DE10053911A1

DE10053911A1 - Substratbearbeitungsverfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Substraten

Info

Publication number: DE10053911A1
Application number: DE10053911A
Authority: DE
Inventors: Takehiko Orii; Hiroki Ohno; Takashi Yabuta
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: DE10053911B4; US6513537B1; TW462090B; KR100677965B1; KR20010051335A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen eines Polymerschleiers und einer metallischen Verunreinigung, die auf einem Substrat abgelagert sind, das eine metallische Schicht hat. Zuerst werden die Polymerschleier durch eine chemische Flüssigkeit in einer inerten Gasatmosphäre entfernt. Nachfolgend werden die metallischen Verunreinigungen entfernt, indem die metallischen Verunreinigungen in Metalloxid-Verunreinigungen oxidiert werden, indem Sauerstoff in einer geringen Konzentration in die inerte Gasatmosphäre gemischt wird und die Metalloxid-Verunreinigung durch die chemische Flüssigkeit gelöst wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik, um eine metallische Verunreinigung, die auf einem Substrat abgelagert ist, in einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung oder ähnlichem zu entfernen, wobei eine Verfahrensflüssigkeit verwendet wird.

Beschreibung des Standes der Technik

In den vergangenen Jahren wurde begonnen, mit Kupfer verdrahtete Schichten anstatt von mit Aluminium verdrahteten Schichten bei Halbleitereinrichtungs- Herstellungsverfahren zu verwenden, um mit der ständig fortschreitenden Miniaturisierung der Gestaltanforderungen umzugehen.

Wenn mit Kupfer verdrahtete Schichten in einer Vielschichtstruktur gebildet werden, wird eine untere mit Kupfer verdrahtete Schicht auf einem Halbleiterwafer geformt, d. h. einem Substrat, ein SiN-Barrierefilm und ein die Schicht isolierender Film werden in dieser Reihenfolge über der mit Kupfer verdrahtete Schicht geformt, ein Fotoresistfilm wird über dem die Schicht isolierenden Film geformt, wobei der Fotoresistfilm durch Fotolithografie gemustert ist, so dass eine Resistmaske mit einem gewünschten Muster geformt wird, und der die Schicht isolierende Film und der SiN-Barrierefilm werden durch ein Trockenätzverfahren geätzt, wobei die Resistmaske verändert wird, so dass Kontaktlöcher geformt werden, die zu der unteren mit Kupfer verdrahteten Schicht führen. Dann wird die Resistmaske durch Trockenschwabbeln entfernt, die zurückbleibenden Bereiche der Resistmaske und der Ätzrückstand, der in den Kontaktlöchern verbleibt, wie Fragmente eines Polymers, werden entfernt, indem eine Reinigung vorgenommen wird, wobei eine Reinigungsflüssigkeit, wie eine Borfluorwasserstofflösung (HF-Lösung), eine Schwefelsäurelösung (H₂SO₄-Lösung) oder ein organisches Lösungsmittel verwendet wird, und dann wird ein Cu-Film über den die Schicht isolierenden Film abgelagert, so dass eine obere mit Kupfer verdrahtete Schicht auf dem die Schicht isolierenden Film gebildet wird und die Verbindungslöcher mit Kupfer aufgefüllt werden.

Polymerschleier werden auf den Seitenoberflächen der Kontaktlöcher jeweils geformt, wenn der die Schicht isolierende Film durch Trockenätzen geätzt wird, wobei ein Plasma verwendet wird, das durch Ionisieren eines Ätzgases hergestellt wird.

Daher verbleiben die Polymerschleier in den Kontaktlöchern. Wenn der die Schicht isolierende Film durchgeätzt wird, so dass die untere Cu-verdrahtete Schicht verdrahtet wird, wird Kupfer zum Sputtern gebracht und gesputterte Cu- Partikel lagern sich auf den Polymerschleiern ab. Die gesputterten Cu-Partikel, die auf den Polymerschleiern abgelagert sind, müssen zusammen mit den Polymerschleiern entfernt werden.

Der Herstellungsvorgang für eine Halbleitereinrichtung verwendet Cu als ein Plattiermetall und Cu-Partikel bleiben auf der rückwärtigen Oberfläche des Halbleiterwafers während des Plattierens abgelagert. Solche Cu-Partikel müssen von der rückwärtigen Oberfläche des Halbleiterwafers entfernt werden. Die Reinigungsflüssigkeit kann verwendet werden, um die Cu-Partikel zu entfernen.

Die Cu-Partikel können jedoch nicht entfernt werden, indem der Halbleiterwafer einfach mit der Reinigungssflüssigkeit behandelt wird; zunächst müssen die Cu-Partikel in CuO- Partikel oxidiert werden, da Cu in der Reinigungsflüssigkeit nicht lösbar ist und CuO in der Reinigungsflüssigkeit lösbar ist.

Wenn auch die Cu-Partikel in Luft oxidiert werden können und die oxidierten Cu-Partikel durch eine Behandlung entfernt werden können, bei der eine chemische Flüssigkeit verwendet wird, werden die Cu-verdrahtete Schicht und die plattierte Cu-Schicht gelöst und entfernt und die Cu- Schichten werden beschädigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzusehen, das in der Lage ist, mindestens zwei Arten von Ablagerungen zu entfernen (z. H. Polymerschleier und metallische Verunreinigungen), die auf einem Substrat abgelagert sind, ohne eine notwendige Metallablagerung zu beschädigen (z. B. eine Metallschicht zum Verdrahten), die auf dem gleichen Substrat geformt ist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats vorzusehen und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Substrats, die in der Lage sind, unnötige Metallverunreinigungen zu entfernen, die auf einem Substrat abgelagert sind, ohne eine notwendige Metallablagerung zu beschädigen, die auf dem gleichen Substrat geformt ist.

Gemäss einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Entfernen einer Metallverunreinigung vorgesehen, die auf einem Substrat abgelagert ist, das eine Metallschicht hat. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre um das Substrat; Zufuhr von Sauerstoff in die inerte Gasatmosphäre, so dass eine Atmosphäre aus inertem Gas und Sauerstoff erzeugt wird; und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, das in der Atmosphäre aus inertem Gas und Sauerstoff angebracht ist; wobei die Metallverunreinigung, die auf dem Substrat abgelagert ist, durch den Sauerstoff oxidiert wird, der in der Atmosphäre enthalten ist, in eine Metalloxidverunreinigung, und die Metalloxidverunreinigung gelöst wird und mit der Verfahrensflüssigkeit entfernt wird.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Entfernen einer Metallverunreinigung vor, die auf einem Substrat abgelagert ist, das eine Metallschicht hat. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre um das Substrat; Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, das sich in der Atmosphäre befindet, wobei die Verfahrensflüssigkeit einen Sauerstoff enthält; wobei die Metallverunreinigung, die auf dem Substrat abgelagert ist, durch den Sauerstoff oxidiert wird, der in der Verfahrensflüssigkeit enthalten ist, in eine Metalloxidverunreinigung, und die Metalloxidverunreinigung mit der Verfahrensflüssigkeit gelöst wird und entfernt wird.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Entfernen eines Polymerschleiers und einer Verunreinigung vor, die auf einem Substrat abgelagert sind, das eine Metallschicht hat, mit einer Verfahrensflüssigkeit. Das Verfahren umfasst die Schritte: Platzieren des Substrats in einem Bearbeitungsraum; Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre in dem Bearbeitungsraum und Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, dabei Lösen und Entfernen des Polymerschleiers; und Erzeugen einer Atmosphäre des inerten Gases und Sauerstoffs in dem Bearbeitungsraum und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, wobei die Metallverunreinigung gelöst und entfernt wird, die durch den Sauerstoff oxidiert ist.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Entfernen des Polymerschleiers vor, der auf einem Substrat verbleibt, nachdem mindestens eine Metallschicht auf dem Substrat und eine Isolierschicht über der Metallschicht und ein Ätzbereich der Isolierschicht geformt sind durch die Isolierschicht, so dass sie zu der Metallschicht führt, und eine Metallverunreinigung, die in dem Polymerschleier enthalten ist, wenn die Metallschicht durch Ätzen gesputtert wird. Das Verfahren umfasst die Schritte: (a) Platzieren des geätzten Substrats in einem Bearbeitungsraum; (b) Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre in einem Bearbeitungsraum und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, wobei der Polymerschleier gelöst und entfernt wird, so dass die Metallverunreinigung freigelegt wird; (c) Erzeugen einer Atmosphäre, die ein inertes Gas und Sauerstoff enthält, in dem Bearbeitungsraum und Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat nach dem Schritt (b), wobei die freigelegte Metallverunreinigung, die durch den Sauerstoff oxidiert ist, gelöst und entfernt wird; und (d) Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre wiederum in dem Bearbeitungsraum und Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat nach dem Schritt (c), wobei ein Rückstand des Polymerschleiers, der auf dem Substrat verbleibt, gelöst und entfernt wird.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Entfernen einer Resistmaske, eines Polymerschleiers und einer Metallverunreinigung vor, die auf einem Substrat vorhanden sind, wobei das Substrat eine Metallschicht und eine isolierende Schicht hat, die auf der Metallschicht angeordnet ist, die Isolierschicht geätzt wird, wobei die Resistmaske verwendet wird, so dass der geätzte Bereich davon bis zu der Metallschicht durchführt, die Resistmaske, der Polymerschleier und eine Metallverunreinigung auf dem Substrat verbleiben, nachdem die Isolierschicht geätzt ist, die Metallverunreinigung in dem Polymerschleier eingeschlossen ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: (a) Platzieren des geätzten Substrats in einem Bearbeitungsraum; (b) Zuführen eines inerten Gases in den Bearbeitungsraum, so dass eine Atmosphäre von inertem Gas in dem Bearbeitungsraum erzeugt wird, und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, wobei die Resistmaske gelöst und entfernt wird; (c) Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, das in dem Bearbeitungsraum der inerten Gasatmosphäre platziert ist, wobei das Polymer gelöst und entfernt wird, so dass die Metallverunreinigung, die in dem Polymerschleier enthalten ist, freigelegt wird; (d) Einführen eines Sauerstoff enthaltenden Gases in den Bearbeitungsraum nach dem Schritt (b) und (c), so dass eine Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum erzeugt wird, die Sauerstoff enthält, und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, wobei die Metallverunreinigung gelöst und entfernt wird, die durch den Sauerstoff oxidiert ist; und (e) Beenden des Einführens des Sauerstoff enthaltenden Gases, um eine inerte Gasatmosphäre wiederum in dem Bearbeitungsraum zu erzeugen, und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat nach dem Schritt (d), wobei ein Rückstand des Polymerschleiers gelöst und entfernt wird.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Entfernen von mindestens zwei Arten von Rückständen vor, die auf einem Substrat abgelagert sind, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Platzieren des Substrats in einem Bearbeitungsraum; Erzeugen einer ersten Atmosphäre mit einer ersten Sauerstoffkonzentration in dem Bearbeitungsraum; Lösen und Entfernen einer ersten Art von Ablagerung von mindestens zwei Arten von Ablagerungen, indem die Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat zugeführt wird in dem Bearbeitungsraum der ersten Atmosphäre; Erzeugen einer zweiten Atmosphäre mit einer zweiten Sauerstoffkonzentration, die sich von der ersten Sauerstoffkonzentration in dem Bearbeitungsraum unterscheidet; und Lösen und Entfernen einer zweiten Art von Ablagerung von mindestens den zwei Arten von Ablagerungen, indem eine Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat in dem Bearbeitungsraum der zweiten Atmosphäre zugeführt wird.

