(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＰ処理された基板表面であってシリコン酸化膜および金属配線が露出している基板表面を洗浄するための基板洗浄方法であって、
アンモニアを含む水溶液を上記基板表面に供給して基板を洗浄するとともに、洗浄ブラシにより基板表面をスクラブ洗浄することによって、上記基板表面の研磨スラリーを除去するステップと、
この研磨スラリーを除去するステップの後に、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液を上記基板表面に供給して基板を洗浄することにより、上記基板表面のパーティクルおよび金属汚染物質を除去する洗浄液供給ステップとを含むことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
上記洗浄液供給ステップの実行中に、洗浄ブラシにより基板表面をスクラブ洗浄するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
上記洗浄液が弱酸性となるように、上記洗浄液に対するふっ酸およびふっ化アンモニウムの混合比率が定められていることを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
ＣＭＰ処理され、シリコン酸化膜および金属配線が露出している基板表面を洗浄するための基板洗浄装置であって、
上記基板を保持するための第１の基板保持部、この第１の基板保持部に保持された基板の上記基板表面にアンモニアを含む水溶液を供給する手段、および上記第１の基板保持部に保持された基板の上記基板表面をスクラブ洗浄する洗浄ブラシを有し、上記基板表面に上記アンモニアを含む水溶液を供給しながら上記洗浄ブラシによって上記基板表面をスクラブ洗浄することによって上記基板表面の研磨スラリーを除去する第１の処理部と、
上記基板を保持するための第２の基板保持部、ならびにこの第２の基板保持部に保持された基板の上記基板表面に対して、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液を供給するための洗浄液供給手段を有し、上記基板表面のパーティクルおよび金属汚染物質を除去する第２の処理部と、
上記第１の処理部から上記第２の処理部へと上記基板を搬送する基板搬送手段と
を含むことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項５】
ＣＭＰ処理され、シリコン酸化膜および金属配線が露出している基板表面を洗浄するための基板洗浄装置であって、
上記基板の上記基板表面に対して、アンモニアを含む水溶液を供給する手段と、
上記基板の上記基板表面に対して、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液を供給するための洗浄液供給手段と、
上記アンモニアを含む水溶液の上記基板表面への供給中に、上記基板表面をスクラブ洗浄する洗浄ブラシとを含み、
上記アンモニアを含む水溶液の供給および上記洗浄ブラシによるスクラブ洗浄によって上記基板表面の研磨スラリーを除去した後に、上記洗浄液供給手段からの上記洗浄液の供給によって上記基板表面のパーティクルおよび金属汚染物質を除去するようにしてある
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用ガラス基板およびセラミック基板などの各種の被処理基板に対して一枚ずつまたは複数枚一括で洗浄処理を施す基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、半導体装置の製造工程では、シリコンウエハ（以下単に「ウエハ」という。）の表面に種々の薄膜がパターン形成され、必要に応じて、表面を平坦化するための平坦化処理が行われる。たとえば、金属配線が形成されたウエハ上に層間絶縁用のシリコン酸化膜が形成された場合、このシリコン酸化膜の表面に対して、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）処理による平坦化処理が施される。この処理は、酸化膜ＣＭＰ処理と呼ばれる。
この酸化膜ＣＭＰ処理の後には、エッチング処理によって、金属配線まで貫通する孔が形成され、この状態で、シリコン酸化膜上および上記孔内に金属膜（Ｔｉ，Ｗ，Ｃｕなど）が成膜される。その後、この金属膜に対してＣＭＰ処理が施されて、シリコン酸化膜表面が露出するまで金属膜が平坦化される。これにより、上記孔内にのみ金属膜が残され、この金属膜が配線プラグとして機能することになる。上記金属膜の平坦化処理は、メタルＣＭＰ処理と呼ばれる。
このメタルＣＭＰ処理後のウエハ表面は、シリコン酸化膜と配線プラグとの両方が露出した状態となっている。この露出した表面には、メタルＣＭＰ処理において用いられる研磨スラリーや研磨に伴って除去された金属が残留しているため、次の処理をウエハに施す前に、ウエハ表面を洗浄する必要がある。
