WO2015030050A1 - ポリッシング方法 - Google Patents

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cleaning
polishing pad
substrate
pad
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小畠　厳貴
都章 山口
博光 渡邉
和田　雄高
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株式会社荏原製作所
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    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a polishing method for polishing the surface of a substrate such as a semiconductor wafer, and more particularly to a method for maintaining the cleanness of the polishing pad surface by cleaning the polishing pad after polishing.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the surface of the substrate is polished by pressing the substrate held by the top ring against the polishing pad while supplying an abrasive to the polishing pad on the rotating polishing table.
  • this polishing pad is always exposed to the polishing agent and the polishing product after polishing in polishing the substrate, these residues accumulate on the polishing pad as the number of polished sheets increases.
  • the abrasive is usually composed of abrasive grains, abrasive components and water at a certain mixing ratio.
  • agglomeration of polishing abrasive grains may occur, and these also accumulate on the surface of the polishing pad as the number of polished sheets increases. If polishing is continued in this state, the number of defects on the substrate surface due to these residues increases, so how to remove these residues remaining on or in the polishing pad after polishing and maintain the cleanness of the polishing pad. It becomes important.
  • polishing pad cleaning system described in JP-A-11-204469 the polishing pad cleaning system described in JP-A-2000-280165, and the polishing described in JP-A-2001-144054
  • Methods for cleaning a polished polishing pad such as a pad cleaning jig (brush) and a polishing pad cleaning liquid described in JP-A-2002-371300 are conventionally known.
  • polishing pad cleaning with a brush described in Japanese Patent No. 3761311, polishing pad cleaning system described in Japanese Patent No. 4721523, cavitation jet described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-127063, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-67144 A method for cleaning a polished polishing pad, such as a megasonic cleaning, a polishing pad cleaning method described in Japanese Patent No. 5020317, and a polishing pad cleaning liquid described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-186323, has been conventionally known.
  • the polishing pad cleaning step is affected by other steps before and after the polishing pad cleaning step. For this reason, it is necessary to construct a polishing step that also considers the influence of these other steps. By simply applying these conventional techniques alone, it is difficult to maintain the cleanliness of the polishing pad surface continuously.
  • the condition of the polishing pad surface is performed by pressing the conditioner against the surface of the polishing pad mounted on the polishing table and moving the polishing table and the conditioner relative to each other while supplying the cleaning liquid.
  • the abrasive pad surface is obtained by cutting the polishing pad surface by causing the diamond abrasive grains arranged in the conditioner to sufficiently penetrate the polishing pad surface.
  • the present invention provides a polishing method capable of maintaining the cleanliness of the polishing pad surface by removing the polishing agent surface or polishing product remaining on the polishing pad surface or the polishing pad more efficiently. For the purpose.
  • Another object of the present invention is to provide a polishing method that maintains the cleanliness of the polishing pad surface by cleaning the polishing pad surface in consideration of the entire polishing step in view of the above situation.
  • a top ring for holding a substrate, a polishing table on which a polishing pad for polishing the substrate is mounted, and an abrasive is supplied to the polishing pad.
  • the substrate held on the top ring by using a substrate processing apparatus including an abrasive supply unit, a conditioner for conditioning the polishing pad, and a cleaning unit for cleaning the substrate and the polishing pad.
  • a polishing method for polishing (A) a pre-abrasive supply step for supplying the polishing agent to the polishing pad by the abrasive supply means before the substrate contacts the polishing pad; and (B) the top ring.
  • a top ring that holds a substrate as a substrate, a polishing table on which a polishing pad for polishing the substrate is mounted, and polishing on the polishing pad
  • the substrate is held on the top ring by using a substrate processing apparatus including an abrasive supply unit for supplying an agent, a conditioner for conditioning the polishing pad, and a cleaning unit for cleaning the substrate and the polishing pad.
  • FIG.5 (a) is a perspective view which shows an atomizer
  • FIG.5 (b) is a schematic diagram which shows the lower part of an arm.
  • FIG. 6A is a perspective view showing an abrasive supply nozzle
  • FIG. 6B is an enlarged schematic view of the tip of the abrasive supply nozzle as viewed from below. It is a flowchart of a polishing cleaning step.
  • FIG. 11A and 11B are views for explaining the ultrasonic cleaning machine 42, where FIG. 11A is a perspective view and FIG. 11B is a side view.
  • 12A is a perspective view of the cavitation jet cleaning machine 430, and
  • FIG. 12B is a diagram illustrating a configuration example of a cleaning liquid nozzle (cavitation cleaning liquid nozzle) 439 that generates cavitation in the cleaning liquid.
  • FIG. 11A is a perspective view and FIG. 11B is a side view.
  • 12A is a perspective view of the cavitation jet cleaning machine 430
  • FIG. 12B is a diagram illustrating a configuration example of a cleaning liquid nozzle (cavitation cleaning liquid nozzle) 439 that generates cavitation in the cleaning liquid.
  • FIG. 13A is a perspective view of the two-fluid jet cleaner 44
  • FIG. 13B is a detailed sectional view of the two-fluid nozzle. It is a figure which shows the data showing the relationship between an atomizer flow volume and the number of defects. It is a conceptual diagram which shows the relationship between a grinding
  • FIG. 18A shows the cleaning nozzle 610 for abrasive supply means
  • FIG. 18B shows the cleaning nozzle 612 for atomizer. The top ring, the cleaning nozzle for top rings provided in the conditioner, and the cleaning nozzle for conditioners are shown. Data representing the relationship between the number of rotations of the polishing table and the number of defects is shown.
  • a top ring for holding a substrate, a polishing table mounted with a polishing pad for polishing the substrate, an abrasive supply means for supplying an abrasive to the polishing pad,
  • a polishing method for polishing the substrate held on the top ring using a substrate processing apparatus including a conditioner for performing conditioning of the polishing pad, and a cleaning means for cleaning the substrate and the polishing pad, (A) a pre-abrasive supply step for supplying the polishing agent to the polishing pad by the abrasive supply means before the substrate contacts the polishing pad; and (B) the substrate held by the top ring.
  • the top ring and the polishing table while pressing the polishing pad by pressing the polishing pad against the polishing pad And (C) a substrate cleaning step for cleaning the substrate by the cleaning means while relatively moving the substrate and the polishing table after polishing, and (D) the polishing step for polishing the substrate. While the substrate is not on the polishing pad, while rotating the polishing table, the polishing pad is cleaned by the cleaning means, and at the same time, the conditioner is pressed against the polishing pad, and the polishing table and the conditioner are moved. And a polishing pad cleaning step for conditioning the polishing pad while performing relative movement.
  • steps (A) to (D) are repeatedly performed. Therefore, after step (D) “cleaning the polishing pad with the cleaning means and simultaneously conditioning the polishing pad (polishing pad cleaning step)”, step (A) “polishing agent before the substrate contacts the polishing pad” Supply (polishing agent pre-supply step) "is performed. That is, every time one substrate is polished, the “polishing pad cleaning step” of the present invention is always performed continuously.
  • polishing pad surface and the polishing agent remaining on the polishing pad and the polishing product are efficiently removed, and the cleaned and conditioned polishing pad surface state can be maintained. Polishing can be performed without increasing the number of defects on the substrate surface due to these residues accumulated on the pad surface.
  • the polishing pad cleaning step when the relative speed between the polishing table and the conditioner is less than 2 m / sec, the diamond abrasive grains provided in the conditioner are set in the polishing pad by setting the relative speed within this range. Therefore, the polishing pad can be conditioned without being affected by slippage due to relative movement with respect to the surface, and the surface of the polishing pad can be conditioned more efficiently.
  • the pressing load of the conditioner on the polishing pad when the pressing load of the conditioner on the polishing pad is larger than 40N, the pressing load increases, so that the polishing pad surface can be more efficiently conditioned.
  • the abrasive grain size or uneven shape of the diamond abrasive grains arranged in the conditioner is # 200 (JIS abrasive grains) or less.
  • the conditioning of the polishing pad surface may be performed simultaneously with the polishing of the substrate in a time shorter than the polishing time of the polishing step.
  • the cleaning means used in the substrate cleaning step and the cleaning means used in the polishing pad cleaning step can be different.
  • an abrasive supply unit can be used as the cleaning unit.
  • the abrasive supply means supplies, for example, pure water or a chemical solution as the cleaning liquid instead of the abrasive.
  • an atomizer can be used as the cleaning means.
  • the atomizer supplies pure water as a cleaning liquid, for example.
  • the abrasive supply means can be used as the cleaning means.
  • the abrasive supply means may be used as the cleaning means. Good.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate processing apparatus includes a substantially rectangular housing 1, and the inside of the housing 1 is loaded / unloaded portion 2, polishing portion 3 and cleaning portion (not shown) by partition walls 1a and 1b. Z)).
  • the load / unload unit 2, the polishing unit 3, and the cleaning unit are assembled independently and exhausted independently.
  • the substrate is polished.
  • the cleaning unit cleans and dries the polished substrate.
  • the substrate processing apparatus has a control unit 5 that controls the substrate processing operation.
  • the load / unload unit 2 includes two or more (four in this embodiment) front load units 20 on which wafer cassettes for stocking a large number of wafers W (substrates) are placed. These front load portions 20 are arranged adjacent to the housing 1 and are arranged along the width direction (direction perpendicular to the longitudinal direction) of the substrate processing apparatus.
  • a traveling mechanism 21 is laid along the front load unit 20 in the load / unload unit 2, and two transfer robots that can move along the arrangement direction of the wafer cassettes on the traveling mechanism 21.
  • a (loader) 22 is installed.
  • the transfer robot 22 can access the wafer cassette mounted on the front load unit 20 by moving on the traveling mechanism 21.
  • Each transfer robot 22 has two hands on the upper and lower sides. The upper hand is used to return the processed wafer W to the wafer cassette, and the lower hand is used to take out the unprocessed wafer W from the wafer cassette. It can be used for both upper and lower hands.
  • the lower hand of the transfer robot 22 is configured to be able to reverse the wafer W by rotating around its axis.
  • the polishing unit 3 is a region where polishing (planarization) and cleaning of the wafer W are performed, and includes a first polishing unit 3A, a second polishing unit 3B, a third polishing unit 3C, and a fourth polishing unit 3D.
  • the first polishing unit 3A, the second polishing unit 3B, the third polishing unit 3C, and the fourth polishing unit 3D are arranged along the longitudinal direction of the substrate processing apparatus as shown in FIG.
  • the first polishing unit 3A includes a polishing table 30A to which a polishing pad 10 having a polishing surface is attached, and holds the wafer W and presses the wafer W against the polishing pad 10 on the polishing table 30A.
  • a top ring 31A for polishing while polishing an abrasive supply nozzle 32A (abrasive supply means) for supplying an abrasive or a conditioning liquid (for example, pure water) to the polishing pad 10, and a polishing surface of the polishing pad 10
  • a conditioner 33A for performing conditioning and an atomizer 34A (cleaning means) that sprays a mixed fluid of liquid (for example, pure water) and gas (for example, nitrogen gas) or a liquid (for example, pure water) onto the polishing surface in the form of a mist. It has.
  • first polishing unit 3A Since the first polishing unit 3A, the second polishing unit 3B, the third polishing unit 3C, and the fourth polishing unit 3D have the same configuration, the first polishing unit 31A will be described below.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the first polishing unit 3A.
  • the top ring 31 ⁇ / b> A is supported by the top ring shaft 36.
  • a polishing pad 10 is affixed to the upper surface of the polishing table 30A, and the upper surface of the polishing pad 10 constitutes a polishing surface for polishing the wafer W. Note that fixed abrasive grains may be used in place of the polishing pad 10.
  • the top ring 31 ⁇ / b> A and the polishing table 30 ⁇ / b> A are configured to rotate around their axial centers as indicated by arrows.
  • the wafer W is held on the lower surface of the top ring 31A by vacuum suction.
  • the polishing agent is supplied from the polishing agent supply nozzle 32A to the polishing surface of the polishing pad 10, and the wafer W to be polished is pressed against the polishing surface by the top ring 31A and polished.
  • a pressure chamber In the space formed inside the top ring, a pressure chamber is provided. A pressurized fluid such as pressurized air is supplied to the pressure chamber through a fluid path, or a vacuum is drawn. By raising and lowering the entire top ring, the entire top ring can be pressed against the polishing pad 10 with a predetermined pressing force.
  • the wafer W may be polished by any one of the first polishing unit 3A, the second polishing unit 3B, the third polishing unit 3C, and the fourth polishing unit 3D, or selected in advance from these polishing units 3A to 3D. You may grind
  • FIG. 3 is a perspective view showing a conditioner 33A that can be used as an embodiment of the present invention.
  • the conditioner 33 ⁇ / b> A includes a conditioner arm 85, a conditioning member 86 that is rotatably attached to the tip of the conditioner arm 85, and a swing shaft that is coupled to the other end of the conditioner arm 85. 88 and a motor 89 as a drive mechanism for swinging (swinging) the conditioner arm 85 about the swing shaft 88.
  • the conditioning member 86 has a circular conditioning surface, and hard particles are fixed to the conditioning surface. Examples of the hard particles include diamond particles and ceramic particles.
  • a motor (not shown) is built in the conditioner arm 85, and the conditioning member 86 is rotated by this motor.
  • the swing shaft 88 is connected to an elevating mechanism (not shown), and the conditioning member 86 presses the polishing surface of the polishing pad 10 when the conditioner arm 85 is lowered by the elevating mechanism.
  • FIG. 4 is a plan view showing the movement trajectory when the conditioner 33A is conditioning the polishing surface of the polishing pad 10.
  • the conditioner arm 85 is longer than the radius of the polishing pad 10, and the swing shaft 88 is located on the radially outer side of the polishing pad 10.
  • the polishing pad 10 is rotated and the conditioning member 86 is rotated by a motor.
  • the conditioner arm 85 is lowered by the lifting mechanism, and the conditioning member 86 is brought into sliding contact with the polishing surface of the rotating polishing pad 10.
  • the motor 89 causes the conditioner arm 85 to swing (swing).
  • the conditioning member 86 located at the tip of the conditioner arm 85 moves across the center of the polishing surface from the end to the end of the polishing surface of the polishing pad 10, as shown in FIG. can do.
  • the conditioning member 86 can condition the entire polishing surface of the polishing pad 10 including the center thereof, and the conditioning effect on the polishing surface can be greatly enhanced. Therefore, the entire polished surface can be uniformly conditioned, and a flat polished surface can be obtained.
  • FIG. 5A is a perspective view showing the atomizer 34A.
  • the atomizer 34 ⁇ / b> A includes an arm 90 having one or a plurality of injection holes in the lower part, a fluid flow path 91 connected to the arm 90, and a swing shaft 94 that supports the arm 90.
  • FIG. 5B is a schematic diagram showing the lower part of the arm 90. In the example shown in FIG. 5B, a plurality of injection holes 90 a are formed at equal intervals in the lower part of the arm 90.
  • the fluid flow path 91 can be composed of a tube, a pipe, or a combination thereof. Examples of the fluid used include a liquid (for example, pure water) or a mixed fluid of liquid and gas (for example, a mixed fluid of pure water and nitrogen gas).
  • the arm 90 can be swung between a cleaning position and a retracted position around a swing shaft 94.
  • the movable angle of the arm 90 is about 90 °.
  • the arm 90 is at the cleaning position and is disposed along the radial direction of the polishing surface of the polishing pad 10 as shown in FIG.
  • a rotation mechanism is connected to the swing shaft 94, and the arm 90 is turned by this rotation mechanism.
  • the purpose of providing this atomizer 34A is to wash away polishing debris and abrasive grains remaining on the polishing surface of the polishing pad 10 with a high-pressure fluid. More favorable conditioning, that is, regeneration of the polishing surface, can be achieved by purifying the polishing surface by the fluid pressure of the atomizer 34A and sharpening the polishing surface by the conditioner 33A that is mechanical contact. Usually, after the conditioning by a contact type conditioner (diamond conditioner or the like), the polished surface is often regenerated by an atomizer.
  • a contact type conditioner diamond conditioner or the like
  • FIG. 6 (a) is a perspective view showing the abrasive supply nozzle 32A
  • FIG. 6 (b) is an enlarged schematic view of the tip of the abrasive supply nozzle 32A as viewed from below.
  • the abrasive supply nozzle 32 ⁇ / b> A includes a plurality of tubes 100 for supplying an abrasive such as pure water or slurry to the polishing surface of the polishing pad 10, and a pipe arm 101 that covers the plurality of tubes 100. And a rocking shaft 102 that supports the pipe arm 101.
  • the plurality of tubes 100 are usually composed of a pure water supply tube for supplying pure water and a plurality of slurry supply tubes for supplying different types of slurry.
  • the plurality of tubes 100 for example, from two to four (for example, three) slurry supply tubes through which slurry passes and one or two pure water supply tubes through which pure water passes. Can be configured.
  • the plurality of tubes 100 extend through the inside of the pipe arm 101 to the tip of the pipe arm 101, and the pipe arm 101 covers almost the entire tube 100.
  • a reinforcing material 103 is fixed to the tip of the pipe arm 101.
  • the tip of the tube 100 is located above the polishing pad 10, and an abrasive is supplied from the tube 100 onto the polishing surface of the polishing pad 10.
  • An arrow shown in FIG. 6A represents an abrasive supplied to the polishing surface.
  • the oscillating shaft 102 is connected to a rotation mechanism (such as a motor) (not shown), and by rotating the oscillating shaft 102, it is possible to supply an abrasive to a desired position on the polishing surface.
