JPH03129732A - 半導体の処理方法 - Google Patents
半導体の処理方法Info
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- JPH03129732A JPH03129732A JP2181904A JP18190490A JPH03129732A JP H03129732 A JPH03129732 A JP H03129732A JP 2181904 A JP2181904 A JP 2181904A JP 18190490 A JP18190490 A JP 18190490A JP H03129732 A JPH03129732 A JP H03129732A
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- JP
- Japan
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- semiconductor
- substrate
- purity
- impurities
- inert gas
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
- H10P72/0402—Apparatus for fluid treatment
- H10P72/0406—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
Landscapes
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
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。
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
本願発明は高性能の5i−VLSIや化合物半導体デバ
イス製造用の半導体基板の処理方法及び処理工程に関す
るものであも 従来の技術 超LSII!!造工程における半導体基板の洗浄工程に
おいては一般に超純水が用いられる。この超純水(戴
不純物イオンの含有量が極めて低いので比抵抗が18M
Ωcm以上と高いばかりではなく、微粒子や有機物、バ
クテリア、溶存酸素等の、デバイス作製上有害となると
思われる物質を徹底的に除去された非常に高純度の水で
ある。この超純水で洗浄した後、半導体基板はクリーン
ルーム内の大気中を搬送して乾燥装置に移動され乾燥さ
れる。また、半導体基板表面の酸化膜を、ぶつ化水素酸
水溶液等のエツチング液に基板を浸漬して除去する工程
において、エツチング直後は通常、エツチング槽に隣接
した水洗槽に浸漬して超純水を供給して、基板表面に付
着したエツチング液を希釈除去する。
イス製造用の半導体基板の処理方法及び処理工程に関す
るものであも 従来の技術 超LSII!!造工程における半導体基板の洗浄工程に
おいては一般に超純水が用いられる。この超純水(戴
不純物イオンの含有量が極めて低いので比抵抗が18M
Ωcm以上と高いばかりではなく、微粒子や有機物、バ
クテリア、溶存酸素等の、デバイス作製上有害となると
思われる物質を徹底的に除去された非常に高純度の水で
ある。この超純水で洗浄した後、半導体基板はクリーン
ルーム内の大気中を搬送して乾燥装置に移動され乾燥さ
れる。また、半導体基板表面の酸化膜を、ぶつ化水素酸
水溶液等のエツチング液に基板を浸漬して除去する工程
において、エツチング直後は通常、エツチング槽に隣接
した水洗槽に浸漬して超純水を供給して、基板表面に付
着したエツチング液を希釈除去する。
さらに、ここで使用されるぶつ化水素酸は、電子工業用
として特に不純物の含有量を極限まで低減した超高純度
を有するものが一般的に用いられており、不純物や微粒
子に関しては特に注意され、精密濾過等が行われている
。従って、価格も必然的に高価なものとなるので、処理
槽に蓄えて繰り返し使用される場合が多い。
として特に不純物の含有量を極限まで低減した超高純度
を有するものが一般的に用いられており、不純物や微粒
子に関しては特に注意され、精密濾過等が行われている
。従って、価格も必然的に高価なものとなるので、処理
槽に蓄えて繰り返し使用される場合が多い。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、従来の方法では、超純水にて洗浄された
後、基板を超純水から引き上げた時、基板表面に純水の
膜が付着し、乾燥装置に移動させる時に、クリーンルー
ム内の大気中を搬送させる必要があるので、クリーンル
ームの大気中に含まれる不純物が基板表面に付着した純
水膜中に溶解し、基板の表面の汚染を引き起こすことが
分かった。すなわち、極めて高純度の超純水を用いて水
洗を行っているにもかかわらず、水洗後乾燥工程に搬送
する途中に、大気中で汚染された水が基板表面に付着す
ることに等しく、これが、基板の表面汚染の原因となる
。これは例えば、64Mbit以上のような高密度VL
SIでは、ゲート酸化膜の厚さが100A程度以下とな
り、酸化時の微量な汚染の存在は、ゲート酸化膜特性の
劣化など、デバイス特性や収率の低下の原因となる。
後、基板を超純水から引き上げた時、基板表面に純水の
膜が付着し、乾燥装置に移動させる時に、クリーンルー
ム内の大気中を搬送させる必要があるので、クリーンル
ームの大気中に含まれる不純物が基板表面に付着した純
水膜中に溶解し、基板の表面の汚染を引き起こすことが
分かった。すなわち、極めて高純度の超純水を用いて水
洗を行っているにもかかわらず、水洗後乾燥工程に搬送
する途中に、大気中で汚染された水が基板表面に付着す
ることに等しく、これが、基板の表面汚染の原因となる
。これは例えば、64Mbit以上のような高密度VL
SIでは、ゲート酸化膜の厚さが100A程度以下とな
り、酸化時の微量な汚染の存在は、ゲート酸化膜特性の
