(57)【要約】【課題】パーティクルの発生を防止することができる基板洗浄方法を提供する。【解決手段】ウエハＷの端部から、ＳｉＯ２膜４５及びＳｉＮ膜４６を含むマスク層４９、並びに、端部貴金属層５３を除去する際、ウエハＷの端部へ向けて酸素のＧＣＩＢ２３を照射するとともにＣＦ系のガスを供給し、さらに、当該端部へ向けて酸素のＧＣＩＢ２３を照射するとともに酢酸のガスを供給し、酸素のＧＣＩＢ２３は端部の一部のみを照射し、酸素のＧＣＩＢ２３によって端部の全てが照射されるようにウエハＷが回転する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部において貴金属膜及び該貴金属膜を覆うシリコン系膜を有する基板から前記シリコン系膜及び前記貴金属膜を除去する基板洗浄方法であって、
前記端部へ向けて酸素のＧＣＩＢ（Gas Cluster Ion Beam）を照射するとともにＣＦ系のガスを供給するシリコン系膜除去ステップと、
前記端部へ向けて酸素のＧＣＩＢを照射するとともに有機酸のガスを供給する貴金属膜除去ステップとを有することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
前記有機酸はカルボキシル基を含む有機酸であることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
前記基板は円板状を呈し、前記酸素のＧＣＩＢが前記端部の一部のみを照射し、前記酸素のＧＣＩＢによって前記端部の全てが照射されるように前記基板を回転させることを特徴とする請求項１又は２記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
前記酸素のＧＣＩＢに対して首振り運動を行う吸着台へ前記基板を吸着させ、
前記端部へ向けて酸素のＧＣＩＢを照射する際、前記吸着台を前記基板とともに前記酸素のＧＣＩＢに対して首振り運動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
前記シリコン系膜除去ステップにおいて、前記ＣＦ系のガス及び前記シリコン系膜の化学反応によって生じる反応生成物を検出し、該反応生成物が検出されない場合に前記シリコン系膜の除去が終了したと判断する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
貴金属膜及び該貴金属膜を覆うシリコン系膜を有する基板の端部へ向けて酸素のＧＣＩＢを照射するＧＣＩＢ照射装置と、
前記基板を吸着する吸着台と、
前記吸着台が吸着する基板の端部へ向けてＣＦ系のガス及び有機酸のガスを供給するガス供給装置とを備え、
前記ＧＣＩＢ照射装置は前記端部の一部のみを前記酸素のＧＣＩＢで照射し、
前記吸着台は前記酸素のＧＣＩＢによって前記端部の全てが照射されるように前記基板を回転させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記基板の表面を覆うとともに該基板の端部を露出させる遮蔽基板をさらに備え、
前記遮蔽基板は非金属からなることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記遮蔽基板はシリコンからなることを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記吸着台における前記酸素のＧＣＩＢによって照射される部分が少なくともシリコンで覆われることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記吸着台はゴニオメータに取り付けられることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記ＧＣＩＢ照射装置と前記基板の端部を介して対向するファラデーカップ電流計をさらに備え、該ファラデーカップ電流計は前記照射される酸素のＧＣＩＢの強度を計測することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記ＣＦ系のガス及び前記シリコン系膜の化学反応によって生じる反応生成物をモニタする質量ガス分析計をさらに備えることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
端部において貴金属膜及び該貴金属膜を覆うシリコン系膜を有する基板から前記シリコン系膜及び前記貴金属膜を除去する基板洗浄方法であって、
酸素のＧＣＩＢを照射し、
照射される酸素のＧＣＩＢの強度の初期値を計測し、
前記基板の端部を前記酸素のＧＣＩＢへ向けて移動させ、
前記基板の端部を移動させる間において前記酸素のＧＣＩＢの強度を計測し、
前記計測されている酸素のＧＣＩＢの強度が前記初期値よりも低下したとき、前記基板の移動を停止するとともに、前記基板の中心に関して前記基板を回転させ、
