JP2003077879A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の周縁部の処理を比較的少量の気体を供
給して基板を保護しながら効率的に行なうことのできる
基板処理装置を提供する。 【解決手段】 基板Ｗを保持し回転させるチャック部１
ａ、１ｄと、チャック部１ａ、１ｄを格納する密閉可能
なチャンバーであって、気体を導入する気体導入口９、
３ａが形成されたチャンバー１４と、基板Ｗをチャック
部１ａ、１ｄで回転させながら、基板Ｗの周縁部をエッ
チングまたは洗浄する処理部２と、処理部２に第１の液
体を供給する第１の供給路３ｃとを備える基板処理装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置及び
基板処理方法に関し、特に半導体基板の周縁部及び裏面
の、高度の清浄度が要求されるエッチングや洗浄に好適
な基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｃｕダマシン配線に代表されるよ
うに、半導体基板のトレンチ内に配線材料を埋め込む技
術が注目されている。また、キャパシターの電極も高誘
電率のものが検討されている。いずれの場合にも、目的
の金属ないし金属化合物をスパッター等で半導体基板表
面に薄膜を形成するが、基板表面ばかりではなく基板の
周縁部のベベル部や裏面にも薄膜が形成されてしまう。
ベベル部や裏面のこうした金属汚染は、次工程への基板
の移送等で、例えば基板を保持して移動するロボット・
アームや基板を収納するカセットを汚染し、金属汚染が
ＬＳＩ製造プロセス全体に広がる恐れがある。特に、Ｃ
ｕは基板上のシリコン酸化膜への拡散係数が大きいた
め、熱処理工程では極めて大きな問題となる。

【０００３】従来から、このようなベベル部の洗浄に
は、回転する基板の裏面からフッ酸もしくは塩酸と過酸
化水素の混合液を供給し、基板表面には窒素ガスを吹き
付けることで薬液が基板表面に回り込むことを防止しな
がら、ベベル部のエッチング量を制御する方法がとられ
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の方
法によれば、薬液が基板表面に回り込むことを防止する
ためには多量の窒素ガスを供給しなければならず、また
処理のための薬液の供給量も多量に必要とするという課
題があった。Ｃｕは、水と酸素のある条件では即座に酸
化物を形成し、特に乾燥工程において顕著である。この
時生成するＣｕの酸化物は酸化第二銅と塩基性炭酸銅の
混合物が主であり、配線の比電気抵抗を著しく上昇する
原因となる。

【０００５】そこで本発明は、基板の周縁部の処理を比
較的少量の気体を供給して基板を保護しながら効率的に
行なうことのできる処理装置を提供することを第１の目
的とする。

【０００６】また本発明は、基板の表面または裏面の処
理を比較的少量の処理流体で効率的に行なうことのでき
る処理装置を提供することを第２の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による基板処理装置は、例えば
図１に示すように、基板Ｗを保持し回転させるチャック
部１ａ、１ｄと；チャック部１ａ、１ｄを格納する密閉
可能なチャンバーであって、気体を導入する気体導入口
９、３ａ（図２）が形成されたチャンバー１４と；基板
Ｗをチャック部１ａ、１ｄで回転させながら、基板Ｗの
周縁部をエッチングまたは洗浄する処理部２と；処理部
２に第１の液体を供給する第１の供給路３ｃとを備え
る。基板は典型的には円形である。

【０００８】基板Ｗは、例えば半導体基板である。密閉
可能とは、典型的には外気に対して内部を密閉すること
が可能なことをいう。処理部２は、好ましくは、周縁部
を、表面側、外周側及び裏面側から同時に処理できるよ
うに構成されている。周縁部は典型的にはベベル部とし
て形成されている。液体は、典型的にはエッチング処理
液であるが、エッチング後の洗浄のための純水も含む概
念である。

【０００９】このように構成すると、気体導入口を有す
る密閉可能なチャンバーを備えるので、チャンバー内を
該気体で満たすことができる。例えば気体として不活性
ガスを用いれば、チャンバー内から酸素をパージ（排
除）して、該不活性ガスに置き代えることができる。

【００１０】上記目的を達成するために、請求項２に係
る発明による基板処理装置は、例えば図１に示すよう
に、基板Ｗを保持し回転させるチャック部１ａ、１ｄ
と；基板Ｗをチャック部１ａ、１ｄで回転させながら、
基板Ｗの周縁部をエッチングまたは洗浄する処理部２
と；処理部２に第１の液体を供給する第１の供給路３ｃ
（図２）と；基板Ｗの表面または裏面に沿って平行に置
かれた平板１０、１１と；平板１０、１１が沿う表面ま
たは裏面と平板１０、１１との隙間に、前記エッチング
または洗浄をするための第２の液体、または基板Ｗを保
護するための気体を供給する第２の供給路９、１３とを
備える。基板は典型的には円形である。

