(57)【要約】【課題】基板上の酸化膜を除去する際の処理速度を向上させることができる基板処理装置及び基板処理方法を提供すること。【解決手段】基板Ｗを収容する処理チャンバ１０と、処理チャンバ１０内に設けられ、基板Ｗを加熱する加熱手段１４と、処理チャンバ１０内に設けられ、基板Ｗに電位を印加する電位印加手段６１、６２と、処理チャンバ１０内の圧力が所定の圧力になるように処理チャンバ１０内のガスを排気する排気制御手段２６と、処理チャンバ１０内に還元性有機化合物を含む処理ガスＧを供給する処理ガス供給口１６と、基板Ｗに電位を印加しつつ処理チャンバ１０内に処理ガスＧを供給するように基板Ｗに印加する電位及び処理ガスＧの量を制御する制御装置６５とを備える基板処理装置、及び酸化膜に処理ガスＧを作用させつつ基板Ｗに電位を印加する基板処理方法。【選択図】図１
2007250690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理チャンバと；
前記処理チャンバ内に設けられ、前記基板を加熱する加熱手段と；
前記処理チャンバ内に設けられ、前記基板に電位を印加する電位印加手段と；
前記処理チャンバ内の圧力が所定の圧力になるように前記処理チャンバ内のガスを排気する排気制御手段と；
前記処理チャンバ内に還元性有機化合物を含む処理ガスを供給する処理ガス供給口と；
前記基板に電位を印加しつつ前記処理チャンバ内に前記処理ガスを供給するように前記基板に印加する電位及び前記処理ガスの量を制御する制御装置とを備える；
基板処理装置。
【請求項２】
前記制御装置が、前記処理チャンバ内に前記処理ガスを供給している間、前記電位が変化するように前記基板に印加する電位及び前記処理ガスの量を制御する；
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記還元性有機化合物が、蟻酸又は酢酸である；
請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板上の金属膜表面に生成した酸化膜を除去する基板処理方法であって；
前記基板が収容された処理チャンバ内を排気する工程と；
前記基板を加熱する工程と；
前記基板に電位を印加する工程と；
前記処理チャンバ内に還元性有機化合物を含む処理ガスを供給する工程とを備え；
前記酸化膜に前記処理ガスを作用させつつ前記基板に電位を印加するように構成された；
基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に基板上の酸化膜を除去する際の処理速度を向上させることができる基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスは、集積度の向上が著しい。集積度の向上は多層配線化によって実現されているが、配線面上に垂直方向に金属を付着形成する工程において下層の金属面上に酸化膜が存在すると生産された半導体デバイスに導通の不具合が生じてしまう。このような不具合を回避するために、半導体デバイスの製造工程においては、基板の洗浄工程あるいは酸化膜の除去等の基板表面処理工程の重要性がますます高くなっている。このような状況の下、近年の基板表面処理工程では、処理基板の損傷を防ぐと共に環境への負荷を軽減する観点から、化学活性な有機酸あるいは還元性ガスを用いて金属面に生成された酸化膜を、還元することにより除去することが行われている。
【０００３】
