(57)【要約】【課題】パターン形成された基板に対し、基板上のパターンを損傷することなく、基板上のパーティクルを除去できる基板処理方法を提供する。【解決手段】加圧された気体と薬液を混合し、ミストを形成する２流体ノズルを用いて、パターン形成された基板にミストを吐出する処理を行うことで、基板上のパーティクルを除去することができる。その基板処理において、基板上のパターンのアスペクト比に対応して、気体流量を変更して処理を行う。好適な処理条件の１つとして、Ａｌ配線パターンが形成された基板上において、アスペクト比２．２未満のパターンが形成された基板に対して、気体流量８０Ｌ／ｍｉｎで処理を行う。アスペクト２．２以上のパターンが形成された基板に対して、気体流量６０Ｌ／ｍｉｎで処理を行う。【選択図】図５
2008041931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された気体と処理薬液を混合してノズルから吐出することによって形成されたミスト状の前記処理薬液に、凸状パターンが形成された基板表面を曝し、前記基板を処理する基板処理方法であって、
前記基板に処理を施す際、前記凸状パターンの断面アスペクト比に応じて、前記ノズルから吐出する前記気体の流量を調整することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記気体の流量は、前記凸状パターンの断面アスペクト比、及び前記凸状パターンの損傷の許容範囲に基づいて与えられることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記基板上に形成された凸状パターンは半導体装置のアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料から成る配線、またはゲート電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記気体は、不活性ガスまたは希ガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記基板処理は、前記基板上に付着しているパーティクルを除去する洗浄処理であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体、あるいは、ガラス基板などに薬液を供給して基板処理を施す基板処理方法に関し、特に凸状の微細パターンが形成された基板を洗浄する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路は、種々の製造工程を経て半導体ウェーハ上に形成されるが、その製造工程中のウェーハ搬送時や製造工程の処理中において、半導体ウェーハ表面に不要なパーティクルが付着する。このパーティクルは、製造歩留の低下や製品信頼性の低下を招くため、ウェーハ表面上からパーティクルを除去する必要がある。このようなパーティクルをウェーハ表面上から除去する工程が洗浄工程である。近年、半導体集積回路の急速な微細化に伴い、洗浄工程では、基板上に形成されたパターンへのダメージの抑制と、基板上のパーティクルへの高い除去性能の両立が求められている。特許文献１には、この要求を満たすことができる洗浄方式として、２流体ノズルを用いた基板洗浄について記載されている。
【０００３】
図１は２流体ノズルを備えた基板処理装置の概略構成を示す図である。
【０００４】
この基板処理装置において、基板Ｗは、円板状のスピンチャック１０１上に配置される。このスピンチャック１０１には、円柱状の支持ピン１０１Ａが立設されており、図１では６個の支持ピン１０１Ａのうちの２個を示している。これらの支持ピン１０１Ａで、基板Ｗの周縁部が支持される。スピンチャック１０１は、底面に連結された回転軸１０２により水平面内で回転可能に支持され、電動モータ１０３がその回転軸１０２を回転駆動する。その回転駆動により、基板Ｗは、回転中心Ｃの周りに回転される。
