[发明专利]基板的清洗方法和半导体制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及对通过蚀刻处理形成有所希望图案的基板进行清洗的清洗方法和利用该基板的清洗方法制造半导体的半导体制造装置。

背景技术

在半导体制造装置中，当为Cu配线时在基板上形成双镶嵌结构的情况、或者利用光刻技术通过转印、曝光、显影在基板上形成所希望的图案的情况下，通过膜的干式蚀刻或抗蚀剂的灰化，在形成的沟槽或导孔（via）等图案的侧壁、底壁上附着有蚀刻残渣或灰化残渣。在现有技术中，附着的干式蚀刻和灰化后的清洗工序，主要采用使用药液以液相进行清洗的湿式清洗。

发明内容

发明要解决的问题

但是，近年来，由于希望使图案进一步微细化的要求和希望层间绝缘膜利用Low－k膜的要求，凸显出若干问题。其一是在利用药液清洗基板后的干燥工序中，由于清洁用药液的表面张力使得图案倒毁的问题。另一个问题是药液浸透而对Low－k膜造成大的损伤的问题。具体而言，由于损伤，出现Low－k膜的相对介电常数增高、图案宽度（CD：Critical Dimension：临界尺寸）增大的问题。

并且，随着图案的微细化，导孔更细，并且其底部变深，因而对导孔底的蚀刻残渣进行清洗变得困难。因此，在希望均匀清洗到细的导孔的导孔底时，需要使直进性和指向性高的分子碰撞导孔底，促进导孔底的化学反应或物理反应。

对于上述课题，本发明的目的在于提供一种能够保持有形成在基板上的图案的形状的状态下清洗至图案底部的、新颖的经过改良的基板的清洗方法和半导体制造装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的某种观点，提供一种基板的清洗方法，用于在保持为真空状态的处理容器内，对在基板上的膜上形成有规定图案的基板进行清洗，该清洗方法包括：前工序，利用所希望的清洁气体对通过蚀刻处理形成有规定图案的基板上的膜进行清洗；和连续工序，在前工序后连续执行氧化工序和还原工序的连续工序，其中，上述氧化工序是利用氧化性气体使上述图案表面的残渣氧化的工序，上述还原工序中是利用还原性气体使上述被氧化的残渣还原的工序，上述前工序和上述连续工序中所使用的气体，通过从内部压力P_S保持为比上述处理容器的内部压力P₀高的气体喷嘴放出至上述处理容器内而团簇化。

根据这种构成，上述前工序和上述连续工序中所使用的气体，从气体喷嘴放出到处理容器内，并被团簇化。被团簇化的气体是数百万～数千万个分子的集合体。因此，由于团簇化的气体分子是汇聚凝结而形成的块，因而分子的运动能量比分别一个个所具有的运动能量高。因此，团簇化的气体分子与基板碰撞，从而促进化学反应，能够更有效地对基板进行清洗。

此外，由于团簇化的气体的直进性和指向性高，因而清洁气体能够前进至细且深的导孔底，能够可靠地清洁至导孔底。此外，在接下来的工序中，也能够利用团簇化的氧化性气体使图案表面的残渣氧化直至导孔底，并且能够利用团簇化的还原性气体将残渣还原直至导孔底而将其除去。结果，能够应对近年来的微细加工，能够清洗至图案的各个角落。

此外，由于团簇化的气体分子在撞击基板的膜的瞬间各分子一边散乱地扩展，一边飞散，因此在撞击的同时一个个的分子的运动能量分散，不会对膜造成大的损伤。特别是在Low－k膜的情况下，由于损伤导致相对介电常数升高、图案宽度CD增大，但是如果使用团簇化的气体，则能够防止由于清洗而导致Low-k膜的劣化。

此外，由于清洗不使用药液的液相、而使用气相的清洁气体，因而不会发生由于药液的表面张力而导致图案倒毁的问题。

并且，根据这种构成，在连续工序中，在利用清洁气体的清洗工序（前工序）后，连接执行利用氧化性气体的残渣的氧化工序和利用还原性气体使该残渣还原的还原工序。由此，采用使用气体喷嘴的非等离子体方式，能够简便地在同一处理容器内连续进行氧化工序和还原工序的处理，能够缩短清洗时间、提高处理能力。

上述清洁气体可以是NH₄OH、H₂O₂、HCL、H₂SO₄、HF、NH₄F中的至少任一种或它们的组合。

上述气体喷嘴与上述基板之间的距离d设定为比由式1定义的从上述气体喷嘴的出口到发生冲击波的位置的距离Xm长，上述各工序中所使用的气体，在上述气体喷嘴与上述基板之间发生团簇化，利用上述发生的冲击波与基板碰撞，

（式1）