  • Examples of pure water used in each polishing unit include cleaning of the top ring (for example, cleaning of the outer peripheral side surface of the top ring, cleaning of the substrate holding surface, cleaning of the retainer ring), cleaning of the transfer hand of the wafer W (for example, Cleaning of transfer hands of first and second linear transporters described later), cleaning of polished wafer W, conditioning of polishing pad, cleaning of conditioner (for example, cleaning of conditioning member), cleaning of conditioner arm , Cleaning of the abrasive supply nozzle, and cleaning of the polishing pad with an atomizer.
  • cleaning of the top ring for example, cleaning of the outer peripheral side surface of the top ring, cleaning of the substrate holding surface, cleaning of the retainer ring
  • cleaning of the transfer hand of the wafer W for example, Cleaning of transfer hands of first and second linear transporters described later
  • cleaning of polished wafer W for example, conditioning of polishing pad, cleaning of conditioner (for example, cleaning of conditioning member), cleaning of conditioner arm , Cleaning of the abrasive supply nozzle, and cleaning of the polishing pad with
  • a transfer mechanism for transferring the wafer W will be described.
  • a first linear transporter 6 is disposed adjacent to the first polishing unit 3A and the second polishing unit 3B.
  • the first linear transporter 6 has four transfer positions along the direction in which the polishing units 3A and 3B are arranged (first transfer position TP1, second transfer position TP2, and third transfer in order from the load / unload unit side). This is a mechanism for transporting the wafer W between the position TP3 and the fourth transport position TP4.
  • the second linear transporter 7 is disposed adjacent to the third polishing unit 3C and the fourth polishing unit 3D.
  • the second linear transporter 7 has three transfer positions (a fifth transfer position TP5, a sixth transfer position TP6, and a seventh transfer in order from the load / unload unit side) along the direction in which the polishing units 3C and 3D are arranged.
  • the lifter 11 for receiving the wafer W from the transfer robot 22 is disposed at the first transfer position TP1 which is a mechanism for transferring the wafer W between the transfer robot 22 and the position TP7.
  • the wafer W is transferred from the transfer robot 22 to the first linear transporter 6 through the lifter 11.
  • a swing transporter 12 is disposed between the first linear transporter 6 and the second linear transporter 7.
  • the swing transporter 12 has a hand that can move between the fourth transfer position TP4 and the fifth transfer position TP5.
  • the swing transporter 12 moves the wafer W from the first linear transporter 6 to the second linear transporter 7. Delivery is performed by the swing transport
  • the controller 5 shown in FIG. 1 performs operations of various members constituting the substrate processing apparatus, and starts and stops and selects water and gas supplied to the wafer W.
  • the operations of the load / unload unit 2 and the polishing unit 3 as well as the transfer of the wafer W between them are controlled.
  • the control unit 5 performs each of these controls based on a program installed in advance.
  • the following operations are controlled by the control unit 5.
  • the wafer W set in the wafer cassette 20 is taken out by the transfer robot 22.
  • the wafer W is transferred from the transfer robot 22 to the first linear transporter 6 through the lifter 11.
  • the wafer W is transferred by the first linear transporter 6 to the polishing units 3A and 3B.
  • the top ring 31A of the first polishing unit 3A moves between the polishing position and the second transport position TP2 by the swing operation of the top ring head 60. Accordingly, the wafer W is delivered to the top ring 31A at the second transfer position TP2.
  • the pre-abrasive supply step S1 of FIG. 7, that is, the step of supplying the pre-abrasive before the wafer W contacts the polishing pad 10 is performed.
  • a large amount of cleaning residue or cleaning liquid itself remains on the polishing pad 10 after the polishing pad cleaning step described later.
  • the purpose of this step is to suppress the occurrence of defects by substituting these cleaning residues and cleaning liquid with abrasives in advance.
  • the abrasive is supplied by the abrasive supply nozzle 32A while rotating the polishing table 30A before polishing the wafer W (that is, in a state where the wafer W is not on the polishing pad).
  • Abrasive is supplied for a predetermined time, and after the replacement of the residue and cleaning liquid remaining on the polishing pad with the slurry (abrasive) is completed, the wafer W is brought into contact with the top ring 31A.
  • the inside of the top ring 31A is set to a negative pressure, the wafer W is attracted to the top ring 31A, and the wafer W is held by the top ring 31A.
  • the top ring 31A is moved, the wafer W held on the top ring 31A is moved onto the polishing table 30A, the top ring 31A is rotated at a predetermined rotation speed, and the wafer W contacts the polishing pad on the polishing table 30A.
  • a polishing step (step S2 in FIG. 7) is performed in which the wafer W held on the top ring 31A is pressed against the polishing pad 10 and the top ring 31A and the polishing table 30A are moved relative to each other to polish the surface of the wafer W. .
  • the wafer W may be held on the top ring 31A and moved onto the polishing table before the residue and cleaning liquid remaining on the polishing pad are replaced with the slurry.
  • Polishing of the surface of the wafer W is performed by a predetermined amount according to the condition of wiring formed on the wafer W.
  • the predetermined amount to be polished is adjusted by, for example, the polishing time according to the rotation speed of the polishing table 30A and the top ring 31A, the state of the polishing table 30A, and the like.
  • control for adjusting the polishing amount while detecting the state of the film to be polished by an eddy current type monitor that can detect the remaining film thickness of the metal film formed on the surface of the wafer W or an optical monitor that can detect the transmission film thickness
  • the amount of polishing may be adjusted by means such as control for grasping the polishing state from the table current for detecting the rotational torque of the polishing table 30A.
  • the polishing of the wafer W may be performed by the polishing apparatus 30B, or may be performed in two stages so that the polishing is performed by the polishing apparatus 30B after being polished by the polishing apparatus 30A.
  • polishing is performed in two stages, the surface of the wafer W can be finely finished using a polishing pad or a grindstone having different roughnesses while shortening the polishing time.
  • the number of processed wafers per unit time may be increased by processing two wafers W in parallel by the polishing apparatus 30A and / or the polishing apparatus 30B and the polishing apparatus 30C and / or the polishing apparatus 30D.
  • a substrate cleaning step (step S3 in FIG. 7) is performed in which the wafer W and the polishing table 30A are cleaned while being rotated while the top ring 31A and the polishing table 30A are rotated.
  • the wafer W is cleaned by spraying a cleaning liquid onto the polishing pad 10 by a cleaning means (atomizer 34A or abrasive supply nozzle 32A).
  • the polishing agent present on the surface (surface to be polished) of the wafer W after polishing is removed with the cleaning liquid supplied by the cleaning means.
  • the cleaning liquid here may be pure water (DIW (De-Ionized Water)), but a chemical liquid may also be used.
  • the cleaning means (that is, the cleaning liquid supply means) in the present invention is either one or both of the atomizer 34A and the abrasive supply nozzle 32A. That is, as the cleaning means, only one of the atomizer 34A and the abrasive supply nozzle 32A can be used, or both can be used simultaneously.
  • the cleaning liquid supply means can supply the chemical liquid as the cleaning liquid from one line of the slurry nozzle, and can also be used as conditioning water during conditioning from the other one line.
  • Purified water can be supplied as a cleaning liquid.
  • the atomizer can supply pure water, which is a cleaning liquid when used as an atomizer, and can supply pure water used as a conditioning water during conditioning as a cleaning liquid.
  • a large amount of polishing agent is present on the polishing pad 10, and the polishing agent is diluted with a large amount of cleaning liquid supplied at the start of the substrate cleaning step S3. Aggregation may occur.
  • step S3 the inside of the top ring 31A is set to a negative pressure to attract the wafer W to the top ring 31A. Then, the top ring 31A is raised to separate the wafer W from the polishing table 30A, and the wafer W is placed on the second transfer position TP2. The wafer W that has been polished and cleaned is transferred from the first polishing unit 3A by the transport mechanism to the next processing step (cleaning step of the wafer W in a normal cleaning unit (not shown) or a polishing table other than the polishing table 30A). Polishing step).
  • a polishing pad cleaning step (step S4 in FIG. 7) is performed.
  • the polishing pad 10 is cleaned by the above-described cleaning means while rotating the polishing table 30 ⁇ / b> A, and at the same time, the conditioner is pressed against the polishing pad 10. Further, conditioning of the polishing pad is performed while relatively moving the polishing table 30A and the conditioner 33A.
  • the polishing agent remaining on the polishing pad 10 and the polished polishing product are removed with the cleaning liquid supplied by the cleaning means.
  • the cleaning means only one of the atomizer 34A and the abrasive supply nozzle 32A can be used, or both can be used simultaneously.
  • the cleaning liquid basically uses pure water. In some cases, an appropriate chemical solution may be used. While rotating the polishing table 30A with the wafer W not on the polishing pad 10, the cleaning liquid is supplied.
  • the polishing pad 10 is conditioned by the conditioner 33A simultaneously with the supply of the cleaning liquid.
  • the polishing pad may be conditioned during the polishing of the wafer W (that is, during the polishing step). Alternatively, it may be performed at both timings, but from the viewpoint of maintaining the cleanliness of the surface of the polishing pad 10, conditioning after polishing (that is, only the polishing pad cleaning step) is preferable.
  • the conditioner may reverse these removals of the polishing agent and the polishing product on the polishing pad 10. This is because the surface of the polishing pad is rubbed and defects of the wafer W increase.
  • the conditioning Ex-situ
  • a method may be used in which the polishing is performed only for a certain time from the start of polishing, and thereafter the polishing is performed without conditioning. This is because even if a defect such as a scratch occurs due to in-situ conditioning, the scratch portion is polished by polishing after stopping the conditioning, and the scratch can be eliminated. Then, a polishing pad cleaning step is performed thereafter to remove the polishing agent remaining on the polishing pad and the polished polishing product.
  • the in-situ conditioning time in this case was set by setting the conditioning time from the relationship between the polishing amount and the polishing rate because the polishing amount necessary for removal by polishing can be determined from the generated defect size. Condition the polishing pad for a period of time.
  • the polishing pad cleaning step is always performed every time one wafer W is polished.
  • the cleaning means in the substrate cleaning step and the cleaning means in the polishing pad cleaning step may be the same, and for example, an atomizer is used.
  • an atomizer and, in some cases, an abrasive supply means can be used as the cleaning means.
  • the abrasive supply means When the abrasive supply means is used, the conditioning water is discharged from the abrasive supply means for cleaning.
  • the atomizer and the abrasive supply means may be a single device. In the case of separate apparatuses, the substrate cleaning step can be cleaned only with the conditioning water from the abrasive supply means.
  • polishing pad cleaning step S4 After the polishing pad cleaning step S4 is completed, the process returns to the pre-abrasive supply step S1, and the steps S1 to S4 are repeated.
  • Conditioning of the polishing pad by the conditioner is usually performed with the conditioner and the polishing table at a predetermined load while using the cleaning means in a state where the conditioner and the polishing table are moved relative to each other (for example, rotational movement of the conditioner and the polishing table, arc movement of the conditioner). It is performed by pressing against the polishing pad.
  • the conditioning load is a high load as the conditioning condition
  • the relative speed between the conditioner and the polishing table is a low speed.
  • the relative motion speed is desirably less than 2 m / sec, more preferably less than 1 m / sec.
  • the conditioning load is preferably 40N or more. This is due to the following reason. Depending on the type of conditioner, as the relative motion speed increases or the conditioning load decreases, hydroplaning or the like tends to occur on the polishing pad surface. For this reason, there occurs a phenomenon in which diamond abrasive grains adhering (for example, electrodeposition) to the surface of the conditioner (the surface in contact with the polishing pad) or the convex and concave portions of the conditioner surface do not sufficiently bite into the polishing pad. To prevent this, set it to 40N or more.
  • FIG. 9 shows the dependency of the polishing rate (amount polished per unit time, that is, the depth to be polished) on the polishing elapsed time on the surface of the wafer W (surface to be polished). It shows the correlation between the relative speed and the conditioning load between the polishing pad (polishing table) and the conditioner in conditioning.
  • the vertical axis represents the polishing rate, and the horizontal axis represents the polishing time.
  • Graph A shows a reference condition which is a conventional technique, where the polishing table rotation speed is 3 m / sec and the conditioning load is 30 N.
  • the conditioning of the polishing pad also serves to sharpen the surface of the polishing pad, which affects the amount of slurry retained by the polishing pad and hence the polishing rate.
  • the polishing rate is an index of the degree of conditioning of the polishing pad.
  • FIG. 10 shows the relationship between the conditioning load and the number of defects.
  • the vertical axis is the number of defects
  • the horizontal axis is the conditioning load. From these graphs, in the polishing pad cleaning step, if the pressing load (conditioning load) of the conditioner to the polishing pad is greater than 40N, the number of defects is smaller than in the conventional condition (conditioning load is 30N). I understand. A decrease in the number of defects can be confirmed as the conditioning load increases. The reason is considered that the diamond abrasive grains of the conditioner and the concavo-convex convex portions sufficiently dig into the polishing pad, so that the polishing agent remaining on the polishing pad surface and the polishing product after polishing were sufficiently removed.
  • the size is preferably # 200 or less.
  • # 200 is a JIS standard "JIS B4130 (diamond / CBN tool-diamond or CBN and (abrasive) grain size)", but may have a size equivalent to this.
  • the size determines the maximum amount of biting into these abrasive grains or a convex polishing pad, and is preferably larger. However, if it is too large, conditioning will be insufficient due to falling off of the abrasive grains or a decrease in the number of working abrasive grains. In addition, for example, in the case of diamond abrasive grains, a sharp shape is desirable.
  • the conditioner by operating the conditioner with the relative speed and the conditioning load of the present invention to condition the polishing pad surface, the conditioner's abrasive grains or uneven projections sufficiently penetrate the polishing pad. As a result, the abrasive residue and polishing product trapped in the polishing pad are efficiently removed.
  • polishing pad surface and the polishing agent and polishing product remaining in the polishing pad can be achieved, and a good cleaning state and polishing pad surface state can be maintained. Therefore, polishing can be performed without increasing the number of defects on the wafer surface due to these residues accumulated on the polishing pad surface.
  • a top ring for holding a substrate as a substrate, a polishing table mounted with a polishing pad for polishing the substrate, and an abrasive supply for supplying an abrasive to the polishing pad
  • a substrate processing apparatus comprising: a means; a conditioner for conditioning the polishing pad; and a cleaning means for cleaning the substrate and the polishing pad.
  • a polishing step for polishing the substrate by relatively moving the substrate (C) a substrate cleaning step for cleaning the substrate by the cleaning means while relatively moving the substrate and the polishing table after polishing; and (D) And a polishing pad cleaning step of cleaning the polishing pad by the cleaning means while rotating the polishing table in a state where the substrate is not on the polishing pad.
  • steps (A) to (D) are repeatedly performed. Therefore, after step (D) “Washing pad with cleaning means while rotating polishing table (polishing pad cleaning step) without substrate on polishing pad”, step (A) “Substrate is polishing pad "Abrasive is supplied before contact with (a pre-abrasive supply step)" is performed. That is, every time a wafer is polished, the “polishing pad cleaning step” of the present invention is always performed continuously.
  • polishing pad surface it is possible to clean the polishing pad surface with high efficiency, and it is possible to maintain the polishing pad surface state capable of high-efficiency polishing. Therefore, the polishing agent and polishing product accumulated on the polishing pad surface can be maintained. Polishing can be performed without increasing the number of defects on the wafer surface due to the residue.
  • the cleaning liquid is supplied from the cleaning means at a first pressure or a first flow rate to clean the substrate.
  • the cleaning liquid is supplied from the cleaning means to the second pressure.
  • the substrate may be cleaned by supplying at a second flow rate condition. According to this, by making the flow rate of the cleaning liquid used in the substrate cleaning step and the polishing pad cleaning step variable, it is possible to simultaneously improve the effects of both prevention of abrasive scattering and polishing pad cleaning.
  • the second pressure can be greater than the first pressure and / or the second flow rate can be greater than the first flow rate. This is because, for example, in the substrate cleaning step, in consideration of prevention of scattering of the polishing agent, the substrate cleaning step is focused on the substrate with a lower cleaning liquid supply pressure or flow rate. In the polishing pad cleaning step, the supply pressure is higher than the substrate cleaning step. By performing polishing pad cleaning with a high or large flow rate of cleaning liquid, each step can be performed at an appropriate flow rate.
  • the relative speed between the cleaning means and the polishing table is preferably 0.6 m / sec or more and 2.5 m / sec or less. By setting the relative speed within this range, it is possible to supply the cleaning liquid to the entire surface of the polishing pad with a high cleaning force, and efficiently remove abrasive residues and polishing products on the surface of the polishing pad. Is done.
  • the polishing pad may be conditioned by a conditioner during a part of the polishing pad cleaning step or between the substrate cleaning step and the polishing pad cleaning step. Thereby, the surface of the polishing pad can be sharpened and the polishing rate can be maintained.
  • the top ring, the conditioner and the abrasive supply means can be cleaned.
  • the relative speed between the cleaning means and the polishing table is preferably 1.5 m / sec or more and 4 m / sec or less.
  • the cleaning means used in the substrate cleaning step and the cleaning means used in the polishing pad cleaning step can be different.
  • an abrasive supply unit can be used as the cleaning unit.
  • the abrasive supply means supplies, for example, pure water or a chemical solution as the cleaning liquid instead of the abrasive.
  • an atomizer can be used as the cleaning means.
  • the atomizer supplies pure water as a cleaning liquid, for example.
  • the abrasive supply means can be used as the cleaning means.
  • the abrasive supply means is also used as the cleaning means in the polishing pad cleaning step. May be.
