(57)【要約】【課題】不純物の混入を防止できると共に薬液の酸化を防止することができる薬液の酸化防止装置及び薬液の酸化防止方法を提供する。【解決手段】薬液６１を備える循環槽１０と、循環槽１０内に不活性ガスを供給して循環槽１０内の圧力を循環槽１０外の圧力よりも高くする第１の不活性ガス供給手段２７と、ウェハ６０を収容すると共にウェハ６０に薬液６１を供給してウェハ６０を洗浄するチャンバー４０と、チャンバー４０内に不活性ガスを供給してチャンバー４０内の圧力をチャンバー４０外の圧力よりも高くする第２の不活性ガス供給手段５７と、を備える薬液の酸化防止装置１【選択図】図１
2008091533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液を備える循環槽に不活性ガスを供給し前記循環槽内の圧力を前記循環槽外の圧力よりも高くする工程と、
前記循環槽からウェハを収容するチャンバーに前記薬液を供給する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内の圧力を前記チャンバー外の圧力よりも高くする工程と、
前記チャンバーから洗浄後の前記薬液を前記循環槽に戻す工程と
を含むことを特徴とする薬液の酸化防止方法。
【請求項２】
薬液中の溶存酸素を除去する工程と、
前記薬液をウェハを収容するチャンバーに供給する工程と、
前記チャンバーから洗浄後の前記薬液を循環槽に戻す工程と
を備えることを特徴とする薬液の酸化防止方法。
【請求項３】
薬液を備える循環槽と、
前記循環槽内に不活性ガスを供給して前記循環槽内の圧力を前記循環槽外の圧力よりも高くする第１の不活性ガス供給手段と、
ウェハを収容すると共に前記ウェハに前記薬液を供給して前記ウェハを洗浄するチャンバーと、
前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内の圧力を前記チャンバー外の圧力よりも高くする第２の不活性ガス供給手段と、
を備えることを特徴とする薬液の酸化防止装置。
【請求項４】
前記薬液中の溶存酸素を除去する溶存酸素除去装置をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の薬液の酸化防止装置。
【請求項５】
薬液を備える循環槽と、
前記薬液中の溶存酸素を除去する溶存酸素除去装置と、
ウェハを収容すると共に前記ウェハに前記薬液を供給して前記ウェハを洗浄するチャンバーと
を備えることを特徴とする薬液の酸化防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薬液の酸化防止装置及び薬液の酸化防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理液を用いて半導体基板の洗浄等の化学処理を行う場合、半導体基板表面に付着している不純物を除去するとともに不純物の再付着を防止することが重要である。
【０００３】
半導体基板表面に金属酸化物が付着することを防止する手段としては、ウェット処理槽の開口部に窒素ガスカーテンを形成し、不純物がポリマー剥離液に混入するのを防止する方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、特許文献１にかかるポリマー剥離液の循環系は開放系であることから、大気が容易に入り込むという問題があった。また近年、金属配線はよりファインピッチになる傾向があることから、金属腐食の問題がより大きなものとなってきている。そのため、金属配線のさらなるファインピッチ化に備え、より効果的な薬液の酸化防止装置及び薬液の酸化防止方法が求められていた。
【特許文献１】特開平７−２２１０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上より、不純物の混入を防止できると共に薬液の酸化を防止することができる薬液の酸化防止装置及び薬液の酸化防止方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴は、薬液を備える循環槽に不活性ガスを供給し循環槽内の圧力を前記循環槽外の圧力よりも高くする工程と、循環槽からウェハを収容するチャンバーに薬液を供給する工程と、チャンバー内に不活性ガスを供給してチャンバー内の圧力をチャンバー外の圧力よりも高くする工程と、チャンバーから洗浄後の薬液を循環槽に戻す工程と、を含む薬液の酸化防止方法を要旨とする。
