JP2018026461A - 化学機械研磨後の基板洗浄技術 - Google Patents

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明 福永
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Abstract

【課題】化学機械研磨（ＣＭＰ）後の基板洗浄での金属材料の腐食を抑制する技術を提供する。
【解決手段】基板を化学機械研磨した後、以下の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄する。（Ａ）基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。（Ｂ）溶存酸素を還元する脱酸素剤。（Ｃ）防食剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ）後の基板洗浄技術に関する。
半導体装置には、ソース／ドレインやゲートとのコンタクトや配線等、金属からなる部位がある。かかる部位を構成する金属としては、タングステン、銅、コバルト、ニッケル等が挙げられる。金属からなる部位を形成するための技術として、ＣＶＤ、ＡＬＤ、電気めっき等が挙げられる。多くの場合、上記技術により金属からなる層を形成した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）により余分な金属が除去されることで基板表面が平坦化され、洗浄される。
特許文献１は、ＣＭＰ後の基板洗浄にＤＩ水を用いる。
米国特許出願公開第２０１６／００６８７１０号明細書
本開示は、化学機械研磨（ＣＭＰ）後の基板洗浄技術の改善を目的とする。
本開示の一態様は、基板を洗浄する方法であって、基板を化学機械研磨した後、以下の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄するものである。
（Ａ）基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
（Ｂ）溶存酸素を還元する脱酸素剤。
（Ｃ）防食剤。
本開示により、化学機械研磨（ＣＭＰ）後の基板洗浄技術が改善される。
図１は、実施例にかかる基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 図２は、実施例における研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。 図３は、実施例における洗浄モジュールを示す斜視図である。 図４は、実施例における乾燥モジュールを示す縦断面図である。 図５は、実施例における乾燥モジュールを示す平面図である。
化学機械研磨（ＣＭＰ）後の基板洗浄技術を改良すべく鋭意検討が加えられた。その結果、以下の知見が得られた。
ソース／ドレインやゲートとのコンタクトには現在、多くの場合において、タングステンが使われている。しかしながら、微細化に伴いこれをコバルトに変えることが考えられる。またコンタクトのみならず配線のビア形成や配線層そのものの形成にも現行の銅に変えてコバルトを使う可能性がある。特にコンタクト部分はアスペクト比が高く、微細化が進むにつれて現行のタングステンではビアの埋め込みに際してシームの形成が避け難くなってくる。タングステンの場合は融点が高いので、一旦シームができてしまうとアニールによりこれを解消することができず、抵抗上昇につながってしまう。一方コバルトの場合はタングステンよりも融点が低いので、仮に埋め込みが不十分であってもアニール処理によりリフローされてシームが解消され抵抗上昇が回避される（例えばＵＳ２０１５／０１４７８８０Ａ１）。
コバルトの埋め込みにはＣＶＤやＡＬＤなどの気相成長による方法がある。しかしながら、これらの方法はいずれも等方的な埋め込みであるので、アスペクト比が高い場合には一回で埋め込むことが困難となり、一部を埋め込み、次いでアニールすることを何度か繰り返すことになり、製造コストが高くなる。また材料面でもコストも高い。そこで、電気メッキによる埋め込みが考えられている。
めっきにより形成された金属膜は、添加剤の効果により多結晶となり、結晶性によって反応性が大きく異なる。このためＣＭＰ後に水溶液に接すると結晶粒間で電位差を生じ、腐食が発生する要因となる。また、ＴｉＮのようなライナー層との間で電位差が生じ、コバルトが溶解するガルバニック腐食が発生する。このガルバニック腐食は、ＣＶＤやＡＬＤなどで成膜した場合も同様に発生するので、コバルトを使用する場合の本質的な課題と言える。
さらに埋め込みに際してビア底部からめっきが成長するように各種添加剤が使用されうる。添加剤は不純物としてめっき膜に取り込まれるが、その後のアニール処理（めっきしただけでは抵抗が高いことから、抵抗を下げるために行なわれる加熱処理）により結晶粒界に集まる。この粒界を起点として粒界腐食も発生しうる。
ＣＭＰ処理中はスラリー中の防食剤によってコバルト表面が保護されている。しかし、ＣＭＰ後の洗浄工程においては、保護層が除去され、金属表面が露出することがある。かかるメカニズムにより、基板上に配置されたコバルトにおいて腐食発生と抵抗上昇が生じるリスクがあることが判明した。コバルト以外の金属を用いる場合（特に、例えば、銅やニッケルを用いる場合）にも、同様のリスクがあることが判っている。
より具体的には例えば、ＣＭＰ後の洗浄工程により、基板表面から防食剤が除去されると、局部腐食が進行しうる。コバルトの場合には特に、銅よりも標準電極電位が低く、銅よりも腐食されやすい。その結果、露出時間がわずかであっても、悪影響を受けることが考えられる。
かかる課題を解決する具体的手段の一例として、ＣＭＰ後の洗浄工程において使用される洗浄液自体に、腐食を抑制する性質を付与することが考えられる。
以上のような検討を踏まえ、本開示の内容が完成された。
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまで一例であり、本開示を限定するものではない。
以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の望ましい一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、あくまで一例であり、本開示を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より望ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。また、製造方法においては、必要に応じて、各工程の順序等を変更でき、かつ、他の公知の工程を追加できる。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る洗浄液、方法および半導体装置の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
第１の方法は、基板を化学機械研磨した後、以下の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄する。
