JP2013157480A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及び製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】微細化が可能な半導体装置の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置の製造方法は、複数の凸形状パターンが形成された基板を水によりリンスする工程と、マイクロ波を照射し前記凸形状パターン間の凹部の水を除去して前記基板を乾燥させる工程と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
半導体装置の製造工程には、リソグラフィ工程、エッチング工程、イオン注入工程などの様々な工程が含まれている。各工程の終了後、次の工程に移る前には、基板の表面に残存した不純物や残渣を除去して基板の表面を清浄にするために、洗浄工程及び乾燥工程が実施されている。
近年、基板に形成する素子の微細化に伴い、リソグラフィ工程及びエッチング工程によって形成された微細なレジストパターン及びデバイスパターンが、洗浄工程及び乾燥工程において倒壊するという問題が生じている。
特開２０１０−１１４４１４号公報
本発明の実施形態は、微細化が可能な半導体装置の製造方法及び製造装置を提供する。
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、複数の凸形状パターンが形成された基板を水によりリンスする工程と、マイクロ波を照射し前記凸形状パターン間の凹部の水を除去して前記基板を乾燥させる工程と、を備える。
また、実施形態に係る半導体装置の製造装置は、被処理体に、前記被処理体を洗浄する薬液を供給する薬液供給部と、前記被処理体に、前記被処理体をリンスする水を供給する水供給部と、前記被処理体にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部を有し、前記被処理体の表面の水を除去する乾燥機構と、を備える。
（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、凸形状パターンが形成される工程を例示する工程断面図である。 第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、凸形状パターンが形成される工程を例示するフローチャート図である。 第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、半導体部材の洗浄及び乾燥方法を例示するフローチャート図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、半導体部材を例示する光学写真であり、（ｂ）は断面ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）写真である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、水が除去されるモデルを例示する模式断面図である。 第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、半導体部材の洗浄及び乾燥方法を例示するフローチャート図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、水が除去されるモデルを例示する模式断面図である。 半導体装置の製造方法において、半導体部材の凸形状パターンを例示する平面ＳＥＭ写真であり、（ａ）は、倒壊した凸形状パターンを示し、（ｂ）は、倒壊しない凸形状パターンを示す。 半導体装置の製造方法において、半導体部材の上面の異なる４カ所の凸形状パターンを例示する平面ＳＥＭ写真であり、（ａ）は、第１の実施形態の比較例の場合を示し、（ｂ）は、第１の実施形態におけるマイクロ波が２００Ｗの場合を示し、（ｃ）は、第２の実施形態におけるマイクロ波が２００Ｗの場合を示す。 半導体装置の製造方法において、半導体部材の上面の異なる４カ所の凸形状パターンを例示する平面ＳＥＭ写真であり、（ａ）は、第１の実施形態におけるマイクロ波が１０００Ｗの場合を示し、（ｂ）は、第２の実施形態におけるマイクロ波が１０００Ｗの場合を示す。 半導体装置の製造方法において、第１の実施形態の比較例、第１の実施形態及び第２の実施形態を比較する図である。 第３の実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示する図である。 第４の実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示する図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第５の実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示する図である。 第６の実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示する図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、凸形状パターンが形成される工程を例示する工程断面図である。
図２は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、凸形状パターンが形成される工程を例示するフローチャート図である。
図３は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、半導体部材の洗浄及び乾燥方法を例示するフローチャート図である。
