JP2008532269A - 改良ウエハ洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】枚葉式ウエハ洗浄システムにおいて処理後の残留物を除去するための方法が提供されている。その方法は、基板の上に配置された近接ヘッドに、加熱された第１の流体を供給する動作から始まる。次に、第１の流体のメニスカスが、基板の表面と、近接ヘッドの対向する表面との間に生成される。基板は、近接ヘッドの下で直線的に移動される。また、枚葉式ウエハ洗浄システムも提供されている。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、半導体ウエハの洗浄および乾燥に関し、特に、エッチングまたはアッシング動作の後にウエハ表面から残留物をより効率的に除去する装置および技術に関する。

半導体チップの製造処理では、周知の通り、望ましくない残留物をウエハの表面に残す製造動作が実行された場合に、ウエハの洗浄および乾燥が必要になる。プラズマエッチング動作およびアッシング動作は、望ましくない残留物を基板の表面上に残す。例えば、デュアルダマシンの洗浄後には、有機残留物と無機残留物の両方が、これらの動作後の基板の表面上に残る。有機残留物は、フォトレジストの残留物、すなわち、エッチング処理中に形成される形状の側壁を保護するために反応物質によって意図的に生成されたものであり、無機残留物は、スパッタリング動作による残留物、すなわち、金属相互接続下層の酸化物である。望ましくない残留物および粒子は、除去されなければ、特に、ウエハ表面上の欠陥、および、メタライゼーション形状間の相互作用の不具合を引き起こしうる。一部の例では、かかる欠陥が、次に形成される金属相互接続層で、金属配線にボイドすなわち高抵抗部分を形成させたり、新しい金属層と以前の金属層との間の接触面にもボイドを形成させたりする場合があり、それによって、ウエハ上の素子が動作不能になる。したがって、動作不能な素子を有するウエハを廃棄するために掛かる無駄なコストを省くためには、望ましくない残留物を残す製造動作の後に、十分にウエハを洗浄することが必要である。

図１は、洗浄剤を供給するために噴射システムを用いる枚葉式ウエハ洗浄システムを示す簡単な説明図である。洗浄流体は、ノズル１４を通してウエハ１０上に分散される。通例、流体が噴射されている間、ウエハ１０は回転している。洗浄液が最初に広がった部分、すなわち、領域１２は、分布が不均一である。さらに、ウエハ１０の回転による遠心力のために、ウエハ中央部における流体の速度が小さいことから、ウエハの中央領域では、基板と流体との界面における流体の質量移動が小さい。しかしながら、ウエハ１０の周辺領域では、流体の速度が大きいことから、質量移動が大きい。さらに、洗浄の均一性を悪化させるのは、流体が基板にわたって均一に供給されるまでの供給初期の間には、ウエハ１０の表面に対する洗浄流体の滞留時間が、ウエハにわたって均一ではないことである。すなわち、洗浄流体が最初に供給されるウエハ１０の中央領域では、滞留時間が長く、周辺領域では、滞留時間が短い。したがって、基板が、供給される流体の活性、すなわち、滞留時間に敏感な場合には、滞留時間の長い領域は、残留物（すなわち、相互接続誘電材料）による層の損傷を受けやすくなることがあり、滞留時間の短い領域は、残留物を適切に洗浄されないことがある。

したがって、下層を損傷することなく、エッチング後の残留物に対して、一貫した洗浄を行うことを可能にする方法および装置が必要とされている。

概して、本発明は、これらの要求を満たすために、残留物が付着した層に悪影響を与えることなく、望ましくない残留物を基板の表面から除去できる洗浄・乾燥装置を提供する。本発明は、処理、装置、システム、デバイス、または、方法を含む種々の形態で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。

一実施形態では、枚葉式ウエハ洗浄システムにおいて処理後の残留物を除去するための方法が提供されている。その方法は、基板の上に配置された近接ヘッドに、第１の流体を供給する動作から始まる。次に、第１の流体のメニスカスが、基板の表面と、近接ヘッドの対向する表面との間に生成される。第１の流体は加熱され、基板は近接ヘッドの下で直線的に移動される。

別の実施形態では、枚葉式ウエハ洗浄システムにおいてエッチング後の残留物を除去するための方法が提供されている。その方法は、基板の上に配置された近接ヘッドに、流体を供給する動作から始まる。次に、流体のメニスカスが、基板の表面と、近接ヘッドの対向する表面との間に生成される。流体は加熱され、基板の表面上における流体について、３０秒未満のほぼ一定の滞留時間が維持される。

