(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地層である金属層とその上のエッチング対象層とエッチングマスクとしてのレジスト膜とを有する被処理基板に対して前記エッチング対象膜のエッチングを施した後に、レジスト膜と、エッチングによってエッチング部位の側壁に形成されたポリマー層と、エッチングの際に前記金属層がスパッタされて付着した金属とを除去する基板処理方法であって、
第１の処理液を被処理基板に供給して前記レジスト膜および前記ポリマー層の膜質を変化させ、前記レジスト膜および前記ポリマー層を疎水性から親水性に変化させるとともに、これらにひび割れを形成し、さらに前記付着した金属を酸化させる工程と、
被処理基板を非酸化状態に保持しつつ、第１の処理液とは異なる第２の処理液を被処理基板に供給して前記レジスト膜、前記ポリマー層、および前記酸化された金属を溶解するとともにこれらをリフトオフする工程と
を有し、
前記第１および第２の処理液は、被処理基板を回転させながら被処理基板上で各処理液の流れが形成され、
前記第１の処理液を供給しながら、最初に被処理基板を、第１の処理液が被処理基板の表面に拡散させる程度の第１の回転数で回転させ、第１の処理液が被処理基板表面に拡散した後は、被処理基板の回転数を第１の回転数よりも高い第２の回転数にして第１の処理液による処理の反応性を高めることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記第２の処理液を供給する前に、被処理基板が配置された空間内に不活性ガスを供給して前記空間内の酸素を排出することにより被処理基板を非酸化状態に保持することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記第１および第２の処理液の供給は、被処理基板にスプレーすることにより行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
垂直に配置された複数の被処理基板を水平方向に配列した状態で保持し、その状態でこれら複数の被処理基板を回転させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記第１および／または第２の処理液での処理は、前記被処理基板の回転速度を低速および高速で繰り返し切替えて行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記第１および第２の処理液での処理を交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記第１の処理液を用いた工程と、前記第２の処理液を用いた工程の間に被処理基板をリンス処理する工程を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記第１の処理液を用いた工程と、前記第２の処理液を用いた工程との間に被処理基板を乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記リンス処理工程の後、前記第２の処理液を供給した直後に、前記リンス液の残液と前記第２の処理液が混ざった液体を排液する工程をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記リンス液の残液と前記第２の処理液とが混ざった液体を排液した後に、第２の処理液を貯留する第２の処理液貯留タンクに第２の処理液の新液を追加する工程をさらに有し、その際に、前記第２の処理液貯留タンク内の第２の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の前記第２の処理液貯留タンクへの回収量および新液の追加量を制御することを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記第２の処理液を用いた処理の後に、前記第１の処理液を用いた処理を行う前に、被処理基板をリンス処理する工程を有し、このリンス処理工程の後、前記第１の処理液を供給した直後に、前記リンス液の残液と前記第１の処理液が混ざった液体を排液する工程をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記リンス液の残液と前記第１の処理液とが混ざった液体を排液した後に、第１の処理液を貯留する第１の処理液貯留タンクに第１の処理液の新液を追加する工程をさらに有し、その際に、前記第１の処理液貯留タンク内の第１の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の前記第１の処理液貯留タンクへの回収量および新液の追加量を制御することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
下地層である金属層とその上のエッチング対象層とエッチングマスクとしてのレジスト膜とを有する被処理基板に対して前記エッチング対象膜のエッチングを施した後に、レジスト膜と、エッチングによってエッチング部位の側壁に形成されたポリマー層と、エッチングの際に前記金属層がスパッタされて付着した金属とを除去する基板処理装置であって、
被処理基板を回転可能に保持するロータと、
被処理基板を保持した前記ロータを収容するチャンバーと、
前記レジスト膜および前記ポリマー層の膜質を変化させ、前記レジスト膜および前記ポリマー層を疎水性から親水性に変化させるとともに、これらにひび割れを形成し、かつ前記付着した金属を酸化させる第１の処理液を前記チャンバー内に供給する第１の処理液供給手段と、
前記レジスト膜、前記ポリマー層および前記酸化された金属を溶解するとともにこれらをリフトオフする第２の処理液を前記チャンバー内に供給する第２の処理液供給手段と、
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を非酸化雰囲気にする不活性ガス供給手段と、
前記第１の処理液を供給しながら、最初に被処理基板を、第１の処理液が被処理基板の表面に拡散させる程度の第１の回転数で回転させ、第１の処理液が被処理基板表面に拡散した後は、被処理基板の回転数を第１の回転数よりも高い第２の回転数にして第１の処理液による処理の反応性を高めるように、前記ロータの回転数を制御する回転制御手段と
を具備し、
前記第１の処理液供給手段から前記第１の処理液を前記チャンバー内に供給して、前記レジスト膜および前記ポリマー層の膜質を変化させ、前記レジスト膜および前記ポリマー層を疎水性から親水性に変化させるとともに、これらにひび割れを形成し、かつ前記付着した金属を酸化させた後、
前記不活性ガス供給手段から前記チャンバー内に不活性ガスを供給して被処理基板を非酸化状態に保持しつつ、前記第２の処理液供給手段から前記第２の処理液を前記チャンバー内に供給して、被処理基板から前記レジスト膜と前記ポリマー層と前記スパッタされて付着した金属を除去することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１４】
前記ロータの回転速度を制御する回転制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記チャンバーは内側チャンバーと外側チャンバーとの２重構造を有し、前記内側チャンバーは前記外側チャンバーに対して出し入れ可能に設けられ、前記第１の処理液供給手段は、前記内側チャンバーおよび外側チャンバーの一方に前記第１の処理液をスプレー供給する第１のノズルを有し、前記第２の処理液供給手段は、前記内側チャンバーおよび外側チャンバーの他方に前記第２の処理液をスプレー供給する第２のノズルを有することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
前記第１および第２の処理液供給手段の少なくとも一方は、処理液を貯留する処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記処理液循環ラインまたは前記処理液貯留タンクに設けられた処理液の濃度を検出する濃度検出手段とを有することを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
