JP5358929B2 - Cleaning device and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent Cu ion concentration in chemical of a chemical circulation type substrate cleaning treatment apparatus from increasing. <P>SOLUTION: In the cleaning treatment apparatus having a treatment chamber 1 for cleaning a substrate to be treated using the chemical 4 and a circulation mechanism for circulating the chemical 4, a metal plate 5 coming into contact with the chemical 4 and made of aluminum or aluminum alloy is detachably installed in the circulation mechanism or the treatment chamber. Cu ions in the chemical 4 are exchanged with Al of the metal plate 5 and Cu is deposited on a surface of the metal plate 5, so that the Cu ions in the chemical are removed. The metal plate 5 produces no dust and is inexpensive and easy to attach and detach, so the manufacturing cost is reducible. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、被処理基板を循環する薬液を用いて洗浄する洗浄処理装置及びかかる洗浄工程を有する半導体装置の製造方法に関し、とくに薬液中に溶解するCuイオン及びその他の有害イオンを除去することができる洗浄処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a cleaning apparatus for cleaning using a chemical that circulates a substrate to be processed, and a method for manufacturing a semiconductor device having such a cleaning process. In particular, Cu ions and other harmful ions dissolved in the chemical can be removed. The present invention relates to a cleaning processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device.

集積回路に代表される半導体装置の製造工程では、アルカリ系又は酸系の薬剤を用いた洗浄工程が頻繁になされる。例えば、ハロゲン系ガスによるプラズマエッチングによる配線のパターニング工程あるいはフッ酸系薬液を用いた絶縁膜のエッチング工程では、Cl又はFを含む反応生成物が基板上に形成された配線の上面又は側面に付着する。この基板を大気中に放置すると、これらの反応生成物は大気中の水分と反応して塩酸又はフッ酸を生成し、配線の腐蝕、即ちAl配線のコロージョンを引き起こす。かかる反応生成物に起因する配線の腐蝕を防止するため、反応生成物を薬液(例えば、剥離薬液)を用いて除去する洗浄工程が必要とされている。   In a manufacturing process of a semiconductor device typified by an integrated circuit, a cleaning process using an alkaline or acid chemical is frequently performed. For example, in a wiring patterning process using plasma etching with a halogen-based gas or an insulating film etching process using a hydrofluoric acid chemical solution, a reaction product containing Cl or F adheres to the upper surface or side surface of the wiring formed on the substrate. To do. When this substrate is left in the atmosphere, these reaction products react with moisture in the atmosphere to generate hydrochloric acid or hydrofluoric acid, causing corrosion of the wiring, that is, corrosion of the Al wiring. In order to prevent the corrosion of the wiring due to such a reaction product, a cleaning process for removing the reaction product using a chemical (for example, a stripping chemical) is required.

この反応生成物の洗浄工程に用いられる薬液は高価であるため、通常は薬液を循環して繰り返し使用する。以下、かかる薬液を循環させる循環機構を有する従来の洗浄処理装置を説明する。   Since the chemical solution used in the reaction product washing step is expensive, the chemical solution is usually circulated and used repeatedly. Hereinafter, a conventional cleaning apparatus having a circulation mechanism for circulating such a chemical solution will be described.

図5は従来の洗浄処理装置構成図であり、薬液循環型の洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。   FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional cleaning processing apparatus, and shows a main apparatus configuration of a chemical circulation type cleaning processing apparatus.

図5を参照して、従来の洗浄処理装置は、処理チャンバ1と、処理チャンバ1から排出される薬液4を循環させて再供給する循環機構とを備える。処理チャンバ1は、その内部に被処理基板(図示せず)を収納し、薬液4をシャワー状に散布して被処理基板に付着した反応生成物を剥離し洗浄する。   Referring to FIG. 5, the conventional cleaning processing apparatus includes a processing chamber 1 and a circulation mechanism that circulates and re-supplys the chemical solution 4 discharged from the processing chamber 1. The processing chamber 1 accommodates a substrate to be processed (not shown) therein, sprays the chemical solution 4 in a shower shape, and peels and cleans the reaction products attached to the substrate to be processed.

循環機構は、ポンプ2、薬液タンク3及びフィルタ6を備え、これらの装置2、3、6及び処理チャンバ1間を配管11により接続する。処理チャンバ1内で洗浄に用いられた薬液4は、処理チャンバ1からポンプにより薬液タンク3に送出される。さらに、薬液タンク3内の薬液4は、微小粒子を濾過するフィルタ6を通過して精製され、再び処理チャンバ1に送出される。この薬液4を循環させさて使用する循環型の洗浄処理装置では、高価な薬液4を繰り返し使用できるので、薬液4の購入及び廃棄のコストを大きく低減することができる。   The circulation mechanism includes a pump 2, a chemical solution tank 3, and a filter 6, and these devices 2, 3, 6 and the processing chamber 1 are connected by a pipe 11. The chemical solution 4 used for cleaning in the processing chamber 1 is sent from the processing chamber 1 to the chemical solution tank 3 by a pump. Furthermore, the chemical solution 4 in the chemical solution tank 3 is purified by passing through a filter 6 that filters fine particles, and is sent to the processing chamber 1 again. In the circulation-type cleaning processing apparatus that uses the chemical solution 4 while being circulated, the expensive chemical solution 4 can be used repeatedly, so that the cost of purchasing and discarding the chemical solution 4 can be greatly reduced.

しかし、かかる循環型の洗浄処理装置には、半導体装置の製造にとって有害な金属イオン、とくにCuイオンが蓄積し、半導体装置の信頼性を損ねるという問題がある。   However, such a circulation type cleaning apparatus has a problem that metal ions harmful to the manufacture of the semiconductor device, particularly Cu ions, accumulate, and the reliability of the semiconductor device is impaired.

即ち、半導体装置の配線には、通常、Al配線が用いられている。このAl配線は、エレクトロマイグレーションを防ぐため、Al−Cu合金が用いられる。或いは、エレクトロマイグレーションが危惧される配線にはCu配線を用い、残りをAl配線とすることもある。このようなCuを含む配線のパターニングにより生成した反応生成物には、多くのCuが含まれる。このため、反応生成物を剥離し洗浄するために用いられた薬液4には、反応生成物に含有されているCuが溶け込み、薬液4中にCuイオンとして溶解する。   That is, Al wiring is usually used for wiring of the semiconductor device. This Al wiring uses an Al—Cu alloy in order to prevent electromigration. Alternatively, a Cu wiring may be used for the wiring that is likely to undergo electromigration, and the remainder may be an Al wiring. The reaction product generated by patterning the wiring containing Cu includes a large amount of Cu. For this reason, Cu contained in the reaction product is dissolved in the chemical solution 4 used for peeling and washing the reaction product, and is dissolved as Cu ions in the chemical solution 4.

反応生成物の破片等の微粒子及び有機物は、循環機構内に設けられたフィルター6によりかなりの部分が除去される。しかし、フィルター6は金属イオンを捕捉しないので、洗浄工程ごとに薬液4中へ溶解する金属イオンが蓄積し、薬液4中の金属イオン濃度は洗浄工程の回数に応じて増加する。   A considerable portion of fine particles such as reaction product fragments and organic matter is removed by a filter 6 provided in the circulation mechanism. However, since the filter 6 does not capture metal ions, metal ions that dissolve in the chemical solution 4 accumulate in each cleaning step, and the metal ion concentration in the chemical solution 4 increases in accordance with the number of cleaning steps.

