洗浄処理装置及び半導体装置の製造方法
【課題】薬液循環型の基板洗浄処理装置の薬液中のＣｕイオン濃度の上昇を防止する。
【解決手段】被処理基板を薬液４を用いて洗浄する処理チャンバ１と、薬液４を循環させる循環機構とを有する洗浄処理装置において、循環機構又は処理チャンパ内に、薬液４に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板５を着脱可能に設置する。薬液４中のＣｕイオンが金属板５のＡｌと交換して、Ｃｕが金属板５表面に析出し、薬液中のＣｕイオンが除去される。金属板５は、塵埃を発生せず、安価かつ着脱容易であるから、製造コストが低減される。
【解決手段】被処理基板を薬液４を用いて洗浄する処理チャンバ１と、薬液４を循環させる循環機構とを有する洗浄処理装置において、循環機構又は処理チャンパ内に、薬液４に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板５を着脱可能に設置する。薬液４中のＣｕイオンが金属板５のＡｌと交換して、Ｃｕが金属板５表面に析出し、薬液中のＣｕイオンが除去される。金属板５は、塵埃を発生せず、安価かつ着脱容易であるから、製造コストが低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板を循環する薬液を用いて洗浄する洗浄処理装置及びかかる洗浄工程を有する半導体装置の製造方法に関し、とくに薬液中に溶解するＣｕイオン及びその他の有害イオンを除去することができる洗浄処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路に代表される半導体装置の製造工程では、アルカリ系又は酸系の薬剤を用いた洗浄工程が頻繁になされる。例えば、ハロゲン系ガスによるプラズマエッチングによる配線のパターニング工程あるいはフッ酸系薬液を用いた絶縁膜のエッチング工程では、Ｃｌ又はＦを含む反応生成物が基板上に形成された配線の上面又は側面に付着する。この基板を大気中に放置すると、これらの反応生成物は大気中の水分と反応して塩酸又はフッ酸を生成し、配線の腐蝕、即ちＡｌ配線のコロージョンを引き起こす。かかる反応生成物に起因する配線の腐蝕を防止するため、反応生成物を薬液（例えば、剥離薬液）を用いて除去する洗浄工程が必要とされている。
【０００３】
この反応生成物の洗浄工程に用いられる薬液は高価であるため、通常は薬液を循環して繰り返し使用する。以下、かかる薬液を循環させる循環機構を有する従来の洗浄処理装置を説明する。
【０００４】
図５は従来の洗浄処理装置構成図であり、薬液循環型の洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。
【０００５】
図５を参照して、従来の洗浄処理装置は、処理チャンバ１と、処理チャンバ１から排出される薬液４を循環させて再供給する循環機構とを備える。処理チャンバ１は、その内部に被処理基板（図示せず）を収納し、薬液４をシャワー状に散布して被処理基板に付着した反応生成物を剥離し洗浄する。
【０００６】
循環機構は、ポンプ２、薬液タンク３及びフィルタ６を備え、これらの装置２、３、６及び処理チャンバ１間を配管１１により接続する。処理チャンバ１内で洗浄に用いられた薬液４は、処理チャンバ１からポンプにより薬液タンク３に送出される。さらに、薬液タンク３内の薬液４は、微小粒子を濾過するフィルタ６を通過して精製され、再び処理チャンバ１に送出される。この薬液４を循環させさて使用する循環型の洗浄処理装置では、高価な薬液４を繰り返し使用できるので、薬液４の購入及び廃棄のコストを大きく低減することができる。
【０００７】
しかし、かかる循環型の洗浄処理装置には、半導体装置の製造にとって有害な金属イオン、とくにＣｕイオンが蓄積し、半導体装置の信頼性を損ねるという問題がある。
【０００８】
即ち、半導体装置の配線には、通常、Ａｌ配線が用いられている。このＡｌ配線は、エレクトロマイグレーションを防ぐため、Ａｌ−Ｃｕ合金が用いられる。或いは、エレクトロマイグレーションが危惧される配線にはＣｕ配線を用い、残りをＡｌ配線とすることもある。このようなＣｕを含む配線のパターニングにより生成した反応生成物には、多くのＣｕが含まれる。このため、反応生成物を剥離し洗浄するために用いられた薬液４には、反応生成物に含有されているＣｕが溶け込み、薬液４中にＣｕイオンとして溶解する。
【０００９】
反応生成物の破片等の微粒子及び有機物は、循環機構内に設けられたフィルター６によりかなりの部分が除去される。しかし、フィルター６は金属イオンを捕捉しないので、洗浄工程ごとに薬液４中へ溶解する金属イオンが蓄積し、薬液４中の金属イオン濃度は洗浄工程の回数に応じて増加する。
【００１０】
薬液４中の金属イオン濃度、例えばＣｕイオン濃度が高くなると、洗浄の際、その金属よりもイオン化傾向が大きなＡｌ又はＡｌ合金からなるＡｌ配線に薬液４が接触したとき、Ａｌ配線中のＡｌが薬液４中に溶け込み、代わりに薬液４中のＣｕイオンがＡｌ配線上に析出する。このようにＡｌ配線上にＡｌよりもイオン化傾向が小さなＣｕが析出すると、Ａｌ配線と析出したＣｕとの間に局部電池が形成され、さらなるＡｌ配線の溶出が進行し、Ａｌ配線が腐蝕されるいわゆるＡｌコロージョンが発生する。その結果、Ａｌ配線に狭窄部分が形成され、半導体装置の信頼性が損なわれる。かかる事情は、薬液中にＡｌよりイオン化傾向の小さな金属イオン、例えばＣｕの他、貴金属イオン、希土類金属イオンが溶解した場合も同様であり、同じようにこれらの金属がＡｌ配線上に析出して局部電池を形成し、Ａｌ配線の腐蝕が進行する。（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
上述した薬液４中のＣｕイオン濃度の上昇に起因するＡｌ配線の腐蝕を防止するために、洗浄に用いられる薬液４中のＣｕイオン濃度を低減するＣｕトラップを循環機構内に備え、薬液４中に溶解するＣｕイオンを除去してＣｕイオン濃度の上昇を抑制する処理洗浄装置が考案されている。（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
図６は従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置構成図であり、薬液循環機構内にＣｕをトラップするカラムを備えた洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。
【００１３】
図６を参照して、従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置では、図５を参照しつつ説明した従来の洗浄処理装置のフィルタ６に代えて、シリコン粒子７ａが充填されたカラム７を備える。カラム７内を通過したＣｕイオンを含む薬液４は、シリコン粒子７ａに接触してシリコン粒子７ａからシリコンを溶出すると同時にシリコン粒子７ａ表面にＣｕを析出することで、薬液４中のＣｕイオン濃度を低下させる。従って、薬液４を循環させても薬液４中のＣｕイオン濃度が上昇しないので、Ａｌ配線上へのＣｕの析出が防止され、Ａｌ配線の腐蝕の進行が阻止される。
【００１４】
この従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置は、Ｃｕトラップとしてシリコン粒子７ａを用いる。その結果、薬液４中のＳｉイオン濃度が上昇する。しかし、薬液４中のＳｉイオンは半導体装置上、例えばＡｌ配線上に析出せず、また、Ｓｉイオンが半導体装置の特性に悪影響を及ぼすこともないのでＳｉイオン濃度の上昇は何ら問題にならない。
【００１５】
