JP2001044429A - Method and device for pre-process for forming gate insulating film - Google Patents
Method and device for pre-process for forming gate insulating filmInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は,ゲート絶縁膜形成
前処理方法及びゲート絶縁膜形成前処理装置に関するも
のであり、特に詳しくは、膜厚3. 0nm以下のゲート
絶縁膜の形成前におこなう,シリコンウェハの洗浄・清
浄化方法及びその装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pretreatment method for forming a gate insulating film and a pretreatment apparatus for forming a gate insulating film, and more particularly to a pretreatment method for forming a gate insulating film having a thickness of 3.0 nm or less. And a method and apparatus for cleaning and cleaning a silicon wafer.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ウェハ上のパーティクル、金属、
有機物、表面被膜(自然酸化膜、吸着分子)などのコン
タミネーションを除去すること、並びに当該シリコンウ
ェハ上に形成されるウォータマーク等の除去を目的に、
ウェット洗浄方法が広く用いられている。その基本とな
る技術は、1960年代に開発されたRCA洗浄方法で
あり、この技術を応用した洗浄工程が数多く提案されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, particles, metals,
In order to remove contamination such as organic substances and surface coatings (natural oxide film, adsorbed molecules), and to remove watermarks formed on the silicon wafer,
Wet cleaning methods are widely used. The basic technology is the RCA cleaning method developed in the 1960's, and many cleaning processes using this technology have been proposed.
【0003】以下に、ゲート絶縁膜形成前に行われる最
も一般的な洗浄工程について説明する。The most general cleaning process performed before forming a gate insulating film will be described below.
【0004】初めに、パーティークルを除去するため
に、APM(NH4OH/H2O2 /H 2O)(Ammo
nium Hydroxide,Hydrogen P
eroxide Mix)洗浄をおこなう。APM洗浄
の基本的な条件としては、NH 4OH(29%水溶
液)、H2O2(30%水溶液)で、NH4OH/H2O2
/H2O=1:1:5〜1:2:7の比率で、溶液の温
度を65〜85度とし、5〜20min.処理をおこな
う。次に、純水洗浄をおこない、続いてAPM洗浄で形
成された酸化膜を除去するために、DHF洗浄(ふっ化
水素(HF)/H2O,Dilute Hytrofl
oric Acid)洗浄をおこなう。当該DHF洗浄
の基本的な条件としては、ふっ化水素(HF)(49%
水溶液)で、ふっ化水素(HF):H2O=1:30の
比率で、45〜60sec.の処理をおこなう。当該D
HF洗浄後、純水洗浄をおこない、最後にリンサードラ
イヤによるスピン乾燥をおこなう。[0004] First, to remove particles
APM (NHFourOH / HTwoOTwo/ H TwoO) (Ammo
Nium Hydroxide, Hydrogen P
eroxide Mix) Washing is performed. APM cleaning
The basic condition is that NH FourOH (29% water soluble
Liquid), HTwoOTwo(30% aqueous solution), NHFourOH / HTwoOTwo
/ HTwoO = 1: 1: 5 to 1: 2: 7 and the temperature of the solution
Degree to 65 to 85 degrees, and 5 to 20 min. Perform processing
U. Next, perform pure water cleaning, and then perform APM cleaning.
DHF cleaning (fluoride) to remove the formed oxide film
Hydrogen (HF) / HTwoO, Dilute Hytrofl
(oric Acid) washing is performed. The DHF cleaning
The basic conditions are that hydrogen fluoride (HF) (49%
Aqueous solution), hydrogen fluoride (HF): HTwoO = 1: 30
In a ratio of 45 to 60 sec. Is performed. The D
After HF cleaning, perform pure water cleaning, and finally Linsandra
Perform spin drying with ear.
【0005】しかしながら、上述した手法では、DHF
処理後にシリコン表面が露出することにより、表面は疎
水性となり、シリコンウェハを薬液槽から引き上げたと
きに、水滴が表面に残留する。このような水滴は、スピ
ン乾燥後にウォータマークとなる。ウォータマークは、
ウェハーの搬送/乾燥中に、水滴を通して局所的に形成
された自然酸化膜であったり、あるいは、この酸化膜が
水滴中に溶出し乾燥後残ったシミと考えられている。か
かるウォータマークは後続のエッチングプロセスでマス
キングとなったり、成膜プロセスで阻害要因となり、素
子特性を劣化させる。従って、洗浄工程でウォータマー
クをいかに抑制できるかが、洗浄乾燥技術の課題とな
る。However, in the above-mentioned method, DHF
When the silicon surface is exposed after the treatment, the surface becomes hydrophobic, and water droplets remain on the surface when the silicon wafer is pulled up from the chemical solution tank. Such water droplets become a watermark after spin drying. The watermark is
It is considered that this is a natural oxide film formed locally through a water droplet during the transfer / drying of the wafer, or a stain left after drying after the oxide film elutes in the water droplet. Such a watermark becomes masking in a subsequent etching process or becomes a hindrance in a film forming process, thereby deteriorating device characteristics. Therefore, how to suppress the watermark in the cleaning process is an issue of the cleaning and drying technique.
【0006】また、スピン乾燥工程は、高速回転ウェハ
の帯電によるパーティクルの静電吸着、回転メカ部分か
らの発塵、汚染ミストの発生/付着が起こるため、ウェ
ハ表面が汚れ易い。さらに、露出したシリコン表面上に
は、通常膜厚3.0nm以上の自然酸化膜が形成される
ため、膜厚3.0nm以下のゲート絶縁膜形成に大きな
問題となる。[0006] In the spin drying process, electrostatic attraction of particles due to electrification of a high-speed rotating wafer, generation of dust from a rotating mechanism portion, and generation / adhesion of contamination mist occur, so that the wafer surface is easily stained. Further, since a natural oxide film having a thickness of 3.0 nm or more is usually formed on the exposed silicon surface, there is a great problem in forming a gate insulating film having a thickness of 3.0 nm or less.
【0007】当該ウォータマークの発生や、自然酸化膜
の発生を抑えるために、半導体ウェハを空気中に引き上
げることなく処理する方法としては、例えば、特開平6
−196465号公報や乾燥工程としてイソプロピルア
ルコール(IPA)を用いる方法が提案されている。当
該特開平6−196465号公報によると、ウェハを空
気中に引き上げずに洗浄処理を進めることにより、搬送
中のウェハの乾燥、ウォータマークの発生、自然酸化膜
の発生を抑える方法が記載されている。つまり、当該公
知例に於いては、薬液処理、純水洗浄を行う複数のスプ
レーチャンバを連設し、この連設したスプレーチャンバ
を順次ウェハを移動させる。そのため、各チャンバの連
設部には開閉自在な仕切りカーテンが設けられている。
このような装置構成により、ウェハを大気にさらすこと
なく洗浄処理が可能となる。また、処理室内をN2置換
することが容易で自然酸化膜の発生を防ぐことができ
る。As a method of treating a semiconductor wafer without lifting it into the air in order to suppress the generation of the watermark and the generation of a natural oxide film, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
JP-A-196465 and a method using isopropyl alcohol (IPA) as a drying step have been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-196465 describes a method of suppressing the drying of a wafer during transfer, generation of a watermark, and generation of a natural oxide film by performing a cleaning process without lifting the wafer into the air. I have. That is, in the known example, a plurality of spray chambers for performing a chemical solution treatment and pure water cleaning are connected in series, and the wafers are sequentially moved in the connected spray chambers. For this reason, a partition curtain that can be opened and closed is provided at a continuous portion of each chamber.
With such an apparatus configuration, a cleaning process can be performed without exposing the wafer to the atmosphere. Further, it is easy to replace the processing chamber with N 2 , and the generation of a natural oxide film can be prevented.
【0008】一方、イソプロピルアルコール(IPA)
を使用したIPA乾燥工程(図5参照)は、回転部の様
な、機械的動作部がないため、装置内の発塵が少なく、
ウォータマークの抑制に効果がある。一般的なIPA乾
燥法は、純水層404上に液化IPA層403を形成
し、すすぎ時にゆっくりと水を抜く。その結果、IPA
層と純水層の境界は下がり、水の表面張力406によっ
て境界面でウェハ401表面からパーティクル405を
取り除き、ウェハ表面で水がIPAに置換されて乾燥が
進む。On the other hand, isopropyl alcohol (IPA)
In the IPA drying step (see FIG. 5) using a, there is no mechanical operating part such as a rotating part, so that there is little dust in the apparatus.
It is effective in suppressing watermarks. In a general IPA drying method, a liquefied IPA layer 403 is formed on a pure water layer 404, and water is slowly drained during rinsing. As a result, IPA
The boundary between the layer and the pure water layer is lowered, the particles 405 are removed from the surface of the wafer 401 at the boundary surface by the surface tension 406 of the water, and the water is replaced with IPA on the surface of the wafer, and the drying proceeds.
【0009】又、ウォータマークを抑制するために、過
酸化水素を1〜10%含む過酸化水素水を1〜20分程
度シリコンウェハ上に浸し、厚み1.0〜3.0nmの
二酸化シリコン層を生成させる方法が提案されている。
即ち、特開平10−116806号公報によれば、二酸
化シリコン層は水に対して親水性であるので、水は球状
の水滴とはならず、薄く均一に付着している。上記水分
を除去するために、シリコンウェハを回転させる。以上
の工程により、ウォータマークが生じるのを抑制する。In order to suppress the watermark, a hydrogen peroxide solution containing 1 to 10% of hydrogen peroxide is immersed on the silicon wafer for about 1 to 20 minutes to form a silicon dioxide layer having a thickness of 1.0 to 3.0 nm. Has been proposed.
That is, according to JP-A-10-116806, since the silicon dioxide layer is hydrophilic with respect to water, the water does not become spherical water droplets but adheres thinly and uniformly. The silicon wafer is rotated to remove the water. Through the above steps, generation of a watermark is suppressed.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上記のような洗浄方法
には、以下の問題点がある。The above-mentioned cleaning method has the following problems.
【0011】即ち、第一の問題点は、ウォーターマーク
の発生を原理的になくすことができないことである。即
ち、ウォータマークの発生、自然酸化膜の発生を抑える
ために、半導体ウェハを空気中に引き上げることなく処
理する方法が、上記した特開平6−196465号公報
に開示されている。しかしながら、ふっ化水素(HF)
洗浄後に純水洗浄をおこない、シリコン表面に付着した
水分を除去するために、半導体ウェハの洗浄装置を用い
てシリコンウェハを回転させるため、ウォータマークを
完全になくすことはできない。これは、水の中には溶存
酸素が存在し、水滴から溶存酸素による酸化反応が起こ
るためである。従って、特開平6−196465号公報
を用いても、原理的にウォータマークを完全になくすこ
とはできない。That is, the first problem is that generation of a watermark cannot be eliminated in principle. That is, a method of processing a semiconductor wafer without lifting it into the air in order to suppress the generation of a watermark and the generation of a natural oxide film is disclosed in the above-mentioned JP-A-6-196465. However, hydrogen fluoride (HF)
After the cleaning, pure water cleaning is performed, and the silicon wafer is rotated using a semiconductor wafer cleaning device in order to remove moisture adhering to the silicon surface. Therefore, the watermark cannot be completely eliminated. This is because dissolved oxygen is present in water, and an oxidization reaction by dissolved oxygen occurs from water droplets. Therefore, even if JP-A-6-196465 is used, the watermark cannot be completely eliminated in principle.
【0012】さらに、既に述べた通り、スピン乾燥工程
は、高速回転ウェハの帯電によるパーティクルの静電吸
着、回転メカ部分からの発塵、汚染ミストの発生/付着
が起こるため、ウェハ表面が汚れ易いことも問題とな
る。Further, as described above, in the spin drying process, electrostatic attraction of particles due to charging of the high-speed rotating wafer, generation of dust from the rotating mechanism, and generation / adhesion of contamination mist occur, so that the wafer surface is easily contaminated. This is also a problem.
【0013】また、ウォータマークを抑制する方法とし
て、特開平10−116806号公報に記載されている
ように、表面を酸化膜で覆い、水に対して親水性とする
方法がある。しかしながら、特開平10−116806
号公報を用いても、ウォーターマークを完全になくすこ
とはできない。これは、ふっ化水素(HF)洗浄後にウ
ェハを過酸化水素処理に移動するときに、ウェハを大気
中に引き上げるためである。このとき、ウェハ表面は疎
水性で、水滴から局所的な酸化反応が起こる。さらに、
膜厚1.0〜3.0nmの酸化膜を形成した前処理で
は、3.0nm以下のゲート絶縁膜を制御良く形成する
ことは困難である。As a method of suppressing the watermark, there is a method of covering the surface with an oxide film and making it hydrophilic with respect to water, as described in JP-A-10-116806. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-116806
The use of the publication does not completely eliminate the watermark. This is because the wafer is lifted into the atmosphere when the wafer is moved to the hydrogen peroxide treatment after the hydrogen fluoride (HF) cleaning. At this time, the surface of the wafer is hydrophobic, and a local oxidation reaction occurs from water droplets. further,
In the pretreatment in which an oxide film having a thickness of 1.0 to 3.0 nm is formed, it is difficult to form a gate insulating film having a thickness of 3.0 nm or less with good control.
