JP2002170802A - 基板洗浄方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板表面の回路形成部における自然酸化膜の
成長を防止しつつ、基板の周縁部、更には裏面側に付着
した銅等の配線材料を確実に除去でき、しかもエッジカ
ット幅を自由に設定できるようにした基板洗浄方法及び
その装置を提供する。 【解決手段】 基板Ｗを回転させながら該基板Ｗの表面
側中央部に酸溶液を連続的に供給しつつ、基板Ｗの周縁
部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板洗浄方法及び
その装置に係り、特に半導体ウェハ等の基板の周縁部や
裏面に成膜のために付着した不要な銅（Ｃｕ）等の配線
材料を洗浄除去するようにした基板洗浄方法及びその装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体基板上に配線回路を形成す
るための金属材料として、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
ッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれに
しても、周縁部を含む基板の表面全面に銅を成膜する
か、周縁部をシールして基板の表面に銅を成膜した後、
化学機械研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を研磨すること
により除去するようにしている。このような成膜方法で
は、シールが不完全な場合もあり、基板の周縁部、すな
わちエッジに銅が成膜されたり、また基板の裏面にも銅
が付着することがある。

【０００３】一方、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、その絶縁性を劣化させる等
の点から、不要な銅は基板上から完全に除去することが
要求されている。しかも、回路形成部以外の基板の周縁
部（エッジ及びベベル）及び裏面に付着した銅は不要で
あるばかりでなく、その後の基板の搬送、保管・処理の
工程において、クロスコンタミネーションの原因ともな
り得るので、銅の成膜工程やＣＭＰ工程直後に完全に除
去する必要がある。

【０００４】このため、基板上面の回路部に形成された
銅膜表面に保護コーティングを施した基板を水平回転さ
せながら、周縁部に銅エッチング液を供給して、基板の
周縁部に付着した銅を溶解除去するようにしたものや、
保護コーティングを施した基板を酸溶液に浸漬して該基
板の周縁部に形成した金属膜をエッチング除去するよう
にしたもの等が種々提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
基板洗浄方法にあっては、そのいずれもが、例えば基板
の周縁部に付着した不要な銅を除去できても、回路上に
成膜された銅表面に形成される自然酸化膜を除去するこ
とができず、改めてこれを取除く必要があったり、基板
の裏面側に付着した銅等を回路のある表面側と同時に除
去することができないといった問題があると考えられ
る。また、基板の使用目的により周縁部の銅を除去する
幅（エッジカット幅）が異なるが、この大きさを自由に
設定することができず、多種類の基板に対応できないの
が現状であった。このことは、銅以外のタングステン、
ルテニウム、各種シリサイド等の他の配線材料及び電極
にあっても同様であった。

【０００６】本発明は上記に鑑みて為されたもので、回
路上に成膜された銅表面に形成される自然酸化膜を除去
しつつ、基板の周縁部、更には裏面側に付着した銅等の
配線材料を確実に除去でき、しかもエッジカット幅を自
由に設定できるようにした基板洗浄方法及びその装置を
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】請求項１に記載の発明
は、基板を回転させながら該基板の表面側中央部に酸溶
液を連続的に供給しつつ、前記基板の周縁部に酸化剤溶
液を連続的または間欠的に供給することを特徴とする基
板洗浄方法である。

【０００８】これにより、基板表面の回路形成部に銅等
の自然酸化膜が形成されても、この自然酸化膜は、表面
側中央部に供給され基板の回転に伴って該基板全面に拡
がる酸溶液で除去されて成長することが防止される。ま
た基板の周縁部に付着した銅等は、基板の周縁部に供給
される酸化剤溶液で酸化され前記酸溶液でエッチングさ
れて溶解除去される。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記基板の裏面
側に酸化剤溶液と酸溶液とを同時または交互に供給する
ことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法である。
これにより、基板の裏面側に付着した銅等は、基板のシ
リコンごと酸化剤溶液で酸化されて酸溶液でエッチング
除去される。しかもこの除去は、基板の表面側と同時に
行われる。

【００１０】ここで、前記酸化剤溶液と酸溶液を別個の
ノズルから基板の裏面側に供給することにより、酸化剤
溶液の供給を先に停止すれば疎水面が得られ、酸溶液の
供給を先に停止すれば親水面が得られて、その後のプロ
セスの要求に応じた裏面に調整することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記酸溶液は、
塩酸、ふっ酸、硫酸、クエン酸及び蓚酸の少なくとも１
種を含み、前記酸化剤溶液は、オゾン、過酸化水素、硝
酸及び次亜塩素酸塩の少なくとも１種を含むことを特徴
とする請求項１または２に記載の基板洗浄方法である。

