(57)【要約】【課題】たとえ純水等の防食剤が含まれていない液体を使用した処理を行っても、空気中の酸素による銅腐食を抑制し、しかも基板表面のパーティクルの再付着を抑制できるようにする。【解決手段】基板Ｗの表面に液体Ｄを供給しながら、基板Ｗの表面に供給された液体Ｄの表面上に、該表面を覆って大気中の酸素から液体を遮断するガスＧのカーテン（ガスカーテン）が形成されるように、基板Ｗの表面に向けてガスＧを供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に液体を供給しながら、基板表面に供給された液体の表面上に、該表面を覆って大気中の酸素を遮断するガスカーテンが形成されるように、基板表面に向けてガスを供給することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記ガスは、大気よりも比重の重いガスであることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
基板表面に向けて配置され、内管と外管とを有する２重管構造の液体供給ノズルを備え、前記内管の内部は液体が通過する液体通路を構成し、前記内管と前記外管との隙間はガスが通過するガス通路を構成することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
前記ガスは、大気より重い比重のガスであることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理方法及び基板処理装置に関し、特に基板表面に銅からなる埋込み配線をダマシン法で形成する時に行われる研磨処理及び研磨処理後の洗浄及び乾燥処理に使用される基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、配線抵抗が低い等の利点から、電子回路基板の配線材料として、銅が多用されている。配線材料として銅が使用された銅配線は、ダマシン法によって一般に形成される。ダマシン法では配線用のトレンチやビア等が形成された基板表面に銅めっきを行い、銅めっきで形成された銅めっき膜のうち、配線用のトレンチやビア等の内部に埋込まれた銅めっき膜以外の不要部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）により除去する。そして、化学機械研磨後に基板表面に残った残渣（パーティクル）は、薬液を使用した洗浄で除去され、しかる後、基板表面は、純水等のリンス液でリンスされ乾燥される。
【０００３】
銅は、一般に腐食しやすい金属である。このため、基板表面の銅めっき膜を化学機械研磨（ＣＭＰ）により除去したり、研磨後に基板表面を薬液で洗浄したりする時には、化学機械研磨に使用されるスラリ液や洗浄に使用される薬液として、銅の腐食を防止する防食剤を含むスラリ液や薬液が一般に使用されている。
【０００４】
金属膜腐食の問題を抑制するため、基板表面に接している純水が接する雰囲気を、純水の比抵抗を低減可能な比抵抗低減気体雰囲気にするようにした基板処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、乾燥開始前に溶存酸素量の少ない純水等によるリンスシャワーを施すとともに、乾燥開始から終了まで炭酸ガスによるパージを続けることにより、基板表面の残留水の溶存酸素量を抑制するようにした基板乾燥方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。更に、処理液とイオン化されたガスとをノズル先端から同時に吐出するようにした２重管構造のノズルが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６６６０号公報
【特許文献２】特開２００１−１６８０８０号公報
【特許文献３】特開２００２−１８４６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
銅が露出した基板表面に、例えば、防食剤が含まれていない純水を接触させると、純水中に溶存している酸素によって銅表面が腐食される。このような銅表面の酸素による腐食は、たとえ溶存酸素量が少ない純水を使用したとしても、基板表面に純水を供給して該表面のリンス処理を行っているとき、空気中の酸素が純水中に溶け込むことによっても生じる。このため、純水中に大気中の酸素が極力取り込まれないようにすることが銅腐食を防止する上で重要となる。このことは、防食剤が含まれていない他の液体にあっても同様である。
【０００７】
従来、純水等の処理液中に溶け込む酸素による銅腐食に対する対策は、必ずしも十分でなかった。しかも、純水等の処理液との接触によって基板表面に静電気が発生すると、この静電気に引き寄せられて、基板表面にパーティクルが再付着し易くなる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、たとえ防食剤が含まれていない純水等の液体を使用した処理を行っても、空気中の酸素による銅腐食を抑制し、しかも基板表面のパーティクルの再付着を抑制できるようにした基板処理方法及び基板処理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】
【０００９】
本発明の基板処理方法は、基板表面に液体を供給しながら、基板表面に供給された液体の表面上に、該表面を覆って大気中の酸素を遮断するガスカーテンが形成されるように、基板表面に向けてガスを供給する。
【００１０】
このように、基板表面に供給された液体の表面上に、該表面を覆って大気中の酸素を遮断するガスカーテンを形成することで、大気中の酸素が液体中に溶け込むことを阻止し、しかも基板表面に静電気が発生することを抑制することができる。
