JPH07273078A - ウエハの洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウエハの洗浄装置の小規模化および処理液の使
用量を低減させるものである。 【構成】ウエハ１を洗浄する洗浄室１２と、この洗浄室
１２内のウエハ１に気化状態の剥離液を供給可能な処理
液供給装置２１と、気化状態のリンス液を供給可能な処
理液供給装置３１と、水蒸気を供給可能な水蒸気供給装
置４１と、ウエハ１に噴き付けるようにクリーニングガ
スを供給するクリーニングガス供給部５１とを備えて洗
浄装置１０を構成する。そして処理液供給装置２１，３
１および４１が気化状態の剥離液２６，リンス液３６，
水蒸気４６をこの順番で処理室１２に供給する。最後
に、クリーニングガスを噴き付けて、ウエハ１上に残っ
た反応生成物の残渣を吹き飛ばす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ上の金属膜を選
択的にエッチングする際に発生する反応生成物を除去す
るウエハの洗浄方法および洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハ（半導体基板）上に所望の配線パ
ターンを形成する場合、一般的には次のような処理が行
われている。すなわち、ウエハ上に形成した層間絶縁膜
上に、配線材料である金属膜を形成し、次に、前記金属
膜上にフォトレジスト膜を堆積し、このフォトレジスト
膜に選択露光・現像を行ってレジストパターンを形成
し、その状態でエッチングを行って、配線パターンを形
成する。

【０００３】この配線形成工程では、前記フォトレジス
トパターンをマスクとして金属膜をエッチングする際
に、フォトレジストパターンの側壁および配線の側壁
に、反応生成物が生じる。この反応生成物は、前記エッ
チング時に、フォトレジストパターンや配線の側壁を保
護するため、高精度な異方性エッチングが行われるとい
う利点がある。

【０００４】しかしながら、前記反応生成物は、前記エ
ッチング工程後に行われるアッシングで除去することが
できず、前記フォトレジストパターンを除去した後に、
配線上やその側壁に残渣として残るという欠点がある。
そして、この反応生成物が大量に残ると、後の工程で前
記配線上に形成する層間絶縁膜の形状に悪影響を及ぼす
という問題がある。

【０００５】そこで、一般的には、前記アッシング後の
ウエハを、たとえば、１００°Ｃのアミン系剥離液に１
０分間浸漬し、次いで、これを室温のＩＰＡ（イソプロ
ピルアルコール）等のリンス液に５分間浸漬してＩＰＡ
置換等の中和処理を行った後５分間の水洗を行う、いわ
ゆる『ウエットプロセス』を行うことで、前記反応生成
物の除去を行っている。

【０００６】ここで、前記ＩＰＡ置換を行う理由は、以
下の通りである。すなわち、前記ウエハをアミン系剥離
液に浸漬した後、これに連続して水洗を行うと、このア
ミン系剥離液と水とが反応を起こし、配線の側壁や上面
が腐食されて削れてしまう。従って、寸法精度に優れた
配線を形成することができないという問題が生じる。こ
の配線の側壁が腐食されることを防止するためには、前
記アミン系剥離液と水とを直接接触させないようにする
必要があるので、ウエハを水洗いする前にＩＰＡ置換を
行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の
『ウエットプロセス』においては、アミン系剥離液、リ
ンス液、水という３種類の液体それぞれに順番に浸漬す
る必要があるため、各処理毎に洗浄槍を個別に設ける必
要がある。したがって、洗浄槍全体が大型になり、その
設置に大きなスペースを要すると共に、ウエハを各洗浄
槍に移し換える手間がかかる分、洗浄処理全体の処理時
間が長くなるという問題がある。