【００１２】請求項４に記載の発明は、基板を保持して
回転させる基板保持部と、該基板保持部で保持される基
板の表面側中央部上方に位置するように配置したセンタ
ノズルと、前記基板保持部で保持される基板の上方に位
置して基板の周縁部から中央部方向及び／または基板平
面に対して鉛直方向に移動自在に配置したエッジノズル
とを有することを特徴とする基板洗浄装置である。これ
により、センタノズルから酸溶液を、エッジノズルから
酸化剤溶液をそれぞれ供給して基板の周縁部をエッチン
グする際に、エッジノズルの位置及び／または高さを変
えることでエッジカット幅を自由に設定することができ
る。

【００１３】請求項５に記載の発明は、前記エッジノズ
ルは、エッジノズルから出る液の基板平面に対する角
度、及び／またはエッジノズルから出る液の向きを基板
平面に投影した線の延長線と該延長線が基板外周と交わ
る点における該基板の接線とがなす角度を自由に変えら
れることを特徴とする請求項４記載の基板洗浄装置であ
る。これにより、エッジノズルの基板平面に対する向き
を任意に設定して、エッジノズルから出る液が基板平面
に当たる方向を変えることで、液の飛散を防止したり、
エッチング形状が良好となるようにすることができる。

【００１４】請求項６に記載の発明は、表面に回路が形
成され、該回路上に銅が成膜された基板の洗浄方法にお
いて、該基板を回転させ、回路が形成されている該基板
表面の周縁部に酸化剤溶液を供給して該基板周縁部に付
着した銅を酸化させるとともに、回路が形成されている
該基板表面の中央部に酸溶液を供給して、回路状に成膜
された銅表面の酸化膜を除去しつつ該基板周縁部に付着
した銅膜を除去することを特徴とする基板洗浄方法であ
る。

【００１５】請求項７に記載の発明は、表面に回路が形
成され、該回路上に銅が成膜された基板の洗浄方法にお
いて、該基板を回転させ、回路が形成されている該基板
表面の中央部に供給され該基板表面全体に拡がった酸溶
液により、該基板周縁部の上面及び端面に成膜され酸化
された銅膜を溶解除去することを特徴とする基板洗浄方
法である。

【００１６】請求項８に記載の発明は、前記酸溶液は、
非酸化性の酸であることを特徴とする請求項６または７
に記載の基板洗浄方法である。

【００１７】請求項９に記載の発明は、前記非酸化性の
酸は、塩酸、ふっ酸、硫酸、クエン酸及び蓚酸の少なく
とも１種を含むことを特徴とする請求項８に記載の基板
洗浄方法である。

【００１８】請求項１０に記載の発明は、前記酸化剤溶
液は、オゾン、過酸化水素、硝酸及び次亜鉛素酸の少な
くとも１種を含むことを特徴とする請求項６に記載の基
板洗浄方法である。

【００１９】請求項１１に記載の発明は、前記基板の回
路が形成された面と反対側の基板裏面側に酸溶液を供給
することを特徴とする請求項６または７に記載の基板洗
浄方法である。

【００２０】請求項１２に記載の発明は、表面に回路が
形成され、該回路上に銅が成膜された基板を保持して回
転させる基板保持部と、該基板保持部で保持される該基
板の回路が形成されている基板表面の中央部に酸溶液を
供給するセンタノズルと、前記基板の該基板表面の周縁
部に酸化剤溶液を供給するエッジノズルを有することを
特徴とする基板洗浄装置である。

【００２１】請求項１３に記載の発明は、めっき処理及
びそれに付帯する処理を同一設備内で行って基板の表面
に金属膜付けを行うめっき装置であって、前記設備内
に、基板を収納するカセットを載置するカセットステー
ジと、基板の表面にめっきを施すめっき処理ユニット
と、めっき後の基板を少なくとも酸溶液で洗浄する第１
の洗浄装置と、めっき後の基板を純水で洗浄する第２の
洗浄装置と、基板を搬送する搬送装置とが備えられ、前
記第１の洗浄装置は、該基板を保持して回転させる基板
保持部と、該基板保持部で保持される該基板の回路が形
成されている基板表面の中央部に酸溶液を供給するセン
タノズルと、前記基板の該基板表面の周縁部に酸化剤溶
液を供給するエッジノズルを有することを特徴とするめ
っき装置である。

【００２２】

【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。図１は、本発明の基板洗浄
方法を実施するのに使用される洗浄装置の概略図であ
る。図１に示すように、表面の周縁部を除く領域に回路
を形成した半導体ウエハ等の基板Ｗは、その周縁部の円
周方向に沿った複数箇所でスピンチャック１２で把持さ
れて基板保持部１０に水平に保持されている。これによ
り、高速で水平回転するようになっている。なお、保持
機構により基板を垂直に保持するようにしても良いが、
ここでは水平に保持した場合について説明する。この基
板保持部１０で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部
の上方に位置してセンタノズル１４が、周縁部の上方に
位置してエッジノズル１６がそれぞれ下向きで配置さ
れ、更に、基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置し
て２個のバックノズル１８，２０がそれぞれ上向きで配
置されている。ここで、基板の周縁部とは、基板の周縁
で回路が形成されていない領域、または基板の周縁で、
回路が形成されていても最終的にチップとして使用され
ない領域をいう。センタノズル１４は、基板表面側の中
央部から周縁部の間に所望の位置に設置できるが、ノズ
ルからの供給液は基板中央部に供給される。ここで、基
板中央部とは、好ましくは基板直径の２０％以内をい
い、更に好ましくは基板直径の１０％以内をいう。同様
に、バックノズル１８の設置位置も基板裏面側の中央部
から周縁部の間の所望の位置に設置できるが、ノズルか
らの供給液は基板中央部に供給されることが好ましい。

