(57)【要約】  【課題】基板表面に形成されたパターン倒壊を抑制するとともに基板表面へのＩＰＡ等有機溶媒由来の汚染物質付着を防ぐことができる半導体装置の製造方法を提供する。  【解決手段】基板を回転させながら基板表面を洗浄する洗浄工程を有する半導体装置の製造方法において、前記洗浄工程は、前記基板に対して洗浄液を供給して前記基板表面を洗浄する工程と、前記基板に対してリンス水を供給して前記洗浄後の前記基板表面をリンスする工程と、前記リンス後の前記基板を乾燥させる工程と、を有し、前記基板表面をリンスする工程では、前記リンス水に有機溶媒を混合してなる有機溶媒混合リンス水を使用し、前記有機溶媒は蒸留または濾過がなされた後に前記リンス水に混合される。【選択図】          図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させながら基板表面を洗浄する洗浄工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記洗浄工程は、
前記基板に対して洗浄液を供給して前記基板表面を洗浄する工程と、
前記基板に対してリンス水を供給して前記洗浄後の前記基板表面をリンスする工程と、
前記リンス後の前記基板を乾燥させる工程と、を有し、
前記基板表面をリンスする工程では、前記リンス水に有機溶媒を混合してなる有機溶媒混合リンス水を使用し、前記有機溶媒は蒸留または濾過がなされた後に前記リンス水に混合されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板表面を洗浄する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板の成膜パターン条件は微細化の方向にあり、それに伴い洗浄技術も微細化に対応するために様々な方法が採られている。
しかし、枚葉式洗浄装置においてリンス後の乾燥時に使用した水の表面張力によってパターン倒壊が引き起こされてしまう事が知られている。これに対してはＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等を利用する方法もあるが、ＩＰＡ等有機溶媒自体に含まれる不純物によって二次汚染が引き起こされてしまう。
【０００３】
また、半導体基板を洗浄する際、酸またはアルカリ等（例えばフッ化水素酸、塩酸、硫酸、またはアンモニア水、過酸化水素水）を１種類以上混ぜ、ＤＩＷ（脱イオン水）で希釈したもの（ＳＣ１液：アンモニア水と過酸化水素水を混ぜＤＩＷで希釈したもの、ＳＣ２液：塩酸と過酸化水素水を混ぜＤＩＷで希釈したもの、など）などが使用されている。これらによって基板洗浄を行った後、ＤＩＷ若しくはＤＩＷに炭酸ガスを溶解した炭酸水等を用いてリンスを行い、その後、乾燥工程を経て取出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、リンス工程にて使用されるＤＩＷや炭酸水は表面張力が強く（例えば水の表面張力は７２．７５ｍＮ／ｍ）、この力によって基板上に形成されたパターンが倒壊してしまう。また、ＤＩＷ等をそのまま乾燥させるとウォーターマークと呼ばれる乾燥痕が残りやすい。これらを解決する手段としてＤＩＷにＩＰＡを導入する方法が考えられるが（例えば１０％ＩＰＡの表面張力は３９．４ｍＮ／ｍ）、ＩＰＡ自体に含まれる不純物によって洗浄基板を二次汚染させてしまう。
【０００５】
本発明は、上記問題を解消し、基板表面へのＩＰＡ等有機溶媒由来の汚染物質付着を防ぐことのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を回転させながら基板表面を洗浄する洗浄工程を有する半導体装置の製造方法において、前記洗浄工程は、前記基板に対して洗浄液を供給して前記基板表面を洗浄する工程と、前記基板に対してリンス水を供給して前記洗浄後の前記基板表面をリンスする工程と、前記リンス後の前記基板を乾燥させる工程と、を有し、前記基板表面をリンスする工程では、前記リンス水に有機溶媒を混合してなる有機溶媒混合リンス水を使用し、前記有機溶媒は蒸留または濾過がなされた後に前記リンス水に混合される半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板表面に形成されたパターン倒壊を抑制するとともに基板表面へのＩＰＡ等有機溶媒由来の汚染物質付着を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置１０を示す。
