(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄装置において、
前記基板洗浄装置は、洗浄具を基板に当接して洗浄するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段と、前記スクラブ洗浄手段と液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動せしめる揺動手段と、前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を上下動させることで少なくとも洗浄具を基板表面に当接して洗浄を行う当接位置と当接位置から下降して前記ノズルから噴射される洗浄液が洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置とに移動させる洗浄具上下駆動手段とを具備してなることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄装置において、
前記基板洗浄装置は、洗浄具を基板に当接して洗浄するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段と、前記スクラブ洗浄手段と液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動せしめる揺動手段と、前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を上下動させることで少なくとも洗浄具を基板表面に当接して洗浄を行う当接位置と当接位置から下降して前記ノズルから噴射される洗浄液が洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置と基板の外周側面に当接する位置とに移動させる洗浄具上下駆動手段とを具備してなることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】
回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄装置において、
基板を保持回転する保持回転機構と、
基板表面に当接してこれを洗浄する底面及び基板の外周側面に当接してこれを洗浄する外周側面を設けてなる洗浄具を有するスクラブ洗浄手段と、
ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段と、
前記スクラブ洗浄手段と液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動させる揺動手段と、
前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を上下動させることで少なくとも洗浄具を基板表面に当接して洗浄を行う当接位置と当接位置から下降して前記ノズルから噴射される洗浄液が洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置と基板の外周側面に当接する位置とに移動させる洗浄具上下駆動手段とを具備してなることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】
基板の被加工面を研磨工具の研磨面に当接して研磨する研磨機と、前記研磨機で研磨した基板を洗浄する洗浄機とを具備する研磨装置において、
前記洗浄機として請求項１乃至３の内の何れか１項記載の基板洗浄装置を用いたことを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄方法において、
洗浄具を基板に当接して洗浄するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動してスクラブ洗浄及び／又は液噴射洗浄を行う工程と、
前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を、基板表面に当接する位置から、前記ノズルから噴射される洗浄液がこの洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置まで下降することでこの洗浄具を洗浄する工程と、を具備してなることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項６】
回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄方法において、
洗浄具を基板に当接して洗浄するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動してスクラブ洗浄及び／又は液噴射洗浄を行う工程と、
前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を、基板表面に当接する位置から、前記ノズルから噴射される洗浄液がこの洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置まで下降することでこの洗浄具を洗浄する工程と、
前記洗浄具を基板の外周側面に当接する位置まで移動して洗浄具の外周側面を基板の外周側面に擦りつけて基板の外周側面を洗浄する工程と、を具備してなることを特徴とする基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウエハやＬＣＤなどの被洗浄基板を洗浄するのに用いる基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の基板洗浄装置の中には、ブラシやスポンジ（洗浄具）でウエハ表面を擦って洗浄するスクラブ洗浄手段や、超音波の振動エネルギーを与えた高圧水やキャビテーションを有する高圧水等をウエハ表面に噴射して洗浄する液噴射洗浄手段等を具備し、これら複数の洗浄手段をそれぞれ別のアームに取り付け、このアームを揺動手段で揺動することで、ウエハを回転させた状態で前記洗浄手段をウエハの中心と外周の間で移動させてウエハ表面全体を洗浄する構造のものがあった。
