液体メニスカスによるポストエッチウエハ表面洗浄
【解決手段】半導体ウエハの表面を洗浄するための方法が開示される。ウエハ表面上の汚染物質を除去するために、ウエハ表面に第１の洗浄溶液が適用される。第１の洗浄溶液は、ウエハ表面上の汚染物質の一部とともに除去される。次に、ウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。酸化剤溶液は、残る汚染物質上に酸化層を形成する。酸化剤溶液は除去され、次いで、ウエハ表面に第２の洗浄溶液が適用される。第２の洗浄溶液は、ウエハ表面から除去される。この洗浄溶液は、酸化層を残る汚染物質とともに実質的に除去するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体チップの製造は、協調的な一連の高精度動作をともなう複雑なプロセスである。これらの動作の各種のステップの最中は、半導体基板（すなわち半導体ウエハ）の表面が、微粒子、有機材料、金属不純物（例えば銅、アルミニウム、チタン、タングステン等）、および自然酸化物（例えば二酸化シリコン）からなる残留物の層で汚染されることがよく知られている。
【０００２】
製造動作の結果として形成されるウエハ汚染の一例を、図１Ａから見ることができる。図１Ａは、半導体ウエハ１００上で用いられるプラズマエッチングプロセスを示している。半導体ウエハ１００は、プラズマエッチングチャンバ内にある。半導体ウエハ１００の表面は、ウエハ表面の領域をエッチングから保護するフォトレジスト材料１０４で被覆される。エッチングは、ウエハの表面から材料を除去して集積回路（ＩＣ）設計に適合する微細パターンを形成するための、よく知られた方法である。プラズマ１１０は、ウエハ上でエッチングを開始させるために、半導体ウエハ１００の表面に向けられる。フォトレジスト材料１０４によって保護されていないウエハ表面の領域は、半導体基板の酸化物層内に溝構造を形成するために、プラズマ１１０によってエッチングされる。フォトレジスト１０４によって保護されていない領域は、プラズマエッチングの結果として、エッチングされた材料１０２のプルームが形成されうることを示している。プルームは、エッチングされた材料を、ウエハ表面上およびエッチングされた溝の側面上へと降らせる。この材料は、すると、ウエハ上のその他の汚染物質と相互に作用して、汚染膜（ポストエッチ残留物）を形成しうる。
【０００３】
プラズマエッチング後、フォトレジスト１０４は、一般に、ウエハ表面からフォトレジスト材料を剥離させるために、アッシングと称されるプロセスを通じて除去される。図１Ｂは、プラズマエッチング動作およびアッシング動作の完了の結果として生じうるウエハ表面上の汚染を示している。図１Ｂに示されるように、ウエハは、ポストエッチ残留物、残留フォトレジスト材料、スパッタリングされた金属、および金属酸化物を含みうる様々な汚染種を有する。
【０００４】
ウエハ表面上の汚染物質は、ＩＣ内に欠陥を生じさせ、これは、信頼性の低下またはひいてはＩＣの故障を引き起こすので、これらの汚染物質の除去は、ＩＣ生産に際して重要なステップである。したがって、ウエハ表面からの汚染物質の除去は、ウエハごとに最大の収率で有効デバイスを生産するために必要である。
【０００５】
ポストエッチ残留物を除去するには、特許登録された化学剤を使用することができる。しかしながら、これらの化学剤は、大規模ウエハ製造にとって十分な量を購入するには高価すぎる。さらに、これらの特許登録化学剤は、ウエハ表面上の汚染物質を効果的に除去するために、しばしば数分の時間を必要とする。この遅延は、ウエハ出力の低下をもたらすことがあり、これは、大規模ウエハ製造の流れのなかでこれらの化学剤を用いるための費用をさらに増大させる。過去には、ウエハ洗浄のために非特許登録洗浄化学剤が用いられてきた。しかしながら、長いプロセス時間にわたってウエハ表面を洗浄しない限り、ウエハ表面上に残る汚染の量は許容しかねるほど多くなる。これは、高スループットのウエハ製造を達成する目標に対して同じくらい逆効果である。したがって、以上より、ウエハの表面を適時に効果的に洗浄することができる、ポストエッチ残留化学剤を除去するための方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
概して、本発明は、ウエハの表面から汚染物質を除去するための改良された洗浄方法を提供することによって、これらのニーズを満たすものである。なお、本発明は、システム、装置、および方法を含む数々のかたちで実現することができる。本発明のいくつかの発明的実施形態が、以下で説明される。
【０００７】
一実施形態では、半導体ウエハを洗浄するための方法が定められる。複数のソース入口および複数のソース出口を含む近接ヘッドが提供される。次に、近接ヘッドは、ウエハ表面にごく接近して定められる。近接ヘッドがウエハ表面にごく接近して定められた後、複数のソース入口を通じてウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。酸化剤溶液は、ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種上に酸化層を形成する。酸化剤溶液は、複数のソース出口を通じてウエハ表面から除去される。次いで、複数のソース入口を通じてウエハ表面に洗浄溶液が適用される。洗浄溶液は、酸化層をウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される。洗浄溶液は、複数のソース出口を通じてウエハ表面から除去される。
【０００８】
別の一実施形態では、半導体ウエハを洗浄するための方法は、ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種を除去するためにウエハ表面に第１の洗浄溶液を適用することから開始する。第１の洗浄溶液は、１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともにウエハ表面から除去される。次に、ウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。酸化剤溶液は、残る汚染物質種上に酸化層を形成する。酸化剤溶液は、ウエハ表面から除去される。次に、ウエハ表面に第２の洗浄溶液が適用される。第２の洗浄溶液は、酸化層を残る汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される。第２の洗浄溶液は、ウエハ表面から除去される。
【０００９】
さらに別の一実施形態では、半導体ウエハを洗浄するための方法が定められる。複数のソース入口および複数のソース出口を含む近接ヘッドが提供される。近接ヘッドは、ウエハ表面にごく接近して定められる。次に、ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種を除去するための第１の洗浄溶液が、複数のソース入口を通じてウエハ表面に適用される。第１の洗浄溶液は、複数のソース出口を通じて１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともにウエハ表面から除去される。次いで、複数のソース入口を通じてウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。酸化剤溶液は、残る汚染物質種上に酸化層を形成する。酸化剤溶液は、複数のソース入口を通じてウエハ表面から除去される。複数のソース入口を通じてウエハに第２の洗浄溶液が適用される。第２の洗浄溶液は、酸化層を残る汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される。第２の洗浄溶液は、複数のソース出口を通じてウエハ表面から除去される。
本発明は、添付の図面に関連させた以下の詳細な説明から容易に理解される。類似の参照符号は、類似の構造要素を指すものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】半導体ウエハ上での半導体プラズマエッチング製造プロセスを示している。
【図１Ｂ】代表的プラズマエッチング手順の完了後における、半導体ウエハ上の汚染物質残留物を図示している。
【図２Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、ウエハに対して洗浄溶液を用いている近接ヘッドを図示している。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態にしたがった、ウエハに対して酸化剤溶液を用いている近接ヘッドを示している。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態にしたがった、ウエハに対して第２の洗浄溶液を用いている近接ヘッドを示している。