薬液4中の金属イオン濃度、例えばCuイオン濃度が高くなると、洗浄の際、その金属よりもイオン化傾向が大きなAl又はAl合金からなるAl配線に薬液4が接触したとき、Al配線中のAlが薬液4中に溶け込み、代わりに薬液4中のCuイオンがAl配線上に析出する。このようにAl配線上にAlよりもイオン化傾向が小さなCuが析出すると、Al配線と析出したCuとの間に局部電池が形成され、さらなるAl配線の溶出が進行し、Al配線が腐蝕されるいわゆるAlコロージョンが発生する。その結果、Al配線に狭窄部分が形成され、半導体装置の信頼性が損なわれる。かかる事情は、薬液中にAlよりイオン化傾向の小さな金属イオン、例えばCuの他、貴金属イオン、希土類金属イオンが溶解した場合も同様であり、同じようにこれらの金属がAl配線上に析出して局部電池を形成し、Al配線の腐蝕が進行する。(例えば、特許文献1参照。)。   When the metal ion concentration in the chemical solution 4, for example, the Cu ion concentration becomes high, when the chemical solution 4 comes into contact with the Al wiring made of Al or Al alloy having a larger ionization tendency than the metal during cleaning, the Al in the Al wiring is It dissolves in the chemical solution 4, and Cu ions in the chemical solution 4 are deposited on the Al wiring instead. Thus, when Cu having a lower ionization tendency than Al is deposited on the Al wiring, a local battery is formed between the Al wiring and the deposited Cu, further elution of the Al wiring proceeds, and the Al wiring is corroded. So-called Al corrosion occurs. As a result, a narrowed portion is formed in the Al wiring, and the reliability of the semiconductor device is impaired. This situation is the same when metal ions having a smaller ionization tendency than Al, such as Cu, are dissolved in the chemical solution, such as noble metal ions and rare earth metal ions. Similarly, these metals are deposited on the Al wiring. A local battery is formed, and corrosion of the Al wiring proceeds. (For example, refer to Patent Document 1).

上述した薬液4中のCuイオン濃度の上昇に起因するAl配線の腐蝕を防止するために、洗浄に用いられる薬液4中のCuイオン濃度を低減するCuトラップを循環機構内に備え、薬液4中に溶解するCuイオンを除去してCuイオン濃度の上昇を抑制する処理洗浄装置が考案されている。(例えば、特許文献2参照。)。   In order to prevent the corrosion of the Al wiring due to the increase of the Cu ion concentration in the chemical solution 4 described above, a Cu trap for reducing the Cu ion concentration in the chemical solution 4 used for cleaning is provided in the circulation mechanism. A treatment cleaning apparatus has been devised that removes Cu ions dissolved in the substrate and suppresses an increase in Cu ion concentration. (For example, refer to Patent Document 2).

図6は従来のCuトラップを有する洗浄処理装置構成図であり、薬液循環機構内にCuをトラップするカラムを備えた洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。   FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional cleaning processing apparatus having a Cu trap, and shows a main apparatus configuration of a cleaning processing apparatus including a column for trapping Cu in a chemical solution circulation mechanism.

図6を参照して、従来のCuトラップを有する洗浄処理装置では、図5を参照しつつ説明した従来の洗浄処理装置のフィルタ6に代えて、シリコン粒子7aが充填されたカラム7を備える。カラム7内を通過したCuイオンを含む薬液4は、シリコン粒子7aに接触してシリコン粒子7aからシリコンを溶出すると同時にシリコン粒子7a表面にCuを析出することで、薬液4中のCuイオン濃度を低下させる。従って、薬液4を循環させても薬液4中のCuイオン濃度が上昇しないので、Al配線上へのCuの析出が防止され、Al配線の腐蝕の進行が阻止される。   Referring to FIG. 6, the conventional cleaning apparatus having a Cu trap includes a column 7 filled with silicon particles 7a in place of the filter 6 of the conventional cleaning apparatus described with reference to FIG. The chemical solution 4 containing Cu ions that have passed through the column 7 comes into contact with the silicon particles 7a to elute silicon from the silicon particles 7a, and at the same time, Cu is deposited on the surface of the silicon particles 7a, so that the Cu ion concentration in the chemical solution 4 is reduced. Reduce. Therefore, even if the chemical solution 4 is circulated, the Cu ion concentration in the chemical solution 4 does not increase, so that the deposition of Cu on the Al wiring is prevented and the progress of corrosion of the Al wiring is prevented.

この従来のCuトラップを有する洗浄処理装置は、Cuトラップとしてシリコン粒子7aを用いる。その結果、薬液4中のSiイオン濃度が上昇する。しかし、薬液4中のSiイオンは半導体装置上、例えばAl配線上に析出せず、また、Siイオンが半導体装置の特性に悪影響を及ぼすこともないのでSiイオン濃度の上昇は何ら問題にならない。   This conventional cleaning apparatus having a Cu trap uses silicon particles 7a as the Cu trap. As a result, the Si ion concentration in the chemical solution 4 increases. However, since the Si ions in the chemical solution 4 do not precipitate on the semiconductor device, for example, on the Al wiring, and the Si ions do not adversely affect the characteristics of the semiconductor device, the increase in the Si ion concentration is not a problem.

しかし、シリコン粒子7aは脆く破壊しやすく、カラム7内で互いに擦れて微細なシリコン破片を発生することがある。このシリコン破片が薬液4中に混入し、洗浄されるべき被処理基板の表面に付着して半導体装置の欠陥を生じるおそれがある。さらに、微粒子を除去するフィルター6を併用する場合、シリコン破片は微粒子を除去するフィルターの目詰りを促進しフィルターの交換時期を早めるので製造コストが上昇する。
特開2002−110616号公報 特開平06−279005号公報
However, the silicon particles 7a are brittle and easily broken, and may rub against each other in the column 7 to generate fine silicon fragments. There is a possibility that this silicon fragment mixes in the chemical solution 4 and adheres to the surface of the substrate to be cleaned to cause a defect in the semiconductor device. Further, when the filter 6 for removing fine particles is used in combination, the silicon debris promotes clogging of the filter for removing fine particles and accelerates the replacement time of the filter, so that the manufacturing cost increases.
JP 2002-110616 A Japanese Patent Laid-Open No. 06-279005

上述したように、洗浄用の薬液を微粒子を除去するフィルターを介して循環させて被処理基板を洗浄する洗浄処理装置では、洗浄により薬液中に金属イオン、例えばCuイオンが溶解し蓄積するため、薬液中の金属イオン濃度が上昇する。その結果、薬液に接触する被処理基板のAl配線上に金属、例えばCuが析出し、金属とAl配線間に局部電池を形成してAl配線の腐蝕を引き起こすという問題がある。   As described above, in a cleaning processing apparatus for cleaning a substrate to be processed by circulating a cleaning chemical through a filter that removes fine particles, metal ions such as Cu ions are dissolved and accumulated in the chemical by the cleaning. The metal ion concentration in the chemical increases. As a result, there is a problem that a metal, for example, Cu is deposited on the Al wiring of the substrate to be processed which comes into contact with the chemical solution, and a local battery is formed between the metal and the Al wiring to cause corrosion of the Al wiring.

