JP2003522406A - シリコン・ウエハの洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents
シリコン・ウエハの洗浄方法及び洗浄装置Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、半導体ウエハのウェット洗浄に有効に利用できる、パーティクルの電気的除去方法及びパーティクルの電気的除去装置である。本発明では、フィーチャ・サイズまたはライン幅が０．１５ミクロン未満の非常に高度なマイクロチップを製造する際に、容認できない０．０５ミクロン以下の「キラー・ディフェクト」を実質的に除去できる有効電界強度を得るのに十分なアンプル電圧によってウエハ表面を帯電させる。また、本発明では頻繁に電圧を反転させる。本発明は、一度に１０〜５０枚のウエハを保持するカセットを用いる自動ウェット・ベンチ洗浄操作や、メガソニック変換器、機械的ブラシ・スクラバー、レザー・クリーナ、ＣＭＰ機器などを用いるその他のさまざまな洗浄操作に適用できる。本発明のパーティクルの電気的除去方法は、主として、ドライ・レイヤリング、パターニング、ドーピング、及び少なくとも３０のウェット洗浄工程を含む２５０〜３５０工程を必要とする、直径２００〜４００ミリメーターの大きなウエハを加工するファブ（Ｆａｂ）工場を対象としている。
Description
ここで述べる発明は、マイクロプロセッサ、集積回路、及びその他の精巧な電
子デバイスの製造における半導体ウエハの洗浄方法及び洗浄装置に関する。本発
明は、半導体ウエハの加工（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）及び処理時に０．１ミク
ロン以下のパーティクルを除去できるまたは実質的に除去する、一見して簡単で
かつ非常に有効な洗浄システムの発見を含むものである。 本発明の１つの実施例は、１枚のシリコン・ウエハ用に設計された特殊な形状
のリセプタクル（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）で構成されており、洗浄液が垂直方向
に流れるようにするための狭い空間を形成する、ウエハに平行な一般的に平らな
複数の垂直壁が設けられた簡単でしかも独自の洗浄装置である。洗浄は、ウエハ
を帯電させる、すなわち傷つきやすい（ｄｅｌｉｃａｔｅ）回路に損傷を与えな
いまたは回路の品質を低下させないような比較的低い電圧を印加することによっ
て行われる。 本発明の別の実施例は、少なくとも２０枚のウエハをウエハ・キャリアまたは
カセットで支持し、ウェット洗浄時に有効電界強度（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｉ
ｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）が得られるように誘導帯電させるシリコン・ウエ
ハのウェット洗浄方法及びウェット洗浄装置に関する。ウエハに印加する電圧を
定期的に反転（ｒｅｖｅｒｓｅ）させ、各ウエハの両面から汚染パーティクルを
除去する。 本発明は一見簡単に思われるが、過去数十年間半導体業界を悩ませてきた境界
層（ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ）の問題を解決する非常に画期的なものであ
る。本発明はウェット洗浄技術を飛躍的に前進させたもので、最高度なマイクロ
チップ・デバイスの製造において非常に大きな価値を持つべきものである。 概要 マイクロチップ及びその他のマイクロ電子デバイス（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）の加工において、汚染物質の管理は非常に重要であ
る。デバイスの形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）が小さくなるとともにダイス型（ｄｉ
ｅ）のサイズが大きくなるにつれて、パーティクルや金属不純物及び有機不純物
などの微細汚染物質がデバイスの歩留まりに与える影響は大きくなっていく。し
たがって、ウエハの処理サイクルで、ウエハの表面を徹底的にきれいな状態に保
つことは、電子デバイス加工において高い歩留まりを実現するための必須条件で
ある。 ウエハ処理のあらゆる工程（ステップ）で汚染が発生する可能性がある。各種
処理工程の間でウェット薬品処理（ｗｅｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ）、すなわちウェット洗浄を行うことによってのみ、シリコン・ウエハ表
面上のパーティクルを減少させることができる。また、ウェット洗浄により、金
属汚染物質及び有機汚染物質や、汚染物質ではないが弊害となる自然酸化膜も除
去される。 過去３０年以上もの間、ウエハ洗浄化学は本質的に変わっていない。現在にお
いても、業界で最も普及している方法は過酸化水素をベースとするウェット薬品
処理である。中でもＲＣＡ標準洗浄法が普及しているが、この洗浄法ではウエハ
を数種類の薬液に順次に浸漬し、パーティクル、金属汚染物質、有機汚染物質、
及び自然酸化膜を除去する。形状の微細化と汚染に敏感なことを特徴とするデバ
イスの登場によって、業界では新しいウェット薬品処理方法や、より高価な代替
方法を考案せざるを得なくなった。 発明の背景 １９６０年代後半にウエーナ・カーン（Ｗｅｒｎｅｒ Ｋｅｒｎ）ほか数名の
ＲＣＡ科学者によって開発されたＲＣＡ標準洗浄法は、半導体シリコン・ウエハ
の表面から汚染物質を除去するのに非常に効果的であり、今日に至るまで四半世
紀以上にわたって事実上の業界標準となっている。 半導体業界の急速な進歩はこのＲＣＡ洗浄法（ＳＣ１／ＳＣ２）の有効性に負
うところが大きいが、この洗浄方法の詳細は１９９３年発行、ウエーナ・カーン
著の「半導体ウエハ洗浄ハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａｆｅｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）」（６８０ページ）に説明さ
れている。また、半導体業界の進歩は、ピーター・バン・ザント（Ｐｅｔｅｒ
Ｖａｎ Ｚａｎｔ）著の「マイクロチップ加工：半導体処理の実践的ガイドブッ
ク（Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」（第２版、１９９０年）でも論じられている。 文脈上または論理的解釈において特に明記しない限り、ここで使われている用
語、略語、及び専門用語（ｊａｒｇｏｎ）は、カーン及びバン・ザントらの著書
で使われている意味と同じであり、半導体業界の当業者なら通常理解できるもの
である。 現在、半導体業界では回路のイメージ・サイズ（ライン幅またはフィーチャ・
サイズとも言う）を０．３５ミクロンから０．２５ミクロンに縮小する計画があ
る。業界大手のセマテック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）は、５１工程以上のウェット洗
浄を含む約３６０の工程数を必要とする０．２５ミクロン・プロセスの詳細な提
案を行っている。詳細な仕様（工程１〜３６２）は、セマテック（ＳＥＭＡＴＥ
ＣＨ）が特別に発行した「技術移転（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ
）９５０４２８０２−ＥＮＧ」のＢ−３〜Ｂ−１４ページに説明されている。多
くの洗浄工程には、ＳＣ１、ＳＣ２、またはその他のＲＣＡ洗浄法が含まれてい
るが、これらの洗浄方法のほとんどまたはすべては、本発明によって、現在の技
術では除去できない直径０．０５〜０．１ミクロンの微細なまたはコロイド・サ
イズのパーティクルを効果的に除去できるように改良できる。 前述した３６０工程のウエハ加工プロセスは、４つの基本操作に分けられる。
すなわち、（１）レイヤリング、（２）パターニング、（３）ドーピング、及び
（４）熱処理である。ウエハ加工プロセスの概要は、１９９０年発行バン・ザン
ト（Ｖａｎ Ｚａｎｔ）の著書の第５章に詳しく説明されており、本明細書でも
参照している。また、９５〜９９ページでは、ＭＯＳメタル・ゲート・トランジ
スタ構造の形成で使われている１１の基本工程が説明されている。 前述したように、Ｂ−３〜Ｂ−１４ページに示されている３６２工程から成る
ウエハ加工法の洗浄工程１７５、２１２、２４８、２８４、及び３２０は、ポス
トＣＭＰ洗浄法（Ｃｌｅａｎ Ｐｏｓｔ ＣＭＰ）と呼ばれ、非常に重要であり
、難しい問題を提起している。 現在、半導体業界では回路のイメージ・サイズ（ライン幅またはフィーチャ・
サイズとも言う）を０．３５ミクロンから０．２５ミクロン以下に縮小する計画
があるが、ここでは０．０３〜０．０５ミクロンのように微細なパーティクルに
より重大な問題が発生する。これは「キラー・ディフェクト（ｋｉｌｌｅｒ ｄ
ｅｆｅｃｔ）」と考えてもよいだろう。 本発明の以前にウェット洗浄法及びドライ洗浄法について提案された改良案は
いずれも、０．１ミクロン以下のシリカ・パーティクルによる重大な汚染を除去
できるほど現実的なものではなかった。したがって、キラー・ディフェクトの存
在が予想された。これにより、大量生産における欠陥解消という目標達成を楽観
視する半導体業界の目標達成が阻止された。ナショナル（ｎａｔｉｏｎａｌ）セ
マテック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）ロードマップには、技術創出によるモデル欠陥密
度（ｍｏｄｅｌ ｄｅｆｅｃｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）（及び推論による歩留まり）
要件が定義されている。表１は、ロードマップに定義されている欠陥密度の達成
目標に関連した部分である。
子デバイスの製造における半導体ウエハの洗浄方法及び洗浄装置に関する。本発
明は、半導体ウエハの加工（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）及び処理時に０．１ミク
ロン以下のパーティクルを除去できるまたは実質的に除去する、一見して簡単で
かつ非常に有効な洗浄システムの発見を含むものである。 本発明の１つの実施例は、１枚のシリコン・ウエハ用に設計された特殊な形状
のリセプタクル（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）で構成されており、洗浄液が垂直方向
に流れるようにするための狭い空間を形成する、ウエハに平行な一般的に平らな
複数の垂直壁が設けられた簡単でしかも独自の洗浄装置である。洗浄は、ウエハ
を帯電させる、すなわち傷つきやすい（ｄｅｌｉｃａｔｅ）回路に損傷を与えな
いまたは回路の品質を低下させないような比較的低い電圧を印加することによっ
て行われる。 本発明の別の実施例は、少なくとも２０枚のウエハをウエハ・キャリアまたは
カセットで支持し、ウェット洗浄時に有効電界強度（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｉ
ｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）が得られるように誘導帯電させるシリコン・ウエ
ハのウェット洗浄方法及びウェット洗浄装置に関する。ウエハに印加する電圧を
定期的に反転（ｒｅｖｅｒｓｅ）させ、各ウエハの両面から汚染パーティクルを
除去する。 本発明は一見簡単に思われるが、過去数十年間半導体業界を悩ませてきた境界
層（ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ）の問題を解決する非常に画期的なものであ
る。本発明はウェット洗浄技術を飛躍的に前進させたもので、最高度なマイクロ
チップ・デバイスの製造において非常に大きな価値を持つべきものである。 概要 マイクロチップ及びその他のマイクロ電子デバイス（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）の加工において、汚染物質の管理は非常に重要であ
る。デバイスの形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）が小さくなるとともにダイス型（ｄｉ
ｅ）のサイズが大きくなるにつれて、パーティクルや金属不純物及び有機不純物
などの微細汚染物質がデバイスの歩留まりに与える影響は大きくなっていく。し
たがって、ウエハの処理サイクルで、ウエハの表面を徹底的にきれいな状態に保
つことは、電子デバイス加工において高い歩留まりを実現するための必須条件で
ある。 ウエハ処理のあらゆる工程（ステップ）で汚染が発生する可能性がある。各種
処理工程の間でウェット薬品処理（ｗｅｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ）、すなわちウェット洗浄を行うことによってのみ、シリコン・ウエハ表
面上のパーティクルを減少させることができる。また、ウェット洗浄により、金
属汚染物質及び有機汚染物質や、汚染物質ではないが弊害となる自然酸化膜も除
去される。 過去３０年以上もの間、ウエハ洗浄化学は本質的に変わっていない。現在にお
いても、業界で最も普及している方法は過酸化水素をベースとするウェット薬品
処理である。中でもＲＣＡ標準洗浄法が普及しているが、この洗浄法ではウエハ
を数種類の薬液に順次に浸漬し、パーティクル、金属汚染物質、有機汚染物質、
及び自然酸化膜を除去する。形状の微細化と汚染に敏感なことを特徴とするデバ
イスの登場によって、業界では新しいウェット薬品処理方法や、より高価な代替
方法を考案せざるを得なくなった。 発明の背景 １９６０年代後半にウエーナ・カーン（Ｗｅｒｎｅｒ Ｋｅｒｎ）ほか数名の
ＲＣＡ科学者によって開発されたＲＣＡ標準洗浄法は、半導体シリコン・ウエハ
の表面から汚染物質を除去するのに非常に効果的であり、今日に至るまで四半世
紀以上にわたって事実上の業界標準となっている。 半導体業界の急速な進歩はこのＲＣＡ洗浄法（ＳＣ１／ＳＣ２）の有効性に負
うところが大きいが、この洗浄方法の詳細は１９９３年発行、ウエーナ・カーン
著の「半導体ウエハ洗浄ハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａｆｅｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）」（６８０ページ）に説明さ
れている。また、半導体業界の進歩は、ピーター・バン・ザント（Ｐｅｔｅｒ
Ｖａｎ Ｚａｎｔ）著の「マイクロチップ加工：半導体処理の実践的ガイドブッ
ク（Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」（第２版、１９９０年）でも論じられている。 文脈上または論理的解釈において特に明記しない限り、ここで使われている用
語、略語、及び専門用語（ｊａｒｇｏｎ）は、カーン及びバン・ザントらの著書
で使われている意味と同じであり、半導体業界の当業者なら通常理解できるもの
である。 現在、半導体業界では回路のイメージ・サイズ（ライン幅またはフィーチャ・
サイズとも言う）を０．３５ミクロンから０．２５ミクロンに縮小する計画があ
る。業界大手のセマテック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）は、５１工程以上のウェット洗
浄を含む約３６０の工程数を必要とする０．２５ミクロン・プロセスの詳細な提
案を行っている。詳細な仕様（工程１〜３６２）は、セマテック（ＳＥＭＡＴＥ
ＣＨ）が特別に発行した「技術移転（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ
）９５０４２８０２−ＥＮＧ」のＢ−３〜Ｂ−１４ページに説明されている。多
くの洗浄工程には、ＳＣ１、ＳＣ２、またはその他のＲＣＡ洗浄法が含まれてい
るが、これらの洗浄方法のほとんどまたはすべては、本発明によって、現在の技
術では除去できない直径０．０５〜０．１ミクロンの微細なまたはコロイド・サ
イズのパーティクルを効果的に除去できるように改良できる。 前述した３６０工程のウエハ加工プロセスは、４つの基本操作に分けられる。
すなわち、（１）レイヤリング、（２）パターニング、（３）ドーピング、及び
（４）熱処理である。ウエハ加工プロセスの概要は、１９９０年発行バン・ザン
ト（Ｖａｎ Ｚａｎｔ）の著書の第５章に詳しく説明されており、本明細書でも
参照している。また、９５〜９９ページでは、ＭＯＳメタル・ゲート・トランジ
スタ構造の形成で使われている１１の基本工程が説明されている。 前述したように、Ｂ−３〜Ｂ−１４ページに示されている３６２工程から成る
ウエハ加工法の洗浄工程１７５、２１２、２４８、２８４、及び３２０は、ポス
トＣＭＰ洗浄法（Ｃｌｅａｎ Ｐｏｓｔ ＣＭＰ）と呼ばれ、非常に重要であり
、難しい問題を提起している。 現在、半導体業界では回路のイメージ・サイズ（ライン幅またはフィーチャ・
サイズとも言う）を０．３５ミクロンから０．２５ミクロン以下に縮小する計画
があるが、ここでは０．０３〜０．０５ミクロンのように微細なパーティクルに
より重大な問題が発生する。これは「キラー・ディフェクト（ｋｉｌｌｅｒ ｄ
ｅｆｅｃｔ）」と考えてもよいだろう。 本発明の以前にウェット洗浄法及びドライ洗浄法について提案された改良案は
いずれも、０．１ミクロン以下のシリカ・パーティクルによる重大な汚染を除去
できるほど現実的なものではなかった。したがって、キラー・ディフェクトの存
在が予想された。これにより、大量生産における欠陥解消という目標達成を楽観
視する半導体業界の目標達成が阻止された。ナショナル（ｎａｔｉｏｎａｌ）セ
マテック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）ロードマップには、技術創出によるモデル欠陥密
度（ｍｏｄｅｌ ｄｅｆｅｃｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）（及び推論による歩留まり）
要件が定義されている。表１は、ロードマップに定義されている欠陥密度の達成
目標に関連した部分である。
【表１】
近年、化学的機械的平坦化（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｌ
ａｎａｒａｉｚａｔｉｏｎ）（ＣＭＰ）により、ますます小さいライン幅の採用
が可能となっている。近い将来、ライン幅は０．１ミクロンに近づくだろう。し
かし、残念ながら、ＣＭＰではコロイド研磨を行うため、酸化アルミニウムやシ
リカなどのパーティクルによる過度の汚染がコロイド研磨により促される傾向が
ある。 今日のミクロン以下の集積回路技術においては、０．０５ミクロン径のパーテ
ィクルが欠陥回路の主な原因となりうる。０．０２〜０．０３ミクロンの微細な
パーティクルが問題となる日は近い。おそらく今後５年以内にこのような問題が
発生するだろう。 発明の概要 本発明は、複数のウエハが電気的に帯電される半導体ウエハのウェット・プロ
セスの新規な方法及び装置に関するものであり、特に公知のいかなる方法によっ
ても効果的に除去することができないコロイダルまたは０．１ミクロン以下の寸
法のパーティクルを除去するのに効果的な特別なウエハ洗浄システムに関するも
のである。 四半世紀以上の間半導体産業において標準となっていたＲＣＡタイプのウエハ
洗浄方法は、メガソニック変換手段、機械的研磨または汚染パーティクルの移動
と除去を助けるその他の手段を用いることによって改善されている。回転ブラシ
、音響エネルギ・ビーム、レーザ・ビーム、ウオータ・ジェット及び／または適
宜の衝撃手段によって強く激しい振動が与えられていた。このようなウェット・
プロセス技術は、０．２ミクロン未満の粒子寸法を持つ汚染物の効果的な除去を
可能にしていた。改善されたメガソニック洗浄手段は、０．１５ミクロンよりも
小さいパーティクルを除去することができる。しかしながら最新の改良を加えた
上記タイプのウェット・クリーニング技術は、０．１ミクロン以下のパーティク
ル（例えば、０．０７ミクロンより下の粒子寸法を備えたもの）の除去には効果
的ではない。 そこで半導体産業は、ウェット・クリーニング方法は接合したコロイド寸法の
汚染パーティクルの除去には決して効果的ではないと結論付けていた。問題に打
ち勝つ最良の科学的思考でも、ウエハ表面にあるコロイド寸法のパーティクルに
働く強大なファンデルワールス引力に打ち勝つことができず、単純なウェット・
クリーニング操作によるこのようなパーティクルの除去は不可能であった。専門
化は成功の唯一の期待は、ドライ・ウエハ洗浄技術、おそらく洗練されたレーザ
技術の飛躍的なまたは大きな改良にあると結論付けていた。 本発明は、通常のウェット・クリーニング・システムから新規なドライ・シス
テムまで劇的に切り替える必要性を除き、必要とされる飛躍を提供する。本発明
は、高い品質のマイクロチップの歩留まりを悪くしないようにするのには十分で
、またマイクロサーキットの傷つきやすい部分を損傷または劣化させるのには不
充分な、２Ｖから６０Ｖのような、比較的小さいまたは制限された電圧を加える
ことによって適宜の方法で、ウエハが負に帯電されるときに、傷つきやすいマイ
クロサーキットを含むウエハ表面に結合されたコロイド寸法のパーティクルが、
容易に除去され且つ跳ね返されるという驚くべき発見を含んでいる。 本発明の方法及び装置は、２５０から３５０のステップにより、または多くの
レイヤリング（ｌａｙｅｒｉｎｇ）、パターニング、及びドーピング操作及び多
くのウェット・プロセス・ステップ（ｗｅｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｔｅｐ
ｓ）を更に含んで、ウエハの前面上に傷つきやすいマイクロサーキットが形成さ
れる半導体ウエハ上にマイクロ電子デバイスを作るのに使用するために設計され
ている。本発明の好ましい方法では、ウェット・プロセスの間、０．４Ｖから４
０Ｖのような適宜の負の電荷と、コロイド寸法または０．１ミクロン以下のパー
ティクルを移動及び除去するのに十分な、０．０１Ｖ／ｍｍ以上のような有効電
界強度とが、各プロセス・ウエハの前面に与えられることを特徴とする。 本発明による各ウエハ上への電荷の付与は、パッチタイプのウェット・プロセ
ス操作に適している。例えば、２０から４０枚またはそれ以上のシリコン・ウエ
ハは一つのウエハ・キャリアまたはカセット内で同時に処理され（例えば、図１
３及び１４参照）、また複数枚のウエハが一度に処理される場合にその他の操作
も行われる。本発明は、特に水リンス操作（ｗａｔｅｒ ｒｉｎｓｉｎｇ ｏｐ
ｅｒａｔｉｏｎｓ）とＲＣＡタイプのウェット洗浄操作によく適している。例え
ば、これら操作は米国特許第５，６３７，１５１号及び第５，６７９，１７１号
に述べられている特別な変形シーケンスを含んでいる。 本発明の電気的除去（ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｕｒｇｅ）ウエハ洗浄方法を実行す
る場合、各ウエハの面とほぼ平行な方向に音響圧力波を向けるためのメガソニッ
ク変換器を用いる利点があり、これによりパーティクル除去の性能が高められる
。ある応用では、ウェット・プロセスの間に１枚または複数枚のウエハを回転さ
せる手段を設けるのが好ましい。 図１〜図７にある平たいリセプタクル内でウェット・プロセスが行われるよう
な好ましい実施例を用いるときに、本発明の主たる効果が得られる。例えば、石
英ガラス・リセプタクルＡは狭い内部キャビティを備えている（例えば２００ｍ
ｍ、３００ｍｍまたは４００ｍｍのウエハを受け入れるための寸法からなる）。
このリセプタクルは平坦なウエハ表面から短い距離だけ離れた平坦で平行なガラ
ス壁部を備えている。水溶液または純水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）は、ウエハの表面
が電気的に帯電されいる間に、リセプタクルの底部から上部まで流される。望ま
しい負の電荷は、例えば、図６及び図７に示されるようなリセプタクルの平坦な
外表面にある正に帯電した金属プレート、レイヤーまたはコーティングを用いる
ことにより好ましくは誘導される。 一般的に、１つのウェット洗浄操作には、酸処理やアルカリ処理工程と純水を
使った複数のリンス工程、その後にＩＰＡ乾燥工程、スピン乾燥工程、またはそ
の他の最終的な乾燥工程が続く、複数のＲＣＡタイプのウェット洗浄が含まれる
。ウェット洗浄操作のすべてまたはそれらの操作のほとんどでは、本発明に従っ
て、２〜６０ボルトなどの予め決められた制限電圧にシリコン・ウエハを電気的
に帯電できる。実質的に高電圧でも耐えうる場合もあるが、ウエハ表面を１００
ボルト以上に帯電することは危険であり、通常はそれほどまでに帯電することは
不要であり、好ましくない。 愚か者でなければ、過度の電圧は好ましくないことはわかるだろう。なぜなら
、品質、均一性、及びプロセスの歩留まりへの悪影響が考えられる上、マイクロ
回路のより傷つきやすい部分の品質を低下させる危険性が高くなるからである。 半導体業界において、現時点におけるマイクロチップ加工での達成目標の１つ
は、欠陥密度を１平方センチメーター当たり０．０３個未満にすることである（
表１を参照）。本発明の目的は、「キラー・パーティクル」を実質的に除去し、
弊害となる、非常に好ましくないやっかいなパーティクル（たとえば、最小ライ
ン幅またはフィーチャ・サイズの１０パーセントを超えるサイズのパーティクル
など）の数を最小限に抑制することによって、簡単でしかも効果的な方法でこの
目標を達成することである。 本明細書で使う用語「キラー・ディフェクト」とは、広義の意味では、半導体
デバイス（素子）またはマイクロチップのマイクロ電子回路の加工時に、デバイ
スに取り込まれるまたは埋め込まれるパーティクル状の汚物質により起こる、受
け入れがたいまたは容認しがたい欠陥を意味する。電子回路の品質を相当に低下
させる、電子デバイスの可用性（ｕｔｉｌｉｔｙ）が制限されるほど品質を低下
させる、または多くの顧客が受け入れがたいほど品質を低下させる場合に、その
ような欠陥は容認しがたいまたは受け入れがたいと考えることができる。 本明細書で使う用語「キラー・ディフェクト」とは、狭義の意味では、本明細
書の５ページに示した表１に記載のとおり、粒径が少なくとも最小ライン幅また
はフィーチャ・サイズの約２０パーセントである（表では「最小寸法」と呼んで
いる）パーティクルが取り込まれるまたは埋め込まれることを意味する。セマテ
ック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）ロードマップの表では、目標の１つは、高度なウエハ
（０．２５μｍ）で１平方センチメーター当たりキラー・ディフェクトの数が０
．０３以下になるような９０パーセントの歩留まりを達成することである。 この用語「キラー・ディフェクト」を狭義の意味で使う場合、０．０１ミクロ
ン以下のサイズ、すなわちコロイド・サイズのパーティクルは含まれず、弊害と
なり、常に好ましくなく、デバイスの品質、信頼性、及び有効寿命に影響を与え
る可能性のある非常に微細なパーティクル（たとえば、最小ライン幅の約５〜１
０パーセントのサイズのパーティクル）は意味しない。 ウエハ洗浄技術 表面汚染は、半導体、航空宇宙、及び製薬業界では大きな問題の１つと考えら
れている。シリコン基板への汚染物質の付着が主な原因で、ＶＬＳＩやＵＬＳＩ
の製造で歩留まりの低下が生じている。現在、シリコンの表面からパーティクル
を除去するのに多くの方法が使われているが、最も一般的な方法は過酸化水素／
水酸化アンモニウム混合物をベースとするウェット薬品処理（ＳＣＩまたはＡＰ
Ｍ）である。これらの方法にメガソニック（ｍｅｇａｓｏｎｉｃ）エネルギーを
付加することによって、パーティクルの除去が改善されることが分かっている。 歴史的には、ＳＣ−１溶液は、高純度の純水（ＤＩＷ）、水酸化アンモニウム
（ＮＨ４ＯＨ）、及び過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を５：１：１の体積比（５ ＤＩ
Ｗ：１ Ｈ２Ｏ２： １ ＮＨ４ＯＨ）で混合した高濃縮混合物をベースとして
いた。一般的に、ウエハをこれらの薬液を含む摂氏７０〜７５度の洗浄槽に１０
分間浸漬する。過酸化水素の熱分解や水酸化アンモニウムの蒸発を最小限に抑制
するためには、洗浄槽の薬液を高温にしないようにする。また、一般的にはＤＩ
水によるウエハのリンスは、中間工程及び最終工程で行う。 ＳＣ−１洗浄時には、２種類の薬品成分間に協同補完（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖ
ｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ）作用が存在する。Ｈ２Ｏ２（過酸化水
素）はシリコンを酸化させ、薬品の酸化物を生成する。この酸化物の生成は酸化
