(57)【要約】【課題】電解メッキ法により半導体基板上に形成された金属膜の膜厚を、半導体基板の全面に亘って均一にする。【解決手段】電解メッキ法により金属膜１０３が形成された半導体基板１０１を回転させながら、金属膜１０３用のエッチング液を第１の流速で金属膜１０３の外周領域に供給した後、引き続き第１の流速よりも小さい第２の流速でエッチング液を供給する。【選択図】図１
2007165629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を回転させ、第１の流速で前記半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にエッチング液を供給することにより前記金属膜をエッチングする工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記半導体基板を回転させ、前記第１の流速よりも遅い第２の流速で前記半導体基板上の外周領域に形成された前記金属膜にエッチング液を供給することにより前記金属膜をエッチングする工程（ｂ）を有することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
第１の回転速度で半導体基板を回転させ、前記半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にエッチング液を供給することにより前記金属膜をエッチングする工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記第１の回転速度よりも早い第２の回転速度で前記半導体基板を回転させ、前記半導体基板上の外周領域に形成された前記金属膜にエッチング液を供給することにより前記金属膜をエッチングする工程（ｂ）を有することを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
半導体基板を回転させ、前記半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にノズルからエッチング液を供給することにより前記金属膜をエッチングするエッチング方法であって、
前記半導体基板の中心に対して前記ノズルの角度を第１の角度に傾けてエッチング液を供給するエッチング工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記半導体基板の中心に対して前記ノズルの角度を前記第１の角度と異なる第２の角度に傾けてエッチング液を供給することによりエッチングを行う工程（ｂ）を有することを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
半導体基板を回転させ、前記半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にノズルからエッチング液を供給することにより前記金属膜をエッチングするエッチング方法であって、
前記ノズルは複数からなり、
前記半導体基板の中心に対して第１の角度に傾いた第１のノズルと、前記半導体基板の中心に対して第１の角度とは異なる第２の角度に傾いた第２のノズルからエッチング液を供給することによりエッチングを行う工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記第２のノズルからエッチング液を供給することによりエッチングを行う工程（ｂ）を有することを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
前記金属膜は電解メッキ法によって形成された銅膜であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のエッチング方法。
【請求項６】
半導体基板を保持するための基板保持機構と、
前記半導体基板上にエッチング液を供給するノズルと、
前記ノズルを回転させるノズル回転機構と、
前記ノズル回転機構を支持するノズル保持機構とを備えていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項７】
半導体基板を保持するための基板保持機構と、
前記半導体基板の中心に対して第１の角度で前記半導体基板上にエッチング液を供給する第１のノズルと、
前記第１のノズルを支持する第１のノズル保持機構と、
前記半導体基板の中心に対して第１の角度とは異なる第２の角度で半導体基板上にエッチング液を供給する第２のノズルと、