薬液中の金属イオン、例えばCuイオンを、薬液をシリコン粒子が充填されたカラムを通すことで除去する従来のCuトラップを有する洗浄処理装置では、薬液中にシリコン粒子の微細な破片が混入しやすく、半導体装置の欠陥を招来するあるいはフィルターを用いる場合はフィルターの交換時期を早めコスト上昇につながるという問題がある。またシリコン粒子の交換はカラムごと交換するので、洗浄処理を中断するか又は2台のカラムを交替で使用しなければならず、コスト上昇を招く。   In a conventional cleaning apparatus having a Cu trap that removes metal ions such as Cu ions in a chemical solution by passing the chemical solution through a column filled with silicon particles, fine particles of silicon particles are likely to be mixed into the chemical solution. In the case of using a filter or causing a defect in the semiconductor device, there is a problem that the replacement time of the filter is advanced and the cost is increased. Further, since the silicon particles are exchanged for each column, the washing process must be interrupted or two columns must be used alternately, resulting in an increase in cost.

本発明は、洗浄用の薬液を循環して使用する被処理基板の洗浄処理装置において、低価格の装置を用いて、半導体装置の特性に悪影響を及ぼす薬液中の金属イオン(例えばCuイオン)の濃度上昇を抑制し、かつ、溶液中への微粒子の混入を回避することができる洗浄処理装置を提供することを目的とする。   According to the present invention, in a cleaning apparatus for a substrate to be processed that circulates and uses a chemical for cleaning, a low-cost apparatus is used to detect metal ions (for example, Cu ions) in the chemical that adversely affect the characteristics of the semiconductor device. It is an object of the present invention to provide a cleaning apparatus that can suppress an increase in concentration and can avoid the mixing of fine particles into a solution.

上述の課題を解決するための本発明の第1の構成は、表面にAl−Cu合金配線が形成されている被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、薬液の循環機構とを有する洗浄処理装置において、循環機構又は処理チャンバ内に、薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有する。
複数の金属板を用いる場合、複数枚の金属板を貫通する軸棒に、金属板が前記薬液の通流方向に対してその板面が平行になるように固定される構造とすることできる。この構造では、複数膜の金属板を同時に取り付け又は取り外すことができ、取り扱いが容易である。
さらに、金属板の表面積を大きくするために、金属板を屈曲した板、例えば波状の板、上下方向(板の表裏方向)に凹凸のエンボス加工がされた板とすることができる。
A first configuration of the present invention for solving the above-described problem includes a processing chamber for cleaning a substrate to be processed, on which an Al—Cu alloy wiring is formed , using a chemical solution, and a chemical solution circulation mechanism. In a cleaning processing apparatus, a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy that comes into contact with a chemical solution is provided in a circulation mechanism or a processing chamber.
When using a some metal plate, it can be set as the structure where a metal plate is fixed to the shaft rod which penetrates a some metal plate so that the plate surface may become parallel with respect to the flow direction of the said chemical | medical solution. In this structure, a plurality of metal plates can be attached or detached simultaneously, and handling is easy.
Furthermore, in order to increase the surface area of the metal plate, a plate obtained by bending the metal plate, for example, a corrugated plate, or a plate that is embossed with protrusions and depressions in the vertical direction (front and back direction of the plate) can be used.

本第1の構成では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を備え、この金属板が循環している薬液に接触している。このため、薬液中に溶解しているAlよりもイオン化傾向が小さな金属イオンは金属板表面に析出し、溶液中の金属イオン濃度の上昇が抑制される。従って、薬液中の金属イオン濃度が常に低濃度に維持されるので、Alよりもイオン化傾向が小さな金属のAl配線上への析出が抑止され、信頼性の高い被処理基板、さらにはかかる被処理基板を用いた信頼性の高い半導体装置が製造される。   In this 1st structure, the metal plate which consists of aluminum or aluminum alloy is provided, and this metal plate is contacting the chemical | medical solution which is circulating. For this reason, metal ions having a smaller ionization tendency than Al dissolved in the chemical solution are deposited on the surface of the metal plate, and an increase in the metal ion concentration in the solution is suppressed. Therefore, since the metal ion concentration in the chemical solution is always maintained at a low concentration, the deposition on the Al wiring of the metal having a smaller ionization tendency than that of Al is suppressed, and the substrate to be processed with high reliability, and further such a substrate to be processed. A highly reliable semiconductor device using a substrate is manufactured.

また、金属板はAl又はAl合金からなるので、安価に製造することができる。また、金属板を薬液中に昇降させることで、洗浄工程中でも金属板を容易に交換することができる。さらに、板状なので、粒子を詰めたカラムのように、微細な破片が溶液中に混入することもない。このため、粒子を詰めたカラムを用いた場合と比較して、微粒子を捕捉するフィルターの交換期間が長くなり、洗浄処理装置の維持費用を少なくすることができる。なお、金属板からはAlイオンが薬液中に融けだし薬液中のAlイオン濃度が上昇する。しかし、Alイオンは半導体装置の特性に大きな悪影響を与えないので、通常は無視することができる。また、薬液中への不純物の溶解を最小にするために、金属板は添加元素を含まない純Al板とすることが望ましい。   Moreover, since a metal plate consists of Al or Al alloy, it can be manufactured cheaply. Further, by moving the metal plate up and down in the chemical solution, the metal plate can be easily replaced even during the cleaning process. Furthermore, since it is plate-shaped, fine fragments are not mixed in the solution unlike a column packed with particles. For this reason, compared with the case where the column packed with particle | grains is used, the exchange period of the filter which capture | acquires microparticles | fine-particles becomes long, and the maintenance cost of a washing | cleaning processing apparatus can be reduced. Note that Al ions melt from the metal plate into the chemical solution, and the concentration of Al ions in the chemical solution increases. However, since Al ions do not have a significant adverse effect on the characteristics of the semiconductor device, they can usually be ignored. In order to minimize the dissolution of impurities in the chemical solution, it is desirable that the metal plate be a pure Al plate that does not contain an additive element.

この本第1の構成の洗浄処理装置を用いることにより、Al配線の腐蝕を引き起こすAlよりもイオン化傾向が小さな金属イオン、例えばCuイオンを効果的に薬液中から除去することができる。また、半導体装置の電極等に使用される希土類元素及び貴金属元素も除去される。このため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。以下、本明細書では、「金属イオン」をAlよりもイオン化傾向が小さな金属の金属イオンの意味で用いる。   By using the cleaning apparatus of the first configuration, metal ions having a smaller ionization tendency than Al causing corrosion of Al wiring, for example, Cu ions can be effectively removed from the chemical solution. In addition, rare earth elements and noble metal elements used for electrodes of semiconductor devices are also removed. For this reason, a highly reliable semiconductor device can be manufactured. Hereinafter, in this specification, “metal ion” is used to mean a metal ion of a metal having a smaller ionization tendency than Al.

上記金属板が薬液と接触する面積を大きくして薬液中の金属イオンを速やかに除去する観点から、上記金属板を複数枚用いることが好ましい。このように金属板の表面積を大きくすると、金属板の交換期間が延長するという利点も生ずる。即ち、金属板の表面には金属が析出し、遂にはそのかなりの面積が析出した金属で覆われる。この析出金属の被覆面積が大きくなり金属板の表出面積が小さくなると金属イオンの除去速度が低下して、薬液中の金属イオン濃度が上昇してしまう。その以前に、金属板を新たなものと交換しなければならない。金属板の総表面積が大きいと、多量の金属が析出してもなお金属板の表出面積は大きいから、交換時期は大幅に延長される。   It is preferable to use a plurality of the metal plates from the viewpoint of increasing the area where the metal plate is in contact with the chemical solution and quickly removing metal ions in the chemical solution. Thus, when the surface area of a metal plate is enlarged, the advantage that the replacement period of a metal plate is extended also arises. That is, metal is deposited on the surface of the metal plate, and finally, a considerable area is covered with the deposited metal. When the coating area of the deposited metal is increased and the exposed area of the metal plate is decreased, the removal rate of metal ions is decreased, and the concentration of metal ions in the chemical solution is increased. Before that, the metal plate must be replaced with a new one. If the total surface area of the metal plate is large, even if a large amount of metal is deposited, the exposed area of the metal plate is still large, so the replacement time is greatly extended.

