基板洗浄方法及び基板洗浄装置
【課題】フットプリントや洗浄時間を増大させることなく、スクラブ洗浄部材への負荷を低減させ、研磨後の基板表面の研磨性能を向上させた洗浄を行う。
【解決手段】移動アーム４８を移動させて、基板Ｗのエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材４０を基板Ｗのセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、移動アーム４８の移動に伴って、２流体ノズル７０を該２流体ノズル７０から回転中の基板Ｗの表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら移動させ、２流体ノズル７０からの流体の噴出を停止させた後、スクラブ洗浄部材４０を基板Ｗの表面に接触させてスクラブ洗浄を行う。
【解決手段】移動アーム４８を移動させて、基板Ｗのエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材４０を基板Ｗのセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、移動アーム４８の移動に伴って、２流体ノズル７０を該２流体ノズル７０から回転中の基板Ｗの表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら移動させ、２流体ノズル７０からの流体の噴出を停止させた後、スクラブ洗浄部材４０を基板Ｗの表面に接触させてスクラブ洗浄を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関し、特にＣＭＰ等の研磨後の基板洗浄工程で使用される基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、基板表面の絶縁膜内に形成した配線溝を金属で埋めて配線を形成するダマシン配線形成工程においては、ダマシン配線形成後に化学機械的研磨（ＣＭＰ）で基板表面の余分な金属を研磨除去するようにしており、ＣＭＰ後の基板表面には、ＣＭＰに使用されたスラリの残渣（スラリ残渣）や金属研磨屑などが存在する。このため、ＣＭＰ後の基板表面に残る残渣物（パーティクル）を洗浄除去する必要がある。
【０００３】
ＣＭＰ後の基板表面を洗浄する基板洗浄方法として、洗浄液の存在下で、半導体ウェハ等の基板の表面に円柱状の長尺状に延びるロール洗浄部材（ロールスポンジまたはロールブラシ）を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に回転させて基板の表面を洗浄するスクラブ洗浄が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
ロール洗浄部材を使用したスクラブ洗浄の前に、同じ洗浄槽内で、洗浄液に１ＭＨｚ程度の超音波を加え、洗浄液分子の振動加速度による作用力をパーティクル等の付着粒子に作用させて除去する力メガソニック洗浄を行うことが知られている。
【０００５】
また、基板表面を非接触で洗浄するようにした洗浄方法として、２流体ジェット（２ＦＪ）を使用した２流体ジェット洗浄が知られている（特許文献２参照）。この２流体ジェット洗浄は、高速気体に乗せた微小液滴（ミスト）を２流体ノズルから基板表面に向けて噴出させて衝突させ、この微小液滴の基板表面への衝突で発生した衝撃波を利用して基板表面のパーティクル等を除去（洗浄）するようにしている。
【０００６】
出願人は、ＣＭＰ後の基板の洗浄等において、ロール洗浄部材等を使用したスクラブ洗浄を行った後に２流体ジェット洗浄を行うことで、洗浄能力を高めるようにした基板洗浄方法を提案している（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０８３７４号公報
【特許文献２】特許第３５０４０２３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３８８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＣＭＰ等の研磨後の基板表面には大量のパーティクル（ディフェクト）が残存しており、ロール洗浄部材等のスクラブ洗浄部材を使用したスクラブ洗浄を行うと、スクラブ洗浄部材に大きな負荷を与える。このため、スクラブ洗浄部材の寿命が短くなり、またスクラブ洗浄部材による基板の洗浄が不十分となって、その後の洗浄工程に多大の負担を与えることがある。研磨後の基板のスクラブ洗浄を行う前に、スクラブ洗浄とは独立に２流体ジェット洗浄を行うためには、スクラブ洗浄ユニットと２流体ジェット洗浄ユニットの２種類の基板洗浄ユニットを個別に備え、研磨後の基板を２流体ジェット洗浄ユニットに搬送して２流体ジェット洗浄を行った後、スクラブ洗浄ユニットに搬送してスクラブ洗浄を行う必要があり、フットプリントや洗浄時間の増大に繋がってしまう。
【０００９】
一方、ロール洗浄部材等のスクラブ洗浄部材を使用したスクラブ洗浄の前に、同じ処理槽内で非接触のメガソニック洗浄を行うようにした場合、洗浄液を噴射する噴射ノズルのノズル噴射口から基板表面の各箇所までの距離が不均一となり、基板表面に供給される洗浄液中の分子の振幅を均一化できず、有効な洗浄効果が得られない場合がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、フットプリントや洗浄時間を増大させることなく、スクラブ洗浄部材への負荷を低減させ、研磨後の基板表面の研磨性能を向上させた洗浄を行うことができるようにした基板洗浄方法及び基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、スクラブ洗浄部材を擦り付けて研磨後の基板の表面をスクラブ洗浄する直前に、２種類以上の流体を２流体ノズルから基板の表面に向けて噴出させて該表面を非接触で洗浄する２流体ジェット洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄方法である。
【００１２】
このように、スクラブ洗浄する直前に非接触の２流体ジェット洗浄を行うことで、研磨後に基板表面に残存する研磨屑等のパーティクルを基板表面から部分的に除去し、後のスクラブ洗浄で使用されるスクラブ洗浄部材への負荷を低減させて、パーティクル除去性能、洗浄の安定性、及び消耗材の延命等の洗浄性能を向上させることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、移動アームを移動させて、基板のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、前記移動アームの移動に伴って、２流体ノズルを該２流体ノズルから回転中の基板の表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら移動させ、前記２流体ノズルからの流体の噴出を停止させた後、前記スクラブ洗浄部材を基板の表面に接触させてスクラブ洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法である。
【００１４】
このように、基板表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記２流体ジェット洗浄中に、前記移動アームの移動速度を変化させることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄方法である。
例えば、研磨後に洗浄される基板の半径の大きさに応じて、移動アームの移動速度を変化させることで、基板の全面に亘ってより均一な洗浄を行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、流体を噴射させながら移動する前記２流体ノズルの移動距離は、基板の半径よりも小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の基板洗浄方法である。
【００１７】
研磨後の基板表面には、その周縁部に研磨屑等のパーティクル（ディフェクト）が残存する傾向が強い。流体を噴射させながら移動する２流体ノズルの移動距離を基板の半径よりも小さくすることで、基板の周縁部（例えば外周端部から５０ｍｍ以内の環状領域）の部分的な洗浄を重点的に行って、許される２流体ジェット洗浄時間（例えば５秒）内での基板表面の効率的な洗浄を行うことができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、基板の一方のエッジ上方に配置した２流体ノズルから回転中の基板の表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板の該基板を挟んだ他方のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、前記２流体ノズルからの流体の噴出を停止させた後、前記スクラブ洗浄部材を基板の表面に接触させてスクラブ洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法である。
【００１９】
これによっても、基板表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板側方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記２流体ノズルは、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルであることを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄方法である。
このように、固定して使用される２流体ノズルとして、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルを使用することで、十分な洗浄長さを確保して、基板全面の２流体ジェット洗浄を行うことができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するスクラブ洗浄部材と、前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に向けて２種類以上の流体を噴出させて該表面を非接触で２流体ジェット洗浄する２流体ノズルと、前記スクラブ洗浄部材と前記２流体ノズルを同時に移動させる移動アームと、前記スクラブ洗浄部材が前記基板保持部で保持された基板のエッジ上方の退避位置と基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置との間を移動するように前記移動アームを移動させるアーム移動機構とを有することを特徴とすることを特徴とする基板洗浄装置である。
【００２２】
これにより、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えることなく、比較的簡単な構成の単一の洗浄装置で２流体ジェット洗浄とスクラブ洗浄を行うことができ、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えた場合に比較して、フットプリントを大幅に縮小させることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、前記２流体ノズルは、回転中の基板表面に向けて流体を噴射する流体噴射位置と前記スクラブ洗浄部材が基板表面に接触するのを阻害しない退避位置との間を移動自在に、ノズル移動機構を介して、前記移動アームに取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄装置である。
【００２４】