基板洗浄装置１０は、洗浄装置本体１２を有し、この基板洗浄装置本体１２に囲まれて洗浄室１４が構成されている。この洗浄室１４には、半導体ウエハ等の基板１６を水平に支持する支持具１８が配置されている。この支持具１８は、モータ等からなる回転機構２０に回転軸２１を介して接続され、この回転機構２０により、水平に支持された状態の基板１６を回転させるようになっている。
【０００９】
支持具１８の周囲はカバー２２により囲まれている。このカバー２２は、後述するように、支持具１８により基板１６が回転する際に基板１６から飛ぶ薬液を受け止めるようになっている。
【００１０】
図２に示すように、洗浄装置本体１２の側面には、基板搬入搬出口２４が形成されている。この基板搬入搬出口２４にはゲートバルブ２６が設けられており、このゲートバルブ２６により基板搬入搬出口２４が開閉される。また、この基板搬入搬出口２４を介して基板１６を支持具１８に移載するための基板移載機２７が設けられている。
【００１１】
前述した洗浄室１４には、第１のノズル２８と第２のノズル３０とが挿入されている。第１のノズル２８と第２のノズル３０とは、それぞれの先端が支持具１８に支持された基板１６の中心付近手前まで延びるように水平に配置されている。第１のノズル２８は、例えばＤＨＦからなる洗浄液を供給する洗浄液供給部３２に、洗浄液の供給を制御する制御バルブ３２ａを介して接続されており、この第１のノズル２８からは洗浄液が基板１６の中心に供給される。第２のノズル３０は、例えば純水からなるリンス水を供給するリンス水供給部３４と、有機溶媒である例えばＩＰＡを供給するＩＰＡ供給部３６に、リンス水及びＩＰＡの供給を制御する制御バルブ３８を介して接続されており、この第２のノズル３０からはＩＰＡが混合されたリンス水が基板１６の中心に供給される。
【００１２】
給水部４０は、前述したカバー２２の内側上部の周囲に開口し、他端が純水からなる水を供給する純水供給部４２に接続されており、カバー２２の内面に水を供給できるようになっている。なお、給水部４０には、純水の供給を制御する制御バルブ４２ａが設けられている。純水供給部４２は、リンス供給部３４と共用するようにしてもよい。
【００１３】
カバー２２の下面には、カバー２２に供給された純水を排出するための排水管４４が接続されており、この排水管４４は、基板洗浄装置本体１２の外部へ延び、この排水管４４を介してカバー２２内の純水が排出される。なお、基板１６に対して供給された洗浄液やリンス水も排水管４４を介して排出される。
【００１４】
また、基板洗浄装置本体１２の上部には、乾燥用ガス供給管４６が接続されている。この乾燥用ガス供給管４６の他端には、乾燥用ガス供給部４８が接続されている。なお、乾燥用ガス供給管４６には、乾燥用ガスの供給を制御する制御バルブ４８ａが設けられている。乾燥用ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）が用いられる。さらに、基板洗浄装置本体１２の下部には乾燥用ガスを排出するための排気管５０が接続されている。
【００１５】
コントローラ５２はコンピュータから構成され、回転機構２０による支持具１８の回転、ゲートバルブ２６による基板搬入搬出口２４の開閉、基板移載機２７による基板１６の搬入及び搬出、制御バルブ３２ａによって制御される第１のノズル２８による薬液の供給、制御バルブ３８によって制御される第２のノズル３０によるＩＰＡ混合リンス水の供給、制御バルブ４２ａによって制御される給水部４０からの純水の供給、制御バルブ４８ａによって制御される乾燥用ガス供給管４６からの窒素（Ｎ２）の供給等を制御する。
【００１６】
次に、上記構成に係る基板洗浄装置１０を用いて半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板を洗浄する方法について説明する。
【００１７】
図３は、コントローラ５２による制御フローを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、ゲートバルブ２６により基板搬入搬出口２４を開き、パターンが形成された基板１６を基板移載機２７により洗浄室１４内に搬入する。
【００１８】
次のステップＳ１２においては、さらに基板移載機２７を制御して基板１６を支持具１８に支持（セット）し、ゲートバルブ２６により基板搬入搬出口２４を閉じる。
【００１９】
次のステップＳ１４においては、回転機構２０により回転軸２１を介して支持具１８を回転させることにより基板１６の回転を開始する。
【００２０】
