KR101296960B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착한 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거함에 있어서, 상기 기판 온도가 상대적으로 저온인 제 1 온도가 되도록 상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 유기산 가스를 포함한 처리 가스를 공급하여 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실시하는 공정과, 상기 기판 온도가 상기 제 1 온도보다 고온인 제 2 온도가 되도록 상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거하는 공정을 실행한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 Cu(동) 배선을 형성할 때, Cu막 표면의 산화물 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 제거하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고속화, 배선 패턴의 미세화, 고집적화의 요구에 대응하여, 배선간의 용량의 저하와 배선의 도전성 향상 및 일렉트로 마이그레이션 내성의 향상이 요구되고 있으며, 이것에 대응한 기술로서, 배선 재료에 Al(알루미늄)이나 W(텅스텐)보다 도전성이 높고 또한 일렉트로 마이그레이션 내성이 우수한 Cu를 이용하고, 층간 절연막으로서 SiO2보다 유전율이 낮은 절연막(저유전율막, Low-k막)을 이용한 Cu 다층 배선 기술이 주목받고 있다.
Cu는 산화되기 쉽고, 그 표면에는 용이하게 저항이 높은 산화동막이 형성되어 접촉이 되기 어려운 등의 문제가 생기기 때문에, Cu 표면에 형성된 산화막을 제거할 필요가 있다.
또한, 다마신법(damascene)을 이용하여 Cu 배선 구조를 형성하는 경우에는 층간 절연막의 에칭시에, 배선용 홈이나 비아의 바닥에 노출되어 있는 하층의 Cu 배선의 일부가 에칭되고, 배선용 홈이나 비아의 측벽에 Cu 함유물이 잔사로서 부착된다. 이러한 잔사가 부착된 상태에서 다음 공정을 실시하면 Cu가 층간 절연막의 내부로 확산하여 반도체 장치의 양품률이 저하되기 때문에, 이러한 Cu 함유 잔사를 제거할 필요가 있다.
Cu 표면의 산화막을 제거하는 방법으로서는 플라즈마를 이용한 드라이 클리닝이 이용되어 왔지만, 플라즈마를 이용한 경우에는 하지의 Cu에 손상을 줄 우려가 있기 때문에, 플라즈마를 사용하지 않고 기판 표면을 드라이 클리닝하는 방법으로서, 유기산 드라이 클리닝(예를 들면, 하기 특허문헌)이 검토되고 있다.
또한, 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 제거하는 방법으로서는 웨트 클리닝이 이용되어 왔지만, 층간 절연막으로서 Low-k막을 이용하는 경우에는 웨트 클리닝에 의해서 Low-k막에 습기가 흡수되어 유전율의 상승을 초래하기 쉽기 때문에, 역시 유기산 드라이 클리닝을 이용하여 이러한 Cu 함유 잔사를 제거하는 방법(예를 들면, 하기 비특허문헌)이 검토되고 있다.
그러나, Cu 표면의 산화동막의 클리닝과 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 동시에 효율적으로 실행하는 기술은 아직 개발되어 있지 않다.
일본 특허 공개 공보 제2003-218198호
Enhancing Yield and Reliability by Applying Dry Organic Acid Vapor Cleaning to Copper Contact Via-Bottom for 32-nm Nodes and Beyond (International Interconnect Technology Conference, 2008. p93-p95)
본 발명의 목적은 Cu 표면의 산화동막의 제거 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사의 제거를 효율적으로 확실하게 실행할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 기판 처리 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기억한 기억 매체를 제공하는 것에 있다.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 검토를 거듭하고 있는 과정에서, 산화동에 대해 유기산 함유 가스를 이용한 드라이 클리닝을 실행하는 경우, 저온에서는 에칭이 일어나기 쉽고, 고온에서는 환원이 일어나기 쉬운 것을 알아내었다. 이러한 식견에 의거하여 더욱 검토한 결과, 이하의 점에 이르렀다. 즉, Cu 배선 구조에 있어서 층간 절연막에 부착되어 있는 Cu 함유 잔사는 산화동이 주성분인 것으로 여겨지고, 이러한 Cu 함유 잔사는 에칭으로 제거할 필요가 있으므로, 에칭이 일어나기 쉬운 저온에서 유기산 함유 가스에서의 드라이 클리닝을 실행하여 제거한다. 한편, Cu 표면의 산화동막의 유기산 함유 가스에서의 드라이 클리닝에 있어서는 산화동막은 에칭 제거 및 환원 제거의 어느 하나의 제거라도 좋지만, 저온에서의 반응은 반응 속도가 늦고, 시간이 걸리는 것에 반해, 고온에서는 반응 속도가 빠르기 때문에, 더욱 고속으로 반응이 일어나는 고온에서 환원을 주체로 하는 반응을 생기게 하는 것에 의해 Cu 표면의 산화동막을 단시간에 확실하게 제거할 수 있다.
본 발명은 이러한 식견에 의거하여 완성된 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면, 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 방법으로서, 상기 기판을 제 1 온도가 되도록 가열하면서 상기 기판에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행하는 공정과, 상기 기판을 상기 제 1 온도보다도 고온인 제 2 온도가 되도록 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명은 상기 층간 절연막이 Low-k막인 경우에 바람직하다. 또한, 상기 유기산은 카복실산인 것이 바람직하고, 그 중에서도 포름산이 바람직하다. 이 경우에, 상기 제 1 온도는 100∼200℃이며, 상기 제 2 온도는 200∼300℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 관점에 의하면, 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에서 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 기구와, 상기 챔버 내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 기구와, 상기 탑재대에 상기 기판이 탑재된 상태에서, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판을 제 1 온도로 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시키고, 다음에, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판의 온도를 상기 제 1 온도보다도 고온인 제 2 온도로 상승시킨 후, 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거시키도록 제어하는 제어 기구를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 3 관점에 의하면, 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에서 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 기구와, 상기 탑재대 상의 기판에 가열된 에너지 매체 가스를 공급하는 에너지 매체 가스 공급 기구와, 상기 챔버 내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 기구와, 상기 탑재대에 상기 기판이 탑재된 상태에서, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판을 제 1 온도로 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시키고, 다음에, 상기 탑재대 상의 기판에 상기 가열된 에너지 매체 가스를 공급하여 상기 기판의 온도를 상기 제 1 온도보다도 고온의 제 2 온도로 상승시킨 후, 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거시키도록 제어하는 제어 기구를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 4 관점에 의하면, 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 장치로서, 탑재된 기판을 상기 제 1 온도로 가열 가능한 온도로 유지된 탑재대를 갖고, 상기 탑재대 상의 기판에 상기 처리 가스를 공급 가능한 제 1 처리부와, 탑재된 기판을 상기 제 2 온도로 가열 가능한 온도로 유지된 탑재대를 갖고, 상기 탑재대 상의 기판에 처리 가스를 공급 가능한 제 2 처리부와, 상기 제 1 처리부와 상기 제 2 처리부의 사이에서 기판을 반송하는 반송 기구와, 상기 제 1 처리부의 탑재대에 기판을 탑재시키고, 기판을 상기의 제 1 온도로 가열하면서 기판에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시키고, 다음에, 상기 반송 기구에 의해 기판을 상기 제 2 처리부의 탑재대에 반송시키고, 기판을 상기 제 2 온도로 가열하면서 기판에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원을 주체로 하는 반응에 의해 제거시키도록 제어하는 제어 기구를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 5 관점에 의하면, 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 처리하는 처리용기와, 상기 처리용기 내에 복수의 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 처리용기 내의 복수의 기판을 가열하는 가열 기구와, 상기 처리용기 내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 복수의 기판이 유지된 상태의 상기 기판 유지부를 상기 처리용기 내에 수용시킨 상태에서, 상기 가열 기구에 의해 상기 복수의 기판을 제 1 온도로 가열하면서 상기 복수의 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시키고, 다음에, 상기 가열 기구에 의해 상기 복수의 기판의 온도를 상기 제 1 온도보다도 고온의 제 2 온도로 상승시킨 후, 상기 복수의 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거시키도록 제어하는 제어 기구를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 6 관점에 의하면, 컴퓨터 상에서 동작하고, 기판 처리 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 기억 매체로서, 상기 프로그램은 실행시에, 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 방법으로서, 상기 기판 온도가 상대적으로 저온인 제 1 온도가 되도록 상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행하는 공정과, 상기 기판 온도가 상기 제 1 온도보다도 고온인 제 2 온도가 되도록 상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원을 주체로 하는 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록, 컴퓨터에 상기 기판 처리 장치를 제어시키는 기억 매체가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하는 기판 처리 장치의 구성의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 Cu 배선 구조의 일예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태의 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 Cu2O를 포름산으로 처리하는 경우의 온도와 Cu원자의 감소량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하는 기판 처리 장치의 구성의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하는 기판 처리 장치의 구성의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하는 기판 처리 장치의 구성의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 제 4 실시형태에 관한 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
제 1 실시형태
(제 1 실시형태의 기판 처리 방법을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 구성)
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하기 위해 이용되는 기판 처리 장치의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 여기서는 기판으로서 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 '웨이퍼'라 함)를 이용한 경우에 대해 설명한다(이하의 실시형태에서도 동일).
