JP2001284304A - 半導体部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現在半導体部品の生産を行っている生産工場
で、新規素子材料を採用した半導体部品の生産を開始す
る際、新規素子材料が従来より生産している半導体部品
を汚染しないような製造方法を提供する。 【解決手段】課題を解決する半導体部品の製造方法は、
新規な素子材料を成膜された半導体ウェハを、従来の製
造装置を用いて着工する工程と、当該ウェハの表面であ
って、前記の従来の製造装置と接触する領域を洗浄する
工程(以下、本発明にかかる洗浄工程という)とを含むこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造工程、特に金属汚染の低減が要求される工程に必要
な、基板の洗浄方法、ならびにその洗浄方法を用いた半
導体デバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいては、ウェハ
表面を汚染したFeやPb、W、Cuなど多くの金属およびそ
のイオンは、Si中に拡散しやすく、Si中に準位を形成し
て半導体特性を劣化させる。そのため現在の半導体製造
ラインでは、Siがこれらの金属に汚染されないように、
例えば半導体プロセスハンドブック(1996年)第109頁か
ら第112頁に記載のような、厳しい管理を行っている。
具体的には、高温処理を行うために金属がSi中に拡散し
やすい拡散工程においては、これらの金属のウェハ表面
および裏面での濃度を1×10¹²atom/cm²程度以下に低減
するために洗浄を行っている。また製造装置を、主に酸
化や拡散によってトランジスタを形成する工程群(以
下、拡散工程群という)と、金属材料を成膜して配線形
成を行う工程群(以下、配線工程群という)とで共用する
と、配線工程群で採用されている金属が装置を介して拡
散工程群のウェハを汚染する恐れがあるため、拡散工程
群と配線工程群とで用いる装置を区別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のように、工程ご
とに用いる装置を区別する方式では、現在の生産工場で
生産されていない新規な素子材料をあらたに採用する場
合に対して配慮がされておらず、新規な素子材料を採用
する度に生産装置も新規に導入する必要があった。特
に、当該材料の成膜装置やエッチング装置のみならず、
当該材料によって形成された素子に直接は接触しない露
光装置や検査装置までも新規に導入しなければならなか
った。そのため、生産工場の設備投資が膨大となり、ま
た設備の管理コストが増加し、またそのため製品の製造
コストが増加するために製品が高価格化するという欠点
があった。

【０００４】本発明は、以上のような従来技術の問題点
に着目して、現在の生産工場で生産されていない新規な
素子材料を採用する際に従来の生産装置を活用できる製
造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
半導体部品の製造方法は、新規な素子材料を成膜する工
程と、 かかるのち、当該ウェハを従来の製造装置に着
工する工程と、当該ウェハの表面であって前記の従来の
製造装置と接触する領域を選択的に洗浄する工程(以
下、本発明にかかる洗浄工程という)とを含み、かつ前
記本発明にかかる洗浄工程が、前記成膜工程より時間的
に後であって、かつ前記従来の製造装置に着工する工程
より時間的に前であることを特徴とするものである。

【０００６】ここでいう製造装置とは、成膜装置、加工
装置（エッチング装置）などウェハ上に素子を形成する
装置のみならず、露光装置、検査装置など、ウェハ上に
素子を形成はしないが製造に関わる装置全般を含む。

【０００７】また、ウェハの表面であって前記の従来の
製造装置と接触する領域とは、ウェハの裏面、または周
辺、またはその両方であり、ウェハの裏面とは素子を形
成する面を表としたときの裏面をいうものとし、ウェハ
の周辺とはウェハの端部および端面研磨した領域をいう
ものとする。ウェハ裏面は、ベルトやアーム、ステージ
などの部品と接触し、またウェハの周辺は、位置あわせ
に用いるピンやウェハカセットなどと接触する。該領域
を洗浄して汚染を除去することにより、ウェハから装置
へ汚染が転写することを防止できる。

【０００８】前記本発明にかかる洗浄工程は、ウェハの
表面であって素子を形成する領域に成膜された素子材料
を劣化させることなく、ウェハの表面であって前記の従
来の製造装置と接触する領域を洗浄して汚染を除去する
ことを目的とする。従って、ウェハの表面であって素子
を形成する領域に成膜された素子材料が洗浄液と接する
ような洗浄方法は用いることができない。前記目的は、
ウェハの表面であって前記した従来の製造装置と接触す
る領域を選択的に洗浄するような洗浄方法によって達成
される。

