JP4039772B2 - 表面処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に付着した金属又は金属酸化物又は金属塩等の不純物を洗浄する表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて半導体基板上の回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。しかしながら、半導体基板の処理にあっては、金属状の不純物が付着する場合がある。半導体基板上に配線間距離よりも大きな金属状の不純物が存在すると、配線がショートするなどの不具合が生じるため、基板上に存在する不純物は配線間距離に比べて十分小さいものでなければならない。このような事情はマスク等を用いるガラス基板、或いは液晶パネル等の基板のプロセス処理においても同様である。このような要求に伴い、金属状の不純物を半導体ウエハ等の基板から落とす洗浄技術が必要とされている。
【０００３】
従来は、基板上に付着した金属、金属酸化物又は金属塩等の不純物は、酸やアルカリあるいはそれらに酸化剤を添加して除去していた。従来の薬液は、使用後殆ど再生することなく廃棄されており、その処理が問題となっていた。また、使用される薬液は浸透性が高いものであるので、基板上の金属を局所的に洗浄ないし除去する場合には、いわゆるフォトレジストのような基板上に強固に付着する物質をリソグラフィ工程により形成し、それをマスクとして処理を行う必要があり、即ち複雑かつ煩雑な工程を必要としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、従来の酸やアルカリ等の洗浄液に代えて、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液とし、かつ基板を陽分極させることにより基板上の金属性の不純物を洗浄する表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の表面処理方法は、基板上に付着した不純物を洗浄する表面処理方法において、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液として用い、該洗浄液を基板に接触させ、かつ基板を陽分極させ、基板上の被処理部以外を１０μｍ以上の隙間が生じないようにマスクすることを特徴とするものである。
本発明の表面処理方法の他の態様は、基板上に付着した不純物を洗浄する表面処理方法において、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液として用い、該洗浄液を基板に接触させ、かつ基板を陽分極させ、基板表面の素子形成領域に強酸性陽イオン交換樹脂が侵入しないように基板表面の素子形成領域をマスクすることを特徴とするものである。
前記洗浄による不純物除去後に基板を陰分極させ水洗によりイオン交換樹脂を除去することを特徴とする。
前記洗浄液を洗浄槽に収容し、該洗浄槽に洗浄液を循環させることを特徴とする。
化学機械的研磨（ＣＭＰ）処理後の基板エッジ部およびベベル部を洗浄することを特徴とする。
【０００６】
本件発明者は、先に、特願平１１−５２８６８号において、陽イオン交換樹脂を含む超純水により基板上の金属を除去する技術を提案している。
強酸性陽イオン交換樹脂は液ｐＨによらず、負に帯電しているので処理に際して基板側を陽分極することにより基板表面に静電的に引寄せることができ、反応効率が上昇する。
【０００７】
また、化学薬品とは異なりその効果は、イオン交換樹脂の近傍に局限されており、しかもその大きさが粉末状イオン交換樹脂を使ったとしても少なくとも１０μｍ以上あるので、その浸透を防止することは容易である。従って、例えば半導体ウエハのベベル部やエッジ部に残存する金属のみを除去したいという場合であれば、それ以外の部分をフィルムで覆う等の方法によりマスクし、集中的にイオン交換樹脂を含む液をマスクされていない露出した部位に供給することにより処理が可能となる。
【０００８】
なお、以上の操作により基板上の金属性の不純物を洗浄ないし除去処理をした後に電位を反転させて基板側を陰極とすると、イオン交換樹脂との間で反撥力が働き、水洗浄によって基板表面より容易に排除することができる。言うまでもなく、イオン交換樹脂は再生できるので、若干量の再生廃液が廃棄物として排出されるだけで、イオン交換樹脂及び超純水はほぼ全量を再利用できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表面処理方法及び装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の表面処理方法を実施するのに使用される洗浄装置の１例を示す概略側面図である。図１に示すように、半導体ウエハからなる基板１は基板保持機構２に保持される。基板１および基板保持機構２の全体は、洗浄槽３内の洗浄液４に浸漬されている。
【００１０】
洗浄液容器５より洗浄ポンプ６を介して洗浄液４が洗浄槽３に供給されるようになっている。基板保持機構２には電圧印加装置７が電気的に接続されており、洗浄液４に対して汚染物除去中には基板１をプラス側に、除去後の水洗中には基板１をマイナス側にそれぞれ維持することが可能になっている。