【０００３】
このように複数の洗浄手段を組み合わせてウエハを洗浄するのは以下の理由による。即ちＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製のスポンジをウエハ表面に擦りつけて行う洗浄方法では、サブミクロンレベルのダストを効率良く落とすことができるが、ＰＶＡ製のスポンジはダストを内部に取り込み、スポンジに付着してしまうため、ある一定量のダストがスポンジ内に溜まるとそれ以上は洗浄効果がなくなり、洗浄能力を長く持続させるのに問題（いわゆる逆汚染の問題）があった。
【０００４】
一方超音波やキャビテーションを付与した高圧水を噴射させて洗浄する方法では、ウエハ表面が比較的清浄なダスト数が数十から数百個レベルのものの洗浄には効果的であり、また逆に例えば半導体デバイスの多層配線の平坦化技術として実用化されているＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）処理後の半導体ウエハのように初期ダスト数のレベルが数十万個であるような非常に汚染されたウエハを洗浄する場合はブラシやスポンジを用いる洗浄とは異なり逆汚染がなくダストのレベルを下げることができるので効果的である。またスポンジと超音波の双方を同時に使用することで、スポンジ又は超音波の一方だけでは除去できなかったダストを相乗効果により除去することも可能となる。
【０００５】
従ってウエハの汚染の状態に応じて洗浄手段を変更することで効果的な洗浄が行えるのである。例えば上記ＣＭＰ処理後の非常に汚染されたウエハを洗浄する場合は最初、液噴射洗浄手段によって洗浄し、次にスクラブ洗浄手段によって洗浄し、最後に再び液噴射洗浄手段によって洗浄する方法などが用いられる。もちろん他の各種組み合わせが考えられる。
【０００６】
しかしながら以上のように複数の洗浄手段で１枚のウエハを洗浄する場合、洗浄手段を取り付けた複数のアームを同時に駆動すると両者が干渉する恐れがあるので、１つの洗浄手段でウエハを洗浄している間は、別の洗浄手段は退避位置に退避していなければならず、洗浄処理時間が長くなり処理効率が悪く、また構造上、２本のアームを使用するためその機構と制御が複雑になるという問題点があった。
【０００７】
また前記スクラブ洗浄手段の場合、ブラシやスポンジに付着したダストを除去するため、これをセルフクリーニングする必要があるが、そのために別途セルフクリーニング用の純水を収納した容器を設置しておく必要があり、その分設置スペースが必要で装置の小型化を阻害していた。
【０００８】
また従来装置ではウエハ外周部に付着しているダストを除去するために外周部を洗浄するための専用の洗浄具及び専用の機構が準備されており、装置及び制御を複雑なものとしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、スクラブ洗浄手段と液噴射洗浄手段の両者を具備し、洗浄方法においてどちらか一方又は双方同時の何れかを選択可能な洗浄装置であってその洗浄処理時間を短くできて処理効率が良く、また構造、制御を簡素化できる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。
【００１０】
また本発明の目的は、セルフクリーニング用の特別の設備を必要としない基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。
【００１１】
また本発明の目的は、基板外周部を洗浄する特別の設備を必要としない基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。
【００１２】
また本発明の目的は、上記基板洗浄装置を具備した研磨装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄装置において、前記基板洗浄装置は、洗浄具を基板に当接して洗浄するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段と、前記スクラブ洗浄手段と液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動せしめる揺動手段と、前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を上下動させることで少なくとも洗浄具を基板表面に当接して洗浄を行う当接位置と当接位置から下降して前記ノズルから噴射される洗浄液が洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置とに移動させる洗浄具上下駆動手段とを具備して構成した。
また本発明は、回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄装置において、前記基板洗浄装置を、洗浄具を基板に当接して洗浄するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段と、前記スクラブ洗浄手段と液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動せしめる揺動手段と、前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を上下動させることで少なくとも洗浄具を基板表面に当接して洗浄を行う当接位置と当接位置から下降して前記ノズルから噴射される洗浄液が洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置と基板の外周側面に当接する位置とに移動させる洗浄具上下駆動手段とを具備して構成した。
