JP2024090389A - 基板処理装置、および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄具などの基板と接触する部材を用いなくても、基板の表面を効果的に洗浄することが可能な基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板洗浄装置は、研磨された基板を洗浄する洗浄装置１３１を備える。洗浄装置１３１は、基板洗浄保持部５２に保持された基板Ｗの表面にマイクロバブル水を噴射して、該基板Ｗの表面を洗浄するマイクロバブル水モジュール９０を備えている。マイクロバブル水モジュール９０は、基板Ｗの中心Ｃｒから最外周部Ｃｉまで延びる長尺状領域であるターゲット領域ＴＲにマイクロバブル水を噴射するための噴射ノズル９１と、噴射ノズル９１にマイクロバブル水を供給するマイクロバブル水供給装置９３と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、研磨後の基板（例えば、半導体ウエハ）を洗浄する基板処理装置、および基板処理方法に関し、特に、基板の周縁部の研磨後に、基板の表面を洗浄する基板処理装置、および基板処理方法に関するものである。

半導体デバイスの製造における歩留まり向上の観点から、ウエハなどの基板の表面状態の管理が近年注目されている。半導体デバイスの製造工程では、種々の材料がシリコン基板上に成膜される。このため、基板の周縁部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、基板の周縁部のみをアームで保持して基板を搬送する方法が一般的になってきている。このような背景のもとでは、周縁部に残存した不要な膜が種々の工程を経ていく間に剥離して基板に形成されたデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。

そこで、半導体デバイスの製造における歩留まり向上の観点から、基板の周縁部に形成された不要な膜を除去するために、基板の周縁部が研磨される。基板の周縁部の研磨時に、研磨屑などの異物（パーティクル）が基板に付着することがある。研磨屑などの異物（パーティクル）が付着すると、基板は汚染されてしまい、結果として、半導体製造における歩留まりが低下してしまう。

さらに、半導体デバイスの高集積化に伴い、多層構造が求められてきており、この多層構造を構成する薄膜層（レイヤー）の成膜後に平坦化が必要となる。そこで、化学機械研磨工程（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）によって基板の表面が平坦化される。ＣＭＰは、砥液の化学的反応と、基板を摺接して砥粒により切削する機械的作用で基板の表面を平坦化するものである。

基板の表面を研磨する際にも、研磨屑などの異物が基板に付着することがある。そして、半導体集積回路に付着した異物は、配線間の短絡や回路の不具合を引き起こしてしまう。

したがって、半導体集積回路の信頼性を向上させ、且つ歩留まりを向上させるために、基板を洗浄して、基板上の異物を除去することが必要とされる。基板に付着した異物を除去する従来の基板洗浄では、洗浄スポンジ等の接触式の洗浄具を基板に接触させて洗浄することが一般的に行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１０８１１３号公報

しかしながら、洗浄具を基板に接触させる洗浄方法の場合では、洗浄具の状態次第で、基板に付着した異物が十分に除去されないおそれがある。例えば、寿命に近づいた洗浄具では、基板表面に付着した異物を効率的に除去できないおそれがある。さらに、基板洗浄中に洗浄具によって一旦除去されたパーティクルが基板に再付着し、基板を汚染する、いわゆる逆汚染が発生するおそれもある。

そこで、本発明は、洗浄具などの基板と接触する部材を用いなくても、基板の表面を効果的に洗浄することが可能な基板処理装置、および基板処理方法を提供する。

一態様では、研磨された基板を洗浄する洗浄装置を備え、前記洗浄装置は、基板を保持し、回転させる洗浄保持部と、前記洗浄保持部に保持された基板の表面にマイクロバブル水を噴射して、該基板の表面を洗浄するマイクロバブル水モジュールと、を備えており、前記マイクロバブル水モジュールは、少なくとも基板の中心から最外周部まで延びる長尺状領域であるターゲット領域に前記マイクロバブル水を噴射するための少なくとも１つの噴射ノズルと、前記噴射ノズルに前記マイクロバブル水を供給するマイクロバブル水供給装置と、を備える、基板処理装置が提供される。

一態様では、基板を研磨する研磨装置をさらに備え、前記研磨装置は、前記基板を保持して回転させる研磨保持部と、研磨具を前記基板に押し付けて、該基板を研磨する研磨ヘッドと、前記基板の研磨中に、前記基板の表面にマイクロバブル水を噴射して、該基板の表面を洗浄する研磨部マイクロバブル水モジュールと、を備えており、前記研磨部マイクロバブル水モジュールは、前記マイクロバブル水が前記マイクロバブル水供給装置から供給される少なくとも１つの研磨部噴射ノズルを備え、前記少なくとも１つの研磨部噴射ノズルは、前記マイクロバブル水を前記ターゲット領域に噴射する。
一態様では、前記マイクロバブル水供給装置は、前記マイクロバブル水にアルカリ性薬液を添加する薬液注入装置をさらに含む。
一態様では、前記噴射ノズルは、前記ターゲット領域に沿って配置された複数の噴射ノズルであり、前記複数の噴射ノズルは、隣接する噴射ノズルの、前記マイクロバブル水の噴射範囲の一部が互いに重複するように配置されている。

一態様では、前記噴射ノズルは、前記ターゲット領域に沿って延びる長尺ノズルとして構成され、前記長尺ノズルは、前記マイクロバブル水を前記ターゲット領域に向けて噴射する１つのスリット状噴射口を有する。
一態様では、前記ターゲット領域は、前記基板の中心を通る直径方向に、該基板の全長にわたって延びる。