前記第２のノズルを支持する第２のノズル保持機構とを備えていることを特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の外周領域に形成された金属膜のエッチング方法及びその金属膜を除去するためのエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン（Ｓｉ）よりなる半導体基板上に形成されたＬＳＩの配線材料としてはアルミニウム（Ａｌ）が主に使用されてきたが、近年、半導体集積回路の高集積化及び高速化のために、Ａｌよりも低抵抗であると共に、高エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性を有する銅（Ｃｕ）が配線材料として注目されている。Ｃｕ膜の成膜方法としては、溝やホールの埋め込み性能に優れている電解メッキ法が使用されている。電解メッキ法には、シード層としてのシードＣｕ膜が必要であり、半導体基板の全面上にシードＣｕ膜が形成された後、引き続き電解メッキ法によるＣｕ膜の成膜が行われる。
【０００３】
図７は、一般的な電解メッキ装置を示す図である。また、図８（ａ）、（ｂ）は、従来の半導体基板の全面上にＣｕ膜を形成する方法を示す断面図である。以下、これらの図を用いて電解メッキ法によりＣｕ膜を形成する一般的な方法について説明する。
【０００４】
電解メッキ法によるＣｕ膜の形成は、図７に示す電解メッキ装置を用いて、メッキ浴（メッキ槽）２１内において、Ｃｕイオンを含むメッキ液に半導体基板１の膜成長面を浸した状態で、カソード電極１９とアノード電極１４との間に電気を流して行われる。メッキ液２０はメッキ液タンク１１からポンプ１２によってメッキ槽２１に供給される。メッキ液２０はフィルター１３を通過してメッキ槽２１に供給された後、再度メッキ液タンク１１へと循環する。半導体基板１とアノード電極１４との間には整流板１５が設けられている。成膜中の半導体基板１は基板保持機構１７によって保持され、半導体基板１の膜成長面の外周部にカソード電極１９が接触している。カソード電極１９はシール１８により防水されている。
【０００５】
半導体基板１上にＣｕ膜を成長させる際には、まず、図８（ａ）に示すように、半導体素子や配線溝が形成された半導体基板１上に薄いシードＣｕ膜２をスパッタ法などにより形成する。
【０００６】
次に、図８（ｂ）に示すように、図７に示す電解メッキ装置を用いてシードＣｕ膜２上にＣｕ膜３を形成する。
【特許文献１】特開２００２−１７０８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の電解メッキ法によりＣｕ膜を形成する方法では以下のような問題が発生する。
【０００８】
図９は、従来の電解メッキ法によりＣｕ膜を形成する方法における課題を説明するための図である。図９に示すように、図８（ｂ）で示す工程において、図７に示す電解メッキ装置を用いて半導体基板１の外周部に接触させたカソード電極１９から電流を印加しながらＣｕ膜３の成長を行うため、カソード電極１９により近い半導体基板１の外周領域に堆積されたＣｕ膜３の膜厚は、半導体基板１の内周領域に堆積されたＣｕ膜３の膜厚よりも大きくなってしまう。ここで、本明細書において、「半導体基板の外周領域」とは、半導体基板の端からおよそ５ｍｍ以内の領域を意味するものとする。
【０００９】
図１０は、直径３００ｍｍのウエハ（半導体基板）に対して電解メッキ法によるＣｕ膜の形成を行った後のＣｕ膜の膜厚を半径方向に測定した結果を示す図である。直径３００ｍｍの半導体基板の場合、半導体基板の端から５ｍｍ以内の部分、言い換えれば、半導体基板における中心からの距離が１４５ｍｍを超える部分が半導体基板の外周領域である。
【００１０】
図１０からわかるように、半導体基板における中心からの距離が１４５ｍｍまでの部分のＣｕ膜の膜厚はほぼ平坦であるが、中心からの距離が１４５ｍｍを超える部分、すなわち半導体基板の外周領域のＣｕ膜の膜厚は急激に大きくなっている。この膜厚が大きい半導体基板の外周領域に形成されたＣｕ膜は、通常の化学機械研磨を経ても残渣として半導体基板上に残留してしまい、その後の工程での膜剥がれの原因となってしまう。
【００１１】
ここで、上記課題を解決する手段として、特開２００２−１７０８０２号公報が提案されている。特開２００２−１７０８０２号公報では、図１１（ａ）に示すように、半導体基板１に対し、エッチング液の供給ノズル３０を垂直に設置している。半導体基板１を回転させ、供給ノズル３０から半導体基板１の外周領域に向けてＣｕを溶解するエッチング液を供給することにより、図１１（ｂ）に示すように、半導体基板１の外周領域に形成されたＣｕ膜３及びシードＣｕ膜２を除去する。
【００１２】
しかしながら、この場合、エッチングにより半導体基板１の外周領域を露出させてしまうため、すなわち、半導体基板１の外周領域に形成されたＣｕ膜３を半導体基板１が露出するまで除去してしまうため、ＬＳＩを形成するための領域が狭くなってしまうという課題が発生する。
