JP2008159789A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハの洗浄工程において、帯電による半導体ウエハ上のパターンの損傷を防いで、半導体装置の製造歩留まりを向上させることのできる技術を提供する。
【解決手段】半導体ウエハ６のＳＰＭ洗浄に、半導体ウエハ６を保持するチャックピン７を１００ｋΩ以下の抵抗の第１の導電性樹脂で構成し、さらに半導体ウエハ６の表面および裏面に薬液または純水を供給する供給配管１４ａ，１４ｂを１００Ω以下の抵抗の第２の導電性樹脂で構成した枚葉式のＳＰＭ洗浄装置１００を用いる。チャックピン７および供給配管１４ａ，１４ｂを接地することにより、半導体ウエハ６に帯電していた電荷や薬液または純水による流動帯電により発生した電荷を放電して、静電気による半導体ウエハ６上のパターンの損傷を防ぐことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体ウエハまたはガラス基板等の表面に付着している汚染物質や異物等を除去する洗浄工程に適用して有効な技術に関するものである。

ウエハキャリアを導電性にすると共に、このキャリアにアースをとることにより、ウエハキャリアの帯電を防止し、さらにウエハキャリアと接触している半導体ウエハの帯電を防止する洗浄方法が特開２００１−１５６２７５号公報（特許文献１）に開示されている。

また、洗浄槽に注入した純水中にシリコンウエハなどの半導体ウエハを浸漬することによってデバイス表面を純水で洗浄するようにした洗浄装置であって、注入配管に導電性材料からなる静電シールドカバーを被せ、静電シールドカバーを接地し、これと同時、あるいはこれとは単独に、洗浄槽内の純水を電極を介して接地した洗浄装置が特開２００１−２０３１８３号公報（特許文献２）に開示されている。

また、ステンレス鋼表面を清浄化処理した後、酸化性雰囲気中で加熱処理して清浄化処理面上に着色酸化被膜を形成し、その後に着色酸化被膜を溶解除去したものを洗浄槽とし、この洗浄槽を直接または導電性材料を介して接地し、この洗浄槽に超純水を満たして半導体基板を洗浄する基板洗浄装置が特開平８−１８１０９５号公報（特許文献３）に開示されている。

また、レジストパターンをアッシングにより除去した後、Ａｌ合金配線および絶縁膜の上に付着したエッチング残渣を洗浄する工程において、有機剥離液にＡｌ合金配線および絶縁膜を浸漬してエッチング残渣を除去した後、炭酸ガスを導入している純水にＡｌ合金配線および絶縁膜を回転させながら浸漬することにより水洗する方法が特開２００３−８０１８１号公報に（特許文献４）に開示されている。
特開２００１−１５６２７５号公報（段落［０００８］） 特開２００１−２０３１８３号公報（段落［００１１］、［００１２、［００２１］、［００２２］、図３］ 特開平８−１８１０９５号公報（段落［０００６］〜［０００８］、図１） 特開２００３−８０１８１号公報（段落［００１９］、［００２０］、図１）

現在、半導体装置の製造工程の一つであるＣＭＰ（Chemical mechanical Polishing）後またはレジスト除去後に行う洗浄工程においては、主としてＳＰＭ洗浄が用いられている。このＳＰＭ洗浄は、硫酸に過酸化水素水を添加した薬液を用いて１２０℃程度の温度で洗浄処理を行うことにより半導体ウエハの表面から汚染物質や異物等を除去する洗浄方法である。

しかしながら、枚葉ＳＰＭ洗浄については、以下に説明する種々の技術的課題が存在する。すなわち、ＳＰＭ洗浄を行うと、半導体ウエハが−１０〜−５ｋＶ程度に帯電し、その結果、半導体ウエハ上のパターンが静電気により損傷するという問題が生ずる。そこで、ＳＰＭ洗浄において半導体ウエハに発生する帯電電位を減衰させるため、イオナイザを用いて半導体ウエハに生じた電荷を減少させる検討を行った。しかし、イオナイザに備わる放電ピン等が金属製であるため、酸・アルカリ雰囲気では腐食して、半導体ウエハを汚染する可能性が生じた。また、軟Ｘ線の光子の非弾性散乱による光電子放出作用を利用して静電気を除去する方法もあるが、この軟Ｘ線方式は、遮蔽物があると静電気除去効果が遮断されて帯電物の除電をすることができない。また、ＳＰＭ洗浄後に、ＣＯ_２ガスを含む比抵抗が０．２ＭΩ・ｃｍ程度の純水により半導体ウエハを洗浄して、半導体ウエハの静電気の発生を防止する検討を行ったが、ＳＰＭ洗浄において半導体ウエハに生じた電荷を減少させることができず、半導体ウエハ上のパターンの損傷を低減することができなかった。

