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技術 化学機械研磨後の基板洗浄技術

出願人 株式会社荏原製作所
発明者 福永明嶋昇平和田雄高
出願日 2016年8月10日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-157665
公開日 2018年2月15日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-026461
状態 未査定
技術分野 半導体の洗浄、乾燥 洗浄、機械加工
主要キーワード 真空膜 液体排出孔 回転カバー 気体チャンバ 加圧膜 ドレイン機構 ヘリウムガス濃度 接触プレート
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月15日)のものです。
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図面 (5)

課題

化学機械研磨(CMP)後の基板洗浄での金属材料腐食を抑制する技術を提供する。

解決手段

基板を化学機械研磨した後、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄する。(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。(B)溶存酸素還元する脱酸素剤。(C)防食剤

概要

背景

半導体装置には、ソースドレインゲートとのコンタクト配線等、金属からなる部位がある。かかる部位を構成する金属としては、タングステン、銅、コバルトニッケル等が挙げられる。金属からなる部位を形成するための技術として、CVD、ALD、電気めっき等が挙げられる。多くの場合、上記技術により金属からなる層を形成した後、化学機械研磨(CMP)により余分な金属が除去されることで基板表面が平坦化され、洗浄される。
特許文献1は、CMP後基板洗浄DI水を用いる。

概要

化学機械研磨(CMP)後の基板洗浄での金属材料腐食を抑制する技術を提供する。基板を化学機械研磨した後、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄する。(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。(B)溶存酸素還元する脱酸素剤。(C)防食剤。なし

目的

米国特許出願公開第2016/0068710号明細書






本開示は、化学機械研磨(CMP)後の基板洗浄技術の改善を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基板化学機械研磨した後、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄する、方法。(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。(B)溶存酸素還元する脱酸素剤。(C)防食剤

請求項2

前記洗浄液が、さらに界面活性剤を含有する、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記洗浄液を用いた基板洗浄が、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる、請求項1または2に記載の方法。

請求項4

前記研磨パッドと前記洗浄液とを用いた基板洗浄の前に、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去し、前記研磨パッドと前記洗浄液とを用いた基板洗浄が終了し基板が研磨パッド上から離れた後に、超純水を用いて前記洗浄液を除去する、請求項3に記載の方法。

請求項5

前記洗浄液を用いた基板洗浄が、洗浄用ロールスポンジと基板とを接触させて行なわれる、請求項1ないし2のいずれかに記載の方法。

請求項6

前記洗浄液を用いた基板洗浄を、遮光した状態で行う、請求項1ないし5のいずれかに記載の方法。

請求項7

前記洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥する、方法である、請求項1ないし6のいずれかに記載の方法。

請求項8

前記基板上の金属が、銅、コバルトニッケルからなる群より選択される少なくとも1つの金属である、請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。

請求項9

前記基板上の金属が、めっき成膜された金属である、請求項1ないし8のいずれかに記載の方法。

請求項10

化学機械研磨後、基板の洗浄を開始するまでの間、以下の(D)および(E)の少なくとも一方を実行する、請求項1ないし9のいずれかに記載の方法。(D)基板表面に前記洗浄液を供給し続ける。(E)前記洗浄液をオーバーフローさせた容器に基板を浸漬させる。

請求項11

基板を化学機械研磨した後、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で洗浄する、半導体装置の製造方法。(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。(B)溶存酸素を還元する脱酸素剤。(C)防食剤。

請求項12

基板を化学機械研磨する研磨部と、基板を搬送する搬送機構と、研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部と、洗浄液をオーバーフローさせる容器と、前記研磨部と前記搬送機構と前記洗浄部とを制御する制御部と、を備えた基板処理装置であって、前記制御部は、化学機械研磨後において、基板の洗浄を開始するまでの待機時間に、前記搬送機構により、基板を容器に浸漬させるように構成されている、基板処理装置。

請求項13

化学機械研磨後の基板洗浄に用いるための洗浄液であって、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する、洗浄液。(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。(B)溶存酸素を還元する脱酸素剤。(C)防食剤。

請求項14

さらに界面活性剤を含有する、請求項13に記載の洗浄液。

技術分野

0001

本発明は、化学機械研磨(CMP)後の基板洗浄技術に関する。

背景技術

0002

半導体装置には、ソースドレインゲートとのコンタクト配線等、金属からなる部位がある。かかる部位を構成する金属としては、タングステン、銅、コバルトニッケル等が挙げられる。金属からなる部位を形成するための技術として、CVD、ALD、電気めっき等が挙げられる。多くの場合、上記技術により金属からなる層を形成した後、化学機械研磨(CMP)により余分な金属が除去されることで基板表面が平坦化され、洗浄される。
特許文献1は、CMP後の基板洗浄にDI水を用いる。

先行技術

0003

米国特許出願公開第2016/0068710号明細書

発明が解決しようとする課題

0004

本開示は、化学機械研磨(CMP)後の基板洗浄技術の改善を目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本開示の一態様は、基板を洗浄する方法であって、基板を化学機械研磨した後、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄するものである。
(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤
(B)溶存酸素還元する脱酸素剤
(C)防食剤

発明の効果

0006

本開示により、化学機械研磨(CMP)後の基板洗浄技術が改善される。

図面の簡単な説明

0007

図1は、実施例にかかる基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
図2は、実施例における研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。
図3は、実施例における洗浄モジュールを示す斜視図である。
図4は、実施例における乾燥モジュールを示す縦断面図である。
図5は、実施例における乾燥モジュールを示す平面図である。

実施例

0008

化学機械研磨(CMP)後の基板洗浄技術を改良すべく鋭意検討が加えられた。その結果、以下の知見が得られた。

0009

ソース/ドレインやゲートとのコンタクトには現在、多くの場合において、タングステンが使われている。しかしながら、微細化に伴いこれをコバルトに変えることが考えられる。またコンタクトのみならず配線のビア形成や配線層そのものの形成にも現行の銅に変えてコバルトを使う可能性がある。特にコンタクト部分アスペクト比が高く、微細化が進むにつれて現行のタングステンではビアの埋め込みに際してシームの形成が避け難くなってくる。タングステンの場合は融点が高いので、一旦シームができてしまうとアニールによりこれを解消することができず、抵抗上昇につながってしまう。一方コバルトの場合はタングステンよりも融点が低いので、仮に埋め込みが不十分であってもアニール処理によりリフローされてシームが解消され抵抗上昇が回避される(例えばUS2015/0147880A1)。