劣化など、デバイス特性や収率の低下の原因となる。
一般には、クリーンルームの大気は、微粒子は極めて高
い精度で除去されているが、人が発生する炭酸ガスや、
クリーンルームで使用されるふっ化水素酸や硝酸等から
発生するぶつ化水素や亜硝酸ガスなどのガス分子が含ま
れており、これらのガス分子が、大気中の水蒸気と共に
、空調装置等に使用されている金属部品や、パイレック
ス材料に含まれているほう素等を、材料の表面で化学反
応を起こすことによって、金属塩のような分子となって
、クリーンルームの大気に混入する。このような大気中
の不純物分子は、一般に水溶性が高いので、超純水で洗
浄した後、半導体基板の表面に水膜が付着した状態で大
気中を搬送すると、この水膜中に大気中の不純物が溶解
し、表面汚染の原因となる。
い精度で除去されているが、人が発生する炭酸ガスや、
クリーンルームで使用されるふっ化水素酸や硝酸等から
発生するぶつ化水素や亜硝酸ガスなどのガス分子が含ま
れており、これらのガス分子が、大気中の水蒸気と共に
、空調装置等に使用されている金属部品や、パイレック
ス材料に含まれているほう素等を、材料の表面で化学反
応を起こすことによって、金属塩のような分子となって
、クリーンルームの大気に混入する。このような大気中
の不純物分子は、一般に水溶性が高いので、超純水で洗
浄した後、半導体基板の表面に水膜が付着した状態で大
気中を搬送すると、この水膜中に大気中の不純物が溶解
し、表面汚染の原因となる。
例えば、超純水の比抵抗は、純水が大気に触れただけで
、瞬間的に大気中の炭酸ガスを吸着して、12MΩcm
程度まで低下すること、Siのエピタキシャル成長の実
験結果によれば、洗浄工程と乾燥工程の間で基板表面に
は炭酸ガスの吸着が原因と思われる炭素汚染が検出され
、エピタキシャル成長膜の結晶欠陥を増加させているこ
とが報告されている。また、多結晶Siのレーザ再結晶
化の実験では、多結晶堆積前の洗浄工程で、乾燥後の基
板表面に大気中のほう素化合物が基板表面に付着し、再
結晶化された半導体薄膜がP型になり、この結晶の上に
作製されたMOS)ランジスタのしきい値電圧の制御を
困難にしていることも知られている。このように超純水
洗浄においても種々の問題を引き起こす。
、瞬間的に大気中の炭酸ガスを吸着して、12MΩcm
程度まで低下すること、Siのエピタキシャル成長の実
験結果によれば、洗浄工程と乾燥工程の間で基板表面に
は炭酸ガスの吸着が原因と思われる炭素汚染が検出され
、エピタキシャル成長膜の結晶欠陥を増加させているこ
とが報告されている。また、多結晶Siのレーザ再結晶
化の実験では、多結晶堆積前の洗浄工程で、乾燥後の基
板表面に大気中のほう素化合物が基板表面に付着し、再
結晶化された半導体薄膜がP型になり、この結晶の上に
作製されたMOS)ランジスタのしきい値電圧の制御を
困難にしていることも知られている。このように超純水
洗浄においても種々の問題を引き起こす。
さらに、特にぶつ化水素酸水溶液のように、繰り返し使
用することを前提とした、基板表面処理液は、大気中で
保管すると、上記のように大気中の不純物を液中に溶解
し、時間と共に液中不純物濃度が上昇する。このような
、処理液で基板表面の処理を行うと、液中の不純物濃度
に応じて基板表面にも不純物が付着する。特に、ぶつ化
水素酸水溶液の場合、液中で酸化膜が除去された状態で
は、基板の表面の活性度は高いので、不純物付着には特
に気をつける必要がある。また、エツチング液から引き
上げた状態では、基板表面は疎水性であっても、やはり
大気中の不純物を吸着し易いので、この後、基板に付着
したエツチング液を希釈除去するために、超純水を満た
した水洗槽に浸漬するまでの間に、大気からの表面汚染
を引き起こす。
用することを前提とした、基板表面処理液は、大気中で
保管すると、上記のように大気中の不純物を液中に溶解
し、時間と共に液中不純物濃度が上昇する。このような
、処理液で基板表面の処理を行うと、液中の不純物濃度
に応じて基板表面にも不純物が付着する。特に、ぶつ化
水素酸水溶液の場合、液中で酸化膜が除去された状態で
は、基板の表面の活性度は高いので、不純物付着には特
に気をつける必要がある。また、エツチング液から引き
上げた状態では、基板表面は疎水性であっても、やはり
大気中の不純物を吸着し易いので、この後、基板に付着
したエツチング液を希釈除去するために、超純水を満た
した水洗槽に浸漬するまでの間に、大気からの表面汚染
を引き起こす。
このような現象は、ぶつ化水素酸水溶液や超純水だけに
関するものではなく、有機溶剤などの洗浄液に関しても
、同様に、大気中の不純物物質を溶解し、基板表面汚染
の原因となっている。そして、これらの汚染は半導体素
子の特性に大きな影響を与え、なおかつ、製造工程にお
ける歩留り低下の原因ともなるなど、半導体デバイスが
高性能化、高密度化、微細化するに伴って、きわめて深
刻な問題となりつつある。
関するものではなく、有機溶剤などの洗浄液に関しても
、同様に、大気中の不純物物質を溶解し、基板表面汚染
の原因となっている。そして、これらの汚染は半導体素
子の特性に大きな影響を与え、なおかつ、製造工程にお
ける歩留り低下の原因ともなるなど、半導体デバイスが
高性能化、高密度化、微細化するに伴って、きわめて深
刻な問題となりつつある。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明では洗浄工程、乾燥
工程およびその間の搬送工程において、半導体表面への
不純物付着を防止するための、半導体基板の処理方法を
提供するものである。つまり、Siや化合物半導体の表
面が、大気や大気によって汚染された処理液に触れるこ
となく、高純度不活性ガスの雰囲気において、例えば高
純度ふっ化水素酸水溶液や、超純水や高純度有機溶剤等
の処理液や、その蒸気を用いて半導体を処理することで
あり、また高純度不活性ガスの雰囲気中において、工程
間を搬送することである。ここで、半導体の表面洗浄処
理としては、主として、エツチング液を用いて半導体基
