JP2001015480A

JP2001015480A - 基板の処理方法

Info

Publication number: JP2001015480A
Application number: JP11184441A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Ono; 宏樹大野; Tadashi Iino; 正飯野; Takashi Yabuta; 貴士藪田; Takehiko Orii; 武彦折居
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】金属配線，特に銅配線を製造する際に，ダメ
ージを与えない基板処理方法を提供する。【解決手段】銅膜１０１，ＳｉＮ膜１０２，ｌｏｗ―
ｋ膜１０３が順次成膜されたウェハＷ上にフォトレジス
ト膜１０４を形成し（図５（ａ）），フォトレジスト膜
１０４をエッチングマスクとしてドライエッチングを行
い，コンタクトホール１０５を形成し（図５（ｂ）），
フォトレジスト膜１０４と側壁保護膜（ポリマー膜）１
０６とを内処理室３０内でレジスト・ポリマー除去液に
より除去（ウェット処理）する（図５（ｃ））ことを特
徴とする，ウェハ処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，例えば半導体ウェ
ハ等の基板を処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年，半導体集積回路装置の製造工程に
おいては，微細化技術の進展が著しく，特に基板として
の半導体ウェハ（以下，「ウェハ」という）上に，微細
な配線を高密度に形成することが要求されている。そこ
で，配線材料として，従来のアルミニウム（Ａｌ）より
も抵抗率が低い銅（Ｃｕ）が検討されており，配線幅が
細くなっても配線抵抗の低減が図れるようにしている。
また，多層に配線を形成する際には，低誘電率の絶縁
膜，いわゆるｌｏｗ−ｋ膜によって配線同士を絶縁し，
配線同士の間隔が狭くなっても配線間容量が増加しない
ようにしている。こうして，配線による電気信号の遅延
を防止し，半導体集積回路装置の高速化，高集積化をは
かっている。

【０００３】ここで，従来の銅配線の製造工程について
図９（ａ）〜（ｅ）を参照して説明すると，シリコン
（Ｓｉ）基板であるウェハＷの表面上には，銅膜２０
１，ＳｉＮ（窒化シリコン）膜２０２，ｌｏｗ−ｋ膜２
０３が順次成膜されている。この場合，ＳｉＮ膜２０２
は，バリアメタル膜として働き，銅膜２０１の酸化や銅
の拡散を防止する。そして先ず，図９（ａ）に示すよう
に，このｌｏｗ−ｋ膜２０３上に，フォトリソグラフィ
技術によりエッチングマスク用のフォトレジスト膜２０
４を形成する。次に，図９（ｂ）に示すように，フォト
レジスト膜２０４をマスクとして，ｌｏｗ−ｋ膜２０３
に対してドライエッチングを行い，微細なコンタクトホ
ール２０５を形成する。この場合，微細なコンタクトホ
ール２０５をウェハＷの表面に対して垂直形状の開口部
として形成できるように，コンタクトホール２０５の側
壁に沿って側壁保護膜（ポリマー膜）２０６を形成しな
がらエッチングしていく。次に，図９（ｃ）に示すよう
に，Ｏ_２ガスを用いてプラズマによるアッシングを行
い，フォトレジスト膜２０４を除去した後，図９（ｄ）
に示すように，ＳｉＮ膜２０２に対してドライエッチン
グを施す。次に，図９（ｅ）に示すように，薬液により
側壁保護膜２０６を除去する。以上のような製造工程に
より所望の配線構造を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
製造工程では，フォトレジスト膜２０４をドライアッシ
ングする際に，薄膜であるＳｉＮ膜２０２によっては銅
膜２０１を保護しきれず，プラズマによる悪影響が銅膜
２０１に及び，銅膜２０１を酸化させるなどのダメージ
を与えてしまう。このようなダメージは，配線抵抗を増
加させて半導体集積回路装置の品質を劣化させる原因と
なる。

【０００５】従って本発明の目的は，金属配線，特に銅
配線を製造する際に，ダメージを与えない基板の処理方
法を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，請求項１の発明は，半導体製造の多層配線工程にお
ける基板の表面に成膜された多層膜のうちのマスク膜と
コンタクトホールの壁に形成された側壁保護膜とを薬液
を用いて除去することを特徴とする，基板処理方法を提
供する。

【０００７】請求項１に記載の基板処理方法において，
薬液には，有機系の薬液，無機系の薬液などが適宜用い
られる。請求項１に記載の基板処理方法によれば，マス
ク膜と側壁保護膜とを薬液を用いて除去するので，従来
のようにマスク膜をドライアッシングする必要がなくな
る。従って，例えば基板の表面に成膜された多層膜のう
ちに金属膜がある場合，ドライアッシングを行う際に発
生するプラズマが，この金属膜に対して悪影響を与えた
り，酸化によるダメージを与える悪影響などを防止する
ことができるようになる。特にこのような薬液は，銅配
線を製造する際に用いられ，除去及び酸化による悪影響
を制御できるものが好んで使用されている。

