(57)【要約】【課題】ウェット処理後、半導体基体を回転させて乾燥させる工程おいて、半導体基体上に静電気に起因する微粒子付着が生じないウェット処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】ウェット処理装置として、シリコン基板１５´を設置するステージ２５と、前記シリコン基板１５´を回転する回転機構２７と、前記ステージ２５及び回転機構２７を取り囲むチャンバー部２１と、前記シリコン基板１５´に薬液及び純水を供給する処理液供給部２３とを備え、前記シリコン基板１５´表面にイオンを供給する手段を有する。【選択図】  図２
2004179276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
前記容器内に配置され、被処理基体を設置するステージと、
前記ステージを回転する回転機構と、
前記半導体基体に対して薬液及び純水を供給する処理液供給部と、
前記容器から排気及び廃液の排出を行う手段と、
前記容器の内部又はその近傍に配置されるイオン化源とを備え、
前記被処理基体の表面にイオンを供給することを特徴とするウェット処理装置。
【請求項２】
前記イオン化源から、前記半導体基体の表面に対して水平方向にエネルギービームを放出することを特徴とする請求項１に記載のウェット処理装置。
【請求項３】
前記イオン化源がＸ線発生部からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェット処理装置。
【請求項４】
半導体基体をウェット処理する工程と、
前記半導体基体を回転して乾燥させる乾燥工程とを備え、
前記乾燥工程において、少なくとも前記半導体基体を回転して乾燥させる間に、前記半導体基体の表面にイオンを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記乾燥工程の終了後に、前記ステージの回転を止めることなく前記乾燥工程における前記ステージの回転数よりも小さい回転数で前記ステージを回転させることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記乾燥工程の終了後に、前記イオンの供給を終了させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基体のウェット処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基体のウェット処理方法は、複数の半導体基体をキャリアに搭載し、キャリアをエッチング等の薬液に浸漬するバッチ式の方法と、半導体基体表面にエッチング液を供給して半導体基体を一枚毎に処理をする枚葉式の方法がある。最近は半導体基体の大口径化に伴い、ドライエッチング、薄膜形成、イオン注入等の主要な工程は枚葉式が主流になっている。このため、ウェットエッチング及びウェット前処理等のウェット処理工程においても、枚葉式ウェット処理装置が望ましい。
【０００３】
また、バッチ式は大量生産に適している一方、処理をする半導体基体の枚数に関係なく大きな薬液槽、純水洗浄槽及び乾燥槽を必要とし、装置全体が大型化する。一方、枚葉式ウェット処理装置では、一枚ずつ処理が可能な容器内においてエッチング等の薬液処理及び純水による洗浄処理が行われるため、小型の装置で対応可能である。以上の理由により、旧来用いられているバッチ式から枚葉式への転換が図られるようになってきている。
【０００４】
枚葉式ウェット処理装置においては、エッチング等の薬液処理及び純水による洗浄処理後の半導体基体の乾燥方法として、二つの方法が用いられている。一つは回転乾燥法であり、半導体基体を高速で回転し、遠心力で水分を振り飛ばす方法である。これに対して他の一つの方法、例えば特許文献１に示されるようなイソプロピルアルコール等を用いたアルコール乾燥法も使われるようになってきている。アルコール乾燥法は、純水洗浄後、半導体基体上に存在する水分をアルコールと置換し、そのアルコールが乾燥して半導体基体の乾燥が完了する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１７７９８８号公報（第４頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ウェット処理後の被処理基体である半導体基体の乾燥方法として、回転乾燥法及びアルコール乾燥法が用いられている。アルコール乾燥法は水分を化学的な方法で除去するが、アルコールと水分との置換が不十分の場合、ウォーターマークと呼ばれる不純物の凝集体等が発生する問題がある。
【０００７】
