JP2000331975A - ウエハ洗浄装置 - Google Patents

ウエハ洗浄装置

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JP2000331975A
JP2000331975A JP11139183A JP13918399A JP2000331975A JP 2000331975 A JP2000331975 A JP 2000331975A JP 11139183 A JP11139183 A JP 11139183A JP 13918399 A JP13918399 A JP 13918399A JP 2000331975 A JP2000331975 A JP 2000331975A
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wafer
cleaning
etching
plating
nozzle
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Akihisa Hongo
明久 本郷
Shinya Morisawa
伸哉 森澤
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 銅メッキ加工や銅メッキ後のＣＭＰ加工等の
各種加工を施した後のウエハを理想的に洗浄できるウエ
ハ洗浄装置を提供する。 【解決手段】 所定の加工を施したウエハＷを回転しな
がらその表裏面を洗浄するウエハ洗浄装置である。ウエ
ハＷの所定の加工を施した側の面とその反対側の面の両
面にそれぞれ洗浄液ａ，ｂを噴射する洗浄ノズル３１，
３３を設置する。ウエハＷの外周部近傍にエッチング液
ｃを噴射するエッチング用ノズル３５を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メッキ加工や化学
的機械研磨（ＣＭＰ）加工などの各種加工を施した後の
ウエハの洗浄に用いて好適なウエハ洗浄装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハの裏面やエッジ部のシリコ
ン表面には、Ｃｕ（銅）のような貴金属が付着した場
合、ＣｕはメタルＣｕとして電気化学的に付着している
ため安定状態にあり、従って純水による洗浄では除去で
きない。そしてこのように付着したＣｕは、後の加熱プ
ロセスでシリコン中に拡散し、デバイス上支障をきたす
こととなる。
【０００３】一方現在、銅メッキの前処理として行われ
ているスパッタ（又はＣＶＤ）によるＣｕシード層の形
成は、ウエハの面積効率を考えた場合、その表面全体に
施される傾向にある。即ち図５に示すように、ウエハＷ
の表面からエッジ部Ｅにかけてバリア層８０を形成し、
バリア層８０を形成したウエハＷの表面側にＣｕシード
層８３を形成し、その上にメッキ層８５を形成する。
【０００４】しかしながらウエハＷの表面全体に例えば
１００ｎｍの厚さのＣｕシード層８３をスパッタによっ
て形成した場合、実際にはウエハＷの表面側だけでな
く、図６に示すようにウエハＷのエッジ部Ｅにも薄いＣ
ｕのスパッタ層が形成されてしまう。一方ウエハＷへの
メッキ層８５の形成は、ウエハＷの裏面にメッキ液を付
着させないようにするために、ウエハＷ表面の外周部の
部分をシールして行うので図６に示すようにウエハＷの
表面のみに形成できる。このためエッジ部Ｅ及びエッジ
部Ｅ近傍には薄い層のままＣｕが残る。そしてこの残っ
た部分のＣｕがメッキ処理後又はＣＭＰ処理後のウエハ
Ｗの搬送中又は後処理中に剥離，脱離することにより、
Ｃｕ汚染（クロスコンタミ）が生じる可能性が高い。
【０００５】またメッキ時にたとえ外周シールをし、エ
ッジと裏面を保護したとしても、１００％Ｃｕを裏面に