【０００８】請求項１に記載した基板処理方法におい
て，請求項２に記載したように，前記マスク膜と前記側
壁保護膜とを同じ薬液を用いて除去するようにしても良
い。そうすれば，マスク膜と側壁保護膜を別の薬液を用
いて処理する場合に比べて，処理が簡単になる。もちろ
ん，請求項３に記載したように，前記薬液には第１の薬
液と第２の薬液とがあり，前記マスク膜を前記第１の薬
液を用いて除去し，前記側壁保護膜を前記第２の薬液を
用いて除去するようにしても良い。かかる方法によれ
ば，マスク膜を除去する場合と側壁保護膜を除去する場
合とで薬液を適宜使い分けすることができるので，膜種
に応じた柔軟な処理が行える。

【０００９】請求項４に記載したように，前記基板の表
面に薬液を供給する工程と，前記基板の表面から薬液を
除去する工程とを繰り返し行うようにしても良い。この
方法によれば，請求項２では，未反応の第１の薬液を供
給して基板の表面で化学反応を起こさせ，マスク膜を除
去し，次いで反応済みの第１の薬液を基板の表面から除
去する工程を繰り返すことにより，基板の表面に常に未
反応の第１の薬液を供給することが可能となる。このた
め，基板の表面では化学反応が活発的に行われるように
なり，マスク膜の除去を効率的に行うことができるよう
になる。同様に，第２の薬液の供給と除去との工程を繰
り返すことにより，基板の表面に常に未反応の第２の薬
液を供給することが可能となり，側壁保護膜の除去を効
率的に行うことができるようになる。

【００１０】また，請求項３では，未反応の薬液を供
給，反応済みの薬液の除去の工程を繰り返すことによ
り，基板の表面に常に未反応の薬液を供給することが可
能となり，マスク膜及び側壁保護膜の除去を効率的に行
うことができるようになる。なおこれらの場合，未反応
の薬液の供給を一旦停止させて，反応済みの薬液を除去
するようにしても良いし，未反応の薬液を供給しなが
ら，反応済みの薬液を除去するようにしても良い。

【００１１】請求項５に記載したように，前記基板の表
面から薬液を除去する工程は，前記基板を回転させて遠
心力により薬液を振り切って除去するようにしても良い
し，請求項６に記載したように，前記基板の表面から薬
液を除去する工程は，前記基板の表面に気体を噴射させ
て薬液を除去するようにしても良い。かかる方法によれ
ば，基板から反応済みの薬液を効率的に除去することが
できる。なお，請求項６の気体には，Ｎ_２ガスなどが挙
げられる。

【００１２】請求項７に記載したように，前記基板の表
面に薬液を供給する工程と，前記基板の表面に薬液に噴
射して新規な薬液に置換する工程とを繰り返して行うこ
とが好ましい。この方法によっても，基板の表面に常に
未反応の薬液を供給することが可能となる。

【００１３】請求項８に記載したように，前記マスク膜
と前記側壁保護膜とを同じ処理室内で除去するようにし
ても良いし，請求項９に記載したように，前記マスク膜
と前記側壁保護膜とを異なる処理室内で除去するように
しても良い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。まず，本発明の第１〜第３の
実施の形態にかかるウェハ処理方法を行うためのウェッ
ト処理装置１について説明する。図１および図３は，い
ずれもウェット処理装置１の断面説明図であり，図１
は，外処理槽４の外部に内処理槽５を出した状態を示
し，図３は，外処理槽４の内部に内処理槽５を引き込ん
だ状態を示している。図２は，図１のＡ−Ａ線矢視断面
図であって，外処理槽４の内部構造を示しており，図４
は，図３のＢ−Ｂ線矢視断面図であって，外処理槽４及
び内処理槽５の内部構造を示している。

【００１５】ウェット処理装置１は，ウェハＷの表面上
に成膜された多層膜，例えばフォトレジスト膜，ｌｏｗ
−ｋ膜（絶縁膜），ＳｉＮ膜（窒化シリコン膜）等を除
去できると共に，ｌｏｗ−ｋ膜やＳｉＮ膜のエッチング
の際に形成された側壁保護膜（ポリマー膜）を除去で
き，また，純水やイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）液
によってウェハＷをリンス洗浄し，ウェハＷをスピン乾
燥するように構成されている。

【００１６】図１および図３に示すように，ウェット処
理装置１は，側壁２に水平姿勢で固着されたケーシング
３と，このケーシング３によって支持されている外処理
槽４と，この外処理槽４に対して進退自在に構成された
内処理槽５を有している。

【００１７】ケーシング３内にモータ６が設けられてお
り，このモータ６の回転軸７は，ベアリング（図示せ
ず）を介して外処理槽４の右側面（図１及び図３中の右
側）４ａを貫通し，後述する外処理室２０内に突き出て
いる。そして，回転軸７の先端部は，ロータ部９に接続
され，図２および図４に示すように，このロータ部９に
はウェハＷを保持するための保持部材１０が５本設けら
れている。

