JP3185753B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【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、特に化学機械研磨を施した後の半導体装置
の製造方法に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体を用いた電子デバイスを製
造する工程においては、構造が積層化することによって
表面に凹凸が生じる。この凹凸表面を化学機械研磨（Ｃ
ＭＰ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏ
ｌｉｓｈｉｎｇ）を用いることによって平坦化する工程
がある。化学機械研磨時には、濃厚な研磨粒子（シリカ
粒子、アルミナ粒子等）が含まれている溶液を用いて研
磨が行われている。これらの研磨粒子は、電子デバイス
の信頼性や製造ラインの清浄度を保つ上で、化学機械研
磨後、ウエハ表面からほぼ完全に除去しなければならな
い。
【０００３】特に、シリコン窒化膜、ポリシリコン等、
表面が疎水性の膜を研磨した場合、疎水性表面に残留す
る粒子は、親水性表面に比べて除去されにくいため、効
果的に除去する洗浄方法が要求される。
【０００４】一般に、化学機械研磨後、ウエハ上に残留
している粒子を除去する方法としては、枚葉式のスピン
洗浄装置によるブラシスクラブ洗浄が使用されている。
例えば、スピン洗浄装置は、図４に示すように、ウエハ
１１上に残留している粒子を除去するためのロールブラ
シ１２と、ウエハ１１上に噴出口を対向させた噴出ノズ
ル１３と、噴出ノズル１３から薬液を送り出すように薬
液を収容した薬液タンク１５と、純水噴出ノズル１４と
を備えている。
【０００５】このスピン洗浄装置では、ロールブラシ１
２をウエハ１１に接触させて、薬液タンク１５から噴出
ノズル１３を通して洗浄液をウエハ１１へ供給しながら
ウエハ１１とロールブラシ１２とを回転して純水噴出ノ
ズル１４によって洗浄する。洗浄液には、純水以外に希
釈アンモニア溶液（I. J. Ｍａｌｉｋ ｅｔ ａｌ.: Ｍ
ＲＳ. Ｓｙｍｐ. Ｐｒｏｃ. Ｖｏｌ. 386, p.109 (199
5)）や希釈フッ酸溶液が用いられているが、先に述べた
ような疎水表面の洗浄には充分な効果が得られない。
【０００６】これに対し、化学機械研磨時と後洗浄時に
それぞれ界面活性剤を添加し、表面を親水性に改善して
除去効果を高めた例が、第57回応用物理学会学術講演会
p.637,8p-L-7で報告されている。この報告における洗浄
溶液の主体が何であるか定かではない。また、化学機械
研磨の研磨時にアルコール液を添加して表面を親水性に
する従来例が、特開平９−２７７１７２号公報に開示さ
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかいながら、従来の
ようにアンモニア溶液、希釈フッ酸溶液は、表面を親水
化する能力がなく、疎水表面の洗浄には充分な効果が得
られない。そして、界面活性剤を添加したアンモニア水
は、効果はあるが、以下のような問題点がある。
【０００８】洗浄後、界面活性剤を構成する高分子有機
物が残留しやすいため、この有機物を除去するための洗
浄工程が更に必要となる。また、界面活性剤は、適切な
廃液処理をしなければ環境に負荷を与え、適切な処理を
するためには、処理施設に高いコストがかかる。
【０００９】そして、化学機械研摩時のアルコールを添
加する例に関しては、化学機械研磨を行う研磨装置内で
の１次洗浄としての役割は果たせるが、次の成膜工程へ
進めるための最終洗浄にはなりえない。一般に研磨装置
での洗浄処理は装置内部の汚染を引き込むため高清浄化
洗浄はできず、研磨装置と後洗浄装置は全く独立した装
置になっている。
【００１０】また、化学機械研磨後、シリコン窒化膜、
ポリシリコン等疎水性の表面が露出した場合、疎水性表
面に残留する粒子は親水性表面に比べて除去されにくい
ため、効果的に除去する洗浄方法が要求される。
【００１１】さらに、従来、洗浄液のアンモニア溶液、
希釈フッ酸溶液は、表面を親水化する能力がなく、疎水
表面の洗浄には充分な効果が得られない。そして、界面
活性剤を添加したアンモニア液は、洗浄後に界面活性剤
を構成する高分子有機物が残留しやすいため、この有機
物を除去するための洗浄工程が更に必要となる上、界面
活性剤は、適切な廃液処理をしなければ環境に負荷を与
え、適切な処理をするためには、処理施設に高いコスト
がかかる。
【００１２】また、化学機械研磨時のアルコール液を添
加する例に関しては、研磨装置内での１次洗浄としての
役割は果たせるが、次の成膜工程へ進めるための最終洗
浄にはなりえない。
【００１３】それ故に、本発明の課題は、残留粒子の除
去性能が向上できる半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
【００１４】また、本発明によれば、化学研磨処理後、
ウエハ上に残留しにくく、界面活性剤に比べ、廃液処理
が容易である半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
ウエハに化学機械研磨を施した後、洗浄液によって洗浄
処理を行う半導体装置の製造方法において、前記洗浄液
として、アンモニア液に低級アルコール液を添加した前
記洗浄液を用い、前記ウエハの表面が疎水性の場合に、