【００１３】
本発明は、電解メッキ法により半導体基板上に形成された金属膜の膜厚を、半導体基板上の全面に亘って均一にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１のエッチング方法は、半導体基板を回転させ、第１の流速で半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にエッチング液を供給することにより金属膜をエッチングする工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、半導体基板を回転させ、第１の流速よりも遅い第２の流速で半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にエッチング液を供給することにより金属膜をエッチングする工程（ｂ）を有している。
【００１５】
この方法により、工程（ａ）と工程（ｂ）との組み合わせにより半導体基板の外周領域上に形成された金属膜のエッチング量を調節することができるので、金属膜の膜厚を均一化することができる。エッチングの対象となる膜は、電解メッキ法により形成された銅膜の他、種々の方法で形成された種々の材質の膜であってもよい。
【００１６】
また、本発明の第２のエッチング方法は、第１の回転速度で半導体基板を回転させ、半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にエッチング液を供給することにより金属膜をエッチングする工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、第１の回転速度よりも早い第２の回転速度で半導体基板を回転させ、半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にエッチング液を供給することにより金属膜をエッチングする工程（ｂ）を有している。
【００１７】
このように、半導体基板の回転速度を変えてエッチングすることによっても金属膜の膜厚を均一化することができる。
【００１８】
また、本発明の第３のエッチング方法は、半導体基板を回転させ、半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にノズルからエッチング液を供給することにより金属膜をエッチングするエッチング方法であって、半導体基板の中心に対してノズルの角度を第１の角度に傾けてエッチング液を供給するエッチング工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、半導体基板の中心に対してノズルの角度を第１の角度と異なる第２の角度に傾けてエッチング液を供給することによりエッチングを行う工程（ｂ）を有している。
【００１９】
また、本発明の第４のエッチング方法は、半導体基板を回転させ、半導体基板上の外周領域に形成された金属膜にノズルからエッチング液を供給することにより金属膜をエッチングするエッチング方法であって、ノズルは複数からなり、半導体基板の中心に対して第１の角度に傾いた第１のノズルと、半導体基板の中心に対して第１の角度とは異なる第２の角度に傾いた第２のノズルからエッチング液を供給することによりエッチングを行う工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、第２のノズルからエッチング液を供給することによりエッチングを行う工程（ｂ）を有している。
【００２０】
本発明の第１のエッチング装置は、半導体基板を保持するための基板保持機構と、半導体基板上にエッチング液を供給するノズルと、ノズルを回転させるノズル回転機構と、ノズル回転機構を支持するノズル保持機構とを備えている。
【００２１】
これにより、ノズルを回転させてエッチング液を膜に供給する方向を変えることができるので、所望の部分を所望の量だけエッチングすることが可能となる。そのため、このエッチング装置を用いれば膜厚を容易に均一化することができる。
【００２２】
本発明の第２のエッチング装置は、半導体基板を保持するための基板保持機構と、半導体基板の中心に対して第１の角度で半導体基板上にエッチング液を供給する第１のノズルと、第１のノズルを支持する第１のノズル保持機構と、半導体基板の中心に対して第１の角度とは異なる第２の角度で半導体基板上にエッチング液を供給する第２のノズルと、第２のノズルを支持する第２のノズル保持機構とを備えている。
【００２３】