また本発明は、回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄装置において、基板を保持回転する保持回転機構と、基板表面に当接してこれを洗浄する底面及び基板の外周側面に当接してこれを洗浄する外周側面を設けてなる洗浄具を有するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段と、前記スクラブ洗浄手段と液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動させる揺動手段と、前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を上下動させることで少なくとも洗浄具を基板表面に当接して洗浄を行う当接位置と当接位置から下降して前記ノズルから噴射される洗浄液が洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置と基板の外周側面に当接する位置とに移動させる洗浄具上下駆動手段とを具備して構成した。
また本発明は、基板の被加工面を研磨工具の研磨面に当接して研磨する研磨機と、前記研磨機で研磨した基板を洗浄する洗浄機とを具備する研磨装置において、前記洗浄機として前記基板洗浄装置を用いた。
また本発明は、回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄方法において、洗浄具を基板に当接して洗浄するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動してスクラブ洗浄及び／又は液噴射洗浄を行う工程と、前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を、基板表面に当接する位置から、前記ノズルから噴射される洗浄液がこの洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置まで下降することでこの洗浄具を洗浄する工程と、を具備して構成した。
また本発明は、回転する基板を洗浄手段を用いて洗浄する基板洗浄方法において、洗浄具を基板に当接して洗浄するスクラブ洗浄手段と、ノズルから基板に洗浄液を噴射して洗浄する液噴射洗浄手段の両者を同時に基板上で揺動してスクラブ洗浄及び／又は液噴射洗浄を行う工程と、前記液噴射洗浄手段と独立して前記洗浄具を、基板表面に当接する位置から、前記ノズルから噴射される洗浄液がこの洗浄具に直接当たるセルフクリーニング位置まで下降することでこの洗浄具を洗浄する工程と、前記洗浄具を基板の外周側面に当接する位置まで移動して洗浄具の外周側面を基板の外周側面に擦りつけて基板の外周側面を洗浄する工程と、を具備して構成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかる基板洗浄装置の概略構成図であり、図１（ａ）は概略側面図、図１（ｂ）は概略平面図である。同図に示すようにこの基板洗浄装置は、洗浄手段として、スクラブ洗浄手段１０と液噴射洗浄手段３０とを具備し、さらにスクラブ洗浄手段１０と液噴射洗浄手段３０の両者を同時にウエハＷ上で揺動せしめる揺動手段５０を具備して構成されている。
【００１５】
そしてスクラブ洗浄手段１０は、そのアーム１１を洗浄具上下駆動手段１７を介して揺動手段５０の揺動板５５に固定し、一方アーム１１の先端にスポンジ回転モータ１３によって回転駆動されるＰＶＡ製のスポンジ（洗浄具）１５を取り付けて構成されている。
【００１６】
一方液噴射洗浄手段３０はそのアーム３３の一端を揺動手段５０の揺動板５５に固定し、一方アーム３３の先端近傍に液噴射洗浄用のノズル３１を固定して構成されている。この実施形態におけるノズル３１としては超音波を付加した液体を噴射する超音波洗浄ノズルを用いている。具体的には図７（ａ）に示すようにノズル本体３２の内部に超音波振動子３４を設け、超音波振動子３４を起動すると同時に注入口３５から液体（超純水）を注入することによって液体に超音波を付加し、噴射口３７から噴射する。
【００１７】
図１に戻って揺動手段５０は揺動モータ５１の揺動軸５３に揺動板５５を固定して構成されている。一方半導体ウエハＷはその裏面がサーボモータ７０の駆動軸７１に取り付けられた真空チャック機構７３に真空チャックされる。また６０はリンス液供給手段である。
【００１８】
また図１（ｂ）に示す一点鎖線は、スクラブ洗浄手段１０のスポンジ１５と液噴射洗浄手段３０のノズル３１の移動軌跡を示し、また点線はアーム１１，３３の退避位置を示している。
【００１９】
図２はスクラブ洗浄手段１０の機構例を具体的に示す図であり、図２（ａ）は全体概略側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ‐Ｃ部分の矢視図である。同図に示すように洗浄具上下駆動手段１７は、揺動板５５の上に固定された取付枠体１７１にボールねじ用の回転軸１７２の上下端を回転自在に取り付け、一方取付枠体１７１の下部に固定したアーム上下モータ１７３と前記回転軸１７２の下端との間にベルト１７５を巻き掛け、回転軸１７２にはボールねじ１７７を取り付け、該ボールねじ１７７にアーム１１を固定している。ボールねじ１７７の紙面奥側にはアーム１１が固定される背板１８０に取り付けられたブラケット１７８に、ボールねじ１７７と平行にボールねじ１７７と共に固定されたＬＭガイド１７９が設置されている（ＬＭガイド１７９は図２（ａ）ではボールねじ１７７と重なっているので示されていない）。そしてアーム上下モータ１７３を駆動することで回転軸１７２を回転駆動してアーム１１を上下動することができる。
【００２０】
