JP3944368B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に半導体基板の周縁部及び裏面の、高度の清浄度が要求されるエッチングや洗浄に好適な基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、Cuダマシン配線に代表されるように、半導体基板のトレンチ内に配線材料を埋め込む技術が注目されている。また、キャパシターの電極も高誘電率のものが検討されている。いずれの場合にも、目的の金属ないし金属化合物をスパッター等で半導体基板表面に薄膜を形成するが、基板表面ばかりではなく基板の周縁部のベベル部や裏面にも薄膜が形成されてしまう。ベベル部や裏面のこうした金属汚染は、次工程への基板の移送等で、例えば基板を保持して移動するロボット・アームや基板を収納するカセットを汚染し、金属汚染がLSI製造プロセス全体に広がる恐れがある。特に、Cuは基板上のシリコン酸化膜への拡散係数が大きいため、熱処理工程では極めて大きな問題となる。
【0003】
従来から、このようなベベル部の洗浄には、回転する基板の裏面からフッ酸もしくは塩酸と過酸化水素の混合液を供給し、基板表面には窒素ガスを吹き付けることで薬液が基板表面に回り込むことを防止しながら、ベベル部のエッチング量を制御する方法がとられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の方法によれば、薬液が基板表面に回り込むことを防止するためには多量の窒素ガスを供給しなければならず、また処理のための薬液の供給量も多量に必要とするという課題があった。Cuは、水と酸素のある条件では即座に酸化物を形成し、特に乾燥工程において顕著である。この時生成するCuの酸化物は酸化第二銅と塩基性炭酸銅の混合物が主であり、配線の比電気抵抗を著しく上昇する原因となる。
【0005】
そこで本発明は、基板の周縁部の処理を比較的少量の気体を供給して基板を保護しながら効率的に行なうことのできる処理装置を提供することを第1の目的とする。
【0006】
また本発明は、基板の表面または裏面の処理を比較的少量の処理流体で効率的に行なうことのできる処理装置を提供することを第2の目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による基板処理装置は、例えば図1に示すように、基板Wを保持し回転させるチャック部1a、1dと;チャック部1a、1dを格納する密閉可能なチャンバーであって、気体を導入する気体導入口9、3a(図2)が形成されたチャンバー14と;基板Wをチャック部1a、1dで回転させながら、基板Wの周縁部をエッチングまたは洗浄する処理部2と;処理部2に第1の液体を供給する第1の供給路3cとを備える。基板は典型的には円形である。
【0008】
基板Wは、例えば半導体基板である。密閉可能とは、典型的には外気に対して内部を密閉することが可能なことをいう。処理部2は、好ましくは、周縁部を、表面側、外周側及び裏面側から同時に処理できるように構成されている。周縁部は典型的にはベベル部として形成されている。液体は、典型的にはエッチング処理液であるが、エッチング後の洗浄のための純水も含む概念である。
【0009】
このように構成すると、気体導入口を有する密閉可能なチャンバーを備えるので、チャンバー内を該気体で満たすことができる。例えば気体として不活性ガスを用いれば、チャンバー内から酸素をパージ(排除)して、該不活性ガスに置き代えることができる。
【0010】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明による基板処理装置は、例えば図1に示すように、表面を上に向けた基板Wを保持し回転させるチャック部1a、1dと;基板Wをチャック部1a、1dで回転させながら、基板Wの回路が形成されていない領域または回路が形成されていても最終的にチップとして使用されない領域である周縁部をエッチングまたは洗浄する処理部2と;処理部2に第1の液体を供給する第1の供給路3c(図2)と;少なくとも基板Wの表面に沿って基板Wの上方に平行に置かれる平板10であって、基板Wの表面との間に形成される隙間に、処理部2による前記周縁部のエッチングをする際に基板Wを保護するための気体を流すように置かれる平板10と;少なくとも平板10が沿う表面と平板10との隙間に、前記エッチングをする際に基板Wを保護するための気体を供給する第2の供給路9とを備える。基板は典型的には円形である。
【0011】
このように構成すると、平板10を備えるので、気体の供給量を比較的少量に抑えることができる。また、気体を基板に均一に接触させることができる。
【0012】
また請求項2に記載のように、請求項1に記載の基板処理装置では、チャック部1a、1dを格納する密閉可能なチャンバーであって、気体を導入する気体導入口9、13が形成されたチャンバー14を備えるようにしてもよい。
【0013】