【図３Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、２ステーション式ウエハ表面洗浄動作を用いたウエハ洗浄ステーションを図示している。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態にしたがった、３ステーション式ウエハ表面洗浄動作を用いたウエハ洗浄ステーションを図示している。
【図４】本発明の一実施形態にしたがった、クラスタアタッチメントをともなうマルチチャンバ式自動ウエハ洗浄ステーションを図示している。
【図５Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、酸化剤および洗浄溶液を用いたウエハ洗浄プロセスのフローチャートである。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態にしたがった、第１の洗浄溶液、酸化剤、および第２の洗浄溶液を用いた洗浄プロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
半導体基板の表面を洗浄するための装置、システム、および方法の発明について説明される。しかしながら、当業者ならば、本発明がこれらの詳細の一部または全部をともなわずとも実施可能であることが明らかである。また、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス動作の詳細な説明は省かれている。
【００１２】
半導体基板は、シリコンをベースにした任意の材料で作成することができる。代表的な一実施形態では、基板は半導体ウエハであり、これは、シリコン結晶などの半導体材料を薄く切ったものであり、その上に、各種材料の拡散およびデポジションによって超小型回路が構築される。この文書では、半導体基板という用語および半導体ウエハという用語は、同じ意味で使用される。本明細書において実施形態によって開示されるのは、基本的に、基板の表面から効率的になおかつ経済的に汚染物質を除去するようにカスタマイズされた近接ヘッドまたはその他の装置とともに使用することができる半導体基板洗浄方法である。
【００１３】
概して言うと、方法は、ポストエッチまたはその他の製造プロセスによってウエハが汚染された後に、ウエハ表面に酸化剤溶液を適用する。酸化剤溶液は、ウエハ表面上に酸化物層を形成させ、ウエハの表面上およびパターン形成構造内の両方の汚染物質を捕らえるように選択される。ひとたび形成された酸化物層は、洗浄溶液の適用によって除去することができる。このように、酸化物層の形成は、ウエハ表面から汚染物質を除去するための、洗浄溶液との協調的な洗浄メカニズムを提供する。このため、酸化剤および洗浄溶液は、その組み合わせが協調的に作用してウエハ表面から汚染を除去するように、適切なものを選ぶことができる。もしウエハ表面上の汚染種が既知であれば、特定の酸化剤および洗浄溶液の選択を容易に特定することができる。
【００１４】
しかしながら、実際の経験からは、最初の酸化物層の形成が汚染物質種に阻まれる状況があることがわかっている。このような状況に遭遇した場合は、重量にして５％もの高濃度の酸化剤を数分間に及ぶ長いプロセス時間にわたって使用する必要がある。酸化剤溶液は比較的高価であるので、これは、特許登録洗浄剤を使用する場合または洗浄溶剤を単独で使用する場合の冒頭の問題と同じくらい容認しかねる問題である。そこで、２動作式洗浄プロセスに対する改良について検討する。
【００１５】
２動作式洗浄プロセスに対する改良は、酸化剤溶液の適用に先立って、第一次の洗浄動作を用いることによって得られる。第１の洗浄溶液は、ウエハ表面に適用された後、酸化層の成長を阻む汚染物質とともに除去される。次いで、酸化物層が形成されるように、ウエハ表面に酸化剤溶液を適用することができる。概して、第一次の洗浄プロセスは、除去されないと酸化物層の形成を阻むであろう汚染物質を除去する。洗浄方法は、次いで、上述されたのと同じ酸化剤および洗浄溶液による処理を用いる。このプロセスを大規模ウエハ製造に適したものにする利点は、希釈化学溶液を先述の洗浄方法の場合より短いプロセス時間で使用できることにある。
【００１６】
本発明の一実施形態にしたがって用いられる代表的酸化剤の一覧の例が、表１に挙げられている。過酸化水素、水に溶解したオゾン、および硝酸が、本発明で用いることができる代表的酸化剤の例として挙げられている。また、ウエハ表面上の特定された汚染種の上に酸化物層を形成するように、その他の酸化剤を容易に選択および調整することもできる。
【００１７】
これらの化学剤は、大規模ウエハ製造に用いるのに適した純度レベルで大量に容易に入手可能であることを指摘される。また、表１に挙げられた酸化剤は、後ほど議論されるように、既存の製造器具技術を使用して、水溶液のかたちで用いることができる。
【００１８】
【表１】
【００１９】
本発明の一実施形態にしたがって用いられる酸性洗浄溶液の一覧の例が、表２に挙げられている。フッ化水素酸、酢酸、硝酸、硫酸、およびシュウ酸は、本発明で用いることができる代表的酸性洗浄溶液の例として挙げられているに過ぎず、溶解されるべき酸化剤、およびウエハ表面上の汚染物質種の性質に応じてその他の洗浄溶液を選択することも可能である。酸性溶液の例は、約７未満のｐＨを有することが望ましい。
【００２０】
表２の例は、酸性洗浄溶液であるが、本発明では、酸化剤溶液とともに使用される唯一の洗浄溶液として、または酸性洗浄溶液を用いる先行するもしくは後続の洗浄動作と合わせて使用される洗浄溶液として、適切な塩基洗浄溶液を用いることができる。塩基洗浄溶液の例は、ＡＴＭＩ，Ｉｎｃ．によって作られた市販の洗浄剤であるＳＴ２５０およびＳＴ２５５、ならびにＭａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ Ｂａｋｅｒ， Ｉｎｃ．のＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒによって作られた市販の洗浄剤であるＲｅｚｉ−３８を含む。したがって、塩基性溶液は、ｐＨが約７を超える溶液またはｐＨが中性の溶液であることが望ましい。これらの特定の洗浄剤は、アンモニアベースであること、そしてウエハ表面上に存在しうる銅ベースの汚染物質とよく反応することを指摘される。メーカによって推奨される濃度強度は、効果的な洗浄を達成するために、約１〜１２０秒の範囲のプロセス時間で使用される。
【００２１】
表２に戻り、挙げられた洗浄溶液は、大規模ウエハ洗浄に用いるのに適した純度レベルで大量に容易に入手可能である点で有利である。これらの洗浄溶液は、また、既存のウエハ洗浄技術を使用して、水溶液のかたちで送達することも可能である。
【００２２】
【表２】
【００２３】
上で挙げられた洗浄溶液および酸化剤を用いるのに使用することができるウエハ洗浄技術の１つの実例は、本発明の受譲人であるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈによって開発された近接ヘッドである。図２Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、ウエハ２１０に対して洗浄溶液を用いている近接ヘッド２００を図示している。近接ヘッド２００は、ウエハ２１０の上面および底面にごく接近して定められた上側部分および下側部分を有する。近接ヘッド２００には、入口２０２および出口２０４が接続されている。入口２０２および出口２０４は、近接ヘッドの内側に配された内部チャネルに対して流体を出入りさせる。そして、内部チャネルは、ウエハ表面にごく接近した近接ヘッドの表面上の複数のソース入口および複数のソース出口に通じている。これらの入口および出口は、ウエハ表面と近接ヘッド表面との間の隙間にメニスカスが形成されるようなかたちで流体を送達および除去するように構成される。これは、ウエハ２１０の上面および底面と近接ヘッド２００との間に形成されるメニスカス２０６によって示される。図２Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、ウエハ２１０に対して洗浄溶液が適用される様子を示している。ウエハ２１０の表面全体が洗浄溶液で処理されるように、ウエハ表面に対して近接ヘッドを移動させることができる。当業者ならば明らかなように、ウエハの表面全体が洗浄溶液によって処理されるように、近接ヘッドの代わりにウエハが移動されてもよい。
