JP2008071799A - 半導体基板の洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】汚染等に応じて薬液の性質を変化させ、薬液の化学的能力を十分に引き出し、枚葉式に適した洗浄方法および洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄方法は、洗浄用のベース液Bを用意し、半導体基板上にベース液Bを供給し、第1のタイミング(t1)で第1の薬液P1をベース液Bに添加し、ベース液Bに第1の薬液P1が添加された第1の洗浄液を半導体基板上に供給し、第2のタイミング(t2)で第1の薬液P1のベース液Bへの添加を停止し、第3のタイミング(t3)で第2の薬液P2をベース液Bに添加し、ベース液Bに第2の薬液P2が添加された第2の洗浄液を半導体基板上に供給し、第4のタイミング(t4)で第2の薬液P2のベース液Bへの添加を停止する。
【選択図】図1
【解決手段】洗浄方法は、洗浄用のベース液Bを用意し、半導体基板上にベース液Bを供給し、第1のタイミング(t1)で第1の薬液P1をベース液Bに添加し、ベース液Bに第1の薬液P1が添加された第1の洗浄液を半導体基板上に供給し、第2のタイミング(t2)で第1の薬液P1のベース液Bへの添加を停止し、第3のタイミング(t3)で第2の薬液P2をベース液Bに添加し、ベース液Bに第2の薬液P2が添加された第2の洗浄液を半導体基板上に供給し、第4のタイミング(t4)で第2の薬液P2のベース液Bへの添加を停止する。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体基板の洗浄方法に関し、特に、半導体基板上に形成された金属配線材料または層間絶縁膜のドライエッチングやアッシング後のエッチング残渣やアッシング残渣を洗浄する枚葉スピン洗浄の技術に関する。
半導体シリコン基板に対して、酸化、拡散、成膜、リソグラフィ、エッチング、イオン注入、レジスト剥離等の処理を行う場合、基板表面を清浄化する洗浄処理が行われる。シリコン基板のウエット洗浄は、大きくバッチ式と枚葉式に分類されるが、バッチ式は、スループットは優れるが、基板の大口径化により占有面積が大きくなる欠点がある。これに対して、枚葉式は、基板を一枚単位で処理するもので、占有面積を小さくすることができ、大口径の基板についても面内の均一な洗浄をすることができるという利点がある。枚葉式に代表されるスピン洗浄は、基板を水平に保持しつつ回転させ、そこに洗浄ノズルから薬液や純水を供給して基板表面を洗浄する。
典型的なウエット洗浄プロセスは、シリコン基板からパーティクルを除去する第1ステップと、シリコン表面の不要な自然酸化膜を除去する第2ステップと、シリコン基板に付着した重金属類を除去する第3ステップを含み、それぞれに所望される化学洗浄が行われる。第1ステップは、アンモニア水、過酸化水素水、超純水からなるアルカリ性混合液(SC−1)を用い、第2ステップは、超純水により希釈されたフッ酸(以下希フッ酸と呼ぶ。)を用い、第3ステップは、塩酸、過酸化水素水、超純水からなる酸性混合液(SC−2)を用いるRCA洗浄が一般的に行われている。さらにこれらのステップ間では超純水によるリンス工程が行われる。そして最後に乾燥ユニット内において完全な乾燥が行われる。
半導体装置の製造において、FEOL(Front End Of Line:ゲートプロセスを中心とするトランジスタ形成工程)は、シリコン(Si)やシリコン酸化膜(SiO2)のエッチング等が中心であり、シリコンまたはシリコン酸化膜は、フッ酸またはリン酸によってエッチングされ、一般にRCA洗浄が用いられている。
BEOL(Back End Of Line:それ以降の配線形成工程)は、配線層形成プロセス、絶縁層または層間絶縁膜形成プロセス、およびコンタクト形成プロセス等を含む。金属配線材料にはAlのほか、ダマシンプロセスによるCu配線が実行化され、Cu配線のバリアメタルとしてTi、TiNが用いられている。Al、Cu、Ti、およびこれらの酸化物は、種々の酸やアルカリ水溶液により洗浄が可能である。
一方、ドライエッチング後の残渣は、複雑であり、金属エッチング後の残渣と、層間絶縁膜エッチング後の残渣とは全く異なる。また、金属配線上部と下部、あるいはビアホールの上部と下部でも残渣が異なる。このため、異なる残渣に対応できるような混合液が洗浄に用いられてきた。
例えば、特許文献1は、ドライエッチング後に生じた堆積ポリマーを完全に除去し、それにより高信頼性を有する金属配線を得る洗浄方法を開示している。また、特許文献2は、第1の洗浄液としてエッチング速度が毎分3nm以上のHF、あるいはアルカリ性の液体を用い、第2の洗浄液として汚染再付着抑制効果の高い洗浄液を用い、半導体基板に生じる金属汚染を効果的に除去する技術を開示している。
従来のように、複数の薬液を混合した混合液(1液)で、雑多な汚染の除去、多種な材質の保護(腐食抑制)、および輸送、保管時の保存の安定性の確保を目指すと、各成分の化学的能力を十分に引き出すことができない。例えば図17に示すように、混合液には、雑多な汚染を除去するために、酸化剤、還元剤、金属溶解剤および有機物溶解剤が混合され、その一方において、混合液の経時的変化を抑制するために、それらの機能を打ち消す酸化剤の安定剤、還元剤の安定剤、金属防食剤が混合される。
従って、各成分の化学的能力を引き出すためには、添加する薬液を高濃度にしたり、洗浄にようする処理時間を長くしたり、洗浄温度を高温にしなければならない。しかしながら、このような要求は、枚葉洗浄プロセスには適さないばかりか、高濃度の薬液を用いることで工場内処理が困難となり、別個に産業廃棄物処理を必要とし、廃液処理が高コストになってしまう。
例えば、金属配線材料または層間絶縁膜のドライエッチングまたはアッシング後のエッチング残渣またはアッシング残渣の洗浄には、次のような課題がある。
(1)従来の薬液の多くは、50〜80度の加温を必要としたり、5〜40分間の長時間処理を要するものであり、低温および短時間処理用の枚葉洗浄に適していない。
(2)従来の薬液の多くは、高濃度の化学成分、特に高濃度の有機溶剤を含んでいるため、工場内処理ができず、産業廃棄物処理されている。最近の薬液には、有機溶剤を含有せず、工場内処理が可能なものもあるが、このような薬液は残渣除去能力が低く、洗浄能力は不十分である。
(3)金属配線材料のドライエッチング後の処理と層間絶縁膜のドライエッチング後の処理において、異なる薬液が使用されているケースが多く、薬液、化学物質の管理が煩雑となっている。例えば、金属配線材料には、フッ素系薬液が用いられ、層間絶縁膜には、ヒドロキシルアミン系薬液が用いられている。
(4)枚葉洗浄の場合、大気中で、薬液を回転したウエハ上に滴下(スプレー)することから、蒸発や炭酸ガスの吸収などにより、薬液組成や性能が変遷し易い。このため、薬液の使い捨てが行われているが、廃液処理のコストが増大する。
(5)ドライエッチングの条件変更などにより残渣の質が変わると、その都度、薬液の変更または調整が必要となり、薬液を変更する度に、薬液、含有成分の社内登録や認定作業が必要となり、さらに廃液の安全性や処理方法の確認が必要となり、薬液の使用者ならびに製造者にとって多くの手間が掛かる。
