JP2003168670A

JP2003168670A - ウェハの洗浄方法

Info

Publication number: JP2003168670A
Application number: JP2001367161A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Asada; 和己浅田; Isato Iwamoto; 勇人岩元
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】コンタクトホールの開口径の拡大などのウェハ
の表面形状の変形をもたらさず、安価に、ポリマー、パ
ーティクルやレジスト残渣などのウェハ表面に存在する
異物を十分に除去できるウェハの洗浄方法を提供する。【解決手段】純水や無機系あるいは有機系の処理薬液な
どの洗浄液ＬＱと、加圧された気体ＧＳを混合して、２
流体ノズルＮＺより噴射することで洗浄液の微小液滴Ｓ
Ｐを発生させ、ウェハに洗浄液の微小液滴を吹きつけ
る。通常の洗浄液による洗浄効果に加えて、ウェハ表面
の異物を微小液滴により物理的に除去することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハの洗浄方法
に関し、特に、半導体装置の製造工程において、ウェハ
にパターンを形成したときにウェハ表面に発生する、ポ
リマー、レジスト残渣およびパーティクルなどの異物を
除去するためのウェハの洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体装置の微細化に伴って、配
線の微細化、配線ピッチの縮小化が必要とされている。
また、同時に、低消費電力化および高速化などの要求に
伴い、層間絶縁膜の低誘電率化も要求されている。微細
配線による抵抗上昇、配線容量の増加が半導体装置の動
作速度の劣化につながるため、上記の要求を満たすため
には微細でかつ低誘電率膜を層間絶縁膜とした多層配線
が必要不可欠である。

【０００３】上記の様々な要求を満たすために、配線間
や層間の絶縁膜材料として、従来より広く用いられてき
たＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）法などで成膜した酸化シリコン膜に代え
て、フッ素を含有する酸化シリコンやキセロゲルなどの
低誘電率材料（ｌｏｗ−Ｋ材料ともいう）を用いること
が検討されている。以降、これらから構成される絶縁膜
を低誘電率膜（ｌｏｗ−Ｋ膜）とも言う。

【０００４】また、配線材料としては、従来より広く用
いられてきたアルミニウムあるいはその合金などと比較
して、より電気抵抗の小さい銅を用いた配線が検討され
ている。上記の銅などの金属配線を形成する方法とし
て、ダマシン法と呼ばれる配線用溝の内部を銅などの配
線材料で埋め込んで形成する方法や、さらに、デュアル
ダマシン法と呼ばれる配線用溝とこれに連通するコンタ
クトホールを、同時に配線材料で埋め込み、コンタクト
プラグと配線を一体に形成する方法などが開発されてい
る。

【０００５】ここで、上記のデュアルダマシン法におい
ては、その製造工程上、コンタクトホールの底部にポリ
マーやレジスト残渣などの異物が残りやすくなってい
る。図１１（ａ）は、デュアルダマシン法により、最初
にコンタクトホールを開口し、次にこれに連通する配線
用溝を形成する手順の製造工程の途中の段階における断
面図である。例えば、基板に形成された絶縁膜１０上
に、窒化シリコンなどのエッチングストッパ１１が形成
され、その上層に低誘電率膜１２およびキャップ絶縁膜
１３が積層されており、銅などからなる配線１４が埋め
込まれている。この上層に、窒化シリコンなどからなる
エッチングストッパ１５、低誘電率膜１６、エッチング
ストッパ１７、低誘電率膜１８、キャップ絶縁膜１９が
積層されている。

【０００６】図１１（ａ）に示す段階では、配線１４に
達するコンタクトホールＣＨと、これに連通する配線用
溝ＴＲが形成されており、製造工程上、コンタクトホー
ルＣＨの内部やキャップ絶縁膜１９の上層にレジスト膜
（２２，２２ａ）の残渣ＲＲが残されている。

【０００７】また、図１１（ｂ）は、デュアルダマシン
法により、最初に配線用溝を形成し、次にこれに連通す
るコンタクトホールを開口する手順の製造工程の途中の
段階における断面図である。図１１（ａ）と同様の構成
であって、配線１４に達するコンタクトホールＣＨと、
これに連通する配線用溝ＴＲが形成されており、この場
合においても製造工程上、コンタクトホールＣＨの底面
にドライエッチングで使用するエッチングガスの反応生
成物であるポリマーＰＭが残されており、また、配線用
溝ＴＲの内部およびキャップ絶縁膜１９の上層にレジス
ト膜（２６，２６ａ）の残渣ＲＲが残されている。