チャンバーは、排気ダクトへの導入管を備え、基板の搬出入時にチャンバーの一部が自動的に開閉可能な機能を有するようにするとよい。
【0014】
このとき、処理部2で使用された液体を排出する排液管と、基板Wと平板10、11との間に供給された液体を排出する排液管とを備えるとよい。これら排液管は共通の排液管15であってもよい。
【0015】
また請求項3に記載のように、請求項2に記載の基板処理装置では、気体導入口9、13は基板の表面側及び裏面側にそれぞれ独立して形成されており;基板Wの表面側の導入口9に配置された第1の気体ノズル9aと;基板Wの裏面側の導入口に配置された第2の気体ノズル13aとを備えるようにしてもよい。
【0016】
また請求項4に記載のように、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の基板処理装置では、基板Wの表面側に配置された第1の純水ノズル9aと;基板Wの裏面側に、第1の純水ノズル9aとは独立して配置された第2の純水ノズル13aとを備えるようにしてもよい。これらの純水ノズルは、第1、第2の気体ノズルと共通のノズル9a、13aとしてもよい。
【0017】
また請求項5に記載のように、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の基板処理装置では、前記第1の液体は、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方、または酸化剤を含むようにするとよい。
【0018】
また、請求項1または請求項2に記載の基板処理装置では、平板10、11が沿う表面または裏面と平板10、11との隙間に、前記エッチングまたは洗浄をするための第2の液体を供給する供給路9、13を備え、前記第2の液体は、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方、または酸化剤を含むようにするとよい。
【0019】
また請求項6に記載のように、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の基板処理装置では、前記液体は、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方と酸化剤を交互に用いるように構成してもよい。
【0020】
また請求項7に記載のように、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の基板処理装置では、前記気体は、不活性ガスであるのが好ましい。ここで、不活性ガスは、窒素ガスあるいはアルゴン等の希ガスである。不活性ガスが基板に接触することとなり、例えば酸素は排除されるので、基板が保護される。
【0021】
上記目的を達成するために、本発明による基板処理方法は、表面を上に向けた基板Wを回転する回転工程と;前記回転工程で基板Wを回転させながら、基板Wの周縁部をエッチングまたは洗浄する処理工程と;処理工程の際に、基板Wの表面に沿って平行に置かれた平板10と基板Wの表面との隙間に気体を供給して、周縁部をエッチングするための液体から基板Wの表面を保護する工程とを備える。基板は典型的には円形である。
【0022】
前記処理工程では、好ましくは、前記周縁部を、表面側、外周側及び裏面側から同時に処理する。また、前記気体供給工程では、好ましくは、基板の表面側と裏面側に気体を供給する。基板処理工程では、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方を含む液体を供給するとよい。また、基板処理工程では、酸化剤を含む液体を供給するとよい。酸化剤は、過酸化水素水、またはオゾン水等であり、これらのうち少なくとも1つを含む。前記気体は、不活性ガスとするとよい。不活性ガスは、例えば窒素ガスまたはアルゴン等の希ガスである。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。以下発明の詳細な説明に含まれる実施の形態は、本発明を説明する目的のために記載されているものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【0024】
図1は、チャンバーとそれに内蔵されたウェハーを洗浄するための装置構成を示す断面図である。チャンバー14は、円筒形のチャンバー本体14aとその上端を覆うチャンバー・カバー8を含んで構成されている。円筒形のチャンバー本体14aは、鉛直方向に立設され、下側が底部14bでふさがれている。チャンバー・カバー8は、伏せたお椀状に形成されており、円筒形のチャンバー本体14aの上端を覆っている。円筒状のチャンバー本体14aの上端部とチャンバー・カバー8の外周部とは密着して、チャンバー14の内部を外気からシールできるように構成されている。
【0025】
底部14bは、水平に対して僅かに傾斜しており、その傾斜の最低部であり底部14bとチャンバー本体との接続部において、チャンバー本体14aには排気と排水とを兼ねた排気/排水管15が接続されている。