本発明の目的は、半導体ウエハの洗浄工程において、帯電による半導体ウエハ上のパターンの損傷を防いで、半導体装置の製造歩留まりを向上させることのできる技術を提供することにある。

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。

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。

本願発明の一つは、１枚の半導体ウエハの周囲をチャックピンで保持し、半導体ウエハの表面および裏面に薬液または純水を供給する枚葉式の洗浄装置を用いて半導体ウエハを洗浄する半導体装置の製造方法であって、チャックピンが第１の導電性樹脂で構成され、薬液または純水を供給する供給配管が第２の導電性樹脂で構成され、チャックピンおよび供給配管が接地されているものである。

さらに、本願発明の他の一つは、複数枚の半導体ウエハを保持したボートを処理槽内へ設置し、処理槽に薬液または純水を供給するバッチ式の洗浄装置を用いて複数枚の半導体ウエハを洗浄する半導体装置の製造方法であって、ボートが第１の導電性樹脂で構成され、薬液または純水を供給する供給配管が第２の導電性樹脂で構成され、ボートおよび供給配管は接地されているものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

半導体ウエハの洗浄工程において、帯電による半導体ウエハ上のパターンの損傷を防いで、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。

本実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、本実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、本実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、本実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、本実施の形態においては、電界効果トランジスタを代表するＭＩＳ・ＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）をＭＩＳと略し、ｐチャネル型のＭＩＳ・ＦＥＴをｐＭＩＳと略し、ｎチャネル型のＭＩＳ・ＦＥＴをｎＭＩＳと略す。また、本実施の形態において、ウエハと言うときは、Ｓｉ（Silicon）単結晶ウエハを主とするが、それのみではなく、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハ、集積回路をその上に形成するための絶縁膜基板等を指すものとする。その形も円形またはほぼ円形のみでなく、正方形、長方形等も含むものとする。

また、本実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。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。

（実施の形態１）
本実施の形態１によるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）デバイスの製造方法を図１〜図１３を用いて工程順に説明する。図１〜図３および図８〜図１３は本実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスの製造方法を説明するＣＭＯＳデバイスの要部断面図である。図４は本実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置の概要図であり、（ａ）は装置の側面から見た概要図、（ｂ）は装置に備わる連結部および回転機構部の一部を示す概要図である。図５は本実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置に備わる薬液・純水供給ラインを説明する装置の概略断面図である。図６（ａ）は本実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置における乾燥処理後の半導体ウエハで測定された帯電電位の測定結果を示すグラフ図、（ｂ）および（ｃ）は帯電電位の測定位置を示す説明図である。図７は本実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置における純水洗浄および乾燥処理後の半導体ウエハで測定された帯電電位の測定結果を示すグラフ図である。

まず、図１（ａ）に示すように、例えばｐ型のシリコン単結晶からなる半導体基板（円形の薄い板状に加工した半導体ウエハ）１を用意する。次に、この半導体基板１を熱酸化してその表面に厚さ０．０１μｍ程度の薄い酸化シリコン膜２を形成し、続いてその上層に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により厚さ０．１μｍ程度の窒化シリコン膜３を堆積する。次に、図１（ｂ）に示すように、窒化シリコン膜３上にフォトリソグラフィ法によりレジストパターン４を形成する。すなわち、レジストパターン４は窒化シリコン膜３上にレジスト膜を塗布した後、そのレジスト膜に対して露光および現像処理を施すことによりパターニングされている。

次に、図２（ａ）に示すように、レジストパターン４をマスクとして窒化シリコン膜３、酸化シリコン膜２および半導体基板１を順次エッチングすることにより、素子分離領域の半導体基板１に深さ０．３５μｍ程度の素子分離溝５ａを形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、レジストパターン４を除去する。

