JP2002161381A - ルテニウム膜のエッチング方法 - Google Patents
ルテニウム膜のエッチング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特に回路形成部以外の基板周縁部および裏
面、その他の部分に成膜ないし付着したルテニウムを確
実にエッチング除去できるようにしたルテニウム膜のエ
ッチング方法を提供する。 【解決手段】 基板に形成したルテニウム膜を、ｐＨ１
２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液でエ
ッチングする。
面、その他の部分に成膜ないし付着したルテニウムを確
実にエッチング除去できるようにしたルテニウム膜のエ
ッチング方法を提供する。 【解決手段】 基板に形成したルテニウム膜を、ｐＨ１
２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液でエ
ッチングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルテニウム膜のエ
ッチング方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板の周縁
部や裏面、その他の部分に成膜ないし付着した不要なル
テニウム膜をエッチング除去するのに使用されるルテニ
ウム膜のエッチング方法に関する。
ッチング方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板の周縁
部や裏面、その他の部分に成膜ないし付着した不要なル
テニウム膜をエッチング除去するのに使用されるルテニ
ウム膜のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体基板上に高誘電体ないし強
誘電体を用いたキャパシタを形成する際の電極材料とし
て、白金属の金属ないしその酸化物が候補として上がっ
ている。中でもルテニウムは成膜性が良好であることか
ら、実現性の高い材料として検討が進んでいる。
誘電体を用いたキャパシタを形成する際の電極材料とし
て、白金属の金属ないしその酸化物が候補として上がっ
ている。中でもルテニウムは成膜性が良好であることか
ら、実現性の高い材料として検討が進んでいる。
【０００３】ルテニウムを成膜する方法としては、スパ
ッタリングやＣＶＤといった方法があるが、いずれにし
ても、周縁部を含む基板の表面全面にルテニウムを成膜
するようにしている。このため、基板の周縁部にもルテ
ニウム膜が成膜され、かつ裏面にも不可抗力的にルテニ
ウムによる汚染が生じる。
ッタリングやＣＶＤといった方法があるが、いずれにし
ても、周縁部を含む基板の表面全面にルテニウムを成膜
するようにしている。このため、基板の周縁部にもルテ
ニウム膜が成膜され、かつ裏面にも不可抗力的にルテニ
ウムによる汚染が生じる。
【０００４】ここで、回路形成部以外の基板の周縁部及
び裏面に成膜ないし付着したルテニウムは不要であるば
かりでなく、その後の基板の搬送、保管及び各種処理工
程において、クロスコンタミネーションの原因となり、
例えば、誘電体の性能を低下させることも起こり得る。
従って、ルテニウムの成膜工程やルテニウム膜に対して
何らかの処理を行った後で、これらを完全に除去してお
く必要がある。更に、例えば、キャパシタの電極材料と
してルテニウムを使用した場合には、回路形成部に成膜
したルテニウム膜の一部を除去する工程が必要となる。
び裏面に成膜ないし付着したルテニウムは不要であるば
かりでなく、その後の基板の搬送、保管及び各種処理工
程において、クロスコンタミネーションの原因となり、
例えば、誘電体の性能を低下させることも起こり得る。
従って、ルテニウムの成膜工程やルテニウム膜に対して
何らかの処理を行った後で、これらを完全に除去してお
く必要がある。更に、例えば、キャパシタの電極材料と
してルテニウムを使用した場合には、回路形成部に成膜
したルテニウム膜の一部を除去する工程が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板等
に成膜ないし付着した不要なルテニウム膜をウェットエ
ッチングで除去するようにした技術は未だ開発されてい
ない。これは、ルテニウムそのものが極めて安定であ
り、硝酸や王水などの金属のエッチング剤でもエッチン
グできないことなどにも拠るものと考えられる。
に成膜ないし付着した不要なルテニウム膜をウェットエ
ッチングで除去するようにした技術は未だ開発されてい
ない。これは、ルテニウムそのものが極めて安定であ
り、硝酸や王水などの金属のエッチング剤でもエッチン
グできないことなどにも拠るものと考えられる。
【０００６】本発明は上記に鑑みてなされたもので、特
に回路形成部以外の基板周縁部および裏面、その他の部
分に成膜ないし付着したルテニウムを確実にエッチング
除去できるようにしたルテニウム膜のエッチング方法を
提供することを目的とする。
に回路形成部以外の基板周縁部および裏面、その他の部
分に成膜ないし付着したルテニウムを確実にエッチング
除去できるようにしたルテニウム膜のエッチング方法を
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】請求項１に記載の発明
は、基板に形成されたルテニウム膜を、ｐＨ１２以上か
つ酸化還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液でエッチング
することを特徴とするルテニウム膜のエッチング方法で
ある。これにより、基板にスパッタ法やＣＶＤ法で形成
されたルテニウム膜を確実にエッチング除去できること
が確かめられている。実用的なエッチング速度を確保す
るためには、薬液として、ｐＨが１３以上で、酸化還元
電位が５００mVvsSHE以上のものを使用することが好ま
しい。また、ｐＨが１３以下であると不溶性の二酸化ル
