(57)【要約】【課題】【解決手段】  半導体ウエハの洗浄方法が提供されており、その方法は、フォトレジストマスクを有する低誘電率絶縁体層に形状をプラズマエッチングする工程であって、エッチング残留物を生成する工程（図４の２０４）を備える。その方法は、さらに、半導体ウエハをアッシングしてフォトレジストマスクを除去する工程であって、アッシング残留物を生成する工程（図４の２０６）を備える。その方法は、さらに、エッチング残留物とアッシング残留物とを低誘電率絶縁体層から除去する工程であって、洗浄剤と湿潤剤とを含む流体混合物を供給する湿式ブラシで半導体ウエハの低誘電率絶縁体層をスクラブすることにより除去が強化される除去工程（図４の２０８）を備える。
2006502559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの洗浄方法であって、
フォトレジストマスクを有する低誘電率絶縁体層に形状をプラズマエッチングする工程であって、エッチング残留物が生成される工程と、
前記半導体ウエハをアッシングして前記フォトレジストマスクを除去する工程であって、アッシング残留物が生成される工程と、
前記エッチング残留物と前記アッシング残留物とを前記低誘電率絶縁体層から除去する工程であって、洗浄剤と湿潤剤とを含む流体混合物を供給する湿式ブラシで前記半導体ウエハの前記低誘電率絶縁体層をスクラブすることにより除去が強化される工程と、
を備える、洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記湿潤剤は、界面活性剤であり、前記洗浄剤は、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との混合物を含む、洗浄方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、フッ素系界面活性剤および炭化水素系界面活性剤を含む群から選択される、洗浄方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、約０．００５重量パーセントから約０．１重量パーセントの間の濃度を有する、洗浄方法。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、約０．０１重量パーセントの濃度を有する、洗浄方法。
【請求項６】
請求項２に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との前記混合物の比は、約１：４：１０から約１：４：３０の間である、洗浄方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との前記混合物の比は、約１：４：２０である、洗浄方法。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、さらに、
前記エッチング残留物および前記アッシング残留物を除去する工程の後に、脱イオン水を供給しつつ前記ブラシを用いて前記低誘電率絶縁体層をスクラブする工程を備える、洗浄方法。
【請求項９】
半導体ウエハの洗浄方法であって、
低誘電率絶縁体層に形状をプラズマエッチングする工程であって、前記形状内および周囲にエッチング残留物が生成される工程と、
前記半導体ウエハにアッシング操作を施す工程であって、前記アッシング操作が、アッシング残留物を生成する工程と、
洗浄剤と湿潤剤とを含む混合流体を用いて前記低誘電率絶縁体層をスクラブする工程であって、前記湿潤剤は、前記洗浄剤による前記エッチング残留物および前記アッシング残留物の洗浄を円滑にするように前記低誘電率絶縁体層を調整するよう構成されている工程と、
を備える、洗浄方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、さらに、
前記エッチング残留物および前記アッシング残留物を除去した後に、脱イオン（ＤＩ）水を供給しつつブラシを用いて前記低誘電率絶縁体層をスクラブする工程を備える、洗浄方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記湿潤剤は、界面活性剤であり、前記洗浄剤は、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との混合物を含む、洗浄方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、フッ素系界面活性剤および炭化水素系界面活性剤を含む群から選択される、洗浄方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、約０．００５重量パーセントから約０．１重量パーセントの間の濃度を有する、洗浄方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、約０．０１重量パーセントの濃度を有する、洗浄方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との前記混合物の比は、約１：４：１０から約１：４：３０の間である、洗浄方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との前記混合物の比は、約１：４：２０である、洗浄方法。