次に、図３（ａ）に示すように、半導体基板１上に酸化シリコン膜５ｂを堆積する。酸化シリコン膜５ｂは、例えばＴＥＯＳ（tetraethylorthosilicate：Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）とオゾン（Ｏ_３）とをソースガスに用いたプラズマＣＶＤ法により堆積されたＴＥＯＳ酸化膜で構成される。続いて半導体基板１に、例えば温度１０００℃程度の熱処理を施すことにより、素子分離溝５ａに埋め込んだ酸化シリコン膜５ｂをデンシファイ（焼き締め）する。次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１上にＣＶＤ法により堆積した酸化シリコン膜５ｂを、例えばセリア（ＣｅＯ_２）またはシリカ（ＳｉＯ_２）等の砥粒を含むスラリー（研磨剤）を用いたＣＭＰ法により研磨して、素子分離溝５ａの内部に酸化シリコン膜５ｂを残すことによって素子分離領域を形成する。

次に、酸化シリコン膜５ｂの表面に残留するスラリーおよび研磨細片を除去するため、半導体基板１にＳＰＭ洗浄を施す。このＳＰＭ洗浄では、まず、硫酸に過酸化水素を添加した薬液（例えばＨ_２ＳＯ_４：Ｈ_２Ｏ_２＝４：１）を用いて１２０〜１４０℃程度の温度で半導体基板１を所定時間洗浄し、その後、純水を用いて半導体基板１を所定時間洗浄（リンス）する。

上記ＳＰＭ洗浄は、例えば枚葉式ＳＰＭ洗浄装置を用いて行われる。以下に、本実施の形態１によるＳＰＭ洗浄方法について図４〜図７を用いて詳細に説明する。 図４に示すように、ＳＰＭ洗浄装置１００は半導体ウエハ６（半導体基板１）を保持するウエハ保持部と、半導体ウエハ６を回転させる機構を有する回転機構部と、保持部と回転機構部とを繋ぐ連結部とを基本構成とし、さらにウエハ保持部は半導体ウエハ６の周囲を保持するチャックピン７により構成され、回転機構部はモータ８およびスピン軸（モータ軸）９により構成され、連結部は解除レバー１０、リンク１１、レバーバネ１２および金属板１３により構成される。

ここで、ＳＰＭ洗浄装置１００を構成する各構成部品のうち、ウエハ保持部のチャックピン７、連結部の解除レバー１０、リンク１１、レバーバネ１２および金属板１３、回転機構部のスピン軸９は第１の導電性樹脂からなり、スピン軸９をさらにフレーム（ＧＮＤ）に接続することにより、半導体ウエハ６を保持するチャックピン７を接地している。これにより、ＳＰＭ洗浄において半導体ウエハ６上に生じた電荷は、図４に示す導電経路、すなわちチャックピン７、解除レバー１０、リンク１１、レバーバネ１２、金属板１３およびスピン軸９を介して放電される。その結果、半導体ウエハ６の帯電電位が下がり、静電気による半導体ウエハ６上のパターンの損傷を防止することができる。本発明者らが検討したところ、第１の導電性樹脂の抵抗が３８〜８１ｋΩの場合に、半導体ウエハ６の静電電位が０．１ｋＶ程度にまで下がり、半導体ウエハ６上のパターンの損傷を防止することができた。これにより、導電性樹脂の抵抗は、例えば１００ｋΩ以下が適切な範囲と考えられる（他の条件によってはこの範囲に限定されないことはもとよりである）。また、量産に適した範囲としては８０ｋΩ以下が考えられるが、さらに５０ｋΩ以下が最も好適と考えられる。

第１の導電性樹脂は、母体となる材質に導電性材料を添加した樹脂、または母体となる材質と導電性材料との複合体を形成することにより導電性を上げた樹脂が使用される。上記母体となる材質としては合成樹脂を使用し、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂、アリル樹脂、ウレタン樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、フェノキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ガゼイン樹脂または無機コンパウンドを例示することができる。また、上記導電性材料としては、カーボン（パウダー状または繊維状）、シリコン、ガリウム、あるいは金、銀、銅、アルミニウム、タングステンまたはタンタル等の金属類を例示することができる。

なお、ウエハ保持部のチャックピン７、連結部の解除レバー１０、リンク１１、レバーバネ１２および金属板１３、回転機構部のスピン軸９は第１の導電性樹脂からなるとしたが、第１の導電性樹脂を構成する母体となる材質、導電性材料および導電性材料の添加量等は、これら構成部品で全く同じとする必要はなく、母体となる材質、導電性材料および導電性材料の添加量等の一部または全部を互いに異なるものとすることもできる。

