JP2005109362A - Processing liquid, and substrate processing method and apparatus using processing liquid - Google Patents
Processing liquid, and substrate processing method and apparatus using processing liquid Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005109362A JP2005109362A JP2003343875A JP2003343875A JP2005109362A JP 2005109362 A JP2005109362 A JP 2005109362A JP 2003343875 A JP2003343875 A JP 2003343875A JP 2003343875 A JP2003343875 A JP 2003343875A JP 2005109362 A JP2005109362 A JP 2005109362A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- processing
- polishing
- dielectric constant
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、低誘電率材料が表面に露出している基板を処理する処理液に係り、特に研磨工程の後処理やめっき工程の前処理乃至後処理などに好適に用いることができる処理液、並びに該処理液を用いた基板処理方法及び基板処理装置に関する。 The present invention relates to a treatment liquid for treating a substrate having a low dielectric constant material exposed on the surface, and in particular, a treatment liquid that can be suitably used for a post-treatment of a polishing process, a pre-treatment or a post-treatment of a plating process, The present invention also relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus using the processing liquid.
半導体デバイスの高性能化及び高速化に伴い、配線を通過する信号の遅延をより小さくすることが求められている。この信号の遅延は、配線抵抗及び配線間容量(キャパシタンス)によって決定され、より高速な半導体デバイスを実現するためには、配線抵抗及び配線間容量をできるだけ小さくすることが必要とされる。そこで、近年では、配線を形成するための配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅(Cu)を用いる動きが顕著になっている。また、銅が配線材料として使用されるに伴い、層間絶縁膜としてTEOS膜よりも誘電率の低いLow−k材料(低誘電率材料)が使用されつつある。 As the performance and speed of semiconductor devices increase, it is required to further reduce the delay of signals passing through wiring. This signal delay is determined by the wiring resistance and the capacitance between wirings (capacitance), and in order to realize a faster semiconductor device, it is necessary to make the wiring resistance and the capacitance between the wirings as small as possible. Therefore, in recent years, as a wiring material for forming a wiring, a movement that uses copper (Cu) having a low electrical resistivity and a high electromigration resistance in place of aluminum or an aluminum alloy has become prominent. As copper is used as a wiring material, a low-k material (low dielectric constant material) having a lower dielectric constant than that of a TEOS film is being used as an interlayer insulating film.
一般に、銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって形成される。この銅配線を形成する方法としては、めっきが一般的である。例えば、電解めっきにより銅配線を形成する場合には、TaN等からなるバリア層の表面に、電解めっきの給電層としてのシード層を形成し、このシード層の表面に銅膜を成膜する。その後、基板の表面をCMP(化学機械的研磨)により平坦に研磨して不要な銅膜を除去する。これにより、CMP処理後の基板の表面には、銅配線及び層間絶縁膜が露出する。 In general, the copper wiring is formed by embedding copper in a fine recess provided on the surface of the substrate. As a method for forming this copper wiring, plating is generally used. For example, when copper wiring is formed by electrolytic plating, a seed layer as a power feeding layer for electrolytic plating is formed on the surface of a barrier layer made of TaN or the like, and a copper film is formed on the surface of the seed layer. Thereafter, the surface of the substrate is polished flat by CMP (chemical mechanical polishing) to remove unnecessary copper films. Thereby, the copper wiring and the interlayer insulating film are exposed on the surface of the substrate after the CMP process.
CMP処理が終了した後は、基板を洗浄装置に搬送し、洗浄液(水を主成分とする薬液)及びDIW(Deionized water、純水)を基板に供給しながらロールスクラブなどにより洗浄する。その後、基板を乾燥装置に搬送し、DIWによって基板をリンスし、さらに、基板を回転させて基板上に付着するDIWを遠心力により除去して乾燥させる。 After the CMP process is completed, the substrate is transported to a cleaning device and cleaned by a roll scrub or the like while supplying a cleaning solution (chemical solution containing water as a main component) and DIW (Deionized water) to the substrate. Thereafter, the substrate is transported to a drying apparatus, the substrate is rinsed with DIW, and the substrate is further rotated to remove DIW adhering to the substrate by centrifugal force and dry.
しかしながら、層間絶縁膜としてLow−k材料を用いた場合、乾燥処理後に次のような問題が生じている。すなわち、Low−k材料は、その表面にメチル基などの疎水基が表れるため、疎水表面となっている。このようなLow−k材料の表面に液滴が局所的に存在すると、基板を乾燥させた後に、液滴が存在していた箇所にシミが形成されてしまう。このシミはウォータマークと呼ばれ、製品の歩留まりを低下させる欠陥の一種と考えられている。一般に、このウォータマークは基板の疎水性の表面で生じやすく、親水性の表面では生じにくいことが知られている。このため、疎水性を示すLow−k材料の表面では、乾燥処理後にウォータマークが多数生じてしまうという問題があった。 However, when a low-k material is used as the interlayer insulating film, the following problems occur after the drying process. That is, the Low-k material has a hydrophobic surface because a hydrophobic group such as a methyl group appears on the surface thereof. If droplets are locally present on the surface of such a low-k material, after the substrate is dried, spots are formed at the locations where the droplets were present. This stain is called a watermark and is considered a kind of defect that reduces the yield of the product. In general, it is known that this watermark is likely to occur on the hydrophobic surface of the substrate, and hardly occurs on the hydrophilic surface. For this reason, on the surface of the low-k material which shows hydrophobicity, there existed a problem that many watermarks will arise after a drying process.
層間絶縁膜として従来から広く用いられているTEOS膜のようなシリコン酸化膜は、親水性である。このため、DIWリンスの後にスピン乾燥を行っても、TEOS膜の表面上にウォータマークが発生することはなかった。半導体デバイスの高速化及び高集積化に伴い、Low−k材料は層間絶縁膜として広く用いられる傾向にあることから、ウォータマークによる欠陥は、今後より顕在化することが予想される。 A silicon oxide film such as a TEOS film, which has been widely used as an interlayer insulating film, is hydrophilic. For this reason, even if spin drying was performed after DIW rinsing, no watermark was generated on the surface of the TEOS film. With the increase in the speed and integration of semiconductor devices, low-k materials tend to be widely used as interlayer insulating films. Therefore, defects due to watermarks are expected to become more apparent in the future.
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、低誘電率材料(Low−k材料)の表面にウォータマークが形成されてしまうことを抑制することができる処理液を提供することを目的とする。また、本発明は、このような処理液を用いた基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a treatment liquid capable of suppressing the formation of a watermark on the surface of a low dielectric constant material (Low-k material). For the purpose. Another object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus using such a processing solution.
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、低誘電率材料が少なくとも表面の一部に露出している基板を処理する処理液であって、1分子中に親水基並びに疎水基を少なくともそれぞれ1つ有し、かつ室温において揮発性を有する有機物を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, one embodiment of the present invention is a treatment liquid for treating a substrate in which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of a surface, and includes a hydrophilic group and a hydrophobic group in one molecule. And an organic material having volatility at room temperature.
本発明の好ましい態様は、前記有機物が、有機酸またはアルコールであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、有機酸またはアルコールの炭素数が5個以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板の表面に対する前記処理液の接触角が、50度以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記低誘電率材料は、比誘電率が3以下であることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the organic substance is an organic acid or an alcohol.
A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the organic acid or alcohol has 5 or less carbon atoms.
In a preferred aspect of the present invention, the contact angle of the treatment liquid with respect to the surface of the substrate is 50 degrees or less.
In a preferred aspect of the present invention, the low dielectric constant material has a relative dielectric constant of 3 or less.
本発明の他の態様は、低誘電率材料が少なくとも表面の一部に露出している基板を処理する基板処理方法であって、基板に薬液及び/又はリンス液を供給して所定の処理を行った後に、前記処理液を基板に供給することを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a substrate processing method for processing a substrate in which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of the surface, and supplying a chemical solution and / or a rinsing solution to the substrate to perform a predetermined process. After being performed, the processing liquid is supplied to the substrate.
本発明の好ましい態様は、前記処理液は、霧状で基板に供給されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液は、蒸気として基板に供給されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記リンス液は、純水であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記リンス液は、純水に、H2ガス、O2ガス、CO2ガス、及びN2ガスのうちの少なくとも1つを溶存させた水溶液であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液の供給を停止した後に、基板を2000mim−1以下で回転させて基板を乾燥させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板を一枚ずつ乾燥させることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the processing liquid is supplied to the substrate in the form of a mist.
In a preferred aspect of the present invention, the processing liquid is supplied to the substrate as vapor.
In a preferred aspect of the present invention, the rinse liquid is pure water.
