JP2016167514A - 基板洗浄装置、基板洗浄方法、および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の逆汚染を防止することができる基板洗浄装置を提供する。【解決手段】本発明の基板洗浄装置は、基板Ｗを保持して回転させる基板保持機構５２と、基板保持機構５２に保持された基板Ｗに洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル８５，８６，８７，８８と、洗浄液の存在下で基板Ｗに摺接することで基板Ｗを洗浄するロール洗浄具７７，７８と、ロール洗浄具７７，７８に接続され、ロール洗浄具７７，７８を通じて基板Ｗから洗浄液を吸引する吸引システム６０と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、ウェハなどの基板に洗浄液（例えば、薬液または純水）を供給しながら、該基板をロール洗浄具でスクラブ洗浄する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。また、本発明は、このような基板洗浄装置を備えた基板処理装置に関する。

近年、半導体製造装置、特に化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の洗浄装置では、研磨屑や研磨液に含まれる砥粒等のパーティクルを効率よく落とすことができるというメリットがあるスクラブ洗浄が広く用いられている。スクラブ洗浄の中で、基板を傷つけない、研磨液等の汚れを吸い取ること、掻き出し効果が高いなどのメリットがあるロール洗浄具での基板洗浄が広く用いられている。

ロール洗浄具を用いた基板の洗浄は、基板を回転させ、かつ洗浄液（例えば、薬液または純水）を基板に供給しながら、ロール洗浄具を基板に摺接させることによって行われる。このように、洗浄液の存在下でロール洗浄具を基板の表面に摺接させることで、研磨屑および研磨液に含まれる砥粒などのパーティクルを基板の表面から除去している。基板から除去されたパーティクルは、ロール洗浄具内に吸着または蓄積するか、または洗浄液とともに基板から排出される。

特開２００２−９６０３７号公報

しかしながら、ロール洗浄具内に一旦堆積したパーティクルは、基板のスクラブ洗浄中にロール洗浄具から離れて基板の表面に再付着し、いわゆる逆汚染を生じさせることがある。さらに、ロール洗浄具によって一旦基板表面から離れたパーティクルが、洗浄液と共に基板から排出される前に、基板の表面に再付着してしまう場合もある。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、基板の逆汚染を防止することができる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このような基板洗浄装置を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、基板を保持して回転させる基板保持機構と、前記基板保持機構に保持された前記基板に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、前記洗浄液の存在下で前記基板に摺接することで前記基板を洗浄するロール洗浄具と、前記ロール洗浄具に接続され、前記ロール洗浄具を通じて前記基板から前記洗浄液を吸引する吸引システムと、を備えたことを特徴とする基板洗浄装置である。

本発明の好ましい態様は、前記吸引システムは、前記ロール洗浄具に連結された洗浄液吸引配管と、前記洗浄液吸引配管に連結された真空ラインと、前記洗浄液吸引配管に設けられた吸引弁と、を有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板洗浄装置は、前記吸引弁の動作を制御する制御部をさらに備えており、前記制御部は、前記ロール洗浄具が前記基板を洗浄している間、前記吸引弁を開いた状態に維持することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記ロール洗浄具は、シャフトと、前記シャフトの外面を覆うスポンジ部材とを備え、前記シャフトは、該シャフトの内部を延びる主流路と、該シャフトの外面に設けられた複数の開口と、前記主流路と前記複数の開口とを連通させる複数の枝流路と、を有し、前記洗浄液吸引配管は前記主流路に接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板洗浄装置は、前記洗浄液吸引配管に接続されたインナーリンス液供給ラインをさらに備え、前記洗浄液吸引配管と前記インナーリンス液供給ラインとの接続点は、前記吸引弁と前記ロール洗浄具との間に位置していることを特徴とする。

本発明の他の態様は、洗浄液を基板に供給しつつ、前記洗浄液の存在下でロール洗浄具を前記基板に摺接させながら、前記ロール洗浄具を通じて前記基板から前記洗浄液を吸引することを特徴とする基板洗浄方法である。

本発明のさらに他の態様は、基板を研磨する研磨ユニットと、前記研磨ユニットで研磨された基板を洗浄する基板洗浄装置と、を備え、前記基板洗浄装置は、基板を保持して回転させる基板保持機構と、前記基板保持機構に保持された前記基板に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、前記洗浄液の存在下で前記基板に摺接することで前記基板を洗浄するロール洗浄具と、前記ロール洗浄具に接続され、前記ロール洗浄具を通じて前記基板から前記洗浄液を吸引する吸引システムと、を備えたことを特徴とする基板処理装置である。

