JP3037915B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、より詳しくは、基板の表面を薬物等を用い
て加工した後で汚染物を除去し、或いは成膜前に基板の
表面を薬物等により処理し、続いて被処理後の基板に成
膜する半導体装置の製造方法に関する。
方法に関し、より詳しくは、基板の表面を薬物等を用い
て加工した後で汚染物を除去し、或いは成膜前に基板の
表面を薬物等により処理し、続いて被処理後の基板に成
膜する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、シリコンウエハの洗浄には、従
来、主に硫酸、塩酸、アンモニア、過酸化水素などの混
合液が用いられてきた。これらは金属や有機物の除去に
効果があり、有効な洗浄方法である。半導体製造のため
の種々の工程において用いられる従来例にかかる洗浄方
法について以下に示す。
来、主に硫酸、塩酸、アンモニア、過酸化水素などの混
合液が用いられてきた。これらは金属や有機物の除去に
効果があり、有効な洗浄方法である。半導体製造のため
の種々の工程において用いられる従来例にかかる洗浄方
法について以下に示す。
【０００３】第１に、図５（ａ），（ｂ）は半導体基板
１にトレンチ溝３を形成した後、半導体基板１の表面を
洗浄する工程を示す断面図である。まず、図５（ａ）に
示すように、レジスト膜２をマスクとして半導体基板１
にトレンチ溝３を形成する。続いて、レジスト剥離液に
よりレジスト膜２を除去した後、図５（ｂ）に示すよう
に、トレンチ溝３が形成された半導体基板１を硫酸等の
液体に曝してレジスト剥離液等の汚染物を除去する。
１にトレンチ溝３を形成した後、半導体基板１の表面を
洗浄する工程を示す断面図である。まず、図５（ａ）に
示すように、レジスト膜２をマスクとして半導体基板１
にトレンチ溝３を形成する。続いて、レジスト剥離液に
よりレジスト膜２を除去した後、図５（ｂ）に示すよう
に、トレンチ溝３が形成された半導体基板１を硫酸等の
液体に曝してレジスト剥離液等の汚染物を除去する。
【０００４】第２に、図６（ａ）〜（ｃ）は配線１３を
形成し、絶縁膜１５で被覆する工程を示す断面図であ
る。まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板１１上
の下地絶縁膜１２の上に、レジスト膜１４をマスクとし
てパターニングにより配線１３を形成した後、図６
（ｂ）に示すように、レジスト剥離液によりレジスト膜
１４を除去する。続いて、図６（ｃ）に示すように、Ｃ
ＶＤ法により下地絶縁膜１２上の配線１３を被覆して絶
縁膜１５を形成する。
形成し、絶縁膜１５で被覆する工程を示す断面図であ
る。まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板１１上
の下地絶縁膜１２の上に、レジスト膜１４をマスクとし
てパターニングにより配線１３を形成した後、図６
（ｂ）に示すように、レジスト剥離液によりレジスト膜
１４を除去する。続いて、図６（ｃ）に示すように、Ｃ
ＶＤ法により下地絶縁膜１２上の配線１３を被覆して絶
縁膜１５を形成する。
【０００５】第３に、図７（ａ），（ｂ）は、下地絶縁
膜２２の上にシリコン含有絶縁膜２３を形成する工程を
示す断面図である。まず、図７（ａ）に示すように、半
導体基板２１上の下地絶縁膜２２の表面を硫酸の液体等
で洗浄した後、図７（ｂ）に示すように、下地絶縁膜２
２上にＴＥＯＳ（キャリアガスとして例えばＮ2 を用い
る。）とオゾン（Ｏ2 中に所定の濃度で含有されてい
る。）を含む反応ガスを用いた熱ＣＶＤ法によりシリコ
ン含有絶縁膜２３を堆積する。
膜２２の上にシリコン含有絶縁膜２３を形成する工程を
示す断面図である。まず、図７（ａ）に示すように、半
導体基板２１上の下地絶縁膜２２の表面を硫酸の液体等
で洗浄した後、図７（ｂ）に示すように、下地絶縁膜２
２上にＴＥＯＳ（キャリアガスとして例えばＮ2 を用い
る。）とオゾン（Ｏ2 中に所定の濃度で含有されてい
る。）を含む反応ガスを用いた熱ＣＶＤ法によりシリコ
ン含有絶縁膜２３を堆積する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５の場
合、近年、半導体の微細加工が進み、開口部が狭く、か
つトレンチ溝３の開口部に対する深さの比（この比をア
スペクト比と呼ぶ。）が大きくなってきている。大きい
ものでは５〜８倍にも達している。このように開口部が
狭く、深い溝の場合、図５（ｂ）に示す薬液処理では、
トレンチ溝３の底まで薬液が入って行きにくく、また一
度薬液が入ると次に純水などで置換することが難しくな
ってしまう。結局、トレンチ溝３の底の部分または側壁
の部分を完全に洗浄することが極めて難しくなるという
問題がある。
合、近年、半導体の微細加工が進み、開口部が狭く、か
つトレンチ溝３の開口部に対する深さの比（この比をア
スペクト比と呼ぶ。）が大きくなってきている。大きい
ものでは５〜８倍にも達している。このように開口部が
狭く、深い溝の場合、図５（ｂ）に示す薬液処理では、
トレンチ溝３の底まで薬液が入って行きにくく、また一
度薬液が入ると次に純水などで置換することが難しくな