これにより、基板表面と２流体ノズルとの間の距離を２流体ジェット洗浄に最適に維持しつつ、２流体ノズルの存在がスクラブ洗浄部材によるスクラブ洗浄を阻害してしまうことを防止することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、前記アーム移動機構は、前記移動アームの移動速度を変更可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の基板洗浄装置である。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するスクラブ洗浄部材と、前記基板保持部で保持された基板の一方のエッジ上方に設置され、該基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に向けて２種類以上の流体を噴出させて該表面を非接触で２流体ジェット洗浄する２流体ノズルと、前記スクラブ洗浄部材が前記基板保持部で保持された基板の該基板を挟んで他方のエッジ上方の退避位置と基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置との間を移動するように前記移動アームを移動させるアーム移動機構とを有することを特徴とすることを特徴とする基板洗浄装置である。
【００２７】
これによっても、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えることなく、比較的簡単な構成の単一の洗浄装置で２流体ジェット洗浄とスクラブ洗浄を行うことができ、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えた場合に比較して、フットプリントを大幅に縮小させることができる。しかも、構造のより簡素化を図ることができる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、前記２流体噴射ノズルは、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルであることを特徴とする請求項１０に記載の基板洗浄装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、スクラブ洗浄を行う直前に非接触の２流体ジェット洗浄を行うことで、研磨後に基板表面に残存する研磨屑等のパーティクル（ディフェクト）数を、例えば１／５〜１／３０まで低減させることができ、これによって、後のスクラブ洗浄で使用されるスクラブ洗浄部材への負荷を低減させて、パーティクル除去性能、洗浄の安定性、及び消耗材の延命等の洗浄性能を向上させることができる。
【００３０】
しかも、基板表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置（第１基板洗浄ユニット）を備えた研磨装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態の基板洗浄装置の、スクラブ洗浄部材を移動させながら２流体ジェット洗浄を行っている時の概要を示す正面図である。
【図３】本発明の実施形態の基板洗浄装置の、スクラブ洗浄部材がスクラブ洗浄位置に位置してスクラブ洗浄を行っている時の概要を示す正面図である。
【図４】図１に示す研磨装置の基板洗浄ユニットで研磨後の基板を洗浄する工程を示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施形態の基板洗浄装置の概要を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた研磨装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング１０と、多数の半導体ウェハ等の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート１２を備えている。ロードポート１２は、ハウジング１０に隣接して配置されている。ロードポート１２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。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、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。
【００３４】
ハウジング１０の内部には、複数（この実施形態では４つ）の研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと、研磨後の基板を洗浄する第１基板洗浄ユニット１６及び第２基板洗浄ユニット１８と、洗浄後の基板を乾燥させる乾燥ユニット２０が収容されている。研磨ユニット１４ａ〜１４ｄは、研磨装置の長手方向に沿って配列され、基板洗浄ユニット１６，１８及び乾燥ユニット２０も研磨装置の長手方向に沿って配列されている。本発明の実施形態に係る基板洗浄装置は、第１基板洗浄ユニット１６に適用されている。
【００３５】
ロートポート１２、該ロートポート１２側に位置する研磨ユニット１４ａ及び乾燥ユニット２０に囲まれた領域には、第１基板搬送ロボット２２が配置され、また研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと平行に、基板搬送ユニット２４が配置されている。第１基板搬送ロボット２２は、研磨前の基板をロートポート１２から受け取って基板搬送ユニット２４に受け渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット２０から受け取ってロートポート１２に戻す。基板搬送ユニット２４は、第１基板搬送ロボット２２から受け取った基板を搬送して、各研磨ユニット１４ａ〜１４ｄとの間で基板の受け渡しを行う。
【００３６】
第１基板洗浄ユニット１６と第２基板洗浄ユニット１８の間に位置して、これらの各ユニット１６，１８との間で基板の受け渡しを行う第２基板搬送ロボット２６が配置され、第２基板洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間に位置して、これらの各ユニット１８，２０との間で基板の受け渡しを行う第３基板搬送ロボット２８が配置されている。
【００３７】
更に、ハウジング１０の内部に位置して、研磨装置の各機器の動きを制御する制御部３０が配置されている。この制御部３０は、下記のように、第１基板洗浄ユニット１６の移動アーム４８，５８を移動させるアーム移動機構４４，５４や、２流体ノズル７０を移動させるノズル移動機構６６等を制御する役割も果たす。
【００３８】
この例では、第２基板洗浄ユニット１８として、鉛直方向に延びるペンシル型洗浄具の下端を基板表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するペンシルスクラブ洗浄ユニットが使用されている。この第２基板洗浄ユニット（ペンシルスクラブ洗浄ユニット）１８は、２流体ジェット（２ＦＪ）を使用して基板表面を非接触で洗浄する２流体ジェット洗浄を併用するように構成されている。乾燥ユニット２０として、純水でリンスしながら、基板を保持して高速で回転させることで、遠心力によって基板を乾燥させるスピン・リンス・ドライ（ＳＲＤ）ユニットが使用されている。なお、基板洗浄ユニット１６，１８、および乾燥ユニット２０を上下２段に配置した上下２段構造としてもよい。この場合、洗浄部は、上下２段の基板洗浄ユニット、および乾燥ユニットを有する。
【００３９】
図２は、図１に示す第１基板洗浄ユニット１６として使用される、本発明の実施形態の基板洗浄装置の、スクラブ洗浄部材（上部ロール洗浄部材４０）を移動させながら２流体ジェット洗浄を行っている時の概要を示す正面図で、図３は、同じく、スクラブ洗浄部材がスクラブ洗浄位置に位置してスクラブ洗浄を行っている時の概要を示す正面図である。
【００４０】
図２及び図３に示すように、第１基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）１６は、表面を上にして半導体ウェハ等の基板Ｗの周縁部を支持し基板Ｗを水平回転させる、水平方向に移動自在な複数本（図では４本）のスピンドル３２を有する基板保持部３４を備えている。この各スピンドル３２の上部には、コマ３６が設けられ、このコマ３６の外周側面に形成した当接面３６ａに基板Ｗの外周端面を当接させ内方に押し付けつつコマ３６を回転（自転）させることにより、基板Ｗを水平に回転させるように構成されている。この例では、４個のうち２個のコマ３６が基板Ｗに回転力を与え、他の２個のコマ３６は、基板Ｗの回転を受けるベアリングの働きをしている。なお、全てのコマ３６を駆動機構に連結して、基板Ｗに回転力を付与するようにしてもよい。
【００４１】
基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗの上方に位置して、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなるスクラブ洗浄部材としての上部ロール洗浄部材４０が、上方及び両側方を上部ホルダ４２に包囲されて回転（自転）自在に配置されている。この上部ホルダ４２は、アーム移動機構４４によって、基板Ｗの側上方の退避位置と基板Ｗの略中央上方のスクラブ洗浄位置との間を水平方向に移動し、アーム昇降機構４６によって昇降する移動アーム４８に取り付けられている。
【００４２】
同様に、基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗの下方に位置して、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなるスクラブ洗浄部材としての下部ロール洗浄部材５０が、下方及び両側方を下部ホルダ５２に包囲されて回転（自転）自在に配置されている。この下部ホルダ５２は、アーム移動機構５４によって、基板Ｗの側下方の退避位置と基板Ｗの略中央下方のスクラブ洗浄位置との間を水平方向に移動し、アーム昇降機構５６によって昇降する移動アーム５８に取り付けられている。
【００４３】
なお、上記の例では、スクラブ洗浄部材として、例えばＰＶＡからなるロール洗浄部材（ロールスポンジ）を使用しているが、ロールスポンジの代わりに、表面にブラシを有するロールブラシを使用してもよい。
【００４４】
スピンドル３２で支持して回転させる基板Ｗの上方に位置して、基板Ｗの表面（上面）に洗浄液を供給する上部洗浄液供給ノズル６０が配置され、スピンドル３２で支持して回転させる基板Ｗの下方に位置して、基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給する下部洗浄液供給ノズル６２が配置されている。
【００４５】
これにより、基板Ｗを水平に回転させた状態で、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面（上面）に洗浄液（薬液）を供給しつつ、スクラブ洗浄位置に位置する上部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）４０を回転させながら下降させて回転中の基板Ｗの表面に接触させることで、洗浄液の存在下で、基板Ｗの表面を上部ロール洗浄部材４０でスクラブ洗浄する。上部ロール洗浄部材４０の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されて、基板Ｗの全表面が同時に洗浄される。
【００４６】
同時に、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給しつつ、スクラブ洗浄位置に位置する下部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）５０を回転させなら上昇させて回転中の基板Ｗの裏面に接触させることで、洗浄液の存在下で、基板Ｗの裏面を下部ロール洗浄部材５０でスクラブ洗浄する。下部ロール洗浄部材５０の長さも、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されていて、前述の基板Ｗの表面とほぼ同様に、基板Ｗの全裏面が同時に洗浄される。
【００４７】