なお、基板保持機構２には、軸２ａの周りに水平面内に回転させる駆動装置（図示せず）が設けられている。基板保持機構２により、基板１を回転させることにより、基板の被処理面と強酸性陽イオン交換樹脂との接触が促進される。また洗浄液４と基板１との接触を促進するために、図示しない攪拌機を用いたり、洗浄槽３に入る洗浄液４の流入口を変化させてもよい。
【００１１】
洗浄液４には、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散したものを用いる。樹脂の形状としては、粒状のものでも、粒状のものを粉砕した粉末状のものでも良いが、処理効率の点からいえば、粉末状のもののほうが好ましい。例えば、基板上の金属銅を除去することを想定した実験によれば、表面積３７ｃｍ２の銅板を５ｍｌの超純水中に浸漬し、粒状の強酸性陽イオン交換樹脂であるダウェックス６５０Ｃを５ｇ（交換容量約１０ミリ当量）を１０分間接触した場合のＣｕ除去量は４２ｎｇ／ｃｍ２・ｍｉｎであるのに対し、粉末状の強酸性イオン交換樹脂であるエピコールＰＤ−３を２ｇ（交換容量約１０ミリ当量）を、同じく１０分間接触した場合のＣｕ除去量は８０ｎｇ／ｃｍ２・ｍｉｎとなった。
【００１２】
図２は本発明の別の実施態様を示す概略側面図である。本実施態様は、特に半導体製造プロセスにおける銅金属膜の化学機械的研磨（ＣＭＰ）処理後のウエハエッジ部に本洗浄法を適用する際に好適である。
研磨後のウエハエッジ部やベベル部には、研磨しきれなかったＣｕ膜の残渣や研磨中に一旦溶解したＣｕが金属状となって再付着している場合がある。洗浄中に基板側が陽極になるように電圧を印加すると、イオン交換樹脂が負に帯電しているため基板表面に静電的に引寄せられるが、その際基板表面側に、例えばふっ素系ゴム等の弾性体で形成された非洗浄面被覆用治具８を設け、これを表面に圧接しておく。これにより、イオン交換樹脂が粉末状のものであっても、その粒径は１０μｍ以上であるので、被覆用治具８で覆われた基板表面の素子形成領域には侵入することができない。
【００１３】
図３は、図２のＡ部の概略拡大図である。図３において、符号１ａはＣｕ等の汚染物であり、符号４ａは強酸性陽イオン交換樹脂である。素子形成領域には配線溝に銅（Ｃｕ）が埋め込まれており、前記被覆用治具８を使用すればその部分を除去することは全くなくなる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液として用いることにより、被洗浄物である基板の限定された部分を複雑な工程を経ることなく簡易に洗浄することができる。
また本発明によれば、洗浄液を循環再利用することができるため、従来の酸やアルカリ等の薬液を使用した洗浄方法で問題となっていた洗浄液の使用後の処理の問題が回避できる。
【００１５】
さらに本発明によれば、強酸性陽イオン交換樹脂は液ｐＨによらず、負に帯電しているので処理に際して基板側を陽分極することにより基板表面に静電的に引寄せることができ、反応効率を上昇させることができる。一方、処理後に、電位を反転させて基板側を陰極とすると、イオン交換樹脂との間で反撥力が働き、水洗浄によって基板表面より容易に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面処理方法を実施するのに使用される洗浄装置の１例を示す概略側面図である。
【図２】本発明の別の実施態様を示す概略側面図である。
【図３】図２のＡ部の概略拡大図である。
【符号の説明】
１ 基板
１ａ 汚染物
２ 基板保持機構
２ａ 軸
３ 洗浄槽
４ 洗浄液
４ａ 強酸性陽イオン交換樹脂
５ 洗浄液容器
６ 洗浄ポンプ
７ 電圧印加装置
８ 非洗浄面被覆用治具
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に付着した金属又は金属酸化物又は金属塩等の不純物を洗浄する表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて半導体基板上の回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。しかしながら、半導体基板の処理にあっては、金属状の不純物が付着する場合がある。半導体基板上に配線間距離よりも大きな金属状の不純物が存在すると、配線がショートするなどの不具合が生じるため、基板上に存在する不純物は配線間距離に比べて十分小さいものでなければならない。このような事情はマスク等を用いるガラス基板、或いは液晶パネル等の基板のプロセス処理においても同様である。このような要求に伴い、金属状の不純物を半導体ウエハ等の基板から落とす洗浄技術が必要とされている。
【０００３】
