KR102591585B1 - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 Download PDF

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미츠아키 이와시타
타카시 타나까
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스, 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판으로부터, 기판의 표면에 부착되는, 드라이 에칭 처리에서 발생한 유기 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 기판 처리 장치(1)에 있어서, 제 1 처리부(4)는, 과산화 수소를 포함하는 약액 및 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로부터 선택되는 제 1 세정액(L1)을 공급하는 제 1 세정액 공급부(43a)를 구비하고, 기판(W1)에 대하여 제 1 세정액 공급부(43a)에 의해 제 1 세정액(L1)을 공급한다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치, 그 중에서도 반도체 집적회로 장치의 동작의 고속화가 진전되고 있다. 동작의 고속화는 배선 재료의 저저항화 등에 의해 실현된다. 이 때문에, 배선 재료는 종래의 알루미늄 대신에, 보다 저저항인 구리가 사용되고 있다.
특허 문헌 1에는, 구리 배선의 형성 방법으로서, 구리의 이방성(異方性) 드라이 에칭 방법이 기재되어 있다.
일본특허공개공보 2012-054306호
본 발명자는 유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 기판에 구리 배선을 형성할 경우, 기판의 드라이 에칭 처리 표면에 드라이 에칭 처리에서 발생한 유기 에칭 가스 유래의 유기 폴리머가 부착하는 것을 발견했다.
이러한 유기 폴리머는 무전해 도금 처리 등에 의해 기판의 구리 배선 상에 금속막을 형성할 시의 장애가 된다.
따라서 본 발명은, 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판으로부터, 기판의 표면에 부착되는, 드라이 에칭 처리에서 발생한 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법, 그리고, 이 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스, 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판을, 과산화 수소를 포함하는 약액 및 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로부터 선택되는 세정액으로 세정함으로써, 기판의 표면에 부착되는, 드라이 에칭 처리에서 발생한 유기 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거할 수 있는 것, 그리고, 과산화 수소를 포함하는 약액 및 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로부터 선택되는 세정액을 사용한 세정 후에, 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 세정액을 사용한 세정을 행함으로써, 유기 폴리머의 제거 효과가 향상되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 또한 본 발명자는, 상기 세정액을 사용한 세정에 의해 유기 폴리머가 제거되는 것을 현미경 관찰에 의해 실제로 확인하였다.
본 발명은, 이하의 발명을 포함한다.
(1) 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판으로부터, 상기 기판의 표면에 부착되는, 상기 드라이 에칭 처리에서 발생한 상기 유기 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거하는 세정 처리를 행하는 세정 처리부와, 상기 세정 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 기판 처리 장치로서,
상기 세정 처리부가, 상기 기판에 대하여, 과산화 수소를 포함하는 약액 및 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로부터 선택되는 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 공급부를 구비하고,
상기 제어부가, 상기 기판에 대하여, 상기 제 1 세정액 공급부에 의해 상기 제 1 세정액이 공급되도록, 상기 제 1 세정액 공급부를 제어하는, 상기 기판 처리 장치.
(2) 상기 유기 에칭 가스가, 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스, 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 가스인, (1)에 기재된 기판 처리 장치.
(3) 상기 세정 처리부가, 상기 기판에 대하여, 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 제 2 세정액을 공급하는 제 2 세정액 공급부를 더 구비하고,
상기 제어부가, 상기 기판에 대하여, 상기 제 1 세정액 공급부에 의한 상기 제 1 세정액의 공급 후에, 상기 제 2 세정액 공급부에 의해 상기 제 2 세정액이 공급되도록, 상기 제 1 세정액 공급부 및 상기 제 2 세정액 공급부를 제어하는, (1) 또는 (2)에 기재된 기판 처리 장치.
(4) 상기 세정 처리부가, 상기 기판에 대하여, 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 제 3 세정액으로서, 상기 제 2 세정액과는 상이한 상기 제 3 세정액을 공급하는 제 3 세정액 공급부를 더 구비하고,
상기 제어부가, 상기 기판에 대하여, 상기 제 2 세정액 공급부에 의한 상기 제 2 세정액의 공급 후에, 상기 제 3 세정액 공급부에 의해 상기 제 3 세정액이 공급되도록, 상기 제 1 세정액 공급부, 제 2 세정액 공급부 및 상기 제 3 세정액 공급부를 제어하는, (3)에 기재된 기판 처리 장치.
(5) 상기 세정 처리부가, 상기 기판에 대하여, 린스액을 공급하는 린스액 공급부를 더 구비하고,
상기 제어부가, 상기 기판에 대하여, 상기 제 1 세정액 공급부에 의한 상기 제 1 세정액의 공급 후이며 상기 제 2 세정액 공급부에 의한 상기 제 2 세정액의 공급 전, 및, 상기 제 2 세정액 공급부에 의한 상기 제 2 세정액의 공급 후이며 상기 제 3 세정액 공급부에 의한 상기 제 3 세정액의 공급 전 중 적어도 하나에서, 상기 린스액 공급부로부터 상기 린스액이 공급되도록, 상기 제 1 세정액 공급부, 상기 제 2 세정액 공급부, 상기 제 3 세정액 공급부 및 상기 린스액 공급부를 제어하는, (3) 또는 (4)에 기재된 기판 처리 장치.
(6) 상기 기판 처리 장치가, 상기 기판의 상기 구리 배선을 금속막으로 코팅하는 코팅 처리를 행하는 코팅 처리부를 더 구비하고,
상기 제어부가, 상기 기판에 대하여, 상기 세정 처리부에 의한 상기 세정 처리 후에, 상기 코팅 처리부에 의해 상기 코팅 처리가 행해지도록, 상기 세정 처리부 및 상기 코팅 처리부를 제어하는, (1) ~ (5) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.
(7) 상기 기판 처리 장치가, 상기 기판에 대하여, 소수화제 용액을 공급하는 소수화제 용액 공급부를 더 구비하고,
상기 제어부가, 상기 기판에 대하여, 상기 세정 처리부에 의한 상기 세정 처리 후이며 상기 코팅 처리부에 의한 상기 코팅 처리 전에, 상기 소수화제 용액 공급부에 의해 상기 소수화제 용액이 공급되도록, 상기 세정 처리부, 상기 코팅 처리부 및 상기 소수화제 용액 공급부를 제어하는, (6)에 기재된 기판 처리 장치.
(8) 상기 코팅 처리가 무전해 도금 처리인, (6) 또는 (7)에 기재된 기판 처리 장치.
(9) 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판으로부터, 상기 기판의 표면에 부착되는, 상기 드라이 에칭 처리에서 발생한 상기 유기 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거하는 세정 공정을 포함하는, 기판 처리 방법으로서,
상기 세정 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여, 과산화 수소를 포함하는 약액 및 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로부터 선택되는 제 1 세정액을 공급하는, 상기 기판 처리 방법.
(10) 상기 유기 에칭 가스가, 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스, 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 가스인, (9)에 기재된 기판 처리 방법.
(11) 상기 세정 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여, 상기 제 1 세정액의 공급 후에, 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 제 2 세정액을 공급하는, (9) 또는 (10)에 기재된 기판 처리 방법.
(12) 상기 세정 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여, 상기 제 2 세정액의 공급 후에, 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 제 3 세정액으로서, 상기 제 2 세정액과는 상이한 상기 제 3 세정액을 공급하는, (11)에 기재된 기판 처리 방법.
(13) 상기 세정 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여, 상기 제 1 세정액의 공급 후이며 상기 제 2 세정액의 공급 전, 및, 상기 제 2 세정액의 공급 후이며 상기 제 3 세정액의 공급 전 중 적어도 하나에서, 린스액을 공급하는, (11) 또는 (12)에 기재된 기판 처리 방법.
(14) 상기 세정 공정 후에, 상기 기판의 상기 구리 배선을 금속막으로 코팅하는 코팅 공정을 더 포함하는, (9) ~ (13) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
(15) 상기 세정 공정 후이며 상기 코팅 공정 전에, 상기 기판에 대하여, 소수화제 용액을 공급하는 소수화제 용액 공급 공정을 더 포함하는, (14)에 기재된 기판 처리 방법.
(16) 상기 코팅 공정에 있어서, 무전해 도금 처리에 의해, 상기 기판의 상기 구리 배선을 금속막으로 코팅하는, (14) 또는 (15)에 기재된 기판 처리 방법.
(17) 드라이 에칭 처리에 의해 소정의 배선 형상으로 형성된 구리 배선을 가지는 기판을 준비하는 공정과,
상기 구리 배선의 표면에 부착된 상기 드라이 에칭 처리에서 발생한 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 세정액으로 제거하는 세정 공정과,
상기 세정 공정 후에, 상기 기판의 상기 구리 배선의 표면을 선택적으로 금속막으로 코팅하는 코팅 공정을 포함하는 기판 처리 방법.
(18) 기판 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 상기 컴퓨터가 상기 기판 처리 장치를 제어하여 (9) ~ (17) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체.