本発明によれば、ロール洗浄具によって基板の表面から除去された研磨屑や砥粒などのパーティクルは、ロール洗浄具を通じて洗浄液と共に直ちに基板から吸引除去される。基板の洗浄中はロール洗浄具内に吸引力が発生するので、ロール洗浄具内に蓄積したパーティクルはロール洗浄具から離れにくい。しかも一旦基板から除去されたパーティクルは、基板の表面に再付着する前に洗浄液と共に吸引され、ロール洗浄具内に取り込まれる。したがって、基板の逆汚染を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を概略的に示す斜視図である。 図２に示されるロール洗浄具の断面図である。 洗浄スタンバイ状態を示す図である。 スクラブ洗浄状態を示す図である。 ドレイン状態を示す図である。 図２に示される基板洗浄装置の変形例を示す模式図である。 基板洗浄装置の他の実施形態を説明するための模式図である。 待機位置でロール洗浄具のセルフクリーニングを行うためのリンス槽を示す概略図である。

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、本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、基板処理装置は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード／アンロード部２と研磨部３と洗浄部４とに区画されている。これらのロード／アンロード部２、研磨部３、および洗浄部４は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部５を備えている。

ロード／アンロード部２は、多数のウェハ（基板）をストックするウェハカセットが載置される２つ以上（本実施形態では４つ）のフロントロード部２０を備えている。これらのフロントロード部２０はハウジング１に隣接して配置され、基板処理装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に沿って配列されている。フロントロード部２０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ようになっている。ここで、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウェハカセットを収納し、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。

また、ロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上にウェ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）２２が設置されている。搬送ロボット２２は走行機構２１上を移動することによってフロントロード部２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えており、上側のハンドは処理されたウェハをウェハカセットに戻すときに使用され、下側のハンドは処理前のウェハをウェハカセットから取り出すときに使用され、上下のハンドは使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット２２の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、ウェハを反転させることができるように構成されている。

ロード／アンロード部２は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード／アンロード部２の内部は、基板処理装置外部、研磨部３、および洗浄部４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨部３は研磨液としてスラリーを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨部３の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部４の内部圧力よりも低く維持されている。ロード／アンロード部２には、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、またはケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットからはパーティクルや有毒蒸気、有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。

研磨部３は、ウェハの研磨（平坦化）が行われる領域であり、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄを備えている。これらの第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、図１に示すように、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。

図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａは、研磨面を有する研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ａと、ウェハを保持しかつウェハを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に押圧しながら研磨するためのトップリング３１Ａと、研磨パッド１０に研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル３２Ａと、研磨パッド１０の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ３３Ａ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アトマイザ３４Ａと、を備えている。

同様に、第２研磨ユニット３Ｂは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｂと、トップリング３１Ｂと、研磨液供給ノズル３２Ｂと、ドレッサ３３Ｂと、アトマイザ３４Ｂと、を備えている。第３研磨ユニット３Ｃは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｃと、トップリング３１Ｃと、研磨液供給ノズル３２Ｃと、ドレッサ３３Ｃと、アトマイザ３４Ｃと、を備えている。第４研磨ユニット３Ｄは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｄと、トップリング３１Ｄと、研磨液供給ノズル３２Ｄと、ドレッサ３３Ｄと、アトマイザ３４Ｄと、を備えている。

図１に示すように、洗浄部４は、第１洗浄室１９０と、第１搬送室１９１と、第２洗浄室１９２と、第２搬送室１９３と、乾燥室１９４とに区画されている。第１洗浄室１９０内には、縦方向に沿って配列された上側一次洗浄ユニットおよび下側一次洗浄ユニットが配置されている。同様に、第２洗浄室１９２内には、縦方向に沿って配列された上側二次洗浄ユニットおよび下側二次洗浄ユニットが配置されている。乾燥室１９４内には、縦方向に沿って配列された上側乾燥ユニットおよび下側乾燥ユニットが配置されている。第１搬送室１９１には、上下動可能な第１搬送ロボットが配置され、第２搬送室１９３には、上下動可能な第２搬送ロボットが配置されている。

