JP4271267B2

JP4271267B2 - 基板処理方法

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Publication number: JP4271267B2
Application number: JP03051197A
Authority: JP
Inventors: 伊雄岡本
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JPH10229062A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）基板のような各種の基板に処理を施すための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成していく工程が含まれる。微細加工のためにはウエハ自体の表面およびウエハ表面に形成された薄膜の表面を清浄に保つ必要があるから、必要に応じてウエハの洗浄が行われる。たとえば、ウエハの表面上に形成された薄膜を研磨剤を用いて研磨した後には、研磨剤（スラリー）がウエハ表面に残留しているから、このスラリーを除去する必要がある。
【０００３】
上述のようなウエハの洗浄を行うための従来技術の概念的な構成は、図１１および図１２に示されている。すなわち、ウエハＷの端面が一対の端面支持ハンド２１０，２１１によって挟持されることにより、ウエハＷの支持が達成されている。そして、ウエハＷの上面は、円板状のベース部２１２とその下面に固設された洗浄用ブラシ２１３とからなるスクラブ洗浄部材２１４によってスクラブ洗浄される。すなわち、洗浄用ブラシ２１３の接触面２１８がウエハＷの上面に接触した状態で、スクラブ洗浄部材２１４が図示しない回転駆動機構によって回転され、かつ洗浄用ブラシ２１３のほぼ中心に配置されたノズル２２０から洗浄液が吐出されて、ウエハＷの上面がスクラブ洗浄される。また、ウエハＷの下面も同様に、円板状のベース部２１５とその上面に固設された洗浄用ブラシ２１６とからなるスクラブ洗浄部材２１７が、洗浄用ブラシ２１６の接触面２１９がウエハＷの下面に接触した状態で、図示しない回転駆動機構によって回転され、かつ洗浄用ブラシ２１６のほぼ中心に配置されたノズル２２１から洗浄液が吐出されて、ウエハＷの下面がスクラブ洗浄される。
【０００４】
なお、この構成において、端面支持ハンド２１０，２１１は、ウエハＷを保持しつつ、図１１に示すようにウエハＷの中心ＯＷが円軌道を描くように、ウエハＷを円運動させる。この結果、接触面２１８，２１９は、ウエハＷのほぼ全面に接触することとなるから、ウエハＷのほぼ全面をスクラブ洗浄できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウエハＷは、一般に、その表面全体が半導体装置の形成に用いられるわけではなく、図１３に示すように、周縁付近の上下面２３０および端面２３１を含む周縁部２３２を除く中央部２３３だけが半導体装置の形成に用いられる有効エリアである。したがって、ウエハの表面上に薄膜をパターン形成していくと、ウエハＷの中央部２３３と周縁部２３２とでは膜厚や膜硬などの膜質が異なってくる。そのため、本来なら、ウエハＷの中央部２３３の洗浄の仕方と周縁部２３２の洗浄の仕方とを変える必要がある。たとえば、用いられる洗浄液の種類や濃度を変えることにより、中央部２３３に残留しているスラリーを除去し、また、周縁部２３２に残留しているスラリーや不要な薄膜を除去する必要がある。
【０００６】
しかし、上記従来技術の構成では、エッチング処理によるウエハＷの薄膜に対するパターン形成において、ウエハＷの中央部の有効エリア内にのみ注意が払われているから、ウエハＷの周縁部２３２にエッチング不足領域が残ったままとなり、これが、不要な薄膜となる場合がある。
また、ウエハＷは一対の端面支持ハンド２１０，２１１によって挟持されるから、ウエハＷは、常時一定位置で保持される。このため、この保持位置周辺には、洗浄用ブラシ２１３，２１６が侵入することができないので、ウエハＷの周縁部２３２の全域を洗浄することが不可能となり、スラリーがウエハＷの周縁部２３２に残ってしまうことがある。
【０００７】
もしも、ウエハＷの周縁部２３２に不要な薄膜およびスラリーが残っていると、当該薄膜とスラリーとが反応し、その結果生成された物質がウエハＷの周縁部２３２に残る場合もある。
このように、上記従来技術の構成においては、ウエハＷの周縁部２３２に、不要な薄膜やスラリー、薄膜とスラリーとの反応生成物が残るという不具合がある。この場合、これらの物質はパーティクルとなるから、半導体装置の製造工程において歩留りの低下につながり、大きな問題となっていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板の周縁部を良好に洗浄できる基板処理方法を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、ＣＭＰ処理後の基板を回転しつつ、第１洗浄液供給ノズルから基板の中央部に第１の洗浄液を吐出して、上記基板の中央部を洗浄し、当該中央部に残っているスラリーを除去する中央部洗浄工程と、ＣＭＰ処理後の基板を回転しつつ、第２洗浄液供給ノズルから基板の周縁部に向けて第２の洗浄液を吐出して、上記基板の周縁部を洗浄し、当該周縁部に残っているスラリーおよび不要な薄膜を除去する周縁部洗浄工程とを含み、上記第１の洗浄液は、基板に形成されている薄膜を除去する能力を有していないアンモニアまたは純水であり、上記第２の洗浄液は、基板の周縁部に残っているスラリーおよび不要な薄膜を除去するためのエッチング液であり、上記薄膜は、酸化膜、アルミニウム膜、銅膜およびタングステン膜のうちのいずれか１つであることを特徴とする基板処理方法である。
