(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１エッチング液と気体とが混合されて生成された液滴を噴射して基板の表面に衝突させるエッチング液滴噴射手段と、当該基板の表面に、上記エッチング液滴噴射手段が噴射する液滴よりも速いエッチング速度で当該基板表面におけるエッチングを進行させる第２エッチング液を処理液として吐出する処理液供給手段とを含み、当該基板の表面のエッチングを行うエッチング処理部と、
上記液滴を噴射して基板の表面に衝突させるように上記エッチング液滴噴射手段を制御した後、上記第２エッチング液を当該基板の表面に吐出するように上記処理液供給手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記エッチング液滴噴射手段は、上記第１エッチング液と気体と混合して上記第１エッチング液の液滴を生成させ、この第１エッチング液の液滴を基板の表面に噴射する二流体ノズルと、
この二流体ノズルに接続され、この二流体ノズルに上記第１エッチング液を供給するエッチング液供給管と、
上記二流体ノズルに接続され、上記二流体ノズルに気体を供給する気体供給管とを含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
上記二流体ノズルにより上記第１エッチング液の液滴を基板に噴射する際の上記二流体ノズルと上記基板との間隔が５ｍｍないし５０ｍｍであることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記エッチング液滴噴射手段による上記第１エッチング液の液滴の噴射方向と上記基板の法線方向とがなす角度が４５°以内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
上記エッチング処理部が、基板を保持する基板保持手段と、
この基板保持手段に保持された基板と上記エッチング液滴噴射手段とを相対的に移動させる移動手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項６】
上記エッチング処理部が、上記基板保持手段に保持された基板を回転させる回転駆動機構をさらに含み、
上記制御部は、上記液滴を噴射して上記基板の表面に衝突させるように上記エッチング液滴噴射手段を制御している間、および上記第２エッチング液を当該基板の表面に吐出するように上記処理液供給手段を制御している間、上記基板保持手段に保持された基板を回転させるように上記回転駆動機構を制御することを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
【請求項７】
上記処理液供給手段が吐出する上記処理液が、さらに純水を含み、
上記処理液供給手段が上記第２エッチング液と純水とを切り換えて上記基板の表面に供給可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項８】
上記処理液供給手段により供給される上記第２エッチング液を加熱するエッチング液加熱手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
上記基板に対してメッキ処理を施すメッキ処理部をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
上記基板のアニールを行うアニール処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１１】
第１エッチング液と気体とが混合されて生成された液滴を基板の表面に衝突させて当該基板の表面をエッチングする第１エッチング工程と、
上記第１エッチング工程の後、当該基板の表面に、上記液滴よりも速いエッチング速度で当該基板表面におけるエッチングを進行させる第２エッチング液を供給して当該基板の表面をエッチングする第２エッチング工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１２】
上記第１エッチング工程における上記第１エッチング液の液滴の上記基板に対する衝突速度が、１０ｍ／ｓないし３００ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法。
【請求項１３】
上記第１エッチング工程における上記第１エッチング液の液滴の径が、０．１μｍないし１００μｍであることを特徴とする請求項１１または１２記載の基板処理方法。
【請求項１４】
上記基板を回転させる基板回転工程をさらに含み、
上記第１エッチング工程および上記第２エッチング工程が、上記基板回転工程で回転している上記基板に対して実施されることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１５】
上記第１エッチング工程が、
上記基板上において上記第１エッチング液の液滴が衝突する液滴衝突領域を、上記基板の中心部と周縁部との間で移動させる液滴衝突領域移動工程と、
この液滴衝突領域移動工程における上記液滴衝突領域の移動速度を、上記基板中心部より上記基板周縁部の方が遅くなるように変化させる移動速度制御工程とを含むことを特徴とする請求項１４記載の基板処理方法。
【請求項１６】
上記第１エッチング工程が、第１の流量で吐出された上記第１エッチング液に第２の流量で吐出された気体を吹き付けて上記第１エッチング液の液滴を生成するエッチング液滴生成工程を含み、
上記エッチング液滴生成工程が、上記第２の流量を変化させる工程を含むことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１７】
上記第２エッチング工程の後、上記基板の表面に純水を供給して上記基板を洗浄する洗浄工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１８】
上記第１エッチング工程が、基板保持手段に保持された基板に対して実施され、
上記第２エッチング工程が、上記基板保持手段に保持された基板に対して実施されることを特徴とする請求項１１ないし１７のいずれか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、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板等の基板の表面をエッチングにより平坦化できる基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるダマシン工程では、半導体基板上の絶縁膜に配線溝やホールを形成し、その配線溝等の内部に銅薄膜が埋め込まれる。その際、先ず、メッキにより、配線溝等の内部を含めて半導体基板の表面全域に銅薄膜が形成され、その後、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)によって、配線溝等の内部にのみ銅薄膜が残され、他の領域からは銅薄膜が除去される。