付着させないことは難しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものでありその目的は上記問題点を解決
し、銅メッキ加工や銅メッキ後のＣＭＰ加工等の各種加
工を施した後のウエハを理想的に洗浄できるウエハ洗浄
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、所定の加工を施したウエハを回転しながら
その表裏面を洗浄するウエハ洗浄装置において、前記ウ
エハの所定の加工を施した側の面とその反対側の面の両
面にそれぞれ洗浄液を噴射する洗浄ノズルを設置すると
ともに、前記ウエハの外周部近傍にエッチング液を噴射
するエッチング用ノズルを設置したことを特徴とする。
ウエハ加工面の洗浄は、パーティクルの除去、及び遊離
しているＣｕの除去が目的であり、ウエハ裏面の洗浄は
パーティクルの除去、及び／又はメタルＣｕとして吸着
しているＣｕの除去が目的であり、ウエハエッジ部の洗
浄は薄いＣｕ膜の強制的なエッチングが目的である。こ
こで前記ウエハへの加工とは銅メッキ加工又は化学的機
械研磨加工であり、前記エッチング液は銅をエッチング
するエッチング液であることを特徴とする。また前記ウ
エハへの加工は銅メッキ加工又は化学的機械研磨加工で
あり、前記ウエハ洗浄装置は、銅メッキ加工を行うメッ
キ加工部又は化学的機械研磨加工を行う化学的機械研磨
加工部と一体化した装置として構成し、メッキ又は化学
的機械研磨と洗浄とを枚葉式に連続処理することを特徴
とする。また前記エッチング用ノズルは、１個若しくは
複数個であり、その噴出口の中心線の向きがウエハ面に
対して垂直に又は垂直よりも外周方向を向くように設置
されており、回転による遠心力とノズルの噴射角度，噴
射収束度により、ウエハのエッジ部及び／又はウエハの
エッジ部から所定の幅の部分に付いている所望の金属を
選択的にエッチングすることを特徴とする。また前記ウ
エハの所定の加工を施した側の面に噴射される洗浄液及
び／又はその反対側の面に噴射される洗浄液は、純水、
又は希硫酸、又は希フッ酸、又はイオン水、又はオゾン
水と希フッ酸、又は過酸化水素と希フッ酸の何れかであ
ることを特徴とする。また前記エッチング液は、硫酸と
過酸化水素の混合液、又は過硫酸ナトリウム、又は硫
酸、又は塩酸、又は硝酸、又はイオン水、又はオゾン水
と希フッ酸の何れかであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の１実施形態に
かかるウエハ洗浄装置の要部概略構成図である。同図に
示すようにこのウエハ洗浄装置は、ウエハＷを保持して
回転する回転機構１０と、２つの洗浄ノズル３１，３３
と１つのエッチング用ノズル３５とを具備して構成され
ている。以下各構成部品について説明する。
【０００９】回転機構１０は、モータＭの動力をプーリ
ーＰ１，Ｐ２とベルトＢを介してウエハ支持部材１１に
伝達してこれを回転駆動するように構成されている。ウ
エハ支持部材１１は、図では２本示すが実際には４〜８
本程度設けられており、ウエハＷの外周をウエハＷが水
平になるように保持する構成とされている。このときウ
エハ加工面は上向きでも下向きでも構わない。
【００１０】一方洗浄ノズル３１は、ウエハＷの表面
側、即ちメッキ加工やＣＭＰ加工等の各種加工を施した
面側に接近した位置であって、洗浄液がウエハＷ表面中
央部に噴射されるように設置されている。洗浄ノズル３
１はウエハ加工面が下向きの場合はウエハ下方に位置す
る。
【００１１】この洗浄ノズル３１から噴射される洗浄液
ａとしては、銅をエッチングせず、メタル汚染、パーテ
ィクル汚染に有効な洗浄液を用いる。即ち例えば必要に
応じて、純水、又は希硫酸、又は希フッ酸（ＤＨＦ）、
又はイオン水、又はオゾン水と希フッ酸の２段処理、又
は過酸化水素（Ｈ2Ｆ2）と希フッ酸の２段処理の何れか
を使用する。
【００１２】次に洗浄ノズル３３は、ウエハＷの裏面