テニウムが析出してパーティクル汚染の原因となるの
で、ｐＨが１４以上であればなお好ましい。
は、基板に形成されたルテニウム膜を、ｐＨ１２以上か
つ酸化還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液でエッチング
することを特徴とするルテニウム膜のエッチング方法で
ある。これにより、基板にスパッタ法やＣＶＤ法で形成
されたルテニウム膜を確実にエッチング除去できること
が確かめられている。実用的なエッチング速度を確保す
るためには、薬液として、ｐＨが１３以上で、酸化還元
電位が５００mVvsSHE以上のものを使用することが好ま
しい。また、ｐＨが１３以下であると不溶性の二酸化ル
テニウムが析出してパーティクル汚染の原因となるの
で、ｐＨが１４以上であればなお好ましい。
【０００８】請求項２に記載の発明は、前記薬液とし
て、強アルカリ性の酸化剤溶液、またはアルカリ溶液と
酸化剤溶液の混合溶液を使用し、この強アルカリ性の酸
化剤溶液または混合溶液を基板に形成されたルテニウム
膜の所定の位置に供給することを特徴とする請求項１記
載のルテニウム膜のエッチング方法である。これによ
り、強アルカリ性の酸化剤溶液、またはアルカリ溶液と
酸化剤溶液の混合溶液を供給した部位に位置するルテニ
ウム膜をエッチング除去することができる。
て、強アルカリ性の酸化剤溶液、またはアルカリ溶液と
酸化剤溶液の混合溶液を使用し、この強アルカリ性の酸
化剤溶液または混合溶液を基板に形成されたルテニウム
膜の所定の位置に供給することを特徴とする請求項１記
載のルテニウム膜のエッチング方法である。これによ
り、強アルカリ性の酸化剤溶液、またはアルカリ溶液と
酸化剤溶液の混合溶液を供給した部位に位置するルテニ
ウム膜をエッチング除去することができる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、前記薬液とし
て、アルカリ溶液と酸化剤溶液とを使用し、両溶液を個
別に供給して基板の所定の位置で混合させることを特徴
とする請求項１記載のルテニウム膜のエッチング方法で
ある。これにより、アルカリ溶液と酸化剤溶液とが混合
する部位に位置するルテニウム膜をエッチング除去する
ことができる。
て、アルカリ溶液と酸化剤溶液とを使用し、両溶液を個
別に供給して基板の所定の位置で混合させることを特徴
とする請求項１記載のルテニウム膜のエッチング方法で
ある。これにより、アルカリ溶液と酸化剤溶液とが混合
する部位に位置するルテニウム膜をエッチング除去する
ことができる。
【００１０】請求項４に記載の発明は、前記薬液のｐＨ
を１２以上に維持するに際して、アンモニア、有機アル
カリ剤または水酸化アルカリ剤を用いることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載のルテニウム膜の
エッチング方法である。
を１２以上に維持するに際して、アンモニア、有機アル
カリ剤または水酸化アルカリ剤を用いることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載のルテニウム膜の
エッチング方法である。
【００１１】請求項５に記載の発明は、前記薬液の酸化
還元電位を３００mVvsSHE 以上に維持するに際して、ハ
ロゲン化合物の酸化剤を用いることを特徴とする請求項
１ないし４のいずれかに記載のルテニウム膜のエッチン
グ方法である。
還元電位を３００mVvsSHE 以上に維持するに際して、ハ
ロゲン化合物の酸化剤を用いることを特徴とする請求項
１ないし４のいずれかに記載のルテニウム膜のエッチン
グ方法である。
【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。図１は、本発明のルテニウ
ム膜のエッチング方法を実施するのに使用されるエッチ
ング装置の概略図である。図１に示すように、表面の周
縁部を除く領域に回路を形成した半導体ウエハ等の基板
Ｗは、その周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピン
チャック１０で把持されて基板保持部１１に水平に保持
されている。これにより、高速で水平回転するようにな
っている。
て図面を参照して説明する。図１は、本発明のルテニウ
ム膜のエッチング方法を実施するのに使用されるエッチ
ング装置の概略図である。図１に示すように、表面の周
縁部を除く領域に回路を形成した半導体ウエハ等の基板
Ｗは、その周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピン
チャック１０で把持されて基板保持部１１に水平に保持
されている。これにより、高速で水平回転するようにな
っている。
【００１３】この基板保持部１１で保持された基板Ｗの
表面側のほぼ中央部の上方に位置してセンタノズル１２
が、周縁部の上方に位置してエッジノズル１３がそれぞ
れ下向きで配置され、更に、基板Ｗの裏面側のほぼ中央
部の下方に位置してバックノズル１４が上向きで配置さ
れている。
表面側のほぼ中央部の上方に位置してセンタノズル１２
が、周縁部の上方に位置してエッジノズル１３がそれぞ
れ下向きで配置され、更に、基板Ｗの裏面側のほぼ中央
部の下方に位置してバックノズル１４が上向きで配置さ
れている。
【００１４】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。センタノズル１２は、基板表面側の中央
部から周縁部の間に所望の位置に設置できるが、センタ
ノズル１２からの供給液は基板中央部に供給される。基
板中央部とは、好ましくは基板直径の２０％以内をい
い、更に好ましくは基板直径の１０％以内をいう。同様
に、バックノズル１４も基板裏面側の中央部から周縁部
の間の所望の位置に設置できるが、バックノズル１４か
らの供給液は基板中央部に供給されることが好ましい。
