(57)【要約】【課題】  安全であると共に廃液の処理が容易であるウエハの乾燥・洗浄装置を提供する。【解決手段】  ウエハ３を回転させながら上面ノズル４を揺動することにより、ウエハ３の全面にＨＦＥを吹き付けることができる。これにより、ウエハ３の上面に残留していた異物、特にウエハ３の凹部に残留していたパーティクルや金属粉がＨＦＥと窒素の力により吹き飛ばされてウエハ３の表面から取り除かれると共に、ウエハ３の上面に付着しいた水分が、ＨＦＥの作用により低表面張力化され、その膜厚が薄くなると共に水滴として残留することが無くなる。そして、この水分はＨＦＥに置換されて、遠心力によりウエハ３の上面より取り去られる。この状態で上面ノズル４からのＨＦＥと窒素の噴出をやめると、ウエハ３の上面にはＨＦＥの薄膜が形成された状態となるが、ＨＦＥの蒸発速度は速いので、短時間のうちに蒸発して無くなり、ウエハ３の上面の乾燥が行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素系洗浄液を粒子状にしてウエハ表面に衝突させ、前記ウエハの洗浄と乾燥を同時に行うことを特徴とするウエハの洗浄・乾燥方法。
【請求項２】
フッ素系洗浄液を粒子状にしてウエハ表面に衝突させ、前記ウエハの乾燥を行うことを特徴とするウエハの乾燥方法。
【請求項３】
ウエハの洗浄と乾燥を同時に行う装置であって、前記ウエハの周囲を拘束して水平に保持しながら回転させるウエハ保持機構と、前記ウエハの上面にフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける表面用ノズルと、前記表面用ノズルを前記ウエハの半径方向に揺動させる表面ノズル揺動機構とを有することを特徴とするウエハの洗浄・乾燥装置。
【請求項４】
請求項３に記載のウエハの洗浄・乾燥装置であって、前記ウエハの下面にフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける裏面用ノズルと、前記裏面用ノズルを前記ウエハの半径方向に揺動させる裏面ノズル揺動機構とを有することを特徴とするウエハの洗浄・乾燥装置。
【請求項５】
請求項３に記載のウエハの洗浄・乾燥装置であって、前記ウエハの下面に前記フッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける裏面用ノズルと、前記ウエハの下面に接触して前記ウエハの下面を洗浄するディスクブラシを有することを特徴とするウエハの洗浄・乾燥装置。
【請求項６】
ウエハの洗浄と乾燥を同時に行う装置であって、前記ウエハの周囲を拘束して垂直に保持しながら回転させるウエハ保持機構と、前記ウエハの少なくとも片方の面側に設けられ、前記ウエハの表面に前記フッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付けるノズルと、前記ノズルを前記ウエハの半径方向に揺動させるノズル揺動機構とを有することを特徴とするウエハの洗浄・乾燥装置。
【請求項７】
前記ノズルのうち少なくとも一つが、気体の流速により前記フッ素系洗浄液を粒子状にし、気流と共に前記ウエハに衝突させるものであることを特徴とする請求項３から請求項６のうちいずれか１項に記載のウエハの洗浄・乾燥装置。
【請求項８】
ウエハの乾燥を行う装置であって、前記ウエハの周囲を拘束して水平に保持しながら回転させるウエハ保持機構と、前記ウエハの上面にフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける表面用ノズルとを有することを特徴とするウエハの乾燥装置。
【請求項９】
請求項８に記載のウエハの乾燥装置であって、前記ウエハの下面にフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける裏面用ノズルを有することを特徴とするウエハの乾燥装置。
【請求項１０】
ウエハの乾燥を行う装置であって、前記ウエハの周囲を拘束して垂直に保持しながら回転させるウエハ保持機構と、前記ウエハの少なくとも片方の面側に設けられ、前記ウエハの表面に前記フッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付けるノズルとを有することを特徴とするウエハの乾燥装置。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のうちいずれか１項に記載のウエハの乾燥装置であって、前記ノズルのうち少なくとも一つを、前記ウエハの半径方向に揺動させるノズル揺動機構を有することを特徴とする乾燥装置。
【請求項１２】
前記ノズルのうち少なくとも一つは、気体の流速により前記フッ素系洗浄液を粒子状にし、気流と共に前記ウエハに衝突させるものであることを特徴とする請求項８から請求項１１のうちいずれか１項に記載のウエハの乾燥装置。
