(57)【要約】【課題】異種金属が露出した基板表面の洗浄において卑金属の溶解を防止する。。【解決手段】基板保持台２６に保持された基板２４表面の周縁部の上方にノズル２１を配置し、カーボン電極２３Ａを通じて電圧発生装置２９により電圧を印加された薬液２１３をノズル２１から基板２４表面の周縁部に供給する。次に、薬液２１３をノズル２１から供給しながら、基板２４表面の中央部の上方にノズル２１を移動させた後、薬液２１３をノズル２１から基板２４表面の中央部に供給する。【選択図】図３
2011222886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持台と、電圧発生装置と、前記電圧発生装置に電気的に接続された第１のカーボン電極が挿入された基板表面側液体供給ノズルとを備えた枚葉式洗浄装置を用いた基板洗浄方法であって、
前記基板保持台に保持された基板の表面の周縁部の上方に前記基板表面側液体供給ノズルを配置し、前記第１のカーボン電極を通じて前記電圧発生装置により電圧を印加された第１の薬液を前記基板表面側液体供給ノズルから前記基板の前記表面の前記周縁部に供給する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記第１の薬液を前記基板表面側液体供給ノズルから供給しながら、前記基板の前記表面の中央部の上方に前記基板表面側液体供給ノズルを移動させる工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記第１の薬液を前記基板表面側液体供給ノズルから前記基板の前記表面の前記中央部に供給する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板洗浄方法において、
前記枚葉式洗浄装置は、前記電圧発生装置に電気的に接続された第２のカーボン電極が挿入された基板裏面側液体供給ノズルをさらに備え、
前記第２のカーボン電極を通じて前記電圧発生装置により電圧を印加された第２の薬液を前記基板裏面側液体供給ノズルから前記基板の裏面に供給する工程をさらに備えている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に記載の基板洗浄方法において、
前記枚葉式洗浄装置は、前記電圧発生装置に電気的に接続された導電性チャックをさらに備え、
前記工程（ａ）は、前記電圧発生装置により電圧を印加された前記導電性チャックにより前記基板を保持する工程を含む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１項に記載の基板洗浄方法において、
前記枚葉式洗浄装置は、前記電圧発生装置に電気的に接続された第３のカーボン電極が挿入された水洗用ノズルをさらに備え、
前記第３のカーボン電極を通じて前記電圧発生装置により電圧を印加された純水又は炭酸水を前記水洗ノズルから前記基板の前記表面に供給する工程（ｅ）をさらに備え、
前記工程（ｅ）は、前記基板の前記表面に前記第１の薬液が供給されている間に開始されることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、
前記工程（ａ）では、前記第１の薬液は少なくとも２秒以上供給されることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、
前記基板の前記表面の前記周縁部にはデバイスは形成されていないことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項７】
請求項６に記載の基板洗浄方法において、
前記基板の前記表面の前記周縁部は、前記基板の端部から３ｍｍ以内の領域であることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板洗浄方法において、
前記基板の前記表面には配線及び配線用バリア膜が露出していることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項９】
基板保持台と、
電圧発生装置と、
前記電圧発生装置に電気的に接続された第１のカーボン電極が挿入された基板表面側液体供給ノズルと、
前記電圧発生装置に電気的に接続された第２のカーボン電極が挿入された基板裏面側液体供給ノズルと、
前記電圧発生装置に電気的に接続された第３のカーボン電極が挿入された水洗用ノズルとを備えていることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板洗浄装置において、
前記基板保持台に、前記電圧発生装置に電気的に接続された導電性チャックが設けられていることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の基板洗浄装置において、