この方法によれば、中央部洗浄工程で基板の中央部が洗浄され、周縁部洗浄工程においては、酸化膜、アルミニウム膜、銅膜およびタングステン膜のうちのいずれか１つである不要な薄膜がエッチング液によって除去されて、基板の周縁部が洗浄される。
この場合、上記エッチング液は、上記薄膜の種類に応じたものであることが好ましい。たとえば、請求項２に記載のように、上記薄膜が酸化膜である場合、上記エッチング液は弗酸を含むことが好ましい。また、請求項３に記載のように、上記薄膜がアルミニウム膜である場合には、上記エッチング液は、燐酸と酢酸と硝酸との混合液を含むことが好ましく、請求項４に記載のように、上記薄膜が銅膜である場合には、上記エッチング液は、硝酸と塩酸との混合液、または硝酸と弗酸との混合液を含むことが好ましい。さらに、請求項５記載のように、上記薄膜がタングステン膜である場合には、上記エッチング液は、酢酸と硝酸と弗酸との混合液、または硝酸と弗酸との混合液を含むことが好ましい。
このように、周縁部洗浄工程で基板の周縁部の膜質に応じたエッチング液を用いることによって、基板の周縁部の不要な薄膜を確実に除去することができる。
請求項６に記載の発明は、上記中央部洗浄工程と上記周縁部洗浄工程とは１つの処理室で行われることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法によれば、中央部洗浄工程においては、純水を含む第１の洗浄液によって、基板の中央部が洗浄され、周縁部処理工程においては、第２の洗浄液によって、基板の周縁部が洗浄される。
また、請求項７に記載のように、上記中央部洗浄工程と上記周縁部洗浄工程とは同時に行われてもよいし、請求項８に記載のように、上記中央部洗浄工程の後に、上記周縁部洗浄工程が行われてもよい。
中央部洗浄工程の後に周縁部洗浄工程が行われる場合、中央部洗浄工程で用いられる第１の洗浄液と、周縁部洗浄工程で用いられる第２の洗浄液とが互いに混ざり合って影響しあうことがなく、所期の目的に応じた液質の洗浄液によって基板の各部を洗浄できる。
しかも、基板の中央部が洗浄された後に、基板の周縁部が洗浄されるから、洗浄後の基板の中央部に、周縁部洗浄工程における処理に供された第２の洗浄液や基板周縁部から除去された異物の影響が及ぶことを防止できる。そのため、基板をより一層良好に洗浄することができる。
なお、請求項９に記載のように、基板の中央部と周縁部とを選択的に洗浄することにより基板を処理する方法である場合、たとえば、基板の中央部および周縁部に形成されている薄膜の膜質に応じた洗浄の仕方で各部を洗浄すれば、基板の中央部はもちろん、基板の周縁部をも良好に洗浄することができる。
請求項１０記載の発明は、上記中央部洗浄工程においては、第１洗浄液供給ノズルから基板の中央部に薬液を吐出した後に純水を吐出し、上記周縁部洗浄工程においては、第２洗浄液供給ノズルから基板の周縁部に向けてエッチング液を吐出した後に純水を吐出することを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法によれば、中央部洗浄工程においては、基板の中央部が薬液で洗浄された後に純水が供給されることにより、基板の中央部の薬液を純水で洗い流すことができ、周縁部洗浄工程においては、基板の周縁部がエッチング液で洗浄された後に純水が供給されることにより、基板の周縁部のエッチング液を純水で洗い流すことができる。したがって、清浄な基板を提供することができる。
また、上記第２の洗浄液が薄膜を除去するためのエッチング液である場合、請求項１１に記載のように、上記薄膜は、酸化膜、アルミニウム膜、胴膜およびタングステン膜のうちのいずれか１つであってもよい。
この場合、上記エッチング液は、上記薄膜の種類に応じたものであることが好ましい。たとえば、請求項１２に記載のように、上記薄膜が酸化膜である場合、上記エッチング液は弗酸を含むことが好ましい。また、請求項１３に記載のように、上記薄膜がアルミニウム膜である場合には、上記エッチング液は、燐酸と酢酸と硝酸との混合液を含むことが好ましく、請求項１４に記載のように、上記薄膜が銅膜である場合には、上記エッチング液は、硝酸と塩酸との混合液、または硝酸と弗酸との混合液を含むことが好ましい。さらに、請求項１５に記載のように、上記薄膜がタングステン膜である場合には、上記エッチング液は、酢酸と硝酸と弗酸との混合液、または硝酸と弗酸との混合液を含むことが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の基板処理装置であるウエハ洗浄装置の構成を示す平面図である。また、図２は、図１のII-II 断面図であり、一部を省略し、かつ一部を概念的に示している。
【００２３】
この装置は、ウエハＷの表面に形成された薄膜を研磨するＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing) 処理が行われた後にウエハＷの表面に残っているスラリーおよび不要な薄膜を除去するためのもので、側壁１，２，３，４によって囲まれた平面視においてほぼ矩形の処理室５、および処理室５内においてウエハＷを水平に保持し、かつこの状態でウエハＷを回転させることができるウエハ保持装置（基板保持手段）６を備えている。
【００２４】