しかし、シリコン粒子７ａは脆く破壊しやすく、カラム７内で互いに擦れて微細なシリコン破片を発生することがある。このシリコン破片が薬液４中に混入し、洗浄されるべき被処理基板の表面に付着して半導体装置の欠陥を生じるおそれがある。さらに、微粒子を除去するフィルター６を併用する場合、シリコン破片は微粒子を除去するフィルターの目詰りを促進しフィルターの交換時期を早めるので製造コストが上昇する。
【特許文献１】特開２００２−１１０６１６号公報
【特許文献２】特開平０６−２７９００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述したように、洗浄用の薬液を微粒子を除去するフィルターを介して循環させて被処理基板を洗浄する洗浄処理装置では、洗浄により薬液中に金属イオン、例えばＣｕイオンが溶解し蓄積するため、薬液中の金属イオン濃度が上昇する。その結果、薬液に接触する被処理基板のＡｌ配線上に金属、例えばＣｕが析出し、金属とＡｌ配線間に局部電池を形成してＡｌ配線の腐蝕を引き起こすという問題がある。
【００１７】
薬液中の金属イオン、例えばＣｕイオンを、薬液をシリコン粒子が充填されたカラムを通すことで除去する従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置では、薬液中にシリコン粒子の微細な破片が混入しやすく、半導体装置の欠陥を招来するあるいはフィルターを用いる場合はフィルターの交換時期を早めコスト上昇につながるという問題がある。またシリコン粒子の交換はカラムごと交換するので、洗浄処理を中断するか又は２台のカラムを交替で使用しなければならず、コスト上昇を招く。
【００１８】
本発明は、洗浄用の薬液を循環して使用する被処理基板の洗浄処理装置において、低価格の装置を用いて、半導体装置の特性に悪影響を及ぼす薬液中の金属イオン（例えばＣｕイオン）の濃度上昇を抑制し、かつ、溶液中への微粒子の混入を回避することができる洗浄処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述の課題を解決するための本発明の第１の構成は、被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、薬液の循環機構とを有する洗浄処理装置において、循環機構又は処理チャンバ内に、薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有する。
【００２０】
本第１の構成では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を備え、この金属板が循環している薬液に接触している。このため、薬液中に溶解しているＡｌよりもイオン化傾向が小さな金属イオンは金属板表面に析出し、溶液中の金属イオン濃度の上昇が抑制される。従って、薬液中の金属イオン濃度が常に低濃度に維持されるので、Ａｌよりもイオン化傾向が小さな金属のＡｌ配線上への析出が抑止され、信頼性の高い被処理基板、さらにはかかる被処理基板を用いた信頼性の高い半導体装置が製造される。
【００２１】
また、金属板はＡｌ又はＡｌ合金からなるので、安価に製造することができる。また、金属板を薬液中に昇降させることで、洗浄工程中でも金属板を容易に交換することができる。さらに、板状なので、粒子を詰めたカラムのように、微細な破片が溶液中に混入することもない。このため、粒子を詰めたカラムを用いた場合と比較して、微粒子を捕捉するフィルターの交換期間が長くなり、洗浄処理装置の維持費用を少なくすることができる。なお、金属板からはＡｌイオンが薬液中に融けだし薬液中のＡｌイオン濃度が上昇する。しかし、Ａｌイオンは半導体装置の特性に大きな悪影響を与えないので、通常は無視することができる。また、薬液中への不純物の溶解を最小にするために、金属板は添加元素を含まない純Ａｌ板とすることが望ましい。
【００２２】
この本第１の構成の洗浄処理装置を用いることにより、Ａｌ配線の腐蝕を引き起こすＡｌよりもイオン化傾向が小さな金属イオン、例えばＣｕイオンを効果的に薬液中から除去することができる。また、半導体装置の電極等に使用される希土類元素及び貴金属元素も除去される。このため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。以下、本明細書では、「金属イオン」をＡｌよりもイオン化傾向が小さな金属の金属イオンの意味で用いる。
【００２３】
上記金属板が薬液と接触する面積を大きくして薬液中の金属イオンを速やかに除去する観点から、上記金属板を複数枚用いることが好ましい。このように金属板の表面積を大きくすると、金属板の交換期間が延長するという利点も生ずる。即ち、金属板の表面には金属が析出し、遂にはそのかなりの面積が析出した金属で覆われる。この析出金属の被覆面積が大きくなり金属板の表出面積が小さくなると金属イオンの除去速度が低下して、薬液中の金属イオン濃度が上昇してしまう。その以前に、金属板を新たなものと交換しなければならない。金属板の総表面積が大きいと、多量の金属が析出してもなお金属板の表出面積は大きいから、交換時期は大幅に延長される。
【００２４】
複数の金属板を用いる場合、複数枚の金属板を貫通する軸棒に、金属板が互いに平行になるように固定される構造とすることできる。この構造では、複数膜の金属板を同時に取り付け又は取り外すことができ、取り扱いが容易である。
【００２５】
さらに、金属板の表面積を大きくするために、金属板を屈曲した板、例えば波状の板、上下方向（板の表裏方向）に凹凸のエンボス加工がされた板とすることができる。
【００２６】
上述した金属板は、薬液中に浸漬される、又は薬液を注ぎかけられるように保持される。例えば、金属板は、薬液循環機構を構成する薬液タンク内の薬液中に浸漬される。あるいは洗浄処理装置内の薬液溜内の薬液に浸漬される。浸漬せず薬液をシャワー状に注いでもよい。さらに、金属板を薬液循環機構の一部、例えば薬液を循環する配管内に設けることもできる。
【００２７】
この金属板は、交換が容易なように着脱自在に設置することが好ましい。複数の金属板が一体構造をなす場合は、交換作業が迅速かつ容易に行なわれるように、その一体構造ごと交換することが望ましい。複数の金属板がそれぞれ分離して設置される場合は、任意の１枚の金属板を交換することもできる。このように１枚づづ交換することで、金属板の露出面積を常に所定面積以上に保持し、薬液中の金属イオン濃度の上限を確実に制限することがてきる。
【００２８】
本発明の第２の構成は、薬液を循環させつつ、被処理基板を薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法として構成する。
【００２９】
上述した第１の構成と同様に、本第２の構成では、循環して使用する薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる。このとき、金属板からＡｌが薬液に溶解し、同時に薬液中の金属イオン、例えばＣｕイオンが金属板表面に析出する。この結果、薬液中の金属イオン濃度が減少し、薬液中の金属イオン濃度の上昇が抑制される。このため、被処理基板上に形成されたＡｌ配線への金属の析出が抑制され、信頼性の高い半導体装置が製造される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、循環して基板洗浄に用いられる薬液中の、Ａｌよりもイオン化傾向が小さな金属イオン濃度の上昇が抑制されるから、基板上に形成されたＡｌ配線への金属の析出が防止され、Ａｌ配線の腐蝕を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の第１実施形態は、一体の複数金属板を用いた洗浄処理装置に関する。なお、この第１実施形態の洗浄処理装置は、半導体装置の製造装置として構成されている。
【００３２】