前記第１および第２の処理液供給手段の少なくとも一方は、処理液を貯留する処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記処理液循環ラインの前記チャンバーと前記処理液貯留タンクとの間の部分に直列に設けられた複数個のフィルタとを有することを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１８】
前記第１および第２の処理液供給手段の少なくとも一方は、処理液を貯留する処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記処理液循環ラインの前記チャンバーと前記処理液貯留タンクとの間の部分に並列に設けられた複数個のフィルタとを有することを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１９】
前記第１および第２の処理液供給手段の少なくとも一方は、処理液を貯留する複数の処理液貯留タンクと、これら複数の処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記複数の処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインとを有することを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項２０】
前記第１の処理液供給手段は、第１の処理液を貯留する第１の処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記第１の処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記第１の処理液貯留タンクに第１の処理液の新液を供給する新液供給ラインと、前記第１の処理液貯留タンク内の第１の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の前記容器への回収量および新液の追加量を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項２１】
前記第２の処理液供給手段は、第２の処理液を貯留する第２の処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記第２の処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記第２の処理液貯留タンクに第２の処理液の新液を供給する新液供給ラインと、前記第２の処理液貯留タンク内の第２の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の前記容器への回収量および新液の追加量を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体デバイスの製造工程において、基板に付着したレジストやポリマー等の付着物を処理液で除去する基板処理方法および基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの製造工程においては、デザインルールの微細化が益々進み、これにともなって高速化の観点から層間絶縁膜として低誘電率の有機膜、いわゆるｌｏｗ−ｋ膜が用いられ、配線層として従来のＡｌに代わってより電気抵抗が低いＣｕが用いられつつある。
【０００３】
層間絶縁層を介在させてＣｕ配線層を多層に形成する場合には、従来、デュアルダマシン法が用いられている。この方法は、例えば、下層のダマシン構造のＣｕ配線層の上にストッパー層を形成し、さらにその上に層間絶縁膜としてｌｏｗ−ｋ膜を形成し、レジスト層をマスクとしてビアエッチングを行った後、レジストおよびポリマーを除去した後、犠牲層を形成し、レジスト層をマスクとしてトレンチエッチングを行い、再びレジストおよびポリマーを除去しドライアッシングおよび洗浄を行い、犠牲膜およびストッパー層をエッチング除去した後、上部Ｃｕ配線およびプラグを形成する。
【０００４】
従来、上記レジストおよびポリマーの除去は、これらをドライアッシングした後にウエットクリーニングすることによって行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにパターン加工後のレジスト除去の段階でドライアッシングを行うと、層間絶縁膜であるｌｏｗ−ｋ膜にダメージ層が形成され、インテグレーション上、種々の問題が生じている。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、下地の膜にダメージを与えることなくレジストやポリマー層等を除去することができる基板処理方法および基板処理装置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】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、それぞれ作用が異なる特定の２種類の処理液を用いてウエットクリーニングを行うことにより下地にダメージを与えることなくレジスト膜およびポリマー層を有効に除去することができることを見出した。また、金属のスパッタが付着するような場合には、このような付着金属も除去可能なことを見出した。
【０００８】
従来は、処理液を用いたウエットクリーニングのみではレジスト膜およびポリマー層を完全には除去することができず、ドライアッシングを用いざるを得なかったが、それぞれ作用が異なる特定の２種類の処理液を用いることにより、ドライアッシングを用いることなくオールウエットプロセスにより、下地にダメージを与えることなくレジスト膜およびポリマー層を完全に除去することが可能となった。
【００１０】
すなわち、本発明の第１の観点では、下地層である金属層とその上のエッチング対象層とエッチングマスクとしてのレジスト膜とを有する被処理基板に対して前記エッチング対象膜のエッチングを施した後に、レジスト膜と、エッチングによってエッチング部位の側壁に形成されたポリマー層と、エッチングの際に前記金属層がスパッタされて付着した金属とを除去する基板処理方法であって、第１の処理液を被処理基板に供給して前記レジスト膜および前記ポリマー層の膜質を変化させ、前記レジスト膜および前記ポリマー層を疎水性から親水性に変化させるとともに、これらにひび割れを形成し、さらに前記付着した金属を酸化させる工程と、被処理基板を非酸化状態に保持しつつ、第１の処理液とは異なる第２の処理液を被処理基板に供給して前記レジスト膜、前記ポリマー層、および前記酸化された金属を溶解するとともにこれらをリフトオフする工程とを有し、前記第１および第２の処理液は、被処理基板を回転させながら被処理基板上で各処理液の流れが形成され、前記第１の処理液を供給しながら、最初に被処理基板を、第１の処理液が被処理基板の表面に拡散させる程度の第１の回転数で回転させ、第１の処理液が被処理基板表面に拡散した後は、被処理基板の回転数を第１の回転数よりも高い第２の回転数にして第１の処理液による処理の反応性を高めることを特徴とする基板処理方法を提供する。
【００１２】
本発明の第２の観点では、下地層である金属層とその上のエッチング対象層とエッチングマスクとしてのレジスト膜とを有する被処理基板に対して前記エッチング対象膜のエッチングを施した後に、レジスト膜と、エッチングによってエッチング部位の側壁に形成されたポリマー層と、エッチングの際に前記金属層がスパッタされて付着した金属とを除去する基板処理装置であって、被処理基板を回転可能に保持するロータと、被処理基板を保持した前記ロータを収容するチャンバーと、前記レジスト膜および前記ポリマー層の膜質を変化させ、前記レジスト膜および前記ポリマー層を疎水性から親水性に変化させるとともに、これらにひび割れを形成し、かつ前記付着した金属を酸化させる第１の処理液を前記チャンバー内に供給する第１の処理液供給手段と、前記レジスト膜、前記ポリマー層および前記酸化された金属を溶解するとともにこれらをリフトオフする第２の処理液を前記チャンバー内に供給する第２の処理液供給手段と、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を非酸化雰囲気にする不活性ガス供給手段と、前記第１の処理液を供給しながら、最初に被処理基板を、第１の処理液が被処理基板の表面に拡散させる程度の第１の回転数で回転させ、第１の処理液が被処理基板表面に拡散した後は、被処理基板の回転数を第１の回転数よりも高い第２の回転数にして第１の処理液による処理の反応性を高めるように、前記ロータの回転数を制御する回転制御手段とを具備し、前記第１の処理液供給手段から前記第１の処理液を前記チャンバー内に供給して、前記レジスト膜および前記ポリマー層の膜質を変化させ、前記レジスト膜および前記ポリマー層を疎水性から親水性に変化させるとともに、これらにひび割れを形成し、かつ前記付着した金属を酸化させた後、前記不活性ガス供給手段から前記チャンバー内に不活性ガスを供給して被処理基板を非酸化状態に保持しつつ、前記第２の処理液供給手段から前記第２の処理液を前記チャンバー内に供給して、被処理基板から前記レジスト膜と前記ポリマー層と前記スパッタされて付着した金属を除去することを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１３】