【００２４】
同様に、図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、ウエハに対して酸化剤溶液が適用される様子を示している。近接ヘッドは、ウエハ表面に対して酸化剤溶液を送達および除去するために使用される。図２Ｃは、本発明の一実施形態にしたがった、洗浄溶液が適用される様子を例示している。なお、図２Ａの入口および出口は、図２Ｂおよび図２Ｃにも存在しており、便宜上、図から排除されているに過ぎない。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂは、近接ヘッドを用いるウエハ洗浄技術のさらなる実施形態を図示している。図３Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、２ステーション式ウエハ表面洗浄動作を用いるウエハ洗浄ステーションを図示している。洗浄ステーション３００では、近接ヘッドの使用を通じて、ウエハ表面に対して酸化剤溶液の適用および除去が同時的に行われる。酸化物層がウエハの表面上に形成された後、ウエハは、洗浄ステーション３０２に搬送され、そこでは、第２の近接ヘッドが、洗浄溶液の適用および除去を同時的に行う。なお、この近接ヘッドによって除去される洗浄溶液は、溶解された酸化物層および汚染物質を含む。洗浄ステーション３０２で洗浄された後、ウエハは、さらなる製造処理のために搬送することができる。
【００２６】
図３Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、３ステーション式ウエハ表面洗浄動作を用いるウエハ洗浄ステーションを図示している。洗浄ステーション３１０では、第一次の洗浄プロセスが、近接ヘッドを用いて洗浄溶液の送達および除去を行う。近接ヘッドによって除去される洗浄溶液は、洗浄溶液の適用によって溶解されたまたはウエハ表面から解放された汚染物質で汚れている。ウエハは、次いで、ステーション３１２に搬送され、そこでは、第２の近接ヘッドによって酸化剤溶液の適用および除去が行われる。酸化物層の形成に十分な時間を与えられた後、ウエハは、洗浄ステーション３１４に搬送される。洗浄ステーション３１４では、第３の近接ヘッドがウエハに洗浄溶液を適用する。洗浄ステーション３１４におけるウエハの洗浄後、そのウエハは、さらなる製造処理のために搬送することができる。なお、図３Ａおよび図３Ｂは、洗浄ステーションとして考えられる唯一の構成を図示したものではないことを理解されるべきである。物理的スクラブ装置および超音波洗浄装置を用いたその他の構成も可能である。
【００２７】
図４は、本発明の一実施形態にしたがった、クラスタアタッチメント４２０をともなうマルチチャンバ式自動ウエハ洗浄ステーション４１０で構成された製造セル４００を図示している。洗浄ステーション４１０は、中心チャンバの周囲に複数のチャンバを配され、中心チャンバは、ウエハ搬送ロボットアーム４１９を含んでいる。洗浄ステーション４１０は、ウエハ搬送ロボット４２５を含む中心チャンバの周囲に複数のチャンバを配されたクラスタアタッチメント４２０に、ロードロック４２２によって接続される。クラスタアタッチメント４２０の中心チャンバに取り付けられた複数のチャンバは、ウエハ処理動作を専用とする。例えば、チャンバ４２４は、ウエハ表面上に溝をプラズマエッチングするためのプラズマプロセスを用いる。ウエハが、必要に応じてクラスタアタッチメント４２０において１つまたは複数の処理動作を経た後、ウエハ搬送ロボット４２５は、汚染されたウエハを、洗浄ステーション４１０における洗浄のために搬送する。ウエハは、ロードロック５２２を通り抜け、２動作式表面洗浄プロセスまたは３動作式表面洗浄プロセスのいずれが用いられるかに応じて、ウエハ搬送ロボット４１９によって洗浄チャンバまたは酸化剤チャンバのいずれかに搬送される。ウエハ搬送ロボット４１９は、洗浄動作を経た後の洗浄済みウエハを、ウエハ貯蔵ユニット４１８に搬送してよく、このウエハ貯蔵ユニット４１８では、さらなる製造動作のために、ウエハを手動でまたは自動的に搬送することができる。なお、図４は、製造セルとして考えられる一構成を例示しているに過ぎず、その他の組み合わせもまた、本発明の動作に適合可能である。
【００２８】
図５Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、酸化剤および洗浄溶液を用いるウエハ洗浄プロセスのフローチャートである。動作５００では、近接ヘッドを使用して、ウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。近接ヘッドの構成ゆえに、酸化剤溶液は、ウエハ表面に対して同時的に適用および除去をされる。動作５００において、ウエハ表面上に酸化物層を形成可能にするのに十分な時間が与えられた後、動作５０２に進む。この時点で、脱イオン水による随意のすすぎ動作が実施されてよい。この随意のステップは、より効率的な後続動作の処理を可能にすることができる。動作５０２では、近接ヘッドを使用して、洗浄溶液がウエハ表面に適用され、汚染物質とともにウエハ表面から除去される。近接ヘッドの構成ゆえに、適用および除去の両動作は同時的に発生する。洗浄溶液は、選択された酸化剤、およびウエハ上に存在する汚染物質種に応じて、塩基溶液または酸性溶液のいずれかであってよい。
【００２９】
図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、第１の洗浄溶液、酸化剤、および第２の洗浄溶液を用いる洗浄プロセスのフローチャートである。動作５１０では、ウエハ表面に洗浄溶液が適用される。洗浄溶液は、ウエハ上に存在する汚染物質種に応じて、塩基溶液または酸性溶液のいずれかであってよい。動作５１２において、洗浄溶液は、汚染物質とともにウエハ表面から除去される。次に、ウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。好ましくは、酸化剤溶液は、表１に例示されるような希釈溶液である。ウエハ表面上に酸化物層を形成可能にするのに十分な時間が与えられたら、動作５１６において、酸化剤溶液は、ウエハ表面から除去される。動作５１６の完了後、動作５１８において、第２の洗浄溶液が適用される。なお、この洗浄溶液は、動作５１０において用いられたものと同じまたは異なる洗浄溶液であってよい。ウエハ表面の洗浄に１つの洗浄溶液のみが使用される場合は、動作５１０と動作５１８において、異なる濃度レベルの洗浄溶液が用いられてよい。動作５１８において洗浄溶液が適用された後、動作５２０は、洗浄溶液を汚染物質とともにウエハ表面から除去することによって、洗浄プロセスを完了させる。
【００３０】
近接ヘッドに関するさらなる情報については、２００３年９月９日に発行され「METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING AND DRYING」（ウエハの近接洗浄および乾燥のための方法）と題された米国特許第６，６１６，７７２号に記載されているような近接ヘッドの例を参照することができる。本出願の受譲人であるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡されたこの米国特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３１】
上部および底部のメニスカスに関するさらなる情報については、２００２年１２月２４日に出願され「MENISCUS, VACUUM, IPA VAPOR, DRYING MANIFOLD」（メニスカス、真空、ＩＰＡ蒸気、乾燥マニホールド）と題された米国特許出願第１０／３３０，８４３号に開示されているようなメニスカスの例を参照することができる。本出願の受譲人であるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡されたこの米国特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３２】
本明細書では、本発明のいくつかの実施形態が詳細に説明されてきたが、当業者ならば理解できるように、本発明は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなくその他の多くの具体的形態で実現することが可能である。したがって、これらの例および実施形態は、例示的であって限定的ではなく、したがって、本発明は、それらで定められた詳細に限定されることなく、添付の特許請求の範囲内で変更および実施することが可能である。また、方法クレームとして本明細書で開示された動作ステップは、いかなる所定の順序にも限定されず、具体的応用に適した任意の順序で実現することが可能である。
