JP3838946B2

JP3838946B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method

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Publication number: JP3838946B2
Application number: JP2002213078A
Authority: JP
Inventors: 孝行斎藤; 作鈴木; かおる山田; 賢也伊藤; 正之亀澤; 健二山口
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP2004055927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理装置及び基板処理方法に係り、特に基板の周縁部に形成された薄膜をエッチングする基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、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、スパッタリングまたはめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
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、シリコン酸化膜の絶縁性を劣化させてしまうため、回路形成部以外に形成された不要な銅は基板上から完全に除去することが要求される。特に、基板の周縁部（エッジ及びベベルを含む）に形成された銅は、基板を搬送する搬送ロボットのアームや、基板を収納するカセット等に付着し、この銅が拡散して他工程を汚染する、いわゆるクロスコンタミネーションの原因ともなり得る。従って、銅の成膜工程やＣＭＰ工程直後に、基板の周縁部に成膜された銅を完全に除去する必要がある。
【０００４】
そこで、従来から、基板に処理液を供給して基板の周縁部に形成された銅膜を除去するエッチング処理が広く行われている。このエッチング処理は、チャンバー内で基板を回転させ、回転する基板の周縁部に処理液を供給することにより行われる。そして、基板に供給された処理液は基板上の銅膜と反応し、この銅膜を除去した後に回収され、再度エッチング処理に使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のエッチング処理方法では、処理液は、基板からある程度離れた位置から基板に供給されるため、基板に当たった処理液が飛散し、高い清浄度を必要とするチャンバー内の雰囲気が汚染されるという問題が生じている。また、従来の方法によると、基板上の処理液が常に入れかわるように処理液が基板上に供給され続けるが、供給された処理液のうち、反応に使われる量はわずかである。このため、実際にエッチングに必要な処理液の量に比べて非常に多くの処理液を基板に供給しなければならず、処理液の使用量を低減させることが要望されていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、処理液を飛散させることなく基板に供給することができ、これにより、チャンバー内の清浄雰囲気を維持することができると共に、処理液の使用量を減少させることができる基板処理装置及び基板処理方法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】
上述した目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、基板を略水平に保持しつつ回転させる機構と、回転する基板の周縁部に、処理液を供給する供給ノズルと、前記供給ノズルと回転方向における開口位置が異なる位置に配置された、前記処理液を吸引する吸引ノズルとを備え、前記基板は５００ｍｉｎ ^−１以下の低速で回転し、１００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量で少量の前記処理液が前記低速で回転する基板上に供給され、前記供給ノズルは前記基板の回転方向に沿って前記吸引ノズルと近接して、且つ前記吸引ノズルの回転方向側に配置され、前記供給ノズルより前記基板の周縁部に供給された処理液は前記基板上にとどまり、前記供給ノズルによって前記基板の周縁部に供給された処理液が、前記基板の回転によって、前記吸引ノズルの開口位置に移動し、前記処理液が前記吸引ノズルによって吸引除去されることで基板周縁部の処理を行うことを特徴とするものである。このように構成された本発明によれば、処理液を飛散させることなく基板上に供給することができる。その結果、チャンバー内の清浄雰囲気を維持することができると共に、処理液の基板との反応効率を向上させて処理液の使用量を減少させることができる。
【０００８】
処理液供給ノズルにより供給された処理液を該処理液の供給後に基板上から除去する処理液吸引ノズルを設けたので、これにより、基板上に存在する処理液の量及び存在範囲を一定に保つことができる。また、処理液のほとんどは処理液吸引ノズルにより除去され、基板から流出する処理液はわずかであるので、チャンバー内の雰囲気の汚染を防止することができる。
【０００９】
また、前記処理液除去部は、吸引した処理液と気体とを分離する気液分離部を備えていることが好ましい。
また、気液分離部により分離された処理液を再生して処理液供給部に供給する再生部を設けることが好ましい。
これにより、処理液を回収して再利用することが可能となり、使用される処理液の全体量を低減させることができる。
【００１０】
また、複数の供給ノズルを配置するようにしてもよい。
これにより、例えば、第１の処理液ノズルを基板の周縁部上方に配置し、第２の処理液供給ノズルを基板の外周端部に配置すれば、外周端部を含む基板の周縁部を確実に処理することができ、処理すべき範囲を正確に処理することができる。
【００１１】
また、基板に洗浄液を供給する洗浄液供給部を設けるようにしてもよい。
また、基板の表面に不活性ガスを供給するパージ機構を設けるようにしてもよい。
また、本発明の基板処理方法は、基板を略水平に保持しつつ回転させ、回転する基板の周縁部に、処理液を供給ノズルから供給し、前記基板は５００ｍｉｎ ^−１以下の低速で回転し、１００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量で少量の前記処理液が前記低速で回転する基板上に供給され、前記供給ノズルは前記基板の回転方向に沿って吸引ノズルと近接して、且つ前記吸引ノズルの回転方向側に配置され、前記供給ノズルより前記基板の周縁部に供給された処理液は前記基板上にとどまり、前記供給ノズルによって前記基板の周縁部に供給された処理液を、前記基板の回転によって、前記吸引ノズルの開口位置に移動し、前記吸引ノズルによって前記処理液を吸引除去することで基板周縁部の処理を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
【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。実施の形態として以下に説明する基板処理装置は、ウエハ（基板）に形成された銅膜をエッチング処理するための装置である。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。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。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図である。ウエハＷが収容されるチャンバー１は、円筒形のチャンバー本体１ａと、チャンバー本体１ａの上端を覆うチャンバーカバー２を含んで構成されている。円筒形のチャンバー本体１ａは、鉛直方向に立設され、下側が底部１ｂでふさがれている。チャンバーカバー２は、伏せたお椀状に形成されており、チャンバー本体１ａの上端を覆っている。チャンバー本体１ａの上端部とチャンバーカバー２の外周部とは密着して、チャンバー１の内部を外気からシールできるように構成されている。
【００１４】
底部１ｂ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１ｂとチャンバー本体１ａとの接続部において、チャンバー本体１ａには、排気と排液とを兼ねた排気／排液管３が形成されている。
【００１５】
チャンバーカバー２の中心部には、開口２ａが形成されており、その開口２ａ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２の開口２ａ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（Ｎ_２）、またはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスをウエハ表面に供給するためのものである。
【００１６】
チャンバーカバー２と上部シャフト６とは、連結部材（図示せず）で連結されている。該連結部材は、上部シャフト６をチャンバーカバー２に対して駆動する駆動装置（図示せず）を備えており、この駆動装置により、チャンバーカバー２と上部シャフト６との相対的位置が調節できるようになっている。前述したフレキシブルジョイント７は、チャンバーカバー２と上部シャフト６の相対的位置の変化に対応して伸縮し、チャンバー１の内部と外部との遮断が維持されるようになっている。
【００１７】
また、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付けられている。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エハ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の下面とウエハＷの表面との隙間はできる限り狭くするのが好ましく、例えば、０．５〜２０ｍｍの範囲で適宜調節する。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不活性ガスがウエハ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不活性ガスでウエハＷを保護するという目的を達することができる。この隙間調整は、上部シャフト６とチャンバーカバー２との相対的位置を調整することによって行うことができる。なお、上部シャフト６、上部ディスク１０及び図示しない不活性ガス供給源等からパージ機構が構成される。
【００１８】
