(57)【要約】【課題】基板上にパターン化された金属の表面に形成されたエッチング残留物や金属ポリマを効果的に除去し、下部膜である薄い絶縁膜を不適切にエッチングし過ぎない基板の洗浄方法及び基板洗浄装置を提供する。【解決手段】ストリップ溶液１０２が半導体基板１０４の表面上に供給される。また、交流の磁束（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｌｕｘ）１１４が半導体基板１０４に印加される。交流の磁束１１４はストリップ溶液１０２が半導体基板１０４に接触している間に半導体基板１０４の導電性パターン１０６内で導電性パターン１０６を加熱する電流を誘導する。半導体基板１０４から除去された粒子を含有するストリップ溶液１０２が半導体基板１０４から除去される。金属ポリマ１１２が効果的に除去される同時に、下部膜である薄い絶縁膜１０８が適切なエッチング量でエッチングされる。【選択図】      図１
2004200636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に位置する導電性パターンを有する基板を洗浄する方法において、
前記基板の表面にストリップ溶液を供給しながら、前記ストリップ溶液が前記基板に接触する間に、導電性パターン内で前記導電性パターンを加熱する電流を誘導する交流の磁束を前記基板に印加する段階と、
前記基板から前記ストリップ溶液を除去する段階と、
を含むことを特徴とする基板の洗浄方法。
【請求項２】
前記基板を回転させて前記基板の表面に前記ストリップ溶液を分散させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項３】
前記ストリップ溶液は前記基板に水洗溶液を供給することにより除去することを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項４】
前記水洗溶液を供給した後、または供給する途中に前記基板を回転させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の基板の洗浄方法。
【請求項５】
前記水洗溶液を供給した後に前記基板を回転させて乾燥させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の基板の洗浄方法。
【請求項６】
前記基板から除去された前記ストリップ溶液は、以前に実施されたエッチング工程で残留したエッチング残留物を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項７】
前記ストリップ溶液は前記導電性パターンの付近で３０℃〜９０℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項８】
前記導電性パターンは３５℃〜１３５℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項９】
前記ストリップ溶液はアミン−基材還元剤と混合された有機溶媒を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１０】
前記ストリップ溶液はフッ素（Ｆ）を含まないことを特徴とする請求項９に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１１】
前記基板は前記導電性パターンの下部に形成されたＢＰＳＧ膜をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１２】
表面に位置する導電性パターンを有する基板を洗浄する方法において、
回転チャック上に前記基板をローディングする段階と、
前記基板の表面にストリップ溶液を供給しながら前記基板を回転させ、前記基板の表面に前記ストリップ溶液を分散させる段階と、
前記ストリップ溶液が前記基板に接触する間に、導電性パターン内で前記導電性パターンを加熱する電流を誘導する交流の磁束を前記基板に印加し、前記ストリップ溶液を前記導電性パターンで局部的に加熱する段階と、
前記基板に水洗溶液を供給して前記基板を回転することにより前記ストリップ溶液を除去する段階と、
前記基板を乾燥させる段階と、
を含むことを特徴とする基板の洗浄方法。
【請求項１３】
前記交流の磁束の印加は、前記ストリップ溶液の供給以前に始めることを特徴とする請求項１２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１４】
前記交流の磁束の印加、前記ストリップ溶液の供給、ならびに前記ストリップ溶液の除去は、前記基板を乾燥させる以前に連続して複数回反復することを特徴とする請求項１３に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１５】