【００２３】なお、これらの各ノズルは、目的に応じて
複数個設置するようにしても良い。また、例えば、図２
に示す防水カバー２１の内側面等の装置内側面に固定ノ
ズルを設置し（図示せず）、この固定ノズルから、目的
に応じて純水、脱イオン水や他の薬液（酸溶液、アルカ
リ溶液、界面活性剤または防食剤等）を基板に供給する
ようにしても良い。

【００２４】次に、この洗浄装置による洗浄方法につい
て説明する。ここでは、配線材料として銅を使用した場
合を説明する。先ず、基板Ｗをスピンチャック１２を介
して基板保持部１０で水平に保持した状態で、基板Ｗを
基板保持部１０と一体に水平回転させる。この状態で、
センタノズル１４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液
を供給する。これにより、基板Ｗの表面の回路形成部に
銅の自然酸化膜が形成されていても、この自然酸化膜
は、基板Ｗの回転に伴って該基板Ｗの表面全面に亘って
拡がる酸溶液で直ちに除去されて成長することはない。
この酸溶液としては、例えば半導体装置製造プロセスに
おける洗浄工程で一般に使用されている塩酸、ふっ酸、
硫酸、クエン酸、蓚酸のいずれか或いはその組合せを挙
げることができるが、非酸化性の酸であればいずれでも
よい。なお、ふっ酸であれば後述する基板Ｗの裏面側の
洗浄にも使えるので、薬品を共通化する上で好ましい。
また、ふっ酸の場合であれば、酸化膜除去の効果を考慮
し、濃度は０．１重量％以上が好ましい。また、銅表面
のあれを生じさせないため５重量％以下であることが好
ましい。

【００２５】一方、エッジノズル１６から基板Ｗの周縁
部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。これ
により、基板Ｗの周縁部の上面及び端面に成膜された銅
膜等は、酸化剤溶液で急速に酸化され、同時に前記セン
タノズル１４から供給されて基板Ｗの表面全面に拡がる
酸溶液によってエッチングされて溶解除去される。な
お、酸溶液によるエッチングは、酸化剤溶液の供給点以
外でも起きるので、酸溶液の濃度及び供給量を高くする
必要はない。この酸化剤溶液としては、例えば半導体装
置製造プロセスにおける洗浄工程で一般に使用されてい
るオゾン、過酸化水素、硝酸、次亜塩素酸塩のいずれか
或いはその組合せを挙げることができる。オゾン水を使
う場合であれば２０ｐｐｍ以上で２００ｐｐｍ以下、過
酸化水素なら１０重量％以上で８０重量％以下、次亜塩
素酸塩なら１重量％以上で５０重量％以下が好ましい。

【００２６】同時に、バックノズル１８から基板Ｗの裏
面側中央部に酸化剤溶液とふっ酸のような酸溶液とを同
時又は交互に供給する。これにより、基板Ｗの裏面側に
付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸
化し酸溶液でエッチングして除去することができる。

【００２７】なお、２個のバックノズル１８，２０を設
け、酸化剤溶液と酸溶液をそれぞれのノズルから別個
に、同時又は交互に供給しても良い。これにより酸化剤
溶液の供給を先に停止すれば疎水面が得られ、酸溶液を
先に停止すれば親水面が得られて、その後のプロセスの
要求に応じた裏面に調整することができる。

【００２８】この酸化剤溶液としては、前述と同様、例
えばオゾン、過酸化水素、硝酸、次亜塩素酸塩のいずれ
か或いはその組合せを挙げることができる。また、酸溶
液としては、前述の塩酸、ふっ酸、硫酸、クエン酸、蓚
酸などの非酸化性の酸の他、基板Ｗの裏面側には表面側
のような回路がないため、硝酸などの酸化性の酸を用い
て銅を除去することもできる。また、硝酸などの酸化性
の酸溶液を用いる場合には、この酸溶液自体が酸化剤溶
液の役割をするため、酸化剤溶液を使用することなく、
酸化性の酸溶液単独で使用することも可能である。な
お、上記基板Ｗの周縁部に供給する酸化剤溶液と同じも
のにする方が、薬品の種類を少なくする上で好ましい。