一態様では、基板を洗浄装置に搬送し、前記基板を保持して、回転させ、前記回転する基板の表面の、少なくとも中心から最外周部まで延びる長尺状領域であるターゲット領域に、噴射ノズルからマイクロバブル水を噴射して、該基板の表面を洗浄する、基板処理方法が提供される。

一態様では、前記基板処理方法は、前記基板を研磨装置に搬送し、前記基板を保持して、回転させ、研磨ヘッドを用いて研磨具を前記回転する基板に押し付けて、該基板を研磨し、前記基板の研磨中に、研磨部噴射ノズルから、前記ターゲット領域にマイクロバブル水を噴射して、該基板の表面を洗浄する工程をさらに備える。
一態様では、前記基板の表面を洗浄する工程は、アルカリ性薬液を含むマイクロバブル水を用いて行われる。
一態様では、前記噴射ノズルは、前記ターゲット領域に沿って配置された複数の噴射ノズルであり、前記基板の表面を洗浄する工程は、隣接する噴射ノズルの、前記マイクロバブル水の噴射範囲の一部が互いに重複するように前記マイクロバブル水を噴射して行われる。

一態様では、前記噴射ノズルは、前記ターゲット領域に沿って延びる長尺ノズルであり、前記基板の表面を洗浄する工程は、前記マイクロバブル水は、前記長尺ノズルに形成された１つのスリット状噴射口から前記マイクロバブル水を噴射して行われる。
一態様では、前記長尺状ターゲット領域は、前記基板の中心を通る直径方向に、該基板の全長にわたって延びる。

上記した態様によれば、常に高い洗浄能力を維持できるマイクロバブル水によって、ウエハＷの表面の全体が洗浄される。したがって、基板の表面を効果的に洗浄することができ、さらに、ウエハＷの洗浄中に洗浄具によって一旦除去されたパーティクルがウエハＷに再付着する逆汚染も発生しない。

図１は、一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 図２（ａ）はいわゆるストレート型のウエハの断面図であり、図２（ｂ）はいわゆるラウンド型のウエハの断面図である。 図３は、一実施形態に係る洗浄モジュールを示す模式図である。 図４は、一実施形態に係るマイクロバブル水供給装置を示す模式図である。 図５（ａ）は、ウエハ上のターゲット領域と、噴射ノズルからのマイクロバブル水の噴射範囲との間の関係の一例を示す模式図であり、図５（ｂ）は、ウエハ上のターゲット領域と、噴射ノズルからのマイクロバブル水の噴射範囲との間の関係の他の例を示す模式図であり、図５（ｃ）は、ウエハ上のターゲット領域と、噴射ノズルからのマイクロバブル水の噴射範囲との間の関係のさらに他の例を示す模式図である。 図６（ａ）は、他の実施形態に係る噴射ノズルを示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す噴射ノズルの概略底面図である。 図７は、一実施形態に係る研磨ユニットを示す模式図である。 図８は、研磨ヘッドがウエハの周縁部（ベベル部）を研磨している様子を示す図である。

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、一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１における矢印は、基板の一例であるウエハＷの搬送方向を示している。図１に示す基板処理装置１００は、ウエハＷの周縁部を研磨する第１研磨モジュール（第１研磨装置）１２１ａおよび第２研磨モジュール（第２研磨装置）１２１ｂと、第１研磨モジュール１２１ａまたは第２研磨モジュール１２１ｂで研磨されたウエハＷを洗浄する洗浄モジュール（洗浄装置）１３１と、洗浄後のウエハＷを乾燥させる乾燥モジュール１３２と、を備えている。

以下では、基板処理装置１００がウエハＷの周縁部を研磨する２つの研磨装置（以下、「ベベル研磨装置」と称することがある）を含んでいる実施形態が説明される。しかしながら、基板処理装置１００に設けられる研磨装置の種類と数は、この例に限定されない。例えば、基板処理装置１００は、１つの研磨装置を含んでいてもよいし、３つ以上の研磨装置を含んでいてもよい。さらに、基板処理装置１００は、ウエハ（基板）Ｗの表面を研磨する少なくとも１つのＣＭＰ装置を含んでいてもよいし、少なくとも１つのベベル研磨装置と、ウエハＷの周縁部に形成されたノッチを研磨する少なくとも１つのノッチ研磨装置を含んでいてもよい。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、ウエハの周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図２（ａ）はいわゆるストレート型のウエハの断面図であり、図２（ｂ）はいわゆるラウンド型のウエハの断面図である。図２（ａ）のウエハＷにおいて、ベベル部は、上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成されるウエハＷの最外周面（符号Ｂで示す）である。

図２（ｂ）のウエハＷにおいては、ベベル部は、ウエハＷの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分（符号Ｂで示す）である。トップエッジ部Ｅ１は、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する領域であって、かつデバイスが形成される領域Ｄよりも半径方向外側に位置する平坦部である。トップエッジ部Ｅ１は、デバイスが形成された領域を含むこともある。ボトムエッジ部Ｅ２は、トップエッジ部Ｅ１とは反対側に位置し、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する平坦部である。これらトップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２は、総称してニアエッジ部と呼ばれることもある。

