JP5452894B2 - Substrate processing method, substrate processing apparatus, and storage medium - Google Patents

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Description

本発明は、例えば半導体ウエハのような基板にドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣をアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を除去する処理を行う基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体に関する。   The present invention is a process for removing etching residues remaining on the surface of a predetermined film after performing dry etching on a substrate such as a semiconductor wafer, or removing ashing residues remaining on the surface of the film after ashing the etching residue. The present invention relates to a substrate processing method, a substrate processing apparatus, and a storage medium.

近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化、高集積化の要求に対応して、配線間の容量の低下ならびに配線の導電性向上およびエレクトロマイグレーション耐性の向上が求められており、それに対応した技術として、配線材料にアルミニウム（Ａｌ）やタングステン（Ｗ）よりも導電性が高くかつエレクトロマイグレーション耐性に優れている銅（Ｃｕ）を用い、層間絶縁膜として低誘電率膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を用いたＣｕ多層配線技術が注目されている。   Recently, in response to demands for higher speeds of semiconductor devices, finer wiring patterns, and higher integration, there has been a demand for lower capacitance between wirings, improved wiring conductivity, and improved electromigration resistance. As a corresponding technology, copper (Cu), which has higher conductivity than aluminum (Al) and tungsten (W) and has excellent electromigration resistance, is used as a wiring material, and a low dielectric constant film (Low-k) is used as an interlayer insulating film. Cu multilayer wiring technology using a film) has attracted attention.

このような技術においては、層間絶縁膜としてのＬｏｗ−ｋ膜をエッチングしてホールやトレンチを形成し、その中に配線材料であるＣｕを埋め込むが、Ｌｏｗ−ｋ膜をエッチングする際には、レジストをマスクとしてプラズマによりエッチングする枚葉式のプラズマエッチング処理が行われる。   In such a technique, a low-k film as an interlayer insulating film is etched to form holes and trenches, and Cu, which is a wiring material, is embedded therein, but when the low-k film is etched, A single wafer type plasma etching process is performed in which etching is performed by plasma using a resist as a mask.

Ｌｏｗ−ｋ膜のプラズマエッチングには、エッチングガスとしてＣＦ系のガスが用いられることが多いため、エッチングで形成されたホールまたはトレンチの側壁や底部にはエッチング残渣としてレジスト残渣の他、ＣＦポリマーが付着する。   Since a CF-based gas is often used as an etching gas for plasma etching of a low-k film, a CF polymer is used as an etching residue in addition to a resist residue on the sidewall or bottom of a hole or trench formed by etching. Adhere to.

このようなＬｏｗ−ｋ膜のエッチングに限らず、レジスト残渣やＣＦ系ガスによりエッチングを行って生成されたＣＦポリマーを含むエッチング残渣は、一般的にはアッシングで除去されるが、アッシングのみで完全に除去することが困難であるので、レジスト残渣やＣＦポリマーはアッシング後にアッシング残渣として残存する場合が多い。これらのレジスト残渣やＣＦポリマーを除去するため、アッシング後、薬液によるウエット洗浄が行われることが多い。   Not only such low-k film etching, but also etching residues containing CF polymer produced by etching with resist residues and CF-based gas are generally removed by ashing. Therefore, the resist residue and the CF polymer often remain as an ashing residue after ashing. In order to remove these resist residues and CF polymer, wet cleaning with a chemical solution is often performed after ashing.

しかしながら、一般的なウエット洗浄は薬液洗浄の後に純水によりリンス処理を行うため、ウエット洗浄によりＬｏｗ−ｋ膜に付着したレジスト残渣やＣＦポリマーを除去する際には、Ｌｏｗ−ｋ膜が吸湿してダメージを受ける懸念がある。   However, in general wet cleaning, rinsing with pure water is performed after chemical cleaning, and when the resist residue and CF polymer adhering to the low-k film are removed by wet cleaning, the low-k film absorbs moisture. There is a risk of taking damage.

Ｌｏｗ−ｋ膜にダメージを与えずにレジスト残渣やＣＦポリマーを除去する技術としては、有機酸の蒸気によるドライ洗浄が検討されている（特許文献１，２）。しかし、実際には、有機酸の蒸気を用いたドライクリーニングで十分にレジスト残渣やＣＦ系ポリマーを除去することは困難である。   As a technique for removing resist residues and CF polymer without damaging the Low-k film, dry cleaning using an organic acid vapor has been studied (Patent Documents 1 and 2). However, in practice, it is difficult to sufficiently remove the resist residue and the CF-based polymer by dry cleaning using an organic acid vapor.

一方、非特許文献１には、酢酸蒸気を基板上で結露させてレジストを除去する技術が開示されており、この方法はレジスト残渣やＣＦポリマーを含むエッチング残渣またはアッシング残渣の除去にも適用できる可能性がある。しかし、この技術は、酢酸蒸気を基板上で結露させてレジストを変質した後、水洗を行うものであり、Ｌｏｗ−ｋ膜に適用した場合には、ウエット洗浄の場合と同様、吸湿によるダメージが懸念される。
特開２００６−２１６９３７号公報 特開２００６−２８６８０２号公報 S.Noda et al., J. Electrochem. Soc.152(1)G73(2005) On the other hand, Non-Patent Document 1 discloses a technique for removing a resist by condensing acetic acid vapor on a substrate, and this method can also be applied to removing an etching residue or an ashing residue containing a resist residue and a CF polymer. there is a possibility. However, in this technique, acetic acid vapor is condensed on the substrate to alter the resist, and then washed with water. When applied to a low-k film, damage due to moisture absorption is the same as in wet cleaning. Concerned.
JP 2006-216937 A JP 2006-286802 A S. Noda et al., J. Electrochem. Soc. 152 (1) G73 (2005)

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、プラズマエッチング後の所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣をアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣をその膜にダメージを与えずに確実に除去することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。また、そのような基板処理方法を実施するためのプログラムが記憶された記憶媒体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and etching residue remaining on the surface of a predetermined film after plasma etching or ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue is added to the film. It is an object of the present invention to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus that can be reliably removed without causing damage. It is another object of the present invention to provide a storage medium storing a program for executing such a substrate processing method.

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、基板にドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を除去する基板処理方法であって、基板表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる第１工程と、前記基板表面に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸を形成したまま基板をアニールして、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物を、前記液体状の有機酸とともに気化させて基板から除去する第２工程とを有することを特徴とする基板処理方法を提供する。 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, the etching residue remaining on the surface of a predetermined film after performing dry etching on the substrate, or remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and the resist. A substrate processing method for removing an ashing residue, wherein a liquid organic acid is formed on a substrate surface, the etching residue or ashing residue is decomposed by the liquid organic acid, and the decomposition product is converted into a liquid organic acid. And the substrate is annealed while the liquid organic acid in which the etching residue or the decomposition product of the ashing residue is dissolved is formed on the surface of the substrate, and the liquid organic acid is converted into the liquid organic acid. removing degradation products of the etching residue or ashing residue is dissolved from the substrate to vaporize together with the liquid organic acid To provide a substrate processing method characterized by a second step that.

上記第１の観点において、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣およびＣＦポリマーの少なくとも一方を含むものとすることができる。前記基板としては、Ｃｕ配線層と、その上に形成されたキャップ膜とＬｏｗ−ｋ膜とを有し、前記キャップ膜とＬｏｗ−ｋ膜が前記Ｃｕ配線層までプラズマエッチングされたもの、またはその後さらにアッシングされたものであり、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は少なくとも前記Ｌｏｗ−ｋ膜に付着しているものを用いることができる。この場合に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣、ＣＦポリマー、および酸化銅の少なくとも１種とすることができる。   In the first aspect, the etching residue or ashing residue may include at least one of a resist residue and a CF polymer. The substrate includes a Cu wiring layer, and a cap film and a Low-k film formed thereon, and the cap film and the Low-k film are plasma etched up to the Cu wiring layer, or thereafter Further, ashing is performed, and at least the etching residue or the ashing residue attached to the Low-k film can be used. In this case, the etching residue or ashing residue can be at least one of a resist residue, a CF polymer, and copper oxide.

前記第１工程は、処理室内に設けられた載置台に基板を載置し、前記処理室内を真空排気した状態で有機酸蒸気を前記処理室内に導入し、この有機酸蒸気を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の有機酸を形成するものとすることができる。前記第２工程は、処理室内に設けられた載置台に前記第１工程を施された基板を載置し、前記処理室内を真空排気し、非酸化性雰囲気にした状態で基板を加熱することにより行うことができる。この場合に、前記第１工程と前記第２工程とは、真空を破ることなく行われることが好ましい。   In the first step, the substrate is placed on a mounting table provided in the processing chamber, and the organic acid vapor is introduced into the processing chamber in a state where the processing chamber is evacuated, and the organic acid vapor is condensed on the substrate surface. By doing so, a liquid organic acid can be formed on the substrate surface. In the second step, the substrate subjected to the first step is placed on a mounting table provided in the processing chamber, the substrate is evacuated, and the substrate is heated in a non-oxidizing atmosphere. Can be performed. In this case, it is preferable that the first step and the second step are performed without breaking the vacuum.

前記第１工程と前記第２工程とを真空を破ることなく行うために、前記第１工程を行う第１の処理ユニットと、前記第２工程を行う第２の処理ユニットと、前記第１の処理ユニットおよび前記第２の処理ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持された搬送室とを有する処理装置を用い、前記第１の処理ユニットで基板に前記第１工程を施した後、その基板を前記搬送装置により前記第２の処理ユニットへ搬送し、前記第２の処理ユニットで基板に前記第２工程を施すようにすることができる。また、前記第１工程と前記第２工程とを、同一の処理ユニットで行うようにしてもよい。   In order to perform the first step and the second step without breaking the vacuum, a first processing unit that performs the first step, a second processing unit that performs the second step, and the first step A first processing unit is provided on the substrate in the first processing unit using a processing apparatus having a transfer device connected to the processing unit and the second processing unit, including a transfer device for transferring the substrate, and having a transfer chamber held in a vacuum. Then, the substrate can be transported to the second processing unit by the transport device, and the second process can be performed on the substrate by the second processing unit. Further, the first process and the second process may be performed in the same processing unit.

前記有機酸はカルボン酸であることが好ましく、蟻酸であることが一層好ましい。   The organic acid is preferably a carboxylic acid, and more preferably formic acid.

前記有機酸が蟻酸である場合に、前記第１工程は、処理室内に設けられた載置台に基板を載置し、前記処理室内を真空排気した状態で液体状の蟻酸を２５〜１００℃に加熱することにより蟻酸蒸気を形成し、その蟻酸蒸気を前記処理室内に導入し、基板を８℃（蟻酸の凝固点）以上でかつ加熱温度より５℃以上低い温度に維持して蟻酸蒸気を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の蟻酸を形成するようにすることができ、また、前記第２工程は、前記第１工程が施された基板を１５０〜３００℃に加熱して蟻酸および蟻酸に溶解したエッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物を気化させるようにすることができる。   When the organic acid is formic acid, the first step is to place the substrate on a mounting table provided in the processing chamber, and bring the liquid formic acid to 25 to 100 ° C. in a state where the processing chamber is evacuated. The formic acid vapor is formed by heating, the formic acid vapor is introduced into the processing chamber, and the substrate is maintained at a temperature of 8 ° C. (freezing point of formic acid) or more and 5 ° C. or less lower than the heating temperature. In the second step, the formic acid and the formic acid can be formed by heating the substrate on which the first step has been performed to 150 to 300 ° C. Etching residue or ashing residue dissolved in formic acid can be vaporized.

本発明の第２の観点では、Ｃｕ配線層と、その上に形成されたキャップ膜とＬｏｗ−ｋ膜とを有する基板に対して、前記キャップ膜とＬｏｗ−ｋ膜の前記Ｃｕ配線層に対応する部分をプラズマエッチングする工程と、前記エッチングのエッチング残渣およびレジストをアッシングにより除去する工程と、アッシング後、アッシング残渣が付着するＬｏｗ−ｋ膜表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記アッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる工程と、前記基板表面に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸を形成したまま基板をアニールして、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物を、前記液体状の有機酸とともに気化させて基板から除去する工程と、前記プラズマエッチングにより形成された露出した前記Ｃｕ配線に達するホールまたはトレンチにバリア層を形成する工程と、前記バリア層の上にＣｕシード層を形成する工程とを有し、これら全ての工程を真空を破ることなく実施することを特徴とする基板処理方法を提供する。 In the second aspect of the present invention, the substrate having a Cu wiring layer and a cap film and a Low-k film formed thereon is compatible with the Cu wiring layer of the cap film and the Low-k film. A step of plasma etching the portion to be etched, a step of removing the etching residue and resist of the etching by ashing, and after ashing, a liquid organic acid is formed on the surface of the Low-k film to which the ashing residue adheres, Decomposing the ashing residue with an organic acid and dissolving the decomposition product in a liquid organic acid; and the liquid organic acid in which the etching residue or the decomposition product of the ashing residue is dissolved on the substrate surface and annealing the substrate while forming a decomposed product of the etching residue or ashing residue is dissolved in the liquid organic acid Removing from the substrate to vaporize together with the liquid organic acid, forming a barrier layer in the hole or trench reaching the Cu interconnection exposed formed by the plasma etching, Cu on the barrier layer And a step of forming a seed layer, and a substrate processing method characterized in that all these steps are performed without breaking a vacuum.

