JP2010027786A - Substrate treatment method, substrate-treating device, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウエハのような基板にドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣をアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を除去する処理を行う基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体に関する。 The present invention is a process for removing etching residues remaining on the surface of a predetermined film after performing dry etching on a substrate such as a semiconductor wafer, or removing ashing residues remaining on the surface of the film after ashing the etching residue. The present invention relates to a substrate processing method, a substrate processing apparatus, and a storage medium.
近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化、高集積化の要求に対応して、配線間の容量の低下ならびに配線の導電性向上およびエレクトロマイグレーション耐性の向上が求められており、それに対応した技術として、配線材料にアルミニウム(Al)やタングステン(W)よりも導電性が高くかつエレクトロマイグレーション耐性に優れている銅(Cu)を用い、層間絶縁膜として低誘電率膜(Low−k膜)を用いたCu多層配線技術が注目されている。 Recently, in response to demands for higher speeds of semiconductor devices, finer wiring patterns, and higher integration, there has been a demand for lower capacitance between wirings, improved wiring conductivity, and improved electromigration resistance. As a corresponding technology, copper (Cu), which has higher conductivity than aluminum (Al) and tungsten (W) and has excellent electromigration resistance, is used as a wiring material, and a low dielectric constant film (Low-k) is used as an interlayer insulating film. Cu multilayer wiring technology using a film) has attracted attention.
このような技術においては、層間絶縁膜としてのLow−k膜をエッチングしてホールやトレンチを形成し、その中に配線材料であるCuを埋め込むが、Low−k膜をエッチングする際には、レジストをマスクとしてプラズマによりエッチングする枚葉式のプラズマエッチング処理が行われる。 In such a technique, a low-k film as an interlayer insulating film is etched to form holes and trenches, and Cu, which is a wiring material, is embedded therein, but when the low-k film is etched, A single wafer type plasma etching process is performed in which etching is performed by plasma using a resist as a mask.
Low−k膜のプラズマエッチングには、エッチングガスとしてCF系のガスが用いられることが多いため、エッチングで形成されたホールまたはトレンチの側壁や底部にはエッチング残渣としてレジスト残渣の他、CFポリマーが付着する。 Since a CF-based gas is often used as an etching gas for plasma etching of a low-k film, a CF polymer is used as an etching residue in addition to a resist residue on the sidewall or bottom of a hole or trench formed by etching. Adhere to.
このようなLow−k膜のエッチングに限らず、レジスト残渣やCF系ガスによりエッチングを行って生成されたCFポリマーを含むエッチング残渣は、一般的にはアッシングで除去されるが、アッシングのみで完全に除去することが困難であるので、レジスト残渣やCFポリマーはアッシング後にアッシング残渣として残存する場合が多い。これらのレジスト残渣やCFポリマーを除去するため、アッシング後、薬液によるウエット洗浄が行われることが多い。 Not only such low-k film etching, but also etching residues containing CF polymer produced by etching with resist residues and CF-based gas are generally removed by ashing. Therefore, the resist residue and the CF polymer often remain as an ashing residue after ashing. In order to remove these resist residues and CF polymer, wet cleaning with a chemical solution is often performed after ashing.
しかしながら、一般的なウエット洗浄は薬液洗浄の後に純水によりリンス処理を行うため、ウエット洗浄によりLow−k膜に付着したレジスト残渣やCFポリマーを除去する際には、Low−k膜が吸湿してダメージを受ける懸念がある。 However, in general wet cleaning, rinsing with pure water is performed after chemical cleaning, and when the resist residue and CF polymer adhering to the low-k film are removed by wet cleaning, the low-k film absorbs moisture. There is a risk of taking damage.
Low−k膜にダメージを与えずにレジスト残渣やCFポリマーを除去する技術としては、有機酸の蒸気によるドライ洗浄が検討されている(特許文献1,2)。しかし、実際には、有機酸の蒸気を用いたドライクリーニングで十分にレジスト残渣やCF系ポリマーを除去することは困難である。 As a technique for removing resist residues and CF polymer without damaging the Low-k film, dry cleaning using an organic acid vapor has been studied (Patent Documents 1 and 2). However, in practice, it is difficult to sufficiently remove the resist residue and the CF-based polymer by dry cleaning using an organic acid vapor.
一方、非特許文献1には、酢酸蒸気を基板上で結露させてレジストを除去する技術が開示されており、この方法はレジスト残渣やCFポリマーを含むエッチング残渣またはアッシング残渣の除去にも適用できる可能性がある。しかし、この技術は、酢酸蒸気を基板上で結露させてレジストを変質した後、水洗を行うものであり、Low−k膜に適用した場合には、ウエット洗浄の場合と同様、吸湿によるダメージが懸念される。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、プラズマエッチング後の所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣をアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣をその膜にダメージを与えずに確実に除去することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。また、そのような基板処理方法を実施するためのプログラムが記憶された記憶媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and etching residue remaining on the surface of a predetermined film after plasma etching or ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue is added to the film. It is an object of the present invention to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus that can be reliably removed without causing damage. It is another object of the present invention to provide a storage medium storing a program for executing such a substrate processing method.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、基板にドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を除去する基板処理方法であって、基板表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる第1工程と、その後、基板をアニールして、有機酸および有機酸に溶解した前記エッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物を気化させて基板から除去する第2工程とを有することを特徴とする基板処理方法を提供する。 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, the etching residue remaining on the surface of a predetermined film after performing dry etching on the substrate, or remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and the resist. A substrate processing method for removing an ashing residue, wherein a liquid organic acid is formed on a substrate surface, the etching residue or ashing residue is decomposed by the liquid organic acid, and the decomposition product is converted into a liquid organic acid. And a second step of annealing the substrate to vaporize and remove the organic acid and the dissolved ashing residue dissolved in the organic acid from the substrate. A substrate processing method is provided.
上記第1の観点において、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣およびCFポリマーの少なくとも一方を含むものとすることができる。前記基板としては、Cu配線層と、その上に形成されたキャップ膜とLow−k膜とを有し、前記キャップ膜とLow−k膜が前記Cu配線層までプラズマエッチングされたもの、またはその後さらにアッシングされたものであり、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は少なくとも前記Low−k膜に付着しているものを用いることができる。この場合に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣、CFポリマー、および酸化銅の少なくとも1種とすることができる。 In the first aspect, the etching residue or ashing residue may include at least one of a resist residue and a CF polymer. The substrate includes a Cu wiring layer, and a cap film and a Low-k film formed thereon, and the cap film and the Low-k film are plasma etched up to the Cu wiring layer, or thereafter Further, ashing is performed, and at least the etching residue or the ashing residue attached to the Low-k film can be used. In this case, the etching residue or ashing residue can be at least one of a resist residue, a CF polymer, and copper oxide.
前記第1工程は、処理室内に設けられた載置台に基板を載置し、前記処理室内を真空排気した状態で有機酸蒸気を前記処理室内に導入し、この有機酸蒸気を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の有機酸を形成するものとすることができる。前記第2工程は、処理室内に設けられた載置台に前記第1工程を施された基板を載置し、前記処理室内を真空排気し、非酸化性雰囲気にした状態で基板を加熱することにより行うことができる。この場合に、前記第1工程と前記第2工程とは、真空を破ることなく行われることが好ましい。 In the first step, the substrate is placed on a mounting table provided in the processing chamber, and the organic acid vapor is introduced into the processing chamber in a state where the processing chamber is evacuated, and the organic acid vapor is condensed on the substrate surface. By doing so, a liquid organic acid can be formed on the substrate surface. In the second step, the substrate subjected to the first step is placed on a mounting table provided in the processing chamber, the substrate is evacuated, and the substrate is heated in a non-oxidizing atmosphere. Can be performed. In this case, it is preferable that the first step and the second step are performed without breaking the vacuum.
前記第1工程と前記第2工程とを真空を破ることなく行うために、前記第1工程を行う第1の処理ユニットと、前記第2工程を行う第2の処理ユニットと、前記第1の処理ユニットおよび前記第2の処理ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持された搬送室とを有する処理装置を用い、前記第1の処理ユニットで基板に前記第1工程を施した後、その基板を前記搬送装置により前記第2の処理ユニットへ搬送し、前記第2の処理ユニットで基板に前記第2工程を施すようにすることができる。また、前記第1工程と前記第2工程とを、同一の処理ユニットで行うようにしてもよい。 In order to perform the first step and the second step without breaking the vacuum, a first processing unit that performs the first step, a second processing unit that performs the second step, and the first step A first processing unit is provided on the substrate in the first processing unit using a processing apparatus having a transfer device connected to the processing unit and the second processing unit, including a transfer device for transferring the substrate, and having a transfer chamber held in a vacuum. Then, the substrate can be transported to the second processing unit by the transport device, and the second process can be performed on the substrate by the second processing unit. Further, the first process and the second process may be performed in the same processing unit.
前記有機酸はカルボン酸であることが好ましく、蟻酸であることが一層好ましい。 The organic acid is preferably a carboxylic acid, and more preferably formic acid.