【請求項１３】
研磨工程終了後に、請求項１に記載のウエハの洗浄・乾燥方法により、ウエハの洗浄と乾燥を行う工程を有することを特徴とするＣＭＰ研磨方法。
【請求項１４】
研磨工程終了後のウエハ洗浄工程の後に、さらに請求項１に記載のウエハの洗浄・乾燥方法により、ウエハの洗浄と乾燥を行う工程を有することを特徴とするＣＭＰ研磨方法。
【請求項１５】
研磨工程終了後のウエハ洗浄工程の後に、請求項２に記載のウエハの乾燥方法により、ウエハの乾燥を行う工程を有することを特徴とするＣＭＰ研磨方法。
【請求項１６】
請求項３から請求項７のうちいずれか１項に記載のウエハの洗浄・乾燥装置、又は請求項８から請求項１２のうちいずれか１項に記載のウエハの乾燥装置を有することを特徴とするＣＭＰ研磨装置。
【請求項１７】
請求項１３から請求項１５のうちいずれか１項に記載のＣＭＰ研磨方法をその製造工程中に有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＰ研磨工程等において用いるのに適した、ウエハの表面の洗浄と乾燥を同時に行う方法、ウエハの表面を乾燥する方法、およびこれらを行う装置、さらには、これらを使用したＣＭＰ研磨方法、ＣＭＰ研磨装置、及びこのＣＭＰ研磨方法を使用した半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って半導体製造プロセスの工程が増加し、複雑となってきている。これに伴い、半導体デバイスの表面状態が必ずしも平坦ではなくなってきている。表面における段差の存在は配線の段切れ、局所的な抵抗値の増大などを招き、断線や電流容量の低下等をもたらす。又、絶縁膜では耐圧劣化やリークの発生にもつながる。
【０００３】
一方、半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って光リソグラフィの光源波長は短くなり、開口数いわゆるＮＡが大きくなってきていることに伴い、半導体露光装置の焦点深度が実質的に浅くなってきている。焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以上にデバイス表面の平坦化が要求される。この平坦化にはＣＭＰ研磨が使用される
ＣＭＰ研磨はシリコンウェハの鏡面研磨法を基に発展しており、図５に示すようなＣＭＰ研磨装置を用いて行われている。１１は研磨対象物であるウエハ１２を保持しながら回転を与えるヘッド部であり回転駆動機構１３を有している。このヘッド部１１に対面して研磨パッド１４が貼り付けられた回転プラテン１５及びその回転駆動機構１６があり、これら研磨パッド１４、回転プラテン１５、回転駆動機構１６は、回転式揺動アーム１７により揺動を与えられると共に、上下方向に駆動される。
【０００４】
このようなＣＭＰ研磨装置を使用して研磨を行う際には、ウエハ１２及び研磨パッド１４を高速回転させ、回転式揺動アーム１７を図示されていない上下駆動機構により下降させて、研磨パッド１４によりウエハ１２を加圧する。そして、研磨パッド１４とウエハ１２間に研磨剤であるスラリーを供給する。さらに、回転式揺動アーム１７を、図示されていない揺動駆動機構により破線矢印で示す如く揺動する。すると、研磨パッド１４とウエハ１２の相対回転及び揺動により、ウエハ１２の研磨が行われ、表面が平坦化される。すなわち、研磨パッド１４とウエハ１２の相対運動による機械的研磨と、スラリーによる化学的研磨の相乗作用により、良好な研磨が行われる。
【０００５】
このようなＣＭＰ研磨工程の最後に、また工程中では必要に応じて、ウエハ表面に残留するスラリーや研磨粉（絶縁物や金属の粉）の洗浄が行われ、洗浄の後でウエハの乾燥が行われる。このうち、ウエハの乾燥方法については、「シリコンの化学（サイペック社発行）」（非特許文献１）に詳しく記載されているスピン乾燥方式、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気乾燥方式、の他、マランゴニ効果を用いたべーパレスＩＰＡ乾燥方式等が用いられている。
【０００６】
スピン乾燥方式は、ウエハを高速回転させ、ウエハ表面に付着している純水を遠心力によりウエハ表面から振り飛ばすものである。しかし、この方法では、純水の蒸発速度が遅いため、乾燥時間が長くかかり、加熱窒素をウエハ表面に吹き付けたり、赤外線ランプによりウエハ表面を加熱したりする補助手段が必要となる。しかしながら、このようにウエハを加熱すると、ウエハ中に配線材料として埋め込まれている銅等の導電性金属がコロージョンとなって残留する恐れがある。これは、特に表面に凹部が形成されたウエハで起こりやすい。
【０００７】
