JPH02215127A - 半導体基板の処理装置 - 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〕 本発明は半導体基板の処理装置に関し、特に微粒子や不
純物による汚染を受けることのない、半導体基板及び半
導体基板上の薄膜の洗浄及びエツチング装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の半導体基板の処理装置は、半導体基板を
直接処理液中で浸漬処理を行う処理槽と処理後の半導体
基板を乾燥する乾燥部とから構成されるデイツプ式処理
装置が一般的である６【発明が解決しようとする課題〕 上述した従来のデイツプ式処理装置では、半導体基板を
直接処理液中に浸漬して処理を行っているので、処理液
中に微粒子が含まれていると、半導体基板表面に微粒子
が付着するという問題点がある。

近年、半導体素子の微細化が進むに従って、半導体基板
表面上に付着した微粒子のデバイス特性に与える影響が
重要となってきている。例えば。

リソグラフィ工程においては、パターン欠陥を引き起こ
したり、酸化工程においては、酸化膜厚異常の原因とな
ったりゲート酸化膜耐圧の劣化を引き起こしたりする。

処理液中の微粒子を減少させるために、処理液の循環ｆ
過を行ったり、薬液供給時にｒ過を行ったりする方法が
採用されている６しかしながら。

従来の循環ｆ過方式や薬液供給時にｒ過を行う方法では
、キャリア等から持ち込まれ微粒子は処理液中に拡散し
、半導体基板表面に再付着するという問題も生ずる。ま
た、酸、アルカリの薬品では。

純水あるいはガスと比較して微粒子が除去され難く、半
導体基板表面への微粒子の付着を完全には防止すること
ができない。

また、従来のデイツプ式の処理装置では、使用される薬
品中に含まれる不純物による汚染も問題となる。半導体
装置製造工程においては、いわゆる電子工業用と呼ばれ
る低微粒子、高純度の薬品が使用されているが、このよ
うな電子工業用の薬品といえども、薬品中にかなりの無
機不純物が含まれている。さらに、従来のデイツプ式の
処理装置では、前工程からの汚染が持ち込まれ、処理液
自体が汚染されるという問題もある。これら不純物もデ
バイス特性に悪影響を与え、特に重金属等の汚染物質は
接合リーク電流を増大させたり、キャリアのライフタイ
ムを低下させたり、結晶欠陥を誘起したりする。

一方、素子の微細化に伴ってアスペクト比が増加するに
従って、従来のデイツプ式の処理装置では、処理液やリ
ンス用の純水が細部にまで行き渡らず、処理効果、リン
ス効果が不均一になりがちであった。

半導体基板の乾燥機構としては、従来、経済性あるいは
スループットの高さから遠心乾燥機が多用されている。

しかしながら、遠心乾燥機を用いた場合、水滴の飛沫や
微粒子の付着が本質的に避けられない上に、半導体基板
を高速で回転するために、半導体基板が割れたりする問
題がある。

これに対して、半導体基板をＩＰＡ蒸気中で乾燥する蒸
気乾燥機も採用されているが、この場合、半導体基板表
面上への微粒子の付着や半導体基板の割れは防止できる
ものの、乾燥後の半導体基板表面上にＩＰＡが吸着した
り、有機溶剤を用いるため危険性が高く取り扱いに注意
を要する等の問題がある。

さらに、従来の処理装置では、処理槽と乾燥部が分離し
ているため、薬液処理及びリンスを終えた半導体基板を
処理槽から乾燥機まで空中搬送する方法が取られていた
。しかしながら、半導体基板を空中搬送した場合、空気
中の浮遊塵が付着したり、搬送機の駆動部からの発塵に
よって半導体基板表面に微粒子が付着するという問題も
ある。

本発明の目的は前記課題を解決した半導体基板の処理装
置を提供することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来の半導体基板の処理装置に対して、本発明
は薬品蒸気中で半導体基板を処理し、該半導体基板を水
蒸気中で処理した後、ランプ加熱又はマイクロ波照射に
より乾燥させ、且つ全ての工程を同一の処理室内におい
て行うという相違点を有する。

半導体基板を蒸気中で処理することにより、キャリア等
に付着している微粒子の半導体基板表面への再付着を防
止することができる上に、薬品中に含まれていた微粒子
も蒸気中には混入し難くなり、微粒子の付着を低減する
ことができる。また蒸気にすることにより、不純物の混
入も低減できる。