上部ロール洗浄部材４０を移動させる移動アーム４８には、スクラブ洗浄位置の方向に向けて突出するブラケット６４が固着され、このブラケット６４の自由端に、ノズル移動機構６６を介して、２流体ノズル７０が鉛直方向下向きで取り付けられている。この例では、ノズル移動機構６６として、２流体ノズル７０を下方の流体噴射位置と上方の退避位置との間を上下動させるようにしたものを使用しているが、２流体ノズル７０を鉛直方向から水平方向に回転させて、２流体ノズル７０の下端を上昇させるようにしたものを使用しても良い。
【００４８】
２流体ノズル７０には、Ｎ２ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン７２と、純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を供給する洗浄液供給ライン７４が接続されており、２流体ノズル７０の内部に供給されたＮ２ガス等のキャリアガスと純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を２流体ノズル７０から高速で噴出させることで、キャリアガス中に洗浄液が微小液滴（ミスト）として存在する２流体ジェット流が生成される。この２流体ノズル７０で生成される２流体ジェット流を回転中の基板Ｗの表面に向けて噴出させて衝突させることで、微小液滴の基板表面への衝突で発生した衝撃波を利用した基板表面のパーティクル等を除去、つまり２流体ジェットを利用した洗浄を行うことができる。また、図中に示していないが、基板Ｗの上方と同様に、基板の下方にも２流体ノズルをつけて基板の裏面を洗浄してもよい。
【００４９】
この例の基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）１６によれば、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えることなく、比較的簡単な構成の単一の洗浄ユニットで２流体ジェット洗浄とスクラブ洗浄を行うことができ、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えた場合に比較して、フットプリントを大幅に縮小させることができる。
【００５０】
次に、第１基板洗浄ユニット１６を使用して、研磨後の基板を洗浄する時の処理フローについて説明する。
【００５１】
先ず、研磨後の基板Ｗを基板保持部３４のスピンドル３２で表面を上向きにして保持する。この時、上部ロール洗浄部材４０は、基板Ｗのエッジ上方の退避位置に位置しており、また２流体ノズル７０は、下方の流体噴射位置に位置している。この状態で、基板Ｗを水平方向に回転させながら、アーム移動機構４４を作動させて、退避位置に位置する上部ロール洗浄部材４０がスクラブ洗浄位置に向けて移動するように、移動アーム４８を所定速度で移動させる。この時の移動アーム４８の移動速度は、例えば３０ｍｍ／ｓである。この移動アーム４８の移動の移動に伴って、２流体ノズル７０も上部ロール洗浄部材４０と共に移動する。
【００５２】
この２流体ノズル７０が移動を開始すると同時に、２流体ノズル７０の内部に供給されたＮ２ガス等のキャリアガスと純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を回転中の基板Ｗの表面に向けて２流体ノズル７０から噴出させ、これによって、基板Ｗの表面を２流体ジェットで洗浄する。この時、基板Ｗと流体ノズル７０の下端との距離Ｈ１は、例えば８ｍｍで、上部ロール洗浄部材４０は基板Ｗの表面と接触しない。
【００５３】
そして、２流体ノズル７０が所定位置、例えば、基板Ｗのセンタに到達した時に、２流体ノズル７０からの流体の噴射を停止する。移動アーム４８は、移動を続け、ロール洗浄部材４０をより速い速度で基板Ｗのセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させる。次に、ノズル移動機構６０を介して、２流体ノズル７０を、流体噴射位置から退避位置に上昇させる。
【００５４】
次に、上部ロール洗浄部材４０を回転（自転）させながら下降させて基板Ｗの表面に接触させ、同時に、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面に洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの表面の上部ロール洗浄部材４０によるスクラブ洗浄を行う。
【００５５】
基板Ｗの表面を所定時間スクラブ洗浄した後、上部ロール洗浄部材４０を上昇させ、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面への洗浄液の供給を停止する。そして、２流体ノズル７０を下降させて、退避位置から流体噴射位置に位置に戻す。次に、アーム移動機構５４を逆作動させて、上部ロール洗浄部材４０を２流体ノズル７０と共に退避位置に戻す。この上部ロール洗浄部材４０を退避位置に戻す時に、回転中の基板Ｗの表面に向けて２流体ノズル７０から流体を噴出させて２流体ジェット洗浄を行うようにしても良い。
【００５６】
基板Ｗの裏面にあってもほぼ同様に、上部ロール洗浄部材４０と同期して、下部ロール洗浄部材５０を基板Ｗのセンタ下方のスクラブ洗浄位置に移動させ、回転（自転）させながら上昇させて基板Ｗの裏面に接触させ、同時に、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面に洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの裏面の下部ロール洗浄部材５０によるスクラブ洗浄を行う。そして、基板Ｗの裏面を所定時間スクラブ洗浄した後、下部ロール洗浄部材５０を下降させ、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面への洗浄液の供給を停止した後、下部ロール洗浄部材５０を退避位置に戻す。
【００５７】
上記のようにして、基板Ｗの表裏両面のスクラブ洗浄が終了し、上部ロール洗浄部材４０及び下部ロール洗浄部材５０を退避位置に戻した後、基板Ｗの回転を停止し、基板Ｗの基板保持部３４による保持を解いて、洗浄後の基板Ｗを次工程に搬送する。
【００５８】
図１に示す研磨装置では、ロードポート１２内の基板カセットから取り出した基板の表面を、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄのいずれかに搬送して研磨し、研磨後の基板を第１基板洗浄ユニット１６に搬送する。この研磨装置における研磨後の洗浄処理について、図４を参照して説明する。
【００５９】
この第１基板洗浄ユニット１６では、いずれかの研磨ユニット１４ａ〜１４ｄで研磨されて搬送されてきた基板Ｗの表面を、前述のように、非接触の２流体ジェット洗浄で洗浄し、この２流体ジェット洗浄の直後に、上部ロール洗浄部材４０を使用したロールスクラブ洗浄で更に洗浄する。なお、基板Ｗの裏面は、ロールスクラブ洗浄のみで洗浄される。
【００６０】
このように、スクラブ洗浄する直前に非接触の２流体ジェット洗浄を行うことで、研磨後に基板Ｗの表面に残存する金属研磨屑等のパーティクルを基板Ｗの表面から部分的に除去し、後のスクラブ洗浄で使用されるスクラブ洗浄部材（ロール洗浄部材４０）への負荷を低減させて、パーティクル除去性能、洗浄の安定性、及び消耗材の延命等の洗浄性能を向上させることができる。
【００６１】
特に、この例のように、基板Ｗの表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板Ｗのエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材（ロール洗浄部材４０）を基板Ｗのセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板Ｗの表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【００６２】
そして、第１基板洗浄ユニット１６でロールスクラブ洗浄後の基板Ｗを第１基板洗浄ユニット１６から取り出して第２基板洗浄ユニット１８に搬送する。この例では、第２基板洗浄ユニット１８で、ペンシル型洗浄具を基板Ｗの表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するペンシルスクラブ洗浄と、２流体ジェットを利用した２流体ジェット洗浄とを併用した洗浄を行う。なお、ペンシルスクラブ洗浄と２流体ジェット洗浄の一方を行うようにしてもよい。
【００６３】
次に、第２基板洗浄ユニット１８で洗浄後の基板を第２基板洗浄ユニット１８から取り出し、乾燥ユニット２０に搬入してＳＲＤ（スピン・リンス・ドライ）乾燥させ、しかる後、乾燥後の基板をロードポート１２の基板カセット内に戻す。
【００６４】
２流体ジェット洗浄中に、移動アーム４８の移動速度を変化させるようにしてもよい。例えば、研磨後に洗浄される基板の半径の大きさに応じて、移動アーム４８の移動速度を変化させることで、基板の全面に亘ってより均一な洗浄を行うことができる。
【００６５】
研磨後の基板表面には、その周縁部に金属研磨屑等のパーティクル（ディフェクト）が残存する傾向が強い。このため、２流体ジェット洗浄中における移動アーム４８の移動距離を基板Ｗの半径よりも小さくすることが好ましく、これにより、基板の周縁部（例えば外周端部から５０ｍｍ以内の環状領域）の部分的な洗浄を行って、許される２流体ジェット洗浄時間（例えば５秒）内での基板表面の効率的な洗浄を行うことができる。
【００６６】
図５は、本発明の他の実施形態の基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）１６ａを示す。この例の図２及び図３に示す例と異なる点は、以下の通りである。即ち、基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗの一方のエッジ上方に位置して、２流体ノズル７０ａが鉛直方向に沿った下向きに配置されており、移動アーム４８に２流体ノズルは備えられていない。そして、基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗを挟んで他方のエッジ上方が上部ロール洗浄部材４０の退避位置になるようになっている。
【００６７】
この例では、基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗと２流体ノズル７０ａとの距離Ｈ２は、例えば２０ｍｍに設定され、２流体ノズル７０ａとして、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルが使用されている。このように、固定して使用される２流体ノズル７０ａとして、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルを使用し、更に基板Ｗと２流体ノズル７０ａとの距離Ｈ２を適切に設定することで、十分な洗浄長さを確保して、基板Ｗの全面の２流体ジェット洗浄を行うことができる。
【００６８】
この例の基板洗浄ユニット１６ａにあっても、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えることなく、比較的簡単な構成の単一の洗浄ユニットで２流体ジェット洗浄とスクラブ洗浄を行うことができ、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えた場合に比較して、フットプリントを大幅に縮小させることができる。しかも、図２及び図３に示す例と比較して、構成の更なる簡素化を図ることができる。
【００６９】
この例の第１基板洗浄ユニット（基板研磨装置）１６ａを使用して、研磨後の基板を洗浄する時の処理フローについて説明する。
【００７０】