In a preferred aspect of the present invention, the rinse liquid is an aqueous solution in which at least one of H 2 gas, O 2 gas, CO 2 gas, and N 2 gas is dissolved in pure water. .
In a preferred aspect of the present invention, after the supply of the processing solution is stopped, the substrate is rotated at 2000 mim −1 or less to dry the substrate.
In a preferred aspect of the present invention, the substrates are dried one by one.
本発明の他の態様は、低誘電率材料と該低誘電率材料上に形成された金属膜とが表面に形成された基板を研磨する基板処理方法であって、基板に研磨液を供給しながら基板を研磨する工程と、前記処理液を基板に供給しながら基板を研磨する工程とを含むことを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a substrate processing method for polishing a substrate on which a low dielectric constant material and a metal film formed on the low dielectric constant material are formed, the polishing liquid being supplied to the substrate And polishing the substrate while supplying the treatment liquid to the substrate.
本発明の他の態様は、低誘電率材料と該低誘電率材料上に形成された金属膜とが表面に形成された基板を研磨する基板処理方法であって、基板を研磨した後に、前記処理液を基板に供給しながら所定の処理を行うことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記所定の処理は、ロールスクラブ処理であることを特徴とする。
Another aspect of the present invention is a substrate processing method for polishing a substrate on which a low dielectric constant material and a metal film formed on the low dielectric constant material are formed, and after polishing the substrate, A predetermined process is performed while supplying the processing liquid to the substrate.
In a preferred aspect of the present invention, the predetermined process is a roll scrub process.
本発明の他の態様は、低誘電率材料と該低誘電率材料上に形成された金属膜とが表面に形成された基板を研磨する基板処理方法であって、基板を研磨する工程と、研磨された基板に前記処理液を供給する工程と、前記処理液の供給を停止した後に、基板を1500mim−1以下で回転させて基板を乾燥させる工程とを含むことを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a substrate processing method for polishing a substrate on which a low dielectric constant material and a metal film formed on the low dielectric constant material are formed, the step of polishing the substrate, A step of supplying the treatment liquid to the polished substrate; and a step of rotating the substrate at 1500 mim −1 or less and drying the substrate after stopping the supply of the treatment liquid.
本発明の他の態様は、低誘電率材料が少なくとも表面の一部に露出している基板にめっきを施す基板処理方法であって、基板にめっきを施す前に、前処理として前記処理液を基板に供給することを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a substrate processing method for plating a substrate on which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of the surface, wherein the treatment liquid is used as a pretreatment before plating on the substrate. It supplies to a board | substrate, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の他の態様は、低誘電率材料が少なくとも表面の一部に露出している基板にめっきを施す基板処理方法であって、基板にめっきを施した後に、後処理として前記処理液を基板に供給することを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a substrate processing method for plating a substrate on which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of the surface, and after the plating is performed on the substrate, the processing liquid is used as a post-treatment. It supplies to a board | substrate, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の他の態様は、低誘電率材料が表面の少なくとも一部に露出している基板を処理する基板処理方法であって、前記低誘電率材料の表面の少なくとも一部に前記処理液を供給する工程と、前記処理液により前記低誘電率材料の表面の少なくとも一部を親水化させる工程とを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記低誘電率材料の表面の少なくとも一部を親水化させた後に、前記処理液を基板の表面から除去する工程を更に有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液を基板の表面から揮発させることにより、前記処理液を基板の表面から除去することを特徴とする。
Another aspect of the present invention is a substrate processing method for processing a substrate in which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of a surface, wherein the treatment liquid is applied to at least a part of the surface of the low dielectric constant material. And a step of hydrophilizing at least a part of the surface of the low dielectric constant material with the treatment liquid.
In a preferred aspect of the present invention, the method further comprises the step of removing the treatment liquid from the surface of the substrate after hydrophilizing at least a part of the surface of the low dielectric constant material.
In a preferred aspect of the present invention, the processing liquid is removed from the surface of the substrate by volatilizing the processing liquid from the surface of the substrate.
本発明の他の態様は、低誘電率材料と該低誘電率材料上に形成された金属膜とが表面に形成された基板を研磨する基板処理装置であって、基板を研磨する研磨部と、研磨された基板の後処理を行う後処理部と、前記研磨部及び前記後処理部の少なくとも一方に、前記処理液を供給する処理液供給部とを備えたことを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a substrate processing apparatus for polishing a substrate on which a low dielectric constant material and a metal film formed on the low dielectric constant material are formed, and a polishing section for polishing the substrate; And a post-processing unit that performs post-processing of the polished substrate, and a processing liquid supply unit that supplies the processing liquid to at least one of the polishing unit and the post-processing unit.
本発明の他の態様は、低誘電率材料が少なくとも表面の一部に露出している基板にめっきを施す基板処理装置であって、基板にめっきを施すめっき部と、基板にめっきを施す前に基板に所定の前処理を施す前処理部と、めっきが施された基板に所定の後処理を施す後処理部と、前記前処理部及び前記後処理部の少なくとも一方に、前記処理液を供給する処理液供給部とを備えることを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a substrate processing apparatus for plating a substrate on which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of the surface, the plating unit for plating the substrate, and before plating the substrate A pretreatment unit for performing a predetermined pretreatment on the substrate, a posttreatment unit for performing a predetermined posttreatment on the plated substrate, and at least one of the pretreatment unit and the posttreatment unit. And a processing liquid supply unit to be supplied.
本発明によれば、疎水性を示す低誘電率材料の表面に、疎水基及び親水性を持つ有機物が吸着されるため、低誘電率材料の表面に親水性を付与することができる。従って、基板の表面のぬれ性を改善することができ、ウエット処理後の乾燥工程において、低誘電率材料の表面に形成されるウォータマークの数を大幅に低減させることができる。 According to the present invention, a hydrophobic group and an organic substance having hydrophilicity are adsorbed on the surface of a low dielectric constant material exhibiting hydrophobicity, so that hydrophilicity can be imparted to the surface of the low dielectric constant material. Accordingly, the wettability of the surface of the substrate can be improved, and the number of watermarks formed on the surface of the low dielectric constant material can be greatly reduced in the drying step after the wet treatment.
以下、本発明の実施形態に係る処理液、基板処理装置、及び基板処理方法について図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置を示す概略図である。なお、本実施形態に係る基板処理装置は、基板の表面を研磨する研磨装置として構成されている。
Hereinafter, a processing liquid, a substrate processing apparatus, and a substrate processing method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus according to this embodiment is configured as a polishing apparatus that polishes the surface of the substrate.
図1に示すように、基板処理装置(研磨装置)は、半導体ウェハ(基板)を研磨する一対の研磨ユニット(研磨部)1a,1bと、研磨された半導体ウェハを洗浄する一対の洗浄ユニット(後処理部)7a,7bと、洗浄ユニット7a,7bにより洗浄された半導体ウェハを更に洗浄し、乾燥させる洗浄ユニット(後処理部)8a,8bを備えている。この基板処理装置では、全体が長方形をなす床上の基台の一端側に研磨ユニット1a,1bが配置され、他端側に複数の半導体ウェハを収納するためのカセット(図示せず)が載置される4基のロード・アンロードユニット2a,2b,2c,2dが配置されている。これらのロード・アンロードユニット2a,2b,2c,2dの前方には搬送ロボット4cが設置され、この搬送ロボット4cにより、ロード・アンロードユニット2a,2b,2c,2dのカセットに収納された半導体ウェハが一枚ずつ取り出されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus (polishing apparatus) includes a pair of polishing units (polishing units) 1a and 1b for polishing a semiconductor wafer (substrate) and a pair of cleaning units (for polishing the polished semiconductor wafer). Post-processing units) 7a and 7b and cleaning units (post-processing units) 8a and 8b for further cleaning and drying the semiconductor wafers cleaned by the
研磨ユニット1a,1bとロード・アンロードユニットと2a,2b,2c,2dを結ぶ線上には、半導体ウェハを搬送する搬送ロボット4a,4bと、各ユニット間で半導体ウェハの受け渡しを行うときに半導体ウェハを一時的に載置する仮置台5a,5bとが配置されている。搬送ロボット4a,4bは、水平面内で屈折自在な関節アームを有しており、それぞれ関節アームは上下に配置された2つの把持部(ドライフィンガーとウェットフィンガー)を有している。これらの搬送ロボット4a,4bの両側に、上述した洗浄ユニット7a,7b及び洗浄ユニット8a,8bが配置されている。
On the line connecting the polishing
研磨ユニット1a,1bは基本的に同一の構成を有している。これらの研磨ユニット1a,1bは、上面に研磨面を有する研磨テーブル11と、研磨対象物である半導体ウェハを真空吸着により保持し、これを研磨テーブル11上に押圧するトップリングユニット12と、研磨テーブル11上の研磨面のドレッシングを行うドレッシングユニット(図1には図示せず)とをそれぞれ備えている。また、研磨ユニット1a,1bには、半導体ウェハをトップリングユニット12と搬送ロボット4a,4bとの間で授受するプッシャー14a,14bがそれぞれ設けられている。研磨ユニット1a,1bと洗浄ユニット7a,7bとの間には反転機6a,6bが設置されており、これらの反転機6a,6bは搬送ロボット4a,4bの関節アームが到達可能な位置にそれぞれ配置されている。
The polishing
処理対象となる半導体ウェハの表面には、層間絶縁膜としてのLow−k材料(低誘電率材料)が形成され、このLow−k材料上に銅(Cu)が電解めっきなどにより予め形成されている。本実施形態では、SiOCHなどの比誘電率が3以下のLow−k材料が好適に使用され、CVD(化学的気相成長法)やスピンコーティング法などにより半導体ウェハの表面に形成される。 A low-k material (low dielectric constant material) as an interlayer insulating film is formed on the surface of the semiconductor wafer to be processed, and copper (Cu) is formed in advance on the low-k material by electrolytic plating or the like. Yes. In the present embodiment, a low-k material having a relative dielectric constant of 3 or less such as SiOCH is preferably used, and is formed on the surface of the semiconductor wafer by CVD (chemical vapor deposition), spin coating, or the like.