本発明によれば、レジスト膜およびポリマー層の膜質を変化させ、前記レジスト膜および前記ポリマー層を疎水性から親水性に変化させるとともに、これらに、ひび割れを形成する作用を有する第１の処理液と、レジスト膜およびポリマー層を溶解するとともにこれらをリフトオフする作用を有する第２の処理液といった異なる作用を有する処理液を被処理基板を回転させながら被処理基板上にそれらの流れが形成されるように供給し、前記第１の処理液を供給しながら、最初に被処理基板を、第１の処理液が被処理基板の表面に拡散させる程度の第１の回転数で回転させ、第１の処理液が被処理基板表面に拡散した後は、被処理基板の回転数を第１の回転数よりも高い第２の回転数にして第１の処理液による処理の反応性を高めることによって、第１の処理液による反応を十分に進行させるとともに、表面を処理液が入り込みやすい状態を形成し、そのうえで、第２の処理液が供給されるので、第２の処理液が有するレジスト膜およびポリマー層溶解およびリフトオフの作用が極めて有効に発揮され、ドライアッシングを用いることなく、レジスト膜およびポリマー層を完全に除去することができる。
【００１４】
また、被処理基板に金属のスパッタが付着する場合にも、その金属のみが第１の処理液が供給されることにより酸化され、非酸化雰囲気で第２の処理液が供給されることにより金属層が酸化されることなく金属酸化物が溶解およびリフトオフされるので、金属層に影響を与えることなく付着した金属をレジスト膜およびポリマー層とともに完全に除去することが可能となる。
【００１５】
上記第２の観点において、前記第２の処理液を供給する前に、被処理基板が配置された空間内に不活性ガスを供給して前記空間内の酸素を排出することにより被処理基板を非酸化状態に保持することができる。
【００１６】
また、上記第１および第２の観点において、前記第１および第２の処理液の供給は、被処理基板を回転させながら被処理基板にスプレーすることにより行うことができ、この場合に、垂直に配置された複数の被処理基板を水平方向に配列した状態で保持し、その状態でこれら複数の被処理基板を回転させるように構成することができる。また、前記第１および／または第２の処理液での処理は、前記被処理基板の回転速度を低速および高速で繰り返し切替えて行ってもよい。
【００１７】
さらに、上記第１および第２の観点において、前記第１および第２の処理液での処理を交互に繰り返し行ってもよい。また、前記第１の処理液として、レジスト膜の表層およびポリマー層の表層を疎水性から親水性に変化させる作用をも有するものを用いることが好ましい。さらに、前記第１の処理液を用いた工程と、前記第２の処理液を用いた工程の間に被処理基板をリンス処理する工程を介在させてもよい。さらにまた、前記第１の処理液を用いた工程と、前記第２の処理液を用いた工程の間に被処理基板を乾燥させる工程を介在させてもよい。
【００１８】
さらにまた、前記リンス処理工程の後、前記第２の処理液を供給した直後に、前記リンス液の残液と前記第２の処理液が混ざった液体を排液する工程をさらに有するようにしてもよく、また、このようにリンス液の残液と前記第２の処理液とが混ざった液体を排液した後に、第２の処理液を貯留する第２の処理液貯留タンクに第２の処理液の新液を追加する工程をさらに有し、その際に、前記第２の処理液貯留タンク内の第２の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の前記第２の処理液貯留タンクへの回収量および新液の追加量を制御するようにしてもよい。この際の回収量の制御には回収量ゼロすなわち排液された液体を回収せずに全て廃棄する場合も含む。
【００１９】
さらにまた、上述の第１および第２の処理液での処理を交互に繰り返し行う場合に、前記第２の処理液を用いた処理の後に、前記第１の処理液を用いた処理を行う前に、被処理基板をリンス処理する工程を有し、このリンス処理工程の後、前記第１の処理液を供給した直後に、前記リンス液の残液と前記第１の処理液が混ざった液体を排液する工程をさらに有するようにしてもよく、また、このようにリンス液の残液と前記第１の処理液とが混ざった液体を排液した後に、第１の処理液を貯留する第１の処理液貯留タンクに第１の処理液の新液を追加する工程をさらに有し、その際に、前記第１の処理液貯留タンク内の第１の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の前記第１の処理液貯留タンクへの回収量および新液の追加量を制御するようにしてもよい。この際の回収量の制御には回収量ゼロすなわち排液された液体を回収せずに全て廃棄する場合も含む。
【００２０】
上記第３の観点では、必ずしも非酸化雰囲気は要求されないが、不要な酸化を防止する観点から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を非酸化雰囲気にする不活性ガス供給手段を具備していてもよい。
【００２１】
上記第３および第４の観点において、前記ロータの回転速度を制御する回転制御手段をさらに具備してもよい。これにより、被処理基板の回転速度を低速および高速で繰り返し切替えて前記第１および／または第２の処理液をスプレー供給することができる。
【００２２】
また、上記第３および第４の観点において、基板処理装置は、前記チャンバーは内側チャンバーと外側チャンバーとの２重構造を有し、前記内側チャンバーは前記外側チャンバーに対して出し入れ可能に設けられ、前記第１の処理液供給手段は、前記内側チャンバーおよび外側チャンバーの一方に前記第１の処理液をスプレー供給する第１のノズルを有し、前記第２の処理液供給手段は、前記内側チャンバーおよび外側チャンバーの他方に前記第２の処理液をスプレー供給する第２のノズルを有する構造であることが好ましい。これにより、第１の処理液による処理と第２の処理液による処理を完全に分離することができ、これらの処理の間のリンス処理を省略することができる。
【００２３】
上記第３および第４の観点において、前記第１および第２の処理液供給手段の少なくとも一方は、処理液を貯留する処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記処理液循環ラインまたは前記処理液貯留タンクに設けられた処理液の濃度を検出する濃度検出手段とを有してもよい。
【００２４】
また、前記第１および第２の処理液供給手段の少なくとも一方は、処理液を貯留する処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記処理液循環ラインの前記チャンバーと前記処理液貯留タンクとの間の部分に直列に設けられた複数個のフィルタとを有してもよい。
【００２５】
さらに、前記第１および第２の処理液供給手段の少なくとも一方は、処理液を貯留する処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記処理液循環ラインの前記チャンバーと前記処理液貯留タンクとの間の部分に並列に設けられた複数個のフィルタとを有してもよい。
【００２６】
さらにまた、前記第１および第２の処理液供給手段の少なくとも一方は、処理液を貯留する複数の処理液貯留タンクと、これら複数の処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記複数の処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインとを有してもよい。