又、最近では、絶縁性を向上させるために、従来より使用されていたSiＯ２に代わり、ポーラスな構造を持ったウルトラ・ロー・Ｋの絶縁膜が使用されるようになってきている。この場合にも、ウエハの表面に微細な凹部が存在するので、パーティクルや金属粉が、これらの凹部に残留する恐れがある。
【０００８】
さらに、ウエハの中心部分では十分な遠心力が得られないため、この部分に純水が残留し、ウオータマークと呼ばれる模様が形成されるという問題点がある。ウエハには、その表面が疎水性のものと親水性のものがあるが、ウオータマークの発生は、疎水性のウエハにおいて特に著しい。
【０００９】
このような問題点に対処するために、特開２００３−１６８６６８号公報（特許文献１）には、純水にＩＰＡを混合したものを、不活性ガスによりアトマイズして、ウエハ表面に吹き付け、ＩＰＡにより表面張力を低下させて純水の残留を防ぎ、ウオータマークの発生を防止する方法が記載されている。
【００１０】
ＩＰＡ蒸気乾燥法は、ウエハを純水で洗浄した後、ＩＰＡの蒸気に触れさせ、ウエハ面に凝縮してくるＩＰＡによって付着水を溶解し、ウエハ面を流下するドレインとして除去するものである。
【００１１】
べーパレスＩＰＡ乾燥方式は、ＩＰＡをミスト状にしてウエハに吹き付け、ＩＰＡによって付着水を溶解し、ウエハ面を流下するドレインとして除去するものである。
【特許文献１】特開２００３−１６８６６８号公報
【非特許文献１】シリコンの化学（サイペック社発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記ＩＰＡ蒸気乾燥法の場合、ＩＰＡに引火性があるため、付帯設備として消火設備を必要とするという問題点がある。又、前記特許文献１に記載される方法や、べーパレスＩＰＡ乾燥方式では、純水の中に少量のＩＰＡが溶け込んだ廃液が形成される。この廃液は微量のＩＰＡを含むため、ＩＰＡを純水から分離しなければ、放流等の処置をすることができない。しかし、この少量のＩＰＡを純水から分離することは困難であり、コスト高になるという問題がある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、安全であると共に廃液の処理が容易であるウエハの乾燥方法及び装置、さらには、ウエハの洗浄をも併せて行うことができるウエハの洗浄・乾燥方法及び装置、これらを用いたＣＭＰ研磨方法及びＣＭＰ研磨装置、さらにはこのＣＭＰ研磨方法を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するための第１の手段は、フッ素系洗浄液を粒子状にしてウエハ表面に衝突させ、前記ウエハの洗浄と乾燥を同時に行うことを特徴とするウエハの洗浄・乾燥方法（請求項１）である。
【００１５】
本手段においては、フッ素系洗浄液を粒子状にして前記ウエハ表面に衝突させている。これにより、ウエハ表面に残留しているパーティクルや金属粉が、粒子状になったフッ素系洗浄液の運動エネルギーにより吹き飛ばされて洗浄が行われると共に、フッ素系洗浄液が、ウエハ面に残留している水分に作用して表面張力を低下させるので、たとえウエハが疎水性のものであっても、ウエハ上に厚い水膜又は水滴が存在することが無くなり、ウエハ上に残留する水分がフッ素系洗浄液で置換される。さらに、フッ素系洗浄液は粘性が低いので、それ自身の運動エネルギー、又はウエハを回転させることによる遠心力で、容易にウエハの外部に排出される。
【００１６】
又、フッ素系洗浄液は揮発性が高いので、必要とする乾燥時間が短くなる。さらに、フッ素系洗浄液は水との分離を容易に行うことができるので、廃液の処理が容易である。
なお、本手段は、前に別の洗浄を行い、その洗浄でとり切れかなった被洗浄物を洗浄し、かつ乾燥を行う目的のためにも使用することができる。
【００１７】
前記課題を解決するための第２の手段は、フッ素系洗浄液を粒子状にしてウエハ表面に衝突させ、前記ウエハの乾燥を行うことを特徴とするウエハの乾燥方法（請求項２）である。
【００１８】
本手段は、既にウエハの洗浄が終わり、乾燥のみを行う場合に用いられるものであって、前記第１の手段の洗浄効果を利用していない他は、前記第１の手段と同じ作用効果を奏する。
【００１９】
前記課題を解決するための第３の手段は、ウエハの洗浄と乾燥を同時に行う装置であって、前記ウエハの周囲を拘束して水平に保持しながら回転させるウエハ保持機構と、前記ウエハの上面にフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける表面用ノズルと、前記表面用ノズルを前記ウエハの半径方向に揺動させる表面ノズル揺動機構とを有することを特徴とするウエハの洗浄・乾燥装置（請求項３）である。
【００２０】