  • a cleaning means for cleaning the polishing pad there is an atomizer that supplies a cleaning liquid to the polishing pad at a high pressure and a large flow rate. This is to remove abrasives and polishing products accumulated on the polishing pad surface by supplying a cleaning liquid at a high pressure and a large flow rate to give a physical impact to the polishing pad surface.
  • Many polishing pad surfaces have small pores on the order of several tens of um to accumulate abrasives, and high pressure and high flow rate are suitable for removing abrasives and polishing products remaining in the pores. ing.
  • Other physical cleaning means for the polishing pad surface include (i) a method of irradiating the polishing pad surface with ultrasonic waves, (ii) a method using a cavitation jet, and (iii) a gas mixed with a small amount of cleaning liquid. Is applied to the surface of the polishing pad.
  • a cleaning means is used in which an ultrasonic wave generation unit composed of an ultrasonic vibrator or the like is mounted on the cleaning liquid supply unit. At the same time as supplying the cleaning liquid, an ultrasonic wave is generated in the ultrasonic wave generation unit, and the surface of the polishing pad is irradiated with the ultrasonic wave through the cleaning liquid.
  • the ultrasonic cleaner 42 includes an ultrasonic irradiator 422 that transmits ultrasonic waves to the surface of the polishing pad 10 through a liquid.
  • the ultrasonic irradiator 422 generates an ultrasonic vibration by contacting an irradiation surface 422A as a first surface formed in a substantially rectangular shape facing the surface of the polishing pad 10 on one side so as to form an acute angle with the irradiation surface 422A.
  • a third surface that is in contact with one side so as to form a substantially right angle with the vibration surface 422B and that also forms an acute angle with the irradiation surface 422A.
  • And has an upper surface 422C as an approximately triangular prism shape. In this embodiment, a side where the irradiation surface 422A and the upper surface 422C are in contact is formed in an arc shape.
  • the irradiation surface 422A and the upper surface 422C are not rectangular but are almost rectangular, and the ultrasonic irradiator 422 is not triangular but is almost triangular.
  • the ultrasonic irradiator 422 is provided with ultrasonic vibrations with almost no overlap or cancellation between the vibration wave oscillated from the vibrator 426 and the reflected wave. Can do.
  • the irradiation surface 422A of the ultrasonic irradiator 422 is formed to have a size that can cover the radius of the polishing pad 10. Since the irradiation surface 422A is formed to have a length that covers the radius of the polishing pad 10, the entire surface of the polishing pad 10 can be cleaned only by rotating the polishing pad 10 without moving the ultrasonic irradiator 422. Furthermore, since it is formed by a surface, the energy per unit area can be lowered. In addition, it is easy to hold the chemical solution between the surface of the polishing pad 10 and the irradiation surface 422A. As a result, it is possible to achieve both suppression of damage to the polishing pad 10 and improvement of cleaning ability.
  • both end faces of the ultrasonic irradiator 422 having a substantially triangular prism shape are substantially triangular, and cylindrical cavities 422h are formed so as to penetrate substantially the center of gravity of the triangles of the both end faces.
  • the cavity 422h diffuses the reflected wave at this interface and generates uniform vibration energy from the irradiation surface 422A.
  • a part of the bracket 423 is inserted into the cavity 422h. In this manner, the bracket 423 is attached to the ultrasonic irradiator 422 at substantially the center of gravity of the triangle on both end faces of the triangular prism.
  • the brackets 423 that support the ultrasonic irradiator 422 at both ends extend substantially vertically upward from both ends, and then bend toward the vibration surface 422B and extend almost horizontally to be attached to the mounting shaft 424.
  • a vertically movable air cylinder 425 is disposed below the mounting shaft 424, and the ultrasonic irradiator 422 may move in the vertical direction via the mounting shaft 424 and the bracket 423 due to the movement of the air cylinder 425. It is configured to be able to. Thereby, the ultrasonic irradiator 422 can be brought close to or separated from the polishing pad 10.
  • the vibrator 426 attached to the excitation surface 422B is typically a piezoelectric vibrator and is electrically connected to the oscillator 427.
  • the oscillator 427 employs a self-excited oscillation method and is configured so that the output can be adjusted within a range of 5 to 100%.
  • the vibrator 426 is configured to transmit ultrasonic energy to the ultrasonic irradiator 422, and preferably to transmit megasonic energy of about 0.5 M to 5.0 MHz.
  • the polishing pad 10 is rotated at a predetermined rotation speed. Then, a chemical solution is supplied from the liquid supply nozzle 32 ⁇ / b> A to the surface of the polishing pad 10. Thereafter, the ultrasonic irradiator 422 is used so that the irradiation surface 422A and the surface of the polishing pad 10 are about 0.5 to 4.0 mm, and the irradiation surface 422A covers the radius of the polishing pad 10. Move up 10.
  • an ultrasonic wave (megasonic energy) having a predetermined output is oscillated from the vibrator 426 and propagated from the irradiation surface 422A to the surface of the polishing pad 10 via the chemical solution. Then, the surface of the polishing pad 10 is ultrasonically cleaned. This ultrasonic cleaning is a solid non-contact cleaning. At this time, the rotation speed of the polishing pad 10 is set to a speed at which the liquid film can be held between the ultrasonic irradiator 422 and the surface of the polishing pad 10.
  • the ultrasonic irradiator 422 substantially forms a triangular prism
  • the ultrasonic vibration is applied to the polishing pad 10 with almost no overlap or cancellation between the vibration wave oscillated from the vibrator 426 and the reflected wave. Can do.
  • cleaning can be started immediately after the ultrasonic irradiator 422 is set, and initialization time is not required.
  • dust in a recess having a predetermined width or more formed on the surface of the polishing pad 10 can be removed.
  • a cavitation phenomenon is generated in the liquid, and a pressure wave generated when the generated microbubbles disappear is used. Since this pressure wave can reach even inside the minute pores, the abrasive and the polishing product remaining in the pores of the polishing pad are released and discharged out of the polishing pad by the flow of the cleaning liquid.
  • a method for generating this cavitation for example, there is a method of generating cavitation at the interface between the two liquids by supplying the two liquids with a linear velocity difference in a state where the two liquids are in contact with each other. .
  • FIG. 12A is a perspective view of the cavitation jet cleaning machine 430
  • FIG. 12B is a diagram illustrating a configuration example of a cleaning liquid nozzle (cavitation cleaning liquid nozzle) 439 that generates cavitation in the cleaning liquid.
  • the cavitation jet cleaner 430 includes a cleaning liquid nozzle 439 that supplies a cleaning liquid to the surface of the polishing pad 10.
  • the cleaning liquid nozzle 439 As the cleaning liquid nozzle 439, a cavitation nozzle that generates cavitation in the cleaning liquid, which will be described in detail later, is used.
  • the cleaning liquid nozzle 439 is attached to the cleaning arm 432 and supplies the cleaning liquid to the surface of the polishing pad 10 while swinging in the direction indicated by arrow A by the swing shaft 434.
  • the cleaning liquid nozzle 439 includes a low pressure nozzle 439-5 and a high pressure nozzle 439-8.
  • a low pressure cleaning liquid for example, ultrapure water
  • a low pressure cleaning liquid for example, ultrapure water
  • / Cm 2 of high-pressure cleaning liquid for example, ultrapure water
  • the high-speed jet cleaning liquid flow injected from the cleaning liquid injection port 439-10 of the high-pressure nozzle 439-8 passes through the low-speed injection cleaning liquid flow injected from the cleaning liquid injection port 439-7 of the low-pressure nozzle 439-5.
  • cavitation occurs at the boundary surface between the two jet cleaning liquid flows.
  • the cavitation breaking energy is given to the particles, and the particles are peeled off from the surface of the substrate to be cleaned.
  • a small amount of cleaning liquid is mixed with a carrier gas, and this carrier gas is supplied to the surface of the polishing pad at a high speed.
  • the cleaning liquid can be made to collide with the polishing pad as fine particles, and the polishing pad can be cleaned by physical impact of the cleaning liquid.
  • nitrogen gas (N 2 ) or dry air may be used as the carrier gas.
  • the size of the cleaning liquid particles can be changed by the mixing ratio of the carrier gas and the cleaning liquid. It is possible to change the striking force on the polishing pad surface by adjusting the mixing ratio.
  • FIG. 13A is a perspective view of the two-fluid jet cleaner 44
  • FIG. 13B is a detailed sectional view of the two-fluid nozzle.
  • the two-fluid jet washer 44 has a two-fluid nozzle 442 that introduces gas and liquid and injects mist M.
  • a gas introduction channel 442a for introducing the gas G and a liquid introduction channel 442b for introducing the liquid L are formed. Both the flow paths 442a and 442b are integrated inside to form a mist ejection flow path 442c.
  • the angle and position at which the gas introduction channel 442a and the liquid introduction channel 442b are connected are not limited to the illustrated example, and both the channels 442a and 442b may be connected at an angle other than a right angle.
  • a substance that can prevent charging of the polishing pad 10 such as carbon dioxide-dissolved water is typically used. You may use the chemical
  • the two-fluid nozzle 442 mist-injects mist M flowing through the mist ejection flow path 442c by simultaneously flowing a gas G at a predetermined flow rate into the gas introduction flow path 442a and a liquid L at a predetermined flow rate through the liquid introduction flow path 442b. It is comprised so that it can eject from the opening
  • the two-fluid nozzle 442 is attached to a swing arm 443 that can swing in parallel with the surface of the polishing pad 10 such that the mist injection port 442 h faces the polishing pad 10.
  • the swing arm 443 is attached to a lifting shaft 444 that can move in a direction perpendicular to the surface of the polishing pad 10.
  • the atomizer can supply pure water, a chemical solution, or the like to the surface of the polishing pad 10.
  • the polishing pad 10 is rotated, and first, a chemical solution is supplied from the atomizer to both surfaces of the polishing pad 10 to perform chemical cleaning.
  • the two-fluid nozzle 442 is moved above the center of the polishing pad 10. At this time, the two-fluid nozzle 442 is arranged so that the tip of the two-fluid nozzle 442 (the mist injection port 442h portion) is spaced from the surface WA of the polishing pad 10 by about 2 to 10 mm.
  • the gas G is introduced into the gas introduction channel 442a and the liquid L is introduced into the liquid introduction channel 442b.
  • the mist M that can remove particles from the surface of the polishing pad 10 can be ejected from the mist ejection port 442h.
  • the two-fluid nozzle 442 moves from the center of the polishing pad 10 to the outer peripheral end of the polishing pad 10 at a predetermined speed, and returns to the center of the polishing pad 10 again.
  • the particles are ejected and washed by the spray output of the mist M. Further, the predetermined speed at which the two-fluid nozzle 442 moves may be determined according to the rotational speed of the polishing pad 10. By the movement of the two-fluid nozzle 442, particles are removed from the entire surface WA of the polishing pad 10.
  • cleaning can be started immediately after the two-fluid nozzle 442 is set, and initialization time is not required. In this way, when the surface WA of the polishing pad 10 is cleaned with the high-speed mist M, dust in the recesses formed on the surface of the polishing pad 10 can be removed.
  • the polishing pad is often larger than the wafer W, and the generated ultrasonic waves and cavitation microbubbles are attenuated / decreased according to the distance from the supply unit. It may be difficult to reach the entire surface at once.
  • a plurality of cleaning means having ultrasonic waves and microbubbles are arranged at least in the radial direction of the polishing table, and the polishing table is rotated while rotating the polishing table.
  • the cleaning means is cleaned from the cleaning means (case 1), or the cleaning means is mounted on the entire surface of the polishing pad or an arm movable in the radial direction, and the polishing table is rotated while cleaning the polishing pad.
  • the case 1 can simultaneously clean the surface of the polishing pad in the radial direction, which shortens the cleaning time.
  • the case 2 does not need to cover the entire surface of the polishing pad, so that the cleaning liquid used is less than the former and the entire surface of the polishing pad can be cleaned.
  • the relative movement of the arm movement in the radial direction of the polishing table is desirable, and there are linear movement, arc movement, and reciprocation as the system, and these may be combined.
  • the pressure, flow rate, or both of the cleaning liquid or carrier gas is set in the polishing pad cleaning step more than the substrate cleaning step for the at least one cleaning means. By increasing the number, the polishing pad can be more effectively cleaned.
  • the following operations are controlled by the control unit 5.
  • the wafer W set in the wafer cassette 20 is taken out by the transfer robot 22.
  • the wafer W is transferred from the transfer robot 22 to the first linear transporter 6 through the lifter 11.
  • the wafer W is transferred by the first linear transporter 6 to the polishing units 3A and 3B.
  • the top ring 31A of the first polishing unit 3A moves between the polishing position and the second transport position TP2 by the swing operation of the top ring head 60. Accordingly, the wafer W is delivered to the top ring 31A at the second transfer position TP2.
  • the pre-abrasive supply step S1 of FIG. 7, that is, the step of supplying the pre-abrasive before the wafer W contacts the polishing pad 10 is performed.
  • the purpose of this step is to replace the cleaning residue remaining on the polishing pad 10 and the cleaning liquid itself with an abrasive after the polishing pad cleaning step described later.
  • the abrasive is supplied by the abrasive supply nozzle 32A while rotating the polishing table 30A before polishing the wafer W (that is, in a state where the wafer W is not on the polishing pad).
  • Abrasive is supplied for a predetermined time, and after the replacement of the residue and cleaning liquid remaining on the polishing pad with the abrasive is completed, the wafer W is brought into contact with the top ring 31A.
  • the inside of the top ring 31A is set to a negative pressure, and the wafer W is attracted to the top ring 31A and held by the top ring.
  • the top ring is moved, the wafer W held on the top ring is moved onto the polishing table 30A, the top ring 31A is rotated at a predetermined rotation speed, and the wafer W is brought into contact with the polishing pad on the polishing table 30A.
  • the inside of the top ring 31A is set to a positive pressure and is increased to a predetermined pressure.
  • step S2 in FIG. 7 for polishing the surface of the wafer W is performed by rotating 31A at a predetermined rotation speed and relatively moving the top ring 31A and the polishing table 30A.
  • Polishing of the surface of the wafer W is performed by a predetermined amount according to the condition of wiring formed on the wafer W.
  • the supply of the abrasive from the abrasive supply nozzle 32A is stopped, and Step S2 is completed.
  • polishing of the wafer W may be performed by the polishing apparatus 30B, or may be performed in two stages so that the polishing is performed by the polishing apparatus 30B after being polished by the polishing apparatus 30A.
  • a substrate cleaning step (step S3 in FIG. 7) is performed in which the cleaning is performed while the wafer W and the polishing table 30A are relatively moved while the top ring and the polishing table are continuously rotated.
  • the wafer W is cleaned by spraying a cleaning liquid onto the polishing pad 10 by a cleaning means (atomizer 34A or abrasive supply nozzle 32A).
  • the polishing agent present on the surface (surface to be polished) of the wafer W after polishing is removed with the cleaning liquid supplied by the cleaning means.
  • step S3 the inside of the top ring 31A is set to a negative pressure to attract the wafer W to the top ring 31A. Then, the top ring 31A is raised to separate the wafer W from the polishing table 30A, and the wafer W is placed on the second transfer position TP2. The wafer W that has been polished and cleaned is transferred from the first polishing unit 3A by the transport mechanism to the next processing step (cleaning step of the wafer W in a normal cleaning unit (not shown) or a polishing table other than the polishing table 30A). Polishing step).
  • a polishing pad cleaning step (step S4 in FIG. 7) is performed in which the polishing pad 10 is cleaned by the above-described cleaning means while rotating the polishing table 30A.
  • the polishing agent remaining on the polishing pad 10 and the polished polishing product are removed with the cleaning liquid supplied by the cleaning means.
  • the cleaning means only one of the atomizer 34A and the abrasive supply nozzle 32A can be used, or both can be used simultaneously.
  • the cleaning liquid basically uses DIW. In some cases, an appropriate chemical solution may be used. While rotating the polishing table 30A with the wafer W not on the polishing pad 10, the cleaning liquid is supplied.
  • the polishing pad cleaning step is always performed every time one wafer W is polished.
  • the cleaning means in the substrate cleaning step and the cleaning means in the polishing pad cleaning step may be the same, and for example, an atomizer is used.
  • an atomizer and, in some cases, an abrasive supply means can be used.
  • the conditioning water is discharged from the abrasive supply means for cleaning.
  • the atomizer and the abrasive supply means may be a single device.
  • the substrate cleaning step can be cleaned only with the conditioning water from the abrasive supply means.
  • the polishing pad may be conditioned during a part of this step (for example, the first half of this step) or between the substrate cleaning step and the polishing pad cleaning step.
  • polishing pad cleaning step S4 After the polishing pad cleaning step S4 is completed, the process returns to the pre-abrasive supply step S1, and the steps S1 to S4 are repeated.
  • the cleaning liquid is supplied from the cleaning means at the first pressure or the first flow rate to clean the wafer W, and in the polishing pad cleaning step, the cleaning liquid is supplied from the cleaning means to the second.
  • the wafer W is supplied under the above-described pressure or the condition of the second flow rate to clean the wafer W (reason for changing the atomizer flow rate) will be described.
  • the scattered abrasive may fall off on the surface of the polishing pad in the next polishing, leading to generation of scratches. Therefore, by making the flow rate of the cleaning liquid used in the substrate cleaning step and the polishing pad cleaning step variable, it is possible to increase the effects of both prevention of abrasive scattering and polishing pad cleaning.
  • the wafer W is cleaned with a smaller flow rate in consideration of prevention of scattering of the polishing agent, and the polishing pad cleaning is performed with a large flow rate of cleaning liquid in the polishing pad cleaning step.