次に図３，図４はスポンジ１５とノズル３１の半導体ウエハＷに対する洗浄を行う際の位置関係を示す要部拡大概略図であり、図３は図１（ｂ）に示す矢印Ａ方向から見た図、図４は図１（ｂ）に示す矢印Ｂ方向から見た要部拡大概略図である。図３に示すようにアーム１１はその全体が上下動することで少なくともスポンジ１５が実線で示す半導体ウエハＷ表面へ当接して洗浄を行う位置Ｌと、スポンジ１５がウエハＷから離れる退避位置Ｍと、当接位置Ｌから下降した点線で示すセルフクリーニング位置Ｎ（即ちノズル３１から噴射される液が直接当たる位置）へ移動できるように構成されている。
【００２１】
一方ノズル３１を固定したアーム３３はこの位置のまま上下動せず、前記半導体ウエハＷに向けて超音波を付加した液体を噴射するように構成されている。ノズル３１の半導体ウエハＷに対する距離及び液体の噴射角度は、液体に付加された超音波エネルギーがウエハＷ表面のダストに対して最も効果のある位置に設定している。従ってこの実施形態の場合はアーム３３を上下動させないこととしている。そしてこの実施形態の場合、スポンジ１５による洗浄部分とノズル３１による洗浄部分とが、一本の移動軌跡（図１（ｂ）に一点鎖線で示す）上に並ぶように設定してある。なお両者の移動軌跡は、その軌跡中又は軌跡の近傍に半導体ウエハＷの回転中心が位置するようにしている。
【００２２】
そしてサーボモータ７０の駆動によって回転駆動された半導体ウエハＷの表面に回転駆動したスポンジ１５を擦りつけて揺動（スキャン）したり、ノズル３１から超音波を付与した液体を噴射しながら揺動（スキャン）することで、それぞれ効果的な洗浄を行う。以下その洗浄方法の一例を具体的に説明する。
【００２３】
図５は洗浄工程を設定する設定手順の一例を示す図である。即ちまずこの洗浄装置による洗浄方法を選択する（ステップ１）。洗浄方法にはスクラブ洗浄手段１０を用いる方法、又は液噴射洗浄手段３０を用いる方法、又はスクラブ洗浄手段１０及び液噴射洗浄手段３０を用いる方法の３つの方法がある。
【００２４】
次にスキャンの方向、即ち図１（ｂ）に示すアーム１１，３３を点ａから点ｂへ向けてスキャンするか、或いは点ｂから点ａへ向けてスキャンするかを選択する（ステップ２）。次にスキャン速度とスキャン回数を選択し（ステップ３，４）、次にウエハＷの回転数、回転方向を選択する（ステップ５，６）。次にスクラブ洗浄又はスクラブ洗浄＋液噴射洗浄を選択した場合、スポンジ回転数と回転方向を選択する（ステップ７，８）。設定が終了したら洗浄を開始する（ステップ９，１０）が、設定したのとは別の洗浄方法を引き続き行わせる場合はステップ１に戻って別の洗浄方法を選択し上記と同じ設定を行なっていく。設定する洗浄条件の例を以下に示す。
【００２５】
例１
洗浄方法：液噴射洗浄（超音波洗浄）
スキャン方向：ｂ→ａ
スキャン速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
スキャン回数：３回
ウエハＷ回転数：１０００ｒｐｍ
ウエハＷ回転方向：ＣＷ
↓
洗浄方法：スクラブ洗浄
スキャン方向：ｂ→ａ
スキャン速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
スキャン回数：３回
スポンジ回転数：６０ｒｐｍ
スポンジ回転方向：ＣＷ
ウエハＷ回転数：１０００ｒｐｍ
ウエハＷ回転方向：ＣＷ
【００２６】
例２
洗浄方法：スクラブ洗浄＋液噴射洗浄（超音波洗浄）
スキャン方向：ｂ→ａ
スキャン速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
スキャン回数：３回
スポンジ回転数：６０ｒｐｍ
スポンジ回転方向：ＣＷ
ウエハＷ回転数：１０００ｒｐｍ
ウエハＷ回転方向：ＣＷ
【００２７】
なお上記洗浄工程の設定手順にさらにウエハＷのスキャン範囲を設定するステップを加えるようにしても良い。例えばウエハＷの縁から縁、中心部から縁、縁と中心部の中間部から縁の何れかを選択できるようにする。またウエハＷの任意の半径位置を入力して縁までスキャン範囲を規定するようにしてもよい。
【００２８】
図６は各洗浄方法による洗浄手順を示す図である。即ち例えば上記例１に示す洗浄条件で洗浄する場合は、まずステップＢ１においてウエハＷを回転駆動し、次に洗浄具上下駆動手段１７を駆動することでアーム１１を上昇する（ステップＢ２）。次に揺動手段５０を駆動することでアーム１１，３３を揺動してスキャン開始位置、即ち図１（ｂ）に示す点ｂに位置せしめ（ステップＢ３）、次に図１（ａ）に示すリンス液供給手段６０から半導体ウエハＷ上へのリンス液の供給を開始し（ステップＢ４）、同時にノズル３１から超音波の振動エネルギーを付加した液体の噴射を開始し（ステップＢ５）、その状態のまま揺動手段５０を駆動してスキャンを開始し図１（ｂ）に示す点ａまで移動する（ステップＢ６）。そしてノズル３１からの液体の噴射を停止し（ステップＢ７）、同時にリンス液供給手段６０からのリンス液の供給を停止し（ステップＢ８）、次にステップＢ９においてステップＢ３に戻り、ステップＢ３〜ステップＢ８の処理をさらに２回繰り返した後、ステップＡ３に移行する。
【００２９】
そして揺動手段５０を駆動することでアーム１１，３３を揺動してスキャン開始位置（点ｂ）に位置せしめ（ステップＡ３）、スポンジ回転モータ１３を駆動することでスポンジ１５を回転し（ステップＡ４）、同時にリンス液供給手段６０から半導体ウエハＷ上にリンス液を供給し（ステップＡ５）、次にアーム１１をスポンジ１５が半導体ウエハＷ面上に当接する高さ位置まで下降し（ステップＡ６）、その状態のまま揺動手段５０を駆動してスキャンを開始しスキャン終了位置（点ａ）まで移動し（ステップＡ７）、次に再びアーム１１を上昇し（ステップＡ８）、スポンジ１５の回転を停止し（ステップＡ９）、同時にリンス液供給手段６０からのリンス液の供給を停止し（ステップＡ１０）、次にステップＡ３に戻ってステップＡ３〜ステップＡ１０の処理をさらに２回繰り返した後、サーボモータ７０を高速回転することでウエハＷを回転駆動してスピン乾燥し（ステップＡ１２）、これによって例１の洗浄工程を完了する。
