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JP6378890B2 - 基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、純水または超純水で基板を処理（例えばリンス）する方法に関し、特に、基板上に形成された構造体（例えば、絶縁膜、または金属膜、または絶縁膜および金属膜を含むデバイス）の帯電を抑制しながら基板を処理する基板処理方法に関する。
半導体デバイスの製造工程では、シリコン基板上に物性の異なる様々な膜が形成され、これら膜に様々な加工が施されることで微細な金属配線が形成される。例えば、ダマシン配線形成工程においては、膜に配線溝を形成し、この配線溝に金属を埋め込み、その後、化学機械研磨（ＣＭＰ）により余分な金属を除去することで金属配線が形成される。このようなダマシン配線形成工程を経て製造された基板の表面には、金属膜、バリア膜、絶縁膜などの多様な膜が存在する。
基板を研磨するＣＭＰ装置（研磨装置）は、通常、研磨された基板を洗浄し、乾燥する基板洗浄装置を備えている。基板の洗浄は、基板を回転させながら、ロールスポンジなどの洗浄具を基板に摺接させることによって行われる。基板の洗浄後は、回転する基板に超純水（ＤＩＷ）が供給され、これによって基板がリンスされる。基板を乾燥させる前においても、基板を回転させながら基板に超純水を供給することで基板をリンスすることが行われている。
回転する基板に供給される超純水は、比抵抗値（≧１５ＭΩ・cm）が高く、超純水との接触により基板表面が帯電されることが一般的に知られている。実際に、超純水との接触により、金属配線や絶縁膜などが形成されている基板の表面が帯電することが実験によって確認されている。この帯電現象の要因は、超純水が高い比抵抗値を有することや、回転する基板上の超純水の流れにあると考えられているが定かでは無い。基板表面の帯電は、基板表面の洗浄により除去されたはずのパーティクル再付着や放電によるデバイス破壊の原因となる。また、銅配線を有するデバイスでは、銅自体（Ｃｕ）が表面帯電の影響を受けて移動しやすく、絶縁膜上に銅が付着することがある。その結果、配線間でショートカットまたは電流のリークが発生したり、銅配線と絶縁膜との密着性不良が起こることがある。
基板表面の帯電はデバイスの信頼性を低下させる要因となりうるため、基板を除電する必要がある。しかしながら、ＴＥＯＳ膜などの絶縁膜が一旦帯電すると、その絶縁膜を除電することは極めて難しい。図１は、ＴＥＯＳ膜とＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）の除電実験の結果を示すグラフである。この実験では、ＴＥＯＳ膜とＰＶＣがそれぞれ表面に形成された基板に超純水を供給し、その後基板に軟Ｘ線を照射し、軟Ｘ線の照射前と照射後に基板の表面電位［Ｖ］を測定した。図１から分かるように、ＰＶＣは軟Ｘ線の照射によって除電されているのに対して、ＴＥＯＳ膜は軟Ｘ線を照射しても除電されていない。
図２は、軟Ｘ線の照射時間に伴う基板の表面電位の変化を調べた実験結果を示すグラフである。この実験では、ＴＥＯＳ膜が表面に形成された基板に超純水を供給し、その後基板に軟Ｘ線を３０秒、６０秒、９０秒間照射した後にＴＥＯＳ膜の表面電位［Ｖ］を測定した。図２には、比較例として、基板に超純水を供給した後、軟Ｘ線を照射せずに、ＴＥＯＳ膜の表面電位［Ｖ］を測定した実験結果が示されている。図２から分かるように、軟Ｘ線の照射時間にかかわらず、ＴＥＯＳ膜の表面電位は変化していない。さらに、軟Ｘ線を照射した場合と照射しなかった場合とでは、表面電位に殆ど差異はない。これは、軟Ｘ線の照射ではＴＥＯＳ膜を除電できないことを意味している。
特開平９−２７０４１２号公報
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、構造体（例えば、絶縁膜、または金属膜、または絶縁膜および金属膜を含むデバイス）が表面に形成された基板の帯電を抑制することができる基板処理方法を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するために、一態様は、研磨部の研磨ユニットにおいて、研磨パッド上に研磨液を供給しながら、基板を該研磨パッドの研磨面に押し付けて、該基板を研磨し、研磨後の前記基板を前記研磨部に隣接する洗浄部に搬送し、前記洗浄部の洗浄ユニットにおいて、研磨後の前記基板をその中心軸線まわりに回転させ、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を開始し、前記軟Ｘ線の照射開始と同時またはその後、前記基板の表面への純水の供給を開始し、前記基板の表面への純水の供給を停止し、その後、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止し、前記基板を前記研磨ユニットおよび前記洗浄ユニットで処理する工程は、前記研磨部と前記洗浄部とを隔壁によって区画するハウジング内で行われることを特徴とする基板処理方法である。
