(57)【要約】【課題】ウェハなどの基板を効率良く洗浄することができる基板洗浄装置を提供する。【解決手段】基板Ｗを保持して回転させる基板保持部１と、薬液を基板Ｗ上に供給する薬液ノズル１１と、二流体ジェットを基板Ｗ上に供給する二流体ノズル１２と、薬液ノズル１１および二流体ノズル１２を一体に基板Ｗの中心部から周縁部に移動させる移動機構１５，２１，２２とを備える。薬液ノズル１１および二流体ノズル１２は所定の距離を隔てて隣接しており、薬液ノズル１１および二流体ノズル１２の移動方向に関して、薬液ノズル１１は二流体ノズル１２の前方に位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して回転させる基板保持部と、
薬液を前記基板上に供給する薬液ノズルと、
二流体ジェットを前記基板上に供給する二流体ノズルと、
前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルを一体に前記基板の中心部から周縁部に移動させる移動機構とを備え、
前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルは所定の距離を隔てて隣接しており、
前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルの移動方向に関して、前記薬液ノズルは前記二流体ノズルの前方に位置していることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記移動機構は、
前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルを支持するアームと、
前記アームを旋回させるアーム回転機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルの移動速度は、前記基板の周縁部に近づくに従って徐々に遅くなることを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
基板を研磨する研磨部と、
研磨された前記基板を洗浄する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置とを備えたことを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハなどの基板を洗浄する基板洗浄装置に関し、特に基板の表面に流体を供給することにより基板を洗浄する基板洗浄装置に関するものである。また、本発明は、そのような基板洗浄装置を備えた研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＰ（化学機械研磨）装置に代表される研磨装置は、研磨パッドに研磨液（スラリー）を供給しながらウェハと研磨パッドとを摺接させることでウェハの表面を研磨する。研磨されたウェハ上には、砥粒を含む研磨液や研磨屑が残留する。このため、ウェハの研磨後には、ウェハを洗浄することが従来から行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００７／１０８３１５号公報
【特許文献２】特開２００３−９２２８３号公報
【特許文献３】特開２００３−２０９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の洗浄装置は、特許文献１および２に開示されているように、ウェハの表面にエッチング液を供給してウェハの表面をエッチングし、その後、ウェハの表面にリンス液を供給することにより、ウェハ上に残留するエッチング液を除去する。しかしながら、エッチング工程およびリンス工程はそれぞれ別々に行われるため、ウェハの洗浄全体の時間が長くなり、結果としてスループットが低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、ウェハなどの基板を効率良く洗浄することができる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】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を保持して回転させる基板保持部と、薬液を前記基板上に供給する薬液ノズルと、二流体ジェットを前記基板上に供給する二流体ノズルと、前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルを一体に前記基板の中心部から周縁部に移動させる移動機構とを備え、前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルは所定の距離を隔てて隣接しており、前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルの移動方向に関して、前記薬液ノズルは前記二流体ノズルの前方に位置していることを特徴とする基板洗浄装置である。
【０００７】