前記電圧発生装置に電圧計及び電流計が電気的に接続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、異種金属が露出した基板表面の洗浄に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化及び高性能化に伴い、メタル材料の使用が増えている。例えば配線材料として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ等、配線用バリア材料として、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｏ、Ｒｕ、ＲｕＮ等が提案されている。また、ゲート絶縁膜材料として、Ｈｆ等、ゲート電極材料として、ＴｉＮ、ＴａＮ等が提案されている。その結果、基板表面において異種金属同士が接触した構造、例えば、配線とそれを囲む配線用バリア膜とからなる構造におけるＣｕ／Ｔａ／ＴａＮ構造、Ｃｕ／Ｔｉ／ＴｉＮ構造、Ｃｕ／ＴｉＮ／Ｔｉ構造、Ｃｕ／Ｃｏ構造、Ｃｕ／Ｒｕ／ＲｕＮ構造、Ａｌ／ＴｉＮ／Ｔｉ構造、Ｗ／Ｔｉ／ＴｉＮ構造等、ゲート電極とその下に形成されたゲート絶縁膜とからなる構造におけるＴｉＮ／Ｈｆ構造、ＴａＮ／Ｈｆ構造等が使われている。このような構造に対する洗浄として、例えば、配線及び配線用バリア膜の洗浄ではフッ素又はフッ化アンモニウムを含むポリマー洗浄液が使用されており、ゲート電極及びゲート絶縁膜の洗浄では酸又はアルカリをベースとした洗浄液が使用されている。
【０００３】
しかしながら、一般的に、種類の異なる金属同士を接触させると電位差が生じることが知られており、異種金属間に電位差が生じた状態で、異種金属同士が接触した構造に対して洗浄を行うと、電位差により卑金属（イオン化傾向の大きい金属（ｂａｓｅ  ｍｅｔａｌ））が溶解するという問題が発生する。
【０００４】
以下、従来の半導体装置の製造方法における前述の問題について、図面を参照しながら説明する。図８（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であり、図８（ａ）は、フォトリソグラフィーによりコンタクト孔パターンを持つレジストパターンを形成した状態、図８（ｂ）は、ドライエッチング及びアッシングによって層間膜にコンタクト孔を開口した状態、図８（ｃ）は、コンタクト孔内のポリマー等を洗浄により除去した状態をそれぞれ示している。
【０００５】
まず、図８（ａ）に示すように、ＳｉＯ2 からなる層間膜９１３に、Ｃｏからなる配線用バリア膜９１２を介して、Ｃｕからなる配線９１１を埋め込んだ後、配線９１１上を含む層間膜９１３上に、ＳｉＮからなる厚さ５０ｎｍの層間膜９１４、及びＳｉＯ2 からなる厚さ５００ｎｍの層間膜９１５を順次形成する。その後、層間膜９１５上に厚さ５００ｎｍのレジストを塗布した後、フォトリソグラフィーにより、開口部９１７を有するレジストパターン９１６を形成する。
【０００６】
次に、レジストパターン９１６をマスクとして、プラズマドライエッチング法により、層間膜９１４及び層間膜９１５に対してエッチングを行って、図８（ｂ）に示すように、層間膜９１４及び層間膜９１５を貫通し且つ底部に配線９１１及び配線用バリア膜９１２を露出させる開口部（コンタクト孔）９１８を形成する。ここで、エッチングガスとして、ＣＦ4 を流量２０ｍｌ／ｍｉｎ（標準状態）、Ａｒを流量４００ｍｌ／ｍｉｎ（標準状態）、Ｏ2 を流量２０ｍｌ／ｍｉｎでそれぞれ用いて、圧力５Ｐａ、高周波電力６００Ｗの条件でエッチングを行う。その後、Ｏ2 ガスを用いて例えば２５℃でアッシングを行って、レジストパターン９１６を除去する。これにより、配線９１１及び配線用バリア膜９１２が露出した開口部９１８の底部にポリマー９１９が生成される。
【０００７】
続いて、図８（ｃ）に示すように、前述のドライエッチング工程で開口部９１８の底部に生じたポリマー９１９を除去するための洗浄を行う。当該洗浄には、図９に示すような洗浄装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。図９に示す装置は、ウェハ保持台９２３及びウェハ保持台９２３の下部に取り付けられた回転軸９２４を備えており、ウェハ保持台９２３上にウェハ９２２をウェハチャック９２５により保持して回転できる機能を有している。また、図９に示す装置は、ウェハ保持台９２３上に保持されたウェハ９２２の上方に薬液ノズル９２１を備えており、当該ウェハ９２２の上面に薬液ノズル９２１から薬液を供給できる機能を有している。図８（ｃ）に示す洗浄工程では、ウェハ回転数６００ｒｐｍ、薬液（フッ素を含むポリマー洗浄液）吐出時間３０秒の条件で洗浄を行う。このとき、配線９１１の構成金属（Ｃｕ）と配線用バリア膜９１２の構成金属（Ｃｏ）とが異種の金属であることに起因して、図８（ｃ）に示すように、卑金属であるＣｏが溶解して、配線構造中に空洞９２０が発生する。
【０００８】
以上に述べた、異種金属同士の接触構造の洗浄において卑金属が溶解するという問題に対して、電圧を印加しながら基板洗浄を行う方法が提案されている。例えば特許文献２には、基板（ウェハ）を静電吸着すると共にウェハを回転駆動する下部電極と、ウェハ上方に位置すると共に貫通孔を有する上部電極とを備えた洗浄装置を用いて、上部電極と下部電極との間に電圧を印加しながら上部電極の貫通孔を通して薬液をウェハに吐出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４-０７１７０２