본 처리 장치(100)는 기밀하게 구성된 대략 원통형상의 챔버(1)를 갖고 있다. 챔버(1)의 저벽에는 챔버(1)내에서 반도체 기판인 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하기 위한 탑재대(3)가 마련되어 있다.
탑재대(3)에는 히터(4)가 매립되어 있고, 이 히터(4)에는 히터 전원(5)이 접속되어 있다. 한편, 탑재대(3)의 상면 근방에는 열전쌍(6)이 마련되어 있고, 열전쌍(6)의 신호는 히터 컨트롤러(7)에 전송되도록 되어 있다. 그리고, 히터 컨트롤러(7)는 열전쌍(6)의 신호에 따라 히터 전원(5)에 지령을 송신하고, 히터(4)의 가열을 제어하여 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어하도록 되어 있다. 또한, 탑재대(3)에는 웨이퍼(W)를 지지하며 승강시키기 위해, 예를 들면 3개의 웨이퍼 지지 핀(도시하지 않음)이 탑재대(3)의 표면에 대해 돌출 함몰 가능하게 마련되어 있다.
챔버(1)의 천벽(1a)에는 샤워헤드(10)가 마련되어 있다. 이 샤워헤드(10)의 상면에는 샤워헤드(10)내에 가스를 도입하는 가스 도입구(12)가 마련되어 있고, 이 가스 도입구(12)에는 클리닝 가스와 퍼지 가스를 공급하기 위한 배관(21)이 접속되어 있다.
샤워헤드(10)의 내부에는 확산실(14)이 형성되어 있고, 샤워헤드(10)의 하면에는 탑재대(3)를 향해 처리 가스나 퍼지 가스를 토출하기 위한 다수의 토출 구멍(11)이 형성되어 있다. 그리고, 가스 도입구(12)로부터 샤워헤드(10)내에 도입된 가스는 확산실(14)에서 확산되고, 토출 구멍(11)으로부터 챔버(1)내의 탑재대(3)에 탑재된 웨이퍼(W)에 대해 수직으로 토출된다.
상기 가스 도입구(12)에 접속하는 배관(21)의 타단에는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(22)이 접속되어 있다. 배관(21)에는 매스플로우 컨트롤러(23)와 그 전후에 밸브(24)가 마련되어 있다. 또한, 배관(21)에는 불활성 가스 배관(25)이 접속되고, 이 불활성 가스 배관(25)의 타단에는 불활성 가스 공급원(26)이 접속되어 있다. 불활성 가스 배관(25)에는 매스플로우 컨트롤러(27)와 그 전후에 밸브(28)가 마련되어 있다.
처리 가스 공급원(22)으로부터 공급되는 처리 가스로서는 유기산 가스를 포함하는 것이 이용된다. 처리 가스를 구성하는 유기산으로서는 카복실산을 바람직하게 이용할 수 있다. 카복실산으로서는 포름산(HCOOH), 초산(CH3COOH), 프로피온산(CH3CH2COOH), 낙산(CH3(CH2)2COOH), 길초산(CH3(CH2)3COOH) 등을 들 수 있고, 이들 중에서는 포름산(HCOOH)이 바람직하다. 또한, 불활성 가스 공급원(26)으로부터 공급되는 불활성 가스는 퍼지 가스, 희석 가스, 캐리어 가스 등으로서 이용되고, 예를 들면 Ar 가스, He 가스, N2 가스 등을 들 수 있다.
챔버(1)의 저벽(1b)에는 배기구(31)가 형성되어 있고, 이 배기구(31)에는 배기관(32)이 접속되어 있다. 그리고, 이 배기관(32)에는 고속 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(33)가 마련되어 있다. 배기관(32)에는 콘덕턴스 가변 밸브(34)가 마련되어 있고, 챔버(1)로부터의 배기량을 조절할 수 있도록 되어 있다. 이 배기 장치(33)를 작동시키는 것에 의해 챔버(1)내의 가스가 배기되고, 배기관(32)을 거쳐서 챔버(1)내를 소정의 진공도까지 고속으로 감압하는 것이 가능하게 되어 있다.
챔버(1)의 측벽에는 기판 처리 장치(100)에 인접하는 반송실(도시하지 않음)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 반출을 실행하기 위한 반입출구(15)와, 이 반입출구를 개폐하는 게이트밸브(16)가 마련되어 있다.
기판 처리 장치(100)는 제어부(40)를 갖고 있으며, 제어부(40)는 프로세스 컨트롤러(41)와, 유저 인터페이스(42)와, 기억부(43)를 갖고 있다. 프로세스 컨트롤러(41)에는 기판 처리 장치(100)의 각 구성부, 예를 들면, 밸브, 매스플로우 컨트롤러, 히터 컨트롤러(7), 배기 장치(33) 등이 접속되어 있고, 이들이 프로세스 컨트롤러(41)에 의해 제어된다.
유저 인터페이스(42)는 프로세스 컨트롤러(41)에 접속되어 있고, 오퍼레이터가 처리 장치를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 실행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어진다.
기억부(43)는 프로세스 컨트롤러(41)에 접속되어 있고, 기판 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(41)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 기판 처리 장치(100)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램 즉 처리 레시피가 저장되어 있다. 처리 레시피는 기억부(43) 중의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는 하드 디스크와 같은 고정적인 것이라도 좋고, CDROM, DVD, 플래시 메모리 등의 이동 가능한 것이라도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예를 들면, 전용 회선을 거쳐서 레시피를 적절히 전송시키도록 해도 좋다.
그리고, 필요에 따라, 유저 인터페이스(42)로부터의 지시 등으로 임의의 처리 레시피를 기억부(43)로부터 호출하여 프로세스 컨트롤러(41)에 실행시킴으로써, 프로세스 컨트롤러(41)의 제어 하에 기판 처리 장치(100)에서의 클리닝 처리가 실행된다.
(제 1 실시형태에 관한 기판 처리 방법)
다음에, 이러한 기판 처리 장치(100)를 이용하여, 웨이퍼(W)상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막과 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 제거하여 클리닝하는 본 실시형태의 기판 처리 방법에 대해 설명한다.
여기서는 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 하층의 층간 절연막인 Low-k막(201)의 위에 캡막(206)을 거쳐서 상층의 층간 절연막인 Low-k막(202)이 형성되고, 하층의 Low-k막(201)에 Cu 배선층(203)이 형성된 웨이퍼(W)에 대해, Low-k막(202)의 Cu 배선층(203)에 대응하는 위치를 플라즈마 에칭하여 트렌치(204) 및 홀(205)을 형성하고, 레지스트를 애싱 제거했을 때에 있어서, 트렌치(204) 및 홀(205)의 측벽 등에 부착된 Cu 함유 잔사(209) 및 Cu 배선층(203)의 표면에 형성된 산화동막(210)을 유기산 가스를 포함하는 처리 가스에 의한 드라이 클리닝에 의해 제거한다.
도 3의 흐름도에 나타내는 바와 같이, 우선, 게이트밸브(16)를 열림으로 하여 반입출구(15)로부터, 상기 Cu 배선 구조를 갖는 웨이퍼(W)를 챔버(1)내에 반입하고, 탑재대(3)상에 탑재한다(공정 1). 이어서, 게이트밸브(16)를 닫고, 열전쌍(6)에 의한 온도 검출 신호에 의거하여, 히터 컨트롤러(7)에 의해 히터(4)를 제어하여 웨이퍼(W)의 온도를 Cu 함유 잔사(209)의 주성분인 산화동의 에칭 반응이 지배적으로 되는 상대적으로 저온의 제 1 온도로 제어한다(공정 2).