ってしまう。結局、トレンチ溝３の底の部分または側壁
の部分を完全に洗浄することが極めて難しくなるという
問題がある。
【０００７】また、図６の場合、表面処理後にＣＶＤ法
により配線１３を被覆して絶縁膜１５を形成した場合、
図６（ｂ）に示すように、その部分では絶縁膜１５が堆
積しにくく、配線１３間の凹部の中央部に深い窪みがで
きることがある。この絶縁膜１５上に配線に用いる導電
膜を形成すると窪みの部分で導電膜がうまく堆積され
ず、或いは窪みに入り込んだ導電膜が除去できなくなる
という問題がある。具体的な例としてレジスト剥離にＥ
ＫＣ（ＥＫＣ社製、商品名）という薬液を用いると、成
膜前処理を行った後にＣＶＤ法により成膜する際凹部で
ＳｉＯ2 膜１５の成長速度が著しく遅くなってしまい、
凹部がきれいに埋まらない。この理由はあまり定かでは
ないが、恐らくＥＫＣが下地絶縁膜１２の表面から完全
にとれずに残り、それがＳｉＯ2 膜１５の成長速度に悪
影響を与えたものと考えられる。
により配線１３を被覆して絶縁膜１５を形成した場合、
図６（ｂ）に示すように、その部分では絶縁膜１５が堆
積しにくく、配線１３間の凹部の中央部に深い窪みがで
きることがある。この絶縁膜１５上に配線に用いる導電
膜を形成すると窪みの部分で導電膜がうまく堆積され
ず、或いは窪みに入り込んだ導電膜が除去できなくなる
という問題がある。具体的な例としてレジスト剥離にＥ
ＫＣ（ＥＫＣ社製、商品名）という薬液を用いると、成
膜前処理を行った後にＣＶＤ法により成膜する際凹部で
ＳｉＯ2 膜１５の成長速度が著しく遅くなってしまい、
凹部がきれいに埋まらない。この理由はあまり定かでは
ないが、恐らくＥＫＣが下地絶縁膜１２の表面から完全
にとれずに残り、それがＳｉＯ2 膜１５の成長速度に悪
影響を与えたものと考えられる。
【０００８】さらに、図７（ｂ）の場合、半導体基板２
１上の絶縁膜２２、例えばシリコン熱酸化膜上にＴＥＯ
Ｓを含む反応ガスを用いた熱ＣＶＤ法により成膜を行う
と、絶縁膜２２上ではシリコン基板上に直接成膜する場
合と比べて成膜速度が極めて遅くなるという問題があ
る。また、ウエハの直径が２００ｍｍから３００ｍｍへ
と大きくなるにつれて、薬液の使用量が益々多くなり、
コストがかかるだけでなく、廃液処理にも膨大な手間が
かかるようになってきて、環境対策の上からも問題とな
る恐れがある。
１上の絶縁膜２２、例えばシリコン熱酸化膜上にＴＥＯ
Ｓを含む反応ガスを用いた熱ＣＶＤ法により成膜を行う
と、絶縁膜２２上ではシリコン基板上に直接成膜する場
合と比べて成膜速度が極めて遅くなるという問題があ
る。また、ウエハの直径が２００ｍｍから３００ｍｍへ
と大きくなるにつれて、薬液の使用量が益々多くなり、
コストがかかるだけでなく、廃液処理にも膨大な手間が
かかるようになってきて、環境対策の上からも問題とな
る恐れがある。
【０００９】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
創作されたものであり、薬液の使用量を減らし、開口幅
が狭くかつ深い溝内をきれいに洗浄し、レジスト剥離液
等の汚染物をきれいに除去し、また、成膜速度を維持し
て絶縁膜上に成膜することができる基板の洗浄方法を提
供するものである。
創作されたものであり、薬液の使用量を減らし、開口幅
が狭くかつ深い溝内をきれいに洗浄し、レジスト剥離液
等の汚染物をきれいに除去し、また、成膜速度を維持し
て絶縁膜上に成膜することができる基板の洗浄方法を提
供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、半導体装置の製造方法に係
り、クロロスルホン酸（SO2Cl(OH))の液体又は蒸気を用
いて基板の表面を洗浄する工程と、化学気相成長法によ
りテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とオゾン（Ｏ3 ）
を熱的に反応させて前記洗浄された基板上に成膜する工
程とを有することを特徴とし、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の半導体装置の製造方法に係り、前記クロ
ロスルホン酸の液体は、常温よりも高い温度を有するこ
とを特徴とし、請求項３記載の発明は、請求項１記載の
半導体装置の製造方法に係り、前記クロロスルホン酸の
蒸気は、クロロスルホン酸の液体にキャリアガスを通し
て、該キャリアガスに前記クロロスルホン酸を含ませた
ものであることを特徴とし、請求項４記載の発明は、請
求項３記載の半導体装置の製造方法に係り、前記クロロ
スルホン酸の液体を加熱することを特徴とし、請求項５
記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法に係り、前記基板は、開口幅０．３μ
ｍ以下の溝が形成された半導体層又は絶縁層が露出して
いることを特徴とし、請求項６記載の発明は、請求項１
乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に係
り、前記基板は、半導体基板と該半導体基板上の絶縁膜
とを有することを特徴とし、請求項７記載の発明は、請
求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法