【特許文献２】特開２００９-０２７１３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述の特許文献２に開示された洗浄方法においても、卑金属の溶解を十分に抑制することはできない。
【００１１】
前記に鑑み、本発明は、異種金属が露出した基板表面の洗浄において卑金属の溶解を防止できる基板洗浄方法及び基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【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、従来の洗浄方法において卑金属の溶解を十分に抑制できない理由について本願発明者が検討したところ、特に薬液の吐出開始直後に卑金属の溶解が発生していることを見出した。すなわち、一般的に、洗浄処理チャンバ、薬液ノズル、配管等は静電気により帯電しているため、これらの設備部材も含めた電圧制御が不可欠である一方、特に薬液の吐出開始直後においては、前述の設備部材の帯電により電圧が不安定になるため、電圧が安定するまでに一定の時間（数秒〜数分）がかかる。ところが、従来の洗浄方法では、上部電極に設けた貫通孔を通して薬液を吐出するため、薬液の吐出開始直後から電圧が安定せず、その結果、薬液の吐出開始直後つまり洗浄開始直後に卑金属の溶解が発生してしまう。
【００１３】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであって、具体的には、本発明に係る基板洗浄方法は、基板保持台と、電圧発生装置と、前記電圧発生装置に電気的に接続された第１のカーボン電極が挿入された基板表面側液体供給ノズルとを備えた枚葉式洗浄装置を用いた基板洗浄方法であって、前記基板保持台に保持された基板の表面の周縁部の上方に前記基板表面側液体供給ノズルを配置し、前記第１のカーボン電極を通じて前記電圧発生装置により電圧を印加された第１の薬液を前記基板表面側液体供給ノズルから前記基板の前記表面の前記周縁部に供給する工程（ａ）と、前記工程（ａ）の後に、前記第１の薬液を前記基板表面側液体供給ノズルから供給しながら、前記基板の前記表面の中央部の上方に前記基板表面側液体供給ノズルを移動させる工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後に、前記第１の薬液を前記基板表面側液体供給ノズルから前記基板の前記表面の前記中央部に供給する工程（ｃ）とを備えている。
【００１４】
尚、本願において、特に断らない限り、基板表面とはデバイス形成面を意味するものとする。
【００１５】
本発明に係る基板洗浄方法において、前記枚葉式洗浄装置は、前記電圧発生装置に電気的に接続された第２のカーボン電極が挿入された基板裏面側液体供給ノズルをさらに備え、前記第２のカーボン電極を通じて前記電圧発生装置により電圧を印加された第２の薬液を前記基板裏面側液体供給ノズルから前記基板の裏面に供給する工程をさらに備えていてもよい。
【００１６】
本発明に係る基板洗浄方法において、前記枚葉式洗浄装置は、前記電圧発生装置に電気的に接続された導電性チャックをさらに備え、前記工程（ａ）は、前記電圧発生装置により電圧を印加された前記導電性チャックにより前記基板を保持する工程を含んでいてもよい。
【００１７】
本発明に係る基板洗浄方法において、前記枚葉式洗浄装置は、前記電圧発生装置に電気的に接続された第３のカーボン電極が挿入された水洗用ノズルをさらに備え、前記第３のカーボン電極を通じて前記電圧発生装置により電圧を印加された純水又は炭酸水を前記水洗ノズルから前記基板の前記表面に供給する工程（ｅ）をさらに備え、前記工程（ｅ）は、前記基板の前記表面に前記第１の薬液が供給されている間に開始されてもよい。
【００１８】
本発明に係る基板洗浄方法において、前記工程（ａ）では、前記第１の薬液は少なくとも２秒以上供給されてもよい。
【００１９】
本発明に係る基板洗浄方法において、前記基板の前記表面の前記周縁部にはデバイスは形成されていなくてもよい。この場合、前記基板の前記表面の前記周縁部は、前記基板の端部から３ｍｍ以内の領域であってもよい。
【００２０】
本発明に係る基板洗浄方法において、前記基板の前記表面には配線及び配線用バリア膜が露出していてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る基板洗浄装置は、基板保持台と、電圧発生装置と、前記電圧発生装置に電気的に接続された第１のカーボン電極が挿入された基板表面側液体供給ノズルと、前記電圧発生装置に電気的に接続された第２のカーボン電極が挿入された基板裏面側液体供給ノズルと、前記電圧発生装置に電気的に接続された第３のカーボン電極が挿入された水洗用ノズルとを備えている。
【００２２】
本発明に係る基板洗浄装置において、前記基板保持台に、前記電圧発生装置に電気的に接続された導電性チャックが設けられていてもよい。
【００２３】
本発明に係る基板洗浄装置において、前記電圧発生装置に電圧計及び電流計が電気的に接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、薬液の吐出開始直後における卑金属の溶解を確実に抑制できるため、異種金属が露出した基板表面の洗浄においても高歩留まりを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態及びその変形例に係る基板洗浄方法を用いた半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、第１の本実施形態に係る基板洗浄方法の各工程を説明するための模式図である。
