(57)【要約】  【課題】  金属配線の露出部分の腐食を抑制しつつ、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。  【解決手段】  部分的に露出した金属配線が設けられているシリコン基板１００上に洗浄液１２３を供給し、該洗浄液１２３によってシリコン基板１００の表面を覆う。その後、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止して、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液の少なくとも一部分をシリコン基板１００上に保持した後、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液を除去する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属配線が設けられていると共に該金属配線の少なくとも一部分が露出している基板上に薬液を供給し、該薬液によって前記基板の表面を覆う第１の工程と、
前記第１の工程よりも後に、前記基板上への前記薬液の供給を停止して、前記基板の表面を覆う前記薬液の少なくとも一部分を前記基板上に保持する第２の工程と、
前記第２の工程よりも後に、前記基板の表面を覆う前記薬液を除去する第３の工程とを備えていることを特徴とする電子デバイスの洗浄方法。
【請求項２】
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、前記基板を水平に保持する構成を有する洗浄装置において実施され、
前記第２の工程は、前記基板上に前記薬液を静止状態で保持する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項３】
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、前記基板を水平に保持する構成を有する洗浄装置において実施され、
前記第２の工程は、前記基板上に保持された前記薬液を揺動させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項４】
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、前記基板を水平に保持すると共に前記基板をその中心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施され、
前記第１の工程における前記基板上への前記薬液の供給量は、前記基板の表面の単位面積当たり０．０００３２［ｌ／ｃｍ2 ］以上で且つ０．００２８７［ｌ／ｃｍ2 ］以下であり、
前記第２の工程における前記基板上での前記薬液の保持時間は１００秒以上で且つ６００秒以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項５】
前記第１の工程における前記基板に対する前記薬液の吐出量は、前記基板となるウェハ１枚当たり０．３０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以上で且つ０．９０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以下であり、
前記第１の工程における前記基板に対する前記薬液の吐出時間は２０秒以上で且つ６０秒以下であることを特徴とする請求項４に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項６】
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、前記基板となるウェハを少なくとも２枚以上水平に保持する基板保持具を有すると共に該基板保持具をその重心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施され、
前記第１の工程における前記基板上への前記薬液の供給量は、前記基板の表面の単位面積当たり０．０００１４［ｌ／ｃｍ2 ］以上で且つ０．００１０６［ｌ／ｃｍ2 ］以下であり、
前記第２の工程における前記基板上での前記薬液の保持時間は１００秒以上で且つ６００秒以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項７】
前記第１の工程における前記洗浄装置の前記基板に対する前記薬液の吐出量は、１５［ｌ／ｍｉｎ］以上で且つ２５［ｌ／ｍｉｎ］以下であり、
前記第１の工程における前記基板に対する前記薬液の吐出時間は２０秒以上で且つ８０秒以下であることを特徴とする請求項６に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項８】
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、前記基板を垂直に保持すると共に前記基板をその中心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施され、
前記第２の工程は、前記基板を１０ｒｐｍ以上で且つ３０ｒｐｍ以下の回転速度で回転させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項９】
前記第１の工程における前記基板に対する前記薬液の吐出量は、前記基板となるウェハ１枚当たり０．２０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以上で且つ０．６０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以下であり、
前記第１の工程における前記基板に対する前記薬液の吐出時間は２０秒以上で且つ８０秒以下であり、
前記第２の工程における前記基板上での前記薬液の保持時間は２００秒以上で且つ６００秒以下であることを特徴とする請求項８に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項１０】
前記薬液はフッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項１１】
前記第２の工程は、前記基板上に保持された前記薬液に不活性ガスを吹き付ける工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項１２】
前記金属配線上に溝状の開口部を有する絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【請求項１３】
前記金属配線は、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｕ及びＡｌのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置等の電子デバイスの製造工程における洗浄方法に関するものであり、特に金属配線が露出した半導体装置に対して、フッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する半導体装置製造用洗浄剤を使用して基板洗浄を行なう方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の集積度向上に伴う加工寸法の微細化が進む中、半導体装置製造において高歩留りを得るために、パーティクルのみならず、不純物等を除去できる洗浄技術が重要となっている。
【０００３】
例えば半導体装置の金属配線は以下のように形成される。すなわち、トランジスタや容量セル等が設けられたシリコン基板上に被加工膜（金属膜）を堆積した後、該被加工膜の上にリソグラフィ技術を用いて所望のレジストパターンを形成し、その後、該レジストパターンをマスクとして、ドライエッチング技術を用いて下層の被加工膜に対して選択的にエッチング処理を行ない、それによって所望の回路（金属配線）パターンを形成する。その後、不要となったレジストパターンを酸素プラズマによるアッシング処理によって除去した後、シリコン基板に対して薬液による洗浄を行なう。また、多層配線構造を形成する場合には、以上のような一連の工程が繰り返し実施される。
【０００４】
ところで、前述のドライエッチング処理においては、パターニングされた被加工膜の周辺部に、ドライエッチングガス、レジスト及び被加工膜等に由来する堆積ポリマーが生成することが知られている。特に、金属配線形成工程においては、下層配線と上層配線とを接続するコンタクトホール内部に堆積ポリマーが残存すると、配線抵抗の上昇又は断線等の問題が生じる。
【０００５】
このような製品不良の原因となる堆積ポリマーの除去には、フッ酸系水溶液による洗浄が有効である。しかし、コンタクトホールが形成される絶縁膜層の下層の金属配線層は、フッ酸系水溶液に溶解するため、後工程でコンタクトホール内に埋め込まれる金属層を下層の金属配線層と接続させることが困難になり、配線不良が起こることが知られている。
【０００６】
以下、この課題を解決するために提案されている洗浄液及びそれを用いた半導体装置の製造方法（例えば特許文献１参照）について図面を参照しながら説明する。
【０００７】
図１２（ａ）〜（ｆ）は、従来の配線形成方法における下層配線と上層配線とを接続するためのコンタクトホールの形成方法の各工程を示す断面図である。
【０００８】
図１２（ａ）に示すように、シリコン基板（図示省略）上の第１の層間絶縁膜１上に、下側から順に膜厚０．５μｍのＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層（Ａｌ層、Ｓｉ層及びＣｕ層の積層体）２と反射防止膜となる膜厚５０ｎｍのＴｉＮ層３とが積層されてなる金属配線層が形成されていると共に該金属配線層の上に第２の層間絶縁膜４が成膜されている。その後、図１２（ｂ）に示すように、第２の層間絶縁膜４の上にフォトレジストを塗布してレジスト膜５を形成した後、通常のリソグラフィ技術を用いて、図１２（ｃ）に示すように、コンタクトホール形成領域に開口部を有するレジストパターン５Ａを形成する。その後、図１２（ｄ）に示すように、レジストパターン５Ａをマスクとして、通常のドライエッチング技術を用いて、第２の層間絶縁膜４を選択的にエッチングし、それによって第２の層間絶縁膜４にコンタクトホール６を形成する。このとき、第２の層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール６の内側には、ドライエッチングガス、フォトレジスト及び第２の層間絶縁膜４等に由来する堆積ポリマー７が生じる。
【０００９】
その後、図１２（ｅ）に示すように、不要となったレジストパターン５Ａを通常の酸素プラズマによる灰化（アッシング）処理によって除去する。尚、この灰化処理においては、コンタクトホール６内に付着した堆積ポリマー７を完全に除去することはできない。そこで、灰化処理後、フッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液を用いて洗浄を行なうことにより、コンタクトホール６の下側に形成された金属配線層の腐食を防止しながら、コンタクトホール６の側壁に付着した堆積ポリマー７を除去し、その後、純水洗浄及び乾燥を順次行なう。これにより、図１２（ｆ）に示すように、コンタクトホール６の内部を清浄化することができる。
【００１０】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、枚葉式洗浄装置を用いた、堆積ポリマー７を除去するための従来の洗浄シーケンスの各工程を示す模式図である。
