(57)【要約】【課題】基板のベベル部の被エッチング面を均一にすることにより、パーティクル発生を抑制する。【解決手段】基板洗浄方法は、基板保持台２５上に、ベベル部２１ａを覆う材料膜２７が形成された基板２１を載置する工程（ａ）と、材料膜２７が形成されたベベル部２１ａに洗浄パッド２２を接触させて、洗浄パッド２２に染み込ませたエッチング液によって材料膜２７を除去する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に、洗浄パッド２２に純水を染み込ませることにより、エッチング液を純水に置換すると共に、ベベル部２１ａを水洗する工程（ｃ）とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持台上に、ベベル部を覆う材料膜が形成された基板を載置する工程（ａ）と、
前記材料膜が形成された前記ベベル部に洗浄パッドを接触させて、前記洗浄パッドに染み込ませたエッチング液によって前記材料膜を除去する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記洗浄パッドに純水を染み込ませることにより、前記エッチング液を前記純水に置換すると共に、前記ベベル部を水洗する工程（ｃ）とを備えることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記工程（ｂ）は、前記基板を静止状態に保持しながら行なうことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記ベベル部に前記洗浄パッドを接触させるための押し込み量を制御することにより、前記基板の外周端から中央方向に向かって位置する被エッチング面の面積を調整することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つにおいて、
前記材料膜は、ＥＬＫ膜、金属膜及び絶縁膜の少なくとも一つであることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項５】
基板保持台と、
前記基板保持台に載置される基板のベベル部に押し付けるように接触させて洗浄を行なうための洗浄パッドと、
前記洗浄パッドに薬液を供給して染み込ませる薬液供給ラインと、
前記洗浄パッドに純水を供給して染み込ませる純水供給ラインとを備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記洗浄パッドは、前記ベベル部に接触させる側が凹部となる断面形状を有することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記洗浄パッドは、スポンジであることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項８】
請求項５又は６において、
前記洗浄パッドは、フッ素樹脂からなることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか一つにおいて、
前記洗浄パッドは、それぞれ半円弧状である一対の洗浄パッドであって、前記基板のベベル部全体を挟み込むように構成されていることを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関し、特に、半導体基板のベベル部に形成された膜を除去するための基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化、高性能化に伴い、パターンの微細化が進んでいる。微細パターン形成のために、パターニングには液浸リソグラフィーが用いられている。しかし、液浸リソグラフィーの際にベベル部（ウェハ外周の端面及び傾斜部）にパーティクルが存在すると、純水を通じてパーティクルがレンズを汚し、歩留り低下等の問題を引き起こす。従って、これまで以上のベベル部の高清浄度が求められている。
【０００３】
以下、従来の半導体基板のベベル部の洗浄方法及びそのための基板洗浄装置について、図６を参照しながら説明する。
【０００４】
図６（ａ）〜（ｃ）は、従来技術を用いて半導体装置の基板洗浄を行なう際における、ベベル部の断面図である。より詳しくは、図６（ａ）は基板にパターニング対象となる膜を成膜した状態、図６（ｂ）はベベル部に形成されたパターニング対象の膜を洗浄により除去した状態、図６（ｃ）はリソグラフィー法を用いてレジストをパターニングした後の状態である。
【０００５】
まず、図６（ａ）に示すように、基板９１１上にパターニング対象の膜として、例えばＥＬＫ(Extreme Low-K)膜９１２を膜厚２００ｎｍに成膜する。続いて、図６（ｂ）に示すように、基板９１１のベベル部９１１ａに形成されたＥＬＫ膜９１２を除去する。このためには、例えば、ＤＨＦ（ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：１０）を用いて６０ｓｅｃ間洗浄する。続いて、図６（ｃ）に示すように、リソグラフィー法、例えば液浸リソグラフィーを用いてレジストパターン９１３を形成する。
【０００６】