【背景技術】
【０００１】
半導体チップの製造は、協調的な一連の高精度動作をともなう複雑なプロセスである。これらの動作の各種のステップの最中は、半導体基板（すなわち半導体ウエハ）の表面が、微粒子、有機材料、金属不純物（例えば銅、アルミニウム、チタン、タングステン等）、および自然酸化物（例えば二酸化シリコン）からなる残留物の層で汚染されることがよく知られている。
【０００２】
製造動作の結果として形成されるウエハ汚染の一例を、図１Ａから見ることができる。図１Ａは、半導体ウエハ１００上で用いられるプラズマエッチングプロセスを示している。半導体ウエハ１００は、プラズマエッチングチャンバ内にある。半導体ウエハ１００の表面は、ウエハ表面の領域をエッチングから保護するフォトレジスト材料１０４で被覆される。エッチングは、ウエハの表面から材料を除去して集積回路（ＩＣ）設計に適合する微細パターンを形成するための、よく知られた方法である。プラズマ１１０は、ウエハ上でエッチングを開始させるために、半導体ウエハ１００の表面に向けられる。フォトレジスト材料１０４によって保護されていないウエハ表面の領域は、半導体基板の酸化物層内に溝構造を形成するために、プラズマ１１０によってエッチングされる。フォトレジスト１０４によって保護されていない領域は、プラズマエッチングの結果として、エッチングされた材料１０２のプルームが形成されうることを示している。プルームは、エッチングされた材料を、ウエハ表面上およびエッチングされた溝の側面上へと降らせる。この材料は、すると、ウエハ上のその他の汚染物質と相互に作用して、汚染膜（ポストエッチ残留物）を形成しうる。
【０００３】
プラズマエッチング後、フォトレジスト１０４は、一般に、ウエハ表面からフォトレジスト材料を剥離させるために、アッシングと称されるプロセスを通じて除去される。図１Ｂは、プラズマエッチング動作およびアッシング動作の完了の結果として生じうるウエハ表面上の汚染を示している。図１Ｂに示されるように、ウエハは、ポストエッチ残留物、残留フォトレジスト材料、スパッタリングされた金属、および金属酸化物を含みうる様々な汚染種を有する。
【０００４】
ウエハ表面上の汚染物質は、ＩＣ内に欠陥を生じさせ、これは、信頼性の低下またはひいてはＩＣの故障を引き起こすので、これらの汚染物質の除去は、ＩＣ生産に際して重要なステップである。したがって、ウエハ表面からの汚染物質の除去は、ウエハごとに最大の収率で有効デバイスを生産するために必要である。
【０００５】
ポストエッチ残留物を除去するには、特許登録された化学剤を使用することができる。しかしながら、これらの化学剤は、大規模ウエハ製造にとって十分な量を購入するには高価すぎる。さらに、これらの特許登録化学剤は、ウエハ表面上の汚染物質を効果的に除去するために、しばしば数分の時間を必要とする。この遅延は、ウエハ出力の低下をもたらすことがあり、これは、大規模ウエハ製造の流れのなかでこれらの化学剤を用いるための費用をさらに増大させる。過去には、ウエハ洗浄のために非特許登録洗浄化学剤が用いられてきた。しかしながら、長いプロセス時間にわたってウエハ表面を洗浄しない限り、ウエハ表面上に残る汚染の量は許容しかねるほど多くなる。これは、高スループットのウエハ製造を達成する目標に対して同じくらい逆効果である。したがって、以上より、ウエハの表面を適時に効果的に洗浄することができる、ポストエッチ残留化学剤を除去するための方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
概して、本発明は、ウエハの表面から汚染物質を除去するための改良された洗浄方法を提供することによって、これらのニーズを満たすものである。なお、本発明は、システム、装置、および方法を含む数々のかたちで実現することができる。本発明のいくつかの発明的実施形態が、以下で説明される。
【０００７】
一実施形態では、半導体ウエハを洗浄するための方法が定められる。複数のソース入口および複数のソース出口を含む近接ヘッドが提供される。次に、近接ヘッドは、ウエハ表面にごく接近して定められる。近接ヘッドがウエハ表面にごく接近して定められた後、複数のソース入口を通じてウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。酸化剤溶液は、ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種上に酸化層を形成する。酸化剤溶液は、複数のソース出口を通じてウエハ表面から除去される。次いで、複数のソース入口を通じてウエハ表面に洗浄溶液が適用される。洗浄溶液は、酸化層をウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される。洗浄溶液は、複数のソース出口を通じてウエハ表面から除去される。
【０００８】
別の一実施形態では、半導体ウエハを洗浄するための方法は、ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種を除去するためにウエハ表面に第１の洗浄溶液を適用することから開始する。第１の洗浄溶液は、１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともにウエハ表面から除去される。次に、ウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。酸化剤溶液は、残る汚染物質種上に酸化層を形成する。酸化剤溶液は、ウエハ表面から除去される。次に、ウエハ表面に第２の洗浄溶液が適用される。第２の洗浄溶液は、酸化層を残る汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される。第２の洗浄溶液は、ウエハ表面から除去される。
【０００９】
さらに別の一実施形態では、半導体ウエハを洗浄するための方法が定められる。複数のソース入口および複数のソース出口を含む近接ヘッドが提供される。近接ヘッドは、ウエハ表面にごく接近して定められる。次に、ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種を除去するための第１の洗浄溶液が、複数のソース入口を通じてウエハ表面に適用される。第１の洗浄溶液は、複数のソース出口を通じて１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともにウエハ表面から除去される。次いで、複数のソース入口を通じてウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。酸化剤溶液は、残る汚染物質種上に酸化層を形成する。酸化剤溶液は、複数のソース入口を通じてウエハ表面から除去される。複数のソース入口を通じてウエハに第２の洗浄溶液が適用される。第２の洗浄溶液は、酸化層を残る汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される。第２の洗浄溶液は、複数のソース出口を通じてウエハ表面から除去される。
本発明は、添付の図面に関連させた以下の詳細な説明から容易に理解される。類似の参照符号は、類似の構造要素を指すものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】半導体ウエハ上での半導体プラズマエッチング製造プロセスを示している。
【図１Ｂ】代表的プラズマエッチング手順の完了後における、半導体ウエハ上の汚染物質残留物を図示している。
【図２Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、ウエハに対して洗浄溶液を用いている近接ヘッドを図示している。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態にしたがった、ウエハに対して酸化剤溶液を用いている近接ヘッドを示している。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態にしたがった、ウエハに対して第２の洗浄溶液を用いている近接ヘッドを示している。