본 발명에 따르면, 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판으로부터, 기판의 표면에 부착되는, 드라이 에칭 처리에서 발생한 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법, 그리고, 이 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 기판 처리 장치가 구비하는 기판 처리부의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 기판 처리부가 구비하는 제 1 처리부의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 도 2에 나타내는 기판 처리부가 구비하는 제 2 처리부의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 5a는 드라이 에칭 처리를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 5b는 드라이 에칭 처리를 설명하기 위한 개략 단면도(도 5a의 이어짐)이다.
도 5c는 드라이 에칭 처리를 설명하기 위한 개략 단면도(도 5b의 이어짐)이다.
도 5d는 드라이 에칭 처리를 설명하기 위한 개략 단면도(도 5c의 이어짐)이다.
도 6은 도 3에 나타내는 제 1 처리부의 변형예의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
<기판 처리 장치의 구성>
본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)는 기판 처리부(2)와, 기판 처리부(2)의 동작을 제어하는 제어부(3)를 구비한다.
기판 처리부(2)는 기판에 대한 각종 처리를 행한다. 기판 처리부(2)가 행하는 각종 처리에 대해서는 후술한다.
제어부(3)는 예를 들면 컴퓨터이며, 주제어부와 기억부를 구비한다. 주제어부는 예를 들면 CPU(Central Processing Unit)이며, 기억부에 기억된 프로그램을 읽어내 실행함으로써 기판 처리부(2)의 동작을 제어한다. 기억부는 예를 들면 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 하드 디스크 등의 기억 디바이스로 구성되어 있고, 기판 처리부(2)에서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램을 기억한다. 또한 프로그램은 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록된 것이어도 되고, 그 기억 매체로부터 기억부에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등을 들 수 있다. 기록 매체에는, 예를 들면 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 컴퓨터가 기판 처리 장치(1)를 제어하여 후술하는 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된다.
<기판 처리부의 구성>
이어서, 기판 처리부(2)의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 기판 처리부(2)의 구성을 나타내는 개략 평면도이다. 또한, 도 2 중의 점선은 기판을 나타낸다.
기판 처리부(2)는 기판에 대한 각종 처리를 행한다. 기판 처리부(2)가 행하는 처리는 유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판으로부터, 기판의 표면에 부착되는, 드라이 에칭 처리에서 발생한 유기 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거하는 세정 처리를 포함하는 한 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 기판 처리부(2)가 행하는 처리에는, 유기 폴리머를 제거하는 세정 처리 이외의 처리가 포함되어 있어도 된다. 예를 들면, 기판 처리부(2)가 행하는 처리에는, 기판에 구리 배선을 형성하기 위한 유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리가 포함되어 있어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 기판 처리부(2)는 드라이 에칭 처리 후의 기판으로부터, 기판의 표면에 부착되는 유기 폴리머를 제거하는 세정 처리와, 세정 처리 후의 기판의 구리 배선을 금속막으로 코팅하는 무전해 도금 처리를 포함하는 처리를 행한다. 또한 무전해 도금 처리는 세정 처리 후의 기판의 구리 배선을 금속막으로 코팅하는 코팅 처리의 일례이다.
기판 처리부(2)는 반입반출 스테이션(21)과, 반입반출 스테이션(21)에 인접하여 마련된 처리 스테이션(22)을 구비한다.
반입반출 스테이션(21)은 배치부(211)와, 배치부(211)에 인접하여 마련된 반송부(212)를 구비한다.
배치부(211)에는 복수 매의 기판을 수평 상태로 수용하는 복수의 반송 용기(이하 '캐리어(C)'라고 함)가 배치된다.
반송부(212)는 반송 기구(213)와 전달부(214)를 구비한다. 반송 기구(213)는 기판을 유지하는 유지 기구를 구비하고, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하게 되도록 구성되어 있다.
처리 스테이션(22)은, 드라이 에칭 처리 후의 기판으로부터, 기판의 표면에 부착되는 유기 폴리머를 제거하는 세정 처리를 포함하는 처리를 행하는 제 1 처리부(4)와, 세정 처리 후의 기판의 구리 배선을 금속막으로 코팅하는 무전해 도금 처리를 포함하는 처리를 행하는 제 2 처리부(5)를 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 처리 스테이션(22)이 가지는 제 1 처리부(4)의 수는 2 이상이지만, 1이어도 된다. 제 2 처리부(5)에 대해서도 동일하다. 제 1 처리부(4)는 정해진 방향으로 연장되는 반송로(221)의 일방측에 배열되어 있고, 제 2 처리부(5)는 반송로(221)의 타방측에 배열되어 있다.
반송로(221)에는 반송 기구(222)가 마련되어 있다. 반송 기구(222)는 기판을 유지하는 유지 기구를 구비하고, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하게 되도록 구성되어 있다.
이하, 제 1 처리부(4)에 의한 기판 처리 전의 기판(제 1 처리부(4)에 의한 기판 처리의 대상이 되는 기판)을 '기판(W1)', 제 1 처리부(4)에 의한 기판 처리 후이며 제 2 처리부(5)에 의한 기판 처리 전의 기판(제 2 처리부(5)에 의한 기판 처리의 대상이 되는 기판)을 '기판(W2)', 제 2 처리부에 의한 기판 처리 후의 기판을 '기판(W3)'이라고 한다.
기판 처리부(2)에 있어서, 반입반출 스테이션(21)의 반송 기구(213)는, 캐리어(C)와 전달부(214)의 사이에서 기판(W1, W3)의 반송을 행한다. 구체적으로, 반송 기구(213)는 배치부(211)에 배치된 캐리어(C)로부터 기판(W1)을 취출하고, 취출한 기판(W1)을 전달부(214)에 배치한다. 또한, 반송 기구(213)는 처리 스테이션(22)의 반송 기구(222)에 의해 전달부(214)에 배치된 기판(W3)을 취출하고, 배치부(211)의 캐리어(C)에 수용시킨다.
기판 처리부(2)에 있어서, 처리 스테이션(22)의 반송 기구(222)는 전달부(214)와 제 1 처리부(4)의 사이, 제 1 처리부(4)와 제 2 처리부(5)의 사이, 제 2 처리부(5)와 전달부(214)의 사이에서 기판(W1, W2, W3)의 반송을 행한다. 구체적으로, 반송 기구(222)는 전달부(214)에 배치된 기판(W1)을 취출하고, 취출한 기판(W1)을 제 1 처리부(4)로 반입한다. 또한, 반송 기구(222)는 제 1 처리부(4)로부터 기판(W2)을 취출하고, 취출한 기판(W2)을 제 2 처리부(5)로 반입한다. 또한, 반송 기구(222)는 제 2 처리부(5)로부터 기판(W3)을 취출하고, 취출한 기판(W3)을 전달부(214)에 배치한다.
<제 1 처리부의 구성>
이어서, 제 1 처리부(4)의 구성에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 제 1 처리부(4)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
제 1 처리부(4)는 기판(W1)으로부터, 기판(W1)의 표면에 부착되는 유기 폴리머를 제거하는 세정 처리를 포함하는 처리를 행한다. 제 1 처리부(4)가 행하는 처리는 기판(W1)으로부터, 기판(W1)의 표면에 부착되는 유기 폴리머를 제거하는 세정 처리를 포함하는 한 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 제 1 처리부(4)가 행하는 처리에는 세정 처리 이외의 처리가 포함되어 있어도 된다.
본 실시 형태에 있어서, 기판(W1)은 드라이 에칭 처리 후의 기판이다. 도 5d에 나타내는 바와 같이, 기판(W1)은 반도체 웨이퍼(S)와, 반도체 웨이퍼(S) 상에 형성된 층간 절연막(91)과, 층간 절연막(91) 상에 형성된 제 1 배리어막(92)과, 제 1 배리어막(92) 상에 형성된 구리 배선(93)과, 구리 배선(93) 상에 형성된 제 2 배리어막(94)을 가진다. 그리고, 기판(W1)의 표면에는, 드라이 에칭 처리에서 발생한 에칭 가스(유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스) 유래의 유기 폴리머(P)가 부착되어 있다. 기판(W1)에 있어서, 제 2 배리어막(94)은 생략 가능하다.
반도체 웨이퍼(S)는 예를 들면 실리콘 웨이퍼이다. 층간 절연막(91)은 예를 들면 SiO2막, Low-k막이라 불리는 저유전율막 등이다. Low-k막은 예를 들면 비유전율이 이산화 실리콘 비유전율보다 낮은 막, 예를 들면 SiOC막 등이다. 구리 배선(93)은 유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선이며, 정해진 배선 패턴을 형성하고 있다. 제 1 배리어막(92)은 구리 배선(93) 중의 구리 원자가 층간 절연막(91) 및 반도체 웨이퍼(S)에 확산되는 것을 방지하기 위하여, 제 2 배리어막(94)은 구리 배선(93)의 산화를 방지하기 위하여 마련되어 있다. 제 1 배리어막(92) 및 제 2 배리어막(94)의 재료는 예를 들면 Ti, Nb, Cr, W, Ta, Mo 등의 금속 또는 그 질화물 혹은 산화물이다. 제 1 배리어막(92) 및 제 2 배리어막(94)은 예를 들면 Ta / TaN의 적층막 또는 Ti / TiN의 적층막이다.
제 1 처리부(4)는 챔버(41)를 구비하고, 챔버(41) 내에서 세정 처리를 포함하는 기판 처리를 행한다.