他の態様は、研磨パッド上に研磨液を供給しながら、基板を該研磨パッドの研磨面に押し付けて、該基板を研磨し、研磨後の前記基板をその中心軸線まわりに回転させ、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を開始し、前記軟Ｘ線の照射開始と同時またはその後、前記基板の表面への純水の供給を開始し、前記基板の表面への純水の供給を停止し、その後、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止し、前記基板の表面に軟Ｘ線を照射する工程では、前記基板の回転方向において前記純水が供給される領域の下流側から、軟Ｘ線を前記基板の表面に照射することを特徴とする基板処理方法である。
さらに他の態様は、研磨パッド上に研磨液を供給しながら、基板を該研磨パッドの研磨面に押し付けて、該基板を研磨し、研磨後の前記基板をその中心軸線まわりに回転させ、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を開始し、前記軟Ｘ線の照射開始と同時またはその後、前記基板の表面への純水の供給を開始し、前記基板の表面への純水の供給を停止し、前記基板の表面への純水の供給を停止した後、前記基板の表面上に純水の膜が存在しないことが液膜センサによって検出されたときに、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止することを特徴とする基板処理方法である。
好ましい態様は、前記基板の表面への純水の供給を停止した時点から所定の時間が経過したときに、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止することを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板の表面には、少なくとも絶縁膜を含む構造体が形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記純水は、比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水であることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板の表面に純水を供給する前に、前記基板の表面に洗浄液を供給して前記基板を洗浄することを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板の表面に軟Ｘ線を照射する工程では、前記基板の中心に関して対称となる位置から、軟Ｘ線を前記基板の表面に照射することを特徴とする。
さらに他の態様は、研磨部の研磨ユニットにおいて、研磨パッド上に研磨液を供給しながら、基板を該研磨パッドの研磨面に押し付けて、該基板を研磨し、研磨後の前記基板を前記研磨部に隣接する洗浄部に搬送し、前記洗浄部の洗浄ユニットにおいて、研磨後の前記基板をその中心軸線まわりに回転させ、前記基板の表面に軟Ｘ線を照射しながら、前記基板の表面に純水を供給し、前記基板の表面への純水の供給を停止し、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止し、前記基板を前記研磨ユニットおよび前記洗浄ユニットで処理する工程は、前記研磨部と前記洗浄部とを隔壁によって区画するハウジング内で行われることを特徴とする基板処理方法である。
好ましい態様は、前記基板の表面に軟Ｘ線を照射する工程では、前記基板の中心に関して対称となる位置から、軟Ｘ線を前記基板の表面に照射することを特徴とする。
上述したように、一旦帯電した絶縁膜を除電することは殆どできない。この事実に鑑み、本発明の方法は、帯電した基板を除電するのではなく、基板の帯電を抑制する。具体的には、純水が基板に供給されている間、基板の表面に軟Ｘ線が照射される。基板への純水供給が開始されると同時またはその前に軟Ｘ線の照射が開始され、基板への純水供給が停止された後に軟Ｘ線の照射が停止される。つまり、基板上に純水の流れが形成されている間は、常に軟Ｘ線が照射される。したがって、基板の帯電を抑制しつつ、基板に純水を供給して基板リンスなどの処理を行うことができる。
ＴＥＯＳ膜とＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）の除電実験の結果を示すグラフである。 軟Ｘ線の照射時間に伴う基板の表面電位の変化を調べた実験結果を示すグラフである。 研磨ユニット、洗浄ユニット、および乾燥ユニットを備えた研磨装置を示す図である。 研磨ユニットを示す斜視図である。 ロールスポンジタイプの洗浄ユニット（基板洗浄装置）を示す斜視図である。 ロールスポンジタイプの洗浄ユニットの平面図である。 ウェーハをリンスする工程を示すフローチャートである。 軟Ｘ線照射によってウェーハの帯電が抑制されることを調べた実験結果を示すグラフである。 ウェーハのスクラブ洗浄およびリンス中に軟Ｘ線を照射する例を示すフローチャートである。 ペンスポンジタイプの基板洗浄装置を示す斜視図である。 ペンスポンジタイプの基板洗浄装置の平面図である。
