JP6133120B2 - 基板洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の基板の表面を洗浄し基板を乾燥させる基板洗浄装置に関し、特にφ４５０ｍｍの大口径の半導体ウェーハにも対応でき、ＣＭＰ等の研磨後の基板表面を効率よく洗浄し基板を乾燥できるようにした基板洗浄装置に関する。

例えば、基板表面の絶縁膜内に形成した配線溝を金属で埋めて配線を形成するダマシン配線形成工程においては、ダマシン配線形成後に化学機械的研磨（ＣＭＰ）で基板表面の余分な金属を研磨除去するようにしており、研磨後の基板表面には、研磨に使用されたスラリの残渣（スラリ残渣）や金属研磨屑などが存在する。このため、研磨後の基板表面に残る残渣物（パーティクル）を洗浄除去する必要がある。

研磨後の基板表面を洗浄する基板洗浄方法として、洗浄液の存在下で、半導体ウェーハ等の基板の表面に円柱状の長尺状に水平に延びるロール洗浄部材（ロールスポンジまたはロールブラシ）を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に回転させて基板の表面を洗浄するロールスクラブ洗浄が知られている。洗浄後の基板は、一般に、純水（ＤＩＷ）等でリンスされ、基板を高速で回転させてスピン乾燥される（特許文献１参照）。

洗浄液の存在下で、半導体ウェーハ等の基板を回転させながら基板を洗浄する基板洗浄装置にあっては、基板表面の中央部とエッジ部等の各部で洗浄液の流速、液膜の厚さ及び温度等が異なり、基板の全表面を均一に処理（洗浄）することが困難となる。更に、絶縁膜として採用された、いわゆる低誘電率膜（Low−k膜）が露出した基板表面を洗浄する場合、Low-k膜が疎水性であることから、基板表面の濡れ性の不均一性が拡大し、基板の全表面に亘る均一な洗浄が更に困難になる。特に、φ４５０ｍｍの半導体ウェーハといった、大口径の基板表面を洗浄する時にこの傾向が顕著となる。

近年、配線金属として銅が採用されるようになり、銅は、防食剤が含まれていない純水等に触れると、純水等に含まれる酸素によって容易に腐食し、銅配線における信頼性の低下や配線のショートやオープンによる歩留まりの低下に繋がってしまう。このため、銅が露出した基板表面を洗浄する場合には、純水等に含まれる酸素による銅腐食を極力防止することが望まれている。このような銅表面の酸素による腐食は、たとえ溶存酸素量が少ない純水等を使用したとしても、基板表面に純水等を供給して該表面の洗浄（リンス）処理を行っているとき、空気中の酸素が純水等に溶け込むことによっても生じる。

基板表面の洗浄に使用される、防食剤が含まれていない純水等に空気中の酸素が取り込まれないようにするためには、不活性ガス雰囲気で基板表面の洗浄を行うことが考えられる。しかしながら、洗浄液の存在下で、半導体ウェーハ等の基板を回転させながら基板を洗浄する基板洗浄装置にあっては、基板を保持して回転させる機構が必要となって、洗浄部を処理チャンバの内部に収容した場合、処理チャンバ内の容積がかなり大きくなる。このため、処理チャンバの内部を所望の不活性ガス雰囲気にすることが困難となる。

基板を回転させることなく、基板表面を洗浄するようにした基板洗浄装置として、研磨後の基板を、ローラコンベア等で一方向にスライドさせて搬送しながら洗浄するようにしたもの（特許文献２〜４参照）、研磨後の基板を、流体ジェットによる搬送推進力を得て、非接触で搬送しながら洗浄するようにしたもの（特許文献５参照）、研磨後の基板を、移送ベルトで搬送しながら洗浄するようにしたもの（特許文献６参照）等が提案されている。

基板の搬送中に、基板の表面に向けて、２流体ノズルからミスト状の流体（気体と液体の混合流体）を噴出して、該表面を洗浄するようにしたものや（特許文献７，８参照）、加工後の基板表面の酸化や改質を防止するため、窒素ガス等の不活性ガスが充填されている格納室内で加工後の基板表面を洗浄するようにしたものが提案されている（特許文献９参照）。

出願人は、基板の表面を、液体を伝播した超音波で洗浄する超音波洗浄装置、及び気体と液体とを混合して噴出した２流体ジェットで洗浄する２流体ジェット洗浄装置の少なくとも一方を備えた基板処理装置を提案している（特許文献１０参照）。

特開平１１−３４０１８４号公報 特開平１０−２７０３９２号公報 特開２００２−２１７１５１号公報 特開２００６−７３５７３号公報 特開２００５−３２２９３６号公報 特表２００１−５０１０３０号公報 特開２００６−２４７６１８号公報 特開２０１０−１１８６４４号公報 特開２００４−２２９４０号公報 国際公開０７／１０８３１５号パンフレット

しかしながら、従来の基板洗浄装置は、たとえ表面が疎水性で大口径の基板であっても、基板の全表面をより均一に洗浄することと、配線金属として採用される銅の純水等との接触による腐食を極力防止することとを両立させるようにしたものではなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、たとえ表面が疎水性で大口径の基板であっても、基板の全表面をより均一に効率よく洗浄することができ、しかも配線金属として採用される銅の純水等との接触による腐食を、比較的簡易な構成で、極力防止できるようにした基板洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の基板洗浄装置は、表面を上向きにして基板を水平に保持し、一方向に搬送する基板搬送部を内部に有する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に設置され、基板の表面を洗浄する洗浄部と、前記処理チャンバ内に設置され、基板を乾燥させる乾燥部であって、基板の搬送方向に沿って前記洗浄部に続いて配置された乾燥部と、前記乾燥部に設置され、基板の表面及び裏面に向けて不活性ガスをそれぞれ吹付けて、基板を乾燥させる不活性ガス吹付け部とを有し、前記不活性ガス吹付け部の吹出し口を、前記洗浄部に向けて不活性ガスの流れを形成するように基板の搬送方向の上流側に向け、前記洗浄部と前記乾燥部とを含む前記処理チャンバ内を、前記不活性ガス吹付け部から吹き出された不活性ガスによって形成された不活性ガス雰囲気とする。