図４（ａ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、半導体部材を例示する光学写真であり、（ｂ）は断面ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）写真である。
図５（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、水が除去されるモデルを例示する模式断面図である。
先ず、本実施形態に係る半導体装置の製造方法において、凸形状パターンが形成される工程について説明する。
図１（ａ）及び図２のステップＳ１０１に示すように、半導体基板１１、例えばシリコン基板を用意する。
次に、ステップＳ１０２に示すように、半導体基板１１上にゲート絶縁膜１２として、例えば、シリコン酸化膜を５ｎｍの膜厚で形成する。
そして、ステップＳ１０３に示すように、ゲート絶縁膜１２上に、ゲート電極となる導電膜１３として、ポリシリコン膜を、例えば１００ｎｍの膜厚で形成する。導電膜１３は、例えば、ＮＡＮＤフラッシュメモリのＦＧ（floating gate:フローティングゲート）電極となる膜である。
次に、ステップＳ１０４に示すように、導電膜１３上にエッチングストッパー膜１４となるシリコン窒化膜を、例えば１００ｎｍの膜厚で形成する。
次に、ステップＳ１０５に示すように、エッチングストッパー膜１４上にハードマスクとなるマスク膜１５として、シリコン酸化膜を、例えば２５０ｎｍの膜厚で形成する。
次に、ステップＳ１０６に示すように、マスク膜１５上に、犠牲膜１６を、例えば１００ｎｍの膜厚で形成する。犠牲膜１６は、その下に形成したマスク膜１５とＲＩＥ（reactive ion etching：反応性イオンエッチング）の選択比をとれる材料からなる膜とする。
そして、ステップＳ１０７に示すように、犠牲膜１６上にレジスト膜１７を形成する。レジスト膜１７は、フォトリソグラフィ技術を用いて、犠牲膜１６の上面に平行な面内において、一方向に延びる複数のライン状のパターン１８を含むように形成する。各パターン１８間を、パターンスペース部１９という。パターン１８の幅及びパターンスペース部１９の幅を２０ｎｍとする。
次に、ステップＳ１０８に示すように、パターン１８が形成されたレジスト膜１７をマスクとして犠牲膜１６をＲＩＥで加工する。
その後、ステップＳ１０９に示すように、硫酸と過酸化水素水の混合液であるＳＰＭ（Sulfuric acid Hydrogen Peroxide Mixture）を用いて、レジスト膜１７を除去する。
次に、図１（ｂ）及び図２のステップＳ１１０に示すように、犠牲膜１６をマスクとして、マスク膜１５をエッチングする。エッチングは、エッチングストッパー膜１４の上面で停止させる。これにより、マスク膜１５からハードマスク１５ａが形成される。また、エッチングストッパー膜１４の上面上に、ハードマスク１５ａ及び犠牲膜１６を含む凸形状パターン２０が形成される。凸形状パターン２０において、幅に対する高さの比であるアスペクト比は、例えば１０程度とする。
このようにして、半導体基板１１上に凸形状パターン２０が形成される。凸形状パターン２０間は凹部２０ｃとなる。この工程までに形成された部材、すなわち、半導体基板１１、ゲート絶縁膜１２、導電膜１３、エッチングストッパー膜１４及び凸形状パターン２０を、半導体部材２１とする。半導体部材２１は、半導体基板１１と半導体基板１１の上に設けられたハードマスク１５ａ及び犠牲膜１６を含む。半導体部材２１には、エッチング残渣等の汚れが付着しているため、次工程に進む前に、洗浄及び乾燥を行う必要がある。
次に、半導体部材２１の洗浄及び乾燥の方法について説明する。
図３のステップＳ２０１に示すように、半導体部材２１の表面について、洗浄処理を行う。洗浄処理は、例えばＳＰＭの薬液（第１の薬液）を用いて行う。これにより、半導体部材２１の表面に残存するエッチング残渣を除去することができる。薬液は、ＳＰＭの他に、アンモニア及び過酸化水素水のアルカリ性水溶液であるＳＣ１を用いてもよい。
その後、ステップＳ２０２に示すように、半導体部材２１に付着した薬液を除去するために、純水、例えばＤＩＷ（deionized water：脱イオン化水）によるリンス処理を行う。リンス処理は、半導体部材２１に付着した薬液を純水に置換することにより行う。
次に、ステップＳ２０３に示すように、リンス処理において用いた純水を除去する。
以下、純水の除去方法について説明する。なお、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す例は、水が除去されるモデルについて、いくつかあるうちの一例にすぎない。
図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、純水によるリンス処理後において、水２２は、半導体部材２１における凸形状パターン２０間の凹部２０ｃ及び半導体部材２１における凸形状パターン２０の上面２０ａ上に残存している。
図４（ｂ）に示すように、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２が蒸発するときには、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃにおける水の水面が徐々に低下する。凹部２０ｃに残存する水２２の水面の高さが異なることによって、凸形状パターン２０にかかる毛細管力に起因する力の均衡が崩れる。これにより、凸形状パターン２０は倒壊する。
