JP3292739B2 - 空気清浄化方法、清浄空気供給装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

空気清浄化方法、清浄空気供給装置および半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造、よ
り詳しくは、空気清浄化方法、清浄空気供給装置および
半導体装置の製造方法に関する。IC、LSIなどの半
導体装置は今日あらゆる分野に使用される重要な電子部
品であり、その製造においてクリーン化技術は重要であ
る。半導体装置の特性が安定で品質の良い製品とするに
は、数多くの製造工程で半導体基板の表面に異物(塵
埃)が付着しないようにする必要がある。近年の半導体
装置の高集積化、微細化のためには今までよりも半導体
基板表面をきれいに保つことが求められている。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造におけるシリコ
ン酸化膜の形成やCVD(化学的気相成長)膜の形成で
は、シリコン基板を前処理して清浄な表面にしたシリコ
ンウエハーを反応炉に挿入して成膜する。このような場
合に、反応炉のところまでは洗浄後のシリコンウエハー
を不活性ガスで満たした容器に入れての搬送あるいは真
空密閉しての移動として、このウエハーへの汚染(異物
付着)を防止している。ところが反応炉に挿入する時に
は、反応炉の設置してあるクリーンルーム内でHEPA
フィルター(high efficiency particulate air-filter)
ないしULPAフィルター(ultra low penetration air
-filter)で濾過して清浄化した空気に触れる。なお、こ
の空気は0.1μm以下の浮遊微粒子にまで塵埃を除去し
たものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】HEPAないしULP
Aフィルターを通過した空気は浮遊している微粒子が除
去されているが、ガス状の分子構成物(例えば、有機揮
発成分(アルコール、シロキサン、トルエンなど)、H
Cl,HF,H2 Sなど、PやBを含む化合物)はフィ
ルターを通過してしまう。特に、P、Bなどのガス状分
子はドーピング不純物であり、これらがシリコンウエハ
ーに吸着されると半導体基板の特性を変えてしまう。
【0004】本発明の目的は、クリーンルームの空気中
のこれらのガス状分子が製造過程にあるシリコンウエハ
ー表面に付着し(吸着され)ないようにすることであ
る。本発明の別の目的は、半導体基板を清浄にして安定
良質表面状態で成膜処理ができるようにする空気清浄化
方法、清浄空気供給装置および半導体装置の製造方法
提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば下記(1)空気清浄方法、(2)
清浄空気供給装置および(3)半導体装置の製造方法が
提供される。 (1)空気を高純度シリコンに接触させる工程と、HE
PAフィルタまたはULPAフィルタを通過させる工程
とを有することを特徴とする空気清浄化方法。 (2)HEPAフィルタまたはULPAフィルタと、高
純度シリコンからなるガス吸着フィルタとを有すること
を特徴とする清浄空気供給装置。 (3)半導体装置の製造過程で単結晶シリコン基板が空
気にさらされる際に、該空気を高純度シリコンと、HE
PAフィルタまたはULPAフィルタをともに通過させ
た空気とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0006】そして、追加して備えることになる高純度
シリコンフィルターは、複数枚の鏡面仕上げ単結晶シリ
コン基板を微小通風間隔でもって並べて構成されている
かあるいは、複数個の単結晶シリコン劈開片を微小通風
間隔でもって並べて構成されている。
【0007】
【作用】本発明では、通常のHEPAないしULPAフ
ィルターの前段に、製造途中のシリコン基板と同等のシ
リコン基板ないしシリコン劈開片でもってクリーンルー
ムへの空気の通過する微小間隙を形成するようにしたフ
ィルターを設けることにより、これらシリコン基板ない
しシリコン劈開片の高純度の活性なシリコン表面に空気
中に存在するP、Bなどのガス状分子を吸着させる。こ
のようにしてHEPAないしULPAフィルターでは除
去できないガス状分子(不純物)を高純度シリコンフィ
ルターで吸着除去し、そして通常の微粒子をHEPAな
いしULPAフィルターで除去して、清浄化した空気を
クリーンルームへ送る。従って、このような清浄化した
空気中であれば、反応炉のあるクリーンルームでシリコ
ン基板が空気に晒されても、好ましくないガス状分子が
付着する(吸着される)ことが回避できる。
【0008】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例および比較例(従来例)によって本発明を詳細に説
明する。図1は、反応炉が設置されかつ従来の換気フロ
ー方式を備えたクリーンルームの概略図である。
【0009】図1に示すように、クリーンルーム1にシ
リコンの熱酸化処理用(またはCVD成膜処理用)反応
炉2が設置されている。反応炉2の横にHEPAフィル
ター3が設けられ、反応炉2の下方に空気取り入れ部4
があり、HEPAフィルター3と空気取り入れ部4との
間のリターン・スペース5にプレフィルター6およびフ
ァン7が設けられている。この場合には、循環方式でフ
ァン7によって送られた空気は、HEPAフィルター3
を通って、反応炉2の周囲に流れ、クリーンルーム1か
ら空気取り入れ部4へ流れ、そしてプレフィルター6を
通過してファン7に戻るようになっている。
【0010】そして、本発明では、図2に示すように、
上述したクリーンルーム1のリターンスペース5におけ
るHEPAフィルター3とファン7との間に高純度シリ
コンフィルター11を設置する。従って、HEPAフィ
ルター3での濾過の前に、空気からガス状分子を高純度
シリコンフィルター11に吸着させて除去することがで
きる。
【0011】この高純度シリコンフィルター11は、例
えば、図3に示すように、シリコンウエハー(基板)1
