JP4189874B2

JP4189874B2 - 電解処理装置

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Publication number: JP4189874B2
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Inventors: 明久本郷
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP2004197145A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハなどの基板の表面に形成された金属やレジスト材料、エッチング残渣、パーティクルなどの被処理物を電気的なエネルギーを利用して除去する電解処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては高度の清浄度が必要とされ、サブミクロン単位の汚れを除去する洗浄技術はますます重要となりつつある。特に、半導体デバイスの微細化及び高集積化が進むに従い、半導体デバイスに導入されつつある新たな材料や製造プロセスに対応した新たな洗浄技術の実現が望まれている。
【０００３】
半導体デバイスに導入されつつある新たな材料として、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｐｔなどの金属が挙げられる。このうち、Ｃｕ（銅）はメタル汚染の原因となりやすいため、基板上に残留する余剰なＣｕを完全に除去することが必要とされる。Ｃｕは従来のＲＣＡ洗浄法では除去しにくく、一般にＨＦ系の処理液を用いて除去されている。また、オゾン水（Ｏ_３）を用いた洗浄法はほとんどの金属を除去することができるが、Ｃｕを完全に除去することはできない。
【０００４】
また、近年では、半導体デバイスの更なる微細構造化に伴って、Ｌｏｗ−ｋ材を絶縁膜として使う傾向にある。このＬｏｗ−ｋ材の導入に伴い、Ｌｏｗ−ｋ材をエッチング処理した後のポリマーの除去や、Ｌｏｗ−ｋ材に形成された微細なコンタクトホールの内部の洗浄を可能とする新たな洗浄技術が望まれている。微細なコンタクトホール（配線孔）の孔径は極めて小さいため、従来から、コンタクトホールの内部では洗浄不良が起こりやすいという問題がある。これに加え、コンタクトホールの孔径の更なる微小化やＬｏｗ−ｋ材の持つ撥水性によりコンタクトホール内の洗浄はさらに困難になりつつある。
【０００５】
また、配線孔の形成後のアッシングは、Ｌｏｗ−ｋ材へのダメージのためＯ_２プラズマは使えなくなり、新しいウェットによるレジスト剥離プロセスが要求されている。さらに、上述した新たな材料の導入や半導体デバイスの微細化に伴って、半導体デバイスの製造プロセスそのものが変化しつつある。このため、製造プロセスの変化に対応した新たな洗浄技術の実現が要請されている。例えば、新たなレジスト材料の導入やエッチングプロセスの変化に従って、ポリマーやレジスト残渣の絶縁膜など下地への付着強度は従来よりも高くなる可能性があり、従来の洗浄技術ではこれらを除去することが困難と考えられる。
【０００６】
また、微細化が進む半導体デバイスにおいては、より微小な粒径のパーティクルを除去する必要が生じている。さらに、最近では、半導体デバイスの製造プロセスにおいて発生する有機物汚染の問題も懸念されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、半導体デバイスに導入されつつある新たな材料や製造プロセスに対応した洗浄効果を奏することができ、しかも、半導体デバイスの微細化及び高集積化が進むに従って今後ますます高まると予想される洗浄技術に対するニーズにも対応し得る多目的な電解処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明の第１の態様は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の表面と向き合うように配置された複数の陽極電極部及び複数の陰極電極部と、前記基板保持部に保持された基板と前記陽極電極部及び前記陰極電極部との間に処理液を供給する処理液供給部と、前記陽極電極部と前記陰極電極部との間に電圧を印加する電源とを備え、前記陽極電極部は、前記陰極電極部よりも基板の表面に近づけて配置され、前記陽極電極部は導電性ダイヤモンド又は二酸化鉛からなることを特徴とするレジスト除去用の電解処理装置である。