しかしながら、液浸リソグラフィー法を用いた場合、膜（特に、密着性の悪い金属膜、Low-k膜等）がベベル部９１１ａに残っていると、液浸リソグラフィーによるパターニングの際に剥がれが生じてしまい、パーティクル源となる。図６（ｂ）、（ｃ）においても、ベベル部９１１ａにＥＬＫ膜９１２が部分的に残った様子を示している。
【０００７】
これに対し、成膜直後にベベル部に形成された膜を除去することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、ベベル部に対してエッチング液を吐出することにより、ベベル部に堆積されたタングステンを除去している。
【特許文献１】特開２００４−１０３７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、基板を回転させながらエッチング液を基板に供給する前記従来の基板洗浄方法には、エッチング液の飛散によって被エッチング面が不均一になり、パーティクルを生じるという課題がある。これについて以下に説明する。
【０００９】
図７（ａ）及び（ｂ）に、被エッチング面が不均一になることについて模式的に示す。図７（ａ）は、基板洗浄中の基板洗浄装置を示し、図７（ｂ）は、基板洗浄後の基板洗浄装置を示している。
【００１０】
従来の方法により洗浄を行なうためには、図７（ａ）のように、ウェハ支持台９２３に基板９２１を搭載し、該基板９２１を回転させながら薬液供給ノズル９２４によって薬液９２６を吐出する。このとき、薬液９２６は、基板９２１との衝突及び薬液回収カップ９２５と衝突によって飛散する。このような薬液の飛散のためエッチングが均一に行なわれず、図７（ｂ）に示すように、被エッチング面９２７付近において不均一に膜９２２が残される。このように不均一にエッチングされた膜９２２は、パーティクル源となってしまう。よって、この問題の解決が課題となっている。
【００１１】
以上の課題に鑑み、本発明は、基板のベベル部において、膜をエッチングした後に被エッチング面を均一にすることによって、発塵（パーティクルの発生）を抑制することのできる基板洗浄方法及び基板洗浄装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明に係る基板洗浄方法は、基板保持台上に、ベベル部を覆う材料膜が形成された基板を載置する工程（ａ）と、材料膜が形成されたベベル部に洗浄パッドを接触させて、洗浄パッドに染み込ませたエッチング液によって材料膜を除去する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に、洗浄パッドに純水を染み込ませることにより、エッチング液を純水に置換すると共に、ベベル部を水洗する工程（ｃ）とを備える。
【００１３】
このような基板洗浄方法によると、洗浄パッドに染み込ませたエッチング液によってエッチングを行なうことにより、エッチング液の飛散を避けることができる。このため、被エッチング面において不均一なエッチングが生じること、更には、エッチングの不均一に起因してパーティクルが生じることを避けることができる。洗浄パッドとしては、薬液、純水等を染み込ませることのできるスポンジ等を用いる。
【００１４】
尚、工程（ｂ）は、基板を静止状態に保持しながら行なうことが好ましい。
【００１５】
これにより、更に確実にエッチング液の飛散を避けることができ、パーティクルの発生を抑えることができる。
【００１６】
また、ベベル部に洗浄パッドを接触させるための押し込み量を制御することにより、基板の外周端から中央方向に向かって位置する被エッチング面の面積を調整することが好ましい。
【００１７】
ベベル部に対する洗浄パッドの押し込み量を大きくすると、基板の外周端から中央方向に向かって、より広い領域がエッチングされることになる。このため、洗浄パッドの押し込み量を制御することにより、被エッチング面の面積を調整することができる。
【００１８】
また、材料膜は、ＥＬＫ膜、金属膜及び絶縁膜の少なくとも一つであってもよい。このような材料膜が基板上に形成されている場合にも、本願発明が適用できる。
【００１９】
次に、前記の目的を達成するため、本発明に係る基板洗浄装置は、基板保持台と、基板保持台に載置される基板のベベル部に押し付けるように接触させて洗浄を行なうための洗浄パッドと、洗浄パッドに薬液を供給して染み込ませる薬液供給ラインと、洗浄パッドに純水を供給して染み込ませる純水供給ラインとを備える。
【００２０】
このような基板洗浄装置によると、基板保持台上に載置された基板のベベル部に洗浄パッドを接触させて、薬液による洗浄と純水による洗浄とを行なうことができる。つまり、本発明の洗浄方法を実施することができ、エッチングの不均一とパーティクルの発生を避けて基板の洗浄を行なうことができる。
【００２１】
尚、洗浄パッドは、ベベル部に接触させる側が凹部となる断面形状を有することが好ましい。
【００２２】
このようにすると、洗浄パッドによってベベル部を覆うことができ、より確実にベベル部の洗浄を行なうことができる。
【００２３】
また、洗浄パッドは、スポンジであることが好ましい。
【００２４】
このようにすると、薬液及び純水を確実に染み込ませることができる。
【００２５】
また、洗浄パッドは、フッ素樹脂からなることが好ましい。フッ素樹脂からなる洗浄パッドを用いると、エッチングに用いる種々の薬液に耐えることができる。
【００２６】
また、洗浄パッドは、それぞれ半円弧状である一対の洗浄パッドであって、基板のベベル部全体を挟み込むように構成されていることが好ましい。