【００１１】
本発明の基板処理装置は、基板表面に向けて配置され、内管と外管とを有する２重管構造の液体供給ノズルを備えている。内管内部は液体が通過する液体通路を構成し、内管と外管との隙間はガスが通過するガス通路を構成する。
【００１２】
これにより、液体供給ノズルの液体通路を通して液体を、ガス通路を通してガスを基板表面に向けて同時に供給して、基板表面に供給された液体の表面上に、該表面を覆って大気中の酸素を遮断するガスカーテンを形成することができる。
【００１３】
前記ガスは、大気よりも比重の重いガス、例えば対空気比重が１．５２６のＣＯ２ガスであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板表面に供給された液体の表面上に、該表面を覆って大気中の酸素を遮断するガスカーテンを形成することで、大気中の酸素が液体中に溶け込むことを阻止して、空気中の酸素による銅腐食を抑制することができる。さらに、基板表面に静電気が発生することを抑制して、基板表面へパーティクルが再付着するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の基板処理装置の概要を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態の基板処理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３】図２に示す研磨装置に備えられている本発明の第２実施形態の基板処理装置（第１洗浄ユニット）を示す斜視図である。
【図４】図２に示す研磨装置に備えられている本発明の第３実施形態の基板処理装置（第２洗浄ユニット）の概要を示す斜視図である。
【図５】図４の要部を示す平面図である。
【図６】図２に示す研磨装置に備えられている本発明の第４実施形態の基板処理装置（乾燥ユニット）を示す縦断面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】図６に示す基台の平面図である。
【図９】図９（ａ）は、図８に示す基板支持部材および基台の一部を示す平面図で、図９（ｂ）は、図８のＡ−Ａ線断面図で、図９（ｃ）は、図９（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】第２の磁石と第３の磁石の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材の軸方向から見た図である。
【図１１】図１１（ａ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの基板支持部材およびアームの一部を示す平面図で、図１１（ｂ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの図８のＡ−Ａ線断面図で、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の基板処理装置の概要を示す図である。図１に示す基板処理装置は、例えばダマシン法によって基板表面に銅配線を形成する時に使用される。ダマシン法では、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行って不要な銅めっき膜を除去し、薬液で洗浄した後の基板表面を、防食剤を含まない純水（脱イオン水）を使用したリンス液でリンス処理する。
【００１７】
この基板処理装置は、回転軸１００の上端で連結され、表面（配線形成面）を上向きにして基板Ｗを吸着等で保持して回転させる定盤１０２と、定盤１０２の上方に上下動及び退避自在に配置され、基板Ｗの表面に液体（この例では純水）を供給する液体供給ノズルとしての純水供給ノズル１０４とを備えている。
【００１８】
純水供給ノズル（液体供給ノズル）１０４は、鉛直方向に下方に向けて延び、同心状に配置された内管１０６と、該内管１０６を包囲する外管１０８とからなる２重管構造を有している。当該２重管構造では、内管１０６の内部に純水（液体）Ｄが通過する純水通路１１０が形成され、内管１０６と外管１０８との間にガスＧが通過するガス通路１１２が形成されている。
【００１９】
純水供給ノズル１０４の純水通路１１０は、純水供給源１１４から延びる純水供給ライン１２０に接続されている。純水供給ライン１２０の内部には流量計１１６及び流量調整弁１１８が介装されている。純水供給ノズル１０４のガス通路１１２は、ガス供給源１２２から延びるガス供給ライン１２８に接続されている。ガス供給ライン１２８の内部には流量計１２４及び流量調整弁１２６が介装されている。
【００２０】
ガスＧとして、この例では、大気より比重の重いガス、例えば対空気比重が１．５２６のＣＯ２ガスを使用している。ガスＧとして、ＣＯ２ガス以外の任意のガスを使用しても良いことは勿論である。
【００２１】
次に、この基板処理装置を使用した基板表面のリンス処理について説明する。化学機械研磨（ＣＭＰ）により研磨され、表面を薬液で洗浄した後の基板Ｗを、表面（配線形成面）を上向きにして定盤１０２で保持する。次に、退避位置にあった純水供給ノズル１０４を基板Ｗのほぼ中央上方の所定位置まで移動させる。
【００２２】
この状態で、定盤１０２を回転させて基板Ｗを回転させた後、基板Ｗの表面に、純水供給ノズル１０４の純水通路１１０を通して、リンス液としての純水Ｄを供給することで、基板Ｗの表面の純水Ｄによるリンス処理を行う。同時に、純水供給ノズル１０４のガス通路１１２を通して、基板Ｗの表面に、空気より重いＣＯ２ガス等のガスＧを供給する。これによって、基板Ｗの表面の全面に拡がる純水Ｄの表面上に、該純水Ｄの表面を一様に覆って空気中の酸素を遮断するガスＧのカーテン（ガスカーテン）を形成する。