【0026】
チャンバー・カバー8の中心部には、開口が形成されており、その開口を鉛直方向に貫通して上部シャフト6が設けられている。上部シャフト6は、その上端に円板状の鍔部6aを有している。チャンバー・カバー8の開口と鍔部6aとは、ベローズ状(蛇腹状)のフレキシブルジョイント7でシール接続されている。また、上部シャフト6の中心には導管9が貫通して形成されている。この導管9は、窒素ガス等の酸素をパージするためのガスやリンス用の超純水を基板表面に供給するものである。導管9の先端部は、ウエハーWに対向するノズル9aとして形成されている。
【0027】
チャンバー・カバー8と上部シャフト6とは、不図示の連結部材で連結されており、両者の鉛直方向の相対的位置が調整可能に構成されている。該連結部材は前記相対的位置を調整するために上部シャフト6をチャンバー・カバー8に対して駆動する不図示の駆動装置を備える。前述のように、フレキシブルジョイント7が設けられているので、チャンバー・カバー8と上部シャフト6との相対的位置関係の変化に対応可能である。
【0028】
また、チャンバー上部シャフト6の下端には、円形の平板である上部ディスク10が、水平に形成または取りつけられている。上部ディスク10の下面が、処理対象の基板である円形のウェハーWの表面と平行に対向するように構成されている。上部ディスク10の下面とウェハーW表面との隙間はできる限り狭くするのが好ましいが、例えば、0.5〜20mmの範囲で適宜調整する。この隙間は、好ましくは0.8〜10mm程度、さらに好ましくは1〜4mm程度とし、導管9を介して供給される窒素ガスや超純水がウェハーWの表面上を均一に流れるようにする。この隙間調整をすることにより比較的少量の流体で基板の処理あるいは保護という目的を達することができる。該隙間調整は、上部シャフト6とチャンバー・カバー8との相対的位置調整をすることによって行うことができる。
【0029】
底部14bには6個の開口が形成されており(不図示)、その開口を貫通してウェハーWを水平に保持する6個のロールチャック1a〜1fが立設されている。6個のロールチャック1a〜1fは、それぞれ自転することによりウェハーWを回転させる。水平を保持しながら低速で均一な回転が得られれば良く、回転速度は最大で300min−1である。
【0030】
底部14bには、ロールチャック1a〜1fで保持されるウェハーWの裏面側に位置するように、チャンバー下部シャフト12が立設されている。チャンバー下部シャフト12の中心には導管13が貫通して形成されている。導管13の先端部は、ウエハーWに対向するノズル13aとして形成されている。
【0031】
更に、チャンバー下部シャフト12の上端には、円形の平板である下部ディスク11が、ロールチャック1a〜1fで保持されるウェハーWの裏面側に、ウェハーWの裏面と平行に対向するように形成または取りつけられている。下部ディスク11とウェハーWの裏面との隙間は、上部ディスク10とウェハーWとの関係と同様に、できる限り狭いのが好ましいが、例えば、0.5〜20mmの範囲で適宜調整する。この隙間は、好ましくは0.8〜10mm程度、さらに好ましくは1〜4mm程度とし、導管13を介して供給される窒素ガスや超純水がウェハーWの裏面と下部ディスク11との隙間を均一に流れるようにする。やはり、この隙間調整をすることにより比較的少量の流体で基板の処理あるいは保護をすることができる。
【0032】
図2の斜視図、部分側面図、部分平面図を参照して、円形の基板の周縁部であるベベル部をエッチングするための、エッチング部2の実例を説明する。(a)は、ロールチャック1a〜1fで保持されたウェハーWとエッチング部2との関係を示す斜視図である。(b)は、エッチング部2の側面図、(c)は、エッチング部2の平面図である。(b)(c)では、ウエハーWは、エッチング部2の近傍のみ示してある。
【0033】
ここで基板の周縁部とは、基板の周縁で回路が形成されていない領域、または基板の周縁で、回路が形成されていても最終的にチップとして使用されない領域をいう。典型的には、基板の表面と裏面の角部は、面取りされており、あるいはRがつけられている。このときは、周縁部はベベル状になっているので、ベベル部と呼ぶ。
【0034】
エッチング部2は、(b)に示すように、ウエハーWの周縁部を、隙間をあけて表面側と裏面側から挟むように形成された、コの字形状の部材である。すなわち、コの字の上側水平部分に相当する部材である上部片持ち梁部2a、下側水平部分に相当する部材である下部片持ち梁2c、上部片持ち梁部2aと下部片持ち梁2cとを連結する、コの字の垂直部分に相当する垂直部2bを含んで構成されている。このように構成すると、コの字が周縁部を挟むようになっているので、周縁部を、表面側、外周側、裏面側から、同時にエッチング、洗浄等や乾燥等の処理をすることができる。またコの字の内側とウエハーWの隙間を小さく設定することにより、処理液を滲み出る程度に少量に抑えることも可能となる。