【図４】図４は、第１の本実施形態に係る基板洗浄方法における薬液吐出時間に対する電流値の依存性を示す図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、第１の本実施形態に係る基板洗浄方法におけるウェハの表面側及び裏面側の液体吐出タイミングチャートを示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の変形例に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｅ）は、第１の本実施形態の変形例に係る基板洗浄方法の各工程を説明するための模式図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図９】図９は、従来の基板洗浄装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄方法及び基板洗浄装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る基板洗浄方法を用いた半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であり、図１（ａ）、フォトリソグラフィーによりコンタクト孔パターンを持つレジストパターンを形成した状態、図１（ｂ）は、ドライエッチング及びアッシングによって層間膜にコンタクト孔を開口した状態、図１（ｃ）は、コンタクト孔内のポリマー等を洗浄により除去した状態をそれぞれ示している。
【００２８】
まず、図１（ａ）に示すように、例えばＳｉＯ2 からなる層間膜１３に、例えばＣｏからなる配線用バリア膜１２を介して、例えばＣｕからなる配線１１を埋め込んだ後、配線１１上を含む層間膜１３上に、例えばＳｉＮからなる厚さ５０ｎｍの層間膜１４、及び例えばＳｉＯ2 からなる厚さ５００ｎｍの層間膜１５を順次形成する。その後、層間膜１５上に厚さ５００ｎｍのレジストを塗布した後、フォトリソグラフィーにより、開口部１７を有するレジストパターン１６を形成する。
【００２９】
次に、レジストパターン１６をマスクとして、例えばプラズマドライエッチング法により、層間膜１４及び層間膜１５に対してエッチングを行って、図１（ｂ）に示すように、層間膜１４及び層間膜１５を貫通し且つ底部に配線１１及び配線用バリア膜１２を露出させる開口部（コンタクト孔）１８を形成する。ここで、エッチングガスとして、例えば、ＣＦ4 を流量２０ｍｌ／ｍｉｎ（標準状態）、Ａｒを流量４００ｍｌ／ｍｉｎ（標準状態）、Ｏ2 を流量２０ｍｌ／ｍｉｎでそれぞれ用いて、例えば、圧力５Ｐａ、高周波電力６００Ｗの条件でエッチングを行う。その後、例えば、Ｏ2 ガスを用いて例えば２５℃でアッシングを行って、レジストパターン１６を除去する。これにより、配線１１及び配線用バリア膜１２が露出した開口部１８の底部にポリマー１９が生成される。
【００３０】
続いて、図１（ｃ）に示すように、前述のドライエッチング工程で開口部１８の底部に生じたポリマー１９を除去するための洗浄を行う。
【００３１】
図２は、図１（ｃ）に示す洗浄工程で用いる本実施形態の基板洗浄装置の概略構成を示している。図２に示すように、本実施形態の基板洗浄装置は、ウェハ保持台２６、及びウェハ保持台２６の下部に取り付けられ且つウェハ保持台２６を回転させる回転軸２７を備えている。ウェハ保持台２６上においてウェハ２４はウェハチャック２５によって保持される。ウェハ保持台２６上に保持されたウェハ２４の上方には、ウェハ２４表面に薬液を供給する薬液ノズル２１、及びウェハ２４表面に純水を供給する水洗用ノズル２２が設けられている。薬液ノズル２１及び水洗用ノズル２２は、ウェハ２４の主面に平行な方向に沿って移動可能である。また、回転軸２７及びウェハ保持台２６には、ウェハ２４裏面に薬液及び純水を供給する裏面ノズル２８が設けられている。ここで、薬液ノズル２１、水洗用ノズル２２及び裏面ノズル２８にはそれぞれ、Ｐｔ電極やダイヤモンドコーティング金属等と比べてクラックなどに起因する金属汚染の懸念がないカーボン電極２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが挿入されている。カーボン電極２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの挿入には、例えばＴ字継ぎ手（ｔｅｅ  ｊｏｉｎｔ）を用いることが好ましい。カーボン電極２３Ａ及び２３Ｂは配線２１２を通じて電圧発生装置２９の負極側に接続されていると共に、カーボン電極２３Ｃは配線２１２を通じて電圧発生装置２９の正極側に接続されている。これにより、薬液ノズル２１、水洗用ノズル２２及び裏面ノズル２８から薬液又は純水を供給すると、ウェハ２４に電圧を印加することができる。また、配線２１２には、電圧をモニタリングするための電圧計２１０、及び電流をモニタリングするための電流計２１１がそれぞれ接続されている。
