(57)【要約】【課題】  本発明は、薬品及び超純水の使用量、排出量を低減するとともに、薬品蒸気の発生を抑えることが可能な全工程室温の洗浄方法を確立し、これにより半導体製造装置を高集積・高性能半導体デバイス生産に適した半導体製造システムを提供することを目的とする。  さらに、かかる半導体製造システムを設置することにより半導体製造の生産性を極めて高くし、工場のランニングコストを大幅に削減でき、且つ設計の自由度が大幅に向上したクリーンルームを提供することを目的とする。【解決手段】  半導体基板の室温洗浄装置並びに洗浄後の半導体基板を処理する処理装置を、略々プロセス順に配置し、基板搬送距離を略々最短にしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の室温洗浄装置並びに洗浄後の半導体基板を処理する処理装置を、隣接するように配置し、基板搬送距離を略々最短にしたことを特徴とする半導体製造システム。
【請求項２】
前記半導体基板の洗浄装置並びに洗浄後の半導体基板を処理する処理装置が、略々プロセス順に配置された請求項１に記載の半導体製造システム。
【請求項３】
フォトリソグラフィ装置及び室温洗浄装置を分散配置することにより、半導体基板の搬送距離を略々最短ならしめたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造システム。
【請求項４】
前記フォトリソグラフィ装置、前記室温洗浄装置及び前記処理装置の間をクリーンＮ2あるいはクリーンＮ2／Ｏ2雰囲気搬送装置で接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項５】
前記処理装置は、不純物導入装置、酸化・拡散装置、ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置、ＲＩＥ装置のいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項６】
前記室温洗浄装置は、オゾンを含有する純水により洗浄を行う第１工程、メガソニックの周波数の超音波振動を与えながら、ＨＦと、Ｈ2Ｏ2及び／又はＯ3と、界面活性剤とＨ2Ｏとを含有する洗浄液により洗浄を行う第２工程、純水及び／又はオゾンを含む純水により洗浄を行う第３工程、酸化膜を除去し基板表面を水素終端する第４工程、超純水を用いたパラレルダウンフローリンスの第５工程、を順に行うものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項７】
前記第１工程のオゾンの濃度は２ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の半導体製造システム。
【請求項８】
前記周波数は０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚであることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体製造システム。
【請求項９】
前記洗浄液中のＨＦ濃度は０．１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１０】
前記洗浄液中のＨ2Ｏ2濃度は０．１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１１】
前記第３工程の洗浄液中のＯ3濃度は０．１〜５ｐｐｍであることを特徴とする請求項第６〜１０のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１２】
前記第３工程は０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚの振動を与えながら洗浄することを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１３】
前記第２工程の洗浄に用いる洗浄用容器は、金属からなる容器の少なくとも洗浄液収納部の内面にフッ化ニッケル層が形成され、さらに該フッ化ニッケル層上にカーボン層が形成されており、該容器の外面に超音波振動子が取り付けられていることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１４】
前記カーボン層上にフロロカーボン層が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体製造システム。
【請求項１５】
