(57)【要約】【課題】遮断板を使用せずに薬液処理を可能とする裏面洗浄方法であり、容易な装置構成にて、ベベル部および基板裏面に付着したルテニウムのエッチングを行う。【解決手段】上ノズル１と下ノズル２から基板３の上面および下面に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給し、下面のルテニウム膜を除去すると同時に、上面のルテニウム膜６をパターンニングする工程と、前記ノズル１，２から基板３の上面および下面に純水を供給して次亜塩素酸ナトリウム水溶液を除去する工程と、この工程の後に、前記ノズル１，２から基板３の上面および下面に弗酸を供給して不純物を除去する工程と、この工程の後に、前記ノズル１，２から基板３の上面および下面に純水を供給して弗酸を除去する工程と、この工程の後に、スピンベース５により基板３を回転させて乾燥させる工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の両面に形成されたルテニウム膜のうち上面のルテニウム膜を銅からなるマスクを用いてパターンニングする方法であって、
前記基板の上面および下面に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給し、下面のルテニウム膜を除去すると同時に、上面のルテニウム膜をパターンニングする工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記基板の上面および下面に純水を供給して前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液を除去する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記基板の上面および下面に弗酸を供給し前記基板の両面を洗浄する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の後に、前記基板の上面および下面に純水を供給し前記弗酸を除去する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）の後に、前記基板を回転させて乾燥させる工程（ｅ）とを有することを特徴とするルテニウム膜のエッチング方法。
【請求項２】
銅からなるマスクを用いて基板の上面に形成されたルテニウム膜をパターンニングする方法であって、
前記基板の上面にＣｕ防食剤ＢＴＡを供給し、下面にオルト過ヨウ素酸水溶液を供給し、下面のルテニウム膜を除去する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記基板の上面にＣｕ防食剤ＢＴＡを供給し、前記基板の外周部にオルト過ヨウ素酸水溶液を供給し、外周部のルテニウム膜を除去する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記基板の上面および下面に純水を供給して前記オルト過ヨウ素酸水溶液を除去する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の後に、前記基板を回転させて乾燥させる工程（ｄ）とを有することを特徴とするルテニウム膜のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルテニウム膜のエッチング方法であり、特に、ルテニウム膜が形成された半導体基板の裏面洗浄技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置における配線およびゲート電極材料として、従来の半導体プロセスでは使用されなかった白金属の金属が候補として上がっている。特に、Ｃｕ配線工程において、白金属の金属ルテニウムはＣｕとの密着性が良いことから、実現性の高いＣｕバリアメタル材料として検討が進んでいる。Ｃｕ配線のバリア膜として、ルテニウムを成膜する方法としては、スパッタリングやＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）といった方法を用いられる。
【０００３】
しかし、前記方法の場合、ベベル部を含む基板の表面全面にルテニウムを成膜する必要がある。このため、基板のベベル部および裏面に付着したルテニウムが、その後の基板の搬送，保管および各種処理工程において、クロスコンタミネーションの原因となり得る。したがって、Ｃｕめっき後に不必要になった基板のベベル部に付着したルテニウムおよび裏面のルテニウムを裏面洗浄処理にてエッチングしておく必要がある。従来における洗浄方法について図３を参照して説明する。
【０００４】
図３は従来のルテニウム膜のエッチング方法において使用されるエッチング装置の概略構成図である。
【０００５】
図３において、まず、スピンベース２６に基板２２を搬送する。基板２２を回転するため、チャック２１により基板２２をスピンベース２６にチャックする。その後、ルテニウムをエッチングする。そして、遮断板２５を基板２２の上面数ｍｍまで近付けて、上ノズル２４より窒素を供給する。その後、遮断板２５とステージ２６が同期回転を行いながら、下ノズル２３より薬液を吐出することにより、基板２２のベベル部および裏面のルテニウムをエッチング処理する。その後、下ノズル２３より純水を供給する。これにより、基板２２のベベル部および裏面に付いている薬液を除去する。その後、高速回転により基板に付いた水分を除去して乾燥する。
【０００６】