板の表面あるいは裏面の一部あるいは全部の領域に存在
する半導体自体や酸化膜、窒化膜を除去し、所望の半導
体領域を露出させること、また、超純水で表面に残留す
るエツチング液や汚染を除去すること、あるいは、高純
度有機溶剤で表面を洗浄すること、さらに処理液を除去
し、表面を乾燥させることを意味する。
工程およびその間の搬送工程において、半導体表面への
不純物付着を防止するための、半導体基板の処理方法を
提供するものである。つまり、Siや化合物半導体の表
面が、大気や大気によって汚染された処理液に触れるこ
となく、高純度不活性ガスの雰囲気において、例えば高
純度ふっ化水素酸水溶液や、超純水や高純度有機溶剤等
の処理液や、その蒸気を用いて半導体を処理することで
あり、また高純度不活性ガスの雰囲気中において、工程
間を搬送することである。ここで、半導体の表面洗浄処
理としては、主として、エツチング液を用いて半導体基
板の表面あるいは裏面の一部あるいは全部の領域に存在
する半導体自体や酸化膜、窒化膜を除去し、所望の半導
体領域を露出させること、また、超純水で表面に残留す
るエツチング液や汚染を除去すること、あるいは、高純
度有機溶剤で表面を洗浄すること、さらに処理液を除去
し、表面を乾燥させることを意味する。
まず本発明では、超純水で水洗した後基板を大気に接触
させないように、例えば高純度窒素の様な不活性ガス雰
囲気中を搬送して、高純度不活性ガス中で、高速回転さ
せるか、あるいは、高純度イソプロピルアルコール蒸気
中に押入して超純水をインプロピルアルコールに置換し
た後、基板を徐々にイソプロピルアルコール蒸気より引
き上げて表面を乾燥させる。このためには、水洗槽表面
および、乾燥装置内部や基板の入口および通路を、高純
度の不活性ガスで覆うことが必要になる。また、ふう化
水素酸水溶液を用いる場合には、水溶液を大気に触れな
いよう例えば窒素のような高純度の不活性ガスを溶液表
面に供給する。もちろん、この時に用いる純水やガスは
、上記で説明した超高純度のものである。
させないように、例えば高純度窒素の様な不活性ガス雰
囲気中を搬送して、高純度不活性ガス中で、高速回転さ
せるか、あるいは、高純度イソプロピルアルコール蒸気
中に押入して超純水をインプロピルアルコールに置換し
た後、基板を徐々にイソプロピルアルコール蒸気より引
き上げて表面を乾燥させる。このためには、水洗槽表面
および、乾燥装置内部や基板の入口および通路を、高純
度の不活性ガスで覆うことが必要になる。また、ふう化
水素酸水溶液を用いる場合には、水溶液を大気に触れな
いよう例えば窒素のような高純度の不活性ガスを溶液表
面に供給する。もちろん、この時に用いる純水やガスは
、上記で説明した超高純度のものである。
さらに、基板を高純度不活性ガスで満たされた容器の中
の回転装置に載置し、容器の中で、基板を回転させなが
ら例えば高純度に保たれたエツチング液や、超純水を基
板表面に供給して基板表面のエツチングや洗浄処理を行
った後、処理液の供給を停止して高速回転させて基板を
乾燥させてもよい。この場合も、処理液はすべて大気に
接触しない配慮を施し、大気中の不純物溶解を防止して
いることは言うまでもない。
の回転装置に載置し、容器の中で、基板を回転させなが
ら例えば高純度に保たれたエツチング液や、超純水を基
板表面に供給して基板表面のエツチングや洗浄処理を行
った後、処理液の供給を停止して高速回転させて基板を
乾燥させてもよい。この場合も、処理液はすべて大気に
接触しない配慮を施し、大気中の不純物溶解を防止して
いることは言うまでもない。
作用
本発明の詳細な説明する。本発明によれば、半導体基板
は超高純度の表面処理液によって処理された後は、不純
物を含んだ大気に触れ、汚染された処理液に接触する機
会がないので、処理液への不純物溶解に伴う基板表面の
汚染を完全に防止できる。大気中の不純物が基板表面に
付着するのは、−旦乾燥した基板表面に比べて、不純物
を含む処理液との接触が最も重大な原因となっているの
で、処理液や基板搬送中に基板に付着した処理液への不
純物混入を防止することにより、はとんどの不純物汚染
を解決することができる。
は超高純度の表面処理液によって処理された後は、不純
物を含んだ大気に触れ、汚染された処理液に接触する機
会がないので、処理液への不純物溶解に伴う基板表面の
汚染を完全に防止できる。大気中の不純物が基板表面に
付着するのは、−旦乾燥した基板表面に比べて、不純物
を含む処理液との接触が最も重大な原因となっているの
で、処理液や基板搬送中に基板に付着した処理液への不
純物混入を防止することにより、はとんどの不純物汚染
を解決することができる。
また、乾燥後の処理工程において、さらに;ii!fn
度を要する場合に関しては、洗浄乾燥後、大気に接触し
ないように、高純度不活性ガス雰囲気中を次工程まで工
程間搬送すれば、乾燥した基板表面への大気中の不純物
付着も完全に防止することができる。このような工程間
搬送は、例えばN Si基板上の酸化膜を除去された
状態に代表される、半導体の活性度の高い表面が露出し
、接触する雰囲気などから不純物を吸着し易い状態とし
て、例えばエツチング工程から水洗工程への搬送時に生
ずる基板表面への不純物吸着の防止にも多大なる効果を
もたらす。同時に、ぶつ化水素酸水溶液のような処理液
の表面を高純度不活性ガスによって覆うことにより、処
理液への不純物混入も防止でき、処理液中での表面の不
純物汚染も防止できる。
度を要する場合に関しては、洗浄乾燥後、大気に接触し
ないように、高純度不活性ガス雰囲気中を次工程まで工
程間搬送すれば、乾燥した基板表面への大気中の不純物
付着も完全に防止することができる。このような工程間
搬送は、例えばN Si基板上の酸化膜を除去された
状態に代表される、半導体の活性度の高い表面が露出し
、接触する雰囲気などから不純物を吸着し易い状態とし
て、例えばエツチング工程から水洗工程への搬送時に生
ずる基板表面への不純物吸着の防止にも多大なる効果を