【００１８】外処理槽４内には，例えば２５枚のウェハ
Ｗを充分な余裕もって囲むことができる前述した外処理
室２０が形成されている。この外処理室２０には，プロ
セスレシピに従って，供給源（図示せず）から各種薬
液，純水，ＩＰＡ液，Ｎ_２ガスを吐出可能な吐出口２１
を多数装着した吐出部２２が，図２に示すように外処理
室２０の上部に２箇所に配置されている。

【００１９】内処理槽５には，内処理槽５が外処理槽４
に進入した際には，外処理室２０内においてウェハＷを
囲むことができる内処理室３０が形成されている。この
内処理室３０には，プロセスレシピに従って，供給源
（図示せず）から各種薬液，純水，ＩＰＡ液を吐出可能
な吐出口３１を多数装着した吐出部３２が，図４に示す
ように内処理室３０の上部に２箇所に配置されている。
さらに，内処理室３０の上部には，吐出部３２と同様の
構成を有し，Ｎ_２ガスを吐出する吐出部３３が配置され
ている。

【００２０】ウェット処理装置１の左側面（図１及び図
３中の左側）１ａの下部に第１の排液ポート４０が設け
られており，この第１の排液ポート４０に第１の排液管
４１が接続されている。また，第１の排液ポート４０の
下方に第２の排液ポート４２が設けられており，この第
２の排液ポート４２に第２の排液管４３が接続されてい
る。図１に示す状態では，外処理室２０内に吐出された
各種薬液，純水，ＩＰＡ液は，第２の排液ポート４２，
第２の排液管４３を介して排液される。この場合，排液
された薬液を回収して再利用に付することが可能であ
る。また，図３に示す状態では，内処理室２０内に吐出
された各種薬液，純水，ＩＰＡ液は，第１の排液ポート
４０，第１の排液管４１を介して排液される。この場合
も，排液された薬液の再利用を図ることが可能である。

【００２１】ウェット処理装置１の左側面（図１及び図
３中の左側）１ａの上部に第１の排気ポート４４が設け
られ，この第１の排気ポート４４に第１の排気管４５が
接続されている。また，第１の排気ポート４４の上方に
第２の排気ポート４６が設けられ，この第２の排気ポー
ト４６に第２の排気管４７が接続されている。図１に示
す状態では，第２の排気ポート４６，第２の排気管４７
を介して外処理室２０の室内雰囲気が排気される。ま
た，図３に示す状態では，第１の排気ポート４４，第１
の排気管４５を介して内処理室３０の室内雰囲気が排気
される。

【００２２】（第１の実施の形態）次に，以上のように
構成されたウェット処理装置１で行われる第１の実施の
形態にかかるウェハ処理方法について説明する。このウ
ェハ処理方法は，シリコン（Ｓｉ）基板であるウェハＷ
の表面上に成膜された銅（Ｃｕ）膜に，フォトレジスト
膜，ｌｏｗ−ｋ膜（絶縁膜），ＳｉＮ膜（窒化シリコン
膜）を積層させ，フォトレジスト膜とｌｏｗ−ｋ膜やＳ
ｉＮ膜のエッチングの際に形成された側壁保護膜（ポリ
マー膜）を同じ薬液としてレジスト・ポリマー除去液を
用いて除去（ウェット処理）する。また，フォトレジス
ト膜と側壁保護膜を同じ処理室内で除去する。

【００２３】図５（ａ）〜（ｃ）は，このウェハ処理方
法を説明する工程説明図である。また，図６（ａ）〜
（ｂ）は，ウェハＷに対してウェット処理する際の工程
説明図である。以下の説明では，内処理室３０内をウェ
ット処理用の処理室とし，外処理室２０を後処理用の処
理室とする。

【００２４】まず，図５（ａ）に示すようにウェハＷに
おいて，電解メッキ等によってウェハＷの表面上に銅膜
１０１を成膜し，その上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相成長）等によ
ってＳｉＮ膜１０２，ｌｏｗ−ｋ膜１０３を順次成膜す
る。そして，エッチングマスク用のフォトレジスト膜１
０４を成膜する。このフォトレジスト膜１０４は，Ｓｉ
Ｎ膜１０２，ｌｏｗ−ｋ膜１０３にコンタクトホールを
形成できるように，パターンニングされている。なお，
ＳｉＮ膜１０２は銅膜１０１に対してバリアメタル膜と
して働き，このＳｉＮ膜１０２に代わって，ＳｉＮ_ｘ等
を成膜することも可能である。また，ｌｏｗ−ｋ膜１０
３は，低誘電率の絶縁膜として機能する。