これにより、第１のノズルと第２のノズルとを適宜組み合わせてエッチングを行うことができるので、より効果的にエッチング量の調節ができるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る半導体基板の外周領域に形成された金属膜のエッチング方法及びその金属膜を除去するためのエッチング装置によれば、半導体基板上の外周領域に形成された金属膜のエッチング量を調節することができるので、半導体基板上に形成された金属膜の膜厚を半導体基板の全面に亘って均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の外周領域に形成された金属膜のエッチング方法及びその金属膜を除去するためのエッチング装置について説明する。
【００２６】
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の外周領域に形成された金属膜のエッチング方法を示す断面図である。
【００２７】
まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１０１の上にスパッタ法により厚さ３０ｎｍ程度のシードＣｕ膜１０２を形成する。この際に、シードＣｕ膜１０２は半導体基板１０１の側面にも形成される。
【００２８】
次に、図１（ｂ）に示すように、電解メッキ法によってシードＣｕ膜１０２上に厚さ６００ｎｍ程度のＣｕ膜１０３を堆積する。このとき、外周領域Ａでは、他の部分に比べてＣｕ膜１０３の膜厚が厚くなっている。これは、半導体基板１０１の外周部にカソード電極からの電流が供給されるためであり、外周領域Ａに形成されたＣｕ膜の厚膜化を避けることは困難である。
【００２９】
図２は、電解メッキ法により形成された半導体基板上のＣｕ膜の膜厚のプロファイルを示す図である。ここで、図２では、半導体基板の外周領域のみを拡大して示している。図２に示すように、半導体基板１０１の内周領域に形成されたＣｕ膜は膜厚が６００ｎｍとなるのに対し、半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３は膜厚が７５０ｎｍを超える。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示すように、半導体基板１０１を回転させながらＣｕ膜のエッチング液を供給する直径１ｍｍ程度のノズルを半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３に近づけてＣｕ膜をエッチングする。
【００３１】
この際に、半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３にエッチング液を第１の流速で供給した後、第１の流速より遅い第２の流速でエッチング液を供給する。例えば、第１の流速を１．０ｍＬ／ｓｅｃ、第２の流速を０．３ｍＬ／ｓｅｃとし、エッチング液の供給時間をそれぞれ３秒間、５秒間とし、半導体基板１０１の回転速度を３００ｒｐｍとする。エッチング液としては、例えば硫酸と過酸化水素水との混合液を用いる。エッチング液を供給するノズルの向きは、半導体基板１０１のやや外側向きとする。なお、本工程ではＣｕ膜１０３の膜厚が設定膜厚の５％を超える部分をエッチングする。本実施形態の製造方法においては、Ｃｕ膜１０３の設定膜厚は６００ｎｍであり、設定膜厚の５％を超える部分（膜厚が６３０ｎｍを超える部分）は、ほぼ半導体基板１０１の外周領域に設けられたＣｕ膜１０３の膜厚に相当する。
【００３２】
このように、２段階の流速でエッチング液を供給することにより、半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３のエッチング量を調節することができるので、図１（ｄ）に示すように、半導体基板１０１の全面に亘ってＣｕ膜１０３の膜厚を均一化することができる。
【００３３】
次に、上述の方法で半導体基板１０１上に形成されたＣｕ膜１０３の膜厚を均一にすることができる理由について説明する。
【００３４】
図３は、エッチング液の流速を変化させた場合でのＣｕ膜１０３のエッチング量を示す図である。図３では、ノズル位置を固定したままでエッチング液を流速１．０ｍＬ／ｓｅｃで５秒間供給した場合（図中丸印）と流速０．３ｍＬ／ｓｅｃで５秒間供給した場合（図中三角印）の結果を示す。また、半導体基板１０１の回転速度は３００ｒｐｍとする。
【００３５】
図３に示すように、エッチング液の流速を変えることによって、エッチングのプロファイルは変化することがわかる。具体的には、エッチング液の流速が大きい方が、半導体基板１０１の中心に近い部分、すなわち半導体基板の１０１の内周領域に形成されたＣｕ膜１０３までエッチングされている。これは、エッチング液が半導体基板に供給された際に、その速度が速いほうが液の広がりが大きくなるためである。このとき、半導体基板１０１は回転しているので、Ｃｕ膜１０３上に供給されたエッチング液は、半導体基板の中心に一様に広がるのではなく、回転速度（あるいは遠心力）に応じた広がりを示す。従って、エッチング液の流速の違いによるＣｕ膜１０３のエッチング量のプロファイルの差を利用することで、Ｃｕ膜１０３の膜厚を均一化することが可能になる。