제 1 처리부(4)는 기판 유지부(42)를 구비한다. 기판 유지부(42)는 챔버(41) 내에서 연직 방향으로 연장되는 회전축(421)과, 회전축(421)의 상단부에 장착된 턴테이블(422)과, 턴테이블(422)의 상면 외주부에 마련되고 기판(W1)의 외연부를 지지하는 척(423)과, 회전축(421)을 회전 구동하는 구동부(424)를 구비한다.
기판(W1)은 척(423)에 지지되고, 턴테이블(422)의 상면으로부터 약간 이간된 상태로 턴테이블(422)에 수평 유지된다. 본 실시 형태에 있어서, 기판 유지부(42)에 의한 기판(W1)의 유지 방식은 가동의 척(423)에 의해 기판(W1)의 외연부를 파지하는 이른바 메커니컬 척 타입이지만, 기판(W1)의 이면을 진공 흡착하는 이른바 진공 척 타입이어도 된다.
회전축(421)의 기단부는 구동부(424)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 회전축(421)의 선단부는 턴테이블(422)을 수평으로 지지한다. 회전축(421)이 회전하면 회전축(421)의 상단부에 장착된 턴테이블(422)이 회전하고, 이에 의해 척(423)에 지지된 상태로 턴테이블(422)에 유지된 기판(W1)이 회전한다. 제어부(3)는 구동부(424)의 동작을 제어하여, 기판(W1)의 회전 타이밍, 회전 속도 등을 제어한다.
제 1 처리부(4)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여, 각각, 제 1 세정액(L1), 제 2 세정액(L2), 제 3 세정액(L3) 및 린스액(L4)을 공급하는 제 1 세정액 공급부(43a), 제 2 세정액 공급부(43b), 제 3 세정액 공급부(43c) 및 린스액 공급부(43d)를 구비한다.
제 1 세정액 공급부(43a)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여, 제 1 세정액(L1)을 토출하는 노즐(431a)과, 노즐(431a)로 제 1 세정액(L1)을 공급하는 제 1 세정액 공급원(432a)을 구비한다. 제 1 세정액 공급원(432a)이 가지는 탱크에는 제 1 세정액(L1)이 저류되어 있고, 노즐(431a)로는 제 1 세정액 공급원(432a)으로부터, 밸브(433a) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(434a)를 통하여 제 1 세정액(L1)이 공급된다.
제 2 세정액 공급부(43b)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여, 제 2 세정액(L2)을 토출하는 노즐(431b)과, 노즐(431b)로 제 2 세정액(L2)을 공급하는 제 2 세정액 공급원(432b)을 구비한다. 제 2 세정액 공급원(432b)이 가지는 탱크에는 제 2 세정액(L2)이 저류되어 있고, 노즐(431b)로는 제 2 세정액 공급원(432b)으로부터, 밸브(433b) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(434b)를 통하여 제 2 세정액(L2)이 공급된다.
제 3 세정액 공급부(43c)는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 제 3 세정액(L3)을 토출하는 노즐(431c)과, 노즐(431c)로 제 3 세정액(L3)을 공급하는 제 3 세정액 공급원(432c)을 구비한다. 제 3 세정액 공급원(432c)이 가지는 탱크에는 제 3 세정액(L3)이 저류되어 있고, 노즐(431c)로는 제 3 세정액 공급원(432c)으로부터, 밸브(433c) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(434c)를 통하여 제 3 세정액(L3)이 공급된다.
린스액 공급부(43d)는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 린스액(L4)을 토출하는 노즐(431d)과, 노즐(431d)로 린스액(L4)을 공급하는 린스액 공급원(432d)을 구비한다. 린스액 공급원(432d)이 가지는 탱크에는 린스액(L4)이 저류되어 있고, 노즐(431d)로는 린스액 공급원(432d)으로부터, 밸브(433d) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(434d)를 통하여 린스액(L4)이 공급된다.
제 1 세정액(L1)은 과산화 수소를 포함하는 약액 및 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로부터 선택된다. 과산화 수소를 포함하는 약액으로서는, 예를 들면 과산화 수소수(과산화 수소의 수용액)를 사용할 수 있다. 과산화 수소수의 농도는 예를 들면 1 % ~ 30 %이다. 과산화 수소를 포함하는 약액은 과산화 수소의 세정 작용을 유지 가능한 한, 과산화 수소 이외의 성분을 포함할 수 있다. 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로서는, 예를 들면 N, N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸술폭시드(DMSO) 등의 극성 유기 용매를 포함하는 약액을 사용할 수 있다. 극성 유기 용매를 포함하는 약액은 극성 유기 용매의 세정 작용을 유지 가능한 한, 극성 유기 용매 이외의 성분을 포함할 수 있다. 그 외의 성분으로서는, 예를 들면 극성 유기 용매 이외의 유기 용매, 극성 유기 용매 이외의 극성 용매(예를 들면 물 등) 등을 들 수 있다. 제 1 세정액(L1)으로서 극성 유기 용매를 포함하는 약액을 사용하는 경우, 제 1 세정액(L1)은 2 종 이상의 극성 유기 용매를 포함하고 있어도 된다.
제 2 세정액(L2) 및 제 3 세정액(L3)은 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택된다. 단, 제 3 세정액(L3)은 제 2 세정액(L2)과는 상이한 세정액이다. 따라서, 제 2 세정액(L2)으로서 불화 수소를 포함하는 수용액이 선택되는 경우, 제 3 세정액(L3)으로서 강알칼리성 수용액이 선택되고, 제 2 세정액(L2)으로서 강알칼리성 수용액이 선택되는 경우, 제 3 세정액(L3)으로서 불화 수소를 포함하는 수용액이 선택된다. 불화 수소를 포함하는 수용액으로서는, 예를 들면 기판의 구리 배선을 부식시키지 않을 정도의 농도로 희석된 불화 수소산(DHF)(불화 수소의 수용액)을 사용할 수 있다. 불화 수소를 포함하는 수용액은 불화 수소의 세정 작용을 유지 가능한 한, 불화 수소 이외의 성분을 포함할 수 있다. 그 외의 성분으로서는, 예를 들면 암모니아 등을 들 수 있다. 강알칼리성 수용액의 pH는 예를 들면 pH12 이상이다. 강알칼리성 수용액으로서는, 예를 들면 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 포함하는 수용액 등을 사용할 수 있다. 강알칼리성 수용액은 강알칼리성을 유지 가능한 한, 강알칼리성 물질 이외의 성분을 포함할 수 있다. 제 2 세정액(L2) 또는 제 3 세정액(L3)으로서 강알칼리성 수용액을 사용하는 경우, 제 2 세정액(L2) 또는 제 3 세정액(L3)은 2 종 이상의 강알칼리성 물질을 포함하고 있어도 된다.
린스액(L4)으로서는, 예를 들면 순수, 이소프로필 알코올(IPA) 등을 사용할 수 있다. 린스액(L4)의 종류는 린스액(L4)에 의해 씻어내야 할 세정액의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다. 세정액이 과산화 수소를 포함하는 약액, 불화 수소를 포함하는 수용액, 또는 강알칼리성 수용액인 경우, 린스액(L4)으로서, 예를 들면 물 등을 사용할 수 있다. 세정액이 극성 유기 용매를 포함하는 약액인 경우, 린스액(L4)으로서, 예를 들면 이소프로필 알코올(IPA) 등을 사용할 수 있다. 따라서, 제 1 처리부(4)는 각각 다른 린스액을 공급하는 복수의 린스액 공급부를 구비하고 있어도 된다. 각 린스액 공급부는 린스액 공급부(43d)와 동일하게 구성할 수 있다.
제 1 처리부(4)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 이소프로필 알코올(IPA) 등의 건조용 용매를 토출하는 노즐과, 이 노즐로 건조용 용매를 공급하는 건조용 용매 공급원을 가지는 건조용 용매 공급부를 구비하고 있어도 된다. 또한 제 1 처리부(4)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 질소 가스, 드라이 에어 등의 건조용 가스를 토출하는 노즐과, 이 노즐로 건조용 가스를 공급하는 건조용 가스 공급원을 가지는 건조용 가스 공급부를 구비하고 있어도 된다.
제 1 처리부(4)는 노즐(431a ~ 431d)을 구동하는 노즐 이동 기구(44)를 구비한다. 노즐 이동 기구(44)는 암(441)과, 암(441)을 따라 이동 가능한 구동 기구 내장형의 이동체(442)와, 암(441)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(443)를 가진다. 노즐(431a ~ 431d)은 이동체(442)에 장착되어 있다. 노즐 이동 기구(44)는 노즐(431a ~ 431d)을 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)의 중심의 상방의 위치와 기판(W1)의 주연의 상방의 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있고, 또한 평면에서 봤을 때 후술하는 컵(45)의 외측에 있는 대기 위치까지 이동시킬 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 노즐(431a ~ 431d)은 공통의 암에 의해 유지되어 있지만, 각각 다른 암에 유지되어 독립하여 이동할 수 있도록 되어 있어도 된다.
