Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3768802B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3768802B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

Substrate processing method and substrate processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP3768802B2
JP3768802B2 JP2000334817A JP2000334817A JP3768802B2 JP 3768802 B2 JP3768802 B2 JP 3768802B2 JP 2000334817 A JP2000334817 A JP 2000334817A JP 2000334817 A JP2000334817 A JP 2000334817A JP 3768802 B2 JP3768802 B2 JP 3768802B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
inert gas
oxygen
substrate
polymer layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000334817A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001203181A (en
Inventor
武彦 折居
宏樹 大野
貴士 藪田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2000334817A priority Critical patent/JP3768802B2/en
Publication of JP2001203181A publication Critical patent/JP2001203181A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3768802B2 publication Critical patent/JP3768802B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体デバイスの製造工程において、基板上の金属付着物を処理液で除去する基板処理方法および基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの製造工程においては、デザインルールの微細化が益々進み、これにともなって高速化の観点から配線層として従来のAlに代わってより電気抵抗が低いCuが用いられつつある。
【0003】
そして、Cu配線層を多層に形成する場合には、被処理基板である半導体ウエハに、下層のCu配線層を形成し、その上にSiNバリア層、層間絶縁層を順次成膜した後、フォトリソグラフィー技術によりその上にレジストによるパターンを形成し、そのパターンに応じて半導体ウエハ上に形成した膜をレジストをマスクとしてドライエッチングして金属配線層に達するコンタクトホールを形成する。その後、ドライアッシングによりレジストマスクを除去し、引き続き残存したレジストマスクやホール内のエッチング残渣であるポリマー層をフッ酸(HF)、硫酸(HSO)、または有機剥離剤等の洗浄処理液により除去した後、層間絶縁層の上およびコンタクトホール内に上層のCu配線および埋め込み層を形成する。
【0004】
ところで、上記ドライエッチングの際には、ホールの側壁にポリマー層を形成しつつ、エッチングガスのプラズマにより層間絶縁層をエッチングするため、上述したようにホール内にポリマー層が残存するが、エッチングがCu配線層まで達した際にはCuがスパッタされて飛散するため、ポリマー層の上にスパッタされたCuが付着することとなる。したがって、ポリマー層とともにこのCu付着物を除去する必要がある。
【0005】
一方、半導体デバイスの製造工程において、Cuはめっき金属として用いられているが、めっきの際にCuが半導体ウエハの裏面に付着することがある。このように付着したCuは除去する必要があり、この場合にも上述した洗浄処理液で洗浄することが考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記洗浄処理液を単に供給するだけではCuは除去されず、Cuを一旦CuOに酸化させる必要がある。すなわち、Cuの状態では前記洗浄処理液には不溶であるが、CuOに酸化されることによって前記洗浄処理液に可溶となり、除去することが可能となる。
【0007】
このため、上記いずれの場合にも、空気中で処理した場合には、Cu付着物を酸化させてから薬液により溶解除去することが考えられるが、これではCu配線層やCuめっき層までが溶解除去され、これらの金属層にダメージを与えてしまう。
【0008】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板に付着した金属を金属層にダメージを与えることなく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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第の観点によれば、金属層を有する基板に付着したポリマー層と金属付着物とを処理液によって除去する基板処理方法であって、
基板をチャンバー内に装入する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを導入して前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給してポリマー層を溶解除去する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された付着物を溶解除去する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【0013】
この場合に、前記付着物を溶解除去する工程は、前記ポリマー層を溶解除去する工程の後に行ってもよいし、前記ポリマー層を溶解除去する工程の前に行ってもよい。また、前記ポリマー層を溶解除去する工程および前記付着物を溶解除去する工程を交互に、少なくとも一方の工程が複数回になるように繰り返し行ってもよい。
【0014】
本発明の第の観点によれば、基板上に少なくとも金属層およびその上の絶縁層を形成し、絶縁層を金属層に達するまでエッチングした後に残存するポリマー層およびポリマー層内部に存在する金属層がスパッタされて付着した金属付着物を処理液によって除去する基板処理方法であって、
エッチング後の基板をチャンバー内に装入する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを導入して前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給してポリマー層を溶解除去し、金属付着物を露出させる工程と、
その後、前記チャンバー内に酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された、露出した付着物を溶解除去する工程と、
その後、酸素含有ガスの供給を停止し、再び前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して残存するポリマー層を溶解除去する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【0015】
本発明の第の観点によれば、基板上に少なくとも金属層およびその上の絶縁層を形成し、フォトレジスト層をマスクとして絶縁層を金属層に達するまでエッチングした後に残存するレジストマスク、ポリマー層およびポリマー層内部に存在する金属層がスパッタされて付着した金属付着物を処理液によって除去する基板処理方法であって、
エッチング後の基板をチャンバー内に装入する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを導入してチャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、チャンバー内に処理液を供給してレジストマスクを溶解除去する工程と、
不活性ガス雰囲気の前記チャンバー内に処理液を供給してポリマー層を溶解除去するとともに、ポリマー層内部の金属付着物を露出させる工程と、
その後、前記チャンバー内に酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された、露出した付着物を溶解除去する工程と、
その後、酸素含有ガスの供給を停止し、再びチャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して残存するポリマー層を溶解除去する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【0016】
上記第の観点において、レジストマスクを溶解除去する工程と、ポリマー層を溶解除去するとともに、ポリマー層内部の金属付着物を露出させる工程を同時に行うことができる。
【0017】
本発明の第の観点によれば、金属層を有する基板に付着したポリマーからなる第1の付着物と、金属を含有する第2の付着物と、金属を含有し、前記第2の付着物とは異なる組成の第3の付着物を処理液によって除去する基板処理方法であって、
基板をチャンバー内に装入する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを導入して前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給してポリマーからなる第1の付着物を溶解除去する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記第2の付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された第2の付着物を溶解除去する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記第3の付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された第3の付着物を溶解除去する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【0018】
上記第の観点においては、第1の酸素濃度の雰囲気で溶解除去処理を行うことにより第1の付着物を、第2の酸素濃度の雰囲気で溶解除去処理を行うことにより第2の付着物を、それぞれ除去することができる。また、第1および第2の酸素濃度と異なる第3の酸素濃度で付着物の溶解除去処理を行うことにより、第3の付着物を除去するができる。
【0019】
上記第の観点および第の観点において、前記付着物を溶解除去する工程および残存するポリマー層を溶解除去する工程は、交互に、少なくとも一方の工程が複数回になるように繰り返し行ってもよい。
【0020】
上記第の観点、第の観点、および第の観点において、前記ポリマー層の溶解除去は、前記処理液の供給および基板からの処理液の除去を繰り返し行うことによってなされることが好ましい。また、上記第の観点において、前記レジストマスクの溶解除去は、前記処理液の供給および基板からの処理液の除去を繰り返し行うことによってなされることが好ましい。
【0021】
また、上記第の観点、第の観点、および第の観点に係る基板処理方法において、金属付着物を酸化させる際に、金属付着物の付着状態に応じてチャンバー内の酸素濃度を制御することが好ましい。さらに、上記いずれの基板処理方法においても、適用可能な金属付着物としてCu,RuおよびPtを挙げることができる。さらにまた、上記第の観点に係る基板処理方法は、ポリマーを主体とする第1の付着物と、Cu,RuおよびPtの少なくとも1種を主体とする第2の付着物とを含む付着物の処理に適用することができる。
【0022】
また、上記いずれの基板処理方法においても、前記付着物の溶解除去は、前記処理液の供給および基板からの処理液の除去を繰り返し行うことによってなされることが好ましい。
【0023】
本発明の第の観点によれば、金属層を有する基板に付着したポリマー層と金属付着物を処理液によって除去する基板処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
チャンバーに不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、
チャンバーに酸素含有ガスを導入する酸素ガス導入手段と、
チャンバー内を排気する排気手段と、
チャンバー内に基板に付着したポリマー層を除去する第1の処理液を導入する第1の処理液導入手段と、
チャンバー内に基板に付着した金属付着物を除去する第2の処理液を導入する第2の処理液導入手段と、
チャンバー内に供給された処理液を排液する排液手段と
を具備し、
前記ポリマー層を除去する際には、前記チャンバー内に不活性ガスを導入して前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にしつつ、前記チャンバー内に第1の処理液を供給し、
前記金属付着物を除去する際には、前記チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入してチャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にしつつ、前記チャンバー内に第2の処理液を供給することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【0025】
上記本発明の第の観点によれば、基板をチャンバー内に装入し、チャンバー内に不活性ガスを導入してチャンバー内を不活性ガス雰囲気にしてから、チャンバー内に処理液を供給してポリマー層を除去し、チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入してチャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にしてから、チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された付着物を溶解除去するので、金属付着物を除去する際に、金属付着物を酸化させて除去可能にするのに必要最小限の酸素量とすることができ、しかもポリマー層除去の際には、酸素ガスを実質的に含まない雰囲気で行うので、金属層の酸化を極力防止して処理液による金属層へのダメージを生じさせずに金属付着物を除去することができる。具体的には、本発明の第の観点のように基板上に少なくとも金属層およびその上の絶縁層を形成し、絶縁層を金属層に達するまでエッチングした後に残存するポリマー層およびポリマー層内部に存在する金属層がスパッタされて付着した金属付着物を処理液によって除去する際にこのような処理を行うことにより、金属層の酸化を極力防止して処理液による金属層へのダメージを生じさせずに金属付着物を除去することができる。
【0026】
上記本発明の第の観点によれば、基板上に少なくとも金属層およびその上の絶縁層を形成し、フォトレジスト層をマスクとして絶縁層を金属層に達するまでエッチングした後に残存するレジストマスク、ポリマー層およびポリマー層内部に存在する金属層がスパッタされて付着した金属付着物を処理液によって除去するにあたり、エッチング後の基板をチャンバー内に装入し、チャンバー内に不活性ガスを導入してチャンバー内を不活性ガス雰囲気にして、レジストマスクおよびポリマー層を除去し、ポリマー層内部の金属付着物を露出させた後、チャンバー内に酸素含有ガスを導入してチャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、その状態でチャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された、露出した付着物を溶解除去し、その後、酸素含有ガスの供給を停止し、再びチャンバー内を不活性ガス雰囲気にしてからチャンバー内に処理液を供給して残存するポリマー層を除去するので、金属付着物を除去する際に、金属付着物を酸化させて除去可能にするのに必要最小限の酸素量とすることができ、しかもレジストマスクおよびポリマー層除去の際には、酸素ガスを実質的に含まない雰囲気で行うので、金属層の酸化を極力防止して処理液による金属層へのダメージを生じさせずに金属付着物を除去することができる。
【0027】
上記本発明の第の観点によれば、チャンバーに不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、チャンバーに酸素含有ガスを導入する酸素ガス導入手段と、チャンバー内に基板に付着したポリマー層を除去する第1の処理液を導入する第1の処理液導入手段と、チャンバー内に基板に付着した金属付着物を除去する第2の処理液を導入する第2の処理液導入手段と設け、ポリマー層を除去する際には、チャンバー内に不活性ガスを導入してチャンバー内を不活性ガス雰囲気にしつつ、前記チャンバー内に第1の処理液を供給し、金属付着物を除去する際には、チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入してチャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にしつつ、前記チャンバー内に第2の処理液を供給するので、金属付着物を除去する際に、金属付着物を酸化させて除去可能にするのに必要最小限の酸素量とすることができ、しかもポリマー層除去の際には、酸素ガスを実質的に含まない雰囲気で行うので、金属層の酸化を極力防止して処理液による金属層へのダメージを生じさせずに金属付着物を除去することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について具体的に説明する。図1および図2は、本実施形態の方法を実施するための基板処理装置を示す断面図であり、図1は外側チャンバー7の内部に内側チャンバー8を配置した状態を示し、図2は内側チャンバー8を外側チャンバー7の外部に出した状態を示している。また、図3は図1のA−A断面図である。
【0029】
基板処理装置1は、半導体ウエハ(以下単にウエハと記す)Wのエッチング処理後にレジストマスク、エッチング残渣であるポリマー層、およびエッチングによりスパッタされて付着した金属付着物を除去するものであり、鉛直に設けられた支持壁2と、回転軸4を水平にして支持壁2に固定されたモータ3と、モータ3の回転軸4に取り付けられたロータ5と、支持壁2に水平に取り付けられ、モータ3および回転軸4を囲繞する円筒状のケーシング6と、ケーシング6に支持され、ロータ5を囲繞するように構成される外側チャンバー7と、図1に示すように外側チャンバー7の内側に配置された状態で薬液処理を行う内側チャンバー8とを有している。
【0030】
ロータ5は、鉛直にされた複数(例えば26枚)のウエハWを水平方向に配列した状態で保持可能となっており、保持された複数のウエハWとともに、モータ3によって回転軸4を介して回転されるようになっている。ロータ5の構造については後述する。
【0031】
外側チャンバー7はモータ3側の垂直壁7aと、先端側の垂直壁7bと、ロータ5の外側に所定間隔をおいて設けられた円筒状の外筒7cを有している。垂直壁7bの中央部には、回転軸4との間をシールする後述するシール機構90が設けられている。なお、外筒7cは、ウエハWを装入する際にはケーシング6側に退避可能となっている。
【0032】
内側チャンバー8は外側チャンバー7の外筒7cよりも径が小さい円筒状の内筒8aを有しており、内筒8aが図1の薬液処理位置と図2の退避位置と間で移動可能となっている。そして、図1のように内筒8aが外側チャンバー7の外筒7cの内側の薬液処理位置にある場合には、内筒8aと垂直壁7a,7bとで区画される処理空間30が形成され、図2のように内筒8aが退避位置にある場合には、外側チャンバー7によって区画される処理空間20が形成される。なお、処理空間20および処理空間30は、シール機構により密閉空間とされる。
【0033】
処理空間20の上端近傍部分には、多数の吐出口21を有する2本の吐出ノズル22(図3参照)が水平方向に沿って配置されている。吐出ノズル22からは、図示しない供給源から供給された純水、IPA、Nガス、各種薬液が吐出可能となっている。
【0034】
処理空間30の上端近傍には、多数の吐出口31を有する2本の吐出ノズル32が内筒8aに取り付けられた状態で設けられている。吐出ノズル32からは、図示しない供給源から供給された各種薬液、純水、IPA、Nガスが吐出可能となっている。
【0035】
吐出ノズル22,32から吐出される薬液(処理液)は、レジスト、ポリマー層、金属付着物を溶解除去可能なものであり、このような薬液としては例えばフッ酸(HF)、硫酸(HSO)、または有機剥離剤を挙げることができる。
【0036】
上記外側チャンバー7の先端側の垂直壁7bの下部には、図1の状態において処理空間30から使用済みの薬液、純水、IPAを排出する第1の排液ポート41が設けられており、第1の排液ポート41の下方には図2の状態において処理空間20から使用済みの薬液、純水、IPAを排出する第2の排液ポート42が設けられている。また、第1の排液ポート41および第2の排液ポート42には、それぞれ第1の排液管43および第2の排液管44が接続されている。
【0037】
また、垂直壁7bの上部には、図1の状態において処理空間30を排気する第1の排気ポート45が設けられており、第1の排気ポート45の上方には図2の状態において処理空間20を排気する第2の排気ポート46が設けられている。また、第1の排気ポート45および第2の排気ポート46には、それぞれ第1の排気管47および第2の排気管48が接続されている。
【0038】