さらに別の実施形態では、枚葉式ウエハ洗浄システムが提供されている。洗浄システムは、流体源と、動作可能に流体源に接続された近接ヘッドとを備える。システムは、さらに、上に配置された基板を支持するよう構成された基板支持体を備える。基板支持体は、近接ヘッドの下で基板を移動させることにより、近接ヘッドおよび基板の互いに対向する表面の間で、流体のメニスカスを形成することが可能である。制御部が備えられている。制御部は、基板支持体と通信する。制御部は、基板支持体の移動によって、基板の表面上における流体のメニスカスの滞留時間を規定する。

本発明のその他の態様および利点については、本発明の原理を例示した添付図面に沿って行う以下の詳細な説明によって明らかになる。

処理残留物をウエハから効果的に洗浄する方法および装置のための発明が開示されている。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部もしくはすべてがなくとも実施可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の説明は省略した。

本発明は、いくつかの好ましい実施形態に沿って説明されているが、当業者であれば、様々な変更、追加、置き換え、および等価物を実現できることを理解されたい。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲内での変更、追加、置き換え、および等価物の全てを含むよう意図されている。

本明細書に記載されたシステムは、例示的なものであり、近接ヘッドがウエハに近接するように移動することを可能にする任意の他の適切な構成を用いてよいことを理解されたい。図示された実施形態では、近接ヘッドは、ウエハの中央部分からウエハの縁部まで直線的に移動できる。近接ヘッドが、ウエハの一方の縁部から直径方向の反対側に位置する縁部まで直線的に移動する他の実施形態を用いたり、放射状の移動、円状の移動、渦巻き状の移動、千鳥状の移動など、他の非直線的な移動を用いたりしてもよいことを理解されたい。移動は、ユーザが望む任意の適切な特定の移動形態を取ってもよい。さらに、一実施形態では、ウエハが回転されると同時に、近接ヘッドが直線的に移動されてよいため、近接ヘッドは、ウエハのすべての部分を処理することができる。また、ウエハが回転されず、近接ヘッドが、ウエハのすべての部分を処理できるようにウエハ全体にわたって移動するよう構成されている他の実施形態を用いてもよいことを理解されたい。あるいは、ウエハは、静止した近接ヘッドの下で移動してもよい。さらに、ここに記載する近接ヘッドおよびウエハ洗浄乾燥システムは、例えば、２００ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハ、フラットパネルなど、任意の形状およびサイズの基板を洗浄および乾燥するために用いてよい。ウエハ洗浄乾燥システムは、システムの構成に応じて、ウエハの洗浄と乾燥のいずれか一方もしくは両方に用いてよい。

図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１０８の直径にわたる水平構成の近接ヘッド１０６ａ−３を備えたウエハ洗浄乾燥システム１００−２を示す上面図である。この実施形態では、近接ヘッド１０６ａ−３は、ウエハ１０８の直径にわたる上側アーム１０４ａ−３によって保持される。近接ヘッド１０６ａ−３は、上側アーム１０４ａ−３の垂直移動によって洗浄／乾燥位置に移動されてよく、それにより、ウエハ１０８に近接する位置に配置されることができる。近接ヘッド１０６ａ−３がウエハ１０８の上面に近接すると、ウエハの上面のウエハ処理動作を実行することができる。

図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１０８の直径にわたる水平構成の近接ヘッド１０６ａ−３および１０６ｂ−３を備えたウエハ洗浄乾燥システム１００−２を示す側面図である。この実施形態では、近接ヘッド１０６ａ−３および近接ヘッド１０６ｂ−３は両方とも、ウエハ１０８の直径にわたる長さを有する。ここで、ウエハ１０８が回転されている間に、近接ヘッド１０６ａ−３および１０６ｂ−３は、それぞれ、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０６ｂ−３によってウエハ表面１０８ａおよび１０８ｂに近接するよう移動される。近接ヘッド１０６ａ−３および１０６ｂ−３は、ウエハ１０８全体にわたる長さを有するため、ウエハ１０８の洗浄／乾燥に必要な回転は、半回転だけである。