図１に戻り、基板処理装置１００は、略矩形状のハウジングを備えており、ハウジングの内部は隔壁１１４，１１５，１１６によって研磨ユニット１２０と洗浄ユニット１３０とロード／アンロードユニット１４０とに区画されている。これらの研磨ユニット１２０、洗浄ユニット１３０、およびロード／アンロードユニット１４０は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気されるものである。また、基板処理装置１００には、研磨ユニット１２０、洗浄ユニット１３０、およびロード／アンロードユニット１４０の動作を制御する制御装置１１１が設けられている。

図１に示すように、ロード／アンロードユニット１４０は、ロード／アンロードユニット１４０の正面に互いに隣り合って配置された複数（図示された例では４つ）のフロントロード部１４１と、フロントロード部１４１の配列方向に沿って移動可能な第１搬送ロボット１４２とを有している。

フロントロード部１４１には、多数のウエハＷをストックするウエハカセットが載置される。具体的には、たとえば、フロントロード部１４１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）が搭載され得る。ここで、ＳＭＩＦ，ＦＯＵＰは、内部にウエ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。

第１搬送ロボット１４２は、フロントロード部１４１の配列方向に沿って移動することにより、各フロントロード部１４１に搭載されたウエハカセットにアクセス可能である。この第１搬送ロボット１４２は、上下に２つのハンド（図示せず）を有しており、例えば、ウエハカセットにウエハＷを戻すときに上側のハンドを使用し、研磨前のウエハＷを搬送する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。

図１に示す研磨ユニット１２０は、ウエハＷの研磨処理が行われる領域に相当し、少なくとも１つ（図示された例では２つ）の研磨モジュール１２１ａ，１２１ｂと、研磨前のウエハＷが仮置される第１仮置台１２３と、研磨後のウエハＷが仮置される第２仮置台１２４と、研磨モジュール１２１ａ，１２１ｂと第１仮置台１２３と第２仮置台１２４との間でウエハＷを搬送する第２搬送ロボット１２２と、を有している。本実施形態では、研磨モジュール１２１ａ，１２１ｂは、純水および薬液などの液体の存在下で研磨具を基板の周縁部に摺接させて該周縁部を研磨するベベル研磨装置である。

洗浄ユニット１３０は、研磨後のウエハＷを洗浄し、さらに乾燥させる領域に相当し、洗浄モジュール１３１と、乾燥モジュール１３２と、第３搬送ロボット１３３と、第４搬送ロボット１３４と、を有している。図１に示す例では、基板処理装置１００は、１つの洗浄モジュール１３１と、１つの乾燥モジュール１３２と、を備えている。しかしながら、洗浄モジュール１３１の数、および乾燥モジュール１３２の数は任意である。

第３搬送ロボット１３３は、研磨ユニット１２０の第２仮置台１２４と洗浄モジュール１３１との間に配置されており、研磨後のウエハＷを第２仮置台１２４から洗浄モジュール１３１に搬送する。第４搬送ロボット１３４は、洗浄モジュール１３１と乾燥モジュール１３２との間に配置されており、洗浄後のウエハＷを洗浄モジュール１３１から乾燥モジュール１３２に搬送する。洗浄モジュール１３１は、研磨後のウエハＷを洗浄する装置であり、その具体的な構成については後述する。

乾燥モジュール１３２は、洗浄後のウエハＷを乾燥させる装置であり、ウエハＷの乾燥ができる限り公知の乾燥モジュールを用いることができる。このような乾燥モジュール１３２の例としては、回転可能に構成されたステージに保持されたウエハＷを高速回転させることで洗浄後のウエハＷを乾燥させるスピンドライタイプの乾燥モジュールが挙げられる。

図１に示すように、隔壁１１４は、研磨ユニット１２０および洗浄ユニット１３０と、ロード／アンロードユニット１４０とを区画する隔壁である。研磨ユニット１２０を区画する隔壁１１５と、洗浄ユニット１３０を区画する隔壁１１６との間には、第２搬送ロボット１２２が配置される搬送エリア１２８が形成されている。研磨ユニット１２０の研磨モジュール１２１ａ，１２１ｂで研磨処理されたウエハＷは、搬送エリア１２８を通って洗浄ユニット１３０の洗浄モジュール１３１に搬送される。

図３は、一実施形態に係る洗浄モジュール（洗浄装置）を示す模式図である。図３に示すように、基板洗浄装置は、ウエハＷの周縁部を保持して、該ウエハ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を備えた洗浄保持部（基板保持部）５２と、ウエハＷの下面に接触する円柱状のロールスポンジ（ロール洗浄具）７８と、ロールスポンジ７８をその軸心まわりに回転させる回転機構８１と、ウエハＷの下面に純水を供給する下側純水供給ノズル８５，８６と、ウエハＷの下面に薬液を供給する下側薬液供給ノズル８７，８８とを備えている。本実施形態における薬液および純水は、ウエハＷの下面を洗浄するための下側洗浄液の例であり、下側薬液供給ノズル８７，８８、および下側純水供給ノズル８５，８６は、ウエハＷの下面に洗浄液を供給する下側洗浄液供給ノズルを構成する。

なお、本明細書において、基板（ウエハＷ）の「上面」とは、パターンが形成されている基板の表面をいい、基板の「下面」とは、パターンが形成されていない基板の裏面をいう。図３に示す実施形態では、洗浄液の存在下で、ウエハＷの裏面であるウエハＷの下面にロールスポンジ７８を押し付けることで、ウエハＷの下面が洗浄される。