【０００３】
メッキをする際、予めスパッタにより半導体基板表面にシード層を形成し、専用のメッキ液を用いてメッキすることにより、配線溝またはホールの底部から銅薄膜を成長（ボトムアップ）させ、配線溝等の内部に空隙ができないようにできる。
この方式のメッキでは、配線溝等が銅薄膜で埋められた後、配線溝等の上方の銅薄膜が膨らんで突出部が形成され、この突出部により基板表面に段差が形成される。
【０００４】
このような段差を有する銅薄膜は、その後のＣＭＰ工程によって或る程度平坦化することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体基板上に形成されるパターンが密になり、幅が狭い配線溝や径が小さいホールが近接して配されると、銅薄膜の突出部が重なり合ってさらに大きな段差が形成される。このような大きな段差は、ＣＭＰによる研磨で完全に平坦化するのが困難であった。
また、ＣＭＰは、研磨パッドを基板全面に押し当てて研磨する工程であるので、半導体基板上に形成された銅薄膜の膜厚が半導体基板上の各部でほぼ同じでなければ、半導体基板全面に渡って銅薄膜を均一に研磨することができない。ところが、電解メッキにより半導体基板に銅薄膜を形成した場合、半導体基板の中央部と周縁部とで銅薄膜の厚さは一様にはならず、このことがＣＭＰ工程をさらに困難にしている。
【０００６】
さらに、ＣＭＰは研磨剤を用いるので、半導体装置の製造工程における他の工程のようにクリーンな工程ではない。したがって、ＣＭＰは隔離された専用の部屋で行わねばならず、半導体装置の製造工程が複雑になっていた。
さらに、メッキ装置とＣＭＰ装置とは異質の装置であるため、インライン化することは無意味とされていた。このため、メッキ装置とＣＭＰ装置とが別個に用意され、メッキ工程と研磨工程とが一連の工程として行われていなかった。
【０００７】
さらに、メッキによる銅薄膜の形成後、アニールを行って銅薄膜を焼きしめなければ、ＣＭＰにより均一な研磨ができなかった。したがって、ＣＭＰを行うためには必ずアニール工程が必要であり、製造工程が複雑になっていた。
そこで、この発明の目的は、基板表面の突出部による段差が大きい場合でも、基板表面を良好に平坦化できる基板処理装置を提供することである。
この発明の他の目的は、基板表面に形成された薄膜の厚さ分布が一様でない場合でも、この薄膜を均一に平坦化できる基板処理装置を提供することである。
【０００８】
この発明のさらに他の目的は、クリーンな工程で基板上の薄膜を平坦化または薄型化できる基板処理装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、メッキ工程と平坦化工程（薄型化工程）とを１つの装置で実施できる基板処理装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、アニール処理が施されていない基板に対しても、表面を均一に薄型化できる基板処理装置を提供することである。
【０００９】
この発明のさらに他の目的は、基板表面の突出部による段差が大きい場合でも、基板表面を良好に平坦化できる基板処理方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、基板表面に形成された薄膜の厚さ分布が一様でない場合でも、この薄膜の突出部を基板全面に渡ってなくすことができる基板処理方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、クリーンな工程で基板表面を平坦化または薄型化できる基板処理方法を提供することである。
【００１０】
この発明のさらに他の目的は、基板表面を薄型化する前に、アニール工程を必要としない基板処理方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、第１エッチング液（Ｌ１）と気体とが混合されて生成された液滴（Ｌｄ）を噴射して基板（Ｗ）の表面に衝突させるエッチング液滴噴射手段（１０）と、当該基板の表面に、上記エッチング液滴噴射手段が噴射する液滴よりも速いエッチング速度で当該基板表面におけるエッチングを進行させる第２エッチング液（Ｌ２）を処理液として吐出する処理液供給手段（２６）とを含み、当該基板の表面のエッチングを行うエッチング処理部（３ａ〜３ｃ）と、上記液滴を噴射して基板の表面に衝突させるように上記エッチング液滴噴射手段を制御した後、上記第２エッチング液を当該基板の表面に吐出するように上記処理液供給手段を制御する制御部（３０）とを備えたことを特徴とする基板処理装置である。
【００１２】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
エッチング液滴噴射手段によって噴射されたエッチング液（第１エッチング液）の液滴の大部分は、基板表面に衝突した後、跳ね返ることなく基板の表面に沿って大きな速度で拡がる。たとえば、基板の表面に金属膜などの薄膜が形成されており、この薄膜が突出部による段差を有している場合、基板（薄膜）表面に沿って拡がるエッチング液は、薄膜表面の突出部をそれ以外の部分と比べて、より大きいエッチング速度でエッチングする。
【００１３】
これは、エッチング液を液滴にせずに基板表面に供給した場合と大きく異なる点である。エッチング液を液滴にせずそのまま基板表面に供給した場合、エッチング液は薄膜表面に対して等方的に作用するので、薄膜は表面に段差を有したままエッチングされていく。しかし、エッチング液の液滴を生成して基板に衝突させると、薄膜は等方的にエッチングされるのではなく、突出部が選択的にエッチングされる。その結果、薄膜は、突出部が除去されて平坦化される。薄膜表面の突出部による段差が大きい場合であっても、薄膜表面は良好に平坦化される。
【００１４】
エッチング液の液滴が基板に衝突する速度が大きいほど、エッチング液が基板の表面に沿って拡がる速度は大きくなり、薄膜の突出部は効率的にエッチングされる。
エッチング液は、基板表面が全体として緩やかな湾曲面をなしていた場合でも、基板表面に沿って拡がることができ、薄膜の局所的な突出部をエッチングできる。したがって、基板表面に形成された薄膜の厚さ分布が一様でない場合でも、基板全面に渡って突出部をなくすことが可能である。たとえば、電解メッキにより半導体基板に銅薄膜が形成され、半導体基板の中央部と周縁部とで銅薄膜の厚さが異なっていた場合でも、銅薄膜の突出部を半導体基板全面に渡ってなくすことができる。
【００１５】
また、基板表面に形成された薄膜がアニールにより焼きしめられていない場合でも、エッチング液により薄膜を均一に薄型化できる。したがって、この基板処理装置により基板表面を薄型化する前に、アニール工程を実施する必要はない。なお、「薄型化」とは、表面に配線溝などの凹所を有する基板上に薄膜が形成されている場合には、凹所の内部にのみ薄膜が残るまで薄膜を薄くすることを含むものとする（以下同じ）。