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。センタノズル１２は、基板表面側の中央
部から周縁部の間に所望の位置に設置できるが、センタ
ノズル１２からの供給液は基板中央部に供給される。基
板中央部とは、好ましくは基板直径の２０％以内をい
い、更に好ましくは基板直径の１０％以内をいう。同様
に、バックノズル１４も基板裏面側の中央部から周縁部
の間の所望の位置に設置できるが、バックノズル１４か
らの供給液は基板中央部に供給されることが好ましい。
【００１５】なお、これらの各ノズルは、目的に応じて
複数個設置するようにしても良い。また、例えば、図５
に示す防水カバー２１の内側面等の装置内側面に固定ノ
ズルを設置し（図示せず）、この固定ノズルから、目的
に応じて純水、脱イオン水や薬液（酸溶液、アルカリ溶
液、界面活性剤または防食剤等）を基板に供給するよう
にしても良い。
複数個設置するようにしても良い。また、例えば、図５
に示す防水カバー２１の内側面等の装置内側面に固定ノ
ズルを設置し（図示せず）、この固定ノズルから、目的
に応じて純水、脱イオン水や薬液（酸溶液、アルカリ溶
液、界面活性剤または防食剤等）を基板に供給するよう
にしても良い。
【００１６】次に、このエッチング装置を使用したエッ
チング方法の一例について説明する。先ず、基板Ｗをス
ピンチャック１０を介して基板保持部１１で水平に保持
した状態で、基板Ｗを基板保持部１１と一体に水平回転
させる。この状態で、センタノズル１２から表面中央部
に超純水を、エッジノズル１３から基板周縁部にｐＨ１
２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE（標準水素電極
電位） 以上の薬液（アルカリ性酸化剤溶液）を供給す
る。同時に、バックノズル１４からも基板Ｗの裏面にｐ
Ｈ１２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液
を供給する。
チング方法の一例について説明する。先ず、基板Ｗをス
ピンチャック１０を介して基板保持部１１で水平に保持
した状態で、基板Ｗを基板保持部１１と一体に水平回転
させる。この状態で、センタノズル１２から表面中央部
に超純水を、エッジノズル１３から基板周縁部にｐＨ１
２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE（標準水素電極
電位） 以上の薬液（アルカリ性酸化剤溶液）を供給す
る。同時に、バックノズル１４からも基板Ｗの裏面にｐ
Ｈ１２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液
を供給する。
【００１７】この薬液としては、次亜塩素酸塩、亜塩素
酸塩または臭素酸塩のようなハロゲンの酸素酸塩溶液か
らなる強アルカリ性の酸化剤溶液が挙げられるが、アン
モニアや、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまた
はトリメチルアミンのような有機アルカリ等のアルカリ
剤と、臭素、ヨウ素、二酸化塩素またはオゾンのような
酸化剤の混合溶液を用いることもできる。
酸塩または臭素酸塩のようなハロゲンの酸素酸塩溶液か
らなる強アルカリ性の酸化剤溶液が挙げられるが、アン
モニアや、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまた
はトリメチルアミンのような有機アルカリ等のアルカリ
剤と、臭素、ヨウ素、二酸化塩素またはオゾンのような
酸化剤の混合溶液を用いることもできる。
【００１８】ここで、ハロゲンの酸素酸塩溶液にあって
は、既成の薬液を使う方法以外に、電気分解法により使
用時に合成するようにしても良い。またオゾンにあって
は、放電ないし水電解によって生成したものを、ガス溶
解膜法ないしバブリング法により超純水に溶解したもの
を用いることができる。
は、既成の薬液を使う方法以外に、電気分解法により使
用時に合成するようにしても良い。またオゾンにあって
は、放電ないし水電解によって生成したものを、ガス溶
解膜法ないしバブリング法により超純水に溶解したもの
を用いることができる。
【００１９】ここで、溶液は、例えばアンモニア、有機
アルカリ剤または水酸化アルカリ剤を用いてｐＨが１２
以上になるように、例えばハロゲン化合物の酸化剤を添
加することで酸化還元電位が３００mVvsSHE 以上になる
ように調整される。その際、実用的なエッチング速度を
確保するためには、溶液のｐＨが１３以上で、酸化還元
電位が５００mVvsSHE 以上であることが好ましい。ま
た、ｐＨが１３以下であると不溶性の二酸化ルテニウム
が析出してパーティクル汚染の原因となるので、ｐＨが
１４以上であればなお好ましい。
アルカリ剤または水酸化アルカリ剤を用いてｐＨが１２
以上になるように、例えばハロゲン化合物の酸化剤を添
加することで酸化還元電位が３００mVvsSHE 以上になる
ように調整される。その際、実用的なエッチング速度を
確保するためには、溶液のｐＨが１３以上で、酸化還元
電位が５００mVvsSHE 以上であることが好ましい。ま
た、ｐＨが１３以下であると不溶性の二酸化ルテニウム
が析出してパーティクル汚染の原因となるので、ｐＨが
１４以上であればなお好ましい。
【００２０】この例にあっては、基板Ｗの周縁部に供給
した薬液（アルカリ性酸化剤溶液）でこの部分のルテニ
ウム膜をエッチングし、表面中央部に供給した超純水に
よりエッチングの範囲を所定のエッジカット量に制御す
ることができる。同時に基板Ｗの裏面に薬液を供給する
ことにより、裏面に不可抗力的に付着したルテニウム膜
を除去することができる。なお、必要に応じてエッチン
グ後の基板の表裏両面に超純水を供給して残留する薬液
をリンスし、スピン乾燥するまでの一連の処理を連続し
て行うようにしても良い。
した薬液（アルカリ性酸化剤溶液）でこの部分のルテニ
ウム膜をエッチングし、表面中央部に供給した超純水に
