TWI757323B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種以少工序數即可徹底洗淨研磨後之基板的基板處理裝置及基板處理方法。

本發明提供之基板處理裝置具備：研磨部，使用研磨液研磨基板；第一洗淨部，使用硫酸及過氧化氫水溶液洗淨經前述研磨部研磨後之基板；第二洗淨部，使用鹽基性藥液及過氧化氫水溶液洗淨藉由前述第一洗淨部洗淨後之基板；及乾燥部，使藉由前述第二洗淨部洗淨後之基板乾燥。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種基板處理裝置及基板處理方法。
CMP(化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing))裝置等基板處理裝置係使用漿液研磨基板，然後洗淨基板。但是，在基板處理裝置中洗淨時洗淨力不一定徹底，而往往使用基板處理裝置以外之基板洗淨裝置來洗淨基板。如此則有基板處理工序數增加的問題。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2008-114183號公報
[專利文獻2]日本專利第3725809號公報
本發明係鑑於此種問題而形成者，其課題為提供一種以少工序即可徹底洗淨研磨後之基板的基板處理裝置及基板處理方法。
本發明一個樣態提供一種基板處理裝置，係具備：研磨部，其係使用研磨液來研磨基板；第一洗淨部，其係使用硫酸及過氧化氫水溶液(以下簡稱過氧化氫水)洗淨經前述研磨部研磨後的基板；第二洗淨部，其 係使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨藉由前述第一洗淨部洗淨後的基板；及乾燥部，其係使藉由前述第二洗淨部洗淨後的基板乾燥。
在基板處理裝置中設置第一洗淨部及第二洗淨部。而後，藉由使用硫酸及過氧化氫水之第一洗淨部的洗淨，可除去研磨液。藉由使用鹽基性藥液及過氧化氫水之第二洗淨部的洗淨，可除去第一洗淨部使用之硫酸產生的成分。藉此，可以少工序數徹底洗淨研磨後之基板。
期望不具使藉由前述研磨部研磨後，且藉由前述第一洗淨部洗淨前之前述基板乾燥的機構。
此外，期望具備搬送部，其係在不使藉由前述研磨部研磨後之基板乾燥之前提下將該基板搬送至前述第一洗淨部。
更期望具備第一液體供給機構，其係將液體沖淋在藉由前述搬送部搬送中的基板上。
此外，期望該搬送部具備：基板站，其係搭載藉由前述研磨部研磨後，且藉由前述第一洗淨部洗淨前之基板；及第二液體供給機構，其係將液體沖淋在搭載於前述基板站之基板上。
不使研磨後之基板乾燥，因而可在藉由第一洗淨部洗淨時效率佳地除去基板上之殘渣。
期望將前述第一洗淨部收納於設有可開閉之第一擋門(firstshutter)的第一框體，將前述第二洗淨部收納於設有可開閉之第二擋門的第二框體，並將前述乾燥部收納於設有可開閉之第三擋門的第三框體。
藉此，抑制第一洗淨部使用之硫酸及過氧化氫水侵入第二洗淨部及乾燥部，並抑制第二洗淨部使用之鹽基性藥液及過氧化氫水侵入第一洗淨部 及乾燥部。
期望具備第三洗淨部，其係使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨藉由前述研磨部研磨後的基板，前述第一洗淨部洗淨藉由前述第三洗淨部洗淨後之基板。
期望前述第三洗淨部將鹽基性藥液及過氧化氫水供給至前述基板，同時使洗淨構件與前述基板接觸而且進行洗淨。
前述第二洗淨部期望在使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨前述基板後，進行雙流體噴射洗淨。
藉由此等構成，洗淨力進一步提高。
前述研磨部亦可使用包含二氧化鈰之研磨液來研磨前述基板。
藉由第一洗淨部之洗淨可減少二氧化鈰殘留。
此外，本發明一個樣態提供一種基板處理方法，係具備：研磨工序，其係藉由基板處理裝置中之研磨部使用研磨液研磨基板；第一洗淨工序，其係在該研磨工序後，藉由前述基板處理裝置中之第一洗淨部，使用硫酸及過氧化氫水洗淨前述基板；第二洗淨工序，其係在該第一洗淨工序後，藉由前述基板處理裝置中之第二洗淨部，使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨前述基板；及乾燥工序，其係在該第二洗淨工序後，藉由前述基板處理裝置中之乾燥部使前述基板乾燥。
藉由設於基板處理裝置中之第一洗淨部及第二洗淨部，進行使用硫酸及過氧化氫水之洗淨、與使用鹽基性藥液及過氧化氫水之洗淨。藉此，可以少工序數徹底洗淨研磨後之基板。
期望前述研磨工序後具備搬送工序，其係在不使研磨後之基板乾燥之前提下，從前述研磨部搬送前述基板至前述第一洗淨部。
不使研磨後之基板乾燥，因而藉由第一洗淨部洗淨時，可效率佳地除去基板上之殘渣。