前記基板の端部へ向けてＣＦ系のガスを供給し、
前記ＣＦ系のガス及び前記シリコン系膜の化学反応によって生じる反応生成物をモニタし、
前記反応生成物が検出されないとき、前記ＣＦ系のガスの供給を停止するとともに、前記基板の端部へ向けて有機酸のガスを供給し、
前記酸素のＧＣＩＢの照射によって生じる前記貴金属膜の酸化物が前記有機酸によって分解されて生じる飛散物中の貴金属をモニタし、
前記貴金属が検出されないとき、前記有機酸のガスの供給を停止するとともに、前記酸素のＧＣＩＢの照射も停止することを特徴とする基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の端部から貴金属膜を除去する基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＲＡＭやＳＲＡＭに代わる次世代不揮発性メモリとしてＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）（磁気抵抗メモリ）が開発されている。ＭＲＡＭはキャパシタの代わりにＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）（磁気トンネル接合）素子を有し、磁化状態を利用して記憶を行う。
【０００３】
ＭＲＡＭは、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）上にＭＲＡＭを構成する複数の金属膜をスパッタ法で成膜した後、これらの金属膜をリソグラフィ技術を用い、所定のパターンに従ってエッチングすることによって形成されるが、ウエハの端部近傍からは膜厚が安定しない等を理由にＭＲＡＭが形成されず、各金属膜がウエハの端部に残存する。
【０００４】
ＭＲＡＭが形成されたウエハは容器であるＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）に収容されるが、このときウエハの端部に残存する各金属膜が剥がれ、ＦＯＵＰに収容される他のウエハへ付着する、いわゆる金属汚染を起こすおそれがある。
【０００５】
しかしながら、ＭＲＡＭを構成する金属膜には貴金属膜、例えば、Ｔａ膜やＲｕ膜が含まれるが、これらの貴金属膜は難エッチング性であり、薬液を用いたウェットエッチングでは除去困難である。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に示されるような、ウエハの端部を研削する研磨ベルトを用いてウエハの端部に残存する各金属膜を除去することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、研磨ベルトを用いて各金属膜を研削するとパーティクルが多量に発生するため、研削後のウエハからパーティクルを完全に除去できないおそれがある。また、研削後の端部表面の面粗度は研磨ベルトの砥粒の大きさに依存するが、砥粒の大きさはμｍ単位であるため、研削後の端部表面は荒れており、他の部材とのこすれ等によって容易にパーティクルを発生させるおそれがある。すなわち、研削後のウエハから生じるパーティクルがＦＯＵＰ内の他のウエハへ付着するおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、パーティクルの発生を防止することができる基板洗浄方法及び基板洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板洗浄方法は、端部において貴金属膜及び該貴金属膜を覆うシリコン系膜を有する基板から前記シリコン系膜及び前記貴金属膜を除去する基板洗浄方法であって、前記端部へ向けて酸素のＧＣＩＢ（Gas Cluster Ion Beam）を照射するとともにＣＦ系のガスを供給するシリコン系膜除去ステップと、前記端部へ向けて酸素のＧＣＩＢを照射するとともに有機酸のガスを供給する貴金属膜除去ステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の基板洗浄方法は、請求項１記載の基板洗浄方法において、前記有機酸はカルボキシル基を含む有機酸であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の基板洗浄方法は、請求項１又は２記載の基板洗浄方法において、前記基板は円板状を呈し、前記酸素のＧＣＩＢが前記端部の一部のみを照射し、前記酸素のＧＣＩＢによって前記端部の全てが照射されるように前記基板を回転させることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の基板洗浄方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記酸素のＧＣＩＢに対して首振り運動を行う吸着台へ前記基板を吸着させ、前記端部へ向けて酸素のＧＣＩＢを照射する際、前記吸着台を前記基板とともに前記酸素のＧＣＩＢに対して首振り運動させることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の基板洗浄方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、前記シリコン系膜除去ステップにおいて、前記ＣＦ系のガス及び前記シリコン系膜の化学反応によって生じる反応生成物を検出し、該反応生成物が検出されない場合に前記シリコン系膜の除去が終了したと判断する。