(57)【要約】【課題】基板上の層の所定部分をパターニング、エッチング、アッシング、洗浄等の煩雑な工程を経ることなく除去することができる基板処理方法および基板処理装置を提供すること。【解決手段】基板Ｗ上を走査可能に設けられ、基板上に形成された層に対し選択的にその層を構成する材料と反応する処理流体を供給する第１のノズル１１と、第１のノズル１１と隣接して走査可能に設けられ、第１のノズル１１から処理流体が供給された部分の周囲の部分に前記反応を阻止する反応阻止剤を供給する第２のノズル１２と、第１のノズル１１および第２のノズル１２を走査させる走査機構１４とを具備する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された層の所望部分に選択的に前記層を構成する材料と反応する処理流体を供給する第１工程と、
前記処理流体の供給と同期して前記処理流体供給部分の周囲の部分に前記反応を阻止する反応阻止剤を供給する第２工程と
を具備し、
前記層の前記処理流体が供給された部分が除去されることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記第１工程および第２工程の後に基板を洗浄する第３工程をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記基板上に形成された層がＣｕまたは有機系材料で形成され、前記処理流体はオゾンと水蒸気とを含み、前記反応阻止剤は水蒸気であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記基板上に形成された層がＣｕまたは有機系材料で形成され、前記処理流体はオゾンと水蒸気とを含み、前記反応阻止剤はオゾンを崩壊させる波長の紫外線であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記第１工程と前記第２工程とは、前記処理流体を供給する第１のノズルと前記反応阻止剤を供給する第２のノズルとを隣接した状態で走査させながら行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
基板上を走査可能に設けられ、基板上に形成された層に対し選択的にその層を構成する材料と反応する処理流体を供給する第１のノズルと、
前記第１のノズルと隣接して走査可能に設けられ、前記第１のノズルから処理流体が供給された部分の周囲の部分に前記反応を阻止する反応阻止剤を供給する第２のノズルと、
前記第１のノズルおよび第２のノズルを走査させる走査機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記第１のノズルと前記第２のノズルとは、共通のノズルアームに取り付けられ、前記第１のノズルと前記第２のノズルとが一体的に走査されることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第１のノズルの周囲に前記第２のノズルが取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第１のノズルの走査方向後方側に前記第２のノズルが取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に形成されたメタル層や絶縁層に対する選択的な除去処理を行う基板処理方法および基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、まず基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）の上に所定の材料の膜を形成し、次いでこの膜の所定部分をエッチングにより選択的に除去することにより、所定の配線パターンを形成する。また、このように半導体ウエハ上のチップ全体に亘ってエッチングにより選択的に除去することに加えて、ウエハ上の１以上の領域の材料を除去することが望ましい場合がある。例えば、ウエハサイズの大型化にともない１枚のウエハのデバイス形成の時間およびコストが多大なものとなっており、デバイス製造途中で導通試験等の検査・試験を行って高価なデバイスが完成する前に欠陥を発見したいという要請がある。このため、従来、実パターンで検査・試験を行うことが行われてきた。
【０００３】
しかしながら、この場合には実パターンを破壊させるおそれのない微小な電流のみでの検査・試験にならざるを得ず、十分な障害の検出を行うことが困難である。また、近年、高速化の観点からＡｌに代わって配線材料として採用されつつある低抵抗のＣｕを配線層として用いた場合には、実パターンで検査・試験を行おうとすると、その部分が酸化して爾後のパターン形成が不可能になってしまう。
【０００４】
