(57)【要約】【課題】洗浄液を飛散させることなく基板の所要領域にのみ供給することができ、これにより、チャンバー内の清浄雰囲気を維持することができると共に、洗浄液の使用量を減少させることができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】基板を略水平に保持して回転させる回転保持機構２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと；基板の表面または裏面の少なくとも一方に、基板の内側から周縁部に向かう放射方向に向けて、かつ基板面から４５゜以下の仰角をもって洗浄液吐出口を開口し、少なくとも０．１ｍ／ｓ以上の流速で洗浄液Ｌを前記基板の洗浄対象領域Ｂに向けて供給する洗浄液供給機構２３と；を備えた。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を略水平に保持して回転させる回転保持機構と；
基板の表面または裏面の少なくとも一方に、基板の内側から周縁部に向かう放射方向に向けて、かつ基板面から４５゜以下の仰角をもって洗浄液吐出口を開口し、少なくとも０．１ｍ／ｓ以上の流速で洗浄液を前記基板の洗浄対象領域に向けて供給する洗浄液供給機構と；
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記洗浄液供給機構は、前記基板面の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板面の延長線上に配置され、前記基板上の前記洗浄液が供給される領域に向けて開口した洗浄液の受け部を備え、該受け部から洗浄液を回収するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
回転する基板の内側から周縁部に向かう放射方向に向けて、かつ基板面から４５゜以下の仰角をもって開口した洗浄液吐出口から、少なくとも０．１ｍ／ｓ以上の流速で洗浄液を供給し、基板の表面または裏面の少なくとも一方を洗浄することを特徴とする基板処理方法。
【請求項５】
回転する基板の周縁部に処理液を供給し、基板周縁部の処理対象領域を処理した後、基板の内側から周縁部に向けて、かつ基板面から４５゜以下の仰角をもって開口した洗浄液吐出口から、基板周縁部付近の前記処理対象領域を含む領域に洗浄液を供給して、前記処理液で処理した領域に残留する処理液を除去することを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
前記洗浄液吐出口から、基板面に平行に近い仰角で前記基板の周縁部に向けて前記洗浄液を供給することを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記基板面の延長線上に配置され、前記基板上の前記洗浄液が供給される領域に向けて開口した洗浄液の受け部から、前記洗浄液を回収するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理装置及び基板処理方法に係り、特に基板の周縁部に形成された薄膜をエッチング除去後に洗浄処理する基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリングまたはめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
銅は半導体製造工程においてシリコン酸化膜中に容易に拡散し、シリコン酸化膜の絶縁性を劣化させてしまうため、回路形成部以外に形成された不要な銅は基板上から完全に除去することが要求される。特に、基板の周縁部（エッジ及びベベルを含む）に形成された銅は、基板を搬送する搬送ロボットのアームや、基板を収納するカセット等に付着し、この銅が拡散して他工程を汚染する、いわゆるクロスコンタミネーションの原因ともなり得る。従って、銅の成膜工程やＣＭＰ工程直後に、基板の周縁部に成膜された銅を完全に除去する必要がある。
【０００４】
そこで、従来から、基板に処理液を供給して基板の周縁部に形成された銅膜を除去するエッチング処理が広く行われている。このエッチング処理は、チャンバー内で基板を回転させ、回転する基板の周縁部に処理液を供給することにより行われる。そして、エッチング処理後に基板の周縁部に残留した処理液を、薬液やリンス液などの洗浄液を用いて洗い流す洗浄処理が行われる。これにより基板周縁部のエッチング処理が完了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のエッチング後の洗浄処理は、洗浄液が一般に基板の全面に大量に供給され、これにより基板の周縁部に残存するエッチング処理液を洗い流すものであった。