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３は、研磨ユニット、洗浄ユニット、および乾燥ユニットを備えた研磨装置を示す図である。この研磨装置は、ウェーハ（基板）を研磨し、洗浄し、乾燥させる一連の工程を行うことができる基板処理装置である。図３に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング２を備えており、ハウジング２の内部は隔壁２ａ，２ｂによってロード／アンロード部６と研磨部１と洗浄部８とに区画されている。研磨装置は、ウェーハ処理動作を制御する動作制御部１０を有している。
ロード／アンロード部６は、多数のウェーハをストックするウェーハカセットが載置されるロードポート１２を備えている。このロード／アンロード部６には、ロードポート１２の並びに沿って走行機構１４が敷設されており、この走行機構１４上にウェーハカセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット（ローダー）１６が設置されている。搬送ロボット１６は走行機構１４上を移動することによってロードポート１２に搭載されたウェーハカセットにアクセスできるようになっている。
研磨部１は、ウェーハの研磨が行われる領域であり、第１研磨ユニット１Ａ、第２研磨ユニット１Ｂ、第３研磨ユニット１Ｃ、第４研磨ユニット１Ｄを備えている。第１研磨ユニット１Ａは、研磨面を有する研磨パッド２０が取り付けられた第１研磨テーブル２２Ａと、ウェーハを保持しかつウェーハを第１研磨テーブル２２Ａ上の研磨パッド２０に押圧しながら研磨するための第１トップリング２４Ａと、研磨パッド２０に研磨液（例えばスラリ）やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための第１研磨液供給ノズル２６Ａと、研磨パッド２０の研磨面のドレッシングを行うための第１ドレッシングユニット２８Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体、または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射する第１アトマイザ３０Ａとを備えている。
同様に、第２研磨ユニット１Ｂは、研磨パッド２０が取り付けられた第２研磨テーブル２２Ｂと、第２トップリング２４Ｂと、第２研磨液供給ノズル２６Ｂと、第２ドレッシングユニット２８Ｂと、第２アトマイザ３０Ｂとを備えており、第３研磨ユニット１Ｃは、研磨パッド２０が取り付けられた第３研磨テーブル２２Ｃと、第３トップリング２４Ｃと、第３研磨液供給ノズル２６Ｃと、第３ドレッシングユニット２８Ｃと、第３アトマイザ３０Ｃとを備えており、第４研磨ユニット１Ｄは、研磨パッド２０が取り付けられた第４研磨テーブル２２Ｄと、第４トップリング２４Ｄと、第４研磨液供給ノズル２６Ｄと、第４ドレッシングユニット２８Ｄと、第４アトマイザ３０Ｄとを備えている。
第１研磨ユニット１Ａおよび第２研磨ユニット１Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ４０が配置されている。この第１リニアトランスポータ４０は、４つの搬送位置（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）の間でウェーハを搬送する機構である。また、第３研磨ユニット１Ｃおよび第４研磨ユニット１Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ４２が配置されている。この第２リニアトランスポータ４２は、３つの搬送位置（第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７）の間でウェーハを搬送する機構である。
第１搬送位置ＴＰ１に隣接して、搬送ロボット１６からウェーハを受け取るためのリフタ４４が配置されている。ウェーハはこのリフタ４４を介して搬送ロボット１６から第１リニアトランスポータ４０に渡される。リフタ４４と搬送ロボット１６との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁２ａに設けられており、ウェーハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット１６からリフタ４４にウェーハが渡されるようになっている。
