JP2004207454A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体ウエハの裏面洗浄工程における静電破壊や乾燥不良を防止し、半導体装置の信頼性を向上する。
【解決手段】半導体ウエハ１の裏面１ｂを上方に向けた状態で半導体ウエハ１を回転させる。半導体ウエハ１の裏面１ｂにノズル３５からリンス液３６を供給し、ブラシ３７により洗浄する。その間、半導体ウエハ１の表面１ａに対して、その下方に配置されたノズル３８からリンス液３９を供給する。その際、ノズル３８からのリンス液３９の吐出方向を半導体ウエハ１の表面１ａに対して垂直方向になるようにし、ノズル３８から吐出されたリンス液３９の液流が半導体ウエハ１の表面１ａの中心から離れた位置に当たるようにする。
【選択図】 図１１

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、半導体ウエハの裏面の洗浄工程を有する半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１０−１５４６７９号公報には、基板の裏面を上方に向けて超音波洗浄し、基板の表面に対しては下方のノズルから拡散プレートを介して基板表面の周縁部に斜め方向に洗浄液を供給し、基板表面の洗浄液の膜を中空状に形成する技術が記載されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特開平９−２４６２２４号公報には、ウエハの表面を上方に向けてシャワーノズルにより洗浄し、ウエハの裏面に対してはその下方に配置したノズルから洗浄液を斜め方向に供給して洗浄する技術が記載されている（特許文献２参照）。
【０００４】
特開２００２−５７１３８号公報には、基板の表面を上方に向けて洗浄し、基板の裏面に対しては、その下方に配置した純水ノズルから純水を斜め方向に供給する技術が記載されている（特許文献３参照）。
【０００５】
特開平１０−３０８３７４号公報には、半導体ウエハの上面に洗浄液を供給するノズルを移動させる技術が記載されている（特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１５４６７９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−２４６２２４号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−５７１３８号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開平１０−３０８３７４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置の製造工程において、各種工程中や工程間の搬送時に半導体ウエハに微粒子などの汚染物が付着することがある。汚染物が付着した状態で種々の工程を行うと、半導体ウエハが汚染され、製造される半導体装置の信頼性などが低下する恐れがある。このため、半導体ウエハに付着した汚染物を洗浄により除去する必要がある。
【００１１】
本発明者の検討によれば、半導体ウエハの裏面を上方に向け、そこに付着した微粒子などを除去する洗浄工程において、半導体ウエハの表面の下方に配置されたノズルから吐出された洗浄液が半導体ウエハの表面の同じ位置に長時間当てられると、そこが静電気により帯電し、静電破壊が生じる恐れがあることが分かった。また、半導体ウエハの表面の下方に配置されたノズルから半導体ウエハ表面への洗浄液の供給を停止したときに、ノズルに液だれが生じると、半導体ウエハの乾燥時にその液だれが半導体ウエハを回転させるための回転板に跳ね返されて半導体ウエハ表面に再付着し、乾燥不良を起こしてウォータマークを生じさせる恐れがあることが分かった。半導体ウエハ表面のウォータマークはその後の工程の加工不良などを引き起こす。これらは、製造される半導体装置の信頼性を低下させ、また半導体装置の製造歩留まりを低減させてしまう。
【００１２】
ウエハ（基板）の裏面を上方に向けて洗浄し、ウエハ表面に対して、その下方のノズルから拡散プレートを介してウエハ表面の周縁部に斜め方向に洗浄液を供給する方法では、ウエハ表面に対する洗浄液の供給を停止した段階で、ノズルや拡散プレートに液だれが生じ、液だれした水分が乾燥段階でウエハ表面に再付着してウエハにウォータマークを生じさせる恐れがある。これは、加工不良を招き、製造される半導体装置の信頼性や製造歩留まりを低下させる。
【００１３】
ウエハ（基板）の表面を上方に向けて洗浄し、ウエハの裏面に対してはその下方に配置したノズルから洗浄液（純水）を斜め方向に供給する方法では、ウエハ裏面に対する洗浄液の供給を停止した段階で、洗浄液供給用のノズルに液だれが生じ、液だれした水分が乾燥段階でウエハに再付着してウォータマークを生じさせる恐れがある。これは、加工不良を招き、製造される半導体装置の信頼性や製造歩留まりを低下させる。また、ウエハの表面を洗浄する方法では、逆側のウエハ裏面に静電気が生じても、素子（半導体素子）形成面ではないので問題とはならないが、ウエハの裏面を洗浄する場合に、逆側の素子形成面である表面に静電気が生じると、この静電気により素子が破壊されるという新たな問題が生じる。
【００１４】
半導体ウエハの上面に洗浄液を供給する方法では、ノズルから液だれした水分が乾燥段階でウエハに再付着してウォータマークを生じさせる恐れがある。これは、加工不良を招き、製造される半導体装置の信頼性や製造歩留まりを低下させる。
【００１５】
本発明の目的は、半導体装置の信頼性を向上できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、半導体装置の製造歩留まりを向上できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の前記ならびにその他の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。
【００１８】
【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。
【００１９】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの裏面を洗浄する際に、半導体ウエハの表面の中心から離れた位置にリンス液を供給するものである。
【００２０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの裏面を洗浄する際に、半導体ウエハの表面にリンス液を供給するリンス液供給手段からのリンス液の吐出方向を半導体ウエハの表面に対して垂直方向とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
【００２２】
１．シリコン等物質名を言う場合、特にその旨記載した場合を除き、表示された物質のみを示すものではなく、示された物質（元素、原子群、分子、高分子、共重合体、化合物等）を主要な成分、組成成分とするものを含むものとする。
【００２３】
すなわち、シリコン領域等といっても、特にそうでない旨明示したときを除き、純粋シリコン領域、不純物をドープしたシリコンを主要な成分とする領域、ＧｅＳｉのようにシリコンを主要な構成要素とする混晶領域等を含むものとする。更に、ＭＩＳというときの「Ｍ」は、特にそうでない旨明示したときを除き、純粋な金属に限定されるものではなく、ポリシリコン（アモルファスを含む）電極、シリサイド層、その他の金属類似の性質を示す部材を含むものとする。更に、ＭＩＳというときの「Ｉ」は、特にそうでない旨明示したときを除き、酸化シリコン膜等の酸化膜に限定されず、窒化膜，酸窒化膜、アルミナ膜その他の通常誘電体、高誘電体、強誘電体膜等を含むものとする。
【００２４】
２．ウエハとは、半導体集積回路の製造に用いるシリコンその他の半導体単結晶基板（一般にほぼ円板形、半導体ウエハ、その他それらを単位集積回路領域に分割した半導体チップ又はペレット並びにその基体領域）、サファイア基板、ガラス基板、その他の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複合的基板を言う。
【００２５】
３．ある方向がある面に対して垂直と言う場合、両者のなす角度が完全に９０°（９０度）に一致する場合だけでなく、９０°から若干傾斜した状態も含むものとする。