【００１１】平板１０、１１は、いずれか一方だけでも
よい。このように構成すると、平板１０、１１を備える
ので、第２の液体、または気体の供給量を比較的少量に
抑えることができる。また第２の液体または気体を基板
に均一に接触させることができる。

【００１２】また請求項３に記載のように、請求項２に
記載の基板処理装置では、チャック部１ａ、１ｄを格納
する密閉可能なチャンバーであって、気体を導入する気
体導入口９、１３が形成されたチャンバー１４を備える
ようにしてもよい。

【００１３】チャンバーは、排気ダクトへの導入管を備
え、基板の搬出入時にチャンバーの一部が自動的に開閉
可能な機能を有するようにするとよい。

【００１４】このとき、処理部２で使用された液体を排
出する排液管と、基板Ｗと平板１０、１１との間に供給
された液体を排出する排液管とを備えるとよい。これら
排液管は共通の排液管１５であってもよい。

【００１５】また請求項４に記載のように、請求項１又
は請求項３に記載の基板処理装置では、気体導入口９、
１３は基板の表面側及び裏面側にそれぞれ独立して形成
されており；基板Ｗの表面側の導入口９に配置された第
１の気体ノズル９ａと；基板Ｗの裏面側の導入口に配置
された第２の気体ノズル１３ａとを備えるようにしても
よい。

【００１６】また請求項５に記載のように、請求項１、
請求項３、請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装
置では、基板Ｗの表面側に配置された第１の純水ノズル
９ａと；基板Ｗの裏面側に、第１の純水ノズル９ａとは
独立して配置された第２の純水ノズル１３ａとを備える
ようにしてもよい。これらの純水ノズルは、第１、第２
の気体ノズルと共通のノズル９ａ、１３ａとしてもよ
い。

【００１７】また請求項６に記載のように、請求項１乃
至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置では、
前記第１の液体は、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方、
または酸化剤を含むようにするとよい。

【００１８】また請求項７に記載のように、請求項２ま
たは請求項３に記載の基板処理装置では、前記第２の液
体は、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方、または酸化剤
を含むようにするとよい。

【００１９】また請求項８に記載のように、請求項１乃
至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置では、
前記液体は、鉱酸と有機酸のうち一方又は両方と酸化剤
を交互に用いるように構成してもよい。

【００２０】また請求項９に記載のように、請求項１乃
至請求項８のいずれか１項に記載の基板処理装置では、
前記気体は、不活性ガスであるのが好ましい。ここで、
不活性ガスは、窒素ガスあるいはアルゴン等の希ガスで
ある。不活性ガスが基板に接触することとなり、例えば
酸素は排除されるので、基板が保護される。

【００２１】上記目的を達成するために、請求項１０に
係る発明による基板処理方法は、基板Ｗを回転する回転
工程と；前記回転工程で基板Ｗを回転させながら、基板
Ｗの周縁部をエッチングまたは洗浄する処理工程と；基
板Ｗの周囲に気体を供給する気体供給工程と；前記気体
を供給しながら、基板Ｗを乾燥する乾燥工程とを備え
る。基板は典型的には円形である。

【００２２】前記処理工程では、好ましくは、前記周縁
部を、表面側、外周側及び裏面側から同時に処理する。
また、前記気体供給工程では、好ましくは、基板の表面
側と裏面側に気体を供給する。基板処理工程では、鉱酸
と有機酸のうち一方又は両方を含む液体を供給するとよ
い。また、基板処理工程では、酸化剤を含む液体を供給
するとよい。酸化剤は、過酸化水素水、またはオゾン水
等であり、これらのうち少なくとも１つを含む。前記気
体は、不活性ガスとするとよい。不活性ガスは、例えば
窒素ガスまたはアルゴン等の希ガスである。

【００２３】

【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。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。以下発明の詳細な
説明に含まれる実施の形態は、本発明を説明する目的の
ために記載されているものであり、本発明は以下の実施
の形態に限定されるものではない。