【0035】
(a)(b)(c)に示すように、上部片持ち梁部2aの反ウエハー側(コの字の外側)には、ウエハーWの回転方向に沿って下流側から順番に、ウエハーWを乾燥するための窒素ガス等のガス導入管3a、ウエハーを洗浄するリンス用の超純水導入管3b、ベベル部に形成された金属薄膜をエッチングするための第1の液体としてのフッ酸等の薬液導入管3cが接続されており、それぞれ上部片持ち梁部2aを貫通して、窒素ガス、超純水、薬液をベベル部に供給するように構成されている。
【0036】
薬液導入管3cから供給する薬液は、エッチング液としての鉱酸または有機酸、または酸化剤である。鉱酸は、フッ酸(HF)、塩酸(HCl)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)等であり、前記薬液は、これらのうち少なくとも1つを含む。有機酸は、酢酸、ぎ酸、シュウ酸等であり、前記薬液は、これらのうち少なくとも1つを含む。酸化剤は、過酸化水素(H2O2)水、またはオゾン(O3)水等であり、これらのうち少なくとも1つを含む。このような薬液を、前述のように滲み出るように供給する。後で説明する第2の液体についても同様である。
【0037】
金属膜が銅である場合、銅のエッチングが生じる条件は、酸性で且つ酸化還元電位が+200mVvs.SHE(Standard Hydrogen Electrode)以上、好ましくは+500mVvs.SHE以上である。酸溶液の酸化還元電位は+200mVvs.SHE前後であるため、酸のみではいくら濃度を上げてもエッチングレートは増加しないが、酸化剤を混合し酸化還元電位を上げると、エッチングレートは大幅に増加する。したがってエッチング液としては、酸と酸化剤の混合液が好ましいが、必ずしも混合状態である必要はなく、金属薄膜上に酸と酸化剤とを交互に供給することによっても、目的を達成することができる。
【0038】
(a)の斜視図を参照して、液体としての酸と酸化剤とを交互に供給するための構造を説明する。薬液導入管3cの上流側には、酸を供給する開閉弁であるソレノイドバルブSV1と酸化剤を供給する開閉弁であるソレノイドバルブSV2とが並列に配置されている。ソレノイドバルブSV1を介する酸の導管とソレノイドバルブSV2を介する酸化剤の導管とが、薬液導入管3cに合流している。またソレノイドバルブSV1とソレノイドバルブSV2との開閉を制御するコントローラ30が両バルブに電気的に接続されている。
【0039】
コントローラ30は、ソレノイドバルブSV1とソレノイドバルブSV2の開閉の時間と開閉の順序とを制御する。金属薄膜の種類により、酸の種類と濃度は適宜選択され、エッチング部2に供給する酸と酸化剤の順序及びそれぞれの供給時間は、コントローラ30で設定し、任意の条件で酸と酸化剤とを交互に供給することができる。コントローラ30は、酸と酸化剤とを同時に混合状態で供給するような選択も可能としている。
【0040】
また全開と全閉とだけが可能なソレノイドバルブSV1、SV2の代わりに、中間開度も可能な調節弁を用いてもよい。このときは、コントローラ30は、酸と酸化剤の流量を調節して、混合割合を任意の値にすることができる。
【0041】
超純水導入管3bから供給するのは、洗浄用の超純水である。ガス導入管3aから供給するのは、乾燥用の不活性ガス(N2やAr)である。
【0042】
(b)(c)に示すように、下部片持ち梁2cの反ウエハー側(コの字の外側)には、コの字の内側から下部片持ち梁2cを貫通して、薬液及び超純水の廃液をチャンバー14の外に排出するための排水管4が接続されている。
【0043】
また、(b)に示すように、エッチング部2の垂直部2bの反ウエハー側(コの字の外側)には、水平方向に配設されたシャフトで接続されたエアーシリンダ5が設置されている。エアーシリンダ5は、シャフトを介してエッチング部2をウエハーWに近づく方向、遠ざかる方向(図中Aで示す方向)に駆動するように構成されている。このようにして、エッチング部2は、ウェハーWの搬出入時(ロールチャック1a〜1fへの載置、とりはずし時)に待避できる構造となっている。
【0044】
図3の斜視図を参照して、ロールチャックの一例を説明する。ここではロールチャック1a〜1fのうち、ロールチャック1a、1b、1cの部分だけを抽出して示してある。3つのロールチャックのうち、中央のロールチャック1bにモータMが直結されており、モータMはベース27に固定されている。他のロールチャック1a、1cはそれぞれを回転自在に支持する支持シャフトがベース27に固定されている。これらのシャフトは図3には不図示のチャンバー底部14bの開口を貫通して設けられている。
【0045】