さらに、この装置は、ウエハ保持装置６により保持されたウエハＷの上面および下面の各中央部に残っているスラリーをスクラブして除去するための両面洗浄装置（中央部洗浄手段）９、およびウエハ保持装置６により保持されたウエハＷの周縁付近の上下面および端面を含む周縁部のみを選択的に洗浄するための周縁部洗浄ボックス（周縁部洗浄手段）３００を備えている。すなわち、周縁部洗浄ボックス３００によってウエハＷの周縁部に残っているスラリーや不要な薄膜を除去するようになっている。
【００２５】
ウエハ保持装置６は、処理室５の側壁２または４に対して直交する方向（以下「保持方向」という。）Ａに関して対向配置された一対の保持ハンド１０，３０を有している。保持ハンド１０，３０は、保持方向Ａに沿って移動可能なもので、ベース取付部１１，３１に取り付けられたベース部１２，３２と、ベース部１２，３２の上方に配置され、ウエハＷを保持するための各々３つの保持用ローラ（基板保持ピン）１３，３３とをそれぞれ有している。これらの保持用ローラ１３，３３は、ウエハＷの端面形状に対応した円周上に配置されている。ウエハＷは、保持用ローラ１３，３３の側面にその端面が当接した状態で保持される。
【００２６】
ベース取付部１１，３１には、保持方向Ａに沿って長く形成され、側壁２，４に形成された穴１４，３４を介して側壁２，４の外側まで延びたハンド軸１５，３５の一端が連結されている。ハンド軸１５，３５の他端には、側壁２，４の外側の取付板１６，３６上に固定されたシリンダ１７，３７のロッド１８，３８が連結板１９，３９を介して取り付けられている。ロッド１８，３８は、保持方向Ａに沿って突出したり引っ込んだりできるようになっている。この構成により、シリンダ１７，３７を駆動することによって、保持ハンド１０，３０を保持方向Ａに沿って互いに反対方向に進退させることができ、ウエハＷを保持用ローラ１３，３３の間で挾持したり、この挾持を解放したりすることができる。
【００２７】
なお、参照符号２０，４０は、保持ハンド１０，３０の移動とともに伸縮自在なベローズであり、両面洗浄装置９および周縁部洗浄ボックス３００において使用される第１の洗浄液および第２の洗浄液、ならびにその雰囲気が、ハンド軸１５，３５に影響を与えないようにするため、あるいは処理室５の外部に漏れるのを防ぐためのものである。また、シリンダ１７，３７のロッド１８，３８やハンド軸１５，３５から発生するパーティクルが処理室５の内部に侵入するのを防止するためのものでもある。
【００２８】
保持用ローラ１３，３３は、ウエハＷを保持した状態でウエハＷを回転させるべく、ベース部１２，３２に回転可能に設けられている。すなわち、保持用ローラ１３，３３は、ベース部１２，３２に鉛直軸まわりの回転が自在であるように支持されたローラ軸２１，４１に固定されている。
ウエハＷを回転させるために必要な駆動力は、保持用ローラ３３にのみ与えられるようになっている。すなわち、保持用ローラ３３のうち中央の保持用ローラ３３ｂには、側壁４の外側に設けられたモータ取付板４２に取り付けられたモータＭ1 の駆動力がベルト４３を介して伝達されるようになっている。さらに、中央の保持ローラ３３ｂに伝達されてきた駆動力は、ベルト４４，４５を介して他の２つの保持用ローラ３３ａ，３３ｃにも伝達されるようになっている。このように、この実施形態では、モータＭ１およびベルト４３がピン回転駆動部に対応している。
【００２９】
さらに詳述する。保持用ローラ３３ａのローラ軸４１ａは、図３に示すように、ベース部３２に形成された挿通穴４６ａを通ってベース部３２の下端部付近に形成された空間４７まで延ばされており、挿通穴４６ａに配置された２つの軸受４７ａ，４８ａを介してベース部３２に回転自在に支持されている。他の２つの保持用ローラ３３ｂ，３３ｃのローラ軸４１ｂ，４１ｃも同様に、挿通穴４６ｂ，４６ｃを通って空間４７まで延ばされ、かつ挿通穴４６ｂ，４６ｃに配置された２つの軸受４７ｂ，４８ｂ：４７ｃ，４８ｃを介してベース部３２に回転自在に支持されている。
【００３０】
中央のローラ軸４１ｂには、３つのプーリ４９ｂ，５０ｂ，５１ｂが取り付けられている。このうち、最上段のプーリ４９ｂとモータＭ１の駆動軸５２に取り付けられたプーリ５３（図２参照）との間に、ベルト４３が巻き掛けられている。そして、残りの２つのプーリ５０ｂ，５１ｂと他の２つのローラ軸４１ｃ，４１ａにそれぞれ取り付けられたプーリ５１ｃ，５１ａとの間に、ベルト４５，４４がそれぞれ巻き掛けられている。
【００３１】
以上の構成により、モータＭ１によって中央の保持用ローラ３３ｂが駆動されると、これに伴って他の２つの保持用ローラ３３ａ，３３ｃが駆動される。その結果、保持用ローラ１３，３３に保持されているウエハＷは回転を始める。このとき、保持用ローラ１３は、ウエハＷの回転につられて回転する。このようにして、ウエハＷは保持用ローラ１３，３３に保持された状態で回転方向Ｂに沿って回転する。この場合におけるウエハＷの回転速度は、たとえば約１０〜２０（回転／分）である。
【００３２】
図２に戻って、両面洗浄装置９は、ウエハ保持装置６により保持されたウエハＷの上方および下方に配置された上面洗浄部６０および下面洗浄部８０を備えている。上面洗浄部６０および下面洗浄部８０は、それぞれ、保持ハンド１０，３０に干渉しない位置に、ウエハＷの中心部から周縁部に至るウエハＷの表面領域を覆うように配置されている。
【００３３】
上面洗浄部６０および下面洗浄部８０は、ウエハＷに対向する側に取付面６１，８１を有するベース部６２，８２と、ベース部６２，８２に取り付けられた回転軸６３，８３とを有し、回転駆動部６４，８４により鉛直軸方向に沿う回転軸Ｏを中心に回転方向Ｃに沿って回転できるようにされている。