【００２４】図１は、チャンバーとそれに内蔵されたウ
ェハーを洗浄するするための装置構成を示す断面図であ
る。チャンバー１４は、円筒形のチャンバー本体１４ａ
とその上端を覆うチャンバー・カバー８を含んで構成さ
れている。円筒形のチャンバー本体１４ａは、鉛直方向
に立設され、下側が底部１４ｂでふさがれている。チャ
ンバー・カバー８は、伏せたお椀状に形成されており、
円筒形のチャンバー本体１４ａの上端を覆っている。円
筒状のチャンバー本体１４ａの上端部とチャンバー・カ
バー８の外周部とは密着して、チャンバー１４の内部を
外気からシールできるように構成されている。

【００２５】底部１４ｂは、水平に対して僅かに傾斜し
ており、その傾斜の最低部であり底部１４ｂとチャンバ
ー本体との接続部において、チャンバー本体１４ａには
排気と排水とを兼ねた排気／排水管１５が接続されてい
る。

【００２６】チャンバー・カバー８の中心部には、開口
が形成されており、その開口を鉛直方向に貫通して上部
シャフト６が設けられている。上部シャフト６は、その
上端に円板状の鍔部６ａを有している。チャンバー・カ
バー８の開口と鍔部６ａとは、ベローズ状（蛇腹状）の
フレキシブルジョイント７でシール接続されている。ま
た、上部シャフト６の中心には導管９が貫通して形成さ
れている。この導管９は、窒素ガス等の酸素をパージす
るためのガスやリンス用の超純水を基板表面に供給する
ものである。導管９の先端部は、ウエハーＷに対向する
ノズル９ａとして形成されている。

【００２７】チャンバー・カバー８と上部シャフト６と
は、不図示の連結部材で連結されており、両者の鉛直方
向の相対的位置が調整可能に構成されている。該連結部
材は前記相対的位置を調整するために上部シャフト６を
チャンバー・カバー８に対して駆動する不図示の駆動装
置を備える。前述のように、フレキシブルジョイント７
が設けられているので、チャンバー・カバー８と上部シ
ャフト６との相対的位置関係の変化に対応可能である。

【００２８】また、チャンバー上部シャフト６の下端に
は、円形の平板である上部ディスク１０が、水平に形成
または取りつけられている。上部ディスク１０の下面
が、処理対象の基板である円形のウェハーＷの表面と平
行に対向するように構成されている。上部ディスク１０
の下面とウェハーＷ表面との隙間はできる限り狭くする
のが好ましいが、例えば、０．５〜２０ｍｍの範囲で適
宜調整する。この隙間は、好ましくは０．８〜１０ｍｍ
程度、さらに好ましくは１〜４ｍｍ程度とし、導管９を
介して供給される窒素ガスや超純水がウェハーＷの表面
上を均一に流れるようにする。この隙間調整をすること
により比較的少量の流体で基板の処理あるいは保護とい
う目的を達することができる。該隙間調整は、上部シャ
フト６とチャンバー・カバー８との相対的位置調整をす
ることによって行うことができる。

【００２９】底部１４ｂには６個の開口が形成されてお
り（不図示）、その開口を貫通してウェハーＷを水平に
保持する６個のロールチャック１ａ〜１ｆが立設されて
いる。６個のロールチャック１ａ〜１ｆは、それぞれ自
転することによりウェハーＷを回転させる。水平を保持
しながら低速で均一な回転が得られれば良く、回転速度
は最大で３００ｍｉｎ^−１である。

【００３０】底部１４ｂには、ロールチャック１ａ〜１
ｆで保持されるウェハーＷの裏面側に位置するように、
チャンバー下部シャフト１２が立設されている。チャン
バー下部シャフト１２の中心には導管１３が貫通して形
成されている。導管１３の先端部は、ウエハーＷに対向
するノズル１３ａとして形成されている。

【００３１】更に、チャンバー下部シャフト１２の上端
には、円形の平板である下部ディスク１１が、ロールチ
ャック１ａ〜１ｆで保持されるウェハーＷの裏面側に、
ウェハーＷの裏面と平行に対向するように形成または取
りつけられている。下部ディスク１１とウェハーＷの裏
面との隙間は、上部ディスク１０とウハーＷとの関係と
同様に、できる限り狭いのが好ましいが、例えば、０．
５〜２０ｍｍの範囲で適宜調整する。この隙間は、好ま
しくは０．８〜１０ｍｍ程度、さらに好ましくは１〜４
ｍｍ程度とし、導管１３を介して供給される窒素ガスや
超純水がウェハーＷの裏面と下部ディスク１１との隙間
を均一に流れるようにする。やはり、この隙間調整をす
ることにより比較的少量の流体で基板の処理あるいは保
護をすることができる。