洗浄部４は、２台の一次洗浄ユニットおよび２台の二次洗浄ユニットを備えているので、複数のウェハを並列して洗浄する複数の洗浄ラインを構成することができる。洗浄ラインとは、洗浄部４の内部において、一つのウェハが複数の洗浄ユニットによって洗浄される際の移動経路のことである。例えば、２つの並列する洗浄ラインにより、複数（典型的には２枚）のウェハをほぼ同時に洗浄および乾燥することができる。

一次洗浄ユニットおよび／または二次洗浄ユニットとして、洗浄液の存在下で、ウェハの表裏両面にロール洗浄具を擦り付けてウェハをスクラブ洗浄する基板洗浄装置が使用されている。また、乾燥ユニットとして、ウェハを保持し、移動するノズルからＩＰＡ蒸気を噴出してウェハを乾燥させ、更に高速で回転させることによって基板を乾燥させるスピン乾燥装置が使用されている。

ウェハは、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄの少なくとも１つにより研磨される。研磨されたウェハは、一次洗浄ユニットと二次洗浄ユニットにより洗浄され、さらに洗浄された基板は乾燥ユニットにより乾燥される。

図２は、本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を概略的に示す斜視図である。図２に示される基板洗浄装置は、図１に示す基板処理装置に設置されている一次洗浄ユニットおよび／または二次洗浄ユニットとして用いられる。

図２に示すように、基板洗浄装置は、基板の一例であるウェハＷの周縁部を保持してウェハＷをその軸心まわりに回転させる４つの保持ローラー７１，７２，７３，７４を備えた基板保持機構５２と、ウェハＷの上下面に接触する円柱状のロールスポンジ（ロール洗浄具）７７，７８と、これらのロールスポンジ７７，７８をその軸心まわりに回転させる回転機構８０，８１と、ウェハＷの上面に純水を供給する上側純水供給ノズル８５，８６と、ウェハＷの上面に薬液を供給する上側薬液供給ノズル８７，８８とを備えている。図示しないが、ウェハＷの下面に純水を供給する下側純水供給ノズルと、ウェハＷの下面に薬液を供給する下側薬液供給ノズルが設けられている。本実施形態における薬液および純水は、ウェハＷを洗浄するための洗浄液の例であり、上述した上側薬液供給ノズル８７，８８，上側純水供給ノズル８５，８６，下側薬液供給ノズル，および下側純水供給ノズルは、ウェハＷに洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルを構成する。

ロールスポンジ７７，７８の軸心は、保持ローラー７１，７２，７３，７４に保持されたウェハＷの表面と平行に延びている。保持ローラー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。さらに、保持ローラー７１，７２，７３，７４のうちの少なくとも２つは、図示しないローラー回転機構に連結されている。

ロールスポンジ７７，７８の一方の端部だけを、回転機構８０，８１によって片持ち式に支持してもよいし、ロールアーム（図示せず）を用いて、ロールスポンジ７７，７８の両端を支持してもよい。ロールアームは、例えば、ロールスポンジ７７，７８の長手方向に沿って回転機構８０，８１から延びるアーム部と、アーム部から鉛直方向に延びる支持部とを有する。ロールスポンジ７７，７８の一端は、回転機構８０，８１に支持され、ロールスポンジ７７，７８の他端は、支持部によって回転自在に支持される。

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は荷重発生機構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は荷重発生機構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、荷重発生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。荷重発生機構としては、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。回転機構８０，８１、荷重発生機構８２、および下側のロールスポンジ７８を上下動させる荷重発生機構（図示せず）は、上記した制御部５（図１参照）に接続され、これら回転機構および荷重発生機構の動作は制御部５によって制御される。

ウェハ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ハＷの上下面に接触する。ロールスポンジ７７，７８がウェハＷの上下面に接触する位置が、ロールスポンジ７７，７８の洗浄位置である。図示しないが、ウェハＷを垂直に保持する基板保持機構を用いて、該ウェハＷを垂直姿勢で回転させてもよい。この場合、ロールスポンジ７７，７８は、水平方向に移動される。