【０００８】上記のレジスト残渣やポリマー、さらには
パーティクルなどの異物を除去するために、一般に、ア
ッシング工程とウェハ表面を洗浄する工程が行われてい
る。このような洗浄上程の対象となるのは、ＳｉＯ₂ 系
材料、ＳｉＮ系材料、Ｓｉ系材料などが表面に存在する
配線前工程におけるウェハや、ＡｌＣｕ系材料、Ｔｉ系
材料、Ｔａ系材料、Ｗ系材料、Ｃｕ系材料などが表面に
存在する配線工程におけるウェハなどである。

【０００９】上記の洗浄工程は、例えば、硫酸と過酸化
水素水の混合液での洗浄処理（以下、ＳＰＭ処理と称す
る）を行って、上記のレジスト残渣やポリマー、パーテ
ィクルなどの異物の除去を行っている。

【００１０】しかしながら、各処理におけるパーティク
ル数の変動を調べた結果を示す図１２（ａ）によると、
ＳＰＭ処理のみを行った場合の処理直後のパーティクル
数（Ｂ）は、０．１５μｍより大きなサイズ、０．２μ
ｍより大きなサイズともに、未加工シリコンウェハのパ
ーティクル数（Ａ）と同レベルの個数にまで減っている
が、ＳＰＭ処理後、そのまま処理装置内に２時間放置し
た場合のパーティクル数（Ｂ’）は大幅に増加してしま
う。これは、硫酸由来の残留硫黄が起因して、硫黄が水
分を吸着してパーティクルに成長してしまうからであ
る。

【００１１】また、各処理におけるレジスト残渣数の変
動を調べた結果を示す図１２（ｂ）によると、ＳＰＭ処
理のみを行った場合のレジスト残渣数（Ｂ）は、０．１
５μｍより大きなサイズ、０．２μｍより大きなサイズ
ともに、未加工シリコンウェハのレジスト残渣数（Ａ）
に比べて非常に多く、十分なレジスト残渣の除去ができ
ていない状況となっている。例えば、レジスト膜を積層
させて用いるプロセスの場合、下層側のレジスト膜は、
より緻密な膜分布となって硬質な膜となっており、ま
た、ドライエッチング処理を経たレジスト膜はエッチン
グ処理の熱により硬化してしまい、通常のレジスト膜と
比べて除去が困難となる。

【００１２】上記のようにレジスト膜の十分な除去がな
されていない場合、ウェハ表面に再付着して、コンタク
トホールなどの開口が不十分となったり、コンタクトホ
ールの内部の配線材料で埋め込むときに、埋め込み不良
が発生したりする。

【００１３】上記のようなＳＰＭ処理後のパーティクル
数の増加を防止し、レジスト残渣を十分に除去するため
に、アンモニア水と過酸化水素水の混合液での洗浄処理
（以下、ＡＰＭ処理と称する）をＳＰＭ処理後に行うこ
ともある。

【００１４】図１２（ａ）によると、ＳＰＭ処理後にＡ
ＰＭ処理を行った場合のパーティクル数（Ｃ）は、０．
１５μｍより大きなサイズ、０．２μｍより大きなサイ
ズともに、未加工シリコンウェハのパーティクル数
（Ａ）と同レベルの個数にまで減っている。

【００１５】また、図１２（ｂ）によると、ＳＰＭ処理
後にＡＰＭ処理を行った場合のレジスト残渣数（Ｃ）
も、未加工シリコンウェハのパーティクル数（Ａ）と同
レベルの個数にまで減っている。

【００１６】また、上記のようなＳＰＭ処理後のパーテ
ィクル数の増加を防止し、レジスト残渣を十分に除去す
るために、上記のＳＰＭ処理の後に、ＰＶＡあるいはナ
イロンなどのブラシを用いたスクラブ処理（以下、ＳＣ
Ｒ処理と称する）を行う方法も知られている。