Gemäss dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Substrats vorgesehen, die eine metallische Verunreinigung entfernt, die auf einem Substrat abgelagert ist, das mit einer Metallschicht versehen ist. Die Vorrichtung umfasst: ein Bearbeitungsgefäß, das einen Bearbeitungsraum definiert, in dem das Substrat platziert wird; eine erste Gaszufuhrleitung zum Zuführen eines inerten Gases in den Bearbeitungsraum; eine zweite Gaszuführleitung zum Zuführen eines Gases, das ein Sauerstoffgas enthält, in den Bearbeitungsraum; eine Gasabführleitung zum Abführen einer Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum; eine Zuführleitung für eine Verfahrensflüssigkeit, um eine Verfahrensflüssigkeit in den Bearbeitungsraum zuzuführen, wobei die Verfahrensflüssigkeit in der Lage ist, die metallische Verunreinigung, die auf dem Substrat abgelagert ist, zu entfernen; und eine Abführleitung zum Abführen der Verfahrensflüssigkeit, die in dem Bearbeitungsraum verwendet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines Substrats in einer bevorzugten Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung, die mit einem äußeren Zylinder und einem inneren Zylinder versehen ist, wobei sich der innere Zylinder innerhalb des äußeren Zylinders befindet;

Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht der Bearbeitungsvorrichtung für Substrate, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei sich der innere Zylinder außerhalb des äußeren Zylinders befindet;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A- A aus Fig. 1;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors, der in der Vorrichtung zum Bearbeiten von Substraten vorhanden ist, die in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorhaltemechanismus;

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines Gebiets VI aus Fig. 1;

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht eines Gebiets VII aus Fig. 1;

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Werkstücks in verschiedenen Phasen eines Herstellungsvorgangs für eine Halbleitereinrichtung;

Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht eines Werkstücks, das zu Hilfe genommen wird, um einen Vorgang zum Entfernen einer metallische Verunreinigung und eines Polymerschleier zu erklären;

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleiterwafers, der durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats in einer zweiten Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung behandelt werden soll;

Fig. 11 ist ein Diagramm, das behilflich ist, einen anderen Vorgang zum Entfernen von Ablagerungen zu erklären; und

Fig. 12 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Bearbeitungsvorrichtung für Substrate in einer dritten Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Erste Ausführungsform

Eine Vorrichtung 1 zum Bearbeiten von Substraten, die in Fig. 1 gezeigt ist, entfernt eine Resistmaske, Polymerschichten, d. h. Ätzrückstände, und eine metallische Verunreinigung, die durch Sputtern erzeugt wird, von einem Halbleiterwafer W (untenstehend einfach als "Wafer" bezeichnet) nach einem Ätzvorgang.

Die Substratbearbeitungsvorrichtung 1 hat einen Motor 3, der an einer vertikalen Stützwand 2 mit seiner Rotorwelle 4 angebracht ist, die sich in einer horizontalen Position erstreckt. Ein Rotor 5 ist auf der Antriebswelle 4 des Motors 3 montiert. Eine zylindrische Abdeckung 6 ist an der Stützwand 2 angebracht, so dass sie den Motor 3 und die Antriebswelle 4 umgibt. Der Rotor 5 kann eine Vielzahl von Wafern W enthalten, z. B. 25 Wafer W, die horizontal in einer vertikalen Position angeordnet sind. Der Rotor 5, der die Vielzahl von Wafern W hält, wird gedreht, wenn der Motor 3 angetrieben wird.

Eine vertikale Endwand 7a ist an einem Ende der Abdeckung 6 befestigt. Die Lücke zwischen der vertikalen Endplatte 7a und der Antriebswelle 4 ist durch Fluiddichtelemente 9 abgedichtet. Eine vertikale Endwand 7b befindet sich gegenüber der vertikalen Endwand 7a. Ein äußerer Zylinder 7c ist so angebracht, dass er den Rotor 5 umfasst. Der äußere Zylinder 7c ist axial bewegbar. Der äußere Zylinder 7 ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, während eines Verfahrens positioniert, und wird in Richtung auf die Abdeckung 6 zurückgezogen, wenn Wafer W auf den Rotor 5 geladen und von dem Rotor 5 entladen werden.

Ein innerer Zylinder 8a mit einem Durchmesser, der kleiner ist als derjenige des äußeren Zylinders 7c, ist so angebracht, dass er den Rotor 5 umfasst. Der innere Zylinder 8a kann horizontal zwischen einer Arbeitsposition, die in Fig. 1 gezeigt ist, und einer zurückgezogenen Position, die in Fig. 2 gezeigt ist, bewegt werden. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Bearbeitungsraum 30 durch den inneren Zylinder 8a und die vertikalen Endwände 7a und 7b definiert, wenn der innere Zylinder 8a in der Arbeitsposition innerhalb des äußeren Zylinders 17c platziert ist. Ein Bearbeitungsraum 20 wird durch den äußeren Zylinder 7c und die vertikalen Endwände 7a und 7b definiert, wenn der innere Zylinder 8a in der zurückgezogenen Position, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, platziert ist. Die Bearbeitungsräume 20 und 30 werden durch Dichtmechanismen abgedichtet.

Zwei Abgabeleitungen 22, die jeweils mit einer Vielzahl von Düsen 21 versehen sind, sind horizontal in einem oberen Gebiet des Bearbeitungsraums 20, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, angebracht. Es können, wie es gewünscht ist, reines Wasser, IPA (Isopropylalkohol), N₂-Gas und verschiedene chemische Flüssigkeiten, die von Quellen zugeführt werden, die nicht gezeigt werden, durch die Düsen 21 der Abgabeleitungen 22 abgegeben werden.

Zwei Abgabeleitungen 32, die jeweils mit einer Vielzahl von Düsen 31 versehen sind, sind horizontal in einem oberen Gebiet des Bearbeitungsraums 30 angebracht und werden auf dem inneren Zylinder 8a gehalten. Wie es gewünscht ist, können reines Wasser, IPA, N₂-Gas und verschiedene Flüssigkeiten, die von Quellen, die nicht gezeigt sind, zugeführt werden, durch die Düsen 31 der Abgabeleitungen 32 abgegeben werden.

Die chemischen Flüssigkeiten, d. h. Verfahrensflüssigkeiten, die durch die Abgabeleitungen 22 und 23 abgegeben werden, können Resiste, Polymerschleier und metallische Verunreinigungen lösen. Diese chemischen Flüssigkeiten umfassen z. B. eine Fluorwasserstoffsäurelösung (HF-Lösung), eine Schwefelsäurelösung (H₂SO₄-Lösung) und ein organisches Abstreifmittel.

Eine erste Abführöffnung 41 ist in einem unteren Bereich der Verteilungsgürtel Endwand 7b geformt, so dass eine verbrauchte chemische Flüssigkeit, d. h. eine chemische Flüssigkeit, die mit einem Werkstück reagiert hat, verwendetes reines Wasser oder verwendeter IPA von dem Bearbeitungsraum 30 in einem Zustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, abgeführt wird. Eine zweite Abführöffnung 42 ist unter der ersten Abführöffnung 41 in der vertikalen Endwand 7b geformt, um eine verwendete chemische Flüssigkeit abzuführen, verwendetes reines Wasser oder verwendeten IPA von dem Bearbeitungsraum 20, in einem Zustand, der in Fig. 2 gezeigt ist. Eine erste Abführleitung 23 und eine zweite Abführleitung 43 sind mit der ersten Abführöffnung 41 und der zweiten Abführöffnung 42 jeweils verbunden.

Eine erste Auslassöffnung 45 ist in einem oberen Bereich der vertikalen Endwand 7b geformt, so dass der Bearbeitungsraum 30 in dem Zustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, entleert wird. Eine zweite Auslassöffnung 46 ist über der ersten Auslassöffnung 45 in der vertikalen Endwand 7b geformt, so dass der Bearbeitungsraum 20 in dem Zustand, der in Fig. 2 gezeigt ist, entleert wird. Eine erste Auslassöffnung 47 und eine zweite Auslassöffnung 48 sind jeweils mit der ersten Auslassöffnung 45 und der zweiten Auslassöffnung 46 verbunden.