【００２６】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２７】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２８】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２９】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００３０】
また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３１】
また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、断面図であっても、ハッチングを省略する場合もある。
【００３２】
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。
【００３３】
図１〜図３は、本発明の一実施の形態である半導体装置、例えばＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）の製造工程中の要部断面図である。
【００３４】
図１に示されるように、例えば１〜１０Ωｃｍ程度の比抵抗を有するｐ型の単結晶シリコンなどからなる半導体ウエハ（ウエハ、半導体基板）１が準備される。半導体ウエハ１は２つの主面、すなわち半導体素子形成側の主面である表面１ａと、表面１ａとは逆（反対）側の主面である裏面１ｂとを有している。
【００３５】
それから、図２に示されるように、半導体ウエハ１の表面（半導体素子形成側の主面）１ａに素子分離領域２が形成される。素子分離領域２は酸化シリコンなどからなり、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation、またはＳＧＩ：Shallow Groove Isolation）法あるいはＬＯＣＯＳ（Local Oxidization of Silicon ）法などにより形成することができる。図２においては、半導体ウエハ１の表面１ａに形成された素子分離用溝２ａを埋める酸化シリコンなどにより素子分離領域２が形成されている。素子分離領域２は、半導体ウエハ１に形成される各素子（半導体素子、例えばＭＩＳＦＥＴ）間を分離するように機能する。これにより、形成された素子間の電気的な干渉をなくし、個々の素子を独立して制御することが可能となる。また、半導体ウエハ１の表面１ａの素子分離領域２の間の領域（半導体素子形成領域）には、薄い絶縁膜３が形成される。この絶縁膜３は、例えば酸化シリコン膜からなり、ＳＴＩ法やＬＯＣＯＳ法により素子分離領域２を形成する際に、形成することができる。あるいは、素子分離領域２の形成後に絶縁膜３を形成することもできる。絶縁膜３は、後述するイオン注入（ウエル領域形成のためのイオン注入）の際に、半導体ウエハ１の表面１ａを保護するように機能することができる。
【００３６】
次に、図３に示されるように、半導体ウエハ１のｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴを形成する領域に、例えばホウ素（Ｂ）などのｐ型の不純物をイオン注入（イオン打ち込み）してｐ型ウエル４を形成する。イオン注入を行う際には、半導体ウエハ１の表面上に、不純物を導入しない領域を覆うフォトレジストマスクパターン（フォトレジストパターン、フォトレジストマスク）５をフォトリソグラフィ法を用いて形成し、フォトレジストマスクパターン５をマスクとして用いたイオン注入を行い、ｐ型ウエル４を形成すべき領域だけにｐ型の不純物を導入する。それから、アッシング処理などによりフォトレジストマスクパターン５を除去した後、ｐ型ウエル４に導入（イオン注入）された不純物を拡散または活性化させるために熱処理を行う。これにより、ｐ型ウエル４が完成する。
【００３７】
この熱処理を行う際に、半導体ウエハ１に微粒子（パーティクル）などの汚染物が付着していると、半導体ウエハ１内に汚染物が拡散して、その後形成される半導体装置の性能や信頼性を低下させる恐れがある。このため、熱処理前に半導体ウエハ１の洗浄を行い、微粒子などの汚染物を除去する。
【００３８】
図４および図５は、ｐ型ウエル４形成のためのイオン注入から熱処理までの工程を説明するためのフローチャート（フロー図）である。図４に示されるように、フォトレジストマスクパターン（フォトレジストマスク）５を形成し（ステップＳ１）、フォトレジストマスクパターン５をマスクとして用いてイオン注入を行う（ステップＳ２）。それから、フォトレジストマスクパターン５をアッシング処理により除去する（ステップＳ３）。そして、半導体ウエハ１の裏面１ｂに対して後で詳述するようなブラシ洗浄を行う（ステップＳ４）。その後、バッチ式ウェット洗浄装置により半導体ウエハ１をウェット洗浄する（ステップＳ５）。それから、熱処理を行って、半導体ウエハ１中に導入（イオン注入）された不純物を拡散または活性化させる（ステップＳ６）。他の形態として、図５に示されるように、半導体ウエハ１の裏面１ｂをブラシ洗浄した（ステップＳ４）後に、枚葉式ウェット洗浄装置により半導体ウエハ１をウェット洗浄し（ステップＳ５ａ）、それから熱処理を行って半導体ウエハ１中に導入された不純物を拡散または活性化させる（ステップＳ６）こともできる。
【００３９】
図６〜図８は、図３に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。上記のようにしてｐ型ウエル４が形成された後（ステップＳ６の熱処理後）、絶縁膜３が除去され、その後、清浄化されたｐ型ウエル４の表面に、図６に示されるように、清浄なゲート絶縁膜６が形成される。ゲート絶縁膜６は、例えば薄い酸化シリコン膜などからなり、例えば熱酸化法などによって形成することができる。
【００４０】
次に、ｐ型ウエル４のゲート絶縁膜６上にゲート電極７が形成される。例えば、半導体ウエハ１の表面１ａ上に多結晶シリコン膜を形成し、その多結晶シリコン膜にリン（Ｐ）などをイオン注入して低抵抗のｎ型半導体膜とし、その多結晶シリコン膜をドライエッチングによってパターニングすることにより、多結晶シリコン膜からなるゲート電極７を形成することができる。
【００４１】
次に、図７に示されるように、ｐ型ウエル４のゲート電極７の両側の領域にリンなどのｎ型の不純物をイオン注入することにより、ｎ-型半導体領域８が形成される。
【００４２】
次に、ゲート電極７の側壁上に、例えば酸化シリコンなどからなる側壁スペーサまたはサイドウォール９が形成される。サイドウォール９は、例えば、半導体基板１上に酸化シリコン膜を堆積し、この酸化シリコン膜を異方性エッチングすることによって形成することができる。
【００４３】
サイドウォール９の形成後、ｎ+型半導体領域１０（ソース、ドレイン）が、例えば、ｐ型ウエル４のゲート電極７及びサイドウォール９の両側の領域にリン（Ｐ）などのｎ型の不純物をイオン注入することにより形成される。ｎ+型半導体領域１０は、ｎ-型半導体領域８よりも不純物濃度が高い。
【００４４】
次に、ゲート電極７およびｎ+型半導体領域１０の表面を露出させ、例えばコバルト（Ｃｏ）膜を堆積して熱処理することによって、ゲート電極７とｎ+型半導体領域１０との表面に、それぞれシリサイド膜７ａおよびシリサイド膜１０ａを形成する。これにより、ｎ+型半導体領域１０の拡散抵抗と、コンタクト抵抗とを低抵抗化することができる。その後、未反応のコバルト膜は除去する。
【００４５】
このようにして、ｐ型ウエル４にｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）１１が形成される。
【００４６】
次に、図８に示されるように、半導体ウエハ１上に窒化シリコンなどからなる絶縁膜１２と、酸化シリコンなどからなる絶縁膜１３を順次堆積する。それから、絶縁膜１３および絶縁膜１２を順次ドライエッチングすることにより、ｎ+型半導体領域（ソース、ドレイン）１０の上部などにコンタクトホール１４を形成する。コンタクトホール１４の底部では、半導体ウエハ１の主面の一部、例えばｎ+型半導体領域１０（シリサイド膜１０ａ）の一部、やゲート電極７（シリサイド膜７ａ）の一部などが露出される。
【００４７】
次に、コンタクトホール１４内に、タングステン（Ｗ）などからなるプラグ１５が形成される。プラグ１５は、例えば、コンタクトホール１４の内部を含む絶縁膜１３上にバリア膜として例えば窒化チタン膜１５ａを形成した後、タングステン膜をＣＶＤ（化学的気相成長：Chemical Vapor Deposition）法などによって窒化チタン膜１５ａ上にコンタクトホール１４を埋めるように形成し、絶縁膜１３上の不要なタングステン膜および窒化チタン膜１５ａをＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法またはエッチバック法などによって除去することにより形成することができる。