本発明によれば、処理チャンバ内において、基板を一方向にスライドさせて搬送しつつ、基板表面に洗浄液を供給して該表面を非接触で洗浄することで、エッジ部を含めた基板の全表面により均等に洗浄液を供給して、たとえ表面が疎水性で大口径の基板であっても、基板の全表面をより均一に効率よく洗浄することができる。しかも、洗浄時に基板を回転させる必要を無くすことで、処理チャンバの容積を小さくでき、これによって、基板の乾燥に使用される不活性ガスを有効に利用して、処理チャンバ内を、配線金属として採用される銅の純水等との接触による腐食を極力防止した、所望の不活性ガス雰囲気にすることができる。
また、本発明によれば、不活性ガスとしてＮ _２ ガスまたはＡｒガスを使用し、処理チャンバ内の不活性ガス雰囲気を、酸素濃度が２％以下、好ましくは１％以下とすることで、処理チャンバ内の空気に含まれる酸素が、基板に向けて噴出される純水等に取り込まれることを防止することができる。
本発明の好ましい一態様において、前記不活性ガス吹付け部から基板の表面及び裏面に向けて不活性ガスを吹付けることにより、前記処理チャンバの内部に前記処理チャンバの入口側に向けた不活性ガスの流れを形成する。
本発明によれば、処理チャンバ入口から空気が流入するのを防ぎつつ処理チャンバ内を不活性ガス雰囲気にすることができる。

本発明の好ましい一態様において、不活性ガス吹付の角度は、垂直面から前記処理チャンバの入口側に向かって１５°〜２５°の角度である。

本発明の好ましい一態様において、前記洗浄部は、気体と液体とを混合した２流体ジェット流で基板の表面を洗浄する２流体ジェット洗浄部及び／または液体を伝播した超音波で基板の表面を洗浄する超音波洗浄部である。
本発明によれば、２流体ジェット洗浄部及び／または超音波洗浄部で基板表面を洗浄することで、いわゆるスクラブ洗浄では除去が困難な、基板表面に残る微小なパーティクルを除去することができる。
本発明の好ましい一態様において、前記超音波洗浄部は、基板の表面に溜まった液体に超音波を加える超音波振動子を有する。

本発明の好ましい一態様において、前記基板搬送部は、複数のローラを互いに離間させて配置したローラコンベアから構成され、ローラコンベアの下方には、前記不活性ガス吹付け部の上流側に位置して、基板の裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルが配置されている。
本発明によれば、処理チャンバ内において、基板を一方向にスライドさせて搬送しつつ、基板の裏面に純水等の洗浄液を供給して該裏面を洗浄（リンス）することができる。

本発明の好ましい一態様において、前記不活性ガス吹付け部は、不活性ガスをシート状に吹付けるエアナイフからなる。
本発明によれば、基板の表面及び裏面に向けて、ナイフ状の鋭利な不活性ガスの流れをそれぞれ吹付けることで、基板をより敏速に乾燥させるとともに、処理チャンバの内部に形成される該処理チャンバの入口側に向けた不活性ガスの流れの流速をより速めることができる。

本発明の好ましい一態様において、前記処理チャンバの入口には、基板のベベル部を洗浄するベベル洗浄部を内部に有するベベル洗浄チャンバが連結されている。
本発明によれば、研磨後の基板のベベル部の洗浄、基板表面の洗浄及び基板の乾燥を連続して行うことができる。

本発明の好ましい一態様において、前記ベベル洗浄部は、基板を水平に保持し回転させて基板のベベル部を洗浄し、基板を水平に保持したまま前記基板搬送部に搬送する。
本発明によれば、基板を水平に保持したまま、研磨後の基板のベベル部の洗浄、基板表面の洗浄及び基板の乾燥を連続して行うことができる。
本発明の好ましい一態様において、前記ベベル洗浄部は、基板のエッジ部を保持する溝を有し基板の搬送方向に沿って延びるガイドレールと、基板のエッジ部を保持するコロを有し前記ガイドレールの方向に走行自在な移動体と、前記移動体に設けられ、基板のベベル部に摺接して基板のベベル部の洗浄を行うベベル洗浄具とを備え、前記移動体の走行に伴って、前記ガイドレールおよび前記コロが基板のエッジ部を保持しながら前記コロが回転し、前記コロの回転に伴って基板を回転させながら基板を搬送しつつ前記ベベル洗浄具が基板のベベル部に摺接して基板のベベル部を洗浄する。

本発明の基板洗浄装置によれば、たとえ表面が疎水性で大口径の基板であっても、基板の全表面をより均一に効率よく洗浄し、しかも、基板の乾燥に使用される不活性ガスを有効に利用した比較的簡易な構成で、配線金属として採用される銅の純水等との接触による腐食を極力防止することができる。