そこで、図５（ｂ）に示すように、純水によるリンス処理後において、マイクロ波２３を半導体部材２１に照射する。これにより、凸形状パターン２０の上面２０ａ上の水２２及び凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２を除去する。マイクロ波２３の周波数を、４００ＭＨｚ〜２５ＧＨｚとする。また、マイクロ波の強度を、例えば、２００Ｗ〜１０００Ｗとして照射する。
図５（ｃ）に示すように、半導体部材２１にマイクロ波２３を照射すると、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２は、凹部２０ｃ外に排出され、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動する。これについては、以下のようなモデルを考えている。また、それを裏付けるような結果が、実験的に観察されている。例えば、図４（ａ）に示すような水に濡れた状態の半導体部材２１に対して、マイクロ波を照射すると、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、水滴が盛り上がる。水滴が盛り上がると、半導体部材２１の表面を転がりやすくなる。この結果、凹部２０ｃ外に排出され、上面２０ａ上に押し出された水２２は、水滴として上面２０ａ上を移動し、半導体部材２１上から脱落する。なお、凸形状パターン２０の上面２０ａ上の水２２は、マイクロ波２３の加熱により蒸発するものもある。
このようにして、図５（ｄ）に示すように、半導体部材２１に付着した水２２を除去して半導体部材２１を乾燥させる。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、純水によるリンス処理後の半導体部材２１にマイクロ波２３を照射している。これにより、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２は、凹部２０ｃ外に排出され、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動する。この結果、凸形状パターン２０を倒壊させることなく、水２２を除去することができる。よって、微細なハードマスク１５ａを形成しても、ハードマスク１５ａの倒壊を抑制することができるため、半導体装置を微細化することができる。
なお、本実施形態において、凸形状パターン２０の少なくとも一部をハードマスク１５ａに形成したが、これに限られない。凸形状パターン２０は、アスペクト比が高いパターンであれば、レジスト膜１７や半導体基板１１に形成されたパターンでもよい。
また、純水リンス工程は、洗浄工程の後に行われるものに限られない。リソグラフィ工程の現像後に行われるものにも適用できる。
（比較例）
次に、比較例について説明する。
本比較例においては、マイクロ波の照射を行わず、自然乾燥により、水を除去している。水の除去方法が、自然乾燥であること以外の半導体装置の製造方法は、前述の第１の実施形態と同様である。
本比較例に係る半導体装置の製造方法においては、自然乾燥により半導体部材２１を乾燥させている。自然乾燥の場合には、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２は、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動しにくい。凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２が蒸発するときに、各凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２の量に差異が生じ、凸形状パターン２０にかかる毛細管力に起因する力の均衡が崩れる。これにより、凸形状パターン２０は倒壊することがある。よって、半導体装置を微細化することが困難である。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図６は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、半導体部材の洗浄及び乾燥方法を例示するフローチャート図である。
図７（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、水が除去されるモデルを例示する模式断面図である。
本実施形態は、洗浄する工程の後、純水でリンスする工程の前に、半導体部材２１の表面に撥水化処理を施す実施形態である。
図６に示すステップＳ３０１及びＳ３０２の内容は、第１の実施形態において図３に示すステップＳ２０１及びＳ２０２の内容と同様なので、説明を省略する。
図６のステップＳ３０３に示すように、純水でリンスした後に、純水をアルコール、例えばＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）で置換するアルコールリンス処理を行う。
その後、ステップＳ３０４に示すように、半導体部材２１の表面に撥水化処理を施す。撥水化処理は、例えば、シランカップリング剤を含む薬液（第２の薬液）を用いて、撥水性保護膜２５を形成することにより行う。すなわち、半導体部材２１の表面にシランカップリング剤を接触させることにより、凸形状パターン２０の表面に撥水性保護膜２５を形成する。撥水性保護膜２５は、界面活性剤を用いて形成してもよい。
次に、ステップＳ３０５に示すように、シランカップリング剤を含む薬液をアルコールで置換するアルコールリンス処理を行う。
その後、ステップＳ３０６に示すように、アルコールリンス液を純水で置換する純水リンス処理を行う。ステップＳ３０５及びステップＳ３０６を施すことによって、シランカップリング剤を含む薬液を、純水に置換する。
