(57)【要約】【課題】アスペクト比が高い凹部を有する基板に対して洗浄液を用いて洗浄を行なうときに、凹部内の洗浄液の置換効率を向上させる。【解決手段】凹部を有する被処理基板を第１の回転速度で回転させる低速回転処理と、被処理基板を第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させる高速回転処理とを交互に繰り返し行ないながら、被処理基板の表面に洗浄液を供給することによって被処理基板の表面を洗浄する。高速回転処理を行なう際には、被処理基板が配置された洗浄チャンバー内を減圧雰囲気にしてもよい。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する被処理基板を第１の回転速度で回転させる低速回転処理と、前記被処理基板を前記第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させる高速回転処理とを交互に繰り返し行ないながら、前記被処理基板の表面に洗浄液を供給することによって前記被処理基板の表面を洗浄することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
前記被処理基板は、ガスが導入されたチャンバー内に配置されており、
前記高速回転処理を行なうときに、前記チャンバー内を減圧雰囲気にすることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
前記低速回転処理を行なってから前記高速回転処理を行なうまでの間に、前記被処理基板の回転を一旦停止させる回転停止処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
前記被処理基板は、ガスが導入されたチャンバー内に配置されており、
前記回転停止処理及び高速回転処理を行なうときに、前記チャンバー内を減圧雰囲気にすることを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
前記洗浄液の粘度は２．０ｃｐ以上であり、
前記低速回転処理の一回の処理時間を３０秒以上に設定すると共に前記高速回転処理の一回の処理時間を１０秒以下に設定することを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
前記第１の回転速度は１０ｒｐｍ以上で且つ５０ｒｐｍ以下であり、
前記第２の回転速度は５００ｒｐｍ以上で且つ８００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項７】
前記低速回転処理の一回の処理時間を、前記高速回転処理の一回の処理時間の５倍以上に設定することを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄方法。
【請求項８】
前記被処理基板の表面への前記洗浄液の供給量は２００ｍｌ／ｍｉｎ以上で且つ５００ｍｌ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項９】
前記高速回転処理を行なうときに、前記被処理基板の表面に前記洗浄液を供給しないことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項１０】
被処理基板が配置されるチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、前記被処理基板を保持すると共に回転させるローターと、
前記チャンバー内に設けられ、前記被処理基板の表面に洗浄液を供給するノズルと、
前記チャンバー内にガスを導入するガスラインと、
前記チャンバーから前記洗浄液を排出する廃液ラインと、
前記廃液ラインの途中に設けられ、前記洗浄液から、その中に含まれる前記ガスを分離するミスト分離ボックスと、
前記ミスト分離ボックスから前記ガスを排出する排気ラインと、
前記排気ラインの途中に設けられ、前記チャンバー内の圧力を制御するバルブとを備えていることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１１】
前記基板洗浄装置はスプレーバッチ式の基板洗浄装置であって、
前記ノズルは前記チャンバーの内壁面に設けられており、
前記洗浄液は前記ノズルから前記被処理基板の端部に向けて扇形状に吐出され、
前記扇形状の中心角は、前記ノズルを通る前記被処理基板の２本の接線が成す角度以上であることを特徴とする請求項１０に記載の基板洗浄装置。
【請求項１２】
基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の内壁に付着した反応生成物を除去する工程とを備え、
前記反応生成物を除去する工程において、前記基板を第１の回転速度で回転させる低速回転処理と、前記基板を前記第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させる高速回転処理とを交互に繰り返し行ないながら、前記基板の表面に洗浄液を供給することによって前記基板の表面を洗浄することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関し、特に、電子デバイス製造においてポリマー等の反応生成物を洗浄液を用いて除去する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の微細化技術の急速な進展に伴い、電子デバイスの製造過程の中で、配線層数が増加している。すなわち、配線同士の間隔は狭くなっている。このため、リソグラフィー工程では、より正確なサイズを持つパターンを形状ずれなく製造するために、光の反射を防止する膜を使用している。また、配線やホールパターンの加工においては、配線溝、コンタクトホール又はビアホール（上層配線と下層配線とをつなぐ接続孔）等の凹部のアスペクト比（凹部の深さの凹部の開口径に対する比率）は大きくなっている。さらに、電子デバイスに対しては処理速度の高速化がより求められているので、配線間の容量を低減するために、配線間の層間膜として誘電率の低い膜が使用されている。
【０００３】
以上のような状況によって、配線間の層間膜は、様々な材料よりなる複数の膜の積層構造を持つようになっている。また、微細化に伴い、基板洗浄に用いられる洗浄液に対しては、洗浄処理によるコンタクトホール等の横方向の広がりを極限まで無くすことが求められている。このため、様々な膜のエッチング量を極限まで低下させるために、現状では、洗浄液として、有機物を含む複数の溶剤の混合溶液が使用されている。このような洗浄液においては、通常、水を含む４種類以上の溶剤（水以外では、例えばＰＨ調整剤、ポリマー除去剤、防食剤等）が添加されているため、粘度が比較的高くなる。高粘度の洗浄液を用いた場合、水のような粘度の低い洗浄液を用いた場合と比較すると、洗浄処理における新しい洗浄液への置換効率が悪くなるので、洗浄処理に要する時間が急激に長くなる傾向がある。
【０００４】
また、現在使用されている洗浄液に対しては、様々な材料よりなる多層構造を持つ層間絶縁膜のエッチング量を極限まで低下させると同時に局所的に露出したアルミニウム配線又は銅配線等をエッチングしないことが求められている。このため、洗浄液に要するコストが、従来の無機系の洗浄液（例えばフッ酸等）と比較して非常に高くなってきている。
【０００５】
尚、４種類以上の溶剤が混ぜ合わされた洗浄液の持つ粘度を２ｃｐ以下に低く抑えることは困難であるので、洗浄液の研究開発においては、エッチング量を極限まで低減させることが優先的に行なわれている。
【０００６】