種（ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ｓｐｅｃｉｅｓ）の拡散により制限される。反対に、
水酸化アンモニウムはこの化学的に成長した酸化物をゆっくりとエッチングする
。これらの２つのプロセスの結果、薬品の酸化物層（レイヤ）は連続的に生成さ
れては除去される。このように、エッチングとアンダーカット作用によりパーテ
ィクルは除去される。パーティクルの除去は、ＳｉＯ２のエッチング・レートを
速めることにより効率化できる。また、より濃縮度の高いＮＨ４ＯＨ溶液を使用
するか、溶液の温度を上げることによって、エッチング・レートを高めることが
できる。 高度なＩＣの集積化がますます進行する中で、より厳密なプロセス制御及びプ
ロセス仕様が要求されている。さらに、薬品及び水の消費量と廃棄物の量を削減
するために、より厳格な環境要件が義務付けられている。メガソニック・エネル
ギーは、パーティクルの除去を改善し、薬品の濃縮度を低くし、処理時間を短縮
する手段として、多くのウエハ洗浄方法に取り入れられるようになった。洗浄に
必要とされる音響波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）は約０．７〜１．５ＭＨｚ
で、圧電変換器（ピエゾ トランスデューサ）（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）から生成される。 １９６５年にウエナー・カーンとディー・プオチオネン（Ｄ．Ｐｕｏｔｉｏｎ
ｅｎ）により開発され、１９７０年に開示された［１］ＲＣＡ標準洗浄法は、シ
リコンの表面から汚染物質を除去するのに非常に有効であり、事実上の業界標準
となっている［２］。一般的に、ＲＣＡ標準洗浄法は、順次に行う２つの工程、
すなわち標準洗浄１（ＳＣ−１）と標準洗浄２（ＳＣ−２）で構成される。ＳＣ
−１薬液は、水酸化アンモニウム、過酸化水素、及び水の混合物から成り、非常
に効率のよいパーティクル除去剤である。 ウエハのリンス（すすぎ）工程は、半導体デバイス製造で必要な薬品処理にと
って不可欠である。半導体業界ではますます重要度を増しているデバイスの歩留
まり、所有権コスト（ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ ｃｏｓｔ）、及び環境問題という点
で、リンス工程は集積化工程の重要な段階として中心的な役割を果たしている。
これらのことを考慮すると、デバイス性能の改善、水消費量の削減、サイクルタ
イムの短縮、ツール活用化の推進、スループットの改善など、最適なリンス方法
を開発することには大きなメリットがある。これらのすべてのことが所有権コス
トの削減につながる。 リンス処理を論じる場合、環境面及び経済面を考慮することが今や重要となっ
た。たとえば、ラインのフロントエンド（ＦＥＯＬ）において、また最初のコン
タクト・カット時において、十分な表面品質を実現し、各工程を互いに分離する
には、約２０の個別の洗浄シーケンスが必要である。一般的なシーケンスは、４
つの洗浄槽、４つのリンス槽、１つの乾燥工程で構成される。したがって、ＦＥ
ＯＬにおいては２０の洗浄シーケンスが必要なので、リンスは８０槽になる。リ
ンス槽の数と現在の純水（ＤＩＷ）の使用量を前提とすると、ＦＥＯＬだけでも
ウエハ当たり１０００リットルの純水が必要となる。また、ラインのバックエン
ド（ＢＥＯＬ）と脱イオン化システムでの損失を考えた場合、現在のニーズに応
えるには、ウエハ当たり３７００リットル以上の注入水（ｉｎｃｏｍｉｎｇ ｗ
ａｔｅｒ）が必要である。１週当たり５０００枚のウエハで開始するとすると、
リンス処理だけで１月当たり７０００万リットルの注入水が必要となる。 フッ化水素酸溶液 濃縮フッ化水素酸（４９重量％ＨＦ）とＤＩ水との混合物は、半導体基体ウエ
ハ上に成長または蒸着する二酸化珪素（ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｄｉｏｘｉｄｅ）（
ＳｉＯ２）膜及び石英ガラス（ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）（例えば、フォ
スフォシリケート（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ）、ボロフォスフォシリ
ケート（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ））のエッチングによる除
去のために広く用いられてきた。化学溶解反応は、文献で確認及び詳述されてい
る。シリコン上の自然（ｎａｔｉｖｅ）の酸化物の薄い層（典型的には１．０ミ
クロンから１．５ミクロン（μｍ）の厚み）は、室温で希釈された超純粋に濾過
されたＨＦ溶液（典型的には１：５または１：１００）にウエハを短時間浸漬す
ることにより除去される。 硫酸／過酸化水素の混合物 フォトレジスト・パターン（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ｐａｔｔｅｒｎ）及び
他の可視的な大きな自然の有機物の汚染物等の多量の有機物のシリコン・ウエハ
からの除去は、９８％Ｈ２ＳＯ４と３０％Ｈ２Ｏ２との混合物で達成できる。２
〜４：１の体積比では、１００℃及びそれを超える温度で用いられる。１３０℃
で１０〜１５分が最も効果的であり、続いて、全ての粘性のある液体を取り除く
ために活性な（ｖｉｇｏｒｏｕｓ）ＤＩ水でリンスを行う。 従来のＲＣＡタイプの過酸化水素混合物 これらは、広く用いられており、シリコン・ウエハのための最も確立された洗
浄溶液である。これらは、超濾過された高純粋ＤＩ水と、高純粋の「安定しない
」過酸化水素と、電気グレード（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−ｇｒａｄｅ）の水酸化
アンモニウムまたは電気グレード（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−ｇｒａｄｅ）の塩酸
のいずれか一方とから生成されている。２つのプロセス工程で用いられるこれら
の混合物は、ＲＣＡ標準洗浄（ＳＣ−１及びＳＣ−２）として知られるようにな
った。この処理は、通常、予備的な洗浄により行われる。 体積比５：１：１のＤＩ水、Ｈ２Ｏ２（３０％、「安定せず」）、及びＮＨ４
ＯＨ（ＮＨ３として２９ｗ／ｗ％）を７０℃で５分間混合したもの（ＳＣ−１）
を最初の工程で用いる。続いて、クエンチ（ｑｕｅｎｃｈ）を行い、冷たい超濾
過されたＤＩ水を用いてリンスをする。この誤解を与えそうな単純な手順は、酸
化力のある溶解により、あらゆる有機残留物を除去する。多くの金属汚染物（Ｉ
Ｂ族、ＩＩＢ族、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｄ、Ｃｏ及びＣｒ）は溶解し、錯
体化し（ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ）、表面から除去される。 溶解温度は、熱活動（ｔｈｅｒｍａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）が十分な７０
℃にすべきであるが、Ｈ２Ｏ２の過度に早い分解及びＮＨ３の消失をさけるため
、８０℃を超えるべきでない。 従来のＲＣＡ洗浄手順の第２工程は、体積比６：１：１のＤＩ水、Ｈ２Ｏ２（
３０％、「安定せず」）及びＨＣｌ（３７ｗ／ｗ％）からなる混合物（ＳＣ−２
）を用いる。７０℃で５〜１０分間の溶解温度が用いられ、続けてクエンチし、
ＳＣ−１処理と同じリンスが行われる。ＳＣ−２は、ＳＣ−１によっては完全に
は脱着されなかったＡｌ（ＯＨ）３、Ｍｇ（ＯＨ）３及びあらゆる（Ｃｕ及びＡ
ｕのような）残留トレース金属（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｔｒａｃｅ ｍｅｔａｌｓ
）等のＮＨ４ＯＨ−不溶の水酸化物のアルカリイオンを除去する。 ＨＦ希釈溶液を用いたオプションのエッチング工程は、むき出しのシリコン・
ウエハのＳＣ−１処理とＳＣ−２処理との間で行うことができる。ＳＣ−１処理
からの水和した酸化物の膜（ｈｙｄｒｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍ ｆｒｏｍ
ｔｈｅ ＳＣ−１ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ）は、トレース不純物（ｔｒａｃｅ
ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ）を捕らえるので、ＳＣ−２工程の前のその除去は有益
である。１％ＨＦ−Ｈ２Ｏ（１：５０）溶液中への１５秒の浸漬は、この膜を除
去するのに十分である。 アリカリまたは酸溶液と純水（例えば、ＲＣＡタイプの手順（ＲＣＡ−ｔｙｐ
ｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）中のＳＣ−１またはＳＣ−２溶液等）を用いた上述した
各化学洗浄及びリンス操作は、後述するような本発明によれば、２Ｖから６０Ｖ
またはそれを超える所定の制限された電圧を各半導ウエハに印加することにより
促進することができる。図１から図７に示すタイプのリセプタクル内でのウェッ
ト・プロセスの際に十分なまたはアンプル（ａｍｐｌｅ）な電気チャージを行え
ば、例えば、０．１ミクロン以下の汚染パーティクルの効果的な除去が著しく可
能になる。 超音波及びメガソニックは、シリコン・ウエハ洗浄のためのパーティクル除去
技術に通常用いられている。超音波の洗浄においては、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ
の範囲の音エネルギーが浸漬されているウエハ内の液体に付加される。音領域（
ｓｏｎｉｃ ｆｆｉｅｌｄ）内のパーティクルを除去するのに求められる力は、
いかなる空洞（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）もなければ、Ｆ＝ｍａである。ここで、
ｍはパーティクルの大きさ（ｍａｓｓ）であり、ａ＝４π２ｆ２Ａｍであり、Ａ
ｍは振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）であり、ｆは音波振動の周波数である。 最も商業的なメガソニック洗浄器では、この力は、パーティクルの除去で通常
重要と思われる空洞（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）により生じる力と結びついている
。 将来的ニーズ ０．１ミクロン以下の領域におけるパーティクルの除去は、高度な洗浄技術に
とってキーとなる要件であり、ライン幅０．２５ミクロンの最新のマイクロチッ
プを製造する際には不可欠である。しかし、残念ながら、メガソニック洗浄技術
はこのような微細なシリカ・パーティクルを除去するには不十分であり効果的で
ない。 つまり事実は単純で、現在のウェット洗浄技術は微細なパーティクルによる汚
染という問題に対して満足のいく解答を示せず、ライン幅を０．１３ミクロン以
下にすることは不可能であろうということである。この問題を解決することが業
界の目標である。 前述した１９９３年発行、カーン著のハンドブックは、ウェット洗浄技術の不
十分性を確認し、次世代のマイクロチップに必要とされる超純度の達成には、将
来的にドライ洗浄方法を採用せざる得ないと指摘している。 半導体の製造では、非常にコストがかかることが常に大きな問題であった。マ
イクロチップ製造時のウエハ洗浄コストは非常に高いが、プロセスの十分な歩留
まりを達成するのに不可欠であるという理由だけで、高いウエハ洗浄コストを正
当化することができる。 プロセスの歩留まりを決定するさまざまな要因については、１９９０年発行バ
ン・ザント著のテキストブックの第６章で論じられている。１０７ページの図６
．２、１１３ページの図６．６、及び１１４ページの図６．８は特に累積平均歩
留まり（ｃｕｍ ｙｉｅｌｄ）に関係している。 満足できる歩留まりを達成するには、ウエハの加工時に頻繁にウェット洗浄を
行うことが不可欠である。前述した３６２工程からなる製造工程では、５１以上
のウェット洗浄が行われる。ウェット洗浄操作には一般的にウェット・ベンチが
使われる。１台のステーションから別のステーションに同時に２５〜４０枚のシ
リコン・ウエハを自動的に搬送するロボット手段も採用できる。たとえば、ウェ
ット・ベンチのセットアップの一例が、１９９３年発行、カーン著のハンドブッ
クの１３８ページに図示されている。 ＲＣＡ標準洗浄法（ＳＣ−１及びＳＣ−２）を使用する場合、ウェット・ベン
チは５〜７基の再循環浸漬タンクで構成される。たとえば、米国特許第５５２０
２０５号に示されるようなタンクで、薬液が継続的にタンクの底からポンプで注
入され、その結果薬液があふれ出るようになっている。ウエハ加工の一般的なシ
ーケンス（ＭＯＳゲート酸化法）で行われる薬液洗浄、リンス、及び乾燥工程は
、図３（カーン著のハンドブックの２８１ページ）の網掛け表示した部分である
。たとえば、５基のタンクで構成されるウェット・ベンチはＨＦストリップから
始まり、ＤＩリンスが行われ、ＳＣ−１洗浄、ＤＩリンス、ＳＣ−２洗浄、ＤＩ
リンスと続く。一般的には、メガソニック洗浄手段はＳＣ−１槽で使われるが、
ＳＣ−２槽やリンス槽でも使うことができる。７基のタンクで構成されるウェッ
ト・ベンチの場合は、最後にＨＦ槽とさらにその後にＤＩリンス槽を設ける。 言うまでもないが、一般に使われている洗浄システムでは非常に大量の脱イオ
ン（ＤＩ）水が必要である。一般的に１８メガオームの非常に純度の高い水であ
る。通常、ＤＩ水は使用後は廃棄されるが、洗浄して再利用する場合もある。 前述したようなタイプの５基または７基のタンクで構成されるウェット・ベン
チは、先に説明した３６２工程の製造プロセスのうち、たとえばウェット洗浄工
程２、５、２３、３５、３７、６３、６８、７０、及び１０８の各々で採用する
ことができる。 加工される半導体ウエハは、各ウェット洗浄工程から次の乾燥工程に移る前に
、各洗浄工程の終わりで乾燥する必要がある。一般的には、この乾燥操作にはス
ピン・リンス・ドライヤまたはＩＰＡドライヤが使われる。 セマテック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）発行文献のＢ−３〜Ｂ−１４ページに示され
た３６２工程からなる加工プロセスには、説明されている工程１４〜２２からな
るリソグラフィック（パターニング−ドーピング）シーケンスとその他の７つの
リソグラフィック・シーケンス、２５〜３４、７２〜８１、８２〜９２、１１０
〜１１８、１１９〜１２８、１３５〜１４３、及び１４４〜１５３があり、これ
らの７つのリソグラフィック・シーケンスは基本的にシーケンス１４〜２２と同
じである。ただし、検査工程３１、８７、１２４、及び１４９が追加されており
、イオン注入（ｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）工程７８、７９、８９、及
び９０には多少の違いがある。さらに別の２つのリソグラフィック・シーケンス
４１〜５１と１７８〜１８７があり、これらの２つのシーケンスは非常に似てい
るが、インプラント（ｉｍｐｌａｎｔ）工程（２０）は省略され、エッチング工
程４８、４９及び１８５が追加されている。 前述した加工プロセスには、先に説明したレイヤリング−パターニングを行う
シーケンス１９５〜２０４及び２１４〜２２４も含まれている。これらのシーケ
ンス内では、工程１９５及び２１４で金属または酸化物蒸着を行い、工程２１１
で化学的機械的研磨を行う。さらに、３つのシーケンス、２３３〜２４２、２６
９〜２７８、及び３３５〜３４４も含まれ、これらのシーケンスは基本的に前述
のシーケンス２１１〜２２４と同じである。 ３６２工程の加工プロセスでは５１以上のウェット洗浄またはウェット処理操
作が行われるが、これらのプロセスは本発明に従って各シリコン・ウエハに相当
量の電荷を誘導することによって改良または改善できる。これらの洗浄プロセス
は、工程３５、３７、６３、６８、７０、１０８、１２９、及び１５４を含む１
１のＲＣＡタイプのウェット洗浄操作（工程２、５、及び２３は説明されている
）、４つのＨＦ洗浄（工程６５、９３、１０３、及び１３３）、工程１７５、２
４８、２８４、及び３２０を含む５つのポストＣＭＰ洗浄（工程２１２は説明さ
れている）、工程２２７、２４５、２６３、２８１、２９９、３１７、３３４、
及び３４７を含む９つのＮＭＰ洗浄（工程２０９は説明されている）、工程２４
２、２６０、２７８、２９６、３３１、３４４、３５６、及び３６２を含む１０
のＮＭＰによるレジスト・ストリップ（ｒｅｓｉｓｔ ｓｔｒｉｐ）（工程２０
４及び２２４は説明されている）、並びに工程３４、５１、６２、８１、９２、
１０５、１１８、１２８、１４３、１５３、１６１、及び１８７を含む１４のＨ
２ＳＯ４によるレジスト・ストリップ（工程１３及び２２は説明されている）で
ある。 レザー・ボイル洗浄システムの提案 近年、半導体ウエハの洗浄で使うハイブリッド型のレザー洗浄システムが提案
されている。このシステムは、ウエハを湿らせ、水膜（ｗａｔｅｒ ｆｉｌｍ）
でカバーする仕組みである。液膜に対してレザー・ビームを当てて、局所的に激
しい沸騰（バイオレント・ローカライズド・ボイリング）（ｖｉｏｌｅｎｔ ｌ
ｏｃａｌｉｚｅｄ ｂｏｉｌｉｎｇ）を引き起こす。この局所的な激しい沸騰が
パーティクルによる汚染の除去に役立つ。 平坦化とポストＣＭＰ洗浄 現在のコンピュータで使われている高度なマイクロチップの大量生産は、ウエ
ハのさまざまな形状（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）の影響を相殺するための平坦化手
法が数多く開発されたおかげで可能となった。マルチレイヤ（多層）レジスト加
工、平坦化レイヤ、リフロー、及び化学的機械的研磨（ＣＭＰ）の各手法を集約
して平坦化手法と呼んでいる。 平坦化によって、平坦化の後行われるリソグラフィック処理に理想的に適した
完全に平坦なウエハ表面を形成できるという保証はない。ＣＭＰはウエハ面全体
を平坦にする唯一の方法で、結晶が成長した後シリコン結晶から薄く切り取った
ウエハを平らにして研磨するのに使われる基本的な方法と同じである。しかし、
残念ながら、研磨用の研磨剤（シリカまたは酸化アルミニウム）は、パーティク
ル汚染という大きな問題の原因でもある。 一般的なＣＭＰ研磨操作では、ウエハを上下さかさまにしてホルダに取り付け
、１９９３年５月発行「半導体インターナショナル」に図示され説明されている
ＳｐｅｅｄＦａｍ ＣＭＰ−Ｖシステムと同様に、もう一方の方向に回転させる
。（１９９３年発行文献の図１０．１６は写真である。）水酸化カリウムまたは
アンモニウムなどの緩いエッチング剤に懸濁させた石英ガラスまたは酸化アルミ
ニウムのアルカリ性スラリーをウエハと研磨台の間に流す。 ポストＣＭＰ洗浄時に半導体ウエハからパーティクル状の汚染物質を除去する
ことは非常に困難であるが、おそらく、高度なマイクロチップの加工におけるす
べてのウェット洗浄操作にとって最も重要なことであろう。 現在のところ、ポストＣＭＰ洗浄の場合と同じように、パーティクルの除去が
非常に重要である場合、機械的なウエハ表面スクラバーが最も現実的な手段であ
ると考えられる。通常、スクラバーは回転真空チャックの上でウエハを支持する
。しっかりと支持しつつ、回転するウエハ近くに回転ブラシを接触させながら、
純水（洗剤の場合も多い）の水流をウエハ表面に流す。このように、ウエハ表面
上で高エネルギー洗浄が行われる。液体はウエハ表面とブラシ端部の間の小さな
空間に強制的に流し込まれる。高速で流し込まれるため、洗浄効果が改善される
。 過去３０年の間、非常に有能な科学者たちは、ウエハ表面にコロイド・サイズ
のパーティクルを結合させる主な力はファンデルワールス引力であると確信して
きた。ファンデルワールス引力は、パーティクルと表面間の分離距離が非常に短
い（たとえば、５ナノメーター）ときに普遍に存在し支配する引力である。パー
ティクル・サイズが小さくなるにつれて、引力は強くなる。したがって、パーテ
ィクル・サイズが０．０１ミクロン以下の場合は、ファンデルワールス引力を克
服することは実質的に不可能に思われる。 このことに基づいて、ウエナー・カーンなどの第一人者の専門家たちは、最高
度なマイクロチップの製造時にウェット洗浄法ではコロイド・サイズのパーティ
クルを満足できるほど除去できず、新しいドライ洗浄法を開発する必要があると
結論づけた。 レザーまたはメガソニック変換器からのエネルギーを集中させ一気に出力する
ことによって強力なまたは激しい液体の攪拌を行う、あるいは研磨ブラシを回転
させることによって連続的な機械的攪拌を行うなど、ウェット洗浄法の有効性を
改善するための試みがなされた。しかし、これらの方法は０．０５ミクロン以下
のパーティクルを除去するのに十分であるとは思われなかった。したがって、最
小のフィーチャ・サイズまたはライン幅が０．１５ミクロン以下である高度なマ
イクロプロセッサの製造時に、パーティクルによる汚染を最小限に抑制するため
の現実的な方法は、より精巧なドライ洗浄法しかないと思われた。 最も優れた科学者の間で広く受け入れられていた理論がウエハ洗浄分野の進歩
を大きく阻害していたことが分かった。本発明はこれらの理論、特にファンデル
ワールス引力の本質と重要度に関して、これらの理論の重大な欠陥を明らかにし
た。本発明以前には、半導体業界では簡単な電気装置によってウェット洗浄プロ
セスの有効性が大幅に向上するとは思いもよらなかった。 用語の定義 本発明で使われている用語は、本発明が関係する技術分野の当業者にとっては
問題なく理解できるものである。当該の技術分野で通常使われている意味と矛盾
することなく、適切にしかも理論的な記述を心がけている。一般的に、ここで使
われている専門用語は、ピーター・バン・ザント著「マイクロチップ加工」（第
３版、１９９７年発行）で使われている用語と一致していると考えて差し支えな
い。 たとえば、オングストローム、ウエハ ボート、コンデンサ、ＣＭＰ、ＣＶＤ
、累積平均（ＣＵＭ）歩留まり、ＤＩ水、ダイス型、ドーパント、ＤＲＡＭ、フ
ィーチャ・サイズ、集積回路、イオン注入、キラー・ディフェクト、レイヤリン
グ、リソグラフ、ＬＳＩ、パターニング、パッシベーション、フォトレジスト、
クオーツ、ＲＴＰ、リンス、ＵＬＳＩ、ＶＬＳＴ、ウエハ、及び歩留まりなどの
用語は、前述のテキストブックの用語集（５８７〜６０５ページ）に簡単に定義
されている。 本明細書で使う用語「半導体」とは、半導体業界で一般的に使われているタイ
プのウエハを意味する。 本明細書で使う用語「フィーチャ・サイズ」または「ライン幅」とは、通常使
われる意味で使われており、電子デバイスまたはマイクロチップにおけるパター
ンの開口部または空間の最小幅を意味する。 本明細書で使う用語「メガソニック」とは、圧電変換器から生成される７５０
〜１５００キロヘルツ（ＫＨｚ）のエネルギー波を意味する。 本明細書で使う用語「電界強度」とは、電界の強度を意味する。また、本明細
書で使う用語「有効電界強度」とは、少なくとも１ミリメーター当たり０．０１
ボルトを意味する。 本明細書で使う用語「電荷密度」（ｃｈａｒｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ）とは、一
定領域における電荷の度合いまたは電荷キャリヤ（ｃｕｒｅｎｔ−ｃａｒｒｉｅ
ｒ）の集中度（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）（１平方センチメーター当たりク
ーロン）を意味する。 本明細書で使う用語「電極」とは、本発明に従ってウエハを加工する際に、帯
電可能で電荷を誘導または生成するために使用可能なシリコン板またはシリコン
・ウエハ、あるいは同様の金属板または金属コーティングされた板またはデバイ
ス（素子）を意味する。 直流電源とは、直流発電機または電池または変圧器・整流器・フィルタ構成な
どのその他の電源装置である。 本発明の請求項で使う用語は、本発明の説明や通常の使用法に照らし合わせて
妥当な意味を持つものとして解釈するものとする。文脈上特に明記しない限り、
用語は不必要に限定的な意味を持つのではなく広義に解釈するものとする。 文脈上または一般常識から判断して異論がない限り、割合や百分率は体積比で
はなく重量比を意味する。 図面の簡単な説明 図１は、１枚の半導体ウエハｗを受け入れるために内部に狭いキャビティ（ｃ
ａｖｉｔｙ）を備えた平らな石英ガラス・リセプタクル１０で構成される独自の
ウエハ洗浄手段Ａを示す正面縮小図である。 図２は、図には示されていないリセプタクルの平らな正面壁２を部分的に示す
拡大図で、管端部の断面が示されており、管５からの液体の垂直方向の流れが矢
印で示されている。 図３は、傾斜のある管部６を部分的に示す断面拡大図である。 図４は、管端部５を部分的に示す断面拡大図である。 図５は、管部６を部分的に示す上面図である。 図６は、図２の直線６−６で切断した部分の断面拡大図である。 図７は、図４に類似した、図２の直線７−７で切断した部分の断面拡大図であ
る。 図８〜図１２は、本発明を実施する際に使用できる装置の変形例を示す概略図
である。 図８は、ウエハの着脱時に開口できるスリット石英ガラス・リセプタクル（２
０）の変形例を示す概略図で、遠近法による（奥行きが縮まった）垂直断面拡大
図である。 図９は、リセプタクル（２０）の概略を示す側面縮小図である。 図１０は、平らなパネル・ディスプレイ及び／または電界放射（ｆｉｅｌｄ
ｅｍｉｓｓｉｏｎ）ディスプレイのウェット洗浄に適しており、パネルまたはウ
エハの帯電手段を備えたガラス・リセプタクルの変形例を部分的に示す、図８に
類似した部分垂直断面拡大図である。 図１１は、図９に類似した、図１０に示すリセプタクルの側面図である。 図１２は、ウエハ洗浄装置の別の変形例を示す垂直断面概略図である。 図１３は、ウェット洗浄時にタンク内で２５枚のシリコン・ウエハを帯電する
本発明の好ましい実施例を示す概略図で、各部を個別に切断して示す側面拡大図
である。 図１４は、図１３の洗浄装置を同じ縮小率で示す上面概略図である。 好ましい実施例の説明 本発明の実施例の一例が図１〜７に示されており、この実施例は１枚の半導体
ウエハｗを受け入れるように設計された平たいウエハホルダ兼リセプタクル１０
を用いる。本実施例及び複数の単独ウエハ・リセプタクル等を用いる類似の性質
を持つその他の実施例は、現在の組み立てシステム、特に２００ｍｍまたはそれ
以上の直径を備えたシリコン・ウエハを使用するシステムによく適していると信
じる。より小さいウエハが使用される場合には、ウエハキャリヤまたはカセット
に装着された２０〜４０枚またはそれ以上の枚数のウエハが、電気的にチャージ
されている間に、洗浄されてリンスされる。 このようなウェットバッチ式の洗浄装置（ｗｅｔ−ｂａｔｃｈｉ ｃｌｅａｎ
ｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）（例えば図１３及び１４の中で示されるタイプの
もの）または枚葉式の洗浄装置（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｆｅｒ ａｐｐａｒａｔｕ
ｓ）（例えば図１及び２の中で示されるタイプ）は、音のエネルギ（ｓｏｎｉｃ
ｅｎｅｒｇｙ）、レーザエネルギ、スクラビング手段（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ ｍ
ｅａｎｓ）またはいくつかのアプリケーションにおいて適当な他の手段を用いて
改良することができる。改良された装置のバージョンは、例えば、一般にウエハ
面にほぼ平行な方向に音響圧力波を向けるためのメガソニック変換手段（ｍｅｇ
ａｓｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｍｅａｎｓ）を備えることができる（例
えば米国特許第４８６９２７８号，第４９９８５４９号及び第５０３７４８１号
を参照のこと）。 図１〜７は、本発明の実施例を明示しており、この実施例では、ガラス、シリ
コンまたはその他の適切な材料から形成されたウエハキャリヤが１枚のシリコン
半導体ウエハを受け入れる狭い内部キャビィティを有しており、またウェットプ
ロセス操作の間にウエハを小さい電圧までチャージする手段を有している。これ
らの図は、本発明の実施で使用するのに特によく適した装置の単純な図解による
例示を提供するものであり、またこれらの図は本発明及び種々の方法の事前の理
解を容易にすることを目的としており、例えば４０〜５０またはそれ以上のウェ
ットプロセスステップを含む典型的な３００プラスステップの製造プロセスにお
ける、ハイテクを利用したマイクロチップ組み立てプラントで使用することがで
きる様々な装置である。 これらの図はある程度略図であり、価値があるまたは重要であると考えること