本発明の実施形態の基板洗浄装置の平面図である。 図１の縦断正面図である。 本発明の他の実施形態の基板洗浄装置を備えた研磨装置の全体概要を示す平面図である。 図３に示す研磨装置に備えられている基板洗浄装置を示す平面図である。 洗浄液供給系とともに示す図４の縦断正面図である。 図３に示す研磨装置に備えられている基板洗浄装置のベベル洗浄部の要部を拡大して示す平面図である。

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。なお、以下の各実施形態において、同一または相当する構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態の基板洗浄装置の平面図を示し、図２は、図１の縦断正面図を示す。図１及び図２に示すように、基板洗浄装置は、入口ローラコンベア１０と出口ローラコンベア２０とを有しており、入口ローラコンベア１０と出口ローラコンベア２０との間に、基板搬送部としての内部ローラコンベア３０を内部に有する処理チャンバ４０が配置されている。これらのローラコンベア１０，２０，３０は、表面を上向きにして基板Ｗを水平にスライド搬送する。

入口ローラコンベア１０は、基板Ｗの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ１２を有しており、複数のローラ１２は、同期して同一方向に回転する軸部１４を有している。各軸部１４には、軸部１４の軸方向に沿った所定位置に固定した複数のホイール１６が設けられている。出口ローラコンベア２０も、基板Ｗの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ２２を有しており、複数のローラ２２は、同期して同一方向に回転する軸部２４を有している。各軸部２４には、軸部２４の軸方向に沿った所定位置に固定した複数のホイール２６が設けられている。基板搬送部としての内部ローラコンベア３０も同様に、基板Ｗの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ３２を有しており、複数のローラ３２は、同期して同一方向に回転する軸部３４を有している。各軸部３４には、軸部３４の軸方向に沿った所定位置に固定した複数のホイール３６が設けられている。

この例では、入口ローラコンベア１０、出口ローラコンベア２０及び内部ローラコンベア３０は、単一のローラコンベアを構成する如く構成されている。つまり、入口ローラコンベア１０の軸部１４、出口ローラコンベア２０の軸部２４及び内部ローラコンベア３０の軸部３４は、同期して同一方向に回転するよう構成され、床面から入口ローラコンベア１０のホイール１６の上端までの高さ（コンベア高さ）、床面から出口ローラコンベア２０のホイール２６の上端までの高さ、及び床面から内部ローラコンベア３０のホイール３６の上端までの高さは全て等しく設定されている。これによって、表面を上にして入口ローラコンベア１０に水平に乗せられた基板Ｗは、入口ローラコンベア１０から内部ローラコンベア３０、内部ローラコンベア３０から出口ローラコンベア２０にスムーズに搬送される。

処理チャンバ４０は、この例では、基板Ｗの搬送方向に沿って連続して配置した第１洗浄チャンバ４２、第２洗浄チャンバ４４及び乾燥チャンバ４６から構成されており、これらの各チャンバ４２，４４，４６における基板Ｗの搬送方向に沿った入口側及び出口側には、ローラコンベア１０，２０，３０に水平に乗せられた基板Ｗが通過するスリット状の開口（図示せず）がそれぞれ設けられている。

この例では、第１洗浄チャンバ４２の内部の内部ローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの上方には、基板Ｗの表面（上面）に向けて、気体と液体とを混合した２流体ジェット流を噴出して該表面を非接触で洗浄する、２流体ジェット洗浄部としての２流体ノズル５０が下向きに配置されている。この２流体ノズル（２流体ジェット洗浄部）５０には、Ｎ_２ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン（図示せず）と、純水または超純水にＣＯ_２ガスを溶解させた炭酸水等の洗浄液を供給する洗浄液供給ライン（図示せず）が接続されている。２流体ノズル５０は、基板Ｗの搬送方向と直交する方向に沿って、基板Ｗの直径方向の全長に亘って延びており、２流体ノズル５０の下端に、直線状に連続して延びる噴出口、または断続的に延びる噴出口が設けられている。

これにより、２流体ノズル５０の内部に供給されたＮ_２ガス等のキャリアガスと炭酸水等の洗浄液とを２流体ノズル５０の噴出口から高速で噴出させることで、キャリアガス中に洗浄液（炭酸水）が微小液滴（ミスト）として存在する２流体ジェット流が生成される。そして、この２流体ノズル５０で生成される２流体ジェット流を、内部ローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの表面に向けて噴出させて衝突させることで、微小液滴の基板Ｗの表面への衝突で発生した衝撃波を利用した基板Ｗの表面のパーティクル等の除去（洗浄）を行うことができる。このように、基板Ｗの表面を２流体ノズル（２流体ジェット洗浄部）５０から噴出される２流体ジェット流で洗浄することにより、いわゆるスクラブ洗浄では除去が困難な、基板Ｗの表面に残る微小なパーティクルを除去することができる。このことは、下記の超音波洗浄部５２にあっても同様である。

この２流体ノズル（２流体ジェット洗浄部）５０は、基板Ｗを回転させることなく、内部ローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの表面の直径方向全長に亘る領域に、２流体ノズル５０で生成される２流体ジェット流を線状に衝突させることで、エッジ部を含めた基板Ｗの全表面に、より均等に２流体ジェット流を供給して、たとえ表面が疎水性で大口径の基板Ｗであっても、基板Ｗの全表面をより均一に効率よく洗浄することができる。しかも基板Ｗを回転させる回転機構を設ける必要がないので、２流体ノズル５０を内部に収容する第１洗浄チャンバ４２の容積を極力小さくすることができる。

洗浄液として、脱気して酸素を除去した超純水にＣＯ_２ガスを溶解させた炭酸水が好ましく使用される。このように炭酸水を使用することで、比抵抗値を低くして、洗浄対象の表面、例えば絶縁膜表面などの静電破壊を防止することができる。