ウェハＷの洗浄が終わった後に、図示しない移動機構を用いて、ロールスポンジ７７，７８を待機位置に移動させてもよい。上側のロールスポンジ７７の待機位置は、例えば、基板保持機構５２の保持ローラー７１，７２，７３，７４の側方（横方向）又は上方（縦方向）にある。下側のロールスポンジ７８の待機位置は、例えば、基板保持機構５２の保持ローラー７１，７２，７３，７４の下方（縦方向）にある。ロールスポンジ７７の待機位置が保持ローラー７１，７２，７３，７４の側方にある場合には、ロールスポンジ７７は、洗浄位置から上昇した後に水平方向に移動して待機位置に到達し、待機位置で待機する。ロールスポンジ７７，７８の待機位置が上方および下方にある場合には、ロールスポンジ７７，７８は、それぞれ、洗浄位置から待機位置に上昇および下降し、待機位置で待機する。ロールスポンジ７７の待機位置が保持ローラー７１，７２，７３，７４の側方にある場合に、ロールスポンジ７７は、洗浄位置から上昇した後に水平方向に移動し、その後、下降して待機位置に到達し、待機位置で待機する場合もある。

基板洗浄装置は、ロールスポンジ７７，７８に接続された吸引システム６０をさらに備えている。吸引システム６０は、ロールスポンジ７７，７８がウェハＷを洗浄している間、洗浄液の一例である薬液をロールスポンジ７７，７８を通じてウェハＷから吸引するように構成される。図２に示されるように、吸引システム６０は、気液分離槽６１と、気液分離槽６１に接続された真空ライン６４と、ロールスポンジ（ロール洗浄具）７７，７８を気液分離槽６１に接続する洗浄液吸引配管６２とを有する。洗浄液吸引配管６２は、ロールスポンジ７７，７８にそれぞれ接続された分岐管６２ａ，６２ｂを有している。洗浄液吸引配管６２の分岐管６２ａ，６２ｂは、分岐点６２ｃで分岐し、分岐管６２ａは上側のロールスポンジ７７に接続され、分岐管６２ｂは下側のロールスポンジ７８に接続される。分岐管６２ａ，６２ｂとは反対側の、洗浄液吸引配管６２の端部は気液分離槽６１に接続されている。したがって、洗浄液吸引配管６２は、気液分離槽６１を介して真空ライン６４に連結されている。

図示しないが、真空ライン６４は、基板処理装置が設置される工場に敷設されている真空システム、または真空ポンプに接続されている。洗浄液吸引配管６２の分岐管６２ａには吸引弁６９が設けられ、洗浄液吸引配管６２の分岐管６２ｂには吸引弁７０が設けられ、真空ライン６４には真空元弁６６が設けられている。吸引弁６９、吸引弁７０、および真空元弁６６は、上記した制御部５（図１参照）に接続され、吸引弁６９、吸引弁７０、および真空元弁６６の開閉動作は制御部５によって制御される。吸引弁６９の開閉動作は、吸引弁７０の開閉動作とは独立して制御部５によって制御される。

気液分離槽６１の上部には通気管９０が接続され、気液分離槽６１の底部にはドレイン管９３が接続されている。通気管９０には通気弁９１が配置され、ドレイン管９３にはドレイン弁９４が配置されている。通気弁９１およびドレイン弁９４は、上記した制御部５（図１参照）に接続され、通気弁９１およびドレイン弁９４の開閉動作は制御部５によって制御される。

図３は、図２に示されるロールスポンジ７７の断面図である。図３に示されるように、ロールスポンジ７７は、円柱状のシャフト７７ａと、このシャフト７７ａの外周面を覆う円筒形状のスポンジ部材７７ｂとから構成される。スポンジ部材７７ｂは、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）スポンジから構成されてもよいし、繊維を樹脂等で固め、繊維の隙間によって微細な孔が形成された不織布から構成されてもよい。ＰＶＡスポンジからなるスポンジ部材７７ｂは、ウェハＷの表面に存在する微細なパーティクルを除去しやすい。不織布からなるスポンジ部材７７ｂは、ＰＶＡスポンジより硬いので、ウェハＷの表面に強固に付着したパーティクルを除去することができる。

下側のロールスポンジ７８の構成は、上側のロールスポンジ７７の構成と同一であるが、下側のロールスポンジ７８のスポンジ部材は、上側のロールスポンジ７７のスポンジ部材７７ｂと同じ材料から構成されてもよいし、異なる材料から構成されてもよい。例えば、上側のロールスポンジ７７のスポンジ部材７７ｂはＰＶＡから構成される一方で、下側のロールスポンジ７８のスポンジ部材は不織布から構成されてもよい。

