KR101133821B1 - 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판 처리 방법은 금속층이 형성된 피처리 기판을 제 1 온도로 설정하고, 유기 화합물을 포함하는 처리 가스를 상기 금속층에 흡착시켜 금속착체를 형성하는 제 1 공정과, 상기 피처리 기판을 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 되도록 가열해서, 상기 금속착체를 승화시키는 제 2 공정을 갖는다.

Description

기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 {METHOD OF TREATING SUBSTRATE, PROCESS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE TREATING APARATUS AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 일반적으로 기판 처리 기술에 관한 것으로서, 특히 유기 화합물에 의해 기판 처리를 실행하는 기판 처리 방법, 해당 기판 처리 방법을 이용한 반도체 장치의 제조 방법, 유기 화합물에 의해 기판 처리를 실행하는 기판 처리 장치, 및 해당 기판 처리 장치를 동작시키는 프로그램이 기재된 기록 매체에 관한 것이다．
반도체 장치의 성능 향상에 수반하여, 고성능 반도체 장치의 배선 재료로서 저항값이 작은 Cu를 이용하는 것이 널리 보급되어 오고 있다. 그러나, Cu는 산화되기 쉬운 성질을 갖고 있기 때문에, 예를 들면 다마신(damascene)법에 의해서 Cu의 다층 배선 구조를 형성하는 공정에 있어서, 층간 절연막으로부터 노출된 Cu 배선이 산화되어 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 산화된 Cu를 환원에 의해 제거하기 위해, NH3나 H2 등의 환원성을 갖는 가스가 이용되는 경우가 있었다.
그러나, NH3나 H2를 이용한 경우에는 Cu의 환원 처리의 처리온도를 높게 할 필요가 있기 때문에, Cu 배선의 주위에 형성되어 있는 소위 Low-k재료로 이루어지는 층간 절연막에 데미지(damage)가 생길 우려가 있었다. 그 때문에, 예를 들면 포름산이나 초산 등의 카르본산을 기화해서 처리 가스로서 이용함으로써, Cu의 환원을 200℃ 정도의 저온에서 실행하는 것이 제안되고 있다.
그러나, 포름산이나 초산 등의 유기 화합물에 의한 환원 처리에서는 Cu의 일부는 금속 유기 화합물 착체(錯體)로서 승화(昇華)함으로써 에칭되는 경우가 있다. 또한, 승화된 금속 유기 화합물은 피처리 기판을 처리하는 처리 공간에서 열분해되고, 처리 공간을 구획하는 처리용기의 내벽면이나 피처리 기판을 유지하는 유지대 등의 처리용기 내부에 Cu가 부착되는 경우가 있다.
또한, 부착된 Cu는 재차 포름산이나 초산 등에 의해 에칭되어 피처리 기판에 재부착되어 버릴 우려가 있다. 이와 같이, Cu가 피처리 기판에 재부착되면, 제조되는 반도체 장치의 특성이 열화해 버릴 우려가 있다.
특허문헌 1: 일본국 특허 제3373499호
특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2006-216673호
비특허문헌1: David R. Lide(ed) CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th Edition
비특허문헌2: E. Mack et al., J. Am. Chem. Soc., 617, (1923)
본 발명에서는 상기의 문제를 해결한 신규이고 유용한 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 기록 매체를 제공하는 것을 통괄적 과제로 하고 있다.
본 발명의 구체적인 과제는 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 되는 기판 처리 방법과, 해당 기판 처리 방법을 이용한 반도체 장치의 제조 방법, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 되는 기판 처리 장치, 및 해당 기판 처리 장치를 동작시키는 프로그램이 기재된 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 관점에서는 상기의 과제를, 금속층이 형성된 피처리 기판을 제 1 온도로 설정하고, 유기 화합물을 포함하는 처리 가스를 상기 금속층에 흡착시켜 금속착체를 형성하는 제 1 공정과, 상기 피처리 기판을 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 되도록 가열하여, 상기 금속착체를 승화시키는 제 2 공정을 갖는 기판 처리 방법에 의해 해결한다.
여기서, 상기 유기 화합물을 포함하는 처리 가스에 의한 기판 처리 방법에 이용된 처리용기(챔버)를 상기 제 2 온도로 되도록 가열하여, 챔버내에 잔류하는 금속착체를 승화시키는 공정을 갖는 챔버 클리닝 방법을 실행해도 좋다.
해당 기판 처리 방법에 의하면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 챔버 클리닝을 실시함으로써, 상기 기판 처리의 청정도가 유지된다.
본 발명의 제 2 관점에서는 상기의 과제를, 금속 배선과 층간 절연막을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서, 상기 금속 배선이 형성된 피처리 기판을 제 1 온도로 설정하고, 유기 화합물을 포함하는 처리 가스를 상기 금속 배선에 흡착시켜 금속착체를 형성하는 제 1 공정과, 상기 피처리 기판을 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 되도록 가열하여, 상기 금속착체를 승화시키는 제 2 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 의해 해결한다.
해당 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 이용한 반도체 장치의 제조를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 3 관점에서는 상기의 과제를, 금속층이 형성된 피처리 기판을 처리하는 처리 공간을 내부에 갖는 처리용기와, 상기 처리 공간으로의 처리 가스의 공급을 제어하는 가스 제어 수단과, 상기 피처리 기판의 온도를 제어하는 온도 제어 수단을 갖는 기판 처리 장치로서, 상기 온도 제어 수단은 상기 피처리 기판의 온도를, 상기 처리 공간에 공급되고, 유기 화합물을 포함하는 상기 처리 가스를 상기 금속층에 흡착시켜 금속착체를 형성하기 위한 제 1 온도와, 상기 금속착체를 승화시키기 위한 제 2 온도로 순차 제어하는 기판 처리 장치에 의해, 해결한다.
해당 기판 처리 장치에 의하면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 4 관점에서는 상기의 과제를, 금속층이 형성된 피처리 기판을 처리하는 처리 공간을 내부에 갖는 처리용기와, 상기 처리 공간으로의 처리 가스의 공급을 제어하는 가스 제어 수단과, 상기 피처리 기판의 온도를 제어하는 온도 제어 수단을 갖는 기판 처리 장치에, 컴퓨터에 의해 기판 처리 방법을 동작시키는 프로그램을 기록한 기록 매체로서, 상기 기판 처리 방법은 상기 피처리 기판을 제 1 온도로 제어하고, 상기 가스 제어 수단에 의한 처리 가스의 공급에 의해서, 유기 화합물을 포함하는 상기 처리 가스를 상기 금속층에 흡착시켜 금속착체를 형성하는 제 1 공정과, 상기 피처리 기판을 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 되도록 제어하여 상기 금속착체를 승화시키는 제 2 공정을 갖는 기록 매체에 의해, 해결한다.
해당 기록 매체에 의하면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 5 관점에서는 상기의 과제를, 금속층이 형성된 피처리 기판을 처리하는 처리 공간을 내부에 갖는 처리용기의 내부에 부착된 금속 부착물을 승화시키도록, 상기 처리용기의 온도와 상기 처리 공간의 압력을 제어하는 금속 부착물의 제거 방법에 의해 해결한다.
해당 금속 부착물의 제거 방법에 의하면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 6 관점에서는 상기의 과제를, 금속층이 형성된 피처리 기판을 처리하는 처리 공간을 내부에 갖는 처리용기와, 상기 피처리 기판을 유지하는 유지대와, 상기 처리 공간으로의 유기 화합물을 포함하는 처리 가스의 공급을 제어하는 가스 제어 수단과, 상기 처리용기내의 압력을 제어하는 압력 제어 수단과, 금속이 부착된 처리용기 내벽면과 유지대의 적어도 어느 하나의 온도를 제어하는 온도 제어 수단을 갖는 기판 처리 장치로서, 상기 피처리 기판이 상기 처리용기내에 수용되어 있지 않은 상태에서, 상기 처리 가스가 상기 처리용기내로의 공급을 정지시키도록 상기 가스 제어 수단이 제어되고, 또한 상기 압력 제어 수단과 상기 온도 제어 수단이 상기 처리용기 내벽면 혹은 상기 유지대에 부착된 금속 부착물을 승화시키도록 압력 및 온도를 제어하는 기판 처리 장치에 의해 해결한다.
해당 기판 처리 장치에 의하면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 7 관점에서는 상기의 과제를, 금속층이 형성된 피처리 기판을 처리하는 처리 공간을 내부에 갖는 처리용기와, 상기 피처리 기판을 유지하는 유지대와, 상기 처리 공간으로의 유기 화합물을 포함하는 처리 가스의 공급을 제어하는 가스 제어 수단과, 상기 처리용기내의 압력을 제어하는 압력 제어 수단과, 금속이 부착된 처리용기 내벽면과 유지대의 적어도 어느 하나의 온도를 제어하는 온도 제어 수단을 갖는 기판 처리 장치에, 컴퓨터에 의해 금속 부착물의 제거 방법을 동작시키는 프로그램을 기록한 기록 매체로서, 상기 금속 부착물의 제거 방법은 금속 부착물을 승화시키도록, 상기 처리용기 내벽면 혹은 상기 유지대의 온도와 상기 처리용기의 압력을 제어하는 기록 매체에 의해, 해결한다.
해당 기록 매체에 의하면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정에 실행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 따르면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 되는 기판 처리 방법과, 해당 기판 처리 방법을 이용한 반도체 장치의 제조 방법, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 되는 기판 처리 장치, 및 해당 기판 처리 장치를 동작시키는 프로그램이 기재된 기록 매체를 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 실시예 1에 의한 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도.
도 2는 도 1의 기판 처리에 이용하는 기판 처리 장치의 일예를 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 기판 처리에 이용하는 기판 처리 장치의 다른예를 나타내는 도면.
도 4는 도 1의 기판 처리에 이용하는 기판 처리 장치의 다른예를 나타내는 도면.
도 5는 고체 Cu와 CuO의 증기압을 비교하는 도면.
도 6은 CuO의 평형 산소 농도를 나타내는 도면.
도 7은 도 1의 기판 처리에 이용하는 기판 처리 장치의 다른예를 나타내는 도면.
도 8은 도 1의 기판 처리에 이용하는 기판 처리 장치의 다른예를 나타내는 도면.
도 9는 도 1의 기판 처리에 이용하는 기판 처리 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면.
도 10은 피처리 기판으로부터의 탈리(脫離) 가스를 조사한 결과를 나타내는 도면.
도 11은 금속층상에 형성된 산화 구리 두께와, 처리에 의해서 휘발하는 Cu 검출량을 조사한 결과를 나타내는 도면.
도 12는 제거된 막의 막두께를 조사한 결과를 나타내는 도면.
도 13은 기판 처리 장치의 변형예를 나타내는 도면.
도 14는 기판 처리 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 도면.
도 15a는 실시예 3에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면(제 1 도면).
도 15b는 실시예 3에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면(제 2 도면).
도 15c는 실시예 3에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면(제 3 도면).
도 15d는 실시예 3에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면(제 4 도면).
도 15e는 실시예 3에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면(제 5 도면).