【００３２】図２の斜視図、部分側面図、部分平面図を
参照して、円形の基板の周縁部であるベベル部をエッチ
ングするための、エッチング部２の実例を説明する。
（ａ）は、ロールチャック１ａ〜１ｆで保持されたウェ
ハーＷとエッチング部２との関係を示す斜視図である。
（ｂ）は、エッチング部２の側面図、（ｃ）は、エッチ
ング部２の平面図である。（ｂ）（ｃ）では、ウエハー
Ｗは、エッチング部２の近傍のみ示してある。

【００３３】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。典型的には、基板の表面と裏面の角部は、
面取りされており、あるいはＲがつけられている。この
ときは、周縁部はベベル状になっているので、ベベル部
と呼ぶ。

【００３４】エッチング部２は、（ｂ）に示すように、
ウエハーＷの周縁部を、隙間をあけて表面側と裏面側か
ら挟むように形成された、コの字形状の部材である。す
なわち、コの字の上側水平部分に相当する部材である上
部片持ち梁部２ａ、下側水平部分に相当する部材である
下部片持ち梁２ｃ、上部片持ち梁部２ａと下部片持ち梁
２ｃとを連結する、コの字の垂直部分に相当する垂直部
２ｂを含んで構成されている。このように構成すると、
コの字が周縁部を挟むようになっているので、周縁部
を、表面側、外周側、裏面側から、同時にエッチング、
洗浄等や乾燥等の処理をすることができる。またコの字
の内側とウエハーＷの隙間を小さく設定することによ
り、処理液を滲み出る程度に少量に抑えることも可能と
なる。

【００３５】（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、上部片
持ち梁部２ａの反ウエハー側（コの字の外側）には、ウ
エハーＷの回転方向に沿って下流側から順番に、ウエハ
ーＷを乾燥するための窒素ガス等のガス導入管３ａ、ウ
エハーを洗浄するリンス用の超純水導入管３ｂ、ベベル
部に形成された金属薄膜をエッチングするための第１の
液体としてのフッ酸等の薬液導入管３ｃが接続されてお
り、それぞれ上部片持ち梁部２ａを貫通して、窒素ガ
ス、超純水、薬液をベベル部に供給するように構成され
ている。

【００３６】薬液導入管３ｃから供給する薬液は、エッ
チング液としての鉱酸または有機酸、または酸化剤であ
る。鉱酸は、フッ酸（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）、硝酸
（ＨＮＯ_３）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）等であり、前記薬液
は、これらのうち少なくとも１つを含む。有機酸は、酢
酸、ぎ酸、シュウ酸等であり、前記薬液は、これらのう
ち少なくとも１つを含む。酸化剤は、過酸化水素（Ｈ_２
Ｏ_２）水、またはオゾン（Ｏ_３）水等であり、これらの
うち少なくとも１つを含む。このような薬液を、前述の
ように滲み出るように供給する。後で説明する第２の液
体についても同様である。

【００３７】金属膜が銅である場合、銅のエッチングが
生じる条件は、酸性で且つ酸化還元電位が＋２００ｍＶ
ｖｓ．ＳＨＥ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）以上、好ましくは＋５００ｍＶｖ
ｓ．ＳＨＥ以上である。酸溶液の酸化還元電位は＋２０
０ｍＶｖｓ．ＳＨＥ前後であるため、酸のみではいくら
濃度を上げてもエッチングレートは増加しないが、酸化
剤を混合し酸化還元電位を上げると、エッチングレート
は大幅に増加する。したがってエッチング液としては、
酸と酸化剤の混合液が好ましいが、必ずしも混合状態で
ある必要はなく、金属薄膜上に酸と酸化剤とを交互に供
給することによっても、目的を達成することができる。

【００３８】（ａ）の斜視図を参照して、液体としての
酸と酸化剤とを交互に供給するための構造を説明する。
薬液導入管３ｃの上流側には、酸を供給する開閉弁であ
るソレノイドバルブＳＶ１と酸化剤を供給する開閉弁で
あるソレノイドバルブＳＶ２とが並列に配置されてい
る。ソレノイドバルブＳＶ１を介する酸の導管とソレノ
イドバルブＳＶ２を介する酸化剤の導管とが、薬液導入
管３ｃに合流している。またソレノイドバルブＳＶ１と
ソレノイドバルブＳＶ２との開閉を制御するコントロー
ラ３０が両バルブに電気的に接続されている。