この例では、第２洗浄チャンバ４４の内部の内部ローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの上方には、基板Ｗの表面（上面）を、純水等の液体を伝播した超音波を利用して非接触で洗浄する超音波洗浄部５２が配置されている。この超音波洗浄部５２は、互いに離間して下向きに配置され、内部ローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの表面に向けて純水等の液体を噴射する一対の液体噴射ノズル５４と、この液体噴射ノズル５４の間に配置され、例えば約０．５ＭＨｚ〜５．０ＭＨｚの超音波（メガソニックエネルギー）を発振する超音波振動子５６とを有している。これらの液体噴射ノズル５４及び超音波振動子５６は、基板Ｗの搬送方向と直交する方向に沿って、基板Ｗの直径方向の全長に亘って延びており、各液体噴射ノズル５４の下端に、直線状に連続して延びる噴出口、または断続的に延びる噴出口が設けられている。

これにより、内部ローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの表面に向けて、一対の液体噴射ノズル５４の噴出口から純水等の液体を噴出しつつ、基板Ｗの表面に溜まった液体に、超音波振動子５６から発振される超音波を加えることで、液体分子の振動加速度による作用力を基板Ｗの表面のパーティクル等に作用させ、これによって、基板Ｗの表面のパーティクル等の除去（洗浄）を行うことができる。

この超音波洗浄部５２にあっても、前述の２流体ノズル（２流体ジェット洗浄部）５０と同様に、基板Ｗを回転させることなく、内部ローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの表面の直径方向全長に亘る領域に純水等の液体を供給しつつ、液体に超音波を加えることで、エッジ部を含めた基板Ｗの全表面により均等に超音波を加えた液体を供給して、たとえ表面が疎水性で大口径の基板Ｗであっても、基板Ｗの全表面をより均一に効率よく洗浄することができる。しかも基板を回転させるための回転機構を設ける必要がないので、超音波洗浄部５２を内部に収容する第２洗浄チャンバ４４の容積を極力小さくすることができる。

図２に示すように、第１洗浄チャンバ４２の内部及び第２洗浄チャンバ４４の内部のローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの下方にある隣接したローラ３２で挟まれた位置の少なくとも一方に、基板Ｗの裏面（下面）に向けて純水を噴射する純水噴射ノズル６０，６２を上向きに配置して、純水噴射ノズル６０，６２の少なくとも一方から噴射される純水で基板Ｗの裏面を洗浄（リンス）するようにしても良い。この純水噴射ノズル６０、６２は、基板Ｗの搬送方向と直交する方向に沿って、基板Ｗの直径方向の全長に亘って延びており、純水噴射ノズル６０，６２の上端に、直線状に連続して延びる噴出口、または断続的に延びる噴出口が設けられている。

この例によれば、処理チャンバ４０内の基板搬送部として、所定間隔離間して配置した複数のローラ３２を有する内部ローラコンベア３０を使用することで、このローラ３２間に配置した純水噴射ノズル６０，６２から基板Ｗの裏面（下面）に向けて純水を噴射して該裏面をリンスすることができる。

乾燥チャンバ４６の内部には、内部ローラコンベア３０に乗せられて水平にスライド搬送される基板Ｗの上方及び下方に位置して、基板Ｗの表面及び裏面に向けて、Ｎ_２ガスやＡｒガス等の不活性ガスを吹付けて基板Ｗを乾燥する不活性ガス吹付け部としての一対のエアナイフ６４，６６が配置されている。この各エアナイフ（不活性ガス吹付け部）６４，６６は、基板Ｗの搬送方向と直交する方向に沿って、基板Ｗの直径方向の全長に亘って延びており、その吹出し口から基板Ｗの直径方向の全長に亘ってＮ_２ガスやＡｒガス等の不活性ガスが線状に吹付けられ、この吹付けられた不活性ガスで基板Ｗが乾燥される。

各エアナイフ６４，６６は、基板Ｗの表面及び裏面に向けて吹付けられた不活性ガスによって、処理チャンバ４０の内部に該処理チャンバ４０の入口側に向けた不活性ガスの流れが形成されるように配置されている。つまり、基板の上方に位置するエアナイフ６４は、下方に向けて延出するに従って下端の吹出し口が基板の搬送方向の上流側に向かうように斜め下方に延びて配置され、基板の下方に位置するエアナイフ６６は、上方に向けて延出するに従って上端の吹出し口が基板の搬送方向の上流側に向かうように斜め上方に延びて配置されている。

そして、このエアナイフ６４，６６から基板Ｗに向けて吹付けられ、処理チャンバ４０のスリット状入口側に向けて流れるＮ_２ガスやＡｒガス等の不活性ガスの流れが形成される。この不活性ガスの流れにより空気が処理チャンバ４０内に流入するのを防ぐことができる。すなわち、処理チャンバ４０の内部、つまり第１洗浄チャンバ４２、第２洗浄チャンバ４４及び乾燥チャンバ４６の内部が所定の不活性ガス雰囲気、例えば酸素濃度が２％以下、好ましくは１％以下の不活性ガス雰囲気となるようになっている。

なお、不活性ガス吹付け部として、エアナイフ６４，６６を使用し、基板Ｗの表面及び裏面に向けて、ナイフ状の鋭利な不活性ガスの流れをそれぞれ吹付けることで、基板Ｗをより敏速に乾燥させるとともに、処理チャンバ４０の内部に形成される該処理チャンバ４０の入口側に向けた不活性ガスの流れの流速をより速めることができる。エアナイフ６４，６６から基板への不活性ガス吹付け傾斜角度は、垂直面から処理チャンバ４０の入口側に向かって０°〜３０°の角度であり、好ましくは１５°〜２５°の角度である。この傾斜角度は、不活性ガスによる基板の乾燥能力とチャンバ入口からの空気流入に対向することができる不活性ガスの流れの形成という２つの観点から決められる。