【0014】また、前記した様なIPA乾燥工程を採用
することにより、大幅にウォータマークを抑制すること
が報告されている。しかしながら、ここでも、IPA乾
燥工程前に、疎水性の表面を大気中に曝すため、ウォー
タマークを無くすことはできない。以上述べた様に、従
来の方法においては、原理的にウォータマークをなくす
ことはできない。It is also reported that the use of the above-described IPA drying step significantly suppresses watermarks. However, also in this case, since the hydrophobic surface is exposed to the atmosphere before the IPA drying step, the watermark cannot be eliminated. As described above, the watermark cannot be eliminated in principle in the conventional method.
【0015】さらに、ウォータマークを抑制するための
従来技術に関する更なる問題点を以下に記す。即ち、上
記に関する第二の問題点は、特開平10−116806
号公報に記載の方法において、過酸化水素水中で形成す
る酸化膜厚1.0〜3.0nmが厚すぎることである。
本手法を、3.0nm以下のゲート絶縁膜の形成プロセ
スに用いた場合、洗浄工程中に形成される酸化膜がゲー
ト絶縁膜中に占める割合が大きく、良好な電気特性を期
待することができない。これは、溶液中や大気中で形成
した酸化膜は、通常の熱酸化膜と比べてリーク電流が多
いためである。Further problems with the prior art for suppressing the watermark will be described below. That is, the second problem relating to the above is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-116806.
In the method described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, the thickness of the oxide film formed in a hydrogen peroxide solution is 1.0 to 3.0 nm being too thick.
When this technique is used in a process for forming a gate insulating film having a thickness of 3.0 nm or less, a ratio of an oxide film formed in a cleaning step to the gate insulating film is large, and good electrical characteristics cannot be expected. . This is because an oxide film formed in a solution or in the atmosphere has a larger leak current than a normal thermal oxide film.
【0016】次に、上記に関する第三の問題点は、乾燥
工程中に表面に付着する汚染である。スピン乾燥工程
は、高速回転ウェハの帯電によるパーティクルの静電吸
着、回転メカ部分からの発塵、汚染ミストの発生/付着
が起こるため、ウェハ表面が汚れ易い。A third problem related to the above is contamination adhering to the surface during the drying process. In the spin drying process, electrostatic attraction of particles due to electrification of a high-speed rotating wafer, generation of dust from a rotating mechanism, and generation / adhesion of contamination mist occur, so that the wafer surface is easily stained.
【0017】一方、IPA乾燥後の表面には、IPA分
子が残留するといわれ、ゲート酸化膜特性に影響を及ぼ
すことが懸念されている(K.MOTAI,T.Ito
ga,and T.Irie,Extended Ab
stract of 1997,Internatio
nal Conference on SolidSt
ate Devices and Material
s, Hamamatsu,pp.24〜25(199
7)参照)。従って、IPA乾燥を用いてウォータマー
クを減らしても、乾燥後に清浄な表面を得ることが難し
い。On the other hand, it is said that IPA molecules remain on the surface after IPA drying, and there is a concern that it may affect the characteristics of the gate oxide film (K. MOTAI, T. Ito).
ga, and T.M. Irie, Extended Ab
structure of 1997, International
nal Conference on SolidSt
ate Devices and Material
s, Hamamatsu, p. 24-25 (199
7)). Therefore, even if the watermark is reduced using IPA drying, it is difficult to obtain a clean surface after drying.
【0018】その他、特開平4−113620号公報に
は、シリコン基板をオゾンを含む純水中に浸漬し、当該
シリコン基板のシリコン露出部表面にシリコン酸化膜を
形成する方法が記載されており、又特開平6−1635
08号公報には、基板を純水に浸漬する工程と窒素ガス
雰囲気中で処理する工程を繰り返す基板の乾燥方法が開
示されており、更には、特開平7−122530号公報
には、シリコンウェハの汚染を防止する為にフッ酸系処
理液にて2回処理を行いその後純水で処理する半導体装
置の製造方法が示されてはいるが、何れも、本発明の様
なウォータマークの発生を防止する為に、ふっ化水素
(HF)、過酸化水素及び純水とを使用してシリコンウ
ェハにゲート絶縁膜を形成する為の前処理方法を開示し
てはいない。In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-113620 describes a method in which a silicon substrate is immersed in pure water containing ozone to form a silicon oxide film on a surface of a silicon exposed portion of the silicon substrate. JP-A-6-1635
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-08530 discloses a method for drying a substrate in which a step of immersing the substrate in pure water and a step of treating the substrate in a nitrogen gas atmosphere are repeated. In order to prevent contamination of the semiconductor device, a method of manufacturing a semiconductor device in which the treatment is performed twice with a hydrofluoric acid-based treatment solution and then treated with pure water is described, but in any case, the generation of a watermark as in the present invention is shown. There is no disclosure of a pretreatment method for forming a gate insulating film on a silicon wafer using hydrogen fluoride (HF), hydrogen peroxide, and pure water in order to prevent the above.
【0019】一方、特開平7−153728号公報に
は、シリコンウェハに於けるパーティクル汚染を防止す
る為にアンモニアと過酸化水素及び水の混合液を使用し
て処理する方法が開示されており、又特開平8−783
73号公報には、シリコンウェハを過酸化水素により洗
浄した後、酸化性洗浄液で洗浄して化学酸化膜を形成す
る方法が開示されているが、何れの公知例に於いても、
本発明の様なウォータマークの発生を防止する為に、ふ
っ化水素(HF)、過酸化水素及び純水とを使用してシ
リコンウェハにゲート絶縁膜を形成する為の前処理方法
を開示してはいない。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-153728 discloses a method of treating particles using a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water in order to prevent particle contamination on a silicon wafer. JP-A-8-783
No. 73 discloses a method of forming a chemical oxide film by cleaning a silicon wafer with hydrogen peroxide and then cleaning it with an oxidizing cleaning solution.
The present invention discloses a pretreatment method for forming a gate insulating film on a silicon wafer using hydrogen fluoride (HF), hydrogen peroxide and pure water in order to prevent generation of a watermark as in the present invention. Not.
【0020】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の欠点を改良し、上記のような膜厚3.0nm以下の
極薄ゲート絶縁膜形成前処理方法における問題点に鑑み
てなされたものであり、ウォータマークの発生を原理的
になくし、乾燥工程中や大気中雰囲気からウェハ表面に
付着する有機物、その他の汚染物質をなくすことによ
り、膜厚3.0nm以下の電気的特性に優れたゲート絶
縁膜を形成することが可能なシリコンウェハの前処理方
法及びその前処理装置を提供することを目的としてい
る。Accordingly, an object of the present invention is to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to be made in view of the above-mentioned problems in the pretreatment method for forming an ultra-thin gate insulating film having a thickness of 3.0 nm or less. By eliminating the generation of watermarks in principle and eliminating organic substances and other contaminants adhering to the wafer surface during the drying process or in the atmosphere, excellent electrical characteristics with a film thickness of 3.0 nm or less are obtained. An object of the present invention is to provide a silicon wafer pretreatment method and a pretreatment device capable of forming a gate insulating film.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。即ち、本発明に係る第1の態様として
は、シリコンウェハにゲート酸化膜を形成するに際し、
当該シリコンウェハに、ふっ化水素(HF)を使用して
当該シリコンウェハの表面を清浄化する第1の工程、当
該第1の工程に使用された当該ふっ化水素(HF)を純
水と置換する第2の工程、当該第2の工程に使用された
当該純水を過酸化水素水希釈溶液で置換し、当該シリコ
ンウェハ表面にケミカル酸化膜を形成する第3の工程と
が連続的に実行される事を特徴とするシリコンウェハに
ゲート酸化膜を形成する場合の当該シリコンウェハの前
処理方法であり、又本発明に係る第2の態様としては、
シリコンウェハにゲート酸化膜を形成する装置であっ
て、当該シリコンウェハを保持するクリーンルームに隣
接して設けられた洗浄装置内に少なくとも当該シリコン
ウェハに、ふっ化水素(HF)を使用して当該シリコン
ウェハの表面を清浄化する第1の工程、当該第1の工程
に使用された当該ふっ化水素(HF)を純水と置換する
第2の工程、当該第2の工程に使用された当該純水を過
酸化水素水希釈溶液で置換し、当該シリコンウェハ表面
にケミカル酸化膜を形成する第3の工程とが連続的に実
行されるワンバス洗浄槽が設けられているシリコンウェ
ハにゲート酸化膜を形成する場合のゲート絶縁膜形成前
処理装置である。The present invention employs the following technical configuration to achieve the above object. That is, as a first aspect according to the present invention, when forming a gate oxide film on a silicon wafer,
A first step of cleaning the surface of the silicon wafer by using hydrogen fluoride (HF) on the silicon wafer; replacing the hydrogen fluoride (HF) used in the first step with pure water; And a third step of replacing the pure water used in the second step with a diluted solution of hydrogen peroxide and forming a chemical oxide film on the surface of the silicon wafer. A method for pre-treating a silicon wafer when a gate oxide film is formed on the silicon wafer, wherein a second aspect according to the present invention includes:
An apparatus for forming a gate oxide film on a silicon wafer, wherein at least the silicon wafer is placed in a cleaning device provided adjacent to a clean room holding the silicon wafer by using hydrogen fluoride (HF). A first step of cleaning the surface of the wafer, a second step of replacing the hydrogen fluoride (HF) used in the first step with pure water, and a pure step used in the second step. A gate oxide film is formed on a silicon wafer provided with a one-bath cleaning tank in which water is replaced with a hydrogen peroxide solution diluted solution and a third step of continuously forming a chemical oxide film on the surface of the silicon wafer is provided. This is a pretreatment apparatus for forming a gate insulating film when forming.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】本発明に係る当該シリコンウェハ
の前処理方法及び当該ゲート絶縁膜形成前処理装置は、
上記した様な技術構成を採用しているので、シリコンウ
ェハの表面を、ふっ化水素(HF)洗浄により洗浄して
当該シリコンウェハ表面に形成されている当該シリコン
酸化膜を除去し、シリコンウェハの清浄表面を露出させ
た後、当該シリコンウェハを溶液中で処理し続けること
により、ウォータマークの発生を原理的になくす様に構
成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A pretreatment method for a silicon wafer and a pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to the present invention are as follows.
Since the technology configuration as described above is employed, the surface of the silicon wafer is cleaned by hydrogen fluoride (HF) cleaning to remove the silicon oxide film formed on the surface of the silicon wafer, After exposing the clean surface, the silicon wafer is continuously processed in a solution, so that generation of a watermark is basically eliminated.
【0023】更に、ふっ化水素(HF)洗浄後、ふっ化
水素(HF)を純水に置換し、さらに、純水を過酸化水
素水希釈溶液へと置換することにより、ふっ化水素(H
F)洗浄後にシリコン基板からなるシリコンウェハを大
気中に曝すことなく、過酸化水素水希釈溶液中の酸素を
利用してシリコン表面にケミカル酸化膜を形成する。Further, after washing with hydrogen fluoride (HF), the hydrogen fluoride (HF) is replaced with pure water, and the pure water is further replaced with a dilute solution of hydrogen peroxide, whereby hydrogen fluoride (H) is removed.
F) After the cleaning, a chemical oxide film is formed on the silicon surface using the oxygen in the diluted hydrogen peroxide solution without exposing the silicon wafer made of the silicon substrate to the atmosphere.
【0024】その後、当該シリコンウェハを引き上げる
が、このとき既に当該シリコンウェハの表面には酸化膜
が形成されているため、その後の工程でもウォータマー
クが形成されない。つまり、本発明に於ける当該第1の
態様によって、ウォータマークの発生の無い、平坦で清
浄なゲート絶縁膜を形成するに適したシリコンウェハ表
面を形成する事が可能である。Thereafter, the silicon wafer is pulled up. At this time, since an oxide film has already been formed on the surface of the silicon wafer, no watermark is formed in the subsequent steps. That is, according to the first aspect of the present invention, it is possible to form a silicon wafer surface suitable for forming a flat and clean gate insulating film without generation of a watermark.