前記ストリップ溶液の供給は、前記交流の磁束の印加以前に始めることを特徴とする請求項１２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１６】
前記ストリップ溶液の供給、前記交流の磁束の印加、ならびに前記ストリップ溶液の除去は、前記基板を乾燥させる以前に連続して複数回反復することを特徴とする請求項１５に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１７】
前記交流の磁束の印加は、前記基板に関連した前記回転チャックの下に位置するコイルに交流を印加して実施されることを特徴とする請求項１２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１８】
前記交流の磁束の印加は、回転チャック内に位置するコイルに交流を印加して実施されることを特徴とする請求項１２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項１９】
前記回転チャックは非導電性であることを特徴とする請求項１２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項２０】
前記交流の磁束の周波数は、１ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項２１】
前記基板から除去された前記ストリップ溶液は、以前に実施されたエッチング工程で残留したエッチング残留物を含有することを特徴とする請求項１２に記載の基板の洗浄方法。
【請求項２２】
表面に位置する導電性パターンを有する基板を洗浄する方法において、
導電性パターン内で前記導電性パターンを加熱する電流を誘導する交流の磁束を前記基板に印加する段階と、
前記基板の表面にストリップ溶液を供給する段階と、
前記基板から前記ストリップ溶液を除去する段階と、
を含むことを特徴とする基板の洗浄方法。
【請求項２３】
基板支持表面を有する回転チャックと、
前記回転チャックの基板支持表面の上部に位置するストリップ溶液供給手段と、
コイルと、
前記基板支持表面の上部で、基板支持表面上に置かれている基板の導電性パターンを加熱するのに十分な交流の磁束を作る前記コイルに交流を印加するために、前記コイルに結合されている交流パワー供給器と、
を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２４】
前記回転チャックは非導電性物質により作られていることを特徴とする請求項２３に記載の基板洗浄装置。
【請求項２５】
前記コイルは前記基板支持表面に対向する回転チャック下に位置することを特徴とする請求項２４に記載の基板洗浄装置。
【請求項２６】
前記コイルは回転チャック内部に位置することを特徴とする請求項２４に記載の基板洗浄装置。
【請求項２７】
前記ストリップ溶液供給手段は前記回転チャックの前記基板支持表面の中心域の上部に位置するノズルを有することを特徴とする請求項２３に記載の基板洗浄装置。
【請求項２８】
前記回転チャックの前記基板支持表面の中心域の上部に位置する水洗溶液ノズル出口をさらに備えることを特徴とする請求項２６に記載の基板洗浄装置。
【請求項２９】
前記回転チャックの回転のためにモータをさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の基板洗浄装置。
【請求項３０】
前記交流パワー供給器により供給される交流の周波数は、１ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項２３に記載の基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子の製造に関するものであり、より詳細には、半導体基板の洗浄方法及び基板洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の製造において、ある工程が完了した後に連続的に半導体ウェーハの表面や基板を洗浄し、その後次工程に進むことになることは当然である。洗浄を必要とするそのような工程の一つがウェーハの表面上部にパターン金属膜を形成する工程である。ここで、マスクパターンはタングステン乃至アルミニウム膜のような金属膜に適用され、結果物にはドライエッチング工程が適用されて、マスクにより保護されない金属膜の一部分が除去され、金属膜パターンが得られる。この工程後に前記ウェーハは洗浄工程を経て、パターン化された金属の表面に形成されたエッチング残留物や金属ポリマを除去しなければならない。
【０００３】