前記洗浄液によって親水性に変化させて洗浄することを
特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。
【００１６】また、本発明によれば、半導体ウエハに化
学機械研磨を施した後、洗浄液によって洗浄処理を行う
半導体装置の製造方法において、前記洗浄液として、ア
ンモニア液と低級アルコール液との混合液を用い、前記
ウエハの表面が疎水性の場合に、前記洗浄液によって親
水性に変化させて洗浄することを特徴とする半導体装置
の製造方法が得られる。
【００１７】また、本発明によれば、半導体上はに化学
機械研磨を施した後、洗浄液によって洗浄処理を行う半
導体装置の製造方法において、前記ウエハの表面が疎水
性の場合に、前記ウエハの表面をアルコール液によって
親水性に変化させ、その後にアンモニア液にて洗浄処理
を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法が得られ
る。
【００１８】
【作用】本発明は、アルコール液の添加によって疎水膜
のウエハ表面を親水性に変化させ、残留粒子の除去性能
が向上させる。また、アルコール液は界面活性剤に比
べ、低分子で構成されているため、化学機械研磨処理
後、ウエハ上に残留しにくい。更に、アルコール液は界
面活性剤に比べ、廃液処理が容易である。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の半導体装置の製
造方法の一実施の形態例を示している。この実施の形態
例における半導体装置の製造方法による洗浄装置は、化
学機械研磨後の洗浄処理に、枚葉式のロール式ブラシス
クラブ洗浄装置を用いた例を示している。
【００２０】図１を参照して、半導体の洗浄装置は、洗
浄装置は、ウエハ１上に残留している粒子を除去するた
めのロールブラシ２と、ウエハ１上に噴出口を対向させ
た第１の噴出ノズル６と、第１の噴出ノズル６から薬液
を送り出すように薬液を収容した薬液タンク８と、純水
噴出ノズル４と、ウエハ１上に噴出口を対向させた第２
の噴出ノズル７と、第２の薬液ノズル７から薬液を送り
出すように薬液を収容した第２の薬液タンク９とを有し
ている。
【００２１】この洗浄装置では、ロールブラシ２をウエ
ハ１に接触させて、第１および第２の薬液タンク８，９
から第１および第２の噴出ノズル６，７を通して洗浄液
をウエハ１へ供給しながらウエハ１とロールブラシ１２
とを回転して純水噴出ノズル４によって洗浄する。
【００２２】ウエハ１とロールブラシ２とは、これらが
回転をしている状態で、第１の薬液タンク８から供給さ
れたアンモニア液（例えば、０．０５％のアンモニア
液）を第１の噴出ノズル６よりシリコン窒化膜表面が露
出したウエハ１上に供給する。同時に、第２の薬液タン
ク９から供給されたアルコール液（例えば、０．１％の
アンモニア液）を第２の噴出ノズル７よりウエハ１に供
給する。そして、洗浄処理後（例えば、４０秒の洗浄処
理時間）、純水が純水噴出ノズル４よりウエハ１に供給
されリンス処理（例えば、２０秒のリンス処理時間）を
行う。薬液および純水は、ウエハ１へ直接供給せずにロ
ールブラシ２上へ滴下してもよい。処理を終えたウエハ
１は、隣に位置する洗浄室（図示せず）に移動する。
【００２３】なお、洗浄のシーケンスでは、はじめの１
０秒でアルコール液を第２の噴出ノズル７より供給し、
ウエハ１を親水化した後、アンモニア液を第１の噴出ノ
ズル６より供給して４０秒で洗浄処理をしてもよい。
【００２４】アルコール液は、低級アルコールを用い、
この低級アルコール液は、エタノール、メタノール、イ
ソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。アンモニア液
の濃度は、０．００１％〜１０％の範囲であり、アルコ
ール液の濃度は、０．００５％〜１０％の範囲で用い
る。
【００２５】次に、ロールブラシ２内部から薬液を供給
する洗浄装置の例を図３に示す。図３を参照して、第１
の薬液タンク８のアンモニア液と第２の薬液タンク９の
ＩＰＡを配管１０で混合し、ロールブラシ２の内部に供
給する。供給された薬液はロールブラシ２に設けられた
微小孔からシリコン窒化膜表面が露出したウエハ１上に
吹き出す。この例の場合も、上記実施の形態例と同様に
薬液を時間差供給してもよい。
【００２６】アルコール液には、この他メタノール、エ
タノール等の低級アルコールが望ましい。アンモニア水
の濃度は０．００１％〜１０％、アルコールの濃度は
０．００５％〜１０％の範囲が望ましい。
【００２７】薬液の供給方法は、ロールブラシ２上から
垂らす方式でもよく、ロールブラシ２内部から流出する
方式でもよい。また、ロールブラシ２はロール式ブラシ
に限らず、ディスク型ブラシやペン型ブラシでもよい。
【００２８】なお、本発明は、シリコン窒化膜の表面以
外にポリシリコン等、疎水性になりやすい表面が露出し
た状態のウエハ１に対して有効である。即ち、ウエハ１
の表面が疎水性の場合に、アンモニア液に低級アルコー
ル液を添加した洗浄液、アンモニア液と低級アルコール
液との混合液、もしくはアルコール液によって親水性に
変化させて洗浄することができる。
【００２９】次に、図１に示した実施の形態例を用いて
実験した結果を図４に示す。シリコン窒化膜を化学機械
研磨した後のウエハ１を洗浄した後、ウエハ１上に残留
するシリカ粒子の個数（粒径０．２μｍ以上）を測定し
た結果、従来洗浄（アンモニア液）では平均３８０コ/w