ところが、基板表面処理工程において、還元性ガス等を用いて金属面に生成された酸化膜を還元すると、同時にエッチングが起こり、金属又はその化合物が飛散することが分かってきた。このエッチング反応によって飛散する金属又はその化合物の量はわずかではあるが、近年の半導体デバイスの配線構造においては無視することのできない量となっている。この飛散する金属又はその化合物は、基板上の金属酸化物を、還元性ガス等で除去した後、基板を所定の温度に維持することにより、除去することが可能であることが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００５／１０６９３６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板上の金属酸化物を還元性ガス等で除去した後基板を所定の温度に維持することにより飛散した金属又は化合物を除去することができるが、金属又は化合物の飛散量が多いと金属酸化物を除去した後の基板を所定の温度に維持する時間がその分長く必要となり、基板の処理速度に影響を与えていた。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、基板上の酸化膜を除去する際の処理速度を向上させることができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る基板処理装置は、例えば図１に示すように、基板Ｗを収容する処理チャンバ１０と；処理チャンバ１０内に設けられ、基板Ｗを加熱する加熱手段１４と；処理チャンバ１０内に設けられ、基板Ｗに電位を印加する電位印加手段６１、６２と；処理チャンバ１０内の圧力が所定の圧力になるように処理チャンバ１０内のガスを排気する排気制御手段２６と；処理チャンバ１０内に還元性有機化合物を含む処理ガスＧを供給する処理ガス供給口１６と；基板Ｗに電位を印加しつつ処理チャンバ１０内に処理ガスＧを供給するように基板Ｗに印加する電位及び処理ガスＧの量を制御する制御装置６５とを備える。
【０００７】
このように構成すると、基板に電位を印加しつつ処理チャンバ内に処理ガスを供給するように基板に印加する電位及び処理ガスの量を制御するので、電位の効果により金属又はその化合物等の反応生成物が反応表面上で分解されて反応生成物の飛散量を抑制することができる。反応生成物の飛散量を抑制することにより、基板上に生成された金属酸化物を処理ガスで除去した後の基板を所定温度に維持する時間を短くあるいは省略することができ、基板の処理速度を向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明に係る基板処理装置は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の基板処理装置１において、制御装置６５が、処理チャンバ１０内に処理ガスＧを供給している間、電位が変化するように基板Ｗに印加する電位及び処理ガスＧの量を制御する。
【０００９】
このように構成すると、基板表面の金属部分に生成された酸化膜の除去速度を制御することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明に係る基板処理装置は、請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置において、前記還元性有機化合物が、蟻酸又は酢酸である。
【００１１】
このように構成すると、基板表面の金属部分に生成された酸化膜を還元あるいはエッチングにより除去することができる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明に係る基板処理方法は、基板上の金属膜表面に生成した酸化膜を除去する基板処理方法であって；前記基板が収容された処理チャンバ内を排気する工程と；前記基板を加熱する工程と；前記基板に電位を印加する工程と；前記処理チャンバ内に還元性有機化合物を含む処理ガスを供給する工程とを備え；前記酸化膜に前記処理ガスを作用させつつ前記基板に電位を印加するように構成されている。
【００１３】
