JP4208675B2 - 基板の洗浄評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の洗浄評価方法に係り、特に、半導体製造工程において研磨後に洗浄された基板の表面清浄度を評価する洗浄評価方法に関するものである。

近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。配線構造の微細化を可能とするためには、配線構造が形成された半導体ウェハの表面の平坦化が必要とされる。すなわち、ステッパーの焦点深度以上の凹凸が半導体ウェハの表面に形成されると、露光工程において高い解像度が得られず、微細なパターン形成が出来ない。そこで、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うポリッシング装置により半導体ウェハの表面を平坦に研磨することが行われている。

この種のポリッシング装置（ＣＭＰ装置）は、図７に示すように、上面に研磨パッド（例えば研磨布）３００を貼付して研磨面３０１を構成する研磨テーブル３０２と、研磨対象物である半導体ウェハＷをその被研磨面が研磨テーブル３０２を向くように保持するトップリング３０４とを備えている。このポリッシング装置では、研磨テーブル３０２とトップリング３０４とをそれぞれ回転させ、研磨テーブル３０２の上方に設置された研磨液供給ノズル３０６より研磨液（スラリー）を研磨面３０１上に供給しつつ、トップリング３０４により半導体ウェハＷを所定の圧力で研磨面３０１に押圧する。

研磨液供給ノズル３０６から供給される研磨液として、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁したものが用いられる。そして、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である化学的・機械的研磨によって半導体ウェハＷが平坦かつ鏡面状に研磨される。最近では、研磨パッド（研磨布）に代えて、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）等の砥粒をバインダを用いて固定した固定砥粒も用いられている。

このようなポリッシング装置を用いて研磨を行うと、研磨パッド３００の研磨面３０１の研磨性能が低下する。そこで、研磨面３０１の研磨性能を回復させるために、下面にドレッシング部材３１０を有するドレッサー３０８を設け、このドレッサー３０８によって、研磨される半導体ウェハＷの交換時などに研磨パッド３００の研磨面３０１の目立て（ドレッシング）が行われている。このドレッシング処理においては、純水などのドレッシング液を研磨面３０１に供給しつつ、ドレッサー３０８と研磨テーブル３０２をそれぞれ回転させる。そして、ドレッサー３０８のドレッシング部材３１０を研磨面３０１に押圧することで、研磨面３０１に残留する研磨液や被研磨材料（例えば配線材料となるＣｕ）の削り屑を除去すると共に、研磨面３０１の平坦化及び目立てが行われ、研磨面３０１が再生される。このドレッシングはコンディショニングとも呼ばれる。

研磨工程が終了した後は、半導体ウェハＷは図示しない洗浄機に移送され、半導体ウェハの表面に付着した研磨液や、被研磨材料の削り屑が洗浄機により除去される。その後、半導体ウェハは乾燥機に移送されてスピン乾燥などにより乾燥される。

研磨液に含まれる砥粒（以下、パーティクルという）や、金属（配線材料）の削り屑及び研磨液中に含まれる重金属成分（以下、これらを重金属という）は、その後に続く各種工程に悪影響を及ぼす汚染物質として知られている。このパーティクルや重金属が半導体ウェハの表面に残留すると、その後の成膜工程や露光工程が正常に行われず、短絡などのパターン欠陥を招いてしまう。したがって、上述した洗浄機による洗浄工程においては、汚染物質を半導体ウェハから十分に取り除き、半導体ウェハの高い表面清浄度を確保することが必要となる。

そこで、半導体ウェハから汚染物質が十分に除去されたか否かを調べるために、半導体ウェハの表面清浄度を評価する洗浄評価装置が用いられている。この種の洗浄評価装置としては、レーザ光の散乱光を利用した光学式検査装置や、試料から放射される蛍光Ｘ線を利用した蛍光Ｘ線分光分析装置などが知られている。このような洗浄評価装置により、半導体ウェハの表面に残留したパーティクルなどの汚染物質が許容値以下にまで除去されているか否かが判断される。

本来洗浄評価すべき半導体ウェハは、配線材料としての金属（例えばＣｕ）及び絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜又はＬｏｗ−ｋ膜）などから構成されるパターンが形成された基板（以下、パターン基板という）である。しかしながら、このようなパターン基板を用いて洗浄評価することは少なく、実際には、絶縁膜であるＴＥＯＳ膜のみが表面に形成された半導体ウェハを用いて洗浄評価が行われることが多い。これは、パターン基板の洗浄評価を、迅速かつ正確に行う技術が確立されていないという理由に基づく。