前記第２工程の洗浄に用いる洗浄用容器は、金属からなる容器の少なくとも洗浄液の収納部の内面にフッ化ニッケル層が設けられその上にフロロカーボン層が形成されており、該容器の外面に超音波振動子が取り付けられていることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１６】
前記洗浄用容器の洗浄液面の上方に水平方向に気流を形成するための手段を設けたことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１７】
前記気流の相対湿度を７０％以上にすることを特徴とする請求項１６に記載の半導体製造システム。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の半導体製造システムを配設したクリーンルーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造システム及びクリーンルームに係り、より詳細には、半導体の製造を略々プロセス順に洗浄装置及び次工程の処理装置を配列した半導体製造システム並びに該システムを設けたクリーンルームに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板上に形成される半導体デバイス、集積回路はサブミクロンのレベルに高密度化・微細化している。高密度・微細化を達成するためには、基板の表面は超高清浄な状態に保たれていなければならない。すなわち、基板表面から、有機物、金属、各種パーティクル、自然酸化膜は完全に除去されていなければならない。さらに、基板表面は原子オーダの平坦度を有し、表面のダングリングボンドは水素により終端されていなければならない。そのため、基板表面の洗浄が行われる。
【０００３】
半導体の表面洗浄には、米国ＲＣＡ社のワーナー・カーン博士が１９７０年に提唱したいわゆるＲＣＡ洗浄法が、多少の改良を加えながらも、現在にいたるまで広く用いられてきた。これは、以下に示すように、硫酸、アンモニア、塩酸と過酸化水素を組み合わせて強酸・強アルカリの薬液を使用する洗浄方法である。
【０００４】
(1)９８％Ｈ2ＳＯ4／３０％Ｈ2Ｏ2（組成比４：１）
温度１２０〜１５０℃
(2)超純水洗浄             室温
(3)希ＨＦ洗浄             室温
(4)超純水洗浄             室温
(5)２８％ＮＨ4ＯＨ／３０％Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ（組成比１：１：５）
温度８０〜９０℃
(6)超純水洗浄             室温
(7)希ＨＦ洗浄             室温
(8)超純水洗浄             室温
(9)３６％ＨＣｌ／３０％Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ（組成比１：１：６）
温度８０〜９０℃
(10)超純水洗浄            室温
(11)希ＨＦ洗浄            室温
(12)超純水洗浄            室温
【０００５】
しかし、この洗浄法は工程数が多いため、生産性の向上を妨げる原因ともなっており、また工程全体で使用する薬品の量は膨大な量となる。さらに、薬品洗浄後のリンスに用いる超純水も莫大な量が必要となる。
【０００６】
さらには、薬品を高温で使用するため薬品蒸気が大量に発生する。従って、この蒸気がクリーンルーム内に侵入するのを防止するため洗浄装置を通じて多量のクリーンエアを排出する必要がある。そのためには、排気ダクトでの圧損を考慮し、大径ダクトを用いたり、またできる限り短くする必要がある。その結果、洗浄装置のクリーンルームでの設置場所は自由に定めることはできず、排ガス処理装置等との関係で制約を受けることになる。また、大量の排気エア中の薬品蒸気を除去するために、大型の排ガス処理装置（スクラバ）が必要となると共に、排出されるクリーンエアを補うために、大容量の新鮮空気取り込みのための空調設備が必要となっていた。
【０００７】
