(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｌｏｗ−ｋ材料の上層に第１の膜が形成され、前記第１の膜の上層に第２の膜が形成された基板から、第１の膜及び第２の膜を除去する液処理装置において、
基板をほぼ水平に保持した状態で鉛直軸周りに回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の第２の膜に物理的衝撃を与えるために設けられ、基板の表面に前記第２の膜を溶解する能力を持たない液体と気体との混合流体を噴射する二流体スプレーノズルからなる衝撃供与部と、
前記基板保持部に保持された基板の前記第１の膜を溶解させるための第１の薬液を供給する第１の薬液供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の前記第２の膜の強度を、前記衝撃供与部から与えられる物理的衝撃により破壊可能な程度にまで低下させるための第２の薬液を供給する第２の薬液供給部と、
物理的衝撃が与えられた第２の膜の破片を流すための流体を前記基板に供給する流体供給部と、
前記基板保持部に保持され、回転する基板に、前記第２の薬液供給部から第２の薬液を供給し、前記第２の膜の強度が前記物理的衝撃により破壊することが可能な程度に低下してから、当該衝撃供与部により、第２の膜に物理的衝撃を与え、次いで前記流体供給部から流体を供給した後、前記第１の薬液供給部から第１の薬液を供給するように各部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記流体供給部は、当該流体供給部から供給される流体により第２の膜に物理的衝撃を与える衝撃供与部を兼用していることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
【請求項３】
前記基板に供給された後の薬液を回収する薬液回収ラインと、前記第２の膜の破片を含む流体を排出する排出ラインと、これら薬液回収ラインと排出ラインとの間で前記基板に供給された後の薬液または流体の流出先を切り替える切替部と、を備え、前記制御部は基板に供給された第１の薬液または第２の薬液を前記薬液回収ラインへと流出させ、第２の膜の破片を含む前記流体を前記排出ラインへと流出させるように、前記切替部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
【請求項４】
前記第２の薬液供給部は、前記第２の膜の膜内に浸透して、第２の膜の一部を溶解することにより、第２の膜の強度を低下させるための前記第２の薬液を基板に供給することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項５】
前記第１の薬液と第２の薬液とが共通の薬液であり、前記第１の薬液供給部と第２の薬液供給部とを共用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項６】
前記共用された薬液供給部は、前記第２の膜の膜内に浸透して第２の膜にクラックを形成させると共に、第１の膜と第２の膜との界面に到達し、第１の膜の表面を溶解させ、前記第２の膜の下層側に溶解した第１の膜の液からなる液状部を形成させることにより、第２の膜の強度を低下させるための前記共通の薬液を基板に供給することを特徴とする請求項５に記載の液処理装置。
【請求項７】
前記第１の薬液はアミン系の剥離剤を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項８】
前記第１の膜はレジスト膜であるか、このレジスト膜の下層に形成され、基板表面の凹凸をなだらかにして、前記レジスト膜の表面を平坦化するための膜であるかの少なくとも一方であり、前記第２の膜はレジスト膜の露光時における入射光の反射を抑える反射防止膜であるか、または前記レジスト膜を構成する材料が化学的に変化して形成された硬化層であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面を液処理する技術に係り、特に基板表面に積層された膜を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化に伴って素子間を接続する配線についても微細化が進み、従来は主として例えばゲート電極などの素子形成に適用されていた技術が配線工程（ＢＥＯＬ（Back-End-of-Line）工程）にも適用されるようになってきている。その一例として、層間絶縁膜にビアホールをエッチング形成する工程などにおいて、露光時における反射光の影響を防止するための反射防止膜を塗布したり、配線の微細化に対応して薄膜化したレジストの膜厚を補うためのマスク層を形成したりするなど、パターニング対象の膜上に多層の膜を形成する場合がある（例えば特許文献１）。