本發明一個樣態提供一種基板處理方法，係具備：第一洗淨工序，其係使用硫酸及過氧化氫水洗淨附著了鈰離子之基板；第二洗淨工序，其係在該第一洗淨工序後，使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨前述基板；及乾燥工序，其係在該第二洗淨工序後，使前述基板乾燥。
藉由使用硫酸及過氧化氫水洗淨基板可除去鈰離子。然後，藉由使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨基板可除去硫酸。
前述第一洗淨工序係洗淨附著了鈰濃度為1.0×1010atoms/cm2(以下「atoms」簡寫為「atms」)以上之鈰離子的基板，經過前述乾燥工序之基板的鈰濃度藉由ICP-MS(感應耦合等離子體質量分光計(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry))法測定時期望在檢測限度以下。
前述第一洗淨工序及前述第二洗淨工序至少其中之一亦可將前述基板加熱。
期望在前述第一洗淨工序之前具備以下工序至少其中之1個工序：對附著了鈰離子之前述基板供給鹽基性藥液及過氧化氫水；使旋轉之海綿構件接觸附著了鈰離子之前述基板；及對附著了鈰離子之前述基板供給氣體及液體之噴射流。
藉由進行此種粗洗淨，一連串之基板洗淨工序中的洗淨力進一步提 高。
期望前述第一洗淨工序、前述第二洗淨工序及前述乾燥工序係在洗淨槽中進行，而且，在前述第一洗淨工序與前述第二洗淨工序之間具備洗淨前述洗淨槽內側之工序；以及在前述第二洗淨工序與前述乾燥工序之間具備洗淨前述洗淨槽內側之工序。
藉此，可抑制藥液(特別是硫酸與鹽基性藥液)反應。
期望在前述第一洗淨工序之前具備研磨工序，其係使用包含鈰離子之漿液來研磨前述基板，在前述研磨工序與前述研磨工序之間不使研磨後之基板乾燥。
藉由不使研磨後之基板乾燥，可抑制發生水印(watermark)之顧慮，且鈰黏著在晶圓的顧慮，而可確實從基板上除去二氧化鈰。
可以少工序數徹底洗淨研磨後之基板。並可縮短總處理時間。
此外，就使用二氧化鈰所研磨之基板，因為無須另外將從研磨裝置取出之基板由另設的洗淨裝置洗淨，可在同一個研磨裝置中始終不乾燥而洗淨，所以可抑制在洗淨過程中基板乾燥而發生水印的顧慮，並使用二氧化鈰進行研磨，且洗淨附著了二氧化鈰之研磨後的基板，而可更確實除去二氧化鈰。
再者，經本發明人檢討判明鈰研磨粒與基板之電性拉扯力強，附著於基板之二氧化鈰僅以包含鹼性藥液及界面活性劑的洗淨液洗淨無法除去。而採用本發明即可更確實從基板上除去此種二氧化鈰。
1‧‧‧裝載埠
2‧‧‧研磨部
31~33‧‧‧洗淨裝置
31a、32a、33a‧‧‧框體
31b、32b、33b‧‧‧擋門
31c、32c、33c‧‧‧洗淨部
4‧‧‧乾燥裝置
4a‧‧‧框體
4b‧‧‧擋門
4c‧‧‧乾燥部
5~9‧‧‧搬送部
7a‧‧‧下手臂
7b‧‧‧上手臂
8a‧‧‧下手臂
8b‧‧‧上手臂
9a‧‧‧手臂
10、11‧‧‧基板站
12‧‧‧控制部
13‧‧‧裝置
21‧‧‧高溫APM供給源
22‧‧‧過氧化氫供給源
23‧‧‧高溫硫酸供給源
24‧‧‧高溫純水供給源
51‧‧‧支臂
52‧‧‧洗淨槽洗淨沖淋裝置
53‧‧‧洗淨槽
61‧‧‧APM供給噴嘴
62‧‧‧純水供給噴嘴
63‧‧‧H2O2供給噴嘴
64‧‧‧SPM供給噴嘴
71~74‧‧‧配管
W1~W4、W11~W13‧‧‧基板
第一圖係以示意性顯示基板處理裝置之概略構成一例的圖。
第二圖係洗淨裝置31~33及其相關部的一例詳細圖。
第三圖係顯示基板處理裝置之處理動作一例的流程圖。
第四圖係顯示研磨後及處理後之基板W1、W3、W4中的瑕疵數表。
第五A圖係顯示研磨後及處理後之基板W1~W4中的鈰離子濃度[atms/cm2]表。
第五B圖係顯示處理後之基板W2~W4中的鈰離子濃度[atms/cm2]表。
第六圖係顯示研磨後及處理後之基板W1~W4中的硫離子濃度[atms/cm2]表。
第七圖係顯示處理後之基板W11及處理後之基板W12、W13中的瑕疵數(左側的縱軸)及將基板W11作為基準之除去率(右側的縱軸)圖。
第八圖係顯示先進行APM(氨及過氧化氫混合液(Ammonium hydrogen-Peroxide Mixture))洗淨後，進行乾燥時與不進行乾燥時之瑕疵數及除去率圖。
第九圖係以示意性顯示設於基板處理裝置中進行APM洗淨、SPM(硫酸及過氧化氫混合液(Sulfuric-acid and hydrogen-Peroxide mixture))洗淨及乾燥的洗淨裝置之圖。
第十A圖係依序顯示以第九圖之洗淨裝置進行基板洗淨的程序情況圖。
第十B圖係依序顯示以第九圖之洗淨裝置進行基板洗淨的程序情況圖。
第十C圖係依序顯示以第九圖之洗淨裝置進行基板洗淨的程序情況圖。
第十D圖係依序顯示以第九圖之洗淨裝置進行基板洗淨的程序情況圖。
第十E圖係依序顯示以第九圖之洗淨裝置進行基板洗淨的程序情況圖。