以上述べたように、従来の洗浄装置は、多数の薬品、超純水を大量に使用し、しかも大量の排気エア、排水を排出するため、また洗浄装置全体が大型化するため、クリーンルームの設備費及び維持費を押し上げ、しかもクリーンルーム内での設置場所は限られることになる。その結果、個々の半導体製造装置をプロセス上最適な位置関係に配置することはできず、洗浄後の次工程の処理装置までの搬送距離は大きくなり、搬送中の半導体基板のクリーンエアからの汚染等が高性能高集積デバイスを製造する上で問題となっている。１６Ｍビットあるいは６４ＭビットＤＲＡＭを月産３００万個程度生産するクリーンルーム工場のスペースは８０×２００ｍ2程度と極めて大型化し、トータルのプロセスステップ数５００工程程度のうち２０％程度が洗浄工程である。結果として、全工程を通しての半導体基板の搬送距離は１０ｋｍ近くに及ぶ。また、窒素トンネル。窒素ボックスを通して搬送するクローズドシステムによる場合は表面汚染の抑制はできるものの、搬送経路が長く複雑となり、そのための経費は莫大なものとなるため、実際上実現不可能であった。
【０００８】
さらに、現在の排気エア処理装置は、いわゆるスクラバーが広く用いられているが、薬品の種類によっては、微量ではあるが処理しきれず大気に放出されることがある。従って、スクラバーから放出されるガスがクリーンルーム内に取り込まれないように、通常、スクラバーはクリーンルームの新鮮空気取り入れ口に対して風下側に設置される。しかし、風向きによっては、新鮮空気取り入れ口の風上になる場合もあり、この時は、クリーンルーム内に薬品蒸気が取り込まれ、クリーンルーム内を汚染してしまうことになるため、排気エアは高い排気口を用意して流速を十分速くして空高く排出されているのである。また、前述したように、排気エアの効率を上げるために排気ダクトの経路を考慮すると、クリーンルーム内での洗浄装置の設置場所とスクラバーの設置場所の位置関係も制約を受けることになる。
【０００９】
さらに、最近、より高い集積度を達成すべく、化学増感型のレジストが検討され始めているが、このレジストは数１０ｐｐｂと極微量のアンモニアにも敏感に反応してレジスト形状の変化を生じるため、ＲＣＡ洗浄等アンモニアを用いる場合には、アンモニア蒸気とレジストが接触しないように、細心の注意を払わねばならず、洗浄装置とフォトリソグラフィ装置とを完全に分断して配置する必要が生ずる。
【００１０】
以上述べたように、従来の洗浄装置は大量の超純水、薬液を必要とし、しかも多量の薬液蒸気含む排気エアや排水・廃液を排出するため、クリーンルーム内での設置場所は限られたものとなる。さらに、洗浄装置で使用する薬品が他工程に及ぼす影響並びに排気エア処理装置との関係で、その設置場所はさらに制約を受ける。その結果、製造プロセスに最適な位置関係、すなわち製造プロセスの順に従うように個々の製造処理装置を配置することはできず、結果として半導体基板の搬送距離が極端に長くなって半導体デバイス生産の高い生産性、高い歩留まりが妨げられるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上の状況に鑑み、本発明は、薬品及び超純水の使用量、排出量を低減するとともに、薬品蒸気の発生を抑えることが可能な全工程室温の洗浄方法を確立し、これにより半導体製造装置を略々プロセス順に配置することにより高集積・高性能半導体デバイス生産に適した半導体基板の全工程を通しての搬送距離が最短となる（ウエハフローパスミニマム）半導体製造システムを提供することを目的とする。
【００１２】
さらに、かかる半導体製造システムを設置することにより半導体製造の生産性を極めて高くし、工場のランニングコストを大幅に削減でき、且つ設計の自由度が大幅に向上したクリーンルームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の半導体製造システムは、半導体基板の室温洗浄装置並びに洗浄後の半導体基板を処理する半導体製造装置を、隣接するように配置し、基板搬送距離を最短にしたことを特徴とする。また、前記半導体基板の室温洗浄装置並びに洗浄後の半導体基板を処理する半導体製造装置は、略々プロセス順に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
さらに、フォトリソグラフィ装置及び室温洗浄装置を分散配置することにより、半導体基板の搬送距離を略々最短ならしめたことを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、前記フォトリソグラフィ装置、前記室温洗浄装置及び前記処理装置の間をクリーンＮ2あるいはクリーンＮ2／Ｏ2雰囲気搬送装置で接続したことを特徴とする。
【００１６】
前記半導体製造装置は、不純物導入装置、酸化・拡散装置、ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置、リアクティブイオンエッチング装置（ＲＩＥ）のいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