0010

コバルトの埋め込みにはCVDやALDなどの気相成長による方法がある。しかしながら、これらの方法はいずれも等方的な埋め込みであるので、アスペクト比が高い場合には一回で埋め込むことが困難となり、一部を埋め込み、次いでアニールすることを何度か繰り返すことになり、製造コストが高くなる。また材料面でもコストも高い。そこで、電気メッキによる埋め込みが考えられている。

0011

めっきにより形成された金属膜は、添加剤の効果により多結晶となり、結晶性によって反応性が大きく異なる。このためCMP後に水溶液に接すると結晶粒間電位差を生じ、腐食が発生する要因となる。また、TiNのようなライナー層との間で電位差が生じ、コバルトが溶解するガルバニック腐食が発生する。このガルバニック腐食は、CVDやALDなどで成膜した場合も同様に発生するので、コバルトを使用する場合の本質的な課題と言える。

0012

さらに埋め込みに際してビア底部からめっきが成長するように各種添加剤が使用されうる。添加剤は不純物としてめっき膜に取り込まれるが、その後のアニール処理(めっきしただけでは抵抗が高いことから、抵抗を下げるために行なわれる加熱処理)により結晶粒界に集まる。この粒界を起点として粒界腐食も発生しうる。

0013

CMP処理中はスラリー中の防食剤によってコバルト表面が保護されている。しかし、CMP後の洗浄工程においては、保護層が除去され、金属表面が露出することがある。かかるメカニズムにより、基板上に配置されたコバルトにおいて腐食発生と抵抗上昇が生じるリスクがあることが判明した。コバルト以外の金属を用いる場合(特に、例えば、銅やニッケルを用いる場合)にも、同様のリスクがあることが判っている。

0014

より具体的には例えば、CMP後の洗浄工程により、基板表面から防食剤が除去されると、局部腐食が進行しうる。コバルトの場合には特に、銅よりも標準電極電位が低く、銅よりも腐食されやすい。その結果、露出時間がわずかであっても、悪影響を受けることが考えられる。

0015

かかる課題を解決する具体的手段の一例として、CMP後の洗浄工程において使用される洗浄液自体に、腐食を抑制する性質を付与することが考えられる。
以上のような検討を踏まえ、本開示の内容が完成された。

0016

以下、添付図面を参照しつつ、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまで一例であり、本開示を限定するものではない。

0017

以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の望ましい一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、あくまで一例であり、本開示を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より望ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。また、製造方法においては、必要に応じて、各工程の順序等を変更でき、かつ、他の公知の工程を追加できる。
(第1実施形態)

0018

以下、第1実施形態に係る洗浄液、方法および半導体装置の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

0019

第1の方法は、基板を化学機械研磨した後、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で基板を洗浄する。
(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
(B)溶存酸素を還元する脱酸素剤。
(C)防食剤。

0020

かかる構成では、化学機械研磨後の基板洗浄プロセスにより基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。

0021

第2の方法は、第1の方法において、洗浄液が、さらに界面活性剤を含有する。

0022

かかる構成では、洗浄液で金属を含む基板表面が被覆されやすくなり、金属腐食の可能性をさらに低減できる。

0023

第3の方法は、第1または第2の方法において、洗浄液を用いた基板洗浄が、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる。

0024

第4の方法は、第1ないし第3の方法において、研磨パッドと洗浄液とを用いた基板洗浄の前に、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去し、研磨パッドと洗浄液とを用いた基板洗浄が終了し基板が研磨パッド上から離れた後に、超純水を用いて洗浄液を除去する。なお、脱酸素水とは超純水に対して膜脱気法などの脱酸素処理を施し溶存酸素を取り除いたものであり、不活性ガス溶解水とは、しかる後に不活性ガスを溶解させたもののことである。

0025

かかる構成では、例えば、洗浄液とスラリーとが接触ないし混合して好ましくない反応生成物が生じる可能性を低減できる。脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去するとは、主として基板表面および研磨パッド表面からスラリーを基板上の金属部分の腐食を防止しつつ除去することを言う。超純水を用いて洗浄液を除去するとは、主として研磨パッド表面から洗浄液を除去することを言う。後者においては、基板自体は後工程へと運ばれており腐食の懸念が無いので、脱酸素水および不活性ガス溶解水以外の洗浄剤(通常の超純水等)が用いられうる。超純水は、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方であってもよい。

0026

第5の方法は、第1ないし第4のいずれかの方法において、洗浄液を用いた基板洗浄が、洗浄用ロールスポンジと基板とを接触させて行なわれる。

0027

第6の方法は、第1ないし第5のいずれかの方法において、洗浄液を用いた基板洗浄を、遮光した状態で行う。

0028

第7の方法は、第1ないし第6のいずれかの方法において、洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥する、方法である。

0029

かかる構成では、仕上げ工程での洗浄水により基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。

0030

第8の方法は、第1ないし第7のいずれかの方法において、基板上の金属が、銅、コバルト、ニッケルからなる群より選択される少なくとも1つの金属である。

0031

第9の方法は、第1ないし第8のいずれかの方法において、基板上の金属が、めっき成膜された金属である。

0032

第10の方法は、第1ないし第9のいずれかの方法において、化学機械研磨後、基板の洗浄を開始するまでの間、以下の(D)および(E)の少なくとも一方を実行する。
(D)基板表面に洗浄液を供給し続ける。
(E)洗浄液をオーバーフローさせた容器に基板を浸漬させる。

0033

かかる方法では、例えば、洗浄を開始するまでの待ち時間中における腐食の進行を抑制できる。

0034

第1の半導体装置の製造方法は、基板を化学機械研磨した後、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する洗浄液で洗浄する、半導体装置の製造方法である。
(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
(B)溶存酸素を還元する脱酸素剤。
(C)防食剤。