  • FIG. 14 Data representing the relationship between the atomizer flow rate and the number of defects is shown in FIG. In FIG. 14, the vertical axis represents the number of defects and the horizontal axis represents the cleaning liquid flow rate. By reducing the flow rate by 30% from the flow rate used as the reference (polishing pad cleaning step), the number of defects is reduced to half or less in the substrate cleaning step.
  • the relative speed between the cleaning means and the polishing table is set to 0.6 m / sec or more and 2.5 m / sec or less (the polishing table is rotated in the polishing pad cleaning or the like). The reason why the number is set will be described with reference to FIGS.
  • the cleaning means 510 (atomizer) as shown in FIG. 15, when the number of rotations of the polishing table is too large (FIG. 15B), the traces 512 and 514 of the cleaning liquid supplied from each nozzle are the polishing table. Compared with the case where the number of rotations is small (FIG. 15A), it becomes thinner and linear, and the entire surface of the polishing pad cannot be covered.
  • the cleaning waste liquids 516 and 518 after the polishing pad cleaning reach the top ring 31A holding the wafer W as in the cleaning waste liquid 518 shown in FIG. The wafer surface is damaged by the polishing agent and polishing product.
  • the cleaning liquid discharged from the cleaning means tends to spread. As a result, it spreads on the front surface of the polishing pad at a short distance.
  • the flow of the cleaning liquid is hardly affected by the rotation of the polishing table, and the cleaning liquid waste liquid can be easily discharged out of the polishing table.
  • the rotational speed of the high polishing table is high, a distance is required for the cleaning liquid that has come out of the cleaning means to spread.
  • the flow of the cleaning liquid is affected by the number of rotations of the polishing table and reaches the wafer W, causing damage to the wafer surface.
  • the polishing table rotation speed is large, the cleaning liquid film thickness increases because the return of the cleaning liquid from the upstream side of the rotation due to the rotation of the polishing table increases. Therefore, the acting force of the cleaning liquid on the polishing pad surface is reduced.
  • FIG. 17 shows data representing the relationship between the number of rotations of the polishing table and the number of defects in such a case.
  • the vertical axis represents the number of defects
  • the horizontal axis represents the polishing table linear velocity (relative velocity between the cleaning means and the polishing table).
  • the top ring, the conditioner, the abrasive supply means, and the atomizer are also cleaned (cleaning of the polishing unit constituting device during the polishing pad cleaning) with reference to FIGS. .
  • these components perform cleaning using a cleaning nozzle as shown in FIGS. 18 and 19 at intervals after polishing of the wafer W or during non-polishing.
  • the cleaning pad cleaning may be insufficient because the cleaning residue at this time is scattered and dropped on the polishing pad 10.
  • This configuration is intended to prevent this, and by cleaning at least one device that constitutes the polishing unit during cleaning of the polishing pad, the cleaning liquid residue is scattered by cleaning the device with the cleaning nozzle. -Even if it falls off, it can be removed together with the cleaning of the polishing pad.
  • FIG. 18A shows an abrasive supply means cleaning nozzle 610 provided in the abrasive supply means 32A
  • FIG. 18B shows an atomizer cleaning nozzle 612 provided in the atomizer 34A.
  • the polishing agent supply means cleaning nozzle 610 includes two cleaning nozzles 610 ⁇ / b> A disposed on the upper portion of the swing shaft 102. The nozzles are arranged so as to be obliquely displaced from each other, and clean the tip and root of the pipe arm 101, respectively.
  • the atomizer cleaning nozzle 612 includes two cleaning nozzles 612A disposed on the upper portion of the swing shaft 94, and each nozzle is disposed in the vertical direction and cleans the tip portion and the root portion of the arm 90, respectively.
  • FIG. 19 shows a top ring and a top ring cleaning nozzle and a conditioner cleaning nozzle provided in the conditioner.
  • the conditioner cleaning nozzle 614 includes a conditioner cleaning nozzle 614A for cleaning the conditioning member 86, and conditioner cleaning nozzles 614B and 614C for cleaning other conditioning members located above the conditioning member 86.
  • the top ring cleaning nozzle 616 includes a top ring cleaning nozzle 616A for cleaning the top ring 31A and top ring cleaning nozzles 616B and 616C for cleaning other top ring members on the top ring 31A. Including.
  • the relative speed between the cleaning means and the polishing table is 1.5 m / sec or more and 4 m / sec or less (setting of the number of revolutions of the polishing table in the pre-abrasive supply step) ).
  • the purpose of this step is to suppress the occurrence of defects by substituting these cleaning residues and cleaning liquid with abrasives in advance.
  • the replacement of the cleaning solution with the polishing agent becomes slow, and the polishing agent is diluted by the cleaning solution remaining on the polishing pad, which increases the amount of abrasive grains aggregated. There is a case.
  • the number of rotations of the polishing table in this step is larger.
  • the polishing agent itself supplied onto the polishing pad after replacement is also discharged, which may adversely affect the polishing rate of the wafer W at the start of polishing. Accordingly, by supplying the abrasive in the above range, the dilution of the abrasive due to the promotion of the discharge of the cleaning liquid, and further the aggregation of the abrasive grains due to the residual cleaning liquid is prevented. Furthermore, by holding a certain amount of polishing agent on the polishing pad, it is possible to start polishing without causing a decrease in polishing rate at the start of polishing. FIG.
  • FIG. 20 shows data representing the relationship between the number of rotations of the polishing table and the number of defects in such a case.
  • the vertical axis represents the number of defects
  • the horizontal axis represents the polishing table linear velocity (relative velocity between the cleaning means and the polishing table).
  • the step of rotating only the polishing table without supplying the polishing agent and removing the cleaning liquid and cleaning waste liquid existing on the polishing pad before supplying the polishing agent is performed. Furthermore, you may have.
  • this cleaning liquid removal step promotes the discharge of cleaning residues on the polishing pad after cleaning the polishing pad and the cleaning liquid itself, which is the cause of these problems.
  • the cleaning liquid and the abrasive can be replaced without further aggregation of the components.
  • the present invention enables highly efficient cleaning of the polishing pad surface. It is also possible to maintain the surface state of the polishing pad that enables highly efficient polishing. Accordingly, polishing can be performed without increasing the number of defects on the wafer surface due to residues of polishing agent and polishing products accumulated on the polishing pad surface.

Abstract

トップリングに保持したウェハ(W)を研磨するポリッシング方法であり、（A）ウェハ(W)が研磨パッド(10)に接触する前に、研磨剤供給ノズル(32A)によって研磨パッド(10)に研磨剤を供給する研磨剤前供給ステップ(S1)と、（B）トップリング(31A)に保持されたウェハ(W)を研磨パッド(10)に押圧し、研磨剤供給ノズル(32A)によって 研磨剤を供給しながら、トップリング(31A)と研磨テーブル(30A)を相対運動させて、ウェハ(W)を研磨する研磨ステップ(S2)と、（C）研磨後にウェハ(W)及び研磨テーブル(30A)を相対運動させながら、 アトマイザ(34A)によりウェハ(W)を洗浄する基板洗浄ステップ(S3)と、（D）ウェハ(W)が研磨パッド(10)上に無い状態で、研磨テーブル(30A)を回転させながら、 研磨パッド(10)をアトマイザ(34A)により洗浄すると同時にコンディショナ(33A)を研磨パッド(10)に押圧して、研磨テーブル(30A)とコンディショナ(33A)を相対運動させながら、研磨パッド(10)のコンディショニングを行う研磨パッド洗浄ステップ(S4)から構成される。

Description

ポリッシング方法
　本発明は、半導体ウェハなどの基板の表面を研磨するポリッシング方法に関し、特に研磨後の研磨パッド洗浄による研磨パッド表面の清浄度の維持方法に関する。
　半導体ウェハなどの基板の表面を研磨する装置として、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）が広く知られている。
　このＣＭＰでは、回転する研磨テーブル上の研磨パッドに研磨剤を供給しながら、トップリングで保持された基板を研磨パッドに押し付けることで基板の表面を研磨する。ここで、本研磨パッドは基板の研磨において、常に研磨剤及び研磨後の研磨生成物に晒されることになるため、研磨枚数の増加と共にこれらの残渣が研磨パッド上に蓄積する。
　また、研磨剤は通常ある一定の混合比にて研磨砥粒、研磨剤成分及び水にて構成されている。しかし、例えば過剰な水で希釈される場合、研磨砥粒の凝集が生じることがあり、これらも研磨枚数の増加と共に研磨パッド表面上に蓄積されていく。この状態で研磨を継続するとこれら残渣による基板表面への欠陥数が増加するため、いかに研磨後の研磨パッド上もしくは研磨パッド内に残留したこれら残渣を除去し、研磨パッドの清浄度を保つかが重要となる。
　研磨パッドの洗浄については、例えば、特開平11-204469号公報に記載の研磨パッド洗浄システム、特開2000-280165号公報に記載の研磨パッド洗浄システム、特開2001-144054号公報に記載の研磨パッド洗浄冶具（ブラシ） 、及び特開2002-371300号公報に記載の研磨パッド洗浄液のように、研磨後の研磨パッドを洗浄する方法は従来より公知である。
　さらに、特許第3761311号に記載のブラシによる研磨パッド洗浄、特許第4721523号に記載の研磨パッド洗浄システム、特開2003-127063号公報に記載のキャビテーションジェット、特開2007-67144号公報に記載のメガソニック洗浄、特許第5020317号に記載の研磨パッドクリーニング方法、特開2012-186323号公報に記載の研磨パッド洗浄液のように、研磨後の研磨パッドを洗浄する方法も従来より公知である。