【０００７】
本発明の第２の特徴は、薬液中の溶存酸素を除去する工程と、薬液をウェハを収容するチャンバーに供給する工程と、チャンバーから洗浄後の薬液を循環槽に戻す工程とを備える薬液の酸化防止方法を要旨とする。
【０００８】
本発明の第３の特徴は、薬液を備える循環槽と、循環槽内に不活性ガスを供給して循環槽内の圧力を循環槽外の圧力よりも高くする第１の不活性ガス供給手段と、ウェハを収容すると共にウェハに薬液を供給してウェハを洗浄するチャンバーと、チャンバー内に不活性ガスを供給してチャンバー内の圧力をチャンバー外の圧力よりも高くする第２の不活性ガス供給手段と、を備える薬液の酸化防止装置を要旨とする。
【０００９】
本発明の第４の特徴は、薬液を備える循環槽と、薬液中の溶存酸素を除去する溶存酸素除去装置と、ウェハを収容すると共にウェハに薬液を供給してウェハを洗浄するチャンバーとを備える薬液の酸化防止装置を要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
不純物の混入を防止できると共に薬液の酸化を防止することができる薬液の酸化防止装置及び薬液の酸化防止方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。尚、図中同一又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１に示す第１の実施形態に用いられる薬液の酸化防止装置１は、薬液６１を備える循環槽１０と、循環槽１０内に不活性ガスを供給して循環槽１０内の圧力を循環槽１０外の圧力よりも高くする第１の不活性ガス供給手段２７と、ウェハ６０を収容すると共にウェハ６０に薬液６１を供給してウェハ６０を洗浄するチャンバー４０と、チャンバー４０内に不活性ガスを供給してチャンバー４０内の圧力をチャンバー４０外の圧力よりも高くする第２の不活性ガス供給手段５７と、を備える。循環槽１０は薬液６１の上面を覆うフロート１２及び循環槽１０内のガスを排気するリザーバ２６を備える。チャンバー４０はノズル４２とウェハ保持具４３とを備える。さらに薬液の酸化防止装置１は、一端が循環槽１０の薬液６１に挿入され他端がチャンバー４０に接続された、循環槽１０からチャンバー４０に向かって順にポンプ２１、フィルター２２、温度調整装置２３、切り替えバルブ２５を有する供給配管３１と、一端が供給配管３１の切り替えバルブ２５に接続され他端が循環槽１０の薬液６１に挿入された配管３２と、一端がチャンバー４０に接続され他端が循環槽１０に接続された、チャンバー４０から循環槽１０に向かって順に回収タンク５４、ポンプ５１、フィルター５２を有する回収配管３３と、を備える。
【００１３】
ポンプ２１に吸引された循環槽１０内の薬液６１は供給配管３１及びノズル４２を介してチャンバー４０内の処理空間に供給される。またチャンバー４０の不使用時は、切り替えバルブ２５を切り替えることで薬液６１をチャンバー４０に供給することなく薬液６１を循環槽１０内に戻される。さらにチャンバー４０内で処理に用いられた薬液６２は、回収タンク５４に溜められ、その後ポンプ５１により吸い上げられ回収配管３３を介して循環槽１０に戻される。
【００１４】
薬液６１としてのポリマー剥離液は特に制限なく、種々の薬液の中から選択して用いることができる。例えばフッ素化合物、防食剤やキレ−ト剤等の添加剤を用いる事ができる。具体的にはフッ素化合物含有ポリマー剥離液等を用いることができる。フッ素化合物として例をあげるとフッ化アンモニウム、酸性フッ化アンモニウムフッ酸、メチルアミンフッ酸塩、ジメチルアミンフッ酸塩、トリメチルアミンフッ酸塩、エチルアミンフッ酸塩、ジエチルアミンフッ酸塩、トリエチルアミンフッ酸塩、エタノールアミンフッ酸塩、ジエタノールアミンフッ酸塩、トリエタノールアミンフッ酸塩、イソプロパノールアミンフッ酸塩、ジイソプロパノールアミンフッ酸塩、トリイソプロパノールアミンフッ酸塩、ジアザビシクロウンデセンフッ酸塩、ジアザビシクロノネンフッ酸塩等があげられる。好ましくはフッ化アンモニウム、酸性フッ化アンモニウムフッ酸、バッファードフッ酸である。フッ素化合物の濃度は特に規定がないが、フッ素化合物濃度０．００１から５５重量％であることが好ましい。これより濃度が低い場合、腐食の可能性が低くなる。さらに溶剤を含むことは何ら問題がない。
【００１５】