よりエッチングの範囲を所定のエッジカット量に制御す
ることができる。同時に基板Ｗの裏面に薬液を供給する
ことにより、裏面に不可抗力的に付着したルテニウム膜
を除去することができる。なお、必要に応じてエッチン
グ後の基板の表裏両面に超純水を供給して残留する薬液
をリンスし、スピン乾燥するまでの一連の処理を連続し
て行うようにしても良い。
【００２１】図２は、図１に示すエッチング装置の変形
例を示すもので、これは、基板Ｗの裏面側に、基板Ｗの
裏面のほぼ中央に向けて２個のバックノズル１４ａ，１
４ｂを上向きに配置したものである。その他の構成は図
１と同様である。
例を示すもので、これは、基板Ｗの裏面側に、基板Ｗの
裏面のほぼ中央に向けて２個のバックノズル１４ａ，１
４ｂを上向きに配置したものである。その他の構成は図
１と同様である。
【００２２】このエッチング装置を使用したエッチング
方法の一例を説明すると、前述同様にして基板Ｗを基板
保持部１１と一体に水平回転させた状態で、センタノズ
ル１２から基板中央部にアルカリ溶液を供給しつつエッ
ジノズル１３から基板周縁部に酸化剤溶液を供給し、こ
れによって、両溶液を基板Ｗの周縁部で混合させる。こ
こで、センタノズル１２から供給されるアルカリ溶液
と、エッジノズル１３から供給される酸化剤溶液との混
合液が、ｐＨ１２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE
以上の薬液（アルカリ性酸化剤溶液）となるようにす
る。
方法の一例を説明すると、前述同様にして基板Ｗを基板
保持部１１と一体に水平回転させた状態で、センタノズ
ル１２から基板中央部にアルカリ溶液を供給しつつエッ
ジノズル１３から基板周縁部に酸化剤溶液を供給し、こ
れによって、両溶液を基板Ｗの周縁部で混合させる。こ
こで、センタノズル１２から供給されるアルカリ溶液
と、エッジノズル１３から供給される酸化剤溶液との混
合液が、ｐＨ１２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE
以上の薬液（アルカリ性酸化剤溶液）となるようにす
る。
【００２３】同時に、一方のバックノズル１４ａから前
記と同様なアルカリ溶液を、他方のバックノズル１４ｂ
から同じく酸化剤溶液をそれぞれ供給し、両溶液を基板
Ｗの裏面中央で混合させる。
記と同様なアルカリ溶液を、他方のバックノズル１４ｂ
から同じく酸化剤溶液をそれぞれ供給し、両溶液を基板
Ｗの裏面中央で混合させる。
【００２４】この例にあっては、センタノズル１２から
供給されるアルカリ溶液とエッジノズル１３から供給さ
れる酸化剤溶液との混合液からなる薬液（アルカリ性酸
化剤溶液）で基板Ｗの周縁部のルテニウム膜がエッチン
グされ、一方のバックノズル１４ａから供給されるアル
カリ溶液と他方のバックノズル１４ｂから供給される酸
化剤溶液との混合液からなる薬液（アルカリ性酸化剤溶
液）で基板Ｗの裏面のルテニウム膜がエッチングされ
る。
供給されるアルカリ溶液とエッジノズル１３から供給さ
れる酸化剤溶液との混合液からなる薬液（アルカリ性酸
化剤溶液）で基板Ｗの周縁部のルテニウム膜がエッチン
グされ、一方のバックノズル１４ａから供給されるアル
カリ溶液と他方のバックノズル１４ｂから供給される酸
化剤溶液との混合液からなる薬液（アルカリ性酸化剤溶
液）で基板Ｗの裏面のルテニウム膜がエッチングされ
る。
【００２５】図３は、エッチング装置の他の例を示すも
ので、これは、基板を吸着保持する真空チャック１５
と、この真空チャック１５で保持した基板Ｗの端面に当
接自在で回転自在な略円柱状のスポンジロール１６と、
このスポンジロール１６に薬液を供給する薬液供給配管
１７と、センタノズル１８を備えている。
ので、これは、基板を吸着保持する真空チャック１５
と、この真空チャック１５で保持した基板Ｗの端面に当
接自在で回転自在な略円柱状のスポンジロール１６と、
このスポンジロール１６に薬液を供給する薬液供給配管
１７と、センタノズル１８を備えている。
【００２６】このエッチング装置を使用したエッチング
方法の一例について説明すると、基板Ｗを真空チャック
１５で保持して水平に回転させた状態で、センタノズル
１８から超純水を供給し、同時に薬液供給配管１７から
スポンジロール１６にｐＨ１２以上かつ酸化還元電位３
００mVvsSHE 以上の薬液（アルカリ性酸化剤溶液）を供
給する。
方法の一例について説明すると、基板Ｗを真空チャック
１５で保持して水平に回転させた状態で、センタノズル
１８から超純水を供給し、同時に薬液供給配管１７から
スポンジロール１６にｐＨ１２以上かつ酸化還元電位３
００mVvsSHE 以上の薬液（アルカリ性酸化剤溶液）を供
給する。
【００２７】この例にあっては、薬液を保持したスポン
ジロール１６が基板Ｗの端面ないし周縁部に当接して、
ここに成膜ないし付着したルテニウム膜がエッチングさ
れ、同時にセンタノズル１２から供給される超純水で薬
液が基板上面に拡がってしまうことが防止される。これ
によって、スポンジロール１６が接触する部位に位置す
るルテニウム膜がエッチング除去される。
ジロール１６が基板Ｗの端面ないし周縁部に当接して、
ここに成膜ないし付着したルテニウム膜がエッチングさ
れ、同時にセンタノズル１２から供給される超純水で薬
液が基板上面に拡がってしまうことが防止される。これ
によって、スポンジロール１６が接触する部位に位置す
るルテニウム膜がエッチング除去される。
【００２８】図４では、エッチング装置の更に他の例を
示すもので、これは、基板Ｗの表面側を非接触で保持す
るベルヌイチャック１９を備え、基板Ｗの裏面側中央に
バックノズル２０を上向きで配置したものである。
示すもので、これは、基板Ｗの表面側を非接触で保持す
るベルヌイチャック１９を備え、基板Ｗの裏面側中央に
バックノズル２０を上向きで配置したものである。
【００２９】このエッチング装置を使用したエッチング