【００２７】
さらにまた、前記第１の処理液供給手段は、第１の処理液を貯留する第１の処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記第１の処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記第１の処理液貯留タンクに第１の処理液の新液を供給する新液供給ラインと、前記第１の処理液貯留タンク内の第１の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の前記容器への回収量および新液の追加量を制御する制御手段とを有してもよく、前記第２の処理液供給手段は、第２の処理液を貯留する第２の処理液貯留タンクと、この処理液貯留タンクから前記チャンバー内に供給された処理液を再び前記第２の処理液貯留タンクに戻す処理液循環ラインと、前記第２の処理液貯留タンクに第２の処理液の新液を供給する新液供給ラインと、前記第２の処理液貯留タンク内の第２の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の前記容器への回収量および新液の追加量を制御する制御手段とを有してもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図１および図２は、本実施形態の方法を実施するための処理装置を示す断面図であり、図１は外側チャンバー７の内部に内側チャンバー８を配置した状態を示し、図２は内側チャンバー８を外側チャンバー７の外部に出した状態を示している。また、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２９】
処理装置１は、半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）Ｗのエッチング処理後にレジスト層、エッチング残渣であるポリマー層、およびエッチングによりスパッタされて付着した金属付着物を除去するものであり、鉛直に設けられた支持壁２と、回転軸４を水平にして支持壁２に支持部材２ａにより固定されたモータ３と、モータ３の回転軸４に取り付けられたロータ５と、支持壁２に対して水平に取り付けられ、モータ３および回転軸４を囲繞する円筒状のケーシング６と、ケーシング６に支持され、ロータ５を囲繞するように構成される外側チャンバー７と、図１に示すように外側チャンバー７の内側に配置された状態で薬液処理を行う内側チャンバー８とを有している。
【００３０】
ロータ５は、鉛直にされた複数（例えば２６枚）のウエハＷを水平方向に配列した状態で保持可能となっており、保持された複数のウエハＷとともに、モータ３によって回転軸４を介して回転されるようになっている。
【００３１】
外側チャンバー７はモータ３側の垂直壁７ａと、先端側の垂直壁７ｂと、ロータ５の外側に所定間隔をおいて設けられた円筒状の外筒７ｃを有している。垂直壁７ｂの中央部には、回転軸４との間をシールする後述するシール機構９０が設けられている。なお、外筒７ｃは、ウエハＷを装入する際にはケーシング６側に退避可能となっている。
【００３２】
内側チャンバー８は外側チャンバー７の外筒７ｃよりも径が小さい円筒状の内筒８ａを有しており、内筒８ａが図１の薬液処理位置と図２の退避位置と間で移動可能となっている。そして、図１のように内筒８ａが外側チャンバー７の外筒７ｃの内側の薬液処理位置にある場合には、内筒８ａと垂直壁７ａ，７ｂとで区画される処理空間３０が形成され、図２のように内筒８ａが退避位置にある場合には、外側チャンバー７によって区画される処理空間２０が形成される。なお、処理空間２０および処理空間３０は、図示しないシール機構により密閉空間とされる。
【００３３】
処理空間２０を規定する外筒７ａの上端近傍部分には、多数の吐出口２１を有する２本の吐出ノズル２２（図３参照）が水平方向に沿って取り付けられている。吐出ノズル２２には配管２３が接続されており、配管２３にはバルブ２４を介して第１の処理液を供給する第１の処理液供給機構２５が接続されている。そして、第１の処理液供給機構２５から配管２３を介して流れてきた第１の処理液を吐出ノズル２２の吐出口２１からスプレー供給するようになっている。第１の処理液は、レジスト膜および前記ポリマー層の膜質を変化させ、かつスパッタされたＣｕ等の金属を酸化させる作用を有し、主成分が無機系薬液であり、例えば過酸化水素水のような酸化剤を含んでいる。また、第１の処理液は、レジスト膜の表層およびポリマー層の表層を疎水性から親水性に変化させる作用を有している。
【００３４】
一方、処理空間３０を規定する内筒８ａの上端近傍には、多数の吐出口３１を有する２本の吐出ノズル３２（図３参照）が水平方向に沿って取り付けられている。吐出ノズル３２には配管３３が接続されており、配管３３にはバルブ３４を介して第２の処理液を供給する第２の処理液供給機構３５が接続されている。そして、第２の処理液供給機構３５から配管３３を介して流れてきた第２の処理液を吐出ノズル３２の吐出口３１からスプレー供給するようになっている。第２の処理液は、レジスト膜、ポリマー層、および第１の処理液で酸化された金属を溶解するとともにこれらをリフトオフする作用を有する有機系薬液であり、例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）とアミン系溶剤とを含んでいる。
【００３５】
吐出ノズル２２および３２からは、それぞれ配管２３および３３を介して純水およびイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）も吐出可能となっている。すなわち、純水供給機構４２から配管４１が延び、この配管４１から分岐した配管４１ａおよび４１ｂがそれぞれ配管２３および３３に接続され、ＩＰＡ供給機構４６から配管４５が延び、この配管４５から分岐した配管４５ａおよび４５ｂがそれぞれ配管２３および３３に接続されている。そして、純水は、純水供給機構４２から配管４１を通って配管４１ａおよび４１ｂへ流れ、それぞれ配管２３および３３に供給される。また、ＩＰＡは、ＩＰＡ供給機構４６から配管４６を通って配管４６ａおよび４６ｂへ流れ、それぞれ配管２３および３３に供給される。配管４１ａ，４１ｂ，４５ａ，４５ｂには、それぞれバルブ４３，４４，４７，４８が設けられている。なお、バルブ２４，３４，４３，４４，４７，４８は、開閉がバルブコントローラ４９により制御される。そして、このバルブコントローラ４９は、処理全体を制御するプロセスコントローラ１００により制御される。
【００３６】
上記外側チャンバー７の先端側の垂直壁７ｂは、その中央部に外側に突出した突出部５０を有しており、この突出部５０には２つの排気ポート５１および５２が接続されている。これら排気ポート５１および５２は、一方が処理空間２０の排気用、他方が処理空間３０の排気用に使い分けられる。突出部５０には、これら排気ポート５１および５２をそれぞれ開閉する開閉機構が内蔵されている。
【００３７】
また、垂直壁７ｂには、突出部５０の外側に、少なくとも内側チャンバー８の処理空間３０に不活性ガスとしてＮ２ガスを導入する２つのＮ２ガス導入ポート５３ａ，５３ｂが設けられている。Ｎ２ガス導入ポート５３ａ，５３ｂには、それぞれガス供給配管５４ａ，５４ｂが接続され、Ｎ２ガス供給源５５からこのガス供給配管５４ａ，５４ｂおよびＮ２ガス導入ポート５３ａ，５３ｂを通って処理空間３０にＮ２ガスが供給される。もちろん、内筒８ａを退避させた状態で外側チャンバー７の処理空間２０にＮ２ガスを供給してもよい。Ｎ２ガス供給源５５にはヒータ５５ａが取り付けられており、このヒータ５５ａにより処理空間３０に導入するＮ２ガスを加熱して処理空間３０の温度を上昇させることにより、処理液による溶解反応を促進することが可能となる。ガス供給配管５４ａ，５４ｂには、それぞれマスフローコントローラ５６ａ，５６ｂおよびバルブ５７ａ，５７ｂが設けられている。Ｎ２ガス供給源５５には、さらに、ガス供給配管５８ａ，５８ｂが接続されている。そして、ガス供給配管５８ａは垂直壁７ａの下部に設けられた後述する切替機構８０に接続され、ガス供給配管５８ｂは垂直壁７ａの中央に設けられた後述するシール機構９０に接続されている。ガス供給配管５８ａ，５８ｂには、それぞれマスフローコントローラ５９ａ，５９ｂおよびバルブ６０ａ，６０ｂが設けられている。なお、不活性ガスとしてはＮ２ガスに限らず、Ａｒガス等他の不活性ガスを用いてもよい。
