JP2007266467A - Device and method for manufacturing semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウェハの洗浄処理など、薬液処理を行う半導体製造方法及び半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus that perform chemical processing such as cleaning processing of a semiconductor wafer.
近年、半導体製造工程において、例えばハードマスクとして用いられるBSG(Boron doped Silicate Glass)の剥離に、硫酸/HF混合液ウエット処理(以下SFM処理)が用いられている。このSFM処理は、H2Oの希薄な硫酸(H2SO4)の中にてHFの解離を制御することにより、大口径ウェハにおいても安定して熱酸化膜との高い選択比を実現できるプロセスである(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, sulfuric acid / HF mixed solution wet processing (hereinafter referred to as SFM processing) has been used for peeling of BSG (Boron doped Silicate Glass) used as a hard mask, for example, in semiconductor manufacturing processes. This SFM process can stably realize a high selection ratio with a thermal oxide film even in a large-diameter wafer by controlling the dissociation of HF in dilute sulfuric acid (H 2 SO 4 ) of H 2 O. Process (see, for example, Patent Document 1).
このSFM処理のように、硫酸系溶液による薬液処理においては、硫酸の高い粘性によりウェハ上に硫酸系溶液が残留するため、薬液処理後に、純水リンス処理によるオーバーフロー工程により、硫酸系溶液を除去している。 Like this SFM treatment, in the chemical treatment with sulfuric acid solution, the sulfuric acid solution remains on the wafer due to the high viscosity of sulfuric acid, so after the chemical treatment, the sulfuric acid solution is removed by the overflow process by pure water rinse treatment. is doing.
しかしながら、SFM処理後のウェハ上に、残渣によるディフェクトが生じ、半導体装置の歩留りが低下するという問題がある。
本発明は、SFM処理において、ウェハ上のディフェクトの発生を抑え、半導体装置の歩留りを向上させることが可能な半導体製造方法及び半導体製造装置を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus capable of suppressing the occurrence of defects on a wafer and improving the yield of a semiconductor device in SFM processing.
本発明の一態様によれば、硫酸、HF、H2Oの混合液を用いて、ウェハに生成された被除去物を選択的に除去する工程と、希薄HF溶液を用いて、ウェハに残留する混合液を置換する工程と、ウェハに残留する希薄HF溶液を除去する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法が提供される。 According to one embodiment of the present invention, a step of selectively removing an object to be removed generated on a wafer using a mixed solution of sulfuric acid, HF, and H 2 O and a residue on the wafer using a diluted HF solution There is provided a semiconductor manufacturing method comprising a step of replacing a mixed solution to be removed and a step of removing a diluted HF solution remaining on a wafer.
また、本発明の一態様によれば、硫酸、HF、H2Oの混合液を用いて、ウェハに生成された被除去物を選択的に除去する工程と、混合液よりH2O濃度が低い硫酸液を用いて、ウェハに残留する混合液を置換する工程と、ウェハに残留する硫酸液を除去する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法が提供される。 In addition, according to one embodiment of the present invention, a step of selectively removing an object to be removed generated on a wafer using a mixed solution of sulfuric acid, HF, and H 2 O, and a concentration of H 2 O from the mixed solution There is provided a semiconductor manufacturing method comprising a step of replacing a mixed solution remaining on a wafer with a low sulfuric acid solution and a step of removing the sulfuric acid solution remaining on the wafer.
また、本発明の一態様によれば、硫酸、HF、H2Oの混合液が導入され、混合液中にウェハを投入してこのウェハに生成された被除去物を選択的に除去するための第1の処理槽と、希薄HF溶液が導入され、希薄HF溶液中にウェハを投入してこのウェハに残留する前記混合液を置換するための第2の処理槽と、リンス液が導入され、リンス液中にウェハを投入してこのウェハに残留する希薄HF溶液を除去するための第3の処理槽を備えることを特徴する半導体製造装置が提供される。 In addition, according to one embodiment of the present invention, a mixed liquid of sulfuric acid, HF, and H 2 O is introduced, and a wafer is put into the mixed liquid to selectively remove an object to be removed generated on the wafer. A first treatment tank, a second treatment tank for introducing a dilute HF solution, introducing a wafer into the dilute HF solution, and replacing the liquid mixture remaining on the wafer, and a rinse liquid are introduced. There is provided a semiconductor manufacturing apparatus comprising a third processing tank for putting a wafer into a rinsing liquid and removing a diluted HF solution remaining on the wafer.
