JP3953265B2 - 基板洗浄方法及びその装置 - Google Patents

Description

【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周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給して該周縁部に付着した配線材料を該酸化剤溶液で酸化させつつ、前記基板の表面側中央部に酸溶液を連続的に供給して該基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた配線材料とを該酸溶液で同時に除去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、オゾン及び過酸化水素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法である。
【００１４】
請求項４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、回路上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を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５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４に記載の基板洗浄方法である。
【００１７】
請求項６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４に記載の基板洗浄方法である。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記酸化剤溶液は、オゾン及び過酸化水素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄方法である。
【００１９】
請求項８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４に記載の基板洗浄方法である。
【００２０】
請求項９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、回転中の基板表面の周縁部に該周縁部に付着した銅を酸化させる酸化剤溶液を供給するエッジノズルと、回転中の基板表面の中央部に回路上に成膜された銅表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させたと銅を同時に除去する酸溶液を供給するセンタ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１０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、回転中の基板表面の周縁部に該周縁部に成膜された金属を酸化させる酸化剤溶液を供給するエッジノズルと、回転中の基板表面の中央部に該基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを同時に除去する酸溶液を供給するセンタノズルを有することを特徴とするめっき装置である。
請求項１１に記載の発明は、基板表面の周縁部に成膜された金属を除去する基板洗浄方法において、基板を該基板の軸心回りに回転させ、基板表面の周縁部のみに酸化剤溶液を供給して該周縁部に成膜された金属を該酸化剤溶液で酸化させながら、基板表面の中央部に非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるように供給して基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを該酸溶液で同時に除去することを特徴とする基板洗浄方法である。
請求項１２に記載の発明は、基板表面の周縁部に成膜された金属を除去する基板洗浄方法において、基板を該基板の軸心回りに回転させ、基板表面の周縁部のみに酸化剤溶液をエッジノズルから供給して該周縁部に成膜された金属を該酸化剤溶液で酸化させつつ、基板表面の中央部に非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるようセンタノズルから供給して基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを該酸溶液で同時に除去することを特徴とする基板洗浄方法である。
請求項１３に記載の発明は、基板表面に金属を成膜し、基板表面の周縁部に成膜された金属を除去する基板処理方法において、基板をめっき処理ユニットに搬送し、該めっき処理ユニットで基板表面に金属をめっきし、めっき後の基板をめっき処理ユニットから洗浄装置に搬送し、該洗浄装置で基板を該基板の軸心回りに回転させつつ、基板表面の周縁部のみに酸化剤溶液を供給し、基板表面の中央部に非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるように供給することを特徴とする基板処理方法である。
請求項１４に記載の発明は、基板表面の周縁部に成膜された金属を除去する基板洗浄装置において、基板を保持して該基板の軸心回りに回転させる基板保持部と、回転中の基板表面の周縁部のみに該周縁部に成膜された金属を酸化させる酸化剤溶液を供給するエッジノズルと、回転中の基板表面の中央部に該基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを同時に除去する非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるよう供給するセンタ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。
請求項１５に記載の発明は、基板表面に金属を成膜し、基板表面の周縁部に成膜された金属を除去するめっき装置において、基板表面に金属をめっきするめっき処理ユニットと、基板を保持して該基板の軸心回りに回転させる基板保持部、回転中の基板表面の周縁部のみに該周縁部に成膜された金属を酸化させる酸化剤溶液を供給するエッジノズル、及び回転中の基板表面の中央部に該基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを同時に除去する非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるよう供給するセンタノズルを有する洗浄装置と、めっき後の基板をめっき処理ユニットから洗浄装置に搬送する搬送装置と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３４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２６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６０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６４ａ，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２６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０〜１８０゜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、ＤＨＦ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ＴａＮ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１１２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１１３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１１６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１２３ａ，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１２０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，１２６ｂ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１２３ａ，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１２４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１２８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１１５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１２６ａ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１２３ａ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１２４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１２７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