【請求項１７】
半導体ウエハの洗浄方法であって、
低誘電率絶縁体層に形状をプラズマエッチングする工程であって、前記形状内および周囲にエッチング残留物を生成する工程と、
前記半導体ウエハにアッシング操作を施す工程であって、前記アッシング操作が、アッシング残留物を生成する工程と、
洗浄剤と湿潤剤とを含む混合流体を用いて前記低誘電率絶縁体層をスクラブする工程であって、前記湿潤剤は、前記洗浄剤による前記エッチング残留物および前記アッシング残留物の洗浄を円滑にするように前記低誘電率絶縁体層を調整するよう構成されている工程と、
前記エッチング残留物および前記アッシング残留物を除去した後に、脱イオン水を供給しつつブラシを用いて前記低誘電率絶縁体層をスクラブする工程と、
を備える、洗浄方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記湿潤剤は、界面活性剤であり、前記洗浄剤は、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン（ＤＩ）水との混合物を含む、洗浄方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、フッ素系界面活性剤および炭化水素系界面活性剤を含む群から選択される、洗浄方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、約０．００５重量パーセントから約０．１重量パーセントの間の濃度を有する、洗浄方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、前記界面活性剤は、約０．０１重量パーセントの濃度を有する、洗浄方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との前記混合物の比は、約１：４：１０から約１：４：３０の間である、洗浄方法。
【請求項２３】
請求項１８に記載の半導体ウエハの洗浄方法であって、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との前記混合物の比は、約１：４：２０である、洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、基板の加工に関し、特に、エッチング操作後の半導体ウエハの洗浄に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、半導体素子は、半導体ウエハに数多くの処理操作を施すことにより製造される。これらの操作としては、例えば、不純物のインプラント、ゲート酸化物の生成、金属間の低誘電体、メタライゼーション蒸着、光露光パターニング、エッチング操作、化学機械研磨（ＣＭＰ）などが挙げられる。
【０００３】
図１Ａは、典型的な半導体集積回路（ＩＣ）素子の製造中に形成される層を表す層スタックの部分断面図である。層スタックは、通例、スタック内に数多くの層を備えることができる。処理が実行されるスタックの上部のみが図示されている。メタライゼーション層１３は、通例、アルミニウム、銅、または様々な周知のアルミニウム合金（例えば、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉなど）のうちの１以上を含む。さらに、メタライゼーション層１３の上に形成された反射防止膜（ＡＲＣ）層１４が図示されている。当業者に周知のように、ＡＲＣ層１４は、通例、Ｔｉ、ＴｉＮ、またはＴｉＷからなる。概して、ＡＲＣ層１４は、光露光プロセスで用いられる光がメタライゼーション層１３の表面で反射および散乱することを防止するのに有効である。次いで、ＡＲＣ層１４の上に低誘電率絶縁体層１６が形成される。この簡略化した例では、次に、低誘電率絶縁体層１６の上に、フォトレジスト層１８がスピンコーティングされ、エッチングをしたい箇所に窓を設けるようパターニングされる。周知のように、フォトレジスト層１８は、パターニングされたレチクルと、光波を選択的に通すステッパとを用いて、フォトレジスト層１８の表面にパターニングされる従来の感光耐性材料の層である。層スタック内の層は、当業者にとって容易に認識可能であり、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリングやスピンコーティングのような物理蒸着など、任意の数の周知の蒸着プロセスを用いて形成されてよい。