【００３２】
以下、図２に示す基板洗浄装置を用いた本実施形態の基板洗浄方法について、図３（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の基板洗浄方法の各工程における図２に示す基板洗浄装置の動作を説明するための模式図であり、図３（ａ）は、ウェハ保持台２６上に保持されたウェハ２４表面のエッジ部（周縁部）の上方に薬液ノズル２１を配置して電圧印加を行っている状態、図３（ｂ）は、ウェハ２４表面のエッジ部及びウェハ２４裏面の中央部のそれぞれに薬液を吐出している状態、図３（ｃ）は、薬液ノズル２１をウェハ２４表面の中央部の上方に移動させて薬液を吐出している状態、図３（ｄ）は、薬液を吐出しながら水洗用ノズル２２をウェハ２４表面の中央部の上方に移動させた状態、図３（ｅ）は、水洗用ノズル２２及び裏面ノズル２８のそれぞれから純水を吐出している状態を示している。尚、図３（ａ）〜（ｅ）において、図２に示す本実施形態の基板洗浄装置と同じ構成要素には同じ符号を付している。また、図３（ａ）に示す洗浄処理開始から図３（ｅ）に示す洗浄処理終了まで、回転軸２７の回転によってウェハ２４はウェハ保持台２６と共に常に回転している。
【００３３】
まず、図３（ａ）に示す薬液吐出開始前に、電圧発生装置２９よりカーボン電極２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃのそれぞれに電圧を印加すると共に、回転軸２７を回転させて、ウェハ２４を保持したウェハ保持台２６を回転させる。ここで、電圧印加は、薬液ノズル２１側に例えば−０．５Ｖの電圧が印加されるように行う。次に、図３（ａ）に示すように、ウェハ保持台２６上に保持されたウェハ２４表面のエッジ部の上方に薬液ノズル２１を配置する。
【００３４】
次に、薬液吐出開始時においては、図３（ｂ）に示すように、ウェハ２４表面のエッジ部に薬液ノズル２１から薬液２１３を吐出すると共に、ウェハ２４裏面のほぼ中央部に裏面ノズル２８から薬液２１３を供給する。これにより、薬液ノズル２１から薬液２１３を介して裏面ノズル２８に瞬間的に電流が流れるが、数秒後には実質的に電流は流れなくなる。すなわち、ウェハ２４に印加される電圧が安定する。このとき、ウェハ２４表面側におけるウェハエッジから例えば３ｍｍ以内の周縁部（デバイスを形成しない領域）に薬液ノズル２１から薬液２１３を例えば３０秒間吐出すると、前述の電流値が変化する間（つまり電圧が不安定な間）は、ウェハ２４のデバイス形成領域に薬液２１３が吐出されることがない。このため、ウェハ２４表面上において異種金属（例えば図１（ｂ）に示す配線１１及び配線用バリア膜１２）が露出しており、当該異種金属が薬液２１３にさらされていたとしても、当該異種金属間での腐食反応を防止することができるので、デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００３５】
図４は、本実施形態の基板洗浄方法における薬液吐出開始直後からの電流値の変化を示している。ここで、印加電圧は前述のように−０．５Ｖである。図４に示すように、薬液吐出開始直後には瞬間的に電流が流れているものの、２秒程度経過した後には電流がほとんど流れなくなる（つまり電流値が安定化する）ことがわかる。ここで、電流が安定化するということは、印加電圧が一定になり安定化するということを意味する。従って、印加電圧を安定化させるためには、少なくとも薬液の吐出開始から２秒程度以上、ウェハ２４表面の周縁部に薬液２１３を吐出し続けることが必要である。
【００３６】
次に、印加電圧が安定した後に、図３（ｃ）に示すように、ウェハ２４表面の中央部の上方に薬液ノズル２１を移動させて当該中央部（デバイス形成領域）に薬液２１３を吐出する。ここで、薬液ノズル２１を移動させている間も薬液ノズル２１からの薬液２１３の吐出を続ける。ウェハ２４裏面側においても同様に、裏面ノズル２８からの薬液２１３の吐出を続ける。従って、ウェハ２４の表裏面に対して薬液２１３が供給され続けているため、薬液２１３を通じてウェハ２４に印加される電圧の大きさが一定に保たれることになる。この結果、薬液２１３に接する異種金属間での腐食反応は起こらないので、デバイスの歩留まりを高く維持することができる。
【００３７】
次に、図３（ｄ）に示すように、薬液ノズル２１からの薬液２１３の吐出を続けながら、水洗用ノズル２２をウェハ２４表面の中央部の上方に移動させる。
【００３８】
次に、図３（ｅ）に示すように、水洗用ノズル２２から純水２１４を吐出する一方、薬液ノズル２１からの薬液２１３の供給を止める。また、裏面ノズル２８からは、例えば液体供給配管を薬液用から純水用に切り替えることによって、薬液２１３に引き続き純水２１４を吐出する。ここで、水洗用ノズル２２に接続されたカーボン電極２３Ｂと、裏面ノズル２８に接続されたカーボン電極２３Ｃとの間に電圧発生装置２９から電圧が印加されているため、薬液２１３及び純水２１４を途切れることなくウェハ２４の表面及び裏面に供給することによって、印加電圧を安定させたまま、洗浄処理を完了させることが可能となる。
【００３９】