【００３０】
次に例えば上記例２に示す洗浄条件で洗浄する場合は、まずステップＣ１においてウエハＷを回転駆動し、次に洗浄具上下駆動手段１７を駆動することでアーム１１を上昇し（ステップＣ２）、次に揺動手段５０を駆動することでアーム１１，３３を揺動してスキャン開始位置（点ｂ）に位置せしめ（ステップＣ３）、次にスポンジ１５を回転駆動し（ステップＣ４）、同時にリンス液供給手段６０から半導体ウエハＷ上にリンス液を供給するとともに（ステップＣ５）、ノズル３１から超音波の振動エネルギーを付加した液体を噴射し（ステップＣ６）、アーム１１をスポンジ１５が半導体ウエハＷ面上に当接する高さ位置まで下降し（ステップＣ７）、その状態のまま揺動手段５０を駆動してスキャン終了位置（点ａ）までスキャンを行う（ステップＣ８）。そしてアーム１１を上昇する（ステップＣ９）と同時にスポンジ１５の回転を停止し（ステップＣ１０）、同時にノズル３１からの液の噴射と、リンス液供給手段６０からのリンス液の供給とを停止し（ステップＣ１１，Ｃ１２）、次にステップＣ１３においてステップＣ３に戻り、ステップＣ３〜ステップＣ１２の処理をさらに２回繰り返した後、ウエハＷをスピン乾燥し（ステップＣ１４）、例２の洗浄工程を完了する。
【００３１】
例２のようにスクラブ洗浄と液噴射洗浄とを同時に行った場合は、両洗浄方法による洗浄効果が一回のスキャンで同時に得られるので、洗浄効率が良く効果的である。またこの実施形態の場合、スポンジ１５による洗浄部分とノズル３１による洗浄部分とが、一本の移動軌跡上に並ぶように設定してあるので、点ｂから点ａにスキャンする場合は、超音波洗浄が行われた後の同じ部分をスクラブ洗浄することとなり、また逆に点ａから点ｂにスキャンする場合はスクラブ洗浄を行った後の同じ部分を超音波洗浄することとなる。従ってウエハの汚染の状態に応じて何れの方向にスキャンするかを選択することができ最適な洗浄が行える。
【００３２】
以上のように本実施形態によれば、スクラブ洗浄手段１０と液噴射洗浄手段３０とを１つの揺動手段５０に取り付けたので、揺動手段５０は複数必要なく、構造が簡素化できるばかりか、スクラブ洗浄と液噴射洗浄とを同時に行えるので洗浄処理時間が短くできて処理効率が良く、また両洗浄手段を各々別々のアームに取り付けた場合よりもその制御が簡素化される。
【００３３】
一方図１（ｂ）に点線で示すように、両アーム１１，３３がアーム退避位置等にあるとき（要はスポンジ１５が半導体ウエハＷ上にないとき）、図２に示すアーム上下動モータ１７３を駆動してアーム１１を下降し、スポンジ１５を図３に点線で示す位置Ｎまで移動して回転し、同時にノズル３１から超音波を付加した液体をスポンジ１５に吹き付けることでこれをセルフクリーニングする。吹き付ける液体には超音波が付加されているので、その洗浄効果は大きい。
【００３４】
また今回図１（ｂ）では、アーム退避位置として点Ｘを設定しているが、点Ｙの位置に設定することも可能となる。スキャン方向を選択し、スキャン開始位置をａ→ｂに設定した場合、洗浄するウエハＷが真空チャック機構７３にセットされる前に、アームは点Ｘの位置に移動する。スキャン開始位置をｂ→ａに設定した場合は、洗浄するウエハＷが真空チャック機構７３にセットされる前に、アームは点Ｙの位置に移動する。スキャン終了位置がｂの場合、アームは点Ｙの位置に移動する。スキャン終了位置がａの場合、アームは点Ｘの位置に移動する。ウエハＷが取り出され次に洗浄するウエハＷが真空チャック機構７３にセットされる前に、次のウエハＷのスキャン開始位置に合わせ、アームはアーム退避位置に移動する。本発明では点Ｘ，点Ｙの双方でスポンジに液を供給可能となるため、ウエハＷのセット及び取り出しのタイミングがいかような場合においてもスポンジの乾燥やスポンジ内の死水によるバクテリアの発生などの不具合を回避できる。アーム退避位置からアームスキャン開始位置への移動、またはアームスキャン終了位置からアーム退避位置への移動にかかる時間が短縮可能になる。
【００３５】
またアーム１１，３３を揺動させることでスポンジ１５を半導体ウエハＷの外周近傍（即ち図１（ｂ）に示す点ａ又は点ｂ近傍）に位置せしめた状態で、洗浄具上下駆動手段１７によってアーム１１を下降して、スポンジ１５を図８に示す位置に位置せしめ、回転するスポンジ１５の外周側面を回転する半導体ウエハＷの外周側面に擦りつけることで、半導体ウエハＷの外周側面も効果的に洗浄することができる。この洗浄は、スポンジ１５が半導体ウエハＷ上をスキャンする直前又は直後の点ａ又は点ｂに位置したときに行うようにすれば、一回のスキャンの工程の際に半導体ウエハＷの表面と側面の両方が洗浄でき、好適である。
【００３６】
図９は本発明の第２実施形態にかかる基板洗浄装置の概略構成図である。この実施形態において前記第１実施形態と相違する点は、液噴射洗浄手段３０のアーム３３を省略し、スクラブ洗浄手段１０のアーム１１に、ノズル上下駆動手段３８を介してノズル３１を取り付けた点である。ノズル上下駆動手段３８としては例えばエアシリンダを用いる。
【００３７】
このように構成すれば、一本のアーム１１にスクラブ洗浄手段１０と液噴射洗浄手段３０とを取り付けることができ、構造の簡素化が図れる。この実施形態の場合も第１実施形態と同様にスクラブ洗浄のみ、液噴射洗浄のみ、スクラブ洗浄＋液噴射洗浄、の３種類の洗浄方法を自由に選べる。
【００３８】
スクラブ洗浄手段１０を洗浄具上下駆動手段１７によって上下動させた場合、ノズル３１もこれに合わせて上下動するが、ノズル上下駆動手段３８を駆動することによってノズル３１の位置を上下移動でき、常に最適な洗浄位置（半導体ウエハＷとの最適離間距離、また図示しないノズルの液噴射角度設定手段により最適な噴射角度）に設定でき、洗浄できる。
