JP4965478B2

JP4965478B2 - ポリマー除去方法

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Publication number: JP4965478B2
Application number: JP2008032042A
Authority: JP
Inventors: 彰夫橋詰; 信行宮路
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: JP2009194087A

Description

本発明は、基板からポリマーを除去するためのポリマー除去方法に関する。基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

半導体装置の多層配線構造では、配線抵抗の低減を図るため、アルミニウム配線に代えて、銅配線が用いられてきている。
銅膜のエッチングによる微細なパターニングが困難であることから、銅配線は、いわゆるダマシン法によって形成される。すなわち、半導体ウエハの表面上に積層された絶縁膜には、上層の銅配線を埋設するための配線溝と、この配線溝の底面に接続され、絶縁膜を厚さ方向に貫通するバイアホールとが形成される。配線溝およびバイアホールには、銅が一括して埋め込まれる。これにより、配線溝に埋設された銅配線が得られ、バイアホールに埋設された銅を介して、その銅配線と絶縁膜の下方の銅配線（下層配線）との電気的な接続が達成される。

配線溝およびバイアホールは、絶縁膜上にハードマスクが形成された後、ドライエッチング処理が行われ、絶縁膜におけるハードマスクから露出した部分が除去されることにより形成される。配線溝およびバイアホールの形成後、アッシング処理が行われ、絶縁膜上から不要となったハードマスクが除去される。ドライエッチング処理時およびアッシング処理時には、絶縁膜やハードマスクの成分を含む反応生成物が、ポリマーとなって、絶縁膜の表面などに付着する。そのため、アッシング処理後には、半導体ウエハの表面（絶縁膜の表面を含む。）にポリマー除去液が供給されて、半導体ウエハ上からポリマーを除去するための処理が行われる。
特開２００５−１９１５１１号公報

しかしながら、ポリマーは、半導体ウエハの表面のみならず、半導体ウエハの周端面や裏面にも付着するため、従来の手法では、処理後の半導体ウエハの周端面や裏面にポリマーが残っていることがあった。
そこで、本発明の目的は、基板の全面からポリマーを良好に除去することができる、ポリマー除去方法を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、被加工膜をパターニングするためのドライエッチング処理および前記ドライエッチング処理に使用されたハードマスクを除去するためのアッシング処理を受けた基板から、前記ドライエッチング処理時に生じた第１種のポリマーと、前記アッシング処理時に生じた第２種のポリマーとを除去するためのポリマー除去方法であって、前記第１種のポリマーを除去可能な第１のポリマー除去液を、基板における前記被加工膜が形成された表面の周縁部、周端面および前記表面と反対側の裏面に供給する工程と、前記第２種のポリマーを除去可能な第２のポリマー除去液を、基板における前記表面に供給する工程とを含む、ポリマー除去方法である。

基板の表面のみならず、基板の周端面および裏面からもポリマーを除去するためには、基板の表面に対するポリマー除去液の供給に加えて、基板の周端面および裏面にポリマー除去液を供給すればよい。しかしながら、本願発明者らによる試験において、基板の周端面および裏面に供給すべきポリマー除去液として、基板の表面に供給されるポリマー除去液と同じものを用いたところ、基板の周端面および裏面からポリマーを良好に除去できないことがわかった。そして、基板の周端面および裏面にポリマーが残る原因を解明すべく、本願発明者らがアッシング処理後の基板に付着しているポリマーの成分を調べたところ、基板の表面の中央部に付着しているポリマーの成分と基板の表面の周縁部、周端面および裏面に付着しているポリマーの成分とが異なることがわかった。より具体的には、基板の表面の中央部には、アッシング処理時に生じるアッシング残渣からなるポリマーが付着し、基板の表面の周縁部、周端面および裏面には、ドライエッチング処理時に生じるエッチング残渣からなるポリマーが付着していることがわかった。

前記ポリマー除去方法に係る発明は、このような本願発明者らの研究によりなされたものであり、そのポリマー除去方法では、基板における被加工膜が形成された表面の周縁部、周端面および裏面には、ドライエッチング処理時に生じた第１種のポリマーを除去可能な第１のポリマー除去液が供給される。これにより、基板における被加工膜が形成された表面の周縁部、周端面および裏面から、第１種のポリマーを除去することができる。また、基板における表面には、アッシング処理時に生じた第２のポリマーを除去可能な第２のポリマー除去液が供給される。これにより、基板における表面から、第２種のポリマーを除去することができる。その結果、基板の全面（表面、周端面および裏面）からポリマーを良好に除去することができる。