【００１１】
まず、図１３（ａ）に示すように、図１２（ａ）〜（ｆ）に示す金属配線層及び層間絶縁膜等が設けられたシリコン基板（ウェハ）１０をステージ２１上に保持して回転させながら、吐出ノズル２２から所定温度の洗浄液（フッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液）２３を一定時間シリコン基板１０上に供給する。これにより、堆積ポリマー７の下地膜である第２の層間絶縁膜４がエッチングされ、それによって堆積ポリマー７が除去される。その後、図１３（ｂ）に示すように、吐出ノズル２２からの洗浄液の供給を止めてシリコン基板１０を回転させることにより、シリコン基板１０上の洗浄液を振り切る。続いて、図１３（ｃ）に示すように、シリコン基板１０を回転させながら、吐出ノズル２２から純水２４をシリコン基板１０上に供給し、それによってシリコン基板１０上に残留する洗浄液を除去し、最後に、図１３（ｄ）に示すように、シリコン基板１０を回転させながら、吐出ノズル２２から窒素２５をシリコン基板１０に吹き付けてシリコン基板１０を乾燥させる。
【特許文献１】特開平１０−５５９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
下層配線上にコンタクトホールを形成した後に前述の従来の洗浄方法を用いてコンタクトホール内壁に付着した堆積ポリマーを除去する場合、コンタクトホール内に露出している金属配線（下層配線）の面積が小さいこと及び洗浄液の侵入経路が面積の小さなコンタクトホールに限定されることから、コンタクトホール底部に露出する金属配線に接触可能な洗浄液の量は制限される。このため、金属配線が侵食されることなく、堆積ポリマーを完全に除去することが可能であった。
【００１３】
しかしながら、最近の高性能シリコン半導体装置においては、より高速化を目指すために、金属配線材料として従来のＡｌ（アルミニウム）に代えてＣｕ（銅）が使用されていると共に、従来とは異なる金属配線の形成方法が用いられている。その形成方法は、具体的には、下層に形成された金属配線の上に層間絶縁膜を形成した後、該層間絶縁膜にコンタクトホール又は溝パターン（配線溝）を形成し、そこに配線材料となる金属を埋め込み、その後、層間絶縁膜上にはみ出した不要な金属を通常のＣＭＰ技術を用いて削り取るというものである。ところが、この金属配線の形成方法において前述の従来の洗浄方法を用いた場合、下層に形成された金属配線の侵食が起こる。
【００１４】
以下、Ｃｕを用いた埋め込み配線形成工程において、コンタクトホール内に埋め込まれた金属が侵食される過程を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１４（ａ）〜（ｆ）は、従来の埋め込み配線形成方法の各工程を示す断面図である。
【００１６】
図１４（ａ）に示すように、下層配線と上層配線とを接続するためのタングステンプラグ３１が埋め込まれた第１の層間絶縁膜３２上に第２の層間絶縁膜３３を堆積する。その後、図１４（ｂ）に示すように、第２の層間絶縁膜３３の上にフォトレジストを塗布した後、通常のリソグラフィ技術を用いて、埋め込み配線形成領域に開口部を有するレジストパターン３４を形成する。すなわち、レジストパターン３４は、埋め込み配線形成のための溝パターンである。
【００１７】
その後、図１４（ｃ）に示すように、レジストパターン３４をマスクとして、通常のドライエッチング技術を用いて、第２の層間絶縁膜３３を選択的にエッチングし、それによって第２の層間絶縁膜３３に、配線材料となるＣｕを埋め込むための配線溝３５を形成する。このとき、第２の層間絶縁膜３３に形成された配線溝３５の内側には、ドライエッチングガス、フォトレジスト及び第２の層間絶縁膜３３等に由来する堆積ポリマー３６が生じる。
【００１８】
次に、図１４（ｄ）に示すように、不要となったレジストパターン３４を通常の酸素プラズマによる灰化処理によって除去する。しかし、この灰化処理においては、配線溝３５の壁面又はタングステンプラグ３１の露出部に付着した堆積ポリマー３６を完全に除去することはできない。そこで、灰化処理後、フッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液を用いて、前述の図１３（ａ）〜（ｄ）に示す洗浄方法を実施することにより、堆積ポリマー３６を除去する。
【００１９】
ところが、図１３（ａ）に示す工程における薬液（洗浄液２３）による洗浄時間が短いと、図１４（ｅ）に示すように、タングステンプラグ３１の侵食は起こらないが、第２の層間絶縁膜３３に付着した堆積ポリマー３６を完全に除去することはできない。一方、第２の層間絶縁膜３３に付着した堆積ポリマー３６を完全に除去するために、図１３（ａ）に示す工程における薬液による洗浄を長時間行なった場合、図１４（ｆ）に示すように、タングステンプラグ３１が侵食されてしまう。
【００２０】
前記の課題に鑑み、本発明は、金属配線の露出部分の腐食を抑制しつつ、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でき、それにより高信頼性を有する金属配線を得ることができる電子デバイスの洗浄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】
【００２１】
前記の課題に対して本願発明者が実験を重ねた結果、金属配線上にコンタクトホールを形成した場合には金属配線が溶解することなく堆積ポリマーが除去されるのに対して、金属配線上に配線溝を形成した場合には堆積ポリマーが除去されるよりも早く下層の金属配線が侵食されてしまうメカニズムについて、以下のような知見が得られた。
【００２２】
図１２（ａ）〜（ｆ）に示すように、金属配線上にコンタクトホールを形成した場合、洗浄液の侵入経路が面積の小さいコンタクトホールに限定されるため、コンタクトホール底部に露出する金属配線に接触可能な洗浄液の量は制限され、その結果、金属配線が侵食されることがなかった。それに対して、図１４（ａ）〜（ｆ）に示すように、タングステンプラグ上に配線溝を形成した場合、洗浄液の侵入経路がコンタクトホールよりも大きくなるため、タングステンプラグ表面に供給される洗浄液の量が増大する。その結果、タングステンプラグ表面には、常に新しい洗浄液が供給されることとなり、洗浄液によるタングステンプラグの溶解が進行したものと考えられる。
【００２３】
ここで、金属プラグであるタングステンプラグを構成するタングステンと、洗浄液に含まれるフッ素化合物との間では、次の式（１）〜（３）の平衡反応が成り立つことが知られている。
【００２４】
Ｈ2 Ｏ  ⇔  Ｈ+ ＋  ＯＨ-                     ・・・（１）
Ｈ+ ＋  Ｆ- ⇔  ＨＦ                          ・・・（２）
ＷＯ3 ＋  ２ＯＨ- ⇔  ＷＯ42- ＋  Ｈ2 Ｏ      ・・・（３）
すなわち、洗浄液中において超純水は式（１）のように電離している。また、洗浄液はフッ素化合物を含有するため、式（２）のように、弱酸であるＨＦが生成される。さらに、式（１）及び式（２）より、洗浄液中での水酸化物イオン（ＯＨ- ）の濃度が高くなる。
【００２５】
一方、金属プラグを構成するタングステンは、空気中の酸素と反応してタングステン酸化物（ＷＯ3 ）を形成するが、このタングステン酸化物は、式（３）のように水酸化物イオン（ＯＨ- ）と反応してイオン化し、それによってタングステン酸化物は溶解してしまう。
【００２６】
図１４（ａ）〜（ｆ）に示す従来の埋め込み配線形成方法において図１３（ａ）〜（ｄ）に示す従来の基板洗浄方法を用いた場合、配線溝３５の底部に露出したタングステンプラグ３１の表面には、常に新しい洗浄液が供給され続けるので、式（３）におけるイオン化したタングステン酸化物（ＷＯ42- ）は生成されると同時に取り除かれることになる。また、洗浄液は空気中の酸素を巻き込みながら基板上に供給されるので、タングステンプラグ３１の表面は常にタングステン酸化物（ＷＯ3 ）が形成されている状態となる。よって、金属プラグであるタングステンプラグにおいては、タングステン酸化物が形成され且つ形成されたタングステン酸化物がイオン化して除去されることが繰り返されるため、洗浄液による長時間の洗浄処理を行なうと、金属プラグの侵食が発生することになる。
【００２７】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであって、前記の目的を達成するために、本発明に係る電子デバイスの洗浄方法は、金属配線が設けられていると共に該金属配線の少なくとも一部分が露出している基板上に薬液を供給し、該薬液によって基板の表面を覆う第１の工程と、第１の工程よりも後に、基板上への薬液の供給を停止して、基板の表面を覆う薬液の少なくとも一部分を基板上に保持する第２の工程と、第２の工程よりも後に、基板の表面を覆う薬液を除去する第３の工程とを備えている。
【００２８】
尚、本願において、「金属配線」という用語は、上層配線と下層配線とを接続するプラグ、又は素子と配線とを接続するプラグを含むものとする。
【００２９】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、第１の工程、第２の工程及び第３の工程は、基板を水平に保持する構成を有する洗浄装置において実施され、第２の工程は、基板上に薬液を静止状態で保持する工程を含むことが好ましい。
【００３０】
尚、本願において、「基板を水平に保持する」という用語は、基板となるウェハの主面が水平になるようにウェハを保持する」ことを意味する。
【００３１】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、第１の工程、第２の工程及び第３の工程は、基板を水平に保持する構成を有する洗浄装置において実施され、第２の工程は、基板上に保持された薬液を揺動させる工程を含むことが好ましい。
【００３２】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、第１の工程、第２の工程及び第３の工程は、基板を水平に保持すると共に基板をその中心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施され、第１の工程における基板上への薬液の供給量は、基板の表面の単位面積当たり０．０００３２［ｌ／ｃｍ2 ］以上で且つ０．００２８７［ｌ／ｃｍ2 ］以下であり、第２の工程における基板上での薬液の保持時間は１００秒以上で且つ６００秒以下であることが好ましい。この場合、第１の工程における基板に対する薬液の吐出量は、基板となるウェハ１枚当たり０．３０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以上で且つ０．９０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以下であり、第１の工程における基板に対する薬液の吐出時間は２０秒以上で且つ６０秒以下であることがさらに好ましい。
【００３３】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、第１の工程、第２の工程及び第３の工程は、基板となるウェハを少なくとも２枚以上水平に保持する基板保持具を有すると共に該基板保持具をその重心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施され、第１の工程における基板上への薬液の供給量は、基板の表面の単位面積当たり０．０００１４［ｌ／ｃｍ2 ］以上で且つ０．００１０６［ｌ／ｃｍ2 ］以下であり、第２の工程における基板上での薬液の保持時間は１００秒以上で且つ６００秒以下であることが好ましい。この場合、第１の工程における洗浄装置の基板に対する薬液の吐出量は、１５［ｌ／ｍｉｎ］以上で且つ２５［ｌ／ｍｉｎ］以下であり、第１の工程における基板に対する薬液の吐出時間は２０秒以上で且つ８０秒以下であることがさらに好ましい。