一方、回転乾燥法はアルコール等の薬品を使用しないため、一つのチャンバー部で薬液処理、洗浄処理及び乾燥処理が可能であり、製造装置の省スペース、省コストで優れており、かつ、危険度の高いアルコールを避け、省リスクの点でも優れている。しかしながら、回転乾燥法は数千回／秒の高速回転を用いるため、半導体基体と大気との間に摩擦が生じる。そのため、半導体基体表面が静電気により負に帯電し、大気中に存在する正に帯電した微粒子を引き寄せる。この微粒子は半導体基体表面を中和化すると共に、半導体基体表面に付着する。微粒子が半導体基体に作製される半導体装置の能動層領域や、配線間に跨る領域に付着すると、その半導体装置は素子特性の劣化や、配線間のショートを起し、不良品となり歩留り低下につながる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的はウェット処理後に被処理基体を回転により乾燥させる工程において、被処理基体上に静電気に起因する微粒子の付着を防止することが可能なウェット処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明によるウェット処理装置は、容器と、前記容器内に配置され、被処理基体を設置するステージと、前記ステージを回転する回転機構と、前記半導体基体に対して薬液及び純水を供給する処理液供給部と、前記容器から排気及び廃液の排出を行う手段と、前記容器の内部又はその近傍に配置されるイオン化源とを備え、前記被処理基体の表面にイオンを供給することを特徴とする。
【００１０】
本発明によるウェット処理装置を用いることにより、ウェット処理後の乾燥工程において、被処理基体に付着する微粒子を著しく減少させることができ、被処理基体上に半導体素子を作製した場合、歩留りの向上を図ることが可能である。
【００１１】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、半導体基体をウェット処理する工程と、前記半導体基体を回転して乾燥させる乾燥工程とを備え、前記乾燥工程において、少なくとも前記半導体基体を回転して乾燥させる間に、前記半導体基体の表面にイオンを供給することを特徴とする。
【００１２】
本発明による半導体装置の製造方法を用いることにより、ウェット処理後の乾燥工程において、被処理基体に付着する微粒子を著しく減少させることができ、被処理基体上に半導体素子を作製した場合、歩留りの向上を図ることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００１４】
（ウェット処理装置の実施の形態）
図１及び図２は本発明によるウェット処理装置の第１の実施の形態を示す。図１は本実施の形態である枚葉式ウェット処理装置の全体概要を模式的に示す平面図である。図２は図１で示した枚葉式ウェット処理装置の処理部の内部を模式的に示す断面図である。
【００１５】
図１においてウェット処理装置１０は被処理基体であるシリコン基板１５に対し、薬液処理、純水洗浄、乾燥の順に処理を行う装置であり、大きく分けて本体１１とシリコン基板１５を本体１１に搬入並びに搬出するための搬送部１２、及び図示しない電源部等からなる。また、薬液はウェット処理装置１０と別の装置である図示しない集中薬液タンクから供給される。特にウェット処理装置１０だけに薬液を供給する場合は、ウェット処理装置１０専用の薬液タンクを用意する。なお、本実施の形態では、シリコン基板１５を用いているが、ＳＯＩ基板、ＧａＡｓ基板等、種々の半導体基体を用いることができる。
【００１６】
本体１１は薬液の秤量、調合、必要であれば加熱等を行う薬液調整部１３と半導体基体の薬液によるエッチング等の処理、純水による洗浄、及び高速回転による乾燥等を行う処理部１４を備えている。一方、搬送部１２は処理前のシリコン基板１５の設置、また、処理後のシリコン基板１５の受入れ保管を行うロード及びアンロード部１６と、処理部１４へシリコン基板１５を挿入し、また、処理後に取出しを進退可能な搬送アーム部１７を備えている。ロード及びアンロード部１６の上には、シリコン基板１５を複数保持できるカセット１５ａを設置できるようになっている。搬送アーム部１７はシリコン基板１５を一枚ずつカセット部１５ａから取出し、１８０度回転して処理部１４の基板挿入部１４ａからシリコン基板１５を処理部１４の中へ搬送し、シリコン基板１５´の位置へ設置する。
【００１７】
次に、本発明の特徴である処理部１４について図２を用いて説明する。処理部１４はチャンバー部２１、処理液供給部２３、及び大気をイオン化するイオン化源としてのＸ線発生部２４で構成されている。
【００１８】
先ず、チャンバー部２１を構成する容器２２は、上部に開口部２２ａを有し、ステージ２５を囲むように設置されており、その上方から後述する処理液供給部２３を通して薬液及び純水が供給され、処理後の薬液及び純水は、容器２２の下方からドレインパイプ２８を通して廃液として排出される構造になっている。また、容器２２の中の雰囲気は排気口２８ａから排気され、シリコン基板１５´の上方から大気が容器２２の中に供給される。
【００１９】
シリコン基板１５´の半導体素子が形成される第１の主面を処理するため、その裏側の第２の主面をステージ２５に接するように設置する。ステージ２５の周辺部にはチャックピン２６があり、それによってステージ２５の上に設置されたシリコン基板１５´を固定する。ステージ２５を高速に回転することが可能な回転機構２７がステージ２５の下部に備えられており、回転機構２７によるステージ２５の高速回転によりシリコン基板１５´も回転し、そこで発生する遠心力でシリコン基板１５´に供給された薬液や純水が外方向へ流れ、シリコン基板１５´の全面が処理される。