【０００４】
この時点で、低誘電体１６の一部を選択的に除去するために、エッチング操作２０が実行される。この例では、低誘電体１６内に形状１７がエッチングされる。なお、形状１７は、トレンチ、ビアホール、もしくは任意の他の幾何パターンであってよい。エッチング２０は、良好な選択性を有し、低誘電率絶縁体層１６の効率的なエッチングを実現できるよう選択されることが好ましい。しかしながら、エッチング操作の際、エッチングされている形状１７の側壁に、ポリマ形成が起きることが知られている。
【０００５】
図１Ｂは、プラズマエッチング操作後にアッシング操作２３が実行された後の層スタックの断面図である。アッシング操作は、フォトレジスト層１８を除去するよう作用する。アッシング操作２３の後には、残留物２７が残る。残留物２７は、エッチング残留物とアッシング残留物の両方を含みうる。残留物２７の実際の構成は、エッチングされる材料、エッチングに用いられる化学剤、アッシングに用いられる化学剤、下層の材料に依存する。そのため、残留物２７に含まれる物質は、一般に、エッチング化学成分、アッシング化学成分、フォトレジスト由来の炭素、有機残留物の一部を含む低誘電率材料である。残留物２７は、側壁に沿って、また、フォトレジスト層１８上に、広がっている場合もある。さらに、低誘電率絶縁体層の表面には、残留物冠２７’が形成されることがある。
【０００６】
残留物２７を除去するために、従来技術では、残留物２７を除去するよう設計された液体を含む化学薬品槽にウエハを入れる。化学薬品浴でのリンスは、かつては有効であったが、より小さい形状が要求されるようになり、製造プロセスのあらゆる工程において非常に清浄な環境を保つ必要性が増大した。残念ながら、薬品浴によるリンスは、本質的に汚れた環境を有する。槽内でリンスされた残留物２７が、そのために槽を汚染し、除去された物質が、槽で処理されているウエハの他の部分または他のウエハに堆積したり付着したりすることがある。
【０００７】
さらに、従来の洗浄方法は、一般に、エッチングおよびアッシング後に残留したシリコン酸化物を除去するよう設計されており、低誘電体の残留物を洗浄するのには効果的ではない。何故なら、酸化物は、親水性であるために、様々な種類の洗浄方法を必要とする様々な種類の残留物を形成するからである。逆に、低誘電体は、疎水性であり、非常に低い誘電率を有するよう設計されている。
【０００８】
上記の観点から、低誘電体の形状を生成する際に形成されるエッチングおよびアッシング残留物を効率的に除去できる改良方法が求められている。その除去は、効率的に汚染物質を除去しつつ、処理されているウエハの他の表面領域のさらなる汚染を防止することが好ましい。
【発明の開示】
【０００９】
概して、本発明は、ウエハ処理操作におけるエッチングおよびアッシングの後に低誘電体形状を洗浄するための改良方法を提供することにより、これらの要求を満たす。本発明は、処理、装置、システム、デバイス、または方法を含む種々の手段で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。
【００１０】
一実施形態では、半導体ウエハの洗浄方法が提供されており、その方法は、フォトレジストマスクを有する低誘電率絶縁体層に形状をプラズマエッチングする工程を備える。なお、その工程は、エッチング残留物を生成する。その方法は、さらに、半導体ウエハをアッシングしてフォトレジストマスクを除去する工程を備える。なお、その工程は、アッシング残留物を生成する。その方法は、さらに、エッチング残留物とアッシング残留物とを低誘電率絶縁体層から除去する工程であって、洗浄剤と湿潤剤とを含む流体混合物を供給する湿式ブラシで半導体ウエハの低誘電率絶縁体層をスクラブすることにより除去が強化される工程を備える。
【００１１】
別の実施形態では、半導体ウエハの洗浄方法が提供されている。その方法は、低誘電率絶縁体層に形状をプラズマエッチングする工程であって、形状内および周囲にエッチング残留物を生成する工程と、半導体ウエハにアッシング操作を施す工程であって、アッシング操作は、アッシング残留物を生成する工程と、備える。その方法は、さらに、洗浄剤と湿潤剤とを含む混合流体を用いて低誘電率絶縁体層をスクラブする工程であって、湿潤剤は、洗浄剤によるエッチング残留物およびアッシング残留物の洗浄を円滑にするように低誘電率絶縁体層を調整する工程を備える。
【００１２】