【００３９】
またこの実施形態の場合、ノズル上下駆動手段３８の周囲をジャバラ状の覆い部材３９で覆ったので、可動部であるノズル上下駆動手段３８からの発塵対策が図れ、半導体ウエハＷへの汚染を無くすことができる。
【００４０】
この実施形態においても、第１実施形態と同様にスポンジ１５による洗浄部分とノズル３１による洗浄部分とが、一本の移動軌跡上に並ぶように設定しているので、超音波洗浄が行われた後の同じ部分をスクラブ洗浄するか、また逆にスクラブ洗浄を行った後の同じ部分を超音波洗浄することができ半導体ウエハＷの汚染の状態に応じて何れの方向にスキャンするかを選択することで最適な洗浄が行える。
【００４１】
またこの実施形態においても半導体ウエハＷの外周付近でスポンジ１５を下降することで半導体ウエハＷの外周側面のスポンジ１５による洗浄ができ、またノズル３１が上昇する位置をノズル３１から噴射された洗浄液が洗浄具に当接する位置とすることで、ノズル３１によるスポンジ１５のセルフクリーニングもできる。
【００４２】
以上本発明の実施形態を詳細に説明したが本発明は上記実施形態に限定されず、例えば以下のように種々の変形が可能である。即ち上記各実施形態では液噴射洗浄手段３０として超音波洗浄手段を用いたが、キャビテーション洗浄手段や高圧水洗浄手段などの他の液噴射洗浄手段を用いることもできる。ここでキャビテーション洗浄手段はノズル３１として図７（ｂ）に示すように低圧ノズル８０と高圧ノズル８５とを具備し、低圧ノズル８０の注入口８１から低圧の液体（超純水）を注入すると同時に高圧ノズル８５の注入口８７から高圧の洗浄液（超純水）を注入することで低速噴流と高速噴流の速度差から両噴流の境界面で発生したキャビテーションを半導体ウエハＷに吹き付けるように構成されている。キャビテーションが破壊する位置（最適位置）に半導体ウエハＷの面を位置しておけば、ダストにキャビテーションのエネルギーが与えられ半導体ウエハＷから効果的に剥離される。また前記高圧水洗浄手段とは高圧の洗浄液（超純水）をノズルから噴出する構造のものである。
【００４３】
また半導体ウエハＷの保持回転機構としては、真空チャック機構７３のみでなく図１０（ａ）に示すように半導体ウエハＷの外周を複数本の爪１０１でチャックして回転する機構や、図１０（ｂ）に示すように半導体ウエハＷの外周を回転自在の複数個のコロ１０３で保持して回転する機構（一つのコロ１０３を回転駆動することで半導体ウエハＷを回転駆動する）など、種々の保持回転機構が利用できる。コロ１０３で保持する機構の場合、半導体ウエハＷの裏面を円筒状スポンジ（ブラシ）からなる洗浄手段１０５で同時に洗浄することもできる。
【００４４】
また洗浄具上下駆動手段１７及びスクラブ洗浄手段１０と液噴射手段３０の揺動機構は図１１に示す方法など、種々の方法が考えられる。
【００４５】
即ち図１１はさらに他の実施形態を示す全体概略構成図である。同図に示す基板洗浄装置においては、スクラブ洗浄手段１０を、スポンジ回転モータ１３の動力をベルト巻き掛け機構２０１とシャフト２０３とベルト巻き掛け機構２０７を介してスポンジ１５に伝達するように構成している。
【００４６】
洗浄具上下駆動手段１７は、２つのシリンダ２１１，２１３と、上側のシリンダ２１３に接続したボールブッシュ２１５とによって構成されている。上側のシリンダ２１３とボールブッシュ２１５とは固定部材２１４によってこの位置に固定されている。ボールブッシュ２１５内にはシャフト２０３の外周の管２０９が上下動自在に軸支されている。液噴射洗浄手段３０はその基部３０１を、管２０９と一体に回転するが管２０９が上下動してもこれに追従しないように構成されている。また基部３０１にはこれを回転駆動する揺動手段５０が取り付けられている。
【００４７】
そしてスポンジ回転モータ１３を駆動すればスポンジ１５が回転駆動される。またシリンダ２１１，２１３を駆動すれば、上側のシリンダ２１３とボールブッシュ２１５とが固定されているので、スポンジ回転モータ１３やシャフト２０３等の全体が上昇又は下降し、スクラブ洗浄手段１０全体が上昇又は下降する。このとき液噴射洗浄手段３０は元の位置にそのまま停止したままとなる。また揺動手段５０によって基部３０１を回転すると、基部３０１と一体に管２０９が回転するので、スクラブ洗浄手段１０と液噴射洗浄手段３０とが同時に揺動する。
【００４８】
この実施形態の様に洗浄具上下駆動手段１７としてボールねじではなく、シリンダ２１１，２１３とボールブッシュ２１５を採用すれば（実際にはボールねじを使うほど厳密な上下動の制御は不要だから）、モータが不要になり、またシリンダ２１１，２１３が２つあるので各々のシリンダ２１１，２１３への圧をオンオフすることにより、３通りの高さ調整ができるようになる。３通りとは非洗浄時（上）、洗浄時（中）、べベル部（周縁）洗浄時（またはセルフクリーニング時）（下）の３つの動作位置である。
【００４９】
またこの実施形態の場合、ウエハｗの周縁を図１０（ｂ）に示すと同様に、コロ１０３で支持しするとともに下面にロールスポンジからなる洗浄手段１０５を設置し、洗浄する。コロ１０３で支持するようにしたのは、この種の洗浄装置は１次洗浄で用いられるので、ウエハＷの裏面についたダストや金属イオンも除去したいため、両面洗浄が可能で、且つエッジ部も洗うことができるウエハの支持機構とするためである。ロールスポンジ１０５からはその円筒内部からロールスポンジ外表面に向けて洗浄液（スクラブ洗浄用の例えば純水）が流出するように、円筒回転軸外表面に多数の流出孔が開いている。
【００５０】
また前記ウエハＷの上面側には薬液（例えば希フッ酸）を噴出する薬液ノズル２６０と、純水を噴出する純水ノズル２６５とがそれぞれ設置されている。
【００５１】