【0025】更に、本発明に於ける当該第1の態様の別
の具体的によって、当該シリコンウェハは乾燥工程を経
て超高真空チャンバー内に搬送され、シリコンウェハの
温度を上昇させることにより、過酸化水素希釈溶液中で
形成した酸化膜を脱離させる。当該酸化膜は900〜1
000度で0〜10min.のアニール処理をすること
で、シリコンウェハの表面から完全に脱離せしめられ
る。このとき、乾燥工程中/ウェハ搬送中、酸化膜表面
に付着したIPA分子等の汚染物質と共に脱離させるこ
とができる。Further, according to another embodiment of the first aspect of the present invention, the silicon wafer is transferred into an ultra-high vacuum chamber through a drying step, and the temperature of the silicon wafer is raised to increase the temperature. The oxide film formed in the diluted hydrogen oxide solution is eliminated. The oxide film is 900 to 1
0 to 10 min. Is completely removed from the surface of the silicon wafer. At this time, during the drying step / while the wafer is being conveyed, it can be eliminated together with contaminants such as IPA molecules attached to the oxide film surface.
【0026】最後に、上記した本発明に係るシリコンウ
ェハの前処理方法である洗浄・清浄化処理したシリコン
ウェハの表面に、電気的特性に優れた膜厚3.0nm以
下のゲート絶縁膜を形成することができる。Finally, a gate insulating film having excellent electrical characteristics and a thickness of 3.0 nm or less is formed on the surface of the silicon wafer which has been subjected to the cleaning / cleaning process which is the pretreatment method of the silicon wafer according to the present invention. can do.
【0027】[0027]
【実施例】以下に、本発明に係るシリコンウェハの前処
理方法及びシリコンウェハのゲート絶縁膜形成前処理装
置の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific example of a pretreatment method for a silicon wafer and a pretreatment apparatus for forming a gate insulating film on a silicon wafer according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0028】即ち、図1は、本発明に係るゲート絶縁膜
形成前処理装置100の一具体例に於ける構成を示す平
面概略図であり、図中、シリコンウェハ110にゲート
酸化膜を形成する装置100であって、当該シリコンウ
ェハ110を保持するクリーンルーム101に隣接して
設けられた洗浄装置102内に少なくとも当該シリコン
ウェハ110に、ふっ化水素(HF)を使用して当該シ
リコンウェハの表面を清浄化する第1の工程、当該第1
の工程に使用された当該ふっ化水素(HF)を純水と置
換する第2の工程、当該第2の工程に使用された当該純
水を過酸化水素水希釈溶液で置換し、当該シリコンウェ
ハ110表面にケミカル酸化膜を形成する第3の工程と
が連続的に実行されるワンバス洗浄槽105が設けられ
ているシリコンウェハ110にゲート酸化膜を形成する
場合のゲート絶縁膜形成前処理装置100が示されてい
る。That is, FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a specific example of a pretreatment apparatus 100 for forming a gate insulating film according to the present invention, in which a gate oxide film is formed on a silicon wafer 110. In a cleaning apparatus 102 provided adjacent to a clean room 101 for holding the silicon wafer 110, at least the silicon wafer 110 is cleaned using hydrogen fluoride (HF) to clean the surface of the silicon wafer. A first step of cleaning, the first
A second step of replacing the hydrogen fluoride (HF) used in the second step with pure water, replacing the pure water used in the second step with a hydrogen peroxide solution diluted solution, A gate insulating film forming pretreatment apparatus 100 for forming a gate oxide film on a silicon wafer 110 provided with a one-bath cleaning tank 105 in which a third step of forming a chemical oxide film on the surface of the substrate 110 is continuously performed. It is shown.
【0029】更に本発明に於ける当該ゲート絶縁膜形成
前処理装置100に於いては、当該ワンバス洗浄槽10
5は、当該第1〜第3の工程が、実行される間、当該シ
リコンウェハの表面が、大気中に曝される事が無い様に
構成されている事が必要である。Further, in the gate insulating film formation pretreatment apparatus 100 according to the present invention, the one-bath cleaning tank 10 is used.
No. 5 needs to be configured so that the surface of the silicon wafer is not exposed to the atmosphere while the first to third steps are performed.
【0030】一方、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成
前処理装置100に於いては、当該洗浄装置102に
は、更に、当該シリコンウェハ110の表面に付着した
付着物を除去する為に、ケミカル酸化膜形成可能化学物
質を使用した第1の前洗浄工程を実行する第1の洗浄槽
103と、当該ケミカル酸化膜形成可能化学物質を純水
で洗浄する第2の前洗浄工程を実行する第2の洗浄槽1
04と、当該ワンバス洗浄槽105と、後述する乾燥槽
106とが設けられている事が望ましい。On the other hand, in the pretreatment apparatus 100 for forming a gate insulating film according to the present invention, the cleaning apparatus 102 is further provided with a chemical treatment for removing adhering substances adhered to the surface of the silicon wafer 110. A first cleaning tank 103 for executing a first pre-cleaning step using an oxide film-forming chemical substance, and a second cleaning step for executing a second pre-cleaning step of cleaning the chemical oxide film-forming chemical substance with pure water. 2 washing tanks 1
04, the one-bath washing tank 105, and a drying tank 106 described later are desirably provided.
【0031】本発明に於ける当該ゲート絶縁膜形成前処
理装置100に於いて使用される第1の前洗浄工程を実
行する第1の洗浄槽103は、当該シリコンウェハ11
0の表面に付着したパーティクルの除去を行う事に主目
的があり、その為に、例えば、水、過酸化水素及びアン
モニアからなる混合薬液を使用するものである。The first cleaning tank 103 for performing the first pre-cleaning step used in the gate insulating film formation pre-processing apparatus 100 according to the present invention includes the silicon wafer 11.
The main purpose is to remove particles adhering to the surface of No. 0, and for that purpose, for example, a mixed chemical solution composed of water, hydrogen peroxide and ammonia is used.
【0032】一方、本発明に於ける当該ゲート絶縁膜形
成前処理装置100に於いて使用される当該ワンバス洗
浄槽105は、当該シリコンウェハ110を保持する洗
浄槽本体部120と当該洗浄槽本体部120の底部に接
続されている処理液導入部301と処理液排出部30
2、当該洗浄槽本体部120から溢れ出た当該処理液を
受ける受け皿部130、当該受け皿部130の底部に設
けられた廃液排出部303、及び当該処理液導入部30
1に個々の弁部を介してそれぞれ個別に接続されたふっ
化水素(HF)供給部180、過酸化水素水希釈溶液供
給部190及び純水供給部200とが設けられている事
が好ましい。On the other hand, the one-bath cleaning tank 105 used in the gate insulating film formation pretreatment apparatus 100 according to the present invention includes a cleaning tank main body 120 holding the silicon wafer 110 and the cleaning tank main body 120. 120 and a processing liquid discharge unit 30 connected to the bottom of the processing liquid 120
2. Receiving tray 130 for receiving the processing liquid overflowing from cleaning tank main body 120, waste liquid discharging unit 303 provided at the bottom of receiving tray 130, and processing liquid introducing unit 30
It is preferable that a hydrogen fluoride (HF) supply unit 180, a hydrogen peroxide solution diluted solution supply unit 190, and a pure water supply unit 200, which are individually connected to each other via individual valve units, are provided in the apparatus.
【0033】更に、本発明に於ける当該処理液導入部3
01と当該個々の弁部213、215、及び217と
は、混合手段222を介してそれぞれ個別に接続されて
いるものである。又、本発明に於ける当該ゲート絶縁膜
形成前処理装置100に於いて、当該処理液導入部30
1と、当該ふっ化水素(HF)供給部180、過酸化水
素水希釈溶液供給部190及び純水供給部200とのそ
れぞれの間に、適宜の流量計220、221とが設けら
れているゲート絶縁膜形成前処理装置100である。
又、本発明に係る当該洗浄槽本体部120の底部は、2
重底部で構成されており、当該2重底部の仕切り部には
メッシュ部121が形成されている事も望ましい。更
に、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成前処理装置10
0に於いては、当該乾燥槽106の後に、更に当該シリ
コンウェハ110を超高真空チャンバー501内に搬送
し,当該シリコンウェハ110の温度を上昇させ,過酸
化水素希釈溶液中で形成した化学酸化膜を脱離させる化
学酸化膜離脱処理部108が設けられている事も望まし
い。当該化学酸化膜離脱処理部108は、図1に於ける
当該乾燥槽106と当該クリーンルーム101との間に
設けられているものであっても良く、或いは、図1に示
す様に、当該クリーンルーム101に対し、当該洗浄装
置102とは反対側の適宜の位置に設けられているもの
で有っても良い。Further, the processing solution introducing section 3 according to the present invention.
01 and the individual valve portions 213, 215, and 217 are individually connected via a mixing means 222. In the pretreatment apparatus 100 for forming a gate insulating film in the present invention,
A gate provided with an appropriate flow meter 220, 221 between each of the hydrogen fluoride (HF) supply unit 180, the diluted hydrogen peroxide solution supply unit 190, and the pure water supply unit 200 This is a pretreatment apparatus 100 for forming an insulating film.
The bottom of the cleaning tank body 120 according to the present invention is
It is also preferable that the mesh part 121 is formed at the partition part of the double bottom part. Further, the gate insulating film forming pretreatment apparatus 10 according to the present invention
At 0, after the drying tank 106, the silicon wafer 110 is further transported into the ultrahigh vacuum chamber 501, the temperature of the silicon wafer 110 is increased, and the chemical oxidation formed in the hydrogen peroxide diluted solution is performed. It is also desirable to provide a chemical oxide film detachment processing unit 108 for detaching the film. The chemical oxide film detachment processing unit 108 may be provided between the drying tank 106 and the clean room 101 in FIG. 1, or as shown in FIG. On the other hand, it may be provided at an appropriate position on the opposite side of the cleaning device 102.
【0034】以下に、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形
成前処理装置及びゲート絶縁膜形成前処理方法の詳細な
具体的を、実施例の形で説明する。Hereinafter, specific examples of the pretreatment apparatus for forming a gate insulating film and the pretreatment method for forming a gate insulating film according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
【0035】即ち、図1に示す様に、シリコンウェハ1
10に対してふっ化水素(HF)洗浄、純水リンス、過
酸化水素水希釈溶液処理を一つの槽でおこなうワンバス
洗浄槽105、最後にIPA乾燥処理槽106 の少なく
とも4つの槽から構成されている。当該シリコンウェハ
110はクラス1のクリーンルーム101側からウェッ
ト洗浄装置102内へと搬送される。当該ウェット洗浄
装置102内に搬送されたウェハ110は、それぞれの
処理槽を、ロボットアームにより搬送され、洗浄、乾燥
工程がおこなわれる。当該洗浄、乾燥工程が終わると、
ウェハはクラス1のクリーンルーム101側へ再び搬送
される。本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成前処理装置
はバッチ処理式で、一度に25枚のウェハを洗浄するこ
とができる。That is, as shown in FIG.
10 is composed of at least four tanks: a one-bath washing tank 105 for performing hydrogen fluoride (HF) washing, pure water rinsing, and a treatment with a diluted solution of hydrogen peroxide in one bath, and finally an IPA drying treatment tank 106. I have. The silicon wafer 110 is transferred into the wet cleaning apparatus 102 from the class 1 clean room 101 side. The wafer 110 transported into the wet cleaning apparatus 102 is transported in each processing tank by a robot arm, and a cleaning and drying process is performed. After the washing and drying steps,
The wafer is transported again to the class 1 clean room 101 side. The pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to the present invention is of a batch processing type, and can clean 25 wafers at a time.
【0036】ここで、ワンバス洗浄槽105の詳細につ
いて、以下に図2を参照しながら説明する。Here, the details of the one bath cleaning tank 105 will be described below with reference to FIG.
【0037】即ち、ワンバス洗浄槽105は、洗浄槽本
体120、洗浄槽本体20の上部よりあふれる薬液を受
ける受皿部130、当該洗浄槽本体部120の底部に接
続されている処理液導入部301と当該処理液導入部3
01に接続されているそれぞれの薬液供給ライン18
1、191、及び201及び、廃液ライン302から構
成される。薬液供給ライン181は、ふっ化水素(H
F)の供給ライン、薬液供給ライン191はH2O2の供
給ライン及び薬液供給ライン201は、純水の供給ライ
ンをそれぞれ構成している。そして、当該各供給ライン
は、当該洗浄槽本体120に入る前に、適宜の攪拌導入
ライン222中で混合され、適宜の濃度条件に基づい
て、一つ又は複数の薬液を適宜の割合で混合し且つ攪拌
しながら、当該洗浄槽本体120の洗浄槽底面121よ
り当該洗浄槽本体120内に供給される。That is, the one-bath cleaning tank 105 includes a cleaning tank main body 120, a receiving tray section 130 for receiving a chemical solution overflowing from the upper portion of the cleaning tank main body 20, and a processing liquid introduction section 301 connected to the bottom of the cleaning tank main body 120. The treatment liquid introduction unit 3
Each chemical solution supply line 18 connected to 01
1, 191 and 201 and a waste liquid line 302. The chemical supply line 181 is provided with hydrogen fluoride (H
The supply line F) and the chemical supply line 191 constitute an H 2 O 2 supply line and the chemical supply line 201 respectively constitute a pure water supply line. The respective supply lines are mixed in an appropriate stirring introduction line 222 before entering the cleaning tank main body 120, and one or a plurality of chemicals are mixed at an appropriate ratio based on appropriate concentration conditions. The water is supplied into the cleaning tank main body 120 from the cleaning tank bottom 121 of the cleaning tank main body 120 while stirring.