【０００５】
基板Ｗの上方には、２流体ノズル１０４が配置されている。２流体ノズル１０４は、加圧された気体と洗浄液を混合してミストＭを形成する。回転している基板Ｗへ２流体ノズル１０４によりミストＭを吐出・供給することで、基板Ｗが洗浄される。
【０００６】
スピンチャック１０１の周囲に設けられた飛散防止カップ１０５は、基板Ｗの洗浄の際、２流体ノズル１０４から吐出されたミストＭが周囲に飛散するのを防止する。飛散防止カップ１０５は、図中の矢印のようにスピンチャック１０１に対して昇降可能に構成されている。未洗浄の基板Ｗをスピンチャック１０１へ受け渡す際には図１の位置より下降しており、スピンチャック１０１に載置された基板Ｗを洗浄する際に図１の位置へ上昇して基板Ｗの周囲を覆う。
【０００７】
支持アーム１０６は、２流体ノズル１０４の吐出口を基板Ｗの処理面に対して垂直方向にして２流体ノズル１０４を支持している。支持アーム１０６は、駆動機構１０７によって昇降可能に構成されている。洗浄時においてはその昇降により、２流体ノズル１０４の吐出口が基板Ｗの処理面から距離Ｄだけ離れた位置に配置される。この距離Ｄは、例えば５ｍｍから１０ｍｍまでの範囲である。支持アーム１０６は、水平面に対して平行に揺動可能に構成し、２流体ノズル１０４が基板Ｗの処理面を横切るようにしてもよい。
【０００８】
２流体ノズル１０４の胴部には、加圧された気体を導入するガス導入管１０８Ａと薬液を供給する薬液導入管１０８ｂが連結されている。
【０００９】
ガス導入管１０８Ａには気体供給装置１０９から気体が供給される。気体の流路には制御弁１１０および圧力調整器１１１が配置されており、制御弁１０９でその流路を開閉し、圧力調整器１０９で気体の加圧や減圧などの圧力調整を行う。この気体には、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスや窒素（Ｎ2）等の不活性ガスを用いる。アルゴンや窒素等、常温、常圧において化学的に安定な気体を用いることで、薬液や基板、パターンに対して化学反応を起こさないので、薬液や基板やパターンに悪影響を与えない。
【００１０】
一方、薬液導入管１０８Ｂには、制御弁１１２を介して接続された超純水供給装置１１３から、二酸化炭素（ＣＯ2）が添加された超純水が薬液として供給される。薬液として、二酸化炭素を添加した超純水を使用することで、比抵抗値が下がり、基板Ｗの処理面と薬液の摩擦により発生する静電気を抑制し、基板Ｗの絶縁破壊を防止できる。
【００１１】
コントローラ１１４は、電動モータ１０３や、駆動機構１０７、気体供給装置１０９、制御弁１１０、１１２、圧力調整器１１１、超純水供給装置１１３などを制御する。その制御に従って、基板Ｗの洗浄処理や乾燥処理が行われることになる。洗浄処理を行う際には、まず飛散防止カップ１０５をスピンチャック１０１に対して下降させ、パターン形成された基板Ｗをスピンチャック１０１に載置する。そして、飛散防止カップ１０５を上昇させるとともに、駆動機構１０７を制御して２流体ノズル１０４を洗浄位置に移動させる。次に、電動モータ１０３を制御して一定速度で基板Ｗを低速回転させつつ、２流体ノズル１０４からミストＭを基板Ｗに対して供給し、ミストＭを基板Ｗに対して吐出する。この状態で一定時間、基板処理を施した後、ミストＭの吐出を停止して２流体ノズル１０４を待機位置に移動させる。同時に基板Ｗを高速回転させて、吐出された薬液を振り切る乾燥処理を行い、一連の洗浄処理が終了する。
【００１２】
図２は２流体ノズルの構成を示す断面図である。２流体ノズル１０４の混合部は、ガス導入管１０８Ａの外側を薬液導入管１０８Ｂが取り囲む二重管の構造で構成されている。また２流体ノズル１０４の先端部２０１は、オリフィス状の管と、ミストＭを加速させる直状円筒管である加速管とで連接されて構成されている。
【００１３】