다음에, 본 발명의 실시형태에 관해 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조함에 있어서, 우선, 스텝 1(도면 중 S1로 표기, 이하 동일)에 있어서, 표면이 산화되어 금속 산화막이 형성된 금속층(예를 들면 금속 배선 등)을 갖는 피처리 기판을 처리용기내의 소정의 처리 공간에 배치하고, 피처리 기판이 제 1 온도로 되도록 제어(설정)한다. 여기서, 처리용기내(처리 공간)에, 포름산 등의 유기 화합물 가스를 도입하고, 피처리 기판상의 금속층 표면에 유기 화합물을 흡착시켜 금속착체(錯體)(금속 유기 화합물 착체)를 형성한다.
상기의 스텝 1에서는 형성되는 금속 유기 화합물 착체의 승화(昇華)를 억제하기 위해, 피처리 기판의 온도를 저온으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기의 제 1 온도는 금속 유기 화합물 착체의 증기압이 처리 공간의 압력보다도 낮아지는 온도로 되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 처리 가스로서 포름산의 증기를 이용하는 경우, 상기의 제 1 온도는 실온 혹은 실온 이하 정도로 되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 스텝 1에 있어서의 제 1 온도를 제어함으로써 금속 유기 화합물 착체의 승화가 억제되고, 처리용기 내부의 금속의 부착이 억제된다. 스텝 1의 처리를 소정의 시간 실행한 후, 스텝 2로 이행(피처리 기판의 온도가 상승)하기 전에, 처리 가스의 처리 공간으로의 공급을 정지한다.
다음에, 스텝 2에 있어서, 처리 가스의 처리 공간으로의 공급이 정지된 상태에서, 금속 유기 화합물 착체가 금속층 표면에 형성된 피처리 기판을, 불활성 가스 분위기 혹은 감압 분위기에서 가열하여, 스텝 1의 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도로 한다. 여기서, 금속층상의 금속 유기 화합물 착체를 승화시켜 제거한다. 상기의 스텝 1, 스텝 2를 경유하여, 금속층에 형성되어 있던 금속 산화막을 제거할 수 있다.
상기의 스텝 2에 있어서는 처리 가스(포름산 증기 등의 유기 화합물 가스)가 처리 공간에 공급되어 있지 않기 때문에, 가령 승화한 금속 유기 화합물 착체의 일부가 분해해서 처리용기 내부에 부착된 경우에도, 부착된 금속의 에칭(etching)이 억제된다. 그 결과, 에칭된 금속의 피처리 기판으로의 재부착이 억제되게 된다. 또한, 처리용기 내부에 부착된 금속에 관해서는 금속이 부착된 처리용기 내부의 온도를 높게 하고, 처리 공간의 압력을 낮게 함으로써 제거하는 것도 가능하다. 금속 부착물의 제거를 실행하는 경우에는 예를 들면, 처리용기 내부의 온도에 있어서의 금속 부착물의 증기압이, 처리 공간의 압력보다도 높아지도록 하는 것이 바람직하다. 일반적으로는 금속 부착물의 증기압은 낮기 때문에, 처리 공간의 압력은 가능한 한 낮게 하는 것이 바람직하다.
또한, 가열된 피처리 기판이 고온(예를 들면 100℃ 이상)인 채, 대기분위기에 노출되면, 대기중의 산소에 의해 금속이 재차 산화되어 버릴 우려가 있기 때문에, 필요에 따라 스텝 3을 마련하여 피처리 기판의 냉각을 실행하도록 해도 좋다.
상기의 기판 처리 방법에서는 금속층의 표면에서 금속 유기 화합물 착체를 형성하는 스텝 1과, 형성된 금속 유기 화합물 착체를 승화시키는 스텝 2를 실질적으로 분리하고 있는 것이 특징이다. 즉, 처리 가스가 공급되는 스텝 1에서는 피처리 기판을 저온(제 1 온도)으로 하고, 형성되는 금속 유기 화합물 착체의 승화를 억제하는 한편, 처리 가스의 공급이 정지되는 스텝 2에서는 피처리 기판의 온도를 고온(제 2 온도)으로 하고, 새로운 금속의 에칭이 생기는 것을 억제하면서 형성된 금속 유기 화합물 착체를 적극적으로 승화시키고 있다.
이 때문에, 본 실시예에 의한 기판 처리 방법에서는 피처리 기판(피처리 기판에 형성되는 디바이스(device), 배선, 절연층 등)이 유기 화합물 가스에 의해 에칭된 금속의 재부착에 의해 오염되는 것이 억제되고, 청정(clean)한 기판 처리를 실행하는 것이 가능하게 되어 있다. 예를 들면, 상기의 기판 처리 방법을 이용해서, Cu 배선에 형성되는 Cu의 산화막을 제거하고, Cu의 다층 배선 구조를 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다(구체예는 실시예 4의 도 11A 이하에서 후술).
또한, 제거하는 금속 산화막이 두꺼운 경우에는 상기의 스텝 1 내지 스텝 3(또는 스텝 1 내지 스텝 2)의 처리를 반복 실행함으로써, 효율적으로 금속 산화막을 제거하는 것이 가능하게 된다.
또한, 종래의 기판 처리 방법에서도, 피처리 기판이 처리용기에 수용되어 있지 않은 상태에서, 전술한 금속 부착물의 제거 방법(금속이 부착된 처리용기 내부의 온도를 높게 하고, 처리 공간의 압력을 낮게 하는 방법 예를 들면, 처리용기 내부의 온도에 있어서의 금속 부착물의 증기압이 처리 공간의 압력보다도 높아지도록 하는 방법)을 적용함으로써, 처리용기 내부의 금속 부착물을 제거하면, 금속의 피처리 기판으로의 재부착을 억제하는 것도 가능하다.
또한, 상기의 스텝 1 내지 스텝 2, 혹은 스텝 1 내지 스텝 3의 처리에 있어서는 피처리 기판이 소정의 감압 분위기 또는 불활성 분위기로 유지되도록 해서, 연속적으로 신속하게 처리가 실행되도록 되는 것이 바람직하다.
이 때문에, 상기의 기판 처리 방법을, 복수의 처리용기(처리 공간)를 갖는 소위 클러스터(cluster)형(멀티 챔버(multi-chamber)형)의 기판 처리 장치를 이용해서 실행하도록 해도 좋다. 클러스터형의 기판 처리 장치는 감압 상태 또는 불활성 가스에 의해 내부가 치환(置換)된 반송실에, 복수의 처리용기가 접속되어 이루어지는 구조를 갖고 있다. 이 경우, 스텝 1 내지 스텝 2, 혹은 스텝 1 내지 스텝 3에 관한 처리는 각각 별개의 처리용기(처리 공간)에서 실행되게 된다. 예를 들면, 스텝 1은 제 1 처리용기(처리 공간)에서 실시되고, 그 후, 스텝 2, 스텝 3은 각각, 제 2 처리용기(처리 공간), 제 3 처리용기(처리 공간)에 순차 반송되어 실시되게 된다.
이와 같이, 상기의 기판 처리 방법이 클러스터형의 기판 처리 장치에서 실시됨으로써, 피처리 기판이 산소에 노출되는 것에 의한 금속층의 산화나, 혹은 오염물질의 피처리 기판으로의 부착 등이 억제되고, 청정하게 기판 처리를 실행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리 가스가 공급되고, 금속 유기 화합물 착체가 형성되는 제 1 처리용기(처리 공간)와, 처리 가스가 공급되지 않는, 금속 화합물 착체가 승화되는 제 2 처리용기가 분리되어 있기 때문에, 금속의 재부착을 더욱 효과적으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 기판 처리 방법에 있어서, 스텝 1 내지 스텝 2, 혹은 스텝 1 내지 스텝 3에 관한 처리를 동일한 처리용기(처리 공간)에서 실행하도록 해도 좋다. 이 경우, 기판 처리 장치의 구조가 단순하게 되고, 기판 처리(반도체 제조)에 관한 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기의 스텝 1 내지 스텝 2, 혹은 스텝 1 내지 스텝 3에 관한 처리를 동일한 처리용기에서 실행한 경우에 있어서도, 종래의 기판 처리 방법(금속 유기 화합물 착체의 형성과 승화를 병행해서 진행시키는 방법)에 비해, 금속의 재부착이 억제된 청정한 처리로 된다.
다음에, 상기의 기판 처리 방법을 실시하는 기판 처리 장치의 구체적인 구성예에 대해, 클러스터형의 기판 처리 장치를 예로 들어 설명한다.
도 2는 도 1에 나타낸 기판 처리 방법을 실시하는 클러스터형의 기판 처리 장치의 일부를 나타낸 도면이고, 구체적으로는 도 1의 스텝 1을 실시하는 제 1 처리부(100)를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조함에 있어서, 제 1 처리부(100)는 내부에 제 1 처리 공간(101A)이 구획되는 처리용기(101)를 갖고 있고, 처리 공간(101A)에는 피처리 기판 W를 유지하는 유지대(102)가 설치되어 있다.
상기의 유지대(102)의 표면에는 피처리 기판 W를 정전 흡착하기 위한 정전 흡착 구조체(102A)가 설치되어 있다. 정전 흡착 구조체(102A)는 예를 들면, 세라믹 재료 등의 유전체층내에, 전압이 인가되는 전극(102a)이 매설되어 구성되고, 해당 전극에 전압이 인가됨으로써 피처리 기판 W를 정전 흡착하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
또한, 유지대(102)의 내부에는 예를 들면 플로로카본계의 유체 등으로 이루어지는 냉각 매체를 유통시키는 유로로 이루어지는 냉각 수단(102B)이 마련되어 있다. 상기의 구조에 있어서, 해당 냉각 매체(도면 중 냉매로 표기)에 의한 열교환에 의해서 유지대(102), 정전 흡착 구조체(102A)의 온도 제어가 실행되고, 유지되는 피처리 기판 W가 원하는 온도로 제어(냉각) 된다.
예를 들면, 상기의 냉각 수단(유로)(102B)에는 냉동기를 내장한 일반적으로 알려진 순환 장치(도시하지 않음)가 접속되고, 순환되는 냉각 매체의 온도 또는 유량을 제어함으로써 피처리 기판 W의 온도 제어가 가능하게 구성된다. 상기의 순환 장치는 예를 들면 칠러(chiller)로 불리는 경우가 있다.
또한, 제 1 처리 공간(101A)은 처리용기(101)에 접속된 배기 라인(line)(104)으로부터 진공 배기되고, 감압 상태로 유지된다. 배기 라인(104)은 압력 조정 밸브(105)를 거쳐서 배기 펌프(pump)에 접속되고, 제 1 처리 공간(101A)을 원하는 압력의 감압 상태로 하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 상기의 배기 펌프의 후단에, 배출된 유기 화합물을 회수하기 위한 용기를 구비하여, 유기 화합물을 회수해서 리사이클(recycle) 가능하도록 구성해도 좋다.
또한, 제 1 처리 공간(101A)의, 유지대(102)에 대향하는 측에는 처리 가스 공급로(106)로부터 공급되는 처리 가스를 제 1 처리 공간(101A)으로 확산시키기 위한 샤워헤드(shower head)(103)가 마련되어 있고, 처리 가스를 피처리 기판 W상에 양호한 균일성으로 확산시키는 구조로 되어 있다.
