[發明專利]基板的清洗方法和半導體制造裝置

有效

• 申請號: 201180010143.5
• 申請日: 2011-02-23
• 公開（公告）號: CN102763196A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 星野聰彥;松井英章;成島正樹
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社;巖谷產業株式會社
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及對通過蝕刻處理形成有所希望圖案的基板進行清洗的清洗方法和利用該基板的清洗方法制造半導體的半導體制造裝置。

背景技術

在半導體制造裝置中，當為Cu配線時在基板上形成雙鑲嵌結構的情況、或者利用光刻技術通過轉印、曝光、顯影在基板上形成所希望的圖案的情況下，通過膜的干式蝕刻或抗蝕劑的灰化，在形成的溝槽或導孔（via）等圖案的側壁、底壁上附著有蝕刻殘渣或灰化殘渣。在現有技術中，附著的干式蝕刻和灰化后的清洗工序，主要采用使用藥液以液相進行清洗的濕式清洗。

發明內容

發明要解決的問題

但是，近年來，由于希望使圖案進一步微細化的要求和希望層間絕緣膜利用Low－k膜的要求，凸顯出若干問題。其一是在利用藥液清洗基板后的干燥工序中，由于清潔用藥液的表面張力使得圖案倒毀的問題。另一個問題是藥液浸透而對Low－k膜造成大的損傷的問題。具體而言，由于損傷，出現Low－k膜的相對介電常數增高、圖案寬度（CD：Critical?Dimension：臨界尺寸）增大的問題。

并且，隨著圖案的微細化，導孔更細，并且其底部變深，因而對導孔底的蝕刻殘渣進行清洗變得困難。因此，在希望均勻清洗到細的導孔的導孔底時，需要使直進性和指向性高的分子碰撞導孔底，促進導孔底的化學反應或物理反應。

對于上述課題，本發明的目的在于提供一種能夠保持有形成在基板上的圖案的形狀的狀態下清洗至圖案底部的、新穎的經過改良的基板的清洗方法和半導體制造裝置。

用于解決問題的方案

為了解決上述技術問題，根據本發明的某種觀點，提供一種基板的清洗方法，用于在保持為真空狀態的處理容器內，對在基板上的膜上形成有規定圖案的基板進行清洗，該清洗方法包括：前工序，利用所希望的清潔氣體對通過蝕刻處理形成有規定圖案的基板上的膜進行清洗；和連續工序，在前工序后連續執行氧化工序和還原工序的連續工序，其中，上述氧化工序是利用氧化性氣體使上述圖案表面的殘渣氧化的工序，上述還原工序中是利用還原性氣體使上述被氧化的殘渣還原的工序，上述前工序和上述連續工序中所使用的氣體，通過從內部壓力P_S保持為比上述處理容器的內部壓力P₀高的氣體噴嘴放出至上述處理容器內而團簇化。

根據這種構成，上述前工序和上述連續工序中所使用的氣體，從氣體噴嘴放出到處理容器內，并被團簇化。被團簇化的氣體是數百萬～數千萬個分子的集合體。因此，由于團簇化的氣體分子是匯聚凝結而形成的塊，因而分子的運動能量比分別一個個所具有的運動能量高。因此，團簇化的氣體分子與基板碰撞，從而促進化學反應，能夠更有效地對基板進行清洗。

此外，由于團簇化的氣體的直進性和指向性高，因而清潔氣體能夠前進至細且深的導孔底，能夠可靠地清潔至導孔底。此外，在接下來的工序中，也能夠利用團簇化的氧化性氣體使圖案表面的殘渣氧化直至導孔底，并且能夠利用團簇化的還原性氣體將殘渣還原直至導孔底而將其除去。結果，能夠應對近年來的微細加工，能夠清洗至圖案的各個角落。

此外，由于團簇化的氣體分子在撞擊基板的膜的瞬間各分子一邊散亂地擴展，一邊飛散，因此在撞擊的同時一個個的分子的運動能量分散，不會對膜造成大的損傷。特別是在Low－k膜的情況下，由于損傷導致相對介電常數升高、圖案寬度CD增大，但是如果使用團簇化的氣體，則能夠防止由于清洗而導致Low-k膜的劣化。

此外，由于清洗不使用藥液的液相、而使用氣相的清潔氣體，因而不會發生由于藥液的表面張力而導致圖案倒毀的問題。

并且，根據這種構成，在連續工序中，在利用清潔氣體的清洗工序（前工序）后，連接執行利用氧化性氣體的殘渣的氧化工序和利用還原性氣體使該殘渣還原的還原工序。由此，采用使用氣體噴嘴的非等離子體方式，能夠簡便地在同一處理容器內連續進行氧化工序和還原工序的處理，能夠縮短清洗時間、提高處理能力。

上述清潔氣體可以是NH₄OH、H₂O₂、HCL、H₂SO₄、HF、NH₄F中的至少任一種或它們的組合。

上述氣體噴嘴與上述基板之間的距離d設定為比由式1定義的從上述氣體噴嘴的出口到發生沖擊波的位置的距離Xm長，上述各工序中所使用的氣體，在上述氣體噴嘴與上述基板之間發生團簇化，利用上述發生的沖擊波與基板碰撞，

（式1）