さらに別の実施形態では、半導体ウエハの洗浄方法が提供されている。その方法は、低誘電率絶縁体層に形状をプラズマエッチングする工程であって、形状内および周囲にエッチング残留物を生成する工程と、半導体ウエハにアッシング操作を施す工程であって、アッシング操作は、アッシング残留物を生成する工程と、を備える。その方法は、さらに、洗浄剤と湿潤剤とを含む混合流体を用いて低誘電率絶縁体層をスクラブする工程であって、湿潤剤は、洗浄剤によるエッチング残留物およびアッシング残留物の洗浄を円滑にするように低誘電率絶縁体層を調整する工程を備える。その方法は、さらに、エッチング残留物およびアッシング残留物を除去する工程の後に、脱イオン（ＤＩ）水を供給しつつブラシを用いて低誘電率絶縁体層をスクラブする工程を備える。
【００１３】
別の実施形態では、半導体ウエハの洗浄方法が提供されている。その方法は、低誘電率絶縁体層に形状をプラズマエッチングする工程であって、形状内および周囲にエッチング残留物を生成する工程と、半導体ウエハにアッシング操作を施す工程であって、アッシング操作は、アッシング残留物を生成する工程と、備える。その方法は、さらに、洗浄剤と湿潤剤とを含む混合流体を用いて低誘電率絶縁体層をスクラブする工程であって、湿潤剤は、洗浄剤によるエッチング残留物およびアッシング残留物の洗浄を円滑にするように低誘電率絶縁体層を調整する工程を備える。湿潤剤は、界面活性剤であり、洗浄剤は、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン（ＤＩ）水との混合物を含むスタンダードクリーン−１（ＳＣ−１）溶液である。界面活性剤は、約０．００５重量パーセントから約０．１重量パーセントの間の濃度を有し、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン水との混合物の比は、約１：４：１０から約１：４：３０の間である。その方法は、さらに、エッチング残留物およびアッシング残留物を除去する工程の後に、脱イオン（ＤＩ）水を供給しつつブラシを用いて低誘電率絶縁体層をスクラブする工程を備える。
【００１４】
本発明には、数多くの利点がある。特に、エッチングおよびアッシングプロセスの後に、最適化された機械的および化学的な洗浄を低誘電体形状に対して実行する方法を用いることにより、冠を形成しうる汚染残留物やその他の汚染堆積物を効率的に除去することができる。具体的には、機械的なブラッシングと、洗浄剤および湿潤剤を含む流体混合物とを併せて用いることにより、低誘電体形状と、低誘電率絶縁体層の表面から、汚染残留物を除去できるという利点がある。したがって、Ｃｏｒａｌ（商標）などの低誘電率材料が用いられている場合、流体混合物とブラシスクラブとを併せて用いることで、Ｃｏｒａｌ（商標）のフィルムおよびＣｏｒａｌ（商標）の汚染物質の洗浄を大幅に強化することができる。
【００１５】
本発明の原理を例示した添付図面に沿って行う以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。本発明は、図面とともに、以下の詳細な説明で容易に理解される。説明を容易にするために、同じ参照番号で、同じ構造要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
概して、本発明は、それらの要求を満たすために、低誘電体の形状が半導体ウエハに形成される際にエッチング後およびアッシング後の残留物を効率的に洗浄するための方法を提供する。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細の一部もしくはすべてがなくとも実施可能である。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理操作の説明は省略した。しかしながら、本発明が、これらの詳細の一部または全てがなくとも実施可能であることは、当業者にとって明らかである。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理操作の説明は省略した。
【００１７】
概して、半導体ウエハの所与の層のエッチング形状を効率的に洗浄する方法のための発明が開示されている。その洗浄工程は、プラズマエッチング後およびアッシング後の残留物やその他の微粒子を、エッチングされた低誘電体形状内とその周辺から効率的に除去するよう設計されていることが好ましい。低誘電率材料は、通例、約１．５から約３．５の間の誘電率を有するよう設計されており、二酸化シリコンは、通例、約４．０の誘電率を有している。一実施形態では、Ｃｏｒａｌ（商標）は、約２．５から約２．８の間の誘電率を有する。
【００１８】