また、本発明の一態様によれば、硫酸、HF、H2Oの混合液が導入され、混合液中にウェハを投入してこのウェハに生成された被除去物を選択的に除去するための第1の処理槽と、混合液よりH2O濃度が低い硫酸液が導入され、硫酸液中にウェハを投入してこのウェハに残留する混合液を置換するための第2の処理槽と、リンス液が導入され、リンス液中にウェハを投入してこのウェハに残留する硫酸液を除去するための第3の処理槽を備えることを特徴する半導体製造装置が提供される。 In addition, according to one embodiment of the present invention, a mixed liquid of sulfuric acid, HF, and H 2 O is introduced, and a wafer is put into the mixed liquid to selectively remove an object to be removed generated on the wafer. A first treatment tank, and a second treatment tank for introducing a sulfuric acid solution having a H 2 O concentration lower than that of the mixed solution into the wafer and replacing the mixed solution remaining on the wafer There is provided a semiconductor manufacturing apparatus comprising a third processing tank for introducing a rinsing liquid and putting a wafer into the rinsing liquid to remove a sulfuric acid liquid remaining on the wafer.
本発明の一実施態様によれば、SFM処理において、ウェハ上のディフェクトの発生を抑え、半導体装置の歩留りを向上させることが可能となる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of defects on the wafer and improve the yield of the semiconductor device in the SFM process.
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1に本実施形態の半導体製造装置の構成を示す。図に示すように、硫酸、HF、H2Oの混合液(以下SFM混合液と記す)1が導入される第1の処理槽11と、希薄HF溶液2が導入される第2の処理槽12と、後処理薬液3が導入される第3の処理槽13の3つのウエット処理槽から構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of the semiconductor manufacturing apparatus of this embodiment. As shown in the figure, a
このような処理槽を有する半導体製造装置を用いて、以下のように一連のウエット処理が行なわれる。先ず、予め例えば硫酸:96wt%、HF:1wt%、H2O:3wt%からなるSFM混合液1を調整し、第1の処理槽11に供給する。そして、混合液1が供給された第1の処理槽11に、例えばBSGハードマスクが形成された1ロットのウェハWをホルダHに保持して搬入し、混合液1中に浸漬してSFM処理を行う。
A series of wet processing is performed as follows using a semiconductor manufacturing apparatus having such a processing tank. First, an SFM mixed solution 1 composed of, for example, sulfuric acid: 96 wt%, HF: 1 wt%, and H 2 O: 3 wt% is prepared in advance and supplied to the
このSFM処理は循環処理であり、SFM混合液1はフィルタ(図示せず)を通って循環供給されている。その間、エッチングに必要なHF/H2O濃度は安定制御されているため、除去されたBSGに起因するSiO2濃度が飽和濃度に達するまで相当数の処理が可能であり、SFM混合液1は、ある設定された液交換状態になるまで繰り返し用いられる。従って、BSGなどの酸化膜の残渣は、SFM混合液1中に蓄積されることになる。 This SFM process is a circulation process, and the SFM mixture 1 is circulated and supplied through a filter (not shown). Meanwhile, since the HF / H 2 O concentration required for etching is stably controlled, a considerable number of treatments are possible until the SiO 2 concentration caused by the removed BSG reaches the saturation concentration. It is repeatedly used until a certain liquid exchange state is reached. Therefore, an oxide film residue such as BSG is accumulated in the SFM liquid mixture 1.
このようなSFM処理により、ウェハWに生成されたBSGハードマスクを選択的に除去した後、第1の処理槽11よりウェハWが搬出される。搬出時、ウェハWがSFM混合液1から引き上げられるが、このとき、SFM混合液が液切れとなり、ウェハW上に残留する。尚、ウェハW上の凹凸形状(アスペクト比など)により、内部に浸透した残留液量は変動する。
By selectively removing the BSG hard mask generated on the wafer W by such SFM processing, the wafer W is unloaded from the
このとき、残留したSFM混合液には、上述のように酸化膜の残渣が多く含まれており、これを従来のように純水リンス処理すると、多量にH2Oの存在する水洗環境に曝されることにより、急激な相変化を生じ、残渣の結晶化(析出)が急速に進むことが、発明者らにより明らかになった。析出により発生したディフェクトは、ウェハ上の吸着度合い影響されるものの、MHz(超音波)処理のような被接触物理洗浄では、完全に除去することは困難であり、半導体装置の歩留り低下を引き起こしてしまう。 At this time, the remaining SFM mixed solution contains a large amount of oxide film residue as described above, and if this is treated with pure water rinsing as in the prior art, it is exposed to a washing environment in which a large amount of H 2 O exists. As a result, the inventors have made it clear that a sudden phase change occurs and the crystallization (precipitation) of the residue proceeds rapidly. Defects caused by deposition are affected by the degree of adsorption on the wafer, but it is difficult to remove them completely by contacted physical cleaning such as MHz (ultrasonic wave) processing, which reduces the yield of semiconductor devices. End up.