前記室温洗浄装置は、オゾンを含有する純水により洗浄を行う第１工程、メガソニックの周波数の超音波振動を与えながら、ＨＦと、Ｈ2Ｏ2及び／又はＯ3と、界面活性剤とＨ2Ｏとを含有する洗浄液により洗浄を行う第２工程、純水及び／又はオゾンを含む純水により洗浄を行う第３工程、酸化膜を除去し半導体表面を水素終端する第４工程、及び超純水を用いたパラレルダウンフローリンスの第５工程を順に行うものであることを特徴とする。
【００１８】
前記第１工程のオゾンの濃度は２ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下、前記第２工程の洗浄液中のＨＦ濃度は０．１〜１０ｗｔ％、Ｈ2Ｏ2濃度は０．１〜１０ｗｔ％、界面活性剤濃度は３０ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ、及びメガソニックの周波数は０．５〜３ＭＨｚとするのが好ましい。
【００１９】
また、前記第３工程は０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚの超音波振動を与えながら洗浄するのが好ましく、前記第４工程では、希ＨＦ溶液による洗浄を行い、前記第５工程では超純水によるパラレルダウンフローリンス洗浄からなることを特徴とする。第５工程において０．５〜５ＭＨｚのメガソニックを印加するとリンス効果が増し、超純水使用量はさらに減少する。
【００２０】
さらに、前記第２工程の洗浄に用いる洗浄用容器は、金属からなる容器の少なくとも洗浄液収納部の内面にフッ化ニッケル層さらにその上にフロロカーボン層が形成されており、該容器の外面に超音波振動子が取り付けられたものを用いることが重要である。従来、フッ酸溶液はテフロン（登録商標）、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で取り扱われてきたが、フッ素樹脂ではメガソニックが減衰する。フッ酸過水に対して完全な耐腐食性を有する金属容器が必須なのである。前記フッ化ニッケル層とフロロカーボン層の間にカーボン層を挿入すればさらに耐腐食性は万全となる。
【００２１】
さらに、前記洗浄用容器の洗浄液面の上方に水平方向に気流を形成するための手段を設けるのが好ましく、前記気流の相対湿度を７０％以上にするのがより好ましい。洗浄液からの水分の蒸発をもおさえて洗浄液の薬液組成を長時間に亘って一定に保つことができる。
本発明のクリーンルームは、上記半導体製造システムを配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の半導体製造プロセスにより、薬品、超純水の使用量を従来に比べ１／２０程度以下に大幅に削減できるため、しかも工程数を大きく削減できるため、半導体製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００２３】
また、薬品蒸気の発生量が大幅に抑制できた結果、洗浄装置をクリーンルーム内のどこにでも設置することが可能となるため、各プロセス装置を略々プロセス順に配置することが可能となり、全生産工程を通しての基板の搬送距離を従来の１／１０以下で殆ど最短にすることが可能であり、より高性能並びに高集積な半導体デバイスの生産性を倍増することが可能となる。また、クリーンルームの設計の自由度が大幅に増加することになる。
【００２４】
さらには、スクラバー等の排ガス処理装置の負担が軽減されるとともに、排ガス処理装置を含めたクリーンルームの設計の自由度が増加する。
また、洗浄装置からの排ガスを大幅に減少できることから、空調設備のランニングコストのみならず設備のコストを大幅に低減することができる。
【００２５】
洗浄装置とともに、一カ所に集中的に設置されるものにフォトリソグラフィ装置のステッパがある。ステッパはシリコン基板上に超微細なパターンを描画する半導体集積回路製造のまさに心臓部に位置する装置である。８インチウエハ月産２０、０００枚の工場ではステッパは通常５０台以上設置される。ステッパがクリーンルーム工場内で一カ所に集中して設置される主たる理由は、ｉ）最高級のクリーン度が要求される。現状では、０．１μｍ以上のダストでクリーン度１である。ii)ぎりぎりの微細化寸法（ｉ線ステッパでは、０．３〜０．４μｍデザインルール）描画では、各ステッパに個性があり、それぞれのステッパが少しずつ描画特性が異なるため同一のレチクルの描画は同一ステッパで行う必要がある。iii)微細パターン描画には微振動の少ないことが必須のため、建物の重心に近い場所が選ばれる。等々である。