図２Ｃは、本発明の一実施形態に従って、水平構成の近接ヘッド１０６ａ−３および１０６ｂ−３を備え、ウエハ１０８を洗浄および／または乾燥するよう構成されたウエハ洗浄乾燥システム１００−３を示す上面図である。この実施形態では、ウエハ１０８は、例えば、エッジグリップ、エッジ取り付け部を備えたフィンガなど、任意の適切な種類のウエハ保持装置によって、静止した状態で保持されてよい。近接ヘッドキャリアアセンブリ１０４’’’は、ウエハ１０８の一方の縁部から、ウエハの直径に沿って、ウエハ直径全体を通過した後のウエハの反対側の縁部まで、移動可能なように構成されている。このように、近接ヘッド１０６ａ−３および／または近接ヘッド１０６ｂ−３（図２Ｄを参照して以下で説明する）は、一方の縁部から反対側の縁部に向かってウエハ１０８の直径に沿った軌道をたどって、ウエハを横切って移動してよい。近接ヘッド１０６ａ−３および／または１０６ｂ−３は、ウエハ１０８の一方の縁部から直径方向の反対側に位置する他方の縁部への移動を可能にする任意の適切な方法で移動されてよいことを理解されたい。一実施形態では、近接ヘッド１０６ａ−３および／または近接ヘッド１０６ｂ−３は、方向１２１（例えば、図２Ｃの上から下または下から上の方向）に移動してよい。したがって、ウエハ１０８は、回転も移動もせずに静止したままでよく、近接ヘッド１０６ａ−３および／または１０６ｂ−３は、ウエハに近接するように移動して、ウエハ１０８を１回通過することにより、ウエハの上面および／または下面を洗浄／乾燥することができる。あるいは、ウエハ１０８が矢印１２１の方向に移動する間、近接ヘッド１０６ａ−３および１０６ｂ−３が静止している構成であってもよい。この場合には、近接ヘッドの下で基板を移動させる駆動システムに、基板支持体（例えば、エッジグリップ、エッジ取り付け部を備えたフィンガなど）が結合される。

図２Ｄは、本発明の一実施形態に従って、水平構成の近接ヘッド１０６ａ−３および１０６ｂ−３を備え、ウエハ１０８を洗浄および／または乾燥するよう構成されたウエハ洗浄乾燥システム１００−３を示す側面図である。この実施形態では、近接ヘッド１０６ａ−３は、水平に配置されたウエハ１０８と共に水平に配置されている。ウエハ１０８の少なくとも直径にわたる近接ヘッド１０６ａ−３および近接ヘッド１０６ｂ−３を用いれば、図２Ｃを参照して説明したように近接ヘッド１０６ａ−３および１０６ｂ−３を方向１２１に移動させることにより、１回の通過でウエハを洗浄および／または乾燥することができる。もちろん、近接ヘッド１０６ａ−３および１０６ｂ−３が静止したままで、ウエハ１０８が近接ヘッドの下または間を移動する構成であってもよい。

図３は、本発明の一実施形態に従って、近接ヘッド１０６ａによって実行可能なウエハ洗浄乾燥処理を示す図である。図３は、上面１０８ａが洗浄されている様子を示すが、ウエハ乾燥処理は、ウエハ１０８の下面１０８ｂに対しても、ほぼ同じように実現できることを理解されたい。一実施形態では、ソース流入口３０２を用いて、ウエハ１０８の上面１０８ａにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を供給してよく、ソース流入口３０６を用いて、ウエハ１０８の上面１０８ａに洗浄剤または脱イオン水（ＤＩＷ）を供給してよい。さらに、ソース流出口３０４を用いて、ウエハ表面に近接する領域に真空を作用させ、上面１０８ａの上または近傍に存在しうる流体または蒸気を除去してよい。少なくとも１つのソース流入口３０２が、少なくとも１つのソース流出口３０４に隣接し、そのソース流出口３０４が、少なくとも１つのソース流入口３０６に隣接する組み合わせが少なくとも１つ存在する限りは、任意の適切な組み合わせのソース流入口およびソース流出口を用いてよいことを理解されたい。ＩＰＡは、例えば、窒素（Ｎ₂）ガスなどの非反応性ガスを用いて蒸気の形態でＩＰＡを導入するＩＰＡ蒸気など、任意の適切な形態を取ってよい。本明細書ではＤＩＷが用いられているが、例えば、他の方法で精製された水、洗浄流体など、ウエハ処理を実現または強化できるものであれば、任意の適切な流体を用いてよいことを理解されたい。一実施形態では、ＩＰＡの流入３１０がソース流入口３０２を通して提供され、真空３１２がソース流出口３０４を通して作用されてよく、洗浄剤／ＤＩＷの流入３１４がソース流入口３０６を通して提供されてよい。したがって、流体の膜がウエハ１０８上に存在する場合に、ＩＰＡの流入３１０によって第１の流体圧力をウエハ表面に作用させると共に、洗浄剤／ＤＩＷの流入３１４によって第２の流体圧力をウエハ表面に作用させつつ、ウエハ表面上の洗浄剤／ＤＩＷ、ＩＰＡ、および、流体の膜を除去するために、真空３１２によって第３の流体圧力を作用させてよい。