チャンバー１の内部には、ウエハＷを保持しつつ回転させる真空チャック１１（回転保持部）が設置されている。この真空チャック１１の内部には、真空源（図示せず）に連通する通孔１１ａが形成されており、この通孔１１ａの端部は、真空チャック１１の上部に設けられた開口部１１ｂに連通している。ウエハＷは、真空チャック１１の上端面に載置され、真空源によって真空チャック１１に吸着保持される。さらに、真空チャック１１には、真空チャック１１を回転させる駆動源（図示せず）が連結されており、真空チャック１１により吸着保持されたウエハＷは、駆動源によって回転されるようになっている。ここで、ウエハＷの回転速度は低速であることを必要とし、具体的には５００ｍｉｎ^−１以下、好ましくは５〜２００ｍｉｎ^−１である。
【００１９】
次に、図２を参照して本実施形態に係る基板処理装置が備えるエッチング部を説明する。図２（ａ）は本実施形態に係る基板処理装置のエッチング部を示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すエッチング部の側面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すエッチング部の平面図である。
【００２０】
エッチング部は、ウエハＷに薬液を供給する薬液供給部１５と、ウエハＷから薬液を除去する薬液除去部２０とから構成される。薬液供給部１５は、ウエハＷの周縁部に薬液を供給する供給ノズル１６と、この供給ノズル１６に接続された薬液導入管１７と、薬液導入管１７に接続された薬液貯留タンク１８とを備えている。図２（ｂ）に示すように、供給ノズル１６は、ウエハＷの周縁部に近接した位置に開口部１６ａを有しており、薬液貯留タンク１８内の薬液は、薬液導入管１７を介して供給ノズル１６からウエハＷの周縁部に供給される。
【００２１】
ここで、ウエハの周縁部とは、ウエハの周縁で回路が形成されていない領域、またはウエハの周縁で、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。なお、本実施形態においては、処理液として、銅膜をエッチングするための薬液が使用される。従って、本実施形態における薬液供給部１５及び薬液除去部２０は、それぞれ処理液供給部及び処理液除去部を構成する。
【００２２】
ここで、薬液供給部１５から供給される薬液は、鉱酸または有機酸のうち少なくとも１つを含み、さらに酸化剤のうち少なくとも１つを含む混合液である。鉱酸には、フッ酸（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ_３）、または硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）などが使用され、有機酸は、酢酸、ギ酸、またはシュウ酸などが使用される。酸化剤には、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）水、またはオゾン（Ｏ_３）水などが使用される。
【００２３】
本実施形態では、供給ノズル１６から供給される薬液の流量及び流速は小さく設定されている。具体的には、薬液の流量は、１００ｍｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、より好ましくは２０ｍｌ／ｍｉｎ、更に好ましくは５ｍｌ／ｍｉｎ以下である。また、供給ノズル１６の開口部１６ａとウエハＷの表面との距離は、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。
【００２４】
このように、低速で回転するウエハ上に、ウエハに近接した位置から少量の薬液が供給されるため、ウエハに供給された薬液はウエハに対して静止する。ここで、「薬液がウエハに対して静止する」とは、固定位置にある薬液供給部１５から回転するウエハに供給された薬液は、ウエハと接触した地点にとどまり、ウエハから見ると相対的に静止している状態のことをいう。つまり、ウエハに供給された薬液が、ウエハの回転中に、ウエハの回転方向に移動せず、更に遠心力によってウエハ外へ飛び出すことのない状態のことである。従って、本実施形態によれば、薬液はウエハから流出せずにウエハ上にとどまるので、薬液がウエハと接触する時間が長くなり、薬液使用量を低減させることができる。
【００２５】
なお、図３（ａ）に示すように、供給ノズル１６がウエハＷの半径方向に移動するように構成してもよい。このように構成することで、処理目的領域を自在に調節することができる。ここで、処理目的領域とは、ウエハの周縁部であって処理すべき領域をいい、一般に、ウエハの外周端部から内側に向けてｍｍ単位で設定される。また、図３（ｂ）に示すように、ウエハ処理後もしくはウエハの退避時に、供給ノズル１６をウエハ付近から退避させてもよい。このように構成することで、ウエハの搬入及び搬出を容易にすることができる。
【００２６】
薬液供給部１５によりウエハＷに供給された薬液は、薬液除去部２０によってウエハＷ上から除去される。この薬液除去部２０は、吸引ノズル２１と、この吸引ノズル２１に薬液導出管２２を介して接続された吸引源２３とを備えている。この吸引ノズル２１の吸引口（図示せず）のウエハ半径方向における位置は、供給ノズル１６の開口部１６ａの位置と同じである。従って、薬液供給部１５によってウエハＷに供給された薬液は、ウエハＷの回転によって吸引ノズル２１の吸引口まで移動し、吸引ノズル２１から吸引除去される。
【００２７】
吸引ノズル２１とウエハＷとは互いに非接触であるが、薬液の吸引効率を高めるために、吸引ノズル２１の吸引口はウエハＷにできる限り近接させた方が好ましい。吸引源２３としては、真空ポンプ、またはエジェクター等が使用される。
【００２８】
図４は本実施形態に係る基板処理装置の気液分離部の概略図である。
図４に示すように、薬液導出管２２の途中には気液分離部２７が設けられている。吸引源２３によって吸引ノズル２１から吸引された薬液と気体との混合物は、気液分離部２７の内部に導入され、薬液のみが気液分離部２７内に貯留される。一方、気液分離部２７内に導入された気体は吸引源２３により吸引される。吸引ノズル２１から吸引源２３までの経路は、薬液の吸引効率を高めるために密閉性が確保されている。なお、気液分離部２７に真空ゲージ及び真空圧調整弁を設置し、真空圧を調整することにより薬液除去部２０の吸引力をコントロールしてもよい。
【００２９】
図５（ａ）は本実施形態に係る基板処理装置の気液分離部及び再生部を示す概略図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す気液分離部及び再生部の他の例を示す概略図である。
図５（ａ）に示すように、気液分離部２７の底部には再生部３２が接続されており、気液分離部２７によって分離された薬液は、再生部３２に導入されるようになっている。再生部３２に導入された薬液は、フィルタ（図示せず）により濾過された後、上述した薬液供給部１５の薬液貯留タンク１８に供給される。なお、図５（ｂ）に示すように、気液分離部２７に、貯留された薬液の液面位置を検出するレベルセンサ２８を設けてもよく、さらに、薬液の吸引除去終了後、または液面位置が所定以上に達した場合に弁２９を開いて薬液を再生部３２に送る機構を設けてもよい。
【００３０】
このように、ウエハＷに供給された薬液は、薬液除去部２０、気液分離部２７、そして、再生部３２を経由して回収され、薬液供給部１５から再度ウエハＷに供給される。本実施形態では、ウエハＷに供給された薬液はウエハＷ上で吸引されるため、ほとんど希釈されることなく薬液を回収することが可能である。つまり、従来のような、ウエハから流出した薬液をチャンバーの排液口から回収する方法に比べて、薬液の希釈や汚染が非常に少ない。さらに、本実施形態では、再生部３２によって再生された薬液の濃度低下が少ないため、再利用される薬液の処理能力を維持することができる。
【００３１】
ウエハＷに供給された薬液は、薬液除去部２０により除去されるが、ウエハＷ上には微量の薬液が残留する。このため、基板処理装置には、ウエハＷを洗浄（リンス）するための洗浄液供給部（図示せず）が設けられている。洗浄液供給部は、ウエハＷの表面側および裏面側に配置された複数のノズルを有し、ノズルからウエハＷに向けて洗浄液（リンス液）が供給される。なお、洗浄液としては超純水が使用される。
【００３２】
次に、本実施形態に係る基板処理装置の動作について説明する。
図１において、まず、処理すべきウエハＷを、真空チャック１１で保持しつつ回転させる。次に、回転するウエハＷの周縁部に、薬液供給部１５の供給ノズル１６から、例えば、エッチング液としてフッ酸と過酸化水素の混合液が供給される。このとき、同時に、導管９からはウエハ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る。
【００３３】
導管９から供給された不活性ガスは、ウエハＷの中心から周縁部の方向に流れるため、この不活性ガスの流れによって薬液雰囲気とミストがウエハＷの中央部に浸入してしまうことが防止される。従って、薬液雰囲気とミストによりウエハ表面が変質してしまうことが防止でき、さらには、大気中の酸素とミストとの反応による銅膜の酸化を防止することができる。なお、不活性ガスの供給量は、薬液雰囲気がウエハの中央部に流入することなく、かつ、ウエハの周縁部に供給された薬液をウエハ外に飛ばすことがない程度の量に設定されている。
【００３４】
薬液は、回転するウエハＷに対して静止するようにウエハＷ上に供給される。そして、ウエハＷ上の薬液は、ウエハＷの回転により薬液除去部２０の吸引ノズル２１まで移動し、吸引ノズル２１により吸引除去される。つまり、薬液は、薬液供給部１５から供給されてから薬液除去部２０により除去されるまでウエハＷ上に存在し、この間にエッチング処理が行われる。薬液除去部２０により吸引された薬液は、気液分離部２７及び再生部３２を経て薬液供給部１５に供給され、再度、薬液供給部１５からウエハＷに供給される。エッチング処理が終わると、図示しない洗浄液供給部から超純水がウエハＷに供給され、エッチング処理に使用された薬液の洗浄（リンス）が行われる。
【００３５】
次に本実施形態に係る基板処理装置の第２の実施形態について図６及び図７を参照して説明する。なお、特に説明しない構成及び動作については第１の実施形態と同様である。
図６は本実施形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図である。図７は本実施形態に係る基板処理装置のロールチャックとエッチング部との関係を示す斜視図である。
【００３６】