さらに、本実施の形態１によるＳＰＭ洗浄装置１００では、処理槽に薬液または純水を供給する供給配管およびノズルを第２の導電性樹脂により構成する。図５に、ＳＰＭ洗浄装置１００に備わる薬液・純水供給ラインの概略図と、薬液および純水の流れを示す。薬液または純水は、半導体ウエハ６の中央の上方に配置された供給配管１４ａおよびノズル１５から半導体ウエハ６の表面へ供給され、同時に半導体ウエハ６の中央の下方に配置された供給配管１４ｂから半導体ウエハ６の裏面へ供給される。半導体ウエハ６の表面および裏面を洗浄した薬液または純水は、半導体ウエハ６の外周と、チャックピン７のさらに外側に設けられた洗浄カップＧＡとの間から排水される。

一般の洗浄装置では、汚染物質等の発生を防止するため、薬液または純水を供給する供給配管として石英ガラスまたはフッ素系樹脂が用いられている。しかし、これら材質は電気的な絶縁体であるため、供給配管中を流れる薬液または純水に流動帯電が起こりやすく、電荷により静電気が発生して半導体ウエハ６の表面に汚染物質等が吸着したり、半導体ウエハ６上のパターンが損傷するなどの問題が生ずる。しかし、本実施の形態１によるＳＰＭ洗浄装置１００では、供給配管１４ａ，１４ｂを第２の導電性樹脂により構成することで、流動帯電により生じた電荷は供給配管１４ａ，１４ｂを通じて放電される。また、帯電した薬液または純水が処理槽内に供給されても、その電荷は、前述した図４に示す導電経路を介して放電される。その結果、半導体ウエハ６の帯電電位が０．１ｋＶ程度にまで下がり、静電気による半導体ウエハ上のパターンの損傷を防止することができる。

供給配管１４ａ，１４ｂおよびノズル１５を構成する第２の導電性樹脂は、前述したＳＰＭ洗浄装置１００の構成部品として使用する第１の導電性樹脂と同じ導電性樹脂を用いてもよく、あるいは第１の導電性樹脂を構成する母体となる材質、導電性材料および導電性材料の添加量等の一部または全部と異なるものとすることができる。

図６および図７に本実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置において洗浄処理された半導体ウエハの帯電電位の測定結果を示す。比較のために、抵抗が１×１０^１４Ω以上の合成樹脂によりチャックピン等の構成部品を構成し、帯電対策を施さない枚葉式ＳＰＭ洗浄装置において洗浄処理された半導体ウエハの帯電電位の測定結果も示す。帯電電位の測定は、図６（ｂ）に示す半導体ウエハの表面５箇所（Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）と、図６（ｃ）に示す洗浄カップおよびスピンベースの表面５箇所（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）において行った。

図６（ａ）は、枚葉式ＳＰＭ洗浄装置において乾燥処理を施した半導体ウエハにおいて測定した帯電電位の測定結果を示すグラフ図であり、図７は、枚葉式ＳＰＭ洗浄装置において純水洗浄処理および乾燥処理を施した半導体ウエハにおいて測定した帯電電位の測定結果を示すグラフ図である。なお、これら帯電電位の測定結果は、ＳＰＭ洗浄装置のカバーを開けた状態で測定しているため、半導体ウエハにはＳＰＭ洗浄を施していない。

図６および図７に示すように、帯電対策を施していない枚葉式ＳＰＭ洗浄装置では、半導体ウエハおよびスピンベースの電位が−４〜−６ｋＶ程度と高いが、静電対策を施した枚葉式ＳＰＭ洗浄装置では、半導体ウエハの電位は−０．２ｋＶ程度、スピンベースの電位は−２ｋＶ以下に低減しており、本実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置１００によって、半導体ウエハが除電できることが分かる。なお、硫酸に過酸化水素を添加した薬液によりＳＰＭ洗浄処理を行い、その後、乾燥処理を行った半導体ウエハでは、−１０ｋＶ程度の帯電電位が測定された。

次に、図８（ａ）に示すように、熱リン酸を用いたウェットエッチングで窒化シリコン膜３を除去した後、図８（ｂ）に示すように、半導体基板１に熱処理を施すことにより、半導体基板１の表面に酸化シリコン膜１６を形成する。