溶剤の具体的な例としてはエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレンゴリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ホルムアミド、モノメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド、モノエチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、アセトアミド、モノメチルアセトアミド、ジメチルアセトアミド、モノエチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ビス（２−ヒドロキシスルホン、テトラメチレンスルホン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジイソプロピル−２−イミダゾリジノンγ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、アミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、１−アミノ−３−プロパノール、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジメチルアミノエタノール、Ｎ−メチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、アミノエトキシエタノール、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンが挙げられる。これらのうち一種もしくは混合した状態で使用できる。
【００１６】
銅に対する防食剤としてベンゾトリアゾールに代表されるアゾール類、アセチレンアルコールに代表されるアルキン化合物、チオ尿素、メルカプトチアゾールに代表される低原子価硫黄化合物等を使用しても構わない。その他にもキレート剤を用いることができる。
【００１７】
ウェハ６０としての基板材料は、特に制限はないが銅及び銅合金を含むものを用いることができる。また適応が可能なシリコン、非晶質シリコン、ポリシリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミニウム、アルミニウム合金、金、白金、銀、チタン、チタン−タングステン、窒化チタン、タングステン、タンタル、タンタル化合物、クロム、クロム酸化物、クロム合金、ＩＴＯ（インジュウム−スズ酸化物）等の半導体配線材料あるいはガリウム−砒素、ガリウム−リン、インジウム−リン等の化合物半導体、ストロンチウム−ビスマス−タンタル等の誘電体材料、さらにＬＣＤのガラス基板等が挙げられる。
【００１８】
不活性ガスとしては、窒素ガス、希ガス等が挙げられる。工業上利用性及びコストの観点からは窒素ガスを用いることが好ましい。
【００１９】
薬液と不活性ガスの組み合わせとしては特に制限はない。ドライエッチング時には窒素ガスを用いることが好ましい。例えばドライエッチング後にビア底の金属表面がむき出しになるような場合であっても、窒素ガスを用いれば、金属表面の酸化を防止できるからである。
【００２０】
循環槽１０としては特に制限はないが密閉性の良好なものを用いることが好ましい。不活性ガスを供給した際に循環槽１０内の圧力を一定に保つことができるからである。また不純物の混入を防止することができるからである。
【００２１】
第１の不活性ガス供給手段２７としては、不活性ガスを循環槽１０内に供給し循環槽１０内の圧力を循環槽１０外の圧力よりも高くすることができるものであれば特に制限なく、種々の供給手段を用いることができる。第２の不活性ガス供給手段５７についても同様である。
【００２２】
密閉された循環槽１０及びチャンバー４０の双方に不活性ガスを供給することで、後に説明するように酸素の薬液への溶解を効果的に防止することができる。
【００２３】
チャンバー４０としては特に制限はないが密閉性の良好なものを用いることが好ましい。不活性ガスを供給した際にチャンバー４０内の圧力を一定に保つことができるからである。また不純物の混入を防止することができるからである。
【００２４】
フィルター２２，５２や温度調整装置２３としては特に制限なく種々のものを用いることができる。具体的にはフィルター２２、５２としては、テフロン（登録商標）系の循環フィルタ−を用いることができる。また温度調整装置２３としては、電子冷熱装置、近赤外線光放射方式ヒーター等を用いることができる。
