(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート酸化膜が形成されたウエハの洗浄方法であって、
前記ウエハ洗浄を行った後の工程でゲート電極が形成されるウエハを極性有機溶媒中に浸漬させることにより、前記ゲート酸化膜表面の有機物を除去することを特徴とするウエハの洗浄方法。
【請求項２】
ゲート酸化膜が形成されたウエハを極性有機溶媒中に浸漬させることにより、前記ゲート酸化膜表面の有機物を除去する工程と、
前記ゲート酸化膜表面の有機物を除去する工程の後、ゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ゲート電極は、多結晶シリコン電極であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記多結晶シリコン電極は、６００℃から７００℃の温度で形成されることを特徴とする請求項３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、ウエハの洗浄方法及び半導体装置の製造方法に係り、特にＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜表面の有機物汚染の清浄化を行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゲート酸化膜形成後の表面有機物汚染を除去する方法としては、硫酸と過酸化水素水の混合液を１２０℃前後に加熱した洗浄液（ＳＰＭ洗浄液）によるウェット洗浄を行うものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術によるゲート酸化膜表面の洗浄方法（ＳＰＭ洗浄）では、清浄化できる有機物汚染種と清浄化できない有機物汚染種がある。
【０００４】
例えば、クリーンルーム大気暴露によるウエハ吸着成分でシロキサン系有機物の吸着が多いことがわかった。ウエハ上での吸着形態も直鎖状から環状と複雑な状態で吸着している。また、量体数も４量体から９量体と多岐にわたっていることが分析結果から分かった。
【０００５】
これは、シロキサンｎ量体：｛〔（ＣＨ3 ）2 ＳｉＯ〕ｎ｝中でも、７量体、８量体のシロキサンの吸着量が比較的多くクリーンルーム中に存在しており、これらのシロキサン系有機物の存在箇所としてはパーテーション等のコーキング剤のシリコンラテックスの加水分解物がクリーンルーム中においてガス状で存在していると考えられる。
【０００６】
そのシロキサン系有機物のＳＰＭ洗浄による除去効果であるが、もともとシリコンラテックスの加水分解触媒がＨ2 ＳＯ4 であることもあり、ＳＰＭ洗浄による除去効果は大きい（もともとシリコンラテックス中に硫酸成分を含んでいる）。
【０００７】
例えば、クリーンルーム大気暴露では、図４に示すように、シロキサン系有機物の吸着が多い。そして、ＳＰＭ洗浄（１２５℃，５分）を行っても、図５に示すように、７量体、８量体のシロキサンは一部残ることになる。
【０００８】
このようにゲート酸化膜表面の有機物汚染が完全に除去できない状態で、多結晶シリコン電極を形成すると、ゲート酸化膜の信頼性低下を起こしてしまうことになる。
【０００９】
このように、従来のゲート酸化膜表面の有機物汚染の除去方法は、技術的に満足が得られるものではなかった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を除去し、ゲート酸化膜表面の有機物汚染を確実に除去可能なウエハの洗浄方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ゲート酸化膜が形成されたウエハの洗浄方法であって、前記ウエハ洗浄を行った後の工程でゲート電極が形成されるウエハを極性有機溶媒中に浸漬させることにより、前記ゲート酸化膜表面の有機物を除去するようにしたものである。
【００１２】
〔２〕半導体装置の製造方法において、ゲート酸化膜が形成されたウエハを極性有機溶媒中に浸漬させることにより、前記ゲート酸化膜表面の有機物を除去する工程と、前記ゲート酸化膜表面の有機物を除去する工程の後、ゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
〔３〕上記〔２〕記載の半導体装置の製造方法において、前記ゲート電極は、多結晶シリコン電極であることを特徴とする。