２流体ノズル１０４における気体Ｇの使用量（流量）は、２０Ｌ／ｍｉｎから１００Ｌ／ｍｉｎまでの範囲、好ましくは、２０Ｌ／ｍｉｎから６０Ｌ／ｍｉｎまでの範囲である。２流体ノズル１０４における薬液Ｓの使用量は、１０ｍＬ／ｍｉｎから２００ｍＬ／ｍｉｎまでの範囲、好ましくは１００ｍＬ／ｍｉｎから２００ｍＬ／ｍｉｎまでの範囲であって、さらに好ましくは１００ｍＬ／ｍｉｎから１５０ｍＬ／ｍｉｎまでの範囲である。基板Ｗのパターンに損傷を与えることなく、パーティクルを除去するためである。
【００１４】
上述の基板処理装置による洗浄の条件は、例えば、ミスト化した洗浄液Ｓを吐出する吐出口から基板Ｗの処理面までの距離が１０ｍｍであって、気体の使用量は６０Ｌ／ｍｉｎであって、薬剤Ｓの使用量は、１５０ｍＬ／ｍｉｎである。このとき、ミスト化した薬液Ｓの液滴粒径は５μｍから２０μｍまでの範囲に制御される。また低速回転時の基板Ｗの回転数は５００ｒｐｍとすることができる。
【００１５】
２流体ノズル１０４を基板Ｗの処理面に対して揺動させる場合には、基板Ｗのエッジ〜回転中心Ｃ〜エッジのように基板Ｗをスキャンする回数を２回に設定するとともに、２流体ノズル１０４がスキャンする速度を４０ｍｍ／ｓｅｃに設定することができる。
【特許文献１】特開２００３−２２９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のような２流体ノズル１０４を用いて、パターン形成された基板Ｗの洗浄処理を施すことで、パターンの損傷を抑えながらパーティクルを除去することが図られていた。しかしながら、その洗浄工程が施された後のパターンを検査すると、島状或いは線状になったパターンの倒壊、はがれなどの不良が発生することがわかった。本発明者らがこの不良について検討した結果、次のように現象が予想された。
【００１７】
図３は２流体ノズルにより形成されたミストＭによるパーティクル除去メカニズムについて説明するための図である。
【００１８】
図３Ａに示すように、ミストＭを形成する薬液微粒子３０１が、基板Ｗに衝突する直前に速度ｖ0を有しているものとする。この後、薬液微粒子３０１は、図３Ｂに示すように基板Ｗに衝突するとともに変形し、このとき、基板からの反射波との合力により微粒子内部に衝撃圧Ｐが発生し、また基板水平方向に速度ｖfの放射流が発生する。その衝撃圧Ｐは、速度ｖfを用いて以下の式（１）で表される。
【００１９】
Ｐ＝１／２αρLＣLｖ0                       （１）
ただし、ρL：薬液密度、ＣL：薬液中の音速、α：低減係数である。
【００２０】
この衝撃圧Ｐが、図３Ｃに示すようにパーティクル３０２に作用し、除去力Ｆ1が揚力となって基板Ｗ上からパーティクル３０２を除去する。除去力Ｆ1は、パーティクル３０２を直径ｄの球状であると仮定すると、以下の式（２）または（３）により与えることができる。
【００２１】
Ｆ1＝ＣD（πｄ2／４）Ｐ                     （２）
Ｆ1＝ＣD（πｄ2／４）（ρLｖf2／２）       （３）
ただし、ＣD：抗力係数、０．４７である。
【００２２】
除去力Ｆ1を決める衝撃圧Ｐは、式（１）のように薬液微粒子の速度ｖ0に依存し、速度ｖ0が大きいほど、衝撃圧Ｐは大きくなるので、速度ｖ0が大きいほど、パーティクル除去力Ｆ1は大きくなる。速度ｖ0は、２流体ノズル１０４の気体Ｇの使用量Ｖとガス導入管１０８Ａの断面積φから計算される気体Ｇの流速、Ｖ/φに対し比例し、比例係数βとして、以下の式（４）で表される。
【００２３】
ｖ0＝βＶ／φ                               （４）
よって、気体Ｇの使用量Ｖが大きいほど、速度ｖ0は大きくなり、パーティクルの除去力は、気体Ｇの使用量Ｖの増大とともに大きくなる。
【００２４】