本発明の第２の態様は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の表面と向き合うように配置された複数の陽極電極部及び複数の陰極電極部と、前記基板保持部に保持された基板と前記陽極電極部及び前記陰極電極部との間に、イオン性界面活性剤が添加された処理液を供給する処理液供給部と、前記陽極電極部と前記陰極電極部との間に電圧を印加する電源と、前記陽極電極部及び前記陰極電極部に流す電流の波形をパルス波形に整流する整流器とを備え、前記陰極電極部は、前記陽極電極部よりも基板の表面に近づけて配置されることを特徴とするパーティクル除去用の電解処理装置である。
本発明の第３の態様は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の表面と向き合うように配置された複数の陽極電極部及び複数の陰極電極部と、前記基板保持部に保持された基板と前記陽極電極部及び前記陰極電極部との間に処理液を供給する処理液供給部と、前記陽極電極部と前記陰極電極部との間に電圧を印加する電源と、前記陽極電極部及び前記陰極電極部に流す電流の波形をマイクロ秒オーダーのパルス波形に整流する整流器とを備えたことを特徴とするコンタクトホール洗浄用の電解処理装置である。
この場合において、前記陽極電極部及び前記陰極電極部を前記基板保持部に保持された基板に近接させる駆動機構と、前記基板保持部に保持された基板を回転させる回転駆動機構とを更に設けることが好ましい。
【００１０】
前記処理液は電解質を含むことが好ましい。
処理液に電解質を含ませる主な目的は処理液に良好な導電性を付与するためである。また、電解質として塩化水素（ＨＣｌ）などの酸化力の強いハロゲン化物を用いた場合、電離したハロゲンイオンを利用して被処理物の酸化を増進させて除去することができる。
【００１１】
本発明の好ましい他の態様は、前記陽極電極部及び前記陰極電極部に流す電流の波形を、交流波形、直流波形、直流逆電圧波形、パルス波形、ＰＲパルス波形、ダブルパルス波形のうちの少なくとも１つに整流する整流器を更に備えたことを特徴とする。
本発明によれば、目的に応じた最適な電流を陽極電極部及び陰極電極部に流すことにより、導電性物質の酸化のみならず基板上に存在する様々な被処理物を除去することができる。例えば、基板の表面に形成された金属を溶解させる場合にはバイポーラ現象を利用した直流波形が選択され、パーティクルを除去する場合には、バイポーラ現象ではなくイオン性の界面活性剤の電気移動度を利用するためパルス波形やＰＲパルス波形が選択され、基板表面を還元雰囲気にする必要があれば直流やパルスの逆電圧波形が選択され、処理液の浸透性を上げるために水の分子構造を微細化させる場合には、マイクロ秒（μｓ）オーダーの細かい波長を有するパルス波形が選択される。
【００１２】
本発明の好ましい他の態様は、複数の前記陽極電極部を同一平面上において縦方向及び横方向に沿って等間隔に配置し、複数の前記陰極電極部を、斜め方向において互いに隣り合う２つの前記陽極電極部の略中央部に配置したことを特徴とする。
また、本発明の好ましい他の態様は、複数の前記陰極電極部を同一平面上において縦方向及び横方向に沿って等間隔に配置し、複数の前記陽極電極部を、斜め方向において互いに隣り合う２つの前記陰極電極部の略中央部に配置したことを特徴とする。
本発明によれば、基板の全体に亘って均一な処理が可能となる。
【００１３】
本発明の上記第１の態様では、前記陽極電極部は導電性ダイヤモンド又は二酸化鉛からなることを特徴とする。
通常、電解処理装置では不溶解電極としてＰｔ（白銀）が使用される場合が多い。しかし、Ｐｔの触媒反応ではＯ_２は発生するがＯ_３は発生しない。Ｐｔの代わりに導電性ダイヤモンドを使用すれば酸素過電圧（陽極からＯ_２が発生し始めるときの電圧）を上げることができ、Ｏ_３の発生が可能となる。二酸化鉛も陽極限定として使うならばＯ_３の発生が可能な酸素過電圧が得られる。したがって、本発明によれば、処理液中に溶媒として存在する水が電気分解するときに不溶性の陽極電極部からＯ_２のみならずＯ_３を発生させることができる。そして、Ｏ_３の持つ強い酸化力を利用してポリマーなどのエッチング残渣やレジスト材料などを分解除去することができる。
【００１４】