【００１７】図１２（ａ）によると、ＳＰＭ処理後にＳ
ＣＲ処理を行った場合のパーティクル数（Ｄ）は、０．
１５μｍより大きなサイズ、０．２μｍより大きなサイ
ズともに、未加工シリコンウェハのパーティクル数
（Ａ）と同レベルの個数にまで減っている。

【００１８】また、図１２（ｂ）によると、ＳＰＭ処理
後にＳＣＲ処理を行った場合のレジスト残渣数（Ｄ）
も、未加工シリコンウェハのパーティクル数（Ａ）と同
レベルの個数にまで減っている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＡＰＭ処理は、アルカリ成分を含有しているために、酸
化シリコンなどをエッチングしてしまうため、洗浄する
ウェハの表面の形状を変化させてしまうという問題があ
る。図１３は、ＡＰＭ処理の処理時間に対して、（ａ）
熱酸化法による酸化シリコン、（ｂ）減圧ＣＶＤ法によ
る窒化シリコン、（ｃ）ポリシリコン、（ｄ，ｅ）ＣＶ
Ｄ法による酸化シリコン（ｄとｅではＣＶＤ条件により
膜質が異なる）の各材料のエッチング量を調べた結果を
示す。このように、ＡＰＭ処理により、特に酸化シリコ
ンやポリシリコンなどが大幅にエッチングされてしま
う。

【００２０】図１４（ａ）は、酸化シリコンなどの積層
絶縁膜に理想的な形状でコンタクトホールを開口した装
置の断面図である。基板３０上に、例えばポリシリコン
層３１ａとタングステンシリサイド層３１ｂなどの積層
体であるポリサイド構造の１対の配線３１が形成されて
おり、その上層に酸化シリコンのオフセット絶縁膜３２
が形成されており、これらを被覆して減圧ＣＶＤ法で形
成された窒化シリコンからなる第１絶縁膜３３、ＣＶＤ
法で形成された酸化シリコンからなる第２絶縁膜３４お
よび第３絶縁膜３５が形成されている。第２絶縁膜３４
および第３絶縁膜３５は、ＣＶＤの条件により膜質が異
なっている。上記第１〜第３絶縁膜（３３，３４，３
５）に対して、１対の配線３１の間隙部に基板３０に達
するコンタクトホールＣＨが開口されている。

【００２１】コンタクトホールＣＨは、理想的には上記
のように壁面が基板３０に対して垂直になるように開口
されるが、このような場合でもＡＰＭ処理を行うことに
よって、図１４（ｂ）に示すように、特に第２および第
３絶縁膜（３４，３５）を構成する酸化シリコンのエッ
チングが生じてしまい、この部分のコンタクトホールＣ
Ｈの開口径を太くしてしまい（図中Ｚで示す）、コンタ
クト形状をボウイング（ｂｏｗｉｎｇ）形状に変形させ
てしまう。さらに、このようなコンタクトホールの開口
径の拡大の結果、コンタクト間の短絡の危険性を高めて
しまうことになる。

【００２２】また、上記のＳＣＲ処理は、大がかりな装
置が必要となり、処理を行うためのコストが高いという
問題がある。

【００２３】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、コンタクトホールの開口径の拡
大などのウェハの表面形状の変形をもたらさず、安価
に、ポリマー、パーティクルやレジスト残渣などのウェ
ハ表面に存在する異物を十分に除去できるウェハの洗浄
方法を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のウェハの洗浄方法は、半導体装置の製造工
程において、ウェハにパターンを形成したときにウェハ
表面に発生する異物を除去するためのウェハの洗浄方法
であって、洗浄液と加圧された気体を混合して２流体ノ
ズルより噴射することで洗浄液の微小液滴を発生させる
工程と、上記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹きつけ
る工程とを有する。

【００２５】上記の本発明のウェハの洗浄方法は、好適
には、上記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹きつける
工程の前に、上記ウェハを無機系あるいは有機系の処理
薬液で洗浄する工程をさらに有する。

【００２６】上記の本発明のウェハの洗浄方法は、好適
には、上記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹きつける
工程の前に、上記ウェハを純水で洗浄する工程をさらに
有する。さらに好適には、上記ウェハが上記純水で濡れ
たままで、上記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹きつ
ける工程を行う。あるいは好適には、上記ウェハに上記
洗浄液の微小液滴を吹きつける工程の後に、上記ウェハ
を純水で洗浄する工程をさらに有する。