したがって、一実施形態では、流入３１４および流入３１０がウエハ表面に供給されると、ウエハ表面上のすべての流体／残留物が、ＤＩＷの流入３１４と混合される。この時、ウエハ表面に供給される流入３１４は、流入３１０と衝突する。ＩＰＡは、流入３１４と共に界面１１８（ＩＰＡ／ＤＩＷ界面１１８としても知られる）を形成し、真空３１２と共に、ウエハ１０８の表面から３１４とその他すべての流体／残留物とを除去する助けとなる。一実施形態では、ＩＰＡ／ＤＩＷ界面１１８は、洗浄剤／ＤＩＷの張力面を減少させる。動作中、洗浄剤／ＤＩＷは、ウエハ表面に供給されると、ほとんど即座に、ソース流出口３０４が提供する真空によって、ウエハ表面上の流体と共に除去される。ウエハ表面に供給されて、一瞬の間、ウエハ表面上の任意の流体と共に近接ヘッドとウエハ表面との間の領域に存在する洗浄剤／ＤＩＷは、ＩＰＡ／ＤＩＷ界面１１８を境界とするメニスカス１１６を形成する。したがって、メニスカス１１６は、表面に供給された後にウエハ表面上の任意の流体とほぼ同時に除去される流体の一定の流れである。ＩＰＡを下向きに射出する際の圧力（ＩＰＡの流量によって引き起こされる）も、メニスカス１１６を封じ込める助けとなる。

ＩＰＡを含むＮ₂搬送ガスの流量は、近接ヘッドとウエハ表面との間の領域から、流体／残留物を近接ヘッドから排出するためのソース流出口３０４（吸引口）へと、水の流れを移送すなわち押す助けとなる。なお、水の流れを押すことは、処理の要件ではないが、メニスカスの境界の制御を最適化するために利用可能である。したがって、ＩＰＡおよび洗浄剤／ＤＩＷがソース流出口３０４に引き込まれると、流体と共に気体（例えば、空気）がソース流出口３０４に引き込まれるため、ＩＰＡ／ＤＩＷ界面１１８を形成する境界は、連続的な境界ではなくなる。一実施形態では、ソース流出口３０４による真空が、ウエハ表面上のＤＩＷ、ＩＰＡ、および、流体を引き込む際に、ソース流出口３０４への流れが不連続になる。この流れの不連続性は、流体と気体とを組み合わせたものに真空を作用させた時に、流体および気体がストローを通して引き上げられる様子に類似している。したがって、近接ヘッド１０６ａが移動すると、近接ヘッドと共にメニスカスも移動し、メニスカスによって以前に占められていた領域は、ＩＰＡ／ＤＩＷ界面１１８の移動の結果として乾燥される。装置の構成や、メニスカスの所望のサイズおよび形状に応じて、任意の適切な数のソース流入口３０２、ソース流出口３０４、および、ソース流入口３０６を用いてよいことを理解されたい。別の実施形態では、液体の流量および真空の流量は、真空流出口への液体の流れ全体が連続的になるよう設定されるため、気体が真空流出口に流れ込まない。

メニスカス１１６を維持できる限りは、任意の適切な流量をＮ₂／ＩＰＡ、ＤＩＷ、および、真空に対して用いてよいことを理解されたい。一実施形態では、１組のソース流入口３０６を通る洗浄剤／ＤＩＷの流量は、毎分約２５ｍｌから毎分約３，０００ｍｌの間である。好ましい実施形態では、１組のソース流入口３０６を通る洗浄剤／ＤＩＷの流量は、毎分約４０ｍｌである。流体の流量は、近接ヘッドのサイズに応じて変化してよいことを理解されたい。一実施形態では、大きいヘッドは、小さい近接ヘッドよりも流体の流量が大きくてよい。これは、一実施形態において、より大きな近接ヘッドは、より多くのソース流入口３０２および３０６とソース流出口３０４とを有するからである。

一実施形態では、１組のソース流入口３０２を通るＮ₂／ＩＰＡ蒸気の流量は、約１標準立方フィート毎時（ＳＣＦＨ）から約１００ＳＣＦＨの間である。好ましい実施形態では、ＩＰＡの流量は、約５から５０ＳＣＦＨの間である。別の実施形態では、１組のソース流出口３０４を通る真空の流量は、約１０標準立方フィート毎時（ＳＣＦＨ）から約１２５０ＳＣＦＨの間である。好ましい実施形態では、１組のソース流出口３０４を通る真空の流量は、約３５０ＳＣＦＨである。代表的な実施形態では、Ｎ₂／ＩＰＡ、ＤＩＷ、および、真空の流量を測定するために、流量計を用いてよい。本明細書に記載の実施形態で用いられる洗浄剤は、コネチカット州ダンベリーのＡＴＭＩ社から入手可能なものなど、任意の適切な市販の枚様式ウエハ洗浄用の洗浄剤を含む。

図４Ａは、本発明の一実施形態に従って、近接ヘッド１０６の一部を示す上面図である。一実施形態の上面図には、左から右に向かって、１組のソース流入口３０２、１組のソース流出口３０４、１組のソース流入口３０６、１組のソース流出口３０４、および、１組のソース流入口３０２が図示されている。したがって、Ｎ₂／ＩＰＡおよび洗浄剤／ＤＩＷが、近接ヘッド１０６とウエハ１０８との間の領域に導入されると、真空が、ウエハ１０８に存在しうる任意の流体の膜と共にＮ₂／ＩＰＡおよび洗浄剤／ＤＩＷを除去する。本明細書に記載されたソース流入口３０２と、ソース流入口３０６と、ソース流出口３０４とは、例えば、円形の開口部、三角形の開口部、正方形の開口部など、任意の適切な種類の形状であってよい。一実施形態では、ソース流入口３０２および３０６と、ソース流出口３０４とは、円形の開口部を有する。