　しかし、半導体ウェハのように、複数枚の基板の研磨が連続的に行われる場合、研磨パッド洗浄ステップは、研磨パッド洗浄ステップの前後の他のステップの影響を受ける。このため、これらの他のステップの影響をも考慮した研磨ステップを構築する必要がある。単純にこれらの従来技術を単独に適用するだけでは、研磨パッド表面の清浄度を継続して維持することは困難である。
　また、研磨後の研磨パッド表面のコンディショニングについては、多数のコンディショナやコンディショニング機構が従来からある。すなわち、研磨テーブル上に装着された研磨パッド表面にコンディショナを押圧し、洗浄液を供給しながら研磨テーブルとコンディショナを相対運動させることにより、研磨パッド表面のコンディショニングを行っている。しかし、研磨パッド表面の清浄度維持の観点からは、コンディショナに配置されているダイヤモンド砥粒を研磨パッド全面において十分に研磨パッド表面に食い込ませ、研磨パッド表面をカットすることにより、研磨パッド表面もしくは研磨パッド中に残留する研磨剤残渣や研磨生成物を除去することが必要である。
　本発明は上記現状に鑑み、より高効率に、研磨パッド表面もしくは研磨パッド中に残留する研磨剤残渣や研磨生成物を除去して、研磨パッド表面の清浄度を維持可能なポリッシング方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は上記現状を鑑み、研磨ステップ全体を考慮した研磨パッド表面の洗浄を行うことで、研磨パッド表面の清浄度を維持するポリッシング方法を提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態によれば、上記課題を解決するために、基板を保持するトップリングと、前記基板を研磨する研磨パッドが装着された研磨テーブルと、前記研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記研磨パッドのコンディショニングを実施するためのコンディショナと、前記基板及び前記研磨パッドを洗浄する洗浄手段とを含む基板処理装置を用いて、前記トップリングに保持した前記基板を研磨するポリッシング方法において、（A）前記基板が前記研磨パッドに接触する前に、前記研磨剤供給手段によって前記研磨パッドに前記研磨剤を供給する研磨剤前供給ステップと、（B）前記トップリングに保持された前記基板を前記研磨パッドに押圧し、前記研磨剤供給手段によって前記 研磨剤を供給しながら、前記トップリングと前記研磨テーブルを相対運動させて、 前記基板を研磨する研磨ステップと、（C）研磨後に前記基板及び前記研磨テーブルを相対運動させながら、 前記洗浄手段により前記基板を洗浄する基板洗浄ステップと、（D）前記基板が前記研磨パッド上に無い状態で、前記研磨テーブルを回転させながら、 前記研磨パッドを前記洗浄手段により洗浄すると同時に前記コンディショナを前記研磨パッドに押圧して、前記研磨テーブルと前記コンディショナを相対運動させながら、前記研磨パッドのコンディショニングを行う研磨パッド洗浄ステップとを含む、こととしたものである。
　本発明の他の実施形態によれば、上記課題を解決するために、基板である基板を保持するトップリングと、前記基板を研磨する研磨パッドが装着された研磨テーブルと、前記研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記研磨パッドのコンディショニングを実施するコンディショナと、前記基板及び前記研磨パッドを洗浄する洗浄手段とを含む基板処理装置を用いて、前記トップリングに保持した前記基板を研磨するポリッシング方法において、（A）前記基板が前記研磨パッドに接触する前に、前記研磨剤供給手段によって前記研磨パッドに前記研磨剤を供給する研磨剤前供給ステップと、（B）前記トップリングに保持された前記基板を前記研磨パッドに押圧し、前記研磨剤供給手段によって前記研磨剤を供給しながら、前記トップリングと前記研磨テーブルを相対運動させて、前記基板を研磨する研磨ステップと、（C）研磨後に前記基板及び前記研磨テーブルを相対運動させながら、 前記洗浄手段により前記基板を洗浄する基板洗浄ステップと、（D）前記基板が前記研磨パッド上に無い状態で、前記研磨テーブルを回転させながら前記研磨パッドを前記洗浄手段により洗浄する研磨パッド洗浄ステップとを含む、こととしたものである。
本発明の実施の形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 第１研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。 コンディショナを示す斜視図である。 コンディショナが研磨パッドの研磨面をコンディショニングしているときの移動軌跡を示す平面図である。 図５（ａ）はアトマイザを示す斜視図であり、図５（ｂ）はアームの下部を示す模式図である。 図６（ａ）は研磨剤供給ノズルを示す斜視図であり、図６（ｂ）は研磨剤供給ノズルの先端を下から見た拡大模式図である。 研磨洗浄ステップのフロー図である。 研磨パッド洗浄ステップでのパッドコンディショニングの効果を示す図である。 ウェハＷの表面上にある酸化膜の研磨レートの研磨経過時間に対する依存性を示す図である。 コンディショニング荷重と欠陥数との関係を示す図である。 図１１は超音波洗浄機４２を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 図１２（ａ）はキャビテーションジェット洗浄機４３０の斜視図、図１２（ｂ）は、洗浄液にキャビテーションを発生させる洗浄液ノズル（キャビテーション洗浄液ノズル）４３９の構成例を示す図である。 図１３（ａ）は２流体ジェット洗浄機４４の斜視図、図１３（ｂ）は２流体ノズルの詳細断面図である。 アトマイザ流量と欠陥数の関係を表すデータを示す図である。 研磨テーブル回転数と、純水（ＤＩＷ）の軌跡の関係を示す概念図である。 研磨テーブル回転数と液膜厚の関係を示す概念図である。 研磨テーブル回転数と欠陥数の関係を表すデータを示す図である。 図１８（ａ）は、研磨剤供給手段用洗浄ノズル６１０を示し、図１８（ｂ）は、アトマイザ用洗浄ノズル６１２を示す図である。 トップリング、及びコンディショナに設けられたトップリング用洗浄ノズル、及びコンディショナ用洗浄ノズルを示す。 研磨テーブル回転数と欠陥数の関係を表すデータを示す。
　本発明の第１実施形態群によれば、基板を保持するトップリングと、前記基板を研磨する研磨パッドが装着された研磨テーブルと、前記研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記研磨パッドのコンディショニングを実施するためのコンディショナと、前記基板及び前記研磨パッドを洗浄する洗浄手段とを含む基板処理装置を用いて、前記トップリングに保持した前記基板を研磨するポリッシング方法において、（A）前記基板が前記研磨パッドに接触する前に、前記研磨剤供給手段によって前記研磨パッドに前記研磨剤を供給する研磨剤前供給ステップと、（B）前記トップリングに保持された前記基板を前記研磨パッドに押圧し、前記研磨剤供給手段によって前記 研磨剤を供給しながら、前記トップリングと前記研磨テーブルを相対運動させて、 前記基板を研磨する研磨ステップと、（C）研磨後に前記基板及び前記研磨テーブルを相対運動させながら、 前記洗浄手段により前記基板を洗浄する基板洗浄ステップと、（D）前記基板が前記研磨パッド上に無い状態で、前記研磨テーブルを回転させながら、 前記研磨パッドを前記洗浄手段により洗浄すると同時に前記コンディショナを前記研磨パッドに押圧して、前記研磨テーブルと前記コンディショナを相対運動させながら、前記研磨パッドのコンディショニングを行う研磨パッド洗浄ステップとを含む、こととしたものである。
　本発明によれば、ステップ（A）からステップ（D）のステップが繰り返し行われる。そのため、ステップ（D）「研磨パッドを洗浄手段により洗浄すると同時に該研磨パッドのコンディショニングを行う（研磨パッド洗浄ステップ）」の後に、ステップ（A）「基板が研磨パッドに接触する前に研磨剤を供給する（研磨剤前供給ステップ）」が行われる。すなわち、基板を一枚研磨するごとに、必ず、本発明の「研磨パッド洗浄ステップ」を連続的に行う。
　本発明により、研磨パッド表面及び研磨パッド中に残留する研磨剤や研磨生成物の高効率な除去が成され、洗浄されかつコンディショニングがなされた研磨パッド表面状態を維持することが可能となり、よって研磨パッド表面に蓄積したこれら残渣による基板表面への欠陥数を増加させることなく、研磨を行うことが可能となる。
　また、研磨パッド洗浄ステップにおいて、研磨テーブルとコンディショナとの相対速度が2m/sec未満である場合、相対速度をこの範囲に設定することで、コンディショナに具備されているダイヤモンド砥粒が研磨パッドとの相対運動による滑りの影響を受けることなく、研磨パッドをコンディショニングすることが可能であり、より高効率な研磨パッド表面のコンディショニングが可能となる。
　さらに、研磨パッド洗浄ステップにおいて、コンディショナの研磨パッドへの押付荷重が40Nより大きい場合、押付荷重が増加することにより、より高効率な研磨パッド表面のコンディショニングが可能となる。
　また、研磨パッド洗浄ステップにおいて、コンディショナに配置されているダイヤモンド砥粒の砥粒径もしくは凹凸形状が#200(JIS　砥粒)以下であることが好ましい。
　なお、研磨ステップにおいて、研磨ステップの研磨時間より短い時間で研磨パッド表面のコンディショニングを、 基板の研磨と同時に実施することとしてもよい。
　本発明では、基板洗浄ステップで用いられる洗浄手段と、研磨パッド洗浄ステップで用いられる洗浄手段は、異なるものとすることができる。例えば、基板洗浄ステップでは、洗浄手段として研磨剤供給手段を用いることができる。この場合、研磨剤供給手段は、研磨剤ではなく、例えば純水や薬液を洗浄液として供給する。そして、研磨パッド洗浄ステップでは、洗浄手段としてアトマイザを用いることができる。この場合、アトマイザは、例えば純水を洗浄液として供給する。
　このように、本発明の第１実施形態群では、研磨剤供給手段を洗浄手段として用いることも可能であり、この場合、研磨パッド洗浄ステップにおいても、洗浄手段として研磨剤供給手段を用いてもよい。
　以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態群を詳細に説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
　図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、この基板処理装置は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード／アンロード部２と研磨部３と洗浄部（図示せず）とに区画されている。これらのロード／アンロード部２、研磨部３、および洗浄部は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。研磨部３では、基板の研磨が行われる。洗浄部は、研磨された基板を洗浄し乾燥する。また、基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部５を有している。
　ロード／アンロード部２は、多数のウェハＷ（基板）をストックするウェハカセットが載置される２つ以上（本実施形態では４つ）のフロントロード部２０を備えている。これらのフロントロード部２０はハウジング１に隣接して配置され、基板処理装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に沿って配列されている。
　また、ロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上にウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な２台の搬送ロボット（ローダー）２２が設置されている。搬送ロボット２２は走行機構２１上を移動することによってフロントロード部２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。各搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えており、上側のハンドを処理されたウェハＷをウェハカセットに戻すときに使用し、下側のハンドを処理前のウェハＷをウェハカセットから取り出すときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット２２の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、ウェハＷを反転させることができるように構成されている。
　研磨部３は、ウェハＷの研磨（平坦化）及び洗浄が行われる領域であり、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄを備えている。これらの第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、図１に示すように、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。
　図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａは、研磨面を有する研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ａと、ウェハＷを保持しかつウェハＷを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に押圧しながら研磨するためのトップリング３１Ａと、研磨パッド１０に研磨剤やコンディショニング液（例えば、純水）を供給するための研磨剤供給ノズル３２Ａ（研磨剤供給手段）と、研磨パッド１０の研磨面のコンディショニングを行うためのコンディショナ３３Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ３４Ａ（洗浄手段）とを備えている。
　第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第１研磨ユニット３１Ａについて説明する。
　図２は、第１研磨ユニット３Ａを模式的に示す斜視図である。トップリング３１Ａは、トップリングシャフト３６に支持されている。研磨テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付されており、この研磨パッド１０の上面はウェハＷを研磨する研磨面を構成する。なお、研磨パッド１０に代えて固定砥粒を用いることもできる。トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａは、矢印で示すように、その軸心周りに回転するように構成されている。ウェハＷは、トップリング３１Ａの下面に真空吸着により保持される。研磨時には、研磨剤供給ノズル３２Ａから研磨パッド１０の研磨面に研磨剤が供給され、研磨対象であるウェハＷがトップリング３１Ａにより研磨面に押圧されて研磨される。
　トップリングの内側に形成された空間内には、圧力室が設けられている。圧力室には流体路を介して加圧空気等の加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。トップリング全体を昇降させることにより、所定の押圧力で研磨パッド１０にトップリング全体を押圧できるようになっている。
　ウェハＷは、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄのいずれかで研磨されてもよく、またはこれらの研磨ユニット３Ａ～３Ｄから予め選択された複数の研磨ユニットで連続的に研磨されてもよい。例えば、ウェハＷを第１研磨ユニット３Ａ→第２研磨ユニット３Ｂの順で研磨してもよく、またはウェハＷを第３研磨ユニット３Ｃ→第４研磨ユニット３Ｄの順で研磨してもよい。さらに、ウェハＷを第１研磨ユニット３Ａ→第２研磨ユニット３Ｂ→第３研磨ユニット３Ｃ→第４研磨ユニット３Ｄの順で研磨してもよい。いずれの場合でも、研磨ユニット３Ａ～３Ｄのすべての研磨時間を平準化することで、スループットを向上させることができる。
　図３は、本発明の一実施例として用いうるコンディショナ３３Ａを示す斜視図である。図３に示すように、コンディショナ３３Ａは、コンディショナアーム８５と、コンディショナアーム８５の先端に回転自在に取り付けられたコンディショニング部材８６と、コンディショナアーム８５の他端に連結される揺動軸８８と、揺動軸８８を中心にコンディショナアーム８５を揺動（スイング）させる駆動機構としてのモータ８９とを備えている。コンディショニング部材８６は円形のコンディショニング面を有しており、コンディショニング面には硬質な粒子が固定されている。この硬質な粒子としては、ダイヤモンド粒子やセラミック粒子などが挙げられる。コンディショナアーム８５内には、図示しないモータが内蔵されており、このモータによってコンディショニング部材８６が回転するようになっている。揺動軸８８は図示しない昇降機構に連結されており、この昇降機構によりコンディショナアーム８５が下降することでコンディショニング部材８６が研磨パッド１０の研磨面を押圧するようになっている。
　図４は、コンディショナ３３Ａが研磨パッド１０の研磨面をコンディショニングしているときの移動軌跡を示す平面図である。図４に示すように、コンディショナアーム８５は研磨パッド１０の半径よりも長く、揺動軸８８は、研磨パッド１０の径方向外側に位置している。研磨パッド１０の研磨面をコンディショニングするときは、研磨パッド１０を回転させるとともに、モータによりコンディショニング部材８６を回転させる。次いで昇降機構によりコンディショナアーム８５を下降させ、コンディショニング部材８６を回転する研磨パッド１０の研磨面に摺接させる。その状態で、モータ８９によりコンディショナアーム８５を揺動（スイング）させる。研磨パッド１０のコンディショニング中は、研磨剤供給ノズル３２Ａからコンディショニング液としての純水が研磨パッド１０の研磨面に供給される。コンディショナアーム８５の揺動により、その先端に位置するコンディショニング部材８６は、図４に示すように、研磨パッド１０の研磨面の端から端まで研磨面の中心部を経由して横切るように移動することができる。この揺動動作により、コンディショニング部材８６は研磨パッド１０の研磨面をその中心を含む全体に亘ってコンディショニングすることができ、研磨面へのコンディショニング効果を飛躍的に高めることができる。したがって、研磨面全体を均一にコンディショニングすることができ、平坦な研磨面を得ることができる。
　図５（ａ）はアトマイザ３４Ａを示す斜視図である。アトマイザ３４Ａは、下部に１または複数の噴射孔を有するアーム９０と、このアーム９０に連結された流体流路９１と、アーム９０を支持する揺動軸９４とを備えている。図５（ｂ）はアーム９０の下部を示す模式図である。図５（ｂ）に示す例では、アーム９０の下部には複数の噴射孔９０ａが等間隔に形成されている。流体流路９１としては、チューブ、またはパイプ、またはこれらの組み合わせから構成することができる。用いられる流体の例としては、液体（例えば純水）、または液体と気体の混合流体（例えば、純水と窒素ガスの混合流体）などが挙げられる。
　アーム９０は、図５（ａ）に示すように、揺動軸９４を中心として洗浄位置と退避位置との間で旋回可能となっている。アーム９０の可動角度は約９０°である。通常、アーム９０は洗浄位置にあり、図１に示すように、研磨パッド１０の研磨面の径方向に沿って配置されている。回転機構を揺動軸９４に連結し、この回転機構によりアーム９０を旋回させる。