（Ａ）基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
（Ｂ）溶存酸素を還元する脱酸素剤。
（Ｃ）防食剤。
かかる構成では、化学機械研磨後の基板洗浄プロセスにより基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。
第２の方法は、第１の方法において、洗浄液が、さらに界面活性剤を含有する。
かかる構成では、洗浄液で金属を含む基板表面が被覆されやすくなり、金属腐食の可能性をさらに低減できる。
第３の方法は、第１または第２の方法において、洗浄液を用いた基板洗浄が、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる。
第４の方法は、第１ないし第３の方法において、研磨パッドと洗浄液とを用いた基板洗浄の前に、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去し、研磨パッドと洗浄液とを用いた基板洗浄が終了し基板が研磨パッド上から離れた後に、超純水を用いて洗浄液を除去する。なお、脱酸素水とは超純水に対して膜脱気法などの脱酸素処理を施し溶存酸素を取り除いたものであり、不活性ガス溶解水とは、しかる後に不活性ガスを溶解させたもののことである。
かかる構成では、例えば、洗浄液とスラリーとが接触ないし混合して好ましくない反応生成物が生じる可能性を低減できる。脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去するとは、主として基板表面および研磨パッド表面からスラリーを基板上の金属部分の腐食を防止しつつ除去することを言う。超純水を用いて洗浄液を除去するとは、主として研磨パッド表面から洗浄液を除去することを言う。後者においては、基板自体は後工程へと運ばれており腐食の懸念が無いので、脱酸素水および不活性ガス溶解水以外の洗浄剤（通常の超純水等）が用いられうる。超純水は、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方であってもよい。
第５の方法は、第１ないし第４のいずれかの方法において、洗浄液を用いた基板洗浄が、洗浄用のロールスポンジと基板とを接触させて行なわれる。
第６の方法は、第１ないし第５のいずれかの方法において、洗浄液を用いた基板洗浄を、遮光した状態で行う。
第７の方法は、第１ないし第６のいずれかの方法において、洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥する、方法である。
かかる構成では、仕上げ工程での洗浄水により基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。
第８の方法は、第１ないし第７のいずれかの方法において、基板上の金属が、銅、コバルト、ニッケルからなる群より選択される少なくとも１つの金属である。
第９の方法は、第１ないし第８のいずれかの方法において、基板上の金属が、めっき成膜された金属である。
第１０の方法は、第１ないし第９のいずれかの方法において、化学機械研磨後、基板の洗浄を開始するまでの間、以下の（Ｄ）および（Ｅ）の少なくとも一方を実行する。
（Ｄ）基板表面に洗浄液を供給し続ける。
（Ｅ）洗浄液をオーバーフローさせた容器に基板を浸漬させる。
かかる方法では、例えば、洗浄を開始するまでの待ち時間中における腐食の進行を抑制できる。
第１の半導体装置の製造方法は、基板を化学機械研磨した後、以下の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で洗浄する、半導体装置の製造方法である。
（Ａ）基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
（Ｂ）溶存酸素を還元する脱酸素剤。
（Ｃ）防食剤。
かかる構成では、化学機械研磨後の基板洗浄プロセスにより基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。
第２の製造方法は、第１の製造方法において、洗浄液が、さらに界面活性剤を含有する。
かかる構成では、洗浄液で金属を含む基板表面が被覆されやすくなり、金属腐食の可能性をさらに低減できる。
第３の製造方法は、第１または第２の製造方法において、洗浄液を用いた基板洗浄が、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる。
第４の製造方法は、第３の製造方法において、研磨パッドと洗浄液とを用いた基板洗浄の前に、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去し、研磨パッドと洗浄液とを用いた基板洗浄が終了し基板が研磨パッド上から離れた後に、超純水を用いて洗浄液を除去する。
かかる構成では、例えば、洗浄液とスラリーとが接触ないし混合して好ましくない反応生成物が生じる可能性を低減できる。脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去するとは、主として基板表面および研磨パッド表面からスラリーを除去することを言う。超純水を用いて洗浄液を除去するとは、主として研磨パッド表面から洗浄液を除去することを言う。後者においては、基板自体は後工程へと運ばれており、脱酸素水および不活性ガス溶解水以外の洗浄剤（通常の超純水等）が用いられうる。超純水は、脱酸素水であっても不活性ガス溶解水であってもよい。
第５の製造方法は、第１ないし第４のいずれかの製造方法において、洗浄液を用いた基板洗浄が、洗浄用のロールスポンジと基板とを接触させて行なわれる。
第６の製造方法は、第１ないし第５のいずれかの製造方法において、洗浄液を用いた基板洗浄を、遮光した状態で行う。
第７の製造方法は、第１ないし第６のいずれかの製造方法において、洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥する、製造方法である。
かかる構成では、仕上げ工程での洗浄水により基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。
第８の製造方法は、第１ないし第７のいずれかの製造方法において、基板上の金属が、銅、コバルト、ニッケルからなる群より選択される少なくとも１つの金属である。
第９の製造方法は、第１ないし第８のいずれかの製造方法において、基板上の金属が、めっき成膜された金属である。
第１０の製造方法は、第１ないし第９のいずれかの製造方法において、化学機械研磨後、基板の洗浄を開始するまでの間、以下の（Ｄ）および（Ｅ）の少なくとも一方を実行する。
（Ｄ）基板表面に洗浄液を供給し続ける。
（Ｅ）洗浄液をオーバーフローさせた容器に基板を浸漬させる。
かかる方法では、例えば、待ち時間中における腐食の進行を抑制できる。
第１の基板処理装置は、基板を化学機械研磨する研磨部と、基板を搬送する搬送機構と、研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部と、洗浄液をオーバーフローさせる容器と、研磨部と搬送機構と洗浄部とを制御する制御部と、を備えた基板処理装置であって、制御部は、化学機械研磨後において、基板の洗浄を開始するまでの待機時間に、前記搬送機構により、基板を容器に浸漬させるように構成されている。