前記第１のポリマー除去液は、請求項２に記載のように、ＦＰＭ（ふっ酸／過酸化水素水溶液）を含むことが好ましい。これにより、ドライエッチング処理時に生じた第１種のポリマーを基板から良好に除去することができる。
前記第１のポリマー除去液は、ＦＰＭに加えて、請求項３に記載のように、ＨＣｌ（塩酸）をさらに含んでいてもよいし、請求項４に記載のように、Ｈ_２ＳＯ_４（硫酸）をさらに含んでいてもよい。

また、前記第２のポリマー除去液は、請求項５に記載のように、有機アルカリ液を含む液体、有機酸を含む液体、無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体のうちの少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。これにより、アッシング処理時に生じた第２種のポリマーを基板から良好に除去することができる。
第２のポリマー除去液は、少なくとも基板の表面に供給されるとよく、基板の表面のみならず、基板の周端面および裏面に供給されてもよい。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るポリマー除去方法を実施するためのポリマー除去装置の模式的な断面図である。
ポリマー除去装置１００は、基板の一例としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗをほぼ水平な姿勢で保持するためのスピンチャック１と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）に第２ポリマー除去液および純水（脱イオン化された水）を選択的に供給するためのノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面付近の雰囲気をその周囲から遮断するための遮断板２５とを備えている。

スピンチャック１は、ほぼ鉛直に延びたスピン軸４と、このスピン軸４の上端にほぼ水平に取り付けられた円板状のスピンベース５と、スピン軸４に結合されたモータ６とを備えている。
スピン軸４は、モータ６の駆動軸と一体化された中空軸である。スピン軸４の内部には、裏面供給管７が挿通されている。この裏面供給管７には、第１ポリマー除去液バルブ５１、第２ポリマー除去液下バルブ５２および純水下バルブ５３の開閉により、第１ポリマー除去液、第２ポリマー除去液および純水が選択的に供給されるようになっている。裏面供給管７は、スピンチャック１に保持されたウエハＷの裏面（下面）中央に近接する位置まで延びていて、その先端には、裏面供給管７に選択的に供給される第１ポリマー除去液、第２ポリマー除去液および純水を吐出する裏面ノズル８が設けられている。裏面ノズル８から吐出される第１ポリマー除去液、第２ポリマー除去液および純水は、たとえば、スピンチャック１に保持されたウエハＷの裏面中央に対してほぼ垂直に入射する。

第１ポリマー除去液としては、たとえば、ふっ酸（ＨＦ）、過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）および純水（Ｈ_２Ｏ）をＨＦ：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏ＝１：１：１０〜２００の混合比で混合して得られるＦＰＭ（ふっ酸／過酸化水素水溶液）が用いられる。ＦＰＭの液温は、たとえば、２５〜５０℃の温度範囲内である。なお、第１ポリマー除去液としては、ふっ酸、塩酸、過酸化水素水および純水をＨＦ：ＨＣｌ：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏ＝１：３：１：５〜２０の混合比で混合して得られる混合液が用いられてもよい。この場合、混合液の液温は、たとえば、２５〜５０℃の温度範囲内である。また、第１ポリマー除去液としては、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、ふっ酸、過酸化水素水および純水をＨ_２ＳＯ_４：ＨＦ：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏ＝５：１：１〜４：１〜１０の混合比で混合して得られる混合液が用いられてもよい。この場合、混合液の液温は、たとえば、２５〜６０℃の温度範囲内である。

第２ポリマー除去液としては、ふっ酸と純水とをＨＦ：Ｈ_２Ｏ＝１：５００〜２０００の混合比で混合して得られるＤＨＦ（希ふっ酸）が用いられる。ＤＨＦの液温は、たとえば、２５℃である。ＤＨＦ以外に、第２ポリマー除去液として、有機アルカリ液を含む液体、有機酸を含む液体、無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体のうちの少なくともいずれか１つを含む液体を用いることができる。有機アルカリ液を含む液体としては、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ヒドロキシルアミン、コリンのうちの少なくともいずれか１つを含む液体が挙げられる。また、有機酸を含む液体としては、クエン酸、蓚酸、イミノジ酸、および琥珀酸のうちの少なくともいずれか１つを含む液体が挙げられる。また、無機酸を含む液体としては、ふっ酸および燐酸のうちの少なくともいずれか１つを含む液体が挙げられる。その他、第２ポリマー除去液としては、１−メチル−２ピロリドン、テトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシド、イソプロパノールアミン、モノエタノールアミン、２−（２アミノエトキシ）エタノール、カテコール、Ｎ−メチルピロリドン、アロマティックジオール、パーフレン、フェノールを含む液体などのうちの少なくともいずれか１つを含む液体があり、より具体的には、１−メチル−２ピロリドンとテトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシドとイソプロパノールアミンとの混合液、ジメチルスルホキシドとモノエタノールアミンとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとＮ−メチルピロリドンとの混合液、モノエタノールアミンと水とアロマティックジオールとの混合液、テトラクロロエチレンとフェノールとの混合液などのうちの少なくともいずれか１つが挙げられる。その他、トリエタノールアミン、ペンタメチルジエチレントリアミンなどのアミン類、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのうちの少なくともいずれか１つを含む液体が挙げられる。