に係り、前記基板は、半導体基板と該半導体基板上の絶
縁膜と該絶縁膜上の配線とを有することを特徴としてい
る。
に、請求項１記載の発明は、半導体装置の製造方法に係
り、クロロスルホン酸（SO2Cl(OH))の液体又は蒸気を用
いて基板の表面を洗浄する工程と、化学気相成長法によ
りテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とオゾン（Ｏ3 ）
を熱的に反応させて前記洗浄された基板上に成膜する工
程とを有することを特徴とし、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の半導体装置の製造方法に係り、前記クロ
ロスルホン酸の液体は、常温よりも高い温度を有するこ
とを特徴とし、請求項３記載の発明は、請求項１記載の
半導体装置の製造方法に係り、前記クロロスルホン酸の
蒸気は、クロロスルホン酸の液体にキャリアガスを通し
て、該キャリアガスに前記クロロスルホン酸を含ませた
ものであることを特徴とし、請求項４記載の発明は、請
求項３記載の半導体装置の製造方法に係り、前記クロロ
スルホン酸の液体を加熱することを特徴とし、請求項５
記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法に係り、前記基板は、開口幅０．３μ
ｍ以下の溝が形成された半導体層又は絶縁層が露出して
いることを特徴とし、請求項６記載の発明は、請求項１
乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に係
り、前記基板は、半導体基板と該半導体基板上の絶縁膜
とを有することを特徴とし、請求項７記載の発明は、請
求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法
に係り、前記基板は、半導体基板と該半導体基板上の絶
縁膜と該絶縁膜上の配線とを有することを特徴としてい
る。
【００１１】上記のように、本発明においては、クロロ
スルホン酸(SO2Cl(OH)) の液体又は蒸気を用いて基板を
洗浄している。実験によれば、クロロスルホン酸の液体
又は蒸気を用いることにより、絶縁膜上のレジストは剥
離液等のとれにくい汚染物でもきれいに除去することが
可能となる。
スルホン酸(SO2Cl(OH)) の液体又は蒸気を用いて基板を
洗浄している。実験によれば、クロロスルホン酸の液体
又は蒸気を用いることにより、絶縁膜上のレジストは剥
離液等のとれにくい汚染物でもきれいに除去することが
可能となる。
【００１２】さらに、実験によれば、クロロスルホン酸
の液体又は蒸気を用いることにより、下地絶縁膜上にＴ
ＥＯＳ／Ｏ3 を用いて熱ＣＶＤ法により絶縁膜を形成す
る際、シリコン基板上に直接成膜する場合とほぼ同じ成
長速度を維持することができる。
の液体又は蒸気を用いることにより、下地絶縁膜上にＴ
ＥＯＳ／Ｏ3 を用いて熱ＣＶＤ法により絶縁膜を形成す
る際、シリコン基板上に直接成膜する場合とほぼ同じ成
長速度を維持することができる。
【００１３】また、薬液の蒸気を用いているので、液体
を用いる場合と比べて薬液の使用量を大幅に減らすこと
ができる。さらに、薬液の蒸気を用いているので、薬液
は分子状にて供給されることとなり、開口幅が狭く、か
つ深い溝にも入り込むことができる。従って、開口幅が
狭く、かつ深いトレンチ溝の底や側壁をきれいに洗浄す
ることができる。
を用いる場合と比べて薬液の使用量を大幅に減らすこと
ができる。さらに、薬液の蒸気を用いているので、薬液
は分子状にて供給されることとなり、開口幅が狭く、か
つ深い溝にも入り込むことができる。従って、開口幅が
狭く、かつ深いトレンチ溝の底や側壁をきれいに洗浄す
ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。 （１）第１の実施の形態 図１（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態について示す
断面図である。４種類の薬液、又は薬液の蒸気により処
理した試料と処理しない試料について下地絶縁膜上への
絶縁膜の成長速度を比較した。
いて図面を参照しながら説明する。 （１）第１の実施の形態 図１（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態について示す
断面図である。４種類の薬液、又は薬液の蒸気により処
理した試料と処理しない試料について下地絶縁膜上への
絶縁膜の成長速度を比較した。
【００１５】まず、図１（ａ）に示すように、抵抗率５
Ωｃｍのｐ型のシリコン基板（半導体基板）３１を用意
する。続いて、図１（ｂ）に示すように、酸素雰囲気
中、温度1100℃でシリコン基板３１を熱酸化し、シリコ
ン基板３１の表面に膜厚約１００ｎｍのシリコン酸化膜
（下地絶縁膜）３２を形成する。以上が被処理基板３０
となる。
Ωｃｍのｐ型のシリコン基板（半導体基板）３１を用意
する。続いて、図１（ｂ）に示すように、酸素雰囲気
中、温度1100℃でシリコン基板３１を熱酸化し、シリコ
ン基板３１の表面に膜厚約１００ｎｍのシリコン酸化膜
（下地絶縁膜）３２を形成する。以上が被処理基板３０