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項６記載の基板処理装置は、貴金属膜及び該貴金属膜を覆うシリコン系膜を有する基板の端部へ向けて酸素のＧＣＩＢを照射するＧＣＩＢ照射装置と、前記基板を吸着する吸着台と、前記吸着台が吸着する基板の端部へ向けてＣＦ系のガス及び有機酸のガスを供給するガス供給装置とを備え、前記ＧＣＩＢ照射装置は前記端部の一部のみを前記酸素のＧＣＩＢで照射し、前記吸着台は前記酸素のＧＣＩＢによって前記端部の全てが照射されるように前記基板を回転させることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の基板処理装置は、請求項６記載の基板処理装置において、前記基板の表面を覆うとともに該基板の端部を露出させる遮蔽基板をさらに備え、前記遮蔽基板は非金属からなることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の基板処理装置は、請求項７記載の基板処理装置において、前記遮蔽基板はシリコンからなることを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の基板処理装置は、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記吸着台における前記酸素のＧＣＩＢによって照射される部分が少なくともシリコンで覆われることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の基板処理装置は、請求項６乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記吸着台はゴニオメータに取り付けられることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の基板処理装置は、請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記ＧＣＩＢ照射装置と前記基板の端部を介して対向するファラデーカップ電流計をさらに備え、該ファラデーカップ電流計は前記照射される酸素のＧＣＩＢの強度を計測することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の基板処理装置は、請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記ＣＦ系のガス及び前記シリコン系膜の化学反応によって生じる反応生成物をモニタする質量ガス分析計をさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１３記載の基板洗浄方法は、端部において貴金属膜及び該貴金属膜を覆うシリコン系膜を有する基板から前記シリコン系膜及び前記貴金属膜を除去する基板洗浄方法であって、酸素のＧＣＩＢを照射し、照射される酸素のＧＣＩＢの強度の初期値を計測し、前記基板の端部を前記酸素のＧＣＩＢへ向けて移動させ、前記基板の端部を移動させる間において前記酸素のＧＣＩＢの強度を計測し、前記計測されている酸素のＧＣＩＢの強度が前記初期値よりも低下したとき、前記基板の移動を停止するとともに、前記基板の中心に関して前記基板を回転させ、前記基板の端部へ向けてＣＦ系のガスを供給し、前記ＣＦ系のガス及び前記シリコン系膜の化学反応によって生じる反応生成物をモニタし、前記反応生成物が検出されないとき、前記ＣＦ系のガスの供給を停止するとともに、前記基板の端部へ向けて有機酸のガスを供給し、前記酸素のＧＣＩＢの照射によって生じる前記貴金属膜の酸化物が前記有機酸によって分解されて生じる飛散物中の貴金属をモニタし、前記貴金属が検出されないとき、前記有機酸のガスの供給を停止するとともに、前記酸素のＧＣＩＢの照射も停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、端部へ向けて酸素のＧＣＩＢが照射されるとともにＣＦ系のガスが供給され、また、端部へ向けて酸素のＧＣＩＢが照射されるとともに有機酸のガスが供給されるので、シリコン系膜や貴金属膜を研削することなく除去することができ、さらに、シリコン系膜や貴金属膜を除去した後の端部表面が荒れることもない。その結果、パーティクルの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１におけるＧＣＩＢ照射装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】ウエハの表面におけるＭＲＡＭを形成するための各金属膜の積層構造を概略的に示す断面図である。
