JPH02235337A - 半導体基板の処理方法 - 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、半導体基板の処理方法に関し、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ッチング方法に関する
． 従来の技術 従来、この種の半導体基板の処理方法は、処理液中に直
接半導体基板を浸漬して処理を行う，ディップ式という
処理を行った後に、遠心乾燥あるいは蒸気乾燥によって
半導体基板を乾燥させる処理方法が主流となっていた． 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来のディップ式処理方法では
、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課題がある． 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惹き起こしたり、酸化工程におい
ては酸化膜厚異常の原因となり、ゲート酸化膜耐圧の劣
化を惹き起こしたりする． 処理液中の微粒子を減少させる為に、処理液の循環濾過
を行ったり、薬液供給時に濾過を行ったりする方法が採
用されている．しかしながら、従来の循環濾過方式や薬
液供給時に濾過を行う方法では、キャリア等から持ち込
まれた微粒子は処理液中に拡散し，半導体基板表面に幾
付着するという課題も生ずる．また、酸・アルカリの薬
品では、純粋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ぐ
ことができない． 一方、従来のディップ式の処理方法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、低不純物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、薬品中にはかなりの
無機不純物が含まれている．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ＴＩＫ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．このような薬
品中の不純物の影響を取り除く為には、薬品の蒸気中で
半導体基板を処理する方法を用いればよい．しかしなが
ら、従来の処理方法では、蒸気中での処理を行った半導
体基板に対して、リンスを行わなかったり、行ったとし
ても純水中に浸漬するのが通常であった． リンスを行わない場合には、半導体基板表面に前工程よ
り持ち込まれた不純物は、例えば、フッ酸蒸気、あるい
は塩酸蒸気中で水溶性のフフ化物、あるいは塩化物を形
成したとしても，それらは、半導体基板表面から完全に
は除去されない．一方、純水中に浸漬してリンスを行っ
た場合には、水溶性のフッ化物あるいは塩化物は除去さ
れるものの、純水中のシリカ、微粒子等の汚染を受ける
可能性がある． さらに、素子の微細化に伴いアスベクト比が増加するに
つれて、従来のディップ式の処理方法では、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． 半導体基板の乾燥方法としては、従来、経済性あるいは
スループットの高さから遠心乾燥法が多用されている．
しかしながら、この方法では、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
転する為に、半導体基板が割れたりする問題がある．ま
た、半導体基板をＩＰＡ蒸気中で乾燥する蒸気乾燥法も
採用されているが、この方法では、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
機溶剤を用いる為に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、従来の処理方法では，処理槽と乾燥機が分離し
ていた為に、薬品による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とられ
ていた．しかしながら、半導体基板を空中搬送した場合
には、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
いう問題もあった． 本発明は従来の上記実情に鑑みてなされたものであり、
従って本発明の目的は、従来の技術に内在する上記諸課
題を解決することを可能とした半導体基板の新規な処理
方法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方法に対して、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にマイクロ波によって乾燥させ
、且つ全ての工程をーっの処理槽内で行うという相違点
を有する．半導体基板を蒸気中で処理することによって
、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することができる． さらに、全ての工程を一つ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． 課題を解決するための手段 前記目的を達成する為に、本発明に係る半導体基板の処
理方法は、薬品蒸気中で半導体基板を処理する工程と、
水蒸気中で該半導体基板を処理する工程と、マイクロ波
によって半導体基板を乾燥させる工程とを備えて構成さ
れ、且つ全ての工程を一つの処理槽内で行うという特徴
を有している． 上記薬品蒸気として、フッ酸蒸気あるいはオゾンを含む
塩酸、硝酸またはアンモニア蒸気が用いられている． 実　方伍　Ｄ１ 次に、本発明をその好ましい各実施例について図面を参
照して従来法と比較しながら具体的に説明する． 第１図は本発明による第１の実施例及び従来法による処
理方法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である．従来法として、過酸化水
素を含む塩酸（　ＩＩＣＬＩ、硝酸（　ＨＮＯｉ　）及
びアンモニア（ＮＨ４０Ｈ　）水溶液中及び希フッ酸（
ＤＩＩＦ）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に、ＩＰＡ蒸気乾燥法によっ
て乾燥を行った． 本発明の場合には、オゾン／酸素混合ガスを導入した塩
酸、硝酸及びアンモニア蒸気、あるいはフッ素蒸気に半
導体基板を１０分間晒した後に、水蒸気に１０分間晒し
た．その後、半導体基板にマイクロ液を照射し、乾燥を
行った． 従来法の場合には、半導体基板表面上に付着した微粒子
数は、塩酸（　ＨＣＬ／Ｈ２０２／ＨｚＯ　）及び硝酸
（　ＨＮＯ３／ｔｌ２０２　）を用いた場合には、１枚
当たり１００個程度であり、アンモニア（　ＮＨ４０Ｈ
／ｈＯｚ／Ｈ．０　）を用いた場合には約２０個であっ
た．また、ＤＩＩＦを用いた場合には約２００個であっ
た．これに対して、本発明による処理を行った場合には
、いずれの場合でも微粒子は数個以下であった。