次のステップＳ１６においては、図４に示すように、基板１６の回転を維持しつつ、第１のノズル２８から薬液を基板１６の中心に向けて供給し、基板１６の表面を洗浄する。ここで使用する薬液はＤＨＦ、ＳＣ１液もしくはＳＣ２液などである。
【００２１】
次のステップＳ１８においては、まず、ステップＳ１８にて使用するリンス水にＩＰＡを混合するためＩＰＡ供給部３６からＩＰＡを供給する（ステップＳ１０４）。そして、図５に示すように、基板１６の回転を維持しつつ、第１のノズル２８からの薬液の供給を停止し、制御バルブ３８を開き、第２のノズル３０からＩＰＡが混合されたリンス水を基板１６の中心に向けて供給し、基板表面に残留する薬液を洗い流す。ここで使用するリンス水はＤＩＷもしくは炭酸水などである。
【００２２】
次のステップＳ２０においては、図６に示すように、基板１６の回転を維持しつつ、第２のノズル３０からのＩＰＡが混合されたリンス水の供給を停止し、基板上のリンス水等を回転による遠心力でふるい落とす。このステップＳ２０においては、洗浄室１４には、乾燥用ガス供給部４８から乾燥用ガス供給管４６を介して乾燥用ガスとしてのＮ２を供給しつつ排気管５０より排気して洗浄室１４をＮ２雰囲気とし、このＮ２雰囲気中で基板１６を乾燥させる。
なお、給水部４０からカバー２２の内面への純水の供給は、安全性を高めるため、ステップＳ１６の薬液洗浄工程からこのステップＳ２０の乾燥工程にかけて連続的に行うようにするとよい。即ち、少なくとも基板１６から薬液やリンス水等がカバー２２へ飛ぶ間はカバー２２の内面に純水を供給するようにするとよい。
【００２３】
次のステップＳ２２においては、回転機構２０による支持具１８の回転を停止することにより基板１６の回転を停止する。
【００２４】
次のステップＳ２４によれば、ゲートバルブ２６により基板搬入搬出口２４を開き、基板移載機２７により基板１６を洗浄室１４内から搬出する。その後、他の装置、例えばエピタキシャル成長装置等へ搬送し、成膜等の処理を行う。
【００２５】
本発明によれば、ＩＰＡ供給部３６は、図１に示すようにＩＰＡを蒸留又は濾過するＩＰＡ蒸留・濾過部３７と接続される。そして、補充されたＩＰＡをＩＰＡ蒸留・濾過部３７において蒸留又は濾過し、蒸留又は濾過したＩＰＡをＩＰＡ供給部３６から洗浄室１４内に供給する。
なお、ＩＰＡ保管部３９は、後述する第２の供給方法において用いられるＩＰＡ保管部を示しており、後述する第１の供給方法によりＩＰＡを供給する場合においては必ずしも設ける必要はない。
すなわち、後述する第１の供給方法においては、ＩＰＡ保管部３９を省略することができ、ＩＰＡ供給系をより簡略化することができる。
【００２６】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、ＩＰＡ蒸留・濾過部３７及びＩＰＡ供給部３６でのＩＰＡ供給フローを示す。
これらの制御は、コントローラ５２により行う。
図７（ａ）は、蒸留・濾過済みＩＰＡの第１の供給方法を示す。
図７（ａ）では、洗浄装置本体１２からのＩＰＡの使用要求に合せて蒸留又は濾過が行われる。これには濾過法を用いることが好ましい。
まず、ステップＳ１００において、補充命令に基づいてＩＰＡの補充をする。
【００２７】
次に、ステップＳ１０２において、補充されたＩＰＡをＩＰＡ蒸留・濾過部３７において蒸留又は濾過する。
【００２８】
次に、ステップＳ１０４において、蒸留又は濾過されたＩＰＡをＩＰＡ供給部３６より洗浄室１４内に供給する。
【００２９】
図７（ｂ）は、蒸留・濾過済みＩＰＡの第２の供給方法を示す。
図７（ｂ）では、第１の供給方法と比較して、ＩＰＡ蒸留・濾過部３７のほかに、蒸留又は濾過したＩＰＡを保管するＩＰＡ保管部３９を有する点が異なる。
なお、ＩＰＡ保管部３９は蒸留又は濾過したＩＰＡを保管する容器として構成され、ＩＰＡ供給部３６とＩＰＡ蒸留・濾過部３７との間に設けられている。
第２の供給方法では、予め、ＩＰＡ蒸留・濾過部３７においてＩＰＡを蒸留又は濾過して高純度ＩＰＡを作成し、この高純度ＩＰＡを一定量、ＩＰＡ保管部３９の容器に溜めておき、洗浄装置での使用によって減少した分をその都度若しくは一定量以上減少した場合にＩＰＡ蒸留・濾過部３７においてＩＰＡの蒸留又は濾過を行い、蒸留又は濾過して得た高純度ＩＰＡを洗浄装置での使用によって減少した分だけＩＰＡ保管部３９の容器に補充する。
まず、ステップＳ１００において、補充命令に基づいてＩＰＡの補充をする。
【００３０】
次に、ステップＳ１０２において、補充されたＩＰＡをＩＰＡ蒸留・濾過部３７において蒸留又は濾過する。
【００３１】
次に、ステップＳ１０３において、蒸留又は濾過されたＩＰＡをＩＰＡ保管部３９において保管する。