さらに、垂直壁7bの中央部には、処理空間30に不活性ガス、例えばNガス、Arガス等を導入する不活性ガス導入ポート51、および酸素含有ガス、例えばOガス、空気、オゾン(O)等を導入する酸素含有ガス導入ポート52が設けられている。不活性ガス導入ポート51には不活性ガス供給配管53が接続され、不活性ガス供給源54からこの不活性ガス供給配管53を通って処理空間30に不活性ガスが供給される。また、酸素含有ガス導入ポート52には酸素含有ガス供給配管56が接続され、酸素含有ガス供給源57からこの酸素含有ガス供給配管56を通って処理空間30に酸素含有ガスが供給される。不活性ガス供給源54および酸素含有ガス供給源57には、それぞれヒーター54aおよび57aが取り付けられており、これらヒーター54a,57aにより処理空間30に導入される不活性ガスおよび酸素含有ガスを加熱してチャンバー内温度を上昇させることにより、薬液による溶解反応を促進することが可能となる。不活性ガス供給配管53および酸素含有ガス供給配管56には、それぞれマスフローコントローラ55および58が設けられており、これらによって、NガスおよびOガスの流量がコントロールされ、処理空間30内の雰囲気が調整可能となっている。
【0039】
不活性ガス供給源54には、さらに、マスフローコントローラ55a、55bがそれぞれ設けられた不活性ガス供給配管53a、53bが接続されている。また、酸素含有ガス供給源57には、マスフローコントローラ58a、58bがそれぞれ設けられた酸素含有ガス供給配管56a、56bが接続されている。不活性ガス供給配管53aと酸素含有ガス供給配管56aとは合流してガス供給配管53cとなっており、不活性ガス供給配管53bと酸素含有ガス供給配管56bとは合流してガス供給配管53dとなっている。ガス供給配管53cは垂直壁7a中央部に設けられた後述する筒状体310に接続されている。ガス供給配管53dは2系統に分岐して、後述する切替部材292aまたは292b近傍のボス301に接続されている。
【0040】
これらマスフローコントローラ55、55a、55b、58、58aおよび58bの流量は、コントローラ60によって制御される。なお、マスフローコントローラの代わりに流量計を設け、手動で流量を調整するようにしてもよい。
【0041】
垂直壁7aの所定位置には、ロータ5を保持状態と解除状態との間で切り換える後述する切換機構80が設けられている。
【0042】
ロータ5は、図4に示すように、所定の間隔をおいて配置された一対の円盤270a、270bと、これら円盤270a,270bに架設された、それぞれ左右対をなす、第1の係止部材271a,271bと、第2の係止部材272a、272bと、係止部材271a,271b,272a、272bにより係止されたウエハWを下方から保持する一対の保持機構273a,273bとを備えている。
【0043】
第1の係止部材271a,271b、および第2の係止部材272a、272bは、複数の溝275を有し、これらの溝275にウエハWの周縁が挿入された状態でウエハWを係止するように構成されている。なお、これら係止部材のいずれかには圧力センサーが取り付けられている。
【0044】
保持機構273aは、円盤270aの内側に配置されたアーム280aと、円盤270aの外側に配置されたバランスウエイト281aと、円盤270bの内側に配置されたアーム284aと、円盤270bの外側に配置されたバランスウエイト285aと、アーム280aおよび284aを連結する保持部材283aを有している。アーム280aおよびバランスウエイト281aは円盤270aを貫通する回動軸により互いに連結され、アーム284aおよびバランスウエイト285aは円盤270bを貫通する回動軸により互いに連結され、それぞれ一体的に回動するようになっている。一方、保持機構273bは保持機構273aと同様に、円盤270aの内側に配置されたアーム280bと、円盤270aの外側に配置されたバランスウエイト281bと、円盤270bの内側に配置されたアーム284bと、円盤270bの外側に配置されたバランスウエイト285bと、アーム280bおよび284bを連結する保持部材283bを有している。アーム280bおよびバランスウエイト281bは円盤270aを貫通する回動軸により互いに連結され、アーム284bおよびバランスウエイト285bは円盤270bを貫通する回動軸により互いに連結され、それぞれ一体的に回動するようになっている。これら保持機構273a,273bの保持部材283a,283bにはウエハWの周縁が挿入される複数の溝286が形成されている。
【0045】
また、円盤270a,270bの外側の面には、保持機構273a,273bを閉じる際にバランスウエイト281a,281b,285a,285bをロックするロックピン287が設けられている。このロックピン287は、バランスウエイト281a,281b,285a,285bが必要以上に外側へ開いてこれらがチャンバー壁に当たることを防止するたのストッパとしても機能する。さらに、バランスウエイト285a,285bには、図5および図6に示すように、それぞれ後述する切換部材292a,292bの溝293a,293bに挿入される突起部288a,288bが設けられている。
【0046】
図5および図6に示すように、モータ3側の垂直壁7aには、円周状のガイド溝290が形成されており、このガイド溝290の途中の保持機構273a,273bに対応する位置に円形の開口部291a,291bが形成されている。そして、この開口部291a,291bに円柱状をなす切換部材292a,292bがそれぞれθ方向に回転自在に挿入されている。これら切換部材292a,292bは上記切換機構80の一構成要素として機能する。これら切換部材292a,292bの前面には、それぞれ円弧状の溝293a,293bが形成されており、これら溝293a,293bは切換部材292a,292bを回動させることにより、前記ガイド溝290に連続した状態(図7参照)と、ガイド溝290に連続しない状態(図6参照)とで切換可能となっている。また、溝293a,293bには、バランスウエイト285a,285bに設けられた突起部288a,288bが挿入されており、切換部材292a,292bの回動動作により、バランスウエイト285a,285bを介して保持機構273a,273bを保持状態と解除状態との間で切り換えることが可能となっている。
【0047】
切換部材292a,292bを回動させて、図8に示すように溝293a,293bがガイド溝290と連続せず、バランスウエイト285a,285bが垂直姿勢となった際には、保持機構273a,273bが図4の実線で示す保持解除状態となる。
【0048】
一方、切換部材292a,292bを図7に示すように、それぞれ溝293a,293bがガイド溝290と連続するようにしてバランスウエイト285a,285bを上側が開いた状態とすることにより、保持機構273a,273bが図4の二点鎖線で示す閉じた状態、すなわちウエハWを保持する保持状態となる。このように保持機構273a,273bが保持状態の時には、係止部材271a,271b,272a,272bにより係止された複数、例えば26枚のウエハWが保持部材283a,283bによって下方から保持されているとともに、ガイド溝290が連続することにより、突起部288a,288bがガイド溝290に沿って移動可能となり、保持状態を保ったままロータ5を回転させることができる。また、この場合、ローター5の回転角に関わらず保持機構273a、273bの状態は一定に維持されるので、ロータ5を回転させた際にウエハWの保持が解除されることはない。このため、洗浄処理や乾燥処理中にロータ5からウエハWがはみ出して洗浄液や乾燥ガスの供給を妨げたり、ウエハWがロータ5から飛び出して破損することを防止することができる。
【0049】
次に、上記切換部材292aおよび292bを含む切換機構80およびその周辺の構造について説明する。切換機構80において、切換部材292a側の構造および切換部材292b側の構造は実質的に同じであるため、ここでは切換部材292a側の構造のみを説明する。図9は、切換機構80のうち切換部材292a側の部分およびその周辺部を概略的に示した拡大断面図である。
【0050】
図9に示すように、垂直壁7aに設けられた開口部291aのモーター3側には、この開口部291aと連続する貫通孔を有するボス301が配設されており、切換部材292aは、このボス301の貫通孔内にわずかなクリアランス302をもつように挿入されている。切換部材292aの先端部と開口部291aとは隙間305をなしている。ボス301のモーター3側には回転シリンダ300が設けられており、切換部材292aはこの回転シリンダ300と連結され、回転シリンダ300を動作させることにより回転動作するようになっている。
【0051】
ボス301の内部には、リング状の通路303が形成されており、この通路303の所定部分に前述したガス供給配管53dが接続されている。また、ボス301の内部には、このリング状の通路303と連続するようにして、処理空間20または30側に伸びる幅の狭いリング状の通路304が設けられており、この通路304は切換部材292aと垂直壁7aとの間の隙間305と連通している。このような構成において、ガス供給配管53dを介して不活性ガスおよび/または酸素含有ガスを供給することにより、ガスは通路303から通路304を経て隙間305から処理空間20または30内に流入する。このようにすることで、処理空間20または30内に不活性ガスおよび/または酸素含有ガスを供給して雰囲気調整を補助的に行うことができるとともに、切換部材292aと垂直壁7aとの隙間305に処理液が溜まることを防止することができる。処理液が溜まりそれが乾燥するとパーティクルとなってウエハ汚染の原因となるが、処理液が溜まることを防止することにより、このような問題はなくなる。
【0052】
次に、垂直壁7aの中央部に設けられたシール機構90について説明する。図10は、図1に概略的に示したシール機構90およびその周辺部の詳細な構造を示す拡大断面図である。
【0053】
図10に示すように、垂直壁7aの中央部には、回転軸4を囲むようにして中空の筒状体310が配設されており、筒状体310の先端部310aと回転軸4との間にはわずかな隙間312が設けられている。筒状体310と回転軸4との間にはベアリング313および流体シール部材9が設けられており、筒状体310は回転軸4を回転可能にシールするようになっている。筒状体310およびベアリング313との間にはリング状の通路311が設けられており、この通路311には前述したガス供給配管53cと、通路311内のガスを排出するガス排出配管54eとが接続されている。また、通路311は、隙間312を介して処理空間20または30内に連通している。このような構成において、ガス供給配管54cを介して不活性ガスおよび/または酸素含有ガスを供給することにより、ガスは通路311から隙間312を経て、図中に矢印で示すように処理空間20または30内に流入する。このようにすることで、処理空間20または30内に不活性ガスおよび/または酸素含有ガスを供給して雰囲気調整を補助的に行うことができるとともに、回転軸4の周囲の隙間312に処理液が溜まることを防止することができる。
【0054】
次に、このように構成される基板処理装置1によって、図11に示す工程でエッチングされた半導体装置(ウエハW)の薬液処理を行う際の動作について説明する。
【0055】
最初に、図11の工程について説明する。図11の(a)に示すように、シリコンからなるウエハWの上に、Cu配線層71、SiNバリア層72、層間絶縁層73を形成し、その上にレジスト層74を形成し、フォトリソグラフィー技術により、レジスト層74に所定の配線パターンを形成する。なお、層間絶縁層73としては、SiO膜であってもよいし、高速化のために近年用いられつつある有機系の低誘電率材料からなるいわゆるlow−k膜であってもよい。
【0056】
次いで、図11の(b)に示すように所定のエッチングガスのプラズマを用いたプラズマエッチングにより、レジスト層74をマスク(レジストマスク)として、コンタクトホール75を形成する。この際に、エッチングガスの成分により、コンタクトホール75の側壁にポリマー層76が形成される。そして、エッチングの際にはこのポリマー層76が保護層として作用し、異方性の高いエッチングが行われる。
【0057】
エッチングが進行し、図11の(c)に示すように、Cu配線層71に達すると、Cuがスパッタされてポリマー層76の外側にCu付着物77が付着する。エッチングがCu配線層71に達した後も所定のオーバーエッチングが行われるが、それにより再びポリマーが形成され、図11の(d)に示すように、Cu付着物77の外側にポリマー層78が形成される。したがって、ポリマー層の内部にCuが存在している状態となる。
【0058】
この図11の(d)の状態のウエハWが基板処理装置1により処理される。この処理により以下に説明するように、レジストマスク(レジスト層)、ポリマー層およびCu付着物が除去される。この処理においては、まず、外側チャンバー7の外筒7cおよび内側チャンバー8の内筒8aをケーシング6の上へ退避させた状態で、図示しない搬送手段により下側から複数のウエハWをロータ5に装着し、保持機構273aおよび273bを保持状態としてウエハWを保持する。この際、前述の圧力センサーによりウエハWの受ける圧力を検出しながらロータ5に装着することにより、ウエハWの破壊が防止される。そして、外筒7cおよび内筒8aをロータ5の外側に配置して、図1に示すように密閉状態の処理空間30を形成する。
【0059】
次に、Cu配線層71の酸化を極力防止する観点から、不活性ガス供給源54から不活性ガス供給配管53および不活性ガス導入ポート51を介して処理空間30に不活性ガスを供給して、処理空間30を実質的に酸素を含まない不活性ガス雰囲気とする。
【0060】
その後、モータ3による回転駆動により、ロータ5を1〜500rpmの速度で低速回転させ、ウエハWを回転させながら、吐出ノズル32から所定の薬液(処理液)を吐出し、レジストマスクおよびポリマー層を溶解除去する。
【0061】
このレジストマスクおよびポリマー層の除去に際しては、まず吐出ノズル32から所定の薬液を数十秒間吐出する。この際にロータ5とともにウエハWを1〜500rpmの低速で回転させることにより、吐出された薬液をウエハWの表面上に拡散させる。この場合に、薬液の粘性に応じてロータ5の回転速度を制御することにより、薬液をウエハWの表面上に均一に拡散させることができ、レジストマスクおよびポリマー層を均一に溶解させることができる。例えば、薬液の粘性が高い場合には、上記範囲内において比較的高い回転数でロータ5を回転させるようにし、粘性の低い場合には比較的低い回転速度でロータ5を回転させるようにすることにより、薬液の均一拡散が可能となる。
【0062】
このようにしてレジストマスクおよびポリマー層を溶解させると、溶解反応済みの薬液がウエハWの表面に滞留することとなる。溶解反応済みの薬液は反応速度が低いため、このような溶解反応済みの薬液が滞留した場合には、一旦薬液の吐出を停止し、加熱されたNガスを吐出ノズル32から数秒間程度吐出させるとともに、モータ3の出力を上げて、ロータ5の回転速度を100〜3000rpm程度と、薬液供給の際の回転速度よりも高速にする。これにより、不活性ガスの供給圧力およびロータ5の回転による遠心力によりウエハWから溶解反応済みの薬液を除去する。この際に、溶解反応済みの薬液を効果的に除去するために、ロータ5の回転速度は薬液の粘性に応じて制御することが好ましい。
【0063】
以上のように溶解反応済みの薬液をウエハWの表面から除去した後、再びロータ5の回転速度を1〜500rpmとし、新しい薬液を吐出ノズル32から吐出する。このように薬液を供給する工程と、溶解反応済みの薬液を除去する工程とを数回〜数千回程度繰り返して行うことにより、反応性の高い新しい薬液をウエハWの表面に常に供給することができ、レジストマスクやポリマー層を効率良く除去することができる。
【0064】
このようにしてレジストマスク(レジスト層)74およびポリマー層78は除去され、ポリマー層76の一部も除去されるが、処理空間30内が不活性ガス雰囲気であるため、Cu付着物77は酸化されず、したがって薬液に溶解されないため図12の(a)に示すように周囲のポリマー層とともに除去されずに残存する。すなわち、上述したフッ酸(HF)、硫酸(HSO)、有機剥離剤等の薬液は、Cuの状態では溶解させることができず、CuOになって溶解可能となることから、不活性ガス雰囲気によってCu配線層71の酸化は抑制されるもののCu付着物77も除去することができない。
【0065】
そこで、本実施形態においては、上述のようにレジストマスクおよびポリマー層を除去後、不活性ガス供給源54からの不活性ガスの供給を継続した状態で、酸素含有ガス供給源57から酸素含有ガス供給配管56および酸素含有ガス導入ポート52を介して処理空間30に酸素含有ガスを供給し、処理空間30を所定の酸素濃度の不活性雰囲気とする。この場合に、コントローラ60によりマスフローコントローラ55,58を制御してこれらを所定の流量とすることにより、酸素濃度を制御する。
【0066】
このように処理空間30内の雰囲気制御を行った後、従前のレジストマスクおよびポリマー層の除去処理と同様に、ロータ5を回転させた状態で吐出ノズル32から薬液を吐出する。この際に、雰囲気中の酸素によりCu付着物が酸化されてCuOとなるため、供給された薬液により、図12の(b)に示すように、その酸化されたCuO付着物が溶解除去される。
【0067】
このようなCu付着物を除去する際に、空気中で除去処理を行う場合には、確かにCu付着物が酸化されて薬液により溶解除去されるが、その際にはCu配線層も酸化が進んでかなりの部分が溶解除去されてしまう。これに対して本実施形態のように、不活性ガス雰囲気中に微量の酸素含有ガスを導入した雰囲気で処理を行うことにより、Cu配線層の溶解除去される量を極力少なくして、Cu付着物を除去することが可能となる。
【0068】
この場合に、Cu付着物77の付着状態に応じて、かつCu配線層71に極力ダメージを与えないようにして酸素濃度を制御することが好ましい。この際の適切な酸素濃度は、Cu付着物の状態等に応じて変化するが、例えば5%以下程度の所定の濃度に設定する。この場合の酸素濃度の制御としては酸素含有ガス自体の濃度制御の他、ガスそのものを切り換えることによって酸素濃度を制御することもできる。例えば、空気とOガスの切換等が考えられる。
【0069】
このようにCu付着物77を除去する際にも、所定時間薬液を吐出後、Nガスの吐出およびロータ5の回転速度の上昇により溶解処理済みの薬液をウエハW表面から除去し、これらの工程を数回〜数千回程度繰り返して行うことにより、効率良くCu付着物を除去することができる。この方法は、薬液を除去した際に露出したCu付着物を雰囲気中の酸素により酸化させることができるので、より効果がある。
【0070】
このようにしてCu付着物77を除去した後、酸素含有ガスの供給を停止し、処理空間30内を再び酸素を実質的に含まない不活性ガス雰囲気とし、従前のレジストマスクおよびポリマー層の除去処理と全く同様に、薬液供給と溶解反応後の薬液除去とを繰り返し行うことにより、Cu配線層71の酸化を防止しつつ残存するポリマー層76を除去し、図12の(c)に示す状態とすることができる。
【0071】
このようにしてレジストマスク、ポリマー層、およびCu付着物の除去処理が終了後、吐出ノズル32からIPAまたは純水を吐出させて残存する反応生成物をウエハWから洗い流す。
【0072】
次いで、内筒8aを外筒7cの内側からケーシング6の外側退避させ、外側チャンバー7内に形成される処理空間20内にウエハWが位置している状態とする。この状態で、吐出ノズル22から純水を吐出させてウエハWをリンス処理し、最後にロータ5を高速で回転させてウエハWのスピン乾燥を行う。
【0073】
以上のようにCu付着物を除去する際に、不活性ガス雰囲気に微量の酸素含有ガスを添加して行うので、Cu付着物を酸化させて除去可能にするのに必要最小限の酸素量とすることができ、しかもレジストマスクおよびポリマー層除去の際には、酸素を実質的に含まない雰囲気で行うので、Cu配線層の酸化を極力防止してCu配線層をほとんど溶解除去させずにCu配線層へのダメージを少なくしてレジストマスク、ポリマー層、およびCu付着物の除去を行うことができる。
【0074】
従来は、Cuがスパッタされて付着すると、それを除去するためにCu配線層も除去されざるを得ないため、エッチングの際にCuスパッタが生じない方法を採用していた。すなわち、図11の(a)に示す状態で、まず層間絶縁層73のみをエッチングし、引き続きレジストマスクおよびポリマー層の除去を行い、その後、イオンよりもエネルギーの小さいラジカルを用いてSiNバリア層72をエッチングしてCuスパッタが生じないようにしていた。しかしながら、この場合には工程が煩雑となるとともに、ラジカルエッチングは等方的なエッチングであることからSiNバリア層72のエッチング形状が悪くなってしまう。これに対して、本実施形態ではCu配線層71にダメージを与えずにCu付着物の除去が可能となることから、このように工程が煩雑であるという問題やエッチング形状が悪いといった問題が生じない。
【0075】
なお、上記の実施形態において、最初にレジストマスクとポリマー層とを同時に除去したが、それぞれ異なる薬液を用いて別々の工程で除去してもよい。この場合には、例えば、まず内筒8aを外筒7cの内側へ装着した状態で吐出ノズル32から処理空間30へレジストマスク除去用の薬液を供給し、その後、内筒8aを退避させて吐出ノズル22から処理空間20へポリマー層除去用の薬液を供給すればよい。
【0076】
また、ポリマー層と金属付着物が同時に付着しているような場合には、必ずしも上述のように最初にポリマー層を溶解除去する必要はなく、上記金属付着物の溶解除去工程をポリマー層の溶解除去工程に先立って行ってもよい。
【0077】
さらに、以下の1〜4に示すように、ポリマー層を溶解除去する工程および金属付着物を溶解除去する工程を交互に、少なくとも一方の工程が複数回になるように繰り返し行うようにしてもよい。これにより複雑にポリマー層とCu付着物とが混ざり合った状態から、ポリマー層およびCu付着物の除去をより確実に行うことが可能となる。