もたらす。同時に、ぶつ化水素酸水溶液のような処理液
の表面を高純度不活性ガスによって覆うことにより、処
理液への不純物混入も防止でき、処理液中での表面の不
純物汚染も防止できる。
すなわち、処理液を大気接触から回避することによって
処理液への不純物溶解を防止し、処理液の純度を保つ。
処理液への不純物溶解を防止し、処理液の純度を保つ。
これらによって、微細化VLS Iデバイスの特性劣化
防止、収率の向上など、期待される効果は大きい。
防止、収率の向上など、期待される効果は大きい。
実施例
半導体の処理工程において、処理液や処理液の付着した
半導体基板あるいは、処理直後の活性度の高い半導体表
面および蒸気半導体表面に供給する処理液を大気に接触
させないように、高純度不活性ガスで半導体基板の通過
する部分や、処理液の表面を覆うことが、本発明の要点
である。半導体処理工程の一連の工程の一例として、第
1図を用いて本発明の詳細な説明する。第1図は、半導
体処理工程において、酸化膜除去工程区域1、半導体洗
浄工程区域2、半導体乾燥工程区域3、半導体搬送工程
区域4、そして半導体表面に、処理を施す次工程区域5
“(例えば、スバ・ツタリング膜形成工程、ゲート酸化
工程、気層成長工程等)、とこれらを覆う形状の、例え
ば窒素やアルゴン等の高純度不活性ガス6等で満たされ
たクリーントンネル7からなる。今、半導体処理工程区
域1には、ふう化水素酸水溶液からなる処理液を貯蔵す
る処理槽9を有し、処理液表面は窒素からなる高純度不
活性ガス6により完全に覆われており、処理液中には高
純度不活性ガス6以外の如何なる不純物も混入の余地は
ない。半導体洗浄工程区域2には、超純水らなる洗f9
液を貯蔵する水洗槽10を有し、超純水は水洗槽10の
底部より供給され上部より排出されるので、半導体基板
8に接触する超純水は水洗槽10を覆う窒素とも接触す
ることはない。半導体乾燥工程区域3には、乾燥装置と
して、回転機構を有した基板台11を有し、基板台11
の周辺は高純度窒素ガスで満たされている。これらのエ
ツチング、洗浄、乾燥工程は通常、連続的に処理される
ので、ここでは一つのクリーントンネル7とクリーント
ンネル7内部に半導体基板8を搬送する搬送装置14を
設置すれば、酸化膜除去工程区域1から半導体洗浄工程
区域2へ、半導体洗浄工程区域2から半導体乾燥工程区
域3への半導体基板8の搬送中に、基板8はクリーント
ンネル7内部の高純度不活性ガス6以外の、不純物を含
んだ大気に接触する機会はまったくない。
半導体基板あるいは、処理直後の活性度の高い半導体表
面および蒸気半導体表面に供給する処理液を大気に接触
させないように、高純度不活性ガスで半導体基板の通過
する部分や、処理液の表面を覆うことが、本発明の要点
である。半導体処理工程の一連の工程の一例として、第
1図を用いて本発明の詳細な説明する。第1図は、半導
体処理工程において、酸化膜除去工程区域1、半導体洗
浄工程区域2、半導体乾燥工程区域3、半導体搬送工程
区域4、そして半導体表面に、処理を施す次工程区域5
“(例えば、スバ・ツタリング膜形成工程、ゲート酸化
工程、気層成長工程等)、とこれらを覆う形状の、例え
ば窒素やアルゴン等の高純度不活性ガス6等で満たされ
たクリーントンネル7からなる。今、半導体処理工程区
域1には、ふう化水素酸水溶液からなる処理液を貯蔵す
る処理槽9を有し、処理液表面は窒素からなる高純度不
活性ガス6により完全に覆われており、処理液中には高
純度不活性ガス6以外の如何なる不純物も混入の余地は
ない。半導体洗浄工程区域2には、超純水らなる洗f9
液を貯蔵する水洗槽10を有し、超純水は水洗槽10の
底部より供給され上部より排出されるので、半導体基板
8に接触する超純水は水洗槽10を覆う窒素とも接触す
ることはない。半導体乾燥工程区域3には、乾燥装置と
して、回転機構を有した基板台11を有し、基板台11
の周辺は高純度窒素ガスで満たされている。これらのエ
ツチング、洗浄、乾燥工程は通常、連続的に処理される
ので、ここでは一つのクリーントンネル7とクリーント
ンネル7内部に半導体基板8を搬送する搬送装置14を
設置すれば、酸化膜除去工程区域1から半導体洗浄工程
区域2へ、半導体洗浄工程区域2から半導体乾燥工程区
域3への半導体基板8の搬送中に、基板8はクリーント
ンネル7内部の高純度不活性ガス6以外の、不純物を含
んだ大気に接触する機会はまったくない。
搬送装置14は、−膜内に洗浄装置等に使用されている
低発塵仕様のもので、特にクリーントンネル7の内部に
設置するために特別な工夫は必要としない。また、酸化
膜除去工程区域1内の処理槽9や水洗槽10からは、ふ
う化水素ガスや水蒸気のように処理液の成分が揮発ある
いは蒸発し、クリーントンネル7内の高純度不活性ガス
の純度低下を防止する必要がある。このために、本実施
例では、処理槽9や水洗槽10の周辺に排気口18を設
け、揮発・蒸発成分がクリーントンネル7内に拡散する
ことを防止している。この排気口18に関しても、−膜
内な洗浄装置に於ける、薬液処理槽から生じる蒸気を吸
引するためのもので十分であるが、水洗槽10から発生
する水蒸気も吸収できるように、水洗槽10の周囲にも
同様の排気口18を設置する。
低発塵仕様のもので、特にクリーントンネル7の内部に
設置するために特別な工夫は必要としない。また、酸化
膜除去工程区域1内の処理槽9や水洗槽10からは、ふ
う化水素ガスや水蒸気のように処理液の成分が揮発ある
いは蒸発し、クリーントンネル7内の高純度不活性ガス
の純度低下を防止する必要がある。このために、本実施
例では、処理槽9や水洗槽10の周辺に排気口18を設
け、揮発・蒸発成分がクリーントンネル7内に拡散する
ことを防止している。この排気口18に関しても、−膜
内な洗浄装置に於ける、薬液処理槽から生じる蒸気を吸
引するためのもので十分であるが、水洗槽10から発生
する水蒸気も吸収できるように、水洗槽10の周囲にも
同様の排気口18を設置する。
洗浄乾燥後、例えば、絶縁膜や金属および金属間化合物