Eine Zuführöffnung 51 zum Zuführen eines inerten Gases, wie N₂-Gas oder Ar-Gas, in den Bearbeitungsraum 30 und eine Gaszuführöffnung 42 für Sauerstoff enthaltendes Gas zum Zuführen eines Sauerstoff enthaltenden Gases, wie Sauerstoffgas (O₂-Gas), Luft oder Ozongas (O₃-Gas) in den Bearbeitungsraum 30 sind in dem mittleren Bereich der vertikalen Endwand 7b geformt. Eine Quelle für inertes Gas 54 ist mit der Zuführöffnung 51 für inertes Gas durch eine Zuführleitung 53 für inertes Gas verbunden, so dass ein inertes Gas in den Bearbeitungsraum 30 zugeführt wird. Eine Gasquelle 57 für Sauerstoff enthaltendes Gas ist mit der Zuführöffnung 52 für Sauerstoff enthaltendes Gas durch eine Leitung 56 verbunden, so dass ein Sauerstoff enthaltendes Gas, normalerweise Luft, in dem Bearbeitungsraum zugeführt wird. Heizungen 54a und 57a sind mit der Quelle für inertes Gas 54 und der Quelle 57 für das Sauerstoff enthaltendes Gas kombiniert, so dass das inerte Gas und das Sauerstoff enthaltende Gas jeweils erwärmt werden. Die Lösewirkung der chemischen Flüssigkeit kann verstärkt werden, indem die Temperatur der Atmosphäre in den Bearbeitungsraum 30 durch das erwärmte inerte Gas oder das erwärmte Sauerstoff enthaltende Gas, das in dem Bearbeitungsraum 30 zugeführt wird, erhöht wird. Massenstromregler 55 und 58 sind in der Zufuhrleitung 53 für das inerte Gas und der Zuführleitung 56 für das Sauerstoff enthaltende Gas platziert, um die jeweiligen Strömungsraten des inerten Gases und des Sauerstoff enthaltenden Gases jeweils zu regeln. Somit kann der Zustand der Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum 30 geregelt werden.

Leitungen 56a und 56b, die jeweils mit Massenstromreglern 58a und 58b versehen sind, sind mit der Quelle 57 für Sauerstoff enthaltendes Gas verbunden. Leitungen 53a und 53b, die jeweils mit Massenstromreglern 55a und 55b versehen sind, sind mit der Quelle für inertes Gas 54 verbunden. Die Leitungen 53a und 56a sind mit einer Leitung 53c verbunden. Die Leitungen 53b und 56b sind mit einer Leitung 53b verbunden. Die Leitung 53c ist mit einem Vorsprung 301 in der Nähe eines Schaltelements 292a (292b) verbunden, das später in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wird. Die Leitung 53d ist mit einem zylindrischen Element 310 in der Nähe der Fluiddichtelemente 9 verbunden, das später in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben wird.

Der Zustand der Massenstromregler 55, 55a, 55b, 58, 58a und 58b wird durch eine Regelung 60 geregelt. Flowmeter können anstatt der Massenstromregler verwendet werden und die jeweiligen Strömungsraten der Gase, die durch die entsprechenden Leitungenströmen, können manuell justiert werden.

Die Konstruktion des Rotors 5 wird unter Bezug auf Fig. 4 und 5 beschrieben. Der Rotor 5 kann zum Beispiel 26 Wafer W in einer vertikalen Position in einer horizontalen Anordnung halten. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, hat der Rotor 5 ein Paar von Scheiben 270a und 270b, erste Halteelemente 272a und 271b, die sich zwischen dem Paar von Scheiben 270a und 270b erstrecken, zweite Halteelemente 272a und 272b, die sich zwischen dem Paar von Scheiben 270a und 270b erstrecken, und ein Paar von Haltemechanismen 273a und 273b, um fest Wafer W auf dem Rotor 5 zu halten.

Die ersten Halteelemente 271a und 271b und die zweiten Halteelemente 272a und 272b sind mit einer Vielzahl von Nuten 275 versehen um Umfangsbereiche von Wafern W darin jeweils aufzunehmen. Mindestens eines der Halteelemente 271a, 271b, 272a und 272b ist mit einem Drucksensor versehen.

Der Haltemechanismus 273a umfasst einen Arm 280a, der sich auf der inneren Seite der Scheibe 270a befindet, ein Gegengewicht 281a, das auf der äußeren Seite der Scheibe 270a angebracht ist, einen Arm 284a, der auf der inneren Seite der Scheibe 27b angebracht ist, ein Gegengewicht 285a, das auf der äußeren Seite der Scheibe 270a angebracht ist, und ein drittes Halteelement 283a, das sich zwischen den Armen 280a und 204a erstreckt. Der Arm 280a und das Gegengewicht 281a sind fest mit den jeweils gegenüberliegenden Enden einer Welle 289 verbunden, die durch die Scheibe 270a für eine gleichzeitige Drehung dringt. Der Arm 284a und das Gegengewicht 285a sind fest mit den gegenüberliegenden Enden jeweils einer Welle 289 verbunden, die durch die Scheibe 270b für eine simultane Drehung dringt. Der Haltemechanismus 273b ist ähnlich in der Konstruktion zu dem Haltemechanismus 273a. Der Haltemechanismus 273b umfasst einen Arm 280b, der sich auf der inneren Seite der Scheibe 270a befindet, ein Gegengewicht 281b, das auf der äußeren Seite der Scheibe 270a vorgesehen ist, einen Arm 284, der auf der inneren Seite der Scheibe 270b angebracht ist, ein Gegengewicht 285b, das auf der äußeren Seite der Scheibe 270b angebracht ist, und ein drittes Halteelement 283b, das sich zwischen den Armen 280b und 284b erstreckt. Der Arm 280b und das Gegengewicht 281b sind fest mit den jeweils gegenüberliegenden Enden einer Welle 289 verbunden, die durch die Scheibe 70a für eine gleichzeitige Drehung dringt. Der Arm 284b und das Gegengewicht 285b sind fest mit den gegenüberliegenden Enden jeweils von einer Welle 289 verbunden, die durch die Scheibe 270b für eine gleichzeitige Drehung dringt. Die dritten Halteelemente 283a und 283b des Haltemechanismus 273a und 273b sind mit einer Vielzahl von Nuten 286 zum Aufnehmen von Umfangsbereichen der Wafer W darin versehen. Stoppstifte 287 springen von den äußeren Oberflächen der Scheiben 270a und 270b vor. Wenn die dritten Halteelemente 283a und 283b der Haltemechanismen 273a und 273b in Richtung auf Waferhaltepositionen jeweils gedreht werden, wird das nach außen Drehen der Gegengewichte 281a, 281b, 285a und 285b durch die Stoppstifte 287 beschränkt, um zu verhindern, dass die Gegengewichte 281a, 281b, 285a und 285b sich in Übermaß nach außen drehen und die Wand berühren, die den Rotor 5 umgibt. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Gegengewichte 285a und 285b, die auf der Scheibe 270b neben der vertikalen Endwand 7a gelagert sind, mit gekrümmten Vorsprüngen 288a und 288b jeweils versehen.

Eine ringförmige Führungsnut 290 ist in der inneren Oberfläche der vertikalen Endwand 2a geformt. Kreisförmige Öffnungen 291a und 291b sind in der vertikalen Endwand 7a in Positionen auf der Führungsnut 290 geformt und entsprechen jeweils den Haltemechanismen 273a und 273b. Wählelemente 292a und 292b sind in die kreisförmigen Öffnungen 291a und 291b so eingepasst, dass sie in den Richtungen der Pfeile θ drehbar sind. Gekrümmte Schlitze 293a und 293b, die die Gestalt eines Bogens eine Kreises haben und der ringförmigen Führungsnut 290 entsprechen, sind in den vorderen Oberflächen der Wählelemente 292a und 292b jeweils geformt. Die Wählelemente 292a und 292b können entweder in einer winkligen Position gesetzt werden, in der die gekrümmten Schlitze 293a und 293b Bereiche der Führungsnut 290 bilden (siehe unterbrochene Linien in Fig. 4) oder in einer winkligen Position gesetzt werden, in der die gekrümmten Schlitze 293a und 293b sich quer zur Führungsnut 290 erstrecken (siehe durchgezogene Linien in Fig. 4). Die gekrümmten Vorsprünge 288a und 288b der Gegengewichte 285a und 285b können jeweils in die gekrümmten Schlitze 293a und 293b eingepasst werden. Der Zustand der Haltemechanismen 273a und 273b kann selektiv durch die Winkelpositionen der Wählelemente 292a und 292b bestimmt werden.

Wenn die Wählelemente 292a und 292b so gesetzt sind, dass die gekrümmten Schlitze 293a und 293b sich quer zur Führungsnut 290 erstrecken, dass die Gegengewichte 285a und 285b in einer vertikalen Position gesetzt werden, sind die Haltemechanismen 273a und 273b auf einen Waferfreigebezustand gesetzt.

Wenn die Wählelemente 292a und 292b so gesetzt sind, dass die gekrümmten Schlitze 293a und 293b kontinuierlich zur Führungsnut 290 sind und die Gegengewichte 285a und 285b nach oben abgelenkt sind, sind die Haltemechanismen 273a und 273b auf einen Waferhaltezustand gesetzt. In diesem Zustand können sich die gekrümmten Vorsprünge 288a und 288b der Gegengewichte 285a und 285b entlang der Führungsnut 290 und den gekrümmten Schlitzen 293a und 293b, die kontinuierlich mit der Führungsnut 290 sind, bewegen, so dass der Rotor 5 sich drehen kann. Da der Zustand der Haltemechanismen 273a und 273b unverändert unabhängig von der Winkelposition des Rotors 5 bleibt, werden die Wafer W nicht freigegeben, wenn der Rotor 5 gedreht wird. Daher ist es möglich, das Vorspringen der Wafer W von dem Rotor 5 zu verhindern und die daraus folgende Behinderung der Zufuhr einer Reinigungsflüssigkeit oder eines. Trocknungsgases durch die vorspringenden Wafer W und das Brechen der vorspringenden Wafer W.

Eine detaillierte Struktur um das Wählelement 292a (292b) wird unter Bezug auf Fig. 6 beschrieben, die ein Gebiet VI zeigt, das schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.