このように、本発明による処理方法を用いれば、従来の
処理方法と比較して、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２図は、本発明による第２の実施例及び従来法の処理
方法を用いた場合のＭＯＳ型ダイオードにおけるゲート
酸化膜の絶縁破壊電界強度の分布を示す図である． 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法の処
理方法によって行った． 従来法としては、アンモニア水／過酸化水素混合液を用
いた。

ｆＫ来法の場合には、初期不良が多発しており、破壊電
界強度が低電界側に分布しており、８ＭＶ／ｃｍ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、本発明による第２の実施例の場合には、初
期不良は全く見られず、ほとんど全ての試料で９ＭＶ／
ｃｍ以上の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＠粒子が付着
していると、形成されたゲート酸化膜にビンホールが発
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
．これらのビンポールや結晶欠陥はいずれも絶縁耐圧の
劣化を惹き起こす．このことから、従来法では本発明に
よる処理方法と比較して、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．第３図は、
本発明及び従来法の処理方法を用いた場金め半導体基板
における少数キャリアのライフタイム測定結果を示す． 測定は、汚染させた半導体基板に本発明及び従来法によ
って処理を施し、酸化雰囲気中で熱処理を行った後に、
非接触ライフタイム法によって行った．従来法では、フ
ッ酸蒸気に５分間晒した後、リンスを行わずに熱処理を
行った．本発明ではフッ酸蒸気中で５分間処理した後に
水蒸気中で１０分間処理を行った．比較の為に清浄な半
導体基板及び汚染後後処理を行っていない半導体基板で
の値も示す． 従来法の場合には、純水によるリンスを行っていない為
に、汚染物質が半導体基板表面上に残留しているので、
少数キャリアのライフタイムは後処理を行っていない場
合とほとんど変わらない．これに対して、本発明の場合
には、水蒸気中での処理を行うことによって、フッ酸蒸
気によって水溶性のフッ化物に変化した汚染物質は半導
体基板表面から除去される為に、少数キャリアのライフ
タイムは清浄な半導体基板の場合とほぼ同じ長さになっ
ている． なお，従来法の処理ｔ＆純水中でｌＯ分間リンスを行っ
た場合には、少数キャリアのライフタイムは本発明の場
合とほぼ同じ値であったが、半導体基板表面上に付着し
た微粒子数は本発明の場自と比較して約１桁多かった． 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、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
後に、マイクロ波によって乾燥させ、且つ全ての工程を
一つの処理槽内で行うことにより、微粒子の付着や無機
不純物による汚染が防止でき、更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
きる為に、高品質、高歩留りの半導体装置を製造するこ
とができる効果が得られる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例及び従来法の処理方
法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２図は本発明による第２の実施例
及び従来法の処理方法を用いた場合のＭＯＳ型ダイオー
ドにおけるゲート酸化膜の絶縁破壊電界強度の分布を示
す図、第３図は本発明及び従来法の処理方法を用いた場
合の、半導体基板における少数キャリアのライフタイム
測定結果を示す図である． 特許出願人　　日本電気株式会社 代　理　人　　弁理士　熊谷雄太郎 １！１図 絶縁破壊電界強度（ＭＶ／謳） 箪２円

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板を薬品蒸気に晒す工程と、該半導体基板を水
   蒸気に晒す工程と、マイクロ波によって前記半導体基板
   を乾燥する工程とを含むことを特徴とする半導体基板の
   処理方法。