本発明の第３の観点では、ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記処理室内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、前記載置台上の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構とを有する第１処理ユニットと、前記第１処理ユニットでの処理後の基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記載置台上の基板を加熱する加熱機構とを有する第２処理ユニットとを具備し、前記第１処理ユニットの処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸蒸気供給機構から有機酸蒸気が前記処理室に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸蒸気が基板表面で結露されることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸によりエッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、前記第２処理ユニットの処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸が形成された基板が搬入され、前記加熱機構により加熱され、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が、前記液体状の有機酸とともに気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置を提供する。 In the third aspect of the present invention, a substrate having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching, or an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and resist is carried in. A processing chamber capable of maintaining a vacuum; a mounting table provided in the processing chamber for mounting a substrate; an organic acid vapor supply mechanism for supplying an organic acid vapor into the processing chamber; and the substrate on the mounting table. A first processing unit having a temperature control mechanism for adjusting the temperature of the substrate to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor, and a process in which a substrate after processing in the first processing unit is carried in and can be maintained in a vacuum A second processing unit having a chamber, a mounting table on which the substrate is mounted, and a heating mechanism for heating the substrate on the mounting table. The substrate having the etching residue or ashing residue is loaded sense chamber, wherein the organic acid vapor from an organic acid vapor supply mechanism is supplied to the processing chamber, is lower than the temperature of the organic acid vapor substrate by said temperature control mechanism The organic acid vapor is condensed on the surface of the substrate by adjusting the temperature to form a liquid organic acid on the surface of the substrate, and the etching residue or ashing residue is decomposed by the liquid organic acid and the liquid state. The decomposition product is dissolved in the organic acid, and the substrate formed with the liquid organic acid in which the decomposition product of the etching residue or ashing residue is dissolved is carried into the processing chamber of the second processing unit, is heated by the heating mechanism, degradation products of the etching residue or ashing residue is dissolved in the liquid organic acid, the liquid organic acid Both are vaporized to provide a substrate processing apparatus, characterized in that it is removed from the substrate.

上記第３の観点において、前記第１の処理ユニットおよび前記第２の処理ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持された搬送室をさらに具備し、前記第１の処理ユニットによる処理および前記第２の処理ユニットによる処理が真空を破ることなく行われることが好ましい。   In the third aspect, the first processing unit and the second processing unit are connected to each other, further including a transfer device that transfers the substrate, further including a transfer chamber held in a vacuum, and the first process. It is preferable that the processing by the unit and the processing by the second processing unit are performed without breaking the vacuum.

本発明の第４の観点では、ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記処理室内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、前記載置台上の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構と、前記載置台上の基板を加熱する加熱機構とを具備し、前記処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸蒸気供給機構から有機酸蒸気が前記処理室に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸蒸気が基板表面で結露されることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸が形成された基板が前記加熱機構により加熱され、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が、前記液体状の有機酸とともに気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置を提供する。 In the fourth aspect of the present invention, a substrate having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching or an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and resist is carried in. A processing chamber capable of maintaining a vacuum; a mounting table provided in the processing chamber for mounting a substrate; an organic acid vapor supply mechanism for supplying an organic acid vapor into the processing chamber; and the substrate on the mounting table. And a heating mechanism for heating the substrate on the mounting table, the processing chamber having the etching residue or the ashing residue. substrate is loaded, the organic acid vapor from an organic acid vapor supply mechanism is supplied to the processing chamber, the temperature control the temperature lower than the temperature of the temperature adjustment mechanism by the substrate is an organic acid vapor Is the organic acid vapor liquid organic acid is formed on the substrate surface by being condensation on the substrate surface, the liquid organic acid together with the etching residue or ashing residue by its liquid organic acids are decomposed A substrate on which the liquid organic acid in which the decomposition product of the etching residue or ashing residue is dissolved is heated by the heating mechanism and dissolved in the liquid organic acid. An etching residue or a decomposition product of the ashing residue is vaporized together with the liquid organic acid and removed from the substrate.

本発明の第５の観点では、ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する複数の基板が搬入され、真空に保持可能な処理容器と、前記処理容器内で複数の基板を保持する基板保持部材と、前記処理容器内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、前記保持部材に保持された複数の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構と、前記保持部材に保持された複数の基板を加熱する加熱機構とを具備し、前記処理容器に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸蒸気供給機構から有機酸蒸気が前記処理容器に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸蒸気を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸が形成された基板が前記加熱機構により加熱され、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が、前記液体状の有機酸とともに気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, there are provided a plurality of substrates having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching, or an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and the resist. A processing vessel that is carried in and can be held in vacuum, a substrate holding member that holds a plurality of substrates in the processing vessel, an organic acid vapor supply mechanism that supplies organic acid vapor into the processing vessel, and a holding member A temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the plurality of substrates held to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor; and a heating mechanism for heating the plurality of substrates held by the holding member, is carried is the substrate having the etching residue or ashing residues on the container, the organic acid vapor from an organic acid vapor supply mechanism is supplied to the processing chamber, the temperature control mechanism Substrate liquid organic acid is formed on the substrate surface by the organic acid vapor is controlled to a temperature lower than the temperature it is condensation on the substrate surface of the organic acid vapor, the etching by the liquid organic acid The residue or ashing residue is decomposed and the decomposition product is dissolved in a liquid organic acid, and the substrate on which the liquid organic acid in which the decomposition product of the etching residue or ashing residue is dissolved is heated. The substrate processing apparatus characterized in that the etching residue or decomposition product of the ashing residue dissolved in the liquid organic acid heated by a mechanism is vaporized together with the liquid organic acid and removed from the substrate. I will provide a.

上記第３〜第５の観点において、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣およびＣＦポリマーの少なくとも一方を含むものとすることができる。前記基板としては、Ｃｕ配線層と、その上に形成されたＬｏｗ−ｋ膜とを有し、前記Ｌｏｗ−ｋ膜が前記Ｃｕ配線層までプラズマエッチングされたもの、またはその後さらにアッシングされたものであり、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は前記Ｌｏｗ−ｋ膜に付着してものを用いることができる。この場合に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣、ＣＦポリマー、および酸化銅の少なくとも１つが含まれるものとすることができる。   In the third to fifth aspects, the etching residue or ashing residue may include at least one of a resist residue and a CF polymer. The substrate has a Cu wiring layer and a Low-k film formed thereon, and the Low-k film is plasma etched up to the Cu wiring layer, or is further ashed thereafter. The etching residue or the ashing residue can be used even if it adheres to the Low-k film. In this case, the etching residue or the ashing residue may include at least one of a resist residue, a CF polymer, and copper oxide.

本発明の第６の観点では、Ｃｕ配線層と、その上に形成されたＬｏｗ−ｋ膜とを有する基板に対して、前記Ｌｏｗ−ｋ膜の前記Ｃｕ配線層に対応する部分をプラズマエッチングするエッチングユニットと、前記エッチングのエッチング残渣およびレジストをアッシングにより除去するアッシングユニットと、アッシング後、アッシング残渣が付着するＬｏｗ−ｋ膜表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記アッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる溶解ユニットと、前記溶解ユニットでの溶解処理の後、前記基板表面に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸を形成したまま基板をアニールして、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物を、前記液体状の有機酸とともに気化させて基板から除去する気化ユニットと、前記プラズマエッチングにより形成された露出した前記Ｃｕ配線に達するホールにバリア層を形成するバリア層形成ユニットと、前記バリア層の上にＣｕシード層を形成するシード層形成ユニットと、前記エッチングユニット、前記アッシングユニット、前記溶解ユニット、前記気化ユニット、前記バリア層形成ユニット、および前記シード層形成ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持される搬送室とを具備し、前記エッチングユニット、前記アッシングユニット、前記溶解ユニット、前記気化ユニット、前記バリア層形成ユニット、および前記シード層形成ユニットによる処理は真空中で行われ、各ユニット間の搬送を前記搬送室を介して行うことにより全てのユニットの処理を真空を破ることなく行うことを特徴とする基板処理装置を提供する。 In a sixth aspect of the present invention, plasma etching is performed on a portion corresponding to the Cu wiring layer of the Low-k film on a substrate having a Cu wiring layer and a Low-k film formed thereon. An etching unit, an ashing unit that removes the etching residue and resist of the etching by ashing, and a liquid organic acid is formed on the surface of the low-k film to which the ashing residue adheres after ashing, and the liquid organic acid A dissolution unit that decomposes the ashing residue and dissolves the decomposition product in a liquid organic acid, and after the dissolution treatment in the dissolution unit, the etching residue or the decomposition product of the ashing residue is dissolved on the substrate surface. and annealing the substrate while forming the liquid organic acids are, prior to being dissolved in the liquid organic acid The degradation products of etching residue or ashing residue, to form a vaporizer unit to be removed from the substrate to vaporize together with the liquid organic acid, a barrier layer hole reaching said Cu interconnection exposed formed by plasma etching barrier A layer forming unit, a seed layer forming unit for forming a Cu seed layer on the barrier layer, the etching unit, the ashing unit, the dissolving unit, the vaporizing unit, the barrier layer forming unit, and the seed layer forming A unit connected to each other, comprising a transfer device for transferring a substrate, and a transfer chamber held in a vacuum, the etching unit, the ashing unit, the melting unit, the vaporizing unit, the barrier layer forming unit, and the Processing by the seed layer forming unit is true Place in a medium, to provide a substrate processing apparatus, which comprises carrying out without breaking the vacuum processing of all units by the conveyance be performed through the transfer chamber between the units.

本発明の第７の観点では、コンピュータ上で動作し、処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第１の観点または第２の観点の基板処理方法が行われるようにコンピュータに処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a storage medium that stores a program that operates on a computer and controls a processing device, and the program is a board according to the first aspect or the second aspect when executed. Provided is a storage medium characterized by causing a computer to control a processing device so that the processing method is performed.

本発明によれば、基板表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により、典型的にはレジスト残渣およびＣＦポリマーの少なくとも一方を含む、エッチング残渣またはアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させ、基板表面に、エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている液体状の有機酸を形成したまま基板をアニールして、液体状の有機酸に溶解されているエッチング残渣またはアッシング残渣の分解物を、液体状の有機酸とともに気化させて基板から除去することにより、水や薬液を用いることなく有機酸蒸気よりも反応性の良好な液体状有機酸によりエッチング残渣またはアッシング残渣を除去することができるので、下地にダメージを与えることなく、エッチング残渣またはアッシング残渣を確実に除去することができる。したがって、ダメージを受けやすいＬｏｗ−ｋ膜のエッチングまたはアッシング後にＬｏｗ−ｋ膜に付着したエッチング残渣またはアッシング残渣を除去する場合に、特に有効である。 According to the present invention, a liquid organic acid is formed on the surface of the substrate, and the etching residue or ashing residue typically containing at least one of a resist residue and a CF polymer is decomposed and liquid by the liquid organic acid. dissolved degradation products thereof to Jo organic acids, on the substrate surface, the substrate while decomposition product of etching residue or ashing residue formed a liquid organic acid is dissolved by annealing, the liquid organic acid Liquid organic materials with better reactivity than organic acid vapor without using water or chemicals by removing dissolved decomposition products of etching residues or ashing residues from the substrate by vaporizing them together with liquid organic acids. Etching residue or ashing residue can be removed by acid, so that etching residue or The ashing residue can be reliably removed. Therefore, it is particularly effective when removing etching residues or ashing residues attached to the Low-k film after etching or ashing of the Low-k film which is easily damaged.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
ここでは、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について説明する。図１は、本発明の基板処理方法を実施するための基板処理装置の一例を示す概略構成図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Here, a case where a semiconductor wafer is used as the substrate to be processed will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a substrate processing apparatus for carrying out the substrate processing method of the present invention.

この基板処理装置は、被処理基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）の表面に存在するプラズマエッチング後のＬｏｗ−ｋ膜を液体状の有機酸で処理する第１処理ユニット１と、第１処理ユニット１での処理後、ウエハに対してアニール処理を行う第２処理ニット２を備えており、これらの第１および第２処理ユニット１、２は八角形をなす搬送室５の２つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれロードロック室６，７が設けられている。これらロードロック室６，７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック室６，７と反対側には被処理基板としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート９，１０，１１が設けられている。 The substrate processing apparatus includes a first processing unit 1 for processing a low-k film after plasma etching existing on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) as a substrate to be processed with a liquid organic acid, A second processing unit 2 is provided for performing an annealing process on the wafer after the processing in one processing unit 1, and these first and second processing units 1 and 2 are provided in two transfer chambers 5 having an octagonal shape. It is provided corresponding to each side. Load lock chambers 6 and 7 are provided on the other two sides of the transfer chamber 5, respectively. A load / unload chamber 8 is provided on the opposite side of the load lock chambers 6 and 7 from the transfer chamber 5, and a semiconductor wafer W as a substrate to be processed is provided on the opposite side of the load lock chambers 6 and 7 of the load / unload chamber 8. Are provided with ports 9, 10, and 11 for attaching three carriers C capable of accommodating the.