前記有機酸が蟻酸である場合に、前記第1工程は、処理室内に設けられた載置台に基板を載置し、前記処理室内を真空排気した状態で液体状の蟻酸を25〜100℃に加熱することにより蟻酸蒸気を形成し、その蟻酸蒸気を前記処理室内に導入し、基板を8℃(蟻酸の凝固点)以上でかつ加熱温度より5℃以上低い温度に維持して蟻酸蒸気を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の蟻酸を形成するようにすることができ、また、前記第2工程は、前記第1工程が施された基板を150〜300℃に加熱して蟻酸および蟻酸に溶解したエッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物を気化させるようにすることができる。 When the organic acid is formic acid, the first step is to place the substrate on a mounting table provided in the processing chamber, and bring the liquid formic acid to 25 to 100 ° C. in a state where the processing chamber is evacuated. The formic acid vapor is formed by heating, the formic acid vapor is introduced into the processing chamber, and the substrate is maintained at a temperature of 8 ° C. (freezing point of formic acid) or more and 5 ° C. or less lower than the heating temperature. In the second step, the formic acid and the formic acid can be formed by heating the substrate on which the first step has been performed to 150 to 300 ° C. Etching residue or ashing residue dissolved in formic acid can be vaporized.
本発明の第2の観点では、Cu配線層と、その上に形成されたキャップ膜とLow−k膜とを有する基板に対して、前記キャップ膜とLow−k膜の前記Cu配線層に対応する部分をプラズマエッチングする工程と、前記エッチングのエッチング残渣およびレジストをアッシングにより除去する工程と、アッシング後、アッシング残渣が付着するLow−k膜表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記アッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる工程と、その後、基板をアニールして、有機酸および有機酸に溶解した前記アッシング残渣の溶解物を気化させて基板から除去する工程と、前記ドライエッチングにより形成された露出した前記Cu配線に達するホールまたはトレンチにバリア層を形成する工程と、前記バリア層の上にCuシード層を形成する工程とを有し、これら全ての工程を真空を破ることなく実施することを特徴とする基板処理方法を提供する。 In the second aspect of the present invention, the substrate having a Cu wiring layer and a cap film and a Low-k film formed thereon is compatible with the Cu wiring layer of the cap film and the Low-k film. A step of plasma etching the portion to be etched, a step of removing the etching residue and resist of the etching by ashing, and after ashing, a liquid organic acid is formed on the surface of the Low-k film to which the ashing residue adheres, Decomposing the ashing residue with an organic acid and dissolving the decomposition product in a liquid organic acid, and then annealing the substrate to vaporize the ashing residue dissolved in the organic acid and the organic acid. A barrier layer in the hole or trench reaching the exposed Cu wiring formed by the dry etching Forming, and forming a Cu seed layer over the barrier layer, to provide a substrate processing method which comprises carrying out without all of these steps to break the vacuum.
本発明の第3の観点では、ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記処理室内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、前記載置台上の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構とを有する第1処理ユニットと、前記第1処理ユニットでの処理後の基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記載置台上の基板を加熱する加熱機構とを有する第2処理ユニットとを具備し、前記第1処理ユニットの処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸供給機構から有機酸蒸気が前記処理室に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸が基板表面で結露されることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸によりエッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、前記第2処理ユニットの処理室に前記液体状の有機酸が形成された基板が搬入され、前記加熱機構により加熱され、有機酸および有機酸に溶解したエッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物が気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置を提供する。 In the third aspect of the present invention, a substrate having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching, or an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and resist is carried in. A processing chamber capable of maintaining a vacuum; a mounting table provided in the processing chamber for mounting a substrate; an organic acid vapor supply mechanism for supplying an organic acid vapor into the processing chamber; and the substrate on the mounting table. A first processing unit having a temperature control mechanism for adjusting the temperature of the substrate to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor, and a process in which a substrate after processing in the first processing unit is carried in and can be maintained in a vacuum A second processing unit having a chamber, a mounting table on which the substrate is mounted, and a heating mechanism for heating the substrate on the mounting table. The substrate having the etching residue or the ashing residue is carried into the laboratory, the organic acid vapor is supplied from the organic acid supply mechanism to the processing chamber, and the temperature of the substrate is lower than the temperature of the organic acid vapor by the temperature control mechanism. The organic acid is condensed on the surface of the substrate and the liquid organic acid is formed on the surface of the substrate. The liquid organic acid decomposes the etching residue or the ashing residue and the liquid organic acid. Etching residue in which the decomposition product is dissolved in the acid, the substrate on which the liquid organic acid is formed is carried into the processing chamber of the second processing unit, heated by the heating mechanism, and dissolved in the organic acid and the organic acid Alternatively, a substrate processing apparatus is provided, in which a ashing residue melt is vaporized and removed from a substrate.
上記第3の観点において、前記第1の処理ユニットおよび前記第2の処理ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持された搬送室をさらに具備し、前記第1の処理ユニットによる処理および前記第2の処理ユニットによる処理が真空を破ることなく行われることが好ましい。 In the third aspect, the first processing unit and the second processing unit are connected to each other, further including a transfer device that transfers the substrate, further including a transfer chamber held in a vacuum, and the first process. It is preferable that the processing by the unit and the processing by the second processing unit are performed without breaking the vacuum.
本発明の第4の観点では、ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記処理室内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、前記載置台上の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構と、前記載置台上の基板を加熱する加熱機構とを具備し、前記処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸供給機構から有機酸蒸気が前記処理室に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸が基板表面で結露されることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、その基板が前記加熱機構により加熱され、有機酸および有機酸に溶解した前記エッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物が気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置を提供する。 In the fourth aspect of the present invention, a substrate having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching or an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and resist is carried in. A processing chamber capable of maintaining a vacuum; a mounting table provided in the processing chamber for mounting a substrate; an organic acid vapor supply mechanism for supplying an organic acid vapor into the processing chamber; and the substrate on the mounting table. And a heating mechanism for heating the substrate on the mounting table, the processing chamber having the etching residue or the ashing residue. The substrate is carried in, the organic acid vapor is supplied from the organic acid supply mechanism to the processing chamber, and the temperature of the substrate is adjusted to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor by the temperature adjustment mechanism. When the organic acid is condensed on the substrate surface, a liquid organic acid is formed on the substrate surface, and the etching residue or the ashing residue is decomposed by the liquid organic acid and decomposed into a liquid organic acid. A substrate processing apparatus, wherein an object is dissolved, the substrate is heated by the heating mechanism, and the etching residue or the ashing residue dissolved in the organic acid is vaporized and removed from the substrate. provide.
本発明の第5の観点では、ドライエッチングを施した後に所定の膜の表面に残存するエッチング残渣、またはエッチング残渣およびレジストをアッシングした後にその膜の表面に残存するアッシング残渣を有する複数の基板が搬入され、真空に保持可能な処理容器と、前記処理容器内で複数の基板を保持する基板保持部材と、前記処理容器内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、前記保持部材に保持された複数の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構と、前記保持部材に保持された複数の基板を加熱する加熱機構とを具備し、前記処理容器に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸供給機構から有機酸蒸気が前記処理容器に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、それら基板が前記加熱機構により加熱され、有機酸および有機酸に溶解した前記エッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物が気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, there are provided a plurality of substrates having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching, or an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and the resist. A processing vessel that is carried in and can be held in vacuum, a substrate holding member that holds a plurality of substrates in the processing vessel, an organic acid vapor supply mechanism that supplies organic acid vapor into the processing vessel, and a holding member A temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the plurality of substrates held to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor; and a heating mechanism for heating the plurality of substrates held by the holding member, A substrate having the etching residue or ashing residue is carried into a container, and an organic acid vapor is supplied from the organic acid supply mechanism to the processing container. Is adjusted to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor to cause condensation of the organic acid on the substrate surface, thereby forming a liquid organic acid on the substrate surface, and the liquid organic acid causes the etching residue or The ashing residue is decomposed and the decomposition product is dissolved in a liquid organic acid, the substrates are heated by the heating mechanism, and the etching residue or the ashing residue solution dissolved in the organic acid and the organic acid is vaporized. The substrate processing apparatus is characterized by being removed from the substrate.
上記第3〜第5の観点において、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣およびCFポリマーの少なくとも一方を含むものとすることができる。前記基板としては、Cu配線層と、その上に形成されたLow−k膜とを有し、前記Low−k膜が前記Cu配線層までプラズマエッチングされたもの、またはその後さらにアッシングされたものであり、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は前記Low−k膜に付着してものを用いることができる。この場合に、前記エッチング残渣またはアッシング残渣は、レジスト残渣、CFポリマー、および酸化銅の少なくとも1つが含まれるものとすることができる。 In the third to fifth aspects, the etching residue or ashing residue may include at least one of a resist residue and a CF polymer. The substrate has a Cu wiring layer and a Low-k film formed thereon, and the Low-k film is plasma etched up to the Cu wiring layer, or is further ashed thereafter. The etching residue or the ashing residue can be used even if it adheres to the Low-k film. In this case, the etching residue or the ashing residue may include at least one of a resist residue, a CF polymer, and copper oxide.