スピンベース５の上面には、複数（たとえば３つ）の挟持部材１３が設けられている。挟持部材１３は、スピンベース５の上面の周縁部に、ほぼ等角度間隔で配置されている。複数の挟持部材１３は、ウエハＷを挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができる。
モータ６は、円板状のベース１６上に配置され、円筒状のカバー部材１７によって包囲されている。カバー部材１７は、その下端がベース１６の周縁部に固定され、上端がスピンベース５の下面近傍にまで及んでいる。カバー部材１７の上端部には、カバー部材１７から外方へほぼ水平に張り出し、さらに下方に屈曲して延びる鍔状部材１８が取り付けられている。

複数個の挟持部材１３によってウエハＷを挟持した状態で、モータ６が駆動されると、その駆動力によってスピン軸４が中心軸線まわりに回転される。このスピン軸４の回転により、スピンベース５が鉛直軸線まわりに回転され、そのスピンベース５とともに、ウエハＷがほぼ水平な姿勢を保った状態で鉛直軸線まわりに回転される。
ノズル３は、スピンチャック１の上方に設けられたアーム１９の先端に取り付けられている。アーム１９は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びたアーム支持軸２０に支持されており、このアーム支持軸２０からほぼ水平に延びている。アーム支持軸２０には、アーム駆動機構２１が結合されている。アーム駆動機構２１からアーム支持軸２０に駆動力を入力して、アーム支持軸２０を所定角度範囲内で回動させることにより、アーム１９を所定角度範囲内で揺動させることができるようになっている。

ノズル３には、表面供給管２２が接続されている。この表面供給管２２には、第２ポリマー除去液上バルブ２３および純水上バルブ２４の開閉により、第２ポリマー除去液および純水が選択的に供給されるようになっている。ノズル３は、表面供給管２２に選択的に供給される第２ポリマー除去液および純水をほぼ鉛直下向きに吐出する。
遮断板２５は、ウエハＷとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状に形成され、スピンチャック１の上方でほぼ水平に配置されている。遮断板２５の上面には、スピンチャック１のスピン軸４と共通の鉛直軸線を中心とする回転軸２６が固定されている。回転軸２６の内部には、窒素ガス流通路２７が形成されている。この窒素ガス流通路２７には、窒素ガスバルブ２８を介して窒素ガスが供給されるようになっている。窒素ガス流通路２７の下端は、遮断板２５の下面の中心部で開口しており、窒素ガス流通路２７に供給される窒素ガスは、窒素ガス流通路２７の下端の開口から吐出される。

回転軸２６は、ほぼ水平に延びたアーム５４の先端付近から垂下した状態に取り付けられている。そして、このアーム５４には、遮断板２５をスピンチャック１の上方に大きく離間した位置とスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に微小な間隔を隔てて近接する位置との間で昇降させるための遮断板昇降駆動機構２９が結合されている。さらに、アーム５４に関連して、遮断板２５をスピンチャック１によるウエハＷの回転にほぼ同期させて回転させるための遮断板回転駆動機構３０が設けられている。

スピンチャック１は、有底円筒容器状のカップ２内に収容されている。このカップ２は、互いに独立して昇降可能な内構成部材３１、中構成部材３２および外構成部材３３を備えている。
内構成部材３１は、スピンチャック１の周囲を取り囲み、スピンチャック１によるウエハＷの回転軸線Ｃに対してほぼ回転対称な形状を有している。この内構成部材３１は、平面視円環状の底部３４と、この底部３４の内周縁から上方に立ち上がる円筒状の内壁部３５と、底部３４の外周縁から上方に立ち上がる円筒上の外壁部３６と、内壁部３５と外壁部３６との間から立ち上がり、上端部が滑らかな円弧を描きつつ中心側（ウエハＷの回転軸線Ｃに近づく方向）斜め上方に延びる第１案内部３７と、第１案内部３７と外壁部３６との間から上方に立ち上がった円筒状の中壁部３８とを一体的に備えている。

内壁部３５は、内構成部材３１が最も上昇された状態（図７に示す状態）で、カバー部材１７と鍔状部材１８との間に隙間を保って、そのカバー部材１７と鍔状部材１８との間に収容されるような長さに形成されている。
中壁部３８は、内構成部材３１と中構成部材３２とが最も近接した状態で、中構成部材３２の後述する第２案内部３９および処理液分離壁４０との間に隙間を保って、その第２案内部３９（下端部３９ａ）と処理液分離壁４０との間に収容されるような長さに形成されている。

