(57)【要約】【課題】ＳＦＭ処理において、ウェハ上のディフェクトの発生を抑え、半導体装置の歩留りを向上させることが可能な半導体製造方法及び半導体製造装置を提供する。【解決手段】硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液１を用いて、ウェハに生成された被除去物を選択的に除去する工程と、希薄ＨＦ溶液２又は高濃度Ｈ２ＳＯ４液を用いて、ウェハに残留する混合液１を置換する工程と、ウェハに残留する希薄ＨＦ溶液２又は高濃度Ｈ２ＳＯ４液を除去する工程を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液を用いて、ウェハに生成された被除去物を選択的に除去する工程と、
希薄ＨＦ溶液を用いて、前記ウェハに残留する前記混合液を置換する工程と、
前記ウェハに残留する前記希薄ＨＦ溶液を除去する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項２】
前記希薄ＨＦ溶液の濃度は、０．０１〜０．１ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。
【請求項３】
硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液を用いて、ウェハに生成された被除去物を選択的に除去する工程と、
前記混合液よりＨ２Ｏ濃度が低い硫酸液を用いて、前記ウェハに残留する前記混合液を置換する工程と、
前記ウェハに残留する前記硫酸液を除去する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項４】
硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液が導入され、前記混合液中にウェハを投入してこのウェハに生成された被除去物を選択的に除去するための第１の処理槽と、
希薄ＨＦ溶液が導入され、前記希薄ＨＦ溶液中に前記ウェハを投入してこのウェハに残留する前記混合液を置換するための第２の処理槽と、
リンス液が導入され、前記リンス液中に前記ウェハを投入してこのウェハに残留する前記希薄ＨＦ溶液を除去するための第３の処理槽を備えることを特徴する半導体製造装置。
【請求項５】
硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液が導入され、前記混合液中にウェハを投入してこのウェハに生成された被除去物を選択的に除去するための第１の処理槽と、
前記混合液よりＨ２Ｏ濃度が低い硫酸液が導入され、前記硫酸液中に前記ウェハを投入してこのウェハに残留する前記混合液を置換するための第２の処理槽と、
リンス液が導入され、リンス液中にウェハを投入してこのウェハに残留する前記硫酸液を除去するための第３の処理槽を備えることを特徴する半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハの洗浄処理など、薬液処理を行う半導体製造方法及び半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造工程において、例えばハードマスクとして用いられるＢＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）の剥離に、硫酸／ＨＦ混合液ウエット処理（以下ＳＦＭ処理）が用いられている。このＳＦＭ処理は、Ｈ２Ｏの希薄な硫酸（Ｈ２ＳＯ４）の中にてＨＦの解離を制御することにより、大口径ウェハにおいても安定して熱酸化膜との高い選択比を実現できるプロセスである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このＳＦＭ処理のように、硫酸系溶液による薬液処理においては、硫酸の高い粘性によりウェハ上に硫酸系溶液が残留するため、薬液処理後に、純水リンス処理によるオーバーフロー工程により、硫酸系溶液を除去している。
【０００４】
しかしながら、ＳＦＭ処理後のウェハ上に、残渣によるディフェクトが生じ、半導体装置の歩留りが低下するという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２４６３７８号公報（［請求項１］、［０１０９］など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＳＦＭ処理において、ウェハ上のディフェクトの発生を抑え、半導体装置の歩留りを向上させることが可能な半導体製造方法及び半導体製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液を用いて、ウェハに生成された被除去物を選択的に除去する工程と、希薄ＨＦ溶液を用いて、ウェハに残留する混合液を置換する工程と、ウェハに残留する希薄ＨＦ溶液を除去する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法が提供される。
【０００７】