【００１６】
基板が半導体基板であり、基板表面に形成された薄膜が金属膜である場合、金属膜は、銅（Ｃｕ）薄膜以外に、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）薄膜であってもよい。
このような基板処理装置は、ＣＭＰのように物理的な研磨を伴わずに、エッチング液による化学的な作用のみによって薄膜を平坦化したり、薄膜を一様に薄型化できる。すなわち、これらの工程は発塵を伴わずクリーンである。このため、この基板処理装置を薄型化（平坦化）工程以外の工程を実施する装置と同じ部屋に配して使用できる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、上記エッチング液滴噴射手段は、上記第１エッチング液と気体と混合して上記第１エッチング液の液滴を生成させ、この第１エッチング液の液滴を基板の表面に噴射する二流体ノズル（９）と、この二流体ノズルに接続され、この二流体ノズルに上記第１エッチング液を供給するエッチング液供給管（１７）と、上記二流体ノズルに接続され、上記二流体ノズルに気体を供給する気体供給管（１８）とを含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
【００１８】
エッチング液供給管から二流体ノズル内に第１エッチング液を吐出させ、気体供給管から二流体ノズル内に圧縮空気や窒素（Ｎ2）ガスなどの不活性ガスの高圧ガスを吐出させて、吐出された第１エッチング液に横方向から高圧ガスを吹き付けることにより、第１エッチング液を微細な液滴にすることができる。高圧ガスの流量（圧力）を調整することにより、第１エッチング液の液滴の大きさや基板に対する衝突速度を制御することができる。二流体ノズルは、開放された空間で第１エッチング液に気体を吹き付けて液滴を生成し噴射するもの（外部混合）であってもよく、二流体ノズル内で第１エッチング液に気体を吹き付けて液滴を生成し、二流体ノズルの外部に液滴を噴射するもの（内部混合）であってもよい。
【００１９】
二流体ノズルにより上記第１エッチング液の液滴を基板に噴射する際の二流体ノズルと基板との間隔は、たとえば、請求項３記載のように５ｍｍないし５０ｍｍとすることができる。これにより、十分大きな衝突速度でエッチング液の液滴を基板に衝突させて、基板表面を良好に平坦化できる。
請求項４記載の発明は、上記エッチング液滴噴射手段による上記第１エッチング液の液滴の噴射方向と上記基板の法線方向とがなす角度が４５°以内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００２０】
エッチング液（第１エッチング液）の液滴の基板に対する衝突速度のうち基板の法線方向の成分が大きいと、衝突後のエッチング液の基板表面に沿う移動速度が大きくなる。本発明によれば、エッチング液の液滴は、基板の法線方向と小さな（４５°以内の）角度をなして噴射されるので、基板に対する衝突速度のうち基板の法線方向の成分は大きくなる。したがって、薄膜を好適に平坦化させることができる。
エッチング液滴噴射手段によるエッチング液の液滴の噴射方向と基板の法線方向とがなす角度は、より好ましくはほぼ０°である。すなわち、エッチング液の液滴は、基板に対してほぼ垂直に衝突されることがより好ましい。
【００２１】
請求項５記載の発明は、上記エッチング処理部が、基板を保持する基板保持手段（１１）と、この基板保持手段に保持された基板と上記エッチング液滴噴射手段とを相対的に移動させる移動手段（１５，２１）とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。
第１エッチング液の液滴は、基板に衝突した後基板表面に沿って適当な距離を移動すると、基板に対する移動速度が減衰されて止まる。したがって、第１エッチング液の液滴が基板に衝突する領域が基板表面に対して狭い場合は、基板表面（薄膜）のうちエッチングされない領域が残ることがある。
【００２２】
この発明によれば、基板とエッチング液滴噴射手段とを相対的に移動させることにより、基板に対して第１エッチング液の液滴が衝突する領域を移動させ、基板全面に渡って薄膜をエッチングできる。
移動手段は、たとえば、エッチング液滴噴射手段を基板の面内方向に任意に移動可能なものであってもよい。
請求項６記載の発明は、上記エッチング処理部が、上記基板保持手段に保持された基板を回転させる回転駆動機構（１５）をさらに含み、上記制御部は、上記液滴を噴射して上記基板の表面に衝突させるように上記エッチング液滴噴射手段を制御している間、および上記第２エッチング液を当該基板の表面に吐出するように上記処理液供給手段を制御している間、上記基板保持手段に保持された基板を回転させるように上記回転駆動機構を制御することを特徴とする請求項５記載の基板処理装置である。
【００２３】
この発明によれば、回転駆動機構により基板を回転させ、移動手段によりエッチング液滴噴射手段を基板の中心部と周縁部との間で移動させながら、第１エッチング液の液滴を噴射させることにより、基板全面に渡って薄膜をエッチングすることができる。
また、回転駆動機構で基板を回転させることにより、基板表面上の第１エッチング液を遠心力により振り切って、新たに基板表面に衝突する第１エッチング液の液滴が基板表面に沿って拡がりやすくすることができる。
【００２４】
処理液供給手段により基板表面に処理液を供給して、薄膜の平坦化以外の処理を行うことができる。処理液は、たとえば、請求項７記載のように、第２エッチング液の他に純水を含むものとすることができる。処理液供給手段により第２エッチング液を基板表面に供給して、表面が平坦化された後の薄膜を一様に薄くすることができる。このとき、薄膜は等方的にエッチングされてもよいので、第２エッチング液を液滴にすることなくそのまま基板表面に供給できる。
【００２５】
また、処理液供給手段により純水を基板表面に供給して、基板表面の洗浄を行うことができる。
【００２６】
薄膜の平坦化工程においては、薄膜表面の突出部のみがエッチングされればよく、この工程に用いられる第１エッチング液は、薄膜全体を短時間で薄くするためには必ずしも適したものではない。そこで、薄膜表面の平坦化が終了した後、たとえば、酸などの有効成分の濃度が高い第２エッチング液を処理液供給手段により供給して、薄膜を全体的に短時間で薄くできる。
請求項８記載の発明は、上記処理液供給手段により供給される第２エッチング液を加熱するエッチング液加熱手段（２５）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００２７】