本実施形態に係る基板処理装置は、研磨ユニット1a,1b、洗浄ユニット7a,7b、及び洗浄ユニット8a,8bに所定の処理液を選択的に供給する処理液供給ユニット(処理液供給部)9を更に備えている。この処理液供給ユニット9は、配管49を介して研磨ユニット1a,1b、洗浄ユニット7a,7b、及び洗浄ユニット8a,8bにそれぞれ接続されている。研磨ユニット1a,1b、洗浄ユニット7a,7b、及び洗浄ユニット8a,8bは処理液を供給する処理液供給ノズル(後述する)をそれぞれ備えており、これらの処理液供給ノズルから、研磨ユニット1a,1b、洗浄ユニット7a,7b、及び洗浄ユニット8a,8b内に導入された半導体ウェハに処理液が供給されるようになっている。処理液供給ユニット9には、処理液としてのIPA(イソプロピルアルコール、(CH3)2CHOH)が貯留されている。このIPAは、疎水基であるアルキル基(CH3−)と、親水基である水酸基(−OH)とを有している。すなわち、IPAは界面活性剤としての性質を有する有機物である。
A substrate processing apparatus according to this embodiment includes a processing liquid supply unit (processing liquid supply unit) 9 that selectively supplies a predetermined processing liquid to the polishing
このように、IPAは界面活性剤としての性質を有することから、半導体ウェハに供給されたIPAは、半導体ウェハの表面に露出しているLow−k材料の疎水表面に吸着され、これによりLow−k材料の疎水表面に親水性が付与される。従って、Low−k材料の表面のぬれ性が改善され、Low−k材料の表面上で処理液が液滴状に存在することが防止される。なお、本実施形態では、処理液としてIPAを使用しているが、既存の洗浄液やリンス液にIPAなどの有機物を添加することにより処理液を構成してもよい。有機物としては、親水基であるカルボキシル基(−COOH)を有する蟻酸や酢酸などの有機酸(カルボン酸)や、水酸基を有するメタノール、エタノール、上述したIPAなどのアルコールが挙げられる。 Thus, since IPA has a property as a surfactant, IPA supplied to the semiconductor wafer is adsorbed on the hydrophobic surface of the low-k material exposed on the surface of the semiconductor wafer, and thereby low- Hydrophilicity is imparted to the hydrophobic surface of the k material. Therefore, the wettability of the surface of the Low-k material is improved, and the treatment liquid is prevented from existing in the form of droplets on the surface of the Low-k material. In this embodiment, IPA is used as the processing liquid. However, the processing liquid may be configured by adding an organic substance such as IPA to an existing cleaning liquid or rinsing liquid. Examples of the organic substance include organic acids (carboxylic acids) such as formic acid and acetic acid having a carboxyl group (—COOH) which is a hydrophilic group, methanol having a hydroxyl group, ethanol, and alcohols such as the above-described IPA.
有機物の添加量(処理液中の有機物の濃度)は、親水性の度合いを表す接触角によって決定される。すなわち、処理液の接触角が50度以下となるように有機物を処理液に添加する。ここで、接触角とは、一般に、接触面に対する液滴の表面の角度をいう。このように、接触角が50度以下であれば、Low−k材料の表面において好ましい親水性が確保でき、ウォータマークの発生を抑制することができる。 The amount of the organic substance added (the concentration of the organic substance in the treatment liquid) is determined by the contact angle representing the degree of hydrophilicity. That is, the organic substance is added to the treatment liquid so that the contact angle of the treatment liquid is 50 degrees or less. Here, the contact angle generally refers to the angle of the surface of the droplet with respect to the contact surface. Thus, if the contact angle is 50 degrees or less, preferable hydrophilicity can be secured on the surface of the low-k material, and the generation of watermarks can be suppressed.
一般に、リンス処理後のスピン乾燥時においては、リンス液を十分かつ速やかに半導体ウェハの表面から除去することが必要とされる。本実施形態で使用されるIPAの炭素数は3であるため分子間力が弱く、室温(例えば18℃〜25℃)において揮発性を有している。従って、リンス液としてIPAを用いた場合は、DIWを用いた場合に比べてIPAが半導体ウェハの表面から速やかに揮発する。このように、処理液に添加される有機酸及びアルコールは常温において揮発性を有することが好ましく、具体的には、有機酸及びアルコールの炭素数は5以下であることが好ましい。また、IPA(処理液)の揮発を促進させるために、半導体ウェハの周囲に負圧を形成する負圧機構を設けてもよい。 Generally, at the time of spin drying after rinsing, it is necessary to remove the rinsing liquid from the surface of the semiconductor wafer sufficiently and quickly. Since the IPA used in the present embodiment has 3 carbon atoms, the intermolecular force is weak and volatile at room temperature (for example, 18 ° C. to 25 ° C.). Therefore, when IPA is used as the rinse liquid, IPA volatilizes more quickly from the surface of the semiconductor wafer than when DIW is used. As described above, the organic acid and alcohol added to the treatment liquid preferably have volatility at room temperature, and specifically, the organic acid and alcohol preferably have 5 or less carbon atoms. In order to promote volatilization of IPA (treatment liquid), a negative pressure mechanism that forms a negative pressure around the semiconductor wafer may be provided.