一方、図３Ｄに示すように、この衝撃圧Ｐが基板Ｗ上のパターン３０３に加わった場合、パターン３０３の破壊に至る可能性がある。基板Ｗ上のパターン３０３の側面積をＳとしたとき、パターン３０３にかかる力Ｆ2は、次式（５）のようになる。パターンにかかる力Ｆ2も、気体Ｇの使用量Ｖの増大とともに大きくなる。
【００２５】
Ｆ2＝ＳＰ
＝１／２ＳαρLＣLｖ0                   （５）
以上のことから、パーティクル除去力とパターンダメージの起こりやすさは、トレードオフの関係といえる。
【００２６】
パターン形成された基板Ｗに２流体ノズル１０４を用いて洗浄処理を施す場合、気体Ｇの使用量が過大である場合、ミストＭ中の薬液微粒子の衝撃力によりパターン倒壊が発生する。一方、気体Ｇの使用量が過小である場合、十分なパーティクル除去性能が得られず、パーティクル残りによる歩留低下が発生する。
【００２７】
このような検討の下、発明者は、上述の基板処理装置を用いて、パターン形成された基板Ｗの処理を行った場合、気体Ｇの使用量が同一であっても、基板上のパターン形状によっては、パターン倒壊が発生するケースと、パターンを倒壊させることなく、パーティクル除去できるケースがあることを見出した。
【００２８】
本発明は、前述の知見から、パターン形状を示すパラメータに着目して、気体の使用量を最適化することで、パターンに損傷を与えることなく、高い除去能力を以ってパーティクルを除去することができる基板処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本願において開示される発明のうち、概要を説明すれば、以下の通りである。
【００３０】
加圧された気体と処理薬液を混合してノズルから吐出することによって形成されたミスト状の処理薬液に、凸状パターンが形成された基板表面を曝して基板を処理する基板処理方法であって、当該基板に処理を施す際、凸状パターンの断面アスペクト比に応じて、ノズルから吐出する気体の流量を調整することを特徴とする基板処理方法である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明では、パターン形状を示すパラメータにしたがって気体の流量を最適化することで、基板上のパターンに損傷を与えることなく、高いパーティクル除去能力で基板上のパーティクルを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】
【００３２】
本実施の形態による基板処理方法は、図１に示した基板処理装置を用いて、加圧された気体と薬液をノズル内部で混合してミストを形成し、ノズル先端部の吐出口より吐出する２流体ノズルにより、凸状のパターンが形成された基板処理面に対し基板処理を施す基板処理方法であって、２流体ノズルにて使用する気体の使用量を、基板上に形成されたパターン形状のアスペクト比に対応して、設定することを特徴とする基板処理方法である。
【００３３】
この基板処理方法に用いる基板処理装置の構成は上述した通りであるので、その説明を省略する。ここでは、より具体的に、Ｌ＝０．１５μｍ相当のＡｌ配線を用いた半導体集積回路装置製造プロセスに本発明の基板処理方法を使用した場合について説明する。
【００３４】
図４は、当該Ａｌ配線を用いた半導体集積回路装置の製造フローの一例を示す断面図である。この製造フローでは、図４Ｅに示すような第１配線４０１および第２配線４０２を含む多層配線を有した半導体集積回路装置が製造される。その第１配線４０１及び第２配線４０２をそれぞれ形成した後、パーティクル除去を目的として洗浄処理を行う。
【００３５】
図４Ａに示すように、まずＳｉ基板４０３上に、素子分離の役割を果たすＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）４０４と、トランジスタを構成するゲート４０５とを形成した後、層間絶縁膜４０６を形成し、さらにゲート４０５、及びＳｉ基板４０１と第１配線層とを繋ぐコンタクトプラグ４０７を形成する。