【００２６】
しかし、新たな技術の進歩によりこの３つの課題は克服された。ファンフィルタ方式とＰＴＦＥメンブレンＵＬＰＡによりスーパークリーン環境（０．０１μｍ粒径以上のダストがゼロの空間が実現されている）が可能である。また、ステッパ用光学レンズ系の評価装置の開発により、ほとんどまったく同一の描画特性を持つステッパが開発され、全てのレチクルに互換性を持つことが可能となった。磁気浮上方式のアクティブダンパの開発により、建物に由来する微振動波ほとんど完全に除去されるようになっている。こうしたことから、ステッパ、フォトリソグラフィ装置のクリーンルーム工場内で分散配置が可能である。
【００２７】
フォトリソグラフィ装置と室温洗浄装置を分散配置することにより、半導体基板搬送距離を略々最短にすることが今や可能となったのである。
その結果、コストパフォーマンスに優れたクリーンルームを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施の形態を図１を参照して説明する。
図１において、１０１は半導体基板に所定のパターンを形成するためフォトリソグラフィ装置であって、例えば、半導体基板にレジスト塗布、露光、現像を行い所定のレジストパターンを半導体基板上に形成する装置である。
【００２９】
１０２は、次工程の処理前に半導体基板表面を洗浄するための装置である。本発明において、まずオゾンを含有する超純水による洗浄を行う第１工程と、ＨＦ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ／界面活性剤溶液を用い５００ｋＨｚ以上５ＭＨｚ以下の周波数の超音波振動を与えながらの洗浄する第２工程と、超純水による洗浄（リンス）を行い界面活性剤を含む薬液を基板表面から除去する第３工程と、第３工程で形成される酸化膜を除去し、基板表面を水素終端する希フッ酸処理を行う第４工程と、超純水によるリンス工程、より望ましくはパラレルダウンフローリンス工程からなる室温洗浄装置である。これらの洗浄はいずれの工程も室温で行われるため薬液蒸気の発生は殆どない。また、従来のＲＣＡ洗浄に比べて、工程数は大きく削減され、薬品・超純水の使用量も１／２０以下と極くわずかですませることができる。
【００３０】
１０３は、次工程の処理装置であって、例えば不純物導入装置、拡散装置、酸化膜形成炉、ＣＶＤ装置、スパッタ装置等の不純物拡散や成膜等を行う処理装置である。図１の例では、フォトリソグラフィ装置１０１と洗浄装置１０２との間、洗浄装置１０２と次工程の処理装置１０３との間で半導体基板は自動搬送され、洗浄装置と次工程の処理装置との間では窒素雰囲気中の搬送を用いれば、クリーンエアからの水分、ハイドロカーボン、シロキサン、自然酸化膜等の表面汚染を抑制できる。クリーンルームエアに半導体基板表面を曝すと、１秒以内に略々３×１０16分子／ｃｍ2の水分が吸着し、１時間以内で略々１×１０15／ｃｍ2が吸着し、数時間以内で一原子層自然酸化膜が成長する。
【００３１】
図１が示すように、フォトリソグラフィ、洗浄、酸化、拡散、イオン注入等の不純物導入、成膜等の各装置がプロセス順に配置されているため、基板の搬送距離は短く、又搬送装置を小型化、簡略化することができる。また、以上のようにクローズドシステムとしない場合でも、洗浄後次工程の処理装置への搬送が速やかに行え、クリーンルームの大気に接触する時間は短縮されるため、半導体基板表面の汚染を大幅に低減することができる。このような半導体製造システムは、薬品蒸気発生を殆ど無くした本発明の洗浄方法によって初めて達成できるものである。
【実施例】
【００３２】
次に、図２の半導体製造システムを用いて、ＭＯＳＦＥＴの製造プロセスを説明する。
まず、ウエハを洗浄装置２０２に設置し、上記５工程の洗浄方法に従いウエハを洗浄した後、Ｎ2トンネル、Ｎ2ボックス等の搬送路中を通して酸化炉２０３に搬入し、パッド酸化膜１０〜２０ｎｍを形成する。さらに、クリーンＮ2トンネル、クリーンＮ2ボックス等の搬送路を介してチッ化膜形成炉２０４に挿入され０．１〜０．２μｍ厚のＳｉ3Ｎ4膜を形成する。
【００３３】
次に、フォトリソグラフィ装置２０１に設置し、レジスト塗布・乾燥、露光、現像して、アクティブエリア用のレジストパターンを形成した後、リアクティブイオンエッチング装置２０５を用いて窒化膜のエッチングを行う。その後、レジストを剥離し（２０６）、洗浄した後（２０２'）、チャネルストップ用イオン注入（２０７）及び素子間分離酸化を酸化炉２０３'で行う。イオン注入時に金属汚染を伴わないイオン注入装置の場合は、引き続いて酸化工程に移れるが、金属汚染を伴う通常のイオン注入では洗浄工程が必要である。チャネルストップ用不純物原子の拡散は素子分離用酸化時に行われる。