次に、上述した研磨ユニット1a,1bについて図2を参照して説明する。図2は、図1に示す研磨ユニット1aを示す概略図である。なお、以下では、研磨ユニット1aについてのみ説明するが、研磨ユニット1bについても研磨ユニット1aと同様の構成を有している。
Next, the above-described
図2に示すように、研磨ユニット1aは、上面に研磨面10を有する研磨テーブル11と、研磨対象物である半導体ウェハWを真空吸着により保持し、これを研磨テーブル11に押圧して研磨するトップリングユニット12と、研磨テーブル11上の研磨面10のドレッシング(コンディショニング)を行うドレッシングユニット13とを備えている。研磨テーブル11は、テーブル軸11aを介してモータ(図示せず)に連結されており、研磨テーブル11は、図2の矢印Cで示すようにそのテーブル軸11a周りに回転可能になっている。半導体ウェハWを研磨する研磨面10は、研磨パッド(例えば研磨布)9により構成されている。ここで、研磨布とは、内部に砥粒を含まない発泡ポリウレタンや不織布を指す。
As shown in FIG. 2, the polishing
研磨テーブル11の上方には研磨液供給ノズル15、ドレッシング液供給ノズル16、及び処理液供給ノズル24が配置されている。研磨液供給ノズル15からは研磨液が、ドレッシング液供給ノズル16からはドレッシング液(例えば、DIW)が、それぞれ研磨テーブル11上の研磨面10上に供給される。また、処理液供給ノズル24は上述した配管49を介して処理液供給ユニット9に接続されており、処理液供給ノズル24からはIPA(処理液)が研磨テーブル11上の研磨面10上に供給される。
A polishing
トップリングユニット12は、回転可能な支軸20と、支軸20の上端に連結される揺動アーム21と、揺動アーム21の自由端から垂下するトップリングシャフト22と、トップリングシャフト22の下端に連結される略円盤状のトップリング23とから構成されている。トップリング23は、支軸20の回転による揺動アーム21の揺動と共に水平方向に移動し、プッシャー14aと研磨面10上の研磨位置との間での往復運動が可能となっている。また、トップリング23は、トップリングシャフト22を介して揺動アーム21の内部に設けられた図示しないモータ及び昇降シリンダに連結されており、これにより、図2の矢印D,Eに示すように昇降可能かつトップリングシャフト22周りに回転可能となっている。また、研磨対象である半導体ウェハWは、トップリング23の下端面に真空によって保持されている。このような構成により、トップリング23は自転しながら、その下面に保持した半導体ウェハWを回転している研磨面10に対して任意の圧力で押圧して研磨を行う。
The
ドレッシングユニット13は、回転可能な支軸30と、支軸30の上端に連結される揺動アーム31と、揺動アーム31の自由端から垂下するドレッサーシャフト32と、ドレッサーシャフト32の下端に連結されるドレッサー33とから構成されている。ドレッサー33は、支軸30の回転による揺動アーム31の揺動と共に水平方向に移動し、研磨面10上のドレッシング位置と研磨テーブル11の外側の退避位置との間で往復運動が可能となっている。
The
図2に示すように、ドレッサー33の下面には、研磨面10に摺接して研磨面10のドレッシングを行うドレッシング部材34が配置されている。ドレッサー33は、このドレッシング部材34を回転している研磨面10に対して任意の圧力で押圧し、自転することで研磨面10のドレッシング(目立て)を行う。ドレッシング部材34の下面には、ダイヤモンド粒子が電着または溶着により付着されている。
As shown in FIG. 2, a dressing
図3(a)は図1に示す洗浄ユニット7a,7bを模式的に示す側面図である。洗浄ユニット7a,7bは、スポンジ付きのロールブラシで半導体ウェハの表裏両面を拭うロールスクラブ形式である。以下に洗浄ユニット7aのみについて説明するが、洗浄ユニット7bは洗浄ユニット7aと同一の構成を有している。図3(a)に示すように、洗浄ユニット7aは、半導体ウェハWの上下に配置される円筒状のロールブラシ40a,40bと、半導体ウェハWの周縁部に当接して半導体ウェハWを水平に保持する複数のコロ41とを備えている。それぞれのコロ41は互いに同一速度及び同一方向に回転するように構成されており、半導体ウェハWの周縁部に当接したコロ41が回転することによって半導体ウェハWが水平面内で回転する。また、洗浄ユニット7aは、洗浄液(薬液)を半導体ウェハWに供給する洗浄液供給ノズル42a,42bと、DIWを半導体ウェハWに供給するDIW供給ノズル43a,43bと、IPA(処理液)を半導体ウェハWに供給する処理液供給ノズル44a,44bとを備えている。ロールブラシ40a,40bは、上下方向に移動可能に構成され、半導体ウェハWの上下面に接触しながら、その軸心周りに回転するように構成されている。半導体ウェハWはコロ41により回転させられ、この状態で、半導体ウェハWに洗浄液などを供給しながらロールブラシ40a,40bを回転させることにより、半導体ウェハWの上下面が洗浄される。
FIG. 3A is a side view schematically showing the
図3(b)は図1に示す洗浄ユニット8a,8bを模式的に示す斜視図である。洗浄ユニット8a,8bは半導体ウェハWを水平面内で回転させながらDIWなどのリンス液を供給するスピン形式である。以下に洗浄ユニット8aのみについて説明するが、洗浄ユニット8bは洗浄ユニット8aと同一の構成を有している。図3(b)に示すように、洗浄ユニット8aは、半導体ウェハWの周縁部に当接して半導体ウェハWを水平に保持する複数のコロ45と、DIWなどのリンス液を半導体ウェハWに供給するリンス液供給ノズル46と、IPA(処理液)を半導体ウェハWに供給する処理液供給ノズル47とを備えている。なお、処理液供給ノズル47に代えて、IPA(処理液)を霧状に、若しくは蒸気として半導体ウェハWに供給する処理液供給機構を設けてもよい。それぞれのコロ45は互いに同一速度及び同一方向に回転するように構成されており、半導体ウェハWの周縁部に当接したコロ45が回転することによって半導体ウェハWが水平面内で回転するようになっている。リンス液としてはDIW、またはDIWにH2ガス、O2ガス、CO2ガス、N2ガスのうちの少なくとも1つ以上を溶存させた水溶液が用いられる。
FIG. 3B is a perspective view schematically showing the
洗浄ユニット8aは、半導体ウェハWを回転させることで半導体ウェハWの表面に付着したリンス液を遠心力により除去して乾燥させるスピン乾燥ユニット(乾燥部)としても機能する。この場合、半導体ウェハWから飛び出したリンス液が半導体ウェハに再付着すること防ぐために、スピン乾燥時においては、半導体ウェハを50〜1500min−1の範囲内で回転させることが好ましい。なお、コロ45に代えて、半導体ウェハWの周縁部を把持して回転させるクランプ機構を用いてもよい。図3(a)及び図3(b)に示すように、洗浄ユニット7a,7b及び洗浄ユニット8a,8bは、半導体ウェハを一枚ずつ処理する枚葉式の構成を採用している。
The
次に、上述した基板処理装置の動作について図1乃至図4を参照して説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の第1の処理シーケンスを示すフローチャートである。
まず、配線材料としてCu及び層間絶縁膜としてのLow−k膜からなるデバイス部が表面に形成された複数の半導体ウェハをカセットに収納し、このカセットをロード・アンロードユニット2a(及び/又はロード・アンロードユニット2b,2c,2d)に載置する(図4のステップ1)。ロード・アンロードユニット2aからは1枚の半導体ウェハが搬送ロボット4cにより取り出される。半導体ウェハは、搬送ロボット4cによって仮置台5aに一旦載置された後、搬送ロボット4aによって研磨ユニット1aに搬送される。なお、この半導体ウェハを必要に応じて反転機6aに搬送して反転させて、デバイス部が形成された半導体ウェハの表面が下を向くようにする。半導体ウェハは搬送ロボット4aにより研磨ユニット1aのプッシャー14aに搬送され、プッシャー14a上に載置される。その後、揺動アーム21を揺動させて、トップリング23をプッシャー14aの直上方に移動させ、プッシャー14aを上昇させて、プッシャー14a上の半導体ウェハをトップリング23の下面に吸着保持させる。その後、トップリング23で半導体ウェハを保持した状態で、揺動アーム21を揺動させて、トップリング23を研磨テーブル11の上方に移動させる。
Next, the operation of the above-described substrate processing apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing a first processing sequence of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
First, a plurality of semiconductor wafers each having a device portion made of Cu as a wiring material and a low-k film as an interlayer insulating film are housed in a cassette, and the cassette is loaded into the loading /
次に、トップリング23を下降させ、トップリング23に保持された半導体ウェハを研磨テーブル11の研磨面10(図2参照)に所定の押圧力で押圧する。この状態で、研磨テーブル11とトップリング23とを回転させ、同時に研磨液供給ノズル15(図2参照)から研磨面10上に研磨液を供給して、半導体ウェハの被研磨面(下面)の化学機械的研磨(1次CMP処理)を行う(図4のステップ2)。そして、半導体ウェハの表面に形成された銅(Cu)の膜厚が所定の値に達したことが検知された時、トップリング23を上昇させる。そして、研磨テーブル11とトップリング23の回転を停止させ、更に研磨液の供給を停止させて半導体ウェハの1次CMP処理を終了する。
Next, the
1次CMP処理の終了後、揺動アーム21を揺動させ、研磨された半導体ウェハを保持するトップリング23をプッシャー14aの上方に移動させる。半導体ウェハはトップリング23からプッシャー14aに受け渡され、搬送ロボット4aによりプッシャー14aから洗浄ユニット7aに搬送される。洗浄ユニット7aでは、DIWを半導体ウェハに供給しながらロールブラシ40a,40b(図3(a)参照)を回転させ、ロールスクラブ洗浄(1次洗浄処理)を行う(図4のステップ3)。この1次洗浄処理により、半導体ウェハの表面に付着した銅の削り屑や研磨液が除去される。