なお、ステップＳ３０６に示すリンス処理では、純水にアルコールを混合した溶液や二酸化炭素などを純水に溶解させた酸性水を用いてリンス処理を行ってもよい。また、ステップＳ３０４に示す撥水化処理で直接水との置換が容易なシランカップリング剤が用いられるときは、ステップＳ３０３及びステップＳ３０５に示すアルコールリンス処理は省略可能である。
図７（ａ）に示すように、水２２は、凸形状パターン２０の上面２０ａ上及び凸形状パターン２０間の凹部２０ｃ内に残存する。なお、図７（ａ）〜（ｄ）に示す例は、図５（ａ）〜（ｄ）と同様に、水が除去されるモデルについて、いくつかあるうちの一例にすぎない。
そして、図７（ｂ）〜（ｄ）及び図６のステップＳ３０７に示すように、半導体部材２１にマイクロ波２３を照射することにより、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２を、凹部２０ｃ外に排出し、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動させる。このとき、凸形状パターン２０の表面上には、撥水性保護膜２５が形成されているので、水２２は、凸形状パターン２０間から凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動しやすい。また、上面２０ａ上に移動した水２２は、撥水性保護膜２５が形成された上面２０ａ上を移動しやすく、半導体部材２１上から脱落しやすい。さらに、上面２０ａ上に移動した水２２は、撥水性保護膜２５が形成された凹部２０ｃに再び入り込みにくくなる。例えば、撥水性保護膜形成により９０°以上の接触角が得られれば、水２２は理論上、凹部２０ｃに再進入することはない。
このようにして、半導体部材２１に付着した水２２は除去される。
その後、必要に応じて、例えばエキシマＵＶ処理により、図６のステップＳ３０８に示すように、撥水性保護膜２５を除去する。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体装置においては、凸形状パターン２０の上面２０ａ及び側面２０ｂ上に撥水性保護膜２５を形成しているために、マイクロ波を照射したときに、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに残存する水が上面２０ａ上に移動しやすくなる。また、上面２０ａ上に移動した水２２は、半導体部材２１上から脱落しやすくなる。よって、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに水２２が残存しにくくなるので、凸形状パターン２０はより一層倒壊しにくくなる。従って、微細なハードマスク１５ａを形成しても、ハードマスク１５ａが倒壊しにくいため、半導体装置を微細化することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
なお、凸形状パターン２０の材料が高撥水性をもつものならば、撥水化処理をしなくても同様の効果を得ることができる。
（試験例）
次に、試験例について説明する。
図８は、半導体装置の製造方法において、半導体部材の凸形状パターンを例示する平面ＳＥＭ写真であり、（ａ）は、倒壊した凸形状パターンを示し、（ｂ）は、倒壊しない凸形状パターンを示す。
図９は、半導体装置の製造方法において、半導体部材の上面の異なる４カ所の凸形状パターンを例示する平面ＳＥＭ写真であり、（ａ）は、第１の実施形態の比較例の場合を示し、（ｂ）は、第１の実施形態におけるマイクロ波が２００Ｗの場合を示し、（ｃ）は、第２の実施形態におけるマイクロ波が２００Ｗの場合を示す。
図１０は、半導体装置の製造方法において、半導体部材の上面の異なる４カ所の凸形状パターンを例示する平面ＳＥＭ写真であり、（ａ）は、第１の実施形態におけるマイクロ波が１０００Ｗの場合を示し、（ｂ）は、第２の実施形態におけるマイクロ波が１０００Ｗの場合を示す。
図１１は、半導体装置の製造方法において、第１の実施形態の比較例、第１の実施形態及び第２の実施形態を比較する図である。
図８（ａ）に示すように、凸形状パターン２０が倒壊すると、互いに隣り合う２本の凸形状パターン２０が密着して対２４となる。一方、対２４と対２４との間の距離は長くなる。これにより、凸形状パターン２０は、間隔が長くなったものと密着しているものが混在した状態となる。
図８（ｂ）に示すように、凸形状パターン２０が倒壊しない場合は、凸形状パターン２０は、略等間隔に配置される。
図９（ａ）に示すように、第１の実施形態の比較例に係る半導体装置１０１においては、凸形状パターン２０の間隔は、長いものと密着したものが混在した状態となった。これは、ほとんどの凸形状パターン２０が倒壊したことを示している。
一方、図９（ｂ）及び図１０（ａ）に示すように、第１の実施形態に係る半導体装置１においては、凸形状パターン２０の間隔は、略等間隔な部分が多かった。これは、凸形状パターン２０は倒壊しにくいことを示している。また、マイクロ波の出力が１０００Ｗの場合の方が、２００Ｗの場合より、倒壊する凸形状パターン２０は少なかった。
図９（ｃ）及び図１０（ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る半導体装置２においては、凸形状パターン２０の間隔は、ほとんど略等間隔であった。これは、凸形状パターン２０がほとんど倒壊しないことを示している。また、マイクロ波の出力が１０００Ｗの場合の方が、２００Ｗの場合より、倒壊する凸形状パターン２０は少なかった。