第十F圖係依序顯示以第九圖之洗淨裝置進行基板洗淨的程序情況圖。
以下，參照圖式具體說明本發明之實施形態。
第一圖係以示意性顯示基板處理裝置之概略構成一例的圖。亦可視為基板處理裝置之概略俯視圖。基板處理裝置具備：裝載埠(load port)1、1個或複數個研磨部2、複數個洗淨裝置31~33、1個或複數個乾燥裝置4、搬送部5~9、基板站10、11、及控制部12。裝載埠1以外之各部可收納於裝置13中。
裝載埠1鄰接於裝置13的短邊而配置，搭載存放半導體晶圓等基板之基板匣盒。
研磨部2沿著裝置13之長邊並排配置，使用例如包含二氧化鈰(CeO2)之漿液研磨基板。研磨後之基板上也會殘留漿液。另外，研磨部2係假設研磨基板表面，不過亦可係研磨基板之斜角(bevel)者。
此處，漿液(研磨劑)中之氧化鈰的平均粒徑(D50)通常為0.5~1.5μm。此外，氧化鈰之含量對基板用研磨劑總量係1~10質量%。氧 化鈰研磨粒之研磨特性比過去的二氧化矽研磨粒優，不過因為比重大所以具有容易沈降的特性。在獲得圖案凹部之研磨速度遠比凸部的研磨速度小之研磨特性的範圍內，需要調整界面活性劑之添加量及pH值，因而將黏度設在1.0~1.4mPa‧s的範圍內，且由於黏度與界面活性劑之添加量一起增加，因此亦考慮此點，並且為了實現圖案依存性小之平坦化特性，所以在研磨時，期望將添加界面活性劑之後的研磨劑之pH值設為5.5~9，以增大矽氧化膜之研磨速度與矽氮化膜之研磨速度的選擇比。
洗淨裝置31~33沿著裝置13中與研磨部2相反側的長邊並排配置，洗淨研磨後之基板。另外，因為使研磨後之基板乾燥時，不易除去附著於基板的殘渣，所以期望基板處理裝置不具使以研磨部2研磨後，且以洗淨裝置31~33洗淨之前的基板乾燥之機構。就洗淨裝置31~33之洗淨詳述於後。
乾燥裝置4與洗淨裝置33鄰接配置，係將洗淨後之基板乾燥。
搬送部5具有洗淨前之基板用手臂及洗淨後之基板用手臂，且配置於裝載埠1、裝載埠1側之研磨部2、與乾燥裝置4之間，可接近(access)裝載埠1、搬送部6及乾燥裝置4。搬送部5例如係搬送機器人，且從裝載埠1接收處理前之基板而投入搬送部6。此外，搬送部5從乾燥裝置4取出乾燥後之基板。
搬送部6沿著研磨部2配置，可接近搬送部5、研磨部2及基板站10。搬送部6從搬送部5接收基板而投入研磨部2。此外，搬送部6從研磨部2取出研磨後之基板搭載於設在搬送部6、7間的基板站10上。
搬送部7配置在被基板站10及洗淨裝置32、33包圍之區域，可接近基板站10、11及洗淨裝置32、33。搬送部7取出研磨而搭載於基板站 10之基板，並將其搭載於基板站11。此外，搬送部7取出藉由洗淨裝置32所洗淨之基板而投入洗淨裝置33。
搬送部8配置於洗淨裝置31、32之間，可接近洗淨裝置31、32及基板站11。搬送部8取出搭載於基板站11之基板而且投入洗淨裝置31。此外，搬送部8取出藉由洗淨裝置31所洗淨之基板而且投入洗淨裝置32。另外，基板站11配置於洗淨裝置32附近，不過具體之配置例於後述。此外，在基板站11中可設有用於對基板供給純水之無圖示的純水供給噴嘴，以避免基板乾燥。
搬送部9配置於洗淨裝置33與乾燥裝置4之間，而可接近此等裝置。搬送部9取出藉由洗淨裝置33所洗淨之基板而且投入乾燥裝置4。
控制部12進行基板處理裝置中之各部的控制。例如：控制部12係處理器，且藉由執行指定之程式，來控制研磨部2、洗淨裝置31~33、乾燥裝置4、搬送部5~9之動作。
基板藉由該基板處理裝置處理如下。首先，搭載於裝載埠1之處理前的基板藉由搬送部5轉交至搬送部6。搬送部6將基板投入任何一個研磨部2，並藉由該研磨部2研磨基板。研磨後之基板藉由搬送部6搭載於基板站10。
其次，搬送部7將搭載於基板站10之基板經由基板站11而轉交至搬送部8。搬送部8將基板投入洗淨裝置31，並藉由洗淨裝置31洗淨基板。洗淨後之基板藉由搬送部8投入洗淨裝置32，並藉由洗淨裝置32洗淨基板。洗淨後之基板藉由搬送部7投入洗淨裝置33，並藉由洗淨裝置33洗淨基板。
洗淨後之基板藉由搬送部9投入乾燥裝置4，並藉由乾燥裝置4將基板乾燥。乾燥後之基板藉由搬送部5取出。
洗淨液之廢液從各個處理室自獨立的配管排出外部，其他藥液之氣氛不致進入處理室內。
第二圖係洗淨裝置31~33及其相關部的一例詳細圖，亦可視為基板處理裝置之概略前視圖。
例如，2台洗淨裝置31上下並列配置。洗淨裝置31具有：框體31a，在搬送部8側設有開口；可開閉該開口之擋門31b；及收納於框體31a中之洗淨部31c。本洗淨部31c作為使用氨水溶液與過氧化氫水之混合液的洗淨，係進行APM(氨及過氧化氫混合液(Ammonium hydrogen-Peroxide Mixture))洗淨。洗淨部31c亦可僅將混合液供給至基板進行APM洗淨，不過，亦可供給混合液，而且使滾筒型海綿等洗淨構件接觸進行物理性洗淨(摩擦洗淨)。期望框體31a具有高度耐氨水溶液及過氧化氫水性。此外，期望在框體31a中設置獨立之排氣機構(無圖示)。
例如，2台洗淨裝置32上下並列配置。洗淨裝置32具有：框體32a，在搬送部8側及搬送部7側設有開口；可開閉此等開口之擋門32b；及收納於框體32a中之洗淨部32c。本洗淨部32c作為使用硫酸與過氧化氫水之混合液的洗淨而進行SPM(硫酸及過氧化氫混合液(Sulfuric-acid and hydrogen-Peroxide mixture))洗淨。期望框體32a具有高度耐硫酸及過氧化氫水性。此外，期望在框體32a中設置獨立之排氣機構(無圖示)。而亦可在2台洗淨裝置32之間設置基板站11。
例如，2台洗淨裝置33上下並列配置。洗淨裝置33具有：框 體33a，在搬送部7側及搬送部9側設有開口；可開閉此等開口之擋門33b；及收納於框體33a中之洗淨部33c。本洗淨部33c作為使用氨水溶液與過氧化氫水之混合液的洗淨而進行APM洗淨。洗淨部33c亦可僅將混合液供給至基板進行APM洗淨，亦可供給混合液而且以筆型海綿等洗淨構件進行物理性洗淨(摩擦洗淨)，亦可在APM洗淨後進行雙流體噴射洗淨。期望框體33a為具有高度耐氨水溶液及過氧化氫水性之材料，例如聚氯乙烯(PVC)材。此外，期望在框體33a中設置獨立之排氣機構(無圖示)。
例如，2台乾燥裝置4上下並列配置。乾燥裝置4具有：框體4a，在搬送部9側及搬送部5(參照第一圖)側設有開口；可開閉此等開口之擋門4b；及收納於框體4a中之乾燥部4c。本乾燥部4c例如進行基板之SRD(自旋沖洗乾燥(Spin Rinse Dry))。此外，期望在框體4a中設置獨立之排氣機構(無圖示)。
搬送部7例如係搬送機器人，且具有：下手臂7a及上手臂7b。下手臂7a搬送污染度相對高之基板，上手臂7b搬送污染度相對低之基板。具體而言，下手臂7a取出藉由研磨部2研磨而搭載於基板站10上之未洗淨的基板，並將其搭載於基板站11。此外，上手臂7b取出藉由任何一個洗淨裝置32洗淨的基板，並投入任何一個洗淨裝置33。
搬送部8例如係搬送機器人，且具有：下手臂8a及上手臂8b。下手臂8a搬送污染度相對高之基板，上手臂8b搬送污染度相對低之基板。具體而言，下手臂8a取出搭載於基板站11之未洗淨的基板，並投入任何一個洗淨裝置31。此外，上手臂8b取出藉由任何一個洗淨裝置31洗淨的基板，並投入任何一個洗淨裝置32。
搬送部9例如係搬送機器人，不過為了搬送洗淨後之基板，只須具有1個手臂9a即可。手臂9a取出藉由任何一個洗淨裝置33洗淨的基板，並投入任何一個乾燥裝置4。
此外，設有：高溫APM供給源21、過氧化氫供給源22、高溫硫酸供給源23及高溫純水供給源24。此等亦可在裝置13之外部。高溫APM供給源21可將室溫~80℃程度之APM供給至洗淨裝置31、33。過氧化氫供給源22可將室溫程度之過氧化氫水供給至洗淨裝置32。高溫硫酸供給源23可將室溫~80℃程度之硫酸供給至洗淨裝置32。高溫純水供給源24可將75~95℃程度之純水供給至洗淨裝置32。
或是，亦可將紅外線加熱器等來自外部之熱供給源設於洗淨裝置31~33之各個內部，藉由將洗淨裝置31~33之內部以來自外部的供給熱形成高溫而且維持，將從高溫APM供給源21、高溫硫酸供給源23及高溫純水供給源24分別供給至各洗淨裝置31~33的APM、硫酸及純水溫度形成更低溫度，例如形成室溫~40℃程度之溫度。如此構成時，即使無法確保從各個供給源連接於各洗淨裝置31~33之各配管及配管接頭構件有那麼高的耐藥品性，但仍可使用，因此在裝置構成上有利。
另外，第二圖所示之基板處理裝置不過是一例，只須適切設計洗淨裝置31~33及乾燥裝置4之數量及配置位置，以及搬送部7~9及基板站10、11的構成即可。此外，洗淨部31c、33c係使用氨水溶液進行洗淨，不過亦可使用其他鹽基性(Alkaline：鹼性)之藥液與過氧化氫水進行洗淨。
第三圖係顯示基板處理裝置之處理動作一例的流程圖。首先，研磨部2研磨基板(步驟S1)。研磨基板時，在使用包含二氧化鈰之漿 液情況下，會在研磨後之基板上殘留二氧化鈰。更具體而言，鈰濃度達1.0×1010atms/cm2以上之鈰離子會附著在基板表面及背面至少其中之一，而須洗淨此種基板。
繼續，搬送部6~9在不使研磨後之基板乾燥之前提下，將基板投入任何一個洗淨裝置31(步驟S2)。更具體而言，搬送部6從研磨部2取出基板而搭載於基板站10。然後，搬送部7中之下手臂7a從基板站10取出基板而搭載於基板站11。其次，搬送部8中之下手臂8a從基板站11取出基板，並且洗淨裝置31中之擋門31b打開，基板通過框體31a之開口而轉交至洗淨部31c。然後，擋門31b關閉。
為了防止基板乾燥，期望在藉由搬送部6~8搬送基板中或在基板站10上，將純水等液體沖淋在基板上。特別是因為基板在搬送部6、7及基板站10上的滯留時間長，所以設置液體供給機構(無圖示)是有效的，該液體供給機構將液體沖淋在藉由搬送部6、7搬送基板中之基板及基板站10上的基板上。另外，在搬送部8等基板滯留的時間短的情況下亦可不設置。
洗淨裝置31從噴霧用噴嘴吐出APM來洗淨基板(步驟S3)。此時洗淨裝置31中之擋門31b關閉。藉此，可抑制洗淨裝置31使用之APM混入其他裝置，特別是洗淨裝置32及乾燥裝置4。另外，該APM洗淨係粗洗淨，可依情況省略，不過，有難以消除之微粒子存在時，亦可進行滾筒或筆型洗淨，或是使用雙流體噴射來處理。
洗淨裝置31之洗淨結束時，搬送部8將基板從洗淨裝置31搬送至任何一個洗淨裝置32。更具體而言，當洗淨結束時，洗淨裝置31中之擋門31b打開，搬送部8中之上手臂8b接收基板，然後擋門31b關閉。而後， 洗淨裝置32中之搬送部8側的擋門32b打開，通過框體32a之開口轉交至洗淨部32c，然後擋門32b關閉。
而後，洗淨裝置32從噴霧用噴嘴吐出SPM來洗淨基板(步驟S4)。此時洗淨裝置32中之擋門32b關閉。藉此，可抑制洗淨裝置32使用之SPM混入其他裝置，特別是洗淨裝置31、33及乾燥裝置4。藉由SPM洗淨，微粒子、漿液中包含之二氧化鈰、有機物等殘渣溶解，可除去大部分。特別是在研磨後之基板不乾燥之前提下搬送，因而可效率佳地除去殘渣。
另外，洗淨裝置32進行SPM洗淨後，期望使用純水洗淨基板，避免硫酸從洗淨裝置32之框體32a流出外部。不過，此時SPM洗淨後之基板上仍會殘留硫酸產生的硫磺成分。
洗淨裝置32之洗淨結束時，搬送部7將基板從洗淨裝置32搬送至任何一個洗淨裝置33。更具體而言，洗淨結束時，洗淨裝置32中之搬送部7側的擋門32b打開，搬送部7中之上手臂7b接收基板，然後擋門32b關閉。而後，洗淨裝置33中之搬送部7側的擋門33b打開，通過框體33a之開口轉交至洗淨部33c，然後擋門33b關閉。
而後，洗淨裝置33從噴霧用噴嘴吐出APM來洗淨基板(步驟S5)。此時洗淨裝置33中之擋門33b關閉，藉此，可抑制洗淨裝置33使用之APM混入其他裝置，特別是洗淨裝置32及乾燥裝置4。藉由APM洗淨可除去大部分的硫磺成分。
洗淨裝置33之洗淨結束時，搬送部9將基板從洗淨裝置33搬送至任何一個乾燥裝置4。更具體而言，洗淨結束時，洗淨裝置33中之搬送部9側的擋門33b打開，搬送部9中之手臂9a接收基板，然後擋門33b關閉。 而後，乾燥裝置4中之擋門4b打開，通過框體4a之開口轉交至乾燥部4c，然後擋門4b關閉。
而後，乾燥裝置4將基板乾燥(步驟S6)。乾燥裝置4之乾燥結束時，搬送部5從乾燥裝置4取出基板。更具體而言，乾燥結束時，乾燥裝置4中之搬送部5側的擋門4b打開，搬送部5中之洗淨後的基板用手臂接收基板，然後擋門4b關閉。
如此，本實施形態係在基板處理裝置中進行SPM洗淨，其次進行APM洗淨，因此可以少工序效率佳地洗淨基板，且可縮短總處理時間。亦即，藉由在基板處理裝置中設置研磨部2及洗淨裝置32、33，可在不使研磨後之基板乾燥之前提下進行SPM洗淨，可徹底除去漿液中包含之二氧化鈰等殘渣。此外，藉由在SPM洗淨後進行APM洗淨，可除去SPM洗淨時使用之硫酸產生的硫磺成分。此外，藉由將進行SPM洗淨之洗淨部32c收納在框體32a中，並將進行APM洗淨之洗淨部31c、33c分別收納於框體31a、33a中，因此，各洗淨部31c~33c彼此可形成獨立環境，例如SPM之硫磺成分幾乎不致轉移到其他處理室。
[實驗1]
為了確認SPM洗淨後進行APM洗淨是有效的，而對4片基板W1~W4進行以下處理。
(1)基板W1
使用包含二氧化鈰之漿液，以約70hPa之壓力研磨基板W1表面60秒鐘。其次，供給純水，而且使用滾筒型海綿進行物理性洗淨60秒鐘。如此，基板W1在研磨後不進行SPM洗淨也不進行APM洗淨。
(2)基板W2
進行與上述(1)同樣的處理後，使基板W2旋轉，同時供給硫酸(濃度96%，高溫)與過氧化氫水(濃度30%，室溫)之混合液60秒鐘，來洗淨基板W2。如此，基板W2在研磨後僅進行SPM洗淨。
(3)基板W3
進行與上述(2)同樣的處理後，使基板W3旋轉，同時供給氨水溶液、過氧化氫水及純水之混合物30秒鐘來洗淨基板W3。如此，基板W3在研磨後係進行SPM洗淨及後續之APM洗淨。
(4)基板W4
進行與上述(1)同樣的處理後，使基板W4旋轉，同時供給氨水溶液、過氧化氫水及純水之混合物60秒鐘來洗淨基板W4。如此，基板W4在研磨後僅進行APM洗淨。
第四圖係顯示研磨後及處理後之基板W1、W3、W4中的瑕疵數表。如圖示，研磨後之基板W1、W3、W4中存在8,000~10,000程度的瑕疵。僅進行APM洗淨之基板W4處理後的瑕疵數約為8,500，僅減少6%程度。而進行SPM洗淨及APM洗淨的基板W3處理後之瑕疵數約為2,500，減少了75%程度的瑕疵。
第五A圖係顯示研磨後及處理後之基板W1~W4中的鈰離子濃度[atms/cm2]表。該圖係藉由TXRF(全反射X線螢光分析(Total Reflection X-ray Fluorescence))法測定各基板W1~W4上之座標(0,0)、(0,120)、(120,0)、(0,-120)、(-120,0)這5點所得到的結果。
研磨後之基板W1的鈰離子濃度為8×1011[atms/cm2]程度。僅 進行APM洗淨之基板W4的鈰離子濃度為3×1010[atms/cm2]程度，而進行了SPM洗淨之基板W2、W3則可減少至檢測限度(2×1010[atms/cm2])以下。
第五B圖係顯示處理後之基板W2~W4中的鈰離子濃度[atms/cm2]表。該圖是利用ICP-MS(感應耦合等離子體質量分光計(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry))法的測定結果。在利用ICP-MS法的測定結果中，同樣地，僅進行APM洗淨之基板W4的鈰離子濃度為5.7×1010[atms/cm2]程度，而進行SPM洗淨的基板W2、W3則可減少至檢測限度(5×109[atms/cm2])以下。
如此，瞭解SPM洗淨可有效除去鈰離子。
第六圖係顯示研磨後及處理後之基板W1~W4中的硫離子濃度[atms/cm2]表。該圖係藉由TXRF(全反射X線螢光分析(Total Reflection X-ray Fluorescence))法測定各基板W1~W4上之座標(0,0)、(0,120)、(120,0)、(0,-120)、(-120,0)這5點所得到的結果。
研磨後之基板W1的硫離子濃度為5.0×1012[atms/cm2]程度，不過，僅進行SPM洗淨之基板W2的硫離子濃度上昇至3.6×1013[atms/cm2]。由於未進行SPM洗淨之基板W4為4.6×1012[atms/cm2]程度，因此認為是使用於SPM洗淨之硫酸產生的硫離子殘留在基板W2上。而後，在SPM洗淨後進行APM洗淨的基板W3則可將硫離子濃度減少至6.4×1012[atms/cm2]程度。
如此，瞭解APM洗淨可有效除去SPM洗淨時產生之硫離子。
從以上說明可確認可以SPM洗淨除去漿液中包含之鈰離子，且可以APM洗淨除去SPM洗淨時產生之硫離子。
另外，上述(2)中，已藉另外的實驗確認，取代SPM洗淨 而僅使用硫酸洗淨時，瑕疵數並無減少得那麼多。此外，上述(2)中，已藉另外的實驗確認，將氨水溶液、過氧化氫水及純水之混合物供給30秒鐘的情況與供給60秒鐘的情況差異不大。
[實驗2]
為了確認，首先進行APM洗淨，繼續進行SPM洗淨及APM洗淨會更有效，而對3片基板W11~W13進行以下處理。
(1)基板W11
使用包含二氧化鈰之漿液，以約70hPa之平均壓力研磨基板W11之表面60秒鐘。其次，供給氨水溶液、過氧化氫水及純水之混合物，而且使用滾筒型海綿進行物理性洗淨60秒鐘。如此，基板W11在研磨後僅進行APM洗淨。
(2)基板W12
使用包含二氧化鈰之漿液，以約70hPa之壓力研磨基板W12之表面60秒鐘。其次，以50rpm之轉速使基板W12旋轉，同時供給硫酸(濃度96%，高溫)與過氧化氫水(濃度30%，室溫)之混合液60秒鐘，來洗淨基板W12。然後，使基板W12旋轉，同時供給氨水溶液、過氧化氫水及純水之混合物60秒鐘來洗淨基板W12。如此，基板W12在研磨後係進行SPM洗淨及繼續進行APM洗淨。
(3)基板W13
使用包含二氧化鈰之漿液，以約70hPa之平均壓力研磨基板W13之表面60秒鐘。其次，供給氨水溶液、過氧化氫水及純水之混合物，同時使用滾筒型海綿進行物理性洗淨60秒鐘。然後，使基板W13旋轉，同 時供給硫酸(濃度96%，高溫)與過氧化氫水(濃度30%，室溫)之混合液60秒鐘，來洗淨基板W13。然後，使基板W13旋轉，同時供給氨水溶液、過氧化氫水及純水之混合物60秒鐘來洗淨基板W13。如此，基板W13在研磨後係進行APM洗淨，繼續進行SPM洗淨，再繼續進行APM洗淨。
第七圖係顯示處理後之基板W11~W13中的瑕疵數(長條圖，左側的縱軸)及將基板W11作為基準之除去率(實線，右側的縱軸)圖。如該圖之基板W12所示，研磨後藉由進行SPM洗淨及APM洗淨可除去67%程度之瑕疵。另外如該圖之基板W13所示，研磨後藉由進行APM洗淨、SPM洗淨及APM洗淨，可除去92%程度之瑕疵，可提高除去率。
從以上可確認，首先進行APM洗淨，繼續進行SPM洗淨及APM洗淨更為有效。
第八圖係顯示先進行APM洗淨後，進行乾燥時與不進行乾燥時之瑕疵數及除去率圖。比較(1)依序進行APM洗淨處理、乾燥、SPM洗淨處理、APM洗淨處理來洗淨時(長條圖，左側的縱軸)，與(2)依序進行APM洗淨處理、SPM洗淨處理、APM洗淨處理來洗淨時(長條圖，右側的縱軸)。與(1)依序進行APM洗淨處理、乾燥、SPM洗淨處理、APM洗淨處理來洗淨時比較，瞭解(2)依序進行APM洗淨處理、SPM洗淨處理、APM洗淨處理來洗淨時的瑕疵數少，且除去率高。亦即，從該圖可確認與進行乾燥時比較，不進行乾燥時，換言之，在CMP後完全不進行乾燥而是連續處理APM洗淨、SPM洗淨及APM洗淨時的洗淨效果提高。
包含鈰之二氧化鈰與基板的電性拉扯力強，僅藉包含鹼性藥液或界面活性劑之洗淨液的洗淨除去困難，不過藉由上述洗淨則洗淨力提 高。
上述實施形態係分別設置進行APM洗淨之洗淨裝置31、33、進行SPM洗淨之洗淨裝置32、及乾燥裝置4者，不過，亦可將APM洗淨、SPM洗淨及乾燥中任何2個以上的處理在1個裝置中進行。以下所示之實施形態顯示在1個裝置中進行APM洗淨、SPM洗淨及乾燥之例。
第九圖係以示意性顯示設於基板處理裝置中進行APM洗淨、SPM洗淨及乾燥的洗淨裝置之圖。該洗淨裝置具備：夾頭(chuck)(無圖示)、支臂51、洗淨槽洗淨沖淋裝置52、及收容此等之洗淨槽53。
夾頭保持洗淨對象之基板周緣並使其旋轉。
支臂51可搖動，具體而言，可在支臂51前端位於基板上方的洗淨位置、以及遠離基板上方的退開位置之間移動。在支臂51之前端下側設有：朝向下側之APM供給噴嘴61、純水供給噴嘴62、H2O2供給噴嘴63及SPM供給噴嘴64。一端連接於APM供給源(無圖示)，另一端連接於APM供給噴嘴61的配管71通過支臂51內部。其他供給噴嘴亦有同樣之配管72~74通過。另外，第九圖係描繪成僅從基板上方供給APM等，不過亦可在下側設置供給噴嘴，而從基板下側供給APM等。
洗淨槽洗淨沖淋裝置52設於洗淨槽53之內側上部，將洗淨水(純水等)供給至洗淨槽53之內側來洗淨洗淨槽53之內側。另外，洗淨槽53設有用於搬出搬入基板之可開閉的開口(無圖示)。
第十A圖~第十F圖係依序顯示以第九圖之洗淨裝置進行基板洗淨的程序情況圖(皆省略配管71~74)。另外，在本洗淨裝置進行處理前，係在基板處理裝置中進行使用包含二氧化鈰之漿液的基板研磨，並期 望在不使基板乾燥之前提下搬送基板至本洗淨裝置中，並藉由夾頭保持該基板。而後，在退開位置之支臂51移動至洗淨位置。
首先，如第十A圖所示，從SPM供給噴嘴64供給SPM至基板。藉此，除去(溶解)附著於基板之漿液及研磨時產生的有機殘渣物。此時，亦可從外部熱源將基板加熱。如此藉由從外部熱源將熱供給至基板上，可更確實從基板上除去殘渣。
繼續，如第十B圖所示，從H2O2供給噴嘴63供給過氧化氫水至基板。藉此，從基板除去SPM中之硫酸。
繼續，如第十C圖所示，從純水供給噴嘴62供給純水或溫水至基板。藉此，沖洗基板而沖走藥液成分。此時，亦從洗淨槽洗淨沖淋裝置52供給洗淨水至洗淨槽53內部。藉此，亦除去飛濺於洗淨槽53內部之SPM及過氧化氫水。
繼續，如第十D圖所示，從APM供給噴嘴61供給APM至基板。藉此，除去無法被SPM洗淨除去的微粒子。此時，期望形成液體與氣體之雙流體亦可處理之機構。此時，亦可從外部熱源將基板加熱。如此藉由從外部熱源將熱供給至基板上，可更確實從基板上除去殘渣。另外，如第十C圖所示，藉由先洗淨洗淨槽53內部，可抑制SPM中之硫酸與APM中之氨的反應。
繼續，如第十E圖所示，從純水供給噴嘴62供給純水或溫水至基板。藉此，最後沖洗基板除去藥液成分。
繼續，如第十F圖所示，使基板旋轉同時進行自旋乾燥，然後從框體搬出乾燥後之基板。
另外，第九圖係顯示在1個支臂51中設置APM供給噴嘴61、純水供給噴嘴62、H2O2供給噴嘴63及SPM供給噴嘴64之例，不過亦可考慮噴嘴之各種配置。例如，純水供給噴嘴及H2O2供給噴嘴亦可從固定噴嘴供給。此外，亦可在第十A圖所示的SPM洗淨之前，粗洗淨基板。粗洗淨例如亦可為APM洗淨，亦可為供給氣體及液體之噴射流的雙流體噴射洗淨。或是，粗洗淨液可為使旋轉之滾筒海綿接觸於基板的滾筒洗淨。
上述實施形態是以本發明所屬技術領域中具有通常知識者可實施本發明為目的而記載者。熟悉本技術之業者當然可形成上述實施形態之各種變形例，本發明之技術性思想亦可適用於其他實施形態。因此本發明不限定於所記載之實施形態，而應該按照藉由申請專利範圍所定義之技術性思想所決定的最廣範圍。
S1~S6‧‧‧步驟

Claims (18)

  1. 一種基板處理裝置，係具備：研磨部，其係使用研磨液來研磨基板；第一洗淨部，其係使用硫酸及過氧化氫水溶液洗淨經前述研磨部研磨後的基板，該過氧化氫水溶液以下簡稱過氧化氫水；第二洗淨部，其係使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨藉由前述第一洗淨部洗淨後的基板；及乾燥部，其係使藉由前述第二洗淨部洗淨後的基板乾燥。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中不具使藉由前述研磨部研磨後，且藉由前述第一洗淨部洗淨前之前述基板乾燥的機構。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板處理裝置，其中具備搬送部，其係在不使藉由前述研磨部研磨後之基板乾燥之前提下將該基板搬送至前述第一洗淨部。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之基板處理裝置，其中具備第一液體供給機構，其係將液體沖淋在藉由前述搬送部搬送中的基板上。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板處理裝置，其中具備：基板站，其係搭載藉由前述研磨部研磨後，且藉由前述第一洗淨部洗淨前之基板；及第二液體供給機構，其係將液體沖淋在搭載於前述基板站之基板上。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板處理裝置，其中前述第一洗淨部係收納於設有可開閉之第一擋門的第一框體， 前述第二洗淨部係收納於設有可開閉之第二擋門的第二框體，前述乾燥部係收納於設有可開閉之第三擋門的第三框體。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板處理裝置，其中具備第三洗淨部，其係使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨藉由前述研磨部研磨後的基板，前述第一洗淨部洗淨藉由前述第三洗淨部洗淨後之基板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之基板處理裝置，其中前述第三洗淨部將鹽基性藥液及過氧化氫水供給至前述基板，同時使洗淨構件與前述基板接觸而且進行洗淨。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板處理裝置，其中前述第二洗淨部在使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨前述基板後，進行雙流體噴射洗淨。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板處理裝置，其中前述研磨部係使用包含二氧化鈰之研磨液來研磨前述基板。
  11. 一種基板處理方法，係具備：研磨工序，其係藉由基板處理裝置中之研磨部使用研磨液研磨基板；第一洗淨工序，其係在該研磨工序後，藉由前述基板處理裝置中之第一洗淨部，使用硫酸及過氧化氫水洗淨前述基板；第二洗淨工序，其係在該第一洗淨工序後，藉由前述基板處理裝置中之第二洗淨部，使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨前述基板；及乾燥工序，其係在該第二洗淨工序後，藉由前述基板處理裝置中之 乾燥部使前述基板乾燥。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之基板處理方法，其中前述研磨工序後具備搬送工序，其係在不使研磨後之基板乾燥之前提下，從前述研磨部搬送前述基板至前述第一洗淨部。
  13. 一種基板處理方法，係具備：第一洗淨工序，其係使用硫酸及過氧化氫水洗淨附著了鈰離子之基板；第二洗淨工序，其係在該第一洗淨工序後，使用鹽基性藥液及過氧化氫水洗淨前述基板；及乾燥工序，其係在該第二洗淨工序後，使前述基板乾燥。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之基板處理方法，其中前述第一洗淨工序係洗淨附著了鈰濃度為1.0×10 10atoms/cm 2以上之鈰離子的基板，經過前述乾燥工序之基板的鈰濃度藉由ICP-MS(感應耦合等離子體質量分光計(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry))法測定時係在檢測限度以下。
  15. 如申請專利範圍第13或14項所述之基板處理方法，其中前述第一洗淨工序及前述第二洗淨工序至少其中之一係將前述基板加熱。
  16. 如申請專利範圍第13或14項所述之基板處理方法，其中在前述第一洗淨工序之前具備以下工序至少其中之1個工序：對附著了鈰離子之前述基板供給鹽基性藥液及過氧化氫水；使旋轉之海綿構件接觸附著了鈰離子之前述基板；及對附著了鈰離子之前述基板供給氣體及液體之噴射流。
  17. 如申請專利範圍第13或14項所述之基板處理方法，其中前述第一洗淨工序、前述第二洗淨工序及前述乾燥工序係在洗淨槽中進行，而且，在前述第一洗淨工序與前述第二洗淨工序之間具備洗淨前述洗淨槽內側之工序；以及在前述第二洗淨工序與前述乾燥工序之間具備洗淨前述洗淨槽內側之工序。
  18. 如申請專利範圍第13或14項所述之基板處理方法，其中在前述第一洗淨工序之前具備研磨工序，其係使用包含鈰離子之漿液來研磨前述基板，在前述研磨工序與前述研磨工序之間不使研磨後之基板乾燥。
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