ところで、微細化に伴い、例えばビアホールの開口径が小さくなる一方、ビアホールの深さ（つまり上層配線と下層配線との間の絶縁膜の厚さ）は従来プロセスとほぼ同等であるため、ビアホールのアスペクト比が飛躍的に大きくなっている。その結果、基板洗浄において、ビアホール内の洗浄液の置換効率が非常に悪くなるので、洗浄処理に要する時間がさらに長くなってしまう。
【０００７】
それに対して、アスペクト比が高い凹部を有する基板に対して洗浄液処理又はリンス処理等を効率良く実施する１つの方法として、低速回転、中速回転及び高速回転を組み合わせた回転処理を基板に対して行ないながら基板を洗浄する方法が折居らのグループから提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１１０６１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、折居らの方法を用いて、ビアホール又はコンタクトホール等の凹部内を洗浄した場合、凹部内の洗浄液の置換効率が十分に得られず、洗浄処理に要する時間が長くなってしまうという問題がある。また、凹部内の洗浄液の置換効率が不十分なため、ドライエッチング等の加工時に生じた反応生成物の除去状態が凹部毎にばらつくので、コンタクト抵抗等が増大してしまうという問題も起きる。
【００１０】
前記に鑑み、本発明は、アスペクト比が高い凹部を有する基板に対して洗浄液を用いて洗浄を行なうときに、凹部内の洗浄液の置換効率を向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本願発明者らは、折居らの方法において、凹部内の洗浄液の置換効率が悪くなる原因を検討したところ、次のような知見を得た。
【００１２】
すなわち、折居らの方法においては、基板回転処理における高速回転及び低速回転のそれぞれの処理時間及び回転数の設定、並びに洗浄処理中のチャンバー内の雰囲気の設定が、洗浄液の粘度を考慮せずに行なわれている。このため、洗浄液の種類によっては洗浄時間が非常に長くなってしまう。
【００１３】
また、洗浄液を効率よく使用するために、通常、洗浄液をポンプにより循環させることによって洗浄液は繰り返し使用される。また、チャンバー内には通常不活性ガスが導入されていると共に、チャンバー内の洗浄液には、この不活性ガスが混入する。ところで、洗浄液の循環ライン中にはキャビテーションが発生する点が存在している。また、洗浄液を循環させるために洗浄液には高い圧力が加えられている。このため、常圧状態（大気圧と同等の圧力状態）又はやや加圧状態（大気圧よりも高い圧力状態）のチャンバー内においてノズルから基板上に洗浄液を吐出した時点で、洗浄液中に多量の細かな気泡が発生してしまう。すなわち、基板洗浄に用いられる洗浄液には細かな気泡が混入している。このような細かな気泡が、開口径の小さなコンタクトホール等に入り込んだ場合、気泡の凝集が進まないので、これらの気泡がホール内で洗浄液置換の障害物となってしまう。このため、ホール内で洗浄液の置換が簡単に進まなくなるので、加工時に生じた反応生成物の除去状態がホール毎に大きく変化してしまうことになる。
【００１４】
特に、従来の基板洗浄で粘度が２．０ｃｐを越える洗浄液を使用する際には、洗浄液中に混入した細かな気泡を凝集させて大きな気泡として脱気させることが非常に困難である。このため、気泡が混入した洗浄液が細かい溝や開口径の小さいホール等に存在する場合、洗浄液の置換効率が非常に悪くなる。
【００１５】
従って、粘度が２．０ｃｐを越えるような洗浄液を用いた基板洗浄においては、基板回転処理における高速回転及び低速回転のそれぞれの処理時間を洗浄液の粘度に合わせて適切に設定することが必要である。このようにすると、基板上に洗浄液を十分に供給するための時間を確保できると共に、アスペクト比の大きなホール又は配線溝に入り込んだ洗浄液まで含めて、基板上に存在する洗浄液を置換する効率を上げることができるので、洗浄処理に要する時間を短縮できる。
【００１６】
また、基板洗浄中に洗浄液から気泡を完全に抜くことは不可能であるため、アスペクト比が高い凹部を有する基板に対して高粘度の洗浄液を用いて洗浄を行なうときには、洗浄液の置換効率をさらに向上させる強力な方法が必要となる。具体的には、気泡を含んだ洗浄液が、アスペクト比の高いホールや配線溝に入り込んだ場合に、気泡がホール等の外側に速やかに排出される雰囲気を作ることと、気泡を、それを含んだ洗浄液と同時に強制的に置換させてしまうこととが必要である。
【００１７】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであって、具体的には、本発明に係る基板洗浄方法は、凹部を有する被処理基板を第１の回転速度で回転させる低速回転処理と、被処理基板を第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させる高速回転処理とを交互に繰り返し行ないながら、被処理基板の表面に洗浄液を供給することによって被処理基板の表面を洗浄する。
【００１８】
本発明の基板洗浄方法によると、凹部を有する被処理基板に対して低速回転処理及び高速回転処理を繰り返し行ないながら、洗浄液を用いて被処理基板を洗浄する。このため、高速回転処理及び低速回転処理の処理時間を洗浄液の粘度に合わせて適切に設定することによって、次のような効果が得られる。すなわち、低速回転処理によって洗浄液を基板上に十分且つ均一に供給できると共に、高速回転処理によって、凹部に入り込んだ洗浄液まで含めて基板上に存在する洗浄液を置換する効率を上げることができる。従って、凹部の内壁に付着した反応生成物を確実に除去できるので、洗浄処理に要する時間を短縮することができる。また、加工時に発生した反応生成物の除去状態が凹部毎にばらつくことがないので、コンタクト抵抗等の増大を防止できる。
【００１９】
本発明の基板洗浄方法において、被処理基板は、ガスが導入されたチャンバー内に配置されており、高速回転処理を行なうときに、チャンバー内を減圧雰囲気にすることが好ましい。
【００２０】
このようにすると、凹部内に存在する洗浄液に含まれる気泡の凝集を減圧雰囲気によって促進させることができる。このため、アスペクト比の大きいコンタクトホールや配線溝等の凹部に洗浄液が入り込んでいる場合にも、洗浄液中から気泡が排出されやすくなり、それにより凹部内の洗浄液（又は気泡を含む洗浄液）の置換効率を向上させることができる。
【００２１】
本発明の基板洗浄方法において、低速回転処理を行なってから高速回転処理を行なうまでの間に、被処理基板の回転を一旦停止させる回転停止処理を行なうことが好ましい。
【００２２】
このようにすると、回転停止処理によって、高速回転処理への移行時に基板上の洗浄液に対してより強い初動の衝撃を与えることができるので、洗浄液の置換速度を増大させることができる。このため、アスペクト比の大きいコンタクトホールや配線溝等の凹部に洗浄液が入り込んでいる場合にも、凹部内の洗浄液（又は気泡を含む洗浄液）の置換効率を向上させることができる。
【００２３】
また、この場合、被処理基板は、ガスが導入されたチャンバー内に配置されており、回転停止処理及び高速回転処理を行なうときに、チャンバー内を減圧雰囲気にすることが好ましい。
【００２４】
このようにすると、凹部内に存在する洗浄液に含まれる気泡の凝集を減圧雰囲気によって促進させることができ、それにより、洗浄液中から気泡が排出されやすくなるので、凹部内の洗浄液（又は気泡を含む洗浄液）の置換効率をより一層向上させることができる。
【００２５】
本発明の基板洗浄方法において、洗浄液の粘度は２．０ｃｐ以上であり、低速回転処理の一回の処理時間を３０秒以上に設定すると共に高速回転処理の一回の処理時間を１０秒以下に設定することが好ましい。
【００２６】