図１１に示すように、本試験例において、半導体装置の製造方法を比較すると、第２の実施形態が最も望ましい製造方法であった。次いで望ましい製造方法は、第１の実施形態であった。第１の実施形態の比較例は、製造方法として望ましくないものであった。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、半導体装置の製造装置についてのものである。
図１２は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示する図である。
図１２に示すように、本実施形態に係る製造装置３には、乾燥機構の一部として、ベース部３１が設けられている。ベース部３１は、円板状の形状をした円板部３１ａと円板部３１ａの下面の中心部から下方に延びる軸部３１ｂを含んでいる。円板部３１ａは水平に配置されている。
ベース部３１の下方には、回転部３２が設けられている。ベース部３１の軸部３１ｂは、回転部３２に接続されている。
ベース部３１の上方には、ノズル部３３が設けられている。ノズル部３３は、薬液の配管３３ａ及び水の配管３３ｂに接続されている。薬液の配管３３ａを薬液供給部といい、水の配管３３ｂを水供給部という。
ベース部３１の上方には、乾燥機構の一部としてマイクロ波照射部３４が設けられている。マイクロ波照射部３４、ノズル部３３及びベース部３１を覆うように、筐体、例えば、金属製のチャンバー３５が設けられている。チャンバー３５には、ゲートバルブ３６が設けられている。ゲートバルブ３６は開閉することができる。
次に、本実施形態の動作、すなわち、上述の製造装置３の使用方法について説明する。
製造装置３のゲートバルブ３６を開いて、被処理体である１枚の円板状の半導体部材２１をチャンバー３５の内部に挿入し、ベース部３１における円板部３１ａの上面上に搭載する。半導体部材２１としては、表面に複数の凸形状パターン２０が形成されているものを用いる。その後、軸部３１ｂを回転部３２によって回転させることにより、円板部３１ａ及び円板部３１ａに配置された半導体部材２１をその中心軸を回転軸として水平方向に回転させる。
そして、図３のステップＳ２０１に示すように、ノズル部３３の先端から薬液を噴射させて、半導体部材２１を洗浄する。薬液は、円板部３１ａの回転によって、半導体部材２１の上面２１ａに一様に供給される。適当な時間の経過後、薬液の噴射を停止させる。
次に、図３のステップＳ２０２に示すように、ノズル部３３の先端から純水を噴射させてリンス処理を行う。純水は、円板部３１ａの回転によって、半導体部材２１の上面２１ａに一様に供給される。これにより、半導体部材２１上の薬液が純水に置換される。適当な時間の経過後、純水の噴射を停止する。
図５（ａ）に示すように、この段階において、半導体部材２１は、上面２１ａに複数の凸形状パターン２０が形成され、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに水２２が存在する状態となっている。
その後、図３のステップＳ２０３及び図５（ｂ）に示すように、マイクロ波照射部３４によって、マイクロ波２３を半導体部材２１に照射する。
これにより、図５（ｃ）に示すように、リンス処理において凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに進入した水２２を、凹部２０ｃ外に排出し、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動させる。上面２１ａ上に移動した水２２は、円板部３１ａの回転による遠心力により、半導体部材２１の上面２１ａにおいて端部へ移動し、半導体部材２１上から除去される。
このようにして、図５（ｄ）に示すように、半導体部材２１に付着した水を除去して半導体部材２１を乾燥させる。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造装置３には、マイクロ波照射部３４が設けられているので、凸形状パターン２０の倒壊を抑制しつつ、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水２２を、凹部２０ｃ外に排出し、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動させることができる。よって、微細な凸形状パターン２０を形成しても、凸形状パターン２０の倒壊を抑制しつつ、水２２を除去することができる。これにより、半導体装置を微細化することができる。
また、本実施形態に係る製造装置３において、マイクロ波照射部３４は、金属製のチャンバー３５に覆われているので、マイクロ波２３がチャンバー３５内で反射する。これにより、効率的にマイクロ波２３を半導体部材２１に照射することができる。
さらに、本実施形態に係る製造装置３には、回転部３２が設けられているので、上面２１ａ上の水２２を遠心力により半導体部材２１の端部から除去することができる。
さらにまた、製造装置３には、ノズル部３３も設けられている。よって、半導体部材２１の中心に水２２を噴射することができる。回転部３２の回転をともなうことにより、半導体部材２１上に一様に水２２を供給することができる。
なお、回転部３２は、チャンバー３５の内部及び外部のいずれに配置してもよい。
また、本実施形態の製造装置３において、前述の第２の実施形態における撥水化処理を行ってもよい。その場合には、図６のステップＳ３０３〜ステップＳ３０６に示すように、撥水化処理のための薬液並びにリンス処理のための純水及びアルコールをノズル部３３から半導体部材２１の上面２１ａに供給する。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
図１３は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示する図である。