【００１４】
〔４〕上記〔３〕記載の半導体装置の製造方法において、前記多結晶シリコン電極は、６００℃から７００℃の温度で形成されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
（Ａ）まず、高温不活性ガスを用いて清浄化する方法について説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施例を示す清浄化装置の構成図である。
【００１８】
この清浄化装置は、ウエハ１０を高温処理するウエハ処理室１と、ウエハ１０に対して高温ガスを層流で供給するノズルを具備したガス供給蓋２で装置本体が構成される。ガス供給蓋２へ接続されたガス供給ラインには圧力ゲージ３、微粒子除去フィルタ４とウエハ処理室１へ供給するガスを加圧するためのガス加圧ポンプ５、及びガス供給バルブ６が具備されている。このガス供給ライン手前にはガス配管から供給された不活性ガスを急速高温で加熱するためのガス加熱室７とガス供給バルブ８が設けられている。また、ガスドレンラインにはガスドレンバルブ９とガスドレンポンプ１１が設けられている。
【００１９】
以下、この清浄化装置の動作について説明する。
【００２０】
まず、有機物で汚染されたウエハ１０はウエハ処理室１にセットされ、ガスドレンバルブ９が開き、ガスドレンポンプ１１が動作し、ウエハ処理室１に残存している酸素、水分等のゲート酸化膜厚が変動する要因がある不純物成分を排出せしめ、ウエハ処理室１を真空状態としておく。
【００２１】
次に、ガス供給バルブ８を開け、ガス加熱室７内で不活性ガスを８００〜９００℃に加熱する。不活性ガスの加熱が終了した段階で、ガス供給バルブ６を開け、真空に近い状態となったウエハ処理室１へ一気に加熱ガスを導き、ウエハ処理室１を加熱不活性ガスで大気圧の状態とし、数分程度放置する。上記動作を数回繰り返すことによりゲート酸化膜表面の有機物汚染を加熱脱離せしめる。
【００２２】
ここで、不活性ガスを８００〜９００℃に加熱するのは、通常は、ゲート酸化膜形成後、多結晶シリコン電極を６００℃〜７００℃の温度で形成するが、この６００℃〜７００℃の温度では、多結晶シリコン電極とゲート酸化膜の界面に有機物が残留し、ゲート酸化膜耐圧劣化を引き起こすことが分かっている。そこで、多結晶シリコン電極を下限８００℃で加熱することにより、多結晶シリコン電極とゲート酸化膜の界面に有機物を除去するようにしている。
【００２３】
しかし、９００℃以上の温度にすると、シリコン基板にイオン注入などで形成したウエル（ｗｅｌｌ）の拡散不純物がシリコン基板中に拡散してしまうため、上限温度は９００℃とすることが望ましい。
【００２４】
次に、ウエハ処理室１を加熱不活性ガスで大気圧の状態とし、数分程度放置するのは、加熱不活性ガスによりウエハ表面に残留している可能性のある有機物成分を大気圧にすることで物理的にウエハに対する流れをつくることで除外せしめることと、大気圧で放置することで有機物成分を不活性ガス中に拡散する効果がある。
【００２５】
このように、第１実施例によれば、加熱不活性ガスをウエハに対して層状に吹き付けることにより、再酸化されずにゲート酸化膜表面に残留している有機物を効率良く除去することができる。
【００２６】
（Ｂ）次に、真空中で高温加熱し、清浄化する方法について説明する。
【００２７】
図２は本発明の第２実施例を示す清浄化装置の構成図である。
【００２８】
この清浄化装置は、ウエハ処理室２１、及び蓋２２には加熱ヒータ２３が具備されており、ドレンライン２６、及び不活性ガス導入ライン２７には、ドレンライン２６と不活性ガス導入ライン２７にそれぞれ切り換えるための切り換えバルブ２４が具備されている。さらに、ドレンライン２６にはウエハ処理室２１を真空引きするための真空ポンプ２５が具備されている。
【００２９】
以下、この清浄化装置の動作について説明する。
【００３０】
まず、有機物で汚染されたウエハ２７をウエハ処理室２１にセットした後に切り換えバルブ２４のドレンライン２６側を開け、真空ポンプ２５を動作させる。真空ポンプ２５はウエハ処理室２１がある程度高真空となるまで動作させ、ウエハ処理室２１の酸素、水分等を除去する。
【００３１】
次に、加熱ヒータ２３をＯＮし、ウエハ処理室２１内が８００〜９００℃の温度に達するまで加熱を続ける。なお、８００〜９００℃の加熱温度にする利点は第１実施例と同様である。