次に、図９（ａ）に示すように、ｎＭＩＳ形成領域にフォトリソグラフィ法によりレジストパターン１７を形成し、レジストパターン１７をマスクとして半導体基板１にｎ型の導電性を示す不純物、例えばリンをイオン注入する。次に、図９（ｂ）に示すように、アッシャ除去によりレジストパターン１７を除去した後、前述したＳＰＭ洗浄装置１００を用いたＳＰＭ洗浄を施す。

次に、図１０（ａ）に示すように、ｐＭＩＳ形成領域にフォトリソグラフィ法によりレジストパターン１８を形成し、レジストパターン１８をマスクとして半導体基板１にｐ型の導電性を示す不純物、例えばボロンをイオン注入する。次に、図１０（ｂ）に示すように、アッシャ除去によりレジストパターン１８を除去した後、前述したＳＰＭ洗浄装置１００を用いたＳＰＭ洗浄を施す。

レジストパターン１７，１８の除去後の洗浄工程にＳＰＭ洗浄装置１００を用いることによって、ＳＰＭ洗浄により半導体基板１が帯電しても、電荷をチャックピン７からフレームに繋がる導電経路を介して大地へ逃がすことができ、さらに薬液または純水が流動帯電しても、帯電した電荷は供給配管１４ａ，１４ｂを介して大地へ逃がすことができる。その結果、静電気による半導体基板１上のパターンの損傷を防ぐことができる。

次に、半導体基板１に熱処理を施して、半導体基板１にイオン注入された不純物を活性化することにより、ｎＭＩＳ形成領域にｐウェル１９を形成し、ｐＭＩＳ形成領域にｎウェル２０を形成する。この後、ｐウェル１９およびｎウェル２０に各ＭＩＳのしきい値を制御するための不純物をイオン注入してもよい。

次に、図１１に示すように、半導体基板１の表面を洗浄した後、半導体基板１を熱酸化して、ゲート絶縁膜２１を半導体基板１の表面（ｐウェル１９およびｎウェル２０のそれぞれの表面）に形成する。続いて多結晶シリコン膜および酸化シリコン膜を順次堆積して積層膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとして上記積層膜をエッチングして、ゲート電極２２およびキャップ絶縁膜２３を形成する。続いて半導体基板１上にＣＶＤ法により酸化シリコン膜を堆積した後、この酸化シリコン膜を異方性エッチングすることにより、ゲート電極２２の側壁にサイドウォール２４を形成する。

次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしてｐウェル１９にｎ型不純物、例えばヒ素をイオン注入し、ゲート電極２２の両側のｐウェル１９にｎ型半導体領域２５を形成する。ｎ型半導体領域２５は、ゲート電極２２およびサイドウォール２４に対して自己整合的に形成され、ｎＭＩＳのソース・ドレインとして機能する。同様に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしてｎウェル２０にｐ型不純物、例えばフッ化ボロンをイオン注入し、ゲート電極２２の両側のｎウェル２０にｐ型半導体領域２６を形成する。ｐ型半導体領域２６は、ゲート電極２２およびサイドウォール２４に対して自己整合的に形成され、ｐＭＩＳのソース・ドレインとして機能する。

次に、図１２に示すように、半導体基板１上に酸化シリコン膜２７を形成した後、この酸化シリコン膜２７を、例えばＣＭＰ法によって研磨することによりその表面を平坦化する。次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしたエッチングによって酸化シリコン膜２７に接続孔２８を形成する。この接続孔２８はｎ型半導体領域２５またはｐ型半導体領域２６上などの必要部分に形成する。続いて接続孔２８の内部を含む半導体基板１の全面に窒化チタン膜を、例えばＣＶＤ法により形成し、さらに接続孔２８を埋め込むタングステン膜を、例えばＣＶＤ法により形成する。その後、接続孔２８以外の領域の窒化チタン膜およびタングステン膜を、例えばＣＭＰ法により除去して接続孔２８の内部にプラグ２９を形成する。

次に、半導体基板１の主面上にストッパ絶縁膜３０および配線形成用の絶縁膜３１を順次形成する。ストッパ絶縁膜３０は絶縁膜３１への溝加工の際にエッチングストッパとなる膜であり、絶縁膜３１に対してエッチング選択比を有する材料を用いる。ストッパ絶縁膜３０は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化シリコン膜とし、絶縁膜３１は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される酸化シリコン膜とすることができる。