【００３４】
次に、半導体基板は窒化膜エッチング用ＲＩＥ装置２０５'を経て、パッド酸化膜除去洗浄工程にまわる。この洗浄工程は、超ＬＳＩの信頼性のキーとなるゲート酸化膜形成前の洗浄となるが、汚染物除去、原子オーダ平坦性及び水素終端を完全に行う必要がある。洗浄からゲート酸化炉への搬送がクリーンＮ2雰囲気で行われる場合には、ベアＳｉ表面の水素終端処理が望ましいが、搬送が現状の生産方式のように大気中で行われる場合には、洗浄工程の最後に数ｐｐｍ程度のオゾン添加超純水処理などによる１ｎｍ程度の酸化膜を形成することが望ましい。こうした薄い保護用酸化膜形成は洗浄装置２０２''の中に簡単に組み込める。水素終端された表面の場合には、そのままＡｒ，Ｎ2の中で６００℃以上に温度を上げると表面マイクロラフネスが増加するため、３００℃程度の温度でＯ2雰囲気下２０分程度のプレ酸化が必要である。この処理により一原子層のＳｉＯ2膜が形成される。この状態であれば、Ａｒ，Ｎ2中で酸化温度まで昇温しても表面の平坦度は維持される。
【００３５】
ゲート酸化炉２０３''は、ロードロック機能を持った装置で基板表面からのクリーンエアからの汚染を抑え、ＡｒあるいはＮ2雰囲気中で半導体基板を７５０℃〜９００℃程度の所定の温度に上昇させた後、酸化性雰囲気に替えて酸化する。こうすることにより、たとえ５０〜２００枚のバッチ処理でも、すべての基板表面にまったく同じ厚さの酸化膜（ゆらぎ０．１ｎｍ以下）を形成できる。酸化終了後は、ＡｒあるいはＮ2雰囲気に替えて所定のアニール時間後ローディングチャンバに基板を引き出す。Ｈ2／Ｏ2，Ｈ2／Ｈ2Ｏ，Ｈ2Ｏ／Ｏ2雰囲気酸化の場合はアニール時のＡｒ，Ｎ2中に１％弱のＯ2を含ませると酸化膜中のＨ2，Ｈがよく除去されて膜質は向上する。
【００３６】
酸化膜形成後は連続してドープド・ポリシリコンをＣＶＤ装置あるいはプラズマＣＶＤ装置（２周波励起型装置）、バイアススパッタ装置（２周波励起型装置）２０８で所定の厚さに成膜する。ゲート電極の抵抗を下げる必要のある時は、引き続いてＡｌ，Ｗ，Ｔａ，Ｔｉ等の金属をＣＶＤ、あるいはバイアススパッタ装置２０９で成膜する。次いで、フォトリソグラフィ工程でゲート電極配線部にレジストを形成し（２０１'）、次のＲＩＥ装置２０５''により、ゲート電極配線部を残して金属薄膜、ドープト・ポリシリコンをエッチングし、レジストを剥離し、洗浄後（２０２'''）、ソース・ドレイン領域のイオン注入を行い（２０７'）、再び洗浄して（２０２''''）、Ｎ2雰囲気中で熱処理（２１０）を行って、イオン注入領域を活性化する。
【００３７】
引き続いてＳｉＯ2膜をＣＶＤ装置あるいはバイアススパッタ装置（２周波励起）２１１で成膜後、ソース・ドレイン領域上にＳｉＯ2膜の穴開け（２０１''）をＲＩＥ装置２０５'''で行う。レジストを剥離し（２０６''）、洗浄工程（２０２'''''）を経てＴｉＮ（２０９’）、Ａｌ合金（２０９''）成膜を連続して行い、ソース・ドレイン金属配線のパターニングを行うフォトリソグラフィ工程（２０１'''）に入る。この後は、層間絶縁膜（ＢＰＳＧ膜等）形成とＡｌ合金配線成膜とそのパターニングの繰り返しとなる。
【００３８】
いずれにしても、洗浄装置を含めても略々プロセス工程順に装置が配置されるため、半導体基板の搬送距離は従来の１／１０以下に短縮され、生産性は倍増する。
【００３９】
以上の製造工程では、ウエハ洗浄後、Ｎ2トンネル、Ｎ2ボックスを用いれば、不純物拡散、酸化膜形成、Ａｌ電極成膜等の処理を行うまでの間、ウエハ表面は常に清浄な状態に保たれることになる。
【００４０】
また、以上の製造システムは、洗浄工程で薬品蒸気をほとんどまったく発生しないため、クリーンルームの空気の排出量を大幅に削減でき、これに伴い空調設備、排ガス処理装置の負担も大きく軽減される。薬品や超純水の使用量が１／２０以下になることも含めると、例えば８インチ基板月産２００００枚の工場のランニングコストは７０億円以上軽減される。また、室温洗浄装置はクリーンルームのどこにでも設置できるためクリーンルームの有効利用を図ることができる。
【００４１】
以下に本発明の洗浄及び洗浄装置についてより詳細に説明する。なお、本発明の洗浄装置は、基本的には、以下の５工程の洗浄を行うものである。
【００４２】
（第１工程）