【0038】当該受け皿部130の底部には廃液排出部
303が設けられると共に、当該処理液導入部301に
接続されている、ふっ化水素(HF)供給部180に接
続されたふっ化水素(HF)の供給ライン181、H2
O2供給部190に接続されたH2O2の供給ライン19
1及び純水供給部200に接続された純水の供給ライン
201は、それぞれ適宜の弁部213、215、及び2
17を介して当該攪拌導入ライン222に接続されてい
るものである。A waste liquid discharge section 303 is provided at the bottom of the tray 130 and a hydrogen fluoride (HF) connected to a hydrogen fluoride (HF) supply section 180 connected to the processing liquid introduction section 301. ) Supply line 181, H 2
H 2 O 2 supply line 19 connected to O 2 supply section 190
1 and a pure water supply line 201 connected to the pure water supply unit 200 are provided with appropriate valve units 213, 215, and 2 respectively.
17 is connected to the stirring introduction line 222.
【0039】当該洗浄槽底面121は二重底になってお
り、細かい穴が空いた板122によって仕切られてい
る。このような構造を取ることにより、当該処理薬液は
当該洗浄槽本体120の底面から均一性良く当該洗浄槽
本体内部に供給され、先に供給されていた別の処理薬液
と効率よく置換される。The bottom surface 121 of the washing tank has a double bottom, and is separated by a plate 122 having fine holes. By adopting such a structure, the processing chemical is supplied from the bottom surface of the cleaning tank main body 120 to the inside of the cleaning tank main body with good uniformity, and is efficiently replaced with another processing chemical previously supplied.
【0040】また、ふっ化水素(HF), H2O2の薬液
ライン中には、渦流量計220〜221が設置されてお
り、純水との混合比を変化させることができる。Vortex flowmeters 220 to 221 are provided in the chemical lines for hydrogen fluoride (HF) and H 2 O 2 to change the mixing ratio with pure water.
【0041】更に、当該洗浄槽本体120の底面より供
給された上記の各薬液は洗浄槽本体120の上部より溢
れ、受け皿130を通して、ふっ化水素(HF)溶液の
場合は濃厚廃液ライン160へ、H2O2希釈溶液の場合
は希釈廃液ライン170へと排出される。Further, each of the above chemicals supplied from the bottom of the cleaning tank main body 120 overflows from the upper portion of the cleaning tank main body 120 and passes through the receiving tray 130 to the concentrated waste liquid line 160 in the case of a hydrogen fluoride (HF) solution. In the case of the H 2 O 2 diluted solution, it is discharged to the diluted waste liquid line 170.
【0042】以上に記載した装置構成を取ることによ
り、ウォータマークの発生を原理的になくす洗浄工程が
可能となり、本願発明の前処理条件を実現できる。すな
わち、ふっ化水素(HF)洗浄によりシリコン酸化膜を
除去し、シリコン清浄表面を露出させた後、ふっ化水素
(HF)を純水に置換し、さらに、純水を0.6〜1.
5wt%の過酸化水素水希釈溶液へと置換し、5〜60
min.間処理することにより、ふっ化水素(HF)洗
浄後にシリコンウェハを大気中に曝すことなく、過酸化
水素水希釈溶液中の酸素を利用してシリコン表面にケミ
カル酸化膜を形成することができる。By adopting the above-described apparatus configuration, a cleaning step for eliminating generation of a watermark in principle becomes possible, and the pretreatment conditions of the present invention can be realized. That is, after removing the silicon oxide film by hydrogen fluoride (HF) cleaning and exposing the clean silicon surface, the hydrogen fluoride (HF) is replaced with pure water, and the pure water is further reduced to 0.6 to 1.0.
Replace with 5 wt% diluted hydrogen peroxide solution, and
min. By performing the inter-process, a chemical oxide film can be formed on the silicon surface by using oxygen in a diluted hydrogen peroxide solution without exposing the silicon wafer to the atmosphere after cleaning with hydrogen fluoride (HF).
【0043】本発明に於ける当該ゲート絶縁膜形成前処
理方法によって、当該シリコンウェハの表面を清浄且つ
均整に保つ0.6〜1.0nm程度の薄い化学酸化膜を
形成する事が可能となる。係る処理操作を実行する事に
よって、3.0nm以下の均一なゲート絶縁膜を形成す
る為に必要な、ウォータマークが実質的に存在せず、ケ
ミカル酸化膜で覆われた、平坦で清浄なシリコンウェハ
表面が得られる。係るケミカル酸化膜は、後の工程で、
当該シリコンウェハの表面から離脱させ、その後のシリ
コンウェハ表面に3.0nm以下の均一で不純物が存在
していない清浄ゲート絶縁膜を形成するものである。According to the pretreatment method for forming a gate insulating film in the present invention, a thin chemical oxide film of about 0.6 to 1.0 nm that keeps the surface of the silicon wafer clean and uniform can be formed. . By performing such a processing operation, a flat and clean silicon substantially free of a watermark and covered with a chemical oxide film, which is necessary for forming a uniform gate insulating film of 3.0 nm or less. A wafer surface is obtained. Such a chemical oxide film, in a later step,
This is to separate from the surface of the silicon wafer and form a clean gate insulating film having a uniform thickness of 3.0 nm or less and free of impurities on the surface of the silicon wafer thereafter.
【0044】即ち、本発明に於ける当該ゲート絶縁膜形
成前処理方法の具体例としては、上記した説明より明ら
かな様に、シリコンウェハ110にゲート酸化膜を形成
するに際し、当該シリコンウェハ110に、ふっ化水素
(HF)を使用して当該シリコンウェハの表面を清浄化
する第1の工程、当該第1の工程に使用された当該ふっ
化水素(HF)を純水と置換する第2の工程、当該第2
の工程に使用された当該純水を過酸化水素水希釈溶液で
置換し、当該シリコンウェハ表面にケミカル酸化膜を形
成する第3の工程とが連続的に実行される様に構成する
ものである。That is, as a specific example of the gate insulating film forming pretreatment method according to the present invention, as is apparent from the above description, when forming a gate oxide film on the silicon wafer 110, A first step of cleaning the surface of the silicon wafer using hydrogen fluoride (HF), and a second step of replacing the hydrogen fluoride (HF) used in the first step with pure water. Process, the second
And the third step of forming a chemical oxide film on the surface of the silicon wafer by continuously replacing the pure water used in the step (b) with a dilute solution of hydrogen peroxide solution. .
【0045】更に、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成
前処理方法に於いては、当該第1乃至第3の工程が、一
つの処理層105内で実行される事が特徴である。つま
り、本発明に於いては、少なくとも当該第1から第3の
工程が実行される間、当該シリコンウェハの表面は、大
気中に曝される事が無い様に構成されている事が必要で
ある。Further, in the pretreatment method for forming a gate insulating film according to the present invention, the first to third steps are performed in one processing layer 105. That is, in the present invention, it is necessary that the surface of the silicon wafer is configured not to be exposed to the atmosphere at least during the execution of the first to third steps. is there.
【0046】尚、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成前
処理方法の実施に際しては、図1に示す様に、当該クリ
ーンルーム101から上記する処理の為に搬出された当
該シリコンウェハ110に対して、当該シリコンウェハ
110の表面に付着した付着物を除去する為の前洗浄工
程が実行される事が望ましく、より具体的には、ケミカ
ル酸化膜形成可能化学物質、例えば、NH4OH/H2O
2 /H2Oによる当該シリコンウェハの第1の前洗浄工
程と当該ケミカル酸化膜形成可能化学物質を純水で洗浄
する第2の前洗浄工程とが、当該ワンバス洗浄槽105
の前に設けられている事が望ましい。In performing the pretreatment method for forming a gate insulating film according to the present invention, as shown in FIG. 1, the silicon wafer 110 carried out from the clean room 101 for the above-described processing is applied to the silicon wafer 110. It is desirable to perform a pre-cleaning step for removing the deposits attached to the surface of the silicon wafer 110. More specifically, a chemical substance capable of forming a chemical oxide film, for example, NH 4 OH / H 2 O
A first pre-cleaning step of cleaning the silicon wafer with 2 / H 2 O and a second pre-cleaning step of cleaning the chemical substance capable of forming a chemical oxide film with pure water,
It is desirable that it is provided before.
【0047】より具体的には、当該ワンバス洗浄槽10
5で実行される当該第1の工程の前に、当該シリコンウ
ェハの表面に付着した付着物を除去する為の前洗浄工程
である第0の工程が設けられているものであり、当該第
0の工程は、ケミカル酸化膜形成可能化学物質による当
該シリコンウェハの第1の前洗浄工程と当該ケミカル酸
化膜形成可能化学物質を純水で洗浄する第2の前洗浄工
程とから構成されている事が望ましく、当該第1の前洗
浄工程は、第1の洗浄槽103で実行され、又当該第2
の前洗浄工程は、第2の洗浄槽104で実行される様に
構成される事が望ましい。More specifically, the one bath cleaning tank 10
Before the first step performed in step 5, a 0th step which is a pre-cleaning step for removing deposits adhered to the surface of the silicon wafer is provided. Is a first pre-cleaning step of cleaning the silicon wafer with a chemical substance capable of forming a chemical oxide film, and a second pre-cleaning step of cleaning the chemical substance capable of forming a chemical oxide film with pure water. Preferably, the first pre-cleaning step is performed in the first cleaning tank 103 and the second pre-cleaning step is performed.
The pre-cleaning step is desirably configured to be performed in the second cleaning tank 104.
【0048】更に、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成
前処理方法に有っては、上記したワンバス洗浄槽105
に於ける当該第3の工程に引き続いて、シリコンウェハ
の表面を乾燥させる乾燥工程が更に設けられている事も
好ましく、当該乾燥工程は、図1に於ける乾燥槽106
に於て実行されるものである。Further, in the method for pretreatment of forming a gate insulating film according to the present invention, the above-described one bath cleaning tank 105 is provided.
It is preferable that a drying step for drying the surface of the silicon wafer is further provided subsequent to the third step in the step (b).
It is executed in.
【0049】本発明に於ける当該乾燥工程は、純水をイ
ソプロピルアルコール(IPA)が使用される事が好ま
しく、又、当該乾燥工程は、当該純水層上にイソプロピ
ルアルコール(IPA)膜層を形成する様にして処理さ
れる事が望ましい。In the drying step in the present invention, it is preferable that isopropyl alcohol (IPA) is used for pure water, and in the drying step, an isopropyl alcohol (IPA) film layer is formed on the pure water layer. It is desirable that the treatment be performed so as to form.
【0050】次に、本発明に係る他の具体的に付いて説
明するならば、上記の具体的によって得られたウォータ
マークが無く、化学酸化膜で被覆された、均整で汚染物
が付着していないシリコン表面を持つシリコンウェハ
に、所望の、例えば厚みが3.0nm以下の厚みを有す
るゲート絶縁膜を形成する為に、当該化学酸化膜を除去
する必要があり、本具体例は、当該化学酸化膜を除去す
るゲート絶縁膜形成前処理方法及びその装置に関するも
のである。つまり、係る処理操作は、図3に示す様な装
置を使用して実行されるものである。即ち、本具体例に
於いては、当該乾燥槽106の後に、更に当該シリコン
ウェハ110を超高真空チャンバー501内に搬送し,
当該シリコンウェハ110の温度を上昇させ,過酸化水
素希釈溶液中で形成した酸化膜を脱離させる酸化膜離脱
処理部108が設けられているものである。Next, another specific embodiment of the present invention will be described. In other words, there is no water mark obtained by the above-described embodiment, and a uniform oxide film covered with a chemical oxide film is used. It is necessary to remove the chemical oxide film in order to form a desired gate insulating film having a thickness of, for example, 3.0 nm or less on a silicon wafer having an unexposed silicon surface. The present invention relates to a gate insulating film forming pretreatment method for removing a chemical oxide film and an apparatus therefor. That is, such processing operation is executed using an apparatus as shown in FIG. That is, in this specific example, after the drying tank 106, the silicon wafer 110 is further transferred into the ultrahigh vacuum chamber 501,
An oxide film detachment processing unit 108 for increasing the temperature of the silicon wafer 110 and detaching the oxide film formed in the diluted hydrogen peroxide solution is provided.