次に、レジストパターンをマスクとしたドライエッチングによってストッパ絶縁膜３０および絶縁膜３１の所定の領域に配線溝３２を形成した後、半導体基板１の主面上にバリアメタル膜３３を形成する。バリアメタル膜３３は、例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜等である。続いてＣＶＤ法またはスパッタリング法によりバリアメタル膜３３上に銅のシード層を形成し、さらに電解めっき法を用いてシード層上に銅めっき膜を形成する。銅めっき膜により配線溝３２の内部を埋め込む。続いて配線溝３２以外の領域の銅めっき膜、シード層およびバリアメタル膜３３をＣＭＰ法により除去して、銅を主導電材料とする第１層目の配線Ｍ１を形成する。

次に、図１３に示すように、半導体基板１の主面上にキャップ絶縁膜３４、層間絶縁膜３５および配線形成用のストッパ絶縁膜３６を順次形成する。キャップ絶縁膜３４および層間絶縁膜３５には、後に説明するように接続孔が形成される。キャップ絶縁膜３４は、層間絶縁膜３５に対してエッチング選択比を有する材料で構成され、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化シリコン膜とすることができる。さらにキャップ絶縁膜３４は第１層目の配線Ｍ１を構成する銅の拡散を防止する保護膜としての機能を有している。層間絶縁膜３５は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成されるＴＥＯＳ膜とすることができる。ストッパ絶縁膜３６は、層間絶縁膜３５および後にストッパ絶縁膜３６の上層に堆積される配線形成用の絶縁膜に対してエッチング選択比を有する絶縁材料で構成され、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化シリコン膜とすることができる。

次に、孔形成用のレジストパターンをマスクとしたドライエッチングによりストッパ絶縁膜３６を加工した後、ストッパ絶縁膜３６上に配線形成用の絶縁膜３７を形成する。絶縁膜３７は、例えばＴＥＯＳ膜とすることができる。

次に、配線溝形成用のレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより絶縁膜３７を加工する。この際、ストッパ絶縁膜３６がエッチングストッパとして機能する。続いてストッパ絶縁膜３６および配線溝形成用のレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより層間絶縁膜３５を加工する。この際、キャップ絶縁膜３４がエッチングストッパとして機能する。続いて露出したキャップ絶縁膜３４をドライエッチングにより除去することにより、キャップ絶縁膜３４および層間絶縁膜３５に接続孔３８が形成され、ストッパ絶縁膜３６および絶縁膜３７に配線溝３９が形成される。

次に、接続孔３８および配線溝３９の内部に第２層目の配線を形成する。第２層目の配線は、バリアメタル層および主導電層である銅膜からなり、この配線と下層配線である第１層目の配線Ｍ１とを接続する接続部材は第２層目の配線と一体に形成される。まず、接続孔３８および配線溝３９の内部を含む半導体基板１の主面上にバリアメタル膜４０を形成する。バリアメタル膜４０は、例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜等である。続いてＣＶＤ法またはスパッタリング法によりバリアメタル膜４０上に銅のシード層を形成し、さらに電解めっき法を用いてシード層上に銅めっき膜を形成する。銅めっき膜により接続孔３８および配線溝３９の内部を埋め込む。続いて接続孔３８および配線溝３９以外の領域の銅めっき膜、シード層およびバリアメタル膜４０をＣＭＰ法により除去して、第２層目の配線Ｍ２を形成する。

その後、さらに上層の配線を形成した後、パッシベーション膜で半導体基板１の全面を覆うことにより、ＣＭＯＳデバイスが略完成する。

なお、本実施の形態１では、本願発明を、素子分離溝５ａの内部に埋め込んだ酸化シリコン膜５ｂの表面を平坦化するＣＭＰ工程、およびウェルの形成に用いたレジストを除するレジスト除去工程に適用した場合について説明したが、これらの工程に限定されるものではなく、他のＣＭＰ工程またはレジスト除去工程、あるいは半導体基板１の表面に付着した汚染物質や異物等を除去するいかなる洗浄工程にも適用することができる。