本発明の第6の観点では、Cu配線層と、その上に形成されたLow−k膜とを有する基板に対して、前記Low−k膜の前記Cu配線層に対応する部分をプラズマエッチングするエッチングユニットと、前記エッチングのエッチング残渣およびレジストをアッシングにより除去するアッシングユニットと、アッシング後、アッシング残渣が付着するLow−k膜表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記アッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる溶解ユニットと、前記溶解ユニットでの溶解処理の後、基板をアニールして、有機酸および有機酸に溶解した前記アッシング残渣の溶解物を気化させて基板から除去する気化ユニットと、前記ドライエッチングにより形成された露出した前記Cu配線に達するホールにバリア層を形成するバリア層形成ユニットと、前記バリア層の上にCuシード層を形成するシード層形成ユニットと、前記エッチングユニット、前記アッシングユニット、前記溶解ユニット、前記気化ユニット、前記バリア層形成ユニット、および前記シード層形成ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持される搬送室とを具備し、前記エッチングユニット、前記アッシングユニット、前記溶解ユニット、前記気化ユニット、前記バリア層形成ユニット、および前記シード層形成ユニットによる処理は真空中で行われ、各ユニット間の搬送を前記搬送室を介して行うことにより全てのユニットの処理を真空を破ることなく行うことを特徴とする基板処理装置を提供する。 In a sixth aspect of the present invention, plasma etching is performed on a portion corresponding to the Cu wiring layer of the Low-k film on a substrate having a Cu wiring layer and a Low-k film formed thereon. An etching unit, an ashing unit that removes the etching residue and resist of the etching by ashing, and a liquid organic acid is formed on the surface of the low-k film to which the ashing residue adheres after ashing, and the liquid organic acid A dissolution unit that decomposes the ashing residue and dissolves the decomposition product in a liquid organic acid, and after the dissolution treatment in the dissolution unit, the substrate is annealed to remove the ashing residue dissolved in the organic acid and the organic acid. A vaporizing unit that vaporizes and removes the melt from the substrate; and a barrier layer forming unit for forming a barrier layer in a hole reaching the u wiring, a seed layer forming unit for forming a Cu seed layer on the barrier layer, the etching unit, the ashing unit, the melting unit, and the vaporizing unit The barrier layer forming unit, and the seed layer forming unit are connected to each other, and include a transfer device that transfers the substrate, and a transfer chamber that is held in vacuum, the etching unit, the ashing unit, the melting unit, Processing by the vaporization unit, the barrier layer forming unit, and the seed layer forming unit is performed in a vacuum, and the processing of all units is broken by performing the transfer between the units through the transfer chamber. Provided is a substrate processing apparatus which is characterized in that it is performed without any problem.
本発明の第7の観点では、コンピュータ上で動作し、処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第1の観点または第2の観点の基板処理方法が行われるようにコンピュータに処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a storage medium that stores a program that operates on a computer and controls a processing device, and the program is a board according to the first aspect or the second aspect when executed. Provided is a storage medium characterized by causing a computer to control a processing device so that the processing method is performed.
本発明によれば、基板表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により、典型的にはレジスト残渣およびCFポリマーの少なくとも一方を含む、エッチング残渣またはアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させ、その後、基板をアニールして、有機酸および有機酸に溶解したエッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物を気化させて基板から除去することにより、水や薬液を用いることなく有機酸蒸気よりも反応性の良好な液体状有機酸によりエッチング残渣またはアッシング残渣を除去することができるので、下地にダメージを与えることなく、エッチング残渣またはアッシング残渣を確実に除去することができる。したがって、ダメージを受けやすいLow−k膜のエッチングまたはアッシング後にLow−k膜に付着したエッチング残渣またはアッシング残渣を除去する場合に、特に有効である。 According to the present invention, a liquid organic acid is formed on the surface of the substrate, and the etching residue or ashing residue typically containing at least one of a resist residue and a CF polymer is decomposed and liquid by the liquid organic acid. Water or chemical solution by dissolving the decomposition product in the organic acid in the form of a liquid, and then annealing the substrate to vaporize and remove the organic acid and the dissolved ashing residue dissolved in the organic acid from the substrate. Etching residue or ashing residue can be removed with a liquid organic acid that is more reactive than organic acid vapor without using, so that etching residue or ashing residue can be reliably removed without damaging the substrate. be able to. Therefore, it is particularly effective when removing etching residues or ashing residues attached to the Low-k film after etching or ashing of the Low-k film which is easily damaged.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
ここでは、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について説明する。図1は、本発明の基板処理方法を実施するための基板処理装置の一例を示す概略構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Here, a case where a semiconductor wafer is used as the substrate to be processed will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a substrate processing apparatus for carrying out the substrate processing method of the present invention.
この基板処理装置は、被処理基板である半導体ウエハ(以下単にウエハと記す)の表面に存在するプラズマエッチング後のLow−k膜を液体状の有機酸で処理する第1処理ユニット1と、第1処理ユニット1での処理後、ウエハに対してアニール処理を行う第2処理ニット2を備えており、これらの第1および第2処理ユニット1、2は八角形をなす搬送室5の2つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室5の他の2つの辺にはそれぞれロードロック室6,7が設けられている。これらロードロック室6,7の搬送室5と反対側には搬入出室8が設けられており、搬入出室8のロードロック室6,7と反対側には被処理基板としての半導体ウエハWを収容可能な3つのキャリアCを取り付けるポート9,10,11が設けられている。
The substrate processing apparatus includes a first processing unit 1 for processing a low-k film after plasma etching existing on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) as a substrate to be processed with a liquid organic acid, A
上記搬送室5ならびに第1および第2の処理ユニット1,2の内部は真空雰囲気に保持され、搬入出室8は大気雰囲気に保持されるようになっている。また、ロードロック室6,7は、大気雰囲気と真空雰囲気との間で切り換え可能となっている。
The inside of the
第1および第2処理ユニット1,2は、同図に示すように、搬送室5の各辺にゲートバルブGを介して接続され、これらは対応するゲートバルブGを開放することにより搬送室5と連通され、対応するゲートバルブGを閉じることにより搬送室5から遮断される。また、ロードロック室6,7は、搬送室5の対応する辺に第1のゲートバルブG1を介して接続され、また、搬入出室8に第2のゲートバルブG2を介して接続されている。そして、ロードロック室6,7は、第1のゲートバルブG1を開放することにより搬送室5に連通され、第1のゲートバルブG1を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第2のゲートバルブG2を開放することにより搬入出室8に連通され、第2のゲートバルブG2を閉じることにより搬入出室8から遮断される。
As shown in the figure, the first and
搬送室5内には、第1および第2処理ユニット1,2、ロードロック室6,7に対して、半導体ウエハWの搬入出を行う搬送装置12が設けられている。この搬送装置12は、搬送室5の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部13の先端にウエハWを支持する2つの支持アーム14a,14bを有しており、これら2つの支持アーム14a,14bは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部13に取り付けられている。