第１案内部３７は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（ウエハＷの回転軸線Ｃに近づく方向）斜め上方に延びる上端部３７ｂを有している。また、内壁部３５と第１案内部３７との間は、ウエハＷの処理に使用された純水を集めて廃棄するための廃棄溝４１とされている。また、第１案内部３７と中壁部３８との間は、ウエハＷの処理に使用された第１ポリマー除去液を集めて回収するための円環状の内側回収溝４２とされている。さらに、中壁部３８と外壁部３６との間は、ウエハＷの処理に使用された第２ポリマー除去液を回収するための円環状の外側回収溝４３とされている。なお、内側回収溝４２および外側回収溝４３の底部は、水平に対して微小角度だけ傾斜しており、内側回収溝４２の底部の最も低い箇所には、内側回収溝４２に集められた処理液を図示しない第１回収タンクに回収するための図示しない回収機構が接続されている。また、外側回収溝４３の底部の最も低い箇所には、外側回収溝４３に集められた処理液を図示しない第２回収タンクに回収するための図示しない回収機構が接続されている。これにより、内側回収溝４２および外側回収溝４３に流下した処理液がスムーズに回収されるようになっている。

また、内構成部材３１には、内構成部材３１を昇降させるための内昇降駆動機構４５が結合されている。
中構成部材３２は、スピンチャック１の周囲を取り囲み、スピンチャック１によるウエハＷの回転軸線Ｃに対してほぼ回転対称な形状を有している。この中構成部材３２は、第２案内部３９と、この第２案内部３９に連結された円筒状の処理液分離壁４０とを一体的に備えている。

第２案内部３９は、内構成部材３１の第１案内部３７の外側において、第１案内部３７の下端部と同軸円筒状をなす下端部３９ａと、この下端部３９ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（ウエハＷの回転軸線Ｃに近づく方向）斜め上方に延びる上端部３９ｂと、上端部３９ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部３９ｃとを有している。下端部３９ａは、内側回収溝４２上に位置している。内構成部材３１と中構成部材３２とが最も近接した状態では、下端部３９ａは、内側回収溝４２の底部４４、中壁部３８および第１案内部３７との間に隙間を保って、内側回収溝４２に収容される。一方、上端部３９ｂは、内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂと上下方向に重なるように設けられ、内構成部材３１と中構成部材３２とが最も近接した状態で、第１案内部３７の上端部３７ｂに対してごく微小な隙間を保って近接する。また、上端部３７ｂの先端には、折返し部３７ｃがその先端部を下方に折り返すことにより形成されている。内構成部材３１と中構成部材３２とが最も近接した状態では、その折返し部３７ｃが第１案内部３７の上端部３７ｂと水平方向において重なるようになっている。

また、第２案内部３９の上端部３９ｂは、下方ほど厚肉に形成されており、処理液分離壁４０は、その上端部３９ｂの外周縁部に連結されて円筒状をなしている。そして、処理液分離壁４０は、外側回収溝４３上に位置している。内構成部材３１と中構成部材３２とが最も近接した状態では、処理液分離壁４０は、外側回収溝４３の底部、中壁部３８および外構成部材３３との間に隙間を保って、外側回収溝４３に収容される。

また、中構成部材３２には、中構成部材３２を昇降させるための中昇降駆動機構４６が結合されている。
外構成部材３３は、中構成部材３２の第２案内部３９の外側において、スピンチャック１の周囲を取り囲み、スピンチャック１によるウエハＷの回転軸線Ｃに対してほぼ回転対称な形状を有し、第３案内部としての働きを有する。この外構成部材３３は、第２案内部３９の下端部３９ａと同軸円筒状をなす下端部３３ａと、下端部３３ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（ウエハＷの回転軸線Ｃに近づく方向）斜め上方に延びる上端部３３ｂと、上端部３３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部３３ｃとを有している。

下端部３３ａは、外側回収溝４３上に位置している。内構成部材３１と外構成部材３３とが最も近接した状態では、下端部３３ａは、中構成部材３２の処理液分離壁４０および外壁部３６ならびに外側回収溝４３の底部との間に隙間を保って、当該外側回収溝４３に収容される。
上端部３３ｂは、中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂと上下方向に重なるように設けられ、中構成部材３２と外構成部材３３とが最も近接した状態で、第２案内部３９の上端部３９ｂに対してごく微小な隙間を保って近接するように形成されている。

折返し部３９ｃは、中構成部材３２と外構成部材３３とが最も近接した状態で、第２案内部３９の上端部３９ｂと水平方向において重なるように形成されている。
また、外構成部材３３には、外構成部材３３を昇降させるための外昇降駆動機構４７が結合されている。
図２は、ポリマー除去装置の電気的構成を示すブロック図である。