上述した金属板は、薬液中に浸漬される、又は薬液を注ぎかけられるように保持される。例えば、金属板は、薬液循環機構を構成する薬液タンク内の薬液中に浸漬される。あるいは洗浄処理装置内の薬液溜内の薬液に浸漬される。浸漬せず薬液をシャワー状に注いでもよい。さらに、金属板を薬液循環機構の一部、例えば薬液を循環する配管内に設けることもできる。   The metal plate described above is held so as to be immersed in the chemical solution or poured into the chemical solution. For example, the metal plate is immersed in a chemical solution in a chemical solution tank that constitutes a chemical solution circulation mechanism. Or it is immersed in the chemical | medical solution in the chemical | medical solution reservoir in a washing | cleaning processing apparatus. The chemical solution may be poured in a shower form without being immersed. Further, the metal plate can be provided in a part of the chemical solution circulation mechanism, for example, in a pipe for circulating the chemical solution.

この金属板は、交換が容易なように着脱自在に設置することが好ましい。複数の金属板が一体構造をなす場合は、交換作業が迅速かつ容易に行なわれるように、その一体構造ごと交換することが望ましい。複数の金属板がそれぞれ分離して設置される場合は、任意の1枚の金属板を交換することもできる。このように1枚づづ交換することで、金属板の露出面積を常に所定面積以上に保持し、薬液中の金属イオン濃度の上限を確実に制限することがてきる。   It is preferable that the metal plate is detachably installed so that it can be easily replaced. When a plurality of metal plates form an integral structure, it is desirable to replace the entire integral structure so that the replacement work can be performed quickly and easily. When a plurality of metal plates are separately installed, any one metal plate can be exchanged. By exchanging one by one in this way, the exposed area of the metal plate can always be kept at a predetermined area or more, and the upper limit of the metal ion concentration in the chemical solution can be surely limited.

本発明の第2の構成は、薬液を循環させつつ、表面にAl−Cu合金配線が形成されている被処理基板を薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法として構成する。
複数の金属板を用いる場合、複数枚の金属板を貫通する軸棒に、金属板が前記薬液の通流方向に対してその板面が平行になるように固定される構造とすることできる。この構造では、複数膜の金属板を同時に取り付け又は取り外すことができ、取り扱いが容易である。
さらに、金属板の表面積を大きくするために、金属板を屈曲した板、例えば波状の板、上下方向(板の表裏方向)に凹凸のエンボス加工がされた板とすることができる。
According to a second configuration of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method including a step of cleaning a substrate to be processed, on which an Al—Cu alloy wiring is formed , using a chemical solution while circulating the chemical solution. Alternatively, the method includes a step of contacting a metal plate made of an aluminum alloy.
When using a some metal plate, it can be set as the structure where a metal plate is fixed to the shaft rod which penetrates a some metal plate so that the plate surface may become parallel with respect to the flow direction of the said chemical | medical solution. In this structure, a plurality of metal plates can be attached or detached simultaneously, and handling is easy.
Furthermore, in order to increase the surface area of the metal plate, a plate obtained by bending the metal plate, for example, a corrugated plate, or a plate that is embossed with protrusions and depressions in the vertical direction (front and back direction of the plate) can be used.

上述した第1の構成と同様に、本第2の構成では、循環して使用する薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる。このとき、金属板からAlが薬液に溶解し、同時に薬液中の金属イオン、例えばCuイオンが金属板表面に析出する。この結果、薬液中の金属イオン濃度が減少し、薬液中の金属イオン濃度の上昇が抑制される。このため、被処理基板上に形成されたAl配線への金属の析出が抑制され、信頼性の高い半導体装置が製造される。   Similar to the first configuration described above, in the second configuration, a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy is brought into contact with the chemical solution to be circulated. At this time, Al dissolves in the chemical solution from the metal plate, and at the same time, metal ions in the chemical solution, such as Cu ions, are deposited on the surface of the metal plate. As a result, the metal ion concentration in the chemical solution decreases, and the increase in the metal ion concentration in the chemical solution is suppressed. Therefore, metal deposition on the Al wiring formed on the substrate to be processed is suppressed, and a highly reliable semiconductor device is manufactured.

本発明によれば、循環して基板洗浄に用いられる薬液中の、Alよりもイオン化傾向が小さな金属イオン濃度の上昇が抑制されるから、基板上に形成されたAl配線への金属の析出が防止され、Al配線の腐蝕を回避することができる。   According to the present invention, since the increase in the metal ion concentration, which is less ionized than Al in the chemical solution that is circulated and used for substrate cleaning, is suppressed, the metal is deposited on the Al wiring formed on the substrate. Thus, corrosion of the Al wiring can be avoided.

本発明の第1実施形態は、一体の複数金属板を用いた洗浄処理装置に関する。なお、この第1実施形態の洗浄処理装置は、半導体装置の製造装置として構成されている。   1st Embodiment of this invention is related with the washing | cleaning processing apparatus using the integral several metal plate. The cleaning apparatus of the first embodiment is configured as a semiconductor device manufacturing apparatus.

図1は本発明の第1実施形態洗浄処理装置構成図であり、薬液を循環して使用する洗浄処理装置の主要な装置構成を表している。図2は本発明の第1実施形態金属板斜視図であり、一体化された複数金属板の構造とその金属板が収容される薬液タンクとを表している。   FIG. 1 is a configuration diagram of a cleaning processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and shows a main apparatus configuration of a cleaning processing apparatus that circulates and uses a chemical solution. FIG. 2 is a perspective view of a metal plate according to the first embodiment of the present invention, showing an integrated structure of a plurality of metal plates and a chemical tank that stores the metal plates.

図1を参照して、本発明の第1実施形態に使用された洗浄処理装置は、被処理基板である半導体基板を収容し、薬液4を用いて基板を洗浄するための処理チャンバ1と、薬液4を循環させる循環機構とを備える。   With reference to FIG. 1, the cleaning processing apparatus used in the first embodiment of the present invention accommodates a semiconductor substrate which is a substrate to be processed, and a processing chamber 1 for cleaning the substrate using a chemical solution 4, A circulation mechanism for circulating the chemical solution 4.

処理チャンバ1は、処理チャンバ1内に収容された25枚の直径8インチの半導体基板(ウエーハ)へ薬液4をシャワー状に注ぎかけ、25枚の半導体基板を同時に洗浄することができる。 この半導体基板は、集積回路を構成するAl配線(正確にはAl−Cu配線)の形成工程途中にあり、表面に堆積されたAl−Cu合金薄膜をCl含有ガスを用いた反応性イオンエッチングによりパターニングした直後のものである。この反応性イオンエッチングにより、半導体基板表面、とくにAl配線の上面及び側面に反応生成物が付着する。   The processing chamber 1 can wash the 25 semiconductor substrates simultaneously by pouring the chemical solution 4 into 25 semiconductor substrates (wafers) having a diameter of 8 inches accommodated in the processing chamber 1 in a shower shape. This semiconductor substrate is in the process of forming Al wiring (more precisely, Al-Cu wiring) constituting an integrated circuit, and an Al-Cu alloy thin film deposited on the surface is subjected to reactive ion etching using a Cl-containing gas. Immediately after patterning. By this reactive ion etching, reaction products adhere to the surface of the semiconductor substrate, particularly the upper surface and side surfaces of the Al wiring.