図１は本発明の第１実施形態洗浄処理装置構成図であり、薬液を循環して使用する洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。図２は本発明の第１実施形態金属板斜視図であり、一体化された複数金属板の構造とその金属板が収容される薬液タンクとを表している。
【００３３】
図１を参照して、本発明の第１実施形態に使用された洗浄処理装置は、被処理基板である半導体基板を収容し、薬液４を用いて基板を洗浄するための処理チャンバ１と、薬液４を循環させる循環機構とを備える。
【００３４】
処理チャンバ１は、処理チャンバ１内に収容された２５枚の直径８インチの半導体基板（ウエーハ）へ薬液４をシャワー状に注ぎかけ、２５枚の半導体基板を同時に洗浄することができる。 この半導体基板は、集積回路を構成するＡｌ配線（正確にはＡｌ−Ｃｕ配線）の形成工程途中にあり、表面に堆積されたＡｌ−Ｃｕ合金薄膜をＣｌ含有ガスを用いた反応性イオンエッチングによりパターニングした直後のものである。この反応性イオンエッチングにより、半導体基板表面、とくにＡｌ配線の上面及び側面に反応生成物が付着する。
【００３５】
処理チャンバ１内での洗浄処理は半導体装置の製造に使用される周知の洗浄処理装置であり、半導体基板に付着した反応生成物を薬液、例えば剥離液をシャワー状に注ぎかけて除去する。この洗浄処理用の薬液として、モノエタノールアミンとヒドロキシルアミンを含む周知のアルカリ性剥離液（例えば、アシュランド・スペシャルティ・ケミカル社の商品名アシュランド−ＡＣＴ）あるいは周知の酸性剥離液を用いた。
【００３６】
処理チャンバ１へは毎分４リットル（４ｌ／分）の薬液４が供給され、同量の薬液４が処理チャンバから排出される。なお、処理チャンバ１内には、例えば１５リットルの薬液４が停留する。もちろん、処理チャンバの構造により停留する薬液４量を減少することもできる。
【００３７】
薬液４の循環機構は、ポンプ２、薬液タンク３及びフィルター６と、それらの装置間を接続する配管１１とを備える。この配管１１の両端は処理チャンバに接続されており、薬液４はその一端から処理チャンバ１内に供給され、他端から排出された薬液４が回収される。
【００３８】
洗浄処理に使用された薬液４は、処理チャンバ１に接続する配管１１（図１の処理チャンバの紙面下方に接続する配管１１）に回収され、ポンプ２により薬液タンク３に送られる。
【００３９】
薬液タンク３内には純ＡｌからなるＡｌ板５が配置されている。このＡｌ板５は、薬液タンク３内に満たされた約３０リットルの薬液４中に浸漬される。このとき、薬液４中に溶解していたＡｌよりもイオン化傾向の小さな金属イオン、例えばＣｕイオンは、Ａｌ板５の表面に析出し薬液４中から除去される。同時に、Ａｌ板からＡｌが薬液中に溶け出すので、Ａｌ板５は腐蝕されて薄くなる。
【００４０】
薬液タンク３中で金属イオンが除去された薬液４は、配管１１を通りフィルター６へ送出される。このフィルター６は、薬液４中に混入した塵埃、その他の固形物を除去する。例えば、反応性イオンエッチングにより半導体基板表面に付着した反応生成物が、薬液処理工程で剥離して薬液４中に混入して塵埃となった場合、かかる塵埃（多くは有機物を含む）はフィルター６により除去される。
【００４１】
一方、薬液タンク３から送出される薬液４中の金属イオン濃度は低いから、フィルター６により固形物が除去された薬液４は、金属イオン濃度が低くかつ固形物（例えば有機物）も少ない。
【００４２】
フィルター６を通過した薬液４は、配管１１を通り処理チャンバ１に送られる。そして、上述したように、基板にシャワー状に注ぎかけられて基板を洗浄する。このように、薬液は、処理チャンバ１、ポンプ２、薬液タンク３及びフィルター６を循環し、再び処理チャンバ１に戻される。
【００４３】
図２は本発明の第１実施形態金属板斜視図であり、薬液タンク３内に浸漬される金属板５の構造を表している。
【００４４】
図２を参照して、６枚のＡｌ板５（金属板）が軸棒５ａに固定されている。Ａｌ板５は不純物が少ない純Ａｌからなり、例えば厚さ１ｍｍ、一辺が１０ｃｍの正方形の板である。Ａｌ板５は、使用中に腐蝕されて薄くなるので、使用期間の終期にも強度を保持できるだけの厚さ、例えば０．５ｍｍ以上の厚さとすることが好ましい。薄すぎると腐蝕孔ができ、Ａｌ板５から破片が薬液４中に混入するおそれがある。厚すぎると無用にＡｌ板のコストが上昇する。このため、０．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さとすることが好ましく、さらに０．５〜１ｍｍの厚さとすることがより望ましい。なお、腐蝕量はＡｌ板の表面積に依存するので、Ａｌ板の厚さも表面積を加味して決定される。
【００４５】
軸棒５ａは、例えば直径５ｍｍの純Ａｌの円柱からなり、Ａｌ板５の中心に開設された円形の穴に嵌挿されて、Ａｌ板５を軸棒５ａに垂直に固定する。従って、６枚のＡｌ板５は、軸棒５ａに垂直に固定され、互いに平行に保持される。
【００４６】
薬液タンク３は、上面に蓋を有する内面がテフロン（登録商標）加工された直方体の箱であり、薬液タンク３の対面する側壁３ｂに、それぞれ薬液タンク３内に薬液４を導入する導入口配管１１ａと薬液を送出する導出口配管１１ｂが接続されている。また、導入口配管１１ａ又は導出口配管１１ｂが接続している側壁３ｂと直交して対向する側壁３ｃ内面に、軸棒５ａを水平に支持する支持具３ａが取り付けられる。
【００４７】
軸棒５ａに固定されたＡｌ板５は、薬液タンク３内に降下され、軸棒５ａの両端が支持具３ａにより水平に支持されるように薬液タンク３内に保持される。このとき、Ａｌ板５の板面（表裏面）は、導入口配管１１ａ又は導出口配管１１ｂが接続する対向する側壁３ｂに対して直交する。従って、導入口配管１１ａから導出口配管１１に流れる薬液タンク３内の水流に対して、Ａｌ板５の板面は平行になる。このため、水流の乱れが少なくなり、薬液タンク３を通過する薬液４がＡｌ板に接触する機会を増やす。その結果、薬液４の循環が容易になり、かつ、十分に金属イオンが除去される。
【００４８】
薬液タンク３内の薬液４は、金属板５を完全に浸漬する液量とすることが、金属板５との接触面積を大きくするために望ましい。もちろん、一部が薬液４に接触するものであってもよい。
【００４９】
Ａｌ板５の表面積を増加するために、波形のＡｌ板５あるいは表面を凹凸にエンボス加工を施したＡｌ板５を用いることもできる。さらに、表面積の大きな形状、例えば冷却フィン状の形状を有するＡｌ板５を用いることもできる。
【００５０】
図３は本発明の第１実施形態効果説明図であり、基板の洗浄処理回数と薬液中のＣｕイオン濃度との関係を表している。なお、図中１の直線イは本第１実施形態でのＣｕイオン濃度変化を表し、直線ロは図５を参照して説明した従来の洗浄処理装置を用いたときのＣｕイオン濃度変化を比較例として表している。
【００５１】
ここで、本第１実施形態では上述したように、薬液タンク３及び処理チャンバ１内にそれぞれ３０リットル及び１５リットルの薬液４があり、これにポンプ２、カラム７及び配管内の薬液４を加えると、洗浄処理装置全体で略６０リットルの薬液４が使用されており、毎分４リットル／分で循環している。また、１回の洗浄処理で同時に２５枚の基板を洗浄した。この洗浄処理は各回あたり、約１５分間とした。
【００５２】
比較例として図３中の直線ロに示す従来の洗浄処理装置の結果は、洗浄処理装置を、金属板５（Ａｌ板５）がないことを除き、処理チャンバ１、ポンプ２、薬液タンク３、フィルター６及び配管１１は第１実施形態と同様とし、さらに、半導体基板の洗浄処理を、使用された薬液４量及び薬液４の循環速度も第１実施形態と同一の条件下で実施した結果である。
【００５３】