그리고, 배기 장치(33)의 진공 펌프에 의해 챔버(1)내를 배기하면서, 밸브(28)를 열림으로 하여, 불활성 가스 공급원(26)으로부터, 예를 들면, Ar 가스를 도입하고, 웨이퍼(W)의 온도를 제 1 온도로 안정시킨다(공정 3).
다음에, 밸브(24)를 열림으로 하여, 처리 가스 공급원(22)으로부터 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 매스플로우 컨트롤러(23)에 의해서 유량 제어하면서 샤워헤드(10)를 거쳐 챔버(1)내에 공급하고, 주로 Cu 함유 잔사(209)를 에칭 제거한다(공정 4). 이 공정은 Cu 함유 잔사(209)가 거의 완전히 에칭 제거될 때까지 실행되지만, 이 때에 산화동막(210)의 일부도 에칭 제거된다.
처리 가스를 구성하는 유기산으로서는 상술한 바와 같이, 포름산(HCOOH), 초산(CH3COOH), 프로피온산(CH3CH2COOH), 낙산(CH3(CH2)2COOH), 길초산(CH3(CH2)3COOH) 등의 카복실산을 바람직하게 이용할 수 있고, 이들 중에서는 포름산(HCOOH)이 바람직하다. 또, 이 때의 제 1 온도는, 예를 들면, 이용하는 유기산이 카복실산, 예를 들면, 포름산(HCOOH)인 경우에는 100∼200℃의 범위가 바람직하다. 유기산으로서 포름산을 이용한 경우의 에칭 반응은 이하의 (1)식으로 나타낼 수 있다.
Cu2O+2HCOOH →2Cu(HCOO)+H2O…(1)
여기서, Cu(HCOO)은 휘발성을 갖기 때문에, Cu 함유 잔사(209)는 에칭 제거된다.
또, 공정 3의 안정화 공정을 실행하지 않고, 웨이퍼(W)를 탑재대(3)에 탑재한 후, 즉시 처리 가스를 공급해도 좋다. 또한, 공정 4에서는 불활성 가스는 흘린 채의 상태에서도 정지시켜도 좋다.
공정 4의 처리에 의해 Cu 함유 잔사(209)가 거의 완전히 제거된 후, 처리 가스의 공급을 정지시키고, 불활성 가스를 공급하면서, 열전쌍(6)에 의한 온도 검출 신호에 의거하여 히터 컨트롤러(7)에 의해 히터(4)를 제어하고, 웨이퍼(W)의 온도를, 산화동의 환원이 지배적으로 되는 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도로 제어한다(공정 5).
그리고, 온도가 안정된 후, 재차 처리 가스 공급원(22)으로부터 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 매스플로우 컨트롤러(23)에 의해서 유량 제어하면서 샤워헤드(10)를 거쳐 챔버(1)내에 공급하고, Cu 배선층(203) 표면의 산화동막(210)을 환원 반응이 주체인 반응에 의해 산화동막(210)을 제거한다(공정 6). 이 때의 제 2 온도는, 예를 들면, 이용하는 유기산이 카복실산, 예를 들면, 포름산(HCOOH)인 경우에는 200∼300℃의 범위가 바람직하다. 유기산으로서 포름산을 이용한 경우의 환원 반응은 이하의 (2)식으로 나타낼 수 있다.
Cu2O+HCOOH→2Cu+H2O+CO2…(2)
또, 온도가 안정되기 전에 처리 가스를 공급해도 좋고, 공정 4 후의 온도 변경시에 처리 가스를 흘리면서 실행해도 좋다. 단, 온도가 제 2 온도보다도 낮을 때에 처리 가스를 흘리는 것에 의해, 산화동막은 에칭에 의해 제거되는 비율이 높아진다.
이 산화동막(210)의 환원을 주체로 하는 반응에 의한 제거 처리는 산화동막(210)이 완전히 제거될 때까지 계속된다. 그리고, 이 산화동막(210)의 제거 처리가 종료하면, 처리 가스의 공급을 정지시키고, 불활성 가스 공급원(26)으로부터 불활성 가스를 퍼지 가스로서 매스플로우 컨트롤러(27)에 의해서 유량 제어하면서 샤워헤드(10)를 거쳐서 챔버(1) 내에 공급하고, 챔버(1) 내를 퍼지한다(공정 7). 그 후, 게이트밸브(16)를 열림으로 해서 반입출구(15)로부터 웨이퍼(W)를 반출한다(공정 8).
이상의 공정에 있어서, Cu 함유 잔사(209)의 제거와 산화동막(210)의 제거로 온도를 변화시키는 것은 다음의 이유에 의한다.
도 4는 Si 기판 상에 300㎚ 두께의 Cu2O막을 형성한 샘플을 준비하고, 이것에 포름산(HCOOH) 가스를 공급하면서 샘플의 온도를 상승시키고, 샘플 온도와 Cu원자의 감소량의 관계를, 형광 X선으로 측정한 Cu-Kα선 검출 강도에 의해 구한 결과를 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 저온에서는 Cu원자의 감소량이 증가하고 있으며, 200℃ 부근에서 Cu원자의 감소량이 최대로 되고, 그것보다 고온이 되면 Cu 원자의 감소량이 저하해 가는 것을 알 수 있다. 이 도면으로부터, 200℃를 경계로 그것보다도 저온에서는 Cu2O의 에칭이 지배적으로 되고, 200℃ 이상의 고온이 되면 Cu2O의 환원이 지배적으로 되는 것을 알 수 있다.
이로부터, 에칭 제거할 필요가 있는 Cu 함유 잔사(209)는 에칭 반응이 지배적인 상대적으로 저온의 제 1 온도, 예를 들면 100∼200℃에서 유기산 함유 가스에 의해 드라이 클리닝 처리하는 것에 의해, 비교적 단시간에 제거할 수 있다. 한편, 산화동막(210)의 유기산 함유 가스에서의 드라이 클리닝에 있어서 산화동막의 제거는 에칭 제거 및 환원 제거 중 어느 것으로 행해도 좋지만, 일반적으로, 저온에서는 반응 속도가 늦고 고온에서는 반응 속도가 빠르기 때문에, 더욱 반응 속도가 높은 반응이 일어나는 제 2 온도, 예를 들면, 200∼300℃에서 환원을 주체로 하는 반응을 생기게 하는 것에 의해, 산화동막(210)을 더욱 단시간에 확실하게 제거할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는 유기산 함유 가스에서의 드라이 클리닝으로 Cu 함유 잔사(209)와 산화동막(210)을 제거할 때에, 상대적으로 저온인 제 1 온도에서 Cu함유 잔사를 에칭 제거하고, 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도에서 Cu의 표면의 산화동막을 환원을 주체로 하는 반응에 의해 제거하는 것에 의해, 이들을 단시간에 또한 확실하게 제거할 수 있는 것이다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 기판 처리 장치(100)는 트렌치(204) 및 비아(205)에 Cu 배선을 형성하기 위해 실행하는 Ta막, Ti막, 또는 Ru막 등의 배리어막을 형성하는 유닛 및 그 이후의 Cu 시드(seed)막을 형성하는 유닛을 갖는 클러스터 툴형의 멀티 챔버 시스템에 조립하고, Cu 함유 잔사(209) 및 산화동막(210)의 제거, 배리어막의 형성, Cu 시드막의 형성을 한곳에서(in-situ) 실행하도록 할 수 있다. 또, 이 시스템에, Low-k막의 에칭이나 레지스트의 애싱을 실행하는 유닛을 탑재하여, Low-k막의 에칭으로부터 Cu 시드막의 형성까지의 일련의 공정을 한곳에서 실행하도록 해도 좋다.
제 2 실시형태
(제 2 실시형태의 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치의 구성)
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하기 위해 이용되는 기판 처리 장치의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이 처리 장치(200)는 기밀하게 구성된 대략 원통형상의 챔버(51)를 갖고 있다. 챔버(51)의 저벽(51a)의 중앙부에는 원형의 개구부(52)가 형성되어 있고, 이 개구부(52)에는 챔버(51)내에서 반도체 기판인 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하기 위한 탑재대(53)가 마련되어 있다. 탑재대(53)와 저벽(51a)의 사이에는 단열부(58)가 마련되어 있고, 이 단열부(58)는 챔버(51)의 저벽(51a)과 기밀하게 접합되어 있다.