本発明によれば、基板に近い方の電極部から発生するガスが持つ酸化力あるいは還元力を基板の表面付近に存在する処理液に与えることができ、被処理物の除去作用を向上させることができる。また、周期的に極性が反転する電圧を電極部間に印加する場合、基板表面での電位の変動を大きくすることができる。その結果、静電吸着しているパーティクルなどの被処理物の除去を促進させることができ、さらには、溶媒として存在する水の分子構造を微小化させて、微小なコンタクトホール内への処理液の浸入性を良くして洗浄を良好に行うことができる。
【００１５】
従来使用されてきたオゾン水製造装置は、洗浄装置本体とは独立して単独に設置されるため、洗浄装置内の基板の位置までオゾン水を移動させると、配管中を移動させる途中でオゾンが分解して均一なオゾン濃度が得られないことがあった。
また電解イオン水製造装置についても単独で設置されるため、電解によって得られた反応性のイオンや、電気移動性の高い解離イオン、微小分子構造になった溶媒の改質状態が基板上まで維持できないことがあった。
本発明では、これらの電解反応やオゾンの発生を基板のごく近傍で行うことで、電解によって得られる諸現象やオゾンを効果的に働かせることができ、さらにオゾンだけでは遅かったオゾンの酸化反応速度を電気的補助エネルギーを付与することでより速くできるようになった。
【００１６】
本発明の好ましい他の態様は、前記処理液供給部の供給口を前記陽極電極部又は前記陰極電極部に設け、前記供給口から供給された処理液を吸入する吸入口を前記陽極電極部又は前記陰極電極部に設けたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る電解処理装置の全体構成を示す断面図である。図２は図１に示す電解処理装置の概略平面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る電解処理装置は、基板Ｗを保持する基板保持部３と、この基板保持部３の下部に固定されたシャフト４と、基板保持部３の下方に配置された容器５とを備えている。シャフト４は図示しない軸受によって回転自在に支持されており、基板保持部３とシャフト４とは一体的に回転するようになっている。
【００１９】
基板保持部３は、円形の基板保持テーブル６と、この基板保持テーブル６の上面に設けられた複数の支持ピン７とを備えている。支持ピン７は基板Ｗの外周方向に沿って等間隔に配置されており、これらの支持ピン７によって基板Ｗの周縁部が支持される。なお、支持ピン７に代えて、真空チャック又は静電チャックなどの保持機構を用いて基板を保持させることも可能である。シャフト４の下端には自転用モータ８が連結されており、この自転用モータ８によりシャフト４を介して基板保持部３に保持された基板Ｗが回転するようになっている。
【００２０】
また、本実施形態に係る電解処理装置は、上下動可能、かつ、水平面上を往復動可能なアーム１１と、このアーム１１の端部に固定された電解ヘッド１２を備えている。アーム１１の基部１１ａには、動力伝達機構１３を介して往復動用モータ１４が連結されており、この往復動用モータ１４により電解ヘッド１２が図２に示す矢印Ａ方向に沿って揺動するようになっている。また、アーム１１には図示しない上下動用モータが連結されており、この上下動用モータによって電解ヘッド１２が上下動するようになっている。なお、電解ヘッド１２は、基板保持部３に保持された基板Ｗと電解ヘッド１２の下端との距離が約１ｍｍとなる位置まで下降できるようになっている。
【００２１】
次に、上述した電解ヘッド１２の構成について図３及び図４を参照して詳細に説明する。図３は図１に示す電解ヘッドの断面図であり、図４は図３に示す電解ヘッドを矢印Ｂが示す方向からみたときの図である。
図３及び図４に示すように、電解ヘッド１２は、複数の陽極電極部２１及び複数の陰極電極部２２を備えている。これらの陽極電極部２１及び陰極電極部２２は、電解ヘッド１２の下端面に設けられており、いずれも所定のパターンに従って規則的に配置されている。
【００２２】
図４に示すように、陰極電極部２２は、電解ヘッド１２の下端面のほぼ全体に亘って配置され、縦方向及び横方向に沿って等間隔に配置されている。陽極電極部２１は、斜め方向において互いに隣り合う陰極電極部２２間の中央部にそれぞれ配置されている。このように、電解ヘッド１２の下端面には陽極電極部２１及び陰極電極部２２がそれぞれ市松模様状に配置されている。