【００４８】
その後、プラグ１５と電気的に接続する配線層などが形成されるが、ここでは図示およびその説明は省略する。
【００４９】
次に、本実施の形態で行われる半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄（ブラシ洗浄）工程（ステップＳ４）について説明する。
【００５０】
上記のように、フォトレジストマスクパターン５をマスクとして用いてイオン注入を行い、半導体ウエハ１中に不純物を導入した後、アッシングによりフォトレジストマスクパターン５を除去し、その後、熱処理を行って半導体ウエハ１中に導入した不純物を拡散または活性化させる。この際、上記のようにアッシング処理によってフォトレジストマスクパターン５を除去した後、不純物の拡散のための熱処理を行う前に、半導体ウエハ１の洗浄を行う。これにより、半導体ウエハ１に付着した微粒子（パーティクル）やメタル（金属）不純物などの汚染物を除去する。
【００５１】
半導体ウエハ１に付着した汚染物は、例えばＡＰＭ（Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture）液、ＤＨＦ（Diluted Hydrofluoric acid）液またはＨＰＭ（Hydrochloric acid-Hydrogen Peroxide Mixture）液などを用いたウェット洗浄（ステップＳ５またはステップＳ５ａ）によって除去されるが、工程間の搬送時や各工程における吸着などによって半導体ウエハ１の裏面１ｂに付着した微粒子は、接着力が強固で、ウェット洗浄だけでは十分に除去することが困難である。半導体ウエハ１の裏面１ｂに微粒子、例えばメタル（金属）を含んだ微粒子などが残存していると、洗浄処理後の熱処理（ステップＳ６）によって、半導体ウエハ１中に拡散し、キャリアライフタイムの劣化や結晶欠陥などを引き起こす恐れがある。これは、製造される半導体装置の性能や信頼性を低下させる可能性がある。
【００５２】
本実施の形態では、ウェット洗浄処理（ステップ５またはステップ５ａ）の前に、半導体ウエハ１の裏面をブラシなどによって機械的に洗浄（ステップＳ４）して、半導体ウエハ１の裏面１ｂに付着する微粒子などを除去する。
【００５３】
図９は、本実施の形態で行われる半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄工程（ステップＳ４）に用いられる洗浄装置の概略的な構成を示す説明図（平面図）である。図１０は、半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄工程の処理シーケンス（フロー）を示す説明図である。
【００５４】
図９および図１０に示されるように、半導体ウエハ１は、ローダ・アンローダ部（ローダ・アンローダステージ）２１に置かれたカセットケース２２に装填または収納されており（ステップＳ１１）、そこから取り出されて搬送機構（搬送装置）２３を用いて搬送レーン２４を経由してウエハ反転室２５に搬送される。ウエハ反転室２５に搬送された半導体ウエハ１は、図示しない反転機構を用いて反転される（ステップＳ１２）。これにより、半導体ウエハ１の裏面１ｂが上方を向くようになる。反転された半導体ウエハ１は、搬送機構２３によって洗浄ユニット（ウエハ裏面洗浄ユニット、処理ユニット）２６に搬送され、半導体ウエハ１の裏面１ｂがブラシ洗浄される（ステップＳ１３）。ブラシ洗浄の後、半導体ウエハ１は搬送機構２３によってウエハ反転室２５に搬送され、図示しない反転機構を用いて反転される（ステップＳ１４）。これにより、半導体ウエハ１の表面１ａが上方を向くようになる。その後、半導体ウエハ１は、ローダ・アンローダ部２１に配置されたカセットケース２２に搬送され、カセットケース２２に再度収納される（ステップＳ１５）。
【００５５】
図１１は、半導体ウエハ１の裏面１ｂを洗浄（ブラシ洗浄）するための洗浄装置の洗浄処理ユニットの概念的な構造を示す説明図（縦断面図）である。図１１の洗浄装置の洗浄処理ユニット３１は、図９の洗浄ユニット２６に対応する。また、図１２は、半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄工程における半導体ウエハ１の回転速度を示すグラフである。図１２のグラフの横軸は、経過時間（arbitrary unit:任意単位）に対応し、グラフの縦軸は、半導体ウエハ１の単位時間当たりの回転数または回転速度（arbitrary unit:任意単位）に対応する。
【００５６】
図１１に示されるように、洗浄処理ユニット３１に搬送された半導体ウエハ１は、スピンチャック３２によって保持される。スピンチャック３２は、スピンベース３３と、スピンベース３３の外周部に固定、連結されたウエハチャック３４とを有している。スピンベース３３は、図示しない回転機構（例えばモータなど）によって高速で回転可能に構成された回転板であり、例えば半導体ウエハ１よりも大きな径を有している。ウエハチャック３４は、半導体ウエハ１を保持可能に構成されており、半導体ウエハ１の洗浄すべき面である裏面１ｂが上方を向き、表面（半導体素子形成側の主面）１ａが下方を向くように半導体ウエハ１が保持される。従って、スピンチャック３２は半導体ウエハ１を回転できるように構成されている。すなわち、図示しない回転機構によってスピンベース３３を回転させることで、ウエハチャック３４およびウエハチャック３４に保持された半導体ウエハ１も回転させることができる。
【００５７】
半導体ウエハ１の裏面１ｂの外周部上方（斜め上方）には、ノズル（リンスノズル、リンス液供給手段）３５が配置され、ノズル３５からリンス液（洗浄液、すすぎ液）３６が半導体ウエハ１の裏面１ｂに向かって吐出（噴出）し、半導体ウエハ１の裏面１ｂにリンス液３６を供給できるように構成されている。リンス液３６は、例えば純水を用いることができる。また、バルブ３５ａにより、リンス液３６の供給（吐出）量を調整できるように（あるいはリンス液３６の供給開始および停止の切換えができるように）構成されている。
【００５８】
また、半導体ウエハ１の裏面１ｂの他の外周部上方（斜め上方）には、半導体ウエハ１の裏面１ｂを洗浄するためのブラシ３７が配置されている。ブラシ３７はブラシアーム３７ａにより保持されており、後述するような動作（水平移動および昇降動作）が行えるように構成されている。
【００５９】
半導体ウエハ１の表面１ｂの下方には、ノズル（バックリンスノズル、リンス液供給手段）３８が配置され、ノズル３８からバックリンス液としてのリンス液（バックリンス液、洗浄液、すすぎ液）３９を半導体ウエハ１の表面１ａに向かって吐出（噴出、供給）し、半導体ウエハ１の表面１ａにリンス液（バックリンス液）３９を供給できるように構成されている。リンス液３９は、例えば純水を用いることができる。ノズル３８にはリンス液３９を吐出するための孔（リンス孔、リンス液吐出孔）３８ａが設けられており、このノズル３８の孔３８ａからリンス液３９を半導体ウエハ１の表面１ａに向かって吐出することができる。リンス液３９は、配管（バックリンス用配管）４０を通ってノズル３８に供給され、ノズル３８の孔３８ａから吐出される。また、バルブ４１により、リンス液３９の供給（吐出）量を調整できるように（あるいはリンス液３９の供給開始および停止の切換えができるように）構成されている。ノズル３８および配管４０はスピンベース３３には固定されておらず、スピンベース３３が回転しても、ノズル３８および配管４０は回転しないように構成されている。
【００６０】
スピンチャック３２の周囲には、洗浄用カップ４２が配置されており、リンス液３６やリンス液３９が飛散するのを防止できるように構成されている。ノズル３５およびノズル３８から半導体ウエハ１の裏面１ｂおよび表面１ａに供給されたリンス液３６およびリンス液３９は、洗浄用カップ４２の下部に貯められ、最終的には図示しない排液機構により排出することができる。
【００６１】
半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄を行うためには、まず図１１に示されるようにウエハチャック３４（スピンチャック３２）に保持された半導体ウエハ１を、図１２のグラフに示されるように、所定の回転速度で回転させる。このときの半導体ウエハ１の回転速度は、例えば１０００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ（１０００回転／分〜２０００回転／分）程度である。スピンベース３３（スピンチャック３２）を回転させることにより、半導体ウエハ１を回転させることができる。この半導体ウエハ１の回転処理とほぼ同時に、半導体ウエハ１の裏面１ｂの斜め上方に配置されたノズル３５からリンス液３６が半導体ウエハ１の裏面１ｂに向かって吐出（噴出）され、半導体ウエハ１の裏面１ｂへのリンス液３６の供給が開始される。