【0051】より具体的には、本具体例に於ける当該乾
燥処理工程の後に、更に当該シリコンウェハ110を、
当該酸化膜離脱処理部108内に設けられた超高真空チ
ャンバー501内に搬送し,当該シリコンウェハ110
の温度を上昇させ,過酸化水素希釈溶液中で形成した酸
化膜を脱離させる酸化膜離脱工程が実行されるものであ
り、その際の当該超高真空中チャンバ内の真空度は,5
×10-8Torr以下である事が好ましい。更に、本具
体的に於いては、当該過酸化水素水希釈溶液中で形成し
た酸化膜を脱離させるときの当該シリコンウェハの温度
が,900〜1000度で、処理時間は10min.以
内である事が望ましい。More specifically, after the drying process in this embodiment, the silicon wafer 110 is further
The silicon wafer 110 is transferred into an ultra-high vacuum chamber 501 provided in the oxide film detachment processing unit 108.
Of the oxide film formed in the diluted hydrogen peroxide solution is carried out, and the degree of vacuum in the ultra-high vacuum chamber is 5 degrees.
It is preferably at most 10 -8 Torr. Further, in this specific example, the temperature of the silicon wafer when removing the oxide film formed in the diluted solution of hydrogen peroxide solution is 900 to 1000 ° C., and the processing time is 10 min. It is desirable to be within.
【0052】以下に上記本発明の具体例に於ける酸化膜
離脱処理部108の構成の概要に付いて図3を参照しな
がら説明する。The outline of the structure of the oxide film detachment processing section 108 in the above embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【0053】当該酸化膜離脱処理部108は、試料処理
室501、ヒーター室502、交換室503から構成さ
れており、交換室には複数枚のウェハ507が収納でき
る。試料処理室501と交換室507との間にはゲート
バルブ504を設け、それぞれの部屋は複数のポンプに
よって構成される排気系511, 512、513により
排気されている。また、試料処理室501と交換室50
7とをウェハ110移動のためにウェハ搬送機構505
が設けられている。このような構成を取ることにより、
試料処理室501を大気に曝すことなくウェハ110の
交換、移動が可能である。試料処理室501には、酸素
ラジカルを生成するECRプラズマ源506、ガス供給
系521〜524が取り付けられている。また、ヒータ
ー室502にはウェハ110を加熱するためのヒーター
508が取りつけられており、シリコンウェハの基板温
度を1200度まで加熱することが可能である。又、当
該ガス供給系は、酸素ガスボンベ521、ストップバル
ブ522、524、マス・フロウ・コントローラー52
3から構成され、酸素ガスはECRプラズマ源を通し
て、試料処理室501に導入される。導入する酸素ガス
は、マス・フロウ・コントローラーにより調整され、1
×10-4 〜5Torrの範囲で制御することができ
る。以上に記載した装置構成を取ることにより、ゲート
絶縁膜形成前処理に必要な超高真空中でのアニール処理
が可能になり、本願発明の前処理条件を実現できる。す
なわち、試料処理室を5×10-8 Torr以下の超高
真空雰囲気にし、ヒーターにより基板温度900〜10
00度、0.5〜5min.処理し、過酸化水素希釈溶
液中で形成された酸化膜と、乾燥/搬送中、酸化膜上に
付着した有機物等のコンタミネーションを脱離させ、シ
リコンの超清浄表面を作成することができる。The oxide film separation processing section 108 includes a sample processing chamber 501, a heater chamber 502, and an exchange chamber 503, and a plurality of wafers 507 can be stored in the exchange chamber. A gate valve 504 is provided between the sample processing chamber 501 and the exchange chamber 507, and each chamber is evacuated by exhaust systems 511, 512, 513 constituted by a plurality of pumps. The sample processing chamber 501 and the exchange chamber 50
7 and a wafer transfer mechanism 505 for moving the wafer 110.
Is provided. By taking such a configuration,
The wafer 110 can be exchanged and moved without exposing the sample processing chamber 501 to the atmosphere. An ECR plasma source 506 for generating oxygen radicals and gas supply systems 521 to 524 are attached to the sample processing chamber 501. Further, a heater 508 for heating the wafer 110 is attached to the heater chamber 502, so that the substrate temperature of the silicon wafer can be heated up to 1200 degrees. The gas supply system includes an oxygen gas cylinder 521, stop valves 522 and 524, a mass flow controller 52
The oxygen gas is introduced into the sample processing chamber 501 through an ECR plasma source. The oxygen gas to be introduced is adjusted by the mass flow controller.
It can be controlled in the range of × 10 -4 to 5 Torr. By adopting the above-described apparatus configuration, it is possible to perform an annealing process in an ultra-high vacuum required for a pre-process for forming a gate insulating film, and to realize the pre-processing conditions of the present invention. That is, the sample processing chamber is set to an ultra-high vacuum atmosphere of 5 × 10 −8 Torr or less, and the substrate temperature is set to 900 to 10 by a heater.
00 degrees, 0.5-5 min. The treatment removes the oxide film formed in the diluted hydrogen peroxide solution and the contamination such as organic substances adhered on the oxide film during drying / transportation, thereby forming an ultra-clean surface of silicon.
【0054】尚、本具体例に於ける当該酸化膜離脱処理
部108の当該試料処理室501に於いては、上記した
様にシリコンウェハ表面に形成された化学酸化膜を離脱
する処理に加えて、当該化学酸化膜が除去されたシリコ
ンウェハ表面に3.0nm以下の薄いゲート絶縁膜を形
成する処理を行う様に構成する事も可能である。Incidentally, in the sample processing chamber 501 of the oxide film detachment processing section 108 in this embodiment, in addition to the treatment for detaching the chemical oxide film formed on the silicon wafer surface as described above, Alternatively, it is also possible to perform processing for forming a thin gate insulating film of 3.0 nm or less on the surface of the silicon wafer from which the chemical oxide film has been removed.
【0055】以下に、本発明に係る上記具体例に付いて
更に詳細に説明するならば、先ず、上記した本発明に係
る当該ゲート絶縁膜形成前処理方法に於て使用される試
料の概略図を図4に示す。In the following, the above-mentioned specific example according to the present invention will be described in more detail. First, a schematic view of a sample used in the above-mentioned gate insulating film forming pretreatment method according to the present invention will be described. Is shown in FIG.
【0056】即ち、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成
前処理方法の効果を実証し、且つ適切な製造条件を確認
する為の実験に於て、p型シリコン(100)、ρ =
0.02Ωcmのシリコン基板604上に、あらかじめ
素子分離領域605を形成したものを試料として用い
た。当該素子分離605は、シリコン表面に熱酸化膜を
形成した後、素子分離領域を選択的に酸化する際のマス
クとなるシリコン窒化膜を被着し、パターニングにより
素子領域にのみこのシリコン窒化膜を残し、素子分離領
域に基板シリコンと同一型の不純物を導入し、その後、
素子分離領域に厚い酸化膜605を形成した。That is, in an experiment for verifying the effect of the gate insulating film formation pretreatment method according to the present invention and confirming appropriate manufacturing conditions, p-type silicon (100), ρ =
A sample in which an element isolation region 605 was previously formed on a silicon substrate 604 of 0.02 Ωcm was used. After forming a thermal oxide film on the silicon surface, the device isolation 605 covers a silicon nitride film serving as a mask for selectively oxidizing the device isolation region, and the silicon nitride film is formed only in the device region by patterning. Leave, introduce the same type of impurity as the substrate silicon into the element isolation region,
A thick oxide film 605 was formed in the element isolation region.
【0057】初めに、APM洗浄槽103にて、パーテ
ィクルの除去がおこなわれる。このときの薬液は、H2
O: H2O2 : NH4OH =20:6:1とし、65度で
5分間の処理をおこなった。なお、パーティクル除去効
果を高めるために、メガソニック処理を併用した。次
に、APM洗浄液を洗い流すために、純水洗浄槽104
で純水洗浄を5分間おこなった。続いて、ふっ化水素
(HF)処理、純水洗浄、過酸化希釈溶液処理をワンバ
ス洗浄槽105にておこなう。ワンバス洗浄槽105で
は、初めに、APM洗浄中に形成された酸化膜を取り除
くため、ふっ化水素(HF): H2O=1:30となる
ように混合した溶液中に45秒間浸した。当該酸化膜を
取り除いた後、同一槽中でふっ化水素(HF)溶液を純
水に置換し、続いて、純水を過酸化水素希釈溶液に置換
する。ふっ化水素(HF)成分が残留していると、過酸
化水素希釈溶液により形成した酸化膜が再びエッチング
されてしまうため、ふっ化水素(HF)溶液を完全に純
水に置換することが必要である。ここでは、純水を30
L/min.、5分間流すことにより、ふっ化水素(H
F)溶液を取り除いた。また、純水から過酸化水素水希
釈溶液に置換するために、過酸化水素濃度1.5wt%
で10L/min.、5分間流した。過酸化水素水希釈
溶液中で、さらに5min.の処理をおこない、最後に
純水洗浄を30L/min.、2分間おこない、過酸化
水素水希釈溶液を洗い流した。First, particles are removed in the APM cleaning tank 103. The chemical at this time is H 2
O: H 2 O 2 : NH 4 OH = 20: 6: 1, and a treatment was performed at 65 ° C. for 5 minutes. Note that megasonic treatment was used in combination to enhance the particle removal effect. Next, in order to wash away the APM cleaning liquid, the pure water cleaning tank 104 is used.
For 5 minutes. Subsequently, hydrogen fluoride (HF) treatment, pure water cleaning, and peroxide dilution solution treatment are performed in the one bath cleaning tank 105. In the one bath cleaning tank 105, first, in order to remove an oxide film formed during the APM cleaning, the substrate was immersed in a mixed solution of hydrogen fluoride (HF): H 2 O = 1: 30 for 45 seconds. After removing the oxide film, the hydrogen fluoride (HF) solution is replaced with pure water in the same tank, and then the pure water is replaced with a hydrogen peroxide diluted solution. If the hydrogen fluoride (HF) component remains, the oxide film formed by the diluted solution of hydrogen peroxide is etched again, so it is necessary to completely replace the hydrogen fluoride (HF) solution with pure water. It is. Here, 30 pure water
L / min. By flowing hydrogen fluoride (H
F) The solution was removed. In order to replace pure water with a diluted solution of hydrogen peroxide, the concentration of hydrogen peroxide is 1.5 wt%.
At 10 L / min. Run for 5 minutes. In a diluted solution of hydrogen peroxide solution, further 5 min. , And finally, washing with pure water at 30 L / min. This was performed for 2 minutes, and the diluted hydrogen peroxide solution was washed away.
【0058】ワンバス洗浄槽105での工程が終わる
と、ウェハはIPA乾燥処理槽106へと搬送される。
ウェハ接液部の状態を図5に示す。水洗時の雰囲気をI
PA蒸気402で置換し、純水槽404の上に液化IP
A層403を形成することにより、ウェハ401の表面
が親水性、疎水性にかかわらず、図5のようになる。廃
液速度を1L/min.でおこなうことにより、水の表
面張力405がパーティクル406や水滴を引き離す方
向に働き、ウェハ表面が乾燥される。以上、ウェット洗
浄装置での処理が終わると、ウェハは、前記した酸化膜
離脱処理部108の超高真空処理酸化膜形成装置UHV
(Ultra High Vacuum)へと搬送され
る。When the process in the one bath cleaning tank 105 is completed, the wafer is transferred to the IPA drying processing tank 106.
FIG. 5 shows the state of the wafer contact part. Atmosphere when washing with water
Replace with PA vapor 402 and liquefy IP on pure water tank 404
By forming the A layer 403, the surface of the wafer 401 becomes as shown in FIG. 5 regardless of whether the surface is hydrophilic or hydrophobic. The waste liquid speed is 1 L / min. The surface tension 405 of water acts in a direction to separate the particles 406 and water droplets, and the wafer surface is dried. As described above, when the processing in the wet cleaning apparatus is completed, the wafer is subjected to the ultra-high vacuum processing oxide film forming apparatus UHV of the oxide film detachment processing unit 108 described above.
(Ultra High Vacuum).