ポリマー除去装置１００は、ＣＰＵ４８およびメモリ４９を含む構成の制御装置５０を備えている。
制御装置５０には、モータ６、アーム駆動機構２１、遮断板昇降駆動機構２９、遮断板回転駆動機構３０、内昇降駆動機構４５、中昇降駆動機構４６、外昇降駆動機構４７、窒素ガスバルブ２８、第１ポリマー除去液バルブ５１、第２ポリマー除去液上バルブ２３、第２ポリマー除去液下バルブ５２、純水上バルブ２４および純水下バルブ５３などが制御対象として接続されている。

制御装置５０は、メモリ４９に格納されているプログラムに従って、モータ６、アーム駆動機構２１、遮断板昇降駆動機構２９、遮断板回転駆動機構３０、内昇降駆動機構４５、中昇降駆動機構４６および外昇降駆動機構４７の動作を制御する。制御装置５０は、また、窒素ガスバルブ２８、第１ポリマー除去液バルブ５１、第２ポリマー除去液上バルブ２３、第２ポリマー除去液下バルブ５２、純水上バルブ２４および純水下バルブ５３の開閉を制御する。

図３は、ポリマー除去装置によって処理されるウエハの表面の状態を説明するための断面図である。
ウエハＷの表面上には、層間絶縁膜６１が形成されている。層間絶縁膜６１には、下配線溝６２がその上面から掘り下げて形成されている。下配線溝６２には、銅配線６３が埋設されている。層間絶縁膜６１上には、エッチストッパ膜６４を介して、被加工膜の一例としての低誘電率絶縁膜６５が積層されている。低誘電率絶縁膜６５には、上配線溝６６がその上面から掘り下げて形成されている。さらに、低誘電率絶縁膜６５には、上配線溝６６の底面から銅配線６３の表面に達するバイアホール６７が形成されている。上配線溝６６およびバイアホール６７には、銅が一括して埋め込まれる。

上配線溝６６およびバイアホール６７は、低誘電率絶縁膜６５上にハードマスクが形成された後、ドライエッチング処理が行われ、低誘電率絶縁膜６５におけるハードマスクから露出した部分が除去されることにより形成される。上配線溝６６およびバイアホール６７の形成後、アッシング処理が行われ、低誘電率絶縁膜６５上から不要となったハードマスクが除去される。これにより、ウエハＷの表面の周縁部、周端面および裏面には、ドライエッチング処理時に生じたポリマー（以下、「第１種のポリマー」という。）が付着する。また、ウエハＷの表面の中央部（周縁部よりも内側の部分）には、アッシング処理時に生じたポリマー（以下、「第２種のポリマー」という。）が付着する。そのため、ドライエッチング処理およびアッシング処理後には、ウエハＷにポリマー除去液が供給されて、低誘電率絶縁膜６５の表面を含むウエハＷの全面（表面、裏面および周端面）からポリマーを除去するための処理が行われる。

図４は、ポリマー除去装置で実施されるポリマー除去方法の各工程の流れを示す図である。また、図５〜８は、各工程における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を説明するための断面図である。
ポリマー除去の対象となるウエハＷは、図示しない搬送ハンドにより、ポリマー除去装置１００内に搬入される。

ウエハＷは、図示しない搬送ハンドからスピンチャック１に受け渡される。このとき、図５に示すように、内構成部材３１、中構成部材３２および外構成部材３３は、ウエハＷの搬入の妨げにならないように、最も下方まで下げられている。この状態で、内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂ、中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂおよび外構成部材３３の上端部３３ｂは、いずれも、スピンチャック１によるウエハＷの保持位置よりも下方に位置している。また、ウエハＷの搬入の妨げにならないように、遮断板２５は、スピンチャック１の上方に大きく離間した位置に退避され、ノズル３は、スピンチャック１の上方から退避したホームポジションに配置されている。

スピンチャック１にウエハＷが保持されると、まず、第２種のポリマーを除去する工程が行われる（ステップＳ１）。この工程では、図６に示すように、外昇降駆動機構４７が制御されて、外構成部材３３が上昇され、外構成部材３３の上端部３３ｂがスピンチャック１に保持されたウエハＷの上方に配置される。これにより、中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂと外構成部材３３の上端部３３ｂとの間に、ウエハＷの端面に対向する開口が形成される。

一方、モータ６が駆動されて、ウエハＷの回転が開始される。ウエハＷの回転速度は、たとえば、５００ｒｐｍである。また、アーム駆動機構２１が駆動されて、ノズル３がウエハＷの上方に配置される。そして、第２ポリマー除去液上バルブ２３および第２ポリマー除去液下バルブ５２が開かれる。これにより、ノズル３からウエハＷの表面の回転中心に第２ポリマー除去液が供給されるとともに、裏面ノズル８からウエハＷの裏面の回転中心に第２ポリマー除去液が供給される。このとき、アーム１９は、所定の角度範囲内で揺動される。これにより、ウエハＷの表面における第２ポリマー除去液の着液位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ移動する。