ロールスポンジ７８の軸心は、保持ローラー７１，７２，７３，７４に保持されたウエハ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、ウエハ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７８の一方の端部だけを、回転機構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７８の長手方向に沿って回転機構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７８の一端は、回転機構８１に支持され、ロールスポンジ７８の他端は、支持部によって回転自在に支持される。

ウエハＷの下面を洗浄するロールスポンジ７８を回転させる回転機構８１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８１は荷重発生機構８２に支持されており、回転機構８１およびロールスポンジ７８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。荷重発生機構８２の例としては、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挙げられる。回転機構８１、および荷重発生機構８２は、上記した制御装置１１１（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装置１１１によって制御される。

図３に示すように、洗浄ユニット１３１は、ウエハＷの表面である上面を洗浄するためのマイクロバブル水モジュール９０を備えている。マイクロバブル水モジュール９０は、基板の表面にマイクロバブル水を噴射する噴射ノズル９１と、該噴射ノズル９１にマイクロバブル水を供給するマイクロバブル水供給装置９３と、を備える。マイクロバブル水は、基板の表面に付着した研磨屑などの異物（パーティクル）を除去するための洗浄水である。

マイクロバブル水は、ファインバブル水とも称される。マイクロバブル水は、非常に微細な気泡（例えば、１００μｍ以下の直径を有する気泡）が含有された水であり、高い洗浄能力を有する。マイクロバブル水供給装置９３は、噴射ノズル９１にマイクロバブル水を供給し、噴射ノズル９１は、基板の表面のターゲット領域にマイクロバブル水を噴射する。言い換えれば、噴射ノズル９１の、マイクロバブル水の噴射範囲は、ウエハＷ上のターゲット領域に対応して予め設定されている。

本発明者らがマイクロバブル水による基板の表面の洗浄（異物の除去）を鋭意研究したところ、マイクロバブル水の生成直後、言い換えれば、噴射ノズル９１から噴射された直後のマイクロバブル水に高い洗浄能力があることがわかった。一方で、マイクロバブル水の生成から時間が経過していくにしたがって、洗浄能力は低下していくこともわかった。そのため、本実施形態では、洗浄ユニット１３１のマイクロバブル水モジュール９０は、マイクロバブル水の生成直後に、マイクロバブル水を噴射ノズル９１からウエハＷに吹き付けられるように構成されている。

図４は、一実施形態に係るマイクロバブル水供給装置を示す模式図である。図４に示すマイクロバブル水供給装置９３は、第１生成タンク２０１と、第２生成タンク２０２と、第３生成タンク２０３と、レビトロポンプ２０５と、ベローズポンプ２０７と、エジェクタ２０９と、ガス供給源２１０と、マイクロバブル水発生ノズル２２２と、第３生成タンク２０３からマイクロバブル水発生ノズル２２２まで延びる供給ライン２２１と、を備えている。なお、マイクロバブル水供給装置は、マイクロバブル水を発生して、噴射ノズル９１にマイクロバブル水を供給することができる限り、図４に示した例に限定されない。本実施形態におけるマイクロバブル水供給装置として、既知のマイクロバブル水供給装置を使用することができる。

ガス供給源２１０は、マイクルバブル水に含有される気泡を生成するためのガスを純水に供給するために設けられる。ガス供給源２１０から供給されるガスの例としては、不活性ガス（例えば、窒素）、酸素、およびオゾンが挙げられる。以下では、ガス供給源２１０から供給されるガスが窒素である例が説明される。

マイクロバブル水は、以下のように生成される。純水が第１生成タンク２０１に図示しない純水供給源から供給される。第１生成タンク２０１内の純水は、レビトロポンプ２０５によってエジェクタ２０９に送られる。窒素がガス供給源２１０からエジェクタ２０９に供給され、窒素は純水と混合される。純水と窒素の混合流体はエジェクタ２０９から第２生成タンク２０２に送られ、第２生成タンク２０２で窒素含有水が生成される。生成された窒素含有水の一部は、第１生成タンク２０１に戻され、第１生成タンク２０１と第２生成タンク２０２の間を循環する。これにより、濃度の高い窒素含有水を生成することができる。

窒素含有水は、ベローズポンプ２０７によって、第２生成タンク２０２から第３生成タンク２０３に送られる。ガス供給源２１０から供給されたガスは、第２生成タンク２０２から第３生成タンク２０３に流れる窒素含有水にも注入され、混合される。第３生成タンク２０３に向かって流れる窒素含有水にさらに窒素を溶解させることで、第３生成タンク２０３に貯留される窒素含有水の窒素の濃度をさらに高めることができる。その後、第３生成タンク２０３内の窒素含有水は、供給ライン（窒素含有水供給ライン）２２１を通ってマイクロバブル水発生ノズル２２２に供給される。マイクロバブル水発生ノズル２２２では、窒素含有水に含まれる窒素がマイクロバブルに変化され、これにより、窒素の微細な気泡が含有されたマイクロバブル水が生成される。

本実施形態では、マイクロバブル水発生ノズル２２２に、噴射ノズル９１が直接接続されている。このような構成により、マイクロバブル水の生成直後のマイクロバブル水を噴射ノズル９１からウエハＷの表面に噴射することができる。その結果、非常に高い洗浄力（または、異物除去能力）を有したマイクロバブル水を、ウエハＷの表面に噴射することができる。

マイクロバブル水発生ノズル２２２からのマイクロバブル水の吐出圧力を高めることにより、多数のマイクロバブルを含有した状態のマイクロバブル水を噴射ノズル９１からウエハＷの表面に向かって噴射することができる。一例として、上記吐出圧力は、０．２ＭＰａ以上である。

一実施形態では、マイクロバブル水発生ノズル２２２の吐出径および噴射ノズル９１の吐出径を供給ライン２２１の径よりも小さくしてもよい。一実施形態では、噴射ノズル９１の吐出径をマイクロバブル水発生ノズル２２２の吐出径よりも小さくしてもよい。これにより、上記吐出圧力をさらに高くすることができ、結果として、さらに安定した洗浄効果（異物除去効果）を発揮することができる。

図５（ａ）は、ウエハＷ上のターゲット領域と、噴射ノズルからのマイクロバブル水の噴射範囲との間の関係の一例を示す模式図であり、図５（ｂ）は、ウエハＷ上のターゲット領域と、噴射ノズルからのマイクロバブル水の噴射範囲との間の関係の他の例を示す模式図であり、図５（ｃ）は、ウエハＷ上のターゲット領域と、噴射ノズルからのマイクロバブル水の噴射範囲との間の関係のさらに他の例を示す模式図である。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すターゲット領域ＴＲは、基板保持部５２に保持されたウエハＷの中心Ｃｒから最外周部Ｃｉまで、ウエハＷの直径方向に直線状に延びるように設定された長尺状領域である。図５（ａ）に示す例では、１つの噴射ノズル９１によって、マイクロバブル水がターゲット領域ＴＲに向かって噴射される。一方で、図５（ｂ）に示す例では、複数の（図示した例では、３つの）噴射ノズル９１によって、マイクロバブル水がターゲット領域ＴＲに向かって噴射される。この場合、隣接する噴射ノズル９１の、マイクロバブル水の噴射範囲ＩＲの一部が互いに重複するように、噴射ノズル９１の配置、および／またはマイクロバブル水の噴射範囲が調整される。さらに、複数の噴射ノズル９１は、同時にマイクロバブル水をウエハＷに向かって噴射するのが好ましい。このように、マイクロバブル水モジュール９０が有する噴射ノズル９１の数、配置、およびマイクロバブル水の噴射範囲ＩＲは、噴射ノズル９１から噴射されるマイクロバブル水がターゲット領域ＴＲ全体にわたって噴射される限り任意に選択または設定できる。

図５（ｃ）に示す例では、ターゲット領域ＴＲは、ウエハＷの中心Ｃｒを通る直径方向に、該ウエハＷの全長にわたって延びており、このターゲット領域ＴＲに１つの噴射ノズル９１からマイクロバブル水が噴射される。図示はしないが、図５（ｃ）に示すウエハＷの全長にわたって延びるターゲット領域ＴＲに、複数の噴射ノズル９１からマイクロバブル水を噴射してもよい。この場合も、隣接する噴射ノズル９１のマイクロバブル水の噴射範囲ＩＲの一部が互いに重複するように、噴射ノズル９１の数、配置、および／またはマイクロバブル水の噴射範囲ＩＲが調整される。さらに、複数の噴射ノズル９１は、同時にマイクロバブル水をウエハＷに向かって噴射するのが好ましい。

図５（ｃ）に示すような構成によれば、ウエハＷの洗浄中、常にウエハＷの全面が噴射ノズル９１から噴射された直後のマイクロバブル水に接触する。その結果、短時間でウエハＷの洗浄を完了させることができ、洗浄モジュール１３１のスループットを向上させることができる。

基板保持部５２によってウエハＷを回転させながら、ウエハＷ上のターゲット領域ＴＲに噴射ノズル９１からマイクロバブル水を噴射することにより、ウエハＷの全面に噴射ノズル９１から噴射された直後のマイクロバブル水を接触させることができる。すなわち、ウエハＷを基板保持部５２によって回転させながら、ターゲット領域ＴＲに高い洗浄能力を有するマイクロバブル水を噴射することにより、ウエハＷの全面を効果的に洗浄することができる。

さらに、マイクロバブル水によるウエハＷの表面の洗浄は、ロールスポンジなどの洗浄具による接触式の洗浄方法とは異なり、洗浄具の状態次第でウエハＷの洗浄能力が変化（低下）することがない。言い換えれば、マイクロバブル水によるウエハＷの表面の洗浄は、常に高い洗浄能力を維持できる。また、ウエハＷの洗浄中に洗浄具によって一旦除去されたパーティクルがウエハＷに再付着する逆汚染も発生しない。加えて、ウエハＷの表面に接触するのはマイクロバブル水のみなので、ウエハＷの表面に形成されたデバイスの破損などの不具合を極力防止することができる。

図６（ａ）は、他の実施形態に係る噴射ノズルを示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す噴射ノズルの概略底面図である。図６（ａ）に示す噴射ノズル９１は、ターゲット領域ＴＲ（図５（ａ）および図５（ｂ）参照）に沿って延びる長尺ノズルとして構成されている。図６（ｂ）に示すように、この噴射ノズル９１の底面には、その長手方向に沿って延びる単一のスリット９１ａが形成されており、マイクロバブル水は、該スリット９１ａからウエハＷのターゲット領域に向かって噴射される。このような構成でも、回転するウエハＷの全面に噴射ノズル９１のスリット９１ａから噴射された直後のマイクロバブル水を接触させることができ、ウエハＷの全面を効果的に洗浄することができる。

図示はしないが、図６（ａ）に示すような長尺ノズル状の噴射ノズル９１の底面に、該噴射ノズル９１の長手方向に沿って配列された複数の噴射口を形成してもよい。この場合、隣接する噴射口のマイクロバブル水の噴射範囲の一部が互いに重複するように、噴射口の数、配置、および／またはマイクロバブル水の噴射範囲が調整される。

なお、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す長尺ノズル状の噴射ノズル９１を用いて、図５（ｃ）に示すウエハＷの全長にわたって延びるターゲット領域ＴＲにマイクロバブル水を噴射してもよい。この場合、噴射ノズル９１は、ターゲット領域ＴＲに沿って、ウエハＷの直径とほぼ同じか、若干大きい長さを有する。このような構成によれば、ウエハＷが一回転する間に、ウエハＷの表面は、噴射ノズル９１から噴射された直後のマイクロバブル水に２回接触する。その結果、短時間でウエハＷの洗浄を完了させることができ、洗浄モジュール１３１のスループットを向上させることができる。

図４に示すように、マイクロバブル水供給装置９３は、マイクロバブル水にアルカリ性薬液を添加するための薬液供給装置２２５を備えていてもよい。薬液供給装置は。薬液供給源２２７と、薬液供給源２２７から延びて、供給ライン２２１に連結される薬液供給ライン２２８と、を備える。図４に示す薬液供給ライン２２８には、開閉バルブ２３０、減圧弁などの圧力調整器２３１、およびマスフローコントローラーなどの流量調整器２３２が配置されている。開閉バルブ２３０および流量調整器２３２は、制御装置１１１（図１参照）に接続されており、制御装置１１１は、マイクロバブル水にアルカリ性薬液を添加するタイミングと、添加されるアルカリ性薬液の流量を調整可能に構成されている。一実施形態では、開閉バルブ２３０、圧力調整器２３１、および流量調整器２３２のいずれか１つまたは２つを省略してもよい。さらに、流量調整器２３２は、ニードル弁などの流量調整弁であってもよい。

窒素含有水にアルカリ性薬液を添加する場合は、噴射ノズル９１から噴射されるマイクロバブル水は、アルカリ性薬液を含有する。アルカリ性薬液は、ウエハＷ上の洗浄能力を向上させるので、噴射ノズル９１から噴射されるマイクロバブル水の洗浄能力をさらに高めることができる。このようなアルカリ性薬液の例としては、アンモニア、および水酸化テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（Tetramethylammonium hydroxide：TMAH）が挙げられる。

図示はしないが、マイクロバブル水を用いてウエハＷの表面を洗浄している間に、ウエハＷの表面にアルカリ性薬液を供給して、ウエハＷの表面上に存在するマイクロバブル水にアルカリ性薬液を添加してもよい。この場合、図４に示した例とは異なり、薬液供給ライン２２８の末端は、供給ライン２２１に接続されない。薬液供給ライン２２８の末端には、ウエハＷの表面にアルカリ性薬液を供給する薬液供給ノズルが連結される。

次に、研磨ユニット（研磨装置）１２１ａについて説明する。本実施形態では、研磨ユニット１２１ｂは、研磨ユニット１２１ａと同一の構成を有するため、その重複する説明を省略する。

図７は、一実施形態に係る研磨ユニットを示す模式図である。上述したように、図７に示す研磨ユニット１２１ａは、ウエハＷの周縁部（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）を研磨するベベル研磨装置である。図７に示すように、研磨ユニット１２１ａは、ウエハＷを保持し、回転させる基板保持部１０と、基板保持部１０に保持されたウエハＷの周縁部に研磨具を接触させてウエハＷの周縁部を研磨する研磨ヘッド５０と、ウエハＷにマイクロバブル水を供給する少なくとも１つの（図示した例では、１つの）研磨部噴射ノズル２１と、を備えている。

研磨部噴射ノズル２１は、上述したマイクロバブル水供給装置９３の供給ライン２２１から分岐する分岐ライン２８０（図４参照）に、研磨部マイクロバブル発生ノズル２８１を介して連結されている。図７に示す例では、研磨部マイクロバブル発生ノズル２８１は、研磨部噴射ノズル２１に直接接続されている。したがって、研磨部噴射ノズル２１は、マイクロバブル発生直後のマイクロバブル水をウエハＷに噴射することができる。本実施形態では、研磨部噴射ノズル２１、研磨部マイクロバブル発生ノズル２８１、およびマイクロバブル水供給装置９３の供給ライン２２１から分岐する分岐ライン２８０によって、研磨部マイクロバブル水モジュールが構成される。

図７は、基板保持部１０がウエハＷを保持している状態を示している。基板保持部１０は、ウエハＷを真空吸着により保持する保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結されたシャフト５と、保持ステージ４を回転させ、かつ上下動させる保持ステージ駆動機構７とを備えている。保持ステージ駆動機構７は、保持ステージ４を、その軸心を中心に回転させ、該軸心に沿って上下方向に移動させることが可能に構成されている。

保持ステージ４、研磨ヘッド５０、および保持ステージ４は隔壁６０の内部に配置されている。隔壁６０の内部は、ウエハＷが研磨される研磨室を構成している。隔壁６０は、ベースプレート６５上に配置されている。シャフト５は、ベースプレート６５を貫通して延びている。

