JP2004119782A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウエハの洗浄工程における異物除去率を向上させる。
【解決手段】その表面にＴｉＮ膜が形成された半導体ウエハＷをウエハ洗浄装置のウエハホルダ１０１上に固定し、軸Ｓ１を中心に半導体ウエハＷを回転（Ｒ１）させ、さらに、この軸Ｓ１を、軸Ｓ２を中心に回転（Ｒ２）させる、即ち、半導体ウエハＷを偏心回転させ、ノズル１０４ａから洗浄液を噴射しながら、ブラシ１０３を半導体ウエハＷの上部からその外周部に向けて移動させることによりその洗浄を行う。その結果、軸Ｓ２が回転することにより半導体ウエハＷの中心部Ｃが回転することとなり、ブラシ１０３との相対速度（周速度）を確保することができ、洗浄効率を向上させることができる。また、ブラシ１０３と半導体ウエハＷとの接触を低減でき、これらが接触することによる異物の発生率を低下させることができる。
【選択図】 図８
【解決手段】その表面にＴｉＮ膜が形成された半導体ウエハＷをウエハ洗浄装置のウエハホルダ１０１上に固定し、軸Ｓ１を中心に半導体ウエハＷを回転（Ｒ１）させ、さらに、この軸Ｓ１を、軸Ｓ２を中心に回転（Ｒ２）させる、即ち、半導体ウエハＷを偏心回転させ、ノズル１０４ａから洗浄液を噴射しながら、ブラシ１０３を半導体ウエハＷの上部からその外周部に向けて移動させることによりその洗浄を行う。その結果、軸Ｓ２が回転することにより半導体ウエハＷの中心部Ｃが回転することとなり、ブラシ１０３との相対速度（周速度）を確保することができ、洗浄効率を向上させることができる。また、ブラシ１０３と半導体ウエハＷとの接触を低減でき、これらが接触することによる異物の発生率を低下させることができる。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置をウエハ状態で洗浄する工程を有する半導体装置の製造技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造歩留まりには、異物の増減が大きく関与している。従って、半導体装置の製造工程においては、異物の除去工程が不可欠である。
【０００３】
例えば下記特許文献１（特開平９−１３４８９６号公報）には、ウエハ洗浄装置の一例が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３４８９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
配線等を構成する導電性膜や配線間に形成される絶縁膜等は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成され、これらの膜の成膜後には、異物の除去のためブラシ洗浄が行われる。このブラシ洗浄とは、回転する半導体ウエハ表面に例えば純水を流しつつ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製などのブラシを半導体ウエハ表面に軽く押しつけながら回転・移動させ、その表面を洗浄する処理をいう。このような洗浄によって、半導体ウエハ表面のパーティクル（異物）や半導体ウエハ表面の微少突起を除去することができる。
【０００６】
本発明者らは、半導体装置の研究・開発に従事しており、成膜後の膜洗浄に、ブラシ洗浄を導入することを検討しているが、このブラシ洗浄を行った際、半導体ウエハの中心部においてその外周部より異物の残存数が多くなることが判明した。図２０は、本発明者らが検討した半導体ウエハＷの洗浄後の異物の状態を示す一例である。図示するように、半導体ウエハＷの中心部（直径１〜２ｃｍの範囲）において異物Ｐが多く確認された。
【０００７】
この半導体ウエハの中心部（特異点）における異物の増加については、ブラシと半導体ウエハとの相対速度（周速度）の低下が要因と考えられる。
【０００８】
即ち、半導体ウエハは、ウエハの中心部を軸に回転しているが、その中心部においてはその速度が遅くなる。
【０００９】
従って、本来、ブラシと半導体ウエハの間に膜状に広がる洗浄液上にブラシが浮いた状態で行われる洗浄が、ウエハの中心部においては、ブラシが半導体ウエハと接触し、異物が増加するものと考えられる。
【００１０】
この異物には、洗浄により除去しきれず残ったものの他、ブラシと半導体ウエハが接触することによりブラシの破片やブラシに付着しているコーティング材料等が再付着し、異物となる場合があると考えられる。
【００１１】
従って、ブラシ洗浄を行ったがために、却って異物が増加するということも推測された。
【００１２】
本発明の目的は、半導体ウエハの洗浄工程における異物除去率を向上させる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、半導体ウエハの洗浄精度を向上させることにより、半導体装置の信頼性を向上させることにある。また、半導体装置の歩留まりを向上させることにある。
【００１４】
本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１６】
（１）本発明の半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体ウエハの上部に膜を形成する工程と、（ｂ）前記半導体ウエハを前記半導体ウエハのほぼ中心に位置する第１軸を中心に回転させながら、前記膜上に洗浄液を噴射し、ブラシを用いて前記膜を洗浄する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、（ｃ）前記（ｂ）工程を、前記第１軸を第２軸を中心に回転させ、前記ブラシを前記半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら行うものである。
【００１７】
（２）本発明の半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体ウエハの上部に膜を形成する工程と、（ｂ）前記半導体ウエハを前記半導体ウエハのほぼ中心に位置する第１軸を中心に回転させながら、前記膜上に洗浄液を噴射し、ブラシを用いて前記膜を洗浄する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、（ｃ）前記（ｂ）工程を、前記ブラシの中心から一定の距離離間した第２軸を中心に前記ブラシを回転させ、前記ブラシを前記半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら行うものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１〜図７は、実施の形態１である半導体装置の製造方法を示した基板の要部断面図である。また、図８〜図１０は、本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられる洗浄装置の要部斜視図、要部断面図もしくは模式図である。
【００２０】