本手段においては、ウエハ保持装置によりウエハを水平に保持して回転させながら、表面用ノズルからフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける。これによりウエハの表面に残留している被洗浄物、特にウエハの凹部に残留しているパーティクルや金属粉が飛ばされて洗浄されると共に、ウエハ面に残留している水分の表面張力が低下し、膜厚が薄くなり、液滴として存在しなくなる。又、水分がフッ素系洗浄液で置換され、ウエハ面から排出される。それ故、ウエハ面にはフッ素系洗浄液が残留する。この状態で表面用ノズルをウエハの半径方向に揺動させることにより、ウエハが回転しているので、ウエハ全面を洗浄・乾燥することができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、前記ウエハの下面にフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける裏面用ノズルと、前記裏面用ノズルを前記ウエハの半径方向に揺動させる裏面ノズル揺動機構とを有することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２２】
本手段においては、前記第３の手段の構成に加え、ウエハの下面側にも上面側と同種のノズルを有するので、ウエハの表裏面の洗浄・乾燥を同時に行うことができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第３の手段であって、前記ウエハの下面に前記フッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける裏面用ノズルと、前記ウエハの下面に接触して前記ウエハの下面を洗浄するディスクブラシを有することを特徴とするもの（請求項５）である。
【００２４】
装置の構成によっては、裏面用ノズルを揺動させることが、装置の他の構成との関係上困難である場合がある。このような場合には、本手段のように、ウエハの下面に接触して前記ウエハの下面を洗浄するディスクブラシを設け、ディスクブラシによりウエハの裏面（下面）の洗浄を行う。その後、裏面用ノズルから吹き付けられるフッ素系洗浄液により主として乾燥作用を行わせる。ウエハが回転しているので、ウエハの中央部分に裏面用ノズルからフッ素系洗浄液を吹き付けることにより、フッ素系洗浄液はウエハの全面に広がり、前述のような乾燥作用を奏することができる。
【００２５】
すなわち、本手段においては、ウエハの上面側ではノズルから噴出するフッ素系洗浄液により洗浄と乾燥が行われるが、裏面側では、ディスクブラシにより洗浄が行われ、ノズルから噴出するフッ素系洗浄液により乾燥が行われる。よって、乾燥工程においては、ディスクブラシは、ウエハ面に接触しないようにしておく必要がある。なお、ディスクブラシも回転するようにしておくことが好ましい。また、ディスクブラシによる洗浄中にも、フッ素系洗浄液を吹き付けることにより、ディスクブラシによる洗浄効果を高めることもできる。
【００２６】
前記課題を解決するための第６の手段は、ウエハの洗浄と乾燥を同時に行う装置であって、前記ウエハの周囲を拘束して垂直に保持しながら回転させるウエハ保持機構と、前記ウエハの少なくとも片方の面側に設けられ、前記ウエハの表面に前記フッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付けるノズルと、前記ノズルを前記ウエハの半径方向に揺動させるノズル揺動機構とを有することを特徴とするウエハの洗浄・乾燥装置（請求項６）である。
【００２７】
前記第３の手段においては、ウエハ保持機構はウエハを水平に保持して回転させていたのに対し、本手段においては、ウエハ保持機構はウエハを垂直に保持して回転させる。よって、装置の構成上、ウエハの表裏面にノズルを設けて揺動するようにすることが容易となる。
【００２８】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第３の手段から第６の手段のいずれかであって、前記ノズルのうち少なくとも一つは、気体の流速により前記フッ素系洗浄液を粒子状にし、気流と共に前記ウエハに衝突させるものであることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００２９】
本手段においては、前記第３の手段から第６の手段において、上面用ノズル、下面用ノズル、単にノズルと称したノズルのうち、少なくとも一つは、気体の流速により前記フッ素系洗浄液を粒子状にし、気流と共に前記ウエハに衝突させる方式のものを使用している。本手段によれば、気流の運動エネルギーを、異物を飛ばすために使用することができるので、洗浄を容易に行うことができる。又、このようなノズルにより、容易にフッ素系洗浄液を粒子状にして、ウエハ面に吹き付けることができる。気体としては不活性ガスを使用することが好ましく、特に窒素が入手しやすく安価であるので好ましい。