このような問題を解消する技術として、特許文献１には、半導体チップパターンのプロセスと同時に形成されるテストパターンを半導体チップパターンに併設し、テストパターンにより半導体チップの良否の判別を行う技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１７４８１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の場合には、実パターンと同時にテストパターンを形成しなければならず、必要に応じて任意の位置で検査・試験を行うことができない。また、事後的にテストパターンを形成しようとすると、実パターンと同様のパターニング、エッチング、アッシング、洗浄等の工程を経てボンディングパットを形成することが必要であり、極めて煩雑である。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板上の層の所定部分をパターニング、エッチング、アッシング、洗浄等の煩雑な工程を経ることなく除去することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板上に形成された層の所望部分に選択的に前記層を構成する材料と反応する処理流体を供給する第１工程と、前記処理流体の供給と同期して前記処理流体供給部分の周囲の部分に前記反応を阻止する反応阻止剤を供給する第２工程とを具備し、前記層の前記処理流体が供給された部分が除去されることを特徴とする基板処理方法を提供する。
【０００９】
上記構成において、前記第１工程および第２工程の後に基板を洗浄する第３工程をさらに具備することが好ましい。また、上記構成としては、前記基板上に形成された層がＣｕまたは有機系材料で形成され、前記処理流体はオゾンと水蒸気とを含み、前記反応阻止剤は水蒸気であること、または前記基板上に形成された層がＣｕまたは有機系材料で形成され、前記処理流体はオゾンと水蒸気とを含み、前記反応阻止剤はオゾンを崩壊させる波長の紫外線であることが例示される。さらに、前記第１工程と前記第２工程とは、前記処理流体を供給する第１のノズルと前記反応阻止剤を供給する第２のノズルとを隣接した状態で走査させながら行われることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２の観点では、基板上を走査可能に設けられ、基板上に形成された層に対し選択的にその層を構成する材料と反応する処理流体を供給する第１のノズルと、前記第１のノズルと隣接して走査可能に設けられ、前記第１のノズルから処理流体が供給された部分の周囲の部分に前記反応を阻止する反応阻止剤を供給する第２のノズルと、前記第１のノズルおよび第２のノズルを走査させる走査機構とを具備することを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１１】
上記構成において、前記第１のノズルと前記第２のノズルとは、共通のノズルアームに取り付けられ、前記第１のノズルと前記第２のノズルとが一体的に走査されることが好ましい。この場合に、前記第１のノズルの周囲に前記第２のノズルを取り付けることもできるし、前記第１のノズルの走査方向後方側に前記第２のノズルを取り付けることもできる。
【００１２】
本発明によれば、基板上に形成された層の所望部分に選択的に前記層を構成する材料と反応する処理流体を供給し、前記処理流体の供給と同期して前記処理流体供給部分の周囲の部分に前記反応を阻止する反応阻止剤を供給して、前記層の前記処理流体を供給した部分を除去するので、パターニング、エッチング、アッシング、洗浄等の煩雑な工程を経ることなく、処理流体によって基板上に形成された層の所望部分のみを確実に除去することができる。具体的には、前記処理流体を供給する第１のノズルと前記反応阻止剤を供給する第２のノズルとを隣接した状態で走査させながら処理流体および反応阻止剤を供給することにより、上記選択的な除去を極めて容易に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について具体的に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す断面図、図２はその平面図である。
【００１４】
この基板処理装置１は、チャンバー２を有し、このチャンバー２の中には、基板であるウエハＷを水平状態で吸着保持するためのスピンチャック３が設けられている。このスピンチャック３は、モーター４により回転可能となっている。チャンバー２の底部には、排気および排液のための排気・排液ポート５が設けられている。ウエハＷの表面には、例えばＣｕ層が形成されている。
【００１５】
スピンチャック３に保持されたウエハＷの上方には、第１のノズル１１と第２のノズル１２とを有するノズル体１０が移動可能に配置される。このノズル体１０は、図３の（ａ）の垂直断面図、（ｂ）の底面図に示すように、第１のノズル１１は円柱状をなし、その周囲を囲むように円環状の第２のノズル１２が設けられて構成されている。このノズル体１０はノズルアーム１３の先端に取り付けられており、ノズルアーム１３は走査機構である駆動機構１４により、図１，２のＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動されるようになっている。駆動機構１４にはコントローラ１５が接続されており、このコントローラ１５によりノズル体１０が所望の位置になるように駆動機構１４が制御される。