Das Wählelement 292a wird zur Drehung durch einen Drehzylinder 300, der damit verbunden ist, angetrieben. Der Drehzylinder 300 ist an einem Ringkörper 301 befestigt, der an der vertikalen Endwand 7a angebracht ist. Das Wählelement 292a ist in dem Durchgangsloch des Ringkörpers 301 angepasst mit einem Zwischenraum 302. Eine ringförmige Nut 303 ist in dem Ringkörper 301 geformt. Eine Gaszufuhrleitung 53d ist mit der ringförmigen Nut 303 verbunden. Ein axialer ringförmiger Durchgang 304 führt in eine Lücke 305 zwischen dem Wählelement 292a und der vertikalen Endwand 7a. Ein inertes Gas (oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas), das durch die Gaszuführleitung 53d in die ringförmige Nut 303 zugeführt wird, strömt durch die Lücke 305 in dem Bearbeitungsraum. Das inerte Gas (oder das Sauerstoff enthaltende Gas) wird somit durch die Lücke 305 in den Bearbeitungsraum für die Hilfsjustierung der Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum und zum Verhindern des Verbleibens einer Verfahrensflüssigkeit in der Lücke 305 zwischen dem Wählelement 293a, das sich dreht, und der vertikalen Endwand 7a, zugeführt. Wenn die Verfahrensflüssigkeit in der Lücke 305 steht und trocknet, werden Partikel erzeugt und Wafer mit den Partikeln verunreinigt. Da die Verfahrensflüssigkeit nicht in der Lücke 305 verbleiben kann, tritt so ein Problem nicht auf.

Eine detaillierte Struktur um die Fluiddichtelemente 9 wird unter Bezug auf Fig. 7 beschrieben, die ein Gebiet VII darstellt, das schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.

Ein röhrenförmiges Element 310 ist mit der vertikalen Endwand 7a so verbunden, dass es die Antriebswelle 4 umfasst. Die Fluiddichtelemente 9 sind in einem ringförmigen Raum zwischen dem röhrenförmigen Element 310 und der Antriebswelle 4 gepackt. Ein ringförmiger Durchgang 311 ist zwischen dem röhrenförmigen Element 310 und der Antriebswelle 4 geformt. Eine Gaszufuhrleitung 53c und eine Gasabgabeleitung 53e sind mit den ringförmigen Durchgang 311 in diametrisch gegenüberliegenden Positionen jeweils verbunden. Der ringförmige Durchgang 311 steht mit dem Bearbeitungsraum durch eine Lücke 312 zwischen dem röhrenförmigen Element 310 und der Antriebswelle 4 in Verbindung. Ein inertes Gas (oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas), die durch die Gaszufuhrleitung 53c in den ringförmigen Raum 311 zugeführt werden, strömt durch die Lücke 312 in den Bearbeitungsraum. Das inerte Gas (oder das Sauerstoff enthaltende Gas) wird somit durch die Lücke 312 in den Bearbeitungsraum zur hilfsweisen Justierung der Atmosphäre in den Bearbeitungsraum und zum Verhindern des Stehens einer Verfahrensflüssigkeit in der Lücke 312 um die Antriebswelle 4, die sich dreht, zugeführt.

Es wird eine Beschreibung des Betriebs der Substratbearbeitungsvorrichtung 1 zum Bearbeiten von Halbleitereinrichtungen gegeben, d. h. Wafern W, die durch einen Ätzvorgang, der in Fig. 8 gezeigt ist, bearbeitet werden.

Zunächst wird der Ätzvorgang, der in Fig. 8 gezeigt ist, beschrieben. Wie es in Fig. 8(a) gezeigt ist, werden eine mit Kupfer verdrahtete Schicht 71, eine SiN-Barrierefilm 72 und ein die Schicht isolierender Film 73 in dieser Reihenfolge auf einem Wafer W, wie einem Silikonwafer, geformt. Ein Fotoresistfilm 74 ist über dem die Schicht isolierenden Film 73 geformt. Der Fotoresistfilm 74 ist in einer Resistmaske gemustert, die ein vorbestimmtes Verdrahtungsmuster hat, durch Fotolithografie. Die die Schicht isolierende Schicht 73 kann ein SiO₂-Film sein oder der sogenannte Low-k-Film, d. h. ein Film aus einem anorganischen Material, das eine kleine dielektrische Konstante hat, das überwiegend in den vergangenen Jahren verwendet worden ist zur Erhöhung der Datenverarbeitungsgeschwindigkeit von Halbleitereinrichtungen.

Wie es in Fig. 8(b) gezeigt ist, wird der die Schicht isolierende Film 73 durch einen Plasmaätzvorgang geätzt, wobei die Resistmaske verwendet wird und ein Plasma eines Ätzgases, so dass Kontaktlöcher 75 in dem die Schicht isolierenden Film 73 geformt werden. Eine Komponente des Ätzgases wird als ein erster Polymerschleier 76 auf der Seitenwand von jedem der Kontaktlöcher 75 abgelagert. Die ersten Polymerschleier 76 dienen als eine Schutzschicht für ein in hohem Maß anisotropes Ätzen.

Wenn der Plasmaätzvorgang voranschreitet, wird die Oberfläche der kupferverdrahteten Schicht 71 in jedem Kontaktloch 75 freigelegt, wie es in Fig. 8(c) gezeigt ist. Ein Teil der kupferverdrahteten Schicht 71 wird gesputtert und Cu-Partikel 73 lagern sich auf den ersten Polymerschleiern 76 der Kontaktlöcher 75 ab. Der Plasmaätzvorgang wird fortgesetzt, um zu Überätzen, nachdem Bereiche der Oberfläche der mit Kupfer verdrahteten Schicht 71 freigelegt worden sind. Folglich wird ein zweiter Polymerschleier 78 auf der Seitenwand von jedem Kontaktloch 75 geformt, und die Cu-Partikel sind in dem zweiten Polymerschleier 78 enthalten.

Die Substratbearbeitungsvorrichtung 1 führt ein Verfahren durch, um die Wafer W ähnlich zu demjenigen zu bearbeiten, der in Fig. 8(d) gezeigt ist. Das Verfahren entfernt die Resistmaske (Restschicht 74), die Polymerschleier 76 und 78 und die Cu-Partikel (metallische Kontamination) von den Wafern W. Der äußere Zylinder 7c und der innere Zylinder 8a werden in ihre zurückgezogenen Positionen über die zylindrische Ummantelung 6 zurückgezogen, eine Vielzahl von Wafern W werden von unterhalb des Rotors 5 an den Rotor 5 geliefert, die Wafer W werden auf dem Rotor 5 durch die Halteelemente 271a, 271b, 272a, 272b, 283a und 283b gehalten. Der äußere Zylinder 7c und der innere Zylinder 8a werden in ihre Arbeitspositionen um den Rotor 5 platziert, so dass ein abgedichteter Bearbeitungsraum 30, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, definiert wird.

Dann wird ein inertes Gas, wie ein N₂-Gas, von der inerten Gasquelle 54 durch die Zufuhrleitung 53 für das inerte Gas und die Zufuhröffnung 51 für das inerte Gas in den Bearbeitungsraum 30 zugeführt. Das inerte Gas wird auch in dem Bearbeitungsraum über die Leitungen 53c, 53d zugeführt. Auf der anderen Seite wird die Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum 30 durch die erste Auslassöffnung 45 ausgelassen. Folglich wird der Bearbeitungsraum 30 gereinigt und eine inerte Gasatmosphäre wird in dem Bearbeitungsraum 30 erzeugt. Das inerte Gas wird kontinuierlich in den Bearbeitungsraum 30 zugeführt, und die Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum 30 wird kontinuierlich während des folgenden Löse- und Entfernungsvorgangs abgegeben.

Dann wird der Rotor 5, der die Wafer W hält, mit einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit gedreht, eine vorbestimmte chemische Flüssigkeit (Verfahrensflüssigkeit) wird durch die Düsen 31 der Ausgabeleitungen 32 in den Bearbeitungsraum 30 ausgegeben, um die Resistmasken und Polymerschleier 76 und 78 zu lösen und zu entfernen. Insbesondere wird die vorbestimmte chemische Flüssigkeit durch die Düsen 31 der Ausgabeleitungen 32 für einige zehn Sekunden ausgegeben, während der Rotor 5, der die Wafer W hält, mit einer geringen Rotationsgeschwindigkeit im Bereich von 1 bis 500 rpm gedreht wird, dass die Oberflächen der Wafer W gleichmäßig mit der chemischen Flüssigkeit benetzt werden.

Die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 5 wird bestimmt, wobei in die Überlegung die Viskosität der chemischen Flüssigkeit einbezogen wird, damit die Oberflächen der Wafer W gleichmäßig mit der chemischen Flüssigkeit benetzt werden und die Resistmasken und Polymerschleier 76 und 78 gleichmäßig gelöst werden. Der Rotor 5 wird mit einer verhältnismäßig hohen Drehgeschwindigkeit in dem vorstehenden Bereich gedreht, wenn die chemische Flüssigkeit eine hohe Viskosität hat, oder mit einer verhältnismäßig niedrigen Rotationsgeschwindigkeit in dem voranstehenden Bereich, wenn die chemische Flüssigkeit eine niedrige Viskosität hat.

Nachdem die Resistmasken und die Polymerschleier 76 und 78 gelöst worden sind, verbleibt die verbrauchte chemische Flüssigkeit auf den Oberflächen der Wafer W. Da die Lösefähigkeit der verbrauchten chemischen Flüssigkeit gering ist, muss die verbrauchte chemische Flüssigkeit, die auf den Wafern W verbleibt, entfernt werden. Die Zufuhr der chemischen Flüssigkeit wird vorübergehend unterbrochen, heißes N₂-Gas wird durch die Düsen 31 der Ausgabeleitungen 32 für einige Sekunden ausgegeben, und der Rotor 5 wird mit einer Rotationsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 100 bis 3000 rpm höher als die Rotationsgeschwindigkeit, mit der der Rotor 5 während des Lösevorgangs gedreht wird, gedreht. Folglich wird die verbrauchte chemische Flüssigkeit, die auf den Oberflächen der Wafer W verbleibt, durch den Druck entfernt, der auf die verbrauchte chemische Flüssigkeit durch das heiße N₂-Gas ausgeübt wird, und die Zentrifugalkraft, die auf die verbrauchte chemische Flüssigkeit wirkt, wenn der Rotor 5 gedreht wird. Die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 5 zum effektiven Entfernen der verbrauchten chemischen Flüssigkeit wird entsprechend der Viskosität der chemischen Flüssigkeit bestimmt.