【００２０】
次に、チャンバー部２１の上方に設置されている処理液供給部２３について説明する。処理液供給部２３は全体として上下左右前後に自在に移動可能であり、例えば、シリコン基板１５´へ薬液又は純水を注ぐ時は、シリコン基板１５´の上方に位置し、シリコン基板１５´を乾燥させるときはチャンバー部周辺の上方に移動する。このため、処理液供給パイプ３１の必要な箇所には、柔軟な動きが可能なフレキシブルチューブが用いられる。処理液供給パイプ３１の先端部にノズル３２が接続されており、そのノズル３２からシリコン基板１５´へ処理液が吐出される。ノズル３２はシリコン基板１５´の第１の主面と対向するように、また、シリコン基板１５´の中心部上に配置することが可能になっている。
【００２１】
処理液供給パイプ３１は純水供給パイプ２９及び薬液供給パイプ３０に分岐し、薬液供給パイプ３０は図示しない薬液供給タンクに接続する。純水供給パイプ２９は第１のバルブ３３により、また、薬液供給パイプ３０は第２のバルブ３４により、それぞれ純水、薬液の流入を制御されている。上述のバルブ制御により、純水又は薬液のいずれかが選択され、処理液供給パイプ３１へ流れ込む。
【００２２】
次に、大気をイオン化するＸ線発生部２４について説明する。容器２２の周辺の上方（図中左上）にＸ線発生部２４が備えられており、薬液処理及び純水処理後のシリコン基板１５´を高速回転で乾燥する際に、シリコン基板１５´に対して水平方向に向けてＸ線を発生する。これにより、大気の一部が電離し、正イオンと電子が生成する。シリコン基板１５´の上方の大気中に生成された正イオンは容器２２の排気により、容器２２の開口部２２ａを通り、下方の排気口２８ａの方向に向かって分散しながら一部はシリコン基板１５´の上に到達しシリコン基板１５´の表面に付着する。乾燥時の高速回転による大気との摩擦に起因する静電気で、表面が負に帯電しているシリコン基板１５´は正イオンによって電気的に中和され、大気中において正に帯電している微粒子がシリコン基板１５´の上に付着するのを防止する。
【００２３】
本実施の形態によれば、ウェット処理後の回転乾燥時にシリコン基板１５´に発生した静電気を、正イオンの供給により中和するウェット処理装置が得られる。これにより、シリコン基板１５´の表面に付着する微粒子は著しく減少し、シリコン基板１５´の上に作製される半導体素子の歩留りが向上する。
【００２４】
（半導体装置の製造方法の実施の形態）
図３は本発明による半導体装置の製造方法の実施の形態におけるイオン注入領域の形成工程を示す断面図である。また、図４は本実施の形態のウェット処理工程の処理フロー図である。本実施の形態では、上述したウェット処理装置の実施の形態である枚葉式ウェットエッチング装置を使用した例を示す。また、本実施の形態ではシリコン基板にＭＯＳＬＳＩを作製する際のイオン注入領域の形成工程の前処理に適用した例を述べる。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、シリコン基板１５´にシリコン酸化膜からなる素子分離領域４１を形成した後、ゲート構造として、熱酸化によるゲート酸化膜４２、多結晶シリコン膜からなるゲート電極４３、シリコン窒化膜からなるキャップ膜４４を積層化し、パターニングする。次に、後述するウェット処理を行った後、砒素イオン注入を行い、図３（ｂ）に示すようにソース及びドレイン領域４５、４６を形成する。ＭＯＳＬＳＩとして、図３（ａ）に示すようなゲート構造を形成した段階では、例えばキャップ膜４４は絶縁膜として電気的にフローティングの状態である。従って、回転乾燥の摩擦によって発生する静電気がそのままチャージアップしており、従来技術では正イオン化している微粒子が容易に付着する。
【００２６】
次に、図４に示した処理フローについて図１乃至図３を参照しながら説明する。図３（ａ）に示すゲート構造の形成工程が終了した後、図１において複数のシリコン基板１５をカセット１５ａに保持し、ロード及びアンロード部１６に設置する。次に、初めのシリコン基板１５が、搬送アーム部１７によってカセット１６から処理部１４へ搬送され、基板挿入部１４ａから処理部１４の中に挿入後、図２におけるチャンバー部２１の中のステージ２５に設置される（ステップ５０）。続いて、チャンバー部２１において、シリコン基板１５´はチャックピン２６によってステージ２５の上に固定される。続いて、数百回転／秒程度で回転機構２７が作動を始め、ステージ２５と共にシリコン基板１５´が回転を始める（ステップ５１）。
【００２７】
一方、薬液調整部１３において、過酸化水素水と硫酸が調合及び攪拌され、濃度が制御された混合液が薬液供給パイプ３０を通して処理液供給パイプ３１へ送られ、ノズル３２からシリコン基板１５´に対して吐出される。吐出された薬液は、シリコン基板１５´の回転による遠心力によってシリコン基板１５´全面に広がり、薬液処理が進行する（ステップ５２）。