【００２９】図２乃至図８は、本発明の実施の形態の基
板洗浄装置を示すもので、これは、有底円筒状の防水カ
バー２１の内部に位置して、基板Ｗをフェイスアップで
スピンチャックにより水平に保持して高速回転させる基
板保持部２２と、この基板保持部２２で保持した基板Ｗ
の表面側のほぼ中央部の上方に位置するように下向きに
配置したセンタノズル２４と、同じく周縁部の上方に位
置するように下向きに配置したエッジノズル２６と、基
板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置して上向きに配
置したバックノズル２８とを備えている。

【００３０】エッジノズル２６は、図３に示すように、
水平方向に延びる揺動アーム３２の自由端に固定され、
この揺動アーム３２の基端に連結された上下方向に延び
るアームシャフト３４は、ステージ３６に回転自在に支
承されている。そして、このステージ３６には、揺動ア
ーム駆動用モータ３８が取付けられ、このモータ３８の
出力軸に取付けた駆動用プーリ４０とアームシャフト３
４の下端に固着した従動用プーリ４２との間にタイミン
グベルト４４が掛け渡されている。ここに、揺動アーム
３２は、図６に示すように、基板保持部２２で保持した
基板Ｗの側方に位置するように配置されている。これに
よって、揺動アーム駆動用モータ３８の駆動に伴って、
揺動アーム３２がアームシャフト３４を中心として揺動
して、エッジノズル２６が基板Ｗの周縁部から中央部方
向に移動し、しかも揺動アーム駆動用モータ３８のパル
ス数を制御することで、図２に示すエッジノズル２６の
基板Ｗの径方向に沿った移動幅Ｌを制御できるようにな
っている。

【００３１】一方、架台４６には、外周面に雌ねじを刻
設した駆動ねじ棒４８が回転自在に支承され、この駆動
ねじ棒４８の雄ねじは、前記ステージ３６に設けた雌ね
じに螺合している。そして、架台４６には、上下動用モ
ータ５０が取付けられ、このモータ５０の出力軸に取付
けた駆動用プーリ５２と駆動ねじ棒４８の下端に固着し
た従動用プーリ５４との間にタイミングベルト５６が掛
け渡されている。これによって、上下動用モータ５０の
駆動に伴って、エッジノズル２６がステージ３６と一体
に上下動し、しかも上下動用モータ５０のパルス数を制
御することで、図２に示す基板Ｗの基板平面からエッジ
ノズル２６の下端のまでの高さＨを制御できるようにな
っている。

【００３２】更に、図４に示すように、エッジノズル２
６は、内部に薬液流路６０ａを有し該薬液流路６０ａに
薬液チューブ６２を連通させた球体６０に取付けられ、
この球体６０は、揺動アーム３２を構成する枠板６４と
取付け板６６とで挟持され、締付けボルト６８を締付け
ることで揺動アーム３２に固定されている。枠板６４及
び取付け板６６の球体６０に当接する位置には、球体６
０の外形に沿った球状の貫通孔６４ａ，６６ａが形成さ
れている。これによって、締付けボルト６８を緩める
と、球体６０が枠板６４及び取付け板６６の貫通孔６４
ａ，６６ａ内を自由に回転し、エッジノズル２６が所定
の位置に位置にあるときに締付けボルト６８を締付ける
ことで、球体６０を枠板６４と取付け板６６で挟持固定
できるようになっている。

【００３３】これにより、図５（ａ）に示すように、エ
ッジノズル２６から出る液の向きを基板Ｗの平面上に投
影した線の延長線と該延長線が基板Ｗの外周が交わる点
における基板Ｗの接線とがなす角度θ_１と、図５（ｂ）
に示すように、エッジノズル２６から出る薬液の基板Ｗ
の平面に対する角度θ_２とを、例えば、エッジノズル２
６から出る液が基板Ｗの周縁部に当たって飛散するのを
防止したり、エッチング形状が良好となるように任意に
調整することができる。この角度θ_１は、例えば０〜１
８０゜の範囲で、好ましくは７０〜１１０゜、更に好ま
しくは８０〜１００゜で、角度θ_２は、０〜９０゜の範
囲で、好ましくは１０〜６０゜、更に好ましくは３５〜
５５゜で任意に調整できるようになっている。

【００３４】ここで、エッジノズル２６を基板平面に対
して傾斜した向きに配置すると、エッジノズル２６の高
さＨ（図２参照）を変えることで、エッジカット幅Ｃを
変えることができる。例えば、基板平面とエッジノズル
２６から出る薬液のなす角度θ_２が４５゜で、高さＨが
１５ｍｍであるとき、エッジカット幅が５ｍｍであるよ
うに設定しておくと、図７に示すように、エッジカット
幅Ｃは高さＨを１ｍｍ高くすることで１ｍｍ小さくでき
る。これによって、裏面から表面への液の回り込み量が
問題とならない回転数以上であれば、エッジノズル２６
の高さＨのみでエッジカット幅Ｃが決定でき、このエッ
ジカット幅Ｃの大きさを図６に示すエッジカット幅Ｃ_１
〜Ｃ_２（＝２〜５ｍｍ）の範囲で自由に設定して、この
エッジカット幅Ｃに存在する銅膜を除去することができ
る。なお、図２に示すように、エッジノズル２６を鉛直
方向に配置した場合には、エッジノズル２６の基板周縁
から中央部への移動幅Ｌを介してエッジカット幅Ｃを前
述のように調整しても良いことは勿論である。なお、図
８に示すように、揺動アーム３２の先端にセンタノズル
２４を、その長さ方向に沿った途中にエッジノズル２６
をそれぞれ取り付けるようにしてもよい。これにより、
揺動アーム３２の移動に伴ってセンタノズル２４とエッ
ジノズル２６を同時に移動させることができる。