【００２７】上記の本発明のウェハの洗浄方法は、好適
には、上記異物は、ポリマー、レジスト残渣およびパー
ティクルのうちの少なくともいずれかを含む。

【００２８】上記の本発明のウェハの洗浄方法は、好適
には、上記洗浄液として、純水を用いる。あるいは好適
には、上記洗浄液として、過酸化水素水などを含む無機
系の処理薬液、あるいは、アミン系溶剤、ＮＨ₄ Ｆ系溶
剤、有機酸系溶剤などを含む有機溶剤などの有機系の処
理薬液を用いる。

【００２９】上記の本発明のウェハの洗浄方法は、好適
には、上記加圧された気体として、不活性ガスを用い
る。

【００３０】上記の本発明のウェハの洗浄方法は、純水
や無機系あるいは有機系の処理薬液などの洗浄液と、加
圧された気体を混合して、２流体ノズルより噴射するこ
とで洗浄液の微小液滴を発生させ、ウェハに洗浄液の微
小液滴を吹きつけることで、通常の洗浄液による洗浄効
果に加えて、ウェハ表面の異物を微小液滴により物理的
に除去する効果を有する。これにより、コンタクトホー
ルの開口径の拡大などのウェハの表面形状の変形をもた
らさず、大がかりな装置は不要で、安価に、ポリマー、
パーティクルやレジスト残渣などのウェハ表面に存在す
る異物を十分に除去できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本実施形態のエッチング
方法およびエッチング装置の実施の形態について図面を
参照して説明する。

【００３２】図１は、本実施形態におけるウェハの洗浄
工程において用いる２流体ノズルＮＺの断面図である。
例えば、洗浄液ＬＱが供給される供給口Ｍａと、加圧し
たガスＧＳが供給される供給口Ｍｂと、これらが混合し
て噴出される噴出口Ｍｃとを有している。洗浄液ＬＱお
よびガスＧＳを所定の圧力で供給することで、ノズルＮ
Ｚ内で洗浄液ＬＱとガスＧＳが混合され、噴出口Ｍｃよ
り噴射して、洗浄液の微小液滴（スプレーＳＰ）とな
り、ウェハ表面に吹きつけられる。

【００３３】図２は、上記の２流体ノズルＮＺを用いて
ウェハを洗浄する枚葉式の洗浄装置の模式図である。例
えば、回転モータＳＭに取り付けられたテーブルＴＢ
と、２流体ノズルＮＺが設けられている。テーブルＴＢ
上にウェハＷＦを固定して、２流体ノズルＮＺから洗浄
液スプレーＳＰを噴出させ、ウェハＷＦに吹きつける。
このとき、回転モータＳＭによりウェハＷＦを回転駆動
しながら、ノズルＮＺを内周から外周へ、または外周か
ら内周へ、あるいはこれを繰り返して移動させ、ウェハ
ＷＦの表面の全面に洗浄液を吹きつける。また、洗浄液
の飛散を防ぐために、テーブルＴＢの外周部にカップＣ
Ｐが設けられている。

【００３４】上記の洗浄液ＬＱとしては、例えば、純
水、無機系あるいは有機系の処理薬液を用いる。この場
合の純水とは、イオン交換水などを含む。また、無機系
の処理薬液としては、過酸化水素水を用いることができ
る。また、有機系の処理薬液としては、アミン系溶剤、
ＮＨ₄ Ｆ系溶剤、有機酸系溶剤などの有機溶剤を用いる
ことができる。さらに、上記のガスＧＳとしては、例え
ば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活
性ガスを用いる。

【００３５】半導体装置の製造工程において、ウェハに
パターンを形成したときにウェハ表面に発生する、ポリ
マー、レジスト残渣およびパーティクルなどの異物を除
去するために、上記の洗浄装置を用いてウェハを洗浄す
る。