となる。
【００１６】次いで、図１（ｃ）に示すように、洗浄用
の薬液、又は薬液の蒸気により、被処理基板３０を洗浄
する。実験のため、以下に示すような４種類の薬液、及
び薬液の蒸気を用いた。即ち、第１の試料は以下のよう
にして作成した。即ち、図４に示すように、フラスコ１
０１中にクロロスルホン酸（SO2Cl(OH) ）の液体１０２
を入れ、加熱しないで液温を常温に保持する。配管１０
３を介して窒素（Ｎ2 ）ガスをキャリアガスとしてクロ
ロスルホン酸（SO2Cl(OH) ）の液体１０２中に通し、さ
らに配管１０５を通して被処理基板３０を入れたチャン
バ１０６内に導く。３０分間、そのクロロスルホン酸を
含む窒素ガスを被処理基板３０の表面に吹きつけた。な
お、場合により、ヒータ１０４により加熱してクロロス
ルホン酸（SO2Cl(OH) ）の液体１０２の温度を上げても
よい。
の薬液、又は薬液の蒸気により、被処理基板３０を洗浄
する。実験のため、以下に示すような４種類の薬液、及
び薬液の蒸気を用いた。即ち、第１の試料は以下のよう
にして作成した。即ち、図４に示すように、フラスコ１
０１中にクロロスルホン酸（SO2Cl(OH) ）の液体１０２
を入れ、加熱しないで液温を常温に保持する。配管１０
３を介して窒素（Ｎ2 ）ガスをキャリアガスとしてクロ
ロスルホン酸（SO2Cl(OH) ）の液体１０２中に通し、さ
らに配管１０５を通して被処理基板３０を入れたチャン
バ１０６内に導く。３０分間、そのクロロスルホン酸を
含む窒素ガスを被処理基板３０の表面に吹きつけた。な
お、場合により、ヒータ１０４により加熱してクロロス
ルホン酸（SO2Cl(OH) ）の液体１０２の温度を上げても
よい。
【００１７】また、第２の試料は、塩酸の蒸気を塩酸ボ
ンベから直接供給し、３０分間、被処理基板３０の表面
に吹きつけることより作成した。さらに、第３及び第４
の試料は以下のようにして作成した。クロロスルホン酸
の液体３０ｃｃを２つのビーカに入れ、一つは液温を室
温に保持し、他の一つは加熱して液温を５８℃に保持し
た。そして、これらの薬液にそれぞれ被処理基板３０を
３０分間浸漬した。
ンベから直接供給し、３０分間、被処理基板３０の表面
に吹きつけることより作成した。さらに、第３及び第４
の試料は以下のようにして作成した。クロロスルホン酸
の液体３０ｃｃを２つのビーカに入れ、一つは液温を室
温に保持し、他の一つは加熱して液温を５８℃に保持し
た。そして、これらの薬液にそれぞれ被処理基板３０を
３０分間浸漬した。
【００１８】なお、比較のため、洗浄用の薬液、又は薬
液の蒸気により処理していない第５の試料も作成した。
いずれの場合も、処理後、純水を用いて流水洗浄し、続
いて窒素ガスを吹きつけて乾燥した。次に、下記の反応
ガスを用いた熱ＣＶＤ法により下記に記載した条件で、
図１（ｄ）に示すように、熱酸化により形成したシリコ
ン酸化膜３２上に別のシリコン酸化膜（絶縁膜）３３を
形成した。
液の蒸気により処理していない第５の試料も作成した。
いずれの場合も、処理後、純水を用いて流水洗浄し、続
いて窒素ガスを吹きつけて乾燥した。次に、下記の反応
ガスを用いた熱ＣＶＤ法により下記に記載した条件で、
図１（ｄ）に示すように、熱酸化により形成したシリコ
ン酸化膜３２上に別のシリコン酸化膜（絶縁膜）３３を
形成した。
【００１９】反応ガス条件 ＴＥＯＳ：１ SCCM Ｏ3 ｉｎ Ｏ2 ：１２０グラム（Ｏ3 ＋Ｏ2 の１ｍ3 中
のＯ3 の質量），Ｏ3 ＋Ｏ2 の流量７．５SCCM Ｎ2 （キャリアガス）流量：１８ SCCM 成膜温度 ４５０℃ 結果を表１に示す。表１において、成長速度とは、シリ
コン酸化膜３３の成長速度を表したものであり、対Ｓｉ
比とはシリコン基板上に直接成膜した場合の成長速度に
対する各試料の成長速度の比を百分率で表したものであ
る。
のＯ3 の質量），Ｏ3 ＋Ｏ2 の流量７．５SCCM Ｎ2 （キャリアガス）流量：１８ SCCM 成膜温度 ４５０℃ 結果を表１に示す。表１において、成長速度とは、シリ
コン酸化膜３３の成長速度を表したものであり、対Ｓｉ
比とはシリコン基板上に直接成膜した場合の成長速度に
対する各試料の成長速度の比を百分率で表したものであ
る。
【００２０】
【表１】
【００２１】結果によれば、クロロスルホン酸の液体又
は蒸気により表面処理した場合、ともに、成長速度はシ
リコン基板上に直接成膜した場合と同じか或いは大きく
なった。これにより、絶縁膜の表面での成長速度が上が
り、スループットの向上を図ることができる。
は蒸気により表面処理した場合、ともに、成長速度はシ
リコン基板上に直接成膜した場合と同じか或いは大きく
なった。これにより、絶縁膜の表面での成長速度が上が
り、スループットの向上を図ることができる。
【００２２】また、蒸気を用いることにより、液体の場
合に大量に必要としていた薬液の使用量を大幅に減らす
ことができる。なお、上記第１の実施の形態では、洗浄
用の薬剤として、クロロスルホン酸の蒸気及び液体、或
いは塩酸の蒸気を用いているが、硫酸の蒸気のみ、或い
は硫酸の蒸気及び塩酸の蒸気の混合したものを用いるこ
ともできる。
合に大量に必要としていた薬液の使用量を大幅に減らす
ことができる。なお、上記第１の実施の形態では、洗浄