底部１ｂには６個の開口が形成されており（図示せず）、その開口を貫通してウエハＷを水平に保持する６個のロールチャック３５ａ〜３５ｆが立設されている。６個のロールチャック３５ａ〜３５ｆが、それぞれ同期して自転することによりウエハＷが低速で回転する。また、薬液供給部１５および薬液除去部２０（エッチング部）は、ロールチャック３５ａ〜３５ｆの間に配置されている。なお、ロールチャック３５ａ〜３５ｆによって回転されるウエハＷの回転速度は、第１の実施形態と同様である。
【００３７】
本実施形態のように、回転保持部としてロールチャック３５ａ〜３５ｆを用いた場合でも、薬液供給部１５および薬液除去部２０をウエハＷに近接して配置することができる。従って、回転するウエハＷに対して薬液を静止するように供給することができ、さらに、ウエハＷから薬液を吸引除去することができる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施形態について図８を参照して説明する。
図８は本実施形態に係る基板処理装置の薬液供給部を示す。
図８に示すように、本実施形態では、供給ノズル１６の先端にはスポンジ３６が取り付けられており、スポンジ３６から染み出した薬液がウエハＷの周縁部に供給されるようになっている。スポンジ３６はウエハＷと非接触に配置され、スポンジ３６とウエハＷとの距離は第１の実施形態と同様である。なお、スポンジ以外にも、布などの多孔質の材料を使用しても良い。
【００３９】
次に、本発明の第４の実施形態について図９を参照して説明する。
図９（ａ）は本実施形態に係る基板処理装置が備える薬液供給部を示し、図９（ｂ）は本実施形態に係る基板処理装置が備える薬液供給部及び薬液除去部の他の例を示す。
【００４０】
図９（ａ）に示すように、ウエハＷの周縁部の上方に第１の供給ノズル１６Ａが配置され、ウエハＷの外周端部に近接して第２の供給ノズル１６Ｂが配置されている。このように配置された２つの供給ノズル１６Ａ，１６Ｂから薬液を供給することにより、ウエハＷの処理範囲が制御できると共に、ウエハＷの外周端部を含む周縁部を確実に処理することができる。
【００４１】
また、図９（ｂ）に示すように、２つの供給ノズル１６Ａ，１６Ｂと２つの吸引ノズル２１Ａ，２１Ｂを、ウエハＷの円周方向に沿って交互に配置してもよい。この場合、各供給ノズル１６Ａ，１６Ｂからは１種類の薬液を供給してもよく、また、供給ノズル１６Ａ，１６Ｂからそれぞれ異なる薬液を供給してもよい。いずれの場合でも、第１の供給ノズル１６Ａから供給された薬液は第１の吸引ノズル２１Ａにより吸引され、第２の供給ノズル１６Ｂから供給された薬液は第２の吸引ノズル２１Ｂにより吸引される。
【００４２】
次に、図１０の装置全体を示す平面図を参照して、以上説明したような本発明の実施の形態である基板処理装置１２５を有する、半導体基板に銅めっきを施すめっき装置を説明する。
図１０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、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、かつ、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、かつ、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になっている。
【００４３】
上記清浄空間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。
【００４４】
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、さら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。
【００４５】
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と上記洗浄・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。
上記一方の第１基板ステージ１２３ｂおよび第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。
【００４６】
これにより、第１搬送装置１１７は、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および第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、第１基板ステージ１２３ａ，１２３ｂ、前処理ユニット１２１およ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、第１基板ステージ１２３ａ，１２３ｂ、基板洗浄装置１２５および第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。
【００４７】
更に、上記設備１１０の内部には、上記第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から取り出し、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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処理ユニットの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。
【００５０】
ここで、上記搬送装置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、双方をウェ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。
【００５１】
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り出し、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理液を飛散させることなく基板上に供給することができるので、チャンバー内の清浄雰囲気を維持することができると共に、処理液の基板との反応効率を向上させて処理液の使用量を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置のエッチング部を示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すエッチング部の側面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すエッチング部の平面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の薬液供給部の他の例を示す側面図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の気液分離部の概略図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の気液分離部及び再生部を示す概略図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す気液分離部及び再生部の他の例を示す概略図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置のロールチャックとエッチング部との関係を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の薬液供給部を示す側面図である。
【図９】図９（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の薬液供給部を示す側面図であり、図９（ｂ）は本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の薬液供給部及び薬液除去部の他の例を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る基板処理装置を備えた半導体基板に銅めっきを施すめっき装置の平面図である。
【符号の説明】
１チャンバー
２チャンバーカバー
３排気／排液管
６上部シャフト
７フレキシブルジョイント
９導管
１０上部ディスク
１１真空チャック（回転保持部）
１５薬液供給部
１６供給ノズル
１７薬液導入管
１８薬液貯留タンク
２０薬液除去部
２１吸引ノズル
２２薬液導出管
２３吸引源
２７気液分離部
２８レベルセンサ
２９弁
３２再生部
３５ａ〜３５ｆロールチャック
３６スポンジ
１１０設備
１２５基板処理装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for processing a substrate such as a semiconductor wafer, and more particularly to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for etching a thin film formed on a peripheral portion of a substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a wiring material for forming a circuit on a substrate such as a semiconductor wafer, the movement of using copper (Cu) having low electrical resistivity and high electromigration resistance instead of aluminum or an aluminum alloy has become prominent. . This type of copper wiring is generally formed by embedding copper in a fine recess provided on the surface of the substrate. As a method of forming this copper wiring, there is a technique such as CVD, sputtering or plating, but in any case, copper is formed on almost the entire surface of the substrate, and unnecessary copper is formed by chemical mechanical polishing (CMP). To be removed.