【０００３】
他方、エッチング対象の層間絶縁膜には、配線の微細化に伴う配線間容量の増加を抑えることを目的として従来のＳｉＯ２よりも誘電率の小さな低誘電率材料であるいわゆるｌｏｗ−ｋ材料が採用されるようになってきている。こうしたｌｏｗ−ｋ材料には例えばＳｉＯＣＨといった多孔質材料などが用いられ、ＳｉＯ２などと比べて耐プラズマ性、耐薬品性が低い。このため例えば酸素プラズマを用いたアッシングやＳＰＭ（Sulfuric acid-hydrogen Peroxide Mixture）液を用いた剥離などの従来法にてこれら反射防止膜などを除去しようとすると、ｌｏｗ−ｋ材料からなる層間絶縁膜までもがダメージを受けてしまう場合があり、下地のパターン（ｌｏｗ−ｋ材料）を破壊しない新たな除去方法が求められている。
【０００４】
こうしたｌｏｗ−ｋ材料への影響が小さい剥離法の一つとして、従来用いられていたＳＰＭ液などに比べて剥離性能の小さなアミン系の剥離剤などを有機溶剤に溶かした薬液を用いることが検討されている。ところがこうした薬液は、反射防止膜などを溶解する能力も弱い場合があり、アッシングやＳＰＭを用いた方法と比較して時間がかかり、装置のスループットを向上させるうえでの制約となることも予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５４７９：００３０段落、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、新たな手法を用いて基板の表面から膜を除去する液処理装置及び液処理方法を提供することにある。
【０００７】
また他の目的は、使用する薬液の回収を行う液処理装置及び液処理方法について、その薬液回収ラインの下流側に設けられるフィルターなど、回収された薬液中から膜の破片を取り除く機構における目詰まりの発生を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液処理装置は、ｌｏｗ−ｋ材料の上層に第１の膜が形成され、前記第１の膜の上層に第２の膜が形成された基板から、第１の膜及び第２の膜を除去する液処理装置において、
基板をほぼ水平に保持した状態で鉛直軸周りに回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の第２の膜に物理的衝撃を与えるために設けられ、基板の表面に前記第２の膜を溶解する能力を持たない液体と気体との混合流体を噴射する二流体スプレーノズルからなる衝撃供与部と、
前記基板保持部に保持された基板の前記第１の膜を溶解させるための第１の薬液を供給する第１の薬液供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の前記第２の膜の強度を、前記衝撃供与部から与えられる物理的衝撃により破壊可能な程度にまで低下させるための第２の薬液を供給する第２の薬液供給部と、
物理的衝撃が与えられた第２の膜の破片を流すための流体を前記基板に供給する流体供給部と、
前記基板保持部に保持され、回転する基板に、前記第２の薬液供給部から第２の薬液を供給し、前記第２の膜の強度が前記物理的衝撃により破壊することが可能な程度に低下してから、当該衝撃供与部により、第２の膜に物理的衝撃を与え、次いで前記流体供給部から流体を供給した後、前記第１の薬液供給部から第１の薬液を供給するように各部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記液処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記流体供給部は、当該流体供給部から供給される流体により第２の膜に物理的衝撃を与える衝撃供与部を兼用していること。
（ｂ）前記基板に供給された後の薬液を回収する薬液回収ラインと、前記第２の膜の破片を含む流体を排出する排出ラインと、これら薬液回収ラインと排出ラインとの間で前記基板に供給された後の薬液または流体の流出先を切り替える切替部と、を備え、前記制御部は基板に供給された第１の薬液または第２の薬液を前記薬液回収ラインへと流出させ、第２の膜の破片を含む前記流体を前記排出ラインへと流出させるように、前記切替部を制御すること。
（ｃ）前記第２の薬液供給部は、前記第２の膜の膜内に浸透して、第２の膜の一部を溶解することにより、第２の膜の強度を低下させるための前記第２の薬液を基板に供給すること。また、前記第１の薬液と第２の薬液とが共通の薬液であり、前記第１の薬液供給部と第２の薬液供給部とを共用すること。ここで、前記共用された薬液供給部は、前記第２の膜の膜内に浸透して第２の膜にクラックを形成させると共に、第１の膜と第２の膜との界面に到達し、第１の膜の表面を溶解させ、前記第２の膜の下層側に溶解した第１の膜の液からなる液状部を形成させることにより、第２の膜の強度を低下させるための前記共通の薬液を基板に供給すること。