【図３Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、２ステーション式ウエハ表面洗浄動作を用いたウエハ洗浄ステーションを図示している。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態にしたがった、３ステーション式ウエハ表面洗浄動作を用いたウエハ洗浄ステーションを図示している。
【図４】本発明の一実施形態にしたがった、クラスタアタッチメントをともなうマルチチャンバ式自動ウエハ洗浄ステーションを図示している。
【図５Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、酸化剤および洗浄溶液を用いたウエハ洗浄プロセスのフローチャートである。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態にしたがった、第１の洗浄溶液、酸化剤、および第２の洗浄溶液を用いた洗浄プロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
半導体基板の表面を洗浄するための装置、システム、および方法の発明について説明される。しかしながら、当業者ならば、本発明がこれらの詳細の一部または全部をともなわずとも実施可能であることが明らかである。また、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス動作の詳細な説明は省かれている。
【００１２】
半導体基板は、シリコンをベースにした任意の材料で作成することができる。代表的な一実施形態では、基板は半導体ウエハであり、これは、シリコン結晶などの半導体材料を薄く切ったものであり、その上に、各種材料の拡散およびデポジションによって超小型回路が構築される。この文書では、半導体基板という用語および半導体ウエハという用語は、同じ意味で使用される。本明細書において実施形態によって開示されるのは、基本的に、基板の表面から効率的になおかつ経済的に汚染物質を除去するようにカスタマイズされた近接ヘッドまたはその他の装置とともに使用することができる半導体基板洗浄方法である。
【００１３】
概して言うと、方法は、ポストエッチまたはその他の製造プロセスによってウエハが汚染された後に、ウエハ表面に酸化剤溶液を適用する。酸化剤溶液は、ウエハ表面上に酸化物層を形成させ、ウエハの表面上およびパターン形成構造内の両方の汚染物質を捕らえるように選択される。ひとたび形成された酸化物層は、洗浄溶液の適用によって除去することができる。このように、酸化物層の形成は、ウエハ表面から汚染物質を除去するための、洗浄溶液との協調的な洗浄メカニズムを提供する。このため、酸化剤および洗浄溶液は、その組み合わせが協調的に作用してウエハ表面から汚染を除去するように、適切なものを選ぶことができる。もしウエハ表面上の汚染種が既知であれば、特定の酸化剤および洗浄溶液の選択を容易に特定することができる。
【００１４】
しかしながら、実際の経験からは、最初の酸化物層の形成が汚染物質種に阻まれる状況があることがわかっている。このような状況に遭遇した場合は、重量にして５％もの高濃度の酸化剤を数分間に及ぶ長いプロセス時間にわたって使用する必要がある。酸化剤溶液は比較的高価であるので、これは、特許登録洗浄剤を使用する場合または洗浄溶剤を単独で使用する場合の冒頭の問題と同じくらい容認しかねる問題である。そこで、２動作式洗浄プロセスに対する改良について検討する。
【００１５】
２動作式洗浄プロセスに対する改良は、酸化剤溶液の適用に先立って、第一次の洗浄動作を用いることによって得られる。第１の洗浄溶液は、ウエハ表面に適用された後、酸化層の成長を阻む汚染物質とともに除去される。次いで、酸化物層が形成されるように、ウエハ表面に酸化剤溶液を適用することができる。概して、第一次の洗浄プロセスは、除去されないと酸化物層の形成を阻むであろう汚染物質を除去する。洗浄方法は、次いで、上述されたのと同じ酸化剤および洗浄溶液による処理を用いる。このプロセスを大規模ウエハ製造に適したものにする利点は、希釈化学溶液を先述の洗浄方法の場合より短いプロセス時間で使用できることにある。
【００１６】
本発明の一実施形態にしたがって用いられる代表的酸化剤の一覧の例が、表１に挙げられている。過酸化水素、水に溶解したオゾン、および硝酸が、本発明で用いることができる代表的酸化剤の例として挙げられている。また、ウエハ表面上の特定された汚染種の上に酸化物層を形成するように、その他の酸化剤を容易に選択および調整することもできる。
【００１７】
これらの化学剤は、大規模ウエハ製造に用いるのに適した純度レベルで大量に容易に入手可能であることを指摘される。また、表１に挙げられた酸化剤は、後ほど議論されるように、既存の製造器具技術を使用して、水溶液のかたちで用いることができる。
【００１８】
【表１】
【００１９】
本発明の一実施形態にしたがって用いられる酸性洗浄溶液の一覧の例が、表２に挙げられている。フッ化水素酸、酢酸、硝酸、硫酸、およびシュウ酸は、本発明で用いることができる代表的酸性洗浄溶液の例として挙げられているに過ぎず、溶解されるべき酸化剤、およびウエハ表面上の汚染物質種の性質に応じてその他の洗浄溶液を選択することも可能である。酸性溶液の例は、約７未満のｐＨを有することが望ましい。
【００２０】
表２の例は、酸性洗浄溶液であるが、本発明では、酸化剤溶液とともに使用される唯一の洗浄溶液として、または酸性洗浄溶液を用いる先行するもしくは後続の洗浄動作と合わせて使用される洗浄溶液として、適切な塩基洗浄溶液を用いることができる。塩基洗浄溶液の例は、ＡＴＭＩ，Ｉｎｃ．によって作られた市販の洗浄剤であるＳＴ２５０およびＳＴ２５５、ならびにＭａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ Ｂａｋｅｒ， Ｉｎｃ．のＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒによって作られた市販の洗浄剤であるＲｅｚｉ−３８を含む。したがって、塩基性溶液は、ｐＨが約７を超える溶液またはｐＨが中性の溶液であることが望ましい。これらの特定の洗浄剤は、アンモニアベースであること、そしてウエハ表面上に存在しうる銅ベースの汚染物質とよく反応することを指摘される。メーカによって推奨される濃度強度は、効果的な洗浄を達成するために、約１〜１２０秒の範囲のプロセス時間で使用される。
【００２１】
表２に戻り、挙げられた洗浄溶液は、大規模ウエハ洗浄に用いるのに適した純度レベルで大量に容易に入手可能である点で有利である。これらの洗浄溶液は、また、既存のウエハ洗浄技術を使用して、水溶液のかたちで送達することも可能である。
【００２２】
【表２】
【００２３】
上で挙げられた洗浄溶液および酸化剤を用いるのに使用することができるウエハ洗浄技術の１つの実例は、本発明の受譲人であるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈによって開発された近接ヘッドである。図２Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、ウエハ２１０に対して洗浄溶液を用いている近接ヘッド２００を図示している。近接ヘッド２００は、ウエハ２１０の上面および底面にごく接近して定められた上側部分および下側部分を有する。近接ヘッド２００には、入口２０２および出口２０４が接続されている。入口２０２および出口２０４は、近接ヘッドの内側に配された内部チャネルに対して流体を出入りさせる。そして、内部チャネルは、ウエハ表面にごく接近した近接ヘッドの表面上の複数のソース入口および複数のソース出口に通じている。これらの入口および出口は、ウエハ表面と近接ヘッド表面との間の隙間にメニスカスが形成されるようなかたちで流体を送達および除去するように構成される。これは、ウエハ２１０の上面および底面と近接ヘッド２００との間に形成されるメニスカス２０６によって示される。図２Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、ウエハ２１０に対して洗浄溶液が適用される様子を示している。ウエハ２１０の表面全体が洗浄溶液で処理されるように、ウエハ表面に対して近接ヘッドを移動させることができる。当業者ならば明らかなように、ウエハの表面全体が洗浄溶液によって処理されるように、近接ヘッドの代わりにウエハが移動されてもよい。
【００２４】