方法の一例について説明すると、ベルヌイチャック１９
の内部に不活性ガスを導入し、この下面と基板Ｗの表面
との間の不活性ガスの流れを介して基板Ｗの表面側を非
接触状態で保持して回転させ、この状態で、バックノズ
ル２０からスポンジロール１６にｐＨ１２以上かつ酸化
還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液（アルカリ性酸化剤
溶液）を供給する。
方法の一例について説明すると、ベルヌイチャック１９
の内部に不活性ガスを導入し、この下面と基板Ｗの表面
との間の不活性ガスの流れを介して基板Ｗの表面側を非
接触状態で保持して回転させ、この状態で、バックノズ
ル２０からスポンジロール１６にｐＨ１２以上かつ酸化
還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液（アルカリ性酸化剤
溶液）を供給する。
【００３０】この例にあっては、バックノズル２０から
供給する薬液で基板Ｗの裏面に付着したルテニウム膜が
エッチングされ、しかもベルヌイチャック１９の下面と
基板Ｗの表面との間を流れる不活性ガスの流量を制御す
ることで、裏面からの薬液の回り込み量を制御してエッ
ジカット量を制御することができる。
供給する薬液で基板Ｗの裏面に付着したルテニウム膜が
エッチングされ、しかもベルヌイチャック１９の下面と
基板Ｗの表面との間を流れる不活性ガスの流量を制御す
ることで、裏面からの薬液の回り込み量を制御してエッ
ジカット量を制御することができる。
【００３１】図５乃至図９は、エッチング装置の更に他
の例を示すもので、これは、有底円筒状の防水カバー２
１の内部に位置して、基板Ｗをフェイスアップでスピン
チャックにより水平に保持して高速回転させる基板保持
部２２と、この基板保持部２２で保持した基板Ｗの表面
側のほぼ中央部の上方に位置するように下向きに配置し
たセンタノズル２４と、同じく周縁部の上方に位置する
ように下向きに配置したエッジノズル２６と、基板Ｗの
裏面側のほぼ中央部の下方に位置して上向きに配置した
バックノズル２８とを備えている。
の例を示すもので、これは、有底円筒状の防水カバー２
１の内部に位置して、基板Ｗをフェイスアップでスピン
チャックにより水平に保持して高速回転させる基板保持
部２２と、この基板保持部２２で保持した基板Ｗの表面
側のほぼ中央部の上方に位置するように下向きに配置し
たセンタノズル２４と、同じく周縁部の上方に位置する
ように下向きに配置したエッジノズル２６と、基板Ｗの
裏面側のほぼ中央部の下方に位置して上向きに配置した
バックノズル２８とを備えている。
【００３２】エッジノズル２６は、図６に示すように、
水平方向に延びる揺動アーム３２の自由端に固定され、
この揺動アーム３２の基端に連結された上下方向に延び
るアームシャフト３４は、ステージ３６に回転自在に支
承されている。そして、このステージ３６には、揺動ア
ーム駆動用モータ３８が取付けられ、このモータ３８の
出力軸に取付けた駆動用プーリ４０とアームシャフト３
４の下端に固着した従動用プーリ４２との間にタイミン
グベルト４４が掛け渡されている。ここに、揺動アーム
３２は、図９に示すように、基板保持部２２で保持した
基板Ｗの側方に位置するように配置されている。これに
よって、揺動アーム駆動用モータ３８の駆動に伴って、
揺動アーム３２がアームシャフト３４を中心として揺動
して、エッジノズル２６が基板Ｗの周縁部から中央部方
向に移動し、しかも揺動アーム駆動用モータ３８のパル
ス数を制御することで、図５に示すエッジノズル２６の
基板Ｗの径方向に沿った移動幅Ｌを制御できるようにな
っている。
水平方向に延びる揺動アーム３２の自由端に固定され、
この揺動アーム３２の基端に連結された上下方向に延び
るアームシャフト３４は、ステージ３６に回転自在に支
承されている。そして、このステージ３６には、揺動ア
ーム駆動用モータ３８が取付けられ、このモータ３８の
出力軸に取付けた駆動用プーリ４０とアームシャフト３
４の下端に固着した従動用プーリ４２との間にタイミン
グベルト４４が掛け渡されている。ここに、揺動アーム
３２は、図９に示すように、基板保持部２２で保持した
基板Ｗの側方に位置するように配置されている。これに
よって、揺動アーム駆動用モータ３８の駆動に伴って、
揺動アーム３２がアームシャフト３４を中心として揺動
して、エッジノズル２６が基板Ｗの周縁部から中央部方
向に移動し、しかも揺動アーム駆動用モータ３８のパル
ス数を制御することで、図５に示すエッジノズル２６の
基板Ｗの径方向に沿った移動幅Ｌを制御できるようにな
っている。
【００３３】一方、架台４６には、外周面に雌ねじを刻
設した駆動ねじ棒４８が回転自在に支承され、この駆動
ねじ棒４８の雄ねじは、前記ステージ３６に設けた雌ね
じに螺合している。そして、架台４６には、上下動用モ
ータ５０が取付けられ、このモータ５０の出力軸に取付
けた駆動用プーリ５２と駆動ねじ棒４８の下端に固着し
た従動用プーリ５４との間にタイミングベルト５６が掛
け渡されている。これによって、上下動用モータ５０の
駆動に伴って、エッジノズル２６がステージ３６と一体
に上下動し、しかも上下動用モータ５０のパルス数を制
御することで、図５に示す基板Ｗの基板平面からエッジ
ノズル２６の下端のまでの高さＨを制御できるようにな
っている。
設した駆動ねじ棒４８が回転自在に支承され、この駆動
ねじ棒４８の雄ねじは、前記ステージ３６に設けた雌ね
じに螺合している。そして、架台４６には、上下動用モ
ータ５０が取付けられ、このモータ５０の出力軸に取付
けた駆動用プーリ５２と駆動ねじ棒４８の下端に固着し
た従動用プーリ５４との間にタイミングベルト５６が掛
け渡されている。これによって、上下動用モータ５０の
駆動に伴って、エッジノズル２６がステージ３６と一体
に上下動し、しかも上下動用モータ５０のパルス数を制
御することで、図５に示す基板Ｗの基板平面からエッジ
ノズル２６の下端のまでの高さＨを制御できるようにな