膜などの気相成長膜形成工程や、スバ、。
膜などの気相成長膜形成工程や、スバ、。
タリング膜堆積工程、ゲート酸化膜形成工程などの膜形
成工程を施すに際し、形成される膜と基板の界面に残留
する不純物が素子特性に大きな影響を及ぼすことがある
。ここでは、将来的に複合新機能デバイス用として注目
されているSi基板上へのGaAsあるいは、ZnS等
の化合物半導体の結晶成長について説明する。
成工程を施すに際し、形成される膜と基板の界面に残留
する不純物が素子特性に大きな影響を及ぼすことがある
。ここでは、将来的に複合新機能デバイス用として注目
されているSi基板上へのGaAsあるいは、ZnS等
の化合物半導体の結晶成長について説明する。
まず、半導体基板8は酸化膜除去工程区域1内の処理槽
9に満たされた室温のふっ化水素酸水溶液からなるエツ
チング液に浸漬して、基板表面の一部または全部の酸化
膜を除去する。次に、半導体基板8を処理槽9から引き
上げ、隣の半導体洗浄工程区域2内の、超純水で満たさ
れた水洗槽10に移動する。この移動の間には、基板8
表面のSi地肌の露出した部分は疎水性であるが、活性
度も高く、不純物を吸着し易い状態である。しかし、基
板8は高純度不活性ガス6の中のみを通過し、不純物を
含む大気と接触することはないので、表面への不純物の
吸着はない。次に、水洗槽10内の超純水でエツチング
液成分が完全に希釈除去された後、基板8を超純水から
引き上げて基板乾燥工程区域3内の基板台11に搬送す
る。この時にも、水洗槽10内の超純水から引き上げら
れ、水膜の付着した基板8は高純度不活性ガス6中を搬
送され、不純物を含んだ大気には接触することはない。
9に満たされた室温のふっ化水素酸水溶液からなるエツ
チング液に浸漬して、基板表面の一部または全部の酸化
膜を除去する。次に、半導体基板8を処理槽9から引き
上げ、隣の半導体洗浄工程区域2内の、超純水で満たさ
れた水洗槽10に移動する。この移動の間には、基板8
表面のSi地肌の露出した部分は疎水性であるが、活性
度も高く、不純物を吸着し易い状態である。しかし、基
板8は高純度不活性ガス6の中のみを通過し、不純物を
含む大気と接触することはないので、表面への不純物の
吸着はない。次に、水洗槽10内の超純水でエツチング
液成分が完全に希釈除去された後、基板8を超純水から
引き上げて基板乾燥工程区域3内の基板台11に搬送す
る。この時にも、水洗槽10内の超純水から引き上げら
れ、水膜の付着した基板8は高純度不活性ガス6中を搬
送され、不純物を含んだ大気には接触することはない。
本実施例では、酸化膜除去時点で基板表面は疎水性とな
っており、処理槽S内のエツチング液から基板8を引き
上げた時点で表面に付着しているエツチング液は僅かで
ある。従って、超純水によって、短時間でエツチング液
は除去され、基板8を超純水から引き上げた時点でも、
基板表面は疎水性を保っている。すなわち、回転乾燥し
た後も、基板表面は疎水性であって、表面の活性度は高
く、不純物などを吸着し易い状態である。
っており、処理槽S内のエツチング液から基板8を引き
上げた時点で表面に付着しているエツチング液は僅かで
ある。従って、超純水によって、短時間でエツチング液
は除去され、基板8を超純水から引き上げた時点でも、
基板表面は疎水性を保っている。すなわち、回転乾燥し
た後も、基板表面は疎水性であって、表面の活性度は高
く、不純物などを吸着し易い状態である。
このような基板8を次の工程として、GaAsやZnS
のエピタキシャル成長工程を施す場合、基板表面に不純
物が付着することを防止する必要がある。本発明はこの
ような目的にも大きな効果を発揮し、乾−燥後乾燥工程
区域3から次工程区域S内のエピタキシャル成長装置ま
での間を高純度不活性ガス6を満たしたクリーントンネ
ル7の中を搬送する。このとき、次工程区域5にロード
ロック室13を設け、ロードロツタ室内を高純度不活性
ガスで満たしておくことにより、乾燥後エピタキシャル
成長までの間に大気中の不純物を基板表面に吸着するこ
とはまったくない。このようにして得られたエピタキシ
ャル成長領域は、基板との界面近傍に不純物が無いので
、優れた結晶性と電気特性を示すと同時に、不良率の低
下にも大きく寄与する。ここで、第1図では枚葉処理を
想定しているが、複数の基板を、例えばテフロン製のキ
ャリアに押入して処理を行う、バッチ方式による処理も
可能である。また、本実施例では乾燥方式として回転方
式を用いているが、市販のイソプロピルアルコールを使
用した蒸気乾燥方式を使用することに対しても、何の障
害もない。この場合には、インプロピルアルコールが不
純物を含む大気と接触することがなく、高純度不活性ガ
スにょって完全に覆われているので、インプルピルアル
コールに不純物が溶解することがなく、乾燥中に基板表
面の不純物汚染を招く心配がない。さらに、処理液とし
てここでは超純水とふう化水素酸水溶液を一例として示
したが、ぶつ化水素酸と硝酸の混合液や、アセトン、ト
リクロルエタン等の有機溶剤に関しても同様に、周囲を
不活性ガスなど処理液の汚染を生じないガス雰囲気に保
つことにより、その純度を基板表面処理中までも維持す
ることが可能である。
のエピタキシャル成長工程を施す場合、基板表面に不純
物が付着することを防止する必要がある。本発明はこの
ような目的にも大きな効果を発揮し、乾−燥後乾燥工程
区域3から次工程区域S内のエピタキシャル成長装置ま
での間を高純度不活性ガス6を満たしたクリーントンネ
ル7の中を搬送する。このとき、次工程区域5にロード
ロック室13を設け、ロードロツタ室内を高純度不活性
ガスで満たしておくことにより、乾燥後エピタキシャル
成長までの間に大気中の不純物を基板表面に吸着するこ
とはまったくない。このようにして得られたエピタキシ
ャル成長領域は、基板との界面近傍に不純物が無いので
、優れた結晶性と電気特性を示すと同時に、不良率の低
下にも大きく寄与する。ここで、第1図では枚葉処理を