塩酸、燐酸等）や有機酸（クエン酸等）が洗浄液として用いられる場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
希ふっ酸を用いた洗浄においては、シリコン酸化膜の表面のパーティクルや金属汚染物質に関しては十分な効果が得られる反面、ふっ酸は強酸性であるので、ウエハ表面に露出している金属膜（配線プラグ）が過剰に腐食され、金属配線に欠損が生じるおそれがある。
【０００４】
一方、ふっ酸以外の無機酸や有機酸を用いる場合には上記のような問題はないが、これらの洗浄液にはシリコン酸化膜をエッチングする作用がほとんどないため、シリコン酸化膜に強固に付着していたり、その膜内に侵入していたりするパーティクルや金属汚染物質を除去することができず、十分な洗浄効果が得られないという問題がある。他にも、有機酸を洗浄液として用いる場合には、この有機酸を中和したり、生物的／化学的に有機物を分解したりする廃液処理のためのコストがかかり、そのため、ランニングコストが高くつくという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板表面のパーティクルや金属汚染物質を良好に除去することができる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することである。
【０００６】
また、この発明のより具体的な目的は、基板表面の金属に損傷を与えることなく、基板表面の洗浄を良好に行うことができる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することである。
【０００７】
この発明のさらに具体的な目的は、ＣＭＰ（とくにメタルＣＭＰ）処理後の基板の洗浄を良好に行うことができる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ＣＭＰ処理された基板表面であってシリコン酸化膜および金属配線が露出している基板表面を洗浄するための基板洗浄方法であって、アンモニアを含む水溶液を上記基板表面に供給して基板を洗浄するとともに、洗浄ブラシにより基板表面をスクラブ洗浄することによって、上記基板表面の研磨スラリーを除去するステップと、この研磨スラリーを除去するステップの後に、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液を上記基板表面に供給して基板を洗浄することにより、上記基板表面のパーティクルおよび金属汚染物質を除去する洗浄液供給ステップとを含むことを特徴とする基板洗浄方法である。
【０００９】
この方法によれば、ふっ酸（ＨＦ）およびふっ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）を含む水溶液（たとえば、バッファードふっ酸（以下「ＢＨＦ」という。））を洗浄液として用いているので、ふっ酸のエッチング効果により、基板表面のパーティクルや金属汚染物質を良好に除去することができる。しかも、この洗浄液は、強酸性ではないので、基板上の金属配線に損傷を与えることがない。
【００１０】
また、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液は、安価に入手することができるうえ、有機酸を洗浄液として用いる場合のようなコストのかかる廃液処理も不要である。したがって、基板洗浄のためのコストを低減できる。たとえば、安価に入手できるＢＨＦを希釈して用いれば、良好な基板洗浄処理を低コストで行える。
【００１２】
また、この発明で用いられる洗浄液は、上述のように強酸性ではないので、基板表面に露出している金属配線に対して損傷を与えることがない。また、洗浄液中に含まれるふっ酸のエッチング作用により、シリコン酸化膜の表面に強固に付着していたり、シリコン酸化膜中に侵入していたりするパーティクルや金属汚染物質の除去も良好に行える。
【００１４】
また、この発明によれば、ＣＭＰ処理において用いられる研磨スラリー（砥粒および酸化剤の混合物）を含むパーティクルの除去を良好に行える。すなわち、研磨スラリー中の砥粒にはアルミナまたはシリカ等が含まれており、研磨スラリー中の酸化剤には金属物質が含まれている場合があるが、ふっ酸の作用により、これらの研磨スラリー中に含まれている砥粒や金属物質を良好に除去できる。
【００１５】
特に、金属膜を平坦化するためのメタルＣＭＰ処理後においては、金属膜の研磨により生じる金属汚染物質が基板表面に存在しているが、このような金属汚染物質の除去も良好に行える。
【００１７】
さらに、この発明では、アンモニアを含む水溶液の供給および洗浄ブラシによるスクラブ洗浄によって、基板表面の研磨スラリーが先に除去される。これにより、上記洗浄液によるパーティクルおよび金属汚染物質の除去を効率的に行え、基板上の金属配線の腐食を効果的に抑制できる。
