JP2004241683A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2004241683A
JP2004241683A JP2003030574A JP2003030574A JP2004241683A JP 2004241683 A JP2004241683 A JP 2004241683A JP 2003030574 A JP2003030574 A JP 2003030574A JP 2003030574 A JP2003030574 A JP 2003030574A JP 2004241683 A JP2004241683 A JP 2004241683A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pure water
aqueous solution
acid aqueous
ultrafiltration module
cleaning system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003030574A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Ishikawa
勉 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2003030574A priority Critical patent/JP2004241683A/en
Publication of JP2004241683A publication Critical patent/JP2004241683A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent ionized amines from flowing into ultrapure water in a step of manufacturing the ultrapure water for use in a step of manufacturing semiconductor device. <P>SOLUTION: When an UF (ultrafilteration) module UFM (UF module) to be newly input is cleaned, an aqueous solution of acid is first supplied from acids supply equipment ASPE so that higher amines in the UF module UFM react with the aqueous solution of acid to form an aqueous higher amine salt. Next, after the aqueous solution of acid is discharged, pure water is supplied from a pure water supply equipment PWPE to clean the UF module UFM therewith. The treatment using the aqueous solution of acid and the pure water cleaning are repeated until an amine concentration in the cleaning solution (pure water) discharged from the UF module UFM during the pure water cleaning becomes a prescribed value or smaller. A gas is supplied from a gas supply equipment GPE between the treatment using the aqueous solution of acid and the pure water cleaning to be subject to gas blow. Consequently, cleaned residue in the UF module UFM is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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、半導体装置の製造工程に用いる純水の水質を向上する方法に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造は集積回路の微細加工であることから、半導体ウェハ(以下、単にウェハと略す)の表面および界面に存在する不純物(コンタミネーション)を洗浄などにより除去し、清浄に保つことが求められる。ウェハ表面の異物は配線の断線や短絡を引き起こす可能性があり、特に、重金属成分はデバイスの電気特性に大きな影響を与えてしまうことから確実に除去することが求められる。
【0003】
ところで、純水は、薬液を用いた洗浄工程後やウェットエッチング工程後に薬液を洗い流し、清浄なウェハ表面を得るために用いられたり、洗浄工程やウェットエッチング工程などに用いる薬液の調合工程に用いられる。これらのような工程で用いられる純水は、河川水または地下水(井戸水を含む)などを利用した原水中の微粒子、有機物および高分子イオンなどを、たとえばRO(Reverse Osmosis;逆浸透)膜を用いたRO装置によって除去し、さらにイオン交換樹脂を用いて原水中の他のイオンを除去した後、RO装置およびイオン交換樹脂によって除去できなかった原水中の他の微粒子および生菌などをUF装置(限外濾過装置;Ultrafiltration Equipment)によって除去することで製造されている(たとえば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平4−78483号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、半導体装置の製造工程に用いる純度の高い純水(以下、超純水と記す)を得るためのシステムの構築を検討している。その中で、本発明者は、以下のような問題点が生ずることを見出した。
【0006】
すなわち、UF装置は、超純水の製造工程の最終工程で用いられる。また、UF装置は、エポキシ樹脂などを原料とする接着剤により毛管状の中空糸膜を複数本束ねてモジュール化したフィルタを有しており、このフィルタは、その材質の寿命から定期的に新しいものと交換することが必要となる。中空糸膜を束ねている接着剤にはアミン類が含まれており、このアミン類の一部はイオン化して存在している。このイオン化したアミン類は、フィルタを交換後、UF装置に通水することで親水化して超純水中に溶け出す。このイオン化したアミン類を含む超純水を、たとえばMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)のゲート絶縁膜を形成する直前のウェハの洗浄工程に用いると、イオン化したアミン類がウェハを形成するSi(シリコン)をエッチングしてしまうことから、ゲート絶縁膜形成後においてはゲート絶縁膜とウェハとの界面に凹凸が形成されてしまうことになる。このような状況下で形成されたMISFETは、ソース・ドレイン間電流が流れ難くなってしまうことから特性不良を発生してしまう問題がある。
【0007】
そこで、本発明者は、上記アミン類の超純水中への溶出を防ぐために、UF装置の製造後、実際に超純水の製造にUF装置を用いる前にそのUF装置に純水を流通させ、UF装置内のアミンをUF装置外へ排出する手段について検討した。
【0008】
しかしながら、多くのアミン類は、純水に対しての溶解度が低いことから、UF装置内のアミンをUF装置外へ排出するための純水の流通時間および純水の使用量が増加してしまう問題がある。そのため、その純水をUF装置へ流通させる工程もUF装置の製造工程に含まれるとすれば、UF装置の製造コストが増加してしまう問題がある。
【0009】
本発明の目的は、半導体装置の製造工程に用いる超純水を製造する工程において、超純水中にイオン化したアミンが流出することを防ぐ技術を提供することにある。
【0010】
また、本発明の他の目的は、UF装置内のアミンをUF装置外へ排出するためのUF装置への純水の流通時間および純水の使用量の増加を防ぐことのできる技術を提供することにある。
【0011】
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。
【0012】
【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。
【0013】
すなわち、本発明は、限外濾過モジュールに一次純水を通過させることで前記一次純水中の粒子性異物を除去することによって製造された二次純水を用い、半導体ウェハに対して第1ウェット処理を施す工程を含み、前記二次純水の製造前に前記限外濾過モジュールに対して、純水供給手段と酸水溶液供給手段とを有する第1洗浄システムに前記限外濾過モジュールを取り付ける工程と、前記酸水溶液供給手段から前記第1洗浄システム内に酸水溶液を導入し、前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させる工程と、前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させた状態で所定時間放置した後に前記酸水溶液を前記第1洗浄システム外へ排出する工程と、前記酸水溶液を前記第1洗浄システム外へ排出した後に前記純水供給手段から前記第1洗浄システム内へ純水を流通させ、前記限外濾過モジュール内に残存する前記酸水溶液を除去する工程とを含む洗浄処理を施すものである。
【0014】
【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。
【0015】
図1は、本実施の形態の半導体製造用純水(超純水)製造システムの説明図である。
【0016】
図1に示すように、本実施の形態の半導体製造用純水製造システムは、まず比抵抗が2MΩ程度の一次純水を純水タンクTANKに導入した後、その一次純水を純水ポンプPUMPによって熱交換器HEXCへ送水する。純水タンクTANKと純水ポンプPUMPとの間には、配管材料の破片または金属片などの異物を除去するためのフィルタFILTが設けられており、本実施の形態の半導体製造用純水製造システム中で前記異物が発生した場合にはその異物をフィルタFILTにて除去し、異物の純水ポンプPUMPへの進入を防ぐことを可能としている。また、上記純水ポンプPUMPと熱交換器HEXCとの間に、同様のフィルタFILTを設けてもよい。
【0017】
続いて、一次純水は、熱交換器HEXCによって温度を一定にされた状態で低圧UV酸化装置UVOXへ送水される。一次純水は、この低圧UV酸化装置UVOXによって紫外線照射による殺菌処理および有機物の酸化処理が施された後、イオン交換樹脂IEXCを通過することによって、その中に微量に含まれる有機物イオンおよび金属イオン等が除去される。その後、UFユニットUFUによってイオン交換樹脂IEXCで除去できなかった微粒子およびイオン交換樹脂IEXCが破砕することによって発生する微粒子を除去することにより、比抵抗が18.1MΩ程度の純度の高い超純水(二次純水)を製造することができる。この時、UFユニットUFUへ流入する一次純水の約10%は、UFユニットUFUによって除去された微粒子の廃棄用に用いられる。このようにして製造された超純水は、UFユニットUFUから半導体製造ラインUSEへ送られる。
【0018】
半導体製造ラインUSEで用いられた超純水は、一部は排水され、それ以外は再利用のために純水タンクTANKへ循環される。本実施の形態の半導体製造用純水製造システムにおいては、その超純水が半導体製造ラインUSEから純水タンクTANKへ循環される経路において、純水タンクTANKの直前には配管材料の破片または金属片などの異物除去用のフィルタFLT2を設けてもよい。すなわち、超純水が半導体製造ラインUSEから純水タンクTANKへ循環される配管中にて配管材料の破片または金属片などの異物が発生した場合でも、その異物が半導体製造ラインUSEから純水タンクTANKへ循環される超純水中に混入してしまうことを防ぐことができる。
【0019】