【００３５】次に、この基板洗浄装置の使用例を説明す
る。まず、エッジノズル２６の位置を、例えば基板Ｗか
ら高さＨが１５ｍｍ、基板平面とエッジノズル２６から
出る液のなす角度θ_２が４５゜、エッジノズル２６から
出る液を基板Ｗに投影した線の延長線と該延長線が基板
の外周で交わる点における基板Ｗの接線とのなす角度θ
_１が９０゜となるように調整し、基板Ｗの大きさや使用
目的等に合わせたエッジカット幅Ｃを設定する。エッジ
カット幅Ｃを変更したい場合は、エッジノズル２６の基
板からの高さＨを変更するだけで簡単に調整できる。こ
れらの高さＨや角度θ_１，θ_２は、基板の大きさや使用
目的等に合わせて任意に設定できることは勿論である。

【００３６】この状態で、基板Ｗを基板保持部２２で水
平に保持して、基板Ｗを基板保持部２２と一体に水平回
転させる。そして、センタノズル２４から基板Ｗの表面
側の中央部に、例えばＤＨＦ（希フッ酸）を連続的に供
給するとともに、エッジノズル２６から基板Ｗの周縁部
に、例えばＨ_２Ｏ_２を連続的または間欠的に供給する。

【００３７】すると、基板Ｗの周縁部のエッジカット幅
Ｃ内の領域（エッジ及びベベル）では、ＨＦとＨ_２Ｏ_２
の混合液ができ、基板Ｗの表面の銅が急激にエッチング
される。ＨＦとＨ_２Ｏ_２の混合液をエッジノズルから基
板Ｗの周縁部に供給し、周縁部の銅をエッチングできる
が、このように、ＨＦとＨ_２Ｏ_２をセンタノズルとエッ
ジノズルから別々に供給し、基板Ｗの周縁部でＨＦとＨ
_２Ｏ_２を混合させることで、例えばエッジノズル２６か
らＨＦとＨ_２Ｏ_２の混合液を供給するのに比べて、より
急峻なエッチンプロフィールを得ることができる。ま
た、センタノズル２４から供給するＤＨＦが銅めっき膜
表面の保護膜の役割を果たす。この時、ＤＨＦとＨ_２Ｏ
_２濃度により銅のエッチングレートが決定される。

【００３８】なお、センタノズル２４からのＨＦの供給
を停止した後、エッジノズル２６からのＨ_２Ｏ_２の供給
を停止することで、表面に露出しているＳｉを酸化し
て、銅の付着を抑制することができる。同時に、バック
ノズル２８から、例えばＨ_２Ｏ_２→ＤＨＦの順に薬液を
供給する。これにより、Ｈ_２Ｏ_２で銅を酸化させ、ＤＨ
Ｆで酸化した銅をエッチングすることで、基板Ｗの裏面
の銅汚染を除去することができる。

【００３９】装置内側面に設けられた１つ又は複数個の
固定ノズル（図示せず）から脱イオン水を基板に供給す
ることにより、または各ノズルから供給される薬液を脱
イオン水の供給に切り換えることにより、基板のリンス
を行うことができる。そして、スピン乾燥を経て、処理
を完了するのであり、これにより、基板表面の周縁部
（エッジ及びベベル）のエッジカット幅Ｃ内に存在する
銅膜の除去と、裏面の銅汚染除去を同時に行って、この
処理を、例えば８０秒以内で完了させることができる。

【００４０】図９は、上記のようにして処理した時の基
板表面のエッチングプロフィールを示すもので、これに
より、基板Ｗの周縁部では、銅膜は完全に除去されてＴ
ａＮ膜が表面に露出し、しかも良好で急峻な境界プロフ
ィールが得られることが判る。図１０は、ＣｕＳＯ_４希
釈液により１．０ｅ１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以上に強制
銅汚染したシリコンウエハを上記にように処理してこの
裏面を洗浄した結果を示す。これにより、汚染濃度を
１．０ｅ１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２オーダまで除去できる
ことが判る。これにより、基板の周縁部（エッジ及びベ
ベル）の銅膜を除去し、裏面の銅汚染を問題のないレベ
ルまで低減させることができる。