このため、洗浄が必要な部分は基板の周縁部に限られているのに対して、洗浄が必要でない部分にも洗浄液が供給されるという問題があった。また、大量に洗浄液が基板上に供給されると、残留したエッチング処理液を含む洗浄液が基板面上またはチャンバー内に飛散し、基板面上のエッチング対象領域以外の部分を汚染するという問題が生じている。また、チャンバーの壁面などに付着し、チャンバー内の雰囲気が汚染されるという問題が生じている。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、洗浄液を飛散させることなく基板の所要領域にのみ供給することができ、これにより、チャンバー内の清浄雰囲気を維持することができると共に、洗浄液の使用量を減少させることができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、請求項１に係る本発明は、基板を略水平に保持して回転させる回転保持機構と；基板の表面または裏面の少なくとも一方に、基板の内側から周縁部に向かう放射方向に向けて、かつ基板面から４５゜以下の仰角をもって洗浄液吐出口を開口し、少なくとも０．１ｍ／ｓ以上の流速で洗浄液を前記基板の洗浄対象領域に向けて供給する洗浄液供給機構と；を備えたことを特徴とする基板処理装置である。
このように構成された本発明によれば、洗浄液を飛散させることなく基板上の必要領域にのみ供給することができる。その結果、チャンバー内の清浄雰囲気を維持することができると共に、洗浄液を所要部分のみに供給して、その使用量を減少させることができる。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、前記洗浄液供給機構は、前記基板面の近傍に配置されることを特徴とする。洗浄液吐出口から水平に近い仰角をもって洗浄液を所要部所に供給することで、洗浄液の飛散という問題が著しく低減される。従って、基板の洗浄が必要な部分を効率的に洗浄することが可能となる。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、前記基板面の延長線上に配置され、前記基板上の前記洗浄液が供給される領域に向けて開口した洗浄液の受け部を備え、該受け部から洗浄液を回収するようにしたことを特徴とする。
これにより、基板の所要部を洗浄した洗浄液は受け部により回収されるので、洗浄液がチャンバー内で飛散するという問題が防止されるとともに、洗浄液の回収によりリサイクル的な使用が可能となる。
【００１０】
請求項４に係る本発明は、回転する基板の内側から周縁部に向かう放射方向に向けて、かつ基板面から４５゜以下の仰角をもって開口した洗浄液吐出口から、少なくとも０．１ｍ／ｓ以上の流速で洗浄液を供給し、基板の表面または裏面の少なくとも一方を洗浄することを特徴とする基板処理方法である。
請求項５に係る本発明は、回転する基板の周縁部に処理液を供給し、基板周縁部の処理対象領域を処理した後、基板の内側から周縁部に向けて、かつ基板面から４５゜以下の仰角をもって開口した洗浄液吐出口から、基板周縁部付近の前記処理対象領域を含む領域に洗浄液を供給して、前記処理液で処理した領域に残留する処理液を除去することを特徴とする基板処理方法である。
【００１１】
洗浄液を所要部分のみにその飛散が生じないように供給することで、残留処理液が基板上のエッチング対象以外の部分に飛散することで、その部分を汚染するということが防止される。また、チャンバー内の汚染防止により、処理中または処理後の基板、さらに次に処理する基板への汚染を防止することができる。
【００１２】
請求項６に係る本発明は、前記洗浄液吐出口から、基板面に平行に近い仰角で前記基板の周縁部に向けて前記洗浄液を供給することを特徴とする。
請求項７に係る本発明は、前記基板面の延長線上に配置され、前記基板上の前記洗浄液が供給される領域に向けて開口した洗浄液の受け部から、前記洗浄液を回収するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。実施の形態として以下に説明する基板処理装置は、ウエハ（基板）に形成された銅膜をエッチング処理するための装置である。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。発明の詳細な説明に含まれる実施の形態は、本発明を説明する目的のために記載されているものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態の洗浄処理用の基板処理装置を示す。この基板処理装置は、銅膜をエッチング処理するチャンバー内に配置され、エッチング処理と兼用してもよく、また別置きの洗浄処理のみの専用の処理装置としてもよい。この装置においては、洗浄処理対象のウエハ等の基板Ｗを略水平に保持して回転させる、主軸１１とテーブル１２とからなる回転保持機構を備える。テーブル１２が真空吸着等により洗浄対象の基板Ｗを固定保持する。基板面の近傍には洗浄液吐出ノズル１３が配置されていて、この吐出口は基板Ｗの中心から周縁部に向かう放射方向に向けて配置されている。そして、洗浄液吐出ノズル１３の吐出口は基板面から４５゜以内の仰角θで洗浄液Ｌが吐出されるように配置されている。また、洗浄液１５は少なくとも０．１ｍ／ｓ以上の流速で所定の洗浄領域に供給される。