本発明の好ましい態様は、前記移動機構は、前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルを支持するアームと、前記アームを旋回させるアーム回転機構とを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記薬液ノズルおよび前記二流体ノズルの移動速度は、前記基板の周縁部に近づくに従って徐々に遅くなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の態様は、基板を研磨する研磨部と、研磨された前記基板を洗浄する上記基板洗浄装置とを備えたことを特徴とする研磨装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、薬液のエッチング作用により異物を基板の表面から除去し、その直後に二流体ジェットにより薬液および異物を基板の表面から洗い流すことができる。したがって、薬液ノズルおよび二流体ノズルを基板の中心部から周縁部まで一回移動させるだけで、基板のエッチングとリンスを完了させることができる。その結果、基板洗浄全体の時間が短くなり、スループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る基板洗浄装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】薬液ノズルおよび二流体ノズルの配置を説明するための上面図である。
【図３】薬液ノズルおよび二流体ノズルを横から見た図である。
【図４】薬液ノズルおよび二流体ノズルを用いたウェハの洗浄工程の一例を詳しく説明した図である。
【図５】基板洗浄装置を備えた研磨装置を示す図である。
【図６】図５に示す研磨装置を模式的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る基板洗浄装置の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る基板洗浄装置の一実施形態を示す模式図である。図１には、基板としてウェハが描かれている。図１に示すように、基板洗浄装置は、ウェハＷを保持して回転させる基板保持部１と、この基板保持部１に保持されたウェハＷの上方に配置された薬液ノズル１１および二流体ノズル１２と、これら薬液ノズル１１および二流体ノズル１２を支持するアーム１５とを備えている。
【００１２】
基板保持部１は、ウェハＷの周縁部を保持する複数の（図１では４つの）チャック２を備えており、これらチャック２でウェハＷを水平に保持する。チャック２には回転モータ３が連結されており、チャック２に保持されたウェハＷは回転モータ３によってその軸心まわりに回転する。図１に示すチャック２は爪形のチャックであるが、これに代えてローラタイプのチャックを用いてもよい。
【００１３】
アーム１５はウェハＷの上方に配置されている。アーム１５の一端には薬液ノズル１１および二流体ノズル１２が互いに隣接して配置され、アーム１５の他端には旋回軸２１が連結されている。この旋回軸２１にはアーム１５を旋回させるアーム回転機構としてのモータ２２が連結されている。アーム回転機構は、モータ２２に加えて、減速ギヤなどを備えていてもよい。モータ２２は、旋回軸２１を所定の角度だけ回転させることにより、アーム１５をウェハＷと平行な平面内で旋回させるようになっている。したがって、アーム１５の旋回により、これに固定された薬液ノズル１１および二流体ノズル１２がウェハＷの半径方向外側に移動する。本実施形態においては、アーム１５、旋回軸２１、およびモータ２２は、薬液ノズル１１および二流体ノズル１２を一体にウェハＷの中心部から周縁部に移動させる移動機構を構成する。
【００１４】
薬液ノズル１１は、流量制御弁３２を経由して薬液供給部３１に接続されている。この薬液供給部３１には、ウェハＷに形成されている膜に対してエッチング作用を持つ薬液（すなわちエッチング液）が貯留されている。薬液は、薬液供給部３１から薬液ノズル１１に供給され、さらに薬液ノズル１１からウェハＷの上面に供給される。ウェハＷに供給される薬液の流量は流量制御弁３２によって制御される。使用される薬液の例としては、硫酸などの酸性溶液、アンモニアなどのアルカリ性溶液などが挙げられる。エッチング作用を促進するために、高温の薬液が使用されることもある。例えば、常温から１００℃までの薬液を使用してもよい。
【００１５】
二流体ノズル１２は、流量制御弁４２を経由して液体供給部４１に接続されるとともに、流量制御弁５２を経由して気体供給部５１に接続されている。液体供給部４１には、純水、炭酸水、オゾン水などの液体（機能水）が貯留され、気体供給部５１には、窒素ガスに代表される不活性ガスなどの気体が貯留されている。液体および気体は、それぞれ液体供給部４１および気体供給部５１から二流体ノズル１２に供給され、この二流体ノズル１２内で混合され、二流体ジェットを形成する。この二流体ジェットは二流体ノズル１２からウェハＷの上面に供給される。ウェハＷに供給される二流体ジェットの流量は流量制御弁４２，５２によって制御される。さらに、二流体ノズル１２に供給される液体および気体の流量は、それぞれ対応する流量制御弁４２，５２によって独立に制御される。
【００１６】