図４Ｂは、本発明の一実施形態に従って、傾斜したソース流入口３０２’を備える近接ヘッド１０６が乾燥動作を実行する様子を示す。本明細書に記載されたソース流入口３０２’および３０６、ソース流出口３０４は、ウエハ洗浄および／または乾燥処理を最適化するために任意の適切な方法で傾斜されてよいことを理解されたい。一実施形態では、ウエハ１０８上にＩＰＡ蒸気を導入する傾斜ソース流入口３０２’は、ソース流入口３０６に向かって傾けられており、それによって、ＩＰＡ蒸気の流れは、メニスカス１１６を封じ込めるように方向付けられる。上述の実施形態では真空に言及されているが、真空の利用は任意であることを理解されたい。

図５Ａは、本発明の一実施形態に従って、複数のプロセスウィンドウを備えた近接ヘッド１０６−６を示す。近接ヘッド１０６−６は、２つのプロセスウィンドウ５３８−１および５３８−２を備える。一実施形態では、プロセスウィンドウ５３８−２は、ＤＩＷの代わりに、枚様式ウエハ洗浄動作に適した洗浄流体を用いて、ウエハを洗浄してよい。プロセスウィンドウ５３８−２は、任意の適切な種類の洗浄流体をウエハに供給できる任意の適切な構成のソース流入口および流出口を用いてよい。一実施形態では、プロセスウィンドウ５３８−２は、洗浄流体を供給できるソース流入口のみを備えてもよい。別の実施形態では、プロセスウィンドウ５３８−２は、本明細書に記載する他の構成および機能のソース流入口および流出口を備えてもよい。

次いで、プロセスウィンドウ５３８−１は、ウエハを乾燥してよい。プロセスウィンドウ５３８−１は、本明細書に記載するウエハ表面を乾燥するための構成および機能に適合する任意の適切な構成のソース流入口および流出口を用いてよい。したがって、複数のプロセスウィンドウを用いることにより、洗浄および乾燥などの複数の機能を、１つの近接ヘッドによって実行することができる。さらに別の実施形態では、１つの近接ヘッドに複数のプロセスウィンドウを配置する代わりに、複数の近接ヘッドを用いて、ウエハを処理してもよい。その場合には、例えば、本明細書に記載の装置および方法に従って、１つの近接ヘッドがウエハを洗浄し、他の近接ヘッドがウエハを乾燥してよい。

図５Ｂは、本発明の一実施形態に従って、３つのプロセスウィンドウを備えた複数プロセスウィンドウの近接ヘッド１０６−７を示す。近接ヘッド１０６−７は、近接ヘッド１０６−７によって実現したい処理の数および種類に応じて、任意の適切な数のプロセスウィンドウを備えてよいことを理解されたい。一実施形態では、近接ヘッド１０６−７は、プロセスウィンドウ５３８−１、５３８−２、および、５３８−３を備える。一実施形態では、プロセスウィンドウ５３８−１、５３８−２、および、５３８−３は、それぞれ、洗浄剤１、洗浄剤２、および、リンス／乾燥処理、のためのプロセスウィンドウである。一実施形態では、プロセスウィンドウ５３８−１は、ＤＩＷからなるメニスカスを形成して、ウエハ表面をリンスしてよい。プロセスウィンドウ５３８−２は、洗浄流体メニスカスを生成して、ウエハ表面を洗浄してよい。プロセスウィンドウ５３８−１および５３８−２は、ウエハ表面に流体を供給するためのソース流入口３０６を少なくとも１つ備える。一実施形態では、プロセスウィンドウ５３８−１および５３８−２は、制御可能な安定した流体メニスカスを生成するためのソース流入口３０２およびソース流出口３０４を必要に応じて備えてもよい。プロセスウィンドウ５３８−３は、流体メニスカス１１６を生成して、ウエハ表面を乾燥してよい。その流体メニスカスはＤＩＷからなるため、プロセスウィンドウ５３８−３は、ウエハ表面のリンスおよび乾燥の両方を実行することを理解されたい。したがって、近接ヘッド１０６−７には、異なる種類のプロセスウィンドウが備えられてよい。図５Ａを参照して上述したように、１つの近接ヘッドに複数のプロセスウィンドウを備える代わりに、複数の近接ヘッドを用いてよく、その場合、１または複数の近接ヘッドを、洗浄、リンス、乾燥など、異なる目的に用いてよい。