また、本発明の一態様によれば、硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液を用いて、ウェハに生成された被除去物を選択的に除去する工程と、混合液よりＨ２Ｏ濃度が低い硫酸液を用いて、ウェハに残留する混合液を置換する工程と、ウェハに残留する硫酸液を除去する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の一態様によれば、硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液が導入され、混合液中にウェハを投入してこのウェハに生成された被除去物を選択的に除去するための第１の処理槽と、希薄ＨＦ溶液が導入され、希薄ＨＦ溶液中にウェハを投入してこのウェハに残留する前記混合液を置換するための第２の処理槽と、リンス液が導入され、リンス液中にウェハを投入してこのウェハに残留する希薄ＨＦ溶液を除去するための第３の処理槽を備えることを特徴する半導体製造装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の一態様によれば、硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液が導入され、混合液中にウェハを投入してこのウェハに生成された被除去物を選択的に除去するための第１の処理槽と、混合液よりＨ２Ｏ濃度が低い硫酸液が導入され、硫酸液中にウェハを投入してこのウェハに残留する混合液を置換するための第２の処理槽と、リンス液が導入され、リンス液中にウェハを投入してこのウェハに残留する硫酸液を除去するための第３の処理槽を備えることを特徴する半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施態様によれば、ＳＦＭ処理において、ウェハ上のディフェクトの発生を抑え、半導体装置の歩留りを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１２】
（実施形態１）
図１に本実施形態の半導体製造装置の構成を示す。図に示すように、硫酸、ＨＦ、Ｈ２Ｏの混合液（以下ＳＦＭ混合液と記す）１が導入される第１の処理槽１１と、希薄ＨＦ溶液２が導入される第２の処理槽１２と、後処理薬液３が導入される第３の処理槽１３の３つのウエット処理槽から構成されている。
【００１３】
このような処理槽を有する半導体製造装置を用いて、以下のように一連のウエット処理が行なわれる。先ず、予め例えば硫酸：９６ｗｔ％、ＨＦ：１ｗｔ％、Ｈ２Ｏ：３ｗｔ％からなるＳＦＭ混合液１を調整し、第１の処理槽１１に供給する。そして、混合液１が供給された第１の処理槽１１に、例えばＢＳＧハードマスクが形成された１ロットのウェハＷをホルダＨに保持して搬入し、混合液１中に浸漬してＳＦＭ処理を行う。
【００１４】
このＳＦＭ処理は循環処理であり、ＳＦＭ混合液１はフィルタ（図示せず）を通って循環供給されている。その間、エッチングに必要なＨＦ／Ｈ２Ｏ濃度は安定制御されているため、除去されたＢＳＧに起因するＳｉＯ２濃度が飽和濃度に達するまで相当数の処理が可能であり、ＳＦＭ混合液１は、ある設定された液交換状態になるまで繰り返し用いられる。従って、ＢＳＧなどの酸化膜の残渣は、ＳＦＭ混合液１中に蓄積されることになる。
【００１５】
このようなＳＦＭ処理により、ウェハＷに生成されたＢＳＧハードマスクを選択的に除去した後、第１の処理槽１１よりウェハＷが搬出される。搬出時、ウェハＷがＳＦＭ混合液１から引き上げられるが、このとき、ＳＦＭ混合液が液切れとなり、ウェハＷ上に残留する。尚、ウェハＷ上の凹凸形状（アスペクト比など）により、内部に浸透した残留液量は変動する。
【００１６】
このとき、残留したＳＦＭ混合液には、上述のように酸化膜の残渣が多く含まれており、これを従来のように純水リンス処理すると、多量にＨ２Ｏの存在する水洗環境に曝されることにより、急激な相変化を生じ、残渣の結晶化（析出）が急速に進むことが、発明者らにより明らかになった。析出により発生したディフェクトは、ウェハ上の吸着度合い影響されるものの、ＭＨｚ（超音波）処理のような被接触物理洗浄では、完全に除去することは困難であり、半導体装置の歩留り低下を引き起こしてしまう。
【００１７】
そこで、析出反応を抑えるために、希薄ＨＦ溶液による置換処理（以下ＨＦリンス処理と記す）を行う。予め０．１ｗｔ％濃度のＨＦ溶液２を調整し、第２の処理槽１２に供給する。そして、ＨＦ溶液２が供給された第２の処理槽１２に、ＳＦＭ処理された１ロットのウェハＷを搬入し、希薄ＨＦ溶液２中に浸漬してＨＦリンス処理を行う。
【００１８】
このＨＦリンス処理は、図２に示すように、ウェハＷに残留するＳＦＭ混合液１’をＨＦ溶液と置換するものであるが、アスペクト比の高い凹凸形状の内部まで浸透したＳＦＭ混合液を、十分に希薄ＨＦ溶液と置換する必要がある。図３に、ＨＦリンス処理時間と析出ディフェクト数との関係を示す。図に示すように、処理時間が増大するに伴い、置換が進行するため、析出ディフェクト数は減少し、１８０秒で０となる。一方、長すぎると、ＨＦにより熱酸化膜がエッチングされ、後退してしまうため、熱酸化膜の後退量を５Ａ以下に制御する必要がある。従って、処理時間を６０〜６００秒とすることが好ましい。より好ましくは、１８０〜５７０秒である。このようなＨＦリンス処理により、ウェハＷに残留するＳＦＭ混合液１’をＨＦ溶液と十分置換した後、純水によるリンス処理を行い、第２の処理槽１２よりウェハＷが搬出される。
【００１９】