2の鏡面仕上げしたものを複数枚用意し、ホルダー13
に平行にかつ微小間隔で並べてセットし、それを上下吹
き抜けの枠体14内に配置したものである。例えば、6
インチのシリコンウエハー12を両面とも鏡面仕上げ
し、それを5mm間隔で平行にホルダー13に乗せ、枠体
14に収めてフィルターとし、空気がウエハー12の間
を矢印15の方向に流れるようになっている。
【0012】また、この高純度シリコンフィルター11
を、シリコンウエハーの代わりに単結晶シリコンの劈開
片を用いて構成することもでき、例えば、図4に示すよ
うに、多数の通気孔を有する(多孔性)底のある石英箱
17に劈開シリコン片18を入れ、多数の通気孔を有す
る(多孔性)石英蓋19を嵌めるように載せ、それを上
述の枠体14の中にセットしたものである。数mm大の単
結晶シリコンの劈開片18を石英箱17に10cm位の厚
さに詰めた状態で蓋をし、枠体14に収めてフィルター
とし、空気が通気孔を通りかつ劈開シリコン片18間隙
間を通って矢印15の方向に流れるようになっている。
【0013】本発明に係る高純度シリコンフィルター1
1は、その使用前に、フッ酸などで薬品洗浄して酸化膜
を除去し、表面を清浄にする。それを不活性ガスに満た
された容器でクリーンルーム1まで搬送し、リターン・
スペース5にセットする。所定時間経過後に、高純度シ
リコンフィルター11を取り外して、再生処理する。そ
のためには、窒素雰囲気中で700℃に加熱し、30分
保持して、フィルターのシリコンに吸着したガス状分子
(不純物)を放出除去する。あるいは、1%フッ酸溶液
で洗浄し、水洗し、窒素雰囲気下で乾燥させても良い。
これを再度不活性ガスに満たされた容器でクリーンルー
ム1まで搬送し、リターン・スペース5にセットするわ
けである。
【0014】本発明に係る高純度シリコンフィルターを
使用すると、しないとでどのような効果作用があるのか
を調べた。洗浄処理したシリコンウエハーをクリーンル
ームのHEPAフィルターの前に置いて、高純度シリコ
ンフィルターを通した空気と、従来通りの高純度シリコ
ンフィルターなしでの空気とにそれぞれ48時間晒し
た。
【0015】シリコンウエハーの表面には自然酸化膜が
形成され、それをフッ酸溶液でエッチング除去し、その
溶液を分析してウエハーに吸着されたガス状分子である
リン(P)およびボロン(B)の量を測定し、下記の表
1の結果が得られた。
【0016】
【表1】
【0017】この表1から分かるように、ウエハー上へ
のガス状分子(不純物)の付着が、本発明に従って高純
度シリコンフィルターをHEPAフィルターに追加して
使用することによって、1/2〜1/5以下に低減でき
る。さらに、フィルターを通過した清浄空気に含まれる
ガス状分子であるリン(P)およびボロン(B)を、純
粋水中でのバブリングで水に溶解させ、ICPMAS
(高周波誘導結合質量分析装置)にて検出して、下記の
表2の結果が得られた。
【0018】
【表2】
【0019】この表2から分かるように、高純度シリコ
ンフィルターの追加使用によって分析装置では検出でき
ないほどにガス状分子(不純物)を循環空気から取り除
くことができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体装置の製造での成膜工程においてクリーンルーム
への清浄空気を高純度シリコンフィルターを通してから
流すようにして、空気中のHEPAないしULPAフィ
ルターでは除去できないガス状分子(不純物)を大幅に
低減することができる。このような空気雰囲気下であれ
ば、成膜する熱酸化膜やCVD膜とシリコン基板との界
面に不純物が取り込まれないので、半導体装置の特性の
安定化が図れ、歩留りおよび信頼性の向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】反応炉が設置されかつ従来の換気フロー方式を
備えたクリーンルームの概略図である。
【図2】反応炉が設置されかつ本発明に係る高純度シリ
コンフィルターを従来の換気フロー方式に追加したクリ
ーンルームの概略図である。
【図3】本発明に係る高純度シリコンフィルターの概略
斜視図である。
【図4】本発明に係る別の高純度シリコンフィルターの
概略斜視図である。
【符号の説明】
1…クリーンルーム 2…反応炉 3…HEPAないしULPAフィルター 5…リターン・スペース 6…プレフィルター 7…ファン 11…高純度シリコンフィルター 12…シリコンウエハー(基板) 13…ホルダー 14…枠体 17…石英箱 18…劈開シリコン片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/46 B01D 53/04 B01D 46/00 H01L 21/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン表面に、空気中のガス状分子を
    吸着させる工程と、該空気をHEPAフィルタまたはU
    LPAフィルタを通過させる工程とを有することを特徴
    とする空気清浄化方法。
  2. 【請求項2】 HEPAフィルタまたはULPAフィル
    タと、シリコンからなるガス吸着フィルタとを有するこ
    とを特徴とする清浄空気供給装置。
  3. 【請求項3】 前記ガス吸着フィルタは複数枚の鏡面仕
    上げを施した単結晶シリコンウェーハを微小間隔で並べ
    てなるものであることを特徴とする請求項2記載の清浄
    空気供給装置。
  4. 【請求項4】 前記ガス吸着フィルタは複数個の単結晶
    シリコン劈開片を微小間隔で並べてなるものであること
    を特徴とする請求項2記載の清浄空気供給装置。
  5. 【請求項5】 半導体装置の製造過程で単結晶シリコン
    基板が空気にさらされる際に、該空気を、シリコンから
    なるガス吸着フィルタと、HEPAフィルタまたはUL
    PAフィルタをともに通過させた空気とすることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
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