탑재대(53)에는 히터(54)가 매립되어 있고, 이 히터(54)에는 히터 전원(55)이 접속되어 있다. 한편, 탑재대(53)의 상면 근방에는 열전쌍(56)이 마련되어 있고, 열전쌍(56)의 신호는 히터 컨트롤러(57)에 전송되도록 되어 있다. 그리고, 히터 컨트롤러(57)는 열전쌍(56)의 신호에 따라 히터 전원(55)에 지령을 송신하고, 히터(54)의 가열을 제어하여 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어하도록 되어 있다. 또한, 탑재대(53)에는 웨이퍼(W)를 지지해서 승강시키기 위해, 예를 들면 3개의 웨이퍼 지지 핀(도시하지 않음)이 탑재대(53)의 표면에 대해 돌출 함몰 가능하게 마련되어 있다.
챔버(1)의 천벽(51c)에는 샤워헤드(60)가 마련되어 있다. 이 샤워헤드(60)의 상면에는 샤워헤드(60)내에 가스를 도입하는 가스 도입구(62)가 마련되어 있고, 이 가스 도입구(62)에 에너지 매체 가스를 공급하는 배관(63)이 접속되어 있다.
샤워헤드(60)의 내부에는 확산실(64)이 형성되어 있고, 샤워헤드(60)의 하면에는 탑재대(53)를 향해 에너지 매체 가스를 토출하기 위한 다수의 토출 구멍(61)이 형성되어 있다. 그리고, 가스 도입구(62)로부터 샤워헤드(60)내에 도입된 가스는 확산실(64)에서 확산되고, 토출 구멍(61)으로부터 챔버(51)내에 탑재대(53)에 탑재된 웨이퍼(W)에 대해 수직으로 토출된다.
샤워헤드(60)의 각 토출 구멍(61)의 주위에는 샤워헤드(60)내에서 에너지 매체 가스를 가열하기 위한 가열 수단인 히터(65)가 마련되어 있다. 이 히터(65)의 주위는 열전도율이 낮은 재료, 예를 들면, 내열성 합성 수지, 석영, 세라믹스 등에 의한 단열부(66)가 마련되고, 단열되어 있다. 그리고, 히터(65)의 내측을 통과하는 에너지 매체 가스는 빠르게 또한 효율적으로 가열된다.
상기 가스 도입구(62)에 접속하는 배관(63)의 타단에는 에너지 매체 가스를 공급하기 위한 에너지 매체 가스 공급원(73)이 접속되어 있다. 배관(63)에는 매스플로우 컨트롤러(71)와 그 전후에 밸브(72)가 마련되어 있다. 에너지 매체 가스로서는 He, Ar, Kr, Xe, N2 등의 불활성 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 유기산 가스를 이용할 수도 있다.
챔버(51)의 측벽(51b)의 한쪽에는 가스 도입구(67)가 마련되어 있고, 가스 도입구(67)에는 배관(68)이 접속되어 있다. 배관(68)은 배관(68a)과 배관(68b)으로 분기되어 있고, 배관(68a)의 단부에는 클리닝 처리를 실행하기 위한 처리 가스 공급원(76)이 접속되어 있다. 배관(68a)에는 매스플로우 컨트롤러(74a)와 그 전후에 밸브(75a)가 마련되어 있다. 배관(68b)의 단부에는 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급원(77)이 접속되어 있다. 배관(68b)에는 매스플로우 컨트롤러(74b)와 그 전후에 밸브(75b)가 마련되어 있다.
처리 가스 공급원(76)으로부터 공급되는 처리 가스로서는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 유기산 가스를 포함하는 것이 이용되고, 유기산으로서는 카복실산을 바람직하게 이용할 수 있다. 카복실산으로서는 포름산(HCOOH), 초산(CH3COOH), 프로피온산(CH3CH2COOH), 낙산(CH3(CH2)2COOH), 길초산(CH3(CH2)3COOH) 등을 들 수 있고, 이들 중에서는 포름산(HCOOH)이 바람직하다.
한편, 불활성 가스 공급원(77)으로부터 공급되는 불활성 가스는 기체 상태로 잔류한 처리 가스, 반응에 의해 생성된 기체 상태의 부생성물, 및 열에너지를 많이 포함하는 에너지 매체 가스를 퍼지하기 위한 퍼지 가스, 희석 가스, 캐리어 가스 등으로서 이용되고, 예를 들면, Ar 가스, He 가스, N2 가스 등을 들 수 있다.
챔버(51)의 측벽(51b)의 가스 도입구(67)와 반대측에는 배기구(81)가 형성되어 있고, 이 배기구(81)에는 배기관(82)이 접속되어 있다. 그리고, 이 배기관(82)에는 고속 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(83)가 마련되어 있다. 배기관(82)에는 콘덕턴스 가변 밸브(84)가 마련되어 있고, 챔버(51)로부터의 배기량을 조절할 수 있도록 되어 있다. 이 배기 장치(83)를 작동시키는 것에 의해 챔버(51) 내의 가스가 배기되고, 배기관(82)을 거쳐서 챔버(51) 내를 소정의 진공도까지 고속으로 감압하는 것이 가능하게 되어 있다.
챔버(51)의 측벽 중 가스 도입구(67) 및 배기구(81)가 형성되어 있지 않은 측벽에는 처리 장치(200)에 인접하는 반송실(도시하지 않음)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 반출을 실행하기 위한 반입출구(도시하지 않음)와, 이 반입출구를 개폐하는 게이트밸브(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
처리 장치(200)는 제어부(90)를 갖고 있으며, 제어부(90)는 프로세스 컨트롤러(91)와, 유저 인터페이스(92)와, 기억부(93)를 갖고 있다. 이들 프로세스 컨트롤러(91), 유저 인터페이스(92), 기억부(93)는 제 1 실시형태에 있어서의 프로세스 컨트롤러(41), 유저 인터페이스(42), 기억부(43)와 마찬가지로 구성된다.
(제 2 실시형태에 관한 기판 처리 방법)
다음에, 이러한 처리 장치(200)를 이용하여, 웨이퍼(W)상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막과 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 제거하여 클리닝하는 본 실시형태의 기판 처리 방법에 대해 설명한다.
여기서는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 도 2의 구조에 있어서 Cu 함유(209) 및 산화동막(210)을 유기산을 포함하는 처리 가스에 의한 드라이 클리닝에 의해 제거한다.
도 6은 제 2 실시형태의 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 우선, 게이트밸브(도시하지 않음)를 열림으로 하여 반입출구(도시하지 않음)로부터, 상기 도 2의 Cu 배선 구조를 갖는 웨이퍼(W)를 챔버(51)내에 반입하고, 탑재대(53) 상에 탑재한다(공정 11). 이어서, 게이트밸브를 닫고, 열전쌍(56)에 의한 온도 검출 신호에 의거하여, 히터 컨트롤러(57)에 의해 히터(54)를 제어하여 웨이퍼(W)의 온도를 Cu 함유 잔사(209)의 주성분인 산화동의 에칭 반응이 지배적으로 되는 상대적으로 저온의 제 1 온도로 제어한다(공정 12).
그리고, 배기 장치(83)의 진공 펌프에 의해 챔버(51)내를 배기하면서, 밸브(75b)를 열림으로 해서, 불활성 가스 공급원(77)으로부터 예를 들면 Ar 가스를 도입하고, 웨이퍼(W)의 온도를 제 1 온도로 안정시킨다(공정 13).
다음에, 밸브(75a)를 열림으로 해서, 처리 가스 공급원(76)으로부터 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 매스플로우 컨트롤러(74a)에 의해서 유량 제어하면서 가스 도입구(67)를 거쳐서 챔버(51)내에 공급하고, 주로 Cu 함유 잔사(209)를 에칭 제거한다(공정 14). 이 때의 처리 가스의 흐름은 도 5 중에 백색의 화살표로 나타내는 바와 같이 수평 방향이다. 이 공정은 Cu 함유 잔사(209)가 거의 완전히 에칭 제거될 때까지 실행되지만, 이 때에 산화동막(210)의 일부도 에칭 제거된다. 처리 가스를 구성하는 유기산으로서는 상술한 바와 같이, 카복실산을 바람직하게 이용할 수 있고, 이들 중에서는 포름산(HCOOH)이 바람직하다. 이 때의 제 1 온도는 예를 들면, 이용하는 유기산이 카복실산, 예를 들면 포름산(HCOOH)인 경우에는 제 1 실시형태에 있어서의 공정 4와 마찬가지로, 100∼200℃의 범위가 바람직하고, 상기 (1)식에 따라 환원 반응이 발생한다.
또한, 공정 13의 안정화 공정을 실행하지 않고, 웨이퍼(W)를 탑재대(3)에 탑재한 후, 즉시 처리 가스를 공급해도 좋다. 또한, 공정 14에서는 불활성 가스는 흘린 채의 상태에서도 정지시켜도 좋다.