第１の洗浄液は、化学機械研磨後の基板洗浄に用いるための洗浄液であって、以下の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つを含有する。
（Ａ）基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
（Ｂ）溶存酸素を還元する脱酸素剤。
（Ｃ）防食剤。
かかる構成では、化学機械研磨後の基板洗浄プロセスにより基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。
第２の洗浄液は、第１の洗浄液において、さらに界面活性剤を含有する。
かかる構成では、洗浄液で金属を含む基板表面が被覆されやすくなり、金属腐食の可能性をさらに低減できる。
本実施形態において、化学機械研磨後の基板洗浄は、基板表面に付着したスラリー成分を洗浄ないし除去するものである。洗浄液は、例えば、水を溶媒として含む液体とすることができる。
「基板上の金属」とは、例えば、半導体基板上に形成された絶縁膜の中に埋め込まれた金属部分を意味する。
「洗浄液で基板を洗浄する」とは、洗浄液を用いて基板表面を洗浄することを含む。洗浄の具体的な方法は特に限定されない。例えば、洗浄に際し、研磨パッド、スポンジロール等の部材を基板表面に接触させて摩擦により汚れを除去してもよいし、単に洗浄液のみを基板表面に適用して汚れを除去してもよい。
「（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つ」とは、（Ａ）のみであってもよいし、（Ｂ）のみであってもよいし、（Ｃ）のみであってもよいし、（Ａ）と（Ｂ）との組合せであってもよいし、（Ｂ）と（Ｃ）との組合せであってもよいし、（Ａ）と（Ｃ）との組合せであってもよいし、（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）との組合せであってもよい。
「基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤」とは、単に金属よりも酸化還元電位が低いことを意味するものではなく、現実に金属と接触させた場合において、金属に吸着しやすい等して、当該金属の酸化による腐食を抑制可能な剤を意味する。基板上の金属としては、例えば、銅、コバルト、ニッケル等とすることができる。具体的には例えば、当該金属を無電解めっきにより堆積させる際に用いることができる還元剤であってもよい。より具体的には例えば、ジメチルアミンボラン、ジエチルアミンボラン、次亜リン酸、水素化ボロン、ヒドラジン、等が挙げられる。
還元剤の濃度としては、無電解めっきにおける還元剤濃度等にも鑑み、０．１Ｍ程度とすることができる。より具体的には、還元剤の濃度範囲の下限（境界値を含む）は、０．０１Ｍ、０．０２Ｍ、０．０３Ｍ、０．０４Ｍ、０．０５Ｍ、０．０６Ｍ、０．０７Ｍ、０．０８Ｍ、０．０９Ｍ、０．１Ｍ、０．１１Ｍ、０．１５Ｍ、０．２Ｍ、０．３Ｍ、０．５Ｍ、１Ｍ等とすることができる。還元剤の濃度範囲の上限（境界値を含む）は、５Ｍ、４Ｍ、３Ｍ、２Ｍ、１Ｍ、０．９Ｍ、０．８Ｍ、０．７Ｍ、０．６Ｍ、０．５Ｍ、０．４Ｍ、０．３Ｍ、０．２Ｍ、０．１Ｍ等とすることができる。還元剤の濃度範囲は、０．０１Ｍ以上１Ｍ以下、０．０２Ｍ以上０．８Ｍ以下、０．０５Ｍ以上０．５Ｍ以下等とすることができる。
なお、還元剤が有効に働くようにするため、ｐＨ調整剤の添加により洗浄液のｐＨを中性から弱アルカリ性に維持してもよい。
金属は、基板上にめっき成膜されていてもよい。めっきされる金属としては、例えば、銅、コバルト、ニッケル等とすることができる。
「溶存酸素を還元する脱酸素剤」とは、例えば、水中の溶存酸素を還元可能な脱酸素剤とすることができる。空気中から洗浄液中へと再溶解してくる酸素を脱酸素剤により消費することで、基板上の金属が腐食する可能性を低減する。具体的には例えば、亜硫酸塩（カリウム塩、アンモニウム塩等：５重量％程度）、脱酸素性アミノ化合物（カルボヒドラジド、ジエチルヒドロキシルアミン、ヒドロキシジアミノベンゼン、イソプロピルヒドロキシルアミンのうちの１種または２種以上：０．１〜２重量％）、エリソルビン酸、アスコルビン酸（総量として５重量％以上）、多価フェノール系有機化合物ないし多糖類系有機化合物（５〜１５重量％）からなる群より選択される少なくとも１つの脱酸素剤とすることができる。
多価フェノール系有機化合物としては、水中の溶存酸素を低減する作用を有していれば特に限定されるものではなく、例えば没食子酸等でもよい。タンニン類、リグニン類及びカテキン類からなる群より選ばれる１種以上の化合物とすれば、脱酸素作用に優れるという点で有利である。多糖類系有機化合物としては、キトサン類とすれば、脱酸素作用に優れるという点で有利である。ただし、これに限定されるものではなく、デンプン等であってもよい。
「防食剤」としては、例えば、ＣＭＰ用の組成物（研磨剤）に含まれる防食剤とすることができる。かかる防食剤としては、周知のものが種々用いられ得る。具体的には例えば、トリアゾール類、ベンゾトリアゾール類、イミダゾール類、ベンゾイミダゾール類のいずれかないしそれらの混合物（濃度：０．０５〜５重量％程度）とすることができる。あるいは例えば、両性界面活性剤類、スルホン酸類、ホスホン酸類、カルボン酸類、アミン類、アミド類、及びそれらの混合物（濃度：０．００１〜０．２５重量％程度）とすることができる。
「界面活性剤」としては、特に限定されない。カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル等のアニオン系、第四級アンモニウム塩型等のカチオン系、カルボン酸塩型等の両性系、エステル型、エーテル型等のノニオン系のいずれも適用することができる。
例えば、ビアを囲む絶縁膜が酸化膜である場合、ビアを構成する金属より酸化膜のほうが濡れ性が高い。このため、酸化膜に洗浄液が引っ張られ、洗浄中に金属表面まで洗浄液が行き渡らない虞がある。かかる問題を低減するため、金属と絶縁膜両者での接触角に差が無くなる程度にまで界面活性剤を添加してもよい。
洗浄液を用いた基板洗浄が、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる場合において、ウェーハはフェースダウンで保持されうる。洗浄後研磨ヘッドに保持されたウェーハはフェースダウンのまま研磨パッドから離れるが、このとき、洗浄液の濡れ性によっては、洗浄液が液滴となって基板表面から落下し、表面が洗浄液に覆われずに露出する。その結果、基板上の金属が空気中の酸素等に接触して、腐食が生じ得る。かかる問題を低減するため、接触角が２５°以下となるように、界面活性剤の種類および添加量が調整されてもよい。あるいは、かかる問題をより強力に低減するため、接触角が１５°以下となるように、界面活性剤の種類および添加量が調整されてもよい。接触角の測定方法としては、液滴の頂点の高さｈ、半径ｒを直読し、θ＝２ａｒｃｔａｎ（ｈ／ｒ）より接触角を求める『θ／２法』を使用できる。