0035

かかる構成では、化学機械研磨後の基板洗浄プロセスにより基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。

0036

第2の製造方法は、第1の製造方法において、洗浄液が、さらに界面活性剤を含有する。

0037

かかる構成では、洗浄液で金属を含む基板表面が被覆されやすくなり、金属腐食の可能性をさらに低減できる。

0038

第3の製造方法は、第1または第2の製造方法において、洗浄液を用いた基板洗浄が、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる。

0039

第4の製造方法は、第3の製造方法において、研磨パッドと洗浄液とを用いた基板洗浄の前に、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去し、研磨パッドと洗浄液とを用いた基板洗浄が終了し基板が研磨パッド上から離れた後に、超純水を用いて洗浄液を除去する。

0040

かかる構成では、例えば、洗浄液とスラリーとが接触ないし混合して好ましくない反応生成物が生じる可能性を低減できる。脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて化学機械研磨により生じたスラリーを除去するとは、主として基板表面および研磨パッド表面からスラリーを除去することを言う。超純水を用いて洗浄液を除去するとは、主として研磨パッド表面から洗浄液を除去することを言う。後者においては、基板自体は後工程へと運ばれており、脱酸素水および不活性ガス溶解水以外の洗浄剤(通常の超純水等)が用いられうる。超純水は、脱酸素水であっても不活性ガス溶解水であってもよい。

0041

第5の製造方法は、第1ないし第4のいずれかの製造方法において、洗浄液を用いた基板洗浄が、洗浄用のロールスポンジと基板とを接触させて行なわれる。

0042

第6の製造方法は、第1ないし第5のいずれかの製造方法において、洗浄液を用いた基板洗浄を、遮光した状態で行う。

0043

第7の製造方法は、第1ないし第6のいずれかの製造方法において、洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥する、製造方法である。

0044

かかる構成では、仕上げ工程での洗浄水により基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。

0045

第8の製造方法は、第1ないし第7のいずれかの製造方法において、基板上の金属が、銅、コバルト、ニッケルからなる群より選択される少なくとも1つの金属である。

0046

第9の製造方法は、第1ないし第8のいずれかの製造方法において、基板上の金属が、めっき成膜された金属である。

0047

第10の製造方法は、第1ないし第9のいずれかの製造方法において、化学機械研磨後、基板の洗浄を開始するまでの間、以下の(D)および(E)の少なくとも一方を実行する。
(D)基板表面に洗浄液を供給し続ける。
(E)洗浄液をオーバーフローさせた容器に基板を浸漬させる。

0048

かかる方法では、例えば、待ち時間中における腐食の進行を抑制できる。

0049

第1の基板処理装置は、基板を化学機械研磨する研磨部と、基板を搬送する搬送機構と、研磨された基板を洗浄し乾燥する洗浄部と、洗浄液をオーバーフローさせる容器と、研磨部と搬送機構と洗浄部とを制御する制御部と、を備えた基板処理装置であって、制御部は、化学機械研磨後において、基板の洗浄を開始するまでの待機時間に、前記搬送機構により、基板を容器に浸漬させるように構成されている。

0050

第1の洗浄液は、化学機械研磨後の基板洗浄に用いるための洗浄液であって、以下の(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つを含有する。
(A)基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤。
(B)溶存酸素を還元する脱酸素剤。
(C)防食剤。

0051

かかる構成では、化学機械研磨後の基板洗浄プロセスにより基板上の金属が腐食する可能性を低減できる。

0052

第2の洗浄液は、第1の洗浄液において、さらに界面活性剤を含有する。

0053

かかる構成では、洗浄液で金属を含む基板表面が被覆されやすくなり、金属腐食の可能性をさらに低減できる。

0054

本実施形態において、化学機械研磨後の基板洗浄は、基板表面に付着したスラリー成分を洗浄ないし除去するものである。洗浄液は、例えば、水を溶媒として含む液体とすることができる。

0055

「基板上の金属」とは、例えば、半導体基板上に形成された絶縁膜の中に埋め込まれた金属部分を意味する。

0056

「洗浄液で基板を洗浄する」とは、洗浄液を用いて基板表面を洗浄することを含む。洗浄の具体的な方法は特に限定されない。例えば、洗浄に際し、研磨パッド、スポンジロール等の部材を基板表面に接触させて摩擦により汚れを除去してもよいし、単に洗浄液のみを基板表面に適用して汚れを除去してもよい。

0057

「(A)、(B)および(C)の少なくともいずれか一つ」とは、(A)のみであってもよいし、(B)のみであってもよいし、(C)のみであってもよいし、(A)と(B)との組合せであってもよいし、(B)と(C)との組合せであってもよいし、(A)と(C)との組合せであってもよいし、(A)と(B)と(C)との組合せであってもよい。

0058

「基板上の金属に対して電子供与性を有する還元剤」とは、単に金属よりも酸化還元電位が低いことを意味するものではなく、現実に金属と接触させた場合において、金属に吸着しやすい等して、当該金属の酸化による腐食を抑制可能な剤を意味する。基板上の金属としては、例えば、銅、コバルト、ニッケル等とすることができる。具体的には例えば、当該金属を無電解めっきにより堆積させる際に用いることができる還元剤であってもよい。より具体的には例えば、ジメチルアミンボランジエチルアミンボラン次亜リン酸水素ボロンヒドラジン、等が挙げられる。

0059

還元剤の濃度としては、無電解めっきにおける還元剤濃度等にも鑑み、0.1M程度とすることができる。より具体的には、還元剤の濃度範囲の下限(境界値を含む)は、0.01M、0.02M、0.03M、0.04M、0.05M、0.06M、0.07M、0.08M、0.09M、0.1M、0.11M、0.15M、0.2M、0.3M、0.5M、1M等とすることができる。還元剤の濃度範囲の上限(境界値を含む)は、5M、4M、3M、2M、1M、0.9M、0.8M、0.7M、0.6M、0.5M、0.4M、0.3M、0.2M、0.1M等とすることができる。還元剤の濃度範囲は、0.01M以上1M以下、0.02M以上0.8M以下、0.05M以上0.5M以下等とすることができる。
なお、還元剤が有効に働くようにするため、pH調整剤の添加により洗浄液のpHを中性から弱アルカリ性に維持してもよい。