【００３２】
ウエハ処理室２１内の温度が８００℃〜９００℃に到達したら、加熱ヒータ２３をＯＦＦし、真空状態でウエハ処理室２１が常温程度の温度に下がるまでウエハ放置を行う。
【００３３】
ウエハ処理室２１が常温まで下がったら、切り換えバルブ２４を不活性ガス導入ライン２７側へ切り換え、ウエハ処理室２１内に不活性ガスを導入し、ウエハ処理室２１内を常圧状態として処理を終了する。なお、常圧状態として処理する利点は第１実施例と同様である。
【００３４】
このように、第２実施例によれば、有機物で汚染されたウエハを高温真空中でアニールすることにより、再酸化されずに、ゲート酸化膜表面に残留している有機物を効率良く除去することができる。
【００３５】
（Ｃ）次に、極性有機溶媒を用いて清浄化する方法について説明する。
【００３６】
図３は本発明の第３実施例を示す清浄化装置の構成図である。
【００３７】
この清浄化装置は、アセトン、エタノール、メタノールといった極性有機溶媒３１が満たされた石英ビーカ３２とウエハ３７を上下させるためのウエハ搬送エレベータ３３、及び不活性ガス噴射ノズル３６、装置内排気口を開閉する排気バタフライバルブ３４、装置内雰囲気を遮断するチャンバー蓋３５により構成されている。
【００３８】
以下、この清浄化装置の動作について説明する。
【００３９】
まず、有機物で汚染されたウエハ３７をウエハ搬送エレベータ３３にセットし、チャンバー蓋３５を閉じる。
【００４０】
次に、ウエハ搬送エレベータ３３を下降させ、極性有機溶媒３１で満たされた石英ビーカ３２中にウエハ３７を所定時間浸漬させる。
【００４１】
所定時間の浸漬を終了した後、ウエハ３７をウエハ搬送エレベータ３３により不活性ガス噴射ノズル３６の近傍まで上昇させる。
【００４２】
次に、排気バタフライバルブ３４を開くと同時に、不活性ガス噴射ノズル３６から所定時間ウエハ３７に不活性ガスを吹き付け、ウエハ３７表面に付着した極性有機溶媒の蒸発を行う。
【００４３】
このように、第３実施例によれば、有機物で汚染されたウエハを極性有機溶媒中に浸漬させることにより、ゲート酸化膜表面に吸着した極性有機化合物を選択的に溶媒中に溶解せしめることが期待できる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４６】
〔１〕加熱不活性ガスをウエハに対して吹き付けることにより、再酸化されずに、ゲート酸化膜表面に残留している有機物を効率良く除去することができる。
【００４７】
〔２〕有機物で汚染されたウエハを高温真空中でアニールすることにより、再酸化されずに、ゲート酸化膜表面に残留している有機物を効率良く除去することができる。
【００４８】
〔３〕有機物で汚染されたウエハを極性有機溶媒中に浸漬させることにより、ゲート酸化膜表面に吸着した極性有機化合物を選択的に溶媒中に溶解させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示す清浄化装置の構成図である。
【図２】  本発明の第２実施例を示す清浄化装置の構成図である。
【図３】  本発明の第３実施例を示す清浄化装置の構成図である。
【図４】  従来のクリーンルーム大気暴露によるウエハ吸着成分でシロキサン系有機物の吸着の状態を示す図である。
【図５】  従来のＳＰＭ洗浄後のウエハ吸着成分でシロキサン系有機物の吸着の状態を示す図である。
【符号の説明】
１，２１    ウエハ処理室
２    ガス供給蓋
３    圧力ゲージ
４    微粒子除去フィルタ
５    ガス加圧ポンプ
６    ガス供給バルブ
７    ガス加熱室
８    ガス供給バルブ
９    ガスドレンバルブ
１０，３７    ウエハ
１１    ガスドレンポンプ
２２    蓋
２３    加熱ヒータ
２４    切り換えバルブ
２５    真空ポンプ
２６    ドレンライン
２７    不活性ガス導入ライン
３１    極性有機溶媒
３２    石英ビーカ
３３    ウエハ搬送エレベータ
３４    排気バタフライバルブ
３５    チャンバー蓋
３６    不活性ガス噴射ノズル
【図１】
0003966938.tif 000002
【図２】
0003966938.tif 000003
【図３】
0003966938.tif 000004
【図４】
0003966938.tif 000005
【図５】
0003966938.tif 000006