図2に示すように、上記UFユニットUFUは、複数のUFモジュールUFMから形成されているものである。また、図3および図4に示すように、そのUFモジュールUFMは、たとえば筐体KOT内にポリスルホン膜またはポリイミド膜などから形成された複数の毛管状の中空糸膜TYMを配置し、それら複数の中空糸膜TYMの両端部をエポキシ樹脂などを原料とする接着剤によって接着し、さらにその接着剤によって中空糸膜TYMが筐体KOTへも接着されることで形成されている。なお、図4は図3中のA−A線における断面図である。
【0020】
また、図5に示すように、その中空糸膜TYMはポリスルホン膜またはポリイミド膜などから形成されていることから、水、イオン分子および低分子については中空糸膜TYMの内部へ浸透可能であるが、高分子についてはその内部へ浸透することはできない。また、筐体KOT内においては複数の中空糸膜TYMの端部が接着剤により互いに接着され、また中空糸膜TYMは筐体KOTへも接着されているので、UFモジュールから吐き出されるのは中空糸膜TYM内に浸透した一次純水、すなわち一次純水から高分子が取り除かれた超純水のみとすることができる。
【0021】
ところで、上記UFモジュールUFMは、その材質の寿命から定期的に新しいものと交換することが必要となる。中空糸膜TYMを束ねている接着剤にはアミン類が含まれており、このアミン類の一部はイオン化して存在している。このイオン化したアミン類は、交換により新規に導入されたUFモジュールUFMに通水することで親水化して超純水中に溶け出す。このようにイオン化したアミン類の溶け出した超純水を、たとえばMISFETのゲート絶縁膜を形成する直前のウェハの洗浄工程に用いると、イオン化したアミン類がウェハを形成するSiをエッチングしてしまうことから、ゲート絶縁膜形成後においてはゲート絶縁膜とウェハとの界面に凹凸が形成されてしまうことが懸念される。
【0022】
そこで、新規なUFモジュールUFMは、UFユニットUFUに新規に導入する前に洗浄し、上記接着剤に含まれるアミン類を除去することが求められる。その洗浄方法としては、たとえば純水をUFモジュールUFMに通水させることによってアミン類を洗い流す方法が考えられる。この時、炭素数が1個〜5個程度の低級アミン類は、ガス状あるいは液状であることから純水に対する溶解度が高いことから、UFモジュールUFMに通水した純水に混和させ、容易にUFモジュールUFMから除去することができる。一方、炭素数が約10個以上の高級アミン類については、アミン類としての一般的な性質を示すが、長鎖炭化水素としての性質を示す方が強いことから分極し難くなっており、純水に対する溶解度が極めて低くなっている。そのため、UFモジュールUFMに純水を通水させることによる洗浄方法では、高級アミン類についてはUFモジュールUFMから除去できないことが懸念される。
【0023】
そのため、本実施の形態においては、図6に示すようなUFモジュールUFMの洗浄設備(第1洗浄システム)を用い、UFユニットUFUに新規に導入するUFモジュールUFMの洗浄を行うものである。この洗浄設備について、以下に説明する。
【0024】
図6に示すように、本実施の形態のUFモジュールUFMの洗浄設備は、たとえば洗浄設備への純水の供給を行う純水供給設備(純水供給手段)PWPE、洗浄設備へ酸水溶液の供給を行う酸類供給設備(酸水溶液供給手段)ASPEおよび洗浄設備へガスの供給を行うガス供給設備(ガス供給手段)GPEを有している。純水供給設備PWPE、酸類供給設備ASPE、ガス供給設備GPEおよびUFモジュールUFMを結ぶ配管には、閉止弁CV1〜CV7および逆止弁RV1〜RV3が配置され、その配管内を流れる純水、酸水溶液およびガスのそれぞれの流量の制御を可能としている。また、配管には、配管内を流れる純水、酸水溶液およびガスのそれぞれの流量を計測する流量計FM1〜FM3と圧力を計測する圧力計PG1〜PG3とが配置されている。さらに、配管にはフィルタFLT3〜FLT5が配置され、配管に異物が流れた場合でもこのフィルタFLT3〜FLT5によって除去し、UFモジュールUFMへの異物の到達を防止できるようにしている。
【0025】
次に、図6に示した本実施の形態の洗浄装置を用いたUFモジュールUFMの洗浄方法について、図7に示す工程P1〜P8からなるフローチャートに沿って説明する。
【0026】
まず、図6に示したようなUFモジュールUFMの洗浄設備を組み立て、この洗浄設備に新規のUFモジュールUFMを取り付ける(工程P1)。
【0027】
先に、閉止弁CV2、CV5を閉止し、続いて閉止弁CV3、CV4、CV7を開放した後に、酸類供給設備ASPEより洗浄設備へ酸水溶液を供給し、UFモジュールUFM内をその酸水溶液で充満させる。続いて、UFモジュールUFM内をその酸水溶液で充満させた状態で所定時間放置し、UFモジュールUFM内の高級アミンと酸水溶液を反応させる(工程P2)。
【0028】
この時用いる酸水溶液は、高級アミン中のアミノ基と反応して水溶性の高級アミン塩を形成することのできる酸水溶液であり、本実施の形態においては、希塩酸(HCl)水溶液を例示することができる。ここで、図8は、希塩酸水溶液の濃度と希塩酸水溶液の供給後におけるUFモジュールUFM中の高級アミンの残留量(UFモジュールUFMへ希塩酸水溶液を供給する前のUFモジュールUFM中の高級アミン量を100%とする)との関係を示した説明図である。図8に示すように、濃度が高くなるにつれて高級アミンの除去が容易になることがわかるが、濃度が高すぎる場合には、UFモジュールUFM中の中空糸膜(図3〜図5参照)を劣化させて、その中空糸膜の機械的強度および濾過性能を低下させてしまう恐れがある。一方で、希塩酸水溶液の濃度が低すぎる場合には、高級アミン塩の形成が困難になり、UFモジュールUFM中の高級アミンの除去効率を低下させてしまう恐れがあることから、本実施の形態では、その希塩酸水溶液の濃度を0.05M〜0.5M程度、好ましくは0.1M〜0.3M程度とすることを例示できる。
【0029】
なお、この時、たとえば硝酸(HNO)、塩素酸(HClO)または過塩素酸(HClO)などのような酸化性の酸水溶液を希塩酸水溶液の代わりに用いると、UFモジュールUFM中の中空糸膜(図3〜図5参照)を酸化損傷させてしまう恐れがあり好ましくない。また、高級アミン塩を形成することのできる酸水溶液であっても、たとえば硫酸(HSO)のように不揮発性の酸水溶液では、UFモジュールUFMの洗浄後にも残留し、その残留物が不純物となって純水に混入し、純水の水質を低下させてしまう恐れがあることから好ましくない。
【0030】
また、UFモジュールUFM内を酸水溶液で充満させた状態で放置する時間については、UFモジュールUFMの容量および酸水溶液の濃度によって決定されるものであり、本実施の形態においては、UFモジュールUFMの容量が200l〜300lである場合に、放置時間は30分程度とすることを例示できる。
【0031】
次に、閉止弁CV7を閉止し、閉止弁CV5、CV6を開放した後に、ガス供給設備GPEより洗浄設備へ所定のガス(第1ガス)を供給し、UFモジュールUFMのガスブローを行う(工程P3)。本実施の形態において、ガス供給設備GPEから供給するガスとしては、乾燥空気、乾燥窒素および希ガス類のような不活性ガスを例示することができる。このようなガスブローを行うことにより、UFモジュールUFMに残留している前記工程P2で用いた酸水溶液の除去を行う。
【0032】
次に、閉止弁CV3、CV5を閉止し、閉止弁CV1、CV2、CV7を開放した後に、純水供給設備PWPEより洗浄設備へ純水を供給し、UFモジュールUFMの純水洗浄を行う(工程P4)。これにより、工程P3で除去されずにUFモジュールUFM内に残留している酸水溶液および高級アミン塩の除去を行う。この時、UFモジュールUFMから排出される洗浄液(純水)の一部を採取して、その洗浄液中におけるアミン濃度を測定する。
【0033】
次に、前記工程P3と同様のガスブローを行い、UFモジュールUFMに残留している前記工程P4で用いた洗浄液の除去を行う(工程P5)。
【0034】
次に、前記工程P4にて測定した洗浄液中のアミン濃度が規定値より大きい場合には、洗浄液中のアミン濃度が規定値(第1濃度)以下となるまで上記工程P2〜P5を繰り返す。本実施の形態においては、その規定値を10ppt程度とすることを例示できる。このように、工程P2〜P5を繰り返すことにより、UFモジュールUFMの洗浄効果(UFモジュールUFM内に含まれるアミン類の除去効果)を向上することができる。一方、前記工程P4にて測定した洗浄液中のアミン濃度が規定値以下となっている場合には、UFモジュールUFMの最終純水洗浄工程へ進む(工程P6)。
【0035】
次に、上記工程P6にて洗浄液中のアミン濃度が規定値以下になったUFモジュールUFMに対して最終的な純水洗浄を施し(工程P7)、本実施の形態のUFモジュールUFMの洗浄処理を完了する。以上の工程P1〜P7では、高級アミン類を除去することについて着眼して説明したが、工程P1〜P7中ではUFモジュールUFMに純水が通水されるので、低級アミン類についても除去することができる。
【0036】
上記のような本実施の形態のUFモジュールUFMの洗浄方法によれば、たとえばUFモジュールUFMに純水を通水させることのみでUFモジュールUFM内に含まれるアミン類を除去する手段に比べて効率的にそのアミン類を除去できるので、洗浄処理に要する時間を短縮することが可能となる。その結果、UFモジュールUFMの洗浄処理に用いる純水の量についてもを削減することが可能となる。本発明者が行った実験によれば、その洗浄処理に要する時間は5分の1程度短縮でき、使用する純水の量は3分の1程度削減できることがわかった。
【0037】
また、本実施の形態の本実施の形態のUFモジュールUFMの洗浄方法によれば、UFモジュールUFMの洗浄処理に使用する純水の量を削減できるので、その洗浄処理に使用する純水のコストを削減できる。それにより、本実施の形態の半導体装置の製造コストを削減することが可能となる。
【0038】
また、本実施の形態の本実施の形態のUFモジュールUFMの洗浄方法によれば、UFモジュールUFMの洗浄処理に要する時間を短縮できるので、たとえば図1に示した本実施の形態の半導体製造用純水製造システムにて使用中のUFモジュールUFMが故障し、新たなUFモジュールUFMと交換する必要が発生した時に、その新たなUFモジュールUFMを半導体製造用純水製造システムに組み込むまでに要する時間を短縮することができる。そのため、稼動を停止した半導体製造用純水製造システムを復旧させるのに要する時間を短縮することが可能となる。
【0039】
次に、上記図1〜図6を用いて説明した本実施の形態の半導体純水製造システムによって製造された超純水を用いた、本実施の形態の半導体装置の製造工程について図9〜図13を用いて説明する。
【0040】
まず、図9に示すように、比抵抗が10Ωcm程度の単結晶Siからなるウェハ1を850℃程度で熱処理して、その主面に膜厚10nm程度の薄い酸化シリコン膜(パッド酸化膜)を形成する。次いで、この酸化シリコン膜の上に膜厚120nm程度の窒化シリコン膜をCVD(Chemical Vapor Deposition)法で堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングで素子分離領域の窒化シリコン膜と酸化シリコン膜とを除去する。酸化シリコン膜は、後の工程で素子分離溝の内部に埋め込まれる酸化シリコン膜をデンシファイ(焼き締め)するときなどに基板に加わるストレスを緩和する目的で形成される。また、窒化シリコン膜は酸化されにくい性質を持つので、その下部(活性領域)の基板表面の酸化を防止するマスクとして利用される。
【0041】
続いて、上記フォトレジスト膜を除去した後、窒化シリコン膜をマスクにしたドライエッチングで素子分離領域のウェハ1に深さ350nm程度の素子分離溝2を形成した後、エッチングで素子分離溝2の内壁に生じたダメージ層を除去するために、ウェハ1を1000℃程度で熱処理して溝の内壁に膜厚10nm程度の薄い酸化シリコン膜を形成する。
【0042】
続いて、CVD法にてウェハ1上に酸化シリコン膜3を堆積した後、この酸化シリコン膜3の膜質を改善するために、ウェハ1を熱処理して酸化シリコン膜3をデンシファイ(焼き締め)する。その後、窒化シリコン膜をストッパに用いた化学的機械研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)法でその酸化シリコン膜3を研磨して素子分離溝2の内部に残すことにより、表面が平坦化された素子分離領域を形成する。