제 1 처리부(4)는 배출구(451)를 가지는 컵(45)을 구비한다. 컵(45)은 기판 유지부(42)의 주위에 마련되어 있고, 기판(W1)으로부터 비산한 각종 처리액(예를 들면, 세정액, 린스액 등)을 받는다. 컵(45)에는, 컵(45)을 상하 방향으로 구동시키는 승강 기구(46)와, 기판(W1)으로부터 비산한 각종 처리액을 배출구(451)로 모아 배출하는 액 배출 기구(47)가 마련되어 있다.
<제 2 처리부의 구성>
이어서, 제 2 처리부(5)의 구성에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 제 2 처리부(5)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
제 2 처리부(5)는 기판(W2)의 구리 배선(93)을 금속막으로 코팅하는 도금 처리를 포함하는 처리를 행한다. 따라서, 제 2 처리부(5)는 도금 처리부로서 기능한다. 제 2 처리부(5)가 행하는 처리는 도금 처리를 포함하는 한 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 제 2 처리부(5)가 행하는 처리에는, 도금 처리 이외의 처리가 포함되어 있어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 도금 처리는 무전해 도금 처리이다. 무전해 도금 처리에 의해, 기판(W2)의 구리 배선(93) 상에 선택적으로 금속막을 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 기판(W2)은 제 1 처리부(4)에서의 처리 후의 기판이다. 따라서, 기판(W2)은 유기 폴리머(P)가 제거되어 있는 점에서 기판(W1)과 상이하다. 또한, 기판(W2)은 그 외의 점에서도 기판(W1)과 상이한 경우가 있다. 예를 들면, 제 1 세정액(L1)으로서 과산화 수소를 포함하는 약액이 사용되고, 제 2 배리어막(94)이 Ti 또는 그 질화물 혹은 산화물로 구성되는 경우(예를 들면, 제 2 배리어막(94)이 Ti / TiN의 적층막인 경우), 제 1 세정액(L1)으로 기판(W1)을 세정하면, 기판(W1)으로부터 제 2 배리어막(94)이 제거되는 경우가 있다. 이 경우, 기판(W2)은 제 2 배리어막(94)이 제거되어 있는 점에서도 기판(W1)과 상이하다.
제 2 처리부(5)는 챔버(51)를 구비하고, 챔버(51) 내에서 도금 처리를 포함하는 기판 처리를 행한다.
제 2 처리부(5)는 기판 유지부(52)를 구비한다. 기판 유지부(52)는 챔버(51) 내에서 연직 방향으로 연장되는 회전축(521)과, 회전축(521)의 상단부에 장착된 턴테이블(522)과, 턴테이블(522)의 상면 외주부에 마련되고 기판(W2)의 외연부를 지지하는 척(523)과, 회전축(521)을 회전 구동하는 구동부(524)를 구비한다.
기판(W2)은 척(523)에 지지되고, 턴테이블(522)의 상면으로부터 약간 이간된 상태로 턴테이블(522)에 수평 유지된다. 본 실시 형태에 있어서, 기판 유지부(52)에 의한 기판(W2)의 유지 방식은 가동의 척(523)에 의해 기판(W2)의 외연부를 파지하는 이른바 메커니컬 척 타입이지만, 기판(W2)의 이면을 진공 흡착하는 이른바 진공 척 타입이어도 된다.
회전축(521)의 기단부는 구동부(524)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 회전축(521)의 선단부는 턴테이블(522)을 수평으로 지지한다. 회전축(521)이 회전하면 회전축(521)의 상단부에 장착된 턴테이블(522)이 회전하고, 이에 의해 척(523)에 지지된 상태로 턴테이블(522)에 유지된 기판(W2)이 회전한다. 제어부(3)는 구동부(524)의 동작을 제어하여, 기판(W2)의 회전 타이밍, 회전 속도 등을 제어한다.
제 2 처리부(5)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)에 대하여 도금액(M1)을 공급하는 도금액 공급부(53)를 구비한다. 도금액 공급부(53)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)에 대하여 도금액(M1)을 토출하는 노즐(531a)과, 노즐(531a)로 도금액(M1)을 공급하는 도금액 공급원(532a)을 구비한다. 도금액 공급원(532a)이 가지는 탱크에는 도금액(M1)이 저류되어 있고, 노즐(531a)로는 도금액 공급원(532a)으로부터 밸브(533a) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(534a)를 통하여 도금액(M1)이 공급된다.
도금액(M1)은 자기 촉매형(환원형) 무전해 도금용의 도금액이다. 도금액(M1)은 코발트(Co) 이온, 니켈(Ni) 이온, 텅스텐(W) 이온 등의 금속 이온과, 차아인산, 디메틸아민보란 등의 환원제를 함유한다. 또한, 자기 촉매형(환원형) 무전해 도금에서는, 도금액(M1) 중의 금속 이온이 도금액(M1) 중의 환원제의 산화 반응으로 방출되는 전자에 의해 환원되어, 금속막이 석출된다. 도금액(M1)은 첨가제 등을 함유하고 있어도 된다. 도금액(M1)을 사용한 도금 처리에 의해 발생하는 금속막(도금막)으로서는, 예를 들면 CoWB, CoB, CoWP, CoWBP, NiWB, NiB, NiWP, NiWBP 등을 들 수 있다. 도금막에 W를 함유시킴으로써, 구리 배선(93) 중의 구리 원자의 확산을 방지하는 배리어성을 도금막에 부여할 수 있다. 도금막 중의 P는 P를 포함하는 환원제(예를 들면 차아인산)에 유래하고, 도금막 중의 B는 B를 포함하는 환원제(예를 들면 디메틸아민보란)에 유래한다.
도금액 공급원(532a)이 가지는 탱크에는, 펌프(535a) 및 제 1 가열부(536a)가 개재 설치된 순환관로(537a)가 접속되어 있다. 탱크 중의 도금액(M1)은 순환관로(537a)를 순환하면서 저류 온도로 가열된다. '저류 온도'는 도금액(M1) 중에서의 자기 반응에 의한 금속 이온의 석출이 진행되는 온도(도금 온도)보다 낮고, 또한 상온보다 높은 온도이다.
공급관로(534a)에는, 도금액(M1)을 저류 온도보다 높은 토출 온도로 가열하는 제 2 가열부(538a)가 개재 설치되어 있다. 제 2 가열부(538a)는 제 1 가열부(536a)에 의해 저류 온도로 가열된 도금액(M1)을 토출 온도까지 더 가열한다. '토출 온도'는 상술한 도금 온도와 동일하거나, 또는 도금 온도보다 높은 온도이다.
본 실시 형태에서는, 도금액(M1)이 제 1 가열부(536a) 및 제 2 가열부(538a)에 의해 2 단계로 도금 온도 이상의 온도로 가열된다. 이 때문에, 도금액(M1)이 탱크 중에서 도금 온도 이상의 온도로 가열되는 경우에 비해, 탱크 중에 있어서의 도금액(M1) 중의 환원제의 실활(失活), 성분의 증발 등을 방지할 수 있고, 이에 의해, 도금액(M1)의 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 탱크에서 도금액(M1)이 상온으로 저류되고, 이 후 제 2 가열부(538a)에 의해 도금 온도 이상의 온도로 가열되는 경우에 비해, 도금액(M1)을 작은 에너지로 신속하게 도금 온도 이상의 온도로 가열할 수 있고, 이에 의해 금속 이온의 석출을 억제할 수 있다.
도금액 공급원(532a)이 가지는 탱크에는, 도금액(M1)의 각종 성분을 저장하는 복수의 약액 공급원(미도시)으로부터 각종 약액이 공급된다. 예를 들면, Co 이온을 포함하는 CoSO4 금속염, 환원제(예를 들면, 차아인산 등), 첨가제 등의 약액이 공급된다. 이 때, 탱크 내에 저류되는 도금액(M1)의 성분이 적절히 조정되도록, 각종 약액의 유량이 조정된다. 탱크에는, 도금액(M1) 중의 용존 산소 및 용존 수소를 제거하는 탈기부(미도시)가 마련되어 있어도 된다. 탈기부는 예를 들면 질소 등의 불활성 가스를 탱크 내에 공급하고, 도금액(M1) 중에 질소 등의 불활성 가스를 용해시켜, 이미 도금액(M1) 중에 용존하고 있는 산소, 수소 등의 그 외의 가스를 도금액(M1)의 외부로 배출할 수 있다. 도금액(M1)으로부터 배출된 산소, 수소 등의 가스는 배기부(미도시)에 의해 탱크로부터 배출할 수 있다. 순환관로(537a)에는 필터(미도시)가 개재 설치되어 있어도 된다. 순환관로(537a)에 필터가 개재 설치됨으로써, 도금액(M1)을 제 1 가열부(536a)에 의해 가열할 시, 도금액(M1)에 포함되는 각종 불순물을 제거할 수 있다. 순환관로(537a)에는 도금액(M1)의 특성을 모니터하는 모니터부(미도시)가 마련되어 있어도 된다. 모니터부로서는, 예를 들면 도금액(M1)의 온도를 모니터하는 온도 모니터부, 도금액(M1)의 pH를 모니터하는 pH 모니터부 등을 들 수 있다.