【００１５】
洗浄液Ｌは洗浄液供給タンクを備えた供給装置１７より、所要の流速に調整されて洗浄液吐出ノズル１３より噴射される。ここで、洗浄液はエッチング処理に用いられた残留処理液を除去するのに好適なリンス液または薬液が用いられる。
【００１６】
洗浄液が、基板面と４５゜以下の仰角をなす角度で所要の洗浄領域に対して噴射されることで、洗浄液の水平方向の速度分力は垂直方向の速度分力より大きくなる。そして、水平方向の流速が大きい状態で基板中心から周縁に向かう放射方向に洗浄液が供給される。このため、洗浄対象領域に存在しているエッチング後の残留処理液等は速やかに基板から洗い流される。基板の洗浄を行う際に、洗浄が必要な部分のみに洗浄液を供給し、基板中心から周縁に向かう放射方向の洗浄液の流速を大きくすることで、洗浄液の入れ替わりが早くなり、使用する洗浄液量を最小限に保ちつつ効率的な洗浄を行うことが可能となる。また、基板に入射する洗浄液の垂直方向の速度分力が大きいと、基板と洗浄液の衝突による洗浄液の飛散が発生するが、基板に対する洗浄液の入射方向を４５゜以下にすることで、洗浄液と基板の衝突の際の洗浄液の垂直方向の速度分力が小さくなり、洗浄液の基板面での跳ねを防止することができる。
【００１７】
以上の観点から、洗浄液の基板面に対する入射角度（仰角）はなるべく小さいことが好ましく、３０゜以下、さらに好ましくは１５゜以下が好適である。理想的には、基板面と完全に平行な０゜が好ましいが、洗浄液吐出ノズル１３等を基板面と接触して配置することはできないため、なるべく基板面と平行に近い仰角とすることが好ましい。
【００１８】
水平方向の速度分力を大きくするという観点から、洗浄液の流速は重要である。表１は、洗浄液の仰角と流速とについて、洗浄効果を検討したものである。この表では、縦方向に角度をとり、横方向に流速をとっている。表中、○印は洗浄結果が良好な状態を示し、×印は洗浄結果が十分でない状態を示している。なお、基板の回転速度は１００ｍｉｎ−１であり、洗浄対象領域からのノズル吐出口の間隔は３０〜５０ｍｍである。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
この表から、流速０．１ｍ／ｓの場合は仰角θが１５゜〜３５゜で良好な洗浄結果が得られている。また、流速を１．１ｍ／ｓとすると、仰角θが１５゜〜６０゜で良好な洗浄結果が得られている。従って、基板面から４５゜以下の仰角θをもって洗浄液を吐出し、少なくとも０．１ｍ／ｓ以上の流速で洗浄液を基板の洗浄対象領域に向けて流すことにより、良好な洗浄結果が得られる。特に、この表から仰角が小さいことが良好な洗浄結果を得る上で重要であることがわかる。なお、流速は洗浄液吐出ノズルの吐出口開口面積で供給液流量を割り算したものである。
【００２１】
５００ｍｉｎ−１以下の基板の回転速度では、遠心力が小さいため、処理液が基板から流出せずにとどまり、洗浄液の入れ替わりが起こりにくい。基板の内側から外側に向けて０．１ｍ／ｓ以上の流速で洗浄することにより、低速回転でも効率的な洗浄が可能である。
【００２２】
洗浄液吐出ノズル１３は移動可能とすることが好ましい。これにより、洗浄対象の基板に対して好ましい洗浄領域に対してノズル１３を配置することができる。また、洗浄処理後に基板付近から退避して、基板の搬入及び搬出を容易にすることができる。
【００２３】
図２は、図１の変形例の基板処理装置を示す。この実施形態においては、基板Ｗの表裏両面に洗浄液吐出ノズル１３ａ，１３ｂを備え、基板Ｗを表裏両面について同時洗浄するようにしたものである。このため、基板の回転保持機構として、基板の端縁に接触してこれを保持すると共に回転させるチャック部１８を用いている。これにより、基板表裏面の両側に洗浄液吐出ノズル１３ａ，１３ｂを配置して、上述したように基板表裏面の同時洗浄が可能となる。なお、洗浄液吐出ノズル１３ａ，１３ｂは図示するように対称に配置する必要はなく、洗浄目的に応じて仰角及び吐出ノズルの配置位置等を任意に変更することが可能である。
【００２４】
図３及び図４は、本発明の第２の実施形態の基板処理装置を示す。この装置においては、基板Ｗを略水平に保持して回転させるチャック部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄからなる回転保持機構を備えているが、図１に示すような回転テーブルタイプの基板回転保持機構を用いてもよい。そして、例えば銅膜が全面に被着された基板の周縁部の銅膜のエッチング処理を行う処理部２２を備えている。この処理部２２では、基板Ｗの周縁部の対象領域にエッチング液を供給し、対象領域をエッチング処理するものである。