さらに、上面洗浄部６０および下面洗浄部８０は、それぞれ、昇降駆動部６５，８５によって上下方向に移動できるようになっている。これにより、ウエハ洗浄時においてはウエハＷを上面洗浄部６０および下面洗浄部８０で挟み込むことができ、また、ウエハ洗浄後においては、ウエハＷから上面洗浄部６０および下面洗浄部８０を離すことができるようになっている。
【００３４】
上面ベース部６２および下面ベース部８２の各取付面６１，８１には、洗浄用ブラシ（両面スクラブ手段）６６，８６が設けられている。洗浄用ブラシ６６，８６の中央付近には、ウエハＷに第１の洗浄液を供給するための第１洗浄液供給ノズル７，８がそれぞれ配置されている。第１の洗浄液は、フッ酸、硝酸、塩酸、リン酸、酢酸、アンモニアなどの薬液、および純水を含む。
【００３５】
第１洗浄液供給ノズル７，８には、洗浄用パイプ６７，８７が連結されている。洗浄用パイプ６７，８７は、回転軸６３，８３内に回転しないように挿通されており、その他端には、第１三方弁６８，８８を介して、図示しない薬液用タンクから薬液が導かれる薬液供給路６９，８９、および図示しない純水用タンクから純水が導かれる純水供給路７０，９０が接続されている。この構成により、第１三方弁６８，８８の切換えを制御することによって、洗浄用パイプ６７，８７に薬液および純水を選択的に供給でき、したがって第１洗浄液供給ノズル７，８から薬液および純水を選択的に吐出させることができる。
【００３６】
図４は、周縁部洗浄ボックス３００の構成およびこの周縁部洗浄ボックス３００に関連する構成を示す側面図である。周縁部洗浄ボックス３００は、昇降／水平移動機構（周縁洗浄移動手段）３０１によって上下方向に移動でき、また、ウエハＷに対して近接する方向と離反する方向とに移動できるようになっている。より具体的には、周縁部洗浄ボックス３００は、昇降／水平移動機構３０１に含まれる可動板３０２の上面に固定されたボックス支持板３０３によって支持されている。昇降／水平移動機構３０１は、基台３０４を備えている。基台３０４には、上方向に向けて延びた２本のガイド軸３０５の下端部が固定されている。
【００３７】
ガイド軸３０５は、可動板３０２の下面に固定されたボールブッシュ３０６をスライド自在に挿通し、かつ可動板３０２およびボックス支持板３０３にそれぞれ形成された穴（図示せず）を通ってボックス支持板３０３の上方まで延び、その上端部において連結板３０７によって連結されている。基台３０４には、ロッド３０８の先端を上向きにした状態のシリンダ３０９が設けられている。可動板３０２は、このシリンダ３０９のロッド３０８によって支持されている。この構成により、シリンダ３０９のロッド３０８が上下方向に進退すれば、周縁部洗浄ボックス３００が上下方向に移動することになる。
【００３８】
基台３０４には、ウエハＷに近接する方向およびウエハＷから離反する方向に沿って延びたボールねじ軸３１０が螺合している。ボールねじ軸３１０にはプーリ３１１が取り付けられており、このプーリ３１１とモータＭ２の駆動軸３１２に取り付けられたプーリ３１３との間にはベルト３１４が巻き掛けられている。この構成により、モータＭ２の駆動力がベルト３１４を介してボールねじ軸３１０に伝達されると、基台３０４はウエハＷに近接する方向およびウエハＷから離反する方向に移動し、これに伴って、周縁部洗浄ボックス３００は、ウエハＷに近接する方向とウエハＷから離反する方向とに移動する。このとき、連結板３０７は、図外のレールによってウエハＷに近接する方向およびウエハＷから離反する方向に沿って案内される。
【００３９】
周縁部洗浄ボックス３００のウエハＷに対向する対向面３００ａには、当該周縁部洗浄ボックス３００の長手方向に沿って凹部３２０が形成されており、この凹部３２０の上壁面３３０および下壁面３５０の間に、ウエハＷの周縁部を受け入れることができるようになっている。
凹部３２０の上壁面３３０および下壁面３５０には、ウエハＷの上面および下面の周縁部に第２の洗浄液を供給するための第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１が配設されている。第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１は、ＰＶＣ、ＰＶＤＦなどの樹脂で構成される。第２の洗浄液は、ウエハＷの周縁部に残っているスラリーを除去したり、不要な薄膜をエッチングするためのエッチング液、および純水を含む。エッチング液は、ウエハＷの周縁部に形成される薄膜の種類によって異なる種類のものが用いられる。具体的には、酸化膜（ＳｉＯ ₂ ）、アルミニウム膜（Ａｌ）、銅膜（Ｃｕ）およびタングステン膜（Ｗ）に対して、それぞれ、下記(1) 〜(4) 式の化学式で表したエッチング液が用いられる。
【００４０】
ＨＦ・・・・・・(1)
Ｈ ₃ ＰＯ ₄ ＋ＣＨ ₃ ＣＯＯＨ＋ＨＮＯ ₃ ・・・・・・(2)
ＨＮＯ ₃ ＋ＨＣｌまたはＨＮＯ ₃ ＋ＨＦ・・・・・・(3)
ＣＨ ₃ ＣＯＯＨ＋ＨＮＯ ₃ ＋ＨＦまたはＨＮＯ ₃ ＋ＨＦ・・・・・・(4)
第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１には、液吐出路３３２，３５２の一端が接続されている。液吐出路３３２，３５２の他端には、それぞれ、第２三方弁３３３，３５３を介して、図示しないエッチング液用タンクからエッチング液が供給されるエッチング液供給路３３４，３５４、および図示しない純水用タンクから純水が供給される純水供給路３３５，３５５が接続されている。この構成により、第２三方弁３３３，３５３の切換えを制御することにより、液吐出路３３２，３５２にエッチング液および純水を選択的に供給でき、したがって第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１からエッチング液および純水を選択的に吐出することができる。
