TW201330148A - 基板洗淨方法及基板洗淨裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於如何進行不使佔位面積及洗淨時間增大，使對於擦洗清洗構件的負荷減低，使研磨後的基板表面的研磨性能提高之洗淨。本發明之方法係使移動臂48移動，而使位於基板W的邊緣上方的退避位置之擦洗清洗構件40移動到基板W的中央上方的擦洗清洗位置，且伴隨著移動臂48之移動，一邊使二流體噴嘴70移動一邊從該二流體噴嘴70朝向旋轉中的基板W的表面噴出流體而進行該表面的二流體噴射清洗，然後在使從該二流體噴嘴70之流體噴出停止後，使擦洗清洗構件40與基板W的表面接觸而進行擦洗清洗。

Description

基板洗淨方法及基板洗淨裝置
本發明係關於半導體晶圓等基板的洗淨方法及洗淨裝置，尤其關於在CMP(化學機械研磨)等研磨後的基板洗淨工序中使用之基板洗淨方法及基板洗淨裝置。
在例如將金屬埋入形成於基板表面的絕緣膜內的配線溝渠而形成配線之金屬鑲嵌(damascene)配線形成工序中，係在金屬鑲嵌配線形成後，利用CMP來研磨去除掉基板表面的多餘的金屬，但CMP後的基板表面卻會存在有CMP中使用的研磨液(slurry)的殘渣及金屬研磨屑等。因此，必須將殘留在CMP後的基板表面上之殘渣物(particle)清洗去除掉。
將CMP後的基板表面洗淨之基板洗淨方法，已知的有在清洗液存在的情況下，一邊使長圓柱狀之滾筒清洗構件(泡棉滾筒(roll sponge)或滾筒刷(roll brush))與半導體晶圓等基板的表面接觸，一邊使基板與滾筒清洗構件都旋轉來將基板的表面洗淨之擦洗清洗(scrub cleaning)(參照專利文獻1)。
已知有在使用滾筒清洗構件之擦洗清洗之前，先在同一個清洗槽內進行對清洗液施加1 MHz程度的超音波，使由於清洗液分子的振動加速度而產生的作用力作用至微粒(particle)等之附著粒子而加以去除之超音波振盪清洗(megasonic cleaning)之作法。
另外，以非接觸方式來將基板表面洗淨之洗淨方法，已知的有使用二流體噴射(2FJ)之二流體噴射清洗(參照專利文獻2)。此二流體噴射清洗，係使隨著高速氣體噴射之微小液滴(mist)從二流體噴嘴朝向基板表面噴出而衝擊基板表面，利用此微小液滴之對基板表面衝擊而產生之衝擊波來去除(洗淨)基板表面的微粒等之方法。
本案申請人也曾提出在CMP後的基板的洗淨等中，在進行過使用滾筒清洗構件等之擦洗清洗後進行二流體噴射清洗，來提高洗淨能力之基板洗淨方法(參照專利文獻3)。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開平10-308374號公報
專利文獻2：日本特許第3504023號公報
專利文獻3：日本特開2010-238850號公報
在CMP等之研磨後的基板表面殘存有大量的微粒(算作是一種缺陷(defect))之情況，若進行使用滾筒清洗構件等的擦洗清洗構件之擦洗清洗，就會對於擦洗清洗構件造 成很大的負荷。因此，擦洗清洗構件的壽命會變短，以擦洗清洗構件進行之基板的洗淨也會變得不充分，而會對於後續的洗淨工序造成非常大的負擔。在進行研磨後的基板的擦洗清洗之前，若要進行與擦洗清洗獨立之二流體噴射清洗，就必須分別具備擦洗清洗單元與二流體噴射清洗單元這兩種基板洗淨單元，且將研磨後的基板搬送到二流體噴射清洗單元而進行二流體噴射清洗之後，再搬送到擦洗清洗單元來進行擦洗清洗，因而造成佔位面積(footprint)及洗淨時間之增大。
另一方面，想要在使用滾筒清洗構件等的擦洗清洗構件之擦洗清洗之前，在相同的處理槽內進行非接觸式的超音波振盪清洗之情況，從噴射清洗液之噴射噴嘴的噴嘴噴射口到基板表面的各部位的距離會不一致，無法使供給至基板表面之清洗液中的分子的振幅相互一致，而有不能得到有效的洗淨效果之情形。
本發明係鑑於上述的事情而完成者，其目的在提供一種可進行不使佔位面積及洗淨時間增大，使給予擦洗清洗構件的負荷減低，使研磨後的基板表面的研磨性能提高之洗淨之基板洗淨方法及基板洗淨裝置。
申請專利範圍第1項記載之發明，係為一種基板洗淨方法，其特徵在於：在使擦洗清洗構件進行擦洗而對研磨後的基板的表面進行擦洗清洗之前，進行使兩種以上的流體從二流體噴嘴朝向基板表面噴出而以非接觸方式清洗該 表面之二流體噴射清洗。