ウエハＷの表面に供給される第２ポリマー除去液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を伝って流れ、その一部がウエハＷの周端面を伝って流下し、残りがウエハＷの周縁から側方へと飛散する。一方、ウエハＷの裏面に供給される第２ポリマー除去液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの裏面を伝って流れ、ウエハＷの周縁から側方へと飛散する。これにより、第２ポリマー除去液がウエハＷの表面、周端面および裏面を含む全面にむらなく供給される。その結果、第２ポリマー除去液の作用により、ウエハＷの全面から第２種のポリマーが除去される。

ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散する第２ポリマー除去液は、中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂと外構成部材３３の上端部３３ｂとの間に飛入する。そして、外構成部材３３の内面を伝って流下し、外側回収溝４３に集められ、外側回収溝４３から回収機構を介して第２回収タンクに回収される。このとき、内構成部材３１および中構成部材３２が内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂと中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂとの間にごく微小な隙間を保った状態で近接し、さらに、第２案内部３９の折返し部３９ｃが第１案内部３７の上端部３７ｂと水平方向において重なることにより、第１案内部３７と第２案内部３９との間への第２ポリマー除去液の進入が防止される。また、中構成部材３２に備えられた処理液分離壁４０は、中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂと外構成部材３３の上端部３３ｂとの間に飛入した第２ポリマー除去液が内側回収溝４２に入り込むことを防ぎ、その第２ポリマー除去液を外側回収溝４３へと案内する。

ウエハＷへの第２ポリマー除去液の供給が所定時間にわたって行われると、内昇降駆動機構４５および中昇降駆動機構４６が駆動されて、内構成部材３１および中構成部材３２が上昇される。これにより、図７に示すように、内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂ、中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂおよび外構成部材３３の上端部３３ｂが、スピンチャック１に保持されたウエハＷよりも上方に配置される。このとき、内構成部材３１および中構成部材３２は、内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂと中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂとの間にごく微小な隙間を保った状態（内構成部材３１と中構成部材３２の相対的な位置関係を保った状態）で、同期をとって上昇される。そのため、スピンチャック１によるウエハＷの回転および第２ポリマー除去液の供給が継続されていても、ウエハＷから飛散する第２ポリマー除去液が第１案内部３７と第２案内部３９との間に進入することを防止することができる。

その後、第２ポリマー除去液上バルブ２３および第２ポリマー除去液下バルブ５２が閉じられ、ノズル３および裏面ノズル８からの第２ポリマー除去液の供給が停止される。
次に、ウエハＷの表面および裏面を水洗するための第１リンス処理工程が行われる（ステップＳ２）。この第１リンス処理工程では、純水上バルブ２４および純水下バルブ５３が開かれて、ノズル３からウエハＷの表面に純水が供給されるとともに、裏面ノズル８からウエハＷの裏面に純水が供給される。ウエハＷは、第１リンス処理工程の開始前から引き続き回転されている。このとき、アーム１９は、所定の角度範囲内で揺動される。これにより、ウエハＷの表面における純水の着液位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ移動する。

ウエハＷの表面に供給される純水は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を伝って流れ、その一部がウエハＷの周端面を伝って流下し、残りがウエハＷの周縁から側方へと飛散する。一方、ウエハＷの裏面に供給される純水は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの裏面を伝って流れ、ウエハＷの周縁から側方へと飛散する。これにより、ウエハＷの全面から第２ポリマー除去液が洗い流される。

ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散する純水（第２ポリマー除去液を含む純水）は、内構成部材３１の第１案内部３７の内面に捕獲される。そして、内構成部材３１の内面を伝って流下し、廃棄溝４１に集められて排出される。このとき、内構成部材３１、中構成部材３２および外構成部材３３が各上端部間にごく微小な隙間を保った状態で近接し、さらに、外構成部材３３の折返し部３３ｃが第２案内部３９の上端部３９ｂと水平方向において重なり、第２案内部３９の折返し部３９ｃが第１案内部３７の上端部３７ｂと水平方向において重なることによって、第１案内部３７と第２案内部３９との間および第２案内部３９と外構成部材３３との間への純水（第２ポリマー除去液を含む純水）の進入が防止される。

