JP2014203906A

JP2014203906A - 基板処理方法

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Publication number: JP2014203906A
Application number: JP2013077430A
Authority: JP
Inventors: 知淳石橋; Tomoatsu Ishibashi
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-10-27
Also published as: CN104103496A; KR20140120838A; TW201443988A; US20140299163A1

Abstract

【課題】基板表面の帯電を抑制することができる基板処理方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る基板処理方法は、基板を回転させながら、純水を含む液体を該基板に供給する第１処理工程を行い、第１処理工程の後に、基板を回転させながら、該基板に液体を供給する第２処理工程を行う。第２処理工程は、第１処理工程よりも、基板の表面電位の増加率が低い条件下で行われる。例えば、第２処理工程は、第１処理工程での基板の回転速度よりも低い回転速度で基板を回転させながら行われる。
【選択図】図５

Description

本発明は、純水または超純水などの液体で基板を処理（例えばリンス）する方法に関し、特に、基板上に形成された構造体（例えば、絶縁膜、または金属膜、または絶縁膜および金属膜を含むデバイス）の帯電を抑制しながら基板を処理する基板処理方法に関する。

半導体デバイスの製造工程では、シリコン基板上に物性の異なる様々な膜が形成され、これら膜に様々な加工が施されることで微細な金属配線が形成される。例えば、ダマシン配線形成工程においては、膜に配線溝を形成し、この配線溝に金属を埋め込み、その後、化学機械研磨（ＣＭＰ）により余分な金属を除去することで金属配線が形成される。このようなダマシン配線形成工程を経て製造された基板の表面には、金属膜、バリア膜、絶縁膜などの多様な膜が存在する。

基板を研磨するＣＭＰ装置（研磨装置）は、通常、研磨された基板を洗浄し、乾燥する基板洗浄装置を備えている。基板の洗浄は、基板を回転させながら、ロールスポンジなどの洗浄具を基板に摺接させることによって行われる。基板の表面洗浄後は、回転する基板の表面上に超純水（ＤＩＷ）が供給され、これによって基板の表面がリンスされる。基板を乾燥させる前においても、基板を回転させながら基板の表面上に超純水を供給することで基板の表面をリンスすることが行われている。

回転する基板に供給される超純水は、比抵抗値（≧１５ＭΩ・cm）が高く、超純水との接触により基板表面が帯電されることが一般的に知られている。実際に、金属配線や絶縁膜などが形成されている基板の表面に超純水を供給すると、基板が帯電することが実験によって確認されている。この帯電現象の要因は、超純水が高い比抵抗値を有することや、回転する基板上の超純水の流れにあると考えられているが定かでは無い。基板表面の帯電は、基板表面の洗浄により除去されたはずのパーティクル再付着や放電によるデバイス破壊の原因となる。また、銅配線を有するデバイスでは、銅自体（Ｃｕ）が表面帯電の影響を受けて移動しやすく、絶縁膜上に銅が付着することがある。その結果、配線間でショートカットまたは電流のリークが発生したり、銅配線と絶縁膜との密着性不良が起こることがある。

特開平９−２７０４１２号公報

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、基板表面の帯電を抑制することができる基板処理方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を回転させながら、純水を含む液体を該基板に供給する第１処理工程を行い、前記第１処理工程の後に、前記基板を回転させながら、該基板に前記液体を供給する第２処理工程を行い、前記第２処理工程は、前記第１処理工程よりも、前記基板の表面電位の増加率が低い条件下で行われることを特徴とする基板処理方法である。

本発明の好ましい態様は、前記第２処理工程での前記基板の回転速度は、前記第１処理工程での前記基板の回転速度よりも低いか、または前記第２処理工程で前記基板に供給される前記液体の流量は、前記第１処理工程で前記基板に供給される前記液体の流量よりも少ないことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記液体は、純水であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記純水は、比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記液体は、超純水によって希釈された薬液であることを特徴とする。

本発明者は、基板の処理条件を変えると、基板の帯電傾向が変わることを数々の実験から見出した。より具体的には、次に続く処理工程を、先の処理工程よりも、基板の表面電位の増加率が低くなる条件下で行うと、基板の帯電が抑制される、すなわち基板の表面電位の増加が抑制されることが分かった。したがって、本発明に従えば、基板処理工程を繰り返し行いながら、基板の帯電を抑制することができる。