【００２３】
図３及び図４に示すように、陰極電極部２２は、下方に突出する断面矩形状の突出部１２ａの内部に形成され、これらの突出部１２ａの間に形成される格子状の溝１２ｂに陽極電極部２１が形成されている。このような構成により、陽極電極部２１と陰極電極部２２との間には段差（本実施形態ではαｍｍ）が設けられている。したがって、基板保持部３に保持された基板Ｗの上面と陰極電極部２２との距離が約１ｍｍであるとき、陽極電極部２１と基板Ｗの上面との距離は約（１＋α）ｍｍとなる。
【００２４】
陰極電極部２２には、その中央部を貫通する供給口２５が設けられている。これらの供給口２５は、いずれも配管２６を通じて処理液供給源２７に接続されている。処理液供給源２７には処理液が貯留されており、この処理液は配管２６を介して供給口２５から基板Ｗの上面に供給されるようになっている。陽極電極部２１の中央部には、配管２８を通じて吸入源（図示せず）に接続された吸入口２９が設けられている。基板Ｗの上面に供給された処理液は吸入源によって吸入口２９から吸入され、系外に排出されるようになっている。なお、供給口２５を陰極電極部２２の外縁部に設けてもよく、また、吸入口２９を陽極電極部２１の外縁部に設けてもよい。図３に示すように、基板Ｗの上面に供給された処理液は表面張力の作用によって基板Ｗ上に留まるが、その一部は基板Ｗから流出する。この場合、基板Ｗから流出した処理液は基板保持部３の下方に設けられた容器５によって回収される。
【００２５】
ここで、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して処理液の流れを説明する。
図５（ａ）は図３に示す陽極電極部及び陰極電極部の拡大断面図を示し、図５（ｂ）は陽極電極部及び陰極電極部の他の構成例を示す拡大断面図である。図５（ｂ）に示す構成例では、供給口２５は陰極電極部２２の外縁部に設けられており、吸入口２９は陽極電極部２１の外縁部に設けられている。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す矢印は処理液の流れを表している。
【００２６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、処理液は陰極電極部２２に設けられた供給口２５から基板Ｗの上面に供給され、基板Ｗの上面を流れた後に陽極電極部２１に設けられた吸入口２９から吸入される。このように、供給口２５及び吸入口２９を電極部の中央部又は外縁部のいずれに設けた場合でも、洗浄液はほぼ同様の流れを伴って供給口２５から基板Ｗの上面を経由して吸入口２９に流れる。
【００２７】
電解処理装置に使用される処理液は、水やアルコールなどの溶媒と、ＨＣｌやＮＨ_３ＯＨなどの電解質と、イオン性の界面活性剤などの添加剤とから基本的に構成されている。処理液に電解質を加える目的は、主として処理液に導電性を付与するためである。さらに、処理液に電解質を加えることによってｐＨを調整することができ、被処理物の除去作用を促進させる効果が期待できる。すなわち、ｐＨを下げていけば酸化還元電位が上がって強い酸化力を得ることができ、ｐＨを上げてアルカリ側にすればパーティクル吸着要因であるゼータ電位を下げることができパーティクル除去に効果がある。また、ＨＣｌなどの酸化力の強いハロゲン化物を電解質として用いた場合、ハロゲン化物の一部は処理液中で電離してハロゲンイオンとなり、このハロゲンイオンが除去すべき被処理物と反応して被処理物を酸化させる。
【００２８】
陽極電極部２１は、配線３１を介して電源３２の陽極に電気的に接続され、陰極電極部２２は、配線３３を介して電源３２の陰極に電気的に接続されている。陽極電極部２１及び陰極電極部２２を構成する材料としては、導電性ダイヤモンドが好適に使用される。なお、導電性ダイヤモンドに代えて、二酸化鉛（ＰｂＯ_２）、白銀（Ｐｔ）などを用いてもよい。ここで、二酸化鉛を除けば電源３２の陽極と陰極とを反転させることにより、陽極電極部を陰極電極部に、陰極電極部を陽極電極部にすることができる。
【００２９】
電源３２は、電流の波形を所定の波形に整流する整流器（図示せず）を備えている。この整流器は、電源３２から出力される電流の波形を、交流波形、直流波形、直流逆電圧波形（極性を反転させた直流波形）、パルス波形、ＰＲパルス波形、ダブルパルス波形のいずれかに整流することができる。また、整流器は、上述した各電流波形の周波数及び波長を変えることができる。なお、上述したパルス波形は、サイン波形、三角波形、方形、矩形に限定されず、これらの波形の中から２つ以上の波形を組み合わせたものでもよい。