【図４】ウエハの端部におけるマスク層及び端部金属層の積層状態を概略的に示す断面図である。
【図５】本実施の形態に係る基板洗浄方法としてのウエハの端部洗浄処理を示すフローチャートである。
【図６】ウエハの端部からのマスク層及び端部金属層の除去におけるステージの首振り運動を説明するための図である。
【図７】図６の首振り運動を利用するウエハの端部からのマスク層の除去を説明するための図である。
【図８】図６の首振り運動を利用するウエハの端部からの端部金属層の除去を説明するための図である。
【図９】図１におけるステージの変形例の構成を概略的に示す図である。
【図１０】図１におけるＧＣＩＢ照射装置の変形例の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
まず、本発明の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００２８】
図１において、ウエハ端部洗浄装置１０（基板処理装置）は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）を収容するチャンバ１１と、該チャンバ１１の底部から立設されたウエハ保持ユニット１２と、チャンバ１１の内側壁に設けられたＧＣＩＢ照射装置１３と、チャンバ１１内に設けられたファラデーカップ電流計１４、質量ガス分析計１５及び処理ガスノズル１６（ガス供給装置）と、ウエハ端部洗浄装置１０の各構成要素の動作を制御するコントロールユニット１７とを備える。
【００２９】
ウエハ保持ユニット１２は、ウエハＷを載置して静電気力等で吸着するステージ１８（吸着台）と、該ステージ１８を支持するゴニオメータ１９とを有する。ゴニオメータ１９は、チャンバ１１の底部に配置された基部２０と、該基部２０から上方へ延出する円柱状のシャフト２１とを有し、基部２０は図中上下方向、水平方向移動自在に構成され、シャフト２１は中心軸を中心に回転可能に構成されるとともに、ほぼ中点において中折れ可能に構成される。すなわち、基部２０及びシャフト２１は協働してウエハＷを吸着するステージ１８を図中Ｘ方向、Ｙ方向に移動させるとともに、図中θ方向、φ方向に回動させ、結果としてステージ１８をウエハＷとともに首振り運動させる。
【００３０】
また、ウエハ保持ユニット１２は、ウエハＷよりも所定値だけ直径が小さい円板状のシャドウウエハ２２（遮蔽基板）をさらに有し、該シャドウウエハ２２はステージ１８に吸着されたウエハＷの表面を、該表面と接触しないように覆うとともに、ウエハＷの端部を露出させる。ウエハ保持ユニット１２では、ステージ１８はアルミニウム等の金属で構成される一方、シャドウウエハ２２はシリコン等の非金属で構成される。
【００３１】
ＧＣＩＢ照射装置１３は酸素のＧＣＩＢ（Gas Cluster Ion Beam）２３を図中横方向に沿って照射し、ファラデーカップ電流計１４はＧＣＩＢ照射装置１３と対向し、酸素のＧＣＩＢ２３を受光する。ファラデーカップ電流計１４は水平に倒設されたカップ状の部材からなり、受光した酸素のＧＣＩＢ２３によって底部から飛散する二次電子を計測して酸素のＧＣＩＢ２３の強度を計測する。
【００３２】
処理ガスノズル１６は複数種の反応ガス、例えば、ＣＦ系のガス及び酢酸ガスを切り替えて供給するとともに図中水平方向（Ｘ’方向）に移動可能に構成され、質量ガス分析計１５は飛散する物質、例えば、反応生成物の成分を原子レベルで分析する。
【００３３】
図２は、図１におけるＧＣＩＢ照射装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００３４】
図２において、ＧＣＩＢ照射装置１３は、略水平に配置され、且つ内部が減圧された筒状の本体２４と、該本体２４の一端に配置されるノズル２５と、板状のスキマー２６と、イオナイザー２７と、加速器２８と、永久磁石２９とを有する。
【００３５】
ノズル２５は本体２４の中心軸に沿って配置され、該中心軸に沿って酸素ガスを噴出する。スキマー２６は本体２４内の横断面を覆うように配置され、中心部が本体２４の中心軸に沿ってノズル２５へ向けて突出し、該突出した部分の頂部に細穴３０を有する。本体２４の他端も本体２４の中心軸に対応する部分にビーム通過穴３１を有する。
【００３６】
