【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造時の洗浄処理における特異パターンの抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体基板の洗浄処理は、基板表面の有機物、自然酸化膜、重金属及び微粒子等の汚染の除去を目的とする。このような洗浄処理が不十分な場合に、基板に残存する汚染は半導体装置の不良品の原因となる。よって、基板の洗浄は完全に行わなければならない。特に、半導体装置の製造工程におけるフォトレジストパターンの除去や再生工程等のレジスト残渣に対しても高い除去能力が必要となる。以下、レジスト再生工程の洗浄処理について具体的な事例を示す。
【０００３】
まず、第１の事例について図３、図５を参照しながら説明する。
【０００４】
熱酸化膜上にフォトレジストを５００ｎｍ塗布し、パターニングを形成する。この時パターン形成に不具合があると、シンナーを塗布することによりパターニングされたフォトレジストを除去し、加熱処理後に洗浄処理が行われる。
【０００５】
図３は、自転系枚葉式洗浄装置で純水または薬液処理によって洗浄処理を行う様子を示し、４は評価用半導体基板、５は吐出される純水または薬液、６は吐出ノズル１である。図５は、欠陥検査装置で検査を行った結果を示している。
【０００６】
図３のように、自転系枚葉式洗浄装置で例えば回転数３０００（回転／分）で３０秒間の純水リンスを行った後、回転数４０００（回転／分）でスピン乾燥を行う。その後、欠陥検査装置で検査を行うと、図５のように、シンナーによってレジスト除去した後に加熱処理を行い、残留しているシンナーを揮発させているが、熱酸化膜の表面が加熱処理により親水的なシラノール基（−Ｓｉ（ＯＨ）−Ｓｉ（ＯＨ）−）と疎水的なシロキサン基（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）とが混在する不活性な終端となり、その表面に純水が吐出されると、流れに沿った欠陥（シミ）が発生する。
【０００７】
次に、第２の事例について図４、図６を参照しながら説明する。
【０００８】
第１の事例と同様にして、パターニングされたフォトレジストを除去し、加熱処理後に洗浄処理が行われる。
【０００９】
図４は、公転系バッチ式洗浄装置で純水または薬液処理によって洗浄処理を行う様子を示し、７はカセット固定テーブル、８は吐出ノズル２、９は処理カセットである。カセット固定テーブル７は処理カセット９を固定して回転する。図６は、欠陥検査装置で検査を行った結果を示している。
【００１０】
図４のように、公転系バッチ式洗浄装置で例えば回転数２００（回転／分）で１５０秒間の純水リンスを行った後、回転数５００（回転／分）でスピン乾燥を行う。その後、欠陥検査装置で検査を行うと、図６のように、シンナーによってレジスト除去した後に加熱処理を行い、残留しているシンナーを揮発させているが、熱酸化膜の表面が加熱処理により親水的なシラノール基（−Ｓｉ（ＯＨ）−Ｓｉ（ＯＨ）−）と疎水的なシロキサン基（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）とが混在する不活性な終端となり、その表面に純水が吐出されると、吐出方向に沿った放射状の欠陥（シミ）が発生する。特に、公転式バッチ式洗浄装置で純水処理前に、１００℃の高温度ＳＰＭ処理を行うことで、ＳＰＭの脱水作用で評価用半導体基板４の表面は疎水的なシロキサン基が支配的となり、より欠陥（シミ）が発生しやすくなる。
【００１１】
これに対して、半導体基板の洗浄方法に関し、紫外線を照射する工程を含むレジスト除去後の洗浄方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１５１９８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の紫外線を照射する工程を含む半導体基板の洗浄方法では、低濃度の洗浄液を用いて、過酸化水素水及び酸性溶液又はアルカリ性溶液といった薬液の消費を抑制したうえで、過酸化水素水の活性を高めた状態で洗浄を行うので、良好な洗浄効果が得られることは可能であるが、上述したような、液体の流れに沿った形で発生する特異パターンを抑制することは困難であった。
【００１４】
本発明は、上記の従来例の有する不都合を改善し、半導体装置の製造時の洗浄処理（自転系枚葉式洗浄装置、または公転系バッチ式洗浄装置による洗浄処理）において、純水及び薬液処理によって発生する特異パターンの抑制方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による特異パターンの抑制方法は、シリコン酸化膜上に形成されたフォトレジストパターンを除去または再生する際に、フォトレジストパターンにシンナーを塗布し、加熱処理を行った後の洗浄処理において、有機アルカリ溶液処理後に、純水リンス及びスピン乾燥を行うことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、上記の洗浄処理において、有機アルカリ溶液処理を行うことで、純水リンス及びスピン乾燥後に純水または薬液の流れに沿った特異パターン欠陥の発生を抑制することができる。
【００１７】
上記の特異パターンの抑制方法において、有機アルカリ溶液はＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ Ｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る特異パターンの抑制方法について図１、図２、図４を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態におけるゲート酸化膜上のレジスト再生工程の断面図を示している。図２は、欠陥検査装置で検査を行った結果を示している。