【００３６】例えば、ＳｉＯ₂ 系材料、ＳｉＮ系材料、
Ｓｉ系材料などが表面に存在する配線前工程におけるウ
ェハの洗浄には、図３（ａ）に示す手順の洗浄処理工程
Ｓｗを行うことができる。即ち、まず、第１ステップＳ
１１として、過酸化水素水などの無機系の処理薬液、あ
るいは、アミン系溶剤、ＮＨ₄ Ｆ系溶剤、有機酸系溶剤
などの有機溶剤など、有機系の処理薬液によりウェハ表
面を洗浄処理する。次に、第２ステップＳ１２として、
純水でウェハ表面を洗浄処理する。次に、第３ステップ
Ｓ１３として、上記の２流体ノズルを用いて純水のスプ
レーを生成し、これをウェハに吹きつけて洗浄する。こ
のとき、第２ステップＳ１２において濡れたままで、ウ
ェハを乾燥させずに純水のスプレーを吹きつけることが
好ましい。次に、第４ステップＳ１４として、純水でウ
ェハ表面を洗浄処理する。次に、第５ステップＳ１５と
して、ウェハを乾燥させる。以降は、配線形成工程など
の次工程が行われる。

【００３７】また、例えば、ＡｌＣｕ系材料、Ｔｉ系材
料、Ｔａ系材料、Ｗ系材料、Ｃｕ系材料などが表面に存
在する配線工程におけるウェハの洗浄には、図３（ｂ）
に示す手順の洗浄処理工程Ｓｗを行うことができる。即
ち、まず、第１ステップＳ２１として、純水でウェハ表
面を洗浄処理する。次に、第２ステップＳ２２として、
上記の２流体ノズルを用いて、アミン系溶剤、ＮＨ₄ Ｆ
系溶剤、有機酸系溶剤などの有機溶剤など、有機系の処
理薬液（有機剥離液）のスプレーを生成し、これをウェ
ハに吹きつけて洗浄する。このとき、第１ステップＳ２
１において濡れたままで、ウェハを乾燥させずに上記の
スプレーを吹きつけることが好ましい。次に、第３ステ
ップＳ２３として、純水でウェハ表面を洗浄処理する。
次に、第４ステップＳ２４として、ウェハを乾燥させ
る。以降は、絶縁膜形成工程などの次工程が行われる。

【００３８】上記の本実施形態のウェハの洗浄方法は、
純水や無機系あるいは有機系の処理薬液などの洗浄液
と、加圧された気体を混合して、２流体ノズルより噴射
することで洗浄液の微小液滴を発生させ、ウェハに洗浄
液の微小液滴を吹きつけることで、通常の洗浄液による
洗浄効果に加えて、ウェハ表面の異物を微小液滴により
物理的に除去する効果を有する。これにより、コンタク
トホールの開口径の拡大などのウェハの表面形状の変形
をもたらさず、安価に、ポリマー、パーティクルやレジ
スト残渣などのウェハ表面に存在する異物を十分に除去
できる。

【００３９】例えば、上記の本実施形態のウェハの洗浄
方法は、デュアルダマシン法と呼ばれる、配線用溝とこ
れに連通するコンタクトホールを同時に配線材料で埋め
込み、コンタクトプラグと配線を一体に形成する工程に
好ましく適用できる。

【００４０】図４は、上記のデュアルダマシン法により
一体に形成した溝配線とコンタクトプラグを有する半導
体装置の断面図である。例えば、基板に形成された絶縁
膜１０上に、窒化シリコンなどのエッチングストッパ１
１が形成され、その上層に低誘電率膜１２およびキャッ
プ絶縁膜１３が積層されており、銅などからなる配線１
４が埋め込まれている。この上層に、窒化シリコンなど
からなるエッチングストッパ１５、低誘電率膜１６、エ
ッチングストッパ１７、低誘電率膜１８、キャップ絶縁
膜１９が積層されている。上記の積層された絶縁膜にお
いて、配線１４に達するコンタクトホールＣＨと、これ
に連通する配線用溝ＴＲが形成されている。コンタクト
ホールＣＨとこれに連通する配線用溝ＴＲ内に、銅など
の配線材料が埋め込まれ、コンタクトプラグ２４ａと溝
配線２４ｂとが一体に形成されている。