同様に、図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、ウエハに対して酸化剤溶液が適用される様子を示している。近接ヘッドは、ウエハ表面に対して酸化剤溶液を送達および除去するために使用される。図２Ｃは、本発明の一実施形態にしたがった、洗浄溶液が適用される様子を例示している。なお、図２Ａの入口および出口は、図２Ｂおよび図２Ｃにも存在しており、便宜上、図から排除されているに過ぎない。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂは、近接ヘッドを用いるウエハ洗浄技術のさらなる実施形態を図示している。図３Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、２ステーション式ウエハ表面洗浄動作を用いるウエハ洗浄ステーションを図示している。洗浄ステーション３００では、近接ヘッドの使用を通じて、ウエハ表面に対して酸化剤溶液の適用および除去が同時的に行われる。酸化物層がウエハの表面上に形成された後、ウエハは、洗浄ステーション３０２に搬送され、そこでは、第２の近接ヘッドが、洗浄溶液の適用および除去を同時的に行う。なお、この近接ヘッドによって除去される洗浄溶液は、溶解された酸化物層および汚染物質を含む。洗浄ステーション３０２で洗浄された後、ウエハは、さらなる製造処理のために搬送することができる。
【００２６】
図３Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、３ステーション式ウエハ表面洗浄動作を用いるウエハ洗浄ステーションを図示している。洗浄ステーション３１０では、第一次の洗浄プロセスが、近接ヘッドを用いて洗浄溶液の送達および除去を行う。近接ヘッドによって除去される洗浄溶液は、洗浄溶液の適用によって溶解されたまたはウエハ表面から解放された汚染物質で汚れている。ウエハは、次いで、ステーション３１２に搬送され、そこでは、第２の近接ヘッドによって酸化剤溶液の適用および除去が行われる。酸化物層の形成に十分な時間を与えられた後、ウエハは、洗浄ステーション３１４に搬送される。洗浄ステーション３１４では、第３の近接ヘッドがウエハに洗浄溶液を適用する。洗浄ステーション３１４におけるウエハの洗浄後、そのウエハは、さらなる製造処理のために搬送することができる。なお、図３Ａおよび図３Ｂは、洗浄ステーションとして考えられる唯一の構成を図示したものではないことを理解されるべきである。物理的スクラブ装置および超音波洗浄装置を用いたその他の構成も可能である。
【００２７】
図４は、本発明の一実施形態にしたがった、クラスタアタッチメント４２０をともなうマルチチャンバ式自動ウエハ洗浄ステーション４１０で構成された製造セル４００を図示している。洗浄ステーション４１０は、中心チャンバの周囲に複数のチャンバを配され、中心チャンバは、ウエハ搬送ロボットアーム４１９を含んでいる。洗浄ステーション４１０は、ウエハ搬送ロボット４２５を含む中心チャンバの周囲に複数のチャンバを配されたクラスタアタッチメント４２０に、ロードロック４２２によって接続される。クラスタアタッチメント４２０の中心チャンバに取り付けられた複数のチャンバは、ウエハ処理動作を専用とする。例えば、チャンバ４２４は、ウエハ表面上に溝をプラズマエッチングするためのプラズマプロセスを用いる。ウエハが、必要に応じてクラスタアタッチメント４２０において１つまたは複数の処理動作を経た後、ウエハ搬送ロボット４２５は、汚染されたウエハを、洗浄ステーション４１０における洗浄のために搬送する。ウエハは、ロードロック５２２を通り抜け、２動作式表面洗浄プロセスまたは３動作式表面洗浄プロセスのいずれが用いられるかに応じて、ウエハ搬送ロボット４１９によって洗浄チャンバまたは酸化剤チャンバのいずれかに搬送される。ウエハ搬送ロボット４１９は、洗浄動作を経た後の洗浄済みウエハを、ウエハ貯蔵ユニット４１８に搬送してよく、このウエハ貯蔵ユニット４１８では、さらなる製造動作のために、ウエハを手動でまたは自動的に搬送することができる。なお、図４は、製造セルとして考えられる一構成を例示しているに過ぎず、その他の組み合わせもまた、本発明の動作に適合可能である。
【００２８】
図５Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、酸化剤および洗浄溶液を用いるウエハ洗浄プロセスのフローチャートである。動作５００では、近接ヘッドを使用して、ウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。近接ヘッドの構成ゆえに、酸化剤溶液は、ウエハ表面に対して同時的に適用および除去をされる。動作５００において、ウエハ表面上に酸化物層を形成可能にするのに十分な時間が与えられた後、動作５０２に進む。この時点で、脱イオン水による随意のすすぎ動作が実施されてよい。この随意のステップは、より効率的な後続動作の処理を可能にすることができる。動作５０２では、近接ヘッドを使用して、洗浄溶液がウエハ表面に適用され、汚染物質とともにウエハ表面から除去される。近接ヘッドの構成ゆえに、適用および除去の両動作は同時的に発生する。洗浄溶液は、選択された酸化剤、およびウエハ上に存在する汚染物質種に応じて、塩基溶液または酸性溶液のいずれかであってよい。
【００２９】
図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、第１の洗浄溶液、酸化剤、および第２の洗浄溶液を用いる洗浄プロセスのフローチャートである。動作５１０では、ウエハ表面に洗浄溶液が適用される。洗浄溶液は、ウエハ上に存在する汚染物質種に応じて、塩基溶液または酸性溶液のいずれかであってよい。動作５１２において、洗浄溶液は、汚染物質とともにウエハ表面から除去される。次に、ウエハ表面に酸化剤溶液が適用される。好ましくは、酸化剤溶液は、表１に例示されるような希釈溶液である。ウエハ表面上に酸化物層を形成可能にするのに十分な時間が与えられたら、動作５１６において、酸化剤溶液は、ウエハ表面から除去される。動作５１６の完了後、動作５１８において、第２の洗浄溶液が適用される。なお、この洗浄溶液は、動作５１０において用いられたものと同じまたは異なる洗浄溶液であってよい。ウエハ表面の洗浄に１つの洗浄溶液のみが使用される場合は、動作５１０と動作５１８において、異なる濃度レベルの洗浄溶液が用いられてよい。動作５１８において洗浄溶液が適用された後、動作５２０は、洗浄溶液を汚染物質とともにウエハ表面から除去することによって、洗浄プロセスを完了させる。
【００３０】
近接ヘッドに関するさらなる情報については、２００３年９月９日に発行され「METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING AND DRYING」（ウエハの近接洗浄および乾燥のための方法）と題された米国特許第６，６１６，７７２号に記載されているような近接ヘッドの例を参照することができる。本出願の受譲人であるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡されたこの米国特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３１】
上部および底部のメニスカスに関するさらなる情報については、２００２年１２月２４日に出願され「MENISCUS, VACUUM, IPA VAPOR, DRYING MANIFOLD」（メニスカス、真空、ＩＰＡ蒸気、乾燥マニホールド）と題された米国特許出願第１０／３３０，８４３号に開示されているようなメニスカスの例を参照することができる。本出願の受譲人であるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡されたこの米国特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３２】
本明細書では、本発明のいくつかの実施形態が詳細に説明されてきたが、当業者ならば理解できるように、本発明は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなくその他の多くの具体的形態で実現することが可能である。したがって、これらの例および実施形態は、例示的であって限定的ではなく、したがって、本発明は、それらで定められた詳細に限定されることなく、添付の特許請求の範囲内で変更および実施することが可能である。また、方法クレームとして本明細書で開示された動作ステップは、いかなる所定の順序にも限定されず、具体的応用に適した任意の順序で実現することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを洗浄するための方法であって、
複数のソース入口および複数のソース出口を含む近接ヘッドを提供する工程と、
前記近接ヘッドをウエハ表面にごく接近して定める工程と、