【００２３】
この例では、２重管構造の純水供給ノズル１０４の内管１０６から純水Ｄを、内管１０６と外管１０８との隙間からガスＧを、基板Ｗの表面に向けて同時に供給することで、純水ＤはガスＧで覆われる。そして、内管１０６から吐き出される純水Ｄの流量、及び内管１０６と外管１０８との隙間から吐き出されるガスＧの流量を調整することで、基板Ｗの表面を覆う純水Ｄの表面に、該表面を一様に覆って空気中の酸素を遮断するガスＧのカーテン（ガスカーテン）が形成される。
【００２４】
このように、基板Ｗの表面に供給された純水Ｄの表面上に、該表面を一様に覆って大気中の酸素を遮断するガスＧのカーテン（ガスカーテン）を形成することで、大気中の酸素が処理中に純水Ｄ中に溶け込むことを阻止して、空気中の酸素による銅腐食を抑制するこことができる。さらに、基板Ｗの表面に静電気が発生することを抑制して、基板Ｗの表面へパーティクルが再付着するのを抑制することができる。
【００２５】
上記の例では、リンス液として純水Ｄを使用しているが、純水Ｄの代わりに、純水に水素を溶存させた水素水や、純水に窒素を溶存させた窒素水等のガス溶存水を使用しても良い。リンス液としてガス溶存水を使用することで、リンス液への酸素の混入を更に防止して、銅表面を腐食しにくくすることができる。このことは、以下の各例にあっても同様である。
【００２６】
図２は、本発明の他の実施形態の基板処理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２に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング１０と、多数の半導体ウエ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。
【００２７】
ハウジング１０の内部には、複数（この例では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洗浄ユニット１６及び第２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、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。第１洗浄ユニット１６は、基板表面の一次洗浄を行い、第２洗浄ユニット１８は、基板表面の仕上げ洗浄及び最終仕上げ洗浄を行う。
【００２８】
ここに、第１洗浄ユニット１６として、本発明の第２実施形態の基板処理装置が、第２洗浄ユニット１８として、本発明の第３実施形態の基板処理装置が、乾燥ユニット２０として、本発明の第４実施形態の基板処理装置がそれぞれ使用されている。
【００２９】
ロードポート１２、該ロードポート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ドポート１２から取り出して基板搬送ユニット２４に渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット２０から受け取ってロードポート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。
【００３０】
第１洗浄ユニット１６と第２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が配置されている。第２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。
【００３１】
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２洗浄ユニット１８の揺動アーム４４の動きを制御して２流体ノズル４６の移動速度を制御する制御部としての役割を果たす。
【００３２】
第２洗浄ユニット１６としては本発明の第２実施形態の基板処理装置が使用されている。この第１洗浄ユニット１６は、洗浄液の存在下で、基板の表面及び裏面にロール状のロール洗浄部材を擦り付けて基板をロールスクラブ洗浄するロール洗浄ユニットである。
【００３３】
第１洗浄ユニット（基板処理装置）１６は、図３に示すように、表面を上向きにして基板Ｗを保持し水平回転させる４つのローラ３０１，３０２，３０３，３０４と、基板Ｗの表面及び裏面にそれぞれ接触するロール洗浄部材３０７，３０８と、これらのロール洗浄部材３０７，３０８を回転させる回転機構３１０，３１１と、基板Ｗの表面及び裏面に、中性またはアルカリ性薬液からなる洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル３１５，３１６と、基板Ｗの表面及び裏面に、この例ではリンス液として純水を供給する、液体供給ノズルとしての純水供給ノズル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、互いに近接及び離間する方向に移動可能となっている。
【００３４】
基板Ｗの表面にリンス液として純水を供給する純水供給ノズル（液体供給ノズル）３１７として、図１に示す純水供給ノズル１０４とほぼ同様な構成の内管と外管とを有する２重管構造のノズルが使用されている。そして、この純水供給ノズル３１７の内管の内部に、純水供給源３３０から延びる純水供給ライン３３２が接続され、内管と外管との隙間に、ガス供給源３３４から延びるガス供給ライン３３６が接続され、これによって、基板Ｗの表面に純水とガス（この例ではＣＯ２ガス）を同時に供給できるようになっている。