図１３に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造装置４には、２つのチャンバー３５ａ及び３５ｂが設けられている。チャンバー３５ａの内部には、ベース部３１、回転部３２及びノズル部３３が配置されている。一方、チャンバー３５ｂの内部には、マイクロ波照射部３４及び水槽部４１が設けられている。また、水槽部４１の内部には、板状部４２が設けられている。水槽部４１の底面には、排水孔４３が設けられている。チャンバー３５ａとチャンバー３５ｂとの間には、搬送部３７が設けられている。搬送部３７は密閉することができる構造である。
次に、本実施形態の動作、すなわち上述の製造装置４の使用方法について説明する。
先ず、搬送部３７及び水槽部４１に水２２を満たす。そして、１枚の半導体部材２１をチャンバー３５ａの内部に挿入し、ベース部３１における円板部３１ａの上面上に搭載する。その後、軸部３１ｂを回転部３２によって回転させることにより、円板部３１ａ及び円板部３１ａに配置された半導体部材２１をその中心軸を回転軸として水平方向に回転させる。
そして、図３のステップＳ２０１に示すように、ノズル部３３の先端から薬液を噴射させて、半導体部材２１を洗浄する。薬液は、円板部３１ａの回転によって、半導体部材２１の上面２１ａに一様に供給される。適当な時間の経過後、薬液の噴射を停止する。
次に、図３のステップＳ２０２に示すように、ノズル部３３の先端から純水を噴射させてリンス処理を行う。純水は、円板部３１ａの回転によって、半導体部材２１の上面２１ａに一様に供給される。これにより、半導体部材２１上の薬液を除去する。適当な時間の経過後、純水の噴射を停止する。
その後、半導体部材２１を、水２２を満たした搬送部３７の内部に封入する。搬送部３７に封入された半導体部材２１の表面には水が付着している。また、半導体部材２１の凸形状パターン２０間の凹部２０ｃには水が存在する。そして、搬送部３７によって半導体部材２１をチャンバー３５ｂの内部へ搬送する。次に、半導体部材２１を水２２中に浸したまま、水槽部４１における板状部４２の上面上に搭載する。
その後、水槽部４１の排水孔４３を開け、半導体部材２１を封入した水２２を排出する。
図５（ａ）に示すように、この段階において、半導体部材２１の表面には、水２２が付着している。また、上面２１ａに複数の凸形状パターン２０が形成され、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに水２２が存在する状態となっている。
そして、図３のステップＳ２０３及び図５（ｂ）に示すように、マイクロ波照射部３４によって、マイクロ波２３を半導体部材２１に照射する。
これにより、図５（ｃ）に示すように、リンス処理において凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに進入した水２２を、凹部２０ｃ外に排出し、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動させる。そして、上面２１ａ上に移動した水２２を、半導体部材２１の上面２１ａ上から脱落させる。
このようにして、図５（ｄ）に示すように、半導体部材２１に付着した水を除去して半導体部材２１を乾燥させる。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、回転部３２とマイクロ波照射部３４とを別のチャンバー３５ａ及び３５ｂに配置している。よって、回転部３２の回転により、円板部３１ａ上から飛び散る薬液が、マイクロ波照射部３４に降りかかることがない。よって、マイクロ波照射部３４の腐食を防止することができる。
また、本実施形態においては、水２２を満たした搬送部３７をベース部３１とマイクロ波照射部３４との間に配置している。よって、ベース部３１とマイクロ波照射部３４とを別のチャンバー３５ａ及び３５ｂに配置しても、半導体部材２１を濡れたままチャンバー３５ａからチャンバー３５ｂへ搬送することができる。よって、半導体部材２１の搬送途中において、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに残存させた水２２が自然乾燥し、凸形状パターン２０を倒壊させることがない。
本実施形態における上記以外の効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
なお、板状部４２の形状を円板形状とし、マイクロ波２３の照射中に、板状部４２及び板状部４２上の半導体部材２１をその中心軸を回転軸として回転させてもよい。
また、本実施形態の製造装置４において、前述の第２の実施形態における撥水化処理を行ってもよい。その場合には、図６のステップＳ３０３〜ステップＳ３０６に示すように、撥水化処理のための薬液並びにリンス処理のための純水及びアルコールをノズル部３３から半導体部材２１の上面２１ａに供給する。
（第５の実施形態）
図１４（ａ）及び（ｂ）は、第５の実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示する図である。
図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る製造装置５は、ホルダー部３８を有している。ホルダー部３８は、複数の半導体部材２１を表面が水平に対して傾斜した状態、例えば、半導体部材２１の処理面が垂直な状態で保持する。
また、製造装置５には、タンク３９が設けられている。タンク３９は、薬液及び純水を溜める容器である。また、製造装置５には、乾燥機構の一部として、リフト部４０が設けられている。リフト部４０は、ホルダー部３８をタンク３９内に出し入れすることができる。