제 2 처리부(5)는 노즐(531a)을 구동하는 노즐 이동 기구(54)를 구비한다. 노즐 이동 기구(54)는 암(541)과, 암(541)을 따라 이동 가능한 구동 기구 내장형의 이동체(542)와, 암(541)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(543)를 가진다. 노즐(531a)은 이동체(542)에 장착되어 있다. 노즐 이동 기구(54)는 노즐(531a)을 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)의 중심의 상방의 위치와 기판(W2)의 주연의 상방의 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있고, 또한 평면에서 봤을 때 후술하는 컵(57)의 외측에 있는 대기 위치까지 이동시킬 수 있다.
제 2 처리부(5)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)에 대하여 각각 촉매액(N1), 세정액(N2) 및 린스액(N3)을 공급하는 촉매액 공급부(55a), 세정액 공급부(55b) 및 린스액 공급부(55c)를 구비한다. 또한, 촉매액 공급부(55a)를 마련할지 여부는, 도금액(M1)의 종류에 따라 적절히 결정할 수 있다. 즉, 도금액(M1)의 종류에 따라서는 촉매액 공급부(55a)를 생략해도 된다.
촉매액 공급부(55a)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)에 대하여 촉매액(N1)을 토출하는 노즐(551a)과, 노즐(551a)로 촉매액(N1)을 공급하는 촉매액 공급원(552a)을 구비한다. 촉매액 공급원(552a)이 가지는 탱크에는 촉매액(N1)이 저류되어 있고, 노즐(551a)로는 촉매액 공급원(552a)으로부터 밸브(553a) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(554a)를 통하여 촉매액(N1)이 공급된다.
세정액 공급부(55b)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)에 대하여 세정액(N2)을 토출하는 노즐(551b)과, 노즐(551b)로 세정액(N2)을 공급하는 세정액 공급원(552b)을 구비한다. 세정액 공급원(552b)이 가지는 탱크에는 세정액(N2)이 저류되어 있고, 노즐(551b)로는 세정액 공급원(552b)으로부터 밸브(553b) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(554b)를 통하여 세정액(N2)이 공급된다.
린스액 공급부(55c)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)에 대하여 린스액(N3)을 토출하는 노즐(551c)과, 노즐(551c)로 린스액(N3)을 공급하는 린스액 공급원(552c)을 구비한다. 린스액 공급원(552c)이 가지는 탱크에는 린스액(N3)이 저류되어 있고, 노즐(551c)로는 린스액 공급원(552c)으로부터 밸브(553c) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(554c)를 통하여 린스액(N3)이 공급된다.
촉매액(N1), 세정액(N2) 및 린스액(N3)은 도금액(M1)을 사용하는 도금 처리 전에 행해지는 전처리용의 전처리액이다.
촉매액(N1)은 도금액(M1) 중의 환원제의 산화 반응에 대하여 촉매 활성을 가지는 금속 이온(예를 들면, 팔라듐(Pd) 이온)을 함유한다. 무전해 도금 처리에 있어서, 도금액(M1) 중의 금속 이온의 석출이 개시되기 위해서는, 초기 피막 표면(즉, 구리 배선(93)의 표면)이 도금액(M1) 중의 환원제의 산화 반응에 대하여 충분한 촉매 활성을 가지는 것이 필요하지만, 구리의 촉매 활성은 낮다. 따라서, 도금액(M1)의 종류에 따라서는, 도금액(M1)을 사용하여 도금 처리를 개시하기 전에, 구리 배선(93)의 표면을 촉매액(N1)으로 처리하고, 구리 배선(93)의 표면에 촉매 활성을 가지는 금속막을 형성하는 것이 바람직한 경우가 있다. 도금 처리를 개시하기 전에 촉매액(N1)에 의한 처리를 행할지 여부는 도금액(M1)의 종류에 따라 적절히 결정할 수 있다. 즉, 도금액(M1)의 종류에 따라서는, 촉매액(N1)에 의한 처리를 생략해도 된다. 촉매 활성을 가지는 금속막의 형성은 치환 반응에 의해 발생한다. 치환 반응에서는 구리 배선(93) 중의 구리가 환원제가 되어, 촉매액(N1) 중의 금속 이온(예를 들면 Pd 이온)이 구리 배선(93) 상에 환원 석출된다. 제 1 배리어막(92) 및 제 2 배리어막(94)에서는 이 치환 반응은 발생하지 않으므로, 무전해 도금 반응은 구리 배선(93)의 표면에서 밖에 발생하지 않는다. 따라서, 무전해 도금 반응에 의해, 구리 배선(93)의 표면에 선택적으로 도금막을 발생시킬 수 있다.
세정액(N2)으로서는, 예를 들면 사과산, 호박산, 구연산, 말론산 등을 사용할 수 있다.
린스액(N3)으로서는, 예를 들면 순수 등을 사용할 수 있다.
제 2 처리부(5)는 노즐(551a ~ 551c)을 구동하는 노즐 이동 기구(56)를 가진다. 노즐 이동 기구(56)는 암(561)과, 암(561)을 따라 이동 가능한 구동 기구 내장형의 이동체(562)와, 암(561)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(563)를 가진다. 노즐(551a ~ 551c)은 이동체(562)에 장착되어 있다. 노즐 이동 기구(56)는 노즐(551a ~ 551c)을 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)의 중심의 상방의 위치와 기판(W2)의 주연의 상방의 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있고, 또한 평면에서 봤을 때 후술하는 컵(57)의 외측에 있는 대기 위치까지 이동시킬 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 노즐(551a ~ 551c)은 공통의 암에 의해 유지되어 있지만, 각각 다른 암에 유지되어 독립하여 이동할 수 있도록 되어 있어도 된다.
제 2 처리부(5)는 배출구(571a, 571b, 571c)를 가지는 컵(57)을 구비한다. 컵(57)은 기판 유지부(52)의 주위에 마련되어 있고, 기판(W2)으로부터 비산한 각종 처리액(예를 들면 도금액, 촉매액, 세정액, 린스액 등)을 받는다. 컵(57)에는, 컵(57)을 상하 방향으로 구동시키는 승강 기구(58)와, 기판(W2)으로부터 비산한 각종 처리액을 각각 배출구(571a, 571b, 571c)로 모아 배출하는 액 배출 기구(59a, 59b, 59c)가 마련되어 있다. 예를 들면, 기판(W2)으로부터 비산한 도금액(M1)은 액 배출 기구(59a)로부터 배출되고, 기판(W2)으로부터 비산한 촉매액(N1)은 액 배출 기구(59b)로부터 배출되고, 기판(W2)으로부터 비산한 세정액(N2) 및 린스액(N3)은 액 배출 기구(59c)로부터 배출된다.
<기판 처리 방법>
이하, 기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법에 대하여 설명한다. 기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법은 드라이 에칭 처리 후의 기판(W1)으로부터 기판(W1)의 표면에 부착되는 유기 폴리머(P)를 제거하는 세정 공정과, 세정 공정 후의 기판(W2)의 구리 배선(93)을 금속막으로 코팅하는 도금 공정을 포함한다. 세정 공정에 있어서의 세정 처리는 제 1 처리부(4)에 의해 실시되고, 도금 공정에 있어서의 도금 처리는 제 2 처리부(5)에 의해 실시된다. 제 1 처리부(4)의 동작 및 제 2 처리부(5)의 동작은 제어부(3)에 의해 제어된다. 기판 처리 장치(1)에 의해 실시되는 기판 처리 방법은 드라이 에칭 공정을 포함하고 있어도 된다.
세정 공정에 있어서의 세정 처리의 대상인 기판(W1)은 드라이 에칭 처리 후의 기판이다. 기판(W1)의 제조 공정의 일례를 도 5a ~ 도 5d에 나타낸다.
먼저, 도 5a에 나타내는 원료 기판(W0)을 준비한다. 원료 기판(W0)은 반도체 웨이퍼(S)와, 반도체 웨이퍼(S) 상에 형성된 층간 절연막(91)과, 층간 절연막(91) 상에 형성된 제 1 배리어막(92')와, 제 1 배리어막(92') 상에 형성된 구리막(93')과, 구리막(93') 상에 형성된 제 2 배리어막(94')을 가진다. 각종 막의 형성은 PVD법, CVD법, 스퍼터링법 등의 공지의 방법을 사용하여 실시할 수 있다.
이어서 도 5b에 나타내는 바와 같이, 원료 기판(W0)의 제 2 배리어막(94') 상에 에칭 하드 마스크(95)를 형성한다. 에칭 하드 마스크(95)는 구리 배선(93)의 패턴에 대응하는 패턴으로 형성된다. 에칭 하드 마스크(95)의 형성은 포토리소그래피법 등의 공지의 방법을 사용하여 실시할 수 있다.
이어서 도 5c에 나타내는 바와 같이, 에칭 하드 마스크(95)를 마스크재로서 사용하여, 제 1 배리어막(92'), 구리막(93') 및 제 2 배리어막(94')을 드라이 에칭 처리한다. 드라이 에칭 처리는 이방성 에칭이어도 되고, 등방성(等方性) 에칭이어도 되지만, 바람직하게는 이방성 에칭이다. 드라이 에칭 처리에서 사용되는 에칭 방법으로서는, 예를 들면 ECR 에칭법, ICP 에칭법, CCP 에칭법, Helicon 에칭법, TCP 에칭법, UHF 플라즈마법, SWP 에칭법 등을 들 수 있다.