【００３４】
尚、本願において、洗浄装置が前述の基板保持具を複数有する場合には該複数の基板保持具はそれらの重心を回転軸として回転するものとする。
【００３５】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、第１の工程、第２の工程及び第３の工程は、基板を垂直に保持すると共に基板をその中心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施され、第２の工程は、基板を１０ｒｐｍ以上で且つ３０ｒｐｍ以下の回転速度で回転させる工程を含むことが好ましい。この場合、第１の工程における基板に対する薬液の吐出量は、基板となるウェハ１枚当たり０．２０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以上で且つ０．６０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以下であり、第１の工程における基板に対する薬液の吐出時間は２０秒以上で且つ８０秒以下であり、第２の工程における基板上での薬液の保持時間は２００秒以上で且つ６００秒以下であることがさらに好ましい。
【００３６】
尚、本願において、「基板を垂直に保持する」という用語は、基板となるウェハの主面が水平面に対して垂直になるようにウェハを保持する」ことを意味する。
【００３７】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、薬液はフッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有することが好ましい。
【００３８】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、第２の工程は、基板上に保持された薬液に不活性ガスを吹き付ける工程を含むことが好ましい。
【００３９】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、金属配線上に溝状の開口部を有する絶縁膜が形成されていてもよい。
【００４０】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、金属配線は、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｕ及びＡｌのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の電子デバイスの洗浄方法によると、基板上に薬液（洗浄液）を供給して該薬液により基板表面を覆った後、基板上への薬液の供給を停止すると共に基板を覆う薬液の少なくとも一部分を基板上に保持する。これにより、例えば基板上に形成された層間絶縁膜の開口部に露出する金属配線表面上における薬液の入れ替わりを防止することができるので、薬液と金属配線材料との間の平衡反応における平衡状態を保つことができる。従って、金属配線の侵食を防ぎながら、層間絶縁膜に付着した堆積ポリマーを除去することができる。
【００４２】
本発明の電子デバイスの洗浄方法を、基板を水平に保持する構成を有する洗浄装置において実施する場合において、第２の工程で基板上に薬液を静止状態で保持すると、前述の本発明の効果を確実に得ることができる。
【００４３】
本発明の電子デバイスの洗浄方法を、基板を水平に保持する構成を有する洗浄装置において実施する場合において、第２の工程で基板上に保持された薬液を揺動させると、前述の本発明の効果を確実に得ることができると共に次のような効果を得ることができる。すなわち、例えば基板上に形成された層間絶縁膜の開口部に露出する金属配線表面上における薬液の入れ替わりを防止しながら、層間絶縁膜上の薬液を攪拌することができるので、層間絶縁膜に付着した堆積ポリマーの除去に要する洗浄時間をより一層短縮することが可能となる。
【００４４】
本発明の電子デバイスの洗浄方法を、基板を水平に保持すると共に基板をその中心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施する場合において、第１の工程における基板上への薬液の供給量が、基板表面の単位面積当たり０．０００３２［ｌ／ｃｍ2 ］以上で且つ０．００２８７［ｌ／ｃｍ2 ］以下であり、第２の工程における基板上での薬液の保持時間が１００秒以上で且つ６００秒以下であると、例えば基板上に形成された層間絶縁膜の開口部に露出する金属配線の侵食を防ぎつつ、層間絶縁膜上のポリマーを確実に除去することができる。また、このとき、第１の工程における基板に対する薬液の吐出量が、基板となるウェハ１枚当たり０．３０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以上で且つ０．９０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以下であり、第１の工程における基板に対する薬液の吐出時間が２０秒以上で且つ６０秒以下であると、洗浄装置のスループットを落とすことなく、金属配線の侵食を防ぎつつ層間絶縁膜上のポリマーを確実に除去することができる。
【００４５】
本発明の電子デバイスの洗浄方法を、基板となるウェハを少なくとも２枚以上水平に保持する基板保持具を有すると共に該基板保持具をその中心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施する場合において、第１の工程における基板上への薬液の供給量が、基板の表面の単位面積当たり０．０００１４［ｌ／ｃｍ2 ］以上で且つ０．００１０６［ｌ／ｃｍ2 ］以下であり、第２の工程における基板上での薬液の保持時間が１００秒以上で且つ６００秒以下であると、例えば基板上に形成された層間絶縁膜の開口部に露出する金属配線の侵食を防ぎつつ、層間絶縁膜上のポリマーを確実に除去することができる。また、このとき、第１の工程における洗浄装置の基板に対する薬液の吐出量が、１５［ｌ／ｍｉｎ］以上で且つ２５［ｌ／ｍｉｎ］以下であり、第１の工程における基板に対する薬液の吐出時間が２０秒以上で且つ８０秒以下であると、洗浄装置のスループットを落とすことなく、金属配線の侵食を防ぎつつ層間絶縁膜上のポリマーを確実に除去することができる。
【００４６】
本発明の電子デバイスの洗浄方法を、基板を垂直に保持すると共に基板をその中心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置において実施する場合において、第２の工程で基板を１０ｒｐｍ以上で且つ３０ｒｐｍ以下の回転速度で回転させると、次のような効果が得られる。すなわち、基板表面の薬液が自重によって落下することを防止しつつ、例えば基板上に形成された層間絶縁膜の開口部に露出する金属配線表面上における薬液の入れ替わりを防止することができるので、薬液と金属配線材料との間の平衡反応における平衡状態を保つことができる。従って、金属配線の侵食を防ぎながら、層間絶縁膜に付着した堆積ポリマーを除去することができる。また、このとき、第１の工程における基板に対する薬液の吐出量が、基板となるウェハ１枚当たり０．２０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以上で且つ０．６０［ｌ／ｍｉｎ／枚］以下であり、第１の工程における基板に対する薬液の吐出時間が２０秒以上で且つ８０秒以下であり、第２の工程における基板上での薬液の保持時間が２００秒以上で且つ６００秒以下であると、洗浄装置のスループットを落とすことなく、金属配線の侵食を防ぎつつ層間絶縁膜上のポリマーを確実に除去することができる。
【００４７】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、薬液がフッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有すると、例えば基板上に形成された層間絶縁膜の開口部に露出する金属配線の侵食を防ぎつつ、層間絶縁膜上のポリマーを確実に除去することができる。
【００４８】
本発明の電子デバイスの洗浄方法において、第２の工程が、基板上に保持された薬液に不活性ガスを吹き付ける工程を含むと、基板上の薬液に含まれる純水成分の揮発を促進させることができるので、前述の式（３）に示す平衡反応における金属酸化物のイオン化反応を抑制することができ、それによって金属配線の侵食抑制効果を増大させることができる。
【００４９】
本発明の電子デバイスの洗浄方法を、金属配線上に溝状の開口部（例えば配線溝）を有する絶縁膜が形成されている基板に対して適用した場合、次のような効果が得られる。すなわち、この場合、金属配線に接触する薬液量が多くなるため、本発明のように、一定時間の薬液供給後に薬液供給を停止して、金属配線に接触する薬液の入れ替えを防止するための薬液保持時間を設けることは、特に有効である。すなわち、例えば基板上に形成された層間絶縁膜の開口部に露出する金属配線の侵食を防ぎつつ、層間絶縁膜上のポリマーを確実に除去することができる。
【００５０】
本発明の電子デバイスの洗浄方法を、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｕ及びＡｌのうちの少なくとも１つを含む金属配線が露出している基板に対して適用した場合、本発明のように、一定時間の薬液供給後に薬液供給を停止して、金属配線に接触する薬液の入れ替えを防止するための薬液保持時間を設けることは、特に有効である。すなわち、例えば基板上に形成された層間絶縁膜の開口部に露出する金属配線の侵食を防ぎつつ、層間絶縁膜上のポリマーを確実に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法について、該洗浄方法を金属配線の形成工程に適用する場合を例として、図面を参照しながら説明する。
【００５２】
図１（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態の洗浄方法の適用対象となる金属配線の形成方法、具体的には、下層配線と接続する金属プラグが形成された後に該プラグ上に埋め込み配線を形成するための溝パターン（配線溝）を形成する方法の各工程を示す断面図である。
【００５３】
図１（ａ）に示すように、例えばシリコンよりなる基板（図示省略）上の第１の層間絶縁膜１０２に、下層配線（図示省略）と後工程で形成する上層配線とを接続し且つ例えばタングステンよりなる金属プラグ１０１が埋め込まれている。次に、図１（ｂ）に示すように、金属プラグ１０１及び第１の層間絶縁膜１０２のそれぞれの上に第２の層間絶縁膜１０３を堆積する。その後、図１（ｃ）に示すように、第２の層間絶縁膜１０３の上にフォトレジストを塗布した後、通常のリソグラフィ技術を用いて、配線形成領域に開口部を有するレジストパターン１０４を形成する。その後、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン１０４をマスクとして、通常のドライエッチング技術を用いて、第２の層間絶縁膜１０３を選択的にエッチングし、それによって第２の層間絶縁膜１０３に、金属プラグ１０１に達する埋め込み配線形成用の配線溝１０５を形成する。このとき、第２の層間絶縁膜１０３に形成された配線溝１０５の内側には、ドライエッチングガス、フォトレジスト及び第２の層間絶縁膜１０３等に由来する堆積ポリマー１０６が生じる。