　このアトマイザ３４Ａを設ける目的は、研磨パッド１０の研磨面に残留する研磨屑や砥粒などを高圧の流体により洗い流すことである。アトマイザ３４Ａの流体圧による研磨面の浄化と、機械的接触であるコンディショナ３３Ａによる研磨面の目立て作業により、より好ましいコンディショニング、すなわち研磨面の再生を達成することができる。通常は接触型のコンディショナ（ダイヤモンドコンディショナ等）によるコンディショニングの後に、アトマイザによる研磨面の再生を行う場合が多い。
　図６（ａ）は研磨剤供給ノズル３２Ａを示す斜視図であり、図６（ｂ）は研磨剤供給ノズル３２Ａの先端を下から見た拡大模式図である。図６に示すように、研磨剤供給ノズル３２Ａは、純水やスラリーなどの研磨剤を研磨パッド１０の研磨面に供給するための複数のチューブ１００と、これら複数のチューブ１００を覆うパイプアーム１０１と、パイプアーム１０１を支持する揺動軸１０２とを備えている。複数のチューブ１００は、通常、純水を供給するための純水供給チューブと、異なる種類のスラリーを供給する複数のスラリー供給チューブとから構成される。複数のチューブ１００として、例えば、スラリーが通液している２つ以上４つ以下（例えば３本）のスラリー供給チューブと、純水が通水している１つまたは２つの純水供給チューブから構成することができる。
　複数のチューブ１００は、パイプアーム１０１の内部を通ってパイプアーム１０１の先端まで延びており、パイプアーム１０１はチューブ１００のほぼ全体を覆っている。パイプアーム１０１の先端には補強材１０３が固定されている。チューブ１００の先端は研磨パッド１０の上方に位置しており、チューブ１００から研磨剤が研磨パッド１０の研磨面上に供給されるようになっている。図６（ａ）に示す矢印は、研磨面に供給される研磨剤を表している。揺動軸１０２は図示しない回転機構（モータなど）に連結されており、揺動軸１０２を回転させることにより、研磨面上の所望の位置に研磨剤を供給することが可能となっている。
　各研磨ユニットで使用される純水の用途としては、トップリングの洗浄（例えば、トップリングの外周側面の洗浄、基板保持面の洗浄、リテーナリングの洗浄）、ウェハＷの搬送ハンドの洗浄（例えば、後述する第１および第２のリニアトランスポータの搬送ハンドの洗浄）、研磨されたウェハＷの洗浄、研磨パッドのコンディショニング、コンディショナの洗浄（例えば、コンディショニング部材の洗浄）、コンディショナアームの洗浄、研磨剤供給ノズルの洗浄、およびアトマイザによる研磨パッドの洗浄が挙げられる。
　次に、ウェハＷを搬送するための搬送機構について説明する。図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ６が配置されている。この第１リニアトランスポータ６は、研磨ユニット３Ａ，３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第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）の間でウェハＷを搬送する機構である。
　また、第３研磨ユニット３Ｃおよび第４研磨ユニット３Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ７が配置されている。この第２リニアトランスポータ７は、研磨ユニット３Ｃ，３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間でウェハＷを搬送する機構である
　第１搬送位置ＴＰ１には、搬送ロボット２２からウェハＷを受け取るためのリフタ１１が配置されている。ウェハＷはこのリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。また、第１リニアトランスポータ６と、第２リニアトランスポータ７との間にはスイングトランスポータ１２が配置されている。このスイングトランスポータ１２は、第４搬送位置ＴＰ４と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有しており、第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７へのウェハＷの受け渡しは、スイングトランスポータ１２によって行われる。
　図１に示す制御部５は、基板処理装置を構成する種々の部材の動作やウェハＷに供給する水や気体の発停及び選択を行う。ロード／アンロード部２、研磨部３の各部における動作はもちろん、これらの間のウェハＷの受渡しを制御する。制御部５は、これらの各制御をあらかじめインストールされたプログラムに基づいて行っている。
　次に、上記のように構成された基板処理装置の動作、すなわち、本発明によるポリッシング方法を説明する。以下の動作は、制御部５によって制御される。ウェハカセット２０に設置されたウェハＷを搬送ロボット２２によって取り出す。ウェハＷは、このリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。
　ウェハＷは、第１リニアトランスポータ６によって研磨ユニット３Ａ，３Ｂに搬送される。上述したように、第１研磨ユニット３Ａのトップリング３１Ａは、トップリングヘッド６０のスイング動作により研磨位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、第２搬送位置ＴＰ２で、トップリング３１ＡへウェハＷが受け渡される。
　トップリング３１Ａを第２搬送位置ＴＰ２に移動した後、図７の研磨剤前供給ステップＳ１、すなわち、ウェハＷが研磨パッド１０に接触する前に研磨剤を供給するステップを行う。このステップでは、後述する研磨パッド洗浄ステップ後には、研磨パッド１０上に洗浄残渣や洗浄液自身が多量に残留している。この状態で次のウェハＷの研磨を実施する際、残留洗浄液によるスラリー（研磨剤）の希釈により研磨砥粒の凝集が生じ、凝集した砥液成分による欠陥が発生する。よって本ステップは事前にこれら洗浄残渣や洗浄液を研磨剤に置換することで、欠陥発生を抑制することを目的としている。具体的には、ウェハＷの研磨前に（すなわち、ウェハＷが研磨パッド上に無い状態で）研磨テーブル３０Ａを回転させながら、研磨剤供給ノズル３２Ａによって研磨剤を供給する。
　所定時間研磨剤を供給し、研磨パッド上に残留した残渣及び洗浄液の、スラリー（研磨剤）への置換が完了した後、ウェハＷをトップリング３１Ａに接触させる。ウェハＷがトップリング３１Ａに接触したらトップリング３１Ａ内を負圧にし、ウェハＷをトップリング３１Ａに吸着してトップリング３１ＡでウェハＷを保持する。トップリング３１Ａを移動させて、トップリング３１Ａに保持したウェハＷを研磨テーブル３０Ａ上に移動させて、トップリング３１Ａを所定の回転速度で回転させ、ウェハＷを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッドに接触させ、さらにトップリング３１Ａ内を正圧にして所定の圧力まで上昇させる。こうして、トップリング３１Ａに保持されたウェハＷを研磨パッド１０に押圧し、トップリング３１Ａと研磨テーブル３０Ａを相対運動させて、ウェハＷの表面を研磨する研磨ステップ（図７のステップＳ２）を行う。
　なお、研磨パッド上に残留した残渣及び洗浄液がスラリーに置換することが完了する前に、ウェハＷをトップリング３１Ａで保持し、ウェハＷを研磨テーブル上に移動させてもよい。
　ウェハＷの表面の研磨は、ウェハＷ上に形成される配線の状況等に応じて所定量行う。研磨する所定量は、例えば、研磨テーブル３０Ａ及びトップリング３１Ａの回転速度並びに研磨テーブル３０Ａの状態等に応じた研磨時間によって調整する。あるいは、ウェハＷ表面に形成された金属膜の残膜厚を検出できる渦電流式モニタや透過膜厚を検出できる光学式モニタで研磨される膜の状況を検出しながら研磨量を調整する制御、もしくは、研磨テーブル３０Ａの回転トルクを検出するテーブル電流から研磨状況を把握する制御等の手段によって研磨する量を調整してもよい。ウェハＷの表面を所定量研磨したら、研磨剤供給ノズル３２Ａからの研磨剤の供給を停止し、ステップＳ２が終了する。
　また、ウェハＷの研磨は研磨装置３０Ｂで行ってもよく、研磨装置３０Ａで研磨後に研磨装置３０Ｂで研磨するように２段階で行ってもよい。２段階で研磨を行うと、異なる粗さの研磨パッド又は砥石を用いて、研磨時間を短縮しつつウェハＷの表面をきめ細かく仕上げることができる。また、研磨装置３０Ａ及び／又は研磨装置３０Ｂと、研磨装置３０Ｃ及び／又は研磨装置３０Ｄとで２枚のウェハＷを並行して処理して単位時間あたりの処理枚数を増やしてもよい。
　研磨後に、引き続きトップリング３１Ａ及び研磨テーブル３０Ａを回転させたまま、ウェハＷ及び研磨テーブル３０Ａを相対運動させながら、洗浄手段により洗浄する基板洗浄ステップ（図７のステップＳ３）を行う。基板洗浄ステップでは、研磨パッド１０上に、洗浄手段（アトマイザ３４Ａもしくは研磨剤供給ノズル３２Ａ）で洗浄液を吹き付けることにより、ウェハＷを洗浄する。基板洗浄ステップでは、研磨後にウェハＷの表面（被研磨面）に存在する研磨剤を、洗浄手段により供給された洗浄液にて除去する。ここでの洗浄液は純水（DIW（De-Ionized Water））でも良いが、薬液を使用しても良い。本発明における洗浄手段（すなわち洗浄液供給手段）は、アトマイザ３４Ａもしくは研磨剤供給ノズル３２Ａのいずれか一方、もしくは両方である。すなわち、洗浄手段として、アトマイザ３４Ａもしくは研磨剤供給ノズル３２Ａのいずれか一方のみを用いるか、もしくは両方を同時に用いることができる。
　洗浄液供給手段（研磨剤供給ノズル３２Ａ）は、既述のように、スラリーノズルの１ラインから、洗浄液としての薬液を供給することができ、また、他の１ラインからコンディショニング時のコンディショニング水として使用される純水を洗浄液として供給することができる。アトマイザは、アトマイザとして用いる時の洗浄液である純水を供給することができ、またコンディショニング時のコンディショニング水として使用される純水を洗浄液として供給することができる。
　なお、研磨ステップ終了時に、研磨パッド１０上には多量の研磨剤が存在しており、基板洗浄ステップＳ３の開始時に供給される多量の洗浄液により研磨剤が希釈されることにより、研磨砥粒の凝集が生じることがある。この凝集砥粒による被研磨面のダメージを抑制することを目的として、 基板洗浄ステップＳ３に移行する前に、研磨剤を供給した状態で研磨圧力を下げる、テーブル回転数を下げる等を行っても良い。
　ステップＳ３の終了後、トップリング３１Ａ内を負圧にしてウェハＷをトップリング３１Ａに吸着する。そして、トップリング３１Ａを上昇させてウェハＷを研磨テーブル３０Ａから離し、ウェハＷを第２搬送位置ＴＰ２上に載置する。研磨及び洗浄が終わったウェハＷは、第１研磨ユニット３Ａから搬送機構により、次の処理工程（通常の洗浄部（図示しない）でのウェハＷの洗浄工程、又は研磨テーブル３０Ａ以外の研磨テーブルでの研磨工程）に送られる。
　次に、研磨パッド洗浄ステップ（図７のステップＳ４）を行う。このステップでは、ウェハＷが研磨パッド１０上に無い状態で、研磨テーブル３０Ａを回転させながら研磨パッド１０を既述の洗浄手段により洗浄すると同時にコンディショナを研磨パッド１０に押圧する。さらに、研磨テーブル３０Ａとコンディショナ３３Ａを相対運動させながら、研磨パッドのコンディショニングを実施する。
　研磨パッド洗浄ステップでは、研磨パッド１０上に残留した研磨剤及び研磨後の研磨生成物を、洗浄手段により供給された洗浄液にて除去する。洗浄手段として、アトマイザ３４Ａもしくは研磨剤供給ノズル３２Ａのいずれか一方のみを用いるか、もしくは両方を同時に用いることができる。洗浄液は、純水を基本的に用いる。場合によっては、適当な薬液を使用しても良い。ウェハＷが研磨パッド１０上に無い状態で研磨テーブル３０Ａを回転させながら、洗浄液を供給する。
　洗浄液供給と同時にコンディショナ３３Ａによる研磨パッド１０のコンディショニングを行う。なお、研磨パッドのコンディショニングは、ウェハＷの研磨中（つまり、研磨ステップ時）に行ってもよい。もしくはこれら両タイミングで行ってもよいが、研磨パッド１０の表面の清浄度維持の観点からは研磨後のみ(つまり、研磨パッド洗浄ステップのみ)のコンディショニングが良い。
　これは、図８に示すように、研磨中のコンディショニングの場合（In-situ）、コンディショニング条件によっては、研磨パッド１０上の研磨剤及び研磨生成物の除去よりも逆に、これらをコンディショナによって研磨パッド表面に擦り付けてしまい、ウェハＷの欠陥が増加するからである。但し、一方で研磨プロセスによっては研磨パッド洗浄ステップのコンディショニング（Ex-situ）のみにすると、研磨パッド１０の表面の目立て不足による研磨レートの低下を引き起こす等、ウェハＷの処理速度の低下に影響を及ぼす可能性がある。このような場合には、研磨中もコンディショニング（In-situ）を行うとよい。In-situコンディショニングは、研磨開始から研磨終了まで継続して行ってもよい。しかし、研磨開始から一定の時間のみ実施し、その後はコンディショニングを行わない状態で研磨を行う方式でも良い。これは、In-situコンディショニングにより仮にスクラッチ等の欠陥が発生したとしても、コンディショニング停止後の研磨でスクラッチ部分が研磨されて、スクラッチが解消することが可能であるからである。そして、この後に研磨パッド洗浄ステップを行うことで、研磨パッド上に残留した研磨剤及び研磨後の研磨生成物を除去すれば良い。なお、この場合のIn-situコンディショニングの時間については、発生する欠陥サイズから研磨による除去に必要な研磨量が決定できることから、研磨量と研磨レートの関係からコンディショニング時間を設定して、設定された時間の間、研磨パッドのコンディショニングを実施する。
　このように、本発明では、ウェハＷを一枚研磨するごとに、必ず、研磨パッド洗浄ステップを行う。なお、基板洗浄ステップにおける洗浄手段と、研磨パッド洗浄ステップにおける洗浄手段は同一のものでよく、例えば、アトマイザを用いる。但し、洗浄手段は、アトマイザ及び場合によっては研磨剤供給手段を用いることができる。研磨剤供給手段を用いる場合は、研磨剤供給手段からコンディショニング水を出して洗浄する。アトマイザ及び研磨剤供給手段は、１つの装置とすることもできる。別々の装置である場合、基板洗浄ステップでは研磨剤供給手段からのコンディショニング水のみにより洗浄することができる。
　研磨パッド洗浄ステップＳ４が終了した後、研磨剤前供給ステップＳ１に戻り、ステップＳ１からステップＳ４を繰り返す。
　次に、研磨パッド洗浄ステップにおける研磨パッドのコンディショニング条件について説明する。コンディショナによる研磨パッドのコンディショニングは、通常コンディショナと研磨テーブルを相対運動（例えばコンディショナ及び研磨テーブルの回転運動、コンディショナの円弧運動）させた状態で洗浄手段を用いながらコンディショナを所定荷重で研磨パッドに押圧して実施する。研磨パッド表面の清浄度の観点からは、コンディショニング条件としてコンディショニング荷重は高加重、コンディショナと研磨テーブルの相対速度は低速度であることが望ましい。具体的には、相対運動速度は2m/sec未満、より好ましくは1m/sec未満であることが望ましい。また、コンディショニング荷重については、40N以上であることが望ましい。これは以下の理由による。コンディショナの種類によっては、相対運動速度の増加もしくはコンディショニング荷重の減少に伴い、研磨パッド表面上にハイドロプレーニング等が発生しやすくなる。このため、コンディショナの表面（研磨パッドに接する面）に付着（例えば電着）しているダイヤモンド砥粒や、コンディショナ表面の凹凸形状の凸部が研磨パッドに十分に食い込まない現象が生じる。これを防ぐために、40N以上とする。
　図９は、ウェハＷの表面上（被研磨面）にある酸化膜の研磨レート（単位時間当たりに研磨される量、すなわち研磨される深さ）の研磨経過時間に対する依存性を示す。コンディショニングにおける研磨パッド（研磨テーブル）とコンディショナとの間の相対速度及びコンディショニング荷重との相関を示したものである。縦軸は研磨レートであり、横軸は研磨時間である。グラフＡは、従来技術である基準条件を示し、研磨テーブル回転数＝3m/sec、コンディショニング荷重＝30Nである。グラフＢは、本発明による低テーブル回転数条件を示し、研磨テーブル回転数=0.7m/sec、 コンディショニング荷重＝30Nである。グラフＣも本発明によるものであり、高コンディショニング荷重条件を示し、研磨テーブル回転数＝3m/sec、コンディショニング荷重＝60Nである。
　これらのグラフより、研磨パッド洗浄ステップにおいて、研磨テーブルとコンディショナとの相対速度が2m/sec未満である場合、研磨レートが従来よりも大きいことがわかる。また、コンディショナの研磨パッドへの押付荷重が40Nより大きい場合、研磨レートが従来よりも大きいことがわかる。
　一般的に研磨パッドのコンディショニングは研磨パッドの表面の目立ての役割もあり、研磨パッドのスラリー保持量ひいては研磨レートに影響する。このため、研磨レートは、研磨パッドのコンディショニング度合いの指標となる。これより、特に研磨テーブルとコンディショナとの間の相対速度が低くなると、研磨レートの増加が確認されている。
　また、図１０はコンディショニング荷重と欠陥数との関係を示している。縦軸は欠陥数であり、横軸はコンディショニング荷重である。これらのグラフより、研磨パッド洗浄ステップにおいて、コンディショナの研磨パッドへの押付荷重（コンディショニング荷重）が40Nより大きい場合、欠陥数が従来の条件の場合（コンディショニング荷重が30Nである）よりも小さいことがわかる。コンディショニング荷重の増加に対し、欠陥数の減少が確認できる。これらはコンディショナのダイヤモンド砥粒や凹凸形状の凸部が研磨パッドに十分に食い込んだため、研磨パッド表面に残留した研磨剤及び研磨後の研磨生成物が十分に除去されたためと考えられる。
　また、コンディショナに配置されているダイヤモンドもしくは凹凸形状について、形状や大きさ、配置数も研磨パッドへの食い込みに大きく影響する。大きさとしては#200以下相当が望ましい。#200は、JIS規格「JIS B4130(ダイヤモンド／CBN 工具-ダイヤモンド又は CBN と（砥）粒の粒度)」による粒度JIS表示であるが、これと同等の大きさを有する
ものでもよい。
　大きさについてはこれら砥粒もしくは凸形状の研磨パッドへの最大食い込み量を決定するものであり、より大きいものが望ましい。しかし、あまりに大きい場合は砥粒の脱落や作用砥粒数の減少によるコンディショニング不足が生じるため、適宜調整が必要である。また形状として、例えばダイヤモンド砥粒の場合は、シャープなもののほうが望ましい。
　以上のように、本発明の相対速度及びコンディショニング荷重で、コンディショナを動作させて研磨パッド表面のコンディショニングを行うことにより、コンディショナの砥粒もしくは凹凸形状の凸部が研磨パッドに十分に食い込むことが可能となり、研磨パッド中に補足された研磨剤残渣や研磨生成物が効率よく除去される。
　以上説明したように、本発明により、研磨パッド表面及び研磨パッド中に残留する研磨剤や研磨生成物の高効率な除去が達成され、良好な洗浄状態及び研磨パッド表面状態を維持することが可能となり、よって研磨パッド表面に蓄積したこれら残渣によるウェハ表面への欠陥数を増加させることなく、研磨を行うことが可能となる。
　本発明の第２実施形態群によれば、基板である基板を保持するトップリングと、前記基板を研磨する研磨パッドが装着された研磨テーブルと、前記研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記研磨パッドのコンディショニングを実施するコンディショナと、前記基板及び前記研磨パッドを洗浄する洗浄手段とを含む基板処理装置を用いて、前記トップリングに保持した前記基板を研磨するポリッシング方法において、（A）前記基板が前記研磨パッドに接触する前に、前記研磨剤供給手段によって前記研磨パッドに前記研磨剤を供給する研磨剤前供給ステップと、（B）前記トップリングに保持された前記基板を前記研磨パッドに押圧し、前記研磨剤供給手段によって前記研磨剤を供給しながら、前記トップリングと前記研磨テーブルを相対運動させて、前記基板を研磨する研磨ステップと、（C）研磨後に前記基板及び前記研磨テーブルを相対運動させながら、 前記洗浄手段により前記基板を洗浄する基板洗浄ステップと、（D）前記基板が前記研磨パッド上に無い状態で、前記研磨テーブルを回転させながら前記研磨パッドを前記洗浄手段により洗浄する研磨パッド洗浄ステップとを含む、こととしたものである。