まず、単結晶シリコンよりなる半導体基板１（半導体ウエハＷ）上に、半導体素子を形成する。ここでは、図１に、半導体素子の一例として、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐを形成した場合を示す。なお、３は、素子分離であり、例えば、半導体基板１中に形成された溝の内部に酸化シリコン膜を埋め込むことにより形成する。５は、ｐ型ウエル、７は、ｎ型ウエルであり、半導体基板１中に、不純物を注入することにより形成する。また、図１中のＭＩＳＦＥＴＱｎおよびＱｐは、それぞれＬＤＤ構造のソース、ドレイン領域９ｎ、９ｐを有し、後述するサイドウォール膜形成前後の不純物のイオン注入工程により形成する。また、１１は、ゲート酸化膜、１３は、ゲート電極であり、それぞれ、例えば、熱酸化、導電性膜（例えば、多結晶シリコン膜）の堆積およびパターニング等により形成する。１５は、サイドウォール膜であり、ゲート電極１３形成後、その上部に絶縁膜を堆積し、異方的にエッチングすることにより形成する。
【００２１】
次いで、図２に示すように、ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびＱｐ上に、絶縁膜として例えば、ＣＶＤ法で酸化シリコン膜２１を堆積した後、その表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法で研磨し平坦化する。
【００２２】
次に、酸化シリコン膜２１上にフォトレジスト膜（図示せず）を形成し、このフォトレジスト膜をマスクに酸化シリコン膜２１をエッチングすることによりソース、ドレイン領域９ｎ、９ｐ上にコンタクトホール２３を形成する。
【００２３】
次いで、図３に示すようにコンタクトホール２３内を含む酸化シリコン膜２１上に、ＣＶＤ法により薄いＴｉＮ（窒化チタン）膜Ｐ１ａを堆積する。このＴｉＮ膜は、後述するＷ（タングステン）とＳｉ（シリコン基板）とが接触することにより不所望な反応層を形成することを防止するバリアメタル膜の役割を果たす。
【００２４】
このＴｉＮ膜の成膜後、図８〜図１０に示すウエハ洗浄装置を用いてシリコン基板１上のＴｉＮ膜Ｐ１ａ表面を洗浄する。
【００２５】
図８は、ウエハ洗浄装置の要部斜視図、図９は、要部断面図および図１０は、模式図である。
【００２６】
図８〜図１０に示すように、装置は、半導体ウエハＷを支持するウエハホルダ１０１を有する。ウエハホルダ１０１内には、例えば、吸着機構が存在し、真空吸着により半導体ウエハＷを固定する。
【００２７】
また、ウエハホルダ１０１内には、半導体ウエハを偏心回転させる偏心機構が存在する。
【００２８】
即ち、軸Ｓ１が存在し、この軸Ｓ１は半導体ウエハＷのほぼ中心部に位置する。この軸Ｓ１を中心に半導体ウエハＷが回転する（Ｒ１）。
【００２９】
また、軸Ｓ１のａ端部に接続された偏心用アームＡ１が存在し、このアームＡ１は、軸Ｓ２によって支持されている。軸Ｓ１は、軸Ｓ２を中心に回転する（Ｒ２）。即ち、半導体ウエハは、軸Ｓ２を中心に偏心回転する。
【００３０】
また、アームＡ１のｂ端部には、バランス用の重り１０２が接続されている。この重りの重さは、半導体ウエハＷの重さと軸Ｓ１と軸Ｓ２との距離Ｄ１によって決まるモーメントと、重り１０２の重さと軸Ｓ２とｂ端部との距離Ｄ２によって決まるモーメントと、が釣り合うよう設定される。以下、距離Ｄ１を偏心距離という。
【００３１】
ウエハホルダ１０１上には、ブラシ１０３が存在し、例えば、このブラシ１０３は、スポンジ状のポリビニルアルコールよりなる。また、このブラシ１０３は、アームＡ２のｃ端部に接続され、ｃ端部の軸Ｓ３を中心に回転する（Ｒ３）。また、アームＡ２は、そのｄ端部の軸Ｓ４を中心に回転する（Ｒ４）。この回転によって、ブラシ１０３が半導体ウエハＷ上からその外周部に向かって移動する。
【００３２】
ウエハホルダ１０１上には、ノズル１０４ａが存在し、このノズルから洗浄液が半導体ウエハＷ上に噴射される。洗浄液としては、例えば、純水やイソプロピルアルコール等が用いられる。なお、ノズルを複数準備しても良い。この複数のノズルからは、同じ洗浄液を供給しても良く、また、複数のノズルを複数準備することによって、膜種によって洗浄液を適宜調整することができる。
【００３３】
このようなウエハ洗浄装置のウエハホルダ１０１上に半導体ウエハＷを固定し、偏心回転する半導体ウエハＷの中心部近傍にブラシ１０３を下降させ、その表面（ＴｉＮ膜Ｐ１ａの表面）を洗浄する。
【００３４】
その結果、半導体ウエハＷの中心部Ｃも、軸Ｓ２が回転することにより、図１１に示す軌跡を描き、ブラシ１０３との相対速度（周速度）を確保することができる。この相対速度は、偏心距離Ｄ１が大きいほど、大きくなる。
【００３５】
従って、半導体ウエハＷの中心部Ｃにおける洗浄効率を向上させることができる。また、ブラシ１０３と半導体ウエハＷとの接触を低減でき、ブラシ１０３と半導体ウエハＷが接触することによる異物の発生率を低下させることができる。
【００３６】
ここで、半導体ウエハの回転速度（Ｒ１）は、例えば、１０００〜２０００回／分程度である。なお、ブラシの押し圧は、０．１Ｎ程度であり、また、洗浄時間は、１分／枚程度である。
【００３７】
また、半導体ウエハを偏心回転させない場合（半導体ウエハの中心部の周速度が０の場合）と比較すれば、偏心回転速度（Ｒ２）は、小さくても効果を奏し、その速度が大きくなるにつれ洗浄効率を向上させることができる。
【００３８】
例えば、図２０に示したウエハの中心部（直径１〜２ｃｍ）の異物を、偏心距離Ｄ１が０．５〜１ｃｍとする場合、偏心回転速度（Ｒ２）を１０００回／分程度とすることで、ウエハの外周部と同程度に除去することができる。
【００３９】
このように、偏心回転速度（Ｒ２）を、例えば５００〜２０００回／分程度とすると、半導体ウエハの中心部Ｃにおいてもある程度の周速度を確保でき、異物の発生を低減できると考えられる。なお、偏心回転速度（Ｒ２）を大きくした場合（例えば１０００回／分）には、半導体ウエハの回転速度（Ｒ１）は小さくても洗浄効率を向上させることができる。
【００４０】
また、偏心距離Ｄ１は、半導体ウエハＷの半径以下であれば良いが、偏心距離Ｄ１を大きくすると、半導体ウエハの洗浄領域が狭くなる。
【００４１】
即ち、半導体ウエハＷからブラシ１０３が外れ、再び半導体ウエハＷ上に戻ると、ブラシ１０３が半導体ウエハＷによって削られる等、新たな異物発生の要因となり得る。
【００４２】
従って、ブラシ１０３が半導体ウエハＷ上から外れないよう洗浄領域を設定する必要がある。図１２（ａ）および（ｂ）に、それぞれ偏心距離がＤ１ａとＤ１ｂの場合（Ｄ１ａ＜Ｄ１ｂ）の洗浄領域ＷＡ（図中の斜線部）を示す。図示するように、偏心距離が大きくなると洗浄領域ＷＡが狭くなる。従って、洗浄領域を大きく確保するという観点からは、偏心距離Ｄ１は、小さい方が好ましい。
【００４３】
前述したように、半導体ウエハを偏心回転させない場合（半導体ウエハの中心部の周速度が０の場合）と比較すれば、偏心距離Ｄ１が、小さく、例えば、１ｃｍ程度でも効果を奏すると言える。
【００４４】
以上の点から、例えば、３００Φの半導体ウエハにおいては、例えば、偏心距離（Ｄ１）は、０．５〜１ｃｍ程度が好ましいと考えられる。
【００４５】
このような洗浄方法によれば、ＴｉＮ膜Ｐ１ａの洗浄効率を向上させることができる。ＴｉＮ膜Ｐ１ａの洗浄液としては、例えば、純水を用いることができる。
【００４６】
次いで、図４に示すように、ＴｉＮ膜Ｐ１ａの上部に導電性膜として例えばＷ膜Ｐ１ｂをＣＶＤ法により堆積する。Ｗ膜は、水等に対して弱いため、ここでは膜洗浄は行わない。