（ｄ）前記第１の薬液はアミン系の剥離剤を含むこと。
（ｅ）前記第１の膜はレジスト膜であるか、このレジスト膜の下層に形成され、基板表面の凹凸をなだらかにして、前記レジスト膜の表面を平坦化するための膜であるかの少なくとも一方であり、前記第２の膜はレジスト膜の露光時における入射光の反射を抑える反射防止膜であるか、または前記レジスト膜を構成する材料が化学的に変化して形成された硬化層であること。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の膜の上層に形成された第２の膜に第２の薬液を供給することによってこの第２の膜の強度を低下させ、次いで基板の表面に流体により衝撃を与えて当該第２の膜を破壊して除去した後、第１の薬液により第１の膜を溶解させて除去するので、例えば第２の膜が第１の薬液によっては溶解しにくい場合であっても、基板から第１、第２の膜を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液処理が行われるウエハ表面の構造を示す縦断側面図である。
【図２】実施の形態に係る液処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図３】前記液処理装置内に設けられているカップ体を上方から見た平面図である。
【図４】前記液処理装置への薬液等の供給、排液系統を示す説明図である。
【図５】前記液処理装置に設けられている二流体スプレーノズルの構成を示す縦断側面図である。
【図６】前記液処理装置の作用を示す説明図である。
【図７】前記液処理装置により液処理が行われているウエハ表面の様子を示す第１の説明図である。
【図８】前記液処理が行われているウエハ表面の様子を示す第２の説明図である。
【図９】前記液処理装置への薬液等の供給タイミング及び排液の排出先の切替タイミングを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る実施の形態として、図１（ａ）に示すように、例えばｌｏｗ−ｋ材料からなる層間絶縁膜１０１の上層に、レジスト膜１０４の波打ちを抑えるための犠牲膜１０２と反射防止膜の一種であるＢＡＲＣ（Bottom Anti-Reflection Coating）１０３とがこの順に積層されたウエハＷについて、図１（ｂ）に示すようにエッチングを行ってビアホール１１２を形成した後、層間絶縁膜１０１表面に残存している犠牲膜１０２及びＢＡＲＣ１０３を除去する液処理を実行する液処理装置について説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）中、１０４はレジスト膜、１１３はレジスト膜１０４に形成されたビアホールパターン、１１１はダマシン法などにより銅配線が埋め込まれるトレンチ、１０５は下層側の配線である。また図１（ｂ）ではレジスト膜１０４はエッチングにより削り取られてしまっている。ここで犠牲膜１０２は本実施の形態の第１の膜に相当し、ＢＡＲＣ１０３は第２の膜に相当している。
【００１３】
図２の縦断側面図に示すように、液処理装置３は、ウエハＷを回転可能に保持するウエハ保持機構４と、ウエハ保持機構４上に保持されたウエハＷを取り囲むようにウエハＷの周囲に設けられ、ウエハＷから飛散した薬液等を受けるためのカップ体３６と、ウエハＷの表面に各種の薬液等の処理液を供給する処理液供給機構５と、を備えている。
【００１４】
ウエハ保持機構４やカップ体３６、処理液供給機構５は、共通の筐体３１内に納められており、この筐体３１はベースプレート３００上に配置されている。筐体３１の天井部には、外部に設けられたファンフィルタユニット（Fan Filter Unit;ＦＦＵ）からの気流が導入される空間である気流導入部３４が設けられている。この気流導入部３４に流入した空気が筐体３１の天井面に設けられた多数の通流孔３３１を介して筐体３１内に流れ込むことにより、筐体３１内には上方側から下方側へ向けて流れる清浄空気のダウンフローを形成することができる。筐体３１に設けられた３３は、外部の搬送機構のピック上に載置された状態でウエハＷが搬入出される搬入出口、３２は搬入出口３３を開閉するシャッターである。
【００１５】
ウエハ保持機構４は、ほぼ水平に保持されるウエハＷの裏面側の、当該ウエハＷと対向する位置に設けられた円板形状のアンダープレート４１と、このアンダープレート４１の中央部を裏面側から支持し、鉛直下方に伸びる円筒形状の回転軸４３と、この回転軸４３内に上下方向に貫挿され、アンダープレート４１中央部の開口部からその上端部が突没可能に設けられたリフター４５と、を備えている。ウエハ保持機構４は本実施の形態の基板保持部に相当する。