[0003]
Copper easily diffuses into the silicon oxide film in the semiconductor manufacturing process and degrades the insulating properties of the silicon oxide film. Therefore, unnecessary copper formed in areas other than the circuit forming portion can be completely removed from the substrate. Required. In particular, the copper formed on the peripheral edge of the substrate (including the edge and bevel) adheres to the arm of the transfer robot that transfers the substrate, the cassette that stores the substrate, etc., and this copper diffuses and contaminates other processes. This may cause so-called cross contamination. Therefore, it is necessary to completely remove the copper film formed on the peripheral portion of the substrate immediately after the copper film forming process or the CMP process.
[0004]
Therefore, conventionally, an etching process for supplying a processing solution to a substrate and removing a copper film formed on a peripheral portion of the substrate has been widely performed. This etching process is performed by rotating the substrate in the chamber and supplying the processing liquid to the peripheral edge of the rotating substrate. Then, the processing liquid supplied to the substrate reacts with the copper film on the substrate, is recovered after removing the copper film, and is used again for the etching process.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional etching processing method, since the processing liquid is supplied to the substrate from a position somewhat away from the substrate, the processing liquid that hits the substrate is scattered, and the atmosphere in the chamber that requires high cleanliness is contaminated. The problem of being done has arisen. Further, according to the conventional method, the processing liquid is continuously supplied onto the substrate so that the processing liquid on the substrate is always replaced, but the amount of the processing liquid supplied for reaction is small. For this reason, it is necessary to supply a much larger amount of processing liquid to the substrate than the amount of processing liquid actually required for etching, and it has been desired to reduce the amount of processing liquid used.
[0006]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and can supply the processing liquid to the substrate without scattering, thereby maintaining a clean atmosphere in the chamber, It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of reducing the amount of processing liquid used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-described object, a substrate processing apparatus of the present invention includes a mechanism for rotating a substrate while holding the substrate substantially horizontal, a supply nozzle for supplying a processing liquid to a peripheral portion of the rotating substrate, and the supply nozzle. And a suction nozzle that sucks the processing liquid, which is disposed at a position where the opening position in the rotation direction is different,The substrate is 500 min ^-1 The substrate is rotated at the following low speed, and a small amount of the processing liquid is supplied onto the substrate rotating at the low speed at a flow rate of 100 ml / min. The supply nozzle is close to the suction nozzle along the rotation direction of the substrate. And the processing liquid disposed on the rotation direction side of the suction nozzle and supplied to the peripheral edge of the substrate from the supply nozzle stays on the substrate,The processing liquid supplied to the peripheral edge of the substrate by the supply nozzle moves to the opening position of the suction nozzle by the rotation of the substrate, and the processing liquid is sucked and removed by the suction nozzle.To process the peripheral edge of the substrateIt is characterized by this. According to the present invention configured as described above, the processing liquid can be supplied onto the substrate without being scattered. As a result, a clean atmosphere in the chamber can be maintained, and the reaction efficiency of the processing liquid with the substrate can be improved to reduce the amount of processing liquid used.
[0008]
  placeLiquid supplynozzleThe treatment liquid supplied by the treatment liquidAfter supplyTreatment liquid to be removed from the substrateSuction nozzleSet upBecauseAs a result, the amount and range of the processing liquid present on the substrate can be kept constant. In addition, most of the processing liquidSuction nozzleSince the amount of the processing liquid that is removed by the step and flows out of the substrate is small, contamination of the atmosphere in the chamber can be prevented.
[0009]
  Also,The processing liquid removal unit includes a gas-liquid separation unit that separates the sucked processing liquid and gas.Is preferred.
  Also,A regenerating unit that regenerates the processing liquid separated by the gas-liquid separation unit and supplies it to the processing liquid supply unit.It is preferable to provide.
  As a result, the processing liquid can be collected and reused, and the total amount of the processing liquid used can be reduced.
[0010]
  A plurality of supply nozzles may be arranged.
  Thereby, for example, the first treatment liquidnozzleIs disposed above the peripheral edge of the substrate to supply the second processing liquid.nozzleIs disposed at the outer peripheral edge of the substrate, the peripheral edge of the substrate including the outer peripheral edge can be reliably processed, and the range to be processed can be accurately processed.
[0011]
  In addition, a cleaning liquid supply unit that supplies the cleaning liquid to the substrate may be provided.
  Further, a purge mechanism for supplying an inert gas to the surface of the substrate may be provided.
  In the substrate processing method of the present invention, the substrate is rotated while being held substantially horizontally, and the processing liquid is supplied from the supply nozzle to the peripheral portion of the rotating substrate,The substrate is 500 min ^-1 The substrate is rotated at the following low speed, and a small amount of the processing liquid is supplied onto the substrate rotating at the low speed at a flow rate of 100 ml / min or less, and the supply nozzle is close to the suction nozzle along the rotation direction of the substrate, And the processing liquid disposed on the rotation direction side of the suction nozzle and supplied to the peripheral edge of the substrate from the supply nozzle stays on the substrate,The processing liquid supplied to the peripheral portion of the substrate by the supply nozzle is rotated by the substrate.SaidMoves to the opening position of the suction nozzle and sucks and removes the processing liquid by the suction nozzleTo process the peripheral edge of the substrateIt is characterized by this.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A substrate processing apparatus described below as an embodiment is an apparatus for etching a copper film formed on a wafer (substrate). In addition, in each figure, the same code | symbol or a similar code | symbol is attached | subjected to the mutually same or equivalent member, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The embodiments included in the detailed description of the invention are described for the purpose of explaining the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.