【００３８】
垂直壁７ｂの外周にはリング部６１が設けられており、リング部６１の底部には、図２の状態において外側チャンバー７から使用済みの処理液、純水、ＩＰＡを排出する第１のドレインポート６２が設けられており、この第１のドレインポート６２にはドレイン配管６３が接続されている。また、内筒８ａの底部は、モータ３側に傾斜しており、図１の状態において内筒８ａ底部の垂直壁７ａに対応する部分に内側チャンバー８から使用済みの処理液、純水、ＩＰＡを排出する第２のドレインポート６４が設けられており、この第２のドレインポート６４にはドレイン配管６５が接続されている。そして、後述するように、これらドレイン配管を通って排出された処理液がリサイクル可能となっている。
【００３９】
ロータ５は、所定の間隔をおいて配置された一対の円盤７０ａ、７０ｂと、これら円盤７０ａ，７０ｂに架設された、それぞれ手前側および奥側で対をなす、一対の第１の係止部材７１ａ，７１ｂと、一対の第２の係止部材７２ａ，７２ｂと、これら係止部材７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂにより係止されたウエハＷを下方から保持する一対の保持機構７３ａ，７３ｂとを備えている。係止部材７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂは、複数の溝を有し、これらの溝にウエハＷの周縁が挿入された状態でウエハＷを係止するように構成されている。なお、これら係止部材のいずれかには圧力センサーが取り付けられている。
【００４０】
保持機構７３ａは、円盤７０ａの内側に配置されたアーム７４ａと、円盤７０ｂの内側に配置されたアーム７５ａと、これらアーム７４ａおよび７５ａを連結し、ウエハＷを保持する保持部材７６ａとを有している。アーム７４ａおよび７５ａは円盤７０ａ，７０ｂを挟んでバランスウエイト７７ａ（円盤７０ｂ側のみ図示）が設けられている。保持機構７３ｂも同様に構成されており、ウエハＷを保持する保持部材７６ｂを有している。そして、保持部材７６ａ，７６ｂを旋回させることにより、ウエハＷを保持する保持状態と保持を解除する解除状態との間で切り替えられるようになっている。
【００４１】
切替機構８０は、保持機構７３ａ側と保持機構７３ｂ側の２つ設けられており、保持機構７３ａ側のものは、図４に示すように、切替部材８１ａを有しており、これを回転させることによりバランスウエイト７７ａを旋回させ、このバランスウエイト７７ａの旋回により、アーム７５ａを介して保持部材７６ａを旋回させる。保持機構７３ｂ側の切替機構も同様に構成されており、同様にして保持部材７６ｂを旋回させる。したがって、２つの切替機構８０により、ウエハが保持された保持状態と保持が解除された解除状態との間で切り替えることが可能となっている。切替部材８１ａは垂直壁７ａに設けられた開口部８２ａに収容され、そのモータ３側には、この開口部８２ａと連続する貫通孔を有するボス８３が配設されており、切替部材８１ａは、このボス８３の貫通孔内にわずかなクリアランス８４をもつように挿入されている。切替部材８１ａの先端部と開口部８２ａとは隙間８５をなしている。ボス８３のモータ３側には回転シリンダ８６が設けられており、切替部材８１ａはこの回転シリンダ８６と連結され、回転シリンダ８６を動作させることにより回転動作するようになっている。ボス８３の内部には、リング状の通路８７が形成されており、この通路８７の所定部分に前述したガス供給配管５８ａが接続されている。また、ボス８３の内部には、このリング状の通路８７と連続するようにして、処理空間２０または３０側に伸びる幅の狭いリング状の通路８８が設けられており、この通路８８は切替部材８１ａと垂直壁７ａとの間の隙間８５と連通している。このような構成において、ガス供給配管５８ａを介してＮ２ガスを供給することにより、ガスは通路８７から通路８８を経て隙間８５から処理空間３０または２０内に流入する。このようにすることで、処理空間３０または必要に応じて処理空間２０内にＮ２ガスを供給して雰囲気調整を補助的に行うことができるとともに、切替部材８１ａと垂直壁７ａとの隙間８５に処理液が溜まることを防止することができる。処理液が溜まりそれが乾燥するとパーティクルとなってウエハ汚染の原因となるが、処理液が溜まることを防止することにより、このような問題はなくなる。
【００４２】
次に、垂直壁７ａの中央部に設けられたシール機構９０について説明する。図５は、図１に概略的に示したシール機構９０およびその周辺部の詳細な構造を示す拡大断面図である。
【００４３】
図５に示すように、垂直壁７ａの中央部には、回転軸４を囲むようにして中空の筒状体９１が配設されており、筒状体９１の先端部９１ａと回転軸４との間にはわずかな隙間９２が設けられている。筒状体９１と回転軸４との間にはベアリング９３および流体シール部材９が設けられており、筒状体９１は回転軸４を回転可能にシールするようになっている。筒状体９１およびベアリング９３との間にはリング状の通路９４が設けられており、この通路９４には前述したガス供給配管５８ｂと、通路９４内のガスを排出するガス排出配管５８ｃとが接続されている。また、通路９４は、隙間９２を介して処理空間２０または３０内に連通している。このような構成において、ガス供給配管５８ｂを介してＮ２ガスを供給することにより、ガスは通路９４から隙間９２を経て、図中に矢印で示すように処理空間３０または２０内に流入する。このようにすることで、処理空間３０または必要に応じて処理空間２０内にＮ２ガスを供給して雰囲気調整を補助的に行うことができるとともに、回転軸４の周囲の隙間９２に処理液が溜まることを防止することができる。
【００４４】
ロータ５を回転させるモータ３は、モータコントローラ６６により制御され、ロータ５の回転速度を所望の回転速度にすることができる。また、処理中にロータ５の回転速度を任意に変えることができ、例えば、ロータ５の回転速度すなわちウエハＷの回転速度を低速および高速で繰り返し切替えるようにすることができる。このモータコントローラ６６は、前記プロセスコントローラ１００により制御される。
【００４５】
次に、第１の処理液供給機構２５について説明する。図６は第１の処理液供給機構２５の概略を示す模式図である。この第１の処理液供給機構２５は、第１の処理液を貯留する処理液タンク１０１を有している。処理液タンク１０１は、内側の新液を貯留する新液タンク１０２と外側の使用済処理液が貯留されるリサイクルタンク１０３との二重構造となっている。配管２３の端部は処理液タンク１０１の新液タンク１０２に挿入されており、配管２３に設けられた処理液供給ポンプ１０４により新液タンク１０２内の新液が配管２３および吐出ノズル２２を介して外側チャンバー７内の処理空間２０に供給される。一方、配管２３の処理液供給ポンプ１０４の下流側には切替バルブ１０５が設けられており、この切替バルブ１０５には配管１０６が接続されている。配管１０６は処理液タンク１０１のリサイクルタンク１０３に挿入されており、切替バルブ１０５によって配管２３から配管１０６へ接続を切り替えることにより、リサイクルタンク１０３内の使用済の処理液が配管１０６、配管２３および吐出ノズル２２を介して外側チャンバー７内の処理空間に供給される。
【００４６】
処理液タンク１０１の新液タンク１０２には新液供給配管１０７が挿入されており、新液供給配管１０７には新液供給源１０８が接続されている。新液供給配管１０７には新液供給ポンプ１０９が設けられており、図示しないセンサーにより新液タンク１０２内の液位を検出して新液タンク１０２内の新液の液位が一定範囲内になるように、新液供給ポンプ１０９により新液供給源１０８から新液タンク１０２に新液が供給されるようになっている。また、配管１０７には上流側から開閉バルブ１１０および切替バルブ１１１が設けられており、切替バルブ１１１にはリサイクルタンク１０３に挿入された配管１１２が接続されている。この切替バルブ１１１を切り替えることにより、新液をリサイクルタンク１０３にも供給可能となっている。また、新液タンク１０２とリサイクルタンク１０３の上端部は図示しない連通路で連通しており、新液タンク１０２に新液が供給されてオーバーフローした際にその分がリサイクルタンク１０３に供給されるようになっている。
【００４７】