イオナイザー２７、加速器２８及び永久磁石２９はいずれも本体２４の中心軸を囲むように配置され、イオナイザー２７は内蔵するフィラメントを加熱することによって電子を本体２４の中心軸へ向けて放出し、加速器２８は本体２４の中心軸に沿って電位差を生じさせ、永久磁石２９は本体２４の中心軸近傍で磁界を生じさせる。
【００３７】
ＧＣＩＢ照射装置１３では、本体２４の一端側（図中左側）から他端側（図中右側）へかけて、ノズル２５、スキマー２６、イオナイザー２７、加速器２８及び永久磁石２９がこの順で配置される。
【００３８】
ノズル２５が減圧された本体２４の内部へ向けて酸素ガスを噴出すると、酸素ガスの体積が急激に大きくなり、酸素ガスは急激な断熱膨張を起こして酸素分子が急冷される。各酸素分子は急冷されると、運動エネルギーが低下して各酸素分子間に作用する分子間力（ファンデルワールス力）によって互いに密着し、これにより、多数の酸素分子からなる複数の酸素ガスクラスター３２が形成される。
【００３９】
スキマー２６は細穴３０によって複数の酸素ガスクラスター３２のうち本体２４の中心軸に沿って移動する酸素ガスクラスター３２のみを選別し、イオナイザー２７は本体２４の中心軸に沿って移動する酸素ガスクラスター３２へ電子を衝突させることによって当該酸素ガスクラスター３２をイオン化し、加速器２８はイオン化された酸素ガスクラスター３２を電位差によって本体２４の他端側へ加速し、永久磁石２９は磁界によって比較的小さい酸素ガスクラスター３２（イオン化された酸素分子のモノマーを含む）の進路を変更する。永久磁石２９では、比較的大きい酸素ガスクラスター３２も磁界の影響を受けるが、質量が大きいため、磁力によって進路が変更されず、本体２４の中心軸に沿って移動を継続する。
【００４０】
永久磁石２９を通過した比較的大きい酸素ガスクラスター３２は本体２４の他端のビーム通過穴３１を通過して本体２４の外へ射出され、チャンバ１１内へ水平に酸素のＧＣＩＢ２３として照射される。
【００４１】
ウエハ端部洗浄装置１０では、ＧＣＩＢ照射装置１３が酸素のＧＣＩＢ２３を照射する際、ウエハ保持ユニット１２がステージ１８及びウエハＷのＸ方向、Ｙ方向の移動、並びにθ方向、φ方向の回動を適切に行い、シャドウウエハ２２によって覆われないウエハＷの端部へ酸素のＧＣＩＢ２３を照射させる。このとき、処理ガスノズル１６はウエハＷの端部へ向けて反応ガスを供給し、質量ガス分析計１５はウエハＷの端部から飛散する反応生成物の構成原子を分析する。
【００４２】
図３は、ウエハの表面におけるＭＲＡＭを形成するための各金属膜の積層構造を概略的に示す断面図である。
【００４３】
図３において、積層構造３３は、ウエハＷの表面に形成されたＳｉＯ２膜３４へ下から順に積層されたＴａ膜３５、Ｒｕ膜３６、Ｔａ膜３７、ＰｔＭｎ膜３８、ＣｏＦｅ膜３９、Ｒｕ膜４０、ＣｏＦｅＢ膜４１、ＭｇＯ膜４２、ＣｏＦｅＢ膜４３、Ｔａ膜４４、ＳｉＯ２膜４５及びＳｉＮ膜４６を有する。ＳｉＯ２膜３４、Ｔａ膜３５、Ｒｕ膜３６、Ｔａ膜３７、ＰｔＭｎ膜３８、ＣｏＦｅ膜３９及びＲｕ膜４０は下地層４７を構成し、ＣｏＦｅＢ膜４１、ＭｇＯ膜４２及びＣｏＦｅＢ膜４３はＭＴＪ素子４８を構成し、ＳｉＯ２膜４５及びＳｉＮ膜４６はマスク層４９を構成するが、この積層構造３３からは、Ｔａ膜４４、ＳｉＯ２膜４５及びＳｉＮ膜４６をハードマスクとして各金属膜３５〜４４が所定のパターンでエッチングされてＭＲＡＭが形成される。
【００４４】
積層構造３３では上述した各金属膜３５〜４４がスパッタ法によって成膜され、その後、ＳｉＯ２膜４５やＳｉＮ膜４６に覆われるため、ウエハＷの表面には、図４に示すように、下地層４７、ＭＴＪ素子４８及びマスク層４９が積層される。また、各金属膜３５〜４４がエッチングされる際に飛散した各種貴金属がウエハＷの端部において積層されて端部貴金属層５３が形成され、該端部貴金属層５３もマスク層４９によって覆われる。
【００４５】
通常、ウエハＷの端部近傍からはＭＲＡＭ等のデバイスチップが形成されないため、ウエハＷにおいてＭＲＡＭの形成後も、ウエハＷの端部では、マスク層４９の下に端部貴金属層５３が存在し、マスク層４９を除去したとしても、端部貴金属層５３は下地層４７を構成する各貴金属、例えば、Ｒｕ、Ｔａ、Ｐｔを含むため、薬液で除去することは困難である。
【００４６】
本実施の形態に係る基板洗浄方法では、これに対応して、酸素のＧＣＩＢを利用し、ウエハＷの端部に残存するマスク層４９及び端部貴金属層５３を除去する。
【００４７】
図５は、本実施の形態に係る基板洗浄方法としてのウエハの端部洗浄処理を示すフローチャートである。本端部洗浄処理は、ウエハ端部洗浄装置１０においてコントロールユニット１７が各構成要素の動作を制御することによって実行される。
【００４８】
まず、ウエハＷをステージ１８へ吸着させた後、該ウエハＷをシャドウウエハ２２で覆い、さらに、ＧＣＩＢ照射装置１３によって酸素のＧＣＩＢ２３をファラデーカップ電流計１４に照射し、該ファラデーカップ電流計１４はウエハＷ等によって遮蔽されていない酸素のＧＣＩＢ２３の強度を初期値として計測する（ステップＳ５０１）。