다음에, 밸브(75a)를 닫아 처리 가스의 공급을 정지시키고, 밸브(72)를 열어, 에너지 매체 가스 공급원(73)으로부터 에너지 매체 가스를 매스플로우 컨트롤러(71)에 의해서 유량 제어하면서 배관(63) 및 가스 도입구(62)를 거쳐서 샤워헤드(60)의 확산실(64) 내에 도입하고, 거기에서 히터(65)에 의해 가열된 고온의 에너지 매체 가스를 챔버(51) 내에 토출시켜 웨이퍼(W)에 공급하고, 그 열에너지에 의해 웨이퍼(W)의 온도를 상승시키고, 산화동의 환원이 지배적으로 되는 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도로 제어한다(공정 15). 이 경우에, 에너지 매체 가스는 도 5 중 흑색의 화살표로 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)에 수직으로 토출되므로, 에너지 매체 가스에 의해 웨이퍼(W)를 급격하게 승온할 수 있다. 이 때문에, 제 1 실시형태보다도 극히 단시간에, 웨이퍼(W)의 온도를 제 1 온도에서 제 2 온도로 승온시킬 수 있다.
에너지 매체 가스로서, 유기산 이외의 가스, 예를 들면, 불활성 가스를 사용한 경우에는 웨이퍼(W)의 온도가 제 2 온도에서 안정된 시점에서, 밸브(72)를 닫아 에너지 매체 가스의 공급을 정지시키고, 밸브(75a)를 열어 재차 처리 가스 공급원(76)으로부터 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 매스플로우 컨트롤러(74a)에 의해서 유량 제어하면서 가스 도입구(67)를 거쳐서 챔버(51)내에 공급하고, Cu 배선층(203) 표면의 산화동막(210)을 환원 반응이 주체인 반응에 의해 주로 산화동막(210)을 제거한다(공정 16). 이 때의 제 2 온도는, 예를 들면, 이용하는 유기산이 카복실산, 예를 들면, 포름산(HCOOH)인 경우에는 제 1 실시형태에 있어서의 공정 6과 마찬가지로, 200∼300℃의 범위가 바람직하고, 상기 (2)식에 따라 환원 반응이 발생한다.
또, 에너지 매체 가스로서 유기산 가스를 공급하는 경우에는 상기 공정 15에 있어서, 웨이퍼(W)에 제 2 온도의 유기산 가스가 공급되게 되고, 산화동막(210)의 제거 반응이 진행한다.
이 산화동막(210)의 환원을 주체로 하는 반응에 의한 제거 처리는 산화동막(210)이 완전히 제거될 때까지 계속된다. 그리고, 이 산화동막(210)의 제거 처리가 종료하면, 밸브(75a)를 닫아 처리 가스의 공급을 정지시키고, 밸브(75b)를 열어 불활성 가스 공급원(77)으로부터 불활성 가스를 퍼지 가스로서 매스플로우 컨트롤러(74b)에 의해 유량 제어하면서 가스 도입구(67)를 거쳐서 챔버(51)내에 공급하고, 챔버(51) 내를 퍼지한다(공정 17). 그 후, 도시하지 않은 게이트밸브를 열림으로 해서 반입출구로부터 웨이퍼(W)를 반출한다(공정 18).
본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 유기산 함유 가스에서의 드라이 클리닝으로 Cu 함유 잔사(209)와 산화동막(210)을 제거할 때에, 상대적으로 저온인 제 1 온도에서 Cu함유 잔사를 에칭 제거하고, 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도에서 Cu의 표면의 산화동막을 환원을 주체로 하는 반응에 의해 제거하는 것에 의해, 이들을 단시간에 또한 확실하게 제거할 수 있다.
제 1 실시형태에서는 웨이퍼의 온도를 제 1 온도에서 제 2 온도로 상승시키기 위한 승온 시간이 걸리고, 또한, 복수개의 웨이퍼를 연속해서 처리하는 경우, 탑재대의 온도를 제 2 온도에서 제 1 온도로 하강시키기 위한 강온 시간이 걸린다. 이에 반해, 본 실시형태에서는 고온의 에너지 매체 가스를 웨이퍼(W)에 내뿜으므로, 극히 단시간에 웨이퍼(W) 온도를 제 1 온도에서 제 2 온도로 승온할 수 있고, 처리의 스루풋이 높다.
또, 본 실시형태에 있어서의 기판 처리 장치(200)에 대해서도, 제 1 실시형태의 기판 처리 장치(100)와 마찬가지로, 트렌치(204) 및 비아(205)에 Cu 배선을 형성하기 위해 실행하는 Ta막, Ti막, 또는 Ru막 등의 배리어막을 형성하는 유닛 및 그 이후의 Cu 시드막을 형성하는 유닛을 갖는 클러스터 툴형의 멀티 챔버 시스템에 조립하여, Cu 함유 잔사(209) 및 산화동막(210)의 제거, 배리어막의 형성, Cu 시드막의 형성을 현장에서(in-situ) 실행하도록 할 수 있다. 또한, 이 시스템에, Low-k막의 에칭이나 레지스트의 애싱을 실행하는 유닛을 탑재하여, Low-k막의 에칭에서 Cu 시드막의 형성까지의 일련의 공정을 현장에서(in-situ) 실행하도록 해도 좋다.
제 3 실시형태
(제 3 실시형태의 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치의 구성)
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하기 위해 이용되는 기판 처리 장치의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이 기판 처리 장치(300)는 Cu 함유 잔사를 제거하는 유닛과 산화동막을 제거하는 유닛을 나누고, 이들 유닛을 배리어막을 형성하는 유닛 및 Cu 시드막 형성 유닛과 함께 마련한 클러스터 툴형의 멀티 챔버 시스템으로서 구성된다.
즉, 기판 처리 장치(300)는 주로 Cu 함유 잔사를 제거하는 Cu 함유 잔사 제거 유닛(101), 산화동막을 제거하는 산화동막 제거 유닛(102), 트렌치 및/또는 비아의 내벽에 배리어막을 형성하는 배리어막 형성 유닛(103), 배리어막의 위에 Cu 시드막을 성막하는 Cu 시드막 형성 유닛(104)을 구비하고 있고, 이들 유닛(101∼104)은 진공으로 유지되어 있으며, 역시 진공으로 유지된 반송실(105)에 게이트밸브(G)를 거쳐서 접속되어 있다. 또한, 반송실(105)에는 로드록실(106, 107)이 게이트밸브(G)를 거쳐서 접속되어 있다. 로드록실(106, 107)의 반송실(5)과 반대측에는 대기 분위기의 반입출실(108)이 마련되어 있고, 반입출실(108)의 로드록실(106, 107)의 접속 부분과 반대측에는 웨이퍼(W)를 수용 가능한 캐리어(C)를 부착하는 3개의 캐리어 부착 포트(109, 110, 111)가 마련되어 있다.
반송실(105)내에는 Cu 함유 잔사 제거 유닛(101), 산화동막 제거 유닛(102), 배리어막 형성 유닛(103), Cu 시드막 형성 유닛(104), 로드록실(106, 107)에 대해, 웨이퍼(W)의 반입 반출을 실행하는 반송 장치(112)가 마련되어 있다. 이 반송 장치(112)는 반송실(105)의 대략 중앙에 마련되어 있고, 회전 및 신축 가능한 회전/신축부(113)의 선단에 반도체 웨이퍼(W)를 지지하는 2개의 지지 아암(114a, 114b)을 갖고 있고, 이들 2개의 지지 아암(114a, 114b)은 서로 반대방향을 향하도록 회전/신축부(113)에 부착되어 있다.
반입출실(108) 내에는 캐리어(C)에 대한 웨이퍼(W)의 반입 반출 및 로드록실(106, 107)에 대한 웨이퍼(W)의 반입 반출을 실행하는 반송 장치(116)가 마련되어 있다. 이 반송 장치(116)는 다관절 아암 구조를 갖고 있고, 캐리어(C)의 배열 방향을 따라 레일(118) 상을 주행 가능하게 되어 있어, 그 선단의 지지 아암(117) 상에 웨이퍼(W)를 싣고 그 반송을 실행한다.
이 기판 처리 장치(300)는 각 구성부를 제어하는 제어부(120)를 갖고 있고, 이에 따라 유닛(101∼104)의 각 구성부, 반송 장치(112, 116), 반송실(105)의 배기계(도시하지 않음), 게이트밸브(G)의 개폐 등의 제어를 실행하도록 되어 있다. 이 제어부(120)는 도 1의 제어부(40)와 마찬가지로 구성된다.