또한, 상기의 샤워헤드(103)에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급로(106)에는 액체 또는 고체의 원료(110)를 내부에 유지하는 원료용기(109)가 접속되어 있다. 또한, 처리 가스 공급로(106)에는 밸브(valve)(107)와, 처리 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단(예를 들면 MFC(mass flow controller)라 불리는 질량 유량 컨트롤러)(108)이 설치되고, 처리 가스의 공급의 개시, 정지와, 공급되는 처리 가스의 유량의 제어가 가능한 구조로 되어 있다.
예를 들면, 원료(110)는 포름산 등의 유기 화합물로 이루어지고, 원료용기(109)내에서 기화(氣化) 또는 승화되는 구조로 되어 있다. 예를 들면, 포름산을 예로 들면, 포름산은 상온에서 액체이고, 상온에서도 소정량이 기화된다. 또한, 원료용기(109)를 가열해서 기화를 안정시키도록 해도 좋다.
또한, 상기의 원료용기(109), 처리 가스 공급로(106), 밸브(107), 및 유량 제어 수단(108) 등은 유지대(102)에 공급되는 냉매와 동일한 냉매를 이용해서 냉각되도록 구성해도 좋다.
상기의 처리 가스 공급로(106)로부터 공급되는 처리 가스는 샤워헤드(103)에 형성된 복수의 가스 구멍으로부터, 제 1 처리 공간(101A)에 공급된다. 제 1 처리 공간(101A)에 공급된 처리 가스는 소정의 온도(제 1 온도)로 제어(냉각)된 피처리 기판 W에 도달하고, 피처리 기판 W에 형성된 금속층(예를 들면 Cu 배선 등)의 표면에 흡착해서, 금속 유기물 착체가 형성된다. 또한, 제어되는 제 1 온도가 실온 정도인 경우에는 실질적으로 적극적인 제어를 실행할 필요는 없고, 냉각 매체에 의한 냉각 등의 적극적인 온도 제어는 불필요하게 된다.
또한, 피처리 기판 W의 온도는 정전 흡착 구조체(102A)의 흡착력의 제어에 의해서도 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 전극(102a)에 인가되는 전압을 크게 해서 피처리 기판 W의 흡착력(흡착 면적)을 크게 함으로써 냉각 효율을 양호하게 하고, 피처리 기판의 온도를 낮게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 스텝 1의 처리에 있어서, 처리 가스에, 다른 가스를 부가함으로써, 피처리 기판에 대한 처리성능을 향상시키는 것도 가능하다. 예를 들면 산화성을 갖는 가스로서, O2나 N2O를 첨가해도 좋고, 환원성을 갖는 다른 가스로서, 예를 들면 H2나 NH3를 첨가해도 좋다.
또한, 상기의 제 1 처리부(100)의 스텝 1에 관한 처리는 제어 수단(201)을 거쳐서, 컴퓨터(202)에 의해서 동작되는 구조로 되어 있다. 또한, 컴퓨터(202)는 기록 매체(202B)에 기억된 프로그램에 의거하여, 상기에 설명한 처리를 동작시킨다. 또, 제어 수단(201)이나 컴퓨터(202)에 관한 배선은 도시를 생략하고 있다.
상기의 제어 수단(201)은 온도 제어 수단(201A)과, 가스 제어 수단(201B), 및 압력 제어 수단(201C)을 갖고 있다. 온도 제어 수단(201A)은 냉각 수단(유로)(102B)을 흐르는 냉각 매체의 유량, 온도를 제어함으로써, 피처리 기판 W의 온도를 제어한다. 또한, 온도 제어 수단(201A)은 전극(102a)에 인가되는 전압의 제어(흡착력의 제어)에 의해서도 피처리 기판 W의 온도를 제어한다.
가스 제어 수단(201B)은 밸브(107), 유량 조정 수단(108)의 제어를 실행하고, 처리 가스의 공급의 개시, 처리 가스의 공급의 정지, 및 공급되는 처리 가스의 유량을 제어한다. 압력 제어 수단(201C)은 압력 조정 밸브(105)의 열림도를 제어하고, 제 1 처리 공간(101A)의 압력을 제어한다.
또한, 상기의 제어 수단(201)을 제어하는 컴퓨터는 CPU(202A), 기록 매체(202B), 입력 수단(202C), 메모리(202D), 통신 수단(202E), 및 표시 수단(202F)을 갖고 있다. 예를 들면, 기판 처리에 관한 기판 처리 방법(스텝 1)의 프로그램은 기록 매체(202B)에 기록되어 있고, 기판 처리는 해당 프로그램에 의거하여 실행된다. 또한, 해당 프로그램을 통신 수단(202E)으로부터 입력하거나, 또는 입력 수단(202C)으로부터 입력해도 좋다.
상기의 스텝 1의 처리에 있어서는 피처리 기판 W가 저온(제 1 온도)으로 되어 처리 가스가 공급되기 때문에, 피처리 기판의 금속층에 형성된 금속 유기 화합물 착체의 승화가 억제되어 있는 것이 특징이다. 이 때문에, 금속 유기 화합물 착체의 승화에 의해서 처리용기(101)의 내벽면으로의 금속의 부착이 억제되어 있다.
또한, 상기의 제 1 온도는 형성되는 금속 유기 화합물 착체의 증기압이 제 1 처리 공간(101A)의 압력보다도 낮아지는 바와 같은 온도로 되는 것이 바람직하고, 더욱 효과적으로 금속 유기 화합물 착체의 승화를 억제하는 것이 가능하게 된다.
상기의 스텝 1의 처리에서는 포름산에 한정되지 않고, 마찬가지의 화학 반응성을 갖는 다른 유기 화합물을 이용해도 좋다.
상기의 처리 가스로서 이용하는 것이 가능한 유기 화합물의 예로서, 카르본산, 무수 카르본산, 에스테르, 알코올, 알데히드, 케톤 등을 들 수 있다.
카르본산은 적어도 하나의 카르복실기를 포함하는 물질이며, 구체적으로는 일반식 R1-COOH(R1은 수소원자, 혹은 탄화수소기, 혹은 탄화수소기를 구성하는 수소원자의 적어도 일부가 할로겐 원자로 치환된 작용기)로 표기할 수 있는 화합물, 혹은 폴리 카르본산을 들 수 있다. 상기의 구체적인 탄화수소기로서는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 등을 들 수 있다. 구체적인 할로겐 원자로서는 불소, 염소, 취소, 옥소를 들 수 있다.
상기의 카르본산으로서는 포름산, 초산, 프로피온산, 낙산, 길초산, 2-에틸 헥산산, 트리플루오로 초산, 옥살산, 말론산, 구연산 등이 있다.
일반적인 무수 카르본산은 일반식 R2-CO-O-CO-R3(R2, R3은 수소원자, 혹은 탄화수소기, 혹은 탄화수소기를 구성하는 수소원자의 적어도 일부가 할로겐 원자로 치환된 작용기)로 표기할 수 있다. R2와 R3에 관한 성질은 상기 카르본산의 R1과 마찬가지로 들 수 있다.
상기의 무수 카르본산으로서는 무수초산, 무수포름산, 무수프로피온산, 무수초산포름산, 무수낙산 및 무수길초산 등이 있다.
일반적인 에스테르는 일반식 R4-COO-R5(R4는 수소원자, 혹은 탄화수소기, 혹은 탄화수소기를 구성하는 수소원자의 적어도 일부가 할로겐 원자로 치환된 작용기, R5는 탄화수소기 혹은 탄화수소기를 구성하는 수소원자의 적어도 일부가 할로겐 원자로 치환된 작용기)로 표기할 수 있다. R4에 관한 성질은 상기 카르본산의 R1과 마찬가지로 들 수 있다. R5에 관한 성질은 상기 카르본산의 R1과 마찬가지(단, 수소원자는 제외)로 들 수 있다.
상기의 에스테르로서는 예를 들면, 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 포름산 부틸, 포름산 벤질, 초산 메틸, 초산 에틸, 초산 프로필, 초산 부틸, 초산 펜틸, 초산 헥실, 초산 옥틸, 초산 페닐, 초산 벤질, 초산 아릴, 초산 프로페닐, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 부틸, 프로피온산 펜틸, 프로피온산 벤질, 낙산 메틸, 낙산 에틸, 낙산 펜틸, 낙산 부틸, 길초산 메틸 및 길초산 에틸 등이 있다.
알코올은 적어도 하나의 알코올기를 포함하는 물질이며, 구체적으로는 일반식 R6-OH(R6은 탄화수소기, 혹은 탄화수소기를 구성하는 수소원자의 적어도 일부가 할로겐 원자로 치환된 작용기)로 표기할 수 있는 화합물, 혹은 디올 및 트리올과 같은 폴리 히드록시 알코올 등을 들 수 있다. R6에 관한 성질은 상기 카르본산의 R1과 마찬가지(단, 수소원자는 제외)로 들 수 있다.
상기 알코올로서는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 1-부탄올, 2-메틸프로판올, 2-메틸 부탄올, 2-프로판올, 2-부탄올, t-부탄올, 벤질 알코올, o-, p- 및 m-크레졸, 레졸시놀, 2,2,2-트리플루오로 에탄올, 에틸렌 글리콜, 글리세롤 등이 있다.
알데히드는 적어도 하나의 알데히드기를 포함하는 물질이며, 구체적으로는 일반식 R7-CHO(R7은 탄화수소기 혹은 탄화수소기를 구성하는 수소원자의 적어도 일부가 할로겐 원자로 치환된 작용기)로 표기할 수 있는 화합물, 혹은 알칸디올 화합물 등을 들 수 있다. R7에 관한 성질은 상기 카르본산의 R1과 마찬가지로 들 수 있다.
상기 알데히드로서는 포름 알데히드, 아세트 알데히드, 프로피온 알데히드, 부틸 알데히드, 글리옥살 등이 있다.
일반적인 케톤은 일반식 R8-CO-R9(R8, R9는 탄화수소기 혹은 탄화수소기를 구성하는 수소원자의 적어도 일부가 할로겐 원자로 치환된 작용기)로 표기할 수 있다. 또한, 케톤의 일종으로서, 일반식 R10?CO-R11-CO-R12(R10 , R11, R12는 탄화수소기, 혹은 탄화수소기를 구성하는 수소원자의 적어도 일부가 할로겐 원자로 치환된 작용기)로 표기할 수 있는 디케톤이 있다.
상기 케톤, 디케톤으로서는 아세톤, 디메틸 케톤, 디에틸 케톤, 1,1,1, 5,5,5-헥사플루오로 아세틸 아세톤 등이 있다.
다음에, 상기의 제 1 처리부(100)에 의한 스텝 1의 처리에 계속해서, 스텝 2의 처리를 실시하는 제 2 처리부에 대해 설명한다.
도 3은 도 1에 나타낸 제 1 처리부(100)와 마찬가지로, 클러스터(cluster)형의 기판 처리 장치의 일부를 구성하는 제 2 처리부(100A)를 나타낸 도면이다. 제 2 처리부(100A)에서는 도 1의 스텝 2가 실시된다.
도 3을 참조함에 있어서, 제 2 처리부(100A)는 내부에 제 2 처리 공간(111A)이 구획되는 처리용기(111)를 갖고 있으며, 처리 공간(111A)에는 피처리 기판 W를 유지하는 유지대(112)가 설치되어 있다.