【００３２】
次に、ステップＳ１０４において、ＩＰＡ保管部３９に保管されたＩＰＡをＩＰＡ供給部３６より洗浄室１４内に供給する。
【００３３】
この場合は、蒸留・濾過処理完了直後など蒸留や濾過が行われない時間がある程度把握しやすいため、蒸留残渣処理や濾過剤再生処理などを自動的に行うことが容易となり、装置構成が比較的小さくなる。
【００３４】
以上のように蒸留は、第２の供給方法のように容器に予め一定量を溜めておきリンス等によって減少する度に必要量を補う方法、もしくは第１の供給方法のように使用に応じて蒸留をその都度行う方法のいずれかで行う。
蒸留方法として、減圧蒸留や送気蒸留などが挙げられる。蒸留で取り除く不純物は高沸点有機物も含まれ、ＩＰＡ等有機溶媒含有由来以外に蒸留装置構成部材からの溶出もありえるので、蒸留は低めの温度で行うのが望ましい。蒸留は、ＩＰＡ等有機溶媒の沸点よりも低い温度で行うのが好ましく、ＩＰＡの場合、沸点が８２．４℃であることから、例えば８０℃以下、好ましくは７０℃以下、更に好ましくは６０℃以下で行うのがよい。
【００３５】
ここで、蒸留の効果を確認するため、蒸留前後のＩＰＡ中の高沸点物質の量を測定した結果について説明する。
ＩＰＡの蒸留は、７０℃で行い、その前後でＩＰＡ中の高沸点物質の量を測定した。
結果、蒸留前のＩＰＡ中の高沸点物質の量は、トータルで１０．６０ｎｇ／Ｌ、中でもＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）の量は、０．１３０ｎｇ／Ｌであったのに対し、蒸留後のＩＰＡ中の高沸点物質の量は、トータルで０．１０５ｎｇ／Ｌ、中でもＤＯＰの量は、０．０２２ｎｇ／Ｌであった。即ち、蒸留によるＩＰＡ中の高沸点物質のトータルでの除去率は９９％、ＤＯＰの除去率は８３％であった。
これらのことから、ＩＰＡを蒸留することにより、高沸点物質の量が０．１０５ｎｇ／Ｌ以下、ＤＯＰについては０．０２２ｎｇ／Ｌ以下の高純度ＩＰＡを得ることが可能となることが分かる。
【００３６】
また、蒸留方法以外では、濾過膜や吸着管・吸着剤などの濾過剤を用いた不純物除去が挙げられる。この場合は濾過剤の有効寿命を考慮しながら使用しなければならず、例えば一定量の濾過処理ごとに濾過剤再生用のクリーニング液を流したり、濾過剤温度を上昇させるなどの処理を行い、濾過剤に蓄積された不純物を除去する処理を加えて使用しなければならない。また、吸着剤としてはクロマトグラフィー担体などが挙げられる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態を示す。
図８は、本発明の第２の実施形態における制御フローを示すフローチャートである。
本発明の第２の実施形態においては、上記第１の実施形態の基板洗浄装置１０において、第２のノズル３０からリンス水又はＩＰＡのいずれか一方が基板１６の中心に供給されるよう構成する。
ここで、ステップＳ１０からステップＳ１６まで、ステップＳ２０からステップＳ２４までは上記第１の実施形態のおける制御フローと同一である。
【００３８】
ステップＳ１６の薬液洗浄後に、ステップＳ１８において、基板１６の回転を維持しつつ、第１のノズル２８からの薬液の供給を停止し、第２のノズル３０からリンス水としての純水を基板１６の中心に向けて供給し、基板表面に残留する薬液を洗い流す。
【００３９】
そして、次のステップＳ１９において、リンス水をＩＰＡに置換する工程を加える。
ここで、ステップＳ１９においては、基板１６の回転を維持しつつ、リンス水としての純水の供給を停止し、第２のノズル３０から置換液体としてのＩＰＡを基板１６の中心に向けて供給し、基板上の純水をＩＰＡに置換する。この際、供給されるＩＰＡは、上述の第１の供給方法又は第２の供給方法により、蒸留又は濾過されたＩＰＡを使用する（ステップＳ１０４）。
また、このステップＳ１９においては、給水部４０からカバー２２の内面に純水を供給する。これによりカバー２２の内面に飛ばされたＩＰＡによる燃焼が生じる危険性を低減することができる。カバー２２の内面に供給された純水は、排水管４４を介して外部に排出される。
なお、カバー２２の内面への純水の供給は、少なくともＩＰＡがカバー２２の内面に飛ぶステップＳ１９、ステップＳ２０で行う必要があるが、上述の実施形態のように、ステップＳ１６からステップＳ２０にかけて連続的に行うようにしてもよい。
【００４０】
そして、次のステップＳ２０の基板乾燥、ステップＳ２２の基板回転停止、ステップＳ２４の基板搬出工程へとすすむ。
【００４１】