【００３０】
図６（ａ）はＰＲパルス波形を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すａ区間での陽極電極部及び陰極電極部の作用を示す断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すｂ区間での陽極電極部及び陰極電極部の作用を示す断面図である。なお、図６（ａ）において、横軸は時間（ｔ）を表し、縦軸は電流の大きさ（Ａ）を表す。
【００３１】
図６（ａ）に示すように、ＰＲパルス波形を持つ電流においては、電流の流れる方向が周期的に変化する。このため、図６（ｂ）に示すように、ａ区間では陰極電極部２２が陽極となり、陽極電極部２１が陰極となる。また、ｂ区間では、図６（ｃ）に示すように、陰極電極部２２はそのまま陰極として機能し、陽極電極部２１もそのまま陽極として機能する。
【００３２】
電流波形、周波数、及び波長は、被処理物に応じて適宜選択される。例えば、基板Ｗの表面に形成された金属を溶解させる場合には直流波形が選択され、金属の表面に付着するレジスト材料を除去する場合には直流逆電圧波形が選択される。また、パーティクルを除去する場合にはパルス波形やＰＲパルス波形が選択され、処理液中の水の分子構造を微細化させる場合には、マイクロ秒（μｓ）オーダーの細かい波長を有するパルス波形が選択される。このように、本実施形態に係る電解処理装置は、目的に応じた最適な電流を陽極電極部２１及び陰極電極部２２に流すことができ、基板Ｗ上に存在する様々な被処理物を除去することができる。
【００３３】
次に、上述のように構成された電解処理装置の動作について説明する。この例においては、除去すべき被処理物は基板Ｗの表面に形成された銅（Ｃｕ）である。
まず、銅が形成されている面が上を向くように基板Ｗを基板保持部３に保持させる。往復動用モータ１４を駆動してアーム１１を基板Ｗの上方に移動させた後、上下動用モータを駆動して電解ヘッド１２を下降させ、電解ヘッド１２の下端面と基板保持部３に保持されている基板Ｗの上面との距離が約１ｍｍとなる位置で停止させる。この状態で、自転用モータ８を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に往復動用モータ１４を駆動して電解ヘッド１２を揺動させる。
【００３４】
処理液供給源２７に貯留されている処理液は供給口２５から基板Ｗの上面に供給され、同時に、吸入口２９から基板Ｗ上の処理液が吸入される。そして、電源３２により陽極電極部２１と陰極電極部２２との間に所定の電圧を印加し、電解処理（電解エッチング）が進行する。なお、電源３２から出力される電流の波形は、被処理物に応じて選択され、この例では直流波形が選択されている。
【００３５】
図７は本実施形態に係る電解処理装置によってバルク金属または汚染金属である銅を基板上から除去する電解処理が進行する様子を説明するための拡大断面図である。図７に示すように、電解質を含む処理液の存在下で陽極電極部２１と陰極電極部２２との間に電圧を印加すると、陽極電極部２１に近接した銅５０の部位は負の電位となり、陰極電極部２２に近接した銅５０の部位は正の電位となる。この現象はバイポーラ現象と呼ばれている。正の電位が与えられた銅５０の部位で銅の酸化反応が起こり（Ｃｕ→Ｃｕ^２＋＋２ｅ⁻）、負の電位が与えられた銅５０の部位でＨ_２が発生するように電圧を制御する。銅５０の内部では電位差が生じて電子（ｅ⁻）が移動する。このようにして、正に帯電した銅５０の部位で電解処理（電解エッチング）が進行し、処理すべき銅５０が溶解する。
【００３６】
基板Ｗの上面に供給された処理液は、基板Ｗの上面を経由した後、それぞれの吸入口２９から吸入され、連続的に系外に排出される。処理液の一部は基板Ｗの表面からこぼれ落ちるが、基板保持部３の下方に設けられた容器５によって回収される。なお、本実施形態では、電解処理中に往復動用モータ１４を駆動させて電解ヘッド１２を揺動させているが、揺動運動に代えてスクロール運動をさせるようにしてもよい。
【００３７】