処理チャンバ1内での洗浄処理は半導体装置の製造に使用される周知の洗浄処理装置であり、半導体基板に付着した反応生成物を薬液、例えば剥離液をシャワー状に注ぎかけて除去する。この洗浄処理用の薬液として、モノエタノールアミンとヒドロキシルアミンを含む周知のアルカリ性剥離液(例えば、アシュランド・スペシャルティ・ケミカル社の商品名アシュランド−ACT)あるいは周知の酸性剥離液を用いた。   The cleaning process in the processing chamber 1 is a well-known cleaning processing apparatus used for manufacturing a semiconductor device, and a reaction product adhering to the semiconductor substrate is removed by pouring a chemical solution such as a stripping solution in a shower shape. As the chemical solution for the cleaning treatment, a known alkaline stripping solution containing monoethanolamine and hydroxylamine (for example, Ashland-ACT, trade name of Ashland Specialty Chemical Co.) or a known acidic stripping solution was used.

処理チャンバ1へは毎分4リットル(4l/分)の薬液4が供給され、同量の薬液4が処理チャンバから排出される。なお、処理チャンバ1内には、例えば15リットルの薬液4が停留する。もちろん、処理チャンバの構造により停留する薬液4量を減少することもできる。   The processing chamber 1 is supplied with 4 liters (4 l / min) of the chemical solution 4 per minute, and the same amount of the chemical solution 4 is discharged from the processing chamber. In the processing chamber 1, for example, 15 liters of the chemical solution 4 is stopped. Of course, the amount of the chemical solution 4 retained can be reduced depending on the structure of the processing chamber.

薬液4の循環機構は、ポンプ2、薬液タンク3及びフィルター6と、それらの装置間を接続する配管11とを備える。この配管11の両端は処理チャンバに接続されており、薬液4はその一端から処理チャンバ1内に供給され、他端から排出された薬液4が回収される。   The circulation mechanism of the chemical solution 4 includes a pump 2, a chemical solution tank 3, a filter 6, and a pipe 11 that connects these devices. Both ends of the pipe 11 are connected to the processing chamber. The chemical solution 4 is supplied from one end into the processing chamber 1 and the chemical solution 4 discharged from the other end is collected.

洗浄処理に使用された薬液4は、処理チャンバ1に接続する配管11(図1の処理チャンバの紙面下方に接続する配管11)に回収され、ポンプ2により薬液タンク3に送られる。   The chemical solution 4 used for the cleaning process is collected in a pipe 11 connected to the processing chamber 1 (a pipe 11 connected to the lower side of the paper of the processing chamber in FIG. 1) and sent to the chemical tank 3 by the pump 2.

薬液タンク3内には純AlからなるAl板5が配置されている。このAl板5は、薬液タンク3内に満たされた約30リットルの薬液4中に浸漬される。このとき、薬液4中に溶解していたAlよりもイオン化傾向の小さな金属イオン、例えばCuイオンは、Al板5の表面に析出し薬液4中から除去される。同時に、Al板からAlが薬液中に溶け出すので、Al板5は腐蝕されて薄くなる。   An Al plate 5 made of pure Al is disposed in the chemical liquid tank 3. The Al plate 5 is immersed in about 30 liters of the chemical solution 4 filled in the chemical solution tank 3. At this time, metal ions having a smaller ionization tendency than Al dissolved in the chemical solution 4, such as Cu ions, are deposited on the surface of the Al plate 5 and removed from the chemical solution 4. At the same time, Al melts into the chemical solution from the Al plate, so that the Al plate 5 is corroded and thinned.

薬液タンク3中で金属イオンが除去された薬液4は、配管11を通りフィルター6へ送出される。このフィルター6は、薬液4中に混入した塵埃、その他の固形物を除去する。例えば、反応性イオンエッチングにより半導体基板表面に付着した反応生成物が、薬液処理工程で剥離して薬液4中に混入して塵埃となった場合、かかる塵埃(多くは有機物を含む)はフィルター6により除去される。   The chemical solution 4 from which the metal ions have been removed in the chemical solution tank 3 is sent to the filter 6 through the pipe 11. The filter 6 removes dust and other solid matters mixed in the chemical solution 4. For example, when a reaction product adhering to the surface of the semiconductor substrate by reactive ion etching is separated in the chemical treatment process and mixed into the chemical solution 4 to become dust, such dust (mostly containing organic matter) is filtered out. Is removed.

一方、薬液タンク3から送出される薬液4中の金属イオン濃度は低いから、フィルター6により固形物が除去された薬液4は、金属イオン濃度が低くかつ固形物(例えば有機物)も少ない。   On the other hand, since the metal ion concentration in the chemical liquid 4 delivered from the chemical liquid tank 3 is low, the chemical liquid 4 from which the solid matter is removed by the filter 6 has a low metal ion concentration and a small amount of solid matter (for example, organic matter).

フィルター6を通過した薬液4は、配管11を通り処理チャンバ1に送られる。そして、上述したように、基板にシャワー状に注ぎかけられて基板を洗浄する。このように、薬液は、処理チャンバ1、ポンプ2、薬液タンク3及びフィルター6を循環し、再び処理チャンバ1に戻される。   The chemical solution 4 that has passed through the filter 6 is sent to the processing chamber 1 through the pipe 11. Then, as described above, the substrate is washed in a shower-like manner. In this way, the chemical liquid circulates through the processing chamber 1, the pump 2, the chemical liquid tank 3 and the filter 6 and is returned to the processing chamber 1 again.

図2は本発明の第1実施形態金属板斜視図であり、薬液タンク3内に浸漬される金属板5の構造を表している。   FIG. 2 is a perspective view of the metal plate according to the first embodiment of the present invention, and shows the structure of the metal plate 5 immersed in the chemical tank 3.

図2を参照して、6枚のAl板5(金属板)が軸棒5aに固定されている。Al板5は不純物が少ない純Alからなり、例えば厚さ1mm、一辺が10cmの正方形の板である。Al板5は、使用中に腐蝕されて薄くなるので、使用期間の終期にも強度を保持できるだけの厚さ、例えば0.5mm以上の厚さとすることが好ましい。薄すぎると腐蝕孔ができ、Al板5から破片が薬液4中に混入するおそれがある。厚すぎると無用にAl板のコストが上昇する。このため、0.5mm〜2mmの厚さとすることが好ましく、さらに0.5〜1mmの厚さとすることがより望ましい。なお、腐蝕量はAl板の表面積に依存するので、Al板の厚さも表面積を加味して決定される。   Referring to FIG. 2, six Al plates 5 (metal plates) are fixed to shaft rod 5a. The Al plate 5 is made of pure Al with few impurities, and is, for example, a square plate having a thickness of 1 mm and a side of 10 cm. Since the Al plate 5 is corroded and thinned during use, it is preferable to have a thickness that can maintain strength even at the end of the use period, for example, a thickness of 0.5 mm or more. If it is too thin, corrosion holes are formed, and fragments from the Al plate 5 may be mixed in the chemical solution 4. If it is too thick, the cost of the Al plate increases unnecessarily. For this reason, it is preferable to set it as the thickness of 0.5 mm-2 mm, and it is more desirable to set it as the thickness of 0.5-1 mm further. Since the amount of corrosion depends on the surface area of the Al plate, the thickness of the Al plate is also determined in consideration of the surface area.

