JP4056417B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4056417B2 JP4056417B2 JP2003087911A JP2003087911A JP4056417B2 JP 4056417 B2 JP4056417 B2 JP 4056417B2 JP 2003087911 A JP2003087911 A JP 2003087911A JP 2003087911 A JP2003087911 A JP 2003087911A JP 4056417 B2 JP4056417 B2 JP 4056417B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- water
- ultrapure water
- manufacturing
- amine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Weting (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
【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係り、特に、半導体基板のウェットプロセスに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造環境には、クリーンルーム建材、ウェハ保管用プラスチックケース等、多種多様な有機材料が利用されている。その他、半導体装置の洗浄工程では酢酸等が用いられ、洗浄液には添加剤として界面活性剤が加えられていることがある。また、フォトリソグラフィ工程では、フォトレジスト、現像液、フォトレジストの剥離液等の有機材料が利用されている。さらに、半導体装置の乾燥工程では、イソプロピルアルコール(IPA)の蒸気が利用されている。
半導体装置の製造環境で使用されている有機材料の一部は、脱ガス成分となってクリーンルーム雰囲気に存在したり、ウェットプロセスで使用する液状組成物に溶け込んだりする。このような有機物のなかには、半導体装置の電気特性の劣化及び形状不良(以下、これらを、半導体装置の不良と呼ぶ)の原因となる汚染を起こすものがある。例えば、クリーンルーム雰囲気に存在するフタル酸類(ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等)、ウェハ保管用プラスチックボックスから放出される酸化防止剤(Buthylated Hydroxy Toluene, BHT)は、半導体装置の電気特性を劣化させることが知られている。なお、酸化防止剤BHTがゲート酸化膜の信頼性に及ぼす影響については、非特許文献1に記載されている。
【0003】
このようにクリーンルーム雰囲気には、半導体装置の不良を引き起こす有機物が存在する。このため、クリーンルーム雰囲気については、有機物の許容濃度が規定されている。例えば、非特許文献2には、フタル酸類(ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等)、酸化防止剤BHT、シロキサン類の許容濃度が規定されている旨が記載されている。
【0004】
一方、液状組成物(洗浄液、超純水等)にも、製造過程及び保管時に様々な有機物が混入する。例えば、洗浄液には、フォトリソグラフィで使用するレジストから揮発した有機物が混入することがあり、超純水の供給ラインには、製造装置から有機物が混入することがある。
【非特許文献1】
「有機物汚染によるゲート酸化膜の信頼性劣化に及ぼす酸化炉への挿入雰囲気の影響」第44会応用物理学会予稿集、1997年春、30a−D−9
【非特許文献2】
「ULSI製造における汚染の形態」リアライズ社、平成11年7月31日発行、p385
【特許文献1】
特開2000−317413号公報
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】
ところが、液状組成物に含まれる有機物の汚染管理は、必ずしも十分とは言えない。
【0006】
例えば、半導体装置のウェットプロセスに用いられる洗浄液(フッ化水素(フッ酸)、塩酸、硫酸、酢酸、アンモニア水、過酸化水素水、フッ化アンモニウム等)に関して、金属汚染は元素(Na、K、Fe、Cu、Ca等)ごとに管理されているが、有機物汚染は種類ごとに管理されていない。
【0007】
また、特許文献1に記載されているように、超純水に要求される水質は、金属汚染については1ppt以下であるのに対して、有機物汚染については、TOC(Total Organic Carbon)に換算して1ppb以下である。半導体装置の製造過程で使用される超純水の有機物汚染はTOCで管理されているが、液中の有機物汚染を全炭素量で評価するTOCでは、超純水に溶存する有機物の種類を特定することができない。このため、超純水の製造ラインに有機物汚染が混入しても、TOCの増大によって有機物汚染の発生は検知されるが、混入した有機物の種類を特定することは困難である。すなわち、半導体基板の水洗リンス工程において、半導体装置の不良原因となる有機物の種類は明確にされていない。
【0008】
以上の理由から、洗浄液、超純水等の液状組成物の有機物汚染を制御するための対策を立てることが困難であり、半導体装置の不良の発生率を低下させることが困難である。
【0009】