【００１６】
アンダープレート４１の周縁部には、アンダープレート４１の上方位置にてウエハＷをほぼ水平に支持するための、例えば３個の支持ピン４２が設けられている。支持ピン４２は例えばレバー形状の作動片として構成されており、その一端は短く折れ曲がっていてこの折れ曲がり部の先端にはウエハＷ外周部を底面側から支持するための切り欠き部４２１が形成されている。ここで図３の平面図に示すようにアンダープレート４１の周縁部には、例えば周方向に沿って等間隔に離れた三箇所の位置に切り欠き部４１１が設けられている。そして例えば図２に示すように、支持ピン４２は回転軸４２２によって各切り欠き部４１１内に取り付けられており、前述の折れ曲がり部をアンダープレート４１の上面から突出させた状態となっている。
【００１７】
この場合において支持ピン４２は、ウエハＷを支持していない状態においては切り欠き部４２１の形成された折れ曲がり部がアンダープレート４１の径方向外側に向けて傾くように付勢されている。そして切り欠き部４２１にウエハＷが載置されると、レバー形状の支持ピン４２全体が回転軸４２２周りに回転しながら押し下げられて、折れ曲がり部が起き上がって鉛直方向を向き、これによりウエハＷはアンダープレート４１の上面と対向するようにほぼ水平に支持されることになる。
【００１８】
アンダープレート４１を裏面側から支持する回転軸４３は、ベアリング等を内蔵した軸受け部４４を介してベースプレート３００上に回転可能に支持されている。回転軸４３の下端部はベースプレート３００の下方に突出しており、当該下端部にはプーリー４７４が設けられている一方、回転軸４３の側方位置には回転モータ４７１が配設されていて、この回転モータ４７１の回転軸にもプーリー４７２が設けられている。そしてこれら２つのプーリー４７２、４７４に駆動ベルト４７３を捲回することにより回転軸４３の回転機構が構成され、回転モータ４７１を駆動させることで回転軸４３を所望の回転速度で回転させ、これにより各支持ピン４２に保持されたウエハＷやアンダープレート４１を回転させることができる。
【００１９】
回転軸４３内に貫挿されたリフター４５の上端部には扁平な円板形状のウエハ支持部４５１が設けられており、ウエハ支持部４５１をアンダープレート４１から突出させた際に当該ウエハ支持部４５１上にウエハＷを支持することができる。一方、リフター４５の下端部には昇降板４６２を介してシリンダモータ４６１が接続されており、このシリンダモータ４６１を駆動させることによって昇降板４６２及びリフター４５を上下方向に移動させ、アンダープレート４１の上面からウエハ支持部４５１を突没させて、支持ピン４２の上方に進入してきたピックとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【００２０】
カップ体３６は、ウエハＷから飛散した薬液等の液体を受ける液受け空間３６３が形成されたカップ体３６と、このカップ体３６の外周側の側壁部からアンダープレート４１の周縁部の上方側へ向けて斜めに伸びだしており、これによりウエハＷから飛散した液体を液受け空間３６３へ向けて案内するカバー部３６２と、がアンダープレート４１の周りを囲むように形成されたリング形状の部材である。またカップ体３６の底部には排液ライン６８１が設けられており、液受け空間３６３に溜まった液体を液処理装置３外に排出することができるようになっている。図４に示すように排液ライン６８１は切替バルブ６９を介して薬液回収ライン６８２及び排出ライン６８３に分岐しており、薬液回収ライン６８２に接続されたリサイクルタンク６１と、例えば除害設備等に接続された排出ライン６８３との間で液の排出先を切り替えることができる。
【００２１】
図２に示すようにカップ体３６を格納する筐体３１の内側壁には、カップ体３６のカバー部３６２の上方位置まで伸びだしたリング形状の板材である突片部３５が設けられている。筐体３１内を流れる清浄空気のダウンフローの一部は、これらカバー部３６２の上面と突片部３５の下面との間の隙間からカップ体３６の外周面と筐体３１の内壁面との間の空間を介してアンダープレート４１の下方側の空間に流れ込み、また前記ダウンフローの残る一部はカバー部３６２の下面とアンダープレート４１の上面との間の隙間から液受け空間３６３内に進入し、カップ部３６１の内周壁部とアンダープレート４１の下面との間の隙間を通ってアンダープレート４１の下方側の空間に流れ込むようになっている。
【００２２】
筐体３１の底面には排気管３１１が接続されており、アンダープレート４１の下方側に流れ込んだ気流は、この排気管３１１を介して例えば図示しない除害設備へ向けて排出されることとなる。図中、３７はアンダープレート４１の下方に流れ込んだ気流の回転軸４３側への回り込みを防止するために、回転軸４３及び軸受け部４４を囲む円筒形状の隔壁部である。