【００３６】
次に、第１配線層を成すＡｌＣｕ膜を堆積し、リソグラフィーとドライエッチ処理によりパターニングを行い、図４Ｂに示すように、第１配線４０１を形成する。
【００３７】
さらに、ＨＤＰ（高密度プラズマ）を用いた化学気相堆積法（ＣＶＤ法）とＰＥ−ＣＶＤ法を用いて、第１配線４０１上に酸化珪素膜を堆積し、第１配線４０１により酸化珪素膜上にできる凹凸を化学機械的研磨法（ＣＭＰ法）により平坦化し、図４Ｃに示すように層間絶縁膜４０８を形成する。
【００３８】
続いて、その層間絶縁膜４０８をリソグラフィーとドライエッチでパターニングしてビアホールを形成した後、ＣＶＤ法により、密着層となるＴｉＮ膜及びＷ膜をビアホールに埋め込み、さらに、ＣＭＰ法により層間絶縁膜上の余分なＷ膜を除去して、図４Ｄに示すように、第１配線層と第２配線層を繋ぐビアプラグ４０９を形成する。
【００３９】
次に、第２配線層を成すＡｌＣｕ膜を堆積し、リソグラフィーとドライエッチ処理によりパターンニングを行い、図４Ｅに示すように、第２配線４０２を形成する。以後、図４ＣからＥの工程を繰り返し、多層配線が形成される。
【００４０】
この半導体集積回路装置において、第１配線４０１は、機能ブロック（ロジック回路ブロック、ＳＲＡＭブロック、ｐ−ＲＡＭブロック等）内部のトランジスタ間を接続する配線であるため、配線幅や配線間のスペースが最も小さく、微細なＡｌ配線加工を行うため、配線膜厚が薄い。第２配線４０２は、ブロック間の配線であるため、第１配線層に比べ、最小配線幅が大きく、配線抵抗を抑える観点から、配線膜厚が大きくなる。
【００４１】
本実施の形態においては、例えば第１配線４０１は、最小配線幅が０．２２μｍで、配線膜厚が０．４０μｍとする。第２配線４０２は、最小配線幅が０．２６μｍで、配線膜厚が０．６０μｍである。
【００４２】
このような半導体集積回路装置の製造フローにおいて、第１配線４０１形成後の図４Ｂの状態と、第２配線４０２形成後の図４Ｅの状態において、同一の気体使用量８０Ｌ／ｍｉｎにて洗浄処理を行った。その洗浄処理による効果の確認として、洗浄処理前に検出された基板上のパーティクル数で、洗浄処理により除去されたパーティクル数を割ったパーティクル除去率を評価した。また洗浄処理による副作用の確認として、基板へ吐出されるミスト中の薬液微粒子の衝撃力で発生するパターン倒壊やパターン曲がりをパターンダメージと定義し、その発生数を評価した。その結果を図５の破線のグラフに示す。
【００４３】
図５の横軸は、洗浄処理を行った配線層を示す。図５の左側の縦軸は、パーティクル除去率であり、図５中の黒い菱形がそのサンプルの値を示す。一方、図５の右側の縦軸は、基板洗浄処理により発生したパターンダメージのウェーハ１枚（１ｓｌ）当りの発生数であり、図５中の白い菱形がそのサンプルの値を示す。
【００４４】
図５に示すように、第１配線４０１については、パターンがダメージを受けることなく、パーティクルが除去されている。これに対し、第２配線４０２については、パーティクルが同程度に除去されているものの、パターンのダメージが発生している。同一の気体使用量であっても、配線パターンによって、受けるダメージが異なっていることになる。
【００４５】
そこで、ミスト中の薬液微粒子から配線パターンが受ける衝撃力を計算する。図６Ａに示すように、Ａｌ配線パターン３０３の配線幅がｗ、配線膜厚がＨ、配線長がＬとそれぞれ与えられているとする。また、その配線パターンに衝撃力を与える微粒子３０１の粒径が５から２０μｍとする。このとき、Ａｌ配線パターン３０３が第１配線であっても第２配線であっても、配線パターン３０３の膜厚が微粒子３０１の粒径の１／１０以下となる。このため、図６Ｂに示すように、配線パターン３０３は薬液微粒子３０１から一様な衝撃圧Ｐを受けるものと考えることができる。その場合、配線長ＬのＡｌ配線に加わる荷重ωは、次式（６）で与えられる。