【００４９】
次いで、ウエハ保持ユニット１２がステージ１８及びウエハＷのＸ方向、Ｙ方向の移動、並びにθ方向、φ方向の回動を行ってシャドウウエハ２２によって覆われていないウエハＷの端部を酸素のＧＣＩＢ２３へ向けて移動させ（ステップＳ５０２）、その間、ファラデーカップ電流計１４は酸素のＧＣＩＢ２３の強度の計測を継続する（ステップＳ５０３）。
【００５０】
その後、酸素のＧＣＩＢ２３の強度が初期値よりも低下したとき、コントロールユニット１７はウエハＷの端部の一部に酸素のＧＣＩＢ２３が照射され始めたと判断し、ウエハＷの移動を停止し、さらに、シャフト２１を、中心軸を中心に回転させてステージ１８とともにウエハＷをθ方向に回転させる（ステップＳ５０４）。これにより、ウエハＷの端部の全てが酸素のＧＣＩＢ２３によって照射される。
【００５１】
次いで、処理ガスノズル１６を移動させてウエハＷの端部に正対させ、該処理ガスノズル１６からＣＦ系のガス、例えば、ＣＦ４やＣ５Ｆ８のガスをウエハＷの端部へ向けて供給する（ステップＳ５０５）（シリコン系膜除去ステップ）。
【００５２】
このとき、ウエハＷの端部では酸素のＧＣＩＢ２３の酸素ガスクラスター３２が有する運動エネルギーによってＣＦ系のガス及びマスク層４９の化学反応が促進されてマスク層４９はシリコン系の反応生成物に変化する。当該反応生成物は蒸気圧が高いため、酸素ガスクラスター３２から付与されるエネルギーによって容易に昇華する。これにより、マスク層４９が化学的に除去される。
【００５３】
昇華した反応生成物は飛散物として質量ガス分析計１５によって分析され、特に、飛散物中の反応生成物がモニタされ（ステップＳ５０６）、コントロールユニット１７は反応生成物が検出されるか否かを判定する（ステップＳ５０７）。
【００５４】
ステップＳ５０７の判定の結果、反応生成物が検出される場合は、マスク層４９が残存してＣＦ系のガス及びマスク層４９の化学反応が継続していると判断してステップＳ５０５に戻り、ＣＦ系のガスの供給を継続する一方、Ｓｉが検出されない場合はマスク層４９が残存していないと判断し、ＣＦ系のガスの供給を停止するとともに処理ガスノズル１６からウエハＷの端部へカルボキシル基を含む有機酸、例えば、酢酸のガスを供給する（ステップＳ５０８）（貴金属膜除去ステップ）。
【００５５】
このとき、ウエハＷの端部では酸素のＧＣＩＢ２３の酸素ガスクラスター３２が有する運動エネルギーによって端部貴金属層５３の酸化が促進されて貴金属、例えば、Ｒｕ、Ｔａ、Ｐｔの酸化物が生成される。貴金属の酸化物も蒸気圧が高いため、酸素ガスクラスター３２から付与されるエネルギーによって容易に昇華するとともに、貴金属の酸化物は酢酸によって容易に分解される。これにより、端部貴金属層５３が化学的に除去される。
【００５６】
昇華、分解した酸化物は飛散物として質量ガス分析計１５によって分析され、特に、飛散物中のＴａやＲｕがモニタされ（ステップＳ５０９）、コントロールユニット１７はＴａやＲｕが検出されるか否かを判定する（ステップＳ５１０）。
【００５７】
ステップＳ５１０の判定の結果、ＴａやＲｕが検出される場合は、端部貴金属層５３が残存して端部貴金属層５３の酸化が継続していると判断してステップＳ５０８に戻り、酢酸のガスの供給を継続する一方、ＴａやＲｕが検出されない場合は端部貴金属層５３が残存していないと判断し、酢酸のガスの供給を停止するとともに、酸素のＧＣＩＢ２３の照射も停止して本処理を終了する。
【００５８】
図５のウエハの端部洗浄処理によれば、ウエハＷの端部へ向けて酸素のＧＣＩＢ２３が照射されるとともにＣＦ系のガスが供給されるので、酸素ガスクラスター３２の運動エネルギーによるＣＦ系のガス及びマスク層４９の化学反応の促進を通じてマスク層４９が化学的に除去される。また、ウエハＷの端部へ向けて酸素のＧＣＩＢ２３が照射されるとともに酢酸のガスが供給されるので、酸素ガスクラスター３２の運動エネルギーによる端部貴金属層５３の酸化の促進、さらには酢酸による貴金属の酸化物の分解を通じて端部貴金属層５３が化学的に除去される。すなわち、端部貴金属層５３やマスク層４９を研削することなく除去することができ、さらに、端部貴金属層５３やマスク層４９を除去した後のウエハＷの端部表面が荒れることもないので、パーティクルの発生を防止することができる。
【００５９】
上述した図５のウエハの端部洗浄処理では、処理ガスノズル１６からカルボキシル基を含む有機酸が供給される。カルボキシル基を有する有機酸は貴金属の酸化物を容易に分解して除去するので、端部貴金属層５３を確実に除去することができる。なお、カルボキシル基を含む有機酸は上述した酢酸に限られず、例えば、ｈｆａｃ（ヘキサフルオロアセチルアセトン）であってもよい。
【００６０】