In the
搬入出室8のウエハ収納容器であるフープ(FOUP;Front Opening Unified Pod)取り付け用の3つのポート9,10、11にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート9,10,11にウエハWを収容した、または空のフープFがステージSに載置された状態で直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室8と連通するようになっている。また、搬入出室8の側面にはアライメントチャンバ15が設けられており、そこで半導体ウエハWのアライメントが行われる。
Three
搬入出室8内には、フープFに対する半導体ウエハWの搬入出およびロードロック室6,7に対する半導体ウエハWの搬入出を行う搬送装置16が設けられている。この搬送装置16は、多関節アーム構造を有しており、フープFの配列方向に沿ってレール18上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム17上に半導体ウエハWを載せてその搬送を行う。
In the loading / unloading chamber 8, a
この処理装置は、制御部20を有しており、制御部20は、プロセスコントローラ21と、ユーザーインターフェース22と、記憶部23とを有している。プロセスコントローラ21には、処理装置の各構成部、例えば搬送装置12の駆動系、第1および第2処理ユニット1,2のガス供給系、搬送室5、第1および第2処理ユニット1,2、ロードロック室6,7の真空排気系、ゲートバルブGの駆動系等が接続されており、これらがプロセスコントローラ21により制御される。
The processing apparatus includes a
ユーザーインターフェース22は、プロセスコントローラ21に接続されており、オペレータが処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる。
The
記憶部23は、プロセスコントローラ21に接続されており、処理装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ21の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納されている。レシピは記憶部23の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
The
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース21からの指示等にて任意のレシピを記憶部23から呼び出してプロセスコントローラ2
1に実行させることで、プロセスコントローラ21の制御下で、処理装置での所望の処理が行われる。
Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the
1, the desired processing is performed in the processing device under the control of the
次に、上記第1処理ユニット1について説明する。
図2は第1処理ユニット1の概略構成を示す断面図である。第1処理ユニット1は、ウエハWを収容して真空保持可能なチャンバ31と、チャンバ31内に有機酸蒸気を供給する有機酸供給機構32と、希釈ガスとして例えば窒素ガスやアルゴンガスをチャンバ31内に供給する希釈ガス供給機構33と、チャンバ31内を真空排気する排気機構34とを備えている。
Next, the first processing unit 1 will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the first processing unit 1. The first processing unit 1 includes a
チャンバ31内の底部には、収容したウエハWを載置するための載置台35が設けられ、この載置台35の内部には、ウエハWを温調するための温調機構として、所定の温度に制御された温調媒体が通流される温調媒体流路36が設けられている。チャンバ31の側壁には、ウエハWを搬入出するための搬入出口37が形成されており、この搬入出口37はゲートバルブGにより開閉される。
A mounting table 35 for mounting the accommodated wafer W is provided at the bottom of the
チャンバ31の上部には、載置台35に対向するようにシャワーヘッド40が設けられている。シャワーヘッド40は、有機酸供給機構32から供給された有機酸および希釈ガス供給機構33から供給された希釈ガスを拡散させる拡散空間41を内部に有するとともに、載置台35との対向面に、有機酸蒸気または希釈ガスをチャンバ31内に吐出するための複数の吐出孔42が形成されている。
A
チャンバ31の底壁には排気口38が形成されており、上記排気機構34は、排気口38に接続された排気管46と、この排気管46を介してチャンバ31内を排気する真空ポンプ47と、排気管46に設けられた圧力調整バルブ48とを有している。
An
有機酸供給機構32は、液体状の有機酸が貯留された有機酸貯留部51と、有機酸貯留部51内の有機酸を蒸気化するためのヒーター52と、蒸気化された有機酸をシャワーヘッド40の拡散空間41内に導く有機酸蒸気供給ライン53と、有機酸蒸気供給ライン53を流通する有機酸蒸気の流量を調整する流量調整機構としてのマスフローコントローラ54と、有機酸蒸気供給ライン53を開閉する開閉バルブ55とを有している。
The organic
有機酸としてはカルボン酸を好適に用いることができる。カルボン酸としては、蟻酸(HCOOH)、酢酸(CH3COOH)、プロピオン酸(CH3CH2COOH)、酪酸(CH3(CH2)2COOH)、吉草酸(CH3(CH2)3COOH)などを挙げることができ、これらの中では蟻酸(HCOOH)、酢酸(CH3COOH)、プロピオン酸(CH3CH2COOH)が好ましく、蟻酸(HCOOH)が特に好ましい。 As the organic acid, a carboxylic acid can be preferably used. As the carboxylic acid, formic acid (HCOOH), acetic acid (CH 3 COOH), propionic acid (CH 3 CH 2 COOH), butyric acid (CH 3 (CH 2 ) 2 COOH), valeric acid (CH 3 (CH 2 ) 3 COOH) Among these, formic acid (HCOOH), acetic acid (CH 3 COOH), and propionic acid (CH 3 CH 2 COOH) are preferable, and formic acid (HCOOH) is particularly preferable.
希釈ガス供給機構33は、希釈ガス、例えば窒素ガスやアルゴンガスを供給する希釈ガス供給源56と、希釈ガスをシャワーヘッド40の拡散空間41内に導く希釈ガス供給ライン57と、希釈ガス供給ライン57を流通する窒素ガスの流量を調整する流量調整機構としてのマスフローコントローラ58と、希釈ガス供給ライン57を開閉する開閉バルブ59とを有している。
The dilution
次に、上記第2処理ユニット2について説明する。
図3は第2処理ユニット2の概略構成を示す断面図である。第2処理ユニット2は、ウエハWを収容して真空保持可能なチャンバ61と、チャンバ61内に雰囲気形成ガスを供給する雰囲気形成ガス供給機構62と、チャンバ61内を真空排気する排気機構63とを備えている。
Next, the
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
チャンバ61内の底部には、収容したウエハWを載置するための載置台64が設けられ、この載置台64の内部には、ウエハWを加熱するためのヒーター65が設けられている。ヒーター65へはヒーター電源66から給電される。チャンバ61の側壁には、ウエハWを搬入出するための搬入出口67が形成されており、この搬入出口67はゲートバルブGにより開閉される。
On the bottom of the
チャンバ61の側壁上部には、ガス導入口69が設けられており、上記雰囲気形成ガス供給機構62は、雰囲気形成ガス、例えば窒素ガスやアルゴンガスを供給する雰囲気形成ガス供給源71と、雰囲気形成ガスをガス導入口69からチャンバ61内へ導く雰囲気形成ガス供給ライン72と、雰囲気形成ガス供給ライン72を流通する雰囲気調整ガスの流量を調整する流量調整機構としてのマスフローコントローラ73と、雰囲気形成ガス供給ライン72を開閉する開閉バルブ74とを有している。
A
チャンバ61の底壁には排気口75が形成されており、上記排気機構63は、排気口75に接続された排気管76と、この排気管76を介してチャンバ61内を排気する真空ポンプ77と、排気管76に設けられた圧力調整バルブ78とを有している。
An
次に、このように構成された処理装置により、本発明の基板処理方法をデュアルダマシン構造形成に適用する手順の例について説明する。 Next, an example of a procedure for applying the substrate processing method of the present invention to the formation of a dual damascene structure by the processing apparatus configured as described above will be described.
ここでは、下層の層間絶縁膜であるLow−k膜201の上にキャップ膜206より具体的にはバリア絶縁膜を介して上層の層間絶縁膜であるLow−k膜202が形成され、その上にハードマスク層207が形成され、下層のLow−k膜201にCu配線層203が形成されたウエハWに対し、図4(a)に示すように、Low−k膜202のCu配線層203に対応する位置をプラズマエッチングしてトレンチ204およびホール205を形成した際における、トレンチ204およびホール205の側壁、底壁に付着したエッチング残渣209、または図4(b)に示すように、残存したエッチング残渣209およびレジスト膜208をアッシングした際における、トレンチ204およびホール205の側壁、および底壁、ならびにハードマスク層207の上面に付着したアッシング残渣210を除去する。なお、エッチングマスクがレジスト膜208のみで十分な場合にはハードマスク層207は不要である。エッチング残渣209およびアッシング残渣210は、レジスト残渣およびCFポリマーの少なくとも一方を含んでいる。
Here, a low-
以下、図5のフローチャートを参照して説明する。
まず、搬入出室8の搬送装置16により、いずれかのフープFからウエハWを取り出し、ロードロック室6または7に搬送し、その中を真空雰囲気にした後、搬送室5の搬送装置12によりそのウエハWを取り出して、第1処理ユニット1に搬入する(工程1)。第1処理ユニット1においては、ゲートバルブGを開いた状態で搬入出口37からチャンバ31内に搬入したウエハWを載置台35に載置した後、ゲートバルブGを閉じてチャンバ31内を密閉する。
Hereinafter, a description will be given with reference to the flowchart of FIG.
First, the wafer W is taken out from any one of the FOUPs F by the
そして、排気機構34によってチャンバ31内を所定の真空度に調整し、チャンバ31内に希釈ガスとともに有機酸蒸気を供給し、その蒸気をウエハW上で結露させ、ウエハW表面のLow−k膜の表面の全面に液体状の有機酸が存在する状態とする(工程2)。
Then, the inside of the
すなわち、有機酸蒸気は、有機酸供給機構32の有機酸貯留部51に貯留された液体状の有機酸をヒーター52で加熱して形成されるが、その際の有機酸蒸気の温度よりも、ウエハW温度のほうが低くなるように、載置台35の温調媒体流路36に通流する温調媒体の温度を制御することにより、ウエハW表面で有機酸を結露させることができる。
That is, the organic acid vapor is formed by heating the liquid organic acid stored in the organic
有機酸蒸気を形成する際の加熱温度は、有機酸によって異なるが、有機酸として蟻酸を用いた場合には、25〜100℃の範囲とすることが好ましい。液化を抑制するためには60℃以上の温度に加熱することが好ましい。 The heating temperature for forming the organic acid vapor varies depending on the organic acid, but when formic acid is used as the organic acid, it is preferably in the range of 25 to 100 ° C. In order to suppress liquefaction, it is preferable to heat to a temperature of 60 ° C. or higher.