またウエハＷの下面側のロールスポンジ１０５の隣にも、洗浄液ノズル２５０が設置されている。図１２に示すように洗浄液ノズル２５０にはウエハＷの下面に薬液（例えば希フッ酸）を噴出するための内側２本の薬液ノズル２５１と、薬液洗浄で用いた薬液を純水に置換する純水ノズル２５５とがそれぞれ取りつけられている。
【００５２】
図１３に示すように洗浄液ノズル２５０はロールスポンジ１０５の側部に設置され、その位置からウエハＷに向けて洗浄液を斜めに噴射するようにしている。このため図１４にその要部概略断面を示すように、各ノズル２５１（２５５）は上下２枚のノズル固定板２７０，２７０に対して最適な角度に設定して固定できる構造となっている。即ちノズル２５１（２５５）に設けた球面座２７１を上下のノズル固定板２７０，２７０で挟持する構造となっており、ノズル２５１（２５５）を所定の角度（３６０°の方向に揺動可能）に設定した後にネジ２７９，２７９を締め付けて固定する。
【００５３】
このように構成した場合の洗浄プロセスは、例えば以下のように行われる。まずウエハＷのパーティクルを除去するスクラブ洗浄を行うために、ウエハＷの上面をスポンジ１５と純水ノズル２６５又はスポンジ１５と液噴射洗浄手段３０と純水ノズル２６５を用いて洗浄すると同時に、ウエハＷの下面をロールスポンジ１０５とロールスポンジ１０５の内部から流出する洗浄液（純水）によって洗浄する。
【００５４】
次に金属イオン除去のための薬液洗浄を行うため、前記シリンダ２１１，２１３を駆動してスポンジ１５を上昇すると共にロールスポンジ１０５を図示しない駆動手段で下降してウエハＷから離し、上下の薬液ノズル２６０，２５１から薬液を噴射する。このとき液噴射洗浄手段３０によって超音波洗浄などを行っても良い。なおウエハＷの膜種によって、薬液洗浄とスクラブ洗浄と液噴射洗浄の組合せは種々変更する。
【００５５】
そしてウエハＷ上下面の純水置換のため、上下の純水ノズル２６５，２５５から純水を噴射する。
【００５６】
以上のようにこの洗浄装置によれば、スクラブ洗浄＋液噴射洗浄（超音波洗浄）→薬液洗浄→純水置換、まで一連の洗浄作業が１台の洗浄装置で行える。後の工程は別ユニットでスピンドライするだけで済む。
【００５７】
なお上記各実施形態では基板として半導体ウエハを洗浄する例を示したが、ＬＣＤ等、他の各種被洗浄基板を洗浄するのに用いても良い。
【００５８】
次に上記本発明にかかる基板洗浄装置を用いて構成した洗浄部付きの化学的機械研磨装置（ＣＭＰ装置）について説明する。
【００５９】
図１５はこの種の研磨装置の１例を示す全体概略構成図である。同図に示すようにこの研磨装置は、２基の同じ構成の研磨機３１０（３１０ａ，３１０ｂ）が左右対称に配置されている。洗浄部３２６には、２基の１次洗浄機３２６ａ1，３２６ａ2と、２基の２次洗浄機３２６ｂ1，３２６ｂ2と、２基の反転機３２８ａ1，３２８ａ2とがそれぞれ各研磨機３１０ａ，３１０ｂに対応して左右対称に設置され、また搬送機３２４ａ，３２４ｂも２基設置されている。またロードアンロード部３２２，３２２も左右対称に２基設置されている。
【００６０】
研磨機３１０ａ，３１０ｂは、上面にクロス（研磨布）を貼り付けた研磨テーブル３１２ａ，３１２ｂと、下面に保持した半導体ウエハを研磨テーブル３１２ａ，３１２ｂに押し付けて研磨するトップリング３１３ａ，３１３ｂとを具備している。
【００６１】
このような構成の研磨装置では、ウエハをロード・アンロード部３２２から搬送機３２４ａ，３２４ｂを用いて受渡台３３８ａ（又は３３８ｂ）を介してトップリング３１３ａ（又は３１３ｂ）の下面に吸着し、研磨テーブル３１２ａ（又は３１２ｂ）上に移動する。研磨テーブル３１２ａ，３１２ｂの上面には、表面に研磨面を備える研磨パッド又は砥石等の研磨工具が取り付けられている。ここで所定の砥液（Ｓｉウエハ上の絶縁膜（酸化膜）を研磨する場合には所定の粒径の砥粒をアルカリ水溶液に浮遊させたもの）を供給しつつ、研磨テーブル３１２ａ（又は３１２ｂ）とトップリング３１３ａ（又は３１３ｂ）をそれぞれ回転させながらウエハを該研磨面に押圧してウエハの研磨を行う。研磨を終えたウエハは、洗浄・乾燥工程を経てロード・アンロード部３２２に戻される。
【００６２】
１次洗浄機３２６ａ1，３２６ａ2には上記本発明にかかる基板洗浄装置を使用しており、ウエハを取り囲むように複数の直立したローラ３３０を配置し、ローラ３３０の上部外周に形成した溝によってウエハの外周縁部を保持し、ローラ３３０の回転によってウエハを回転させながら上述の方法で洗浄する。２次洗浄機３２６ｂ1，３２６ｂ2は、回転軸の上端にウエハを把持するアームを放射状に延ばして形成された高速回転型の洗浄機である。
【００６３】
前記ウエハ研磨工程の後の洗浄工程は以下のようにして行われる。まず１次洗浄機３２６ａ1（又は３２６ａ2）でウエハを回転させながら上述の方法で洗浄を行う。
【００６４】
次に２次洗浄機３２６ｂ1（又は３２６ｂ2）において洗浄を行い、その後高速回転させて乾燥工程を行う。洗浄・乾燥工程を終えたウエハは搬送機３２４ｂの清浄なハンドによってロード・アンロード部３２２に戻される。
【００６５】
この研磨装置では、ウエハを２基の研磨機３１０ａ，３１０ｂでそれぞれ個別に研磨する並列運転方法と、１枚の基板を２基の研磨機３１０ａ，３１０ｂに順次搬送して別の処理を行う直列運転方法の２つの方法を採用することができる。
【００６６】
並列運転方法では、それぞれの研磨機３１０ａ，３１０ｂで研磨剤を使用する通常研磨と仕上げ研磨を目的とし、研磨剤を使用せず水のみを供給する水ポリッシングを互いにタイミングをずらせて行い、搬送機３２４ａ，３２４ｂによるウエハの搬送を効率的に行うようにする。この研磨装置では２つの研磨機３１０ａ，３１０ｂと第１次，第２次洗浄機３２６ａ1，３２６ａ2，３２６ｂ1，３２６ｂ2が設けられているので、研磨機３１０ａを使用した研磨工程と、１次洗浄機３２６ａ1を使用した１次洗浄工程と、２次洗浄機３２６ｂ1を使用した２次洗浄工程とを順次行う第１ウエハ処理ラインと、研磨機３１０ｂを使用した研磨工程と、１次洗浄機３２６ａ2を使用した１次洗浄工程と、２次洗浄工程３２６ｂ2を使用した２次洗浄工程とを順次行う第２ウエハ処理ラインの２つのウエハ処理ラインを構成することができ、従ってウエハの搬送ラインが交錯することなく全く独立に並列運転することができ、稼動効率を高めることができる。