金属を溶解させることを目的とした電解処理では、電源３２から出力される電流波形は直流波形に設定され、電源３２の出力電圧は１０〜１００Ｖに設定される。また、陽極電極部２１と陰極電極部２２との間の電気抵抗率は５〜５０Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００３８】
次に、本実施形態に係る電解処理装置を用いて基板Ｗの表面に付着したポリマーやレジストなどの有機物を除去する場合について図８を参照して説明する。図８に示すように、本実施形態に係る電解処理装置を用いてポリマーやレジスト材料などの有機物を除去する場合、基板表面は高い酸化力と速やかな反応促進エネルギーが必要となる。この場合は、基板Ｗに近い電極が陽極電極部２１となり、基板Ｗから遠い電極が陰極電極部２２となる。
【００３９】
陽極電極部２１を構成する材料としては、導電性ダイヤモンドが好適に使用される。その理由は次の通りである。陽極電極部２１からＯ_２が発生し始めるときの電圧（以下、酸素過電圧という）は、陽極電極部２１を構成する材料の触媒活性の程度に依存する。この酸素過電圧は、白銀（Ｐｔ）＜二酸化鉛（ＰｂＯ_２）＜ダイヤモンドの順に高くなる。したがって、陽極電極部２１の材料として導電性ダイヤモンドを採用することにより、陽極電極部２１でのＯ_２の発生が抑制されてＯ_３の発生比率が上昇する。
【００４０】
一般に、基板Ｗに付着したポリマーやレジスト材料を除去する場合に、オゾン水（Ｏ_３）が使用されることがある。従来のスタンドアローン型のオゾン水製造装置では、オゾン水が基板Ｗに導かれる間にＯ_３の濃度が低下してしまい、有効な酸化力が得られないという問題がある。
【００４１】
本実施形態では、導電性ダイヤモンドを陽極電極部２１の材料に使用したことにより、基板Ｗのごく近傍でＯ_３を発生させることができ、発生したＯ_３が持つ酸化力をポリマーやレジスト材料などの有機物の除去に有効に利用することが可能となる。また、陽極電極部２１で発生するＯ、Ｏ_２ ⁻、Ｏ_３ ⁻などの活性酸素種が持つ酸化力を利用することもできる。Ｏ_３の反応速度を高めるため、パルス波形などの電気エネルギーや電解質の力を利用することでアプリケーション範囲はさらに広がる。
【００４２】
上述したように、陽極電極部２１と陰極電極部２２との間には段差αが設けられているため、陽極電極部２１と基板Ｗとの距離（約１ｍｍ）は、陰極電極部２２と基板Ｗとの距離（約（１＋α）ｍｍ）よりも小さくなる。このような段差αを設けた理由は、基板Ｗの上面付近の処理液の酸化性または還元性などの特性を、より基板Ｗに近い方の電極部から発生するガスに依存させようとするものである。本実施形態では、陽極電極部２１は陰極電極部２２よりも基板Ｗに近い位置に配置されるため、基板Ｗの上面付近の処理液に強い酸化力を付与することができる。なお、基板Ｗの上面の全体に亘って処理液の特性を均一にするためには、陽極電極部２１及び陰極電極部２２をできるだけ細かく配置することが好ましい。
【００４３】
また、供給口２５は基板Ｗに近接して配置され、吸入口２９は供給口２５よりも基板Ｗから離れた位置に配置されているため、基板Ｗの表面から除去されたポリマーやレジスト材料（被処理物）が再度基板Ｗの表面に付着してしまうことが防止できる。
【００４４】
次に、本実施形態に係る電解処理装置により基板Ｗの上に付着した微小パーティクルを除去する場合やＬｏｗ−ｋ材に形成された微小なコンタクトホールの内部を洗浄する場合について説明する。
【００４５】
一般に、パーティクルを基板Ｗに吸着させる一要因であるゼータ電位は、ｐＨ９〜１０で減少するといわれている。本実施形態では、微小パーティクルを除去するため、処理液に添加する添加剤としてイオン性界面活性剤が好適に使用される。また、印加すべき電流波形としてはパルス波形が選択される。さらに、陰極電極部２２を基板Ｗの近くに配置することで処理液に還元力を与え、電解質としてＮＨ_３ＯＨを加えることでｐＨ調整を行う。このような組み合わせにより、イオン性界面活性剤で微小パーティクルを包み込み、電場（電界）の作用により微小パーティクルを基板Ｗの表面から離脱させることができる。
【００４６】
金属のパーティクルを基板Ｗから除去する場合は、添加剤としてイオン性キレート剤やめっき光沢剤などを使用し、極性を持った有機系パーティクルを除去する場合は、イオン性を持った界面活性剤や染料剤などの有機吸着物を使用する。すなわち、イオン性の有機吸着物で上述したパーティクルや有機物を吸着させ、電場（電界）の作用により基板Ｗの表面から離脱させることができる。