「脱酸素水」とは、溶存酸素による腐食を低減するために、酸素を実質的に含まない水を言う。脱酸素水は、超純水（非イオン水、蒸留水等）から調製されてもよい。「不活性ガス溶解水」は、超純水を脱酸素処理した後、不活性ガスを溶解させた水である。不活性ガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、水素等とすることができる。不活性ガスを溶解させるのは、洗浄処理中に大気から酸素が再溶解するのを抑制するためである。
脱酸素処理としては、窒素曝気による酸素濃度低減が不十分な場合等に対応すべく、真空膜脱気が採用されうる。不活性ガス溶解処理としては、超純水の純度低下等を低減すべく、加圧膜溶解が採用されうる。
脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方中の溶存酸素濃度としては５０μｇ／Ｌ以下であってもよく、５μｇ／Ｌであってもよい。脱酸素水における溶存酸素濃度の上限（境界値を含む）としては、１ｍｇ／Ｌ、１００μｇ／Ｌ、５０μｇ／Ｌ、４０μｇ／Ｌ、３０μｇ／Ｌ、２０μｇ／Ｌ、１０μｇ／Ｌ、９μｇ／Ｌ、８μｇ／Ｌ、７μｇ／Ｌ、６μｇ／Ｌ、５μｇ／Ｌ、４μｇ／Ｌ、３μｇ／Ｌ、２μｇ／Ｌ、１μｇ／Ｌ等とすることができる。脱酸素水における溶存酸素濃度の下限（境界値を含む）としては、０μｇ／Ｌ、０．１μｇ／Ｌ、０．２μｇ／Ｌ、０．３μｇ／Ｌ、０．４μｇ／Ｌ、０．５μｇ／Ｌ、０．６μｇ／Ｌ、０．７μｇ／Ｌ、０．８μｇ／Ｌ、０．９μｇ／Ｌ、１μｇ／Ｌ、２μｇ／Ｌ、３μｇ／Ｌ、４μｇ／Ｌ等とすることができる。脱酸素水における溶存酸素濃度の範囲としては、０μｇ／Ｌ以上１ｍｇ／Ｌ以下、０μｇ／Ｌ以上１００μｇ／Ｌ以下、０μｇ／Ｌ以上１０μｇ／Ｌ以下、０．１μｇ／Ｌ以上１ｍｇ／Ｌ以下、０．１μｇ／Ｌ以上１００μｇ／Ｌ以下、０．１μｇ／Ｌ以上１０μｇ／Ｌ以下、０．２μｇ／Ｌ以上８μｇ／Ｌ以下、０．３μｇ／Ｌ以上６μｇ／Ｌ以下等とすることができる。
不活性ガス溶解水中の溶存不活性ガス濃度としては、例えば窒素で２０ｍｇ／Ｌ程度、ヘリウムで１．６ｍｇ／Ｌ程度、水素で１．６ｍｇ／Ｌ程度とすることができる。
不活性ガス溶解水中の溶存窒素ガス濃度の上限（境界値を含む）としては、３０ｍｇ／Ｌ、２０ｍｇ／Ｌ等とすることができる。脱酸素水における溶存窒素ガス濃度の下限（境界値を含む）としては、１ｍｇ／Ｌ、２ｍｇ／Ｌ、３ｍｇ／Ｌ、４ｍｇ／Ｌ、５ｍｇ／Ｌ、６ｍｇ／Ｌ、７ｍｇ／Ｌ、８ｍｇ／Ｌ、９ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ等とすることができる。脱酸素水における溶存窒素ガス濃度の範囲としては、０．１ｍｇ／Ｌ以上３０ｍｇ／Ｌ以下、５ｍｇ／Ｌ以上２５ｍｇ／Ｌ以下、１０ｍｇ／Ｌ以上２０ｍｇ／Ｌ以下等とすることができる。
不活性ガス溶解水中の溶存ヘリウムガス濃度の上限（境界値を含む）としては、１ｍｇ／Ｌ、１．６ｍｇ／Ｌ等とすることができる。脱酸素水における溶存ヘリウムガス濃度の下限（境界値を含む）としては、５０μｇ／Ｌ、１００μｇ／Ｌ等とすることができる。脱酸素水における溶存ヘリウムガス濃度の範囲としては、５０μｇ／Ｌ以上１ｍｇ／Ｌ以下、１００μｇ／Ｌ以上１．６ｍｇ／Ｌ以下等とすることができる。
不活性ガス溶解水中の溶存水素ガス濃度の上限（境界値を含む）としては、１ｍｇ／Ｌ、１．６ｍｇ／Ｌ等とすることができる。脱酸素水における溶存水素ガス濃度の下限（境界値を含む）としては、５０μｇ／Ｌ、１００μｇ／Ｌ等とすることができる。脱酸素水における溶存水素ガス濃度の範囲としては、５０μｇ／Ｌ以上１ｍｇ／Ｌ以下、１００μｇ／Ｌ以上１．６ｍｇ／Ｌ以下等とすることができる。
「遮光」とは、例えば、研磨プロセス、洗浄プロセス等において、光が入ると半導体の光電効果により腐食が生じる場合において、かかる問題を回避するために、プロセスにおいて基板が光に触れないように処理することをいう。
［実施例］
図１は、実施例にかかる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、この基板処理装置は、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と、後述する洗浄液をオーバーフローさせた容器８とを有している。基板処理装置全体は遮光されており、ウェハに強い光が当たらないように構成されている。
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２台の搬送ロボット（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。各搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えており、処理されたウェハをウェハカセットに戻すときに上側のハンドを使用し、処理前のウェハをウェハカセットから取り出すときに下側のハンドを使用して、上下のハンドを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汚染ガス成分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、ウェハの化学機械研磨（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、あるいは後述する洗浄液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とを備えており、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とを備えており、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。
次に、ウェハを搬送するための搬送機構について説明する。図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ６が配置されている。この第１リニアトランスポータ６は、研磨ユニット３Ａ，３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第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とする）の間でウェハを搬送する機構である。
また、第３研磨ユニット３Ｃおよび第４研磨ユニット３Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ７が配置されている。この第２リニアトランスポータ７は、研磨ユニット３Ｃ，３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間でウェハを搬送する機構である。