ウェーハは、有機ストリップ溶液を含むウェット槽にウェーハを沈漬して洗浄される。このような溶液の一つの例は、ジグリコラミン（ＤＧＡ）、ヒドロキシルアミン（ＨＡ）、カテコール及び水の混合物である。前記溶液でジグリコラミン（ＤＧＡ）は有機溶媒であり、カテコールは添加剤であり、ヒドロキシルアミン（ＨＡ）はアミン−基材（ａｍｉｎｅ−ｂａｓｅｄ）還元剤である。アミン−基材還元剤は金属ポリマ輪の連結を破壊して金属ポリマを除去する機能を有し、前記有機溶媒は破壊された金属性ポリマ輪を溶解させる機能を有する。
【０００４】
しかし、ヒドロキシルアミン（ＨＡ）のようなアミン−基材還元剤を含むストリップ溶液は、酸素とシリコンを多量に含有する金属ポリマを除去する場合において、優れた役割を有していない。最近、フッ化水素酸（ＨＦ）のようなフッ素を含有するストリップ溶液が、金属ポリマやエッチング残留物を除去するストリップ溶液の能力を補強するために開発が進められている。
【０００５】
しかし、フッ素を含有するストリップ溶液を使うと、前記金属ポリマやエッチング残留物を除去する能力は改善されるが、金属パターン膜の下部にある薄い絶縁膜をエッチングすることになる。これは、ＢＰＳＧのような薄い絶縁膜がフッ素を含有した化学溶液に露出した時に容易にエッチングされるためである。薄い膜の超過エッチングは、素子性能と収率に逆に影響を及ぼす可能性がある。従って、フッ素を含有するストリップ溶液を使用する時、金属ポリマの除去効果と下部膜である薄い絶縁膜の望ましくないエッチング量との間に相衝関係（Ｔｒａｄｅｏｆｆ）があることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ドライエッチング工程を用いた後に基板上にパターン化された金属の表面に形成されたエッチング残留物や金属ポリマを効果的に除去し、下部膜である薄い絶縁膜をエッチングし過ぎず適切なエッチング量でエッチングする基板の洗浄方法及び基板洗浄装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するための本発明の基板の洗浄方法は、表面に位置する導電性パターンを含む基板を洗浄する方法において、前記基板の表面にストリップ溶液を供給しながら、前記ストリップ溶液が前記基板に接触する間に、前記導電性パターン内で前記導電性パターンを加熱する電流を誘導する交流の磁束を前記基板に印加する段階と、前記基板から前記ストリップ溶液を除去する段階とを含む。
【０００８】
また本発明の基板の洗浄方法は、表面に位置する導電性パターンを含む基板を洗浄する方法において、回転チャック上に前記基板をローディングする段階と、前記基板の表面にストリップ溶液を供給しながら前記基板を回転させて、前記基板の表面に前記ストリップ溶液を分散させる段階と、前記ストリップ溶液が前記基板に接触する間に前記導電性パターン内で前記導電性パターンを加熱する電流を誘導する交流の磁束を前記基板に印加し、前記ストリップ溶液を前記導電性パターンで局部的に加熱する段階と、前記基板に水洗溶液を供給して前記基板を回転することにより前記ストリップ溶液を除去する段階と、前記基板を乾燥する段階とを含む。
【０００９】
また、本発明の基板洗浄装置は、基板支持表面を備える回転チャックと、前記回転チャックの基板支持表面の上部に位置するストリップ溶液供給手段と、コイルと、前記基板支持表面上部で、前記基板支持表面上に置かれている基板の導電性パターンを加熱するのに十分な交流の磁束を作る前記コイルの交流を印加するために、前記コイルに結合されている交流パワー供給器（ＳＵＰＰＬＹ）とを備える。
【００１０】
上述したように、従来の技術においてフッ素を添加することによりストリップ溶液の還元能力を補強することは、導電性パターンで生ずる金属ポリマに類似のものの除去効果を上昇させるという利点を有しているが、同時に下部に配置されている薄い絶縁膜をエッチングするという損害を加えることになる。本発明は、導電性パターンの付近でストリップ溶液の還元能力を局部的に補強することにより、前記相衝関係（Ｔｒａｄｅｏｆｆ）の影響を最少化し、または克服するためのものである。具体的には、渦電流が導電性パターン内に誘導される。また、結果物である渦電流の損失は熱に変換され、導電性パターンの温度を上昇させる。導電性パターンの温度の上昇は導電性パターンと接触しているストリップ溶液のその部分の温度を上昇させる。本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであればよく分かるように、ストリップ溶液の還元能力は温度により上昇する。したがって、導電性パターンに相当に近接するストリップ溶液の還元能力は導電性パターンから一定距離にあるストリップ溶液の還元能力よりも大きく増加する。このように、下部に配置されている薄い絶縁膜でより、導電性パターンでさらに大きい還元能力を得ることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施例を詳細に説明する。