【００４１】上記の半導体装置の製造方法について説明
する。まず、図５（ａ）に示すように、例えば、基板に
形成された絶縁膜１０上に、例えば減圧ＣＶＤ法などに
より窒化シリコンを堆積させてエッチングストッパ１１
を形成し、その上層に例えばＣＶＤ法などにより低誘電
率膜１２およびキャップ絶縁膜１３を積層させる。次
に、低誘電率膜１２およびキャップ絶縁膜１３を配線パ
ターンに沿ってエッチングし、エッチングストッパ１１
の表面でエッチングを停止させて、配線用溝をパターン
形成する。次に、例えばスパッタリング用により配線用
溝内を埋め込んで銅などの導電性の配線材料を堆積さ
せ、溝外に堆積した配線材料をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）法な
どにより除去し、配線１４を形成する。次に、例えばＣ
ＶＤ法などにより、エッチングストッパ１５、低誘電率
膜１６、エッチングストッパ１７、低誘電率膜１８、キ
ャップ絶縁膜１９、エッチングストッパ２０を順に積層
して形成する。次に、フォトリソグラフィー工程によ
り、コンタクトホールの開口パターンＰ _CHを有するレジ
スト膜２１を形成する。

【００４２】次に、図５（ｂ）に示すように、レジスト
膜２１をマスクとして、例えばＲＩＥ（反応性イオンエ
ッチング）などのエッチングを施し、配線１４に達する
コンタクトホールＣＨを開口する。このとき、コンタク
トホールＣＨの底面に、ＲＩＥなどのエッチングで使用
するエッチングガスの反応生成物であるポリマーＰＭが
残される。

【００４３】次に、図６（ａ）に示すように、本実施形
態に係るウェハの洗浄処理を行って、レジスト膜２１お
よびポリマーＰＭを除去し、さらにＲＩＥなどによりエ
ッチングストッパ２０を除去し、次に、コンタクトホー
ルＣＨの内部を埋め込んで下層レジスト膜２２を形成
し、さらに上層レジスト膜２３を形成する。ここで、下
層レジスト膜２２は、より緻密な膜分布となって硬質な
膜となっている。また、上層レジスト膜２３には、フォ
トリソグラフィー工程により、配線用溝の開口パターン
Ｐ_TRを形成する。

【００４４】次に、図６（ｂ）に示すように、上層レジ
スト膜２３をマスクとして、例えばＲＩＥなどのエッチ
ングを施し、下層レジスト膜２２に配線用溝の開口パタ
ーンＰ_TRを転写する。このとき、下層レジスト膜２２の
一部２２ａはコンタクトホールＣＨ内に残される。

【００４５】次に、図７（ａ）に示すように、下層レジ
スト膜２２をマスクとして、例えばエッチングストッパ
１７の表面で停止するＲＩＥなどのエッチングを施し、
低誘電率膜１８とキャップ絶縁膜１９の膜厚に相当する
深さの配線用溝ＴＲをコンタクトホールＣＨに連通して
形成する。このエッチングにより、上層レジスト膜２３
は除去されるが、下層レジスト膜２２とその一部２２ａ
である残渣ＲＲが残されている。

【００４６】次に、図７（ｂ）に示すように、本実施形
態に係るウェハの洗浄処理を行って、下層レジスト膜２
２とその一部２２ａである残渣ＲＲを除去する。この洗
浄処理により、コンタクトホールの開口径は配線用溝の
幅の拡大などのウェハの表面形状の変形をもたらさず、
安価に、ポリマー、パーティクルやレジスト残渣などの
ウェハ表面に存在する異物を十分に除去できる。

【００４７】以降の工程としては、例えばスパッタリン
グ用によりコンタクトホールＣＨおよび配線用溝ＴＲ内
を埋め込んで銅などの導電性の配線材料を堆積させ、溝
外に堆積した配線材料をＣＭＰ法などにより除去し、コ
ンタクトプラグ２４ａと溝配線２４ｂとを一体に形成し
て、図４に示す構成に至る。

【００４８】上記では、最初にコンタクトホールを開口
し、次にこれに連通する配線用溝を形成する手順の製造
方法について説明したが、最初に配線用溝を形成し、次
にこれに連通するコンタクトホールを開口する手順の製
造方法にも適用できる。まず、上記の図５（ａ）に示す
工程と同様にして、図８（ａ）に示す構成とする。但
し、エッチングストッパ２０上に形成するレジスト膜２
５には、配線用溝の開口パターンＰ_TRを形成する。