【００３５】
上側ロール洗浄部材３０７を回転させる回転機構３１０は、その上下方向の動きを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及び上側ロール洗浄部材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、下側ロール洗浄部材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及び下側ロール洗浄部材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。
【００３６】
基板Ｗの搬入搬出時には、ロール洗浄部材３０７，３０８は互いに離間した位置にある。基板Ｗの洗浄時には、これらロール洗浄部材３０７，３０８は互いに近接する方向に移動して基板Ｗの表面及び裏面にそれぞれ接触する。ロール洗浄部材３０７，３０８が基板Ｗの表面及び裏面を押圧する力は、それぞれ昇降駆動機構３２１及び図示しない昇降駆動機構によって調整される。上側ロール洗浄部材３０７及び回転機構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、上側ロール洗浄部材３０７が基板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。
【００３７】
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。基板搬送ユニット２４により表面を上向きにして搬送されてきた基板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が基板Ｗに向かって移動することにより保持部３０１ａ，３０２ａ，３０３ａ，３０４ａに水平に保持される。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、これにより基板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、基板Ｗは肩部３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂ，３０４ｂと非接触に保たれる。
【００３８】
この第１洗浄ユニット１６の洗浄動作は、次のように行なわれる。まず、表面（配線形成面）を上向きにして、ローラ３０１，３０２，３０３，３０４で基板Ｗを保持して水平回転させる。次いで、洗浄液供給ノズル３１５，３１６から基板Ｗの表面及び裏面に、中性またはアルカリ性薬液からなる洗浄液を供給する。この状態で、ロール洗浄部材３０７，３０８をその軸心周りに回転させながら基板Ｗの表面及び裏面にそれぞれ摺接させることによって、基板Ｗの表面及び裏面をロールスクラブ洗浄する。ロールスクラブ洗浄後、ロール洗浄部材３０７，３０８を上方及び下方に待避させる。
【００３９】
次に、純水供給ノズル３１７から、回転中の基板Ｗの表面に純水を供給し、これによって、基板Ｗの表面のリンス洗浄を行って、基板Ｗの表面に残った洗浄液（薬液）を純水で洗い流す。このリンス時、純水供給ノズル３１７から、回転中の基板Ｗの表面にガス（ＣＯ２ガス）を同時に供給し、これによって、前述の図１に示す例と同様に、基板Ｗの表面の全面に拡がる純水の表面を一様に覆って空気中の酸素を遮断するガスのカーテン（ガスカーテン）を形成して、純水中に大気中の酸素が取り込まれないようにする。
【００４０】
純水供給ノズル３１８から、回転中の基板Ｗの裏面に純水を供給し、これによって、基板Ｗの裏面に残った洗浄液（薬液）を純水で洗い流す。
【００４１】
第２洗浄ユニット１８としては、本発明の第３実施形態の基板処理装置が使用されている。この第２洗浄ユニット１８は、２流体ジェット（２ＦＪ）を利用した２流体ジェット洗浄と、鉛直方向に延びるペンシル型洗浄部材の下端を基板表面に擦り付けるペンシルスクラブ洗浄とを行う洗浄ユニットである。
【００４２】
第２洗浄ユニット（基板処理装置）１８は、図４及び図５に示すように、チャック（図示せず）等で保持され該チャック等の回転で水平回転する基板Ｗの周囲を囲む洗浄槽４０と、この処理槽４０の側方に立設した回転自在な支持軸４２と、この支持軸４２の上端に基部を連結した水平方向に延びる揺動アーム４４を備えている。揺動アーム４４の自由端（先端）に、２流体ノズル４６が上下動自在に取り付けられている。
【００４３】
２流体ノズル４６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５０と、純水または超純水にＣＯ２ガスを溶解させた炭酸水を供給する炭酸水供給ライン５２が接続されている。２流体ノズル４６の内部に供給されたＮ２ガス等のキャリアガスと炭酸水を２流体ノズル４６から高速で噴出させることで、キャリアガス中に炭酸水が微小液滴（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の除去（洗浄）を行うことができる。この例では、洗浄液として、脱気して酸素を除去した超純水にＣＯ２ガスを溶解させた炭酸水を使用している。このように炭酸水を使用することで、洗浄液の比抵抗値を低くして、洗浄対象の表面、例えば絶縁膜表面などの帯電破壊を防止することができる。
【００４４】
支持軸４２は、支持軸４２を回転させることで該支持軸４２を中心に揺動アーム４４を揺動させる駆動機構としてのモータ５４に連結されている。このモータ５４の回転速度は、制御部３０からの信号によって制御され、これによって、揺動アーム４４の角速度が制御されて、２流体ノズル４６の移動速度が制御される。
【００４５】
