JPH02130827A - 半導体基板の洗浄方法およびそれに用いる洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置の製造工程における半導体基板の
洗浄方法およびそれに用いる洗浄装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

半導体装置の進展につれて、高集積化・高密度化が急速
に進んでおり、それに伴ってプロセスにおける微細化・
薄膜化への対応が急務となっている。

半導体装置において、そのスケーリング則にあるように
、キャパシタを例にとると、集積度ヲに２倍に上げよう
とすると、その面積も１／に２で縮小していくので、同
じキャパシタ容量ｃを保持するには誘電体膜厚も１／に
２で薄膜化していく必要がある。

しかし、電源電圧が下がらない限り誘電体の膜厚は耐圧
上限界があり、また、製造上からくる信頼性上からも薄
膜化にも限りがある。

この対策として半導体基板上に凹部を形成し、この凹部
にキャパシタを形成する技術が提案されている。

第５図は例えばダイナミック・ランダム・アクセス−メ
モリ（Ｄ−ＲＡＭ）のメモリセル部の構造を示す断面図
である。これは例えばＰ型よりなる基板Ｉｌｌ上に薄い
ゲート絶縁膜（２）ヲ介してゲート電極（３）が形成さ
れ、このゲート電極（３）の両側に、例えばｎ型よりな
るソース領＊ｆ４＋、ドレイン領域（６）が形成され、
これらよｆｉＭＯ８）ランジスタ（６１が構成されるも
のである。また、ソース領域（４）側には上記基板（１
）に凹部（７）が形成され、この凹部（７）にキャノ４
シタ絶縁膜（８）ヲ介してセルプレート電極（９）が形
成され、このセルプレート電極（９）と対向するように
、上記凹部（７）における基板ｉｌ＋に上記ソース領域
（４）に連接されるｒ領［（１０１が形成されており、
これらよりキャパシタ（１１）が構成されるものである
。

上記ソース領域（４）と反対側の、上記凹部（７）の横
には厚い素子分離膜０２）が形成されている。また、上
記ＭＯ３ｈランジスタ（６）、キャパシタＨ部’ｆｔ：
　覆つように層間絶縁膜Ｑ（至）が形成され、上記ドレ
イン領域（５）上の一部の上記層間絶縁膜Ｑ３）にコン
タクト孔（１４１が開孔され、このコンタクト孔α４を
介してアルミニウム配線（１５）が形成されている。こ
の場合、１トランジスタ、１キヤパシタからなるメモリ
セｌし構造を有するものである。

このような構造を有する半導体素子が＆数形成されてい
るウニ／％は、半導体装置の製造過程で洗浄処理が行わ
れる。

第６図は従来のウェハの洗浄方法を示す図である。図に
おいて、翰は被洗浄基板となるウエノ＼、圓はこのウェ
ハーを収納させる六フッ化樹脂製等からなるカセット、
（社）はこのカセットを収納させて洗浄が行われる洗浄
槽、瞥はこの水洗槽の側面の底面側に設けられる配管、
（２４）はこの配管（２）に供給される純水である。

このウェハ四の洗浄方法は次のように行われる。

まず、第５図に示すような構造を有するウエノ１翰が第
７図（、）に示すようにカセット（２１）に収納される
。

次に、このカセットシυが洗浄槽＠に移送すわル。

水洗檜暖には、配管内から純水シ（１）が内部へ供給さ
れており、純水ｅ２４１は上記水洗４１１１（至）の外
側へあふわ出るようなオーバーフローする状態（２４１
）となっている。このような水洗槽（ロ）の中に第７図
（ｂ）に示すように、上記力セラ）０２１）が所定時間
浸漬処理され、洗浄が行われる。

ここで、この場合における洗浄の状態について説明する
。第８図は第５図に示すものの、上記凹部１７）が形成
された後に、その部分での洗浄の状態を模式的に示す図
である。

上記ウェハｃ２（２）上に上記凹部（７）が形成された
状態では、通常、第８図（ａ）に示すように、上記ウェ
ア１岡の主面部や凹部（７）内の底面部、側壁部に異物
（３０）が付着されている。

上記ウニハシ０）が上記水洗槽□□□内に浸漬されると
、上記純水シ褐が、この場合、第８図（ｂ）に示すよう
に上記純水例はほとんどが上記水洗槽−の下から上への
流ね、すなわち、上記ウェハ（イ）の主面と水平方向の
流れ引）となる。しかしながら、上記水洗槽−の内部で
は乱流によって、上記ウニ／）（２１１の主面と直角方
向の流れ國も形成されている。ところが、その流ｔ′ｌ
□□□は全体に対して割合が少なく、Ｌかも、上記凹部
（７）の平面開口寸法が小さい。このため、上記純水（
２燭は上記凹部（７）内に充分供給されず、第８図（ｃ
）に示すように、上記ウェハ鶴の主面部の異物（３０ａ
）は除去されるが、上記凹部（７）内の異物（３０ｂ）
は充分に除去されないものとなる。