想定しているが、複数の基板を、例えばテフロン製のキ
ャリアに押入して処理を行う、バッチ方式による処理も
可能である。また、本実施例では乾燥方式として回転方
式を用いているが、市販のイソプロピルアルコールを使
用した蒸気乾燥方式を使用することに対しても、何の障
害もない。この場合には、インプロピルアルコールが不
純物を含む大気と接触することがなく、高純度不活性ガ
スにょって完全に覆われているので、インプルピルアル
コールに不純物が溶解することがなく、乾燥中に基板表
面の不純物汚染を招く心配がない。さらに、処理液とし
てここでは超純水とふう化水素酸水溶液を一例として示
したが、ぶつ化水素酸と硝酸の混合液や、アセトン、ト
リクロルエタン等の有機溶剤に関しても同様に、周囲を
不活性ガスなど処理液の汚染を生じないガス雰囲気に保
つことにより、その純度を基板表面処理中までも維持す
ることが可能である。
次に第二の実施例として、コンタクトホール形成後の電
極形成工程に本発明を応用した例について第1図を用い
て説明する。第1図において、半導体乾燥工程区域3内
の、半導体基板8を回転させながら表面処理を行うこと
が可能な、回転機構を有した基板台1工は、基板表面へ
の処理液の供給機構12を用いることによって、表面処
理を行うことができる。さらに、次工程区域5には、基
板表面に金属膜を地積するためのスパッタリング装置と
、基板乾燥工程区域3から次工程区域Sまでの間を、搬
送するための搬送工程区域4を有する。S 1−LS
Iの製造工程に於て、フンタクトホール内部の基板と電
極金属との界面の不純物は、しばしばコンタクト特性劣
化の原因となる。このような界面の不純物汚染の防止に
は本発明は非常に有効である。すなわち、基板乾燥工程
区域3の内部の回転基板台11に半導体基板8を載置し
、内部を高純度不活性ガス6で満たす。そして、高純度
不活性ガス6を供給しながら、まず、処理液供給機構1
2より、高純度ふっ化水素酸水溶液を基板表面に供給し
てコンタクトホール内部の酸化膜を除去する。次に、上
記高純度不活性ガスを供給しながら、上記ふっ化水素酸
水溶液の供給を停止すると同時に、超純水を供給し、基
板表面に残留するふう化水素酸水溶液を除去する。この
後、上記高純度不活性ガスを供給しながら、超純水の供
給を停止し、基板台11を高速で回転させると、基板表
面の超純水は飛散し、基板表面は乾燥される。この時、
超純水を基板表面に供給しても、超純水中の溶存酸素は
超純水の製造過程でiooppb程度以下まで除去され
ており、しかも30秒程度の短い時間で水洗の目的を達
することができるので、コンタクトホール内部には、コ
ンタクト特性に大きな影響を及ぼすようなたとえば[信
学技報SDM 89−4.PI3(1989)コに示さ
れている自然酸化膜の生成や、不純物汚染は発生しない
。この後、第一の実施例に示したのと同様に、不活性ガ
ス雰囲気を通して、基板8を次工程区域5内に搬送し、
スパッタリング堆積装置に押入して、金属膜を堆積すれ
ば、基板表面のコンタクトホール内部では、半導体と金
属膜との界面に自然酸化膜や不純物汚染の存在すること
はない。本実施例においては、基板8の乾燥は基板台1
1を高速回転させることによって、処理液を飛散させる
ことを主として利用したが、加熱した高純度不活性ガス
を吹き付けることや、高純度不活性ガス雰囲気中で赤外
線を照射すること等を、乾燥手段として神助的あるいは
主として利用してもよい。この場合にも、枚葉方式とバ
ッチ方式の両方に適用可能である。
極形成工程に本発明を応用した例について第1図を用い
て説明する。第1図において、半導体乾燥工程区域3内
の、半導体基板8を回転させながら表面処理を行うこと
が可能な、回転機構を有した基板台1工は、基板表面へ
の処理液の供給機構12を用いることによって、表面処
理を行うことができる。さらに、次工程区域5には、基
板表面に金属膜を地積するためのスパッタリング装置と
、基板乾燥工程区域3から次工程区域Sまでの間を、搬
送するための搬送工程区域4を有する。S 1−LS
Iの製造工程に於て、フンタクトホール内部の基板と電
極金属との界面の不純物は、しばしばコンタクト特性劣
化の原因となる。このような界面の不純物汚染の防止に
は本発明は非常に有効である。すなわち、基板乾燥工程
区域3の内部の回転基板台11に半導体基板8を載置し
、内部を高純度不活性ガス6で満たす。そして、高純度
不活性ガス6を供給しながら、まず、処理液供給機構1
2より、高純度ふっ化水素酸水溶液を基板表面に供給し
てコンタクトホール内部の酸化膜を除去する。次に、上
記高純度不活性ガスを供給しながら、上記ふっ化水素酸
水溶液の供給を停止すると同時に、超純水を供給し、基
板表面に残留するふう化水素酸水溶液を除去する。この
後、上記高純度不活性ガスを供給しながら、超純水の供
給を停止し、基板台11を高速で回転させると、基板表
面の超純水は飛散し、基板表面は乾燥される。この時、
超純水を基板表面に供給しても、超純水中の溶存酸素は
超純水の製造過程でiooppb程度以下まで除去され
ており、しかも30秒程度の短い時間で水洗の目的を達
することができるので、コンタクトホール内部には、コ
ンタクト特性に大きな影響を及ぼすようなたとえば[信
学技報SDM 89−4.PI3(1989)コに示さ
れている自然酸化膜の生成や、不純物汚染は発生しない
。この後、第一の実施例に示したのと同様に、不活性ガ
ス雰囲気を通して、基板8を次工程区域5内に搬送し、
スパッタリング堆積装置に押入して、金属膜を堆積すれ
ば、基板表面のコンタクトホール内部では、半導体と金
属膜との界面に自然酸化膜や不純物汚染の存在すること
はない。本実施例においては、基板8の乾燥は基板台1
1を高速回転させることによって、処理液を飛散させる
ことを主として利用したが、加熱した高純度不活性ガス
を吹き付けることや、高純度不活性ガス雰囲気中で赤外
線を照射すること等を、乾燥手段として神助的あるいは
主として利用してもよい。この場合にも、枚葉方式とバ