用の薬剤として、クロロスルホン酸の蒸気及び液体、或
いは塩酸の蒸気を用いているが、硫酸の蒸気のみ、或い
は硫酸の蒸気及び塩酸の蒸気の混合したものを用いるこ
ともできる。
【００２３】（２）第２の実施の形態 図２（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態について示す
断面図である。まず、図２（ａ）に示すように、シリコ
ン基板（半導体基板）４１上にレジスト膜４２を形成し
た後、開口部４３を形成する。次いで、塩素（Ｃｌ2 ）
を用いたドライエッチングにより、レジスト膜４２の開
口部４３を介してシリコン基板４１をエッチングし、直
径約０．２５μｍ、深さ１．５μｍの溝４４を形成す
る。
断面図である。まず、図２（ａ）に示すように、シリコ
ン基板（半導体基板）４１上にレジスト膜４２を形成し
た後、開口部４３を形成する。次いで、塩素（Ｃｌ2 ）
を用いたドライエッチングにより、レジスト膜４２の開
口部４３を介してシリコン基板４１をエッチングし、直
径約０．２５μｍ、深さ１．５μｍの溝４４を形成す
る。
【００２４】次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト
剥離液であるＥＫＣに浸漬し、レジストを除去する。以
上により、被処理基板４０が作成される。このとき、溝
４４内にＥＫＣ液が残留するものとする。次いで、図４
に示すように、フラスコ１０１中にクロロスルホン酸
（SO2Cl(OH) ）の液体１０２を入れ、液温を室温に保持
し、或いはヒータ１０４により加熱して液温を上げる。
窒素ガスをキャリアガスとしてクロロスルホン酸（SO2C
l(OH) ）の液体１０２中に通し、クロロスルホン酸を含
む窒素ガスを作成する。そして、配管１０５を介してチ
ャンバ１０６内に導き、そのクロロスルホン酸を含む窒
素ガスを被処理基板４０の表面に吹きつける（図２
（ｃ））。
剥離液であるＥＫＣに浸漬し、レジストを除去する。以
上により、被処理基板４０が作成される。このとき、溝
４４内にＥＫＣ液が残留するものとする。次いで、図４
に示すように、フラスコ１０１中にクロロスルホン酸
（SO2Cl(OH) ）の液体１０２を入れ、液温を室温に保持
し、或いはヒータ１０４により加熱して液温を上げる。
窒素ガスをキャリアガスとしてクロロスルホン酸（SO2C
l(OH) ）の液体１０２中に通し、クロロスルホン酸を含
む窒素ガスを作成する。そして、配管１０５を介してチ
ャンバ１０６内に導き、そのクロロスルホン酸を含む窒
素ガスを被処理基板４０の表面に吹きつける（図２
（ｃ））。
【００２５】このとき、分子状のクロロスルホン酸は開
口部が狭くかつ深い溝４４内にも容易に入っていくこと
ができるので、溝４４の底部及び側壁に付着しているす
べてのＥＫＣと反応させることかできる。これにより、
溝４４の底部及び側壁に残留するすべてのＥＫＣを容易
に除去することができる。なお、上記第２の実施の形態
では、洗浄用の薬剤として、クロロスルホン酸の蒸気を
用いているが、塩酸の蒸気のみ、硫酸の蒸気のみ、或い
は硫酸の蒸気及び塩酸の蒸気の混合したものを用いるこ
ともできる。
口部が狭くかつ深い溝４４内にも容易に入っていくこと
ができるので、溝４４の底部及び側壁に付着しているす
べてのＥＫＣと反応させることかできる。これにより、
溝４４の底部及び側壁に残留するすべてのＥＫＣを容易
に除去することができる。なお、上記第２の実施の形態
では、洗浄用の薬剤として、クロロスルホン酸の蒸気を
用いているが、塩酸の蒸気のみ、硫酸の蒸気のみ、或い
は硫酸の蒸気及び塩酸の蒸気の混合したものを用いるこ
ともできる。
【００２６】（３）第３の実施の形態 図３（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施の形態について示す
断面図である。図３（ａ）は、基板上に配線を形成する
前の状態を示す断面図である。図３（ａ）中、５１はシ
リコン基板（半導体基板）、５２は熱酸化により作成さ
れたシリコン酸化膜（下地絶縁膜）、５３はシリコン酸
化膜５２上に形成された、膜厚８００ｎｍのアルミニウ
ムからなる導電膜、５４は導電膜５３上に形成された、
配線を形成すべき領域に残るレジスト膜である。
断面図である。図３（ａ）は、基板上に配線を形成する
前の状態を示す断面図である。図３（ａ）中、５１はシ
リコン基板（半導体基板）、５２は熱酸化により作成さ
れたシリコン酸化膜（下地絶縁膜）、５３はシリコン酸
化膜５２上に形成された、膜厚８００ｎｍのアルミニウ
ムからなる導電膜、５４は導電膜５３上に形成された、
配線を形成すべき領域に残るレジスト膜である。
【００２７】まず、図３（ｂ）に示すように、レジスト
膜５４をマスクとして導電膜５３をエッチングし、幅
０．５μｍ、隣接する配線５３ａ間の間隔１μｍの複数
の配線５３ａを形成する。以上により、被処理基板５０
が作成される。次いで、図３（ｃ）に示すように、洗浄
用の薬液の蒸気により、被処理基板５０の表面を洗浄す
る。即ち、図４に示すように、フラスコ１０１中にクロ
ロスルホン酸（SO2Cl(OH) ）の液体１０２を入れ、室温
のまま或いはヒータ１０４により加熱する。窒素ガスを
キャリアガスとしてクロロスルホン酸（SO2Cl(OH) ）の