[0013]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The chamber 1 in which the wafer W is accommodated includes a cylindrical chamber body 1a and a chamber cover 2 that covers the upper end of the chamber body 1a. The cylindrical chamber main body 1a is erected in the vertical direction, and the lower side is blocked by the bottom 1b. The chamber cover 2 is formed in a bowl shape, and covers the upper end of the chamber body 1a. The upper end portion of the chamber body 1a and the outer peripheral portion of the chamber cover 2 are in close contact with each other so that the inside of the chamber 1 can be sealed from the outside air.
[0014]
The bottom part 1b is slightly inclined with respect to the horizontal, and is the lowest part of the inclination. At the connecting part between the bottom part 1b and the chamber body 1a, the chamber body 1a has an exhaust A drain pipe 3 is formed.
[0015]
An opening 2a is formed at the center of the chamber cover 2, and an upper shaft 6 is provided through the opening 2a in the vertical direction. The upper shaft 6 has a disc-shaped flange 6a at the upper end thereof. The opening 2a and the flange portion 6a of the chamber cover 2 are sealed and connected by a bellows-like (bellows-like) flexible joint 7. A conduit 9 is formed through the center of the upper shaft 6. This conduit 9 is filled with nitrogen gas (N₂) Or an inert gas such as argon (Ar) is supplied to the wafer surface.
[0016]
The chamber cover 2 and the upper shaft 6 are connected by a connecting member (not shown). The connecting member includes a drive device (not shown) that drives the upper shaft 6 with respect to the chamber cover 2, and the relative position between the chamber cover 2 and the upper shaft 6 can be adjusted by this drive device. It has become. The flexible joint 7 described above expands and contracts in response to a change in the relative position between the chamber cover 2 and the upper shaft 6 so that the inside and outside of the chamber 1 are maintained.
[0017]
An upper disk 10 that is a circular flat plate is horizontally formed or attached to the lower end of the upper shaft 6. The lower surface of the upper disk 10 is configured to face the surface of a circular wafer W, which is a substrate to be processed, in parallel. The gap between the lower surface of the upper disk 10 and the surface of the wafer W is preferably as narrow as possible, and is adjusted as appropriate within a range of 0.5 to 20 mm, for example. This gap is preferably about 0.8 to 10 mm, more preferably about 1 to 4 mm, so that the inert gas supplied through the conduit 9 flows uniformly on the surface of the wafer W. By adjusting the gap, the object of protecting the wafer W with a relatively small amount of inert gas can be achieved. This clearance adjustment can be performed by adjusting the relative position between the upper shaft 6 and the chamber cover 2. A purge mechanism is constituted by the upper shaft 6, the upper disk 10, and an inert gas supply source (not shown).
[0018]
Inside the chamber 1, a vacuum chuck 11 (rotation holding unit) that rotates the wafer W while holding it is installed. A through hole 11 a communicating with a vacuum source (not shown) is formed inside the vacuum chuck 11, and an end portion of the through hole 11 a is formed in an opening 11 b provided on the upper portion of the vacuum chuck 11. Communicate. The wafer W is placed on the upper end surface of the vacuum chuck 11 and is sucked and held on the vacuum chuck 11 by a vacuum source. Further, a driving source (not shown) for rotating the vacuum chuck 11 is connected to the vacuum chuck 11, and the wafer W attracted and held by the vacuum chuck 11 is rotated by the driving source. . Here, the rotation speed of the wafer W needs to be low, specifically 500 min.^-1Below, preferably 5 to 200 min^-1It is.
[0019]
Next, an etching unit provided in the substrate processing apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. 2A is a perspective view showing an etching part of the substrate processing apparatus according to the present embodiment, FIG. 2B is a side view of the etching part shown in FIG. 2A, and FIG. FIG. 3 is a plan view of an etching portion shown in FIG.
[0020]
The etching unit includes a chemical solution supply unit 15 that supplies a chemical solution to the wafer W and a chemical solution removal unit 20 that removes the chemical solution from the wafer W. The chemical solution supply unit 15 includes a supply nozzle 16 that supplies a chemical solution to the peripheral portion of the wafer W, a chemical solution introduction pipe 17 connected to the supply nozzle 16, and a chemical solution storage tank 18 connected to the chemical solution introduction pipe 17. ing. As shown in FIG. 2 (b), the supply nozzle 16 has an opening 16 a at a position close to the peripheral edge of the wafer W, and the chemical solution in the chemical solution storage tank 18 passes through the chemical solution introduction pipe 17. It is supplied from the supply nozzle 16 to the peripheral edge of the wafer W.
[0021]
Here, the peripheral portion of the wafer refers to a region where a circuit is not formed on the peripheral portion of the wafer, or a region which is not used as a chip even if a circuit is formed on the peripheral portion of the wafer. In this embodiment, a chemical solution for etching the copper film is used as the treatment solution. Therefore, the chemical solution supply unit 15 and the chemical solution removal unit 20 in the present embodiment constitute a treatment liquid supply unit and a treatment solution removal unit, respectively.
[0022]
Here, the chemical solution supplied from the chemical solution supply unit 15 is a mixed solution containing at least one of a mineral acid or an organic acid and further containing at least one of an oxidizing agent. Mineral acids include hydrofluoric acid (HF), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO₃) Or sulfuric acid (H₂SO₄And the like, and acetic acid, formic acid, or oxalic acid is used as the organic acid. The oxidizing agent is hydrogen peroxide (H₂O₂) Water or ozone (O₃) Water is used.
[0023]
In the present embodiment, the flow rate and flow rate of the chemical solution supplied from the supply nozzle 16 are set to be small. Specifically, the flow rate of the chemical solution is preferably 100 ml / min or less, more preferably 20 ml / min, and even more preferably 5 ml / min or less. Further, the distance between the opening 16a of the supply nozzle 16 and the surface of the wafer W is preferably 5 mm or less, more preferably 1 mm or less.
[0024]
In this way, since a small amount of chemical liquid is supplied from a position close to the wafer onto the wafer rotating at a low speed, the chemical liquid supplied to the wafer is stationary with respect to the wafer. Here, “the chemical solution is stationary with respect to the wafer” means that the chemical solution supplied to the rotating wafer from the chemical solution supply unit 15 at the fixed position stays at a point in contact with the wafer and is relatively viewed from the wafer. It means the state of being stationary. That is, the chemical solution supplied to the wafer does not move in the rotation direction of the wafer during the rotation of the wafer and does not jump out of the wafer due to centrifugal force. Therefore, according to the present embodiment, since the chemical solution does not flow out of the wafer and stays on the wafer, the time for the chemical solution to contact the wafer becomes long, and the amount of the chemical solution used can be reduced.