【００３９】コントローラ３０は、ソレノイドバルブＳ
Ｖ１とソレノイドバルブＳＶ２の開閉の時間と開閉の順
序とを制御する。金属薄膜の種類により、酸の種類と濃
度は適宜選択され、エッチング部２に供給する酸と酸化
剤の順序及びそれぞれの供給時間は、コントローラ３０
で設定し、任意の条件で酸と酸化剤とを交互に供給する
ことができる。コントローラ３０は、酸と酸化剤とを同
時に混合状態で供給するような選択も可能としている。

【００４０】また全開と全閉とだけが可能なソレノイド
バルブＳＶ１、ＳＶ２の代わりに、中間開度も可能な調
節弁を用いてもよい。このときは、コントローラ３０
は、酸と酸化剤の流量を調節して、混合割合を任意の値
にすることができる。

【００４１】超純水導入管３ｂから供給するのは、洗浄
用の超純水である。ガス導入管３ａから供給するのは、
乾燥用の不活性ガス（Ｎ_２やＡｒ）である。

【００４２】（ｂ）（ｃ）に示すように、下部片持ち梁
２ｃの反ウエハー側（コの字の外側）には、コの字の内
側から下部片持ち梁２ｃを貫通して、薬液及び超純水の
廃液をチャンバー１４の外に排出するための排水管４が
接続されている。

【００４３】また、（ｂ）に示すように、エッチング部
２の垂直部２ｂの反ウエハー側（コの字の外側）には、
水平方向に配設されたシャフトで接続されたエアーシリ
ンダ５が設置されている。エアーシリンダ５は、シャフ
トを介してエッチング部２をウエハーＷに近づく方向、
遠ざかる方向（図中Ａで示す方向）に駆動するように構
成されている。このようにして、エッチング部２は、ウ
ェハーＷの搬出入時（ロールチャック１ａ〜１ｆへの載
置、とりはずし時）に待避できる構造となっている。

【００４４】図３の斜視図を参照して、ロールチャック
の一例を説明する。ここではロールチャック１ａ〜１ｆ
のうち、ロールチャック１ａ、１ｂ、１ｃの部分だけを
抽出して示してある。３つのロールチャックのうち、中
央のロールチャック１ｂにモータＭが直結されており、
モータＭはベース２７に固定されている。他のロールチ
ャック１ａ、１ｃはそれぞれを回転自在に支持する支持
シャフトがベース２７に固定されている。これらのシャ
フトは図３には不図示のチャンバー底部１４ｂの開口を
貫通して設けられている。

【００４５】中央のロールチャック１ｂと他のロールチ
ャック１ａ、１ｃは、それぞれ駆動ベルト１９ａ、１９
ｂで繋がっている。このように構成されているので、中
央のロールチャック１ｂがモータＭで回転することによ
り、ロールチャック１ａ及び１ｃも同じ方向に回転す
る。もう一組のロールチャック１ｄ〜１ｆも同様の構造
となっている。なおモータＭは、中央のロールチャック
１ｂに限らず、両側のロールチャック１ａ、１ｃのいず
れかに設けてもよい。

【００４６】図４を参照して、別の実施の形態の基板処
理装置に用いるエッチング部の例を説明する。この例で
は、エッチング部２０は、（ａ）の側面図に示すよう
に、ウエハーＷの周縁部の上方に水平方向に配設された
上部片持ち梁２０ａとウエハーＷの周縁部の下方に水平
方向に配設された下部片持ち梁２０ｃとを含んで構成さ
れている。

【００４７】（ｂ）の斜視図に示すように、上部片持ち
梁部２０ａには、ウエハーＷの回転方向に沿って下流側
から順番に、ウエハーＷを乾燥するための窒素ガス等の
ガス（気体）導入管３ａ、ウエハーＷを洗浄するリンス
用の超純水導入管３ｂ、更にベベル部に形成された金属
薄膜をエッチングするためのフッ酸等の薬液導入管３ｃ
が、それぞれ上部片持ち梁部２０ａを貫通して取りつけ
られている。それぞれの導入管の先端にはウエハーに向
くように、ガスノズル３１ａ、超純水ノズル３１ｂ、薬
液ノズル３１ｃが配置されている。

【００４８】（ａ）に示すように、下部片持ち梁２０ｃ
の反ウエハー側には、コの字の内側から下部片持ち梁２
０ｃを貫通して、薬液及び超純水の廃液をチャンバー１
４の外に排出するための排水管４が接続されている。