【0059】本実施例においては、UHV酸化膜形成装
置内の圧力は1×10-9 Torr以下の真空度で、洗
浄/乾燥処理したウェハをアニール処理した。このとき
の温度と処理時間は、900度、5min.とした。In the present embodiment, the wafer subjected to the cleaning / drying treatment was annealed at a pressure in the UHV oxide film forming apparatus of 1 × 10 −9 Torr or less. At this time, the temperature and the processing time are 900 ° C., 5 min. And
【0060】その後、図6及び図7に示す様に、試料
は、温度を750度に保ちながらゲート酸化膜606を
形成し、続いて試料温度を650度に保ちながらジシラ
ンを10sccm流してゲート電極であるp型シリコン
Si607を堆積させた。Thereafter, as shown in FIGS. 6 and 7, the sample is formed with a gate oxide film 606 while maintaining the temperature at 750 ° C. Then, while maintaining the sample temperature at 650 ° C., disilane is flowed at 10 sccm to form a gate electrode. Was deposited.
【0061】ゲート酸化膜607は、超高真空チャンバ
ー内に酸素ガスを1.0×10-3Torr導入し、マイ
クロ(μ)波パワーを150W投入した。これにより、
露出したシリコンSi清浄表面にラジカル酸化膜606
が形成された。For the gate oxide film 607, oxygen gas was introduced into the ultrahigh vacuum chamber at 1.0 × 10 −3 Torr, and a microwave (μ) wave power of 150 W was applied. This allows
Radical oxide film 606 on exposed silicon Si clean surface
Was formed.
【0062】本実施例1においては、その後試料を大気
中に取り出し、MOS−FETトランジスタを作成し
た。MOS−FETトランジスタは、ゲート電極p−S
i607の側壁にサイドウォール 611を付け、ソース
・ドレイン領域608を形成した後、全面にスパッタ法
でチタンを堆積して、図8に示す様に、ソース・ドレイ
ンとゲート電極上に露出したシリコンとチタンとを反応
させチタンシリサイド層609、610を形成し、ウェ
ット溶液中で未反応のチタンを除去した。その後、コン
タクトホールを形成し、アルミニウムで配線をおこなっ
た。In Example 1, a sample was then taken out into the atmosphere to form a MOS-FET transistor. The MOS-FET transistor has a gate electrode p-S
After forming a source / drain region 608 by attaching a sidewall 611 to a side wall of the i607, titanium is deposited on the entire surface by sputtering to form a silicon layer exposed on the source / drain and the gate electrode as shown in FIG. By reacting with titanium, titanium silicide layers 609 and 610 were formed, and unreacted titanium was removed in a wet solution. Thereafter, a contact hole was formed, and wiring was performed using aluminum.
【0063】以上の方法により、3.0nm以下の、様
々な膜厚の極薄酸化膜を形成し、MOS−FETトラン
ジスタを作成した。MOS−FETトランジスタの電気
特性を調べたところ、図9に示す様に、1.0nm厚ま
での薄膜酸化膜に関して、異常なリーク電流は流れず、
トランジスタが正常動作することを確認した。つまり、
図9から明らかな様に、本発明に於ける半導体装置に於
けるリーク電流値は、ゲート絶縁膜の膜厚が厚くなるに
従って少なくなると共に、何れの厚みに於いても、従来
の方法で形成したゲート絶縁膜に於けるリーク電流値に
比べて減少している事が理解される。さらに、容量−電
圧測定により界面準位密度を調べたところ、いずれの試
料についても通常のトランジスタと同様に1×1010/
eV・cm2 程度であった。By the above method, ultra-thin oxide films having various thicknesses of 3.0 nm or less were formed to produce MOS-FET transistors. When the electrical characteristics of the MOS-FET transistor were examined, as shown in FIG. 9, no abnormal leakage current flowed for a thin oxide film having a thickness of up to 1.0 nm.
It has been confirmed that the transistor operates normally. That is,
As is clear from FIG. 9, the leakage current value in the semiconductor device according to the present invention decreases as the thickness of the gate insulating film increases, and the leakage current value is reduced by the conventional method at any thickness. It is understood that the leakage current value is smaller than the leakage current value in the gate insulating film. Further, when the interface state density was examined by capacitance-voltage measurement, 1 × 10 10 /
It was about eV · cm 2 .
【0064】又、上記した具体例により形成された半導
体装置に於ける電気的な特性としてしきい値電圧の変動
量とゲート絶縁膜の膜厚の関係を、従来の方法で製造し
たゲート絶縁膜を有する半導体装置との比較に於て分析
した結果を図11に示す。即ち、図11より明らかな様
に、従来の方法により製造されたゲート絶縁膜を有する
半導体装置に於いては、当該膜厚が1.0〜3.0に変
化させた場合に当該しきい値電圧の変動量は0.08〜
0.3(V)の間で変化するが、本発明に係る前処理方
法を使用して形成されたゲート絶縁膜を有する半導体装
置に於いては、当該膜厚が1.0〜3.0に変化させた
場合に当該しきい値電圧の変動量は0.0〜0.1
(V)の間でしか変化していない事が理解される。The electrical characteristics of the semiconductor device formed according to the above-described embodiment are shown by the relationship between the variation of the threshold voltage and the thickness of the gate insulating film. FIG. 11 shows the result of analysis in comparison with the semiconductor device having the above. That is, as apparent from FIG. 11, in a semiconductor device having a gate insulating film manufactured by a conventional method, when the film thickness is changed to 1.0 to 3.0, the threshold value is changed. Voltage fluctuation is 0.08 ~
Although it varies between 0.3 (V), in a semiconductor device having a gate insulating film formed by using the pretreatment method according to the present invention, the film thickness is 1.0 to 3.0. When the threshold voltage is changed to 0.0 to 0.1
It is understood that the change only occurs during (V).
【0065】係る結果から、本発明により製造された半
導体装置に電気的な特性は、従来の半導体装置に比べて
大幅に改良されている事が判明した。つまり、本発明に
係る当該半導体装置は、シリコン基板表面及びその内層
部に形成されたソース拡散層とドレイン拡散層、当該両
拡散層の間に形成されたチャネル領域に対向する当該シ
リコン基板表面に形成されたゲート絶縁膜、当該ゲート
絶縁膜上に形成されたゲート電極とから構成されている
半導体装置であって、当該ゲート絶縁膜の膜厚が1.0
nm〜3.0nmであり、且つ当該半導体装置に於ける
しきい値電圧の変動量が、0V〜0.1Vの範囲を示し
ている点に特徴がある。From these results, it has been found that the electrical characteristics of the semiconductor device manufactured according to the present invention are greatly improved as compared with the conventional semiconductor device. In other words, the semiconductor device according to the present invention has a source diffusion layer and a drain diffusion layer formed on the surface of a silicon substrate and an inner layer thereof, and a surface of the silicon substrate opposed to a channel region formed between the two diffusion layers. A semiconductor device comprising a formed gate insulating film and a gate electrode formed on the gate insulating film, wherein the gate insulating film has a thickness of 1.0
The semiconductor device is characterized in that the variation of the threshold voltage in the semiconductor device is in the range of 0 V to 0.1 V.
【0066】本発明に於ける上記具体例に説明した、ゲ
ート酸化膜形成前処理方法は、上記した構成によって、
原理的にウォータマークが発生せず、また、清浄な表面
上に酸化膜を形成することができるため、電気的特性に
優れた3.0nm以下のゲート絶縁膜を形成することが
可能となる。The pretreatment method for forming a gate oxide film described in the above specific example of the present invention has the following structure.
Since a watermark does not occur in principle and an oxide film can be formed on a clean surface, it is possible to form a gate insulating film having excellent electrical characteristics and a thickness of 3.0 nm or less.
【0067】次に、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成
前処理方法の他の具体例に付いて以下に詳細に説明す
る。Next, another specific example of the pretreatment method for forming a gate insulating film according to the present invention will be described in detail below.
【0068】即ち、本具体例に於いては、前記した具体
例における過酸化水素水希釈溶液の濃度を3〜0.3w
t%処理時間を1〜60min.とすることで、前記の
具体例との比較をおこなった。尚、過酸化水素水希釈溶
液濃度とその処理時間以外の洗浄工程の条件は、前記具
体例での条件とすべて同一とした。That is, in this embodiment, the concentration of the diluted hydrogen peroxide solution in the above-described embodiment is 3 to 0.3 watts.
t% treatment time is 1 to 60 min. Thus, a comparison with the above specific example was performed. The conditions of the cleaning step other than the concentration of the diluted hydrogen peroxide solution and the processing time were all the same as the conditions in the specific example.
【0069】それぞれの濃度について,溶液中で形成さ
れる酸化膜厚と時間との関係を調べた。その結果を図1
0に示す。つまり、酸化膜の成長速度は濃度が高いほど
早く、また,膜厚は処理時間とともに厚くなる。For each concentration, the relationship between the oxide film thickness formed in the solution and the time was examined. Figure 1 shows the results.
0 is shown. In other words, the growth rate of the oxide film increases as the concentration increases, and the film thickness increases with the processing time.
【0070】次に,それぞれの濃度で処理した試料につ
いて,ウォータマークを観察した。ウォータマークの観
察は,超高真空中でアニール処理をおこなった後、ジシ
ランを流して、表面にシリコンをエピタキシャル成長さ
せておこなった。ウォータマークの原因となる酸化膜、
コンタミネーション等があると、その上にシリコンがエ
ピタキシャル成長できずにピット(穴)となり、ウォー
タマークを光学顕微鏡で容易に観察できるようになる。Next, watermarks were observed for the samples treated at each concentration. The observation of the watermark was performed by performing an annealing process in an ultra-high vacuum, flowing disilane, and epitaxially growing silicon on the surface. Oxide film that causes watermark,
If there is contamination, pits (holes) cannot be formed on the silicon due to the epitaxial growth, and the watermark can be easily observed with an optical microscope.
【0071】以下に、観察結果について述べる。ウォー
タマークは、濃度が1. 5wt%より高い場合、処理時
間によらず観察された。これは、濃度が高すぎるため
に、純水からの置換が不均一になり、その結果、ウェハ
上に均一な酸化膜を形成することができなかったためと
考えられる。また、処理時間が長く、膜厚が1.0nmよ
り厚い試料についてもウォータマークが発生した。これ
は、酸化膜厚が厚すぎたために、真空中でのアニール処
理(900度、5min. )が不十分なために、脱離で
きずに表面に残った酸化膜のためと考えられる。Hereinafter, the observation results will be described. Watermarks were observed regardless of treatment time when the concentration was higher than 1.5 wt%. This is presumably because the concentration was too high and the substitution with pure water was not uniform, and as a result, a uniform oxide film could not be formed on the wafer. In addition, a watermark was also generated for a sample having a long processing time and a film thickness of more than 1.0 nm. This is probably because the oxide film was too thick, and the annealing treatment in vacuum (900 ° C., 5 min.) Was insufficient, so that the oxide film remained on the surface without being desorbed.
【0072】一方、濃度が0.6wt%より低い場合、
あるいは、処理時間が短く、膜厚が0.3nm以下の酸
化膜についても、ウォータマークが発生した。これは、
酸化膜厚が薄く、ウェハ表面が完全に親水性とならなか
ったためと考えられる。濃度が0.6wt%より低いと
き、処理時間をさらに増加させ、酸化膜の膜厚を0.3
nm以上にすることにより、ウォータマークをなくすこ
とができると考えられるが、処理時間が1時間以上かか
るため実用的ではない。On the other hand, when the concentration is lower than 0.6 wt%,
Alternatively, a watermark was generated even for an oxide film having a short processing time and a film thickness of 0.3 nm or less. this is,
This is probably because the oxide film was thin and the wafer surface was not completely hydrophilic. When the concentration is lower than 0.6 wt%, the processing time is further increased and the thickness of the oxide film is reduced to 0.3%.
Although it is considered that the watermark can be eliminated by setting the thickness to nm or more, it is not practical because the processing time is one hour or more.
【0073】ウォータマークの発生する条件で作成した
ゲート酸化膜のMOS−FETトランジスタは、前記具
体例に於て記述した工程によるMOS−FETトランジ
スタと比べて、リーク電流が増大し、トランジスタ動作
しなかった。The MOS-FET transistor having the gate oxide film formed under the condition that the watermark is generated has an increased leakage current and does not operate as a transistor as compared with the MOS-FET transistor according to the process described in the above embodiment. Was.
【0074】以上の結果から、ウォータマークの発生を
なくすための条件として、過酸化水素水の濃度は、純水
と均一に置換するために1. 5wt%以下が好ましく、
0.3〜1.0nmの酸化膜を60min.以内で形成
するために0.6wt%以上が好ましい。From the above results, as a condition for eliminating the generation of the watermark, the concentration of the hydrogen peroxide solution is preferably 1.5 wt% or less in order to uniformly replace the pure water.
An oxide film of 0.3 to 1.0 nm is coated for 60 min. 0.6 wt% or more is preferable in order to form within.
