DE10053911A1 - Substratbearbeitungsverfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Substraten - Google Patents
Substratbearbeitungsverfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von SubstratenInfo
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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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 (21)
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.
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.
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.
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,
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:
- a) Zuführen der Verfahrensflüssigkeit auf das Substrat; und
- b) Entfernen der Verfahrensflüssigkeit von dem Substrat,
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.
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.
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.
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.
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