前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に酸化剤溶液を適用する工程であって、前記酸化剤溶液は、前記ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種上に酸化層を形成する、工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記ウエハ表面から前記酸化剤溶液を除去する工程と、
脱イオン水によるすすぎ動作を実施する工程と、
前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に洗浄溶液を適用する工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記ウエハ表面から前記洗浄溶液を除去する工程であって、前記洗浄溶液は、前記酸化層を前記ウエハ表面上の前記１つまたは複数の汚染物質種とともに実質的に除去するように定められる、工程と、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約０．０１％から約３０％までの濃度範囲の過酸化水素である、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、約１ｐｐｍから飽和までの範囲のオゾン濃度で水に溶解したオゾンである、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約５％から約９０％までの濃度範囲の硝酸である、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記洗浄溶液は、重量にして約０．０１％から約４９％までの濃度範囲のフッ化水素酸、ならびに重量にして約０．０１％から約５０％までの濃度範囲の酢酸、硫酸、およびシュウ酸の、少なくとも１つである、方法。
【請求項６】
半導体ウエハを洗浄するための方法であって、
ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種を除去するために、前記ウエハ表面に第１の洗浄溶液を適用する工程と、
前記第１の洗浄溶液を前記１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともに前記ウエハ表面から除去する工程と、
前記ウエハ表面に酸化剤溶液を適用する工程であって、前記酸化剤溶液は、残る汚染物質種上に酸化層を形成する、工程と、
前記酸化剤溶液を前記ウエハ表面から除去する工程と、
前記ウエハ表面に第２の洗浄溶液を適用する工程と、
前記第２の洗浄溶液を前記ウエハ表面から除去する工程であって、前記洗浄溶液は、前記酸化層を前記残る汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される、工程と、
を備える方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、さらに、
前記ウエハの表面から前記酸化剤溶液を除去した後、なおかつ前記ウエハ表面に前記第２の洗浄溶液が適用される前に、脱イオン水によるすすぎ動作を実施する工程を備える方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約０．０１％から約３０％までの濃度範囲の過酸化水素である、方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、約１ｐｐｍから飽和までの範囲のオゾン濃度で水に溶解したオゾンである、方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約５％から約９０％までの濃度範囲の硝酸である、方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液および前記第２の洗浄溶液は、それぞれ、重量にして約０．０１％から約４９％までの濃度範囲のフッ化水素酸、ならびに重量にして約０．０１％から約５０％までの濃度範囲の酢酸、硫酸、およびシュウ酸の、少なくとも１つである、方法。
【請求項１２】
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液は酸性溶液であり、前記第２の洗浄溶液は塩基溶液である、方法。
【請求項１３】
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液は塩基溶液であり、前記第２の洗浄溶液は酸性溶液である、方法。
【請求項１４】
半導体ウエハを洗浄するための方法であって、
複数のソース入口および複数のソース出口を含む近接ヘッドを提供する工程と、
前記近接ヘッドをウエハ表面にごく接近して定める工程と、
前記ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種を除去するために、前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に第１の洗浄溶液を適用する工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記第１の洗浄溶液を前記１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともに前記ウエハ表面から除去する工程と、
前記第１の洗浄溶液を前記１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともに除去した後に、脱イオン水によるすすぎ動作を実施する工程と、
前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に酸化剤溶液を適用する工程であって、前記酸化剤溶液は、残る汚染物質種上に酸化層を形成する、工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記ウエハ表面から前記酸化剤溶液を除去する工程と、
前記ウエハ表面から前記酸化剤溶液を除去した後に、脱イオン水を実施する工程と、
前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に第２の洗浄溶液を適用する工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記ウエハ表面から前記第２の洗浄溶液を除去する工程であって、前記第２の洗浄溶液は、前記酸化層を前記残る汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される、工程と、
を備える方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約０．０１％から約３０％までの濃度範囲の過酸化水素である、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、約１ｐｐｍから飽和までの範囲のオゾン濃度で水に溶解したオゾンである、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約５％から約９０％までの濃度範囲の硝酸である、方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液および前記第２の洗浄溶液は、それぞれ、重量にして約０．０１％から約５０％までの濃度範囲のフッ化水素酸、酢酸、硫酸、およびシュウ酸の、少なくとも１つである、方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液は酸性溶液であり、前記第２の洗浄溶液は塩基溶液である、方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液は塩基溶液であり、前記第２の洗浄溶液は酸性溶液である、方法。
【請求項１】
半導体ウエハを洗浄するための方法であって、
複数のソース入口および複数のソース出口を含む近接ヘッドを提供する工程と、
前記近接ヘッドをウエハ表面にごく接近して定める工程と、
前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に酸化剤溶液を適用する工程であって、前記酸化剤溶液は、前記ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種上に酸化層を形成する、工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記ウエハ表面から前記酸化剤溶液を除去する工程と、