(1)従来の薬液の多くは、50〜80度の加温を必要としたり、5〜40分間の長時間処理を要するものであり、低温および短時間処理用の枚葉洗浄に適していない。
(2)従来の薬液の多くは、高濃度の化学成分、特に高濃度の有機溶剤を含んでいるため、工場内処理ができず、産業廃棄物処理されている。最近の薬液には、有機溶剤を含有せず、工場内処理が可能なものもあるが、このような薬液は残渣除去能力が低く、洗浄能力は不十分である。
(3)金属配線材料のドライエッチング後の処理と層間絶縁膜のドライエッチング後の処理において、異なる薬液が使用されているケースが多く、薬液、化学物質の管理が煩雑となっている。例えば、金属配線材料には、フッ素系薬液が用いられ、層間絶縁膜には、ヒドロキシルアミン系薬液が用いられている。
(4)枚葉洗浄の場合、大気中で、薬液を回転したウエハ上に滴下(スプレー)することから、蒸発や炭酸ガスの吸収などにより、薬液組成や性能が変遷し易い。このため、薬液の使い捨てが行われているが、廃液処理のコストが増大する。
(5)ドライエッチングの条件変更などにより残渣の質が変わると、その都度、薬液の変更または調整が必要となり、薬液を変更する度に、薬液、含有成分の社内登録や認定作業が必要となり、さらに廃液の安全性や処理方法の確認が必要となり、薬液の使用者ならびに製造者にとって多くの手間が掛かる。
本発明は、このような従来の課題に着眼して成されたものであり、汚染等に応じて薬液の性質を変化させ、薬液の化学的能力を十分に引き出し、枚葉式に適した洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、種々の半導体プロセス工程に柔軟に対応することが可能であり、かつ廃液処理の負担を小さくし、地球環境を考慮した洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、種々の半導体プロセス工程に柔軟に対応することが可能であり、かつ廃液処理の負担を小さくし、地球環境を考慮した洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。
本発明は、化学反応を有効活用できるシステムを提案し、洗浄時間を短くする、洗浄温度を低くする、エッチング条件の変化で発生する多様な汚染物質に対処する、化学物質の使用量を削減する、廃液の処理負担を軽減することを達成し、そのために、薬液の性質を変化させながら洗浄を行い、従来の薬液が抱える数々の課題を一挙に解決するものである。
本発明に係る洗浄方法は、洗浄液を用いて半導体基板を洗浄し、次の工程を含んでいる。洗浄用のベース液を用意し、半導体基板上にベース液を供給し、第1のタイミングで第1の薬液をベース液に添加し、ベース液に第1の薬液が添加された第1の洗浄液を半導体基板上に供給し、第2のタイミングで第1の薬液のベース液への添加を停止し、第3のタイミングで第2の薬液をベース液に添加し、ベース液に第2の薬液が添加された第2の洗浄液を半導体基板上に供給し、第4のタイミングで第2の薬液のベース液への添加を停止する。
本発明は、ベース液を基本液とし、選択されたタイミングで異なる成分の薬液をベース液に添加もしくは混合することで、性質の異なる洗浄液を順次生成し、これを用いて半導体基板を洗浄する。このため、従来のように薬液の成分を打ち消すような複数の薬液を混合した混合液を用いなくてもよいため、低濃度の薬液を添加するだけでその化学的能力を十分に引き出すことができる。このことは、廃液処理の負担を軽減することに繋がる。また、ベース液に添加する薬液をシーケンシャルに異ならせることで、換言すれば、洗浄液の成分を変化させることで、半導体プロセスに応じた洗浄液を柔軟にかつ容易に提供することができる。
さらに本発明では、半導体基板の洗浄を行うときに、ベース液に薬液を添加して当該洗浄液を生成し、これを直ちに半導体基板上へ供給するため、洗浄液の性質の経時的な変化の影響を受けることが抑制される。従来のように、薬液が混合された洗浄液を貯蔵もしくは保存しておくと、実際に洗浄液を使用するとき、変質してしまうことが少なくない。このため、添加すべき薬液の濃度を軽減することが可能となる。
本発明の洗浄方法は、第1および第2の薬液の他、さらに複数の薬液を用いるようにしてもよい。好ましくは、第5のタイミングで第3の薬液をベース液に添加し、ベース液に第3の薬液が添加された第3の洗浄液を半導体基板上に供給し、第6のタイミングで第3の薬液のベース液への添加を停止し、さらに洗浄方法は、第7のタイミングで第4の薬液をベース液に添加し、ベース液に第4の薬液が添加された第4の洗浄液を半導体基板上に供給し、第8のタイミングで第4の薬液のベース液への添加を停止することができる。
ベース液は、好ましくは、添加する薬液に対する高い溶解性をもった媒体であり、より具体的には、水を主成分とする。あるいは、ベース液に用いる水としては、溶存ガス濃度を制御した水であることが望ましい。具体的には、溶存ガスを脱気した水、または、二酸化炭素、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴンから選ばれた単一または複数のガスが大気圧での飽和濃度以下の一定濃度にて溶解している水である。
また、第1、第2、第3または第4の薬液は、ベース液に対して、1/10〜1/1000の供給量である。薬液の供給量が減れば、それだけ廃液処理の負担を軽減することができる。
また、第1、第2、第3または第4の薬液は、ベース液に対して、1/10〜1/1000の供給量である。薬液の供給量が減れば、それだけ廃液処理の負担を軽減することができる。
好ましくは、第1、第2、第3または第4の薬液は、酸を主成分とする液、アルカリを主成分とする液、酸化性物質を主成分とする液、還元性物質を主成分とする液のいずれかである。酸を主成分とする液は、硫酸、塩酸、フッ酸、硝酸、またはリン酸のいずれかを含む水溶液であり、アルカリを主成分とする液は、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、または水酸化カリウムのうちいずれかを含む水溶液であり、酸化性物質を主成分とする液は、過酸化水素を含む水溶液であり、還元性物質を主成分とする液は、ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、およびこれらの塩のいずれかを含む水溶液である。
本発明に係る、洗浄液により半導体基板を洗浄する枚葉式洗浄装置は、半導体基板を回転可能に保持する保持手段と、半導体基板上に洗浄液を供給する供給手段と、洗浄用のベース液を貯蔵するベース液貯蔵手段と、ベース液に添加される第1の薬液を貯蔵する第1の薬液貯蔵手段と、ベース液に添加される第2の薬液を貯蔵する第2の薬液貯蔵手段と、第1の薬液をベース液に添加して第1の洗浄液を生成し、または第2の薬液をベース液に添加して第2の洗浄液を生成し、第1または第2の洗浄液を前記供給手段から半導体基板上に供給させる洗浄液制御手段とを有する。