図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態の基板洗浄方法におけるウェハ２４の表面側及び裏面側の液体吐出タイミングチャートを電圧印加タイミングチャート（図５（ａ）のみに図示）と共に示している。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、初めに、薬液ノズル２１、水洗用ノズル２２、裏面ノズル２８のそれぞれに挿入したカーボン電極２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを介して薬液２１３に電圧を印加した後、ウェハ２４表面のエッジ部に薬液吐出を開始すると共に、ウェハ２４裏面の中央部付近に薬液吐出を開始する。その後、ウェハ２４表面側では、薬液ノズル２１をエッジ部から中央部に移動させた後、所定の時間に亘って、薬液２１３のみをウェハ２４表面に吐出し続け、その後、水洗用ノズル２２を中央部に移動させ、薬液吐出流量を減らしながら、純水吐出流量を増加させる。一方、ウェハ２４裏面側では、ウェハ２４表面に薬液２１３が供給されている間、裏面ノズル２８からの薬液吐出を続けて行い、ウェハ２４表面側で純水供給が始まったと同時に、裏面ノズル２８への供給配管を薬液用から純水用へと切り替える。このとき、裏面ノズル２８への供給配管と裏面ノズル２８との間に残っている薬液２１３が純水２１４によって希釈されながら押し出されるため、図５（ｂ）に示すタイミングチャートでは、薬液吐出流量と純水吐出流量とのオーバーラップが見られる。
【００４０】
すなわち、本実施形態においては、ウェハ２４の表面及び裏面の両方において薬液供給が終了する前に純水供給を開始することによって、薬液２１３や純水２１４を介した電気的接続を保つことができるので、印加電圧を一定に保つことができる。
【００４１】
最後に、図３（ｅ）に示す工程で薬液供給から純水供給に切り換えた後、純水２１４のみを所定の時間ウェハ２４に供給することにより、ウェハ２４に付着している薬液２１３を十分に洗い流す。
【００４２】
尚、本実施形態の基板洗浄方法においては、配線２１２に接続された電圧計２１０及び電流計２１１によって電圧値及び電流値をモニタリングできるため、これらの数値に変動があった場合には印加電圧を制御することにより、当該電圧を安定させることができる。
【００４３】
以上に説明したように、本実施形態によると、薬液吐出開始直後の印加電圧が不安定な間）は、ウェハ２４のデバイス形成領域に薬液吐出されることがないと共に、薬液吐出開始から水洗終了までの間、ウェハ２４に印加される電圧を安定化させることができる。従って、ウェハ２４表面に異種金属（例えば図１（ｂ）に示す配線１１及び配線用バリア膜１２）が露出していたとしても、当該異種金属同士の接触に起因する溶解を抑制できるので、デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、配線材料としてＣｕ、配線バリア膜材料としてＣｏを用いた場合において卑金属であるＣｏの溶解を抑制する場合を例示したが、電極電位（イオン化傾向）が異なる異種金属が基板表面に露出している構造であれば、本実施形態と同様の洗浄方法を適用することによって、洗浄処理中の卑金属の溶解を防止することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、薬液２１３を用いた基板洗浄の後、純水２１４を用いた基板洗浄を行ったが、印加電圧をより早く安定化させるために、純水２１４に代えて、炭酸水を用いてもよい。
【００４６】
（第１の実施形態の変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の変形例に係る基板洗浄方法及び基板洗浄装置について、図面を参照しながら説明する。尚、本変形例に係る基板洗浄方法を用いた半導体装置の製造方法の各工程は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す第１の実施形態と同様である。
【００４７】
図６は、図１（ｃ）に示す洗浄工程で用いる本変形例の基板洗浄装置の概略構成を示している。尚、図６において、図２に示す第１の実施形態の基板洗浄装置と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００４８】
図６に示すように、本変形例の基板洗浄装置は、ウェハ保持台２６、及びウェハ保持台２６の下部に取り付けられ且つウェハ保持台２６を回転させる回転軸２７を備えている。ウェハ保持台２６上においてウェハ２４はウェハチャック２５によって保持される。ウェハ保持台２６上に保持されたウェハ２４の上方には、ウェハ２４表面に薬液を供給する薬液ノズル２１、及びウェハ２４表面に純水を供給する水洗用ノズル２２が設けられている。薬液ノズル２１及び水洗用ノズル２２は、ウェハ２４の主面に平行な方向に沿って移動可能である。また、回転軸２７及びウェハ保持台２６には、ウェハ２４裏面に薬液及び純水を供給する裏面ノズル２８が設けられている。ここで、薬液ノズル２１、水洗用ノズル２２及び裏面ノズル２８にはそれぞれ、Ｐｔ電極やダイヤモンドコーティング金属等と比べてクラックなどに起因する金属汚染の懸念がないカーボン電極２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが挿入されている。