【０００９】ウェハの裏面または周辺またはその両方を
選択的に洗浄する方法には、例えばウェハ裏面を上側に
して、ウェハの中心を軸として回転しつつ、上側から洗
浄液を供給する方法がある。このとき洗浄液は、ウェハ
裏面の中央付近から周辺へ向かって流れることによっ
て、ウェハの裏面が洗浄液と接触し、洗浄される。この
とき、洗浄液はウェハ端部から外向きに遠心力によって
飛散するが、ウェハとの濡れ性によっては一部が表面側
にも回り込む。ウェハと洗浄液の濡れ性を適切にするこ
とにより、ウェハの周辺を洗浄することができる。

【００１０】ここで、ウェハ上の素子形成領域が洗浄液
で処理されないように保護しておくことが望ましい。素
子形成領域を保護する方法としては、(1)ウェハの素子
形成面側に気体を供給する方法、(2)ウェハの素子形成
面側に液体を供給する方法、(3)ウェハの素子形成領域
を保護膜で覆う方法、などがある。前記(1)(2)において
は、供給する液体または気体中に還元性物質を含んでも
よい。

【００１１】またウェハの裏面および周辺を選択的に洗
浄する他の方法として、例えばウェハ表面の素子形成領
域を保護膜で覆い、洗浄液中に浸漬する方法がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる各種実施形
態について、図面を用いて説明する。

【００１３】まず、本発明にかかる半導体部品の製造方
法について、図１を用いて説明する。

【００１４】素子材料Xが成膜された製品Aは、工程A1、
つづいて工程A2、工程A3...工程Ax...と着工される。一
方、素子材料Yが成膜された製品Bは、工程B1、つづいて
工程B2、工程B3...工程By...と着工される。ここで、工
程A2ならびに工程B2を同じ製造装置Mで行うとき、工程A
1を本発明にかかる洗浄工程とするで、製造装置Mのうち
ウェハと接触する箇所が、材料Xで汚染されることを防
ぐことができる。その結果、製品Ｂのウェハを製造装置
Ｍに着工する場合に、製品Ｂのウェハが材料Xで汚染さ
れることを防ぐことができる。同様に、工程B1を本発明
にかかる洗浄工程とするで、製造装置Mのうちウェハと
接触する箇所が、材料Yで汚染されることを防ぐことが
でき、製品Aのウェハが材料Yで汚染されることを防ぐこ
とができる。

【００１５】ここで、製品Aの工程群An (n=1, 2, 3...
x...)と製品Bの工程群Bn (n=1, 2,3... y...)は、異な
る製品の工程群でも良く、また同一の製品の異なる工程
群でも良い。また、本発明にかかる洗浄工程A1またはB1
は、素子材料XまたはYによる汚染が問題とならない場合
には省略しても良い。

【００１６】次に、本発明にかかる洗浄工程の実施の形
態について、図2から図4を用いて説明する。

【００１７】本発明にかかる洗浄工程の、第1の実施の
形態を、図2および図3を用いて説明する。半導体ウェハ
101は、デバイス形成領域101aを下側として、チャック
ピン12によって回転体11に固定されている。このとき、
ウェハのデバイス形成領域101aと回転体のウェハ対向領
域11aとの間には、適切な間隙が設けられている。回転
体11には、ウェハのデバイス形成領域101aを保護するた
めの気体または液体供給機構2が設けられている。また
ウェハ裏面101bの上方には洗浄液の供給機構1が設けら
れている。回転体11を適切な回転数において回転しつ
つ、洗浄液供給機構1よりウェハ裏面101b側に、素子材
料Xを除去すべく構成された洗浄液を供給することによ
り、ウェハ裏面101bは洗浄液と接触し、洗浄される。ま
た、ウェハ端部においては、洗浄液とウェハとの濡れ性
に応じて洗浄液がデバイス形成領域101a側へ回り込むこ
とで、ウェハ周辺101cが洗浄される。

