP2016092190A (ja) * 2014-11-04 2016-05-23 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2021002686A (ja) * 2014-11-11 2021-01-07 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置
JP7050875B2 (ja) 2014-11-11 2022-04-08 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置
JP2019195109A (ja) * 2016-05-09 2019-11-07 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置
US10991602B2 (en) 2016-05-09 2021-04-27 Ebara Corporation Substrate washing device
TWI772294B (zh) * 2016-05-09 2022-08-01 日商荏原製作所股份有限公司 基板清洗裝置
CN109127515A (zh) * 2016-11-26 2019-01-04 冒鹏飞 一种新能源电动汽车充电基站自动化保洁清理机器
JP2020184581A (ja) * 2019-05-08 2020-11-12 株式会社荏原製作所 基板処理装置および基板処理方法

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