【００４１】なお、上記実施の形態にあっては、配線材
料として銅を使用した例を示しているが、銅以外のタン
グステン、ルテニウム、各種シリサイドといった他の配
線材料や電極材料にも適用できることは勿論である。

【００４２】図１１に、前述の基板洗浄装置１２５を有
する半導体基板Ｗに銅めっきを施すめっき装置の全体図
を示す。同図に示すように、このめっき装置は、矩形状
の設備１１０内に配置されて、半導体基板の銅めっきを
連続的に行うように構成されているのであるが、この設
備１１０は、仕切壁１１１によってめっき空間１１２と
清浄空間１１３に仕切られ、これらの各めっき空間１１
２と清浄空間１１３は、それぞれ独自に給排気できるよ
うになっている。そして、前記仕切壁１１１には、開閉
自在なシャッタ（図示せず）が設けられている。また、
清浄空間１１３の圧力は、大気圧より低く、且つめっき
空間１１２の圧力よりも高くしてあり、これにより、清
浄空間１１３内の空気が設備１１０の外部に流出するこ
とがなく、且つめっき空間１１２内の空気が清浄空間１
１３内に流入することがないようなっている。

【００４３】前記清浄空間１１３内には、基板収納用カ
セットを載置する２つのカセットステージ１１５と、め
っき処理後の基板を純水で洗浄（リンス）し乾燥する２
基の洗浄・乾燥装置１１６が配置され、更に基板の搬送
を行う固定タイプで回転自在な第１搬送装置（４軸ロボ
ット）１１７が備えられている。この洗浄・乾燥装置１
１６としては、例えば基板の表裏両面に超純水を供給す
る洗浄液供給ノズルを有し、基板を高速でスピンさせて
脱水、乾燥させる形式のものが用いられる。一方、めっ
き空間１１２内には、基板のめっきの前処理を行い、前
処理後の基板を反転機１２０で反転させる２基の前処理
ユニット１２１と、基板の表面に該表面を下向きにして
銅めっき処理を施す４基のめっき処理ユニット１２２
と、基板を載置保持する２基の第１基板ステージ１２３
ａ，１２３ｂが配置され、更に基板の搬送を行う自走タ
イプで回転自在な第２搬送装置（４軸ロボット）１２４
が備えられている。

【００４４】清浄空間１１３内に位置して、めっき後の
基板を酸溶液、酸化剤溶液などの薬液で洗浄する２基の
基板洗浄装置１２５と、この基板洗浄装置１２５と前記
洗浄・乾燥装置１１６との間に位置して第２基板ステー
ジ１２６ａ，１２６ｂが配置され、更に２基の基板洗浄
装置１２５に挟まれた位置に基板の搬送を行う固定タイ
プで回転自在な第３搬送装置（４軸ロボット）１２７が
備えられている。前記一方の第１基板ステージ１２３ｂ
及び第２基板ステージ１２６ｂは、基板を水洗い可能に
構成されているとともに、基板を反転させる反転機１２
０が備えられている。

【００４５】これにより、前記第１搬送装置１１７は、
前記カセットステージ１１５に載置されたカセット、洗
浄・乾燥装置１１６及び第２基板ステージ１２６ａ，１
２６ｂ間で基板を搬送し、第２搬送装置１２４は、前記
第１基板ステージ１２３ａ，１２３ｂ、前処理ユニット
１２１及びめっき処理ユニット１２２間で基板を搬送
し、第３搬送装置１２７は、前記第１基板ステージ１２
３ａ，１２３ｂ、基板洗浄装置１２５及び第２基板ステ
ージ１２６ａ，１２６ｂ間で基板を搬送するようになっ
ている。

【００４６】更に、前記設備１１０の内部には、前記第
１基板ステージ１２３ａの下方に位置して、調整運転用
基板を収納する容器１２８が内蔵され、第２搬送装置１
２４は、調整運転用基板を容器１２８から取出し、調整
運転終了後に再び容器１２８に戻すようになっている。
このように、調整運転用基板を収容する容器１２８を設
備１１０の内部に内蔵することで、調整運転の際に調整
運転用基板を外部から導入することに伴う汚染やスルー
プットの低下を防止することができる。なお、容器１２
８の配置位置は、いずれかの搬送装置で調整運転用基板
の取出し及び収納が可能な位置であれば、設備１１０内
の何処でも良いが、第１基板ステージ１２３ａの近傍に
配置することで、調整運転用基板を使用した調整運転を
前処理からめっき処理と始め、洗浄し乾燥させた後に容
器１２８内に収容することができる。ここで、基板に対
するめっきの濡れ性を良くする前処理を施す前処理ユニ
ットを省略することもできる。また、めっきを施す前に
基板に付着されたシード層を補強するためのプレプレー
ティングを行うためのプレプレーティングユニットをめ
っきユニットの１つに代えて、または、前処理ユニット
の１つに代えて設置することもできる。この場合には、
前処理ユニットの代わりに、プレプレーティングとめっ
きの間に、及び／又は、めっき後に水洗が行われるため
の水洗ユニットが設置される。