前述のように、第１洗浄チャンバ４２及び第２洗浄チャンバ４４は、基板Ｗを回転させることなく、水平状態でスライド搬送される基板Ｗの表面を洗浄し、必要に応じて裏面を純水でリンスすることができるので、その容積を極力小さくすることができ、乾燥チャンバ４６にあっても、基板Ｗを回転させることなく乾燥させることができるので、その容積を極力小さくすることができる。

このように、処理チャンバ４０を構成する第１洗浄チャンバ４２、第２洗浄チャンバ４４及び乾燥チャンバ４６の容積を極力小さくすることで、エアナイフ６４，６６から基板Ｗに向けて吹付けられて基板Ｗの乾燥に使用される不活性ガスを有効に利用して、処理チャンバ４０内の雰囲気を、配線金属として採用される銅の純水等との接触による腐食を極力防止した、所望の不活性ガス雰囲気にすることができる。特に、処理チャンバ４０内の不活性ガス雰囲気を、酸素濃度が２％以下、好ましくは１％以下とすることで、処理チャンバ４０内の空気に含まれる酸素が、基板Ｗに向けて噴出される純水等に取り込まれることを防止することができる。

この例によれば、入口ローラコンベア１０、出口ローラコンベア２０及び処理チャンバ４０内の内部ローラコンベア３０を駆動させた状態で、洗浄すべき基板Ｗを入口ローラコンベア１０上に水平に乗せる。すると、入口ローラコンベア１０上に水平に乗せられた基板Ｗは、処理チャンバ４０の第１洗浄チャンバ４２にスライド搬送され、この第１洗浄チャンバ４２の内部に配置した２流体ノズル（２流体ジェット洗浄部）５０で２流体ジェット洗浄された後、処理チャンバ４０の第２洗浄チャンバ４４にスライド搬送され、この第２洗浄チャンバ４４の内部に配置した超音波洗浄部５２で超音波洗浄される。洗浄後の基板Ｗは、乾燥チャンバ４６にスライド搬送され、この乾燥チャンバ４６の内部に配置されたエアナイフ６４，６６から基板Ｗに向けて吹付けられるＮ_２ガスやＡｒガス等の不活性ガスで乾燥されて出口ローラコンベア２０に搬送される。そして、乾燥後の基板Ｗは、出口ローラコンベア２０から取り出されて次工程に搬送される。

この基板Ｗの一連の洗浄・乾燥処理は、基板Ｗを回転させることなく、基板Ｗを入口ローラコンベア１０から処理チャンバ４０内の内部ローラコンベア３０、処理チャンバ４０内の内部ローラコンベア３０から出口ローラコンベア２０にスライド搬送する過程で行われ、これによって、たとえ表面が疎水性で大口径の基板Ｗであっても、基板Ｗの全表面をより均一に効率よく処理することができる。

しかも、処理チャンバ４０内の雰囲気を、酸素濃度が２％以下、好ましくは１％以下の不活性ガス雰囲気とすることで、処理チャンバ４０内の空気に含まれる酸素が、基板に向けて噴出される、防食剤が含まれていない純水等に取り込まれ、この酸素を取込んだ純水等に基板が接触して、配線金属として採用される銅が腐食してしまうことを防止することができる。

図３は、本発明の他の実施形態の基板洗浄装置を備えた研磨装置の全体概要を示す平面図である。図３に示すように、この研磨装置は、略矩形状のハウジング７０を備えており、ハウジング７０の内部は、ロード／アンロード部７２、第１研磨部７４、第２研磨部７６及び洗浄部７８に区画されている。これらのロード／アンロード部７２、研磨部７４，７６および洗浄部７８は、それぞれ独立に組立てられ、独立に排気される。

ロード／アンロード部７２は、多数の半導体ウェーハ等の基板をストックする基板カセットを載置する２つ以上（この例では４つ）のフロントロード部８０を備えている。これらのフロントロード部８０は、研磨装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に隣接して配列されている。また、ロード／アンロード部７２には、フロントロード部８０の並びに沿って敷設された走行機構（図示せず）上に設置されて、基板カセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット８２が配置されている。搬送ロボット８２は、走行機構上を移動することによってフロントロード部８０に搭載された基板カセットにアクセスできる。

ロード／アンロード部７２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７２の内部は、装置外部、研磨部７４，７６および洗浄部７８のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。また、搬送ロボット８２の上方には、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡ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によりパーティクルや有毒蒸気、ガスが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹き出している。

第１研磨部７４は、基板の研磨が行われる領域であり、第１研磨ユニット８４ａと第２研磨ユニット８４ｂを内部に有している。第２研磨部７６も、基板の研磨が行われる領域であり、第３研磨ユニット８４ｃと第４研磨ユニット８４ｄを内部に有している。これらの第１研磨ユニット８４ａ、第２研磨ユニット８４ｂ、第３研磨ユニット８４ｃ、および第４研磨ユニット８４ｄは、研磨装置の長手方向に沿って配列されている。