図３の直線イを参照して、本第１実施形態では、洗浄処理回数が１３０回に達しても薬液４中のＣｕイオン濃度の上昇は測定されない。これに対して、従来の処理装置による比較例の洗浄処理では、洗浄処理回数に比例して薬液４中のＣｕイオン濃度が上昇し、洗浄処理回数が１３０回では１００ｐｐｍ近くに達する。
【００５４】
次いで、本第１実施形態及び従来の洗浄処理装置を用いた比較例において、半導体基板上に形成されたＡｌ配線上へのＣｕの析出の有無を観測した。その結果、本第１実施形態では洗浄処理回数が３００回を超えても、Ａｌ配線上へのＣｕ析出は観測されなかった。一方、従来の洗浄処理装置を用いた比較例では、洗浄処理回数が略９５回を超えるとＡｌ配線上へのＣｕ析出が観測された。このＣｕ析出が観測されたときの薬液４中のＣｕイオン濃度は７０ｐｐｍであった。この事実は、薬液４中のＣｕイオン濃度が７０ｐｐｍを超えるとＡｌ配線上へのＣｕ析出が起こることを示している。また、本第１実施形態では、Ｃｕ濃度の上昇が強く抑制されるので、Ａｌ配線上へのＣｕ析出が防止されたことを示唆している。
【００５５】
このように、Ａｌ配線上へのＣｕ析出を防止するには、薬液４中の金属イオン濃度（例えば、Ｃｕイオン濃度）を７０ｐｐｍ未満に制御しなければならない。従って、Ａｌ配線上へのＣｕ析出を防止するには、従来の洗浄処理装置を用いた比較例では、洗浄処理回数が９５回未満で、実施際には余裕を見て６０回程度で薬液４全体を新たな薬液４と入れ替える必要がある。
【００５６】
一方、本第１実施形態では、通常の稼働状態では、Ａｌ配線上へのＣｕ析出を生ずることなく洗浄処理を３〜６カ月間継続することができた。
【００５７】
本第１実施形態では、洗浄処理回数の増加と共に、Ａｌ板５（金属板）の表面は析出したＣｕにより被覆され、Ａｌ板５の露出する表面積が徐々に減少する。このＡｌ板５の露出する表面積が一定値を超えて小さくなると、Ｃｕイオンの析出速度が洗浄処理により生ずるＣｕイオンの増加速度より遅くなり、その結果、薬液４中のＣｕイオン濃度は増加し始まる。Ｃｕイオン濃度の増加は、さらなるＡｌ板５の表面積の減少を加速するので、薬液４中のＣｕイオン濃度は急速に増加する。従って、Ａｌ板５を、Ｃｕイオン濃度の急速な増加が始まったとき又はその前に交換することが望ましい。かかる交換時期は、Ｃｕイオン濃度を観測することで又はＡｌ板５へ析出したＣｕの被覆状態を観測することで知ることができる。
【００５８】
本発明の第２実施形態は、複数のＡｌ板を１枚づつ交換可能とした洗浄処理装置に関する。上述した第１実施形態の軸棒５ａに一体に固定されたＡｌ板５は、軸棒５ａを上下に昇降することで、着脱可能に薬液タンク３内に装着された。本第２実施形態では、Ａｌ板５を１枚ごとに着脱可能に薬液タンク３内に装着する。
【００５９】
図２は本発明の第２実施形態金属板構造図であり、１枚ごとに着脱可能に保持された金属板を表している。
【００６０】
図２を参照して、本第２実施形態では、複数のＡｌ板５（金属板）を、任意の一枚ごと薬液タンク３内の薬液４に浸漬及び取り出し可能に保持する。かかる保持機構は、例えば複数枚の半導体基板をほぼ垂直に保持する周知のウエーハホルダと同様の構造を有し、Ａｌ板５を半導体基板と同様に保持する保持具８を用いて実現することができる。なお、薬液タンク３及びその他の構成は、上記のＡｌ板５及びその保持具８を除き第１実施形態と同様である。
【００６１】
このような保持具８として、保持具８が薬液タンク３内に収容されたとき、上下にそれぞれ水平に保持される一対の横枠８ａ、８ｂを備え、Ａｌ板５を横枠８ａ、８ｂに形成された溝で支持するものを用いることができる。このとき、複数のＡｌ板５は、ほぼ垂直に互いに平行に保持される。なお、Ａｌ板５の交換（保持具からの着脱）は、Ａｌ板５を薬液４中に浸漬したま、ピンセットを用いて選択した一枚のＡｌ板５を取り出し、新しいＡｌ板５を横枠８ａ、８ｂの溝に挿入して取り付ける。このように薬液４に浸漬したままＡｌ板５を交換することができるので、交換のために洗浄処理を中断することがない。
【００６２】
本第２実施形態でのＡｌ板５の交換は、薬液４中の金属イオン濃度が上昇し始めてから、Ａｌ配線上に析出する濃度、例えばＣｕイオン濃度では７０ｐｐｍ）まで上昇する間に行なう。金属イオン濃度が上昇し始めても、Ａｌ板５を交換することで複数のＡｌ板５の総表面積が増加するので、金属イオン濃度の上昇が抑制される又は低減する。
【００６３】
本第２実施形態では、最初に７枚の厚さ１ｍｍ、辺長１０ｃｍの正方形のＡｌ板５又は厚さ１ｍｍ、直径１０ｃｍの円板形のＡｌ板５を薬液４に浸漬し、その後、０．５カ月ごとに１枚づつＡｌ板５を順次交換した。このように１枚づつ交換すると、全ての複数Ａｌ板５を一時に交換する場合に起こる、複数Ａｌ板５の表出面積の急速な減少に起因する金属イオン濃度の急激な上昇を回避することができる。
【００６４】
なお、同時に交換するＡｌ板の枚数は、１枚に限らず、複数枚、例えば２〜３枚とすることもできる。この場合、１枚づつの交換に比べて、交換時期を例えば２〜３倍に伸ばすことができる。
【００６５】
上記したように、本明細書には以下の付記記載の発明が開示されている。
（付記１）被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、前記薬液を循環させる循環機構とを有する洗浄処理装置において、
前記循環機構又は前記処理チャンバ内に、前記薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有することを特徴とする洗浄処理装置。
（付記２）複数の前記金属板を貫通する軸棒に、複数の前記金属板が互いに平行に固定されていることを特徴とする付記１記載の洗浄処理装置。
（付記３）前記金属板は、表面積を大きくするために屈曲した板とすることを特徴とする付記１又は２記載の洗浄処理装置。
（付記４）前記金属板は、着脱自在に設置されることを特徴とする付記１、２又は３記載の洗浄処理装置。
（付記５）複数の前記金属板を有し、
任意の前記金属板を着脱自在に設置したことを特徴とする付記１記載の洗浄処理装置。（付記６）薬液を循環させつつ、被処理基板を前記薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明をＡｌ配線を有する半導体装置の洗浄処理工程に適用することで、Ａｌ配線の腐蝕が少ない信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態洗浄処理装置構成図
【図２】本発明の第１実施形態金属板斜視図
【図３】本発明の第１実施形態効果説明図
【図４】本発明の第２実施形態金属板構造図
【図５】従来の洗浄処理装置構成図
【図６】従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置構成図
【符号の説明】
【００６８】
１ 処理チャンバ
２ ポンプ
３ 薬液タンク
３ａ 支持具
３ｂ、３ｃ 側壁
４ 薬液
５ Ａｌ板（金属板）
５ａ 軸棒
６ フィルター
７ カラム
７ａ シリコン粒子
８ 保持具
８ａ、８ｂ 横枠
１１ 配管
１１ａ 導入口配管
１１ｂ 導出口配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板を循環する薬液を用いて洗浄する洗浄処理装置及びかかる洗浄工程を有する半導体装置の製造方法に関し、とくに薬液中に溶解するＣｕイオン及びその他の有害イオンを除去することができる洗浄処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路に代表される半導体装置の製造工程では、アルカリ系又は酸系の薬剤を用いた洗浄工程が頻繁になされる。例えば、ハロゲン系ガスによるプラズマエッチングによる配線のパターニング工程あるいはフッ酸系薬液を用いた絶縁膜のエッチング工程では、Ｃｌ又はＦを含む反応生成物が基板上に形成された配線の上面又は側面に付着する。この基板を大気中に放置すると、これらの反応生成物は大気中の水分と反応して塩酸又はフッ酸を生成し、配線の腐蝕、即ちＡｌ配線のコロージョンを引き起こす。かかる反応生成物に起因する配線の腐蝕を防止するため、反応生成物を薬液（例えば、剥離薬液）を用いて除去する洗浄工程が必要とされている。