このようにすると、洗浄液の粘度が高いために基板上で洗浄液の流速が極端に減少した場合にも、比較的長時間の低速回転処理によって基板全体に洗浄液を供給でき、それにより反応生成物等を十分に溶解することができる。また、比較的短時間の高速回転処理によって、基板を乾燥させることなく、基板上の洗浄液を十分に置換することができる。
【００２７】
本発明の基板洗浄方法において、第１の回転速度は１０ｒｐｍ以上で且つ５０ｒｐｍ以下であり、第２の回転速度は５００ｒｐｍ以上で且つ８００ｒｐｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、低速回転処理によって洗浄液を基板全体に確実に供給できると共に、高速回転処理によって基板上の洗浄液の置換効率を確実に向上させることができる。
【００２９】
また、この場合、低速回転処理の一回の処理時間を、高速回転処理の一回の処理時間の５倍以上に設定することが好ましい。
【００３０】
このようにすると、低速回転処理によって洗浄液を基板全体に均一に供給できる。
【００３１】
本発明の基板洗浄方法において、被処理基板の表面への洗浄液の供給量は２００ｍｌ／ｍｉｎ以上で且つ５００ｍｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００３２】
このようにすると、基板洗浄に必要な洗浄液量が満たされると同時に洗浄液の消費量が抑制されるので、コストバランスを図ることができる。
【００３３】
本発明の基板洗浄方法において、高速回転処理を行なうときに、被処理基板の表面に洗浄液を供給しなくてもよい。
【００３４】
本発明に係る基板洗浄装置は、被処理基板が配置されるチャンバーと、チャンバー内に設けられ、被処理基板を保持すると共に回転させるローターと、チャンバー内に設けられ、被処理基板の表面に洗浄液を供給するノズルと、チャンバー内にガスを導入するガスラインと、チャンバーから洗浄液を排出する廃液ラインと、廃液ラインの途中に設けられ、洗浄液から、その中に含まれるガスを分離するミスト分離ボックスと、ミスト分離ボックスからガスを排出する排気ラインと、排気ラインの途中に設けられ、チャンバー内の圧力を制御するバルブとを備えている。
【００３５】
本発明の基板洗浄装置によると、基板が配置され且つガスが導入されるチャンバーから洗浄液を排出する廃液ラインの途中に、洗浄液に含まれるガスを分離するミスト分離ボックスが設けられている。また、ミスト分離ボックスからガスを排出する排気ラインの途中に、チャンバー内の圧力を制御するバルブが設けられている。このため、該バルブによって、チャンバー内の雰囲気を常圧状態又は加圧状態から減圧状態まで制御できるので、基板上のアスペクト比の高い凹部に入り込んだ洗浄液に含まれる気泡を、凹部の外側に速やかに排出できる雰囲気（具体的には減圧雰囲気）を作ることができる。従って、凹部内の洗浄液（又は気泡を含む洗浄液）の置換効率を向上させることができる。
【００３６】
本発明の基板洗浄装置において、基板洗浄装置はスプレーバッチ式の基板洗浄装置であって、ノズルはチャンバーの内壁面に設けられており、洗浄液はノズルから被処理基板の端部に向けて扇形状に吐出され、扇形状の中心角は、ノズルを通る被処理基板の２本の接線が成す角度以上であることが好ましい。
【００３７】
このようにすると、基板全体における洗浄処理の均一性を確保することができる。
【００３８】
本発明に係る電子デバイスの製造方法は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜に凹部を形成する工程と、凹部の内壁に付着した反応生成物を除去する工程とを備え、反応生成物を除去する工程において、基板を第１の回転速度で回転させる低速回転処理と、基板を第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させる高速回転処理とを交互に繰り返し行ないながら、基板の表面に洗浄液を供給することによって基板の表面を洗浄する。
【００３９】
本発明の電子デバイスの製造方法によると、基板上の絶縁膜に凹部を形成した後、凹部の内壁に付着した反応生成物を除去する際に、本発明の基板洗浄方法を用いる。このため、低速回転処理によって洗浄液を基板上に十分且つ均一に供給できると共に、高速回転処理によって、凹部に入り込んだ洗浄液まで含めて基板上に存在する洗浄液を置換する効率を上げることができる。従って、凹部の内壁に付着した反応生成物を確実に除去できるので、洗浄処理に要する時間を短縮することができる。また、反応生成物の除去状態が凹部毎にばらつくことがないので、コンタクト抵抗等の増大を防止できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄方法及び基板洗浄装置について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
本実施形態では、コンタクトホール等の凹部が設けられた絶縁膜や配線材料等をエッチングすることなく、加工時に生じた反応生成物を除去するために、複数の有機溶剤が混合されてなる洗浄液、例えばＮＨ４　Ｆが０．５質量％以下の濃度で含まれ且つ３〜４種類の有機溶剤と水との混合液よりなる洗浄液を用いる。これにより、酸化膜、窒化膜、ＳｉＣ膜及び金属膜等のそれぞれのエッチング量を１回の基板洗浄処理につき０．５ｎｍ以下程度とすることができる。また、本実施形態では、前述の洗浄液を室温で用いるものとし、その場合、洗浄液の粘度は２．５〜３．５ｃｐ程度となる。尚、洗浄液の粘度を下げるために、洗浄液を６０〜８０℃程度まで加熱して使用しても良い。
【００４２】
さらに、本実施形態では、最近の微細化に対応してパーティクル除去効果を向上させることと、リンス時及び乾燥時に雰囲気制御を実施することとを目的として、基板を回転させながら基板に洗浄液を供給して洗浄処理を行なう方法を用いる。雰囲気制御可能な処理室（チャンバー）を備えた洗浄装置としては、基板となるウェハを１枚づつ処理する枚葉タイプ、及びウェハを２５枚単位で処理するスプレーバッチタイプ等を用いることができる。尚、配線パターン形成やコンタクトホール形成のためのドライエッチング時に生じた反応生成物を除去する方法として、従来から用いられている方法、つまり洗浄液を槽の中に貯めて洗浄液の温度を制御しながら基板を洗浄液中に浸漬して洗浄処理を行なう方法は、本実施形態では使用しないものとする。
【００４３】
図１は、本願発明者らにより得られた、洗浄液の粘度と、基板上における洗浄液の実際の流量との関係を示している。図１に示すように、洗浄液の粘度が高くなるに従って、基板上における洗浄液の実際の流量が低くなる。具体的には、粘度が約１ｃｐの洗浄液を使用する場合の流量を１とすると、粘度が約３ｃｐの洗浄液を使用する場合の流量は１／２まで低下することが判明した。この粘度と流量との間の関係は、洗浄液をノズルから基板上に吐出するためのポンプの圧力を上昇させた場合にも保たれる。
【００４４】
このような洗浄液流量の低下の影響は、基板の中心部の上にあるノズルから基板中心部に向けて洗浄液が供給される枚葉タイプの洗浄装置を用いる場合よりも、基板の端部側にあるノズルから基板端部に向けて洗浄液がシャワー状に供給されるスプレーバッチタイプの洗浄装置を用いる場合の方が大きい。
【００４５】
図２は、本実施形態で用いられる、スプレーバッチタイプの洗浄装置におけるチャンバー内の様子を示す図である。尚、図２は、チャンバー内に配置されたウェハ（基板）の主面に対して垂直な方向からチャンバー内を透視的に見た図である。
【００４６】
図２に示すように、チャンバー１内には、ウェハ４を保持すると共に回転させるローター２が設けられている。また、チャンバー１の内壁面には、ウェハ４の表面に洗浄液を供給するノズル３が設けられている。
【００４７】