【００２７】
このような洗浄パッドを用いると、容易に基板のベベル部全体にエッチングを行なうことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の基板洗浄方法及び基板洗浄装置によると、基板のベベル部において被エッチング面を清浄に保つことができるため、ベベル部からのパーティクルの発生を低減することができ、高歩留りに基板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態に係る基板洗浄方法及びそのための基板洗浄装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る基板洗浄方法における基板（例えばＳｉ基板１１）のベベル部１１ａについて、断面構造を工程順に示している。図１（ａ）はＳｉ基板１１にパターニング対象となる材料膜（例えばＥＬＫ膜１２）を成膜した状態、図１（ｂ）はベベル部１１ａに形成されたパターニング対象のＥＬＫ膜１２を洗浄により除去した状態、図１（ｃ）はリソグラフィー法を用いてレジストパターン１４を形成した後の状態である。
【００３１】
まず、図１（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１上にパターニング対象の膜、例えばＥＬＫ膜１２を膜厚２００ｎｍに成膜する。
【００３２】
続いて、図１（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１１を静止させた状態において、例えばスポンジからなる洗浄パッド１３をＳｉ基板１１のベベル部１１ａに接触させる。このようにして、洗浄パッド１３に染み込ませたエッチング液により、ベベル部１１ａに形成された部分のＥＬＫ膜１２を除去する。具体的には、例えば、エッチング液として濃度５ｗｔ％のＨＦを用い、洗浄パッド１３を６０秒間、ベベル部１１ａに接触させる。
【００３３】
ベベル部の洗浄が終わった後、図１（ｃ）に示すように、リソグラフィ法、例えば液浸リソグラフィを用いてレジストパターニングを行ない、Ｓｉ基板１１上にレジストパターン１４を形成する。
【００３４】
このような方法によってベベル部１１ａのＥＬＫ膜１２をエッチング除去すると、被エッチング面が不均一になるのを抑制し、更にはパーティクルの発生を抑制することができる。これについて、図面を参照して以下に更に説明する。
【００３５】
図２（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係る基板洗浄装置の要部を模式的に表す図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は上面図である。
【００３６】
これらの図に示すように、基板洗浄装置は、基板（ウェハ２１）が載置される基板保持台２５と、載置されたウェハ２１のベベル部に接触させて洗浄を行なうための洗浄パッド２２とを備える。洗浄パッド２２は、例えばスポンジからなる。また、洗浄パッド２２に薬液及び純水をそれぞれ供給して含浸させる薬液供給ノズル２３及び純水供給ノズル２４を備える。ウェハ２１上には、例えばＥＬＫ膜２７が形成されている。
【００３７】
洗浄パッド２２は、図２（ａ）に示すように、ベベル部２１ａの側が凹むように湾曲した断面形状を有しており、ウェハ２１に側方から押し付けられた際に、ベベル部２１ａを覆うようになっている。また、図２（ｂ）に示すように、洗浄パッド２２は２つ（一対）備えられ、それぞれが半円弧状である。このため、一対の洗浄パッド２２によって略円形のウェハ２１を両側から挟むと、ベベル部２１ａ全体を挟み込むことができるようになっている。尚、洗浄パッド２２は、ＨＦ等のエッチング液に耐えるように、耐薬性の高い材料、例えばフッ素樹脂により形成されている。
【００３８】
次に、図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の基板洗浄方法を示す。図３（ａ）は洗浄前の状態、図３（ｂ）は洗浄中（薬液処理中）の状態、図３（ｃ）は水洗中の状態を示している。
【００３９】
まず、図３（ａ）に示すように、洗浄の準備として、基板保持台２５上にウェハ２１を載置する。このとき、洗浄パッド２２は、ベベル部２１ａには接触していない。
【００４０】
次に、図３（ｂ）に示すように、静止したウェハ２１の中心方向に押し込むように洗浄パッド２２をベベル部２１ａに接触させる。また、薬液供給ノズル２３から薬液を供給し、洗浄パッド２２に含浸させる。このようにして、ウェハ２１のベベル部２１ａに対するエッチングを行なう。
【００４１】
尚、洗浄パッド２２に薬液を含浸させた後にベベル部に接触させても良いし、洗浄パッド２２をベベル部に接触させた後に薬液を含浸させても良い。
【００４２】
次に、図３（ｃ）に示すように、洗浄パッド２２をベベル部２１ａに接触させた状態において、純水供給ノズル２４から純水を供給する。これにより、洗浄パッド２２に含浸されていた薬液が純水に置換され、ウェハ２１のベベル部２１ａは水洗される。また、洗浄パッド２２内に生じていた反応生成物も排出される。
【００４３】