　本発明によれば、ステップ（A）からステップ（D）のステップが繰り返し行われる。そのため、ステップ（D）「基板が研磨パッド上に無い状態で、研磨テーブルを回転させながら研磨パッドを洗浄手段により洗浄する（研磨パッド洗浄ステップ）」の後に、ステップ（A）「基板が研磨パッドに接触する前に研磨剤を供給する（研磨剤前供給ステップ）」が行われる。すなわち、ウェハを一枚研磨するごとに、必ず、本発明の「研磨パッド洗浄ステップ」を連続的に行う。
　本発明により、研磨パッド表面の高効率な洗浄が可能であり、高効率な研磨が可能な研磨パッド表面状態を維持することも可能となり、従って研磨パッド表面に蓄積した研磨剤や研磨生成物の残渣によるウェハ表面への欠陥数を増加させることなく、研磨を行うことが可能となる。
　また、基板洗浄ステップでは、洗浄手段から洗浄液を第一の圧力、又は第一の流量の条件にて供給して、基板を洗浄し、研磨パッド洗浄ステップでは、洗浄手段から洗浄液を第二の圧力、又は第二の流量の条件にて供給して、基板を洗浄することとしてもよい。これによれば、基板洗浄ステップと研磨パッド洗浄ステップとで使用する洗浄液流量を可変にすることで、研磨剤の飛散防止と研磨パッド洗浄の両者の効果を同時に上げることができる。
　さらに、第二の圧力を第一の圧力よりも大きく、及び／又は第二の流量を第一の流量よりも多くすることが可能である。これは、例えば基板洗浄ステップでは研磨剤の飛散の防止を考慮して、より少ない洗浄液の供給圧力もしくは流量にて基板の洗浄に注力し、研磨パッド洗浄ステップでは、基板洗浄ステップよりも供給圧力の高いもしくは大流量の洗浄液にて研磨パッド洗浄を行うことにより、適切な流量で各ステップを実施できる。
　なお、基板洗浄ステップ、又は研磨パッド洗浄ステップにおいて、洗浄手段と研磨テーブルとの相対的な速度は0.6m/sec以上、2.5m/sec以下であることが好ましい。相対的な速度を本範囲に設定することで、洗浄液を研磨パッド全面に、洗浄作用力が高い状態で供給することが可能であり、研磨パッド表面の研磨剤残渣や研磨生成物が効率よく除去される。
　ところで、研磨パッド洗浄ステップの一部の時間、もしくは基板洗浄ステップと研磨パッド洗浄ステップの間に、コンディショナにより研磨パッドのコンディショニングを実施してもよい。これにより、研磨パッドの表面の目立てを行い、研磨レートを維持することができる。
　また、研磨パッド洗浄ステップにおいて、トップリング、コンディショナ及び研磨剤供給手段の洗浄も実施することが可能である。研磨パッド洗浄中に、これら機器の洗浄を同時に実施することで、仮に洗浄手段によるこれらの機器の洗浄により洗浄液残渣が飛散しても、本残渣が研磨パッド上に残留することが無い。
　さらに、研磨剤前供給ステップにおいて、洗浄手段と研磨テーブルとの相対的な速度は1.5m/sec以上、4m/sec以下であることが好ましい。相対的な速度を本範囲に設定することにより、研磨剤供給前に実施した前の基板研磨後の研磨パッド洗浄ステップ後に残留した洗浄液と研磨剤との置換が促進され、本残留洗浄液の影響を排除し、かつ一定量の研磨剤を研磨パッド上に保持した状態で、次の基板の研磨を実施することが可能である。
　なお、研磨剤前供給ステップの前に、研磨剤を供給しないで研磨テーブルのみを回転させて、研磨パッド上に存在する洗浄液及び洗浄後の廃液を除去するステップを更に有することとしてもよい。本ステップの導入により、請求項６に記載した研磨剤と洗浄液との置換を更に促進させることができる。
　本発明では、基板洗浄ステップで用いられる洗浄手段と、研磨パッド洗浄ステップで用いられる洗浄手段は、異なるものとすることができる。例えば、基板洗浄ステップでは、洗浄手段として研磨剤供給手段を用いることができる。この場合、研磨剤供給手段は、研磨剤ではなく、例えば純水や薬液を洗浄液として供給する。そして、研磨パッド洗浄ステップでは、洗浄手段としてアトマイザを用いることができる。この場合、アトマイザは、例えば純水を洗浄液として供給する。
　このように、本発明の第２実施形態群によれば、研磨剤供給手段を洗浄手段として用いることも可能であり、この場合、研磨パッド洗浄ステップにおいても、洗浄手段として研磨剤供給手段を用いてもよい。
　以下、図面を参照して、本発明の第２実施形態群を詳細に説明する。既述のように、研磨パッド洗浄の洗浄手段としては、研磨パッドに高圧かつ大流量で洗浄液を供給するアトマイザがある。これは洗浄液を高圧かつ大流量で供給することで、研磨パッド表面に物理的な打撃を与えることで、研磨パッド表面上に蓄積する研磨剤や研磨生成物を除去するものである。多くの研磨パッド表面には研磨剤を蓄積するための数十umオーダの小さな気孔が開口しており、本気孔内に残留する研磨剤や研磨生成物を除去するのに高圧かつ大流量は適している。
　本洗浄手段からの洗浄液流量を増加させる場合、アトマイザの流量調整バルブの開度調整にて増加させるもしくは本洗浄手段へ供給する洗浄液の供給圧力を増加させる方式がある。いずれにしても、洗浄手段から供給される洗浄液の研磨パッドへの物理的な打撃が向上する方向であり、これによって研磨パッドの高効率な洗浄が可能である。
　また、その他の研磨パッド表面の物理的な洗浄手段としては、(i)研磨パッド表面に超音波を照射する方式や、(ii)キャビテーションジェットを用いる方式、(iii)少量の洗浄液を混合したガスを研磨パッド表面に照射する方式、がある。
(i)については、洗浄液供給部に超音波振動子等からなる超音波発生部を搭載した洗浄手段を用いる。洗浄液を供給する際に同時に超音波発生部において超音波を発生させ、洗浄液を介して本超音波を研磨パッド表面に照射する。
　超音波であるため、微小な気孔内へも到達が可能であり、これにより、研磨パッドの気孔中に残留した研磨剤及び研磨生成物が遊離し、洗浄液流れにより研磨パッド外に排出される。
　ここで図１１を参照して超音波洗浄機４２の詳細な構成について説明する。図１１は超音波洗浄機４２を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。超音波洗浄機４２は、液体を介して研磨パッド１０の表面に超音波を伝える超音波照射器４２２を有している。
　超音波照射器４２２は、研磨パッド１０の表面に対向するほぼ矩形に形成された第１の面としての照射面４２２Ａと、照射面４２２Ａと鋭角を形成するように一辺で接し超音波振動を発生する振動子４２６が取り付けられた第２の面としての加振面４２２Ｂと、加振面４２２Ｂとほぼ直角を形成するように一辺で接し照射面４２２Ａとも鋭角を形成するように接する第３の面としての上面４２２Ｃとを有し、ほぼ三角柱状に形成されている。本実施の形態では、照射面４２２Ａと上面４２２Ｃとが接する辺が円弧状に形成されている。この意味において照射面４２２Ａや上面４２２Ｃは正確な矩形ではないがほぼ矩形であり、超音波照射器４２２は正確な三角柱ではないがほぼ三角柱である。超音波照射器４２２をほぼ三角柱状に形成することで、超音波照射器４２２における振動子４２６から発振した振動波と反射波との重なり合いや打ち消し合いがほとんど生ずることなく、超音波振動を与えることができる。
　超音波照射器４２２の照射面４２２Ａは、研磨パッド１０の半径を覆うことができる大きさの面に形成されている。照射面４２２Ａが、研磨パッド１０の半径を覆う長さに形成されているので超音波照射器４２２を動かすことなく研磨パッド１０を回転させるだけで研磨パッド１０の全面を洗浄することができる。さらに、面で形成されているので単位面積あたりのエネルギーを下げることが可能となる。その上、研磨パッド１０の表面と照射面４２２Ａとの間に薬液を保持しやすい。この結果、研磨パッド１０へのダメージ抑制と洗浄能力向上とを両立させることができる。また、超音波照射器４２２のほぼ三角柱状の両端面はほぼ三角形となっており、この両端面の三角形のほぼ重心を貫くように円柱状の空洞４２２ｈが形成されている。空洞４２２ｈは、この界面で反射波を拡散させ照射面４２２Ａから均一な振動エネルギーを発生させる。また、空洞４２２ｈにはブラケット４２３の一部が挿通されている。このように、超音波照射器４２２にはほぼ三角柱両端面の三角形のほぼ重心にブラケット４２３が取り付けられている。
　超音波照射器４２２を両端で支持したブラケット４２３は、両端からほぼ鉛直上方に伸び、その後加振面４２２Ｂ側へ折れ曲がってほぼ水平に伸びて取付軸４２４に取り付けられている。取付軸４２４の下方には鉛直に移動可能なエアシリンダ４２５が配設されており、エアシリンダ４２５の移動により取付軸４２４及びブラケット４２３を介して超音波照射器４２２が鉛直方向に移動することができるように構成されている。これにより、超音波照射器４２２を研磨パッド１０に接近させ又は離隔させることができる。加振面４２２Ｂに取り付けられた振動子４２６は、典型的には圧電振動子であり、発振器４２７と電気的に接続されている。発振器４２７は自励発振方式が採用されており、出力を５～１００％の範囲で調整することができるように構成されている。振動子４２６は、超音波照射器４２２に超音波エネルギーを伝達し、好適には約０．５Ｍ～５．０ＭＨｚのメガソニックエネルギーを伝達するように構成されている。
　次に、図１１を参照して、超音波洗浄機４２の作用を説明する。最初に所定の回転速度で研磨パッド１０を回転させる。そして、研磨パッド１０の表面に液体供給ノズル３２Ａから薬液を供給する。その後、超音波照射器４２２を、照射面４２２Ａと研磨パッド１０の表面が約０．５～４．０ｍｍとなるように、かつ、照射面４２２Ａが研磨パッド１０の半径を覆うように、研磨パッド１０の上方に移動する。
　超音波照射器４２２を上記の位置にセットしたら、振動子４２６から所定の出力の超音波（メガソニックエネルギー）を発振し、照射面４２２Ａから薬液を介して研磨パッド１０の表面に超音波を伝播し、研磨パッド１０の表面を超音波洗浄する。この超音波洗浄は固体非接触洗浄である。このとき、研磨パッド１０の回転速度は、超音波照射器４２２と研磨パッド１０の表面との間に液膜を保持することができる速度とする。また、超音波照射器４２２がほぼ三角柱を形成している場合は、振動子４２６から発振した振動波と反射波との重なり合いや打ち消し合いがほとんど生ずることなく研磨パッド１０に超音波振動を与えることができる。また、超音波洗浄では、超音波照射器４２２をセットした後すぐに洗浄を開始することができ、イニシャライズ時間が不要となる。このように、所定の出力の超音波で研磨パッド１０の表面を洗浄すると、研磨パッド１０表面に形成された所定の幅以上の凹部内にある塵を除去することができる。特に、照射面４２２Ａを有する超音波照射器４２２で研磨パッド１０の表面を超音波洗浄すると、照射面４２２Ａと研磨パッド１０の表面との間に薬液の液膜を保持することができ、上述の凹部内にある塵を効果的に除去することができる。
　次に、(ii)については、液体中にキャビテーション現象を発生させ、発生した微小気泡が消滅する際に発生する圧力波を利用する。本圧力波が微小な気孔内へも到達が可能であるため、研磨パッドの気孔中に残留した研磨剤及び研磨生成物が遊離し、洗浄液流れにより研磨パッド外に排出される。本キャビテーションの発生方法としては、例えば2種類の液体を互いが接するような状態で、両液体を線速度差を持たせて供給することで、両液体の界面にてキャビテーションを発生させる方式がある。
　次に図１２を参照して、キャビテーションジェット洗浄機４３０の構成について説明する。図１２（ａ）はキャビテーションジェット洗浄機４３０の斜視図、図１２（ｂ）は、洗浄液にキャビテーションを発生させる洗浄液ノズル（キャビテーション洗浄液ノズル）４３９の構成例を示す図である。キャビテーションジェット洗浄機４３０は、研磨パッド１０の表面に洗浄液を供給する洗浄液ノズル４３９を具備する。
　上記洗浄液ノズル４３９は後に詳述する洗浄液にキャビテーションを発生させて噴出するキャビテーションノズルを用いる。該洗浄液ノズル４３９は洗浄アーム４３２に取付けられ、揺動軸４３４により矢印Ａに示す方向に揺動しながら、洗浄液を研磨パッド１０の表面に供給する。
　洗浄液ノズル４３９は低圧ノズル４３９－５と高圧ノズル４３９－８を具備する。低圧ノズル４３９－５の洗浄液注入口４３９－６から１～２ｋｇ／ｃｍ2の低圧の洗浄液（例えば、超純水）を注入すると同時に高圧ノズル４３９－８の洗浄液注入口４３９－９から３０～１５０ｋｇ／ｃｍ2の高圧の洗浄液（例えば、超純水）を注入する。この結果、低圧ノズル４３９－５の洗浄液噴射口４３９－７から噴射される低速噴射洗浄液流中を高圧ノズル４３９－８の洗浄液噴射口４３９－１０から噴射される高速噴射洗浄液流が通過する。このため、両噴射洗浄液流の境界面でキャビテーションが発生する。そしてキャビテーションが破壊する位置に研磨パッド１０の表面を位置させることにより、パーティクルにキャビテーションの破壊エネルギーが与えられ、該パーティクルは被洗浄基板の表面から剥離される。
　また、(iii)については、例えば少量の洗浄液をキャリアガスに混合し、本キャリアガスを研磨パッド表面に高速で供給する。これにより、本洗浄液を微小な粒として研磨パッドに衝突させることが可能であり、洗浄液の物理的な打撃により研磨パッドを洗浄することができる。通常キャリアガスには例えば窒素ガス(N2)やドライエアを用いてもよい。また、キャリアガスと洗浄液との混合比により、洗浄液の粒の大きさを変えることが可能である。混合比を調整することで、研磨パッド表面への打力を変化させることが可能である。
　次に図１３を参照して、２流体ジェット洗浄機４４の構成について説明する。図１３（ａ）は２流体ジェット洗浄機４４の斜視図、図１３（ｂ）は２流体ノズルの詳細断面図である。２流体ジェット洗浄機４４は、気体と液体とを導入してミストＭを噴射する２流体ノズル４４２を有している。
　２流体ノズル４４２には、気体Ｇを導入する気体導入流路４４２ａと液体Ｌを導入する液体導入流路４４２ｂとが形成される。両流路４４２ａ、４４２ｂが内部で１本になってミスト噴出流路４４２ｃが形成されている。気体導入流路４４２ａと液体導入流路４４２ｂとが接続する角度や位置は図示の例に限らず、両流路４４２ａ、４４２ｂを直角以外の角度でもって接続してもよい。気体導入流路４４２ａの内部に液体導入流路４４２ｂが存在する二重管のように形成してもよい。気体Ｇには、窒素やその他の不活性ガスが用いられる。液体Ｌには、典型的には炭酸ガス溶解水等の研磨パッド１０の帯電を防止することができる物質を用いる。各種の洗浄プロセス向調合液等の研磨パッド１０の洗浄に使用可能な薬液を用いてもよい。
　２流体ノズル４４２は、気体導入流路４４２ａに所定の流量の気体Ｇを、液体導入流路４４２ｂに所定の流量の液体Ｌを同時に流すことにより、ミスト噴出流路４４２ｃを流れるミストＭをミスト噴射口４４２ｈから高速で噴射できるように構成されている。２流体ノズル４４２は、ミスト噴射口４４２ｈが研磨パッド１０に対向するように、研磨パッド１０の表面と平行に揺動可能な揺動アーム４４３に取り付けられている。揺動アーム４４３は、研磨パッド１０の表面に対して垂直の方向に移動可能な昇降軸４４４に取り付けられている。この洗浄時に、アトマイザは、純水や薬液等を研磨パッド１０の表面に供給することができる。
　次に、２流体ジェット洗浄機４４の作用を説明する。研磨パッド１０を回転させて、まず研磨パッド１０の両面にアトマイザから薬液を供給し、薬液洗浄を行う。次に、２流体ノズル４４２を研磨パッド１０中心の上方に移動する。このとき２流体ノズル４４２の先端（ミスト噴射口４４２ｈ部分）が研磨パッド１０の表面ＷＡから約２～１０ｍｍの間隔となるように、２流体ノズル４４２を配置する。
　２流体ノズル４４２を研磨パッド１０上方の所定の位置に配置したら、気体導入流路４４２ａに気体Ｇを、液体導入流路４４２ｂに液体Ｌを、それぞれ導入する。気体Ｇと液体Ｌを同時に流すことで、研磨パッド１０の表面からパーティクルを除去できるミストＭをミスト噴射口４４２ｈから噴射することができる。ミストＭの噴射を開始したら、２流体ノズル４４２が所定の速度で研磨パッド１０の中心から研磨パッド１０外周端まで移動し、再び研磨パッド１０の中心に戻ってくる。２流体ジェット洗浄機４４では、ミストＭの噴出力によりパーティクルを跳ばして洗浄する。また、２流体ノズル４４２が移動する所定の速度は、研磨パッド１０の回転速度に応じて決定するとよい。この２流体ノズル４４２の移動により、研磨パッド１０の表面ＷＡ全体からパーティクルを除去する。
　２流体ジェット洗浄では、２流体ノズル４４２をセットした後すぐに洗浄を開始することができ、イニシャライズ時間が不要となる。このように、高速のミストＭで研磨パッド１０の表面ＷＡを洗浄すると、研磨パッド１０表面に形成された凹部内にある塵を除去することができる。
　なお、上記の(i)、(ii)、(iii)、いずれの場合においても、供給する洗浄液もしくはキャリアガスの圧力、流量もしくは、圧力と流量の両方を研磨パッド洗浄ステップにおいて、基板洗浄ステップよりも増加させることで、より効果的に研磨パッド洗浄が可能になる。
　なお、通常、研磨パッドはウェハＷよりも大きい場合が多く、また発生した超音波やキャビテーションの微小気泡は供給部からの距離に応じて減衰・減少するため、超音波や微小気泡を、研磨パッド全面に一度に到達させることが困難な場合がある。
　従って、研磨パッド全面に超音波や微小気泡の作用を施す場合には、少なくとも研磨テーブルの半径方向に超音波や微小気泡の作用を有する洗浄手段を複数配置し、研磨テーブルを回転させながらこれら複数の洗浄手段より洗浄液を用いて洗浄するか（ケース１）、洗浄手段を研磨パッド全面もしくは半径方向に移動可能なアームに搭載し、研磨パッドの洗浄の際に、研磨テーブルを回転させながら、本アームを研磨テーブルに対して相対運動させる方法（ケース２）がある。ケース１は研磨パッド表面を半径方向に同時に洗浄を行うことが可能であり、洗浄時間の短縮になる。また、ケース２はケース１のように研磨パッド全面をカバーする必要が無いため、使用する洗浄液が前者よりも少なく研磨パッド全面の洗浄が可能である。なお、本アームの相対運動については、研磨テーブル半径方向の運動が望ましく、その方式としては直線運動、円弧運動、往復動があり、またこれらを組合わせても良い。
　また、これらの洗浄手段を同一種類もしくは多種類で複数搭載する場合は、その少なくとも１つの洗浄手段について、洗浄液もしくはキャリアガスの圧力、流量もしくはそれら両方を研磨パッド洗浄ステップにおいて、基板洗浄ステップよりも増加させることで、より効果的に研磨パッド洗浄が可能になる。
　次に、上記のように構成された第２実施形態群の基板処理装置の動作、すなわち、第２実施形態群によるポリッシング方法を説明する。基本的なステップは図７と同じである。
　以下の動作は、制御部５によって制御される。ウェハカセット２０に設置されたウェハＷを搬送ロボット２２によって取り出す。ウェハＷは、このリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。
　ウェハＷは、第１リニアトランスポータ６によって研磨ユニット３Ａ，３Ｂに搬送される。上述したように、第１研磨ユニット３Ａのトップリング３１Ａは、トップリングヘッド６０のスイング動作により研磨位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、第２搬送位置ＴＰ２で、トップリング３１ＡへウェハＷが受け渡される。
　トップリング３１Ａを第２搬送位置ＴＰ２に移動した後、図７の研磨剤前供給ステップＳ１、すなわち、ウェハＷが研磨パッド１０に接触する前に研磨剤を供給するステップを行う。このステップは、後述する研磨パッド洗浄ステップ後に、研磨パッド１０上に残留した洗浄残渣及び洗浄液自身を研磨剤に置換することを目的とする。具体的には、ウェハＷの研磨前に（すなわち、ウェハＷが研磨パッド上に無い状態で）研磨テーブル３０Ａを回転させながら、研磨剤供給ノズル３２Ａによって研磨剤を供給する。
　所定時間研磨剤を供給し、研磨パッド上に残留した残渣及び洗浄液の、研磨剤への置換が完了した後、ウェハＷをトップリング３１Ａに接触させる。