상기의 유지대(112)에는 예를 들면 히터(heater)로 이루어지는 가열 수단(112A)이 매설되어 있다. 유지대(112)에 유지된 피처리 기판 W는 가열 수단(112A)에 의해 가열되어 스텝 1의 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도로 되는 것이 가능하게 되도록 구성되어 있다.
또한, 제 2 처리 공간(111A)은 처리용기(111)에 접속된 배기 라인(114)으로부터 진공 배기되고, 감압 상태로 유지된다. 배기 라인(114)은 압력 조정 밸브(115)를 거쳐서 배기 펌프에 접속되고, 제 2 처리 공간(111A)을 원하는 압력의 감압 상태로 유지하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 제 2 처리 공간(111A)의, 유지대(112)에 대향하는 측에는 가스 공급로(116)로부터 공급되는 불활성 가스를 제 2 처리 공간(111A)으로 확산시키기 위한 샤워헤드(113)가 마련되어 있다.
또한, 상기의 샤워헤드(113)에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급로(116)에는 예를 들면, Ar이나 N2, 또는 He 등의 불활성 가스를 내부에 유지하는 가스 용기(119)가 접속되어 있다. 또한, 상기의 불활성 가스로서는 Ar이나 He 이외의 희가스(예를 들면 Ne, Kr, Xe 등)를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 가스 공급로(116)에는 밸브(117)와, 불활성 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단(MFC)(118)이 설치되고, 불활성 가스의 공급의 개시, 정지와 공급되는 불활성 가스의 유량의 제어가 가능한 구조로 되어 있다.
상기의 제 2 처리부(100A)에 의한 스텝 2의 처리는 다음과 같이 해서 실행된다.
우선, 제 1 처리부(100)에 의한 스텝 1의 처리 후, 피처리 기판 W는 제 2 처리부(100A)의 처리용기(111)내에 반송되고, 유지대(112)상에 탑재된다.
여기서, 가열 수단(112A)에 의해서 피처리 기판 W가 가열되고, 피처리 기판 W의 온도가 스텝 1의 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도로 제어된다. 이 때문에, 피처리 기판 W의 금속층(금속 배선)에 형성된 금속 유기 화합물 착체가 승화되고, 배기 라인(114)으로부터 배기된다. 또한, 상기의 피처리 기판 W의 가열(금속 유기 화합물 착체의 승화)에 있어서, 제 2 처리 공간(111A)내는 소정의 감압 상태(진공 상태)로 되지만, 먼저 설명한 가스 공급로(116)로부터 샤워헤드(113)를 거쳐서 불활성 가스를 공급하도록 해도 좋다.
상기의 제 1 처리부(100)에 의한 스텝 1의 처리와, 제 2 처리부(100A)에 의한 스텝 2의 처리에 의해, 피처리 기판의 금속층(예를 들면 Cu 배선)에 형성된 금속 산화막(예를 들면 구리 산화막)을 제거할 수 있다.
또한, 상기의 제 2 처리부(100A)는 도 2에서 먼저 설명한 제어 수단(201)과 컴퓨터(202)를, 제 1 처리부(100)와 공유하는 구조로 되어 있다. 또, 제 1 처리부(100)와 제 2 처리부(100A)에서, 제어 수단과 컴퓨터를 각각 별도로 갖도록 기판 처리 장치를 구성해도 좋다.
온도 제어 수단(201A)은 가열 수단(112A)을 제어하는 것에 의해, 처리 기판 W의 온도를 제어한다. 또한, 가스 제어 수단(201B)은 밸브(117), 유량 조정 수단(118)의 제어를 실행하고, 불활성 가스의 공급의 개시, 처리 가스의 공급의 정지 및 공급되는 불활성 가스의 유량을 제어한다. 압력 제어 수단(201C)은 압력 조정 밸브(115)의 열림도를 제어하고, 제 2 처리 공간(111A)의 압력을 제어한다.
또한, 상기의 제어 수단(201)을 제어하는 컴퓨터(202)는 기록 매체(202B)에 기록된 프로그램에 의거하여, 기판 처리에 관한 기판 처리 방법(스텝 2)을 제 2 처리부(100A)에 실행시킨다.
상기의 스텝 2의 처리에 있어서는 처리 가스의 공급이 실행되지 않는 제 2 처리 공간(111A)에 있어서 피처리 기판 W가 고온(제 2 온도)으로 되어 금속 유기 화합물 착체가 승화되는 것이 특징이다. 이 때문에, 예를 들면 처리용기(111)의 내벽면이나 유지대(112)에 금속이 부착된 경우에도 해당 금속이 처리 가스의 에칭(etching)에 의해 피처리 기판에 재부착되는 영향이 억제된다.
또한, 기판 처리가 실행되는 처리용기(유지대)의 챔버 클리닝을 실행하면, 처리용기내의 청정도가 유지되고, 기판 처리의 이력(履歷)에 관계없이, 안정된 기판 처리를 하는 것이 가능하게 된다. 이 때의 처리온도는 처리용기(111)의 내벽면 또는 유지대(112)에 부착된 금속착체를 승화시키도록, 처리용기(111)의 내벽면 또는 유지대(112)의 온도를 기판 처리의 제 2 온도보다 높게(예를 들면 400℃ 이상) 하는 것이 바람직하다.
또, 처리용기(111)의 내벽면이나 유지대(112) 등의 처리용기(111)의 내부에 부착된 금속을 제거하고자 하는 경우, 예를 들면 다음과 같이 하면 좋다.
피처리 기판 W가 처리용기(111)내에 수용되어 있지 않은 상태로 하고, 또한 처리용기(111)내로의 처리 가스의 공급을 정지시킨다. 다음에, 처리용기 내부에 부착된 금속 부착물을 승화시키도록, 금속이 부착된 처리용기(111)의 내부(처리용기(111)의 내벽면이나 유지대(112))를 피처리 기판의 처리를 실행하는 온도보다도 고온으로 가열하고, 또한 처리 공간(111A)내의 압력을 저압(예를 들면 1×10-5Pa 이하, 바람직하게는 1×10-6Pa 이하, 더욱 바람직하게는 1×10-7Pa 이하)로 되도록 제어함으로써, 금속 부착물을 제거한다.
처리 공간(111A)내의 압력을 이와 같은 낮은 압력으로 제어하기 위해서는 예를 들면, 터보 분자 펌프(turbo molecular pump)와 크라이오 펌프(cryopump)와 드라이 펌프(dry pump) 등을 조합해서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 금속이 부착된 처리용기(111)의 내부를 가열하는 온도는 금속 부착물의 증기압이 처리 공간(111A)의 압력보다도 높아지는 온도인 것이 바람직하고, 더욱 효과적으로 금속 부착물의 제거를 실행하는 것이 가능하게 된다.
또, 유지대(112)의 상면에 부착되는 금속의 양이 많고, 이 금속 부착물을 제거하고자 하는 경우에는 다음과 같이 할 수도 있다. 유지대(112)의 상면에 유지대를 덮도록 박판형상의 서셉터를 설치하고, 서셉터의 위에 피처리 기판을 유지하도록 하여, 기판 처리를 실행한다. 이와 같이 하면, 금속은유지대(112)의 상면에 대해 부착되지 않고, 서셉터의 상면에 부착된다. 다음에, 박판형상의 서셉터를 반송 장치에 의해, 처리용기(111)로부터 반출하고, 처리용기(111)와는 별도의 용기내에 서셉터를 반입하고, 이 별도의 용기내에서 서셉터에 부착된 금속 부착물을 승화시키도록 해도 좋다.
따라서, 피처리 기판에 형성되는 배선, 층간 절연막 등이 금속의 재부착에 의해 오염되는 영향이 억제되고, 청정한 기판 처리를 실행하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 예를 들면, 유기 화합물 가스를 이용한 Cu 배선의 산화막의 제거를, Cu의 재부착에 의한 오염의 영향을 억제해서 청정하게 실행하고, Cu 배선을 갖는 반도체 장치를 제조하는 것이 가능하게 된다.
또한, 피처리 기판 W를 가열하는 가열 수단으로서는 예를 들면 히터를 이용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 가열 수단은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기의 가열 수단으로서는 제 1 처리부(100)의 경우와 마찬가지로 해서, 유지대(112)에 유로를 형성하고, 해당 유로에 소정의 열교환을 위한 유체를 순환시키는 방법을 취해도 좋다.
또한, 피처리 기판의 가열 수단으로서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 자외선 램프를 이용한 방법을 취해도 좋다.
도 4는 도 3에 나타낸 제 2 처리부(100A)의 변형예에 의한 제 2 처리부(100B)를 나타내는 도면이다. 단, 도 3에서 먼저 설명한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 4를 참조함에 있어서, 처리용기(111)의, 유지대(112)에 대향하는 위치에 피처리 기판 W를 가열하는 자외선 램프로 이루어지는 가열 수단(120)이 설치되어 있다. 본 도면에 나타내는 제 2 처리부(100B)에서 스텝 2의 처리를 실행하는 경우, 가열 수단(120)에 의해 피처리 기판 W에 자외선을 조사함으로써 피처리 기판을 가열한다.
이와 같이 자외선 조사에 의해 피처리 기판의 가열을 실행하는 경우, 피처리 기판을 제 2 온도로 할 때까지의 승온 시간이 짧아지고, 기판 처리의 효율이 양호하게 되는 효과를 얻는다. 또한, 유지대를 거친 가열과 비교한 경우, 처리 종료 후(자외선 조사의 정지 후)의 피처리 기판의 강온속도가 빠른 특징이 있다. 이 때문에, 특히 스텝 1과 스텝 2의 처리를 반복하는 등의 승온과 강온을 반복하는 경우에는 자외선 조사에 의한 피처리 기판의 가열에 의해 처리 효율이 양호하게 된다.
한편, 고체 Cu와 CuO의 증기압은 비특허문헌 1 및 비특허문헌 2에 기재되어 있고, 양자의 증기압을 비교한 결과를 도 5에 나타낸다.
도 5를 참조함에 있어서, 산화 구리의 증기압은 금속 구리의 증기압보다도 높은 것을 알 수 있다. 한편, 특허문헌 2에 의하면, CuO의 평형 산소 농도는 도 6과 같이 기재되어 있고, 온도와 산소분압이 평형 산소농도 곡선 Bo-r보다 아래의 환원 영역 Rr로 설정되면, CuO가 환원되는 것이 기재되어 있다.
따라서, 처리용기(111)의 내벽면이나 유지대(112)에 부착된 금속이 Cu인 경우, 금속 Cu를 산화시키고 나서, 고진공 분위기(단, 도 6의 평형 산소농도 곡선보다 높은 산소분압 분위기)로 처리 용기(111)의 내벽면이나 유지대(112)를 가열함으로써, 구리를 효율적으로 제거할 수 있다.
예를 들면 O2, O3, N2O, CO2 등의 산소를 포함하는 산화성 가스를 처리용기내에 공급하고, 구리가 부착된 개소를 적어도 100℃ 이상으로 가열함으로써, 처리용기나 유지대에 부착된 구리를 산화시킬 수 있다.