After the completion of the primary CMP process, the
1次洗浄処理が終了した後、半導体ウェハは搬送ロボット4aによりプッシャー14bを経由して研磨ユニット1bに搬送される。そして、研磨ユニット1bにより半導体ウェハが更に研磨され、Low−k材料が半導体ウェハの表面に露出するまでバリア層などが除去される(2次CMP処理、図4のステップ4)。次に、半導体ウェハは洗浄ユニット7bに搬送され、洗浄液としての薬液及びDIWをこの順に半導体ウェハに供給しながら、ロールブラシ40a,40bを回転させてロールスクラブ洗浄(2次洗浄処理)を行う(図4のステップ5)。
After the primary cleaning process is completed, the semiconductor wafer is transferred to the
2次洗浄処理が終了した後、半導体ウェハは搬送ロボット4bにより洗浄ユニット8bに搬送される。洗浄ユニット8bでは、半導体ウェハを低速で回転させながらリンス液としてDIWが半導体ウェハに供給され、更に、リンス液としてIPA(処理液)が半導体ウェハに供給される。その後、半導体ウェハが高速で回転され、遠心力により半導体ウェハに付着したIPAが除去される(乾燥処理、図4のステップ6)。その後、半導体ウェハは搬送ロボット4b,4cにより洗浄ユニット8bから仮置台5bを経由してロード・アンロードユニット2aのカセットに戻される(図4のステップ7)。
After the secondary cleaning process is completed, the semiconductor wafer is transferred to the
このように、洗浄ユニット8bにおいて、スピン乾燥の前にIPAを半導体ウェハに供給することにより、疎水性を示すLow−k材料の表面に親水性を付与することができる。従って、スピン乾燥後にLow−k材料の表面にIPAが局所的に残留することが防止される。また、上述したように、IPAは室温にて揮発性を有していることから、スピン乾燥時において半導体ウェハの回転速度を1500min−1以下に下げても、十分かつ速やかに半導体ウェハを乾燥させることができる。
Thus, in the
なお、研磨ユニット1aでは、半導体ウェハの2次CMP処理が終了してから次の半導体ウェハが研磨ユニット1aに搬送される間、研磨面10のドレッシング処理が行われる。このドレッシング処理では、図3に示すように、ドレッサー33及び研磨テーブル11をそれぞれ独立に自転させつつ、ドレッシング部材34を所定の押圧力で研磨面10に当接させる。このとき、ドレッシング部材34が研磨面10に接触すると同時又は接触する前に、ドレッシング液供給ノズル16から研磨面10の上面にドレッシング液(例えば純水)が供給され、研磨面10に残留している銅の削り屑や研磨液を洗い流すと共に、研磨面10が再生される。
In the
この基板処理装置では、上述した一連の処理は連続的に行われる。すなわち、ロード・アンロードユニット2aのカセットに収納された複数の半導体ウェハは、所定の間隔をおいて研磨ユニット1a、洗浄ユニット7a、及び洗浄ユニット8aなどに順次搬送される。
In this substrate processing apparatus, the series of processes described above are continuously performed. That is, the plurality of semiconductor wafers stored in the cassette of the load / unload
図5は本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の第2の処理シーケンスを示すフローチャートである。
第2の処理シーケンスは、ステップ1からステップ4までは図4に示す第1の処理シーケンスと同様である。第2の処理シーケンスのステップ5では、薬液を半導体ウェハに供給しながらロールスクラブ洗浄を行った後、IPAを半導体ウェハに供給してリンス処理を行う。ここで、薬液によるロールスクラブ洗浄とIPAによるリンス処理の間にDIWによるロールスクラブ洗浄を行ってもよい。ステップ6では、必要に応じて再度IPAによるリンス処理を行い、その後、スピン乾燥により半導体ウェハを乾燥させる。
FIG. 5 is a flowchart showing a second processing sequence of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
The second processing sequence is the same as the first processing sequence shown in FIG. 4 from
図6は本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の第3の処理シーケンスを示すフローチャートである。
第3の処理シーケンスは、ステップ1からステップ3までは図4に示す第1の処理シーケンスと同様である。第3の処理シーケンスのステップ4では、まず、研磨液を研磨テーブル11の研磨面10(図2参照)に供給しながら半導体ウェハの表面を研磨する。次に、研磨液の供給を停止し、研磨面10上にIPAを供給しながら半導体ウェハの表面を研磨する。これにより、半導体ウェハに付着する研磨液をIPAに置換することができる。なお、第3の処理シーケンスのステップ5以降は、第2の処理シーケンスと同様である。
FIG. 6 is a flowchart showing a third processing sequence of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
The third processing sequence is the same as the first processing sequence shown in FIG. 4 from
一般に、銅は腐食されやすく、また酸化されやすい。特に、酸化剤を含んだ研磨液に銅が接触すると、銅の腐食や酸化が促進されてしまう。そこで、半導体ウェハの表面に形成された銅配線の露出面の腐食や酸化を防止するために、第3の処理シーケンスでは、研磨液の供給を停止させた後、直ちにIPAを研磨面10に供給しながら半導体ウェハを研磨する。これにより、半導体ウェハの表面に付着した研磨液をIPAで置換することができ、銅配線の露出面が腐食及び酸化されてしまうことを防止することができる。
In general, copper is susceptible to corrosion and oxidation. In particular, when copper comes into contact with a polishing liquid containing an oxidizing agent, corrosion and oxidation of copper are promoted. Therefore, in order to prevent corrosion and oxidation of the exposed surface of the copper wiring formed on the surface of the semiconductor wafer, in the third processing sequence, after the supply of the polishing liquid is stopped, IPA is immediately supplied to the polishing
図7は、Low−k材料の表面に発生したウォータマーク(欠陥)の数を示すグラフである。図7において、従来の処理シーケンスでは、処理液としてIPAを使用せず、スピン乾燥の前にDIWによるリンスを行っている。図7に示すように、上述した第1乃至第3の処理シーケンスによって発生したウォータマークの数は従来の処理シーケンスの場合に比べて大幅に減少していることが分かる。 FIG. 7 is a graph showing the number of watermarks (defects) generated on the surface of the Low-k material. In FIG. 7, in the conventional processing sequence, IPA is not used as the processing liquid, and rinsing with DIW is performed before spin drying. As shown in FIG. 7, it can be seen that the number of watermarks generated by the above-described first to third processing sequences is significantly reduced as compared with the case of the conventional processing sequence.
次に、本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置について説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置を示す概略図である。なお、本実施形態に係る基板処理装置は、基板の表面に露出した配線金属の上に配線保護膜を選択的に形成する、いわゆるキャップめっきを行う無電解めっき装置として構成されている。また、処理対象となる基板は、Low−k材料の表面に形成された凹部内に配線を形成した半導体ウェハである。
Next, a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic view showing a substrate processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus according to the present embodiment is configured as an electroless plating apparatus that performs so-called cap plating, which selectively forms a wiring protective film on wiring metal exposed on the surface of the substrate. The substrate to be processed is a semiconductor wafer in which wiring is formed in a recess formed in the surface of the low-k material.