【００６２】
半導体ウエハ１の回転やリンス液３６の供給開始とほぼ同時に、ブラシ３７がブラシアーム３７ａにより半導体ウエハ１の裏面１ｂの斜め上方の位置から半導体ウエハ１の裏面１ｂ中央部の上方に向かって水平方向に移動する。半導体ウエハ１の裏面１ｂのほぼ中央の上方に達したブラシ３７は、半導体ウエハ１に向かって下降する。そして、ブラシ３７が半導体ウエハ１の裏面１ｂに接した位置で下降を停止する。それから、ブラシ３７は、半導体ウエハ１の裏面１ｂの中心から外周方向に（水平方向に）移動する。半導体ウエハ１は回転しているので、半導体ウエハ１の裏面１ｂ全面がブラシ３７に接することになる。これにより、半導体ウエハ１の裏面１ｂ全面が洗浄（ブラシ洗浄、ブラシスクラブ洗浄）され、半導体ウエハ１の裏面１ｂに付着していた微粒子（パーティクル）などが機械的に除去される。
【００６３】
半導体ウエハ１だけでなくブラシ３７も回転させながら半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄を行うこともできるが、半導体ウエハ１が回転しているので、ブラシ３７を回転させなくとも半導体ウエハ１の裏面１ｂを洗浄することができる。ブラシ３７を回転させた場合は、高い洗浄力を得ることができる。ブラシ３７を回転させない場合は、ブラシ３７の回転機構を設ける必要がないので、洗浄装置（洗浄処理ユニット）を小型化できる。
【００６４】
ブラシ３７が半導体ウエハ１の外周方向に移動して、半導体ウエハ１の裏面１ｂの中心から外周まで洗浄が行なわれた後、ブラシ３７は上昇し、半導体ウエハ１の裏面１ｂから離れる。それから、ブラシ３７は再度半導体ウエハ１の裏面１ｂの中央に向かって水平方向に移動し、半導体ウエハ１の裏面１ｂのほぼ中央の上方に達した段階で、半導体ウエハ１に向かって下降し、半導体ウエハ１の裏面１ｂに接した状態で半導体ウエハ１の外周方向に移動して上記半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄動作を繰り返す。図１１には、ブラシアーム３７ａによるブラシ３７の移動動作４３が模式的に示されている。このような動作（移動動作４３）を、必要に応じた回数（例えば数回）行い、半導体ウエハ１の裏面１ｂを洗浄（ブラシ洗浄）する。このようにして、半導体ウエハ１の裏面１ｂに付着していた微粒子（パーティクル）などを機械的に除去することができる。
【００６５】
このブラシ３７による半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄（ブラシ洗浄）処理の間、下方を向いている半導体ウエハ１の表面（半導体素子形成面）１ａでは、バックリンス処理を行っている。すなわち、半導体ウエハ１の裏面１ｂからの微粒子などの回り込みを防止するために、半導体ウエハ１の表面１ａに対してその下方に配置されたノズル（バックリンスノズル）３８からリンス液（バックリンス液）３９を供給している。ノズル３８から半導体ウエハ１の表面１ａへのリンス液３９の供給は、半導体ウエハ１の裏面１ｂのブラシ３７による洗浄（ブラシ洗浄）を行っている間、継続される。ノズル３８（の孔３８ａ）から吐出（噴出）されたリンス液３９は、半導体ウエハ１の表面１ａに供給され、半導体ウエハ１の表面１ａで液膜を形成し、ノズル３５から半導体ウエハ１の裏面１ｂに供給されたリンス液３６が半導体ウエハ１の表面１ａに回りこまない（接触しない）ように機能する。これにより、半導体ウエハ１の裏面１ｂから除去された微粒子などが、半導体ウエハ１の表面１ａに再付着するのを防止することができる。このような半導体ウエハ１の表面１ａのバックリンス処理により、半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄（ブラシ洗浄）工程における半導体ウエハ１の表面１ａの汚染を防止することができる。
【００６６】
半導体ウエハ１の裏面１ｂのブラシ３７による洗浄（ブラシ洗浄）が終了すると、半導体ウエハ１の裏面１ｂからブラシ３７が離れた状態で半導体ウエハ１の裏面１ｂに所定の時間リンス液３６が供給されてリンス処理（すすぎ処理）が行われる。このリンス処理の後、ノズル３５からのリンス液３６の吐出が停止され、半導体ウエハ１の裏面１ｂへのリンス液３６の供給が終了する。このとき、ノズル３８からのリンス液３９の吐出も停止され、半導体ウエハ１の表面１ａへのリンス液３９の供給も終了する。そして、半導体ウエハ１の回転速度を、図１２のグラフに示されるように、上昇させる（例えば３０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍ程度に上昇させる）。これは、スピンベース３３（スピンチャック３２）の回転速度を上昇させることにより、行うことができる。これにより、半導体ウエハ１は高速回転し、高速回転による遠心力を利用して半導体ウエハ１の表面１ａおよび裏面１ｂ上に残留する液体または水分（リンス液３６、リンス液３９）を振り切って、半導体ウエハ１を乾燥させる。所定の時間、リンス液３６およびリンス液３９を供給することなく高速回転させて半導体ウエハ１を乾燥させた後、半導体ウエハ１の回転を停止させる（スピンベース３３の回転を停止させる）。このようにして、裏面１ｂからブラシ洗浄により微粒子などを除去し、その後乾燥させた半導体ウエハ１は、洗浄処理ユニット３１での処理（洗浄処理、リンス処理および乾燥処理）が終了し、上記のようにウエハ反転室２５で反転した後、洗浄装置のローダ・アンローダ部２１のカセットケース２２に再度収納される。
【００６７】
次に、半導体ウエハの裏面洗浄工程でのバックリンス処理に起因して生じ得る問題について説明する。本発明者の検討によれば、半導体ウエハの裏面洗浄工程でのバックリンス処理において、次のような問題が生じる可能性があることが分かった。第１の問題は、半導体ウエハの中心部で静電気により半導体素子の破壊（静電破壊）が生じてしまうことである。第２の問題は、乾燥処理を行った半導体ウエハに水分が残留し、ウォータマーク（water mark）が発生することである。
【００６８】
まず、第１の問題について説明する。図１３は、半導体ウエハの裏面洗浄工程におけるバックリンス処理に起因して生じる静電破壊不良の説明図である。図１３は、図３の構造が得られた後、フォトレジストマスクパターン５を除去し、半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄を行っているときに、半導体ウエハ１の表面１ａにリンス液（バックリンス液）５０を供給している状態を模式的に示したものである。理解を簡単にするために、図１３においては、リンス液５０の液流の直径を実際よりも小さく図示している。
【００６９】
発明者の検討によれば、素子分離領域２の形成後でゲート絶縁膜６の形成前に行う半導体ウエハの裏面洗浄工程でのバックリンス処理において、ノズル（バックリンスノズル）から吐出したリンス液５０の液流を半導体ウエハ１の表面（半導体素子形成面）１ａの中心部に当てると、素子分離領域２（素子分離用溝２ａ）の端部で静電破壊が生じやすいことが分かった。このメカニズムについて説明する。
【００７０】
バックリンス処理用のノズル（バックリンスノズル）から吐出したリンス液（バックリンス液）５０の液流を半導体ウエハ１の表面（半導体素子形成面）１ａの中心部に供給した（当てた）場合、半導体ウエハ１はその中心部を回転中心として回転しているので、半導体ウエハ１の表面１ａの同じ位置（中心部）に長時間リンス液５０の液流が固定された（当てられた）状態となる。このため、長時間バックリンス処理（スピン回転処理）を行うと、半導体ウエハ１の表面１ａの中心部において、リンス液５０と半導体ウエハ１の表面１ａとの間で静電気が発生し、半導体ウエハ１の表面１ａ上の絶縁膜（酸化膜）、例えば絶縁膜３が帯電する恐れがある。この結果、図１３に示されるように、絶縁膜（酸化膜）３の表面に発生した電荷５１（例えば電子またはホール）が素子分離用溝２ａ（素子分離領域２）の端部５２近傍に集中し、そこで静電破壊が生じてしまう。
【００７１】
次に、第２の問題である半導体ウエハにおけるウォータマークの発生について説明する。
【００７２】