従来は、基板上に付着した金属、金属酸化物又は金属塩等の不純物は、酸やアルカリあるいはそれらに酸化剤を添加して除去していた。従来の薬液は、使用後殆ど再生することなく廃棄されており、その処理が問題となっていた。また、使用される薬液は浸透性が高いものであるので、基板上の金属を局所的に洗浄ないし除去する場合には、いわゆるフォトレジストのような基板上に強固に付着する物質をリソグラフィ工程により形成し、それをマスクとして処理を行う必要があり、即ち複雑かつ煩雑な工程を必要としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、従来の酸やアルカリ等の洗浄液に代えて、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液とし、かつ基板を陽分極させることにより基板上の金属性の不純物を洗浄する表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の表面処理方法は、基板上に付着した不純物を洗浄する表面処理方法において、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液として用い、該洗浄液を基板に接触させ、かつ基板を陽分極させ、基板上の被処理部以外を１０μｍ以上の隙間が生じないようにマスクすることを特徴とするものである。
本発明の表面処理方法の他の態様は、基板上に付着した不純物を洗浄する表面処理方法において、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液として用い、該洗浄液を基板に接触させ、かつ基板を陽分極させ、基板表面の素子形成領域に強酸性陽イオン交換樹脂が侵入しないように基板表面の素子形成領域をマスクすることを特徴とするものである。
前記洗浄による不純物除去後に基板を陰分極させ水洗によりイオン交換樹脂を除去することを特徴とする。
前記洗浄液を洗浄槽に収容し、該洗浄槽に洗浄液を循環させることを特徴とする。
化学機械的研磨（ＣＭＰ）処理後の基板エッジ部およびベベル部を洗浄することを特徴とする。
【０００６】
本件発明者は、先に、特願平１１−５２８６８号において、陽イオン交換樹脂を含む超純水により基板上の金属を除去する技術を提案している。
強酸性陽イオン交換樹脂は液ｐＨによらず、負に帯電しているので処理に際して基板側を陽分極することにより基板表面に静電的に引寄せることができ、反応効率が上昇する。
【０００７】
また、化学薬品とは異なりその効果は、イオン交換樹脂の近傍に局限されており、しかもその大きさが粉末状イオン交換樹脂を使ったとしても少なくとも１０μｍ以上あるので、その浸透を防止することは容易である。従って、例えば半導体ウエハのベベル部やエッジ部に残存する金属のみを除去したいという場合であれば、それ以外の部分をフィルムで覆う等の方法によりマスクし、集中的にイオン交換樹脂を含む液をマスクされていない露出した部位に供給することにより処理が可能となる。
【０００８】
なお、以上の操作により基板上の金属性の不純物を洗浄ないし除去処理をした後に電位を反転させて基板側を陰極とすると、イオン交換樹脂との間で反撥力が働き、水洗浄によって基板表面より容易に排除することができる。言うまでもなく、イオン交換樹脂は再生できるので、若干量の再生廃液が廃棄物として排出されるだけで、イオン交換樹脂及び超純水はほぼ全量を再利用できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表面処理方法及び装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の表面処理方法を実施するのに使用される洗浄装置の１例を示す概略側面図である。図１に示すように、半導体ウエハからなる基板１は基板保持機構２に保持される。基板１および基板保持機構２の全体は、洗浄槽３内の洗浄液４に浸漬されている。
【００１０】
洗浄液容器５より洗浄ポンプ６を介して洗浄液４が洗浄槽３に供給されるようになっている。基板保持機構２には電圧印加装置７が電気的に接続されており、洗浄液４に対して汚染物除去中には基板１をプラス側に、除去後の水洗中には基板１をマイナス側にそれぞれ維持することが可能になっている。
なお、基板保持機構２には、軸２ａの周りに水平面内に回転させる駆動装置（図示せず）が設けられている。基板保持機構２により、基板１を回転させることにより、基板の被処理面と強酸性陽イオン交換樹脂との接触が促進される。また洗浄液４と基板１との接触を促進するために、図示しない攪拌機を用いたり、洗浄槽３に入る洗浄液４の流入口を変化させてもよい。
【００１１】
洗浄液４には、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散したものを用いる。樹脂の形状としては、粒状のものでも、粒状のものを粉砕した粉末状のものでも良いが、処理効率の点からいえば、粉末状のもののほうが好ましい。例えば、基板上の金属銅を除去することを想定した実験によれば、表面積３７ｃｍ２の銅板を５ｍｌの超純水中に浸漬し、粒状の強酸性陽イオン交換樹脂であるダウェックス６５０Ｃを５ｇ（交換容量約１０ミリ当量）を１０分間接触した場合のＣｕ除去量は４２ｎｇ／ｃｍ２・ｍｉｎであるのに対し、粉末状の強酸性イオン交換樹脂であるエピコールＰＤ−３を２ｇ（交換容量約１０ミリ当量）を、同じく１０分間接触した場合のＣｕ除去量は８０ｎｇ／ｃｍ２・ｍｉｎとなった。
【００１２】