【0043】
続いて、熱リン酸を用いたウェットエッチングでウェハ1の活性領域上に残った窒化シリコン膜を除去した後、ウェハ1のnチャネル型MISFETを形成する領域にB(ホウ素)をイオン注入してp型ウェル4を形成する。次いで、ウェハ1のpチャネル型MISFETを形成する領域にP(リン)をイオン注入してn型ウェル5を形成する。
【0044】
次に、図1〜図6を用いて説明した本実施の形態の半導体純水製造システムによって製造された超純水を用いてウェハ1に洗浄処理(第1ウェット処理)を施す。
【0045】
この時、超純水にアミン類が含まれていると、ウェハ1を形成するシリコンをエッチングしてしまうことから、ウェハ1の主面の活性領域には凹凸が形成されてしまうことが懸念される。このような凹凸が形成された状況下において、以後の工程で活性領域にゲート絶縁膜を形成すると、そのゲート絶縁膜とウェハ1との界面にも凹凸が形成され、ゲート絶縁膜の耐圧が低下してしまうことが懸念される。また、この凹凸はゲート絶縁膜の上層に形成される薄膜の形状にも影響を与えることから、ゲート絶縁膜とゲート電極となる薄膜との界面にも凹凸が形成されてしまう場合があり、MISFETの特性が低下してしまうことが懸念される。
【0046】
一方、本実施の形態によれば、ウェハ1の洗浄に用いる超純水中へのアミン類の混入を効果的に防ぐことができるので、その洗浄中にウェハ1の主面の活性領域に凹凸が形成されてしまうことを防ぐことができる。それにより、ゲート絶縁膜の耐圧の低下を防ぐことができる。また、MISFETの特性の低下を防ぐことも可能となる。
【0047】
続いて、ウェハ1を熱処理することによって、p型ウェル4およびn型ウェル5の表面にゲート絶縁膜6を形成する。
【0048】
次に、図10に示すように、たとえばPをドープした低抵抗の多結晶シリコン膜、WSi(タングステンシリサイド)膜および酸化シリコン膜を順次下層より堆積する。続いて、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたフォトレジスト膜(図示は省略)をマスクとしたドライエッチングによりその酸化シリコン膜、WSi膜、多結晶シリコン膜およびゲート絶縁膜6をパターニングすることにより、WSi膜および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。
【0049】
続いて、上記フォトレジスト膜を除去した後、p型ウェル4にPまたはAs(ヒ素)をイオン注入することよってn型半導体領域(ソース、ドレイン)8を形成し、n型ウェル5にBをイオン注入することによってp型半導体領域(ソース、ドレイン)9を形成する。ここまでの工程によって、p型ウェル4にnチャネル型MISFETQnが形成され、n型ウェル5にpチャネル型MISFETQpを形成することができる。
【0050】
次に、図11に示すように、nチャネル型MISFETQnおよびpチャネル型MISFETQpの上部に、たとえば酸化シリコン膜を堆積することにより層間絶縁膜11を形成する。続いて、フォトリソグラフィ技術によってパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして層間絶縁膜11をドライエッチングすることにより、n型半導体領域8およびp型半導体領域9の上部にコンタクトホール13を穿孔する。
【0051】
続いて、コンタクトホール13の穿孔に用いた上記フォトレジスト膜を除去した後、コンタクトホール13内を含むウェハ1上に、スパッタリング法により、たとえば窒化チタン膜14を堆積する。次いで、ウェハ1上にW(タングステン)膜15を堆積し、コンタクトホール13をそのW膜15で埋め込む。その後、コンタクトホール13以外の層間絶縁膜11上の窒化チタン膜14およびW膜15を、たとえばCMP法により除去し、プラグ16を形成する。
【0052】
次に、図12に示すように、層間絶縁膜11の上部にTi(チタン)膜、Al合金膜および窒化チタン膜を順次下層より堆積する。続いて、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたフォトレジスト膜(図示は省略)をマスクとしたドライエッチングによりそのTi膜、Al合金膜および窒化チタン膜をパターニングすることにより、Ti膜、Al合金膜および窒化チタン膜の積層膜からなる配線17を形成することができる。
【0053】
次に、上記配線17のパターニングに用いたフォトレジスト膜を除去した後、図13に示すように、たとえばCVD法によってウェハ1上に酸化シリコン膜を堆積する。続いて、その酸化シリコン膜の表面をCMP法で研磨することによって平坦化し、層間絶縁膜18を形成する。
【0054】
続いて、フォトレジスト膜をマスクにして層間絶縁膜18をドライエッチングすることにより、配線17の上部にコンタクトホール19を形成する。次いで、コンタクトホール19の内部を含む層間絶縁膜18の上部にTi(チタン)膜、Al合金膜および窒化チタン膜を順次下層より堆積する。次いで、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたフォトレジスト膜(図示は省略)をマスクとしたドライエッチングによりそのTi膜、Al合金膜および窒化チタン膜をパターニングすることにより、Ti膜、Al合金膜および窒化チタン膜の積層膜からなる配線20を形成し、本実施の形態1の半導体装置を製造する。なお、上記図13に示した工程を繰り返すことによって、さらに多層に配線を形成してもよい。
【0055】
以上、本発明者によってなされた発明を発明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。
【0056】
前記実施の形態においては、高級アミン類と反応させて塩を形成する酸水溶液として希塩酸水溶液を用いる場合を例示したが、希塩酸水溶液以外にも低級脂肪酸である蟻酸(HCOOH)、酢酸(CHCOOH)またはプロピオン酸(CCOOH)などを用いても良い。
【0057】
【発明の効果】
本願によっ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通りである。
【0058】
すなわち、新規なUFモジュールを洗浄する際に、UFモジュール内に酸水溶液を充満させることによってUFモジュール内に含まれる高級アミン類を高級アミン塩に転換し、次いでUFモジュールから酸水溶液を排出した後にUFモジュール内に純水を通水させてUFモジュール内に含まれるアミン類を除去するので、洗浄処理に要する時間および純水の量を削減することができる。
【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に用いる半導体製造用純水製造システムを示す説明図である。
【図2】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造に用いる超純水の製造システムに含まれるUFユニットの構成を示す説明図である。
【図3】図2に示したUFユニットが有するUFモジュールの説明図である。
【図4】図3に示したUFモジュールの要部断面図である。
【図5】図3に示したUFモジュールを形成する中空糸膜(外圧型)の説明図である。
【図6】図3に示したUFモジュールを洗浄する洗浄設備の説明図である。
【図7】図3に示したUFモジュールを洗浄する工程を説明するフローチャートである。
【図8】図3に示したUFモジュールの洗浄に用いる希塩酸水溶液の濃度とUFモジュール中の高級アミンの残留量との関係を示す説明図である。
【図9】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を説明する要部断面図である。
【図10】図9に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図11】図10に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図12】図11に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図13】図12に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【符号の説明】
1 ウェハ
2 素子分離溝
3 酸化シリコン膜
4 p型ウェル
5 n型ウェル
6 ゲート絶縁膜
7 ゲート電極
8 n型半導体領域(ソース、ドレイン)
9 p型半導体領域(ソース、ドレイン)
11 層間絶縁膜
13 コンタクトホール
14 窒化チタン膜
15 W膜
16 プラグ
17 配線
18 層間絶縁膜
19 コンタクトホール
20 配線
ASPE 酸類供給設備(酸水溶液供給手段)
CV1〜CV7 閉止弁
FILT、FLT2〜FLT5 フィルタ
FM1〜FM3 流量計
GPE ガス供給設備(ガス供給手段)
HEXC 熱交換器
IEXC イオン交換樹脂
KOT 筐体
P1〜P7 工程
PG1〜PG3 圧力計
PUMP 純水ポンプ
PWPE 純水供給設備(純水供給手段)
Qn nチャネル型MISFET
Qp pチャネル型MISFET
RV1〜RV3 逆止弁
TANK 純水タンク
TYM 中空糸膜
UFM UFモジュール
UFU UFユニット
USE 半導体製造ライン
UVOX 低圧UV酸化装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique that is effective when applied to a method for improving the quality of pure water used in a semiconductor device manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
Since the manufacture of semiconductor devices is microfabrication of integrated circuits, it is necessary to remove impurities (contamination) present on the surface and interface of a semiconductor wafer (hereinafter simply abbreviated as “wafer”) by washing or the like to keep the semiconductor wafer clean. Can be Foreign matter on the wafer surface may cause disconnection or short circuit of the wiring. Particularly, since heavy metal components greatly affect the electrical characteristics of the device, it is required to reliably remove them.
[0003]
By the way, pure water is used for washing a chemical solution after a cleaning process using a chemical solution or after a wet etching process to obtain a clean wafer surface, or is used in a process of preparing a chemical solution used for the cleaning process or the wet etching process. . The pure water used in these steps is obtained by using fine particles, organic substances, and polymer ions in raw water using river water or groundwater (including well water), for example, using an RO (Reverse Osmosis) membrane. After removing the other ions in the raw water using the RO device and the ion-exchange resin, other fine particles and viable bacteria in the raw water that could not be removed by the RO device and the ion-exchange resin were removed by the UF device ( It is manufactured by removing with an ultrafiltration device (Ultrafiltration Equipment) (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-4-78483