アンモニアを含む水溶液を基板表面に供給することより、ＣＭＰ処理における研磨スラリーに含まれているアルミナ砥粒や、同じく研磨スラリーに含まれている酸化剤中のカリウムを溶解することができる。したがって、アンモニアを含む水溶液およびスクラブ洗浄により、先に、研磨スラリーを除去でき、その後に、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液により、基板表面に強固に付着しているパーティクルや金属汚染物質の除去を行える。これにより、効率的な基板洗浄が可能になる。
【００１８】
たとえば、上記洗浄液による処理条件とアンモニアを含む水溶液による処理条件とを適切に定めることによって、両液による洗浄効果のバランスを調整して、金属配線の過剰な腐食を生じさせることなく、基板を良好に洗浄できる。なお、処理条件とは、たとえば、各液の流量、温度および濃度等を指す。
【００１９】
請求項２記載の発明は、上記洗浄液供給ステップの実行中に、洗浄ブラシにより基板表面をスクラブ洗浄するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法である。
【００２０】
この方法では、洗浄液による化学的洗浄に加えて、ブラシスクラブ処理による物理的洗浄も行われるので、基板表面のパーティクルや金属汚染物質をさらに効率的に除去できる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、上記洗浄液が弱酸性となるように、上記洗浄液に対するふっ酸およびふっ化アンモニウムの混合比率が定められていることを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法である。
【００２２】
この発明では、洗浄液が弱酸性とされているので、基板表面の金属配線を過剰に腐食させることがなく、パーティクルおよび金属汚染物質を十分に除去できる。
【００２３】
請求項４の発明は、ＣＭＰ処理され、シリコン酸化膜および金属配線が露出している基板表面を洗浄するための基板洗浄装置であって、上記基板を保持するための第１の基板保持部、この第１の基板保持部に保持された基板の上記基板表面にアンモニアを含む水溶液を供給する手段、および上記第１の基板保持部に保持された基板の上記基板表面をスクラブ洗浄する洗浄ブラシを有し、上記基板表面に上記アンモニアを含む水溶液を供給しながら上記洗浄ブラシによって上記基板表面をスクラブ洗浄することによって上記基板表面の研磨スラリーを除去する第１の処理部と、上記基板を保持するための第２の基板保持部、ならびにこの第２の基板保持部に保持された基板の上記基板表面に対して、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液を供給するための洗浄液供給手段を有し、上記基板表面のパーティクルおよび金属汚染物質を除去する第２の処理部と、上記第１の処理部から上記第２の処理部へと上記基板を搬送する基板搬送手段とを含むことを特徴とする基板洗浄装置である。
【００２４】
この構成により、請求項１の発明と同様な効果が得られる。
請求項５記載の発明は、ＣＭＰ処理され、シリコン酸化膜および金属配線が露出している基板表面を洗浄するための基板洗浄装置であって、上記基板の上記基板表面に対して、アンモニアを含む水溶液を供給する手段と、上記基板の上記基板表面に対して、ふっ酸およびふっ化アンモニウムを含む水溶液からなる洗浄液を供給するための洗浄液供給手段と、上記アンモニアを含む水溶液の上記基板表面への供給中に、上記基板表面をスクラブ洗浄する洗浄ブラシとを含み、上記アンモニアを含む水溶液の供給および上記洗浄ブラシによるスクラブ洗浄によって上記基板表面の研磨スラリーを除去した後に、上記洗浄液供給手段からの上記洗浄液の供給によって上記基板表面のパーティクルおよび金属汚染物質を除去するようにしてあることを特徴とする基板洗浄装置基板洗浄装置である。
【００２５】
なお、基板保持部は、１枚の基板を保持した状態で回転するスピンチャックであってもよい。また、基板保持部は、１枚の基板の端面に当接してその基板を保持する複数本のローラであってもよい。この場合、少なくとも１本のローラを回転駆動することによって、基板を回転させることができる。さらに、基板保持部は、洗浄液を貯留する浸漬槽内において基板を支持する基板支持部材であってもよい。この場合、浸漬槽に貯留された洗浄液中に基板を浸漬することによって、基板の洗浄が行われる。浸漬槽に一度に浸漬される基板は１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。
【００２６】
