JP2003151951A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

基板処理方法および基板処理装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 ウエハＷのレジスト膜とポリマー層とス
パッタされて付着した金属とを除去する基板処理装置１
は、ウエハＷを回転可能に保持するロータ５と、ウエハ
Ｗを保持したロータ５を収容するチャンバー７，８と、
レジスト膜および前記ポリマー層の膜質を変化させると
ともに前記付着した金属を酸化させる第１の処理液をチ
ャンバー７内に供給する第１の処理液供給機構２５と、
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
液をチャンバー８内に供給する第２の処理液供給機構３
５と、チャンバー８内に不活性ガスを供給してチャンバ
ー８内を非酸化雰囲気にするＮ２ガス供給源５５とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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。
【０００９】すなわち、本発明の第１の観点では、被処
理基板のレジスト膜とポリマー層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る
工程と、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および前記ポリマー層を
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、被処理基板上で各
処理液の流れが形成されるように供給されることを特徴
とする基板処理方法を提供する。
【００１０】本発明の第２の観点では、被処理基板のレ
ジスト膜とポリマー層と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
の膜質を変化させるとともに、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
理基板上で各処理液の流れが形成されるように供給され
ることを特徴とする基板処理方法を提供する。
【００１１】本発明の第３の観点では、被処理基板のレ
ジスト膜とポリマー層と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
スト膜および前記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を具備し、前記第１およ
び第２の処理液を被処理基板に供給することにより被処
理基板から前記レジスト膜と前記ポリマー層とを除去す
ることを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１２】本発明の第４の観点では、被処理基板のレ
ジスト膜とポリマー層と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るとともに前記付着した金
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を具備し、前記第１お
よび第２の処理液を被処理基板に供給することにより被
処理基板から前記レジスト膜と前記ポリマー層とスパッ
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上にそれらの流れ
が形成されるよう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２
６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７
ａ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８
ａ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４
１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４
６ｂ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７
ｂ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５
２は、一方が処理空間２０の排気用、他方が処理空間３
０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５４
ａ，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５
３ａ，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５７
ａ，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５８
ａ，５８ｂには、それぞれマスフローコントローラ５９
ａ，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、Ｉ
ＰＡ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，７
０ｂ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７１
ａ，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７
７ａ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８
３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８２
ａ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８１
ａ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８
８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８１
ａ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５８
ｂ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２
０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１
０４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１
１３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６
３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１１
９ｂ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１
１７ａ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１
０１′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１０３
ｂ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１０６
ａ，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７
ｃ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１
７６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１７
４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１〜５００ｒ
ｐｍ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１
７６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１００〜３０００
ｒｐｍ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１
０１に新液を供給するが、この際に、処理液タンク１０
１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２
０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１７
６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
理基板上にそれらの流れが形成されるように供給するの
で、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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 宏幸 東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 矢野 洋 東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 中森 光則 東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H096 AA25 CA05 HA27 JA04 LA01 LA02 LA03 5F043 AA40 BB30 CC17 DD18 EE03 EE11 EE23 EE25 EE27 EE35 FF01 GG03 GG10 5F046 MA05 MA06 MA10

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理基板のレジスト膜とポリマー層と
    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る工程と、 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および前記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、被処理基板上で各処理
    液の流れが形成されるように供給されることを特徴とす
    る基板処理方法。
  2. 【請求項２】 被処理基板のレジスト膜とポリマー層と
    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るとともに、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、被処理基板上で各処理
    液の流れが形成されるように供給されることを特徴とす
    る基板処理方法。
  3. 【請求項３】 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２に記載の基板
    処理方法。
  4. 【請求項４】 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。
  5. 【請求項５】 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４に
    記載の基板処理方法。
  6. 【請求項６】 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４また
    は請求項５に記載の基板処理方法。
  7. 【請求項７】 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６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  8. 【請求項８】 前記第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
    ることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１
    項に記載の基板処理方法。
  9. 【請求項９】 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８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  10. 【請求項１０】 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８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  11. 【請求項１１】 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９に記載の基板処理方法。
  12. 【請求項１２】 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１１に記載の基板処理方法。
  13. 【請求項１３】 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７に記載の
    基板処理方法。
  14. 【請求項１４】 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１３に記載の基板処理方法。
  15. 【請求項１５】 被処理基板のレジスト膜とポリマー層
    と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
    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、 前記レジスト膜および前記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を具備し、 前記第１および第２の処理液を被処理基板に供給するこ
    とにより被処理基板から前記レジスト膜と前記ポリマー
    層とを除去することを特徴とする基板処理装置。
  16. 【請求項１６】 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
    ス供給手段をさらに具備することを特徴とする請求項１
    ５に記載の基板処理装置。
  17. 【請求項１７】 被処理基板のレジスト膜とポリマー層
    と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
    るとともに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を具備
    し、 前記第１および第２の処理液を被処理基板に供給するこ
    とにより被処理基板から前記レジスト膜と前記ポリマー
    層と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。
  18. 【請求項１８】 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１５
    から請求項１７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  19. 【請求項１９】 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１５から請求項１８
    のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  20. 【請求項２０】 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１５から請
    求項１９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  21. 【請求項２１】 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１５から請求項１９のいずれか１項に記載の基板処理
    装置。
  22. 【請求項２２】 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１５から請求項１９のいずれか１項に記載の基板処理
    装置。
  23. 【請求項２３】 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１５から請求項１９のいずれか１項に記
    載の基板処理装置。
  24. 【請求項２４】 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１５から請求項１９のいずれか１項に記載の基板
    処理装置。
  25. 【請求項２５】 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１５から請求項１９のいずれか１項に記載の基板
    処理装置。
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