ッチ方式の両方に適用可能である。
以上の実施例の中で使用した不活性ガスは、不純物濃度
ippm以下で、通常市販の最高純度のものを、やはり
市販のガス精製装置によりさらに精製し、不純物濃度を
すべて10ppb以下まで低減したものである。
ippm以下で、通常市販の最高純度のものを、やはり
市販のガス精製装置によりさらに精製し、不純物濃度を
すべて10ppb以下まで低減したものである。
しかしこれは、目的によって最低限必要な純度のガスを
使用すればよい。一方、超純水も市販の最新の超純水製
造システムによって製造されたものは、超純水中のイオ
ン、微粒子、有機物、シリカなどは極めて微量であり、
本実施例に関する限り、十分な純度である。これ以外の
有機溶剤等に関しても、市販の最高純度品で十分な効果
を得ることが可能で、むしろ大気中からの不純物溶解に
よる汚染を防止することが大切であることは、先に述べ
た純水に関する例からも明かである。
使用すればよい。一方、超純水も市販の最新の超純水製
造システムによって製造されたものは、超純水中のイオ
ン、微粒子、有機物、シリカなどは極めて微量であり、
本実施例に関する限り、十分な純度である。これ以外の
有機溶剤等に関しても、市販の最高純度品で十分な効果
を得ることが可能で、むしろ大気中からの不純物溶解に
よる汚染を防止することが大切であることは、先に述べ
た純水に関する例からも明かである。
これらの一連の工程の半導体Si基板8の工程断面図を
第2図に示す。第2図(a)に示すSi基板8上の酸化
H30が第1図に示す酸化膜除去工程区域5にて除去さ
れその後基板表面が汚染されることなく洗浄・乾燥され
た後(b)、次工程区域5内の気相成長装置にてZnS
15がエピタキシャル成長される(C)。次工程区域5
が電極膜形成工程である場合、AIやAuのような金属
や、多結晶Si膜よりなる電極膜16が汚染のないSi
基板8上に形成される(d)。また、次工程区域5が薄
い酸化膜形成工程である場合、汚染のないSi基板上に
薄いゲート酸化膜17を再現性良く形成することができ
る(e)。
第2図に示す。第2図(a)に示すSi基板8上の酸化
H30が第1図に示す酸化膜除去工程区域5にて除去さ
れその後基板表面が汚染されることなく洗浄・乾燥され
た後(b)、次工程区域5内の気相成長装置にてZnS
15がエピタキシャル成長される(C)。次工程区域5
が電極膜形成工程である場合、AIやAuのような金属
や、多結晶Si膜よりなる電極膜16が汚染のないSi
基板8上に形成される(d)。また、次工程区域5が薄
い酸化膜形成工程である場合、汚染のないSi基板上に
薄いゲート酸化膜17を再現性良く形成することができ
る(e)。
次に、コンタクトホール形成後の電極形成工程に本発明
を応用した場合に付いて、第3図に示す工程断面図を用
いて説明する。p型のSi基板の表面の一部にn十拡散
領域18を形成し、酸化膜よりなる絶縁膜19にホトリ
ングラフィ技術とエツチング技術により、コンタクトホ
ール20を形成してホトレジストを除去する。この工程
に於て従来の方法では、レジスト除去工程において付着
した、レジスト成分やレジスト中の不純物を除去するた
めに、例えば硫酸等の酸に基板8を浸して洗浄工程を施
す。この時、コンタクトホール20内部には極薄い酸化
膜40が形成され(b)、このまま電極となる金属膜1
Bを形成しても良好なコンタクト特性を得られないので
、この酸化膜40を除去する必要がある。しかし、従来
の処理方法では前述のように、コンタクトホール内部に
不純物汚染や、大気中での自然酸化によって酸化物の生
成が生じ、デバイスの微細化が世につれてコンタクト不
良などの、特性に重大な影響を与える。
を応用した場合に付いて、第3図に示す工程断面図を用
いて説明する。p型のSi基板の表面の一部にn十拡散
領域18を形成し、酸化膜よりなる絶縁膜19にホトリ
ングラフィ技術とエツチング技術により、コンタクトホ
ール20を形成してホトレジストを除去する。この工程
に於て従来の方法では、レジスト除去工程において付着
した、レジスト成分やレジスト中の不純物を除去するた
めに、例えば硫酸等の酸に基板8を浸して洗浄工程を施
す。この時、コンタクトホール20内部には極薄い酸化
膜40が形成され(b)、このまま電極となる金属膜1
Bを形成しても良好なコンタクト特性を得られないので
、この酸化膜40を除去する必要がある。しかし、従来
の処理方法では前述のように、コンタクトホール内部に
不純物汚染や、大気中での自然酸化によって酸化物の生
成が生じ、デバイスの微細化が世につれてコンタクト不
良などの、特性に重大な影響を与える。
本実施例では本発明を採用することにより、酸化膜40
除去後、水洗乾燥から電極金属形成するためのスパッタ
リング装置に押入するまで、コンタクトホール20内部
は常に高純度不活性ガスに覆われ、大気で汚染された純
水や大気に接することがないので、コンタクトホール2
0内部に不純物の付着することはない。従って、第3図
(a)のごとく電極金属BIE3を堆積しても、半導体
基板8のコンタクトホール20内部のn十拡散領域18
と電極膜g18の界面に自然酸化膜や不純物汚染がなく
、安定して良好なコンタクト特性を得ることが可能とな
る。
除去後、水洗乾燥から電極金属形成するためのスパッタ
リング装置に押入するまで、コンタクトホール20内部
は常に高純度不活性ガスに覆われ、大気で汚染された純
水や大気に接することがないので、コンタクトホール2
0内部に不純物の付着することはない。従って、第3図
(a)のごとく電極金属BIE3を堆積しても、半導体
基板8のコンタクトホール20内部のn十拡散領域18
と電極膜g18の界面に自然酸化膜や不純物汚染がなく
、安定して良好なコンタクト特性を得ることが可能とな
る。
本発明の他の応用例として、半導体レーザの裏面の電極
形成時におけるコンタクト特性の改善、高密度dRAM
の容量酸化膜形成時における酸化膜とSi界面の特性改
善、EEPROMの電子注入用薄膜ゲート酸化膜の信頼