また、洗浄液供給手段は、基板に向けて洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、この洗浄液ノズルに洗浄液を供給する洗浄液供給配管を含むものであってもよい。また、洗浄液中に基板を浸漬してその洗浄を行う場合には、洗浄液供給手段は、洗浄液を貯留する浸漬槽と、この浸漬槽に洗浄液を供給する洗浄液供給配管とを含むものであってもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は、この発明の一実施形態の基板洗浄方法によって洗浄される基板であるウエハＷの表面の様子を示す断面図である。図１(a) には、ウエハＷの表面に金属配線１をパターン形成し、この金属配線１の間および上方をシリコン酸化膜２で被覆した状態が示されている。このシリコン酸化膜２の表面は、酸化膜ＣＭＰ処理によって平坦化される。さらに、図１(b) に示すように、平坦化されたシリコン酸化膜２には、金属配線１の上方に対応する所定位置に、金属配線１に到達する貫通孔３が形成される。この貫通孔３には、図１(c) に示すように、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）などの配線材料金属からなる配線プラグ４が埋め込まれる。この配線プラグ４の埋め込み形成のために、図１(b) に示すように、ウエハＷの表面全体に金属膜４ａが形成され、さらに、この金属膜４ａに対してメタルＣＭＰ処理による平坦化が施されて、シリコン酸化膜２が露出させられる。
【００２９】
このメタルＣＭＰ処理では、主にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）砥粒と酸化剤とを含む研磨スラリーを用いて金属膜４ａの表面の研磨が行われる。酸化剤としては、ヨウ化カリウム（ＫＩＯ3 ）や硝酸鉄（Ｆｅ（ＮＯ3 ）2 ）などが用いられる。
【００３０】
メタルＣＭＰ処理後のウエハＷの表面においては、図１(c) に示すように、メタルＣＭＰ処理において用いられる研磨スラリーなどのパーティクルや、研磨により削り取られた配線金属材料などの金属汚染物質が付着している。一部のパーティクルまたは金属汚染物質は、とくに、シリコン酸化膜２の表面に強固に付着（吸着）していたり、また、シリコン酸化膜２の内部に侵入していたりする。
【００３１】
１つの参考例の基板洗浄方法では、図１(c) の状態のウエハＷの表面に対して、図２に示すように、希釈されたＢＨＦ水溶液（以下「希ＢＨＦ」という。）をノズル等の洗浄液供給機構７（洗浄液供給手段）から洗浄液として供給されるとともに、洗浄ブラシ等のスクラブ洗浄機構８によるスクラブ洗浄処理が行われる。
【００３２】
市販のＢＨＦは、たとえば、６％のふっ酸（ＨＦ）と３０％のふっ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）を含む水溶液である。洗浄液としての希ＢＨＦは、たとえば、この市販のＢＨＦの３容量に対して純水を２００容量混合して作製される。この場合、希ＢＨＦは、弱酸性となる。
【００３３】
希ＢＨＦ中には、ふっ酸およびふっ化アンモニウムの他、Ｈ+ イオン、Ｆ- イオン、ＮＨ4 + イオンの３種類のイオンが存在している。したがって、ウエハＷ表面上では、次の(1) および(2) の化学反応が生じる。ただし、Ｍは金属を表す。）
(1)     Ｍ＋ｎＨ+   →  Ｍn+＋（ｎ／２）Ｈ2 ↑（ｎ＝１，２，３，・・・・・・）
(2)     ＳｉＯ2 ＋４Ｆ-   →  ＳｉＦ4 ＋２Ｏ2-
ＳｉＦ4 ＋２Ｆ-   →  ＳｉＦ62- 
すなわち、Ｈ+ イオンの働きによる上記(1) の反応により、金属汚染物質を金属イオンとして溶出させることができる。
【００３４】
また、Ｆ- イオンの働きによる上記(2) の反応により、シリコン酸化膜２のライトエッチングが行われ、ＳｉＦ62- イオンとして溶解させることができる。このライトエッチングによって、シリコン酸化膜の表面に強固に付着しているパーティクルおよび金属汚染物質、ならびにシリコン酸化膜２の内部に侵入しているパーティクルおよび金属汚染物質を、リフトオフして除去することができる。
【００３５】
希ＢＨＦ中のＮＨ4 + イオンは、ふっ酸の強酸性を和らげ、希ＢＨＦ全体を中性に近い弱酸性にする働きを有している。したがって、配線プラグ４が過剰に腐食されることがなく、この配線プラグ４に損傷が生じるおそれはない。
【００３６】
このようにこの参考例の方法では、メタルＣＭＰ処理後のウエハＷ表面の洗浄を、ウエハＷ表面に対して希ＢＨＦを供給しながらスクラブ洗浄することによって行うことにより、配線プラグ４を損傷させることなく、パーティクルや金属汚染物質を効果的に除去することができる。
【００３７】
図３は、上記の基板洗浄方法を実施するための具体的な基板洗浄装置２０の内部の構成を簡略化して示す平面図である。洗浄装置２０の前面パネル２１の背後には、ＣＭＰ処理後の複数枚のウエハを保持し、これらのウエハを一枚ずつ供給するための水中ローダ３１と、洗浄処理済みのウエハが収容されるカセット３７が載置されるアンローダ３２とが設けられている。水中ローダ３１は、洗浄処理済みのウエハを収容するための処理前のウエハが複数枚収容されるカセット３３を水槽３４に貯留された水中に浸漬させておくことができるものである。
【００３８】
洗浄処理装置２０によって処理されるウエハは、水中ローダ３１からアンローダ３２に至る、平面視においてＵ字状の経路４０を通って搬送され、その過程で、洗浄処理および乾燥処理が行われるようになっている。すなわち、この経路４０に沿って、水中ローダ３１側から順に、両面ブラシ洗浄部５０、表面ブラシ洗浄部６０、水洗・乾燥処理部７０（乾燥部に対応）が配置されている。