【００２３】
以上の構成を備えた液処理装置３は、犠牲膜１０２を溶解するための薬液をウエハＷ表面に供給する機能を備えていると共に、この犠牲膜１０２の上層に形成され、前記の薬液によっては溶解されにくいＢＡＲＣ１０３に対して物理的（言い替えると力学的）な衝撃を与えて破壊することによりＢＡＲＣ１０３を除去する機能を備えている。以下、これら機能の詳細な構成について説明する。
【００２４】
図３の平面図に示すように、筐体３１内の例えばカップ体３６の側方位置には、処理液供給機構５が設けられている。処理液供給機構５は鉛直方向に伸びる棒状の回転軸５５と、この回転軸５５の上端部に片持ち支持され、水平方向に伸びる棒状のアーム部５４と、このアーム部５４の先端に支持された例えば３つのノズル５１〜５３とを備えており、回転軸５５周りにアーム部５４を旋回させることによって、ウエハ保持機構４に保持されたウエハＷの上方の処理位置とこの処理位置から退避した退避位置との間でノズル５１〜５３を移動させることができる。
【００２５】
薬液ノズル５１は、本実施の形態の第１の薬液供給部に相当し、ウエハ保持機構４に保持されたウエハＷに、犠牲膜１０２を溶解する第１の薬液（以下、単に薬液という。）を供給する役割を果たす。図４に示すように薬液ノズル５１は薬液ノズルライン６２２、薬液供給ライン６２１を介して既述のリサイクルタンク６１に接続されており、液処理装置３から排出された薬液をリサイクルして使用することができる。リサイクルタンク６１には、例えば犠牲膜１０２を溶解させる例えばアミン系の剥離剤と、犠牲膜１０２の下層側のｌｏｗ−ｋ材料からなる層間絶縁膜１０１を保護する防食剤とを有機溶媒に溶解させた薬液が貯溜されており、この薬液はｌｏｗ−ｋ材料に殆どダメージを与えずに犠牲膜１０２を除去することができる。
【００２６】
また上述の薬液は、犠牲膜１０２を溶解する場合に比べてＢＡＲＣ１０３を溶解する能力は小さく、薬液だけでＢＡＲＣ１０３を除去しようとすると長い時間がかかる。しかしながらこの薬液がＢＡＲＣ１０３の表面に供給されると、薬液は次第にＢＡＲＣ１０３内に浸透してＢＡＲＣ１０３を膨潤させ、ＢＡＲＣ１０３の機械的強度を低下させる能力がある。この観点からは、薬液は第２の薬液の機能も兼ね備えており、薬液ノズル５１はウエハＷに第２の薬液を供給する本実施の形態の第２の薬液供給部として共用されているといえる。
【００２７】
ここで図４において、薬液供給ライン６２１上の６３は薬液を薬液ノズル５１へ向けて送り出すポンプ、６４はリサイクルタンク６１内に流れ込んだ異物を除去するフィルター、６５は薬液の温度調節を行うヒーターであり、薬液ノズルライン６２２上の６７１は開閉バルブ、６６は流量調節バルブである。また、薬液供給ライン６２１はヒーター６５の下流側で薬液ノズルライン６２２とバイパスライン６２３とに分岐しており、このバイパスライン６２３は薬液回収ライン６８２に接続されていて、液処理装置３をバイパスして薬液を循環させることができるようになっている。バイパスライン６２３上の６７２は開閉バルブである。
【００２８】
バイパスライン６２３は、例えばポンプ６３の稼動／停止の頻繁な切り替えを避けるため、例えば当該ポンプ６３を常時稼動させておき、薬液ノズル５１に薬液を供給していない期間中は薬液ノズルライン６２２の開閉バルブ６７１を閉、バイパスライン６２３の開閉バルブ６７２を開として薬液ノズル５１をバイパスして薬液を循環させ、薬液供給時には開閉バルブ６７１、６７２の開閉状態を反転させて薬液ノズル５１に薬液を供給する目的などに用いられる。
【００２９】
二流体スプレーノズル５２は、本実施の形態の衝撃供与部及び流体供給部に相当し、ウエハＷの表面に例えば脱イオン水（Deionized Water：以下、ＤＩＷという）と窒素ガスとの混合流体を吹き付けて、薬液が供給され膨潤し、機械的強度が低下した後のＢＡＲＣ１０３に物理的な衝撃を与えて破壊する機能と、この破壊されたＢＡＲＣ１０３の破片を流し去ることによりＢＡＲＣ１０３を除去する機能とを兼ね備えている。
【００３０】
薬液ノズル５１は例えば図５に示すように、円筒状のノズル本体５２１内に鉛直軸方向に内管５２２を配置した二重管構造となっており、例えばＤＩＷは内管５２２を通り、窒素ガスは内管５２２とノズル本体５２１との間の円筒状のガス通流路５２３を流れて各々の流れが先端部の気液混合領域５２５へ達する構造となっている。そしてこれらＤＩＷと窒素ガスとが気液混合領域５２５で激しく混合され、窒素ガスから受ける剪断力によりＤＩＷが破砕されて微細なミストが形成され、この気液混合領域５２５の直下に設けられた吐出口５２６から無数のミストを含む混合流体がウエハＷ表面へ向けて吐出されるようになっている。