そこで、析出反応を抑えるために、希薄HF溶液による置換処理(以下HFリンス処理と記す)を行う。予め0.1wt%濃度のHF溶液2を調整し、第2の処理槽12に供給する。そして、HF溶液2が供給された第2の処理槽12に、SFM処理された1ロットのウェハWを搬入し、希薄HF溶液2中に浸漬してHFリンス処理を行う。
Therefore, in order to suppress the precipitation reaction, a substitution process using a diluted HF solution (hereinafter referred to as HF rinsing process) is performed. The
このHFリンス処理は、図2に示すように、ウェハWに残留するSFM混合液1’をHF溶液と置換するものであるが、アスペクト比の高い凹凸形状の内部まで浸透したSFM混合液を、十分に希薄HF溶液と置換する必要がある。図3に、HFリンス処理時間と析出ディフェクト数との関係を示す。図に示すように、処理時間が増大するに伴い、置換が進行するため、析出ディフェクト数は減少し、180秒で0となる。一方、長すぎると、HFにより熱酸化膜がエッチングされ、後退してしまうため、熱酸化膜の後退量を5A以下に制御する必要がある。従って、処理時間を60〜600秒とすることが好ましい。より好ましくは、180〜570秒である。このようなHFリンス処理により、ウェハWに残留するSFM混合液1’をHF溶液と十分置換した後、純水によるリンス処理を行い、第2の処理槽12よりウェハWが搬出される。 As shown in FIG. 2, the HF rinsing process replaces the SFM mixed solution 1 ′ remaining on the wafer W with the HF solution, but the SFM mixed solution that has penetrated to the inside of the concavo-convex shape having a high aspect ratio It is necessary to replace with a sufficiently dilute HF solution. FIG. 3 shows the relationship between the HF rinse treatment time and the number of deposition defects. As shown in the figure, as the processing time increases, the substitution proceeds, so the number of precipitation defects decreases and becomes zero in 180 seconds. On the other hand, if the length is too long, the thermal oxide film is etched by HF and recedes, so that the receding amount of the thermal oxide film needs to be controlled to 5 A or less. Accordingly, the processing time is preferably 60 to 600 seconds. More preferably, it is 180 to 570 seconds. After the SFM mixed solution 1 ′ remaining on the wafer W is sufficiently replaced with the HF solution by such HF rinsing processing, rinsing processing with pure water is performed, and the wafer W is unloaded from the second processing bath 12.
HFリンス後には、ディフェクト除去のための、アルカリ過水処理などの後処理を行う。予め調製されたSC1(アンモニア過水)などの後処理薬液3を第3の処理槽に供給する。そして、後処理薬液3が供給された第3の処理槽13に、HFリンス処理された1ロットのウェハWを搬入し、後処理薬液3中に浸漬、オーバーフローすることにより、後処理を行う。先のHFリンス処理により、SFM混合液は十分置換されており、ウェハ上の残渣濃度は低減されているため、HFリンス後の純水リンス、およびアルカリ過水後の純水リンス時に多量にH2Oの存在する水洗環境に曝されても、析出反応は生じず、析出ディフェクトの発生を抑えることができる。従って、素子形成工程、分離工程を経て形成される半導体装置の歩留りを向上させることが可能となる。
After HF rinsing, a post-treatment such as an alkaline overwater treatment is performed to remove defects. A pretreatment chemical solution 3 such as SC1 (ammonia hydrogen peroxide) prepared in advance is supplied to the third treatment tank. Then, one lot of wafers W subjected to the HF rinsing process are carried into the
本実施形態において、希薄HF溶液を0.1wt%濃度としたが、熱酸化膜のエッチングを抑えるためには0.1wt%以下であることが好ましい。一方、あまり濃度が低いと、析出反応側に平衡がシフトするため、0.01wt%以上とすることが好ましい。 In this embodiment, the dilute HF solution has a concentration of 0.1 wt%, but it is preferably 0.1 wt% or less in order to suppress etching of the thermal oxide film. On the other hand, if the concentration is too low, the equilibrium shifts to the precipitation reaction side, so 0.01 wt% or more is preferable.