図２は本発明の別の実施態様を示す概略側面図である。本実施態様は、特に半導体製造プロセスにおける銅金属膜の化学機械的研磨（ＣＭＰ）処理後のウエハエッジ部に本洗浄法を適用する際に好適である。
研磨後のウエハエッジ部やベベル部には、研磨しきれなかったＣｕ膜の残渣や研磨中に一旦溶解したＣｕが金属状となって再付着している場合がある。洗浄中に基板側が陽極になるように電圧を印加すると、イオン交換樹脂が負に帯電しているため基板表面に静電的に引寄せられるが、その際基板表面側に、例えばふっ素系ゴム等の弾性体で形成された非洗浄面被覆用治具８を設け、これを表面に圧接しておく。これにより、イオン交換樹脂が粉末状のものであっても、その粒径は１０μｍ以上であるので、被覆用治具８で覆われた基板表面の素子形成領域には侵入することができない。
【００１３】
図３は、図２のＡ部の概略拡大図である。図３において、符号１ａはＣｕ等の汚染物であり、符号４ａは強酸性陽イオン交換樹脂である。素子形成領域には配線溝に銅（Ｃｕ）が埋め込まれており、前記被覆用治具８を使用すればその部分を除去することは全くなくなる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液として用いることにより、被洗浄物である基板の限定された部分を複雑な工程を経ることなく簡易に洗浄することができる。
また本発明によれば、洗浄液を循環再利用することができるため、従来の酸やアルカリ等の薬液を使用した洗浄方法で問題となっていた洗浄液の使用後の処理の問題が回避できる。
【００１５】
さらに本発明によれば、強酸性陽イオン交換樹脂は液ｐＨによらず、負に帯電しているので処理に際して基板側を陽分極することにより基板表面に静電的に引寄せることができ、反応効率を上昇させることができる。一方、処理後に、電位を反転させて基板側を陰極とすると、イオン交換樹脂との間で反撥力が働き、水洗浄によって基板表面より容易に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面処理方法を実施するのに使用される洗浄装置の１例を示す概略側面図である。
【図２】本発明の別の実施態様を示す概略側面図である。
【図３】図２のＡ部の概略拡大図である。
【符号の説明】
１ 基板
１ａ 汚染物
２ 基板保持機構
２ａ 軸
３ 洗浄槽
４ 洗浄液
４ａ 強酸性陽イオン交換樹脂
５ 洗浄液容器
６ 洗浄ポンプ
７ 電圧印加装置
８ 非洗浄面被覆用治具
Claims (5)
- 基板上に付着した不純物を洗浄する表面処理方法において、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液として用い、該洗浄液を基板に接触させ、かつ基板を陽分極させ、基板上の被処理部以外を１０μｍ以上の隙間が生じないようにマスクすることを特徴とする表面処理方法。
- 基板上に付着した不純物を洗浄する表面処理方法において、超純水中に強酸性陽イオン交換樹脂を分散させた液を洗浄液として用い、該洗浄液を基板に接触させ、かつ基板を陽分極させ、基板表面の素子形成領域に強酸性陽イオン交換樹脂が侵入しないように基板表面の素子形成領域をマスクすることを特徴とする表面処理方法。
- 前記洗浄による不純物除去後に基板を陰分極させ水洗によりイオン交換樹脂を除去することを特徴とする請求項１又は２記載の表面処理方法。
- 前記洗浄液を洗浄槽に収容し、該洗浄槽に洗浄液を循環させることを特徴とする請求項１又は２記載の表面処理方法。
- 化学機械的研磨（ＣＭＰ）処理後の基板エッジ部およびベベル部を洗浄することを特徴とする請求項１又は２記載の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19497399A JP4039772B2 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19497399A JP4039772B2 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001020099A JP2001020099A (ja) | 2001-01-23 |
| JP4039772B2 true JP4039772B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=16333433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19497399A Expired - Fee Related JP4039772B2 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4039772B2 (ja) |
-
1999
- 1999-07-08 JP JP19497399A patent/JP4039772B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001020099A (ja) | 2001-01-23 |
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