【００１６】
ノズル体１０の第１のノズル１１には、配管１６を介して処理ガス供給機構１７が接続されている。この処理ガス供給機構１７はオゾン発生装置と、オゾンを希釈するための窒素ガス供給源と、純水を気化させる水蒸気発生装置とを有し、窒素ガスで希釈されたオゾンと水蒸気との混合ガスが処理ガスとしてこの処理ガス供給機構１７から配管１６および第１のノズル１１を介してウエハＷのＣｕ層に供給される。この処理ガスとしての混合ガスはＣｕと反応し、Ｃｕ層の混合ガス供給部分はこの反応により除去可能な状態となる。
【００１７】
ノズル体１０の第２のノズル１２には、配管１８を介して水蒸気供給機構１９が接続されている。この水蒸気供給機構１９は純水を気化させる水蒸気発生装置を有しており、この水蒸気供給機構１９から配管１８および第２のノズル１２を介してウエハＷ上に形成されたＣｕ層の処理ガス供給部分の外側部分に反応阻止剤としての水蒸気が供給され、これにより処理ガス供給部分以外の反応が阻止される。
【００１８】
一方、ウエハＷの上方に移動可能に洗浄・乾燥用ノズル２０が設けられている。この洗浄・乾燥用ノズル２０には、配管２１を介してリンス液供給源２２、ＩＰＡ供給源２３、高温の窒素ガスを供給する窒素ガス供給源２４が接続されている。そして、モーター４によりウエハＷを回転させながらノズル２０を介してリンス液、例えば純水をウエハＷに供給することによりウエハＷを洗浄し、その後、ウエハＷにＩＰＡを供給し、さらに高温の窒素ガスを供給することにより、ウエハＷを乾燥させる。
【００１９】
次に、このように構成される基板処理装置の動作について説明する。
まず、図示しない搬入口からウエハＷをチャンバー２内に搬入し、スピンチャック３の上に載置させる。
【００２０】
次いで、駆動機構１４を駆動させてノズル体１０を降下させ、第１および第２のノズル１１，１２からのガス供給位置になるようにする。この状態で、予め定められたレシピに従って、駆動機構１４によりノズル体１０をウエハＷ上のＸ−Ｙ平面内で走査させる。この際に、第１のノズル１１からはウエハＷ上のＣｕ層の所定の部分へ選択的に処理ガスである窒素ガスで希釈されたオゾンと水蒸気との混合ガスが供給され、その部分でＣｕ除去反応が生じ、第２のノズル１２からは、上記混合ガスが供給された部分の周囲に、このような除去反応を阻止する反応阻止剤として水蒸気が供給される。これにより、除去反応をＣｕ層の除去したい部分のみに生じさせて、図４に示すように、ノズル体１０の走査方向に沿って選択的にＣｕ層の除去部分３０を形成することができる。このように、パターニング、エッチング、アッシング、洗浄等の煩雑な工程を経ることなく、第１および第２のノズル１１，１２からそれぞれ処理ガスと反応阻止剤である水蒸気とを供給するという極めて簡単な方法により、除去したい部分の周囲の反応を阻止して、Ｃｕ層の除去したい部分のみに選択的に除去反応を生じさせその部分を除去することができる。なお、この場合に、除去反応を生じさせる処理ガスの除去部分以外の部分への拡散を極力防止するためには、ノズル体１０の先端とウエハＷとの間の距離を１〜２０ｍｍとすることが好ましい。
【００２１】
このような手法を用いることにより、例えば、Ｃｕ層を形成した時点で、従来よりも極めて簡便にデバイス完成前の導通検査等を行うことができる。より具体的には、図５の（ａ），（ｂ）に示すように、デュアルダマシン法により、低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）３２にビアホール３４およびトレンチ３５を形成するとともにＣｕ層３１を形成して、ビアホール３４およびトレンチ３５内を下部Ｃｕ配線３３に導通させた埋め込み部３７とし、Ｃｕ層３１のＣＭＰ研磨を行う前に、埋め込み部３７の一つのビアホール３４に対応する部分の周囲に上述したような手順で矩形リング状の溝３６を形成することにより、従来のようにパターニング、エッチング、アッシング、洗浄等の煩雑な工程を経てボンディングパットを形成することなく、極めて簡便に導通検査を行うことができ、その後、ＣＭＰでＣｕ層３１の上部を除去した後に上層を形成するのでＣｕ層３１の酸化のおそれもない。また、このようにデバイス完成前に簡便に導通検査等を行うことができ、その結果の速いフィードバックが可能となり、ＴＡＴ（ｔｕｒｎ−ａｒｏｕｎｄ　ｔｉｍｅ）を短縮することが可能となる。
【００２２】
このようにしてウエハＷ上のＣｕ層を選択的に除去した後、洗浄・乾燥用ノズル２０をウエハＷの上方まで移動させてモーター４によりウエハＷを回転させながらウエハＷにリンス液としての純水を供給して洗浄し、その後ノズル２０からＩＰＡを供給して乾燥を促進させ、さらにノズル２０から高温の窒素ガスを供給してウエハＷを完全に乾燥させ、処理が終了する。
【００２３】