【００４９】次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト
膜２５をマスクとして、例えばエッチングストッパ１７
の表面で停止するＲＩＥなどのエッチングを施し、低誘
電率膜１８とキャップ絶縁膜１９の膜厚に相当する深さ
の配線用溝ＴＲを形成する。

【００５０】次に、図９（ａ）に示すように、本実施形
態に係るウェハの洗浄処理を行って、レジスト膜２５の
残渣を除去し、さらにＲＩＥなどによりエッチングスト
ッパ２０を除去し、次に、配線用溝ＴＲの内部を埋め込
んで下層レジスト膜２６を形成し、さらに上層レジスト
膜２７を形成する。ここで、下層レジスト膜２６は、よ
り緻密な膜分布となって硬質な膜となっている。また、
上層レジスト膜２７には、フォトリソグラフィー工程に
より、コンタクトホールの開口パターンＰ_CHを形成す
る。

【００５１】次に、図９（ｂ）に示すように、上層レジ
スト膜２７をマスクとして、例えばＲＩＥなどのエッチ
ングを施し、下層レジスト膜２６にコンタクトホールの
開口パターンＰ_CHを転写する。ここで、上層レジスト膜
２７および下層レジスト膜２６の開口部の壁面は斜めに
形成され、開口部の底部における開口径が所望のコンタ
クトホールの径となるように設計する。

【００５２】次に、図１０（ａ）に示すように、下層レ
ジスト膜２６をマスクとして、例えばＲＩＥなどのエッ
チングを施し、配線１４に達するコンタクトホールＣＨ
を配線用溝ＴＲに連通して形成する。このとき、コンタ
クトホールＣＨの底面に、ＲＩＥなどのエッチングで使
用するエッチングガスの反応生成物であるポリマーＰＭ
が残される。また、このエッチングにより、上層レジス
ト膜２７は除去されるが、下層レジスト膜２６とその一
部２６ａである残渣ＲＲが残されている。

【００５３】次に、図１０（ｂ）に示すように、本実施
形態に係るウェハの洗浄処理を行って、下層レジスト膜
２６とその一部２６ａである残渣ＲＲを除去する。この
洗浄処理により、コンタクトホールの開口径は配線用溝
の幅の拡大などのウェハの表面形状の変形をもたらさ
ず、安価に、ポリマー、パーティクルやレジスト残渣な
どのウェハ表面に存在する異物を十分に除去できる。

【００５４】以降の工程としては、例えばスパッタリン
グ用によりコンタクトホールＣＨおよび配線用溝ＴＲ内
を埋め込んで銅などの導電性の配線材料を堆積させ、溝
外に堆積した配線材料をＣＭＰ法などにより除去し、コ
ンタクトプラグ２４ａと溝配線２４ｂとを一体に形成し
て、図４に示す構成に至る。

【００５５】本実施形態に係るウェハの洗浄方法によれ
ば、製造工程上、硬質な膜となって残ってしまうレジス
ト膜の残渣なども十分に除去することができる。

【００５６】本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、洗浄されるウェハの表面形状は、デュアルダマ
シン法によりコンタクトホールと配線用溝を形成した状
態に限定されず、どのような状態でも適用できる。さら
に、２流体ノズルに導くガスは、不活性ガスに限らず、
空気などのその他のガスも用いることが可能である。そ
の他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可
能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウェハの
洗浄方法によれば、純水や無機系あるいは有機系の処理
薬液などの洗浄液と、加圧された気体を混合して、２流
体ノズルより噴射することで洗浄液の微小液滴を発生さ
せ、ウェハに洗浄液の微小液滴を吹きつけることで、通
常の洗浄液による洗浄効果に加えて、ウェハ表面の異物
を微小液滴により物理的に除去する効果があり、コンタ
クトホールの開口径の拡大などのウェハの表面形状の変
形をもたらさず、安価に、ポリマー、パーティクルやレ
ジスト残渣などのウェハ表面に存在する異物を十分に除
去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の本実施形態に係るウェハの洗浄
工程において用いる２流体ノズルの断面図である。