Nachdem die Oberflächen der Wafer W von der verbrauchten chemischen Flüssigkeit gereinigt worden sind, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 5 auf die Betriebsrotationsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 1 bis etwa 500 rpm reduziert, und eine neue chemische Flüssigkeit wird durch die Düsen 31 der Ausgabeleitungen 32 ausgegeben. Ein Schritt des Ausgebens einer chemischen Flüssigkeit und ein Schritt zum Entfernen einer verbrauchten chemischen Flüssigkeit werden wechselweise eine Vielzahl von Malen wiederholt, im Bereich von einigen Malen zu einigen tausend Malen, um die Resistmaske und die Polymerschleier effektiv zu entfernen, indem die in hohem Maß reagierende neue chemische Flüssigkeit stets auf die Oberflächen der Wafer W zugeführt wird.

Somit werden die Resistmaske, die durch das Mustern der Resistschicht 74 geformt ist, und die Polymerschleier 78 entfernt und die Polymerschleier 76 werden teilweise entfernt. Die Kupferpartikel 77 sind nicht oxidiert und werden somit nicht entfernt, da das inerte Gas in dem Bearbeitungsraum 30 vorherrscht. Folglich verbleiben die Kupferpartikel 77 auf den Polymerschleiern 76, wie es in Fig. 9(a) gezeigt ist. Wenn eine chemische Flüssigkeit, wie eine Fluorwasserstoffsäurelösung, eine Schwefelsäurelösung oder ein anorganisches Abstreifmittel, verwendet wird, können die Cu-Partikel 77 nicht gelöst werden. Obwohl die Oxidation der mit Cu verdrahteten Schicht 71 in der inerten Gasatmosphäre unterdrückt wird, können die Cu-Partikel 77 nicht entfernt werden, da nur CuO in der chemischen Flüssigkeit lösbar ist.

Diese Ausführungsform fährt damit fort, das inerte Gas von der inerten Gasquelle 54 zuzuführen, nachdem die Resistmaske und die Polymerschleier 78 entfernt worden sind, und ein Sauerstoff enthaltendes Gas, wie Luft, wird durch die Zuführöffnung 72 für das Sauerstoff enthaltende Gas in dem Bearbeitungsraum 30 zugeführt, damit eine inerte Gasatmosphäre erzeugt wird, die Sauerstoff in einer geringen Sauerstoffkonzentration enthält. Die Regelung 60 regelt die Massenstromregler 55, 55a, 55b, 58, 58a und 58b, dass die jeweiligen Strömungsraten des inerten Gases und des Sauerstoff enthaltenden Gases geregelt werden, so dass die Sauerstoffkonzentration der Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum 30 geeignet justiert ist, wird der Rotor 5 gedreht und eine chemische Flüssigkeit wird durch die Düsen 31 der Ausgabeleitungen 32 auf eine ähnliche Weise ausgegeben, wie beim Entfernen der Resistmaske und der Polymerschleier 78. Sauerstoff, der in der Atmosphäre enthalten ist, oxidiert die Cu-Partikel 77 in CuO-Partikel. Die CuO-Partikel werden in der chemischen Flüssigkeit gelöst und wie es in Fig. 9(b) gezeigt ist, entfernt. In dieser Ausführungsform sind die chemische Flüssigkeit für die Resistmaske und den Polymerschleier und eine chemische Flüssigkeit für die Cu-Partikel vollständig identisch im Hinblick auf ihre Zusammensetzung und Konzentration. Diese Flüssigkeiten können jedoch im wesentlichen die gleichen sein, d. h. mit anderen Worten beispielsweise kann die jeweilige Konzentration geringfügig voneinander verschieden sein, und eine dieser Flüssigkeiten kann ein Zusatzmittel enthalten, das die andere Flüssigkeit nicht enthält.

Obwohl die Cu-Partikel in der Luft oxidiert werden können und in der chemischen Flüssigkeit gelöst werden können, wird ein beträchtlicher Teil der Cu-verdrahteten Schicht 71 in der chemischen Flüssigkeit gelöst und entfernt. Da diese Ausführungsform die Cu-Partikel 77 in der inerten Gasatmosphäre, die Sauerstoff in einer geringen Sauerstoffkonzentration enthält, verarbeitet, können die Cu-Partikel 77 entfernt werden, wobei die Lösung und das Entfernen der mit Cu verdrahteten Schicht 71 auf das geringste unvermeidbare Ausmaß begrenzt wird. Die Sauerstoffkonzentration der inerten Gasatmosphäre wird gemäss dem Zustand der Ablagerung der Cu-Partikel 77 bestimmt, so dass eine Beschädigung in der Cu-verdrahteten Schicht 71 auf das geringstmögliche Ausmaß begrenzt wird. Abhängig von dem Zustand der Ablagerung der Cu-Partikel 77 ist die Sauerstoffkonzentration beispielsweise etwa 5% oder niedriger. Die Sauerstoffkonzentration der inerten Gasatmosphäre in dem Bearbeitungsraum 30 wird justiert, indem das Strömungsratenverhältnis zwischen dem Sauerstoff enthaltenden Gas und dem inerten Gas justiert wird, indem die Sauerstoffkonzentration des Sauerstoff enthaltenden Gases justiert wird oder indem geeigneter Weise wechselweise eine Luftquelle und eine O₂-Gasquelle verwendet wird.

Die verbrauchte chemische Flüssigkeit im Schritt des Entfernens der Cu-Partikel 77, ähnlich zu der verbrauchten chemischen Flüssigkeit beim Schritt des Entfernens der Resistmaske und der Polymerschleier, verbleibt auf den Oberflächen der Wafer W. Wenn eine bestimmte Menge der chemischen Flüssigkeit auf den Oberflächen der Wafer W angehäuft wird, wird die Zufuhr der chemischen Flüssigkeit vorübergehend gestoppt, heißes N₂-Gas wird durch die Düsen 31 der Ausgabeleitungen 32 einige Sekunden lang ausgegeben, und der Rotor 5 wird gedreht mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die höher ist als diejenige mit der der Rotor 5 während des Lösevorgangs gedreht wird, um die chemische Flüssigkeit, die auf den Oberflächen der Wafer W verbleibt, zu entfernen. Die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 5 zum Entfernen der chemischen Flüssigkeit, die auf den Oberflächen der Wafer W bleibt, wird entsprechend der Viskosität der chemischen Flüssigkeit bestimmt und ist im Bereich von etwa 100 bis 3000 rpm. Ein Ausgabeschritt für die chemische Flüssigkeit und ein Entfernungsschritt für verbrauchte chemische Flüssigkeit werden oftmals wechselweise wiederholt im Bereich von einigen Malen bis einigen tausend Malen, um die Cu-Partikel 77 effizient zu entfernen. Die Cu-Partikel 77 werden Sauerstoff ausgesetzt, der in der Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum 30 enthalten ist, und werden oxidiert, wenn die chemische Flüssigkeit, die auf den Oberflächen der Wafer W verbleibt, entfernt wird, und folglich kann die Entfernungswirksamkeit für die Cu-Partikel verbessert werden.

Die Zufuhr des Sauerstoff enthaltenden Gases wird gestoppt und eine inerte Gasatmosphäre, die im wesentlichen keinen Sauerstoff enthält, wird in dem Bearbeitungsraum 30 erzeugt, nachdem die Cu-Partikel 77 entfernt worden sind. Die Polymerschleier 76, die noch auf den Seitenwänden der Verbindungslöcher 75 verbleiben, werden, wie es in Fig. 9(c) gezeigt ist, entfernt, indem wechselweise der Schritt des Zuführens des chemischen Flüssigkeit und der Schritt des Entfernens der verbrauchten chemischen Flüssigkeit wiederholt werden. Da diese Schritte in der inerten Gasatmosphäre ausgeführt werden, wird die mit Cu verdrahtete Schicht 71 weder oxidiert noch gelöst.

Nachdem die Schritte zum Entfernen der Resistmaske, der Polymerschleier 76 und 78 und der Cu-Partikel 77 somit vervollständigt worden sind, wird IPA oder reines Wasser durch die Düsen 31 der Ausgabeleitungen 32 ausgegeben, um die Wafer W von Reaktionsprodukten zu reinigen, die auf den Wafern W verbleiben.

Dann wird der innere Zylinder 8a aus dem äußeren Zylinder 7a in die zurückgezogene Position um die zylindrische Ummantelung 6 bewegt. In diesem Zustand werden die Wafer W in dem Bearbeitungsraum 20 gehalten, der durch dem äußeren Zylinder 7a umfasst wird. Reines Wasser wird durch die Düsen 21 der Abgabeleitungen 22 ausgegeben, um die Wafer W zu spülen, und dann wird der Rotor 5 mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit gedreht, um die Wafer W zu schleudern.

Das herkömmliche Substratbearbeitungsverfahren setzt einen Ätzvorgang ein, der die Cu-verdrahtete Schicht nicht sputtert, da die Entfernung der Cu-Partikel, die durch Sputtern der Cu-verdrahteten Schicht erzeugt werden, unvermeidbar die Entfernung der Cu-verdrahteten Schicht mit sich bringt. In dem Zustand, der in Fig. 8(a) gezeigt ist, ätzt das herkömmliche Substratbearbeitungsverfahren nur den die Schicht isolierenden Film 73, entfernt die Resistmaske und das Polymer, und ätzt dann den SiN-Barrierefilm 72, indem Radikale verwendet werden, die eine geringere Energie haben als diejenige von Ionen, so dass die Cu-verdrahtete Schicht 71 nicht gesputtert wird. Das herkömmliche Substratbearbeitungsverfahren ist jedoch kompliziert und der SiN-Barrierefilm 72 wird unregelmäßig geätzt, da ein Ätzen, das Radikale verwendet, isotrop ist. Das Substratbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, die Cu-Partikel zu entfernen, ohne die mit Cu verdrahtete Schicht 71 zu beschädigen, und bringt keine Probleme mit sich aufgrund von komplizierten Schritten und einem unregelmäßigen Ätzen.

