JP5452894B2 - 基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
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