研磨ユニット、洗浄ユニット、および乾燥ユニットを備えた研磨装置を示す図である。第１研磨ユニットを示す斜視図である。一次洗浄ユニット（基板洗浄装置）を示す斜視図である。純水の供給流量が一定の条件下で、ウェーハを異なる回転速度で回転させたときにウェーハの表面電位が変化する様子を調べた実験結果を示すグラフである。ウェーハの回転速度に依存してウェーハの帯電傾向がどのように変わるかを調べた実験結果を示すグラフである。ウェーハの帯電の実験結果を示すグラフである。ペンスポンジタイプの基板洗浄装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨ユニット、洗浄ユニット、および乾燥ユニットを備えた研磨装置を示す図である。この研磨装置は、ウェーハ（基板）を研磨し、洗浄し、乾燥させる一連の工程を行うことができる基板処理装置である。図１に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング２を備えており、ハウジング２の内部は隔壁２ａ，２ｂによってロード／アンロード部６と研磨部１と洗浄部８とに区画されている。研磨装置は、ウェーハ処理動作を制御する動作制御部１０を有している。

ロード／アンロード部６は、多数のウェーハをストックするウェーハカセットが載置されるロードポート１２を備えている。このロード／アンロード部６には、ロードポート１２の並びに沿って走行機構１４が敷設されており、この走行機構１４上にウェーハカセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット（ローダー）１６が設置されている。搬送ロボット１６は走行機構１４上を移動することによってロードポート１２に搭載されたウェーハカセットにアクセスできるようになっている。

研磨部１は、ウェーハの研磨が行われる領域であり、第１研磨ユニット１Ａ、第２研磨ユニット１Ｂ、第３研磨ユニット１Ｃ、第４研磨ユニット１Ｄを備えている。第１研磨ユニット１Ａは、研磨面を有する研磨パッド２０が取り付けられた第１研磨テーブル２２Ａと、ウェーハを保持しかつウェーハを第１研磨テーブル２２Ａ上の研磨パッド２０に押圧しながら研磨するための第１トップリング２４Ａと、研磨パッド２０に研磨液（例えばスラリ）やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための第１研磨液供給ノズル２６Ａと、研磨パッド２０の研磨面のドレッシングを行うための第１ドレッシングユニット２８Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体、または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射する第１アトマイザ３０Ａとを備えている。

同様に、第２研磨ユニット１Ｂは、研磨パッド２０が取り付けられた第２研磨テーブル２２Ｂと、第２トップリング２４Ｂと、第２研磨液供給ノズル２６Ｂと、第２ドレッシングユニット２８Ｂと、第２アトマイザ３０Ｂとを備えており、第３研磨ユニット１Ｃは、研磨パッド２０が取り付けられた第３研磨テーブル２２Ｃと、第３トップリング２４Ｃと、第３研磨液供給ノズル２６Ｃと、第３ドレッシングユニット２８Ｃと、第３アトマイザ３０Ｃとを備えており、第４研磨ユニット１Ｄは、研磨パッド２０が取り付けられた第４研磨テーブル２２Ｄと、第４トップリング２４Ｄと、第４研磨液供給ノズル２６Ｄと、第４ドレッシングユニット２８Ｄと、第４アトマイザ３０Ｄとを備えている。

第１研磨ユニット１Ａおよび第２研磨ユニット１Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ４０が配置されている。この第１リニアトランスポータ４０は、４つの搬送位置（第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４）の間でウェーハを搬送する機構である。また、第３研磨ユニット１Ｃおよび第４研磨ユニット１Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ４２が配置されている。この第２リニアトランスポータ４２は、３つの搬送位置（第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７）の間でウェーハを搬送する機構である。

第１搬送位置ＴＰ１に隣接して、搬送ロボット１６からウェーハを受け取るためのリフタ４４が配置されている。ウェーハはこのリフタ４４を介して搬送ロボット１６から第１リニアトランスポータ４０に渡される。リフタ４４と搬送ロボット１６との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁２ａに設けられており、ウェーハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット１６からリフタ４４にウェーハが渡されるようになっている。

ウェーハは、搬送ロボット１６によってリフタ４４に渡され、さらにリフタ４４から第１リニアトランスポータ４０に渡され、そして第１リニアトランスポータ４０によって研磨ユニット１Ａ，１Ｂに搬送される。第１研磨ユニット１Ａのトップリング２４Ａは、そのスイング動作により第１研磨テーブル２２Ａの上方位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング２４Ａへのウェーハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。