このように、本実施の形態１によれば、ＳＰＭ洗浄装置１００の半導体ウエハ６（半導体基板１）の周囲を保持するチャックピン７を第１の導電性樹脂で構成し、さらにチャックピン７からフレームまでを第１の導電性樹脂により構成された部品により繋ぐ導電経路を備えることにより、上記導電経路を介してＳＰＭ洗浄により半導体基板１に発生した帯電電荷を放電することができる。さらに薬液または純水が流動帯電しても、薬液または純水を半導体基板１へ供給する供給配管１４ａ，１４ｂを第２の導電性樹脂で構成することにより、供給配管１４ａ，１４ｂを介して帯電電荷を放電することができる。その結果、静電気による半導体ウエハ上のパターンの損傷を防ぐことができて、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２によるＳＰＭ洗浄装置はバッチ式であり、半導体ウエハを収納するボートを第１の導電性樹脂により構成するものである。さらに、前述した実施の形態１と同様に、処理槽に薬液または純水を供給する供給配管を第２の導電性樹脂により構成するものである。

図１４に、本実施の形態２によるバッチ式ＳＰＭ洗浄装置の概略図を示す。バッチ式のＳＰＭ洗浄装置２００は、複数枚の半導体ウエハ５１を保持するボート５２と、薬液または純水が供給される処理槽５３と、処理槽５３に薬液または純水を供給する供給配管５４と、薬液または純水を処理槽５３外へ排出する排水配管（図示せず）とを備えている。複数枚の半導体ウエハ５１をボート５２に乗せて処理槽５３内に入れ、この状態で供給配管５４から処理槽５３へ薬液または純水を供給することにより、半導体ウエハ５１を洗浄する。

半導体ウエハ５１を保持するボート５２は、前述した枚葉式ＳＰＭ洗浄装置１００の構成部品として使用する第１の導電性樹脂により構成され、処理槽５３に薬液または純水を供給する供給配管５４は前述した枚葉式ＳＰＭ洗浄装置１００の供給配管として使用する第２の導電性樹脂により構成される。すなわち、両者共に、母体となる材質に導電性材料を添加した樹脂、または母体となる材質と導電性材料との複合体を形成することにより導電性を上げた樹脂が使用される。

このように、本実施の形態２によれば、前述した実施の形態１と同様に、ＳＰＭ洗浄により半導体ウエハ５１に発生した帯電電荷をボート５２を介して放電することができ、また流動帯電により生じた帯電電荷を供給配管５４を介して放電することができる。その結果、静電気による半導体ウエハ５１上のパターンの損傷を防ぐことができて、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、半導体ウエハの洗浄工程に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば液晶用ガラス基板等の洗浄工程にも適用することができる。

本発明は、半導体ウエハまたはガラス基板等の洗浄工程に利用することができる。

本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を示す半導体基板の要部断面図である。 図１に続くＣＭＯＳデバイスの製造工程中の図１と同じ箇所の要部断面図である。 図２に続くＣＭＯＳデバイスの製造工程中の図１と同じ箇所の要部断面図である。 本発明の実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置の概要図であり、（ａ）は装置の側面から見た概要図、（ｂ）は装置に備わる連結部および回転機構部の一部を示す概要図である。 本発明の実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置に備わる薬液・純水供給ラインを説明するＳＰＭ洗浄装置の概略断面図である。 （ａ）は本発明の実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置における乾燥処理後の半導体ウエハで測定された帯電電位の測定結果を示すグラフ図、（ｂ）および（ｃ）は帯電電位の測定位置を示す説明図である。 本発明の実施の形態１による枚葉式ＳＰＭ洗浄装置における純水洗浄および乾燥処理後の半導体ウエハで測定された帯電電位の測定結果を示すグラフ図である。 図３に続くＣＭＯＳデバイスの製造工程中の図１と同じ箇所の要部断面図である。 図８に続くＣＭＯＳデバイスの製造工程中の図１と同じ箇所の要部断面図である。 図９に続くＣＭＯＳデバイスの製造工程中の図１と同じ箇所の要部断面図である。 図１０に続くＣＭＯＳデバイスの製造工程中の図１と同じ箇所の要部断面図である。 図１１に続くＣＭＯＳデバイスの製造工程中の図１と同じ箇所の要部断面図である。 図１２に続くＣＭＯＳデバイスの製造工程中の図１と同じ箇所の要部断面図である。 本発明の実施の形態２によるバッチ式ＳＰＭ洗浄装置の概要図である。