0060

金属は、基板上にめっき成膜されていてもよい。めっきされる金属としては、例えば、銅、コバルト、ニッケル等とすることができる。

0061

「溶存酸素を還元する脱酸素剤」とは、例えば、水中の溶存酸素を還元可能な脱酸素剤とすることができる。空気中から洗浄液中へと再溶解してくる酸素を脱酸素剤により消費することで、基板上の金属が腐食する可能性を低減する。具体的には例えば、亜硫酸塩カリウム塩アンモニウム塩等:5重量%程度)、脱酸素性アミノ化合物カルボヒドラジドジエチルヒドロキシルアミンヒドロキシジアミノベンゼンイソプロピルヒドロキシルアミンのうちの1種または2種以上:0.1〜2重量%)、エリソルビン酸アスコルビン酸(総量として5重量%以上)、多価フェノール有機化合物ないし多糖類系有機化合物(5〜15重量%)からなる群より選択される少なくとも1つの脱酸素剤とすることができる。

0062

多価フェノール系有機化合物としては、水中の溶存酸素を低減する作用を有していれば特に限定されるものではなく、例えば没食子酸等でもよい。タンニン類リグニン類及びカテキン類からなる群より選ばれる1種以上の化合物とすれば、脱酸素作用に優れるという点で有利である。多糖類系有機化合物としては、キトサン類とすれば、脱酸素作用に優れるという点で有利である。ただし、これに限定されるものではなく、デンプン等であってもよい。

0063

「防食剤」としては、例えば、CMP用組成物研磨剤)に含まれる防食剤とすることができる。かかる防食剤としては、周知のものが種々用いられ得る。具体的には例えば、トリアゾール類ベンゾトリアゾール類イミダゾール類ベンゾイミダゾール類のいずれかないしそれらの混合物(濃度:0.05〜5重量%程度)とすることができる。あるいは例えば、両性界面活性剤類、スルホン酸類ホスホン酸類カルボン酸類アミン類アミド類、及びそれらの混合物(濃度:0.001〜0.25重量%程度)とすることができる。

0064

「界面活性剤」としては、特に限定されない。カルボン酸塩スルホン酸塩硫酸エステル等のアニオン系、第四級アンモニウム塩型等のカチオン系、カルボン酸塩型等の両性系、エステル型エーテル型等のノニオン系のいずれも適用することができる。

0065

例えば、ビアを囲む絶縁膜が酸化膜である場合、ビアを構成する金属より酸化膜のほうが濡れ性が高い。このため、酸化膜に洗浄液が引っ張られ、洗浄中に金属表面まで洗浄液が行き渡らない虞がある。かかる問題を低減するため、金属と絶縁膜両者での接触角に差が無くなる程度にまで界面活性剤を添加してもよい。

0066

洗浄液を用いた基板洗浄が、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる場合において、ウェーハフェースダウンで保持されうる。洗浄後研磨ヘッドに保持されたウェーハはフェースダウンのまま研磨パッドから離れるが、このとき、洗浄液の濡れ性によっては、洗浄液が液滴となって基板表面から落下し、表面が洗浄液に覆われずに露出する。その結果、基板上の金属が空気中の酸素等に接触して、腐食が生じ得る。かかる問題を低減するため、接触角が25°以下となるように、界面活性剤の種類および添加量が調整されてもよい。あるいは、かかる問題をより強力に低減するため、接触角が15°以下となるように、界面活性剤の種類および添加量が調整されてもよい。接触角の測定方法としては、液滴の頂点の高さh、半径rを直読し、θ=2arctan(h/r)より接触角を求める『θ/2法』を使用できる。

0067

「脱酸素水」とは、溶存酸素による腐食を低減するために、酸素を実質的に含まない水を言う。脱酸素水は、超純水(非イオン水蒸留水等)から調製されてもよい。「不活性ガス溶解水」は、超純水を脱酸素処理した後、不活性ガスを溶解させた水である。不活性ガスとしては、例えば、窒素ヘリウム、水素等とすることができる。不活性ガスを溶解させるのは、洗浄処理中に大気から酸素が再溶解するのを抑制するためである。

0068

脱酸素処理としては、窒素曝気による酸素濃度低減が不十分な場合等に対応すべく、真空膜脱気が採用されうる。不活性ガス溶解処理としては、超純水の純度低下等を低減すべく、加圧膜溶解が採用されうる。

0069

脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方中の溶存酸素濃度としては50μg/L以下であってもよく、5μg/Lであってもよい。脱酸素水における溶存酸素濃度の上限(境界値を含む)としては、1mg/L、100μg/L、50μg/L、40μg/L、30μg/L、20μg/L、10μg/L、9μg/L、8μg/L、7μg/L、6μg/L、5μg/L、4μg/L、3μg/L、2μg/L、1μg/L等とすることができる。脱酸素水における溶存酸素濃度の下限(境界値を含む)としては、0μg/L、0.1μg/L、0.2μg/L、0.3μg/L、0.4μg/L、0.5μg/L、0.6μg/L、0.7μg/L、0.8μg/L、0.9μg/L、1μg/L、2μg/L、3μg/L、4μg/L等とすることができる。脱酸素水における溶存酸素濃度の範囲としては、0μg/L以上1mg/L以下、0μg/L以上100μg/L以下、0μg/L以上10μg/L以下、0.1μg/L以上1mg/L以下、0.1μg/L以上100μg/L以下、0.1μg/L以上10μg/L以下、0.2μg/L以上8μg/L以下、0.3μg/L以上6μg/L以下等とすることができる。

0070

不活性ガス溶解水中溶存不活性ガス濃度としては、例えば窒素で20mg/L程度、ヘリウムで1.6mg/L程度、水素で1.6mg/L程度とすることができる。

0071

不活性ガス溶解水中の溶存窒素ガス濃度の上限(境界値を含む)としては、30mg/L、20mg/L等とすることができる。脱酸素水における溶存窒素ガス濃度の下限(境界値を含む)としては、1mg/L、2mg/L、3mg/L、4mg/L、5mg/L、6mg/L、7mg/L、8mg/L、9mg/L、10mg/L等とすることができる。脱酸素水における溶存窒素ガス濃度の範囲としては、0.1mg/L以上30mg/L以下、5mg/L以上25mg/L以下、10mg/L以上20mg/L以下等とすることができる。