ウェハは、第１リニアトランスポータ６によって研磨ユニット３Ａ，３Ｂに搬送される。第１研磨ユニット３Ａのトップリング３１Ａは、トップリングヘッドのスイング動作により研磨位置と第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３１Ａへのウェハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。同様に、第２研磨ユニット３Ｂのトップリング３１Ｂは研磨位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング３１Ｂへのウェハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット３Ｃのトップリング３１Ｃは研磨位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング３１Ｃへのウェハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット３Ｄのトップリング３１Ｄは研磨位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング３１Ｄへのウェハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。
第１搬送位置ＴＰ１には、搬送ロボット２２からウェハを受け取るためのリフタ１１が配置されている。ウェハはこのリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。リフタ１１と搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁１ａに設けられており、ウェハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット２２からリフタ１１にウェハが渡されるようになっている。また、第１リニアトランスポータ６と、第２リニアトランスポータ７と、洗浄部４との間にはスイングトランスポータ１２が配置されている。このスイングトランスポータ１２は、第４搬送位置ＴＰ４と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有しており、第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７へのウェハの受け渡しは、スイングトランスポータ１２によって行われる。ウェハは、第２リニアトランスポータ７によって第３研磨ユニット３Ｃおよび／または第４研磨ユニット３Ｄに搬送される。また、研磨部３で研磨されたウェハはスイングトランスポータ１２を経由して洗浄部４に搬送される。スイングトランスポータ１２の側方には、図示しないフレームに設置されたウェハＷの仮置き台１８０が配置されている。この仮置き台１８０は、図１に示すように、第１リニアトランスポータ６に隣接して配置されており、第１リニアトランスポータ６と洗浄部４との間に位置している。
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モジュール２０１Ａおよび下側一次洗浄モジュール２０１Ｂが配置されている。上側一次洗浄モジュール２０１Ａは下側一次洗浄モジュール２０１Ｂの上方に配置されている。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モジュールおよび下側二次洗浄モジュールが配置されている。上側二次洗浄モジュールは下側二次洗浄モジュールの上方に配置されている。一次および二次洗浄モジュールは、洗浄液を用いてウェハを洗浄する洗浄機である。これらの一次および二次洗浄モジュールは垂直方向に沿って配列されているので、フットプリント面積が小さいという利点が得られる。
乾燥室１９４内には、縦方向に沿って配列された上側乾燥モジュールおよび下側乾燥モジュールが配置されている。これら上側乾燥モジュールおよび下側乾燥モジュールは互いに隔離されている。上側乾燥モジュールおよび下側乾燥モジュールの上部には、清浄な空気を乾燥モジュール内にそれぞれ供給するフィルタファンユニットが設けられている。上側一次洗浄モジュール、下側一次洗浄モジュール、上側二次洗浄モジュール、下側二次洗浄モジュール、上側乾燥モジュール、および下側乾燥モジュールは、図示しないフレームにボルトなどを介して固定されている。
研磨されたウェハにはスラリーが付着しており、その状態でウェハを長い時間放置することは好ましくない。これは、配線金属がスラリーによって腐食しうるからである。そこで、当該ウェハの存在位置に応じた対応が必要となる。研磨直後であれば、搬送位置ＴＰ４ないしＴＰ５においてウェハ下方にノズル（図示せず）を設け、前記洗浄液をウェハ表面に対して待機時間終了まで供給し腐食発生を抑止する。このノズルはウェハ全面を洗浄液で継続的に濡らすために、基板中心に対して軸対象に複数設置することが好ましい。また、仮置き台１８０を洗浄液を保持しうる容器状（図示せず）とし、当該容器にオーバーフロー機構とドレイン機構を設け、待機時間中は洗浄液をオーバーフローする状況で供給しつつウェハを保持し、待機時間終了後は洗浄液の供給を停止するとともに直ちにドレインし、液が抜け落ちてから洗浄部へと搬送する。さらに浄部４の隣には、洗浄液（詳細は後述）をオーバーフローさせる容器８が設けられている。すなわち、容器８には、図示されない洗浄液供給口から継続的に新鮮かつ清浄な洗浄液が供給されており、容器８の上端から洗浄液が溢れ出して流れ落ちるように構成されている。溢れた洗浄液は、図示されない排水口から排出され、廃棄される。あるいは、溢れた洗浄液は回収され、濾過等を経て再利用されてもよい。
第３研磨ユニット３Ｃおよび／または第４研磨ユニット３ＤにおいてＣＭＰが完了して洗浄ステップに移行する前、あるいは、各洗浄ステップが完了して次の洗浄ステップに移行する前に、待機時間が発生すると、搬送機構（図示せず）が、ウェハを保持したままウェハを容器８内の洗浄液に浸漬させる。待機時間が完了すると、第３の搬送機構は、保持しているウェハを下流のステップへと引き渡す。
この例では、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂのラインを優先的に処理することとし、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂのラインには待機時間が発生しないことを前提としてシステムを構成している。第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂのラインにも待機時間が発生する場合には、別途容器８を設けたり、それぞれのラインから利用できる位置に容器８を設けてもよい。
＜第１ステップ＞
以下、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる基板洗浄の第１ステップについて説明する。
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、互いに同一の構成を有しているので、以下、第１研磨ユニット３１Ａについて説明する。
図２は、実施例における研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。第１研磨ユニット３Ａにおいて、トップリング３１Ａは、トップリングシャフト３６に支持されている。研磨テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付されており、この研磨パッド１０の上面はウェハＷを研磨する研磨面を構成する。なお、研磨パッド１０に代えて固定砥粒を用いることもできる。トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａは、矢印で示すように、その軸心周りに回転するように構成されている。ウェハＷは、トップリング３１Ａの下面に真空吸着により保持される。研磨時には、液体供給ノズル３２Ａから研磨パッド１０の研磨面に研磨液が供給され、研磨対象であるウェハＷがトップリング３１Ａにより研磨面に押圧されて研磨される。かかる態様により、ＣＭＰが実行される。