軸棒5aは、例えば直径5mmの純Alの円柱からなり、Al板5の中心に開設された円形の穴に嵌挿されて、Al板5を軸棒5aに垂直に固定する。従って、6枚のAl板5は、軸棒5aに垂直に固定され、互いに平行に保持される。   The shaft bar 5a is made of, for example, a pure Al cylinder having a diameter of 5 mm, and is fitted into a circular hole formed in the center of the Al plate 5 to fix the Al plate 5 vertically to the shaft bar 5a. Accordingly, the six Al plates 5 are fixed perpendicularly to the shaft bar 5a and held parallel to each other.

薬液タンク3は、上面に蓋を有する内面がテフロン(登録商標)加工された直方体の箱であり、薬液タンク3の対面する側壁3bに、それぞれ薬液タンク3内に薬液4を導入する導入口配管11aと薬液を送出する導出口配管11bが接続されている。また、導入口配管11a又は導出口配管11bが接続している側壁3bと直交して対向する側壁3c内面に、軸棒5aを水平に支持する支持具3aが取り付けられる。   The chemical liquid tank 3 is a rectangular parallelepiped box whose inner surface has a lid on which an inner surface is processed with Teflon (registered trademark). 11a and the outlet port piping 11b which sends out a chemical | medical solution are connected. A support 3a for horizontally supporting the shaft rod 5a is attached to the inner surface of the side wall 3c that is orthogonal to and opposite to the side wall 3b to which the inlet port pipe 11a or the outlet port pipe 11b is connected.

軸棒5aに固定されたAl板5は、薬液タンク3内に降下され、軸棒5aの両端が支持具3aにより水平に支持されるように薬液タンク3内に保持される。このとき、Al板5の板面(表裏面)は、導入口配管11a又は導出口配管11bが接続する対向する側壁3bに対して直交する。従って、導入口配管11aから導出口配管11に流れる薬液タンク3内の水流に対して、Al板5の板面は平行になる。このため、水流の乱れが少なくなり、薬液タンク3を通過する薬液4がAl板に接触する機会を増やす。その結果、薬液4の循環が容易になり、かつ、十分に金属イオンが除去される。   The Al plate 5 fixed to the shaft rod 5a is lowered into the chemical solution tank 3, and is held in the chemical solution tank 3 so that both ends of the shaft rod 5a are supported horizontally by the support 3a. At this time, the plate surface (front and back surfaces) of the Al plate 5 is orthogonal to the opposing side wall 3b to which the inlet port pipe 11a or the outlet port pipe 11b is connected. Therefore, the plate surface of the Al plate 5 is parallel to the water flow in the chemical tank 3 flowing from the inlet port 11a to the outlet port 11. For this reason, the disturbance of the water flow is reduced, and the opportunity for the chemical solution 4 passing through the chemical solution tank 3 to contact the Al plate is increased. As a result, circulation of the chemical solution 4 is facilitated and metal ions are sufficiently removed.

薬液タンク3内の薬液4は、金属板5を完全に浸漬する液量とすることが、金属板5との接触面積を大きくするために望ましい。もちろん、一部が薬液4に接触するものであってもよい。   In order to increase the contact area with the metal plate 5, it is desirable that the chemical solution 4 in the chemical solution tank 3 has a liquid amount that completely immerses the metal plate 5. Of course, one part may contact the chemical | medical solution 4.

Al板5の表面積を増加するために、波形のAl板5あるいは表面を凹凸にエンボス加工を施したAl板5を用いることもできる。さらに、表面積の大きな形状、例えば冷却フィン状の形状を有するAl板5を用いることもできる。   In order to increase the surface area of the Al plate 5, it is also possible to use a corrugated Al plate 5 or an Al plate 5 whose surface is embossed with irregularities. Furthermore, an Al plate 5 having a large surface area, for example, a cooling fin shape, may be used.

図3は本発明の第1実施形態効果説明図であり、基板の洗浄処理回数と薬液中のCuイオン濃度との関係を表している。なお、図中1の直線イは本第1実施形態でのCuイオン濃度変化を表し、直線ロは図5を参照して説明した従来の洗浄処理装置を用いたときのCuイオン濃度変化を比較例として表している。   FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the first embodiment of the present invention, and shows the relationship between the number of substrate cleaning processes and the Cu ion concentration in the chemical solution. The straight line 1 in the figure represents the change in Cu ion concentration in the first embodiment, and the straight line B compares the change in Cu ion concentration when using the conventional cleaning apparatus described with reference to FIG. It is shown as an example.

ここで、本第1実施形態では上述したように、薬液タンク3及び処理チャンバ1内にそれぞれ30リットル及び15リットルの薬液4があり、これにポンプ2、カラム7及び配管内の薬液4を加えると、洗浄処理装置全体で略60リットルの薬液4が使用されており、毎分4リットル/分で循環している。また、1回の洗浄処理で同時に25枚の基板を洗浄した。この洗浄処理は各回あたり、約15分間とした。   Here, in the first embodiment, as described above, there are 30 liters and 15 liters of the chemical solution 4 in the chemical solution tank 3 and the processing chamber 1, respectively, and the chemical solution 4 in the pump 2, the column 7 and the piping is added thereto. And about 60 liters of chemical | medical solution 4 is used with the whole washing | cleaning processing apparatus, and it circulates at 4 liters / min / min. In addition, 25 substrates were simultaneously cleaned by one cleaning process. This washing process was performed for about 15 minutes each time.

比較例として図3中の直線ロに示す従来の洗浄処理装置の結果は、洗浄処理装置を、金属板5(Al板5)がないことを除き、処理チャンバ1、ポンプ2、薬液タンク3、フィルター6及び配管11は第1実施形態と同様とし、さらに、半導体基板の洗浄処理を、使用された薬液4量及び薬液4の循環速度も第1実施形態と同一の条件下で実施した結果である。   As a comparative example, the result of the conventional cleaning processing apparatus shown by a straight line B in FIG. 3 is that the cleaning processing apparatus is the processing chamber 1, the pump 2, the chemical tank 3, The filter 6 and the piping 11 are the same as those in the first embodiment, and further, the cleaning process of the semiconductor substrate is performed under the same conditions as in the first embodiment with respect to the amount of the used chemical solution 4 and the circulation speed of the chemical solution 4. is there.

図3の直線イを参照して、本第1実施形態では、洗浄処理回数が130回に達しても薬液4中のCuイオン濃度の上昇は測定されない。これに対して、従来の処理装置による比較例の洗浄処理では、洗浄処理回数に比例して薬液4中のCuイオン濃度が上昇し、洗浄処理回数が130回では100ppm近くに達する。   Referring to the straight line A in FIG. 3, in the first embodiment, even if the number of cleaning treatments reaches 130, the increase in the Cu ion concentration in the chemical solution 4 is not measured. In contrast, in the cleaning process of the comparative example using the conventional processing apparatus, the Cu ion concentration in the chemical solution 4 increases in proportion to the number of cleaning processes, and reaches nearly 100 ppm when the number of cleaning processes is 130.