半導体ウエハの裏面の洗浄工程におけるバックリンス処理は、下方を向いた半導体ウエハの表面（半導体素子形成面）に対してその下方に配置したノズル（バックリンスノズル）からリンス液（バックリンス液）を供給することにより行われるが、ノズル（バックリンスノズル）でリンス液（バックリンス液）の液だれを生じると、液だれしたリンス液がノズルを伝って回転するスピンベースに到達し、高速回転するスピンベースによって跳ね返されて（はじかれて）、半導体ウエハの表面に付着することがある。この跳ね返りにより半導体ウエハの表面に付着した水分は、ウォータマーク（洗浄乾燥された半導体ウエハ上に残留または付着した水滴によって生じるしみ）に成長し、後の工程における加工不良などを生じる恐れがある。特に、跳ね返りによる半導体ウエハの表面への水分の付着が乾燥処理の段階で生じると、乾燥不良を生じてウォータマークを発生しやすい。
【００７３】
次に、本実施の形態における半導体ウエハの裏面洗浄工程でのバックリンス処理についてより詳細に説明する。図１４は、図１１の洗浄処理ユニット３１において、バックリンス処理を行っているときのバックリンス処理用のノズル３８近傍領域の部分拡大図（断面図）であり、図１５はバックリンス処理用のノズル３８の上面図である。
【００７４】
本実施の形態においては、半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄（ブラシ洗浄）工程において、ノズル３８（の孔３８ａ）から吐出されたリンス液３９の液流が半導体ウエハ１の表面１ａの中心部に当たらない（供給されない）ようにする。すなわち、リンス液３９の液流が半導体ウエハ１の表面１ａの中心部から離れた位置に当たる（供給される）ようにする。半導体ウエハ１は比較的高速で回転しているので、半導体ウエハ１の表面１ａに到達したリンス液３９は遠心力により半導体ウエハ１の表面１ａの外周方向に流れて、リンス液３９からなる液膜を半導体ウエハ１の表面１ａに形成する。本実施の形態のように、ノズル３８から吐出されたリンス液３９の液流が半導体ウエハ１の表面１ａの中心部から離れた位置に供給されたときには、この液膜は半導体ウエハ１の表面１ａの全周にわたって形成されるが、半導体ウエハ１の表面１ａの中心部近傍には形成されない。このような場合でも、半導体ウエハ１の裏面１ｂからの微粒子（またはリンス液３６）などの回り込みを防止する機能には問題ない。
【００７５】
本実施の形態では、ノズル３８から吐出されたリンス液３９の液流が半導体ウエハ１の表面１ａの中心部に直接当たらないので、リンス液３９の液流が半導体ウエハ１の表面１ａの同じ場所に長時間固定されることはなく、上記のような半導体ウエハ１の表面１ａ上の絶縁膜（絶縁膜３）の帯電現象を防止することができる。また、半導体ウエハ１は回転しているので、本実施の形態のようにノズル３８から吐出したリンス液３９の液流が半導体ウエハ１の表面１ａの中心部から離れた位置に供給された場合、半導体ウエハ１の表面１ａにおけるリンス液３９が直接当たる位置が分散され、半導体ウエハ１の表面１ａ上の絶縁膜の帯電現象を防止することができる。これにより、上記第１の問題点として説明したような半導体ウエハ１の表面１ａの中心部における（半導体素子の）静電破壊を防止できる。このため、製造される半導体装置の信頼性を向上し、半導体装置の製造歩留まりを向上できる。
【００７６】
また、半導体ウエハ１の乾燥処理では、高速回転による遠心力を利用して半導体ウエハ１の表面１ａおよび裏面１ｂ上に残留する水分（リンス液３６、リンス液３９）を振り切って、半導体ウエハ１を乾燥させる。この際、半導体ウエハ１の中心部の水分は、除去しにくい。本実施の形態では、ノズル３８から吐出されたリンス液３９の液流は半導体ウエハ１の表面１ａの中心から離れた位置に供給され、半導体ウエハ１の裏面１ａからの微粒子などの回り込みを防止するための液膜は、半導体ウエハ１の表面１ａの中心部近傍には形成されにくい。このため、半導体ウエハ１の表面１ａの中心部近傍では、乾燥処理開始段階で水分がほとんど残留（存在）していない。これにより、乾燥終了段階で半導体ウエハ１の表面１ａの中心部近傍に水分が残留せず、乾燥不足による半導体ウエハ１の表面１ａの中心部近傍のウォータマークの発生を防止することができる。また、半導体素子は半導体ウエハ１の表面１ａに形成するので、半導体ウエハ１の表面１ａのウォータマークはその後の工程における加工不良などを生じさせる恐れがあるが、本実施の形態では、半導体ウエハ１の表面１ａのウォータマークの発生を防止できるので、半導体装置の信頼性や製造歩留まりを向上することが可能となる。
【００７７】
ノズル３８から吐出されたリンス液３９の液流が当たる（供給される）半導体ウエハ１の表面１ａの位置（リンス液３９の液流の中心が当たる位置）は、半導体ウエハ１の表面１ａの中心から、リンス液３９の液流（液柱）の直径よりも２倍以上離れて（ずれて）いることが好ましく、リンス液３９の液流（液柱）の直径よりも５倍以上離れていればより好ましく、リンス液３９の液流（液柱）の直径よりも７倍以上離れていれば更に好ましい。すなわち、半導体ウエハ１の表面１ａの中心位置６１から半導体ウエハ１の表面１ａにおいてリンス液３９の液流の中心が当たる位置６２までの距離ｄ1は、リンス液３９の液流（液柱）の直径の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であればより好ましく、７倍以上であれば更に好ましい。これにより、ノズル３８から吐出されたリンス液３９の液流が当たる位置を半導体ウエハ１の表面１ａで分散できるので、半導体ウエハ１の表面１ａ上の絶縁膜（酸化膜）の帯電現象を防止し、半導体素子の静電破壊を防止できる。ノズル３８から吐出したリンス液３９の液流の直径は、ノズル３８の孔３８ａの直径にほぼ対応する。また、リンス液３９の液流の直径は、例えば２ｍｍ程度である。この場合、ノズル３８から吐出したリンス液３９の液流が当たる半導体ウエハ１の表面１ａの位置は、半導体ウエハ１の表面１ａの中心から、４ｍｍ以上離れていることが好ましく、１０ｍｍ以上離れていればより好ましく、１４ｍｍ以上離れていれば更に好ましい。すなわち、半導体ウエハ１の表面１ａの中心位置６１からリンス液３９の液流の中心が当たる位置６２までの距離ｄ1が４ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であればより好ましく、１４ｍｍ以上であれば更に好ましい。
【００７８】
また、ノズル３８から吐出したリンス液３９の液流が当たる半導体ウエハ１の表面１ａの位置（リンス液３９の液流の中心が当たる位置）は、半導体ウエハ１の表面１ａの外周部（周辺部、端部）から、リンス液３９の液流（液柱）の直径よりも３倍以上離れていることが好ましく、リンス液３９の液流（液柱）の直径よりも５倍以上離れていればより好ましい。すなわち、半導体ウエハ１の表面１ａの外周（端部）位置６３から半導体ウエハ１の表面１ａにおいてリンス液３９の液流の中心が当たる位置６２までの距離ｄ2は、リンス液３９の液流（液柱）の直径の３倍以上であることが好ましく、５倍以上であればより好ましい。これにより、半導体ウエハ１の表面１ａにリンス液３９からなる液膜を的確に形成でき、半導体ウエハ１の裏面１ｂから表面１ａへの微粒子（またはリンス液３６）などの回り込みを確実に防止することができる。リンス液３９の液流の直径が例えば２ｍｍ程度である場合は、ノズル３８から吐出したリンス液３９の液流が当たる半導体ウエハ１の表面１ａの位置は、半導体ウエハ１の表面１ａの外周部から６ｍｍ以上離れていることが好ましく、１０ｍｍ以上離れていればより好ましい。すなわち、半導体ウエハ１の表面１ａの外周（端部）位置６３からリンス液３９の液流の中心が当たる位置６２までの距離ｄ2が６ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であればより好ましい。
【００７９】
図１６および図１７は、ノズル３８から吐出したリンス液３９の液流が当たる半導体ウエハ１の表面１ａ上の位置を説明するための平面図である。図１６は、半導体ウエハ１の平面形状が実質的に真円である場合に対応し、図１７は、半導体ウエハ１にノッチ６４が形成されている場合に対応する。図１６および図１７においては、半導体ウエハ１の表面１ａにおいてノズル３８から吐出したリンス液３９の液流が直接当たる領域６５が示されており、領域６５の中心が、リンス液３９の液流の中心が当たる位置６２に対応する。図１６および図１７に示される半導体ウエハ１は、実際には（中心位置６１を中心として）高速で回転している。
【００８０】