【００４７】
次いで、図５に示すように、Ｗ膜Ｐ１ｂ等を酸化シリコン膜２１が露出するまでＣＭＰ法により研磨することによってコンタクトホール２３内にＴｉＮ膜Ｐ１ａとＷ膜Ｐ１ｂよりなるプラグＰ１を形成する。
【００４８】
次いで、図６に示すように、酸化シリコン膜２１およびプラグＰ１上に、導電性膜として例えばＡｌ（アルミニウム）膜２５をスパッタ法で堆積する。
【００４９】
次いで、Ａｌ膜２５の表面に対し、ＴｉＮ膜Ｐ１ａの場合と同様に、図８〜図１０を参照しながら説明したウエハ洗浄装置および洗浄方法を用いて洗浄を行う。Ａｌ膜の洗浄液として純水を用いることができる。
【００５０】
この場合も前述したように、半導体ウエハＷの中心部Ｃにおける洗浄効率を向上でき、また、異物の発生率を低下させることができる。
【００５１】
次いで、図７に示すように、Ａｌ膜２５を所望の形状にパターニングすることにより、第１層配線Ｍ１を形成する。なお、Ａｌ膜２５の上下に薄いＴｉＮ膜を形成し、これらの積層膜で第１層配線Ｍ１を構成してもよい。この際、ＴｉＮ膜やＡｌ膜の成膜後に、前述の洗浄を適宜行ってもよい。
【００５２】
この後、第１層配線Ｍ１上に酸化シリコン膜等の絶縁膜、プラグおよび配線の形成工程を繰り返すことによって多層の配線を形成することが可能であるが、これらの形成工程の説明および図示は省略する。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、ＴｉＮ膜Ｐ１ａおよびＡｌ膜２５の洗浄工程について詳細に説明したが、この他、ゲート電極１３を構成する多結晶シリコン膜の成膜後に前記洗浄を行ってもよい。また、このような導電性膜のみならず、酸化シリコン膜２１等の絶縁膜の成膜後に前記洗浄を行っても良い。また、金属膜は、疎水性の膜が多く、洗浄効率が下がる傾向があるため、本実施の形態の洗浄方法を用いて好適である。なお、酸化シリコン膜は、親水性の膜である。
【００５４】
（実施の形態２）
実施の形態１で説明したＴｉＮ膜の洗浄を、図１３〜図１５に示すウエハ洗浄装置を用いて行ってもよい。
【００５５】
なお、洗浄工程以外の工程は、実施の形態１の場合と同様であるため、ここでは、洗浄装置およびそれを用いた洗浄工程について詳細に説明する。
【００５６】
図１３〜図１５は、本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置を示す図であり、図１３は、ウエハ洗浄装置の要部斜視図、図１４は、要部断面図および図１５は、模式図である。
【００５７】
図１３〜図１５に示すように、装置は、半導体ウエハＷを支持するウエハホルダ２０１を有する。ウエハホルダ２０１内には、例えば、吸着機構が存在し、真空吸着により半導体ウエハＷを固定する。
【００５８】
また、ウエハホルダ２０１内には、半導体ウエハを回転させる回転機構が存在する。即ち、軸Ｓ１が存在し、この軸Ｓ１は半導体ウエハＷのほぼ中心部に位置する。この軸Ｓ１を中心に半導体ウエハＷが回転する（Ｒ１）。
【００５９】
また、ウエハホルダ２０１上には、ブラシ２０３が存在し、例えば、このブラシ２０３は、スポンジ状のポリビニルアルコールよりなる。また、このブラシ２０３は、アームＡ２のｃ端部に軸Ｓ５を介して接続された偏心用アームＡ３のｅ端部に、軸Ｓ３を介し接続されており、軸Ｓ３を中心に回転する（Ｒ３）。即ち、軸Ｓ３のｅ端部に接続された偏心用アームＡ３は、軸Ｓ５によって支持されている。軸Ｓ３は、軸Ｓ５を中心に回転する（Ｒ５）。即ち、ブラシ２０３は、偏心回転する。
【００６０】
また、アームＡ３のｆ端部には、バランス用の重り２０５が接続されている。この重り２０５の重さは、ブラシ２０３の重さと軸Ｓ３と軸Ｓ５との距離Ｄ３によって決まるモーメントと、重り２０５の重さと軸Ｓ５とｆ端部との距離Ｄ４によって決まるモーメントと、が釣り合うよう設定される。なお、ブラシ自体の重さは、２０ｇ程度である。以下、距離Ｄ３を偏心距離という。
【００６１】
また、アームＡ２は、そのｄ端部の軸Ｓ４を中心に回転する（Ｒ４）。
【００６２】
また、ウエハホルダ２０１上には、ノズル１０４ａが存在し、このノズルから洗浄液が半導体ウエハＷ上に噴射される。洗浄液としては、例えば、純水やイソプロピルアルコール等が用いられる。なお、ノズルを複数準備しても良い。この複数のノズルからは、同じ洗浄液を供給しても良く、また、複数のノズルを複数準備することによって、膜種によって洗浄液を適宜調整することができる。
【００６３】
このようなウエハ洗浄装置のウエハホルダ２０１上に半導体ウエハＷを固定し、偏心回転するブラシ２０３で半導体ウエハＷ（ＴｉＮ膜Ｐ１ａ）の表面を洗浄する。
【００６４】
その結果、半導体ウエハＷの中心部Ｃ上でも、ブラシ２０３が偏心回転することにより、ブラシ２０３との相対速度（周速度）を確保することができる。なお、偏心距離Ｄ３が大きいほど相対速度は大きくなる。図１６に、半導体ウエハＷの中心部Ｃに対するブラシ２０３の偏心回転の軌跡を示す。
【００６５】
従って、半導体ウエハＷの中心部Ｃにおける洗浄効率を向上させることができる。また、ブラシ２０３と半導体ウエハＷとの接触を低減でき、ブラシ２０３と半導体ウエハＷが接触することによる異物の発生率を低下させることができる。
【００６６】
ここで、半導体ウエハの回転速度（Ｒ１）は、例えば、１０００〜２０００回／分程度である。
【００６７】
また、偏心距離Ｄ３は、半導体ウエハＷの半径の１／２以下であればよい。
【００６８】
また、半導体ウエハを偏心回転させない場合（半導体ウエハの中心部の周速度が０の場合）と比較すれば、偏心回転速度（Ｒ５）は、小さくても効果を奏し、その速度が大きくなるにつれ洗浄効率を向上させることができる。例えば、偏心回転速度（Ｒ５）を、例えば１００〜５００回／分程度とすると、半導体ウエハの中心部Ｃにおいてもある程度の周速度を確保でき、異物の発生を低減できると考えられる。なお、偏心回転速度（Ｒ５）を大きくした場合には、半導体ウエハの回転速度（Ｒ１）は小さくても洗浄効率を向上させることができる。
【００６９】
以上の点から、例えば、３００Φの半導体ウエハにおいては、例えば、偏心距離Ｄ３は、２〜８ｃｍ、偏心回転速度Ｒ５は、１００〜５００回／分程度が好ましいと考えられる。
【００７０】
このように、本実施の形態においてもＴｉＮ膜Ｐ１ａの洗浄効率を向上させることができる。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、ＴｉＮ膜Ｐ１ａの洗浄工程について詳細に説明したが、この他、実施の形態１で説明したＡｌ膜２５やゲート電極を構成する多結晶シリコン膜の成膜後に前記洗浄を行ってもよい。また、このような導電性膜のみならず、酸化シリコン膜２１等の絶縁膜の成膜後に前記洗浄を行っても良い。
【００７２】
（実施の形態３）
実施の形態２においては、アームＡ３のｆ端部には、重り２０５を用いブラシ２０３とのバランスを図っているが、以下に説明するように、２つのブラシを用いて偏心回転のバランスを図ってもよい。
【００７３】
なお、洗浄工程以外の工程は、実施の形態１の場合と同様であるため、ここでは、洗浄装置およびそれを用いた洗浄工程について詳細に説明する。また、本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置について、ブラシ２０３ａおよび２０３ｂの部分を除いては実施の形態２で説明した装置の構成と同様であるため、異なる部分について詳細に説明する。