中央のロールチャック1bと他のロールチャック1a、1cは、それぞれ駆動ベルト19a、19bで繋がっている。このように構成されているので、中央のロールチャック1bがモータMで回転することにより、ロールチャック1a及び1cも同じ方向に回転する。もう一組のロールチャック1d〜1fも同様の構造となっている。なおモータMは、中央のロールチャック1bに限らず、両側のロールチャック1a、1cのいずれかに設けてもよい。
【0046】
図4を参照して、別の実施の形態の基板処理装置に用いるエッチング部の例を説明する。この例では、エッチング部20は、(a)の側面図に示すように、ウエハーWの周縁部の上方に水平方向に配設された上部片持ち梁20aとウエハーWの周縁部の下方に水平方向に配設された下部片持ち梁20cとを含んで構成されている。
【0047】
(b)の斜視図に示すように、上部片持ち梁部20aには、ウエハーWの回転方向に沿って下流側から順番に、ウエハーWを乾燥するための窒素ガス等のガス(気体)導入管3a、ウエハーWを洗浄するリンス用の超純水導入管3b、更にベベル部に形成された金属薄膜をエッチングするためのフッ酸等の薬液導入管3cが、それぞれ上部片持ち梁部20aを貫通して取りつけられている。それぞれの導入管の先端にはウエハーに向くように、ガスノズル31a、超純水ノズル31b、薬液ノズル31cが配置されている。
【0048】
(a)に示すように、下部片持ち梁20cの反ウエハー側には、コの字の内側から下部片持ち梁20cを貫通して、薬液及び超純水の廃液をチャンバー14の外に排出するための排水管4が接続されている。
【0049】
上部片持ち梁部20a及び下部片持ち梁部20cは、図2(b)に示したのと同様に、不図示の垂直部20bで連結されており、不図示のシャフトで接続されたエアーシリンダ5が設置され、エアーシリンダ5を水平方向に前後に駆動してエッチング部2を動かし、ウェハーWの搬出入時に待避できる構造となっている。
【0050】
図5を参照して、さらに別の実施の形態の基板処理装置に用いるエッチング部の例を説明する。この例では、エッチング部の薬液供給部に多孔質ロール17を使用している。多孔質ロール17は、ロールチャック1a〜1fにより支持された円形のウエハーWのベベル部に斜めに多孔質ロール17が接触するように設置されている。多孔質ロール17の回転軸は、サーボモータ16と直結しており、多孔質ロール17がベベル部に接触しながら回転できるように構成されている。
【0051】
多孔質ロール17の鉛直方向上方には、薬液を供給する薬液ノズル18が配置されている。薬液ノズル18からは、薬液が、多孔質ロール17に染み込むように供給される。
【0052】
また、多孔質ロール17の、ウエハーWの回転方向下流側には、超純水ノズル22、ガスノズル21が、この順番に配置されている。超純水ノズル22からはウエハーWに超純水が供給され、ウエハーWを洗浄(リンス)する。また、ガスノズル21からは窒素ガスが噴射され、ウエハーWの乾燥を行なうことができる。
【0053】
図6の正面断面図を参照して、チャンバー14の開閉機構の構造と作用を説明する。チャンバー本体14aの底部14bには、鉛直方向下方に延伸するアーム26が取りつけられており、アーム26の下端には水平部があり、該水平部には雌ネジが切られており、該雌ネジには雄ネジの切られた駆動ネジ棒24が鉛直方向に貫通、噛合している。駆動ネジ棒24の下端は、サーボモータ25で回転可能に支持されている。サーボモータ25はベース27に固定されている。
【0054】
このような構造において、サーボモータ25で駆動ねじ棒24を回転することにより、アーム26が上下に移動し、チャンバー本体14aが上下する。
チャンバー・カバー8は、不図示の支持機構により、ベース27に対して固定されている。したがって、チャンバー本体14aが下方へ動くと、チャンバー・カバー8とチャンバー本体14aとの間に空間が生じ、この空間を利用してウェハーWの搬出入が可能となる。
【0055】
なお、ロールチャック1a〜1fのシャフトは、前述のように、底部14bに各シャフトに対応して形成された開口を貫通して、ベース27に支持されているが、ロールチャック1a〜1fと底部14bとの間は、ベローズ状(蛇腹状)のフレキシブルジョイント23で接続されている。フレキシブルジョイント23は、チャンバー14の内部を外部と遮断、シールしている。回転するロールチャック1a〜1fと静止しているフレキシブルジョイント23との間は、不図示のメカニカルシールでシールされている。
【0056】
このように構成されているので、チャンバー本体14aが下方に動いても、ウエハーWはロールチャック1a〜1fによりそのままの水平位置で保持され、且つ、ロールチャック1a〜1fは、フレキシブルジョイント23でチャンバー本体14aと接続されているため、外部からの汚染を受けることはない。
【0057】
以上の例では、チャバー本体14aを下方に動かす構成を説明したが、チャンバー本体14aは動かさずに、チャンバー・カバー8及び上部シャフト9を上方に動かす構造を採用してもよい。
【0058】