【００３６】
図４は、エッチング液の流速を変化させた場合のＣｕ膜１０３のエッチング量と、流速を２段階に変化させた場合のＣｕ膜１０３のエッチング量及びエッチング後のＣｕ膜の膜厚をそれぞれ示す図である。図４では、ノズル位置を固定したままでエッチング液を流速１．０ｍＬ／ｓｅｃで３秒間供給した場合（図中丸印）と流速０．３ｍＬ／ｓｅｃで５秒間供給した場合（図中三角印）でのエッチング量と、流速１．０ｍＬ／ｓｅｃでエッチング後に流速０．３ｍＬ／ｓｅｃでエッチングした場合の合計エッチング量（図中点線）と、この場合のエッチング後のＣｕ膜の膜厚（図中実線）とを示している。なお、半導体基板１０１の直径は３００ｍｍとする。この場合、上述のように、半導体基板１０１の外周領域は、半導体基板１０１の端から５ｍｍ以内、すなわち半導体基板１０１の中心からの距離が１４５ｍｍを超える領域のことを指す。
【００３７】
図４に示すように、異なる流速でエッチング液をＣｕ膜に供給することにより、半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３のエッチング量を調節することが可能となる。このため、半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３の膜厚を、半導体基板１０１の内周領域に形成されたＣｕ膜１０３の膜厚に近づけることができ、Ｃｕ膜１０３の膜厚を均一にすることができる。図４に示す例では、半導体基板１０１の外周領域のうち、中心からの距離が１４５ｍｍ〜１４７ｍｍの領域に形成されたＣｕ膜１０３の膜厚が半導体基板１０１の内周領域に形成されたＣｕ膜１０３の膜厚に近くなる。従って、中心からの距離が１４７ｍｍ以内の領域でＣｕ膜１０３の膜厚を均一にすることができるので、従来よりも半導体素子を作製できる領域（チップ領域）を拡げることができる。また、エッチング残りが出ないようにエッチング量を調節することもできる。これにより、外周領域からのＣｕ膜の膜剥がれの発生も防がれている。なお、上述のエッチングにおいてはＣｕ膜１０３のうち半導体基板１０１の端からおよそ２ｍｍ以内の領域に形成された部分はほぼ完全に除去されている。このように、Ｃｕ膜１０３の端を除去することによっても、半導体基板１０１の外周領域からのＣｕ膜１０３の膜剥がれの発生が防がれている。
【００３８】
なお、先に流速が小さい条件でＣｕ膜１０３の端を除去してしまうと、エッチングされた部分のＣｕ膜の上面が急峻になり、後でエッチング液の流速を大きくしても半導体基板の中心方向への液の広がりが効果的に行われない。そのため、本実施形態のエッチング方法においては、第１段階のエッチングでエッチング液の流速を大きくして第２段階のエッチングでエッチング液の流速を小さくすることが好ましい。
【００３９】
なお、本実施形態の方法では、エッチング液を供給するノズルの向きをやや半導体基板の外側向きとしたが、ノズルは半導体基板に対して垂直に向けてもよいし、半導体基板の中心方向に向けてもよい。
【００４０】
また、本実施形態のエッチング方法は、ノズルが固定されたエッチング装置を用いてもよいし、後に説明する本発明のエッチング装置を用いてもよい。
【００４１】
また、本実施形態のエッチング方法では電解メッキ法によって形成されたＣｕ膜の平坦化を行う例を示したが、電解メッキ法により形成されたＣｕ膜以外の金属膜の平坦化も同様の方法で行うことができる。ただし、金属膜をエッチングすることができるエッチング液を適宜用いる必要がある。
【００４２】
なお、本実施形態のエッチング方法の説明では、半導体基板として直径３００ｍｍのウエハを用いる例を挙げたが、半導体基板としてこれ以外の直径のウエハを用いてもよい。この場合にも、上述の２段階のエッチングを行うことにより、半導体基板１０１の端から５ｍｍ以内の外周領域に形成されたＣｕ膜のエッチング量を調節することができる。
【００４３】
−本発明の第１の実施形態に係るエッチング方法の第１の変形例−
図１（ｃ）に示すエッチング工程で、Ｃｕ膜１０３に供給するエッチング液の流速を変えずに半導体基板１０１の回転速度を２段階またはそれ以上に変えてもよい。この場合、最初に半導体基板１０１の回転速度が小さい状態で半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３のエッチングを行い、次いで半導体基板１０１の回転速度を上げた状態で半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３のエッチングを行う。具体的には、例えば直径３００ｍｍのウエハの場合、最初に半導体基板１０１の回転速度を３００ｒｐｍ未満として３秒間Ｃｕ膜１０３のエッチングを行い、次いで半導体基板１０１の回転速度を３００ｒｐｍ以上に上げて５秒間Ｃｕ膜１０３のエッチングを行う。