先ず、研磨後の基板Ｗを基板保持部３４のスピンドル３２で表面を上向きにして保持する。この時、上部ロール洗浄部材４０は、基板Ｗのエッジ上方の退避位置に位置している。この状態で、基板Ｗを水平方向に回転させながら、アーム移動機構４４を作動させて、退避位置に位置する上部ロール洗浄部材４０がスクラブ洗浄位置に向けて移動するように、移動アーム４８を所定速度で移動させる。この時の移動アーム４８の移動速度は、例えば３０ｍｍ／ｓである。
【００７１】
移動アーム４８が移動を開始すると同時に、扇型ノズルからなる２流体ノズル７０ａに供給されたＮ２ガス等のキャリアガスと純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を回転中の基板Ｗの表面に向けて２流体ノズル７０ａから噴出させ、これによって、基板Ｗの表面を２流体ジェットで洗浄する。そして、所定時間（例えば５秒）２流体ノズル７０ａから回転中の基板Ｗに向けて流体を噴射した後、２流体ノズル７０ａからの流体の噴射を停止する。この時、上部ロール洗浄部材４０は基板Ｗの表面と接触しない。
【００７２】
次に、上部ロール洗浄部材４０を回転（自転）させながら下降させて基板Ｗの表面に接触させ、同時に、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面に洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの表面の上部ロール洗浄部材４０によるスクラブ洗浄を行う。
【００７３】
基板Ｗの表面を所定時間スクラブ洗浄した後、上部ロール洗浄部材４０を上昇させ、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面への洗浄液の供給を停止する。そして、次に、アーム移動機構５４を逆作動させて、上部ロール洗浄部材４０を退避位置に戻す。この上部ロール洗浄部材４０を退避位置に戻す時に、回転中の基板Ｗの表面に向けて２流体ノズル７０ａから流体を噴出させて２流体ジェット洗浄を行うようにしても良い。
【００７４】
基板Ｗの裏面にあってもほぼ同様に、上部ロール洗浄部材４０と同期して、下部ロール洗浄部材５０を基板Ｗのセンタ下方のスクラブ洗浄位置に移動させ、回転（自転）させながら上昇させて基板Ｗの裏面に接触させ、同時に、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面に洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの裏面の下部ロール洗浄部材５０によるスクラブ洗浄を行う。そして、基板Ｗの裏面を所定時間スクラブ洗浄した後、下部ロール洗浄部材５０を下降させ、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面への洗浄液の供給を停止した後、下部ロール洗浄部材５０を退避位置に戻す。
【００７５】
上記のようにして、基板Ｗの表裏両面のスクラブ洗浄が終了し、上部ロール洗浄部材４０及び下部ロール洗浄部材５０を退避位置に戻した後、基板Ｗの回転を停止し、基板Ｗの基板保持部３４による保持を解いて、洗浄後の基板Ｗを次工程に搬送する。
【００７６】
この例にあっても、基板Ｗの表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板のエッジ上方の退避位置に位置する上部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）４０を基板Ｗのセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板Ｗの表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【００７７】
ロール洗浄部材等を使用したスクラブ洗浄部材でスクラブ洗浄するのに先立って、２流体ジェット洗浄によって研磨後の基板表面を洗浄した時の効果を調べるため、研磨後のＴＥＯＳブランケットウェハ（基板）を洗浄し乾燥させた時に基板表面に残る１００ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）数を調べた結果を下記の表１に示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１において、参考例は、基板表面を６０秒間研磨した後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を「１」で表している。
【００８０】
具体例１は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を６００ｒｐｍで回転させながら、２流体ジェット洗浄を２２秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。具体例２は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を６００ｒｐｍで回転させながら、２流体ジェット洗浄を５秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。具体例３は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を１５０ｒｐｍで回転させながら、２流体ジェット洗浄を５秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。
【００８１】
具体例１〜３において、ノズル噴出口から基板表面までの距離を８ｍｍに設定した、内径が３ｍｍの２流体ノズルに、流量１００（Ｌ／ｍｉｎ）のキャリアガスと、流量２００（ｍＬ／ｍｉｎ）の液滴生成用炭酸水を供給して、２流体ジェット洗浄を行った。
【００８２】
比較例１は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を１５０ｒｐｍで回転させながら、メガソニック洗浄を２２秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。比較例２は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を１５０ｒｐｍで回転させながら、メガソニック洗浄を５秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。
【００８３】
比較例１，２において、入力パワーが３０Ｗで、振動周波数が４００ＫＨｚの超音波を加えた洗浄水を３（Ｌ／ｍｉｎ）の流量で基板表面に供給してメガソニック洗浄を行った。
【００８４】
この表１から、研磨直後に非接触の２流体ジェット洗浄を行うことで、基板表面に残るパーティクル数を１／５〜１／３０まで低減でき、しかも、２流体ジェット洗浄で基板表面を洗浄することで、他の非接触洗浄方法であるメガソニック洗浄で洗浄するのに比べて、パーティクルの除去効果が著しく大きいことが判る。このことは、研磨後の基板表面を非接触の２流体ジェット洗浄で洗浄した後、スクラブ洗浄を行うことで、スクラブ洗浄の負荷を大幅に低減できることを示している。
【符号の説明】
【００８５】
１４ａ〜１４ｄ 研磨ユニット
１６，１６ａ 第１基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）
１８ 第２基板洗浄ユニット
２０ 乾燥ユニット
２４ 基板搬送ユニット
３０ 制御部
３２ スピンドル
３４ 基板保持部
４０ 上部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）
４２ 上部ホルダ
４４ アーム移動機構
４６ アーム昇降機構
４８ 移動アーム
５０ 下部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）
５２ 下部ホルダ
５４ アーム移動機構
５６ アーム昇降機構
５８ 移動アーム
６０ 上部洗浄液供給ノズル
６２ 下部洗浄液供給ノズル
６４ ブラケット
６６ ノズル移動機構
７０，７０ａ…２流体ノズル
７２ キャリアガス供給ライン
７４ 洗浄液供給ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関し、特にＣＭＰ等の研磨後の基板洗浄工程で使用される基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、基板表面の絶縁膜内に形成した配線溝を金属で埋めて配線を形成するダマシン配線形成工程においては、ダマシン配線形成後に化学機械的研磨（ＣＭＰ）で基板表面の余分な金属を研磨除去するようにしており、ＣＭＰ後の基板表面には、ＣＭＰに使用されたスラリの残渣（スラリ残渣）や金属研磨屑などが存在する。このため、ＣＭＰ後の基板表面に残る残渣物（パーティクル）を洗浄除去する必要がある。
【０００３】
ＣＭＰ後の基板表面を洗浄する基板洗浄方法として、洗浄液の存在下で、半導体ウェハ等の基板の表面に円柱状の長尺状に延びるロール洗浄部材（ロールスポンジまたはロールブラシ）を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に回転させて基板の表面を洗浄するスクラブ洗浄が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
ロール洗浄部材を使用したスクラブ洗浄の前に、同じ洗浄槽内で、洗浄液に１ＭＨｚ程度の超音波を加え、洗浄液分子の振動加速度による作用力をパーティクル等の付着粒子に作用させて除去する力メガソニック洗浄を行うことが知られている。
【０００５】
また、基板表面を非接触で洗浄するようにした洗浄方法として、２流体ジェット（２ＦＪ）を使用した２流体ジェット洗浄が知られている（特許文献２参照）。この２流体ジェット洗浄は、高速気体に乗せた微小液滴（ミスト）を２流体ノズルから基板表面に向けて噴出させて衝突させ、この微小液滴の基板表面への衝突で発生した衝撃波を利用して基板表面のパーティクル等を除去（洗浄）するようにしている。
【０００６】
出願人は、ＣＭＰ後の基板の洗浄等において、ロール洗浄部材等を使用したスクラブ洗浄を行った後に２流体ジェット洗浄を行うことで、洗浄能力を高めるようにした基板洗浄方法を提案している（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０８３７４号公報
【特許文献２】特許第３５０４０２３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３８８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＣＭＰ等の研磨後の基板表面には大量のパーティクル（ディフェクト）が残存しており、ロール洗浄部材等のスクラブ洗浄部材を使用したスクラブ洗浄を行うと、スクラブ洗浄部材に大きな負荷を与える。このため、スクラブ洗浄部材の寿命が短くなり、またスクラブ洗浄部材による基板の洗浄が不十分となって、その後の洗浄工程に多大の負担を与えることがある。研磨後の基板のスクラブ洗浄を行う前に、スクラブ洗浄とは独立に２流体ジェット洗浄を行うためには、スクラブ洗浄ユニットと２流体ジェット洗浄ユニットの２種類の基板洗浄ユニットを個別に備え、研磨後の基板を２流体ジェット洗浄ユニットに搬送して２流体ジェット洗浄を行った後、スクラブ洗浄ユニットに搬送してスクラブ洗浄を行う必要があり、フットプリントや洗浄時間の増大に繋がってしまう。
【０００９】
一方、ロール洗浄部材等のスクラブ洗浄部材を使用したスクラブ洗浄の前に、同じ処理槽内で非接触のメガソニック洗浄を行うようにした場合、洗浄液を噴射する噴射ノズルのノズル噴射口から基板表面の各箇所までの距離が不均一となり、基板表面に供給される洗浄液中の分子の振幅を均一化できず、有効な洗浄効果が得られない場合がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、フットプリントや洗浄時間を増大させることなく、スクラブ洗浄部材への負荷を低減させ、研磨後の基板表面の研磨性能を向上させた洗浄を行うことができるようにした基板洗浄方法及び基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、スクラブ洗浄部材を擦り付けて研磨後の基板の表面をスクラブ洗浄する直前に、２種類以上の流体を２流体ノズルから基板の表面に向けて噴出させて該表面を非接触で洗浄する２流体ジェット洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄方法である。