1.ポリマー層除去−金属付着物除去−ポリマー層除去
2.金属付着物除去−ポリマー層除去−金属付着物除去
3.ポリマー層除去−金属付着物除去を1セットとして2回以上繰り返し
4.金属付着物除去−ポリマー層除去を1セットとして2回以上繰り返し
【0078】
上述のように、ポリマー層を溶解除去する工程は不活性雰囲気で行うことができ、金属付着物を溶解除去する工程は不活性ガスに微量の酸素含有ガスを添加した雰囲気で行うことができるから、上記のようにこれらの工程を交互に行う場合には上記2種類の雰囲気を切り替えて行えばよいが、これに限るものではない。
【0079】
本発明者らの解析結果によれば、基板に付着した金属付着物には酸素含有量の異なるものが複数種存在する場合があることが判明している。例えば、Cu付着物にはCu−richな付着物とCuO−richな付着物とが存在する場合がある。金属付着物の付着の態様はエッチング工程の進行状況と密接な関係があるため、表面近くではCu−richな付着物が主体となり、内部ではCuO−richな付着物が主体となるといったように、除去対象物表面からの距離に応じて付着物の性状が変化している場合がある。
【0080】
Cu−richな付着物を完全に酸化するためには多くの酸素を必要とするが、CuO−richな付着物に対しては必要とされる酸素は少量である。Cu配線層保護の観点より不活性ガスに添加する酸素量は必要最小限とすることが望ましいため、上記のようなCu−richな付着物およびCuO−richな付着物が存在する場合には、例えば以下の説明および図13に示す(a)〜(e)の手順により溶解除去処理を行うことが好適である。
(a)不活性ガス雰囲気(N雰囲気)でポリマー層の溶解除去を3分
(b)酸素を200ppm含む不活性ガス雰囲気にてCu−richな付着物の溶解除去を1分
(c)不活性ガス雰囲気でのポリマー層の溶解除去を3分
(d)酸素を100ppm含む不活性ガス雰囲気にてCuO−richな付着物の溶解除去を1分
(e)不活性ガス雰囲気でのポリマー層の溶解除去を3分
このような手順で溶解除去処理を行うことにより、Cu配線層の受けるダメージを一層低減しつつ、金属付着物およびポリマー層を除去することができる。
【0081】
以上は、エッチング後にポリマー層とともに付着したCu層を除去する場合について示したが、半導体デバイス製造において、ウエハの表面にCuめっきを施す工程があり、図14に示すように、ウエハWの表面にめっき層81が形成されるが、その際にウエハWの裏面等にCu付着物82が形成される場合がある。この場合にも上記図1〜図3に示す装置により、処理空間30を所定濃度の酸素を含む不活性ガス雰囲気とし、薬液を供給して従前の実施形態と同様の処理を行うことにより、めっき層81にダメージを与えることなくCu付着物82を除去することができる。
【0082】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。ここでは、以上のバッチ処理とは異なり、枚葉処理の例を示す。図15は枚葉式の基板処理装置を示す図である。この基板処理装置101は、ウエハWを収容するチャンバー102を有し、チャンバー102の上部開口は蓋体103で密閉可能となっており、これによりチャンバー102内に密閉された処理空間110が形成されるようになっている。
【0083】
チャンバー102内にはウエハWを水平にかつ回転可能に外側から支持する保持部材104が設けられ、保持部材104はモータ105により回転されるようになっている。
【0084】
処理空間110のウエハWの上方には吐出ノズル106が鉛直に配置されている。吐出ノズル106からは、図示しない供給源から供給された各種薬液、純水、IPA、Nガス、各種薬液が配管107を介して吐出可能となっている。
【0085】
チャンバー102の底壁には、使用済みの薬液、純水、IPAを排出する排液ポート111および処理空間110を排気する排気ポート112が設けられており、排液ポート111および排気ポート112には、それぞれ排液管113および排気管114が接続されている。
【0086】
チャンバー102の側壁には、処理空間110にNガスやArガス等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入ポート121およびOガス、空気、オゾン(O)等の酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス導入ポート122が設けられている。不活性ガス導入ポート121には不活性ガス供給配管123が接続され、不活性ガス供給源124からこの不活性ガス供給配管123を通って処理空間110に不活性ガスが供給される。また、酸素含有ガス導入ポート122には酸素含有ガス供給配管126が接続され、酸素含有ガス供給源127からこの酸素含有ガス供給配管126を通って処理空間110に酸素含有ガスが供給される。不活性ガス供給源124および酸素含有ガス供給源127には、それぞれヒーター124aおよ127aが取り付けられており、これらヒーター124a,127aにより処理空間110に導入される不活性ガスおよび酸素含有ガスを加熱してチャンバー内温度を上昇させることにより、薬液による溶解反応を促進することが可能となる。不活性ガス供給配管123および酸素含有ガス供給配管126には、それぞれマスフローコントローラ125および128が設けられており、これらによって、不活性ガスおよび酸素含有ガスの流量がコントロールされ、処理空間110内の雰囲気が調整可能となっている。これらマスフローコントローラ125および128の流量は、コントローラ130によって制御される。なお、マスフローコントローラの代わりに流量計を設け、手動で流量を調整するようにしてもよい。
【0087】
このように構成される基板処理装置101によって、前述の図11の(d)の状態のウエハWを処理する際には、まず、蓋体103を開けた状態で、図示しない搬送手段により保持部材104上にウエハを吸着保持させ、搬送手段を退避させた後、蓋体103を装着して密閉された処理空間110を形成する。
【0088】
次に、Cu配線層71の酸化を極力防止する観点から、不活性ガス供給源124から不活性ガス供給配管123および不活性ガス導入ポート121を介して処理空間110に不活性ガスを供給して、処理空間110を実質的に酸素を含まない不活性ガス雰囲気とする。
【0089】
その後、モータ105による回転駆動により、保持部材104を所定の速度で回転させ、吐出ノズル106から所定の薬液(処理液)を吐出し、レジストマスクおよびポリマー層を除去する。
【0090】
このレジストマスクおよびポリマー層の除去に際しては、まず吐出ノズル106から所定の薬液を数十秒間吐出する。この際に保持部材104とともにウエハWを所定速度で回転させることにより、吐出された薬液をウエハWの表面上に拡散させる。この場合に、薬液の粘性に応じて保持部材104の回転速度を制御することにより、薬液をウエハWの表面上に均一に拡散させることができ、レジストマスクおよびポリマー層を均一に溶解させることができる。
【0091】
このようにしてレジストマスクおよびポリマー層を溶解させると、溶解反応済みの薬液がウエハWの表面に滞留することとなる。溶解反応済みの薬液は反応速度が低いため、このような溶解反応済みの薬液が滞留した場合には、一旦薬液の吐出を停止し、加熱された不活性ガスを吐出ノズル106から数秒間程度吐出させるとともに、モータ105の出力を上げて、保持部材104の回転速度を高速にする。これにより、不活性ガスの供給圧力および保持部材104の回転による遠心力によりウエハWから溶解反応済みの薬液を除去する。この際に、溶解反応済みの薬液を効果的に除去するために、保持部材104の回転速度は薬液の粘性に応じて制御することが好ましい。
【0092】
このように溶解反応済みの薬液をウエハWの表面から除去した後、保持部材104の回転速度を元に戻し、新しい薬液を吐出ノズル106から吐出する。このように薬液を供給する工程と、溶解反応済みの薬液を除去する工程とを数回〜数千回程度繰り返して行うことにより、反応性の高い新しい薬液をウエハWの表面に常に供給することができ、レジストマスクやポリマー層を効率良く除去することができる。
【0093】
次に、このようにしてレジストマスクおよびポリマー層を除去後、不活性ガス供給源124からのNガスの供給を継続した状態で、酸素含有ガス供給源127から酸素含有ガス供給配管126および酸素含有ガス導入ポート122を介して処理空間110に酸素含有ガスを供給し、処理空間110を所定の酸素濃度のN雰囲気とする。この場合に、例えばコントローラ130によりマスフローコントローラ125,128を制御することによりこれらを所定の流量とすることにより、酸素濃度を制御する。
【0094】
このように処理空間110内の雰囲気制御を行った後、従前のレジストマスクおよびポリマー層の除去処理と同様に、保持部材104を回転させた状態で吐出ノズル106から薬液を吐出する。この際に、雰囲気中の酸素によりCu付着物が酸化されてCuOとなるため、供給された薬液により、図12の(b)に示すように、その酸化されたCuO付着物が溶解除去される。この場合に、Cu付着物77の付着状態に応じて、かつCu配線層71に極力ダメージを与えないようにして酸素濃度を制御することが好ましい。この際の適切な酸素濃度は、Cu付着物の状態等に応じて変化するが、例えば5%以下程度の所定の濃度に設定する。この場合の酸素濃度の制御としては酸素含有ガス自体の濃度制御の他、ガスそのものを切り換えることによって酸素濃度を制御することもできる。例えば、空気とOガスの切換等が考えられる。
【0095】
このようにCu付着物77を除去する際にも、所定時間薬液を吐出後、不活性ガスの吐出および保持部材104の回転速度の上昇により溶解処理済みの薬液をウエハW表面から除去し、これらの工程を数回〜数千回程度繰り返して行うことにより、効率良くCu付着物を除去することができる。この方法は、薬液を振り切った際に露出したCu付着物を雰囲気中の酸素により酸化させることができるので、より効果がある。
【0096】
このようにしてCu付着物77を除去した後、酸素含有ガスの供給を停止し、処理空間110内を再び酸素を実質的に含まない不活性ガス雰囲気とし、従前のレジストマスクおよびポリマー層の除去処理と全く同様に、薬液供給と溶解反応後の薬液除去とを繰り返し行うことにより、Cu配線層71の酸化を防止しつつ残存するポリマー層76を除去し、図12の(c)に示す状態とすることができる。
【0097】
このレジストマスク、ポリマー層、およびCu付着物の除去処理が終了後、吐出ノズル106からIPAまたは純水を吐出させて残存する反応生成物をウエハWから洗い流す。次いで、吐出ノズル106から純水を吐出させてウエハWをリンス処理し、最後に保持部材104とともにウエハWを高速で回転させてウエハWのスピン乾燥を行う。
【0098】
このように、本実施形態においても、Cu付着物を除去する際に、不活性ガス雰囲気に微量の酸素含有ガスを添加するので、Cu付着物を酸化させて除去可能にするのに必要最小限の酸素量とすることができ、しかもレジストマスクおよびポリマー層除去の際には、酸素を実質的に含まない雰囲気で行うので、Cu配線層の酸化を極力防止し、Cu配線層をほとんど溶解除去させずにCu配線層へのダメージを少なくしてレジストマスク、ポリマー層、およびCu付着物の除去を行うことができる。
【0099】
なお、このような枚葉式の基板処理装置においても、最初にレジストマスクとポリマー層とを同時に除去する代わりに、それぞれ異なる薬液を用いて別々の工程で除去してもよい。この場合には、例えば、最初に吐出ノズル106からレジストマスク除去用の薬液を供給してレジストマスクを除去し、その後吐出ノズル106からポリマー層除去用の薬液を供給するようにすればよい。
【0100】
また、従前の実施形態と同様、ポリマー層と金属付着物が同時に付着しているような場合には、必ずしも上述のように最初にポリマー層を溶解除去する必要はなく、上記金属付着物の溶解除去工程をポリマー層の溶解除去工程に先立って行ってもよい。
【0101】
さらに、以下の1〜4に示すように、ポリマー層を溶解除去する工程および金属付着物を溶解除去する工程を交互に、少なくとも一方の工程が複数回になるように繰り返し行うようにしてもよい。
1.ポリマー層除去−金属付着物除去−ポリマー層除去
2.金属付着物除去−ポリマー層除去−金属付着物除去
3.ポリマー層除去−金属付着物除去を1セットとして2回以上繰り返し
4.金属付着物除去−ポリマー層除去を1セットとして2回以上繰り返し
【0102】
さらにまた、付着物の表面付近にCu−richな付着物が存在し、付着物の内側にCuO−richな付着物が存在する場合にも、従前の実施形態と同様にして、付着物を溶解除去することができる。
【0103】
また、このような枚葉式の基板処理装置を、図14に示したCuめっき後のウエハの処理に適用することもできる。この場合には、ウエハWを、その裏面を上にした状態で、保持部材104で保持し、処理空間110を所定濃度の酸素を含む不活性ガス雰囲気とし、薬液を供給して同様の処理を行うことにより、めっき層81にダメージを与えることなくCu付着物82を除去することができる。この場合に、めっき層81のダメージをより一層低減する観点から、仕切壁を設ける等の手段によりウエハWのめっき層81を形成した部分のみを酸素濃度の低い雰囲気にすることが好ましい。また、この場合に、保持部材104の下方に空間があることから、その部分に吐出ノズルを設けることができるので、ウエハWを、その表面を上にした状態で保持しても、めっき層81にダメージを与えることなくCu付着物を除去することができる。
【0104】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、Cu付着物を除去する場合について説明したが、酸化することにより溶解性が変化する金属であれば同様のメカニズムにより溶解除去することが可能である。このような金属としてはRuおよびPtを挙げることができる。
【0105】
また、上記実施形態では、不活性ガス雰囲気に酸素含有ガスを導入することにより酸素を供給したが、これに限らず、処理液として供給する薬液中に酸素を溶解させ、薬液と酸素とを同時に供給してもよい。この場合にも溶解させる酸素の量を制御すれば、金属付着物を酸化させて除去可能にするのに必要最小限の酸素量とすることができ、金属層の酸化を極力防止して金属付着物を除去することができる。
【0106】
さらに、レジストマスクおよびポリマー層をともに薬液(処理液)で除去する場合について示したが、レジストマスクをドライアッシングで除去してからポリマー層を除去する場合にも適用可能である。さらにまた、半導体ウエハに適用した場合について示したが、これに限らず、液晶表示装置(LCD)用基板等、他の基板の処理にも適用することができる。
【0108】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、金属層を有する基板に付着したポリマー層と金属付着物とを処理液によって除去する際、具体的には基板上に少なくとも金属層およびその上の絶縁層を形成し、絶縁層を金属層に達するまでエッチングした後に残存するポリマー層およびポリマー層内部に存在する金属層がスパッタされて付着した金属付着物、またはそれらに加えてレジストマスクを処理液によって除去する際に、チャンバー内に不活性ガスを導入してチャンバー内を不活性ガス雰囲気にしてから、チャンバー内に処理液を供給してポリマー層、またはレジストマスクおよびポリマー層を除去し、チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入してチャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にしてから、チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された付着物を溶解除去するので、金属付着物を除去する際に、金属付着物を酸化させて除去可能にするのに必要最小限の酸素量とすることができ、しかもポリマー層、またはレジストマスクおよびポリマー層除去の際には、酸素ガスを実質的に含まない雰囲気で行うので、金属層の酸化を極力防止して処理液による金属層へのダメージを生じさせずに金属付着物を除去することができる。
【0109】
さらに、チャンバーに不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、チャンバーに酸素含有ガスを導入する酸素ガス導入手段と、チャンバー内に基板に付着したポリマー層を除去する第1の処理液を導入する第1の処理液導入手段と、ャンバー内に基板に付着した金属付着物を除去する第2の処理液を導入する第2の処理液導入手段とを設け、ポリマー層を除去する際には、チャンバー内に不活性ガスを導入してチャンバー内を不活性ガス雰囲気にしつつ、前記チャンバー内に第1の処理液を供給し、金属付着物を除去する際には、チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入してチャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にしつつ、前記チャンバー内に第2の処理液を供給するので、金属付着物を除去する際に、金属付着物を酸化させて除去可能にするのに必要最小限の酸素量とすることができ、しかもポリマー層除去の際には、酸素ガスを実質的に含まない雰囲気で行うので、金属層の酸化を極力防止して処理液による金属層へのダメージを生じさせずに金属付着物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するために用いる一実施形態に係る基板処理装置の外側チャンバーの内部に内側チャンバーを配置した状態を示す断面図。
【図2】本発明の方法を実施するために用いる一実施形態に係る基板処理装置の内側チャンバーを外側チャンバーの外部に出した状態を示す断面図。
【図3】図1の基板処理装置のA−A線による断面図。
【図4】図1の基板処理装置のロータを示す斜視図。
【図5】ロータの保持機構を保持状態と解除状態との間で切り換える切換部材とモータ側の垂直壁の要部を示す分解斜視図。
【図6】保持機構が解除状態にある時の切換部材および突起部の状態を示す斜視図。
【図7】保持機構が保持状態にある時の切換部材および突起部の状態を示す斜視図。
【図8】図4に示すロータのアーム、バランスウエイトおよび突起部を示す斜視図。
【図9】図1の基板処理装置の切換機構およびその周辺部の拡大断面図。
【図10】図1の基板処理装置のシール機構およびその周辺部の拡大断面図。
【図11】本発明の一実施形態に係る基板処理方法が適用される半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図12】本発明の一実施形態に係る基板処理方法の処理工程を説明するための断面図。
【図13】本発明の一実施形態に係る基板処理方法を適用した複数種のCu付着物を除去する処理手順における処理時間と酸素濃度との関係を示すグラフ。
【図14】本発明の他の実施形態に係る基板処理方法に適用される半導体ウエハを示す断面図。
【図15】本発明の方法を実施するために用いる他の実施形態に係る基板処理装置を示す断面図。
【符号の説明】
1,101……基板処理装置
5……ロータ
7,8,102……チャンバー
20,30,110……処理空間
22,32,106……吐出ノズル
51,121……不活性ガス導入ポート
52,122……酸素含有ガス導入ポート
54,124……不活性ガス供給源
57,127……酸素含有ガス供給源
55,58,125,128……マスフローコントローラ
60,130……コントローラ
71……Cu配線層
72……SiNバリア層
73……層間絶縁層
74……レジスト層(レジストマスク)
75……コンタクトホール
76,78……ポリマー層
77……Cu付着物(金属付着物)
W……半導体ウエハ(基板)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for removing metal deposits on a substrate with a processing liquid, for example, in a semiconductor device manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the semiconductor device manufacturing process, design rules have been increasingly miniaturized, and accordingly, from the viewpoint of speeding up, Cu having lower electrical resistance is being used as a wiring layer in place of conventional Al.
[0003]
When the Cu wiring layer is formed in multiple layers, a lower Cu wiring layer is formed on a semiconductor wafer which is a substrate to be processed, and a SiN barrier layer and an interlayer insulating layer are sequentially formed on the Cu wiring layer. A resist pattern is formed thereon by a lithography technique, and a contact hole reaching the metal wiring layer is formed by dry-etching a film formed on the semiconductor wafer according to the pattern using the resist as a mask. Thereafter, the resist mask is removed by dry ashing, and then the remaining resist mask and the polymer layer which is an etching residue in the hole are removed with hydrofluoric acid (HF), sulfuric acid (H2SO4Or an upper layer Cu wiring and a buried layer are formed on the interlayer insulating layer and in the contact hole.