【００４４】
基板回転速度が小さい場合には半導体基板の中心方向へのエッチング液の広がりが大きくなり、基板回転速度が大きい場合には遠心力のためエッチング液の広がりが小さくなる。このため、異なる基板回転速度でのエッチングを組み合わせることにより、エッチング液の流速を変える場合と同様に半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３のエッチング量を調節することができる。その結果、Ｃｕ膜１０３の上面全体を平坦化し、Ｃｕ膜１０３の膜厚を均一化することができる。この際には、最初に基板回転速度を小さくしてエッチングを行い、その後に基板回転速度を大きくしてエッチングを行うことが好ましい。
【００４５】
なお、エッチング工程において、基板回転速度とエッチング液の流速とを共に変化させることによって、よりエッチング量の調節範囲を広げることもできる。
【００４６】
−本発明の第１の実施形態に係るエッチング方法の第２の変形例−
図１（ｃ）に示すエッチング工程で、Ｃｕ膜１０３に供給するエッチング液の流速及び半導体基板１０１の回転速度を変えずにエッチング液を供給する角度を２段階またはそれ以上に変えてもよい。具体的な例を挙げると、最初にノズルの先を半導体基板１０１の中心方向に向けてＣｕ膜１０３を３秒間エッチングし、次にノズルの先を半導体基板１０１の外側に向けてＣｕ膜１０３を５秒間エッチングする。この方法によってもＣｕ膜１０３の膜厚を均一化することができる。この際には、２段階目のエッチングでのノズルの向きは１段階目のエッチングでのノズルの向きよりも半導体基板１０１の外側を向くようにすることが好ましい。
【００４７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体基板上に形成された金属膜のエッチング方法について説明する。
【００４８】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体基板上に形成された金属膜のエッチング装置を示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）は、エッチング工程時のノズルの向きを内側にした場合のエッチング装置の断面図及び平面図である。また、図５（ｃ）、５（ｄ）は、エッチング工程時のノズルの向きを外側にした場合のエッチング装置の断面図及び平面図である。
【００４９】
図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態のエッチング装置は、半導体基板１０１を保持し、回転可能な基板保持機構１０６と、エッチング液を供給するノズル１０４と、ノズル１０４を回転させてエッチング液の供給角度を変えるノズル回転機構１０７と、ノズル回転機構１０７を支持するノズル保持機構１０８とを備えている。ノズル回転機構１０７は、ノズル保持機構１０８を軸として回転できるようになっている。ノズル１０４の内径は例えば約１ｍｍである。また、基板保持機構１０６は、半導体基板１０１の中心を通り、半導体基板の主面に垂直な線を軸として回転する。
【００５０】
本実施形態のエッチング装置を用いれば、エッチング液を供給する角度を変えることができるので、以下のような方法でＣｕ膜１０３のエッチングを行うことができる。
【００５１】
まず、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｃｕ膜１０３が形成された半導体基板１０１を基板保持機構１０６上に載置する。そして、ノズル１０４の先を半導体基板１０１（ウエハ）の中心方向に向けた状態で半導体基板１０１に形成されたＣｕ膜１０３に３秒間エッチング液を供給する。この際の基板回転速度は例えば３００ｒｐｍ未満とし、エッチング液の流速は０．５ｍＬ／ｓｅｃとする。エッチング液としては、例えば硫酸と過酸化水素水の混合液を用いる。
【００５２】
次に、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、ノズル１０４の先を半導体基板１０１の外側に向けた状態で５秒間エッチング液を供給する。この際の基板回転速度は例えば３００ｒｐｍ以上とし、エッチング液の流速は１．０ｍＬ／ｓｅｃとする。これにより、半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３とともにシードＣｕ膜１０２の露出部分を除去することができる。