周縁部のエッチング処理中には、エッチング部2の導管3cから第1の液体としてのエッチング液であるフッ酸や過酸化水素が供給されると共に、導管9からはウエハーWの表面に向けて不活性ガス、典型的には窒素ガスが供給され、ウエハーWの表面をエッチング液から保護する。また、導管13からは、エッチング処理のためにウエハーWの裏面に向けて第2の液体としてのエッチング液であるフッ酸や過酸化水素が供給される。さらに、エッチング処理が終わると、エッチング部2の導管3b及び前述の導管9と導管13からは、洗浄用の超純水が供給される。その後の乾燥工程では、エッチング部2の導管3a及び前述の導管9及び導管13からは、不活性ガス、典型的には窒素ガスが供給される。
【0059】
また、チャンバー・カバー8には酸素濃度センサー32が取り付けられており、別途設けられた酸素濃度計33に電気的に接続されている。チャンバー14内に不活性ガスを供給することにより酸素を排除するが、チャンバー14内の酸素濃度をセンサー32により検出し酸素濃度計33で測定することにより、低酸素状態を担保する。
【0060】
以上のように、本願発明の実施の形態によれば、ウェハーWの洗浄を密閉チャンバー14内で窒素ガス(N2 )により大気中の酸素をパージした条件下で、薬液をウェハーWのベベル部に供給することができるので、ベベル部の金属薄膜をエッチングし、連続して超純水でリンスを行い、更に窒素ガス等でベベル部を窒素(N2 )ブローして酸素のない状態で素早く乾燥することにより、ウォターマークの生成やエロージョン及びコロージョンの起らないベベル洗浄を実現することができる。
【0061】
また下部ディスク11を備えるので、導管13を通して供給される処理液、例えばフッ酸、過酸化水素の供給量を比較的少量に抑えることができる。また、導管13を通して窒素ガスを供給するときは、その量を比較的少量に抑えながら乾燥という目的を効率的に達成することができる。
【0062】
また上部ディスク10を備えるので、エッチング部2でウエハーWのエッチングをする際、上部ディスク10とウエハーWの表面との間に比較的少量の窒素ガスを供給することにより、ウエハーWの表面をエッチング液から効果的に保護することができる。またベベル部をエッチングした後にウエハーWの表面を洗浄する際には、洗浄液であるIPA(イソプロピルアルコール)やDIW(超純水)を上部ディスク10とウエハーWの表面との間に供給するので、その量を比較的少量に抑えることができる。
【0063】
以上説明したように、ベベル部及び裏面の金属薄膜の除去には、薬液による化学的エッチングが基本であり、使用した薬液のリンスが必要となる。薬液のリンスには典型的には超純水を用いるが、対象となる金属または金属化合物によっては、エロージョンやコロージョンを起こしやすいものがある。特に、配線材料としてのCuは、比電気抵抗が極めて低いことと高エレクトロマイグレーション耐性であることから好んで使用されるものの、リンスに超純水を用いたとしてもエロージョンを起こすことがしばしば観察されていた。これは、ベベル部及び裏面のエッチング中にわずかではあるが酸と過酸化水素の混合液ミストが、基板表面のCu膜上まで達しているためと、水と酸素の共存状態が避けにくいためであった。したがって、薬液がリンスに切り替わったとしても、ミストの付着したCu表面には所謂ウォター・マークが形成されたりのトラブルの原因となっていた。本発明の実施の形態によれば、このような問題を解決することができる。
【0064】
図7の装置全体平面図を参照して、以上説明したような本発明の実施の形態である基板洗浄装置125を有する、半導体基板Wに銅めっきを施すめっき装置を説明する。同図に示すように、このめっき装置は、矩形状の設備110内に配置されて、半導体基板の銅めっきを連続的に行うように構成されている。この設備110は、仕切壁111によってめっき空間112と清浄空間113に仕切られ、これらの各めっき空間112と清浄空間113は、それぞれ独自に給排気できるようになっている。そして、前記仕切壁111には、開閉自在なシャッタ(図示せず)が設けられている。また、清浄空間113の圧力は、大気圧より低く、且つめっき空間112の圧力よりも高くしてあり、これにより、清浄空間113内の空気が設備110の外部に流出することがなく、且つめっき空間112内の空気が清浄空間113内に流入することがないようなっている。
【0065】
前記清浄空間113内には、基板収納用カセットを載置する2つのカセットステージ115と、めっき処理後の基板を純水で洗浄(リンス)し乾燥する2基の洗浄・乾燥装置116が配置され、更に基板の搬送を行う固定タイプで回転自在な第1搬送装置(4軸ロボット)117が備えられている。この洗浄・乾燥装置116としては、例えば基板の表裏両面に超純水を供給する洗浄液供給ノズルを有し、基板を高速でスピンさせて脱水、乾燥させる形式のものが用いられる。