【0075】次に、別の具体例として、前記した第1の
具体例に於ける超高真空チャンバ501中でのアニール
処理条件について、圧力、温度、処理時間を以下のよう
に変化させて実験を行った。尚、アニール処理をおこな
う直前までの試料作成条件は、上記第1の具体例での条
件とすべて同一とした。Next, as another specific example, an experiment was conducted by changing the pressure, temperature, and processing time as follows for the annealing conditions in the ultra-high vacuum chamber 501 in the first specific example. Was done. Note that the sample preparation conditions immediately before performing the annealing were all the same as those in the first specific example.
【0076】当該超高真空チャンバー501内の圧力
を、1×10-8 〜1×10-7 Torrの範囲で変化さ
せて、900度、5min. のアニール処理をおこなっ
た。続いて、前記具体例に於て記述した方法により、ウ
ォータマークを光学顕微鏡で観察できるように処理をお
こなった。その結果、5×10-9 〜1×10-7 Tor
rの範囲でアニール処理した試料は、すべてウォータマ
ークが発生した。これは、真空度が悪いために、脱離し
た酸化膜が再び表面に付着したり、チャンバ内のコンタ
ミネーションが表面に付着したためと考えられる。The pressure in the ultra-high vacuum chamber 501 was changed in the range of 1 × 10 −8 to 1 × 10 −7 Torr, and annealing was performed at 900 ° C. for 5 minutes. Subsequently, processing was performed by the method described in the above specific example so that the watermark could be observed with an optical microscope. As a result, 5 × 10 -9 to 1 × 10 -7 Torr
All samples annealed in the range of r produced a watermark. It is considered that this is because the detached oxide film adhered to the surface again due to the low degree of vacuum, or contamination in the chamber adhered to the surface.
【0077】次に、1×10-9 Torr以下の真空度
で、アニール処理温度を800〜1100度、処理時間
を0〜10min.の範囲で変化させた。続いて、前記
具体例に於て記述した方法により、ウォータマークを光
学顕微鏡で観察できるように処理をおこなった。その結
果、900度未満の温度で処理した試料は、すべてウォ
ータマークが発生した。これは、溶液中で形成した酸化
膜が完全に脱離できなかったためと考えられる。また、
1000度以上で処理した試料については、ウォータマ
ークが発生しなかったものの、素子分離端の形状が崩れ
たものが現われた。これは、アニール温度が高いため
に、素子分離端で酸化膜の脱離反応が促進されたためと
考えられる。Next, at a vacuum degree of 1 × 10 −9 Torr or less, the annealing temperature is 800 to 1100 ° C., and the processing time is 0 to 10 min. Was changed within the range. Subsequently, processing was performed by the method described in the above specific example so that the watermark could be observed with an optical microscope. As a result, all the samples processed at a temperature lower than 900 ° C. produced a watermark. This is probably because the oxide film formed in the solution could not be completely eliminated. Also,
With respect to the sample processed at 1000 ° C. or higher, although no watermark was generated, a sample in which the shape of the element isolation end was broken appeared. This is probably because the high annealing temperature promoted the elimination reaction of the oxide film at the element isolation end.
【0078】以上、過酸化水素水希釈溶液中で形成した
酸化膜を完全に脱離させ、且つ、素子分離端形状を崩さ
ずにアニール処理をおこなうためには、処理温度900
〜1000度の範囲が好適である。また、処理時間は、
前記具体例で述べた酸化膜の膜厚値(0.3〜1.0n
m)に応じて変化させる必要がある。As described above, in order to completely desorb the oxide film formed in the diluted hydrogen peroxide solution and perform the annealing process without losing the shape of the element isolation end, the processing temperature is 900 ° C.
A range of -1000 degrees is preferred. The processing time is
The thickness value of the oxide film (0.3 to 1.0 n
m).
【0079】素子分離端を保護するために短時間の処理
が好ましく、基板温度が900度のとき10min.以
内、1000度で1min. 以内の処理時間が好適であ
る。A short-time treatment is preferable to protect the element isolation end. When the substrate temperature is 900 ° C., 10 minutes. , A processing time of less than 1 minute at 1000 degrees is preferred.
【0080】ウォータマークの発生する条件、もしく
は、素子分離端形状が崩れる条件で作成したゲート酸化
膜のMOS−FETトランジスタは、最先の具体例に於
て記述した工程によるMOS−FETトランジスタと比
べて、リーク電流が増大しトランジスタ動作しなかっ
た。A MOS-FET transistor having a gate oxide film formed under a condition in which a watermark is generated or a condition in which an element isolation end shape is broken is compared with a MOS-FET transistor according to the process described in the first embodiment. As a result, the leakage current increased and the transistor did not operate.
【0081】以上、アニール処理条件を変化させ、真空
度、処理温度、時間について検討した。その結果、アニ
ール時の真空度は、表面の清浄度を保つために5×10
-8Torr以下が適当である。また、処理温度は、酸化
膜を脱離させるために900度以上必要で、素子分離端
を保護するために1000度以下が好適である。一方、
処理時間は、過酸化水素水希釈溶液中で形成する酸化膜
厚に依存して変化させる必要があるが、素子分離端を保
護するために短時間での処理が好ましい。又、前記した
具体例で述べた0.3〜1.0nm 以下の酸化膜を脱
離させるためには、基板温度が900度のとき10mi
n.以内、1000度で1min. 以内の処理時間が好
適である。As described above, the degree of vacuum, the processing temperature, and the time were examined by changing the annealing conditions. As a result, the degree of vacuum during annealing is 5 × 10 5 in order to maintain the cleanliness of the surface.
-8 Torr or less is appropriate. Further, the processing temperature is required to be 900 ° C. or higher to desorb the oxide film, and is preferably 1000 ° C. or lower to protect the element isolation end. on the other hand,
The processing time needs to be changed depending on the thickness of the oxide film formed in the diluted hydrogen peroxide solution, but a short processing time is preferable in order to protect the element isolation end. Further, in order to desorb the oxide film having a thickness of 0.3 to 1.0 nm or less as described in the above-described specific example, it is necessary to remove 10 mi when the substrate temperature is 900 degrees.
n. , A processing time of less than 1 minute at 1000 degrees is preferred.
【0082】[0082]
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、膜厚3.0nm以下の極薄ゲート絶縁膜形成
前処理方法において問題となる、ウォータマークの発生
をなくすことができた。さらに、乾燥/搬送中にウェハ
表面に付着した有機物等の汚染物質を脱離させることに
より、ゲート絶縁膜形成前に清浄な表面を準備すること
ができた。その結果、3.0nm以下のゲート絶縁膜を
容易に形成する事が出来る様になり、しかも係る3.0
nm以下の極薄酸化膜領域においてすら、リーク電流の
少ない酸化膜を形成することができ、従って半導体装置
の電気的特性を向上させる事が出来た。As described above, by using the present invention, generation of a water mark, which is a problem in the pretreatment method for forming an extremely thin gate insulating film having a thickness of 3.0 nm or less, can be eliminated. Further, by removing contaminants such as organic substances attached to the wafer surface during drying / transfer, a clean surface could be prepared before forming the gate insulating film. As a result, a gate insulating film having a thickness of 3.0 nm or less can be easily formed.
Even in an ultra-thin oxide film region of nm or less, an oxide film with little leakage current could be formed, and thus the electrical characteristics of the semiconductor device could be improved.
【図1】図1は、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成前
処理装置の一具体例の構成を説明する平面概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic plan view illustrating the configuration of a specific example of a pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to the present invention.
【図2】図2は、本発明に係る当該ゲート絶縁膜形成前
処理装置で使用されるワンバス洗浄槽の一具体例の構成
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a specific example of a one-bath cleaning tank used in the pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to the present invention.
【図3】図3は、本発明に於ける当該ゲート絶縁膜形成
前処理装置に於いて使用される酸化膜離脱処理部の一具
体例の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a specific example of an oxide film detachment processing unit used in the gate insulating film formation pretreatment apparatus according to the present invention.
【図4】本発明に係るシリコンウェハの前処理方法の具
体例に於いて使用された半導体装置の構成を示す断面図
である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor device used in a specific example of the silicon wafer pretreatment method according to the present invention.
【図5】図5は、本発明に係るシリコンウェハの前処理
方法に於いて使用される乾燥工程の原理を示す側面図で
ある。FIG. 5 is a side view showing the principle of a drying step used in the method for pretreating a silicon wafer according to the present invention.
【図6】図6は、本発明に係るシリコンウェハの前処理
方法の具体例に於いて使用された半導体装置の製造工程
を示す断面図.FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device used in a specific example of the silicon wafer pretreatment method according to the present invention.
【図7】図7は、本発明に係るシリコンウェハの前処理
方法の具体例に於いて使用された半導体装置の製造工程
を示す断面図.FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device used in a specific example of the silicon wafer pretreatment method according to the present invention.
【図8】図8は、本発明に係るシリコンウェハの前処理
方法の具体例に於いて使用された半導体装置の製造工程
を示す断面図.FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device used in a specific example of the method for pretreating a silicon wafer according to the present invention.
【図9】図9は、本発明に係るシリコンウェハの前処理
方法により製造されたMOS−FETに於けるゲートリ
ーク電流特性を従来の半導体装置との比較に於て示すグ
ラフである。FIG. 9 is a graph showing gate leakage current characteristics of a MOS-FET manufactured by the silicon wafer pretreatment method according to the present invention in comparison with a conventional semiconductor device.
【図10】図10は、本発明に係るシリコンウェハの前
処理方法により製造された半導体装置に於ける、酸化膜
厚と時間との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a relationship between an oxide film thickness and time in a semiconductor device manufactured by the silicon wafer pretreatment method according to the present invention.
【図11】図11は、本発明に係るシリコンウェハの前
処理方法により製造された半導体装置に於ける、電気的
特性を従来の方法で得た半導体装置との関係に於て示し
たグラフである。FIG. 11 is a graph showing electrical characteristics of a semiconductor device manufactured by a method for pretreating a silicon wafer according to the present invention in relation to a semiconductor device obtained by a conventional method. is there.
100…ゲート酸化膜形成装置 101…クリーンルーム 102…洗浄装置 103…第1の洗浄槽 104…第2の洗浄槽 105…ワンバス洗浄槽 106…乾燥槽 108…化学酸化膜離脱処理部 110…シリコンウェハ 120…洗浄槽本体部 121…2重底部 122…メッシュ部 130…受け皿部 160…濃厚廃液ライン 170…希釈廃液ライン 180…ふっ化水素(HF)供給部 181…ふっ化水素(HF)の供給ライン 190…過酸化水素水希釈溶液供給部 191…過酸化水素の供給ライン 200…純水供給部 201…純水の供給ライン 213、215、217…弁部 220、221…流量計 222…混合手段 301…処理液導入部 302…廃液ライン 303…廃液排出部 401…シリコンウェハ 402…IPA蒸気 403…液化IPA層 404…純水 405…パーティクル 406…表面張力 501…超高真空チャンバー 502…基板加熱室チャンバ 503…準備室チャンバ 504…ゲートバルブ 505…トランスファーロッド 506…プラズマ源 507…シリコンウェハ 508…ヒーター 511、512、513…排気系 521…酸素ガス 522…バルブ 523…マス・フロウ・コントローラ 524…バルブ 604…シリコン(100)基板 605…CVD SiO2膜 606…ゲート酸化膜 607…p−Siゲート電極 608…ソース・ドレイン領域 609…ソース・ドレイン領域に形成されたチタンシリ
サイド層 610…ゲート電極上に形成されたチタンシリサイド層 611…サイドウォールREFERENCE SIGNS LIST 100 gate oxide film forming apparatus 101 clean room 102 cleaning apparatus 103 first cleaning tank 104 second cleaning tank 105 one-bath cleaning tank 106 drying tank 108 chemical oxide film separation processing unit 110 silicon wafer 120 ... Cleaning tank main body part 121 Double bottom part 122 Mesh part 130 Receiving part part 160 Thick waste liquid line 170 Dilute waste liquid line 180 Hydrogen fluoride (HF) supply part 181 Hydrogen fluoride (HF) supply line 190 ... Hydrogen peroxide aqueous solution supply section 191 ... Hydrogen peroxide supply line 200 ... Pure water supply section 201 ... Pure water supply line 213,215,217 ... Valve section 220,221 ... Flow meter 222 ... Mixing means 301 ... Processing liquid introduction unit 302: waste liquid line 303: waste liquid discharge unit 401: silicon wafer 402: IPA vapor 4 3 Liquefied IPA layer 404 Pure water 405 Particles 406 Surface tension 501 Ultra-high vacuum chamber 502 Substrate heating chamber 503 Preparation chamber 504 Gate valve 505 Transfer rod 506 Plasma source 507 Silicon wafer 508 ... heater 511, 512, 513 ... exhaust system 521 ... oxygen gas 522 ... valve 523 ... mass Flow controller 524 ... valve 604 ... silicon (100) substrate 605 ... CVD SiO 2 film 606 ... gate oxide film 607 ... p-Si Gate electrode 608: Source / drain region 609: Titanium silicide layer formed on source / drain region 610: Titanium silicide layer formed on gate electrode 611: Side wall
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F040 DA19 DC01 EC01 EC04 EC07 EC13 EH02 EJ03 EK01 FC00 FC02 FC19 5F045 AA09 AB32 AC01 AC11 AF03 BB14 BB16 EB13 EB14 EN04 HA01 HA04 HA06 HA23 5F058 BA20 BC02 BE03 BE10 BF08 BF29 BF63 BF69 BG01 BG04 BJ01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F040 DA19 DC01 EC01 EC04 EC07 EC13 EH02 EJ03 EK01 FC00 FC02 FC19 5F045 AA09 AB32 AC01 AC11 AF03 BB14 BB16 EB13 EB14 EN04 HA01 HA04 HA06 HA23 5F058 BA20 BC02 BE03 BE10 BF08 BF08 BF08 BF08BF69 BG04 BJ01
Claims (22)
るに際し、当該シリコンウェハに、ふっ化水素(HF)
を使用して当該シリコンウェハの表面を清浄化する第1
の工程、当該第1の工程に使用された当該ふっ化水素
(HF)を純水と置換する第2の工程、当該第2の工程
に使用された当該純水を過酸化水素水希釈溶液で置換
し、当該シリコンウェハ表面にケミカル酸化膜を形成す
る第3の工程とが連続的に実行される事を特徴とするシ
リコンウェハにゲート酸化膜を形成する場合の当該シリ
コンウェハの前処理方法。When a gate oxide film is formed on a silicon wafer, hydrogen fluoride (HF) is added to the silicon wafer.