【００５３】
このように、本実施形態のエッチング装置を用いれば、エッチング液の流速による制御に加えて基板回転速度及びエッチング液を供給する角度も制御することができるので、半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３のエッチング量を制御する幅を広げることができる。
【００５４】
−本発明の第２の実施形態に係るエッチング方法の第１の変形例−
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る半導体基板上に形成された金属膜のエッチング装置を示す図である。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例に係るエッチング装置は、回転機構を有する基板保持機構１０６と、エッチング液を供給する第１のノズル２０４及び第２のノズル２０５と、第１のノズル２０４を保持する第１のノズル保持機構１１０と、第２のノズル２０５を保持する第２のノズル保持機構１０９とを備えている。第１のノズル２０４と第２のノズル２０５とはその先が半導体基板１０１の中心から見て異なる角度に向いている。図６に示す例では、第１のノズル２０４の先が半導体基板１０１の外側に向いており、第２のノズル２０５の先が半導体基板１０１の中心に向いている。
【００５５】
上述した本実施形態のエッチング方法を本変形例に係るエッチング装置を用いて実施する場合、最初に第２のノズル２０５から半導体基板１０１の外周領域に形成されたＣｕ膜１０３にエッチング液を供給し、次に第１のノズル２０４からエッチング液を供給する。本変形例のエッチング装置では、ノズルを回転させる必要がないため、エッチング液を供給する角度を迅速に切り替えることが可能になっている。
【００５６】
また、本変形例のエッチング装置を用いれば、第１のノズル２０４及び第２のノズル２０５から同時にエッチング液をＣｕ膜１０３に供給した後、先に第２のノズル２０５からのエッチング液を止めることもできる。この場合にも、Ｃｕ膜１０３の膜厚を均一化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明のエッチング装置及びエッチング方法は、電解メッキ法によって形成されたＣｕ膜などの金属膜の膜厚を均一化するのに有用であり、例えばＣｕ配線を有する半導体装置の製造時などに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエッチング方法を示す断面図
【図２】電解メッキ法により形成された半導体基板上のＣｕ膜の膜厚のプロファイルを示す図
【図３】エッチング液の流速を変化させた場合のＣｕ膜のエッチング量を示す図
【図４】エッチング液の流速を変化させた場合のＣｕ膜のエッチング量、流速を２段階に変化させた場合のＣｕ膜のエッチング量及びエッチング後のＣｕ膜の膜厚を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係るエッチング装置を示す図
【図６】第２の実施形態の変形例に係るエッチング装置を示す図
【図７】一般的な電解メッキ法を説明するための図
【図８】従来の半導体基板に金属膜を形成する方法を示す断面図
【図９】従来の電解メッキ法によりＣｕ膜を形成する方法における課題を説明するための図
【図１０】電解メッキ法によるＣｕ膜の形成を行った後のＣｕ膜の膜厚を示す図
【図１１】従来の電解メッキ法によりＣｕ膜を形成する方法における課題を説明するための図
【符号の説明】
【００５９】
１０１      半導体基板
１０２      シードＣｕ膜
１０３      Ｃｕ膜
１０４      ノズル
１０５      第２のノズル
１０６      基板保持機構
１０７      ノズル回転機構
１０８      ノズル保持機構
１０９      第２のノズル保持機構
１１０      第１のノズル保持機構
２０４      第１のノズル
２０５      第２のノズル
【図１】
2007165629.tif 000003
【図２】
2007165629.tif 000004
【図３】
2007165629.tif 000005
【図４】
2007165629.tif 000006
【図５】
2007165629.tif 000007
【図６】
2007165629.tif 000008
【図７】
2007165629.tif 000009
【図８】
2007165629.tif 000010
【図９】
2007165629.tif 000011
【図１０】
2007165629.tif 000012
【図１１】
2007165629.tif 000013