【００２５】次いで，図５（ｂ）に示すように，フォト
レジスト膜１０４をエッチングマスクとして，高真空域
の高密度プラズマによるドライエッチングを行い，Ｓｉ
Ｎ膜１０２，ｌｏｗ−ｋ膜１０３にコンタクトホール１
０５を形成する。この場合，微細なコンタクトホール１
０５をウェハＷの表面上に対して垂直形状の開口部とし
て形成できるように，コンタクトホール１０５の側壁に
沿って側壁保護膜１０６を形成することになる。なおこ
れまでの工程は，ウェット処理装置１内ではなくて，例
えば図示しないＣＶＤ装置やエッチング装置等といった
他の処理装置によって行われる。

【００２６】そしてウェット処理装置１内において次の
ような処理を行う。先ず，このような処理が行われた例
えば２５枚のウェハＷを，図３及び図４に示したよう
に，外処理槽４内に引き込まれた内処理槽５の内処理室
３０内に収納する。そして，モータ３の回転稼働により
ロータ部９を例えば低速回転数として１〜５００ｒｐｍ
程度で回転させ，吐出部３２からレジスト・ポリマー除
去液を吐出させる。

【００２７】このときのレジスト及びポリマーの除去方
法について説明すると，先ず，図６（ａ）に示すよう
に，ウェハＷに対して，未反応のレジスト・ポリマー除
去液を数十秒間吐出する。ここで，未反応のレジスト・
ポリマー除去液とは，反応性の高い（反応速度の高い）
レジスト・ポリマー除去液であり，いわゆる新規なレジ
スト・ポリマー除去液を指す。またこのように未反応の
レジスト・ポリマー除去液をウェハＷの表面上に吐出す
る場合，ウェハＷを例えば１〜５００ｒｐｍ程度の低速
回転数で回転させ，吐出された未反応のレジスト・ポリ
マー除去液をウェハＷの表面上に均一に拡散させる。こ
れにより，ウェハＷの表面上で満遍なく化学反応を起こ
させ，ウェハＷの表面上のフォトレジスト膜１０４，側
壁保護膜１０６を全体的に均一に溶解させる。

【００２８】またこの場合，レジスト・ポリマー除去液
の粘性に応じてウェハＷの回転数を制御し，ウェハＷの
表面全体に未反応のレジスト・ポリマー除去液を拡散さ
せるようにする。即ち，例えばレジスト・ポリマー除去
液の粘性が高い場合は，低速回転数の範囲内において比
較的高い回転数でウェハＷを回転させるようにし，粘性
の高いレジスト・ポリマー除去液の流動性を高めて全体
に拡散させるようにする。一方，レジスト・ポリマー除
去液の粘性が低い場合は，低速回転数の範囲内において
比較的低い回転数でウェハＷを回転させることにより，
レジスト・ポリマー除去液をウェハＷの表面上に均一に
拡散させることが可能である。なお，ここでいう低速回
転数とは，ウェハＷの表面上に供給されたレジスト・ポ
リマー除去液が，反応に充分な時間ウェハＷの表面に接
触することが可能な程度の低い回転数であり，後述する
高回転数に比較して低速であるという意味である。

【００２９】そして，このようにウェハＷの表面上のフ
ォトレジスト膜１０４，側壁保護膜１０６を溶解させた
ことにより，反応速度が遅くなった反応済みのレジスト
・ポリマー除去液が，ウェハＷの表面上に滞留すること
となる。なおここで，反応済みのレジスト・ポリマー除
去液とは，ウェハＷの表面上等でフォトレジスト膜１０
４や側壁保護膜１０６を溶解させたことにより，反応性
の低くなった（反応速度の遅くなった）レジスト・ポリ
マー除去液を指している。

【００３０】そこで，このように反応済みのレジスト・
ポリマー除去液がウェハＷの表面上に滞留した場合は，
吐出部３２からのレジスト・ポリマー除去液の吐出を停
止させ，代わりに，図６（ｂ）に示すように，加熱され
たＮ_２ガスを吐出部３２から例えば約数秒間噴射させ，
ウェハＷの表面上から反応済みのレジスト・ポリマー除
去液を押し流す。また，このように吐出部３２からＮ_２
ガスを噴射している間，モータ６の稼働量を上げてウェ
ハＷの回転数を例えば１００〜３０００ｒｐｍ程度の高
速回転数にし，遠心力によりウェハＷから反応済みのレ
ジスト・ポリマー除去液を振り切る。

【００３１】ここで，反応済みのレジスト・ポリマー除
去液をその粘性に応じて効果的にウェハＷの表面上から
除去するために，レジスト・ポリマー除去液の粘性に応
じてウェハＷの回転数を制御して除去する。即ち，例え
ばレジスト・ポリマー除去液の粘性が高い場合は，高速
回転数の範囲内において比較的高い回転数でウェハＷを
回転させるようにし，大きい遠心力によって粘性の高い
レジスト・ポリマー除去液でも十分振り切れるようにす
る。一方，レジスト・ポリマー除去液の粘性が低い場合
は，高速回転数の範囲内において比較的低い回転数でウ
ェハＷを回転させることにより，小さい遠心力でも粘性
の低いレジスト・ポリマー除去液を振り切ることが可能
である。なお，ここでいう高速回転数とは，ウェハＷの
表面上のレジスト・ポリマー除去液を遠心力で勢い良く
周囲に振り切ることができる程度の高い回転数であり，
先に説明した低回転数に比較して高速であるという意味
である。