【００５４】
その後、図１（ｅ）に示すように、不要となったレジストパターン１０４を例えば酸素プラズマによる灰化処理によって除去する。しかし、この灰化処理によって、配線溝１０５内に付着した堆積ポリマー１０６を完全に除去することはできない。そこで、灰化処理後、例えばフッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液（洗浄液）を用いて基板洗浄を行なうことにより、不要な堆積ポリマー１０６を除去する。
【００５５】
ここで、本実施形態の特徴である、薬液による基板洗浄処理の詳細について、基板となるウェハを水平に保持すると共に該ウェハをその中心を回転軸として回転させる構成を有する洗浄装置を用いる場合を例として述べる。
【００５６】
図１（ｅ）に示す洗浄工程においては、まず、第２の層間絶縁膜１０３及び金属プラグ１０１のそれぞれの上に付着した堆積ポリマー１０６を除去するために、基板上に一定時間薬液を供給し続け、該薬液によって基板表面を覆う。具体的には、金属プラグ１０１上の堆積ポリマー１０６が全て除去されるのに要する時間程度、基板上に薬液を供給する。その後、基板上への薬液の供給を停止すると共に、基板上に存在する薬液を振り切って除去してしまわないように基板の回転を停止した後、第２の層間絶縁膜１０３上に付着している堆積ポリマー１０６が完全に除去されるまでの時間、基板表面を覆う薬液の少なくとも一部分を基板上に保持する。
【００５７】
このように薬液の供給を止めて基板上に薬液を保持することにより、前述の式（３）におけるイオン化したタングステン酸化物の除去及びタングステン酸化物の生成を抑制し、それによって式（３）に示す反応を平衡状態に保つことができる。すなわち、タングステンの溶解反応の進行つまりタングステンの侵食を抑制することができる。
【００５８】
尚、薬液供給中の第２の層間絶縁膜１０３上には、堆積ポリマー１０６を除去するために十分な量の薬液が存在するため、新たに薬液を供給しなくても、基板上に存在する薬液を一定時間基板上に保持することによって堆積ポリマー１０６の除去が可能となる。
【００５９】
以上に説明したように、第１の実施形態によると、金属配線（金属プラグ１０１）が露出した電子デバイスの洗浄方法において、基板上に薬液を供給して該薬液により基板表面を覆った後、基板上への薬液の供給を停止し、その後、基板を覆う薬液の少なくとも一部分を基板上に保持し、それによって、第２の層間絶縁膜１０３に形成された配線溝１０５に露出する金属プラグ１０１上における薬液の入れ替わりを防止する。このため、金属プラグ１０１を構成するタングステンと薬液との間の平衡反応における平衡状態を維持することができるので、金属プラグ１０１を構成するタングステンを腐食させることなく、配線溝１０５の壁面つまり第２の層間絶縁膜１０３に付着した堆積ポリマー１０６を除去することができる。
【００６０】
従って、以上に述べた本実施形態の洗浄処理の後に、純水洗浄及び乾燥を順次行なうことにより、図１（ｆ）に示すように、金属プラグ１０１を構成するタングステンを腐食させることなく、配線溝１０５の内部を清浄化することができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態は、第１の実施形態における図１（ｅ）に示す、堆積ポリマー１０６を除去するための基板洗浄処理の詳細内容に該当し、具体的には、図１（ｅ）に示す基板洗浄処理を、基板となるウェハを水平に保持すると共に該ウェハをその中心を回転軸として回転させる構成を有する枚葉式の基板洗浄装置において実施するものである。
【００６２】
図２（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の各工程を示す模式図である。
【００６３】
まず、図２（ａ）に示すように、金属プラグ１０１等の電子デバイスの構成要素が形成された、例えば直径８インチのシリコンウェハよりなるシリコン基板１００をステージ１２１上に保持して、例えば４６０ｒｐｍの回転速度で回転させながら、シリコン基板１００の上方に位置する吐出ノズル１２２から、例えばフッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液（以下、洗浄液と称する）１２３をシリコン基板１００上に供給する。このとき、シリコン基板１００上への洗浄液１２３の供給量を、シリコン基板１００の表面の単位面積当たり、例えば０．００１０６［ｌ／ｃｍ2 ］に設定する。また、シリコン基板１００に対する洗浄液１２３の吐出量を、シリコン基板１００となるウェハ１枚当たり、例えば０．５［ｌ／ｍｉｎ／枚］に設定する。さらに、図２（ａ）に示す洗浄液１２３の吐出ステップは、シリコン基板１００の表面全体を洗浄液１２３によって覆うことを目的としているため、シリコン基板１００に対する洗浄液１２３の吐出時間を例えば４０秒に設定する。
【００６４】
次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止すると共にシリコン基板１００の回転を完全に停止し、その後、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液の少なくとも一部分を例えば４００秒間シリコン基板１００上に静止状態で保持する。このとき、吐出ノズル１２２からの新たな洗浄液の吐出を行なわない。
【００６５】
次に、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１００上に残留する洗浄液をシリコン基板１００から振り切るために、例えば８００ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させる。このとき、図２（ｃ）に示すように、吐出ノズル１２２からシリコン基板１００に向けて窒素１２４を吹き付けてもよい。
【００６６】
次に、図２（ｄ）に示すように、例えば４６０ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させながら、吐出ノズル１２２からシリコン基板１００に向けて超純水１２５を吐出し、それによってシリコン基板１００の表面に残留する洗浄液を除去する。次に、図２（ｅ）に示すように、シリコン基板１００上に残留する超純水を振り切るために、例えば８００ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させると共に吐出ノズル１２２からシリコン基板１００に向けて窒素１２４を吐出することによって、シリコン基板１００の乾燥処理を行なう。これにより、本実施形態の洗浄処理は終了する。
【００６７】
尚、以上に説明した本実施形態の洗浄処理の各ステップにおけるシリコン基板１００の回転速度は例示であって特に限定されるものではない。
【００６８】
本実施形態の洗浄処理においては、図２（ａ）に示す工程でシリコン基板１００上に供給された洗浄液を、図２（ｂ）に示す工程でシリコン基板１００上に静止状態で保持することにより、例えば配線溝１０５内に露出する金属プラグ１０１を構成するタングステンに接する洗浄液の入れ替わりを防止することができる。このため、該タングステンと洗浄液との界面では、式（３）に示す反応の平衡状態が保たれる。従って、イオン化したタングステン酸化物は飽和状態となる結果、タングステン酸化物が新たにイオン化されることはなくなるので、金属プラグ１０１の侵食を抑制することができる。
【００６９】
尚、図１（ｅ）に示す第２の層間絶縁膜１０３上に付着した堆積ポリマー１０６については、第２の層間絶縁膜１０３上に十分な量の洗浄液が存在することと、洗浄液による第２の層間絶縁膜１０３の溶解速度がタングステンと比較して十分に早いこととを理由として、図２（ｂ）に示す工程でシリコン基板１００上に洗浄液を一定時間静止状態で保持することによって完全に除去することができる。
【００７０】
図３は、図２（ａ）に示す洗浄液吐出ステップにおける、洗浄液の吐出時間と金属プラグ（タングステンプラグ）１０１のエッチング深さとの関係を示している。尚、図３の結果は、シリコン基板１００に対する洗浄液１２３の吐出量を、シリコン基板１００となるウェハ１枚当たり、０．５［ｌ／ｍｉｎ／枚］に設定して得られたものである。また、図３において、横軸は洗浄液吐出時間を示し、縦軸は金属プラグ１０１のエッチング深さを示す。ここで、エッチング深さは、エッチング前の金属プラグ１０１の表面から、最も深くエッチングされた部分までの最大深さを意味し、断面ＳＥＭ（scanning electron microscope）により測定される。
【００７１】
図３に示すように、金属プラグ１０１を構成するタングステンの浸食を抑制するためには、洗浄液の吐出時間を６０秒以下に設定する必要がある。また、本実施形態においては、シリコン基板１００の表面を十分に覆うことができるように洗浄液を供給する必要があるので、洗浄液の吐出時間を２０秒以上に設定する必要がある。すなわち、本実施形態における洗浄液の好ましい吐出時間は２０秒以上で且つ６０秒以下である。
【００７２】
図４は、図２（ｂ）に示す、洗浄液をシリコン基板１００上に保持する工程における、洗浄液保持時間と、金属プラグ１０１のエッチング深さ及び第２の層間絶縁膜１０３上の堆積ポリマー１０６の除去性能のそれぞれとの関係を示している。尚、図４の結果は、図２（ａ）に示す洗浄液吐出ステップにおけるシリコン基板１００に対する洗浄液１２３の吐出時間を４０秒に設定して得られたものである。また、図４において、横軸は、シリコン基板１００上において洗浄液を静止状態で保持した時間（洗浄液保持時間）を示し、左側の縦軸は金属プラグ１０１のエッチング深さを示し、右側の縦軸はポリマーの除去性能を示している。ここで、エッチング深さは、エッチング前の金属プラグ１０１の表面から、最も深くエッチングされた部分までの最大深さを意味し、断面ＳＥＭにより測定される。また、ポリマーの除去性能は表面ＳＥＭにより測定される。
【００７３】
図４に示すように、金属プラグ１０１を構成するタングステンの浸食を抑制すると共に第２の層間絶縁膜１０３上の堆積ポリマー１０６を除去するためには、洗浄液保持時間を１００秒以上で且つ６００秒以下に設定する必要がある。
【００７４】
ところで、除去しなければならない堆積ポリマーの形成状態は、層間絶縁膜若しくはフォトレジストの種類又はドライエッチング条件等によって異なってくる。従って、当然ながら最適な洗浄条件も、層間絶縁膜若しくはフォトレジストの種類又はドライエッチング条件等によって異なってくる。
【００７５】
そこで、本実施形態においては、図２（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００上への洗浄液１２３の供給量については、電子デバイスの製造方法に応じて、シリコン基板１００の表面の単位面積当たり０．０００３２〜０．００２８７［ｌ／ｃｍ2 ］の範囲から最適な条件を選択するものとする。ここで、図２（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００上への洗浄液１２３の供給量を前述の範囲から選択する理由は次の通りである。すなわち、枚葉式洗浄装置で使用される平均的な吐出量が後述のように０．３０〜０．９０［ｌ／ｍｉｎ］であるため、下限値０．３０［ｌ／ｍｉｎ］及び上限値０．９０［ｌ／ｍｉｎ］を、シリコン基板１００となる直径８インチ（２００ｍｍ）のシリコンウェハの面積及び６０秒のそれぞれにより除して、単位面積当たり且つ単位時間（１秒）当たりの値に換算した後、換算された下限値に、後述する洗浄液１２３の吐出時間の最小値２０秒を乗ずると共に、換算された上限値に、後述する洗浄液１２３の吐出時間の最大値６０秒を乗ずる。