図１は、ストリップ溶液１０２が半導体基板１０４の表面に供給された状態を示す概略的な断面図である。半導体基板１０４は前記表面上部に導電性パターン１０６とハードマスクパターン１１０を含む。一般的に必ず必要とするものではないが、導電性パターン１０６はアルミニウムやタングステンで形成される。また、必ず必要とするものではないが、薄い絶縁膜１０８は半導体基板１０４の表面と導電性パターン１０６との間に位置している。例えば、薄い絶縁膜１０８はＢＰＳＧで形成されたＩＬＤ膜（膜間の絶縁膜）あるいはＩＭＤ膜（金属間の絶縁膜）になる。符号１１２は導電性パターン１０６とハードマスクパターン１１０の側壁に形成された金属ポリマを示す。
【００１２】
ストリップ溶液１０２を供給し、ハードマスクパターン１１０と残留物を除去する。また、金属ポリマ１１２を追加的に除去する。交流の磁束１１４が生成され前記導電性パターン１０６内に渦電流１１６を誘導する。例えば、交流の磁束は１ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。また、結果物である渦電流の損失は自然的に熱に変換され、導電性パターン１０６の温度を交代に上昇させる。導電性パターン１０６の温度の上昇は導電性パターン１０６と接触するストリップ溶液１０２の部分的な温度を上昇させる。前記ストリップ溶液の還元能力は温度により漸進的に上昇するために、導電性パターン１０６に非常に近接するストリップ溶液１０２の還元能力は導電性パターン１０６から一定距離にあるストリップ溶液の還元能力よりも大きく増加する。このように、下部に配置されている薄い絶縁膜１０８でより導電性パターン１０６で、さらに大きい還元能力を得ることになる。したがって、金属ポリマ１１２の除去を強化する同一の時間の間に、薄い絶縁膜１０８の不適切なエッチングが最少化され、または防止される。
【００１３】
図２は、本発明の一実施例によるウェーハ洗浄のための装置を示す模式図である。
図２に示すように、ウェーハチャック２２２は、ウェーハ２０４が洗浄されるように支持する。コイル２２４はウェーハチャック２２２下に配置され、ウェーハ２０４内に渦電流２１６を誘導するために交流の磁束２１４を作る。
【００１４】
図２のコイル２２４のような磁束のソースは、ウェーハチャック２２２下に配置する必要はない。例えば、コイル２２４はウェーハチャック２２２の本体内に配置することができる。一般的な技術として、ソースは渦電流が前記導電性パターン内に十分に誘導されるように、任意の位置に設けられる。しかし、望ましくは、コイルはストリップ溶液と水洗溶液の供給に妨害されないようにチャック下に、またはチャック内に置かれる。
【００１５】
図２に示すように、モータＭ２２８はウェーハを回転させてウェーハをドライし、ウェーハ２０４の表面上部にストリップ溶液２０２を分散させる。また、交流供給器２３０はコイル２２４に交流を印加する。
図３は、本発明の一実施例によるウェーハ洗浄工程を説明するための流れ図である。
【００１６】
まず、段階３０１で、ウェーハは洗浄チャンバ内のスピンチャック上にローディングされる。続いて、段階３０２では導電性パターンの局部的な加熱が、前記チャックの付近に置かれているコイルに交流を印加し、導電性パターン内に渦電流を作ることにより、行われる。前記結果物である渦電流の損失は導電性パターン内で熱に転換される。望ましくは、前記交流は導電性パターンを局部的に加熱するのに十分に長い期間の間コイルに印加されるが、その時間は相当な熱が前記絶縁膜に転移するほどの長い時間ではない。また、望ましくは、導電性パターンは３５℃から１３５℃の温度に加熱される。
【００１７】
段階３０３で、コイルに交流を印加した後や印加している間に、ストリップ溶液がウェーハの全表面に供給される。ストリップ溶液は、望ましくはアミン−基材還元剤と混合された有機溶媒である。また、前記下部絶縁膜の損失を防止するために、前記ストリップ溶液にフッ素を入れないことが望ましい。しかし、絶縁膜の被害を減少させるために、前記溶液の適用時間を減少させると、前記ストリップ溶液にフッ素を入れることもできる。ノズルはウェーハ上にストリップ溶液を噴射するのに使用される。またウェーハは、ウェーハの表面上部に溶液を等しく分配するように、一定な速度で回転される。段階３０２で、導電性パターンの局部的な加熱は、導電性パターンの付近でストリップ溶液の局部的な加熱をなす。望ましくは、ストリップ溶液は導電性パターン付近で３０℃から９０℃の温度に加熱される。したがって、ストリップ溶液の還元能力は導電性パターンで局部的に増加し、下部に置かれている絶縁膜（例えば、ＢＰＳＧ膜）のエッチングを避ける間に、金属ポリマの除去効果を向上させる。
【００１８】
続いて、段階３０４で、蒸留水または非イオン化水（ＤＩＷ）のような溶液がノズルを通じて前記ウェーハ上に噴射される水洗工程が実施される。前記非イオン化水が供給された後、または供給される間に前記ウェーハが回転される水洗工程は、ストリップ溶液や、以前に実施されたエッチング工程で形成されたエッチング残留物である汚染物を除去するのに効果的である。図３に示すように、段階３０２〜３０４までの工程は、必要により一度乃至数度実施される単一洗浄サイクルとして考慮される。本発明の範囲を外れるものではないが、考慮されるべきこととして、１回の洗浄サイクルでは十分でなく、少なくとも５回以下の洗浄サイクルを必要とする。