如此，在進行擦洗清洗之前進行非接觸方式之二流體噴射清洗，就可將研磨後殘存在基板表面之研磨屑等之微粒的一部份從基板表面去除掉，使對於後續之擦洗清洗中使用的擦洗清洗構件之負荷減低，使微粒去除性能、清洗的穩定性、及消耗材的耐用性等之洗淨性能提高。
申請專利範圍第2項記載之發明，係在申請專利範圍第1項記載的基板洗淨方法中，使移動臂移動，而使位於基板的邊緣上方的退避位置之擦洗清洗構件移動到基板的中央上方的擦洗清洗位置，且伴隨著前述移動臂之移動，一邊使二流體噴嘴移動一邊從該二流體噴嘴朝向旋轉中的基板的表面噴出流體而進行該表面的二流體噴射清洗，然後在使從前述二流體噴嘴之流體噴出停止後，使前述擦洗清洗構件與基板的表面接觸而進行擦洗清洗者。
如此，一邊進行基板表面的二流體噴射清洗，一邊使位於基板的邊緣上方的退避位置之擦洗清洗構件移動到基板的中央上方的擦洗清洗位置，然後進行基板表面的擦洗清洗，就可在不使洗淨時間拉長的情況下連續地進行二流體噴射清洗及緊接在後的擦洗清洗，而使洗淨性能提高。
申請專利範圍第3項記載之發明，係在申請專利範圍第2項記載的基板洗淨方法中，在前述二流體噴射清洗中，使前述移動臂的移動速度變化者。
如此，按照例如研磨後要洗淨的基板的半徑的大小而使移動臂的移動速度變化，就可進行在基板的整個表面都 更為一致之洗淨。
申請專利範圍第4項記載之發明，係在申請專利範圍第2或3項記載的基板洗淨方法中，一邊噴射流體一邊移動之前述二流體噴嘴的移動距離，係比基板的半徑小者。
在研磨後的基板表面，研磨屑等的微粒(缺陷)較常殘存於基板的周緣部。因此，使一邊噴射流體一邊移動之二流體噴嘴的移動距離比基板的半徑小，來重點性地進行基板的周緣部(例如距離外周端部50 mm以內的環狀區域)之部分性的洗淨，就可進行在容許的二流體噴射清洗時間(例如5秒)之基板表面的有效率地的洗淨。
申請專利範圍第5項記載之發明，係在申請專利範圍第1項記載的基板洗淨方法中，一邊從配置於基板的一側邊緣上方之二流體噴嘴朝向旋轉中的基板的表面噴出流體而進行該表面之二流體噴射清洗，一邊使位於基板之隔著該基板之另一側邊緣上方的退避位置之擦洗清洗構件移動到基板的中央上方的擦洗清洗位置，然後在使從前述二流體噴嘴之流體噴出停止後，使前述擦洗清洗構件與基板的表面接觸而進行擦洗清洗者。
如此，一邊進行基板表面的二流體噴射清洗，一邊使位於基板側方的退避位置之擦洗清洗構件移動到基板上方的擦洗清洗位置，然後進行基板表面的擦洗清洗，就可在不使洗淨時間拉長的情況下連續地進行二流體噴射清洗及緊接在後的擦洗清洗，而使洗淨性能提高。
申請專利範圍第6項記載之發明，係在申請專利範圍 第5項記載的基板洗淨方法中，前述二流體噴嘴係噴嘴噴出口為扇形之扇形噴嘴者。
如此，使用噴嘴噴出口為扇形之扇形噴嘴來作為固定位置而使用的二流體噴嘴，就可確保充分的洗淨長度，而進行整個基板表面之二流體噴射清洗。
申請專利範圍第7項記載之發明，係為一種基板洗淨裝置，具有：保持基板且使基板旋轉之基板保持部；擦拭由前述基板保持部加以保持且使之旋轉中的基板的表面而對該表面進行擦洗清洗之擦洗清洗構件；朝向由前述基板保持部加以保持且使之旋轉中的基板的表面噴出兩種以上的流體而以非接觸方式對該表面進行二流體噴射清洗之二流體噴嘴；同時使前述擦洗清洗構件及前述二流體噴嘴移動之移動臂；以及使前述移動臂移動而使前述擦洗清洗構件在由前述基板保持部加以保持之基板的邊緣上方的退避位置與基板的中央上方的擦洗清洗位置之間移動之臂移動機構。
如此，就不用具備用來進行二流體噴射清洗之專用的洗淨單元，只用較簡單的構成之單一的洗淨裝置就可進行二流體噴射清洗及擦洗清洗，與具備有用來進行二流體噴射清洗之專用的洗淨單元之情況相比較，可大幅縮小佔位面積。
申請專利範圍第8項記載之發明，係在申請專利範圍第7項記載之基板洗淨裝置中，前述二流體噴嘴係透過噴嘴移動機構安裝在前述移動臂，而可在朝向旋轉中的基板 表面噴射流體之流體噴射位置及不會妨礙前述擦洗清洗構件與基板表面接觸之退避位置之間移動自如者。
如此，就可將基板表面與二流體噴嘴之間的距離維持在最適於二流體噴射清洗之距離，同時防止二流體噴嘴之存在妨礙到擦洗清洗構件的擦洗清洗動作。
申請專利範圍第9項記載之發明，係在申請專利範圍第7或8項記載之基板洗淨裝置中，前述臂移動機構可變更前述移動臂的移動速度者。