【００１２】
このように、スクラブ洗浄する直前に非接触の２流体ジェット洗浄を行うことで、研磨後に基板表面に残存する研磨屑等のパーティクルを基板表面から部分的に除去し、後のスクラブ洗浄で使用されるスクラブ洗浄部材への負荷を低減させて、パーティクル除去性能、洗浄の安定性、及び消耗材の延命等の洗浄性能を向上させることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、移動アームを移動させて、基板のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、前記移動アームの移動に伴って、２流体ノズルを該２流体ノズルから回転中の基板の表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら移動させ、前記２流体ノズルからの流体の噴出を停止させた後、前記スクラブ洗浄部材を基板の表面に接触させてスクラブ洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法である。
【００１４】
このように、基板表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記２流体ジェット洗浄中に、前記移動アームの移動速度を変化させることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄方法である。
例えば、研磨後に洗浄される基板の半径の大きさに応じて、移動アームの移動速度を変化させることで、基板の全面に亘ってより均一な洗浄を行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、流体を噴射させながら移動する前記２流体ノズルの移動距離は、基板の半径よりも小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の基板洗浄方法である。
【００１７】
研磨後の基板表面には、その周縁部に研磨屑等のパーティクル（ディフェクト）が残存する傾向が強い。流体を噴射させながら移動する２流体ノズルの移動距離を基板の半径よりも小さくすることで、基板の周縁部（例えば外周端部から５０ｍｍ以内の環状領域）の部分的な洗浄を重点的に行って、許される２流体ジェット洗浄時間（例えば５秒）内での基板表面の効率的な洗浄を行うことができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、基板の一方のエッジ上方に配置した２流体ノズルから回転中の基板の表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板の該基板を挟んだ他方のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、前記２流体ノズルからの流体の噴出を停止させた後、前記スクラブ洗浄部材を基板の表面に接触させてスクラブ洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法である。
【００１９】
これによっても、基板表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板側方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記２流体ノズルは、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルであることを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄方法である。
このように、固定して使用される２流体ノズルとして、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルを使用することで、十分な洗浄長さを確保して、基板全面の２流体ジェット洗浄を行うことができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するスクラブ洗浄部材と、前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に向けて２種類以上の流体を噴出させて該表面を非接触で２流体ジェット洗浄する２流体ノズルと、前記スクラブ洗浄部材と前記２流体ノズルを同時に移動させる移動アームと、前記スクラブ洗浄部材が前記基板保持部で保持された基板のエッジ上方の退避位置と基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置との間を移動するように前記移動アームを移動させるアーム移動機構とを有することを特徴とすることを特徴とする基板洗浄装置である。
【００２２】
これにより、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えることなく、比較的簡単な構成の単一の洗浄装置で２流体ジェット洗浄とスクラブ洗浄を行うことができ、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えた場合に比較して、フットプリントを大幅に縮小させることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、前記２流体ノズルは、回転中の基板表面に向けて流体を噴射する流体噴射位置と前記スクラブ洗浄部材が基板表面に接触するのを阻害しない退避位置との間を移動自在に、ノズル移動機構を介して、前記移動アームに取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄装置である。
【００２４】
これにより、基板表面と２流体ノズルとの間の距離を２流体ジェット洗浄に最適に維持しつつ、２流体ノズルの存在がスクラブ洗浄部材によるスクラブ洗浄を阻害してしまうことを防止することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、前記アーム移動機構は、前記移動アームの移動速度を変更可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の基板洗浄装置である。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するスクラブ洗浄部材と、前記基板保持部で保持された基板の一方のエッジ上方に設置され、該基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に向けて２種類以上の流体を噴出させて該表面を非接触で２流体ジェット洗浄する２流体ノズルと、前記スクラブ洗浄部材が前記基板保持部で保持された基板の該基板を挟んで他方のエッジ上方の退避位置と基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置との間を移動するように前記移動アームを移動させるアーム移動機構とを有することを特徴とすることを特徴とする基板洗浄装置である。
【００２７】
これによっても、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えることなく、比較的簡単な構成の単一の洗浄装置で２流体ジェット洗浄とスクラブ洗浄を行うことができ、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えた場合に比較して、フットプリントを大幅に縮小させることができる。しかも、構造のより簡素化を図ることができる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、前記２流体噴射ノズルは、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルであることを特徴とする請求項１０に記載の基板洗浄装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、スクラブ洗浄を行う直前に非接触の２流体ジェット洗浄を行うことで、研磨後に基板表面に残存する研磨屑等のパーティクル（ディフェクト）数を、例えば１／５〜１／３０まで低減させることができ、これによって、後のスクラブ洗浄で使用されるスクラブ洗浄部材への負荷を低減させて、パーティクル除去性能、洗浄の安定性、及び消耗材の延命等の洗浄性能を向上させることができる。
【００３０】
しかも、基板表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置（第１基板洗浄ユニット）を備えた研磨装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態の基板洗浄装置の、スクラブ洗浄部材を移動させながら２流体ジェット洗浄を行っている時の概要を示す正面図である。
【図３】本発明の実施形態の基板洗浄装置の、スクラブ洗浄部材がスクラブ洗浄位置に位置してスクラブ洗浄を行っている時の概要を示す正面図である。
【図４】図１に示す研磨装置の基板洗浄ユニットで研磨後の基板を洗浄する工程を示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施形態の基板洗浄装置の概要を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた研磨装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング１０と、多数の半導体ウェハ等の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート１２を備えている。ロードポート１２は、ハウジング１０に隣接して配置されている。ロードポート１２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。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、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。
【００３４】
ハウジング１０の内部には、複数（この実施形態では４つ）の研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと、研磨後の基板を洗浄する第１基板洗浄ユニット１６及び第２基板洗浄ユニット１８と、洗浄後の基板を乾燥させる乾燥ユニット２０が収容されている。研磨ユニット１４ａ〜１４ｄは、研磨装置の長手方向に沿って配列され、基板洗浄ユニット１６，１８及び乾燥ユニット２０も研磨装置の長手方向に沿って配列されている。本発明の実施形態に係る基板洗浄装置は、第１基板洗浄ユニット１６に適用されている。
【００３５】
ロートポート１２、該ロートポート１２側に位置する研磨ユニット１４ａ及び乾燥ユニット２０に囲まれた領域には、第１基板搬送ロボット２２が配置され、また研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと平行に、基板搬送ユニット２４が配置されている。第１基板搬送ロボット２２は、研磨前の基板をロートポート１２から受け取って基板搬送ユニット２４に受け渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット２０から受け取ってロートポート１２に戻す。基板搬送ユニット２４は、第１基板搬送ロボット２２から受け取った基板を搬送して、各研磨ユニット１４ａ〜１４ｄとの間で基板の受け渡しを行う。