【００４６】
ω＝ＰＬ                                      （６）
高さＨの配線において、配線側面から一様な荷重ωを受けるので、せん断荷重が最大となる配線下面における荷重Ｆ3は、次式（７）の通りとなる。
【００４７】
Ｆ3＝ωＨ＝ＰＬＨ                             （７）
配線下面におけるせん断応力τは、
τ＝Ｆ3／Ｌｗ＝ＰＨ／ｗ                       （８）
となり、衝撃圧Ｐと、配線膜厚Ｈと配線幅ｗで決まる配線アスペクト比ａ＝Ｈ／ｗの積となる。このせん断応力τがＡｌ配線の密着力を上回ると、Ａｌ配線パターン３０３の破壊が起こる。
【００４８】
本実施の形態では、式（８）より、同一気体使用量のときに発生する衝撃圧Ｐ0に対し、第１配線層のせん断応力τ1は、
τ1≒１．８１Ｐ0                             （９）
第２配線層のせん断応力τ2は、
τ2≒２．３１Ｐ0                             （１０）
となり、図５の実験結果から、Ａｌ配線の密着力τ0に対し、
１．８１Ｐ0＜τ0＜２．３１Ｐ0                （１１）
であったと推察される。
【００４９】
以上の２流体ノズルを用いた基板処理におけるパターンへの衝撃力の計算において、式（８）は、基板上のパターンのアスペクト比ａにより、パターンが受けるせん断応力が決まることを示す。基板処理装置において、パターンへの衝撃圧Ｐを制御できるのは、気体Ｇの使用量Ｖであり、パターンへの衝撃圧Ｐは、気体使用量に比例する。これは、式（１）と式（４）より得られる以下の式（１２）で示される。
【００５０】
Ｐ＝αρLＣLβＶ／（２φ）                   （１２）
パターンへのせん断応力τは、式（８）と式（１２）を用いて次式（１３）のように表すことができる。
【００５１】
τ＝αρLＣLβＶａ／（２φ）                 （１３）
パターンダメージを発生させない条件は、せん断応力τがＡｌ配線の密着力τ0より小さいことであるので、以下の式（１４）のように与えることができる。
【００５２】
τ0＞αρLＣLβＶａ／（２φ）               （１４）
その式（１４）を変形して、気体の使用量Ｖに対する条件は、以下の式（１５）となる。
【００５３】
Ｖ＜２φτ0／（αρLＣLβａ）               （１５）
式（１５）より、２流体ノズルを用いた基板処理において、基板上のパターンのアスペクト比ａを基に、気体Ｇの使用量Ｖを設定すれば、パターンダメージを回避できることが理解される。すなわち、パターンのアスペクト比ａが大きい場合、気体使用量Ｖを小さく設定する必要があり、一方、アスペクト比ａが小さい場合、気体使用量Ｖを大きくとることができる。パーティクル除去のため、気体の使用量Ｖは、パターンのアスペクト比ａに対し、式（１６）により許容される最大の値を使用することが望ましい。
【００５４】
０．９Ｖ≦２φτ0／（αρLＣLβａ）         （１６）
以上の計算結果に基づき、２流体ノズルを用いた基板処理において、基板上のパターンのアスペクト比ａを指標として、配線層ごとに気体Gの使用量Ｖを設定した。本実施の形態では、リソグラフィーやドライエッチング処理における加工ばらつきによる形状ばらつきを考慮し、アスペクト比２．２未満のパターンにおいて、気体使用量を８０Ｌ／ｍｉｎとし、アスペクト比２．２以上のパターンにおいて、気体使用量を６０Ｌ／ｍｉｎとした。
【００５５】
ここでは、第１配線を洗浄する工程においては、気体使用量を８０Ｌ／ｍｉｎで処理を行い、一方、アスペクト比が大きい、第２配線を洗浄する工程では、せん断応力をＡｌ配線の密着力より小さくするため、気体使用量を６０Ｌ／ｍｉｎに設定して処理を行った。
【００５６】