第１研磨ユニット８４ａは、研磨面を有する研磨テーブル８６ａと、基板を保持し研磨テーブル８６ａに対して押圧しながら基板表面を研磨するためのトップリング８８ａを備えている。同様に、第２研磨ユニット８４ｂは、研磨テーブル８６ｂとトップリング８８ｂを備えており、第３研磨ユニット８４ｃは、研磨テーブル８６ｃとトップリング８８ｃを備えており、第４研磨ユニット８４ｄは、研磨テーブル８６ｄとトップリング８８ｄを備えている。

第１研磨部７４の第１研磨ユニット８４ａおよび第２研磨ユニット８４ｂと洗浄部７８との間には、長手方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部７２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）の間で基板を搬送する第１リニアトランスポータ９０が配置されている。この第１リニアトランスポータ９０の第１搬送位置ＴＰ１の上方には、ロード／アンロード部７２の搬送ロボット８２から受け取った基板を反転する反転機９２が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ（図示せず）が配置されている。また、第２搬送位置ＴＰ２の下方には上下に昇降可能なプッシャ（図示せず）が、第３搬送位置ＴＰ３の下方には上下に昇降可能なプッシャ（図示せず）がそれぞれ配置されている。

また、第２研磨部７６には、第１リニアトランスポータ９０に隣接して、長手方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部７２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）の間で基板を搬送する第２リニアトランスポータ９４が配置されている。この第２リニアトランスポータ９４の第６搬送位置ＴＰ６の下方にはプッシャ（図示せず）が、第７搬送位置ＴＰ７の下方にはプッシャ（図示せず）が配置されている。

研磨時にはスラリを使用することを考えるとわかるように、研磨部７４，７６は最もダーティな（汚れた）領域である。したがって、この例では、研磨部７４，７６内のパーティクルが外部に飛散しないように、各研磨テーブルの周囲から排気が行われており、研磨部７４，７６の内部の圧力を、装置外部、周囲の洗浄部７８、ロード／アンロード部７２よりも負圧にすることでパーティクルの飛散を防止している。また、通常、研磨テーブルの下方には排気ダクト（図示せず）が、上方にはフィルタ（図示せず）がそれぞれ設けられ、これらの排気ダクトおよびフィルタを介して清浄化された空気が噴出され、ダウンフローが形成される。

洗浄部７８は、研磨後の基板を洗浄する領域であり、基板を反転する反転機９６と、研磨後の基板を洗浄する、本発明の他の実施形態の基板洗浄装置１００とを備えている。これらの反転機９６および基板洗浄装置１００は、研磨装置の長手方向に沿って直列に配置されている。また、基板洗浄装置１００の上方には、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によりパーティクルが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹き出している。また、洗浄部７８の内部は、研磨部７４，７６からのパーティクルの流入を防止するために研磨部７４，７６よりも高い圧力に常時維持されている。

第１リニアトランスポータ９０、第２リニアトランスポータ９４及び洗浄部７８の反転機９６で挟まれた領域にはスイングトランスポータ１０２が配置されている。このスイングトランスポータ１０２は、第１リニアトランスポータ９０の第４搬送位置ＴＰ４から第２リニアトランスポータ９４の第５搬送位置ＴＰ５へ、第２リニアトランスポータ９４の第５搬送位置ＴＰ５から反転機９６へ、第１リニアトランスポータ９０の第４搬送位置ＴＰ４から反転機９６にそれぞれ基板を搬送できるようになっている。

図３に示す、本発明の他の実施形態の基板洗浄装置１００の詳細を図４〜図６に示す。図４〜図６に示すように、この基板洗浄装置１００の図１及び図２に示す基板洗浄装置と異なる点は、入口ローラコンベア１０の代わりに、内部に基板Ｗのベベル部を洗浄するベベル洗浄部１１０を内部に有するベベル洗浄チャンバ１１２を備えた点にある。その他の構成は、図１及び図２に示す基板洗浄装置と同様である。つまり、この基板洗浄装置１００において、処理チャンバ４０の第１洗浄チャンバ４２は、ベベル洗浄チャンバ１１２に連結され、基板Ｗは、ベベル洗浄チャンバ１１２の内部で処理（ベベル洗浄）された後、処理チャンバ４０内の内部ローラコンベア３０に受け渡され、この内部ローラコンベア３０から出口ローラコンベア２０に乗せられて水平にスライド搬送させながら処理（基板表面の洗浄及び基板の乾燥）される。

ベベル洗浄部１１０は、基板Ｗの搬送方向に沿って延びる主ガイドレール１１４と、主ガイドレール１１４に沿って走行自在で、先端に回転自在なコロ１１６をそれぞれ有する一対のアーム１１８を備えた移動体１２０と、主ガイドレール１１４と平行に延びる副ガイドレール１２２とを備えている。これにより、基板Ｗは、一対のコロ１１６と副ガイドレール１２２の３点で水平に支持され、コロ１１６の回転に伴って水平に回転しながら、移動体１２０の走行に伴って、処理チャンバ４０に向けて搬送される。コロ１１６の外周端面及び副ガイドレール１２２の基板Ｗとの対向面には、一対のコロ１１６と副ガイドレール１２２の３点で基板Ｗを支持した時に、基板Ｗのエッジ部を嵌入させて基板Ｗの脱落を防止する溝がそれぞれ形成されている。

一対のコロ１１６と副ガイドレール１２２の３点で基板Ｗを水平に支持した時に、移動体１２０の基板Ｗのベベル部に対向する位置には、例えばブラシまたはスポンジからなる円筒状のベベル洗浄具１２４が、その外周端部が基板Ｗのベベル部に摺接するように固定されている。