Cu 함유 잔사 제거 유닛(101) 및 산화동막 제거 유닛(102)은 모두 도 1의 기판 처리 장치와 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 그리고, Cu 함유 잔사 유닛(101)은 웨이퍼가 상기 제 1 온도, 예를 들면, 100∼200℃로 가열되도록 탑재대의 온도가 설정되고, 산화동막 제거 유닛(102)은 웨이퍼가 상기 제 2 온도, 예를 들면, 200∼300℃로 가열되도록 탑재대의 온도가 설정된다.
(제 3 실시형태에 관한 기판 처리 방법)
다음에, 이상과 같이 구성된 기판 처리 장치(300)를 이용하여, 웨이퍼(W)상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막과 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 제거하여 클리닝하는 본 실시형태의 기판 처리 방법에 대해 설명한다.
여기서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 도 2의 구조에 있어서 Cu 함유 잔사(209) 및 산화동막(210)을 유기산을 포함하는 처리 가스에 의한 드라이 클리닝에 의해 제거한다.
도 8은 제 3 실시형태의 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 우선, 캐리어(C)로부터 반입출실(108)의 반송 장치(116)에 의해 로드록실(106, 107)의 어느 하나에 웨이퍼(W)를 반입한다(공정 21). 그리고, 그 로드록실을 진공 배기한 후, 반송실(105)의 반송 장치(112)에 의해, 그 웨이퍼(W)를 취출하고, Cu 함유 잔사 제거 유닛(101)에 웨이퍼(W)를 반입하여, 탑재대에 탑재한다(공정 22). 이 탑재대는 탑재된 웨이퍼(W)가 상대적으로 저온인 제 1 온도가 되도록 온도 제어되어 있다.
Cu 함유 잔사 제거 유닛(101)에서는 챔버내에 불활성 가스를 도입하여 웨이퍼(W)의 온도를 제 1 온도로 안정시키고(공정 23), 그 이후, 챔버 내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하고, 제 1 온도에서 주로 Cu 함유 잔사(209)를 에칭 제거한다(공정 24). 처리 가스를 구성하는 유기산으로서는 상술한 바와 같이, 카복실산을 바람직하게 이용할 수 있고, 이들 중에서 포름산(HCOOH)이 바람직하다. 이 때의 제 1 온도는, 예를 들면, 이용하는 유기산이 카복실산, 예를 들면, 포름산(HCOOH)인 경우에는 제 1 실시형태에 있어서의 공정 4와 마찬가지로, 100∼200℃의 범위가 바람직하고, 상기 (1)식에 따라 환원 반응이 발생한다. 이 공정은 Cu 함유 잔사(209)가 거의 완전히 에칭 제거될 때까지 실행되지만, 이 때에 산화동막(210)의 일부도 에칭 제거된다.
또한, 공정 23의 안정화 공정을 실행하지 않고, 웨이퍼(W)를 탑재대에 탑재한 후, 즉시 처리 가스를 공급해도 좋다. 또한, 공정 24에서는 불활성 가스는 흘린 채의 상태에서도 정지시켜도 좋다.
공정 24의 Cu 함유 잔사의 에칭 제거가 종료한 후, 반송 장치(112)에 의해 웨이퍼(W)를 Cu 함유 잔사 제거 유닛(101)으로부터 반출하고, 산화동막 제거 유닛(102)에 반입하며, 그 중의 탑재대에 탑재한다(공정 25). 이 탑재대는 탑재된 웨이퍼(W)가 제 1 온도보다도 고온인 제 2 온도가 되도록 온도 제어되어 있다.
산화동막 제거 유닛(102)에서는 챔버 내에 불활성 가스를 도입하여 웨이퍼(W)의 온도를 제 2 온도로 안정시키고(공정 26), 그 이후, 챔버내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하고, 제 2 온도에서 산화동막(210)을 주로 환원에 의해 제거한다(공정 27). 이 때의 제 2 온도는, 예를 들면, 이용하는 유기산이 카복실산, 예를 들면, 포름산(HCOOH)인 경우에는 제 1 실시형태에 있어서의 공정 6과 마찬가지로, 200∼300℃의 범위가 바람직하고, 상기 (2)식에 따라 환원 반응이 발생한다.
또한, 공정 26의 안정화 공정을 실행하지 않고, 웨이퍼(W)를 탑재대에 탑재한 후, 즉시 처리 가스를 공급해도 좋다. 또한, 공정 27에서는 불활성 가스는 흘린 채의 상태에서도 정지시켜도 좋다.
이 산화동막(210)의 환원을 주체로 하는 반응에 의한 제거 처리는 산화동막(210)이 완전히 제거될 때까지 계속된다. 그리고, 이 산화동막(210)의 제거 처리가 종료된 시점에서, 본 실시형태의 클리닝 처리는 종료하지만, 기판 처리 장치(300)에서는 그 이후, 배리어막 형성 유닛(103)에서의 배리어막의 성막(공정 28), Cu 시드막 형성 유닛(104)에서의 Cu 시드막의 성막(공정 29)을 실행한 후, 로드록실(106, 107)의 어느 하나를 거쳐서 반출한다(공정 30).
본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 유기산 함유 가스에서의 드라이 클리닝으로 Cu 함유 잔사(209)와 산화동막(210)을 제거할 때에, 상대적으로 저온인 제 1 온도에서 Cu함유 잔사를 에칭 제거하고, 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도에서 Cu의 표면의 산화동막을 환원을 주체로 하는 반응에 의해 제거하는 것에 의해, 이들을 단시간에 또한 확실하게 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 실시형태에서는 웨이퍼의 온도를 제 1 온도에서 제 2 온도로 상승시키기 위한 승온 시간이 걸리고, 또한, 복수개의 웨이퍼를 연속해서 처리하는 경우, 탑재대의 온도를 제 2 온도에서 제 1 온도로 하강시키기 위한 강온 시간이 걸린다. 이에 반해, 본 실시형태에서는 미리 제 1 온도 및 제 2 온도로 각각 설정한 탑재대를 갖는 2개의 유닛을 이용하여 Cu 함유 잔사(209)와 산화동막(210)을 제거하도록 했으므로, 온도 변경의 시간이 불필요하게 되고, 그만큼 처리의 스루풋을 높게 할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서의 클러스터 툴형의 기판 처리 장치(300)에서는 또한, Low-k막의 에칭이나 레지스트의 애싱을 실행하는 유닛을 탑재하여, Low-k막의 에칭에서 Cu 시드막의 형성까지의 일련의 공정을 한 곳에서 실행하도록 해도 좋다.
제 4 실시형태
(제 4 실시형태의 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치의 구성)
도 9는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하기 위해 이용되는 기판 처리 장치의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이 기판 처리 장치(400)는 웨이퍼(W)를 복수개 동시에 가열하는 소위 일괄식의 장치이며, 웨이퍼(W)를 수용해서 처리하는 대략 통형상의 처리용기(131)를 갖고 있다. 처리용기(131)의 내부에는 이중관 구조를 이루는 석영제의 프로세스 튜브(132)가 마련되고, 프로세스 튜브(132)의 하단에는 통형상의 금속제의 매니폴드(136)가 접속되어 있다. 이 매니폴드(136)에 각종 배관이 접속되어 있다.
프로세스 튜브(132)의 내부에는 복수개의 웨이퍼(W)를 유지해서 처리용기(131) 내에 유지시키기 위한 웨이퍼 보트(133)가 반입되도록 되어 있다. 웨이퍼 보트(133)는 보온통(138)을 거쳐서 보트 엘리베이터(134)에 지지되고, 웨이퍼 보트(133)를 승강시키는 것에 의해, 웨이퍼 보트(133)의 반입 반출이 실행된다. 보트 엘리베이터(134)에는 덮개(137)가 부착되어 있고, 보트 엘리베이터(134)가 상승하여 웨이퍼 보트(133)가 프로세스 튜브(132)에 반입되었을 때에, 덮개(137)가 매니폴드(136)의 하부 개구를 밀폐 상태에서 막고, 프로세스 튜브(132) 내가 밀폐 공간으로 되도록 되어 있다.