구리막(93’)은, 드라이 에칭 처리에 의해 정해진 배선 형상으로 패터닝되어, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 그 일부가 기판 표면에 노출되는 구리 배선(93)이 형성된다.
드라이 에칭 처리에는 플라즈마화된 에칭 가스가 사용되고, 에칭 가스로서는 유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스가 사용된다.
CF계 가스(불화 탄소계 가스)로서는, 예를 들면 CF4, CHF3, C3F8, C4F8 등으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 가스를 사용할 수 있다.
카르본산계 가스는 R-COOH(식 중, R은 수소 또는 직쇄 형상 혹은 분지쇄 형상의 C1 ~ C20의 알킬기 혹은 알켄닐기임)로 표현되는 카르본산을 포함하는 가스이다. 카르본산으로서는, 예를 들면 초산, 프로피온산 등을 들 수 있다.
알코올계 가스는 R-OH(식 중, R은 직쇄 형상 또는 분지쇄 형상의 C1 ~ C20의 알킬기 또는 알켄닐기임)로 표현되는 알코올을 포함하는 가스이다. 알코올로서는, 예를 들면 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, t-부탄올 등을 들 수 있다.
유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스가 사용되는 드라이 에칭 처리에 있어서, 유기 에칭 가스의 플라즈마화에 의해 유기 에칭 가스, 예를 들면 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 유기 에칭 가스에 유래하는 유기 폴리머(P)가 발생하고, 발생한 유기 폴리머(P)는 도 5d에 나타내는 바와 같이 기판(W1)의 표면에 부착된다.
드라이 에칭 처리 후의 기판(W1)은 제 1 처리부(4)로 반입된다. 이 때, 반송 기구(213)는 배치부(211)에 배치된 캐리어(C)로부터 기판(W1)을 취출하고, 취출한 기판(W1)을 전달부(214)에 배치한다. 반송 기구(222)는 전달부(214)에 배치된 기판(W1)을 취출하고, 취출한 기판(W1)을 제 1 처리부(4)로 반입한다.
제 1 처리부(4)로 반입된 기판(W1)은 기판 유지부(42)에 의해 유지된다. 이 때, 기판 유지부(42)는 기판(W1)의 외연부를 척(423)에 의해 지지한 상태로 턴테이블(422)에 수평 유지한다. 구동부(424)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨다. 제어부(3)는 구동부(424)의 동작을 제어하여, 기판(W1)의 회전 타이밍, 회전 속도 등을 제어한다.
제 1 처리부(4)에 있어서의 세정 공정은 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 행해진다. 세정 공정은, 제 1 세정액(L1)으로 기판(W1)을 세정하는 제 1 세정 공정과, 제 2 세정액(L2)으로 기판(W1)을 세정하는 제 2 세정 공정과, 제 3 세정액(L3)으로 기판(W1)을 세정하는 제 3 세정 공정을 포함한다.
제 1 세정 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨 채로, 제 1 세정액 공급부(43a)의 노즐(431a)을 기판(W1)의 중앙 상방에 위치시키고 노즐(431a)로부터 기판(W1)에 대하여 제 1 세정액(L1)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 제 1 세정액 공급부(43a)의 동작을 제어하여, 제 1 세정액(L1)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W1)에 공급된 제 1 세정액(L1)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W1)으로부터, 기판(W1)에 부착된 유기 폴리머(P)가 제거된다. 또한, 제 1 세정액(L1)으로서 과산화 수소를 포함하는 약액이 사용되고, 제 2 배리어막(94)이 Ti 또는 그 질화물 혹은 산화물로 구성되는 경우(예를 들면, 제 2 배리어막(94)이 Ti / TiN의 적층막인 경우), 제 1 세정 공정에 의해 제 2 배리어막(94)이 제거되는 경우가 있다.
제 2 세정 공정은 제 1 세정 공정 후에 행해진다. 제 2 세정 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨 채로, 제 2 세정액 공급부(43b)의 노즐(431b)을 기판(W1)의 중앙 상방에 위치시키고 노즐(431b)로부터 기판(W1)에 대하여 제 2 세정액(L2)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 제 2 세정액 공급부(43b)의 동작을 제어하여, 제 2 세정액(L2)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W1)에 공급된 제 2 세정액(L2)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 유기 폴리머(P)가 제거된다. 제 2 세정 공정은 생략 가능하지만, 유기 폴리머(P)의 제거 효과를 향상시키는 점에서, 제 1 세정 공정 후에 제 2 세정 공정을 행하는 것이 바람직하다.
제 3 세정 공정은 제 2 세정 공정 후에 행해진다. 제 3 세정 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨 채로, 제 3 세정액 공급부(43c)의 노즐(431c)을 기판(W1)의 중앙 상방에 위치시키고 노즐(431c)로부터 기판(W1)에 대하여 제 3 세정액(L3)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 제 3 세정액 공급부(43c)의 동작을 제어하여, 제 3 세정액(L3)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W1)에 공급된 제 3 세정액(L3)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 유기 폴리머(P)가 제거된다. 제 3 세정 공정은 생략 가능하지만, 유기 폴리머(P)의 제거 효과를 향상시키는 점에서, 제 2 세정 공정 후에 제 3 세정 공정을 행하는 것이 바람직하다.
제 1 세정 공정 후이며 제 2 세정 공정 전에, 제 1 처리부(4)에 있어서 린스액(L4)으로 기판(W1)을 린스하는 제 1 린스 공정을 행하는 것이 바람직하다. 제 1 린스 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨 채로, 린스액 공급부(43d)의 노즐(431d)을 기판(W1)의 중앙 상방에 위치시키고, 노즐(431d)로부터 기판(W1)에 대하여 린스액(L4)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 린스액 공급부(43d)의 동작을 제어하여, 린스액(L4)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W1)에 공급된 린스액(L4)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 제 1 세정액(L1)이 씻겨내진다. 제 1 린스 공정에서 사용되는 린스액(L4)의 종류는, 제 1 세정액(L1)의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다. 제 1 세정액(L1)이 과산화 수소를 포함하는 약액인 경우, 린스액(L4)으로서 예를 들면 물 등을 사용할 수 있다. 제 1 세정액(L1)이 극성 유기 용매를 포함하는 약액인 경우, 린스액(L4)으로서 예를 들면 이소프로필 알코올(IPA) 등을 사용할 수 있다.
제 2 세정 공정 후이며 제 3 세정 공정 전에, 제 1 처리부(4)에 있어서, 린스액(L4)으로 기판(W1)을 린스하는 제 2 린스 공정을 행하는 것이 바람직하다. 제 2 린스 공정은 제 1 린스 공정과 마찬가지로 하여 실시할 수 있다. 제 2 린스 공정에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 제 2 세정액(L2)이 씻겨내진다. 제 2 린스 공정에서 사용되는 린스액(L4)의 종류는 제 2 세정액의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다. 제 2 세정액(L2)이 불화 수소를 포함하는 수용액 또는 강알칼리성 수용액인 경우, 린스액(L4)으로서 예를 들면 물 등을 사용할 수 있다.
제 3 세정 공정 후에, 제 1 처리부(4)에 있어서 린스액(L4)으로 기판(W1)을 린스하는 제 3 린스 공정을 행하는 것이 바람직하다. 제 3 린스 공정은 제 1 린스 공정과 마찬가지로 하여 실시할 수 있다. 제 3 린스 공정에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 제 3 세정액(L3)이 씻겨내진다. 제 3 린스 공정에서 사용되는 린스액(L4)의 종류는 제 3 세정액의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다. 제 3 세정액(L3)이 불화 수소를 포함하는 수용액 또는 강알칼리성 수용액인 경우, 린스액(L4)으로서 예를 들면 물 등을 사용할 수 있다.
마지막 세정 공정 후(마지막 세정 공정 후에 린스 공정이 행해지는 경우에는, 그 린스 공정 후)에, 제 1 처리부(4)에 있어서, 기판(W1)을 건조시키는 건조 공정을 행하는 것이 바람직하다. 건조 공정에서는 자연 건조에 의해 기판(W1)을 회전시킴으로써 혹은 건조용 용매 또는 건조용 가스를 기판(W1)에 분사함으로써, 기판(W1)을 건조시킬 수 있다.
제 1 처리부(4)에 있어서의 기판 처리 후의 기판(W2)은 제 2 처리부(5)로 반송된다. 이 때, 반송 기구(222)는 제 1 처리부(4)로부터 기판(W2)을 취출하고, 취출한 기판(W2)을 제 2 처리부(5)로 반입한다.
제 2 처리부(5)로 반입된 기판(W2)은 기판 유지부(52)에 의해 유지된다. 이 때, 기판 유지부(52)는 기판(W2)의 외연부를 척(523)에 의해 지지한 상태로, 턴테이블(522)에 수평 유지한다. 구동부(524)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)을 정해진 속도로 회전시킨다.