ウエハＷへの純水の供給が所定時間にわたって行われると、純水上バルブ２４および純水下バルブ５３が閉じられ、ノズル３および裏面ノズル８からの純水の供給が停止される。
その後、第１種のポリマーを除去する工程が行われる（ステップＳ３）。この工程では、内昇降駆動機構４５が駆動されて、内構成部材３１、中構成部材３２および外構成部材３３が最上方に位置している状態から、内構成部材３１が下降される。これにより、図８に示すように、内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂのみが、スピンチャック１に保持されたウエハＷよりも下方に配置される。その結果、内構成部材３１の上端部と中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂとの間に、ウエハＷの端面に対向する開口が形成される。また、遮断板昇降駆動機構２９が駆動されて、遮断板２５がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接する近接位置まで下降される。そして、遮断板回転駆動機構３０が駆動されて、遮断板２５がウエハＷと同方向に同じ回転速度で回転される。その一方で、窒素ガスバルブ２８が開かれて、窒素ガス流通路２７の下端の開口から、ウエハＷと遮断板２５との間の空間に窒素ガスが供給される。これにより、ウエハＷの表面が窒素ガスの気流で覆われた状態となる。

そして、第１ポリマー除去液バルブ５１が開かれ、第１リンス処理工程時から引き続いて回転しているウエハＷの裏面に対して、裏面ノズル８から第１ポリマー除去液が供給される。ウエハＷの裏面に供給される第１ポリマー除去液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの裏面を伝って流れ、その一部がウエハＷの周端面を伝って表面の周縁部へ回り込み、残りがウエハＷの周縁から側方へと飛散する。これにより、ウエハＷの表面の周縁部、周端面および裏面に第１ポリマー除去液が行き渡る。その結果、第１ポリマー除去液の作用により、ウエハＷの表面の周縁部、周端面および裏面から第１種のポリマーが除去される。

ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散する第１ポリマー除去液は、内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂと中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂとの間に飛入する。そして、第２案内部３９の内面を伝って流下し、内側回収溝４２に集められ、内側回収溝４２から回収機構を介して第１回収タンクに回収される。このとき、中構成部材３２および外構成部材３３が中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂと外構成部材３３の上端部３３ｂとの間にごく微小な隙間を保った状態で近接し、さらに、外構成部材３３の折返し部３３ｃが第２案内部３９の上端部３９ｂと水平方向において重なることにより、第２案内部３９と外構成部材３３との間への第１ポリマー除去液の進入が防止される。

ウエハＷへの第１ポリマー除去液の供給が所定時間にわたって行われると、内昇降駆動機構４５が駆動されて、内構成部材３１が再び上昇され、図７に示すように、内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂ、中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂおよび外構成部材３３の上端部３３ｂが、スピンチャック１に保持されたウエハＷよりも上方に配置される。

その後、第１ポリマー除去液バルブ５１が閉じられ、裏面ノズル８からの第１ポリマー除去液の供給が停止される。
そして、遮断板昇降駆動機構２９が駆動されて、遮断板２５がウエハＷの表面に近接する位置からスピンチャック１の上方に大きく離間した位置に上昇される。その一方で、窒素ガスバルブ２８が閉じられて、窒素ガス流通路２７の下端の開口からウエハＷと遮断板２５との間の空間に供給されていた窒素ガスが停止される。

次に、ウエハＷの表面および裏面を水洗するための第２リンス処理工程が行われる（ステップＳ４）。この第２リンス処理工程は、第１リンス処理工程と同様の工程であるので、その詳細な説明を省略する。
ウエハＷへの純水の供給が所定時間にわたって行われると、純水上バルブ２４および純水下バルブ５３が閉じられ、ノズル３および裏面ノズル８からの純水の供給が停止される。その後、内昇降駆動機構４５、中昇降駆動機構４６および外昇降駆動機構４７が駆動されて、内構成部材３１、中構成部材３２および外構成部材３３が最下方まで下げられる。これにより、図５に示すように、内構成部材３１の第１案内部３７の上端部３７ｂ、中構成部材３２の第２案内部３９の上端部３９ｂおよび外構成部材３３の上端部３３ｂが、ウエハＷよりも下方に配置される。また、アーム駆動機構２１が駆動されて、ノズル３がスピンチャック１の側方の退避位置に退避される。

次いで、ウエハＷを乾燥させるためのスピンドライ処理が行われる（ステップＳ５）。このスピンドライ処理では、モータ６が制御されて、ウエハＷの回転速度が予め定める回転速度に上げられる。また、遮断板昇降駆動機構２９が駆動されて、遮断板２５がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接する近接位置まで下降される。そして、遮断板回転駆動機構３０が駆動されて、遮断板２５がウエハＷと同方向に同じ回転速度で回転される。その一方で、窒素ガスバルブ２８が開かれて、窒素ガス流通路２７の下端の開口から、ウエハＷと遮断板２５との間の空間に窒素ガスが供給される。これにより、ウエハＷの表面が窒素ガスの気流で覆われた状態となり、この状態で、ウエハＷの表面、裏面および周端面に付着している純水が遠心力により振り切られて除去される。このとき、ウエハＷの表面が窒素ガスの気流で覆われているので、ウエハＷの表面に不純物が付着したり、ウエハＷの表面に形成されている金属膜などが酸化されたりするのを防止することができる。