このとき、ウエハW(載置台35)の温度は、有機酸の加熱温度よりも低い温度であれば結露させることができるが、確実に結露させる観点からは、有機酸蒸気の温度よりも5℃以上低いことが好ましい。有機酸として蟻酸を用いた場合には、蟻酸の凝固点である8℃以上、例えば50℃程度に設定される。これにより、ウエハW上で有機酸が結露し、図6の模式図に示すように、ウエハW表面のLow−k膜202の表面が液体状の有機酸211で覆われた状態になる。
At this time, if the temperature of the wafer W (mounting table 35) is lower than the heating temperature of the organic acid, dew condensation can be performed. It is preferable that it is low. When formic acid is used as the organic acid, it is set to 8 ° C. or higher, for example, about 50 ° C., which is the freezing point of formic acid. As a result, the organic acid is condensed on the wafer W, and the surface of the low-
このように有機酸を液化させることにより、例えば、有機酸が蟻酸である場合には、
HCOOH→H++HCOO−
のような電離反応が生じる確率が高くなるため、エッチング残渣またはアッシング残渣209を構成するレジスト残渣やCFポリマーとの反応性を高めることができる。
By liquefying the organic acid in this way, for example, when the organic acid is formic acid,
HCOOH → H + + HCOO −
Therefore, the reactivity with the resist residue and the CF polymer constituting the etching residue or the
この場合に、電離した有機酸とエッチング残渣209またはアッシング残渣210との間に反応が生じ、例えば、レジスト残渣やCFポリマーが低分子量の有機化合物やHFに分解されて液体状の有機酸に溶解し、一部は気化される。
In this case, a reaction occurs between the ionized organic acid and the
この第1処理ユニット1での処理の後、搬送装置12によりウエハWを第1処理ユニット1から取り出し、真空を破ることなく第2処理ユニット2へ搬送する(工程3)。第2処理ユニット2においては、ゲートバルブGを開いた状態で搬入出口67からチャンバ61内に搬入したウエハWを載置台64に載置した後、ゲートバルブGを閉じてチャンバ61内を密閉する。
After the processing in the first processing unit 1, the wafer W is taken out from the first processing unit 1 by the
そして、排気機構63によってチャンバ61内を所定の真空度に調整するとともに、チャンバ61内に雰囲気形成ガスとして例えば窒素ガスまたはアルゴンガスを導入して、チャンバ61内の雰囲気を非酸化性雰囲気とするとともに、ヒーター65によりウエハWを加熱してアニールすることにより、図7の模式図に示すように、ウエハW上に存在するレジスト残渣やCFポリマーが低分子量の有機化合物やHFに分解された状態で液体状の有機酸に溶解してなる溶解液212を気化させる。すなわち、溶解液212中に液体として存在する有機酸を気化させ、これと同時に液体有機酸中に溶解したエッチング残渣またはアッシング残渣209を構成するCFポリマーやレジスト残渣の分解物も気化させて、これらを除去する(工程4)。有機酸が蟻酸の場合には、液体状の蟻酸に溶解した低分子量の有機化合物やHF等が蟻酸(HCOOH)とともに気化する。
Then, the inside of the
この場合に、チャンバ61内の雰囲気は、Cu配線が酸化しないように非酸化性雰囲気になっていればよく、上記窒素ガスやアルゴンガスのような不活性ガスを供給する他、単に真空引きを行うのみでもよいし、有機酸蒸気雰囲気、例えば蟻酸蒸気雰囲気であってもよい。あるいは水素ガスを供給してもよい。
In this case, the atmosphere in the
工程4の加熱温度は、有機酸およびその中に含まれるエッチング残渣またはアッシング残渣であるレジスト残渣やCFポリマーの分解物が気化可能な温度であればよいが、有機酸蒸気の供給温度よりも高い温度であることが必要である。この際の温度は有機酸によって異なるが、有機酸として蟻酸を用いた場合には、蟻酸蒸気の供給温度よりも高い温度である必要があり、蟻酸蒸気の供給温度が50℃程度の場合には60℃を超える温度に加熱する必要がある。より好ましくは150〜300℃である。 The heating temperature in step 4 may be any temperature that can vaporize the organic acid and the resist residue or CF polymer decomposition product, which is an etching residue or ashing residue contained therein, but is higher than the supply temperature of the organic acid vapor. It needs to be temperature. The temperature at this time varies depending on the organic acid, but when formic acid is used as the organic acid, the temperature needs to be higher than the formic acid vapor supply temperature, and when the formic acid vapor supply temperature is about 50 ° C. It is necessary to heat to a temperature exceeding 60 ° C. More preferably, it is 150-300 degreeC.
以上のように、本実施形態では、第1の処理ユニット1でウエハWのLow−k膜表面に液体状の有機酸を存在させることにより、電離反応により生じたイオンとエッチング残渣またはアッシング残渣であるレジスト残渣やCFポリマーとが高い反応性で反応し、これらが分解されて液体状の有機酸に溶解し、その後第2処理ユニット2にて加熱処理(アニール処理)することにより、有機酸に溶解したレジスト残渣やCFポリマーの分解物が有機酸とともに気化するため、Low−k膜にダメージを与えることなくエッチング残渣やアッシング残渣を確実に除去することができる。また、エッチングやアッシングの際に、酸化銅がエッチング残渣やアッシング残渣としてLow−k膜に付着することがあるが、このような酸化銅も蟻酸などの有機酸によりLow−k膜にダメージを与えることなく除去することができる。
As described above, in the present embodiment, by causing the liquid organic acid to be present on the surface of the low-k film of the wafer W in the first processing unit 1, the ions generated by the ionization reaction and the etching residue or the ashing residue. A certain resist residue or CF polymer reacts with high reactivity, these are decomposed and dissolved in a liquid organic acid, and then heat-treated (annealed) in the
また、本実施形態では、第1の処理ユニット1による液体有機酸による処理と、第2の処理ユニット2によるアニール処理とが、大気曝露することなく連続して行われるので、大気中に含まれる水が液体有機酸、例えば液体蟻酸と反応することでCuの腐食が進行したり、Low−k膜のダメージが大きくなる懸念がない。
Moreover, in this embodiment, since the process by the liquid organic acid by the 1st process unit 1 and the annealing process by the
さらに、ウエハWの処理前には、Cu配線層の表面の大気雰囲気による自然酸化もしくはエッチングやアッシングで使用される酸化性ガスによる酸化により酸化銅が形成さているが、蟻酸などの有機酸を用いることにより、レジスト残渣やCFポリマーの除去と同時にCu配線層表面の酸化銅も除去することができる。 Further, before the processing of the wafer W, copper oxide is formed by natural oxidation of the surface of the Cu wiring layer by the atmospheric atmosphere or oxidation by an oxidizing gas used in etching or ashing, but an organic acid such as formic acid is used. As a result, the copper oxide on the surface of the Cu wiring layer can be removed simultaneously with the removal of the resist residue and the CF polymer.
他の実施形態として、液体有機酸による処理と、アニール処理とを、同一処理ユニット(同一チャンバ)で行うものを挙げることができる。この場合には、大気曝露のおそれを一層小さくすることができるので、Cuの腐食やLow−k膜のダメージを一層効果的に防止することができる。 As another embodiment, a process in which the treatment with the liquid organic acid and the annealing treatment are performed in the same processing unit (the same chamber) can be exemplified. In this case, since the risk of exposure to the atmosphere can be further reduced, Cu corrosion and low-k film damage can be more effectively prevented.
このような処理装置としては、図8に示すように、図2の装置の載置台35の内部に温調媒体流路36の他にヒーター80を設け、このヒーター80にヒーター電源81から給電するようにしたものを挙げることができる。これにより、Low−k膜表面に液体状の有機酸を存在させる処理は、第1の処理ユニット1と全く同様に行うことができ、その後のアニール処理は、ヒーター80により載置台35を加熱することにより行うことができる。ただし、このように同一チャンバで上記2つの処理を行う場合には、一枚のウエハで低温の有機酸処理と高温のアニール処理を行った後、次のウエハについて低温の有機酸処理を行う場合、冷却時間が長時間になってしまうため、処理のスループットを重視する場合には、図1のような処理装置が好ましい。あるいは、アニール処理をランプ加熱で行えば、アニール後ランプOFFで比較的短時間で冷却することができる。
As such a processing apparatus, as shown in FIG. 8, a
以上は、ウエハWを真空雰囲気で1枚ずつ加熱するいわゆる枚葉式の基板処理について説明したが、本発明のさらに他の実施形態として、ウエハWを複数枚同時に加熱するいわゆるバッチ式の基板処理を挙げることができる。このようなバッチ式の基板処理の場合には、枚葉式のようなスループットの低下をさほど考慮する必要がないことから、同一装置で有機酸処理とアニール処理を行うようにすることができる。以下、このようなバッチ式の基板処理装置について説明する。図9はこのようなバッチ式の基板処理装置を示す断面図である。 The above has described so-called single-wafer substrate processing in which the wafers W are heated one by one in a vacuum atmosphere. However, as yet another embodiment of the present invention, so-called batch-type substrate processing in which a plurality of wafers W are simultaneously heated. Can be mentioned. In the case of such a batch type substrate processing, it is not necessary to take into consideration a decrease in throughput as in the case of a single wafer type, so that the organic acid treatment and the annealing treatment can be performed in the same apparatus. Hereinafter, such a batch type substrate processing apparatus will be described. FIG. 9 is a sectional view showing such a batch type substrate processing apparatus.