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors are studying the construction of a system for obtaining highly pure water (hereinafter, referred to as ultrapure water) used in a semiconductor device manufacturing process. In the meantime, the present inventor has found that the following problems occur.
[0006]
That is, the UF device is used in the final step of the production process of ultrapure water. Further, the UF device has a filter in which a plurality of tubular hollow fiber membranes are bundled with an adhesive made of an epoxy resin or the like to form a module. It needs to be replaced with something. The adhesive that bundles the hollow fiber membranes contains amines, and some of the amines are ionized. After replacing the filter, the ionized amines are made hydrophilic by passing water through a UF device, and are dissolved in ultrapure water. When this ultrapure water containing ionized amines is used in a wafer cleaning step immediately before forming a gate insulating film of, for example, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Effect Transistor), the ionized amines form Si ( Since silicon is etched, irregularities are formed at the interface between the gate insulating film and the wafer after the gate insulating film is formed. The MISFET formed in such a situation has a problem that a characteristic failure occurs because the current between the source and the drain hardly flows.
[0007]
Therefore, in order to prevent the above-mentioned amines from being eluted into ultrapure water, the inventor distributed pure water to the UF apparatus after manufacturing the UF apparatus and before actually using the UF apparatus for producing ultrapure water. Then, a means for discharging the amine in the UF device to the outside of the UF device was examined.
[0008]
However, since many amines have low solubility in pure water, the flow time of pure water and the amount of pure water used to discharge the amine in the UF device out of the UF device increase. There's a problem. Therefore, if the process of distributing the pure water to the UF device is also included in the manufacturing process of the UF device, there is a problem that the manufacturing cost of the UF device increases.
[0009]
An object of the present invention is to provide a technique for preventing ionized amine from flowing into ultrapure water in a step of producing ultrapure water used in a semiconductor device manufacturing process.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a technique capable of preventing an increase in the flow time of pure water to the UF device and the amount of pure water used for discharging amine in the UF device to the outside of the UF device. It is in.
[0011]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0013]
That is, the present invention uses the secondary pure water produced by removing the particulate foreign matter in the primary pure water by passing the primary pure water through the ultrafiltration module, and uses the first pure water for the semiconductor wafer. Attaching the ultrafiltration module to a first cleaning system having a pure water supply unit and an acid aqueous solution supply unit with respect to the ultrafiltration module before the production of the secondary pure water. A step of introducing an acid aqueous solution from the acid aqueous solution supply means into the first cleaning system to fill the ultrafiltration module with the acid aqueous solution, and filling the ultrafiltration module with the acid aqueous solution Discharging the acid aqueous solution to the outside of the first cleaning system after leaving the apparatus for a predetermined time in the state where the acid solution has been discharged; and discharging the pure water supplier after discharging the acid aqueous solution to the outside of the first cleaning system. By circulating pure water to the first washing system from, it performs a cleaning process and a step of removing the acid solution remaining in said ultrafiltration module.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.
[0015]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a pure water (ultra pure water) production system for semiconductor production according to the present embodiment.
[0016]
As shown in FIG. 1, the pure water production system for semiconductor production according to the present embodiment first introduces primary pure water having a specific resistance of about 2 MΩ into a pure water tank TANK, and then supplies the primary pure water to a pure water pump PUMP. To the heat exchanger HEXC. Between the pure water tank TANK and the pure water pump PUMP, there is provided a filter FILT for removing foreign matter such as a piece of piping material or a piece of metal, and a pure water production system for semiconductor production according to the present embodiment. When the foreign matter is generated in the inside, the foreign matter is removed by the filter FILT, thereby making it possible to prevent the foreign matter from entering the pure water pump PUMP. Further, a similar filter FILT may be provided between the pure water pump PUMP and the heat exchanger HEXC.