처리용기(131) 내에는 프로세스 튜브(132)를 포위하도록, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터(135)가 마련되어 있다. 이 히터(135)에는 히터 전원(141)이 접속되어 있다. 한편, 웨이퍼 보트(133)에 탑재된 웨이퍼(W)의 근방에는 열전쌍(142)이 마련되어 있고, 열전쌍(142)의 신호는 히터 컨트롤러(143)에 전송되도록 되어 있다. 그리고, 히터 컨트롤러(143)는 열전쌍(142)의 신호에 따라 히터 전원(141)에 지령을 송신하고, 히터(135)의 가열을 제어하여 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어하도록 되어 있다.
매니폴드(136)에는 프로세스 튜브(132) 내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하기 위한 처리 가스 배관(151)이 접속되어 있다. 처리 가스 배관(151)은 매니폴드(136)의 내부로 수평으로 연장되고, 프로세스 튜브(132)의 위쪽을 향해 처리 가스를 공급 가능하도록 선단이 위쪽으로 굴곡되어 있다. 처리 가스 배관(151)의 타단에는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(152)이 접속되어 있다. 처리 가스 배관(151)에는 매스플로우 컨트롤러(153)와 그 전후에 밸브(154)가 마련되어 있다. 처리 가스를 구성하는 유기산으로서는 카복실산을 바람직하게 이용할 수 있다. 카복실산으로서는 포름산(HCOOH), 초산(CH3COOH), 프로피온산(CH3CH2COOH), 낙산(CH3(CH2)2COOH), 길초산(CH3(CH2)3COOH) 등을 들 수 있으며, 이들 중에서는 포름산(HCOOH)이 바람직하다.
매니폴드(136)에는, 또한, 프로세스 튜브(132) 내에 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 배관(161)이 접속되어 있다. 불활성 가스 배관(161)은 매니폴드(136)의 내부로 수평으로 연장되고, 프로세스 튜브(132)의 위쪽을 향해 불활성 가스를 공급 가능하도록 선단이 위쪽으로 굴곡되어 있다. 불활성 가스 배관(161)의 타단에는 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(162)이 접속되어 있다. 불활성 가스 배관(161)에는 매스플로우 컨트롤러(163)와 그 전후에 밸브(164)가 마련되어 있다. 불활성 가스는 퍼지 가스, 희석 가스, 캐리어 가스 등으로서 이용되고, 예를 들면, Ar 가스, He 가스, N2 가스 등을 들 수 있다.
매니폴드(136)에는 배관(171)이 접속되어 있고, 프로세스 튜브(132)의 내관과 외관의 사이로부터 배기하도록 되어 있다. 배기관(171)에는 고속진공 펌프를 포함하는 배기 장치(172)가 마련되어 있다. 배기관(171)에는 콘덕턴스 가변 밸브(173)가 마련되어 있고, 프로세스 튜브(132)로부터의 배기량을 조절할 수 있도록 되어 있다. 이 배기 장치(172)를 작동시키는 것에 의해 프로세스 튜브(132) 내의 가스가 배기되고, 배기관(171)을 거쳐서 프로세스 튜브(132) 내를 소정의 진공도까지 고속으로 감압하는 것이 가능하게 되어 있다.
이 기판 처리 장치(400)는 각 구성부를 제어하는 제어부(180)를 갖고 있다. 이 제어부(180)는 도 1의 제어부(40)와 마찬가지로 구성된다.
(제 4 실시형태에 관한 기판 처리 방법)
다음에, 이러한 처리 장치(400)를 이용하여, 웨이퍼(W)상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막과 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 제거하여 클리닝하는 본 실시형태의 기판 처리 방법에 대해 설명한다.
여기서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 도 2의 구조에 있어서 Cu 함유(209) 및 산화동막(210)을 유기산을 포함하는 처리 가스에 의한 드라이 클리닝에 의해 제거한다.
도 10은 제 4 실시형태의 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 우선, 복수, 예를 들면, 100개의 웨이퍼(W)를 탑재한 웨이퍼 보트(133)를 보트 엘리베이터(134)에 의해 프로세스 튜브(132) 내에 반입한다(공정 31). 이후, 열전쌍(142)에 의한 온도 검출 신호에 의거하여, 히터 컨트롤러(143)에 의해 히터(135)를 제어하여 웨이퍼(W)의 온도를 Cu 함유 잔사(209)의 주성분인 산화동의 에칭 반응이 지배적으로 되는 상대적으로 저온인 제 1 온도로 제어한다(공정 32).
그리고, 배기 장치(172)의 진공 펌프에 의해 프로세스 튜브(132) 내를 배기하면서, 밸브(164)를 열림으로 하여, 불활성 가스 공급원(162)으로부터, 예를 들면, Ar 가스를 불활성 가스 배관(161)을 거쳐서 프로세스 튜브(132) 내에 도입하고, 웨이퍼(W)의 온도를 제 1 온도로 안정시킨다(공정 33).
다음에, 밸브(154)를 열림으로 해서, 처리 가스 공급원(152)으로부터 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 매스플로우 컨트롤러(153)에 의해서 유량 제어하면서 처리 가스 배관(151)을 거쳐서 프로세스 튜브(132) 내에 공급하고, 주로 Cu 함유 잔사(209)를 에칭 제거한다(공정 34). 이 공정은 Cu 함유 잔사(209)가 거의 완전히 에칭 제거될 때까지 실행되지만, 이 때에 산화동막(210)의 일부도 에칭 제거된다. 처리 가스를 구성하는 유기산으로서는 상술한 바와 같이, 카복실산을 바람직하게 이용할 수 있고, 이들 중에서는 포름산(HCOOH)이 바람직하다. 이 때의 제 1 온도는, 예를 들면, 이용하는 유기산이 카복실산, 예를 들면, 포름산(HCOOH)인 경우에는 제 1 실시형태에 있어서의 공정 4와 마찬가지로, 100∼200℃의 범위가 바람직하고, 상기 (1)식에 따라 환원 반응이 발생한다.
그리고, 공정 33의 안정화 공정을 실행하지 않고, 웨이퍼(W)를 프로세스 튜브(132)에 반입한 후, 즉시 처리 가스를 공급해도 좋다. 또한, 공정 34에서는 불활성 가스는 흘린 채의 상태에서도 정지시켜도 좋다.
공정 34의 처리에 의해 Cu 함유 잔사(209)가 거의 완전히 제거된 후, 처리 가스의 공급을 정지시키고, 불활성 가스를 공급하면서, 열전쌍(142)에 의한 온도 검출 신호에 의거하여 히터 컨트롤러(143)에 의해 히터(135)를 제어하고, 웨이퍼(W)의 온도를, 산화동의 환원이 지배적으로 되는 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도로 제어한다(공정 35).
그리고, 온도가 안정된 후, 재차 처리 가스 공급원(152)으로부터 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 매스플로우 컨트롤러(153)에 의해서 유량 제어하면서 처리 가스 배관(151)을 거쳐서 프로세스 튜브(132) 내에 공급하고, Cu 배선층(203) 표면의 산화동막(210)을 환원 반응이 주체인 반응에 의해 산화동막(210)을 제거한다(공정 36). 이 때의 제 2 온도는, 예를 들면, 이용하는 유기산이 카복실산, 예를 들면, 포름산(HCOOH)인 경우에는 200∼300℃의 범위가 바람직하고, 상기 (2)식에 따라 환원 반응이 발생한다.
이 산화동막(210)의 환원을 주체로 하는 반응에 의한 제거 처리는 산화동막(210)이 완전히 제거될 때까지 계속된다. 그리고, 이 산화동막(210)의 제거 처리가 종료하면, 밸브(154)를 닫아 처리 가스의 공급을 정지시키고, 밸브(164)를 열어 불활성 가스 공급원(162)으로부터 불활성 가스를 퍼지 가스로서 매스플로우 컨트롤러(164)에 의해 유량 제어하면서 불활성 가스 배관(161)을 거쳐서 프로세스 튜브(132) 내에 공급하고, 프로세스 튜브(132) 내를 퍼지한다(공정 37). 그 후, 프로세스 튜브(132) 내를 대기압으로 되돌린 후, 보트 엘리베이터(134)를 하강시켜, 웨이퍼 보트(133)를 반출한다(공정 38).