この基板処理装置は、ウエハWを収容して処理する略筒状の処理容器101と、複数枚のウエハWを保持して処理容器101内に収容させるためのウエハボート103と、このウエハボート103を昇降させて処理室101内外の間で進退させるボートエレベータ104と、処理容器101内に有機酸を供給する有機酸供給機構112と、処理容器101内で有機酸を希釈する希釈ガス、例えば窒素ガスやアルゴンガスを処理容器101内に供給する希釈ガス供給機構113と、処理容器101内を真空排気する排気機構114とを備えている。有機酸供給機構112は有機酸を処理容器101内に導く有機酸供給ライン121を有し、希釈ガス供給機構113は希釈ガスを処理容器101内に導く希釈ガス供給ライン122を有し、排気機構114は処理容器101を排気する排気管123を有している。なお、有機酸供給機構112は上記有機酸供給機構32と同様に構成され、希釈ガス供給機構113は上記希釈ガス供給機構33と同様に構成され、排気機構114は上記排気機構34と同様に構成される。
The substrate processing apparatus includes a substantially
処理容器101内には、石英製のプロセスチューブ102が設けられ、このプロセスチューブ102の外周にプロセスチューブ102を囲繞するように、プロセスチューブ102内を所定温度に加熱するヒーター105が設けられている。プロセスチューブ102の下端部には、環状または筒状のマニホールド106が設けられており、このマニホールド106には、有機酸供給機構112の供給ライン121、希釈ガス供給機構113の供給ライン122および排気機構114の排気管123が接続されている。
A
ボートエレベータ104には、マニホールド106と当接してプロセスチューブ102内を密閉状態に保持する蓋部107が設けられており、この蓋部107の上部に保温筒108が搭載されている。
The
この基板処理装置の各構成部は制御部130により制御されるようになっている。この制御部130は上記制御部20と同様に構成される。
Each component of the substrate processing apparatus is controlled by the
このように構成された基板処理装置においては、まず、ボートエレベータ104によってウエハボート103を下降させた状態で、ウエハボート103に複数枚のウエハWを保持させる。次に、ボートエレベータ104によってウエハボート103を上昇させて処理容器101内に収容させる。そして、排気機構114によって処理容器101内を所定の真空度の調整し、処理容器101内に希釈ガスとともに有機酸蒸気を供給する。このときヒーター105により、ウエハWを有機酸蒸気よりも低い温度に温調して、ウエハWのLow−k膜表面に有機酸を結露させる。その後、ヒーター105の温度を上昇させて、ウエハW上のCFポリマーを有機酸とともに気化させる。
In the substrate processing apparatus configured as described above, first, a plurality of wafers W are held on the
このようにすることにより、このようなバッチ式の処理装置においても、Low−k膜にダメージを与えることなくCFポリマーを除去することができる。 Thus, even in such a batch type processing apparatus, the CF polymer can be removed without damaging the Low-k film.
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
上述したように、Cu配線層の表面に形成された酸化銅は有機酸により除去することができるが、酸化銅を除去した後大気に取り出すと再び酸化するおそれがある。またエッチングやアッシング後に大気に取り出すと大気中に含まれる水分によりLow−k膜が吸湿しダメージを受ける懸念がある。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
As described above, the copper oxide formed on the surface of the Cu wiring layer can be removed by the organic acid, but if the copper oxide is removed and taken out to the atmosphere, it may be oxidized again. In addition, when it is taken out to the atmosphere after etching or ashing, there is a concern that the Low-k film absorbs moisture and is damaged by moisture contained in the atmosphere.
このため、本実施形態では、エッチング、アッシング、残渣除去処理、バリア層形成、およびシード層形成を連続的に行うことができるマルチチャンバータイプの基板処理装置を用い、これら処理を真空を破らずに行う。 Therefore, in the present embodiment, a multi-chamber type substrate processing apparatus capable of continuously performing etching, ashing, residue removal processing, barrier layer formation, and seed layer formation is used without breaking the vacuum. Do.
図10は、このような基板処理装置を示す概略構成図である。この基板処理装置は、被処理基板であるウエハの表面に存在するLow−k膜をプラズマエッチングするエッチングユニット151と、エッチング後に残存するレジスト等をアッシング除去するアッシングユニット152と、アッシング残渣を液体状の有機酸で処理して液体状の有機酸によりアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる溶解ユニット153と、溶解ユニット153での溶解処理の後、ウエハWをアニールして、有機酸および有機酸に溶解したアッシング残渣の溶解物を気化させてウエハWから除去する気化ユニット154と、Cu配線に達するホール等にバリア層を形成するバリア層形成ユニット155と、バリア層の上にCuシード層を形成するシード層形成ユニット156を備えており、これらユニットは搬送室160に接続されている。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing such a substrate processing apparatus. This substrate processing apparatus includes an
エッチングユニット151としては公知のプラズマエッチング装置を用いることができる。また、アッシングユニット152も公知のアッシング装置を用いることができる。溶解ユニット153は図2に示す第1処理ユニット1と同じ構成を有しており、気化ユニット154は図3に示す第2処理ユニット2と同じ構成を有している。バリア層形成ユニット155は、公知のPVDまたはCVD等によりバリア層として例えばTa、TaN、Ti、TiN、Ruなどの膜を形成するものであり、シード層形成ユニット156は、公知のPVDまたはCVD等によりバリア層の上にCuシード層を形成するものである。
As the
搬送室160にはロードロック室166,167も接続されている。これらロードロック室166,167の搬送室160と反対側には搬入出室168が設けられており、搬入出室168のロードロック室166,167と反対側には被処理基板としての半導体ウエハWを収容可能な3つのキャリアCを取り付けるポート169,170,171が設けられている。
上記搬送室160ならびにユニット151〜156の内部は真空雰囲気に保持されるようになっており、搬入出室168は大気雰囲気に保持されるようになっている。また、ロードロック室166,167は、大気雰囲気と真空雰囲気との間で切り換え可能となっている。
The inside of the
ユニット151〜156は、同図に示すように、搬送室160にゲートバルブGを介して接続され、これらは対応するゲートバルブGを開放することにより搬送室160と連通され、対応するゲートバルブGを閉じることにより搬送室160から遮断される。また、ロードロック室166,167は、搬送室160に第1のゲートバルブG1を介して接続され、また、搬入出室168に第2のゲートバルブG2を介して接続されている。そして、ロードロック室166,167は、第1のゲートバルブG1を開放することにより搬送室160に連通され、第1のゲートバルブG1を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第2のゲートバルブG2を開放することにより搬入出室168に連通され、第2のゲートバルブG2を閉じることにより搬入出室168から遮断される。
As shown in the figure, the
搬送室160内には、第1および第2処理ユニット1,2、ロードロック室166,167に対して、半導体ウエハWの搬入出を行う搬送装置161が設けられている。この搬送装置161は、搬送室160の中央部に設けられたレール162を走行する基部163と、基部163に対して回転および伸縮可能に設けられた回転・伸縮部164と、その先端に設けられたウエハWを支持する2つの支持アーム165a,165bとを有しており、これら2つの支持アーム165a,165bは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部164に取り付けられている。
In the
搬入出室168のウエハ収納容器であるフープ(FOUP;Front Opening Unified Pod)取り付け用の3つのポート169,170、171にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート169,170,171にウエハWを収容した、または空のフープFがステージSに載置された状態で直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室168と連通するようになっている。また、搬入出室168の側面にはアライメントチャンバ175が設けられており、そこでウエハWのアライメントが行われる。
Three
搬入出室168内には、フープFに対する半導体ウエハWの搬入出およびロードロック室166,167に対する半導体ウエハWの搬入出を行う搬送装置176が設けられている。この搬送装置176は、多関節アーム構造を有しており、フープFの配列方向に沿ってレール178上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム177上に半導体ウエハWを載せてその搬送を行う。
In the loading /
この基板処理装置の各構成部は制御部180により制御されるようになっている。この制御部180は上記制御部20と同様に構成される。
Each component of the substrate processing apparatus is controlled by the control unit 180. The control unit 180 is configured similarly to the
このように構成される基板処理装置では、層間絶縁膜としてのLow−k膜を有するウエハWを搬入出室168の搬送装置176により、いずれかのフープFからウエハWを取り出し、ロードロック室166または167に搬送し、その中を真空雰囲気にした後、搬送室160の搬送装置161によりそのウエハWを取り出して、エッチングユニット151に搬入し、そこで層間絶縁膜であるLow−k膜にCu配線層までプラズマエッチングを施す。その後、搬送装置161によりエッチングユニット151からウエハWを取り出して、アッシングユニット152に搬入し、そこで残存するレジストをアッシングにより除去する。
In the substrate processing apparatus configured as described above, the wafer W having the Low-k film as the interlayer insulating film is taken out from any one of the FOUPs F by the
その後、搬送装置161によりアッシングユニット151からウエハWを取り出して、溶解ユニット153に搬入する。溶解ユニット153では、基本的に第1処理ユニット1と同じ処理を行う。すなわち、アッシング残渣を液体状の有機酸で処理して液体状の有機酸によりアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる。
Thereafter, the wafer W is taken out from the
引き続き、搬送装置161により溶解ユニット153からウエハWを取り出して、気化ユニット154に搬入する。気化ユニット154では、基本的に第2処理ユニット2と同じ処理を行う。すなわち、有機酸および有機酸に溶解したアッシング残渣の溶解物を気化させてウエハWから除去する。
Subsequently, the wafer W is taken out from the
このようにしてアッシング残渣が除去されたウエハWは、搬送装置161により気化ユニット154からバリア層形成ユニット155に搬入される。バリア層形成ユニット155では、アッシング残渣が除去されたホール等の内壁にバリア層として、例えばTa、TaN、Ti、TiN、Ruなどの膜をPVDまたはCVDにより2〜50nm程度の厚さで成膜する。引き続き、搬送装置161によりバリア層形成ユニット155からウエハWを取り出して、シード層形成ユニット156に搬入する。シード層形成ユニット156ではバリア層の上にPVDまたはCVDによりCuのシード層を5〜50nm程度の厚さで成膜する。
The wafer W from which the ashing residue has been removed in this manner is carried into the barrier
シード層形成ユニット156での処理が終了したウエハWは、搬送装置161によりロードロック室166および167のいずれかに搬入され、そこで大気に戻されて、搬送装置176により、いずれかのフープFに戻される。これらの処理が施されたウエハWは、めっき装置等へ搬送され、電解めっき等によりホール等の中にCu埋込層を形成する。
The wafer W that has been processed in the seed
このように、本実施形態では、Low−k膜のエッチング、アッシング、残渣除去処理、バリア層形成、およびシード層形成を真空を破らずに実施することができるので、不所望の酸化銅の形成を極力抑えながら、Cuシード層の形成までを行うことができ、高い品質のデバイスを得ることができる。なお、このようなマルチチャンバータイプの基板処理装置は種々の変形が可能である。例えば、エッチングとアッシングを同一チャンバで行ってもよい。また、大気中の水分による吸湿の影響が少なければ、溶解ユニット153、気化ユニット154、バリア層形成ユニット155、シード層形成ユニット156の4ユニット構成としてもよい。