【００４１】
また、凹部３２０の上壁面３３０および下壁面３５０には、ウエハＷの上面および下面の周縁部に窒素（Ｎ ₂ ）などの不活性ガスまたはエア（以下総称して「ガス」という。）を供給するためのＰＶＣやＰＶＤＦなどの樹脂で構成されたガス供給ノズル３３６，３５６が配設されている。ガス供給ノズル３３６，３５６には、図示しないガス用タンクにその一端が接続されたガス供給路３３７，３５７の他端が接続されている。ガス供給路３３７，３５７の途中部にはガス用弁３３８，３５８が介装されている。この構成により、ガス用弁３３８，３５８の開閉を制御することにより、ガスを必要に応じてガス供給ノズル３３６，３５６から吐出させることができる。
【００４２】
ガス供給ノズル３３６，３５６は、第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１に対してウエハＷの中心に近い側に、ガスがウエハＷの周縁部に向かって吐出されるような角度で、配置されている。この構成により、第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１からウエハＷの上面および下面の周縁部にそれぞれ供給された薬液および純水をガスの吐出圧によってウエハＷの外側に向けて吐き出すことができる。そのため、第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１から供給されたエッチング液がウエハＷの中心部に達することはない。これにより、半導体装置を作成するのに必要な薄膜が形成されたウエハＷの中央部（有効エリア）の当該薄膜がエッチングされるという不具合の発生が防止される。
【００４３】
なお、この実施形態では、ガス供給ノズル３３６，３５６、ガス供給路３３７，３５７、およびガス用弁３３８，３５８が、気体供給手段に対応している。
凹部３２０の奥には、排気口３６０が形成され、この排気口３６０にはＰＶＣやＰＶＤＦなどの樹脂で構成された排気管３６１が接続されている。排気管３６１には負圧源３６２が接続されており、この負圧源３６２によってウエハＷの周縁部の雰囲気が排気管３６１に吸引されるようになっている。すなわち、排気管３６１および負圧源３６２により排気手段が構成される。これにより、ガスの吐出圧によってウエハＷの外側に吐き出される薬液および純水は、排気口３６０を介して排気管３６１内に吸引される。
【００４４】
排気管３６１の途中部には、液溜まり部３６３が設けられている。液溜まり部３６３からは、ドレン排出路３６４が下方に向けて延びている。この構成により、排気管３６１に導かれてきた薬液および純水は液溜まり部３６３に溜まってドレン排出路３６４から排出され、気液分離が行われる。
図５は、このウエハ洗浄装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。このウエハ洗浄装置には、当該装置の制御中枢として機能するマイクロコンピュータなどで構成された制御部１００が備えられている。制御部１００は、ＲＯＭ１０１に格納された制御プログラムに従って、シリンダ１７，３７、モータＭ１、回転駆動部６４，８４、昇降駆動部６５，８５、および第１三方弁６８，８８を制御する。また、制御部１００は、シリンダ３０９、モータＭ２、第２三方弁３３３，３５３およびガス用弁３３８，３５８を制御する。
【００４５】
次に、このウエハ洗浄装置の洗浄動作について説明する。洗浄前においては、保持ハンド１０，３０はウエハＷを保持する保持位置から退避した待機位置で待機し、かつ上面洗浄部６０および下面洗浄部８０も互いにウエハＷから離れた状態で待機している。前工程であるＣＭＰ処理が終了し図示しない搬送アームによってウエハＷが搬送されてくると、制御部１００は、シリンダ１７，３７のロッド１８，３８を引っ込ませる。その結果、保持ハンド１０，３０は互いに近づく。これにより、ウエハＷがその端面において保持用ローラ１３，３３に保持される。その後、制御部１００は、回転駆動部６４，８４を駆動し、上面洗浄部６０および下面洗浄部８０を回転させる。これと同時に、制御部１００は、第１三方弁６８，８８を制御し、薬液供給路６９，８９と洗浄用パイプ６７，８７とを接続させる。その結果、第１洗浄液供給ノズル７，８から薬液がそれぞれウエハＷの上面および下面に供給される。
【００４６】
その後、制御部１００は、モータＭ１を駆動する。その結果、保持用ローラ３３が回転駆動される。これに伴って、ウエハＷが低速回転する。さらに、制御部１００は、昇降駆動部６５，８５を制御し、上面洗浄部６０および下面洗浄部８０を互いに近づく方向に移動させる。その結果、保持用ローラ１３，３３に保持されているウエハＷは、洗浄用ブラシ６６，８６によって挟み込まれ、洗浄用ブラシ６６，８６によりウエハＷの上面および下面が擦られる。これにより、ウエハＷの上面および下面が薬液が供給されつつ洗浄用ブラシ６６，８６によってスクラブ洗浄される。その結果、ウエハＷの上面および下面に残っていたスラリーが除去される。
【００４７】