そこで、本発明は、半導体装置の不良の発生率を低下させることができる、半導体装置の製造法方を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、水洗リンス後の半導体基板の成分及び質量を昇温離脱ガス分析方法により分析するとともに水洗リンス後の半導体基板の削れ量を測定する実験を行った結果、水洗リンスに用いられた超純水に含まれる、炭素原子数8以上のアミンの濃度が、水洗リンス後の半導体基板の削れ量に影響を与えることを見出した。このことから、本発明者らは、水洗リンスに用いる超純水に含まれるアミンの濃度を制御することによって、水洗リンス後の半導体基板の削れの発生率が抑制されるとの知見を得た。
【0011】
この知見に基づき、本発明の一態様によれば、
薄膜層除去後の半導体基板を水洗リンスする水洗リンス工程を有する、半導体装置の製造方法であって、
超純水に含まれる、炭素原子数8以上のアミンの濃度を検出する検出処理と、前記濃度の値が予め定めた値未満の場合には、前記超純水を、前記水洗リンスに用いる超純水として前記水洗リンス工程に送り、前記濃度の値が前記予め定めた値以上の場合には、カチオンを吸着するイオン交換基を有するイオンフィルタで前記超純水をろ過し、当該ろ過後の超純水を、前記水洗リンスに用いる超純水として前記水洗リンス工程に送る処理と、
を有することを特徴とする、半導体装置の製造方法が提供される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
【0013】
まず、本実施の形態に係る、半導体装置の製造工程の、特に、半導体装置の素子分離からゲート酸化膜形成までの工程について説明する。
特開平10−41507号公報に記載のLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法を用いて、はじめに、図2(a)に示すように、P型半導体基板21上に酸化膜22およびSi3N4膜23を被着させたものを、フォトエッチング工程により、活性領域となる部分にSi3N4膜のパターンを形成する。
【0014】
次に、図2(b)に示すように、Si3N4膜のパターンを形成した半導体基板21中にボロンを注入し、チャネルストッパ層のP型不純物領域24を形成し、その後、1000℃蒸気中で500nmの熱酸化膜25を形成する。この際、熱酸化膜25は、Si3N4膜23の下部までもぐり込み、いわゆるLOCOSバーズビーク26が生じる。熱酸化膜の形成に続いて、活性領域となる部分のSi3N4膜23および酸化膜27を除去し、犠牲酸化を行った後、図2(c)に示すゲート酸化膜28を形成する。
【0015】
以下の実施例1〜4では、上記ゲート酸化膜形成前に犠牲酸化膜を除去する工程に対し、本発明を実施した。
図3で犠牲酸化膜を除去する工程を説明する。図3の31は犠牲酸化膜をフッ化水素酸(以下、フッ酸)により除去する工程である。図3の32は、犠牲酸化膜を除去した半導体基板を超純水でリンスする工程である。含窒素有機化合物としてアミンを超純水に添加し、リンス工程32で発生する半導体基板の削れ量を測定した。半導体基板の削れ量は、図3の33で乾燥処理を施した後、図3の34において半導体基板表面とバーズビークの段差で評価した。段差が5nm未満のときは原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)も併用して評価した。
【0016】
本実施例が対象とする工程は、半導体基板表面が露出した状態で超純水と接触する全ての半導体装置の製造工程であり、上記ゲート酸化膜形成前の犠牲酸化膜除去工程に限らない。また、図3の32で行うリンスの方式は、半導体基板と超純水が接する方式であれば、半導体基板を複数枚一度に処理するバッチ方式でも、一枚ずつ処理する枚葉方式でも構わない。
【0017】
また、リンスに使用する超純水は水槽に溜めたものであってもよいし、オーバーフロー等の流水式であってもよい。リンス方式以外の条件についても、半導体基板表面と超純水が接すれば、上記以外の方法を用いても構わない。例えば、図3の31で使用する薬液は、酸化膜を完全に除去できるものであればフッ酸以外の薬液でもよい。例えば、フッ化水素ガス等のガスを用いても構わない。また、(1)フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、有機酸のいずれか1種類以上を含む酸性溶液A、(2)酸性溶液Aと過酸化水素水、フッ化アンモニウムのいずれか1種類以上を含む酸性溶液B、(3)アンモニア水、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドのうちの少なくとも1種類を含むアルカリ性溶液C、(4)アルカリ性溶液Cと過酸化水素水、フッ化アンモニウムのいずれか1種類以上を含むアルカリ性溶液D、(5)アルカリ性溶液C及びアルカリ性溶液Dのうちの少なくとも1種のアルカリ性溶液と酸性溶液Aとを含む混合液、(6)超純水等の中性溶液(pH5〜9を呈する溶液)、の何れかであってもよい。
【0018】
また、図3の33の乾燥工程は、回転により半導体基板上の水滴を飛散させるスピン乾燥方式やイソプロピルアルコール(IPA)蒸気に半導体基板をさらすベーパー乾燥方式を用いても構わない。
【0019】
以下の実施例では、本発明を図3の半導体装置の製造工程で実施し、リンス用の超純水にアミンが含まれた場合、シリコン基板に発生する削れ量を測定することで半導体装置の不良を定量化した。
(実施例1)