この発明によれば、エッチング液加熱手段により第２エッチング液を加熱して、処理液供給手段により高温の第２エッチング液を基板表面に供給できる。これにより、平坦化後の薄膜に高温の第２エッチング液を供給することができる。
エッチング液加熱手段により加熱され、処理液供給手段により供給される第２エッチング液の温度は、エッチング液滴噴射手段から噴射される第１エッチングの液滴の温度より高いものとすることができる。これにより、処理液供給手段により供給される第２エッチング液と、エッチング液滴噴射手段から噴射される第１エッチング液とが、同じ種類で有効成分の濃度が同じであっても、平坦化後の薄膜を短時間で薄くできる。
【００２８】
請求項９記載の発明は、上記基板に対してメッキ処理を施すメッキ処理部（２ａ〜２ｃ）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置である。
この基板処理装置は、メッキ処理と平坦化または薄型化のためのエッチング処理とを連続して行うことができる。エッチング処理部は、メッキ処理部と同様に処理液を用いた化学的作用により基板を処理するものであるので、このようなインライン化が可能である。
【００２９】
この基板処理装置は、さらに、基板を搬送してメッキ処理部やエッチング処理部に基板を搬入／搬出する搬送ロボットを備えていてもよい。この場合、メッキ処理部、エッチング処理部、および搬送ロボットの動作を制御部により制御するように構成することにより、メッキ処理からエッチング処理まで自動的に連続して行うことができる。
基板処理装置は、さらに、未処理および処理後の基板を収容する基板収容部を備えていてもよく、この場合、搬送ロボットは、基板収容部とメッキ処理部またはエッチング処理部との間で、基板を搬送可能なものであってもよい。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、上記基板のアニールを行うアニール処理部（６ａ，６ｂ）をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置である。
アニール処理により、基板表面に形成された薄膜の特性（緻密度）を向上させることができる。
請求項１１記載の発明は、第１エッチング液と気体とが混合されて生成された液滴を基板の表面に衝突させて当該基板の表面をエッチングする第１エッチング工程と、上記第１エッチング工程の後、当該基板の表面に、上記液滴よりも速いエッチング速度で当該基板表面におけるエッチングを進行させる第２エッチング液を供給して当該基板の表面をエッチングする第２エッチング工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００３１】
この発明は、請求項１記載の基板処理装置により実施でき、請求項１記載の基板処理装置と同様の効果を奏することができる。
請求項１２記載の発明は、上記第１エッチング工程における上記第１エッチング液の液滴の上記基板に対する衝突速度が、１０ｍ／ｓないし３００ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法である。
この基板処理方法は、基板に衝突した後基板表面に沿って拡がる第１エッチング液の速度を十分大きくすることができ、基板表面に形成された薄膜を良好に平坦化できる。このような速度で基板に衝突する第１エッチング液の液滴は、たとえば、請求項２記載の基板処理装置により生成できる。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、上記第１エッチング工程における上記第１エッチング液の液滴の径が、０．１μｍないし１００μｍであることを特徴とする請求項１１または１２記載の基板処理方法である。
このような径の第１エッチング液の液滴により、基板表面に形成された薄膜を良好に平坦化できる。このような径の第１エッチング液の液滴は、たとえば、請求項２記載の基板処理装置により生成できる。
【００３３】
請求項１４記載の発明は、上記基板を回転させる基板回転工程をさらに含み、上記第１エッチング工程および上記第２エッチング工程が、上記基板回転工程で回転している上記基板に対して実施されることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の基板処理方法である。
この基板処理方法は、請求項６記載の基板処理装置により実施でき、請求項６記載の基板処理装置と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
請求項１５記載の発明は、上記第１エッチング工程が、上記基板上において上記第１エッチング液の液滴が衝突する液滴衝突領域（Ａ）を、上記基板の中心部と周縁部との間で移動させる液滴衝突領域移動工程と、この液滴衝突領域移動工程における上記液滴衝突領域の移動速度を、上記基板中心部より上記基板周縁部の方が遅くなるように変化させる移動速度制御工程とを含むことを特徴とする請求項１４記載の基板処理方法である。
【００３５】
基板がその中心のまわりに回転しているとき、基板中心部以外では基板に対してエッチング液の液滴が衝突する領域は基板に対して移動する。このため、基板周縁部での液滴衝突領域の面積は、基板中心部での液滴衝突領域の面積より大きくなる。このため、単位時間あたりに供給されるエッチング液の液滴量が一定で、液滴衝突領域の移動速度が基板の中心部と周縁部とで同じ場合、基板の周縁部は基板の中心部に比べて単位面積あたりに供給されるエッチング液の液滴量が少なくなる。これにより、基板の周縁部は中心部と比べて基板表面に形成された薄膜のエッチング量が少なくなり平坦化の程度が悪くなる。
【００３６】
この発明によれば、液滴衝突領域の移動速度を基板中心部より基板周縁部で遅くすることにより、基板周縁部と基板中心部とで単位面積あたりに供給されるエッチング液（第１エッチング液）の液滴量をほぼ同等にできる。これにより、基板周縁部と基板中心部とで、基板表面に形成された薄膜のエッチング量をほぼ同等にでき、基板全面に渡って良好に平坦化できる。
請求項１６記載の発明は、上記第１エッチング工程が、第１の流量で吐出された上記第１エッチング液に第２の流量で吐出された気体を吹き付けて上記第１エッチング液の液滴を生成するエッチング液滴生成工程を含み、上記エッチング液滴生成工程が、上記第２の流量を変化させる工程を含むことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００３７】
この発明によれば、第１エッチング液と気体とを混合して第１エッチング液の液滴を生成する際、第１エッチング液の流量に対して気体の流量を変化させることができる。これにより、たとえば、基板に対する第１エッチング液の液滴の衝突速度を変化させることができる。