所定の時間経過後、制御部１００は、昇降駆動部６５，８５を制御し、上面洗浄部６０および下面洗浄部８０を互いにウエハＷから離れる方向に移動させ、ウエハＷから洗浄用ブラシ６６，８６を離れさせる。その後、第１三方弁６８，８８を制御し、洗浄用パイプ６７，８７と純水供給路７０，９０とを接続させる。その結果、第１洗浄液供給ノズル７，８から純水がウエハＷの上面および下面に供給され、ウエハＷの上面および下面に残っている薬液等が洗い流される。
【００４８】
その後、制御部１００は、第１三方弁６８，８８を制御し、第１洗浄液供給ノズル７，８からの純水の吐出を停止させ、また、回転駆動部６４，８４の駆動を停止して上面洗浄部６０および下面洗浄部８０の回転を停止させる。さらに、モータＭ１の駆動を停止させ、ウエハＷの回転を停止させる。これにより、両面洗浄装置９におけるスクラブ洗浄処理が終了する。
【００４９】
スクラブ洗浄処理終了後、制御部１００は、周縁部洗浄ボックス３００によるウエハＷの周縁部の洗浄処理を実行する。
図６および図７は、この周縁部洗浄処理を説明するための図解図である。図６および図７において、上段側はウエハＷを側方から見たときの構成を示し、下段側はウエハＷを上方から見たときの構成を示している。
【００５０】
周縁部洗浄ボックス３００は、両面洗浄装置９によるスクラブ洗浄が行われている間、図６(a) に示すように、ウエハＷから水平方向に離れた位置であって、かつウエハＷの下方の待機位置で待機している。
両面洗浄装置９によるスクラブ洗浄処理が終了すると、制御部１００は、ロッド３０８が上方向に延びるように、シリンダ３０９を駆動する。その結果、周縁部洗浄ボックス３００は、上方向に移動する。シリンダ３０９の駆動は、周縁部洗浄ボックス３００の凹部３２０がウエハＷとほぼ同じ高さになるタイミングで停止される（図６(b) ）。その後、制御部１００は、モータＭ２を駆動し、周縁部洗浄ボックス３００をウエハＷに近接する方向に向けて移動させる。このモータＭ２の駆動は、周縁部洗浄ボックス３００の凹部３２０にウエハＷの周縁部が所定の距離だけ入り込んだタイミングで停止される（図６(c) ）。この場合、たとえば、ウエハＷのロットによって洗浄すべき周縁部の領域が異なる場合には、周縁部洗浄ボックス３００の移動量が各ウエハＷのロットに応じて調整される。これにより、周縁部洗浄前の準備が完了する。
【００５１】
その後、制御部１００は、モータＭ１を駆動し、ウエハＷの回転を開始させる（図７(a) ）。また、第２三方弁３３３，３５３を制御し、エッチング液供給路３３４，３５４を液吐出路３３２，３５２に接続させる。その結果、第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１からエッチング液が吐出される。その結果、ウエハＷの周縁部に残っていたスラリーが除去されたり、不要な薄膜がエッチングされる。
【００５２】
さらに、制御部１００は、エッチング液の吐出と同時に、ガス用弁３３８，３５８を開成させ、ガス供給ノズル３３６，３５６からガスを吐出させる。このガスの吐出圧によって、第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１から吐出されたエッチング液がウエハＷの中心部に飛び散るのが防止されるとともに、吐出後のエッチング液がウエハＷの外側に吐き出される。一方、ウエハＷの周縁部付近の雰囲気は排気管３６１によって吸引されている。したがって、ウエハＷの外側に吐き出されたエッチング液は、排気管３６１に吸引され、液溜まり部３６３にいったん溜まった後、ドレン排出路３６４を介して排出される。また、エッチング液雰囲気は負圧源３６２側へ排出される。
【００５３】
このエッチング処理が、所定のエッチング処理時間だけ、ウエハＷの全周域にわたって行われた後、制御部１００は、第２三方弁３３３，３５３を制御し、純水供給路３３５，３５５を液吐出路３３２，３５２に接続させる。その結果、第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１から純水が吐出され、ウエハＷの周縁部の表面上に残っているエッチング液が洗い流される。また、液吐出路３３２，３５２に残っているエッチング液も同時に洗い流される。
【００５４】
この純水洗浄処理が、所定の純水洗浄処理時間だけ、ウエハＷの全周域にわたって行われると、制御部１００は、モータＭ１を停止させてウエハＷの回転を停止させ、また、第２三方弁３３３，３５３を制御して第２洗浄液供給ノズル３３１，３５１からの純水の吐出を停止させ、さらに、ガス用弁３３８，３５８を閉成させてガス供給ノズル３３６，３５６からのガスの吐出を停止させる（図７(b) ）。これにより、周縁部洗浄ボックス３００による周縁部洗浄処理が終了する。
【００５５】
周縁部洗浄処理終了後、制御部１００は、モータＭ２を駆動し、周縁部洗浄ボックス３００をウエハＷから離隔する方向に向けて移動させる（図７(c) ）。また、ロッド３０８が引っ込むようにシリンダ３０９を駆動し、周縁部洗浄ボックス３００を下降させる（図７(d) ）。これにより、周縁部洗浄ボックス３００は元の待機位置に戻される。
【００５６】
以上のように本実施形態によれば、ウエハＷの周縁部のみを選択的に洗浄できるようにしているから、ウエハＷの周縁部の膜質に応じた洗浄を行うことができる。したがって、ウエハＷの周縁部の不要な薄膜が残っている場合であっても、当該薄膜を確実に除去できる。また、ウエハＷの周縁部にスラリーが残っている場合であっても、当該スラリーを確実に除去できる。その結果、スラリーと薄膜との反応生成物が発生することもなくなる。そのため、ＣＭＰ処理後のウエハＷの全体を良好に洗浄できる。よって、高品質な半導体装置を提供できる。