ここで、従来の半導体ウェハの洗浄評価方法について説明する。まず、配線材料となる金属膜（例えばＣｕ膜）が基板の表面に形成されたダミー基板をポリッシング装置により研磨する。ここで、ダミー基板とは、パターン形成に用いられる配線材料と同種の金属膜が表面に形成された基板をいう。ダミー基板が研磨された後は、研磨パッドの研磨面のドレッシング（コンディショニング）が行われ、金属膜の削り屑や研磨液が研磨面から除去される。研磨されたダミー基板は、洗浄機に送られて洗浄され、さらに乾燥機に送られて乾燥される。このようにして、数枚（例えば３枚）のダミー基板をポリッシング装置により研磨させる。その後、評価対象となる半導体ウェハ（以下、モニタ基板という）をポリッシング装置により研磨させる。ここで、モニタ基板として、酸化膜が表面に形成された基板が用いられる。研磨されたモニタ基板は洗浄機に送られて洗浄され、さらに乾燥機に送られて乾燥される。このようにして処理されたモニタ基板は、研磨ユニットから洗浄評価装置に搬送される。そして、洗浄評価装置にて、モニタ基板の膜上に残留するパーティクルや重金属などの汚染物質の量が検知され、これらの汚染物質が許容値以下にまで除去されているか否かが判断される。

しかしながら、上述した従来の洗浄評価方法には次の点で問題がある。
第１に、モニタ基板を研磨する前に、研磨パッドの研磨面をドレッシング（コンディショニング）すると、研磨面上に残留するダミー基板の金属の削り屑（以下、金属汚染物質という）がある程度除去されるため、次に研磨されるモニタ基板の表面に付着する金属汚染物質の量が減少する。このため、モニタ基板の表面における金属汚染物質の存在状態が、パターン基板研磨時の金属汚染物質の存在状態と異なってしまう。すなわち、本来、パターン基板を研磨すると、パターンを構成する金属の削り屑がパターン基板の表面に存在することになるが、酸化膜のみが形成されたモニタ基板を研磨する前にドレッシング処理を行うと、金属汚染物質の量が少ない状態でモニタ基板が研磨されることになる。このため、研磨後のモニタ基板の表面にはパターン基板とは異なった金属汚染物質の存在状態が形成され、洗浄評価装置において正しい洗浄評価ができないという問題がある。

第２に、Ｃｕ配線の絶縁膜として期待されるＬｏｗ−ｋ材が比較的入手困難であることから、上述したように、モニタ基板として酸化膜（例えばＴＥＯＳ膜）が成膜された基板が使用されている。しかしながら、酸化膜とＬｏｗ−ｋ膜とでは同一の研磨条件の下で研磨しても、金属汚染物質の残留量に違いが生じる。図８はＬｏｗ−ｋ膜及びＴＥＯＳ膜上に残留する金属汚染物質の量を示すグラフである。図８において縦軸は１ｃｍ^２当たりの金属汚染物質の原子の数を表し、横軸のＡ〜Ｏはそれぞれサンプルを表す。図８に示すように、ＴＥＯＳ膜上に残留する金属汚染物質の量とＬｏｗ−ｋ膜上に残留する金属汚染物質の量との間には大きな差がある。このため、Ｌｏｗ−ｋ膜の洗浄評価を目的とした場合に、ＴＥＯＳ膜などの酸化膜が形成されたモニタ基板を用いると、正確な洗浄評価が得られないという問題が生じる。

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、正確な洗浄評価を行うことができる基板の洗浄評価方法を提供することを目的とする。

上述した課題を達成するために、本発明の態様は、研磨後に洗浄された基板の表面清浄度を評価する基板の洗浄評価方法であって、金属膜が表面に形成されたダミー基板と、洗浄評価の対象となるモニタ基板とを用意し、前記ダミー基板を研磨し、前記ダミー基板を研磨した後、研磨テーブルの研磨面をドレッシングせずに前記モニタ基板を研磨し、研磨された前記モニタ基板を洗浄し、洗浄された前記モニタ基板の表面清浄度を評価することを特徴とする。
本発明の好ましい一態様は、前記モニタ基板の表面には、洗浄評価の対象となる絶縁膜が形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい一態様は、前記モニタ基板を研磨した後、洗浄評価の対象となる金属膜が表面に形成されているモニタ基板を研磨し、研磨された、前記金属膜が形成されているモニタ基板を洗浄し、洗浄された、前記金属膜が形成されているモニタ基板の表面清浄度を評価することを特徴とする。