【００７４】
図１７〜図１９は、本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置を示す図であり、図１７は、ウエハ洗浄装置の要部斜視図、図１８は、要部断面図および図１９は、模式図である。
【００７５】
ウエハホルダ２０１上には、ブラシ２０３ａ、２０３ｂが存在し、例えば、これらのブラシは、スポンジ状のポリビニルアルコールよりなる。また、ブラシ２０３ａおよび２０３ｂは、アームＡ３のｅ端部およびｆ端部に接続され、それぞれ軸Ｓ３および軸Ｓ６を中心に回転する（Ｒ３、Ｒ６）。また、このアームＡ３は、アームＡ２のｃ端部に接続された軸Ｓ５によって支持され、軸Ｓ３および軸Ｓ６は、軸Ｓ５を中心に回転する（Ｒ５）。即ち、ブラシ２０３ａおよび２０３ｂは、偏心回転する。このようにアームＡ３の両端にブラシを接続することにより偏心回転のバランスが保たれる。従って、軸Ｓ３と軸Ｓ５との距離Ｄ３と軸Ｓ５とｆ端部との距離Ｄ４とは同じである。
【００７６】
このようなウエハ洗浄装置のウエハホルダ２０１上にウエハを固定し、実施の形態２の場合と同様に、偏心回転するブラシ２０３ａ、２０３ｂで半導体ウエハＷ（ＴｉＮ膜Ｐ１ａ）の表面を洗浄する。
【００７７】
その結果、半導体ウエハＷの中心部Ｃ上でも、ブラシが偏心回転することにより、ブラシとの相対速度（周速度）を確保することができる。
【００７８】
従って、半導体ウエハＷの中心部Ｃにおける洗浄効率を向上させることができる。また、ブラシと半導体ウエハとの接触を低減でき、ブラシと半導体ウエハが接触することによる異物の発生率を低下させることができる。
【００７９】
また、本実施の形態においては、２つのブラシを用いているため、ウエハとブラシの実質的な相対速度を２倍とすることができ、洗浄効率をさらに向上させることができる。
【００８０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８１】
特に、前記実施の形態においては、偏心機構をアームやホルダ内に設けたが、これらを他の部位に設けてもよい。
【００８２】
また、前記実施の形態においては、ブラシ自身を回転させたが、ブラシ自身を回転させず、偏心回転のみさせてもよい。
【００８３】
また、ウエハの偏心回転とブラシの偏心回転を組み合わせて洗浄を行っても良い。
【００８４】
また、実施の形態１においては、半導体素子の例としてＭＩＳＦＥＴを示したが、これらを有する半導体装置に限られないことはいうまでもない。
【００８５】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００８６】
半導体ウエハの上部の膜を、半導体ウエハをそのほぼ中心に位置する第１軸であって、第２軸を中心に回転する第１軸を中心に回転させながら、洗浄液を噴射し、ブラシを半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら洗浄したので、半導体ウエハの洗浄工程における異物除去率を向上させることができる。また、半導体装置の信頼性を向上させ、また、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の効果を示すための半導体装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、偏心距離と洗浄領域との関係を示す基板の要部平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態２である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態２の効果を示すための半導体装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態３である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の模式図である。
【図２０】本発明者らが事前に検討した半導体ウエハの洗浄後の異物の状態を示す半導体ウエハの要部平面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板（シリコン基板）
３ 素子分離
５ ｐ型ウエル
７ ｎ型ウエル
９ｎ、９ｐ ソース、ドレイン領域
１１ ゲート酸化膜
１３ ゲート電極
１５ サイドウォール膜
２１ 酸化シリコン膜
２３ コンタクトホール
２５ Ａｌ膜
１０１ ウエハホルダ
１０３ ブラシ
１０４ａ ノズル
２０１ ウエハホルダ
２０３ ブラシ
２０３ａ ブラシ
２０３ｂ ブラシ
Ａ１ （偏心用）アーム
Ａ２ アーム
Ａ３ （偏心用）アーム
Ｃ 中心部
Ｄ１ 距離
Ｄ１ 偏心距離（軸Ｓ１と軸Ｓ２との距離）
Ｄ２ 軸Ｓ２とｂ端部との距離
Ｄ３ 偏心距離（軸Ｓ３と軸Ｓ５との距離）
Ｄ４ 軸Ｓ５とｆ端部との距離
Ｍ１ 第１層配線
Ｐ 異物
Ｐ１ プラグ
Ｐ１ａ ＴｉＮ膜
Ｐ１ｂ Ｗ膜
Ｑｎ ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
Ｑｐ ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
Ｒ１〜Ｐ６ 回転方向（回転速度）
Ｓ１〜Ｓ６ 軸
Ｗ 半導体ウエハ
ＷＡ 洗浄領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置をウエハ状態で洗浄する工程を有する半導体装置の製造技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造歩留まりには、異物の増減が大きく関与している。従って、半導体装置の製造工程においては、異物の除去工程が不可欠である。
【０００３】
例えば下記特許文献１（特開平９−１３４８９６号公報）には、ウエハ洗浄装置の一例が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３４８９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
配線等を構成する導電性膜や配線間に形成される絶縁膜等は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成され、これらの膜の成膜後には、異物の除去のためブラシ洗浄が行われる。このブラシ洗浄とは、回転する半導体ウエハ表面に例えば純水を流しつつ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製などのブラシを半導体ウエハ表面に軽く押しつけながら回転・移動させ、その表面を洗浄する処理をいう。このような洗浄によって、半導体ウエハ表面のパーティクル（異物）や半導体ウエハ表面の微少突起を除去することができる。
【０００６】
本発明者らは、半導体装置の研究・開発に従事しており、成膜後の膜洗浄に、ブラシ洗浄を導入することを検討しているが、このブラシ洗浄を行った際、半導体ウエハの中心部においてその外周部より異物の残存数が多くなることが判明した。図２０は、本発明者らが検討した半導体ウエハＷの洗浄後の異物の状態を示す一例である。図示するように、半導体ウエハＷの中心部（直径１〜２ｃｍの範囲）において異物Ｐが多く確認された。