Obwohl das Substratbearbeitungsverfahren beschrieben worden ist, wie es auf das Entfernen der Cu-Partikel zusammen mit den Polymerschleiern angewendet wird, ist das Substratbearbeitungsverfahren auf die folgende Halbleitereinrichtungsherstellung anwendbar. Ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitereinrichtung umfasst einen Plattiervorgang zum Plattieren einer Oberfläche eines Wafers W mit Cu, so dass ein Cu-Film 81 über der Oberfläche des Wafers W geformt wird, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Manchmal werden Cu-Ablagerungen 82 auf der rückwärtigen Oberfläche des Wafers W abgelagert, wenn die Oberfläche mit CU plattiert wird. In einem solchen Fall können die Cu-Ablagerungen 82 entfernt werden, ohne den mit Cu plattierten Film 81 zu beschädigen, indem eine inerte Gasatmosphäre erzeugt wird, die Sauerstoff in einer vorbestimmten Sauerstoffkonzentration enthält, in dem Bearbeitungsraum 30 der Substratbearbeitungsvorrichtung, die in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, und indem die voranstehenden Verfahrensschritte ausgeführt werden.

Modifikationen

Das vorstehende Substratbearbeitungsverfahren kann Modifikationen unterliegen.

1. Die Resistmaske und die Polymerschleier können in getrennten Schritten entfernt werden, wobei verschiedene chemischen Flüssigkeiten jeweils verwendet werden, anstatt die Resistmaske und die Polymerschleier gleichzeitig zu entfernen. Beispielsweise wird, wenn die Resistmaske und die Polymerschleier durch ein Substratbearbeitungsverfahren in einer Modifikation entfernt werden, eine chemische Flüssigkeit zum Entfernen der Resistmaske durch die Düsen 31 der Abgabeleitungen 32 in dem Bearbeitungsraum 30 ausgegeben, wobei sich der innere Zylinder 8a in dem äußeren Zylinder 7c befindet, und eine chemische Flüssigkeit zum Entfernen der Polymerschleier wird durch die Düsen 22 der Abgabeleitungen 21 in den Bearbeitungsraum 20 ausgegeben, nachdem der innere Zylinder 8a zurückgezogen worden ist.
2. Wenn sowohl die Polymerschleier als auch die Metallpartikel auf den Seitenwänden der Verbindungslöcher abgelagert sind, ist es nicht notwendig, die Polymerschichten zuerst zu entfernen. Ein Schritt des Lösens und Entfernens der Metallpartikel kann vor einem Schritt des Lösens und Entfernens der Polymerschleier durchgeführt werden.
3. Ein Schritt zum Lösen der Polymerschicht und des Entfernens und ein Schritt zum Lösen einer metallischen Verunreinigung und zum Entfernen können wechselweise ausgeführt werden, wie es in (a) bis (d) erwähnt worden ist, so dass zumindest einer der Schritte öfters wiederholt wird. Gemäss dieser Modifikation 3 können sie, wenn die Polymerschicht und die metallische Verunreinigung in komplizierter Weise abgelagert sind, vollständig entfernt werden.
- a) Polymerschleierentferntung - Entfernung der metallischen Verunreinigung - Polymerschleierentferntung -
- b) Entfernung der metallischen Verunreinigung - Polymerschleierentfernung - Entfernung der metallischen Verunreinigung
- c) Wiederholung eines Satzes von Polymerschleierentfernung - Entfernung von metallischer Verunreinigung mindestens zweimal
- d) Wiederholung eines Satzes von Entfernen von metallischer Verunreinigung - Polymerschleierentfernung mindestens zweimal.
4. Obwohl das voranstehende Substratbearbeitungsverfahren zwei Arten von Atmosphäre verwendet, d. h. die inerte Gasatmosphäre und die inerte Gasatmosphäre, die Sauerstoff in einer vorbestimmten Sauerstoffkonzentration enthält, wechselweise, um den Schritt des Entfernens der Polymerschleier und den Schritt des Entfernens der metallischen Partikel wechselweise durchzuführen, können die Polymerschleier und die metallischen Partikel (Verunreinigung) durch andere Verfahren entfernt werden, die unten beschrieben werden.

Es ist aus analytischen Studien bekannt, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, dass einige metallische Partikel Cu-reich sind und andere metallische Partikel CuO-reich sind. Die Art der Ablagerung von metallischen Partikeln ist eng mit dem Zustand des Voranschreigens eines Ätzvorgangs verbunden. Daher ist es möglich, dass die Eigenschaften der abgelagerten Metallpartikel mit der Tiefe von der Oberfläche einer Schicht, die entfernt werden soll, variieren. Beispielsweise sammeln sich Cu-reiche Metallpartikel in Oberflächenregionen einer Schicht und CuO-reiche metallische Partikel in inneren Regionen der Schicht.

Es wird viel Sauerstoff benötigt, um im perfekten Maß Cu- reiche metallische Partikel zu oxidieren, und es wird weniger Sauerstoff benötigt, um CuO-reiche metallische Partikel zu oxidieren. Angesichts des Verhinderns einer Beschädigung der Cu-verdrahteten Schicht ist es vorzuziehen, dass eine inerte Gasatmosphäre verwendet wird, die die geringstnötige Sauerstoffkonzentration hat. Daher ist es vorzuziehen, den folgenden Löse- und Entfernungsvorgang durchzuführen.

Fig. 11 ist ein Diagramm, das behilflich ist, den Löse- und Entfernungsvorgang zu erklären, bei dem die Sauerstoffkonzentration der Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum auf der vertikalen Achse nach oben gemessen wird, und die Zeit nach rechts auf der horizontalen Achse gemessen wird.

a) Der Löse- und Entfernvorgang wird 3 Minuten lang in einer inerten Gasatmosphäre (N₂-Gas-Atmosphäre) durchgeführt, um die Polymerschleier zu lösen und zu entfernen.
b) Der Löse- und Entfernvorgang wird 1 Minute in einer inerten Gasatmosphäre fortgesetzt, die Sauerstoff in 200 ppm enthält, um die Cu-reichen metallischen Partikel zu entfernen.
c) Der Löse- und Entfernvorgang wird 3 Minuten in einer inerten Gasatmosphäre fortgesetzt, um die Polymerschleier zu entfernen.
d) Der Löse- und Entfernvorgang wird 1 Minute in einer inerten Gasatmosphäre forgesetzt, die Sauerstoff in 100 ppm enthält, um die CuO-reichen metallischen Partikel zu entfernen.
e) Der Löse- und Entfernvorgang wird 3 Minuten in einer inerten Gasatmosphäre fortgesetzt, um die Polymerschleier zu lösen und zu entfernen.

Eine Beschädigung in der Cu-verdrahteten Schicht kann weiter reduziert werden und die metallischen Partikel und die Polymerschleier können entfernt werden, indem der Wafer durch diesen Löse- und Entfernvorgang bearbeitet wird.

Zweite Ausführungsform

Eine Substratbearbeitungsvorrichtung 101 in einer zweiten Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 12 gezeigt ist, ist von einer Art eines Ein-Wafer- Bearbeitungstyps. Die Substratbearbeitungsvorrichtung 101 hat ein Bearbeitungsgefäß 102, in das ein Wafer W, der bearbeitet werden soll, platziert wird. Das obere offene Ende des Bearbeitungsgefäßes 102 ist hermetisch mit einem entfernbaren Deckel 103 abgedeckt.

Ein Schleuderfutter 104 ist in dem Bearbeitungsgefäß 102 angebracht. Das Schleuderfutter 104 lagert und hält die Wafer W an seinem Umfangsbereich in einer horizontalen Position. Das Schleuderfutter 104 wird zur Drehung durch einen Motor 105 angetrieben.

Eine Ausgabedüse 106 ist in einer vertikalen Position über dem Wafer W angebracht, der in einem Bearbeitungsraum 110 platziert ist, der durch das Bearbeitungsgefäß 102 definiert wird. Eine gewünschte chemische Flüssigkeit, reines Wasser, IPA, und ein inertes Gas, wie N₂-Gas, werden von einer Quelle durch eine Leitung 107 zu der Ausgabedüse 106 zugeführt.

Eine Abführöffnung 111 zum Abführen einer verbrauchten chemischen Flüssigkeit, verbrauchtem reinem Wasser und verbrauchtem IPA, und eine Auslassöffnung 112 zum Abgeben der Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum 110, sind in der Bodenwand des Bearbeitungsgefäßes 102 geformt. Eine Abführleitung 113 und eine Auslassleitung 114 sind mit der Abführöffnung 111 und der Auslassöffnung 112 jeweils verbunden.

Eine Zufuhröffnung 121 für inertes Gas, durch die ein inertes Gas, wie N₂-Gas, oder Ar-Gas, in den Bearbeitungsraum 110 zugeführt wird, und eine Zufuhröffnung 122 für Sauerstoff enthaltendes Gas, durch die ein Sauerstoff enthaltendes Gas, wie O₂-Gas, Luft oder Ozongas (O₃-Gas), in den Bearbeitungsraum 110 zugeführt wird, sind in der Seitenwand des Bearbeitungsgefäßes 102 geformt. Eine Leitung 123 ist mit der Zuführöffnung 121 für inertes Gas verbunden. Ein inertes Gas wird von einer Quelle für inertes Gas 124 durch die Leitung 123 in den Verfahrensraum 110 zugeführt. Eine Leitung 126 ist mit der Zufuhröffnung 122 für Sauerstoff enthaltendes Gas verbunden. Ein Sauerstoff enthaltendes Gas wird von einer Quelle für Sauerstoff enthaltendes Gas 127 durch die Leitung 126 in den Verfahrensraum 110 zugeführt.