上記のように、半導体ウエハ１の表面１ａの中心位置６１からリンス液３９の液流の中心が当たる位置６２までの距離ｄ1は、リンス液３９の液流（液柱）の直径の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であればより好ましく、７倍以上であれば更に好ましい。また、半導体ウエハ１の表面１ａの外周（端部）位置６３からリンス液３９の液流の中心が当たる位置６２までの距離ｄ2（中心位置６１と位置６２とを結ぶ線上での距離）は、リンス液３９の液流（液柱）の直径の３倍以上であることが好ましく、５倍以上であればより好ましい。
【００８１】
半導体ウエハ１は高速で回転しているので、半導体ウエハ１の表面１ａの中心位置６１に最も近い端部位置が、回転する半導体ウエハ１の表面１ａの外周（端部）位置６３を形成する。図１６に示されるように半導体ウエハ１の平面形状が実質的に真円である場合（ノッチなどが形成されていない場合）には、半導体ウエハ１の表面１ａの中心位置６１までの距離は半導体ウエハ１のいずれの端部（外周端部）からでも同じである。しかしながら、図１７に示されるように半導体ウエハ１にノッチ６４が設けられている場合は、ノッチ６４の中央近傍の最内側の位置が半導体ウエハ１の表面１ａの中心位置６１に最も近い端部位置となり、回転する半導体ウエハ１の表面１ａの外周（端部）位置６３を形成する。従って、同じ直径の半導体ウエハであっても、図１６および図１７に示されるように、半導体ウエハ１の表面１ａの外周（端部）位置６３からの距離ｄ2は、半導体ウエハ１にノッチ６４が形成されている場合と形成されていない場合とでノッチ６４の分だけ異なることとなる。半導体ウエハ１にノッチ６４を形成した場合、図１７に示されるように、半導体ウエハ１の表面１ａの中心位置６１に最も近い端部位置（ノッチ６４の最内側の位置）からリンス液３９の液流の中心が当たる位置６２までの距離ｄ2をリンス液３９の液流（液柱）の直径の好ましくは３倍以上、より好ましくは５倍以上とすることで、ノッチ６４による影響を受けることなく、半導体ウエハ１の表面１ａにリンス液３９からなる液膜を的確に形成でき、半導体ウエハ１の裏面１ｂから表面１ａへの微粒子（またはリンス液３６）などの回り込みを確実に防止することが可能となる。ノッチ６４ではなくオリエンテーションフラットが半導体ウエハ１に設けられている場合も同様であり、半導体ウエハ１の表面１ａの中心位置６１に最も近い端部位置（例えばオリエンテーションフラットの中央部）が、回転する半導体ウエハ１の表面１ａの外周（端部）位置６３に対応することとなる。
【００８２】
また、本実施の形態では、半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄（ブラシ洗浄）工程において、ノズル３８（の孔３８ａ）から半導体ウエハ１の表面１ａに対して垂直方向にリンス液３９を吐出させる。すなわち、ノズル３８からのリンス液３９の吐出方向６０が、半導体ウエハ１の表面１ａに対して垂直になるようにする。ノズル３８からのリンス液３９の吐出方向６０が、半導体ウエハ１の表面１ａに対して斜め方向である場合、上記第２の問題が生じる恐れがある。すなわち、乾燥処理に入るためにリンス液３９の吐出を停止した際、リンス液３９が孔３８ａの外部に落下し、ノズル３８の上面に液だれを生じさせる。この液だれしたリンス液３９は、乾燥処理段階において、ノズル３８の上面を伝ってスピンベース３３に到達し、高速回転するスピンベース３３によって跳ね返されて（はじかれて）、半導体ウエハ１の表面１ａに付着する恐れがある。これが例えば半導体ウエハ１の乾燥処理の終盤に生じると、スピンベース３３からの跳ね返りによって半導体ウエハ１の表面１ａに付着した水分（リンス液３９）を、完全には除去できないまま、半導体ウエハ１の乾燥処理を終了してしまう可能性がある。また、スピンベース３３からの跳ね返りによって半導体ウエハ１の表面１ａの中心部近傍に水分（リンス液３９）が付着してしまうと、その水分の除去は容易ではない。
【００８３】
本実施の形態では、ノズル３８（の孔３８ａ）からのリンス液３９の吐出方向６０を半導体ウエハ１の表面１ａに対して垂直になるようにしているので、バックリンス処理を終了して乾燥処理に移行する際に、ノズル３８（の孔３８ａ）からのリンス液３９の吐出を停止しても、リンス液３９は孔３８ａに戻ってくる。このため、ノズル３８の上面の孔３８ａ外部にリンス液３９が落下せず、ノズル３８に液だれを生じさせない。また、リンス液３９の吐出を停止した際に、例えばサックバック方式などを用いて、孔３８ａからリンス液３９を吸い込む（吸引する）動作を行えばより好ましい。これにより、ノズル３８の孔３８ａに戻ってきたリンス液３９を孔３８ａ内に回収するとともに、ノズル３８の上面の孔３８ａ近傍に落下したリンス液３９も孔３８ａ内に回収することができる。このため、ノズル３８からのリンス液３９の吐出を停止した後、ノズル３８の上面にはリンス液３９が存在せず、ノズル３８における液だれが発生しない。従って、半導体ウエハ１の乾燥段階において、ノズル３８の上面を移動したリンス液３９がスピンベース３３によって跳ね返されて半導体ウエハ１の表面１ａに付着することもない。これにより、半導体ウエハ１の表面１ａにおける乾燥不良を防止し、ウォータマークの発生を防止することができる。また、ウォータマークによる加工不良も生じず、半導体装置の信頼性を向上し、半導体装置の製造歩留まりを向上することもできる。
【００８４】
上記のようにノズル３８からのリンス液３９の吐出方向６０は半導体ウエハ１の表面１ａに対して垂直であるが、特に、ノズル３８からのリンス液３９の吐出方向６０が半導体ウエハ１の表面１ａに対して８０°〜９０°の範囲内（９０°に対する傾斜が１０°以内）であることが好ましく、ノズル３８からのリンス液３９の吐出方向６０が半導体ウエハ１の表面１ａに対して８５°〜９０°の範囲内（９０°に対する傾斜が５°以内）であればより好ましい。リンス液３９の吐出方向６０が半導体ウエハ１の表面１ａに対して８０°〜９０°であれば、リンス液３９の吐出を停止した際に、かなりの部分のリンス液３９を孔３８ａ内に回収でき、リンス液３９の吐出方向６０が半導体ウエハ１の表面１ａに対して８５°〜９０°であれば、リンス液３９をほとんど孔３８ａ内に回収できる。これにより、乾燥段階における半導体ウエハ１の表面１ａへのリンス液３９の付着をより的確に防止できる。従って、半導体ウエハ１における乾燥不良やウォータマークの発生をより的確に防止できる。
【００８５】
また、本実施の形態においては、図１４および図１５に示されるように、ノズル３８において、半導体ウエハ１の表面１ａの中心部直下に対応する位置（例えばノズル３８の上面の中心位置）には孔３８ａを設けず、そこから離れた位置に孔３８ａを設け、孔３８ａから半導体ウエハ１の表面１ａに対して垂直方向にリンス液３９を吐出させる。このようにして、半導体ウエハ１の表面１ａの中心から離れた位置にリンス液３９の液流を供給することで、半導体ウエハ１における半導体素子の静電破壊を防止し、また孔３８ａから半導体ウエハ１の表面１ａに対して垂直方向にリンス液３９を吐出させることで、ノズル３８における液だれを防止して半導体ウエハ１における乾燥不良やウォータマークの発生を防止することができる。
【００８６】
また、図１４および図１５に示されるように、ノズル３８に複数の孔３８ａを設けることもできる。これにより、ノズル３８に複数の孔３８ａから（多方向から）半導体ウエハ１の表面１ａに対してリンス液３９を供給することができ、半導体ウエハ１の表面１ａのリンス液３９の液流が当たる位置をより分散することができる。このため、半導体ウエハ１の表面１ａ上の絶縁膜の帯電による電荷の集中をより緩和させることができ、静電破壊をより的確に防止することができる。
【００８７】
図１８は、他の形態のバックリンス処理用のノズル（バックリンスノズル）７０の説明図であり、図１４においてノズル３８の代わりにノズル７０を用いた場合が図示されている。
【００８８】
図１８に示されるように、リンス液３９を供給するための孔（リンス孔、リンス液吐出孔）７０ａを直接半導体ウエハ１の表面１ａに向けた構造のノズル（バックリンスノズル）７０を用いることもできる。この場合も、ノズル７０の孔７０ａから吐出したリンス液３９の液流を半導体ウエハ１の表面１ａの中心から離れた位置に供給することで、半導体ウエハ１における半導体素子の静電破壊を防止することができる。また、ノズル７０の孔７０ａからのリンス液３９の吐出方向を半導体ウエハ１の表面１ａに対して垂直方向とすることで、ノズル７０における液だれを防止して半導体ウエハ１の表面１ａにおける乾燥不良やウォータマークの発生を防止することができる。
【００８９】