っている。
【００３４】更に、図７に示すように、エッジノズル２
６は、内部に薬液流路６０ａを有し該薬液流路６０ａに
薬液チューブ６２を連通させた球体６０に取付けられ、
この球体６０は、揺動アーム３２を構成する枠板６４と
取付け板６６とで挟持され、締付けボルト６８を締付け
ることで揺動アーム３２に固定されている。枠板６４及
び取付け板６６の球体６０に当接する位置には、球体６
０の外形に沿った球状の貫通孔６４ａ，６６ａが形成さ
れている。これによって、締付けボルト６８を緩める
と、球体６０が枠板６４及び取付け板６６の貫通孔６４
ａ，６６ａ内を自由に回転し、エッジノズル２６が所定
の位置に位置にあるときに締付けボルト６８を締付ける
ことで、球体６０を枠板６４と取付け板６６で挟持固定
できるようになっている。
６は、内部に薬液流路６０ａを有し該薬液流路６０ａに
薬液チューブ６２を連通させた球体６０に取付けられ、
この球体６０は、揺動アーム３２を構成する枠板６４と
取付け板６６とで挟持され、締付けボルト６８を締付け
ることで揺動アーム３２に固定されている。枠板６４及
び取付け板６６の球体６０に当接する位置には、球体６
０の外形に沿った球状の貫通孔６４ａ，６６ａが形成さ
れている。これによって、締付けボルト６８を緩める
と、球体６０が枠板６４及び取付け板６６の貫通孔６４
ａ，６６ａ内を自由に回転し、エッジノズル２６が所定
の位置に位置にあるときに締付けボルト６８を締付ける
ことで、球体６０を枠板６４と取付け板６６で挟持固定
できるようになっている。
【００３５】これにより、図８（ａ）に示すように、エ
ッジノズル２６から出る液の向きを基板Ｗの平面上に投
影した線の延長線と該延長線が基板Ｗの外周が交わる点
における基板Ｗの接線とがなす角度θ１と、図８（ｂ）
に示すように、エッジノズル２６から出る薬液の基板Ｗ
の平面に対する角度θ２とを、例えば、エッジノズル２
６から出る液が基板Ｗの周縁部に当たって飛散するのを
防止したり、エッチング形状が良好となるように任意に
調整することができる。この角度θ１は、例えば０〜１
８０゜の範囲で、好ましくは７０〜１１０゜、更に好ま
しくは８０〜１００゜で、角度θ２は、０〜９０゜の範
囲で、好ましくは１０〜６０゜、更に好ましくは３５〜
５５゜で任意に調整できるようになっている。
ッジノズル２６から出る液の向きを基板Ｗの平面上に投
影した線の延長線と該延長線が基板Ｗの外周が交わる点
における基板Ｗの接線とがなす角度θ１と、図８（ｂ）
に示すように、エッジノズル２６から出る薬液の基板Ｗ
の平面に対する角度θ２とを、例えば、エッジノズル２
６から出る液が基板Ｗの周縁部に当たって飛散するのを
防止したり、エッチング形状が良好となるように任意に
調整することができる。この角度θ１は、例えば０〜１
８０゜の範囲で、好ましくは７０〜１１０゜、更に好ま
しくは８０〜１００゜で、角度θ２は、０〜９０゜の範
囲で、好ましくは１０〜６０゜、更に好ましくは３５〜
５５゜で任意に調整できるようになっている。
【００３６】ここで、エッジノズル２６を基板平面に対
して傾斜した向きに配置すると、エッジノズル２６の高
さＨ（図５参照）を変えることで、エッジカット幅Ｃを
変えることができる。例えば、基板平面とエッジノズル
２６から出る薬液のなす角度θ２が４５゜で、高さＨが
１５ｍｍであるとき、エッジカット幅が５ｍｍであるよ
うに設定しておくと、エッジカット幅Ｃは高さＨを１ｍ
ｍ高くすることで１ｍｍ小さくできる。これによって、
裏面から表面への液の回り込み量が問題とならない回転
数以上であれば、エッジノズル２６の高さＨのみでエッ
ジカット幅Ｃが決定でき、このエッジカット幅Ｃの大き
さを図９に示すエッジカット幅Ｃ１〜Ｃ ２（＝２〜５ｍ
ｍ）の範囲で自由に設定して、このエッジカット幅Ｃに
存在する銅膜を除去することができる。なお、図５に示
すように、エッジノズル２６を鉛直方向に配置した場合
には、エッジノズル２６の基板周縁から中央部への移動
幅Ｌを介してエッジカット幅Ｃを前述のように調整して
も良いことは勿論である。
して傾斜した向きに配置すると、エッジノズル２６の高
さＨ（図５参照）を変えることで、エッジカット幅Ｃを
変えることができる。例えば、基板平面とエッジノズル
２６から出る薬液のなす角度θ２が４５゜で、高さＨが
１５ｍｍであるとき、エッジカット幅が５ｍｍであるよ
うに設定しておくと、エッジカット幅Ｃは高さＨを１ｍ
ｍ高くすることで１ｍｍ小さくできる。これによって、
裏面から表面への液の回り込み量が問題とならない回転
数以上であれば、エッジノズル２６の高さＨのみでエッ
ジカット幅Ｃが決定でき、このエッジカット幅Ｃの大き
さを図９に示すエッジカット幅Ｃ１〜Ｃ ２（＝２〜５ｍ
ｍ）の範囲で自由に設定して、このエッジカット幅Ｃに
存在する銅膜を除去することができる。なお、図５に示
すように、エッジノズル２６を鉛直方向に配置した場合
には、エッジノズル２６の基板周縁から中央部への移動
幅Ｌを介してエッジカット幅Ｃを前述のように調整して
も良いことは勿論である。
【００３７】なお、図１０に示すように、揺動アーム３
２の先端にセンタノズル２４を、その長さ方向に沿った
途中にエッジノズル２６をそれぞれ取り付けるようにし
てもよい。これにより、揺動アーム３２の移動に伴って
センタノズル２４とエッジノズル２６を同時に移動させ
ることができる。
２の先端にセンタノズル２４を、その長さ方向に沿った
途中にエッジノズル２６をそれぞれ取り付けるようにし
てもよい。これにより、揺動アーム３２の移動に伴って
センタノズル２４とエッジノズル２６を同時に移動させ
ることができる。
【００３８】このエッチング装置によれば、エッジノズ
ル２６の位置を、例えば基板Ｗから高さＨ、基板平面と
エッジノズル２６から出る液のなす角度θ２、エッジノ
ズル２６から出る液を基板Ｗに投影した線の延長線と該
延長線が基板の外周で交わる点における基板Ｗの接線と
のなす角度θ１を自由に調整して、基板Ｗの大きさや使