[0017]
Subsequently, the primary pure water is sent to the low-pressure UV oxidizer UVOX while the temperature is kept constant by the heat exchanger HEXC. The primary pure water is subjected to sterilization treatment by ultraviolet irradiation and oxidation treatment of organic matter by the low-pressure UV oxidation device UVOX, and then passes through the ion exchange resin IEXC to thereby contain a small amount of organic matter ions and metal ions contained therein. Etc. are removed. Thereafter, the UF unit UFU removes the fine particles that could not be removed by the ion exchange resin IEXC and the fine particles generated by the crushing of the ion exchange resin IEXC, so that ultrapure water with a high specific resistance of about 18.1 MΩ ( Secondary pure water). At this time, about 10% of the primary pure water flowing into the UF unit UFU is used for discarding the fine particles removed by the UF unit UFU. The ultrapure water thus produced is sent from the UF unit UFU to the semiconductor production line USE.
[0018]
Part of the ultrapure water used in the semiconductor manufacturing line USE is drained, and the rest is circulated to the pure water tank TANK for reuse. In the pure water production system for semiconductor production according to the present embodiment, in the path in which the ultrapure water is circulated from the semiconductor production line USE to the pure water tank TANK, immediately before the pure water tank TANK, fragments of pipe material or metal. A filter FLT2 for removing foreign matters such as pieces may be provided. That is, even when foreign matter such as a piece of piping material or a metal piece is generated in a pipe in which ultrapure water is circulated from the semiconductor manufacturing line USE to the pure water tank TANK, the foreign matter is transferred from the semiconductor manufacturing line USE to the pure water tank. It can be prevented from being mixed into ultrapure water circulated to TANK.
[0019]
As shown in FIG. 2, the UF unit UFU is formed from a plurality of UF modules UFM. As shown in FIGS. 3 and 4, the UF module UFM includes a plurality of capillary hollow fiber membranes TYM formed of, for example, a polysulfone membrane or a polyimide membrane in a housing KOT. The hollow fiber membrane TYM is formed by bonding both ends of the hollow fiber membrane TYM with an adhesive made of epoxy resin or the like, and further bonding the hollow fiber membrane TYM to the housing KOT with the adhesive. FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
[0020]
Further, as shown in FIG. 5, since the hollow fiber membrane TYM is formed of a polysulfone membrane or a polyimide membrane, water, ionic molecules and small molecules can penetrate into the hollow fiber membrane TYM, However, polymers cannot penetrate into the interior. Further, in the housing KOT, ends of the plurality of hollow fiber membranes TYM are adhered to each other with an adhesive, and the hollow fiber membrane TYM is also adhered to the housing KOT. It is possible to use only primary pure water that has permeated into the fiber membrane TYM, that is, only ultrapure water in which the polymer has been removed from the primary pure water.
[0021]
By the way, the UF module UFM needs to be periodically replaced with a new one because of the life of the material. The adhesive that bundles the hollow fiber membranes TYM contains amines, and some of the amines are ionized. The ionized amines are made hydrophilic by passing water through a UF module UFM newly introduced by exchange, and are dissolved in ultrapure water. When the ultrapure water in which the ionized amines are dissolved is used in, for example, a wafer cleaning process immediately before forming a gate insulating film of a MISFET, the ionized amines etch Si forming the wafer. Therefore, there is a concern that irregularities may be formed at the interface between the gate insulating film and the wafer after the formation of the gate insulating film.
[0022]
Therefore, it is required that the new UF module UFM be washed before newly introduced into the UF unit UFU to remove amines contained in the adhesive. As a washing method, for example, a method in which pure water is passed through the UF module UFM to wash away amines can be considered. At this time, since the lower amines having about 1 to 5 carbon atoms are gaseous or liquid and have high solubility in pure water, the lower amines can be easily mixed with the pure water passed through the UF module UFM and easily mixed. It can be removed from the UF module UFM. On the other hand, higher amines having about 10 or more carbon atoms show general properties as amines, but are more difficult to polarize because they show stronger properties as long-chain hydrocarbons. Very low solubility in water. Therefore, there is a concern that higher amines cannot be removed from the UF module UFM in the cleaning method by passing pure water through the UF module UFM.
[0023]
Therefore, in the present embodiment, the UF module UFM to be newly introduced into the UF unit UFU is cleaned by using a UF module UFM cleaning facility (first cleaning system) as shown in FIG. This cleaning equipment will be described below.
[0024]
As shown in FIG. 6, the cleaning equipment for the UF module UFM of the present embodiment includes, for example, a pure water supply equipment (pure water supply means) PWPE for supplying pure water to the cleaning equipment, and a supply of an acid aqueous solution to the cleaning equipment. And a gas supply facility (gas supply means) GPE for supplying gas to the cleaning facility. Closing valves CV1 to CV7 and check valves RV1 to RV3 are disposed in a pipe connecting the pure water supply facility PWPE, the acid supply facility ASPE, the gas supply facility GPE, and the UF module UFM, and pure water and acid flowing through the pipe are provided. The flow rates of the aqueous solution and the gas can be controlled. Further, the pipes are provided with flow meters FM1 to FM3 for measuring the respective flow rates of pure water, acid aqueous solution and gas flowing in the pipe, and pressure gauges PG1 to PG3 for measuring the pressure. Further, filters FLT3 to FLT5 are arranged in the piping, and even if foreign matter flows into the piping, the foreign matter is removed by the filters FLT3 to FLT5 so that the foreign matter can be prevented from reaching the UF module UFM.
[0025]
Next, a method of cleaning the UF module UFM using the cleaning apparatus of the present embodiment shown in FIG. 6 will be described with reference to a flowchart including steps P1 to P8 shown in FIG.
[0026]
First, the cleaning equipment for the UF module UFM as shown in FIG. 6 is assembled, and a new UF module UFM is attached to the cleaning equipment (step P1).
[0027]
First, the closing valves CV2 and CV5 are closed, and then the closing valves CV3, CV4 and CV7 are opened. Then, an acid aqueous solution is supplied to the cleaning equipment from the acid supply equipment ASPE, and the UF module UFM is filled with the acid aqueous solution. Let it. Subsequently, the UF module UFM is left for a predetermined time while being filled with the acid aqueous solution, and the higher amine in the UF module UFM is reacted with the acid aqueous solution (step P2).
[0028]
The aqueous acid solution used at this time is an aqueous acid solution that can react with an amino group in a higher amine to form a water-soluble higher amine salt. In the present embodiment, a dilute hydrochloric acid (HCl) aqueous solution is exemplified. Can be. Here, FIG. 8 shows the concentration of the diluted hydrochloric acid aqueous solution and the residual amount of the higher amine in the UF module UFM after the supply of the diluted hydrochloric acid aqueous solution (the higher amine amount in the UF module UFM before the supply of the diluted hydrochloric acid aqueous solution to the UF module UFM is 100). %). As shown in FIG. 8, it can be seen that the higher the concentration, the easier the removal of the higher amine. However, if the concentration is too high, the hollow fiber membrane (see FIGS. 3 to 5) in the UF module UFM is removed. The hollow fiber membrane may be deteriorated to lower the mechanical strength and the filtration performance of the hollow fiber membrane. On the other hand, if the concentration of the dilute hydrochloric acid aqueous solution is too low, it is difficult to form a higher amine salt, and the efficiency of removing the higher amine in the UF module UFM may be reduced. The concentration of the diluted hydrochloric acid aqueous solution may be about 0.05M to 0.5M, preferably about 0.1M to 0.3M.
[0029]
At this time, for example, nitric acid (HNO 3 ), Chloric acid (HClO 3 ) Or perchloric acid (HClO 4 The use of an oxidizing acid aqueous solution such as the aqueous solution of hydrochloric acid in place of the diluted hydrochloric acid aqueous solution is not preferred because the hollow fiber membrane (see FIGS. 3 to 5) in the UF module UFM may be oxidized and damaged. Further, even in the case of an acid aqueous solution capable of forming a higher amine salt, for example, sulfuric acid (H 2 SO 4 The non-volatile acid aqueous solution as described in (1) is preferable because it remains even after the cleaning of the UF module UFM, and the residue may become an impurity and be mixed into the pure water to lower the quality of the pure water. Absent.