ＣＭＰが終了すると、液体供給ノズル３２Ａから脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方が供給される。トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａが、ＣＭＰの時と同様に回転することで、研磨パッド１０とウェハＷとの境界部分、研磨パッド１０の表面等から研磨液を含むスラリーが除去される。
スラリーの除去が完了すると、液体供給ノズル３２Ａから洗浄液（例えば、アスコルビン酸：５％、ベンゾトリアゾール：０．１％、ポリエチレングリコール：０．１％、残部：超純水）が供給される。トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａが、ＣＭＰの時と同様に回転することで、研磨パッド１０とウェハＷとの境界部分、研磨パッド１０の表面等から脱酸素水が除去され、ウェハＷの表面は洗浄液で保護されることになる。
第１実施例で用いられる洗浄液は、具体的には、以下の方法で調製されうる。
超純水に対して、まずポリエチレングリコールを添加し撹拌溶解する。ついで撹拌を継続したまま、アスコルビン酸、ベンゾトリアゾールの順に添加し、溶解させる。しかる後に水酸化カリウムによりｐＨ９になるよう調整する。
ウェハ表面の洗浄液による保護が完了すると、ウェハＷは後工程へと移送される。その後、液体供給ノズル３２Ａから超純水が供給される。トップリング３１Ａが回転することで、研磨パッド１０の表面等から洗浄液が除去される。
なお、ウェハ表面の洗浄液による保護の前に実行される脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方による洗浄ないしウエハ移送後の超純水による洗浄は、スラリーと洗浄液との反応による悪影響を低減するためのものである。かかる反応による悪影響が特に問題とならない場合等において、これらの洗浄は省略されてもよい。
実施例では、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる基板洗浄時に、金属腐食対策済みの洗浄液が用いられることから、研磨パッドを用いた洗浄プロセスにおいて、洗浄液への酸素の溶解が抑制されることにより基板上の金属等が腐食する可能性が低減される。
＜第２ステップ＞
以下、洗浄用のロールスポンジと基板とを接触させて行なわれる基板洗浄の第２ステップについて説明する。
図３は、実施例における洗浄モジュールを示す斜視図である。洗浄モジュール２０１は、第１洗浄室１９０および第２洗浄室１９２の内部に設置されるロールスポンジ型の洗浄機である。図３に示すように、洗浄モジュール２０１はウェハＷを保持して回転させる４つのローラ３０１，３０２，３０３，３０４と、ウェハＷの上下面に接触するロールスポンジ（洗浄具）３０７，３０８と、これらのロールスポンジ３０７，３０８を回転させる回転機構３１０，３１１と、ウェハＷの上下面に洗浄液（例えば純水）を供給する洗浄液供給ノズル３１５，３１６と、ウェハＷの上下面にエッチング液（薬液）を供給するエッチング液供給ノズル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。
上側のロールスポンジ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および上側のロールスポンジ３０７は昇降駆動機構３２１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スポンジ３０８が上下動するようになっている。なお、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。
ウェハＷの搬入搬出時には、ロールスポンジ３０７，３０８は互いに離間した位置にある。ウェハＷの洗浄時には、これらロールスポンジ３０７，３０８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３０７，３０８がウェハＷの上下面を押圧する力は、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。上側のロールスポンジ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、上側のロールスポンジ３０７がウェハ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。搬送ロボット（図示せず）のアームにより搬送されてきたウェハＷは、まず肩部３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂ，３０４ｂの上に載置され、その後ローラ３０１，３０２，３０３，３０４がウェハ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、これによりウェハ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、ウェハＷは肩部３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂ，３０４ｂと非接触に保たれる。
洗浄用のロールスポンジと基板（ウェハ）とを接触させて行なわれる基板洗浄は、次のように行なわれる。まず、ウェハＷはローラ３０１，３０２，３０３，３０４に保持され、回転される。次いで、洗浄液供給ノズル３１５，３１６からウェハＷの上面に洗浄液（例えば、ジメチルアミンボラン：０．６％、トリルトリアゾール：０．１％、ポリエチレングリコール：０．１％、残部：超純水）、下面に超純水が供給される。そして、ロールスポンジ３０７，３０８がその軸心周りに回転しながらウェハＷの上下面に摺接することによって、ウェハＷの上下面をスクラブ洗浄する。
第２ステップで用いられる洗浄液は、第１ステップと同様の方法で調製することができるので、詳細な説明を省略する。
洗浄モジュールが複数備えられている場合、それぞれの洗浄モジュールは、同一のタイプの洗浄モジュールでもよく、または異なるタイプの洗浄モジュールでもよい。例えば、一次洗浄モジュールを一対のロールスポンジでウェハの上下面をスクラブ洗浄するタイプの洗浄機とし、二次洗浄モジュールをペンシルスポンジ型洗浄機または２流体ジェットタイプの洗浄機とすることもできる。
実施例では、洗浄用のロールスポンジと基板（ウェハ）とを接触させて行なわれる基板洗浄時に、金属腐食対策済みの洗浄液が用いられることから、ロールスポンジを用いた洗浄プロセスにおいて、洗浄水中に溶け込んだ酸素等により基板上の金属等が腐食する可能性が低減される。
＜第３ステップ＞