残念ながら、低誘電率ポリマ材料は、二酸化シリコン誘電体材料よりもはるかに優れた絶縁体であり、金属線の間の結合容量を大幅に低減するものの、疎水性であるために、低誘電率絶縁体層の表面から粒子および／または金属汚染物質を洗浄および除去することは非常に困難である。したがって、従来の水およびその他の水系の洗浄流体は、低誘電率絶縁体層の表面ではじかれて水滴を形成するため、表面を湿らせて粒子汚染物質をリンス除去することができない。
【００１９】
以下では、図２Ａないし３Ｃを参照して、低誘電体を用いる基板を処理および洗浄できる代表的な準備装置と、それらの装置各々の配置とを説明する。図４および５のフローチャートは、エッチングおよびアッシングの操作後に、低誘電体形状を有するウエハを洗浄するために実行できる代表的な方法の操作を説明するものである。一実施形態において、本明細書に記載された方法は、低誘電率絶縁体層に関するエッチング操作中に堆積する残留物質の効率的な洗浄を実現する。
【００２０】
図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、洗浄制御ステーション１０２によって自動的に制御されうる低誘電体形状を洗浄するためのウエハ洗浄ステーション１００を示す。ウエハ洗浄ステーション１００は、送りステーション１０４と、洗浄ステージ１０６と、回転リンス乾燥（ＳＲＤ）ステーション１０８と、受け取りステーション１１０とを備える。洗浄システムは、洗浄、エッチング、バフ研磨など、各種の基板準備操作を実行するために用いられてよい。この点を考慮すると、洗浄プロセスの概要としては、まず、送りステーション１０４内に半導体ウエハが配置される。次いで、送りステーション１０４は、複数のウエハを（一度に一枚ずつ）洗浄ステージ１０６に搬送する。一実施形態では、洗浄ステージ１０６は、第１の洗浄ステージ１０６ａおよび第２の洗浄ステージ１０６ｂに分けられているが、洗浄ステージ１０６は１つだけでもよい。洗浄ステージ１０６を通過した後、ウエハは、洗浄流体とすべての汚染物質を除去するために出口を通る際に噴霧を受ける。ＳＲＤステーション１０８は、ウエハを乾燥させ、次いで、ウエハは、受け取りステーション１１０に搬送されて、一時的に保管される。
【００２１】
図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って、代表的なウエハ洗浄ステーション１００を示す詳細な説明図である。送りステーション１０４および受け取りステーション１１０は両方とも、複数のウエハを収容するカセットを受け入れるよう適合されていることが好ましい。第１および第２の洗浄ステージ１０６ａおよび１０６ｂは、ブラシを通して洗浄流体を供給する１組のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ブラシ１２０を備えることが好ましい。なお、流体は、滴下マニホルドを通してブラシに供給されてよい。周知のように、ブラシ１２０は、繊細な表面に損傷を与えることなくウエハをスクラブすることができる。
【００２２】
図３Ａは、ウエハ１３０の上面および下面をそれぞれスクラブするための一対のブラシ１２０ａおよび１２０ｂを示す簡略な立体図である。通例、ウエハ１３０は、特定の方向に回転され、ブラシ１２０は、回転軸を中心に回転し、ブラシ１２０の表面は、ウエハ１３０の表面に接触する。ブラシ１２０ａおよび１２０ｂは、ブラシコア２００ａおよび２００ｂに取り付けられている。ブラシコア２００は、流体注入口２０２を有する軸２０１を有するよう構成されている。流体注入口２０２は、所望の流体をブラシコア２００に供給する。ブラシコア２００は、流体がブラシコア２００から一様に流出することを可能にし、ブラシ１２０に対して所望の流体を一様に供給する複数の穴を有することが好ましい。
【００２３】
例えば、Ｃｏｒａｌ（商標）などの低誘電体形状を洗浄するために用いられる所望の流体は、洗浄剤と湿潤剤との混合物であってよい。洗浄剤は、例えば、アンモニア、脱イオン水、ＳＣ−１溶液など、汚染物質の洗浄効果を高めることのできる任意の組み合わせの化学薬品であってよい。一実施形態では、洗浄剤は、界面活性剤と混合したスタンダードクリーン−１（ＳＣ−１）溶液である。ＳＣ−１溶液は、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン（ＤＩ）水とを混合したものである。一実施形態では、低誘電体形状を洗浄するために界面活性剤と共に用いるＳＣ−１溶液は、ＮＨ4ＯＨと、Ｈ2Ｏ2と、脱イオン（ＤＩ）水とを、約１：４：３０から約１：４：１０の間の濃度で含んでおり、さらに、濃度は、約１：４：２０であることが好ましい。
【００２４】