また、図５のウエハの端部洗浄処理では、酸素のＧＣＩＢ２３がウエハＷの端部の一部のみを照射し、ウエハ保持ユニット１２が酸素のＧＣＩＢ２３によってウエハＷの端部の全てが照射されるようにウエハＷをシャフト２１の中心軸を中心に回転させるので、ＣＦ系のガス及びマスク層４９の化学反応、並びに端部貴金属層５３の酸化を促進するためにウエハＷの全体を酸素のＧＣＩＢ２３で照射する必要を無くすことができ、さらに酸素のＧＣＩＢ２３のビーム径も大きくする必要がない。その結果、酸素のＧＣＩＢ２３を発生させるためのエネルギーを節約することができる。なお、通常、ＭＲＡＭ等のデバイスチップが形成される有効成膜領域はウエハＷの端部から１ｍｍ〜２ｍｍ以内の領域であるので、酸素のＧＣＩＢ２３のビーム径は２ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００６１】
さらに、図５のウエハの端部洗浄処理では、非金属であるシリコンからなるシャドウウエハ２２がウエハＷの表面を覆うので、ウエハＷの表面に形成された半導体デバイスが酸素のＧＣＩＢ２３によって損傷するのを防止することができる。また、酸素のＧＣＩＢ２３の酸素ガスクラスター３２中のストレイクラスターによってシャドウウエハ２２からパーティクルが発生しても、該パーティクルはシリコンからなるため、ウエハＷが金属汚染されるのを防止することができる。
【００６２】
ところで、マスク層４９を構成する各膜はスパッタ法によって成膜され、さらに、端部貴金属層５３は飛散する各種貴金属によって構成されるため、図４に示すように、ウエハＷの表面だけなくウエハＷの側面や裏面に回り込むことがある。
【００６３】
本実施の形態に係る基板洗浄方法では、これに対応して、ウエハＷの端部におけるマスク層４９及び端部貴金属層５３を除去する際、ステージ１８へウエハＷとともに首振り運動を行わせ、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、酸素のＧＣＩＢ２３をウエハＷの端部の表面、側面及び裏面へ照射させる。具体的には、ウエハＷの端部の表面からマスク層４９及び端部貴金属層５３を除去する場合には、ウエハＷの表面がＧＣＩＢ照射装置１３を指向するようにステージ１８を傾け（図６（Ａ））、ウエハＷの端部の側面からマスク層４９及び端部貴金属層５３を除去する場合には、ウエハＷを酸素のＧＣＩＢ２３に対してほぼ垂直になるようにステージ１８を傾け（図６（Ｂ））、さらに、ウエハＷの端部の裏面からマスク層４９及び端部貴金属層５３を除去する場合には、ウエハＷの表面がＧＣＩＢ照射装置１３と反対側を指向するようにステージ１８を傾ける（図６（Ｃ））。なお、ステージ１８を首振り運動させるとウエハＷの端部と処理ガスノズル１６の相対位置が変化するため、ステージ１８が移動する度に処理ガスノズル１６を移動させ、該処理ガスノズル１６をウエハＷの端部に正対させる。
【００６４】
図７は、図１におけるステージに首振り運動を行わせた際のマスク層４９の除去の様子を示す図であり、図８は図１におけるステージに首振り運動を行わせた際の端部貴金属層５３の除去の様子を示す図である。
【００６５】
図５のステップＳ５０５において、図６（Ａ）に示すように、ウエハＷの表面をＧＣＩＢ照射装置１３へ指向させると、ウエハＷの端部の表面に酸素のＧＣＩＢ２３が照射されて当該表面からマスク層４９が除去され（図７（Ａ））、図６（Ｂ）に示すように、ウエハＷを酸素のＧＣＩＢ２３に対してほぼ垂直にすると、ウエハＷの端部の側面に酸素のＧＣＩＢ２３が照射されて当該側面からマスク層４９が除去され（図７（Ｂ））、さらに、図６（Ｃ）に示すように、ウエハＷの表面をＧＣＩＢ照射装置１３と反対側へ指向させると、ウエハＷの端部の裏面に酸素のＧＣＩＢ２３が照射されて当該裏面からマスク層４９が除去される（図７（Ｃ））。
【００６６】
また、図５のステップＳ５０８において、図６（Ａ）に示すように、ウエハＷの表面をＧＣＩＢ照射装置１３へ指向させると、ウエハＷの端部の表面に酸素のＧＣＩＢ２３が照射されて当該表面から端部貴金属層５３が除去され（図８（Ａ））、図６（Ｂ）に示すように、ウエハＷを酸素のＧＣＩＢ２３に対してほぼ垂直にすると、ウエハＷの端部の側面に酸素のＧＣＩＢ２３が照射されて当該側面から端部貴金属層５３が除去され（図８（Ｂ））、さらに、図６（Ｃ）に示すように、ウエハＷの表面をＧＣＩＢ照射装置１３と反対側へ指向させると、ウエハＷの端部の裏面に酸素のＧＣＩＢ２３が照射されて当該裏面から端部貴金属層５３が除去される（図８（Ｃ））。
【００６７】
すなわち、本実施の形態に係る基板洗浄方法では、ステージ１８をウエハＷとともに首振り運動させることにより、ウエハＷの端部の表面からだけではなく、端部の側面や裏面からマスク層４９及び端部貴金属層５３を確実に除去することができる。
【００６８】
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００６９】