なお、上記において、上記ウェハ嬢は水洗される洗浄の
場合について述べたが、他の溶液音用いた洗浄の場合に
ついても同様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の洗浄装置は以上のように構成され、この洗浄装置
によってウェハ翰が洗浄処理されるようになされるため
、特に上記ウェハ（２０）に凹部（７）が形成されたも
のを処理した場合、上記凹部（７１内に純水等の洗浄液
が充分に入り込み難い。そのため、所定時間内でその内
壁に付着した異物（３０ｂ）が完全に除去されない。こ
れは上記凹部（７）が形成された部分に限らず、絶縁膜
ＯＳに形成されるコンタクト孔（１４）や段差の大きく
なる部分についても同じ現象が生じることになる。この
ように、異物−が完全に除去されず、洗浄が不充分にな
ってしまうと、半導体装置の動作の際、電圧印加時の電
界集中や短絡等を引き起こしてしまう。この対策として
、長時間、洗浄処理することによって、ある程度の上記
凹部（７）内における異物（３０ｂ）の除去も一１能と
なるが、この場合、作業時間が長くなって量産性が阻害
されるばかりか、安定して完全な除去を行うことは困難
である。このように、短時間で、しかも確実な洗浄が行
われず、半導体装置の信頼性が損われてしまうという問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、異物が短時間で、しかも確実に除去され、充
分な洗浄が行われる半導体装置の洗浄装置およびその洗
浄方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体基板の洗浄方法は、基板全加熱し
て所定温度まで加熱処理する第１の工程と、この加熱処
理された上記基板を室温程度の洗浄液が供給された洗浄
槽中に浸漬し、突沸を生じさせて洗浄を行わしめる第２
工程とを含むものである。

また、この発明に係る半導体基板の洗浄装置は基板を次
に浸漬されるべき液の沸点温度以上に加熱しうる加熱部
と、洗浄槽に室温程度の洗浄液が供給され、その洗浄槽
中に上記基板を浸漬処理する洗浄部とを備えたものであ
る。

〔作用〕

この発明における基板の加熱は、次の浸漬処理される液
の沸点温度以上になされる。そのため、室温８ｉ度の洗
浄液に上記基板が浸漬されると、その表面部で突沸現象
が生じ、気泡が５ろ生する。この気泡が上記基板上に付
着する異物？除去しうるように働くとともに、上記液の
還流を引き起こし、上記異物を除去するように働いて、
洗浄力を向上させる作用を存する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。なお
、従来の技術の説明と重複する部分は、適宜その説明を
省略する。

第１図はこの発明の一実施例の洗浄装置の概略構成を示
す斜視図である。図において、翰〜嘱は従来のものと同
じもの、（２）は水洗槽＠の上部に配設され、カセット
圓が内在可能とさせるヒーターボックス、（６）はこの
ヒーターボックス（６）の両側面に設けられる加熱部、
この場合、ヒーターである。

■は把持部（４３ａ）と上下移動部（Ｏｂ）とからなる
移送部であυ、カセット（２υを把持し、上記ヒーター
ボックス１１）の上方から水洗槽（ロ）にわたり移送さ
せる機構を有している。

このように構成される洗浄装置により、ウェハ（イ）は
次のように洗浄される。

まず、上記水洗槽（財）に、配管（至）？通して純水（
社）が供給される。上記純水２４）は、この場合、連続
的に供給されて上記水洗槽−よりオーバー７０−する状
態となされる。一方、上記ヒーターに）は、この場合、
上記純水（２４の沸点となる１００℃よシわずか高い温
度に設定されて、加熱状態となっている。

このように、洗浄装置の準備が完了した後、洗浄処理さ
れるべきウェハ嶽が収納されたカセット防）が第２図（
、）に示すように、洗浄装置の所定位置に移送されてき
て、所定状態に載置される。

次いで、移送部−の把持部（４３ａ）が上記カセット制
の所定部を把持すると、上下移動部（４３ｂ）が下降し
、上記ヒーターボックス（財）のはソウ央部で停止する
。ここで第２図（ｂ）に示すように所定時間保持される
ことにより、上記ヒーター（６）から加熱される。上記
ウェハ（４）が、上記純水ｅ２４１の沸点以上の温度、
この場合１００°Ｃよりわずか高い温度まで加熱される
。この後、上記力セットワυは、さらに下降されて、第
２図（Ｃ）に示すように、上記水洗槽−に浸漬される。