気体の使用量（流量）を減少させることにより、ミスト中の微粒子速度ｖoが低下するため、式（２）に示したパーティクルへの揚力Ｆ1が小さくなり、パーティクルの除去力は低下するが、パターンダメージが起こらない範囲において、最大のパーティクル除去力を持った条件である。
【００５７】
このように第１配線と第２配線とで気体の流量を異ならせたときの結果を図５の実線のグラフに示している。黒丸がパーティクルの除去率の値を示し、白丸がパターンダメージ数の値を示す。このグラフに示すように、第１配線層、第２配線層ともにパターンダメージなく洗浄できることが確認できた。
【００５８】
以上の実施形態に示す通り、２流体ノズルを用いた基板処理において、基板上のパターンのアスペクト比に対応して２流体ノズルの気体使用量、すなわち単位時間あたりの流量を設定し、処理を行うことで、パターンダメージを抑えつつ、効率よくパーティクル除去が可能となる。
【００５９】
図１の基板処理装置において、気体の流量の調整は、コントローラ１１４によりすることができる。例えば配線層ごとに、配線パターンのアスペクト比に応じて定めた気体の使用量のデータを予め用意しておく。洗浄処理をする際、洗浄する配線層に対応するデータをコントローラ１１４が記憶装置から読み出し、そのデータにしたがって制御弁１１０を制御して気体の流量を調整する。一の半導体集積回路装置の製造工程における洗浄であっても、洗浄する配線パターンの断面アスペクト比が異なっていれば、その工程によって気体の流量を変更する。これによって、その半導体集積回路装置における、いずれの配線パターンについてもダメージが抑えられるから、本発明の基板処理方法は、特に多層配線を有した半導体集積回路装置の製造工程に有用である。
【００６０】
本実施の形態による基板処理方法を用いた基板処理に適した工程としては、ＡＬ配線プロセスでは、上述のように、層間膜上にＡＬ配線パターン形成した後の洗浄工程が挙げられる。また、Ｃｕ配線プロセスでは、層間絶縁膜に配線を埋め込むための溝、及びビアを形成した後の洗浄工程が挙げられる。ＦＥＯＬ工程では、微細化が進むゲート電極パターンエッチング形成後の洗浄工程が挙げられる。基板上に形成されたパターンのアスペクト比とパターン倒れなどの不良が発生しない許容される気体使用量の関係については、パターンを形成する材料、及び加工条件によって密着力が決まるので、パターンの材料や加工形状からの算出される計算値を参考に、基板上に実パターンを形成したＴＥＧ（テストパターン）を用いて、実験的に決めるのが望ましい。
【００６１】
図５の例では、パターンダメージの生じない範囲において気体の流量を定めることにしているが、パターンの多少の損傷が許容される場合には、その許容範囲にしたがって、式（１５）または（１６）における気体の流量Ｖを与えることができる。例えば式（１５）または（１６）の左辺に、その許容範囲に応じた１より小さい係数を乗じることとし、その係数を乗じた式にしたがって気体の流量Ｖを定めるようにしてもよい。パターンの損傷がある程度許容される場合には、その範囲内において気体の流量Ｖを大きくすることができるから、パーティクルの除去力が高まることになる。
【００６２】
ここでパーティクルの除去力は、気体使用量に対し連続的に変動する。またパターンダメージも、気体使用量が大きければ気体使用量に対し連続的に変動する。しかし、パターンダメージ数、あるいは損傷率といったパターンダメージの指標は、アスペクト比に応じたクリティカルな気体流量を境にして不連続な挙動を示す。
【００６３】
そのクリティカルな気体流量Ｖcは、例えば式（１４）を等式に変更した式（１４’）から得ることができる。
【００６４】
τ0＝αρLＣLβａＶc／（２φ）               （１４’）