同様に、第２研磨ユニット１Ｂのトップリング２４Ｂは研磨テーブル２２Ｂの上方位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング２４Ｂへのウェーハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット１Ｃのトップリング２４Ｃは研磨テーブル２２Ｃの上方位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング２４Ｃへのウェーハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット１Ｄのトップリング２４Ｄは研磨テーブル２２Ｄの上方位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング２４Ｄへのウェーハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。

第１リニアトランスポータ４０と、第２リニアトランスポータ４２と、洗浄部８との間にはスイングトランスポータ４６が配置されている。ウェーハは、スイングトランスポータ４６によって第１リニアトランスポータ４０から第２リニアトランスポータ４２に搬送される。さらに、ウェーハは、第２リニアトランスポータ４２によって第３研磨ユニット１Ｃおよび／または第４研磨ユニット１Ｄに搬送される。

スイングトランスポータ４６の側方には、図示しないフレームに設置されたウェーハの仮置き台４８が配置されている。この仮置き台４８は、図１に示すように、第１リニアトランスポータ４０に隣接して配置されており、第１リニアトランスポータ４０と洗浄部８との間に位置している。スイングトランスポータ４６は、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、および仮置き台４８の間でウェーハを搬送する。

仮置き台４８に載置されたウェーハは、洗浄部８の第１の搬送ロボット５０によって洗浄部８に搬送される。洗浄部８は、研磨されたウェーハを洗浄液で洗浄する一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４と、洗浄されたウェーハを乾燥する乾燥ユニット５６とを備えている。第１の搬送ロボット５０は、ウェーハを仮置き台４８から一次洗浄ユニット５２に搬送し、さらに一次洗浄ユニット５２から二次洗浄ユニット５４に搬送するように動作する。二次洗浄ユニット５４と乾燥ユニット５６との間には、第２の搬送ロボット５８が配置されている。この第２の搬送ロボット５８は、ウェーハを二次洗浄ユニット５４から乾燥ユニット５６に搬送するように動作する。

乾燥されたウェーハは、搬送ロボット１６により乾燥ユニット５６から取り出され、ウェーハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理がウェーハに対して行われる。

第１研磨ユニット１Ａ、第２研磨ユニット１Ｂ、第３研磨ユニット１Ｃ、および第４研磨ユニット１Ｄは互いに同一の構成を有している。したがって、以下、第１研磨ユニット１Ａについて説明する。図２は、第１研磨ユニット１Ａを示す斜視図である。図２に示すように、第１研磨ユニット１Ａは、研磨パッド２０を支持する研磨テーブル２２Ａと、ウェーハＷを研磨パッド２０に押し付けるトップリング２４Ａと、研磨パッド２０に研磨液（スラリー）を供給するための研磨液供給ノズル２６Ａとを備えている。図２において、第１ドレッシングユニット２８Ａと第１アトマイザ３０Ａは省略されている。

研磨テーブル２２Ａは、テーブル軸２３を介してその下方に配置されるテーブルモータ２５に連結されており、このテーブルモータ２５により研磨テーブル２２Ａが矢印で示す方向に回転されるようになっている。研磨パッド２０は研磨テーブル２２Ａの上面に貼付されており、研磨パッド２０の上面がウェーハＷを研磨する研磨面２０ａを構成している。トップリング２４Ａはトップリングシャフト２７の下端に固定されている。トップリング２４Ａは、その下面に真空吸着によりウェーハＷを保持できるように構成されている。トップリングシャフト２７は、トップリングアーム３１内に設置された図示しない回転機構に連結されており、トップリング２４Ａはこの回転機構によりトップリングシャフト２７を介して回転駆動されるようになっている。

ウェーハＷの表面の研磨は次のようにして行われる。トップリング２４Ａおよび研磨テーブル２２Ａをそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給ノズル２６Ａから研磨パッド２０上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、トップリング２４ＡによりウェーハＷを研磨パッド２０の研磨面２０ａに押し付ける。ウェーハＷの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液に含まれる化学成分の化学的作用により研磨される。