シャフト７７ａは、該シャフト７７ａの長手方向に延びる主流路７７ｃをその内部に有している。この主流路７７ｃは、シャフト７７ａの中心軸上に形成される。シャフト７７ａの外周面には、複数の開口７７ｄが設けられている。シャフト７７ａは、主流路７７ｃとこれら開口７７ｄとを連通させる複数の枝流路７７ｅをさらに有している。開口７７ｄは、シャフト７７ａの円周方向に沿って等間隔に配置されると共に、シャフト７７ａの長手方向に沿って等間隔に配置される。各枝流路７７ｅは、シャフト７７ａの半径方向に主流路７７ｃから開口７７ｄまで延びている。

主流路７７ｃの一端は、吸引システム６０の洗浄液吸引配管６２の分岐管６２ａに接続されており、他端は閉じられている。主流路７７ｃと洗浄液吸引配管６２とは、シール部材６８により連結されている。このシール部材６８は、ロールスポンジ７７がその軸心まわりに回転することを許容しつつ、主流路７７ｃと洗浄液吸引配管６２との隙間を封止する機能を有している。このようなシール部材６８として、例えばダイナリップ（登録商標）シールなどの回転用シールが用いられるのが好ましい。

次に、ウェハＷの洗浄工程について説明する。まず、図４に示すように、ウェハＷの周縁部が保持ローラー７１，７２，７３，７４に保持された状態で、保持ローラー７１，７２，７３，７４のうちの少なくとも２つがローラー回転機構（図示せず）によって回転され、これにより、ウェハＷがその軸心まわりに回転する。吸引弁６９、吸引弁７０、通気弁９１、およびドレイン弁９４が閉じられている状態で、制御部５は真空元弁６６を開き、気液分離槽６１内および洗浄液吸引配管６２の一部に真空を形成する。

次に、図５に示すように、上側薬液供給ノズル８７，８８および下側薬液供給ノズル（図示せず）からウェハＷの上面および下面に洗浄液としての薬液が供給される。さらに、制御部５は吸引弁６９および吸引弁７０を開き、ロールスポンジ７７，７８内に真空を形成する。この状態で、ロールスポンジ７７，７８がその軸心周りに回転しながらウェハＷの上面および下面にそれぞれ摺接することによって、ウェハＷの上面および下面を薬液の存在下で洗浄する。

ロールスポンジ７７，７８がウェハＷを洗浄している間、制御部５は、吸引弁６９、吸引弁７０、および真空元弁６６を開いた状態に維持しつつ、通気弁９１とドレイン弁９４を閉じたままにする。したがって、ウェハＷの洗浄中、吸引システム６０は、ウェハＷから洗浄液である薬液を吸引する。より具体的には、ウェハＷの上下面に存在する薬液は、ロールスポンジ７７，７８を通じて吸引され、ロールスポンジ７７，７８のスポンジ部材７７ｂ、枝流路７７ｅ、主流路７７ｃ、および洗浄液吸引配管６２をこの順序で通って気液分離槽６１に移送される。ウェハＷの上下面から吸引された薬液は、気液分離槽６１内に溜められる。

スクラブ洗浄後、回転するウェハＷに上側純水供給ノズル８５，８６および図示しない下側純水供給ノズルから、洗浄液の他の例である純水を供給することによってウェハＷの濯ぎ（リンス）が行われる。ウェハＷのリンスは、ロールスポンジ７７，７８をウェハ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をウェハＷの上下面から離間させた状態で行なってもよい。ロールスポンジ７７，７８をウェハＷの上下面に摺接させながらウェハＷのリンスをする場合には、上述した薬液を用いたウェハ洗浄と同じように、ウェハＷの上下面に純水を供給しながらロールスポンジ７７，７８を通じて吸引システム６０により純水がウェハＷの上下面から吸引される。本実施形態に使用される薬液および純水は、いずれもウェハＷを洗浄するための洗浄液を構成する。

本実施形態によれば、ロールスポンジ７７，７８によってウェハＷの上下面から除去された研磨屑や砥粒などのパーティクルは、ロールスポンジ７７，７８を通じて洗浄液（薬液および／または純水）と共に直ちにウェハＷの上下面から吸引除去される。ウェハＷの洗浄中はロールスポンジ７７，７８内に吸引力が発生するので、ロールスポンジ７７，７８内に蓄積したパーティクルはロールスポンジ７７，７８から離れにくい。しかも一旦ウェハＷから除去されたパーティクルは、ウェハＷの上下面に再付着する前に洗浄液とともに吸引され、ロールスポンジ７７，７８内に取り込まれる。したがって、本実施形態によれば、ウェハＷの逆汚染を防止することができる。