【０００３】
この反応生成物の洗浄工程に用いられる薬液は高価であるため、通常は薬液を循環して繰り返し使用する。以下、かかる薬液を循環させる循環機構を有する従来の洗浄処理装置を説明する。
【０００４】
図５は従来の洗浄処理装置構成図であり、薬液循環型の洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。
【０００５】
図５を参照して、従来の洗浄処理装置は、処理チャンバ１と、処理チャンバ１から排出される薬液４を循環させて再供給する循環機構とを備える。処理チャンバ１は、その内部に被処理基板（図示せず）を収納し、薬液４をシャワー状に散布して被処理基板に付着した反応生成物を剥離し洗浄する。
【０００６】
循環機構は、ポンプ２、薬液タンク３及びフィルタ６を備え、これらの装置２、３、６及び処理チャンバ１間を配管１１により接続する。処理チャンバ１内で洗浄に用いられた薬液４は、処理チャンバ１からポンプにより薬液タンク３に送出される。さらに、薬液タンク３内の薬液４は、微小粒子を濾過するフィルタ６を通過して精製され、再び処理チャンバ１に送出される。この薬液４を循環させさて使用する循環型の洗浄処理装置では、高価な薬液４を繰り返し使用できるので、薬液４の購入及び廃棄のコストを大きく低減することができる。
【０００７】
しかし、かかる循環型の洗浄処理装置には、半導体装置の製造にとって有害な金属イオン、とくにＣｕイオンが蓄積し、半導体装置の信頼性を損ねるという問題がある。
【０００８】
即ち、半導体装置の配線には、通常、Ａｌ配線が用いられている。このＡｌ配線は、エレクトロマイグレーションを防ぐため、Ａｌ−Ｃｕ合金が用いられる。或いは、エレクトロマイグレーションが危惧される配線にはＣｕ配線を用い、残りをＡｌ配線とすることもある。このようなＣｕを含む配線のパターニングにより生成した反応生成物には、多くのＣｕが含まれる。このため、反応生成物を剥離し洗浄するために用いられた薬液４には、反応生成物に含有されているＣｕが溶け込み、薬液４中にＣｕイオンとして溶解する。
【０００９】
反応生成物の破片等の微粒子及び有機物は、循環機構内に設けられたフィルター６によりかなりの部分が除去される。しかし、フィルター６は金属イオンを捕捉しないので、洗浄工程ごとに薬液４中へ溶解する金属イオンが蓄積し、薬液４中の金属イオン濃度は洗浄工程の回数に応じて増加する。
【００１０】
薬液４中の金属イオン濃度、例えばＣｕイオン濃度が高くなると、洗浄の際、その金属よりもイオン化傾向が大きなＡｌ又はＡｌ合金からなるＡｌ配線に薬液４が接触したとき、Ａｌ配線中のＡｌが薬液４中に溶け込み、代わりに薬液４中のＣｕイオンがＡｌ配線上に析出する。このようにＡｌ配線上にＡｌよりもイオン化傾向が小さなＣｕが析出すると、Ａｌ配線と析出したＣｕとの間に局部電池が形成され、さらなるＡｌ配線の溶出が進行し、Ａｌ配線が腐蝕されるいわゆるＡｌコロージョンが発生する。その結果、Ａｌ配線に狭窄部分が形成され、半導体装置の信頼性が損なわれる。かかる事情は、薬液中にＡｌよりイオン化傾向の小さな金属イオン、例えばＣｕの他、貴金属イオン、希土類金属イオンが溶解した場合も同様であり、同じようにこれらの金属がＡｌ配線上に析出して局部電池を形成し、Ａｌ配線の腐蝕が進行する。（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
上述した薬液４中のＣｕイオン濃度の上昇に起因するＡｌ配線の腐蝕を防止するために、洗浄に用いられる薬液４中のＣｕイオン濃度を低減するＣｕトラップを循環機構内に備え、薬液４中に溶解するＣｕイオンを除去してＣｕイオン濃度の上昇を抑制する処理洗浄装置が考案されている。（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
図６は従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置構成図であり、薬液循環機構内にＣｕをトラップするカラムを備えた洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。
【００１３】
図６を参照して、従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置では、図５を参照しつつ説明した従来の洗浄処理装置のフィルタ６に代えて、シリコン粒子７ａが充填されたカラム７を備える。カラム７内を通過したＣｕイオンを含む薬液４は、シリコン粒子７ａに接触してシリコン粒子７ａからシリコンを溶出すると同時にシリコン粒子７ａ表面にＣｕを析出することで、薬液４中のＣｕイオン濃度を低下させる。従って、薬液４を循環させても薬液４中のＣｕイオン濃度が上昇しないので、Ａｌ配線上へのＣｕの析出が防止され、Ａｌ配線の腐蝕の進行が阻止される。
【００１４】
この従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置は、Ｃｕトラップとしてシリコン粒子７ａを用いる。その結果、薬液４中のＳｉイオン濃度が上昇する。しかし、薬液４中のＳｉイオンは半導体装置上、例えばＡｌ配線上に析出せず、また、Ｓｉイオンが半導体装置の特性に悪影響を及ぼすこともないのでＳｉイオン濃度の上昇は何ら問題にならない。
【００１５】
しかし、シリコン粒子７ａは脆く破壊しやすく、カラム７内で互いに擦れて微細なシリコン破片を発生することがある。このシリコン破片が薬液４中に混入し、洗浄されるべき被処理基板の表面に付着して半導体装置の欠陥を生じるおそれがある。さらに、微粒子を除去するフィルター６を併用する場合、シリコン破片は微粒子を除去するフィルターの目詰りを促進しフィルターの交換時期を早めるので製造コストが上昇する。
【特許文献１】特開２００２−１１０６１６号公報
【特許文献２】特開平０６−２７９００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述したように、洗浄用の薬液を微粒子を除去するフィルターを介して循環させて被処理基板を洗浄する洗浄処理装置では、洗浄により薬液中に金属イオン、例えばＣｕイオンが溶解し蓄積するため、薬液中の金属イオン濃度が上昇する。その結果、薬液に接触する被処理基板のＡｌ配線上に金属、例えばＣｕが析出し、金属とＡｌ配線間に局部電池を形成してＡｌ配線の腐蝕を引き起こすという問題がある。
【００１７】
薬液中の金属イオン、例えばＣｕイオンを、薬液をシリコン粒子が充填されたカラムを通すことで除去する従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置では、薬液中にシリコン粒子の微細な破片が混入しやすく、半導体装置の欠陥を招来するあるいはフィルターを用いる場合はフィルターの交換時期を早めコスト上昇につながるという問題がある。またシリコン粒子の交換はカラムごと交換するので、洗浄処理を中断するか又は２台のカラムを交替で使用しなければならず、コスト上昇を招く。
【００１８】
本発明は、洗浄用の薬液を循環して使用する被処理基板の洗浄処理装置において、低価格の装置を用いて、半導体装置の特性に悪影響を及ぼす薬液中の金属イオン（例えばＣｕイオン）の濃度上昇を抑制し、かつ、溶液中への微粒子の混入を回避することができる洗浄処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述の課題を解決するための本発明の第１の構成は、被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、薬液の循環機構とを有する洗浄処理装置において、循環機構又は処理チャンバ内に、薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有する。