ここで、ウェハ４全体の洗浄処理の均一性を確保するためには、ノズル３から吐出された洗浄液が拡がる形状（以下、吐出形状と称する）は、ウェハ４全体を覆うものでなければならない。従って、一般的に、洗浄液の吐出形状は、ノズル３が固定されているチャンバー１の内壁面とウェハ４との距離に基づいて決定されることになる。このため、本実施形態では、洗浄液の吐出形状（つまり扇形状）の中心角を、ノズル３の中心点からウェハ４の端部に延びる２本の接線Ｌ１及びＬ２が成す角度θ以上に設定する。具体的には、スプレーバッチタイプの洗浄装置が製造装置として適切な大きさを有している場合、ノズル３が固定されているチャンバー１の内壁面とウェハ４の端部との間の距離は２０〜３０ｍｍ程度であるため、洗浄液の吐出形状は、中心角が１００°以上の扇形状でなければならない。また、このような洗浄液の吐出形状を実現するためには、基板１枚当たりの洗浄液の流量（供給量）を２００ｍｌ／ｍｉｎ程度以上にする必要がある。一方、高価な洗浄液の消費量を抑制すること、つまり洗浄液を効率よく使用することを考え合わせた場合、基板１枚当たりの洗浄液の供給量の上限を５００ｍｌ／ｍｉｎ程度に設定する必要がある。
【００４８】
図３は、本願発明者らにより得られた、低粘度及び高粘度の洗浄液をそれぞれ用いた場合における、基板表面からの距離と洗浄液の流速との関係を示す図である。尚、図３に示す結果は、及び低い場合のそれぞれについて、基板上に同一の初速で洗浄液を供給することによって得られたものである。
【００４９】
図３に示すように、同一の初速で基板上に洗浄液を供給したとしても、高粘度の洗浄液の場合、低粘度の洗浄液の場合と比べて、基板表面からの距離が小さくなるに従って、つまり基板表面に近づくに従って洗浄液の流速は急激に低下する。これは、例えばドライエッチング時に生じた反応生成物を溶解する能力が高い新鮮な洗浄液が基板表面まで供給される速度が著しく遅くなることを意味している。
【００５０】
さらに、洗浄液の粘度が高い場合、開口径が小さくアスペクト比が高いホールや配線溝等の内部における洗浄液の置換効率は一層悪化する。
【００５１】
そこで、本実施形態においては、基板上に存在する洗浄液の置換効率を、基板上の凹部に入り込んだ洗浄液の置換効率まで含めて向上させるために、基板を第１の回転速度で回転させる低速回転処理と、基板を第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させる高速回転処理とを交互に繰り返し行ないながら、基板の表面に洗浄液を供給することによって基板の表面を洗浄する。
【００５２】
本実施形態の低速回転処理は、基板全体に洗浄液を供給すると共に、ドライエッチング時に生じた反応生成物を溶解する時間を確保するために実施される。具体的には、基板が回転している状態で粘度の高い洗浄液を基板上に均一に塗布するためには、低速回転処理の回転速度（第１の回転速度）は、１０ｒｐｍ以上で且つ５０ｒｐｍ以下であることが好ましい。また、洗浄液を均一に基板上に塗布するためには、一回の低速回転処理における基板の回転回数は１０回以上であることが好ましい。
【００５３】
また、本実施形態の高速回転処理は、ホールや配線溝の底部付近でポリマー等との反応によって劣化が進んだ洗浄液を強制的に排除して、新しい洗浄液と入れ替えるために実施される。この洗浄液の置換は、低速回転から高速回転へ転じる際の衝撃と、高速回転中の遠心力とによって実現される。従って、高速回転処理の回転速度（第２の回転速度）は、５００ｒｐｍ以上で且つ８００ｒｐｍ以下であることが好ましい。尚、高速回転処理の回転速度の最大値は、回転により生じる遠心力によって、基板と、それを保持するローターとの間ですべりが起こらないように設定する。
【００５４】
ここで、一回の高速回転処理の処理時間を、基板を乾燥させることなく、基板上の洗浄液を十分に置換できるように設定する。具体的には、洗浄液の粘度が２．０ｃｐ程度以上（例えば２．５〜３．５ｃｐ程度）である場合、低速回転から高速回転の最大回転速度（例えば８００ｒｐｍ）まで回転速度を上げるために３．５〜４秒程度かかることと、基板の乾燥を防止するということとを考慮して、一回の高速回転処理の処理時間を６秒程度と設定してもよい。但し、基板表面から洗浄液を排出する効果が最大になるのは、低速回転から高速回転の最大回転速度まで回転速度が上昇しているときであるので、一回の高速回転処理の処理時間を１０秒以上にする必要はない。
【００５５】
一方、一回の高速回転処理の処理時間を６秒と固定した状態で、本願発明者らは、一回の低速回転処理の処理時間として適切な時間がどれくらいかを検討してみた。具体的には、一回の低速回転処理の処理時間を２０秒から１０秒づつ増加させながら、各処理時間におけるビアホール内でのポリマー除去性及びビアコンタクト抵抗のバラツキを検討してみた。尚、基板洗浄の全体の処理時間（低速回転処理と高速回転処理とを繰り返し行なうトータルの時間）は、従来方法で反応生成物の除去性が不十分になる１５分に設定した。その結果、ビアホール内のポリマー除去性が十分になり且つビアコンタクト抵抗のばらつきが５％以下になるためには、一回の低速回転処理の処理時間として３０秒以上の処理時間が必要であることが判明した。
【００５６】
すなわち、２．５〜３．５ｃｐ程度の粘度を持つ洗浄液を用いて安定した基板洗浄を行なうためには、一回の低速回転処理における基板の回転回数を１０回以上にすると共に、一回の低速回転処理の処理時間を、一回の高速回転処理の処理時間の５倍以上に設定する必要があることが判明した。また、洗浄液の粘度が高くなるに従って、ノズルから基板に向けて供給される洗浄液の流速が低下するので、洗浄液の粘度が１ｃｐ上昇する毎に、一回の低速回転処理の処理時間を１０秒以上ずつ長くする必要がある。
【００５７】
以上に説明したように、第１の実施形態によると、基板に対して低速回転処理及び高速回転処理を繰り返し行ないながら、洗浄液を用いて基板を洗浄する。このため、高速回転処理及び低速回転処理のそれぞれの処理時間を洗浄液の粘度に合わせて適切に設定することによって、前述のような色々な効果が得られる。すなわち、低速回転処理によって洗浄液を基板上に十分且つ均一に供給できると共に、高速回転処理によって、凹部に入り込んだ洗浄液まで含めて基板上に存在する洗浄液を置換する効率を上げることができる。従って、凹部の内壁に付着した反応生成物を確実に除去できるので、洗浄処理に要する時間を短縮することができる。また、加工時に発生した反応生成物の除去状態が凹部毎にばらつくことがないので、コンタクト抵抗等の増大を防止できる。
【００５８】
尚、第１の実施形態において、洗浄液の粘度が２．０ｃｐ以上である場合には、低速回転処理の一回の処理時間を３０秒以上に設定すると共に高速回転処理の一回の処理時間を１０秒以下に設定することが好ましい。このようにすると、洗浄液の粘度が高いために基板上で洗浄液の流速が極端に減少した場合にも、比較的長時間の低速回転処理によって基板全体に洗浄液を供給でき、それにより反応生成物等を十分に溶解することができる。また、比較的短時間の高速回転処理によって、基板を乾燥させることなく、基板上の洗浄液を十分に置換することができる。
【００５９】
また、第１の実施形態において、低速回転処理の回転速度（第１の回転速度）は１０ｒｐｍ以上で且つ５０ｒｐｍ以下であると共に、高速回転処理の回転速度（第２の回転速度）は５００ｒｐｍ以上で且つ８００ｒｐｍ以下であることが好ましい。このようにすると、低速回転処理によって洗浄液を基板全体に確実に供給できると共に、高速回転処理によって基板上の洗浄液の置換効率を確実に向上させることができる。また、この場合、低速回転処理の一回の処理時間を、高速回転処理の一回の処理時間の５倍以上に設定すると、低速回転処理によって洗浄液を基板全体に均一に供給できる。
【００６０】