一方、めっき空間112内には、基板のめっきの前処理を行い、前処理後の基板を反転機120で反転させる2基の前処理ユニット121と、基板の表面に該表面を下向きにして銅めっき処理を施す4基のめっき処理ユニット122と、基板を載置保持する2基の第1基板ステージ123a,123bが配置され、更に基板の搬送を行う自走タイプで回転自在な第2搬送装置(4軸ロボット)124が備えられている。
【0066】
清浄空間113内に位置して、めっき後の基板を酸溶液、酸化剤溶液などの薬液で洗浄する2基の基板洗浄装置125と、この基板洗浄装置125と前記洗浄・乾燥装置116との間に位置して第2基板ステージ126a,126bが配置され、更に2基の基板洗浄装置125に挟まれた位置に基板の搬送を行う固定タイプで回転自在な第3搬送装置(4軸ロボット)127が備えられている。
前記一方の第1基板ステージ123b及び第2基板ステージ126bは、基板を水洗い可能に構成されているとともに、基板を反転させる反転機120が備えられている。
【0067】
これにより、前記第1搬送装置117は、前記カセットステージ115に載置されたカセット、洗浄・乾燥装置116及び第2基板ステージ126a,126b間で基板を搬送し、第2搬送装置124は、前記第1基板ステージ123a,123b、前処理ユニット121及びめっき処理ユニット122間で基板を搬送し、第3搬送装置127は、前記第1基板ステージ123a,123b、基板洗浄装置125及び第2基板ステージ126a,126b間で基板を搬送するようになっている。
【0068】
更に、前記設備110の内部には、前記第1基板ステージ123aの下方に位置して、調整運転用基板を収納する容器128が内蔵され、第2搬送装置124は、調整運転用基板を容器128から取出し、調整運転終了後に再び容器128に戻すようになっている。このように、調整運転用基板を収容する容器128を設備110の内部に内蔵することで、調整運転の際に調整運転用基板を外部から導入することに伴う汚染やスループットの低下を防止することができる。
なお、容器128の配置位置は、いずれかの搬送装置で調整運転用基板の取出し及び収納が可能な位置であれば、設備110内の何処でも良いが、第1基板ステージ123aの近傍に配置することで、調整運転用基板を使用した調整運転を前処理からめっき処理と始め、洗浄し乾燥させた後に容器128内に収容することができる。
ここで、基板に対するめっきの濡れ性を良くする前処理を施す前処理ユニットを省略することもできる。また、めっきを施す前に基板に付着されたシード層を補強するためのプレプレーティングを行うためのプレプレーティングユニットをめっきユニットの1つに代えて、または、前処理ユニットの1つに代えて設置することもできる。この場合には、前処理ユニットの代わりに、プレプレーティングとめっきの間に、及び/又は、めっき後に水洗が行われるための水洗ユニットが設置される。
【0069】
ここで、前記搬送装置117として、落し込みタイプの2本のハンドを有し、上側をドライハンド、下側をウェットハンドとしたものを使用し、搬送装置124、127として、落し込みタイプの2本のハンドを有し、双方をウエットハンドとしたものを使用しているが、これに限定されないことは勿論である。
【0070】
次に、この装置における基板の流れの概要を説明する。基板は表面(素子形成面、処理面)を上に向けてカセットに収納されてカセットステージ115に載置される。そして、第1搬送装置117が基板をカセットから取出し、第2基板ステージ126a上に移動して、基板を第2基板ステージ126a上に載置する。そして、第3搬送装置127が第2基板ステージ126a上にあった基板を第1基板ステージ123aに移す。次に、第2搬送装置124が第1基板ステージ123aから基板を受け取って前処理ユニット121に渡し、前処理ユニット121での前処理終了後、基板の表面が下に向くように反転機120で基板を反転させ、再び第2搬送装置124に渡す。そして、第2搬送装置124は基板をめっき処理ユニット122のヘッド部に渡す。
【0071】
めっき処理ユニット122で基板のめっき処理及び液切りを行った後、基板を第2搬送装置124に渡し、第2搬送装置124は基板を第1基板ステージ123bへ渡す。基板は、第1基板ステージ123bの反転機120によって、表面が上に向くように反転され、第3搬送装置127によって基板洗浄装置125に移される。基板洗浄装置125において薬液洗浄、純水リンス、スピン液切りされた基板は、第3搬送装置127により第1基板ステージ123bへ運ばれる。次に、第1搬送装置117が第1基板ステージ123bから基板を受取り、洗浄・乾燥装置116に基板を移送し、洗浄・乾燥装置116で純水によるリンスとスピン乾燥を行う。乾燥された基板は、第1搬送装置117によりカセットステージ115に載置された基板カセット内に収納される。
ここで、前処理ユニットでの前処理を省略することもできる。プレプレーティングユニットを設置した場合は、カセットから取り出された基板は、プレプレーティングユニットでプレプレーティングを施され、水洗工程を経て、又は、水洗工程を経ずに、めっき処理ユニットでめっき処理が施される。めっき後に水洗工程を経て、または水洗工程を経ずに、第1の洗浄装置に搬送される。