この例では、揺動アーム４４の先端に、例えばＰＶＡスポンジから成るペンシル型洗浄具６０が上下動自在かつ回転自在に取り付けられている。更に、洗浄槽４０の側上方に位置して、チャック等で保持されて回転中の基板Ｗの表面に、この例では、リンス液として純水を供給する、液体供給ノズルとしての純水供給ノズル６２と、中性またはアルカリ性薬液からなる洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル６４が配置されている。
【００４６】
この基板Ｗの表面にリンス液として純水を供給する純水供給ノズル（液体供給ノズル）６２として、図１に示す純水供給ノズル１０４とほぼ同様な構成の内管と外管とを有する２重管構造のノズルが使用されている。そして、この純水供給ノズル６２の内管の内部に、純水供給源７０から延びる純水供給ライン７２が接続され、内管と外管との隙間に、ガス供給源７４から延びるガス供給ライン７６が接続され、これによって、基板Ｗの表面に純水とガス（この例ではＣＯ２ガス）を同時に供給できるようになっている。
【００４７】
これによって、回転中のペンシル型洗浄具６０の下端を、回転中の基板Ｗの表面に所定の押圧力で接触させながら、揺動アーム４４の揺動によってペンシル型洗浄具６０を移動させ、同時に、基板Ｗの表面に、中性またはアルカリ性薬液からなる洗浄液を洗浄液供給ノズル６４から供給することで、基板Ｗの表面のペンシルスクラブ洗浄が行われる。また、回転中の基板Ｗの表面に、リンス液供給ノズル６２からリンス液を供給することで、基板Ｗの表面のリンス液によるリンス洗浄が行われる。
【００４８】
図５に示すように、２流体ノズル４６を、揺動アーム４４の揺動に伴って、オフセット位置Ａから、基板Ｗの中心Ｏの上方位置、及び該中心Ｏから所定間隔離間した変位点Ｂの上方位置を通って、基板Ｗの外周部外方の洗浄終了位置Ｃに、円弧状の移動軌跡に沿って移動させることで、基板Ｗの表面の２流体ジェット洗浄を行う。この２流体ジェット洗浄では、回転中の基板Ｗの表面に向けて、キャリアガス中に炭酸水が微小液滴（ミスト）として存在する２流体ジェット流を２流体ノズル４６から噴出させる。図５は、２流体ノズル４６が変位点Ｂの上方位置に位置している状態を示している。
【００４９】
この第２洗浄ユニット１８の洗浄動作は、次のように行なわれる。まず、基板Ｗは、表面（配線形成面）を上向きにしてチャック等で水平に保持され水平回転される。そして、前述のようにして、回転中の基板Ｗの表面に向けて、キャリアガス中に炭酸水が微小液滴（ミスト）として存在する２流体ジェット流を２流体ノズル４６から噴出させることで、基板Ｗの表面の２流体ジェット洗浄を行う。２流体ジェット洗浄後、純水供給ノズル６２から基板Ｗの表面に純水を供給し、これによって、基板Ｗの表面のリンス洗浄を行って、基板Ｗの表面に残った炭酸水を純水で洗い流す。
【００５０】
このリンス時に、純水供給ノズル６２から、回転中の基板Ｗの表面にガス（ＣＯ２ガス）を同時に供給し、前述と同様に、基板Ｗの表面の全面に拡がる純水の表面を一様に覆って空気中の酸素を遮断するガスのカーテン（ガスカーテン）を形成して、純水中に大気中の酸素が取り込まれないようにする。
【００５１】
次に、基板Ｗを水平回転させたまま、洗浄液供給ノズル６４から基板Ｗの表面に、中性またはアルカリ性薬液からなる洗浄液を供給する。この状態で、ペンシル型洗浄部材６２を、その軸心周りに回転させながら、基板Ｗの表面に摺接させ、更に揺動アーム４４の揺動に伴って、基板Ｗの中心から側方の退避位置まで移動させることによって、基板Ｗの表面をペンシルスクラブ洗浄する。
【００５２】
ペンシルスクラブ洗浄後、純水供給ノズル６２から基板Ｗの表面に純水を供給し、これによって、基板Ｗの表面のリンス洗浄を行って、基板Ｗの表面に残った洗浄液（薬液）をリンス液で洗い流す。
【００５３】
このリンス時に、純水供給ノズル６２から、回転中の基板Ｗの表面にガス（ＣＯ２ガス）を同時に供給し、前述と同様に、基板Ｗの表面の全面に拡がる純水の表面を一様に覆って空気中の酸素を遮断するガスのカーテン（ガスカーテン）を形成して、純水中に大気中の酸素が取り込まれないようにする。
【００５４】
乾燥ユニット２０としては、本発明の第４実施形態の基板処理装置が使用されている。この乾燥ユニット２０は、移動するノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板を乾燥させ、更に基板を高速で回転させ遠心力によって基板を乾燥させるスピン乾燥ユニットである。
【００５５】
図６は、乾燥ユニット（基板処理装置）２０を示す縦断面図で、図７は、図６の平面図である。この乾燥ユニット２０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。基台４０１は、回転軸４０５の上端に固定されており、この回転軸４０５は、軸受４０６によって回転自在に支持されている。軸受４０６は、回転軸４０５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の下端は、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４０５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。
【００５６】
基台４０１の上面には回転カバー４５０が固定されている。図６は、回転カバー４５０の縦断面を示している。回転カバー４５０は、基板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、基板Ｗに近接しており、回転カバー４５０の上端の内径は、基板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。