【０００８】また、前記各洗浄槍にウエハを充分に浸漬
させるには、大量のアミン系剥離液、リンス液、水が必
要であり、１つのウエハの洗浄処理単位のコストが大き
いという欠点がある。このため、上記アミン系剥離液、
リンス液、水の有効利用のため、これら処理液を１回の
ウエハ浸漬で交換せずに複数回のウエットプロセスに使
用することになるが、これでは、上記処理液を変えた直
後に浸漬して洗浄されたウエハと、数回の使用後の処理
液に浸漬して洗浄されたウエハでは、反応生成物の除去
効果が一定しないため、製品間のバラツキが大きくなる
という不具合が生じる。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、洗浄装置設置の小型
化が図られると共に、反応生成物除去のためのアミン系
剥離液、リンス液、水の使用量を低減し、しかも常に反
応生成物の除去効果を一定にすることが可能なウエハの
洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を解決するため
に、請求項１記載の発明では、ウエハ上に形成した金属
膜を選択的にエッチングした後に行うウエハの洗浄方法
であって、前記ウエハを洗浄室内に載置し、その洗浄室
内に気化状態の剥離液と気化状態のリンス液と水蒸気と
をこの順番で供給することを特徴とする。

【００１１】さらに、請求項２記載の発明では、前記水
蒸気を供給した後で、前記ウエハの表面に噴き付けられ
るように前記洗浄室内に不活性ガスを供給することを特
徴とする。そして、請求項３記載の発明では、前記剥離
液がアミン系の溶液であることを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明では、洗浄室と、この
洗浄室内に配設されたウエハ載置台と、を備えたウエハ
の洗浄装置において、前記洗浄室内に気化状態の剥離液
を供給可能な剥離液供給手段と、前記洗浄室内に気化状
態のリンス液を供給可能なリンス液供給手段と、前記洗
浄室内に水蒸気を供給可能な水蒸気供給手段と、を設け
たことを特徴とする。

【００１３】さらに、請求項５記載の発明では、前記ウ
エハ載置台上に載置された前記ウエハ表面に不活性ガス
を噴き付ける不活性ガス噴出手段を設けたことを特徴と
する。そして、請求項６記載の発明では、前記剥離液が
アミン系の溶液であることを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明によれば、金属膜を選択的
にエッチングする際に反応生成物が生じたウエハが洗浄
室内に載置され、その洗浄室内に剥離液とリンス液と水
とがこの順序で供給される。すると最初に供給される剥
離液によって反応生成物が剥離され、次に供給されるリ
ンス液によって剥離液の置換を行い、最後に供給される
水によってウエハ上のリンス液が除去される。そして、
ウエハを浸漬して洗浄を行うのではなく、気化状態の剥
離液と気化状態のリンス液と水蒸気とを洗浄室に供給す
るから、これら剥離液，リンス液および水の供給量が少
量となるとともに、ウエハを移動させず同一の洗浄室に
てウエハの洗浄が行われる。

【００１５】そして、請求項２記載の発明によれば、水
蒸気による洗浄を行った状態のウエハの表面に不活性ガ
スが噴き付けられるから、その勢いにより反応生成物が
吹き飛ばされて、ウエハ上から反応生成物の残渣が除去
される。さらに、請求項３記載の発明によれば、剥離液
にアミン系の溶液を使用するため、反応生成物はより効
率よく剥離される。

【００１６】ここで、請求項４〜６記載の発明はそれぞ
れ請求項１〜３記載の洗浄方法に係る発明を実施するの
に好適な装置に係る発明である。すなわち、請求項４記
載の発明は、最初に洗浄室に剥離液供給手段から気化状
態の剥離液を供給し、次に洗浄室にリンス液供給手段か
ら気化状態のリンス液を供給し、最後に洗浄室に水蒸気
供給手段から水蒸気を供給するという具合に使用すれ
ば、上記請求項１記載の発明と同様の作用が得られる。

【００１７】そして、請求項５記載の発明によれば、水
蒸気による洗浄を行った後に、不活性ガス噴出手段から
洗浄室に不活性ガスを供給するという具合に使用すれ
ば、上記請求項２記載の発明とどうようの作用が得られ
る。さらに、請求項６記載の発明によれば、剥離液にア
ミン系の溶液を使用するため、反応生成物はより効率よ
く剥離される。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を伴って説明す
る。すなわち、図１は、本発明に係るウエハの洗浄方法
を実施するのに好適なウエハの洗浄装置に概略を示す断
面図、図２は本発明のウエハの洗浄工程を示す部分断面
図である。