[0004]
By the way, in the dry etching, the interlayer insulating layer is etched by plasma of the etching gas while forming the polymer layer on the side wall of the hole, so that the polymer layer remains in the hole as described above. When Cu reaches the Cu wiring layer, Cu is sputtered and scattered, so that the sputtered Cu adheres onto the polymer layer. Therefore, it is necessary to remove this Cu deposit along with the polymer layer.
[0005]
On the other hand, Cu is used as a plating metal in the semiconductor device manufacturing process, but Cu may adhere to the back surface of the semiconductor wafer during plating. It is necessary to remove the Cu adhering in this way, and in this case as well, it is conceivable to clean with the above-described cleaning treatment liquid.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, Cu is not removed by simply supplying the cleaning treatment liquid, and it is necessary to oxidize Cu to CuO once. That is, in the state of Cu, it is insoluble in the cleaning treatment solution, but becomes soluble in the cleaning treatment solution by being oxidized to CuO and can be removed.
[0007]
For this reason, in any of the above cases, when treated in air, it is conceivable that the Cu deposits are oxidized and then dissolved and removed with a chemical solution, but in this case, the Cu wiring layer and the Cu plating layer are dissolved. It is removed and damages these metal layers.
[0008]
This invention is made | formed in view of this situation, Comprising: It aims at providing the substrate processing method and substrate processing apparatus which can remove the metal adhering to a board | substrate without damaging a metal layer.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  To solve the above problem,First of the present invention1According to the aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method for removing a polymer layer and metal deposits attached to a substrate having a metal layer with a processing liquid,
  Loading the substrate into the chamber;
  SaidIntroducing an inert gas into the chamberSaidMake the chamber an inert gas atmosphere,SaidSupplying a treatment liquid into the chamber to dissolve and remove the polymer layer;
  Introducing an inert gas and an oxygen-containing gas into the chamber;SaidInside the chamberIt is possible to oxidize the metal depositOxygen concentrationInert gasAtmosphereSaidSupplying a treatment liquid into the chamber and dissolving and removing deposits oxidized by oxygen in the atmosphere in the chamber;
A substrate processing method is provided.
[0013]
In this case, the step of dissolving and removing the deposit may be performed after the step of dissolving and removing the polymer layer, or may be performed before the step of dissolving and removing the polymer layer. Further, the step of dissolving and removing the polymer layer and the step of dissolving and removing the deposit may be alternately performed so that at least one step is performed a plurality of times.
[0014]
  First of the present invention2According to the above aspect, at least a metal layer and an insulating layer thereover are formed on the substrate, and the insulating layer exists after the etching until the metal layer is etched.,A substrate processing method for removing metal deposits deposited by sputtering a metal layer with a processing solution,
  Loading the etched substrate into the chamber;
  SaidIntroducing an inert gas into the chamberSaidMake the chamber an inert gas atmosphere,SaidSupplying a treatment liquid into the chamber to dissolve and remove the polymer layer to expose metal deposits;
  Thereafter, an oxygen-containing gas is introduced into the chamber,SaidInside the chamberIt is possible to oxidize the metal depositOxygen concentrationInert gasAn atmosphere, supplying a treatment liquid into the chamber, and dissolving and removing exposed deposits oxidized by oxygen in the chamber atmosphere;
  Then stop supplying oxygen-containing gas and againSaidMake the chamber an inert gas atmosphere,SaidSupplying a treatment liquid into the chamber and dissolving and removing the remaining polymer layer;
A substrate processing method is provided.
[0015]
  First of the present invention3According to the above aspect, the resist mask, the polymer layer, and the interior of the polymer layer that remain after forming at least the metal layer and the insulating layer thereover on the substrate and etching the insulating layer until reaching the metal layer using the photoresist layer as a mask A substrate processing method for removing metal deposits deposited by sputtering of a metal layer existing in a processing solution,
  Loading the etched substrate into the chamber;
  SaidIntroducing an inert gas into the chamber to make the chamber an inert gas atmosphere, supplying a treatment liquid into the chamber and dissolving and removing the resist mask;
  Inert gas atmosphereSaidSupplying a treatment liquid into the chamber to dissolve and remove the polymer layer, and exposing a metal deposit inside the polymer layer;
  Thereafter, an oxygen-containing gas is introduced into the chamber,SaidInside the chamberIt is possible to oxidize the metal depositOxygen concentrationInert gasAn atmosphere, supplying a treatment liquid into the chamber, and dissolving and removing exposed deposits oxidized by oxygen in the chamber atmosphere;
  Thereafter, the supply of the oxygen-containing gas is stopped, and the inside of the chamber is made an inert gas atmosphere again.SaidSupplying a treatment liquid into the chamber and dissolving and removing the remaining polymer layer;
A substrate processing method is provided.
[0016]
  Above3In this aspect, the step of dissolving and removing the resist mask and the step of dissolving and removing the polymer layer and exposing the metal deposit inside the polymer layer can be performed simultaneously.
[0017]
  First of the present invention4From the point of viewA first deposit made of a polymer attached to a substrate having a metal layer, a second deposit containing a metal, and a third deposit containing a metal and having a composition different from that of the second deposit A substrate processing method for removing the substrate with a processing solution,
Loading the substrate into the chamber;
Introducing an inert gas into the chamber to make the chamber an inert gas atmosphere, supplying a treatment liquid into the chamber to dissolve and remove the first deposit made of polymer;
An inert gas and an oxygen-containing gas are introduced into the chamber so that the inside of the chamber has an inert gas atmosphere having an oxygen concentration that can oxidize the second deposit, and a treatment liquid is contained in the chamber. And dissolving and removing the second deposit oxidized by oxygen in the atmosphere in the chamber;
An inert gas and an oxygen-containing gas are introduced into the chamber so that the inside of the chamber has an inert gas atmosphere having an oxygen concentration that can oxidize the third deposit, and a treatment liquid is contained in the chamber. And dissolving and removing the third deposit oxidized by oxygen in the atmosphere in the chamber;
A substrate processing method comprising:Is provided.
[0018]
  Above4In this aspect, the first deposit is obtained by performing the dissolution and removal treatment in the atmosphere having the first oxygen concentration, and the second deposit is obtained by performing the dissolution and removal treatment in the atmosphere having the second oxygen concentration. Can be removed. Further, the third deposit can be removed by performing the dissolution removal treatment of the deposit at a third oxygen concentration different from the first and second oxygen concentrations.
[0019]
  Above2Perspective and number3In this aspect, the step of dissolving and removing the deposit and the step of dissolving and removing the remaining polymer layer may be alternately performed so that at least one step is performed a plurality of times.
[0020]
  Above1Point of view, no.2Point of view, and3In this aspect, the polymer layer is preferably dissolved and removed by repeatedly supplying the treatment liquid and removing the treatment liquid from the substrate. In addition, the above3In this aspect, the resist mask is preferably dissolved and removed by repeatedly supplying the treatment liquid and removing the treatment liquid from the substrate.
[0021]
  In addition, the above1Point of view, no.2Point of view, and3In the substrate processing method according to the above aspect, when oxidizing the metal deposit, it is preferable to control the oxygen concentration in the chamber in accordance with the adhesion state of the metal deposit. Furthermore, Cu, Ru and Pt can be cited as applicable metal deposits in any of the above substrate processing methods. Furthermore, the above4The substrate processing method according to the above aspect is applied to the treatment of deposits including a first deposit mainly composed of a polymer and a second deposit mainly composed of at least one of Cu, Ru and Pt. Can do.
[0022]
In any of the above substrate processing methods, it is preferable that the deposits are dissolved and removed by repeatedly supplying the processing liquid and removing the processing liquid from the substrate.