【００４９】上部片持ち梁部２０ａ及び下部片持ち梁部
２０ｃは、図２（ｂ）に示したのと同様に、不図示の垂
直部２０ｂで連結されており、不図示のシャフトで接続
されたエアーシリンダ５が設置され、エアーシリンダ５
を水平方向に前後に駆動してエッチング部２を動かし、
ウェハーＷの搬出入時に待避できる構造となっている。

【００５０】図５を参照して、さらに別の実施の形態の
基板処理装置に用いるエッチング部の例を説明する。こ
の例では、エッチング部の薬液供給部に多孔質ロール１
７を使用している。多孔質ロール１７は、ロールチャッ
ク１ａ〜１ｆにより支持された円形のウエハーＷのベベ
ル部に斜めに多孔質ロール１７が接触するように設置さ
れている。多孔質ロール１７の回転軸は、サーボモータ
１６と直結しており、多孔質ロール１７がベベル部に接
触しながら回転できるように構成されている。

【００５１】多孔質ロール１７の鉛直方向上方には、薬
液を供給する薬液ノズル１８が配置されている。薬液ノ
ズル１８からは、薬液が、多孔質ロール１７に染み込む
ように供給される。

【００５２】また、多孔質ロール１７の、ウエハーＷの
回転方向下流側には、超純水ノズル２２、ガスノズル２
１が、この順番に配置されている。超純水ノズル２２か
らはウエハーＷに超純水が供給され、ウエハーＷを洗浄
（リンス）する。また、ガスノズル２１からは窒素ガス
が噴射され、ウエハーＷの乾燥を行なうことができる。

【００５３】図６の正面断面図を参照して、チャンバー
１４の開閉機構の構造と作用を説明する。チャンバー本
体１４ａの底部１４ｂには、鉛直方向下方に延伸するア
ーム２６が取りつけられており、アーム２６の下端には
水平部があり、該水平部には雌ネジが切られており、該
雌ネジには雄ネジの切られた駆動ネジ棒２４が鉛直方向
に貫通、噛合している。駆動ネジ棒２４の下端は、サー
ボモータ２５で回転可能に支持されている。サーボモー
タ２５はベース２７に固定されている。

【００５４】このような構造において、サーボモータ２
５で駆動ねじ棒２４を回転することにより、アーム２６
が上下に移動し、チャンバー本体１４ａが上下する。チ
ャンバー・カバー８は、不図示の支持機構により、ベー
ス２７に対して固定されている。したがって、チャンバ
ー本体１４ａが下方へ動くと、チャンバー・カバー８と
チャンバー本体１４ａとの間に空間が生じ、この空間を
利用してウェハーＷの搬出入が可能となる。

【００５５】なお、ロールチャク１ａ〜１ｆのシャフト
は、前述のように、底部１４ｂに各シャフトに対応して
形成された開口を貫通して、ベース２７に支持されてい
るが、ロールチャク１ａ〜１ｆと底部１４ｂとの間は、
ベローズ状（蛇腹状）のフレキシブルジョイント２３で
接続されている。フレキシブルジョイント２３は、チャ
ンバー１４の内部を外部と遮断、シールしている。回転
するロールチャク１ａ〜１ｆと静止しているフレキシブ
ルジョイント２３との間は、不図示のメカニカルシール
でシールされている。

【００５６】このように構成されているので、チャンバ
ー本体１４ａが下方に動いても、ウエハーＷはロールチ
ャク１ａ〜１ｆによりそのままの水平位置で保持され、
且つ、ロールチャク１ａ〜１ｆは、フレキシブルジョイ
ント２３でチャンバー本体１４ａと接続されているた
め、外部からの汚染を受けることはない。

【００５７】以上の例では、チャバー本体１４ａを下方
に動かす構成を説明したが、チャンバー本体１４ａは動
かさずに、チャンバー・カバー８及び上部シャフト９を
上方に動かす構造を採用してもよい。

【００５８】周縁部のエッチング処理中には、エッチン
グ部２の導管３ｃから第１の液体としてのエッチング液
であるフッ酸や過酸化水素が供給されると共に、導管９
からはウエハーＷの表面に向けて不活性ガス、典型的に
は窒素ガスが供給され、ウエハーＷの表面をエッチング
液から保護する。また、導管１３からは、エッチング処
理のためにウエハーＷの裏面に向けて第２の液体として
のエッチング液であるフッ酸や過酸化水素が供給され
る。さらに、エッチング処理が終わると、エッチング部
２の導管３ｂ及び前述の導管９と導管１３からは、洗浄
用の超純水が供給される。その後の乾燥工程では、エッ
チング部２の導管３ａ及び前述の導管９及び導管１３か
らは、不活性ガス、典型的には窒素ガスが供給される。