一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４は、互いに同じ構成を有している。したがって、以下、一次洗浄ユニット５２について説明する。図３は、一次洗浄ユニット（基板洗浄装置）５２を示す斜視図である。図３に示すように、第１洗浄ユニット５２は、ウェーハＷを水平に保持して回転させる４つの保持ローラ７１，７２，７３，７４と、ウェーハＷの上下面に接触するロールスポンジ（洗浄具）７７，７８と、これらのロールスポンジ７７，７８を回転させる回転機構８０，８１と、ウェーハＷの上面（絶縁膜、または金属膜、または絶縁膜および金属膜絶縁膜を含むデバイスなどの構造体が形成されている面）に純水（好ましくは、超純水）を供給する上側純水供給ノズル８５，８６と、ウェーハＷの上面に洗浄液（薬液）を供給する上側洗浄液供給ノズル８７，８８とを備えている。図示しないが、ウェーハＷの下面に純水を供給する下側純水供給ノズルと、ウェーハＷの下面に洗浄液（薬液）を供給する下側洗浄液供給ノズルが設けられている。

保持ローラ７１，７２，７３，７４は図示しない駆動機構（例えばエアシリンダ）によって、ウェーハＷに近接および離間する方向に移動可能となっている。上側のロールスポンジ７７を回転させる回転機構８０は、その上下方向の動きをガイドするガイドレール８９に取り付けられている。また、この回転機構８０は昇降駆動機構８２に支持されており、回転機構８０および上側のロールスポンジ７７は昇降駆動機構８２により上下方向に移動されるようになっている。なお、図示しないが、下側のロールスポンジ７８を回転させる回転機構８１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８１および下側のロールスポンジ７８が上下動するようになっている。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。ウェーハＷの洗浄時には、ロールスポンジ７７，７８は互いに近接する方向に移動してウェーハＷの上下面に接触する。

次に、ウェーハＷを洗浄する工程について説明する。まず、ウェーハＷをその軸心まわりに回転させる。次いで、上側洗浄液供給ノズル８７，８８および図示しない下側洗浄液供給ノズルからウェーハＷの上面及び下面に洗浄液が供給される。この状態で、ロールスポンジ７７，７８がその水平に延びる軸心周りに回転しながらウェーハＷの上下面に摺接することによって、ウェーハＷの上下面をスクラブ洗浄する。

スクラブ洗浄後、回転するウェーハＷに純水を供給することによってウェーハＷの濯ぎ（リンス）が行われる。ウェーハＷのリンスは、ロールスポンジ７７，７８をウェーハＷの上下面に摺接させながら行なってもよいし、ロールスポンジ７７，７８をウェーハＷの上下面から離間させた状態で行なってもよい。

研磨部１によって研磨されたウェーハＷは、一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４により上述のようにして洗浄される。３つ以上の洗浄ユニットにより、多段階の洗浄が行われてもよい。

ウェーハのリンス時に、純水、特に比抵抗値（≧１５ＭΩ・ｃｍ）が高い超純水がウェーハに供給されると、ウェーハが帯電することが知られている。ウェーハの帯電傾向は、ウェーハのリンス条件に依存して変わる。具体的には、ウェーハの回転速度、およびウェーハに供給される純水の供給流量によって、ウェーハの表面電位（絶対値）の増加傾向が変化する。図４は、純水の供給流量が一定の条件下で、ウェーハを異なる速度で回転させたときにウェーハの表面電位が変化する様子を調べた実験結果を示すグラフである。処理Ａではウェーハを３００ｍｉｎ^−１で回転させ、処理Ｂではウェーハを６００ｍｉｎ^−１で回転させ、処理Ｃではウェーハを９００ｍｉｎ^−１で回転させた。処理Ａ，Ｂ，Ｃのいずれにおいても、純水の供給流量は１Ｌ／ｍｉｎであった。

図４に示すように、処理Ｃでの帯電傾向は、処理Ｂでの帯電傾向よりも大きく、処理Ｂでの帯電傾向は処理Ａでの帯電傾向よりも大きい。つまり、純水の供給流量が一定の条件下では、ウェーハの回転速度が高くなるほど、ウェーハの表面電位が時間とともに増加する。ここで、本明細書において、表面電位の増加は、表面電位［Ｖ］の絶対値の増加をいう。また、本明細書において、表面電位の増加率とは、所定の処理時間当たりの表面電位［Ｖ］の絶対値の増加量をいい、言い換えれば処理時間に依存して変わる表面電位［Ｖ］の絶対値の増加量をいう。