好ましくは洗浄液制御手段は、薬液を添加すべきタイミングとベース液に添加される薬液の量を制御する。洗浄装置はさらに、複数の洗浄レシピを記憶する記憶手段と、複数の洗浄レシピから所定の洗浄レシピを選択する選択手段とを含み、前記洗浄液制御手段は、選択された洗浄レシピに従い第1または第2の洗浄液を生成することができる。
本発明の洗浄方法によれば、洗浄用のベース液に、異なる成分の薬液を添加することで異なる成分の洗浄液を生成し、これを用いて半導体基板の洗浄を行うようにしたので、次のような効果を得ることができる。
(1)ベース液を基本に薬液を混合して種々の洗浄液を生成することにより、洗浄液の組成をシンプルにすることができ、各化学物質の持つ能力を十分に引き出すことができる。例えば、酸やアルカリは、希薄であればあるほど、よりかい離する。
(2)洗浄処理時にのみ洗浄液の組成を最適化することにより、安定な化学物質を洗浄時のみ極めて高活性にすることができる。例えば、液性を、中性からアルカリ性にすることで、酸化剤、還元剤は高活性となる。
(3)高い活性を、時間と濃度で細かく制御することにより、洗浄能力と腐食抑制のバランスを採ることができる。
(4)薬液の添加流量、添加時間の変更により多くのレシピを組めるため、多種の汚染に対応することができる。例えば、層状に堆積した汚染に対し、各層毎に最適な組成で対応することができる。
(2)洗浄処理時にのみ洗浄液の組成を最適化することにより、安定な化学物質を洗浄時のみ極めて高活性にすることができる。例えば、液性を、中性からアルカリ性にすることで、酸化剤、還元剤は高活性となる。
(3)高い活性を、時間と濃度で細かく制御することにより、洗浄能力と腐食抑制のバランスを採ることができる。
(4)薬液の添加流量、添加時間の変更により多くのレシピを組めるため、多種の汚染に対応することができる。例えば、層状に堆積した汚染に対し、各層毎に最適な組成で対応することができる。
以下、本発明に係る洗浄方法の最良の形態について説明する。本発明の洗浄方法は、洗浄用のベース液を用意し、時間制御の下で、異なる薬液を順次ベース液に添加し、洗浄液の成分を変化させながら、そのような洗浄液で半導体基板を洗浄する。このような洗浄は、枚葉スピン装置によって行われる。
図1は、本発明の洗浄方法の概念を分かり易く示した図である。縦軸に成分、横軸に処理時間と採る。枚葉スピン洗浄装置の仕様に従い、好ましくは、洗浄液処理時間は、1枚のウエハ当り2分以下、処理温度は、室温(40℃以下)である。半導体基板を搭載した後、時刻t0〜t1において洗浄用のベース液を基板に供給する。液量は、100ミリリットル/分〜2リットル/分である。ベース液は、好ましくは99.5%以上が水であり、フッ素化合物を含んでいる。
図1(a)に示すように、時刻t1になると、ベース液Bに対して第1の薬液P1が添加され、ベース液Bに第1の薬液P1が添加された第1の洗浄液が基板上に供給される。第1の薬液P1は、時刻t2で添加を停止される。従って、基板は、時刻t1−t2の間、ベース液Bに第1の薬液P1が添加された第1の洗浄液によって洗浄される。
時刻t2になると、第1の薬液P1の添加が終了され、時刻t2とほぼ同時刻t3になると、別の第2の薬液P2がベース液Bに添加される。第2の薬液P2は、時刻t4に到達すると、その添加が終了される。従って、基板は、時刻t3−t4の間、ベース液Bに第2の薬液P2が添加された第2の洗浄液によって洗浄される。時刻t4〜t5の間、ベース液Bが基板に供給される。
図1(a)の洗浄では、第1の薬液P1の添加の停止時刻t2と第2の薬液P2の添加の開始時刻t3とが同時に行われるようにしたが、図1(b)に示すように、第1の薬液P1の添加の停止時刻t2から一定時間を経過した時刻t3に第2の薬液P2の添加の開始がされてもよい。この場合、時刻t2と時刻t3の間は、ベース液Bが基板上に供給される。
第2の薬液P2の添加の開始時刻t3を、第1の薬液P1の添加の停止時刻t2より前に行うようにしてもよい。例えば、図1(c)に示すように、時刻t3−t2の間、薬液P1とP2がベース液Bに添加され、第3の洗浄液となる。
ベース液Bに添加される第1、第2の薬液の割合は、適宜変更することが可能である。図1(d)に示すように、例えば、第1の薬液P1が添加される量を第2の薬液P2が添加される量よりも大きくすることができる。その反対に、薬液P2の量を大きくしてもよい。
また、ベース液Bに対して第1の薬液P1と第2の薬液P2を同時に添加するようにしてもよい。例えば、図2(a)に示すように、時刻t1−t2の間に、薬液P1とP2をベース液Bに添加する。
また、ベース液Bに対して一方の薬液を供給しながら、他方の薬液を断続的に添加するようにしてもよい。例えば、図2(b)に示すように、時刻t1−t2の間、薬液P1を供給し続け、さらに、この間の時刻t3−t4において薬液P2を断続的に供給する。時刻t3−t4の間隔を可変し、例えば、時刻t2に向けてその間隔が小さくなるようにし、供給量を漸次減少させるようにしてもよい。
薬液P2の供給を断続的とせず、薬液P1の供給中に一定時間だけ添加することも可能である。図2(c)に示すように、時刻t1−t2の間、薬液P1を添加し、時刻t1より遅い時刻t3で薬液P2の添加を開始し、時刻t2より速い時刻t4で薬液P2の添加を停止する。
薬液P2の供給を断続的とせず、薬液P1の供給中に一定時間だけ添加することも可能である。図2(c)に示すように、時刻t1−t2の間、薬液P1を添加し、時刻t1より遅い時刻t3で薬液P2の添加を開始し、時刻t2より速い時刻t4で薬液P2の添加を停止する。
また、ベース液Bに対して薬液P1と薬液P2を交互に添加するようにしてもよい。例えば図2(d)に示すように、時刻t1−t2において薬液P1を添加し、時刻t3−t4において薬液P2を添加し、これを一定のサイクル繰り返す。
また、図3(a)に示すように、第1の薬液P1を供給する時刻t1と第2の薬液P2を添加する時刻t3を同時にし、第2の薬液P2の添加を停止する時刻t4を第1の薬液P1の添加を停止する時刻t2よりも速くしてもよい。あるいは、図3(b)に示すように、第1の薬液P1の添加する時刻t1よりも第2の薬液P2の添加する時刻t3を遅くし、第1の薬液P1と第2の薬液P2の添加を停止する時刻t2、t4を同時にしてもよい。
さらに、第3の薬液、第4の薬液等による洗浄が必要であれば、上記と同様にして、ベース液Bに対して第3の薬液、第4の薬液を添加し、洗浄液の性質をシーケンシャルに変化させることができる。この際、第3の薬液、第4の薬液は、上記した図1ないし図3に示した第1および第2の薬液の添加シーケンスを適用することができる。
薬液は、酸系、アルカリ系、酸化系、還元系のいずれかが用いられる。例えば好ましい例として、第1の薬液に酸化剤または還元剤が用いられ、これらが時刻t1〜t2において基板に供給される。これらの薬液は、基板表面のエッチング残渣等を脆弱化または変性させる。次に、第2の薬液に酸またはアルカリが用いられ、これらが時刻t2〜t3において基板に供給される。これらの薬液は、残渣の溶解を促進させる。最後に、時刻t3〜t4においてベース液によるリンスが行われる。なお、洗浄により使用された廃液は、95%以上が水であるため、工場内にて処理が可能である。