【００２０】
本第１の構成では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を備え、この金属板が循環している薬液に接触している。このため、薬液中に溶解しているＡｌよりもイオン化傾向が小さな金属イオンは金属板表面に析出し、溶液中の金属イオン濃度の上昇が抑制される。従って、薬液中の金属イオン濃度が常に低濃度に維持されるので、Ａｌよりもイオン化傾向が小さな金属のＡｌ配線上への析出が抑止され、信頼性の高い被処理基板、さらにはかかる被処理基板を用いた信頼性の高い半導体装置が製造される。
【００２１】
また、金属板はＡｌ又はＡｌ合金からなるので、安価に製造することができる。また、金属板を薬液中に昇降させることで、洗浄工程中でも金属板を容易に交換することができる。さらに、板状なので、粒子を詰めたカラムのように、微細な破片が溶液中に混入することもない。このため、粒子を詰めたカラムを用いた場合と比較して、微粒子を捕捉するフィルターの交換期間が長くなり、洗浄処理装置の維持費用を少なくすることができる。なお、金属板からはＡｌイオンが薬液中に融けだし薬液中のＡｌイオン濃度が上昇する。しかし、Ａｌイオンは半導体装置の特性に大きな悪影響を与えないので、通常は無視することができる。また、薬液中への不純物の溶解を最小にするために、金属板は添加元素を含まない純Ａｌ板とすることが望ましい。
【００２２】
この本第１の構成の洗浄処理装置を用いることにより、Ａｌ配線の腐蝕を引き起こすＡｌよりもイオン化傾向が小さな金属イオン、例えばＣｕイオンを効果的に薬液中から除去することができる。また、半導体装置の電極等に使用される希土類元素及び貴金属元素も除去される。このため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。以下、本明細書では、「金属イオン」をＡｌよりもイオン化傾向が小さな金属の金属イオンの意味で用いる。
【００２３】
上記金属板が薬液と接触する面積を大きくして薬液中の金属イオンを速やかに除去する観点から、上記金属板を複数枚用いることが好ましい。このように金属板の表面積を大きくすると、金属板の交換期間が延長するという利点も生ずる。即ち、金属板の表面には金属が析出し、遂にはそのかなりの面積が析出した金属で覆われる。この析出金属の被覆面積が大きくなり金属板の表出面積が小さくなると金属イオンの除去速度が低下して、薬液中の金属イオン濃度が上昇してしまう。その以前に、金属板を新たなものと交換しなければならない。金属板の総表面積が大きいと、多量の金属が析出してもなお金属板の表出面積は大きいから、交換時期は大幅に延長される。
【００２４】
複数の金属板を用いる場合、複数枚の金属板を貫通する軸棒に、金属板が互いに平行になるように固定される構造とすることできる。この構造では、複数膜の金属板を同時に取り付け又は取り外すことができ、取り扱いが容易である。
【００２５】
さらに、金属板の表面積を大きくするために、金属板を屈曲した板、例えば波状の板、上下方向（板の表裏方向）に凹凸のエンボス加工がされた板とすることができる。
【００２６】
上述した金属板は、薬液中に浸漬される、又は薬液を注ぎかけられるように保持される。例えば、金属板は、薬液循環機構を構成する薬液タンク内の薬液中に浸漬される。あるいは洗浄処理装置内の薬液溜内の薬液に浸漬される。浸漬せず薬液をシャワー状に注いでもよい。さらに、金属板を薬液循環機構の一部、例えば薬液を循環する配管内に設けることもできる。
【００２７】
この金属板は、交換が容易なように着脱自在に設置することが好ましい。複数の金属板が一体構造をなす場合は、交換作業が迅速かつ容易に行なわれるように、その一体構造ごと交換することが望ましい。複数の金属板がそれぞれ分離して設置される場合は、任意の１枚の金属板を交換することもできる。このように１枚づづ交換することで、金属板の露出面積を常に所定面積以上に保持し、薬液中の金属イオン濃度の上限を確実に制限することがてきる。
【００２８】
本発明の第２の構成は、薬液を循環させつつ、被処理基板を薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法として構成する。
【００２９】
上述した第１の構成と同様に、本第２の構成では、循環して使用する薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる。このとき、金属板からＡｌが薬液に溶解し、同時に薬液中の金属イオン、例えばＣｕイオンが金属板表面に析出する。この結果、薬液中の金属イオン濃度が減少し、薬液中の金属イオン濃度の上昇が抑制される。このため、被処理基板上に形成されたＡｌ配線への金属の析出が抑制され、信頼性の高い半導体装置が製造される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、循環して基板洗浄に用いられる薬液中の、Ａｌよりもイオン化傾向が小さな金属イオン濃度の上昇が抑制されるから、基板上に形成されたＡｌ配線への金属の析出が防止され、Ａｌ配線の腐蝕を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の第１実施形態は、一体の複数金属板を用いた洗浄処理装置に関する。なお、この第１実施形態の洗浄処理装置は、半導体装置の製造装置として構成されている。
【００３２】
図１は本発明の第１実施形態洗浄処理装置構成図であり、薬液を循環して使用する洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。図２は本発明の第１実施形態金属板斜視図であり、一体化された複数金属板の構造とその金属板が収容される薬液タンクとを表している。
【００３３】
図１を参照して、本発明の第１実施形態に使用された洗浄処理装置は、被処理基板である半導体基板を収容し、薬液４を用いて基板を洗浄するための処理チャンバ１と、薬液４を循環させる循環機構とを備える。
【００３４】
処理チャンバ１は、処理チャンバ１内に収容された２５枚の直径８インチの半導体基板（ウエーハ）へ薬液４をシャワー状に注ぎかけ、２５枚の半導体基板を同時に洗浄することができる。 この半導体基板は、集積回路を構成するＡｌ配線（正確にはＡｌ−Ｃｕ配線）の形成工程途中にあり、表面に堆積されたＡｌ−Ｃｕ合金薄膜をＣｌ含有ガスを用いた反応性イオンエッチングによりパターニングした直後のものである。この反応性イオンエッチングにより、半導体基板表面、とくにＡｌ配線の上面及び側面に反応生成物が付着する。
【００３５】
処理チャンバ１内での洗浄処理は半導体装置の製造に使用される周知の洗浄処理装置であり、半導体基板に付着した反応生成物を薬液、例えば剥離液をシャワー状に注ぎかけて除去する。この洗浄処理用の薬液として、モノエタノールアミンとヒドロキシルアミンを含む周知のアルカリ性剥離液（例えば、アシュランド・スペシャルティ・ケミカル社の商品名アシュランド−ＡＣＴ）あるいは周知の酸性剥離液を用いた。
【００３６】
処理チャンバ１へは毎分４リットル（４ｌ／分）の薬液４が供給され、同量の薬液４が処理チャンバから排出される。なお、処理チャンバ１内には、例えば１５リットルの薬液４が停留する。もちろん、処理チャンバの構造により停留する薬液４量を減少することもできる。
【００３７】