(実施形態2)
図4に本実施形態の半導体製造装置の構成を示す。図に示すように、SFM混合液1が導入される第1の処理槽21と、SFM混合液より硫酸濃度が高い高濃度H2SO4液4が導入される第2の処理槽22と、純水5が導入される第3の処理槽23と、後処理薬液3が導入される第4の処理槽24の4つのウエット処理槽から構成されている。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows the configuration of the semiconductor manufacturing apparatus of this embodiment. As shown in the figure, a
このような処理槽を有する半導体製造装置を用いて、以下のように一連のウエット処理が行なわれる。先ず、実施形態1と同様に、硫酸:96wt%、HF:1wt%、H2O:3wt%からなるSFM混合液1を調製し、SFM処理を行う。そして、残留したSFM混合液による析出反応を抑えるために、98wt%以上の高濃度H2SO4液4による置換処理(以下高濃度H2SO4処理と記す)を行う。予め高濃度H2SO4液4を調整し、第2の処理槽22に供給する。そして、高濃度H2SO4液4が供給された第2の処理槽22に、SFM処理された1ロットのウェハWをホルダHに保持して搬入し、高濃度H2SO4液4中に浸漬して高濃度H2SO4処理を行う。
A series of wet processing is performed as follows using a semiconductor manufacturing apparatus having such a processing tank. First, as in the first embodiment, an SFM mixed solution 1 composed of sulfuric acid: 96 wt%, HF: 1 wt%, and H 2 O: 3 wt% is prepared and subjected to SFM treatment. Then, in order to suppress the precipitation reaction due to the remaining SFM mixed solution, a substitution treatment (hereinafter referred to as a high concentration H 2 SO 4 treatment) with 98 wt% or more of the high concentration H 2 SO 4 solution 4 is performed. The high-concentration H 2 SO 4 liquid 4 is adjusted in advance and supplied to the
この高濃度H2SO4処理は、図5に示すように、ウェハWに残留するSFM混合液1’を高濃度H2SO4液4と置換するものであり、アスペクト比の高い凹凸形状の内部まで浸透したSFM混合液を、十分に高濃度H2SO4液と置換する必要がある。このような高濃度H2SO4処理により、ウェハWに残留するSFM混合液1’を高濃度H2SO4液4と置換した後、第2の処理槽22よりウェハWが搬出される。
As shown in FIG. 5, the high concentration H 2 SO 4 treatment replaces the SFM mixed liquid 1 ′ remaining on the wafer W with the high concentration H 2 SO 4 liquid 4, and has an uneven shape with a high aspect ratio. It is necessary to replace the SFM mixed solution that has penetrated to the inside with a sufficiently high concentration H 2 SO 4 solution. After the high-concentration H 2 SO 4 treatment replaces the SFM mixed solution 1 ′ remaining on the wafer W with the high-concentration H 2 SO 4 solution 4, the wafer W is unloaded from the
次いで、高濃度H2SO4液4を除去するため、純水リンス処理を行う。純水を第3の処理槽に供給し、純水が供給された第3の処理槽23に、高濃度H2SO4処理された1ロットのウェハWを搬入し、純水5中に浸漬、オーバーフローすることにより、純水リンス処理を行う。先の高濃度H2SO4処理より、SFM混合液は十分置換されており、ウェハ上の残渣濃度は低減されているため、多量にH2Oの存在する水洗環境に曝されても、析出反応は生じず、析出ディフェクトの発生を抑えることができる。
Next, pure water rinse treatment is performed to remove the high concentration H 2 SO 4 liquid 4. Pure water is supplied to the third processing tank, and one lot of wafers W that have been subjected to high-concentration H 2 SO 4 is carried into the
さらに、ディフェクト除去のための、アルカリ過水処理などの後処理を行う。実施形態1と同様に、予め調製されたSC1(アンモニア過水)などの後処理薬液3を第4の処理槽に供給する。そして、後処理薬液3が供給された第4の処理槽24に、高濃度H2SO4処理された1ロットのウェハWを搬入し、後処理薬液3中に浸漬、オーバーフローすることにより、後処理を行う。先の高濃度H2SO4リンス処理により、SFM混合液は十分置換されており、ウェハ上の残渣濃度は低減されているため、多量にH2Oの存在する水洗環境に曝されても、析出反応は生じず、析出ディフェクトの発生を抑えることができる。従って、素子形成工程、分離工程を経て形成される半導体装置の歩留りを向上させることが可能となる。
Further, post-treatment such as alkaline overwater treatment for defect removal is performed. Similarly to the first embodiment, a post-treatment chemical solution 3 such as SC1 (ammonia hydrogen peroxide) prepared in advance is supplied to the fourth treatment tank. Then, a lot of wafers W that have been treated with high-concentration H 2 SO 4 are carried into the
本実施形態において、98wt%以上の高濃度H2SO4液を用いているが、SFM混合液の硫酸濃度(本実施形態においては96wt%)より高濃度であればよい。 In this embodiment, a high-concentration H 2 SO 4 liquid having a concentration of 98 wt% or more is used, but it is sufficient that the concentration is higher than the sulfuric acid concentration (96 wt% in the present embodiment) of the SFM mixed solution.