申請專利範圍第10項記載之發明，係為一種基板洗淨裝置，具有：保持基板且使基板旋轉之基板保持部；擦拭由前述基板保持部加以保持且旋轉中的基板表面而對該表面進行擦洗清洗之擦洗清洗構件；設置在由前述基板保持部加以保持之基板的一側的邊緣上方，朝向由前述基板保持部加以保持且旋轉中的基板的表面噴出兩種以上的流體而以非接觸方式對該表面進行二流體噴射清洗之二流體噴嘴；以及使前述移動臂移動而使前述擦洗清洗構件在由前述基板保持部加以保持之基板之隔著該基板之另一側邊緣上方的退避位置與基板的中央上方的擦洗清洗位置之間移動之臂移動機構。
如此也一樣，不用具備用來進行二流體噴射清洗之專用的洗淨單元，只用較簡單的構成之單一的洗淨裝置就可進行二流體噴射清洗及擦洗清洗，與具備有用來進行二流體噴射清洗之專用的洗淨單元之情況相比較，可大幅縮小佔位面積。而且，可實現構造之更加簡化。
申請專利範圍第11項記載之發明，係在申請專利範圍第10項記載之基板洗淨裝置中，前述二流體噴嘴係噴嘴噴出口為扇形之扇形噴嘴者。
根據本發明，在進行擦洗清洗之前進行非接觸式的二流體噴射清洗，就可使研磨後殘存在基板表面之研磨屑等的微粒(缺陷)數目減低到例如1/5至1/30，因此，可使對於後續的擦洗清洗中使用的擦洗清洗構件之負荷減低，使微粒去除性能、清洗的穩定性、及消耗材的耐用性等之洗淨性能提高。
而且，因為一邊進行基板表面的二流體噴射清洗，一邊使位於基板的邊緣上方的退避位置之擦洗清洗構件移動到基板的中央上方的擦洗清洗位置，然後進行基板表面的擦洗清洗，所以可在不使洗淨時間拉長的情況下連續地進行二流體噴射清洗及緊接在後的擦洗清洗，而使洗淨性能提高。
14a至14d‧‧‧研磨單元
16,16a‧‧‧第一基板洗淨單元(基板洗淨裝置)
18‧‧‧第二基板洗淨單元
20‧‧‧乾燥單元
24‧‧‧基板搬送單元
30‧‧‧控制部
32‧‧‧轉軸
34‧‧‧基板保持部
36‧‧‧陀螺體
36a‧‧‧抵接面
40‧‧‧上部滾筒清洗構件(擦洗清洗構件)
42‧‧‧上部支架
44,54‧‧‧臂移動機構
46,56‧‧‧臂升降機構
48,58‧‧‧移動臂
50‧‧‧下部滾筒清洗構件(擦洗清洗構件)
52‧‧‧下部支架
60‧‧‧上部清洗液供給噴嘴
62‧‧‧下部清洗液供給噴嘴
64‧‧‧支架
66‧‧‧噴嘴移動機構
70,70a‧‧‧二流體噴嘴
72‧‧‧載氣供給管線
74‧‧‧清洗液供給管線
W‧‧‧基板
H1‧‧‧距離
第1圖係顯示具備有本發明實施形態的基板洗淨裝置(第一基板洗淨單元)之研磨裝置的全體構成之平面圖。
第2圖係顯示本發明實施形態的基板洗淨裝置之一邊使擦洗清洗構件移動一邊進行二流體噴射清洗時的概要之正面圖。
第3圖係顯示本發明實施形態的基板洗淨裝置之使擦洗清洗構件位於擦洗清洗位置而進行擦洗清洗時的概要之 正面圖。
第4圖係顯示以第1圖所示的研磨裝置的基板洗淨單元將研磨後的基板洗淨的工序之方塊圖。
第5圖係顯示本發明另一實施形態的基板洗淨裝置的概要之正面圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。在以下的例中，相同或相當的元件都標以相同的符號並將重複的說明予以省略。
第1圖係顯示具備有本發明實施形態的基板洗淨裝置之研磨裝置的全體構成之平面圖。如第1圖所示，研磨裝置具備有大致為矩形之外殼10、以及承載台(load port)12，此承載台12用來載置基板匣，基板匣中儲藏有多數個半導體晶圓等基板。承載台12係與外殼10鄰接而配置。承載台12上可搭載開放式晶圓匣(open cassette)、機械標準介面晶圓盒(Standard Mechanical Interface pod：SMIF)、或前開統一標準晶圓盒(Front Opening Unified pod：FOUP)。SMIF、FOUP係內部可收納基板匣，且有外壁加以覆蓋而可保持與外部空間獨立的環境之密閉容器。
在外殼10的內部，收容有複數個(在此實施形態中為四個)研磨單元14a至14d、用來洗淨研磨後的基板之第一基板洗淨單元16及第二基板洗淨單元18、及用來使洗淨後的基板乾燥之乾燥單元20。研磨單元14a至14d係沿著研磨裝置的長邊方向排列，基板洗淨單元16,18及乾燥單 元20也沿著研磨裝置的長邊方向排列。本發明實施形態的基板洗淨裝置係適用於第一基板洗淨單元16。
承載台12、位於該承載台12側之研磨單元14a及乾燥單元20所圍起來的區域中，配置有第一基板搬送機械手臂(robot)22，另外配置有與研磨單元14a至14d平行之基板搬送單元24。第一基板搬送機械手臂22，係從承載台12將研磨前的基板接受過來然後將之交給基板搬送單元24，以及從乾燥單元20將乾燥後的基板接受過來然後將之交還給承載台12。基板搬送單元24係搬送從第一基板搬送機械手臂22接受過來的基板，然後在與研磨單元14a至14d之間進行基板的交接。