ベース液に必要とされる好ましい条件は、添加する薬液に対する高い溶解性をもった媒体である。より具体的には、水を主成分としていることである。また、ベース液に用いる水は、溶存ガス濃度を制御した水であることが望ましい。具体的には、溶存ガスを脱気した水、あるいは二酸化炭素、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴンから選ばれた単一または複数のガスが大気圧での飽和濃度以下の一定濃度にて溶解している水である。
本発明では、ベース液に酸化剤を添加して洗浄対象物である半導体表面を酸化させたり、逆に還元剤を添加して半導体表面を還元させたりすることが実施される。その際、ベース液の中に含まれる溶存酸素の量が変動することは、酸化や還元の効果を変動させてしまい、洗浄後の半導体基板の清浄度の再現性の低下に結びついてしまい、好ましくない。
一方、本発明では、ベース液に酸やアルカリを添加して、半導体基板上に供給する洗浄液のpHを変化させることが実施されるが、溶解した状態で酸としての性質を示す二酸化炭素の溶存量が変動することは、半導体基板に供給する洗浄液のpHを変動させてしまい、洗浄後の半導体基板の清浄度の再現性が低下してしまう。
ベース液としては、水中に溶存しているガスを除去した脱気水を利用することで上記の溶存酸素や二酸化炭素の溶存量の変動を抑制できるが、空気中での取り扱いの最中に、溶存ガス濃度の変動を小さく抑えることを考えて、予め、二酸化炭素、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴンを大気圧での飽和濃度以下の一定濃度にて溶解させておくことでも上記の変動を抑制することができる。但し、これらのガスを大気圧での飽和濃度以上(過飽和)に溶解させてしまうと、大気圧下での洗浄処理の最中に、薬液中にて気泡が発生してしまい、洗浄の効率を低下させる可能性があるため、好ましくない。なお、超純水に対して溶存酸素を除去する操作(脱気)を行った後、テフロン(登録商標)等の配管内を流れる超純水が帯電しないように、僅かに二酸化炭素を溶かし込んだ水であっても、ベース液として使用することは可能である。
さらにベース液は、塩を含んだ水溶液であってもよい。溶解させる塩としては、硫酸アンモニウム、塩酸アンモニウム、フッ化アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、硫酸テトラメチルアンモニウム、塩酸テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、硝酸テトラメチルアンモニウム、リン酸テトラメチルアンモニウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、フッ化カリウム、硝酸カリウム、リン酸カリウムから選ばれたものである。
より好ましくは、ベース液はフッ化物塩(特にフッ化アンモニウム)を含んだ水溶液である。フッ化物塩がベース液に溶解していると、酸を添加することによって弱酸のHF(フッ酸)を遊離することが可能で、さらにHFとF−から生成するHF2−が洗浄対象物に対する高い溶解性を示すと考えられる。塩を溶解しておくことで、酸またはアルカリを添加した際のpH変化を制御し易くなる可能性がある。制御し易いとは、酸またはアルカリを添加した際のpH変化が急峻ではなくなるということを意味し、いわゆる緩衝作用を利用できる可能性がある。
次に、本発明の洗浄方法についての実施例を図面を参照して詳細に説明する。図4は、本発明の実施例に係る枚葉式スピン洗浄装置の概略断面を示す図である。円盤状のチャック10は、図示しないモータにより回転され、チャック10上にシリコンウエハ12が回転可能に保持されるようになっている。好ましくは、シリコンウエハ12は、チャック10から噴出される不活性ガス等によりベルヌーイまたはエアーベアリングによってチャック10の表面から幾分だけ離間して保持される。また、チャック10の表面には、複数の突出した爪14がシリコンウエハ12の外形に対応して設けられ、シリコンウエハ12の外縁が爪14に接触し、シリコンウエハ12は安定した軌道にて回転される。シリコンウエハ12は、例えば300ミリの径を有する。
チャック10の上部には、洗浄液やリンス液を供給するための1つもしくは複数のノズル20が取り付けられている。ノズル20には、図示しない薬液等の貯蔵室に接続されている。ノズル20は、必ずしも位置を固定するものではなく、必要に応じて移動できる構成であってもよい。
また、チャック10の外周を実質的に覆うように筒状のカップ30が取り付けられている。カップ30は、シリコンウエハ12の表面から飛ばされた洗浄液やリンス液が外部に飛び散らないように回収する。回収した廃液は、カップ30の底に貯められ、ドレイン溝32からカップ30外に排出される。
図5は、枚葉式スピン洗浄装置の電気的な構成を示すブロック図である。枚葉式洗浄装置は、ユーザからの指示を入力する入力部100、ノズル20から供給される洗浄液の種類、量、タイミング等を調整する洗浄液制御部110、チャック10の回転駆動などを制御する駆動制御部120、ディスプレイ130への情報の表示を行う表示制御部140、チャック10上にウエハ12が載置されたことを検知するウエハ検知センサ150、ノズル20から供給される薬液をモニターする監視部152、演算結果や洗浄レシピ等のデータを記憶するデータメモリ160、洗浄処理シーケンス等のプログラムを記憶するプログラムメモリ170、およびプログラムに従い各部を制御する中央処理部180を有している。
次に、本実施例の枚葉式スピン洗浄装置における洗浄液の供給システムついて説明する。図6は、洗浄液の供給システムの概要を示す図である。供給システムは、洗浄液のベース液を貯蔵するベース液貯蔵部200、酸系薬液を貯蔵する酸系薬液貯蔵部210、アルカリ系薬液を貯蔵するアルカリ系薬液貯蔵部220、酸化剤貯蔵部230、および還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵部240とを備えている。ベース液貯蔵部200とノズル20との間には、流量調整バルブ202が接続されている。酸系薬液貯蔵部210、アルカリ系薬液貯蔵部220、酸化剤貯蔵部230および還元剤貯蔵部240にもそれぞれ流量調整バルブ212、214、216、218がそれぞれ接続されている。なお、ここではリンス工程に用いられる純水の貯蔵部を省略してある。
流量調整バルブ202は、洗浄液制御部110からの制御信号Sに応答してベース液を供給するタイミングおよび流量を制御するとともに、他の酸系薬液貯蔵部210、アルカリ性薬液貯蔵部220、酸化剤貯蔵部230および還元剤貯蔵部240から供給される薬液の混合を可能にする。流量調整バルブ202から出力された洗浄液は、ノズル20から基板上へ滴下またはスプレーされる。流量調整バルブ212、214、216、218は、洗浄液制御部110からの制御信号S1、S2、S3、S4に応答して、酸系薬液、アルカリ性薬液、酸化剤および還元剤を供給するタイミングおよび流量を制御する。