一対のコロ１１６と副ガイドレール１２２の３点で水平に支持されてベベル洗浄チャンバ１１２の内部を水平に搬送される基板Ｗの上方及び下方に位置して、装置の長手方向に沿った所定位置に、基板Ｗの表面及び裏面に向けて洗浄液を噴出する複数の噴出口１２６ａを有する複数の洗浄液供給ノズル１２６が配置されている。この各洗浄液供給ノズル１２６は、基板Ｗの搬送方向に直交する方向に沿って、基板Ｗの直径方向の全長に亘って延びている。

また、内部に洗浄液を溜める洗浄液タンク１２８が備えられ、各洗浄液供給ノズル１２６は、洗浄液タンク１２８から延び、内部にポンプ１３０とフィルタ１３２を介装した洗浄液供給ライン１３４に接続されている。更に、ベベル洗浄チャンバ１１２の底部と洗浄液タンク１２８は、洗浄液戻りライン１３６で結ばれている。これにより、洗浄液タンク１２８内に溜められた洗浄液を循環させて使用できるようになっている。

この例のベベル洗浄部１１０によれば、各洗浄液供給ノズル１２６の噴出口１２６ａから洗浄液を噴出させ、ベベル洗浄チャンバ１１２の底部に溜まった洗浄液を洗浄液タンク１２８に回収して循環させておく。この状態で、表面を上向きにして、一対のコロ１１６と副ガイドレール１２２の３点で水平に支持した研磨後の基板Ｗを、移動体１２０の走行に伴って処理チャンバ４０に向けて水平に搬送させながら、コロ１１６を回転させて水平に回転させる。これにより、基板Ｗのベベル部は、洗浄液の存在下で、ベベル洗浄具１２４に擦り付けられてスクラブ洗浄される。なお、洗浄液には、防食剤が含まれており、このため、基板Ｗが洗浄液に接触することによって、配線金属としての銅が腐食されることはない。

そして、ベベル部洗浄後の基板Ｗは、水平状態のまま、基板洗浄装置１００の処理チャンバ４０内の内部ローラコンベア３０に受け渡され、図１に示す基板洗浄装置と同様に、内部ローラコンベア３０上を水平にスライド搬送されながら洗浄され乾燥された後、出口ローラコンベア２０に搬送される。これにより、研磨後の基板のベベル部の洗浄、基板表面の洗浄及び基板の乾燥を連続して行うことができる。

次に、上記構成の研磨装置を用いた基板の処理例について説明する。
フロントロード部８０の基板カセットから搬送ロボット８２で取り出された奇数（１，３，…）番目の基板は、反転機９２に搬送され、表面が下向きとなるように反転機９２で反転された後、第１リニアトランスポータ９０の第２搬送位置ＴＰ２に搬送される。この第２搬送位置ＴＰ２に位置する基板は、第１研磨ユニット８４ａのトップリング８６ａで保持され、研磨テーブル８８ａで研磨（第１段研磨）されて、第２搬送位置ＴＰ２に戻された後、第３搬送位置ＴＰ３に搬送される。第３搬送位置ＴＰ３に位置する基板は、第２研磨ユニット８４ｂのトップリング８６ｂで保持され、研磨テーブル８８ｂで研磨（第２段研磨）されて、第３搬送位置ＴＰ３に戻された後、第４搬送位置ＴＰ４に搬送される。

第４搬送位置ＴＰ４に位置する基板は、スイングトランスポータ１０２で保持されて、洗浄部７８の反転機９６に搬送され、この反転機９６で表面が上を向きように反転される。この反転後の基板は、前述のようにして、基板洗浄装置１００のベベル洗浄チャンバ１１２内を水平に搬送されて、基板のベベル部が洗浄される。ベベル洗浄後の基板は、水平状態のまま、引き続き基板洗浄装置１００の処理チャンバ４０内をスライド搬送されて、基板表面の洗浄及び基板の乾燥が行われた後、出口ローラコンベア２０に送り出される。

そして、出口ローラコンベア２０上の洗浄乾燥後の基板は、搬送ロボット８２で保持されて、フロントロード部８０の基板カセットに戻される。

一方、フロントロード部８０の基板カセットから搬送ロボット８２で取り出された偶数（２，４，…）番目の基板は、反転機９２に搬送され、表面が下向きとなるように反転機９２で反転された後、第１リニアトランスポータ９０及びスイングトランスポータ１０２を介して、第２リニアトランスポータ９４の第５搬送位置ＴＰ５に搬送され、更に第６搬送位置ＴＰ６に搬送される。この第６搬送位置ＴＰ６に位置する基板は、第３研磨ユニット８４ｃのトップリング８６ｃで保持され、研磨テーブル８８ｃで研磨（第１段研磨）されて、第６搬送位置ＴＰ６に戻された後、第７搬送位置ＴＰ７に搬送される。第７搬送位置ＴＰ７に位置する基板は、第４研磨ユニット８４ｄのトップリング８６ｄで保持され、研磨テーブル８８ｄで研磨（第２段研磨）されて、第７搬送位置ＴＰ７に戻された後、第５搬送位置ＴＰ５に搬送される。

第５搬送位置ＴＰ５に位置する基板は、スイングトランスポータ１０２で保持されて、洗浄部７８の反転機９６に搬送され、この反転機９６で表面が上を向きように反転される。この反転後の基板は、前述のようにして、基板洗浄装置１００のベベル洗浄チャンバ１１２内を水平に搬送されて、基板のベベル部が洗浄される。ベベル洗浄後の基板は、水平状態のまま、引き続き基板洗浄装置１００の処理チャンバ４０内をスライド搬送されて、基板表面の洗浄及び基板の乾燥が行われた後、出口ローラコンベア２０に送り出される。