符号の説明

１ 半導体基板
２ 酸化シリコン膜
３ 窒化シリコン膜
４ レジストパターン
５ａ 素子分離溝
５ｂ 酸化シリコン膜
６ 半導体ウエハ
７ チャックピン
８ モータ
９ スピン軸
１０ 解除レバー
１１ リンク
１２ レバーバネ
１３ 金属板
１４ａ，１４ｂ 供給配管
１５ ノズル
１６ 酸化シリコン膜
１７，１８ レジストパターン
１９ ｐウェル
２０ ｎウェル
２１ ゲート絶縁膜
２２ ゲート電極
２３ キャップ絶縁膜
２４ サイドウォール
２５ ｎ型半導体領域
２６ ｐ型半導体領域
２７ 酸化シリコン膜
２８ 接続孔
２９ プラグ
３０ ストッパ絶縁膜
３１ 絶縁膜
３２ 配線溝
３３ バリアメタル膜
３４ キャップ絶縁膜
３５ 層間絶縁膜
３６ ストッパ絶縁膜
３７ 絶縁膜
３８ 接続孔
３９ 配線溝
４０ バリアメタル膜
５１ 半導体ウエハ
５２ ボート
５３ 処理槽
５４ 供給配管
１００，２００ ＳＰＭ洗浄装置
ＧＡ 洗浄カップ
Ｍ１，Ｍ２ 配線

Claims (20)

1. １枚の半導体ウエハの周囲をチャックピンで保持し、前記半導体ウエハの表面および裏面に薬液または純水を供給する枚葉式の洗浄装置を用いて前記半導体ウエハを洗浄する半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体ウエハを保持する前記チャックピンが第１の導電性樹脂で構成され、前記薬液または前記純水を供給する供給配管が第２の導電性樹脂で構成され、前記チャックピンおよび前記供給配管は接地されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂の抵抗は１００ｋΩ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂の抵抗は８０ｋΩ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂の抵抗は５０ｋΩ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂は、母体となる材質に導電性材料を添加した樹脂であり、前記母体となる材質は合成樹脂、前記導電性材料は、カーボン、シリコン、ガリウムまたは金属であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂は、母体となる材質と導電性材料との複合体であり、前記母体となる材質は合成樹脂、前記導電性材料は、カーボン、シリコン、ガリウムまたは金属であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項５または６記載の半導体装置の製造方法において、前記合成樹脂は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂、アリル樹脂、ウレタン樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、フェノキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ガゼイン樹脂または無機コンパウンドであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項５または６記載の半導体装置の製造方法において、前記金属は金、銀、銅、アルミニウム、タングステンまたはタンタルであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項５または６記載の半導体装置の製造方法において、前記カーボンはパウダー状または繊維状であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記薬液は、硫酸および過酸化水素を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 複数枚の半導体ウエハを保持したボートを処理槽内へ設置し、前記処理槽に薬液または純水を供給するバッチ式の洗浄装置を用いて前記複数枚の半導体ウエハを同時に洗浄する半導体装置の製造方法であって、
    前記複数枚の半導体ウエハを保持する前記ボートが第１の導電性樹脂で構成され、前記薬液または前記純水を供給する供給配管が第２の導電性樹脂で構成され、前記ボートおよび前記供給配管は接地されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂の抵抗は１００Ω以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂の抵抗は８０Ω以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂の抵抗は５０Ω以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂は、母体となる材質に導電性材料を添加した樹脂であり、前記母体となる材質は合成樹脂、前記導電性材料は、カーボン、シリコン、ガリウムまたは金属であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２の導電性樹脂は、母体となる材質と導電性材料との複合体であり、前記母体となる材質は合成樹脂、前記導電性材料は、カーボン、シリコン、ガリウムまたは金属であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
17. 請求項１５または１６記載の半導体装置の製造方法において、前記合成樹脂は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂、アリル樹脂、ウレタン樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、フェノキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ガゼイン樹脂または無機コンパウンドであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
18. 請求項１５または１６記載の半導体装置の製造方法において、前記金属は金、銀、銅、アルミニウム、タングステンまたはタンタルであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
19. 請求項１５または１６記載の半導体装置の製造方法において、前記カーボンはパウダー状または繊維状であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
20. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記薬液は、硫酸および過酸化水素を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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