図8に示すように、基板処理装置(無電解めっき装置)は、ロード・アンロードエリア50、洗浄エリア52、及びめっき処理エリア54の3つのエリアに区分されている。ロード・アンロードエリア50内には、半導体ウェハ(基板)を収容したカセット56が載置される2台のロード・アンロードユニット58と、半導体ウェハを上下に反転させる第1反転機60と、カセット56、第1反転機60及び仮置台64との間で半導体ウェハの受渡しを行う第1搬送ロボット62とが設置されている。
As shown in FIG. 8, the substrate processing apparatus (electroless plating apparatus) is divided into three areas: a load / unload
洗浄エリア52内には、ロード・アンロードエリア50側に位置して仮置台64が、この仮置台64を挟んだ両側に位置してキャップめっき処理後の半導体ウェハを洗浄する2台の洗浄装置66が、めっき処理エリア54側に位置してめっき前の半導体ウェハを前洗浄する前洗浄装置68と半導体ウェハの上下を反転させる第2反転機70とがそれぞれ配置されている。洗浄装置66は、ロール洗浄装置66aとペンシル洗浄装置66bとをそれぞれ有し、これらがめっき処理後の半導体ウェハに2段の洗浄を行ってスピン乾燥させることができるようになっている。更に、洗浄エリア52の中央に位置して、仮置台64、2台の洗浄装置66、前洗浄装置68、及び第2反転機70の間で半導体ウェハの受渡しを行う第2搬送ロボット76が配置されている。
Within the
ロール洗浄装置66aの基本的構成は、上述した第1の実施形態に係る洗浄ユニット7a,7bと同様である。ここで、ペンシル洗浄装置66bの構成について図9を参照して説明する。図9は本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置に組み込まれたペンシル洗浄装置を模式的に示す斜視図である。
The basic configuration of the
図9に示すように、ペンシル洗浄装置66bは、半導体ウェハWの周縁部に当接するスピンチャック(クランプ機構)90と、スピンチャック90の上方に配置された揺動アーム91と、この揺動アーム91の自由端から垂下する回転軸96の下端に取り付けられた洗浄部材92とを備えている。被洗浄物である半導体ウェハWは、スピンチャック90によって水平に保持される。このスピンチャック90は図示しない駆動源により回転駆動され、これによりスピンチャック90に保持された半導体ウェハWが回転するようになっている。揺動アーム91は、内部に駆動源を有する駆動軸95に固定され、駆動軸95によって揺動アーム91が駆動軸95周りに揺動するようになっている。
As shown in FIG. 9, the
回転軸96は図示しない駆動源に連結されており、この駆動源により回転軸96を介して洗浄部材92が回転するようになっている。洗浄部材92の下面は、スピンチャック90によって保持された半導体ウェハWの表面に当接するよう構成されている。このような構成により、洗浄部材92は、半導体ウェハWの表面に当接しながら回転軸96を中心として回転する供に、揺動アーム91の揺動に伴って半導体ウェハWの表面上を移動する。
The rotating
ペンシル洗浄装置66bは、洗浄液(薬液)を供給する洗浄液供給ノズル93と、DIWを供給するDIW供給ノズル94と、IPA(処理液)を供給する処理液供給ノズル97とを備えている。このような構成において、洗浄液やDIWを半導体ウェハWの表面に供給しながら洗浄部材92を回転させることにより、半導体ウェハWの表面を洗浄することができる。なお、ペンシル洗浄装置66bは、半導体ウェハWを高速で回転させることで半導体ウェハWの表面に付着したIPAやDIWを遠心力により除去して乾燥させるスピン乾燥ユニット(乾燥部)としても機能する。この場合、半導体ウェハWから飛び出したIPAなどが半導体ウェハに再付着することを防ぐために、半導体ウェハを50〜2000min−1の範囲内で回転させることが好ましい。上述したように、IPAは室温にて揮発性を有するため、半導体ウェハWを比較的低い回転速度で回転させても、十分かつ速やかに半導体ウェハWを乾燥させることができる。
The
めっき処理エリア54内には、半導体ウェハの表面に触媒を付与する第1前処理ユニット78と、この触媒を付与した半導体ウェハの表面に薬液処理を行う第2前処理ユニット80と、半導体ウェハの表面に無電解めっき処理を施す無電解めっき処理ユニット82とが各2台ずつ並列に配置されている。また、めっき処理エリア54内の端部には、めっき液供給装置84が設置されている。更に、めっき処理エリア54の中央部には、走行型の第3搬送ロボット86が配置されており、この第3搬送ロボット86は、前洗浄装置68、第1前処理ユニット78、第2前処理ユニット80、無電解めっき処理ユニット82、及び第2反転機70との間で半導体ウェハの受渡しを行う。
In the
本実施形態に係る基板処理装置は、ロール洗浄装置66a、ペンシル洗浄装置66b、前洗浄装置68、第1前処理ユニット78、及び第2前処理ユニット80に配管49を介して所定の処理液を選択的に供給する処理液供給ユニット9を更に備えている。ロール洗浄装置66a、ペンシル洗浄装置66b、前洗浄装置68、第1前処理ユニット78、及び第2前処理ユニット80は、半導体ウェハに処理液を供給する処理液供給ノズル(処理液供給ノズル97以外は図示せず)をそれぞれ備えている。処理液供給ユニット9に貯留されている処理液は上述した第1の実施形態と同様にIPAである。なお、本実施形態において使用される処理液の成分及び性質は、上述した第1の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
In the substrate processing apparatus according to the present embodiment, a predetermined processing liquid is supplied to the
次に、本実施形態に係る基板処理装置(無電解めっき装置)の動作について図8及び図10を参照して説明する。図10は、本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置の第1の処理シーケンスを示すフローチャートである。なお、この例では配線保護層(蓋材)を配線の露出表面に形成して配線を保護する場合について示している。 Next, the operation of the substrate processing apparatus (electroless plating apparatus) according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a flowchart showing a first processing sequence of the substrate processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this example, a case where a wiring protective layer (cover material) is formed on the exposed surface of the wiring to protect the wiring is shown.
まず、ロード・アンロードユニット58に搭載したカセット56に、配線が形成された表面が上向き(フェースアップ)になるように複数の半導体ウェハを収納する(図10のステップ1)。そして、カセット56から1枚の基板を第1搬送ロボット62により取り出して第1反転機60に搬送し、この第1反転機60で半導体ウェハをその表面が下向き(フェースダウン)となるように反転させて、仮置台64に載置する。そして、この仮置台64上に載置された基板を第2搬送ロボット76で前洗浄装置68に搬送する。
First, a plurality of semiconductor wafers are stored in the
この前洗浄装置68では、半導体ウェハをフェースダウンで保持して、その表面に前洗浄(1次前処理)を行う。つまり、例えば液温が25℃で、0.5MのH2SO4等の酸溶液(薬液)中に基板を、例えば1分間浸漬させて、Low−k材料の表面に残った銅等のCMP残さ等を除去する。その後、半導体ウェハの表面にIPA(処理液)を供給してLow−k材料の表面に親水性を付与する(図10のステップ2)。なお、半導体ウェハにIPAを供給する前に、必要に応じてDIW等のリンス液を半導体ウェハに供給して洗浄してもよい。
The
次に、この1次前処理後の半導体ウェハを第3搬送ロボット86で第1前処理ユニット78に搬送し、ここで半導体ウェハをフェースダウンで保持して、この表面に触媒付与処理(2次前処理)を行う。この触媒付与は、例えば、液温が25℃で、0.005g/LのPdCl2と約0.7重量%のHCl等の混合溶液中に、半導体ウェハを例えば1分間程度浸漬させることにより行われる。これにより、配線(Cu)の表面に触媒としてのPd(パラジウム)が付着し、配線の表面に触媒核(シード)としてのPd核が形成される。その後、配線の露出表面を活性化させ、更に半導体ウェハの表面をDIWで洗浄する(図10のステップ3)。
Next, the semiconductor wafer after the primary pretreatment is transported to the
そして、この触媒を付与した基板を第3搬送ロボット86で第2前処理ユニット80に搬送し、ここで半導体ウェハをフェースダウンで保持して、この表面に薬液処理(3次前処理、図10には図示せず)を行う。この薬液処理は、例えば、液温が25℃で、20g/LのNa3C6H5O7・2H2O(クエン酸ナトリウム)等の溶液中に半導体ウェハを浸漬させて、配線の表面に中和処理を施し、しかる後、半導体ウェハの表面を超純水等で水洗いすることにより行われる。なお、水洗いした後に、必要に応じて半導体ウェハにIPA(処理液)を供給してもよい。
Then, the substrate provided with the catalyst is transferred to the
このようにして、無電解めっきの前処理を施した半導体ウェハを第3搬送ロボット86で無電解めっき処理ユニット82に搬送し、ここで半導体ウェハをフェースダウンで保持して、この表面に無電解めっき処理を施す(図10のステップ4)。この無電解めっき処理としては、例えば、液温が80℃のCo−W−Pめっき液中に半導体ウェハを120秒程度浸漬させて、活性化させた配線の表面に選択的な無電解めっき(無電解Co−W−P蓋めっき)を施し、しかる後、半導体ウェハの表面を超純水等の洗浄液で洗浄することにより行われる。これによって、配線の表面に、Co−W−P合金膜からなる配線保護層(キャップめっき層)を選択的に形成して配線を保護することが可能となる。
In this way, the semiconductor wafer subjected to the pretreatment for electroless plating is transported to the electroless
次に、この無電解めっき処理後の半導体ウェハを第3搬送ロボット86で第2反転機70に搬送し、ここで半導体ウェハをその表面が上向き(フェースアップ)となるように反転させる。この反転後の半導体ウェハを第2搬送ロボット76によりロール洗浄装置66aに搬送する。このロール洗浄装置66aでは、半導体ウェハに洗浄液(薬液)及びDIWを順次供給しながら、ロールブラシ(図示せず)を回転させ、半導体ウェハの表面に付着したパーティクルや不要物を取り除く(図10のステップ5)。しかる後、この半導体ウェハを第2搬送ロボット76でペンシル洗浄装置66bに搬送し、ここで半導体ウェハの表面のDIWリンスを行い、その後、スピン乾燥させる(図10のステップ6)。
Next, the semiconductor wafer after the electroless plating treatment is transferred by the
このスピン乾燥後の半導体ウェハを第2搬送ロボット76により仮置台64に搬送し、この仮置台64の上に置かれた半導体ウェハを第1搬送ロボット62でロード・アンロードユニット58に搭載されたカセット56に戻す(図10のステップ7)。
The semiconductor wafer after the spin drying is transferred to the temporary table 64 by the
本実施形態では、配線保護層として、Co−W−P合金膜を使用しているが、これに限らず、Co−B、Ni−B、Ni−W−B、Co−W−B等の他の合金の配線保護層を形成するようにしてもよい。また、配線材料としても、銅に限らず、銅合金、銀、銀合金、金及び金合金等を使用しても良い。 In this embodiment, a Co—WP alloy film is used as the wiring protection layer, but the present invention is not limited to this, and Co—B, Ni—B, Ni—WB, Co—WB, etc. You may make it form the wiring protective layer of another alloy. Further, the wiring material is not limited to copper, and copper alloy, silver, silver alloy, gold, gold alloy, and the like may be used.