【００１９】図１を伴って洗浄装置１０の構造を説明す
る。この洗浄装置１０は、装置本体１１と、この装置本
体１１内に剥離液、リンス液、水の各処理液をそれぞれ
気化した状態で供給可能な処理液供給装置２１，３１お
よび４１と、図示しないクリーニングンガス供給装置か
らクリーニングガスを装置本体１１に供給するクリーニ
ングガス供給部５１と、を含んで構成されている。

【００２０】前記装置本体１１は、その内部にウエハ１
を収納可能な密閉型の洗浄室１２と、この洗浄室１２の
外側を包囲するように配設されて洗浄室１２内部の温度
を調節するヒータ１３と、洗浄室１２内に配設されてウ
エハ１を載置するウエハ載置台１４とを備えている。前
記ウエハ載置台１４の内部にはヒータ１５が設けられて
いて、このヒータ１５は、外部に配設された図示しない
温度調節装置を操作することにより発熱するものであっ
て、その発熱によりウエハ載置台１４を加熱して、その
上に載置されたウエハ１の温度を調節するように構成さ
れている。

【００２１】前記洗浄室１２には、洗浄室１２内のガス
および処理液等を外部に排気する排気口１６が設けられ
ている。この排気口１６には、図示しない排気ポンプが
接続されており、この排気ポンプを制御することで洗浄
室１２内の圧力をコントロールするようになっている。
また洗浄室１２には処理液供給装置２１に接続された供
給用ノズル１７と、処理液供給装置３１に接続された供
給用ノズル１８と、処理液供給装置４１に接続された供
給用ノズル１９が設けられている。なお、排気口１６
は、ウエハ載置台１４を挟んで供給用ノズル１７〜１９
とは逆側の底面に設けられている。

【００２２】前記クリーニングガス供給部５１は、ウエ
ハ載置台１４の上部に配置されるとともに、図示しない
側の端部は、洗浄室１２外部に設置されているクリーニ
ングガス供給装置に接続されている。そして、このクリ
ーニングガス供給部５１のクリーニングガス噴き出し側
は分岐して、複数の噴出口５２が構成されている。した
がって、クリーニングガス供給装置から供給されるクリ
ーニングガスはクリーニングガス供給部５１に供給さ
れ、噴射口５２を介して装置本体１１のウエハ１の表面
に、上部からクリーニング用の不活性ガスを噴き付ける
ように構成されている。

【００２３】また、一端側は分岐して上記処理液供給装
置２１，３１および４１それぞれに底側から接続され、
他端側は図示しないキャリアガス供給装置に接続されて
いる接続管６１が設けられており、このキャリアガス供
給装置から不活性のキャリアガスが処理液供給装置２
１，３１および４１に供給されるようになっている。こ
こで処理液供給装置２１，３１および４１はそれぞれ剥
離液２７，リンス液３７および水４７が収容されるもの
であるが、その点を除いてはそれら処理液供給装置２
１，３１および４１は同じ構造を有し、個別に駆動でき
るように構成されている。すなわち、前記処理液供給装
置２１，３１および４１には、処理液を収容可能な容器
２２，３２および４２と、容器２２，３２および４２の
外側にこれを包囲するように配設され且つ容器２２，３
２および４２を加熱して、その内部の処理液を気化状態
にするヒータ２３，３３および４３と、接続管６１の各
容器２２，３２および４２側端部近傍に設けられて、そ
れら容器２２，３２および４２内に供給されるキャリア
ガスの流通を個別に断続するバルブ２４，３４および４
４とがそれぞれ設けられている。

【００２４】また、処理液供給装置２１，３１および４
１の上部のそれぞれには配管２５，３５および４５が接
続され、それら配管２５，３５および４５の逆端は、バ
ルブ２６，３６および４６を介して、洗浄室１２内に挿
入された供給用ノズル１７〜１９に接続されている。次
に、本実施例の動作を説明する。