図６は、本発明の一実施形態に従って、枚様式ウエハ洗浄システムを示す簡略な説明図である。チャンバ６００内には、基板支持体６０８によって支持されたウエハ１０８と、近接ヘッド１０６とが備えられている。基板支持体６０８は、近接ヘッド１０６の下でウエハ１０８を移動させるために用いられる。図６は、チャンバ６００の上面を示しているため、基板支持体６０８は、ウエハ１０８に隠れている。一実施形態では、基板支持体６０８は、別の種類の駆動部、例えば、縁部に沿ってウエハを支持し、近接ヘッド１０６の下でウエハを移動させる駆動部であってもよい。任意の適切な駆動機構を用いて、近接ヘッド１０６の下で基板支持体６０８およびウエハ１０８を移動させてよいことを理解されたい。あるいは、ウエハ１０８が静止した状態で、近接ヘッド１０６が、ウエハ表面を横切って移動してもよい。システムは、さらに、制御部６０２と、流体源６０４と、ポンプ６０６とを備える。制御部６０２は、ポンプ６０６、および、基板支持体６０８用の駆動機構と通信する。一実施形態では、近接ヘッド１０６の下でウエハ１０８が移動される線速度は、毎秒約１．０ｍｍから毎秒約１０ｍｍの間である。この速度範囲では、２００秒未満で１枚の２００ｍｍウエハを洗浄可能であり、一実施形態では、２０秒未満で洗浄可能であるウエハ１０８が静止した状態で近接ヘッド１０６が移動する場合には、制御部６０２は、近接ヘッドと通信して移動を制御することを理解されたい。

また、図６によると、近接ヘッド１０６もしくは流体源容器６０４内に配置された加熱素子によって流体源を加熱して、洗浄剤の温度を上昇させてよい。温度が高いと、洗浄剤は、より効果的に、エッチング後の膜をウエハ１０８の表面から除去できるようになる。近接ヘッド１０６上でウエハが移動する速度を制御することにより、ウエハが洗浄剤にさらされる滞留時間を制御できる。ウエハ１０８の表面に対するエッチング後の動作による残留物は、洗浄剤の温度に敏感であると共に、洗浄剤と接触する滞留時間に対してはそれ程敏感ではない場合があるが、残留物が付着した層（例えば、誘電体膜）は、洗浄剤と接触する滞留時間に対して、より敏感である場合があることを理解されたい。したがって、上述のシステムによれば、誘電体層を損傷することなく、残留物を除去できるように、洗浄剤の滞留時間および温度の両方を制御および最適化することができる。図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明した複数のウィンドウに対して、複数の流体源を用いてよいことは、当業者にとって明らかである。

図７は、本発明の一実施形態に従って、単一のウエハ表面の洗浄を示す簡略な断面図である。近接ヘッド１０６は、ウエハ１０８の上に配置されている。ウエハ１０８は、基板層６１８と、低誘電率の誘電体層６１６と、銅層６２０と、低誘電率の誘電体層６１０とを備える。層６１４は、エッチングまたはアッシング動作の後に残されたエッチング後またはアッシング後残留物である。ウエハ１０８は、矢印６２４によって示される方向に駆動されている。ここで、ウエハは、図６に示した基板支持体によって駆動される。メニスカス１１６は、近接ヘッド１０６の下面とウエハ１０８の上面との間に配置されている。メニスカス１１６を形成する洗浄剤は、ウエハ１０８の上面から残留物層６１４を除去するよう構成されている。上述のように、近接ヘッド１０６の下でウエハ１０８が駆動される速度と、メニスカス６１２内の洗浄流体の温度とが制御される。誘電体層６１０内のパターン形状は、本明細書に記載した実施形態によって洗浄されることを理解されたい。

図８は、本発明の一実施形態に従って、単一のウエハ表面の洗浄を行うために利用可能な近接ヘッドを示す簡略な断面図である。近接ヘッド１０６は、図５Ａに示した洗浄部およびリンス／乾燥部など、２つの部分を備えてよい。洗浄部６２６は、図７に示したように、洗浄剤のメニスカスを提供して、基板の表面から残留物を除去する。リンス部６２２は、洗浄部６２６が残したすべての洗浄剤の除去を行う。洗浄部６２６の後縁とリンス部６２２の前縁とによって規定されるギャップ６２８は、洗浄されているウエハに対する滞留時間をさらに制御するために調節されてよい。したがって、滞留時間は、ウエハが移動する線速度と、ギャップ６２８の寸法とによって制御されてよい。