Heizungen 124a und 12a sind mit der inerten Gasquelle 124 und der Quelle für Sauerstoff enthaltendes Gas 127 kombiniert, damit das inerte Gas und das Sauerstoff enthaltende Gas jeweils erwärmt werden. Die Lösewirkung der chemischen Flüssigkeit kann verstärkt werden, indem die Temperatur der Atmosphäre in dem Verfahrensraum 110 durch das erwärmte inerte Gas oder das erwärmte Sauerstoff enthaltende Gas, das in den Verfahrensraum 110 zugeführt wird, erhöht wird. Massenstromregler 125 und 128 sind in der Zuführleitung 123 für inertes Gas und der Zuführleitung 126 für das Sauerstoff enthaltende Gas platziert, um die jeweiligen Strömungsraten des inerten Gases und des Sauerstoff enthaltenden Gases zu regeln. Somit kann der Zustand der Atmosphäre in dem Verfahrensraum 110 reguliert werden. Die Massenstromregler 125 und 128 werden durch eine Regelung 130 geregelt. Flowmeter können anstatt der Massenstromregler verwendet werden und die jeweiligen Strömungsraten der Gase, die durch die entsprechenden Leitungen strömen, können manuell justiert werden.

Die Substratbearbeitungsvorrichtung 101 bearbeitet einen Wafer W in einem Zustand, der in Fig. 8(d) gezeigt ist, durch den folgenden Vorgang. Der Deckel 103 wird geöffnet und der Wafer W wird auf das Schleuderfutter 104 durch eine Transporteinrichtung, die nicht gezeigt ist, gebracht, und der Wafer W wird durch Ansaugung auf dem Schleuderfutter 104 gehalten. Die Transporteinrichtung wird weg von dem Bearbeitungsgefäß. 102 bewegt, der Deckel 103 wird auf das Bearbeitungsgefäß 102 gelegt, dass der abgedichtete Bearbeitungsraum 110 geformt wird.

Der gleiche Vorgang, wie derjenige, der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erklärt worden ist, wird durchgeführt. Ein inertes Gas wird durch die Zuführöffnung 121 für inertes Gas in den Bearbeitungsraum 110 zugeführt, die Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum 110 wird durch die Auslassöffnung 112 abgegeben, so dass eine inerte Gasatmosphäre erzeugt wird, die im wesentlichen keinen Sauerstoff enthält.

Nachfolgend wird das Schleuderfutter 104 zur Drehung angetrieben, eine vorbestimmte chemische Flüssigkeit (Verfahrensflüssigkeit) wird durch die Ausgabedüsen 106 ausgegeben, damit eine Resistmaske und Polymerschleier, die auf dem Wafer W geformt sind, entfernt werden. Wenn die verbrauchte chemische Flüssigkeit auf der Oberfläche des Wafers W bleibt, wird die Zufuhr der chemischen Flüssigkeit vorübergehend gestoppt, ein heißes inertes Gas wird durch die Ausgabedüse 106 einige Sekunden lang ausgegeben, und das Spannfutter 104 wird mit einer höheren Rotationsgeschwindigkeit gedreht, damit die verbrauchten chemischen Flüssigkeit von der Oberfläche des Wafers W entfernt wird. Somit werden ein Abgabeschritt für eine chemische Flüssigkeit und ein Entfernungsschritt für eine chemische Flüssigkeit wechselweise mehrfach wiederholt, im Bereich von einigen Malen bis zu einigen tausend Malen, um die Resistmaske und die Polymerschleier zu entfernen.

Nachdem die Resistmaske und die Polymerschleier entfernt worden sind, wird ein Sauerstoff enthaltendes Gas durch die Zuführöffnung 122 für Sauerstoff enthaltendes Gas zugeführt in dem Bearbeitungsraum 110, während das inerte Gas kontinuierlich von der inerten Gasquelle 124 zugeführt wird, damit eine Atmosphäre erzeugt wird, die eine geringe Sauerstoffkonzentration hat, in den Bearbeitungsraum 110. Dann wird das Schleuderfutter 104 gedreht, und eine chemische Flüssigkeit wird durch die Ausgabedüse 106 ausgegeben, um CuO-Partikel zu lösen und zu entfernen, die erzeugt worden sind, indem die Cu-Partikel oxidiert worden sind mit Sauerstoff, der in der Atmosphäre enthalten ist. Wenn die verbrauchte chemische Flüssigkeit auf der Oberfläche des Wafer W steht, wird die Zufuhr der chemischen Flüssigkeit vorübergehend gestoppt, ein heißes inertes Gas wird durch die Ausgabedüsen 106 einige Sekunden lang ausgegeben, und das Schleuderfutter 104 wird mit einer höheren Rotationsgeschwindigkeit gedreht, um die verbrauchte chemische Flüssigkeit von der Oberfläche des Wafers W zu entfernen. Dann wird die Rotationsgeschwindigkeit des Schleuderfutters 104 reduziert auf die normale Rotationsgeschwindigkeit, und die neue chemische Flüssigkeit wird durch die Ausgabedüse 106 ausgegeben. Somit werden ein Abgabeschritt für chemische Flüssigkeit und ein Entfernungsschritt für verbrauchte chemische Flüssigkeit wechselweise mehrfach, im Bereich von einigen Malen bis zu tausend Malen, wiederholt, um die Resistmaske und die Polymerschleier zu entfernen.

Nachdem die Cu-Partikel 77 entfernt worden sind, wird die Zufuhr des Sauerstoff enthaltenden Gases gestoppt und eine inerte Gasatmosphäre, die im wesentlichen keinen Sauerstoff enthält, wird in den Bearbeitungsraum 110 erzeugt, und der Schritt des Abgebens der chemischen Flüssigkeit und der Schritt zum Entfernen der chemischen Flüssigkeit, die ähnlich zu denjenigen Schritten zum Entfernen der Resistmaske und der Polymerschleier sind, werden wechselweise wiederholt, um die verbleibenden Polymerschichten zu entfernen.

Nachdem die Resistmaske, die Polymerschleier und die Cu- Partikel entfernt worden sind, wird IPA oder reines Wasser durch die Ausgabedüse 106 ausgegeben, um rückständige Reaktionsprodukte von dem Wafer W zu waschen. Nachfolgend wird reines Wasser durch die Ausgabedüse 106 ausgegeben, um den Wafer W zu spülen, und das Schleuderfutter 104, das den Wafer W hält, wird mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit zum Schleudern des Wafers W gedreht.

Die Modifikationen (1) bis (5) der ersten Ausführungsform sind anwendbar, um das Substratbearbeitungsverfahren durchzuführen durch die Substratbearbeitungsvorrichtung, die von der Art ist, dass sie einen einzigen Wafer bearbeitet.

Die Substratbearbeitungsvorrichtung 101, die in Fig. 12 gezeigt ist, ist anwendbar auf das Behandeln des Wafers, der in Fig. 10 gezeigt ist, der einem Cu-Plattiervorgang unterworfen worden ist und der eine plattierte Oberfläche hat, die mit einem Cu-Film 81 beschichtet ist, und eine rückwärtige Oberfläche, auf der Cu-Ablagerungen 82 abgelagert sind. Wenn der Wafer W bearbeitet wird, der in Fig. 10 gezeigt ist, wird der Wafer W auf dem Schleuderfutter 104 gehalten, wobei seine rückwärtige Oberfläche nach oben gerichtet ist, eine inerte Gasatmosphäre, die Sauerstoff in einer geringen Sauerstoffkonzentration enthält, wird in dem Bearbeitungsraum 110 erzeugt, eine chemische Flüssigkeit wird durch die Ausgabedüse 106 auf die rückwärtige Oberfläche des Wafers W ausgegeben, und die vorstehenden Verfahrensschritte werden durchgeführt, um die Cu- Ablagerungen 82 zu entfernen, ohne den plattierten Cu-Film 81 zu beschädigen.

Angesichts des Verhinderns einer Beschädigung des Cu-Films 81 ist es vorzuziehen, nur die rückwärtige Oberfläche des Wafers W, auf den der Cu-Film 81 plattiert ist, der inerten Gasatmosphäre auszusetzen, die eine geringe Sauerstoffkonzentration hat, indem geeignet eine Trennwand oder ähnliches in dem Bearbeitungsraum 110 angebracht wird. Da ein Raum unter dem Schleuderfutter 104 verfügbar ist, um die Ausgabedüse 106 anzubringen, können die Cu-Ablagerungen 82 von der rückwärtigen Oberfläche des Wafers W entfernt werden, ohne den plattierten Cu-Film 81 zu beschädigen, indem der Wafer W auf dem Schleuderfutter 104 gehalten wird, wobei seine rückwärtige Oberfläche nach unten gerichtet ist.

Das Substratbearbeitungsverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist nicht nur auf das Entfernen von Cu-Partikeln anwendbar, sondern auch auf das Entfernen jeglicher metallischer Partikel (Verunreinigung), die auf dem Wafer abgelagert sind, vorausgesetzt dass ein Oxid, das erhalten wird, indem das Metall oxidiert wird, in einer chemischen Flüssigkeit lösbar ist. Ein solches Metall ist beispielsweise Ru oder Pt.

Obwohl die vorstehende Ausführungsform Sauerstoff in den Bearbeitungsraum zuführt, indem ein Sauerstoff enthaltendes Gas in die inerte Gasatmosphäre zugesetzt wird, kann eine Sauerstoff enthaltende Verfahrensflüssigkeit verwendet werden, die erhalten wird, indem Sauerstoff in einer chemischen Flüssigkeit gelöst wird. Wenn Sauerstoff in der chemischen Flüssigkeit in einer geeigneten Sauerstoffkonzentration gelöst ist, kann der mindestens notwendige Sauerstoff, der in der Lage ist, die metallischen Partikel zu oxidieren und zu entfernen, oder die Kontamination, zugeführt werden, so dass die metallischen Partikel oder die Verunreinigung entfernt werden kann, wobei die Oxidation der Metallschicht auf das geringst mögliche Ausmaß begrenzt wird.

Das Substratbearbeitungsverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist anwendbar auf das Entfernen von Polymerschleiern nach dem Entfernen einer Resistmaske, durch Trockenschwabbeln und ist auch anwendbar auf das Bearbeiten von anderen Substraten, einschließlich denjenigen zum Ausbilden von Flüssigkristall-Bildschirmen (LCDs).