【００２５】ここで、図２（１）は、所望の処理が行わ
れたウエハ１上に、絶縁膜２および配線材料である金属
膜を形成し、そしてこの金属膜上にフォトレジスト膜を
堆積し、このフォトレジスト膜に選択露光・現像を行っ
てレジストパターンを形成し、その後エッチングを行っ
て配線３を形成した状態を示している。そして、このエ
ッチングの際に、フォトレジストパターンおよび配線３
の側壁に反応生成物が生じ、フォトレジストパターンを
除去した後も配線３の側壁および配線３上に反応生成物
が残渣４として残っている。

【００２６】そこで、図２（１）の状態のウエハ１を図
１に示す洗浄装置１０のウエハ載置台１４に載置する。
すなわち、洗浄装置１０は以下のように使用する。図１
の処理液供給装置２１には処理液としてアミン系の剥離
液２７，処理液供給装置３１には処理液としてＩＰＡ
（イソプロヒルアルコール）であるリンス液３７および
処理液供給装置４１には処理液として水４７を収容す
る。また、接続管６１に設けられた各装置のバルブ２
４，３４および４４と、配管２５，３５および４５に設
けられたバルブ２６，３６および４６とを、閉じてお
く。さらにヒータ１３，２３，３３および４３は発熱し
ていない状態であり、ヒータ１５はウエハ載置台１４上
のウエハ１の温度が最適値を保つように制御されてい
る。

【００２７】そして、この状態で排気口１６から洗浄室
１２内のガスを排気し、洗浄室１２を真空にする。次
に、ヒータ２３，３３および４３を制御して容器２２，
３２および４２内の処理液（剥離液２７，リンス液３７
および水４７）を気化状態にするとともに、接続管６１
を介して不活性のキャリアガスを容器２２，３２および
４２に供給する。

【００２８】このときバルブ２４，３４おび４４により
所定流量の上記キャリアガスが容器２２，３２および４
２に流れるように調節する。そして、ヒータ２３，３３
および４３による容器２２，３２および４２内の温度上
昇と、キャリアガス供給により容器２２，３２および４
２内の圧力が増加する。したがって、バルブ２６，３６
および４６を開くと、配管２５，３５および４５を介し
てそれぞれの供給用ノズル１７〜１９に気化状態の処理
液が供給されるようになる。なお、各容器２２，３２お
よび４２内圧力はバルブ２４，３４および４４により個
別に制御され、所定の圧力を保つように調節されてい
る。

【００２９】ここで、まずバルブ２６を開いて、所定の
流量の剥離液２７を装置本体１１に供給する。これによ
り、配管２５を介して供給用ノズル１７から気化状態の
剥離液２７が洗浄室１２に供給される。同時に、ヒータ
１３により洗浄室１２内の温度が最適になるように設定
され、排気口１６に接続した図示しない排気ポンプを制
御して洗浄室１２内の圧力が最適値に設定される。ここ
では圧力の最適値を２００Ｔｏｏｒと設定している。

【００３０】この状態で、例えば１分間剥離液２７を洗
浄室１２に供給した後、処理液供給装置２１側のバルブ
２６を閉めて剥離液２７の供給を止めるとともに、排気
口１６から洗浄室１２内のガスを排気し、洗浄室１２を
真空にする。すると、上記剥離液２７による処理により
反応生成物が剥離され、反応生成物の残渣４が配線３の
側壁から剥がれる（図２（２）参照）。なお、この時点
では、例えば配線３の側壁に排気口１６から排気されな
かった剥離液５が残る。

【００３１】次いで、処理液供給装置３１側のバルブ３
６を開いて、所定の流量のリンス液３７を装置本体１１
に供給する。これにより、配管３５を介して供給用ノズ
ル１８から気化状態のリンス液３７が洗浄室１２に供給
される。同時に、ヒータ１３により洗浄室１２内の温度
が最適値に設定され、排気口１６に接続した図示しない
排気ポンプを制御して洗浄室１２内の圧力が最適値にな
るように設定される。ここでは圧力の最適値を７６０Ｔ
ｏｏｒと設定している。