本発明によれば、ダミー基板を研磨した後、研磨面のドレッシングを行わないため、ダミー基板の削り屑（金属汚染物質）が研磨面上に残留し、次に研磨されるモニタ基板の表面に金属汚染物質が付着する。これにより、パターンが形成されたパターン基板を研磨した場合に近い状況で洗浄評価を行うことができ、正確な洗浄評価結果を得ることが可能となる。また、評価対象となるモニタ基板に形成される膜として、本来洗浄評価すべき種類の膜、例えば、パターン基板に用いられる膜と同種の膜を用いることにより、より正確な洗浄評価結果を得ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態に係る基板の洗浄評価方法について図面を参照して説明する。
図１は、一般的なポリッシング装置を模式的に示す平面図である。図１に示すように、ポリッシング装置４０は、半導体ウェハを研磨する一対の研磨部１ａ，１ｂと、研磨された半導体ウェハを洗浄する一対の洗浄機７ａ，７ｂと、洗浄機７ａ，７ｂにより洗浄された半導体ウェハを更に洗浄し、乾燥させる洗浄機８ａ，８ｂを備えている。このポリッシング装置４０では、全体が長方形をなす床上のスペースの一端側に研磨部１ａ，１ｂが対向して配置され、他端側に複数の半導体ウェハを収納するためのカセット（図示せず）が載置される一対のロード・アンロードユニット２ａ，２ｂが配置されている。研磨部１ａ，１ｂとロード・アンロードユニットと２ａ，２ｂを結ぶ線上には、半導体ウェハを搬送する搬送ロボット４ａ，４ｂが配置されて搬送ラインが形成されている。この搬送ラインの両側には、半導体ウェハの上下を反転させる反転機５，６と、この反転機５，６を挟んで洗浄機７ａ，７ｂ及び洗浄機８ａ，８ｂとが配置されている。

研磨部１ａ，１ｂは基本的に同一の構成を有している。これらの研磨部１ａ，１ｂは、上面に研磨面を有する研磨テーブル１１と、研磨対象物である半導体ウェハを真空吸着により保持し、これを研磨テーブル１１上の研磨面に押圧するトップリングユニット１２と、研磨テーブル１１上の研磨面のドレッシング（コンディショニング）を行うドレッシングユニット１３とをそれぞれ備えている。また、研磨部１ａ，１ｂには、それぞれの搬送ライン側に、半導体ウェハをトップリングユニット１２と搬送ロボット４ｂとの間で授受するプッシャー１４が設けられている。

搬送ロボット４ａ，４ｂは、水平面内で屈折自在な関節アームを有しており、それぞれ関節アームは上下に配置された２つの把持部（ドライフィンガーとウェットフィンガー）を有している。反転機５，６は搬送ロボット４ａ，４ｂの間接アームが到達可能な位置にそれぞれ配置されている。

洗浄機７ａ，７ｂ及び洗浄機８ａ，８ｂの形式は任意であるが、本実施形態では、研磨部１ａ，１ｂ側の洗浄機７ａ，７ｂはスポンジ付きのローラで半導体ウェハの表裏両面を拭う形式であり、ロード・アンロードユニット２ａ，２ｂ側の洗浄機８ａ，８ｂは半導体ウェハのエッジ（周縁部）を把持して水平面内で回転させながら洗浄液を供給する形式である。洗浄機８ａ，８ｂは、遠心脱水して乾燥させる乾燥機としての機能をも備えている。このような構成により、洗浄機７ａ，７ｂにおいて半導体ウェハの１次洗浄を行うことができ、洗浄機８ａ，８ｂにおいて半導体ウェハの２次洗浄を行うことができる。

次に、上述した研磨部１ａ，１ｂの詳細を説明する。図２は、図１に示す研磨部１ａ又は１ｂの要部を示す概略図である。なお、以下では、研磨部１ａについてのみ説明するが、研磨部１ｂについても研磨部１ａと同様の構成を有している。

図２に示すように、研磨部１ａは、上面に研磨面１０を有する研磨テーブル１１と、研磨対象物である半導体ウェハＷを真空吸着により保持し、これを研磨テーブル１１に押圧して研磨するトップリングユニット１２と、研磨テーブル１１上の研磨面１０のドレッシング（コンディショニング）を行うドレッシングユニット１３とを備えている。研磨テーブル１１は、テーブル軸１１ａを介してモータ（図示せず）に連結されており、研磨テーブル１１は、図２の矢印Ｃで示すようにそのテーブル軸１１ａ周りに回転可能になっている。半導体ウェハＷを研磨する研磨面１０は、研磨パッド（例えば研磨布）９により構成されている。ここで、研磨布とは、内部に砥粒を含まない発泡ポリウレタンや不織布を指す。

研磨テーブル１１の上方には研磨液供給ノズル１５及びドレッシング液供給ノズル１６が配置されており、研磨液供給ノズル１５からは研磨液が、ドレッシング液供給ノズル１６からはドレッシング液（例えば、純水）が、それぞれ研磨テーブル１１上の研磨面１０上に供給される。

トップリングユニット１２は、回転可能な支軸２０と、支軸２０の上端に連結される揺動アーム２１と、揺動アーム２１の自由端から垂下するトップリングシャフト２２と、トップリングシャフト２２の下端に連結される略円盤状のトップリング２３とから構成されている。トップリング２３は、支軸２０の回転による揺動アーム２１の揺動と共に水平方向に移動し、図１の矢印Ａで示すように、プッシャー１４と研磨面１０上の研磨位置との間での往復運動が可能となっている。また、トップリング２３は、トップリングシャフト２２を介して揺動アーム２１の内部に設けられた図示しないモータ及び昇降シリンダに連結されており、これにより、図２の矢印Ｄ，Ｅに示すように昇降可能かつトップリングシャフト２２周りに回転可能となっている。また、研磨対象である半導体ウェハＷは、トップリング２３の下端面に真空によって保持されている。このような構成により、トップリング２３は自転しながら、その下面に保持した半導体ウェハＷを回転している研磨面１０に対して任意の圧力で押圧して研磨を行う。

ドレッシングユニット１３は、回転可能な支軸３０と、支軸３０の上端に連結される揺動アーム３１と、揺動アーム３１の自由端から垂下するドレッサーシャフト３２と、ドレッサーシャフト３２の下端に連結されるドレッサー３３とから構成されている。ドレッサー３３は、支軸３０の回転による揺動アーム３１の揺動と共に水平方向に移動し、図１の矢印Ｂで示すように、研磨面１０上のドレッシング位置と研磨テーブル１１の外側のドレッサー洗浄装置１８との間で往復運動が可能となっている。

図２に示すように、ドレッサー３３の下面には、研磨面１０に摺接して研磨面１０のドレッシングを行うドレッシング部材３４が配置されている。ドレッサー３３は、このドレッシング部材３４を回転している研磨面１０に対して任意の圧力で押圧し、自転することで研磨面１０のドレッシング（目立て）を行う。ドレッシング部材３４の下面には、ダイヤモンド粒子が電着または溶着により付着されている。

次に、上述したポリッシング装置の動作について図１及び図２を参照して説明する。
図１において、配線材料としてＣｕ及び絶縁膜としてのＬｏｗ−ｋ膜からなるパターンが形成された複数の半導体ウェハをカセットに収納し、このカセットをロード・アンロードユニット２ａ（及び／又はロード・アンロードユニット２ｂ）に載置する。ロード・アンロードユニット２ａからは１枚の半導体ウェハが搬送ロボット４ａにより取り出され、この半導体ウェハを反転機５に搬送して必要に応じて反転させて、半導体ウェハのパターンが形成された表面が下を向くようにする。次に、この半導体ウェハを搬送ロボット４ｂにより反転機５から研磨部１ａのプッシャー１４まで搬送してプッシャー１４上に載置する。そして、揺動アーム２１を揺動させて、トップリング２３をプッシャー１４の直上方に移動させ、プッシャー１４を上昇させて、プッシャー１４上の半導体ウェハをトップリング２３の下面に吸着保持させる。その後、トップリング２３で半導体ウェハを保持した状態で、揺動アーム２１を揺動させて、トップリング２３を研磨テーブル１１の上方に移動させる。

次に、トップリング２３を下降させ、トップリング２３に保持された半導体ウェハＷを研磨テーブル１１の研磨面１０に所定の押圧力で押圧する（図２参照）。この状態で、研磨テーブル１１とトップリング２３とを回転させ、同時に研磨液供給ノズル１５から研磨面１０上に研磨液を供給して、半導体ウェハＷの被研磨面（下面）の化学機械的研磨を行う。そして、半導体ウェハＷに形成されたＣｕの膜厚が所定の値に達したことが検知された時、トップリング２３を上昇させ、研磨テーブル１１とトップリング２３の回転を停止させ、更に研磨液の供給を停止させて半導体ウェハＷの研磨を終了する。

研磨終了後、揺動アーム２１を揺動させ、研磨された半導体ウェハを保持するトップリング２３をプッシャー１４の上方に移動させる。半導体ウェハはトップリング２３からプッシャー１４に受け渡され、搬送ロボット４ｂによりプッシャー１４から洗浄機７ａに搬送される。洗浄機７ａでは、半導体ウェハの表面に付着したＣｕの削り屑や研磨液が除去される。洗浄処理が終了した後、半導体ウェハは搬送ロボット４ｂにより反転機５に搬送され、必要に応じて反転機５によって半導体ウェハを反転させた後、搬送ロボット４ａにより洗浄機８ａに搬送される。洗浄機８ａでは、半導体ウェハが更に洗浄され、遠心脱水により乾燥される。その後、半導体ウェハは搬送ロボット４ａにより洗浄機８ａからロード・アンロードユニット２ａのカセットに戻される。

研磨部１ａでは、半導体ウェハの研磨が終了してから次の半導体ウェハが研磨部１ａに搬送される間、ドレッシングユニット１３により研磨面１０のドレッシング処理が行われる。このドレッシング処理では、図２に示すように、ドレッサー３３及び研磨テーブル１１をそれぞれ独立に自転させつつ、ドレッシング部材３４を所定の押圧力で研磨面１０に当接させる。このとき、ドレッシング部材３４が研磨面１０に接触すると同時又は接触する前に、ドレッシング液供給ノズル１６から研磨面１０の上面にドレッシング液（例えば純水）が供給され、研磨面１０に残留しているＣｕの削り屑や研磨液を洗い流すと共に、研磨面１０が再生される。ドレッシング終了後のドレッサー３３は、揺動アーム３１の駆動により待機位置に戻され、この待機位置に設置されたドレッサー洗浄装置１８（図１参照）によって洗浄される。

このポリッシング装置では、上述した一連の研磨処理は連続的に行われる。すなわち、ロード・アンロードユニット２ａのカセットに収納された複数の半導体ウェハは、所定の間隔をおいて研磨部１ａ、洗浄機７ａ、及び洗浄機８ａに順次搬送される。本実施形態に係るポリッシング装置では、ロード・アンロードユニット２ｂにセットされた複数の半導体ウェハについても同時に処理することが可能である。すなわち、ロード・アンロードユニット２ｂにセットされた複数の半導体ウェハは、所定の間隔をおいて研磨部１ｂ、洗浄機７ｂ、洗浄機８ｂに順次搬送され、上述した一連の研磨処理が行われる。

図３は基板の洗浄評価を行う洗浄評価装置と図１に示すポリッシング装置とを示す概略図である。
図３に示すように、ポリッシング装置４０により研磨、洗浄、及び乾燥された半導体ウェハは、図示しない搬送装置により２台の洗浄評価装置４１，４２のいずれか一方に搬送される。２台の洗浄評価装置４１，４２のうち１台はレーザ光の散乱光を利用した光学式検査装置４１であり、もう１一台は試料（汚染物質）から放射される蛍光Ｘ線を利用した蛍光Ｘ線分光分析装置４２である。

光学式検査装置４１は、半導体ウェハの表面にレーザ光を照射するレーザ光照射器と、反射したレーザ光の軌道からずれた位置に配置される光検出器とを備えている。半導体ウェハの表面上にパーティクルが存在すると、レーザ光照射器から照射されたレーザ光はパーティクルで散乱し、この散乱光が光検出器によって検出される。これにより、半導体ウェハの表面にパーティクルが存在することが検知される。

蛍光Ｘ線分光分析装置４２は、半導体ウェハの表面にＸ線を照射するＸ線照射器と、半導体ウェハの表面を向いて配置された半導体検出器とを備えている。半導体ウェハの表面に付着した重金属にＸ線が照射されると、Ｘ線によって励起された蛍光Ｘ線が重金属から放射され、この蛍光Ｘ線が半導体検出器によって検出される。この蛍光Ｘ線は、重金属の元素によってそのエネルギーレベルが決まっており、この蛍光Ｘ線が持つエネルギーレベルを測定することによって重金属の種類が検知され、その定量分析が行われる。

このようにして、洗浄評価装置（光学式検査装置４１及び蛍光Ｘ線分光分析装置４２）によってパーティクルや重金属などの汚染物質が検知され、洗浄評価すべき半導体ウェハの表面上に残留する汚染物質の量が測定される。そして、これらの光学式検査装置４１及び蛍光Ｘ線分光分析装置４２によって汚染物質が許容値以下にまで除去されているか否かが判断され、半導体ウェハの表面清浄度が評価される。なお、洗浄評価装置としては、上述した光学式検査装置４１及び蛍光Ｘ線分光分析装置４２に限られず、他のタイプの洗浄評価装置を用いてもよい。

次に、本発明に係る洗浄評価方法について図４を参照して説明する。
図４は本発明に係る洗浄評価方法を説明するための模式図である。
本来洗浄評価すべき半導体ウェハは、ＣｕとＬｏｗ−ｋ材からなるパターンが形成されたパターン基板であるが、本発明に係る洗浄評価方法では、洗浄評価すべき半導体ウェハとして表面（被研磨面）にＬｏｗ−ｋ膜のみが形成された半導体ウェハ（以下、モニタ基板Ｍという）が使用される。本実施形態に係る洗浄評価方法では、洗浄後のモニタ基板ＭのＬｏｗ−ｋ膜上に残留する汚染物質の量を測定して洗浄評価を行うことを目的とする。また、モニタ基板と共に、表面（被研磨面）にＣｕ膜のみが形成された２枚のダミー基板Ｄ１，Ｄ２が使用される。ここで、ダミー基板とは、パターン基板に形成される配線材料と同種の金属膜が表面（被研磨面）に成膜された基板をいう。なお、本発明に係る洗浄評価方法に使用されるダミー基板は２枚に限られず、例えば１枚のみ、又は３枚以上でもよい。

なお、ＣｕとＬｏｗ−ｋ材からなるパターンが形成されたパターン基板の洗浄評価においては、表面（被研磨面）にＣｕ膜のみが形成された半導体ウェハ（以下、モニタ基板Ｍ−Ｃという）も使用する。これは、パターン基板上のＣｕ配線部の洗浄評価を、Ｃｕ膜のみが形成された半導体ウェハ（モニタ基板Ｍ−Ｃ）を用いて擬似的に行い、パターン基板上のＬｏｗ−ｋ膜部の洗浄評価を、Ｌｏｗ−ｋ膜のみが形成された半導体ウェハ（モニタ基板Ｍ）を用いて擬似的に行うためである。

図４において、ロード・アンロードユニット２ａに収容されるカセットには、２枚のダミー基板Ｄ１，Ｄ２と、評価対象となるモニタ基板Ｍ，Ｍ−Ｃが収容される。まず、ロード・アンロードユニット２ａから、１枚のダミー基板Ｄ１が搬送ロボット４ａ（図１参照）により取り出される。このダミー基板Ｄ１は、搬送ロボット４ａ，４ｂにより研磨部１ａに搬送され、研磨部１ａにより研磨される。その後、ダミー基板Ｄ１は、洗浄機７ａ、洗浄機８ａにより洗浄及び乾燥され、ロード・アンロードユニット２ａに収容される。なお、研磨部１ａにおいてダミー基板Ｄ１の研磨処理が行われた後は、通常どおり、研磨面１０（図２参照）のドレッシング処理が行われる。

次に、ダミー基板Ｄ２を、上記と同様に、研磨部１ａに搬送して研磨し、洗浄機７ａ及び洗浄機８ａにより洗浄及び乾燥させる。通常では、研磨部１ａにおいて研磨処理を行った後、研磨面１０のドレッシンング処理を行うが、本発明に係る洗浄評価方法では、ダミー基板Ｄ２の研磨後にドレッシング処理を行わない。図５は、ドレッシング処理を行った場合とドレッシング処理を行わない場合の金属汚染物質の残留量を比較したグラフであり、縦軸は１ｃｍ^２当たりの金属汚染物質の原子の数を表す。図５に示すように、ドレッシング処理を行わないことにより、ダミー基板Ｄ２の研磨によって生じたＣｕの削り屑（金属汚染物質）を意図的に研磨面１０上に残留させることができる。ダミー基板Ｄ２を研磨した後は、モニタ基板Ｍを、上記と同様に、研磨部１ａに搬送して研磨する。この時、モニタ基板Ｍの表面には、研磨面１０上に残留する金属汚染物質（Ｃｕ）が付着し、この金属汚染物質が存在した状態でモニタ基板Ｍが研磨される。

このようにして研磨されたモニタ基板Ｍは、その被研磨面に金属汚染物質やパーティクル（砥粒）が付着した状態で洗浄機７ａ及び洗浄機８ａに搬送されて洗浄及び乾燥される。このように、モニタ基板Ｍとしてパターン基板を用いない場合でも、ダミー基板Ｄ２（モニタ基板Ｍの直前に研磨されるダミー基板）の研磨後にドレッシング処理を行わないことにより、金属汚染物質が存在した状態をモニタ基板Ｍの表面に形成することができ、パターン基板研磨時に近い状態でモニタ基板Ｍを研磨することができる。

研磨部１ａにて研磨されたモニタ基板Ｍは、ダミー基板Ｄ１，Ｄ２と同様に、洗浄機７ａ及び洗浄機８ａに搬送されて洗浄及び乾燥される。その後、モニタ基板Ｍは、ロード・アンロードユニット２ａに収容される。モニタ基板Ｍの研磨後は、通常どおりドレッシング処理を行う。次に、モニタ基板Ｍ−Ｃがモニタ基板Ｍと同様に研磨され、洗浄機７ａ及び洗浄機８ａに搬送されて洗浄及び乾燥され、そして、ロード・アンロードユニット２ａに収容される。その後、モニタ基板Ｍは図示しない搬送装置によりロード・アンロードユニット２ａから蛍光Ｘ線分光分析装置４２に搬送され、蛍光Ｘ線分光分析装置４２により洗浄評価が行われる。この蛍光Ｘ線分光分析装置４２では、モニタ基板Ｍの表面に残留する重金属（Ｃｕの削り屑や研磨液に含まれる重金属成分）が検知され、その量が所定の許容値以下であるか否かが判断される。このようにして、蛍光Ｘ線分光分析装置４２により洗浄後のモニタ基板Ｍの表面清浄度が評価される。

モニタ基板Ｍ−Ｃは光学式検査装置４１に搬送され、光学式検査装置４１によりモニタ基板Ｍ−Ｃの洗浄評価が行われる。ここで、ポリッシング装置４０により研磨、洗浄、及び乾燥されたモニタ基板Ｍを、光学式検査装置４１に搬送してもよい。光学式検査装置４１では、モニタ基板Ｍ−Ｃ，Ｍの表面に残留する異物の量が測定され、その量が所定の許容値以下であるか否かが判断される。このようにしてモニタ基板Ｍ−Ｃ，Ｍの表面清浄度が評価される。

ここで、複数のモニタ基板Ｍ１，Ｍ２を用いてパーティクル（異物）及び重金属の残留量の両方を測定することもできる。この場合は、図６に示すように、ダミー基板Ｄ１，Ｄ２（又は１枚のダミー基板）、第１のモニタ基板Ｍ１、１枚のダミー基板Ｄ３（又は複数のダミー基板）、第２のモニタ基板Ｍ２、モニタ基板Ｍ−Ｃをロード・アンロードユニット２ａにセットする。次に、ダミー基板Ｄ１，Ｄ２、第１のモニタ基板Ｍ１、ダミー基板Ｄ３、第２のモニタ基板Ｍ２、及びモニタ基板Ｍ−Ｃをこの順に研磨部１ａ、洗浄機７ａ、及び洗浄機８ａに搬送してそれぞれの処理を行う。そして、第１のモニタ基板Ｍ１を蛍光Ｘ線分光分析装置４２に搬送して洗浄評価し、第２のモニタ基板Ｍ２及びＭ−Ｃを光学式検査装置４１に搬送して洗浄評価する。

なお、光学式検査装置４１及び蛍光Ｘ線分光分析装置４２の少なくとも一方において洗浄評価後のモニタ基板Ｍへの逆汚染（２次的汚染）や変質等の悪影響が観られない場合には、１枚のモニタ基板Ｍを光学式検査装置４１及び蛍光Ｘ線分光分析装置４２に順次搬送して洗浄評価を行うことができる。すなわち、モニタ基板Ｍを光学式検査装置４１及び蛍光Ｘ線分光分析装置４２のうちの一方に搬送して洗浄評価を行い、その後続けて他方で洗浄評価を行う。このようにして、１つのモニタ基板を用いてパーティクル（異物）及び重金属の残留量の両方を測定することができる。

このように、本発明によれば、モニタ基板の直前のダミー基板を研磨した後にドレッシング処理を行わないことにより、パターン基板を研磨した場合に近い状態でモニタ基板を研磨することができる。したがって、洗浄処理後の基板の表面清浄度を正確に評価することが可能となる。また、モニタ基板として、本来洗浄評価すべき膜（例えば、パターン形成に使用される絶縁膜）が形成された基板を用いることにより、より正確な洗浄評価をすることができる。

一般的なポリッシング装置を模式的に示す平面図である。 図１に示すポリッシング装置が備える研磨部の要部を示す概略図である。 基板の洗浄評価を行う洗浄評価装置と図１に示すポリッシング装置とを示す概略図である。 本発明に係る洗浄評価方法を説明するための模式図である。 ドレッシング処理を行った場合とドレッシング処理を行わない場合の金属汚染物質の残留量を比較したグラフである。 本発明に係る洗浄評価方法の他の例を説明するための模式図である。 一般的なポリッシング装置の要部を示す概略図である。 Ｌｏｗ−ｋ膜及びＴＥＯＳ膜上に残留する金属汚染物質の量を示すグラフである。

符号の説明

１ａ，１ｂ 研磨部
２ａ，２ｂ ロード・アンロードユニット
４ａ，４ｂ 搬送ロボット
５，６ 反転機
７ａ，７ｂ 洗浄機
８ａ，８ｂ 洗浄機（乾燥機）
９ 研磨パッド
１０ 研磨面
１１ 研磨テーブル
１１ａ テーブル軸
１２ トップリングユニット
１３ ドレッシングユニット
１４ プッシャー
１５ 研磨液供給ノズル
１６ ドレッシング液供給ノズル
１８ ドレッサー洗浄装置
２０，３０ 支軸
２１，３１ 揺動アーム
２２ トップリングシャフト
２３ トップリング
３２ ドレッサーシャフト
３３ ドレッサー
３４ ドレッシング部材
４０ ポリッシング装置
４１ 光学式検査装置（洗浄評価装置）
４２ 蛍光Ｘ線分光分析装置（洗浄評価装置）
３００ 研磨パッド
３０１ 研磨面
３０２ 研磨テーブル
３０４ トップリング
３０６ 研磨液供給ノズル
３０８ ドレッサー
３１０ ドレッシング部材
Ｗ 半導体ウェハ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ ダミー基板
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２ Ｌｏｗ−ｋ膜モニタ基板
Ｍ−Ｃ Ｃｕ膜モニタ基板

Claims (3)

1. 研磨後に洗浄された基板の表面清浄度を評価する基板の洗浄評価方法であって、
   金属膜が表面に形成されたダミー基板と、洗浄評価の対象となるモニタ基板とを用意し、
   前記ダミー基板を研磨し、
   前記ダミー基板を研磨した後、研磨テーブルの研磨面をドレッシングせずに前記モニタ基板を研磨し、
   研磨された前記モニタ基板を洗浄し、
   洗浄された前記モニタ基板の表面清浄度を評価することを特徴とする基板の洗浄評価方法。
2. 前記モニタ基板の表面には、洗浄評価の対象となる絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄評価方法。
3. 前記モニタ基板を研磨した後、洗浄評価の対象となる金属膜が表面に形成されているモニタ基板を研磨し、
   研磨された、前記金属膜が形成されているモニタ基板を洗浄し、
   洗浄された、前記金属膜が形成されているモニタ基板の表面清浄度を評価することを特徴とする請求項２に記載の基板の洗浄評価方法。

Images