【０００７】
この半導体ウエハの中心部（特異点）における異物の増加については、ブラシと半導体ウエハとの相対速度（周速度）の低下が要因と考えられる。
【０００８】
即ち、半導体ウエハは、ウエハの中心部を軸に回転しているが、その中心部においてはその速度が遅くなる。
【０００９】
従って、本来、ブラシと半導体ウエハの間に膜状に広がる洗浄液上にブラシが浮いた状態で行われる洗浄が、ウエハの中心部においては、ブラシが半導体ウエハと接触し、異物が増加するものと考えられる。
【００１０】
この異物には、洗浄により除去しきれず残ったものの他、ブラシと半導体ウエハが接触することによりブラシの破片やブラシに付着しているコーティング材料等が再付着し、異物となる場合があると考えられる。
【００１１】
従って、ブラシ洗浄を行ったがために、却って異物が増加するということも推測された。
【００１２】
本発明の目的は、半導体ウエハの洗浄工程における異物除去率を向上させる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、半導体ウエハの洗浄精度を向上させることにより、半導体装置の信頼性を向上させることにある。また、半導体装置の歩留まりを向上させることにある。
【００１４】
本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１６】
（１）本発明の半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体ウエハの上部に膜を形成する工程と、（ｂ）前記半導体ウエハを前記半導体ウエハのほぼ中心に位置する第１軸を中心に回転させながら、前記膜上に洗浄液を噴射し、ブラシを用いて前記膜を洗浄する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、（ｃ）前記（ｂ）工程を、前記第１軸を第２軸を中心に回転させ、前記ブラシを前記半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら行うものである。
【００１７】
（２）本発明の半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体ウエハの上部に膜を形成する工程と、（ｂ）前記半導体ウエハを前記半導体ウエハのほぼ中心に位置する第１軸を中心に回転させながら、前記膜上に洗浄液を噴射し、ブラシを用いて前記膜を洗浄する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、（ｃ）前記（ｂ）工程を、前記ブラシの中心から一定の距離離間した第２軸を中心に前記ブラシを回転させ、前記ブラシを前記半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら行うものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１〜図７は、実施の形態１である半導体装置の製造方法を示した基板の要部断面図である。また、図８〜図１０は、本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられる洗浄装置の要部斜視図、要部断面図もしくは模式図である。
【００２０】
まず、単結晶シリコンよりなる半導体基板１（半導体ウエハＷ）上に、半導体素子を形成する。ここでは、図１に、半導体素子の一例として、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐを形成した場合を示す。なお、３は、素子分離であり、例えば、半導体基板１中に形成された溝の内部に酸化シリコン膜を埋め込むことにより形成する。５は、ｐ型ウエル、７は、ｎ型ウエルであり、半導体基板１中に、不純物を注入することにより形成する。また、図１中のＭＩＳＦＥＴＱｎおよびＱｐは、それぞれＬＤＤ構造のソース、ドレイン領域９ｎ、９ｐを有し、後述するサイドウォール膜形成前後の不純物のイオン注入工程により形成する。また、１１は、ゲート酸化膜、１３は、ゲート電極であり、それぞれ、例えば、熱酸化、導電性膜（例えば、多結晶シリコン膜）の堆積およびパターニング等により形成する。１５は、サイドウォール膜であり、ゲート電極１３形成後、その上部に絶縁膜を堆積し、異方的にエッチングすることにより形成する。
【００２１】
次いで、図２に示すように、ＭＩＳＦＥＴＱｎおよびＱｐ上に、絶縁膜として例えば、ＣＶＤ法で酸化シリコン膜２１を堆積した後、その表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法で研磨し平坦化する。
【００２２】
次に、酸化シリコン膜２１上にフォトレジスト膜（図示せず）を形成し、このフォトレジスト膜をマスクに酸化シリコン膜２１をエッチングすることによりソース、ドレイン領域９ｎ、９ｐ上にコンタクトホール２３を形成する。
【００２３】
次いで、図３に示すようにコンタクトホール２３内を含む酸化シリコン膜２１上に、ＣＶＤ法により薄いＴｉＮ（窒化チタン）膜Ｐ１ａを堆積する。このＴｉＮ膜は、後述するＷ（タングステン）とＳｉ（シリコン基板）とが接触することにより不所望な反応層を形成することを防止するバリアメタル膜の役割を果たす。
【００２４】
このＴｉＮ膜の成膜後、図８〜図１０に示すウエハ洗浄装置を用いてシリコン基板１上のＴｉＮ膜Ｐ１ａ表面を洗浄する。
【００２５】
図８は、ウエハ洗浄装置の要部斜視図、図９は、要部断面図および図１０は、模式図である。
【００２６】
図８〜図１０に示すように、装置は、半導体ウエハＷを支持するウエハホルダ１０１を有する。ウエハホルダ１０１内には、例えば、吸着機構が存在し、真空吸着により半導体ウエハＷを固定する。
【００２７】
また、ウエハホルダ１０１内には、半導体ウエハを偏心回転させる偏心機構が存在する。
【００２８】
即ち、軸Ｓ１が存在し、この軸Ｓ１は半導体ウエハＷのほぼ中心部に位置する。この軸Ｓ１を中心に半導体ウエハＷが回転する（Ｒ１）。
【００２９】
また、軸Ｓ１のａ端部に接続された偏心用アームＡ１が存在し、このアームＡ１は、軸Ｓ２によって支持されている。軸Ｓ１は、軸Ｓ２を中心に回転する（Ｒ２）。即ち、半導体ウエハは、軸Ｓ２を中心に偏心回転する。
【００３０】
また、アームＡ１のｂ端部には、バランス用の重り１０２が接続されている。この重りの重さは、半導体ウエハＷの重さと軸Ｓ１と軸Ｓ２との距離Ｄ１によって決まるモーメントと、重り１０２の重さと軸Ｓ２とｂ端部との距離Ｄ２によって決まるモーメントと、が釣り合うよう設定される。以下、距離Ｄ１を偏心距離という。
【００３１】
ウエハホルダ１０１上には、ブラシ１０３が存在し、例えば、このブラシ１０３は、スポンジ状のポリビニルアルコールよりなる。また、このブラシ１０３は、アームＡ２のｃ端部に接続され、ｃ端部の軸Ｓ３を中心に回転する（Ｒ３）。また、アームＡ２は、そのｄ端部の軸Ｓ４を中心に回転する（Ｒ４）。この回転によって、ブラシ１０３が半導体ウエハＷ上からその外周部に向かって移動する。
【００３２】