図５は、ウェーハの回転速度が異なる条件下で、リンス時間に依存したウェーハの帯電傾向がどのように変わるかを調べた実験結果を示すグラフである。この実験は、ウェーハへの純水の供給流量が同じ条件の下で行われた。図５において、縦軸はウェーハの表面電位［Ｖ］を表し、横軸は純水の供給時間［秒］を表している。第１の実験では、低帯電条件の下でウェーハのリンスを行った。具体的には、ウェーハの回転速度を１００ｍｉｎ^−１に保ちながらウェーハの表面に純水を所定の流量で供給した。第２の実験では、高帯電条件の下でウェーハのリンスを行った。すなわち、ウェーハを３００ｍｉｎ^−１の回転速度に保ちながらウェーハの表面に純水を上記所定の流量で供給した。第３の実験では、初期段階では高帯電条件下でウェーハのリンスを行い、途中から低帯電条件下でウェーハのリンスを行った。すなわち、最初はウェーハを３００ｍｉｎ^−１で回転させながらウェーハの表面に純水を上記所定の流量で供給し、その後、純水の供給流量は一定に保ちつつ、ウェーハの回転速度を３００ｍｉｎ^−１から１００ｍｉｎ^−１に切り替えた。第４，第５，第３の実験は、同じ純水供給時間にて実施した。

図５に示す実験結果から分かるように、ウェーハを３００ｍｉｎ^−１の回転速度で回転させたときには、ウェーハの表面電位は純水の供給時間とともに急峻に増加する。ウェーハの回転速度を３００ｍｉｎ^−１から１００ｍｉｎ^−１に切り替えると、表面電位（絶対値）は徐々に小さくなり、やがて低帯電条件下で実施された実験４での表面電位とほぼ等しくなる。つまり、リンス条件を高帯電条件から低帯電条件に切り替えると、帯電傾向は低帯電条件下での帯電傾向に近づく。この実験結果から、ウェーハ表面の帯電は、単に蓄積されるものではなく、帯電要因である純水の比抵抗値と、純水のウェーハへの供給流量と、ウェーハの回転速度により変わり得ることが分かる。このウェーハ表面の帯電傾向は、時間依存性の数値、すなわち表面電位の時間的変化として表すことができる。つまり、ウェーハリンスの処理条件により、ウェーハの表面電位がリンス時間（純水供給時間）とともに増加したり、低減したりする。

上述の実験結果に基づき、本発明者は、ウェーハの多段洗浄を行う場合、各洗浄工程でのリンス条件を変えることにより、ウェーハの帯電を抑制できることを見出した。すなわち、先のリンス工程よりもウェーハが帯電しにくい条件下で次のリンス工程を実施すると、リンス工程を実施するたびにウェーハの表面電位は減少する傾向を示す。これは、ウェーハの帯電が抑制されることを意味している。対照的に、先のリンス工程よりもウェーハが帯電しやすい条件下で次のリンス工程を実施すると、リンス工程を実施するたびにウェーハの表面電位は増加する傾向を示す。

図６は、ウェーハの帯電の実験結果を示すグラフである。図６のグラフにおいて、縦軸はウェーハの表面電位［Ｖ］を表し、横軸は処理時間［秒］を表している。この実験では、一次洗浄工程、二次洗浄工程、および三次洗浄工程からなる３段階の洗浄を行った。各洗浄工程では、基板のスクラブ洗浄後に基板に純水を３０秒間供給して該基板をリンスし、リンス後にウェーハの表面電位を測定した。以下、一次洗浄工程でのウェーハのリンスを一次リンス工程、二次洗浄工程でのウェーハのリンスを二次リンス工程、三次洗浄工程でのウェーハのリンスを三次リンス工程という。

第４の実験では、一次リンス工程、二次リンス工程、および三次リンス工程を同じ条件下で行った。第５の実験では、二次リンス工程を一次リンス工程よりもウェーハが帯電しやすい条件下で行い、さらに三次リンス工程を二次リンス工程よりもウェーハが帯電しやすい条件下で行った。第６の実験では、二次リンス工程を一次リンス工程よりもウェーハが帯電しにくい条件下で行い、さらに三次リンス工程を二次リンス工程よりもウェーハが帯電しにくい条件下で行った。図６に示すように、ウェーハの帯電に影響する条件を変えることにより、ウェーハの帯電傾向が変化する。なお、図６の点線は、各実験において同じ条件下でリンス工程をさらに実施したときに予想される帯電傾向を表している。すなわち、第４の実験でのｎ＋１次リンス工程の条件はｎ次リンス工程と同じであり、第５の実験でのｎ＋１次リンス工程の条件はｎ次リンス工程よりもウェーハが帯電しやすい条件であり、第６の実験でのｎ＋１次リンス工程の条件はｎ次リンス工程よりもウェーハが帯電しにくい条件下である。