【００３２】この状態から、リンス液３７供給によるＩ
ＰＡ置換が行われると、洗浄室１２内に残った剥離液５
が置換される。そして、例えば３０秒間リンス液３７を
供給した後で、処理液供給装置３１側のバルブ３６の供
給量を閉じてリンス液３７供給を止めるとともに、排気
口１６から洗浄室１２内のガスを排気し、洗浄室１２を
真空にする。

【００３３】次いで、処理液供給装置４１側のバルブ４
６を開き、所定の流量の水蒸気が装置本体１１に供給で
きるように調節する。これにより、配管４５を介して供
給用ノズル１９から水蒸気が洗浄室１２に供給される。
同時に、ヒータ１３により洗浄室１２内の温度が最適値
に設定され、排気口１６に接続した図示しない排気ポン
プを制御して洗浄室１２内の圧力が最適値に設定され
る。ここでは、圧力の最適値を２００Ｔｏｏｒに設定す
る。

【００３４】そして、ウエハ１が水蒸気により水洗いさ
れて、リンス液や残留有機物成分等が除去される（図２
（３）参照）。この状態で、例えば１０秒間水蒸気を洗
浄室１２に供給した後で、処理液供給装置４１側のバル
ブ４６を閉じて、水蒸気の供給を止めるとともに、排気
口１６から洗浄室１２の蒸気を排気し、洗浄室１２を真
空にする。

【００３５】次いで、図示しないクリーニングガス供給
装置からクリーニングガス供給部５１に不活性のクリー
ニング用のガスを供給し、噴射口５２を介して洗浄室１
２内のウエハ１の表面に上記ガスを噴き付ける。したが
って、配線３上またはその付近に残った反応生成物の残
渣４が噴き飛ばされる（図２（４）参照）。このとき、
ヒータ１３により洗浄室１２内の温度が最適値に設定さ
れ、排気口１６に接続した図示しない排気ポンプを制御
して洗浄室１２内の圧力が最適値に設定されている。

【００３６】その後、例えば３０秒間この状態を保つ
と、洗浄装置１０の駆動を止めで洗浄処理を終了し、ウ
エハ１を洗浄装置１０から取り出す。その後は、公知の
所望の工程を行いウエハ１を完成させる。そして、次に
洗浄するウエハ１を設置し、上述した方法でウエハ１の
洗浄を行う。なお、処理液供給装置２１，３１および４
１内の処理液（剥離液２７，リンス液３７および水４
７）はバルブ２６，３６および４６を開くことで本体１
１に供給される状態になっているので、上述した処理液
供給装置２１，３１および４１を加熱して処理液を気化
させる工程、および接続管６１に配置されているバルブ
２４，３４および４４を調節する工程を省略する。

【００３７】以上に説明したように、剥離液２７、リン
ス液３７、水４７は気化させた状態で順番に洗浄室１２
内に供給されるため、短時間且つ少量の処理液にて各処
理工程を実行することができる。また、各処理工程開始
前に洗浄室１２内を真空にして、処理液の残存を除去す
るため、各処理工程に対応した洗浄装置を設けず、ウエ
ハ１を移動させずに全工程を行うことができる。

【００３８】さらに、剥離液２７、リンス液３７、水４
７による洗浄処理後に、クリーニング用の不活性ガスを
ウエハ１の表面に噴き付けるため、確実にウエハ１上の
残渣４を除去することができる。なお、ウエハ載置台１
４の温度（すなわち、ウエハ１の加熱温度）と、洗浄室
１２の温度および圧力、剥離液２７、リンス液３７、水
４７およびクリーニング用の不活性ガスを供給する時間
と、処理液供給装置２１，３１および４１の加熱温度と
を、任意に設定することが可能である。

【００３９】また、本発明の実施例において処理液供給
装置２１，３１および４１は、それぞれ剥離液、リンス
液、水を収容したが、それに限るものではなく他の溶液
に適用することも可能である。さらに、本実施例におい
ては、配線３やその側壁に生じた反応生成物の残渣４を
除去する場合について説明したが、配線に限らず、本発
明はウエハ１上の素子等の汚染物を除去する場合にも応
用することができることは勿論である。