【００１９】
続いて、段階３０５及び３０６で前記ウェーハは、例えば、スピン乾燥により乾燥される。また、ウェーハチャックからアンローディングされる。
図４は、本発明の他の実施例によるウェーハ洗浄工程を説明するための流れ図である。
【００２０】
まず、段階４０１でウェーハは、洗浄チャンバ内のスピンチャック上にローディングされる。続いて、段階４０２でストリップ溶液が前記ウェーハの全表面に供給される。前記ストリップ溶液は、望ましくはアミン−基材還元剤と混合された有機溶媒である。また、望ましくは、下部絶縁膜の損失を防止するために、前記ストリップ溶液にフッ素を入れない。しかし、絶縁膜の被害を減少させるために、前記溶液の適用時間を減少させると、前記ストリップ溶液にフッ素を入れることもできる。ノズルは前記ウェーハ上にストリップ溶液を噴射するのに使用される。また、ウェーハはウェーハの表面上部に溶液を等しく分配するように一定速度で回転される。
【００２１】
続いて、段階４０３で、ストリップ溶液の供給が完了する以前、または完了した後に、導電性パターンの局部的な加熱が、前記チャックの付近に置かれているコイルに交流を印加し、導電性パターン内に渦電流を作ることにより行われる。結果物である渦電流の損失は導電性パターン内で熱に転換される。望ましくは、前記交流は、導電性パターンを局部的に加熱するのに十分に長い期間の間にコイルに印加されるが、その時間は、多くの量の熱が前記絶縁膜に転移するほどの長い時間ではない。また、望ましくは、導電性パターンは３５℃から１３５℃の温度に加熱される。
【００２２】
段階４０２で、導電性パターンの局部的な加熱は、導電性パターンの付近でストリップ溶液の局部的な加熱をなす。望ましくは、ストリップ溶液は導電性パターン付近で３０℃から９０℃の温度に加熱される。したがって、ストリップ溶液の還元能力は導電性パターンで局部的に増加し、下部に置かれている絶縁膜（例えば、ＢＰＳＧ膜）のエッチングを避ける間に金属ポリマの除去効果を補強する。
【００２３】
続いて、段階４０４で、蒸留水あるいは非イオン化水（ＤＩＷ）のような溶液がノズルを通じて前記ウェーハ上に噴射される水洗工程が実施される。前記非イオン化水が供給された後、または供給される間に前記ウェーハが回転される水洗工程は、ストリップ溶液や、以前に実施されたエッチング工程で形成されたエッチング残留物である汚染物を除去するのに効果的である。図４に示すように、段階４０２〜４０４までの工程は、必要により一度乃至数度実施される単一洗浄サイクルとして考慮される。本発明の範囲を外れるものではないが、考慮されるべきこととして、１回の洗浄サイクルは十分でなく、少なくとも５回以下の洗浄サイクルを必要とする。
【００２４】
続いて、段階４０５及び４０６で、前記ウェーハは例えばスピン乾燥により乾燥される。また、ウェーハチャックからアンローディングされる。
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明の実施例を修正または変更できるであろう。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によると、導電性パターンの付近でストリップ溶液の還元能力を局部的に補強することにより、金属ポリマの除去効果と、下部膜である薄い絶縁膜の適切でないエッチング量との間の相衝関係（Ｔｒａｄｅｏｆｆ）を最少化したり、克服することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による導電性パターンを含む半導体基板にストリップ溶液が供給された状態を示す概略的な断面図である。
【図２】本発明の一実施例による半導体基板を洗浄する装置を示す概略的な模式図である。
【図３】本発明の一実施例による半導体基板の洗浄方法を説明するための流れ図である。
【図４】本発明の別の実施例による半導体基板の洗浄方法を説明するための流れ図である。
【符号の説明】
１０２、２０２    ストリップ溶液
１０４    半導体基板
１０６    導電性パターン
１０８    絶縁膜
１１０    ハードマスクパターン
１１２    金属ポリマ
２０４    ウェーハ
２１６    渦電流
２２２    ウェーハチャック
２２４    コイル
２２８    モータ
２３０    交流供給器
【図１】
2004200636.tif 000003
【図２】
2004200636.tif 000004
【図３】
2004200636.tif 000005
【図４】
2004200636.tif 000006