上述の通り、基板が回転している場合、基板中心部と基板周縁部とで同一の条件でエッチング液の液滴を衝突させると、基板周縁部の方が薄膜のエッチング量が少なくなる。そこで、基板中心部より基板周縁部の方が、エッチング液（第１エッチング液）の液滴の衝突速度が大きくなるようにすることにより、基板周縁部と基板中心部とで、基板表面に形成された薄膜のエッチング量をほぼ同等にでき、基板全面に渡って良好に平坦化できる。
【００３８】
請求項１７記載の発明は、上記第２エッチング工程の後、上記基板の表面に純水を供給して上記基板を洗浄する洗浄工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれかに記載の基板処理方法である。
この基板処理方法は、請求項７記載の基板処理装置により実施でき、請求項７記載の基板処理装置と同様の効果を奏することができる。
請求項１８記載の発明は、上記第１エッチング工程が、基板保持手段に保持された基板に対して実施され、上記第２エッチング工程が、上記基板保持手段に保持された基板に対して実施されることを特徴とする請求項１１ないし１７のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下では、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。この基板処理装置は、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗに対して、その表面に銅薄膜を形成した後、銅薄膜表面を薄型化できる。すなわち、この基板処理装置は、いわゆるダマシン工程を実施することができるものである。
【００４０】
この基板処理装置は、未処理のウエハＷおよび処理後のウエハＷを収納するためのカセットＣが所定方向に沿って複数個配列されるカセット載置部１と、ウエハＷに対して電解メッキ処理を施して銅薄膜を形成する複数（この実施形態では３つ）のメッキ処理部２ａ〜２ｃと、銅薄膜をエッチングする複数（この実施形態では３つ）のエッチング処理部３ａ〜３ｃと、ウエハＷにアニール処理を施すアニール処理部６ａ，６ｂとを備えている。
【００４１】
カセットＣに収納された未処理のウエハＷは、たとえば、表面に微細な配線溝またはホール（たとえば、多層配線の層間接続のためのもの）が形成され、予め表面にスパッタによるシード層が形成されたものである。メッキ処理部２ａ〜２ｃでは、表面に配線溝等が形成されたウエハＷに対して、配線溝等の底部から銅薄膜が成長するようなメッキ処理（ボトムアップタイプのメッキ処理）を施すことができる。
【００４２】
複数のメッキ処理部２ａ〜２ｃおよびアニール処理部６ａと、複数のエッチング処理部３ａ〜３ｃおよびアニール処理部６ｂとは、直線搬送路４の両側に沿って配列されている。カセット載置部１は、直線搬送路４の一方端側に配置されている。アニール処理部６ａ，６ｂは、直線搬送路４の他方端付近において、直線搬送路４を挟んで対向配置されている。直線搬送路４には、この直線搬送路４に沿って往復移動可能な主搬送ロボット５が設けられている。
【００４３】
直線搬送路４のアニール処理部６ａ，６ｂに対向する部分には、搬入／搬出用ロボット７が配置されており、搬入／搬出用ロボット７の直線搬送路４中央部側には、受け渡し台８が配置されている。
未処理のウエハＷは、主搬送ロボット５によってカセットＣから１枚ずつ取り出され、メッキ処理部２ａ〜２ｃのいずれかに搬入されて一方表面にメッキ処理が施される。メッキ処理が施されたウエハＷは、主搬送ロボット５により、メッキ処理部２ａ〜２ｃのいずれかから搬出されて受け渡し台８の上に載置される。受け渡し台８の上に載置されたウエハＷは、搬入／搬出用ロボット７により、アニール処理部６ａまたは６ｂに搬入され、アニール処理が施される。これにより、銅薄膜の特性（緻密度）を向上させることができる。アニール処理は、通常、複数枚のウエハＷに対して同時に施される。
【００４４】
アニール処理が終了したウエハＷは、搬入／搬出用ロボット７により、アニール処理部６ａまたは６ｂから搬出されて、受け渡し台８の上に載置される。受け渡し台８の上に載置されたウエハＷは、主搬送ロボット５により、エッチング処理部３ａ〜３ｃのいずれかに搬入されてエッチング処理、洗浄および乾燥が施される。エッチング処理により、銅薄膜は平坦化および薄型化されて、配線溝等の内部にのみ銅薄膜が残された状態とされる。これらの処理が施されたウエハＷは、主搬送ロボット５によってエッチング処理部３ａ〜３ｃのいずれかから搬出され、カセット載置部１に載置されたカセットＣに収納される。
【００４５】
図２は、エッチング処理部３ａ〜３ｃの共通の構成を示す図解的な斜視図である。エッチング処理部３ａ〜３ｃは、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンベース１１と、スピンベース１１に保持されたウエハＷに向けてエッチング液の液滴を噴射するエッチング液滴噴射装置１０と、スピンベース１１に保持されたウエハＷにエッチング液および純水を切り換えて供給可能な処理液供給装置２６とを含んでいる。
【００４６】
スピンベース１１は、ウエハＷの底面中央部を吸着することによりウエハＷを保持できるようになっている。スピンベース１１は鉛直方向に沿って配された回転軸１４を有しており、この回転軸１４には、回転駆動機構１５から、回転駆動力が与えられるようになっている。
エッチング液滴噴射装置１０は、二流体ノズル９と、二流体ノズル９に連通接続されたエッチング液配管１７および圧縮空気配管１８とを含んでいる。エッチング液配管１７はエッチング液供給源１７Ｓに接続されている。エッチング液供給源１７Ｓからは、銅を溶解できる第１エッチング液を供給できるようになっている。第１エッチング液としては、たとえば、フッ酸、硝酸、および水の混合溶液や、硫酸、過酸化水素水、および水の混合溶液を使用することができる。
【００４７】
また、圧縮空気配管１８は圧縮空気供給源１８Ｓ（たとえば、コンプレッサ）に接続されている。
エッチング液配管１７には流量調整機能付きのバルブ１７Ｂが介装されていて、バルブ１７Ｂを開くことにより二流体ノズル９内に第１エッチング液を供給できるようになっている。また、バルブ１７Ｂにより、エッチング液配管１７を流れる第１エッチング液の流量調整をできるようになっている。圧縮空気配管１８には流量調整機能付きのバルブ１８Ｂが介装されていて、バルブ１８Ｂを開くことにより二流体ノズル９内に圧縮空気を供給できるようになっている。また、バルブ１８Ｂにより、圧縮空気配管１８を流れる圧縮空気の流量調整をできるようになっている。
【００４８】
図３は、二流体ノズル９の構造を示す図解的な断面図である。
二流体ノズル９は、いわゆる内部混合型の二流体ノズルであって、気体導入部２１１と、液体導入部２１０と、液滴形成吐出部２１２とが連結されて構成されている。気体導入部２１１、液体導入部２１０および液滴形成吐出部２１２はいずれも管形状を有していて、これらが直列に連結されて二流体ノズル９が構成されている。