【００２０】
シリコン基板１上に熱酸化膜２を１０ｎｍ成膜する。その上にフォトレジスト３を５００ｎｍ塗布し、マスク越しに露光してパターニングを形成する。この時、パターン形成において不具合があると、シンナーを塗布することによりパターニングされたフォトレジストを除去し、最後に１２０℃で６０秒の加熱処理後に洗浄処理が行われる。なお、洗浄処理は、第２の事例と同様にして、公転系バッチ式洗浄装置を用いている。
【００２１】
図３のように、公転系バッチ式洗浄装置で回転数２００（回転／分）で１５０秒間のＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ Ｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）処理後に１５０秒間の純水リンスを行った後、回転数５００（回転／分）でスピン乾燥を行う。その後、欠陥検査装置で検査を行うと、図２のように、シリコン基板１の表面に流れに沿った欠陥（シミ）による特異パターンの発生は見られない。
【００２２】
この理由は以下の通りである。従来と同様にして、シンナーによってレジスト除去した後に加熱処理を行い、残留しているシンナーを揮発させているが、熱酸化膜２の表面が加熱処理により親水的なシラノール基（−Ｓｉ（ＯＨ）−Ｓｉ（ＯＨ）−）と疎水的なシロキサン基（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）とが混在する不活性な終端となっても、その表面に有機アルカリ溶液であるＴＭＡＨを吐出することで、熱酸化膜２の表面において親水的なシラノール基が支配的となるため、純水リンス及びスピン乾燥後に薬液の吐出方向に沿った放射状の欠陥（シミ）を抑制することができるからである。
【００２３】
従って、本発明の特異パターンの抑制方法を使用することにより、超微細構造を有する半導体装置の製造時における各洗浄処理で、純水リンス及びスピン乾燥後に純水または薬液の流れに沿った特異パターン欠陥の発生を抑制することができる。
【００２４】
なお、本実施形態は、レジスト再生工程の洗浄処理を用いて説明したが、フォトレジストパターンの除去工程等の洗浄処理を用いて本効果は得られる。また、公転系バッチ式洗浄装置を用いて説明したが、自転系枚葉式洗浄装置を用いても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の特異パターンの抑制方法によれば、フォトレジストパターンにシンナーを塗布し、加熱処理を行った後の洗浄処理において、ＴＭＡＨ処理を行うことで、純水リンス及びスピン乾燥後に純水または薬液の流れに沿った特異パターン欠陥の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるゲート酸化膜上のレジスト再生工程を示す断面図
【図２】本発明の実施形態における欠陥検査装置の検査結果を示すマップ図
【図３】自転系枚葉式洗浄装置での洗浄処理を示す模式図
【図４】公転系バッチ式洗浄装置での処理を示す洗浄処理を示す図で、
（ａ）は平面図
（ｂ）は断面図
【図５】従来の第１の事例における欠陥検査装置の検査結果を示すマップ図
【図６】従来の第２の事例における欠陥検査装置の検査結果を示すマップ図
【符号の説明】
１ シリコン基板
２ 熱酸化膜
３ フォトレジスト
４ 評価用半導体基板
５ 純水または薬液
６ 吐出ノズル１
７ カセット固定テーブル
８ 吐出ノズル２
９ 処理カセット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for suppressing a peculiar pattern in a cleaning process at the time of manufacturing a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
In general, the cleaning treatment of a semiconductor substrate aims at removing contamination such as organic substances, natural oxide films, heavy metals and fine particles on the substrate surface. When such a cleaning process is insufficient, the contamination remaining on the substrate causes a defective semiconductor device. Therefore, the substrate must be completely cleaned. In particular, a high removal capability is required for resist residues such as removal of a photoresist pattern and a regeneration step in a semiconductor device manufacturing process. Hereinafter, a specific example of the cleaning process in the resist regeneration process will be described.