As described above, in this embodiment, etching of the low-k film, ashing, residue removal processing, barrier layer formation, and seed layer formation can be performed without breaking the vacuum, so that formation of undesired copper oxide is performed. The Cu seed layer can be formed while suppressing as much as possible, and a high quality device can be obtained. Such a multi-chamber type substrate processing apparatus can be variously modified. For example, etching and ashing may be performed in the same chamber. Further, if the influence of moisture absorption by moisture in the atmosphere is small, a four-unit configuration of a
なお、本実施形態の処理方法が特に有効なLow−k膜としては、例えば、シロキサン系であるSi、O、Hを含むHSQ(Hydrogen−silsesquioxane)やSi、C、O、Hを含むMSQ(Methyl−Silsesquioxane)等、有機系であるポリアリレンエーテルからなるFLAME(ハネウエル社製)やポリアリレンハイドロカーボンからなるSILK(ダウ・ケミカル社製)、Parylene、BCB、PTFE、フッ化ポリイミド等、多孔質膜であるポーラスMSQやポーラスSILK、ポーラスシリカ等の塗布膜として形成されるもの、および、Black Diamond(Applied Materials社製)、Coral(Novellus社製)、Aurora(ASM社製)等のSiOC系材料(SiO2のSi−O結合にメチル基(−CH3)を導入してSi−CH3を混入したもの)やSiOF系材料(SiO2にフッ素(F)を導入したもの)等のCVDにより形成されるものを挙げることができる。 In addition, as a low-k film in which the processing method of the present embodiment is particularly effective, for example, HSQ (Hydrogen-silsesquioxane) containing Si, O, and H, which are siloxanes, and MSQ (SiQ, Si, O, and H) are used. Methyl-Silsesquioxane), FLAME (manufactured by Honeywell) composed of organic polyarylene ether, SILK (manufactured by Dow Chemical), polyarylene hydrocarbon, Parylene, BCB, PTFE, fluorinated polyimide, etc. What is formed as a coating film such as porous MSQ, porous SILK, and porous silica that is a porous film, and Black Diamond (Applied Materials), Coral (Novellus), Aurora (ASM) Of SiOC-based material (SiO 2 methyl groups to the SiO bond (-CH 3) to introduce those mixed with Si-CH 3) and SiOF-based materials (obtained by introducing fluorine (F) to SiO 2) And the like formed by CVD.
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内で種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、有機酸蒸気を形成してこれをチャンバ内のウエハ上で結露させて液体状の有機酸を形成したが、ウエハ上にスピン塗布等により液体状の有機酸を直接塗布するようにしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. For example, in the above embodiment, the organic acid vapor is formed and condensed on the wafer in the chamber to form the liquid organic acid. However, the liquid organic acid is directly applied on the wafer by spin coating or the like. You may do it.
また、上記実施形態では、被エッチング対象としてLow−k膜を用いたが、これに限るものではなく、他の層間絶縁膜であってもよいし、それ以外の膜であってもよい。また、上記実施形態ではCu配線層に達するエッチングを行った場合について示したが、これに限るものではない。キャップ膜としてバリア絶縁膜を用いた場合を例にとって説明したが、Cu上に選択成長させたキャップメタル膜やCuSiN膜を用いてもよい。 In the above-described embodiment, the low-k film is used as an object to be etched. However, the present invention is not limited to this, and other interlayer insulating films or other films may be used. Moreover, although the case where the etching which reaches a Cu wiring layer was performed was shown in the said embodiment, it does not restrict to this. Although the case where a barrier insulating film is used as the cap film has been described as an example, a cap metal film or a CuSiN film selectively grown on Cu may be used.
さらに、上記実施形態では有機酸を用いてレジスト残渣やCFポリマー等を含むエッチング残渣またはアッシング残渣を除去する場合について説明したが、エッチング後にエッチング残渣とともに、残存するレジストそのものも除去することができ、その場合にはアッシングが不要となる。さらに、上記実施形態では、エッチング残渣、アッシング残渣として、レジスト残渣、CFポリマー、酸化銅を示したが、これに限らず、エッチングする膜に応じて他の物質が含まれることもある。 Furthermore, in the above embodiment, the case where the etching residue or ashing residue containing a resist residue, CF polymer, or the like is removed using an organic acid has been described, but the remaining resist itself can be removed together with the etching residue after etching, In that case, ashing is unnecessary. Furthermore, although the resist residue, CF polymer, and copper oxide were shown as an etching residue and an ashing residue in the said embodiment, not only this but another substance may be contained according to the film | membrane to etch.
さらにまた、上記実施形態ではCu配線をデュアルダマシンにより形成する場合について説明したが、シングルダマシンにより形成する場合に本発明を適用することも可能である。 Furthermore, although the case where the Cu wiring is formed by dual damascene has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to the case where the Cu wiring is formed by single damascene.
さらにまた、基板として半導体ウエハを用いた場合を例にとって説明したが、FPDのガラス基板等、他の基板であっても適用することができる。 Furthermore, the case where a semiconductor wafer is used as the substrate has been described as an example, but other substrates such as an FPD glass substrate can also be applied.
本発明は、半導体ウエハ等の基板の所定の膜、特にLow−k膜をプラズマエッチングした後にその表面に付着するCFポリマーを除去する際に好適である。 The present invention is suitable for removing CF polymer adhering to a predetermined film of a substrate such as a semiconductor wafer, particularly a low-k film after plasma etching.
1;第1処理ユニット
2;第2処理ユニット
5,160;搬送室
6,7,166,167;ロードロック室
8,168;搬入出室
12,16,161,176;搬送装置
20,130,180;制御部
31,61;チャンバ
32,112;有機酸供給機構
34,114;排気機構
35,64;載置台
36;温調媒体流路
37,67;搬入出口
40;シャワーヘッド
101;処理容器
102;プロセスチューブ
103;ウエハボート
151;エッチングユニット
152;アッシングユニット
153;溶解ユニット
154;気化ユニット
155;バリア層形成ユニット
156;シード層形成ユニット
201,202;Low−k膜
203;Cu配線層
204;トレンチ
205;ホール
209;エッチング残渣
210;アッシング残渣
211;液体状有機酸
212;溶解液
G;ゲートバルブ
W;半導体ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1;
Claims (23)
基板表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる第1工程と、
その後、基板をアニールして、有機酸および有機酸に溶解した前記エッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物を気化させて基板から除去する第2工程と
を有することを特徴とする基板処理方法。 An etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching the substrate, or a substrate processing method for removing an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and resist,
Forming a liquid organic acid on the substrate surface, decomposing the etching residue or ashing residue with the liquid organic acid, and dissolving the decomposition product in the liquid organic acid;
And a second step of annealing the substrate to vaporize and remove the organic acid and the dissolved ashing residue dissolved in the organic acid from the substrate.
前記第1の処理ユニットで基板に前記第1工程を施した後、その基板を前記搬送装置により前記第2の処理ユニットへ搬送し、前記第2の処理ユニットで基板に前記第2工程を施すことを特徴とする請求項7に記載の基板処理方法。 A first processing unit that performs the first step; a second processing unit that performs the second step; and a transport device that transports the substrate by connecting the first processing unit and the second processing unit. Equipped with a processing apparatus having a transfer chamber held in a vacuum,
After the first process is performed on the substrate by the first processing unit, the substrate is transported to the second processing unit by the transport device, and the second process is performed on the substrate by the second processing unit. The substrate processing method according to claim 7.