【００１８】本発明にかかる洗浄工程の、第2の実施の
形態を、図4を用いて説明する。半導体ウェハ101は、デ
バイス形成領域101aを下側として、チャックピン22によ
って回転体21に固定されている。このとき、ウェハのデ
バイス形成領域101aと回転体のウェハ対向領域21aとの
間には、適切な間隙が設けられている。ウェハ101より
下方に、ウェハのデバイス形成面101aへ向けて、ウェハ
のデバイス形成領域101aを保護するための気体または液
体供給機構2が設けられている。図4では、気体または液
体供給機構2は回転体21の外部に設けられているが、回
転体21の内部に設けられていても良い。またウェハ裏面
101bの上方には洗浄液の供給機構1が設けられている。
回転体21を適切な回転数において回転しつつ、洗浄液供
給機構1よりウェハ裏面101b側に、素子材料Xを除去すべ
く構成された洗浄液を供給することにより、ウェハ裏面
101bは洗浄液と接触し、洗浄される。また、ウェハ端部
においては、洗浄液とウェハとの濡れ性に応じて洗浄液
がデバイス形成領域101a側へ回り込むことで、ウェハ周
辺101cが洗浄される。

【００１９】本発明にかかる洗浄工程の、第3の実施の
形態を、図5を用いて説明する。半導体ウェハ101は、デ
バイス形成領域101aを保護膜51にて覆われており、ウェ
ハキャリア61に搭載されている。洗浄槽71中で、素子材
料Xを除去すべく構成された洗浄液によって処理するこ
とにより、ウェハ裏面101bならびにウェハ周辺101cが洗
浄される。

【００２０】次に、以上で述べた半導体部品の製造方法
を用いて実際に半導体部品の製造を行ったので、この実
施結果について説明する。

【００２１】(実施例1)配線材料にCuを採用する製品ウ
ェハの、配線形成工程群において、裏面ならびに周辺か
らCuを除去して、露光装置に着工する製造プロセスを構
築した(図6)。この露光装置は同じ製品の拡散工程群と
共用している。洗浄には、概略において図2と同様の構
造を持つSEZ社製スピンエッチャーを用い、洗浄液供給
機構1より40ーCの硝酸70%溶液を60秒間供給して洗浄し
た。また、ウェハの素子形成領域101bには窒素を100L/m
inの流量で供給し、洗浄液から保護した。実際に洗浄を
行った結果を（表1）に示す。（表1）は、本発明にかか
る第１の実施例として、本発明にかかる洗浄工程によっ
てウェハの裏面ならびに周辺からCuが除去されたことを
示す表である。

【００２２】

【表１】

【００２３】ウェハの裏面ならびに周辺からCuが効率よ
く除去されている。このような洗浄を行ったウェハを、
露光装置に連続で1000枚着工し、その前後の露光装置内
のCu汚染を測定してCu汚染の蓄積を評価した。露光装置
内に蓄積したCu汚染の測定には、Cuに汚染されていない
ウェハを着工し、そのウェハに装置から転写したCuを測
定した。その結果を（表2）に示す。露光装置からウェ
ハへのCu転写は認められなかった。（表2）は、本発明
にかかる第１の実施例として、本発明にかかる洗浄工程
を経たウェハを1000枚着工した露光装置内のCu汚染蓄積
量を示す表である。

【００２４】

【表２】

【００２５】従来技術によって生産を行っていた生産工
場に、図6に示した本発明にかかる製造方法を導入し、
配線金属にCuを採用した製品の生産を開始した。その際
に新規に導入した製造装置の構成を、本発明にかかる製
造方法を導入しない場合の見込みと比較して、（表3）
に示す。導入する装置台数を少なく抑えることで、投資
を抑制できた。（表3）は、本発明にかかる第１の実施
例として、従来技術によって生産を行っていた生産工場
に、本発明にかかる製造方法を導入し、配線金属にCuを
採用した製品の生産を開始した際の、新規に導入した製
造装置の構成を、本発明にかかる製造方法を導入しない
場合の見込みと比較して示した表である

【００２６】

【表３】

【００２７】(実施例2)本発明にかかる洗浄方法につい
て、実施例1と異なる実施例を示す。洗浄装置には概略
に置いて図4のような構造を有する枚葉式洗浄装置を用
い、ウェハの裏面101bを上側にして、洗浄液供給機構1
より40ーCの硝酸70%溶液を60秒間供給して洗浄した。ウ
ェハの素子形成領域101aには液体供給機構2よりヒドラ
ジン水溶液(0.1%)を供給し、洗浄液から保護した。