【００５９】また、チャンバー・カバー８には酸素濃度
センサー３２が取り付けられており、別途設けられた酸
素濃度計３３に電気的に接続されている。チャンバー１
４内に不活性ガスを供給することにより酸素を排除する
が、チャンバー１４内の酸素濃度をセンサー３２により
検出し酸素濃度計３３で測定することにより、低酸素状
態を担保する。

【００６０】以上のように、本願発明の実施の形態によ
れば、ウェハーＷの洗浄を密閉チャンバー１４内で窒素
ガス（Ｎ_２ ）により大気中の酸素をパージした条件下
で、薬液をウェハーＷのベベル部に供給することができ
るので、ベベル部の金属薄膜をエッチングし、連続して
超純水でリンスを行い、更に窒素ガス等でベベル部を窒
素（Ｎ_２ ）ブローして酸素のない状態で素早く乾燥す
ることにより、ウォターマークの生成やエロージョン及
びコロージョンの起らないベベル洗浄を実現することが
できる。

【００６１】また下部ディスク１１を備えるので、導管
１３を通して供給される処理液、例えばフッ酸、過酸化
水素の供給量を比較的少量に抑えることができる。ま
た、導管１３を通して窒素ガスを供給するときは、その
量を比較的少量に抑えながら乾燥という目的を効率的に
達成することができる。

【００６２】また上部ディスク１０を備えるので、エッ
チング部２でウエハーＷのエッチングをする際、上部デ
ィスク１０とウエハーＷの表面との間に比較的少量の窒
素ガスを供給することにより、ウエハーＷの表面をエッ
チング液から効果的に保護することができる。またベベ
ル部をエッチングした後にウエハーＷの表面を洗浄する
際には、洗浄液であるＩＰＡ（イソプロピルアルコー
ル）やＤＩＷ（超純水）を上部ディスク１０とウエハー
Ｗの表面との間に供給するので、その量を比較的少量に
抑えることができる。

【００６３】以上説明したように、ベベル部及び裏面の
金属薄膜の除去には、薬液による化学的エッチングが基
本であり、使用した薬液のリンスが必要となる。薬液の
リンスには典型的には超純水を用いるが、対象となる金
属または金属化合物によっては、エロージョンやコロー
ジョンを起こしやすいものがある。特に、配線材料とし
てのＣｕは、比電気抵抗が極めて低いことと高エレクト
ロマイグレーション耐性であることから好んで使用され
るものの、リンスに超純水を用いたとしてもエロージョ
ンを起こすことがしばしば観察されていた。これは、ベ
ベル部及び裏面のエッチング中にわずかではあるが酸と
過酸化水素の混合液ミストが、基板表面のＣｕ膜上まで
達しているためと、水と酸素の共存状態が避けにくいた
めであった。したがって、薬液がリンスに切り替わった
としても、ミストの付着したＣｕ表面には所謂ウォター
・マークが形成されたりのトラブルの原因となってい
た。本発明の実施の形態によれば、このような問題を解
決することができる。

【００６４】図７の装置全体平面図を参照して、以上説
明したような本発明の実施の形態である基板洗浄装置１
２５を有する、半導体基板Ｗに銅めっきを施すめっき装
置を説明する。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。この設備１
１０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。

【００６５】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１
１６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１２３
ａ，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。

【００６６】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１２
０が備えられている。

【００６７】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，１
２６ｂ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１２
３ａ，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。

【００６８】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１
２４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１２
８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。

【００６９】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。

【００７０】次に、この装置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。

【００７１】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１２
７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。

【００７２】以上説明しためっき装置によれば、基板洗
浄装置１２５を備えるので、めっき処理のされた基板の
周縁部の洗浄を、基板を保護しながら効率的に行なうこ
とができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、チャッ
ク部を備えるので基板Ｗを保持し回転させることがで
き、気体を導入する気体導入口が形成された密閉可能な
チャンバーを備えるのでチャック部で保持された基板
を、導入した気体中に置くことができ、処理部を備える
ので基板をチャック部で回転させながら基板の周縁部を
エッチングまたは洗浄することができ、液体供給路を備
えるので処理部に液体を供給することができ、基板の周
縁部の処理を気体を供給して基板を保護しながら効率的
に行なうことのできる基板処理装置を提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である基板洗浄装置の正面
断面図である。