さらに、全ての工程を同一の処理槽内で行うことにより
、搬送中の微粒子の付着も防止することができるもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明に係る半導体基板の処
理装置は薬品蒸気を発生する蒸気発生機構と、水蒸気を
発生する水蒸気発生機構と、半導体基板を乾燥する乾燥
機構とを具備するものである。また、本発明は薬品蒸気
及び水蒸気による半導体基板の処理と半導体基板の乾燥
を同一の処理室において行うものであり、また、薬品蒸
気として弗酸蒸気あるいはオゾンを含む塩酸、硝酸又は
アンモニア蒸気を用いるものである。また１本発明はラ
ンプ加熱により半導体基板を乾燥するものであり、また
、マイクロ波を照射することにより半導体基板を乾燥す
るものである。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照し説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の実施例１を示す処理装置の概略図であ
る。処理室１の底部に例えばアンモニア２が供給されて
いる。このアンモニア２をヒーター３で加熱することに
よってアンモニア蒸気を発生させる０発生されたアンモ
ニア蒸気中にオゾン・ガスが導入される。オゾンはオゾ
ン発生器４において発生され、フィルター５を通してオ
ゾン導入管６より導入される。こうして、オゾンが導入
されたアンモニア蒸気中で半導体基板７が処理される。

半導体基板７はキャリア８に収納され保持される。

アンモニア蒸気中で所定時間処理を行った後。

アンモニア２はドレン管９を通して排液される。

排液後直ちに、処理室１内に水蒸気が導入される。

水蒸気は水蒸気発生器１０で発生される。水蒸気の一部
は半導体基板７の表面で凝集するが、その際、半導体基
板７の表面に残留している水溶性の汚染物質は除去され
る。

水蒸気による処理が終了した後、半導体基板７の乾燥が
行われるが１本実施例においては、ランプ１１による加
熱方式を用いている。

本発明の処理装置では、アンモニアを蒸気として利用す
ることにより、元の薬品中に微粒子や汚染物質が存在し
ていたとしても、半導体基板表面への付着を防止するこ
とができ、また細部に至るまで均一に処理することがで
きる。また、ランプ加熱による乾燥方式を採用している
ため、微粒子の付着がなく、溝内部のようにアスペクト
比の高い部分までも乾燥ムラを生ずることなく均一に乾
燥できる。

本実施例では、アンモニアの加熱に投げ込み式のヒータ
ーを使用しているが、処理室外部から加熱する方式を採
用してもよい、乾燥用のランプもハロゲン・ランプ、赤
外線ランプのいずれを使用してもよい。

また、本実施例では、半導体基板はキャリア内に収容さ
れており、バッチ式処理を行っているが。

枚葉式処理ももちろん可能である。

さらに、本実施例ではアンモニアについて説明している
が、塩酸、硝酸についても全く同様である。弗酸の場合
には、オゾンの供給を行わなければよい。

（実施例２） 第２図は本発明の実施例２を示す処理装置の概略図であ
る０本実施例においては、アンモニア蒸気は水蒸気にア
ンモニア・ガスを接触させることによって得ている。硝
酸、塩酸、フッ酸蒸気はそれぞれ二酸化窒素、塩化水素
、フッ化水素ガスを用いる。

水蒸気発生器２１で作られた水蒸気は蒸気発生器２２に
送られる。蒸気発生器２２において、ガス供給袋［２３
よりフィルター２４を通して供給されてきたアンモニア
・ガスは水蒸気に吸収され、アンモニア蒸気が生成され
る。生成されたアンモニア蒸気は処理室２５に送られる
。

処理室２５内には、酸素ガス供給装置２６からフィルタ
ー２７を通して酸素ガスが同時に導入される。

このとき、処理室２５の側面に設置された紫外線ランプ
２８より紫外線が照射される。この紫外線の働きによっ
て酸素ガスがオゾン化される。こうして。

アンモニア蒸気とオゾンとの混合雰囲気中で半導体基板
２９が処理される０本実施例の場合においても半導体基
板はキャリア３０に収容されているが、枚葉処理ももち
ろん可能である。

次に、半導体基板２９は水蒸気中で処理されるが。

この場合、ガス供給装置２３からのガスの供給を止め、
水蒸気のみを蒸気発生器２２を通して供給される。

水蒸気による処理の後、半導体基板の乾燥が行われる０
本実施例においては、マイクロ波照射により半導体基板
の乾燥を行っている。マイクロ波発振器３１よりマイク
ロ波が、仕切り板３２を通して。

半導体基板２９及びキャリア３０に照射される。このマ
イクロ波照射によって半導体基板上及びキャリア上の水
分は完全に除去される。なお仕切り板３２はマイクロ波
に対して透明な材質でできている。

第３図は５本発明及び従来の処理装置を用いた場合の、
半導体基板表面に付着する微粒子数の測定結果である。

従来法として、過酸化水素を含む、塩酸（ＨＣＱ）　。

硝酸（ＨＮＯ，）及びアンモニア（ＮＨ４０Ｈ）水溶液
中及び希フッ酸（Ｄ）ＩＦ）中に半導体基板を１０分間
浸漬し、純水中で１０分間リンスを行った後、ＩＰＡ蒸
気乾燥法によって乾燥を行った。