図２は、薬液ノズル１１および二流体ノズル１２の配置を説明するための上面図である。薬液ノズル１１と二流体ノズル１２とは、所定の距離を隔てて隣接している。例えば、薬液ノズル１１と二流体ノズル１２との距離は、２０ｍｍ〜３０ｍｍである。図２の矢印で示すように、薬液ノズル１１と二流体ノズル１２は一体にウェハＷの中心部から周縁部に向かって移動する。薬液ノズル１１および二流体ノズル１２の進行方向において、薬液ノズル１１は二流体ノズル１２の前方に位置している。したがって、二流体ノズル１２は薬液ノズル１１と同じ軌跡を描いて薬液ノズル１１の後を追って移動する。
【００１７】
図３は、薬液ノズル１１および二流体ノズル１２を横から見た図である。薬液ノズル１１および二流体ノズル１２は、それぞれ薬液（エッチング液）および二流体ジェットをウェハＷの上面に供給しながら、矢印で示すウェハＷの半径方向に移動する。薬液および二流体ジェットがウェハＷに供給される間、ウェハＷは基板保持部１によって所定の速度で回転される。したがって、ウェハＷの表面全体に薬液および二流体ジェットが供給される。
【００１８】
ウェハＷに供給された薬液は、そのエッチング作用によりウェハＷの表面から異物を除去し、その直後に二流体ジェットが薬液および異物をウェハＷから洗い流す。本発明によれば、薬液ノズル１１および二流体ノズル１２をウェハＷの中心部から周縁部まで一回移動させるだけで、ウェハＷのエッチングとリンスが完了する。したがって、ウェハＷの洗浄全体にかかる時間が短縮され、スループットを向上させることができる。
【００１９】
薬液のウェハＷ上への供給量がウェハＷの表面全体で均一になるように、薬液ノズル１１および二流体ジェットがウェハＷの周縁部に近づくにつれて、これらノズル１１，１２の移動速度を徐々に低くすることが好ましい。薬液ノズル１１と二流体ノズル１２との距離およびこれらノズル１１，１２の移動速度は、薬液のエッチング作用によって異物が十分に除去される程度であることが好ましい。
【００２０】
図４（ａ）乃至図４（ｅ）は、薬液ノズル１１および二流体ノズル１２を用いたウェハＷの洗浄工程の一例を詳しく説明した図である。図４（ａ）に示すように、薬液ノズル１１がウェハＷの中心線Ｃ上に位置した状態で、薬液（エッチング液）の供給が開始され、同時に薬液ノズル１１および二流体ノズル１２がウェハＷの周縁部に向かって移動する。次に、図４（ｂ）に示すように、二流体ノズル１２がウェハＷの中心線Ｃ上に位置したときに、二流体ジェットの供給が開始される。薬液ノズル１１および二流体ノズル１２は、図４（ｃ）に示すように、それぞれ薬液および二流体ジェットをウェハＷの上面に供給しながら、一定の速度で、または速度を変えながらウェハＷの周縁部に向かって移動する。
【００２１】
図４（ｄ）に示すように、薬液ノズル１１がウェハＷの周縁部の外側に移動すると、薬液の供給が停止される。さらに、図４（ｅ）に示すように、二流体ノズル１２がウェハＷの周縁部の外側に移動すると、二流体ジェットの供給が停止される。
【００２２】
図４（ａ）乃至図４（ｅ）は薬液および二流体ジェットの供給開始時間および供給停止時間が異なる例を示しているが、薬液および二流体ジェットの供給開始時間および／または供給停止時間が同じであってもよい。
【００２３】
図５は、上述した基板洗浄装置を備えた研磨装置を示す図である。図５に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング１００を備えており、ハウジング１００の内部は隔壁１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃによってロード／アンロード部１０２と研磨部１３０と洗浄部１４０とに区画されている。
【００２４】
ロード／アンロード部１０２は、複数のウェハをストックするウェハカセットを載置する２つ以上（図５では３つ）のフロントロード部１２０を備えている。フロントロード部１２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard  Manufacturing  Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front  Opening  Unified  Pod）を搭載することができる。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。
【００２５】
また、ロード／アンロード部１０２には、フロントロード部１２０の並びに沿って走行機構１２１が敷設されており、この走行機構１２１上にフロントロード部１２０の配列方向に沿って移動可能な第１搬送ロボット１２２が設置されている。第１搬送ロボット１２２は走行機構１２１上を移動することによってフロントロード部１２０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。この第１搬送ロボット１２２は上下に２つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドをウェハカセットに研磨されたウェハを戻すときに使用し、下側のハンドを研磨前のウェハを搬送するときに使用して、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。