【００４７】ここで、前記搬送装置１１７として、落し
込みタイプの２本のハンドを有し、上側をドライハン
ド、下側をウェットハンドとしたものを使用し、搬送装
置１２４，１２７として、落し込みタイプの２本のハン
ドを有し、双方をウエットハンドとしたものを使用して
いるが、これに限定されないことは勿論である。

【００４８】次に、この実施の形態における基板の流れ
の概要を説明する。基板は表面（素子形成面、処理面）
を上に向けてカセットに収納されてカセットステージ１
１５に載置される。そして、第１搬送装置１１７が基板
をカセットから取出し、第２基板ステージ１２６ａ上に
移動して、基板を第２基板ステージ１２６ａ上に載置す
る。そして、第３搬送装置１２７が第２基板ステージ１
２６ａ上にあった基板を第１基板ステージ１２３ａに移
す。次に、第２搬送装置１２４が第１基板ステージ１２
３ａから基板を受け取って前処理ユニット１２１に渡
し、前処理ユニット１２１での前処理終了後、基板の表
面が下に向くように反転機１２０で基板を反転させ、再
び第２搬送装置１２４に渡す。そして、第２搬送装置１
２４は基板をめっき処理ユニット１２２のヘッド部に渡
す。

【００４９】めっき処理ユニット１２２で基板のめっき
処理及び液切りを行った後、基板を第２搬送装置１２４
に渡し、第２搬送装置１２４は基板を第１基板ステージ
１２３ｂへ渡す。基板は、第１基板ステージ１２３ｂの
反転機１２０によって、表面が上に向くように反転さ
れ、第３搬送装置１２７によって基板洗浄装置１２５に
移される。基板洗浄装置１２５において薬液洗浄、純水
リンス、スピン液切りされた基板は、第３搬送装置１２
７により第１基板ステージ１２３ｂへ運ばれる。次に、
第１搬送装置１１７が第１基板ステージ１２３ｂから基
板を受取り、洗浄・乾燥装置１１６に基板を移送し、洗
浄・乾燥装置１１６で純水によるリンスとスピン乾燥を
行う。乾燥された基板は、第１搬送装置１１７によりカ
セットステージ１１５に載置された基板カセット内に収
納される。ここで、前処理ユニットでの前処理を省略す
ることもできる。プレプレーティングユニットを設置し
た場合は、カセットから取り出された基板は、プレプレ
ーティングユニットでプレプレーティングを施され、水
洗工程を経て、又は、水洗工程を経ずに、めっき処理ユ
ニットでめっき処理が施される。めっき後に水洗工程を
経て、または水洗工程を経ずに、第１の洗浄装置に搬送
される。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板表面の回路形成部に銅等の自然酸化膜が形成されて
も、この自然酸化膜は酸溶液で除去され、また基板の周
縁部に付着した銅等は、酸化剤溶液で酸化された後、前
記酸溶液でエッチングされて溶解除去される。これによ
り、基板表面に成長する自然酸化膜を改めて除去する必
要をなくすことができる。

【００５１】また、基板の裏面側中央部に酸化剤溶液と
酸溶液とを同時または交互に供給することで、基板の裏
面側に付着した銅等を基板の表面側と同時にエッチング
除去することができる。更に、センタノズルから酸溶液
を、エッジノズルから酸化剤溶液をそれぞれ供給して、
基板の周縁部をエッチングする際に、エッジノズルを移
動自在に構成して、この位置を移動させることで、エッ
ジカット幅を自由に調整して、多種の基板に対処するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板洗浄方法に使用される装置の概要
を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態の基板洗浄装置の概要を示
す図である。

【図３】同じく、エッジノズルの駆動機構の概要を示す
図である。

【図４】同じく、エッジノズルの固定部の詳細を示す断
面図である。

【図５】エッジノズルの基板平面に対する向き（角度）
の説明に付する図である。

【図６】エッジカット幅を示す基板の平面図である。

【図７】エッジノズルから出る液の基板平面に対する角
度θ_２を４５゜に設定した時のエッジノズル高さとエッ
ジカット幅の関係を示すグラフである。

【図８】センタノズルをエッジノズルと同時に移動させ
るようにした駆動機構の概要を示す図である。

【図９】本発明によって処理した時の基板表面のエッチ
ングプロフィールを示す図である。

【図１０】同じく、基板裏面の洗浄結果を示す図であ
る。

【図１１】本発明に係る基板洗浄装置を備えた銅めっき
を施すめっき装置の全体図である。

【符号の説明】

１０，２２ 基板保持部 １２ スピンチャック １４，２４ センタノズル １６，２６ エッジノズル １８，２０，２８ バックノズル ３２ 揺動アーム ３４ アームシャフト ３６ ステージ ３８ 揺動アーム駆動用モータ ４０，５２ 駆動用プーリ ４２，５４ 従動用プーリ ４４，５６ タイミングベルト ４６ 架台 ４８ 駆動ねじ棒 ５０ 上下動用モータ ６０ 球体 ６２ 薬液チューブ ６４ 枠体 ６６ 取付け板 ６８ 締付けボルト Ｃ エッジカット幅 Ｌ 移動幅 θ_１，θ_２ 角度 Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 晴子 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 木原 幸子 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 福永 明 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB01 AB23 AB27 AB34 AB42 BB22 BB24 BB45 BB92 BB93 BB96 CB15 CC01 CC13 CC21