本発明によれば、基板洗浄工程におけるリンス時又はリンス後に、蒸留又は濾過をしたＩＰＡ等有機溶媒を使用することで、高水準に汚染量を制御されたＩＰＡ等を使用しなくとも高清浄な洗浄面が得られる。また、蒸留又は濾過は、使用点で行うため、ＩＰＡ等の輸送や保管によって起こる汚染にも効果を発揮することができる。
【００４２】
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、基板を回転させながら基板表面を洗浄する洗浄工程を有する半導体装置の製造方法において、前記洗浄工程は、前記基板に対して洗浄液を供給して前記基板表面を洗浄する工程と、前記基板に対してリンス水を供給して前記洗浄後の前記基板表面をリンスする工程と、前記リンス後の前記基板を乾燥させる工程と、を有し、前記基板表面をリンスする工程では、前記リンス水に有機溶媒を混合してなる有機溶媒混合リンス水を使用し、前記有機溶媒は蒸留または濾過がなされた後に前記リンス水に混合される半導体装置の製造方法が提供される。
【００４３】
本発明の他の態様によれば、基板を回転させながら基板表面を洗浄する洗浄工程を有する半導体装置の製造方法において、前記洗浄工程は、前記基板に対して洗浄液を供給して前記基板表面を洗浄する工程と、前記基板に対してリンス水を供給して前記洗浄後の前記基板表面をリンスする工程と、前記リンス後の前記基板を乾燥させる工程と、を有し、前記基板表面をリンスする工程では、前記基板に対して純水を含む第１リンス水を供給する工程と、前記基板に対して有機溶媒を含む第２リンス水を供給して、前記基板表面上の前記第１リンス水を前記第２リンス水に置換する工程と、を有し、前記第２リンス水を供給する工程では、前記有機溶媒は蒸留または濾過がなされた後に用いられる半導体装置の製造方法が提供される。
【００４４】
好ましくは、基板の洗浄後に使用するＩＰＡ等有機溶媒を蒸留して使用する。
好ましくは、前記蒸留は、洗浄装置の一部として設けられた蒸留部にて行う。
好ましくは、前記蒸留は、使用の都度行われる。
好ましくは、前記蒸留は、予め行い、容器に溜めて使用する。
好ましくは、基板の洗浄後に使用するＩＰＡ等有機溶媒を濾過して不純物を除去しながら使用する。
好ましくは、前記濾過で使用する濾過剤は、濾過膜や吸着剤とする。
好ましくは、前記濾過は、使用の都度行われる。
好ましくは、前記濾過は、予め行い、容器に溜めて使用する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置の装置内を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置及び基板移載機を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるコントローラによる制御フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態における薬液洗浄工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるリンス工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【図６】本発明の実施形態における乾燥工程の基板洗浄装置の状態を示す平面図及び側面図である。
【図７】本発明の実施形態における（ａ）蒸留・濾過済みＩＰＡの第１の供給方法（ｂ）蒸留・濾過済みＩＰＡの第２の供給方法である。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるコントローラによる制御フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１０    基板洗浄装置
１２    基板洗浄装置本体
１４    洗浄室
１６    基板
１８    支持具
２０    回転機構
２８    第１のノズル
３０    第２のノズル
３２    洗浄液供給部
３４    リンス水供給部
３６    ＩＰＡ供給部
５２    コントローラ
【図１】
2010080668.tif 000003
【図２】
2010080668.tif 000004
【図３】
2010080668.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010080668.tif 000007
【図６】
2010080668.tif 000008
【図７】
2010080668.tif 000009
【図８】
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