側、即ちメッキ加工やＣＭＰ加工等の各種加工を施して
いない面側の下部中央の位置に設置されている。洗浄ノ
ズル３３はウエハ裏面が上向きの場合はウエハ上方に位
置する。この洗浄ノズル３３は、裏面が下向きの場合は
洗浄液が円錐状の飛散形状に噴射される構造のものであ
る。
【００１３】この洗浄ノズル３３から噴射される洗浄液
ｂは、加工面に比べると、シリコン上に吸着したＣｕを
除去することも可能な洗浄液を用い、例えば必要に応じ
て純水、又は希硫酸、又は希フッ酸、又はオゾン水と希
フッ酸の２段処理、又は過酸化水素と希フッ酸の２段処
理の何れかを使用する。
【００１４】次にエッチング用ノズル３５は、図２に示
すように、ウエハＷのエッジ部から５ｍｍ以下の所定寸
法ｋ（ｋ≦５ｍｍ）の所にノズルの噴出口の位置を合わ
せ、エッチング用ノズル３５先端の噴出口の中心線ｌの
向きがウエハＷ面に対して垂直（θ１＝９０°）になる
ようにセットされている。
【００１５】なおエッチング用ノズル３５の向きは、図
３に示すように、ウエハＷのエッジ部から５ｍｍ以下の
所定寸法ｋ（ｋ≦５ｍｍ）の所にノズルの噴出口の位置
を合わせ、エッチング用ノズル３５先端の噴出口の中心
線ｌの向きがウエハＷ面に対して垂直よりも外周方向を
向くように所定角度θ２（θ２＜９０°）だけ傾けてセ
ットしても良い。
【００１６】またこの実施形態ではエッチング用ノズル
３５は１個のみ設置されているが、複数個設置してもよ
い。エッチング用ノズル３５から噴射される液流は、極
力細く収束されていることがエッチング境界がシャープ
になり、好ましい。
【００１７】そしてこのエッチング用ノズル３５から噴
射するエッチング液ｃとしては、銅のエッチングを目的
としたものを使用する。即ち例えば必要に応じて硫酸と
過酸化水素の混合液、又は過硫酸ナトリウム、又は硫
酸、又は塩酸、又は硝酸、又はイオン水、又はオゾン水
と希フッ酸の２段処理の何れかを使用する。
【００１８】次にこのウエハ洗浄装置の動作を説明す
る。即ちまず銅メッキ加工や銅メッキ後のＣＭＰ加工を
したウエハＷを、図１に示すように前記加工面を上（表
面側）にしてウエハ支持部材１１に保持し、モータＭを
駆動してウエハＷを回転する。そして両洗浄ノズル３
１，３３から洗浄液を噴射すると同時にエッチング用ノ
ズル３５からエッチング液ｃを噴射する。又はエッチン
グ用ノズル３５からのみ、初期的に所定の時間、エッチ
ング液ｃを噴射し、その後ノズル３１，３３から洗浄液
を噴射する。
【００１９】洗浄ノズル３１から噴射された洗浄液ａ
は、ウエハＷ表面の中央部に当接した後、ウエハＷが回
転することでウエハＷ全面に広がり、これによってウエ
ハＷの表面側のメタル汚染，パーティクル汚染が洗浄さ
れて清浄化される。
【００２０】洗浄ノズル３３から噴射された洗浄液ｂは
円錐形飛散形状となってウエハＷの裏面に当接した後、
ウエハＷの回転によりウエハＷ下面全面に均一に付着
し、これによってウエハＷの裏面側のメタル汚染，パー
ティクル汚染が洗浄されて清浄化される。ウエハ加工面
・裏面が上下逆になっても構わない。
【００２１】一方エッチング用ノズル３５から噴き出さ
れたエッチング液ｃは、図２に示す矢印で示すようにウ
エハＷの表面に垂直に当たるが、ウエハＷは回転してい
るので、遠心力によって当たった位置より外周側の方に
流れ、外周側部分のみに付着する。これによって図４に
示すようにエッチング液ｃが付着した外周部分のみが選
択的にエッチングされる。つまりこの選択的なエッチン
グによって、図６に示すウエハＷのエッジ部Ｅにスパッ
タなどによって付着した不要な薄いＣｕ層が除去でき、
図５に示す状態にできる。従って付着したＣｕが後の加
熱プロセス等でデバイス上支障をきたすことはなくな
り、またその後のウエハＷの搬送中又は後処理中にＣｕ
汚染が生じる恐れもなくなる。
【００２２】また図７に示すようにメッキ層８５外周の
シールによる段差がシャープにならない場合は、メッキ