【００４０】また、本実施例においては、洗浄装置１０
の駆動を人為的に行った場合について説明したが、モー
タやマイコン等による制御装置を設けることで自動化で
きることは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明してきたように、請求項１お
よび請求項４に係る発明によれば、ウエハの表面に気化
状態の剥離液と気化状態のリンス液と水蒸気とを、この
順番で供給するため、上記剥離液とリンス液と水とに順
番に浸漬場合に比べて、処理液の使用量を低減でき、ま
た、同一の洗浄装置内で、剥離液による反応生成物の剥
離処理と、リンス液による中和処理と、水に反応生成物
の水洗と、不活性のガスによる反応生成物の除去ができ
るため、上記各処理工程毎に洗浄装置を設置することが
不要となって洗浄装置の小規模化が図れるとともに、各
処理工程に対応した洗浄装置にウエハを移動させる手間
が不要となるため、洗浄処理全体の処理時間を短縮させ
るという種々の効果がある。

【００４２】そして、請求項２および請求項５に係る発
明によれば、ウエハの表面に水蒸気を供給してウエハを
水洗いした後で、ウエハの表面に不活性のガスを噴き付
けるため、ウエハ上またはその側壁や周辺に残った反応
生成物を吹き飛ばし、確実に反応生成物の残渣を除去す
ることができるという効果がある。さらに、請求項３お
よび請求項６に係る発明によれば、剥離液としてアミン
系の溶液を使用するため、エッチングの際に配線の側壁
等に生じた反応生成物を、より効率よく剥離することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるウエハの洗浄装置の概略を示す
断面図である。

【図２】本発明の実施例にかかるウエハの洗浄工程を示
す部分断面図である。

【符号の説明】

１ ウエハ ２ 絶縁膜 ３ 配線 ４ 残渣 ５ 剥離液 １０ 洗浄装置 １１ 装置本体 １２ 洗浄室 １３ ヒータ １４ ウエハ載置台 １５ ヒータ １６ 排気口 １７〜１９ 供給用ノズル ２１，３１，４１ 処理液供給装置 ２２，３２，４２ 容器 ２３，３３，４３ ヒータ ２４，３４，４４ バルブ ２５，３５，４５ 配管 ２６，３６，４６ バルブ ２７ 剥離液 ３７ リンス液 ４７ 水 ５１ クリーニングガス供給部 ５２ 噴射口 ６１ 接続管

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ上に形成した金属膜を選択的にエ
   ッチングした後に行うウエハの洗浄方法であって、前記
   ウエハを洗浄室内に載置し、その洗浄室内に気化状態の
   剥離液と気化状態のリンス液と水蒸気とをこの順番で供
   給することを特徴とするウエハの洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記水蒸気を供給した後で、前記ウエハ
   の表面に噴き付けられるように、前記洗浄室内に不活性
   ガスを供給する請求項１記載のウエハの洗浄方法。
3. 【請求項３】 前記剥離液がアミン系の溶液である請求
   項１または請求項２記載のウエハ洗浄方法。
4. 【請求項４】 洗浄室と、この洗浄室内に配設されたウ
   エハ載置台と、を備えたウエハの洗浄装置において、前
   記洗浄室内に気化状態の剥離液を供給可能な剥離液供給
   手段と、前記洗浄室内に気化状態のリンス液を供給可能
   なリンス液供給手段と、前記洗浄室内に水蒸気を供給可
   能な水蒸気供給手段と、を設けたことを特徴とするウエ
   ハの洗浄装置。
5. 【請求項５】 前記ウエハ載置台上に載置された前記ウ
   エハ表面に不活性ガスを噴き付ける不活性ガス噴出手段
   を設けた請求項３記載のウエハの洗浄装置。
6. 【請求項６】 前記剥離液がアミン系の溶液である請求
   項４または請求項５記載のウエハ洗浄装置。