【００３６】
第１基板洗浄ユニット１６と第２基板洗浄ユニット１８の間に位置して、これらの各ユニット１６，１８との間で基板の受け渡しを行う第２基板搬送ロボット２６が配置され、第２基板洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間に位置して、これらの各ユニット１８，２０との間で基板の受け渡しを行う第３基板搬送ロボット２８が配置されている。
【００３７】
更に、ハウジング１０の内部に位置して、研磨装置の各機器の動きを制御する制御部３０が配置されている。この制御部３０は、下記のように、第１基板洗浄ユニット１６の移動アーム４８，５８を移動させるアーム移動機構４４，５４や、２流体ノズル７０を移動させるノズル移動機構６６等を制御する役割も果たす。
【００３８】
この例では、第２基板洗浄ユニット１８として、鉛直方向に延びるペンシル型洗浄具の下端を基板表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するペンシルスクラブ洗浄ユニットが使用されている。この第２基板洗浄ユニット（ペンシルスクラブ洗浄ユニット）１８は、２流体ジェット（２ＦＪ）を使用して基板表面を非接触で洗浄する２流体ジェット洗浄を併用するように構成されている。乾燥ユニット２０として、純水でリンスしながら、基板を保持して高速で回転させることで、遠心力によって基板を乾燥させるスピン・リンス・ドライ（ＳＲＤ）ユニットが使用されている。なお、基板洗浄ユニット１６，１８、および乾燥ユニット２０を上下２段に配置した上下２段構造としてもよい。この場合、洗浄部は、上下２段の基板洗浄ユニット、および乾燥ユニットを有する。
【００３９】
図２は、図１に示す第１基板洗浄ユニット１６として使用される、本発明の実施形態の基板洗浄装置の、スクラブ洗浄部材（上部ロール洗浄部材４０）を移動させながら２流体ジェット洗浄を行っている時の概要を示す正面図で、図３は、同じく、スクラブ洗浄部材がスクラブ洗浄位置に位置してスクラブ洗浄を行っている時の概要を示す正面図である。
【００４０】
図２及び図３に示すように、第１基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）１６は、表面を上にして半導体ウェハ等の基板Ｗの周縁部を支持し基板Ｗを水平回転させる、水平方向に移動自在な複数本（図では４本）のスピンドル３２を有する基板保持部３４を備えている。この各スピンドル３２の上部には、コマ３６が設けられ、このコマ３６の外周側面に形成した当接面３６ａに基板Ｗの外周端面を当接させ内方に押し付けつつコマ３６を回転（自転）させることにより、基板Ｗを水平に回転させるように構成されている。この例では、４個のうち２個のコマ３６が基板Ｗに回転力を与え、他の２個のコマ３６は、基板Ｗの回転を受けるベアリングの働きをしている。なお、全てのコマ３６を駆動機構に連結して、基板Ｗに回転力を付与するようにしてもよい。
【００４１】
基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗの上方に位置して、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなるスクラブ洗浄部材としての上部ロール洗浄部材４０が、上方及び両側方を上部ホルダ４２に包囲されて回転（自転）自在に配置されている。この上部ホルダ４２は、アーム移動機構４４によって、基板Ｗの側上方の退避位置と基板Ｗの略中央上方のスクラブ洗浄位置との間を水平方向に移動し、アーム昇降機構４６によって昇降する移動アーム４８に取り付けられている。
【００４２】
同様に、基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗの下方に位置して、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなるスクラブ洗浄部材としての下部ロール洗浄部材５０が、下方及び両側方を下部ホルダ５２に包囲されて回転（自転）自在に配置されている。この下部ホルダ５２は、アーム移動機構５４によって、基板Ｗの側下方の退避位置と基板Ｗの略中央下方のスクラブ洗浄位置との間を水平方向に移動し、アーム昇降機構５６によって昇降する移動アーム５８に取り付けられている。
【００４３】
なお、上記の例では、スクラブ洗浄部材として、例えばＰＶＡからなるロール洗浄部材（ロールスポンジ）を使用しているが、ロールスポンジの代わりに、表面にブラシを有するロールブラシを使用してもよい。
【００４４】
スピンドル３２で支持して回転させる基板Ｗの上方に位置して、基板Ｗの表面（上面）に洗浄液を供給する上部洗浄液供給ノズル６０が配置され、スピンドル３２で支持して回転させる基板Ｗの下方に位置して、基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給する下部洗浄液供給ノズル６２が配置されている。
【００４５】
これにより、基板Ｗを水平に回転させた状態で、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面（上面）に洗浄液（薬液）を供給しつつ、スクラブ洗浄位置に位置する上部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）４０を回転させながら下降させて回転中の基板Ｗの表面に接触させることで、洗浄液の存在下で、基板Ｗの表面を上部ロール洗浄部材４０でスクラブ洗浄する。上部ロール洗浄部材４０の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されて、基板Ｗの全表面が同時に洗浄される。
【００４６】
同時に、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給しつつ、スクラブ洗浄位置に位置する下部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）５０を回転させなら上昇させて回転中の基板Ｗの裏面に接触させることで、洗浄液の存在下で、基板Ｗの裏面を下部ロール洗浄部材５０でスクラブ洗浄する。下部ロール洗浄部材５０の長さも、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されていて、前述の基板Ｗの表面とほぼ同様に、基板Ｗの全裏面が同時に洗浄される。
【００４７】
上部ロール洗浄部材４０を移動させる移動アーム４８には、スクラブ洗浄位置の方向に向けて突出するブラケット６４が固着され、このブラケット６４の自由端に、ノズル移動機構６６を介して、２流体ノズル７０が鉛直方向下向きで取り付けられている。この例では、ノズル移動機構６６として、２流体ノズル７０を下方の流体噴射位置と上方の退避位置との間を上下動させるようにしたものを使用しているが、２流体ノズル７０を鉛直方向から水平方向に回転させて、２流体ノズル７０の下端を上昇させるようにしたものを使用しても良い。
【００４８】
２流体ノズル７０には、Ｎ２ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン７２と、純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を供給する洗浄液供給ライン７４が接続されており、２流体ノズル７０の内部に供給されたＮ２ガス等のキャリアガスと純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を２流体ノズル７０から高速で噴出させることで、キャリアガス中に洗浄液が微小液滴（ミスト）として存在する２流体ジェット流が生成される。この２流体ノズル７０で生成される２流体ジェット流を回転中の基板Ｗの表面に向けて噴出させて衝突させることで、微小液滴の基板表面への衝突で発生した衝撃波を利用した基板表面のパーティクル等を除去、つまり２流体ジェットを利用した洗浄を行うことができる。また、図中に示していないが、基板Ｗの上方と同様に、基板の下方にも２流体ノズルをつけて基板の裏面を洗浄してもよい。
【００４９】
この例の基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）１６によれば、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えることなく、比較的簡単な構成の単一の洗浄ユニットで２流体ジェット洗浄とスクラブ洗浄を行うことができ、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えた場合に比較して、フットプリントを大幅に縮小させることができる。
【００５０】
次に、第１基板洗浄ユニット１６を使用して、研磨後の基板を洗浄する時の処理フローについて説明する。
【００５１】
先ず、研磨後の基板Ｗを基板保持部３４のスピンドル３２で表面を上向きにして保持する。この時、上部ロール洗浄部材４０は、基板Ｗのエッジ上方の退避位置に位置しており、また２流体ノズル７０は、下方の流体噴射位置に位置している。この状態で、基板Ｗを水平方向に回転させながら、アーム移動機構４４を作動させて、退避位置に位置する上部ロール洗浄部材４０がスクラブ洗浄位置に向けて移動するように、移動アーム４８を所定速度で移動させる。この時の移動アーム４８の移動速度は、例えば３０ｍｍ／ｓである。この移動アーム４８の移動の移動に伴って、２流体ノズル７０も上部ロール洗浄部材４０と共に移動する。
【００５２】
この２流体ノズル７０が移動を開始すると同時に、２流体ノズル７０の内部に供給されたＮ２ガス等のキャリアガスと純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を回転中の基板Ｗの表面に向けて２流体ノズル７０から噴出させ、これによって、基板Ｗの表面を２流体ジェットで洗浄する。この時、基板Ｗと流体ノズル７０の下端との距離Ｈ１は、例えば８ｍｍで、上部ロール洗浄部材４０は基板Ｗの表面と接触しない。
【００５３】
そして、２流体ノズル７０が所定位置、例えば、基板Ｗのセンタに到達した時に、２流体ノズル７０からの流体の噴射を停止する。移動アーム４８は、移動を続け、ロール洗浄部材４０をより速い速度で基板Ｗのセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させる。次に、ノズル移動機構６０を介して、２流体ノズル７０を、流体噴射位置から退避位置に上昇させる。
【００５４】
次に、上部ロール洗浄部材４０を回転（自転）させながら下降させて基板Ｗの表面に接触させ、同時に、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面に洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの表面の上部ロール洗浄部材４０によるスクラブ洗浄を行う。
【００５５】
基板Ｗの表面を所定時間スクラブ洗浄した後、上部ロール洗浄部材４０を上昇させ、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面への洗浄液の供給を停止する。そして、２流体ノズル７０を下降させて、退避位置から流体噴射位置に位置に戻す。次に、アーム移動機構５４を逆作動させて、上部ロール洗浄部材４０を２流体ノズル７０と共に退避位置に戻す。この上部ロール洗浄部材４０を退避位置に戻す時に、回転中の基板Ｗの表面に向けて２流体ノズル７０から流体を噴出させて２流体ジェット洗浄を行うようにしても良い。
【００５６】
基板Ｗの裏面にあってもほぼ同様に、上部ロール洗浄部材４０と同期して、下部ロール洗浄部材５０を基板Ｗのセンタ下方のスクラブ洗浄位置に移動させ、回転（自転）させながら上昇させて基板Ｗの裏面に接触させ、同時に、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面に洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの裏面の下部ロール洗浄部材５０によるスクラブ洗浄を行う。そして、基板Ｗの裏面を所定時間スクラブ洗浄した後、下部ロール洗浄部材５０を下降させ、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面への洗浄液の供給を停止した後、下部ロール洗浄部材５０を退避位置に戻す。