用目的等に合わせたエッジカット幅Ｃを設定し、しかも
エッジノズル２６から出る液の飛散を防止したり、エッ
チング形状が良好になるようにすることができる。この
エッチング装置を使用したエッチング方法は、基本的に
図１に示すエッチング装置を使用した場合と同様であ
る。なお、いずれの形態においても周縁部及び裏面のル
テニウムを除去した後、引き続き下地のバリア膜、例え
ば窒化チタン膜表面をそれぞれの装置構成に応じて、ふ
っ酸と酸化剤の混合液ないしそれぞれを別個に供給する
ことにより、バリア膜表面の清浄化をより完全なものと
することができる。その際の酸化剤としては、オゾン水
・硝酸・過酸化水素などがある。
ル２６の位置を、例えば基板Ｗから高さＨ、基板平面と
エッジノズル２６から出る液のなす角度θ２、エッジノ
ズル２６から出る液を基板Ｗに投影した線の延長線と該
延長線が基板の外周で交わる点における基板Ｗの接線と
のなす角度θ１を自由に調整して、基板Ｗの大きさや使
用目的等に合わせたエッジカット幅Ｃを設定し、しかも
エッジノズル２６から出る液の飛散を防止したり、エッ
チング形状が良好になるようにすることができる。この
エッチング装置を使用したエッチング方法は、基本的に
図１に示すエッチング装置を使用した場合と同様であ
る。なお、いずれの形態においても周縁部及び裏面のル
テニウムを除去した後、引き続き下地のバリア膜、例え
ば窒化チタン膜表面をそれぞれの装置構成に応じて、ふ
っ酸と酸化剤の混合液ないしそれぞれを別個に供給する
ことにより、バリア膜表面の清浄化をより完全なものと
することができる。その際の酸化剤としては、オゾン水
・硝酸・過酸化水素などがある。
【００３９】
【実施例】（実施例１）図１に示すエッチング装置に、
窒化チタンバリア膜上にルテニウムをＣＶＤで３０ｎｍ
成膜した基板を取付けた。溶液（アルカリ性酸化剤）と
して有効塩素濃度１％の次亜塩素酸アンモニウムを用
い、回転速度を５００rpm として、基板表面の中央部に
超純水を１００ｃｃ／ｍｉｎ、周縁部に次亜塩素酸アン
モニウムを１００ｃｃ／ｍｉｎ、裏面に次亜塩素酸アン
モニウムを１００ｃｃ／ｍｉｎで供給した。４分間の処
理で周縁部のルテニウムは完全に除去され、裏面も１０
１０atms/cm２以下になった。
窒化チタンバリア膜上にルテニウムをＣＶＤで３０ｎｍ
成膜した基板を取付けた。溶液（アルカリ性酸化剤）と
して有効塩素濃度１％の次亜塩素酸アンモニウムを用
い、回転速度を５００rpm として、基板表面の中央部に
超純水を１００ｃｃ／ｍｉｎ、周縁部に次亜塩素酸アン
モニウムを１００ｃｃ／ｍｉｎ、裏面に次亜塩素酸アン
モニウムを１００ｃｃ／ｍｉｎで供給した。４分間の処
理で周縁部のルテニウムは完全に除去され、裏面も１０
１０atms/cm２以下になった。
【００４０】（実施例２）図２に示すエッチング装置
に、実施例１と同様の基板を取付けた。アルカリ溶液と
して０．１％アンモニア水、酸化剤溶液として５０ｍｇ
／Ｌのオゾン水を用い、回転速度を５００rpm として、
基板表面の中央部にアンモニア水を１Ｌ／ｍｉｎ、周縁
部にオゾン水を２０ｃｃ／ｍｉｎ、また裏面にアンモニ
ア水とオゾン水をそれぞれ５００ｍｌ／ｍｉｎで供給し
た。１０分間の処理により、実施例１と同等の結果を得
た。なおオゾン水は強アルカリにより急速に分解するの
で、事前に混合して基板に供給することは好ましくな
い。
に、実施例１と同様の基板を取付けた。アルカリ溶液と
して０．１％アンモニア水、酸化剤溶液として５０ｍｇ
／Ｌのオゾン水を用い、回転速度を５００rpm として、
基板表面の中央部にアンモニア水を１Ｌ／ｍｉｎ、周縁
部にオゾン水を２０ｃｃ／ｍｉｎ、また裏面にアンモニ
ア水とオゾン水をそれぞれ５００ｍｌ／ｍｉｎで供給し
た。１０分間の処理により、実施例１と同等の結果を得
た。なおオゾン水は強アルカリにより急速に分解するの
で、事前に混合して基板に供給することは好ましくな
い。
【００４１】（実施例３）図３に示すエッチング装置
に、実施例１と同様の基板を取付けた。溶液（アルカリ
性酸化剤溶液）として有効塩素濃度１％の次亜塩素酸ナ
トリウム溶液を使用し、回転速度を２０rpmとして、次
亜塩素酸ナトリウム溶液を１０ｃｃ／ｍｉｎで基板周縁
部に押当てたスポンジロールに供給した。５分間の処理
により周縁部のルテニウムは完全に除去された。
に、実施例１と同様の基板を取付けた。溶液（アルカリ
性酸化剤溶液）として有効塩素濃度１％の次亜塩素酸ナ
トリウム溶液を使用し、回転速度を２０rpmとして、次
亜塩素酸ナトリウム溶液を１０ｃｃ／ｍｉｎで基板周縁
部に押当てたスポンジロールに供給した。５分間の処理
により周縁部のルテニウムは完全に除去された。
【００４２】（実施例４）図４に示すエッチング装置
に、実施例１と同様の基板を取付けた。溶液（アルカリ
性酸化剤溶液）として０．２％のテトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシドと１％の臭素水の混合溶液を使用し、
回転速度を４００rpmとして、基板裏面に溶液を２Ｌ／
ｍｉｎで供給した。７分間の処理により基板裏面のルテ
ニウムは１０ １０atms/cm２以下になった。
に、実施例１と同様の基板を取付けた。溶液（アルカリ
性酸化剤溶液）として０．２％のテトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシドと１％の臭素水の混合溶液を使用し、
回転速度を４００rpmとして、基板裏面に溶液を２Ｌ／
ｍｉｎで供給した。７分間の処理により基板裏面のルテ
ニウムは１０ １０atms/cm２以下になった。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特に回路形成部以外の基板周縁部および裏面、その他の
部分に成膜ないし付着したルテニウムを確実にエッチン
グ除去することができる。
特に回路形成部以外の基板周縁部および裏面、その他の