afer残留しているが、本発明の洗浄方法（ＩＰＡ＋アン
モニア水）では３２コ/waferしか残留しなかった。
【００３０】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法を採用す
ることによって、化学機械研磨後、シリコン窒化膜やポ
リシリコン等の疎水性になりやすいに表面が露出した状
態のウエハに対して、ウエハの表面に残留している研磨
粒子を効果的に除去することができる。
【００３１】したがって、電子デバイスの信頼性を高め
ることができ、製造ラインのクロス汚染も抑制すること
ができるため、製造歩留まりを向上することができる。
更に、界面活性剤のような廃液処理が困難な物質を使用
しないため、環境負荷の低減、廃液処理コストの削減が
図れる。
【００３２】本発明では、アルコールの添加によって疎
水膜表面を親水性に変化させ、残留粒子の除去性能が向
上できる。また、アルコールは界面活性剤に比べ、低分
子で構成されているため、処理後、ウエハ上に残留しに
くい。更に、アルコールは界面活性剤に比べ、廃液処理
が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法における洗浄装
置の第１の実施の形態k例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法における洗浄装
置の第２の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図３】図１に示した半導体装置の製造方法による粒子
の除去結果を示すグラフである。
【図４】従来のブラシスクラブ洗浄装置の一例を示す概
略構成図である。
【符号の説明】
１，１１ ウエハ ２，１２ ロールブラシ ４，１４ 純水噴出ノズル ６ 第１の噴出ノズル ７ 第２の噴出ノズル ８ 第１の薬液タンク ９ 第２の薬液タンク １３ 噴出ノズル １５ 薬液タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 647 H01L 21/304 644

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハに化学機械研磨を施した
    後、洗浄液によって洗浄処理を行う半導体装置の製造方
    法において、前記洗浄液として、アンモニア液に低級ア
    ルコール液を添加した前記洗浄液を用い、前記ウエハの
    表面が疎水性の場合に、前記洗浄液によって親水性に変
    化させて洗浄することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 半導体ウエハに化学機械研磨を施した
    後、洗浄液によって洗浄処理を行う半導体装置の製造方
    法において、前記洗浄液として、アンモニア液と低級ア
    ルコール液との混合液を用い、前記ウエハの表面が疎水
    性の場合に、前記洗浄液によって親水性に変化させて洗
    浄することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 半導体上はに化学機械研磨を施した後、
    洗浄液によって洗浄処理を行う半導体装置の製造方法に
    おいて、前記ウエハの表面が疎水性の場合に、前記ウエ
    ハの表面をアルコール液によって親水性に変化させ、そ
    の後にアンモニア液にて洗浄処理を行うことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、第１の薬液タンクに収容した前記アンモニア液
    と、第２の薬液タンクに収容した前記アルコール液とを
    配管で混合し、ブラシを前記ウエハに接触させて、前記
    第１および第２の薬液タンクから前記アルコール液およ
    び前記アンモニア液を前記ウエハへ供給しながら前記ウ
    エハと前記ブラシとを回転させながら前記アルコール液
    および前記アンモニア液を前記ロールブラシの内部に供
    給し、供給された前記アンモニア液および前記アルコー
    ル液とを前記ロールブラシに設けられた微小孔から前記
    ウエハ上に吹き出して洗浄することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項１、２、又は３記載の半導体装置
    の製造方法において、前記アルコール液は、エタノー
    ル、メタノール、イソプロピルアルコールのうちの一種
    からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項１、２、又は３記載の半導体装置
    の製造方法において、前記アンモニア液の濃度は、０．
    ００１％〜１０％の範囲であり、前記アルコール液の濃
    度は、０．００５％〜１０％の範囲で用いることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 請求項１、２、又は３記載の半導体装置
    の製造方法において、前記化学機械研磨後に、前記アン
    モニア液および前記アルコール液とによって、前記ウエ
    ハの疎水膜の表面を親水性に変化させ、残留粒子の除去
    を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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