在第一基板洗淨單元16與第二基板洗淨單元18之間，配置有在與該等各單元16,18之間進行基板的交接之第二基板搬送機械手臂26，在第二基板洗淨單元18與乾燥單元20之間，配置有在與該等各單元18,20之間進行基板的交接之第三基板搬送機械手臂28。
此外，在外殼10的內部，還配置有用來控制研磨裝置中的各機器的動作之控制部30。此控制部30還如下述，具有控制使第一基板洗淨單元16的移動臂48,58移動的臂移動機構44,54、及使二流體噴嘴70移動的噴嘴移動機構66等之作用。
在此例中，在第二基板洗淨單元18方面，係使用使在鉛直方向延伸之鉛筆型洗淨具的下端擦拭在基板表面而擦洗清洗該表面之鉛筆型擦洗清洗單元。此第二基板洗淨單 元(鉛筆型擦洗清洗單元)18係構成為：併用使用二流體噴射(2FJ)而以非接觸方式清洗基板表面之二流體噴射清洗的形態。在乾燥單元20方面，係使用一邊用純水來淋洗基板一邊將基板保持住而高速旋轉，以藉由離心力來使基板乾燥之旋轉淋洗乾燥(Spin Rinse Dry：SRD)單元。另外，亦可形成為將基板洗淨單元16,18、及乾燥單元20配置在上下兩段之上下兩段構造。在此情況，洗淨部係具有上下兩段之洗淨單元及乾燥單元。
第2圖係顯示作為第1圖所示的第一基板洗淨單元16而使用之本發明實施形態的基板洗淨裝置之一邊使擦洗清洗部件(上部滾筒清洗構件40)移動一邊進行二流體噴射清洗時的概要之正面圖，第3圖係顯示作為第1圖所示的第一基板洗淨單元16而使用之本發明實施形態的基板洗淨裝置之擦洗清洗部件位於擦洗清洗位置而進行擦洗清洗時的概要之正面圖。
如第2及3圖所示，第一基板洗淨單元(基板洗淨裝置)16具備有基板保持部34，此基板保持部34具有使半導體晶圓等之基板W的表面朝上而支持住基板W的周緣部並使基板W水平旋轉之可在水平方向移動自如之複數根(圖中為四根)轉軸32。在各轉軸32的上部設有陀螺體36，使形成於該陀螺體36的外周側面之抵接面36a與基板W的外周端面抵接且一邊向內側抵壓一邊使陀螺體36旋轉(自轉)，就使得基板W朝水平旋轉。在本例中，四個陀螺體36中的兩個陀螺體36提供旋轉力給基板W，另外兩個 陀螺體36則發揮支承基板W的旋轉之軸承的作用。此外，亦可將所有的陀螺體36都連結至驅動機構，使之都提供旋轉力給基板W。
在由基板保持部34的轉軸32加以保持之基板W的上方，配置有長圓柱狀之由例如PVA(聚乙酸乙烯酯)所構成之作為擦洗清洗構件之上部滾筒清洗構件40，此上部滾筒清洗構件40的上方及兩側邊由上部支架42加以包圍且配置成可轉動(自轉)自如。該上部支架42係安裝至移動臂48，此移動臂48係由臂移動機構44使之在基板W的側上方之退避位置與基板W的大致中央上方之擦洗清洗位置之間水平移動，由臂升降機構46使之升降。
同樣地，在由基板保持部34的轉軸32加以保持之基板W的下方，配置有長圓柱狀之由例如PVA所構成之作為擦洗清洗構件之下部滾筒清洗構件50，此下部滾筒清洗構件50的下方及兩側邊由下部支架52加以包圍且配置成可轉動(自轉)自如。該下部支架52係安裝至移動臂58，此移動臂58係由臂移動機構54使之在基板W的側下方之退避位置與基板W的大致中央下方之擦洗清洗位置之間水平移動，由臂升降機構56使之升降。
在上述的例中，在擦洗清洗構件方面，雖然使用的是由例如PVA所構成之滾筒清洗構件(泡棉滾筒)，但亦可使用表面有刷子之滾筒刷來代替泡棉滾筒。
在由轉軸32加以支撐並使之旋轉的基板W的上方，配置有將清洗液供給至基板W的表面(上表面)之上部清洗 液供給噴嘴60，在由轉軸32加以支撐並使之旋轉的基板W的下方，配置有將清洗液供給至基板W的背面(下表面)之下部清洗液供給噴嘴62。
藉此，在使基板W水平旋轉的狀態下，一邊從上部清洗液供給噴嘴60供給清洗液(藥液)至基板W的表面(上表面)，一邊使位於擦洗清洗位置之上部滾筒清洗構件(擦洗清洗構件)40邊旋轉邊下降到與旋轉中的基板W的表面接觸，而在清洗液存在下利用上部滾筒清洗構件40將基板W表面擦洗乾淨。上部滾筒清洗構件40的長度係設定為比基板W的直徑略長，以同時將基板W的整個表面洗淨。