マイクロ波照射部３４は、タンク３９の上方に配置されている。
次に、本実施形態の動作、すなわち、上述の製造装置５の使用方法について説明する。
図１４（ａ）に示すように、被処理体である複数の半導体部材２１をホルダー部３８に搭載する。また、タンク３９の内部に、薬液供給部である薬液の配管３３ａから薬液（図示せず）を充填する。
そして、図３のステップＳ２０１に示すように、リフト部４０が、複数の半導体部材２１が搭載されたホルダー部３８を薬液が充填されたタンク３９の内部に挿入する。これにより、半導体部材２１を洗浄する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、適当な時間の経過後に、ホルダー部３８を薬液が充填されたタンク３９より引き上げる。そして、タンク３９の内部の薬液を排出した後、タンク３９の内部に、水供給部である水の配管３３ｂから純水を充填する。
次に、図１４（ａ）、図３のステップＳ２０２に示すように、リフト部４０が、複数の半導体部材２１が搭載されたホルダー部３８を、純水が充填されたタンク３９の内部に挿入する。これにより、半導体部材２１上の薬液を除去するリンス処理を行う。
次に、図１４（ｂ）に示すように、適当な時間の経過後に、ホルダー部３８を純水が充填されたタンク３９より引き上げる。
図５（ａ）に示すように、この段階において、半導体部材２１は、上面２１ａに複数の凸形状パターン２０が形成され、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに水２２が存在する状態となっている。
次に、図１４（ｂ）、図３のステップＳ２０３及び図５（ｂ）に示すように、タンク３９の内部に充填された純水を排出した後、マイクロ波照射部３４により、引き上げたホルダー部３８に搭載された半導体部材２１に対して、マイクロ波２３を照射する。
これにより、図５（ｃ）に示すように、リンス処理において凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに進入した水２２を、凹部２０ｃ外に排出し、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動させる。上面２１ａ上に移動した水２２は、半導体部材２１の表面上から落下する。
このようにして、図５（ｄ）に示すように、半導体部材２１に付着した水を除去し、半導体部材２１を乾燥させる。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る製造装置５においては、複数の半導体部材２１を一度に処理することができる。例えば、５０枚の半導体部材２１を同時に処理することができる。よって、半導体装置の製造単価を低減することができる。
また、凸形状パターン２０の表面上に撥水性保護膜２５が形成されている場合には、半導体部材２１の上面を水平に対して傾斜した状態にし、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に押し出された水２２を重力によって除去することができる。
さらに、マイクロ波２３を照射するときは、タンク３９の内部の水２２を排出しているため、タンク３９内の水２２が、マイクロ波２３によって沸騰することを防止できる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
なお、マイクロ波２３を照射するときは、タンク３９の内部の水２２を排出する代わりに、タンク３９とホルダー部３８との間をマイクロ波が透過しないように遮断してもよい。これによっても、タンク３９内の水２２がマイクロ波２３によって沸騰することを防止できる。
また、本実施形態の製造装置５において、前述の第２の実施形態における撥水化処理を行ってもよい。その場合には、図６のステップＳ３０３〜ステップＳ３０６に示すように、撥水化処理のための薬液並びにリンス処理のための純水及びアルコールを順次タンク３９の内部に充填し、これらが充填されたタンク３９内にホルダー部３８を出し入れする。
（第６の実施形態）
図１５は、第６の実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示する図である。
図１５に示すように、本実施形態に係る製造装置６には、２つのチャンバー３５ａ及び３５ｂが設けられている。チャンバー３５ａの内部には、タンク３９、リフト部４０ａが設けられている。一方、チャンバー３５ｂの内部には、２つのマイクロ波照射部３４及びリフト部４０ｂが設けられている。２つのマイクロ波照射部３４は、チャンバー３５ｂ内の空間を側方から挟むように配置されている。チャンバー３５ａとチャンバー３５ｂとの間は、搬送部３７が設けられている。搬送部３７の内部は、半導体部材２１が自然乾燥しないように、温度、湿度、圧力が調整される。
次に、本実施形態の動作、すなわち、上述の製造装置６の使用方法について説明する。
複数の半導体部材２１をホルダー部３８に搭載する。また、タンク３９の内部に、薬液を充填する。
そして、図３のステップＳ２０１に示すように、チャンバー３５ａ内において、リフト部４０ａが、複数の半導体部材２１が搭載されたホルダー部３８を、薬液が充填されたタンク３９の内部に挿入する。これにより、半導体部材２１を洗浄する。適当な時間の経過後に、リフト部４０ａがホルダー部３８をタンク３９の内部から引き上げる。そして、タンク３９の内部に充填された薬液を排出する。その後、タンク３９の内部に純水を充填する。