以下、第１実施形態の洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥する第３ステップについて説明する。
図４は、実施例における乾燥モジュールを示す縦断面図である。図５は、実施例における乾燥モジュールを示す平面図である。乾燥モジュール２０５は、乾燥室１９４の内部に設置される、ロタゴニ乾燥を行う乾燥機である。
乾燥モジュール２０５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。より具体的には、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。基台４０１は回転軸４０６の上端に固定されており、この回転軸４０６は軸受４０５によって回転自在に支持されている。軸受４０５は回転軸４０６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４０６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ようになっている。
基台４０１の上面には回転カバー４５０が固定されている。なお、図４は回転カバー４５０の縦断面を示している。回転カバー４５０はウェハ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の上端はウェハＷに近接しており、回転カバー４５０の上端の内径は、ウェハ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。
ウェハＷの上方には、ウェハＷの表面（フロント面）に洗浄液を除去するための脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方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、ウェハ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、図示しない脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方の供給源に接続され、フロントノズル４５４を通じてウェハＷの表面の中心に脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方が供給されるようになっている。脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方に加え、他の薬液等が供給可能であってもよい。また、ウェハＷの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための２つのノズル４６０，４６１が並列して配置されている。ノズル４６０は、ウェハＷの表面にＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ2ガスとの混合気）を供給するためのものであり、ノズル４６１はウェハＷの表面の乾燥を防ぐために脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を供給するものである。これらノズル４６０，４６１はウェハＷの径方向に沿って移動可能に構成されている。
実施例で用いる脱酸素水ならびに不活性ガス溶解水は、具体的には以下の方法で調製されうる。
まず、超純水を例えばポリオレフィン製中空糸膜から成る脱気モジュールの液相側に供給し、同モジュールの気相側を真空ポンプで減圧することにより、超純水中の溶存酸素その他の溶存気体成分を脱気除去し脱酸素水を得る。ここで、中空糸膜の膜面積、超純水の供給液量および真空ポンプの排気速度を選択することにより、脱酸素水中の溶存酸素濃度を制御することができる。この操作は単に酸素を除去するだけでなく、金属の腐食を促進する溶存炭酸ガスを除去する効果もあり、また不活性ガスの溶解を促進するためにも有用な工程である。次いで脱酸素水を例えばポリオレフィン製中空糸膜から成る脱気モジュールの液相側に供給し、同モジュールの気相側に溶解したい不活性ガスを供給することで目的とする不活性ガス溶解水を得る。ここで、中空糸膜の膜面積、脱酸素水の供給液量および不活性ガスの供給圧力を選択することにより、不活性ガス溶解水中の溶存ガス濃度を制御することができる。
回転軸４０６の内部には、超純水供給源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。超純水供給源４６５には、洗浄液として超純水が貯留されており、バックノズル４６３を通じてウェハＷの裏面に超純水が供給されるようになっている。また、乾燥気体供給源４６６には、乾燥気体として、Ｎ2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を通じてウェハＷの裏面に乾燥気体が供給されるようになっている。
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。なお、図４は、リフト機構４７０が下降位置にある状態を示している。
以上のように構成された乾燥モジュールにおいて、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥するステップについて、以下説明する。
まず、モータ４１５によりウェハ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から脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を、バックノズル４６３から超純水を、それぞれウェハＷの表面（上面）および裏面（下面）に供給し、ウェハＷの表裏全面をリンスする。ウェハＷに供給された脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方並びに超純水は、遠心力によりウェハＷの表面および裏面全体に広がり、これによりウェハＷの全体がリンスされる。回転するウェハＷから振り落とされた脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方並びに超純水は、回転カバー４５０に捕らえられ、液体排出孔４５１に流れ込む。ウェハＷのリンス処理の間、２つのノズル４６０，４６１は、ウェハ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からの脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方の供給を停止し、フロントノズル４５４をウェハＷから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、２つのノズル４６０，４６１をウェハＷの上方の作業位置に移動させる。そして、ウェハＷを３０〜１５０ｍｉｎ−１の速度で低速回転させながら、ノズル４６０からＩＰＡ蒸気を、ノズル４６１から脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方をウェハＷの表面に向かって供給する。このとき、ウェハＷの裏面にもバックノズル４６３から超純水を供給する。そして、２つのノズル４６０，４６１を同時にウェハＷの径方向に沿って移動させる。これにより、ウェハＷの表面（上面）が乾燥される。