【００３９】
さらに、経路４０上には、水中ローダ３１と両面ブラシ洗浄部５０との間に、ローダ搬送ロボット４１が配置され、両面ブラシ洗浄部５０と表面ブラシ洗浄部６０との間に、第１中間搬送ロボット８１が配置され、表面ブラシ洗浄部６０と水洗・乾燥処理部７０との間に、第２中間搬送ロボット８２が配置され、水洗・乾燥処理部７０とアンローダ３２との間に、アンローダ搬送ロボット４２が配置されている。すなわち、これらの搬送ロボット４１，８１，８２，４２によって、水中ローダ３１からアンローダ３２に至る処理部間でのウエハの移送が行われることにより、ウエハはＵ字状の経路４０を搬送されつつ、両面ブラシ洗浄、表面洗浄および水洗・乾燥処理などの処理を受けて、アンローダ３２に配置されたカセット３７に収容される。
【００４０】
水中ローダ３１に隣接して配置されたローダ搬送ロボット４１は、水中ローダ３１から１枚のウエハを受け取り、両面ブラシ洗浄部５０に受け渡す。このローダ搬送ロボット４１は、水平面に沿って回動自在な下アームＬＡと、この下アームＬＡの先端において水平面に沿う回動が自在であるように設けられた上アームＵＡとを有する屈伸式ロボットによって構成されている。すなわち、下アームＬＡが回動すると、上アームＵＡは、下アームＬＡの回動方向とは反対方向に、下アームＬＡの回動角度の２倍の角度だけ回動するように構成されている。これにより、下アームＬＡと上アームＵＡとは、両アームが上下に重なりあった収縮状態と、両アームが経路４０に沿って、水中ローダ３１側または両面ブラシ洗浄部５０に向かって展開された伸長状態とをとることができる。
【００４１】
第１中間搬送ロボット８１および第２中間ロボット８２は、ローダ搬送ロボット４１と同様に構成されているので、これらのロボット８１，８２の各部には、ローダ搬送ロボット４１の対応部分の参照符号を付して表すこととし、説明を省略する。
【００４２】
アンローダ搬送ロボット４２は、上下一対のアーム４３，４４で構成された屈伸式ロボットと、この屈伸式ロボットを経路４０に沿って往復直線移動させるための直線搬送機構（図示せず）と、さらに、屈伸式ロボットを昇降させるための昇降機構（図示せず）とを組み合わせて構成されている。すなわち、屈伸式ロボットの下アーム４４は、水平面に沿って回動自在とされており、上アーム４３は、下アーム４４の先端において、水平面に沿う回動が自在であるように取り付けられている。そして、下アーム４４が回動すると、上アーム４３は、下アーム４４の回動方向とは反対方向に、下アーム４４の回動角度の２倍だけ回動するように構成されている。この屈伸式ロボット全体が、上記昇降機構に保持されており、この昇降機構が、上記直線搬送機構のキャリッジ（図示せず）に支持されている。直線搬送機構は、たとえば、ボールねじ機構であってもよい。
図４は、両面ブラシ洗浄部５０の構成を簡略化して示す斜視図である。両面ブラシ洗浄部５０は、ローダ搬送ロボット４１によって搬入されたウエハＷを水平に保持し、かつ、水平面内で回転させるための複数本（この実施例では６本）の保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃを有しており、これらが基板保持部に相当している。保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃによって水平に保持されたウエハＷを上下から挟むように、上ディスクブラシ５３Ｕおよび下ディスクブラシ５３Ｌ（洗浄ブラシ）が設けられており、これらは、ウエハＷの両面をスクラブ洗浄する両面スクラブ洗浄機構５３を構成している。
【００４３】
６本の保持ローラのうちの３本の保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの組と、残る３本の保持ローラ５２ａ，５２ｂ，５２ｃの組とは、ウエハＷを挟んでほぼ対向して配置されている。各保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、鉛直方向に沿って立設されており、かつ、それぞれウエハＷの端面に当接している。
【００４４】
一方の組を構成する３本の保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃのうちの中央の保持ローラ５１ｂには、モータＭ１からの回転力がベルトＢ１を介して伝達されている。そして、保持ローラ５１ｂの回転が、ベルトＢ２およびＢ３を介して、保持ローラ５１ａおよび５１ｃにそれぞれ伝達されるようになっている。
【００４５】
他方の組を構成する３本の保持ローラ５２ａ，５２ｂ，５２ｃについても同様であり、中央の保持ローラ５２ｂにモータＭ２からの回転力がベルトＢ４を介して伝達され、保持ローラ５２ｂの回転が、ベルトＢ５およびＢ６を介して他の２本の保持ローラ５２ａおよび５２ｃに伝達されるようになっている。
【００４６】
一方の組を構成する３本の保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、他方の組を構成する３本の保持ローラ５２ａ，５２ｂ，５２ｃとは、それぞれ図３に示す保持機構５１，５２に保持されており、互いに近接したり離反したりすることができるようになっている。これにより、ウエハＷを保持した状態と、ウエハＷの保持を開放した状態とをとることができる。
【００４７】
両面スクラブ洗浄機構５３の上ディスクブラシ５３Ｕおよび下ディスクブラシ５３Ｌは、ウエハＷの中心から周縁までの領域をスクラブできる様に円板状に形成されている。上ディスクブラシ５３Ｕは、鉛直方向に沿って配設された回転軸５５の下端に固定されており、この回転軸５５には、モータＭ３からの回転力がベルトＢ７を介して伝達されている。同様に、下ディスクブラシ５３Ｌは、鉛直方向に沿って配設された回転軸５６の上端に固定されており、モータＭ４からの回転力がベルトＢ８を介して与えられることによって、鉛直軸線まわりに回転駆動されるようになっている。さらに、上ディスクブラシ５３Ｕおよび下ディスクブラシ５３Ｌが、ウエハＷの表面および裏面に対して近接／離反することができるように、上ディスクブラシ５３Ｕおよび下ディスクブラシ５３Ｌを昇降するための昇降機構１０１，１０２がそれぞれ備えられている。
【００４８】
回転軸５５，５６は、いずれも中空の軸で構成されており、その内部には、ディスクブラシ５３Ｕ，５３Ｌの表面の近傍にまで至る処理液供給管５７Ｕ，５７Ｌ（洗浄液供給路。これらの先端が洗浄液ノズルに対応する。）が挿通している。この処理液供給管５７Ｕ，５７Ｌには、それぞれ、薬液供給弁５８を介する薬液や、純水供給弁５９を介する純水を、選択的に供給することができるようになっている。
【００４９】
そして、薬液供給弁５８を介して供給される薬液として希ＢＨＦを用いることにより、この両面ブラシ洗浄部５０において、希ＢＨＦを洗浄液として供給しながら上下のディスクブラシ５３Ｕ，５３Ｌによるスクラブ洗浄が行われる。すなわち、この場合、薬液供給弁５８および処理液供給管５７Ｕ，５７Ｌなどが図２の洗浄液供給機構７に対応し、両面スクラブ洗浄機構５３がスクラブ洗浄機構８に対応する。
【００５０】
モータＭ３，Ｍ４を付勢して上下のディスクブラシ５３Ｕ，５３Ｌを回転し、この回転状態のディスクブラシ５３Ｕ，５３ＬをウエハＷの表面および裏面にそれぞれ接触させると、ウエハＷの表面および裏面をスクラブ洗浄することができる。その際、保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃによりウエハＷが低速回転されるため、保持ローラ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃとウエハＷとが当接する位置は刻々と変化し、また、スクラブ洗浄される位置も刻々と変化する。これにより、ウエハＷの中心から周縁までの領域をカバーするように設けられたディスクブラシ５３Ｕ，５３Ｌは、ウエハＷの表面および裏面の全域を隈無くスクラブすることができる。
【００５１】
スクラブ洗浄を行う際、処理液供給管５７Ｕ，５７Ｌには、希ＢＨＦまたは純水が供給され、これらの処理液を供給しながら、ウエハＷの表面および裏面をスクラブすることによって、ＣＭＰ処理後のウエハＷの表面のスラリーのうち、比較的粒子径の大きなものを除去することができる。
【００５２】
図５は、表面ブラシ洗浄部６０の概念的な構成を示す図解図である。この表面ブラシ洗浄部６０は、両面ブラシ洗浄部５０での処理によって、比較的大きな粒径の異物が除去された後のウエハＷの表面に残る小粒径の異物を除去して精密洗浄を行うためのものである。
【００５３】
この表面ブラシ洗浄部６０は、たとえば６本の保持ピン６１でウエハＷの裏面の周縁部付近を支持する構成のスピンチャック６２（基板保持部）を備えている。６本の保持ピンのうち、１本おきに配設された３本の保持ピン６１は、鉛直軸線周りに回動することができるようになっており、ウエハＷの端面に対して、保持面を選択的に当接させることができるように構成されている。これにより、ウエハＷは、結果として、６本の保持ピン６１によって強固に握持される。
【００５４】
スピンチャック６２は、この６本の保持ピン６１によって水平保持されたウエハＷを、鉛直軸線まわりに回転させるために、保持ピン６１を保持する保持部材６５と、この保持部材６５の中央の下面に鉛直方向に沿って固定された回転軸６６と、この回転軸６６を回転駆動するための回転駆動機構６７とを備えている。
【００５５】
スピンチャック６２に保持されたウエハＷの上方には、表面スクラブ洗浄機構としてのスキャンブラシ６３が備えられている。スキャンブラシ６３は、ウエハＷの表面に対してほぼ垂直な方向に沿う回転軸まわりに回転駆動されるディスク型ブラシである自転ブラシ６３ａ（洗浄ブラシ）と、この自転ブラシ６３ａを先端において下方に向けて支持する揺動腕６３ｂと、この揺動腕６３ｂを、スピンチャック６２に保持されたウエハＷよりも外側に設定された鉛直軸線まわりに揺動させる揺動駆動機構６３ｃとを備えている。
【００５６】