前記裏面洗浄装置を用いたエッチング方法では、下ノズル２３より薬液を吐出して、基板２２を回転することにより基板２２の裏面に付着したルテニウムにエッチングを行うと同時に、基板２２のベベル部のルテニウム膜についても、薬液の表面張力による回り込みを利用してエッチングを行う。このため、基板２２の表面への薬液回り込み量制御および薬液飛び散り防止のために、基板２２の表面に遮断板２５が必要となる。
【特許文献１】特開２００２−１６１３８１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６０５３号公報
【特許文献３】特開２００１−２３４３７３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、基板のベベル部および裏面に付着したルテニウムを裏面洗浄によりエッチングしようとした場合、従来の半導体装置の製造にて使用される薬液では、ルテニウムそのものが極めて安定であるためエッチングすることができなかった。そのため、次亜塩素酸ナトリウム，オルト過ヨウ素酸，硝酸セリウムアンモニウムのような酸化能力の強い溶液にてルテニウムをエッチングする必要があった。
【０００８】
前記溶液では、溶液成分として、ナトリウム（Ｎａ）を％オーダーで含む溶液であったり、薬液処理後のリンスにより結晶物が発生したりするため、薬液処理時に遮断板を用いた方法によって、ルテニウムエッチングした場合、処理中の雰囲気により遮断板がクロスコンタミネーションする可能性があった。そのため、遮断板を洗浄する必要があった。
【０００９】
本発明は、ルテニウムエッチングにおいて、遮断板を使用せずに薬液処理を可能とする裏面洗浄方法であり、容易な装置構成にて、ベベル部および基板裏面に付着したルテニウムをエッチングすることができるルテニウム膜のエッチング方法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】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明に係る第１のルテニウム膜のエッチング方法は、基板の両面に形成されたルテニウム膜のうち上面のルテニウム膜を銅からなるマスクを用いてパターンニングする方法であって、基板の上面および下面に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給し、下面のルテニウム膜を除去すると同時に、上面のルテニウム膜をパターンニングする工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、基板の上面および下面に純水を供給して次亜塩素酸ナトリウム水溶液を除去する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に、前記基板の上面および下面に弗酸を供給し前記基板の両面を洗浄する工程（ｃ）と、工程（ｃ）の後に、基板の上面および下面に純水を供給し弗酸を除去する工程（ｄ）と、工程（ｄ）の後に、基板を回転させて乾燥させる工程（ｅ）とを有することを特徴とする。
【００１１】
前記方法によって、遮断板を用いずに、ベベル部および裏面部のルテニウムをエッチングすることができる。
【００１２】
また、本発明の第２のルテニウム膜のエッチング方法は、銅からなるマスクを用いて基板の上面に形成されたルテニウム膜をパターンニングする方法であって、基板の上面にＣｕ防食剤ＢＴＡを供給し、下面にオルト過ヨウ素酸水溶液を供給し、下面のルテニウム膜を除去する工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、基板の上面にＣｕ防食剤ＢＴＡを供給し、基板の外周部にオルト過ヨウ素酸水溶液を供給し、外周部のルテニウム膜を除去する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に、基板の上面および下面に純水を供給してオルト過ヨウ素酸水溶液を除去する工程（ｃ）と、工程（ｃ）の後に、基板を回転させて乾燥させる工程（ｄ）とを有することを特徴とする。
【００１３】
前記方法によって、銅とルテニウムのエッチング選択比が取れないルテニウムエッチング液においても、エッチングしない成分であるＣｕ防食剤ＢＴＡをルテニウムエッチング液に付加することにより、銅をエッチングすることなくルテニウムをエッチングすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るルテニウム膜のエッチング方法を用いることにより、遮断板などがない簡易的なエッチング装置にて、基板のベベル部および裏面に付着したルテニウムをエッチングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係るルテニウム膜のエッチング方法の第１の実施形態において使用するエッチング装置の概略構成図である。
【００１７】
図１に示すように、基板３のベベル部および上面にルテニウム膜６が形成され、ルテニウム膜６の上にＣｕめっき膜７が形成されている。基板３には、ルテニウム膜６を形成するとき、基板３の裏面にルテニウムが付着している。さらに、基板３の裏面のルテニウムを除去する前に、あらかじめ基板３の上面においてルテニウム膜６を除去したい領域上のＣｕめっき膜７を、一般的なリソグラフィおよびエッチング技術により除去し、ルテニウム膜６をパターニングするためのマスクをＣｕめっき膜７で形成している。
【００１８】