　ウェハＷがトップリング３１Ａに接触したらトップリング３１Ａ内を負圧にし、ウェハＷをトップリング３１Ａに吸着してトップリングでウェハを保持する。トップリングを移動させて、トップリングに保持したウェハＷを研磨テーブル３０Ａ上に移動させて、トップリング３１Ａを所定の回転速度で回転させ、ウェハＷを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッドに接触させ、さらにトップリング３１Ａ内を正圧にして所定の圧力まで上昇させる。こうして、トップリング３１Ａに保持されたウェハＷを研磨パッド１０に押圧し、所定の圧力まで上昇したら研磨剤供給ノズル３２Ａから研磨テーブル３０Ａに研磨剤の供給を開始し、同時に研磨テーブル３０Ａ及びトップリング３１Ａを所定の回転速度で回転させ、トップリング３１Ａと研磨テーブル３０Ａを相対運動させて、ウェハＷの表面を研磨する研磨ステップ（図７のステップＳ２）を行う。
　ウェハＷの表面の研磨は、ウェハＷ上に形成される配線の状況等に応じて所定量行う。ウェハＷの表面を所定量研磨したら、研磨剤供給ノズル３２Ａからの研磨剤の供給を停止し、ステップＳ２が終了する。
　また、ウェハＷの研磨は研磨装置３０Ｂで行ってもよく、研磨装置３０Ａで研磨後に研磨装置３０Ｂで研磨するように２段階で行ってもよい。
　研磨後に、引き続きトップリング及び研磨テーブルを回転させたまま、ウェハＷ及び研磨テーブル３０Ａを相対運動させながら、洗浄手段により洗浄する基板洗浄ステップ（図７のステップＳ３）を行う。基板洗浄ステップでは、研磨パッド１０上に、洗浄手段（アトマイザ３４Ａもしくは研磨剤供給ノズル３２Ａ）で洗浄液を吹き付けることにより、ウェハＷを洗浄する。基板洗浄ステップでは、研磨後にウェハＷの表面（被研磨面）に存在する研磨剤を、洗浄手段により供給された洗浄液にて除去する。
　ステップＳ３の終了後、トップリング３１Ａ内を負圧にしてウェハＷをトップリング３１Ａに吸着する。そして、トップリング３１Ａを上昇させてウェハＷを研磨テーブル３０Ａから離し、ウェハＷを第２搬送位置ＴＰ２上に載置する。研磨及び洗浄が終わったウェハＷは、第１研磨ユニット３Ａから搬送機構により、次の処理工程（通常の洗浄部（図示しない）でのウェハＷの洗浄工程、又は研磨テーブル３０Ａ以外の研磨テーブルでの研磨工程）に送られる。
　次に、ウェハＷが研磨パッド１０上に無い状態で、研磨テーブル３０Ａを回転させながら研磨パッド１０を既述の洗浄手段により洗浄する研磨パッド洗浄ステップ（図７のステップＳ４）を行う。
　研磨パッド洗浄ステップでは、研磨パッド１０上に残留した研磨剤及び研磨後の研磨生成物を、洗浄手段により供給された洗浄液にて除去する。洗浄手段として、アトマイザ３４Ａもしくは研磨剤供給ノズル３２Ａのいずれか一方のみを用いるか、もしくは両方を同時に用いることができる。洗浄液は、DIWを基本的に用いる。場合によっては、適当な薬液を使用しても良い。ウェハＷが研磨パッド１０上に無い状態で研磨テーブル３０Ａを回転させながら、洗浄液を供給する。
　このように、本発明では、ウェハＷを一枚研磨するごとに、必ず、研磨パッド洗浄ステップを行う。なお、基板洗浄ステップにおける洗浄手段と、研磨パッド洗浄ステップにおける洗浄手段は同一のものでよく、例えば、アトマイザを用いる。但し、洗浄手段は、アトマイザ及び場合によっては研磨剤供給手段を用いることができる。研磨剤供給手段を用いる場合は、研磨剤供給手段からコンディショニング水を出して洗浄する。アトマイザ及び研磨剤供給手段は、１つの装置とすることもできる。別々の装置である場合、基板洗浄ステップでは研磨剤供給手段からのコンディショニング水のみにより洗浄することができる。また、本ステップの一部の時間（例えば本ステップの前半）、もしくは基板洗浄ステップと研磨パッド洗浄ステップの間に研磨パッドのコンディショニングを実施しても良い。
　研磨パッド洗浄ステップＳ４が終了した後、研磨剤前供給ステップＳ１に戻り、ステップＳ１からステップＳ４を繰り返す。
　次に、基板洗浄ステップでは、洗浄手段から洗浄液を第一の圧力、又は第一の流量の条件にて供給して、ウェハＷを洗浄し、研磨パッド洗浄ステップでは、洗浄手段から洗浄液を第二の圧力、又は第二の流量の条件にて供給して、ウェハＷを洗浄すること（アトマイザ流量可変にする理由）について説明する。
　この手順は、基板洗浄ステップや研磨パッド洗浄ステップにおいて、特にアトマイザを使用することを想定した場合に適用される。大流量のＤＩＷノズルによる研磨パッド洗浄を行うことができるアトマイザを使用する場合、アトマイザからのＤＩＷ供給流量が増加するとスクラッチ数が減少する。これは研磨パッド洗浄の観点からは良い。一方で基板洗浄ステップにおいてＤＩＷ供給流量が増加すると、アトマイザからの供給される大流量のＤＩＷにより、研磨ステップまでで使用していた研磨剤が飛散し、トップリング等の研磨部内の機器に多量の研磨剤が付着する。この飛散した研磨剤は次の研磨において研磨パッド表面上に脱落して、スクラッチの発生に繋がる場合がある。従って、基板洗浄ステップと研磨パッド洗浄ステップとで使用する洗浄液流量を可変とすることで、研磨剤の飛散防止と研磨パッド洗浄の両者の効果を上げることができる。具体的には、基板洗浄ステップでは研磨剤の飛散の防止を考慮して、より少ない流量にてウェハＷの洗浄を実施し、研磨パッド洗浄ステップで大流量の洗浄液にて研磨パッド洗浄を行う。アトマイザ流量と欠陥数の関係を表すデータを図１４に示す。図１４において、縦軸は欠陥数、横軸は洗浄液流量を示す。基準（研磨パッド洗浄ステップ）となる場合の流量よりも３０％流量を減らすことにより、基板洗浄ステップでは、欠陥数が半分以下に低減する。
　次に、基板洗浄ステップ、又は研磨パッド洗浄ステップにおいて、洗浄手段と研磨テーブルとの相対的な速度を0.6m/sec以上、2.5m/sec以下とすること（研磨パッド洗浄等において研磨テーブルの回転数を設定する理由）について、図１５～１７により説明する。
　例えば、図１５に図示するような洗浄手段５１０（アトマイザ）においては、研磨テーブル回転数が大き過ぎる場合（図１５（ｂ））、各ノズルから供給される洗浄液の軌跡５１２，５１４は、研磨テーブル回転数が小さい場合（図１５（ａ））と比較して、より細く、線状となり、研磨パッド全面をカバーすることができない。また、基板洗浄ステップにおいては、研磨パッド洗浄後の洗浄廃液５１６，５１８が、図１５（ｂ）に示す洗浄廃液５１８のように、ウェハＷを保持するトップリング３１Ａまで届いてしまい、洗浄廃液中の研磨剤や研磨生成物によるウェハ表面へのダメージが生じる。
　すなわち、低研磨テーブル回転数のときは、洗浄手段から出た洗浄液は広がりやすい。その結果、短距離で研磨パッド前面に広がる。洗浄液の流れが研磨テーブルの回転の影響を受けにくく、研磨テーブル外への洗浄液廃液の排出が容易になる。高研磨テーブル回転数のときは、洗浄手段から出た洗浄液は広がるまでに距離が必要である。洗浄液の流れが研磨テーブルの回転数の影響を受け、ウェハＷに到達してしまい、ウェハ表面へのダメージが生じる。また、図１６に示すように、研磨テーブル回転数が大きい場合、研磨テーブル回転による回転上流側からの洗浄液の戻りが大きくなることで、洗浄液膜厚が増加する。よって洗浄液の研磨パッド表面への作用力が低減する。
　しかしながら、図１６に示す低研磨テーブル回転数の場合よりもさらに、研磨テーブル回転数が小さい場合には、ノズルから供給された洗浄液の研磨テーブル回転による排出効果が小さくなり、研磨パッド表面上への洗浄液が過多となる。このため、研磨パッド上での洗浄液の液膜が、再び厚くなり、よって洗浄液の研磨パッド表面への作用力が低減する。従って、研磨テーブル回転数が大きすぎる場合も、小さすぎる場合も、洗浄液の研磨パッド表面への作用力が低減する。
　上記の範囲（洗浄手段と研磨テーブルとの相対的な速度を0.6m/sec以上、2.5m/sec以下）であれば、これらの影響なく、研磨パッド表面の洗浄が可能となる。このため、研磨パッド中に補足された研磨剤残渣や研磨生成物が効率よく除去される。図１７は、このような場合における研磨テーブル回転数と欠陥数の関係を表すデータを示す。図１７において、縦軸は欠陥数、横軸は研磨テーブル線速度（洗浄手段と研磨テーブルとの相対的な速度）を示す。
　次に、研磨パッド洗浄ステップにおいて、トップリング、コンディショナ、研磨剤供給手段、及びアトマイザの洗浄も実施すること（研磨パッド洗浄時における研磨部構成機器の洗浄）について、図１８、１９により説明する。通常これら構成機器はウェハＷの研磨後のインターバルや非研磨時において、図１８及び１９で示すような洗浄ノズルを用いて洗浄を行う。本洗浄を研磨パッド洗浄ステップ以外にて実施する場合、このときの洗浄残渣が研磨パッド１０上に、飛散及び脱落することで、研磨パッド洗浄が不十分になる場合がある。本構成はこれを防止することを目的としており、研磨パッド洗浄中に、研磨部を構成する少なくとも１つの機器の洗浄を実施することにより、仮に洗浄ノズルによる機器の洗浄にて、洗浄液残渣が飛散・脱落してもこれを研磨パッドの洗浄と共に除去することが可能である。
　図１８（ａ）は、研磨剤供給手段３２Ａに設けられた研磨剤供給手段用洗浄ノズル６１０を示し、図１８（ｂ）は、アトマイザ３４Ａに設けられたアトマイザ用洗浄ノズル６１２を示す図である。研磨剤供給手段用洗浄ノズル６１０は、揺動軸１０２の上部に配置された２つの洗浄ノズル６１０Ａを含む。各ノズルは、互いに斜め方向にずらして配置され、パイプアーム１０１の先端部と根元部をそれぞれ洗浄する。アトマイザ用洗浄ノズル６１２は、揺動軸９４の上部に配置された２つの洗浄ノズル６１２Ａを含み、各ノズルは、上下方向に配置され、アーム９０の先端部と根元部をそれぞれ洗浄する。
　図１９は、トップリング、及びコンディショナに設けられたトップリング用洗浄ノズル、及びコンディショナ用洗浄ノズルを示す。コンディショナ用洗浄ノズル６１４は、コンディショニング部材８６を洗浄するためのコンディショナ用洗浄ノズル６１４Ａと、コンディショニング部材８６の上部にあるその他のコンディショニング用部材を洗浄するためのコンディショナ用洗浄ノズル６１４Ｂ、６１４Ｃとを含む。トップリング用洗浄ノズル６１６は、トップリング３１Ａを洗浄するためのトップリング用洗浄ノズル６１６Ａと、トップリング３１Ａの上部にあるその他のトップリング用部材を洗浄するためのトップリング用洗浄ノズル６１６Ｂ、６１６Ｃとを含む。
　次に、研磨剤前供給ステップにおいて、洗浄手段と研磨テーブルとの相対的な速度は1.5m/sec以上、4m/sec以下であること（研磨剤前供給ステップでの研磨テーブルの回転数の設定）について説明する。
　研磨パッド洗浄後には研磨パッド上に洗浄残渣や洗浄液自身が多量に残留している。この状態で次のウェハＷの研磨を実施する際、残留洗浄液による研磨剤の希釈により研磨砥粒の凝集が生じ、凝集した砥液成分による欠陥が発生する。よって本ステップは事前にこれら洗浄残渣や洗浄液を研磨剤に置換することにより、欠陥発生を抑制することを目的としている。但し、研磨テーブルの回転数が低回転の場合、洗浄液と研磨剤との置換が遅くなることに加え、研磨パッド上に残留した洗浄液による研磨剤の希釈が生じ、研磨砥粒の凝集量が増加する場合がある。従って、本ステップでの研磨テーブル回転数は大きい方が良い。しかし、逆に研磨テーブル回転数が大きすぎると置換後に研磨パッド上に供給された研磨剤自身も排出されてしまい、研磨開始時のウェハＷの研磨速度へ悪影響を及ぼす可能性がある。従って、上記範囲にて研磨剤を供給することにより、洗浄液の排出促進による研磨剤の希釈、更には研磨砥粒の残留洗浄液による凝集を防止する。さらに、一定量の研磨剤を研磨パッド上に保持することにより、研磨開始時の研磨速度の低下を起こすことなく、研磨を開始することが可能である。図２０は、このような場合における研磨テーブル回転数と欠陥数の関係を表すデータを示す。図２０において、縦軸は欠陥数、横軸は研磨テーブル線速度（洗浄手段と研磨テーブルとの相対的な速度）を示す。
　また、研磨剤前供給ステップの前に、研磨剤を供給しないで研磨テーブルのみを回転させて、研磨剤を供給する前に、研磨パッド上に存在する洗浄液及び洗浄後の廃液を除去するステップを更に有しても良い。
　本洗浄液除去ステップの導入により、これらの問題の原因である研磨パッド洗浄後の研磨パッド上の洗浄残渣や洗浄液自身の排出が促進され、その後に行う研磨剤前供給ステップにおいて、研磨剤の砥粒成分がより凝集されることなく、洗浄液と研磨剤との置換が可能となる。
　以上説明したように、本発明により、研磨パッド表面の高効率な洗浄が可能である。高効率な研磨が可能な研磨パッド表面状態を維持することも可能となる。従って研磨パッド表面に蓄積した研磨剤や研磨生成物の残渣によるウェハ表面への欠陥数を増加させることなく、研磨を行うことが可能となる。
　以上、本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
　本願は、日本国において２０１３年８月２７日に出願された特願２０１３－１７５５９９号、および、特願２０１３－１７５６００号の優先権を主張し、それらの開示は、参照によってそれらの全体が本願に組み入れられる。
 

Claims (17)

  1. 　基板を保持するトップリングと、
    　前記基板を研磨する研磨パッドが装着された研磨テーブルと、
    　前記研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、
    　前記研磨パッドのコンディショニングを実施するためのコンディショナと、
    　前記基板及び前記研磨パッドを洗浄する洗浄手段とを含む基板処理装置を用いて、前記トップリングに保持した前記基板を研磨するポリッシング方法において、
    （A）前記基板が前記研磨パッドに接触する前に、前記研磨剤供給手段によって前記研磨パッドに前記研磨剤を供給する研磨剤前供給ステップと、
    （B）前記トップリングに保持された前記基板を前記研磨パッドに押圧し、前記研磨剤供給手段によって前記研磨剤を供給しながら、前記トップリングと前記研磨テーブルを相対運動させて、前記基板を研磨する研磨ステップと、
    （C）研磨後に前記基板及び前記研磨テーブルを相対運動させながら、 前記洗浄手段により前記基板を洗浄する基板洗浄ステップと、
    （D）前記基板が前記研磨パッド上に無い状態で、前記研磨テーブルを回転させながら、 前記研磨パッドを前記洗浄手段により洗浄すると同時に前記コンディショナを前記研磨パッドに押圧して、前記研磨テーブルと前記コンディショナを相対運動させながら、前記研磨パッドのコンディショニングを行う研磨パッド洗浄ステップとを含む、ことを特徴とするポリッシング方法。
  2. 　前記研磨パッド洗浄ステップにおいて、前記研磨テーブルと前記コンディショナとの相対速度が2m/sec未満であることを特徴とする請求項１記載のポリッシング方法。
  3. 　前記研磨パッド洗浄ステップにおいて、前記コンディショナの前記研磨パッドへの押付荷重が40Nより大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のポリッシング方法。
  4. 　前記研磨パッド洗浄ステップにおいて、前記コンディショナに配置されているダイヤモンド砥粒の砥粒径もしくは凹凸形状が#200(JIS)以下であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  5. 　前記研磨ステップにおいて、前記研磨ステップの研磨時間より短い時間で前記研磨パッド表面のコンディショニングを、 前記基板の研磨と同時に実施することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  6. 　前記基板洗浄ステップで用いられる前記洗浄手段と、前記研磨パッド洗浄ステップで用いられる前記洗浄手段は、異なることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  7. 　前記研磨剤供給手段を前記洗浄手段として用いることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  8. 　基板を保持するトップリングと、
    　前記基板を研磨する研磨パッドが装着された研磨テーブルと、
    　前記研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、
    　前記研磨パッドのコンディショニングを実施するコンディショナと、
    　前記基板及び前記研磨パッドを洗浄する洗浄手段とを含む基板処理装置を用いて、前記トップリングに保持した前記基板を研磨するポリッシング方法において、
    （A）前記基板が前記研磨パッドに接触する前に、前記研磨剤供給手段によって前記研磨パッドに前記研磨剤を供給する研磨剤前供給ステップと、
    （B）前記トップリングに保持された前記基板を前記研磨パッドに押圧し、前記研磨剤供給手段によって前記研磨剤を供給しながら、前記トップリングと前記研磨テーブルを相対運動させて、前記基板を研磨する研磨ステップと、
    （C）研磨後に前記基板及び前記研磨テーブルを相対運動させながら、 前記洗浄手段により前記基板を洗浄する基板洗浄ステップと、
    （D）前記基板が前記研磨パッド上に無い状態で、前記研磨テーブルを回転させながら前
    記研磨パッドを前記洗浄手段により洗浄する研磨パッド洗浄ステップとを含む、ことを特徴とするポリッシング方法。
  9. 　前記基板洗浄ステップでは、前記洗浄手段から洗浄液を第一の圧力、又は第一の流量の条件にて供給して、前記基板を洗浄し、
    　前記研磨パッド洗浄ステップでは、前記洗浄手段から洗浄液を第二の圧力、又は第二の流量の条件にて供給して、前記基板を洗浄することを特徴とする請求項８記載のポリッシング方法。
  10. 　前記第二の圧力が前記第一の圧力よりも大きい、及び／又は前記第二の流量が前記第一の流量よりも多いことを特徴とする請求項９記載のポリッシング方法。
  11. 　前記基板洗浄ステップ、又は前記研磨パッド洗浄ステップにおいて、前記洗浄手段と前記研磨テーブルとの相対的な速度は0.6m/sec以上、2.5m/sec以下であることを特徴とする請求項８から１０までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  12. 　前記研磨パッド洗浄ステップの一部の時間、もしくは前記基板洗浄ステップと前記研磨パッド洗浄ステップの間に、前記コンディショナにより前記研磨パッドのコンディショニングを実施することを特徴とする請求項８から１０までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  13. 　前記研磨パッド洗浄ステップにおいて、前記トップリング、前記コンディショナ及び前記研磨剤供給手段の洗浄も実施することを特徴とする、請求項８から１２までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  14. 　前記研磨剤前供給ステップにおいて、前記洗浄手段と前記研磨テーブルとの相対的な速度は1.5m/sec以上、4m/sec以下であることを特徴とする請求項８から１３までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  15. 　前記研磨剤前供給ステップの前に、前記研磨剤を供給しないで前記研磨テーブルのみを回転させて、前記研磨パッド上に存在する前記洗浄液及び洗浄後の廃液を除去するステップを更に有することを特徴とする請求項１４記載のポリッシング方法。
  16. 　前記被研磨物洗浄ステップで用いられる前記洗浄手段と、前記研磨パッド洗浄ステップで用いられる前記洗浄手段は、異なることを特徴とする請求項８から１５までのいずれかに記載のポリッシング方法。
  17. 　前記研磨剤供給手段を前記洗浄手段として用いることを特徴とする請求項８から１６までのいずれかに記載のポリッシング方法。
     
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