層８５にも皮膜の薄い部分Ｕが生じ、剥離する可能性が
あるため、シード層８３とメッキ層８５とを一緒にエッ
チングする必要がある。そしてこの部分に上記選択的な
エッチングをすることによって図８に示す状態にするこ
とができる。
【００２３】一方図３に示すようにエッチング用ノズル
３５をウエハＷ面に対して垂直よりも外周方向を向くよ
うに傾けてセットした場合も、ウエハＷの外周側の部分
のみが選択的にエッチングされ、上記作用・効果が生じ
ることは言うまでもない。
【００２４】上記実施形態ではエッチングする金属とし
て銅を対象としたが、本発明は銅に限定されず、金，
銀，半田など、他の金属をエッチングする場合にも適用
できる。またウエハＷの回転機構としては種々の機構の
ものがあり、要はウエハＷを回転する機構であればどの
ような機構であっても良い。
【００２５】上記ウエハ洗浄装置は、銅メッキ加工や化
学的機械研磨加工後のウエハの洗浄に用いるので、銅メ
ッキ加工を行うメッキ加工部や化学的機械研磨加工を行
う化学的機械研磨加工部と一体化した装置として構成す
ることが好ましい。
【００２６】図９（ａ）はメッキ加工部と本願ウエハ洗
浄装置とを一体化した装置のプロセスの１例を示す図で
あり、図９（ｂ）は化学的機械研磨加工部と本願ウエハ
洗浄装置とを一体化した装置のプロセスの１例を示す図
である。
【００２７】また図１０は銅メッキ加工部と本願ウエハ
洗浄装置とを一体化した装置の１例を示す概略構成図で
ある。同図に示すように、複数のメッキ槽１０１とロボ
ット１０３とロードステージ１０５と粗水洗部１０７と
を具えたメッキ加工部１００と、本発明にかかるウエハ
洗浄装置１１１，１１３とリンサドライヤ１１５，１１
７とロボット１１９とロード側ウエハカセット１２１と
アンロード側ウエハカセット１２３とを具えた洗浄部１
１０とを具備し、ロボット１１９，１０３を用いてロー
ド側ウエハカセット１２１から１枚ずつウエハを取り出
してロードステージ１０５を介してメッキ槽１０１に移
送してそのメッキを行い、粗水洗部１０７で粗水洗を行
った後に本発明にかかるウエハ洗浄装置１１１，１１３
でウエハの表裏面洗浄と外周のエッチングを行い、その
後リンサドライヤ１１５，１１７で洗浄・乾燥した後に
アンロード側ウエハカセット１２３にウエハを戻す。つ
まりメッキと洗浄とを枚葉式に連続して処理する。
【００２８】また図１１は化学的機械研磨部と本願ウエ
ハ洗浄装置とを一体化した装置の１例を示す概略構成図
である。同図に示すように、化学的機械研磨加工部１３
０は表面に研磨面を設けたターンテーブル１３４とその
下面にウエハを保持して回転するトップリングヘッド１
３５を設けたトップリング１３７と研磨面をドレッシン
グするドレッサー１４１とウエハをトップリングヘッド
１３５に受け渡しするプッシャー１４３とを具え、また
洗浄部１５０は１次洗浄機１５５と２次洗浄機１５７と
スピンドライヤ１５９とロボット１５１，１５３と反転
機１６１，１６３とロード・アンロード用のウエハカセ
ット１６５とを具備して構成されている。そして図９
（ｂ）と図１１に示すようにロボット１５１，１５３を
用いてまずウエハカセット１６５から１枚ずつ取り出さ
れたウエハはプッシャー１４３を介してトップリングヘ
ッド１３５に受け渡されてターンテーブル１３４の研磨
面で化学的機械研磨された後、再びプッシャー１４３を
介して１次洗浄機１５５と２次洗浄機１５７で洗浄さ
れ、スピンドライヤ１５９で乾燥された後に、ウエハカ
セット１６５に戻される。つまり化学的機械研磨と洗浄
とを枚葉式に連続して処理する。そして例えば前記１次
洗浄機１５５の部分に本発明にかかるウエハ洗浄装置を
用いる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、ウエハの表裏面を同時に洗浄できると同時に、銅な