【００４９】
液滴形成吐出部２１２は、液体導入部２１０の下方端に連結されており、下方に向かうに従って内径が小さくなるテーパ部２１２ａと、この２１２ａの下端に連なり、内径が一様な直管形状のストレート部２１２ｂとを有している。
気体導入部２１１は、液体導入部２１０の上側部に係合する大径部と、この大径部の下方に連なって液滴形成吐出部２１２の内部空間にまで達する小径部とを有し、その内部には先細り形状の気体導入路２１１ａが形成されている。
【００５０】
液体導入部２１０には、液体（第１エッチング液）を導入するための液体導入路２１０ａが側方に開口して形成されており、この液体導入路２１０ａは、気体導入部２１１の小径部と液体導入部２１０の内壁との間のリング状の空間ＳＰ１に連通している。この空間ＳＰ１は、気体導入部２１１の小径部と液滴形成吐出部２１２の内壁との間のリング状の空間ＳＰ２を介して、液滴形成吐出部２１２のテーパ部２１２ａの内部空間ＳＰ３（混合室）と連通している。
【００５１】
気体導入部２１１の気体導入路２１１ａには、圧縮空気配管１８が接続されている。液体導入路２１０ａには、エッチング液配管１７が接続されている。
二流体ノズル９では、気体導入路２１１ａから供給される圧縮空気と、液体導入路２１０ａから空間ＳＰ１，ＳＰ２を介して供給される第１エッチング液とが、空間ＳＰ３において混合され、その結果、第１エッチング液の液滴が形成されることになる。この液滴は、テーパ部２１２ａで加速され、ストレート部２１２ｂを介して、ウエハＷに向けて噴射される。この液滴の噴流は、ストレート部２１２ｂの働きにより、極めて良好な直進性を有する。
【００５２】
図２を参照して、二流体ノズル９（液体導入部２１０）の側面には水平に延びるアーム１９が結合されており、アーム１９は、鉛直方向に延びる回転軸２０に結合されている。回転軸２０には、回転軸２０をその軸のまわりに揺動させる揺動機構２１が結合されている。揺動機構２１により、アーム１９を介して回転軸２０に結合された二流体ノズル９を、スピンベース１１に保持されたウエハＷの上方を円弧状に移動させることができる。この際、二流体ノズル９は、ウエハＷの中心上方を通過して移動するようになっている。また、揺動機構２１は、二流体ノズル９をスピンベース１１に保持されたウエハＷに対向しない退避位置に移動させることもできる。
【００５３】
二流体ノズル９がスピンベース１１に保持されたウエハＷと対向したとき、二流体ノズル９とウエハＷとの間隔は、５ｍｍないし５０ｍｍになるようになっている。また、ストレート部２１２ｂの向きは、スピンベース１１に保持されたウエハＷに対してほぼ垂直に第１エッチング液の液滴が噴射されるような方向になっている。すなわち、第１エッチング液の液滴の噴射方向とウエハＷの法線方向とがなす角度はほぼ０°になるようにされている。
【００５４】
処理液供給装置２６は、純水が収容された純水供給源２３Ｓ、および第２エッチング液が収容されたエッチング液収容槽２４Ｓを含んでいる。純水供給源２３Ｓには純水配管２３の一端が連通接続されており、エッチング液収容槽２４Ｓにはエッチング液配管２４の一端が連通接続されている。純水配管２３およびエッチング液配管２４の他端は、処理液配管２２の一端に連通接続されており、処理液配管２２の他端には、処理液供給ノズル１３が連通接続されている。
【００５５】
エッチング液収容槽２４Ｓに収容された第２エッチング液は、たとえば、第１エッチング液と同じ種類でかつ酸などの有効成分の濃度が高いものである。エッチング液配管２４の一部には、そのまわりに電熱式のヒータ２５が配されており、第２エッチング液を加熱できるようになっている。
エッチング液配管２４のヒータ２５より下流側には、三方バルブ２４Ｂが介装されている。三方バルブ２４Ｂにはリターン配管２８が取り付けられており、リターン配管２８はエッチング液収容槽２４Ｓの内部に延設されている。三方バルブ２４Ｂを操作することにより、図示しないポンプにより第２エッチング液を、エッチング液収容槽２４Ｓ、エッチング液配管２４、およびリターン配管２８の間で循環させたり、エッチング液収容槽２４Ｓから処理液供給ノズル１３へと供給できるようになっている。
【００５６】
純水配管２３にはバルブ２３Ｂが介装されている。三方バルブ２４Ｂにより第２エッチング液が処理液供給ノズル１３へと供給されないようにし、バルブ２３Ｂを開くことにより、処理液供給ノズル１３から純水を供給でき、バルブ２３Ｂを閉じ、三方バルブ２４Ｂを第２エッチング液が処理液供給ノズル１３供給されるようにすることにより、処理液供給ノズル１３から第２エッチング液を供給できるようになっている。
【００５７】
処理液配管２２には、図示しない移動機構が結合されており、この移動機構により処理液供給ノズル１３を、スピンベース１１に保持されたウエハＷに対向した対向位置と、スピンベース１１の側方に退避した退避位置との間で移動できるようになっている。
バルブ１７Ｂ，１８Ｂ，２３Ｂの開閉、三方バルブ２４Ｂの操作、回転駆動機構１５および揺動機構２１の動作、ヒータ２５の通電などは制御部３０により制御される。
【００５８】
図４は、エッチング工程におけるウエハＷの表面状態を示す図解的な断面図である。図２および図４を参照して、エッチング処理部３ａないし３ｃにおけるエッチング処理の手順について説明する。
先ず、制御部３０により、バルブ１７Ｂ，１８Ｂ，２３Ｂが閉じた状態とされ、三方バルブ２４Ｂを第２エッチング液が処理液供給ノズル１３へと供給されないようにされる。また、制御部３０によりヒータ２５に通電されて、エッチング液収容槽２４Ｓに収容された第２エッチング液の加熱が開始される。
【００５９】
そして、制御部３０により揺動機構２１および図示しない移動機構が制御されて、二流体ノズル９および処理液供給ノズル１３がそれぞれ退避位置に移動される。続いて、主搬送ロボット５（図１参照）により、メッキ処理部２ａないし２ｃのいずれかで表面に銅薄膜が形成され、アニール処理部６ａまたは６ｂでアニール処理が施されたウエハＷが搬入されて、ウエハＷの中心が回転軸１４の中心軸上に位置するようにスピンベース１１に保持される。この際、ウエハＷは、メッキ処理が施された面が上に向けられて保持される。
【００６０】
このときのウエハＷは、図４（ａ）に示すように、表面全面を覆うように銅薄膜Ｆが形成されている。ウエハＷの表面（たとえば、ウエハＷ上に形成された絶縁膜の表面）には多数の配線溝または配線用ホールＨ（以下、「配線溝等Ｈ」という。）が形成されており、銅薄膜Ｆはこの配線溝等Ｈを埋めるように形成されている。ウエハＷの配線溝等Ｈは、幅（径）が狭い配線溝等Ｈｎおよび幅（径）が広い配線溝等Ｈｗを含んでいる。ウエハＷは、ボトムアップタイプのメッキ処理が施されているので、幅が狭い配線溝等Ｈｎの上方では銅薄膜Ｆは厚く成長しており、他の部分から突出した突出部Ｐが形成されている。一方、幅が広い配線溝等Ｈｗの上方では、銅薄膜Ｆの表面には他の部分より低くなった凹所Ｃが形成されている。