カーボン電極２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの挿入には、例えばＴ字継ぎ手を用いることが好ましい。カーボン電極２３Ａ及び２３Ｂは配線２１２を通じて電圧発生装置２９の負極側に接続されていると共に、カーボン電極２３Ｃは配線２１２を通じて電圧発生装置２９の正極側に接続されている。これにより、薬液ノズル２１、水洗用ノズル２２及び裏面ノズル２８から薬液又は純水を供給すると、ウェハ２４に電圧を印加することができる。また、配線２１２には、電圧をモニタリングするための電圧計２１０、及び電流をモニタリングするための電流計２１１がそれぞれ接続されている。
【００４９】
図６に示す本変形例の基板洗浄装置が、図２に示す第１の実施形態の基板洗浄装置と異なっている点は、ウェハチャック２５として導電性チャックを用いること、及び、当該導電性チャックが、配線２１２を通じて電圧発生装置２９の正極側に接続されていることである。
【００５０】
尚、導電性チャックの材料としては、例えば導電性樹脂を使用してもよい。また、導電性チャックとして、従来の静電チャックを用いた場合、静電チャックのウェハ保持力は印加電圧によって変化するため、導電性チャックとしては、ウェハ２４を安定的に保持できるメカチャックを使用することが望ましい。
【００５１】
以下、図６に示す基板洗浄装置を用いた本変形例の基板洗浄方法について、図７（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。図７（ａ）〜（ｅ）は、本変形例の基板洗浄方法の各工程における図６に示す基板洗浄装置の動作を説明するための模式図であり、図７（ａ）は、ウェハ保持台２６上にウェハチャック（導電性チャック）２５により保持されたウェハ２４表面のエッジ部（周縁部）の上方に薬液ノズル２１を配置して電圧印加を行っている状態、図７（ｂ）は、ウェハ２４表面のエッジ部に薬液を吐出している状態、図７（ｃ）は、薬液ノズル２１をウェハ２４表面の中央部の上方に移動させて薬液を吐出している状態、図７（ｄ）は、薬液を吐出しながら水洗用ノズル２２をウェハ２４表面の中央部の上方に移動させた状態、図７（ｅ）は、水洗用ノズル２２から純水を吐出している状態を示している。尚、図７（ａ）〜（ｅ）において、図６に示す本変形例の基板洗浄装置と同じ構成要素には同じ符号を付している。また、図７（ａ）に示す洗浄処理開始から図７（ｅ）に示す洗浄処理終了まで、回転軸２７の回転によってウェハ２４はウェハ保持台２６上にウェハチャック（導電性チャック）２５により保持された状態で常に回転している。
【００５２】
まず、図７（ａ）に示す薬液吐出開始前に、電圧発生装置２９よりカーボン電極２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、及びウェハチャック２５のそれぞれに電圧を印加すると共に、回転軸２７を回転させて、ウェハ２４をウェハチャック２５により保持したウェハ保持台２６を回転させる。ここで、電圧印加は、薬液ノズル２１側に例えば−０．５Ｖの電圧が印加されるように行う。次に、図７（ａ）に示すように、ウェハ保持台２６上に保持されたウェハ２４表面のエッジ部の上方に薬液ノズル２１を配置する。
【００５３】
次に、薬液吐出開始時においては、図７（ｂ）に示すように、ウェハ２４表面のエッジ部（デバイスが形成されていない領域）に薬液ノズル２１から薬液２１３を吐出する。これにより、薬液ノズル２１から薬液２１３を介して、ウェハ２４を保持するウェハチャック（導電性チャック）２５に瞬間的に電流が流れるが、数秒後には実質的に電流は流れなくなる。すなわち、ウェハ２４に印加される電圧が安定する。このとき、ウェハ２４表面側におけるウェハエッジから例えば３ｍｍ以内の周縁部（デバイスを形成しない領域）に薬液ノズル２１から薬液２１３を例えば１０秒間吐出すると、前述の電流値が変化する間（つまり電圧が不安定な間）は、ウェハ２４のデバイス形成領域に薬液２１３が吐出されることがない。このため、ウェハ２４表面上において異種金属（例えば図１（ｂ）に示す配線１１及び配線用バリア膜１２）が露出しており、当該異種金属が薬液２１３にさらされていたとしても、当該異種金属間での腐食反応を防止することができるので、デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００５４】
次に、印加電圧が安定した後に、図７（ｃ）に示すように、ウェハ２４表面の中央部の上方に薬液ノズル２１を移動させて当該中央部（デバイス形成領域）に薬液２１３を吐出する。ここで、薬液ノズル２１を移動させている間も薬液ノズル２１からの薬液２１３の吐出を続ける。従って、薬液２１３を通じてウェハ２４に印加される電圧の大きさが一定に保たれることになる。この結果、薬液２１３に接する異種金属間での腐食反応は起こらないので、デバイスの歩留まりを高く維持することができる。
【００５５】
次に、図７（ｄ）に示すように、薬液ノズル２１からの薬液２１３の吐出を続けながら、水洗用ノズル２２をウェハ２４表面の中央部の上方に移動させる。
【００５６】