次に、Ｃｕめっき膜７をマスクとし、ルテニウム膜６をエッチングするためのルテニウムエッチング液として次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いる。この次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、Ｃｕめっき膜７とルテニウム膜６のエッチング選択比が取れるので、Ｃｕめっき膜７をマスクに下地のルテニウム膜６をエッチングすることができる。また、ルテニウムエッチング液に含まれるＮａやアルカリ液中で水酸化物を形成しウエハに付着しやすいＡｌ，Ｆｅ，Ｚｎなどは、弗酸（ＨＦ）を後処理に用いてウエハ表面より除去する。
【００１９】
次に、エッチング方法について説明する。基板３をスピンベース５に搬送する。その後、基板３をチャック４でステージに固定する。その後、基板３を回転しながら上ノズル１および下ノズル２から、ルテニウムエッチング薬液として次亜塩素酸ナトリウム水溶液を吐出する。その後、基板３上の薬液を上ノズル１および下ノズル２より純水を供給することにより除去する。
【００２０】
さらに、ルテニウム膜６のエッチング後、薬液起因にて基板３上に残留するナトリウム（Ｎａ）などの不純物を除去するため、上ノズル１および下ノズル２から弗酸（ＨＦ）を供給する。その後、再度、上ノズル１および下ノズル２から純水を供給することにより、弗酸（ＨＦ）を除去する。
【００２１】
その後、スピンベース５を高速回転させることにより基板３を乾燥させる。この次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いてルテニウム膜６をエッチングすることにより、Ｃｕめっき膜７をエッチングすることなく、基板３のベベル部および裏面のルテニウムを除去することが可能である。
【００２２】
（実施の形態２）
図２は本発明に係るルテニウム膜のエッチング方法の第２の実施形態において使用するエッチング装置の概略図である。
【００２３】
図２に示すように、基板１３のベベル部および上面にルテニウム膜１６が形成され、ルテニウム膜１６の上にはＣｕめっき膜１７が形成されている。基板１３には、ルテニウム膜１６を形成するとき、基板１３の裏面にルテニウムが付着している。基板１３の裏面のルテニウムを除去する前に、あらかじめ基板１３の上面においてルテニウム膜１６を除去したい領域上のＣｕめっき膜１７を、一般的なリソグラフィおよびエッチング技術により除去し、ルテニウム膜１６をパターニングするためのマスクをＣｕめっき膜７で形成している。
【００２４】
次に、Ｃｕめっき膜１７をマスクとし、ルテニウム膜１６をエッチングするためのルテニウムエッチング液としてオルト過ヨウ素酸水溶液を用いる。このオルト過ヨウ素酸水溶液は、Ｃｕとルテニウムのエッチング選択比が取れないので、Ｃｕ防食剤ＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）を、Ｃｕめっき膜１７が形成された基板１３の上面に供給してエッチングを行う。
【００２５】
次に、エッチング方法について説明する。基板１３をスピンベース１５に搬送する。その後、基板１３をチャック１４でスピンベース１５に固定する。その後、スピンベース１５を回転しながら上ノズル１１からＣｕ防食剤ＢＴＡ１％を、また下ノズル１２からオルト過ヨウ素酸水溶液を供給する。これにより基板１３の裏面ルテニウムをエッチングにより除去する。
【００２６】
その後、基板１３の表面全面に上ノズル１１から防食剤を供給するとともに、ルテニウム１６を除去したい領域に薬液処理ノズル１８を移動させてオルト過ヨウ素酸水溶液を供給し、基板１３のベベル部のルテニウムエッチングを行う。このとき、オルト過ヨウ素酸水溶液は、ＢＴＡ１％を含有することによりＣｕ防食性能を高くしておく。
【００２７】
その後、基板１３上の薬液成分を上ノズル１および下ノズル２から純水を供給することにより除去し、スピンベース１５を高速回転させることにより基板１３を乾燥させる。
【００２８】
このエッチング方法を用いることにより、Ｃｕとルテニウムのエッチング選択比のないオルト過ヨウ素酸水溶液を用いた場合においても、プロセス追加なく、かつＣｕめっき膜をエッチングすることなく、基板１３のベベル部および基板１３の裏面のルテニウムを除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、ルテニウム膜のエッチング方法に関し、特に、基板のベベル部および裏面に付着した不要なルテニウムを簡便な装置構成にてエッチングできるため、ルテニウムの裏面洗浄技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るルテニウム膜のエッチング方法の第１の実施形態において使用するエッチング装置の概略構成図
【図２】本発明に係るルテニウム膜のエッチング方法の第２の実施形態において使用するエッチング装置の概略構成図
【図３】従来のルテニウム膜のエッチング方法において使用するエッチング装置の概略構成図
【符号の説明】
【００３１】
１  上ノズル
２  下ノズル
３  基板
４  チャック
５  スピンベース
６  ルテニウム膜
７  Ｃｕめっき膜
１１  上ノズル
１２  下ノズル
１３  基板
１４  チャック
１５  スピンベース
１６  ルテニウム膜
１７  Ｃｕめっき膜
１８  薬液処理ノズル
２１  スピンチャック
２２  基板
２３  下ノズル
２４  Ｎ２ノズル
２５  遮断板
２６  スピンベース
【図１】
2009081247.tif 000003
【図２】
2009081247.tif 000004
【図３】
2009081247.tif 000005