【００２８】
次に、薬液処理終了後、第２のバルブ３４を閉じ、第１のバルブ３３を開き、純水が純水供給パイプ２９を通して処理液供給パイプ３１へ送られ、ノズル３２からシリコン基板１５´に対して吐出される。薬液処理と同様に、吐出された純水は、シリコン基板１５´の回転による遠心力によりシリコン基板１５´の全面に広がり、洗浄処理が行なわれる（ステップ５３）。
【００２９】
洗浄処理終了後、第１のバルブ３３を閉じ、処理液供給パイプ３１からのシリコン基板１５´への純水供給を停止する。続いて、薬液供給部２３をチャンバー部２１に対して上方に移動させ、更に、シリコン基板１５´に対して中心部にある位置からチャンバー部２１の周辺部への横方向の移動を行う（ステップ５４）。
【００３０】
次に、シリコン基板１５´を乾燥させるため、回転機構２７を数千回転／秒程度の高速回転に切換える。それと共にＸ線発生部２４から数ｋｖ、数ｍＡ程度の軟Ｘ線をシリコン基板１５´と平行な方向に向けて大気中に照射し、大気中に電離気体を生成し、排気口２８ａの方向への大気の流れと共に、シリコン基板１５´にイオンを供給する（ステップ５５）。
【００３１】
高速回転によりシリコン基板１５´の乾燥処理が終了するが、シリコン基板１５´に残存する電荷を除去するため、回転機構２７を例えば高速回転から数十回転／秒程度の低速回転に切換え、その後、停止する。Ｘ線によるイオン生成工程は回転機構２７を停止した後に終了する（ステップ５６）。なお、回転機構２７を低速回転に切換えずに停止し、その後Ｘ線によるイオン生成工程を終了しても良い。最後に、搬送アーム部１７を用い、チャンバー部１４からシリコン基板１５´を取出し、ロード及びアンロード部１６に設置してあるカセット１５ａに収める（ステップ５７）。
【００３２】
以上により１枚のシリコン基板１５の処理を終了し、次のシリコン基板１５の処理に移る。カセット１５ａに収めた複数のシリコン基板１５の処理を終了して本工程を完了し、上述した図３（ｂ）に示すソース及びドレイン領域４５、４６を形成する工程に進むことになる。
【００３３】
本実施の形態によれば、ウェット処理後の回転乾燥時に、正イオンを発生させ、シリコン基板１５´の表面の静電気を中和することによって、シリコン基板１５´の表面に付着する微粒子は著しく減少し、シリコン基板１５´の上に作製される半導体素子の歩留りが向上する。
【００３４】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、大気をイオン化する手段はＸ線に限らない。放電方式としてコロナ放電等を用いた装置であっても良い。イオン化する手段は容器２２の内部もしくはその近傍に取り付けることができる。ｆまた、溶液供給部は処理条件、溶液吐出方法等との関係で自在動ではなく固定して使用しても良い。また、ノズルは液が垂れる方式、噴射する方式等種々の方法から半導体基体の大きさ等も含めて選択することが可能である。また、スループットの向上を図るため、処理部は複数あっても良い。更に、薬液処理は所望の工程によって、薬液種、薬液濃度、薬液温度、処理時間等の条件が変わることは勿論である。また、ステージ回転条件も種々変更が可能である。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、ウェット処理後の回転乾燥時に、正イオンを発生させ、半導体基体上の静電気を中和することによって、半導体基体の表面に付着する微粒子を著しく減少させ、半導体基体上に作製される半導体装置の歩留りの向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるウェット処理装置の一実施の形態を模式的に示す平面図。
【図２】本発明による図１における処理部の内部の構造を模式的に示す断面図。
【図３】本発明による半導体装置の製造方法の一実施の形態を示す半導体装置の断面図。
【図４】本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態におけるウェット処理工程を示すフロー図。
【符号の説明】
１０  枚葉式ウェット処理装置
１１  本体
１２  搬送部
１３  薬液調整部
１４  処理部
１４ａ  基板挿入部
１５、１５´  シリコン基板
１５ａ  カセット
１６  ロード及びアンロード部
１７  搬送アーム部
２１  チャンバー部
２２  容器
２２ａ  開口部
２３  処理液供給部
２４  Ｘ線発生部
２５  ステージ
２６  チャックピン
２７  回転機構
２８  ドレインパイプ
２８ａ  排気口
２９  純水供給パイプ
３０  薬液供給パイプ
３１  処理液供給パイプ
３２  ノズル
３３  第１のバルブ
３４  第２のバルブ
４１  素子分離領域
４２  ゲート酸化膜
４３  ゲート電極
４４  キャップ膜
４５、４６  ソース及びドレイン領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004179276.tif 000006