ウェーハは、搬送ロボット１６によってリフタ４４に渡され、さらにリフタ４４から第１リニアトランスポータ４０に渡され、そして第１リニアトランスポータ４０によって研磨ユニット１Ａ，１Ｂに搬送される。第１研磨ユニット１Ａのトップリング２４Ａは、そのスイング動作により第１研磨テーブル２２Ａの上方位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング２４Ａへのウェーハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。
同様に、第２研磨ユニット１Ｂのトップリング２４Ｂは研磨テーブル２２Ｂの上方位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング２４Ｂへのウェーハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット１Ｃのトップリング２４Ｃは研磨テーブル２２Ｃの上方位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング２４Ｃへのウェーハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット１Ｄのトップリング２４Ｄは研磨テーブル２２Ｄの上方位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング２４Ｄへのウェーハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。
第１リニアトランスポータ４０と、第２リニアトランスポータ４２と、洗浄部８との間にはスイングトランスポータ４６が配置されている。第１リニアトランスポータ４０から第２リニアトランスポータ４２へのウェーハの受け渡しは、スイングトランスポータ４６によって行われる。ウェーハは、第２リニアトランスポータ４２によって第３研磨ユニット１Ｃおよび／または第４研磨ユニット１Ｄに搬送される。
スイングトランスポータ４６の側方には、図示しないフレームに設置されたウェーハの仮置き台４８が配置されている。この仮置き台４８は、図３に示すように、第１リニアトランスポータ４０に隣接して配置されており、第１リニアトランスポータ４０と洗浄部８との間に位置している。スイングトランスポータ４６は、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、および仮置き台４８の間でウェーハを搬送する。
仮置き台４８に載置されたウェーハは、洗浄部８の第１の搬送ロボット５０によって洗浄部８に搬送される。洗浄部８は、研磨されたウェーハを洗浄液で洗浄する一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４と、洗浄されたウェーハを乾燥する乾燥ユニット５６とを備えている。第１の搬送ロボット５０は、ウェーハを仮置き台４８から一次洗浄ユニット５２に搬送し、さらに一次洗浄ユニット５２から二次洗浄ユニット５４に搬送するように動作する。二次洗浄ユニット５４と乾燥ユニット５６との間には、第２の搬送ロボット５８が配置されている。この第２の搬送ロボット５８は、ウェーハを二次洗浄ユニット５４から乾燥ユニット５６に搬送するように動作する。
乾燥されたウェーハは、搬送ロボット１６により乾燥ユニット５６から取り出され、ウェーハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理がウェーハに対して行われる。
第１研磨ユニット１Ａ、第２研磨ユニット１Ｂ、第３研磨ユニット１Ｃ、および第４研磨ユニット１Ｄは互いに同一の構成を有している。したがって、以下、第１研磨ユニット１Ａについて説明する。図４は、第１研磨ユニット１Ａを示す斜視図である。図４に示すように、第１研磨ユニット１Ａは、研磨パッド２０を支持する研磨テーブル２２Ａと、ウェーハＷを研磨パッド２０に押し付けるトップリング２４Ａと、研磨パッド２０に研磨液（スラリー）を供給するための研磨液供給ノズル２６Ａとを備えている。図４において、第１ドレッシングユニット２８Ａと第１アトマイザ３０Ａは省略されている。
研磨テーブル２２Ａは、テーブル軸２３を介してその下方に配置されるテーブルモータ２５に連結されており、このテーブルモータ２５により研磨テーブル２２Ａが矢印で示す方向に回転されるようになっている。研磨パッド２０は研磨テーブル２２Ａの上面に貼付されており、研磨パッド２０の上面がウェーハＷを研磨する研磨面２０ａを構成している。トップリング２４Ａはトップリングシャフト２７の下端に固定されている。トップリング２４Ａは、その下面に真空吸着によりウェーハＷを保持できるように構成されている。トップリングシャフト２７は、トップリングアーム３１内に設置された図示しない回転機構に連結されており、トップリング２４Ａはこの回転機構によりトップリングシャフト２７を介して回転駆動されるようになっている。