또한, Cu 이외의 금속에 관해서도, 금속 산화물의 증기압이 금속의 증기압보다도 높은 경우에, Cu의 경우와 마찬가지로, 금속을 산화시키고 나서, 고진공 분위기에서 처리 용기(111)의 내벽면이나 유지대(112)를 가열함으로써, 금속을 효율적으로 제거할 수 있다.
처리용기의 내벽면이나 유지대에 부착된 금속을 산화시키기 위한 산화성 가스로서 O2를 사용하는 경우의 장치 구성예(100B1)를 도 7에 나타낸다.
도 7을 참조함에 있어서, 상기 장치 구성(100B1)은 상기 도 4의 장치(100B)와 마찬가지인 가스용기(119), 가스 공급로(116), 유량 조정 수단(118) 및 밸브(117)를 포함하는 구성을 갖고 있지만, 또한 산소 가스원(119A), 산소 공급로(116A), 유량 조정 수단(118A) 및 밸브(117A)를 포함하는 산소 공급 수단을 갖고 있고, 상기 처리용기(111)에 산소 가스를 공급하는 것에 의해, 상기 처리용기나 유지대에 부착된 Cu 등의 금속을 산화시키는 것이 가능하다.
다음에, 상기의 제 2 처리부(100A 또는 100B)에 의한 스텝 2의 처리에 계속해서, 스텝 3의 처리를 실시하는 제 3 처리부에 대해 설명한다.
도 8은 클러스터형의 기판 처리 장치의 일부를 구성하는 제 3 처리부(100C)를 나타낸 도면이다. 제 3 처리부(100C)에서는 도 1의 스텝 3이 실시된다.
도 8을 참조함에 있어서, 제 3 처리부(100C)의 기본적인 구조는 도 3에 나타낸 제 2 처리부(100A)와 동일하다. 본 도면에 나타내는 처리용기(121), 제 3 처리 공간(121A), 유지대(122), 샤워헤드(123), 배기 라인(124), 압력 조정 밸브(125), 가스 공급 라인(126), 밸브(127), 유량 조정 수단(128) 및 가스 용기(129)는 도 3의 제 2 처리부(100A)의 처리용기(111), 제 2 처리 공간(111A), 유지대(112), 샤워헤드(113), 배기 라인(114), 압력조정 밸브(115), 가스 공급 라인(116), 밸브(117), 유량 조정 수단(118) 및 가스 용기(119)에 각각 상당하고, 동일한 구조, 기능을 갖고 있다.
또한, 상기의 제 3 처리부(100C)는 먼저 설명한 제어 수단(201)과 컴퓨터(202)를, 제 1 처리부(100), 제 2 처리부(100A)(또는 (100B))와 공유하는 구조로 되어 있다. 또, 제 1 처리부(100), 제 2 처리부(100A) 및 제 3의 처리부(100C)가 제어 수단과 컴퓨터를 각각 별도로 갖도록 기판 처리 장치를 구성해도 좋다.
상기의 제어 수단(201)과 컴퓨터(202)는 제 2 처리부(100A)의 경우와 마찬가지로 제 3 처리부(100C)를 제어하고, 동작시킨다.
상기의 제 3 처리부(100C)에 의한 스텝 3의 처리는 하기와 같이 해서 실행된다. 우선, 제 2 처리부(100A 또는 100B)에 의한 스텝 2의 처리 후, 피처리 기판 W는 제 3 처리부(100C)의 처리용기(121)내에 반송되고, 유지대(122)상에 탑재된다.
여기서, 가스 공급로(126)로부터 샤워헤드(123)를 거쳐서 제 3 처리 공간에 불활성 가스가 공급된다. 공급된 불활성 가스는 피처리 기판 W에 도달하고, 스텝 2에서 가열된 피처리 기판 W를 냉각한다.
또한, 상기의 제 3 처리부(100C)에서는 냉각 방법으로서 불활성 가스를 공급하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 냉각 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 1 처리부(100)의 경우와 마찬가지로 해서, 유지대(122)에 냉각 수단(유로)을 마련하여 냉각 매체를 순환시키는 방법을 취해도 좋다. 또한, 이 경우에 유지대(122)에 정전 흡착 구조체를 마련하고, 피처리 기판의 흡착력에 의해 냉각량을 제어하는 방법을 병용(倂用)하도록 해도 좋다.
또한, 스텝 2가 종료한 후의 피처리 기판의 냉각은 제 2 처리부(100A 또는 100B)에서 실행하도록 해도 좋다. 또는 스텝 1과 스텝 2의 처리를 반복 실행하는 경우에는 피처리 기판의 냉각을 제 1 처리부(100)에서 실행하도록 해도 좋다. 상기의 경우, 제 3 처리부(100C)(스텝 3)는 생략할 수 있다. 한편, 제 3 처리부(100C)(스텝 3)를 마련한 경우에는 피처리 기판의 강온속도가 빠르고, 피처리 기판의 처리 효율이 양호하게 되는 효과를 얻는다.
다음에, 상기의 제 1 처리부(100), 제 2 처리부(100A) 및 제 3 처리부(100C)를 갖는 클러스터형의 기판 처리 장치의 전체 구성의 일예에 대해 설명한다.
도 9는 먼저 설명한 제 1 처리부(100), 제 2 처리부(100A) 및 제 3 처리부(100C)를 갖는 클러스터형의 기판 처리 장치(300)의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 9를 참조함에 있어서, 본 도면에 나타내는 기판 처리 장치(300)의 개략은 내부가 소정의 감압 상태 또는 불활성 가스 분위기로 되는 반송실(301)에, 제 1 처리부(100)(처리용기(101)), 제 2 처리부(100A)(처리용기(111)), 제 3 처리부(100C)(처리용기(121)), 및 제 4 처리부(100D)(후술)가 접속되어 이루어지는 구조를 갖고 있다.
반송실(301)은 평면에서 본 경우에 육각형상을 갖고, 육각형의 복수의 변에 상당하는 면에, 제 1 처리부(100), 제 2 처리부(100A), 제 3 처리부(100C) 및 제 4 처리부(100D)가 각각 접속되어 있다. 또한, 반송실(301)의 내부에는 회전?신축 가능하게 구성된 반송 아암(302)이 설치되어 있고, 반송 아암(302)에 의해서 피처리 기판 W가 복수의 처리용기의 사이를 반송되도록 구성되어 있다.
또한, 반송실(301)의 2개의 변에는 각각 로드록실(303, 304)이 접속되어 있다. 상기의 로드록실(303, 304)의 반송실(301)과 접속된 측의 반대측에는 피처리 기판 반출입실(305)이 접속되어 있다. 또한, 피처리 기판 반출입실(305)에는 피처리 기판 W를 수용 가능한 캐리어(carrier) C를 부착하는 포트(307, 308, 309)가 마련되어 있다. 또한, 피처리 기판 반출입실(305)의 측면에는 얼라인먼트(alignment)실(310)이 마련되어 있고, 피처리 기판 W의 얼라인먼트가 실행된다.
또한, 피처리 기판 반출입실(305)내에는 캐리어 C에 관한 피처리 기판 W의 반출입, 및 로드록(load lock)실(303, 304)에 대한 피처리 기판 W의 반입출을 실행하는 반송 아암(arm)(306)이 설치되어 있다. 상기의 반송 아암(306)은 다관절 아암 구조를 갖고 있고, 피처리 기판 W를 탑재해서 그 반송을 실행하는 구조로 되어 있다.
상기의 제 1 처리부(100), 제 2 처리부(100A), 제 3 처리부(100C), 및 로드록실(303, 304)은 반송실(301)의 각 변에 게이트 밸브(gate valve) G를 거쳐서 접속되어 있다. 상기의 처리부 또는 로드록실은 게이트 밸브 G를 개방하는 것에 의해 반송실(301)과 연통되고, 게이트 밸브 G를 닫는 것에 의해 반송실(301)로부터 차단된다. 또한, 마찬가지의 게이트밸브 G는 로드록실(303, 304)과, 피처리 기판 반출입실(305)이 접속되는 부분에도 마련되어 있다.
또한, 상기의 피처리 기판 W의 반송에 관한 동작은 제어부(311)에 의해서 제어되는 구조로 되어 있다. 제어부(311)는 도 2 내지 도 8에서 먼저 설명한 컴퓨터(202)에 접속되어 있다(접속 배선은 도시를 생략). 기판 처리 장치(300)의 기판 처리(피처리 기판 W의 반송)에 관한 동작은 컴퓨터(202)의 기록 매체(202B)에 기억된 프로그램에 의해서 실행된다.
상기의 기판 처리 장치(300)에 의한 기판 처리는 다음과 같이 해서 실행된다. 우선, 반송 아암(306)에 의해, 캐리어 C로부터 표면에 구리 산화막이 형성된 Cu 배선이 형성된 피처리 기판 W가 꺼내어지고, 로드록실(303)에 반입된다. 다음에, 반송 아암(302)에 의해, 피처리 기판 W가 로드록실(303)로부터, 반송실(301)을 거쳐서 제 1 처리부(100)(제 1 처리 공간(101A))에 반송된다. 제 1 처리부(100)에서는 먼저 설명한 스텝 1에 관한 처리가 실행되고, Cu 배선에 처리 가스(포름산 등)가 흡착되며, Cu 배선의 표면에 금속 유기물 착체가 형성된다.
다음에, 반송 아암(302)에 의해, 피처리 기판 W가 제 1 처리부(100)로부터 제 2 처리부(100A)(제 2 처리 공간(111A))에 반송된다. 제 2 처리부(100A)에서는 먼저 설명한 스텝 2에 관한 처리가 실행되고, Cu 배선 표면의 금속 유기물 착체가 승화된다.
다음에, 반송 아암(302)에 의해, 피처리 기판 W가 제 2 처리부(100A)로부터 제 3 처리부(100C)(제 3 처리 공간(121A))에 반송된다. 제 3 처리부(100C)에서는 먼저 설명한 스텝 3에 관한 처리가 실행되고, 피처리 기판 W가 냉각된다.
상기의 스텝 1 내지 스텝 3의 처리가 실시된 피처리 기판 W는 반송 아암(302)에 의해 로드록실(304)로 반송되고, 또한 반송 아암(306)에 의해서 로드록실(304)로부터 소정의 캐리어 C에 반송된다. 이러한 일련의 처리를, 캐리어 C에 수용되어 있는 개수의 피처리 기판 W에 대해 연속적으로 실행함으로써, 복수의 피처리 기판을 연속적으로 처리하는 것이 가능하게 된다.
상기의 기판 처리 장치(300)에 의하면, 피처리 기판 W가 산소에 노출되는 것에 의한 Cu 배선의 산화나, 또는 오염물질의 피처리 기판 W으로의 부착 등이 억제되고, 청정하게 기판 처리를 실행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리 가스가 공급되고 금속 유기 화합물 착체가 형성되는 제 1 처리 공간(101A)과, 처리 가스가 공급되지 않고 금속 화합물 착체가 승화되는 제 2 처리 공간(111A)이 분리되어 있기 때문에, 금속의 재부착을 더욱 효과적으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 기판 처리 장치에 있어서, 스텝 1 내지 스텝 2, 혹은 스텝 1 내지 스텝 3에 관한 처리를 동일한 처리용기(처리 공간)에서 실행하도록 기판 처리 장치를 구성해도 좋다. 이 경우, 기판 처리 장치의 구조가 단순하게 되고, 기판 처리(반도체 제조)에 관한 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 1개의 처리부(처리용기)에, 냉각 수단, 가열 수단 등의 구조를 갖는 온도 제어 수단을 마련하고, 처리 가스와 불활성 가스의 쌍방이 공급되도록 구성하면 좋다.