また、本実施の形態では、ノズル３８の位置は固定され、同じ位置にある孔３８ａから回転する半導体ウエハ１の表面１ａにリンス液３９が供給されている。他の形態として、ノズル３８を移動させながら、リンス液３９を吐出させることもできる。例えばノズル３８の位置を水平方向、上下方向、斜め方向または回転あるいはそれらの組み合わせで移動または回転させることなどにより、孔３８ａの位置を時間変化させ、様々な位置からリンス液３９を吐出させる。これにより、ノズル３８から吐出されたリンス液３９の液流が当たる位置が半導体ウエハ１の表面１ａの同じ位置に固定されず、より分散されることになるので、半導体ウエハ１における静電破壊をより的確に防止することができる。また、ノズル３８を固定した場合は、ノズル３８の移動や回転のための機構が不要なので、洗浄装置の構成をより簡略化することができる。
【００９０】
また、半導体ウエハ１に素子分離領域２を形成した後で、ゲート絶縁膜６を形成する前に行う洗浄工程において、上述した本実施の形態のような半導体ウエハの裏面洗浄工程（ステップＳ４）を行うことがより好ましい。本発明者の検討によれば、半導体ウエハ１に素子分離領域２を形成した後で、ゲート絶縁膜６を形成する前の段階では、バックリンス処理用のノズルから吐出されたリンス液（バックリンス液）の液流が半導体ウエハ１の表面１ａの同じ位置に長時間当たることによる絶縁膜（例えば絶縁膜３）の帯電や静電破壊が発生しやすい。本実施の形態では、このように静電破壊が発生しやすい半導体ウエハ１に素子分離領域２を形成した後で、ゲート絶縁膜６を形成する前に行う洗浄（半導体ウエハ裏面洗浄）工程において、ノズル３８から吐出したリンス液３９の液流を半導体ウエハ１の表面１ａの中心から離れた位置に当てる（供給する）ことで、半導体ウエハ１の表面１ａ（の中心部近傍）における絶縁膜の帯電を防止し、半導体素子の静電破壊を的確に防止することができる。
【００９１】
また、半導体ウエハ１に素子分離領域２を形成した後でかつゲート絶縁膜６を形成する前の段階において、熱処理（例えばステップＳ６）を行う前に上述した本実施の形態のような洗浄（半導体ウエハ裏面洗浄）工程を行えばより好ましい。例えば、半導体ウエハ１中に不純物をイオン注入した後で、導入した不純物を拡散（または活性化）させるための熱処理を行う前に、本実施の形態のような洗浄工程を行う。半導体ウエハに微粒子（パーティクル）などが付着していると、熱処理により、微粒子中の金属などが半導体ウエハ中に拡散し、製造される半導体装置の性能を低下させる恐れがある。熱処理前に本実施の形態のような半導体ウエハ裏面洗浄工程を行うことで、半導体ウエハ１に付着した微粒子などを除去することができ、製造される半導体装置の性能を向上することができる。
【００９２】
また、本実施の形態では、半導体ウエハ１の裏面洗浄工程は、ウエット洗浄処理前、特にバッチ式ウエット洗浄処理前に行えばより好ましい。これにより、予め半導体ウエハ１の裏面１ｂ上の微粒子を除去した後に、ウエット洗浄処理を行えるので、ウエット洗浄装置の薬液槽の汚れを低減できる。また、半導体ウエハ１の裏面１ｂの汚染物（微粒子）が拡散して半導体ウエハの表面が汚染してしまうことを防止できる。また、バッチ式ウエット洗浄処理（装置）における半導体ウエハ間の相互汚染もより的確に防止できる。また、ウエット洗浄処理で除去できないような微粒子も本実施の形態の半導体ウエハの裏面洗浄工程で機械的に除去できるので、半導体ウエハの清浄度をより向上することができる。
【００９３】
また、半導体ウエハ１に素子分離領域２を形成した後でかつゲート絶縁膜６を形成する前の段階において、フォトリソグラフィ工程（フォトレジストパターンを形成する工程）前に上述した本実施の形態のような半導体ウエハの裏面洗浄工程を行えばより好ましい。図１９は、他の実施の形態におけるｐ型ウエル４形成のためのイオン注入から熱処理までの工程を説明するためのフローチャート（フロー図）である。図１９は、例えば、ｐ型ウエル４の不純物濃度プロファイル（分布）を変更または調整するために、イオン注入の加速エネルギーを変えて２回イオン注入を行った場合などに対応する。
【００９４】
図１９に示されるように、半導体ウエハ１の表面１ａ上にフォトレジストマスクパターン（フォトレジストマスク、フォトレジストパターン）を形成し（ステップＳ２１）、このフォトレジストマスクパターンをマスクとして１回目のイオン注入を行う（ステップＳ２２）。それから、フォトレジストマスクパターンをアッシング処理により除去する（ステップＳ２３）。そして、上記ステップＳ４と同様に、半導体ウエハ１の裏面１ｂに対して上記のようなブラシ洗浄を行う（ステップＳ２４）。その後、半導体ウエハ１の表面１ａ上に他のフォトレジストマスクパターン（フォトレジストマスク、フォトレジストパターン）を形成し（ステップＳ２５）、このフォトレジストマスクパターンをマスクとして２回目のイオン注入を行う（ステップＳ２６）。それから、フォトレジストマスクパターンをアッシング処理により除去し（ステップＳ２７）、上記ステップＳ４と同様に、半導体ウエハ１の裏面１ｂに対して上記のようなブラシ洗浄を行う（ステップＳ２８）。その後、ウェット洗浄装置によりウェット洗浄を行う（ステップＳ２９）。それから、熱処理を行って、半導体ウエハ１中に導入（イオン注入）された不純物を拡散または活性化させる（ステップＳ３０）。これにより、所望の不純物濃度プロファイルを有するｐ型ウエル４を形成することができる。
【００９５】
アッシングによりフォトレジストマスクパターンを除去（ステップＳ２３）した後、半導体ウエハの裏面洗浄工程（ステップＳ２４）を行わずに次のフォトリソグラフィ工程（ステップＳ２５）を行った場合、半導体ウエハの裏面に多量の微粒子が付着しているとフォトリソグラフィ工程でのデフォーカスが生じ、形成されるフォトレジストマスクパターンの精度が低下する恐れがある。フォトリソグラフィ工程（ステップＳ２５）の前に本実施の形態のような半導体ウエハの裏面洗浄工程を行うことで、半導体ウエハの裏面に付着した微粒子などを除去した状態でフォトリソグラフィ工程を行うことができ、形成されるフォトレジストマスクパターンの精度を向上することが可能となる。
【００９６】
また、本実施の形態では、リンス液３９として純水などを用いることができる。純水を使用することで、半導体装置の製造コストを低減できる。また、半導体ウエハ１上に金属材料膜を形成した状態で洗浄を行っても、金属材料膜が腐食されるのを防止することができる。他の形態として、静電気対策として炭酸ガス（ＣＯ2）を純水に溶解させたものをリンス液３９として用いることもできる。これにより、半導体ウエハ１における静電気の発生をより的確に抑制でき、静電破壊の発生をより確実に防止できる。また、炭酸ガス（ＣＯ2）を純水に溶解させたものは水質を酸性にシフトさせるので、金属材料膜が露出していない段階（金属材料膜の形成前）における半導体ウエハ裏面洗浄工程のバックリンス処理のリンス液として使用することが好ましい。これにより、金属材料膜の腐食を防止することができる。
【００９７】
また、本実施の形態では、半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄方式としてブラシ３７により（機械的な）洗浄を行うブラシ洗浄（ブラシスクラブ洗浄）方式を用いた。これにより、半導体ウエハ１の裏面１ｂに付着した微粒子などの除去能力を極めて大きくすることができる。他の実施の形態として、半導体ウエハ１の裏面１ｂの洗浄を他の洗浄方式、例えばジェット洗浄（半導体ウエハ１の裏面１ｂにリンス液（洗浄液）を強噴流で供給する）方式または超音波洗浄（半導体ウエハ１裏面１ｂに供給するリンス液（洗浄液）に超音波を印加して供給する）方式により行うこともできる。ジェット洗浄方式または超音波洗浄方式を用いれば、半導体ウエハ１の裏面１ｂに対して非接触で微粒子などを除去することができる。このため、半導体ウエハ１に悪影響を与えることなく微粒子などの汚染物だけを除去することが可能となる。ジェット洗浄または超音波洗浄を用いて半導体ウエハ１の裏面１ｂを洗浄する場合でも、半導体ウエハ１の表面１ａのバックリンス処理を上述した本実施の形態と同様にして行うことで同様の効果を得ることができ、例えば半導体ウエハ１の表面１ａにおける静電破壊やウォータマークの発生を防止することができる。
【００９８】
以上、本発明者によってなされた発明をその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言うまでもない。
【００９９】
前記実施の形態では、ＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置の製造工程について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、種々の半導体装置に適用することができる。