제 2 처리부(5)에 있어서의 도금 공정은 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)에 대하여 행해진다. 제 2 처리부(5)에 있어서, 도금 공정 전에 기판(W2)을 전처리하는 전처리 공정을 행해도 된다. 전처리 공정은 세정 공정과, 세정 공정 후에 행해지는 제 1 린스 공정을 포함할 수 있다. 전처리 공정은 제 1 린스 공정 후에 행해지는 촉매액 공급 공정을 포함해도 된다. 또한, 전처리 공정은 촉매액 공급 공정 후에 행해지는 제 2 린스 공정을 포함해도 된다.
세정 공정에서는, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)을 정해진 속도로 회전시킨 채로 세정액 공급부(55b)의 노즐(551b)을 기판(W2)의 중앙 상방에 위치시키고, 노즐(551b)로부터 기판(W2)에 대하여 세정액(N2)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 세정액 공급부(55b)의 동작을 제어하여, 세정액(N2)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W2)에 공급된 세정액(N2)은 기판(W2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W2)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W2)이 제 1 처리부(4)로부터 제 2 처리부(5)로 반송될 시 형성된 구리 배선(93) 상의 산화 피막, 기판(W2)이 제 1 처리부(4)로부터 제 2 처리부(5)로 반송될 시 기판(W2)에 부착된 부착물 등이 기판(W2)으로부터 제거된다. 기판(W2)으로부터 비산한 세정액(N2)은 컵(57)의 배출구(571c) 및 액 배출 기구(59c)를 거쳐 배출된다.
제 1 린스 공정에서는, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)을 정해진 속도로 회전시킨 채로 린스액 공급부(55c)의 노즐(551c)을 기판(W2)의 중앙 상방에 위치시키고, 노즐(551c)로부터 기판(W2)에 대하여 린스액(N3)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 린스액 공급부(55c)의 동작을 제어하여, 린스액(N3)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W2)에 공급된 린스액(N3)은, 기판(W2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W2)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W2) 상에 잔존하는 세정액(N2)이 씻겨내진다. 기판(W2)으로부터 비산한 린스액(N3)은 컵(57)의 배출구(571c) 및 액 배출 기구(59c)를 거쳐 배출된다.
촉매액 공급 공정에서는, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)을 정해진 속도로 회전시킨 채로 촉매액 공급부(55a)의 노즐(551a)을 기판(W2)의 중앙 상방에 위치시키고, 노즐(551a)로부터 기판(W2)에 대하여 촉매액(N1)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 촉매액 공급부(55a)의 동작을 제어하여, 촉매액(N1)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W2)에 공급된 촉매액(N1)은 기판(W2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W2)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W2)의 구리 배선(93) 상에 촉매 활성을 가지는 금속막(예를 들면, Pd막)이 형성된다. 기판(W2)으로부터 비산한 촉매액(N1)은 컵(57)의 배출구(571b) 및 액 배출 기구(59b)를 거쳐 배출된다.
제 2 린스 공정에서는, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)을 정해진 속도로 회전시킨 채로 린스액 공급부(55c)의 노즐(551c)을 기판(W2)의 중앙 상방에 위치시키고, 노즐(551c)로부터 기판(W2)에 대하여 린스액(N3)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 린스액 공급부(55c)의 동작을 제어하여, 린스액(N3)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W2)에 공급된 린스액(N3)은 기판(W2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W2)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W2) 상에 잔존하는 촉매액(N1)이 씻겨내진다. 기판(W2)으로부터 비산한 린스액(N3)은 컵(57)의 배출구(571c) 및 액 배출 기구(59c)를 거쳐 배출된다.
도금 공정에서는, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W2)을 정해진 속도로 회전시킨 채로 도금액 공급부(53)의 노즐(531a)을 기판(W2)의 중앙 상방에 위치시키고, 노즐(531a)로부터 기판(W2)에 대하여 도금액(M1)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는 도금액 공급부(53)의 동작을 제어하여, 도금액(M1)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W2)에 공급된 도금액(M1)은 기판(W2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W2)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W2)의 구리 배선(93) 상(촉매액 공급 공정이 행해지는 경우에는, 기판(W2)의 구리 배선(93) 상에 형성된 촉매 활성을 가지는 금속막(예를 들면 Pd막) 상)에 도금막이 형성된다. 기판(W2)으로부터 비산한 도금액(M1)은 컵(57)의 배출구(571a) 및 액 배출 기구(59a)를 거쳐 배출된다.
도금 공정에 있어서의 도금액(M1)의 공급량, 공급 시간 등은, 형성시켜야 할 도금막의 두께 등에 따라 적절히 조정된다. 예를 들면, 기판(W2)에 대하여 도금액(M1)을 공급함으로써, 기판(W2)의 구리 배선(93) 상(촉매액 공급 공정이 행해지는 경우에는, 기판(W2)의 구리 배선(93) 상에 형성된 촉매 활성을 가지는 금속막(예를 들면 Pd막) 상)에 초기 도금막을 형성할 수 있고, 기판(W2)에 대하여 도금액(M1)을 더 계속하여 공급함으로써, 초기 도금막 상에서 도금 반응을 진행시켜, 원하는 두께를 가지는 도금막을 형성할 수 있다.
제 2 처리부(5)에 있어서, 도금 공정 후에, 기판(W2)을 건조시키는 건조 공정을 행하는 것이 바람직하다. 건조 공정에서는, 자연 건조에 의해 기판(W2)을 회전시킴으로써 혹은 건조용 용매 또는 건조용 가스를 기판(W2)에 분사함으로써, 기판(W2)을 건조시킬 수 있다.
제 2 처리부(5)에 있어서의 기판 처리 후의 기판(W3)은 제 2 처리부(5)로부터 배출된다. 이 때, 반송 기구(222)는 제 2 처리부(5)로부터 기판(W3)을 취출하고, 취출한 기판(W3)을 전달부(214)에 배치한다. 반송 기구(213)는 반송 기구(222)에 의해 전달부(214)에 배치된 기판(W3)을 취출하고, 배치부(211)의 캐리어(C)에 수용시킨다.
상기 실시 형태에는 다양한 변경을 더할 수 있다. 이하, 상기 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 변형예 중, 2 종 이상을 조합할 수도 있다.
<변형예 1>
이하, 도 6을 참조하여 변형예 1에 대하여 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리부(4)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여, 소수화제 용액(Q)을 공급하는 소수화제 용액 공급부(6)를 구비하고 있어도 된다.
소수화제 용액 공급부(6)는 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 소수화제 용액(Q)을 토출하는 노즐(61)과, 노즐(61)로 소수화제 용액(Q)을 공급하는 소수화제 용액 공급원(62)을 구비한다. 소수화제 용액 공급원(62)이 가지는 탱크에는 소수화제 용액(Q)이 저류되어 있고, 노즐(61)에는 소수화제 용액 공급원(62)으로부터 밸브(63) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(64)를 통하여 소수화제 용액(Q)이 공급된다.
소수화제 용액(Q)은 소수화제를 함유한다. 소수화제로서는, 예를 들면 실란 커플링제, 실릴화제 등을 사용할 수 있다. 실란 커플링제로서는, 예를 들면 메틸 트리메톡시실란, 메틸 트리에톡시실란 등을 사용할 수 있다. 실릴화제로서는, 예를 들면 N-(트리메틸실릴)디메틸아민, 비스(트리메틸실릴)아민 등을 사용할 수 있다. 소수화제 용액(Q) 중의 소수화제의 농도는 예를 들면 0.01 % ~ 100 %이다. 소수화제 용액의 용매로서는 예를 들면 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 시클로헥사논, 이소프로필 알코올 등을 사용할 수 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리부(4)는 노즐(61)을 구동하는 노즐 이동 기구(7)를 구비하고 있어도 된다. 노즐 이동 기구(7)는 암(71)과, 암(71)을 따라 이동 가능한 구동 기구 내장형의 이동체(72)와, 암(71)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(73)를 가진다. 노즐(61)은 이동체(72)에 장착되어 있다. 노즐 이동 기구(7)는 노즐(61)을 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)의 중심의 상방의 위치와 기판(W1)의 주연의 상방의 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있고, 또한 평면에서 봤을 때 컵(45)의 외측에 있는 대기 위치까지 이동시킬 수 있다.
변형예 1에서는, 제 1 처리부(4)에 있어서 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)에 대하여 소수화제 용액을 공급하는 소수화제 용액 공급 공정이 소수화제 용액 공급부(6)에 의해 행해진다. 소수화제 용액 공급 공정은 제 1 처리부(4)에 있어서의 마지막 세정 공정 후(마지막 세정 공정 후에 린스 공정이 행해지는 경우에는, 그 린스 공정 후)에 행해진다. 예를 들면, 소수화제 용액 공급 공정은 제 1 처리부(4)에 있어서의 제 3 세정 공정 후(제 3 세정 공정 후에 제 3 린스 공정이 행해지는 경우에는, 제 3 린스 공정 후)에 행해진다.
소수화제 용액 공급 공정에서는, 기판 유지부(42)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시킨 채로 소수화제 용액 공급부(6)의 노즐(61)을 기판(W1)의 중앙 상방에 위치시키고, 노즐(61)로부터 기판(W1)에 대하여 소수화제 용액(Q)을 공급한다. 이 때, 제어부(3)는, 소수화제 용액 공급부(6)의 동작을 제어하여, 소수화제 용액(Q)의 공급 타이밍, 공급 시간, 공급량 등을 제어한다. 기판(W1)에 공급된 소수화제 용액(Q)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면으로 확산된다. 이에 의해, 기판(W1)의 표면은 소수화제 용액으로 덮인다.