次いで、本第1実施形態及び従来の洗浄処理装置を用いた比較例において、半導体基板上に形成されたAl配線上へのCuの析出の有無を観測した。その結果、本第1実施形態では洗浄処理回数が300回を超えても、Al配線上へのCu析出は観測されなかった。一方、従来の洗浄処理装置を用いた比較例では、洗浄処理回数が略95回を超えるとAl配線上へのCu析出が観測された。このCu析出が観測されたときの薬液4中のCuイオン濃度は70ppmであった。この事実は、薬液4中のCuイオン濃度が70ppmを超えるとAl配線上へのCu析出が起こることを示している。また、本第1実施形態では、Cu濃度の上昇が強く抑制されるので、Al配線上へのCu析出が防止されたことを示唆している。   Next, in the comparative example using the first embodiment and the conventional cleaning apparatus, the presence or absence of Cu deposition on the Al wiring formed on the semiconductor substrate was observed. As a result, in the first embodiment, Cu deposition on the Al wiring was not observed even when the number of cleaning treatments exceeded 300. On the other hand, in the comparative example using the conventional cleaning processing apparatus, Cu deposition on the Al wiring was observed when the number of cleaning processing exceeded approximately 95 times. The Cu ion concentration in the chemical solution 4 when this Cu precipitation was observed was 70 ppm. This fact indicates that Cu deposition on the Al wiring occurs when the Cu ion concentration in the chemical solution 4 exceeds 70 ppm. Further, in the first embodiment, the increase in Cu concentration is strongly suppressed, suggesting that Cu deposition on the Al wiring is prevented.

このように、Al配線上へのCu析出を防止するには、薬液4中の金属イオン濃度(例えば、Cuイオン濃度)を70ppm未満に制御しなければならない。従って、Al配線上へのCu析出を防止するには、従来の洗浄処理装置を用いた比較例では、洗浄処理回数が95回未満で、実施際には余裕を見て60回程度で薬液4全体を新たな薬液4と入れ替える必要がある。   Thus, in order to prevent Cu deposition on the Al wiring, the metal ion concentration (for example, Cu ion concentration) in the chemical solution 4 must be controlled to be less than 70 ppm. Therefore, in order to prevent Cu deposition on the Al wiring, in the comparative example using the conventional cleaning processing apparatus, the number of cleaning processes is less than 95 times, and the chemical solution 4 can be used in about 60 times with a margin in the implementation. It is necessary to replace the whole with a new chemical solution 4.

一方、本第1実施形態では、通常の稼働状態では、Al配線上へのCu析出を生ずることなく洗浄処理を3〜6カ月間継続することができた。   On the other hand, in the first embodiment, in a normal operation state, the cleaning process can be continued for 3 to 6 months without causing Cu deposition on the Al wiring.

本第1実施形態では、洗浄処理回数の増加と共に、Al板5(金属板)の表面は析出したCuにより被覆され、Al板5の露出する表面積が徐々に減少する。このAl板5の露出する表面積が一定値を超えて小さくなると、Cuイオンの析出速度が洗浄処理により生ずるCuイオンの増加速度より遅くなり、その結果、薬液4中のCuイオン濃度は増加し始まる。Cuイオン濃度の増加は、さらなるAl板5の表面積の減少を加速するので、薬液4中のCuイオン濃度は急速に増加する。従って、Al板5を、Cuイオン濃度の急速な増加が始まったとき又はその前に交換することが望ましい。かかる交換時期は、Cuイオン濃度を観測することで又はAl板5へ析出したCuの被覆状態を観測することで知ることができる。   In the first embodiment, as the number of cleaning processes increases, the surface of the Al plate 5 (metal plate) is covered with deposited Cu, and the exposed surface area of the Al plate 5 gradually decreases. When the exposed surface area of the Al plate 5 becomes smaller than a certain value, the Cu ion deposition rate becomes slower than the Cu ion increase rate generated by the cleaning treatment, and as a result, the Cu ion concentration in the chemical solution 4 starts to increase. . Since the increase in the Cu ion concentration accelerates the further decrease in the surface area of the Al plate 5, the Cu ion concentration in the chemical solution 4 rapidly increases. Therefore, it is desirable to replace the Al plate 5 when or before the rapid increase of the Cu ion concentration begins. Such an exchange time can be known by observing the Cu ion concentration or observing the coating state of Cu deposited on the Al plate 5.

本発明の第2実施形態は、複数のAl板を1枚づつ交換可能とした洗浄処理装置に関する。上述した第1実施形態の軸棒5aに一体に固定されたAl板5は、軸棒5aを上下に昇降することで、着脱可能に薬液タンク3内に装着された。本第2実施形態では、Al板5を1枚ごとに着脱可能に薬液タンク3内に装着する。   The second embodiment of the present invention relates to a cleaning processing apparatus in which a plurality of Al plates can be replaced one by one. The Al plate 5 integrally fixed to the shaft rod 5a of the first embodiment described above was detachably mounted in the chemical liquid tank 3 by moving the shaft rod 5a up and down. In the second embodiment, the Al plate 5 is detachably mounted in the chemical tank 3 for each sheet.

図2は本発明の第2実施形態金属板構造図であり、1枚ごとに着脱可能に保持された金属板を表している。   FIG. 2 is a structural view of a metal plate according to a second embodiment of the present invention, and shows a metal plate held detachably for each sheet.

図2を参照して、本第2実施形態では、複数のAl板5(金属板)を、任意の一枚ごと薬液タンク3内の薬液4に浸漬及び取り出し可能に保持する。かかる保持機構は、例えば複数枚の半導体基板をほぼ垂直に保持する周知のウエーハホルダと同様の構造を有し、Al板5を半導体基板と同様に保持する保持具8を用いて実現することができる。なお、薬液タンク3及びその他の構成は、上記のAl板5及びその保持具8を除き第1実施形態と同様である。   With reference to FIG. 2, in this 2nd Embodiment, several Al plate 5 (metal plate) is hold | maintained so that immersion of any one sheet and the chemical | medical solution 4 in the chemical | medical solution tank 3 is possible. Such a holding mechanism has a structure similar to, for example, a known wafer holder that holds a plurality of semiconductor substrates substantially vertically, and can be realized by using a holder 8 that holds the Al plate 5 in the same manner as the semiconductor substrate. it can. The chemical tank 3 and other configurations are the same as those in the first embodiment except for the Al plate 5 and the holder 8 described above.

このような保持具8として、保持具8が薬液タンク3内に収容されたとき、上下にそれぞれ水平に保持される一対の横枠8a、8bを備え、Al板5を横枠8a、8bに形成された溝で支持するものを用いることができる。このとき、複数のAl板5は、ほぼ垂直に互いに平行に保持される。なお、Al板5の交換(保持具からの着脱)は、Al板5を薬液4中に浸漬したま、ピンセットを用いて選択した一枚のAl板5を取り出し、新しいAl板5を横枠8a、8bの溝に挿入して取り付ける。このように薬液4に浸漬したままAl板5を交換することができるので、交換のために洗浄処理を中断することがない。   As such a holder 8, when the holder 8 is accommodated in the chemical tank 3, the holder 8 includes a pair of horizontal frames 8 a and 8 b that are horizontally held vertically, and the Al plate 5 is attached to the horizontal frames 8 a and 8 b. What is supported by the formed groove | channel can be used. At this time, the plurality of Al plates 5 are held substantially parallel to each other. In addition, the replacement of the Al plate 5 (detachment from the holder) is performed by taking out the single Al plate 5 selected by using tweezers while the Al plate 5 is immersed in the chemical solution 4 and placing the new Al plate 5 in the horizontal frame. Insert it into the grooves 8a and 8b. Since the Al plate 5 can be replaced while being immersed in the chemical solution 4 in this way, the cleaning process is not interrupted for replacement.