【００５７】
上記のようにして、基板Ｗの表裏両面のスクラブ洗浄が終了し、上部ロール洗浄部材４０及び下部ロール洗浄部材５０を退避位置に戻した後、基板Ｗの回転を停止し、基板Ｗの基板保持部３４による保持を解いて、洗浄後の基板Ｗを次工程に搬送する。
【００５８】
図１に示す研磨装置では、ロードポート１２内の基板カセットから取り出した基板の表面を、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄのいずれかに搬送して研磨し、研磨後の基板を第１基板洗浄ユニット１６に搬送する。この研磨装置における研磨後の洗浄処理について、図４を参照して説明する。
【００５９】
この第１基板洗浄ユニット１６では、いずれかの研磨ユニット１４ａ〜１４ｄで研磨されて搬送されてきた基板Ｗの表面を、前述のように、非接触の２流体ジェット洗浄で洗浄し、この２流体ジェット洗浄の直後に、上部ロール洗浄部材４０を使用したロールスクラブ洗浄で更に洗浄する。なお、基板Ｗの裏面は、ロールスクラブ洗浄のみで洗浄される。
【００６０】
このように、スクラブ洗浄する直前に非接触の２流体ジェット洗浄を行うことで、研磨後に基板Ｗの表面に残存する金属研磨屑等のパーティクルを基板Ｗの表面から部分的に除去し、後のスクラブ洗浄で使用されるスクラブ洗浄部材（ロール洗浄部材４０）への負荷を低減させて、パーティクル除去性能、洗浄の安定性、及び消耗材の延命等の洗浄性能を向上させることができる。
【００６１】
特に、この例のように、基板Ｗの表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板Ｗのエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材（ロール洗浄部材４０）を基板Ｗのセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板Ｗの表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【００６２】
そして、第１基板洗浄ユニット１６でロールスクラブ洗浄後の基板Ｗを第１基板洗浄ユニット１６から取り出して第２基板洗浄ユニット１８に搬送する。この例では、第２基板洗浄ユニット１８で、ペンシル型洗浄具を基板Ｗの表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するペンシルスクラブ洗浄と、２流体ジェットを利用した２流体ジェット洗浄とを併用した洗浄を行う。なお、ペンシルスクラブ洗浄と２流体ジェット洗浄の一方を行うようにしてもよい。
【００６３】
次に、第２基板洗浄ユニット１８で洗浄後の基板を第２基板洗浄ユニット１８から取り出し、乾燥ユニット２０に搬入してＳＲＤ（スピン・リンス・ドライ）乾燥させ、しかる後、乾燥後の基板をロードポート１２の基板カセット内に戻す。
【００６４】
２流体ジェット洗浄中に、移動アーム４８の移動速度を変化させるようにしてもよい。例えば、研磨後に洗浄される基板の半径の大きさに応じて、移動アーム４８の移動速度を変化させることで、基板の全面に亘ってより均一な洗浄を行うことができる。
【００６５】
研磨後の基板表面には、その周縁部に金属研磨屑等のパーティクル（ディフェクト）が残存する傾向が強い。このため、２流体ジェット洗浄中における移動アーム４８の移動距離を基板Ｗの半径よりも小さくすることが好ましく、これにより、基板の周縁部（例えば外周端部から５０ｍｍ以内の環状領域）の部分的な洗浄を行って、許される２流体ジェット洗浄時間（例えば５秒）内での基板表面の効率的な洗浄を行うことができる。
【００６６】
図５は、本発明の他の実施形態の基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）１６ａを示す。この例の図２及び図３に示す例と異なる点は、以下の通りである。即ち、基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗの一方のエッジ上方に位置して、２流体ノズル７０ａが鉛直方向に沿った下向きに配置されており、移動アーム４８に２流体ノズルは備えられていない。そして、基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗを挟んで他方のエッジ上方が上部ロール洗浄部材４０の退避位置になるようになっている。
【００６７】
この例では、基板保持部３４のスピンドル３２で保持される基板Ｗと２流体ノズル７０ａとの距離Ｈ２は、例えば２０ｍｍに設定され、２流体ノズル７０ａとして、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルが使用されている。このように、固定して使用される２流体ノズル７０ａとして、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルを使用し、更に基板Ｗと２流体ノズル７０ａとの距離Ｈ２を適切に設定することで、十分な洗浄長さを確保して、基板Ｗの全面の２流体ジェット洗浄を行うことができる。
【００６８】
この例の基板洗浄ユニット１６ａにあっても、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えることなく、比較的簡単な構成の単一の洗浄ユニットで２流体ジェット洗浄とスクラブ洗浄を行うことができ、２流体ジェット洗浄を行うための専用の洗浄ユニットを備えた場合に比較して、フットプリントを大幅に縮小させることができる。しかも、図２及び図３に示す例と比較して、構成の更なる簡素化を図ることができる。
【００６９】
この例の第１基板洗浄ユニット（基板研磨装置）１６ａを使用して、研磨後の基板を洗浄する時の処理フローについて説明する。
【００７０】
先ず、研磨後の基板Ｗを基板保持部３４のスピンドル３２で表面を上向きにして保持する。この時、上部ロール洗浄部材４０は、基板Ｗのエッジ上方の退避位置に位置している。この状態で、基板Ｗを水平方向に回転させながら、アーム移動機構４４を作動させて、退避位置に位置する上部ロール洗浄部材４０がスクラブ洗浄位置に向けて移動するように、移動アーム４８を所定速度で移動させる。この時の移動アーム４８の移動速度は、例えば３０ｍｍ／ｓである。
【００７１】
移動アーム４８が移動を開始すると同時に、扇型ノズルからなる２流体ノズル７０ａに供給されたＮ２ガス等のキャリアガスと純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を回転中の基板Ｗの表面に向けて２流体ノズル７０ａから噴出させ、これによって、基板Ｗの表面を２流体ジェットで洗浄する。そして、所定時間（例えば５秒）２流体ノズル７０ａから回転中の基板Ｗに向けて流体を噴射した後、２流体ノズル７０ａからの流体の噴射を停止する。この時、上部ロール洗浄部材４０は基板Ｗの表面と接触しない。
【００７２】
次に、上部ロール洗浄部材４０を回転（自転）させながら下降させて基板Ｗの表面に接触させ、同時に、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面に洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの表面の上部ロール洗浄部材４０によるスクラブ洗浄を行う。
【００７３】
基板Ｗの表面を所定時間スクラブ洗浄した後、上部ロール洗浄部材４０を上昇させ、上部洗浄液供給ノズル６０から基板Ｗの表面への洗浄液の供給を停止する。そして、次に、アーム移動機構５４を逆作動させて、上部ロール洗浄部材４０を退避位置に戻す。この上部ロール洗浄部材４０を退避位置に戻す時に、回転中の基板Ｗの表面に向けて２流体ノズル７０ａから流体を噴出させて２流体ジェット洗浄を行うようにしても良い。
【００７４】
基板Ｗの裏面にあってもほぼ同様に、上部ロール洗浄部材４０と同期して、下部ロール洗浄部材５０を基板Ｗのセンタ下方のスクラブ洗浄位置に移動させ、回転（自転）させながら上昇させて基板Ｗの裏面に接触させ、同時に、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面に洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの裏面の下部ロール洗浄部材５０によるスクラブ洗浄を行う。そして、基板Ｗの裏面を所定時間スクラブ洗浄した後、下部ロール洗浄部材５０を下降させ、下部洗浄液供給ノズル６２から基板Ｗの裏面への洗浄液の供給を停止した後、下部ロール洗浄部材５０を退避位置に戻す。
【００７５】
上記のようにして、基板Ｗの表裏両面のスクラブ洗浄が終了し、上部ロール洗浄部材４０及び下部ロール洗浄部材５０を退避位置に戻した後、基板Ｗの回転を停止し、基板Ｗの基板保持部３４による保持を解いて、洗浄後の基板Ｗを次工程に搬送する。
【００７６】
この例にあっても、基板Ｗの表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板のエッジ上方の退避位置に位置する上部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）４０を基板Ｗのセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、しかる後、基板Ｗの表面のスクラブ洗浄を行うことで、洗浄時間を大きく伸ばすことなく、２流体ジェット洗浄とその直後のスクラブ洗浄とを連続的に行って、洗浄性能を向上させることができる。
【００７７】
ロール洗浄部材等を使用したスクラブ洗浄部材でスクラブ洗浄するのに先立って、２流体ジェット洗浄によって研磨後の基板表面を洗浄した時の効果を調べるため、研磨後のＴＥＯＳブランケットウェハ（基板）を洗浄し乾燥させた時に基板表面に残る１００ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）数を調べた結果を下記の表１に示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１において、参考例は、基板表面を６０秒間研磨した後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を「１」で表している。
【００８０】
具体例１は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を６００ｒｐｍで回転させながら、２流体ジェット洗浄を２２秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。具体例２は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を６００ｒｐｍで回転させながら、２流体ジェット洗浄を５秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。具体例３は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を１５０ｒｐｍで回転させながら、２流体ジェット洗浄を５秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。
【００８１】
具体例１〜３において、ノズル噴出口から基板表面までの距離を８ｍｍに設定した、内径が３ｍｍの２流体ノズルに、流量１００（Ｌ／ｍｉｎ）のキャリアガスと、流量２００（ｍＬ／ｍｉｎ）の液滴生成用炭酸水を供給して、２流体ジェット洗浄を行った。
【００８２】