本実施形態の手法は、Ｃｕ層の除去のみならず、図６に示すように、Ｃｕ層４１の上に形成されたＬｏｗ−ｋ膜４２を除去して溝４３を形成するような場合にも適用することが可能である。つまり、上記処理ガスは、Ｌｏｗ−ｋ膜のような有機系材料膜の除去にも用いることができる。この場合には、オゾンと水蒸気との混合ガスが供給された部分が反応により水溶性となり、その後純水を供給することにより、その反応部分が除去される。
【００２４】
次に、他の実施形態について説明する。
この実施形態では、反応阻止剤としてオゾンが崩壊する波長の紫外線を用いる。具体的には、図７に示すように、上記実施形態の水蒸気供給機構１９の代わりに、紫外線光源５０を用い、この紫外線光源５０から光路５１を介してオゾンが崩壊する波長の紫外線をノズル１２に導き、ノズル１２から処理ガス供給部分の周囲へその紫外線を照射する。これにより、処理ガス供給部分の周囲の反応が阻止され、処理ガス供給部分のみを除去することができる。なお、他の部分は上記実施形態の装置と全く同じ構成を有しているので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２５】
次に、ノズル体の他の例について図８の底面図を参照して説明する。
このノズル体１０′は、処理ガスを供給する円柱状の第１のノズル１１′と、その進行方向後方側に設けられた、反応阻止剤を供給する円弧型スリット状の第２のノズル１２′とを有している。このような構造のノズル体１０′は、第１のノズル１１′の進行方向前方側に第２のノズル１２′から水蒸気が供給されることが不都合な場合に有効である。
【００２６】
次に、駆動機構の他の例について図９の平面図を参照して説明する。
この例では、ノズルアーム１３をＸ方向およびＹ方向に移動させる駆動機構１４に代えて、駆動機構としてノズルアーム１３を旋回させるモーター６１とノズルアーム１３を前後方向に移動させるシリンダ６２とを有している。このような構成においてもウエハＷ上の所定の層の任意の位置に選択的に処理ガスを供給することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではＣｕ層や有機系材料層の除去について示したが、これらに限るものではない。また、処理流体としてオゾンと水蒸気との混合ガスを用いたが、除去しようとする層と反応が生じるものであれば他の処理ガスを用いることもできるし、また、処理流体として液体を用いることもできる。さらに、上記実施形態では、第１のノズルの周囲に第２のノズルを配置したが、これに限らず他の配置であってもよい。さらにまた、処理流体の供給と同期して処理流体供給部分の周囲の部分に反応阻止剤が供給されれば、第１および第２のノズルを別個のノズルアームに取り付けてもよい。さらにまた、上記実施形態では、リンス液、ＩＰＡ、高温の窒素ガスを用いてウエハを回転しながらウエハの洗浄・乾燥を行ったが、通常行われている他の方法であっても構わない。さらにまた、上記実施形態では本発明を半導体ウエハに適用した場合について示したが、これに限らず、液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板等、他の基板の処理にも適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板上に形成された層の所望部分に選択的に前記層を構成する材料と反応する処理流体を供給し、前記処理流体の供給と同期して前記処理流体供給部分の周囲の部分に前記反応を阻止する反応阻止剤を供給して、前記層の前記処理流体を供給した部分を除去するので、パターニング、エッチング、アッシング、洗浄等の煩雑な工程を経ることなく、処理流体によって基板上に形成された層の所望部分のみを確実に除去することができる。
【００２９】
また、前記処理流体を供給する第１のノズルと前記反応阻止剤を供給する第２のノズルとを隣接した状態で走査させながら処理流体および反応阻止剤を供給することにより、上記選択的な除去を極めて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す平面図。
【図３】図１の基板処理装置に用いられるノズル体の断面図および底面図。
【図４】図１の基板処理装置により半導体ウエハ上のＣｕ層を選択的に除去した状態を示す模式図。
【図５】本発明の一実施形態の適用例を示す図。
【図６】本発明の一実施形態の他の適用例を示す図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る基板処理装置を示す断面図。
【図８】ノズル体の他の例を示す底面図。
【図９】駆動機構の他の例を示す平面図。
【符号の説明】
１……基板処理装置
２……チャンバー
３……スピンチャック
４……モーター
１０……ノズル体
１１……第１のノズル
１２……第２のノズル
１３……ノズルアーム
１４……駆動機構
１５……コントローラ
１７……処理ガス供給機構
１９……水蒸気供給機構
Ｗ……半導体ウエハ
【図１】
2004111775.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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