同時，一邊從下部清洗液供給噴嘴62供給清洗液至基板W的背面(下表面)，一邊使位於擦洗清洗位置之下部滾筒清洗構件(擦洗清洗構件)50邊旋轉邊上升到與旋轉中的基板W的背面接觸，而在清洗液存在下利用下部滾筒清洗構件50將基板W的背面擦洗乾淨。下部滾筒清洗構件50的長度也設定為比基板W的直徑略長，而與前述的基板W的表面大致一樣，同時將基板W的整個背面洗淨。
用來使上部滾筒清洗構件40移動之移動臂48上，固接有朝向擦洗清洗位置的方向突出之支架(bracket)64，此支架64的自由端透過噴嘴移動機構66而安裝有鉛直向下之二流體噴嘴70。在本例中，噴嘴移動機構66係使用使二流體噴嘴70在下方的流體噴射位置與上方的退避位置之間上下動之機構，但亦可使用使二流體噴嘴70從鉛直方向往水平方向轉動而使二流體噴嘴70的下端上升之機構。
二流體噴嘴70連接有用來供給氮氣等的載氣(carrier gas)之載氣供給管線72、及用來供給純水或二氧化碳氣體溶解水等的清洗液之清洗液供給管線74，且藉由將供給至二流體噴嘴70的內部之氮氣等的載氣及純水或二氧化碳氣體溶解水等的清洗液從二流體噴嘴70高速噴出，而產生在載氣中有清洗液以微小液滴(霧狀)形態存在之二流體噴射流。使此從二流體噴嘴70產生之二流體噴射流朝向旋轉中的基板W的表面噴出而衝擊基板W的表面，就可進行利用微小液滴與基板表面之衝擊所產生的衝擊波而進行之基板表面的微粒等之去除，亦即進行利用二流體噴射之清洗。另外，圖中雖未顯示，但亦可與基板W的上方一樣，在基板的下方設置二流體噴嘴而對基板的背面進行清洗。
根據本例之基板洗淨單元(基板洗淨裝置)16，就不需要具備用來進行二流體噴射清洗之專用的洗淨單元，能夠用比較簡單的構成的單一的洗淨單元來進行二流體噴射清洗及擦洗清洗，與具備有用來進行二流體噴射清洗之專用的洗淨單元之情況相比較，可大幅縮小佔位面積。
接著，針對使用第一基板洗淨單元16來進行研磨後的基板的洗淨時之處理流程進行說明。
首先，利用基板保持部34的轉軸32將研磨後的基板W保持成表面朝上。此時，上部滾筒清洗構件40係位於基板W的邊緣上方之退避位置，二流體噴嘴70係位於下方之流體噴射位置。在此狀態，一邊使基板W水平旋轉一邊使臂移動機構44作動，使移動臂48以預定的速度移動 而使位於退避位置之上部滾筒清洗構件40朝向擦洗清洗位置移動。此時之移動臂48的移動速度係為例如30 mm/s。伴隨著此移動臂48之移動，二流體噴嘴70也與上部滾筒清洗構件40一起移動。
與此二流體噴嘴70開始移動同時，使供給至二流體噴嘴70的內部之氮氣等的載氣及純水或二氧化碳氣體溶解水等的清洗液從二流體噴嘴70朝向旋轉中的基板W的表面噴出，藉此利用二流體噴射來清洗基板W的表面。此時，基板W與流體噴嘴70的下端之距離H1係為例如8 mm，而且上部滾筒清洗構件40並未與基板W的表面接觸。
然後，當二流體噴嘴70到達預定位置，例如基板W的中央時，使二流體噴嘴70之流體噴射停止。移動臂48則是繼續移動，使滾筒清洗構件40以更快的速度移動到基板W的中央上方的擦洗清洗位置。接著，透過噴嘴移動機構60使二流體噴嘴70從流體噴射位置上升至退避位置。
接著，使上部滾筒清洗構件40一邊旋轉(自轉)一邊下降到與基板W的表面接觸，同時從上部清洗液供給噴嘴60供給清洗液至基板W的表面，藉此而進行利用基板W表面的上部滾筒清洗構件40而進行之擦洗清洗。
等到對於基板W的表面進行了預定時間的擦洗清洗之後，使上部滾筒清洗構件40上升，且使從上部清洗液供給噴嘴60到基板W的表面之清洗液的供給停止。然後，使二流體噴嘴70下降，從退避位置回到流體噴射位置。接著，使臂移動機構44反向作動，使上部滾筒清洗構件40 及二流體噴嘴70都回到退避位置。亦可在此使上部滾筒清洗構件40回到退避位置時，從二流體噴嘴70朝向旋轉中的基板W的表面噴出流體而進行二流體噴射清洗。
在基板W的背面也大致一樣，與上部滾筒清洗構件40同步，使下部滾筒清洗構件50移動到基板W的中心下方的擦洗清洗位置，然後使下部滾筒清洗構件50一邊旋轉(自轉)一邊上升到與基板W的背面接觸，同時從下部清洗液供給噴嘴62供給清洗液至基板W的背面，藉此而進行基板W的背面之利用下部滾筒清洗構件50而進行之擦洗清洗。然後，等到對於基板W的背面進行了預定時間的擦洗清洗之後，使下部滾筒清洗構件50下降，且使從下部清洗液供給噴嘴62到基板W的背面之清洗液的供給停止，然後使下部滾筒清洗構件50回到退避位置。
如上述，對於基板W的表背兩面的擦洗清洗都結束，且使上部滾筒清洗構件40及下部滾筒清洗構件50回到退避位置後，使基板W之旋轉停止，並解除基板保持部34對於基板W之保持，然後將洗淨後的基板W搬送到下一工序。