【００３２】こうして，ウェハＷの表面上から反応済み
のレジスト・ポリマー除去液を適宜除去し，ウェハＷの
表面上に反応済みのレジスト・ポリマー除去液が溜まら
ないようにする。以後，図６（ａ）の未反応のレジスト
・ポリマー除去液を供給する工程と図６（ｂ）の反応済
みのレジスト・ポリマー除去液を除去する工程を例えば
数回〜数千回程度繰り返して処理を行う。これにより，
反応性の高い新規なレジスト・ポリマー除去液をウェハ
Ｗの表面上に常に供給することにより，ウェハＷの表面
上のフォトレジスト膜１０４や側壁保護膜１０６を短時
間で，効率よく除去することが可能となる。

【００３３】このようにフォトレジスト膜１０４，側壁
保護膜１０６を除去することにより，図５（ｃ）に示す
ように，ウェハＷの表面上には，銅膜１０１，コンタク
トホール１０５が形成されたＳｉＮ膜１０２，ｌｏｗ−
ｋ膜１０３が残ることとなる。レジスト及びポリマーの
除去が終了すると，吐出部３２からＩＰＡ液を吐出させ
て先の化学反応の際に生成された反応物をウェハＷから
洗い流す。なお，ＩＰＡ液の代わりに純水を吐出して反
応物を洗い流すようにしても良い。

【００３４】次いで，内処理槽５を外処理槽４内から退
出させ，外処理室２０内にウェハＷを収納する。吐出部
２２から純水を吐出させてウェハＷをリンス処理し，最
後にスピン乾燥を行う。

【００３５】以上説明したように，かかる第１の実施の
形態にかかるウェハ処理方法によれば，フォトレジスト
膜１０４と側壁保護膜１０６をレジスト・ポリマー除去
液を用いて除去するので，従来のようにフォトレジスト
膜１０４をドライアッシングする必要がなくなる。従っ
て，ドライアッシングを行う際に発生するプラズマが，
銅膜１０１に対して悪影響を与えたり，酸化によるダメ
ージを与える悪影響を防止することができるようにな
る。その結果，低抵抗で高品質な銅配線を製造すること
が可能となる。

【００３６】しかも，フォトレジスト膜１０４と側壁保
護膜１０６を同じ薬液を用いて同時に除去するので，フ
ォトレジスト膜１０４と側壁保護膜１０６を別の薬液を
用いてウェット処理する場合に比べて，ウェット処理が
簡単になる。また，処理時間も短縮させることができ
る。また，ＳｉＮ膜１０２によって銅膜１０１をプラズ
マから保護する必要がないので，ＳｉＮ膜１０２をその
まま薄膜に保つことができる。ＳｉＮ膜１０２は高誘電
率な膜であるので，ＳｉＮ膜１０２の膜厚を厚くして，
銅膜１０１を保護しようとすれば，ＳｉＮ膜１０２に電
荷が溜まるおそれがあるが，このように薄膜に保つこと
によって，配線間容量の増加を防止することができる。

【００３７】また，図６（ａ），（ｂ）で説明したよう
に，未反応のレジスト・ポリマー除去液の供給する工程
と反応済みのレジスト・ポリマー除去液を除去する工程
を繰り返すことにより，ウェハＷの表面上に常に未反応
のレジスト・ポリマー除去液を供給することが可能とな
る。このため，ウェハＷの表面上では化学反応が活発的
に行われるようになり，フォトレジスト膜１０４及び側
壁保護膜１０６の除去を効率的に行うことができるよう
になる。

【００３８】なお，この場合，未反応のレジスト・ポリ
マー除去液の供給するのを一旦停止させて，反応済みの
レジスト・ポリマー除去液を除去する工程を行ったが，
未反応のレジスト・ポリマー除去液の供給しながら，除
去時にはウェハＷの回転数を未反応のレジスト・ポリマ
ー除去液の供給時よりも高くして遠心力で反応済みのレ
ジスト・ポリマー除去液を除去する工程を行っても良
い。また，Ｎ_２ガスを噴射させずに，遠心力だけでウェ
ハＷから反応済みのレジスト・ポリマー除去液を除去し
ても良いし，逆にウェハＷを回転させずに，Ｎ_２ガスを
噴射するだけで反応済みのレジスト・ポリマー除去液を
除去するようにしても良い。また，Ｎ_２ガスの代わりに
純水やＩＰＡを噴射して反応済みのレジスト・ポリマー
除去液を除去しても良い。