【００３０】
前記課題を解決するための第８の手段は、ウエハの乾燥を行う装置であって、前記ウエハの周囲を拘束して水平に保持しながら回転させるウエハ保持機構と、前記ウエハの上面にフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける表面用ノズルとを有することを特徴とするウエハの乾燥装置（請求項８）である。
【００３１】
本手段は、洗浄としての用途を有しないだけで、基本的な構成は第３の手段と同様である。しかし、洗浄を必要としない結果、表面用ノズルをウエハの半径方向に揺動させる機構は必ずしも必要はない。フッ素系洗浄液をウエハの表面の中央部に吹き付ければ、ウエハの回転による遠心力で、フッ素系洗浄液がウエハ全面に広がって乾燥を促進させる効果を奏するからである。又、その使用に際しては、異物を吹き飛ばす必要がないので、第３の手段よりも、吹き付けられるフッ素系洗浄液の速度を遅くしたり、量を少なくしても良い場合がある。本手段においては、第３の手段の説明で述べた乾燥作用により、効率的にウエハの乾燥が行われる。
【００３２】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第８の手段であって、前記ウエハの下面にフッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付ける裏面用ノズルを有することを特徴とするもの（請求項９）である。
【００３３】
本手段は、洗浄としての用途を有しないだけで、基本的な構成は第４の手段と同様である。しかし、裏面用ノズルの揺動機構を必ずしも必要としないことは、前記第８の手段で述べた表面用ノズルと同じである。又、その使用に際しては、異物を吹き飛ばす必要がないので、第４の手段よりも、吹き付けられるフッ素系洗浄液の速度を遅くしたり、量を少なくしても良い場合がある。本手段においては、第４の手段の説明で述べた乾燥作用により、効率的にウエハの乾燥が行われる。
【００３４】
前記課題を解決するための第１０の手段は、ウエハの乾燥を行う装置であって、前記ウエハの周囲を拘束して垂直に保持しながら回転させるウエハ保持機構と、前記ウエハの少なくとも片方の面側に設けられ、前記ウエハの表面に前記フッ素系洗浄液を粒子状にして吹き付けるノズルとを特徴とするウエハの乾燥装置（請求項１０）である。
【００３５】
本手段は、洗浄としての用途を有しないだけで、基本的な構成は第６の手段と同様である。しかし、ノズルの揺動機構を必ずしも必要としないことは、前記第８の手段で述べた表面用ノズルと同じである。又、その使用に際しては、異物を吹き飛ばす必要がないので、第６の手段よりも、吹き付けられるフッ素系洗浄液の速度を遅くしたり、量を少なくしても良い場合がある。本手段においては、第６の手段の説明で述べた乾燥作用により、効率的にウエハの乾燥が行われる。
【００３６】
全課題を解決するための第１１の手段は、前記第８の手段から第１０の手段のいずれかであって、前記ノズルのうち少なくとも一つを、前記ウエハの半径方向に揺動させるノズル揺動機構を有することを特徴とするもの（請求項１１）である。
【００３７】
本手段においては、前記第８の手段から第１０の手段で述べた上面用ノズル、下面用ノズル、単にノズルと称したノズルのうち、少なくとも一つを、前記ウエハの半径方向に揺動させるノズル揺動機構を有する。よって、ウエハ面の乾燥をより効率的に行うことができる。
【００３８】
前記課題を解決するための第１２の手段は、前記第８の手段から第１１の手段のいずれかであって、前記ノズルのうち少なくとも一つは、気体の流速により前記フッ素系洗浄液を粒子状にし、気流と共に前記ウエハに衝突させるものであることを特徴とするもの（請求項１２）である。
【００３９】
本手段においては、前記第８の手段から第１１の手段で述べた上面用ノズル、下面用ノズル、単にノズルと称したノズルのうち、少なくとも一つは、気体の流速により前記フッ素系洗浄液を粒子状にし、気流と共に前記ウエハに衝突させる方式のものを使用している。このようなノズルにより、容易にフッ素系洗浄液を粒子状にしに、ウエハ面に吹き付けることができる。気体としては不活性ガスを使用することが好ましく、特に窒素が入手しやすく安価であるので好ましい。
【００４０】
前記課題を解決するための第１３の手段は、研磨工程終了後に、前記第１の手段出るウエハの洗浄・乾燥方法により、ウエハの洗浄と乾燥を行う工程を有することを特徴とするＣＭＰ研磨方法（請求項１３）である。
【００４１】