スピンドライ処理が開始されてから予め定める時間が経過すると、窒素ガスバルブ２８が閉じられる。また、モータ６の駆動が停止されて、ウエハＷの回転が停止される。さらに、遮断板昇降駆動機構２９が駆動されて、遮断板２５がウエハＷの表面に近接する位置からスピンチャック１の上方に大きく離間した位置に上昇される。これにより、ウエハＷに対するポリマー除去処理が終了する。そして、ウエハＷは、図示しない搬送ハンドによって、ポリマー除去装置１００から搬出される。

以上のように、ウエハＷの表面の周縁部、周端面および裏面には、ドライエッチング処理時に生じた第１種のポリマーを除去可能な第１ポリマー除去液が供給される。これにより、ウエハＷの表面における周縁部、周端面および裏面から、第１種のポリマーを除去することができる。また、ウエハＷの表面の中央部（周縁部よりも内側の部分）には、アッシング処理時に生じた第２のポリマーを除去可能な第２ポリマー除去液が供給される。これにより、ウエハＷにおける表面の中央部から、第２種のポリマーを除去することができる。その結果、ウエハＷの全面（表面、周端面および裏面）からポリマーを良好に除去することができる。

また、第１ポリマー除去液としては、ＦＰＭ（ふっ酸／過酸化水素水溶液）が用いられている。これにより、ドライエッチング処理時に生じた第１種のポリマーをウエハＷから良好に除去することができる。
また、第２ポリマー除去液としては、ＤＨＦが用いられている。これにより、アッシング時に生じた第２種のポリマーをウエハＷから良好に除去することができる。

なお、上記の実施形態では、第２ポリマー除去液がウエハＷの全面（表面、裏面および周端面）に供給される構成を取りあげたが、第２ポリマー除去液は、少なくともウエハＷの表面に供給されればよい。
また、図４に示すように、第２種のポリマーを除去する工程（ステップＳ１）、第１リンス処理工程（ステップＳ２）、第１種のポリマーを除去する工程（ステップＳ３）、第２リンス処理工程（ステップＳ４）およびスピンドライ処理工程（ステップＳ５）がこの順に実施される場合を例に挙げた。しかしながら、第２種のポリマーを除去する工程と、第１種のポリマーを除去する工程とが入れ替えて実施されてもよい。すなわち、図９に示すように、第１種のポリマーを除去する工程（ステップＳ１１）、第１リンス処理工程（ステップＳ１２）、第２種のポリマーを除去する工程（ステップＳ１３）、第２リンス処理工程（ステップＳ１４）およびスピンドライ処理工程（ステップＳ１５）がこの順に実施されてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係るポリマー除去方法を実施するためのポリマー除去装置の模式的な断面図である。ポリマー除去装置の電気的構成を示すブロック図である。ポリマー除去装置によって処理されるウエハの表面の状態を説明するための断面図である。図１に示すポリマー除去装置で実施されるポリマー除去方法の各工程の流れを示す図である。ウエハの搬入時およびスピンドライ工程時における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を図解的に示す断面図である。ウエハに対する第２ポリマーを除去する工程時における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を図解的に示す断面図である。第１リンス処理工程および第２リンス処理工程時における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を図解的に示す断面図である。ウエハに対する第１ポリマーを除去する工程時における内構成部材、中構成部材および外構成部材の位置を図解的に示す断面図である。図１に示すポリマー除去装置で実施される他のポリマー除去方法の各工程の流れを示す図である。

符号の説明

６５低誘電率絶縁膜（被加工膜）
Ｗウエハ（基板）

Claims

被加工膜をパターニングするためのドライエッチング処理および前記ドライエッチング処理に使用されたハードマスクを除去するためのアッシング処理を受けた基板から、前記ドライエッチング処理時に生じた第１種のポリマーと、前記アッシング処理時に生じた第２種のポリマーとを除去するためのポリマー除去方法であって、
前記第１種のポリマーを除去可能な第１のポリマー除去液を、基板における前記被加工膜が形成された表面の周縁部、周端面および前記表面と反対側の裏面に供給する工程と、
前記第２種のポリマーを除去可能な第２のポリマー除去液を、基板における前記表面に供給する工程とを含む、ポリマー除去方法。
前記第１のポリマー除去液は、ＦＰＭを含む、請求項１に記載のポリマー除去方法。
前記第１のポリマー除去液は、ＨＣｌを含む、請求項２に記載のポリマー除去方法。
前記第１のポリマー除去液は、Ｈ_２ＳＯ_４を含む、請求項２に記載のポリマー除去方法。
前記第２のポリマー除去液は、有機アルカリ液を含む液体、有機酸を含む液体、無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体のうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリマー除去方法。