【００３９】また，内処理室３０内で専ら薬液処理する
ので，外処理室２０内の内壁には，フォトレジスト膜１
０４及び側壁保護膜１０６を除去する際に生成される反
応物が内壁に付着することなく，外処理室２０内を清浄
に保つことができる。従って，リンス処理，スピン乾燥
を効果的に行うことができ，ウェハ処理を綺麗に仕上げ
ることができる。また，このような外処理室２０内に内
処理室３０が進退自在に構成されたウェット処理装置１
では，処理を連続的に行えるので，スループットの向上
を図ることができる。

【００４０】なお，第１の実施の形態にかかるウェハ処
理方法においては，外処理室２０と内処理室３０に対し
て供給される液体の有無，即ちレジスト・ポリマー除去
液，ＩＰＡ液，純水の有無やスピン乾燥（Ｄｒｙ）を自
由に組み合わせることにより，複数のプロセスレシピを
設定することが可能であり，これらの例を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】かかるプロセスレシピＮｏ１〜Ｎｏ４の中
から，例えばフォトレジスト膜，側壁保護膜，Ｉｏｗ―
ｋ膜の種類によって最適なプロセスレシピを選択すれ
ば，良好なウェハ処理を行うことができる。

【００４３】（第２の実施の形態）次に，第２の実施の
形態にかかるウェハ処理方法について説明する。このウ
ェハ処理方法は，フォトレジスト膜と側壁保護膜（ポリ
マー膜）を異なる薬液を用いて除去（ウェット処理）す
る。また，フォトレジスト膜と側壁保護膜を異なる処理
室内で除去する。なお，フォトレジスト膜を第１の薬液
としてレジスト除去液を用いて除去し，側壁保護膜を第
２の薬液としてポリマー除去液を用いて除去する。

【００４４】図７（ａ）〜（ｄ）は，このウェハ処理方
法を説明する工程説明図である。以下の説明では，内処
理室３０をレジスト剥離用の処理室とし，外処理室２０
をポリマー除去用の処理室とする。

【００４５】まず，図７（ａ），（ｂ）において，先に
説明した図５（ａ），（ｂ）と同様の工程を行う。なお
これまでの工程は，ウェット処理装置１内ではなくて，
例えば図示しないＣＶＤ装置やエッチング装置等といっ
た他の処理装置によって行われる。そしてウェット処理
装置１内において次のような処理を行う。先ず，ウェハ
Ｗを内処理室３０内に収納する。そして，吐出部３２か
らレジスト除去液を吐出させる。このときも，先に説明
した図６（ａ），（ｂ）の工程と同様に，いわゆる未反
応のレジスト除去液の供給と反応済みのレジスト除去液
の除去を繰り返すことにより効率的にフォトレジスト膜
１０４を除去する。

【００４６】次いで，図７（ｃ）に示すように，フォト
レジスト膜１０４を除去すると，吐出部３２からＩＰＡ
液，純水を順次吐出させ，反応物の洗い流し，リンス処
理を行う。そして，ウェハＷをスピン乾燥させる。

【００４７】次いで，内処理槽５を外処理槽４内から退
避させ，外処理室２０内にウェハＷを収納する。吐出部
２２からポリマー除去液を吐出させる。このときも，先
に説明した図６（ａ），（ｂ）の工程と同様に，いわゆ
る未反応のポリマー除去液の供給と反応済みのポリマー
除去液の除去を繰り返すことにより効率的に側壁保護膜
１０６を除去する。

【００４８】次いで，図７（ｄ）に示すように，側壁保
護膜１０６を除去すると，吐出部２２からＩＰＡ液，純
水を順次吐出させ，反応物の洗い流し，リンス処理を行
う。そして，ウェハＷをスピン乾燥させる。

【００４９】以上説明したように，第２の実施の形態に
かかるウェハ処理方法によれば，フォトレジスト膜１０
４に対するウェット処理（レジスト剥離）の場合と側壁
保護膜１０６に対するウェット処理（ポリマー除去）の
場合とで薬液を適宜使い分けすることができるので，膜
種に応じた柔軟なウェット処理が行える。また，フォト
レジスト膜１０４に対するウェット処理と側壁保護膜１
０６に対するウェット処理とが異なる処理室で行われる
ので，レジスト除去液とポリマー除去液とが混合するこ
とがない。従って，これら薬液が混合することによって
発生する所望していない反応を防止することができる。
なお，所望していない反応とは，これら薬液が混合する
ことによって，例えばコンタミネーションが発生した
り，腐食性の強い液体が生成されることである。もちろ
ん，銅膜１０１を酸化させるなどのダメージを防止し，
低抵抗で高品質な銅配線を製造することが可能である。

【００５０】なお，内処理室３０をポリマー除去用の処
理室とし，外処理室２０をレジスト剥離用の処理室とし
ても良い。図８（ａ）〜（ｄ）は，この場合のウェハ処
理方法を説明する工程説明図である。