上記搬送室５ならびに第１および第２の処理ユニット１，２の内部は真空雰囲気に保持され、搬入出室８は大気雰囲気に保持されるようになっている。また、ロードロック室６，７は、大気雰囲気と真空雰囲気との間で切り換え可能となっている。   The inside of the transfer chamber 5 and the first and second processing units 1 and 2 are held in a vacuum atmosphere, and the carry-in / out chamber 8 is held in an air atmosphere. The load lock chambers 6 and 7 can be switched between an air atmosphere and a vacuum atmosphere.

第１および第２処理ユニット１，２は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック室６，７は、搬送室５の対応する辺に第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室６，７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。   As shown in the figure, the first and second processing units 1 and 2 are connected to each side of the transfer chamber 5 via a gate valve G, and these transfer chambers 5 are opened by opening the corresponding gate valve G. Is closed from the transfer chamber 5 by closing the corresponding gate valve G. The load lock chambers 6 and 7 are connected to corresponding sides of the transfer chamber 5 via the first gate valve G1, and are connected to the loading / unloading chamber 8 via the second gate valve G2. . The load lock chambers 6 and 7 are communicated with the transfer chamber 5 by opening the first gate valve G1, and are shut off from the transfer chamber by closing the first gate valve G1. The second gate valve G2 is opened to communicate with the loading / unloading chamber 8, and the second gate valve G2 is closed to shut off the loading / unloading chamber 8.

搬送室５内には、第１および第２処理ユニット１，２、ロードロック室６，７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端にウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。   In the transfer chamber 5, a transfer device 12 for loading and unloading the semiconductor wafer W with respect to the first and second processing units 1 and 2 and the load lock chambers 6 and 7 is provided. The transfer device 12 is disposed substantially in the center of the transfer chamber 5 and has two support arms 14a and 14b that support the wafer W at the tip of a rotatable / extensible / retractable portion 13 that can be rotated and extended. These two support arms 14a and 14b are attached to the rotation / extension / contraction section 13 so as to face in opposite directions.

搬入出室８のウエハ収納容器であるフープ（ＦＯＵＰ；Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）取り付け用の３つのポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１にウエハＷを収容した、または空のフープＦがステージＳに載置された状態で直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。   Three ports 9, 10, 11 for attaching a FOUP (Front Opening Unified Pod) which is a wafer storage container of the loading / unloading chamber 8 are provided with shutters (not shown), respectively. The wafer W is accommodated or directly attached with the empty hoop F placed on the stage S, and when attached, the shutter is released so as to communicate with the loading / unloading chamber 8 while preventing intrusion of outside air. It has become. An alignment chamber 15 is provided on the side surface of the loading / unloading chamber 8 where the semiconductor wafer W is aligned.

搬入出室８内には、フープＦに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロック室６，７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム１７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。   In the loading / unloading chamber 8, a transfer device 16 for loading / unloading the semiconductor wafer W into / from the FOUP F and loading / unloading the semiconductor wafer W into / from the load lock chambers 6, 7 is provided. The transfer device 16 has an articulated arm structure, and can run on the rail 18 along the direction in which the hoops F are arranged. The semiconductor wafer W is placed on the support arm 17 at the tip of the transfer device 16. Transport.

この処理装置は、制御部２０を有しており、制御部２０は、プロセスコントローラ２１と、ユーザーインターフェース２２と、記憶部２３とを有している。プロセスコントローラ２１には、処理装置の各構成部、例えば搬送装置１２の駆動系、第１および第２処理ユニット１，２のガス供給系、搬送室５、第１および第２処理ユニット１，２、ロードロック室６，７の真空排気系、ゲートバルブＧの駆動系等が接続されており、これらがプロセスコントローラ２１により制御される。   The processing apparatus includes a control unit 20, and the control unit 20 includes a process controller 21, a user interface 22, and a storage unit 23. The process controller 21 includes each component of the processing apparatus, for example, a drive system of the transfer device 12, a gas supply system of the first and second processing units 1 and 2, a transfer chamber 5, and the first and second processing units 1 and 2. The evacuation system of the load lock chambers 6 and 7, the drive system of the gate valve G, and the like are connected, and these are controlled by the process controller 21.

ユーザーインターフェース２２は、プロセスコントローラ２１に接続されており、オペレータが処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる。   The user interface 22 is connected to the process controller 21 and includes a keyboard on which an operator inputs commands to manage the processing apparatus, a display that visualizes and displays the operating status of the plasma processing apparatus, and the like.

記憶部２３は、プロセスコントローラ２１に接続されており、処理装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ２１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納されている。レシピは記憶部２３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。   The storage unit 23 is connected to the process controller 21 and is stored in each component of the processing device according to a control program for realizing various processes executed by the processing device under the control of the process controller 21 and processing conditions. A program for executing the process, that is, a recipe is stored. The recipe is stored in a storage medium in the storage unit 23. The storage medium may be a fixed medium such as a hard disk or a portable medium such as a CDROM, DVD, or flash memory. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example.

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部２３から呼び出してプロセスコントローラ２
１に実行させることで、プロセスコントローラ２１の制御下で、処理装置での所望の処理が行われる。 Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 23 by an instruction from the user interface 21 and the process controller 2
1, the desired processing is performed in the processing device under the control of the process controller 21.

次に、上記第１処理ユニット１について説明する。
図２は第１処理ユニット１の概略構成を示す断面図である。第１処理ユニット１は、ウエハＷを収容して真空保持可能なチャンバ３１と、チャンバ３１内に有機酸蒸気を供給する有機酸供給機構３２と、希釈ガスとして例えば窒素ガスやアルゴンガスをチャンバ３１内に供給する希釈ガス供給機構３３と、チャンバ３１内を真空排気する排気機構３４とを備えている。 Next, the first processing unit 1 will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the first processing unit 1. The first processing unit 1 includes a chamber 31 that can hold a wafer W and can be held in a vacuum, an organic acid supply mechanism 32 that supplies organic acid vapor into the chamber 31, and a chamber 31 that uses, for example, nitrogen gas or argon gas as a dilution gas. A dilution gas supply mechanism 33 for supplying the inside of the chamber 31 and an exhaust mechanism 34 for evacuating the inside of the chamber 31 are provided.

チャンバ３１内の底部には、収容したウエハＷを載置するための載置台３５が設けられ、この載置台３５の内部には、ウエハＷを温調するための温調機構として、所定の温度に制御された温調媒体が通流される温調媒体流路３６が設けられている。チャンバ３１の側壁には、ウエハＷを搬入出するための搬入出口３７が形成されており、この搬入出口３７はゲートバルブＧにより開閉される。   A mounting table 35 for mounting the accommodated wafer W is provided at the bottom of the chamber 31. The mounting table 35 has a predetermined temperature as a temperature control mechanism for controlling the temperature of the wafer W. The temperature control medium flow path 36 through which the controlled temperature control medium flows is provided. A loading / unloading port 37 for loading / unloading the wafer W is formed on the side wall of the chamber 31, and the loading / unloading port 37 is opened and closed by a gate valve G.

チャンバ３１の上部には、載置台３５に対向するようにシャワーヘッド４０が設けられている。シャワーヘッド４０は、有機酸供給機構３２から供給された有機酸および希釈ガス供給機構３３から供給された希釈ガスを拡散させる拡散空間４１を内部に有するとともに、載置台３５との対向面に、有機酸蒸気または希釈ガスをチャンバ３１内に吐出するための複数の吐出孔４２が形成されている。   A shower head 40 is provided on the upper portion of the chamber 31 so as to face the mounting table 35. The shower head 40 has a diffusion space 41 for diffusing the organic acid supplied from the organic acid supply mechanism 32 and the dilution gas supplied from the dilution gas supply mechanism 33 inside, and has an organic surface on the surface facing the mounting table 35. A plurality of discharge holes 42 for discharging acid vapor or dilution gas into the chamber 31 are formed.

チャンバ３１の底壁には排気口３８が形成されており、上記排気機構３４は、排気口３８に接続された排気管４６と、この排気管４６を介してチャンバ３１内を排気する真空ポンプ４７と、排気管４６に設けられた圧力調整バルブ４８とを有している。   An exhaust port 38 is formed in the bottom wall of the chamber 31. The exhaust mechanism 34 includes an exhaust pipe 46 connected to the exhaust port 38 and a vacuum pump 47 that exhausts the interior of the chamber 31 through the exhaust pipe 46. And a pressure adjusting valve 48 provided in the exhaust pipe 46.

有機酸供給機構３２は、液体状の有機酸が貯留された有機酸貯留部５１と、有機酸貯留部５１内の有機酸を蒸気化するためのヒーター５２と、蒸気化された有機酸をシャワーヘッド４０の拡散空間４１内に導く有機酸蒸気供給ライン５３と、有機酸蒸気供給ライン５３を流通する有機酸蒸気の流量を調整する流量調整機構としてのマスフローコントローラ５４と、有機酸蒸気供給ライン５３を開閉する開閉バルブ５５とを有している。   The organic acid supply mechanism 32 includes an organic acid reservoir 51 in which a liquid organic acid is stored, a heater 52 for vaporizing the organic acid in the organic acid reservoir 51, and a shower of the vaporized organic acid. An organic acid vapor supply line 53 guided into the diffusion space 41 of the head 40, a mass flow controller 54 as a flow rate adjusting mechanism for adjusting the flow rate of the organic acid vapor flowing through the organic acid vapor supply line 53, and the organic acid vapor supply line 53 And an open / close valve 55 for opening and closing the valve.

有機酸としてはカルボン酸を好適に用いることができる。カルボン酸としては、蟻酸（ＨＣＯＯＨ）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、プロピオン酸（ＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯＨ）、酪酸（ＣＨ３（ＣＨ２）２ＣＯＯＨ）、吉草酸（ＣＨ３（ＣＨ２）３ＣＯＯＨ）などを挙げることができ、これらの中では蟻酸（ＨＣＯＯＨ）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、プロピオン酸（ＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯＨ）が好ましく、蟻酸（ＨＣＯＯＨ）が特に好ましい。 As the organic acid, a carboxylic acid can be preferably used. As the carboxylic acid, formic acid (HCOOH), acetic acid (CH 3 COOH), propionic acid (CH 3 CH 2 COOH), butyric acid (CH 3 (CH 2 ) 2 COOH), valeric acid (CH 3 (CH 2 ) 3 COOH) Among these, formic acid (HCOOH), acetic acid (CH 3 COOH), and propionic acid (CH 3 CH 2 COOH) are preferable, and formic acid (HCOOH) is particularly preferable.

希釈ガス供給機構３３は、希釈ガス、例えば窒素ガスやアルゴンガスを供給する希釈ガス供給源５６と、希釈ガスをシャワーヘッド４０の拡散空間４１内に導く希釈ガス供給ライン５７と、希釈ガス供給ライン５７を流通する窒素ガスの流量を調整する流量調整機構としてのマスフローコントローラ５８と、希釈ガス供給ライン５７を開閉する開閉バルブ５９とを有している。   The dilution gas supply mechanism 33 includes a dilution gas supply source 56 for supplying a dilution gas, for example, nitrogen gas or argon gas, a dilution gas supply line 57 for introducing the dilution gas into the diffusion space 41 of the shower head 40, and a dilution gas supply line. A mass flow controller 58 as a flow rate adjusting mechanism for adjusting the flow rate of the nitrogen gas flowing through 57 and an open / close valve 59 for opening and closing the dilution gas supply line 57 are provided.

次に、上記第２処理ユニット２について説明する。
図３は第２処理ユニット２の概略構成を示す断面図である。第２処理ユニット２は、ウエハＷを収容して真空保持可能なチャンバ６１と、チャンバ６１内に雰囲気形成ガスを供給する雰囲気形成ガス供給機構６２と、チャンバ６１内を真空排気する排気機構６３とを備えている。 Next, the second processing unit 2 will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the second processing unit 2. The second processing unit 2 includes a chamber 61 that can hold a wafer W and can be held in vacuum, an atmosphere forming gas supply mechanism 62 that supplies an atmosphere forming gas into the chamber 61, and an exhaust mechanism 63 that evacuates the chamber 61. It has.

チャンバ６１内の底部には、収容したウエハＷを載置するための載置台６４が設けられ、この載置台６４の内部には、ウエハＷを加熱するためのヒーター６５が設けられている。ヒーター６５へはヒーター電源６６から給電される。チャンバ６１の側壁には、ウエハＷを搬入出するための搬入出口６７が形成されており、この搬入出口６７はゲートバルブＧにより開閉される。   On the bottom of the chamber 61, a mounting table 64 for mounting the accommodated wafer W is provided. Inside the mounting table 64, a heater 65 for heating the wafer W is provided. Electric power is supplied to the heater 65 from a heater power supply 66. A loading / unloading port 67 for loading / unloading the wafer W is formed on the side wall of the chamber 61, and the loading / unloading port 67 is opened and closed by a gate valve G.