ができる特徴を省略しているが、これらの図は本発明の実施に必要とされる基礎
的な要素を含んでおり、またこれらの図は、商業的な使用に適しているであろう
シンプルな石英ガラス・リセプタクルの一例を、おそらく大企業による使用前に
大きく改善されるであろう単純な変形とともに、一定の尺度で実質的に示してい
る。図に示されるように、ウエハキャリヤＡは、複数の上面１と一組の同一な平
行フラットガラス壁（ｆｌａｔ ｇｌａｓｓ ｗａｌｌｓ）２及び３を備えた上
部開口型の石英ガラス・リセプタクル（ｏｐｅｎ−ｔｏｐ ｑｕａｒｔｓ ｇａ
ｌｓｓ ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）の形として設けられており、好ましくはフラッ
トガラス２及び３は通常シリコン・ウエハの厚さの少なくとも２倍の数ｍｍの距
離の間隔をあけて配置されている。正面及び背面のガラス壁部は、対向する側面
に垂直な平坦面を有しており、しかも矩形の断面形状を有する直線垂直状の２つ
のサイドバー４の平坦面に溶接（ｗｅｌｄｅｄ）されている。 半六角形状の石英ガラスチューブアセンブリ５は、同一の半六角形状を有する
プレート２，３の下側縁部に溶接されている。勿論、円形の半導体ウエハｗの形
状により近付けるように一致させることが望まれれば、アセンブリ５並びにプレ
ート２及び３を半円形状にすることは理解されるだろう。高度なマイクロチップ
の製造のために使用される現在のウエハは、２００〜４００ｍｍの直径を有する
ことができる。 石英ガラスチューブアセンブリ５は、反対側に傾斜した２つの直線部分６を備
えており、これら直線部分は直線状の水平部７に溶接されている。矢印ｂ（図３
）の方向に垂直に液体を向けるように規則正しく間隔を開けて配置された垂直な
複数の開口部１２の列の両側において、チューブ部分６の平面１３はプレート２
及び３のフラットで傾斜する底面に溶接されている。図４に示されるように、水
平チューブ部分７は、接近して間隔をあけて配置された複数の垂直な開口部１４
の列の両側にあるプレート２及び３のフラットな水平底面に溶接される類似のフ
ラットな上面を有している。チューブ部分６及び７は、２つのサイドバー４間の
液体の流れのためと多数の開口部１２及び１４のすべてへのアクセスのための障
害のない通路を提供するように、チューブアセンブリ５の長さにわたって同じ断
面を持つことができる。 矢印ａで示すように、チューブ部分７の複数の底部入口開口部１５にポンプの
働きで導入された液体は、図２中で多数の垂直の矢印によって示されるように規
則的にまたは相接して間隔をあけた多数の位置にある多数の開口部から垂直に向
けられる。図８及び９の実施例のように、水または洗浄液はポンプＰによって加
圧され、ウォータージェットまたは別個の垂直の水流として開口部１２及び１４
から急速に流されるが、このことは本質的なものではない。チューブアセンブリ
５は、層流が発生し且つ望まれないうず電流が最小限になるかまたは実質的に除
去されるように、ウエハの全直径を横切る実質的に均一な上向きの流れを提供す
るように設計されている。このことは、酸からアルカリの洗浄に変更するとき、
またはその逆の場合、若しくは純水リンスに変更するときに、すべての化学薬品
の迅速な除去を保証する。 図１及び２に示されるガラス・リセプタクルＡは、フラットガラス壁部２，３
及び縁部材４，６，７によって形成された狭い内部キャビティ１６内へのウエハ
ｗの垂直移動及びそのキャビティからのウエハｗの垂直移動を許容するために、
上端１において開口している（図８及び図９の実施例では、リセプタクルが半分
に割れるので、大きな上端開口部は不要である）。１にある上端縁部分は、液体
のオーバフローのための堰（ｗｅｉｒ）を提供し、そしてこれはフラットになる
か、またはのこぎり歯状にすることができる。もし望むのであれば、液体がタン
ク内へオーバフローする場合は、液体はろ過され且つ再循環することができる。 ガラス壁部２及び３と平行に且つその中間に１枚の半導体ウエハを垂直状態に
なるように保持し且つ支持する手段が設けられている。望むのであれば、このよ
うな手段は、洗浄作業中にウエハの回転を許容するかまたは容易にするように設
計することができる。図に示されるように、このような手段は、縁部材（ｍａｒ
ｇｉｎａｌ ｍｅａｎｓ）４，６，７に対して溶接もしくは接着により取付けら
れた複数の（例えば３乃至５またはそれ以上）のウエハガイド手段（ｗａｆｅｒ
ｇｉｄｅ ｍｅａｎｓ）８，９から構成されており、これらの手段はウエハｗ
の外周を囲む端縁部分を受け入れて且つ実質的に嵌合する溝１１を有している。
これらの溝は、好ましい垂直状態で各ウエハを維持するように形成することがで
き、更に水圧、音響エネルギまたは機械的な手段（例えば米国特許５２８６６５
７号及び５６９８０３８号参照）によってウエハの回転を許容することができる
。 本発明の実施例では、ウエハの帯電化（ｃｈａｒｇｉｎｇ）を許容し且つそれ
によってウエハ表面に付着するサブミクロンのパーティクルの除去効果を得るた
めに、複数の導電性のプレート、層（ｌａｙｅｒｓ）またはコーティング（ｃｏ
ａｔｉｎｇｓ）がガラス・リセプタクルの表面または表面の近くに設けられてい
る。導電性の金属コーティングが設けられる場合、好ましくはプレート２または
３の外表面に適用される。しかしながら、シリコン金属（ｓｉｌｉｃｏｎ ｍｅ
ｔａｌ）の層またはコーティングを内面に用いることもできる。実際には、プレ
ート２，３は帯電したプレートからウエハ表面までの距離を最小にするためにシ
リコン金属によって形成することができ、これによって与えられた電圧で電界強
度を増加する。 ここに示されるように、平坦な導電性金属からなる帯電プレート（ｃｈａｇｅ
ｐｌａｔｅ）または電極１０が、プレート２，３のそれぞれの平坦な外面上に
設置されている。このプレートは円形形状で、その直径は少なくともウエハｗの
直径に等しいかまたは実質的に小さいものであるが、他の形状及び寸法でも適用
可能または使用可能である（例えばウエハが回転させられる場合）。 所望の均一性を得るためには、帯電プレート１０またはその他の帯電手段を多
くのセクションに分割することが望ましい。その結果、それぞれのセクション毎
に電荷の独立コンピュータ制御を達成することができる。図に示されるように、
プレート１０は、各セクションにおける電荷密度（ｃｈａｒｇｅ ｄｅｎｓｉｔ
ｙ）のコンピュータ制御を許容するために、５０以上の正方形セクションに分割
されている。 私の発明の１つの実施例では、半導体ウエハのパージ（ｐｕｒｇｉｎｇ）また
は洗浄は、図８及び９に示されるタイプのウェット洗浄手段Ｂを用いて実行され
る。このウェット洗浄手段Ｂは、高純度の石英ガラスで形成された平たいウエハ
ホルダ兼リセプタクル２０から構成されている。このリセプタクル２０は、厚み
が均一で平行な平坦円形壁部２１及び２２と、一体の底部部分２３及び上部部分
２４とを備えており、底部部分２３及び上部部分２４は底部入口パイプ４４及び
上部出口パイプ４５に適宜に接続されている。ポンプＰは、リセプタクル２０を
通るリンス用純水（ＤＩ ｒｉｎｓｅ ｗａｔｅｒ）または洗浄水溶液の所望の
上向きの流れを発生させるために用いられる。 リセプタクル２０は、垂直の分割線３８において気密または液密のシールを形
成するために相互に合わされる２つの半部２０ａ及び２０ｂを形成するように分
割することができる。なおリセプタクルは、水平の分割線で、シールを備えた上
部セクションと下部セクションとに分割することもできる。適切な手段が、リセ
プタクルの２つの半部をともにクランプするか保持し、しかも望まれるシールを
維持するために設けられる。例えば、あるタイプのリリース可能なクランプまた
は保持手段３９を、ウェット洗浄動作及びおそらく後のスピン乾燥動作の間に半
部２０ａ及び２０ｂを一緒に保持しておくために用いることができる。なお一連
の非常に小さな複数のガラス突起またはスペーサ５０若しくはその他の適当な保
持手段が、ウエハ３０を位置決めまたは保持するため、またはウエハを固定され
た位置に保持するために用いられる。 ユニークな石英ガラス・リセプタクル２０は、ウエハの対向する面３１及び３
２において狭い横断面と均一な幅の非常に浅い部分２６及び２７を備えた均一幅
の浅く平たい円形のキャビティ２５を提供するように形が作られている。なおリ
セプタクルは一体成形するか、対向する複数の半部を連結するために溶接して形
成してもよい。しかしこの場合は、ウエハがキャビティ２５内に下げられ且つキ
ャビティ２５から上げられるように、上部において狭いスロットまたは開口部を
必要とする。ロボット的手段が、ウェット洗浄及び乾燥中に、ウエハを降下させ
、上昇させまたは／及び保持するために用いられている。 リセプタクル２０のキャビティ２５は、シリコン・ウエハ３０の平坦な正面３
１及び背面３２上に液体の層流を確保するために形が作られており、シリコン・
ウエハの円形の縁部面は好ましくは丸みが付けられている。ウエハは、もちろん
、製造中において適切な位置決めを確保するために、マージンにノッチ（ｎｏｔ
ｃｈ）または平坦な部分を持つことができる。ガラス・リセプタクルの入口及び
出口２３及び２４は、滑らかな曲面２３ａ及び２４ａをそれぞれ備えており、そ
れらの曲面は水溶液が狭いキャビティ２５内に流れまたはキャビティから流れ出
るように、うず電流または乱流のない層流を確保するように形が定められている
。 図示されるように、キャビティ２５は一般に円形であり、シリコン・ウエハ３
０（例えば従来は、２００ｍｍまたは３００ｍｍウエハ）の厚さ（または水平方
向の幅）の好ましくは約２〜５倍の均一な水平方向の厚みを有している。図示さ
れるように、キャビティの幅は、ウエハの厚さの３倍または４倍の厚さである。
それゆえ、ウエハ表面３１及び３２とガラス表面２１ａ及び２２ａとの間の狭い
スペース２６及び２７は、わずかに数ミリメータの幅、典型的には約２〜４ｍｍ
の幅を有している。垂直の壁部分２１及び２２の厚さは、通常約２〜５ｍｍの間
である。 図１３及び１４の実施例においては、また１枚のウエハのガラス・リセプタク
ルを使用して、そして図１３及び１４の実施例において、私の発明のプロセスを
実施する場合、ＲＣＡ洗浄システム（ＳＣ−１，ＳＣ−２など）または現在のウ
エハ洗浄に適した同様のシステムが好ましい。もちろん、サブミクロンのパーテ
ィクルを除去する効率は、メガソニックエネルギ（ｍｅｇａｓｏｎｉｃ ｅｎｅ
ｒｇｙ）を用いることで改善することができる。例えば、任意のメガソニック洗
浄手段は、ウエハ３０（図９の６０）の複数の外側縁部分の近くに複数の圧電変
換器のアレイを備えている。このような手段は、垂直なウエハ表面に対して平行
な方角に（位置６０から）液体を通して音響圧力波（ｓｏｎｉｃ ｐｒｅｓｓｕ
ｒｅ ｗａｖｅｓ）を進ませるために配置される。０．１μｍより大きな直径を
有する汚染パーティクル（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）
へのこれら圧力波の衝撃は、それらを移動させるのに十分であるが、それよりも
小さなパーティクルを除去するのには有効ではない。メガソニック洗浄手段につ
いては、例えばバーテック（Ｖｅｒｔｅｑ）の米国特許第４，８６９，２７８号
、第４，９９８，５４９号、第５，０３７，４８１号，及び第５，２８６，６５
７号に開示されている。 図８及び９のウエハ洗浄装置Ｂは、円形形状の平坦なディスクまたはウエハ３
０を受け入れるように設計されているが、この装置は、図１１に示すように、矩
形のディスクまたはウエハのウェット洗浄のために、メガソニックエネルギ（６
０）を使用する場合でもまた使用しない場合でも、変形が可能である。 私の発明であるウェット洗浄方法及び装置は、円形のシリコン・ウエハから複
数のマイクロチップの製造中に使用するように主として設計されているが、矩形
のフラットパネルディスプレー（ＦＰＤｓ）及びフィールド・エミッションディ
スプレイ（ＦＥＤｓ）の製造での使用にも重要である。多くのフラットパネルデ
ィスプレーＦＰＤｓは、ラップトップコンピューター・スクリーンとしてカラー
アクティブ・マトリクス型液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）にとって代わるとみ
なされている。 カラーＬＣＤ及びモノクロＬＣＤの両者はここに記述されたものに匹敵するマ
イクロチップ製造技術を用いて製造される。しかしながらマイクロ電子デバイス
、トランジスタ等は、シリコン・ウエハ上よりも相対的に大きな矩形のガラスプ
レート上に形成される。典型的なＦＰＤのガラス基板は、少なくとも１フィート
（３００ｍｍ）の幅を持ったホウケイ酸ガラスである。シリコン・ウエハと違い
、このガラスプレート（例えばプレート３０′）は非導電性であり、図１のシリ
コン・ウエハ３０のように誘導（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）によって容易に帯電させ
ることができない。この理由により、例えば、図１０に示されるような矩形のＦ
ＰＤプレートを洗浄するために特別に設計されたタイプの装置を使用することが
望ましい。 図１０及び１１の洗浄手段Ｂ′は、（石英ガラス・リセプタクル２０′の平坦
な壁部分２１′に対するガラスプレート３０′の位置または石英ガラス・リセプ
タクル２０′の平坦な壁部分２１′にガラスプレートがほとんど接触状態になる
ところを除いて）、概ね図１及び２の装置Ｂと等価であり、そして同様の方法で
使用される（例えばＲＣＡ洗浄シーケンスを用いて）。 図に示すように、洗浄手段Ａは、均一な厚みの平坦な壁部分２１′及び２２′
を有する平たい石英ガラス・リセプタクル２０′と、入口パイプ４４及び出口パ
イプ４５に接続された一体にカーブした底部部分及び上部部分とから構成されて
いる。リセプタクルは、２つの（非対称の）半部で形成されており、これらの半
部は狭いキャビティ２５′の周囲の至る所で気密シールまたは液密シールを形成
するように、垂直の分割線３８′の所で相互に合っている。壁部分２２′とプレ
ート３０′との間のキャビティの部分２７′は、例えば、通常３ｍｍまたは４ｍ
ｍよりも大きくなく、しかも同じ方法で機能するように図８のキャビティの部分
２７の水平方向の幅と同様の水平方向の幅を有している。 ２つに分割されたガラス・リセプタクル２０′の形状は、入口端部２８′及び
出口端部２９′のところでリセプタクル２０の形状とは異なっている。図１０に
おいて、壁部分２２′を含むリセプタクルの前方半部（２０ｃ）の上部３４及び
下部３５が、わずかな曲率を伴って好ましくは対称になっている。壁部分２１′
を含む後方半部では、また上部及び下部が、入口２３及び出口２４の曲率と比較
した曲率（例えば２３′）を伴って対称になっている（図８のように）が、ガラ
ス・プレート３０′の縁（ｍａｒｇｉｎ）にある内面がその縁端部においてプレ
ートと合うように形が定められている。望むのであれば、リセプタクルはガラス
・プレート（３３′で）の平坦で狭い縁部面と合うように作ることができる。そ
のようにすれば縁部のギャップ（ｍａｒｇｉｎａｌ ｇａｐ）を除くことができ
る。しかしながら、図１０に示すように、ほぼ断面が三角形状の狭い縁部ストリ
ップ４１で実質的に満たされる縁部のギャップが存在する。このストリップは、
ガラス・プレート３０′の全周囲の周りを延びており、液体の層流化を促進し、
かつ望まれないうず電流または同種のものを最小限にする。ストリップは硬質ま
たは柔軟性があり、シリコン、ガラスまたは他の適宜の材料から形成される。 本発明の方法を行なう際に、１枚のウエハ３０または１枚のＦＰＤプレート３
０′をピックアップし、それをウェット洗浄手段２０または２０′に移動させる
ために小型の精密ロボットを用いることができる。ウエハまたはガラス・プレー
トが石英ガラス・リセプタクル２０または２０′の開口する半部内に置かれてし
っかりと位置決めされた後は、リセプタクルは閉められ、ＲＣまたは他の洗浄シ
ーケンス（またはリンス）が完了するまで、３９においてクランプ手段等によっ
て閉じた状態に保持される。 水ポンプＰによって、またはスプレー技術や蒸気縮合による他の方法によって
与えられる液体の流れは、入口から出口端部に向かう。例えば、流れが出口に向
かうという条件において、ウエハ３０は、実質的に垂直状態、傾いた状態、また
は水平状態に置かれる。もし望まれれば、１つ以上のリセプタクル２０は、ウエ
ハの表面にある液体に遠心力を与えるために、いかなる所望の速度でも垂直軸ま
たは水平軸を中心としてスピンさせることができる。水やその他の液体のウエハ
表面上における所望の動きは、ポンプＰを用いてもまた用いないでも得ることが
できる。また最終リンスにおける純水が、スピン乾燥（ｓｐｉｎ ｄｒｙｉｎｎ
ｇ）やその他の最終乾燥工程に先立ってイソプロピルアルコールで置き換えるこ
とができることは理解されるだろう。 図８及び９の装置Ｂは例えば、安価で研究所の研究によく適している。ウエハ
洗浄の分野での研究開発の仕事のために設計されたこのタイプの装置は、電気を
含む調査において使用するのにたまたま便利である。ガラス・リセプタクル２０
は、例えば、電気回路の一部として銀コーティングまたは他の導電性金属のコー
ティング（４７と４８に）を容易に設けることができる。図１０の中で示される
単純な回路は、例えば、正または負の電荷を与えるためにウェット洗浄装置Ｂま
たはＢ′で容易に使用することができる。 この回路は、ライン１′及び２′が正極端子及び負極端子にそれぞれ接続され
たバッテリ手段または直流電源と、オンオフスイッチ３′とを含んでいる。電源
Ｄは、電圧または起電力（ｅｍｆ）を調整し且つ測定する手段を含むことができ
る。 金属プレート４７または４８に２Ｖ〜６０Ｖのような制限された電圧を与える
ことにより、ウエハ３０のような、シリコン・ウエハに電荷を誘発させることは
、マイクロチップの製造の間にウエハ表面からサブミクロンのパーティクルを除
去するのに効果的であることが発見された。０．１５ミクロンの線幅を用いる現
在のマイクロチップを損傷または破壊するのに不十分な電圧が、公知のウェット
洗浄方法によって満足に除去できなかったサブ０．１ミクロン範囲（ｓｕｂ０．
１ｍｉｃｒｏｎ ｒａｎｇｅ）の“キラー”パーティクルの有効な除去を達成す
るのに十分である。 図１２の実施例は、薄い矩形の石英ガラス・タンク、ベセル（ｖｅｓｓｅｌ）
またはリセプタクルと、永久的に装着される複数枚の酸化コート・シリコン・ウ
エハ（ｏｘｉｄｅ−ｃｏａｔｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒｓ）とを含んで
おり、これらシリコン・ウエハはベセル内に下げられた各半導体ウエハの対向す
る面上において正の電極として機能する。リセプタクルが２，３または５枚のシ
リコン半導体ウエハ（３０）を受け入れるように設計されている場合、必要な正
のシリコン電極の数は、勿論、それぞれ３、４及び６枚である。図示されている
ものの寸法の５倍から１０倍の一つのタンクで一度に１０〜２０枚の半導体ウエ
ハを洗浄することは実現可能である（図示のものはウエハを１枚だけ受け入れる
ように設計されている）。しかしながら、図１３及び１４に例示されているシス
テムはより適当である。 図１２の実施例の装置では、純水またはその他の液体がベセルの底部にポンプ
によって供給され、放水管（示されていない）への堰か出口でオーバフローする
ことが許容されている。システムは完全に自動化することができる。小型の精密
ロボットは２５−ウエハ・カセットまたはウエハ・キャリヤから１枚の半導体ウ
エハをピックアップし、この１枚のウエハを外側にある２枚の正の電極シリコン
・ウエハに対して平行で且つそれらの間の中間の液体浴中に挿入する。 図１２（またさらに図４，６，７及び８）の外側のシリコン・ウエハ電極は、
適宜の方法で電源の正極側に接続される。それらには、処理されている半導体ウ
エハが比較上の負の起電力に誘導的に帯電（ｃｈａｒｇｅｄ）されている間、２
〜３０Ｖの正の起電力まで注意深く徐々に帯電される。 それらが図示のような水槽（ａｑｕｅｏｕｓ ｂａｔｈ）に浸漬される場合に
は、電極としてシリコン・ウエハを使用することは好ましい。実質的に電気分解
が槽内で生じないように、使用前に、このような電極ウエハのシリコン表面はす
べて、完全に酸化される。露出した導体表面がＩＣコンポーネントとして存在す
る場合には、電極の電圧は破壊的な電気分解を排除するのに十分低いレベルに制
御される。 図１３及び１４は、本発明の好ましい実施例を例示しており、この実施例では
、整列し、平行に、規則正しく間隔をあけ、そして垂直に配置された２０枚以上
のシリコン・ウエハｗからなる１つの列が、従来のタイプのウエハ・キャリヤま
たはカセットに支持されている。回転可能な複数のウエハからなる列を保持する
ために平行な細長いスロットが形成された複数の垂直の側壁を有する適宜のタイ
プのカセットは、オーバフロータンクと洗浄液を循環させるための関連する装置
とともに、米国特許第５，６９８，０４０号に記載されている。 図示のように、垂直に並べられた２５枚のウエハｗの列Ｗは、溶接などによっ
て一体的に接続された複数の石英ガラスロッドまたはバーからなる剛性のあるア
センブリ５０から構成されるウエハ・キャリヤまたはホルダＨ上の所定位置に支
持されて保持されている。このアセンブリは、溝が形成された円形ロッド５１の
ボトムペアと、同様の溝が形成されたロッド５２のアッパーペアと、ホルダＨの
両端にそれぞれあるロッド５１とロッド５２との間に接続された規則正しく間隔
を開けて配置された一組の曲がった複数のサポートアーム５３と、列Ｗの最後の
ウエハに隣接してホルダの両側にある一対の水平接続ロッドまたはバー５４を含
んでいる。 より短い水平の接続ロッドまたはバー５５が、各対のロッド５１間を延びてお
り、１組の傾斜ロッドまたはバー５６が列Ｗの端のウエハの近傍に位置する短い
円形リフティング部材５７とロッド５２とに接続されている。小さな直径の植込
みボルト部材５８または部材５７から外側に突出する同様の手段は、ホルダとウ
エハの列とが上昇または下降する場合に、ホルダＨ及びウエハ列Ｗをサポートす
るために、ロボットのリフトフックによって係合される。 むき出しのままのウエハ・ホルダＨは従来からなく、これは例示の便宜のため
に図示されている。例えば米国特許第５，６９８，０４０号の溝が形成された垂
直壁手段のような追加の手段または図２のスロット部材９は、所望であれば、複
数のウエハを位置させる助けとし、所望の複数の垂直位置にウエハを保持し、ま
たはウエハを回転させるために、用いることができるは理解できるであろう。 図１３では、端部のウエハｗ−１の隣りの第２のウエハｗ−２、第３のウエハ
ｗ−３及び隣接する第４のウエハｗ−４を露出させるために、軸方向に整列した
ウエハの列の複数の部分が切り欠かれている。またオーバフロータンクＴの矩形
の垂直側壁部６２及び電極または帯電プレート１００を形成する平坦で円形の薄
いシートが、ウエハ・キャリアＨを示すために、切り欠かれている。導電性金属
シートは、１ｍｍ〜３ｍｍまたはそれより小さい厚みを有している。 石英ガラスまたは他の適切な非導電性材料で形成された実質的に矩形のオーバ
フロー・ベセルＴは、ウエハ・キャリヤ及び列Ｗの２０以上のシリコン・ウエハ
を受け入れるように設けられている。複数のウエハは標準の２００ｍｍまたは３
００ｍｍのウエハである。ベセルは、平坦で水平な底壁６１、平行で平坦な複数
の垂直側壁６２及び同様の複数の垂直端壁６３を有する箱（もしカセットとして
用いるためには、変形される）の形状になった薄壁のタンク６０から構成されて
いる。このタンク６０の上端部６４は、タンクを満たす純水または洗浄液に完全
に列を沈めることができるように、ウエハの上端縁よりも高くなっている。 １組の水平の石英ガラス送出管６５が、タンクの底壁に近い端壁６３に溶接ま
たは取付けられている。これら送出管６５は、管６５からタンクの内部への急速
な液体の流れを作るために複数の端壁６３に設けられた複数の狭い水平スロット
６６と整合している。各端壁は、幅が１〜２ｍｍ、長さが約１５０〜１７０ｍｍ
以上の１つのスロットを備えることができるし、また１５０ｍｍ以上のように比
較可能な全長を有する複数のスロットを備えることもできる。 通常のウェット洗浄動作中に、水または他の液体が、ポンプＰまたは他の適宜
の供給手段によって、管６５となるそれぞれの入口６８に供給される。液体はタ
ンク６０を満たし、上端縁６４で連続的にオーバフローする。 メガソニック変換手段は、ウエハ表面からの汚染パーティクルの除去を助ける
ために、音響波エネルギを上方に向かわせるべく設けられている。この手段は、
図１３に示されるように、互いに横に並んでタンクの底壁６１に接合された１２
個の変換器ｍを含んでいる。各変換器ｍは１インチの幅を有していて、ウエハの
列Ｗの幅（例えば約１５０ｍｍ）に好ましくは対応する６〜７インチの距離、ロ
ッド５１及び５２と平行に延びている。 直径がウエハとほぼ同一かまたはウエハの直径よりも幾分小さい平坦な円形電
極または帯電プレート１００が、端部のウエハｗの２０ｍｍ以内に通常あるタン
クの各側壁６２の外面に設置されている。このプレートは電線路１０１または１
０２（例えば図１０に示すように）によって適宜の電源に接続されている。電極
は１枚のアルミニウムホイル、ステンレス鋼またはシリコン金属から形成するこ
とができ、このプレートは列Ｗの中の各ウエハ及びそれらの外面に有効電荷を誘
起させるのに十分な、２〜４０Ｖのような正または負の電圧を印加することによ
り帯電させられる。負の電荷が背面側のプレート１００に与えられるときにはい
つでも正の電荷がタンク６０の正面側にあるプレート１００に与えられ、その逆
にもなるように、電線路１０１及び１０２の電圧は、制御され且つ周期的に反転
される。 本システムでは、マイクロサーキットを含むシリコン・ウエハの表面が誘導に
よって帯電し、負に帯電されている間は汚染パーティクルをはね返す。列Ｗの中
の各ウエハの裏面の電荷は正になり、ウエハの表面が負に帯電している間は（例
えば誘導によって）負に帯電したパーティクルを引き寄せる。 直流電圧が印加された場合、適宜のスイッチ手段は適宜の間隔（例えば毎秒１
〜１０の反転）で極性を反転するために用いられる。正から負への反転は、マイ
クロサーキットを備えたウエハの正面が、適宜のパーティクルの除去を確実なも
のとするための時間の少なくとも半分、好ましくは時間の大半（例えば時間の６
０〜９０パーセント）負に帯電するように制御される。電圧の反転の重要な利点
は、各ウエハの表面及び裏面の両方を洗浄し、かつ裏面に堆積するパーティクル
の数を制限するための能力である。本発明は、従来のタイプの交流電源（おそら
く２０〜３０サイクル／秒以上）の手段を用いることによって洗浄する間のウエ
ハの帯電も意図している。 前述したセマテック（ＳＥＭＡＴＥＣ）の刊行物（頁Ｂ−３〜Ｂ−１４）の３
６２ステップの製造プロセスによるマイクロ電子デバイスまたは同種のものの製
造では、サブ０．１ミクロンの“キラー”パーティクルによる汚染は、図１及び
２のガラス・リセプタクル（１０）の内部にウエハがある場合における様々なウ
ェット洗浄やウェットプロセスの間に、２〜６０Ｖのような予め決められた制限
された各プロセスウエハに印加することにより最小限にすることができる。例え
ば、ステップ２，５，２３，１２９及び１５４のようなＲＣＡ型ウェット洗浄；
ステップ６５，９３及び１３３のようなＨＦ洗浄；ステップ１７５，２１２，２
４８及び３２０のようなＣＭＰ洗浄；ステップ１３，２２，６２，１０５，１４
３及び１８７のようなＨ２ＳＯ４を用いたレジスト除去を含む各必要なウェット
プロセス動作のそれぞれの間において、所望の負または正の電荷がウエハ（ｗ）
に与えられる。 ここに記述されるような本発明の好ましいウエハ洗浄方法を行なう際に、平坦
な半導体ウエハの表面は、その面の上のデリケートなマイクロサーキットのいず
れにも損傷または破壊を与える実質的なリスクを作りだすのには不充分な、２〜
６０Ｖのように、制限された電圧まで負に帯電される。その面にあるウエハ表面
上の負の電荷は、ファンデルワールス力及び他の接合力のためにウエハ表面に結
合または付着するコロイドサイズ及び０．０５ミクロン以下（ｓｕｂ０．０５ｍ
ｉｃｒｏｎ）のパーティクルの汚染の効果的な除去を達成または確実なものとす
るのに十分な、実質電荷密度（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｃｈａｒｇｅ ｄｅｎ
ｓｉｔｙ）及び有効電界強度（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓ
ｉｔｙ）（好ましくは、少なくとも０．０１Ｖ／ｍｍ）を伴っている。共有結合
、クーロン力、イオン、静電気、双極子−双極子及び水素結合を含む様々な結合
が本願される。 バッテリの負端子または他の適宜の直流電源の負端子にシリコン・ウエハを接
続する電気回路を用いることによって負の電荷を得ることができるが、正に帯電
したコンダクタや電極を図に示されるようなウエハの近くに配置することによる