ＨＦリンス後には、ディフェクト除去のための、アルカリ過水処理などの後処理を行う。予め調製されたＳＣ１(アンモニア過水)などの後処理薬液３を第３の処理槽に供給する。そして、後処理薬液３が供給された第３の処理槽１３に、ＨＦリンス処理された１ロットのウェハＷを搬入し、後処理薬液３中に浸漬、オーバーフローすることにより、後処理を行う。先のＨＦリンス処理により、ＳＦＭ混合液は十分置換されており、ウェハ上の残渣濃度は低減されているため、ＨＦリンス後の純水リンス、およびアルカリ過水後の純水リンス時に多量にＨ２Ｏの存在する水洗環境に曝されても、析出反応は生じず、析出ディフェクトの発生を抑えることができる。従って、素子形成工程、分離工程を経て形成される半導体装置の歩留りを向上させることが可能となる。
【００２０】
本実施形態において、希薄ＨＦ溶液を０．１ｗｔ％濃度としたが、熱酸化膜のエッチングを抑えるためには０．１ｗｔ％以下であることが好ましい。一方、あまり濃度が低いと、析出反応側に平衡がシフトするため、０．０１ｗｔ％以上とすることが好ましい。
【００２１】
（実施形態２）
図４に本実施形態の半導体製造装置の構成を示す。図に示すように、ＳＦＭ混合液１が導入される第１の処理槽２１と、ＳＦＭ混合液より硫酸濃度が高い高濃度Ｈ２ＳＯ４液４が導入される第２の処理槽２２と、純水５が導入される第３の処理槽２３と、後処理薬液３が導入される第４の処理槽２４の４つのウエット処理槽から構成されている。
【００２２】
このような処理槽を有する半導体製造装置を用いて、以下のように一連のウエット処理が行なわれる。先ず、実施形態１と同様に、硫酸：９６ｗｔ％、ＨＦ：１ｗｔ％、Ｈ２Ｏ：３ｗｔ％からなるＳＦＭ混合液１を調製し、ＳＦＭ処理を行う。そして、残留したＳＦＭ混合液による析出反応を抑えるために、９８ｗｔ％以上の高濃度Ｈ２ＳＯ４液４による置換処理（以下高濃度Ｈ２ＳＯ４処理と記す）を行う。予め高濃度Ｈ２ＳＯ４液４を調整し、第２の処理槽２２に供給する。そして、高濃度Ｈ２ＳＯ４液４が供給された第２の処理槽２２に、ＳＦＭ処理された１ロットのウェハＷをホルダＨに保持して搬入し、高濃度Ｈ２ＳＯ４液４中に浸漬して高濃度Ｈ２ＳＯ４処理を行う。
【００２３】
この高濃度Ｈ２ＳＯ４処理は、図５に示すように、ウェハＷに残留するＳＦＭ混合液１’を高濃度Ｈ２ＳＯ４液４と置換するものであり、アスペクト比の高い凹凸形状の内部まで浸透したＳＦＭ混合液を、十分に高濃度Ｈ２ＳＯ４液と置換する必要がある。このような高濃度Ｈ２ＳＯ４処理により、ウェハＷに残留するＳＦＭ混合液１’を高濃度Ｈ２ＳＯ４液４と置換した後、第２の処理槽２２よりウェハＷが搬出される。
【００２４】
次いで、高濃度Ｈ２ＳＯ４液４を除去するため、純水リンス処理を行う。純水を第３の処理槽に供給し、純水が供給された第３の処理槽２３に、高濃度Ｈ２ＳＯ４処理された１ロットのウェハＷを搬入し、純水５中に浸漬、オーバーフローすることにより、純水リンス処理を行う。先の高濃度Ｈ２ＳＯ４処理より、ＳＦＭ混合液は十分置換されており、ウェハ上の残渣濃度は低減されているため、多量にＨ２Ｏの存在する水洗環境に曝されても、析出反応は生じず、析出ディフェクトの発生を抑えることができる。
【００２５】
さらに、ディフェクト除去のための、アルカリ過水処理などの後処理を行う。実施形態1と同様に、予め調製されたＳＣ１(アンモニア過水)などの後処理薬液３を第４の処理槽に供給する。そして、後処理薬液３が供給された第４の処理槽２４に、高濃度Ｈ２ＳＯ４処理された１ロットのウェハＷを搬入し、後処理薬液３中に浸漬、オーバーフローすることにより、後処理を行う。先の高濃度Ｈ２ＳＯ４リンス処理により、ＳＦＭ混合液は十分置換されており、ウェハ上の残渣濃度は低減されているため、多量にＨ２Ｏの存在する水洗環境に曝されても、析出反応は生じず、析出ディフェクトの発生を抑えることができる。従って、素子形成工程、分離工程を経て形成される半導体装置の歩留りを向上させることが可能となる。
【００２６】
本実施形態において、９８ｗｔ％以上の高濃度Ｈ２ＳＯ４液を用いているが、ＳＦＭ混合液の硫酸濃度（本実施形態においては９６ｗｔ％）より高濃度であればよい。
【００２７】
これら実施形態において、ＳＦＭ混合液を、硫酸：９６ｗｔ％、ＨＦ：１ｗｔ％、Ｈ２Ｏ：３ｗｔ％となるように調製したが、特に規定されるものではなく、Ｈ２Ｏが５ｗｔ％以下となるように調製されていればよい。
【００２８】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一態様の半導体製造装置の構成を示す図。
【図２】本発明の一態様におけるＨＦリンス処理の概念を示す図。
【図３】本発明の一態様におけるＨＦリンス処理時間と析出ディフェクト数との関係を示す図。
【図４】本発明の一態様の半導体製造装置の構成を示す図。
【図５】本発明の一態様における高濃度Ｈ２ＳＯ４処理の概念を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
１…ＳＦＭ混合液、２…希薄ＨＦ溶液、３…後処理薬液、４…高濃度Ｈ２ＳＯ４、１１、１２、１３、２１、２２、２３、２４…処理槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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