本第2実施形態でのAl板5の交換は、薬液4中の金属イオン濃度が上昇し始めてから、Al配線上に析出する濃度、例えばCuイオン濃度では70ppm)まで上昇する間に行なう。金属イオン濃度が上昇し始めても、Al板5を交換することで複数のAl板5の総表面積が増加するので、金属イオン濃度の上昇が抑制される又は低減する。   The replacement of the Al plate 5 in the second embodiment is performed while the metal ion concentration in the chemical solution 4 starts to rise and then rises to a concentration deposited on the Al wiring, for example, 70 ppm for the Cu ion concentration. Even if the metal ion concentration starts to rise, the total surface area of the plurality of Al plates 5 is increased by replacing the Al plate 5, so that the rise of the metal ion concentration is suppressed or reduced.

本第2実施形態では、最初に7枚の厚さ1mm、辺長10cmの正方形のAl板5又は厚さ1mm、直径10cmの円板形のAl板5を薬液4に浸漬し、その後、0.5カ月ごとに1枚づつAl板5を順次交換した。このように1枚づつ交換すると、全ての複数Al板5を一時に交換する場合に起こる、複数Al板5の表出面積の急速な減少に起因する金属イオン濃度の急激な上昇を回避することができる。   In the second embodiment, first, seven Al plates 5 having a thickness of 1 mm and a side length of 10 cm or a disc-shaped Al plate 5 having a thickness of 1 mm and a diameter of 10 cm are immersed in the chemical solution 4, and then 0 The Al plate 5 was replaced one by one every 5 months. By exchanging one by one in this way, avoiding a rapid increase in metal ion concentration caused by a rapid decrease in the exposed area of the plurality of Al plates 5 that occurs when all the plurality of Al plates 5 are replaced at once. Can do.

なお、同時に交換するAl板の枚数は、1枚に限らず、複数枚、例えば2〜3枚とすることもできる。この場合、1枚づつの交換に比べて、交換時期を例えば2〜3倍に伸ばすことができる。   Note that the number of Al plates to be replaced at the same time is not limited to one, but may be a plurality of, for example, two to three. In this case, the replacement time can be extended by 2 to 3 times, for example, compared to the replacement one by one.

上記したように、本明細書には以下の付記記載の発明が開示されている。
(付記1)被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、前記薬液を循環させる循環機構とを有する洗浄処理装置において、
前記循環機構又は前記処理チャンバ内に、前記薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有することを特徴とする洗浄処理装置。
(付記2)複数の前記金属板を貫通する軸棒に、複数の前記金属板が互いに平行に固定されていることを特徴とする付記1記載の洗浄処理装置。
(付記3)前記金属板は、表面積を大きくするために屈曲した板とすることを特徴とする付記1又は2記載の洗浄処理装置。
(付記4)前記金属板は、着脱自在に設置されることを特徴とする付記1、2又は3記載の洗浄処理装置。
(付記5)複数の前記金属板を有し、
任意の前記金属板を着脱自在に設置したことを特徴とする付記1記載の洗浄処理装置。(付記6)薬液を循環させつつ、被処理基板を前記薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
As described above, the present invention disclosed in the following supplementary notes is disclosed in this specification.
(Supplementary note 1) In a cleaning processing apparatus having a processing chamber for cleaning a substrate to be processed using a chemical solution and a circulation mechanism for circulating the chemical solution,
A cleaning processing apparatus comprising a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy in contact with the chemical solution in the circulation mechanism or the processing chamber.
(Additional remark 2) The washing | cleaning processing apparatus of Additional remark 1 characterized by the several said metal plate being fixed mutually parallel to the shaft rod which penetrates the said several metal plate.
(Additional remark 3) The said metal plate is made into the board bent in order to enlarge a surface area, The washing | cleaning processing apparatus of Additional remark 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
(Additional remark 4) The said metal plate is detachably installed, The washing | cleaning processing apparatus of Additional remark 1, 2 or 3 characterized by the above-mentioned.
(Appendix 5) Having a plurality of the metal plates,
The cleaning processing apparatus according to appendix 1, wherein any metal plate is detachably installed. (Additional remark 6) In the manufacturing method of the semiconductor device which has the process of wash | cleaning a to-be-processed substrate using the said chemical | medical solution, circulating a chemical | medical solution,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: bringing a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy into contact with the chemical solution.

本発明をAl配線を有する半導体装置の洗浄処理工程に適用することで、Al配線の腐蝕が少ない信頼性の高い半導体装置を製造することができる。   By applying the present invention to a cleaning process of a semiconductor device having an Al wiring, a highly reliable semiconductor device with little corrosion of the Al wiring can be manufactured.

本発明の第1実施形態洗浄処理装置構成図1 is a block diagram of a cleaning apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態金属板斜視図Metal plate perspective view of the first embodiment of the present invention 本発明の第1実施形態効果説明図1st Embodiment effect explanatory drawing of this invention 本発明の第2実施形態金属板構造図Second Embodiment Metal Plate Structure Diagram of the Present Invention 従来の洗浄処理装置構成図Conventional cleaning equipment configuration diagram 従来のCuトラップを有する洗浄処理装置構成図Configuration diagram of a conventional cleaning apparatus having a Cu trap

符号の説明Explanation of symbols

1 処理チャンバ
2 ポンプ
3 薬液タンク
3a 支持具
3b、3c 側壁
4 薬液
5 Al板(金属板)
5a 軸棒
6 フィルター
7 カラム
7a シリコン粒子
8 保持具
8a、8b 横枠
11 配管
11a 導入口配管
11b 導出口配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Process chamber 2 Pump 3 Chemical solution tank 3a Support tool 3b, 3c Side wall 4 Chemical solution 5 Al plate (metal plate)
5a Shaft rod 6 Filter 7 Column 7a Silicon particles 8 Holder 8a, 8b Horizontal frame 11 Piping 11a Inlet port piping 11b Outlet port piping

Claims (4)

表面にAl−Cu合金配線が形成されている被処理基板を薬液を用いて洗浄する処理チャンバと、前記薬液を循環させる循環機構とを有する洗浄処理装置において、
前記循環機構又は前記処理チャンバ内に、前記薬液に接触するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を有し、
複数の前記金属板を貫通する軸棒に、複数の前記金属板が前記薬液の通流方向に対してその板面が平行になるように固定されていることを特徴とする洗浄処理装置。
In a cleaning processing apparatus having a processing chamber for cleaning a substrate to be processed on which Al—Cu alloy wiring is formed using a chemical solution, and a circulation mechanism for circulating the chemical solution,
In the circulation mechanism or the processing chamber, a metal plate made of aluminum or aluminum alloy that comes into contact with the chemical solution,
A cleaning apparatus, wherein a plurality of the metal plates are fixed to a shaft bar penetrating the plurality of metal plates so that the plate surfaces thereof are parallel to a flow direction of the chemical solution.
前記金属板は、表面積を大きくするために屈曲した板とすることを特徴とする請求項1に記載の洗浄処理装置。   The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the metal plate is a plate bent to increase the surface area. 前記金属板は、着脱自在に設置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の洗浄処理装置。 The metal plate, the cleaning apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it is installed detachably. 薬液を循環させつつ、表面にAl−Cu合金配線が形成されている被処理基板を前記薬液を用いて洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記薬液にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を接触させる工程を有し、
複数の前記金属板を貫通する軸棒に、複数の前記金属板が前記薬液の通流方向に対してその板面が平行になるように固定されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device, the method includes a step of cleaning a substrate to be processed having an Al-Cu alloy wiring formed on a surface using the chemical solution while circulating the chemical solution.
A step of bringing a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy into contact with the chemical solution;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of the metal plates are fixed to a shaft bar penetrating the plurality of metal plates so that the plate surfaces thereof are parallel to a flow direction of the chemical solution. .
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