例えば、ステップＳ５０５においてＣＦ系のガスとしてＣＦ４やＣ５Ｆ８のガスを供給したが、ＣＦ系のガスはこれらに限られず、ＳｉＯ２やＳｉＮと反応して生成物を可能なものであれば用いることができる。但し、分子量が大きいもの方が蒸気圧が低く、ＳｉＯ２膜４５やＳｉＮ膜４６に吸着しやすいため、ＣＦ系のガスの分子をＣｘＦｙで表す場合、ｘやｙが大きい方が好ましい。
【００７０】
さらに、ステップＳ５０６やステップＳ５０９において端部貴金属層５３やマスク層４９の除去の終点検出に質量ガス分析計１５を用いたが、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）計と同じイオン検出原理の分析計を用いてもよい。
【００７１】
また、図６（Ｃ）に示すように、ウエハＷの端部の裏面における端部貴金属層５３やマスク層４９を除去するために、ウエハＷの表面がＧＣＩＢ照射装置１３と反対側を指向するようにステージ１８を傾けると、ステージ１８が酸素のＧＣＩＢ２３に直接照射されるおそれがあるため、図９に示すように、ステージ１８において酸素のＧＣＩＢ２３に照射されるおそれがある部分、具体的には、ステージ１８の端部近辺を、非金属材、例えば、シリコンからなる犠牲膜５０で覆うのが好ましい。この場合、例え、酸素のＧＣＩＢ２３によって犠牲膜５０からパーティクルが飛散しても、当該パーティクルはシリコンからなるため、ウエハＷに付着してもウエハＷが金属汚染されるのを防止することができる。
【００７２】
ＧＣＩＢ照射装置１３においてアパーチャー孔を有するアパーチャー板を設けると、酸素ガスクラスター３２がアパーチャー板をスパッタしてアパーチャー板からパーティクルが発生し、該パーティクルがウエハＷに付着するおそれがあるため、ＧＣＩＢ照射装置１３はアパーチャー板を備えないが、アパーチャー板を非金属、例えば、シリコンで構成する場合、アパーチャー板から発生するパーティクルがウエハＷに付着しても当該ウエハＷが金属汚染されることはないため、図１０に示すように、ＧＣＩＢ照射装置１３にアパーチャー板５１を設けてもよい。この場合、アパーチャー板５１は加速器２８及び永久磁石２９の間においてアパーチャー板５１も本体２４内の横断面を覆うように配置され、本体２４の中心軸に対応する部分にアパーチャー孔５２を有する。アパーチャー板５１はアパーチャー孔５２により、加速器２８によって加速された酸素ガスクラスター３２のうち本体２４の中心軸に沿って移動する酸素ガスクラスター３２のみを選別する。また、本体２４を非金属、例えば、シリコンで構成する場合、ビーム通過孔３１の径を縮小してアパーチャー孔として機能させてもよい。
【００７３】
また、図５のウエハの端部洗浄処理は、貴金属膜が存在すれば、積層構造３３以外の構成の積層構造を有するウエハＷの端部における端部貴金属層の除去にも適用することができる。
【００７４】
本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ、例えば、コントロールユニット１７に供給し、コントロールユニット１７のＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【００７５】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００７６】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコントロールユニット１７に供給されてもよい。
【００７７】
また、コントロールユニット１７が読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００７８】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コントロールユニット１７に挿入された機能拡張ボードやコントロールユニット１７に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００７９】
上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
Ｗ  ウエハ
１０  ウエハ端部洗浄装置
１１  チャンバ
１２  ウエハ保持ユニット
１３  ＧＣＩＢ照射装置
１６  処理ガスノズル
１８  ステージ
２２  シャドウウエハ
２３  酸素のＧＣＩＢ
４９  マスク層
５０  犠牲膜
５３  端部貴金属層
【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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【図１０】
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