【００２６】
研磨部１３０は、ウェハの研磨が行われる領域であり、第１研磨ユニット１３１Ａと第２研磨ユニット１３１Ｂとを有する第１研磨部１３０ａと、第３研磨ユニット１３１Ｃと第４研磨ユニット１３１Ｄとを有する第２研磨部１３０ｂとを備えている。これらの第１研磨ユニット１３１Ａ、第２研磨ユニット１３１Ｂ、第３研磨ユニット１３１Ｃ、及び第４研磨ユニット１３１Ｄは、図５に示すように、装置の長手方向に沿って配列されている。
【００２７】
第１研磨ユニット１３１Ａは、研磨パッドを保持する研磨テーブル１３２Ａと、ウェハを保持しかつウェハを研磨テーブル１３２Ａ上の研磨パッドの研磨面に対して押圧するためのトップリング１３３Ａと、研磨パッドの研磨面に研磨液（例えば、スラリ）やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル１３４Ａと、研磨パッドのドレッシングを行うためのドレッサ１３５Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素）の混合流体を霧状にして、ノズルから研磨面に噴射するアトマイザ１３６Ａとを備えている。
【００２８】
同様に、第２研磨ユニット１３１Ｂは、研磨テーブル１３２Ｂと、トップリング１３３Ｂと、研磨液供給ノズル１３４Ｂと、ドレッサ１３５Ｂと、アトマイザ１３６Ｂとを備えており、第３研磨ユニット１３１Ｃは、研磨テーブル１３２Ｃと、トップリング１３３Ｃと、研磨液供給ノズル１３４Ｃと、ドレッサ１３５Ｃと、アトマイザ１３６Ｃとを備えており、第４研磨ユニット１３１Ｄは、研磨テーブル１３２Ｄと、トップリング１３３Ｄと、研磨液供給ノズル１３４Ｄと、ドレッサ１３５Ｄと、アトマイザ１３６Ｄとを備えている。
【００２９】
研磨テーブル１３２Ａの上には研磨パッド（図示せず）が固定されている。研磨テーブル１３２Ａは、その下方に配置されるモータ（図示せず）に連結されており、軸心周りに回転可能になっている。図６に示すように、トップリング１３３Ａは、トップリングシャフト１３７Ａを介してモータ及び昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これにより、トップリング１３３Ａは昇降可能かつトップリングシャフト１３７Ａ周りに回転可能となっている。このトップリング１３３Ａの下面には、ウェハが真空吸着等によって保持される。研磨パッドの上面は、ウェハが摺接される研磨面を構成している。
【００３０】
トップリング１３３Ａの下面に保持されたウェハはトップリング１３３Ａによって回転させられつつ、回転している研磨テーブル１３２Ａ上の研磨パッドに押圧される。このとき、研磨液供給ノズル１３４Ａから研磨パッドの研磨面（上面）に研磨液が供給され、ウェハと研磨パッドとの間に研磨液が存在した状態でウェハが研磨される。研磨テーブル１３２Ａおよびトップリング１３３Ａは、ウェハと研磨面とを相対移動させる機構を構成している。第２研磨ユニット１３１Ｂ，第３研磨ユニット１３１Ｃ、および第４研磨ユニット１３１Ｄは、第１研磨ユニット１３１Ａと同一の構成を有しているので、その説明を省略する。
【００３１】
第１研磨部１３０ａには、長手方向に沿った４つの搬送位置、すなわち第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の間でウェハを搬送する第１リニアトランスポータ１５０が配置されている。この第１リニアトランスポータ１５０の第１搬送位置ＴＰ１の上方には、第１搬送ロボット１２２から受け取ったウェハを反転する反転機１５１が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ１５２が配置されている。また、第２搬送位置ＴＰ２の下方には上下に昇降可能なプッシャ１５３が、第３搬送位置ＴＰ３の下方には上下に昇降可能なプッシャ１５４が、第４搬送位置ＴＰ４の下方には上下に昇降可能なリフタ１５５がそれぞれ配置されている。
【００３２】
また、第２研磨部１３０ｂには、第１リニアトランスポータ１５０に隣接して、長手方向に沿った３つの搬送位置、すなわち第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７の間でウェハを搬送する第２リニアトランスポータ１６０が配置されている。この第２リニアトランスポータ１６０の第５搬送位置ＴＰ５の下方には上下に昇降可能なリフタ１６６が、第６搬送位置ＴＰ６の下方にはプッシャ１６７が、第７搬送位置ＴＰ７の下方にはプッシャ１６８がそれぞれ配置されている。
【００３３】
図６に示すように、第１リニアトランスポータ１５０は、直線往復移動可能な４つのステージ、すなわち、第１ステージ、第２ステージ、第３ステージ、および第４ステージを備えている。これらのステージは上下に２段の構成となっている。すなわち、下段には第１ステージ、第２ステージ、第３ステージが配置され、上段には第４ステージが配置されている。
【００３４】