図11は、本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置の第2の処理シーケンスを示すフローチャートである。
第2の処理シーケンスは、ステップ2、ステップ5、及びステップ6において第1の処理シーケンスと異なっている。すなわち、図11に示すように、第2の処理シーケンスのステップ2では、1次前処理としてH2SO4等の酸溶液(薬液)中に半導体ウェハを浸漬させ、その後、半導体ウェハの表面にDIWを供給して酸溶液(薬液)を洗い流す。
FIG. 11 is a flowchart showing a second processing sequence of the substrate processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
The second processing sequence is different from the first processing sequence in
また、第2の処理シーケンスのステップ5では、半導体ウェハに薬液を供給しながらロールスクラブ洗浄を行い、次いで、必要に応じてDIWを半導体ウェハに供給しながらロールスクラブ処理を行う。その後、IPA(処理液)を半導体ウェハに供給してリンス処理を行う。第2の処理シーケンスのステップ6では、DIWによるリンス処理を行わず、必要に応じてIPAによるリンス処理を行った後、スピン乾燥により半導体ウェハを乾燥させる。
In step 5 of the second processing sequence, roll scrub cleaning is performed while supplying a chemical solution to the semiconductor wafer, and then roll scrub processing is performed while supplying DIW to the semiconductor wafer as necessary. Thereafter, an IPA (treatment liquid) is supplied to the semiconductor wafer to perform a rinsing process. In
図12は、Low−k材料の表面に発生したウォータマーク(欠陥)の数を示すグラフである。図12において、従来の処理シーケンスでは、リンス液としてIPAが使用されず、DIWが使用されている。図12に示すように、上述した第1及び第2の処理シーケンスにおいて発生したウォータマークの数は従来の処理シーケンスの場合に比べて減少していることが分かる。特に、スピン乾燥の直前にIPAを半導体ウェハの表面に供給することにより、ウォータマークの数を大幅に低減させることができる。 FIG. 12 is a graph showing the number of watermarks (defects) generated on the surface of the Low-k material. In FIG. 12, in the conventional processing sequence, IPW is not used as the rinse liquid, but DIW is used. As shown in FIG. 12, it can be seen that the number of watermarks generated in the above-described first and second processing sequences is reduced as compared with the case of the conventional processing sequence. In particular, by supplying IPA to the surface of the semiconductor wafer immediately before spin drying, the number of watermarks can be greatly reduced.
なお、第1及び第2の実施形態は、本発明に係る処理液を洗浄処理やリンス処理に用いた例であるが、本発明に係る処理液は、ドライエッチング後のポリマー除去のためのウエット処理にも用いることができる。すなわち、基板の表面に形成されたLow−k材料に微細な配線溝を形成する工程においては、Low−k材料の表面にレジストを塗布して露光し、パターニングを行う。その後、ドライエッチングによりLow−k材料に配線溝を形成する。このとき、異方性ドライエッチングを行うために、配線溝の側面にポリマーを生成しながらドライエッチングを進行させる。配線溝が形成された後、レジストが除去されるが、配線溝の側面には上記ポリマーが残留する。そこで、ポリマーを除去するために、薬液を用いたウエット処理が行われる。このような場合においても、ウエット処理の後に本発明に係る処理液を基板に供給することにより、Low−k材料に親水性を付与することができ、ウォータマークの発生を抑制することができる。 The first and second embodiments are examples in which the processing liquid according to the present invention is used for cleaning processing and rinsing processing. However, the processing liquid according to the present invention is wet for removing a polymer after dry etching. It can also be used for processing. That is, in the step of forming a fine wiring groove in the low-k material formed on the surface of the substrate, a resist is applied to the surface of the low-k material, exposed, and patterned. Thereafter, a wiring trench is formed in the low-k material by dry etching. At this time, in order to perform anisotropic dry etching, the dry etching is performed while generating a polymer on the side surface of the wiring groove. After the wiring groove is formed, the resist is removed, but the polymer remains on the side surface of the wiring groove. Therefore, in order to remove the polymer, a wet process using a chemical solution is performed. Even in such a case, by supplying the treatment liquid according to the present invention to the substrate after the wet treatment, hydrophilicity can be imparted to the Low-k material, and the generation of watermarks can be suppressed.
次に本発明の第3の実施形態に係る基板処理装置ついて図13(a)乃至図13(c)を参照して説明する。図13(a)は本発明の第3の実施形態に係る基板処理装置の要部を示す拡大図であり、図13(b)は図13(a)のXIIIb−XIIIb線断面図であり、図13(c)は図13(a)のXIIIc−XIIIc線断面図である。本実施形態において使用される基板は、その表面の少なくとも一部にLow−k材料が露出した半導体ウェハである。 Next, a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 (a) to 13 (c). FIG. 13A is an enlarged view showing the main part of the substrate processing apparatus according to the third embodiment of the present invention, FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line XIIIb-XIIIb of FIG. FIG. 13C is a cross-sectional view taken along line XIIIc-XIIIc in FIG. The substrate used in this embodiment is a semiconductor wafer in which the Low-k material is exposed on at least a part of its surface.
本実施形態に係る基板処理装置は、半導体ウェハ上に洗浄液やエッチング液を供給して半導体ウェハを処理する装置である。図13(a)乃至図13(c)に示すように、基板処理装置は、半導体ウェハWの上下に配置された洗浄ノズル101,102を備えている。これらの洗浄ノズル101,102は、それぞれ作用面K1,K2を有し、それぞれの作用面K1,K2には、流体(液体)の供給口103と吸引口104とが交互に且つ直線状に整列して配置されている。図13(c)に示すように、各供給口103は共通の給液管105に接続され、図13(b)に示すように、各吸引口104は同様に共通の排液管106に接続されている。従って、給液管105に液体を供給すると、それぞれの供給口103から液体が半導体ウェハW上に供給される。排液管106は図示しない真空源に連通し、真空吸引されており、それぞれの吸引口104から半導体ウェハWの表面に供給された液体を吸引する。
The substrate processing apparatus according to this embodiment is an apparatus for processing a semiconductor wafer by supplying a cleaning liquid or an etching liquid onto the semiconductor wafer. As shown in FIGS. 13A to 13C, the substrate processing apparatus includes cleaning
上述したように、それぞれの洗浄ノズル101,102は、供給口103と吸引口104をそれぞれ有する2面の作用面K1,K2を有しており、2種類の液体の使用ができるように構成されている。すなわち、それぞれの洗浄ノズル101,102は、2つの排液管106,106と2つの給液管105,105とを備えている。そして、2つの給液管105のうちの一方は作用面K1に開口する供給口103に連通し、同様に、2つの排液管106のうちの一方は作用面K1に開口する吸引口104に連通している。一方、他方の給液管105は作用面K2に開口する供給口103に連通し、同様に、他方の排液管106は作用面K2に開口する吸引口104に連通している。なお、本実施形態では、供給口103及び吸引口104は、それぞれ複数設けられているが、各作用面K1,K2に供給口103及び吸引口104を1つづつ設けてもよい。
As described above, each of the cleaning
洗浄ノズル101,102は、図示しない回転機構によりそれぞれの軸心を中心として4分の1(90度)回転可能に構成されている。これにより、作用面K1,K2を切り換えることができる。従って、同一の洗浄ノズル101,102で異なる液体による処理を行うことが可能である。例えば、作用面K1に配置された供給口103から洗浄液を半導体ウェハWに供給しつつ吸引口104により半導体ウェハW上から洗浄液を吸引する。一方、作用面K2では、作用面K1でのプロセスに引きつづいて、上述した処理液としてのIPAを半導体ウェハW上に供給し、作用面K1でのプロセスで半導体ウェハW上に残留する洗浄液をIPAに置き換えるようにしてもよい。
The cleaning
1a,1b 研磨ユニット(研磨部)
2a〜2d ロード・アンロードユニット
4a〜4c 搬送ロボット
5a,5b 仮置台
6a,6b 反転機
7a,7b 洗浄ユニット(洗浄部)
8a,8b 洗浄ユニット(乾燥部)
9 処理液供給ユニット
10 研磨面
11 研磨テーブル
11a テーブル軸
12 トップリングユニット
13 ドレッシングユニット
14a,14b プッシャー
15 研磨液供給ノズル
16 ドレッシング液供給ノズル
20,30 支軸
21,31 揺動アーム
22 トップリングシャフト
23 トップリング
24 処理液供給ノズル
32 ドレッサーシャフト
33 ドレッサー
34 ドレッシング部材
40a,40b ロールブラシ
41,45 コロ
42a,42b 洗浄液供給ノズル
43a,43b DIW供給ノズル
44a,44b 処理液供給ノズル
46 リンス液供給ノズル
47 処理液供給ノズル
49 配管
50 ロード・アンロードエリア
52 洗浄エリア
54 めっき処理エリア
56 カセット
58 ロード・アンロードユニット
60 第1反転機
62 第1搬送ロボット
64 仮置台
66 洗浄装置
66a ロール洗浄装置
66b ペンシル洗浄装置
68 前洗浄装置
70 第2反転機
76 第2搬送ロボット
78 第1前処理ユニット
80 第2前処理ユニット
82 無電解めっき処理ユニット
84 めっき液供給装置
86 第3搬送ロボット
90 スピンチャック
91 揺動アーム
92 洗浄部材
95 駆動軸
93 洗浄液供給ノズル
94 DIW供給ノズル
97 処理液供給ノズル
101,102 洗浄ノズル
103 供給口
104 吸引口
105 給液管
106 排液管
1a, 1b Polishing unit (polishing part)
2a to 2d Load / unload
8a, 8b Cleaning unit (drying section)
9 Treatment
Claims (23)
1分子中に親水基並びに疎水基を少なくともそれぞれ1つ有し、かつ室温において揮発性を有する有機物を含むことを特徴とする処理液。 A processing solution for processing a substrate in which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of a surface,
A processing solution comprising an organic substance having at least one hydrophilic group and one hydrophobic group in each molecule and having volatility at room temperature.