本手段においては、ＣＭＰ研磨の終了後に前記第１の手段であるウエハの洗浄・乾燥方法により、ウエハの洗浄と乾燥を行う工程を有するので、ウエハの凹部に付着した異物等を洗浄することが可能であると共に、ウエハの乾燥を安全かつ迅速に行うことができる。また廃液の処理が容易となる。ＣＭＰ工程の途中に、前記第１の手段であるウエハの洗浄・乾燥方法によるウエハの洗浄・乾燥工程を必要に応じて設けてもよい。
【００４２】
前記課題を解決するための第１４の手段は、研磨工程終了後のウエハ洗浄工程の後に、さらに前記第１の手段であるウエハの洗浄・乾燥方法により、ウエハの洗浄と乾燥を行う工程を有することを特徴とするＣＭＰ研磨方法（請求項１４）である。
【００４３】
本手段においては、ＣＭＰ研磨の終了後、従来知られている洗浄工程を行い、さらにその後、前記第１の手段であるウエハの洗浄・乾燥方法により、ウエハの洗浄と乾燥を行う。よって、従来の洗浄工程でとりきれなかった、ウエハの凹部に付着した異物等を洗浄することが可能であると共に、ウエハの乾燥を安全かつ迅速に行うことができる。また廃液の処理が容易となる。ＣＭＰ工程の途中に、前記第１の手段であるウエハの洗浄・乾燥方法によるウエハの洗浄・乾燥工程を、必要に応じて設けてもよい。
【００４４】
前記課題を解決するための第１５の手段は、研磨工程終了後のウエハ洗浄工程の後に、請求項２に記載のウエハの乾燥方法により、ウエハの乾燥を行う工程を有することを特徴とするＣＭＰ研磨方法（請求項１５）である。
【００４５】
本手段によれば、ウエハ洗浄後のウエハの乾燥を安全かつ迅速に行うことができる。また廃液の処理が容易となる。
【００４６】
前記課題を解決するための第１６の手段は、前記第３の手段から第７の手段のいずれかであるウエハの洗浄・乾燥装置、前記第８の手段から第１２の手段のいずれかであるウエハの乾燥装置を有することを特徴とするＣＭＰ研磨装置（請求項１６）である。
【００４７】
本手段によれば、前記第１３の手段から第１５の手段のいずれかであるＣＭＰ研磨方法を行うことができ、それぞれの説明において述べた作用効果を奏することができる。
【００４８】
前記課題を解決するための第１７の手段は、前記第１３の手段から第１５の手段のいずれかであるＣＭＰ研磨方法をその製造工程中に有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法（請求項１７）である。
【００４９】
本手段においては、前記第１３の手段から第１５の手段のいずれかであるＣＭＰ研磨方法をその製造工程中に有しているので、それぞれの説明において述べた作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、安全であると共に廃液の処理が容易であるウエハの乾燥方法及び装置、さらには、ウエハの洗浄をも併せて行うことができるウエハの洗浄・乾燥方法及び装置、これらを用いたＣＭＰ研磨方法及びＣＭＰ研磨装置、さらにはこのＣＭＰ研磨方法を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるウエハの洗浄・乾燥装置の概要を示す図である。なお、この装置は、ウエハの乾燥装置としても使用することができる。
【００５２】
チャンバー１の中には、ウエハ保持機構であるガイドローラ２が設けられている。ガイドローラ２は、図では２個示されているが、３個以上が、通常はウエハ３の外周に等間隔で当接するように設けられている。ガイドローラ２は、図示しない駆動機構によって、ウエハ３の中心軸に向かって進退が可能とされている共に、回転機構によって回転させられるようになっている。ガイドローラ２の形状は図のように断面が鼓型をした円筒状であり、図に示すように鼓型の断面でウエハ３を挟んで水平に保持するようになっている。そして、この状態で全てのガイドローラ２を同期して回転させることにより、ウエハ３を回転させることができる。
【００５３】
ウエハ３の上方には上面ノズル４が、ウエハ３の下方には下面ノズル５がそれぞれ設けられている。上面ノズル４には、不活性ガスである窒素が導入されると共に、フッ素系洗浄液であるハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）が導入され、窒素の圧力によりＨＦＥがアトマイズされて微粒子状になり、窒素と共に上面ノズル４から噴出されてウエハ３の上面に吹き付けられる。上面ノズル４は、図示しない揺動機構により、ウエハ３の半径方向（図に矢印で示す）に揺動される。
【００５４】
ウエハ３を回転させながら上面ノズル４を揺動することにより、ウエハ３の全面にＨＦＥを吹き付けることができる。これにより、ウエハ３の上面に残留していた異物、特にウエハ３の凹部に残留していたパーティクルや金属粉がＨＦＥと窒素の力により吹き飛ばされてウエハ３の表面から取り除かれると共に、ウエハ３の上面に付着しいた水分が、ＨＦＥの作用により低表面張力化され、その膜厚が薄くなると共に水滴として残留することが無くなる。そして、この水分はＨＦＥに置換されて、遠心力によりウエハ３の上面より取り去られる。