薬液４の循環機構は、ポンプ２、薬液タンク３及びフィルター６と、それらの装置間を接続する配管１１とを備える。この配管１１の両端は処理チャンバに接続されており、薬液４はその一端から処理チャンバ１内に供給され、他端から排出された薬液４が回収される。
【００３８】
洗浄処理に使用された薬液４は、処理チャンバ１に接続する配管１１（図１の処理チャンバの紙面下方に接続する配管１１）に回収され、ポンプ２により薬液タンク３に送られる。
【００３９】
薬液タンク３内には純ＡｌからなるＡｌ板５が配置されている。このＡｌ板５は、薬液タンク３内に満たされた約３０リットルの薬液４中に浸漬される。このとき、薬液４中に溶解していたＡｌよりもイオン化傾向の小さな金属イオン、例えばＣｕイオンは、Ａｌ板５の表面に析出し薬液４中から除去される。同時に、Ａｌ板からＡｌが薬液中に溶け出すので、Ａｌ板５は腐蝕されて薄くなる。
【００４０】
薬液タンク３中で金属イオンが除去された薬液４は、配管１１を通りフィルター６へ送出される。このフィルター６は、薬液４中に混入した塵埃、その他の固形物を除去する。例えば、反応性イオンエッチングにより半導体基板表面に付着した反応生成物が、薬液処理工程で剥離して薬液４中に混入して塵埃となった場合、かかる塵埃（多くは有機物を含む）はフィルター６により除去される。
【００４１】
一方、薬液タンク３から送出される薬液４中の金属イオン濃度は低いから、フィルター６により固形物が除去された薬液４は、金属イオン濃度が低くかつ固形物（例えば有機物）も少ない。
【００４２】
フィルター６を通過した薬液４は、配管１１を通り処理チャンバ１に送られる。そして、上述したように、基板にシャワー状に注ぎかけられて基板を洗浄する。このように、薬液は、処理チャンバ１、ポンプ２、薬液タンク３及びフィルター６を循環し、再び処理チャンバ１に戻される。
【００４３】
図２は本発明の第１実施形態金属板斜視図であり、薬液タンク３内に浸漬される金属板５の構造を表している。
【００４４】
図２を参照して、６枚のＡｌ板５（金属板）が軸棒５ａに固定されている。Ａｌ板５は不純物が少ない純Ａｌからなり、例えば厚さ１ｍｍ、一辺が１０ｃｍの正方形の板である。Ａｌ板５は、使用中に腐蝕されて薄くなるので、使用期間の終期にも強度を保持できるだけの厚さ、例えば０．５ｍｍ以上の厚さとすることが好ましい。薄すぎると腐蝕孔ができ、Ａｌ板５から破片が薬液４中に混入するおそれがある。厚すぎると無用にＡｌ板のコストが上昇する。このため、０．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さとすることが好ましく、さらに０．５〜１ｍｍの厚さとすることがより望ましい。なお、腐蝕量はＡｌ板の表面積に依存するので、Ａｌ板の厚さも表面積を加味して決定される。
【００４５】
軸棒５ａは、例えば直径５ｍｍの純Ａｌの円柱からなり、Ａｌ板５の中心に開設された円形の穴に嵌挿されて、Ａｌ板５を軸棒５ａに垂直に固定する。従って、６枚のＡｌ板５は、軸棒５ａに垂直に固定され、互いに平行に保持される。
【００４６】
薬液タンク３は、上面に蓋を有する内面がテフロン（登録商標）加工された直方体の箱であり、薬液タンク３の対面する側壁３ｂに、それぞれ薬液タンク３内に薬液４を導入する導入口配管１１ａと薬液を送出する導出口配管１１ｂが接続されている。また、導入口配管１１ａ又は導出口配管１１ｂが接続している側壁３ｂと直交して対向する側壁３ｃ内面に、軸棒５ａを水平に支持する支持具３ａが取り付けられる。
【００４７】
軸棒５ａに固定されたＡｌ板５は、薬液タンク３内に降下され、軸棒５ａの両端が支持具３ａにより水平に支持されるように薬液タンク３内に保持される。このとき、Ａｌ板５の板面（表裏面）は、導入口配管１１ａ又は導出口配管１１ｂが接続する対向する側壁３ｂに対して直交する。従って、導入口配管１１ａから導出口配管１１に流れる薬液タンク３内の水流に対して、Ａｌ板５の板面は平行になる。このため、水流の乱れが少なくなり、薬液タンク３を通過する薬液４がＡｌ板に接触する機会を増やす。その結果、薬液４の循環が容易になり、かつ、十分に金属イオンが除去される。
【００４８】
薬液タンク３内の薬液４は、金属板５を完全に浸漬する液量とすることが、金属板５との接触面積を大きくするために望ましい。もちろん、一部が薬液４に接触するものであってもよい。
【００４９】
Ａｌ板５の表面積を増加するために、波形のＡｌ板５あるいは表面を凹凸にエンボス加工を施したＡｌ板５を用いることもできる。さらに、表面積の大きな形状、例えば冷却フィン状の形状を有するＡｌ板５を用いることもできる。
【００５０】
図３は本発明の第１実施形態効果説明図であり、基板の洗浄処理回数と薬液中のＣｕイオン濃度との関係を表している。なお、図中１の直線イは本第１実施形態でのＣｕイオン濃度変化を表し、直線ロは図５を参照して説明した従来の洗浄処理装置を用いたときのＣｕイオン濃度変化を比較例として表している。
【００５１】
ここで、本第１実施形態では上述したように、薬液タンク３及び処理チャンバ１内にそれぞれ３０リットル及び１５リットルの薬液４があり、これにポンプ２、カラム７及び配管内の薬液４を加えると、洗浄処理装置全体で略６０リットルの薬液４が使用されており、毎分４リットル／分で循環している。また、１回の洗浄処理で同時に２５枚の基板を洗浄した。この洗浄処理は各回あたり、約１５分間とした。
【００５２】
比較例として図３中の直線ロに示す従来の洗浄処理装置の結果は、洗浄処理装置を、金属板５（Ａｌ板５）がないことを除き、処理チャンバ１、ポンプ２、薬液タンク３、フィルター６及び配管１１は第１実施形態と同様とし、さらに、半導体基板の洗浄処理を、使用された薬液４量及び薬液４の循環速度も第１実施形態と同一の条件下で実施した結果である。
【００５３】
図３の直線イを参照して、本第１実施形態では、洗浄処理回数が１３０回に達しても薬液４中のＣｕイオン濃度の上昇は測定されない。これに対して、従来の処理装置による比較例の洗浄処理では、洗浄処理回数に比例して薬液４中のＣｕイオン濃度が上昇し、洗浄処理回数が１３０回では１００ｐｐｍ近くに達する。
【００５４】
次いで、本第１実施形態及び従来の洗浄処理装置を用いた比較例において、半導体基板上に形成されたＡｌ配線上へのＣｕの析出の有無を観測した。その結果、本第１実施形態では洗浄処理回数が３００回を超えても、Ａｌ配線上へのＣｕ析出は観測されなかった。一方、従来の洗浄処理装置を用いた比較例では、洗浄処理回数が略９５回を超えるとＡｌ配線上へのＣｕ析出が観測された。このＣｕ析出が観測されたときの薬液４中のＣｕイオン濃度は７０ｐｐｍであった。この事実は、薬液４中のＣｕイオン濃度が７０ｐｐｍを超えるとＡｌ配線上へのＣｕ析出が起こることを示している。また、本第１実施形態では、Ｃｕ濃度の上昇が強く抑制されるので、Ａｌ配線上へのＣｕ析出が防止されたことを示唆している。
【００５５】
このように、Ａｌ配線上へのＣｕ析出を防止するには、薬液４中の金属イオン濃度（例えば、Ｃｕイオン濃度）を７０ｐｐｍ未満に制御しなければならない。従って、Ａｌ配線上へのＣｕ析出を防止するには、従来の洗浄処理装置を用いた比較例では、洗浄処理回数が９５回未満で、実施際には余裕を見て６０回程度で薬液４全体を新たな薬液４と入れ替える必要がある。
【００５６】
一方、本第１実施形態では、通常の稼働状態では、Ａｌ配線上へのＣｕ析出を生ずることなく洗浄処理を３〜６カ月間継続することができた。
【００５７】
本第１実施形態では、洗浄処理回数の増加と共に、Ａｌ板５（金属板）の表面は析出したＣｕにより被覆され、Ａｌ板５の露出する表面積が徐々に減少する。このＡｌ板５の露出する表面積が一定値を超えて小さくなると、Ｃｕイオンの析出速度が洗浄処理により生ずるＣｕイオンの増加速度より遅くなり、その結果、薬液４中のＣｕイオン濃度は増加し始まる。Ｃｕイオン濃度の増加は、さらなるＡｌ板５の表面積の減少を加速するので、薬液４中のＣｕイオン濃度は急速に増加する。従って、Ａｌ板５を、Ｃｕイオン濃度の急速な増加が始まったとき又はその前に交換することが望ましい。かかる交換時期は、Ｃｕイオン濃度を観測することで又はＡｌ板５へ析出したＣｕの被覆状態を観測することで知ることができる。