0072

不活性ガス溶解水中の溶存ヘリウムガス濃度の上限(境界値を含む)としては、1mg/L、1.6mg/L等とすることができる。脱酸素水における溶存ヘリウムガス濃度の下限(境界値を含む)としては、50μg/L、100μg/L等とすることができる。脱酸素水における溶存ヘリウムガス濃度の範囲としては、50μg/L以上1mg/L以下、100μg/L以上1.6mg/L以下等とすることができる。

0073

不活性ガス溶解水中の溶存水素ガス濃度の上限(境界値を含む)としては、1mg/L、1.6mg/L等とすることができる。脱酸素水における溶存水素ガス濃度の下限(境界値を含む)としては、50μg/L、100μg/L等とすることができる。脱酸素水における溶存水素ガス濃度の範囲としては、50μg/L以上1mg/L以下、100μg/L以上1.6mg/L以下等とすることができる。

0074

「遮光」とは、例えば、研磨プロセス洗浄プロセス等において、光が入ると半導体光電効果により腐食が生じる場合において、かかる問題を回避するために、プロセスにおいて基板が光に触れないように処理することをいう。
[実施例]

0075

図1は、実施例にかか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4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4は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部5と、後述する洗浄液をオーバーフローさせた容器8とを有している。基板処理装置全体は遮光されており、ウェハに強い光が当たらないように構成されている。

0076

ロード/アンロード部2は、多数のウェハ(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。フロントロード部20には、オープンカセットSMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができるようになっている。ここで、SMIF、FOUPは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

0077

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、処理されたウェハをウェハカセットに戻すときに上側のハンドを使用し、処理前のウェハをウェハカセットから取り出すときに下側のハンドを使用して、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、ウェハを反転させることができるように構成されている。

0078

ロード/アンロード部2は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード/アンロード部2の内部は、基板処理装置外部、研磨部3、および洗浄部4のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨部3は研磨液としてスラリーを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨部3の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部4の内部圧力よりも低く維持されている。ロード/アンロード部2には、HEPAフィルタULPAフィルタ、またはケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット(図示せず)が設けられており、このフィルタファンユニットからはパーティクル汚染ガス成分が除去されたクリーンエアが常時吹き出している。

0079

研磨部3は、ウェハの化学機械研磨(平坦化)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。

0080

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、ウェハを保持しかつウェハを研磨テーブル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に研磨液やドレッシング液、あるいは後述する洗浄液を供給するための研磨液供給ノズル32Aと、研磨パッド10の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ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とを備えている。

0081

同様に、第2研磨ユニット3Bは、研磨パッド10が取り付けられた研磨テーブル30Bと、トップリング31Bと、研磨液供給ノズル32Bと、ドレッサ33Bと、アトマイザ34Bとを備えており、第3研磨ユニット3Cは、研磨パッド10が取り付けられた研磨テーブル30Cと、トップリング31Cと、研磨液供給ノズル32Cと、ドレッサ33Cと、アトマイザ34Cとを備えており、第4研磨ユニット3Dは、研磨パッド10が取り付けられた研磨テーブル30Dと、トップリング31Dと、研磨液供給ノズル32Dと、ドレッサ33Dと、アトマイザ34Dとを備えている。

0082

次に、ウェハ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)の間でウェハを搬送する機構である。

0083

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)の間でウェハを搬送する機構である。

0084

ウェハは、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。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、トップリング31Aへのウェハの受け渡しは第2搬送位置TP2で行われる。同様に、第2研磨ユニット3Bのトップリング31Bは研磨位置と第3搬送位置TP3との間を移動し、トップリング31Bへのウェハの受け渡しは第3搬送位置TP3で行われる。第3研磨ユニット3Cのトップリング31Cは研磨位置と第6搬送位置TP6との間を移動し、トップリング31Cへのウェハの受け渡しは第6搬送位置TP6で行われる。第4研磨ユニット3Dのトップリング31Dは研磨位置と第7搬送位置TP7との間を移動し、トップリング31Dへのウェハの受け渡しは第7搬送位置TP7で行われる。

0085

第1搬送位置TP1には、搬送ロボット22からウェハを受け取るためのリフタ11が配置されている。ウェハはこのリフタ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。リフタ11と搬送ロボット22との間に位置して、シャッタ(図示せず)が隔壁1aに設けられており、ウェハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット22からリフタ11にウェハが渡されるようになっている。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、洗浄部4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。ウェハは、第2リニアトランスポータ7によって第3研磨ユニット3Cおよび/または第4研磨ユニット3Dに搬送される。また、研磨部3で研磨されたウェハはスイングトランスポータ12を経由して洗浄部4に搬送される。スイングトランスポータ12の側方には、図示しないフレームに設置されたウェハWの仮置き台180が配置されている。この仮置き台180は、図1に示すように、第1リニアトランスポータ6に隣接して配置されており、第1リニアトランスポータ6と洗浄部4との間に位置している。

0086

洗浄部4は、第1洗浄室190と、第1搬送室191と、第2洗浄室192と、第2搬送室193と、乾燥室194とに区画されている。第1洗浄室190内には、縦方向に沿って配列された上側一次洗浄モジュール201Aおよび下側一次洗浄モジュール201Bが配置されている。上側一次洗浄モジュール201Aは下側一次洗浄モジュール201Bの上方に配置されている。同様に、第2洗浄室192内には、縦方向に沿って配列された上側二次洗浄モジュールおよび下側二次洗浄モジュールが配置されている。上側二次洗浄モジュールは下側二次洗浄モジュールの上方に配置されている。一次および二次洗浄モジュールは、洗浄液を用いてウェハを洗浄する洗浄機である。これらの一次および二次洗浄モジュールは垂直方向に沿って配列されているので、フットプリント面積が小さいという利点が得られる。