第１工程は、オゾンを含有する超純水により半導体基板を洗浄する工程である。この第１工程において、金属及び有機物の大部分が除去される。そしてこの第１工程を行うことにより全洗浄工程後における表面粗度や洗浄のバラツキを小さくすることができる。この第１工程は、５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚのメガソニックを加えるとさらに有効である。
【００４３】
第１工程後は超純水洗浄を行うことなく、第２工程に入ることができる。第１工程後基板表面に残存するのはオゾン含有超純水であり、それが残存したまま第２工程に入っても悪影響を与えるものではないからである。
【００４４】
なお、第１工程では、オゾンを含有する超純水による洗浄を行うが、オゾン濃度としては２ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下が好ましい。２ｐｐｍを境としてそれ以上の濃度では洗浄後の残留金属、有機物が極めて少なく、１０ｐｐｍ程度以下であれば表面荒れが生じない。また、超純水としては、比抵抗１８．２ＭΩ以上、金属濃度１ｐｐｔ以下、他の不純物１ｐｐｂ以下のものが好ましい。
【００４５】
（第２工程）
第２工程は（ＨＦ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ／界面活性剤）溶液を用い、５００ｋＨ〜５ＭＨｚの周波数の振動を与えながら基板を洗浄する工程であり、この洗浄により、パーティクル、金属、有機物を除去でき、また表面荒れも生じないとすることができる。ここで、Ｈ2Ｏ2に替え、Ｏ3あるいはＨ2Ｏ2と共にＯ3を使用することができる。
【００４６】
第２工程において用いる洗浄液中のＨＦの濃度は、０．１〜１０ｗｔ％が好ましい。０．１ｗｔ％以上とした場合には酸化物のエッチングレートが速くなる。Ｈ2Ｏ2の濃度は、０．１〜１０ｗｔ％が好ましい。０．１ｗｔ％以上の場合、Ｓｉ表面の酸化が進み金属の除去をより効率的に行うことができる。一方、１０ｗｔ％を超えても酸化速度は殆ど変わらず、薬品使用量が増えるだけで経済的に損である。
【００４７】
界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、非イオン系のいずれでも利用可能である。希フッ酸過水溶液中ですべての材料のゼータ電位を同極性にして互いに電気的に反発させる機能、即ちごみと基板表面が電気的に反発する機能を持ち、液の濡れ性を向上させるものであればよい。さらに、ハイドロカーボン系、フロロカーボン系等なんでもよい。濃度は３０ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ程度である。
【００４８】
第２工程において与える超音波振動の周波数は５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚである。この範囲においては特に洗浄効果が顕著となる。水溶液中の５００ｋＨｚ、５ＭＨｚの超音波の波長は１．６ｍｍ及び０．１６ｍｍであり、基板間隔４ｍｍの中に十分にメガソニックは入り込む。
【００４９】
第２工程での洗浄には、例えば図３（ａ）に示す構造のものが用いられる。図３において、３０１は容器、３０２は超音波振動子、３０３は洗浄液である。
【００５０】
容器３０１は金属製で、内表面にフッ化ニッケル層更にその上にフロロカーボン層が形成されたものである。また、超音波振動子は容器の底部又は／及び側面部に取り付けられ、その取り付け部の容器の板厚は、使用する超音波の周波数に対する共振板厚とされる。なお、容器は、後述するパラレルダウンフロー構造としても良い。また、図３（ｂ）のように、容器３０１には超純水３０５を満たし、その内部に薬液の入った容器３０４を設けて、その中に半導体基板が入るようにしてもよい。容器３０４の底部厚さはメガソニックの共振板厚、即ちメガソニックの半波長の整数倍に設定する。容器３０１と３０４の間の超純水の厚さも共振厚にする。
【００５１】
容器の構成材は以下の通りとすれば第２工程で用いる洗浄液に対する耐食性に優れ、且つ高い振動伝播特性が得られる。なお、詳細は前述した特願平６−２８８８０５号に記載された通りである。
【００５２】
容器の構成材である金属の表面にニッケル−リンのメッキ層を形成し、次いで該ニッケル−リン層をフッ素でフッ素化を行い、更に不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気下で熱処理を行ってフッ化ニッケル層を形成する。フッ化ニッケル層上に３０〜１００μｍ程度のフロロカーボン層を塗布する。純Ｎｉ表面を電解研磨で平坦化した後、Ｆ2ガスと直接反応させて４００〜５００℃の温度で４０〜１００ｎｍのＮｉＦ2を作ることもできる。