前記第１のドレインポート６２に接続されたドレイン配管６３には切替バルブ１１３が設けられており、この切替バルブ１１３には配管１１４が接続されている。この配管１１４は、上記処理液タンク１０１のリサイクルタンク１０３に挿入されており、切替バルブ１１３を切り替えることにより、ドレイン配管６３を流れてきた使用済の第１の処理液を配管１１４を介してリサイクルタンク１０３に回収することが可能となっている。回収しない場合には、切替バルブ１１３をドレイン配管６３側に切り替えて排液可能となっている。なお、ドレイン配管６３を流れてきた使用済みの純水やＩＰＡ等や、回収されなかった第１の処理液は、切替バルブ１１３の下流側に設けられた図示しない切替バルブ群により分別廃棄可能となっている。
【００４８】
ドレイン配管６３の切替バルブ１１３の上流側には、下流側から濃度検出器１１５およびフィルタ機構１１６が設けられている。第１の処理液の能力は濃度に依存するため、第１の処理液を回収する際にドレイン配管６３を通流する使用済の第１の処理液の濃度を濃度検出器１１５で測定し、その濃度が許容値よりも低ければ、リサイクルタンク１０３内に配管１１２を介して新液を供給し、濃度調整を行う。また、ドレイン配管６３を通流する使用済の第１の処理液の濃度がさらに低下して使用不能となった場合には、切替バルブ１１３を切り替えて回収せずに廃棄する。なお、上記外側チャンバー７における処理開始後、最初の所定時間は汚染度が高い廃液が排出されるので、濃度如何にかかわらず回収せずに廃棄する。また、濃度検出器１１５を設ける代わりに、第１の処理液の濃度とリサイクル回数との関係を把握しておき、この関係から新液による濃度調整のタイミングおよび回収せずに廃棄するタイミングを決定してもよい。これらの制御は全てプロセスコントローラ１００により行われる。また、このコントローラ１００により、リサイクルタンク１０３内の第１の処理液の処理能力が維持されるように、新液供給量に対する使用済の第１の処理液の回収量を制御する。この場合に、使用済の処理液を回収することによりリサイクルタンク１０３の処理能力が規定値よりも低下してしまう場合には、回収量ゼロすなわち回収しないように制御する。
【００４９】
フィルタ機構１１６は、レジスト膜およびポリマーの除去処理によって、排液に混入したパーティクル等の固形物を主に除去するものであり、単独のフィルタで構成されていてもよいが、レジスト膜およびポリマーのリフトオフによって比較的大きな固形物が発生するため、図７の（ａ）に示すように、上流側に目の粗いフィルタ１１７を配置し、下流側に目の細かいフィルタ１１８を設置することが好ましい。また、図７の（ｂ）に示すように、同じ構造のフィルタ１１９ａおよび１１９ｂを並列に配置し、一方を使用中に他方を取り外して交換および再生等のメンテナンスを行うことが可能である。なお、符号１２０，１２１は切替バルブである。さらに、図７の（ｃ）に示すように、目の粗いフィルタ１１７ａおよび目の細かいフィルタ１１８ａの組みと、これらと同じ構造の目の粗いフィルタ１１７ｂおよび目の細かいフィルタ１１８ｂの組みとを並列に配置して、一方を使用している間に他方を取り外してメンテナンス可能とすることもできる。これにより上記、（ａ）および（ｂ）の場合の効果を兼備したものとなる。
【００５０】
第２の処理液を供給する第２の処理液供給機構３５については、上記第１の処理液供給機構２５と全く同様に構成されており、同様にプロセスコントローラ１００により制御されるものであるから説明を省略する。
【００５１】
なお、処理液タンクとしては、使用済みの処理液を貯留するリサイクルタンクが二重になっているものであってもよい。図８はそのような処理液タンク１０１′を示す図である。この処理液タンク１０１′は、最内側の新液タンク１０２と、その外側に設けられた第１リサイクルタンク１０３ａと、さらにその外側に設けられた第２リサイクルタンク１０３ｂとを備えている。そして、リサイクル配管６３の切替バルブ１１３から延びる配管１１４は、第１リサイクルタンク１０３ａに挿入される配管１１４ａと、第２リサイクルタンク１０３ｂに挿入される配管１１４ｂとに分岐しており、切替バルブ１２２によって使用済の処理液を第１および第２のリサイクルタンク１０３ａ，１０３ｂのいずれかに供給可能となっている。一方、第１および第２のリサイクルタンク１０３ａおよび１０３ｂには、それぞれその中の処理液を外側チャンバー７に供給するための配管１０６ａ，１０６ｂが挿入されている。このような構造の処理液タンク１０１′によれば、例えば、処理において、時間的に前半部分において第１リサイクルタンク１０３ａを用いて処理液の循環を行い、後半部分においては第２リサイクルタンク１０３ｂに切り替えて処理液の循環を行うようにすれば、第２リサイクルタンク１０３ｂの処理液の汚染が少なくなり、トータル的に新液の使用量を減少させることができる。
【００５２】
次に、このように構成される処理装置１の処理動作について説明する。第１の例として、有機系の低誘電率材料からなるいわゆるｌｏｗ−ｋ膜にレジストをマスクとして下層のＣｕ配線に達するビアホールを形成した後の液処理について説明する。
【００５３】
最初に、このエッチング工程を図９を参照して説明する。図９の（ａ）に示すように、下層ダマシン構造１７０内のＣｕ配線層１７１の上にストッパー層１７２、層間絶縁層としてｌｏｗ−ｋ膜１７３を形成し、その上にレジスト膜１７４を形成し、フォトリソグラフィー技術により、レジスト膜１７４に所定の配線パターンを形成する。
【００５４】
次いで、図９の（ｂ）に示すように所定のエッチングガスのプラズマを用いたプラズマエッチングにより、レジスト膜１７４をマスク（レジストマスク）として、ビアホール１７５を形成する。この際に、エッチングガスの成分により、ビアホール１７５の側壁にポリマー層１７６が形成される。そして、エッチングの際にはこのポリマー層１７６が保護層として作用し、異方性の高いエッチングが行われる。
【００５５】
エッチングが進行し、図９の（ｃ）に示すように、Ｃｕ配線層１７１に達すると、Ｃｕがスパッタされてポリマー層１７６の外側にＣｕ付着物１７７が付着する。エッチングがＣｕ配線層１７１に達した後も所定のオーバーエッチングが行われるが、それにより再びポリマーが形成され、図９の（ｄ）に示すように、Ｃｕ付着物１７７の外側にもポリマー層１７６が形成される。すなわちポリマー層の内部にＣｕが存在している状態となる。
【００５６】
この図９の（ｄ）の状態のウエハＷが処理装置１により処理される。この処理により以下に説明するように、レジスト膜、ポリマー層およびＣｕ付着物が除去される。この処理においては、まず、外側チャンバー７の外筒７ｃおよび内側チャンバー８の内筒８ａをケーシング６の上へ退避させた状態で、図示しない搬送手段により下側から複数のウエハＷをロータ５に装着し、保持機構７３ａおよび７３ｂを保持状態としてウエハＷを保持する。この際、前述の圧力センサーによりウエハＷの受ける圧力を検出しながらロータ５に装着することにより、ウエハＷの破壊が防止される。そして、外筒７ｃをロータ５の外側に配置して、図２に示すように密閉状態の処理空間２０を形成する。
【００５７】
次に、モータ３による回転駆動によりロータ５を回転させてウエハＷを回転させながら、吐出ノズル２２から例えば主成分が過酸化水素水等の酸化剤を含む無機系薬液からなる第１の処理液をスプレー状に吐出する。これにより第１の処理液がウエハＷに供給される。第１の処理液が供給されることにより、レジスト膜１７４およびポリマー層１７６の膜質が変化し、ひび割れ等を形成して液体の侵入が容易化され、かつスパッタされたＣｕ付着物１７７が酸化される。また、第１の処理液によりレジスト膜１７４の表層およびポリマー層１７６の表層を疎水性から親水性に変化する。この際に、スパッタされたＣｕ付着物１７７は不純物等の影響により反応性が高いため、下地のＣｕ配線層１７１は酸化されずにＣｕ付着物のみ選択的に酸化される。
【００５８】
この第１の処理液での処理においては、第１の処理液を吐出しながら、最初は数十秒間ロータ５の回転速度を１〜５００ｒｐｍの低速で回転させることにより第１の処理液をウエハＷの表面に拡散させる。この場合のロータ５の回転速度は、第１の処理液の粘性等に応じて第１の処理液がより均一に拡散されるように制御する。第１の処理液が拡散した後は、ロータ５の回転速度を上げて、例えば１００〜３０００ｒｐｍになるようにして反応性を高める。より反応性を高める観点からは低速回転と高速回転とを交互に繰り返し行うことが好ましい。