0087

乾燥室194内には、縦方向に沿って配列された上側乾燥モジュールおよび下側乾燥モジュールが配置されている。これら上側乾燥モジュールおよび下側乾燥モジュールは互いに隔離されている。上側乾燥モジュールおよび下側乾燥モジュールの上部には、清浄な空気を乾燥モジュール内にそれぞれ供給するフィルタファンユニットが設けられている。上側一次洗浄モジュール、下側一次洗浄モジュール、上側二次洗浄モジュール、下側二次洗浄モジュール、上側乾燥モジュール、および下側乾燥モジュールは、図示しないフレームにボルトなどを介して固定されている。

0088

研磨されたウェハにはスラリーが付着しており、その状態でウェハを長い時間放置することは好ましくない。これは、配線金属がスラリーによって腐食しうるからである。そこで、当該ウェハの存在位置に応じた対応が必要となる。研磨直後であれば、搬送位置TP4ないしTP5においてウェハ下方にノズル(図示せず)を設け、前記洗浄液をウェハ表面に対して待機時間終了まで供給し腐食発生を抑止する。このノズルはウェハ全面を洗浄液で継続的に濡らすために、基板中心に対して軸対象に複数設置することが好ましい。また、仮置き台180を洗浄液を保持しうる容器状(図示せず)とし、当該容器にオーバーフロー機構ドレイン機構を設け、待機時間中は洗浄液をオーバーフローする状況で供給しつつウェハを保持し、待機時間終了後は洗浄液の供給を停止するとともに直ちにドレインし、液が抜け落ちてから洗浄部へと搬送する。さらに浄部4の隣には、洗浄液(詳細は後述)をオーバーフローさせる容器8が設けられている。すなわち、容器8には、図示されない洗浄液供給口から継続的に新鮮かつ清浄な洗浄液が供給されており、容器8の上端から洗浄液が溢れ出して流れ落ちるように構成されている。溢れた洗浄液は、図示されない排水口から排出され、廃棄される。あるいは、溢れた洗浄液は回収され、濾過等を経て再利用されてもよい。

0089

第3研磨ユニット3Cおよび/または第4研磨ユニット3DにおいてCMPが完了して洗浄ステップ移行する前、あるいは、各洗浄ステップが完了して次の洗浄ステップに移行する前に、待機時間が発生すると、搬送機構(図示せず)が、ウェハを保持したままウェハを容器8内の洗浄液に浸漬させる。待機時間が完了すると、第3の搬送機構は、保持しているウェハを下流のステップへと引き渡す。

0090

この例では、第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3Bのライン優先的に処理することとし、第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3Bのラインには待機時間が発生しないことを前提としてシステムを構成している。第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3Bのラインにも待機時間が発生する場合には、別途容器8を設けたり、それぞれのラインから利用できる位置に容器8を設けてもよい。

0091

<第1ステップ>
以下、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる基板洗浄の第1ステップについて説明する。

0092

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。

0093

図2は、実施例における研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。第1研磨ユニット3Aにおいて、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、液体供給ノズル32Aから研磨パッド10の研磨面に研磨液が供給され、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。かかる態様により、CMPが実行される。

0094

CMPが終了すると、液体供給ノズル32Aから脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方が供給される。トップリング31Aおよび研磨テーブル30Aが、CMPの時と同様に回転することで、研磨パッド10とウェハWとの境界部分、研磨パッド10の表面等から研磨液を含むスラリーが除去される。

0095

スラリーの除去が完了すると、液体供給ノズル32Aから洗浄液(例えば、アスコルビン酸:5%、ベンゾトリアゾール:0.1%、ポリエチレングリコール:0.1%、残部:超純水)が供給される。トップリング31Aおよび研磨テーブル30Aが、CMPの時と同様に回転することで、研磨パッド10とウェハWとの境界部分、研磨パッド10の表面等から脱酸素水が除去され、ウェハWの表面は洗浄液で保護されることになる。

0096

第1実施例で用いられる洗浄液は、具体的には、以下の方法で調製されうる。

0097

超純水に対して、まずポリエチレングリコールを添加し撹拌溶解する。ついで撹拌を継続したまま、アスコルビン酸、ベンゾトリアゾールの順に添加し、溶解させる。しかる後に水酸化カリウムによりpH9になるよう調整する。

0098

ウェハ表面の洗浄液による保護が完了すると、ウェハWは後工程へと移送される。その後、液体供給ノズル32Aから超純水が供給される。トップリング31Aが回転することで、研磨パッド10の表面等から洗浄液が除去される。

0099

なお、ウェハ表面の洗浄液による保護の前に実行される脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方による洗浄ないしウエハ移送後の超純水による洗浄は、スラリーと洗浄液との反応による悪影響を低減するためのものである。かかる反応による悪影響が特に問題とならない場合等において、これらの洗浄は省略されてもよい。

0100

実施例では、化学機械研磨用の研磨パッドと基板とを接触させて行なわれる基板洗浄時に、金属腐食対策済みの洗浄液が用いられることから、研磨パッドを用いた洗浄プロセスにおいて、洗浄液への酸素の溶解が抑制されることにより基板上の金属等が腐食する可能性が低減される。

0101

<第2ステップ>
以下、洗浄用のロールスポンジと基板とを接触させて行なわれる基板洗浄の第2ステップについて説明する。

0102

図3は、実施例における洗浄モジュールを示す斜視図である。洗浄モジュール201は、第1洗浄室190および第2洗浄室192の内部に設置されるロールスポンジ型の洗浄機である。図3に示すように、洗浄モジュール201はウェハWを保持して回転させる4つのローラ301,302,303,304と、ウェハWの上下面に接触するロールスポンジ(洗浄具)307,308と、これらのロールスポンジ307,308を回転させる回転機構310,311と、ウェハWの上下面に洗浄液(例えば純水)を供給する洗浄液供給ノズル315,316と、ウェハWの上下面にエッチング液薬液)を供給するエッチング液供給ノズル317,318とを備えている。ローラ301,302,303,304は図示しない駆動機構(例えばエアシリンダ)によって、互いに近接および離間する方向に移動可能となっている。