誘導によって必要な電荷を得ることもしばしば好ましい。電極がウエハから１〜
５ｍｍの距離はなれている場合、１〜２Ｖのような相対的に低い電圧でさえ、適
宜の適当な電界強度（例えば好ましくは、少なくとも０．０１Ｖ／ｍｍ）を得る
ことができる。 ある点において表面が電気的に帯電されたときのその点におけるウエハ表面に
結合されたコロイドサイズのパーティクルに及ぼされる斥力は、その点における
電界強度に正比例する。このような電気的な帯電が、近くの帯電した電極によっ
て誘導された場合、電界強度は容易に計算できる。それは、電極における電圧に
正比例し、電極とウエハ表面との間のスペースを満たす液体の誘電率（ｄｉｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）に反比例し、電極とウエハ表面の前記点との
間の距離に反比例する。 通常イプシロン（ε）として特定される誘電率は、液体が水の場合に７０より
大きく、水酸化アンモニウムのような薬品が水に加えられるとき（例えばＲＣＡ
ＳＣ−１）には、約５０まで減らすことができる。 電極が、ウエハの前面Ｆと平行な平坦な金属板で、この面から５ｍｍの間隔が
開けられ、３Ｖの帯電があるとし、ウエハが誘電率５０を有する水溶性洗浄液に
水没し、電荷密度が大きいと仮定したとき、電極から５ｍｍの離れて置かれた前
述の前面上の任意の点における電界強度は、２５０（５０×５）で３を割った値
即ち０．０１２Ｖ／ｍｍとなる。結合した０．１ミクロン以下（ｓｕｂ０．１−
ｍｉｃｒｏｎ）のパーティクルやコロイドサイズのパーティクルを含むウエハ表
面上のある点のこのような電界強度は、本発明を実施することによりこのような
パーティクルを移動させて除去するのに適切であり且つ有効である。 フィーチャ・サイズの寸法即ち最小の線幅が０．１５ミクロンより下まで減少
させられる進んだマイクロサーキットの製造においては、回路への損傷を回避す
るために電圧を制限することが必要である。しかしながら、実質的な電圧、恐ら
く２０〜６０Ｖ以上、が徐々に加えられるのであれば、望ましく且つ耐えられる
かもしれない。 ウエハ表面に印加される電圧が比較的低い（例えば０．４〜１．５Ｖの範囲内
）場合には、ウエハ表面から電極までの距離は、所望の電界強度（０．１ミクロ
ン以下のパーティクルやコロイドサイズのパーティクルの有効除去を確実なもの
とするのに適している）を得るためには、３ｍｍ未満（例えば１〜２ｍｍの範囲
内）でなければならない。 ウエハ表面での電荷密度は好ましくは実質的に一定に保たれ、勿論、相当なも
ので、しかもウエハ（ｓ）の有効静電気除去（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｉｎｇ）
を達成するのに適しているよりもに大きくあるべきである。 電極からウエハ表面への距離の縮小は電界強度の増加に帰着する。このような
減少は、図８の実施例で容易に達成されている。ウエハ表面近傍にガラス壁部が
必要であるために、その距離が４ｍｍより大きくなる場合、石英ガラス壁部（例
えば、壁２１または２２を囲む）の内部の液体と接触する面上にシリコン金属層
またはコーティングを設けることが望ましい。このようにすると、正に帯電した
金属層（電極）からウエハ表面までの距離は、１または２ｍｍまで減少させるこ
とができる。正の電極とウエハ表面との間の間隔は、電界強度を増加させるため
に、本発明の他の実施例においては、同様に数ミリメータまで減少させられる。 電界強度を増加させるために、発明の他の実施例で正極とウエハ表面の間の間
隔を数ｍｍ同様に縮小することができることが、理解されるであろう。 本発明の帯電除去プロセス（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）を
行なう際に、ウエハの表面に所望の帯電と有効電界強度を与える必要がある。そ
のために、どれだけの電荷が与えられまたはこの目的のためにどのような電気的
な手段を用いるのかは、この明細書及び図面から当業者が容易に理解できるもの
である。ここでは必要とされないもの（例えば、電圧を正から負に反転するため
のスイッチ手段）のように、完全な電気システムの本質的部分については、その
詳細は本発明を理解するために必要とされないものであり、ここに記載する必要
はないものである。 ζ電位（ｚｅｔａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）は重要であり、また測定するコロイ
ドシステムの最も単純なポテンシャルである。液体の領域を横切って電界を加え
、その結果として生じるコロイドのドリフト速度を測定することによって、コロ
イド移動度（ｃｏｌｌｏｉｄ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）及びポテンシャル（ζ電位）
が決定できる。 正確な相互作用は表面とイオン特質にあるが、ζ電位は、表面が浸される液体
のイオン集中に一般に依存する。水のシステムでは、例えばカーン（Ｋｅｒｎ）
の１９９３年のハンドブック１７３ページの図１１に示されるようにζ電位はｐ
Ｈで変化する。ＯＨの濃度を増加させることはζ電位をより負にし、ＯＨの濃度
を減少させることはζ電位をより負でなくすことになる。 ゼータ電位（ｚｅｔａｐｏｔｅｎｔｉａｌ）及びパーティクル堆積（ｐａｒｔｉ
ｃｌｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） カーン（Ｋｅｒｎ）の１７１頁の図１０には、球状のパーティクルを囲む電位
（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）及び電荷（ｃｈａｒｇｅ）の分布が示されているが、同
様の記述は、液体に浸漬されたシリコン・ウエハの表面にも適用される。これは
、典型的には、浴浸漬（ｂａｔｈ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）の簡単な作業によりチ
ャージされる。カーンのハンドブックに示されるように、パーティクルのゼータ
電位及びウエハの両者が負電位の場合には、ウエハの表面におけるパーティクル
の分散に対して障壁となる斥力（ｒｅｐｕｌｓｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）が存在する
ことになる。 カーンのハンドブックで説明されるように、負にチャージされたコロイド状パ
ーティクルは、アースの表面に吸着された電荷により、負にチャージされたウエ
ハの表面と反発する。もし、これらの斥力がコロイド状パーティクルと表面との
間の相互作用を支配すれば、コロイドの堆積は生じなくなるだろう。この相互作
用は、静電二層反発（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅ
ｒ ｒｅｐｕｌｓｉｏｎ）（ＥＤＲ）と呼ばれている。 カーンのハンドブックの１７５頁の図１４は、親水性ウエハの表面上のコロイ
ド堆積がゼータ電位に非常に似てｐＨに依存している（ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ
ｏｎ）ことを示している。カーンによれば、脱イオン水のｐＨにおいて、シリコ
ン・ウエハ及びシリコン・パーティクルは負のゼータ電位を示し、ＥＤＲは、チ
ャージされたウエハの表面のパーティクルの堆積を効果的に阻止する。しかしな
がら、負のゼータ電位パーティクルは、負電位のウエハ上に堆積可能である。例
えば、このようなパーティクルは、あたかも浴から抜ける（ｗｉｔｈｄｒａｗ）
ように、ウエハに付着する水の膜からウエハ上に堆積可能なことが知られている
。親水性ウエハでは、ウエハのＨＦ−ラスト・ケミカル・クリーン（ＨＦ ｌａ
ｓｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｌｅａｎ）を用意すれば、ウエハのウイズドローア
ル（ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ）の時に付着膜は残らない。 水の膜からのウエハ上のパーティクルの堆積は、重要な問題となるので、各ウ
エハは、イソプロピルアルコール（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）また
は他の好適なアルコールまたは非極性有機化合物（ｎｏｎｐｏｌａｒ ｏｒｇａ
ｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）（例えば、ウエハを乾燥する前にエチルアルコール
（ｅｔｈｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、１−メトキシ−２−プロパノール（１−ｍｅ
ｔｈｏｘｙ−２−ｐｒｏｐａｎｏｌ）またはジ−アセトン・アルコール（ｄｉ−
ａｃｅｔｏｎ ａｌｃｏｈｏｌ）（例えば、米国特許第４，９１１，７６１号参
照）で処理するのが好ましい。 カーンの１９９３年のハンドブックによれば、親水性ウエハのシールディング
機構としてのＥＤＲの効果及びコロイド堆積の阻止は、コロイドのゼータ電位が
約−１０ｍＶでは、あまり重要にならない（カーンの１７８頁）。言い換えるな
らば、ＥＤＲにとっては、コロイド堆積（例えば、汚染パーティクルの堆積）を
阻止するためには、チャージされたウエハに印加される電圧は、少なくとも−１
０ｍＶ即ち−０．０１Ｖとすべきである。本発明の実施においては、わずか０．
０５Ｖの負電圧で、ことによると有益なものとなる。 酸洗浄工程の際（例えば、塩酸またはＤＨＦ（希釈したＨＦ）としてのフッ化
水素酸、ＨＰＭまたはＲＣＡ−２−タイプ・ウェット・クリーン（ＲＣＡ−２−
ｔｙｐｅ ｗｅｔ ｃｌｅａｎ）を用いる場合）にウエハの表面にわずかな正電
荷を与える（例えば、２Ｖから６０Ｖの印加によって与える）のがしばしば好ま
しい。負にチャージされたウエハの電気パージ洗浄（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｅ
ｃｌｅａｎｉｎｇ）を補助するために音エネルギーを供給するメガソニック変
換器を備えることができる。上述したようにウエハが正にチャージされていると
きは、メガソニック補助装置（ｍｅｇａｓｏｎｉｃ ａｓｓｉｓｔ）を用いるこ
ともできる。ＲＣＡ・ＳＣ−１及びＳＣ−２洗浄の際にメガソニック変換器（ｍ
ｅｇａｓｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）の用いることは、今日ではミクロン
以下のパーティクルを取り除くために標準的に実施されており、このことは好ま
しいことではあるが、本発明の電気パージプロセス（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｅ
ｐｒｏｃｅｓｓ）を採用する場合は必要ないものである。 ウエハ上の正電荷または負電荷を利用する上述したウェット洗浄操作（ｗｅｔ
ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）（または、図１３及び図１４の実施
例のような定期的な電荷の変換）は、石英、ガラスまたはテフロン（登録商標）
（Ｔｅｆｌｏｎ）のような適宜な材料で製造され、図示される通常のタイプの一
つのような１枚のウエハ（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｆｅｒ）用のレセプタクル（ｒｅ
ｃｅｐｔａｃｌｅ）を用いて行うことができるのが分かるだろう。洗浄されたウ
エハ表面に付加された電荷は、効果的な電界強度（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｉｅ
ｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）（例えば、好ましくは少なくとも０．０１Ｖ／ｍｍ
、より好ましくは少なくとも０．０２Ｖ／ｍｍ）等で与えられる。 前述したカーンのハンドブックの１２５頁に示されるように、典型的なＲＣＡ
洗浄の手順（ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）は、ＳＣ−１洗浄及びＳＣ−２洗浄の前の硫
酸（ＳＰＭ）及びフッ化水素酸の使用を含むものである。オリジナルなＲＣＡ標
準洗浄は、ＳＣ−１及びＳＣ−２の方法（ｒｅｃｉｐｅｓ）において、多量の水
酸化アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）及び塩酸を用いる
。典型的な方法では、２９％ＮＨ４ＯＨ：３０％Ｈ２Ｏ２：ＤＩ水（体積比１：
１：５）または３７％ＨＣｌ：３０％Ｈ２Ｏ２：ＤＩ水（体積比１：１：５）で
あった。更に希釈したＲＣＡタイプ洗浄溶液を用いることができる。 本発明の電気パージ・ウエハ洗浄工程（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｅ ｗａｆｅ
ｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）は、好ましくは、従来の洗浄液または
従来のＲＣＡタイプ洗浄システムを用いて行い、洗浄溶液内に高圧力波（ｈｉｇ
ｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅｓ）を起こす（ｓｅｔ ｕｐ）メガソニック変
換手段を用いるのが好ましい（例えば、特にＳＣ−１のようなアンモニアを含む
過酸化水素溶液を用いてウエハを洗浄する場合）のが理解できるだろう。本変換
器は、鉛、ジルコン酸塩、チタン酸塩または他の通常使用されている材料のよう
な適宜な圧電材料で製造することができ、例えば、８５０Ｈｚから９００Ｈｚの
周波数で良好に作動する。 従来のＲＣＡタイプのウェット処理操作を改良するためにメガソニック変換器
を用いることは、ニュージャージー州プリンストンのＲＣＡ研究所から年４回発
行されている周知の技術ジャーナルであるＲＣＡリビュー（ＲＣＡ Ｒｅｖｉｅ
ｗ）の１９８５年３月発行（４６巻、ナンバー１）の８１頁から１０５頁の記事
においてワーナー・カーン（Ｗｅｒｎｅｒ Ｋｅｒｎ）により記述されている。
この変換器は、７０℃から７５℃の通常の温度に代えてＳＣ−１洗浄の時に４０
℃から５０℃のような低温を用いることを可能にした。この１９８５年の記事で
記述されたメガソニックＲＣＡタイプの洗浄方法は、勿論、図１から図７に関連
して開示されたタイプの１枚のウエハの洗浄システム（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｆｅ
ｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、または図１３及び図１４に関連して開
示されたバッチ・タイプ洗浄システム（ｂａｔｃｈ−ｔｙｐｅ ｃｌｅａｎｉｎ
ｇ ｓｙｓｔｅｍ）に用いる私の発明の実施において採用することができる。 例えば、前述した標準的にまたは通常的に用いられる洗浄手順で標準的な５工
程タンク・ウェット・ベンチ（５−ｔａｎｋ ｗｅｔ ｂｅｎｃｈｓ）または７
工程タンク・ウェット・ベンチ（７−ｔａｎｋ ｗｅｔ ｂｅｎｃｈｓ）を用い
た図１３及び図１４に関連して記述されたタイプのプロセス及び装置において良
好な結果を得ることができる。典型的な５工程タンク・ウェット・ベンチは、Ｈ
Ｆストリップ及びＤＩリンスで始めることができ、ＳＣ−１、ＤＩリンス、ＳＣ
−２及びＤＩリンスと続く。本発明の実施の際に用いる７工程タンク・ウェット
・ベンチ（例えば、矢印Ｗで示す２５枚のウエハの洗浄のために）は、最終のＨ
Ｆ浴を含んでおり、乾燥作業の前に数分間の別のＤＩリンスが続く。 例えば、図１３及び図１４のタンク６０と同等のタンクを用い、平坦電極１０
０のような電極手段を備えたときには、ＤＩ水及び水酸化アンモニウムの体積比
が通常の５：１の場合において少なくとも約１０またはそれを超える高いｐＨの
ＲＣＡ・ＳＣ−１溶液でタンクを満たす。もし、洗浄プロセスをメガソニック変
換器ｍで補助して行うには、ＳＣ−１溶液の温度は、４５℃から６０℃の範囲と
し、タンク内の総合時間（Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔｉｍｅ ｉｎ ｔｈｅ ｔａ
ｎｋ）は、約８分から約１０分とする。もし、メガソニックの補助を省略する場
合は、６５℃から７０℃のような高温にすれば、時間を１０分またはそれ以下に
効果的に制限できる。 先端技術のマイクロチップのフィーチャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ
）またはライン幅（ｌｉｎｅ ｗｉｄｔｈ）が０．１５ミクロンを下回って減少
するにしたがって、ウェット洗浄溶液の濃度が非常に重要になる。清潔で滑らか
または原子レベルで平坦な（ａｔｏｍｉｃａｌｌｙ ｆｌａｔ）シリコン・ウエ
ハの表面（例えば、表面粗さが、好ましくは、２オングストローム以下の値）を
得ることが重要になる。過度なエッチング及び許容できない表面粗さを避けるた
めに、ＲＣＡタイプの洗浄溶液の希釈液が望ましい。 ＭＯＳトランジスタのサイズの進歩的な減少化は、厚みが３０オングストロー
ムを下回り、低いｒｍｓの界面粗さ（例えば、２オングストロームを下回る）の
超薄いゲート酸化物（ｇａｔｅ ｏｘｉｄｅ）をまもなく求めるようになるだろ
う。１５−から３０−オングストロームのゲート酸化物にとって、界面の微小粗
さ（ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｍｉｃｒｏｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を縮小するには
、ウェット洗浄またはウェット・エッチング溶液を多量のＤＩ水で希釈するべき
である。例えば、４９％ＨＦ：９８％Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ（１：０．５：３０）
の溶液は、捨てられる（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ）ＳｉＯ２層のウェット化学エ
ッチングに好適であることが見いだされた。ＳＣ−１溶液の好ましくない表面粗
さ効果を減少させるため、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（１：８：６４）のよ
うな希釈溶液を用いることができる。 ウェット洗浄のためのＲＣＡ・ＳＣ−２洗浄方法の希釈液または超希釈液を用
いる場合（例えば、ＳＣ−１洗浄の後）は、過酸化水素水を用いる必要はない。
ＲＣＡ洗浄の希釈液または超希釈液は、例えば、４５℃において、水に対して３
７％ＨＣｌを１００：１または１０００：１に希釈した溶液を用いることができ
る。この溶液の金属除去効果は、メガソニック・エネルギーの補助を用いても用
いなくても非常に高く、特に本発明の電気パージ・プロセス（例えば、２Ｖから
６０Ｖでのウエハのチャージ及び少なくとも０．０２Ｖ／ｍｍでの電界強度）で
希釈溶液を用いた場合は高い。 本発明の実施においては、２Ｖから６０Ｖのようにウエハのチャージを制限す
る電気パージ洗浄は、メガソニック・エネルギーの補助を用いても用いなくても
、ＲＣＡ希釈液及びＲＣＡ超希釈液（ＳＣ−１及びＳＣ−２）洗浄で効果を高め
られる。 ＭＯＳ装置の動作を改良するための超薄のゲート酸化物の必要性は、生産基準
（ｙｉｅｌｄ ｃｒｉｔｅｒｉａ）を満足させ、装置の信頼性を得るために、シ
リコン／ゲート酸化物の界面粗さに厳しい要求を課している。界面粗さは、チャ
ンネル移動性（ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の減少により装置の動作が
低下するだけでなく、電気的孔部（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｕｎｃｔｕｒｅ）
として作用する凹部（ａｓｐｅｒｉｔｉｅｓ）の導入により信頼性及び生産性に
も影響を与える。酸化物がたとえコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）でも、
凹部は、それと形態的（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）に関連する電界ライン（ｆｉｅ
ｌｄ ｌｉｎｅ）のために電気的弱点（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗｅａｋ ｐｏｉｎ
ｔ）となる。したがって、装置の加工の際には、粗さへの種々の貢献（ｃｏｎｔ
ｒｉｂｕｔｉｏｎ）を考慮し、問題を縮小する方法を採用することが重要であり
、特に、１５オングストロームから３０オングストロームの範囲の厚みを有する
超薄のゲート酸化物を用いるときに重要である。 先端技術のマイクロチップは、より繊細（ｄｅｌｉｃａｔｅ）になり、フィー
チャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）及びライン幅（ｌｉｎｅ ｗｉｄｔ
ｈ）が進歩的に小さくなるにつれて、脆弱さ（ｖｕｌｎｅｒａｂｌｅ）が増す。
同時に、良好でより信頼性のある装置に対する要求を満足させるために、小型電
気機器の工業パフォーマンス基準（ｉｎｄｕｓｔｒｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｓｔａｎｄａｒｄｓ）が高くなってきている。これらの高い基準及び消費者の要
求に応える品質、信頼性及び長寿命を有する最先端のマイクロチップで満足でき
る生産を得るのは難しくなってきている。 フィーチャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）が小さくなるにつれて、不
完全な周波数、欠陥及び上述したような電気的弱点のような電位問題領域の数が
増加している。信頼性及び生産性の要求に応えて、知られた及び知られていない
危険を避けるために、危険または有害な問題のあるまたは危ない手順を認めない
ことには意味がある。 これらの理由及び別の理由で、本発明の実施におけるシリコン・ウエハに付加
される電荷は、制限されるべきであり、比較的小さいもの（例えば、１Ｖから６
０Ｖ）とする。過度の電圧は、繊細または敏感なマイクロ回路への危害または損
傷の危険を少なくするために避けるべきである。１００Ｖまたはこれを超える電
圧は、通常、必要なくまた有害であり、繊細なマイクロ回路のより脆弱または敏
感な部分に潜在的な有害、劣化または侵食（ｕｎｄｅｒｍｉｎｉｎｇ）の作用を
及ぼすため、高度な最先端のマイクロチップには不適当である。 ウエハ表面からのミクロン以下のパーティクル（ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｎ ｐａ
ｒｔｉｃｌｅｓ）の除去を助けるため、表面には、効果的な負電圧（例えば、好
ましくは、少なくとも約１Ｖ）をチャージして、前述の表面に効果的な電界強度
（例えば、好ましくは、少なくとも約０．０１Ｖ／ｍｍ）を与えるべきである。
このような電界強度は、少なくとも０．０２Ｖ／ｍｍとすることができ、これは
、０．１ミクロン以下のパーティクルの効果的な除去を生じさせまたは可能にす
るのには十分だが、マイクロ回路のより脆弱な部分に逆効果または有害となる実
質的な危険を生み出すには、不十分なものである。 ２Ｖから６０Ｖの範囲の低電圧の使用は、適切であり、しばしば好ましく、特
に、より多くの問題及び困難があるＢＥＯＬのウェット処理の際には好ましく、
過度な電圧による有害または喪失の危険性は、より大きなものになる。このよう
な低電圧は、より高い程度の安全を提供し、０．１０ミクロンから０．１５ミク
ロンのフィーチャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）を持つような先端技術
のマイクロチップにおける「キラー欠陥（ｋｉｌｌｅｒ ｄｅｆｅｃｔｓ）」を
起こす０．０５ミクロン以下のパーティクル及びコロイド・サイズの汚染パーテ
ィクルをディスロッジング（ｄｉｓｌｏｄｇｉｎｇ）、除去（ｒｅｍｏｖｉｎｇ
）及びリペリング（ｒｅｐｅｌｌｉｎｇ）するのに卓越した効果を有する。 本発明は、０．１ミクロン以下のサイズの「キラー」パーティクルを除去する
ため、または、５頁の表１で示した欠陥−密度（ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ−ｄｅｎｓ
ｉｔｙ）のゴールのターゲットに到達するためには、以前では、実際的で効果的
な方法もなかった半導体産業への賜である。この表は、パイロットライン（ｐｉ
ｌｏｔ ｌｉｎｅ）と高容量製造（ｈｉｇｈ−ｖｏｌｕｍｅ ｍａｎｕｆａｃｔ
ｕｒｉｎｇ）のモデルに基づくセマテック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）の生産モデル及
び装置欠陥ゴール（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｄｅｆｅｃｔ ｇｏａｌｓ）を示すも
のである。本表は、１９９４年７月３１日付けの「汚染のない製造のハンドブッ
ク（Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ−Ｆｒｅｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈａ
ｎｄｂｏｏｋ）」（９４０６２４２８Ａ−ＴＲとしてアイデンティファイ（ｉｄ
ｅｎｔｉｆｉｅｄ）されている）と題されたセマテックの印刷された出版物から
取り出したものである。この出版物は、全部ではないが、ほとんどが半導体装置
及びプロセスのための汚染制御方法論に関してカバーする情報を提供している。 本出版物は、ランダムなパーティクルが生産ロスの実質的で重要な部分となり
、特にプロセスのバックエンド（ｂａｃｋ ｅｎｄ）（ＢＥＯＬ）においてなり
得ることを指摘しており、あらゆる系統的な欠陥−低減プログラムが欠陥ゴール
を確立して、これらを達成するために努力する必要があることを指摘している。
欠陥ゴールを決定するのに最も広く用いられるアプローチは、次世代の設計ルー
ル（ｄｅｓｉｇｎ ｒｕｌｅｓ）のためにウエハのパス（ｗａｆｅｒ ｐａｓｓ
）に対するパーティクルの数（ＰＷＰ）を取っている（ｔａｋｅ）。しかしなが
ら、セマテックの出版物で指摘したように、このアプローチは、どのパーティク
ルゴールが生産の改良の最初のオーダーのドライバー（ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ
ｄｒｉｖｅｒｓ）なのかを示しておらず、また考慮していないので不適当であ
る。 この出版物では、表１の下に以下のように読める脚注がある。 「キラー欠陥の密度は生産で原因が生じ、異なったプロセスのレベルでは、敏感
性（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓ）が変化するので、欠陥サイズは正確（±１０
０％）ではなくなる。しかしながら、このサイズは、しばしば、あたかもそれが
正確であるかのようにＰＭＰゴールとして用いられる。そのため、実際の検出及
びゴールの低減において問題が生じる。」 半導体産業協会（ＳＩＡ）から発行された最新の半導体のためのナショナル・
テクノロジー・ロードマップ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏ
ａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、半導体インターナショ
ナル（ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ）（１９９８
年１月）の４０頁（表１）で複製され、ここでは、あらゆる目的のための参考文
献として載せている。ＳＩＡロードマップは、将来の０．２５ミクロン（μｍ）
から０．０５ミクロン（μｍ）の装置（２０１２年まで）のプロセス−仕様欠陥
密度を予測しており、最初の製造の６０％の生産に基づく未来世代の欠陥ターゲ
ットを提案している。 このような欠陥ゴールへの到達は、本発明により提供される多くの利点のため
に、困難にはならないであろう。一つの大きな利点は、図１から図７及び図８に
関連して前述したウエハ洗浄システムによって例示するように、各シリコン・ウ
エハの前面及び背面の両方を同時に洗浄する独創的な能力（例えば、両面に負電
荷を誘導するためにウエハを２つの正電極の間に配置する場合）である。 図８の変形例に関連して前述したように、主な利点は、相互に隣接する一対の
ウエハの間に正電位がチャージされた適宜なプレートまたはディスクの金属電極
を備えることによっても達成できる（例えば、図１４に示すように、１０枚から
２０枚またはそれを超えるシリコン・ウエハを同時に処理するとき）。例えば、
２５枚の規則正しく間隔をあけて垂直に配置された金属ディスクまたはプレート