この構成により、揺動腕６３ｂを揺動させることにより、ウエハＷの半径方向に沿って、その中心位置から周縁部までの範囲で、自転ブラシ６３ａを繰り返し往復させることができる。自転ブラシ６３ａが、ウエハＷの中心から周縁部に向かう際には、自転ブラシ６３ａは下方位置にあって、ウエハＷの表面をスクラブ洗浄する。その際、スピンチャック６２によってウエハＷが回転されているので、ウエハＷの表面のほぼ全域をスクラブすることができる。自転ブラシ６３ａがウエハＷの周縁部から中心位置に戻されるときには、自転ブラシ６３ａは、上方位置とされ、ウエハＷから離間した状態とされる。これを数回繰り返すことにより、ウエハＷの表面の小粒径の異物を、スクラブすることによって浮き出させ、さらにその異物をウエハＷの外側に向かって掃き出すことができる。
【００５７】
スピンチャック６２に関連して、薬液をウエハＷの表面に供給するための薬液供給ノズルＣＮ（洗浄液ノズル）、純水をウエハＷの表面に供給するための純水ノズルＤＮ、および超音波振動が付与された純水をウエハＷの表面に供給するための超音波洗浄ノズルＤＳＮが備えられている。薬液供給ノズルＣＮからウエハＷの表面に供給される薬液には、上記希ＢＨＦの他、たとえば、フッ酸、塩酸、硫酸、燐酸、アンモニア、およびこれらの過酸化水素水溶液、などがある。
【００５８】
この構成により、スキャンブラシ６３によるウエハＷの表面のスクラブ洗浄の際に、薬液、純水および超音波振動が付与された純水を、それぞれ単独で、または組み合わせて供給することにより、ウエハＷの表面の異物を効果的に除去することができる。
【００５９】
なお、スピンチャック６２に保持されたウエハＷの裏面側にも、薬液ノズルＣＮ１０（洗浄液ノズル）からの薬液および純水ノズルＤＮ１０からの純水を供給することができ、これにより、ウエハＷの裏面の清浄をも行うことができる。
【００６０】
図６は、水洗・乾燥処理部７０の概念的な構成を示す図解図である。水洗・乾燥処理部７０は、ウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック７１と、このスピンチャック７１の上方に設けられた不活性ガス供給機構７２とを有している。不活性ガス供給機構７２に関連して、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの表面に純水を供給するための純水供給ノズルＤＮ１が設けられており、この純水供給ノズルＤＮ１には、純水供給源７３から純水が供給されるようになっている。また、スピンチャック７１の下方には、ウエハＷの裏面に純水を供給するための純水ノズルＤＮ２，ＤＮ３が配置されている。
【００６１】
スピンチャック７１は、図５に示された表面ブラシ洗浄部６０のスピンチャック６２と同様の構成を有しており、６本の保持ピン８４によって、ウエハＷの裏面の周縁部を支持し、かつ、端面を握持するようになっている。このスピンチャック７１も、スピンチャック６２と同様に、保持ピン８４を保持する保持部材８５と、この保持部材８５の下面に鉛直方向に沿って固定された回転軸８６と、この回転軸８６を回転駆動するための回転駆動機構８７とを備えている。
【００６２】
不活性ガス供給機構７２は、遮蔽円板７５と、この遮蔽円板７５を支持する支持部材７６と、この遮蔽円板７５の中央付近に設けられた不活性ガス供給ノズル７７と、この不活性ガス供給ノズル７７に不活性ガスとしての加熱されたＮ2 （窒素）ガスを供給する不活性ガス供給源７８とを有している。上記の純水供給ノズルＤＮ１も、遮蔽円板７５の中央付近に設けられている。
【００６３】
支持部材７６は、昇降駆動機構７９によって昇降されるようになっている。この昇降駆動機構７９は、ウエハＷの表面および裏面を水洗するときには、遮蔽円板７５をウエハＷから所定距離だけ上方に離間した上位置に位置させ、ウエハＷの表面および裏面を乾燥させるときには、遮蔽円板７５を上記上位置よりもウエハＷの表面に近接した下位置に位置させるように、支持部材７６を昇降する。
【００６４】
この構成により、スピンチャック６１を低速回転させつつ純水供給ノズルＤＮ１，ＤＮ２，ＤＮ３からウエハＷに向けて純水を供給することにより、リンス工程が行われる。すなわち、前工程において使用された薬液や、ウエハＷの表面および裏面に残留している付着物が洗い流される。このリンス工程中、遮蔽円板７５は上位置にある。
【００６５】
リンス工程の後、純水供給ノズルＤＮ１，ＤＮ２，ＤＮ３からの純水の供給が停止され、遮蔽円板７５が下位置とされる。そして、不活性ガス供給ノズル７７から窒素ガスがウエハＷへ向けて供給されるとともに、スピンチャック６２が高速回転されて、ウエハＷの表面の水分が振り切られる。
【００６６】
次に、この発明の一実施形態について、上述の各図を必要に応じて参照しながら説明する。
【００６７】
この実施形態では、両面ブラシ洗浄部５０においては、薬液として、希ＢＨＦの代わりに、希アンモニア水が用いられ、表面ブラシ洗浄部６０においては、薬液として、希ＢＨＦが用いられる。すなわち、両面ブラシ洗浄部５０においては、薬液供給弁５８を介して処理液供給管５５，５７に希アンモニア水が供給される。また、表面ブラシ洗浄部６０においては、薬液供給ノズルＣＮ，ＣＮ１０から、希ＢＨＦがウエハＷに供給される。