そして、出口ローラコンベア２０上の洗浄乾燥後の基板は、搬送ロボット８２で保持されて、フロントロード部８０の基板カセットに戻される。
この例の研磨装置によれば、基板を水平に保持したまま、研磨後の基板のベベル部の洗浄、基板表面の洗浄及び基板の乾燥を連続して行うことができる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１０ 入口ローラコンベア
２０ 出口ローラコンベア
３０ 内部ローラコンベア（基板搬送部）
４０ 処理チャンバ
４２ 第１洗浄チャンバ
４４ 第２洗浄チャンバ
４６ 乾燥チャンバ
５０ ２流体ノズル（２流体ジェット洗浄部）
５２ 超音波洗浄部
５４ 洗浄液噴射ノズル
５６ 超音波振動子
６０，６２ 純水噴射ノズル
６４，６６ エアナイフ（不活性ガス吹付け部）
７４，７６ 研磨部
７８ 洗浄部
８４ａ〜８４ｄ 研磨ユニット
８６ａ〜８６ｄ 研磨テーブル
８８ａ〜８８ｄ トップリング
９０ 第１リニアトランスポータ
９２，９６ 反転機
９４ 第２リニアトランスポータ
１００ 基板洗浄装置
１０２ スイングトランスポータ
１１０ ベベル洗浄部
１１２ ベベル洗浄チャンバ
１１４ 主ガイドレール
１１６ コロ
１１８ アーム
１２０ 移動体
１２４ ベベル洗浄具
１２６ 洗浄液供給ノズル
１３４ 洗浄液供給ライン
１３６ 洗浄液戻りライン

Claims (11)

1. 表面を上向きにして基板を水平に保持し、一方向に搬送する基板搬送部を内部に有する処理チャンバと、
   前記処理チャンバ内に設置され、基板の表面を洗浄する洗浄部と、
   前記処理チャンバ内に設置され、基板を乾燥させる乾燥部であって、基板の搬送方向に沿って前記洗浄部に続いて配置された乾燥部と、
   前記乾燥部に設置され、基板の表面及び裏面に向けて不活性ガスをそれぞれ吹付けて、基板を乾燥させる不活性ガス吹付け部とを有し、
   前記不活性ガス吹付け部の吹出し口を、前記洗浄部に向けて不活性ガスの流れを形成するように基板の搬送方向の上流側に向け、
   前記洗浄部と前記乾燥部とを含む前記処理チャンバ内を、前記不活性ガス吹付け部から吹き出された不活性ガスによって形成された不活性ガス雰囲気とすることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記不活性ガス吹付け部から基板の表面及び裏面に向けて不活性ガスを吹付けることにより、前記処理チャンバの内部に前記処理チャンバの入口側に向けた不活性ガスの流れを形成することを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記不活性ガスはＮ _２ ガスまたはＡｒガスで、処理チャンバ内の不活性ガス雰囲気は、酸素濃度が２％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
4. 不活性ガス吹付の角度は、垂直面から前記処理チャンバの入口側に向かって１５°〜２５°の角度であることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
5. 前記洗浄部は、気体と液体とを混合した２流体ジェット流で基板の表面を洗浄する２流体ジェット洗浄部及び／または液体を伝播した超音波で基板の表面を洗浄する超音波洗浄部であることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
6. 前記超音波洗浄部は、基板の表面に溜まった液体に超音波を加える超音波振動子を有することを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄装置。
7. 前記基板搬送部は、複数のローラを互いに離間させて配置したローラコンベアから構成され、ローラコンベアの下方には、前記不活性ガス吹付け部の上流側に位置して、基板の裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルが配置され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。
8. 前記不活性ガス吹付け部は、不活性ガスをシート状に吹付けるエアナイフからなることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
9. 表面を上向きにして基板を水平に保持し、一方向に搬送する基板搬送部を内部に有する処理チャンバと、前記処理チャンバ内を移動している基板の表面に洗浄液を供給して該表面を非接触で洗浄する洗浄部と、前記洗浄部で洗浄した基板の表面及び裏面に向けて不活性ガスをそれぞれ吹付けて、基板を不活性ガスで乾燥させながら、前記処理チャンバ内を不活性ガス雰囲気にする不活性ガス吹付け部とを有し、前記不活性ガスはＮ _２ ガスまたはＡｒガスで、前記処理チャンバ内の不活性ガス雰囲気は、酸素濃度が２％以下の雰囲気であり、
   前記処理チャンバの入口には、基板のベベル部を洗浄するベベル洗浄部を内部に有するベベル洗浄チャンバが連結され、
   前記ベベル洗浄部は、
   基板のエッジ部を保持する溝を有し基板の搬送方向に沿って延びるガイドレールと、
   基板のエッジ部を保持するコロを有し前記ガイドレールの方向に走行自在な移動体と、
   前記移動体に設けられ、基板のベベル部に摺接して基板のベベル部の洗浄を行うベベル洗浄具とを備え、
   前記移動体の走行に伴って、前記ガイドレールおよび前記コロが基板のエッジ部を保持しながら前記コロが回転し、前記コロの回転に伴って基板を回転させながら基板を搬送しつつ前記ベベル洗浄具が基板のベベル部に摺接して基板のベベル部を洗浄することを特徴とする基板洗浄装置。
10. 前記ベベル洗浄部は、基板を水平に保持し回転させて基板のベベル部を洗浄し、基板を水平に保持したまま前記基板搬送部に搬送することを特徴とする請求項９に記載の基板洗浄装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板洗浄装置を有することを特徴とする研磨装置。

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