【００７６】
これにより、図２（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００上への洗浄液１２３の供給量の最小値は、
０．３０［ｌ／ｍｉｎ］／３１４［ｃｍ2 ］／６０［ｓｅｃ ］×２０［ｓｅｃ ］
＝０．０００３２［ｌ／ｃｍ2 ］
となる。
【００７７】
また、図２（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００上への洗浄液１２３の供給量の最大値は、
０．９０［ｌ／ｍｉｎ］／３１４［ｃｍ2 ］／６０［ｓｅｃ ］×６０［ｓｅｃ ］
＝０．００２８７［ｌ／ｃｍ2 ］
となる。
【００７８】
尚、シリコン基板１００となる直径１２インチ（３００ｍｍ）のシリコンウェハの洗浄を、仮に枚葉式洗浄装置で使用される最大吐出量１．５［ｌ／ｍｉｎ］を用いて行なった場合には、前記と同様の計算により、図２（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００上への洗浄液１２３の供給量の最大値は、
１．５［ｌ／ｍｉｎ］／７０６．５［ｃｍ2 ］／６０［ｓｅｃ ］×６０［ｓｅｃ ］
＝０．００２１２［ｌ／ｃｍ2 ］
となるので、前述の範囲０．０００３２〜０．００２８７［ｌ／ｃｍ2 ］に含まれる。
【００７９】
また、図２（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００に対する洗浄液１２３の吐出量については、洗浄工程のスループットを考慮しつつ前記の供給量を満たすように、シリコン基板１００となるウェハ１枚当たり０．３０〜０．９０［ｌ／ｍｉｎ／枚］の範囲から最適な条件を選択するものとする。尚、当該範囲は枚葉式洗浄装置の平均的な吐出量である。また、ここで、後述するバッチ式洗浄装置における洗浄液の吐出量の単位に合わせて［ｌ／ｍｉｎ／枚］を用いている。
【００８０】
同様に、図２（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００に対する洗浄液１２３の吐出時間についても、洗浄工程のスループットを考慮しつつ前記の供給量を満たすように、２０〜６０秒の範囲から最適な条件を選択するものとする（図３参照）。
【００８１】
尚、第２の実施形態における図２（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップにおいては、シリコン基板１００上を覆う洗浄液を除去しない程度に、吐出ノズル１２２から例えば窒素等の不活性ガスを、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に向けて吐出することが好ましい。このようにすると、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に含まれる純水成分（超純水）の大気中への揮発を促進させることができるので、前述の式（３）に示す平衡反応におけるタングステン酸化物イオンの生成を抑制することができる。従って、金属プラグ１０１を構成するタングステンの侵食抑制効果を向上させることができる。また、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に不活性ガスを吹き付ける代わりに、処理チャンバー内を減圧状態にすることによって、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に含まれる純水成分の大気中への揮発を促進した場合にも同様の効果が得られる。
【００８２】
また、第２の実施形態における図２（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップにおいて、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止すると共にシリコン基板１００の回転を完全に停止し、その後、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液を静止状態でシリコン基板１００上に保持した。しかし、これに代えて、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止すると共にシリコン基板１００を極小さい回転速度で回転させながら、シリコン基板１００上に保持された洗浄液を揺動させてもよい。或いは、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止した後、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液を交互に静止させたり揺動させたりしてもよい。このように、シリコン基板１００上に保持された洗浄液を揺動させることにより、第２の層間絶縁膜１０３に形成された配線溝１０５内の金属プラグ１０１に接する洗浄液の入れ替わりを防止しながら、第２の層間絶縁膜１０３上の洗浄液を撹拌することができるため、第２の層間絶縁膜１０３に付着した堆積ポリマー１０６の除去に要する洗浄時間をより一層短縮することが可能となる。
【００８３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法について、該洗浄方法を金属配線の形成工程に適用する場合を例として、図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態は、第１の実施形態における図１（ｅ）に示す、堆積ポリマー１０６を除去するための基板洗浄処理の詳細内容に該当し、具体的には、図１（ｅ）に示す基板洗浄処理を、基板となる口径１０インチのウェハを水平に保持する２組の基板保持具を有すると共に該２組の基板保持具をそれらの重心を回転軸として回転させる構成を有するバッチ式の基板洗浄装置において実施するものである。
【００８４】
図５（ａ）〜（ｅ）は、第３の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の各工程を示す模式図である。尚、図５（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、処理チャンバー内部をチャンバー上面から見た様子を示している。
【００８５】
図５（ａ）に示すように、基板洗浄装置の処理チャンバー２０１の中心部には、洗浄液や純水を吐出するための吐出ノズル２０２が設置されていると共に、吐出ノズル２０２を取り囲むように（具体的には吐出ノズル２０２を挟んで互いに向かい合うように）２組の基板ホルダ２０３が配置されている。ここで、各基板ホルダ２０３には、例えば直径１０インチのシリコンウェハよりなり且つ金属プラグ１０１等の電子デバイスの構成要素が形成されたシリコン基板１００が２５枚を一組（１バッチ）として保持されている。
【００８６】
基板洗浄処理においては、まず、図５（ａ）に示すように、複数のシリコン基板１００が２組の基板ホルダ２０３によって保持されている状態で、２組の基板ホルダ２０３をそれらの重心を回転軸として例えば４６０ｒｐｍの回転速度で回転させる（回転方向は図５（ａ）に示す時計回りの矢印方向）。それと同時に、吐出ノズル２０２から各シリコン基板１００の側面に向けて、例えばフッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液（以下、洗浄液と称する）２０４をスプレー状に吐出する。このとき、シリコン基板１００上への洗浄液２０４の供給量を、シリコン基板１００の表面の単位面積当たり、例えば０．０００９３［ｌ／ｃｍ2 ］に設定する。また、このとき、洗浄液２０４の全吐出量を例えば２２［ｌ／ｍｉｎ］に設定する。すなわち、２組の基板ホルダ２０３の両方に２５枚一組のシリコン基板１００が設置されている場合において、シリコン基板１００に対する洗浄液２０４の吐出量を、シリコン基板１００となるウェハ１枚当たり、例えば０．４４［ｌ／ｍｉｎ／枚］に設定する。さらに、図５（ａ）に示す洗浄液２０４の吐出ステップは、シリコン基板１００の表面全体を洗浄液２０４によって覆うことを目的としているため、シリコン基板１００に対する洗浄液２０４の吐出時間を例えば４０秒に設定する。
【００８７】
次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止すると共にシリコン基板１００の回転を完全に停止し、その後、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液の少なくとも一部分を例えば４００秒間シリコン基板１００上に静止状態で保持する。このとき、吐出ノズル２０２からの新たな洗浄液の吐出を行なわない。
【００８８】
次に、図５（ｃ）に示すように、シリコン基板１００上に残留する洗浄液をシリコン基板１００から振り切るために、例えば８００ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させる。
【００８９】
次に、図５（ｄ）に示すように、例えば２００ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させながら、吐出ノズル２０２からシリコン基板１００に向けて超純水２０５を吐出し、それによってシリコン基板１００の表面に残留する洗浄液を除去する。次に、図５（ｅ）に示すように、シリコン基板１００上に残留する超純水を振り切るために、例えば８００ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させると共に吐出ノズル２０２からシリコン基板１００に向けて窒素２０６を吐出することにより、シリコン基板１００の乾燥処理を行なう。これにより、本実施形態の洗浄処理は終了する。
【００９０】
尚、以上に説明した本実施形態の洗浄処理の各ステップにおけるシリコン基板１００の回転速度は例示であって特に限定されるものではない。
【００９１】
本実施形態の洗浄処理においては、図５（ａ）に示す工程でシリコン基板１００上に供給された洗浄液を、図５（ｂ）に示す工程でシリコン基板１００上に静止状態で保持することにより、例えば配線溝１０５内に露出する金属プラグ１０１を構成するタングステンに接する洗浄液の入れ替わりを防止することができる。このため、該タングステンと洗浄液との界面では、式（３）に示す反応の平衡状態が保たれる。よって、イオン化したタングステン酸化物は飽和状態となる結果、タングステン酸化物が新たにイオン化されることはなくなるので、金属プラグ１０１の侵食を抑制することができる。
【００９２】
尚、図１（ｅ）に示す第２の層間絶縁膜１０３上に付着した堆積ポリマー１０６については、第２の層間絶縁膜１０３上に十分な量の洗浄液が存在することと、洗浄液による第２の層間絶縁膜１０３の溶解速度がタングステンと比較して十分に早いこととを理由として、図５（ｂ）に示す工程でシリコン基板１００上に洗浄液を一定時間静止状態で保持することによって完全に除去することができる。
【００９３】