図７は気体使用量とパーティクル除去率及びパターンダメージ数との関係を示す図である。この図において、横軸は気体流量を示し、左縦軸はパーティクル除去率を示し、右縦軸はパターンダメージ数を示す。黒い三角は、ゲート長０．１８μｍ相当の半導体集積回路装置におけるアルミニウム配線でのパターンダメージ数のサンプルの値であり、黒丸は、パーティクル除去率のサンプルの値である。
【００６５】
この例では、気体流量が２０Ｌ／ｍｉｎから１００Ｌ／ｍｉｎに増加するに連れて、パーティクル除去率が２０％強から１００％まで連続的に増加している。気体流量が６０Ｌ／ｍｉｎまで増加すると、パーティクル除去率はほぼ飽和している。
【００６６】
これに対し、パターンダメージ数は、気体流量が６０Ｌ／ｍｉｎに増加するまで０であり、その後、気体流量が６０Ｌ／ｍｉｎから７０Ｌ／ｍｉｎに増加するときは、連続的に増加している。この例において、パターンダメージ数は、気体流量が６０Ｌ／ｍｉｎとなるのを境に不連続に変動している。
【００６７】
このようにパターンダメージ数はクリティカルな気体流量Ｖcを境に不連続に変動し、そのクリティカルな気体流量Ｖc以下ではダメージが発生しないので、気体流量は、そのクリティカルな値か、パターンダメージの許容範囲により定めた値まで下げればよい。また、気体の流量をそのクリティカルな値とした場合と、パターンダメージの許容範囲により定めた値とした場合とで、例えばパーティクル除去率の差が一定値以下であるときや、どちらの場合でも必要な除去力が得られているときには、パターンダメージが許容範囲にあっても、気体流量をそのクリティカルな値に設定してもよい。
【００６８】
また、一の洗浄工程の間、気体の流量を定量制御する必要は必ずしもない。例えば気体の流量Ｖを時間的に脈動させ、その洗浄工程における気体の流量の平均値を式（１６）によって定めるようにしてもよい。パターンの損傷が許容範囲にとどまる期間内で一時的にでも気体の流量を高めることができれば、パーティクルの除去力も確保し易くなる。
【００６９】
なお、本発明は、以上で説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、ＬＳＩ、ＵＬＳＩ等の半導体装置の製造分野のみでなく、液晶装置の製造工程におけるガラス基板の洗浄処理装置等においても利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】２流体ノズルを備えた基板処理装置の概略構成を示す図
【図２】２流体ノズルの構成を示す断面図
【図３】薬液微粒子がパーティクル、パターンに及ぼす力を説明する断面図
【図４】ゲート長：Ｌ＝０．１５μｍ相当のＡｌ配線を用いた半導体装置の製造フローを示す断面図
【図５】実施形態における第１配線層と第２配線層に対し２流体ノズルを用いて処理した場合のパーティクル除去率とパターンダメージの発生数を示す図
【図６】薬液微粒子から配線パターンにかかる衝撃力を説明する図
【図７】気体使用量とパーティクル除去率及びパターンダメージ数との関係を示す図
【符号の説明】
【００７２】
１０１  スピンチャック
１０１Ａ  支持ピン
１０２  回転軸
１０３  電動モータ
１０４  ２流体ノズル
１０５  飛散防止カップ
１０６  支持アーム
１０７  駆動機構
１０８Ａ  ガス導入管
１０８Ｂ  薬液導入管
１０９  気体供給装置
１１０  制御弁
１１１  圧力調整器
１１２  制御弁
１１３  超純水供給装置
１１４  コントローラ
２０１  ２流体ノズル先端部
３０１  薬液微粒子
３０２  パーティクル
３０３  パターン
４０１  第1配線
４０２  第２配線
４０３  Ｓｉ基板
４０４  ＳＴＩ
４０５  ゲート
４０６  層間絶縁膜
４０７  コンタクトプラグ
４０８  層間絶縁膜
４０９  ビアプラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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