[0023]
  First of the present invention5According to the viewpoint, adhered to the substrate having a metal layerWith polymer layerMetal depositsWhenA substrate processing apparatus for removing the substrate with a processing liquid,
  A chamber for housing the substrate;
  An inert gas introduction means for introducing an inert gas into the chamber;
  Oxygen gas introducing means for introducing oxygen-containing gas into the chamber;
  An exhaust means for exhausting the chamber;
  First treatment liquid introduction means for introducing a first treatment liquid for removing the polymer layer attached to the substrate in the chamber;
  Remove metal deposits on the substrate in the chamberSecondIntroduce treatment solutionSecondTreatment liquid introduction means;
  A drainage means for draining the processing liquid supplied into the chamber;
Equipped withAnd
  When removing the polymer layer, an inert gas is introduced into the chamber to make the chamber an inert gas atmosphere, and a first treatment liquid is supplied into the chamber.
  When removing the metal deposit, an inert gas and an oxygen-containing gas are introduced into the chamber so that the inside of the chamber has an inert gas atmosphere with an oxygen concentration sufficient to oxidize the metal deposit. While supplying the second processing liquid into the chamberA substrate processing apparatus is provided.
[0025]
  First of the present invention1According to this aspect, the substrate is loaded into the chamber, an inert gas is introduced into the chamber to make the chamber an inert gas atmosphere, and then the treatment liquid is supplied into the chamber to remove the polymer layer. Introducing an inert gas and oxygen-containing gas into the chamberIt is possible to oxidize the metal depositOxygen concentrationInert gasSince the processing solution is supplied into the chamber after the atmosphere has been set up and the deposits oxidized by oxygen in the chamber atmosphere are dissolved and removed, the metal deposits are oxidized and removed when the metal deposits are removed. The amount of oxygen necessary to enable the treatment can be reduced, and the removal of the polymer layer is performed in an atmosphere that does not substantially contain oxygen gas. Metal deposits can be removed without causing damage to the metal layer. Specifically, the first aspect of the present invention.2As described above, at least a metal layer and an insulating layer thereon are formed on the substrate, and after the insulating layer is etched until it reaches the metal layer, the remaining polymer layer and the metal layer existing inside the polymer layer are sputtered and adhered. By performing such treatment when removing the deposited metal deposits with the treatment liquid, the metal deposits can be removed without causing damage to the metal layer by the treatment liquid as much as possible by preventing the metal layer from being oxidized. Can do.
[0026]
  First of the present invention3According to the above aspect, the resist mask, the polymer layer, and the interior of the polymer layer that remain after forming at least the metal layer and the insulating layer thereover on the substrate and etching the insulating layer until reaching the metal layer using the photoresist layer as a mask In removing the metal deposits deposited by sputtering the metal layer present in the substrate, the substrate after etching is loaded into the chamber, an inert gas is introduced into the chamber, and the chamber is filled with the inert gas. The atmosphere is removed, the resist mask and the polymer layer are removed, and metal deposits inside the polymer layer are exposed. Then, an oxygen-containing gas is introduced into the chamber,It is possible to oxidize the metal depositOxygen concentrationInert gasIn this state, a processing solution is supplied into the chamber to dissolve and remove the exposed deposits oxidized by oxygen in the atmosphere in the chamber. Since the remaining polymer layer is removed by supplying the treatment liquid into the chamber after making the atmosphere of inert gas, the minimum necessary to oxidize the metal deposit and make it removable when removing the metal deposit The amount of oxygen can be limited, and the resist mask and the polymer layer are removed in an atmosphere that does not substantially contain oxygen gas. The metal deposit can be removed without causing any damage.
[0027]
  First of the present invention5According to the above aspect, an inert gas introducing means for introducing an inert gas into the chamber, an oxygen gas introducing means for introducing an oxygen-containing gas into the chamber,First treatment liquid introduction means for introducing a first treatment liquid for removing the polymer layer attached to the substrate in the chamber;Remove metal deposits on the substrate in the chamberSecondIntroduce treatment solutionSecondA treatment liquid introduction means,When removing the polymer layer, an inert gas is introduced into the chamber to make the chamber an inert gas atmosphere, and the first treatment liquid is supplied into the chamber to remove metal deposits. Introducing an inert gas and an oxygen-containing gas into the chamber so that the inside of the chamber is an inert gas atmosphere having an oxygen concentration that can oxidize the metal deposit, and the second treatment is performed in the chamber. Supply liquidSoWhen removing metal deposits, the minimum amount of oxygen necessary to oxidize and remove the metal deposits can be obtained, and when removing the polymer layer, oxygen gas is substantially contained. Since it is performed in a non-atmosphere, the metal deposit can be removed without causing the metal layer to be oxidized as much as possible and causing no damage to the metal layer by the treatment liquid.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are sectional views showing a substrate processing apparatus for carrying out the method of the present embodiment. FIG. 1 shows a state in which an inner chamber 8 is arranged inside an outer chamber 7, and FIG. The state where the chamber 8 is taken out of the outer chamber 7 is shown. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0029]
The substrate processing apparatus 1 removes a resist mask, a polymer layer that is an etching residue, and metal deposits that are sputtered and attached after etching of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) W. The provided support wall 2, the motor 3 fixed to the support wall 2 with the rotary shaft 4 horizontal, the rotor 5 attached to the rotary shaft 4 of the motor 3, and the motor 5 attached horizontally to the support wall 2, 3 and a cylindrical casing 6 surrounding the rotary shaft 4, an outer chamber 7 supported by the casing 6 and configured to surround the rotor 5, and an inner side of the outer chamber 7 as shown in FIG. And an inner chamber 8 for performing the chemical treatment in the state.
[0030]
The rotor 5 can hold a plurality of (for example, 26) vertical wafers W arranged in a horizontal direction. Together with the held plurality of wafers W, the rotor 3 is rotated by the motor 3 via the rotating shaft 4. It is designed to be rotated. The structure of the rotor 5 will be described later.
[0031]
The outer chamber 7 has a vertical wall 7 a on the motor 3 side, a vertical wall 7 b on the tip side, and a cylindrical outer cylinder 7 c provided outside the rotor 5 at a predetermined interval. A seal mechanism 90 (to be described later) is provided at the center of the vertical wall 7b to seal between the rotary shaft 4 and the center. The outer cylinder 7c can be retracted to the casing 6 side when the wafer W is loaded.
[0032]
The inner chamber 8 has a cylindrical inner cylinder 8a having a smaller diameter than the outer cylinder 7c of the outer chamber 7, and the inner cylinder 8a is movable between the chemical solution processing position of FIG. 1 and the retracted position of FIG. It has become. As shown in FIG. 1, when the inner cylinder 8a is in the chemical solution processing position inside the outer cylinder 7c of the outer chamber 7, a processing space 30 defined by the inner cylinder 8a and the vertical walls 7a and 7b is formed. 2, when the inner cylinder 8a is in the retracted position, a processing space 20 defined by the outer chamber 7 is formed. Note that the processing space 20 and the processing space 30 are sealed by a sealing mechanism.
[0033]
In the vicinity of the upper end of the processing space 20, two discharge nozzles 22 (see FIG. 3) having a large number of discharge ports 21 are arranged along the horizontal direction. From the discharge nozzle 22, pure water, IPA, N supplied from a supply source (not shown)2Gas and various chemicals can be discharged.
[0034]
Near the upper end of the processing space 30, two discharge nozzles 32 having a large number of discharge ports 31 are provided in a state of being attached to the inner cylinder 8 a. From the discharge nozzle 32, various chemicals supplied from a supply source (not shown), pure water, IPA, N2Gas can be discharged.
[0035]
The chemical liquid (processing liquid) discharged from the discharge nozzles 22 and 32 can dissolve and remove the resist, the polymer layer, and the metal deposit. Examples of such chemical liquid include hydrofluoric acid (HF) and sulfuric acid (H2SO4), Or organic release agents.
[0036]
A lower portion of the vertical wall 7b on the front end side of the outer chamber 7 is provided with a first drain port 41 for discharging the used chemical solution, pure water, and IPA from the processing space 30 in the state of FIG. Below the first drainage port 41, a second drainage port 42 for discharging the used chemical solution, pure water, and IPA from the processing space 20 in the state of FIG. 2 is provided. A first drain pipe 43 and a second drain pipe 44 are connected to the first drain port 41 and the second drain port 42, respectively.
[0037]
Further, a first exhaust port 45 for exhausting the processing space 30 in the state of FIG. 1 is provided above the vertical wall 7b, and above the first exhaust port 45, the processing space in the state of FIG. A second exhaust port 46 for exhausting 20 is provided. A first exhaust pipe 47 and a second exhaust pipe 48 are connected to the first exhaust port 45 and the second exhaust port 46, respectively.
[0038]
Further, an inert gas such as N is added to the processing space 30 at the center of the vertical wall 7b.2An inert gas introduction port 51 for introducing gas, Ar gas, and the like, and an oxygen-containing gas such as O2Gas, air, ozone (O3) And the like, an oxygen-containing gas introduction port 52 is provided. An inert gas supply pipe 53 is connected to the inert gas introduction port 51, and the inert gas is supplied from the inert gas supply source 54 to the processing space 30 through the inert gas supply pipe 53. An oxygen-containing gas supply pipe 56 is connected to the oxygen-containing gas introduction port 52, and oxygen-containing gas is supplied from the oxygen-containing gas supply source 57 to the processing space 30 through the oxygen-containing gas supply pipe 56. Heaters 54a and 57a are respectively attached to the inert gas supply source 54 and the oxygen-containing gas supply source 57, and the inert gas and the oxygen-containing gas introduced into the processing space 30 are heated by the heaters 54a and 57a. By increasing the temperature in the chamber, it is possible to promote the dissolution reaction by the chemical solution. The inert gas supply pipe 53 and the oxygen-containing gas supply pipe 56 are provided with mass flow controllers 55 and 58, respectively.2Gas and O2The gas flow rate is controlled, and the atmosphere in the processing space 30 can be adjusted.
[0039]
The inert gas supply source 54 is further connected to inert gas supply pipes 53a and 53b provided with mass flow controllers 55a and 55b, respectively. The oxygen-containing gas supply source 57 is connected to oxygen-containing gas supply pipes 56a and 56b provided with mass flow controllers 58a and 58b, respectively. The inert gas supply pipe 53a and the oxygen-containing gas supply pipe 56a merge to form a gas supply pipe 53c, and the inert gas supply pipe 53b and the oxygen-containing gas supply pipe 56b merge to form a gas supply pipe 53d. It has become. The gas supply pipe 53c is connected to a cylindrical body 310, which will be described later, provided at the center of the vertical wall 7a. The gas supply pipe 53d branches into two systems and is connected to a boss 301 near the switching member 292a or 292b described later.
[0040]
The flow rate of these mass flow controllers 55, 55 a, 55 b, 58, 58 a and 58 b is controlled by the controller 60. A flow meter may be provided instead of the mass flow controller, and the flow rate may be adjusted manually.
[0041]
A switching mechanism 80 (to be described later) for switching the rotor 5 between the holding state and the released state is provided at a predetermined position of the vertical wall 7a.
[0042]
As shown in FIG. 4, the rotor 5 includes a pair of disks 270a and 270b arranged at a predetermined interval, and a first locking member that is installed on the disks 270a and 270b and that forms a pair on each side. 271a, 271b, second locking members 272a, 272b, and a pair of holding mechanisms 273a, 273b for holding the wafer W locked by the locking members 271a, 271b, 272a, 272b from below. .
[0043]
The first locking members 271a and 271b and the second locking members 272a and 272b have a plurality of grooves 275, and the wafer W is locked in a state where the peripheral edge of the wafer W is inserted into the grooves 275. Is configured to do. Note that a pressure sensor is attached to any of these locking members.
[0044]
The holding mechanism 273a includes an arm 280a arranged inside the disk 270a, a balance weight 281a arranged outside the disk 270a, an arm 284a arranged inside the disk 270b, and an outside of the disk 270b. A balance weight 285a and a holding member 283a for connecting the arms 280a and 284a are provided. The arm 280a and the balance weight 281a are connected to each other by a rotating shaft that passes through the disk 270a, and the arm 284a and the balance weight 285a are connected to each other by a rotating shaft that passes through the disk 270b, and rotate integrally. ing. On the other hand, the holding mechanism 273b, like the holding mechanism 273a, has an arm 280b arranged inside the disk 270a, a balance weight 281b arranged outside the disk 270a, an arm 284b arranged inside the disk 270b, A balance weight 285b disposed outside the disk 270b and a holding member 283b for connecting the arms 280b and 284b are provided. The arm 280b and the balance weight 281b are connected to each other by a rotating shaft that passes through the disk 270a, and the arm 284b and the balance weight 285b are connected to each other by a rotating shaft that passes through the disk 270b. ing. A plurality of grooves 286 into which the periphery of the wafer W is inserted are formed in the holding members 283a and 283b of the holding mechanisms 273a and 273b.
[0045]
Further, lock pins 287 for locking the balance weights 281a, 281b, 285a, 285b when the holding mechanisms 273a, 273b are closed are provided on the outer surfaces of the disks 270a, 270b. The lock pin 287 also functions as a stopper for preventing the balance weights 281a, 281b, 285a, 285b from opening more than necessary and hitting the chamber wall. Furthermore, as shown in FIGS. 5 and 6, the balance weights 285a and 285b are provided with projections 288a and 288b inserted into grooves 293a and 293b of switching members 292a and 292b, which will be described later, respectively.
[0046]
As shown in FIGS. 5 and 6, a circumferential guide groove 290 is formed in the vertical wall 7 a on the motor 3 side, and a position corresponding to the holding mechanisms 273 a and 273 b in the middle of the guide groove 290. Circular openings 291a and 291b are formed. Then, cylindrical switching members 292a and 292b are inserted into the openings 291a and 291b, respectively, so as to be rotatable in the θ direction. These switching members 292 a and 292 b function as one component of the switching mechanism 80. Arc-shaped grooves 293a and 293b are formed in front of the switching members 292a and 292b, respectively, and these grooves 293a and 293b are connected to the guide groove 290 by rotating the switching members 292a and 292b. Switching between a state (see FIG. 7) and a state not continuous with the guide groove 290 (see FIG. 6) is possible. In addition, protrusions 288a and 288b provided on the balance weights 285a and 285b are inserted into the grooves 293a and 293b, and a holding mechanism is provided via the balance weights 285a and 285b by the rotation of the switching members 292a and 292b. 273a and 273b can be switched between the holding state and the release state.
[0047]
When the switching members 292a and 292b are rotated so that the grooves 293a and 293b do not continue to the guide groove 290 and the balance weights 285a and 285b are in the vertical posture as shown in FIG. 8, the holding mechanisms 273a and 273b Is in the holding release state indicated by the solid line in FIG.
[0048]
On the other hand, as shown in FIG. 7, the switching members 292a and 292b are connected to the guide grooves 290 so that the balance weights 285a and 285b are opened on the upper side so that the holding mechanisms 273a and 293b are opened. 273b is in a closed state indicated by a two-dot chain line in FIG. Thus, when the holding mechanisms 273a and 273b are in the holding state, a plurality of, for example, 26 wafers W locked by the locking members 271a, 271b, 272a and 272b are held from below by the holding members 283a and 283b. At the same time, when the guide groove 290 continues, the protrusions 288a and 288b can move along the guide groove 290, and the rotor 5 can be rotated while maintaining the holding state. In this case, the holding mechanisms 273a and 273b are kept constant regardless of the rotation angle of the rotor 5, so that the holding of the wafer W is not released when the rotor 5 is rotated. For this reason, it is possible to prevent the wafer W from protruding from the rotor 5 during the cleaning process or the drying process to prevent the supply of the cleaning liquid or the dry gas, or the wafer W from jumping out of the rotor 5 and being damaged.
[0049]
Next, the switching mechanism 80 including the switching members 292a and 292b and the surrounding structure will be described. In the switching mechanism 80, since the structure on the switching member 292a side and the structure on the switching member 292b side are substantially the same, only the structure on the switching member 292a side will be described here. FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a portion of the switching mechanism 80 on the switching member 292a side and its peripheral portion.