どの金属がウエハＷのエッジ部に付着することによって
生じる問題点、即ち付着した金属によるウエハＷのエッ
ジ部や裏面の汚染によってデバイスそのものに欠陥が生
じることや、エッジ部に形成された銅などの金属膜が剥
離することによって生じるクロスコンタミを防止するこ
とができ、これらのことから銅メッキ加工や銅メッキ後
のＣＭＰ加工等の各種加工を施した後のウエハを容易且
つ理想的に洗浄することができるという優れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態にかかるウエハ洗浄装置の
要部概略構成図である。
【図２】エッチング用ノズル３５の設置状態を示す図で
ある。
【図３】エッチング用ノズル３５の他の設置状態を示す
図である。
【図４】ウエハＷがエッチングされる状態を示す要部拡
大概略図である。
【図５】ウエハＷの要部拡大概略図である。
【図６】従来の問題点を説明するためのウエハＷの要部
拡大概略図である。
【図７】メッキ層８５の外周の段差部分がシャープにな
らない場合のウエハＷの要部拡大概略図である。
【図８】メッキ槽８５の外周をもエッチングした場合の
ウエハＷの要部拡大概略図である。
【図９】図９（ａ）はめっき加工部と本願ウエハ洗浄装
置とを一体化した装置のプロセスの１例を示す図であ
り、図９（ｂ）は化学的機械研磨加工部と本願ウエハ洗
浄装置とを一体化した装置のプロセスの１例を示す図で
ある。
【図１０】めっき加工部と本願ウエハ洗浄装置とを一体
化した装置の１例を示す概略構成図である。
【図１１】化学的機械研磨部と本願ウエハ洗浄装置とを
一体化した装置の１例を示す概略構成図である。
【符号の説明】 Ｗ ウエハ １０ 回転機構 Ｍ モータ Ｐ１，Ｐ２ プーリー Ｂ ベルト １１ ウエハ支持部材 ３１，３３ 洗浄ノズル ３５ エッチング用ノズル ａ 洗浄液 ｂ 洗浄液 ｃ エッチング液 ｌ 中心線 Ｅ エッジ部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の加工を施したウエハを回転しなが
    らその表裏面を洗浄するウエハ洗浄装置において、 前記ウエハの所定の加工を施した側の面とその反対側の
    面の両面にそれぞれ洗浄液を噴射する洗浄ノズルを設置
    するとともに、前記ウエハの外周部近傍にエッチング液
    を噴射するエッチング用ノズルを設置したことを特徴と
    するウエハ洗浄装置。
  2. 【請求項２】 前記ウエハへの加工は銅メッキ加工又は
    化学的機械研磨加工であり、前記ウエハ洗浄装置は、銅
    メッキ加工を行うメッキ加工部又は化学的機械研磨加工
    を行う化学的機械研磨加工部と一体化した装置として構
    成し、メッキ又は化学的機械研磨と洗浄とを枚葉式に連
    続処理することを特徴とする請求項１記載のウエハ洗浄
    装置。
  3. 【請求項３】 前記エッチング液は銅をエッチングする
    エッチング液であることを特徴とする請求項１記載のウ
    エハ洗浄装置。
  4. 【請求項４】 前記エッチング用ノズルは、１個若しく
    は複数個であり、その噴出口の中心線の向きがウエハ面
    に対して垂直に又は垂直よりも外周方向を向くように設
    置されており、これによってウエハのエッジ部及び／又
    はウエハのエッジ部から所定の幅の部分に付いている所
    望の金属を選択的にエッチングすることを特徴とする請
    求項１記載のウエハ洗浄装置。
  5. 【請求項５】 前記エッチング液は、硫酸と過酸化水素
    の混合液、又は過硫酸ナトリウム、又は硫酸、又は塩
    酸、又は硝酸、又はイオン水、又はオゾン水と希フッ酸
    の何れかであることを特徴とする請求項１記載のウエハ
    洗浄装置。
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