湿潤剤は、疎水性の物質を洗浄剤によって洗浄可能にできるものであれば任意の適切な化学薬品または化学薬品の組み合わせであってよい。一実施形態では、湿潤剤は、例えば、炭化水素系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤などの界面活性剤であってよい。用いられる界面活性剤は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社製造のフッ素系界面活性剤であることが好ましい。フッ素系界面活性剤は、従来の界面活性剤と比べて、極めて低濃度で劇的に表面張力を低減する。３Ｍ社で製造されているフッ素系界面活性剤の例としては、ＦＣ−９３のような陰イオン界面活性剤、ＦＣ−１００、ＦＣ−１２０のような両性界面活性剤、ＦＣ−１３５のような陽イオン界面活性剤、ＦＣ−１７１のような非イオン界面活性剤が挙げられる。ＦＣ−１２０は、好ましい選択であるが、他のものでも十分に作用する。界面活性剤は、Ｃｏｒａｌ（商標）などの低誘電体が一般に疎水性の化合物であることから、ＳＣ−１溶液の洗浄能力を高めることができる。界面活性剤の分子は、疎水基と親水基とを含む（例えば、親水基と疎水基を１つずつ含む）両親媒性を有する。そのため、界面活性剤分子の疎水基は、疎水性の表面に引きつけられる。界面活性剤がウエハに供給されると、疎水基により、界面活性剤分子が低誘電率ポリマ材料に吸着する。
【００２５】
同時に、界面活性剤分子の親水基がＳＣ−１溶液を引きつけ、低誘電率絶縁体層の表面の浸潤を可能にする。表面が湿るために、低誘電体形状における汚染物質は、化学洗浄によって除去可能になる。さらに、上部および下部ブラシ１２０ａおよび１２０ｂは、低誘電率絶縁体層をスクラブすることにより、粒子および金属汚染物質を除去して、洗浄流体の中に混入させる。したがって、ＳＣ−１溶液と共に界面活性剤を用いることによって、疎水性の材料を湿らせることが可能になり、ＳＣ−１溶液の化学薬品で、疎水性の物質と親水性の物質の両方を洗浄によって除去することができる。
【００２６】
一実施形態では、ＳＣ−１洗浄溶液は、界面活性剤と事前混合されてよく、その場合、ブラシコア２００に入る流体混合物は、ＳＣ−１／界面活性剤洗浄溶液である。したがって、流体混合物は、ブラシ２００のブラシコア２００から複数の穴を通して供給されてよい。このように、低誘電体形状を有するウエハを、機械的なエネルギと化学的な除去とを組み合わせて洗浄することができる。
【００２７】
図３Ｂおよび３Ｃは、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１３０をスクラブするための２つの異なる配置を示す断面図である。図２Ｂに示すように、ウエハは、水平に保持され、上部ブラシ１２０ａがウエハ１３０の上面をスクラブし、下部ブラシ１２０ｂがウエハ１３０の下面をスクラブする。上述のように、ウエハ１３０は、（図示しないローラによって）回転するよう構成されており、それと同時に、ブラシ１２０が回転することで、ウエハの表面全体が適切にスクラブされ、汚染物質の除去、所望の程度の表面のエッチング、または、表面のバフ研磨が実行される。このように、図３Ｂは、水平ウエハスクラバ１００ｂを示している。
【００２８】
逆に、図３Ｃは、ウエハ１３０が垂直配置でスクラブされる垂直ウエハスクラバ１００ｃを示す。通例、ウエハ１３０は、スクラバ１００ｃの一対のローラに接して設置される。ブラシ１２０は、ウエハ１３０の各面に加わる逆向きで等しい大きさの圧力を用いて、ウエハ１３０の両面が一様にスクラブされるように、所望の方向に回転するよう構成されている。
【００２９】
図４は、本発明の一実施形態に従って、低誘電体形状をエッチングおよび洗浄するための方法を示すフローチャート２００である。その方法は、フォトレジストでパターニングされた半導体ウエハの低誘電率絶縁体層が準備される操作２０２から始まる。なお、その低誘電体は疎水性である。図１に示したように、半導体ウエハは、その上に複数の層を加工されてよく、フォトレジスト層は、所望の層をパターニングするために用いられる。本実施形態では、パターニングを必要とする層は、低誘電率絶縁体層である。例えば、低誘電率ＯＳＧ、Ｂｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ（商標）、ＨＳＱなど、任意の適切な種類の低誘電率材料が用いられてよい。一実施形態では、カリフォルニア州サンノゼのＮｏｖｅｌｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製造のＣｏｒａｌ（商標）が、低誘電率絶縁体層として用いられてよい。
【００３０】