性改善等、多くの分野で極めて大きな効果を発揮する。
形成時におけるコンタクト特性の改善、高密度dRAM
の容量酸化膜形成時における酸化膜とSi界面の特性改
善、EEPROMの電子注入用薄膜ゲート酸化膜の信頼
性改善等、多くの分野で極めて大きな効果を発揮する。
発明の効果
本発明によれば、原子レベルの不純物汚集を防止するが
可能で、Siを始めとする半導体基板上のエピタキシャ
ル成長や電極形成あるいは、SL基板上の薄いゲート酸
化膜形成等に適用することによって、結晶欠陥の低減、
コンタクト抵抗の低減、ゲート酸化膜の耐圧や信頼性の
向上と言った効果を得られる。すなわち、大規模集積回
路や、高速デバイス、低雑音デバイス等あらゆる半導体
デバイスの性能向上や、製造歩留りの改善等種々の利点
をもたらすものである。
可能で、Siを始めとする半導体基板上のエピタキシャ
ル成長や電極形成あるいは、SL基板上の薄いゲート酸
化膜形成等に適用することによって、結晶欠陥の低減、
コンタクト抵抗の低減、ゲート酸化膜の耐圧や信頼性の
向上と言った効果を得られる。すなわち、大規模集積回
路や、高速デバイス、低雑音デバイス等あらゆる半導体
デバイスの性能向上や、製造歩留りの改善等種々の利点
をもたらすものである。
第1図は本発明の一実施例における方法の概略図、第2
図(a)〜(e)は本発明の実施例における半導体基板
の履歴を示す断面図、第3図(a)(b)は本発明の実
施例における電極形成工程の断面図である。 1・・・酸化膜除去工程区域、2・・・半導体洗浄工程
区域、3・・・半導体乾燥工程区域、4・・・半導体乾
燥工程区域、6・・・不活性ガス、8・・・半導体基板
、12・・・処理液供給機(14,14・・・搬送機構
、15・・・ZnS、t6・・・電極金属膜、17・・
・ゲート酸化膜、18・ ・ ・!i11気口。
図(a)〜(e)は本発明の実施例における半導体基板
の履歴を示す断面図、第3図(a)(b)は本発明の実
施例における電極形成工程の断面図である。 1・・・酸化膜除去工程区域、2・・・半導体洗浄工程
区域、3・・・半導体乾燥工程区域、4・・・半導体乾
燥工程区域、6・・・不活性ガス、8・・・半導体基板
、12・・・処理液供給機(14,14・・・搬送機構
、15・・・ZnS、t6・・・電極金属膜、17・・
・ゲート酸化膜、18・ ・ ・!i11気口。
Claims (4)
- (1)半導体を、超純水、高純度有機溶剤等の表面処理
液で洗浄した後、表面を高純度不活性ガスに接触させな
がら、上記高純度不活性ガス雰囲気中にて、上記半導体
の表面に付着した上記処理液を除去する工程を含むこと
を特徴とする半導体の処理方法。 - (2)半導体基板表面あるいは裏面上の一部あるいは全
部の領域に存在する酸化膜を、高純度不活性ガス中で高
純度のふっ化水素酸水溶液により除去し、所望の半導体
領域を露出させた後に、上記半導体の表面を、上記高純
度不活性ガスに接触させながら、超純水で洗浄を行う工
程に移動させる工程を含むことを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の半導体の処理方法。 - (3)半導体を、高純度不活性ガス雰囲気に於て回転し
つつ、上記半導体の表面に、高純度ふっ化水素酸水溶液
、超純水、高純度有機溶剤等の表面処理液を供給し、そ
の後上記高純度不活性ガス雰囲気中で上記有機溶剤の供
給を停止し、上記半導体を回転しながら上記半導体の表
面に残留する上記処理液を除去する工程を含むことを特
徴とする半導体の処理方法 - (4)処理液を高純度不活性ガスで覆うことにより、大
気からの不純物混入を防止し、純度を維持することを特
徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の半導
体の処理方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18649389 | 1989-07-19 | ||
| JP1-186493 | 1989-07-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03129732A true JPH03129732A (ja) | 1991-06-03 |
Family
ID=16189454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2181904A Pending JPH03129732A (ja) | 1989-07-19 | 1990-07-10 | 半導体の処理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5092937A (ja) |
| JP (1) | JPH03129732A (ja) |
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| WO1996021242A1 (en) * | 1995-01-06 | 1996-07-11 | Tadahiro Ohmi | Cleaning method |
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| JP3436776B2 (ja) * | 1993-08-09 | 2003-08-18 | 忠弘 大見 | ウエハ洗浄装置及び洗浄方法 |
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-
1990
- 1990-07-10 JP JP2181904A patent/JPH03129732A/ja active Pending
- 1990-07-13 US US07/552,112 patent/US5092937A/en not_active Expired - Lifetime
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