チャンバ６１の側壁上部には、ガス導入口６９が設けられており、上記雰囲気形成ガス供給機構６２は、雰囲気形成ガス、例えば窒素ガスやアルゴンガスを供給する雰囲気形成ガス供給源７１と、雰囲気形成ガスをガス導入口６９からチャンバ６１内へ導く雰囲気形成ガス供給ライン７２と、雰囲気形成ガス供給ライン７２を流通する雰囲気調整ガスの流量を調整する流量調整機構としてのマスフローコントローラ７３と、雰囲気形成ガス供給ライン７２を開閉する開閉バルブ７４とを有している。   A gas inlet 69 is provided in the upper portion of the side wall of the chamber 61. The atmosphere forming gas supply mechanism 62 includes an atmosphere forming gas supply source 71 for supplying an atmosphere forming gas, for example, nitrogen gas or argon gas, and an atmosphere forming. An atmosphere forming gas supply line 72 for introducing gas from the gas inlet 69 into the chamber 61; a mass flow controller 73 as a flow rate adjusting mechanism for adjusting the flow rate of the atmosphere adjusting gas flowing through the atmosphere forming gas supply line 72; An open / close valve 74 for opening and closing the supply line 72 is provided.

チャンバ６１の底壁には排気口７５が形成されており、上記排気機構６３は、排気口７５に接続された排気管７６と、この排気管７６を介してチャンバ６１内を排気する真空ポンプ７７と、排気管７６に設けられた圧力調整バルブ７８とを有している。   An exhaust port 75 is formed in the bottom wall of the chamber 61. The exhaust mechanism 63 includes an exhaust pipe 76 connected to the exhaust port 75 and a vacuum pump 77 that exhausts the inside of the chamber 61 through the exhaust pipe 76. And a pressure adjustment valve 78 provided in the exhaust pipe 76.

次に、このように構成された処理装置により、本発明の基板処理方法をデュアルダマシン構造形成に適用する手順の例について説明する。   Next, an example of a procedure for applying the substrate processing method of the present invention to the formation of a dual damascene structure by the processing apparatus configured as described above will be described.

ここでは、下層の層間絶縁膜であるＬｏｗ−ｋ膜２０１の上にキャップ膜２０６より具体的にはバリア絶縁膜を介して上層の層間絶縁膜であるＬｏｗ−ｋ膜２０２が形成され、その上にハードマスク層２０７が形成され、下層のＬｏｗ−ｋ膜２０１にＣｕ配線層２０３が形成されたウエハＷに対し、図４（ａ）に示すように、Ｌｏｗ−ｋ膜２０２のＣｕ配線層２０３に対応する位置をプラズマエッチングしてトレンチ２０４およびホール２０５を形成した際における、トレンチ２０４およびホール２０５の側壁、底壁に付着したエッチング残渣２０９、または図４（ｂ）に示すように、残存したエッチング残渣２０９およびレジスト膜２０８をアッシングした際における、トレンチ２０４およびホール２０５の側壁、および底壁、ならびにハードマスク層２０７の上面に付着したアッシング残渣２１０を除去する。なお、エッチングマスクがレジスト膜２０８のみで十分な場合にはハードマスク層２０７は不要である。エッチング残渣２０９およびアッシング残渣２１０は、レジスト残渣およびＣＦポリマーの少なくとも一方を含んでいる。   Here, a low-k film 202, which is an upper interlayer insulating film, is formed on the low-k film 201, which is a lower interlayer insulating film, via a barrier insulating film from the cap film 206. As shown in FIG. 4A, the Cu wiring layer 203 of the Low-k film 202 is formed on the wafer W having the hard mask layer 207 formed thereon and the Cu wiring layer 203 formed on the lower Low-k film 201 as shown in FIG. When the trench 204 and the hole 205 are formed by plasma etching at a position corresponding to, etching residue 209 adhering to the side wall and the bottom wall of the trench 204 and the hole 205, or as shown in FIG. When the etching residue 209 and the resist film 208 are ashed, the side walls and bottom walls of the trench 204 and the hole 205, and the Removing ashing residue 210 adhering to the upper surface of Domasuku layer 207. Note that the hard mask layer 207 is not necessary when the resist mask 208 is sufficient as the etching mask. The etching residue 209 and the ashing residue 210 include at least one of a resist residue and a CF polymer.

以下、図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、搬入出室８の搬送装置１６により、いずれかのフープＦからウエハＷを取り出し、ロードロック室６または７に搬送し、その中を真空雰囲気にした後、搬送室５の搬送装置１２によりそのウエハＷを取り出して、第１処理ユニット１に搬入する（工程１）。第１処理ユニット１においては、ゲートバルブＧを開いた状態で搬入出口３７からチャンバ３１内に搬入したウエハＷを載置台３５に載置した後、ゲートバルブＧを閉じてチャンバ３１内を密閉する。 Hereinafter, a description will be given with reference to the flowchart of FIG.
First, the wafer W is taken out from any one of the FOUPs F by the transfer device 16 in the loading / unloading chamber 8 and transferred to the load lock chamber 6 or 7. The wafer W is taken out and loaded into the first processing unit 1 (step 1). In the first processing unit 1, the wafer W loaded into the chamber 31 from the loading / unloading port 37 with the gate valve G opened is placed on the placing table 35, and then the gate valve G is closed to seal the inside of the chamber 31. .

そして、排気機構３４によってチャンバ３１内を所定の真空度に調整し、チャンバ３１内に希釈ガスとともに有機酸蒸気を供給し、その蒸気をウエハＷ上で結露させ、ウエハＷ表面のＬｏｗ−ｋ膜の表面の全面に液体状の有機酸が存在する状態とする（工程２）。   Then, the inside of the chamber 31 is adjusted to a predetermined degree of vacuum by the exhaust mechanism 34, the organic acid vapor is supplied together with the dilution gas into the chamber 31, the vapor is condensed on the wafer W, and the Low-k film on the surface of the wafer W is formed. In this state, a liquid organic acid is present over the entire surface (step 2).

すなわち、有機酸蒸気は、有機酸供給機構３２の有機酸貯留部５１に貯留された液体状の有機酸をヒーター５２で加熱して形成されるが、その際の有機酸蒸気の温度よりも、ウエハＷ温度のほうが低くなるように、載置台３５の温調媒体流路３６に通流する温調媒体の温度を制御することにより、ウエハＷ表面で有機酸を結露させることができる。   That is, the organic acid vapor is formed by heating the liquid organic acid stored in the organic acid storage unit 51 of the organic acid supply mechanism 32 with the heater 52, but the temperature of the organic acid vapor at that time is By controlling the temperature of the temperature control medium flowing through the temperature control medium flow path 36 of the mounting table 35 so that the wafer W temperature becomes lower, the organic acid can be condensed on the surface of the wafer W.

有機酸蒸気を形成する際の加熱温度は、有機酸によって異なるが、有機酸として蟻酸を用いた場合には、２５〜１００℃の範囲とすることが好ましい。液化を抑制するためには６０℃以上の温度に加熱することが好ましい。   The heating temperature for forming the organic acid vapor varies depending on the organic acid, but when formic acid is used as the organic acid, it is preferably in the range of 25 to 100 ° C. In order to suppress liquefaction, it is preferable to heat to a temperature of 60 ° C. or higher.

このとき、ウエハＷ（載置台３５）の温度は、有機酸の加熱温度よりも低い温度であれば結露させることができるが、確実に結露させる観点からは、有機酸蒸気の温度よりも５℃以上低いことが好ましい。有機酸として蟻酸を用いた場合には、蟻酸の凝固点である８℃以上、例えば５０℃程度に設定される。これにより、ウエハＷ上で有機酸が結露し、図６の模式図に示すように、ウエハＷ表面のＬｏｗ−ｋ膜２０２の表面が液体状の有機酸２１１で覆われた状態になる。   At this time, if the temperature of the wafer W (mounting table 35) is lower than the heating temperature of the organic acid, dew condensation can be performed, but from the viewpoint of sure dew condensation, the temperature of the wafer W (mounting table 35) is 5 ° C higher than the temperature of the organic acid vapor. It is preferable that it is low. When formic acid is used as the organic acid, it is set to 8 ° C. or higher, for example, about 50 ° C., which is the freezing point of formic acid. As a result, the organic acid is condensed on the wafer W, and the surface of the low-k film 202 on the surface of the wafer W is covered with the liquid organic acid 211 as shown in the schematic diagram of FIG.

このように有機酸を液化させることにより、例えば、有機酸が蟻酸である場合には、
ＨＣＯＯＨ→Ｈ＋＋ＨＣＯＯ−
のような電離反応が生じる確率が高くなるため、エッチング残渣またはアッシング残渣２０９を構成するレジスト残渣やＣＦポリマーとの反応性を高めることができる。 By liquefying the organic acid in this way, for example, when the organic acid is formic acid,
HCOOH → H + + HCOO −
Therefore, the reactivity with the resist residue or CF polymer constituting the etching residue or ashing residue 209 can be increased.

この場合に、電離した有機酸とエッチング残渣２０９またはアッシング残渣２１０との間に反応が生じ、例えば、レジスト残渣やＣＦポリマーが低分子量の有機化合物やＨＦに分解されて液体状の有機酸に溶解し、一部は気化される。   In this case, a reaction occurs between the ionized organic acid and the etching residue 209 or ashing residue 210. For example, the resist residue or CF polymer is decomposed into a low molecular weight organic compound or HF and dissolved in a liquid organic acid. And some are vaporized.

この第１処理ユニット１での処理の後、搬送装置１２によりウエハＷを第１処理ユニット１から取り出し、真空を破ることなく第２処理ユニット２へ搬送する（工程３）。第２処理ユニット２においては、ゲートバルブＧを開いた状態で搬入出口６７からチャンバ６１内に搬入したウエハＷを載置台６４に載置した後、ゲートバルブＧを閉じてチャンバ６１内を密閉する。   After the processing in the first processing unit 1, the wafer W is taken out from the first processing unit 1 by the transfer device 12, and transferred to the second processing unit 2 without breaking the vacuum (step 3). In the second processing unit 2, the wafer W loaded into the chamber 61 from the loading / unloading port 67 with the gate valve G opened is placed on the placing table 64, and then the gate valve G is closed to seal the inside of the chamber 61. .

そして、排気機構６３によってチャンバ６１内を所定の真空度に調整するとともに、チャンバ６１内に雰囲気形成ガスとして例えば窒素ガスまたはアルゴンガスを導入して、チャンバ６１内の雰囲気を非酸化性雰囲気とするとともに、ヒーター６５によりウエハＷを加熱してアニールすることにより、図７の模式図に示すように、ウエハＷ上に存在するレジスト残渣やＣＦポリマーが低分子量の有機化合物やＨＦに分解された状態で液体状の有機酸に溶解してなる溶解液２１２を気化させる。すなわち、溶解液２１２中に液体として存在する有機酸を気化させ、これと同時に液体有機酸中に溶解したエッチング残渣またはアッシング残渣２０９を構成するＣＦポリマーやレジスト残渣の分解物も気化させて、これらを除去する（工程４）。有機酸が蟻酸の場合には、液体状の蟻酸に溶解した低分子量の有機化合物やＨＦ等が蟻酸（ＨＣＯＯＨ）とともに気化する。   Then, the inside of the chamber 61 is adjusted to a predetermined degree of vacuum by the exhaust mechanism 63 and, for example, nitrogen gas or argon gas is introduced into the chamber 61 as an atmosphere forming gas so that the atmosphere in the chamber 61 becomes a non-oxidizing atmosphere. At the same time, by heating and annealing the wafer W with the heater 65, the resist residue and the CF polymer existing on the wafer W are decomposed into low molecular weight organic compounds and HF as shown in the schematic diagram of FIG. Then, the solution 212 dissolved in the liquid organic acid is vaporized. That is, the organic acid present as a liquid in the solution 212 is vaporized, and at the same time, the CF polymer and the resist residue decomposition product constituting the etching residue or ashing residue 209 dissolved in the liquid organic acid are also vaporized. Is removed (step 4). When the organic acid is formic acid, a low molecular weight organic compound or HF dissolved in liquid formic acid is vaporized together with formic acid (HCOOH).

この場合に、チャンバ６１内の雰囲気は、Ｃｕ配線が酸化しないように非酸化性雰囲気になっていればよく、上記窒素ガスやアルゴンガスのような不活性ガスを供給する他、単に真空引きを行うのみでもよいし、有機酸蒸気雰囲気、例えば蟻酸蒸気雰囲気であってもよい。あるいは水素ガスを供給してもよい。   In this case, the atmosphere in the chamber 61 may be a non-oxidizing atmosphere so that the Cu wiring is not oxidized. In addition to supplying an inert gas such as the nitrogen gas or the argon gas, a vacuum is simply applied. It may be performed only or may be an organic acid vapor atmosphere, for example, a formic acid vapor atmosphere. Alternatively, hydrogen gas may be supplied.

工程４の加熱温度は、有機酸およびその中に含まれるエッチング残渣またはアッシング残渣であるレジスト残渣やＣＦポリマーの分解物が気化可能な温度であればよいが、有機酸蒸気の供給温度よりも高い温度であることが必要である。この際の温度は有機酸によって異なるが、有機酸として蟻酸を用いた場合には、蟻酸蒸気の供給温度よりも高い温度である必要があり、蟻酸蒸気の供給温度が５０℃程度の場合には６０℃を超える温度に加熱する必要がある。より好ましくは１５０〜３００℃である。   The heating temperature in step 4 may be any temperature that can vaporize the organic acid and the resist residue or CF polymer decomposition product, which is an etching residue or ashing residue contained therein, but is higher than the supply temperature of the organic acid vapor. It needs to be temperature. The temperature at this time varies depending on the organic acid, but when formic acid is used as the organic acid, the temperature needs to be higher than the formic acid vapor supply temperature, and when the formic acid vapor supply temperature is about 50 ° C. It is necessary to heat to a temperature exceeding 60 ° C. More preferably, it is 150-300 degreeC.