【００３１】
二流体スプレーノズル５２の内管５２２は、図４に示すようにスプレーノズルライン５７２を介してＤＩＷ供給源５７に接続されており、内管５２２上の５７１はポンプ、５７４は開閉バルブである。一方、ノズル本体５２１は窒素ガス供給ライン５６１を介して例えば窒素ガスボンベ等からなる窒素ガス供給源５６に接続されており、窒素ガス供給ライン５６１上の５６２は開閉バルブである。
【００３２】
また処理液供給機構５に設けられたもう一つのノズルであるリンスノズル５３は、ＤＩＷなどの洗浄液をウエハＷ表面に供給する役割を果たす。リンスノズル５３は例えばスプレーノズルライン５７２から分岐したリンスノズルライン５７３を介してＤＩＷ供給源５７に接続されており、リンスノズルライン５７３上の５７５は開閉バルブである。このように、本実施の形態においては薬液ノズル５１とリンスノズル５３とを別々のノズルとして構成したが、例えばリンスノズル５３を二流体スプレーノズル５２にて共用してもよい。この場合には、ＢＡＲＣ１０３の除去動作時には二流体スプレーノズル５２に窒素ガスとＤＩＷとを同時供給し、リンス洗浄時にはＤＩＷのみを供給することなどにより、各動作を切り替えることができる。  
また図４に示したリサイクルタンク６１やポンプ６３、窒素ガス供給源５６、ＤＩＷ供給源５７等は例えば外部の薬液貯蔵ユニット内に設けられる。
【００３３】
また液処理装置３は、図２、図４に示すように制御部７が接続されている。制御部７は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には液処理装置３の作用、つまり、各液処理装置３内にウエハＷを搬入し、液処理装置３にて犠牲膜１０２やＢＡＲＣ１０３を除去してから、ウエハＷを搬出するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。制御部７は例えば外部の機械制御ユニット内に設けられる。
【００３４】
以上の構成を備えた本実施の形態に係る液処理装置３の作用について説明する。液処理装置３は筐体３１のシャッター３２を開き、リフター４５のウエハ支持部４５１をアンダープレート４１から突出させた状態で待機しており、ウエハＷを保持した外部の搬送機構の不図示のピックがウエハ支持部４５１の上方位置まで進入する。そして例えばピックが降下してピックとウエハ支持部４５１とを交差させることによりウエハＷがウエハ支持部４５１側に受け渡され、ピックは筐体３１の外へ退避してシャッター３２が閉じられる。一方、ウエハ支持部４５１は回転軸４３内に没入して支持ピン４２上にウエハＷが保持される。このとき処理液供給機構５は、ウエハＷの受け渡し動作と干渉しないようにアーム部５４を退避位置まで退避させており、また筐体３１内には清浄空気のダウンフローが継続的に形成されている。以上の動作の後、各液処理装置３内にて液処理が開始される。
【００３５】
以下、各液処理装置３内にて実行される液処理の詳細について図６〜図９を参照しながら詳細に説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）は液処理中の液処理装置３内の状態を模式的に示した説明図であり、図７（ａ）〜図８（ｃ）はこの液処理が行われている期間中におけるウエハＷの表面付近の様子を模式的に示した説明図である。また、図９（ａ）〜図９（ｃ）は各ノズル５１〜５３の作動状態、図９（ｄ）はカップ体３６からの排液の排出先を時間軸に沿って示したタイムチャートである。
【００３６】
ここで図７（ａ）に示したウエハＷは、実際には背景技術にて説明した図１（ｂ）の状態であり、層間絶縁膜１０１にはトレンチ１１１やビアホール１１２が形成され、ＢＡＲＣ１０３や犠牲膜１０２にもビアホールのパターンがエッチングにより形成されているが、図７、図８の各図においてはこれらのパターンを省略して示してある。またこれら図７、図８に各種ノズル５１、５２を記載する場合には、そのときに使用しているノズル５１、５２のみを記載し、他のノズル５１〜５３については記載を省略してあり、図６においても例えば筐体３１や軸受け部４４、ベースプレート３００等の記載を適宜省略してある。
【００３７】
まずウエハ保持機構４に図７（ａ）の状態のウエハＷが保持されると、処理液供給機構５はアーム部５４を旋回させて図６（ａ）に示すように薬液ノズル５１をウエハＷの中央部上方位置まで移動させ、ウエハＷの中央部上方に位置させる一方、回転軸４３によりウエハＷを鉛直軸周りに回転させる。そして図９（ａ）に示すように時刻Ｔ１にて薬液ノズル５１から薬液の供給を開始する。
【００３８】