このように構成すると、酸化膜に処理ガスを作用させつつ基板に電位を印加するので、電位の効果により反応生成物が反応表面上で分解されて反応生成物の飛散量を抑制することができる。反応生成物の飛散量を抑制することにより、基板上に生成された金属酸化物を処理ガスで除去した後の基板を所定温度に維持する時間を短くあるいは省略することができ、基板の処理速度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電位の効果により金属又はその化合物等の反応生成物が反応表面上で分解されて反応生成物の飛散量を抑制することができ、反応生成物の飛散量を抑制することにより、基板上に生成された金属酸化物を処理ガスで除去した後の基板を所定温度に維持する時間を短くあるいは省略することができ、基板の処理速度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１６】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る基板処理装置１の構成について説明する。図１は基板処理装置１の概略構成図である。基板処理装置１は、半導体ウエハ等の基板Ｗを収容してその内部で基板Ｗの表面処理を行う処理チャンバ１０と、加熱手段としてのヒータ１４を内蔵する基板ステージ１２と、電位印加手段としての電極６１及び電源６２と、処理チャンバ１０の内部を所定の真空に維持する排気制御手段としての排気制御部２０と、処理チャンバ１０に処理ガスＧを供給する処理ガス供給口１６を有する処理ガス供給系３０と、処理ガスＧの量及び印加する電位を制御する制御装置６５とを備えている。
【００１７】
処理チャンバ１０は、内部の絶対圧力が４０Ｐａ程度を維持できるように気密に構成されている。処理チャンバ１０は、処理反応により生成した物質や処理薬剤に対して耐食性を有する素材で作られている。また、処理チャンバ１０には、基板Ｗの出し入れのための開閉可能なゲート弁１５が設けられ、必要に応じて、周知のスロー排気ラインやパージ用ガス供給ラインが設けられている。
【００１８】
処理チャンバ１０の内部には、基板Ｗを載置する基板ステージ１２が配設されている。基板ステージ１２には、載置した基板Ｗを所定温度に加熱するヒータ１４が内蔵されている。ヒータ１４は電源５８に接続されている。また、ヒータ１４は、制御装置６５と信号ケーブルで接続されており、制御装置６５からの信号により出力を調整できるように構成されている。基板ステージ１２の上方には、処理ガスＧを多孔板を介して基板Ｗの面全体に均一に分散させつつ供給する、処理ガス供給口としてのシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、処理チャンバ１０の上方に挿入された処理ガス配管１８に接続されており、処理ガスＧを基板ステージ１２に載置された基板Ｗの被処理面に向けて均一に分散させながら供給するように配設されている。
【００１９】
また、基板ステージ１２の基板Ｗを載置する面には、基板Ｗに電位を印加する電極６１が配設されている。電極６１は、基板Ｗの全面に電位を印加することができるように、処理する基板Ｗよりも大きく、典型的には、基板Ｗの直径よりも大きな直径を有する円盤状に形成されている。電極６１は、電位の供給を受ける電源６２に接続されている。電源６２は、処理チャンバ１０にも接続されており、処理チャンバ１０に対して基板Ｗが所定の電位を有するように構成されている。典型的には、電源６２の負側が電極６１に正側が処理チャンバ１０に接続されているが、正負逆でもよく、所定時間ごとに正負逆に接続されるように構成されていてもよい。なお、基板Ｗが処理チャンバ１０以外の部分に対して電位を有するようにしてもよい。電源６２は、直流電圧を基板Ｗに印加することができるように、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータを有している。電源６２は、電極６１にパルス電圧を付与するように構成されていてもよい。また、電源６２は制御装置６５に接続されており、基板Ｗに印加する電位を制御することができるように構成されている。
【００２０】
処理チャンバ１０に隣接して、ロードロック室１１が設けられている。ロードロック室１１は、上部に設けられた開閉蓋１３を介して外部と基板Ｗの授受することができるように構成されており、また、処理チャンバ１０とは搬送アーム１７によりゲート弁１５を介して基板Ｗを授受することができるように構成されている。基板ステージ１２の内部には昇降機構としてのエレベータ７０が設けられ、ロードロック室１１から搬送アーム１７で運ばれてきた基板Ｗをエレベータ７０先端のプッシュピンで持ち上げて支持し、搬送アーム１７がロードロック室１１に退避した後に基板Ｗを基板ステージ１２上に降ろすようになっている。なお、ロードロック室１１へ外部から基板Ｗを搬出入する出入口は、ロードロック室上部に限らず、基板Ｗの搬出入に差し障りのない範囲で、ロードロック室の上、下、側面のいずれに設けてもよい。さらに、その内部の圧力を保つための出入口の構造も開閉蓋１３に限られない。さらにまた、プッシュピンの駆動の仕方は手動に限られるものではない。
【００２１】
排気制御部２０は、排気配管２２と、ロードロック室排気配管４３と、これらが合流した排気配管２３に設けられた真空排気ポンプ２６と、排ガス中の未反応成分や副生成物を除去する除害装置２９とを有している。排気配管２２とロードロック室排気配管４３には、それぞれ開閉弁２５、４５と圧力調整弁２４、流量調整弁４４が設けられ、処理チャンバ１０とロードロック室１１とを個別に流量を調整しつつ排気可能に構成されている。処理チャンバ１０とロードロック室（出口）にはチャンバ真空計２８と真空計４６とが設けられている。これにより、チャンバ真空計２８の出力を基に圧力調整弁２４を制御して処理チャンバ１０内を所定の圧力に維持することができるように構成されている。本実施の形態では、真空排気ポンプ２６はドライポンプ、除害装置２９は乾式排ガス処理装置である。なお、排気量の仕様によって、真空排気ポンプ２６はドライポンプを直列に２台以上配置したり、ドライポンプ、ターボ分子ポンプを直列に繋いで構成してもよい。さらに、処理ガスの種類によって、除害装置２９は乾式でなく、湿式、燃焼式、あるいはそれらの組み合わせを用いる構成でもよい。排気制御部２０の制御は、制御装置６５によって行われる。
【００２２】
処理ガス供給系３０は、還元性有機化合物である蟻酸を含む処理ガスＧを処理チャンバ１０に供給するものである。本実施の形態では、還元性有機化合物が蟻酸であるとして説明するが、蟻酸以外のカルボン酸、例えば酢酸であってもよい。蟻酸は例えば銅表面に生成された酸化膜を主として還元する作用があり、酢酸は主としてエッチング作用がある。蟻酸と酢酸とは蒸気圧特性が近似しており、装置構成を特に変更することなく用いることができる。
【００２３】
処理ガス供給系３０は、処理ガス気化部３１と、これを処理チャンバ１０のシャワーヘッド１６に連絡する処理ガス配管１８とを有している。処理ガス気化部３１は、蟻酸液Ｌを収容する気密な気化容器３２と、これを取り囲む恒温槽３５とを含んで構成されている。気化容器３２は、典型的には耐食性のあるステンレスや、溶融石英（ガラス）から円筒状に形成されており、その上部には開閉蓋３３が気密に取り付けられている。開閉蓋３３には処理ガス配管１８の端部が開口している。処理ガス配管１８には、気化容器３２内のガス圧力を検知するガス源真空計３６と、絞り要素としてのマスフローコントローラ４０とが設けられている。マスフローコントローラ４０を含む処理ガス配管１８の下流側部分には、これらを保温するヒータ１９が設けられている。処理ガス配管１８は処理チャンバ１０の直近上流でベントライン５１が分岐し、ベントライン５１は処理チャンバ１０をバイパスして真空排気ポンプ２６に連絡するように構成されている。ベントライン５１との分岐点と処理チャンバ１０との間の処理ガス配管１８には処理ライン弁４８が設けられており、分岐点近傍のベントライン５１にはベントライン弁５０が設けられている。なお、恒温槽３５は、気化容器３２を恒温に保てる限り、図示された液浴槽に限られるものではない。処理ガス供給系３０では、恒温槽３５の温度を調節して気化容器３２内の蟻酸液Ｌを所定温度に保ち、気化容器３２の液体上部の空間の蟻酸飽和蒸気圧をガス源真空計３６でモニターしつつ、マスフローコントローラ４０の開度を調整することにより、所定量の蟻酸ガスを供給することができるように構成されている。処理ガス供給系３０の制御は、制御装置６５によって行われる。
【００２４】
処理チャンバ１０、ロードロック室１１にはそれぞれ窒素ガス導入配管５２、５５が接続され、処理チャンバ１０はマスフローコントローラ５４により、ロードロック室１１は可変バルブ５７により、それぞれ開閉弁５３、５６を介して所定流量の窒素ガスが各室に導入される。なお、可変バルブ５７に替えてマスフローコントローラを用いてもよい。
【００２５】
制御装置６５は、信号ケーブルを介してヒータ１４の電源５８と接続されており、ヒータ１４の出力を制御することができるように構成されている。また、信号ケーブルを介して真空排気ポンプ２６と接続されており、処理チャンバ１０内の圧力を制御することができるように構成されている。また、信号ケーブルを介してマスフローコントローラ４０と接続されており、処理チャンバ１０に供給する処理ガスＧの量を制御することができるように構成されている。また、信号ケーブルを介して電源６２と接続されており、基板Ｗに印加する電位を制御することができるように構成されている。また、制御装置６５は、恒温槽３５内の蟻酸液Ｌの温度を、ヒータの出力あるいはジャケット水の温度や流量を調節することにより制御することができるように構成されている。
【００２６】
これまで説明した基板処理装置１では、処理ガス供給口は、処理ガスＧを基板Ｗの被処理面に向けて均一に分散させることができるシャワーヘッドであるとしたが、シャワーヘッドに限らず、１ないし複数の孔が形成されたノズルを用いてもよい。
図２は、基板処理装置１の処理ガス供給口の変形例を示す概略構成図である。図２に示す変形例では、シャワーヘッド１６（図１参照）の代わりにノズル１６Ａが設けられている。ノズル１６Ａはその先端が処理チャンバ１０の内部に位置しており、処理ガス配管１８に接続されている。ノズル１６Ａは基板Ｗのほぼ中心の鉛直上方に配置されており、あるいは基板ステージ１２のほぼ中心の鉛直上方に配置されており、ノズル１６Ａの先端と基板Ｗとは距離Ｈだけ離れている。処理ガス供給口をノズルとすると、圧力損失を低減することができる。なお、ノズル１６Ａの開口は、典型的には一つであるが、複数であってもよい。ノズル１６Ａを用いた場合もシャワーヘッド１６を用いた場合と同様に、基板Ｗの表面全体にムラなく処理ガスを供給することができる。
【００２７】
引き続き図１を参照して、基板処理装置１により基板Ｗ上の金属部分に生成された酸化膜を除去する作用について説明する。以下では、基板Ｗ上の金属は銅であり、処理ガスＧに含まれる還元性有機化合物は蟻酸であるとして説明する。まず、真空排気ポンプ２６で予め処理チャンバ１０を真空排気した後、窒素ガス導入配管５２より、マスフローコントローラ５４を経由して窒素ガスを処理チャンバ１０に導入し、処理チャンバ１０内を酸化膜除去プロセス圧力（例えば４０Ｐａ）に保つ。予めヒータ電源５８をオンにして、基板ステージ１２を所定温度に保っておく。
【００２８】
次に、ロードロック室１１を大気圧にした後、ロードロック室１１の蓋１３を開け、搬送アーム１７に基板Ｗを載せた後、蓋１３を閉めてロードロック室１１を真空排気する。そして、ゲート弁１５を開き、基板Ｗを処理チャンバ１０に搬送した後、エレベータ７０を用いて基板Ｗを基板ステージ１２上の所定の位置に置き、基板Ｗを所定温度（例えば２００℃）に昇温させ、また、基板Ｗに所定電位（例えば−２．０Ｖ）を印加する。
【００２９】
同時に、処理ガス気化部３１において恒温槽３５中の水温を調節して蟻酸液Ｌの温度を所定値に保ち、気化容器３２内の液体上部空間の蟻酸蒸気圧を調節する。蒸気圧はガス源真空計３６で測定する。マスフローコントローラ４０とベントライン弁５０を経由して、所定流量（例えば５０ＳＣＣＭ）の処理ガスとしての蟻酸ガスＧを流す。単位ＳＣＣＭは、０℃、１気圧におけるｃｍ3／ｍｉｎである。