【００５９】
この第１の処理液による処理の際の雰囲気は、大気雰囲気でも十分であるが、Ｃｕ配線層１７１の酸化をほぼ完全に防止する観点からは、Ｎ２ガス供給源５５から不活性ガスであるＮ２ガスを処理空間２０に供給して、処理空間２０を不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。
【００６０】
処理に供された第１の処理液は、第１のドレインポート６２からドレイン配管６３を通って排液され、処理液タンク１０１のリサイクルタンク１０３に回収される。必要に応じて第１の処理液による処理が終了した後、第２の処理液による処理が開始されるまでの間に、新液タンク１０２に新液供給源１０８から第１の処理液の新液を供給する。そして、新液タンク１０２からオーバーフローした分がリサイクルタンク１０３に供給される。
【００６１】
次に、ケーシング６の上に退避されていた内筒８ａを外筒７ｃの内部まで移動させて図１に示す状態とし、内側チャンバー８を形成し、第２の処理液による処理の準備を行う。
【００６２】
この状態で、必要に応じてロータ５を回転させながらウエハＷにリンス液として純水またはＩＰＡを供給してリンス処理を行ってもよい。また、ウエハＷに純水またはＩＰＡを供給した後、ロータ５を高速回転させて液を振り切る乾燥処理を行ってもよい。また、このようにリンス処理を行った後、第２の処理液を供給した直後に、リンス液の残液と前記第２の処理液が混ざった液体を排液する。このような排液は第２の処理液の濃度が比較的低いから、これをリサイクルする場合に処理液タンク内の第２の処理液の濃度変化が懸念される。したがって、このような場合に第２の処理液の処理液タンクに新液を供給するが、この際に、処理液タンク内の第２の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の処理液タンクへの回収量および新液の追加量を制御することが好ましい。具体的には、処理液タンクへの新液供給の際にリサイクルタンクに供給された量に応じて、リサイクルタンク内の第２の処理液が所定の濃度以上になるように、排液された液体の回収量を制御する。この場合に、排液された液体を回収することによりリサイクルタンクの処理能力が規定値よりも低下してしまう場合には、回収量ゼロすなわち回収しないように制御する。
【００６３】
また、第２の処理液による処理に際しては、Ｃｕ配線層１７１の酸化防止の観点から、不活性雰囲気にする必要があることから、処理に先だって、Ｎ２ガス供給源５５から不活性ガスであるＮ２ガスを処理空間３０に供給して、処理空間３０を不活性ガス雰囲気とする。第１の処理液での処理の際にＮ２ガスを処理空間２０に供給していた場合には、そのままＮ２ガスの供給を継続して不活性ガス雰囲気を維持する。
【００６４】
このような状態で、モータ３による回転駆動によりロータ５を回転させてウエハＷを回転させながら、吐出ノズル３２から例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）とアミン系溶剤とを含む有機薬液からなる第２の処理液をスプレー状に吐出する。これにより第２の処理液がウエハＷに供給される。この第２の処理液が供給されることにより、レジスト膜１７４、ポリマー層１７６、およびＣｕ付着物１７７が酸化されて形成されたＣｕ酸化物が溶解されるとともにこれらがリフトオフされる。この場合に、第１の処理液を用いずに単に第２の処理液を用いても、レジスト膜１７４およびポリマー層１７６中にほとんど入り込まず第２の処理液が有効に作用しないが、予め第１の処理液によりレジスト膜１７４およびポリマー層１７６の表面の膜質を変化させてひび割れ等を形成させているため、第２の処理液がこれらの内部に容易に侵入し、その作用が有効に発揮される。また、Ｃｕの状態で付着している付着物は薬液に溶解除去することは困難であるが、第１の処理液により付着したＣｕが薬液で除去可能なＣｕ酸化物となっているため、第２の処理液により容易に除去される。
【００６５】
この第２の処理液による処理に際しては、まず吐出ノズル３２から第２の処理液を数十秒間吐出する。この際にロータ５とともにウエハＷを１〜５００ｒｐｍの低速で回転させることにより、吐出された第２の処理液をウエハＷの表面上に拡散させる。この場合に、第２の処理液の粘性に応じてロータ５の回転速度を制御することにより、処理液をウエハＷの表面上に均一に拡散させることができ、レジスト膜１７４、ポリマー層１７６およびＣｕ酸化物を均一に溶解させることができる。例えば、薬液の粘性が高い場合には、上記範囲内において比較的高い回転数でロータ５を回転させるようにし、粘性の低い場合には比較的低い回転速度でロータ５を回転させるようにすることにより、第２の処理液の均一拡散が可能となる。
【００６６】
このようにしてレジスト膜１７４、ポリマー層１７６およびＣｕ酸化物を溶解させると、溶解反応済みの第２の処理液がウエハＷの表面に滞留することとなる。溶解反応済みの処理液は反応速度が低いため、このような溶解反応済みの処理液が滞留した場合には、一旦薬液の吐出を停止し、加熱されたＮ２ガスを吐出ノズル３２から数秒間程度吐出させるとともに、モータ３の出力を上げて、ロータ５の回転速度を１００〜３０００ｒｐｍ程度と、薬液供給の際の回転速度よりも高速にする。これにより、不活性ガスの供給圧力およびロータ５の回転による遠心力によりウエハＷから溶解反応済みの薬液を除去する。この際に、溶解反応済みの薬液を効果的に除去するために、ロータ５の回転速度は薬液の粘性に応じて制御することが好ましい。
【００６７】
以上のように溶解反応済みの処理液をウエハＷの表面から除去した後、再びロータ５の回転速度を１〜５００ｒｐｍの低速とし、第２の処理液を吐出ノズル３２から吐出する。このように薬液を供給してウエハＷを低速で回転させる工程と、溶解反応済みの薬液を除去するためにウエハＷを高速で回転させる工程とを数回〜数千回程度繰り返して行うことにより、反応性の高い新しい第２の処理液をウエハＷの表面に常に供給することができ、レジスト膜やポリマー層を効率良く除去することができる。
【００６８】
このようにしてレジスト膜、ポリマー層、およびＣｕ付着物の除去処理が終了後、吐出ノズル３２からＩＰＡまたは純水を吐出させて残存する反応生成物をウエハＷから洗い流す。
【００６９】
処理に供された第２の処理液は、第２のドレインポート６４からドレイン配管６５を通って排液され、第２の処理液タンクのリサイクルタンクに回収される。必要に応じて第２の処理液による処理が終了した後、第１の処理液による処理が開始されるまでの間に、第２の処理液タンクの新液タンクに第２の処理液の新液を供給する。そして、新液タンクからオーバーフローした分がリサイクルタンクに供給される。
【００７０】
このように第１の処理液による処理の後に第２の処理液を行うことにより処理液による処理を終了してもよいが、上述のような第１の処理液による処理と第２の処理液による処理とを複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、これらが１回ずつでは第１の処理液および第２の処理液の作用が不十分な場合もあるが、これらを繰り返すことにより第１の処理液および第２の処理液の作用がより有効に発揮され、レジスト膜、ポリマー層、およびＣｕ付着物を完全に除去することができる。
【００７１】
この場合に、第２の処理液による処理が終了後、第１の処理液による処理を行う際に、内筒８ａを退避させた状態で、必要に応じてロータ５を回転させながらウエハＷにリンス液として純水またはＩＰＡを供給してリンス処理を行ってもよい。また、ウエハＷに純水またはＩＰＡを供給した後、ロータ５を高速回転させて液を振り切る乾燥処理を行ってもよい。また、このようにリンス処理を行った後、第１の処理液を供給した直後に、リンス液の残液と前記第１の処理液が混ざった液体を排液する。この場合に、上述のリンス液と第２の処理液とが混ざった液体と同様、この液体も第１の処理液の濃度が比較的低いから、第１の処理液の処理液タンク１０１に新液を供給するが、この際に、処理液タンク１０１内の第１の処理液の処理能力が維持されるように、排液された液体の処理液タンク１０１への回収量および新液の追加量を制御することが好ましい。具体的には、処理液タンク１０１への新液供給の際にリサイクルタンクに供給された量に応じて、リサイクルタンク１０３内の第１の処理液が所定の濃度以上になるように、排液された液体の回収量を制御する。この場合に、排液された液体を回収することによりリサイクルタンク１０３の処理能力が規定値よりも低下してしまう場合には、回収量ゼロすなわち回収しないように制御する。