操作２０２の後、その方法は、低誘電率絶縁体層をエッチングするためにプラズマエッチング操作が実行される操作２０４に進む。この時、プラズマエッチングは、残留物を生成する一実施形態では、プラズマエッチングは、低誘電率絶縁体層において、ビアホール、コンタクトホール、トレンチ、およびその他の形状のエッチングを実行するために用いられてよい。操作２０４は、通例、エッチングされた形状の上にエッチング残留物を生成する（図１参照）。エッチング残留物は、プラズマエッチングの化学薬品、フォトレジスト材料からの炭素、エッチングされている低誘電率絶縁体層、および、エッチングされている低誘電率絶縁体層の下層の材料からの構成要素を含みうる。
【００３１】
次に、その方法は、フォトレジストを除去するためにアッシング操作を実行する操作２０６に進む。この時、アッシング操作は、いくらかのアッシング残留物を残す。パターニングされたフォトレジストをパターニングされた低誘電率絶縁体層の上から除去するために、その方法は、フォトレジスト材料を除去するために一般的に用いられる当業者に周知のアッシング操作を用いる。
【００３２】
操作２０６の後、その方法は、低誘電率絶縁体層から残留物を除去するために、洗浄剤と湿潤剤とを含む流体混合物を用いてスクラブ操作を実行する操作２０８に進む。アッシング操作が完了し、フォトレジスト材料が除去されると、ウエハは、洗浄剤と湿潤剤とを用いるブラシスクラブシステムによって処理される。一実施形態では、洗浄剤はＳＣ−１溶液であってよく、湿潤剤は界面活性剤であってよい。一実施形態では、ブラシスクラブ操作は、処理される半導体ウエハの各面を一様に磨くための一対のブラシを組み込んだブラシスクラブステーションで実行できる。操作２０８については、図５を参照して詳しく説明する。
【００３３】
図５は、本発明の一実施形態に従って、低誘電体のエッチング残留物およびアッシング残留物を除去するために、洗浄剤と湿潤剤とを用いて実行されるブラシスクラブ操作を示すフローチャート２０８である。本明細書に記載された洗浄プロセスは、例えば、図２Ａおよび２Ｂに示したシステムなど、任意の適切な種類のウエハ洗浄システムで実行されてよい。フローチャート２０８は、洗浄剤と界面活性剤が事前混合される操作２４０から始まる。洗浄剤および界面活性剤は、図３Ａを参照して上述したものであってよい。
【００３４】
次に、操作２４２は、事前混合された化学薬品を第１のブラシボックスのブラシに供給する。一実施形態では、ブラッシング操作は、事前混合された化学薬品をウエハの表面に供給するために、事前混合された化学薬品をブラシを通して（ＴＴＢ）供給することにより実行されるよう設計されている。例えば、溶液をブラシ表面に滴下するなど、事前混合された化学薬品をブラシに供給する他の適切な方法が用いられてもよい（第２のブラシボックスのブラシに関する操作２４８においても同様）。また、ウエハの両面を洗浄するために、第１のブラシボックスおよび第２のブラシボックスで２つのブラシを用いてもよい。ＴＴＢ操作では、事前混合された化学薬品は、ブラシコアに供給されてよく、その化学薬品は、ブラシコアから複数の穴を通してブラシの表面に供給される。
【００３５】
操作２４２の後、その方法は、第１のブラシボックスのブラシをウエハに作用させる操作２４４に進む。ウエハにブラシを作用させることにより、表面のスクラブが実現する。作用させる時間は、一実施形態では、約１５秒から約６０秒の間であり、約３５秒であることが好ましい。事前混合された化学薬品は、スクラブプロセスの間、連続的にブラシに供給されてよい。一実施形態では、ブラシのｐＨは、約９から約１３の間の一定の値に保たれる。低誘電体形状のエッチングおよびアッシング後の操作としてのブラシスクラブ洗浄は、従来技術の化学薬品浴処理や化学薬品噴霧処理とは大幅に異なることに注意されたい。したがって、化学洗浄のために事前混合された化学薬品と、ブラシによる機械的なスクラブとを併せて用いることにより、ウエハの表面上の残留物および低誘電体形状内の残留物（例えば、エッチング残留物およびアッシング残留物）を効率的に洗浄することができる。
【００３６】
次に、その方法は、ウエハを第１のブラシボックスから第２のブラシボックスへ移動させる操作２４６に進む。操作２４６では、第１のブラシボックスでのスクラブ工程が停止され、ウエハは、さらなるウエハ洗浄のために第２のブラシボックスに移送される。操作２４６の後、その方法は、事前混合された化学薬品を第２のブラシボックスのブラシに供給する操作２４８に進む。事前混合された化学薬品をブラシに供給することにより、ブラシが汚染物質（例えば、エッチングおよびアッシング残留物）を含まないようにすることができる。操作２４８においては、第１のブラシボックスで用いたのと同じ事前混合の化学薬品が、一実施形態ではＴＴＢで、第２のブラシに供給されてよい。
【００３７】