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を回転させながら該基板の表面側中
   央部に酸溶液を連続的に供給しつつ、 前記基板の周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に
   供給することを特徴とする基板洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記基板の裏面側に酸化剤溶液と酸溶液
   とを同時または交互に供給することを特徴とする請求項
   １記載の基板洗浄方法。
3. 【請求項３】 前記酸溶液は、塩酸、ふっ酸、硫酸、ク
   エン酸及び蓚酸の少なくとも１種を含み、前記酸化剤溶
   液は、オゾン、過酸化水素、硝酸及び次亜塩素酸塩の少
   なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１または２
   に記載の基板洗浄方法。
4. 【請求項４】 基板を保持して回転させる基板保持部
   と、 該基板保持部で保持される基板の表面側中央部上方に位
   置するように配置したセンタノズルと、 前記基板保持部で保持される基板の上方に位置して基板
   の周縁部から中央部方向及び／または基板平面に対して
   鉛直方向に移動自在に配置したエッジノズルとを有する
   ことを特徴とする基板洗浄装置。
5. 【請求項５】 前記エッジノズルは、エッジノズルから
   出る液の基板平面に対する角度、及び／またはエッジノ
   ズルから出る液の向きを基板平面に投影した線の延長線
   と該延長線が基板外周と交わる点における該基板の接線
   とがなす角度を自由に変えられることを特徴とする請求
   項４記載の基板洗浄装置。
6. 【請求項６】 表面に回路が形成され、該回路上に銅が
   成膜された基板の洗浄方法において、 該基板を回転させ、回路が形成されている該基板表面の
   周縁部に酸化剤溶液を供給して該基板周縁部に付着した
   銅を酸化させるとともに、回路が形成されている該基板
   表面の中央部に酸溶液を供給して、回路状に成膜された
   銅表面の酸化膜を除去しつつ該基板周縁部に付着した銅
   膜を除去することを特徴とする基板洗浄方法。
7. 【請求項７】 表面に回路が形成され、該回路上に銅が
   成膜された基板の洗浄方法において、 該基板を回転させ、回路が形成されている該基板表面の
   中央部に供給され該基板表面全体に拡がった酸溶液によ
   り、該基板周縁部の上面及び端面に成膜され酸化された
   銅膜を溶解除去することを特徴とする基板洗浄方法。
8. 【請求項８】 前記酸溶液は、非酸化性の酸であること
   を特徴とする請求項６または７に記載の基板洗浄方法。
9. 【請求項９】 前記非酸化性の酸は、塩酸、ふっ酸、硫
   酸、クエン酸及び蓚酸の少なくとも１種を含むことを特
   徴とする請求項８に記載の基板洗浄方法。
10. 【請求項１０】 前記酸化剤溶液は、オゾン、過酸化水
    素、硝酸及び次亜鉛素酸の少なくとも１種を含むことを
    特徴とする請求項６に記載の基板洗浄方法。
11. 【請求項１１】 前記基板の回路が形成された面と反対
    側の基板裏面側に酸溶液を供給することを特徴とする請
    求項６または７に記載の基板洗浄方法。
12. 【請求項１２】 表面に回路が形成され、該回路上に銅
    が成膜された基板を保持して回転させる基板保持部と、 該基板保持部で保持される該基板の回路が形成されてい
    る基板表面の中央部に酸溶液を供給するセンタノズル
    と、 前記基板の該基板表面の周縁部に酸化剤溶液を供給する
    エッジノズルを有することを特徴とする基板洗浄装置。
13. 【請求項１３】 めっき処理及びそれに付帯する処理を
    同一設備内で行って基板の表面に金属膜付けを行うめっ
    き装置であって、 前記設備内に、基板を収納するカセットを載置するカセ
    ットステージと、基板の表面にめっきを施すめっき処理
    ユニットと、めっき後の基板を少なくとも酸溶液で洗浄
    する第１の洗浄装置と、めっき後の基板を純水で洗浄す
    る第２の洗浄装置と、基板を搬送する搬送装置とが備え
    られ、 前記第１の洗浄装置は、該基板を保持して回転させる基
    板保持部と、該基板保持部で保持される該基板の回路が
    形成されている基板表面の中央部に酸溶液を供給するセ
    ンタノズルと、前記基板の該基板表面の周縁部に酸化剤
    溶液を供給するエッジノズルを有することを特徴とする
    めっき装置。