또한, 상기의 스텝 1 내지 스텝 2, 혹은 스텝 1 내지 스텝 3에 관한 처리를 동일한 처리용기에서 실행한 경우에 있어서도, 종래의 기판 처리 방법(금속 유기 화합물 착체의 형성과 승화를 병행해서 진행시키는 방법)에 비해, 금속의 재부착이 억제된 청정한 처리로 된다.
또한, 상기의 기판 처리 장치(300)에 있어서, 피처리 기판 W를, 제 1 처리부(100)와 제 2 처리부(100A)로 교대로 반복 반송하고, 스텝 1과 스텝 2의 처리가 반복되도록 해도 좋다. 이 경우, 금속층상의 산화막을 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기의 경우에 필요에 따라 피처리 기판 W가 제 3 처리부(100C)에 반송되도록(스텝 3의 처리를 넣도록) 해도 좋다.
또한, 제 2 처리부(100A)에서의 처리(스텝 2의 처리), 또는 제 3 처리부(100C)에서의 처리(스텝 3의 처리) 후, 피처리 기판 W를 제 4 처리부(100D)에 반송하고, 또한 기판 처리를 실행하도록 해도 좋다. 예를 들면, 제 4 처리부(100D)에 있어서, Cu의 확산 방지막의 성막을 실행하도록 기판 처리 장치를 구성해도 좋다.
또한, 반송실(301)의 형상은 육각형에 한정되지 않고, 더욱 많은 처리부(처리실)가 접속 가능하도록 구성해도 좋다. 예를 들면, 반송실에, 금속막 또는 절연막(층간 절연막)의 성막을 실행하는 처리부(처리용기)를 접속하고, Cu의 확산 방지막에 계속해서 금속막 또는 층간 절연막의 성막이 실시되도록 기판 처리 장치를 구성해도 좋다.
(실시예 2)
다음에, 상기에 설명한 기판 처리 방법을 이용하여 기판 처리를 실행해서 Cu의 산화막을 제거하고, 산화막의 제거에 관한 분석을 실행한 결과에 대해 설명한다. 최초에 Cu의 산화막의 제거를 실행한 구체적인 예에 대해 설명한다.
우선, 표면이 산화된 Cu를 갖는 피처리 기판에, 기화된 포름산(처리 가스)을 공급하였다. Cu의 표면에는 포름산이 흡착되고, 금속착체(금속 유기 화합물 착체)가 형성된다. 상기의 포름산의 흡착은 상기의 피처리 기판의 탈(脫) 가스의 분석에 의해 확인되고 있다. 이 경우, 피처리 기판이 유지되는 처리 공간의 압력은 0.4 내지 0.7kPa로 하고, 피처리 기판의 온도는 실온 정도로 하였다(스텝 1).
다음에, 피처리 기판을, 압력이 1×10-5Pa 이하의 감압 분위기로 되는 처리 공간에서 가열하고, 금속 유기 화합물 착체를 포함하는 반응 생성물을 승화시켰다(스텝 2). 여기서, 질량 분석기에 의해서 해당 처리 공간의 가스(승화)를 분석한 결과를 도 10에 나타낸다.
도 10은 상기의 가스분석의 결과를 나타내는 도면이고, 횡축에 가열 시간, 종축에 검출 강도(임의 단위)를 취하고, Cu(질량(amu) 63)의 검출 결과에 대해 나타낸 것이다.
도 10을 참조함에 있어서, Cu는 가열 개시 후 7분과 약 20분에서 검출되고 있는 것을 알 수 있다. 가열 개시 후 7분의 피처리 기판의 온도는 150℃ 정도이고, 가열 개시 후 약 20분의 피처리 기판의 온도는 적어도 400℃보다 높은 온도이었다. 또한, 포름산(처리 가스)의 공급을 실행하지 않았던 Cu를 갖는 피처리 기판을 마찬가지로 가열해도, 약 7분에서는 Cu는 검출되지 않았지만, 약 20분에서는 Cu는 검출되었다. 따라서, 가열 개시 후 약 7분(약 150℃)에서 검출된 Cu는 상기의 승화된 금속착체에 유래한다고 할 수 있다. 즉, 상기의 금속착체를 승화시키기 위해서는 150℃ 이상의 온도로 피처리 기판을 가열하면 좋은 것이 확인되었다.
금속착체의 증기압은 약 150℃에서는 적어도 1×10-5Pa 이상이라고 할 수 있다. 또한, 상기 금속착체가 아닌 금속(Cu)을 승화하기 위해서는 적어도 400℃보다 높은 온도로 가열할 필요가 있는 것이 확인되었다. 금속착체가 아닌 금속(Cu)의 증기압은 적어도 400℃ 이상의 높은 온도로 하지 않으면, 1×10-5Pa 이상으로는 되지 않는다. 또한, 피처리 기판의 승온 속도는 상기의 경우에 한정되지 않으며, 더욱 고속이 되도록 해도 좋다.
다음에, 상기의 구리 산화막이 제거되는 두께의 측정 결과에 대해 설명한다. 도 11은 광학측정(엘립소메트리법, 파장 633㎚)에 의해서 측정된 위상차 d△(횡축)를 토대로 처리전의 구리 산화막의 두께와, Cu의 검출량을 토대로 제거된 구리 산화막의 양에 상당하는 값(종축)의 관계를 나타낸 것이다. 엘립소메트리법에 의한 측정에서는 구리 산화막의 막두께는 위상차 d△의 변화로서 크게 나타나기 때문에, 횡축은 처리전의 구리 산화막의 두께에 대응하고 있다.
도 11을 참조함에 있어서, 형성되는 구리 산화막의 두께에 대응해서 제거되는 구리 산화막(Cu 환산)이 증대하고 있고, 상기의 기판 처리에 의해서 구리 산화막이 제거되어 있는 것이 확인되었다. 예를 들면, Cu에 형성되는 자연 산화막은 상기의 위상차 d△로 환산하면 10˚정도에서 검출되고 4㎚ 정도이므로, 상기의 기판 처리 방법에 의해 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 제거되는 구리 산화막의 양은 형성되어 있는 구리 산화막의 두께의 증대에 대해 수속(收束)하는 경향이 있으므로, 제거하는 구리 산화막의 두께가 두꺼운 경우에는 스텝 1～스텝 2(스텝 3)의 처리를 반복하면, 효과적으로 구리 산화막을 제거하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 12는 스텝 1의 처리 시간(Cu의 처리 가스의 노출 시간)을 횡축에 취하고, 종축에 제거된 구리 산화막의 두께(Cu막의 막두께로 환산)를 나타낸 것이다.
도 12를 참조함에 있어서, 구리 산화막 제거량(Cu 환산)은 스텝 1의 처리 시간(노출 시간)에 대응해서 커지는 경향에 있다. 또한, 처리효율을 올리기 위해서는 피처리 기판의 냉각 온도(스텝 1에서의 제 1 온도)을 낮게 함으로써 처리 가스의 흡착량을 증대시키고, 노출 시간을 길게 한 경우와 마찬가지로, 제거 가능한 구리 산화막의 막두께를 두껍게 할 수 있다고 고려된다.
(실시예 3)
다음에, 종래의 기판 처리 방법(금속 유기 화합물 착체의 형성과 승화를 병행해서 진행시키는 방법)을 실행 가능한 처리부(기판 처리 장치)이고, 또한 처리용기 내부에 부착된 금속 부착물을 제거하는 것이 가능하게 되도록 구성된 처리부(100D)의 예에 대해, 도 13에 의거하여 설명한다. 상기의 처리실(100D)은 먼저 설명한 처리실(100, 100A～100C)과 마찬가지로, 클러스터형의 기판 처리 장치의 일부로서 기능하는 것이며, 예를 들면 반송실(301)에 접속해서 이용된다.
도 13을 참조함에 있어서, 처리부(100D)는 내부에 처리 공간(131A)이 구획되는 처리용기(131)를 갖고 있고, 처리 공간(131A)에는 피처리 기판 W를 유지하는 유지대(132)가 설치되어 있다.
상기의 유지대(132)에는 예를 들면 히터로 이루어지는 가열 수단(132A)이 매설되어 있다. 유지대(132)에 유지된 피처리 기판 W는 가열 수단(132A)에 의해 유지대(132)와 함께 가열하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 처리용기(131)에는 예를 들면 히터로 이루어지는 가열 수단(140)이 설치되고, 처리용기(131)의 내벽면(금속이 부착되는 부분)을 가열하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 처리 공간(131A)은 처리용기(131)에 접속된 배기 라인(134)으로부터 진공 배기되고, 감압 상태로 유지된다. 배기 라인(134)은 압력 조정 밸브(135)를 거쳐서 배기 펌프에 접속되고, 처리 공간(131A)을 원하는 압력의 감압 상태로 하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 상기의 배기 펌프의 후단에, 배출된 유기 화합물을 회수하기 위한 용기를 구비하여, 유기 화합물을 회수해서 리사이클 가능하도록 구성해도 좋다.
또한, 처리 공간(131A)의, 유지대(132)에 대향하는 측에는 처리 가스 공급로(136)로부터 공급되는 처리 가스를 처리 공간(131A)으로 확산시키기 위한 샤워헤드(133)가 마련되어 있고, 처리 가스를 피처리 기판 W상에 양호한 균일성으로 확산시키는 구조로 되어 있다.
또한, 상기의 샤워헤드(133)에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급로(136)에는 액체 또는 고체의 원료(130)를 내부에 유지하는 원료용기(139)가 접속되어 있다. 또한, 처리 가스 공급로(136)에는 밸브(137)와, 처리 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단(예를 들면 MFC라 불리는 질량 유량 컨트롤러)(138)이 설치되고, 처리 가스의 공급의 개시, 정지와, 공급되는 처리 가스의 유량의 제어가 가능한 구조로 되어 있다.
예를 들면, 원료(130)는 포름산 등의 유기 화합물로 이루어지고, 원료용기(139)내에서 기화 또는 승화되는 구조로 되어 있다. 예를 들면, 포름산을 예로 들면, 포름산은 상온에서 액체로써, 상온에서도 소정량이 기화된다. 또한, 원료용기(139)를 가열해서 기화를 안정시키도록 해도 좋다.
또한, 상기의 원료용기(139), 처리 가스 공급로(136), 밸브(137) 및 유량 제어 수단(138) 등은 예를 들면 플로로카본계의 유체 등으로 이루어지는 냉각 매체를 이용해서 냉각되도록 해도 좋다.