【００５７】
基板Ｗの上方には、基板Ｗの表面に、この例ではリンス液として純水を供給する、液体供給ノズルとしての純水供給ノズル４５４が配置されている。純水供給ノズル４５４は、基板Ｗの中心を向いて配置されている。
【００５８】
この基板Ｗの表面にリンス液として純水を供給する純水供給ノズル（液体供給ノズル）４５４として、図１に示す純水供給ノズル１０４とほぼ同様な構成の内管と外管とを有する２重管構造のノズルが使用されている。そして、この純水供給ノズル４５４の内管の内部に、純水供給源４９０から延びる純水供給ライン４９２が接続され、内管と外管との隙間に、ガス供給源４９４から延びるガス供給ライン４９６が接続され、これによって、基板Ｗの表面に純水とガス（この例ではＣＯ２ガス）を同時に供給できるようになっている。
【００５９】
基板Ｗの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための２つの流体ノズル４６０，４６１が並列して配置されている。流体ノズル４６０は、基板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、流体ノズル４６１は、基板Ｗの表面の乾燥を防ぐために純水を供給するものである。
【００６０】
これら流体ノズル４６０，４６１は、基台４０１の側方に立設した支持軸５００の上端に連結されて該支持軸５００の回転に伴って揺動する揺動アーム５０２の自由端（先端）に取り付けられている。揺動アーム５０２は、支持軸５００を回転させることで該支持軸５００を中心に揺動アーム５０２を揺動させる駆動機構としてのモータ５０４に連結されている。このモータ５０４の回転速度は、制御部５０６からの信号によって制御され、これによって、揺動アーム５０２の角速度が制御されて、流体ノズル４６０，４６１の移動速度が制御される。
【００６１】
回転軸４０６の内部には、純水供給源４６５に接続された純水供給ノズル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。純水供給源４６５には、リンス液として純水が貯留されており、純水供給ノズル４６３を通じて基板Ｗの裏面に純水が供給される。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を通じて基板Ｗの裏面に乾燥気体が供給される。
【００６２】
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。図６は、リフト機構４７０が下降位置にある状態を示している。
【００６３】
図８は、図６に示す基台４０１の平面図である。図８に示すように、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。図９（ａ）は、図８に示す基板支持部材４０２および基台４０１の一部を示す平面図であり、図９（ｂ）は、図８のＡ−Ａ線断面図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。基台４０１のアーム４０１ａは、基板支持部材４０２をスライド自在に保持する保持部４０１ｂを有している。なお、この保持部４０１ｂはアーム４０１ａと一体に構成してもよい。保持部４０１ｂには上下に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔に基板支持部材４０２が挿入されている。貫通孔の直径は基板支持部材４０２の直径よりも僅かに大きく、したがって基板支持部材４０２は基台４０１に対して上下方向に相対移動可能となっており、さらに基板支持部材４０２は、その軸心周りに回転可能となっている。
【００６４】
基板支持部材４０２の下部には、スプリング受け４０２ａが取り付けられている。基板支持部材４０２の周囲にはスプリング４７８が配置されており、スプリング受け４０２ａによってスプリング４７８が支持されている。スプリング４７８の上端は保持部４０１ｂ（基台４０１の一部）を押圧している。したがって、スプリング４７８によって基板支持部材４０２には下向きの力が作用している。基板支持部材４０２の外周面には、貫通孔の直径よりも大きい径を有するストッパー４０２ｂが形成されている。したがって、基板支持部材４０２は、図９（ｂ）に示すように、下方への移動がストッパー４０２ｂによって制限される。
【００６５】
基板支持部材４０２の上端には、基板Ｗが載置される支持ピン４７９と、基板Ｗの周端部に当接する基板把持部としての円筒状のクランプ４８０とが設けられている。支持ピン４７９は基板支持部材４０２の軸心上に配置されており、クランプ４８０は、基板支持部材４０２の軸心から離間した位置に配置されている。したがって、クランプ４８０は、基板支持部材４０２の回転に伴って基板支持部材４０２の軸心周りに回転可能となっている。ここで、基板Ｗと接触する部分の部材としては、帯電防止のために、導電性部材（好適には、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ）や、ＰＥＥＫ、ＰＶＣ等の炭素樹脂を使用することが好ましい。
【００６６】
基台４０１の保持部４０１ｂには第１の磁石４８１が取り付けられており、この第１の磁石４８１は基板支持部材４０２の側面に対向して配置されている。一方、基板支持部材４０２には第２の磁石４８２および第３の磁石４８３が配置されている。これら第２の磁石４８２および第３の磁石４８３は、上下方向に離間して配列されている。これらの第１〜第３の磁石４８１，４８２，４８３としては、ネオジム磁石が好適に用いられる。
【００６７】