基板に薬液及び/又はリンス液を供給して所定の処理を行った後に、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を基板に供給することを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for processing a substrate in which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of a surface,
6. A substrate processing method, comprising: supplying a processing solution according to any one of claims 1 to 5 to a substrate after supplying a chemical solution and / or a rinsing solution to the substrate and performing a predetermined processing.
基板に研磨液を供給しながら基板を研磨する工程と、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を基板に供給しながら基板を研磨する工程とを有することを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for polishing a substrate having a low dielectric constant material and a metal film formed on the low dielectric constant material formed on a surface thereof,
Polishing the substrate while supplying the polishing liquid to the substrate;
A substrate processing method comprising: a step of polishing a substrate while supplying the processing liquid according to claim 1 to the substrate.
基板を研磨した後に、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を基板に供給しながら所定の処理を行うことを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for polishing a substrate having a low dielectric constant material and a metal film formed on the low dielectric constant material formed on a surface thereof,
6. A substrate processing method comprising: performing a predetermined process while supplying the processing liquid according to claim 1 to the substrate after the substrate is polished.
基板を研磨する工程と、
研磨された基板に請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を供給する工程と、
前記処理液の供給を停止した後に、基板を1500mim−1以下で回転させて基板を乾燥させる工程とを有することを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for polishing a substrate having a low dielectric constant material and a metal film formed on the low dielectric constant material formed on a surface thereof,
Polishing the substrate;
Supplying the treatment liquid according to any one of claims 1 to 5 to a polished substrate;
And a step of drying the substrate by rotating the substrate at 1500 mim −1 or less after stopping the supply of the treatment liquid.
基板にめっきを施す前に、前処理として請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を基板に供給することを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for plating a substrate having a low dielectric constant material exposed on at least a part of a surface thereof,
A substrate processing method comprising supplying the processing liquid according to any one of claims 1 to 5 to a substrate as a pretreatment before plating the substrate.
基板にめっきを施した後に、後処理として請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を基板に供給することを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for plating a substrate having a low dielectric constant material exposed on at least a part of a surface thereof,
6. A substrate processing method comprising supplying the processing liquid according to claim 1 to the substrate as post-processing after plating the substrate.
前記低誘電率材料の表面の少なくとも一部に請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を供給する工程と、
前記処理液により前記低誘電率材料の表面の少なくとも一部を親水化させる工程とを有することを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for processing a substrate in which a low dielectric constant material is exposed on at least a part of a surface,
Supplying the treatment liquid according to any one of claims 1 to 5 to at least a part of a surface of the low dielectric constant material;
And a step of hydrophilizing at least part of the surface of the low dielectric constant material with the treatment liquid.
基板を研磨する研磨部と、
研磨された基板の後処理を行う後処理部と、
前記研磨部及び前記後処理部の少なくとも一方に、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を供給する処理液供給部とを備えたことを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus for polishing a substrate on which a low dielectric constant material and a metal film formed on the low dielectric constant material are formed.
A polishing section for polishing the substrate;
A post-processing section that performs post-processing of the polished substrate;
6. A substrate processing apparatus comprising: a processing liquid supply unit that supplies the processing liquid according to claim 1 to at least one of the polishing unit and the post-processing unit.
基板にめっきを施すめっき部と、
基板にめっきを施す前に基板に所定の前処理を施す前処理部と、
めっきが施された基板に所定の後処理を施す後処理部と、
前記前処理部及び前記後処理部の少なくとも一方に、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の処理液を供給する処理液供給部とを備えることを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus for plating a substrate having a low dielectric constant material exposed on at least a part of a surface thereof,
A plating section for plating the substrate;
A pretreatment unit that performs a predetermined pretreatment on the substrate before plating the substrate;
A post-processing section that performs predetermined post-processing on the plated substrate;
6. A substrate processing apparatus comprising: a processing liquid supply unit that supplies the processing liquid according to claim 1 to at least one of the pre-processing unit and the post-processing unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003343875A JP2005109362A (en) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Processing liquid, and substrate processing method and apparatus using processing liquid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003343875A JP2005109362A (en) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Processing liquid, and substrate processing method and apparatus using processing liquid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005109362A true JP2005109362A (en) | 2005-04-21 |
JP2005109362A5 JP2005109362A5 (en) | 2006-11-02 |
Family
ID=34537673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003343875A Pending JP2005109362A (en) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Processing liquid, and substrate processing method and apparatus using processing liquid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005109362A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007332445A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Ebara Corp | Electroless plating method and electroless plating apparatus |
JP2008038215A (en) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Ebara Corp | Substrate-treating method and substrate-treating apparatus |
-
2003
- 2003-10-01 JP JP2003343875A patent/JP2005109362A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007332445A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Ebara Corp | Electroless plating method and electroless plating apparatus |
JP2008038215A (en) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Ebara Corp | Substrate-treating method and substrate-treating apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4261931B2 (en) | Electroless plating apparatus and cleaning method after electroless plating | |
JP3979464B2 (en) | Electroless plating pretreatment apparatus and method | |
US6099662A (en) | Process for cleaning a semiconductor substrate after chemical-mechanical polishing | |
US7195548B1 (en) | Method and apparatus for post-CMP cleaning of a semiconductor work piece | |
JP5866227B2 (en) | Substrate cleaning method | |
TWI292184B (en) | Single wafer cleaning apparatus and cleaning method thereof | |
JP2003115474A (en) | Substrate processor and processing method | |
US20080017220A1 (en) | Apparatus for cleaning a substrate having metal interconnects | |
CN110223908B (en) | System and method for chemical mechanical polishing and cleaning | |
US20060144825A1 (en) | Dual reduced agents for barrier removal in chemical mechanical polishing | |
JP4127926B2 (en) | Polishing method | |
WO2018030254A1 (en) | Technique for substrate washing after chemical-mechanical planarization | |
KR101312571B1 (en) | Substrate brush scrubbing and proximity cleaning-drying sequence using compatible chemistries, and proximity substrate preparation sequence, and methods, apparatus, and systems for implementing the same | |
JP2017195416A (en) | Substrate processing apparatus | |
WO2017169539A1 (en) | Surface treatment composition, method for manufacturing surface treatment composition, surface treatment method, and method for manufacturing semiconductor substrate | |
US20070099426A1 (en) | Polishing method, polishing apparatus, and electrolytic polishing apparatus | |
US9941109B2 (en) | Surface treatment in a chemical mechanical process | |
US20040170766A1 (en) | Electroless plating method and device, and substrate processing method and apparatus | |
JP2007141926A (en) | Substrate processor and substrate processing method | |
JP3821709B2 (en) | Pretreatment method of electroless plating | |
JP4064132B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP6971676B2 (en) | Board processing equipment and board processing method | |
JP2005109362A (en) | Processing liquid, and substrate processing method and apparatus using processing liquid | |
JP3871613B2 (en) | Electroless plating apparatus and method | |
JP2010021353A (en) | Method of manufacturing semiconductor apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060919 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060919 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20090205 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20090407 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090804 |