保持ステージ駆動機構７は、保持ステージ４を回転させるステージ回転装置としてのモータ１４と、保持ステージ４を上下動させるためのエアシリンダ１７とを備えている。モータ１４は、ベースプレート６５の下面に固定されている。保持ステージ４は、シャフト５と、このシャフト５に連結されたプーリー１１ａと、モータ１４の回転軸に取り付けられたプーリー１１ｂと、これらプーリー１１ａ，１１ｂに掛けられたベルト１２を介してモータ１４によって回転される。モータ１４の回転軸はシャフト５と平行に延びている。このような構成により、保持ステージ４の上面に保持されたウエハＷは、モータ１４によって回転される。シャフト５は、シャフト５の下端に取り付けられたロータリージョイント１６を介してエアシリンダ１７に連結されており、エアシリンダ１７によってシャフト５および保持ステージ４が上昇および下降できるようになっている。

ウエハＷは、ウエハＷの中心Ｃｒが保持ステージ４の軸心上に位置するように保持ステージ４の上面に載置される。ウエハＷは、デバイス面が上向きの状態で保持ステージ４の上面に保持される。このような構成により、基板保持部１０は、ウエハＷを保持ステージ４の軸心を中心に回転させ、かつウエハＷを保持ステージ４の軸心に沿って上昇下降させることができる。

本実施形態では、研磨具の一例として、砥粒を表面に有する研磨テープ３１が使用されている。研磨装置１は、研磨テープ３１を研磨ヘッド５０に供給し、かつ研磨ヘッド５０から回収する研磨具供給回収機構４１をさらに備えている。研磨具供給回収機構４１は、隔壁６０の外に配置されている。研磨具供給回収機構４１は、研磨テープ３１を研磨ヘッド５０に供給する供給リール４３と、ウエハＷの研磨に使用された研磨テープ３１を回収する回収リール４４とを備えている。供給リール４３および回収リール４４には図示しないテンションモータがそれぞれ連結されている。それぞれのテンションモータは、供給リール４３および回収リール４４に所定のトルクを与え、研磨テープ３１に所定のテンションを掛けることができるようになっている。

研磨テープ３１は、研磨テープ３１の研磨面がウエハＷの周縁部の被研磨面を向くように研磨ヘッド５０に供給される。研磨テープ３１は、隔壁６０に設けられた開口部６０ａを通して供給リール４３から研磨ヘッド５０へ供給され、使用された研磨テープ３１は開口部６０ａを通って回収リール４４に回収される。研磨具供給回収機構４１は、研磨テープ３１を支持するための複数のガイドローラ４５，４６，４７，４８をさらに備えている。研磨テープ３１の進行方向は、ガイドローラ４５，４６，４７，４８によってガイドされる。

図７に示すように、研磨ヘッド５０は、研磨テープ３１をウエハＷの周縁部に対して押圧する押圧機構５１を備えている。研磨テープ３１は、押圧機構５１の端面を通るように供給される。本実施形態では、押圧機構５１は、研磨テープ３１の裏面を支持する押圧パッド５１ａと、押圧パッド５１ａに連結されたエアシリンダ５１ｂとを備える。研磨ヘッド５０は、押圧機構５１によって、研磨テープ３１をその裏側から押圧し、研磨テープ３１の研磨面をウエハＷの周縁部に接触させることによってウエハＷの周縁部を研磨する。

図８は、研磨ヘッドがウエハの周縁部（ベベル部）を研磨している様子を示す図である。ウエハＷの周縁部を研磨するときは、図８に示すように、チルト機構（図示せず）により研磨ヘッド５０の傾斜角度を連続的に変化させながら、押圧機構５１により研磨テープ３１をウエハＷの周縁部（例えば、ベベル部）に押し当てる。ウエハＷの研磨中は、研磨テープ３１はテープ送り機構により所定の速度で送られる。このように、ウエハＷの周縁部に沿って研磨ヘッド５０の角度を変えることにより、ウエハＷの周縁部の全体を研磨することができる。一実施形態では、研磨具として、研磨テープ３１に代えて砥石を用いてもよい。

ウエハＷの研磨中、研磨部噴射ノズル２１からマイクロバブル水がウエハＷの表面のターゲット領域に噴射される。本実施形態でも、ターゲット領域は、図５および図６を参照して説明されたターゲット領域ＴＲと同一である。さらに、図５および図６を参照して説明されたように、研磨部噴射ノズル２１は、ターゲット領域ＴＲに沿って配列された複数の研磨部噴射ノズル２１であってもよいし、長尺状ノズルとして構成されてもよい。

図４に示すように、分岐ライン２８０は、マイクロバブル水供給装置９３の供給ライン２２１において、薬液供給ライン２２８の上流側から分岐している。したがって、研磨ユニット１２１ａに供給されるマイクロバブル水にはアルカリ性薬液が添加されていない。当然ながら、分岐ライン２８０を、マイクロバブル水供給装置９３の供給ライン２２１において、薬液供給ライン２２８の下流側から分岐して、研磨ユニット１２１ａに供給されるマイクロバブル水にアルカリ性薬液を添加可能に構成してもよい。