図１０は、第２の磁石４８２と第３の磁石４８３の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材４０２の軸方向から見た図である。図１０に示すように、第２の磁石４８２と第３の磁石４８３とは、基板支持部材４０２の周方向においてずれて配置されている。すなわち、第２の磁石４８２の中心と基板支持部材４０２の中心とを結ぶ線と、第３の磁石４８３の中心と基板支持部材４０２の中心とを結ぶ線とは、基板支持部材４０２の軸方向から見たときに所定の角度αで交わっている。
【００６８】
基板支持部材４０２が、図９（ｂ）に示す下降位置にあるとき、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とが互いに対向する。このとき、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２との間には吸引力が働く。この吸引力は、基板支持部材４０２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ４８０が基板Ｗの周端部を押圧する方向である。したがって、図９（ｂ）に示す下降位置は、基板Ｗを把持するクランプ位置ということができる。
【００６９】
なお、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とは、十分な把持力が発生する程度に互いに近接してさえいれば、基板Ｗを把持するときに必ずしも互いに対向していなくてもよい。例えば、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とが互いに傾いた状態で近接している場合でも、それらの間に磁力は発生する。したがって、この磁力が基板支持部材４０２を回転させて基板Ｗを把持させるのに十分な程度に大きければ、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２は必ずしも互いに対向していなくてもよい。
【００７０】
図１１（ａ）は、リフト機構４７０により基板支持部材４０２を上昇させたときの基板支持部材４０２およびアーム４０１ａの一部を示す平面図であり、図１１（ｂ）は、リフト機構４７０により基板支持部材４０２を上昇させたときの図８のＡ−Ａ線断面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００７１】
リフト機構４７０により基板保持部材４０２を図１１（ｂ）に示す上昇位置まで上昇させると、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３とが対向し、第２の磁石４８２は第１の磁石４８１から離間する。このとき、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３との間には吸引力が働く。この吸引力は基板支持部材４０２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ４８０が基板Ｗから離間する方向である。したがって、図１１（ａ）に示す上昇位置は、基板をリリースするアンクランプ位置ということができる。この場合も、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３とは、基板Ｗの把持を解放するときに必ずしも互いに対向していなくてよく、クランプ４８０を基板Ｗから離間させる方向に基板支持部材４０２を回転させる程度の回転力（磁力）を発生する程度に互いに近接していればよい。
【００７２】
第２の磁石４８２と第３の磁石４８３とは基板支持部材４０２の周方向においてずれた位置に配置されているので、基板支持部材４０２の上下移動に伴って基板支持部材４０２には回転力が作用する。この回転力によってクランプ４８０に基板Ｗを把持する力と基板Ｗを解放する力が与えられる。したがって、基板支持部材４０２を上下させるだけで、基板Ｗを把持し、かつ解放することができる。このように、第１の磁石４８１、第２の磁石４８２、および第３の磁石４８３は、基板支持部材４０２をその軸心周りに回転させてクランプ４８０により基板Ｗを把持させる把持機構（回転機構）として機能する。この把持機構（回転機構）は、基板支持部材４０２の上下動によって動作する。
【００７３】
リフト機構４７０の接触プレート４７０ａは基板支持部材４０２の下方に位置している。接触プレート４７０ａが上昇すると、接触プレート４７０ａの上面が基板支持部材４０２の下端に接触し、基板支持部材４０２はスプリング４７８の押圧力に抗して接触プレート４７０ａによって持ち上げられる。接触プレート４７０ａの上面は平坦な面であり、一方、基板支持部材４０２の下端は半球状に形成されている。この例では、リフト機構４７０とスプリング４７８とにより、基板支持部材４０２を上下動させる駆動機構が構成される。なお、駆動機構としては、上述の例に限らず、例えば、サーボモータを用いた構成とすることもできる。
【００７４】
基板支持部材４０２の側面には、その軸心に沿って延びる溝４８４が形成されている。この溝４８４は円弧状の水平断面を有している。基台４０１のアーム４０１ａ（この例では保持部４０１ｂ）には、溝４８４に向かって突起する突起部４８５が形成されている。この突起部４８５の先端は、溝４８４の内部に位置しており、突起部４８５は溝４８４に緩やかに係合している。この溝４８４および突起部４８５は、基板支持部材４０２の回転角度を制限するために設けられている。
【００７５】
次に、上述のように構成された乾燥ユニット２０の動作について説明する。