また、第１の実施形態において、基板表面への洗浄液の供給量は２００ｍｌ／ｍｉｎ以上で且つ５００ｍｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。このようにすると、基板洗浄に必要な洗浄液量が満たされると同時に洗浄液の消費量が抑制されるので、コストバランスを図ることができる。
【００６１】
また、第１の実施形態において、高速回転処理を行なう際には、基板表面に洗浄液を供給してもよいし、又は基板表面に洗浄液を供給しなくてもよい。
【００６２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄方法について図面を参照しながら説明する。
【００６３】
さて、第１の実施形態に係る基板洗浄方法において洗浄液の粘度が高いと共に洗浄装置がスプレーバッチタイプである場合、基板１枚当たりの洗浄液の流量（供給量）を２００ｍｌ／ｍｉｎ程度以上にすると共に洗浄液の吐出形状を、中心角が１００°以上の扇形状（図２参照）にするためには、洗浄液を循環させたり又はノズルから吐出させたりするためのポンプの駆動圧力を増大させる必要がある。その場合、ノズルから洗浄液が吐出された際にキャビテーション状態となるため、洗浄液中に気泡が多数混入することになる。しかし、洗浄液の粘度が高い場合、洗浄液中において気泡が凝集して大きくなって該大きな気泡が洗浄液中を上昇して洗浄液中から脱気するまでの時間が長くなる。そのため、洗浄処理を実施しているときに、基板上の凹部（例えばビアホールや配線溝）の内部の洗浄液に細かな気泡が入り込むことになる。凹部内の洗浄液に入り込んだ気泡は、洗浄液の置換速度をさらに遅くさせる。これらのことは、例えばリンス時のビアホール内におけるアルミニウム配線等の異常エッチング現象から明らかである。
【００６４】
従って、凹部内の洗浄液に入り込んだ気泡を抜くための雰囲気設定が必要となる。そこで、本実施形態では、第１の実施形態の基板洗浄方法において、洗浄装置のチャンバー内の雰囲気を減圧状態（常圧（大気圧）よりも圧力が低い状態）にする。但し、洗浄処理の全体に亘ってチャンバー内を減圧雰囲気に保持した場合、洗浄処理中に基板の乾燥が過度に促進されてしまうことになるため、第１の実施形態の基板洗浄方法のうち、つまり低速回転処理及び高速回転処理の繰り返しのうち、高速回転処理を行なっている間のみを減圧雰囲気にすることとした。
【００６５】
図４は、本実施形態の基板洗浄方法における洗浄処理シーケンスの一例を示している。尚、図４において、高速回転の最大回転速度（例えば８００ｒｐｍ）から低速回転まで回転速度を下げる処理を高速回転処理とみなしているが、これに代えて、該回転速度を下げる処理を低速回転処理とみなして、該回転速度を下げる処理を行なっている間を減圧雰囲気にしなくてもよい。
【００６６】
第２の実施形態によると、第１の実施形態に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、凹部内に存在する洗浄液に含まれる気泡の凝集を減圧雰囲気によって促進させることができるため、アスペクト比の大きいコンタクトホールや配線溝等の凹部に洗浄液が入り込んでいる場合にも、洗浄液中から気泡が排出されやすくなる。より詳しくは、気泡内は高圧状態（大気圧（約１０万Ｐａ）よりも圧力が高い状態）になっているため、チャンバー内を、例えば数万Ｐａ以下の単純な減圧雰囲気にすることによって、凹部内の洗浄液から気泡を排出させることができる。その結果、凹部内の洗浄液（又は気泡を含む洗浄液）の置換効率を向上させることができる。従って、凹部の内壁に付着した反応生成物をより確実に除去できるので、洗浄処理に要する時間をより一層短縮することができる。また、加工時に発生した反応生成物の除去状態が凹部毎にばらつくことがないので、コンタクト抵抗等の増大をより確実に防止できる。
【００６７】
例えば、洗浄液の粘度が２．０ｃｐ程度以上である場合において一回の低速回転処理の処理時間を３０秒以上にすると共に一回の高速回転処理の処理時間を１０秒以下にした場合、高速回転処理を行なっている間を減圧雰囲気にすることによって、次のような効果が得られた。すなわち、ビアホール内のポリマー除去性が十分になり且つビアコンタクト抵抗のばらつきが５％以下になるために必要な、基板洗浄の全体の処理時間を、従来の２０分程度から１２分程度まで短縮することができた。
【００６８】
尚、第２の実施形態において、スプレーバッチタイプの洗浄装置に代えて、枚葉タイプの洗浄装置を用いてもよい。
【００６９】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄方法について図面を参照しながら説明する。
【００７０】
第２の実施形態で述べたように、第１の実施形態に係る基板洗浄方法において洗浄液の粘度が高いと共に洗浄装置がスプレーバッチタイプである場合、基板１枚当たりの洗浄液の流量（供給量）を２００ｍｌ／ｍｉｎ程度以上にすると共に洗浄液の吐出形状を、中心角が１００°以上の扇形状（図２参照）にするためには、洗浄液を循環させたり又はノズルから吐出させたりするためのポンプの駆動圧力を増大させる必要がある。その場合、ノズルから洗浄液が吐出された際にキャビテーション状態となるため、洗浄液中に気泡が多数混入することになる。しかし、洗浄液の粘度が高い場合、洗浄液中において気泡が凝集して大きくなって該大きな気泡が洗浄液中を上昇して洗浄液中から脱気するまでの時間が長くなる。そのため、洗浄処理を実施しているときに、基板上の凹部、例えばビアホールや配線溝の内部の洗浄液に細かな気泡が入り込むことになる。凹部内の洗浄液に入り込んだ気泡は、洗浄液の置換速度をさらに遅くさせる。これらのことは、例えばリンス時のビアホール内におけるアルミニウム配線等の異常エッチング現象から明らかである。
【００７１】
従って、凹部内の洗浄液に入り込んだ気泡を抜くことにより、基板洗浄に要する時間を短縮したり又はビアコンタクト抵抗をさらに安定化させたりすることが可能になると予測できる。すなわち、凹部内の洗浄液に入り込んだ気泡を抜くための雰囲気設定が必要となると同時に、凹部内の洗浄液を含む基板上の洗浄液に対してさらに大きなエネルギーを与えることが必要となる。そこで、本実施形態では、まず、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の基板洗浄方法において、洗浄装置のチャンバー内の雰囲気を減圧状態にする。さらに、本実施形態では、第１の実施形態の基板洗浄方法において、つまり低速回転処理及び高速回転処理の繰り返しにおいて、低速回転処理を行なってから高速回転処理を行なうまでの間に、基板の回転を一旦停止させる回転停止処理を行なう。
【００７２】
尚、本実施形態において、洗浄処理の全体に亘ってチャンバー内を減圧雰囲気に保持した場合、洗浄処理中に基板の乾燥が過度に促進されてしまうことになるため、高速回転処理及び回転停止処理を行なっている間を減圧雰囲気にすることとした。また、回転停止処理の時間を、低速回転からの減速度を考慮して、言い換えると、低速回転から回転停止まで回転速度を下げる時間を含めて２秒程度に設定した。
【００７３】
図５は、本実施形態の基板洗浄方法における洗浄処理シーケンスの一例を示している。但し、図５において、高速回転の最大回転速度（例えば８００ｒｐｍ）から低速回転まで回転速度を下げる処理を高速回転処理とみなしているが、これに代えて、該回転速度を下げる処理を低速回転処理とみなして、該回転速度を下げる処理を行なっている間を減圧雰囲気にしなくてもよい。また、図５において、回転停止（０ｒｐｍ）から高速回転の最大回転速度まで回転速度を上げる処理を高速回転処理とみなしている。しかし、これに代えて、例えば回転停止から低速回転処理の回転速度（第１の回転速度）まで回転速度を上げる処理については回転停止処理とみなしてもよい。
【００７４】