洗浄されたウェハＷは、基板保持機構５２から取り出され、図１に示す乾燥室１９４内の乾燥ユニットに搬送される。次のウェハが基板保持機構５２に搬送されるまで、気液分離槽６１に溜められた洗浄液（薬液および／または純水）は、該気液分離槽６１から排出される。より具体的には、図６に示すように、制御部５によって、吸引弁６９、吸引弁７０、および真空元弁６６が閉じられ、通気弁９１およびドレイン弁９４が開かれる。気液分離槽６１の内部空間は、通気管９０を通じてクリーンルーム内の清浄雰囲気に連通し、その一方で洗浄液が気液分離槽６１からドレイン管９３を通って排出される。短時間で洗浄液を気液分離槽６１から排出するために、圧縮空気を通気管９０を通じて気液分離槽６１に供給してもよい。

洗浄液の排出が完了すると、制御部５は通気弁９１およびドレイン弁９４を閉じる。さらに、図４に示すように、次のウェハが基板保持機構５２に保持された後、制御部５は真空元弁６６を開く。吸引弁６９および吸引弁７０は閉じられたままである。このように、図４に示す洗浄スタンバイ状態、図５に示すスクラブ洗浄状態、および図６に示すドレイン状態が繰り返される。図６に示す気液分離槽６１からの洗浄液の排出は、一枚のウェハを洗浄する毎に行ってもよいし、複数枚のウェハを洗浄した後に行ってもよい。

図７に示すように、基板洗浄装置の吸引システム６０は、分岐管６２ａ、６２ｂにそれぞれ配置される吸引弁６９，７０に代えて、ロールスポンジ７７，７８で共通の吸引弁７５を備えてもよい。図７は、図２に示される基板洗浄装置の変形例を示す模式図である。吸引弁７５は、分岐点６２ｃと気液分離槽６１との間に位置している。吸引弁７５は、上記した制御部５（図１参照）に接続され、吸引弁７５の開閉動作は制御部５によって制御される。

吸引弁７５の開閉動作は、図４、図５、および図６を参照して説明された吸引弁６９，７０の開閉動作と同一である。より具体的には、制御部５は、洗浄スタンバイ状態とドレイン状態では吸引弁７５を閉じ、スクラブ洗浄状態では吸引弁７５を開く。さらに、本実施形態の真空元弁６６、通気弁９１、およびドレイン弁９４の開閉動作は、図４、図５、および図６を参照して説明された真空元弁６６、通気弁９１、およびドレイン弁９４の開閉動作と同一である。より具体的には、制御部５は、洗浄スタンバイ状態では真空元弁６６を開き、通気弁９１およびドレイン弁９４を閉じ、スクラブ洗浄状体では真空元弁６６を開いた状態に維持し、通気弁９１とドレイン弁９４を閉じたままにする。ドレイン状態では、制御部５は、真空元弁６６を閉じ、通気弁９１およびドレイン弁９４を開く。スクラブ洗浄状態では、制御部５によって、吸引弁７５および真空元弁６６が開かれるので、ウェハＷの上下面に存在する洗浄液は、ロールスポンジ７７，７８を通じて吸引され、気液分離槽６１に移送される。

図２および図７に示される実施形態では、ロールスポンジ７７，７８の両方が吸引システム６０に接続されているが、ウェハＷの研磨された面を洗浄する上側のロールスポンジ７７のみが吸引システム６０に接続されてもよい。上側のロールスポンジ７７のみが吸引システム６０に接続される場合、図２に示される実施形態では、分岐管６２ｂおよび吸引弁７０が省略され、図７に示される実施形態では、分岐管６２ｂが省略される。

図８は、基板洗浄装置の他の実施形態を説明するための図である。図８に示される基板洗浄装置は、ロールスポンジ７７，７８をその内側からリンスする（濯ぐ）ためのインナーリンス液供給システム１００をさらに備える。インナーリンス液供給システム１００が設けられ、分岐管６２ａ、６２ｂにそれぞれ配置される吸引弁６９，７０に代えて、ロールスポンジ７７，７８で共通の吸引弁７５が設けられる以外の本実施形態の構成は、図２に示される実施形態と同一であるので、その重複する説明を省略する。