[0025]
As shown in FIG. 3A, the supply nozzle 16 may be configured to move in the radial direction of the wafer W. With this configuration, the processing target area can be freely adjusted. Here, the processing target area refers to a peripheral area of the wafer to be processed, and is generally set in mm from the outer peripheral edge of the wafer to the inside. Further, as shown in FIG. 3B, the supply nozzle 16 may be retracted from the vicinity of the wafer after the wafer processing or when the wafer is retracted. With this configuration, it is possible to easily carry in and out the wafer.
[0026]
  The chemical solution supplied to the wafer W by the chemical solution supply unit 15 is removed from the wafer W by the chemical solution removal unit 20. The chemical liquid removing unit 20 includes a suction nozzle 21 and a suction source 23 connected to the suction nozzle 21 via a chemical liquid outlet tube 22. The position of the suction port (not shown) of the suction nozzle 21 in the wafer radial direction is the same as the position of the opening 16 a of the supply nozzle 16.TimeIt is. Accordingly, the chemical liquid supplied to the wafer W by the chemical liquid supply unit 15 moves to the suction port of the suction nozzle 21 by the rotation of the wafer W, and is sucked and removed from the suction nozzle 21.
[0027]
Although the suction nozzle 21 and the wafer W are not in contact with each other, it is preferable that the suction port of the suction nozzle 21 be as close as possible to the wafer W in order to increase the suction efficiency of the chemical solution. As the suction source 23, a vacuum pump or an ejector is used.
[0028]
FIG. 4 is a schematic view of a gas-liquid separation unit of the substrate processing apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, a gas-liquid separator 27 is provided in the middle of the chemical solution outlet tube 22. The mixture of the chemical solution and the gas sucked from the suction nozzle 21 by the suction source 23 is introduced into the gas-liquid separation unit 27, and only the chemical solution is stored in the gas-liquid separation unit 27. On the other hand, the gas introduced into the gas-liquid separator 27 is sucked by the suction source 23. The path from the suction nozzle 21 to the suction source 23 is sealed to enhance the suction efficiency of the chemical solution. In addition, a vacuum gauge and a vacuum pressure adjusting valve may be installed in the gas-liquid separation unit 27, and the suction force of the chemical solution removing unit 20 may be controlled by adjusting the vacuum pressure.
[0029]
FIG. 5A is a schematic diagram showing a gas-liquid separation unit and a regeneration unit of the substrate processing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 5B is a diagram of the gas-liquid separation unit and the regeneration unit shown in FIG. It is the schematic which shows another example.
As shown in FIG. 5 (a), a regeneration unit 32 is connected to the bottom of the gas-liquid separation unit 27, and the chemical liquid separated by the gas-liquid separation unit 27 is introduced into the regeneration unit 32. ing. The chemical solution introduced into the regeneration unit 32 is filtered by a filter (not shown) and then supplied to the chemical solution storage tank 18 of the chemical solution supply unit 15 described above. As shown in FIG. 5 (b), the gas-liquid separation unit 27 may be provided with a level sensor 28 for detecting the liquid level position of the stored chemical liquid, and after completion of the suction and removal of the chemical liquid, or the liquid A mechanism may be provided in which the valve 29 is opened to send the chemical solution to the regenerating unit 32 when the surface position reaches a predetermined value or more.
[0030]
As described above, the chemical solution supplied to the wafer W is collected via the chemical solution removing unit 20, the gas-liquid separation unit 27, and the regenerating unit 32, and is supplied again from the chemical solution supply unit 15 to the wafer W. In the present embodiment, since the chemical liquid supplied to the wafer W is sucked on the wafer W, the chemical liquid can be recovered with almost no dilution. That is, compared with the conventional method of collecting the chemical solution flowing out from the wafer from the drainage port of the chamber, the chemical solution is diluted and contaminated very little. Furthermore, in this embodiment, since the concentration reduction of the chemical solution regenerated by the regenerating unit 32 is small, it is possible to maintain the processing capability of the chemical solution that is reused.
[0031]
The chemical solution supplied to the wafer W is removed by the chemical solution removing unit 20, but a trace amount of chemical solution remains on the wafer W. For this reason, the substrate processing apparatus is provided with a cleaning liquid supply unit (not shown) for cleaning (rinsing) the wafer W. The cleaning liquid supply unit has a plurality of nozzles arranged on the front surface side and the back surface side of the wafer W, and the cleaning liquid (rinsing liquid) is supplied from the nozzles toward the wafer W. Note that ultrapure water is used as the cleaning liquid.
[0032]
Next, the operation of the substrate processing apparatus according to this embodiment will be described.
In FIG. 1, first, a wafer W to be processed is rotated while being held by a vacuum chuck 11. Next, for example, a mixed solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide is supplied as an etching solution from the supply nozzle 16 of the chemical solution supply unit 15 to the peripheral portion of the rotating wafer W. At the same time, an inert gas, typically nitrogen gas, is supplied from the conduit 9 toward the surface of the wafer W.
[0033]
Since the inert gas supplied from the conduit 9 flows in the direction from the center of the wafer W to the peripheral portion, the flow of the inert gas prevents the chemical atmosphere and mist from entering the central portion of the wafer W. The Therefore, it is possible to prevent the wafer surface from being altered by the chemical atmosphere and mist, and furthermore, it is possible to prevent oxidation of the copper film due to the reaction between oxygen and mist in the atmosphere. The supply amount of the inert gas is set to such an amount that the chemical solution atmosphere does not flow into the central portion of the wafer and the chemical solution supplied to the peripheral portion of the wafer does not fly out of the wafer. .
[0034]
The chemical solution is supplied onto the wafer W so as to be stationary with respect to the rotating wafer W. Then, the chemical liquid on the wafer W moves to the suction nozzle 21 of the chemical liquid removal unit 20 by the rotation of the wafer W, and is suctioned and removed by the suction nozzle 21. In other words, the chemical solution exists on the wafer W from the time when it is supplied from the chemical solution supply unit 15 until the chemical solution is removed by the chemical solution removal unit 20, and the etching process is performed during this time. The chemical solution sucked by the chemical solution removing unit 20 is supplied to the chemical solution supply unit 15 through the gas-liquid separation unit 27 and the regeneration unit 32, and is supplied again from the chemical solution supply unit 15 to the wafer W. When the etching process is completed, ultrapure water is supplied to the wafer W from a cleaning liquid supply unit (not shown), and cleaning (rinsing) of the chemical liquid used for the etching process is performed.
[0035]
Next, a second embodiment of the substrate processing apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the configuration and operation not particularly described are the same as those in the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the main part of the substrate processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 7 is a perspective view showing the relationship between the roll chuck and the etching unit of the substrate processing apparatus according to the present embodiment.