【００５１】まず，図８（ａ），（ｂ）において，先に
説明した図５および図７（ａ），（ｂ）と同様の工程を
行う。なおこれまでの工程は，ウェット処理装置１内で
はなくて，例えば図示しないＣＶＤ装置やエッチング装
置等といった他の処理装置によって行われる。そしてウ
ェット処理装置１内において次のような処理を行う。先
ず，ウェハＷを内処理室３０内に収納する。そして，吐
出部３２からポリマー除去液を吐出させる。このとき
も，先に説明した図６（ａ），（ｂ）の工程と同様に，
いわゆる未反応のポリマー除去液の供給と反応済みのポ
リマー除去液の除去を繰り返すことにより効率的に側壁
保護膜１０６を除去する。

【００５２】次いで，図８（ｃ）に示すように，側壁保
護膜１０６を除去すると，吐出部３２からＩＰＡ液，純
水を順次吐出させ，反応物の洗い流し，リンス処理を行
う。そして，ウェハＷをスピン乾燥させる。

【００５３】次いで，内処理槽５を外処理槽４内から退
避させ，外処理室２０内にウェハＷを収納する。吐出部
２２からレジスト除去液を吐出させる。このときも，先
に説明した図６（ａ），（ｂ）の工程と同様に，いわゆ
る未反応のレジスト除去液の供給と反応済みのレジスト
除去液の除去を繰り返すことにより効率的にフォトレジ
スト膜１０４を除去する。

【００５４】次いで，図８（ｄ）に示すように，フォト
レジスト膜１０４を除去すると，吐出部２２からＩＰＡ
液，純水を順次吐出させ，反応物の洗い流し，リンス処
理を行う。そして，ウェハＷをスピン乾燥させる。

【００５５】このような工程によっても，所望していな
い反応を防止することができる。また，銅膜１０１を酸
化させるなどのダメージを防止することができる。

【００５６】なお，第２の実施の形態にかかるウェハ処
理方法においては，上記第１の実施の形態にかかるウェ
ハ処理方法と同様に，外処理室２０と内処理室３０に対
して供給される液体の有無によって，複数のプロセスレ
シピを設定することが可能である。これらのプロセスレ
シピを表２，表３に示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】かかるプロセスレシピＮｏ１〜Ｎｏ４８の
中から，最適なプロセスレシピを選択することができ
る。

【００６０】（第３の実施の形態）次に，第３の実施の
形態にかかるウェハ処理方法について説明する。このウ
ェハ処理方法は，同じ処理室内で，異なる薬液，すなわ
ちレジスト除去液，ポリマー除去液を用いてフォトレジ
スト膜１０４と側壁保護膜（ポリマー膜）１０６を除去
（ウェット処理）する。

【００６１】この場合，内処理室３０内をウェット処理
用の処理室とし，外処理室２０を後処理用の処理室とす
る。内処理室３０内で，レジスト除去液，ＩＰＡ液，純
水，スピン乾燥，ポリマー除去液，ＩＰＡ液を順次供給
することにより，先に説明した図７（ａ）〜（ｄ）と同
様の工程を行う。そして，内処理槽５を外処理槽４内か
ら退出させ，外処理室２０内にウェハＷを収納する。外
処理室２０内で，リンス処理，スピン乾燥を行うことに
よって後処理を行う。また，内処理室３０内で，ポリマ
ー除去液，ＩＰＡ液，純水，スピン乾燥，レジスト除去
液，ＩＰＡ液を順次供給することにより，先に説明した
図８（ａ）〜（ｄ）と同様の工程を行う。そして，内処
理槽５を外処理槽４内から退出させ，外処理室２０内に
ウェハＷを収納する。外処理室２０内で，リンス処理，
スピン乾燥を行うことによって後処理を行う。何れの場
合においても，銅膜１０１を酸化させるなどのダメージ
を防止し，低抵抗で高品質な銅配線を製造することが可
能である。

【００６２】なお，第３の実施の形態にかかるウェハ処
理方法においては，上記第１及び第２の実施の形態にか
かるウェハ処理方法と同様に，外処理室２０と内処理室
３０に対して供給される液体の有無によって，複数のプ
ロセスレシピを設定することが可能である。これらのプ
ロセスレシピを表４，表５に示す。

【００６３】

【表４】

【００６４】

【表５】

【００６５】かかるプロセスレシピＮｏ１〜Ｎｏ６４の
中から，最適なプロセスレシピを選択することができ
る。

【００６６】なお，本発明は，銅配線だけでなく，例え
ば従来のようなＡｌ（アルミニウム）配線，Ｔｉ（チタ
ン）配線，Ｗ（タングステン）配線，Ｔａ（タンタル）
配線等を製造する際にも適用可能である。また，上記ウ
ェハＷをウェット処理する装置は，例えばＤＩＰ方式
（槽内に充填した薬液中に基板を浸漬させる）の処理槽
やスプレーノズル方式の処理槽を多数配列させる多槽式
のウェット処理装置等でも良い。また，上記ウェハＷに
限るものではなく，例えばＬＣＤ基板，ＣＤ基板，プリ
ント基板，セラミック基板などをウェット処理する際に
適用可能である。