【００２５】
循環槽１０にリザーバ２６を設けることが好ましい。例えば図４に示すような、液体６３を溜めておく曲線部分を備えた配管を有するリザーバ２６を設けることにより、循環槽１０内に圧力変化が生じた場合でも、リザ−バ２６内の液体６３が上下することで、循環槽１０内の圧力を一定に保つことができるからである。
【００２６】
次に第１の実施形態にかかる薬液の酸化防止方法について薬液の酸化防止装置１を用いた場合を例にして説明する：
（イ）薬液６１を備える循環槽１０に不活性ガスを供給し循環槽１０内の圧力を循環槽１０外の圧力よりも高くする。循環槽１０内を不活性ガス雰囲気とすることで、薬液６１中に酸素が溶解することを効果的に防止することができるからである。循環槽１０内の圧力は循環槽１０の外の圧力よりも高ければ特に制限はない。作業性とコストの観点から高圧にすることは好ましくない。循環槽１０内のガスを外気との接触を防止するリザーバ２６を介して排気し、循環槽１０内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に維持することがより好ましい。
【００２７】
（ロ）循環槽１０の薬液を供給配管３１に配置されたポンプ２１で吸引し、そしてフィルター２２を介してチャンバー４０に薬液６１を供給する。チャンバー４０に薬液６１を供給する直前にチャンバー４０の近傍に配置された温度調整装置２３を用いて薬液６１の温度調整を行い、薬液６１の温度を一定に保つ事で、剥離性を安定化させることが好ましい。
【００２８】
チャンバー４０に薬液６１を供給しない待機状態の場合は切り替えバルブ２５により接続を切り替えて薬液６１を配管３２を介して循環槽１０に戻す。
【００２９】
（ハ）チャンバー４０内に不活性ガスを供給してチャンバー４０内の圧力をチャンバー４０外の圧力よりも高くする。（イ）工程と同様に薬液６１中に酸素が溶解することを効果的に防止することができるからである。チャンバー４０内に不活性ガスを供給するタイミングは特に制限はないがウェハ６０の出し入れ時が好ましい。またチャンバー４０内に継続して不活性ガスを供給し続けても構わない。
【００３０】
（ニ）チャンバー４０から洗浄後の薬液を循環槽１０に戻す。回収した薬液を再度、（イ）工程〜（ハ）工程を通じて循環させる。
【００３１】
第１の実施形態によれば、循環槽１０及びチャンバー４０を密閉状態としそこに不活性ガスを挿入することで、不純物の混入を防止できると共に薬液の酸化を効果的に防止することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図２に示す第２の実施形態に用いられる薬液の酸化防止装置２は、薬液６１を備える循環槽１０と、薬液６１中の溶存酸素を除去する溶存酸素除去装置２４と、ウェハ６０を収容すると共にウェハ６０に薬液６１を供給してウェハ６０を洗浄するチャンバー４０と、を備える。循環槽１０は薬液６１の上面を覆うフロート１２及び循環槽１０内のガスを排気するリザーバ２６を備える。チャンバー４０はノズル４２とウェハ保持具４３とを備える。さらに薬液の酸化防止装置２は、一端が循環槽１０の薬液６１に挿入され他端がチャンバー４０に接続された、循環槽１０からチャンバー４０に向かって順にポンプ２１、フィルター２２、温度調整装置２３、溶存酸素除去装置２４、切り替えバルブ２５を有する供給配管３１と、一端が供給配管３１の切り替えバルブ２５に接続され他端が循環槽１０の薬液６１に挿入された配管３２と、一端がチャンバー４０に接続され他端が循環槽１０に接続された、チャンバー４０から循環槽１０に向かって順に回収タンク５４、ポンプ５１、フィルター５２を有する回収配管３３と、を備える。
【００３３】
図２の薬液の酸化防止装置２は、溶存酸素除去装置２４を備える点と、第１及び第２の不活性ガス供給手段２７、５７を備えない点を除き、図１の薬液の酸化防止装置１と同様の構成を備える。薬液の酸化防止装置２は、溶存酸素除去装置２４を用いて、薬液６１中の溶存酸素を取り除くことで、薬液６１の酸化防止を効果的に図ることができる。
【００３４】
溶存酸素除去装置２４としては、耐酸性のある中空糸気液分離膜を使用したモジュ−ルを用いることができる。溶存酸素除去装置２４は、供給配管３１及び回収配管３３の少なくともいずれか一方に配置されていれば、配置位置は特に制限はない。ウェハの酸化防止を効果的に図るためには、溶存酸素除去装置２４は、供給配管３１に配置されることが好ましく、供給配管３１のチャンバー４０に近接した位置に配置されることがさらに好ましい。