次に、図３のステップＳ２０２に示すように、リフト部４０ａが、複数の半導体部材２１が搭載されたホルダー部３８を、純水が充填されたタンク３９の内部に挿入する。これにより、半導体部材２１上の薬液を純水により除去するリンス処理を行う。適当な時間の経過後、リフト部４０ａが、複数の半導体部材２１が搭載されたホルダー部３８をタンク３９の内部より引き上げる。引き上げたホルダー部３８を搬送部３７に移動する。搬送部３７における半導体部材２１の表面には水が付着している。また、半導体部材２１の凸形状パターン２０間の凹部２０ｃには水が存在する。そして、搬送部３７を介して、ホルダー部３８をチャンバー３５ｂ内に移送する。次に、リフト部４０ｂが、半導体部材２１が搭載されたホルダー部３８を、２つのマイクロ波照射部３４の間に配置する。
図５（ａ）に示すように、この段階において、半導体部材２１の表面には水２２が付着している。半導体部材２１は、上面２１ａに複数の凸形状パターン２０が形成され、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに水２２が存在する状態となっている。
そして、図３のステップＳ２０３及び図５（ｂ）に示すように、マイクロ波２３を半導体部材２１に照射する。
これにより、図５（ｃ）に示すように、リンス処理において凸形状パターン２０間の凹部２０ｃに進入した水２２を、凹部２０ｃ外に排出し、凸形状パターン２０の上面２０ａ上に移動させる。上面２１ａ上に移動した水２２は、半導体部材２１の表面上から落下する。
このようにして、図５（ｄ）に示すように、半導体部材２１に付着した水を除去し、半導体部材２１を乾燥させる。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る製造装置６においては、タンク３９とマイクロ波照射部３４とを別のチャンバー３５ａ及び３５ｂに配置している。よって、タンク３９の内部の水２２が、マイクロ波２３によって沸騰することを防止することができる。
また、製造装置６において、搬送部３７を、タンク３９が配置されたチャンバー３５ａとマイクロ波照射部３４が配置されたチャンバー３５ｂとの間に配置している。よって、タンク３９とマイクロ波照射部３４とが別のチャンバー３５ａ及び３５ｂの内部に配置されていても、半導体部材２１を濡れたままチャンバー３５ａからチャンバー３５ｂに搬送することができる。よって、凸形状パターン２０間の凹部２０ｃの水により凸形状パターン２０が倒壊することはない。これにより、凸形状パターン２０を微細に形成しても凸形状パターン２０の倒壊を抑制することができるので、半導体装置を微細化することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
なお、本実施形態の製造装置６において、前述の第２の実施形態における撥水化処理を行ってもよい。その場合には、図６のステップＳ３０３〜ステップＳ３０６に示すように、撥水化処理のための薬液並びにリンス処理のための純水及びアルコールを順次タンク３９の内部に充填し、これらが充填されたタンク３９内にホルダー部３８を出し入れする。
以上説明した実施形態によれば、微細化が可能な半導体装置の製造方法及び製造装置を提供することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１、２、１０１：半導体装置、３、４、５、６：製造装置、１１：半導体基板、１２：ゲート絶縁膜、１３：導電膜、１４：エッチングストパー膜、１５：マスク膜、１５ａ：ハードマスク、１６：犠牲膜、１７：レジスト膜、１８：パターン、１９：パターンスペース部、２０：凸形状パターン、２０ａ、２１ａ：上面、２０ｂ：側面、２０ｃ：凹部、２１：半導体部材、２２：水、２３：マイクロ波、２４：対、２５：撥水性保護膜、３１：ベース部、３１ａ：円板部、３１ｂ：軸部、３２：回転部、３３：ノズル部、３３ａ、３３ｂ：配管、３４：マイクロ波照射部、３５、３５ａ、３５ｂ：チャンバー、３６：ゲートバルブ、３７：搬送部、３８：ホルダー部、３９：タンク、４０、４０ａ、４０ｂ：リフト、４１：水槽部、４２：板状部、４３：排水孔

Claims (5)

  1. 複数の凸形状パターンが形成された基板を薬液により洗浄する工程と、
    洗浄された前記基板における前記凸形状パターンの表面に撥水化処理を施す工程と、
    前記撥水化処理の施された前記基板を水によりリンスする工程と、
    マイクロ波を照射し前記凸形状パターン間の凹部の水を除去して前記基板を乾燥させる工程と、
    を備えた半導体装置の製造方法。
  2. 複数の凸形状パターンが形成された基板を水によりリンスする工程と、
    マイクロ波を照射し前記凸形状パターン間の凹部の水を除去して前記基板を乾燥させる工程と、
    を備えた半導体装置の製造方法。
  3. 被処理体に、前記被処理体を洗浄する薬液を供給する薬液供給部と、
    前記被処理体に、前記被処理体をリンスする水を供給する水供給部と、
    前記被処理体にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部を有し、前記被処理体の表面の水を除去する乾燥機構と、
    を備えた半導体装置の製造装置。
  4. 前記薬液供給部及び前記水供給部が配置された第１チャンバーと、
    前記マイクロ波照射部が配置された第２チャンバーと、
    を備えた請求項３記載の半導体装置の製造装置。
  5. 前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間で前記被処理体を搬送する搬送部をさらに備え、前記搬送部は、前記被処理体の前記表面に水が付着した状態で前記被処理体を搬送する請求項４記載の半導体装置の製造装置。
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