第1圖所示之研磨裝置，係將從承載台12內的基板匣中取出的基板搬送至研磨單元14a至14d之任一單元以研磨基板的表面，然後將研磨後的基板搬送至第一基板洗淨單元16。關於此研磨裝置中之研磨後的洗淨處理，將參照第4圖而說明如下。
此第一基板洗淨單元16係如前述，以非接觸式的二流 體噴射清洗來清洗在任一個研磨單元14a至14d中接受研磨後搬送出來之基板W的表面，並在此二流體噴射清洗後立即以使用上部滾筒清洗構件40之滾筒擦洗清洗來進一步清洗基板W的表面。但是對於基板W的背面，係只進行滾筒擦洗清洗。
如此，在擦洗清洗之前進行非接觸式的二流體噴射清洗，就可將研磨後殘存在基板W的表面之金屬研磨屑等之微粒的一部份從基板W表面去除掉，使對於後續的擦洗清洗中使用的擦洗清洗構件(滾筒清洗構件40)之負荷減低，使微粒去除性能、清洗的穩定性、及消耗材的耐用性等之洗淨性能提高。
尤其，如此例般，一邊進行基板W的表面之二流體噴射清洗，一邊使位於基板W的邊緣上方的退避位置之擦洗清洗構件(滾筒清洗構件40)移動到基板W的中央上方的擦洗清洗位置，然後進行基板W的表面的擦洗清洗，就可在不使洗淨時間拉長的情況下連續地進行二流體噴射清洗及緊接在後的擦洗清洗，而使洗淨性能提高。
然後，將在第一基板洗淨單元16中以滾筒擦洗方式清洗後的基板W從第一基板洗淨單元16取出然後搬送至第二基板洗淨單元18。在此例中，第二基板洗淨單元18係進行併用將鉛筆型洗淨具擦拭基板W的表面而擦洗清洗該表面之鉛筆式擦洗清洗、及利用二流體噴射之二流體噴射清洗這兩種清洗之洗淨。此外，亦可只進行鉛筆式擦洗清洗及二流體噴射清洗之任一種清洗。
接著，將在第二基板洗淨單元18中洗淨後的基板W從第二基板洗淨單元18取出，並將之搬入乾燥單元20以SRD(Spin Rinse Dry)方式使之乾燥，然後，使乾燥後的基板回到承載台12的基板匣內。
在二流體噴射清洗中，亦可使移動臂48的移動速度變化。例如，按照研磨後要洗淨之基板的半徑的大小而使移動臂48的移動速度變化，就可進行在基板的整個表面都更為一致之洗淨。
在研磨後的基板表面，金屬研磨屑等的微粒(缺陷)較常殘存於基板的周緣部。因此，最好使二流體噴射清洗中之移動臂48的移動距離比基板W的半徑小，藉此來進行基板的周緣部(例如距離外周端部50 mm以內的環狀區域)之局部的洗淨，就可進行在容許的二流體噴射清洗時間(例如5秒)內之基板表面的有效率地洗淨。
第5圖係顯示本發明另一實施形態的基板洗淨單元(基板洗淨裝置)16a。此例與第2及3圖所示之例的不同點係如以下所述。亦即，在由基板保持部34的轉軸32加以保持之基板W的一側邊緣上方，配置有鉛直向下之二流體噴嘴70a，但在移動臂48上並不配備二流體噴嘴。以及，隔著由基板保持部34的轉軸32加以保持之基板W之另一側邊緣上方係成為上部滾筒清洗構件40的退避位置。
在此例中，由基板保持部34的轉軸32加以保持之基板W與二流體噴嘴70a之距離H2係設定為例如20 mm，二流體噴嘴70a係使用噴嘴噴出口為扇形之扇形噴嘴。如 此，使用噴嘴噴出口為扇形之扇形噴嘴來作為固定位置而使用之二流體噴嘴70a，以及適切地設定基板W與二流體噴嘴70a之距離H2，就可確保充份的洗淨長度，而進行基板W的整個表面之二流體噴射清洗。
此例之基板洗淨單元16a，也不具備用來進行二流體噴射清洗之專用的洗淨單元，只用較簡單的構成之單一的洗淨裝置就可進行二流體噴射清洗及擦洗清洗，與具備有用來進行二流體噴射清洗之專用的洗淨單元之情況相比較，可大幅縮小佔位面積。而且，與第2及3圖所示之例相比較，可實現構造之更加簡化。
接著，針對使用此例之第一基板洗淨單元(基板研磨裝置)16a來進行研磨後的基板的洗淨時之處理流程進行說明。
首先，利用基板保持部34的轉軸32將研磨後的基板W保持成表面朝上。此時，上部滾筒清洗構件40係位於基板W的邊緣上方之退避位置。在此狀態，一邊使基板W水平方向旋轉一邊使臂移動機構44作動，使移動臂48以預定的速度移動而使位於退避位置之上部滾筒清洗構件40朝向擦洗清洗位置移動。此時之移動臂48的移動速度係為例如30 mm/s。
與移動臂48開始移動同時，使供給至由扇形噴嘴所構成之二流體噴嘴70a的內部之氮氣等的載氣及純水或二氧化碳氣體溶解水等的清洗液從二流體噴嘴70a朝向旋轉中的基板W的表面噴出，藉此利用二流體噴射來清洗基板W 的表面。然後，從二流體噴嘴70a朝向旋轉中的基板W的表面噴出流體之時間達到預定時間(例如5秒)後，使二流體噴嘴70a之流體噴射停止。此時，上部滾筒清洗構件40並不與基板W的表面接觸。
接著，使上部滾筒清洗構件40一邊旋轉(自轉)一邊下降到與基板W的表面接觸，同時從上部清洗液供給噴嘴60供給清洗液至基板W的表面，藉此而進行基板W的表面之利用上部滾筒清洗構件40之擦洗清洗。
等到對於基板W的表面進行了預定時間的擦洗清洗之後，使上部滾筒清洗構件40上升，且使從上部清洗液供給噴嘴60到基板W的表面之清洗液的供給停止。然後，接著使臂移動機構44反向作動，使上部滾筒清洗構件40回到退避位置。亦可在此使上部滾筒清洗構件40回到退避位置時，從二流體噴嘴70a朝向旋轉中的基板W的表面噴出流體而進行二流體噴射清洗。
在基板W的背面也大致一樣，與上部滾筒清洗構件40同步，使下部滾筒清洗構件50移動到基板W的中心下方的擦洗清洗位置，然後使下部滾筒清洗構件50一邊旋轉(自轉)一邊上升到與基板W的背面接觸，同時從下部清洗液供給噴嘴62供給清洗液至基板W的背面，藉此而進行基板W的背面之利用下部滾筒清洗構件50而進行之擦洗清洗。然後，等到對於基板W的背面進行了預定時間的擦洗清洗之後，使下部滾筒清洗構件50下降，且使從下部清洗液供給噴嘴62到基板W的背面之清洗液的供給停止， 然後使下部滾筒清洗構件50回到退避位置。
如上述，對於基板W的表背兩面的擦洗清洗都結束，且使上部滾筒清洗構件40及下部滾筒清洗構件50回到退避位置後，使基板W之旋轉停止，並解除基板保持部34對於基板W之保持，然後將洗淨後的基板W搬送到下一工序。
此例也一樣，一邊進行基板W的表面之二流體噴射清洗，一邊使位於基板W的邊緣上方的退避位置之上部滾筒清洗構件(擦洗清洗構件40)移動到基板W的中央上方的擦洗清洗位置，然後進行基板W的表面的擦洗清洗，就可在不使洗淨時間拉長的情況下連續地進行二流體噴射清洗及緊接在後的擦洗清洗，而使洗淨性能提高。
為了調查在以採用滾筒清洗構件等之擦洗清洗構件來進行擦洗清洗之前，先利用二流體噴射清洗來清洗研磨後的基板表面時之效果，對於將研磨後的TEOS(四乙氧基矽烷)空白晶圓(blanket wafer)(基板)洗淨然後使之乾燥時之殘存於基板表面之100 nm以上的微粒(缺陷)數目進行調查並將結果顯示於下述之表1中。
在表1中，以「1」來表示參考例，亦即研磨基板表面60秒後，以SRD方式使之乾燥時之殘留在基板表面的微粒 數目。
具體例1係研磨基板表面60秒後，一邊使基板以600 rpm旋轉一邊進行二流體噴射清洗22秒之後，以SRD方式使之乾燥時殘留在基板表面的微粒數目係表示成與參考例之比。具體例2係研磨基板表面60秒後，一邊使基板以600 rpm旋轉一邊進行二流體噴射清洗5秒之後，以SRD方式使之乾燥時殘留在基板表面的微粒數目亦表示成與參考例之比。具體例3係研磨基板表面60秒後，一邊使基板以150 rpm旋轉一邊進行二流體噴射清洗5秒之後，以SRD方式使之乾燥時之殘留在基板表面的微粒數目同樣表示成與參考例之比。
在具體例1至3中，係將流量100(L/min)之載氣、與流量200(mL/min)之液滴生成用碳酸水供給至噴嘴噴出口與基板表面的距離設定為8 mm且內徑為3 mm之二流體噴嘴，而進行二流體噴射清洗。
比較例1係研磨基板表面60秒後，一邊使基板以150 rpm旋轉一邊進行超音波振盪清洗22秒之後，以SRD方式使之乾燥時之殘留在基板表面的微粒數目亦表示成與參考例之比。比較例2係研磨基板表面60秒後，一邊使基板以150 rpm旋轉一邊進行超音波振盪清洗5秒之後，以SRD方式使之乾燥時之殘留在基板表面的微粒數目同樣表示成與參考例之比。
在比較例1、2中，係將加入有輸入功率30 W且振動頻率400KHz的超音波之清洗水以3(L/min)之流量供給至 基板表面而進行超音波振盪清洗。
從表1可知：研磨後馬上進行非接觸式之二流體噴射清洗，可使殘留在基板表面的微粒數目減低到1/5至1/30，而且，以二流體噴射清洗方式來清洗基板表面之情況與以超音波振盪清洗方式(另一種非接觸式洗淨方法)來進行清洗之情況相比，微粒之去除效果顯著變大。此表示透過在以非接觸式之二流體噴射清洗來洗淨研磨後的基板表面之後才進行擦洗清洗這樣的作法，可大幅減低擦洗清洗之負荷。
16‧‧‧第一基板洗淨單元(基板洗淨裝置)
32‧‧‧轉軸
34‧‧‧基板保持部
36‧‧‧陀螺體
36a‧‧‧抵接面
40‧‧‧上部滾筒清洗構件(擦洗清洗構件)