ウェーハのリンス工程において、ウェーハの帯電は、ウェーハの回転速度、およびウェーハに供給される純水の流量に依存する。より具体的には、ウェーハの回転速度が高くなるほど、ウェーハはより帯電しやすくなり（ウェーハの表面電位がより増加し）、純水の流量が多くなるほど、ウェーハはより帯電しやすくなる。第４の実験は、ウェーハの回転速度および純水の流量が一定に保たれた条件下で実施し、第５の実験および第６の実験は、ウェーハの回転速度および／または純水の流量を変えながら実施した。

図６のグラフは次のことを示している。すなわち、第４の実験では、リンス工程が行われるたびに、ウェーハの表面電位（絶対値）は同じ量だけ増加する。第５の実験では、リンス工程が行われるたびに、ウェーハの表面電位の増加率が増加する（すなわち、ウェーハの帯電が促進される）。そして、第６の実験では、リンス工程が行われるたびに、ウェーハの表面電位の増加率は減少し、結果としてウェーハの帯電が抑制される。

本発明は、実験結果から明らかになった上述の現象に基づいてなされたものである。すなわち、先のリンス工程よりも、ウェーハの表面電位の増加率が低くなる条件下で次に続くリンス工程が行われる。より具体的には、先のリンス工程よりも、ウェーハの回転速度を低くして次のリンス工程を行うか、または、先のリンス工程よりも、ウェーハに供給される純水の流量を少なくして次のリンス工程を行う。あるいは、先のリンス工程よりも、ウェーハの回転速度を低くし、かつウェーハに供給される純水の流量を少なくして次のリンス工程を行ってもよい。このような条件下でウェーハの多段洗浄を行うことで、ウェーハの帯電を抑制することができる。

図示しないが、ウェーハの回転速度と同様に、ウェーハに供給される純水の流量（Ｌ／ｍｉｎ）もウェーハの表面電位に影響を与えることが実験により確認されている。したがって、次に続くリンス工程での純水の流量を、先のリンス工程での純水の流量よりも少ない条件下でリンス工程を繰り返すと、リンス工程が実施されるたびにウェーハの表面電位が減少する（０Ｖに近づく）。

一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４は、図３に示すロールスポンジタイプの基板洗浄装置である。これに代えて、ペンスポンジタイプの基板洗浄装置を一次洗浄ユニット５２および／または二次洗浄ユニット５４に使用してもよい。例えば、一次洗浄ユニット５２としてロールスポンジタイプの基板洗浄装置を使用し、二次洗浄ユニット５４としてペンスポンジタイプの基板洗浄装置を使用してもよい。

図７は、ペンスポンジタイプの基板洗浄装置を示す斜視図である。図７に示すように、このタイプの基板洗浄装置は、ウェーハＷを保持して回転させる基板保持部９１と、ペンスポンジ９２と、ペンスポンジ９２を保持するアーム９４と、ウェーハＷの上面に純水を供給する純水供給ノズル９６と、ウェーハＷの上面に洗浄液（薬液）を供給する洗浄液供給ノズル９７とを備えている。ペンスポンジ９２は、アーム９４内に配置された回転機構（図示せず）に連結されており、ペンスポンジ９２は鉛直方向に延びる中心軸線まわりに回転されるようになっている。

基板保持部９１は、ウェーハＷの周縁部を保持する複数の（図７では４つの）チャック９５を備えており、これらチャック９５でウェーハＷを水平に保持する。チャック９５にはモータ９８が連結されており、チャック９５に保持されたウェーハＷはモータ９８によってその軸心まわりに回転する。