【００７２】
このようにして処理液による処理が終了後、内筒８ａを外筒７ｃの内側からケーシング６の外側退避させ、外側チャンバー７内に形成される処理空間２０内にウエハＷが位置している状態とする。この状態で、吐出ノズル２２から純水を吐出させてウエハＷをリンス処理し、最後にロータ５を高速で回転させてウエハＷのスピン乾燥を行う。
【００７３】
以上のように、レジスト膜およびポリマー層の膜質を変化させ、付着したＣｕを酸化させる作用を有する第１の処理液と、レジスト膜、ポリマー層およびＣｕ酸化物を溶解するとともにこれらをリフトオフする作用を有する第２の処理液といった異なる作用を有する処理液をウエハＷを回転させながら、ウエハＷに供給することによって、第１の処理液によって表面を処理液が入り込みやすい状態を形成したうえで、第２の処理液が供給されるので、第２の処理液が有するレジスト膜、ポリマー層およびＣｕ酸化物の溶解およびリフトオフの作用が極めて有効に発揮され、レジスト膜およびポリマー層を完全に除去することができる。従来は、処理液を用いたウエットクリーニングのみではレジスト膜、ポリマー層およびＣｕ付着物を完全には除去することができず、ドライアッシングを用いざるを得なかったが、このように互いに作用が異なる第１の処理液および第２の処理液を用いることにより、ドライアッシングを用いることなくオールウエットプロセスにより、下地のｌｏｗ−ｋ膜１７３にダメージを与えることなくレジスト膜、ポリマー層およびＣｕ付着物を完全に除去することができる。
【００７４】
以上の図９の例は、ビアホールを下層ダマシン構造のＣｕ配線層１７１まで達するように形成した場合であるが、図１０に示すように、ビアホール１７５をストッパー層１７２までしか形成しない場合もある。このような場合にはエッチングはＣｕ配線層１７１までは達しないため、Ｃｕのスパッタが生じず、処理液で除去する対象はレジスト膜１７４およびポリマー層１７６のみである。このような場合にも当然に上記処理装置１を用いて同様にレジスト膜１７４およびポリマー層１７６を溶解除去することができる。すなわち第１の処理液によりレジスト膜１７４およびポリマー層１７６の膜質を変化させて液の侵入を容易にした上で、第２の処理液のレジスト膜１７４およびポリマー層１７６に対する溶解およびリフトオフ効果を発揮させてこれらを除去する。この処理の際に、Ｃｕ配線層１７１は露出していないので、第１の処理液での処理および第２の処理液での処理のいずれも不活性雰囲気が不要であり、大気雰囲気での処理が可能である。
【００７５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、第１の処理液および第２の処理液は、上記作用を発揮するものであれば、例示のものには限らない。
【００７６】
また、上記実施の形態では、外側チャンバーで第１の処理液での処理を行い内側チャンバーで第２の処理液での処理を行うことで、第１の処理液と第２の処理液とが混ざることなく不必要に排液することなく処理を行ったが、これに限るものではない。上記実施の形態では２重構造のチャンバーを有する処理装置を用いた例を示したが、これに限らず、一つのチャンバーを有するものであってもよい。
【００７７】
一つのチャンバーを有する処理装置は、上記図１および図２に示した装置において、内側チャンバー８を除いた外側チャンバー７のみの構造のものが例示される。このような処理装置においては、第１の処理液での処理と第２の処理液での処理を同一のチャンバーで行うこととなるため、これらの処理の間にリンス工程を設けてこれら処理液の混合を排除することが必要となる。排液方法および廃液のリサイクル、処理液の濃度制御、リンス工程等は、上記実施の形態の二重構造のチャンバーを有する装置と同様に行うことができる。
【００７８】
さらに、上記実施形態では第１の処理液供給機構および第２の処理液供給機構をいずれもリサイクル可能な構造としたが、いずれか一方がリサイクル可能な構造であってもよい。
【００７９】
さらにまた、処理液を供給する際に、被処理基板であるウエハの表面に処理液の流れが形成されればよく、必ずしも上記実施の形態のような回転をウエハにあたえなくてもよい。さらにまた、上記実施形態のようにバッチ処理に限らず、枚葉式の処理であってもよい。さらにまた、付着金属はＣｕに限るものではなく、レジスト膜やポリマー層の下地はｌｏｗ−ｋ膜に限るものではない。
【００８０】
さらにまた、上記実施形態では本発明の方法を半導体ウエハに適用した場合について示したが、これに限らず、液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板等、他の基板の処理にも適用することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レジスト膜およびポリマー層の膜質を変化させ、前記レジスト膜および前記ポリマー層を疎水性から親水性に変化させるとともに、これらに、ひび割れを形成する作用を有する第１の処理液と、レジスト膜およびポリマー層を溶解するとともにこれらをリフトオフする作用を有する第２の処理液といった異なる作用を有する処理液を被処理基板を回転させながら被処理基板上にそれらの流れが形成されるように供給し、前記第１の処理液を供給しながら、最初に被処理基板を、第１の処理液が被処理基板の表面に拡散させる程度の第１の回転数で回転させ、第１の処理液が被処理基板表面に拡散した後は、被処理基板の回転数を第１の回転数よりも高い第２の回転数にして第１の処理液による処理の反応性を高めることによって、第１の処理液による反応を十分に進行させるとともに、表面を処理液が入り込みやすい状態を形成し、そのうえで、第２の処理液が供給されるので、第２の処理液が有するレジスト膜およびポリマー層溶解およびリフトオフの作用が極めて有効に発揮され、ドライアッシングを用いることなく、レジスト膜およびポリマー層を完全に除去することができる。
【００８２】
また、被処理基板に金属のスパッタが付着する場合にも、その金属のみが第１の処理液が供給されることにより酸化され、非酸化雰囲気で第２の処理液が供給されることにより金属層が酸化されることなく金属酸化物が溶解およびリフトオフされるので、金属層に影響を与えることなく付着した金属をレジスト膜およびポリマー層とともに完全に除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するために用いる一実施形態に係る処理装置の外側チャンバーの内部に内側チャンバーを配置した状態を示す断面図。
【図２】本発明の方法を実施するために用いる一実施形態に係る処理装置の内側チャンバーを外側チャンバーの外部に出した状態を示す断面図。
【図３】図１の処理装置のＡ−Ａ線による断面図。
【図４】図１の処理装置の切替機構およびその周辺部の拡大断面図。
【図５】図１の処理装置のシール機構およびその周辺部の拡大断面図。
【図６】図１の処理装置の第１の処理液供給機構の概略構造を示す図。
【図７】図６の第１の処理液供給機構のリサイクル配管に設けられたフィルタ機構を示す図。
【図８】第１の処理液供給機構の処理液タンクの他の例を示す断面図。
【図９】本発明の基板処理方法が適用される半導体装置の一例の製造工程を示す断面図。
【図１０】本発明の基板処理方法が適用される半導体装置の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１……処理装置
３……モータ
５……ロータ
７，８……チャンバー
２０，３０……処理空間
２２，３２……吐出ノズル
２５……第１の処理液供給機構
３５……第２の処理液供給機構
１７１……Ｃｕ配線層
１７２……ストッパー層
１７３……ｌｏｗ−ｋ膜
１７４……レジスト膜
１７５……ビアホール
１７６……ポリマー層
１７７……Ｃｕ付着物
Ｗ……半導体ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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