[0030]
In addition, the time during which the inside of the UF module UFM is left filled with the acid aqueous solution is determined by the capacity of the UF module UFM and the concentration of the acid aqueous solution. In the present embodiment, the time of the UF module UFM is For example, when the capacity is 200 l to 300 l, the leaving time may be about 30 minutes.
[0031]
Next, after closing the closing valve CV7 and opening the closing valves CV5 and CV6, a predetermined gas (first gas) is supplied to the cleaning equipment from the gas supply equipment GPE, and the gas of the UF module UFM is blown (step P3). ). In the present embodiment, examples of the gas supplied from the gas supply facility GPE include an inert gas such as dry air, dry nitrogen, and a rare gas. By performing such gas blowing, the acid aqueous solution remaining in the process P2 remaining in the UF module UFM is removed.
[0032]
Next, after closing the closing valves CV3 and CV5 and opening the closing valves CV1, CV2 and CV7, pure water is supplied to the cleaning equipment from the pure water supply equipment PWPE to perform the pure water cleaning of the UF module UFM (step). P4). Thus, the acid aqueous solution and the higher amine salt remaining in the UF module UFM without being removed in the process P3 are removed. At this time, a part of the cleaning liquid (pure water) discharged from the UF module UFM is collected, and the amine concentration in the cleaning liquid is measured.
[0033]
Next, the same gas blow as in the step P3 is performed to remove the cleaning liquid remaining in the UF module UFM and used in the step P4 (step P5).
[0034]
Next, when the amine concentration in the cleaning solution measured in the step P4 is higher than a specified value, the above steps P2 to P5 are repeated until the amine concentration in the cleaning solution becomes equal to or lower than a specified value (first concentration). In the present embodiment, it can be exemplified that the specified value is set to about 10 ppt. As described above, by repeating the steps P2 to P5, the effect of cleaning the UF module UFM (the effect of removing amines contained in the UF module UFM) can be improved. On the other hand, when the amine concentration in the cleaning solution measured in the step P4 is equal to or lower than the specified value, the process proceeds to the final pure water cleaning step of the UF module UFM (step P6).
[0035]
Next, the UF module UFM in which the amine concentration in the cleaning liquid has become equal to or less than the specified value in the above-described process P6 is subjected to final pure water cleaning (process P7), and the cleaning process of the UF module UFM of the present embodiment is performed. Complete. In the above Steps P1 to P7, the explanation has been made focusing on the removal of higher amines. However, in Steps P1 to P7, since pure water is passed through the UF module UFM, lower amines should also be removed. Can be.
[0036]
According to the method of cleaning the UF module UFM of the present embodiment as described above, for example, the efficiency is higher than that of the means for removing amines contained in the UF module UFM only by passing pure water through the UF module UFM. Since the amines can be removed specifically, the time required for the cleaning treatment can be reduced. As a result, it is possible to reduce the amount of pure water used for the cleaning process of the UF module UFM. According to an experiment performed by the present inventors, it was found that the time required for the cleaning treatment can be reduced by about one fifth and the amount of pure water used can be reduced by about one third.
[0037]
Further, according to the method of cleaning the UF module UFM of the present embodiment, the amount of pure water used for the cleaning process of the UF module UFM can be reduced, and thus the cost of the pure water used for the cleaning process can be reduced. Can be reduced. Thus, the manufacturing cost of the semiconductor device according to the present embodiment can be reduced.
[0038]
Further, according to the method of cleaning the UF module UFM of the present embodiment of the present embodiment, the time required for the cleaning process of the UF module UFM can be shortened. When the UF module UFM in use in the pure water production system breaks down and needs to be replaced with a new UF module UFM, the time required for incorporating the new UF module UFM into the pure water production system for semiconductor production. Can be shortened. Therefore, it is possible to reduce the time required for restoring the pure water production system for semiconductor production whose operation has been stopped.
[0039]
Next, a manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment using the ultrapure water manufactured by the semiconductor pure water manufacturing system of the present embodiment described with reference to FIGS. 13 will be described.
[0040]
First, as shown in FIG. 9, a wafer 1 made of single crystal Si having a specific resistance of about 10 Ωcm is heat-treated at about 850 ° C., and a thin silicon oxide film (pad oxide film) having a thickness of about 10 nm is formed on its main surface. Form. Next, a silicon nitride film having a thickness of about 120 nm is deposited on the silicon oxide film by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and then the silicon nitride film and the silicon oxide film in the element isolation region are subjected to dry etching using a photoresist film as a mask. Remove the membrane. The silicon oxide film is formed for the purpose of reducing stress applied to the substrate when densifying (baking) the silicon oxide film embedded in the element isolation trench in a later step. Further, since the silicon nitride film has a property of being hardly oxidized, it is used as a mask for preventing the oxidation of the substrate surface below (the active region).
[0041]
Subsequently, after removing the photoresist film, an element isolation groove 2 having a depth of about 350 nm is formed in the wafer 1 in the element isolation region by dry etching using a silicon nitride film as a mask. In order to remove the damaged layer generated on the inner wall, the wafer 1 is heat-treated at about 1000 ° C. to form a thin silicon oxide film having a thickness of about 10 nm on the inner wall of the groove.
[0042]
Subsequently, after depositing the silicon oxide film 3 on the wafer 1 by the CVD method, in order to improve the film quality of the silicon oxide film 3, the wafer 1 is heat-treated and the silicon oxide film 3 is densified (baked). . After that, the silicon oxide film 3 is polished by a chemical mechanical polishing (CMP) method using a silicon nitride film as a stopper, and is left inside the element isolation groove 2, whereby the element whose surface is flattened. Form an isolation region.
[0043]
Subsequently, after removing the silicon nitride film remaining on the active region of the wafer 1 by wet etching using hot phosphoric acid, B (boron) is ion-implanted into a region of the wafer 1 where an n-channel MISFET is to be formed. A p-type well 4 is formed. Next, an n-type well 5 is formed by ion-implanting P (phosphorus) into a region of the wafer 1 where a p-channel MISFET is to be formed.
[0044]
Next, the wafer 1 is subjected to a cleaning process (first wet process) using ultrapure water manufactured by the semiconductor pure water manufacturing system of the present embodiment described with reference to FIGS.
[0045]
At this time, if the ultrapure water contains amines, the silicon forming the wafer 1 is etched, so that there is a concern that irregularities may be formed in the active region on the main surface of the wafer 1. You. If a gate insulating film is formed in the active region in the subsequent steps under such a condition of unevenness, unevenness is also formed at the interface between the gate insulating film and the wafer 1, and the withstand voltage of the gate insulating film decreases. It is feared that it will. In addition, since the unevenness affects the shape of the thin film formed on the gate insulating film, the unevenness may be formed on the interface between the gate insulating film and the thin film serving as the gate electrode. There is a concern that the characteristics of the polymer may be deteriorated.
[0046]
On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to effectively prevent amines from being mixed into the ultrapure water used for cleaning the wafer 1, so that the active region on the main surface of the wafer 1 has irregularities during the cleaning. Can be prevented from being formed. Thus, a decrease in the withstand voltage of the gate insulating film can be prevented. Also, it is possible to prevent the characteristics of the MISFET from being deteriorated.
[0047]
Subsequently, the gate insulating film 6 is formed on the surfaces of the p-type well 4 and the n-type well 5 by heat-treating the wafer 1.
[0048]
Next, as shown in FIG. 10, for example, a P-doped low-resistance polycrystalline silicon film, WSi x A (tungsten silicide) film and a silicon oxide film are sequentially deposited from the lower layer. Subsequently, the silicon oxide film, WSi is formed by dry etching using a photoresist film (not shown) patterned by photolithography as a mask. x By patterning the film, the polycrystalline silicon film and the gate insulating film 6, the WSi x The gate electrode 7 made of a film and a polycrystalline silicon film can be formed.
[0049]
Subsequently, after removing the photoresist film, an n-type semiconductor region (source, drain) 8 is formed by ion-implanting P or As (arsenic) into the p-type well 4, and B is added to the n-type well 5. A p-type semiconductor region (source, drain) 9 is formed by ion implantation. Through the steps so far, the n-channel MISFET Qn is formed in the p-type well 4 and the p-channel MISFET Qp can be formed in the n-type well 5.