次に、その方法は、第２のブラシボックスのブラシをウエハに作用させる操作２４９に進む。ブラシは、任意の適切な時間だけスクラブを実行してよい。一実施形態では、ブラシがウエハをスクラブする時間は、約２から２０秒の間でよく、５秒であることが好ましい。この間、事前混合された化学薬品は、連続的にブラシに供給されてよい。
【００３８】
操作２４９の後、その方法は、第２のブラシボックスのブラシを通して脱イオン（ＤＩ）水をウエハに供給する操作２５０に進む。操作２５０は、事前混合された化学薬品とすべての残留汚染物質とをウエハから除去する。ウエハへの脱イオン水の供給は、任意の適切な時間だけ継続されてよい。一実施形態では、ブラシを通してウエハに脱イオン水を供給する時間は、約２０秒から約５０秒の間であり、約３０秒であることが好ましい。操作２５０では、任意の適切な脱イオン水の流速が用いられてよい。一実施形態では、脱イオン水の流速は、約１２００ｍｌ毎分から約３５００ｍｌ毎分の間であり、約３０００ｍｌ毎分であることが好ましい。あるいは、脱イオン水は、別個に設けられた１組のリンスノズルを通してウエハに供給されてもよい。化学薬品の後に脱イオン水を用いるブラシスクラブ操作は、高度な清浄度を実現すると共に、生成されたエッチング残留物およびアッシング残留物を、エッチングされた低誘電体形状内から除去し、さらに、アッシング操作中に堆積しうる他の微粒子および汚染物質を除去するよう構成される。
【００３９】
次に、フローチャート２０８は、回転リンス乾燥操作をウエハに施す操作２５２で終了する。一実施形態では、操作２５２は、ウエハを乾燥させ、一時的な保管のためにウエハを受け取りステーションに搬送する。
【００４０】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態に沿って説明されているが、当業者が、上述の明細事項と図面から、様々な変更、追加、置き換え、および等価物を実現することは明らかである。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲内での変更、追加、置き換え、および等価物の全てを含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】典型的な半導体集積回路（ＩＣ）素子の製造中に形成される層を表す層スタックの部分断面図。
【図１Ｂ】プラズマエッチング操作後にアッシング操作が実行された後の層スタックの断面図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従って、洗浄制御ステーションによって自動的に制御されうる低誘電体形状を洗浄するためのウエハ洗浄ステーションを示す図。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従って、代表的なウエハ洗浄ステーションを示す詳細な説明図。
【図３Ａ】ウエハの上面および下面をそれぞれスクラブするための一対のブラシおよびを示す簡略な立体図。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に従って、ウエハをスクラブするための配置を示す断面図。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に従って、ウエハをスクラブするための別の配置を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に従って、低誘電体形状をエッチングおよび洗浄するための方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の一実施形態に従って、低誘電体のエッチング残留物およびアッシング残留物を除去するために、洗浄剤と湿潤剤とを用いて実行されるブラシスクラブ操作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１３…メタライゼーション層
１４…反射防止膜層
１６…低誘電率絶縁体層
１７…形状
１８…フォトレジスト層
２０…エッチング操作
２２…ポリマ形成
２３…アッシング操作
２７…残留物
２７’…残留物冠
１００…ウエハ洗浄ステーション
１００ｂ…水平ウエハスクラバ
１００ｃ…垂直ウエハスクラバ
１０２…洗浄制御ステーション
１０４…送りステーション
１０６…洗浄ステージ
１０６ａ…洗浄ステージ
１０６ｂ…洗浄ステージ
１０８…回転リンス乾燥ステーション
１１０…受け取りステーション
１２０…ブラシ
１２０ａ…ブラシ
１２０ｂ…ブラシ
１３０…ウエハ
２００ａ…ブラシコア
２００ｂ…ブラシコア
２０１…軸
２０２…流体注入口
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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