まず、モータ４１５により基板Ｗおよび回転カバー４５０を一体に回転させる。この状態で、純水供給ノズル４５４および純水供給ノズル４６３から純水を基板Ｗの表面および裏面に供給し、基板Ｗの全面を純水でリンスする。基板Ｗに供給された純水は、遠心力により基板Ｗの表面および裏面全体に広がり、これにより基板Ｗの全体がリンスされる。このリンス時に、純水供給ノズル４５４から基板Ｗの表面にガス（ＣＯ２ガス）を同時に供給し、これによって、前述と同様に、基板の表面の全面に拡がる純水の表面を一様に覆って空気中の酸素を遮断するガスのカーテン（ガスカーテン）を形成する。回転する基板Ｗから振り落とされた純水は、回転カバー４５０に捕らえられ、液体排出孔４５１に流れ込む。基板Ｗのリンス処理の間、２つの流体ノズル４６０，４６１は、基板Ｗから離れた所定の待機位置にある。
【００７６】
次に、純水供給ノズル４５４からの純水及びガスの供給を停止し、純水供給ノズル４５４を基板Ｗから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、２つの流体ノズル４６０，４６１を基板Ｗの上方のオフセット位置（乾燥開始位置）に移動させる。そして、基板Ｗを３０〜１５０ｍｉｎ−１の速度で低速回転させながら、流体ノズル４６０からＩＰＡ蒸気を、流体ノズル４６１から純水を基板Ｗの表面に向かって供給する。このとき、基板Ｗの裏面にも純水供給ノズル４６３から純水を供給する。
【００７７】
そして、前述の第２洗浄ユニット１８の揺動アーム４４と同様に、モータ５０４の回転速度を制御部５０６で制御して揺動アーム５０２の角速度を制御し、これによって、２つの流体ノズル４６０，４６１の移動速度を制御して、２つの流体ノズル４６０，４６１を同時に基板Ｗの径方向に沿って基板Ｗの外周部側方まで移動させる。これにより、基板Ｗの表面（上面）が乾燥される。
【００７８】
その後、２つの流体ノズル４６０，４６１を所定の待機位置に移動させ、純水供給ノズル４６３からの純水の供給を停止する。そして、基板Ｗを１０００〜１５００ｍｉｎ−１の速度で高速回転させ、基板Ｗの裏面に付着している純水を振り落とす。このとき、ガスノズル４６４から乾燥気体を基板Ｗの裏面に吹き付ける。このようにして基板Ｗの裏面が乾燥される。
【００７９】
次に、図２に示す研磨装置の使用例を説明する。
まず、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する。そして、研磨後の基板を第１洗浄ユニット１６に搬送する。
【００８０】
第１洗浄ユニット１６では、前述のように、表面を上向きにして基板Ｗを水平回転させながら、基板Ｗの表面及び裏面に、中性またはアルカリ性薬液からなる洗浄液を供給し、ロール洗浄部材３０７，３０８をその軸心周りに回転させて基板Ｗの表面及び裏面に摺接させることによって、基板Ｗの表面及び裏面のロールスクラブ洗浄による一次洗浄を行う。そして、基板Ｗの表面及び裏面に純水を供給しリンス洗浄して、基板Ｗの表面及び裏面に残る洗浄液（薬液）を純水で洗い流す。この時、基板Ｗの表面にガスを同時に供給する。
【００８１】
そして、一次洗浄後の基板Ｗを第１洗浄ユニット１６から第２洗浄ユニット１８に搬送する。
【００８２】
第２洗浄ユニット１８では、前述のように、表面を上向きにして基板Ｗを水平回転させ、２流体ノズル４６を、図５に示すオフセット位置Ａから洗浄終了位置Ｃに移動させながら、基板Ｗの表面に向けて、Ｎ２ガス等のキャリアガスと炭酸水を２流体ノズル４６から高速で噴出させ、これによって、基板Ｗの表面の２流体ジェット洗浄による仕上げ洗浄を行う。そして、基板Ｗの表面にリンス液（純水）とガスを同時に供給して、基板Ｗの表面に残る炭酸水を純水で洗い流す。
【００８３】
次に、回転中のペンシル型洗浄具６０の下面を、回転中の基板Ｗの表面に所定の押圧力で接触させながら、揺動アーム４４を揺動させてペンシル型洗浄具６０を移動させ、同時に、基板Ｗの表面に、中性またはアルカリ性薬液からなる洗浄液を供給することで、基板Ｗの表面のペンシルスクラブ洗浄による最終仕上げ洗浄を行う。そして、基板Ｗの表面にリンス液（純水）とガスを同時に供給して、基板Ｗの表面に残る洗浄液（薬液）を純水で洗い流す。
【００８４】
そして、最終洗浄後の基板を第２洗浄ユニット１８から乾燥ユニット２０に搬送し、乾燥ユニット２０でスピン乾燥させた後、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。
【００８５】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８６】
１４ａ〜１４ｄ  研磨ユニット
１６  第１洗浄ユニット（基板処理装置）
１８  第２洗浄ユニット（基板処理装置）
２０  乾燥ユニット（基板処理装置）
４０  洗浄槽
４４  揺動アーム
４６  ２流体ノズル
６０  ペンシル型洗浄具
６２  純水供給ノズル（液体供給ノズル）
７２  純水供給ライン
７６  ガス供給ライン
１０２  定盤
１０４  純水供給ノズル（液体供給ノズル）
１０６  内管
１０８  外管
１１０  純水通路
１１２  ガス通路
１２０  純水供給ライン
１２８  ガス供給ライン
３０７，３０８  ロール洗浄部材
３１７  純水供給ノズル（液体供給ノズル）
３３２  純水供給ライン
３３６  ガス供給ライン
４６０，４６１  流体ノズル
４５４  純水供給ノズル（液体供給ノズル）
４９２  純水供給ライン
４９６  ガス供給ライン
５０２  揺動アーム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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