図６は、図５（ａ）に示す洗浄液吐出ステップにおける、洗浄液の吐出時間と金属プラグ（タングステンプラグ）１０１のエッチング深さとの関係を示している。尚、図６の結果は、洗浄液１２３の全吐出量を２２［ｌ／ｍｉｎ］に設定して得られたものである。また、図６において、横軸は洗浄液吐出時間を示し、縦軸は金属プラグ１０１のエッチング深さを示す。ここで、エッチング深さは、エッチング前の金属プラグ１０１の表面から、最も深くエッチングされた部分までの最大深さを意味し、断面ＳＥＭにより測定される。
【００９４】
図６に示すように、金属プラグ１０１を構成するタングステンの浸食を抑制するためには、洗浄液の吐出時間を８０秒以下に設定する必要がある。また、本実施形態においては、シリコン基板１００の表面を十分に覆うことができるように洗浄液を供給する必要があるので、洗浄液の吐出時間を２０秒以上に設定する必要がある。すなわち、本実施形態における洗浄液の好ましい吐出時間は２０秒以上で且つ８０秒以下である。
【００９５】
第２の実施形態と同様に、図４は、洗浄液をシリコン基板１００上に保持する工程（図５（ｂ）に示す工程）における、洗浄液保持時間と、金属プラグ１０１のエッチング深さ及び第２の層間絶縁膜１０３上の堆積ポリマー１０６の除去性能のそれぞれとの関係を示している。すなわち、バッチ式の洗浄装置を用いた本実施形態の洗浄処理による洗浄性能は、枚葉式の洗浄装置を用いた第２の実施形態の洗浄処理による洗浄性能と同程度である。
【００９６】
尚、図４の結果は、図５（ａ）に示す洗浄液吐出ステップにおけるシリコン基板１００に対する洗浄液２０４の吐出時間を４０秒に設定して得られたものである。また、図４において、横軸は、シリコン基板１００上に洗浄液を静止状態で保持した時間（洗浄液保持時間）を示し、左側の縦軸は金属プラグ１０１のエッチング深さを示し、右側の縦軸はポリマーの除去性能を示している。ここで、エッチング深さは、エッチング前の金属プラグ１０１の表面から、最も深くエッチングされた部分までの最大深さを意味し、断面ＳＥＭにより測定される。また、ポリマーの除去性能は表面ＳＥＭにより測定される。
【００９７】
図４に示すように、金属プラグ１０１を構成するタングステンの浸食を抑制すると共に第２の層間絶縁膜１０３上の堆積ポリマー１０６を除去するためには、洗浄液保持時間を１００秒以上で且つ６００秒以下に設定する必要がある。
【００９８】
ところで、除去しなければならない堆積ポリマーの形成状態は、層間絶縁膜若しくはフォトレジストの種類又はドライエッチング条件等によって異なってくる。従って、当然ながら最適な洗浄条件も、層間絶縁膜若しくはフォトレジストの種類又はドライエッチング条件等によって異なってくる。
【００９９】
そこで、本実施形態においては、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００上への洗浄液２０４の供給量については、電子デバイスの製造方法に応じて、シリコン基板１００の表面の単位面積当たり０．０００１４〜０．００１０６［ｌ／ｃｍ2 ］の範囲から最適な条件を選択するものとする。ここで、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００上への洗浄液２０４の供給量を前述の範囲から選択する理由は次の通りである。すなわち、バッチ式洗浄装置で使用される平均的な吐出量（１バッチを構成する全ウェハに対する吐出量）が後述のように１５〜２５［ｌ／ｍｉｎ］であるため、下限値１５［ｌ／ｍｉｎ］及び上限値２５［ｌ／ｍｉｎ］を、シリコン基板１００となる直径１２インチ（３００ｍｍ）のシリコンウェハの最大処理枚数及び当該各ウェハの面積並びに６０秒のそれぞれにより除して、単位面積当たり且つ単位時間（１秒）当たりの値に換算した後、換算された下限値に、後述する洗浄液２０４の吐出時間の最小値２０秒を乗ずると共に、換算された上限値に、後述する洗浄液２０４の吐出時間の最大値８０秒を乗ずる。
【０１００】
これにより、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００（直径３００ｍｍのシリコンウェハ）上への洗浄液２０４の供給量の最小値は、
１５［ｌ／ｍｉｎ］／５０［枚］／７０６．５［ｃｍ2 ］／６０［ｓｅｃ ］×２０［ｓｅｃ ］＝０．０００１４［ｌ／ｃｍ2 ］
となる。
【０１０１】
また、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００（直径３００ｍｍのシリコンウェハ）上への洗浄液２０４の供給量の最大値は、
２５［ｌ／ｍｉｎ］／５０［枚］／７０６．５［ｃｍ2 ］／６０［ｓｅｃ ］×８０［ｓｅｃ ］＝０．０００９４［ｌ／ｃｍ2 ］
となる。
【０１０２】
尚、シリコン基板１００となる直径８インチ（２００ｍｍ）のシリコンウェハの洗浄を想定する場合には、当該ウェハの最大処理枚数を１００枚として、前記と同様の計算により、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００（直径２００ｍｍのシリコンウェハ）上への洗浄液２０４の供給量の最小値は、
１５［ｌ／ｍｉｎ］／１００［枚］／３１４［ｃｍ2 ］／６０［ｓｅｃ ］×２０［ｓｅｃ ］＝０．０００１５９［ｌ／ｃｍ2 ］
となる。
【０１０３】
また、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００（直径２００ｍｍのシリコンウェハ）上への洗浄液２０４の供給量の最大値は、
２５［ｌ／ｍｉｎ］／１００［枚］／３１４［ｃｍ2 ］／６０［ｓｅｃ ］×８０［ｓｅｃ ］＝０．００１０６［ｌ／ｃｍ2 ］
となる。
【０１０４】
従って、シリコン基板１００が直径３００ｍｍのシリコンウェハである場合及び直径２００ｍｍのシリコンウェハである場合のそれぞれを考慮して、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００上への洗浄液２０４の供給量については、シリコン基板１００の表面の単位面積当たり０．０００１４〜０．００１０６［ｌ／ｃｍ2 ］の範囲から最適な条件を選択するものとする。
【０１０５】
また、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００に対する洗浄液２０４の吐出量（１バッチを構成する全ウェハに対する吐出量）については、洗浄工程のスループットを考慮しつつ前記の供給量を満たすように、１５〜２５［ｌ／ｍｉｎ］の範囲から最適な条件を選択するものとする。尚、当該範囲はウェハの直径に関わらず枚葉式洗浄装置の平均的な吐出量である。
【０１０６】
同様に、図５（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００に対する洗浄液２０４の吐出時間についても、洗浄工程のスループットを考慮しつつ前記の供給量を満たすように、２０〜８０秒の範囲から最適な条件を選択するものとする（図６参照）。
【０１０７】
尚、第３の実施形態において、シリコン基板１００を保持する基板ホルダ２０３を２組備えた洗浄装置を用いた。しかし、シリコン基板１００を回転させるに際してバランスが取れるように基板ホルダ２０３が配置されているのであれば、言い換えると、１つ又は複数の基板保持具をその重心又はそれらの重心を回転軸として回転させる構成を洗浄装置が有するのであれば、基板ホルダ２０３の数は特に限定されるものではない。また、本実施形態では、シリコン基板１００を２５枚１バッチとして１つの基板ホルダ２０３に保持したが、１バッチの枚数は特に限定されるものではない。さらに、本実施形態では、基板ホルダ２０３に収納可能な最大数のシリコン基板１００を保持させたが、基板ホルダ２０３に、該最大数よりも少ない数のシリコン基板１００を保持した場合にも、本実施形態の洗浄処理は実施可能である。
【０１０８】
また、第３の実施形態における図５（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップにおいては、シリコン基板１００上を覆う洗浄液を除去しない程度に、吐出ノズル２０２から例えば窒素等の不活性ガスを、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に向けて吐出することが好ましい。このようにすると、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に含まれる純水成分（超純水）の大気中への揮発を促進させることができるので、前述の式（３）に示す平衡反応におけるタングステン酸化物イオンの生成を抑制することができる。従って、第２の実施形態と同様に、金属プラグ１０１を構成するタングステンの侵食抑制効果を向上させることができる。また、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に不活性ガスを吹き付ける代わりに、処理チャンバー２０１内を減圧状態にすることによって、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に含まれる純水成分の大気中への揮発を促進した場合にも同様の効果が得られる。
【０１０９】
また、第３の実施形態における図５（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップにおいて、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止すると共にシリコン基板１００の回転を完全に停止し、その後、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液を静止状態でシリコン基板１００上に保持した。しかし、これに代えて、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止すると共にシリコン基板１００を極小さい回転速度で回転させながら、シリコン基板１００上に保持された洗浄液を揺動させてもよい。或いは、シリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止した後、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液を交互に静止させたり揺動させたりしてもよい。このように、シリコン基板１００上に保持された洗浄液を揺動させることにより、第２の層間絶縁膜１０３に形成された配線溝１０５内の金属プラグ１０１に接する洗浄液の入れ替わりを防止しながら、第２の層間絶縁膜１０３上の洗浄液を撹拌することができるため、第２の層間絶縁膜１０３に付着した堆積ポリマー１０６の除去に要する洗浄時間をより一層短縮することが可能となる。
【０１１０】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法について、該洗浄方法を金属配線の形成工程に適用する場合を例として、図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態は、第１の実施形態における図１（ｅ）に示す、堆積ポリマー１０６を除去するための基板洗浄処理の詳細内容に該当し、具体的には、図１（ｅ）に示す基板洗浄処理を、基板となるウェハを垂直に保持すると共に該ウェハをその中心を回転軸として回転させる構成を有するバッチ式の基板洗浄装置において実施するものである。
【０１１１】
図７（ａ）〜（ｅ）は、第４の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の各工程を示す模式図である。尚、図７（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、処理チャンバー内部を、基板ホルダに保持されたシリコン基板の主面方向から見た様子を示している。