ウエハホルダ１０１上には、ノズル１０４ａが存在し、このノズルから洗浄液が半導体ウエハＷ上に噴射される。洗浄液としては、例えば、純水やイソプロピルアルコール等が用いられる。なお、ノズルを複数準備しても良い。この複数のノズルからは、同じ洗浄液を供給しても良く、また、複数のノズルを複数準備することによって、膜種によって洗浄液を適宜調整することができる。
【００３３】
このようなウエハ洗浄装置のウエハホルダ１０１上に半導体ウエハＷを固定し、偏心回転する半導体ウエハＷの中心部近傍にブラシ１０３を下降させ、その表面（ＴｉＮ膜Ｐ１ａの表面）を洗浄する。
【００３４】
その結果、半導体ウエハＷの中心部Ｃも、軸Ｓ２が回転することにより、図１１に示す軌跡を描き、ブラシ１０３との相対速度（周速度）を確保することができる。この相対速度は、偏心距離Ｄ１が大きいほど、大きくなる。
【００３５】
従って、半導体ウエハＷの中心部Ｃにおける洗浄効率を向上させることができる。また、ブラシ１０３と半導体ウエハＷとの接触を低減でき、ブラシ１０３と半導体ウエハＷが接触することによる異物の発生率を低下させることができる。
【００３６】
ここで、半導体ウエハの回転速度（Ｒ１）は、例えば、１０００〜２０００回／分程度である。なお、ブラシの押し圧は、０．１Ｎ程度であり、また、洗浄時間は、１分／枚程度である。
【００３７】
また、半導体ウエハを偏心回転させない場合（半導体ウエハの中心部の周速度が０の場合）と比較すれば、偏心回転速度（Ｒ２）は、小さくても効果を奏し、その速度が大きくなるにつれ洗浄効率を向上させることができる。
【００３８】
例えば、図２０に示したウエハの中心部（直径１〜２ｃｍ）の異物を、偏心距離Ｄ１が０．５〜１ｃｍとする場合、偏心回転速度（Ｒ２）を１０００回／分程度とすることで、ウエハの外周部と同程度に除去することができる。
【００３９】
このように、偏心回転速度（Ｒ２）を、例えば５００〜２０００回／分程度とすると、半導体ウエハの中心部Ｃにおいてもある程度の周速度を確保でき、異物の発生を低減できると考えられる。なお、偏心回転速度（Ｒ２）を大きくした場合（例えば１０００回／分）には、半導体ウエハの回転速度（Ｒ１）は小さくても洗浄効率を向上させることができる。
【００４０】
また、偏心距離Ｄ１は、半導体ウエハＷの半径以下であれば良いが、偏心距離Ｄ１を大きくすると、半導体ウエハの洗浄領域が狭くなる。
【００４１】
即ち、半導体ウエハＷからブラシ１０３が外れ、再び半導体ウエハＷ上に戻ると、ブラシ１０３が半導体ウエハＷによって削られる等、新たな異物発生の要因となり得る。
【００４２】
従って、ブラシ１０３が半導体ウエハＷ上から外れないよう洗浄領域を設定する必要がある。図１２（ａ）および（ｂ）に、それぞれ偏心距離がＤ１ａとＤ１ｂの場合（Ｄ１ａ＜Ｄ１ｂ）の洗浄領域ＷＡ（図中の斜線部）を示す。図示するように、偏心距離が大きくなると洗浄領域ＷＡが狭くなる。従って、洗浄領域を大きく確保するという観点からは、偏心距離Ｄ１は、小さい方が好ましい。
【００４３】
前述したように、半導体ウエハを偏心回転させない場合（半導体ウエハの中心部の周速度が０の場合）と比較すれば、偏心距離Ｄ１が、小さく、例えば、１ｃｍ程度でも効果を奏すると言える。
【００４４】
以上の点から、例えば、３００Φの半導体ウエハにおいては、例えば、偏心距離（Ｄ１）は、０．５〜１ｃｍ程度が好ましいと考えられる。
【００４５】
このような洗浄方法によれば、ＴｉＮ膜Ｐ１ａの洗浄効率を向上させることができる。ＴｉＮ膜Ｐ１ａの洗浄液としては、例えば、純水を用いることができる。
【００４６】
次いで、図４に示すように、ＴｉＮ膜Ｐ１ａの上部に導電性膜として例えばＷ膜Ｐ１ｂをＣＶＤ法により堆積する。Ｗ膜は、水等に対して弱いため、ここでは膜洗浄は行わない。
【００４７】
次いで、図５に示すように、Ｗ膜Ｐ１ｂ等を酸化シリコン膜２１が露出するまでＣＭＰ法により研磨することによってコンタクトホール２３内にＴｉＮ膜Ｐ１ａとＷ膜Ｐ１ｂよりなるプラグＰ１を形成する。
【００４８】
次いで、図６に示すように、酸化シリコン膜２１およびプラグＰ１上に、導電性膜として例えばＡｌ（アルミニウム）膜２５をスパッタ法で堆積する。
【００４９】
次いで、Ａｌ膜２５の表面に対し、ＴｉＮ膜Ｐ１ａの場合と同様に、図８〜図１０を参照しながら説明したウエハ洗浄装置および洗浄方法を用いて洗浄を行う。Ａｌ膜の洗浄液として純水を用いることができる。
【００５０】
この場合も前述したように、半導体ウエハＷの中心部Ｃにおける洗浄効率を向上でき、また、異物の発生率を低下させることができる。
【００５１】
次いで、図７に示すように、Ａｌ膜２５を所望の形状にパターニングすることにより、第１層配線Ｍ１を形成する。なお、Ａｌ膜２５の上下に薄いＴｉＮ膜を形成し、これらの積層膜で第１層配線Ｍ１を構成してもよい。この際、ＴｉＮ膜やＡｌ膜の成膜後に、前述の洗浄を適宜行ってもよい。
【００５２】
この後、第１層配線Ｍ１上に酸化シリコン膜等の絶縁膜、プラグおよび配線の形成工程を繰り返すことによって多層の配線を形成することが可能であるが、これらの形成工程の説明および図示は省略する。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、ＴｉＮ膜Ｐ１ａおよびＡｌ膜２５の洗浄工程について詳細に説明したが、この他、ゲート電極１３を構成する多結晶シリコン膜の成膜後に前記洗浄を行ってもよい。また、このような導電性膜のみならず、酸化シリコン膜２１等の絶縁膜の成膜後に前記洗浄を行っても良い。また、金属膜は、疎水性の膜が多く、洗浄効率が下がる傾向があるため、本実施の形態の洗浄方法を用いて好適である。なお、酸化シリコン膜は、親水性の膜である。
【００５４】
（実施の形態２）
実施の形態１で説明したＴｉＮ膜の洗浄を、図１３〜図１５に示すウエハ洗浄装置を用いて行ってもよい。
【００５５】
なお、洗浄工程以外の工程は、実施の形態１の場合と同様であるため、ここでは、洗浄装置およびそれを用いた洗浄工程について詳細に説明する。
【００５６】
図１３〜図１５は、本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置を示す図であり、図１３は、ウエハ洗浄装置の要部斜視図、図１４は、要部断面図および図１５は、模式図である。
【００５７】
図１３〜図１５に示すように、装置は、半導体ウエハＷを支持するウエハホルダ２０１を有する。ウエハホルダ２０１内には、例えば、吸着機構が存在し、真空吸着により半導体ウエハＷを固定する。
【００５８】
また、ウエハホルダ２０１内には、半導体ウエハを回転させる回転機構が存在する。即ち、軸Ｓ１が存在し、この軸Ｓ１は半導体ウエハＷのほぼ中心部に位置する。この軸Ｓ１を中心に半導体ウエハＷが回転する（Ｒ１）。
【００５９】
また、ウエハホルダ２０１上には、ブラシ２０３が存在し、例えば、このブラシ２０３は、スポンジ状のポリビニルアルコールよりなる。また、このブラシ２０３は、アームＡ２のｃ端部に軸Ｓ５を介して接続された偏心用アームＡ３のｅ端部に、軸Ｓ３を介し接続されており、軸Ｓ３を中心に回転する（Ｒ３）。即ち、軸Ｓ３のｅ端部に接続された偏心用アームＡ３は、軸Ｓ５によって支持されている。軸Ｓ３は、軸Ｓ５を中心に回転する（Ｒ５）。即ち、ブラシ２０３は、偏心回転する。
【００６０】