【００６１】
また、図４（ａ）には示されていないが、銅薄膜Ｆは、電解メッキで形成されたことにより、ウエハＷの中心部と周縁部とで厚さが異なっている。このため、ウエハＷ（銅薄膜Ｆ）の表面は、全体として緩やかな湾曲面を形成している。
次に、制御部３０により、揺動機構２１が制御されて二流体ノズル９がウエハＷの中心部に対向するように移動され、回転駆動機構１５が制御されてスピンベース１１に保持されたウエハＷが回転される。その後、制御部３０によりバルブ１７Ｂ，１８Ｂが所定の開度で開かれて、エッチング液供給源１７Ｓおよび圧縮空気供給源１８Ｓから、それぞれ第１エッチング液および圧縮空気が各所定の流量で二流体ノズル９に供給される。
【００６２】
これにより空間ＳＰ３内で第１エッチング液の液滴が生成されてストレート部２１２ｂからウエハＷに向けて噴射され（図３参照）、第１エッチング工程が実施される。第１エッチング液の液滴の径は０．１μｍないし１００μｍであり、第１エッチング液の液滴がウエハＷに衝突する衝突速度は１０ｍ／ｓないし３００ｍ／ｓ（より好ましくは、５０ｍ／ｓないし３００ｍ／ｓ）である。
ストレート部２１２ｂの内径はウエハＷの径と比べて著しく小さいので、ウエハＷの表面において第１エッチング液の液滴が衝突する領域Ａ（以下、「液滴衝突領域Ａ」という。）は、ウエハＷ表面の限られた領域となる。二流体ノズル９がウエハＷの中心部に対向しているときの液滴衝突領域Ａｃは、ウエハＷ中心近傍のほぼ円形の領域となる。また、ウエハＷの中心から離れた位置に二流体ノズル９が位置していれば、ウエハＷの回転に伴って環状の液滴衝突領域Ａｐが形成される。
【００６３】
第１エッチング工程において、第１エッチング液Ｌ１の液滴Ｌｄは、図４（ｂ）に示すようにウエハＷの表面に形成された銅薄膜Ｆに衝突すると、跳ね返ることなく、銅薄膜Ｆの表面に沿って速やかに拡がる。このとき、銅薄膜Ｆのうち突出部Ｐは他の部分と比べて大きなエッチング速度でエッチングされる。
銅薄膜Ｆに衝突した後銅薄膜Ｆに沿う移動速度が減衰された第１エッチング液Ｌ１は、ウエハＷの回転に伴う遠心力により、側方に振り切られる。これにより、新たに銅薄膜Ｆに衝突する第１エッチング液Ｌ１の液滴Ｌｄは、ウエハＷの表面に沿って拡がりやすくなる。このようにして、適当な時間、銅薄膜Ｆの表面に向けて第１エッチング液Ｌ１の液滴Ｌｄが噴射されると、突出部Ｐが良好な選択性でエッチングされていき、銅薄膜Ｆの表面は平坦化される。
【００６４】
これは、第１エッチング液Ｌ１を液滴にせずそのままウエハＷ表面に供給した場合と大きく異なる点である。第１エッチング液Ｌ１を液滴Ｌｄにせず、そのままウエハＷ表面に供給した場合、第１エッチング液Ｌ１は銅薄膜Ｆ表面に対して等方的に作用するので、銅薄膜Ｆは表面に段差を有したままエッチングされる。その結果、図４（ｅ）に示すように、配線溝等Ｈ以外の部分の銅薄膜Ｆがなくなるようにエッチングすると、銅薄膜Ｆには、幅が狭い配線溝等ＨｎにおいてはウエハＷの表面から突出した突出部Ｐが残り、幅が広い配線溝等Ｈｗにおいては配線溝等Ｈｗの形状を反映して凹所Ｃが形成される。
【００６５】
制御部３０は、二流体ノズル９による第１エッチング液Ｌ１の液滴Ｌｄの噴射と並行して、揺動機構２１を制御して二流体ノズル９をウエハＷの中心部に対向する位置からウエハＷの周縁部に対向する位置へとゆっくりと移動させる。これに伴って、液滴衝突領域ＡはウエハＷの中心部から周縁部へと移動する。ウエハＷは回転しているので、液滴衝突領域Ａがこのように移動することにより、銅薄膜ＦはウエハＷ全面にわたって平坦化される。このとき、ウエハＷの中心部に対向する位置からウエハＷの周縁部に対向する位置に向かうに従い、二流体ノズル９の移動速度が遅くなるように、揺動機構２１が制御される。
【００６６】
液滴衝突領域Ａｐの面積は、液滴衝突領域Ａｃの面積より大きいので、液滴衝突領域Ａの移動速度がウエハＷの中心部と周縁部とで同じ場合、ウエハＷの周縁部は中心部に比べて単位面積あたりに供給される第１エッチング液Ｌ１の液滴量が少なくなる。これにより、ウエハＷの周縁部は中心部と比べて銅薄膜Ｆのエッチング量が少なくなり平坦化の程度が悪くなる。
上述した二流体ノズル９の移動速度の制御は、このような不具合を解消するためのものであり、液滴衝突領域Ａの移動速度はウエハＷ中心部よりウエハＷ周縁部の方が遅くされることにより、ウエハＷの中心部と周縁部とで単位面積あたりに供給される第１エッチング液Ｌ１の液滴量がほぼ同等にされる。これにより、ウエハＷの中心部と周縁部とで、銅薄膜Ｆのエッチング量をほぼ同等にでき、ウエハＷ全面に渡って銅薄膜Ｆを良好に平坦化できる。
【００６７】
また、第１エッチング液Ｌ１は、緩やかな湾曲面をなすウエハＷの表面に沿って拡がることができ、銅薄膜Ｆの局所的な突出部Ｐのみをエッチングできる。したがって、銅薄膜Ｆの厚さ分布が一様でなくても、ウエハＷ全面に渡って突出部Ｐをなくすことができる。
二流体ノズル９がウエハＷの最外周部に対向する位置まで移動されると、制御部３０は揺動機構２１の動作を停止するように制御して、二流体ノズル９の移動が停止される。同時に、制御部３０はバルブ１７Ｂ，１８Ｂを閉じるように制御して、ウエハＷへの第１エッチング液Ｌ１の液滴Ｌｄの噴射が停止される。これにより、第１エッチング工程は終了する。
【００６８】
次に、制御部３０の制御により、図示しない移動機構が制御されて処理液供給ノズル１３がウエハＷに対向する位置に移動される。そして、制御部３０の制御により三方バルブ２４Ｂが第２エッチング液が処理液供給ノズル１３へ供給される状態にされ、処理液供給ノズル１３から加熱された第２エッチング液が吐出されて、第２エッチング工程が実施される。この間も、回転駆動機構１５によるウエハＷの回転は継続される。
【００６９】
このとき、第２エッチング液Ｌ２は、図４（ｃ）に示すように、第１エッチング工程によりすでに平坦化された銅薄膜Ｆの表面を覆うように流れる。これにより、銅薄膜Ｆは等方的にエッチングされる。すなわち、銅薄膜Ｆは表面の平坦性を保ったまま薄くされる。第２エッチング液Ｌ２は、第１エッチング液Ｌ１と比べて有効成分の濃度が高くかつ高温であるので、銅薄膜Ｆは迅速にエッチングされる。
【００７０】
所定時間、ウエハＷへの第２エッチング液Ｌ２の供給が継続されると、図４（ｄ）に示すようにウエハＷの表面は、配線溝等Ｈの内部にのみ銅薄膜Ｆが存在する状態となる。この状態では、幅（径）の狭い配線溝等Ｈｎにおいても、また、幅（径）の広い配線溝等Ｈｗにおいても、銅薄膜Ｆの表面はウエハＷの表面とほぼ面一になる。