この中で上記ウェハ迦）は所定時間処理される。ここで
、上記ウェハ（イ）が上記純水（２）中に浸漬されると
、上記純水シ燭は室温、例えば２０〜２５℃程度の所定
温度となされており、一方、上記ウェハ翰は上記純水（
２蜀の沸点以上となされているため、急冷される。その
ため、上記ウェハ（２０）の表面部で突沸現象がみられ
、上記純水−の一部が上記ウェハ彌との境界面で液相か
ら気相に変化し、気泡−が発生する。

この気泡に）が上記ウェハ四の主面部のみならず、上記
凹部（７）内でも発生する。従って、上記気泡（ト）が
付着している異物−を除去するように寄与するほか、上
記純水（２４）″Ｉｋ還流させるように働く。このため
に、上記主面部はもちろんのこと、上記凹部（７）まで
確実に洗浄が行われ、それらに付着する異物（３０ｍ　
）（３０ｂ）が容易に除去されることになる。従って、
第４図（、）に示すように、上記ウェハ翰に付着した異
物−は上記洗浄処理されることによって第４図（ｂ）に
示すように確実に除去可能である。しかも、これら除去
が短時間に行われるものとなる。

これら加熱・洗浄が１回のみならず、複数回繰返えされ
れば、さらに効果的となる。

なお、上記一実施例の説明において、ウェハ翰がシリコ
ン単結晶からなり、これが純水＠褐中で処理される洗浄
の場合について説明したが、被洗浄体としてガリウム・
ヒ素等よりなる基板であってもよく、この基板が上記純
水（２４ヲはじめ、他の洗浄液、例えば硝酸や塩酸等を
用いて洗浄される場合であっても良い。

また、上記ウェハ■はヒーター（６）によって加熱され
たが、これによらず、赤外線ランプ等によって加熱され
る加熱手段であっても良い。要は上記ウェハ舛ヲ洗浄液
の沸点以上の温度とさせる加熱手段であれば良い。

さらに、上記ウェハ翰は上記カセット（２υに収納され
てバッチ処理されるものについて説明したが、上記ウェ
ハ嬢が１枚ずつ処理される枚葉処理のものであっても良
く、上記と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、基板を加熱部により洗
浄前に予め加熱し、しかる後に洗浄部に上記基板ｔａ漬
し、洗浄処理するようになしたので、上記洗浄液の沸点
以上に昇温された上記基板が上記洗浄液に浸漬された際
に突沸が生じる。このとき、上記基板の表面部で気泡が
生じ、これによって異物の除去能力が向上することにな
るとともに、短時間の処理が可能となる。従って、充分
な洗浄が行われることになり、異物が残留することによ
って生ずる影響が抑止されて信頼性の高い半導体装置が
得られる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の洗浄装置の概略構成金示
す斜視図、第２図（、）〜（Ｃ）は第１図に示すものを
用いてウェハが洗浄される過程を示す図、第３図はこの
発明によるウェハの凹部における洗浄の状態を模式的に
示す断面図、第４図（、）（ｂ）はウェハの洗浄前、洗
浄後の状態を説明する図、第５図は洗浄されるべきウェ
ハに形成された半導体装置のメモリセル部の構造を示す
断面図、第６図は従来の洗浄装置を示す斜視図、第７図
（、）　（ｂ）は第６図に示すもの金柑いてウェハが洗
浄される過程を示す図、第８図（、）〜（ｃ）は従来の
ウェハの凹部における洗浄の状態を模式的に示す断面図
である。 図において、艶はウェハ、■は水洗槽、（財）は純水、
（６）はヒーターボックス、（６）はヒーター、に）は
気泡、輪は気泡の流れである。 なお、図中、同一符号は同一ま之は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板を加熱して所定温度まで加熱処理する
   第１工程と、この加熱処理された上記基板を室温程度の
   洗浄液が供給された洗浄槽中に浸漬し、突沸を生じさせ
   て洗浄を行なわしめる第２工程とを含む半導体基板の洗
   浄方法。
2. （２）半導体基板を、次に浸漬されるべき液の沸点温度
   以上に加熱しうる加熱部と、洗浄槽に室温程度の洗浄液
   が供給され、その洗浄槽中に上記基板を浸漬処理する洗
   浄部とを備えた半導体基板の洗浄装置。