ウェーハＷの表面の研磨は次のようにして行われる。トップリング２４Ａおよび研磨テーブル２２Ａをそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給ノズル２６Ａから研磨パッド２０上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、トップリング２４ＡによりウェーハＷを研磨パッド２０の研磨面２０ａに押し付ける。ウェーハＷの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液に含まれる化学成分の化学的作用により研磨される。
一次洗浄ユニット５２および二次洗浄ユニット５４は、互いに同じ構成を有している。したがって、以下、一次洗浄ユニット５２について説明する。図５は、一次洗浄ユニット（基板洗浄装置）５２を示す斜視図である。図５に示すように、第１洗浄ユニット５２は、ウェーハＷを水平に保持して回転させる４つの保持ローラ７１，７２，７３，７４と、ウェーハＷの上下面に接触するロールスポンジ（洗浄具）７７，７８と、これらのロールスポンジ７７，７８を回転させる回転機構８０，８１と、ウェーハＷの上面（絶縁膜、または金属膜、または絶縁膜および金属膜絶縁膜を含むデバイスなどの構造体が形成されている面）に純水（好ましくは、超純水）を供給する上側純水供給ノズル８５，８６と、ウェーハＷの上面に洗浄液（薬液）を供給する上側洗浄液供給ノズル８７，８８とを備えている。図示しないが、ウェーハＷの下面に純水を供給する下側純水供給ノズルと、ウェーハＷの下面に洗浄液（薬液）を供給する下側洗浄液供給ノズルが設けられている。
保持ローラ７１，７２，７３，７４は図示しない駆動機構（例えばエアシリンダ）によって、ウェーハＷに近接および離間する方向に移動可能となっている。上側のロールスポンジ７７を回転させる回転機構８０は、その上下方向の動きをガイドするガイドレール８９に取り付けられている。また、この回転機構８０は昇降駆動機構８２に支持されており、回転機構８０および上側のロールスポンジ７７は昇降駆動機構８２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、下側のロールスポンジ７８を回転させる回転機構８１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８１および下側のロールスポンジ７８が上下動するようになっている。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。ウェーハＷの洗浄時には、ロールスポンジ７７，７８は互いに近接する方向に移動してウェーハＷの上下面に接触する。
図６は、洗浄ユニットの平面図である。図６に示すように、保持ローラ７１，７２，７３，７４に保持されたウェーハＷに隣接して、２つの軟Ｘ線照射器６５が配置されている。これら軟Ｘ線照射器６５はウェーハＷの中心に関して対称に配置されており、それぞれウェーハＷの上面を向いている。ウェーハＷの回転方向（矢印で示す）に関して、軟Ｘ線照射器６５は純水供給ノズル８５，８６の下流側に配置されている。したがって、軟Ｘ線照射器６５は、ウェーハＷ上の純水供給領域の下流側から軟Ｘ線をウェーハＷの上面に照射する。このような配置により、ウェーハＷに供給された純水に直ちに軟Ｘ線を照射することができるので、ウェーハＷの帯電を確実に抑制することができる。
図６から分かるように、ロールスポンジ７７はウェーハＷを横切って配置されている。したがって、軟Ｘ線がロールスポンジ７７によって遮られないようにするために、２つの軟Ｘ線照射器６５は、ロールスポンジ７７の両側に（すなわち、ロールスポンジ７７を挟むように）配置されている。これら２つの軟Ｘ線照射器６５によってウェーハＷの上面全体に軟Ｘ線が照射されるようになっている。
次に、ウェーハＷを洗浄する工程について説明する。まず、ウェーハＷをその軸心まわりに回転させる。次いで、上側洗浄液供給ノズル８７，８８および図示しない下側洗浄液供給ノズルからウェーハＷの上面及び下面に洗浄液が供給される。この状態で、ロールスポンジ７７，７８がその水平に延びる軸心周りに回転しながらウェーハＷの上下面に摺接することによって、ウェーハＷの上下面をスクラブ洗浄する。
スクラブ洗浄後、回転するウェーハＷに純水を供給することによってウェーハＷの濯ぎ（リンス）が行われる。ウェーハＷのリンスは、ロールスポンジ７７，７８をウェーハＷの上下面に摺接させながら行なってもよいし、ロールスポンジ７７，７８をウェーハＷの上下面から離間させた状態で行なってもよい。
ウェーハＷのリンスについて図７のフローチャートを参照しながら説明する。まず、回転するウェーハＷへの軟Ｘ線の照射が開始される（ステップ１）。その後、ウェーハＷから洗浄液を洗い流すために、上側純水供給ノズル８５，８６および図示しない下側純水供給ノズルからそれぞれウェーハＷの上面、下面への純水の供給を開始し（ステップ２）、ウェーハＷをリンスする（ステップ３）。次いで、ウェーハＷへの純水の供給を停止し（ステップ４）、その後、ウェーハＷへの軟Ｘ線の照射を停止する（ステップ５）。