また、アームＡ３のｆ端部には、バランス用の重り２０５が接続されている。この重り２０５の重さは、ブラシ２０３の重さと軸Ｓ３と軸Ｓ５との距離Ｄ３によって決まるモーメントと、重り２０５の重さと軸Ｓ５とｆ端部との距離Ｄ４によって決まるモーメントと、が釣り合うよう設定される。なお、ブラシ自体の重さは、２０ｇ程度である。以下、距離Ｄ３を偏心距離という。
【００６１】
また、アームＡ２は、そのｄ端部の軸Ｓ４を中心に回転する（Ｒ４）。
【００６２】
また、ウエハホルダ２０１上には、ノズル１０４ａが存在し、このノズルから洗浄液が半導体ウエハＷ上に噴射される。洗浄液としては、例えば、純水やイソプロピルアルコール等が用いられる。なお、ノズルを複数準備しても良い。この複数のノズルからは、同じ洗浄液を供給しても良く、また、複数のノズルを複数準備することによって、膜種によって洗浄液を適宜調整することができる。
【００６３】
このようなウエハ洗浄装置のウエハホルダ２０１上に半導体ウエハＷを固定し、偏心回転するブラシ２０３で半導体ウエハＷ（ＴｉＮ膜Ｐ１ａ）の表面を洗浄する。
【００６４】
その結果、半導体ウエハＷの中心部Ｃ上でも、ブラシ２０３が偏心回転することにより、ブラシ２０３との相対速度（周速度）を確保することができる。なお、偏心距離Ｄ３が大きいほど相対速度は大きくなる。図１６に、半導体ウエハＷの中心部Ｃに対するブラシ２０３の偏心回転の軌跡を示す。
【００６５】
従って、半導体ウエハＷの中心部Ｃにおける洗浄効率を向上させることができる。また、ブラシ２０３と半導体ウエハＷとの接触を低減でき、ブラシ２０３と半導体ウエハＷが接触することによる異物の発生率を低下させることができる。
【００６６】
ここで、半導体ウエハの回転速度（Ｒ１）は、例えば、１０００〜２０００回／分程度である。
【００６７】
また、偏心距離Ｄ３は、半導体ウエハＷの半径の１／２以下であればよい。
【００６８】
また、半導体ウエハを偏心回転させない場合（半導体ウエハの中心部の周速度が０の場合）と比較すれば、偏心回転速度（Ｒ５）は、小さくても効果を奏し、その速度が大きくなるにつれ洗浄効率を向上させることができる。例えば、偏心回転速度（Ｒ５）を、例えば１００〜５００回／分程度とすると、半導体ウエハの中心部Ｃにおいてもある程度の周速度を確保でき、異物の発生を低減できると考えられる。なお、偏心回転速度（Ｒ５）を大きくした場合には、半導体ウエハの回転速度（Ｒ１）は小さくても洗浄効率を向上させることができる。
【００６９】
以上の点から、例えば、３００Φの半導体ウエハにおいては、例えば、偏心距離Ｄ３は、２〜８ｃｍ、偏心回転速度Ｒ５は、１００〜５００回／分程度が好ましいと考えられる。
【００７０】
このように、本実施の形態においてもＴｉＮ膜Ｐ１ａの洗浄効率を向上させることができる。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、ＴｉＮ膜Ｐ１ａの洗浄工程について詳細に説明したが、この他、実施の形態１で説明したＡｌ膜２５やゲート電極を構成する多結晶シリコン膜の成膜後に前記洗浄を行ってもよい。また、このような導電性膜のみならず、酸化シリコン膜２１等の絶縁膜の成膜後に前記洗浄を行っても良い。
【００７２】
（実施の形態３）
実施の形態２においては、アームＡ３のｆ端部には、重り２０５を用いブラシ２０３とのバランスを図っているが、以下に説明するように、２つのブラシを用いて偏心回転のバランスを図ってもよい。
【００７３】
なお、洗浄工程以外の工程は、実施の形態１の場合と同様であるため、ここでは、洗浄装置およびそれを用いた洗浄工程について詳細に説明する。また、本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置について、ブラシ２０３ａおよび２０３ｂの部分を除いては実施の形態２で説明した装置の構成と同様であるため、異なる部分について詳細に説明する。
【００７４】
図１７〜図１９は、本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置を示す図であり、図１７は、ウエハ洗浄装置の要部斜視図、図１８は、要部断面図および図１９は、模式図である。
【００７５】
ウエハホルダ２０１上には、ブラシ２０３ａ、２０３ｂが存在し、例えば、これらのブラシは、スポンジ状のポリビニルアルコールよりなる。また、ブラシ２０３ａおよび２０３ｂは、アームＡ３のｅ端部およびｆ端部に接続され、それぞれ軸Ｓ３および軸Ｓ６を中心に回転する（Ｒ３、Ｒ６）。また、このアームＡ３は、アームＡ２のｃ端部に接続された軸Ｓ５によって支持され、軸Ｓ３および軸Ｓ６は、軸Ｓ５を中心に回転する（Ｒ５）。即ち、ブラシ２０３ａおよび２０３ｂは、偏心回転する。このようにアームＡ３の両端にブラシを接続することにより偏心回転のバランスが保たれる。従って、軸Ｓ３と軸Ｓ５との距離Ｄ３と軸Ｓ５とｆ端部との距離Ｄ４とは同じである。
【００７６】
このようなウエハ洗浄装置のウエハホルダ２０１上にウエハを固定し、実施の形態２の場合と同様に、偏心回転するブラシ２０３ａ、２０３ｂで半導体ウエハＷ（ＴｉＮ膜Ｐ１ａ）の表面を洗浄する。
【００７７】
その結果、半導体ウエハＷの中心部Ｃ上でも、ブラシが偏心回転することにより、ブラシとの相対速度（周速度）を確保することができる。
【００７８】
従って、半導体ウエハＷの中心部Ｃにおける洗浄効率を向上させることができる。また、ブラシと半導体ウエハとの接触を低減でき、ブラシと半導体ウエハが接触することによる異物の発生率を低下させることができる。
【００７９】
また、本実施の形態においては、２つのブラシを用いているため、ウエハとブラシの実質的な相対速度を２倍とすることができ、洗浄効率をさらに向上させることができる。
【００８０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８１】
特に、前記実施の形態においては、偏心機構をアームやホルダ内に設けたが、これらを他の部位に設けてもよい。
【００８２】
また、前記実施の形態においては、ブラシ自身を回転させたが、ブラシ自身を回転させず、偏心回転のみさせてもよい。
【００８３】
また、ウエハの偏心回転とブラシの偏心回転を組み合わせて洗浄を行っても良い。
【００８４】
また、実施の形態１においては、半導体素子の例としてＭＩＳＦＥＴを示したが、これらを有する半導体装置に限られないことはいうまでもない。
【００８５】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００８６】