[0050]
As shown in FIG. 9, a boss 301 having a through hole continuous with the opening 291a is disposed on the motor 3 side of the opening 291a provided in the vertical wall 7a. The switching member 292a The boss 301 is inserted into the through hole with a slight clearance 302. A gap 305 is formed between the tip of the switching member 292a and the opening 291a. A rotating cylinder 300 is provided on the motor 3 side of the boss 301, and the switching member 292 a is connected to the rotating cylinder 300 and is rotated by operating the rotating cylinder 300.
[0051]
A ring-shaped passage 303 is formed inside the boss 301, and the above-described gas supply pipe 53 d is connected to a predetermined portion of the passage 303. In addition, a narrow ring-shaped passage 304 extending toward the processing space 20 or 30 is provided inside the boss 301 so as to be continuous with the ring-shaped passage 303, and this passage 304 is a switching member. It communicates with a gap 305 between 292a and the vertical wall 7a. In such a configuration, by supplying an inert gas and / or an oxygen-containing gas via the gas supply pipe 53d, the gas flows from the passage 303 through the passage 304 into the processing space 20 or 30 through the gap 305. In this way, the inert gas and / or oxygen-containing gas can be supplied into the processing space 20 or 30 to assist the atmosphere adjustment, and the gap 305 between the switching member 292a and the vertical wall 7a. Therefore, it is possible to prevent the treatment liquid from being accumulated. When the processing liquid is accumulated and dried, it becomes particles and causes wafer contamination. However, by preventing the processing liquid from accumulating, such a problem is eliminated.
[0052]
Next, the seal mechanism 90 provided at the center of the vertical wall 7a will be described. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a detailed structure of the sealing mechanism 90 schematically shown in FIG. 1 and its peripheral portion.
[0053]
As shown in FIG. 10, a hollow cylindrical body 310 is disposed at the center of the vertical wall 7 a so as to surround the rotation shaft 4, and between the distal end portion 310 a of the cylindrical body 310 and the rotation shaft 4. Is provided with a slight gap 312. A bearing 313 and a fluid seal member 9 are provided between the cylindrical body 310 and the rotary shaft 4, and the cylindrical body 310 seals the rotary shaft 4 so as to be rotatable. A ring-shaped passage 311 is provided between the cylindrical body 310 and the bearing 313, and the gas supply pipe 53 c and the gas discharge pipe 54 e for discharging the gas in the passage 311 are provided in the passage 311. It is connected. The passage 311 communicates with the processing space 20 or 30 through the gap 312. In such a configuration, by supplying an inert gas and / or an oxygen-containing gas through the gas supply pipe 54c, the gas passes through the gap 312 from the passage 311 and the processing space 20 or as indicated by an arrow in the figure. 30 flows in. In this way, the inert gas and / or oxygen-containing gas can be supplied into the processing space 20 or 30 to assist the atmosphere adjustment, and the processing liquid is placed in the gap 312 around the rotating shaft 4. Can be prevented from accumulating.
[0054]
Next, an operation when the chemical processing of the semiconductor device (wafer W) etched in the process shown in FIG. 11 is performed by the substrate processing apparatus 1 configured as described above will be described.
[0055]
First, the process of FIG. 11 will be described. As shown in FIG. 11A, a Cu wiring layer 71, a SiN barrier layer 72, and an interlayer insulating layer 73 are formed on a wafer W made of silicon, and a resist layer 74 is formed thereon, and photolithography is performed. A predetermined wiring pattern is formed on the resist layer 74 by a technique. The interlayer insulating layer 73 is made of SiO.2It may be a film, or may be a so-called low-k film made of an organic low dielectric constant material that has been used recently for speeding up.
[0056]
Next, as shown in FIG. 11B, contact holes 75 are formed by plasma etching using plasma of a predetermined etching gas, using the resist layer 74 as a mask (resist mask). At this time, a polymer layer 76 is formed on the side wall of the contact hole 75 due to the etching gas component. In the etching, the polymer layer 76 acts as a protective layer, and etching with high anisotropy is performed.
[0057]
When the etching progresses and reaches the Cu wiring layer 71 as shown in FIG. 11C, Cu is sputtered and the Cu deposit 77 adheres to the outside of the polymer layer 76. Even after the etching reaches the Cu wiring layer 71, the predetermined over-etching is performed. As a result, a polymer is formed again, and the polymer layer 78 is formed outside the Cu deposit 77 as shown in FIG. It is formed. Accordingly, Cu is present inside the polymer layer.
[0058]
The wafer W in the state shown in FIG. 11D is processed by the substrate processing apparatus 1. As described below, this treatment removes the resist mask (resist layer), the polymer layer, and the Cu deposits. In this process, first, with the outer cylinder 7c of the outer chamber 7 and the inner cylinder 8a of the inner chamber 8 retracted onto the casing 6, a plurality of wafers W are transferred to the rotor 5 from below by a transfer means (not shown). The wafer W is mounted and the holding mechanisms 273a and 273b are held to hold the wafer W. At this time, the wafer W is prevented from being destroyed by being mounted on the rotor 5 while detecting the pressure received by the wafer W by the pressure sensor described above. Then, the outer cylinder 7c and the inner cylinder 8a are arranged outside the rotor 5 to form a sealed processing space 30 as shown in FIG.
[0059]
Next, from the viewpoint of preventing oxidation of the Cu wiring layer 71 as much as possible, an inert gas is supplied from the inert gas supply source 54 to the processing space 30 through the inert gas supply pipe 53 and the inert gas introduction port 51. The processing space 30 is an inert gas atmosphere substantially free of oxygen.
[0060]
Thereafter, the rotor 5 is rotated at a low speed of 1 to 500 rpm by rotational driving by the motor 3, and a predetermined chemical solution (processing solution) is discharged from the discharge nozzle 32 while rotating the wafer W, and the resist mask and the polymer layer are removed. Dissolve and remove.
[0061]
In removing the resist mask and the polymer layer, first, a predetermined chemical solution is discharged from the discharge nozzle 32 for several tens of seconds. At this time, the discharged chemical is diffused on the surface of the wafer W by rotating the wafer W together with the rotor 5 at a low speed of 1 to 500 rpm. In this case, by controlling the rotation speed of the rotor 5 according to the viscosity of the chemical solution, the chemical solution can be uniformly diffused on the surface of the wafer W, and the resist mask and the polymer layer can be uniformly dissolved. . For example, when the viscosity of the chemical solution is high, the rotor 5 is rotated at a relatively high rotational speed within the above range, and when the viscosity is low, the rotor 5 is rotated at a relatively low rotational speed. Thus, the chemical solution can be uniformly diffused.
[0062]
When the resist mask and the polymer layer are dissolved in this way, the chemical solution that has undergone dissolution reaction will stay on the surface of the wafer W. Since the reaction rate of the dissolved chemical solution is low, when such a dissolved chemical solution stays, the discharge of the chemical solution is once stopped and the heated N2The gas is discharged from the discharge nozzle 32 for several seconds and the output of the motor 3 is increased so that the rotational speed of the rotor 5 is about 100 to 3000 rpm, which is higher than the rotational speed when supplying the chemical solution. Thereby, the chemical solution after the dissolution reaction is removed from the wafer W by the supply pressure of the inert gas and the centrifugal force generated by the rotation of the rotor 5. At this time, in order to effectively remove the dissolved chemical solution, the rotation speed of the rotor 5 is preferably controlled according to the viscosity of the chemical solution.
[0063]
As described above, after the chemical solution after the dissolution reaction is removed from the surface of the wafer W, the rotational speed of the rotor 5 is set again to 1 to 500 rpm, and a new chemical solution is discharged from the discharge nozzle 32. The process of supplying the chemical solution and the process of removing the dissolved chemical solution are repeated several times to several thousand times, thereby constantly supplying a new highly reactive chemical solution to the surface of the wafer W. The resist mask and the polymer layer can be efficiently removed.
[0064]
In this manner, the resist mask (resist layer) 74 and the polymer layer 78 are removed, and a part of the polymer layer 76 is also removed. However, since the inside of the processing space 30 is an inert gas atmosphere, the Cu deposit 77 is oxidized. Therefore, since it is not dissolved in the chemical solution, it remains without being removed together with the surrounding polymer layer as shown in FIG. That is, the hydrofluoric acid (HF) and sulfuric acid (H2SO4) However, chemicals such as organic stripping agents cannot be dissolved in the state of Cu, and can be dissolved by becoming CuO. Therefore, although the oxidation of the Cu wiring layer 71 is suppressed by an inert gas atmosphere, it is attached to Cu. The kimono 77 cannot be removed.
[0065]
Therefore, in this embodiment, after removing the resist mask and the polymer layer as described above, the oxygen-containing gas is supplied from the oxygen-containing gas supply source 57 in a state where the supply of the inert gas from the inert gas supply source 54 is continued. An oxygen-containing gas is supplied to the processing space 30 via the supply pipe 56 and the oxygen-containing gas introduction port 52, and the processing space 30 is set to an inert atmosphere having a predetermined oxygen concentration. In this case, the oxygen concentration is controlled by controlling the mass flow controllers 55 and 58 by the controller 60 so as to obtain a predetermined flow rate.
[0066]
After controlling the atmosphere in the processing space 30 as described above, the chemical solution is discharged from the discharge nozzle 32 while the rotor 5 is rotated in the same manner as in the conventional resist mask and polymer layer removal processing. At this time, since the Cu deposit is oxidized by the oxygen in the atmosphere to become CuO, the oxidized CuO deposit is dissolved and removed by the supplied chemical solution, as shown in FIG. .
[0067]
When removing such Cu deposits, if the removal treatment is performed in the air, the Cu deposits are surely oxidized and dissolved and removed by the chemical solution. In this case, the Cu wiring layer is also oxidized. A considerable part is dissolved and removed. On the other hand, as in this embodiment, by performing the treatment in an atmosphere in which a small amount of oxygen-containing gas is introduced into an inert gas atmosphere, the amount of the Cu wiring layer dissolved and removed is reduced as much as possible. The kimono can be removed.
[0068]
In this case, it is preferable to control the oxygen concentration in accordance with the adhesion state of the Cu deposit 77 and so as not to damage the Cu wiring layer 71 as much as possible. The appropriate oxygen concentration at this time varies depending on the state of Cu deposits, etc., but is set to a predetermined concentration of, for example, about 5% or less. In this case, the oxygen concentration can be controlled by switching the gas itself in addition to the concentration control of the oxygen-containing gas itself. For example, air and O2Gas switching or the like can be considered.
[0069]
Thus, also when removing the Cu deposit 77, after discharging the chemical solution for a predetermined time, N2The dissolved chemical solution is removed from the surface of the wafer W by discharging the gas and increasing the rotational speed of the rotor 5, and the Cu deposits are efficiently removed by repeating these steps several to several thousand times. be able to. This method is more effective because Cu deposits exposed when the chemical solution is removed can be oxidized by oxygen in the atmosphere.
[0070]
After removing the Cu deposit 77 in this manner, the supply of the oxygen-containing gas is stopped, the inside of the processing space 30 is again made an inert gas atmosphere substantially free of oxygen, and the previous resist mask and polymer layer are removed. In exactly the same manner as the treatment, the remaining polymer layer 76 is removed while preventing the oxidation of the Cu wiring layer 71 by repeatedly performing the chemical supply and the chemical removal after the dissolution reaction, and the state shown in FIG. It can be.
[0071]
After the removal process of the resist mask, the polymer layer, and the Cu deposit is completed in this manner, IPA or pure water is discharged from the discharge nozzle 32 to wash away the remaining reaction product from the wafer W.
[0072]
Next, the inner cylinder 8 a is retracted from the inside of the outer cylinder 7 c to the outside of the casing 6 so that the wafer W is positioned in the processing space 20 formed in the outer chamber 7. In this state, pure water is discharged from the discharge nozzle 22 to rinse the wafer W, and finally the rotor 5 is rotated at high speed to spin dry the wafer W.
[0073]
As described above, when removing Cu deposits, since a small amount of oxygen-containing gas is added to the inert gas atmosphere, the minimum oxygen amount necessary to oxidize and remove Cu deposits In addition, since the resist mask and the polymer layer are removed in an atmosphere substantially free of oxygen, the Cu wiring layer is prevented from being oxidized as much as possible, and the Cu wiring layer is hardly dissolved and removed. The resist mask, polymer layer, and Cu deposits can be removed with less damage to the wiring layer.
[0074]
Conventionally, when Cu is sputtered and deposited, the Cu wiring layer must be removed in order to remove it, so a method has been adopted in which Cu sputtering does not occur during etching. That is, in the state shown in FIG. 11A, first, only the interlayer insulating layer 73 is etched, the resist mask and the polymer layer are subsequently removed, and then the SiN barrier layer 72 is used using radicals having lower energy than ions. Was etched to prevent Cu sputtering. However, in this case, the process becomes complicated and radical etching is isotropic etching, so that the etching shape of the SiN barrier layer 72 is deteriorated. On the other hand, in this embodiment, since Cu deposits can be removed without damaging the Cu wiring layer 71, problems such as complicated processes and poor etching shapes arise. Absent.
[0075]
In the above embodiment, the resist mask and the polymer layer are first removed at the same time. However, they may be removed in different steps using different chemical solutions. In this case, for example, first, the chemical solution for removing the resist mask is supplied from the discharge nozzle 32 to the processing space 30 with the inner cylinder 8a attached to the inner side of the outer cylinder 7c, and then the inner cylinder 8a is retracted and discharged. A chemical solution for removing the polymer layer may be supplied from the nozzle 22 to the processing space 20.
[0076]
In addition, when the polymer layer and the metal deposit are attached at the same time, it is not always necessary to first dissolve and remove the polymer layer as described above. You may carry out prior to a removal process.
[0077]
Furthermore, as shown in the following 1-4, the step of dissolving and removing the polymer layer and the step of dissolving and removing the metal deposit may be alternately performed so that at least one of the steps is performed a plurality of times. . This makes it possible to more reliably remove the polymer layer and the Cu deposit from a state where the polymer layer and the Cu deposit are mixed in a complicated manner.
1. Polymer layer removal-Metal deposit removal-Polymer layer removal
2. Metal deposit removal-Polymer layer removal-Metal deposit removal
3. Polymer layer removal-metal deposit removal as a set, repeated twice or more
4). Metal deposit removal-Polymer layer removal as a set, repeated twice or more
[0078]
As described above, the step of dissolving and removing the polymer layer can be performed in an inert atmosphere, and the step of dissolving and removing the metal deposit can be performed in an atmosphere in which a trace amount of oxygen-containing gas is added to an inert gas. When these steps are alternately performed as described above, the two types of atmospheres may be switched, but the present invention is not limited to this.
[0079]
According to the analysis results of the present inventors, it has been found that there are cases where a plurality of metal deposits attached to the substrate have different oxygen contents. For example, Cu deposits may include Cu-rich deposits and CuO-rich deposits. Since the state of the metal deposit is closely related to the progress of the etching process, the Cu-rich deposit is mainly used near the surface, and the CuO-rich deposit is mainly used inside. The property of the deposit may change depending on the distance from the surface of the object to be removed.
[0080]
A large amount of oxygen is required to completely oxidize the Cu-rich deposit, but a small amount of oxygen is required for the CuO-rich deposit. Since it is desirable to minimize the amount of oxygen added to the inert gas from the viewpoint of protecting the Cu wiring layer, when there are Cu-rich deposits and CuO-rich deposits as described above, For example, it is preferable to perform the dissolution removal process according to the following description and the procedures (a) to (e) shown in FIG.