[0036]
Six openings are formed in the bottom portion 1b (not shown), and six roll chucks 35a to 35f that pass through the openings and hold the wafer W horizontally are provided upright. The six roll chucks 35a to 35f rotate in synchronization with each other, whereby the wafer W rotates at a low speed. Further, the chemical solution supply unit 15 and the chemical solution removal unit 20 (etching unit) are disposed between the roll chucks 35a to 35f. The rotation speed of the wafer W rotated by the roll chucks 35a to 35f is the same as that in the first embodiment.
[0037]
As in the present embodiment, even when the roll chucks 35 a to 35 f are used as the rotation holding unit, the chemical solution supply unit 15 and the chemical solution removal unit 20 can be disposed close to the wafer W. Therefore, the chemical liquid can be supplied to the rotating wafer W so as to be stationary, and the chemical liquid can be sucked and removed from the wafer W.
[0038]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 shows a chemical solution supply unit of the substrate processing apparatus according to this embodiment.
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, a sponge 36 is attached to the tip of the supply nozzle 16, and the chemical liquid that has exuded from the sponge 36 is supplied to the peripheral edge of the wafer W. The sponge 36 is disposed in non-contact with the wafer W, and the distance between the sponge 36 and the wafer W is the same as in the first embodiment. In addition to the sponge, a porous material such as cloth may be used.
[0039]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9A shows a chemical solution supply unit provided in the substrate processing apparatus according to this embodiment, and FIG. 9B shows another example of the chemical supply unit and chemical removal unit provided in the substrate processing apparatus according to this embodiment. Show.
[0040]
As shown in FIG. 9A, the first supply nozzle 16 </ b> A is disposed above the peripheral edge of the wafer W, and the second supply nozzle 16 </ b> B is disposed in the vicinity of the outer peripheral end of the wafer W. By supplying the chemical solution from the two supply nozzles 16A and 16B arranged in this way, the processing range of the wafer W can be controlled, and the peripheral portion including the outer peripheral end portion of the wafer W can be reliably processed.
[0041]
9B, the two supply nozzles 16A and 16B and the two suction nozzles 21A and 21B may be alternately arranged along the circumferential direction of the wafer W. In this case, one type of chemical solution may be supplied from each of the supply nozzles 16A and 16B, or different chemical solutions may be supplied from the supply nozzles 16A and 16B. In any case, the chemical liquid supplied from the first supply nozzle 16A is sucked by the first suction nozzle 21A, and the chemical liquid supplied from the second supply nozzle 16B is sucked by the second suction nozzle 21B.
[0042]
Next, a plating apparatus for performing copper plating on a semiconductor substrate having the substrate processing apparatus 125 according to the embodiment of the present invention as described above will be described with reference to a plan view showing the entire apparatus of FIG.
As shown in FIG. 10, this plating apparatus is arranged in a rectangular facility 110 and configured to continuously perform copper plating on a semiconductor substrate. The facility 110 is partitioned into a plating space 112 and a clean space 113 by a partition wall 111, and each of the plating space 112 and the clean space 113 can be independently supplied and exhausted. The partition wall 111 is provided with an openable / closable shutter (not shown). In addition, the pressure in the clean space 113 is lower than the atmospheric pressure and higher than the pressure in the plating space 112, so that the air in the clean space 113 does not flow out of the facility 110, and The air in the plating space 112 does not flow into the clean space 113.
[0043]
In the clean space 113, two cassette stages 115 for placing a substrate storage cassette and two cleaning / drying devices 116 for cleaning (rinsing) and drying the plated substrate with pure water are disposed. Furthermore, a fixed and rotatable first transfer device (four-axis robot) 117 for transferring a substrate is provided. As the cleaning / drying device 116, for example, a cleaning liquid supply nozzle that supplies ultrapure water to both the front and back surfaces of the substrate and spins the substrate at a high speed to dehydrate and dry it is used.
[0044]
On the other hand, in the plating space 112, two pretreatment units 121 that perform pretreatment of substrate plating and invert the substrate after pretreatment by the reversing machine 120, and copper with the surface facing down on the surface of the substrate Four plating processing units 122 for performing plating processing and two first substrate stages 123a and 123b for placing and holding a substrate are disposed, and a self-propelled and rotatable second transfer device that further transfers the substrate. (4-axis robot) 124 is provided.
[0045]
Two substrate cleaning devices 125 that are located in the clean space 113 and clean the plated substrate with a chemical solution such as an acid solution or an oxidant solution, and between the substrate cleaning device 125 and the cleaning / drying device 116 The second substrate stages 126a and 126b are arranged at the position 3, and a fixed and rotatable third transfer device (four-axis robot) 127 that transfers the substrate to a position sandwiched between two substrate cleaning devices 125. Is provided.
The one first substrate stage 123b and the second substrate stage 126b are configured so that the substrate can be washed with water, and provided with a reversing machine 120 that reverses the substrate.
[0046]
Accordingly, the first transport device 117 transports the substrate between the cassette placed on the cassette stage 115, the cleaning / drying device 116, and the second substrate stages 126a and 126b, and the second transport device 124 The substrate is transferred between the stages 123a and 123b, the pretreatment unit 121, and the plating unit 122, and the third transfer device 127 is between the first substrate stages 123a and 123b, the substrate cleaning device 125, and the second substrate stages 126a and 126b. The board is transported.
[0047]
Furthermore, a container 128 that houses a substrate for adjustment operation is built in the facility 110 and is located below the first substrate stage 123a, and the second transfer device 124 stores the substrate for adjustment operation in the container 128. And after the adjustment operation is completed, it is returned to the container 128 again. In this way, by incorporating the container 128 that accommodates the substrate for adjustment operation inside the equipment 110, it is possible to prevent contamination and reduction of throughput due to introduction of the substrate for adjustment operation from the outside during the adjustment operation. Can do.
[0048]
The placement position of the container 128 may be anywhere in the facility 110 as long as it can be taken out and stored by any of the transfer devices, but is placed near the first substrate stage 123a. Thus, the adjustment operation using the substrate for adjustment operation can be accommodated in the container 128 after being washed and dried, starting from the pretreatment to the plating treatment.
[0049]
Here, the pre-processing unit which performs the pre-processing which improves the wettability of the plating with respect to a board | substrate can also be abbreviate | omitted. Further, the pre-plating unit for performing the pre-plating for reinforcing the seed layer attached to the substrate before plating is replaced with one of the plating units, or one of the pre-processing units. It can also be installed instead. In this case, instead of the pretreatment unit, a water washing unit is provided between the pre-plating and the plating and / or for water washing after the plating.
[0050]
Here, the transfer device 117 has two drop-type hands, the upper side is a dry hand, and the lower side is a wet hand, and the transfer devices 124 and 127 are drop-type 2 hands. It has a book hand and both are wet hands, but it is of course not limited to this.