アーム９４はウェーハＷの上方に配置されている。アーム９４の一端にはペンスポンジ９２が連結され、アーム９４の他端には旋回軸１００が連結されている。この旋回軸１００にはアーム９４を旋回させるアーム回転機構としてのモータ１０１が連結されている。アーム回転機構は、モータ１０１に加えて、減速ギヤなどを備えてもよい。モータ１０１は、旋回軸１００を所定の角度だけ回転させることにより、アーム９４をウェーハＷと平行な平面内で旋回させるようになっている。アーム９４の旋回により、これに支持されたペンスポンジ９２がウェーハＷの半径方向外側に移動する。

ウェーハＷは次のようにして洗浄される。まず、ウェーハＷをその軸心まわりに回転させる。次いで、洗浄液供給ノズル９７からウェーハＷの上面に洗浄液が供給される。この状態で、ペンスポンジ９２が鉛直に延びるその軸心周りに回転しながらウェーハＷの上面に摺接し、さらにウェーハＷの半径方向に沿って揺動する。洗浄液の存在下でペンスポンジ９２がウェーハＷの上面に摺接することにより、ウェーハＷがスクラブ洗浄される。

スクラブ洗浄後、ウェーハＷから洗浄液を洗い流すために、純水供給ノズル９６から回転するウェーハＷの上面に純水を供給し、ウェーハＷをリンスする。次いで、ウェーハＷへの純水の供給を停止する。ウェーハＷのリンスは、ペンスポンジ９２をウェーハＷに摺接させながら行なってもよいし、ペンスポンジ９２をウェーハＷから離間させた状態で行なってもよい。

上述した実施形態に係る基板洗浄方法は、洗浄液をウェーハＷ上に供給しながらスクラブ部材（ロールスポンジ、ペンスポンジ）でウェーハＷをスクラブ洗浄する工程を有するが、単に洗浄液をウェーハＷ上に供給することでウェーハＷを洗浄してもよい。

上述した例は、本発明に係る基板処理方法を基板洗浄方法に適用した例であるが、本発明の方法は、基板を乾燥する方法にも適用することができる。例えば、基板を低速で回転させ、基板の表面に純水（または超純水）を供給し、その後、基板を高速で回転させて基板をスピン乾燥させる基板乾燥方法に本発明を適用することも可能である。さらに、本発明は、純水（例えば超純水）を含む液体を基板に供給する基板処理方法にも適用することが可能である。例えば、ウェーハを回転させながら、超純水により希釈された薬液をウェーハに供給する基板処理方法にも本発明を適用することができる。この場合でも、ウェーハの帯電を抑制することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１Ａ〜１Ｄ研磨装置
２ハウジング
６ロード／アンロード部
８洗浄部
１０動作制御部
１２フロントロード部
１４走行機構
１６搬送ロボット
２０研磨パッド
２２Ａ〜２２Ｄ研磨テーブル
２４Ａ〜２４Ｄトップリング
２６Ａ〜２６Ｄ研磨液供給ノズル
２８Ａ〜２８Ｄドレッシングユニット
３０Ａ〜３０Ｄアトマイザ
３１トップリングアーム
４０第１リニアトランスポータ
４２第２リニアトランスポータ
４４リフタ
４６スイングトランスポータ
４８仮置き台
５０第１の搬送ロボット
５２一次洗浄ユニット
５４二次洗浄ユニット
５６乾燥ユニット
５８第２の搬送ロボット
７０第１洗浄ユニット
７１〜７４保持ローラ
７７，７８ロールスポンジ
８０，８１回転機構
８２昇降駆動機構
８５，８６純水供給ノズル
８７，８８洗浄液供給ノズル
８９ガイドレール
９１基板保持部
９２ペンスポンジ
９４アーム
９５チャック
９６純水供給ノズル
９７洗浄液供給ノズル
９８モータ
１００旋回軸
１０１モータ

Claims

基板を回転させながら、純水を含む液体を該基板に供給する第１処理工程を行い、
前記第１処理工程の後に、前記基板を回転させながら、該基板に前記液体を供給する第２処理工程を行い、
前記第２処理工程は、前記第１処理工程よりも、前記基板の表面電位の増加率が低い条件下で行われることを特徴とする基板処理方法。
前記第２処理工程での前記基板の回転速度は、前記第１処理工程での前記基板の回転速度よりも低いか、または前記第２処理工程で前記基板に供給される前記液体の流量は、前記第１処理工程で前記基板に供給される前記液体の流量よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
前記液体は、純水であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
前記純水は、比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水であることを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。
前記液体は、超純水によって希釈された薬液であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。