このように、純水（または超純水）のウェーハＷへの供給が開始される前に、軟Ｘ線の照射が開始され、純水（または超純水）のウェーハＷへの供給が停止された後に、軟Ｘ線の照射が停止される。言い換えれば、ウェーハＷに純水が供給されているときは常に軟Ｘ線がウェーハＷに照射される。
ウェーハＷへの軟Ｘ線の照射が開始されると同時に、ウェーハＷへの純水の供給が開始されてもよい。すなわち、図７に示すフローチャートのステップ１とステップ２は同時に実行されてもよい。この場合でも、ウェーハＷに純水が供給されているときは常に軟Ｘ線がウェーハＷに照射される。したがって、ウェーハＷの帯電が防止される。
ウェーハＷへの純水の供給が停止された後のしばらくの間、純水がウェーハＷ上に残留していることがある。したがって、ウェーハＷへの純水の供給が停止された時点から所定の時間が経過したときに、軟Ｘ線の照射を停止してもよい。また、ウェーハＷ上に純水の膜が存在しないことを検知した後に、軟Ｘ線の照射を停止してもよい。例えば、図５に示すように、ウェーハＷ上の液膜を検知する液膜センサ９０を設け、この液膜センサ９０により残液膜がないことが検知された後に、軟Ｘ線の照射を停止してもよい。このような液膜センサ９０としては、光学式変位計を使用することができる。
純水、特に比抵抗値（≧１５ＭΩ・cm）が高い超純水がウェーハに供給されると、ウェーハが帯電することが知られている。本発明者は、軟Ｘ線をウェーハに照射しながら、超純水をウェーハに供給すると、ウェーハの帯電が抑制されることを数々の実験によって検証した。図８は、軟Ｘ線照射によってウェーハの帯電が抑制されることを調べた実験結果を示すグラフである。この実験は、図５に示す洗浄ユニットを用いて実施され、超純水をウェーハに供給した後にウェーハ上のＴＥＯＳ膜（層間絶縁膜）の表面電位を測定した。図８に示す実験結果から、ウェーハに軟Ｘ線を照射しなかった場合に比べて、ウェーハに軟Ｘ線を照射しながらウェーハに超純水を供給すると、ウェーハの表面電位が低く抑えられることが分かる。したがって、本実施形態に係る基板処理方法によれば、ウェーハ（基板）の帯電に起因するウェーハのディフェクトを防止することができる。
スクラブ洗浄に使用される洗浄液は、通常、純水よりも低い比抵抗値を有しているが、洗浄液によっては純水を多く含むものもある。そのような洗浄液を使用すると、ウェーハＷの帯電が起こりやすくなる。このような場合は、スクラブ洗浄中にも軟Ｘ線をウェーハＷに照射してもよい。図９は、ウェーハＷのスクラブ洗浄およびリンス中に軟Ｘ線を照射する例を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、ウェーハＷを回転させた状態で、ウェーハＷへの軟Ｘ線の照射が開始される（ステップ１）。次に、上側洗浄液供給ノズル８７，８８および図示しない下側洗浄液供給ノズルからウェーハＷの上面及び下面に洗浄液が供給される（ステップ２）。この状態で、ロールスポンジ７７，７８がその水平に延びる軸心周りに回転しながらウェーハＷの上下面に摺接することによって、ウェーハＷの上下面をスクラブ洗浄する（ステップ３）。
スクラブ洗浄後、洗浄液の供給が停止される。ウェーハＷから洗浄液を洗い流すために、上側純水供給ノズル８５，８６および図示しない下側純水供給ノズルからそれぞれウェーハＷの上面、下面への純水の供給を開始し（ステップ４）、ウェーハＷをリンスする（ステップ５）。次いで、ウェーハＷへの純水の供給を停止し（ステップ６）、その後、ウェーハＷへの軟Ｘ線の照射を停止する（ステップ７）。図９に示す基板洗浄方法によれば、ウェーハＷのスクラブ洗浄およびリンス中に、ウェーハＷの帯電を抑制することができる。
ウェーハＷへの軟Ｘ線の照射が開始されると同時に、ウェーハＷへの洗浄液の供給が開始されてもよい。すなわち、図９に示すフローチャートのステップ１とステップ２は同時に実行されてもよい。この場合でも、ウェーハＷに洗浄液および純水が供給されているときは常に軟Ｘ線がウェーハＷに照射される。したがって、ウェーハＷの帯電が防止される。
本実施形態に係る基板処理方法は、他のタイプの基板洗浄装置に適用することも可能である。図１０は、ペンスポンジタイプの基板洗浄装置を示す斜視図である。図３に示す洗浄ユニット５２，５４として、図１０に示すペンスポンジタイプの基板洗浄装置を用いてもよい。
図１０に示すように、このタイプの基板洗浄装置は、ウェーハＷを保持して回転させる基板保持部９１と、ペンスポンジ９２と、ペンスポンジ９２を保持するアーム９４と、ウェーハＷの上面に純水を供給する純水供給ノズル９６と、ウェーハＷの上面に洗浄液（薬液）を供給する洗浄液供給ノズル９７とを備えている。ペンスポンジ９２は、アーム９４内に配置された回転機構（図示せず）に連結されており、ペンスポンジ９２は鉛直方向に延びる中心軸線まわりに回転されるようになっている。