상기의 처리 가스 공급로(136)로부터 공급되는 처리 가스는 샤워헤드(133)에 형성된 복수의 가스 구멍으로부터 처리 공간(131A)에 공급된다. 처리 공간(131A)에 공급된 처리 가스는 소정의 온도(예를 들면 100℃～400℃, 바람직하게는 150℃～250℃)로 제어(가열)된 피처리 기판 W에 도달하고, 피처리 기판 W에 형성된 금속층(예를 들면 Cu 배선 등)의 표면에 흡착해서, 금속 유기 화합물 착체가 형성되고, 형성된 금속 유기 화합물 착체는 즉시 승화 제거된다. 이 유기 금속 화합물 착체의 형성과 승화 제거에 관해서는 처리 가스가 공급되고, 또한 금속층의 표면에 잔존해 있는 한, 반복 실행된다. 즉, 금속 유기 화합물 착체의 형성과 승화는 병행해서 진행한다.
또한, 처리 가스에, 유기 화합물 이외의 다른 가스를 부가하는 것에 의해, 피처리 기판에 대한 처리성능을 향상시키는 것도 가능하다. 예를 들면 산화성을 갖는 가스로서, O2나 N2O를 첨가해도 좋고, 환원성을 갖는 다른 가스로서, 예를 들면 H2나 NH3를 첨가해도 좋다.
상기의 처리에 있어서는 승화된 금속 유기 화합물 착체는 열적으로 불안정하기 때문에, 처리 공간(131A)내에서 분해되기 쉽고, 처리용기(131)의 내부, 특히 처리용기(131)의 내벽면 혹은 유지대(132)에 금속이 부착되는 경우가 있다. 또한, 부착된 금속은 처리 가스에 의해서 재차 승화되고, 피처리 기판 W에 재부착되는 경우가 있다.
다음에, 처리용기(131)의 내부에 부착된 금속 부착물을 제거하는 방법의 예에 대해 설명한다. 우선, 피처리 기판 W가 처리용기(131)내에 수용되어 있지 않은 상태로 하고, 또한 처리용기(131)내 처리 가스의 공급을 정지시킨다.
다음에, 처리용기(131) 내부에 부착된 금속 부착물을 승화시키도록 처리용기(131) 내부(예를 들면 처리용기(131)의 내벽면 혹은 유지대(132))를, 피처리 기판의 처리를 실행하는 온도보다도 고온으로 가열하고, 또한 처리 공간(131A)내의 압력을 저압(예를 들면 1×10-5Pa 이하, 바람직하게는1×10-6Pa 이하, 더욱 바람직하게는 1×10-7Pa 이하)으로 되도록 제어함으로써 금속 부착물을 제거한다. 처리 공간(131A)을 이러한 낮은 압력으로 제어하기 위해서는 처리 공간(131A)을 배기하기 위한 배기 수단으로서, 예를 들면, 터보 분자 펌프와 크라이오 펌프와 드라이 펌프 등을 조합해서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 금속이 부착된 처리용기(131) 내부를 가열하는 온도는 금속 부착물의 증기압이 처리 공간(131A)내의 압력보다도 높아지는 온도로 되는 것이 바람직하고, 더욱 효과적으로 금속 부착물의 제거를 실행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 처리부(100D)에 관한 처리는 제어 수단(231)을 거쳐서, 컴퓨터(232)에 의해서 동작되는 구조로 되어 있다. 또한, 컴퓨터(232)는 기록 매체(232B)에 기억된 프로그램에 의거하여, 상기에 설명한 처리를 동작시킨다. 또, 제어 수단(231)이나 컴퓨터(232)에 관한 배선은 도시를 생략하고 있다.
상기의 제어 수단(231)은 온도 제어 수단(231A)과, 가스 제어 수단(231B) 및 압력 제어 수단(231C)을 갖고 있다. 온도 제어 수단(231A)은 가열 수단(132A 및 140)을 제어함으로써, 피처리 기판 W 및 처리용기(131)의 내부(처리용기(131)의 내벽면, 유지대(132))의 온도를 제어한다.
가스 제어 수단(231B)은 밸브(137), 유량 조정 수단(138)의 제어를 실행하고, 처리 가스의 공급의 개시, 처리 가스의 공급의 정지 및 공급되는 처리 가스의 유량을 제어한다. 압력 제어 수단(231C)은 압력 조정 밸브(135)의 열림도를 제어하고, 처리 공간(131A)의 압력을 제어한다.
또한, 상기의 제어 수단(231)을 제어하는 컴퓨터(232)는 CPU(232A), 기록 매체(232B), 입력 수단(232C), 메모리(232D), 통신 수단(232E) 및 표시 수단(232F)을 갖고 있다. 예를 들면, 기판 처리에 관한 기판 처리 방법 및 금속 부착물 제거 방법의 프로그램은 기록 매체(232B)에 기록되어 있고, 기판 처리는 해당 프로그램에 의거하여 실행된다. 또한, 해당 프로그램을 통신 수단(232E)으로부터 입력하거나, 또는 입력 수단(232C)으로부터 입력해도 좋다.
또, 상기의 기판 처리에서 사용하는 처리 가스는 포름산에 한정되지 않고, 마찬가지의 화학반응을 갖는 다른 유기 화합물을 이용해도 좋다. 구체 예로서는 실시예 1의 스텝 1의 처리 가스로서 이용하는 것이 가능한 유기 화합물의 예로서 기재한 물질과 동일한 물질을 들 수 있다.
또, 유지대(132)의 상면에 부착되는 금속의 양이 많고, 이 금속 부착물을 제거하고자 하는 경우에는 다음과 같이 할 수도 있다. 유지대(132)의 상면에 유지대를 덮도록 박판형상의 서셉터를 설치하고, 서셉터의 위에 피처리 기판을 유지하도록 하여, 기판 처리를 실행한다. 이와 같이 하면, 금속은 유지대(132)의 상면에 대해서는 부착되지 않고, 서셉터의 상면에 부착된다. 다음에, 박판형상의 서셉터를 반송 장치에 의해, 처리용기(131)로부터 반출하고, 처리용기(131)와는 별도의 용기내에 서셉터를 반입하고, 이 별도의 용기내에서 서셉터에 부착된 금속 부착물을 승화시키도록 해도 좋다.
또한, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 처리용기(131)의 내벽면이나 유지대(132)에 부착된 금속이 Cu인 경우, 금속 Cu를 산화시키고 나서, 고진공 분위기(단, 도 6의 평형 산소 농도 곡선보다 높은 산소 분압 분위기)에서 처리 용기(131)의 내벽면이나 유지대(132)를 가열함으로써, 구리를 효율적으로 제거할 수 있다.
O2, O3, N2O, CO2 등의 산소를 포함하는 산화성 가스를 처리용기내에 공급하고, 구리가 부착된 개소를 적어도 100℃ 이상으로 가열함으로써, 처리용기나 유지대에 부착된 구리를 산화시킬 수 있다.
또한, Cu 이외의 금속에 관해서도, 금속 산화물의 증기압이 금속의 증기압보다도 높은 경우에, Cu의 경우와 마찬가지로 금속을 산화시키고 나서, 고진공 분위기에서 처리 용기(131)의 내벽면이나 유지대(132)를 가열함으로써, 금속을 효율적으로 제거할 수 있다.
처리용기의 내벽면이나 유지대에 부착된 금속을 산화시키기 위한 산화성 가스로서 O2를 사용하는 경우의 장치 구성예(100D1)를 도 14에 나타낸다.
도 14를 참조함에 있어서, 상기 장치 구성예(100D1)는 먼저 도 13에서 설명한 장치 구성예(100D)와 마찬가지의 구성을 갖고 있지만, 또한 산소 가스원(139A), 산소 공급로(136A), 유량 조정 수단(138A) 및 밸브(137A)를 포함하는 산소 공급 수단을 갖고 있으며, 상기 처리용기(131)에 산소 가스를 공급하는 것에 의해, 상기 처리용기나 유지대에 부착된 Cu 등의 금속을 산화시키는 것이 가능하다.
(실시예 4)
다음에, 상기의 기판 처리 장치(기판 처리 방법)를 이용한 반도체 장치의 제조 방법의 일예에 대해, 도 15a～도 15e에 의거하여, 수순에 따라 설명한다.
우선, 도 15a에는 반도체 장치를 제조하는 공정의 일예를 나타내고 있다.
도 15a를 참조함에 있어서, 본 도면에 나타내는 공정에 있어서의 반도체 장치에서는 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판(피처리 기판 W에 상당)상에 형성된 MOS 트랜지스터 등의 소자(도시하지 않음)를 덮도록 절연막(401)(예를 들면 실리콘 산화막)이 형성되어 있다. 해당 소자에 전기적으로 접속되어 있는 예를 들면 W(텅스텐)로 이루어지는 배선층(도시하지 않음)과, 이것에 접속된 예를 들면 Cu로 이루어지는 배선층(402)이 형성되어 있다.
또한, 절연층(401)상에는 배선층(402)을 덮도록, 제 1 절연층(층간 절연막)(403)이 형성되어 있다. 제 1 절연층(403)에는 홈부(404a) 및 홀부(404b)가 형성되어 있다. 홈(groove)부(404a) 및 홀(hole)부(404b)에는 Cu에 의해 형성되고 트렌치(trench) 배선과 비어(via) 배선으로 이루어지는 배선부(404)가 형성되고, 이것이 전술한 배선층(402)과 전기적으로 접속된 구성으로 되어 있다.
또한, 제 1 절연층(403)과 배선부(404)의 사이에는 Cu 확산 방지막(404c)이 형성되어 있다. Cu 확산 방지막(404c)은 배선부(404)로부터 제 1 절연층(403)으로 Cu가 확산하는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 또한, 배선부(404) 및 제 1 절연층(403)의 위를 덮도록 절연층(Cu 확산 방지층)(405) 및 제 2 절연층(층간 절연막)(406)이 형성되어 있다.
이하에서는 제 2 절연층(406)에 먼저 설명한 기판 처리 방법을 적용하여, Cu의 배선을 형성해서 반도체 장치를 제조하는 방법을 설명한다. 또, 배선부(404)에 관해서도 이하에 설명하는 방법과 마찬가지의 방법으로 형성 하는 것이 가능하다.
도 15b에 나타내는 공정에서는 제 2 절연층(406)에, 홈부(407a) 및 홀부(407b)를 예를 들면 드라이 에칭법 등에 의해서 형성한다. 이 경우, 홀부(407b)는 절연층(405)도 관통하도록 형성한다. 여기서, 상기 제 2 절연층(406)에 형성된 개구부로부터, Cu로 이루어지는 배선부(404)의 일부가 노출되게 된다. 노출된 배선부(404)의 표층은 산화되기 쉽기 때문에, 산화막(도시하지 않음)이 형성된다.
다음에, 도 15c에 나타내는 공정에 있어서, 먼저 설명한 기판 처리 장치(기판 처리 방법)를 이용하여, 노출된 Cu 배선(404)의 산화막의 제거(환원 처리)를 실행한다.
이 경우, 우선, 피처리 기판 W를 제 1 온도(예를 들면 실온 정도)로 제어하고, 피처리 기판 W상에 처리 가스(예를 들면 기화된 포름산)를 공급하고, 금속착체를 형성한다(스텝 1).
다음에, 처리 가스의 공급을 정지시킨 후, 피처리 기판을 가열해서 제 2 온도로 하고, 형성된 금속착체를 승화시킨다(스텝 2). 이와 같이 해서, Cu의 산화막의 제거를 실행할 수 있다.