【００６８】
したがって、表面ブラシ洗浄部６０において、希ＢＨＦを洗浄液として用いたスクラブ洗浄処理が行われることになる。この場合の洗浄のメカニズムは、図１および図２を参照して説明したとおりである。したがって、薬液供給ノズルＣＮ，ＣＮ１０などが図２の洗浄液供給機構７に相当し、スキャンブラシ６３などが図２のスクラブ洗浄機構８に相当することになる。
【００６９】
両面ブラシ洗浄部５０において行われることになる希アンモニア水を用いた両面スクラブ洗浄処理では、主として、メタルＣＭＰ処理において用いられる研磨スラリーが除去される。すなわち、アンモニア水は、メタルＣＭＰ処理における研磨スラリー中に含まれるアルミナ砥粒やカリウム（酸化剤中に含まれる。）を溶解する働きを有している。
【００７０】
したがって、この実施形態によれば、両面ブラシ洗浄部５０においては、研磨スラリーやその他の通常のパーティクルが主として除去され、表面ブラシ洗浄部６０においては、シリコン酸化膜２に強固に付着していたり、シリコン酸化膜２中に侵入していたりして除去の困難なパーティクルおよび金属汚染物質が主として除去されることになる。
【００７１】
よって、この実施形態では、希ＢＨＦを洗浄液として用いた表面ブラシ洗浄部６０での洗浄処理においては、研磨スラリーを除去する必要がない。そのため、希ＢＨＦの流量、温度または濃度等の処理条件を適切に定めることにより、ウエハＷ上の金属配線の損傷をさらに少なくすることができる。
【００７２】
両面ブラシ洗浄部５０において用いられる希アンモニア水の希釈率は、表面ブラシ洗浄部６０における洗浄効果を考慮して定められればよく、たとえば、アンモニア：純水＝１：１００程度とするのが好ましい。
【００７３】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態でも実施することができる。たとえば、上述の希ＢＨＦの希釈率や希アンモニア水の希釈率は一例にすぎず、他の希釈率が採用されてもよいことは言うまでもない。ただし、希ＢＨＦの希釈率に関しては、金属膜の過剰な腐食が生じないように、希ＢＨＦが弱酸性となるように定められることが好ましい。
【００７４】
さらに、上述の実施形態では、ディスク型ブラシを用いてウエハＷの表面がスクラブ洗浄されているが、たとえば、ロール型ブラシの周面をウエハＷの表面に摺接させることによりスクラブ洗浄が行われてもよい。
【００７５】
また、上述の実施形態では、１枚のウエハＷを回転させつつスクラブ洗浄する枚葉型スピン式洗浄装置が採用されているが、ウエハＷを一枚ずつ、または複数枚一括して、希ＢＨＦや希アンモニア水を貯留した浸漬槽に浸漬させてウエハＷの洗浄を行う枚葉式またはバッチ式の浸漬式洗浄装置に対してもこの発明を適用できる。
【００７６】
さらに、希ＢＨＦやアンモニア水を用いた洗浄方法についても、ブラシスクラブ式に限らず、洗浄液（希ＢＨＦまたは希アンモニア水）中にウエハを浸漬させる上記の浸漬式、洗浄液の高圧ジェット噴流をウエハの表面に吹き付ける高圧ジェット式、洗浄液に超音波振動を与え、この超音波振動が付与された洗浄液をウエハの表面に供給する超音波式のいずれの洗浄方法が適用されてもよい。
【００７８】
さらには、処理対象の基板は、シリコンウエハに限らず、他の種類の半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ハードディスク装置用セラミック基板など、各種の被処理基板に対して、シリコンウエハの場合と同様にこの発明を適用することができる。
【００７９】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の基板洗浄方法によって洗浄されるウエハの表面の様子を示す断面図である。
【図２】  参考例による基板洗浄方法を示す図解図である。
【図３】  上記参考例の方法を実施するための具体的な基板洗浄装置の内部構成を示す平面図である。
【図４】両面ブラシ洗浄部の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図５】表面ブラシ洗浄部の概念的な構成を示す図解図である。
【図６】水洗・乾燥処理部の概念的な構成を示す図解図である。
【符号の説明】
２０    基板洗浄装置
５０    両面ブラシ洗浄部
６０    表面ブラシ洗浄部
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ    保持ローラ
５３    両面スクラブ洗浄機構
５７Ｕ，５７Ｌ    処理液供給管
５８    薬液供給弁
６２    スピンチャック
６３    スキャンブラシ
ＣＮ，ＣＮ１０    薬液ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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