半導体ウエハの上部の膜を、半導体ウエハをそのほぼ中心に位置する第１軸であって、第２軸を中心に回転する第１軸を中心に回転させながら、洗浄液を噴射し、ブラシを半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら洗浄したので、半導体ウエハの洗浄工程における異物除去率を向上させることができる。また、半導体装置の信頼性を向上させ、また、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の効果を示すための半導体装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、偏心距離と洗浄領域との関係を示す基板の要部平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態２である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態２の効果を示すための半導体装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態３である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の要部断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３である半導体装置の製造方法に用いられるウエハ洗浄装置の模式図である。
【図２０】本発明者らが事前に検討した半導体ウエハの洗浄後の異物の状態を示す半導体ウエハの要部平面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板（シリコン基板）
３ 素子分離
５ ｐ型ウエル
７ ｎ型ウエル
９ｎ、９ｐ ソース、ドレイン領域
１１ ゲート酸化膜
１３ ゲート電極
１５ サイドウォール膜
２１ 酸化シリコン膜
２３ コンタクトホール
２５ Ａｌ膜
１０１ ウエハホルダ
１０３ ブラシ
１０４ａ ノズル
２０１ ウエハホルダ
２０３ ブラシ
２０３ａ ブラシ
２０３ｂ ブラシ
Ａ１ （偏心用）アーム
Ａ２ アーム
Ａ３ （偏心用）アーム
Ｃ 中心部
Ｄ１ 距離
Ｄ１ 偏心距離（軸Ｓ１と軸Ｓ２との距離）
Ｄ２ 軸Ｓ２とｂ端部との距離
Ｄ３ 偏心距離（軸Ｓ３と軸Ｓ５との距離）
Ｄ４ 軸Ｓ５とｆ端部との距離
Ｍ１ 第１層配線
Ｐ 異物
Ｐ１ プラグ
Ｐ１ａ ＴｉＮ膜
Ｐ１ｂ Ｗ膜
Ｑｎ ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
Ｑｐ ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
Ｒ１〜Ｐ６ 回転方向（回転速度）
Ｓ１〜Ｓ６ 軸
Ｗ 半導体ウエハ
ＷＡ 洗浄領域
Claims (5)
- （ａ）半導体ウエハの上部に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体ウエハを前記半導体ウエハのほぼ中心に位置する第１軸を中心に回転させながら、前記膜上に洗浄液を噴射し、ブラシを用いて前記膜を洗浄する工程と、
を有する半導体装置の製造方法であって、
（ｃ）前記（ｂ）工程は、前記第１軸を第２軸を中心に回転させ、前記ブラシを前記半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （ａ）半導体ウエハの上部に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体ウエハを前記半導体ウエハのほぼ中心に位置する第１軸を中心に回転させながら、前記膜上に洗浄液を噴射し、ブラシを用いて前記膜を洗浄する工程と、
を有する半導体装置の製造方法であって、
（ｃ）前記（ｂ）工程は、前記ブラシの中心から一定の距離離間した第２軸を中心に前記ブラシを回転させ、前記ブラシを前記半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （ａ）半導体ウエハの上部に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体ウエハを前記半導体ウエハのほぼ中心に位置する第１軸を中心に回転させながら、前記膜上に洗浄液を噴射し、第１および第２のブラシを用いて前記膜を洗浄する工程と、
を有する半導体装置の製造方法であって、
（ｃ）前記（ｂ）工程は、前記第１および第２のブラシを、これらの中心を結ぶ直線のほぼ中央部に位置する第２軸を中心に回転させ、前記第１および第２のブラシを前記半導体ウエハ上から前記半導体ウエハの外周部に移動させながら行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記（ｂ）工程は、前記ブラシと前記膜との間に前記洗浄液が存在する状態で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記膜は、疎水性の膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2015023248A (ja) * | 2013-07-23 | 2015-02-02 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板洗浄装置、基板洗浄方法及び記憶媒体 |
| CN105006424A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-28 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 单片式湿法清洗方法 |
| JP2017069264A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板保持装置 |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002282596A patent/JP2004119782A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015023248A (ja) * | 2013-07-23 | 2015-02-02 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板洗浄装置、基板洗浄方法及び記憶媒体 |
| TWI567816B (zh) * | 2013-07-23 | 2017-01-21 | Tokyo Electron Ltd | Substrate cleaning device, substrate cleaning method and memory media |
| KR101760552B1 (ko) * | 2013-07-23 | 2017-07-21 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 세정 장치, 기판 세정 방법 및 기억 매체 |
| US9947556B2 (en) | 2013-07-23 | 2018-04-17 | Tokyo Electron Limited | Substrate cleaning apparatus, substrate cleaning method, and storage medium |
| CN105006424A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-28 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 单片式湿法清洗方法 |
| JP2017069264A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板保持装置 |
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