【００３０】
次に、蟻酸蒸気圧が決められた温度における所定圧になったことを確認した後、開閉弁５３を閉め、処理チャンバ１０への窒素ガス導入を止め、ベントライン弁５０を閉じて処理ライン弁４８を開くことにより、シャワーヘッド１６を経由して処理チャンバ１０に処理ガスＧを導入する。処理中の蟻酸ガス圧力は、マスフローコントローラ４０による流量制御と、チャンバ真空計２８の測定結果を可変バルブ２４へフィードバックしてバルブ開度を制御することにより、所定圧力（例えば４０Ｐａ）に保つ。
【００３１】
この状態で、所定温度に加熱かつ所定電圧にバイアスされた基板Ｗの表面を所定圧力の蟻酸ガスＧに所定時間さらすことにより、基板Ｗの表面上の銅膜の表面の酸化膜を除去する。この銅膜表面の酸化膜除去の現象は、以下に示す２つの反応機構からなる。
Ｃｕ2Ｏ  ＋  ＨＣＯＯＨ  →  ２Ｃｕ  ＋  Ｈ2Ｏ  ＋  ＣＯ2  ・・・（ａ）
Ｃｕ2Ｏ  ＋  ２ＨＣＯＯＨ  →  ２Ｃｕ（ＨＣＯＯ）  ＋  Ｈ2Ｏ  ・・・（ｂ）
上式に示すように、１つは酸化膜の還元による金属銅の生成（上記（ａ）式）、もう１つは銅蟻酸カルボキシレート反応生成物の揮発によるエッチングである（上記（ｂ）式）。さらに上記（ｂ）式の反応により生成する蟻酸銅の一部の還元により金属銅が生成する（下記（ｃ）式）。
２Ｃｕ（ＨＣＯＯ）  →  ２Ｃｕ  ＋  ２ＣＯ2  ＋  Ｈ2  ・・・（ｃ）
【００３２】
上述の銅膜表面の酸化膜除去のプロセスにおいて、エッチング反応（上記（ｂ）式参照）による蟻酸銅（揮発性反応生成物）の蒸発及び飛散により、蟻酸銅が基板Ｗ上あるいは処理チャンバ１０の内壁に吸着し、そこで分解して金属銅となる（上記（ｃ）式参照）ことが分かった。基板Ｗ上あるいは処理チャンバ１０の内壁に吸着した蟻酸銅は、生産される半導体デバイス等に悪影響を与える。したがって、飛散する蟻酸銅をできるだけ少なくすることが望ましい。本発明者は、基板Ｗに印加されるの電位の状態によって、還元作用による酸化膜除去速度と蟻酸銅（反応生成物）の飛散量が変化する現象を見出し、本発明に係る基板処理装置１及び基板処理方法を完成するに至った。本発明によれば、基板Ｗに電位を印加することにより、還元作用による酸化膜除去速度を速めることができ、また、蟻酸銅（反応生成物）の飛散量を減少させることができる。
【００３３】
上述のエッチング反応（上記（ｂ）式参照）について考察すると、蟻酸が銅酸化膜表面に吸着して銅蟻酸カルボキシレートが形成され、この銅蟻酸カルボキシレートは不安定な特性を示すことから、銅酸化膜表面から銅原子を引き抜き、揮発性反応生成物（蟻酸銅）となって飛散するものと推定される。この不安定な銅蟻酸カルボキシレートは、基板Ｗ上あるいは処理チャンバ１０の内壁に吸着すると、容易に分解して銅原子が析出し、二酸化炭素及び水素が生成される（上記（ｃ）式参照）。しかし、銅膜表面の酸化膜除去のプロセスにおいて基板Ｗに電位が印加されていると、不安定な銅蟻酸カルボキシレートが生成後に直ち反応表面上で分解されてしまうために、飛散量が大幅に減少するものと推定される。
【００３４】
基板Ｗに印加する電位は、酸化膜除去処理をしている間、一定ではなく、変化させてもよい。電位を変化させることにより、酸化膜の還元による金属銅の生成反応（上記（ａ）式参照）及び、蟻酸銅の生成（エッチング）反応（上記（ｂ）式参照）の、反応速度を制御することができる。基板Ｗに印加する電位は、ステップ状（段階的）に変化させてもよく、単調増加（又は単調減少）に変化させてもよく、あるいはサインカーブのように増減を繰り返すように変化させてもよい。上述の反応で、酸化膜の還元反応（上記（ａ）式参照）が多く、エッチング反応（上記（ｂ）式参照）が少ないと、酸化膜を除去しつつエッチング反応により飛散する蟻酸銅が少なくなるので好ましい。しかし、酸化銅の表面が還元反応によって生成した金属銅で覆われるとさらなる還元反応が進まなくなる（酸化膜の除去が進まなくなる）ため、エッチング反応を促進させて蟻酸銅を生成させ、酸化銅の表面を覆う金属銅を揮発させるようにするとよい。つまり、基板Ｗに印加する電位を変化させることにより、酸化膜の還元反応（上記（ａ）式参照）及びエッチング反応（上記（ｂ）式参照）の促進する条件を適宜変えて、銅表面に生成された酸化膜の除去を促進させつつエッチング反応により飛散する蟻酸銅が少なくなるようにするとよい。