[0051]
Next, an outline of the substrate flow in this embodiment will be described. The substrate is stored in the cassette with the front surface (element formation surface, processing surface) facing upward and is placed on the cassette stage 115. Then, the first transport device 117 takes out the substrate from the cassette, moves onto the second substrate stage 126a, and places the substrate on the second substrate stage 126a. Then, the third transfer device 127 moves the substrate on the second substrate stage 126a to the first substrate stage 123a. Next, the second transport device 124 receives the substrate from the first substrate stage 123a and passes it to the pretreatment unit 121. After the pretreatment in the pretreatment unit 121 is completed, the reversing machine 120 makes the surface of the substrate face downward. The substrate is reversed and transferred to the second transfer device 124 again. Then, the second transport device 124 passes the substrate to the head portion of the plating unit 122.
[0052]
After the plating process and the draining of the substrate are performed in the plating unit 122, the substrate is transferred to the second transfer device 124, and the second transfer device 124 transfers the substrate to the first substrate stage 123b. The substrate is reversed by the reversing machine 120 of the first substrate stage 123b so that the surface faces upward, and is transferred to the substrate cleaning device 125 by the third transport device 127. The substrate that has been subjected to the chemical cleaning, pure water rinsing, and spin solution cutting in the substrate cleaning device 125 is transported to the first substrate stage 123b by the third transport device 127. Next, the first transport device 117 receives the substrate from the first substrate stage 123b, transfers the substrate to the cleaning / drying device 116, and rinses and spin-drys with pure water in the cleaning / drying device 116. The dried substrate is stored in a substrate cassette placed on the cassette stage 115 by the first transport device 117.
[0053]
Here, the pre-processing in the pre-processing unit can be omitted. When the pre-plating unit is installed, the substrate taken out from the cassette is pre-plated by the pre-plating unit and subjected to the plating process by the plating unit with or without the water washing process. Is given. After the plating, it is transferred to the first cleaning device through the water washing step or without the water washing step.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the processing liquid can be supplied onto the substrate without being scattered, a clean atmosphere in the chamber can be maintained and the reaction efficiency of the processing liquid with the substrate can be maintained. As a result, the amount of processing solution used can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 (a) is a perspective view showing an etching unit of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) is a side view of the etching unit shown in FIG. 2 (a). FIG. 2 (c) is a plan view of the etching portion shown in FIG. 2 (a).
FIGS. 3A and 3B are side views showing another example of the chemical solution supply unit of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 4 is a schematic view of a gas-liquid separation unit of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 (a) is a schematic diagram showing a gas-liquid separation unit and a regeneration unit of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) is a diagram of FIG. 5 (a). It is the schematic which shows the other example of the gas-liquid separation part shown and the reproduction | regeneration part.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a relationship between a roll chuck and an etching unit of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view showing a chemical solution supply unit of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 (a) is a side view showing a chemical solution supply unit of a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 (b) is according to the fourth embodiment of the present invention. It is a top view which shows the other example of the chemical | medical solution supply part and chemical | medical solution removal part of a substrate processing apparatus.
FIG. 10 is a plan view of a plating apparatus for performing copper plating on a semiconductor substrate equipped with a substrate processing apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 chamber
2 Chamber cover
3 Exhaust / drain pipe
6 Upper shaft
7 Flexible joint
9 Conduit
10 Upper disk
11 Vacuum chuck (rotation holding part)
15 Chemical supply section
16 Supply nozzle
17 Chemical solution introduction tube
18 Chemical storage tank
20 chemical removal part
21 Suction nozzle
22 Chemical solution outlet tube
23 Suction source
27 Gas-liquid separator
28 Level sensor
29 valves
32 Playback unit
35a-35f Roll chuck
36 sponge
110 facilities
125 substrate processing equipment

Claims

A mechanism for rotating while holding the substrate substantially horizontal;
A supply nozzle for supplying a processing liquid to the peripheral portion of the rotating substrate;
A suction nozzle for sucking the processing liquid, which is disposed at a position where the opening position in the rotation direction is different from the supply nozzle;
The substrate rotates at a low speed of 500 min ⁻¹ or less, a small amount of the processing liquid is supplied onto the substrate rotating at the low speed at a flow rate of 100 ml / min or less, and the supply nozzle is arranged along the rotation direction of the substrate. The processing liquid disposed near the suction nozzle and on the rotation direction side of the suction nozzle, and supplied to the peripheral edge of the substrate from the supply nozzle stays on the substrate.
The processing liquid supplied to the peripheral portion of the substrate by the supply nozzle moves to the opening position of the suction nozzle by the rotation of the substrate, and the processing liquid is sucked and removed by the suction nozzle, whereby the peripheral portion of the substrate The substrate processing apparatus characterized by performing the process.

The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the suction nozzle is connected to a gas-liquid separation unit that separates the sucked processing liquid and gas.

The substrate processing apparatus according to claim 2, further comprising a regeneration unit that regenerates the processing liquid separated by the gas-liquid separation unit and supplies the processing liquid from the supply nozzle to a peripheral portion of the substrate.

Two sets of suction nozzles and supply nozzles are provided, the first set includes the first suction nozzle and the first supply nozzle, and the second set includes the second suction nozzle and the second supply nozzle. And consist of
The first suction nozzle and the first supply nozzle are close to each other along the rotation direction of the substrate, and the first supply nozzle is disposed on the rotation direction side of the first suction nozzle, and The second suction nozzle is disposed at a position rotated by 180 ° along the rotation direction of the substrate with respect to the first suction nozzle, and the second supply nozzle is disposed on the substrate with respect to the first supply nozzle. Arranged at a position rotated by 180 ° along the rotation direction of
The processing liquid supplied to the peripheral edge of the substrate from the first supply nozzle stays on the substrate, and moves to the opening position of the second suction nozzle by the rotation of the substrate. The processing liquid sucked and removed by the second suction nozzle and supplied to the peripheral edge of the substrate from the second supply nozzle stays on the substrate, and is rotated to the opening position of the first suction nozzle by the rotation of the substrate. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus moves and the processing liquid is sucked and removed by the first suction nozzle .

The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a position of the suction port of the suction nozzle in the radial direction of the substrate is the same as a position of the opening of the supply nozzle.

The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a rotation speed of the substrate is 5 to 200 min ⁻¹ .

Rotate while holding the board approximately horizontal,
The processing liquid is supplied from the supply nozzle to the peripheral portion of the rotating substrate,
The substrate rotates at a low speed of 500 min ⁻¹ or less, a small amount of the processing liquid is supplied onto the substrate rotating at the low speed at a flow rate of 100 ml / min or less, and the supply nozzle sucks along the rotation direction of the substrate. Close to the nozzle and disposed on the rotation direction side of the suction nozzle, the processing liquid supplied from the supply nozzle to the peripheral edge of the substrate stays on the substrate,
The processing liquid supplied to the peripheral edge of the substrate by the supply nozzle is moved to the opening position of the suction nozzle by the rotation of the substrate, and the processing liquid is sucked and removed by the suction nozzle to thereby remove the processing liquid. A substrate processing method comprising performing processing.

The substrate processing method according to claim 7, wherein a rotation speed of the substrate is 5 to 200 min ⁻¹ .