다음에, 도 15d에 나타내는 공정에 있어서, 홈부(407a) 및 홀부(407b)의 내벽면을 포함하는 제 2 절연층(406)상, 및 배선부(404)의 노출면에, Cu 확산 방지막(407c)의 성막을 실행한다. Cu 확산 방지막(407c)은 예를 들면 고융점 금속막이나 이들의 질화막, 또는 고융점 금속막과 질화막의 적층막으로 이루어진다. 예를 들면 Cu 확산 방지막(407c)은 Ta/TaN막, WN막, 또는 TiN막 등으로 이루어지고, 스퍼터법이나 CVD법 등의 방법에 의해, 형성하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 Cu 확산 방지막(407c)은 소위 ALD법에 의해서 형성하는 것도 가능하다.
다음에, 도 15e에 나타내는 공정에 있어서, 상기 홈부(407a) 및 상기 홀부(407b)를 포함하는 Cu 확산 방지막(407c)의 위에, Cu로 이루어지는 배선부(407)를 형성한다. 이 경우, 예를 들면 스퍼터(sputter)법이나 CVD법에서 Cu로 이루어지는 시드(seed)층을 형성한 후, Cu의 전계 도금에 의해, 배선부(407)를 형성할 수 있다. 또한, CVD법이나 ALD법에 의해, 배선부(407)를 형성해도 좋다. 배선부(407)를 형성한 후, 화학 기계 연마(CMP)법에 의해, 기판 표면을 평탄화한다.
또한, 본공정 후에, 또한 상기 제 2 절연층(406)의 상부에 제 2+n(n은 자연수)의 절연층을 형성하고, 각각의 절연층에 상기의 방법에 의해 Cu로 이루어지는 배선부를 형성하고, 다층 배선 구조를 갖는 반도체 장치를 형성하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 듀얼 다마신(dual damascene)법을 이용하여, Cu의 다층 배선 구조를 형성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 싱글 다마신법을 이용하여 Cu의 다층 배선 구조를 형성하는 경우에도 상기의 방법을 적용할 수 있는 것은 명백하다.
또한, 본 실시예에서는 절연층에 형성되는 금속 배선(금속층)으로서, 주로 Cu 배선을 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, Cu 이외에, Ag, W, Co, Ru, Ti, Ta 등의 금속 배선(금속층)에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서는 금속 배선에 형성되는 산화막의 제거를 안정하게 실행하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 특정의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재한 요지내에 있어서 각종 변형?변경이 가능하다.
예를 들면, 상기의 실시예에서는 절연층에 대해 에칭을 실행해서 형성된 개구부에 노출된 하층 배선의 Cu의 표면 산화막을 제거하는 공정에 대해, 본 발명의 기판 처리 방법을 적용하고 있지만, 다른 공정에서 Cu의 표면 산화막을 제거하는 경우에 본 발명을 적용해도 좋다. 예를 들면, 시드층 혹은 배선층을 형성한 후, 혹은 CMP를 실행한 후에 대해 본 발명을 적용해도 좋다.
본 발명에 의하면, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 되는 기판 처리 방법과, 해당 기판 처리 방법을 이용한 반도체 장치의 제조 방법, 유기 화합물 가스에 의한 기판 처리를 청정하게 실행하는 것이 가능하게 되는 기판 처리 장치, 및 해당 기판 처리 장치를 동작시키는 프로그램이 기재된 기록 매체를 제공하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재한 요지내에 있어서 각종 변형?변경이 가능하다.
본 출원은 우선권주장의 기초로 되는 평성18년 8월 24일 출원된 일본 특허출원 2006-228126 및 평성19년 6월 5일 출원된 일본 특허출원 2007-149614의 전체 내용을 포함하는 것이다.

Claims (19)

  1. 금속층이 형성된 피처리 기판을 처리하는 처리 공간을 내부에 갖는 처리용기의 내부에 부착된 금속 부착물을 제거하는 금속 부착물의 제거 방법에 있어서,
    상기 금속 부착물을 승화시키도록, 상기 처리용기 내부의 온도와 상기 처리 공간의 압력을 제어하되,
    상기 처리용기 내부의 온도는 상기 금속 부착물의 증기압이 상기 처리 공간의 압력보다 높아지도록 선택되고,
    상기 금속 부착물은 구리로 이루어지고,
    상기 제거는 상기 기판을 처리하기 위한 처리 가스가 상기 처리용기 내로 공급되지 않는 상태에서 실행되는
    금속 부착물의 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 부착물을 산화성 가스에 의해 산화시켜서 승화시키는
    금속 부착물의 제거 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 산화성 가스는 O2, O3, N2O, CO2로 이루어지는 군(群)에서 선택되는
    금속 부착물의 제거 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 금속층이 형성된 피처리 기판을 처리하는 처리 공간을 내부에 갖는 처리용기와,
    상기 피처리 기판을 유지하는 유지대와,
    상기 처리 공간으로의 유기 화합물을 포함하는 처리 가스의 공급을 제어하는 가스 제어 수단과,
    상기 처리용기내의 압력을 제어하는 압력 제어 수단과,
    금속이 부착된 처리용기 내벽면과 유지대의 적어도 어느 하나의 온도를 제어하는 온도 제어 수단을 갖는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 피처리 기판이 상기 처리용기내에 수용되어 있지 않은 상태에서, 상기 처리 가스의 상기 처리용기내로의 공급을 정지시키도록 상기 가스 제어 수단이 제어하고, 또한 상기 압력 제어 수단과 상기 온도 제어 수단이 상기 처리용기 내벽면 혹은 상기 유지대에 부착된 금속 부착물을 승화시키도록 압력 및 온도를 제어하되,
    상기 처리용기 내벽면 혹은 상기 유지대의 온도는 상기 금속 부착물의 증기압이 상기 처리 공간의 압력보다도 높아지도록 선택되고,
    상기 금속 부착물은 구리로 이루어지는
    기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리 공간으로의 산화성 가스의 공급을 제어하는 가스 제어 수단을 더 갖고, 상기 금속 부착물을 상기 산화성 가스에 의해 산화시켜 승화시키는
    기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 산화성 가스는 O2, O3, N2O, CO2로 이루어지는 군(群)에서 선택되는
    기판 처리 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거는 상기 처리 공간의 압력을 1×10-5Pa 이하로 유지하여 실행되는
    금속 부착물의 제거방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제거는 상기 처리 공간의 압력을 1×10-6Pa 이하로 유지하여 실행되는
    금속 부착물의 제거방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제거는 상기 처리 공간의 압력을 1×10-7Pa 이하로 유지하여 실행되는
    금속 부착물의 제거방법.
  17. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리 공간의 압력이 1×10-5Pa 이하로 유지되는
    기판 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 처리 공간의 압력이 1×10-6Pa 이하로 유지되는
    기판 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 처리 공간의 압력이 1×10-7Pa 이하로 유지되는
    기판 처리 장치.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5452894B2 (ja) * 2008-07-17 2014-03-26 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体
JP5466890B2 (ja) * 2009-06-18 2014-04-09 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
JP5646190B2 (ja) * 2010-03-12 2014-12-24 東京エレクトロン株式会社 洗浄方法及び処理装置
CN102418691B (zh) * 2011-07-12 2014-12-10 上海华力微电子有限公司 一种全自动检测泵失效的方法
JP6529371B2 (ja) * 2015-07-27 2019-06-12 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法及びエッチング装置
US10354887B2 (en) * 2017-09-27 2019-07-16 Lam Research Corporation Atomic layer etching of metal oxide
KR102030068B1 (ko) * 2017-10-12 2019-10-08 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP6936700B2 (ja) * 2017-10-31 2021-09-22 株式会社日立ハイテク 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
JP7077184B2 (ja) 2018-08-30 2022-05-30 キオクシア株式会社 基板処理方法及び半導体装置の製造方法
CN109560020B (zh) * 2018-09-27 2022-12-16 厦门市三安集成电路有限公司 一种使用nmp蒸汽剥离晶圆金属膜的结构和方法
KR102342124B1 (ko) * 2019-02-14 2021-12-22 주식회사 히타치하이테크 반도체 제조 장치
WO2021192210A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社日立ハイテク 半導体製造方法
CN112146511A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 新乡市新贝尔信息材料有限公司 一种基于冷凝回收系统中出现异物的处理方法
WO2022259399A1 (ja) * 2021-06-09 2022-12-15 株式会社日立ハイテク 半導体製造方法及び半導体製造装置
WO2023066847A1 (en) 2021-10-19 2023-04-27 Merck Patent Gmbh Selective thermal atomic layer etching

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001254178A (ja) * 2000-03-10 2001-09-18 Tokyo Electron Ltd 処理装置のクリーニング方法及び処理装置
JP2006108595A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2914428A (en) * 1953-11-09 1959-11-24 Ruckelshaus Formation of hard metallic films
BE1001027A3 (nl) * 1987-10-21 1989-06-13 Bekaert Sa Nv Werkwijze en inrichting voor het reinigen van een langwerpig metalen substraat, zoals een draad, een band, een koord, enz., alsmede volgens die werkwijze gereinigde substraten en met dergelijke substraten versterkte voorwerpen uit polymeermateriaal.
FR2653044B1 (fr) * 1989-10-12 1992-03-27 Pec Engineering Procede et dispositifs de decontamination de produits solides.
US5213621A (en) * 1991-10-11 1993-05-25 Air Products And Chemicals, Inc. Halogenated carboxylic acid cleaning agents for fabricating integrated circuits and a process for using the same
US5846275A (en) * 1996-12-31 1998-12-08 Atmi Ecosys Corporation Clog-resistant entry structure for introducing a particulate solids-containing and/or solids-forming gas stream to a gas processing system
JPH10223608A (ja) * 1997-02-04 1998-08-21 Sony Corp 半導体装置の製造方法
US5993679A (en) * 1997-11-06 1999-11-30 Anelva Corporation Method of cleaning metallic films built up within thin film deposition apparatus
US6284052B2 (en) * 1998-08-19 2001-09-04 Sharp Laboratories Of America, Inc. In-situ method of cleaning a metal-organic chemical vapor deposition chamber
TW570856B (en) * 2001-01-18 2004-01-11 Fujitsu Ltd Solder jointing system, solder jointing method, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device manufacturing system
JP3373499B2 (ja) * 2001-03-09 2003-02-04 富士通株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置
JP4754080B2 (ja) * 2001-03-14 2011-08-24 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置のクリーニング方法及び基板処理装置
JP4355836B2 (ja) * 2002-02-18 2009-11-04 株式会社アルバック Ｃｕ膜とＣｕバンプの接続方法、Ｃｕ膜とＣｕバンプの接続装置
US6858532B2 (en) * 2002-12-10 2005-02-22 International Business Machines Corporation Low defect pre-emitter and pre-base oxide etch for bipolar transistors and related tooling
JP2005330546A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Fujitsu Ltd 金属膜の処理方法及び金属膜の処理装置
JP4475136B2 (ja) * 2005-02-18 2010-06-09 東京エレクトロン株式会社 処理システム、前処理装置及び記憶媒体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001254178A (ja) * 2000-03-10 2001-09-18 Tokyo Electron Ltd 処理装置のクリーニング方法及び処理装置
JP2006108595A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法

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