前記エッチングのエッチング残渣およびレジストをアッシングにより除去する工程と、
アッシング後、アッシング残渣が付着するLow−k膜表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記アッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる工程と、
その後、基板をアニールして、有機酸および有機酸に溶解した前記アッシング残渣の溶解物を気化させて基板から除去する工程と、
前記ドライエッチングにより形成された露出した前記Cu配線に達するホールまたはトレンチにバリア層を形成する工程と、
前記バリア層の上にCuシード層を形成する工程と
を有し、これら全ての工程を真空を破ることなく実施することを特徴とする基板処理方法。 Plasma etching a portion corresponding to the Cu wiring layer of the cap film and the Low-k film on a substrate having a Cu wiring layer and a cap film and a Low-k film formed thereon;
Removing the etching residue and resist of the etching by ashing;
After ashing, forming a liquid organic acid on the surface of the low-k film to which the ashing residue adheres, decomposing the ashing residue with the liquid organic acid, and dissolving the decomposition product in the liquid organic acid; ,
Thereafter, annealing the substrate, evaporating the ashing residue dissolved in the organic acid and the organic acid, and removing from the substrate,
Forming a barrier layer in a hole or trench reaching the exposed Cu wiring formed by the dry etching;
Forming a Cu seed layer on the barrier layer, and performing all the steps without breaking the vacuum.
前記第1処理ユニットでの処理後の基板が搬入され、真空に保持可能な処理室と、前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、前記載置台上の基板を加熱する加熱機構とを有する第2処理ユニットと
を具備し、
前記第1処理ユニットの処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸供給機構から有機酸蒸気が前記処理室に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸が基板表面で結露されることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸によりエッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、
前記第2処理ユニットの処理室に前記液体状の有機酸が形成された基板が搬入され、前記加熱機構により加熱され、有機酸および有機酸に溶解したエッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物が気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber in which a substrate having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching, or a substrate having an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and the resist is carried in, and can be maintained in a vacuum. A mounting table on which the substrate is placed, an organic acid vapor supply mechanism that supplies organic acid vapor into the processing chamber, and a temperature of the substrate on the mounting table, the temperature of the organic acid vapor. A first processing unit having a temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature to a lower temperature,
A processing chamber in which a substrate after processing in the first processing unit is carried in and can be maintained in vacuum, a mounting table on which the substrate is mounted, and a substrate on the mounting table are heated. A second processing unit having a heating mechanism,
The substrate having the etching residue or the ashing residue is carried into the processing chamber of the first processing unit, the organic acid vapor is supplied from the organic acid supply mechanism to the processing chamber, and the substrate is The organic acid is condensed on the surface of the substrate by adjusting the temperature to a temperature lower than the temperature of the substrate, thereby forming a liquid organic acid on the substrate surface, and the etching residue or ashing residue is decomposed by the liquid organic acid. And the decomposition product is dissolved in the liquid organic acid.
The substrate on which the liquid organic acid is formed is carried into the processing chamber of the second processing unit, heated by the heating mechanism, and the etching residue or the ashing residue dissolved in the organic acid is vaporized. And removing the substrate from the substrate.
前記処理室内に設けられた、基板を載置する載置台と、
前記処理室内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、
前記載置台上の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構と、
前記載置台上の基板を加熱する加熱機構と
を具備し、
前記処理室に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸供給機構から有機酸蒸気が前記処理室に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸が基板表面で結露されることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、
その基板が前記加熱機構により加熱され、有機酸および有機酸に溶解した前記エッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物が気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber in which a substrate having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching, or a substrate having an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and the resist is carried in, and can be maintained in a vacuum. ,
A mounting table for mounting a substrate provided in the processing chamber;
An organic acid vapor supply mechanism for supplying organic acid vapor into the processing chamber;
A temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the substrate on the mounting table to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor;
A heating mechanism for heating the substrate on the mounting table,
The substrate having the etching residue or the ashing residue is carried into the processing chamber, the organic acid vapor is supplied from the organic acid supply mechanism to the processing chamber, and the substrate is lower than the temperature of the organic acid vapor by the temperature control mechanism. The temperature is adjusted to a temperature and the organic acid is condensed on the substrate surface, whereby a liquid organic acid is formed on the substrate surface, and the etching residue or ashing residue is decomposed by the liquid organic acid and the liquid state. The decomposition product is dissolved in the organic acid of
The substrate processing apparatus, wherein the substrate is heated by the heating mechanism, and the etching residue or the dissolved ashing residue dissolved in the organic acid is vaporized and removed from the substrate.
前記処理容器内で複数の基板を保持する基板保持部材と、
前記処理容器内に有機酸蒸気を供給する有機酸蒸気供給機構と、
前記保持部材に保持された複数の基板の温度を前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調する温調機構と、
前記保持部材に保持された複数の基板を加熱する加熱機構と
を具備し、
前記処理容器に前記エッチング残渣またはアッシング残渣を有する基板が搬入され、前記有機酸供給機構から有機酸蒸気が前記処理容器に供給され、前記温調機構により基板が前記有機酸蒸気の温度よりも低い温度に温調されて前記有機酸を基板表面で結露させることにより基板表面に液体状の有機酸が形成され、その液体状の有機酸により前記エッチング残渣またはアッシング残渣が分解されるとともに液体状の有機酸にその分解物が溶解され、
それら基板が前記加熱機構により加熱され、有機酸および有機酸に溶解した前記エッチング残渣またはアッシング残渣の溶解物が気化されて基板から除去されることを特徴とする基板処理装置。 A process in which a plurality of substrates having an etching residue remaining on the surface of a predetermined film after dry etching, or an ashing residue remaining on the surface of the film after ashing the etching residue and resist are carried in, and can be maintained in a vacuum. A container,
A substrate holding member for holding a plurality of substrates in the processing container;
An organic acid vapor supply mechanism for supplying organic acid vapor into the processing vessel;
A temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the plurality of substrates held by the holding member to a temperature lower than the temperature of the organic acid vapor;
A heating mechanism for heating the plurality of substrates held by the holding member,
The substrate having the etching residue or the ashing residue is carried into the processing container, the organic acid vapor is supplied from the organic acid supply mechanism to the processing container, and the substrate is lower than the temperature of the organic acid vapor by the temperature control mechanism. Liquid organic acid is formed on the substrate surface by dew condensation on the substrate surface by adjusting the temperature to the temperature, and the etching residue or ashing residue is decomposed by the liquid organic acid and the liquid state The decomposition product is dissolved in the organic acid,
The substrate processing apparatus, wherein the substrate is heated by the heating mechanism, and the etching residue or dissolved ashing residue dissolved in the organic acid is vaporized and removed from the substrate.
前記エッチングのエッチング残渣およびレジストをアッシングにより除去するアッシングユニットと、
アッシング後、アッシング残渣が付着するLow−k膜表面に液体状の有機酸を形成し、液体状の有機酸により前記アッシング残渣を分解するとともに液体状の有機酸にその分解物を溶解させる溶解ユニットと、
前記溶解ユニットでの溶解処理の後、基板をアニールして、有機酸および有機酸に溶解した前記アッシング残渣の溶解物を気化させて基板から除去する気化ユニットと、
前記ドライエッチングにより形成された露出した前記Cu配線に達するホールにバリア層を形成するバリア層形成ユニットと、
前記バリア層の上にCuシード層を形成するシード層形成ユニットと、
前記エッチングユニット、前記アッシングユニット、前記溶解ユニット、前記気化ユニット、前記バリア層形成ユニット、および前記シード層形成ユニットが連結され、基板を搬送する搬送装置を備え、真空に保持される搬送室と
を具備し、
前記エッチングユニット、前記アッシングユニット、前記溶解ユニット、前記気化ユニット、前記バリア層形成ユニット、および前記シード層形成ユニットによる処理は真空中で行われ、各ユニット間の搬送を前記搬送室を介して行うことにより全てのユニットの処理を真空を破ることなく行うことを特徴とする基板処理装置。 An etching unit for plasma etching a portion of the Low-k film corresponding to the Cu wiring layer with respect to a substrate having a Cu wiring layer and a Low-k film formed thereon;
An ashing unit for removing the etching residue and resist of the etching by ashing;
After ashing, a dissolution unit that forms a liquid organic acid on the surface of the low-k film to which the ashing residue adheres, decomposes the ashing residue with the liquid organic acid, and dissolves the decomposition product in the liquid organic acid When,
After the dissolution treatment in the dissolution unit, the substrate is annealed to vaporize and remove the ashing residue dissolved in the organic acid and the organic acid from the substrate,
A barrier layer forming unit for forming a barrier layer in a hole reaching the exposed Cu wiring formed by the dry etching;
A seed layer forming unit for forming a Cu seed layer on the barrier layer;
The etching unit, the ashing unit, the melting unit, the vaporization unit, the barrier layer forming unit, and the seed layer forming unit are connected to each other, and includes a transfer device that transfers a substrate, and a transfer chamber that is held in a vacuum. Equipped,
Processing by the etching unit, the ashing unit, the dissolution unit, the vaporization unit, the barrier layer forming unit, and the seed layer forming unit is performed in a vacuum, and transfer between each unit is performed through the transfer chamber. Accordingly, the substrate processing apparatus can perform processing of all the units without breaking the vacuum.
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