(A) Inert gas atmosphere (N23 minutes to dissolve and remove the polymer layer in the atmosphere)
(B) 1 minute removal of Cu-rich deposits in an inert gas atmosphere containing 200 ppm oxygen
(C) 3 minutes to dissolve and remove the polymer layer in an inert gas atmosphere
(D) Dissolving and removing CuO-rich deposits in an inert gas atmosphere containing 100 ppm of oxygen for 1 minute
(E) 3 minutes to dissolve and remove the polymer layer in an inert gas atmosphere
By performing the dissolution removal process in such a procedure, it is possible to remove the metal deposit and the polymer layer while further reducing damage to the Cu wiring layer.
[0081]
The above shows the case where the Cu layer adhered together with the polymer layer is removed after the etching. However, in the semiconductor device manufacturing, there is a step of applying Cu plating to the surface of the wafer, and as shown in FIG. Although the plating layer 81 is formed, a Cu deposit 82 may be formed on the back surface or the like of the wafer W at that time. Also in this case, by using the apparatus shown in FIGS. 1 to 3, the processing space 30 is set to an inert gas atmosphere containing a predetermined concentration of oxygen, and a chemical solution is supplied to perform the same processing as in the previous embodiment, thereby performing plating. The Cu deposit 82 can be removed without damaging the layer 81.
[0082]
Next, another embodiment of the present invention will be described. Here, unlike the batch processing described above, an example of single wafer processing is shown. FIG. 15 is a view showing a single wafer type substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus 101 has a chamber 102 for containing a wafer W, and an upper opening of the chamber 102 can be sealed with a lid 103, thereby forming a sealed processing space 110 in the chamber 102. It has become so.
[0083]
A holding member 104 that horizontally and rotatably supports the wafer W from the outside is provided in the chamber 102, and the holding member 104 is rotated by a motor 105.
[0084]
A discharge nozzle 106 is arranged vertically above the wafer W in the processing space 110. From the discharge nozzle 106, various chemicals, pure water, IPA, N supplied from a supply source (not shown)2Gas and various chemicals can be discharged through the pipe 107.
[0085]
The bottom wall of the chamber 102 is provided with a drain port 111 that discharges used chemical liquid, pure water, and IPA, and an exhaust port 112 that exhausts the processing space 110. The drain port 111 and the exhaust port 112 include The drainage pipe 113 and the exhaust pipe 114 are connected to each other.
[0086]
On the side wall of the chamber 102, there is N in the processing space 110.2Inert gas introduction port 121 for introducing an inert gas such as gas or Ar gas and O2Gas, air, ozone (O3) And the like, an oxygen-containing gas introduction port 122 for introducing an oxygen-containing gas is provided. An inert gas supply pipe 123 is connected to the inert gas introduction port 121, and an inert gas is supplied from the inert gas supply source 124 to the processing space 110 through the inert gas supply pipe 123. An oxygen-containing gas supply pipe 126 is connected to the oxygen-containing gas introduction port 122, and the oxygen-containing gas is supplied from the oxygen-containing gas supply source 127 through the oxygen-containing gas supply pipe 126 to the processing space 110. Heaters 124a and 127a are attached to the inert gas supply source 124 and the oxygen-containing gas supply source 127, respectively, and the inert gas and the oxygen-containing gas introduced into the processing space 110 are heated by the heaters 124a and 127a. Thus, by increasing the temperature in the chamber, it is possible to promote the dissolution reaction by the chemical solution. The inert gas supply pipe 123 and the oxygen-containing gas supply pipe 126 are provided with mass flow controllers 125 and 128, respectively, by which the flow rates of the inert gas and the oxygen-containing gas are controlled, and the atmosphere in the processing space 110 is controlled. Is adjustable. The flow rates of these mass flow controllers 125 and 128 are controlled by the controller 130. A flow meter may be provided instead of the mass flow controller, and the flow rate may be adjusted manually.
[0087]
When the substrate processing apparatus 101 configured as described above processes the wafer W in the state shown in FIG. 11D, first, the holding member is held by a transfer unit (not shown) with the lid 103 opened. After the wafer is sucked and held on 104 and the transfer means is retracted, the lid 103 is attached to form a sealed processing space 110.
[0088]
Next, from the viewpoint of preventing oxidation of the Cu wiring layer 71 as much as possible, an inert gas is supplied from the inert gas supply source 124 to the processing space 110 via the inert gas supply pipe 123 and the inert gas introduction port 121. The processing space 110 is an inert gas atmosphere that does not substantially contain oxygen.
[0089]
Thereafter, the holding member 104 is rotated at a predetermined speed by rotational driving by the motor 105, and a predetermined chemical solution (treatment liquid) is discharged from the discharge nozzle 106 to remove the resist mask and the polymer layer.
[0090]
In removing the resist mask and the polymer layer, first, a predetermined chemical solution is discharged from the discharge nozzle 106 for several tens of seconds. At this time, the discharged chemical solution is diffused on the surface of the wafer W by rotating the wafer W together with the holding member 104 at a predetermined speed. In this case, by controlling the rotation speed of the holding member 104 according to the viscosity of the chemical solution, the chemical solution can be uniformly diffused on the surface of the wafer W, and the resist mask and the polymer layer can be uniformly dissolved. it can.
[0091]
When the resist mask and the polymer layer are dissolved in this way, the chemical solution that has undergone dissolution reaction will stay on the surface of the wafer W. Since the reaction rate of the dissolved chemical solution is low, when such dissolved chemical solution stays, the discharge of the chemical solution is temporarily stopped, and the heated inert gas is discharged from the discharge nozzle 106 for about several seconds. At the same time, the output of the motor 105 is increased to increase the rotation speed of the holding member 104. Thereby, the chemical solution after the dissolution reaction is removed from the wafer W by the supply pressure of the inert gas and the centrifugal force generated by the rotation of the holding member 104. At this time, in order to effectively remove the dissolved chemical solution, the rotation speed of the holding member 104 is preferably controlled according to the viscosity of the chemical solution.
[0092]
After the chemical solution that has been dissolved and reacted is removed from the surface of the wafer W in this way, the rotation speed of the holding member 104 is restored, and a new chemical solution is discharged from the discharge nozzle 106. The process of supplying the chemical solution and the process of removing the dissolved chemical solution are repeated several times to several thousand times, thereby constantly supplying a new highly reactive chemical solution to the surface of the wafer W. The resist mask and the polymer layer can be efficiently removed.
[0093]
Next, after removing the resist mask and the polymer layer in this manner, N from the inert gas supply source 124 is removed.2In a state in which the gas supply is continued, an oxygen-containing gas is supplied from the oxygen-containing gas supply source 127 to the processing space 110 through the oxygen-containing gas supply pipe 126 and the oxygen-containing gas introduction port 122, and the processing space 110 is supplied with predetermined oxygen. Concentration N2The atmosphere. In this case, the oxygen concentration is controlled by controlling the mass flow controllers 125 and 128 by the controller 130, for example, so as to set them to a predetermined flow rate.
[0094]
After controlling the atmosphere in the processing space 110 as described above, the chemical solution is discharged from the discharge nozzle 106 in a state where the holding member 104 is rotated in the same manner as in the conventional resist mask and polymer layer removal processing. At this time, since the Cu deposit is oxidized by the oxygen in the atmosphere to become CuO, the oxidized CuO deposit is dissolved and removed by the supplied chemical solution, as shown in FIG. . In this case, it is preferable to control the oxygen concentration in accordance with the adhesion state of the Cu deposit 77 and so as not to damage the Cu wiring layer 71 as much as possible. The appropriate oxygen concentration at this time varies depending on the state of Cu deposits, etc., but is set to a predetermined concentration of, for example, about 5% or less. In this case, the oxygen concentration can be controlled by switching the gas itself in addition to the concentration control of the oxygen-containing gas itself. For example, air and O2Gas switching or the like can be considered.
[0095]
In this way, when removing the Cu deposit 77, after the chemical solution is discharged for a predetermined time, the dissolved chemical solution is removed from the surface of the wafer W by discharging the inert gas and increasing the rotation speed of the holding member 104. By repeating this step several times to several thousand times, Cu deposits can be efficiently removed. This method is more effective because Cu deposits exposed when the chemical solution is shaken off can be oxidized by oxygen in the atmosphere.
[0096]
After removing the Cu deposit 77 in this manner, the supply of the oxygen-containing gas is stopped, the inside of the processing space 110 is again made an inert gas atmosphere substantially free of oxygen, and the previous resist mask and polymer layer are removed. In exactly the same manner as the treatment, the remaining polymer layer 76 is removed while preventing the oxidation of the Cu wiring layer 71 by repeatedly performing the chemical supply and the chemical removal after the dissolution reaction, and the state shown in FIG. It can be.
[0097]
After the resist mask, polymer layer, and Cu deposit removal process is completed, IPA or pure water is discharged from the discharge nozzle 106 to wash away the remaining reaction product from the wafer W. Then, pure water is discharged from the discharge nozzle 106 to rinse the wafer W, and finally the wafer W is rotated at a high speed together with the holding member 104 to spin dry the wafer W.
[0098]
As described above, also in this embodiment, when removing Cu deposits, a small amount of oxygen-containing gas is added to the inert gas atmosphere. Therefore, the minimum amount necessary to oxidize and remove Cu deposits. In addition, when removing the resist mask and polymer layer in an atmosphere that does not substantially contain oxygen, oxidation of the Cu wiring layer is prevented as much as possible, and the Cu wiring layer is almost dissolved and removed. Without doing so, damage to the Cu wiring layer can be reduced, and the resist mask, polymer layer, and Cu deposits can be removed.
[0099]
In such a single wafer type substrate processing apparatus, instead of removing the resist mask and the polymer layer at the same time, they may be removed in different steps using different chemical solutions. In this case, for example, the resist mask removing chemical solution may be first supplied from the discharge nozzle 106 to remove the resist mask, and then the polymer layer removing chemical solution may be supplied from the discharge nozzle 106.
[0100]
Further, as in the previous embodiment, when the polymer layer and the metal deposit are attached at the same time, it is not always necessary to first dissolve and remove the polymer layer as described above. The removal step may be performed prior to the dissolution removal step of the polymer layer.
[0101]
Furthermore, as shown in the following 1-4, the step of dissolving and removing the polymer layer and the step of dissolving and removing the metal deposit may be alternately performed so that at least one of the steps is performed a plurality of times. .
1. Polymer layer removal-Metal deposit removal-Polymer layer removal
2. Metal deposit removal-Polymer layer removal-Metal deposit removal
3. Polymer layer removal-metal deposit removal as a set, repeated twice or more
4). Metal deposit removal-Polymer layer removal as a set, repeated twice or more
[0102]
Furthermore, when there is a Cu-rich deposit near the surface of the deposit and a CuO-rich deposit is present inside the deposit, the deposit is dissolved in the same manner as in the previous embodiment. Can be removed.
[0103]
Such a single wafer processing apparatus can also be applied to the processing of the wafer after Cu plating shown in FIG. In this case, the wafer W is held by the holding member 104 with its back surface facing up, the processing space 110 is set to an inert gas atmosphere containing a predetermined concentration of oxygen, and a chemical solution is supplied to perform the same processing. By doing so, the Cu deposit 82 can be removed without damaging the plating layer 81. In this case, from the viewpoint of further reducing damage to the plating layer 81, it is preferable that only the portion of the wafer W on which the plating layer 81 is formed by means such as providing a partition wall be in an atmosphere having a low oxygen concentration. Further, in this case, since there is a space below the holding member 104, a discharge nozzle can be provided in that space. Therefore, even if the wafer W is held with its surface facing up, the plating layer 81 Cu deposits can be removed without causing damage.
[0104]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above-described embodiment, the case of removing Cu deposits has been described. However, any metal whose solubility is changed by oxidation can be dissolved and removed by the same mechanism. Such metals include Ru and Pt.
[0105]
In the above embodiment, oxygen is supplied by introducing an oxygen-containing gas into an inert gas atmosphere. However, the present invention is not limited thereto, and oxygen is dissolved in a chemical solution supplied as a processing solution, so that the chemical solution and oxygen are simultaneously mixed. You may supply. Also in this case, if the amount of dissolved oxygen is controlled, the minimum amount of oxygen necessary to oxidize and remove the metal deposit can be reduced, and the metal layer is prevented from being oxidized as much as possible. The kimono can be removed.
[0106]
Furthermore, although the case where both the resist mask and the polymer layer are removed with a chemical solution (treatment solution) has been shown, the present invention can also be applied to the case where the polymer layer is removed after the resist mask is removed by dry ashing. Furthermore, although the case where it applied to a semiconductor wafer was shown, it is not restricted to this, It can apply also to processing of other board | substrates, such as a board | substrate for liquid crystal display devices (LCD).
[0108]
【The invention's effect】
  As explained above, according to the present invention,When the polymer layer and metal deposits attached to the substrate having the metal layer are removed by the treatment liquid, specifically, at least the metal layer and the insulating layer thereon are formed on the substrate, and the insulating layer reaches the metal layer. When the polymer layer remaining after etching until the metal layer and the metal layer existing inside the polymer layer are sputtered and adhered, or in addition to these, the resist mask is removed by the treatment liquid, an inert gas is introduced into the chamber. After introducing an inert gas atmosphere inside the chamber, a processing solution is supplied into the chamber to remove the polymer layer or resist mask and polymer layer, and an inert gas and an oxygen-containing gas are introduced into the chamber. Inside the chamberIt is possible to oxidize the metal depositOxygen concentrationInert gasSince the processing solution is supplied into the chamber after the atmosphere has been set up and the deposits oxidized by oxygen in the chamber atmosphere are dissolved and removed, the metal deposits are oxidized and removed when the metal deposits are removed. The minimum amount of oxygen necessary to enable the removal of the polymer layer or the resist mask and the polymer layer is performed in an atmosphere substantially free of oxygen gas, so that the metal layer is oxidized. As much as possible, metal deposits can be removed without causing damage to the metal layer by the treatment liquid.
[0109]
  Furthermore, an inert gas introduction means for introducing an inert gas into the chamber; an oxygen gas introduction means for introducing an oxygen-containing gas into the chamber;A first treatment liquid introduction means for introducing a first treatment liquid for removing the polymer layer attached to the substrate in the chamber;HSecond treatment liquid introduction means for introducing a second treatment liquid for removing metal deposits adhering to the substrate in the chamber;Provided,When removing the polymer layer, an inert gas is introduced into the chamber to make the chamber an inert gas atmosphere, and the first treatment liquid is supplied into the chamber to remove metal deposits. Introducing an inert gas and an oxygen-containing gas into the chamber so that the inside of the chamber is an inert gas atmosphere having an oxygen concentration that can oxidize the metal deposit, and the second treatment is performed in the chamber. Supply liquidSoWhen removing metal deposits, the minimum amount of oxygen necessary to oxidize and remove the metal deposits can be obtained, and when removing the polymer layer, oxygen gas is substantially contained. Since it is performed in a non-atmosphere, the metal deposit can be removed without causing the metal layer to be oxidized as much as possible and causing no damage to the metal layer by the treatment liquid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which an inner chamber is arranged inside an outer chamber of a substrate processing apparatus according to an embodiment used for carrying out the method of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where an inner chamber of a substrate processing apparatus according to an embodiment used for carrying out the method of the present invention is brought out of an outer chamber.
3 is a cross-sectional view taken along line AA of the substrate processing apparatus of FIG.
4 is a perspective view showing a rotor of the substrate processing apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a main part of a switching member for switching a holding mechanism of a rotor between a holding state and a released state and a vertical wall on the motor side.
FIG. 6 is a perspective view showing a state of the switching member and the protrusion when the holding mechanism is in a released state.
FIG. 7 is a perspective view showing a state of the switching member and the protrusion when the holding mechanism is in a holding state.
8 is a perspective view showing an arm, a balance weight, and a protrusion of the rotor shown in FIG. 4. FIG.