比較例１は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を１５０ｒｐｍで回転させながら、メガソニック洗浄を２２秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。比較例２は、基板表面を６０秒間研磨した後、基板を１５０ｒｐｍで回転させながら、メガソニック洗浄を５秒間行った後、ＳＲＤ乾燥させた時に基板表面に残るパーティクル数を、参考例との比で表している。
【００８３】
比較例１，２において、入力パワーが３０Ｗで、振動周波数が４００ＫＨｚの超音波を加えた洗浄水を３（Ｌ／ｍｉｎ）の流量で基板表面に供給してメガソニック洗浄を行った。
【００８４】
この表１から、研磨直後に非接触の２流体ジェット洗浄を行うことで、基板表面に残るパーティクル数を１／５〜１／３０まで低減でき、しかも、２流体ジェット洗浄で基板表面を洗浄することで、他の非接触洗浄方法であるメガソニック洗浄で洗浄するのに比べて、パーティクルの除去効果が著しく大きいことが判る。このことは、研磨後の基板表面を非接触の２流体ジェット洗浄で洗浄した後、スクラブ洗浄を行うことで、スクラブ洗浄の負荷を大幅に低減できることを示している。
【符号の説明】
【００８５】
１４ａ〜１４ｄ 研磨ユニット
１６，１６ａ 第１基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）
１８ 第２基板洗浄ユニット
２０ 乾燥ユニット
２４ 基板搬送ユニット
３０ 制御部
３２ スピンドル
３４ 基板保持部
４０ 上部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）
４２ 上部ホルダ
４４ アーム移動機構
４６ アーム昇降機構
４８ 移動アーム
５０ 下部ロール洗浄部材（スクラブ洗浄部材）
５２ 下部ホルダ
５４ アーム移動機構
５６ アーム昇降機構
５８ 移動アーム
６０ 上部洗浄液供給ノズル
６２ 下部洗浄液供給ノズル
６４ ブラケット
６６ ノズル移動機構
７０，７０ａ…２流体ノズル
７２ キャリアガス供給ライン
７４ 洗浄液供給ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクラブ洗浄部材を擦り付けて研磨後の基板の表面をスクラブ洗浄する直前に、２種類以上の流体を２流体ノズルから基板の表面に向けて噴出させて該表面を非接触で洗浄する２流体ジェット洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
移動アームを移動させて、基板のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、
前記移動アームの移動に伴って、２流体ノズルを該２流体ノズルから回転中の基板の表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら移動させ、
前記２流体ノズルからの流体の噴出を停止させた後、前記スクラブ洗浄部材を基板の表面に接触させてスクラブ洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
前記２流体ジェット洗浄中に、前記移動アームの移動速度を変化させることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
流体を噴射させながら移動する前記２流体ノズルの移動距離は、基板の半径よりも小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
基板の一方のエッジ上方に配置した２流体ノズルから回転中の基板の表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板の該基板を挟んだ他方のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、
前記２流体ノズルからの流体の噴出を停止させた後、前記スクラブ洗浄部材を基板の表面に接触させてスクラブ洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
前記２流体ノズルは、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルであることを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄方法。
【請求項７】
基板を保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するスクラブ洗浄部材と、
前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に向けて２種類以上の流体を噴出させて該表面を非接触で２流体ジェット洗浄する２流体ノズルと、
前記スクラブ洗浄部材と前記２流体ノズルを同時に移動させる移動アームと、
前記スクラブ洗浄部材が前記基板保持部で保持された基板のエッジ上方の退避位置と基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置との間を移動するように前記移動アームを移動させるアーム移動機構とを有することを特徴とすることを特徴とする基板洗浄ユニット。
【請求項８】
前記２流体ノズルは、回転中の基板表面に向けて流体を噴射する流体噴射位置と前記スクラブ洗浄部材が基板表面に接触するのを阻害しない退避位置との間を移動自在に、ノズル移動機構を介して、前記移動アームに取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄ユニット。
【請求項９】
前記アーム移動機構は、前記移動アームの移動速度を変更可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の基板洗浄ユニット。
【請求項１０】
基板を保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するスクラブ洗浄部材と、
前記基板保持部で保持された基板の一方のエッジ上方に設置され、該基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に向けて２種類以上の流体を噴出させて該表面を非接触で２流体ジェット洗浄する２流体ノズルと、
前記スクラブ洗浄部材が前記基板保持部で保持された基板の該基板を挟んで他方のエッジ上方の退避位置と基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置との間を移動するように前記移動アームを移動させるアーム移動機構とを有することを特徴とすることを特徴とする基板洗浄ユニット。
【請求項１１】
前記２流体噴射ノズルは、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルであることを特徴とする請求項１０に記載の基板洗浄ユニット。
【請求項１】
スクラブ洗浄部材を擦り付けて研磨後の基板の表面をスクラブ洗浄する直前に、２種類以上の流体を２流体ノズルから基板の表面に向けて噴出させて該表面を非接触で洗浄する２流体ジェット洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
移動アームを移動させて、基板のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、
前記移動アームの移動に伴って、２流体ノズルを該２流体ノズルから回転中の基板の表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら移動させ、
前記２流体ノズルからの流体の噴出を停止させた後、前記スクラブ洗浄部材を基板の表面に接触させてスクラブ洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
前記２流体ジェット洗浄中に、前記移動アームの移動速度を変化させることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
流体を噴射させながら移動する前記２流体ノズルの移動距離は、基板の半径よりも小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
基板の一方のエッジ上方に配置した２流体ノズルから回転中の基板の表面に向けて流体を噴出させて該表面の２流体ジェット洗浄を行いながら、基板の該基板を挟んだ他方のエッジ上方の退避位置に位置するスクラブ洗浄部材を基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置に移動させ、
前記２流体ノズルからの流体の噴出を停止させた後、前記スクラブ洗浄部材を基板の表面に接触させてスクラブ洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
前記２流体ノズルは、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルであることを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄方法。
【請求項７】
基板を保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するスクラブ洗浄部材と、
前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に向けて２種類以上の流体を噴出させて該表面を非接触で２流体ジェット洗浄する２流体ノズルと、
前記スクラブ洗浄部材と前記２流体ノズルを同時に移動させる移動アームと、
前記スクラブ洗浄部材が前記基板保持部で保持された基板のエッジ上方の退避位置と基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置との間を移動するように前記移動アームを移動させるアーム移動機構とを有することを特徴とすることを特徴とする基板洗浄ユニット。
【請求項８】
前記２流体ノズルは、回転中の基板表面に向けて流体を噴射する流体噴射位置と前記スクラブ洗浄部材が基板表面に接触するのを阻害しない退避位置との間を移動自在に、ノズル移動機構を介して、前記移動アームに取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄ユニット。
【請求項９】
前記アーム移動機構は、前記移動アームの移動速度を変更可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の基板洗浄ユニット。
【請求項１０】
基板を保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に擦り付けて該表面をスクラブ洗浄するスクラブ洗浄部材と、
前記基板保持部で保持された基板の一方のエッジ上方に設置され、該基板保持部で保持されて回転中の基板の表面に向けて２種類以上の流体を噴出させて該表面を非接触で２流体ジェット洗浄する２流体ノズルと、
前記スクラブ洗浄部材が前記基板保持部で保持された基板の該基板を挟んで他方のエッジ上方の退避位置と基板のセンタ上方のスクラブ洗浄位置との間を移動するように前記移動アームを移動させるアーム移動機構とを有することを特徴とすることを特徴とする基板洗浄ユニット。
【請求項１１】
前記２流体噴射ノズルは、ノズル噴出口が扇状の扇形ノズルであることを特徴とする請求項１０に記載の基板洗浄ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８９７９７（Ｐ２０１３−８９７９７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９５４９（Ｐ２０１１−２２９５４９）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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