【００２５】
さらにこの装置においては、基板周縁部のエッチング処理対象領域をエッチングした後に基板周縁部を洗浄して、残留処理液を洗い流す洗浄装置２３を備えている。洗浄装置２３は、その洗浄液吐出口から基板周縁部付近のエッチング処理対象領域Ａを含む領域Ｂに洗浄液を供給して、その部分に残留している処理液を除去する。洗浄液の流れは、基板の内側方向から周縁方向に向けて放射状に（半径方向に）、且つ基板面から４５度以下のなるべく低い仰角を持ってその流れが形成される。この洗浄液の供給は基板Ｗが回転しつつ行われる。そして、基板面の中心から周縁方向に放射状に延びる洗浄液の流れの延長線上に、基板上の洗浄液が供給される領域に向けて開口した洗浄液の受け部２５を備えている。この受け部２５は図３ｂに示すように樋状の形状を有し、基板Ｗの周縁部から水平方向速度成分を有して流出する洗浄液Ｌを受け止めて、図示しないドレンを経て回収する機能を有する。
【００２６】
次に、この装置の動作について説明する。まず、基板Ｗをチャック部により回転しつつ保持し、基板の周縁部に処理部２２からエッチング液を供給し、基板周縁部における銅膜のエッチング処理を施す。この処理で、図４に示されるように、基板Ｗの周縁部に銅膜Ｃｕが除去された領域Ａが形成される。次に、洗浄部２３による領域Ａを含む領域Ｂを対象とした洗浄処理が行われる。この洗浄処理は、洗浄装置（洗浄液吐出ノズル）２３から洗浄液ができるだけ小さな仰角θをもって、基板の内側から周縁部に向かう放射方向に、少なくとも０．１ｍ／ｓ以上の流速で、洗浄対象領域Ｂに対して洗浄液が供給される。ここで、仰角θは上述した表１に示されるように、できるだけ水平に近い値が好ましい。この洗浄液Ｌの供給領域Ｂは、図４に示すように、エッチング処理で除去された領域Ａの残留処理液の除去を主たる目的とするため、領域Ａを含む領域Ｂである。領域Ｂを狭い範囲とすることで、洗浄液の使用液量を低減しつつ効率的な洗浄が行える。ここにリンス液または薬液からなる洗浄液は、エッチング処理により残留した処理液を除去するものであるので、これらの処理液と整合性がとれた洗浄液が用いられる。
【００２７】
そして、基板Ｗを比較的低速で回転しつつ、洗浄液Ｌをできるだけ低い仰角θで且つ十分な流速で供給することにより、洗浄対象領域Ｂを効率的に且つ確実に洗浄することができる。この洗浄方法によれば、基板を回転しつつ比較的狭い領域にのみ洗浄液を供給するので、洗浄液の使用量を著しく低減することができる。又、洗浄液は低い仰角θで供給されるので、基板表面における飛散という問題が発生しない。
【００２８】
そして、基板周縁部の洗浄対象領域Ｂを通過した洗浄液は受け部２５に収容され、樋状の部材により図示しないドレンを介して回収される。従って、基板Ｗを通過した洗浄液がチャンバ内部に飛散するという問題が防止され、且つ洗浄液を回収してリサイクル使用することができる。
【００２９】
尚、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、洗浄液を基板周縁部等の限定したスペースに、低い仰角で供給するようにしたので、洗浄液の使用量を減少させることができ、且つ洗浄液の飛散による処理対象基板の汚染防止と共に、チャンバ内に清浄雰囲気を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の基板処理装置の要部を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１に示す実施形態の変形例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の基板処理装置の要部を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図４】洗浄工程における基板周縁部の断面図である。
【符号の説明】
１１　　　主軸
１２　　　テーブル
１３，１３ａ，１３ｂ，２３　　　洗浄液吐出ノズル（洗浄装置）
１７　　　洗浄液供給装置
１８，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ　　　チャック部
２５　　　洗浄液受け部
Ａ　　　エッチング対象領域
Ｂ　　　洗浄対象領域
Ｃｕ　　　銅膜
Ｌ　　　洗浄液
Ｗ　　　基板（ウェハ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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