脱イオン水によるすすぎ動作を実施する工程と、
前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に洗浄溶液を適用する工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記ウエハ表面から前記洗浄溶液を除去する工程であって、前記洗浄溶液は、前記酸化層を前記ウエハ表面上の前記１つまたは複数の汚染物質種とともに実質的に除去するように定められる、工程と、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約０．０１％から約３０％までの濃度範囲の過酸化水素である、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、約１ｐｐｍから飽和までの範囲のオゾン濃度で水に溶解したオゾンである、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約５％から約９０％までの濃度範囲の硝酸である、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記洗浄溶液は、重量にして約０．０１％から約４９％までの濃度範囲のフッ化水素酸、ならびに重量にして約０．０１％から約５０％までの濃度範囲の酢酸、硫酸、およびシュウ酸の、少なくとも１つである、方法。
【請求項６】
半導体ウエハを洗浄するための方法であって、
ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種を除去するために、前記ウエハ表面に第１の洗浄溶液を適用する工程と、
前記第１の洗浄溶液を前記１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともに前記ウエハ表面から除去する工程と、
前記ウエハ表面に酸化剤溶液を適用する工程であって、前記酸化剤溶液は、残る汚染物質種上に酸化層を形成する、工程と、
前記酸化剤溶液を前記ウエハ表面から除去する工程と、
前記ウエハ表面に第２の洗浄溶液を適用する工程と、
前記第２の洗浄溶液を前記ウエハ表面から除去する工程であって、前記洗浄溶液は、前記酸化層を前記残る汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される、工程と、
を備える方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、さらに、
前記ウエハの表面から前記酸化剤溶液を除去した後、なおかつ前記ウエハ表面に前記第２の洗浄溶液が適用される前に、脱イオン水によるすすぎ動作を実施する工程を備える方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約０．０１％から約３０％までの濃度範囲の過酸化水素である、方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、約１ｐｐｍから飽和までの範囲のオゾン濃度で水に溶解したオゾンである、方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約５％から約９０％までの濃度範囲の硝酸である、方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液および前記第２の洗浄溶液は、それぞれ、重量にして約０．０１％から約４９％までの濃度範囲のフッ化水素酸、ならびに重量にして約０．０１％から約５０％までの濃度範囲の酢酸、硫酸、およびシュウ酸の、少なくとも１つである、方法。
【請求項１２】
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液は酸性溶液であり、前記第２の洗浄溶液は塩基溶液である、方法。
【請求項１３】
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液は塩基溶液であり、前記第２の洗浄溶液は酸性溶液である、方法。
【請求項１４】
半導体ウエハを洗浄するための方法であって、
複数のソース入口および複数のソース出口を含む近接ヘッドを提供する工程と、
前記近接ヘッドをウエハ表面にごく接近して定める工程と、
前記ウエハ表面上の１つまたは複数の汚染物質種を除去するために、前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に第１の洗浄溶液を適用する工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記第１の洗浄溶液を前記１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともに前記ウエハ表面から除去する工程と、
前記第１の洗浄溶液を前記１つまたは複数の汚染物質種の少なくとも一部とともに除去した後に、脱イオン水によるすすぎ動作を実施する工程と、
前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に酸化剤溶液を適用する工程であって、前記酸化剤溶液は、残る汚染物質種上に酸化層を形成する、工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記ウエハ表面から前記酸化剤溶液を除去する工程と、
前記ウエハ表面から前記酸化剤溶液を除去した後に、脱イオン水を実施する工程と、
前記複数のソース入口を通じて前記ウエハ表面に第２の洗浄溶液を適用する工程と、
前記複数のソース出口を通じて前記ウエハ表面から前記第２の洗浄溶液を除去する工程であって、前記第２の洗浄溶液は、前記酸化層を前記残る汚染物質種とともに実質的に除去するように構成される、工程と、
を備える方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約０．０１％から約３０％までの濃度範囲の過酸化水素である、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、約１ｐｐｍから飽和までの範囲のオゾン濃度で水に溶解したオゾンである、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、
前記酸化剤溶液は、重量にして約５％から約９０％までの濃度範囲の硝酸である、方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液および前記第２の洗浄溶液は、それぞれ、重量にして約０．０１％から約５０％までの濃度範囲のフッ化水素酸、酢酸、硫酸、およびシュウ酸の、少なくとも１つである、方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液は酸性溶液であり、前記第２の洗浄溶液は塩基溶液である、方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の洗浄溶液は塩基溶液であり、前記第２の洗浄溶液は酸性溶液である、方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【公表番号】特表２００９−５４３３４４（Ｐ２００９−５４３３４４Ａ）
【公表日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１８３１６（Ｐ２００９−５１８３１６）
【出願日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１５２４９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００２６６９
【国際公開日】平成２０年１月３日（２００８．１．３）
【出願人】（５９２０１００８１）ラム リサーチ コーポレーション (467)
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１５２４９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００２６６９
【国際公開日】平成２０年１月３日（２００８．１．３）
【出願人】（５９２０１００８１）ラム リサーチ コーポレーション (467)
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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