【００５５】
この状態で上面ノズル４からのＨＦＥと窒素の噴出をやめると、ウエハ３の上面にはＨＦＥの薄膜が形成された状態となるが、ＨＦＥの蒸発速度は速いので、短時間のうちに蒸発して無くなり、ウエハ３の上面の乾燥が行われる。
【００５６】
下面ノズル５も、上面ノズル４と同じ構造をしており、下面ノズル５からは、ウエハ３の下面にＨＦＥの微粒子と不活性ガスである窒素が吹き付けられる。下面ノズル５も、図示されない揺動機構により、ウエハ３の半径方向に揺動されている。よって、上面ノズル４と作用と同様の作用により、ウエハ３の下面の洗浄と乾燥が行われる。
【００５７】
洗浄後のＨＦＥと水は、チャンバー１の排水口６から自然落下により排出される。水とＨＦＥは混じり合わず比重も異なるので、容器中で２層に分離される。よって、容易に分離回収することができる。分離回収されたＨＦＥは、蒸留等により精製されて再利用される。
【００５８】
なお、本装置を乾燥装置としてのみ利用する場合には、上面ノズル４，下面ノズル５は、必ずしも揺動させる必要はない。単にウエハ３の中央部に向かってＨＦＥの微粒子と窒素を吹き付ければ、ウエハ３の表面に付着したＨＦＥがウエハ３の回転に伴う遠心力でウエハ３の外側に向かって流れ、水分の表面張力を小さくして置換し、上述のような乾燥作用を奏するからである。
【００５９】
図２に、本発明の第２の実施の形態である、ウエハの洗浄・乾燥装置の概要を示す。以下の図において、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付して、その説明を省略することがある。
【００６０】
ガイドローラ２に水平に保持されたウエハ３は、第１の実施の形態と同じように回転している。上面ノズル４の構成とその作用は、第１の実施の形態と同じであるのでその説明を省略する。本実施の形態においては、ウエハ３の下面の洗浄をディスクブラシ７によって行っているところが、図１に示す実施の形態と異なっている。ディスクブラシ７は、その表面にブラシ７ａを有し、その回転軸７ｂの周りに回転している。
【００６１】
洗浄工程においては、ディスクブラシ７を上昇させてウエハ３の下面にブラシ７ａを押し付けた状態でウエハ３とディスクブラシ７を回転させ、ウエハ３の下面を洗浄する。必要に応じてウエハ３とブラシ７ａとの間に洗浄液を供給する。洗浄液として、下面ノズル５からＨＦＥを供給してもよい。洗浄工程の終了後、ディスクブラシ７を下降させてウエハ３の表面にブラシ７ａが接触しないようにして、下面ノズル５からＨＦＥの微粒子と窒素をウエハ３の中央部に吹き付ける。するとウエハ３の回転による遠心力によって、ＨＦＥがウエハ３の下面全体に広がり、残っている水分の表面張力を低下させて水分に置き換わる。そして、第１の実施の形態で示したような作用により、短い時間でウエハ３の表面の乾燥が行われる。
【００６２】
この実施の形態においては、下面ノズル５は、乾燥のためのみに使用しているので揺動させていないが、ウエハ３の半径方向に揺動するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００６３】
図３に、本発明の第３の実施の形態であるウエハの洗浄・乾燥装置の概要を示す。この装置は、ウエハの乾燥装置としても使用することができる。この実施の形態は、ガイドローラ２によってウエハ３が垂直方向に保持されて回転し、ガイドローラ２の表面側に表面ノズル８、裏面側に裏面ノズル９が設られている他は、第１の実施の形態と全く同じである。
【００６４】
すなわち、表面ノズル８、裏面ノズル９には、不活性ガスである窒素が導入されると共に、フッ素系洗浄液であるＨＦＥが導入され、窒素の圧力によりＨＦＥがアトマイズされて微粒子状になり、窒素と共に表面ノズル８、裏面ノズル９から噴出されてウエハ３の表裏面に吹き付けられる。表面ノズル８、裏面ノズル９は、図示しない揺動機構により、ウエハ３の半径方向（図に矢印で示す）に揺動される。
【００６５】
これにより、第１の実施の形態の説明において説明した作用効果と同じ作用効果により、ウエハ３の表裏面の洗浄・乾燥が行われる。ただし、この実施の形態においては、重力の関係でウエハの回転力による遠心力の円滑な働きが妨げられる可能性があるので、乾燥機としてのみ使用する場合でも、表面ノズル８、裏面ノズル９の揺動を行うようにすることが好ましい。又、廃液の流れを妨げないようにするため、ガイドローラ２は、ウエハ３の真下に位置させないようにすることが好ましい。
【００６６】