第３の実施形態によると、第１の実施形態に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、凹部内に存在する洗浄液に含まれる気泡の凝集を減圧雰囲気によって促進させることができるため、アスペクト比の大きいコンタクトホールや配線溝等の凹部に洗浄液が入り込んでいる場合にも、洗浄液中から気泡が排出されやすくなる。より詳しくは、気泡内は高圧状態（大気圧（約１０万Ｐａ）よりも圧力が高い状態）になっているため、チャンバー内を、例えば数万Ｐａ以下の単純な減圧雰囲気にすることによって、凹部内の洗浄液から気泡を排出させることができる。また、低速回転処理を行なってから高速回転処理を行なうまでの間に回転停止処理を行なうため、回転停止処理によって、高速回転処理への移行時に基板上の洗浄液に対してより強い初動の衝撃を与えることができるので、凹部内における気泡を含んだ洗浄液の排出を加速させることができる。その結果、凹部内の洗浄液（又は気泡を含む洗浄液）の置換効率を向上させることができる。従って、凹部の内壁に付着した反応生成物をより確実に除去できるので、洗浄処理に要する時間をより一層短縮することができる。また、加工時に発生した反応生成物の除去状態が凹部毎にばらつくことがないので、コンタクト抵抗等の増大をより確実に防止できる。
【００７５】
例えば、洗浄液の粘度が２．０ｃｐ程度以上である場合において一回の低速回転処理の処理時間を３０秒以上にすると共に一回の高速回転処理の処理時間を１０秒以下にした場合、低速回転処理と高速回転処理との間に２秒程度の回転停止処理を行なうと共に回転停止処理及び高速回転処理を行なっている間を減圧雰囲気にすることによって、次のような効果が得られた。すなわち、ビアホール内のポリマー除去性が十分になり且つビアコンタクト抵抗のばらつきが５％以下になるために必要な、基板洗浄の全体の処理時間を、従来の２０分程度から１０分程度まで短縮することができた。
【００７６】
尚、第３の実施形態において、スプレーバッチタイプの洗浄装置に代えて、枚葉タイプの洗浄装置を用いてもよい。
【００７７】
また、第３の実施形態において、回転停止処理及び高速回転処理を行なっている間を減圧雰囲気にしたが、これに代えて、高速回転処理を行なっている間のみを減圧雰囲気にしてもよい。また、基板洗浄の全体を通して減圧雰囲気を用いることなく、低速回転処理と高速回転処理との間に回転停止処理を行なうだけにしてもよい。
【００７８】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置について図面を参照しながら説明する。尚、第４の実施形態に係る基板洗浄装置は、本発明の第２又は第３の実施形態に係る基板洗浄方法を実施するためのもである。
【００７９】
図６は、第４の実施形態に係る基板洗浄装置、具体的にはスプレーバッチタイプの洗浄装置の概略構成を示す図である。尚、図６において、チャンバー内の様子については、チャンバー内に配置されたウェハ（基板）の主面に対して平行な方向からチャンバー内を透視的に見た様子を示している。また、図６において、図２に示す第１の実施形態に係る基板洗浄方法で用いられる、スプレーバッチタイプの洗浄装置と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００８０】
図６に示すように、チャンバー１内には、被処理基板であるウェハ４を保持すると共に回転させるローター２が設けられている。詳しくは、モーター５によって、ローター２と共にウェハ４が回転させられる。チャンバー１の天井部の内壁面には、ウェハ４の表面に洗浄液を供給するノズル３が設けられている。また、チャンバー１には、チャンバー１の内部にガス（例えば窒素を含む不活性ガス）を導入するためのガスライン６がガス導入口６ａを介して接続されている。さらに、チャンバー１には、チャンバー１から洗浄液を排出するための廃液ライン７が接続されている。
【００８１】
廃液ライン７の途中には、洗浄液から、その中に含まれるガス（チャンバー１内に導入されたガス）を分離するためのミスト分離ボックス８が設けられている。ミスト分離ボックス８には、ミスト分離ボックス８から前述のガスを排出するための排気ライン９が接続されている。すなわち、ミスト分離ボックス８において、廃液ライン７と排気ライン９とが分岐する。
【００８２】
排気ライン９の途中には、チャンバー１内の圧力（ガス圧力）を制御するためのバルブ１０、例えば大容量のＭＦＣ（ｍａｓｓ　ｆｌｏｗ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が設けられている。これにより、チャンバー１内の雰囲気制御をスムーズに行なうことができる。尚、ＭＦＣは、その排気流量を圧力に換算してチャンバー１内の圧力の制御を行なう。また、ＭＦＣの容量は、適切な排気圧力よりも大きな圧力で排気を行なえるように設定される。
【００８３】
ミスト分離ボックス８から分岐した廃液ライン７は洗浄液タンク１１に接続されている。廃液ライン７を経て洗浄液タンク１１に戻された洗浄液は、再び、送液ライン１２を経てノズル３まで送られる。送液ライン１２の途中には、洗浄液を循環させたり又はノズル３から吐出させたりするためのポンプ１３、及び洗浄液を濾過するためのフィルター（図示省略）等が設けられている。
【００８４】
第４の実施形態によると、ウェハ４（基板）が配置され且つガスが導入されるチャンバー１から洗浄液を排出する廃液ライン７の途中に、洗浄液に含まれるガスを分離するミスト分離ボックス８が設けられている。また、ミスト分離ボックス８からガスを排出する排気ライン９の途中に、チャンバー１内の圧力を制御するバルブ１０が設けられている。このため、バルブ１０によって、チャンバー１内の雰囲気を常圧状態又は加圧状態から減圧状態まで（或いはその逆）スムーズに制御できる。すなわち、ウェハ４つまり基板上のアスペクト比の高い凹部に入り込んだ洗浄液に含まれる気泡を、凹部の外側に速やかに排出できる雰囲気（具体的には減圧雰囲気）を作ることができる。従って、凹部内の洗浄液（又は気泡を含む洗浄液）の置換効率を向上させることができるので、第２又は第３の実施形態に係る基板洗浄方法と同様の効果が得られる。
【００８５】
具体的には、本実施形態でバルブ１０としてＭＦＣを用いた場合、チャンバー１内の雰囲気を常圧状態又は加圧状態から減圧状態まで（或いはその逆）制御するのに要した時間は１秒以内であった。
【００８６】
尚、第４の実施形態において、チャンバー１の内部にガスを導入するために、独立したガスライン６を設けた。しかし、これに代えて、ノズル３を含む送液ライン１２をガスラインとして用いてもよい。この場合、洗浄液及びガスが同時に送液ライン１２に送られることはない。
【００８７】
また、第４の実施形態において、ノズル３からの洗浄液の吐出形状（つまり扇形状）の中心角を、ノズル３を通るウェハ４の２本の接線が成す角度以上に設定することが好ましい（図２参照）。このようにすると、ウェハ４の全体、つまり基板全体における洗浄処理の均一性を確保することができる。
【００８８】
また、第４の実施形態において、スプレーバッチタイプの洗浄装置を対象としたが、これに代えて、枚葉タイプの洗浄装置を対象としてもよいことは言うまでもない。
【００８９】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について図面を参照しながら説明する。尚、第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、本発明の第１〜第３の実施形態に係る基板洗浄方法のいずれか、又は本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置を用いた、電子デバイスの製造方法である。
【００９０】