基板保持部９１は、ウェーハＷの周縁部を保持する複数の（図１０では４つの）チャック９５を備えており、これらチャック９５でウェーハＷを水平に保持する。チャック９５にはモータ９８が連結されており、チャック９５に保持されたウェーハＷはモータ９８によってその軸心まわりに回転する。
アーム９４はウェーハＷの上方に配置されている。アーム９４の一端にはペンスポンジ９２が連結され、アーム９４の他端には旋回軸１００が連結されている。この旋回軸１００にはアーム９４を旋回させるアーム回転機構としてのモータ１０１が連結されている。アーム回転機構は、モータ１０１に加えて、減速ギヤなどを備えてもよい。モータ１０１は、旋回軸１００を所定の角度だけ回転させることにより、アーム９４をウェーハ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９４の旋回により、これに支持されたペンスポンジ９２がウェーハＷの半径方向外側に移動する。
図１１は、図１０に示す基板洗浄装置の平面図である。図１１に示すように、基板保持部９１に保持されたウェーハＷに隣接して、２つの軟Ｘ線照射器６５が配置されている。これら軟Ｘ線照射器６５はウェーハＷの中心に関して対称に配置されており、それぞれウェーハＷの上面を向いている。軟Ｘ線がペンスポンジ９２によって遮られないようにするために、２つの軟Ｘ線照射器６５は、ペンスポンジ９２の移動経路の両側に配置されている。２つの軟Ｘ線照射器６５のうちの１つは、ウェーハＷの回転方向（矢印で示す）に関して純水供給ノズル９６の下流側に配置されている。したがって、この軟Ｘ線照射器６５は、ウェーハＷ上の純水供給領域の下流側から軟Ｘ線をウェーハＷの上面に照射する。
ウェーハＷは次のようにして洗浄される。まず、ウェーハＷをその軸心まわりに回転させる。次いで、洗浄液供給ノズル９７からウェーハＷの上面に洗浄液が供給される。この状態で、ペンスポンジ９２がその鉛直に延びる軸心周りに回転しながらウェーハＷの上面に摺接し、さらにウェーハＷの半径方向に沿って揺動する。洗浄液の存在下でペンスポンジ９２がウェーハＷの上面に摺接することにより、ウェーハＷがスクラブ洗浄される。
スクラブ洗浄後、ウェーハＷへの軟Ｘ線の照射が開始される。その後、ウェーハＷから洗浄液を洗い流すために、純水供給ノズル９６から回転するウェーハＷの上面に純水を供給し、ウェーハＷをリンスする。次いで、ウェーハＷへの純水の供給を停止し、その後、ウェーハＷへの軟Ｘ線の照射を停止する。ウェーハＷのリンスは、ペンスポンジ９２をウェーハＷに摺接させながら行なってもよいし、ペンスポンジ９２をウェーハＷから離間させた状態で行なってもよい。
図１０および図１１に示す基板洗浄装置を用いた基板洗浄方法においても、図９に示すフローチャートのように、ウェーハＷのスクラブ洗浄およびリンス中にも軟Ｘ線をウェーハＷに照射してもよい。
上述した実施形態に係る基板洗浄方法は、洗浄液をウェーハＷ上に供給しながらスクラブ部材（ロールスポンジ、ペンスポンジ）でウェーハＷをスクラブ洗浄する工程を有するが、単に洗浄液をウェーハＷ上に供給することでウェーハＷを洗浄してもよい。
上述した例は、本発明に係る基板処理方法を基板洗浄方法に適用した例であるが、本発明の方法は、基板を乾燥する方法にも適用することができる。例えば、基板を低速で回転させ、基板の表面に軟Ｘ線を照射し、その後、回転する基板の表面に純水（または超純水）を供給し、純水の供給を停止した後に軟Ｘ線の照射を停止し、その後、基板を高速で回転させて基板をスピン乾燥させる基板乾燥方法に本発明を適用することも可能である。
基板の帯電は、純水の供給によって始まり、時間とともに基板の帯電は進行する。基板の帯電状態は、基板の回転速度などの基板処理条件に依存して変わりうる。例えば、基板の回転速度が高いときは、基板の表面電位は急激に上昇する。しかしながら、基板処理条件によっては、基板があまり帯電しない場合もある。そのような場合は、基板への純水の供給を開始した後に、基板への軟Ｘ線の照射を開始してもよい。
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。
１Ａ〜１Ｄ 研磨装置
２ ハウジング
６ ロード／アンロード部
８ 洗浄部
１０ 動作制御部
１２ フロントロード部
１４ 走行機構
１６ 搬送ロボット
２０ 研磨パッド
２２Ａ〜２２Ｄ 研磨テーブル
２４Ａ〜２４Ｄ トップリング
２６Ａ〜２６Ｄ 研磨液供給ノズル
２８Ａ〜２８Ｄ ドレッシングユニット
３０Ａ〜３０Ｄ アトマイザ
３１ トップリングアーム
４０ 第１リニアトランスポータ
４２ 第２リニアトランスポータ
４４ リフタ
４６ スイングトランスポータ
４８ 仮置き台
５０ 第１の搬送ロボット
５２ 一次洗浄ユニット
５４ 二次洗浄ユニット
５６ 乾燥ユニット
５８ 第２の搬送ロボット
６５ 軟Ｘ線照射器
７０ 第１洗浄ユニット
７１〜７４ 保持ローラ
７７，７８ ロールスポンジ
８０，８１ 回転機構
８２ 昇降駆動機構
８５，８６ 純水供給ノズル
８７，８８ 洗浄液供給ノズル
８９ ガイドレール
９０ 液膜センサ