図８に示されるように、インナーリンス液供給システム１００は、洗浄液吸引配管６２に接続されたインナーリンス液供給ライン１０２と、インナーリンス液供給ライン１０２に設けられたインナーリンス液供給弁１０３とを備える。図示しないが、インナーリンス液供給ライン１０２は、基板処理装置が設置される工場に敷設されている純水供給ポートなどのインナーリンス液供給源に接続されている。インナーリンス液供給ライン１０２は、接続点１０５で洗浄液吸引配管６２に接続される。本実施形態では、図２に示される吸引弁６９および吸引弁７０に代えて、図７に示される吸引弁７５が設けられている。接続点１０５は、吸引弁７５とロールスポンジ７７，７８との間に位置している。すなわち、吸引弁７５は、接続点１０５と気液分離槽６１との間に位置している。インナーリンス液供給弁１０３および吸引弁７５は、制御部５（図１参照）に接続され、インナーリンス液供給弁１０３および吸引弁７５の開閉動作は制御部５によって制御される。

ロールスポンジ７７にインナーリンス液（例えば、純水）を供給するために、制御部５は、吸引弁７５を閉じた後で、インナーリンス液供給弁１０３を開く。真空元弁６６は、閉じていてもよいし、開いていてもよい。インナーリンス液供給弁１０３を開くと、インナーリンス液は、インナーリンス液供給ライン１０２および洗浄液吸引配管６２を通ってロールスポンジ７７，７８の内部に供給される。インナーリンス液は、ロールスポンジ７７，７８の主流路７７ｃ、枝流路７７ｅ、開口７７ｄ、およびスポンジ部材７７ｂ（図３参照）をこの順序で流れ、ロールスポンジ７７，７８の外部に排出される。インナーリンス液は、スポンジ部材７７ｂ内に堆積したパーティクルを洗い流し、パーティクルをロールスポンジ７７，７８から除去する。このようにして、ロールスポンジ７７，７８のセルフクリーニングが実施される。

このロールスポンジ７７，７８のセルフクリーニングは、洗浄されたウェハＷを基板保持機構５２から取り出した後で、次のウェハを基板保持機構５２に搬送する前に実施される。セルフクリーニングは、ロールスポンジ７７，７８が上記した待機位置にあるときに行われる。セルフクリーニングを、気液分離槽６１からの洗浄液（薬液および／または純水）の排出と同時に行ってもよい。この場合、制御部５によって、さらに真空元弁６６が閉じられ、通気弁９１およびドレイン弁９４が開かれる。このようなロールスポンジ７７，７８のセルフクリーニングによって、ロールスポンジ７７，７８のメンテナンスまたは交換頻度を低減させることができる。

図９に示すように、上述したインナーリンス液供給システム１００に代えて、リンス槽１２０を上側のロールスポンジ７７の待機位置に設けてもよい。図９は、待機位置で上側のロールスポンジ７７のセルフクリーニングを行うリンス槽１２０の一実施形態を示す概略図である。

リンス槽１２０は、基板保持機構５２の保持ローラー７１，７２，７３，７４の側方にある待機位置に配置されている。図９に示されるように、リンス槽１２０には純水などからなるリンス液が貯留されている。リンス槽１２０内には、ロールスポンジ７７の外周面に接触するクリーニング部材１２２が配置されている。本実施形態のクリーニング部材１２２は、石英板やサファイアガラス板などから構成されるクリーニング板である。ロールスポンジ７７の外周面が接触するクリーニング部材１２２の表面は、表面粗さが厳密に管理された平坦で滑らかな平面からなる。

ロールスポンジ７７は、図示しない移動機構によりリンス槽１２０に移動され、リンス槽１２０内のリンス液に浸漬される。さらに、ロールスポンジ７７はその軸心まわりに回転しながら、クリーニング部材１２２に押し付けられ、これによってロールスポンジ７７内に堆積しているパーティクルがリンス液中に排出される。このようなロールスポンジ７７のセルフクリーニングによって、ロールスポンジ７７のメンテナンスまたは交換頻度を低減させることができる。ロールスポンジ７７の外周面が接触するクリーニング部材１２２の表面は、平坦で滑らかな平面からなるので、表面凹凸のある粗い平面と比較して、ロールスポンジ７７の摩耗を低減することができる。また、ロールスポンジ７７から排出されたパーティクルがクリーニング部材１２２の表面にほとんど蓄積しない。したがって、クリーニング部材１２２の表面に残ったパーティクルによって、ロールスポンジ７７が汚染されないので、ロールスポンジ７７のセルフクリーニングを効果的に行うことができる。