[0050]
Next, as shown in FIG. 11, an interlayer insulating film 11 is formed on the n-channel MISFET Qn and the p-channel MISFET Qp by depositing, for example, a silicon oxide film. Subsequently, the interlayer insulating film 11 is dry-etched using the photoresist film patterned by the photolithography technique as a mask, so that a contact hole 13 is formed above the n-type semiconductor region 8 and the p-type semiconductor region 9.
[0051]
Subsequently, after removing the photoresist film used for drilling the contact hole 13, for example, a titanium nitride film 14 is deposited on the wafer 1 including the inside of the contact hole 13 by a sputtering method. Next, a W (tungsten) film 15 is deposited on the wafer 1, and the contact holes 13 are filled with the W film 15. Thereafter, the titanium nitride film 14 and the W film 15 on the interlayer insulating film 11 other than the contact hole 13 are removed by, for example, a CMP method, and a plug 16 is formed.
[0052]
Next, as shown in FIG. 12, a Ti (titanium) film, an Al alloy film, and a titanium nitride film are sequentially deposited on the interlayer insulating film 11 from the lower layer. Subsequently, the Ti film, Al alloy film, and titanium nitride film are patterned by dry etching using a photoresist film (not shown) patterned by photolithography as a mask, thereby forming a Ti film, an Al alloy film, and a nitride film. The wiring 17 made of a laminated film of a titanium film can be formed.
[0053]
Next, after removing the photoresist film used for patterning the wiring 17, a silicon oxide film is deposited on the wafer 1 by, for example, a CVD method as shown in FIG. Subsequently, the surface of the silicon oxide film is polished by a CMP method to be flattened, and an interlayer insulating film 18 is formed.
[0054]
Subsequently, a contact hole 19 is formed above the wiring 17 by dry-etching the interlayer insulating film 18 using the photoresist film as a mask. Next, a Ti (titanium) film, an Al alloy film, and a titanium nitride film are sequentially deposited from the lower layer on the interlayer insulating film 18 including the inside of the contact hole 19. Next, the Ti film, the Al alloy film, and the titanium nitride film are patterned by dry etching using a photoresist film (not shown) patterned by the photolithography technique as a mask, so that the Ti film, the Al alloy film, and the titanium nitride film are formed. The wiring 20 made of a film stack is formed, and the semiconductor device of the first embodiment is manufactured. Note that wiring may be formed in a further multilayer by repeating the process shown in FIG.
[0055]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment of the invention. However, the invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say, there is.
[0056]
In the above-described embodiment, the case where a dilute hydrochloric acid aqueous solution is used as the acid aqueous solution that reacts with higher amines to form a salt is exemplified. 3 COOH) or propionic acid (C 2 H 5 (COOH) may be used.
[0057]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0058]
That is, when a new UF module is washed, the higher amines contained in the UF module are converted into higher amine salts by filling the UF module with an acid aqueous solution, and then the acid aqueous solution is discharged from the UF module. Since pure water is passed through the UF module to remove amines contained in the UF module, the time required for the cleaning process and the amount of pure water can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a pure water production system for semiconductor production used for producing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a UF unit included in a system for manufacturing ultrapure water used for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a UF module included in the UF unit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view of a main part of the UF module shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory view of a hollow fiber membrane (external pressure type) forming the UF module shown in FIG.
FIG. 6 is an explanatory view of a cleaning facility for cleaning the UF module shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a flowchart illustrating a step of cleaning the UF module illustrated in FIG. 3;
8 is an explanatory diagram showing the relationship between the concentration of a dilute hydrochloric acid aqueous solution used for cleaning the UF module shown in FIG. 3 and the residual amount of higher amine in the UF module.
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;
10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 9;
11 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 10;
12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 11;
13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 12;
[Explanation of symbols]
1 wafer
2 Element isolation groove
3 Silicon oxide film
4 p-type well
5 n-type well
6 Gate insulating film
7 Gate electrode
8 n-type semiconductor region (source, drain)
9 p-type semiconductor region (source, drain)
11 Interlayer insulating film
13 Contact hole
14 Titanium nitride film
15 W film
16 plug
17 Wiring
18 interlayer insulating film
19 Contact hole
20 Wiring
ASPE acid supply equipment (acid aqueous solution supply means)
CV1-CV7 Shut-off valve
FILT, FLT2-FLT5 Filter
FM1-FM3 flow meter
GPE gas supply equipment (gas supply means)
HEXC heat exchanger
IEXC ion exchange resin
KOT housing
P1 to P7 process
PG1 to PG3 pressure gauge
PUMP pure water pump
PWPE pure water supply equipment (pure water supply means)
Qn n-channel type MISFET
Qp p-channel type MISFET
RV1 to RV3 check valve
TANK pure water tank
TYM hollow fiber membrane
UFM UF module
UFU UF unit
USE Semiconductor Manufacturing Line
UVOX Low pressure UV oxidation equipment

Claims (5)

限外濾過モジュールに一次純水を通過させることで前記一次純水中の粒子性異物を除去することによって製造された二次純水を用い、半導体ウェハに対して第1ウェット処理を施す工程を含み、前記二次純水の製造前に前記限外濾過モジュールに対して、
(a)純水供給手段と酸水溶液供給手段とを有する第1洗浄システムに前記限外濾過モジュールを取り付ける工程、
(b)前記酸水溶液供給手段から前記第1洗浄システム内に酸水溶液を導入し、前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させる工程、
(c)前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させた状態で所定時間放置した後に前記酸水溶液を前記第1洗浄システム外へ排出する工程、
(d)前記(c)工程後、前記純水供給手段から前記第1洗浄システム内へ純水を流通させ、前記限外濾過モジュール内に残存する前記酸水溶液を除去する工程、
を含む洗浄処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of subjecting the semiconductor wafer to a first wet treatment using secondary pure water produced by removing the particulate foreign matter in the primary pure water by passing the primary pure water through the ultrafiltration module. Including, for the ultrafiltration module before the production of the secondary pure water,
(A) attaching the ultrafiltration module to a first cleaning system having pure water supply means and acid aqueous solution supply means;
(B) introducing an acid aqueous solution from the acid aqueous solution supply means into the first cleaning system, and filling the ultrafiltration module with the acid aqueous solution;
(C) discharging the acid aqueous solution out of the first cleaning system after leaving the ultrafiltration module filled with the acid aqueous solution for a predetermined time;
(D) after the step (c), flowing pure water from the pure water supply means into the first cleaning system to remove the acid aqueous solution remaining in the ultrafiltration module;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing a cleaning process including:
限外濾過モジュールに一次純水を通過させることで前記一次純水中の粒子性異物を除去することによって製造された二次純水を用い、半導体ウェハに対して第1ウェット処理を施す工程を含み、前記二次純水の製造前に前記限外濾過モジュールに対して、
(a)純水供給手段と酸水溶液供給手段とを有する第1洗浄システムに前記限外濾過モジュールを取り付ける工程、
(b)前記酸水溶液供給手段から前記第1洗浄システム内に酸水溶液を導入し、前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させる工程、
(c)前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させた状態で所定時間放置した後に前記酸水溶液を前記第1洗浄システム外へ排出する工程、
(d)前記(c)工程後、前記純水供給手段から前記第1洗浄システム内へ純水を流通させ、前記限外濾過モジュール内に残存する前記酸水溶液を除去する工程、
を含む洗浄処理を施し、前記酸水溶液は希塩酸水溶液または有機酸水溶液であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of subjecting the semiconductor wafer to a first wet treatment using secondary pure water produced by removing the particulate foreign matter in the primary pure water by passing the primary pure water through the ultrafiltration module. Including, for the ultrafiltration module before the production of the secondary pure water,
(A) attaching the ultrafiltration module to a first cleaning system having pure water supply means and acid aqueous solution supply means;
(B) introducing an acid aqueous solution from the acid aqueous solution supply means into the first cleaning system, and filling the ultrafiltration module with the acid aqueous solution;
(C) discharging the acid aqueous solution out of the first cleaning system after leaving the ultrafiltration module filled with the acid aqueous solution for a predetermined time;
(D) after the step (c), flowing pure water from the pure water supply means into the first cleaning system to remove the acid aqueous solution remaining in the ultrafiltration module;
Wherein the acid aqueous solution is a dilute hydrochloric acid aqueous solution or an organic acid aqueous solution.