（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｍｅｔａｌ ｄｉｓｋ ｏｒ ｐｌａｔｅｓ）（矢印Ｗの
ような）の一列を支持するためにウエハ・キャリア（Ｈ）を用いる場合、これら
のディスクの内１２枚は、その前面上にマイクロ回路が形成されたシリコン・ウ
エハとすることができ、別の１３枚は、ステンレス・スチール、アルミニウム、
シリコン（例えば、正電極として機能するパターンが形成されていないむき出し
のシリコン・ウエハ）等の好適な導電性金属で形成することができる。 前述した実施例において所望の電圧を正電極にチャージする電気機器としては
、勿論、望む場合には、極性を変換できる好適なスイッチ手段等を備えた従来の
ＤＣ電源がある。これに代えて、周期的な電圧変換（例えば、１０から３０また
はそれを超えるサイクル／秒）を提供するＡＣ電源を用いることができる。ＡＣ
電圧のカーブまたは波の形は、例えば、正電圧を各サイクルの８０％から９０％
の間に与え、負電圧を他の１０％から２０％の間に与えるように調整することが
できる。 このような特殊なＡＣ電気システムは、正にチャージされる短い時間の間のウ
エハの両面へのパーティクルの堆積を低減または縮小するために図１３及び図１
４の特定の実施例（前面及び背面が反対側でチャージされる）において特に有益
であり、これにより、メガソニックの補助の必要性を減らすことができる。もし
望むのであれば、底壁の１２個の変換器ｍは、省略することができる。 例示の方法による上記の説明は、限縮されるものではなく、ここにおいて開示
される特定のプロセス及び装置の種々の変更及び修正は、本発明の精神から離れ
ることなくなされるものであることが理解できる。
ａｎａｒａｉｚａｔｉｏｎ）（ＣＭＰ）により、ますます小さいライン幅の採用
が可能となっている。近い将来、ライン幅は０．１ミクロンに近づくだろう。し
かし、残念ながら、ＣＭＰではコロイド研磨を行うため、酸化アルミニウムやシ
リカなどのパーティクルによる過度の汚染がコロイド研磨により促される傾向が
ある。 今日のミクロン以下の集積回路技術においては、０．０５ミクロン径のパーテ
ィクルが欠陥回路の主な原因となりうる。０．０２〜０．０３ミクロンの微細な
パーティクルが問題となる日は近い。おそらく今後５年以内にこのような問題が
発生するだろう。 発明の概要 本発明は、複数のウエハが電気的に帯電される半導体ウエハのウェット・プロ
セスの新規な方法及び装置に関するものであり、特に公知のいかなる方法によっ
ても効果的に除去することができないコロイダルまたは０．１ミクロン以下の寸
法のパーティクルを除去するのに効果的な特別なウエハ洗浄システムに関するも
のである。 四半世紀以上の間半導体産業において標準となっていたＲＣＡタイプのウエハ
洗浄方法は、メガソニック変換手段、機械的研磨または汚染パーティクルの移動
と除去を助けるその他の手段を用いることによって改善されている。回転ブラシ
、音響エネルギ・ビーム、レーザ・ビーム、ウオータ・ジェット及び／または適
宜の衝撃手段によって強く激しい振動が与えられていた。このようなウェット・
プロセス技術は、０．２ミクロン未満の粒子寸法を持つ汚染物の効果的な除去を
可能にしていた。改善されたメガソニック洗浄手段は、０．１５ミクロンよりも
小さいパーティクルを除去することができる。しかしながら最新の改良を加えた
上記タイプのウェット・クリーニング技術は、０．１ミクロン以下のパーティク
ル（例えば、０．０７ミクロンより下の粒子寸法を備えたもの）の除去には効果
的ではない。 そこで半導体産業は、ウェット・クリーニング方法は接合したコロイド寸法の
汚染パーティクルの除去には決して効果的ではないと結論付けていた。問題に打
ち勝つ最良の科学的思考でも、ウエハ表面にあるコロイド寸法のパーティクルに
働く強大なファンデルワールス引力に打ち勝つことができず、単純なウェット・
クリーニング操作によるこのようなパーティクルの除去は不可能であった。専門
化は成功の唯一の期待は、ドライ・ウエハ洗浄技術、おそらく洗練されたレーザ
技術の飛躍的なまたは大きな改良にあると結論付けていた。 本発明は、通常のウェット・クリーニング・システムから新規なドライ・シス
テムまで劇的に切り替える必要性を除き、必要とされる飛躍を提供する。本発明
は、高い品質のマイクロチップの歩留まりを悪くしないようにするのには十分で
、またマイクロサーキットの傷つきやすい部分を損傷または劣化させるのには不
充分な、２Ｖから６０Ｖのような、比較的小さいまたは制限された電圧を加える
ことによって適宜の方法で、ウエハが負に帯電されるときに、傷つきやすいマイ
クロサーキットを含むウエハ表面に結合されたコロイド寸法のパーティクルが、
容易に除去され且つ跳ね返されるという驚くべき発見を含んでいる。 本発明の方法及び装置は、２５０から３５０のステップにより、または多くの
レイヤリング（ｌａｙｅｒｉｎｇ）、パターニング、及びドーピング操作及び多
くのウェット・プロセス・ステップ（ｗｅｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｔｅｐ
ｓ）を更に含んで、ウエハの前面上に傷つきやすいマイクロサーキットが形成さ
れる半導体ウエハ上にマイクロ電子デバイスを作るのに使用するために設計され
ている。本発明の好ましい方法では、ウェット・プロセスの間、０．４Ｖから４
０Ｖのような適宜の負の電荷と、コロイド寸法または０．１ミクロン以下のパー
ティクルを移動及び除去するのに十分な、０．０１Ｖ／ｍｍ以上のような有効電
界強度とが、各プロセス・ウエハの前面に与えられることを特徴とする。 本発明による各ウエハ上への電荷の付与は、パッチタイプのウェット・プロセ
ス操作に適している。例えば、２０から４０枚またはそれ以上のシリコン・ウエ
ハは一つのウエハ・キャリアまたはカセット内で同時に処理され（例えば、図１
３及び１４参照）、また複数枚のウエハが一度に処理される場合にその他の操作
も行われる。本発明は、特に水リンス操作（ｗａｔｅｒ ｒｉｎｓｉｎｇ ｏｐ
ｅｒａｔｉｏｎｓ）とＲＣＡタイプのウェット洗浄操作によく適している。例え
ば、これら操作は米国特許第５，６３７，１５１号及び第５，６７９，１７１号
に述べられている特別な変形シーケンスを含んでいる。 本発明の電気的除去（ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｕｒｇｅ）ウエハ洗浄方法を実行す
る場合、各ウエハの面とほぼ平行な方向に音響圧力波を向けるためのメガソニッ
ク変換器を用いる利点があり、これによりパーティクル除去の性能が高められる
。ある応用では、ウェット・プロセスの間に１枚または複数枚のウエハを回転さ
せる手段を設けるのが好ましい。 図１〜図７にある平たいリセプタクル内でウェット・プロセスが行われるよう
な好ましい実施例を用いるときに、本発明の主たる効果が得られる。例えば、石
英ガラス・リセプタクルＡは狭い内部キャビティを備えている（例えば２００ｍ
ｍ、３００ｍｍまたは４００ｍｍのウエハを受け入れるための寸法からなる）。
このリセプタクルは平坦なウエハ表面から短い距離だけ離れた平坦で平行なガラ
ス壁部を備えている。水溶液または純水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）は、ウエハの表面
が電気的に帯電されいる間に、リセプタクルの底部から上部まで流される。望ま
しい負の電荷は、例えば、図６及び図７に示されるようなリセプタクルの平坦な
外表面にある正に帯電した金属プレート、レイヤーまたはコーティングを用いる
ことにより好ましくは誘導される。 一般的に、１つのウェット洗浄操作には、酸処理やアルカリ処理工程と純水を
使った複数のリンス工程、その後にＩＰＡ乾燥工程、スピン乾燥工程、またはそ
の他の最終的な乾燥工程が続く、複数のＲＣＡタイプのウェット洗浄が含まれる
。ウェット洗浄操作のすべてまたはそれらの操作のほとんどでは、本発明に従っ
て、２〜６０ボルトなどの予め決められた制限電圧にシリコン・ウエハを電気的
に帯電できる。実質的に高電圧でも耐えうる場合もあるが、ウエハ表面を１００
ボルト以上に帯電することは危険であり、通常はそれほどまでに帯電することは
不要であり、好ましくない。 愚か者でなければ、過度の電圧は好ましくないことはわかるだろう。なぜなら
、品質、均一性、及びプロセスの歩留まりへの悪影響が考えられる上、マイクロ
回路のより傷つきやすい部分の品質を低下させる危険性が高くなるからである。 半導体業界において、現時点におけるマイクロチップ加工での達成目標の１つ
は、欠陥密度を１平方センチメーター当たり０．０３個未満にすることである（
表１を参照）。本発明の目的は、「キラー・パーティクル」を実質的に除去し、
弊害となる、非常に好ましくないやっかいなパーティクル（たとえば、最小ライ
ン幅またはフィーチャ・サイズの１０パーセントを超えるサイズのパーティクル
など）の数を最小限に抑制することによって、簡単でしかも効果的な方法でこの
目標を達成することである。 本明細書で使う用語「キラー・ディフェクト」とは、広義の意味では、半導体
デバイス（素子）またはマイクロチップのマイクロ電子回路の加工時に、デバイ
スに取り込まれるまたは埋め込まれるパーティクル状の汚物質により起こる、受
け入れがたいまたは容認しがたい欠陥を意味する。電子回路の品質を相当に低下
させる、電子デバイスの可用性（ｕｔｉｌｉｔｙ）が制限されるほど品質を低下
させる、または多くの顧客が受け入れがたいほど品質を低下させる場合に、その
ような欠陥は容認しがたいまたは受け入れがたいと考えることができる。 本明細書で使う用語「キラー・ディフェクト」とは、狭義の意味では、本明細
書の５ページに示した表１に記載のとおり、粒径が少なくとも最小ライン幅また
はフィーチャ・サイズの約２０パーセントである（表では「最小寸法」と呼んで
いる）パーティクルが取り込まれるまたは埋め込まれることを意味する。セマテ
ック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）ロードマップの表では、目標の１つは、高度なウエハ
（０．２５μｍ）で１平方センチメーター当たりキラー・ディフェクトの数が０
．０３以下になるような９０パーセントの歩留まりを達成することである。 この用語「キラー・ディフェクト」を狭義の意味で使う場合、０．０１ミクロ
ン以下のサイズ、すなわちコロイド・サイズのパーティクルは含まれず、弊害と
なり、常に好ましくなく、デバイスの品質、信頼性、及び有効寿命に影響を与え
る可能性のある非常に微細なパーティクル（たとえば、最小ライン幅の約５〜１
０パーセントのサイズのパーティクル）は意味しない。 ウエハ洗浄技術 表面汚染は、半導体、航空宇宙、及び製薬業界では大きな問題の１つと考えら
れている。シリコン基板への汚染物質の付着が主な原因で、ＶＬＳＩやＵＬＳＩ
の製造で歩留まりの低下が生じている。現在、シリコンの表面からパーティクル
を除去するのに多くの方法が使われているが、最も一般的な方法は過酸化水素／
水酸化アンモニウム混合物をベースとするウェット薬品処理（ＳＣＩまたはＡＰ
Ｍ）である。これらの方法にメガソニック（ｍｅｇａｓｏｎｉｃ）エネルギーを
付加することによって、パーティクルの除去が改善されることが分かっている。 歴史的には、ＳＣ−１溶液は、高純度の純水（ＤＩＷ）、水酸化アンモニウム
（ＮＨ４ＯＨ）、及び過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を５：１：１の体積比（５ ＤＩ
Ｗ：１ Ｈ２Ｏ２： １ ＮＨ４ＯＨ）で混合した高濃縮混合物をベースとして
いた。一般的に、ウエハをこれらの薬液を含む摂氏７０〜７５度の洗浄槽に１０
分間浸漬する。過酸化水素の熱分解や水酸化アンモニウムの蒸発を最小限に抑制
するためには、洗浄槽の薬液を高温にしないようにする。また、一般的にはＤＩ
水によるウエハのリンスは、中間工程及び最終工程で行う。 ＳＣ−１洗浄時には、２種類の薬品成分間に協同補完（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖ
ｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ）作用が存在する。Ｈ２Ｏ２（過酸化水
素）はシリコンを酸化させ、薬品の酸化物を生成する。この酸化物の生成は酸化
種（ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ｓｐｅｃｉｅｓ）の拡散により制限される。反対に、
水酸化アンモニウムはこの化学的に成長した酸化物をゆっくりとエッチングする
。これらの２つのプロセスの結果、薬品の酸化物層（レイヤ）は連続的に生成さ
れては除去される。このように、エッチングとアンダーカット作用によりパーテ
ィクルは除去される。パーティクルの除去は、ＳｉＯ２のエッチング・レートを
速めることにより効率化できる。また、より濃縮度の高いＮＨ４ＯＨ溶液を使用
するか、溶液の温度を上げることによって、エッチング・レートを高めることが
できる。 高度なＩＣの集積化がますます進行する中で、より厳密なプロセス制御及びプ
ロセス仕様が要求されている。さらに、薬品及び水の消費量と廃棄物の量を削減
するために、より厳格な環境要件が義務付けられている。メガソニック・エネル
ギーは、パーティクルの除去を改善し、薬品の濃縮度を低くし、処理時間を短縮
する手段として、多くのウエハ洗浄方法に取り入れられるようになった。洗浄に
必要とされる音響波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）は約０．７〜１．５ＭＨｚ
で、圧電変換器（ピエゾ トランスデューサ）（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）から生成される。 １９６５年にウエナー・カーンとディー・プオチオネン（Ｄ．Ｐｕｏｔｉｏｎ
ｅｎ）により開発され、１９７０年に開示された［１］ＲＣＡ標準洗浄法は、シ
リコンの表面から汚染物質を除去するのに非常に有効であり、事実上の業界標準
となっている［２］。一般的に、ＲＣＡ標準洗浄法は、順次に行う２つの工程、
すなわち標準洗浄１（ＳＣ−１）と標準洗浄２（ＳＣ−２）で構成される。ＳＣ
−１薬液は、水酸化アンモニウム、過酸化水素、及び水の混合物から成り、非常
に効率のよいパーティクル除去剤である。 ウエハのリンス（すすぎ）工程は、半導体デバイス製造で必要な薬品処理にと
って不可欠である。半導体業界ではますます重要度を増しているデバイスの歩留
まり、所有権コスト（ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ ｃｏｓｔ）、及び環境問題という点
で、リンス工程は集積化工程の重要な段階として中心的な役割を果たしている。
これらのことを考慮すると、デバイス性能の改善、水消費量の削減、サイクルタ
イムの短縮、ツール活用化の推進、スループットの改善など、最適なリンス方法
を開発することには大きなメリットがある。これらのすべてのことが所有権コス
トの削減につながる。 リンス処理を論じる場合、環境面及び経済面を考慮することが今や重要となっ
た。たとえば、ラインのフロントエンド（ＦＥＯＬ）において、また最初のコン
タクト・カット時において、十分な表面品質を実現し、各工程を互いに分離する
には、約２０の個別の洗浄シーケンスが必要である。一般的なシーケンスは、４
つの洗浄槽、４つのリンス槽、１つの乾燥工程で構成される。したがって、ＦＥ
ＯＬにおいては２０の洗浄シーケンスが必要なので、リンスは８０槽になる。リ
ンス槽の数と現在の純水（ＤＩＷ）の使用量を前提とすると、ＦＥＯＬだけでも
ウエハ当たり１０００リットルの純水が必要となる。また、ラインのバックエン
ド（ＢＥＯＬ）と脱イオン化システムでの損失を考えた場合、現在のニーズに応
えるには、ウエハ当たり３７００リットル以上の注入水（ｉｎｃｏｍｉｎｇ ｗ
ａｔｅｒ）が必要である。１週当たり５０００枚のウエハで開始するとすると、
リンス処理だけで１月当たり７０００万リットルの注入水が必要となる。 フッ化水素酸溶液 濃縮フッ化水素酸（４９重量％ＨＦ）とＤＩ水との混合物は、半導体基体ウエ
ハ上に成長または蒸着する二酸化珪素（ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｄｉｏｘｉｄｅ）（
ＳｉＯ２）膜及び石英ガラス（ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）（例えば、フォ
スフォシリケート（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ）、ボロフォスフォシリ
ケート（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ））のエッチングによる除
去のために広く用いられてきた。化学溶解反応は、文献で確認及び詳述されてい
る。シリコン上の自然（ｎａｔｉｖｅ）の酸化物の薄い層（典型的には１．０ミ
クロンから１．５ミクロン（μｍ）の厚み）は、室温で希釈された超純粋に濾過
されたＨＦ溶液（典型的には１：５または１：１００）にウエハを短時間浸漬す
ることにより除去される。 硫酸／過酸化水素の混合物 フォトレジスト・パターン（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ｐａｔｔｅｒｎ）及び
他の可視的な大きな自然の有機物の汚染物等の多量の有機物のシリコン・ウエハ
からの除去は、９８％Ｈ２ＳＯ４と３０％Ｈ２Ｏ２との混合物で達成できる。２
〜４：１の体積比では、１００℃及びそれを超える温度で用いられる。１３０℃
で１０〜１５分が最も効果的であり、続いて、全ての粘性のある液体を取り除く
ために活性な（ｖｉｇｏｒｏｕｓ）ＤＩ水でリンスを行う。 従来のＲＣＡタイプの過酸化水素混合物 これらは、広く用いられており、シリコン・ウエハのための最も確立された洗
浄溶液である。これらは、超濾過された高純粋ＤＩ水と、高純粋の「安定しない
」過酸化水素と、電気グレード（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−ｇｒａｄｅ）の水酸化
アンモニウムまたは電気グレード（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−ｇｒａｄｅ）の塩酸
のいずれか一方とから生成されている。２つのプロセス工程で用いられるこれら
の混合物は、ＲＣＡ標準洗浄（ＳＣ−１及びＳＣ−２）として知られるようにな
った。この処理は、通常、予備的な洗浄により行われる。 体積比５：１：１のＤＩ水、Ｈ２Ｏ２（３０％、「安定せず」）、及びＮＨ４
ＯＨ（ＮＨ３として２９ｗ／ｗ％）を７０℃で５分間混合したもの（ＳＣ−１）
を最初の工程で用いる。続いて、クエンチ（ｑｕｅｎｃｈ）を行い、冷たい超濾
過されたＤＩ水を用いてリンスをする。この誤解を与えそうな単純な手順は、酸
化力のある溶解により、あらゆる有機残留物を除去する。多くの金属汚染物（Ｉ
Ｂ族、ＩＩＢ族、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｄ、Ｃｏ及びＣｒ）は溶解し、錯
体化し（ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ）、表面から除去される。 溶解温度は、熱活動（ｔｈｅｒｍａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）が十分な７０
℃にすべきであるが、Ｈ２Ｏ２の過度に早い分解及びＮＨ３の消失をさけるため
、８０℃を超えるべきでない。 従来のＲＣＡ洗浄手順の第２工程は、体積比６：１：１のＤＩ水、Ｈ２Ｏ２（
３０％、「安定せず」）及びＨＣｌ（３７ｗ／ｗ％）からなる混合物（ＳＣ−２
）を用いる。７０℃で５〜１０分間の溶解温度が用いられ、続けてクエンチし、
ＳＣ−１処理と同じリンスが行われる。ＳＣ−２は、ＳＣ−１によっては完全に
は脱着されなかったＡｌ（ＯＨ）３、Ｍｇ（ＯＨ）３及びあらゆる（Ｃｕ及びＡ
ｕのような）残留トレース金属（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｔｒａｃｅ ｍｅｔａｌｓ
）等のＮＨ４ＯＨ−不溶の水酸化物のアルカリイオンを除去する。 ＨＦ希釈溶液を用いたオプションのエッチング工程は、むき出しのシリコン・
ウエハのＳＣ−１処理とＳＣ−２処理との間で行うことができる。ＳＣ−１処理
からの水和した酸化物の膜（ｈｙｄｒｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍ ｆｒｏｍ
ｔｈｅ ＳＣ−１ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ）は、トレース不純物（ｔｒａｃｅ
ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ）を捕らえるので、ＳＣ−２工程の前のその除去は有益
である。１％ＨＦ−Ｈ２Ｏ（１：５０）溶液中への１５秒の浸漬は、この膜を除
去するのに十分である。 アリカリまたは酸溶液と純水（例えば、ＲＣＡタイプの手順（ＲＣＡ−ｔｙｐ
ｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）中のＳＣ−１またはＳＣ−２溶液等）を用いた上述した
各化学洗浄及びリンス操作は、後述するような本発明によれば、２Ｖから６０Ｖ
またはそれを超える所定の制限された電圧を各半導ウエハに印加することにより
促進することができる。図１から図７に示すタイプのリセプタクル内でのウェッ
ト・プロセスの際に十分なまたはアンプル（ａｍｐｌｅ）な電気チャージを行え
ば、例えば、０．１ミクロン以下の汚染パーティクルの効果的な除去が著しく可
能になる。 超音波及びメガソニックは、シリコン・ウエハ洗浄のためのパーティクル除去
技術に通常用いられている。超音波の洗浄においては、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ
の範囲の音エネルギーが浸漬されているウエハ内の液体に付加される。音領域（
ｓｏｎｉｃ ｆｆｉｅｌｄ）内のパーティクルを除去するのに求められる力は、
いかなる空洞（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）もなければ、Ｆ＝ｍａである。ここで、
ｍはパーティクルの大きさ（ｍａｓｓ）であり、ａ＝４π２ｆ２Ａｍであり、Ａ
ｍは振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）であり、ｆは音波振動の周波数である。 最も商業的なメガソニック洗浄器では、この力は、パーティクルの除去で通常
重要と思われる空洞（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）により生じる力と結びついている
。 将来的ニーズ ０．１ミクロン以下の領域におけるパーティクルの除去は、高度な洗浄技術に
とってキーとなる要件であり、ライン幅０．２５ミクロンの最新のマイクロチッ
プを製造する際には不可欠である。しかし、残念ながら、メガソニック洗浄技術
はこのような微細なシリカ・パーティクルを除去するには不十分であり効果的で
ない。 つまり事実は単純で、現在のウェット洗浄技術は微細なパーティクルによる汚
染という問題に対して満足のいく解答を示せず、ライン幅を０．１３ミクロン以
下にすることは不可能であろうということである。この問題を解決することが業
界の目標である。 前述した１９９３年発行、カーン著のハンドブックは、ウェット洗浄技術の不
十分性を確認し、次世代のマイクロチップに必要とされる超純度の達成には、将
来的にドライ洗浄方法を採用せざる得ないと指摘している。 半導体の製造では、非常にコストがかかることが常に大きな問題であった。マ
イクロチップ製造時のウエハ洗浄コストは非常に高いが、プロセスの十分な歩留
まりを達成するのに不可欠であるという理由だけで、高いウエハ洗浄コストを正
当化することができる。 プロセスの歩留まりを決定するさまざまな要因については、１９９０年発行バ
ン・ザント著のテキストブックの第６章で論じられている。１０７ページの図６
．２、１１３ページの図６．６、及び１１４ページの図６．８は特に累積平均歩
留まり（ｃｕｍ ｙｉｅｌｄ）に関係している。 満足できる歩留まりを達成するには、ウエハの加工時に頻繁にウェット洗浄を
行うことが不可欠である。前述した３６２工程からなる製造工程では、５１以上
のウェット洗浄が行われる。ウェット洗浄操作には一般的にウェット・ベンチが
使われる。１台のステーションから別のステーションに同時に２５〜４０枚のシ
リコン・ウエハを自動的に搬送するロボット手段も採用できる。たとえば、ウェ
ット・ベンチのセットアップの一例が、１９９３年発行、カーン著のハンドブッ
クの１３８ページに図示されている。 ＲＣＡ標準洗浄法（ＳＣ−１及びＳＣ−２）を使用する場合、ウェット・ベン
チは５〜７基の再循環浸漬タンクで構成される。たとえば、米国特許第５５２０
２０５号に示されるようなタンクで、薬液が継続的にタンクの底からポンプで注
入され、その結果薬液があふれ出るようになっている。ウエハ加工の一般的なシ
ーケンス（ＭＯＳゲート酸化法）で行われる薬液洗浄、リンス、及び乾燥工程は
、図３（カーン著のハンドブックの２８１ページ）の網掛け表示した部分である
。たとえば、５基のタンクで構成されるウェット・ベンチはＨＦストリップから
始まり、ＤＩリンスが行われ、ＳＣ−１洗浄、ＤＩリンス、ＳＣ−２洗浄、ＤＩ
リンスと続く。一般的には、メガソニック洗浄手段はＳＣ−１槽で使われるが、
ＳＣ−２槽やリンス槽でも使うことができる。７基のタンクで構成されるウェッ
ト・ベンチの場合は、最後にＨＦ槽とさらにその後にＤＩリンス槽を設ける。 言うまでもないが、一般に使われている洗浄システムでは非常に大量の脱イオ
ン（ＤＩ）水が必要である。一般的に１８メガオームの非常に純度の高い水であ
る。通常、ＤＩ水は使用後は廃棄されるが、洗浄して再利用する場合もある。 前述したようなタイプの５基または７基のタンクで構成されるウェット・ベン
チは、先に説明した３６２工程の製造プロセスのうち、たとえばウェット洗浄工
程２、５、２３、３５、３７、６３、６８、７０、及び１０８の各々で採用する
ことができる。 加工される半導体ウエハは、各ウェット洗浄工程から次の乾燥工程に移る前に
、各洗浄工程の終わりで乾燥する必要がある。一般的には、この乾燥操作にはス
ピン・リンス・ドライヤまたはＩＰＡドライヤが使われる。 セマテック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）発行文献のＢ−３〜Ｂ−１４ページに示され
た３６２工程からなる加工プロセスには、説明されている工程１４〜２２からな
るリソグラフィック（パターニング−ドーピング）シーケンスとその他の７つの
リソグラフィック・シーケンス、２５〜３４、７２〜８１、８２〜９２、１１０
〜１１８、１１９〜１２８、１３５〜１４３、及び１４４〜１５３があり、これ
らの７つのリソグラフィック・シーケンスは基本的にシーケンス１４〜２２と同
じである。ただし、検査工程３１、８７、１２４、及び１４９が追加されており
、イオン注入（ｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）工程７８、７９、８９、及
び９０には多少の違いがある。さらに別の２つのリソグラフィック・シーケンス
４１〜５１と１７８〜１８７があり、これらの２つのシーケンスは非常に似てい
るが、インプラント（ｉｍｐｌａｎｔ）工程（２０）は省略され、エッチング工
程４８、４９及び１８５が追加されている。 前述した加工プロセスには、先に説明したレイヤリング−パターニングを行う
シーケンス１９５〜２０４及び２１４〜２２４も含まれている。これらのシーケ
ンス内では、工程１９５及び２１４で金属または酸化物蒸着を行い、工程２１１
で化学的機械的研磨を行う。さらに、３つのシーケンス、２３３〜２４２、２６
９〜２７８、及び３３５〜３４４も含まれ、これらのシーケンスは基本的に前述
のシーケンス２１１〜２２４と同じである。 ３６２工程の加工プロセスでは５１以上のウェット洗浄またはウェット処理操
作が行われるが、これらのプロセスは本発明に従って各シリコン・ウエハに相当
量の電荷を誘導することによって改良または改善できる。これらの洗浄プロセス
は、工程３５、３７、６３、６８、７０、１０８、１２９、及び１５４を含む１
１のＲＣＡタイプのウェット洗浄操作（工程２、５、及び２３は説明されている
）、４つのＨＦ洗浄（工程６５、９３、１０３、及び１３３）、工程１７５、２
４８、２８４、及び３２０を含む５つのポストＣＭＰ洗浄（工程２１２は説明さ
れている）、工程２２７、２４５、２６３、２８１、２９９、３１７、３３４、
及び３４７を含む９つのＮＭＰ洗浄（工程２０９は説明されている）、工程２４
２、２６０、２７８、２９６、３３１、３４４、３５６、及び３６２を含む１０