Claims

1. Verfahren zum Entfernen einer metallischen Verunreinigung, die auf einem Substrat abgelagert ist, das eine Metallschicht hat, umfassend die Schritte:
Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre um das Substrat;
Zuführen von Sauerstoff in die inerte Gasatmosphäre, um eine Atmosphäre des inerten Gases und des Sauerstoffs zu erzeugen; und
Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, das sich in der Atmosphäre aus inertem Gas und Sauerstoff befindet;
wobei die metallische Verunreinigung, die auf dem Substrat abgelagert ist, durch den Sauerstoff, der in der Atmosphäre enthalten ist, in eine Metalloxid- Verunreinigung oxidiert wird, und die Metalloxid- Verunreinigung mit der Verfahrensflüssigkeit gelöst und entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Zuführens von Sauerstoff in die inerte Gasatmosphäre erreicht wird, indem ein Sauerstoff enthaltendes Gas in die inerte Gasatmosphäre zugeführt wird.

3. Verfahren zum Entfernen einer metallischen Verunreinigung, die auf einem Substrat abgelagert ist, das eine metallische Schicht hat, umfassend die Schritte:
Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre um das Substrat;
Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, das sich in der Atmosphäre befindet, wobei die Verfahrensflüssigkeit einen Sauerstoff enthält;
wobei die metallische Verunreinigung, die auf dem Substrat abgelagert ist, durch den Sauerstoff, der in der Verfahrensflüssigkeit enthalten ist, in eine Metalloxid-Verunreinigung oxidiert wird, und die Metalloxid-Verunreinigung mit der Verfahrensflüssigkeit gelöst und entfernt wird.

4. Verfahren zum Entfernen eines Polymerschleiers und einer metallischen Verunreinigung, die auf einem Substrat abgelagert ist, das eine Metallschicht hat, mit einer Verfahrensflüssigkeit, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Platzieren des Substrats in einem Bearbeitungsraum;
Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre in dem Bearbeitungsraum und Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, dabei Lösen und Entfernen des Polymerschleiers; und
Erzeugen einer Atmosphäre aus inertem Gas und Sauerstoff in dem Bearbeitungsraum und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, dabei Lösen und Entfernen der metallischen Verunreinigung, die durch den Sauerstoff oxidiert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Lösens und Entfernens der metallischen Verunreinigung nach dem Schritt des Lösens und Entfernens des Polymerschleiers durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Lösens und Entfernens des Polymerschleiers und der Schritt des Lösens und Entfernens der metallischen Verunreinigung wechselweise ausgeführt werden, so dass mindestens entweder der Schritt des Lösens und Entfernens des Polymerschleiers oder der Schritt des Lösens und Entfernens der metallischen Verunreinigung mehrfach wiederholt wird.

7. Verfahren zum Entfernen eines Polymerschleiers, der auf einem Substrat verbleibt, nachdem mindestens eine Metallschicht auf dem Substrat geformt ist und eine Isolierschicht über der Metallschicht und ein Ätzbereich der Isolierschicht durch die Isolierschicht, so dass er die Metallschicht erreicht, und eine metallische Verunreinigung in dem Polymerschleier eingeschlossen wird, wenn die Metallschicht durch Ätzen gesputtert wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

a) Platzieren des geätzten Substrats in einem Bearbeitungsraum;
b) Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre in dem Bearbeitungsraum und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, dabei Lösen und Entfernen des Polymerschleiers, dass die metallische Verunreinigung freigelegt wird,
c) Erzeugen einer Atmosphäre, die ein inertes Gas und Sauerstoff enthält, in dem Bearbeitungsraum, und Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat nach dem Schritt (b), dabei Lösen und Entfernen der freigelegten Metallverunreinigung, die durch den Sauerstoff oxidiert ist; und
d) wiederum Erzeugen einer inerten Gasatmosphäre in dem Bearbeitungsraum, und Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat nach dem Schritt (c), dabei Lösen und Entfernen eines Rückstands des Polymerschleiers, der auf dem Substrat verbleibt.

8. Verfahren zum Entfernen einer Resistmaske, eines Polymerschleiers und einer metallischen Verunreinigung, die auf einem Substrat vorhanden sind, wobei das Substrat eine Metallschicht und eine isolierende Schicht hat, die auf der Metallschicht angeordnet ist, die isolierende Schicht geätzt wird, wobei die Resistmaske verwendet wird, so dass der geätzte Bereich davon die Metallschicht erreicht, die Resistmaske, der Polymerschleier und eine metallische Verunreinigung, die auf dem Substrat verbleiben, nachdem die Isolierschicht geätzt worden ist, die metallische Verunreinigung in dem Polymerschleier eingeschlossen ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

a) Platzieren des geätzten Substrats in einem Bearbeitungsraum;
b) Zuführen eines inerten Gases in den Bearbeitungsraum, dass eine inerten Gasatmosphäre in dem Bearbeitungsraum erzeugt wird, und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, dabei Lösen und Entfernen der Resistmaske;
c) Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, das in den Bearbeitungsraum der inerten Gasatmosphäre platziert ist, dabei Lösen und Entfernen des Polymers, so dass die metallische Verunreinigung, die in dem Polymerschleier enthalten ist, freigelegt wird;
d) Einführen eines Sauerstoff enthaltenden Gases in den Bearbeitungsraum nach dem Schritt (b) und (c) um eine Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum zu erzeugen, die Sauerstoff enthält, und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat, dabei Lösen und Entfernen der metallischen Verunreinigung, die durch den Sauerstoff oxidiert ist; und
e) Beenden des Einführens des Sauerstoff enthaltenden Gases, um eine inerte Gasatmosphäre wiederum in dem Bearbeitungsraum zu erzeugen, und Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat nach dem Schritt (d), dabei Lösen und Entfernen eines Rückstands des Polymerschleiers.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (b) und der Schritt (c) gleichzeitig ausgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (d) und der Schritt (e) wechselweise ausgeführt werden, so dass mindestens entweder der Schritt (d) oder der Schritt (e) mehrfach wiederholt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (c) die Schritte umfasst:

a) Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat; und
b) Entfernen der Verfahrensflüssigkeit von dem Substrat, wobei der Schritt (i) und der Schritt (ii) wiederholt und wechselweise ausgeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (b) die Schritte umfasst:

a) Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat; und
b) Entfernen der Verfahrensflüssigkeit von dem Substrat,

wobei der Schritt (i) und der Schritt (ii) wiederholt und wechselweise ausgeführt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die metallische Verunreinigung aus mindestens einem Metall geformt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cu, Ru und Pt besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (d) die Schritte umfasst:

15. Verfahren zum Entfernen mindestens zweier Arten von Ablagerungen, die auf einem Substrat abgelagert sind, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Platzieren des Substrats in einen Bearbeitungsraum;
Erzeugen einer ersten Atmosphäre einer ersten Sauerstoffkonzentration in dem Bearbeitungsraum;
Lösen und Entfernen einer ersten Art von Ablagerung von den mindestens zwei Arten von Ablagerungen, indem die Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat zugeführt wird, in den Bearbeitungsraum der ersten Atmosphäre;
Erzeugen einer zweiten Atmosphäre einer zweiten Sauerstoffkonzentration, die sich von der ersten Sauerstoffkonzentration in dem Bearbeitungsraum unterscheidet; und
Lösen und Entfernen einer zweiten Art von Ablagerung von mindestens den zwei Arten von Ablagerungen durch Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat in dem Bearbeitungsraum der zweiten Atmosphäre.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erste Sauerstoffkonzentration im wesentlichen Null ist, die zweite Sauerstoffkonzentration größer als die erste Sauerstoffkonzentration ist, und die zweite Art von Ablagerung gelöst und entfernt wird durch den Schritt des Lösens und Entfernens der zweiten Art von Ablagerung, nachdem sie durch Sauerstoff in der zweiten Atmosphäre oxidiert ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die erste Art von Ablagerung ein Polymerschleier ist, und die zweite Ablagerung eine metallische Verunreinigung ist, die aus mindestens einer Art von Metall geformt ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cu, Ru und Pt besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei zumindest die zwei Arten von Ablagerungen weiter eine dritte Art von Ablagerung umfassen, die dritte Art von Ablagerung eine metallische Verunreinigung ist, die aus dem Metall geformt ist, ein Grad der Oxidation des Metalls der dritten Art von Ablagerung unterschiedlich von demjenigen des Metalls der zweiten Art von Ablagerung ist,
wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst;
Erzeugen einer dritten Atmosphäre einer dritten Sauerstoffkonzentration, die sich von denjenigen der ersten und zweiten Atmosphäre unterscheidet, wobei die dritte Konzentration größer ist als die erste Konzentration; und
Lösen und Entfernen der dritten Art von Ablagerung durch Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat in den Bearbeitungsraum der dritten Atmosphäre.

19. Substratbearbeitungsvorrichtung, die eine metallische Verunreinigung entfernt, die auf: einem Substrat abgelagert ist, das mit einer Metallschicht versehen ist, wobei die Vorrichtung umfasst:
ein Bearbeitungsgefäß, das einen Bearbeitungsraum definiert, in den das Substrat platziert wird;
eine erste Gaszufuhrleitung zum Zuführen einer inerten Gases in den Bearbeitungsraum;
eine zweite Gaszuführleitung zum Zuführen eines Gases, das Sauerstoffgas enthält, in den Bearbeitungsraum;
eine Gasabgabeleitung zum Abgeben einer Atmosphäre in dem Bearbeitungsraum;
eine Verfahrensflüssigkeitszufuhrleitung zum Zuführen einer Verfahrensflüssigkeit in den Bearbeitungsraum, wobei die Verfahrensflüssigkeit in der Lage ist, die metallische Verunreinigung, die auf dem Substrat abgelagert ist, zu entfernen; und
eine Abführleitung zum Abführen der Verfahrensflüssigkeit, die in dem Bearbeitungsraum verbraucht worden ist.

20. Substratbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei ein Strömungsratenregler in mindestens entweder der ersten Gaszuführleitung oder der zweiten Gaszuführleitung vorgesehen ist.

21. Substratbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 19, weiter umfassend einen Rotor zum Halten und Drehen des Substrats in dem Bearbeitungsgefäß.