図９は、本発明の一実施形態に従って、枚葉式ウエハ洗浄システムにおいて処理後の残留物を除去するための方法の動作を示すフローチャートである。その方法は、基板の上に配置された近接ヘッドに、流体を供給する動作６４０から始まる。図５Ａおよび図５Ｂに示したように、近接ヘッドが洗浄部とリンス／乾燥部とを備える場合には、２以上の流体を近接ヘッドに供給してよいことを理解されたい。近接ヘッドの構造は、上述の通りであってよい。さらに、流体は、近接ヘッドにポンプで送られてよい。一実施形態では、流体の流量は、毎分約４０ミリリットルである。次いで、その方法は、流体が加熱される動作６４２に進む。流体は、一実施形態において、近接ヘッド内に配置された加熱素子によって加熱されてよい。あるいは、流体を収容する容器が、流体の加熱を実行してもよい。すなわち、流体は、近接ヘッドによって加熱されてもよいし、近接ヘッドに送られる前に加熱されてもよい。一実施形態において、流体は、約２０℃から８０℃の間の温度に加熱される。次いで、その方法は、基板の表面と、近接ヘッドの印象的な表面との間に、流体のメニスカスが生成される動作６４４に進む。図７を参照して上述したように、メニスカスは、エッチング後の残留物をウエハの表面から除去するために用いられる。代表的な洗浄剤は、非水系溶媒、準水系ベースの薬剤、および、水系ベースの薬剤を含む。一実施形態において、洗浄剤は、エッチング後の残留物を除去する助けとなるキレート剤を含む。

次に、図９の方法は、基板の表面上の流体について、ほぼ一定の滞留時間が維持される動作６４６に進む。一定の滞留時間を維持するために、近接ヘッドの下でのウエハの移動速度が、一定に維持される。一実施形態では、ウエハは、回転されず、近接ヘッドの下で直線的に移動されるだけである。別の実施形態では、近接ヘッドが、ウエハに対して移動してよいことを理解されたい。すなわち、ウエハが静止した状態で、近接ヘッドが、一定の速度でウエハの上面の上を移動する。滞留時間は、さらに、図８を参照して上述したギャップの幅によって制御されてよい。

上述の実施形態では、洗浄剤は、化学的活性と共に滞留時間を最適化することにより、残留物と、残留物が付着した層との間の選択性について最適化される。その滞留時間は、残留物の除去率を最大化しつつ、残留物が付着した層（例えば、低誘電体膜）への損傷を最小化する。したがって、上述のように、滞留時間は、近接ヘッドの下でのウエハの移動速度と、近接ヘッドが用いるメニスカスの幅とによって制御されてよい。近接ヘッドへの洗浄剤の流量は、質量の移動を制御する。一実施形態では、滞留時間は、３０秒未満であり、近接ヘッドに供給される流量は、毎分４０ミリリットル未満である。かかる流量を近接ヘッドに対して供給するために、任意の適切なポンプ（例えば、シリンジポンプ）を用いてよいことを理解されたい。さらに、滞留時間は、洗浄剤の活性に基づいて調節されてもよい。例えば、本明細書に記載した実施形態は、ほんの一瞬の滞留時間を実現可能にする。これらの実施形態は、さらに、高価な洗浄剤を低流量で利用することで、コストを低減し、リサイクルの必要性をなくすことができる。

本発明は、いくつかの好ましい実施形態に沿って説明されているが、当業者が、明細書および図面から、様々な変更、追加、置き換え、および、等価物を実現することは明らかである。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲内での変更、追加、置き換え、および、等価物の全てを含むよう意図されている。

回転式スピン・リンス・乾燥（ＳＲＤ）の洗浄および乾燥処理中のウエハ上での洗浄流体の動きを示す図。 本発明の一実施形態に従って、ウエハ１０８の直径にわたる水平構成の近接ヘッドを備えたウエハ洗浄乾燥システムを示す上面図。 本発明の一実施形態に従って、ウエハの直径にわたる水平構成の近接ヘッドを備えたウエハ洗浄乾燥システムを示す側面図。 本発明の一実施形態に従って、ウエハを洗浄および／または乾燥するよう構成された水平構成の近接ヘッドを備えたウエハ洗浄乾燥システムを示す上面図。 本発明の一実施形態に従って、ウエハを洗浄および／または乾燥するよう構成された水平構成の近接ヘッドを備えたウエハ洗浄乾燥システムを示す側面図。 本発明の一実施形態に従って、近接ヘッドによって実行可能なウエハ洗浄乾燥処理を示す図。 本発明の一実施形態に従って、近接ヘッドの一部を示す上面図。 本発明の一実施形態に従って、傾斜したソース流入口を備える近接ヘッドが乾燥動作を実行する様子を示す図。 本発明の一実施形態に従って、複数のプロセスウィンドウを備えた近接ヘッドを示す図。 本発明の一実施形態に従って、３つのプロセスウィンドウを備えた近接ヘッドを示す図。 本発明の一実施形態に従って、枚様式ウエハ洗浄システムを示す簡略な説明図。 本発明の一実施形態に従って、単一のウエハ表面の洗浄を示す簡略な断面図。 本発明の一実施形態に従って、単一のウエハ表面の洗浄を行うために利用可能な近接ヘッドを示す簡略な断面図。 本発明の一実施形態に従って、枚葉式ウエハ洗浄システムにおいて処理後の残留物を除去するための方法の動作を示すフローチャート。