【図２】図１の基板洗浄装置に用いるロールチャックと
エッチング部を説明する斜視図、部分側面断面図、部分
平面図である。

【図３】図１の装置に用いるロールチャックの斜視図で
ある。

【図４】エッチング部の別の形態を説明する側面図、斜
視図である。

【図５】エッチング部のさらに別の形態を説明する斜視
図、側面図である。

【図６】図１の基板洗浄装置のチャンバー開閉機構を説
明する正面断面図である。

【図７】本発明の実施の形態である基板洗浄装置を有す
るめっき装置の全体平面図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｆ ロールチャック ２ エッチング部 ２ａ 上部片持梁部 ２ｂ 垂直部 ２ｃ 下部片持梁部 ３ａ ガス導入管 ３ｂ 超純水導入管 ３ｃ 薬液導入管 ４ 排水管 ５ エアシリンダ ６ 上部シャフト ６ａ 鍔部 ７ フレキシブルジョイント ８ チャンバーカバー ９ 導管 ９ａ ノズル １０ 上部ディスク １１ 下部ディスク １２ 下部シャフト １３ 導管 １３ａ ノズル １４ チャンバー １４ａ チャンバー本体 １４ｂ チャンバー底部 １５ 排気／排水管 １７ 多孔質ロール １９ 駆動ベルト ２０ａ ガスノズル ２０ｂ 超純水ノズル ２０ｃ 薬液ノズル ２１ ガスノズル ２３ フレキシブルジョイント ２４ 駆動ネジ棒 ３０ コントローラ １１０ 設備 １２５ 基板洗浄装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 槙田 裕司 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 山田 かおる 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 白樫 充彦 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 伊藤 賢也 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 5F043 AA22 EE07 EE08 EE35 EE40 GG10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を保持し回転させるチャック部と；
   前記チャック部を格納する密閉可能なチャンバーであっ
   て、気体を導入する気体導入口が形成されたチャンバー
   と；前記基板を前記チャック部で回転させながら、前記
   基板の周縁部をエッチングまたは洗浄する処理部と；前
   記処理部に第１の液体を供給する第１の供給路とを備え
   た；基板処理装置。
2. 【請求項２】 基板を保持し回転させるチャック部と；
   前記基板を前記チャック部で回転させながら、前記基板
   の周縁部をエッチングまたは洗浄する処理部と；前記処
   理部に第１の液体を供給する第１の供給路と；前記基板
   の表面または裏面に沿って平行に置かれた平板と；前記
   平板が沿う表面または裏面と前記平板との隙間に、前記
   エッチングまたは洗浄をするための第２の液体、または
   前記基板を保護するための気体を供給する第２の供給路
   とを備える；基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記チャック部を格納する密閉可能なチ
   ャンバーであって、気体を導入する気体導入口が形成さ
   れたチャンバーを備える請求項２に記載の基板処理装
   置。
4. 【請求項４】 前記気体導入口は基板の表面側及び裏面
   側にそれぞれ独立して形成されており；前記基板の表面
   側の導入口に配置された第１の気体ノズルと；前記基板
   の裏面側の導入口に配置された第２の気体ノズルとを備
   える；請求項１又は請求項３に記載の基板処理装置。
5. 【請求項５】 前記基板の表面側に配置された第１の純
   水ノズルと；前記基板の裏面側に、前記第１の純水ノズ
   ルとは独立して配置された第２の純水ノズルとを備え
   る；請求項１、請求項３、請求項４のいずれか１項に記
   載の基板処理装置。
6. 【請求項６】 前記第１の液体は、鉱酸と有機酸のうち
   一方又は両方、または酸化剤を含むことを特徴とする請
   求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装
   置。
7. 【請求項７】 前記第２の液体は、鉱酸と有機酸のうち
   一方又は両方、または酸化剤を含むことを特徴とする請
   求項２または請求項３に記載の基板処理装置。
8. 【請求項８】 前記液体は、鉱酸と有機酸のうち一方又
   は両方と酸化剤を交互に用いるように構成された、請求
   項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装
   置。
9. 【請求項９】 前記気体は、不活性ガスであることを特
   徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の
   基板処理装置。
10. 【請求項１０】 基板を回転する回転工程と；前記回転
    工程で前記基板を回転させながら、前記基板の周縁部を
    エッチングまたは洗浄する処理工程と；前記基板の周囲
    に気体を供給する気体供給工程と；前記気体を供給しな
    がら、前記基板を乾燥する乾燥工程とを備える；基板処
    理方法。