【００６７】
この研磨装置では並列運転方法としてさらに２つの方法がある。第１の方法は、ロードアンロード部３２２の１つのカセットから取り出したウエハを研磨機３１０ａ，３１０ｂに交互に振り分ける方法である。この形態を取れば、１つのカセットの処理時間を約１／２にすることができる。第２の方法は一方のカセットを一方のウエハ処理ライン専用とし、別のカセットを他方のウエハ処理ライン専用とする方法である。この時のウエハは全く同じものでも良いし、異なったものでも良い。さらにカセットを４個載置可能とすることにより連続的な処理が可能となる。
【００６８】
直列運転方法では、一方の研磨機３１０ａでウエハの通常研磨を行った後、ウエハを他方の研磨機３１０ｂに移送して水ポリッシングを行う。研磨機上でのコンタミが問題とならない場合には、一方の研磨機３１０ａから他方の研磨機３１０ｂに搬送機３２４ａを介して移送しても良い。コンタミが問題となる場合には、一方の研磨機３１０ａでウエハの通常研磨を行った後、ウエハを搬送機３２４ａにより１次洗浄機３２６ａ1に移送して洗浄を行い、他方の研磨機３１０ｂに移送して水ポリッシングを行う。また１次洗浄機３２６ａ1では、一方の研磨機３１０ａで使用したスラリーの種類に応じた好適な薬液を添加しながら洗浄を行ってもよい。この直列運転方法では、通常研磨と水ポリッシングをそれぞれ別の研磨テーブル３１２ａ，３１２ｂで行うので、研磨テーブル上の砥液や純水がその都度入れ替えられることなく、工程時間のロスや砥液や純水の消費量の増加を招かない。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。
▲１▼スクラブ洗浄手段と液噴射洗浄手段の両者を具備する洗浄装置であっても両洗浄手段を自由に使い分けることができ、両洗浄手段による洗浄処理時間を短くできて処理効率を改善でき、また構造、制御を簡素化できる。
【００７０】
▲２▼セルフクリーニング用の特別の設備を設けなくても容易にセルフクリーニングが行え、装置の小型化と処理効率を改善できる。
【００７１】
▲３▼基板の外周側面も容易に洗浄できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる基板洗浄装置の概略構成図であり、図１（ａ）は概略側面図、図１（ｂ）は概略平面図である。
【図２】図２（ａ）はスクラブ洗浄手段１０の機構例を具体的に示す全体概略側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ‐Ｃ部分の矢視図である。
【図３】スポンジ１５とノズル３１の半導体ウエハＷに対する位置関係を示す要部拡大概略図である。
【図４】スポンジ１５とノズル３１の半導体ウエハＷに対する位置関係を示す要部拡大概略図である。
【図５】洗浄工程を設定する設定手順の一例を示す図である。
【図６】各洗浄方法による洗浄手順を示す図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は液噴射洗浄用のノズル３１の内部構造の例を示す図である。
【図８】スポンジ１５によって半導体ウエハＷの外周側面を洗浄する状態を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる基板洗浄装置の概略構成図である。
【図１０】図１０（ａ），（ｂ）は半導体ウエハの他の保持回動機構を示す図である。
【図１１】さらに他の実施形態を示す全体概略構成図である。
【図１２】洗浄液ノズル２５０を示す図である。
【図１３】ロールスポンジ１０５と洗浄液ノズル２５０の設置状態を示す平面図である。
【図１４】洗浄液ノズル２５０のノズル２５１（２５５）部分の要部概略断面図である。
【図１５】本発明を適用する研磨装置の１例を示す全体概略構成図である。
【符号の説明】
Ｗ  半導体ウエハ（基板）
１０  スクラブ洗浄手段
１１  アーム
１３  スポンジ回転モータ
１５  スポンジ（洗浄具）
１７  洗浄具上下駆動手段
１７１  取付枠体
１７２  回転軸
１７３  アーム上下モータ
１７５  ベルト
１７７  ボールねじ
３０  液噴射洗浄手段
３１  ノズル
３３  アーム
３８  ノズル上下駆動手段
３９  覆い部材
５０  揺動手段
５１  揺動モータ
５３  揺動軸
５５  揺動板
６０  リンス液供給手段
７０  サーボモータ
７１  駆動軸
７３  真空チャック機構
３１０（３１０ａ，３１０ｂ）  研磨機
３１２ａ，３１２ｂ  研磨テーブル
３２６  洗浄部
３２６ａ1，３２６ａ2１次洗浄機
３２６ｂ1，３２６ｂ2２次洗浄機
【図１】
0003990073.tif 000002
【図２】
0003990073.tif 000003
【図３】
0003990073.tif 000004
【図４】
0003990073.tif 000005
【図５】
0003990073.tif 000006
【図６】
0003990073.tif 000007
【図７】
0003990073.tif 000008
【図８】
0003990073.tif 000009
【図９】
0003990073.tif 000010
【図１０】
0003990073.tif 000011
【図１１】
0003990073.tif 000012
【図１２】
0003990073.tif 000013
【図１３】
0003990073.tif 000014
【図１４】
0003990073.tif 000015
【図１５】
0003990073.tif 000016