監視部152は、流量調整バルブ202からノズル20へ供給される洗浄液が、予め決められた薬液を含んでいるか否かを監視し、監視結果を中央処理装置180へ出力する。監視部152は、流量調整バルブ202による各薬液を混合した後の洗浄液の単位時間当たりの流量Qを計測する。中央処理装置180は、監視部152から得られた流量Qと、各流量調整バルブ212、214、216、218が供給する単位時間の薬液を合計した流量Q1とを比較し、両者が一致するか否かを判定する。一致していれば、既定の薬液が混合されていると判定するが、流量Q<Q1のとき、既定の薬液が混合されていないと判定し、表示制御部140を介してディスプレイ130に洗浄液エラーのアラームを表示する。これに加えて、洗浄液制御部110は、制御信号S1、S2、S3、S4によりすべての薬液の供給を停止させる。なお、監視部152は、上記のように流量をチェックする以外にも、例えば近赤外光を洗浄液に照射しその光吸収率から洗浄液が一定の薬液成分を含んでいるか否かをチェックするようにしてもよい。
洗浄液制御部110は、データメモリ160に記憶された洗浄レシピに従い、流量調整バルブ202、212〜218を制御することが可能である。洗浄レシピは、ベース液に対して混合すべき薬液の種類、順序、時間、流量などを予め規定した洗浄処理シーケンスであり、データメモリ160は、図7に示すような洗浄レシピを記憶する。例えば、洗浄レシピ#1が図1(a)に示す洗浄シーケンスに対応するとき、ベース液は、時間t0−t5の間、流量Qが供給され、第1の薬液P1として酸化剤が時間t1−t2の間、流量Q1が供給され、第2の薬液P2として酸系薬液が時間t3−t4の間、流量Q2が供給されることが予め記憶される。洗浄液制御部110は、洗浄レシピ#1の内容に従い、流量調整バルブ202、212〜218のタイミングおよび流量を制御する。
洗浄レシピは、図7に示す以外にも、他の方法により取り決めることも可能である。洗浄処理時間を一定の時間間隔に区分し、各区分において薬液を選択するようにしてもよい。例えば、図8(a)に示すように、洗浄処理1分間を10秒間隔の区分に区切り、各区間の薬液の流量を選択する。薬液の流量は、ON(流す)またはOFF(流さない)の2段階であってもよいし、流量1、流量2、流量3の3段階から選択できるようにしてもよい。
洗浄レシピは、図8(a)に示す複数の組み合わせの中から選択される。図8(b)に洗浄レシピ#2の一例を示す。洗浄レシピ#2は、ベース液に対して、0−10(s)、10−20(s)の区間、アルカリ系薬液を流量3で混合し、20−30(s)の区間、酸化剤を流量2で混合し、30−40(s)の区間、薬液を全く混合せずにベース液のみを供給し、40−50(s)の区間、酸系薬液を流量1で混合し、50−60(s)の区間、薬液を全く混合せずにベース液のみを供給する、洗浄シーケンスとなる。
データメモリ160に記憶された洗浄レシピは、表示制御部140によりディプレイに表示することが可能である。例えば、ユーザは、洗浄処理を開始するとき、入力部100から洗浄レシピの表示を指示し、中央処理部180は、この指令に応答してデータメモリ160に記憶された洗浄レシピを表示制御部140によりディスプレイ130に表示させる。ユーザは、複数の洗浄レシピの中から所望の洗浄レシピを選択すると、中央処理部180は、プログラムメモリ170の洗浄処理プログラムに従い、洗浄レシピを実行する。
ユーザが選択する以外に、洗浄レシピは、半導体プロセスの処理過程に応答して自動的に選択されるようにしてもよい。例えば、金属配線材料エッチング後の洗浄では、洗浄レシピ#1が選択され、層間絶縁膜エッチング後の洗浄では、洗浄レシピ#2と#5が選択されるようにしてもよい。好ましくは、枚葉式洗浄装置のプログラムメモリ170(図5を参照)には、半導体プロセスの処理過程に対応してどの洗浄レシピが選択されるのかを決定するプログラムが記憶されており、中央処理装置180は、このプログラムに従い洗浄液制御部110等の動作を制御する。
図9は、半導体プロセスの処理過程に応答して洗浄レシピが選択されるときの動作フローを示す。シリコンウエハ12への第1のプロセスが終了すると(ステップS101)、シリコンウエハは、図示しない搬送機構を介して枚葉式洗浄装置のチャック10(図4を参照)に搭載される。ウエハ検知センサ150は、ウエハを検知し、検知結果を中央処理部180に出力する。中央処理部180は、データメモリ160を参照し、第1のプロセス後の第1の洗浄レシピを選択する(ステップS102)。中央処理部180は、選択された第1の洗浄レシピに基づき洗浄液制御部110を制御し、これによりベース液へ添加される薬液のタイミングや流量が制御され、第1の洗浄液によりシリコンウエハ表面が洗浄される(ステップS103)。
第1の洗浄液による洗浄が終了すると、シリコンウエハは、図示しない搬送機構を介して枚葉洗浄装置から他の処理チャンパへ搬送され、そこで、シリコンウエハに対して第2のプロセスが実行される(ステップS104)。第2のプロセスが終了すると(ステップS105)、再び、シリコンウエハが枚葉式洗浄装置のチャック10に搭載される。装着されたシリコンウエハは、検知センサ150により正確に位置決めされたことを確認した後、第2のプロセス後の第2の洗浄液を中央演算装置180が選択し(ステップS106)、第2の洗浄レシピに従い洗浄液制御部110を制御し、これによりベース液へ添加される薬液のタイミングや流量が制御され、第2の洗浄液によりシリコンウエハが洗浄される(ステップS107)。
図9の動作フローは、シリコンウエハへの第1、第2のプロセス後の洗浄を対象にしたが、勿論、第3、第4のプロセス等のより多くのプロセスに対応した洗浄レシピを自動的に選択するようにしてもよい。洗浄レシピの選択は、予め決められたプロセスシーケンスに対応する洗浄シーケンスに従うようにすることができる。
次に、本実施例の枚葉式スピン洗浄装置による洗浄例について説明する。図10(a)は、シリコン基板上の下部配線層300上に絶縁膜層302が形成され、絶縁膜層302に形成されたビアホール内にWシリサイド層304を介してW配線層306が形成され、W配線層306上にキャップ層308、Al−Cu配線層310、キャップ層312がエッチング形成された状態を示している。キャップ層308、312もしくはAl−Cu配線層310のドライエッチングによりAl−Cu層310の側壁には、サイドウォールポリマーやラビットイヤー等のエッチング残渣320が形成され易い。また、エッチング用のレジストマスクを酸素プラズマ等のアッシングにより除去すると、キャップ層312の表面にアッシング残渣(バックボーン)330が形成され易い。
このようなエッチング残渣320および/またはアッシング残渣330を除去する最適の洗浄レシピが選択され、これが中央処理部180によって実行される。その動作を図11のフローを参照して説明する。
始めに、洗浄レシピが選択される(ステップS201)。洗浄レシピの選択は、ユーザによるものであってもよいが、好ましくは、上記したように半導体基板の処理プロセスに対応付けされたプログラムにより自動的に選択される。
中央処理部180は、洗浄レシピが選択されると、選択された洗浄レシピに基づき洗浄液制御部110や駆動制御部120を制御し、洗浄処理期間内に、所望の薬液がベース液に混合されてノズルから基板表面に滴下されるようにする。また、洗浄レシピに応じた回転数にて基板を回転させる。
洗浄液制御部110は、制御信号Sを介して流量調整バルブ202を制御し、ベース液貯蔵部200(図6を参照)からベース液の供給を開始させる(ステップS202)。ベース液は、フッ素含有化合物0.5wt%以下を含有し、これが一定流量、好ましくは100ミリリットル/分〜2リットル/分で供給される。
次に、洗浄液制御部110は、制御信号S1を介して流量調整バルブ212を制御し、ベース液の供給開始から1〜20秒後に、酸系薬液貯蔵部210から硫酸、塩酸、フッ酸、硝酸またはリン酸のいずれか1つを含有する酸系薬液の供給を開始させる(ステップS203)。酸系薬液は、ベース液の10分の1〜1000分の1の流量であり、酸系薬液がベース液に混合された洗浄液が基板表面に滴下される。洗浄液制御部110は、制御信号S1を介して、5〜40秒間後に酸系薬液の供給を停止する(ステップS204)。
次に、洗浄液制御部110は、ベース液を一定流量(100ミリリットル/分〜2リットル/分)を一定時間(5〜60秒)だけ供給し、ベース液の供給を停止する(ステップS205)。そして、ベース液を純水によりリンスする(ステップS206)。
上記フローは、処理時間が2分以内であり、薬液を使い捨てとする枚葉スピン洗浄であり、これにより、図10(a)に示すエッチング残渣320やアッシング残渣330が除去され、図10(b)に示す清浄な面となる。
図12(a)は、シリコン基板上に、Al−Cu配線層400、キャップ層402、絶縁膜層404が形成され、絶縁膜層404にビアホール406またはコンタクトホールが形成された状態を示している。絶縁膜層404のドライエッチングによりビアホール406の側壁にサイドウォールポリマーやクラウン等のエッチング残渣410が形成され易い。また、エッチング用のレジストマスクを酸素プラズマ等のアッシングにより除去すると、絶縁膜層404の表面にアッシング残渣420が形成され易い。
エッチング残渣410および/またはアッシング残渣420を除去する最適の洗浄レシピが自動的に選択され、これが中央処理部180によって実行される。その動作を図13のフローを参照して説明する。
図12(a)に示すようなエッチング残渣やアッシング残渣を除去するのに最適な洗浄レシピが選択される(ステップS301)。次いで、洗浄液制御部110は、制御信号Sを介して流量調整バルブ202を制御し、ベース液貯蔵部200(図5を参照)からベース液の供給を開始させる(ステップS302)。本洗浄工程では、ベース液は、0.5wt%以下のフッ素含有化合物と0.5w%以下の酸化剤または還元剤を活性化する物質を含有し、これが一定流量、好ましくは100ミリリットル/分〜2リットル/分で供給される。
次に、洗浄液制御部110は、制御信号S2を介して流量調整バルブ214を制御し、ベース液の供給開始から1〜20秒後に、アルカリ系薬液貯蔵部220からアンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化カリウム(KOH)のいずれか一つを含有するアルカリ系薬液の供給を開始させるとともに、洗浄液制御部110は、制御信号S4を介して流量調整バルブ218を制御し、還元剤貯蔵部240からヒドロキシルアミン(HA)、ヒドラジン(HH)またはこれらの塩のいずれか一つを含有する還元剤の供給を開始させる(ステップS303)。
アルカリ性薬液および還元剤は、それぞれベース液の10分の1〜1000分の1の流量であり、アルカリ性薬液および還元剤がベース液に混合された洗浄液が基板表面に滴下される。洗浄液制御部110は、制御信号S2、S4を介して、5〜40秒間後にアルカリ系薬液と還元剤の供給を停止する(ステップS304)。
次に、洗浄液制御部110は、制御信号S2を介して流量調整バルブ214を制御し、ベース液の供給開始から1〜20秒後に、アルカリ系薬液貯蔵部220からアンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化カリウム(KOH)のいずれか一つを含有するアルカリ系薬液の供給を開始させる(ステップS305)。
アルカリ性薬液は、ベース液の10分の1〜1000分の1の流量である。洗浄液制御部110は、制御信号S2を介して、5〜40秒後にアルカリ系薬液の供給を停止する(ステップS306)。上記のようにステップS304からS305において、アルカリ系薬液が連続的に供給される場合には、アルカリ系薬液の供給を停止せずに連続して供給するようにしてもよい。
次に、洗浄液制御部110は、制御信号S1を介して流量調整バルブ212を制御し、酸系薬液貯蔵部210から硫酸、塩酸、フッ酸、硝酸またはリン酸のいずれか一つを含有する酸系薬液の供給を開始させる(ステップS307)。酸系薬液は、ベース液の10分の1〜1000分の1の流量である。洗浄液制御部110は、制御信号S1を介して、5〜40秒後に酸系薬液の供給を停止する(ステップS308)。
次に、洗浄液制御部110は、ベース液を一定流量(100ミリリットル/分〜2リットル/分)を一定時間(5〜60秒)だけ供給し、ベース液の供給を停止する(ステップS309)。そして、ベース液を純水によりリンスする(ステップS310)。
上記フローは、処理時間が2分以内であり、薬液を使い捨てとする枚葉スピン洗浄であり、これにより、図12(a)に示すエッチング残渣410やアッシング残渣420が除去され、図12(b)に示す清浄な面となる。
本発明の洗浄方法によれば、図10(a)に示すような金属配線材料のエッチング後の洗浄と、図12(a)に示すような層間絶縁膜のエッチング後の洗浄を行うとき、あるいはその反対に層間絶縁膜のエッチング後の洗浄と金属配線材料のエッチング後の洗浄を行うとき、ベース液に添加される薬液のタイミングと流量を制御すれば、いずれの洗浄にも適した洗浄液を生成し、その洗浄液で洗浄することができ、半導体処理プロセスに柔軟に対応した枚葉スピン洗浄装置を提供することができる。
図14は、埋め込みCu配線を形成するときのデュアルダマシン工程例を示す断面図である。同図(a)に示すように、基板上に絶縁膜層500、エッチングストッパー層502、低誘電率絶縁膜層504、キャップ絶縁膜506が形成されている。低誘電率絶縁膜層504およびキャップ絶縁層506に形成された開口内にバリア層530とCu埋め込み配線532が形成されている。
この状態から同図(b)に示すように、反射防止膜510、レジスト膜512を形成し、同図(c)に示すように、レジスト層512の露光、現像を行い、レジストをパターンニングし、開口512aを形成する。次に、同図(d)に示すように、レジスト層512をマスクに用いてエッチストッパー層502が露出するまでドライエッチングを行い、ビアホール514を形成する。次に、同図(e)に示すように、レジスト層512および反射防止膜510を除去した後、同図(f)に示すように、ビアホール514を覆うように反射防止膜516、レジスト層518を形成する。
次に、図15(g)に示すように、レジスト層518の露光、現像を行い、レジスト層518をパターニングする。このとき、レジスト層518に形成される開口518aは、ビアホール514の径よりも大きい。次に、同図(h)に示すように、レジスト層518をマスクに用いてドライエッチングし、配線溝520を形成する。次に、同図(i)に示すように、ビアホール514および配線溝520を覆うようにバリア層522、Cu層524を形成する。次いで、同図(j)に示すように、化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)処理によりバリア層522およびCu層524を除去し、基板表面を平坦化する。
上記デュアルダマシン工程において、図14(d)に示すドライエッチング工程、図15(h)に示すドライエッチング工程および図15(j)に示すCMP工程の後には、エッチング残渣等を除去するために洗浄工程が行われる。
図16(a)に示すように、図14(d)に示すドライエッチング工程後に、ビアホール514の側壁または基板表面に、Si、Cu、Ti、レジスト等のサイドウォールポリマー540が形成される。洗浄液による洗浄後の状態は、図16(b)に示すように、サイドウォールポリマー540等のエッチング残渣が除去される。
同様に、図16(c)に示すように、図15(f)による配線溝520を形成するドライエッチング後にもサイドウォールポリマー542等のエッチング残渣が形成される。このため、これを洗浄液により除去し、図16(d)の状態を得る。さらに、図16(e)に示すように、図15(j)によるCMP後には、Cu層524表面にスラリー残544や金属汚染物質546が形成されることがあり、これを洗浄液により洗浄することで、図16(f)の状態を得ることができる。
このようにデュアルダマシン工程に含まれる幾つかのプロセスには、洗浄液による洗浄が必要であり、それらのプロセスに最適な洗浄レシピを選択し、選択された洗浄レシピに基づきシリコンウエハの洗浄を行うことができる。洗浄液の薬液成分、供給時間、ウエハの回転数などの条件を含む洗浄レシピは、予めデータメモリに記憶しており、その中から最適な洗浄レシピを選択する。選択は、ユーザーからの指示によるものであってもよいが、プロセスシーケンスに対応付けされた洗浄レシピが自動的に選択されるようにしてもよい。
本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明に係る洗浄方法および洗浄装置は、シリコン半導体基板、化合物半導体基板等の薄板の枚葉式洗浄工程において利用することができる。
10:チャック 12:シリコンウエハ
14:爪 20:ノズル
30:カップ 32:ドレイン溝
100:入力部 110:洗浄液制御部
120:駆動制御部 130:ディスプレイ
140:表示制御部 150:ウエハ検知センサ
160:データメモリ 170:プログラムメモリ
180:中央処理部 200:ベース液貯蔵部
202:流量調整バルブ 210:酸系薬液貯蔵部
212〜218:流量調整バルブ 220:アルカリ系薬液貯蔵部
230:酸化剤貯蔵部 240:還元剤貯蔵部
300:下部配線層 302:絶縁膜層
304:Wシリサイド層 306:W配線層
308:キャップ層 310:Al−Cu配線層
320:エッチング残渣 330:アッシング残渣
400:Al−Cu配線層 402:キャップ層
404:絶縁膜層 406:ビアホール
410:エッチング残渣 420:アッシング残渣
500:絶縁膜層 502:エッチングストッパー層
504:低誘電率絶縁膜層 506:キャップ絶縁膜
510:反射防止膜 512:レジスト層
512a:開口 514:ビアホール
516:反射防止膜 518:レジスト層
520:配線溝 522:バリア層
524:Cu層 540:サイドウォールポリマー
542:サイドウォールポリマー 544:スラリー残
546:金属汚染物質 P1:第1の薬液
P2:第2の薬液 B:ベース液
14:爪 20:ノズル
30:カップ 32:ドレイン溝
100:入力部 110:洗浄液制御部
120:駆動制御部 130:ディスプレイ
140:表示制御部 150:ウエハ検知センサ
160:データメモリ 170:プログラムメモリ
180:中央処理部 200:ベース液貯蔵部
202:流量調整バルブ 210:酸系薬液貯蔵部
212〜218:流量調整バルブ 220:アルカリ系薬液貯蔵部
230:酸化剤貯蔵部 240:還元剤貯蔵部
300:下部配線層 302:絶縁膜層
304:Wシリサイド層 306:W配線層
308:キャップ層 310:Al−Cu配線層
320:エッチング残渣 330:アッシング残渣
400:Al−Cu配線層 402:キャップ層
404:絶縁膜層 406:ビアホール
410:エッチング残渣 420:アッシング残渣
500:絶縁膜層 502:エッチングストッパー層
504:低誘電率絶縁膜層 506:キャップ絶縁膜
510:反射防止膜 512:レジスト層
512a:開口 514:ビアホール
516:反射防止膜 518:レジスト層
520:配線溝 522:バリア層
524:Cu層 540:サイドウォールポリマー
542:サイドウォールポリマー 544:スラリー残
546:金属汚染物質 P1:第1の薬液
P2:第2の薬液 B:ベース液
Claims (28)
- 洗浄液を用いて半導体基板を枚葉洗浄する洗浄方法であって、
洗浄用のベース液を用意し、
半導体基板上にベース液を供給し、
第1のタイミングで第1の薬液をベース液に添加し、ベース液に第1の薬液が添加された第1の洗浄液を半導体基板上に供給し、
第2のタイミングで第1の薬液のベース液への添加を停止し、
第3のタイミングで第2の薬液をベース液に添加し、ベース液に第2の薬液が添加された第2の洗浄液を半導体基板上に供給し、
第4のタイミングで第2の薬液のベース液への添加を停止する、
ステップを含む洗浄方法。 - 第3のタイミングは、第2のタイミングよりも時間的に速い、請求項1に記載の洗浄方法。
- 第3のタイミングは、第2のタイミングから一定時間だけ離れている、請求項1に記載の洗浄方法。
- 第1と第2のタイミングの間に、第3と第4のタイミングが断続的に繰り返される、請求項1に記載の洗浄方法。
- 第1と第2のタイミングの期間と、第3と第4のタイミングの期間が交互に繰り返される、請求項1に記載の洗浄方法。
- 第4のタイミングは、第2のタイミングよりも時間的に速い、請求項2に記載の洗浄方法。
- 洗浄方法はさらに、第5のタイミングで第3の薬液をベース液に添加し、ベース液に第3の薬液が添加された第3の洗浄液を半導体基板上に供給し、第6のタイミングで第3の薬液のベース液への添加を停止する、ステップを含む請求項1に記載の洗浄方法。
- 洗浄方法はさらに、第7のタイミングで第4の薬液をベース液に添加し、ベース液に第4の薬液が添加された第4の洗浄液を半導体基板上に供給し、第8のタイミングで第4の薬液のベース液への添加を停止する、ステップを含む請求項7に記載の洗浄方法。