소수화제 용액을 건조시킴으로써, 기판(W1)의 표면에는 소수성막이 형성된다. 이 소수성막은 제 1 처리부(4)로부터 제 2 처리부(5)로 기판(W2)을 반송할 시 발생할 우려가 있는 구리 배선(93)의 산화를 방지할 수 있다. 소수화제 용액의 건조는 자연 건조에 의해 기판(W1)을 회전시킴으로써 혹은 건조용 용매 또는 건조용 가스를 기판(W1)에 분사함으로써 행할 수 있다.
소수성막 형성 후의 기판(W2)은 상기 실시 형태와 마찬가지로 하여, 제 2 처리부(5)로 반입되고, 제 2 처리부(5)에서 전처리 공정 및 도금 공정이 실시된다. 또한 소수성막은 제 2 처리부(5)에서 행해지는 전처리 공정에서 사용되는 세정액, 도금 공정에서 사용되는 도금액 등에 의해 제거 가능하므로 소수성막을 제거하기 위하여 특별한 처리 공정을 행할 필요는 없다.
변형예 1에서는, 소수화제 용액 공급부(6)가 제 1 처리부(4)의 챔버(41) 내에 마련되어 있고 챔버(41) 내에서 소수화제 용액 공급 공정이 행해지지만, 소수화제 용액 공급부(6)는 제 1 처리부(4)의 챔버(41)와는 상이한 다른 챔버 내에 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 소수화제 용액 공급부(6)가 마련되는 챔버 내에는 기판 유지부(42)와 동일한 구성의 기판 유지부가 마련되고, 소수화제 용액 공급 공정은 제 1 처리부(4)에 있어서의 마지막 세정 공정 후(마지막 세정 공정 후에 린스 공정이 행해지는 경우에는, 그 린스 공정 후)이며 제 2 처리부(5)로의 반입 전에 행해진다.
<변형예 2>
상기 실시 형태에서는, 세정 처리 후의 기판(W2)의 구리 배선(93)을 금속막으로 코팅하는 코팅 처리로서 도금 처리가 행해지지만, 그 외의 코팅 처리여도 된다. 코팅 처리는 기판의 구리 배선을 금속막으로 코팅 가능한 한 특별히 한정되지 않는다. 그 외의 코팅 처리로서는, 예를 들면 CVD등을 들 수 있다. 또한, 변형예 1에서 형성되는 소수성막은 CVD에 있어서의 플라즈마 처리에 의해 제거 가능하다.
1 : 기판 처리 장치
2 : 기판 처리부
3 : 제어부
4 : 제 1 처리부(세정 처리부의 일례)
5 : 제 2 처리부(도금 처리부의 일례)
43a : 제 1 세정액 공급부
43b : 제 2 세정액 공급부
43c : 제 3 세정액 공급부

Claims (22)

  1. 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판으로부터, 상기 기판의 표면에 부착되는, 상기 드라이 에칭 처리에서 발생한 상기 유기 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거하는 세정 처리를 행하는 세정 처리부와, 상기 세정 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 기판 처리 장치(단, 휘발 성분을 포함하고 기판 상에 막을 형성하기 위한 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 구비하는 기판 처리 장치는 제외함)로서,
    상기 세정 처리부는,
    상기 기판의 표면에 대하여 과산화 수소를 포함하는 약액 및 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로부터 선택되는 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 공급부와,
    상기 기판의 표면에 대하여 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 제 2 세정액을 공급하는 제 2 세정액 공급부와,
    상기 기판의 표면에 대하여 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 제 3 세정액으로서 상기 제 2 세정액과는 상이한 상기 제 3 세정액을 공급하는 제 3 세정액 공급부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 기판의 표면에 대하여 상기 제 1 세정액 공급부에 의해 상기 제 1 세정액이 공급되고, 상기 제 1 세정액 공급부에 의한 상기 제 1 세정액의 공급 후에, 상기 기판의 표면에 대하여 상기 제 2 세정액 공급부에 의해 상기 제 2 세정액이 공급되고, 상기 제 2 세정액 공급부에 의한 상기 제 2 세정액의 공급 후에, 상기 기판의 표면에 대하여 상기 제 3 세정액 공급부에 의해 상기 제 3 세정액이 공급되도록 상기 제 1 세정액 공급부, 상기 제 2 세정액 공급부 및 상기 제 3 세정액 공급부를 제어하는 상기 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 에칭 가스가 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 가스인 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 세정 처리부가 상기 기판에 대하여 린스액을 공급하는 린스액 공급부를 더 구비하고,
    상기 제어부가 상기 기판에 대하여 상기 제 1 세정액 공급부에 의한 상기 제 1 세정액의 공급 후이며 상기 제 2 세정액 공급부에 의한 상기 제 2 세정액의 공급 전, 상기 제 2 세정액 공급부에 의한 상기 제 2 세정액의 공급 후이며 상기 제 3 세정액 공급부에 의한 상기 제 3 세정액의 공급 전, 및 상기 제 3 세정액 공급부에 의한 상기 제 3 세정액 공급 후 중 적어도 하나에서, 상기 린스액 공급부로부터 상기 린스액이 공급되도록 상기 제 1 세정액 공급부, 상기 제 2 세정액 공급부, 상기 제 3 세정액 공급부 및 상기 린스액 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치가 상기 기판의 상기 구리 배선을 금속막으로 코팅하는 코팅 처리를 행하는 코팅 처리부를 더 구비하고,
    상기 제어부가 상기 기판에 대하여 상기 세정 처리부에 의한 상기 세정 처리 후에, 상기 코팅 처리부에 의해 상기 코팅 처리가 행해지도록 상기 세정 처리부 및 상기 코팅 처리부를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치가 상기 기판에 대하여, 소수화제 용액을 공급하는 소수화제 용액 공급부를 더 구비하고,
    상기 제어부가 상기 기판에 대하여 상기 세정 처리부에 의한 상기 세정 처리 후이며 상기 코팅 처리부에 의한 상기 코팅 처리 전에, 상기 소수화제 용액 공급부에 의해 상기 소수화제 용액이 공급되도록 상기 세정 처리부, 상기 코팅 처리부 및 상기 소수화제 용액 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 코팅 처리가 무전해 도금 처리인 기판 처리 장치.
  9. 유기 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리에 의해 형성된 구리 배선을 가지는 기판으로부터, 상기 기판의 표면에 부착되는, 상기 드라이 에칭 처리에서 발생한 상기 유기 에칭 가스 유래의 유기 폴리머를 제거하는 세정 공정을 포함하는 기판 처리 방법(단, 휘발 성분을 포함하고 기판 상에 막을 형성하기 위한 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정을 포함하는 기판 처리 방법은 제외함)으로서,
    상기 세정 공정에 있어서, 상기 기판의 표면에 대하여 과산화 수소를 포함하는 약액 및 극성 유기 용매를 포함하는 약액으로부터 선택되는 제 1 세정액을 공급하고, 상기 제 1 세정액의 공급 후에, 상기 기판의 표면에 대하여 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 제 2 세정액을 공급하고, 상기 제 2 세정액의 공급 후에, 상기 기판에 표면에 대하여 불화 수소를 포함하는 수용액 및 강알칼리성 수용액으로부터 선택되는 제 3 세정액으로서 상기 제 2 세정액과는 상이한 상기 제 3 세정액을 공급하는 상기 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기 에칭 가스가 메탄 가스, CF계 가스, 메틸기를 포함하는 카르본산계 가스 및 알코올계 가스로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 가스인 기판 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 세정 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여 상기 제 1 세정액의 공급 후이며 상기 제 2 세정액의 공급 전, 상기 제 2 세정액의 공급 후이며 상기 제 3 세정액의 공급 전, 및 상기 제 3 세정액 공급 후 중 적어도 하나에서, 린스액을 공급하는 기판 처리 방법.
  14. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 세정 공정 후에 상기 기판의 상기 구리 배선을 금속막으로 코팅하는 코팅 공정을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 세정 공정 후이며 상기 코팅 공정 전에, 상기 기판에 대하여 소수화제 용액을 공급하는 소수화제 용액 공급 공정을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 코팅 공정에 있어서, 무전해 도금 처리에 의해 상기 기판의 상기 구리 배선을 금속막으로 코팅하는 기판 처리 방법.
  17. 삭제
  18. 기판 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 상기 컴퓨터가 상기 기판 처리 장치를 제어하여 제 9 항 또는 제 10 항에 기재된 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체.
  19. 제 7 항에 있어서,
    상기 소수화제 용액은 소수화제를 함유하고,
    상기 소수화제는 실릴화제인 기판 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 실릴화제는 N-(트리메틸실릴)디메틸아민 및 비스(트리메틸실릴)아민 중에서 선택되는 기판 처리 장치.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 소수화제 용액은 소수화제를 함유하고,
    상기 소수화제는 실릴화제인 기판 처리 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 실릴화제는 N-(트리메틸실릴)디메틸아민 및 비스(트리메틸실릴)아민 중에서 선택되는 기판 처리 방법.
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