図７（ａ）〜（ｃ）、図８（ａ）、（ｂ）及び図９（ａ）、（ｂ）は、第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法の各工程を示す断面図である。
【００９１】
まず、図７（ａ）に示すように、トランジスタ等の素子（図示省略）が形成された半導体基板１０１の上に、例えばＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）法を用いて酸化膜よりなる第１の層間絶縁膜１０２を形成する。その後、第１の層間絶縁膜１０２の上に、例えばＣＶＤ法を用いて、酸化膜、又は炭素を含む低誘電率膜よりなる第２の層間絶縁膜１０３を形成する。その後、第１の層間絶縁膜１０２中に形成され且つ下層の拡散層又はトランジスタと電気的に接続するコンタクト部分と、第２の層間絶縁膜１０３中に形成され且つ素子同士を電気的に接続する配線部分とを持つ第１の金属配線１０４を形成する。最近の微細化ルールを考慮して、第１の金属配線１０４の材料として、タングステン（Ｗ）及び銅（Ｃｕ）を用いてもよい。
【００９２】
次に、図７（ｂ）に示すように、第２の層間絶縁膜１０３の上に、例えばＣＶＤ法を用いて、酸化膜、又は炭素を含む低誘電率膜よりなる第３の層間絶縁膜１０５を形成する。第３の層間絶縁膜１０５には上層金属配線が形成される。
【００９３】
次に、図７（ｃ）に示すように、リソグラフィ法及びドライエッチング法を用いて、第３の層間絶縁膜１０５に、第１の金属配線１０４に達するビアホール１０６、つまり第１の金属配線１０４とその上層金属配線とを電気的に接続するための接続孔を形成する。このドライエッチング時に、レジストとエッチングガスと層間絶縁膜との反応によって、ビアホール１０６の壁面に、ポリマー等の反応生成物１０７が付着する。
【００９４】
次に、ビアホール１０６の壁面に付着した反応生成物１０７を除去するために、第１〜第３の実施形態に係る基板洗浄方法のいずれか、又は本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置を用いて、半導体基板１０１の表面を洗浄する。これにより、図８（ａ）に示すように、半導体基板１０１上の全てのビアホール１０６において反応生成物１０７を十分に除去できるので、各ビアホール１０６に形成されるビアプラグについて正常なコンタクト抵抗が得られる。
【００９５】
具体的には、反応生成物１０７を除去するための半導体基板１０１の洗浄工程において、半導体基板１０１を第１の回転速度で回転させる低速回転処理と、半導体基板１０１を第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させる高速回転処理とを交互に繰り返し行ないながら、半導体基板１０１の表面に洗浄液を供給する。
【００９６】
次に、図８（ｂ）に示すように、リソグラフィ法及びドライエッチング法を用いて、第３の層間絶縁膜１０５に、ビアホール１０６と接続する上層金属配線用溝１０９、つまり素子同士を接続する上層金属配線を埋め込むための溝を形成する。このとき、図７（ｃ）に示す工程で形成されたビアホール１０６の上部は上層金属配線用溝１０９に吸収されてしまう。また、上層金属配線用溝１０９の形成時に、図７（ｃ）に示す工程で形成されたビアホール１０６の下部（最終的にビアプラグが埋め込まれるビアホールとなる）を、ドライエッチングダメージや後工程の基板洗浄によるダメージから保護するために、上層金属配線用溝１０９の形成前に次のような処理を行なっておく。すなわち、図７（ｃ）に示す工程で形成されたビアホール１０６の下部に、例えばレジスト等の有機材料よりなるビアホール保護用埋め込み膜１０８を形成しておく。ここで、ビアホール保護用埋め込み膜１０８の表面は、上層金属配線用溝１０９の底面と同じ高さに位置している。ビアホール保護用埋め込み膜１０８は、第３の層間絶縁膜１０５のドライエッチングに、配線溝パターンを有するレジスト膜と共に、マスクとして用いられる。尚、このドライエッチング時には、レジストとエッチングガスと層間絶縁膜との反応によって、上層金属配線用溝１０９の壁面に、ポリマー等の反応生成物１１０が付着する。
【００９７】
次に、上層金属配線用溝１０９の壁面に付着した反応生成物１１０、及びビアホール１０６に埋め込まれたビアホール保護用埋め込み膜１０８を除去するために、第１〜第３の実施形態に係る基板洗浄方法のいずれか、又は本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置を用いて、半導体基板１０１の表面を洗浄する。これにより、図９（ａ）に示すように、半導体基板１０１上の全てのビアホール１０６においてビアホール保護用埋め込み膜１０８を十分に除去できると共に、半導体基板１０１上の全ての上層金属配線用溝１０９において反応生成物１１０を十分に除去できる。従って、各ビアホール１０６に形成されるビアプラグ及び各上層金属配線用溝１０９に形成される配線について正常なコンタクト抵抗及び正常な配線抵抗が低ばらつきで得られる。
【００９８】
具体的には、反応生成物１１０及びビアホール保護用埋め込み膜１０８を除去するための半導体基板１０１の洗浄工程において、半導体基板１０１を第１の回転速度で回転させる低速回転処理と、半導体基板１０１を第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させる高速回転処理とを交互に繰り返し行ないながら、半導体基板１０１の表面に洗浄液を供給する。
【００９９】
次に、半導体基板１０１上に、例えばスパッタ法及びメッキ法を用いて銅膜をビアホール１０６及び上層金属配線用溝１０９が完全に埋まるように形成した後、例えばＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　）法を用いて、前述の銅膜における上層金属配線用溝１０９の外側部分を除去すると共に、ビアホール１０６及び上層金属配線用溝１０９に埋め込まれた銅膜の表面を平坦化する。これにより、図９（ｂ）に示すように、第１の金属配線１０４と電気的に接続するコンタクト部分と、素子同士を電気的に接続する配線部分とを持つ第２の金属配線１１１が形成される。
【０１００】
以上に説明したように、第５の実施形態によると、半導体基板１０１上の絶縁膜（第３の層間絶縁膜１０５）に凹部（ビアホール１０６及び上層金属配線用溝１０９）を形成する。その後、凹部の内壁に付着した反応生成物（反応生成物１０７及び反応生成物１１０）を除去する際に、第１〜第３の実施形態に係る基板洗浄方法のいずれか、又は本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置を用いて、半導体基板１０１の表面を洗浄する。このため、低速回転処理によって洗浄液を半導体基板１０１上に十分且つ均一に供給できると共に、高速回転処理によって、凹部に入り込んだ洗浄液まで含めて半導体基板１０１上に存在する洗浄液を、置換する効率を上げることができる。従って、凹部の内壁に付着した反応生成物を確実に除去できるので、洗浄処理に要する時間を短縮することができる。また、反応生成物の除去状態が凹部毎にばらつくことがないので、コンタクト抵抗等の増大を防止できる。
【０１０１】
具体的には、基板洗浄の全体の処理時間を、従来の２０分程度から１０分程度まで短縮した場合にも、ビアホール１０６に形成されたビアプラグ（第２の金属配線１１１の一部）のコンタクト抵抗のばらつきを５％以下に安定させることができた。
【０１０２】