【００５８】
本発明の第２実施形態は、複数のＡｌ板を１枚づつ交換可能とした洗浄処理装置に関する。上述した第１実施形態の軸棒５ａに一体に固定されたＡｌ板５は、軸棒５ａを上下に昇降することで、着脱可能に薬液タンク３内に装着された。本第２実施形態では、Ａｌ板５を１枚ごとに着脱可能に薬液タンク３内に装着する。
【００５９】
図２は本発明の第２実施形態金属板構造図であり、１枚ごとに着脱可能に保持された金属板を表している。
【００６０】
図２を参照して、本第２実施形態では、複数のＡｌ板５（金属板）を、任意の一枚ごと薬液タンク３内の薬液４に浸漬及び取り出し可能に保持する。かかる保持機構は、例えば複数枚の半導体基板をほぼ垂直に保持する周知のウエーハホルダと同様の構造を有し、Ａｌ板５を半導体基板と同様に保持する保持具８を用いて実現することができる。なお、薬液タンク３及びその他の構成は、上記のＡｌ板５及びその保持具８を除き第１実施形態と同様である。
【００６１】
このような保持具８として、保持具８が薬液タンク３内に収容されたとき、上下にそれぞれ水平に保持される一対の横枠８ａ、８ｂを備え、Ａｌ板５を横枠８ａ、８ｂに形成された溝で支持するものを用いることができる。このとき、複数のＡｌ板５は、ほぼ垂直に互いに平行に保持される。なお、Ａｌ板５の交換（保持具からの着脱）は、Ａｌ板５を薬液４中に浸漬したま、ピンセットを用いて選択した一枚のＡｌ板５を取り出し、新しいＡｌ板５を横枠８ａ、８ｂの溝に挿入して取り付ける。このように薬液４に浸漬したままＡｌ板５を交換することができるので、交換のために洗浄処理を中断することがない。
【００６２】
本第２実施形態でのＡｌ板５の交換は、薬液４中の金属イオン濃度が上昇し始めてから、Ａｌ配線上に析出する濃度、例えばＣｕイオン濃度では７０ｐｐｍ）まで上昇する間に行なう。金属イオン濃度が上昇し始めても、Ａｌ板５を交換することで複数のＡｌ板５の総表面積が増加するので、金属イオン濃度の上昇が抑制される又は低減する。
【００６３】
本第２実施形態では、最初に７枚の厚さ１ｍｍ、辺長１０ｃｍの正方形のＡｌ板５又は厚さ１ｍｍ、直径１０ｃｍの円板形のＡｌ板５を薬液４に浸漬し、その後、０．５カ月ごとに１枚づつＡｌ板５を順次交換した。このように１枚づつ交換すると、全ての複数Ａｌ板５を一時に交換する場合に起こる、複数Ａｌ板５の表出面積の急速な減少に起因する金属イオン濃度の急激な上昇を回避することができる。
【００６４】
なお、同時に交換するＡｌ板の枚数は、１枚に限らず、複数枚、例えば２〜３枚とすることもできる。この場合、１枚づつの交換に比べて、交換時期を例えば２〜３倍に伸ばすことができる。
【００６５】
上記したように、本明細書には以下の付記記載の発明が開示されている。
（付記１）被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、前記薬液を循環させる循環機構とを有する洗浄処理装置において、
前記循環機構又は前記処理チャンバ内に、前記薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有することを特徴とする洗浄処理装置。
（付記２）複数の前記金属板を貫通する軸棒に、複数の前記金属板が互いに平行に固定されていることを特徴とする付記１記載の洗浄処理装置。
（付記３）前記金属板は、表面積を大きくするために屈曲した板とすることを特徴とする付記１又は２記載の洗浄処理装置。
（付記４）前記金属板は、着脱自在に設置されることを特徴とする付記１、２又は３記載の洗浄処理装置。
（付記５）複数の前記金属板を有し、
任意の前記金属板を着脱自在に設置したことを特徴とする付記１記載の洗浄処理装置。（付記６）薬液を循環させつつ、被処理基板を前記薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明をＡｌ配線を有する半導体装置の洗浄処理工程に適用することで、Ａｌ配線の腐蝕が少ない信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態洗浄処理装置構成図
【図２】本発明の第１実施形態金属板斜視図
【図３】本発明の第１実施形態効果説明図
【図４】本発明の第２実施形態金属板構造図
【図５】従来の洗浄処理装置構成図
【図６】従来のＣｕトラップを有する洗浄処理装置構成図
【符号の説明】
【００６８】
１ 処理チャンバ
２ ポンプ
３ 薬液タンク
３ａ 支持具
３ｂ、３ｃ 側壁
４ 薬液
５ Ａｌ板（金属板）
５ａ 軸棒
６ フィルター
７ カラム
７ａ シリコン粒子
８ 保持具
８ａ、８ｂ 横枠
１１ 配管
１１ａ 導入口配管
１１ｂ 導出口配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、前記薬液を循環させる循環機構とを有する洗浄処理装置において、
前記循環機構又は前記処理チャンバ内に、前記薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有することを特徴とする洗浄処理装置。
【請求項２】
複数の前記金属板を貫通する軸棒に、複数の前記金属板が互いに平行に固定されていることを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装置。
【請求項３】
前記金属板は、表面積を大きくするために屈曲した板とすることを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄処理装置。
【請求項４】
前記金属板は、着脱自在に設置されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の洗浄処理装置。
【請求項５】
薬液を循環させつつ、被処理基板を前記薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、前記薬液を循環させる循環機構とを有する洗浄処理装置において、
前記循環機構又は前記処理チャンバ内に、前記薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有することを特徴とする洗浄処理装置。
【請求項２】
複数の前記金属板を貫通する軸棒に、複数の前記金属板が互いに平行に固定されていることを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装置。
【請求項３】
前記金属板は、表面積を大きくするために屈曲した板とすることを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄処理装置。
【請求項４】
前記金属板は、着脱自在に設置されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の洗浄処理装置。
【請求項５】
薬液を循環させつつ、被処理基板を前記薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１２３９２５（Ｐ２００９−１２３９２５Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９６３３４（Ｐ２００７−２９６３３４）
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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