【００５３】
なお、金属としてはステンレス、ニッケル、アルミニウムあるいはこれ等と他の金属との合金であり、これらの表面上にニッケル−リンめっきを施したものも用いられる。
【００５４】
フッ化ニッケル層の厚みは５０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、１００〜２００ｎｍがより好ましい。Ａｌ合金表面に３０〜１００μｍ程度の硬質アルマイト膜を形成し、フロロカーボン膜を形成した容器も有効である。
【００５５】
なお、例えば図４に示すように、上記ＨＦ溶液４０３の液面に水平に流れる気流４０９によりエアーカーテンを形成し、この気流一部を排気し、残りををフィルタ４０５、加湿器４０６を介してポンプ４０４により循環させる。水分の蒸発による薬液組成の変化を防止するため、気流の相対湿度を７０％以上、望ましくは８０％以上とするのが好ましい。室温工程で薬品蒸気の発生は殆どまったくなく、上部の湿度を７０％以上、望ましくは８０％以上にすることにより水分の蒸発も抑制できる。即ち、薬液の組成を極めて正確に維持することができ、完全に再現性を有する洗浄が行える。半導体基板に付着することにより、薬液は減少するが（８インチウエハ１枚当たり平均０．８ｇ）、全く同一組成の薬液をもとの液面にまで補充すればよい。
【００５６】
（第３工程）
第２工程では界面活性剤を含有する洗浄液を用いているため、８インチウエハで平均０．８ｇの薬液が付着する。第３工程では超純水によるシャワー洗浄を行い付着した薬液を基板表面から除去する。除去された薬液はフッ素回収装置に導かれる。
【００５７】
なお、超純水によっては界面活性剤が除去しきれない場合には、１ｐｐｍ程度のオゾン含有超純水による洗浄工程（さらには超音波を印加することにより）を適宜行えば界面活性剤の完全除去が可能である。使用する薬品種は第１工程の薬品と同じであるため薬品の種類が増えることはない。オゾン添加はウェットステーションあるいはその付近で行われる。
【００５８】
（第４工程）
第３工程ではＯ3を含有する洗浄液を用いているため洗浄後、シリコン表面に酸化膜が形成される。第４工程ではその酸化膜の除去を行い、シリコン表面を水素で終端する。例えば、０．１〜０．５％程度の希ＨＦ溶液による洗浄である。
【００５９】
（第５工程）
次に、希フッ酸を基板表面から除去するパラレルダウンフロータイプのリンスを行う。パラレルダウンフローリンスシステムの一例を図５に示す。このシステムを用いることにより、超純水の使用量は現状のオーバーフローリンスと比べて１／２以下になる。メガソニックを印加するとさらにリンスに用する超純水量は１／３〜１／４に減少する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の半導体製造システムの一例を示す概念図である。
【図２】本発明の半導体製造システムの他の例を示す概念図である。
【図３】洗浄装置の第２工程に用いる装置の一例を示す概念図である。
【図４】水平カーテンを説明する概念図である。
【図５】パラレルダウンフローリンスシステムの一例をしめす概念図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１  フォトリソグラフィ装置、
１０２  洗浄装置、
１０３  半導体処理装置、
１０４  Ｎ2クリーントンネル、
２０１，２０１'  フォトリソグラフィ装置、
２０２，２０２'  洗浄装置
２０３，２０３'  酸化炉、
２０４  チッ化膜形成炉、
２０５，２０５'  リアクティブイオンエッチング装置、
２０６，２０６'  レジスト剥離装置、
２０７，２０７'  イオン注入装置、
２０８  ポリシリコン成膜装置、
２０９，２０９'  金属膜成膜装置、
２１０  熱処理装置、
３０１、３０４  容器、
３０２  超音波振動子、
３０３  洗浄液、
３０５  超純水、
４０１  容器、
４０２  超音波振動子、
４０３  洗浄液、
４０４  ポンプ、
４０５  フィルタ、
４０６  加湿器、
４０７  気流噴出口、
４０８  気流吸引口、
４０９  気流。
【図１】
2005136437.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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