限外濾過モジュールに一次純水を通過させることで前記一次純水中の粒子性異物を除去することによって製造された二次純水を用い、半導体ウェハに対して第1ウェット処理を施す工程を含み、前記二次純水の製造前に前記限外濾過モジュールに対して、
(a)純水供給手段と酸水溶液供給手段とを有する第1洗浄システムに前記限外濾過モジュールを取り付ける工程、
(b)前記酸水溶液供給手段から前記第1洗浄システム内に酸水溶液を導入し、前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させる工程、
(c)前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させた状態で所定時間放置した後に前記酸水溶液を前記第1洗浄システム外へ排出する工程、
(d)前記(c)工程後、前記純水供給手段から前記第1洗浄システム内へ純水を流通させ、前記限外濾過モジュール内に残存する前記酸水溶液を除去する工程、
を含む洗浄処理を施し、前記(b)工程、前記(c)工程および前記(d)工程は、前記(d)工程にて前記第1洗浄システム外へ排出される前記純水中のイオン化アミンまたはイオン化したアミン系物質の濃度が所定の第1濃度以下になるまで繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of subjecting the semiconductor wafer to a first wet treatment using secondary pure water produced by removing the particulate foreign matter in the primary pure water by passing the primary pure water through the ultrafiltration module. Including, for the ultrafiltration module before the production of the secondary pure water,
(A) attaching the ultrafiltration module to a first cleaning system having pure water supply means and acid aqueous solution supply means;
(B) introducing an acid aqueous solution from the acid aqueous solution supply means into the first cleaning system, and filling the ultrafiltration module with the acid aqueous solution;
(C) discharging the acid aqueous solution out of the first cleaning system after leaving the ultrafiltration module filled with the acid aqueous solution for a predetermined time;
(D) after the step (c), flowing pure water from the pure water supply means into the first cleaning system to remove the acid aqueous solution remaining in the ultrafiltration module;
Performing the cleaning treatment including the step (b), the step (c) and the step (d), wherein the ionized amine in the pure water discharged out of the first cleaning system in the step (d) Alternatively, the method is repeated until the concentration of the ionized amine-based substance becomes equal to or lower than a predetermined first concentration.
限外濾過モジュールに一次純水を通過させることで前記一次純水中の粒子性異物を除去することによって製造された二次純水を用い、半導体ウェハに対して第1ウェット処理を施す工程を含み、前記二次純水の製造前に前記限外濾過モジュールに対して、
(a)純水供給手段と酸水溶液供給手段とガス供給手段とを有する第1洗浄システムに前記限外濾過モジュールを取り付ける工程、
(b)前記酸水溶液供給手段から前記第1洗浄システム内に酸水溶液を導入し、前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させる工程、
(c)前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させた状態で所定時間放置した後に前記酸水溶液を前記第1洗浄システム外へ排出する工程、
(d)前記(c)工程後、前記ガス供給手段から前記第1洗浄システム内に所定の第1ガスを導入し、前記限外濾過モジュール内に残存する前記酸水溶液を除去する工程、
(e)前記(d)工程後、前記純水供給手段から前記第1洗浄システム内へ純水を流通させ、前記限外濾過モジュール内に残存する前記酸水溶液を除去する工程、
(f)前記(e)工程後、前記ガス供給手段から前記第1洗浄システム内に前記第1ガスを導入し、前記限外濾過モジュール内に残存する前記純水を除去する工程、
を含む洗浄処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of subjecting the semiconductor wafer to a first wet treatment using secondary pure water produced by removing the particulate foreign matter in the primary pure water by passing the primary pure water through the ultrafiltration module. Including, for the ultrafiltration module before the production of the secondary pure water,
(A) attaching the ultrafiltration module to a first cleaning system having a pure water supply unit, an acid aqueous solution supply unit, and a gas supply unit;
(B) introducing an acid aqueous solution from the acid aqueous solution supply means into the first cleaning system, and filling the ultrafiltration module with the acid aqueous solution;
(C) discharging the acid aqueous solution out of the first cleaning system after leaving the ultrafiltration module filled with the acid aqueous solution for a predetermined time;
(D) after the step (c), introducing a predetermined first gas into the first cleaning system from the gas supply means to remove the acid aqueous solution remaining in the ultrafiltration module;
(E) after the step (d), flowing pure water from the pure water supply means into the first cleaning system to remove the acid aqueous solution remaining in the ultrafiltration module;
(F) after the step (e), introducing the first gas from the gas supply means into the first cleaning system to remove the pure water remaining in the ultrafiltration module;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing a cleaning process including:
限外濾過モジュールに一次純水を通過させることで前記一次純水中の粒子性異物を除去することによって製造された二次純水を用い、半導体ウェハに対して第1ウェット処理を施す工程を含み、前記二次純水の製造前に前記限外濾過モジュールに対して、
(a)純水供給手段と酸水溶液供給手段とガス供給手段とを有する第1洗浄システムに前記限外濾過モジュールを取り付ける工程、
(b)前記酸水溶液供給手段から前記第1洗浄システム内に酸水溶液を導入し、前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させる工程、
(c)前記限外濾過モジュール内に前記酸水溶液を充満させた状態で所定時間放置した後に前記酸水溶液を前記第1洗浄システム外へ排出する工程、
(d)前記(c)工程後、前記ガス供給手段から前記第1洗浄システム内に所定の第1ガスを導入し、前記限外濾過モジュール内に残存する前記酸水溶液を除去する工程、
(e)前記(d)工程後、前記純水供給手段から前記第1洗浄システム内へ純水を流通させ、前記限外濾過モジュール内に残存する前記酸水溶液を除去する工程、
(f)前記(e)工程後、前記ガス供給手段から前記第1洗浄システム内に前記第1ガスを導入し、前記限外濾過モジュール内に残存する前記純水を除去する工程、
を含む洗浄処理を施し、前記第1ガスは乾燥空気または不活性ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of subjecting the semiconductor wafer to a first wet treatment using secondary pure water produced by removing the particulate foreign matter in the primary pure water by passing the primary pure water through the ultrafiltration module. Including, for the ultrafiltration module before the production of the secondary pure water,
(A) attaching the ultrafiltration module to a first cleaning system having a pure water supply unit, an acid aqueous solution supply unit, and a gas supply unit;
(B) introducing an acid aqueous solution from the acid aqueous solution supply means into the first cleaning system, and filling the ultrafiltration module with the acid aqueous solution;
(C) discharging the acid aqueous solution out of the first cleaning system after leaving the ultrafiltration module filled with the acid aqueous solution for a predetermined time;
(D) after the step (c), introducing a predetermined first gas into the first cleaning system from the gas supply means to remove the acid aqueous solution remaining in the ultrafiltration module;
(E) after the step (d), flowing pure water from the pure water supply means into the first cleaning system to remove the acid aqueous solution remaining in the ultrafiltration module;
(F) after the step (e), introducing the first gas from the gas supply means into the first cleaning system to remove the pure water remaining in the ultrafiltration module;
Wherein the first gas is dry air or an inert gas.
JP2003030574A 2003-02-07 2003-02-07 Method of manufacturing semiconductor device Pending JP2004241683A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003030574A JP2004241683A (en) 2003-02-07 2003-02-07 Method of manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003030574A JP2004241683A (en) 2003-02-07 2003-02-07 Method of manufacturing semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004241683A true JP2004241683A (en) 2004-08-26

Family

ID=32957424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003030574A Pending JP2004241683A (en) 2003-02-07 2003-02-07 Method of manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004241683A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100880074B1 (en) Fabrication method of semiconductor integrated circuit device
US9136104B2 (en) Method for cleaning silicon wafer and apparatus for cleaning silicon wafer
US9370802B2 (en) Cleaning and sterilizing method for ultrapure water manufacturing system
US7479460B2 (en) Silicon surface preparation
KR20030005777A (en) Semiconductor cleaning process using electrolytic ionized water and diluted HF solution at the same time
TW200522189A (en) Method for cleaning semiconductor wafers
JP2000354729A (en) Method and apparatus for producing functional water for washing
JP5233277B2 (en) Semiconductor substrate processing method and semiconductor device manufacturing method
JP2004241683A (en) Method of manufacturing semiconductor device
TW448475B (en) Wet cleaning apparatus
JP2004296997A (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP4056417B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5659545B2 (en) Ozone water supply system and silicon wafer wet oxidation system
JP2006295201A (en) Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP3595681B2 (en) Manufacturing method of epitaxial wafer
JPH0919661A (en) Method and apparatus for washing electronic parts and the like
KR100511915B1 (en) Method for cleaning polishing wafer
TW200533429A (en) Cleaning device implemented in a cleaning liquid circulation system capable of extending filter lifespan
JPH11274123A (en) Method of cleaning wafer