液体１０２中に通し、クロロスルホン酸を含む窒素ガス
を作成する。このクロロスルホン酸を含む窒素ガスを２
分間被処理基板５０の表面に吹きつけた。
膜５４をマスクとして導電膜５３をエッチングし、幅
０．５μｍ、隣接する配線５３ａ間の間隔１μｍの複数
の配線５３ａを形成する。以上により、被処理基板５０
が作成される。次いで、図３（ｃ）に示すように、洗浄
用の薬液の蒸気により、被処理基板５０の表面を洗浄す
る。即ち、図４に示すように、フラスコ１０１中にクロ
ロスルホン酸（SO2Cl(OH) ）の液体１０２を入れ、室温
のまま或いはヒータ１０４により加熱する。窒素ガスを
キャリアガスとしてクロロスルホン酸（SO2Cl(OH) ）の
液体１０２中に通し、クロロスルホン酸を含む窒素ガス
を作成する。このクロロスルホン酸を含む窒素ガスを２
分間被処理基板５０の表面に吹きつけた。
【００２８】比較のため、洗浄用の薬液、又は薬液の蒸
気により処理していない試料も作成した。何れの場合
も、処理後、純水を用いて流水洗浄し、続いて窒素ガス
を吹きつけて乾燥した。次に、図３（ｄ）に示すよう
に、下記の反応ガスを用いた熱ＣＶＤ法により下記に記
載した条件で、配線５３ａを被覆するシリコン酸化膜
（絶縁膜）５５を形成する。
気により処理していない試料も作成した。何れの場合
も、処理後、純水を用いて流水洗浄し、続いて窒素ガス
を吹きつけて乾燥した。次に、図３（ｄ）に示すよう
に、下記の反応ガスを用いた熱ＣＶＤ法により下記に記
載した条件で、配線５３ａを被覆するシリコン酸化膜
（絶縁膜）５５を形成する。
【００２９】反応ガス条件 ＴＥＯＳ：１ SCCM Ｏ3 ｉｎ Ｏ2 ：１２０グラム（Ｏ3 ＋Ｏ2 の１ｍ3 中
のＯ3 の質量），Ｏ3 ＋Ｏ2 の流量７．５SCCM Ｎ2 （キャリアガス）流量：１８ SCCM 成膜温度 ４５０℃ 上記により得られた、配線を被覆する絶縁膜の断面形状
について、図３（ｄ），図６（ｃ）により比較した。図
３（ｄ）は本願発明の洗浄方法により洗浄し、成膜した
試料の断面図、図６（ｃ）は処理無しで成膜した試料の
断面図である。
のＯ3 の質量），Ｏ3 ＋Ｏ2 の流量７．５SCCM Ｎ2 （キャリアガス）流量：１８ SCCM 成膜温度 ４５０℃ 上記により得られた、配線を被覆する絶縁膜の断面形状
について、図３（ｄ），図６（ｃ）により比較した。図
３（ｄ）は本願発明の洗浄方法により洗浄し、成膜した
試料の断面図、図６（ｃ）は処理無しで成膜した試料の
断面図である。
【００３０】結果によれば、配線を被覆する絶縁膜５５
の断面形状は、図３（ｄ）に示すクロロスルホン酸の蒸
気により表面処理した場合、図６（ｃ）に示す処理無し
の場合と比べて、配線５３ａ間の凹部の窪みを浅くする
ことができた。これにより、絶縁膜５５の表面の窪みに
も上部配線となる導電膜を正常に形成することができ
る。また、窪みが浅いので、一旦成膜した導電膜をエッ
チングによりパターニングする際にも窪みの底の部分の
導電膜をきれいに除去することができる。
の断面形状は、図３（ｄ）に示すクロロスルホン酸の蒸
気により表面処理した場合、図６（ｃ）に示す処理無し
の場合と比べて、配線５３ａ間の凹部の窪みを浅くする
ことができた。これにより、絶縁膜５５の表面の窪みに
も上部配線となる導電膜を正常に形成することができ
る。また、窪みが浅いので、一旦成膜した導電膜をエッ
チングによりパターニングする際にも窪みの底の部分の
導電膜をきれいに除去することができる。
【００３１】なお、上記第３の実施の形態では、洗浄用
の薬剤として、クロロスルホン酸の蒸気を用いている
が、クロロスルホン酸の液体、塩酸の蒸気のみ、硫酸の
蒸気のみ、或いは硫酸の蒸気及び塩酸の蒸気の混合した
ものを用いてもよい。また、上記第１乃至第３の実施の
形態において、半導体基板３１，４１，５１として、シ
リコン基板を用いているが、これに限られるものではな
い。
の薬剤として、クロロスルホン酸の蒸気を用いている
が、クロロスルホン酸の液体、塩酸の蒸気のみ、硫酸の
蒸気のみ、或いは硫酸の蒸気及び塩酸の蒸気の混合した
ものを用いてもよい。また、上記第１乃至第３の実施の
形態において、半導体基板３１，４１，５１として、シ
リコン基板を用いているが、これに限られるものではな
い。
【００３２】さらに、下地絶縁膜３２，５２として熱酸
化により形成したシリコン酸化膜を用いているが、これ
に限られるものではない。熱ＣＶＤ法やその他のＣＶＤ
法により作成したＳｉＯ2 膜やＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜又は
ＢＰＳＧ膜等でもよい。また、絶縁膜３３，５５として
シリコン酸化膜を用いているが、これに限られるもので
はない。さらに、絶縁膜３３，５５を形成する方法とし
て、ＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いた熱ＣＶＤ法を用いている
が、他の反応ガスを用いた熱ＣＶＤ法や他のＣＶＤ法を
用いることができる。例えば、ＳｉＨ4 −Ｎ2 Ｏ系反応
ガスを用いた減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）、ＴＥＯＳ
−Ｏ2 系反応ガスを用いたＬＰＣＶＤ法、ＴＥＯＳ−Ｏ