【００５７】
しかも、ウエハＷの中央部を洗浄した後にウエハＷの周縁部を洗浄するようにし、かつウエハＷの周縁部に供給され処理に供されたエッチング液等をガスの吐出圧によってウエハＷの外側に吐き出すようにしているから、ウエハＷの周縁部に供給されたエッチング液等が洗浄済のウエハＷの中央部に飛び散ることはない。したがって、ウエハＷの表面の全体を良好に洗浄することができる。
【００５８】
本発明の実施の一形態の説明は以上のとおりであるが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。たとえば上記実施形態では、ウエハＷの中央部と周縁部とを１つの処理室５にて洗浄する場合を例にとって説明しているが、たとえばウエハＷの中央部を第１の処理室にて洗浄した後、別の第２の処理室にてウエハＷの周縁部を洗浄するようにしてもよい。この場合、ウエハＷの周縁部を洗浄するために、たとえば図８ないし図１０に示すようなカーテン式周縁部洗浄装置を採用してもよい。
【００５９】
図８は、カーテン式周縁部洗浄装置を側方から見た概念図であり、図９は、カーテン式周縁部洗浄装置を上方から見た概念図である。このカーテン式周縁部洗浄装置は、ウエハＷの下面の中央部を真空吸着してウエハＷを保持し、かつ回転させるバキュームチャック４００と、このバキュームチャック４００に保持されたウエハＷの上方および下方に配置された一対のマニホールド４０１と、排気口４０２を有し、バキュームチャック４００に保持されたウエハＷの端面に対向して排気口４０２が位置するように配置された排気管４０３とを備えている。
【００６０】
マニホールド４０１は、図１０に示すように、ウエハＷの端面の形状に対応した円環状のもので、ウエハＷに対向する一対の面４０１ａには、ともに複数の洗浄液供給ノズル４０４およびガス供給ノズル４０５が設けられている。洗浄液供給ノズル４０４からは、洗浄液供給路４０６を介して供給されるエッチング液および純水を選択的に吐出することができるようになっている。すなわち、ウエハＷの周縁部に上下方向からカーテン状にエッチング液および純水を選択的に供給することができるようになっている。また、ガス供給ノズル４０５からは、ガス供給路４０７を介して供給されるガスを吐出することができるようになっている。ガス供給ノズル４０５におけるガス吐出方向は、図８に示すように、ウエハＷの周縁部に向く方向とされている。これにより、洗浄液供給ノズル４０４からウエハＷの周縁部に供給されたエッチング液および純水をガスの吐出圧によってウエハＷの外側に向けて吐き出すことができるようになっている。
【００６１】
排気管４０３は、図９に示すように、ウエハＷの周囲に３つ備えられ、平面視においてウエハＷの端面形状に対応した円弧状のものである。各排気管４０３は、水平駆動部４０８によってウエハＷに近接する方向とウエハＷから離反する方向とに移動できるようになっている。この構成により、ウエハＷが搬送されてくる際に当該ウエハＷの邪魔にならないように排気管４０３を処理位置から退避させておくことができ、また処理時には排気管４０３をウエハＷ近傍の処理位置に配置させることができる。また、排気管４０３は図示しない負圧源に接続されており、ウエハＷの周縁部周辺の雰囲気を吸引するようになっている。
【００６２】
処理時には、ウエハＷはバキュームチャック４００に保持された状態で回転させられる。また、洗浄液供給ノズル４０４からエッチング液が吐出され、かつガス供給ノズル４０５からガスが吐出される。その結果、洗浄液供給ノズル４０４から吐出されるエッチング液によってウエハＷの周縁部に残っているスラリーや不要な薄膜が除去され、このときにウエハＷに供給されたエッチング液はガスの吐出圧によってウエハＷの外側に向けて吐き出される。この吐き出されたエッチング液は排気口４０２を介して排気管４０３に吸引され、機外に排出される。その後、洗浄液供給ノズル４０４から純水が吐出され、ウエハＷ表面上に残っているエッチング液が洗い流される。
【００６３】
このように、この構成によっても、ウエハＷの中央部と周縁部とを選択的に洗浄することができるから、上記実施形態と同様に、膜残り等の不具合を解消でき、ウエハＷの表面の全体を良好に洗浄できる。
また、上記実施形態では、図１から図７までに示すように、ウエハＷを６つの保持用ローラ１３，３３によって保持する構成を例にとって説明しているが、ウエハＷを保持すべき保持用ローラは少なくとも３つ以上あればよい。この場合、３つ以上の保持用ローラのうちいずれか１つに対してだけ駆動力を伝達するようにしてもよい。この構成によっても、ウエハＷを端面にて保持しつつ回転させることができる。
【００６４】
さらに、上記実施形態では、ウエハＷの中央部と周縁部との洗浄を別タイミングで行うようにしているが、たとえばウエハＷの中央部および周縁部を同じ種類の液を用いてそれぞれ物理的および化学的に洗浄するというような場合には、上記洗浄を同時に行うようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、ＣＭＰ処理後のウエハＷの洗浄を行う場合を例にとって説明しているが、本発明は、ＣＭＰ処理後に限らずに、ウエハＷの中央部と周縁部とを選択的に洗浄する必要のある場合に広く適用することができる。
【００６５】