[0003]
First, the first case will be described with reference to FIGS.
[0004]
A photoresist is applied to a thickness of 500 nm on the thermal oxide film to form a pattern. At this time, if there is a defect in the pattern formation, the patterned photoresist is removed by applying a thinner, and a cleaning process is performed after the heating process.
[0005]
FIG. 3 shows a state in which cleaning processing is performed by pure water or chemical liquid processing in a rotation type single wafer type cleaning apparatus, 4 is a semiconductor substrate for evaluation, 5 is pure water or chemical liquid to be discharged, and 6 is a discharge nozzle 1. . FIG. 5 shows the result of the inspection performed by the defect inspection apparatus.
[0006]
As shown in FIG. 3, for example, after rinsing with pure water for 30 seconds at a rotation speed of 3000 (rotation / minute) in a rotation type single wafer type cleaning apparatus, spin drying is performed at a rotation speed of 4000 (rotation / minute). After that, when inspection is performed by a defect inspection apparatus, as shown in FIG. 5, the heat treatment is performed after the resist is removed by a thinner, and the remaining thinner is volatilized, but the surface of the thermal oxide film becomes hydrophilic by the heat treatment. Inert termination where a typical silanol group (-Si (OH) -Si (OH)-) and a hydrophobic siloxane group (-Si-O-Si-) are mixed, and pure water is discharged to the surface thereof. Then, a defect (stain) along the flow occurs.
[0007]
Next, a second case will be described with reference to FIGS.
[0008]
As in the first case, the patterned photoresist is removed, and a cleaning process is performed after the heat treatment.
[0009]
FIG. 4 shows a state in which cleaning processing is performed by pure water or chemical solution processing in a revolving batch type cleaning apparatus, 7 is a cassette fixing table, 8 is discharge nozzles 2 and 9, and processing cassettes. The cassette fixing table 7 rotates while fixing the processing cassette 9. FIG. 6 shows a result of the inspection performed by the defect inspection apparatus.
[0010]
As shown in FIG. 4, pure water rinsing is performed, for example, at a rotation speed of 200 (rotation / minute) for 150 seconds by a revolution type batch cleaning apparatus, and then spin drying is performed at a rotation speed of 500 (rotation / minute). After that, when inspection is performed by a defect inspection apparatus, as shown in FIG. 6, the resist is removed by a thinner and then a heat treatment is performed to volatilize the remaining thinner, but the surface of the thermal oxide film becomes hydrophilic by the heat treatment. Inert termination where a typical silanol group (-Si (OH) -Si (OH)-) and a hydrophobic siloxane group (-Si-O-Si-) are mixed, and pure water is discharged to the surface thereof. Then, a radial defect (stain) occurs along the ejection direction. In particular, by performing a high-temperature SPM treatment at 100 ° C. before the pure water treatment in the revolving type batch type cleaning apparatus, the surface of the semiconductor substrate for evaluation 4 is predominantly hydrophobic siloxane groups due to the dehydration action of the SPM, Defects (stains) are more likely to occur.
[0011]
On the other hand, as for a method of cleaning a semiconductor substrate, a cleaning method after removing a resist including a step of irradiating ultraviolet rays is known (for example, see Patent Document 1).
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2000-15198 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method for cleaning a semiconductor substrate including the step of irradiating ultraviolet light, a low-concentration cleaning solution is used to suppress the consumption of a chemical solution such as an aqueous solution of hydrogen peroxide and an acidic solution or an alkaline solution. Since the cleaning is performed in a state where the activity of water is increased, it is possible to obtain a good cleaning effect, but it is difficult to suppress a unique pattern generated along the flow of the liquid as described above. Met.