次に、図７（ｅ）に示すように、水洗用ノズル２２から純水２１４を吐出する一方、薬液ノズル２１からの薬液２１３の供給を止める。ここで、薬液ノズル２１に接続されたカーボン電極２３Ａ及び水洗用ノズル２２に接続されたカーボン電極２３Ｂのそれぞれと、ウェハチャック（導電性チャック）２５との間に電圧発生装置２９から電圧が印加されているため、薬液２１３及び純水２１４を途切れることなくウェハ２４表面に供給することによって、印加電圧を安定させたまま、洗浄処理を完了させることが可能となる。すなわち、本変形例においては、ウェハ２４の表面において薬液供給が終了する前に純水供給を開始することによって、薬液２１３や純水２１４を介した電気的接続を保つことができるので、印加電圧を一定に保つことができる。
【００５７】
最後に、図７（ｅ）に示す工程で薬液供給から純水供給に切り換えた後、純水２１４のみを所定の時間ウェハ２４に供給することにより、ウェハ２４に付着している薬液２１３を十分に洗い流す。
【００５８】
尚、本変形例の基板洗浄方法においては、配線２１２に接続された電圧計２１０及び電流計２１１によって電圧値及び電流値をモニタリングできるため、これらの数値に変動があった場合には印加電圧を制御することにより、当該電圧を安定させることができる。
【００５９】
以上に説明したように、本変形例によると、薬液吐出開始直後の印加電圧が不安定な間）は、ウェハ２４のデバイス形成領域に薬液吐出されることがないと共に、薬液吐出開始から水洗終了までの間、ウェハ２４に印加される電圧を安定化させることができる。従って、ウェハ２４表面に異種金属（例えば図１（ｂ）に示す配線１１及び配線用バリア膜１２）が露出していたとしても、当該異種金属同士の接触に起因する溶解を抑制できるので、デバイスの歩留まりを向上させることができる。特に、本変形例においては、ウェハ２４裏面に対する薬液吐出の有無に関わらず、ウェハ２４表面に対する薬液吐出のみによって印加電圧を制御することができる。
【００６０】
尚、本変形例において、必要に応じてウェハ２４裏面に裏面ノズル２８から薬液又は純水を供給してもよい。また、本変形例においては、ウェハ２４表面に供給される薬液２１３又は純水２１４と、ウェハチャック（導電性チャック）２５との間で電圧を安定化させることができるため、裏面ノズル２８へのカーボン電極２３Ｃの挿入は必ずしも必要ではない。
【００６１】
また、本変形例では、配線材料としてＣｕ、配線バリア膜材料としてＣｏを用いた場合において卑金属であるＣｏの溶解を抑制する場合を例示したが、電極電位（イオン化傾向）が異なる異種金属が基板表面に露出している構造であれば、本変形例と同様の洗浄方法を適用することによって、洗浄処理中の卑金属の溶解を防止することができる。
【００６２】
また、本変形例では、薬液２１３を用いた基板洗浄の後、純水２１４を用いた基板洗浄を行ったが、印加電圧をより早く安定化させるために、純水２１４に代えて、炭酸水を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上に説明したように、本発明は、異種金属が露出した基板表面の洗浄に関し、薬液を介して電圧を印加しながら基板洗浄を行う際に、基板周縁部への薬液吐出により電圧を安定化させてから薬液処理を行なうことによって、異種金属間の接触に起因する卑金属の溶解を確実に抑制して歩留まりを向上させることができるので、非常に有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１１    配線
１２    配線バリア膜
１３    層間膜
１４    層間膜
１５    層間膜
１６    レジストパターン
１７    開口部
１８    開口部（コンタクト孔）
１９    ポリマー
２１    薬液ノズル
２２    水洗用ノズル
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ    カーボン電極
２４    ウェハ
２５    ウェハチャック（導電性チャック）
２６    ウェハ保持台
２７    回転軸
２８    裏面ノズル
２９    電圧発生装置
２１０    電圧計
２１１    電流計
２１２    配線
２１３    薬液
２１４    純水
９１１    配線
９１２    配線用バリア膜
９１３    層間膜
９１４    層間膜
９１５    層間膜
９１６    レジストパターン
９１７    開口部
９１８    開口部（コンタクト孔）
９１９    ポリマー
９２０    空洞
９２１    薬液ノズル
９２２    ウェハ
９２３    ウェハ保持台
９２４    回転軸
９２５    ウェハチャック
【図１】
2011222886.tif 000003
【図２】
2011222886.tif 000004
【図３】
2011222886.tif 000005
【図４】
2011222886.tif 000006
【図５】
2011222886.tif 000007
【図６】
2011222886.tif 000008
【図７】
2011222886.tif 000009
【図８】
2011222886.tif 000010
【図９】
2011222886.tif 000011