【００３５】
上述のように基板Ｗを処理し、処理の開始から所定時間経過後、処理ライン弁４８を閉めて処理ガスＧの処理チャンバ１０内への導入を止め、エレベータ７０を用いて基板Ｗを基板ステージ１２から離す。搬送アーム１７により基板Ｗをロードロック室１１に搬送し、バルブ５６を開き、可変バルブ５７の開度を調整することで、ロードロック室１１に窒素ガスを大気圧になるまで導入し、その後、バルブ５６を閉じ、基板Ｗが冷えるまで待つ。基板Ｗが冷却した後、ロードロック室の開閉蓋１３を開けて基板Ｗを取り出し、処理を終了する。なお、処理チャンバ１０は、バルブ５３を開いて窒素ガスを流し、処理室内の蟻酸を排出した後真空排気することで、さらなる処理工程を繰り返すことになる。
【００３６】
上記の表面処理において、基板ステージ１２によって加熱される基板Ｗの温度は、低いほど、基板Ｗに対する悪い影響が少ないと考えられるが、温度があまり低くては、処理ガスＧによる酸化膜除去の反応が進まない、あるいは実用上適当でないほど遅くなると考えられる。しかし、処理ガス圧力を所定の値に設定すれば、基板Ｗの温度が２００℃前後という比較的低温でも処理が可能である。
【実施例】
【００３７】
以下、基板に印加する電位と酸化膜除去速度及び蟻酸銅（反応生成物）の飛散量との関係について、実用的な処理条件を発見するために、基板の処理実験を行った結果を示す。実験では、直径２００ｍｍの基板Ｗ上に銅膜を形成し、銅膜上に厚さ２０ｎｍの酸化膜を成膜した基板Ｗを使用した。基板Ｗの外周から１０ｍｍ外側（基板Ｗの中心から１１０ｍｍ）の位置が中心となるように、１０ｍｍ×１０ｍｍのＳｉＯ2基板をダミーとして基板Ｗと共に処理チャンバ１０内の基板ステージ１２上に置いた。この基板Ｗ及びダミーを約２００℃一定とし、基板Ｗに＋１０Ｖ〜−１０Ｖのうち選択した複数の電位を印加し、処理チャンバ１０内に蟻酸ガス（処理ガス）を２００ＳＣＣＭの流量で供給し、処理チャンバ１０内の蟻酸ガス圧力が４００Ｐａ（絶対圧力）となるように調整した。この処理は１０分間ずつ行った。
【００３８】
図３に基板への印加電圧と銅原子の飛散量との関係を示す。電位の効果は−電位でも＋電位でも銅の飛散量を抑制する効果があったが、−電位の方がその効果は大きかった。
図４に基板への印加電圧と銅酸化膜の還元速度との関係を示す。銅酸化膜の還元速度についても−電位でも＋電位でも還元速度が大きくなったが、−電位側でより大きくなった。これは、図３に示したように銅蟻酸カルボキシレートの形成が電位を印加することにより抑制されるため、その効果が加わったものであると推定される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】処理ガス供給口の変形例を示す概略構成図である。
【図３】基板への印加電圧と銅原子の飛散量との関係を示す図である。
【図４】基板への印加電圧と銅酸化膜の還元速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    基板処理装置
１０  処理チャンバ
１４  ヒータ（加熱手段）
１６  シャワーヘッド（処理ガス供給口）
２６  真空排気ポンプ（排気制御手段）
６１  電極（電位印加手段）
６２  電源（電位印加手段）
６５  制御装置
Ｇ    処理ガス
Ｗ    基板
【図１】
2007250690.tif 000003
【図２】
2007250690.tif 000004
【図３】
2007250690.tif 000005
【図４】
2007250690.tif 000006