本発明の場合、オゾン・ガスを導入した。塩酸。

硝酸、アンモニア蒸気中、あるいはフッ酸蒸気中で半導
体基板を１０分間処理した後、水蒸気中で１０分間処理
した。その後、半導体基板にマイクロ波を照射し乾燥を
行った。

従来装置を用いた場合、半導体基板表面に付着した微粒
子数は、塩酸（ＨＣＱ／Ｈ，０２／Ｈ，ｏ）及び硝酸（
ＨＮｏ３／Ｈ，０２）を用いた場合には、１枚当り１０
０個程度であり、アンモニア（ＮＨ，ＯＨ／）１，０□
／ｕ、０）を用いた場合には約２０個であった。また、
ＤＨＦを用いた場合には、約２００個であった。これに
対して１本発明の装置を用いた場合、いずれの場合でも
微粒子数は数個以下であった。

このように、本発明による処理装置を用いれば、従来の
処理装置と比較して、半導体基板表面への微粒子の付着
を少なくすることができる。

第４図は、本発明及び従来の処理装置を用いた場合の、
ＭＯ３型ダイオードに対するゲート酸化膜の絶縁破壊電
界強度の分布を示す。測定に用いた試料のゲート酸化膜
厚は約１００人であり、ゲート酸化膜形成前後の洗浄を
本発明及び従来の処理装置を用いて行った。

従来装置を用いた場合、アンモニア水／過酸化水素水混
合液中で１０分間処理した後、純水で１０分間リンスを
行った。リンス後遠心乾燥により乾燥を行った。また本
発明の場合、アンモニア蒸気中で１０分間処理した後、
水蒸気中で１０分間処理を行った。乾燥はハロゲン・ラ
ンプ加熱によって行った。

従来装置を用いた場合、初期不良が多発しており、絶縁
破壊電界強度も低電界側に分布している。

また、８ＭＶ／　ｃｓ以上のいわゆる真性耐圧を示した
試料はほとんどなかった。これに対して１本発明を用い
た場合、初期不良は全く見られず、はとんど全ての試料
で９ＭＶ／　ｒｘ以上の絶縁破壊電界強度を保っている
。

ゲート酸化膜形成時に、半導体基板表面に微粒子が付着
していると、形成されたゲート酸化膜にピンホールが発
生しやすくなる。また重金属等の不純物による汚染があ
ると、その汚染物質が核となって結晶欠陥を誘起する。

これら、ピンホールや結晶欠陥はいずれも絶縁耐圧の劣
化を引き起こす、このことから、従来装置では本発明の
装置と比較して、微粒子あるいは無機不純物による汚染
をかなり受けていることが分かる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の処理装置では、薬品蒸気中
で半導体基板を処理し、該半導体基板を水蒸気中で処理
した後、ランプ加熱あるいはマイクロ波照射によって乾
燥させ、且つ全ての工程を同一の処理室において行える
ため、＊粒子の付着や無機不純物による汚染が防止でき
、さらに蒸気を利用することによって細部に至るまでよ
り均一な処理を行うことができ、高品質・高歩留り゛の
半導体装置を製造することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す処理装置の概略図、第
２図は本発明の実施例２を示す処理装置の概略図、第３
図は本発明及び従来の処理装置を用いた場合の半導体基
板表面に付着する微粒子数の測定結果を示す図、第４図
は本発明及び従来の処理装置を用いた場合のＭＯ８型ダ
イオードに対するゲート酸化膜の絶縁破壊電界強度の分
布を示す図である。 １．２５・・・処理室　　　　　　２・・・アンモニア
３・・・ヒーター　　　　　　４・・・オゾン発生器５
　、２４　、２７・・・フィルター　　　６・・・オゾ
ン導入管７．２９・・・半導体基板 ９・・・ドレン管 １１・・・ランプ ２３・・・ガス供給装置 ２８・・・紫外線ランプ ３２・・・仕切り板 ８．３０・・・キャリア １０．２１・・・水蒸気発生器 ２２・・・蒸気発生器 ２６・・・酸素ガス供給装置 ３１・・・マイクロ波発振器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）薬品蒸気を発生する蒸気発生機構と、水蒸気を発
   生する水蒸気発生機構と、半導体基板を乾燥する乾燥機
   構とを具備することを特徴とする半導体基板の処理装置
   。
2. （２）薬品蒸気及び水蒸気による半導体基板の処理と半
   導体基板の乾燥を同一の処理室において行うことを特徴
   とする請求項（１）項記載の半導体基板の処理装置。
3. （３）薬品蒸気として弗酸蒸気あるいはオゾンを含む塩
   酸、硝酸又はアンモニア蒸気を用いることを特徴とする
   請求項（１）項記載の半導体基板の処理装置。
4. （４）ランプ加熱により半導体基板を乾燥することを特
   徴とする請求項（１）項記載の半導体基板の処理装置。
5. （５）マイクロ波を照射することにより半導体基板を乾
   燥することを特徴とする請求項（１）項記載の半導体基
   板の処理装置。