既述のように本実施の形態に係る薬液は、ＢＡＲＣ１０３内へと浸透する程度の能力は持っているので、図７（ｂ）に示すように薬液はＢＡＲＣ１０３内に浸透してＢＡＲＣ１０３を膨潤させ、ＢＡＲＣ１０３にはクラック１２１が形成され始める。さらに薬液が浸透すると、クラック１２１の数が増える共にＢＡＲＣ１０３の下面に到達した薬液によって犠牲膜１０２が溶解され始め、ＢＡＲＣ１０３の下層側に液状部１２２が形成される（図７（ｃ））。このように多数のクラック１２１や液状部１２２が形成されることによってＢＡＲＣ１０３の機械的な強度が低下し、ＢＡＲＣ１０３は衝撃によって壊れやすい状態となる。また回転するウエハＷから振り落とされた薬液の排出先に着目すると、排液ライン６８１は薬液回収ライン６８２側に接続されており、薬液はリサイクルタンク６１へ回収されている（図６（ａ）、図９（ｄ））。
【００３９】
所定時間薬液を供給しＢＡＲＣ１０３の機械的強度が低下したら、時刻Ｔ２にて薬液ノズル５１からの薬液の供給を停止した後、図６（ｂ）、図９（ｂ）に示すように二流体スプレーノズル５２からＤＩＷと窒素ガスとの混合流体を吐出して、ＢＡＲＣ１０３を破壊する動作を開始する。このときウエハＷは回転を継続しており、また二流体スプレーノズル５２をウエハＷ中央と周縁部との間で予め定められた回数だけ径方向にスキャンさせてウエハＷの前面に満遍なく衝撃を与えることにより、例えば図７（ｄ）に示すようにＢＡＲＣ１０３を小さな破片であるＢＡＲＣ片１０６に破壊して、ウエハＷ表面を流れるＤＩＷによってこのＢＡＲＣ片１０６を流し去ることができる。
【００４０】
ここで例えば図示しない中央部用リンスノズルをさらに設け、ウエハＷの中央部側の領域にリンス液を供給する構成としてもよい。中央部用リンスノズルは、例えばウエハＷを径方向にスキャンする二流体スプレーノズル５２がウエハＷの中央部側の領域を離れている期間中に、当該中央部側の領域にＤＩＷなどのリンス液を供給する役割を果たす。これにより、当該ウエハＷの中央部側の領域の乾燥を防止してＢＡＲＣ片１０６をより効率的に流し去ることができる。
【００４１】
図９（ｂ）、図９（ｄ）に示すように二流体スプレーノズル５２からの混合流体の吐出が開始された時刻Ｔ２において、排液ライン６８１の接続先は直ちに排出ライン６８３側に切り替えられるので、多量のＢＡＲＣ片１０６を含むＤＩＷはリサイクルタンク６１には流れ込まない。この結果、薬液をリサイクルしてもフィルター６４の目詰まりが発生しにくいのでフィルター６４の交換頻度を下げることができる。
【００４２】
所定時間ＢＡＲＣ１０３の除去動作を実行したらウエハＷを回転させたまま薬液ノズル５１からの混合流体の吐出を停止し、リンス洗浄を実行する（図９（ｃ）の時刻Ｔ３）。しかる後、薬液ノズル５１をウエハＷの中央部上方に位置させ、ＢＡＲＣ１０３の除去されたウエハＷの表面に薬液の供給を再開する（図６（ｃ）、図９（ａ）の時刻Ｔ４）。
【００４３】
このときウエハＷの表面には、例えば図８（ａ）に示すようにウエハＷの面積比で１割〜３割程度のＢＡＲＣ片１０６が残存している可能性があるが、先行するＢＡＲＣ１０３の除去によりウエハＷには犠牲膜１０２が露出しているので、図８（ｂ）に示すように犠牲膜１０２は薬液の供給によって速やかに溶解し、これに伴ってＢＡＲＣ片１０６も溶解した犠牲膜１０２と共に流し去られる。以上の処理により犠牲膜１０２及びその上面に残存していたＢＡＲＣ片１０６が除去され、図８（ｃ）に示すように層間絶縁膜１０１が露出した状態のウエハＷを得ることができる。
【００４４】
上述の動作においてもリンス洗浄を終え、薬液の供給を開始してからしばらくの間は薬液中にＢＡＲＣ片が含まれている可能性があるので、排液ライン６８１を排出ライン６８３側に接続して薬液は液処理装置３外へと排出し、予め定めた時間が経過した時刻Ｔ５にて排液ライン６８１の接続先を薬液回収ライン６８２に切り替えることにより、ＢＡＲＣ片１０６のリサイクルタンク６１への流入量を少なく抑えてフィルター６４寿命を延ばすことができる（図９（ｄ））。排液ライン６８１を薬液回収ライン６８２側に切り替えた後においてもＢＡＲＣ片１０６の一部はリサイクルタンク６１内に流入する場合もあると考えられるが、その流入量は切り替えを行わない場合と比較してはるかに少ない。
【００４５】
こうして犠牲膜１０２及びＢＡＲＣ１０３の除去を終えたら、薬液ノズル５１からの薬液の供給を停止し、図９（ｃ）、図９（ｄ）に示すように時刻Ｔ６にて排液ライン６８１の接続先を排出ライン６８３に切り替え、リンス洗浄を実行して液処理を終える。この後、ウエハＷの振切乾燥（処理液供給機構５にＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）の供給ノズルを設けてＩＰＡ乾燥を行ってもよい）を実行した後、搬入時とは逆の動作でウエハ支持部４５１から外部の搬送機構のピックにウエハＷを受け渡し、ウエハＷを液処理装置３から搬出して一連の動作を終える。