9 is an enlarged cross-sectional view of a switching mechanism and its peripheral part of the substrate processing apparatus of FIG.
10 is an enlarged cross-sectional view of a sealing mechanism and its peripheral part of the substrate processing apparatus of FIG. 1;
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device to which a substrate processing method according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a processing step of the substrate processing method according to one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between processing time and oxygen concentration in a processing procedure for removing a plurality of types of Cu deposits to which a substrate processing method according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a semiconductor wafer applied to a substrate processing method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a sectional view showing a substrate processing apparatus according to another embodiment used for carrying out the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,101 …… Substrate processing equipment
5 …… Rotor
7, 8, 102 ... Chamber
20, 30, 110 ... processing space
22, 32, 106 ... discharge nozzle
51, 121 …… Inert gas introduction port
52,122 ... Oxygen-containing gas introduction port
54,124 ... inert gas supply source
57,127 …… Oxygen-containing gas supply source
55, 58, 125, 128 ... Mass flow controller
60, 130 ... Controller
71 …… Cu wiring layer
72 …… SiN barrier layer
73 …… Interlayer insulation layer
74 …… Resist layer (resist mask)
75 …… Contact hole
76,78 …… Polymer layer
77 …… Cu deposit (metal deposit)
W …… Semiconductor wafer (substrate)

Claims (16)

金属層を有する基板に付着したポリマー層と金属付着物とを処理液によって除去する基板処理方法であって、
基板をチャンバー内に装入する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを導入して前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給してポリマー層を溶解除去する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された付着物を溶解除去する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法。
A substrate processing method for removing a polymer layer and metal deposits attached to a substrate having a metal layer with a processing liquid,
Loading the substrate into the chamber;
A step of introducing an inert gas into the chamber to the chamber in an inert gas atmosphere to dissolve and remove the polymer layer by supplying a process liquid into the chamber,
Wherein by introducing an inert gas and an oxygen-containing gas into the chamber, the chamber in the inert gas atmosphere having an oxygen concentration of the degree capable of oxidizing the metal deposit, supplying the processing liquid into the chamber And a step of dissolving and removing deposits oxidized by oxygen in the atmosphere in the chamber.
前記付着物を溶解除去する工程は、前記ポリマー層を溶解除去する工程の後に行うことを特徴とする請求項に記載の基板処理方法。Process, the substrate processing method according to claim 1, characterized in that after the step of dissolving and removing the polymer layer is dissolved and removed the deposits. 前記付着物を溶解除去する工程は、前記ポリマー層を溶解除去する工程の前に行うことを特徴とする請求項に記載の基板処理方法。Process, the substrate processing method according to claim 1, characterized in that before the step of dissolving and removing the polymer layer is dissolved and removed the deposits. 前記ポリマー層を溶解除去する工程および前記付着物を溶解除去する工程を交互に、少なくとも一方の工程が複数回になるように繰り返し行うことを特徴とする請求項から請求項のいずれか1項に記載の基板処理方法。Alternating a step of dissolving and removing step and the deposits are dissolved removing the polymer layer, any one of claim 1, wherein according to claim 3 that is repeated so that at least one of the process becomes more times 1 The substrate processing method according to item. 基板上に少なくとも金属層およびその上の絶縁層を形成し、絶縁層を金属層に達するまでエッチングした後に残存するポリマー層およびポリマー層内部に存在する金属層がスパッタされて付着した金属付着物を処理液によって除去する基板処理方法であって、
エッチング後の基板をチャンバー内に装入する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを導入して前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給してポリマー層を溶解除去し、金属付着物を露出させる工程と、
その後、前記チャンバー内に酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された、露出した付着物を溶解除去する工程と、
その後、酸素含有ガスの供給を停止し、再び前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して残存するポリマー層を溶解除去する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法。
At least a metal layer and an insulating layer on the substrate are formed on the substrate, the polymer layer remaining after etching the insulating layer until reaching the metal layer and the metal deposit on which the metal layer is sputtered and adhered A substrate processing method for removing the substrate with a processing solution,
Loading the etched substrate into the chamber;
Wherein by introducing an inert gas into the chamber to the chamber in an inert gas atmosphere, the polymer layer dissolved is removed by supplying a processing liquid into said chamber, thereby exposing the metal deposit,
Thereafter, the by introducing oxygen-containing gas into the chamber, the chamber in the inert gas atmosphere having an oxygen concentration of the degree capable of oxidizing the metal deposit, by supplying the processing liquid into the chamber, Dissolving and removing exposed deposits oxidized by oxygen in the chamber atmosphere;
Thereafter, to stop the supply of oxygen-containing gas, wherein the chamber is an inert gas atmosphere, characterized by comprising the step of dissolving and removing the polymer layer remaining by supplying the processing liquid into the chamber again Substrate processing method.
基板上に少なくとも金属層およびその上の絶縁層を形成し、フォトレジスト層をマスクとして絶縁層を金属層に達するまでエッチングした後に残存するレジストマスク、ポリマー層およびポリマー層内部に存在する金属層がスパッタされて付着した金属付着物を処理液によって除去する基板処理方法であって、
エッチング後の基板をチャンバー内に装入する工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを導入してチャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、チャンバー内に処理液を供給してレジストマスクを溶解除去する工程と、
不活性ガス雰囲気の前記チャンバー内に処理液を供給してポリマー層を溶解除去するとともに、ポリマー層内部の金属付着物を露出させる工程と、
その後、前記チャンバー内に酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された、露出した付着物を溶解除去する工程と、
その後、酸素含有ガスの供給を停止し、再びチャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して残存するポリマー層を溶解除去する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法。
A resist mask, a polymer layer, and a metal layer existing inside the polymer layer are formed after forming at least a metal layer and an insulating layer thereover on the substrate and etching the insulating layer until the metal layer is etched using the photoresist layer as a mask. A substrate processing method for removing metal deposits deposited by sputtering with a processing solution,
Loading the etched substrate into the chamber;
The chamber an inert gas atmosphere by introducing an inert gas into the chamber and removing dissolve the resist mask by supplying the processing liquid into the chamber,
Thereby dissolving and removing the polymer layer by supplying a process liquid into the chamber of an inert gas atmosphere, a step of exposing the polymer layer inside the metal deposit,
Thereafter, the by introducing oxygen-containing gas into the chamber, the chamber in the inert gas atmosphere having an oxygen concentration of the degree capable of oxidizing the metal deposit, by supplying the processing liquid into the chamber, Dissolving and removing exposed deposits oxidized by oxygen in the chamber atmosphere;
Thereafter, to stop the supply of oxygen-containing gas, again in the chamber in an inert gas atmosphere, characterized by comprising the step of dissolving and removing the polymer layer remaining by supplying the processing liquid into the chamber substrate Processing method.
レジストマスクを溶解除去する工程と、ポリマー層を溶解除去するとともに、ポリマー層内部の金属付着物を露出させる工程を同時に行うことを特徴とする請求項に記載の基板処理方法。7. The substrate processing method according to claim 6 , wherein the step of dissolving and removing the resist mask and the step of dissolving and removing the polymer layer and exposing the metal deposit inside the polymer layer are simultaneously performed. 前記付着物を溶解除去する工程および残存するポリマー層を溶解除去する工程は、交互に、少なくとも一方の工程が複数回になるように繰り返し行うことを特徴とする請求項から請求項のいずれか1項に記載の基板処理方法。A step of dissolving and removing the polymer layer step and residual dissolving and removing the deposits are alternately one of claims 5 to claim 7, characterized in that repeated so that at least one of the steps is a plurality of times The substrate processing method according to claim 1. 前記ポリマー層の溶解除去は、前記処理液の供給および基板からの処理液の除去を繰り返し行うことによってなされることを特徴とする請求項から請求項のいずれか1項に記載の基板処理方法。Dissolving and removing the polymer layer, the substrate processing according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is made by repeating the removal of the processing fluid from the supply and the substrate of the treatment liquid Method. 前記レジストマスクの溶解除去は、前記処理液の供給および基板からの処理液の除去を繰り返し行うことによってなされることを特徴とする請求項または請求項に記載の基板処理方法。The resist dissolution removal of the mask, the substrate processing method according to claim 6 or claim 7 characterized in that it is made by repeating the processing liquid removal from the feed and the substrate of the processing solution. 金属付着物を酸化させる際に、金属付着物の付着状態に応じてチャンバー内の酸素濃度を制御することを特徴とする請求項から請求項10のいずれか1項に記載の基板処理方法。When oxidizing the metal deposit, the substrate processing method as claimed in any one of claims 10, characterized in that controlling the oxygen concentration in the chamber in accordance with the state of adhesion of the metal deposit. 前記金属付着物はCu,RuおよびPtの少なくとも1種を主体とするものであることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の基板処理方法。The substrate processing method as claimed in any one of claims 11 wherein the metal deposits, characterized in that it is mainly formed of at least one Cu, Ru and Pt. 金属層を有する基板に付着したポリマーからなる第1の付着物と、金属を含有する第2の付着物と、金属を含有し、前記第2の付着物とは異なる組成の第3の付着物を処理液によって除去する基板処理方法であって、A first deposit made of a polymer attached to a substrate having a metal layer, a second deposit containing a metal, and a third deposit containing a metal and having a composition different from that of the second deposit A substrate processing method for removing the substrate with a processing solution,
基板をチャンバー内に装入する工程と、  Loading the substrate into the chamber;
前記チャンバー内に不活性ガスを導入して前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給してポリマーからなる第1の付着物を溶解除去する工程と、  Introducing an inert gas into the chamber to make the chamber an inert gas atmosphere, supplying a treatment liquid into the chamber to dissolve and remove the first deposit made of polymer;
前記チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記第2の付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された第2の付着物を溶解除去する工程と、  An inert gas and an oxygen-containing gas are introduced into the chamber so that the inside of the chamber has an inert gas atmosphere having an oxygen concentration that can oxidize the second deposit, and a treatment liquid is contained in the chamber. And dissolving and removing the second deposit oxidized by oxygen in the atmosphere in the chamber;
前記チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入して、前記チャンバー内を前記第3の付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にし、前記チャンバー内に処理液を供給して、チャンバー内雰囲気中の酸素により酸化された第3の付着物を溶解除去する工程と  An inert gas and an oxygen-containing gas are introduced into the chamber so that the inside of the chamber has an inert gas atmosphere having an oxygen concentration that can oxidize the third deposit, and a treatment liquid is contained in the chamber. And dissolving and removing the third deposit oxidized by oxygen in the atmosphere in the chamber;
を具備することを特徴とする基板処理方法。The substrate processing method characterized by comprising.
金属層を有する基板に付着したポリマー層と金属付着物を処理液によって除去する基板処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
チャンバーに不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、
チャンバーに酸素含有ガスを導入する酸素ガス導入手段と、
チャンバー内を排気する排気手段と、
チャンバー内に基板に付着したポリマー層を除去する第1の処理液を導入する第1の処理液導入手段と、
チャンバー内に基板に付着した金属付着物を除去する第2の処理液を導入する第2の処理液導入手段と、
チャンバー内に供給された処理液を排液する排液手段と
を具備し、
前記ポリマー層を除去する際には、前記チャンバー内に不活性ガスを導入して前記チャンバー内を不活性ガス雰囲気にしつつ、前記チャンバー内に第1の処理液を供給し、
前記金属付着物を除去する際には、前記チャンバー内に不活性ガスおよび酸素含有ガスを導入してチャンバー内を前記金属付着物を酸化させることが可能な程度の酸素濃度の不活性ガス雰囲気にしつつ、前記チャンバー内に第2の処理液を供給することを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus for removing the treatment solution and the polymer layer deposited on the substrate and the metal deposit having a metal layer,
A chamber for housing the substrate;
An inert gas introduction means for introducing an inert gas into the chamber;
Oxygen gas introducing means for introducing oxygen-containing gas into the chamber;
An exhaust means for exhausting the chamber;
First treatment liquid introduction means for introducing a first treatment liquid for removing the polymer layer attached to the substrate in the chamber;
And second treatment liquid introduction means for introducing a second treatment liquid to remove metal deposits adhered to the substrate in a chamber,
A drainage means for draining the processing liquid supplied into the chamber ;
When removing the polymer layer, an inert gas is introduced into the chamber to make the chamber an inert gas atmosphere, and a first treatment liquid is supplied into the chamber.
When removing the metal deposit, an inert gas and an oxygen-containing gas are introduced into the chamber so that the inside of the chamber has an inert gas atmosphere with an oxygen concentration sufficient to oxidize the metal deposit. A substrate processing apparatus , wherein a second processing liquid is supplied into the chamber .
前記不活性ガス導入手段および前記酸素ガス導入手段の少なくとも一方は、流量調節機構を有することを特徴とする請求項14に記載の基板処理装置。15. The substrate processing apparatus according to claim 14 , wherein at least one of the inert gas introducing unit and the oxygen gas introducing unit has a flow rate adjusting mechanism. 前記チャンバー内に収容された基板を回転可能に保持する基板保持手段をさらに具備することを特徴とする請求項14または請求項15に記載の基板処理装置。 16. The substrate processing apparatus according to claim 14 , further comprising substrate holding means for rotatably holding the substrate accommodated in the chamber.
JP2000334817A 1999-11-01 2000-11-01 Substrate processing method and substrate processing apparatus Expired - Fee Related JP3768802B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000334817A JP3768802B2 (en) 1999-11-01 2000-11-01 Substrate processing method and substrate processing apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31073599 1999-11-01
JP11-310735 1999-11-01
JP2000334817A JP3768802B2 (en) 1999-11-01 2000-11-01 Substrate processing method and substrate processing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001203181A JP2001203181A (en) 2001-07-27
JP3768802B2 true JP3768802B2 (en) 2006-04-19

Family

ID=26566435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000334817A Expired - Fee Related JP3768802B2 (en) 1999-11-01 2000-11-01 Substrate processing method and substrate processing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3768802B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12444610B2 (en) 2018-11-15 2025-10-14 Tokyo Electron Limited Methods for etching a substrate using a hybrid wet atomic layer etching process
JP7289649B2 (en) * 2018-12-17 2023-06-12 株式会社Screenホールディングス SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD
JP7827394B2 (en) * 2021-02-19 2026-03-10 東京エレクトロン株式会社 Method for etching a substrate using a hybrid wet atomic layer etching process

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001203181A (en) 2001-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6979655B2 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP3944368B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
US6805769B2 (en) Substrate processing apparatus
JP3563605B2 (en) Processing equipment
KR100810163B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing system, and recording medium
JP5381388B2 (en) Liquid processing equipment
TWI388007B (en) Liquid processing method, liquid processing device and memory medium
US6027602A (en) Wet processing apparatus
JP2003037053A (en) Coating type film forming method, coating type film forming apparatus, and method of manufacturing semiconductor device
KR101049491B1 (en) Substrate processing method and computer readable storage medium
JP2001176855A (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
KR100677965B1 (en) Substrate Processing Method and Substrate Processing Equipment
US20050233589A1 (en) Processes for removing residue from a workpiece
JP3768802B2 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2003197590A (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP2008504674A (en) Apparatus and method for draining and drying liquid on one or more wafers
KR100717773B1 (en) Method of removing polymer and apparatus for doing the same
JP3811602B2 (en) Substrate surface treatment method and substrate surface treatment apparatus
TW202147475A (en) System and methods for wafer drying
WO2024009849A1 (en) Substrate processing method, substrate processing device, and storage medium
JP5247999B2 (en) Substrate processing method and computer-readable storage medium
JP2002169305A (en) Polymer removing solution and apparatus for removing polymer
JPH07201793A (en) Method for cleaning semiconductor substrate
JP4318930B2 (en) Substrate processing method
JP3875920B2 (en) Cu wiring forming method

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050524

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050926

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090210

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150210

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees