TW201342460A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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TW201342460A
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Masayoshi Imai
Mitsuru Miyazaki
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Ebara Corp
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Abstract

本發明即使進行使用純水等不含防腐劑的液體之處理，也能夠抑制空氣中氧所致銅腐蝕，而且也能抑制基板表面之粒子再附著。在供給液體(D)於基板W之表面，同時朝向基板(W)之表面供給氣體(G)，以在供給於基板(W)表面上之液體(D)表面上，形成覆蓋該表面，而阻斷來自大氣中之氧的氣體(G)之簾(氣體簾)。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於處理半導體晶圓等之基板之基板處理方法及基板處理裝置，尤其是關於一種基板處理方法及基板處理裝置，該方法係使用於在以金屬鑲嵌(Damascene)法於基板表面形成由銅所組成之埋入配線時，所進行之研磨處理及研磨處理後之清潔及乾燥處理。
近年來，因配線電阻低等之優點，做為電子電路基板之配線材料多使用銅。使用銅作為配線材料的銅配線，一般係以金屬鑲嵌法所形成。在金屬鑲嵌法，係在配線用之溝渠或通孔等所形成之基板表面進行銅鍍敷，在以銅鍍敷所形成之銅鍍敷膜中，埋入配線用之溝渠(trench)或通孔(via)等內部之銅鍍敷膜以外之不需要部分以化學機械研磨(CMP)除去。接著，在化學機械研磨後殘留於基板表面的殘渣(粒子(particles))，係以使用了藥液的清潔除去，之後，基板表面係以純水等之漂洗液經漂洗並乾燥。
銅一般係易於腐蝕的金屬。因此，在以化學機械研磨(CMP)除去基板表面之銅鍍敷膜，或在研磨後以藥液清潔基板表面時，作為化學機械研磨所使用之淤漿(slurry)液或使用於清潔之藥液，一般係使用含有防止銅之腐蝕的防腐劑的淤漿液或藥液。
有提案一種基板處理方法，其係為了抑制金屬膜腐蝕之問題，將與基板表面接觸之純水的接觸環境，作成能夠減低純水之比電阻的 比電阻減低的氣體環境(參照例如專利文獻1)。又，有提案一種基板乾燥方法，其係藉由在乾燥開始前，實施溶氧量少的純水等所致漂淋洗(rinse shower)，同時自乾燥開始至完成為止，持續碳酸氣體所致排淨(purge)，而能夠抑制基板表面之殘留水之溶氧量(參照例如專利文獻2)。進一步，有提案一種雙重管結構之噴嘴，其能夠將處理液與經離子化的氣體自噴嘴前端同時排出(參照例如專利文獻3)。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2008-16660號公報
[專利文獻2]日本特開2001-168080號公報
[專利文獻3]日本特開2002-184660號公報
在銅外露的基板表面，例如與無含有防腐劑的純水接觸時，因純水中溶解的氧，而使銅表面腐蝕。此種銅表面之氧所致腐蝕，即使使用溶氧量少的純水，也在基板表面供給純水而進行該表面之漂洗處理時，也是藉由使空氣中之氧溶入純水中而產生。因此，若要使大氣中氧盡可能不被吸收於純水中，在防止銅腐蝕方面極為重要。此情況即使為不含防腐劑之其他液體仍為相同。
先前，針對氧溶入純水等之處理液中所致銅腐蝕之對策，未必充分。而且，若因與純水等處理液之接觸而致發生靜電於基板表面時，被該靜電所吸引，而易使粒子易於再附著於基板表面。
本發明係鑑於上述情事而完成者，其目的為提供一種基板處 理方法及基板處理裝置，即使進行使用不含防腐劑之純水等液體之處理，亦能夠抑制空氣中氧所致銅腐蝕，而且能夠抑制基板表面之粒子的再附著。
本發明之基板處理方法，係供給液體於基板表面，同時朝向 基板表面供給氣體，以在供給於基板表面之液體表面上，形成被覆該表面，而隔斷大氣中之氧的氣體簾(gas curtain)。
如此，藉由在供給於基板表面的液體表面上，形成被覆該表 面而隔斷大氣中氧之氣體簾，而可阻止大氣中之氧溶入液體中，而且可抑制基板表面發生靜電。
本發明之基板處理裝置具備雙重管結構之液體供給噴嘴，其 係朝向基板表面配置，且具有內管與外管。內管內部構成通過液體之液體通路，且內管及外管之間隙，構成使氣體通過之氣體通路。
藉此，將通過液體供給噴嘴之液體通路之液體，與通過氣體 通路之氣體，同時朝向基板表面供給，而在供給於基板表面之液體表面上，形成覆蓋該表面而隔斷大氣中之氧之氣體簾。
該氣體較佳為比重比大氣重的氣體，例如對空氣比重為 1.526之CO2氣體。
根據本發明，藉由在供給於基板表面的液體表面上，形成覆 蓋該表面而隔斷大氣中之氧的氣體簾，而可阻止大氣中之氧溶入液體中，可抑制空氣中之氧所致銅腐蝕。進一步，抑制在基板表面發生靜電，而可 抑制粒子再附著於基板表面。
10‧‧‧外殼
12‧‧‧載入埠
14a~14d‧‧‧研磨單元
16‧‧‧第1清潔單元(基板處理裝置)
18‧‧‧第2清潔單元(基板處理裝置)
20‧‧‧乾燥單元(基板處理裝置)
22‧‧‧第1基板輸送自動機械
24‧‧‧基板輸送單元
26‧‧‧第2基板輸送自動機械
28‧‧‧第3基板輸送自動機械
30‧‧‧控制部
40‧‧‧清潔槽
42‧‧‧支持軸
44‧‧‧搖動臂
46‧‧‧2流體噴嘴
50‧‧‧載體氣體供給管線
52‧‧‧碳酸水供給管線
54‧‧‧馬達
60‧‧‧鉛筆型清潔具
62‧‧‧純水供給噴嘴(液體供給噴水)
64‧‧‧清潔液供給噴嘴
70‧‧‧純水供給源
72‧‧‧純水供給管線
74‧‧‧氣體供給源
76‧‧‧氣體供給管線
100‧‧‧旋轉軸
102‧‧‧平臺
104‧‧‧純水供給噴嘴(液體供給噴水)
106‧‧‧內管
108‧‧‧外管
110‧‧‧純水通路
112‧‧‧氣體通路
114‧‧‧純水供給源
116、124‧‧‧流量計
118、126‧‧‧流量調整閥
120‧‧‧純水供給管線
122‧‧‧氣體供給源
128‧‧‧氣體供給管線
301、302、303、304‧‧‧輥
301a、302a、303a、304a‧‧‧保持部
301b、302b、303b、304b‧‧‧肩部
307、308‧‧‧輥清潔構件
310、311‧‧‧旋轉機構
315、316‧‧‧清潔液供給噴嘴
317‧‧‧純水供給噴嘴(液體供給噴嘴)
318‧‧‧純水供給噴嘴
320‧‧‧導軌
321‧‧‧升降驅動機構
330‧‧‧純水供給源
332‧‧‧純水供給管線
334‧‧‧氣體供給源
336‧‧‧氣體供給管線
401‧‧‧基臺
401a‧‧‧臂
401b‧‧‧保持部
402‧‧‧基板支持構件
402a‧‧‧彈簧支座
402b‧‧‧止動器
405‧‧‧旋轉軸
406‧‧‧軸承
407‧‧‧圓筒體
409‧‧‧架臺
411、412‧‧‧帶輪
414‧‧‧帶
415‧‧‧馬達
450‧‧‧旋轉外罩
450a‧‧‧切口
451‧‧‧液體排出孔
454‧‧‧純水供給噴嘴(液體供給噴嘴)
463‧‧‧純水供給噴嘴
460、461‧‧‧流體噴嘴
464‧‧‧氣體噴嘴
465‧‧‧純水供給源
466‧‧‧乾燥氣體供給源
470‧‧‧升降機構
470a‧‧‧接觸板
471‧‧‧第一氣體腔室
472‧‧‧第二氣體腔室
474‧‧‧第一氣體流路
475‧‧‧第二氣體流路
478‧‧‧彈簧
479‧‧‧支持銷
480‧‧‧原筒狀夾具
481‧‧‧第一磁石
482‧‧‧第二磁石
483‧‧‧第三磁石
484‧‧‧溝
485‧‧‧突起部
490‧‧‧純水供給源
492‧‧‧純水供給管線
494‧‧‧氣體供給源
496‧‧‧氣體供給管線
500‧‧‧支持軸
502‧‧‧搖動臂
504‧‧‧馬達
506‧‧‧控制部
A‧‧‧偏移位置
B‧‧‧變位點
C‧‧‧清潔完成位置
D‧‧‧液體
G‧‧‧氣體
O‧‧‧中心
W‧‧‧基板
第一圖表示本發明之第1實施形態之基板處理裝置之概要圖。
第二圖表示具備本發明其他實施形態之基板處理裝置的研磨裝置之全體構成之平面圖。
第三圖表示具備第二圖所示研磨裝置之本發明第2實施形態之基板處理裝置(第1清潔單元)之斜視圖。
第四圖表示具備第二圖所示研磨裝置之本發明第3實施形態之基板處理裝置(第2清潔單元)之概要之斜視圖。
第五圖表示第四圖之主要部分平面圖。
第六圖表示具備第二圖所示研磨裝置之本發明第4實施形態之基板處理裝置(乾燥單元)之縱剖面圖。
第七圖係第六圖之平面圖。
第八圖係第六圖所示基臺之平面圖。
第九A圖係表示第八圖所示基板支持構件及基臺之一部分之平面圖。
第九B圖係第八圖之A-A線剖面圖。
第九C圖係第九B圖之B-B線剖面圖。
第十圖係用以說明第二磁石與第3磁石之配置之示意圖，自基板支持構件之軸方向所見之圖。
第十一A圖係藉由升降機構使基板支持構件上升時之基板支持構件及臂之一部分之平面圖。
第十一B圖係以升降機構使基板支持構件上升時之第八圖之A-A線剖面圖。
第十一C圖係第十一B圖之C-C線剖面圖。
茲就本發明之實施形態參照圖面加以說明。
第一圖係表示本發明第1實施形態之基板處理裝置之概要圖。第一圖所示基板處理裝置，例如係藉由金屬鑲嵌法在形成銅配線於基板表面時所使用。在金屬鑲嵌法，係進行化學機械研磨(CMP)，除去不需要的銅鍍敷膜，將以藥液清潔後之基板表面，以使用了不含防腐劑之純水(脫離子水)的漂洗液進行漂洗處理。
該基板處理裝置，係具備：平臺102，其以旋轉軸100之上端連接，使表面(配線形成面)朝上，再以吸附等保持基板W，並予以旋轉；純水供給噴嘴104，其係作為液體供給噴嘴，係在平臺102上方，配置成上下動及退避自在，並供給液體(在此例為純水)於基板W之表面。
純水供給噴嘴(液體供給噴嘴)104具有雙重管結構，其係由內管106及外管108所組成，該內管106在垂直方向朝向下方延伸，並配置成為同心狀，該外管108係包圍該內管106。在該雙重管結構，在內管106之內部形成通過純水(液體)D之純水通路110，且在內管106與外管108之間，形成使氣體G通過之氣體通路112。
純水供給噴嘴104之純水通路110，係連接於自純水供給源114所延伸之純水供給管線120。在純水供給管線120之內部，插裝(interposed)流量計116及流量調整閥118。純水供給噴嘴104之氣體通路112，係連接於由 氣體供給源122所延伸之氣體供給管線128。在氣體供給管線128之內部，插裝流量計124及流量調整閥126。
作為氣體G，在該例係使用比重比大氣重的氣體，例如使用 對空氣比重為1.526之CO2氣體。當然作為氣體G，亦可使用CO2氣體以外之任意氣體。
其後，就使用該基板處理裝置的基板表面之漂洗處理加以說 明。將以化學機械研磨(CMP)所研磨，表面以藥液清潔之後的基板W，使表面(配線形成面)朝上，再以平臺102保持。其後，將位於退避位置之純水供給噴嘴104移動至基板W之大致中央上方之預定位置為止。
在此狀態，將平臺102旋轉再使基板W旋轉後，藉由在基板 W之表面，通過純水供給噴嘴104之純水通路110，而供給作為漂洗液之純水D，而進行基板W表面之純水D所致漂洗處理。同時，通過純水供給噴嘴104之氣體通路112，在基板W表面供給比空氣重的CO2氣體等之氣體G。藉此，在基板W表面之擴開至全面的純水D之表面上，形成氣體G之簾(氣體簾)，其將該純水D之表面同樣地覆蓋，而隔斷空氣中之氧。
在該例，係將來自雙重管結構之純水供給噴嘴104之內管106 的純水D，與來自內管106與外管108之間隙的氣體G，朝向基板W之表面同時供給，而使純水D以氣體G被覆。接著，藉由調整自內管106所排出之純水D之流量；及內管106與外管108之間隙所排出之氣體G之流量，而在覆蓋基板W之表面的純水D之表面，形成氣體G之簾(氣體簾)，其係將該表面同樣地覆蓋，並隔斷空氣中之氧。
如此，在供給於基板W表面之純水D之表面上，形成同樣地 覆蓋該表面，再隔斷大氣中之氧的氣體G之簾(氣體簾)，而可阻止大氣中之氧在處理中溶入純水D中，而可抑制空氣中之氧所致銅腐蝕。進一步，在基板W之表面抑制靜電發生，並可抑制粒子再附著於基板W之表面。
在上述之例，漂洗液係使用純水D，不過亦可使用溶解氫於 純水之氫水或溶解氮於純水之氮水等之氣體溶解水以替代純水D。藉由使用作為漂洗液之氣體溶解水，而可進一步防止氧混入於漂洗液，而難以腐蝕銅表面。此情況，即使在以下各例仍為相同。
第二圖表示具備本發明其他實施形態之基板處理裝置的研 磨裝置之全體構成之平面圖。如第二圖所示，研磨裝置具備：外殼10，其為大致矩形；及載入埠(load port)12，其載置有儲存多數個半導體晶圓等之基板之基板卡匣。載入埠12係鄰接於外殼10而配置。在載入埠12，可搭載開放式卡匣(open casette)、SMIF(標準製造界面(Standard Manufacturing Interface))容器、或FOUP(前開口式通用容器(Front Opening Unified Pod))。SMIF、FOUP係藉由在內部容納基板卡匣，並以隔壁覆蓋，而可保持與外部空間相獨立環境的密閉容器。
在外殼10之內部，容置有：研磨單元14a至14d，其為複數個 (在此例為4個)；第1清潔單元16及第2清潔單元18，其清潔研磨後之基板；及乾燥單元20，其係使清潔後之基板乾燥。研磨單元14a至14d係沿著研磨裝置之長度方向排列，清潔單元16、18及乾燥單元20，亦沿著研磨裝置之長度方向而排列。第1清潔單元16係進行基板表面之一次清潔，第2清潔單元18係進行基板表面之完工清潔及最終完工(final finish)清潔。
在此，第1清潔單元16係使用本發明第2實施形態之基板處理 裝置；第2清潔單元18係使用本發明第3實施形態之基板處理裝置；乾燥單元20係使用本發明第4實施形態之基板處理裝置。
在被載入埠12、位於該載入埠側位置之研磨單元14a、及乾 燥單元20所圍繞之區域，配置有第1基板輸送自動機械22，又，配置有基板輸送單元24與研磨單元14a至14d平行。第1基板輸送自動機械22，係將研磨前之基板自載入埠12取出再送至基板輸送單元24，同時，自乾燥單元20接收乾燥後之基板再回至載入埠12。基板輸送單元24係輸送自第1基板輸送自動機械22所接收的基板，在各研磨單元14a至14d之間進行基板之遞送(delivery)。
在位於第1清潔單元16與第2清潔單元18之間的位置，與該等 各單元16、18之間，配置有進行基板之遞送的第2基板輸送自動機械26。在位於第2清潔單元18與乾燥單元20之間之位置，與該等之各單元18、20之間，配置有進行基板之遞送的第3基板輸送自動機械28。
位於外殼10之內部位置，有配置控制研磨裝置之各機器之動 作的控制部30。該控制部30係如下述，可達成控制第2清潔單元18之搖動臂44之動作，再控制2流體噴嘴46之移動速度的控制部之作用。
以第2清潔單元16而言，可使用本發明第2實施形態之基板處 理裝置。該第1清潔單元16，係在清潔液之存在下，在基板之表面及內面，塗抹輥狀之輥清潔構件，進行基板之輥擦洗清潔之輥擦洗清潔(roll scrub clean)單元。
第1清潔單元(基板處理裝置)16係如第三圖所示，具備：4個 輥301、302、303、304，其使表面朝上，保持基板W，予以水平旋轉；輥 清潔構件307、308，其各自與基板W之表面及內面接觸；旋轉機構310、311，其將該等輥清潔構件307、308旋轉；清潔液供給噴嘴315、316，其係供給由中性或鹼性藥液所組成清潔液於基板W之表面及內面；及純水供給噴嘴317、318，其係作為液體供給噴嘴，在此例係供給作為漂洗液之純水於基板W之表面及內面。輥301、302、303、304係藉由圖未示出之驅動機構(例如空氣汽缸(air cylinder))，而可在互為接近及隔開之方向移動。
在基板W之表面供給作為漂洗液之純水的純水供給噴嘴(液 體供給噴嘴)317，係使用雙重管結構之噴嘴，其具有如第一圖所示，與純水供給噴嘴104大致相同構成之內管及外管。接著，在該純水供給噴嘴317之內管內部，連接有自純水供給源330延伸之純水供給管線332，在內管與外管之間隙，連接有由氣體供給源334所延伸之氣體供給管線336，藉此，而已能在基板W之表面同時供給純水與氣體(在此例為CO2氣體)。
使上側輥清潔構件307旋轉之旋轉機構310，係安裝於導引其 上下方向之動作的導軌320。又，該旋轉機構310，被升降驅動機構321所支持，旋轉機構310及上側輥清潔構件307，已能藉由升降驅動機構321，而在上下方向移動。此外，雖無圖示，不過使下側輥清潔構件308旋轉之旋轉機構311亦被導軌支持，已能藉由升降驅動機構而使旋轉機構311及下側輥清潔構件308進行上下動。此外，以升降驅動機構而言，可使用例如使用球螺桿(ball screw)的馬達驅動機構或空氣汽缸。
在基板W之送入送出時，輥清潔構件307、308係位於互相隔 開的位置。在基板W之清潔時，該等輥清潔構件307、308在互為接近之方向移動，再在基板W之表面及內面各自接觸。使輥清潔構件307、308壓入 基板W之表面及內面之力，各自藉由升降驅動機構321及無圖示之升降驅動機構來調整。上側輥清潔構件307及旋轉機構310，因藉由升降驅動機構321而由下方支持，故上側輥清潔構件307加諸於基板W之上面之壓入力可自0〔N〕調整。
輥301成為保持部301a與肩部(支持部)301b之2段構成。肩部301b之直徑較保持部301a之直徑大，在肩部301b之上，形成有保持部301a。輥302、303、304亦具有與輥301相同之構成。藉由基板輸送單元24，使表面朝上而開始輸送的基板W，首先載置於肩部301b、302b、303b、304b之上，其後，藉由使輥301、302、303、304朝向基板W移動，而在保持部301a、302a、303a、304a保持於水平。4個輥301、302、303、304中之至少1個，係藉由圖未示出之旋轉機構，而構成為可旋轉驅動，藉此，基板W之外周部係在保持於輥301、302、303、304之狀態下旋轉。肩部301b、302b、303b、304b成為在下方傾斜的推拔面，藉由保持部301a、302a、303a、304a所保持之期間，基板W與肩部301b、302b、303b、304b保持為非接觸。
該第1清潔單元16之清潔動作係如下述進行。首先，使表面(配線形成面)朝上，以輥301、302、303、304保持基板W，予以水平旋轉。接著，自清潔液供給噴嘴315、316，在基板W之表面及內面，供給由中性或鹼性藥液所組成之清潔液。在此狀態，藉由使輥清潔構件307、308在其軸心周圍旋轉，同時在基板W之表面及內面各自滑動連接，而進行基板W之表面及內面之輥擦洗清潔。在輥擦洗清潔後，使輥擦洗清潔構件307、308在上方及下方待避。
其後，自純水供給噴嘴317，供給純水於旋轉中之基板W之 表面，藉此進行基板W之表面之漂洗清潔，在基板W之表面殘留之清潔液(藥液)以純水滌除。在該漂洗時，自純水供給噴嘴317，同時供給氣體(CO2氣體)於旋轉中之基板W之表面，藉此，與前述第一圖所示例相同，將在基板W表面之擴開至全面之純水之表面同樣地覆蓋，形成隔斷空氣中氧之氣體之簾(氣體簾)，設法在純水中不吸收大氣中之氧。
自純水供給噴嘴318，供給純水於旋轉中之基板W之內面，藉此，以純水沖洗殘留於基板W之內面的清潔液(藥液)。
以第2清潔單元18而言，係使用本發明之第3實施形態之基板處理裝置。該第2清潔單元18，係進行：利用2流體噴流(2FJ)的2流體噴射清潔；及在基板表面塗抹於垂直方向延伸之鉛筆(pencil)型清潔構件之下端的鉛筆擦洗清潔的清潔單元。
第2清潔單元(基板處理裝置)18係如第四圖及第五圖所示，具備：清潔槽40，其以夾盤(圖未示出)等保持，並包圍以該夾盤等之旋轉予以水平旋轉之基板W之周圍清潔；支持軸42，其直立設置於該處理槽40之側方而自由旋轉；及搖動臂44，其連結基部於該支持軸42之上端，並於水平方向延伸。在搖動臂44之自由端(前端)，安裝有2流體噴嘴46為上下動自如。
在2流體噴嘴46，連接有：載體氣體供給管線50，其供給N2氣體等之載體氣體；碳酸水供給管線52，其供給溶解了CO2氣體於純水或超純水的碳酸水。藉由自2流體噴嘴46以高速噴出供給於2流體噴嘴46內部之N2氣體等之載體氣體及碳酸水，而可產生在載體氣體中存在碳酸水作為微小液滴(細霧)之2流體噴流。藉由將該2流體噴流朝向旋轉中之基板W之表面 噴出，予以衝撞，而可進行基板表面之粒子等之除去(清潔)，其係利用微小液滴之對基板表面之衝撞而發生的衝撃波清潔。在此例，清潔液係使用在脫氣並除去氧的超純水中溶解了CO2氣體的碳酸水。如此，藉由使用碳酸水，而可降低清潔液之比電阻值，可防止清潔對象之表面，例如絕緣膜表面等之靜電破壞(electrostatic discharge damage)。
支持軸42連接於馬達54，該馬達54係作為驅動機構，其藉由 使支持軸42旋轉，而以該支持軸42為中心，使搖動臂44搖動。該馬達54之旋轉速度，係由來自控制部30之信號所控制，藉此，搖動臂44之角速度被控制，並控制2流體噴嘴46之移動速度。
在該例，係在搖動臂44之前端，例如使由PVA泡棉所構成之 鉛筆型清潔具60被安裝為上下動自如且旋轉自如。進一步，位於清潔槽40之側上方之位置，在以夾盤等所保持而旋轉中之基板W之表面，在該例，係配置：純水供給噴嘴62，其作為液體供給噴嘴，並供給純水作為漂洗液；清潔液供給噴嘴64，其供給由中性或鹼性藥液所組成之清潔液。
作為純水供給噴嘴(液體供給噴嘴)62，其係在該基板W之表 面供給作為漂洗液之純水，係使用雙重管結構之噴嘴，其具有如第一圖所示，與純水供給噴嘴104大致相同構成之內管及外管。接著，在該純水供給噴嘴62之內管內部，連接有自純水供給源70延伸之純水供給管線72，且在內管及外管之間隙，連接有自氣體供給源74延伸之氣體供給管線76，藉此，已能夠同時供給純水與氣體(在此例為CO2氣體)於基板W之表面。
藉此，一邊以預定壓入力接觸旋轉中之鉛筆型清潔具60之下 端於旋轉中基板W之表面，一邊藉由搖動臂44之搖動，而移動鉛筆型清潔 具60，同時，藉由在基板W之表面，自清潔液供給噴嘴64供給由中性或鹼性藥液所組成之清潔液清潔，而進行基板W之表面之鉛筆擦洗清潔。又，藉由在旋轉中之基板W之表面，自漂洗液供給噴嘴62供給漂洗液，而可進行因基板W表面之漂洗液所致漂洗清潔。
如第五圖所示，藉由伴隨搖動臂44之搖動，將2流體噴嘴46 自偏移(off-set)位置A，通過基板W之中心O之上方位置，及自該中心O隔開預定間隔的變位點(displacement point)B之上方位置，在基板W之外周部外方之清潔完成位置C，沿著圓弧狀移動軌跡移動，來進行基板W之表面之2流體噴射清潔。在該2流體噴射清潔，朝向旋轉中之基板W之表面，自2流體噴嘴46噴出在載體氣體中存在使碳酸水作為微小液滴(細霧)之2流體噴流。第五圖係表示使2流體噴嘴46位於變位點B之上方位置的狀態。
該第2清潔單元18之清潔動作，係以下述方式進行。首先，基板W係使表面(配線形成面)朝上，以夾盤等保持於水平進行水平旋轉。接著，如前述方式，藉由朝向旋轉中之基板W之表面，自2流體噴嘴46噴出在載體氣體中存在使碳酸水作為微小液滴(細霧)之2流體噴流，而進行基板W之表面之2流體噴射清潔。在2流體噴射清潔後，自純水供給噴嘴62供給純水於基板W之表面，藉此，進行基板W表面之漂洗清潔，而將殘留於基板W之表面之碳酸水以純水滌除(wash away)。
在此漂洗時，自純水供給噴嘴62，同時供給氣體(CO2氣體)於旋轉中之基板W之表面，與前述相同，將基板W表面之擴開至全面之純水之表面同樣地覆蓋，形成隔斷空氣中之氧的氣體之簾(氣體簾)，並設法在純水中不吸收大氣中之氧。
其後，在將基板W照樣水平旋轉之狀態，自清潔液供給噴嘴 64，供給由中性或鹼性藥液所組成之清潔液於基板W之表面。在該狀態，將鉛筆型清潔構件62，於其軸心周圍旋轉，同時在基板W之表面予以滑動連接，進一步伴隨搖動臂44之搖動，藉由自基板W之中心移動至側方之退避位置為止，而進行基板W之表面之鉛筆擦洗清潔。
在鉛筆擦洗清潔後，自純水供給噴嘴62供給純水於基板W之 表面，藉此，進行基板W之表面之漂洗清潔，將殘留於基板W表面的清潔液(藥液)以漂洗液滌除。
在此漂洗時，係自純水供給噴嘴62，同時供給氣體(CO2氣 體)於旋轉中之基板W之表面，與前述相同，將基板W之表面之擴開至全面之純水之表面同樣地覆蓋，形成隔斷空氣中之氧的氣體之簾(氣體簾)，並設法不使大氣中之氧在純水中被吸收。
以乾燥單元20而言，可使用本發明之第4實施形態之基板處 理裝置。該乾燥單元20係自移動之噴嘴噴出IPA蒸氣，再使基板乾燥，進一步以高速旋轉基板，藉由離心力而使基板乾燥之離心乾燥(spin dry)單元。
第六圖係表示乾燥單元(基板處理裝置)20之縱剖面圖，第七 圖係第六圖之平面圖。該乾燥單元20，具備：基臺401；及基板支持構件402，其係被該基臺401所支持之4支圓筒狀基板支持構件402。基臺401被固定於旋轉軸405之上端，該旋轉軸405，係被軸承406而支持為旋轉自如。軸承406係固定於與旋轉軸405平行地延伸之圓筒體407之內周面。圓筒體407之下端被安裝於架臺409上，其位置被固定。旋轉軸405係經由帶輪(pulley)411、412及帶414而連接於馬達415，藉由馬達415之驅動，而使基臺401之軸心作為 中心旋轉。
在基臺401上面固定有旋轉外罩450。第六圖表示旋轉外罩 450之縱剖面。旋轉外罩450係配置為包圍基板W之全周。旋轉外罩450之縱剖面形狀係傾斜於直徑方向內側。又，旋轉外罩450之縱剖面係由平滑的曲線所構成。旋轉外罩450之上端接近基板W，旋轉外罩450上端之內徑，被設定為較基板W之直徑稍大。又，在旋轉外罩450之上端，沿著基板支持構件402之外周面形狀之切口450a係對應於各基板支持構件402而形成。在旋轉外罩450之底面，形成有傾斜地延伸之液體排出孔451。
在基板W之上方，於基板W之表面，在此例係配置作為液體 供給噴嘴之純水供給噴嘴454，並供給作為漂洗液之純水。純水供給噴嘴454，係朝向基板W之中心配置。
作為純水供給噴嘴(液體供給噴嘴)454，其係在該基板W之 表面供給作為漂洗液之純水的，係使用雙重管結構之噴嘴，其具有與第一圖所示純水供給噴嘴104大致相同構成之內管及外管。接著，在該純水供給噴嘴454之內管內部，連接有自純水供給源490延伸之純水供給管線492，在內管及外管之間隙，連接有自氣體供給源494延伸之氣體供給管線496，藉此，已能夠在基板W之表面同時供給純水與氣體(在此例為CO2氣體)。
在基板W之上方，用以實施Rotagoni(商標)乾燥之2個流體噴 嘴460、461為並聯而配置。流體噴嘴460係用以在基板W之表面供給IPA蒸氣(異丙醇及N2氣體之混合氣)之物，流體噴嘴461，係用以防止基板W之表面乾燥而供給純水之物。
該等流體噴嘴460、461係安裝於搖動臂502之自由端(前 端)，該搖動臂502係與直立設置於基臺401之側方的支持軸500上端，伴隨該支持軸500之旋轉而搖動。搖動臂502連接於馬達504，該馬達504係作為藉由使支持軸500旋轉，而以該支持軸500為中心進行搖動臂502之搖動的驅動機構。該馬達504之旋轉速度，受到來自控制部506之信號所控制，藉此，可控制搖動臂502之角速度，並控制流體噴嘴460、461之移動速度。
在旋轉軸406之內部配置有：純水供給噴嘴463，其連接於純 水供給源465；及氣體噴嘴464，其連接於乾燥氣體供給源466。在純水供給源465，儲留作為漂洗液之純水，通過純水供給噴嘴463，供給純水於基板W之內面。又，在乾燥氣體供給源466，儲留有作為乾燥氣體之N2氣體或乾燥空氣等，乾燥氣體通過氣體噴嘴464而供給於基板W之內面。
在圓筒體407之周圍，配置有提升基板支持構件402之升降機 構470。該升降機構470係構成為相對於圓筒體407，可在上下方向滑動。升降機構470具有與基板支持構件402之下端接觸之接觸板470a。在圓筒體407之外周面與升降機構470之內周面之間，形成有第一氣體腔室471與第二氣體腔室472。該等第一氣體腔室471與第二氣體腔室472，各自連通於第一氣體流路474及第二氣體流路475，該等第一氣體流路474及第二氣體流路475之端部，連接於圖未示出之加壓氣體供給源。若增加第一氣體腔室471內之壓力為較第二氣體腔室472內之壓力更高時，則升降機構470上升。一方面，若增加第二氣體腔室472內之壓力較第一氣體腔室471內之壓力更高，則升降機構470下降。第六圖表示升降機構470處於下降位置之狀態。
第八圖係第六圖所示基臺401之平面圖。如第八圖所示，基 臺401具有4個臂401a，在各臂401a之前端支持基板支持構件402成為上下動 自如。第九A圖係表示第八圖所示基板支持構件402及基臺401之一部分之平面圖，第九B圖係第八圖之A-A線剖面圖，第九C圖係第九B圖之B-B線剖面圖。基臺401之臂401a，具有保持部401b，其保持基板支持構件402成為滑動自如。此外，該保持部401b亦可與臂401a一體地構成。在保持部401b形成有上下延伸之貫通孔，在該貫通孔中插入基板支持構件402。貫通孔之直徑比基板支持構件402之直徑稍微大，因此基板支持構件402對基臺401，成為在上下方向可相對移動，進一步基板支持構件402，在其軸心周圍成為可旋轉。
在基板支持構件402之下部，安裝有彈簧支座402a。在基板 支持構件402之周圍配置有彈簧478，藉由彈簧支座402a而支持彈簧478。彈簧478之上端係壓入保持部401b(基臺401之一部分)。因此，藉由彈簧478而在基板支持構件402有朝下之力作用。在基板支持構件402之外周面，形成具有比貫通孔之直徑更大直徑的止動器402b。因此，基板支持構件402，係如第九B圖所示，向下方之移動被止動器402b所限制。
在基板支持構件402之上端，設有：支持銷479，其載置基板 W；及圓筒狀之夾具480，其作為基板把持部而抵接於基板W之周端部。支持銷479被配置於基板支持構件402之軸心上，夾具480係配置於自基板支持構件402之軸心隔開的位置。因此，夾具480，伴隨基板支持構件402之旋轉，而在基板支持構件402之軸心周圍成為可旋轉。在此，以與基板W接觸之部分之構件而言，為了抗靜電，較佳為使用導電性構件(適當為鐵、鋁、SUS)或PEEK、PVC等之碳樹脂。
在基臺401之保持部401b安裝有第一磁石481，該第一磁石 481係與基板支持構件402之側面相向而配置。一方面，在基板支持構件402，有配置第二磁石482及第三磁石483。該等第二磁石482及第3磁石483係在上下方向隔開而排列。以該等第一至第三磁石481、482、483而言，可適當使用釹磁石。
第十圖係用以說明第二磁石482與第三磁石483之配置之示 意圖，係自基板支持構件402之軸方向所見之圖。如第十圖所示，第二磁石482與第三磁石483，在基板支持構件402之周方向偏離地配置。亦即，在第二磁石482之中心與基板支持構件402之中心連結之線，與第三磁石483之中心與基板支持構件402之中心連結之線係指在自基板支持構件402之軸方向所見時，以預定之角度α相交。
基板支持構件402，如第九B圖所示處於下降位置時，則第 一磁石481與第二磁石482互為相向。此時在第一磁石481與第二磁石482之間有吸引力作用。該吸引力，係在基板支持構件402提供在其軸心周圍旋轉之力，其旋轉方向，係使夾具480壓入基板W之周端部之方向。因此，第九B圖所示下降位置，可說是把持基板W之夾具位置。
此外，第一磁石481與第二磁石482，只要是互為接近至可發 生充分把持力的程度，則在把持基板W時，未必能互為相向亦可。例如，即使第一磁石481與第二磁石482以互為傾斜之狀態接近之情形，該等之間也發生磁力。因此，該磁力用以使基板支持構件402旋轉並把持基板W而能變大至充分程度，則第一磁石481與第二磁石482未必互相相向亦可。
第十一A圖係表示藉由升降機構470，而使基板支持構件402 上升時之基板支持構件402及臂401a之一部分之平面圖；第十一B圖，係藉 由升降機構470，使基板支持構件402上升時之第八圖之A-A線剖面圖；第十一C圖係第十一B圖之C-C線剖面圖。
藉由升降機構470，使基板保持構件402上升至如第十一B圖 所示之上升位置時，則第一磁石481與第三磁石483為相向，第二磁石482自第一磁石481隔開。此時，在第一磁石481與第三磁石483之間有吸引力作用。該吸引力，係在基板支持構件402於其軸心周圍提供旋轉之力，其旋轉方向係使夾具480自基板W拉離之方向。因此，第十一A圖所示之上升位置，可說是使釋放基板之鬆開夾具(unclamp)位置。即使在此情形，第一磁石481與第三磁石483，在解放基板W之把持時，未必可互為相向，使兩者在使夾具480自基板W拉離之方向，互為接近至發生使基板支持構件402旋轉之程度的旋轉力(磁力)之程度亦可。
第二磁石482與第三磁石483係在基板支持構件402之周方 向，配置於偏離的位置，故伴隨基板支持構件402之上下移動，而在基板支持構件402，使旋轉力作用。藉由該旋轉力，可供予夾具480把持基板W之力與解放基板W之力。因此，僅使基板支持構件402上下動，而可把持基板W，且予以解放。如此，第一磁石481、第二磁石482、及第三磁石483，係作用作為把持機構(旋轉機構)，其係將基板支持構件402在其軸心周圍旋轉，並以夾具480把持基板W。該把持機構(旋轉機構)，係藉由基板支持構件402之上下動而動作。
升降機構470之接觸板470a係位於基板支持構件402之下方 位置。在接觸板470a上升時，接觸板470a上面與基板支持構件402下端接觸，基板支持構件402，抗拒彈簧478之壓入力，而被接觸板470a提升。接觸板 470a上面為平坦面，一方面，基板支持構件402之下端形成為半球狀。在此例，係藉由升降機構470與彈簧478，構成使基板支持構件402上下動之驅動機構。此外，以驅動機構而言，不限於上述之例，亦可製成例如使用伺服馬達之構成。
在基板支持構件402之側面，形成沿著其軸心而延伸之溝 484。該溝484具有圓弧狀之水平剖面。在基臺401之臂401a(在此例為保持部401b)，形成有朝向溝484而突起之突起部485。該突起部485之前端係位於溝484之內部之位置，突起部485和緩地卡合於溝484。該溝484及突起部485，係為了限制基板支持構件402之旋轉角度而設置。
其後，就如上述般構成之乾燥單元20之動作加以說明。