2 系反応ガスを用いたプラズマＣＶＤ法、又はＳｉＨ4
−Ｏ 2 系反応ガスを用いたプラズマＣＶＤ法を適用する
ことができ、これらのＣＶＤ法により作成されたＳｉＯ
2 膜やＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜又はＢＰＳＧ膜等を用いるこ
とができる。
化により形成したシリコン酸化膜を用いているが、これ
に限られるものではない。熱ＣＶＤ法やその他のＣＶＤ
法により作成したＳｉＯ2 膜やＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜又は
ＢＰＳＧ膜等でもよい。また、絶縁膜３３，５５として
シリコン酸化膜を用いているが、これに限られるもので
はない。さらに、絶縁膜３３，５５を形成する方法とし
て、ＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いた熱ＣＶＤ法を用いている
が、他の反応ガスを用いた熱ＣＶＤ法や他のＣＶＤ法を
用いることができる。例えば、ＳｉＨ4 −Ｎ2 Ｏ系反応
ガスを用いた減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）、ＴＥＯＳ
−Ｏ2 系反応ガスを用いたＬＰＣＶＤ法、ＴＥＯＳ−Ｏ
2 系反応ガスを用いたプラズマＣＶＤ法、又はＳｉＨ4
−Ｏ 2 系反応ガスを用いたプラズマＣＶＤ法を適用する
ことができ、これらのＣＶＤ法により作成されたＳｉＯ
2 膜やＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜又はＢＰＳＧ膜等を用いるこ
とができる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、クロ
ロスルホン酸(SO2Cl(OH)) の液体又は蒸気を用いて基板
を洗浄している。成膜前に、下地絶縁膜が形成された基
板の表面をクロロスルホン酸の液体又は気体で処理する
ことにより、ＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いて熱ＣＶＤ法により
絶縁膜を形成する際、下地絶縁膜の表面での成長速度が
上がり、スループットの向上を図ることができる。
ロスルホン酸(SO2Cl(OH)) の液体又は蒸気を用いて基板
を洗浄している。成膜前に、下地絶縁膜が形成された基
板の表面をクロロスルホン酸の液体又は気体で処理する
ことにより、ＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いて熱ＣＶＤ法により
絶縁膜を形成する際、下地絶縁膜の表面での成長速度が
上がり、スループットの向上を図ることができる。
【００３４】また、下地絶縁膜上に配線が形成された基
板を被覆してＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いて熱ＣＶＤ法により
絶縁膜を形成する前に、クロロスルホン酸の液体又は蒸
気で基板の表面を処理することにより、基板上の汚染物
を完全に除去し、或いは下地絶縁膜の表面への絶縁膜の
成長速度をシリコン基板上への絶縁膜の成長速度に近づ
けることができる。これにより、配線間の凹部における
下地絶縁膜上への絶縁膜の成長速度を改善し、凹部での
絶縁膜のくぼみをできる限り小さくすることができるた
め、絶縁膜上に上部配線を正常に形成することができ
る。
板を被覆してＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いて熱ＣＶＤ法により
絶縁膜を形成する前に、クロロスルホン酸の液体又は蒸
気で基板の表面を処理することにより、基板上の汚染物
を完全に除去し、或いは下地絶縁膜の表面への絶縁膜の
成長速度をシリコン基板上への絶縁膜の成長速度に近づ
けることができる。これにより、配線間の凹部における
下地絶縁膜上への絶縁膜の成長速度を改善し、凹部での
絶縁膜のくぼみをできる限り小さくすることができるた
め、絶縁膜上に上部配線を正常に形成することができ
る。
【００３５】また、薬液の蒸気を用いることにより、薬
液は分子状となって幅が狭く、かつ深い溝の内部に入っ
て行きやすく、汚染物の除去効果も大きい。さらに、薬
液の蒸気を用いることにより、液体の場合に大量に必要
としていた薬液の使用量を大幅に減らすことができる。
液は分子状となって幅が狭く、かつ深い溝の内部に入っ
て行きやすく、汚染物の除去効果も大きい。さらに、薬
液の蒸気を用いることにより、液体の場合に大量に必要
としていた薬液の使用量を大幅に減らすことができる。
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の
形態に係る基板の洗浄方法について示す断面図である。
形態に係る基板の洗浄方法について示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施の
形態に係る基板の洗浄方法について示す断面図である。
形態に係る基板の洗浄方法について示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施の
形態に係る基板の洗浄方法について示す断面図である。