のＮＭＰによるレジスト・ストリップ（ｒｅｓｉｓｔ ｓｔｒｉｐ）（工程２０
４及び２２４は説明されている）、並びに工程３４、５１、６２、８１、９２、
１０５、１１８、１２８、１４３、１５３、１６１、及び１８７を含む１４のＨ
２ＳＯ４によるレジスト・ストリップ（工程１３及び２２は説明されている）で
ある。 レザー・ボイル洗浄システムの提案 近年、半導体ウエハの洗浄で使うハイブリッド型のレザー洗浄システムが提案
されている。このシステムは、ウエハを湿らせ、水膜（ｗａｔｅｒ ｆｉｌｍ）
でカバーする仕組みである。液膜に対してレザー・ビームを当てて、局所的に激
しい沸騰（バイオレント・ローカライズド・ボイリング）（ｖｉｏｌｅｎｔ ｌ
ｏｃａｌｉｚｅｄ ｂｏｉｌｉｎｇ）を引き起こす。この局所的な激しい沸騰が
パーティクルによる汚染の除去に役立つ。 平坦化とポストＣＭＰ洗浄 現在のコンピュータで使われている高度なマイクロチップの大量生産は、ウエ
ハのさまざまな形状（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）の影響を相殺するための平坦化手
法が数多く開発されたおかげで可能となった。マルチレイヤ（多層）レジスト加
工、平坦化レイヤ、リフロー、及び化学的機械的研磨（ＣＭＰ）の各手法を集約
して平坦化手法と呼んでいる。 平坦化によって、平坦化の後行われるリソグラフィック処理に理想的に適した
完全に平坦なウエハ表面を形成できるという保証はない。ＣＭＰはウエハ面全体
を平坦にする唯一の方法で、結晶が成長した後シリコン結晶から薄く切り取った
ウエハを平らにして研磨するのに使われる基本的な方法と同じである。しかし、
残念ながら、研磨用の研磨剤（シリカまたは酸化アルミニウム）は、パーティク
ル汚染という大きな問題の原因でもある。 一般的なＣＭＰ研磨操作では、ウエハを上下さかさまにしてホルダに取り付け
、１９９３年５月発行「半導体インターナショナル」に図示され説明されている
ＳｐｅｅｄＦａｍ ＣＭＰ−Ｖシステムと同様に、もう一方の方向に回転させる
。（１９９３年発行文献の図１０．１６は写真である。）水酸化カリウムまたは
アンモニウムなどの緩いエッチング剤に懸濁させた石英ガラスまたは酸化アルミ
ニウムのアルカリ性スラリーをウエハと研磨台の間に流す。 ポストＣＭＰ洗浄時に半導体ウエハからパーティクル状の汚染物質を除去する
ことは非常に困難であるが、おそらく、高度なマイクロチップの加工におけるす
べてのウェット洗浄操作にとって最も重要なことであろう。 現在のところ、ポストＣＭＰ洗浄の場合と同じように、パーティクルの除去が
非常に重要である場合、機械的なウエハ表面スクラバーが最も現実的な手段であ
ると考えられる。通常、スクラバーは回転真空チャックの上でウエハを支持する
。しっかりと支持しつつ、回転するウエハ近くに回転ブラシを接触させながら、
純水（洗剤の場合も多い）の水流をウエハ表面に流す。このように、ウエハ表面
上で高エネルギー洗浄が行われる。液体はウエハ表面とブラシ端部の間の小さな
空間に強制的に流し込まれる。高速で流し込まれるため、洗浄効果が改善される
。 過去３０年の間、非常に有能な科学者たちは、ウエハ表面にコロイド・サイズ
のパーティクルを結合させる主な力はファンデルワールス引力であると確信して
きた。ファンデルワールス引力は、パーティクルと表面間の分離距離が非常に短
い（たとえば、５ナノメーター）ときに普遍に存在し支配する引力である。パー
ティクル・サイズが小さくなるにつれて、引力は強くなる。したがって、パーテ
ィクル・サイズが０．０１ミクロン以下の場合は、ファンデルワールス引力を克
服することは実質的に不可能に思われる。 このことに基づいて、ウエナー・カーンなどの第一人者の専門家たちは、最高
度なマイクロチップの製造時にウェット洗浄法ではコロイド・サイズのパーティ
クルを満足できるほど除去できず、新しいドライ洗浄法を開発する必要があると
結論づけた。 レザーまたはメガソニック変換器からのエネルギーを集中させ一気に出力する
ことによって強力なまたは激しい液体の攪拌を行う、あるいは研磨ブラシを回転
させることによって連続的な機械的攪拌を行うなど、ウェット洗浄法の有効性を
改善するための試みがなされた。しかし、これらの方法は０．０５ミクロン以下
のパーティクルを除去するのに十分であるとは思われなかった。したがって、最
小のフィーチャ・サイズまたはライン幅が０．１５ミクロン以下である高度なマ
イクロプロセッサの製造時に、パーティクルによる汚染を最小限に抑制するため
の現実的な方法は、より精巧なドライ洗浄法しかないと思われた。 最も優れた科学者の間で広く受け入れられていた理論がウエハ洗浄分野の進歩
を大きく阻害していたことが分かった。本発明はこれらの理論、特にファンデル
ワールス引力の本質と重要度に関して、これらの理論の重大な欠陥を明らかにし
た。本発明以前には、半導体業界では簡単な電気装置によってウェット洗浄プロ
セスの有効性が大幅に向上するとは思いもよらなかった。 用語の定義 本発明で使われている用語は、本発明が関係する技術分野の当業者にとっては
問題なく理解できるものである。当該の技術分野で通常使われている意味と矛盾
することなく、適切にしかも理論的な記述を心がけている。一般的に、ここで使
われている専門用語は、ピーター・バン・ザント著「マイクロチップ加工」（第
３版、１９９７年発行）で使われている用語と一致していると考えて差し支えな
い。 たとえば、オングストローム、ウエハ ボート、コンデンサ、ＣＭＰ、ＣＶＤ
、累積平均（ＣＵＭ）歩留まり、ＤＩ水、ダイス型、ドーパント、ＤＲＡＭ、フ
ィーチャ・サイズ、集積回路、イオン注入、キラー・ディフェクト、レイヤリン
グ、リソグラフ、ＬＳＩ、パターニング、パッシベーション、フォトレジスト、
クオーツ、ＲＴＰ、リンス、ＵＬＳＩ、ＶＬＳＴ、ウエハ、及び歩留まりなどの
用語は、前述のテキストブックの用語集（５８７〜６０５ページ）に簡単に定義
されている。 本明細書で使う用語「半導体」とは、半導体業界で一般的に使われているタイ
プのウエハを意味する。 本明細書で使う用語「フィーチャ・サイズ」または「ライン幅」とは、通常使
われる意味で使われており、電子デバイスまたはマイクロチップにおけるパター
ンの開口部または空間の最小幅を意味する。 本明細書で使う用語「メガソニック」とは、圧電変換器から生成される７５０
〜１５００キロヘルツ（ＫＨｚ）のエネルギー波を意味する。 本明細書で使う用語「電界強度」とは、電界の強度を意味する。また、本明細
書で使う用語「有効電界強度」とは、少なくとも１ミリメーター当たり０．０１
ボルトを意味する。 本明細書で使う用語「電荷密度」（ｃｈａｒｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ）とは、一
定領域における電荷の度合いまたは電荷キャリヤ（ｃｕｒｅｎｔ−ｃａｒｒｉｅ
ｒ）の集中度（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）（１平方センチメーター当たりク
ーロン）を意味する。 本明細書で使う用語「電極」とは、本発明に従ってウエハを加工する際に、帯
電可能で電荷を誘導または生成するために使用可能なシリコン板またはシリコン
・ウエハ、あるいは同様の金属板または金属コーティングされた板またはデバイ
ス（素子）を意味する。 直流電源とは、直流発電機または電池または変圧器・整流器・フィルタ構成な
どのその他の電源装置である。 本発明の請求項で使う用語は、本発明の説明や通常の使用法に照らし合わせて
妥当な意味を持つものとして解釈するものとする。文脈上特に明記しない限り、
用語は不必要に限定的な意味を持つのではなく広義に解釈するものとする。 文脈上または一般常識から判断して異論がない限り、割合や百分率は体積比で
はなく重量比を意味する。 図面の簡単な説明 図１は、１枚の半導体ウエハｗを受け入れるために内部に狭いキャビティ（ｃ
ａｖｉｔｙ）を備えた平らな石英ガラス・リセプタクル１０で構成される独自の
ウエハ洗浄手段Ａを示す正面縮小図である。 図２は、図には示されていないリセプタクルの平らな正面壁２を部分的に示す
拡大図で、管端部の断面が示されており、管５からの液体の垂直方向の流れが矢
印で示されている。 図３は、傾斜のある管部６を部分的に示す断面拡大図である。 図４は、管端部５を部分的に示す断面拡大図である。 図５は、管部６を部分的に示す上面図である。 図６は、図２の直線６−６で切断した部分の断面拡大図である。 図７は、図４に類似した、図２の直線７−７で切断した部分の断面拡大図であ
る。 図８〜図１２は、本発明を実施する際に使用できる装置の変形例を示す概略図
である。 図８は、ウエハの着脱時に開口できるスリット石英ガラス・リセプタクル（２
０）の変形例を示す概略図で、遠近法による（奥行きが縮まった）垂直断面拡大
図である。 図９は、リセプタクル（２０）の概略を示す側面縮小図である。 図１０は、平らなパネル・ディスプレイ及び／または電界放射（ｆｉｅｌｄ
ｅｍｉｓｓｉｏｎ）ディスプレイのウェット洗浄に適しており、パネルまたはウ
エハの帯電手段を備えたガラス・リセプタクルの変形例を部分的に示す、図８に
類似した部分垂直断面拡大図である。 図１１は、図９に類似した、図１０に示すリセプタクルの側面図である。 図１２は、ウエハ洗浄装置の別の変形例を示す垂直断面概略図である。 図１３は、ウェット洗浄時にタンク内で２５枚のシリコン・ウエハを帯電する
本発明の好ましい実施例を示す概略図で、各部を個別に切断して示す側面拡大図
である。 図１４は、図１３の洗浄装置を同じ縮小率で示す上面概略図である。 好ましい実施例の説明 本発明の実施例の一例が図１〜７に示されており、この実施例は１枚の半導体
ウエハｗを受け入れるように設計された平たいウエハホルダ兼リセプタクル１０
を用いる。本実施例及び複数の単独ウエハ・リセプタクル等を用いる類似の性質
を持つその他の実施例は、現在の組み立てシステム、特に２００ｍｍまたはそれ
以上の直径を備えたシリコン・ウエハを使用するシステムによく適していると信
じる。より小さいウエハが使用される場合には、ウエハキャリヤまたはカセット
に装着された２０〜４０枚またはそれ以上の枚数のウエハが、電気的にチャージ
されている間に、洗浄されてリンスされる。 このようなウェットバッチ式の洗浄装置（ｗｅｔ−ｂａｔｃｈｉ ｃｌｅａｎ
ｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）（例えば図１３及び１４の中で示されるタイプの
もの）または枚葉式の洗浄装置（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｆｅｒ ａｐｐａｒａｔｕ
ｓ）（例えば図１及び２の中で示されるタイプ）は、音のエネルギ（ｓｏｎｉｃ
ｅｎｅｒｇｙ）、レーザエネルギ、スクラビング手段（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ ｍ
ｅａｎｓ）またはいくつかのアプリケーションにおいて適当な他の手段を用いて
改良することができる。改良された装置のバージョンは、例えば、一般にウエハ
面にほぼ平行な方向に音響圧力波を向けるためのメガソニック変換手段（ｍｅｇ
ａｓｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｍｅａｎｓ）を備えることができる（例
えば米国特許第４８６９２７８号，第４９９８５４９号及び第５０３７４８１号
を参照のこと）。 図１〜７は、本発明の実施例を明示しており、この実施例では、ガラス、シリ
コンまたはその他の適切な材料から形成されたウエハキャリヤが１枚のシリコン
半導体ウエハを受け入れる狭い内部キャビィティを有しており、またウェットプ
ロセス操作の間にウエハを小さい電圧までチャージする手段を有している。これ
らの図は、本発明の実施で使用するのに特によく適した装置の単純な図解による
例示を提供するものであり、またこれらの図は本発明及び種々の方法の事前の理
解を容易にすることを目的としており、例えば４０〜５０またはそれ以上のウェ
ットプロセスステップを含む典型的な３００プラスステップの製造プロセスにお
ける、ハイテクを利用したマイクロチップ組み立てプラントで使用することがで
きる様々な装置である。 これらの図はある程度略図であり、価値があるまたは重要であると考えること
ができる特徴を省略しているが、これらの図は本発明の実施に必要とされる基礎
的な要素を含んでおり、またこれらの図は、商業的な使用に適しているであろう
シンプルな石英ガラス・リセプタクルの一例を、おそらく大企業による使用前に
大きく改善されるであろう単純な変形とともに、一定の尺度で実質的に示してい
る。図に示されるように、ウエハキャリヤＡは、複数の上面１と一組の同一な平
行フラットガラス壁（ｆｌａｔ ｇｌａｓｓ ｗａｌｌｓ）２及び３を備えた上
部開口型の石英ガラス・リセプタクル（ｏｐｅｎ−ｔｏｐ ｑｕａｒｔｓ ｇａ
ｌｓｓ ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）の形として設けられており、好ましくはフラッ
トガラス２及び３は通常シリコン・ウエハの厚さの少なくとも２倍の数ｍｍの距
離の間隔をあけて配置されている。正面及び背面のガラス壁部は、対向する側面
に垂直な平坦面を有しており、しかも矩形の断面形状を有する直線垂直状の２つ
のサイドバー４の平坦面に溶接（ｗｅｌｄｅｄ）されている。 半六角形状の石英ガラスチューブアセンブリ５は、同一の半六角形状を有する
プレート２，３の下側縁部に溶接されている。勿論、円形の半導体ウエハｗの形
状により近付けるように一致させることが望まれれば、アセンブリ５並びにプレ
ート２及び３を半円形状にすることは理解されるだろう。高度なマイクロチップ
の製造のために使用される現在のウエハは、２００〜４００ｍｍの直径を有する
ことができる。 石英ガラスチューブアセンブリ５は、反対側に傾斜した２つの直線部分６を備
えており、これら直線部分は直線状の水平部７に溶接されている。矢印ｂ（図３
）の方向に垂直に液体を向けるように規則正しく間隔を開けて配置された垂直な
複数の開口部１２の列の両側において、チューブ部分６の平面１３はプレート２
及び３のフラットで傾斜する底面に溶接されている。図４に示されるように、水
平チューブ部分７は、接近して間隔をあけて配置された複数の垂直な開口部１４
の列の両側にあるプレート２及び３のフラットな水平底面に溶接される類似のフ
ラットな上面を有している。チューブ部分６及び７は、２つのサイドバー４間の
液体の流れのためと多数の開口部１２及び１４のすべてへのアクセスのための障
害のない通路を提供するように、チューブアセンブリ５の長さにわたって同じ断
面を持つことができる。 矢印ａで示すように、チューブ部分７の複数の底部入口開口部１５にポンプの
働きで導入された液体は、図２中で多数の垂直の矢印によって示されるように規
則的にまたは相接して間隔をあけた多数の位置にある多数の開口部から垂直に向
けられる。図８及び９の実施例のように、水または洗浄液はポンプＰによって加
圧され、ウォータージェットまたは別個の垂直の水流として開口部１２及び１４
から急速に流されるが、このことは本質的なものではない。チューブアセンブリ
５は、層流が発生し且つ望まれないうず電流が最小限になるかまたは実質的に除
去されるように、ウエハの全直径を横切る実質的に均一な上向きの流れを提供す
るように設計されている。このことは、酸からアルカリの洗浄に変更するとき、
またはその逆の場合、若しくは純水リンスに変更するときに、すべての化学薬品
の迅速な除去を保証する。 図１及び２に示されるガラス・リセプタクルＡは、フラットガラス壁部２，３
及び縁部材４，６，７によって形成された狭い内部キャビティ１６内へのウエハ
ｗの垂直移動及びそのキャビティからのウエハｗの垂直移動を許容するために、
上端１において開口している（図８及び図９の実施例では、リセプタクルが半分
に割れるので、大きな上端開口部は不要である）。１にある上端縁部分は、液体
のオーバフローのための堰（ｗｅｉｒ）を提供し、そしてこれはフラットになる
か、またはのこぎり歯状にすることができる。もし望むのであれば、液体がタン
ク内へオーバフローする場合は、液体はろ過され且つ再循環することができる。 ガラス壁部２及び３と平行に且つその中間に１枚の半導体ウエハを垂直状態に
なるように保持し且つ支持する手段が設けられている。望むのであれば、このよ
うな手段は、洗浄作業中にウエハの回転を許容するかまたは容易にするように設
計することができる。図に示されるように、このような手段は、縁部材（ｍａｒ
ｇｉｎａｌ ｍｅａｎｓ）４，６，７に対して溶接もしくは接着により取付けら
れた複数の（例えば３乃至５またはそれ以上）のウエハガイド手段（ｗａｆｅｒ
ｇｉｄｅ ｍｅａｎｓ）８，９から構成されており、これらの手段はウエハｗ
の外周を囲む端縁部分を受け入れて且つ実質的に嵌合する溝１１を有している。
これらの溝は、好ましい垂直状態で各ウエハを維持するように形成することがで
き、更に水圧、音響エネルギまたは機械的な手段（例えば米国特許５２８６６５
７号及び５６９８０３８号参照）によってウエハの回転を許容することができる
。 本発明の実施例では、ウエハの帯電化（ｃｈａｒｇｉｎｇ）を許容し且つそれ
によってウエハ表面に付着するサブミクロンのパーティクルの除去効果を得るた
めに、複数の導電性のプレート、層（ｌａｙｅｒｓ）またはコーティング（ｃｏ
ａｔｉｎｇｓ）がガラス・リセプタクルの表面または表面の近くに設けられてい
る。導電性の金属コーティングが設けられる場合、好ましくはプレート２または
３の外表面に適用される。しかしながら、シリコン金属（ｓｉｌｉｃｏｎ ｍｅ
ｔａｌ）の層またはコーティングを内面に用いることもできる。実際には、プレ
ート２，３は帯電したプレートからウエハ表面までの距離を最小にするためにシ
リコン金属によって形成することができ、これによって与えられた電圧で電界強
度を増加する。 ここに示されるように、平坦な導電性金属からなる帯電プレート（ｃｈａｇｅ
ｐｌａｔｅ）または電極１０が、プレート２，３のそれぞれの平坦な外面上に
設置されている。このプレートは円形形状で、その直径は少なくともウエハｗの
直径に等しいかまたは実質的に小さいものであるが、他の形状及び寸法でも適用
可能または使用可能である（例えばウエハが回転させられる場合）。 所望の均一性を得るためには、帯電プレート１０またはその他の帯電手段を多
くのセクションに分割することが望ましい。その結果、それぞれのセクション毎
に電荷の独立コンピュータ制御を達成することができる。図に示されるように、
プレート１０は、各セクションにおける電荷密度（ｃｈａｒｇｅ ｄｅｎｓｉｔ
ｙ）のコンピュータ制御を許容するために、５０以上の正方形セクションに分割
されている。 私の発明の１つの実施例では、半導体ウエハのパージ（ｐｕｒｇｉｎｇ）また
は洗浄は、図８及び９に示されるタイプのウェット洗浄手段Ｂを用いて実行され
る。このウェット洗浄手段Ｂは、高純度の石英ガラスで形成された平たいウエハ
ホルダ兼リセプタクル２０から構成されている。このリセプタクル２０は、厚み
が均一で平行な平坦円形壁部２１及び２２と、一体の底部部分２３及び上部部分
２４とを備えており、底部部分２３及び上部部分２４は底部入口パイプ４４及び
上部出口パイプ４５に適宜に接続されている。ポンプＰは、リセプタクル２０を
通るリンス用純水（ＤＩ ｒｉｎｓｅ ｗａｔｅｒ）または洗浄水溶液の所望の
上向きの流れを発生させるために用いられる。 リセプタクル２０は、垂直の分割線３８において気密または液密のシールを形
成するために相互に合わされる２つの半部２０ａ及び２０ｂを形成するように分
割することができる。なおリセプタクルは、水平の分割線で、シールを備えた上
部セクションと下部セクションとに分割することもできる。適切な手段が、リセ
プタクルの２つの半部をともにクランプするか保持し、しかも望まれるシールを
維持するために設けられる。例えば、あるタイプのリリース可能なクランプまた
は保持手段３９を、ウェット洗浄動作及びおそらく後のスピン乾燥動作の間に半
部２０ａ及び２０ｂを一緒に保持しておくために用いることができる。なお一連
の非常に小さな複数のガラス突起またはスペーサ５０若しくはその他の適当な保
持手段が、ウエハ３０を位置決めまたは保持するため、またはウエハを固定され
た位置に保持するために用いられる。 ユニークな石英ガラス・リセプタクル２０は、ウエハの対向する面３１及び３
２において狭い横断面と均一な幅の非常に浅い部分２６及び２７を備えた均一幅
の浅く平たい円形のキャビティ２５を提供するように形が作られている。なおリ
セプタクルは一体成形するか、対向する複数の半部を連結するために溶接して形
成してもよい。しかしこの場合は、ウエハがキャビティ２５内に下げられ且つキ
ャビティ２５から上げられるように、上部において狭いスロットまたは開口部を
必要とする。ロボット的手段が、ウェット洗浄及び乾燥中に、ウエハを降下させ
、上昇させまたは／及び保持するために用いられている。 リセプタクル２０のキャビティ２５は、シリコン・ウエハ３０の平坦な正面３
１及び背面３２上に液体の層流を確保するために形が作られており、シリコン・
ウエハの円形の縁部面は好ましくは丸みが付けられている。ウエハは、もちろん
、製造中において適切な位置決めを確保するために、マージンにノッチ（ｎｏｔ
ｃｈ）または平坦な部分を持つことができる。ガラス・リセプタクルの入口及び
出口２３及び２４は、滑らかな曲面２３ａ及び２４ａをそれぞれ備えており、そ
れらの曲面は水溶液が狭いキャビティ２５内に流れまたはキャビティから流れ出
るように、うず電流または乱流のない層流を確保するように形が定められている
。 図示されるように、キャビティ２５は一般に円形であり、シリコン・ウエハ３
０（例えば従来は、２００ｍｍまたは３００ｍｍウエハ）の厚さ（または水平方
向の幅）の好ましくは約２〜５倍の均一な水平方向の厚みを有している。図示さ
れるように、キャビティの幅は、ウエハの厚さの３倍または４倍の厚さである。
それゆえ、ウエハ表面３１及び３２とガラス表面２１ａ及び２２ａとの間の狭い
スペース２６及び２７は、わずかに数ミリメータの幅、典型的には約２〜４ｍｍ
の幅を有している。垂直の壁部分２１及び２２の厚さは、通常約２〜５ｍｍの間
である。 図１３及び１４の実施例においては、また１枚のウエハのガラス・リセプタク
ルを使用して、そして図１３及び１４の実施例において、私の発明のプロセスを
実施する場合、ＲＣＡ洗浄システム（ＳＣ−１，ＳＣ−２など）または現在のウ
エハ洗浄に適した同様のシステムが好ましい。もちろん、サブミクロンのパーテ
ィクルを除去する効率は、メガソニックエネルギ（ｍｅｇａｓｏｎｉｃ ｅｎｅ
ｒｇｙ）を用いることで改善することができる。例えば、任意のメガソニック洗
浄手段は、ウエハ３０（図９の６０）の複数の外側縁部分の近くに複数の圧電変
換器のアレイを備えている。このような手段は、垂直なウエハ表面に対して平行
な方角に（位置６０から）液体を通して音響圧力波（ｓｏｎｉｃ ｐｒｅｓｓｕ
ｒｅ ｗａｖｅｓ）を進ませるために配置される。０．１μｍより大きな直径を
有する汚染パーティクル（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）
へのこれら圧力波の衝撃は、それらを移動させるのに十分であるが、それよりも
小さなパーティクルを除去するのには有効ではない。メガソニック洗浄手段につ
いては、例えばバーテック（Ｖｅｒｔｅｑ）の米国特許第４，８６９，２７８号
、第４，９９８，５４９号、第５，０３７，４８１号，及び第５，２８６，６５
７号に開示されている。 図８及び９のウエハ洗浄装置Ｂは、円形形状の平坦なディスクまたはウエハ３
０を受け入れるように設計されているが、この装置は、図１１に示すように、矩
形のディスクまたはウエハのウェット洗浄のために、メガソニックエネルギ（６
０）を使用する場合でもまた使用しない場合でも、変形が可能である。 私の発明であるウェット洗浄方法及び装置は、円形のシリコン・ウエハから複
数のマイクロチップの製造中に使用するように主として設計されているが、矩形
のフラットパネルディスプレー（ＦＰＤｓ）及びフィールド・エミッションディ
スプレイ（ＦＥＤｓ）の製造での使用にも重要である。多くのフラットパネルデ
ィスプレーＦＰＤｓは、ラップトップコンピューター・スクリーンとしてカラー
アクティブ・マトリクス型液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）にとって代わるとみ
なされている。 カラーＬＣＤ及びモノクロＬＣＤの両者はここに記述されたものに匹敵するマ
イクロチップ製造技術を用いて製造される。しかしながらマイクロ電子デバイス
、トランジスタ等は、シリコン・ウエハ上よりも相対的に大きな矩形のガラスプ
レート上に形成される。典型的なＦＰＤのガラス基板は、少なくとも１フィート
（３００ｍｍ）の幅を持ったホウケイ酸ガラスである。シリコン・ウエハと違い
、このガラスプレート（例えばプレート３０′）は非導電性であり、図１のシリ
コン・ウエハ３０のように誘導（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）によって容易に帯電させ
ることができない。この理由により、例えば、図１０に示されるような矩形のＦ
ＰＤプレートを洗浄するために特別に設計されたタイプの装置を使用することが
望ましい。 図１０及び１１の洗浄手段Ｂ′は、（石英ガラス・リセプタクル２０′の平坦
な壁部分２１′に対するガラスプレート３０′の位置または石英ガラス・リセプ
タクル２０′の平坦な壁部分２１′にガラスプレートがほとんど接触状態になる
ところを除いて）、概ね図１及び２の装置Ｂと等価であり、そして同様の方法で
使用される（例えばＲＣＡ洗浄シーケンスを用いて）。 図に示すように、洗浄手段Ａは、均一な厚みの平坦な壁部分２１′及び２２′
を有する平たい石英ガラス・リセプタクル２０′と、入口パイプ４４及び出口パ
イプ４５に接続された一体にカーブした底部部分及び上部部分とから構成されて
いる。リセプタクルは、２つの（非対称の）半部で形成されており、これらの半
部は狭いキャビティ２５′の周囲の至る所で気密シールまたは液密シールを形成
するように、垂直の分割線３８′の所で相互に合っている。壁部分２２′とプレ
ート３０′との間のキャビティの部分２７′は、例えば、通常３ｍｍまたは４ｍ
ｍよりも大きくなく、しかも同じ方法で機能するように図８のキャビティの部分
２７の水平方向の幅と同様の水平方向の幅を有している。 ２つに分割されたガラス・リセプタクル２０′の形状は、入口端部２８′及び
出口端部２９′のところでリセプタクル２０の形状とは異なっている。図１０に
おいて、壁部分２２′を含むリセプタクルの前方半部（２０ｃ）の上部３４及び
下部３５が、わずかな曲率を伴って好ましくは対称になっている。壁部分２１′
を含む後方半部では、また上部及び下部が、入口２３及び出口２４の曲率と比較
した曲率（例えば２３′）を伴って対称になっている（図８のように）が、ガラ
ス・プレート３０′の縁（ｍａｒｇｉｎ）にある内面がその縁端部においてプレ
ートと合うように形が定められている。望むのであれば、リセプタクルはガラス
・プレート（３３′で）の平坦で狭い縁部面と合うように作ることができる。そ
のようにすれば縁部のギャップ（ｍａｒｇｉｎａｌ ｇａｐ）を除くことができ
る。しかしながら、図１０に示すように、ほぼ断面が三角形状の狭い縁部ストリ
ップ４１で実質的に満たされる縁部のギャップが存在する。このストリップは、
ガラス・プレート３０′の全周囲の周りを延びており、液体の層流化を促進し、
かつ望まれないうず電流または同種のものを最小限にする。ストリップは硬質ま
たは柔軟性があり、シリコン、ガラスまたは他の適宜の材料から形成される。 本発明の方法を行なう際に、１枚のウエハ３０または１枚のＦＰＤプレート３
０′をピックアップし、それをウェット洗浄手段２０または２０′に移動させる
ために小型の精密ロボットを用いることができる。ウエハまたはガラス・プレー
トが石英ガラス・リセプタクル２０または２０′の開口する半部内に置かれてし
っかりと位置決めされた後は、リセプタクルは閉められ、ＲＣまたは他の洗浄シ
ーケンス（またはリンス）が完了するまで、３９においてクランプ手段等によっ
て閉じた状態に保持される。 水ポンプＰによって、またはスプレー技術や蒸気縮合による他の方法によって
与えられる液体の流れは、入口から出口端部に向かう。例えば、流れが出口に向
かうという条件において、ウエハ３０は、実質的に垂直状態、傾いた状態、また
は水平状態に置かれる。もし望まれれば、１つ以上のリセプタクル２０は、ウエ
ハの表面にある液体に遠心力を与えるために、いかなる所望の速度でも垂直軸ま
たは水平軸を中心としてスピンさせることができる。水やその他の液体のウエハ
表面上における所望の動きは、ポンプＰを用いてもまた用いないでも得ることが
できる。また最終リンスにおける純水が、スピン乾燥（ｓｐｉｎ ｄｒｙｉｎｎ