尚、第５の実施形態において、ビアホール１０６及び上層金属配線用溝１０９を連続的に形成して各々に配線用導電膜を埋め込むダマシン法による配線形成を行なった。しかし、本実施形態において配線形成方法は特に限定されるものではない。具体的には、ダマシン法に代えて、次のような配線形成方法を用いてもよい。すなわち、まず、トランジスタ等の素子が形成された基板上に層間絶縁膜を形成した後、層間絶縁膜の表面をＣＭＰ法を用いて平坦化する。その後、層間絶縁膜に、素子に達するコンタクトホールを形成した後、該コンタクトホールにタングステン等よりなる金属膜を埋め込み、その後、埋め込まれた金属膜の表面を含む層間絶縁膜の表面を平坦化する。その後、層間絶縁膜の上に、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム銅（ＡｌＣｕ）等よりなる金属膜を形成した後、該金属膜に対してドライエッチングを行なって、凸型形状の配線を形成する。ところで、この配線形成方法を用いた場合にも、金属膜のドライエッチング時に、レジストとエッチングガスと層間絶縁膜との反応が生じ、それによって配線の側壁にポリマー等の反応生成物が付着する。このとき、近年の微細化された配線パターンにおいては、隣り合う配線同士によって形成される凹部の開口幅が狭いので、配線の側壁に付着した反応生成物の除去に、第１〜第３の実施形態に係る基板洗浄方法のいずれか、又は本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置を用いることは非常に効果的である。すなわち、第１〜第５の実施形態で、基板上の凹部とは、配線溝、コンタクトホール及びビアホール等のみを意味するものではなく、例えば凸型形状の配線等が隣接することによって生じる凹部をも意味する。例えば、トランジスタのゲート電極を形成した後の基板洗浄において、狭い幅の開口部を持つゲート電極パターンが形成された基板上に存在するレジスト又は反応生成物等を除去するために、粘度が２．０ｃｐを越えるような洗浄液を使用する場合、第１〜第３の実施形態に係る基板洗浄方法のいずれか、又は本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置を用いることによって次のような効果が得られる。すなわち、開口部内の洗浄液の置換効率を向上させることができるので、レジスト残り等に起因するパターン精度の劣化によって製造歩留まりが低下することを防止できる。
【０１０３】
また、第５の実施形態において、反応生成物１０７又は反応生成物１１０等を除去するための半導体基板１０１の洗浄工程で、高速回転処理を行なう際にチャンバー内を減圧雰囲気にしてもよい。また、低速回転処理を行なってから高速回転処理を行なうまでの間に、半導体基板１０１の回転を一旦停止させる回転停止処理を行なってもよい。この場合、回転停止処理及び高速回転処理を行なう際にチャンバー内を減圧雰囲気にしてもよい。
【０１０４】
また、第５の実施形態において、反応生成物１０７又は反応生成物１１０等を除去するための半導体基板１０１の洗浄工程で粘度が２．０ｃｐを越えるような洗浄液を使用する場合、低速回転処理の一回の処理時間を３０秒以上に設定すると共に高速回転処理の一回の処理時間を１０秒以下に設定することが好ましい。このようにすると、洗浄液の粘度が高いために半導体基板１０１上で洗浄液の流速が極端に減少した場合にも、比較的長時間の低速回転処理によって半導体基板１０１全体に洗浄液を供給でき、それにより反応生成物等を十分に溶解することができる。また、比較的短時間の高速回転処理によって、半導体基板１０１を乾燥させることなく、半導体基板１０１上の洗浄液を十分に置換できる。
【０１０５】
また、第５の実施形態において、反応生成物１０７又は反応生成物１１０等を除去するための半導体基板１０１の洗浄工程で、低速回転処理の回転速度（第１の回転速度）は１０ｒｐｍ以上で且つ５０ｒｐｍ以下であると共に、高速回転処理の回転速度（第２の回転速度）は５００ｒｐｍ以上で且つ８００ｒｐｍ以下であることが好ましい。このようにすると、低速回転処理によって洗浄液を半導体基板１０１全体に確実に供給できると共に、高速回転処理によって半導体基板１０１上の洗浄液の置換効率を確実に向上させることができる。また、この場合、低速回転処理の一回の処理時間を、高速回転処理の一回の処理時間の５倍以上に設定することが好ましい。このようにすると、低速回転処理によって洗浄液を半導体基板１０１全体に均一に供給できる。
【０１０６】
また、第５の実施形態において、反応生成物１０７又は反応生成物１１０等を除去するための半導体基板１０１の洗浄工程で、半導体基板１０１の表面への洗浄液の供給量は２００ｍｌ／ｍｉｎ以上で且つ５００ｍｌ／ｍｉｎ以下であることことが好ましい。このようにすると、基板洗浄に必要な洗浄液量が満たされると共に洗浄液の消費量が抑制されるので、コストバランスを図ることができる。
【０１０７】
また、第５の実施形態において、反応生成物１０７又は反応生成物１１０等を除去するための半導体基板１０１の洗浄工程で、高速回転処理を行なう際には、基板表面に洗浄液を供給してもよいし、又は基板表面に洗浄液を供給しなくてもよい。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明によると、低速回転処理によって洗浄液を基板上に十分且つ均一に供給できると共に、高速回転処理によって、基板上の凹部に入り込んだ洗浄液（又は気泡を含む洗浄液）まで含めて基板上に存在する洗浄液を置換する効率を上げることができる。従って、凹部の内壁に付着した反応生成物を確実に除去できるので、洗浄処理に要する時間を短縮することができる。また、加工時に発生した反応生成物の除去状態が凹部毎にばらつくことがないので、コンタクト抵抗等の増大を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明者らにより得られた、洗浄液の粘度と、基板上における洗浄液の実際の流量との関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄方法において用いられる、スプレーバッチタイプの洗浄装置におけるチャンバー内の様子を示す図である。
【図３】本願発明者らにより得られた、低粘度及び高粘度の洗浄液をそれぞれ用いた場合における、基板表面からの距離と洗浄液の流速との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄方法における洗浄処理シーケンスの一例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄方法における洗浄処理シーケンスの一例を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　チャンバー
２　　ローター
３　　ノズル
４　　ウェハ
５　　モーター
６　　ガスライン
６ａ　ガス導入口
７　　廃液ライン
８　　ミスト分離ボックス
９　　排気ライン
１０　　バルブ
１１　　洗浄液タンク
１２　　送液ライン
１３　　ポンプ
１０１　　半導体基板
１０２　　第１の層間絶縁膜
１０３　　第２の層間絶縁膜
１０４　　第１の金属配線
１０５　　第３の層間絶縁膜
１０６　　ビアホール
１０７　　反応生成物
１０８　　ビアホール保護用埋め込み膜
１０９　　上層金属配線用溝
１１０　　反応生成物
１１１　　第２の金属配線
Ｌ１　　ノズル３の中心点からウェハ４の端部に延びる一の接線
Ｌ２　　ノズル３の中心点からウェハ４の端部に延びる他の接線
θ　　接線Ｌ１及びＬ２が成す角度
【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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【図８】
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【図９】
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