【００４７】
Ｌｏｗ−ｋ材に形成された微小なコンタクトホールの内部を洗浄する場合は、溶媒として存在する水を電解させることにより水の分子構造を小さくし、コンタクトホールの内部への処理液の浸入を促進させることができる。特に、陽極電極部２１及び陰極電極部２２に流す電流の波形としてパルス波形を使用することで処理液中の移動度が大きいＯＨ⁻、Ｈ^＋イオンを増加させることができ、コンタクトホールの内部へ処理液を更に浸入させやすくすることができる。また、移動性イオンが増加することでコンタクトホール内の離脱パーティクルの動きを助長しイオン性有機吸着剤の使用と併せて、コンタクトホール内に存在する除去すべき対象物をコンタクトホール外に放出させることができる。微細孔中の有機物除去には前述のＯ_３を有効利用する。
【００４８】
次に、本発明に係る電解処理装置が組み込まれた基板処理装置について図９を参照して詳細に説明する。図９は、本発明に係る電解処理装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。なお、以下の説明では、基板Ｗの表面に形成された銅（Ｃｕ）を除去する場合の構成を示しているが、他の被処理物を処理する場合も同様である。
【００４９】
図９に示すように、この基板処理装置は、表面に被処理物としての銅が形成された基板Ｗを収納したカセット（図示せず）を搬出入する一対のロード・アンロード部３７と、４基の電解処理装置１と、基板Ｗを搬送する搬送ロボット３８と、これらの機器を収容するハウジング３９とを備えている。ハウジング３９の中央部には搬送レール４０が配置され、この搬送レール４０上を搬送ロボット３８が自在に移動できるようになっている。電解処理装置１は搬送レール４０の両側に２基ずつ配置され、ロード・アンロード部３７は搬送レール４０の端部近傍に配置されている。そして、搬送ロボット３８によりロード・アンロード部３７と電解処理装置１との間で基板Ｗの受け渡しが行われる。
【００５０】
次に、上述のように構成された基板処理装置の動作について説明する。
基板Ｗを収納したカセットはロード・アンロード部３７にセットされ、このカセットから１枚の基板Ｗが搬送ロボット３８により取り出される。搬送ロボット３８は基板Ｗを電解処理装置１に搬送し、電解処理装置１の基板保持部３（図１参照）に保持させる。基板Ｗが基板保持部３に保持されるまで、電解ヘッド１２は図２の点線で示す退避位置で待機している。そして、基板Ｗが基板保持部３に保持された後、電解ヘッド１２（図１参照）が基板Ｗの上面近傍まで移動し、基板上の銅の電解処理（電解エッチング）が行われる。電解処理装置１の動作は上述した通りであるので、ここでの説明を省略する。
【００５１】
電解処理完了後、電解ヘッド１２は上述した退避位置まで移動し、基板保持部３に保持されている基板Ｗは搬送ロボット３８によりロード・アンロード部３７のカセットに戻される。この基板処理装置は４基の電解処理装置１を備えているので、複数枚の基板Ｗを連続的に電解処理することが可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、いわゆるバイポーラ現象により基板の表面に形成された導電性物質（被処理物）に正の電位を与え、導電性物質を酸化させて電気的に溶解させることができる。また、処理液中に溶媒として存在する水を電気分解させ、陽極電極部から発生するＯ_３及び活性酸素の持つ強い酸化力を利用してポリマーやレジスト材料などの有機物を除去することができる。また、基板表面のパーティクルを除去するために還元雰囲気を形成することができ、電気分解で得られた溶媒の浸透性やイオンの移動性向上により微細孔中への処理液の浸入を促進させ、微細孔中のパーティクル除去、有機物除去を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電解処理装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す電解処理装置の概略平面図である。
【図３】図１に示す電解ヘッドの断面図である。
【図４】図３に示す電解ヘッドを矢印Ｂが示す方向からみたときの図である。
【図５】図５（ａ）は図３に示す陽極電極部及び陰極電極部の拡大断面図を示し、図５（ｂ）は陽極電極部及び陰極電極部の他の構成例を示す拡大断面図である。