ｇ）やその他の最終乾燥工程に先立ってイソプロピルアルコールで置き換えるこ
とができることは理解されるだろう。 図８及び９の装置Ｂは例えば、安価で研究所の研究によく適している。ウエハ
洗浄の分野での研究開発の仕事のために設計されたこのタイプの装置は、電気を
含む調査において使用するのにたまたま便利である。ガラス・リセプタクル２０
は、例えば、電気回路の一部として銀コーティングまたは他の導電性金属のコー
ティング（４７と４８に）を容易に設けることができる。図１０の中で示される
単純な回路は、例えば、正または負の電荷を与えるためにウェット洗浄装置Ｂま
たはＢ′で容易に使用することができる。 この回路は、ライン１′及び２′が正極端子及び負極端子にそれぞれ接続され
たバッテリ手段または直流電源と、オンオフスイッチ３′とを含んでいる。電源
Ｄは、電圧または起電力（ｅｍｆ）を調整し且つ測定する手段を含むことができ
る。 金属プレート４７または４８に２Ｖ〜６０Ｖのような制限された電圧を与える
ことにより、ウエハ３０のような、シリコン・ウエハに電荷を誘発させることは
、マイクロチップの製造の間にウエハ表面からサブミクロンのパーティクルを除
去するのに効果的であることが発見された。０．１５ミクロンの線幅を用いる現
在のマイクロチップを損傷または破壊するのに不十分な電圧が、公知のウェット
洗浄方法によって満足に除去できなかったサブ０．１ミクロン範囲（ｓｕｂ０．
１ｍｉｃｒｏｎ ｒａｎｇｅ）の“キラー”パーティクルの有効な除去を達成す
るのに十分である。 図１２の実施例は、薄い矩形の石英ガラス・タンク、ベセル（ｖｅｓｓｅｌ）
またはリセプタクルと、永久的に装着される複数枚の酸化コート・シリコン・ウ
エハ（ｏｘｉｄｅ−ｃｏａｔｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒｓ）とを含んで
おり、これらシリコン・ウエハはベセル内に下げられた各半導体ウエハの対向す
る面上において正の電極として機能する。リセプタクルが２，３または５枚のシ
リコン半導体ウエハ（３０）を受け入れるように設計されている場合、必要な正
のシリコン電極の数は、勿論、それぞれ３、４及び６枚である。図示されている
ものの寸法の５倍から１０倍の一つのタンクで一度に１０〜２０枚の半導体ウエ
ハを洗浄することは実現可能である（図示のものはウエハを１枚だけ受け入れる
ように設計されている）。しかしながら、図１３及び１４に例示されているシス
テムはより適当である。 図１２の実施例の装置では、純水またはその他の液体がベセルの底部にポンプ
によって供給され、放水管（示されていない）への堰か出口でオーバフローする
ことが許容されている。システムは完全に自動化することができる。小型の精密
ロボットは２５−ウエハ・カセットまたはウエハ・キャリヤから１枚の半導体ウ
エハをピックアップし、この１枚のウエハを外側にある２枚の正の電極シリコン
・ウエハに対して平行で且つそれらの間の中間の液体浴中に挿入する。 図１２（またさらに図４，６，７及び８）の外側のシリコン・ウエハ電極は、
適宜の方法で電源の正極側に接続される。それらには、処理されている半導体ウ
エハが比較上の負の起電力に誘導的に帯電（ｃｈａｒｇｅｄ）されている間、２
〜３０Ｖの正の起電力まで注意深く徐々に帯電される。 それらが図示のような水槽（ａｑｕｅｏｕｓ ｂａｔｈ）に浸漬される場合に
は、電極としてシリコン・ウエハを使用することは好ましい。実質的に電気分解
が槽内で生じないように、使用前に、このような電極ウエハのシリコン表面はす
べて、完全に酸化される。露出した導体表面がＩＣコンポーネントとして存在す
る場合には、電極の電圧は破壊的な電気分解を排除するのに十分低いレベルに制
御される。 図１３及び１４は、本発明の好ましい実施例を例示しており、この実施例では
、整列し、平行に、規則正しく間隔をあけ、そして垂直に配置された２０枚以上
のシリコン・ウエハｗからなる１つの列が、従来のタイプのウエハ・キャリヤま
たはカセットに支持されている。回転可能な複数のウエハからなる列を保持する
ために平行な細長いスロットが形成された複数の垂直の側壁を有する適宜のタイ
プのカセットは、オーバフロータンクと洗浄液を循環させるための関連する装置
とともに、米国特許第５，６９８，０４０号に記載されている。 図示のように、垂直に並べられた２５枚のウエハｗの列Ｗは、溶接などによっ
て一体的に接続された複数の石英ガラスロッドまたはバーからなる剛性のあるア
センブリ５０から構成されるウエハ・キャリヤまたはホルダＨ上の所定位置に支
持されて保持されている。このアセンブリは、溝が形成された円形ロッド５１の
ボトムペアと、同様の溝が形成されたロッド５２のアッパーペアと、ホルダＨの
両端にそれぞれあるロッド５１とロッド５２との間に接続された規則正しく間隔
を開けて配置された一組の曲がった複数のサポートアーム５３と、列Ｗの最後の
ウエハに隣接してホルダの両側にある一対の水平接続ロッドまたはバー５４を含
んでいる。 より短い水平の接続ロッドまたはバー５５が、各対のロッド５１間を延びてお
り、１組の傾斜ロッドまたはバー５６が列Ｗの端のウエハの近傍に位置する短い
円形リフティング部材５７とロッド５２とに接続されている。小さな直径の植込
みボルト部材５８または部材５７から外側に突出する同様の手段は、ホルダとウ
エハの列とが上昇または下降する場合に、ホルダＨ及びウエハ列Ｗをサポートす
るために、ロボットのリフトフックによって係合される。 むき出しのままのウエハ・ホルダＨは従来からなく、これは例示の便宜のため
に図示されている。例えば米国特許第５，６９８，０４０号の溝が形成された垂
直壁手段のような追加の手段または図２のスロット部材９は、所望であれば、複
数のウエハを位置させる助けとし、所望の複数の垂直位置にウエハを保持し、ま
たはウエハを回転させるために、用いることができるは理解できるであろう。 図１３では、端部のウエハｗ−１の隣りの第２のウエハｗ−２、第３のウエハ
ｗ−３及び隣接する第４のウエハｗ−４を露出させるために、軸方向に整列した
ウエハの列の複数の部分が切り欠かれている。またオーバフロータンクＴの矩形
の垂直側壁部６２及び電極または帯電プレート１００を形成する平坦で円形の薄
いシートが、ウエハ・キャリアＨを示すために、切り欠かれている。導電性金属
シートは、１ｍｍ〜３ｍｍまたはそれより小さい厚みを有している。 石英ガラスまたは他の適切な非導電性材料で形成された実質的に矩形のオーバ
フロー・ベセルＴは、ウエハ・キャリヤ及び列Ｗの２０以上のシリコン・ウエハ
を受け入れるように設けられている。複数のウエハは標準の２００ｍｍまたは３
００ｍｍのウエハである。ベセルは、平坦で水平な底壁６１、平行で平坦な複数
の垂直側壁６２及び同様の複数の垂直端壁６３を有する箱（もしカセットとして
用いるためには、変形される）の形状になった薄壁のタンク６０から構成されて
いる。このタンク６０の上端部６４は、タンクを満たす純水または洗浄液に完全
に列を沈めることができるように、ウエハの上端縁よりも高くなっている。 １組の水平の石英ガラス送出管６５が、タンクの底壁に近い端壁６３に溶接ま
たは取付けられている。これら送出管６５は、管６５からタンクの内部への急速
な液体の流れを作るために複数の端壁６３に設けられた複数の狭い水平スロット
６６と整合している。各端壁は、幅が１〜２ｍｍ、長さが約１５０〜１７０ｍｍ
以上の１つのスロットを備えることができるし、また１５０ｍｍ以上のように比
較可能な全長を有する複数のスロットを備えることもできる。 通常のウェット洗浄動作中に、水または他の液体が、ポンプＰまたは他の適宜
の供給手段によって、管６５となるそれぞれの入口６８に供給される。液体はタ
ンク６０を満たし、上端縁６４で連続的にオーバフローする。 メガソニック変換手段は、ウエハ表面からの汚染パーティクルの除去を助ける
ために、音響波エネルギを上方に向かわせるべく設けられている。この手段は、
図１３に示されるように、互いに横に並んでタンクの底壁６１に接合された１２
個の変換器ｍを含んでいる。各変換器ｍは１インチの幅を有していて、ウエハの
列Ｗの幅（例えば約１５０ｍｍ）に好ましくは対応する６〜７インチの距離、ロ
ッド５１及び５２と平行に延びている。 直径がウエハとほぼ同一かまたはウエハの直径よりも幾分小さい平坦な円形電
極または帯電プレート１００が、端部のウエハｗの２０ｍｍ以内に通常あるタン
クの各側壁６２の外面に設置されている。このプレートは電線路１０１または１
０２（例えば図１０に示すように）によって適宜の電源に接続されている。電極
は１枚のアルミニウムホイル、ステンレス鋼またはシリコン金属から形成するこ
とができ、このプレートは列Ｗの中の各ウエハ及びそれらの外面に有効電荷を誘
起させるのに十分な、２〜４０Ｖのような正または負の電圧を印加することによ
り帯電させられる。負の電荷が背面側のプレート１００に与えられるときにはい
つでも正の電荷がタンク６０の正面側にあるプレート１００に与えられ、その逆
にもなるように、電線路１０１及び１０２の電圧は、制御され且つ周期的に反転
される。 本システムでは、マイクロサーキットを含むシリコン・ウエハの表面が誘導に
よって帯電し、負に帯電されている間は汚染パーティクルをはね返す。列Ｗの中
の各ウエハの裏面の電荷は正になり、ウエハの表面が負に帯電している間は（例
えば誘導によって）負に帯電したパーティクルを引き寄せる。 直流電圧が印加された場合、適宜のスイッチ手段は適宜の間隔（例えば毎秒１
〜１０の反転）で極性を反転するために用いられる。正から負への反転は、マイ
クロサーキットを備えたウエハの正面が、適宜のパーティクルの除去を確実なも
のとするための時間の少なくとも半分、好ましくは時間の大半（例えば時間の６
０〜９０パーセント）負に帯電するように制御される。電圧の反転の重要な利点
は、各ウエハの表面及び裏面の両方を洗浄し、かつ裏面に堆積するパーティクル
の数を制限するための能力である。本発明は、従来のタイプの交流電源（おそら
く２０〜３０サイクル／秒以上）の手段を用いることによって洗浄する間のウエ
ハの帯電も意図している。 前述したセマテック（ＳＥＭＡＴＥＣ）の刊行物（頁Ｂ−３〜Ｂ−１４）の３
６２ステップの製造プロセスによるマイクロ電子デバイスまたは同種のものの製
造では、サブ０．１ミクロンの“キラー”パーティクルによる汚染は、図１及び
２のガラス・リセプタクル（１０）の内部にウエハがある場合における様々なウ
ェット洗浄やウェットプロセスの間に、２〜６０Ｖのような予め決められた制限
された各プロセスウエハに印加することにより最小限にすることができる。例え
ば、ステップ２，５，２３，１２９及び１５４のようなＲＣＡ型ウェット洗浄；
ステップ６５，９３及び１３３のようなＨＦ洗浄；ステップ１７５，２１２，２
４８及び３２０のようなＣＭＰ洗浄；ステップ１３，２２，６２，１０５，１４
３及び１８７のようなＨ２ＳＯ４を用いたレジスト除去を含む各必要なウェット
プロセス動作のそれぞれの間において、所望の負または正の電荷がウエハ（ｗ）
に与えられる。 ここに記述されるような本発明の好ましいウエハ洗浄方法を行なう際に、平坦
な半導体ウエハの表面は、その面の上のデリケートなマイクロサーキットのいず
れにも損傷または破壊を与える実質的なリスクを作りだすのには不充分な、２〜
６０Ｖのように、制限された電圧まで負に帯電される。その面にあるウエハ表面
上の負の電荷は、ファンデルワールス力及び他の接合力のためにウエハ表面に結
合または付着するコロイドサイズ及び０．０５ミクロン以下（ｓｕｂ０．０５ｍ
ｉｃｒｏｎ）のパーティクルの汚染の効果的な除去を達成または確実なものとす
るのに十分な、実質電荷密度（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｃｈａｒｇｅ ｄｅｎ
ｓｉｔｙ）及び有効電界強度（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓ
ｉｔｙ）（好ましくは、少なくとも０．０１Ｖ／ｍｍ）を伴っている。共有結合
、クーロン力、イオン、静電気、双極子−双極子及び水素結合を含む様々な結合
が本願される。 バッテリの負端子または他の適宜の直流電源の負端子にシリコン・ウエハを接
続する電気回路を用いることによって負の電荷を得ることができるが、正に帯電
したコンダクタや電極を図に示されるようなウエハの近くに配置することによる
誘導によって必要な電荷を得ることもしばしば好ましい。電極がウエハから１〜
５ｍｍの距離はなれている場合、１〜２Ｖのような相対的に低い電圧でさえ、適
宜の適当な電界強度（例えば好ましくは、少なくとも０．０１Ｖ／ｍｍ）を得る
ことができる。 ある点において表面が電気的に帯電されたときのその点におけるウエハ表面に
結合されたコロイドサイズのパーティクルに及ぼされる斥力は、その点における
電界強度に正比例する。このような電気的な帯電が、近くの帯電した電極によっ
て誘導された場合、電界強度は容易に計算できる。それは、電極における電圧に
正比例し、電極とウエハ表面との間のスペースを満たす液体の誘電率（ｄｉｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）に反比例し、電極とウエハ表面の前記点との
間の距離に反比例する。 通常イプシロン（ε）として特定される誘電率は、液体が水の場合に７０より
大きく、水酸化アンモニウムのような薬品が水に加えられるとき（例えばＲＣＡ
ＳＣ−１）には、約５０まで減らすことができる。 電極が、ウエハの前面Ｆと平行な平坦な金属板で、この面から５ｍｍの間隔が
開けられ、３Ｖの帯電があるとし、ウエハが誘電率５０を有する水溶性洗浄液に
水没し、電荷密度が大きいと仮定したとき、電極から５ｍｍの離れて置かれた前
述の前面上の任意の点における電界強度は、２５０（５０×５）で３を割った値
即ち０．０１２Ｖ／ｍｍとなる。結合した０．１ミクロン以下（ｓｕｂ０．１−
ｍｉｃｒｏｎ）のパーティクルやコロイドサイズのパーティクルを含むウエハ表
面上のある点のこのような電界強度は、本発明を実施することによりこのような
パーティクルを移動させて除去するのに適切であり且つ有効である。 フィーチャ・サイズの寸法即ち最小の線幅が０．１５ミクロンより下まで減少
させられる進んだマイクロサーキットの製造においては、回路への損傷を回避す
るために電圧を制限することが必要である。しかしながら、実質的な電圧、恐ら
く２０〜６０Ｖ以上、が徐々に加えられるのであれば、望ましく且つ耐えられる
かもしれない。 ウエハ表面に印加される電圧が比較的低い（例えば０．４〜１．５Ｖの範囲内
）場合には、ウエハ表面から電極までの距離は、所望の電界強度（０．１ミクロ
ン以下のパーティクルやコロイドサイズのパーティクルの有効除去を確実なもの
とするのに適している）を得るためには、３ｍｍ未満（例えば１〜２ｍｍの範囲
内）でなければならない。 ウエハ表面での電荷密度は好ましくは実質的に一定に保たれ、勿論、相当なも
ので、しかもウエハ（ｓ）の有効静電気除去（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｉｎｇ）
を達成するのに適しているよりもに大きくあるべきである。 電極からウエハ表面への距離の縮小は電界強度の増加に帰着する。このような
減少は、図８の実施例で容易に達成されている。ウエハ表面近傍にガラス壁部が
必要であるために、その距離が４ｍｍより大きくなる場合、石英ガラス壁部（例
えば、壁２１または２２を囲む）の内部の液体と接触する面上にシリコン金属層
またはコーティングを設けることが望ましい。このようにすると、正に帯電した
金属層（電極）からウエハ表面までの距離は、１または２ｍｍまで減少させるこ
とができる。正の電極とウエハ表面との間の間隔は、電界強度を増加させるため
に、本発明の他の実施例においては、同様に数ミリメータまで減少させられる。 電界強度を増加させるために、発明の他の実施例で正極とウエハ表面の間の間
隔を数ｍｍ同様に縮小することができることが、理解されるであろう。 本発明の帯電除去プロセス（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）を
行なう際に、ウエハの表面に所望の帯電と有効電界強度を与える必要がある。そ
のために、どれだけの電荷が与えられまたはこの目的のためにどのような電気的
な手段を用いるのかは、この明細書及び図面から当業者が容易に理解できるもの
である。ここでは必要とされないもの（例えば、電圧を正から負に反転するため
のスイッチ手段）のように、完全な電気システムの本質的部分については、その
詳細は本発明を理解するために必要とされないものであり、ここに記載する必要
はないものである。 ζ電位（ｚｅｔａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）は重要であり、また測定するコロイ
ドシステムの最も単純なポテンシャルである。液体の領域を横切って電界を加え
、その結果として生じるコロイドのドリフト速度を測定することによって、コロ
イド移動度（ｃｏｌｌｏｉｄ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）及びポテンシャル（ζ電位）
が決定できる。 正確な相互作用は表面とイオン特質にあるが、ζ電位は、表面が浸される液体
のイオン集中に一般に依存する。水のシステムでは、例えばカーン（Ｋｅｒｎ）
の１９９３年のハンドブック１７３ページの図１１に示されるようにζ電位はｐ
Ｈで変化する。ＯＨの濃度を増加させることはζ電位をより負にし、ＯＨの濃度
を減少させることはζ電位をより負でなくすことになる。 ゼータ電位（ｚｅｔａｐｏｔｅｎｔｉａｌ）及びパーティクル堆積（ｐａｒｔｉ
ｃｌｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） カーン（Ｋｅｒｎ）の１７１頁の図１０には、球状のパーティクルを囲む電位
（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）及び電荷（ｃｈａｒｇｅ）の分布が示されているが、同
様の記述は、液体に浸漬されたシリコン・ウエハの表面にも適用される。これは
、典型的には、浴浸漬（ｂａｔｈ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）の簡単な作業によりチ
ャージされる。カーンのハンドブックに示されるように、パーティクルのゼータ
電位及びウエハの両者が負電位の場合には、ウエハの表面におけるパーティクル
の分散に対して障壁となる斥力（ｒｅｐｕｌｓｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）が存在する
ことになる。 カーンのハンドブックで説明されるように、負にチャージされたコロイド状パ
ーティクルは、アースの表面に吸着された電荷により、負にチャージされたウエ
ハの表面と反発する。もし、これらの斥力がコロイド状パーティクルと表面との
間の相互作用を支配すれば、コロイドの堆積は生じなくなるだろう。この相互作
用は、静電二層反発（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅ
ｒ ｒｅｐｕｌｓｉｏｎ）（ＥＤＲ）と呼ばれている。 カーンのハンドブックの１７５頁の図１４は、親水性ウエハの表面上のコロイ
ド堆積がゼータ電位に非常に似てｐＨに依存している（ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ
ｏｎ）ことを示している。カーンによれば、脱イオン水のｐＨにおいて、シリコ
ン・ウエハ及びシリコン・パーティクルは負のゼータ電位を示し、ＥＤＲは、チ
ャージされたウエハの表面のパーティクルの堆積を効果的に阻止する。しかしな
がら、負のゼータ電位パーティクルは、負電位のウエハ上に堆積可能である。例
えば、このようなパーティクルは、あたかも浴から抜ける（ｗｉｔｈｄｒａｗ）
ように、ウエハに付着する水の膜からウエハ上に堆積可能なことが知られている
。親水性ウエハでは、ウエハのＨＦ−ラスト・ケミカル・クリーン（ＨＦ ｌａ
ｓｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｌｅａｎ）を用意すれば、ウエハのウイズドローア
ル（ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ）の時に付着膜は残らない。 水の膜からのウエハ上のパーティクルの堆積は、重要な問題となるので、各ウ
エハは、イソプロピルアルコール（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）また
は他の好適なアルコールまたは非極性有機化合物（ｎｏｎｐｏｌａｒ ｏｒｇａ
ｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）（例えば、ウエハを乾燥する前にエチルアルコール
（ｅｔｈｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、１−メトキシ−２−プロパノール（１−ｍｅ
ｔｈｏｘｙ−２−ｐｒｏｐａｎｏｌ）またはジ−アセトン・アルコール（ｄｉ−
ａｃｅｔｏｎ ａｌｃｏｈｏｌ）（例えば、米国特許第４，９１１，７６１号参
照）で処理するのが好ましい。 カーンの１９９３年のハンドブックによれば、親水性ウエハのシールディング
機構としてのＥＤＲの効果及びコロイド堆積の阻止は、コロイドのゼータ電位が
約−１０ｍＶでは、あまり重要にならない（カーンの１７８頁）。言い換えるな
らば、ＥＤＲにとっては、コロイド堆積（例えば、汚染パーティクルの堆積）を
阻止するためには、チャージされたウエハに印加される電圧は、少なくとも−１
０ｍＶ即ち−０．０１Ｖとすべきである。本発明の実施においては、わずか０．
０５Ｖの負電圧で、ことによると有益なものとなる。 酸洗浄工程の際（例えば、塩酸またはＤＨＦ（希釈したＨＦ）としてのフッ化
水素酸、ＨＰＭまたはＲＣＡ−２−タイプ・ウェット・クリーン（ＲＣＡ−２−
ｔｙｐｅ ｗｅｔ ｃｌｅａｎ）を用いる場合）にウエハの表面にわずかな正電
荷を与える（例えば、２Ｖから６０Ｖの印加によって与える）のがしばしば好ま
しい。負にチャージされたウエハの電気パージ洗浄（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｅ
ｃｌｅａｎｉｎｇ）を補助するために音エネルギーを供給するメガソニック変
換器を備えることができる。上述したようにウエハが正にチャージされていると
きは、メガソニック補助装置（ｍｅｇａｓｏｎｉｃ ａｓｓｉｓｔ）を用いるこ
ともできる。ＲＣＡ・ＳＣ−１及びＳＣ−２洗浄の際にメガソニック変換器（ｍ
ｅｇａｓｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）の用いることは、今日ではミクロン
以下のパーティクルを取り除くために標準的に実施されており、このことは好ま
しいことではあるが、本発明の電気パージプロセス（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｅ
ｐｒｏｃｅｓｓ）を採用する場合は必要ないものである。 ウエハ上の正電荷または負電荷を利用する上述したウェット洗浄操作（ｗｅｔ
ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）（または、図１３及び図１４の実施
例のような定期的な電荷の変換）は、石英、ガラスまたはテフロン（登録商標）
（Ｔｅｆｌｏｎ）のような適宜な材料で製造され、図示される通常のタイプの一
つのような１枚のウエハ（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｆｅｒ）用のレセプタクル（ｒｅ
ｃｅｐｔａｃｌｅ）を用いて行うことができるのが分かるだろう。洗浄されたウ
エハ表面に付加された電荷は、効果的な電界強度（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｉｅ
ｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）（例えば、好ましくは少なくとも０．０１Ｖ／ｍｍ
、より好ましくは少なくとも０．０２Ｖ／ｍｍ）等で与えられる。 前述したカーンのハンドブックの１２５頁に示されるように、典型的なＲＣＡ
洗浄の手順（ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）は、ＳＣ−１洗浄及びＳＣ−２洗浄の前の硫
酸（ＳＰＭ）及びフッ化水素酸の使用を含むものである。オリジナルなＲＣＡ標
準洗浄は、ＳＣ−１及びＳＣ−２の方法（ｒｅｃｉｐｅｓ）において、多量の水
酸化アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）及び塩酸を用いる
。典型的な方法では、２９％ＮＨ４ＯＨ：３０％Ｈ２Ｏ２：ＤＩ水（体積比１：
１：５）または３７％ＨＣｌ：３０％Ｈ２Ｏ２：ＤＩ水（体積比１：１：５）で
あった。更に希釈したＲＣＡタイプ洗浄溶液を用いることができる。 本発明の電気パージ・ウエハ洗浄工程（ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｇｅ ｗａｆｅ
ｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）は、好ましくは、従来の洗浄液または
従来のＲＣＡタイプ洗浄システムを用いて行い、洗浄溶液内に高圧力波（ｈｉｇ
ｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅｓ）を起こす（ｓｅｔ ｕｐ）メガソニック変
換手段を用いるのが好ましい（例えば、特にＳＣ−１のようなアンモニアを含む
過酸化水素溶液を用いてウエハを洗浄する場合）のが理解できるだろう。本変換
器は、鉛、ジルコン酸塩、チタン酸塩または他の通常使用されている材料のよう
な適宜な圧電材料で製造することができ、例えば、８５０Ｈｚから９００Ｈｚの
周波数で良好に作動する。 従来のＲＣＡタイプのウェット処理操作を改良するためにメガソニック変換器
を用いることは、ニュージャージー州プリンストンのＲＣＡ研究所から年４回発
行されている周知の技術ジャーナルであるＲＣＡリビュー（ＲＣＡ Ｒｅｖｉｅ
ｗ）の１９８５年３月発行（４６巻、ナンバー１）の８１頁から１０５頁の記事
においてワーナー・カーン（Ｗｅｒｎｅｒ Ｋｅｒｎ）により記述されている。
この変換器は、７０℃から７５℃の通常の温度に代えてＳＣ−１洗浄の時に４０
℃から５０℃のような低温を用いることを可能にした。この１９８５年の記事で
記述されたメガソニックＲＣＡタイプの洗浄方法は、勿論、図１から図７に関連
して開示されたタイプの１枚のウエハの洗浄システム（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｆｅ
ｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、または図１３及び図１４に関連して開
示されたバッチ・タイプ洗浄システム（ｂａｔｃｈ−ｔｙｐｅ ｃｌｅａｎｉｎ
ｇ ｓｙｓｔｅｍ）に用いる私の発明の実施において採用することができる。 例えば、前述した標準的にまたは通常的に用いられる洗浄手順で標準的な５工
程タンク・ウェット・ベンチ（５−ｔａｎｋ ｗｅｔ ｂｅｎｃｈｓ）または７
工程タンク・ウェット・ベンチ（７−ｔａｎｋ ｗｅｔ ｂｅｎｃｈｓ）を用い
た図１３及び図１４に関連して記述されたタイプのプロセス及び装置において良
好な結果を得ることができる。典型的な５工程タンク・ウェット・ベンチは、Ｈ
Ｆストリップ及びＤＩリンスで始めることができ、ＳＣ−１、ＤＩリンス、ＳＣ
−２及びＤＩリンスと続く。本発明の実施の際に用いる７工程タンク・ウェット
・ベンチ（例えば、矢印Ｗで示す２５枚のウエハの洗浄のために）は、最終のＨ
Ｆ浴を含んでおり、乾燥作業の前に数分間の別のＤＩリンスが続く。 例えば、図１３及び図１４のタンク６０と同等のタンクを用い、平坦電極１０
０のような電極手段を備えたときには、ＤＩ水及び水酸化アンモニウムの体積比
が通常の５：１の場合において少なくとも約１０またはそれを超える高いｐＨの
ＲＣＡ・ＳＣ−１溶液でタンクを満たす。もし、洗浄プロセスをメガソニック変
換器ｍで補助して行うには、ＳＣ−１溶液の温度は、４５℃から６０℃の範囲と
し、タンク内の総合時間（Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔｉｍｅ ｉｎ ｔｈｅ ｔａ
ｎｋ）は、約８分から約１０分とする。もし、メガソニックの補助を省略する場
合は、６５℃から７０℃のような高温にすれば、時間を１０分またはそれ以下に
効果的に制限できる。 先端技術のマイクロチップのフィーチャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ
）またはライン幅（ｌｉｎｅ ｗｉｄｔｈ）が０．１５ミクロンを下回って減少