下段のステージと上段のステージとは、設置される高さが異なっているため、下段のステージと上段のステージとは互いに干渉することなく自由に移動可能となっている。第１ステージは、第１搬送位置ＴＰ１と（ウェハの受け渡し位置である）第２搬送位置ＴＰ２との間でウェハを搬送し、第２ステージは、第２搬送位置ＴＰ２と（ウェハの受け渡し位置である）第３搬送位置ＴＰ３との間でウェハを搬送し、第３ステージは、第３搬送位置ＴＰ３と第４搬送位置ＴＰ４との間でウェハを搬送する。また、第４ステージは、第１搬送位置ＴＰ１と第４搬送位置ＴＰ４との間でウェハを搬送する。
【００３５】
第２リニアトランスポータ１６０は、第１リニアトランスポータ１５０と実質的に同一の構成を有している。すなわち、上段に第５ステージおよび第６ステージが配置され、下段に第７ステージが配置されている。第５ステージは、第５搬送位置ＴＰ５と（ウェハの受け渡し位置である）第６搬送位置ＴＰ６との間でウェハを搬送し、第６ステージは、第６搬送位置ＴＰ６と（ウェハの受け渡し位置である）第７搬送位置ＴＰ７との間でウェハを搬送し、第７ステージは、第５搬送位置ＴＰ５と第７搬送位置ＴＰ７との間でウェハを搬送する。
【００３６】
洗浄部１４０は、研磨後のウェハを洗浄し、乾燥させる領域であり、第２搬送ロボット１２４と、第２搬送ロボット１２４から受け取ったウェハを反転する反転機１４１と、研磨後のウェハを洗浄する３つの洗浄ユニット１４２〜１４４と、洗浄されたウェハを乾燥させる乾燥ユニット１４５と、反転機１４１、洗浄ユニット１４２〜１４４、および乾燥ユニット１４５の間でウェハを搬送する搬送ユニット１４６とを備えている。
【００３７】
搬送ユニット１４６は、ウェハを把持する複数のアームを有しており、これらアームによって複数のウェハを反転機１４１、洗浄ユニット１４２〜１４４、および乾燥ユニット１４５の間で同時に水平方向に移動させることができるようになっている。洗浄ユニット１４２及び洗浄ユニット１４３としては、例えば、上下に配置されたロール状のスポンジを回転させてウェハの表面及び裏面に押し付けてウェハの表面及び裏面を洗浄するロールタイプの洗浄ユニットを用いることができる。また、洗浄ユニット１４４は、図１に示す上述した実施形態に係る基板洗浄装置である。乾燥ユニット１４５は、洗浄されたウェハを高速で回転させることで乾燥させるスピン乾燥機である。
【００３８】
反転機１５１と第１搬送ロボット１２２との間にはシャッタ１１０が設置されており、ウェハの搬送時にはシャッタ１１０を開いて第１搬送ロボット１２２と反転機１５１との間でウェハの受け渡しが行われる。また、反転機１４１と第２搬送ロボット１２４との間、反転機１４１と１次洗浄ユニット１４２との間、第１研磨部１３０ａと第２搬送ロボット１２４との間、及び第２研磨部１３０ｂと第２搬送ロボット１２４との間にもそれぞれシャッタ１１１，１１２，１１３，１１４が設置されており、ウェハの搬送時にはこれらのシャッタ１１１，１１２，１１３，１１４を開いてウェハの受け渡しが行われる。
【００３９】
図５に示す研磨装置は、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理をウェハに対して行うことができる。
【００４０】
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。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に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１    基板保持部
２    チャック
３    回転モータ
１１    薬液ノズル
１２    二流体ノズル
１５    アーム
２１    旋回軸
２２    モータ（アーム回転機構）
３１    薬液供給部
３２    流量調整弁
４１    液体供給部
４２    流量調整弁
５１    気体供給部
５２    流量調整弁
１０２    フロントロード部
１３２Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄ    研磨ユニット
１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄ    研磨テーブル
１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄ    トップリング
１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃ，１３４Ｄ    研磨液供給ノズル
１３５Ａ，１３５Ｂ，１３５Ｃ，１３５Ｄ    ドレッサ
１３６Ａ，１３６Ｂ，１３６Ｃ，１３６Ｄ    アトマイザ
１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｃ，１３７Ｄ    トップリングシャフト
１４０    洗浄部
１４１〜１４３    洗浄ユニット
１４４    基板洗浄装置
１４５    乾燥ユニット
【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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