形態に係る基板の洗浄方法について示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る洗浄用の薬
液の蒸気を供給する装置及び被処理基板の処理装置につ
いて示す側面図である。
液の蒸気を供給する装置及び被処理基板の処理装置につ
いて示す側面図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、第１の従来例に係る基
板の洗浄方法について示す断面図である。
板の洗浄方法について示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、第２の従来例に係る基
板の洗浄方法について示す断面図である。
板の洗浄方法について示す断面図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、第３の従来例に係る基
板の洗浄方法について示す断面図である。
板の洗浄方法について示す断面図である。
３０，４０，５０ 被処理基板、 ３１，４１，５１ シリコン基板（半導体基板）、 ３２，５２ シリコン酸化膜（下地絶縁膜）、 ３３，５５ シリコン酸化膜（絶縁膜）、 ４２，５４ レジスト膜、 ４３ 開口部、 ４４ トレンチ溝、 ５３ 導電膜、 ５３ａ 配線、 １０１ フラスコ、 １０２ クロロスルホン酸の液体、 １０３，１０５ 配管、 １０４，１０７ ヒータ、 １０６ チャンバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−304126（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−283192（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−184311（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304,21/316 C11D 7/08
Claims (7)
- 【請求項１】 クロロスルホン酸（SO2Cl(OH))の液体又
は蒸気を用いて基板の表面を洗浄する工程と、 化学気相成長法によりテトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）とオゾン（Ｏ3 ）を熱的に反応させて前記洗浄され
た基板上に成膜する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記クロロスルホン酸の液体は、常温よ
りも高い温度を有することを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記クロロスルホン酸の蒸気は、クロロ
スルホン酸の液体にキャリアガスを通して、該キャリア
ガスに前記クロロスルホン酸を含ませたものであること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記クロロスルホン酸の液体を加熱する
ことを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項５】 前記基板は、開口幅０．３μｍ以下の溝
が形成された半導体層又は絶縁層が露出していることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項６】 前記基板は、半導体基板と該半導体基板
上の絶縁膜とを有することを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記基板は、半導体基板と該半導体基板
上の絶縁膜と該絶縁膜上の配線とを有することを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9243937A JP3037915B2 (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/220,690 US6372650B2 (en) | 1997-09-09 | 1998-12-28 | Method of cleaning substrate and method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9243937A JP3037915B2 (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/220,690 US6372650B2 (en) | 1997-09-09 | 1998-12-28 | Method of cleaning substrate and method of manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187291A JPH1187291A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3037915B2 true JP3037915B2 (ja) | 2000-05-08 |
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