【０１１２】
図７（ａ）に示すように、基板洗浄装置の処理チャンバー３０１内において、回転機構（図示省略）に接続された基板ホルダ３０２に、例えば口径８インチのシリコンウェハよりなり且つ金属プラグ１０１等の電子デバイスの構成要素が形成されたシリコン基板１００が２５枚を１バッチとして保持されている。また、処理チャンバー３０１内における基板ホルダ３０２に保持されたシリコン基板１００の上方には、洗浄液や純水を吐出するための吐出ノズル３０３が設置されている。
【０１１３】
基板洗浄処理においては、まず、図７（ａ）に示すように、複数のシリコン基板１００を基板ホルダ３０２に保持した状態で、シリコン基板１００をその中心を回転軸として例えば４６０ｒｐｍの回転速度で回転させる（回転方向は図７（ａ）に示す時計回りの矢印方向）。それと同時に、吐出ノズル３０３から各シリコン基板１００に向けて、例えばフッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液（以下、洗浄液と称する）３０４をスプレー状に吐出する。このとき、洗浄液３０４の全吐出量を例えば１２［ｌ／ｍｉｎ］程度に設定する。すなわち、基板ホルダ３０２に２５枚一組のシリコン基板１００が設置されている場合において、シリコン基板１００に対する洗浄液３０４の吐出量を、シリコン基板１００となるウェハ１枚当たり、例えば０．５０［ｌ／ｍｉｎ／枚］程度に設定する。さらに、図７（ａ）に示す洗浄液３０４の吐出ステップは、シリコン基板１００の表面全体を洗浄液３０４によって覆うことを目的としているため、シリコン基板１００に対する洗浄液３０４の吐出時間を例えば２０〜８０秒に設定する。
【０１１４】
次に、図７（ｂ）に示すように、吐出ノズル３０３からシリコン基板１００上への洗浄液の供給を停止すると共に、シリコン基板１００をその中心を回転軸として例えば１５ｒｐｍの回転速度で回転させる。尚、本実施形態においては、シリコン基板１００は垂直に保持されているため、シリコン基板１００の回転を完全に止めてしまうと、シリコン基板１００上の洗浄液が落下してしまい、その結果、第２の層間絶縁膜１０３上の堆積ポリマー１０６を除去することができなくなる。そこで、本実施形態においては、図７（ｂ）に示す工程で、シリコン基板１００をその中心を回転軸として所定の小さい回転速度で回転させることによって、シリコン基板１００の表面を覆う洗浄液の少なくとも一部分を例えば３５０秒間シリコン基板１００上に保持する。このとき、吐出ノズル３０３からの新たな洗浄液の吐出を行なわない。
【０１１５】
次に、図７（ｃ）に示すように、シリコン基板１００上に残留する洗浄液をシリコン基板１００から振り切るために、例えば８００ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させる。このとき、図７（ｃ）に示すように、吐出ノズル３０３からシリコン基板１００に向けて窒素３０５を吹き付ける。
【０１１６】
次に、図７（ｄ）に示すように、例えば４６０ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させながら、吐出ノズル３０３からシリコン基板１００に向けて超純水３０６を吐出し、それによってシリコン基板１００の表面に残留する洗浄液を除去する。次に、図７（ｅ）に示すように、シリコン基板１００上に残留する超純水を振り切るために、例えば８００ｒｐｍの回転速度でシリコン基板１００を回転させると共に吐出ノズル３０３からシリコン基板１００に向けて窒素３０５を吐出することにより、シリコン基板１００の乾燥処理を行なう。これにより、本実施形態の洗浄処理は終了する。
【０１１７】
尚、以上に説明した本実施形態の洗浄処理の各ステップ（但し図７（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップを除く）におけるシリコン基板１００の回転速度は例示であって特に限定されるものではない。
【０１１８】
一方、本実施形態の図７（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップでは、ある程度の量の洗浄液がシリコン基板１００上に保持されるよう、１０〜３０ｒｐｍの範囲の回転速度で回転させる。但し、本実施形態では、口径８インチのウェハをシリコン基板１００として用いたが、シリコン基板１００となるウェハの口径が変化した場合、図７（ｂ）に示すステップで洗浄液をシリコン基板１００上に保持できる最大回転速度は変化する。
【０１１９】
図８は、本願発明者により求められた、シリコン基板となるウェハの口径と、該基板上に洗浄液を保持できる最大回転速度（最大回転数）との関係を示したグラフである。ここで、図８に示す結果は、シリコン基板上に吐出された洗浄液に働く遠心力に基づいて、シリコン基板上から洗浄液を振り切ることがない回転速度の最大値を求めたものである。また、図８において、縦軸はシリコン基板となるウェハの口径を示し、横軸は、シリコン基板上に洗浄液を保持できる最大回転速度を示している。
【０１２０】
図８に示すように、現在主として使用されている口径８インチのウェハよりなるシリコン基板については、回転速度が２０ｒｐｍ以下であれば、シリコン基板上の洗浄液が遠心力により振り切られることはなく、それによって、堆積ポリマー除去に必要な量の洗浄液をシリコン基板上に保持することができる。また、今後主流になる口径１０インチのウェハよりなるシリコン基板、及び口径６インチのウェハよりなるシリコン基板についてはそれぞれ、回転速度が１８ｒｐｍ以下及び２５ｒｐｍ以下であれば、シリコン基板上の洗浄液が遠心力により振り切られることはなく、それによって、堆積ポリマー除去に必要な量の洗浄液をシリコン基板上に保持することができる。
【０１２１】
尚、使用する洗浄液の粘度、又は基板最表面（デバイス最表面）に形成された膜の洗浄液に対する濡れ性に依存して、基板上に洗浄液を保持できる最大回転速度は上昇するが、その場合でも回転速度を３０ｒｐｍ以下に設定すれば、シリコン基板上の洗浄液が遠心力により振り切られることはない。
【０１２２】
また、シリコン基板１００の回転を完全に止めてしまうと、重力によって洗浄液がシリコン基板上から落下してしまうことと、現在使用されている洗浄装置の回転制御性とを考慮すると、シリコン基板１００の回転速度は１０ｒｍ以上であることが望ましい。
【０１２３】
以上のように、基板となるウェハの口径が変化した場合でも、洗浄液を基板上に保持するための回転速度を１０〜３０ｒｐｍの範囲に設定することによって、本実施形態の図７（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップを支障無く実施することができる。
【０１２４】
本実施形態の洗浄処理においては、図７（ａ）に示す工程でシリコン基板１００上に供給された洗浄液を、図７（ｂ）に示す工程でシリコン基板１００上に保持することにより、例えば配線溝１０５内に露出する金属プラグ１０１を構成するタングステンの近傍に存在する洗浄液の入れ替わりを防止することができる。このため、該タングステンと洗浄液との界面では、式（３）に示す反応の平衡状態が保たれる。よって、イオン化したタングステン酸化物は飽和状態となる結果、タングステン酸化物が新たにイオン化されることはなくなるので、金属プラグ１０１の侵食を抑制することができる。
【０１２５】
尚、図１（ｅ）に示す第２の層間絶縁膜１０３上に付着した堆積ポリマー１０６については、第２の層間絶縁膜１０３上に十分な量の洗浄液が存在することと、洗浄液による第２の層間絶縁膜１０３の溶解速度がタングステンと比較して十分に早いこととを理由として、図７（ｂ）に示す工程でシリコン基板１００上に洗浄液を一定時間保持することによって完全に除去することができる。
【０１２６】
また、本実施形態の図７（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップでは、シリコン基板１００を低速度で回転させているため、第２の層間絶縁膜１０３上に存在する洗浄液は常に移動しているため、第２又は第３の実施形態におけるシリコン基板１００上に洗浄液を保持する工程でシリコン基板１００上に保持された洗浄液を揺動させる場合と同様の効果が得られる。
【０１２７】
第３の実施形態と同様に、図６は、図７（ａ）に示す洗浄液吐出ステップにおける、洗浄液の吐出時間と金属プラグ（タングステンプラグ）１０１のエッチング深さとの関係を示している。尚、図６の結果は、洗浄液３０４の全吐出量を１２［ｌ／ｍｉｎ］に設定して得られたものである。すなわち、図６の結果は、シリコン基板１００となるウェハ１枚当たりに対する洗浄液３０４の吐出量を０．５［ｌ／ｍｉｎ／枚］に設定して得られたものである。また、図６において、横軸は洗浄液吐出時間を示し、縦軸は金属プラグ１０１のエッチング深さを示す。ここで、エッチング深さは、エッチング前の金属プラグ１０１の表面から、最も深くエッチングされた部分までの最大深さを意味し、断面ＳＥＭにより測定される。
【０１２８】
図６に示すように、金属プラグ１０１を構成するタングステンの浸食を抑制するためには、洗浄液の吐出時間を８０秒以下に設定する必要がある。また、本実施形態においては、シリコン基板１００の表面を十分に覆うことができるように洗浄液を供給する必要があるので、洗浄液の吐出時間を２０秒以上に設定する必要がある。すなわち、本実施形態における洗浄液の好ましい吐出時間は２０秒以上で且つ８０秒以下である。
【０１２９】
図９は、図７（ｂ）に示す、洗浄液をシリコン基板１００上に保持する工程における、洗浄液保持時間と、金属プラグ１０１のエッチング深さ及び第２の層間絶縁膜１０３上の堆積ポリマー１０６の除去性能のそれぞれとの関係を示している。尚、図９の結果は、図７（ａ）に示す洗浄液吐出ステップにおけるシリコン基板１００に対する洗浄液３０４の吐出時間を４０秒に設定して得られたものである。また、図９において、横軸は、シリコン基板１００上において洗浄液を保持した時間（洗浄液保持時間）を示し、左側の縦軸は金属プラグ１０１のエッチング深さを示し、右側の縦軸はポリマーの除去性能を示している。ここで、エッチング深さは、エッチング前の金属プラグ１０１の表面から、最も深くエッチングされた部分までの最大深さを意味し、断面ＳＥＭにより測定される。また、ポリマーの除去性能は表面ＳＥＭにより測定される。
【０１３０】
図９に示すように、金属プラグ１０１を構成するタングステンの浸食を抑制すると共に第２の層間絶縁膜１０３上の堆積ポリマー１０６を除去するためには、洗浄液保持時間を２００秒以上で且つ６００秒以下に設定する必要がある。
【０１３１】
ところで、除去しなければならない堆積ポリマーの形成状態は、層間絶縁膜若しくはフォトレジストの種類又はドライエッチング条件等によって異なってくる。従って、当然ながら最適な洗浄条件も、層間絶縁膜若しくはフォトレジストの種類又はドライエッチング条件等によって異なってくる。
【０１３２】
そこで、本実施形態においては、電子デバイスの製造方法に応じて、図７（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００に対する洗浄液３０４の吐出量及び吐出時間のそれぞれについて、シリコン基板１００となるウェハ１枚当たり０．２０〜０．６０［ｌ／ｍｉｎ／枚］の範囲、及び２０〜８０秒の範囲（図６参照）から最適な条件を選択するものとする。ここで、図７（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００に対する洗浄液３０４の吐出量を前述の範囲から選択する理由は次の通りである。すなわち、直径８インチ（２００ｍｍ）のシリコンウェハを対象とするバッチ式洗浄装置（ウェハ垂直保持型）で使用される平均的な吐出量（１バッチを構成する全ウェハに対する吐出量）が５〜１５［ｌ／ｍｉｎ］であるため、下限値５［ｌ／ｍｉｎ］及び上限値１５［ｌ／ｍｉｎ］を、シリコン基板１００となる直径２００ｍｍのシリコンウェハの処理枚数である２５枚により除する。これにより、図７（ａ）に示す工程におけるシリコン基板１００に対する洗浄液３０４の吐出量の最小値は０．２０［ｌ／ｍｉｎ／枚］となり、当該吐出量の最大値は０．６０［ｌ／ｍｉｎ／枚］となる。