首先，藉由馬達415使基板W及旋轉外罩450一體地旋轉。在 此狀態，自純水供給噴嘴454及純水供給噴嘴463供給純水至基板W之表面及內面，將基板W之全面以純水漂洗。供給於基板W之純水，以離心力擴開至基板W之表面及內面全體，藉此使基板W之全體漂洗。在此漂洗時，自純水供給噴嘴454同時供給氣體(CO2氣體)於基板W之表面，藉此，與前述相同，在基板表面之擴開至全面之純水之表面相同地覆蓋，形成隔斷空氣中之氧的氣體之簾(氣體簾)。自旋轉之基板W抖落的純水，被旋轉外罩450捕集，並流入液體排出孔451。在基板W之漂洗處理之期間，2個流體噴嘴460、461，位於遠離基板W之預定待機位置。
其後，停止自純水供給噴嘴454之純水及氣體之供給，將純 水供給噴嘴454移動至遠離基板W之預定待機位置，將2個流體噴嘴460、461移動至基板W之上方之偏移位置(乾燥開始位置)。接著，將基板W以30至 150min-1之速度予以低速旋轉，同時朝向基板W之表面，供給來自流體噴嘴460之IPA蒸氣，並供給來自流體噴嘴461之純水。此時，即使在基板W之內面，亦自純水供給噴嘴463供給純水。
接著，與前述第2清潔單元18之搖動臂44相同，以控制部506 控制馬達504之旋轉速度，並控制搖動臂502之角速度，藉此，控制2個流體噴嘴460、461之移動速度，使2個流體噴嘴460、461同時沿著基板W之徑方向，移動至基板W之外周部側方為止。藉此，使基板W之表面(上面)乾燥。
其後，將2個流體噴嘴460、461移動至預定待機位置，並停 止自純水供給噴嘴463之純水供給。接著，以1000至1500nin-1之速度高速旋轉基板W，將附著於基板W之內面的純水抖落。此時，將乾燥氣體自氣體噴嘴464吹至基板W之內面。如此，使基板W之內面乾燥。
其後，說明第二圖所示研磨裝置之使用例。
首先，自載入埠12內之基板卡匣取出的基板，輸送至研磨單 元14a至14d之任一單元，再研磨基板表面。接著，將研磨後之基板輸送至第1清潔單元16。
在第1清潔單元16，係如前述，藉由一面使表面朝上，一面 使基板W水平旋轉，同時在基板W之表面及內面，供給由中性或鹼性藥液所組成之清潔液，將輥清潔構件307、308於其軸心周圍旋轉，在基板W之表面及內面進行滑動連接，而進行基板W之表面及內面之輥擦洗清潔所致一次清潔。接著，在基板W之表面及內面供給純水，進行漂洗清潔，將殘留於基板W之表面及內面之清潔液(藥液)以純水沖洗。此時，在基板W之表面同時供給氣體。
接著，將一次清潔後之基板W自第1清潔單元16輸送至第2 清潔單元18。
在第2清潔單元18係如前述，使表面朝上，再使基板W水平 旋轉，將2流體噴嘴46自如第五圖所示偏移位置A移動至清潔完成位置C，同時朝向基板W之表面，自2流體噴嘴46以高速噴出N2氣體等之載體氣體及碳酸水，藉此，進行基板W之表面之2流體噴射清潔所致完工清潔。接著，在基板W之表面同時供給漂洗液(純水)及氣體，以純水沖洗殘留於基板W之表面的碳酸水。
其後，以預定壓入力將旋轉中之鉛筆型清潔具60之下面與旋 轉中之基板W表面接觸，同時搖動搖動臂44，再移動鉛筆型清潔具60，同時藉由供給由中性或鹼性藥液所組成之清潔液於基板W之表面，而進行基板W表面之鉛筆擦洗清潔所致最終完工清潔。接著，同時供給漂洗液(純水)與氣體於基板W之表面，在基板W之表面清潔以純水沖洗殘留之清潔液(藥液)。
接著，將最終清潔後之基板自第2清潔單元18輸送至乾燥單 元20，以乾燥單元20進行離心乾燥後，使乾燥後之基板回至載入埠12之基板卡匣內。
目前為止係就本發明之一實施形態加以說明，不過本發明並 非限定於上述實施形態，當然在其技術思想之範圍內，可以各種不同之形態實施。
【產業上可利用性】
本發明可利用於基板處理方法，其係使用於以金屬鑲嵌法在 基板表面形成由銅所構成之埋入配線時所進行之研磨處理及研磨處理後之清潔及乾燥處理。
100‧‧‧旋轉軸
102‧‧‧平臺
104‧‧‧純水供給噴嘴(液體供給噴水)
106‧‧‧內管
108‧‧‧外管
110‧‧‧純水通路
112‧‧‧氣體通路
114‧‧‧純水供給源
116、124‧‧‧流量計
118、126‧‧‧流量調整閥
120‧‧‧純水供給管線
122‧‧‧氣體供給源
128‧‧‧氣體供給管線
D‧‧‧液體
G‧‧‧氣體
W‧‧‧基板

Claims (4)

  1. 一種基板處理方法，其特徵為供給液體於基板表面，同時朝向基板表面供給氣體，以在供給於基板表面之液體表面上，形成覆蓋該表面，而隔斷大氣中之氧之氣體簾。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中該氣體係比重比大氣重之氣體。
  3. 一種基板處理裝置，其特徵為具備雙重管結構之液體供給噴嘴，其朝向基板表面配置，且具有內管及外管，該內管內部構成通過液體之液體通路，且該內管及該外管之間隙構成通過氣體之氣體通路。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中該氣體係比重比大氣重之氣體。
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