42‧‧‧上部支架
44‧‧‧臂移動機構
46‧‧‧臂升降機構
48‧‧‧移動臂
50‧‧‧下部滾筒清洗構件(擦洗清洗構件)
52‧‧‧下部支架
54‧‧‧臂移動機構
56‧‧‧臂升降機構
58‧‧‧移動臂
60‧‧‧上部清洗液供給噴嘴
62‧‧‧下部清洗液供給噴嘴
64‧‧‧支架
66‧‧‧噴嘴移動機構
70‧‧‧二流體噴嘴
72‧‧‧載氣供給管線
74‧‧‧清洗液供給管線
W‧‧‧基板
H1‧‧‧距離

Claims (11)

  1. 一種基板洗淨方法，其特徵在於：在使擦洗清洗構件進行擦拭而對研磨後的基板的表面進行擦洗清洗之前，進行使兩種以上的流體從二流體噴嘴朝向基板的表面噴出而以非接觸方式清洗該表面之二流體噴射清洗。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板洗淨方法，其中，使移動臂移動，而使位於基板的邊緣上方的退避位置之擦洗清洗構件移動到基板的中央上方的擦洗清洗位置，且伴隨著前述移動臂之移動，一邊使二流體噴嘴移動一邊從該二流體噴嘴朝向旋轉中的基板的表面噴出流體而進行該表面的二流體噴射清洗，然後在使從前述二流體噴嘴之流體噴出停止後，使前述擦洗清洗構件與基板的表面接觸而進行擦洗清洗。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之基板洗淨方法，其中，在前述二流體噴射清洗中，使前述移動臂的移動速度變化。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述之基板洗淨方法，其中，一邊噴射流體一邊移動之前述二流體噴嘴的移動距離，係比基板的半徑小。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之基板洗淨方法，其中，一邊從配置於基板的一側邊緣上方之二流體噴嘴朝向旋轉中的基板的表面噴出流體而進行該表面之二流體噴射清洗，一邊使位於基板之隔著該基板之另一側邊 緣上方的退避位置之擦洗清洗構件移動到基板的中央上方的擦洗清洗位置，然後在使從前述二流體噴嘴之流體噴出停止後，使前述擦洗清洗構件與基板的表面接觸而進行擦洗清洗。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之基板洗淨方法，其中，前述二流體噴嘴係噴嘴噴出口為扇形之扇形噴嘴。
  7. 一種基板洗淨單元，具有：保持基板且使基板旋轉之基板保持部；擦拭由前述基板保持部加以保持且使之旋轉中的基板的表面而對該表面進行擦洗清洗之擦洗清洗構件；朝向由前述基板保持部加以保持且使之旋轉中的基板的表面噴出兩種以上的流體而以非接觸方式對該表面進行二流體噴射清洗之二流體噴嘴；同時使前述擦洗清洗構件及前述二流體噴嘴移動之移動臂；以及使前述移動臂移動而使前述擦洗清洗構件在由前述基板保持部加以保持之基板的邊緣上方的退避位置與基板的中央上方的擦洗清洗位置之間移動之臂移動機構。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之基板洗淨單元，其中，前述二流體噴嘴係透過噴嘴移動機構安裝在前述移動臂，而可在朝向旋轉中的基板表面噴射流體之流體噴射位置及不會妨礙前述擦洗清洗構件與基板表面接觸 之退避位置之間移動自如。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之基板洗淨單元，其中，前述臂移動機構可變更前述移動臂的移動速度。
  10. 一種基板洗淨單元，具有：保持基板且使基板旋轉之基板保持部；擦拭由前述基板保持部加以保持且使之旋轉中的基板的表面而對該表面進行擦洗清洗之擦洗清洗構件；設置在由前述基板保持部加以保持之基板的一側的邊緣上方，朝向由該基板保持部加以保持且使之旋轉中的基板的表面噴出兩種以上的流體而以非接觸方式對該表面進行二流體噴射清洗之二流體噴嘴；以及使前述移動臂移動而使前述擦洗清洗構件在由前述基板保持部加以保持之基板之隔著該基板之另一側邊緣上方的退避位置與基板的中央上方的擦洗清洗位置之間移動之臂移動機構。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之基板洗淨單元，其中，前述二流體噴嘴係噴嘴噴出口為扇形之扇形噴嘴。
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