0103

上側のロールスポンジ307を回転させる回転機構310は、その上下方向の動きガイドするガイドレール320に取り付けられている。また、この回転機構310は昇降駆動機構321に支持されており、回転機構310および上側のロールスポンジ307は昇降駆動機構321により上下方向に移動されるようになっている。なお、図示しないが、下側のロールスポンジ308を回転させる回転機構311もガイドレールに支持されており、昇降駆動機構によって回転機構311および下側のロールスポンジ308が上下動するようになっている。なお、昇降駆動機構としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダが使用される。

0104

ウェハWの搬入搬出時には、ロールスポンジ307,308は互いに離間した位置にある。ウェハWの洗浄時には、これらロールスポンジ307,308は互いに近接する方向に移動してウェハWの上下面に接触する。ロールスポンジ307,308がウェハWの上下面を押圧する力は、それぞれ昇降駆動機構321および図示しない昇降駆動機構によって調整される。上側のロールスポンジ307および回転機構310は昇降駆動機構321によって下方から支持されているので、上側のロールスポンジ307がウェハWの上面に加える押圧力は0〔N〕からの調整が可能である。

0105

ローラ301は、保持部301aと肩部(支持部)301bの2段構成となっている。肩部301bの直径は保持部301aの直径よりも大きく、肩部301bの上に保持部301aが形成されている。ローラ302,303,304も、ローラ301と同一の構成を有している。搬送ロボット(図示せず)のアームにより搬送されてきたウェハWは、まず肩部301b,302b,303b,304bの上に載置され、その後ローラ301,302,303,304がウェハWに向かって移動することにより保持部301a,302a,303a,304aに保持される。4つのローラ301,302,303,304のうちの少なくとも1つは図示しない回転機構によって回転駆動されるように構成され、これによりウェハWはその外周部がローラ301,302,303,304に保持された状態で回転する。肩部301b,302b,303b,304bは下方に傾斜したテーパ面となっており、保持部301a,302a,303a,304aによって保持されている間、ウェハWは肩部301b,302b,303b,304bと非接触に保たれる。

0106

洗浄用のロールスポンジと基板(ウェハ)とを接触させて行なわれる基板洗浄は、次のように行なわれる。まず、ウェハWはローラ301,302,303,304に保持され、回転される。次いで、洗浄液供給ノズル315,316からウェハWの上面に洗浄液(例えば、ジメチルアミンボラン:0.6%、トリルトリアゾール:0.1%、ポリエチレングリコール:0.1%、残部:超純水)、下面に超純水が供給される。そして、ロールスポンジ307,308がその軸心周りに回転しながらウェハWの上下面に摺接することによって、ウェハWの上下面をスクラブ洗浄する。

0107

第2ステップで用いられる洗浄液は、第1ステップと同様の方法で調製することができるので、詳細な説明を省略する。

0108

洗浄モジュールが複数備えられている場合、それぞれの洗浄モジュールは、同一のタイプの洗浄モジュールでもよく、または異なるタイプの洗浄モジュールでもよい。例えば、一次洗浄モジュールを一対のロールスポンジでウェハの上下面をスクラブ洗浄するタイプの洗浄機とし、二次洗浄モジュールをペンシルスポンジ型洗浄機または2流体ジェットタイプの洗浄機とすることもできる。

0109

実施例では、洗浄用のロールスポンジと基板(ウェハ)とを接触させて行なわれる基板洗浄時に、金属腐食対策済みの洗浄液が用いられることから、ロールスポンジを用いた洗浄プロセスにおいて、洗浄水中溶け込んだ酸素等により基板上の金属等が腐食する可能性が低減される。

0110

<第3ステップ>
以下、第1実施形態の洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥する第3ステップについて説明する。

0111

図4は、実施例における乾燥モジュールを示す縦断面図である。図5は、実施例における乾燥モジュールを示す平面図である。乾燥モジュール205は、乾燥室194の内部に設置される、ロタゴニ乾燥を行う乾燥機である。

0112

乾燥モジュール205は、基台401と、この基台401に支持された4本の円筒状の基板支持部材402とを備えている。より具体的には、基台401は、4つのアーム401aを有し、各アーム401aの先端に基板支持部材402が上下動自在に支持されている。基台401は回転軸406の上端に固定されており、この回転軸406は軸受405によって回転自在に支持されている。軸受405は回転軸406と平行に延びる円筒体407の内周面に固定されている。円筒体407の下端架台409に取り付けられており、その位置は固定されている。回転軸406は、プーリ411,412およびベルト414を介してモータ415に連結されており、モータ415を駆動させることにより、基台401はその軸心を中心として回転するようになっている。

0113

基台401の上面には回転カバー450が固定されている。なお、図4は回転カバー450の縦断面を示している。回転カバー450はウェハWの全周を囲むように配置されている。回転カバー450の縦断面形状は径方向内側に傾斜している。また、回転カバー450の縦断面は滑らかな曲線から構成されている。回転カバー450の上端はウェハWに近接しており、回転カバー450の上端の内径は、ウェハWの直径よりもやや大きく設定されている。また、回転カバー450の上端には、基板支持部材402の外周面形状に沿った切り欠き450aが各基板支持部材402に対応して形成されている。回転カバー450の底面には、斜めに延びる液体排出孔451が形成されている。

0114

ウェハWの上方には、ウェハWの表面(フロント面)に洗浄液を除去するための脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を供給するフロントノズル454が配置されている。フロントノズル454は、ウェハWの中心を向いて配置されている。このフロントノズル454は、図示しない脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方の供給源に接続され、フロントノズル454を通じてウェハWの表面の中心に脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方が供給されるようになっている。脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方に加え、他の薬液等が供給可能であってもよい。また、ウェハWの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための2つのノズル460,461が並列して配置されている。ノズル460は、ウェハWの表面にIPA蒸気イソプロピルアルコールとN2ガスとの混合気)を供給するためのものであり、ノズル461はウェハWの表面の乾燥を防ぐために脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を供給するものである。これらノズル460,461はウェハWの径方向に沿って移動可能に構成されている。