【００２８】Cuを全面に成膜したウェハを洗浄し、洗浄
されずに残った領域のCuの表面荒さを洗浄の前後で測定
することにより、素子形成領域への影響を評価した。表
面荒さの評価には、積分式散乱計を用いた。その結果、
素子形成領域に窒素を供給した場合には、ウェハ端から
5mm付近までの領域で表面荒さが増加しているのに対
し、ヒドラジン水溶液を供給した場合には、洗浄されな
かった領域では表面荒さの増加は認められなかった(図
7)。なお、周辺部はウェハ端より1.5mmまで洗浄されて
いた。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、金属汚染源となりうる
素子材料が、ウェハ表面であって製造装置と接触する領
域から洗浄によって除去されるので、製造装置への汚染
が抑制できる。従って、当該製造装置を介して他のウェ
ハへ汚染が拡散することを抑制できる。その結果、現在
の生産工場で新規な素子材料を導入する際にも、現在の
製品を汚染することなく、現在の製造装置を用いての着
工が可能となる。すなわち、製品間で製造装置を共用で
きる。

【００３０】さらに、ひとつの製品であっても、おもに
配線を形成する配線工程群、おもにキャパシタを形成す
るキャパシタ工程群、トランジスタを形成する拡散工程
群など工程群の間で製造装置を共用することができる。

【００３１】さらに、生産工場においては設備投資を抑
えた生産ライン構成が可能となり、設備の管理コストを
低減し、製品の生産コストを低減することが可能とな
る。

【００３２】さらに、新たな装置の導入を待たずに現在
の製造装置を活用して新規材料を採用したデバイスの開
発を開始でき、開発の早期着手が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる半導体部品の製造方法を示す図
である。

【図２】本発明にかかる半導体部品の洗浄方法を示す図
である。

【図３】本発明にかかる半導体部品の洗浄方法を示す図
である。

【図４】本発明にかかる半導体部品の洗浄方法を示す図
である。

【図５】本発明にかかる半導体部品の洗浄方法を示す図
である。

【図６】本発明にかかる第１の実施例としての半導体部
品の製造方法を示す図である。

【図７】本発明にかかる第２の実施例としての半導体部
品の製造方法を使用した場合の、素子形成領域への影響
を示す図である。

【符号の説明】

1...洗浄液の供給機構、2...気体または液体供給機構、
11...回転体、11a...ウェハ対向領域、12...チャックピ
ン、21...回転体、21a...ウェハ対向領域、22...チャッ
クピン、51...保護膜、61...ウェハキャリア、71...洗
浄槽、101...半導体ウェハ、101a...デバイス形成領
域、101b...ウェハ裏面、101c...ウェハ周辺

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｂ (72)発明者 伊藤 雅樹 東京都青梅市新町六丁目16番地の３ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 二瀬 卓也 東京都小平市上水本町５丁目22番１号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB01 AB34 AB42 BB62 BB92 BB96 CB01 CC21 5F043 BB27 DD30 EE07 EE08 EE35 EE40 GG10 5F046 LA02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体部品の表面であって、該半導体部品
   を製造する装置と接触する領域をAとするとき、前記半
   導体部品の領域Aを選択的に洗浄する工程と、かかるの
   ち前記製造装置に着工する工程とを含むことを特徴とす
   る半導体部品の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の半導体部品の製造方法にお
   いて、領域Aが半導体部品の裏面または周辺部またはそ
   の両方であることを特徴とする半導体部品の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の半導体部品の製造
   方法において、半導体部品が半導体ウェハまたは薄膜ト
   ランジスタ基板であることを特徴とする半導体部品の製
   造方法。
4. 【請求項４】半導体部品の表面であって、該半導体部品
   を製造する装置と接触する領域をAとし、素子形成領域
   をBするとき、領域Aに第1の流体を供給し、領域Bに第2
   の流体を供給することを特徴とする半導体部品の洗浄方
   法。
5. 【請求項５】請求項４記載の半導体部品の洗浄方法にお
   いて、第１の流体が洗浄液であることを特徴とする半導
   体部品の洗浄方法。
6. 【請求項６】請求項４または５記載の洗浄方法におい
   て、第２の流体が不活性気体であることを特徴とする半
   導体部品の洗浄方法。
7. 【請求項７】請求項４または５または６記載の洗浄方法
   において、第２の流体が還元性物質を含むことを特徴と
   する半導体部品の洗浄方法。