【0072】
以上説明しためっき装置によれば、基板洗浄装置125を備えるので、めっき処理のされた基板の周縁部の洗浄を、基板を保護しながら効率的に行なうことができる。
【0073】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、チャック部を備えるので基板Wを保持し回転させることができ、気体を導入する気体導入口が形成された密閉可能なチャンバーを備えるのでチャック部で保持された基板を、導入した気体中に置くことができ、処理部を備えるので基板をチャック部で回転させながら基板の周縁部をエッチングまたは洗浄することができ、液体供給路を備えるので処理部に液体を供給することができ、基板の周縁部の処理を気体を供給して基板を保護しながら効率的に行なうことのできる基板処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である基板洗浄装置の正面断面図である。
【図2】図1の基板洗浄装置に用いるロールチャックとエッチング部を説明する斜視図、部分側面断面図、部分平面図である。
【図3】図1の装置に用いるロールチャックの斜視図である。
【図4】エッチング部の別の形態を説明する側面図、斜視図である。
【図5】エッチング部のさらに別の形態を説明する斜視図、側面図である。
【図6】図1の基板洗浄装置のチャンバー開閉機構を説明する正面断面図である。
【図7】本発明の実施の形態である基板洗浄装置を有するめっき装置の全体平面図である。
【符号の説明】
1a〜1f ロールチャック
2 エッチング部
2a 上部片持梁部
2b 垂直部
2c 下部片持梁部
3a ガス導入管
3b 超純水導入管
3c 薬液導入管
4 排水管
5 エアシリンダ
6 上部シャフト
6a 鍔部
7 フレキシブルジョイント
8 チャンバーカバー
9 導管
9a ノズル
10 上部ディスク
11 下部ディスク
12 下部シャフト
13 導管
13a ノズル
14 チャンバー
14a チャンバー本体
14b チャンバー底部
15 排気/排水管
17 多孔質ロール
19 駆動ベルト
20a ガスノズル
20b 超純水ノズル
20c 薬液ノズル
21 ガスノズル
23 フレキシブルジョイント
24 駆動ネジ棒
30 コントローラ
110 設備
125 基板洗浄装置
Claims (7)
- 表面を上に向けた基板を保持し回転させるチャック部と;
前記基板を前記チャック部で回転させながら、前記基板の回路が形成されていない領域または回路が形成されていても最終的にチップとして使用されない領域である周縁部をエッチングまたは洗浄する処理部と;
前記処理部に第1の液体を供給する第1の供給路と;
少なくとも前記基板の表面に沿って前記基板の上方に平行に置かれる平板であって、前記基板の表面との間に形成される隙間に、前記処理部による前記周縁部のエッチングをする際に前記基板を保護するための気体を流すように置かれる平板と;
少なくとも前記平板が沿う表面と前記平板との隙間に、前記エッチングをする際に前記基板を保護するための気体を供給する第2の供給路とを備える;
基板処理装置。 - 前記チャック部を格納する密閉可能なチャンバーであって、気体を導入する気体導入口が形成されたチャンバーを備える請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記気体導入口は基板の表面側及び裏面側にそれぞれ独立して形成されており;
前記基板の表面側の導入口に配置された第1の気体ノズルと;
前記基板の裏面側の導入口に配置された第2の気体ノズルとを備える;
請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記基板の表面側に配置された第1の純水ノズルと;
前記基板の裏面側に、前記第1の純水ノズルとは独立して配置された第2の純水ノズルとを備える;
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記第1の液体は、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方、または酸化剤を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の基板処理装置。
- 前記第1の液体は、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方と酸化剤を交互に用いるように構成された、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の基板処理装置。
- 前記気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の基板処理装置。
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