するにしたがって、ウェット洗浄溶液の濃度が非常に重要になる。清潔で滑らか
または原子レベルで平坦な（ａｔｏｍｉｃａｌｌｙ ｆｌａｔ）シリコン・ウエ
ハの表面（例えば、表面粗さが、好ましくは、２オングストローム以下の値）を
得ることが重要になる。過度なエッチング及び許容できない表面粗さを避けるた
めに、ＲＣＡタイプの洗浄溶液の希釈液が望ましい。 ＭＯＳトランジスタのサイズの進歩的な減少化は、厚みが３０オングストロー
ムを下回り、低いｒｍｓの界面粗さ（例えば、２オングストロームを下回る）の
超薄いゲート酸化物（ｇａｔｅ ｏｘｉｄｅ）をまもなく求めるようになるだろ
う。１５−から３０−オングストロームのゲート酸化物にとって、界面の微小粗
さ（ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｍｉｃｒｏｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を縮小するには
、ウェット洗浄またはウェット・エッチング溶液を多量のＤＩ水で希釈するべき
である。例えば、４９％ＨＦ：９８％Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ（１：０．５：３０）
の溶液は、捨てられる（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ）ＳｉＯ２層のウェット化学エ
ッチングに好適であることが見いだされた。ＳＣ−１溶液の好ましくない表面粗
さ効果を減少させるため、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（１：８：６４）のよ
うな希釈溶液を用いることができる。 ウェット洗浄のためのＲＣＡ・ＳＣ−２洗浄方法の希釈液または超希釈液を用
いる場合（例えば、ＳＣ−１洗浄の後）は、過酸化水素水を用いる必要はない。
ＲＣＡ洗浄の希釈液または超希釈液は、例えば、４５℃において、水に対して３
７％ＨＣｌを１００：１または１０００：１に希釈した溶液を用いることができ
る。この溶液の金属除去効果は、メガソニック・エネルギーの補助を用いても用
いなくても非常に高く、特に本発明の電気パージ・プロセス（例えば、２Ｖから
６０Ｖでのウエハのチャージ及び少なくとも０．０２Ｖ／ｍｍでの電界強度）で
希釈溶液を用いた場合は高い。 本発明の実施においては、２Ｖから６０Ｖのようにウエハのチャージを制限す
る電気パージ洗浄は、メガソニック・エネルギーの補助を用いても用いなくても
、ＲＣＡ希釈液及びＲＣＡ超希釈液（ＳＣ−１及びＳＣ−２）洗浄で効果を高め
られる。 ＭＯＳ装置の動作を改良するための超薄のゲート酸化物の必要性は、生産基準
（ｙｉｅｌｄ ｃｒｉｔｅｒｉａ）を満足させ、装置の信頼性を得るために、シ
リコン／ゲート酸化物の界面粗さに厳しい要求を課している。界面粗さは、チャ
ンネル移動性（ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の減少により装置の動作が
低下するだけでなく、電気的孔部（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｕｎｃｔｕｒｅ）
として作用する凹部（ａｓｐｅｒｉｔｉｅｓ）の導入により信頼性及び生産性に
も影響を与える。酸化物がたとえコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）でも、
凹部は、それと形態的（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）に関連する電界ライン（ｆｉｅ
ｌｄ ｌｉｎｅ）のために電気的弱点（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗｅａｋ ｐｏｉｎ
ｔ）となる。したがって、装置の加工の際には、粗さへの種々の貢献（ｃｏｎｔ
ｒｉｂｕｔｉｏｎ）を考慮し、問題を縮小する方法を採用することが重要であり
、特に、１５オングストロームから３０オングストロームの範囲の厚みを有する
超薄のゲート酸化物を用いるときに重要である。 先端技術のマイクロチップは、より繊細（ｄｅｌｉｃａｔｅ）になり、フィー
チャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）及びライン幅（ｌｉｎｅ ｗｉｄｔ
ｈ）が進歩的に小さくなるにつれて、脆弱さ（ｖｕｌｎｅｒａｂｌｅ）が増す。
同時に、良好でより信頼性のある装置に対する要求を満足させるために、小型電
気機器の工業パフォーマンス基準（ｉｎｄｕｓｔｒｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｓｔａｎｄａｒｄｓ）が高くなってきている。これらの高い基準及び消費者の要
求に応える品質、信頼性及び長寿命を有する最先端のマイクロチップで満足でき
る生産を得るのは難しくなってきている。 フィーチャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）が小さくなるにつれて、不
完全な周波数、欠陥及び上述したような電気的弱点のような電位問題領域の数が
増加している。信頼性及び生産性の要求に応えて、知られた及び知られていない
危険を避けるために、危険または有害な問題のあるまたは危ない手順を認めない
ことには意味がある。 これらの理由及び別の理由で、本発明の実施におけるシリコン・ウエハに付加
される電荷は、制限されるべきであり、比較的小さいもの（例えば、１Ｖから６
０Ｖ）とする。過度の電圧は、繊細または敏感なマイクロ回路への危害または損
傷の危険を少なくするために避けるべきである。１００Ｖまたはこれを超える電
圧は、通常、必要なくまた有害であり、繊細なマイクロ回路のより脆弱または敏
感な部分に潜在的な有害、劣化または侵食（ｕｎｄｅｒｍｉｎｉｎｇ）の作用を
及ぼすため、高度な最先端のマイクロチップには不適当である。 ウエハ表面からのミクロン以下のパーティクル（ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｎ ｐａ
ｒｔｉｃｌｅｓ）の除去を助けるため、表面には、効果的な負電圧（例えば、好
ましくは、少なくとも約１Ｖ）をチャージして、前述の表面に効果的な電界強度
（例えば、好ましくは、少なくとも約０．０１Ｖ／ｍｍ）を与えるべきである。
このような電界強度は、少なくとも０．０２Ｖ／ｍｍとすることができ、これは
、０．１ミクロン以下のパーティクルの効果的な除去を生じさせまたは可能にす
るのには十分だが、マイクロ回路のより脆弱な部分に逆効果または有害となる実
質的な危険を生み出すには、不十分なものである。 ２Ｖから６０Ｖの範囲の低電圧の使用は、適切であり、しばしば好ましく、特
に、より多くの問題及び困難があるＢＥＯＬのウェット処理の際には好ましく、
過度な電圧による有害または喪失の危険性は、より大きなものになる。このよう
な低電圧は、より高い程度の安全を提供し、０．１０ミクロンから０．１５ミク
ロンのフィーチャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）を持つような先端技術
のマイクロチップにおける「キラー欠陥（ｋｉｌｌｅｒ ｄｅｆｅｃｔｓ）」を
起こす０．０５ミクロン以下のパーティクル及びコロイド・サイズの汚染パーテ
ィクルをディスロッジング（ｄｉｓｌｏｄｇｉｎｇ）、除去（ｒｅｍｏｖｉｎｇ
）及びリペリング（ｒｅｐｅｌｌｉｎｇ）するのに卓越した効果を有する。 本発明は、０．１ミクロン以下のサイズの「キラー」パーティクルを除去する
ため、または、５頁の表１で示した欠陥−密度（ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ−ｄｅｎｓ
ｉｔｙ）のゴールのターゲットに到達するためには、以前では、実際的で効果的
な方法もなかった半導体産業への賜である。この表は、パイロットライン（ｐｉ
ｌｏｔ ｌｉｎｅ）と高容量製造（ｈｉｇｈ−ｖｏｌｕｍｅ ｍａｎｕｆａｃｔ
ｕｒｉｎｇ）のモデルに基づくセマテック（ＳＥＭＡＴＥＣＨ）の生産モデル及
び装置欠陥ゴール（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｄｅｆｅｃｔ ｇｏａｌｓ）を示すも
のである。本表は、１９９４年７月３１日付けの「汚染のない製造のハンドブッ
ク（Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ−Ｆｒｅｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈａ
ｎｄｂｏｏｋ）」（９４０６２４２８Ａ−ＴＲとしてアイデンティファイ（ｉｄ
ｅｎｔｉｆｉｅｄ）されている）と題されたセマテックの印刷された出版物から
取り出したものである。この出版物は、全部ではないが、ほとんどが半導体装置
及びプロセスのための汚染制御方法論に関してカバーする情報を提供している。 本出版物は、ランダムなパーティクルが生産ロスの実質的で重要な部分となり
、特にプロセスのバックエンド（ｂａｃｋ ｅｎｄ）（ＢＥＯＬ）においてなり
得ることを指摘しており、あらゆる系統的な欠陥−低減プログラムが欠陥ゴール
を確立して、これらを達成するために努力する必要があることを指摘している。
欠陥ゴールを決定するのに最も広く用いられるアプローチは、次世代の設計ルー
ル（ｄｅｓｉｇｎ ｒｕｌｅｓ）のためにウエハのパス（ｗａｆｅｒ ｐａｓｓ
）に対するパーティクルの数（ＰＷＰ）を取っている（ｔａｋｅ）。しかしなが
ら、セマテックの出版物で指摘したように、このアプローチは、どのパーティク
ルゴールが生産の改良の最初のオーダーのドライバー（ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ
ｄｒｉｖｅｒｓ）なのかを示しておらず、また考慮していないので不適当であ
る。 この出版物では、表１の下に以下のように読める脚注がある。 「キラー欠陥の密度は生産で原因が生じ、異なったプロセスのレベルでは、敏感
性（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓ）が変化するので、欠陥サイズは正確（±１０
０％）ではなくなる。しかしながら、このサイズは、しばしば、あたかもそれが
正確であるかのようにＰＭＰゴールとして用いられる。そのため、実際の検出及
びゴールの低減において問題が生じる。」 半導体産業協会（ＳＩＡ）から発行された最新の半導体のためのナショナル・
テクノロジー・ロードマップ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏ
ａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、半導体インターナショ
ナル（ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ）（１９９８
年１月）の４０頁（表１）で複製され、ここでは、あらゆる目的のための参考文
献として載せている。ＳＩＡロードマップは、将来の０．２５ミクロン（μｍ）
から０．０５ミクロン（μｍ）の装置（２０１２年まで）のプロセス−仕様欠陥
密度を予測しており、最初の製造の６０％の生産に基づく未来世代の欠陥ターゲ
ットを提案している。 このような欠陥ゴールへの到達は、本発明により提供される多くの利点のため
に、困難にはならないであろう。一つの大きな利点は、図１から図７及び図８に
関連して前述したウエハ洗浄システムによって例示するように、各シリコン・ウ
エハの前面及び背面の両方を同時に洗浄する独創的な能力（例えば、両面に負電
荷を誘導するためにウエハを２つの正電極の間に配置する場合）である。 図８の変形例に関連して前述したように、主な利点は、相互に隣接する一対の
ウエハの間に正電位がチャージされた適宜なプレートまたはディスクの金属電極
を備えることによっても達成できる（例えば、図１４に示すように、１０枚から
２０枚またはそれを超えるシリコン・ウエハを同時に処理するとき）。例えば、
２５枚の規則正しく間隔をあけて垂直に配置された金属ディスクまたはプレート
（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｍｅｔａｌ ｄｉｓｋ ｏｒ ｐｌａｔｅｓ）（矢印Ｗの
ような）の一列を支持するためにウエハ・キャリア（Ｈ）を用いる場合、これら
のディスクの内１２枚は、その前面上にマイクロ回路が形成されたシリコン・ウ
エハとすることができ、別の１３枚は、ステンレス・スチール、アルミニウム、
シリコン（例えば、正電極として機能するパターンが形成されていないむき出し
のシリコン・ウエハ）等の好適な導電性金属で形成することができる。 前述した実施例において所望の電圧を正電極にチャージする電気機器としては
、勿論、望む場合には、極性を変換できる好適なスイッチ手段等を備えた従来の
ＤＣ電源がある。これに代えて、周期的な電圧変換（例えば、１０から３０また
はそれを超えるサイクル／秒）を提供するＡＣ電源を用いることができる。ＡＣ
電圧のカーブまたは波の形は、例えば、正電圧を各サイクルの８０％から９０％
の間に与え、負電圧を他の１０％から２０％の間に与えるように調整することが
できる。 このような特殊なＡＣ電気システムは、正にチャージされる短い時間の間のウ
エハの両面へのパーティクルの堆積を低減または縮小するために図１３及び図１
４の特定の実施例（前面及び背面が反対側でチャージされる）において特に有益
であり、これにより、メガソニックの補助の必要性を減らすことができる。もし
望むのであれば、底壁の１２個の変換器ｍは、省略することができる。 例示の方法による上記の説明は、限縮されるものではなく、ここにおいて開示
される特定のプロセス及び装置の種々の変更及び修正は、本発明の精神から離れ
ることなくなされるものであることが理解できる。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年１月１６日（２００２．１．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ
，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，
ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ
Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ
，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，
ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，
ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ
Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ
，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，
ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ
Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ
，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，
ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ
Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ
，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，
ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
Claims (36)
- 【請求項１】 多くのレイヤリングと、パターニングと、ドーピングの操作と
、少なくとも３０回のウェット・プロセス・ステップとを含む２００ステップ以
上によって、少なくとも２００ｍｍの直径を有する平坦なシリコン・ウエハの前
面に傷つきやすいマイクロサーキットが形成されるべき半導体ウエハまたはマイ
クロ電子デバイスの製法において、 各半導体ウエハが、有効電界強度を得るために、ウェット・プロセスの間電気
的に帯電されていることを特徴とする半導体ウエハまたはマイクロ電子デバイス
の製法。 - 【請求項２】 前記ウエハ表面の前記電界強度は、０．１ミクロン以下のパー
ティクルの容易に除去するのに十分なものである請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記ウエハは、ウェット・プロセス操作の間約２Ｖから約６０
Ｖの電圧まで帯電される請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 ウェット・プロセス操作は、コロイダルサイズの研磨粒子を用
いた化学機械的研磨と、０．１ミクロン以下及びコロイダルサイズのパーティク
ルの除去を容易にするのに十分な電圧まで前記ウエハが帯電されている間にこの
ようなパーティクルを除去するための各ウエハの後の化学洗浄とを含んでいる請
求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 ウェット・プロセス操作は、前記ウエハ表面が電気的に帯電さ
れている間に高純度の酸の希釈溶液を用いて行う各ウエハの処理を含んでいる請
求項１に記載のウエハ洗浄方法。 - 【請求項６】 前記ウェット・プロセス操作は、前記ウエハを乾燥する前に、
イソプロピルアルコール、１−メトキシ−２−プロパノールまたはジ−アセトン
アルコールのような非極性化合物により行う各ウエハの処理を含んでいる請求項
１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記ウエハ表面に少なくとも約０．０１Ｖ／ｍｍの電界強度を
与えている間に約２Ｖから約６０Ｖの負の電圧を印加することにより、ウエハの
少なくとも一方の表面からパーティクル状の汚染物を除去される請求項１に記載
の方法。 - 【請求項８】 純水によるリンスを通して半導体ウエハを洗浄するウェット洗
浄方法において、 マイクロサーキットを含む前記ウエハの前面に結合した有害なコロイダルサイ
ズ及びサブミクロンのキラーパーティクルが効果的に除去されるように、リンス
の間前記ウエハが少なくとも５０Ｖの電圧まで帯電されるウェット洗浄方法。 - 【請求項９】 マイクロ電子デバイスの組立の間に半導体ウエハの経済的なウ
ェット洗浄を行う方法において、 一つの平坦なウエハが、前記ウエハの前面及び背面に平行で且つそこから短い
距離を開けて配置された平坦な壁部を有する狭い形状の内の固定された位置に装
着され、前記の中でウエハが所望の位置に保持されている状態で前記ウエハにい
くつかのウェット洗浄操作のシーケンスが実施される方法。 - 【請求項１０】 前記半導体ウエハにＲＣＡウェット洗浄操作を施し、この操
作の間に前記ウエハの表面に亘ってメガソニック・エネルギーを直接加える請求
項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 ＳＣ−１洗浄操作を、約１０重量％から約３０重量％のアル
コールを含む水溶液、過酸化水素及び水酸化アンモニウムを用いて行う請求項９
に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記半導体ウエハの少なくとも一方の表面が、前記内でのウ
ェット洗浄操作の間に、２Ｖから６０Ｖのような制限されているが効果的な電圧
まで帯電される請求項９に記載の方法。 - 【請求項１３】 直径または幅が半導体のそれと同等か大きい平坦な電極を、
ウェット洗浄操作の間、ウエハの表面に所望の電荷を誘導するために、ガラスの
の外面に備える請求項９に記載の方法。 - 【請求項１４】 傷つきやすいマイクロ電子デバイスを含む１つの薄いプレー
トまたはウエハの前面に、前記プレートが平坦な石英ガラスのの内部キャビティ
内の固定された位置に装着されている状態で、一連のウェット洗浄工程を施す請
求項３に記載の方法。 - 【請求項１５】 パターンが形成されていないウエハの少なくとも一方の面が
、有害な０．０５ミクロン以下のパーティクルの除去を容易にするのに十分な少
なくとも４０Ｖの電圧まで帯電されている請求項１に記載の方法。 - 【請求項１６】 半導体ウエハのウェット洗浄で説明された特性の装置におい
て、 少なくとも一つの半導体ウエハを収納するキャビティを有する成形されたと、 前記キャビティに液体を入れる手段と、 ０．１ミクロン以下のパーティクルの除去を容易にするのに効果的な制限され
た電圧まで前記ウエハを帯電させる手段とを具備する装置。 - 【請求項１７】 一つの平坦なウエハを収納するサイズの狭いキャビティを備
えて成形されたを具備し、 前記は、前記ウエハと平行に位置して、前記ウエハの表面全体に亘って一定の
流れを生じさせるように前記ウエハから約１ｍｍから５ｍｍの距離を隔てられる
平坦な壁部を有しており、 マイクロ電子デバイスの組立の間にウエハのウェット洗浄を行う請求項１６に
記載の装置。 - 【請求項１８】 プロセス・ウエハは、前記キャビティ内に装着され、外部手
段が、ウェット洗浄の間に前記ウエハの表面に少なくとも２Ｖの電荷を誘導する
ために備えられている請求項１７に記載の装置。 - 【請求項１９】 約２００ｍｍから４００ｍｍの直径を有して軸線上に整列し
た少なくとも１０個または２０個のシリコン・ウエハからなる列を支持する手段
を備え、 前記列の反対側の両端に配置され、全てのウエハの傷つきやすい前面に少なく
とも２Ｖの負の電圧で同時に帯電させる複数の電極手段を備え、 前記複数のウエハの背面を洗浄するために周期的に電圧を反転する手段とを備
える請求項１６に記載の装置。 - 【請求項２０】 各ウエハの少なくとも一方の表面に、サブミクロンの汚染パ
ーティクルを除去するために高純水の液体で処理してから乾燥して、平坦なシリ
コン半導体ウエハのウェット洗浄をする方法において、 前記ウエハの液体で覆われた表面からの前記パーティクルのび除去を、有害な
０．１ミクロン以下のパーティクルをパージして除去するために効果的な１０Ｖ
未満の電圧まで前記表面を帯電させることにより加速し強化する方法。 - 【請求項２１】 複数のレイアリングと、パターニングと、ドーピング及び加
熱操作とによりウエハの前面にマイクロサーキットを形成し、前記ウエハをウェ
ットさせて、汚染を除去するための洗浄、リンス及び乾燥操作を繰り返し施して
シリコン・ウエハ上のマイクロ電子デバイスの組立で説明された特性の方法にお
いて、 前記プロセス・ウエハの前記前面に、ウェット・プロセスの間、前記ウエハの
表面に結合した有害な０．１ミクロン以下の汚染パーティクルの除去を容易にす
るのに十分な負電圧を印加することにより人工的に帯電される方法。 - 【請求項２２】 前記プロセス・ウエハの前記前面に、０．０１ミクロンから
０．０３ミクロンの平均粒子寸法を有するコロイダル・シリカまたはアルミナの
粒子を用いたウェットＣＭＰ研磨を施してから、前記ウエハの表面に結合した０
．０５ミクロン以下の汚染パーティクルの除去を効果的に容易にするのに十分な
電圧まで前記前面が負に帯電されている間に化学洗浄及びＤＩリンスを施す請求
項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 ０．１５ミクロンより小さい最小ライン幅またはサーキット
・イメージ・サイズを有するマイクロチップの組立方法において、 各ウエハの前面に、コロイダル・シリカまたはアルミナの粒子でウェットＣＭ
Ｐ研磨を施してから、コロイドまたは０．０５ミクロン以下の汚染パーティクル
の除去に十分な少なくとも約２Ｖの相当量の電圧まで前記前面が負に帯電されて
いる間に約０．５分間から５分間のウェット洗浄操作を施し、前記電圧及び前記
ウエハ表面への帯電の割合が、傷つきやすいマイクロサーキットの劣化や変化を
低減または制限するように前記ウェット洗浄操作の間に調整される方法。 - 【請求項２４】 ウエハに多数のレイヤリングと、パターニングと、ドーピン
グ操作と、有機金属及び微粒状汚染物を除去するための多くのウェット・プロセ
ス工程とを施して、半導体ウエハの前面に傷つきやすいマイクロサーキットを形
成する方法において、 前記ウエハの少なくとも一方の面に、ウェット・プロセス工程の間に、前記マ
イクロサーキットを劣化するには不十分な制限された電荷を与えられ、前記電荷
が前記ウエハの表面に結合した０．１ミクロン以下のパーティクルの除去を容易
にするのに効果的な電界強度を前記ウエハの表面に与えるのに十分なものである
方法。 - 【請求項２５】 前記電界強度は、少なくとも０．０２Ｖ／ｍｍで、コロイダ
ルサイズのパーティクルの効果的な除去を達成するのに十分なものである請求項
２４に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記ウエハの前面は、約１Ｖから約６０Ｖの電圧まで帯電さ
れている請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】 少なくとも約２００ｍｍの直径を有し、０．１８ミクロンよ
り小さいフィーチャ・サイズまたはライン幅のマイクロサーキットを備えた前面
を有する１個のシリコン・ウエハを、約２Ｖから４０Ｖの電圧まで前記前面を帯
電させることによりウェット及び洗浄を行い、これにより、０．１ミクロン以下
のパーティクルを移動、解放及び除去する方法。 - 【請求項２８】 高希釈酸溶液内で前記ウエハを洗浄する際に、前記ウエハの
前面が少なくとも約０．０２Ｖ／ｍｍの電界強度まで正に帯電されている請求項
２７に記載の方法。 - 【請求項２９】 多数のレイヤリングと、パターニングと、ドーピング操作と
、許容範囲を超える汚染物を除去するための酸及びアルカリ溶液と純水とで行う
ウェット洗浄工程とをウエハに施して、半導体ウエハの平坦な表面に傷つきやす
いマイクロサーキットを形成する最先端のマイクロチップの製造における方法に
おいて、 前記ウエハの表面に結合した０．１ミクロン以下のパーティクルの除去を促進
するのに効果的な電界強度を与えるために、制限された電圧まで前記マイクロサ
ーキットを備えたウエハが電気的に帯電されている方法。 - 【請求項３０】 ０．０１ミクロンから０．１ミクロンのパーティクル・サイ
ズを有する有害なパーティクルの効果的な除去を達成するのに十分な約２Ｖから
６０Ｖの電圧まで前記ウエハの表面が負に帯電されている請求項２９に記載の方
法。 - 【請求項３１】 前記ウェット洗浄工程の間に、パーティクル状の汚染物を低
減するために、少なくとも１０Ｖの電圧で制限された電荷を前記ウエハの表面に
与える請求項２９に記載の方法。 - 【請求項３２】 メガソニック変換の補助、ブラシ・スクラバー、または他の
補助アジテーティング手段を用いずに、１ミクロンから２ミクロンのパーティク
ル・サイズのパーティクルを移動及び除去するのに十分なウェット洗浄の間に少
なくとも５０Ｖの負の電圧まで前記ウエハの表面が帯電されている請求項２９に
記載の方法。 - 【請求項３３】 約２００ｍｍから４００ｍｍの直径を有する少なくとも１０
個または２０個のシリコン・ウエハが軸線上に並ぶ列がレスプタクル内で支持さ
れ、 前記列内の全てのウエハの傷つきやすい前面が、汚染パーティクルの除去を容
易にする少なくとも約２Ｖの負電圧まで誘導により帯電され、 前記前面上の前記誘導された電荷が、前記内の洗浄操作の間に汚染パーティク
ルを退ける負電荷を前記ウエハの背面に与えるために周期的に変換する請求項２
９に記載の方法。 - 【請求項３４】 前記汚染パーティクルの除去を補助するために、メガソニッ
ク・エネルギーを用い、前記ウエハに付加された電圧を少なくとも５サイクル／
秒で周期的に反転する請求項３３の方法。 - 【請求項３５】 １個のウエハを過酸化水素を含むアルカリ希釈溶液中で処理
してから、酸溶液で処理し、純水でリンスして乾燥するＲＣＡタイプ・ウェット
洗浄で一方の面に傷つきやすいマイクロサーキットを有する平坦な半導体ウエハ
から最先端のマイクロチップの製造方法において、 前記傷つきやすいマイクロサーキットを備えた前記ウエハの表面が、前記ウエ
ハ洗浄方法の間、前記ウエハの表面に強く結合した０．０５ミクロン以下のパー
ティクルの効果的な除去を生じさせるために電気的に帯電されていることを特徴
とする方法。 - 【請求項３６】 前記アルカリ溶液内で処理する間の汚染パーティクルの除去
を補助するためにメガソニック・エネルギーを用い、前記ウエハが前記洗浄及び
リンス工程の間約２Ｖから６０Ｖの負の電圧まで帯電されている請求項３５に記
載のウエハ洗浄方法。
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