[0014]
The present invention solves the disadvantages of the conventional example described above, and performs pure water and chemical liquid treatment in a cleaning process (a cleaning process using a rotation type single wafer type cleaning device or a revolving type batch type cleaning device) at the time of manufacturing a semiconductor device. It is an object of the present invention to provide a method for suppressing a peculiar pattern generated by the above.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for suppressing a peculiar pattern according to the present invention is to apply a thinner to a photoresist pattern when removing or reproducing a photoresist pattern formed on a silicon oxide film, and perform a heat treatment. In the cleaning treatment after the treatment, pure water rinsing and spin drying are performed after the organic alkali solution treatment.
[0016]
According to this configuration, by performing the organic alkali solution treatment in the above-described cleaning treatment, it is possible to suppress occurrence of a peculiar pattern defect along the flow of the pure water or the chemical solution after the pure water rinsing and the spin drying.
[0017]
In the above method for suppressing a unique pattern, the organic alkali solution is preferably TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide).
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for suppressing a unique pattern according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 4. FIG.
[0019]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a step of regenerating a resist on a gate oxide film in the present embodiment. FIG. 2 shows a result of the inspection performed by the defect inspection apparatus.
[0020]
A thermal oxide film 2 is formed to a thickness of 10 nm on a silicon substrate 1. A photoresist 3 is applied thereon to a thickness of 500 nm, and is exposed through a mask to form a pattern. At this time, if there is a defect in the pattern formation, the patterned photoresist is removed by applying a thinner, and finally a cleaning process is performed after a heating process at 120 ° C. for 60 seconds. The cleaning process uses a revolving batch type cleaning device in the same manner as in the second example.
[0021]
As shown in FIG. 3, pure water rinsing is performed for 150 seconds after a TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) treatment for 150 seconds at a rotation speed of 200 (rotation / minute) by a revolution type batch type washing apparatus, and then a rotation speed of 500 (rotation). / Min) for spin drying. Thereafter, when inspection is performed by the defect inspection apparatus, as shown in FIG. 2, no generation of a peculiar pattern due to a defect (stain) along the flow on the surface of the silicon substrate 1 is observed.
[0022]
The reason is as follows. In the same manner as in the prior art, the heat treatment is performed after the resist is removed by the thinner, and the remaining thinner is volatilized. However, the surface of the thermal oxide film 2 has a hydrophilic silanol group (-Si (OH) -Si (OH)-) and a hydrophobic siloxane group (-Si-O-Si-) are mixed, and even if it becomes an inactive terminal, by discharging TMAH which is an organic alkali solution on the surface thereof, This is because a hydrophilic silanol group is dominant on the surface of the thermal oxide film 2, so that radial defects (stains) along the discharge direction of the chemical solution after rinsing with pure water and spin drying can be suppressed.
[0023]
Therefore, by using the method for suppressing a peculiar pattern of the present invention, a peculiar pattern along the flow of pure water or a chemical solution after pure water rinsing and spin drying in each cleaning process at the time of manufacturing a semiconductor device having an ultrafine structure. Generation of defects can be suppressed.
[0024]
Although the present embodiment has been described using the cleaning process in the resist regenerating process, the present effect can be obtained by using a cleaning process such as a photoresist pattern removing process. In addition, although the description has been made using the revolving batch type cleaning apparatus, a revolving single wafer cleaning apparatus may be used.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for suppressing a peculiar pattern of the present invention, a thinner is applied to a photoresist pattern, and a TMAH treatment is performed in a cleaning treatment after a heating treatment, so that pure water rinsing and spin drying are performed. Later, the occurrence of a peculiar pattern defect along the flow of the pure water or the chemical solution can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a step of regenerating a resist on a gate oxide film according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a map diagram showing inspection results of a defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram showing a cleaning process in a cleaning system using a cleaning method.
FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a cross-sectional view. FIG. 5 is a map diagram showing an inspection result of the defect inspection apparatus in the first conventional example. FIG. 6 is an inspection result of the defect inspection apparatus in the second conventional example. Map diagram showing [Description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Thermal oxide film 3 Photoresist 4 Evaluation semiconductor substrate 5 Pure water or chemical solution 6 Discharge nozzle 1
7 Cassette fixed table 8 Discharge nozzle 2
9 Processing cassette