このように、洗浄パッド２２に薬液を含浸させてエッチングを行なうこと、その際に基板（ウェハ２１）を静止させた状態とすることにより、エッチング液の飛散を防いでいる。この結果、被エッチング面においてエッチングが不均一になるのを抑制し、清浄な被エッチング面を実現することができる。更に、不均一なエッチングに起因するパーティクルの発生も抑制することができる。尚、洗浄パッド２２についても、ベベル部２１ａに接触させた後のエッチングの際には、静止状態とする。
【００４４】
ここで、図３（ｂ）のエッチング工程において、洗浄パッド２２の押し込み量を制御することにより、被エッチング面の大きさ（面積）を制御することができる。これについて、図４に示している。
【００４５】
図４は、洗浄パッドの押し込み量と、ベベル部２１ａにおける被エッチング面の大きさとの関係を示している。ここで、横軸は洗浄パッド２２の押し込み量を表す。また、縦軸は、ウェハ２１のエッジ（外周端）から、エッチングされずに残っているＥＬＫ膜２７の外周端までの距離（ウェハ２１の中央方向に向かって被エッチング面が広がる範囲）を表す。図４から、押し込み量を増すほど、エッジからエッチング端部までの距離も増しており、被エッチング面がウェハ２１の中心方向に広くなることが分かる。つまり、押し込み量を設定することにより、被エッチング面の面積を制御することができる。
【００４６】
尚、洗浄パッド２２がウェハ２１のベベル部２１ａにちょうど接触する状態を押し込み量０（ゼロ）とし、その位置よりもウェハ２１の中心方向に更に洗浄パッド２２を押し込んだ距離を押し込み量とする。
【００４７】
図５には、従来の方法によってベベル部を洗浄した場合と、本実施形態の方法によってベベル部を洗浄した場合とについて、ベベル部におけるパーティクル数を示す。図５から、静止させた状態のウェハ２１を洗浄パッド２２によって洗浄することによって、ベベル部２１ａのパーティクル数を大幅に低減できることが確かめられる。例えば、１０％以下に低減できる。
【００４８】
以上の通り、本実施形態の基板洗浄装置及び基板洗浄方法によると、基板のベベル部において被エッチング面を清浄に保つことができるため、ベベル部からの発塵（パーティクル発生）を低減し、基板の歩留りを高めることができる。特に、ＥＬＫ膜を使用した配線工程における液浸リソグラフィ工程前に、本実施形態の基板洗浄方法を利用すると、ベベル部からの発塵に起因したパーティクル転写を防ぐことができ、歩留り向上に多大な効果を発揮する。
【００４９】
尚、以上では膜の一例としてＥＬＫ膜を用いる場合を説明したが、これには限らず、他の種類の膜であっても良い。例えば、Ｈｆ、ＴｉＮ等の金属膜（金属含有膜）を用いる場合にも同様の効果を得ることができる。Ｈｆ膜の場合、エッチング液としては例えばＤＨＦ（希釈ＨＦ）を用いる。ＴｉＮ膜の場合、エッチング液にはＨＰＭ（ＨＣｌ、Ｈ2 Ｏ2 及びＨ2 Ｏの混合液）、ＡＰＭ（ＮＨ4 ＯＨ、Ｈ2 Ｏ2 及びＨ2 Ｏの混合液）又はＨＦ／ＨＮＯ3 を用いれば良い。
【００５０】
更に、ＳｉＯ2 等の絶縁膜であっても、同様の効果を得ることができる。特に、ＴＥＯＳ（Tetraetylorthosilicate）、ＮＳＧ（nondoped silicate glass）等のＨＦ耐性の弱い酸化膜に対しては、成膜の直後にＤＨＦを用いて除去すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の基板洗浄方法および基板洗浄装置は、基板のベベル部の被エッチング面を清浄に保ってベベル部からの発塵を低減できるため、特に、微細化の進行した半導体装置を製造するためにも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態における基板洗浄方法を説明する工程断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一本実施形態における枚葉式基板洗浄装置の要部の模式図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態における洗浄シーケンスの模式図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態における、洗浄パッド押し込み量に対するエッチング範囲の依存性を示したグラフである。
【図５】図５は、従来のベベル洗浄及び本発明の一実施形態によるベベル洗浄を適用した後のベベル部におけるパーティクル数である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、従来のベベル洗浄の工程断面図である。
【図７】図７は、従来技術の枚葉洗浄装置を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１      Ｓｉ基板
１１ａ    ベベル部
１２      ＥＬＫ膜
１３      洗浄パッド
１４      レジストパターン
２１      ウェハ（基板）
２１ａ    ベベル部
２２      洗浄パッド
２３      薬液供給ノズル
２４      純水供給ノズル
２５      基板保持台
２７      ＥＬＫ膜
【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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