【０１００】
【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以下のとおりである。
【０１０１】
半導体ウエハの裏面を洗浄する際に、半導体ウエハの表面の中心から離れた位置にリンス液を供給することにより、半導体ウエハに生じる静電破壊を防止することができる。
【０１０２】
半導体ウエハの裏面を洗浄する際に、半導体ウエハの表面にリンス液を供給するリンス液供給手段からのリンス液の吐出方向を半導体ウエハの表面に対して垂直方向とすることにより、半導体ウエハの乾燥不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２】図１に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。
【図３】図２に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。
【図４】イオン注入から熱処理までの工程を説明するためのフローチャートである。
【図５】イオン注入から熱処理までの工程を説明するためのフローチャートである。
【図６】図３に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。
【図９】半導体ウエハの裏面の洗浄工程に用いられる洗浄装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図１０】半導体ウエハの裏面の洗浄工程の処理シーケンスを示す説明図である。
【図１１】半導体ウエハの裏面を洗浄するための洗浄装置の洗浄処理ユニットの概念的な構造を示す説明図である。
【図１２】半導体ウエハの回転速度を示すグラフである。
【図１３】半導体ウエハの裏面洗浄工程におけるバックリンス処理に起因して生じる静電破壊不良の説明図である。
【図１４】図１１の洗浄処理ユニットのバックリンス処理用のノズル近傍領域の部分拡大図である。
【図１５】バックリンス処理用のノズルの上面図である。
【図１６】ノズルから吐出したリンス液の液流が当たる半導体ウエハの表面上の位置を説明するための平面図である。
【図１７】ノズルから吐出したリンス液の液流が当たる半導体ウエハの表面上の位置を説明するための平面図である。
【図１８】他の実施の形態のバックリンス処理用のノズルの説明図である。
【図１９】イオン注入から熱処理までの工程を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 半導体ウエハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２ 素子分離領域
２ａ 素子分離用溝
３ 絶縁膜
４ ｐ型ウエル
５ フォトレジストマスクパターン
６ ゲート絶縁膜
７ ゲート電極
７ａ シリサイド膜
８ ｎ-型半導体領域
９ サイドウォール
１０ ｎ+型半導体領域
１０ａ シリサイド膜
１１ ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
１２ 絶縁膜
１３ 絶縁膜
１４ コンタクトホール
１５ プラグ
１５ａ 窒化チタン膜
２１ ローダ・アンローダ部
２２ カセットケース
２３ 搬送機構
２４ 搬送レーン
２５ ウエハ反転室
２６ 洗浄ユニット
３１ 洗浄処理ユニット
３２ スピンチャック
３３ スピンベース
３４ ウエハチャック
３５ ノズル
３５ａ バルブ
３６ リンス液
３７ ブラシ
３７ａ ブラシアーム
３８ ノズル（バックリンスノズル）
３８ａ 孔（リンス孔）
３９ リンス液（バックリンス液）
４０ 配管
４１ バルブ
４２ 洗浄用カップ
４３ 移動動作
５０ リンス液（バックリンス液）
５１ 電荷
５２ 端部
６０ 吐出方向
６１ 中心位置
６２ 位置
６３ 外周位置
６４ ノッチ
６５ 領域
７０ ノズル（バックリンスノズル）
７０ａ 孔（リンス孔）

Claims (15)

  1. 半導体ウエハの裏面を上方に向けた状態で前記半導体ウエハを回転させながら前記半導体ウエハの裏面を洗浄する工程を有し、
    前記半導体ウエハの裏面を洗浄する工程では、前記半導体ウエハの表面の下方に配置されたリンス液供給手段から前記半導体ウエハの表面に対して垂直方向にリンス液を吐出し、前記リンス液供給手段から吐出された前記リンス液の液流は前記半導体ウエハの表面の中心から離れた位置に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体ウエハの裏面はブラシ洗浄されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体ウエハの裏面はジェット洗浄または超音波洗浄されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リンス液供給手段からリンス液を吐出する方向は前記半導体ウエハの表面に対して、８０°〜９０°の範囲内であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リンス液供給手段からリンス液を吐出する方向は前記半導体ウエハの表面に対して、８５°〜９０°の範囲内であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リンス液供給手段から吐出された前記リンス液の液流は、前記半導体ウエハの表面の中心位置から前記リンス液の液流の直径の２倍以上離れた位置に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リンス液供給手段から吐出された前記リンス液の液流は、前記半導体ウエハの表面の中心位置から前記リンス液の液流の直径の５倍以上離れた位置に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リンス液供給手段から吐出された前記リンス液の液流は、前記半導体ウエハの周辺位置から前記リンス液の液流の直径の３倍以上内側の位置に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. （ａ）半導体ウエハを準備する工程、
    （ｂ）前記半導体ウエハの表面に素子分離領域を形成する工程、
    （ｃ）前記（ｂ）工程の後で、前記半導体ウエハの裏面を上方に向けた状態で前記半導体ウエハを回転させながら前記半導体ウエハの裏面を洗浄する工程、
    （ｄ）前記（ｃ）工程の後で、前記半導体ウエハの表面にゲート絶縁膜を形成する工程、
    を有し、
    前記（ｃ）工程では、
    前記半導体ウエハの表面の下方に配置されたリンス液供給手段から前記半導体ウエハの表面に対してリンス液を吐出し、前記リンス液供給手段から吐出された前記リンス液の液流が前記半導体ウエハの表面の中心から離れた位置に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リンス液供給手段がノズルからなり、前記（ｃ）工程では、前記ノズルから吐出された前記リンス液の液流が前記半導体ウエハの表面に直接供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リンス液供給手段が前記リンス液を吐出する孔を複数有し、前記（ｃ）工程では、前記複数の孔から吐出されたリンス液の液流が、それぞれ前記半導体ウエハの表面の中心から離れた位置に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程では、前記リンス液供給手段が移動しながら前記リンス液を吐出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程の後で、前記（ｄ）工程の前に、前記半導体ウエハをウェット洗浄する工程を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程の後で、前記（ｄ）工程の前に、前記半導体ウエハを熱処理する工程を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程の後で、前記（ｄ）工程の前に、前記半導体ウエハの表面上にフォトレジストパターンを形成する工程を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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