９１ 基板保持部
９２ ペンスポンジ
９４ アーム
９５ チャック
９６ 純水供給ノズル
９７ 洗浄液供給ノズル
９８ モータ
１００ 旋回軸
１０１ モータ

Claims (10)

  1. 研磨部の研磨ユニットにおいて、研磨パッド上に研磨液を供給しながら、基板を該研磨パッドの研磨面に押し付けて、該基板を研磨し、
    研磨後の前記基板を前記研磨部に隣接する洗浄部に搬送し、
    前記洗浄部の洗浄ユニットにおいて、研磨後の前記基板をその中心軸線まわりに回転させ、
    前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を開始し、
    前記軟Ｘ線の照射開始と同時またはその後、前記基板の表面への純水の供給を開始し、
    前記基板の表面への純水の供給を停止し、
    その後、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止し、
    前記基板を前記研磨ユニットおよび前記洗浄ユニットで処理する工程は、前記研磨部と前記洗浄部とを隔壁によって区画するハウジング内で行われることを特徴とする基板処理方法。
  2. 研磨パッド上に研磨液を供給しながら、基板を該研磨パッドの研磨面に押し付けて、該基板を研磨し、
    研磨後の前記基板をその中心軸線まわりに回転させ、
    前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を開始し、
    前記軟Ｘ線の照射開始と同時またはその後、前記基板の表面への純水の供給を開始し、
    前記基板の表面への純水の供給を停止し、
    その後、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止し、
    前記基板の表面に軟Ｘ線を照射する工程では、前記基板の回転方向において前記純水が供給される領域の下流側から、軟Ｘ線を前記基板の表面に照射することを特徴とする基板処理方法。
  3. 研磨パッド上に研磨液を供給しながら、基板を該研磨パッドの研磨面に押し付けて、該基板を研磨し、
    研磨後の前記基板をその中心軸線まわりに回転させ、
    前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を開始し、
    前記軟Ｘ線の照射開始と同時またはその後、前記基板の表面への純水の供給を開始し、
    前記基板の表面への純水の供給を停止し、
    前記基板の表面への純水の供給を停止した後、前記基板の表面上に純水の膜が存在しないことが液膜センサによって検出されたときに、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止することを特徴とする基板処理方法。
  4. 前記基板の表面への純水の供給を停止した時点から所定の時間が経過したときに、前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
  5. 前記基板の表面には、少なくとも絶縁膜を含む構造体が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 前記純水は、比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記基板の表面に純水を供給する前に、前記基板の表面に洗浄液を供給して前記基板を洗浄することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記基板の表面に軟Ｘ線を照射する工程では、前記基板の中心に関して対称となる位置から、軟Ｘ線を前記基板の表面に照射することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 研磨部の研磨ユニットにおいて、研磨パッド上に研磨液を供給しながら、基板を該研磨パッドの研磨面に押し付けて、該基板を研磨し、
    研磨後の前記基板を前記研磨部に隣接する洗浄部に搬送し、
    前記洗浄部の洗浄ユニットにおいて、研磨後の前記基板をその中心軸線まわりに回転させ、
    前記基板の表面に軟Ｘ線を照射しながら、前記基板の表面に純水を供給し、
    前記基板の表面への純水の供給を停止し、
    前記基板の表面への軟Ｘ線の照射を停止し、
    前記基板を前記研磨ユニットおよび前記洗浄ユニットで処理する工程は、前記研磨部と前記洗浄部とを隔壁によって区画するハウジング内で行われることを特徴とする基板処理方法。
  10. 前記基板の表面に軟Ｘ線を照射する工程では、前記基板の中心に関して対称となる位置から、軟Ｘ線を前記基板の表面に照射することを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
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