Claims (20)

1. 枚葉式ウエハ洗浄システムにおいて処理後の残留物を除去するための方法であって、
   基板の上に配置された近接ヘッドに第１の流体を供給し、
   前記第１の流体を加熱し、
   前記基板の表面と、前記近接ヘッドの対向する表面との間に、前記第１の流体のメニスカスを生成し、
   前記近接ヘッドの下で前記基板を直線的に移動させることを備える、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、さらに、
   前記第１の流体の前記メニスカスが、３０秒未満の間、前記基板の前記表面に接触するように、前記基板の前記移動を制御することを備える、方法。
3. 請求項１に記載の方法において、さらに、
   前記第１の流体の前記メニスカスが、２秒未満の間、前記基板の前記表面に接触するように、前記基板の前記移動を制御することを備える、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記第１の流体は、約２０℃ないし約８０℃に加熱される、方法。
5. 請求項１に記載の方法において、さらに、
   前記近接ヘッドに第２の流体を供給することを備え、前記第２の流体は、前記第１の流体の供給領域の後方に位置する前記基板の領域に供給される、方法。
6. 請求項５に記載の方法において、前記供給領域の前縁と前記第２の流体の領域の前縁との間のギャップが、前記基板の前記表面に対する前記第１の流体の滞留時間を規定する、方法。
7. 請求項１に記載の方法において、さらに、
   前記基板の前記表面上における前記第１の流体について、ほぼ一定の滞留時間を維持することを備える、方法。
8. 請求項１に記載の方法において、前記基板は、毎秒約０．５ミリメートルから毎秒約１０ミリメートルの間の線速度で移動する、方法。
9. 枚葉式ウエハ洗浄システムにおいてエッチング後の残留物を除去するための方法であって、
   基板の上に配置された近接ヘッドに流体を供給し、
   前記流体を加熱し、
   前記基板の表面と、前記近接ヘッドの対向する表面との間に、前記流体のメニスカスを生成し、
   前記基板の前記表面上に前記流体を、３０秒未満のほぼ一定の滞留時間維持することを備える、方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記流体の加熱は、
    前記流体の温度を３５℃よりも高い温度に上昇させることにより実現される方法。
11. 請求項９に記載の方法において、前記基板の前記表面上における前記流体についての３０秒未満のほぼ一定の滞留時間の維持は、
    前記メニスカスの幅を調節することにより、前記滞留時間を調節することを含む方法。
12. 請求項９に記載の方法において、基板の上に配置された近接ヘッドに対する流体の供給は、
    毎分約４０ミリリットル未満の流量で、前記近接ヘッドに前記流体を流すことを含む、方法。
13. 請求項９に記載の方法において、さらに、
    前記滞留時間の間に、無機残留物および有機残留物の両方を前記基板の前記表面から除去することを備える、方法。
14. 請求項９に記載の方法において、さらに、
    前記基板の前記表面を横切って半径方向に移動されると同時に、前記基板を回転させることを備える、方法。
15. 枚葉式ウエハ洗浄システムであって、
    流体源と、
    動作可能に前記流体源に接続された近接ヘッドと、
    その上に配置された基板を支持するよう構成された基板支持体であって、前記近接ヘッドの下で移動することにより、前記近接ヘッドおよび前記基板の互いに対向する表面の間で、前記流体源からの流体のメニスカスを形成することが可能である基板支持体と、
    前記基板支持体と通信し、前記基板支持体の移動によって、前記基板の前記表面上における前記流体の前記メニスカスの滞留時間を規定する制御部と、を備える、システム。
16. 請求項１５に記載のシステムにおいて、さらに、
    前記流体源から前記近接ヘッドに流体を送るためのポンプを備える、システム。
17. 請求項１５に記載のシステムにおいて、前記近接ヘッドは、前記流体の温度を約２０℃ないし約８０℃に上昇させるよう構成された加熱素子を備える、システム。
18. 請求項１６に記載のシステムにおいて、前記制御部は、前記近接ヘッドへの前記流体の流量を操作することにより、前記流体の前記メニスカスの質量移動特性を調節する、システム。
19. 請求項１５に記載のシステムにおいて、前記滞留時間は、３０秒未満である、システム。
20. 請求項１５に記載のシステムにおいて、前記基板支持体の前記移動は、毎秒約０．５ミリメートルから１０ミリメートルの間の線速度に制御される、システム。

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