ウエハＷの研磨中は、ウエハＷを保持ステージ４に保持した状態で、ウエハＷを回転させながら、研磨部噴射ノズル２１からマイクロバブル水をウエハＷのターゲット領域に向けて噴射し、かつ研磨ヘッド５０によって研磨テープ３１（研磨具）をウエハＷの周縁部に押し付ける。これらの動作によって、ウエハＷの全面にマイクルバブル水を噴射しながら、ウエハＷの周縁部を研磨することができる。マイクロバブル水によって、ウエハＷの表面上に水膜が形成され、該水膜によってウエハＷの研磨屑などの異物がウエハＷの表面に付着することが効果的に防止される。さらに、マイクロバブル水による水膜を突破して、ウエハＷの表面に付着した一部の異物も、高い洗浄能力を有するマイクロバブル水によって洗い流されるので、研磨中にウエハＷの表面が異物によって汚染されることが効果的に防止される。したがって、上述した洗浄ユニット１３１におけるウエハＷ洗浄工程の負担を軽減できるとともに、ウエハＷのスループットを向上させることができる。

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。

５２ 洗浄保持部（基板保持部）
９０ マイクロバブル水モジュール
９１ 噴射ノズル
９３ マイクロバブル水供給装置
１００ 基板処理装置
１２１ａ，１２１ｂ 研磨モジュール（研磨装置）
１３１ 洗浄モジュール（洗浄装置）
１３２ 乾燥モジュール
２０１ 第１生成タンク
２０２ 第２生成タンク
２０３ 第３生成タンク
２０５ レビトロポンプ
２０７ ベローズポンプ
２０９ エジェクタ
２１０ ガス供給源
２２１ 供給ライン
２２２，２８１ マイクロバブル発生ノズル
２２５ 薬液供給装置

Claims (12)

1. 研磨された基板を洗浄する洗浄装置を備え、
   前記洗浄装置は、
   基板を保持し、回転させる洗浄保持部と、
   前記洗浄保持部に保持された基板の表面にマイクロバブル水を噴射して、該基板の表面を洗浄するマイクロバブル水モジュールと、を備えており、
   前記マイクロバブル水モジュールは、
   少なくとも基板の中心から最外周部まで延びる長尺状領域であるターゲット領域に前記マイクロバブル水を噴射するための少なくとも１つの噴射ノズルと、
   前記噴射ノズルに前記マイクロバブル水を供給するマイクロバブル水供給装置と、を備える、基板処理装置。
2. 基板を研磨する研磨装置をさらに備え、
   前記研磨装置は、
   前記基板を保持して回転させる研磨保持部と、
   研磨具を前記基板に押し付けて、該基板を研磨する研磨ヘッドと、
   前記基板の研磨中に、前記基板の表面にマイクロバブル水を噴射して、該基板の表面を洗浄する研磨部マイクロバブル水モジュールと、を備えており、
   前記研磨部マイクロバブル水モジュールは、
   前記マイクロバブル水が前記マイクロバブル水供給装置から供給される少なくとも１つの研磨部噴射ノズルを備え、
   前記少なくとも１つの研磨部噴射ノズルは、前記マイクロバブル水を前記ターゲット領域に噴射する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記マイクロバブル水供給装置は、前記マイクロバブル水にアルカリ性薬液を添加する薬液注入装置をさらに含む、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記噴射ノズルは、前記ターゲット領域に沿って配置された複数の噴射ノズルであり、
   前記複数の噴射ノズルは、隣接する噴射ノズルの、前記マイクロバブル水の噴射範囲の一部が互いに重複するように配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記噴射ノズルは、前記ターゲット領域に沿って延びる長尺ノズルとして構成され、
   前記長尺ノズルは、前記マイクロバブル水を前記ターゲット領域に向けて噴射する１つのスリット状噴射口を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
6. 前記ターゲット領域は、前記基板の中心を通る直径方向に、該基板の全長にわたって延びる、請求項１に記載の基板処理装置。
7. 基板を洗浄装置に搬送し、
   前記基板を保持して、回転させ、
   前記回転する基板の表面の、少なくとも中心から最外周部まで延びる長尺状領域であるターゲット領域に、噴射ノズルからマイクロバブル水を噴射して、該基板の表面を洗浄する、基板処理方法。
8. 前記基板を研磨装置に搬送し、
   前記基板を保持して、回転させ、
   研磨ヘッドを用いて研磨具を前記回転する基板に押し付けて、該基板を研磨し、
   前記基板の研磨中に、研磨部噴射ノズルから、前記ターゲット領域にマイクロバブル水を噴射して、該基板の表面を洗浄する工程をさらに備える、請求項７に記載の基板処理方法。
9. 前記基板の表面を洗浄する工程は、アルカリ性薬液を含むマイクロバブル水を用いて行われる、請求項７に記載の基板処理方法。
10. 前記噴射ノズルは、前記ターゲット領域に沿って配置された複数の噴射ノズルであり、
    前記基板の表面を洗浄する工程は、隣接する噴射ノズルの、前記マイクロバブル水の噴射範囲の一部が互いに重複するように前記マイクロバブル水を噴射して行われる、請求項７に記載の基板処理方法。
11. 前記噴射ノズルは、前記ターゲット領域に沿って延びる長尺ノズルであり、
    前記基板の表面を洗浄する工程は、前記マイクロバブル水は、前記長尺ノズルに形成された１つのスリット状噴射口から前記マイクロバブル水を噴射して行われる、請求項７に記載の基板処理方法。
12. 前記長尺状ターゲット領域は、前記基板の中心を通る直径方向に、該基板の全長にわたって延びる、請求項７に記載の基板処理方法。
    

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