【００３５】
次に薬液の酸化防止装置２を用いた場合を例にして、第２の実施形態にかかる薬液の酸化防止方法について、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する：
（イ）循環槽１０の薬液６１を供給配管３１に配置されたポンプ２１で吸引し、そしてフィルター２２、温度調整装置２３、溶存酸素除去装置２４を介してチャンバー４０の内部に薬液６１を供給する。その際、ウェハ６０に薬液６１を供給する直前で、溶存酸素除去装置２４を用いて薬液６１中の溶存酸素を除去する。ウェハ６０表面に酸化物が形成されることを効果的に防止するためである。薬液６１中の溶存酸素量としては５ｐｐｂ以下が好ましく、５００ｐｐｔ以下がさらに好ましい。
【００３６】
（ロ）チャンバー４０から洗浄後の薬液６２を循環槽１０に戻す。回収した薬液を再度、（イ）工程を行い循環させる。
【００３７】
第２の実施形態によれば、溶存酸素除去装置２４を備えることより、薬液の酸化防止を効果的に図ることができる。循環槽１０及びチャンバー４０を密閉状態とし、薬液中の酸素を除去することにより、不純物の混入を防止できると共に薬液の酸化を効果的に防止することができる。薬液中の酸素を除去することにより、薬液と酸素の反応が防止されることで、薬液の物性の変化や剥離能力の低下を防止することができる。
【００３８】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３９】
例えば、図３に示す、図１と図２に示す装置を組み合わせた薬液の酸化防止装置を用いて薬液６１の酸化を防止することもできる。図３に示す薬液の酸化防止装置３は、薬液６１を備える循環槽１０と、循環槽１０内に不活性ガスを供給して循環槽１０内の圧力を循環槽１０外の圧力よりも高くする第１の不活性ガス供給手段２７と、薬液中の溶存酸素を除去する溶存酸素除去装置２４と、ウェハ６０を収容すると共にウェハ６０に薬液を供給してウェハ６０を洗浄するチャンバー４０と、チャンバー４０内に不活性ガスを供給してチャンバー４０内の圧力をチャンバー４０外の圧力よりも高くする第２の不活性ガス供給手段５７と、を備える。循環槽１０は薬液の上面を覆うフロート１２及び循環槽１０内のガスを排気するリザーバ２６を備える。チャンバー４０はノズル４２とウェハ保持具４３とを備える。さらに図３の薬液の酸化防止装置３は、一端が循環槽１０の薬液６１に挿入され他端がチャンバー４０に接続された、循環槽１０からチャンバー４０に向かって順にポンプ２１、フィルター２２、温度調整装置２３、溶存酸素除去装置２４、切り替えバルブ２５を有する供給配管３１と、一端が供給配管３１の切り替えバルブ２５に接続され他端が循環槽１０の薬液６１に挿入された配管３２と、一端がチャンバー４０に接続され他端が循環槽１０に接続された、チャンバー４０から循環槽１０に向かって順に、回収タンク５４、ポンプ５１、フィルター５２を有する回収配管３３と、を備える。図３の薬液の酸化防止装置３を用いることにより、図１及び図２の薬液の酸化防止装置１，２よりも効果的に薬液６１の酸化を防止することができる。
【００４０】
また発明の理解を容易にする目的で、図１〜図３の薬液の酸化防止装置１，２，３には、薬液廃棄弁や新薬液供給槽の記載を省略しているが、適宜設けても構わない。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態にかかる薬液の酸化防止装置の概略構造を示す図である。
【図２】第２の実施形態にかかる薬液の酸化防止装置の概略構造を示す図である。
【図３】第１及び第２の実施形態の変形例にかかる薬液の酸化防止装置の概略構造を示す図である。
【図４】リザーバの概略構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１、２、３…薬液の酸化防止装置
１０…循環槽
２１、５１…ポンプ
２２、５２…フィルター
２３…温度調整装置
２４…溶存酸素除去装置
２５…切り替えバルブ
３１…供給配管
３２…配管
３３…回収配管
４０…チャンバー
６０…ウェハ
６１、６２…薬液
【図１】
2008091533.tif 000003
【図２】
2008091533.tif 000004
【図３】
2008091533.tif 000005
【図４】
2008091533.tif 000006