以上のように、本実施形態では、第１の処理ユニット１でウエハＷのＬｏｗ−ｋ膜表面に液体状の有機酸を存在させることにより、電離反応により生じたイオンとエッチング残渣またはアッシング残渣であるレジスト残渣やＣＦポリマーとが高い反応性で反応し、これらが分解されて液体状の有機酸に溶解し、その後第２処理ユニット２にて加熱処理（アニール処理）することにより、有機酸に溶解したレジスト残渣やＣＦポリマーの分解物が有機酸とともに気化するため、Ｌｏｗ−ｋ膜にダメージを与えることなくエッチング残渣やアッシング残渣を確実に除去することができる。また、エッチングやアッシングの際に、酸化銅がエッチング残渣やアッシング残渣としてＬｏｗ−ｋ膜に付着することがあるが、このような酸化銅も蟻酸などの有機酸によりＬｏｗ−ｋ膜にダメージを与えることなく除去することができる。   As described above, in the present embodiment, by causing the liquid organic acid to be present on the surface of the low-k film of the wafer W in the first processing unit 1, the ions generated by the ionization reaction and the etching residue or the ashing residue. A certain resist residue or CF polymer reacts with high reactivity, these are decomposed and dissolved in a liquid organic acid, and then heat-treated (annealed) in the second processing unit 2, thereby converting into an organic acid. Since the dissolved resist residue and the decomposition product of the CF polymer are vaporized together with the organic acid, the etching residue and the ashing residue can be surely removed without damaging the low-k film. Further, during etching or ashing, copper oxide may adhere to the Low-k film as an etching residue or ashing residue. Such copper oxide also damages the Low-k film with an organic acid such as formic acid. Can be removed without any problems.

また、本実施形態では、第１の処理ユニット１による液体有機酸による処理と、第２の処理ユニット２によるアニール処理とが、大気曝露することなく連続して行われるので、大気中に含まれる水が液体有機酸、例えば液体蟻酸と反応することでＣｕの腐食が進行したり、Ｌｏｗ−ｋ膜のダメージが大きくなる懸念がない。   Moreover, in this embodiment, since the process by the liquid organic acid by the 1st process unit 1 and the annealing process by the 2nd process unit 2 are performed continuously, without being exposed to air | atmosphere, it is contained in air | atmosphere. There is no concern that Cu reacts with liquid organic acid, for example, liquid formic acid, and Cu corrosion progresses or damage to the low-k film increases.

さらに、ウエハＷの処理前には、Ｃｕ配線層の表面の大気雰囲気による自然酸化もしくはエッチングやアッシングで使用される酸化性ガスによる酸化により酸化銅が形成さているが、蟻酸などの有機酸を用いることにより、レジスト残渣やＣＦポリマーの除去と同時にＣｕ配線層表面の酸化銅も除去することができる。   Further, before the processing of the wafer W, copper oxide is formed by natural oxidation of the surface of the Cu wiring layer by the atmospheric atmosphere or oxidation by an oxidizing gas used in etching or ashing, but an organic acid such as formic acid is used. Thus, the copper oxide on the surface of the Cu wiring layer can be removed simultaneously with the removal of the resist residue and the CF polymer.

他の実施形態として、液体有機酸による処理と、アニール処理とを、同一処理ユニット（同一チャンバ）で行うものを挙げることができる。この場合には、大気曝露のおそれを一層小さくすることができるので、Ｃｕの腐食やＬｏｗ−ｋ膜のダメージを一層効果的に防止することができる。   As another embodiment, a process in which the treatment with the liquid organic acid and the annealing treatment are performed in the same processing unit (the same chamber) can be exemplified. In this case, since the risk of exposure to the atmosphere can be further reduced, Cu corrosion and low-k film damage can be more effectively prevented.

このような処理装置としては、図８に示すように、図２の装置の載置台３５の内部に温調媒体流路３６の他にヒーター８０を設け、このヒーター８０にヒーター電源８１から給電するようにしたものを挙げることができる。これにより、Ｌｏｗ−ｋ膜表面に液体状の有機酸を存在させる処理は、第１の処理ユニット１と全く同様に行うことができ、その後のアニール処理は、ヒーター８０により載置台３５を加熱することにより行うことができる。ただし、このように同一チャンバで上記２つの処理を行う場合には、一枚のウエハで低温の有機酸処理と高温のアニール処理を行った後、次のウエハについて低温の有機酸処理を行う場合、冷却時間が長時間になってしまうため、処理のスループットを重視する場合には、図１のような処理装置が好ましい。あるいは、アニール処理をランプ加熱で行えば、アニール後ランプＯＦＦで比較的短時間で冷却することができる。   As such a processing apparatus, as shown in FIG. 8, a heater 80 is provided in addition to the temperature control medium flow path 36 inside the mounting table 35 of the apparatus of FIG. 2, and power is supplied to the heater 80 from a heater power supply 81. Can be mentioned. As a result, the process of causing the liquid organic acid to be present on the surface of the Low-k film can be performed in exactly the same manner as in the first processing unit 1, and the subsequent annealing process heats the mounting table 35 by the heater 80. Can be done. However, when the above two processes are performed in the same chamber as described above, a low temperature organic acid process and a high temperature annealing process are performed on one wafer, and then a low temperature organic acid process is performed on the next wafer. Since the cooling time becomes long, the processing apparatus as shown in FIG. 1 is preferable when the processing throughput is important. Alternatively, if the annealing treatment is performed by lamp heating, the lamp can be cooled in a relatively short time after the annealing with the lamp OFF.

以上は、ウエハＷを真空雰囲気で１枚ずつ加熱するいわゆる枚葉式の基板処理について説明したが、本発明のさらに他の実施形態として、ウエハＷを複数枚同時に加熱するいわゆるバッチ式の基板処理を挙げることができる。このようなバッチ式の基板処理の場合には、枚葉式のようなスループットの低下をさほど考慮する必要がないことから、同一装置で有機酸処理とアニール処理を行うようにすることができる。以下、このようなバッチ式の基板処理装置について説明する。図９はこのようなバッチ式の基板処理装置を示す断面図である。   The above has described so-called single-wafer substrate processing in which the wafers W are heated one by one in a vacuum atmosphere. However, as yet another embodiment of the present invention, so-called batch-type substrate processing in which a plurality of wafers W are simultaneously heated. Can be mentioned. In the case of such a batch type substrate processing, it is not necessary to take into consideration a decrease in throughput as in the case of a single wafer type, so that the organic acid treatment and the annealing treatment can be performed in the same apparatus. Hereinafter, such a batch type substrate processing apparatus will be described. FIG. 9 is a sectional view showing such a batch type substrate processing apparatus.

この基板処理装置は、ウエハＷを収容して処理する略筒状の処理容器１０１と、複数枚のウエハＷを保持して処理容器１０１内に収容させるためのウエハボート１０３と、このウエハボート１０３を昇降させて処理室１０１内外の間で進退させるボートエレベータ１０４と、処理容器１０１内に有機酸を供給する有機酸供給機構１１２と、処理容器１０１内で有機酸を希釈する希釈ガス、例えば窒素ガスやアルゴンガスを処理容器１０１内に供給する希釈ガス供給機構１１３と、処理容器１０１内を真空排気する排気機構１１４とを備えている。有機酸供給機構１１２は有機酸を処理容器１０１内に導く有機酸供給ライン１２１を有し、希釈ガス供給機構１１３は希釈ガスを処理容器１０１内に導く希釈ガス供給ライン１２２を有し、排気機構１１４は処理容器１０１を排気する排気管１２３を有している。なお、有機酸供給機構１１２は上記有機酸供給機構３２と同様に構成され、希釈ガス供給機構１１３は上記希釈ガス供給機構３３と同様に構成され、排気機構１１４は上記排気機構３４と同様に構成される。   The substrate processing apparatus includes a substantially cylindrical processing container 101 for storing and processing wafers W, a wafer boat 103 for holding and storing a plurality of wafers W in the processing container 101, and the wafer boat 103. A boat elevator 104 that moves up and down between the inside and outside of the processing chamber 101, an organic acid supply mechanism 112 that supplies an organic acid into the processing vessel 101, and a dilution gas that dilutes the organic acid in the processing vessel 101, for example, nitrogen A dilution gas supply mechanism 113 that supplies gas or argon gas into the processing container 101 and an exhaust mechanism 114 that evacuates the processing container 101 are provided. The organic acid supply mechanism 112 has an organic acid supply line 121 that guides the organic acid into the processing container 101, and the dilution gas supply mechanism 113 has a dilution gas supply line 122 that guides the dilution gas into the processing container 101, and an exhaust mechanism. Reference numeral 114 denotes an exhaust pipe 123 that exhausts the processing container 101. The organic acid supply mechanism 112 is configured in the same manner as the organic acid supply mechanism 32, the dilution gas supply mechanism 113 is configured in the same manner as the dilution gas supply mechanism 33, and the exhaust mechanism 114 is configured in the same manner as the exhaust mechanism 34. Is done.

処理容器１０１内には、石英製のプロセスチューブ１０２が設けられ、このプロセスチューブ１０２の外周にプロセスチューブ１０２を囲繞するように、プロセスチューブ１０２内を所定温度に加熱するヒーター１０５が設けられている。プロセスチューブ１０２の下端部には、環状または筒状のマニホールド１０６が設けられており、このマニホールド１０６には、有機酸供給機構１１２の供給ライン１２１、希釈ガス供給機構１１３の供給ライン１２２および排気機構１１４の排気管１２３が接続されている。   A quartz process tube 102 is provided in the processing vessel 101, and a heater 105 for heating the inside of the process tube 102 to a predetermined temperature is provided on the outer periphery of the process tube 102 so as to surround the process tube 102. . An annular or cylindrical manifold 106 is provided at the lower end of the process tube 102. The manifold 106 includes a supply line 121 for the organic acid supply mechanism 112, a supply line 122 for the dilution gas supply mechanism 113, and an exhaust mechanism. 114 exhaust pipes 123 are connected.

ボートエレベータ１０４には、マニホールド１０６と当接してプロセスチューブ１０２内を密閉状態に保持する蓋部１０７が設けられており、この蓋部１０７の上部に保温筒１０８が搭載されている。   The boat elevator 104 is provided with a lid 107 that abuts the manifold 106 and holds the inside of the process tube 102 in a sealed state, and a heat retaining cylinder 108 is mounted on the lid 107.

この基板処理装置の各構成部は制御部１３０により制御されるようになっている。この制御部１３０は上記制御部２０と同様に構成される。   Each component of the substrate processing apparatus is controlled by the control unit 130. The control unit 130 is configured similarly to the control unit 20.

このように構成された基板処理装置においては、まず、ボートエレベータ１０４によってウエハボート１０３を下降させた状態で、ウエハボート１０３に複数枚のウエハＷを保持させる。次に、ボートエレベータ１０４によってウエハボート１０３を上昇させて処理容器１０１内に収容させる。そして、排気機構１１４によって処理容器１０１内を所定の真空度の調整し、処理容器１０１内に希釈ガスとともに有機酸蒸気を供給する。このときヒーター１０５により、ウエハＷを有機酸蒸気よりも低い温度に温調して、ウエハＷのＬｏｗ−ｋ膜表面に有機酸を結露させる。その後、ヒーター１０５の温度を上昇させて、ウエハＷ上のＣＦポリマーを有機酸とともに気化させる。   In the substrate processing apparatus configured as described above, first, a plurality of wafers W are held on the wafer boat 103 in a state where the wafer boat 103 is lowered by the boat elevator 104. Next, the wafer boat 103 is raised by the boat elevator 104 and accommodated in the processing container 101. Then, the inside of the processing container 101 is adjusted to a predetermined vacuum level by the exhaust mechanism 114, and the organic acid vapor is supplied into the processing container 101 together with the dilution gas. At this time, the temperature of the wafer W is adjusted to a temperature lower than the organic acid vapor by the heater 105, and the organic acid is condensed on the surface of the low-k film of the wafer W. Thereafter, the temperature of the heater 105 is raised to vaporize the CF polymer on the wafer W together with the organic acid.

このようにすることにより、このようなバッチ式の処理装置においても、Ｌｏｗ−ｋ膜にダメージを与えることなくＣＦポリマーを除去することができる。   Thus, even in such a batch type processing apparatus, the CF polymer can be removed without damaging the Low-k film.

次に、本発明の別の実施形態について説明する。
上述したように、Ｃｕ配線層の表面に形成された酸化銅は有機酸により除去することができるが、酸化銅を除去した後大気に取り出すと再び酸化するおそれがある。またエッチングやアッシング後に大気に取り出すと大気中に含まれる水分によりＬｏｗ−ｋ膜が吸湿しダメージを受ける懸念がある。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
As described above, the copper oxide formed on the surface of the Cu wiring layer can be removed by the organic acid, but if the copper oxide is removed and taken out to the atmosphere, it may be oxidized again. In addition, when it is taken out to the atmosphere after etching or ashing, there is a concern that the Low-k film absorbs moisture and is damaged by moisture contained in the atmosphere.

このため、本実施形態では、エッチング、アッシング、残渣除去処理、バリア層形成、およびシード層形成を連続的に行うことができるマルチチャンバータイプの基板処理装置を用い、これら処理を真空を破らずに行う。   Therefore, in the present embodiment, a multi-chamber type substrate processing apparatus capable of continuously performing etching, ashing, residue removal processing, barrier layer formation, and seed layer formation is used without breaking the vacuum. Do.

図１０は、このような基板処理装置を示す概略構成図である。この基板処理装置は、被処理基板であるウエハの表面に存在するＬｏｗ−ｋ膜をプラズマエッチングするエッチングユニット１５１と、エッチング後に残存するレジスト等をアッシング除去するアッシングユニット１５２と、アッシング残渣を液体状の有機酸で処理して液体状の有機酸によりアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる溶解ユニット１５３と、溶解ユニット１５３での溶解処理の後、ウエハＷをアニールして、有機酸および有機酸に溶解したアッシング残渣の溶解物を気化させてウエハＷから除去する気化ユニット１５４と、Ｃｕ配線に達するホール等にバリア層を形成するバリア層形成ユニット１５５と、バリア層の上にＣｕシード層を形成するシード層形成ユニット１５６を備えており、これらユニットは搬送室１６０に接続されている。   FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing such a substrate processing apparatus. This substrate processing apparatus includes an etching unit 151 for plasma etching a low-k film existing on the surface of a wafer as a substrate to be processed, an ashing unit 152 for ashing and removing a resist remaining after etching, and an ashing residue in a liquid state. The ashing residue is decomposed with a liquid organic acid by being treated with an organic acid, and a dissolution unit 153 for dissolving the decomposition product in the liquid organic acid, and the wafer W is annealed after the dissolution treatment in the dissolution unit 153 A vaporizing unit 154 that vaporizes and removes the organic acid and a dissolved ash residue dissolved in the organic acid from the wafer W, a barrier layer forming unit 155 that forms a barrier layer in holes reaching the Cu wiring, and the like, A seed layer forming unit 156 for forming a Cu seed layer on the layer; These units are connected to the transfer chamber 160.

エッチングユニット１５１としては公知のプラズマエッチング装置を用いることができる。また、アッシングユニット１５２も公知のアッシング装置を用いることができる。溶解ユニット１５３は図２に示す第１処理ユニット１と同じ構成を有しており、気化ユニット１５４は図３に示す第２処理ユニット２と同じ構成を有している。バリア層形成ユニット１５５は、公知のＰＶＤまたはＣＶＤ等によりバリア層として例えばＴａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｒｕなどの膜を形成するものであり、シード層形成ユニット１５６は、公知のＰＶＤまたはＣＶＤ等によりバリア層の上にＣｕシード層を形成するものである。   As the etching unit 151, a known plasma etching apparatus can be used. The ashing unit 152 can also use a known ashing device. The dissolution unit 153 has the same configuration as the first processing unit 1 shown in FIG. 2, and the vaporization unit 154 has the same configuration as the second processing unit 2 shown in FIG. The barrier layer forming unit 155 forms a film such as Ta, TaN, Ti, TiN, or Ru as a barrier layer by a known PVD or CVD, and the seed layer forming unit 156 is a known PVD or CVD. Thus, a Cu seed layer is formed on the barrier layer.

搬送室１６０にはロードロック室１６６，１６７も接続されている。これらロードロック室１６６，１６７の搬送室１６０と反対側には搬入出室１６８が設けられており、搬入出室１６８のロードロック室１６６，１６７と反対側には被処理基板としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート１６９，１７０，１７１が設けられている。   Load lock chambers 166 and 167 are also connected to the transfer chamber 160. A load / unload chamber 168 is provided on the opposite side of the load lock chambers 166 and 167 from the transfer chamber 160, and a semiconductor wafer W as a substrate to be processed is provided on the opposite side of the load lock chambers 166 and 167 of the load / unload chamber 168. Are provided with ports 169, 170, and 171 for attaching three carriers C capable of accommodating the above.

上記搬送室１６０ならびにユニット１５１〜１５６の内部は真空雰囲気に保持されるようになっており、搬入出室１６８は大気雰囲気に保持されるようになっている。また、ロードロック室１６６，１６７は、大気雰囲気と真空雰囲気との間で切り換え可能となっている。   The inside of the transfer chamber 160 and the units 151 to 156 is held in a vacuum atmosphere, and the carry-in / out chamber 168 is held in an air atmosphere. The load lock chambers 166 and 167 can be switched between an air atmosphere and a vacuum atmosphere.

ユニット１５１〜１５６は、同図に示すように、搬送室１６０にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室１６０と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室１６０から遮断される。また、ロードロック室１６６，１６７は、搬送室１６０に第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室１６８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室１６６，１６７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室１６０に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室１６８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室１６８から遮断される。   As shown in the figure, the units 151 to 156 are connected to the transfer chamber 160 via a gate valve G, and these units communicate with the transfer chamber 160 by opening the corresponding gate valve G. Is closed from the transfer chamber 160. The load lock chambers 166 and 167 are connected to the transfer chamber 160 via the first gate valve G1, and are connected to the loading / unloading chamber 168 via the second gate valve G2. The load lock chambers 166 and 167 are communicated with the transfer chamber 160 by opening the first gate valve G1, and are shut off from the transfer chamber by closing the first gate valve G1. The second gate valve G2 is opened to communicate with the carry-in / out chamber 168, and the second gate valve G2 is closed to be shut off from the carry-in / out chamber 168.

搬送室１６０内には、第１および第２処理ユニット１，２、ロードロック室１６６，１６７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６１が設けられている。この搬送装置１６１は、搬送室１６０の中央部に設けられたレール１６２を走行する基部１６３と、基部１６３に対して回転および伸縮可能に設けられた回転・伸縮部１６４と、その先端に設けられたウエハＷを支持する２つの支持アーム１６５ａ，１６５ｂとを有しており、これら２つの支持アーム１６５ａ，１６５ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１６４に取り付けられている。   In the transfer chamber 160, a transfer device 161 that loads and unloads the semiconductor wafer W with respect to the first and second processing units 1 and 2 and the load lock chambers 166 and 167 is provided. This transfer device 161 is provided at the tip of a base 163 that travels on a rail 162 provided in the center of the transfer chamber 160, a rotation / extension / contraction part 164 that is provided to be rotatable and extendable with respect to the base 163, and the like. The two support arms 165a and 165b support the wafer W, and the two support arms 165a and 165b are attached to the rotation / extension / contraction section 164 so as to face in opposite directions.

搬入出室１６８のウエハ収納容器であるフープ（ＦＯＵＰ；Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）取り付け用の３つのポート１６９，１７０、１７１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート１６９，１７０，１７１にウエハＷを収容した、または空のフープＦがステージＳに載置された状態で直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室１６８と連通するようになっている。また、搬入出室１６８の側面にはアライメントチャンバ１７５が設けられており、そこでウエハＷのアライメントが行われる。   Three ports 169, 170, and 171 for attaching a FOUP (Front Opening Unified Pod) that is a wafer storage container of the loading / unloading chamber 168 are provided with shutters (not shown), respectively. A wafer H is accommodated or directly attached with an empty hoop F placed on the stage S, and when attached, the shutter is released to communicate with the loading / unloading chamber 168 while preventing intrusion of outside air. It has become. An alignment chamber 175 is provided on the side surface of the loading / unloading chamber 168, and the wafer W is aligned there.

搬入出室１６８内には、フープＦに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロック室１６６，１６７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１７６が設けられている。この搬送装置１７６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１７８上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム１７７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。   In the loading / unloading chamber 168, a transfer device 176 for loading / unloading the semiconductor wafer W into / from the FOUP F and loading / unloading the semiconductor wafer W into / from the load lock chambers 166, 167 is provided. The transfer device 176 has an articulated arm structure, and can travel on the rail 178 along the direction in which the hoops F are arranged. The semiconductor wafer W is placed on the support arm 177 at the tip thereof. Transport.

この基板処理装置の各構成部は制御部１８０により制御されるようになっている。この制御部１８０は上記制御部２０と同様に構成される。   Each component of the substrate processing apparatus is controlled by the control unit 180. The control unit 180 is configured similarly to the control unit 20.

このように構成される基板処理装置では、層間絶縁膜としてのＬｏｗ−ｋ膜を有するウエハＷを搬入出室１６８の搬送装置１７６により、いずれかのフープＦからウエハＷを取り出し、ロードロック室１６６または１６７に搬送し、その中を真空雰囲気にした後、搬送室１６０の搬送装置１６１によりそのウエハＷを取り出して、エッチングユニット１５１に搬入し、そこで層間絶縁膜であるＬｏｗ−ｋ膜にＣｕ配線層までプラズマエッチングを施す。その後、搬送装置１６１によりエッチングユニット１５１からウエハＷを取り出して、アッシングユニット１５２に搬入し、そこで残存するレジストをアッシングにより除去する。   In the substrate processing apparatus configured as described above, the wafer W having the Low-k film as the interlayer insulating film is taken out from any one of the FOUPs F by the transfer device 176 in the loading / unloading chamber 168, and the load lock chamber 166. Alternatively, the wafer W is transported to 167 and the inside thereof is evacuated, and then the wafer W is taken out by the transport device 161 in the transport chamber 160 and transported to the etching unit 151 where Cu wiring is formed on the low-k film as an interlayer insulating film. Plasma etch to layer. Thereafter, the wafer W is taken out from the etching unit 151 by the transfer device 161 and loaded into the ashing unit 152, where the remaining resist is removed by ashing.

その後、搬送装置１６１によりアッシングユニット１５１からウエハＷを取り出して、溶解ユニット１５３に搬入する。溶解ユニット１５３では、基本的に第１処理ユニット１と同じ処理を行う。すなわち、アッシング残渣を液体状の有機酸で処理して液体状の有機酸によりアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる。   Thereafter, the wafer W is taken out from the ashing unit 151 by the transfer device 161 and loaded into the melting unit 153. The dissolution unit 153 basically performs the same processing as the first processing unit 1. That is, the ashing residue is treated with a liquid organic acid, the ashing residue is decomposed with the liquid organic acid, and the decomposition product is dissolved in the liquid organic acid.

引き続き、搬送装置１６１により溶解ユニット１５３からウエハＷを取り出して、気化ユニット１５４に搬入する。気化ユニット１５４では、基本的に第２処理ユニット２と同じ処理を行う。すなわち、有機酸および有機酸に溶解したアッシング残渣の溶解物を気化させてウエハＷから除去する。   Subsequently, the wafer W is taken out from the melting unit 153 by the transfer device 161 and loaded into the vaporization unit 154. The vaporization unit 154 basically performs the same processing as the second processing unit 2. That is, the ashing residue dissolved in the organic acid and the organic acid is vaporized and removed from the wafer W.

このようにしてアッシング残渣が除去されたウエハＷは、搬送装置１６１により気化ユニット１５４からバリア層形成ユニット１５５に搬入される。バリア層形成ユニット１５５では、アッシング残渣が除去されたホール等の内壁にバリア層として、例えばＴａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｒｕなどの膜をＰＶＤまたはＣＶＤにより２〜５０ｎｍ程度の厚さで成膜する。引き続き、搬送装置１６１によりバリア層形成ユニット１５５からウエハＷを取り出して、シード層形成ユニット１５６に搬入する。シード層形成ユニット１５６ではバリア層の上にＰＶＤまたはＣＶＤによりＣｕのシード層を５〜５０ｎｍ程度の厚さで成膜する。   The wafer W from which the ashing residue has been removed in this manner is carried into the barrier layer forming unit 155 from the vaporization unit 154 by the transfer device 161. In the barrier layer forming unit 155, for example, a film of Ta, TaN, Ti, TiN, Ru or the like is formed on the inner wall of the hole or the like from which the ashing residue has been removed to a thickness of about 2 to 50 nm by PVD or CVD. To do. Subsequently, the wafer W is taken out from the barrier layer forming unit 155 by the transfer device 161 and loaded into the seed layer forming unit 156. In the seed layer forming unit 156, a Cu seed layer is formed on the barrier layer to a thickness of about 5 to 50 nm by PVD or CVD.

シード層形成ユニット１５６での処理が終了したウエハＷは、搬送装置１６１によりロードロック室１６６および１６７のいずれかに搬入され、そこで大気に戻されて、搬送装置１７６により、いずれかのフープＦに戻される。これらの処理が施されたウエハＷは、めっき装置等へ搬送され、電解めっき等によりホール等の中にＣｕ埋込層を形成する。   The wafer W that has been processed in the seed layer forming unit 156 is loaded into one of the load lock chambers 166 and 167 by the transfer device 161 and returned to the atmosphere there, and is transferred to any FOUP F by the transfer device 176. Returned. The wafer W subjected to these processes is transferred to a plating apparatus or the like, and a Cu buried layer is formed in a hole or the like by electrolytic plating or the like.

このように、本実施形態では、Ｌｏｗ−ｋ膜のエッチング、アッシング、残渣除去処理、バリア層形成、およびシード層形成を真空を破らずに実施することができるので、不所望の酸化銅の形成を極力抑えながら、Ｃｕシード層の形成までを行うことができ、高い品質のデバイスを得ることができる。なお、このようなマルチチャンバータイプの基板処理装置は種々の変形が可能である。例えば、エッチングとアッシングを同一チャンバで行ってもよい。また、大気中の水分による吸湿の影響が少なければ、溶解ユニット１５３、気化ユニット１５４、バリア層形成ユニット１５５、シード層形成ユニット１５６の４ユニット構成としてもよい。   As described above, in this embodiment, etching of the low-k film, ashing, residue removal processing, barrier layer formation, and seed layer formation can be performed without breaking the vacuum, so that formation of undesired copper oxide is performed. The Cu seed layer can be formed while suppressing as much as possible, and a high quality device can be obtained. Such a multi-chamber type substrate processing apparatus can be variously modified. For example, etching and ashing may be performed in the same chamber. Further, if the influence of moisture absorption by moisture in the atmosphere is small, a four-unit configuration of a dissolution unit 153, a vaporization unit 154, a barrier layer formation unit 155, and a seed layer formation unit 156 may be employed.

なお、本実施形態の処理方法が特に有効なＬｏｗ−ｋ膜としては、例えば、シロキサン系であるＳｉ、Ｏ、Ｈを含むＨＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）やＳｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈを含むＭＳＱ（Ｍｅｔｈｙｌ−Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）等、有機系であるポリアリレンエーテルからなるＦＬＡＭＥ（ハネウエル社製）やポリアリレンハイドロカーボンからなるＳＩＬＫ（ダウ・ケミカル社製）、Ｐａｒｙｌｅｎｅ、ＢＣＢ、ＰＴＦＥ、フッ化ポリイミド等、多孔質膜であるポーラスＭＳＱやポーラスＳＩＬＫ、ポーラスシリカ等の塗布膜として形成されるもの、および、Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）、Ｃｏｒａｌ（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ社製）、Ａｕｒｏｒａ（ＡＳＭ社製）等のＳｉＯＣ系材料（ＳｉO２のＳｉ−Ｏ結合にメチル基（−ＣＨ３）を導入してＳｉ−ＣＨ３を混入したもの）やＳｉＯＦ系材料（ＳｉＯ２にフッ素（Ｆ）を導入したもの）等のＣＶＤにより形成されるものを挙げることができる。 In addition, as a low-k film in which the processing method of the present embodiment is particularly effective, for example, HSQ (Hydrogen-silsesquioxane) containing Si, O, and H, which are siloxanes, and MSQ (SiQ, Si, O, and H) are used. Methyl-Silsesquioxane), FLAME (manufactured by Honeywell) composed of organic polyarylene ether, SILK (manufactured by Dow Chemical), polyarylene hydrocarbon, Parylene, BCB, PTFE, fluorinated polyimide, etc. What is formed as a coating film such as porous MSQ, porous SILK, and porous silica that is a porous film, Black Diamond (Applied Materials), Coral (Novellus), Aurora (ASM) Of SiOC-based material (SiO 2 methyl groups to the SiO bond (-CH 3) to introduce those mixed with Si-CH 3) and SiOF-based materials (obtained by introducing fluorine (F) to SiO 2) And the like formed by CVD.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内で種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、有機酸蒸気を形成してこれをチャンバ内のウエハ上で結露させて液体状の有機酸を形成したが、ウエハ上にスピン塗布等により液体状の有機酸を直接塗布するようにしてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. For example, in the above embodiment, the organic acid vapor is formed and condensed on the wafer in the chamber to form the liquid organic acid. However, the liquid organic acid is directly applied on the wafer by spin coating or the like. You may do it.

また、上記実施形態では、被エッチング対象としてＬｏｗ−ｋ膜を用いたが、これに限るものではなく、他の層間絶縁膜であってもよいし、それ以外の膜であってもよい。また、上記実施形態ではＣｕ配線層に達するエッチングを行った場合について示したが、これに限るものではない。キャップ膜としてバリア絶縁膜を用いた場合を例にとって説明したが、Ｃｕ上に選択成長させたキャップメタル膜やＣｕＳｉＮ膜を用いてもよい。   In the above-described embodiment, the low-k film is used as an object to be etched. However, the present invention is not limited to this, and other interlayer insulating films or other films may be used. Moreover, although the case where the etching which reaches a Cu wiring layer was performed was shown in the said embodiment, it does not restrict to this. Although the case where a barrier insulating film is used as the cap film has been described as an example, a cap metal film or a CuSiN film selectively grown on Cu may be used.

さらに、上記実施形態では有機酸を用いてレジスト残渣やＣＦポリマー等を含むエッチング残渣またはアッシング残渣を除去する場合について説明したが、エッチング後にエッチング残渣とともに、残存するレジストそのものも除去することができ、その場合にはアッシングが不要となる。さらに、上記実施形態では、エッチング残渣、アッシング残渣として、レジスト残渣、ＣＦポリマー、酸化銅を示したが、これに限らず、エッチングする膜に応じて他の物質が含まれることもある。   Furthermore, in the above embodiment, the case where the etching residue or ashing residue containing a resist residue, CF polymer, or the like is removed using an organic acid has been described, but the remaining resist itself can be removed together with the etching residue after etching, In that case, ashing is unnecessary. Furthermore, although the resist residue, CF polymer, and copper oxide were shown as an etching residue and an ashing residue in the said embodiment, not only this but another substance may be contained according to the film | membrane to etch.

さらにまた、上記実施形態ではＣｕ配線をデュアルダマシンにより形成する場合について説明したが、シングルダマシンにより形成する場合に本発明を適用することも可能である。   Furthermore, although the case where the Cu wiring is formed by dual damascene has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to the case where the Cu wiring is formed by single damascene.

さらにまた、基板として半導体ウエハを用いた場合を例にとって説明したが、ＦＰＤのガラス基板等、他の基板であっても適用することができる。 Furthermore, the case where a semiconductor wafer is used as the substrate has been described as an example, but other substrates such as an FPD glass substrate can also be applied.

本発明は、半導体ウエハ等の基板の所定の膜、特にＬｏｗ−ｋ膜をプラズマエッチングした後にその表面に付着するＣＦポリマーを除去する際に好適である。   The present invention is suitable for removing CF polymer adhering to a predetermined film of a substrate such as a semiconductor wafer, particularly a low-k film after plasma etching.

本発明の基板処理方法を実施するための処理装置の一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the processing apparatus for enforcing the substrate processing method of this invention. 図１の処理装置に搭載された第１処理ユニット１の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the 1st processing unit 1 mounted in the processing apparatus of FIG. 図１の処理装置に搭載された第２処理ユニット２の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the 2nd processing unit 2 mounted in the processing apparatus of FIG. 本発明の基板処理方法が適用されるウエハの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the wafer to which the substrate processing method of this invention is applied. 本発明の一実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the substrate processing method which concerns on one Embodiment of this invention. 液体状の有機酸をＬｏｗ−ｋ膜表面に形成した際の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state at the time of forming a liquid organic acid in the Low-k film | membrane surface. 液体状の有機酸をＬｏｗ−ｋ膜表面に形成した後、アニールした際の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state at the time of annealing, after forming a liquid organic acid on the surface of a Low-k film | membrane. 本発明の基板処理方法の他の実施形態を実施するための基板処理装置を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the substrate processing apparatus for enforcing other embodiment of the substrate processing method of this invention. 本発明の基板処理方法のさらに他の実施形態を実施するための基板処理装置を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the substrate processing apparatus for enforcing further another embodiment of the substrate processing method of this invention. 本発明の基板処理方法の別の実施形態を実施するための基板処理装置を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the substrate processing apparatus for enforcing another embodiment of the substrate processing method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１；第１処理ユニット
２；第２処理ユニット
５，１６０；搬送室
６，７，１６６，１６７；ロードロック室
８，１６８；搬入出室
１２，１６，１６１，１７６；搬送装置
２０，１３０，１８０；制御部
３１，６１；チャンバ
３２，１１２；有機酸供給機構
３４，１１４；排気機構
３５，６４；載置台
３６；温調媒体流路
３７，６７；搬入出口
４０；シャワーヘッド
１０１；処理容器
１０２；プロセスチューブ
１０３；ウエハボート
１５１；エッチングユニット
１５２；アッシングユニット
１５３；溶解ユニット
１５４；気化ユニット
１５５；バリア層形成ユニット
１５６；シード層形成ユニット
２０１，２０２；Ｌｏｗ−ｋ膜
２０３；Ｃｕ配線層
２０４；トレンチ
２０５；ホール
２０９；エッチング残渣
２１０；アッシング残渣
２１１；液体状有機酸
２１２；溶解液
Ｇ；ゲートバルブ
Ｗ；半導体ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; 1st processing unit 2; 2nd processing unit 5,160; Transfer chamber 6,7,166,167; Load lock chamber 8,168; Loading / unloading chamber 12,16,161,176; 180; control unit 31, 61; chamber 32, 112; organic acid supply mechanism 34, 114; exhaust mechanism 35, 64; mounting table 36; temperature control medium flow path 37, 67; loading / unloading port 40; shower head 101; 102; Process tube 103; Wafer boat 151; Etching unit 152; Ashing unit 153; Dissolution unit 154; Vaporization unit 155; Barrier layer formation unit 156; Seed layer formation unit 201, 202; Low-k film 203; Cu wiring layer 204 ; Trench 205; hole 209; etching residue 210; Residue 211; liquid organic acid 212; solution G; gate valve W; semiconductor wafer

Claims (23)

基板にドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を除去する基板処理方法であって、
基板表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる第１工程と、
前記基板表面に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸を形成したまま基板をアニールして、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物を、前記液体状の有機酸とともに気化させて基板から除去する第２工程と
を有することを特徴とする基板処理方法。 An etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching the substrate, or a substrate processing method for removing an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and resist,
Forming a liquid organic acid on the substrate surface, decomposing the etching residue or ashing residue with the liquid organic acid, and dissolving the decomposition product in the liquid organic acid;
Annealing the substrate while forming the liquid organic acid in which the etching residue or a decomposition product of the ashing residue is dissolved on the surface of the substrate, the etching residue dissolved in the liquid organic acid or A substrate processing method comprising: a second step of vaporizing a decomposition product of ashing residue together with the liquid organic acid to remove it from the substrate. 前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣およびＣＦポリマーの少なくとも一方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。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the etching residue or the ashing residue includes at least one of a resist residue and a CF polymer. 前記基板は、Ｃｕ配線層と、その上に形成されたキャップ膜とＬｏｗ−ｋ膜とを有し、前記キャップ膜とＬｏｗ−ｋ膜が前記Ｃｕ配線層までプラズマエッチングされたもの、またはその後さらにアッシングされたものであり、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は少なくとも前記Ｌｏｗ−ｋ膜に付着していることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。   The substrate has a Cu wiring layer, and a cap film and a Low-k film formed thereon, and the cap film and the Low-k film are plasma-etched up to the Cu wiring layer, or further 2. The substrate processing method according to claim 1, wherein the substrate is processed by ashing, and the etching residue or the ashing residue is attached to at least the Low-k film. 前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣、ＣＦポリマー、および酸化銅の少なくとも１種であることを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 3, wherein the etching residue or the ashing residue is at least one of a resist residue, a CF polymer, and copper oxide. 前記第１工程は、処理室内に設けられた載置台に基板を載置し、前記処理室内を真空排気した状態で有機酸蒸気を前記処理室内に導入し、この有機酸蒸気を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の有機酸を形成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。   In the first step, the substrate is placed on a mounting table provided in the processing chamber, and the organic acid vapor is introduced into the processing chamber in a state where the processing chamber is evacuated, and the organic acid vapor is condensed on the substrate surface. 5. The substrate processing method according to claim 1, wherein a liquid organic acid is formed on the surface of the substrate. 前記第２工程は、処理室内に設けられた載置台に前記第１工程を施された基板を載置し、前記処理室内を真空排気し、非酸化性雰囲気にした状態で基板を加熱することにより行われることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。   In the second step, the substrate subjected to the first step is placed on a mounting table provided in the processing chamber, the substrate is evacuated, and the substrate is heated in a non-oxidizing atmosphere. The substrate processing method according to claim 5, wherein the substrate processing method is performed. 前記第１工程と前記第２工程とは、真空を破ることなく行われることを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 6, wherein the first step and the second step are performed without breaking a vacuum. 前記第１工程を行う第１の処理ユニットと、前記第２工程を行う第２の処理ユニットと、前記第１の処理ユニットおよび前記第２の処理ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持された搬送室とを有する処理装置を用い、
前記第１の処理ユニットで基板に前記第１工程を施した後、その基板を前記搬送装置により前記第２の処理ユニットへ搬送し、前記第２の処理ユニットで基板に前記第２工程を施すことを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。 A first processing unit that performs the first step; a second processing unit that performs the second step; and a transport device that transports the substrate by connecting the first processing unit and the second processing unit. Equipped with a processing apparatus having a transfer chamber held in a vacuum,
After the first process is performed on the substrate by the first processing unit, the substrate is transported to the second processing unit by the transport device, and the second process is performed on the substrate by the second processing unit. The substrate processing method according to claim 7. 前記第１工程と前記第２工程とを、同一の処理ユニットで行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the first process and the second process are performed in the same processing unit. 前記有機酸はカルボン酸であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the organic acid is a carboxylic acid. 前記有機酸は蟻酸であることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 10, wherein the organic acid is formic acid. 前記第１工程は、処理室内に設けられた載置台に基板を載置し、前記処理室内を真空排気した状態で液体状の蟻酸を２５〜１００℃に加熱することにより蟻酸蒸気を形成し、その蟻酸蒸気を前記処理室内に導入し、基板を８℃以上でかつ加熱温度より５℃以上低い温度に維持して蟻酸蒸気を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の蟻酸を形成することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理方法。   In the first step, a substrate is placed on a mounting table provided in a processing chamber, and formic acid vapor is formed by heating liquid formic acid to 25 to 100 ° C. in a state where the processing chamber is evacuated. The formic acid vapor is introduced into the processing chamber, and the formic acid vapor is condensed on the substrate surface by maintaining the substrate at a temperature of 8 ° C. or more and 5 ° C. or more lower than the heating temperature, thereby forming liquid formic acid on the substrate surface. The substrate processing method according to claim 11. 前記第２工程は、前記第１工程が施された基板を１５０〜３００℃に加熱して蟻酸および蟻酸に溶解したエッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物を気化させることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の基板処理方法。   The said 2nd process heats the board | substrate with which the said 1st process was performed at 150-300 degreeC, and vaporizes the dissolved substance of the etching residue or the ashing residue which melt | dissolved in formic acid and formic acid, The substrate processing method according to claim 12. Ｃｕ配線層と、その上に形成されたキャップ膜とＬｏｗ−ｋ膜とを有する基板に対して、前記キャップ膜とＬｏｗ−ｋ膜の前記Ｃｕ配線層に対応する部分をプラズマエッチングする工程と、
前記エッチングのエッチング残渣およびレジストをアッシングにより除去する工程と、
アッシング後、アッシング残渣が付着するＬｏｗ−ｋ膜表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記アッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる工程と、
前記基板表面に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸を形成したまま基板をアニールして、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物を、前記液体状の有機酸とともに気化させて基板から除去する工程と、
前記プラズマエッチングにより形成された露出した前記Ｃｕ配線に達するホールまたはトレンチにバリア層を形成する工程と、
前記バリア層の上にＣｕシード層を形成する工程と
を有し、これら全ての工程を真空を破ることなく実施することを特徴とする基板処理方法。 Plasma etching a portion corresponding to the Cu wiring layer of the cap film and the Low-k film on a substrate having a Cu wiring layer and a cap film and a Low-k film formed thereon;
Removing the etching residue and resist of the etching by ashing;
After ashing, forming a liquid organic acid on the surface of the low-k film to which the ashing residue adheres, decomposing the ashing residue with the liquid organic acid, and dissolving the decomposition product in the liquid organic acid; ,
Annealing the substrate while forming the liquid organic acid in which the etching residue or a decomposition product of the ashing residue is dissolved on the surface of the substrate, the etching residue dissolved in the liquid organic acid or A step of removing a decomposition product of the ashing residue from the substrate by vaporizing together with the liquid organic acid ;
Forming a barrier layer in a hole or trench reaching the exposed Cu wiring formed by the plasma etching;
Forming a Cu seed layer on the barrier layer, and performing all the steps without breaking the vacuum. ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記処理室内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、前記載置台上の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構とを有する第１処理ユニットと、
前記第１処理ユニットでの処理後の基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記載置台上の基板を加熱する加熱機構とを有する第２処理ユニットと
を具備し、
前記第１処理ユニットの処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸蒸気供給機構から有機酸蒸気が前記処理室に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸蒸気が基板表面で結露されることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸によりエッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、
前記第２処理ユニットの処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸が形成された基板が搬入され、前記加熱機構により加熱され、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が、前記液体状の有機酸とともに気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber in which a substrate having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching or a substrate having an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and the resist is carried in and can be maintained in a vacuum. A mounting table on which the substrate is placed, an organic acid vapor supply mechanism that supplies organic acid vapor into the processing chamber, and a temperature of the substrate on the mounting table, the temperature of the organic acid vapor. A first processing unit having a temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature to a lower temperature,
A processing chamber in which a substrate after processing in the first processing unit is carried in and can be maintained in vacuum, a mounting table on which the substrate is mounted, and a substrate on the mounting table are heated. A second processing unit having a heating mechanism,
The substrate having the etching residue or the ashing residue is carried into the processing chamber of the first processing unit, the organic acid vapor is supplied from the organic acid vapor supply mechanism to the processing chamber, and the substrate is attached to the organic acid by the temperature control mechanism. Liquid organic acid is formed on the substrate surface by controlling the temperature to a temperature lower than the temperature of the vapor and the organic acid vapor is condensed on the substrate surface, and etching residue or ashing residue is formed by the liquid organic acid. As it is decomposed, the decomposition product is dissolved in liquid organic acid,
The substrate formed with the liquid organic acid in which the etching residue or the decomposition product of the ashing residue is dissolved is carried into the processing chamber of the second processing unit, heated by the heating mechanism, and the liquid organic A substrate processing apparatus , wherein a decomposition product of the etching residue or ashing residue dissolved in an acid is vaporized together with the liquid organic acid and removed from the substrate. 前記第１の処理ユニットおよび前記第２の処理ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持された搬送室をさらに具備し、前記第１の処理ユニットによる処理および前記第２の処理ユニットによる処理が真空を破ることなく行われることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理装置。   The first processing unit and the second processing unit are connected to each other, and includes a transport device that transports the substrate, and further includes a transport chamber held in a vacuum, and the processing by the first processing unit and the second The substrate processing apparatus according to claim 15, wherein the processing by the processing unit is performed without breaking a vacuum. ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、
前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、
前記処理室内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、
前記載置台上の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構と、
前記載置台上の基板を加熱する加熱機構と
を具備し、
前記処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸蒸気供給機構から有機酸蒸気が前記処理室に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸蒸気が基板表面で結露されることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、
前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸が形成された基板が前記加熱機構により加熱され、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が、前記液体状の有機酸とともに気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber in which a substrate having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching or a substrate having an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and the resist is carried in and can be maintained in a vacuum. ,
A mounting table for mounting a substrate provided in the processing chamber;
An organic acid vapor supply mechanism for supplying organic acid vapor into the processing chamber;
A temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the substrate on the mounting table to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor;
A heating mechanism for heating the substrate on the mounting table,
The substrate having the etching residue or ashing residue processing chamber is loaded, the organic acid vapor from an organic acid vapor supply mechanism is supplied to the processing chamber, than the substrate of the organic acid vapor temperature by the temperature control mechanism Liquid organic acid is formed on the substrate surface by the organic acid vapor being condensed on the surface of the substrate after being adjusted to a low temperature, and the etching residue or ashing residue is decomposed by the liquid organic acid. The decomposition product is dissolved in the liquid organic acid,
The etching residue or ashing residue in which the substrate on which the liquid organic acid in which the etching residue or decomposition product of the ashing residue is dissolved is dissolved is heated by the heating mechanism and dissolved in the liquid organic acid. The decomposition product is vaporized together with the liquid organic acid and removed from the substrate. ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する複数の基板が搬入され、真空に保持可能な処理容器と、
前記処理容器内で複数の基板を保持する基板保持部材と、
前記処理容器内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、
前記保持部材に保持された複数の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構と、
前記保持部材に保持された複数の基板を加熱する加熱機構と
を具備し、
前記処理容器に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸蒸気供給機構から有機酸蒸気が前記処理容器に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸蒸気を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、
前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸が形成された基板が前記加熱機構により加熱され、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が、前記液体状の有機酸とともに気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置。 A process in which a plurality of substrates having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching, or an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and resist can be carried in and maintained in a vacuum A container,
A substrate holding member for holding a plurality of substrates in the processing container;
An organic acid vapor supply mechanism for supplying organic acid vapor into the processing vessel;
A temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the plurality of substrates held by the holding member to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor;
A heating mechanism for heating the plurality of substrates held by the holding member,
The substrate having the etching residue or ashing residue processing container is loaded, the organic acid vapor from an organic acid vapor supply mechanism is supplied to the processing chamber, than the substrate of the organic acid vapor temperature by the temperature control mechanism Liquid organic acid is formed on the substrate surface by dew condensation on the substrate surface by controlling the temperature of the organic acid vapor to a low temperature, and the etching residue or ashing residue is decomposed by the liquid organic acid and liquid. The decomposition product is dissolved in the organic acid
The etching residue or ashing residue in which the substrate on which the liquid organic acid in which the etching residue or decomposition product of the ashing residue is dissolved is dissolved is heated by the heating mechanism and dissolved in the liquid organic acid. The decomposition product is vaporized together with the liquid organic acid and removed from the substrate. 前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣およびＣＦポリマーの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか１項に記載の基板処理装置。   19. The substrate processing apparatus according to claim 15, wherein the etching residue or the ashing residue includes at least one of a resist residue and a CF polymer. 前記基板は、Ｃｕ配線層と、その上に形成されたＬｏｗ−ｋ膜とを有し、前記Ｌｏｗ−ｋ膜が前記Ｃｕ配線層までプラズマエッチングされたもの、またはその後さらにアッシングされたものであり、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は前記Ｌｏｗ−ｋ膜に付着していることを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか１項に記載の基板処理装置。   The substrate has a Cu wiring layer and a Low-k film formed thereon, and the Low-k film is plasma-etched up to the Cu wiring layer or is further ashed. 19. The substrate processing apparatus according to claim 15, wherein the etching residue or the ashing residue is attached to the Low-k film. 前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣、ＣＦポリマー、および酸化銅の少なくとも１つが含まれるものであることを特徴とする請求項２０に記載の基板処理装置。   21. The substrate processing apparatus according to claim 20, wherein the etching residue or the ashing residue includes at least one of a resist residue, a CF polymer, and copper oxide. Ｃｕ配線層と、その上に形成されたＬｏｗ−ｋ膜とを有する基板に対して、前記Ｌｏｗ−ｋ膜の前記Ｃｕ配線層に対応する部分をプラズマエッチングするエッチングユニットと、
前記エッチングのエッチング残渣およびレジストをアッシングにより除去するアッシングユニットと、
アッシング後、アッシング残渣が付着するＬｏｗ−ｋ膜表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記アッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる溶解ユニットと、
前記溶解ユニットでの溶解処理の後、前記基板表面に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物が溶解されている前記液体状の有機酸を形成したまま基板をアニールして、前記液体状の有機酸に溶解されている前記エッチング残渣またはアッシング残渣の分解物を、前記液体状の有機酸とともに気化させて基板から除去する気化ユニットと、
前記プラズマエッチングにより形成された露出した前記Ｃｕ配線に達するホールにバリア層を形成するバリア層形成ユニットと、
前記バリア層の上にＣｕシード層を形成するシード層形成ユニットと、
前記エッチングユニット、前記アッシングユニット、前記溶解ユニット、前記気化ユニット、前記バリア層形成ユニット、および前記シード層形成ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持される搬送室と
を具備し、
前記エッチングユニット、前記アッシングユニット、前記溶解ユニット、前記気化ユニット、前記バリア層形成ユニット、および前記シード層形成ユニットによる処理は真空中で行われ、各ユニット間の搬送を前記搬送室を介して行うことにより全てのユニットの処理を真空を破ることなく行うことを特徴とする基板処理装置。 An etching unit for plasma etching a portion of the Low-k film corresponding to the Cu wiring layer with respect to a substrate having a Cu wiring layer and a Low-k film formed thereon;
An ashing unit for removing the etching residue and resist of the etching by ashing;
After ashing, a dissolution unit that forms a liquid organic acid on the surface of the low-k film to which the ashing residue adheres, decomposes the ashing residue with the liquid organic acid, and dissolves the decomposition product in the liquid organic acid When,
After the dissolution treatment in the dissolution unit, the substrate is annealed while the liquid organic acid in which the etching residue or the decomposition product of the ashing residue is dissolved is formed on the substrate surface, and the liquid organic A vaporization unit for vaporizing the etching residue or decomposition product of the ashing residue dissolved in an acid together with the liquid organic acid to remove it from the substrate;
A barrier layer forming unit for forming a barrier layer in a hole reaching the exposed Cu wiring formed by the plasma etching;
A seed layer forming unit for forming a Cu seed layer on the barrier layer;
The etching unit, the ashing unit, the melting unit, the vaporization unit, the barrier layer forming unit, and the seed layer forming unit are connected to each other, and includes a transfer device that transfers a substrate, and a transfer chamber that is held in a vacuum. Equipped,
Processing by the etching unit, the ashing unit, the dissolution unit, the vaporization unit, the barrier layer forming unit, and the seed layer forming unit is performed in a vacuum, and transfer between each unit is performed through the transfer chamber. Accordingly, the substrate processing apparatus can perform processing of all the units without breaking the vacuum. コンピュータ上で動作し、処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１４のいずれかの基板処理方法が行われるようにコンピュータに処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。   15. A storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling a processing apparatus. The program is stored in a computer so that the substrate processing method according to claim 1 is performed at the time of execution. A storage medium for controlling a processing device.
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