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。

１ ハウジング
１ａ，１ｂ 隔壁
２ ロード／アンロード部
３ 研磨部
３Ａ 第１研磨ユニット
３Ｂ 第２研磨ユニット
３Ｃ 第３研磨ユニット
３Ｄ 第４研磨ユニット
４ 洗浄部
１０ 研磨パッド
２０ フロントロード部
２１ 走行機構
２２ 搬送ロボット（ローダー）
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 研磨テーブル
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ トップリング
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 研磨液供給ノズル
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ ドレッサ
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ アトマイザ
５２ 基板保持機構
６０ 吸引システム
６１ 気液分離槽
６２ 洗浄液吸引配管
６２ａ 分岐管
６２ｂ 分岐管
６２ｃ 分岐点
６４ 真空ライン
６６ 真空元弁
６８ シール部材
６９ 吸引弁
７０ 吸引弁
７１，７２，７３，７４ 保持ローラー
７５ 吸引弁
７７，７８ ロール洗浄具（ロールスポンジ）
７７ａ シャフト
７７ｂ スポンジ部材
７７ｃ 主流路
７７ｄ 開口
７７ｅ 枝流路
８０，８１ 回転機構
８２ 荷重発生機構
８５，８６ 上側純水供給ノズル（洗浄液供給ノズル）
８７，８８ 上側薬液供給ノズル（洗浄液供給ノズル）
８９ ガイドレール
９０ 通気管
９１ 通気弁
９３ ドレイン管
９４ ドレイン弁
１００ インナーリンス液供給システム
１０２ インナーリンス液供給ライン
１０３ インナーリンス液供給弁
１０５ 接続点
１２０ リンス槽
１２２ クリーニング部材
１９０ 第一洗浄室
１９１ 第一搬送室
１９２ 第二洗浄室
１９３ 第二搬送室
１９４ 乾燥室
Ｗ ウェハ（基板）

Claims (7)

1. 基板を保持して回転させる基板保持機構と、
   前記基板保持機構に保持された前記基板に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、
   前記洗浄液の存在下で前記基板に摺接することで前記基板を洗浄するロール洗浄具と、
   前記ロール洗浄具に接続され、前記ロール洗浄具を通じて前記基板から前記洗浄液を吸引する吸引システムと、を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記吸引システムは、
   前記ロール洗浄具に連結された洗浄液吸引配管と、
   前記洗浄液吸引配管に連結された真空ラインと、
   前記洗浄液吸引配管に設けられた吸引弁と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記基板洗浄装置は、前記吸引弁の動作を制御する制御部をさらに備えており、
   前記制御部は、前記ロール洗浄具が前記基板を洗浄している間、前記吸引弁を開いた状態に維持することを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
4. 前記ロール洗浄具は、シャフトと、前記シャフトの外面を覆うスポンジ部材とを備え、
   前記シャフトは、該シャフトの内部を延びる主流路と、該シャフトの外面に設けられた複数の開口と、前記主流路と前記複数の開口とを連通させる複数の枝流路と、を有し、
   前記洗浄液吸引配管は前記主流路に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
5. 前記基板洗浄装置は、前記洗浄液吸引配管に接続されたインナーリンス液供給ラインをさらに備え、
   前記洗浄液吸引配管と前記インナーリンス液供給ラインとの接続点は、前記吸引弁と前記ロール洗浄具との間に位置していることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
6. 洗浄液を基板に供給しつつ、前記洗浄液の存在下でロール洗浄具を前記基板に摺接させながら、前記ロール洗浄具を通じて前記基板から前記洗浄液を吸引することを特徴とする基板洗浄方法。
7. 基板を研磨する研磨ユニットと、
   前記研磨ユニットで研磨された基板を洗浄する基板洗浄装置と、を備え、
   前記基板洗浄装置は、
   基板を保持して回転させる基板保持機構と、
   前記基板保持機構に保持された前記基板に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、
   前記洗浄液の存在下で前記基板に摺接することで前記基板を洗浄するロール洗浄具と、
   前記ロール洗浄具に接続され、前記ロール洗浄具を通じて前記基板から前記洗浄液を吸引する吸引システムと、を備えたことを特徴とする基板処理装置。

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