その後、２つのノズル４６０，４６１を所定の待機位置に移動させ、バックノズル４６３からの超純水の供給を停止する。そして、ウェハＷを１０００〜１５００ｍｉｎ−１の速度で高速回転させ、ウェハＷの裏面に付着している脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方並びに超純水を振り落とす。このとき、ガスノズル４６４から乾燥気体をウェハＷの裏面に吹き付ける。このようにしてウェハＷの裏面が乾燥される。乾燥されたウェハＷは、搬送ロボット（図示せず）により乾燥モジュール２０５から取り出され、ウェ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ハに対して行われる。上述のように構成された乾燥モジュール２０５によれば、ウェハＷの両面を迅速かつ効果的に乾燥することができ、また、正確に乾燥処理の終了時点を制御することができる。したがって、乾燥処理のための処理時間が洗浄プロセス全体の律速工程となることはない。また、洗浄部に形成される上述した複数の洗浄ラインでの処理時間は平準化することができるので、プロセス全体のスループットを向上させることができる。
実施例では、洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて基板表面から洗浄液が除去され、乾燥されるため、洗浄水中に溶け込んだ酸素等により基板上の金属等が腐食する可能性が低減される。
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ことである。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とすべきである。
１ ハウジング
２ ロード／アンロード部
３ 研磨部
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 研磨ユニット
４ 洗浄部
５ 制御部
６ 第１リニアトランスポータ
７ 第２リニアトランスポータ
８ 容器
１０ 研磨パッド
１１ リフタ
１２ スイングトランスポータ
２１ 走行機構
２２ 搬送ロボット
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
３６ トップリングシャフト
１８０ 仮置き台
１９０ 第１洗浄室
１９１ 第１搬送室
１９２ 第２洗浄室
１９３ 第２搬送室
１９４ 乾燥室
２０１ 洗浄モジュール
２０５ 乾燥モジュール
３０１〜３０４ ローラ
３０７，３０８ ロールスポンジ
３２１ 昇降駆動機構
４０１ 基台
４０２ 基板支持部材
４１５ モータ
４５０ 回転カバー
４５４ フロントノズル
４６０，４６１ ノズル
４６３ バックノズル
４６４ ガスノズル
４７０ リフト機構

Claims (14)

  1. 基板を化学機械研磨した後、以下の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄する、方法。
    （Ａ）基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
    （Ｂ）溶存酸素を還元する脱酸素剤。
    （Ｃ）防食剤。
  2. 前記洗浄液が、さらに界面活性剤を含有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記洗浄液を用いた基板洗浄が、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記研磨パッドと前記洗浄液とを用いた基板洗浄の前に、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去し、
    前記研磨パッドと前記洗浄液とを用いた基板洗浄が終了し基板が研磨パッド上から離れた後に、超純水を用いて前記洗浄液を除去する、
    請求項３に記載の方法。
  5. 前記洗浄液を用いた基板洗浄が、洗浄用のロールスポンジと基板とを接触させて行なわれる、請求項１ないし２のいずれかに記載の方法。
  6. 前記洗浄液を用いた基板洗浄を、遮光した状態で行う、請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
  7. 前記洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥する、方法である、
    請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
  8. 前記基板上の金属が、銅、コバルト、ニッケルからなる群より選択される少なくとも１つの金属である、請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
  9. 前記基板上の金属が、めっき成膜された金属である、請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
  10. 化学機械研磨後、基板の洗浄を開始するまでの間、以下の（Ｄ）および（Ｅ）の少なくとも一方を実行する、請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
    （Ｄ）基板表面に前記洗浄液を供給し続ける。
    （Ｅ）前記洗浄液をオーバーフローさせた容器に基板を浸漬させる。
  11. 基板を化学機械研磨した後、以下の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で洗浄する、半導体装置の製造方法。
    （Ａ）基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
    （Ｂ）溶存酸素を還元する脱酸素剤。
    （Ｃ）防食剤。
  12. 基板を化学機械研磨する研磨部と、
    基板を搬送する搬送機構と、
    研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部と、
    洗浄液をオーバーフローさせる容器と、
    前記研磨部と前記搬送機構と前記洗浄部とを制御する制御部と、を備えた基板処理装置であって、
    前記制御部は、化学機械研磨後において、基板の洗浄を開始するまでの待機時間に、前記搬送機構により、基板を容器に浸漬させるように構成されている、基板処理装置。
  13. 化学機械研磨後の基板洗浄に用いるための洗浄液であって、以下の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の少なくともいずれか一つを含有する、洗浄液。
    （Ａ）基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
    （Ｂ）溶存酸素を還元する脱酸素剤。
    （Ｃ）防食剤。
  14. さらに界面活性剤を含有する、請求項１３に記載の洗浄液。
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