【０１３３】
尚、第４の実施形態における図７（ｂ）に示す洗浄液の保持ステップにおいては、シリコン基板１００上を覆う洗浄液を除去しない程度に、吐出ノズル３０３から例えば窒素等の不活性ガスを、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に向けて吐出することが好ましい。このようにすると、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に含まれる純水成分（超純水）の大気中への揮発を促進させることができるので、前述の式（３）に示す平衡反応におけるタングステン酸化物イオンの生成を抑制することができる。従って、金属プラグ１０１を構成するタングステンの侵食抑制効果を向上させることができる。また、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に不活性ガスを吹き付ける代わりに、処理チャンバー３０１内を減圧状態にすることによって、シリコン基板１００上を覆う洗浄液に含まれる純水成分の大気中への揮発を促進した場合にも同様の効果が得られる。
【０１３４】
また、第１〜第４の実施形態において、第１の層間絶縁膜１０２に金属プラグ１０１が埋め込まれていたが、金属プラグ１０１に代えて、金属配線が埋め込まれていても同様の効果が得られる。また、金属プラグ１０１の材料としてタングステンを用いたが、これに代えて、チタン、銅又はアルミニウム等を用いても同様の効果が得られる。
【０１３５】
以下、本発明の各実施形態の洗浄方法を図１（ａ）〜（ｆ）に示すデバイス構造に適用した場合と同様の洗浄効果が得られる、他のデバイス構造について図面を参照しながら説明する。
【０１３６】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、埋め込み配線形成のための溝パターン（配線溝）が形成されたデバイス構造の一例を示す断面図であり、図１０（ａ）は概略構成を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の領域Ａの拡大図である。
【０１３７】
図１０（ａ）に示すように、例えばシリコンよりなる基板（図示省略）上の第１の層間絶縁膜１０２に、下層配線（図示省略）と後工程で形成する上層配線とを接続し且つ例えばタングステンよりなる金属プラグ１０１が埋め込まれている。ここで、図１０（ａ）に示すデバイス構造と、図１（ｆ）に示すデバイス構造とが異なっている点は、第１の層間絶縁膜１０２と金属プラグ１０１との間に密着層１０７が設けられていることである。
【０１３８】
詳しくは、図１０（ｂ）に示すように、金属プラグ１０１が埋め込まれるホールの壁面となる第１の層間絶縁膜１０２に接するようにＴｉ膜１０７Ａが成膜されており、該Ｔｉ膜１０７Ａの上に、タングステンとの密着性が良いＴｉＮ膜１０７Ｂが成膜されており、該ＴｉＮ膜１０７Ｂの上に、金属プラグ１０１となるタングステン膜が成膜されている。すなわち、密着層１０７はＴｉ膜１０７ＡとＴｉＮ膜１０７Ｂとの積層構造を有する。
【０１３９】
図１０（ａ）及び（ｂ）に示す構造のデバイスに対して従来の洗浄方法を適用した場合、配線溝１０５の底部に露出しているタングステンのみならず、密着層１０７となるＴｉやＴｉＮも溶解してしまう。それに対して、本発明の各実施形態の洗浄方法を適用した場合には、デバイス表面に露出した金属配線材料を溶解することなく、所望の構造を有するデバイスを製造することができる。
【０１４０】
図１１は、ハードマスクを用いてＡｌ配線を形成する際のデバイス構造の他例を示す断面図である。
【０１４１】
図１１に示すように、例えばシリコンよりなる基板（図示省略）上の第１の層間絶縁膜１０２に、下層配線（図示省略）と後工程で形成する上層配線とを接続し且つ例えばタングステンよりなる金属プラグ１０１が密着層１０７を介して埋め込まれている。また、第１の層間絶縁膜１０２の上及び金属プラグ１０１の上には、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層１０８、及び反射防止膜となるＴｉＮ膜１０９が順次形成されている。さらに、第２のＴｉＮ膜１０９の上には、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層１０８を所望の配線パターンに加工するための酸化膜からなるハードマスク１１０が形成されている。
【０１４２】
図１１に示す構造のデバイスに対して従来の洗浄方法を適用した場合、ハードマスク１１０の開口部（溝パターン）に露出しているＴｉＮ膜１０９及びその下側のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層１０８が溶解してしまう。それに対して、本発明の各実施形態の洗浄方法を適用した場合には、デバイス表面に露出した金属配線材料を溶解することなく、所望の構造を有するデバイスを製造することができる。
【０１４３】
また、第１〜第４の実施形態において、金属配線上の第２の層間絶縁膜１０３に配線溝（溝パターン）１０５を形成したが、これに代えて、コンタクトホールを形成する場合であっても、該ホールの開口面積や深さによっては、本発明の各実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４４】
また、第１〜第４の実施形態において、洗浄液として、フッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液を用いたが、洗浄液の種類が特に限定されないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
以上に説明したように、本発明は、電子デバイス製造に用いられる洗浄方法に関し、特に、フッ素化合物及び水溶性有機溶剤を含有する薬液を使用した基板洗浄処理に適用した場合、金属配線の侵食を防ぎつつ層間絶縁膜に付着した堆積ポリマーを除去できるという効果が得られ、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第１〜第４の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の適用対象となる金属配線の形成方法の各工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の各工程を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の洗浄液吐出ステップにおける、洗浄液吐出時間と金属プラグのエッチング深さとの関係を示す図である。
【図４】本発明の第２及び第３の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の洗浄液保持ステップにおける、洗浄液保持時間と、金属プラグのエッチング深さ及び層間絶縁膜上の堆積ポリマーの除去性能のそれぞれとの関係を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の各工程を示す模式図である。
【図６】本発明の第３及び第４の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の洗浄液吐出ステップにおける、洗浄液吐出時間と金属プラグのエッチング深さとの関係を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の各工程を示す模式図である。
【図８】本願発明者により求められた、基板となるウェハの口径と、該基板上に洗浄液を保持できる最大回転速度（最大回転数）との関係を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法の洗浄液保持ステップにおける、洗浄液保持時間と、金属プラグのエッチング深さ及び層間絶縁膜上の堆積ポリマーの除去性能のそれぞれとの関係を示す図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は本発明の各実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法を有効に適用することができるデバイス構造の一例を示す断面図であり、（ａ）は概略構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の領域Ａの拡大図である。
【図１１】本発明の各実施形態に係る電子デバイスの洗浄方法を有効に適用することができるデバイス構造の他例を示す断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｆ）は、従来の配線形成方法における下層配線と上層配線とを接続するためのコンタクトホールの形成方法の各工程を示す断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は従来の電子デバイスの洗浄方法の各工程を示す模式図である。
【図１４】（ａ）〜（ｆ）は従来の埋め込み配線形成方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１００    シリコン基板
１０１    金属プラグ
１０２    第１の層間絶縁膜
１０３    第２の層間絶縁膜
１０４    レジストパターン
１０５    配線溝
１０６    堆積ポリマー
１０７    密着層
１０７Ａ  Ｔｉ膜
１０７Ｂ  ＴｉＮ膜
１０８    Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層
１０９    ＴｉＮ膜
１１０    ハードマスク
１２１    ステージ
１２２    吐出ノズル
１２３    洗浄液
１２４    窒素
１２５    超純水
２０１    処理チャンバー
２０２    吐出ノズル
２０３    基板ホルダ
２０４    洗浄液
２０５    超純水
２０６    窒素
３０１    処理チャンバー
３０２    基板ホルダ
３０３    吐出ノズル
３０４    洗浄液
３０５    窒素
３０６    超純水
【図１】
2006080263.tif 000003
【図２】
2006080263.tif 000004
【図３】
2006080263.tif 000005
【図４】
2006080263.tif 000006
【図５】
2006080263.tif 000007
【図６】
2006080263.tif 000008
【図７】
2006080263.tif 000009
【図８】
2006080263.tif 000010
【図９】
2006080263.tif 000011
【図１０】
2006080263.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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