Claims (15)

1. 基板を回転させながら該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して該周縁部に付着した配線材料を該酸化剤溶液で酸化させつつ、
   前記基板の表面側中央部に酸溶液を連続的に供給して該基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた配線材料とを該酸溶液で同時に除去することを特徴とする基板洗浄方法。
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. 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、オゾン及び過酸化水素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法。
4. 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、回路上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を除去することを特徴とする基板洗浄方法。
5. 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４に記載の基板洗浄方法。
6. 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４に記載の基板洗浄方法。
7. 前記酸化剤溶液は、オゾン及び過酸化水素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄方法。
8. 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４に記載の基板洗浄方法。
9. 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、
   回転中の基板表面の周縁部に該周縁部に付着した銅を酸化させる酸化剤溶液を供給するエッジノズルと、
   回転中の基板表面の中央部に回路上に成膜された銅表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた銅とを同時に除去する酸溶液を供給するセンタノズルを有することを特徴とする基板洗浄装置。
10. 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、回転中の基板表面の周縁部に該周縁部に成膜された金属を酸化させる酸化剤溶液を供給するエッジノズルと、回転中の基板表面の中央部に該基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを同時に除去する酸溶液を供給するセンタノズルを有することを特徴とするめっき装置。
11. 基板表面の周縁部に成膜された金属を除去する基板洗浄方法において、
    基板を該基板の軸心回りに回転させ、
    基板表面の周縁部のみに酸化剤溶液を供給して該周縁部に成膜された金属を該酸化剤溶液で酸化させながら、基板表面の中央部に非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるように供給して基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを該酸溶液で同時に除去することを特徴とする基板洗浄方法。
12. 基板表面の周縁部に成膜された金属を除去する基板洗浄方法において、
    基板を該基板の軸心回りに回転させ、
    基板表面の周縁部のみに酸化剤溶液をエッジノズルから供給して該周縁部に成膜された金属を該酸化剤溶液で酸化させつつ、
    基板表面の中央部に非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるようセンタノズルから供給して基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを該酸溶液で同時に除去することを特徴とする基板洗浄方法。
13. 基板表面に金属を成膜し、基板表面の周縁部に成膜された金属を除去する基板処理方法において、
    基板をめっき処理ユニットに搬送し、該めっき処理ユニットで基板表面に金属をめっきし、
    めっき後の基板をめっき処理ユニットから洗浄装置に搬送し、該洗浄装置で基板を該基板の軸心回りに回転させつつ、基板表面の周縁部のみに酸化剤溶液を供給し、基板表面の中央部に非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるように供給することを特徴とする基板処理方法。
14. 基板表面の周縁部に成膜された金属を除去する基板洗浄装置において、
    基板を保持して該基板の軸心回りに回転させる基板保持部と、
    回転中の基板表面の周縁部のみに該周縁部に成膜された金属を酸化させる酸化剤溶液を供給するエッジノズルと、
    回転中の基板表面の中央部に該基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを同時に除去する非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるよう供給するセンタノズルとを有することを特徴とする基板洗浄装置。
15. 基板表面に金属を成膜し、基板表面の周縁部に成膜された金属を除去するめっき装置において、
    基板表面に金属をめっきするめっき処理ユニットと、
    基板を保持して該基板の軸心回りに回転させる基板保持部、回転中の基板表面の周縁部のみに該周縁部に成膜された金属を酸化させる酸化剤溶液を供給するエッジノズル、及び回転中の基板表面の中央部に該基板表面の酸化膜と前記酸化剤溶液で酸化させた金属とを同時に除去する非酸化性の酸溶液を該酸溶液が基板の軸心回りの回転に伴って基板表面の中央部から外周部に拡がるよう供給するセンタノズルを有する洗浄装置と、
    めっき後の基板をめっき処理ユニットから洗浄装置に搬送する搬送装置とを有することを特徴とするめっき装置。

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