部分に成膜ないし付着したルテニウムを確実にエッチン
グ除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のルテニウムのエッチング方法に使用さ
れるエッチング装置の概要を示す図である。
れるエッチング装置の概要を示す図である。
【図２】図１の変形例を示す図である。
【図３】本発明のルテニウムのエッチング方法に使用さ
れる他のエッチング装置の概要を示す図である。
れる他のエッチング装置の概要を示す図である。
【図４】本発明のルテニウムのエッチング方法に使用さ
れる更に他のエッチング装置の概要を示す図である。
れる更に他のエッチング装置の概要を示す図である。
【図５】本発明のルテニウムのエッチング方法に使用さ
れる更に他のエッチング装置の概要を示す図である。
れる更に他のエッチング装置の概要を示す図である。
【図６】同じく、エッジノズルの駆動機構の概要を示す
図である。
図である。
【図７】同じく、エッジノズルの固定部の詳細を示す断
面図である。
面図である。
【図８】同じく、エッジノズルの基板平面に対する向き
（角度）の説明に付する図である。
（角度）の説明に付する図である。
【図９】同じく、エッジカット幅を示し基板の平面図で
ある。
ある。
【図１０】同じく、センタノズルをエッジノズルと同時
に移動させるようにした他の駆動機構の概要を示す図で
ある。
に移動させるようにした他の駆動機構の概要を示す図で
ある。
１０ スピンチャック １１，２２ 基板保持部 １２，１８，２４ センタノズル １３，２６ エッジノズル １４，１４ａ，１４ｂ，２０，２８ バックノズル １５ 真空チャック １６ スポンジロール １７ 薬液供給配管 １９ ベルヌイチャック ３２ 揺動アーム ３６ ステージ
フロントページの続き (72)発明者 片伯部 一郎 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 木原 幸子 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） 4K057 WA01 WB01 WB17 WE08 WE21 WE23 WG06 WL03 WM06 WM11 WN01 5F043 AA26 BB18 DD13 EE07 EE08 FF10 GG04
Claims (5)
- 【請求項１】 基板に形成されたルテニウム膜を、ｐＨ
１２以上かつ酸化還元電位３００mVvsSHE 以上の薬液で
エッチングすることを特徴とするルテニウム膜のエッチ
ング方法。 - 【請求項２】 前記薬液として、強アルカリ性の酸化剤
溶液、またはアルカリ溶液と酸化剤溶液の混合溶液を使
用し、この強アルカリ性の酸化剤溶液または混合溶液を
基板に形成されたルテニウム膜の所定の位置に供給する
ことを特徴とする請求項１記載のルテニウム膜のエッチ
ング方法。 - 【請求項３】 前記薬液として、アルカリ溶液と酸化剤
溶液とを使用し、両溶液を個別に供給して基板の所定の
位置で混合させることを特徴とする請求項１記載のルテ
ニウム膜のエッチング方法。 - 【請求項４】 前記薬液のｐＨを１２以上に維持するに
際して、アンモニア、有機アルカリ剤または水酸化アル
カリ剤を用いることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載のルテニウム膜のエッチング方法。 - 【請求項５】 前記薬液の酸化還元電位を３００mVvsSH
E 以上に維持するに際して、ハロゲン化合物の酸化剤を
用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載のルテニウム膜のエッチング方法。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2007258274A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Ebara Corp | 基板処理方法、及び基板処理装置 |
| JP2008244381A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板処理装置および基板処理方法 |
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| WO2019142788A1 (ja) | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 株式会社トクヤマ | 次亜塩素酸イオンを含む半導体ウェハの処理液 |
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| JP2019218436A (ja) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | 株式会社トクヤマ | ４級アルキルアンモニウムイオン、亜塩素酸イオン、及び次亜塩素酸イオンを含む酸化性組成物 |
| WO2020166677A1 (ja) | 2019-02-13 | 2020-08-20 | 株式会社トクヤマ | オニウム塩を含む半導体ウェハの処理液 |
| WO2021059666A1 (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 株式会社トクヤマ | ルテニウムの半導体用処理液及びその製造方法 |
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| KR20220000375A (ko) | 2020-06-25 | 2022-01-03 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | 할로겐 산소산 용액의 제조 방법 및 제조 장치 |
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