First, the surface of the silicon wafer is cleaned using
A second step of replacing the hydrogen fluoride (HF) used in the first step with pure water, and replacing the pure water used in the second step with a diluted hydrogen peroxide solution. And a third step of forming a chemical oxide film on the surface of the silicon wafer by performing the replacement step continuously. 3. A method of pretreating a silicon wafer when a gate oxide film is formed on the silicon wafer.
層内で実行される事を特徴とする請求項1記載のゲート
絶縁膜形成前処理方法。2. The method according to claim 1, wherein the first to third steps are performed in one processing layer.
行される間、当該シリコンウェハの表面は、大気中に曝
される事が無い様に構成されている事を特徴とする請求
項1又は2に記載のゲート絶縁膜形成前処理方法。3. The method according to claim 1, wherein the surface of the silicon wafer is not exposed to the atmosphere at least during the execution of the first to third steps. Or the pretreatment method for forming a gate insulating film according to 2.
ェハの表面に付着した付着物を除去する為の前洗浄工程
である第0の工程が設けられている事を特徴とする請求
項1乃至3の何れかに記載のゲート絶縁膜形成前処理方
法。4. The method according to claim 1, further comprising, before the first step, a 0th step, which is a pre-cleaning step for removing the deposits attached to the surface of the silicon wafer. 4. The pretreatment method for forming a gate insulating film according to any one of 1 to 3.
可能化学物質による当該シリコンウェハの第1の前洗浄
工程と当該ケミカル酸化膜形成可能化学物質を純水で洗
浄する第2の前洗浄工程とから構成されている事を特徴
とする請求項4記載のゲート絶縁膜形成前処理方法。5. The first step is a first pre-cleaning step of the silicon wafer with a chemical substance capable of forming a chemical oxide film, and a second pre-cleaning step of cleaning the chemical substance capable of forming a chemical oxide film with pure water. 5. The pretreatment method for forming a gate insulating film according to claim 4, comprising a step of:
ウェハの表面を乾燥させる乾燥工程が更に設けられてい
る事を特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のゲー
ト絶縁膜形成前処理方法。6. The gate insulating film according to claim 1, further comprising a drying step of drying the surface of the silicon wafer subsequent to the third step. Processing method.
ルコール(IPA)が使用される事を特徴とする請求項
6記載のゲート絶縁膜形成前処理方法。7. The method according to claim 6, wherein the drying step uses pure water as isopropyl alcohol (IPA).
ロピルアルコール(IPA)膜層を形成するものである
事を特徴とする請求項7記載のゲート絶縁膜形成前処理
方法。8. The pretreatment method for forming a gate insulating film according to claim 7, wherein said drying step includes forming an isopropyl alcohol (IPA) film layer on said pure water layer.
6〜1.5wt%である事を特徴とする請求項1乃至8
の何れかに記載のゲート絶縁膜形成前処理方法。9. The concentration of the diluted solution of hydrogen peroxide in water is set at 0.1.
9. The composition according to claim 1, wherein the content is 6 to 1.5 wt%.
The gate insulating film formation pretreatment method according to any one of the above.
〜60min.である事を特徴とする請求項1乃至9の
何れかに記載のゲート絶縁膜形成前処理方法。10. The treatment time in said hydrogen peroxide solution is 5 hours.
~ 60 min. The pretreatment method for forming a gate insulating film according to claim 1, wherein:
ウェハを超高真空チャンバー内に搬送し,当該シリコン
ウェハの温度を上昇させ,過酸化水素希釈溶液中で形成
した酸化膜を脱離させる酸化膜離脱工程が設けられてい
る事を特徴とする請求項6乃至10の何れかに記載のゲ
ート絶縁膜形成前処理方法。11. An oxide film for transferring the silicon wafer into an ultra-high vacuum chamber after the drying step, raising the temperature of the silicon wafer, and removing the oxide film formed in the diluted hydrogen peroxide solution. The method according to any one of claims 6 to 10, wherein a separation step is provided.
は,5×10-8Torr以下である事を特徴とする請求
項11記載のゲート絶縁膜形成前処理方法。12. The method according to claim 11, wherein the degree of vacuum in the ultra-high vacuum chamber is 5 × 10 −8 Torr or less.
た酸化膜を脱離させるときの当該シリコンウェハの温度
が,900〜1000度で、処理時間は10min.以
内である事を特徴とする請求項11又は12に記載のゲ
ート絶縁膜形成前処理方法。13. The temperature of said silicon wafer when desorbing an oxide film formed in said dilute solution of hydrogen peroxide is 900 to 1000 ° C., and the processing time is 10 min. 13. The pretreatment method for forming a gate insulating film according to claim 11, wherein:
する装置であって、当該シリコンウェハを保持するクリ
ーンルームに隣接して設けられた洗浄装置内に少なくと
も当該シリコンウェハに、ふっ化水素(HF)を使用し
て当該シリコンウェハの表面を清浄化する第1の工程、
当該第1の工程に使用された当該ふっ化水素(HF)を
純水と置換する第2の工程、当該第2の工程に使用され
た当該純水を過酸化水素水希釈溶液で置換し、当該シリ
コンウェハ表面にケミカル酸化膜を形成する第3の工程
とが連続的に実行されるワンバス洗浄槽が設けられてい
る事を特徴とするシリコンウェハにゲート酸化膜を形成
する場合のゲート絶縁膜形成前処理装置。14. An apparatus for forming a gate oxide film on a silicon wafer, wherein hydrogen fluoride (HF) is supplied to at least the silicon wafer in a cleaning apparatus provided adjacent to a clean room holding the silicon wafer. A first step of cleaning the surface of the silicon wafer using the first step;
A second step of replacing the hydrogen fluoride (HF) used in the first step with pure water, replacing the pure water used in the second step with a diluted hydrogen peroxide solution, A gate insulating film for forming a gate oxide film on a silicon wafer, wherein a one-bath cleaning tank is provided for continuously performing a third step of forming a chemical oxide film on the surface of the silicon wafer; Pre-processing equipment.
3の工程が、実行される間、当該シリコンウェハの表面
が、大気中に曝される事が無い様に構成されている事を
特徴とする請求項14に記載のゲート絶縁膜形成前処理
装置。15. The one-bath cleaning tank is configured so that the surface of the silicon wafer is not exposed to the atmosphere while the first to third steps are performed. 15. The pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to claim 14, wherein:
ハの表面に付着した付着物を除去する為に、ケミカル酸
化膜形成可能化学物質を使用した第1の前洗浄工程を実
行する第1の洗浄槽と、当該ケミカル酸化膜形成可能化
学物質を純水で洗浄する第2の前洗浄工程を実行する第
2の洗浄槽と、当該ワンバス洗浄槽と、乾燥槽とが設け
られている事を特徴とする請求項14又は15記載のゲ
ート絶縁膜形成前処理装置。16. A first cleaning for executing a first pre-cleaning step using a chemical substance capable of forming a chemical oxide film in order to remove deposits attached to the surface of the silicon wafer. A tank, a second cleaning tank for performing a second pre-cleaning step of cleaning the chemical substance capable of forming a chemical oxide film with pure water, the one-bath cleaning tank, and a drying tank. 16. The pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to claim 14, wherein:
ウェハを保持する洗浄槽本体部と当該洗浄槽本体部の底
部に接続されている処理液導入部と処理液排出部、当該
洗浄槽本体部から溢れ出た当該処理液を受ける受け皿
部、当該受け皿部の底部に設けられた廃液排出部、及び
当該処理液導入部に個々の弁部を介してそれぞれ個別に
接続されたふっ化水素(HF)供給部、過酸化水素水希
釈溶液供給部及び純水供給部とが設けられている事を特
徴とする請求項14乃至16の何れかに記載のゲート絶
縁膜形成前処理装置。17. The one-bath cleaning tank includes a cleaning tank main body for holding the silicon wafer, a processing liquid introduction unit and a processing liquid discharge unit connected to a bottom of the cleaning tank main body, and a cleaning bath main unit. Hydrogen fluoride (HF) individually connected to the receiving portion for receiving the overflowed processing liquid, a waste liquid discharging portion provided at the bottom of the receiving portion, and the processing liquid introducing portion via individual valves. 17. The pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to claim 14, further comprising a supply unit, a hydrogen peroxide solution diluted solution supply unit, and a pure water supply unit.
は、混合手段を介してそれぞれ個別に接続されている事
を特徴とする請求項17記載のゲート絶縁膜形成前処理
装置。18. The pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to claim 17, wherein the processing liquid introduction section and the individual valve sections are individually connected via mixing means.
(HF)供給部、過酸化水素水希釈溶液供給部及び純水
供給部とのそれぞれの間に流量計が設けられている事を
特徴とする請求項17又は18に記載のゲート絶縁膜形
成前処理装置。19. A flow meter is provided between the processing liquid introduction unit, the hydrogen fluoride (HF) supply unit, the hydrogen peroxide solution dilution solution supply unit, and the pure water supply unit. 19. The pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to claim 17, wherein:
で構成されており、当該2重底部の仕切り部にはメッシ
ュ部が形成されている事を特徴とする請求項14乃至1
9何れかに記載のゲート絶縁膜形成前処理装置。20. The cleaning tank according to claim 14, wherein the bottom portion of the cleaning tank main body portion is formed of a double bottom portion, and a mesh portion is formed at a partition portion of the double bottom portion.
9. The pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to any one of 9 above.
ウェハを超高真空チャンバー内に搬送し,当該シリコン
ウェハの温度を上昇させ,過酸化水素希釈溶液中で形成
した酸化膜を脱離させる酸化膜離脱処理部が設けられて
いる事を特徴とする請求項14乃至20の何れかに記載
のゲート絶縁膜形成前処理装置。21. After the drying tank, the silicon wafer is further transferred into an ultra-high vacuum chamber, the temperature of the silicon wafer is increased, and an oxide film formed in a diluted hydrogen peroxide solution is desorbed. 21. The pretreatment apparatus for forming a gate insulating film according to claim 14, further comprising a film detachment processing section.
成されたソース拡散層とドレイン拡散層、当該両拡散層
の間に形成されたチャネル領域に対向する当該シリコン
基板表面に形成されたゲート絶縁膜、当該ゲート絶縁膜
上に形成されたゲート電極とから構成されている半導体
装置であって、当該ゲート絶縁膜の膜厚が1.0nm〜
3.0nmであり、且つ当該半導体装置に於けるしきい
値電圧の変動量が、0V〜0.1Vの範囲を示している
事を特徴とする半導体装置。22. A gate insulating film formed on the surface of the silicon substrate opposed to a channel region formed between the source and drain diffusion layers formed on the surface of the silicon substrate and its inner layer, and between the two diffusion layers. A gate electrode formed on the gate insulating film, wherein the gate insulating film has a thickness of 1.0 nm to 1.0 nm.
A semiconductor device having a thickness of 3.0 nm and a variation in threshold voltage of the semiconductor device in a range of 0 V to 0.1 V;
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---|---|---|---|
JP11220094A JP2001044429A (en) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | Method and device for pre-process for forming gate insulating film |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20031219 |