【００６７】

【発明の効果】請求項１〜９の発明によれば，マスク膜
をドライアッシングする必要がなくなり，ドライアッシ
ングを行う際に発生するプラズマが，多層膜のうちの金
属膜に対して悪影響を与えたり，酸化によるダメージを
与える悪影響などを防止することができるようになる。
その結果，例えば金属膜が銅膜であれば，低抵抗で高品
質な銅配線を製造することが可能となる。さらに，マス
ク膜をドライアッシングする装置からポリマー除去を行
う装置への基板の移し替えが不要となり，同じ装置内で
一連のウェット処理を行うので，処理時間の短縮を図る
ことができるようになる。

【００６８】特に請求項２によれば，処理が簡単にな
り，請求項３によれば，膜種に応じた柔軟な処理が行え
るようになる。また，請求項４〜７によれば，基板の表
面では化学反応が活発的に行われるようになり，除去を
効率的に行うことができる。特に請求項５，６によれ
ば，基板から反応済みの薬液を効率的に除去することが
できる。

【００６９】請求項８によれば，例えば後処理を効果的
に行うことができるようになる。請求項９によれば，異
なる薬液とが混合することによって発生する所望してい
ない反応を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第３の実施の形態にかかるウェ
ハ処理方法を最適に行えるウェット処理装置の断面説明
図であり，外処理槽の外部に内処理槽を出した状態を示
している。

【図２】図１のウェット処理装置の外処理槽の内部構造
を示す説明図である。

【図３】本発明の第１〜第３の実施の形態にかかるウェ
ハ処理方法を最適に行えるウェット処理装置の断面説明
図であり，外処理槽の内部に内処理槽を引き込んだ状態
を示している。

【図４】図３のウェット処理装置の外処理槽及び内処理
槽の内部構造を示す説明図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態にかかるウェハ処理
方法の工程を説明する工程説明図である。

【図６】未反応のレジスト・ポリマー除去液を供給する
工程と未反済みのレジスト・ポリマー除去液を除去する
工程を説明する工程説明図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態にかかるウェハ処理
方法の工程を説明する工程説明図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態にかかる他のウェハ
処理方法の工程を説明する工程説明図である。

【図９】従来のウェハ処理方法の工程を説明する工程説
明図である。

【符号の説明】

１ウェット処理装置２０外処理室３０内処理室１０１銅膜１０２ＳｉＮ膜１０３ｌｏｗ―ｋ膜１０４フォトレジスト膜１０５コンタクトホール１０６側壁保護膜Ｗウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藪田貴士山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650 東京エレクトロン九州株式会社プロセス開発センター内 (72)発明者折居武彦山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650 東京エレクトロン九州株式会社プロセス開発センター内Ｆターム(参考） 2H096 AA26 AA27 HA23 HA30 LA02 5F043 AA37 AA38 CC16 DD15 EE08 EE32 EE33 EE35 FF10 GG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体製造の多層配線工程における基板
の表面に成膜された多層膜のうちのマスク膜とコンタク
トホールの壁に形成された側壁保護膜とを薬液を用いて
除去することを特徴とする，基板処理方法。
【請求項２】前記マスク膜と前記側壁保護膜とを同じ
薬液を用いて除去することを特徴とする，請求項１に記
載の基板処理方法。
【請求項３】前記薬液には第１の薬液と第２の薬液と
があり，前記マスク膜を前記第１の薬液を用いて除去
し，前記側壁保護膜を前記第２の薬液を用いて除去する
ことを特徴とする，請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項４】前記基板の表面に薬液を供給する工程
と，前記基板の表面から薬液を除去する工程とを繰り返
し行うことを特徴とする，請求項１，２又は３に記載の
基板処理方法。
【請求項５】前記基板の表面から薬液を除去する工程
は，前記基板を回転させて遠心力により薬液を振り切っ
て除去することを特徴とする，請求項４に記載の基板処
理方法。
【請求項６】前記基板の表面から薬液を除去する工程
は，前記基板の表面に気体を噴射させて薬液を除去する
ことを特徴とする，請求項４又は５に記載の基板処理方
法。
【請求項７】前記基板の表面に薬液を供給する工程
と，前記基板の表面に薬液に噴射して新規な薬液に置換
する工程とを繰り返して行うことを特徴とする，請求項
１，２又は３に記載の基板処理方法。
【請求項８】前記マスク膜と前記側壁保護膜とを同じ
処理室内で除去することを特徴とする，請求項１，２，
３，４，５，６又は７に記載の基板処理方法。
【請求項９】前記マスク膜と前記側壁保護膜とを異な
る処理室内で除去することを特徴とする，請求項１，
３，４，５，６又は７に記載の基板処理方法。