0115

実施例で用いる脱酸素水ならびに不活性ガス溶解水は、具体的には以下の方法で調製されうる。

0116

まず、超純水を例えばポリオレフィン製中空糸膜から成る脱気モジュール液相側に供給し、同モジュールの気相側を真空ポンプ減圧することにより、超純水中の溶存酸素その他の溶存気体成分を脱気除去し脱酸素水を得る。ここで、中空糸膜の膜面積、超純水の供給液量および真空ポンプの排気速度を選択することにより、脱酸素水中の溶存酸素濃度を制御することができる。この操作は単に酸素を除去するだけでなく、金属の腐食を促進する溶存炭酸ガスを除去する効果もあり、また不活性ガスの溶解を促進するためにも有用な工程である。次いで脱酸素水を例えばポリオレフィン製中空糸膜から成る脱気モジュールの液相側に供給し、同モジュールの気相側に溶解したい不活性ガスを供給することで目的とする不活性ガス溶解水を得る。ここで、中空糸膜の膜面積、脱酸素水の供給液量および不活性ガスの供給圧力を選択することにより、不活性ガス溶解水中の溶存ガス濃度を制御することができる。

0117

回転軸406の内部には、超純水供給源465に接続されたバックノズル463と、乾燥気体供給源466に接続されたガスノズル464とが配置されている。超純水供給源465には、洗浄液として超純水が貯留されており、バックノズル463を通じてウェハWの裏面に超純水が供給されるようになっている。また、乾燥気体供給源466には、乾燥気体として、N2ガスまたは乾燥空気などが貯留されており、ガスノズル464を通じてウェハWの裏面に乾燥気体が供給されるようになっている。

0118

円筒体407の周囲には、基板支持部材402を持ち上げるリフト機構470が配置されている。このリフト機構470は、円筒体407に対して上下方向にスライド可能に構成されている。リフト機構470は、基板支持部材402の下端に接触する接触プレート470aを有している。円筒体407の外周面とリフト機構470の内周面との間には、第1の気体チャンバ471と第2の気体チャンバ472が形成されている。これら第1の気体チャンバ471と第2の気体チャンバ472は、それぞれ第1の気体流路474および第2の気体流路475に連通しており、これら第1の気体流路474および第2の気体流路475の端部は、図示しない加圧気体供給源に連結されている。第1の気体チャンバ471内の圧力を第2の気体チャンバ472内の圧力よりも高くすると、リフト機構470が上昇する。一方、第2の気体チャンバ472内の圧力を第1の気体チャンバ471内の圧力よりも高くすると、リフト機構470が下降する。なお、図4は、リフト機構470が下降位置にある状態を示している。

0119

以上のように構成された乾燥モジュールにおいて、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄液を除去し、乾燥するステップについて、以下説明する。

0120

まず、モータ415によりウェハWおよび回転カバー450を一体に回転させる。この状態で、フロントノズル454から脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を、バックノズル463から超純水を、それぞれウェハWの表面(上面)および裏面(下面)に供給し、ウェハWの表裏全面リンスする。ウェハWに供給された脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方並びに超純水は、遠心力によりウェハWの表面および裏面全体広がり、これによりウェハWの全体がリンスされる。回転するウェハWから振り落とされた脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方並びに超純水は、回転カバー450に捕らえられ、液体排出孔451に流れ込む。ウェハWのリンス処理の間、2つのノズル460,461は、ウェハWから離れた所定の待機位置にある。

0121

次に、フロントノズル454からの脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方の供給を停止し、フロントノズル454をウェハWから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、2つのノズル460,461をウェハWの上方の作業位置に移動させる。そして、ウェハWを30〜150min−1の速度で低速回転させながら、ノズル460からIPA蒸気を、ノズル461から脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方をウェハWの表面に向かって供給する。このとき、ウェハWの裏面にもバックノズル463から超純水を供給する。そして、2つのノズル460,461を同時にウェハWの径方向に沿って移動させる。これにより、ウェハWの表面(上面)が乾燥される。

0122

その後、2つのノズル460,461を所定の待機位置に移動させ、バックノズル463からの超純水の供給を停止する。そして、ウェハWを1000〜1500min−1の速度で高速回転させ、ウェハWの裏面に付着している脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方並びに超純水を振り落とす。このとき、ガスノズル464から乾燥気体をウェハWの裏面に吹き付ける。このようにしてウェハWの裏面が乾燥される。乾燥されたウェハWは、搬送ロボット(図示せず)により乾燥モジュール205から取り出され、ウェハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理がウェハに対して行われる。上述のように構成された乾燥モジュール205によれば、ウェハWの両面を迅速かつ効果的に乾燥することができ、また、正確に乾燥処理終了時点を制御することができる。したがって、乾燥処理のための処理時間が洗浄プロセス全体の律速工程となることはない。また、洗浄部に形成される上述した複数の洗浄ラインでの処理時間は平準化することができるので、プロセス全体のスループットを向上させることができる。

0123

実施例では、洗浄液を用いた基板洗浄の後、脱酸素水および不活性ガス溶解水の少なくともいずれか一方を用いて基板表面から洗浄液が除去され、乾燥されるため、洗浄水中に溶け込んだ酸素等により基板上の金属等が腐食する可能性が低減される。

0124

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

0125

1ハウジング
2 ロード/アンロード部
3研磨部
3A,3B,3C,3D研磨ユニット
4洗浄部
5 制御部
6 第1リニアトランスポータ
7 第2リニアトランスポータ
8容器
10研磨パッド
11リフタ
12スイングトランスポータ
21走行機構
22搬送ロボット
30A,30B,30C,30D研磨テーブル
31A,31B,31C,31Dトップリング
32A,32B,32C,32D研磨液供給ノズル
33A,33B,33C,33Dドレッサ
34A,34B,34C,34Dアトマイザ
36トップリングシャフト
180 仮置き台
190 第1洗浄室
191 第1搬送室
192 第2洗浄室
193 第2搬送室
194乾燥室
201洗浄モジュール
205乾燥モジュール
301〜304ローラ
307,308ロールスポンジ
321昇降駆動機構
401基台
402基板支持部材
415モータ
450回転カバー
454フロントノズル
460,461 ノズル
463バックノズル
464ガスノズル
470 リフト機構

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