[发明专利]清洗方法及清洗装置

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含的主题涉及2006年7月10日在日本专利局递交的日本专利申请JP 2006-189553，在这里引入其全部内容作为参考。

技术领域

本申请涉及使用超临界流体的一种清洗方法及清洗装置，例如，适用于在半导体制造过程中清洗半导体基板或在制造光掩模或液晶显示器基板的过程中清洗基板。

背景技术

在大多数的半导体装置的制造过程中，例如，通过在沉积于半导体基板上的电极层、布线层、绝缘层等上蚀刻图案来执行需的平面形状的电极、布线图案和接触孔的图案化过程(patterning process)。

在这种图案蚀刻中，例如，在形成在基板上的布线层上形成抗蚀剂膜(resist film)。然后，通过图案化抗蚀剂膜形成抗蚀剂掩模(resist mask)，所述抗蚀剂掩模具有与想得到的布线图案同样形状的抗蚀剂图案。此后，用抗蚀剂掩模被用作蚀刻掩模且蚀刻布线层以形成布线图案。在蚀刻布线层之后，布线图案上的抗蚀剂掩模将在掩模移除过程中被移除。

在掩模移除过程中，通过将带有形成于其上的抗蚀剂掩模的基板浸入在例如硫酸盐溶液、胺基抗蚀剂/聚合物移除剂、氟基抗蚀剂/聚合物移除剂等这样的抗蚀剂移除溶液中经过一预定时间周期，通常可将抗蚀剂掩模从基板上移除。

近年来，由于半导体装置被进一步地集成，在布线图案中的布线的线宽被减小。在LSI(大规模集成)电路中，布线的线宽实质上变得不大于100nm并且布线图案的纵横比(高/宽)也在增大。

结果，根据通过将基板沉浸在抗蚀剂移除溶液中以移除抗蚀剂掩模的现有方法，由于抗蚀剂移除溶液的大的表面张力，在气液分界面处产生了大的抽吸力。因此，存在具有大的纵横比的图案将被损坏的风险，即，图案可能会瓦解。

当具有中空结构(hollow structure)的微电机(MEMS：微型机电系统)在它的制造过程中被清洗时，精细结构的损害——例如图案瓦解——可能会发生在移除抗蚀剂掩模的过程中，所述中空结构包括在可移动的部分和基板之间的间隙。另外，当在基于金属镶嵌方法(damascene method)形成布线结构的过程中清洗多孔的低介电常数层间绝缘体时这种损害可能发生，在制造半导体装置的过程中会采用所述方法。

即，当具有精细结构的物体被清洗时，根据使用具有大的表面张力的清洗溶液的现有清洗方法，很难在不损害精细结构的情况下清洗物体。

例如，公开号为No.1-200828的未审查日本专利申请、公开号为No.1-286314的未审查日本专利申请、公开号为No.9-43857的未审查日本专利申请和公开号为No.8-181050的未审查日本专利申请揭示了各种的超临界技术，这些技术使用不会引起表面张力的超临界流体作为抗蚀剂移除溶液或清洗溶液。

当材料的温度和压力增加到材料的特定的临界温度和临界压力或高于这些条件时，材料被赋予在液体和固体之间的中间性质并且因此变成不会引起表面张力的超临界流体。这些超临界技术在清洗等过程中使用这种超临界流体。

特别地，二氧化碳(CO₂)在31℃的温度、7.38Mpa的压力下变成超临界流体，并且因此在工业上不难被使用。

然而，即使当使用超临界流体CO₂作为清洗溶液来清洗物体时，对超临界流体CO₂来说也很难从物体上分离抗蚀剂或抗蚀剂残留物，因此抗蚀剂或抗蚀剂残留物可能不会充分地从物体上移除。

因此，添加用来从物体上移除抗蚀剂和抗蚀剂残留物的分离化学品(在下文中称作“添加剂”)或其分离溶剂以有助于从物体上移除抗蚀剂掩模。这里，分离溶剂对添加剂来说是一种分离辅助剂，并且当添加剂在超临界流体CO₂中不是非常可溶时使用。

公开号为US 2002/0048731 A1的未审查美国专利申请揭示了一种方法，通过应用超临界流体技术来从半导体基板(在下文中称作“晶片”)上移除光刻胶膜或光刻胶残留物(在下文中二者都被称作“抗蚀剂膜”)。在下文中将具体描述这种方法。