次に、制御部３０の制御により、三方バルブ２４Ｂが処理液供給ノズル１３へ第２エッチング液が供給されない状態にされ、バルブ２３Ｂが所定時間開かれて、処理液供給ノズル１３からウエハＷに向けて純水が吐出される。これにより、ウエハＷ表面は洗浄され第１および第２エッチング液Ｌ１，Ｌ２などは除去される。続いて、制御部３０により回転駆動機構１５が制御されて、スピンベース１１が一定時間高速回転され、ウエハＷの水分の振り切り乾燥が行われた後、スピンベース１１の回転が停止される。
【００７１】
その後、制御部３０により揺動機構２１および図示しない移動機構が制御されて、二流体ノズル９および処理液供給ノズル１３がそれぞれ退避位置に移動され、主搬送ロボット５により処理済みのウエハＷが搬出されて、１枚のウエハＷのエッチング処理が終了する。
以上の基板処理装置は、メッキ処理部２ａ〜２ｃとエッチング処理部３ａ〜３ｃとをインライン化したものであり、メッキ処理とエッチング処理とを同一の装置内で行うことができる。エッチング処理部３ａ〜３ｃは、メッキ処理部２ａ〜２ｃと同様に処理液（エッチング液）を用いた化学的作用によりウエハＷを処理するものであるので、このようなインライン化が可能である。
【００７２】
以上のエッチング処理は、ＣＭＰのように物理的な研磨を伴わず、第１および第２エッチング液Ｌ１，Ｌ２の化学的な作用のみによって処理するするものである。したがって、発塵を伴わずクリーンな工程でウエハＷ表面に形成された銅薄膜Ｆを平坦化および薄型化できる。このため、この基板処理装置は平坦化および薄型化の工程以外の他の工程を実施する装置と同じ部屋に配して使用することができる。
【００７３】
この発明の一実施形態の説明は、以上のとおりであるが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、以上の実施形態では、二流体ノズル９の移動速度をウエハＷ中心部に対向する位置よりウエハＷ周縁部に対向する位置で遅くなるように制御することにより、ウエハＷの中心部と周縁部とで、銅薄膜Ｆがほぼ同等に平坦化されるようにしている。しかし、このような制御に替えて、ウエハＷの中心部と周縁部とで、ウエハＷの表面に衝突する第１エッチング液Ｌ１の液滴Ｌｄの衝突速度を変化させることにより、銅薄膜Ｆがほぼ同等に平坦化されるようにしてもよい。
【００７４】
この場合、制御部３０により、バルブ１７Ｂの開度は一定にされ、バルブ１８Ｂの開度は、二流体ノズル９がウエハＷの中心部に対向する位置から周縁部に対向する位置に移動するに従って大きくなるように制御される。これにより、二流体ノズル９に供給される第１エッチング液Ｌ１の流量は一定であるが、二流体ノズル９に供給される圧縮空気の流量は、液滴衝突領域ＡがウエハＷの中心部から周縁部に移動するに従って大きくなる。その結果、第１エッチング液Ｌ１の液滴ＬｄのウエハＷ表面に対する衝突速度および第１エッチング液Ｌ１の銅薄膜Ｆ表面に沿う移動速度は、液滴衝突領域ＡがウエハＷの中心部から周縁部に移動するに従って大きくなる。これにより、銅薄膜Ｆのエッチング量は、ウエハＷの中心部と周縁部とでほぼ同等になる。
【００７５】
第１エッチング工程において、二流体ノズル９は、ウエハＷの中心部から周縁部に向かって移動している。しかし、二流体ノズル９の動きはこれに限定されるものではなく、たとえば、二流体ノズル９は、ウエハＷの周縁部から中心部に向かって移動するものであってもよく、ウエハＷの中心部と周縁部との間を往復するものであってもよい。
以上の実施形態において、ウエハＷのアニールを行っているが、これは銅薄膜Ｆの特性を向上させることが目的であり、エッチングを均一に行うためではない。すなわち、アニール工程が省略され、銅薄膜Ｆがアニールにより焼きしめられていない場合でも、第１エッチング液Ｌ１により銅薄膜Ｆを均一にエッチングできる。したがって、この基板処理装置によりウエハＷ表面をエッチングするに際して、アニール工程は必ずしも必要ではない。
【００７６】
上記の二流体ノズル９は、二流体ノズル９内の空間ＳＰ３で第１エッチング液Ｌ１に圧縮空気を吹き付けて液滴Ｌｄを生成し、二流体ノズル９の外部に液滴Ｌｄを噴射するもの（内部混合）であるが、開放された空間で第１エッチング液Ｌ１に圧縮空気を吹き付けて液滴Ｌｄを生成し噴射するもの（外部混合）であってもよい。
第１エッチング液と第２エッチング液とが同じ種類で、第２エッチング液の有効成分の濃度が、第１エッチング液の有効成分の濃度より十分高い場合は、ヒータ２５を廃してもよい。また、第２エッチング液が良好なエッチング特性を有するように第２エッチング液を加熱できる場合は、第１エッチング液と第２エッチング液とは同じものであってもよい。いずれの場合でも、表面が平坦化された銅薄膜Ｆを第２エッチング液により迅速にエッチングできる。
【００７７】
ウエハＷの表面を平坦化（図４（ｂ））した後、ＣＭＰにより銅薄膜Ｆを研磨して薄型化してもよい。
この基板処理装置は、さらに、ウエハＷの表面に有機溶剤を供給する有機溶剤供給装置を備えていてもよく、ウエハＷの純水による洗浄の後、有機溶剤供給装置によりウエハＷを有機溶剤（たとえば、イソプロピルアルコール）で洗浄することとしてもよい。
【００７８】
ウエハＷの表面に形成される金属膜は銅薄膜Ｆ以外に、たとえばアルミニウム薄膜であってもよい。適当な種類の第１エッチング液Ｌ１を選択することにより、表面に金属膜以外の薄膜が形成された基板に対しても、この薄膜を均一に薄型化できる。
処理対象の基板は、ウエハＷのような円形基板以外に、たとえば、液晶表示装置用ガラス基板のような角形基板であってもよい。
【００７９】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。
【図２】エッチング処理部の構成を示す図解的な斜視図である。
【図３】二流体ノズルの構造を示す図解的な断面図である。
【図４】エッチング工程におけるウエハの表面状態を示す図解的な断面図である。
【符号の説明】
２ａ〜２ｃ    メッキ処理部
３ａ〜３ｃ    エッチング処理部
５    主搬送ロボット
６    アニール処理部
９    二流体ノズル
１０    エッチング液滴噴射装置
１１    スピンベース
１３    処理液供給ノズル
１５    回転駆動機構
１７，２４    エッチング液配管
１７Ｂ，１８Ｂ    バルブ
１７Ｓ，２４Ｓ    エッチング液供給源
１８    圧縮空気配管
１８Ｓ    圧縮空気供給源
２１    揺動機構
２２    処理液配管
２３    純水配管
２３Ｓ    純水供給源
２５    ヒータ
２６    処理液供給装置
３０    制御部
Ａ    液滴衝突領域
Ｌｄ    第１エッチング液の液滴
Ｌ１    第１エッチング液
Ｌ２    第２エッチング液
Ｗ    ウエハ
【図１】
0003751897.tif 000002
【図２】
0003751897.tif 000003
【図３】
0003751897.tif 000004
【図４】
0003751897.tif 000005