さらに、上記実施形態では、ウエハＷの洗浄が行われる場合について説明しているが、本発明は、液晶表示装置用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）基板など他の各種の基板の洗浄に対して広く適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の基板処理装置であるウエハ洗浄装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のII-II 断面図であり、一部を省略し、かつ一部を概念的に示している。
【図３】保持用ローラの駆動機構を説明するための図である。
【図４】周縁部洗浄ボックスの構成を示す側面図である。
【図５】ウエハ洗浄装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図６】ウエハ周縁部洗浄処理を説明するための図解図である。
【図７】同じく、ウエハ周縁部洗浄処理を説明するための図解図である。
【図８】本発明の他の実施形態の基板処理装置であるウエハ洗浄装置の側方から見た構成を示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態の基板処理装置であるウエハ洗浄装置の上方から見た構成を示す図である。
【図１０】マニホールドの構成を説明するための斜視図である。
【図１１】従来の装置の構成を上方から見た図である。
【図１２】従来の装置の構成を側方から見た図である。
【図１３】ウエハの中央部および周縁部を説明するための図である。
【符号の説明】
７，８第１洗浄液供給ノズル
３３１，３５１第２洗浄液供給ノズル
Ｗウエハ

Claims

ＣＭＰ処理後の基板を回転しつつ、第１洗浄液供給ノズルから基板の中央部に第１の洗浄液を吐出して、上記基板の中央部を洗浄し、当該中央部に残っているスラリーを除去する中央部洗浄工程と、
ＣＭＰ処理後の基板を回転しつつ、第２洗浄液供給ノズルから基板の周縁部に向けて第２の洗浄液を吐出して、上記基板の周縁部を洗浄し、当該周縁部に残っているスラリーおよび不要な薄膜を除去する周縁部洗浄工程とを含み、
上記第１の洗浄液は、基板に形成されている薄膜を除去する能力を有していないアンモニアまたは純水であり、
上記第２の洗浄液は、基板の周縁部に残っているスラリーおよび不要な薄膜を除去するためのエッチング液であり、
上記薄膜は、酸化膜、アルミニウム膜、銅膜およびタングステン膜のうちのいずれか１つであることを特徴とする基板処理方法。
上記薄膜は、酸化膜であり、上記エッチング液は、弗酸を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
上記薄膜は、アルミニウム膜であり、上記エッチング液は、燐酸と酢酸と硝酸との混合液を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
上記薄膜は、銅膜であり、上記エッチング液は、硝酸と塩酸との混合液、または硝酸と弗酸との混合液を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
上記薄膜は、タングステン膜であり、上記エッチング液は、酢酸と硝酸と弗酸との混合液、または硝酸と弗酸との混合液を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
上記中央部洗浄工程と上記周縁部洗浄工程とは１つの処理室で行われることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法。
上記中央部洗浄工程と上記周縁部洗浄工程とが同時に行われることを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
上記中央部洗浄工程の後に、上記周縁部洗浄工程が行われることを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
上記基板処理方法は、基板の中央部と周縁部とを選択的に洗浄することにより基板を処理する方法であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の基板処理方法。
上記中央部洗浄工程においては、第１洗浄液供給ノズルから基板の中央部に薬液を吐出した後に純水を吐出し、
上記周縁部洗浄工程においては、第２洗浄液供給ノズルから基板の周縁部に向けてエッチング液を吐出した後に純水を吐出することを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の基板処理方法。
上記薄膜は、酸化膜、アルミニウム膜、銅膜およびタングステン膜のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれかに記載の基板処理方法。
上記薄膜は、酸化膜であり、
上記エッチング液は、弗酸を含むことを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法。
上記薄膜は、アルミニウム膜であり、
上記エッチング液は、燐酸と酢酸と硝酸との混合液を含むことを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法。
上記薄膜は、銅膜であり、
上記エッチング液は、硝酸と塩酸との混合液、または硝酸と弗酸との混合液を含むことを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法。
上記薄膜は、タングステン膜であり、
上記エッチング液は、酢酸と硝酸と弗酸との混合液、または硝酸と弗酸との混合液を含むことを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法。