- ベース液は、溶存ガス濃度を制御した水、請求項1ないし8いずれか1つに記載の洗浄方法。
- ベース液は、二酸化炭素、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、およびアルゴンの中から選ばれた単一または複数のガスが大気圧での飽和濃度以下の一定濃度にて溶解している水である、請求項9に記載の洗浄方法。
- ベース液は、塩を含んだ水溶液である、請求項1ないし8いずれか1つに記載の洗浄方法。
- ベース液は、硫酸アンモニウム、塩酸アンモニウム、フッ化アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、硫酸テトラメチルアンモニウム、塩酸テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、硝酸テトラメチルアンモニウム、リン酸テトラメチルアンモニウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、フッ化カリウム、硝酸カリウムおよびリン酸カリウムの中から選ばれた単一または複数の塩を含む、請求項11に記載の洗浄方法。
- 第1、第2、第3または第4の薬液は、酸を主成分とする液、アルカリを主成分とする液、酸化性物質を主成分とする液、還元性物質を主成分とする液のいずれかである、請求項1ないし8いずれか1つに記載の洗浄方法。
- 前記酸を主成分とする液は、硫酸、塩酸、フッ酸、硝酸、またはリン酸のいずれかを含む水溶液である、請求項13に記載の洗浄方法。
- 前記アルカリを主成分とする液は、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、または水酸化カリウムのうちいずれかを含む水溶液である、請求項13に記載の洗浄方法。
- 前記酸化性物質を主成分とする液は、過酸化水素を含む水溶液である、請求項13に記載の洗浄方法。
- 前記還元性物質を主成分とする液は、ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、およびこれらの塩のいずれかを含む水溶液である、請求項13に記載の洗浄方法。
- 洗浄液を用いて半導体基板を枚葉洗浄する洗浄方法であって、
複数の洗浄レシピを用意し、
半導体基板への第1のプロセスが実行された後に、前記複数の洗浄レシピの中から選択された第1の洗浄レシピによって半導体基板を洗浄し、
第1の洗浄液で洗浄された半導体基板への第2のプロセスが実行された後に、前記複数の洗浄レシピの中から選択された第2の洗浄レシピによって半導体基板を洗浄するステップを含み、
前記第1および第2の洗浄レシピは、洗浄用のベース液に対して異なる薬液を添加することによって洗浄液を生成する、洗浄方法。 - 第1のプロセスは、半導体基板の表面の絶縁膜にビアホールまたはコンタクトホールをエッチングにより形成する工程または半導体基板の表面の金属材料をエッチングにより金属配線パターン形成する工程を含み、第2のプロセスは、半導体基板の表面の金属材料をエッチングにより金属配線パターン形成する工程または半導体基板の表面の絶縁膜にビアホールまたはコンタクトホールをエッチングにより形成する工程を含む、請求項18に記載の洗浄方法。
- 第1のプロセスは、半導体基板の表面の絶縁膜にビアホール、コンタクトホール、または配線溝をエッチングにより形成する工程または半導体基板の表面の金属材料を化学的機械研磨により研磨除去し埋め込み金属配線を形成する工程を含み、第2のプロセスは、導体基板の表面の金属材料を化学的機械研磨により研磨除去し埋め込み金属配線を形成する工程または半導体基板の表面の絶縁膜にビアホール、コンタクトホール、または配線溝をエッチングにより形成する工程を含む、請求項18記載の洗浄方法。
- エッチングによりビアホールまたはコンタクトホールが形成された後の第1または第2の洗浄レシピは、
半導体基板上にフッ素含有化合物を含むベース液を供給し、
第1のタイミングでアルカリ系薬液および還元性物質を含む薬液をベース液に添加し、当該添加により得られた第1の洗浄液を半導体基板上に供給し、
第2のタイミングでアルカリ系薬液および還元性物質を含む薬液の添加を停止し、
第3のタイミングでアルカリ系薬液をベース液に添加し、当該添加により得られた第2の洗浄液を半導体基板に供給し、
第4のタイミングでアルカリ系薬液の添加を停止し、
第5のタイミングで酸系薬液をベース液に添加し、当該添加により得られた第3の洗浄液を半導体基板上に供給し、
第6のタイミングで酸系薬液の添加を停止する、
請求項18または19に記載の洗浄方法。 - 金属配線パターンを形成された後の第1または第2の洗浄レシピは、
半導体基板上にフッ素含有化合物を含むベース液を供給し、
第1のタイミングで酸系薬液をベース液に添加し、当該添加により得られた第1の洗浄液を半導体基板上に供給し、
第2のタイミングで酸系薬液の添加を停止し、
第3のタイミングでアルカリ系薬液をベース液に添加し、当該添加により得られた第2の洗浄液を半導体基板に供給し、
第4のタイミングでアルカリ系薬液の添加を停止する、
請求項18または19に記載の洗浄方法。 - 洗浄液により半導体基板を洗浄する枚葉式洗浄装置であって、
半導体基板を回転可能に保持する保持手段と、
半導体基板上に洗浄液を供給する供給手段と、
洗浄用のベース液を貯蔵するベース液貯蔵手段と、
ベース液に添加される第1の薬液を貯蔵する第1の薬液貯蔵手段と、
ベース液に添加される第2の薬液を貯蔵する第2の薬液貯蔵手段と、
第1の薬液をベース液に添加して第1の洗浄液を生成し、または第2の薬液をベース液に添加して第2の洗浄液を生成し、第1または第2の洗浄液を前記供給手段から半導体基板上に供給させる洗浄液制御手段と、
を有する洗浄装置。 - 洗浄装置はさらに、第3の薬液および第4の薬液を貯蔵する第3および第4の薬液貯蔵手段を含み、前記洗浄液制御手段は、第3の薬液をベース液に添加して第3の洗浄液を生成し、または第4の薬液をベース液に添加して第4の洗浄液を生成する、請求項23に記載の洗浄装置。
- 洗浄液制御手段は、薬液を添加すべきタイミングとベース液に添加される薬液の量を制御する、請求項23または24に記載の洗浄装置。
- 洗浄装置はさらに、複数の洗浄レシピを記憶する記憶手段と、複数の洗浄レシピから所定の洗浄レシピを選択する選択手段とを含み、前記洗浄液制御手段は、選択された洗浄レシピに従い第1または第2の洗浄液を生成する、請求項23に記載の洗浄装置。
- 第1、第2、第3または第4の薬液は、酸を主成分とする液、アルカリを主成分とする液、酸化性物質を主成分とする液、還元性物質を主成分とする液のいずれかである、請求項23ないし26いずれか1つに記載の洗浄装置。
- 洗浄装置はさらに、前記洗浄液制御手段により生成された第1または第2の洗浄液を監視し、監視結果に基づき前記洗浄液制御手段による洗浄液の生成を停止させる監視手段を含む、請求項23ないし27いずれか1つに記載の洗浄装置。
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