【００４６】
本実施の形態に係る液処理装置３によれば以下の効果がある。犠牲膜１０２（第１の膜）の上層に形成されたＢＡＲＣ１０３（第２の膜）に薬液を供給することによって当該薬液を第２の薬液として作用させてＢＡＲＣ１０３の機械的強度を低下させ、次いでウエハＷの表面に二流体スプレーノズル５２から吐出された混合流体により衝撃を与えてＢＡＲＣ１０３を破壊して除去している。この結果、例えばｌｏｗ−ｋ材料からなる層間絶縁膜１０１へのＢＥＯＬ工程において、パターニングされた層間絶縁膜１０１の上層側に強固に付着しているＢＡＲＣ１０３などの膜を短時間で除去することができる。
【００４７】
また液処理装置３から排出される薬液にＢＡＲＣ片１０６が多く含まれている期間中は、その排液の排出先は排出ライン６８３側に切り替えられているので多量のＢＡＲＣ片１０６がリサイクルタンク６１に流れ込むことがなく、リサイクルタンク６１中の薬液を再使用してもフィルター６４の目詰まりが発生しにくくなり、フィルター６４の交換頻度を下げることができる。
【００４８】
また上述の実施の形態においては、第２の膜であるＢＡＲＣ１０３の機械的強度を低下させる第２の薬液と、第１の膜である犠牲膜１０２を溶解させる第１の薬液とに共通の薬液を用いた例を示したが、第２の膜の機械的強度を低下させる機能、第１の膜を溶解させる機能の各々の機能を専用に備えた２種類の薬液を用いてもよい。
【００４９】
また、図７〜図９を用いて説明した例においては、ＢＡＲＣ１０３に薬液を供給してその機械的強度を低下させる工程と、二流体スプレーノズル５２から吐出された混合流体によりＢＡＲＣ１０３を除去する工程とを１つのサイクルとしたとき、このサイクルを１回のみ実行した例を示した。しかしこのサイクルは１回のみ実行する場合に限らず２回以上の複数回行ってもよい。
【００５０】
さらにまたＢＡＲＣ１０３（第２の膜）に物理的衝撃を与える手法も本例に示した二流体スプレーノズル５２を用いる例に限定されず、例えばＤＩＷ等の液体や窒素ガス等の気体を各々単独で吐出するジェットノズルにより衝撃を与えてもよい。このほかＢＡＲＣ１０３に物理的衝撃を与えるスプレーノズル５２の他に、ＢＡＲＣ片１０６を流すために専用の流体ノズルを設けてもよい。また、ＢＡＲＣ１０３に物理的衝撃を与える手法は流体を用いる手法に限らず、物理的な洗浄手段、例えば洗浄ブラシなどにより衝撃を与えてもよい。
【００５１】
この他、上述の実施の形態において液処理装置３は、例えば図２に示したようにウエハＷをほぼ水平に保持した状態で回転させる構成となっており、回転させたウエハＷの表面に薬液を供給してスピン塗布し、また薬液ノズル５１を径方向にスキャンさせることによりウエハＷ全面に満遍なく物理的な衝撃を与えることが可能となっているが、必ずしもウエハＷを回転させなくてもよい。例えば水平保持されたウエハＷの上方に、ウエハＷと平行な面内を縦-横方向に自在に移動可能なように薬液ノズル５１や二流体スプレーノズル５２を設け、これらのノズルを横方向に往復させてウエハＷ表面を直線状にスキャンしながら、ウエハＷまたはノズル５１、５２を縦方向に間欠的に移動させて一筆書きの要領で満遍なくウエハＷの全面をスキャンすることにより薬液を供給したり物理的衝撃を与えたりしてもよい。
【００５２】
以上の例に加えて第２の膜は、例えばレジスト膜の硬化層などであってもよく、またＡＲＣがレジスト膜の上層側に形成されたＴＡＲＣであり、これが第２の膜となっている場合には、ＴＡＲＣの下層側に形成されたレジスト膜や犠牲膜が第１の膜となる。また、層間絶縁膜もｌｏｗ−ｋ材料により構成されている場合に限定されず、例えばポリシリコンやＳｉＯ２に形成されたパターンを保護するためなどに、ＢＡＲＣやレジスト硬化層の溶解能力が小さな第１の薬液を用いる場合などにも本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ          ウエハ
１０１      層間絶縁膜
１０２      犠牲膜
１０３      ＢＡＲＣ
１０４      レジスト膜
１０５      配線
３          液処理装置
３６        カップ体
４          ウエハ保持機構
５          処理液供給機構
５１        薬液ノズル
５２        二流体スプレーノズル
６１        リサイクルタンク
６８２      薬液回収ライン
６８３      排出ライン
６９        切替バルブ
７          制御部
【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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