【図６】図６（ａ）はＰＲパルス波形を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すａ区間での陽極電極部及び陰極電極部の作用を示す断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すｂ区間での陽極電極部及び陰極電極部の作用を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る電解処理装置によって電解処理が進行する様子を説明するための拡大断面図である。
【図８】陽極電極部と陰極電極部とを反転させたときの電解ヘッドを示す断面図である。
【図９】本発明に係る電解処理装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１電解処理装置
３基板保持部
４シャフト
５容器
６基板保持テーブル
７支持ピン
８自転用モータ
１１アーム
１２電解ヘッド
１３動力伝達機構
１４往復動用モータ
２１陽極電極部
２２陰極電極部
２５供給口
２６，２８配管
２７処理液供給源
２９吸入口
３１，３３配線
３２電源
３７ロード・アンロード部
３８搬送ロボット
３９ハウジング
４０搬送レール
５０被処理物（銅）

Claims

基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と向き合うように配置された複数の陽極電極部及び複数の陰極電極部と、
前記基板保持部に保持された基板と前記陽極電極部及び前記陰極電極部との間に処理液を供給する処理液供給部と、
前記陽極電極部と前記陰極電極部との間に電圧を印加する電源とを備え、
前記陽極電極部は、前記陰極電極部よりも基板の表面に近づけて配置され、
前記陽極電極部は導電性ダイヤモンド又は二酸化鉛からなることを特徴とするレジスト除去用の電解処理装置。
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と向き合うように配置された複数の陽極電極部及び複数の陰極電極部と、
前記基板保持部に保持された基板と前記陽極電極部及び前記陰極電極部との間に、イオン性界面活性剤が添加された処理液を供給する処理液供給部と、
前記陽極電極部と前記陰極電極部との間に電圧を印加する電源と、
前記陽極電極部及び前記陰極電極部に流す電流の波形をパルス波形に整流する整流器とを備え、
前記陰極電極部は、前記陽極電極部よりも基板の表面に近づけて配置されることを特徴とするパーティクル除去用の電解処理装置。
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と向き合うように配置された複数の陽極電極部及び複数の陰極電極部と、
前記基板保持部に保持された基板と前記陽極電極部及び前記陰極電極部との間に処理液を供給する処理液供給部と、
前記陽極電極部と前記陰極電極部との間に電圧を印加する電源と、
前記陽極電極部及び前記陰極電極部に流す電流の波形をマイクロ秒オーダーのパルス波形に整流する整流器とを備えたことを特徴とするコンタクトホール洗浄用の電解処理装置。
前記陽極電極部及び前記陰極電極部を前記基板保持部に保持された基板に近接させる駆動機構と、
前記基板保持部に保持された基板を回転させる回転駆動機構とを更に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電解処理装置。
複数の前記陽極電極部を同一平面上において縦方向及び横方向に沿って等間隔に配置し、複数の前記陰極電極部を、斜め方向において互いに隣り合う２つの前記陽極電極部の略中央部に配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電解処理装置。
複数の前記陰極電極部を同一平面上において縦方向及び横方向に沿って等間隔に配置し、複数の前記陽極電極部を、斜め方向において互いに隣り合う２つの前記陰極電極部の略中央部に配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電解処理装置。
前記処理液供給部の供給口を前記陽極電極部又は前記陰極電極部に設け、前記供給口から供給された処理液を吸入する吸入口を前記陽極電極部又は前記陰極電極部に設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電解処理装置。