【図２】図２は本発明の本実施形態に係る枚葉式のウェ
ハの洗浄装置の模式図である。

【図３】図３は本発明の本実施形態に係るウェハの洗浄
方法の手順を示す図である。

【図４】図４は本発明の本実施形態に係る半導体装置の
製造方法で製造する半導体装置の断面図である。

【図５】図５は本発明の本実施形態に係る半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図６】図６は本発明の本実施形態に係る半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図７】図７は本発明の本実施形態に係る半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図８】図８は本発明の本実施形態に係る半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図９】図９は本発明の本実施形態に係る半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図１０】図１０は本発明の本実施形態に係る半導体装
置の製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図１１】図１１は従来例に係る半導体装置の製造方法
の問題点を説明する断面図である。

【図１２】図１２は従来例に係るウェハの洗浄方法の洗
浄効果を示す図である。

【図１３】図１３は従来例に係るウェハの洗浄方法の問
題点を説明する図である。

【図１４】図１４は従来例に係る半導体装置の製造方法
の問題点を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０…絶縁膜、１１，１５，１７，２０…エッチングス
トッパ、１２，１６，１８…低誘電率膜、１３，１９…
キャップ絶縁膜、１４，２４ｂ…配線、２１，２５…レ
ジスト膜、２２，２２ａ，２６，２６ａ…下層レジスト
膜、２３，２７…上層レジスト膜、２４ａ…コンタクト
プラグ、３０…基板、３１ａ…ポリシリコン層、３１ｂ
…タングステンシリサイド層、３１…配線、３２…オフ
セット絶縁膜、３３…第１絶縁膜、３４…第２絶縁膜、
３５…第３絶縁膜、ＮＺ…２流体ノズル、Ｍａ，Ｍｂ…
供給口、Ｍｃ…噴出口、ＬＱ…洗浄液、ＧＳ…ガス、Ｓ
Ｐ…スプレー、ＳＭ…回転モータ、ＴＢ…テーブル、Ｗ
Ｆ…ウェハ、ＣＰ…カップ、ＣＨ…コンタクトホール、
Ｒ…配線用溝、ＰＭ…ポリマー、ＲＲ…レジスト膜残
渣、Ｐ_TR…配線用溝の開口パターン、Ｐ_CH…コンタクト
ホールの開口パターン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置の製造工程において、ウェハに
パターンを形成したときにウェハ表面に発生する異物を
除去するためのウェハの洗浄方法であって、洗浄液と加圧された気体を混合して２流体ノズルより噴
射することで洗浄液の微小液滴を発生させる工程と、上記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹きつける工程と
を有するウェハの洗浄方法。
【請求項２】上記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹き
つける工程の前に、上記ウェハを無機系あるいは有機系
の処理薬液で洗浄する工程をさらに有する請求項１に記
載のウェハの洗浄方法。
【請求項３】上記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹き
つける工程の前に、上記ウェハを純水で洗浄する工程を
さらに有する請求項１に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項４】上記ウェハが上記純水で濡れたままで、上
記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹きつける工程を行
う請求項３に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項５】上記ウェハに上記洗浄液の微小液滴を吹き
つける工程の後に、上記ウェハを純水で洗浄する工程を
さらに有する請求項１に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項６】上記異物は、ポリマー、レジスト残渣およ
びパーティクルのうちの少なくともいずれかを含む請求
項１に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項７】上記洗浄液として、純水を用いる請求項１
に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項８】上記洗浄液として、無機系あるいは有機系
の処理薬液を用いる請求項１に記載のウェハの洗浄方
法。
【請求項９】上記洗浄液は無機系の処理薬液として過酸
化水素水を含む請求項８に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項１０】上記洗浄液は有機系の処理薬液として有
機溶剤を含む請求項８に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項１１】上記洗浄液は上記有機溶剤としてアミン
系溶剤を含む請求項１０に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項１２】上記洗浄液は上記有機溶剤としてＮＨ₄
Ｆ系溶剤を含む請求項１０に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項１３】上記洗浄液は上記有機溶剤として有機酸
系溶剤を含む請求項１０に記載のウェハの洗浄方法。
【請求項１４】上記加圧された気体として、不活性ガス
を用いる請求項１に記載のウェハの洗浄方法。