これら実施形態において、SFM混合液を、硫酸:96wt%、HF:1wt%、H2O:3wt%となるように調製したが、特に規定されるものではなく、H2Oが5wt%以下となるように調製されていればよい。 In these embodiments, the SFM mixed solution, sulfuric acid: 96wt%, HF: 1wt% , H 2 O: was prepared as a 3 wt%, it is not particularly defined, H 2 O is less 5 wt% and It suffices if it is prepared as follows.
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. Various other modifications can be made without departing from the scope of the invention.
1…SFM混合液、2…希薄HF溶液、3…後処理薬液、4…高濃度H2SO4、11、12、13、21、22、23、24…処理槽
1 ... SFM mixed solution, 2 ... dilute HF solution, 3 ... post-treatment agent, 4 ...
Claims (5)
希薄HF溶液を用いて、前記ウェハに残留する前記混合液を置換する工程と、
前記ウェハに残留する前記希薄HF溶液を除去する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。 A step of selectively removing an object to be removed generated on a wafer using a mixed solution of sulfuric acid, HF, and H 2 O;
Substituting the mixed liquid remaining on the wafer with a diluted HF solution;
A method of manufacturing a semiconductor, comprising a step of removing the diluted HF solution remaining on the wafer.
前記混合液よりH2O濃度が低い硫酸液を用いて、前記ウェハに残留する前記混合液を置換する工程と、
前記ウェハに残留する前記硫酸液を除去する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。 A step of selectively removing an object to be removed generated on a wafer using a mixed solution of sulfuric acid, HF, and H 2 O;
Using a sulfuric acid solution having a lower H 2 O concentration than the mixed solution to replace the mixed solution remaining on the wafer;
A method of manufacturing a semiconductor, comprising a step of removing the sulfuric acid solution remaining on the wafer.
希薄HF溶液が導入され、前記希薄HF溶液中に前記ウェハを投入してこのウェハに残留する前記混合液を置換するための第2の処理槽と、
リンス液が導入され、前記リンス液中に前記ウェハを投入してこのウェハに残留する前記希薄HF溶液を除去するための第3の処理槽を備えることを特徴する半導体製造装置。 A first treatment tank for introducing a mixed solution of sulfuric acid, HF, and H 2 O, for introducing a wafer into the mixed solution, and selectively removing an object to be removed generated on the wafer;
A second treatment tank for introducing a dilute HF solution, and for introducing the wafer into the dilute HF solution to replace the mixed solution remaining on the wafer;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising: a third processing tank for introducing a rinsing liquid into the rinsing liquid and removing the diluted HF solution remaining on the wafer.
前記混合液よりH2O濃度が低い硫酸液が導入され、前記硫酸液中に前記ウェハを投入してこのウェハに残留する前記混合液を置換するための第2の処理槽と、
リンス液が導入され、リンス液中にウェハを投入してこのウェハに残留する前記硫酸液を除去するための第3の処理槽を備えることを特徴する半導体製造装置。 A first treatment tank for introducing a mixed solution of sulfuric acid, HF, and H 2 O, for introducing a wafer into the mixed solution, and selectively removing an object to be removed generated on the wafer;
A second treatment tank for introducing a sulfuric acid solution having a H 2 O concentration lower than that of the mixed solution, and for replacing the mixed solution remaining in the wafer by introducing the wafer into the sulfuric acid solution;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising a third processing tank for introducing a rinsing liquid, putting a wafer into the rinsing liquid, and removing the sulfuric acid solution remaining on the wafer.
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