以上の例においては、フッ素系洗浄液としてＨＦＥを使用しているが、フッ素系洗浄液としては、この他にハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等が使用できる。
【００６７】
本発明の実施の形態であるＣＭＰ研磨装置は、例えば、図５に示したようなＣＭＰ研磨装置をその本体とし、前述の第１の実施の形態から第３の実施の形態のいずれかの洗浄・乾燥装置、乾燥装置を装置の一部として組み込んだものである。そして、ＣＭＰ研磨終了後のウエハの洗浄と乾燥を同時に行ったり、又は別に設けられた洗浄装置で洗浄されたウエハの乾燥を行ったりする。別に洗浄装置が別に設けられている場合には、洗浄後に残った異物をさらに洗浄し、ウエハを乾燥させる目的で本発明の洗浄・乾燥装置を付属させることもあり得る。
【００６８】
図４は、本発明の実施の形態の一例である半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセスをスタートして、まずステップS100で、次に挙げるステップS101〜S104の中から適切な処理工程を選択する。選択に従って、ステップS101〜S104のいずれかに進む。
【００６９】
ステップS101はシリコンウェハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップS102はＣＶＤ等によりシリコンウェハ表面に絶縁膜を形成するＣＶＤ工程である。ステップS103はシリコンウェハ上に電極を蒸着等の工程で形成する電極形成工程である。ステップS104はシリコンウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。
【００７０】
ＣＶＤ工程もしくは電極形成工程の後で、ステップS105に進む。ステップS105でＣＭＰ工程を実施するかどうか判断し、実施する場合はS106のＣＭＰ工程に進む。ＣＭＰ工程を行わない場合は、S106をバイパスする。ＣＭＰ工程では本発明に係る研磨装置により、層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイスの表面の金属膜の研磨によるダマシン（damascene）の形成等が行われる。
【００７１】
ＣＭＰ工程もしくは酸化工程の後でステップS107に進む。ステップS107はフォトリソ工程である。フォトリソ工程では、シリコンウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるシリコンウェハへの回路パターンの焼き付け、露光したシリコンウェハの現像が行われる。さらに次のステップS108は現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。
【００７２】
次にステップS109で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップS100に戻り、先のステップを繰り返して、シリコンウェハ上に回路パターンが形成される。ステップS109で全工程が完了したと判断されれば工程を終了する。
【００７３】
以上のような工程において、S106のＣＭＰ工程に、本発明の洗浄・乾燥装置、又は乾燥装置が組み込まれたＣＭＰ装置を使用して、本発明によるＣＭＰ研磨方法を実施している。よって、ＣＭＰ研磨工程の時間を短縮することができ、その分半導体製造のスループットを上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるウエハの洗浄・乾燥装置の概要を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態であるウエハの洗浄・乾燥装置の概要を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態であるウエハの洗浄・乾燥装置の概要を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例である半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートである。
【図５】ＣＭＰ研磨装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…チャンバー、２…ガイドローラ、３…ウエハ、４…上面ノズル、５…下面ノズル、７…ディスクブラシ、７ａ…ブラシ、７ｂ…回転軸、８…表面ノズル、９…裏面ノズル
【図１】
2005123218.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005123218.tif 000006
【図５】
2005123218.tif 000007