본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 유기산 함유 가스에서의 드라이 클리닝으로 Cu 함유 잔사(209)와 산화동막(210)을 제거할 때에, 상대적으로 저온인 제 1 온도에서 Cu 함유 잔사를 에칭 제거하고, 제 1 온도보다도 높은 제 2 온도에서 Cu의 표면의 산화동막을 환원을 주체로 하는 반응에 의해 제거하는 것에 의해, 이들을 단시간에 또한 확실하게 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 실시형태에서는 웨이퍼의 온도를 제 1 온도에서 제 2 온도로 상승시키기 위한 승온 시간이 걸리고, 또한 복수개의 웨이퍼를 연속해서 처리하는 경우, 탑재대의 온도를 제 2 온도에서 제 1 온도로 하강시키기 위한 강온 시간이 걸린다. 제 1 실시형태와 같은 낱장 처리에 있어서는 그 온도 변경 시간이 처리의 스루풋에 영향을 주고, 스루풋이 낮아져 버리지만, 본 실시형태에서는, 예를 들면, 100개라고 하는 다수의 웨이퍼를 동시에 처리하는 일괄 처리를 채용하고 있기 때문에, 제 1 온도로부터 제 2 온도로의 온도 변동의 시간이 걸렸다고 해도, 1개당의 부가 시간으로서는 짧고, 처리의 스루풋은 거의 저하하지 않는다.
본 발명의 다른 적용
또, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일 없이 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는 처리 가스를 구성하는 유기산 가스로서 포름산(HCOOH)으로 대표되는 카복실산을 단체로 이용한 예에 대해 나타냈지만, 유기산 가스 단체로 공급하는 경우에 한정되지 않고, 유기산 가스를 수소(H2) 등의 다른 가스와 혼합해서 공급해도 좋다. 또한, 본 발명의 기판 처리 방법을 실시하는 장치로서는 상기 실시형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 각종 장치를 채용할 수 있다. 또한, 피처리 기판의 구조도 도 2의 것에 한정되는 것은 아니고, 피처리 기판도 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니다.

Claims (14)

  1. 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행하는 에칭 제거 공정과,
    상기 기판을 상기 에칭 제거 공정에서의 온도보다도 높은 온도로 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거하는 환원 제거 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 층간 절연막이 Low-k막인 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기산은 카복실산인 기판 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 카복실산은 포름산인 기판 처리 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 에칭 제거 공정에서의 가열 온도는 100∼200℃이고, 상기 환원 제거 공정에서의 가열 온도는 200∼300℃인 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버내에서 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 기구와, 상기 챔버 내에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 기구를 구비한 기판 처리 장치를 이용하고,
    상기 기판을 상기 탑재대에 탑재하고, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판을 가열해서 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행하고, 다음에, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판의 온도를 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행할 때의 온도보다도 높은 온도로 상승시킨 후, 상기 Cu 표면의 산화동막의 제거를 실행하는 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버내에서 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 기구와, 상기 탑재대 상의 기판에 가열된 에너지 매체 가스를 공급하는 에너지 매체 가스 공급 기구와, 상기 챔버 내에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 챔버 내를 배기하는 배기 기구를 구비한 기판 처리 장치를 이용하고,
    상기 기판을 상기 탑재대에 탑재하고, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판을 가열해서 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행하고, 다음에, 상기 탑재대 상의 기판에 상기 에너지 매체 가스 공급 기구로부터 가열된 에너지 매체 가스를 공급하여 상기 기판의 온도를 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행할 때의 온도보다도 높은 온도로 상승시킨 후, 상기 Cu 표면의 산화동막의 제거를 실행하는 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    탑재된 기판을 상기 에칭 제거 공정을 실행할 때의 온도로 가열 가능한 온도로 유지된 탑재대를 갖고, 상기 탑재대 상의 기판에 상기 처리 가스를 공급 가능한 제 1 처리부와, 탑재된 기판을 상기 에칭 제거 공정을 실행할 때의 온도보다도 높은 온도로 가열 가능한 온도로 유지된 탑재대를 갖고, 상기 탑재대 상의 기판에 상기 처리 가스를 공급 가능한 제 2 처리부를 구비한 기판 처리 장치를 이용하고,
    상기 제 1 처리부의 탑재대에 기판을 탑재하고, 상기 기판을 가열해서 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행하고, 다음에, 상기 제 2 처리부의 탑재대에 상기 기판을 탑재하고, 상기 기판을 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행할 때의 온도보다도 높은 온도로 가열해서 상기 Cu 표면의 산화동막의 제거를 실행하는 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    기판을 처리하는 처리용기와, 상기 처리용기 내에서 복수의 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 처리용기 내의 복수의 기판을 가열하는 가열 기구와, 상기 처리용기 내에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 처리용기 내를 배기하는 배기 기구를 구비한 기판 처리 장치를 이용하고,
    상기 기판 유지부에 유지된 복수의 기판을 상기 처리용기 내에 수용하고, 상기 가열 기구에 의해 상기 복수의 기판을 가열해서 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행하고, 다음에, 상기 가열 기구에 의해 상기 복수의 기판의 온도를 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행할 때의 온도보다도 높은 온도로 상승시킨 후, 상기 Cu 표면의 산화동막의 제거를 실행하는 기판 처리 방법.
  10. 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판을 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내에서 상기 기판을 탑재하는 탑재대와,
    상기 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 기구와,
    상기 챔버 내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와,
    상기 챔버 내를 배기하는 배기 기구와,
    상기 탑재대에 상기 기판이 탑재된 상태에서, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시키고, 다음에, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판의 온도를 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시킬 때의 온도보다도 높은 온도로 상승시킨 후, 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거시키도록 제어하는 제어 기구
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  11. 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판을 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내에서 상기 기판을 탑재하는 탑재대와,
    상기 탑재대 상의 기판을 가열하는 가열 기구와,
    상기 탑재대 상의 기판에 가열된 에너지 매체 가스를 공급하는 에너지 매체 가스 공급 기구와,
    상기 챔버 내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와,
    상기 챔버 내를 배기하는 배기 기구와,
    상기 탑재대에 상기 기판이 탑재된 상태에서, 상기 가열 기구에 의해 상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시키고, 다음에, 상기 탑재대 상의 기판에 상기 가열된 에너지 매체 가스를 공급하여 상기 기판의 온도를 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시킬 때의 온도보다도 높은 온도로 상승시킨 후, 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거시키도록 제어하는 제어 기구
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  12. 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 장치로서,
    탑재된 기판을 상기 Cu 함유 잔사의 제거를 실행할 때의 온도로 가열 가능한 온도로 유지된 탑재대를 갖고, 상기 탑재대 상의 기판에 상기 처리 가스를 공급 가능한 제 1 처리부와,
    탑재된 기판을 상기 Cu 함유 잔사의 제거를 실행할 때의 온도보다도 높은 온도로 가열 가능한 온도로 유지된 탑재대를 갖고, 상기 탑재대 상의 기판에 상기 처리 가스를 공급 가능한 제 2 처리부와,
    상기 제 1 처리부와 상기 제 2 처리부의 사이에서 기판을 반송하는 반송 기구와,
    상기 제 1 처리부의 탑재대에 기판을 탑재시키고, 상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시키고, 다음에, 상기 반송 기구에 의해 상기 기판을 상기 제 2 처리부의 탑재대에 반송시키고, 상기 기판을 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시킬 때의 온도보다도 높은 온도로 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거시키도록 제어하는 제어 기구
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  13. 기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판을 처리하는 처리용기와,
    상기 처리용기 내에 복수의 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 처리용기 내의 복수의 기판을 가열하는 가열 기구와,
    상기 처리용기 내에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와,
    복수의 기판이 유지된 상태의 상기 기판 유지부를 상기 처리용기 내에 수용시킨 상태에서, 상기 가열 기구에 의해 상기 복수의 기판을 가열하면서 상기 복수의 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시키고, 다음에, 상기 가열 기구에 의해 상기 복수의 기판의 온도를 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행시킬 때의 온도보다도 높은 온도로 상승시킨 후, 상기 복수의 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거시키도록 제어하는 제어 기구
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  14. 컴퓨터 상에서 동작하고, 기판 처리 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 기억 매체로서,
    상기 프로그램은 실행시에,
    기판 상의 Cu 배선 구조에 있어서의 Cu 표면의 산화동막 및 층간 절연막에 부착된 Cu 함유 잔사를 유기산 함유 가스를 이용하여 제거하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판을 가열하면서 상기 기판에 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 함유 잔사의 에칭 제거를 실행하는 에칭 제거 공정과,
    상기 기판을 상기 에칭 제거 공정에서의 온도보다도 높은 온도로 가열하면서 상기 기판에 상기 유기산 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하여 상기 Cu 표면의 산화동막을 환원 반응에 의해 제거하는 환원 제거 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록, 컴퓨터에 상기 기판 처리 장치를 제어시키는 기억 매체.
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