図4は、含窒素有機化合物としてn−ヘキサデシルアミンを0〜50ppbの濃度で超純水に溶かし、その超純水を使ってリンスしたシリコン基板の削れ量を、ベーパ乾燥後に、段差計(Tencor P−2)で測定したものである。ここでリンス工程とは図3の32の工程であり、リンスに使用する超純水の温度は25±1℃である。また、リンスした時間は100分であり、シリコン基板の削れ量は図3の34で測定した。
【0020】
図4に示すように、n−ヘキサデシルアミン濃度が5ppb以上の超純水でシリコン基板を100分間水洗リンスすると、シリコン基板が2nm以上削れた。一方、n−ヘキサデシルアミン濃度が0〜1ppbにおいては、段差は検出下限(1nm)以下となり、シリコン基板の削れが検出されなかった。このときのシリコン面の平坦性を評価するため100nm×100nmの領域で原子間力顕微鏡(AFM)測定を行ったところ、面粗さRaは0.1ppbで0.18nm、1ppbで0.20nmとなり、図3の32を実施しないシリコン基板と同レベルの平坦性が維持されていた。このように、アミン濃度がリンスに使用する超純水中で1ppb以下であれば、シリコン基板に形状不良が発生しないことが確認された。
(実施例2)
リンス過程32でシリコン基板の形状不良を起こすアミンの種類については、種々のアミンを超純水に溶解し、その超純水でシリコン基板をリンスした際の、シリコン基板の削れ量で評価した。シリコン基板の乾燥は、水洗リンス後にIPAのベーパ乾燥によって行った。図5に、アミンとしてn−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミンをそれぞれ超純水に溶かした場合のシリコンの削れ量を段差計(Tencor P−2)で測定した結果を示す。ここで、超純水に溶かした各アミンの濃度は50ppbである。また、リンスに使用した超純水の温度は25±1℃であり、リンス時間は100分とした。
【0021】
炭素原子を含まない分子として、アンモニアについても50ppbの濃度で削れ量を測定した。図5に示すように、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミンを溶解させた超純水でシリコン基板をリンスすると、シリコン基板が4nm以上削れた。これに対し、n−ヘプチルアミンまたはアンモニアを溶解させたリンス液にシリコン基板を浸漬した場合は、段差が検出下限以下となり、シリコン基板の削れは検出されなかった。また、このときのシリコン基板の平坦性を評価するため100nm×100nmの領域で原子間力顕微鏡(AFM)測定を行ったところ、面粗さRaはアンモニアで0.2nm、n−ヘプチルアミンで0.21nmとなり、図3の32を実施しないシリコン基板と同レベルの平坦性が維持されていた。
【0022】
このように、炭素原子を8個以上含むアミンが溶解した超純水でリンスすると、シリコン基板に形状不良が発生するが、アミンが有する炭素原子の数を7個以下とすれば、シリコン基板に発生する形状不良を抑止することができることが確認された。
(実施例3)
リンス時間の影響については、含窒素有機化合物としてn−ヘキサデシルアミンを超純水に溶解し、その超純水でシリコン基板を所定時間リンスした際の、シリコン基板の削れ量で評価した。シリコン基板の乾燥は、IPAのベーパ乾燥によって行った。図6に、n−ヘキサデシルアミン濃度を1ppbとした超純水でシリコン基板を20、100、300分間それぞれリンスし、ベーパ乾燥後にシリコン基板の削れ量を段差計(Tencor P−2)で測定した結果を示す。ここで、超純水の温度は25±1℃である。
【0023】
図6に示すように、リンス時間を300分とすると、シリコン基板は26nm削れたが、リンス時間を100分以下とすると、段差が検出下限(1nm)以下となり、シリコン基板の削れは検出されなかった。また、このときのシリコン基板面の平坦性を評価するため100nm×100nmの領域で原子間力顕微鏡(AFM)測定を行ったところ、面粗さRaは、リンス時間20分で0.17nm、100分で0.20nmとなり、図3の32を実施しないシリコン基板と同レベルの平坦性が維持されていた。このように、シリコン基板をリンスする時間を100分以下とすることにより、シリコン基板の形状不良は発生しないことが確認された。
(実施例4)
リンスに使用する超純水の温度の影響については、種々の温度に調整した超純水に、含窒素有機化合物としてヘキサデシルアミンを溶解し、その超純水でシリコン基板をリンスした際の、シリコン基板の削れ量で評価した。図7に、ヘキサデシルアミン濃度を1ppbとした超純水でシリコン基板を100分間リンスしたシリコン基板の削れ量を、IPAのベーパ乾燥後に段差計(Tencor P−2)で測定した結果を示す。
【0024】
図7に示すように、リンスに使用する超純水の温度を40℃にすると、シリコン基板は27nm削れたが、超純水の温度を30℃以下とすると、段差が検出下限以下となり、シリコン基板の削れは検出されなかった。また、このときのシリコン面の平坦性を評価するため、100nm×100nmの領域で原子間力顕微鏡(AFM)測定を行ったところ、面粗さRaは、25℃で0.2nm、30℃で0.22nmとなり、図3の32を実施しないシリコン基板と同レベルの平坦性が維持されていた。このように、シリコン基板をリンスする超純水の温度を30℃分以下とすることにより、シリコン基板の形状不良の発生が防止されることが確認された。
【0025】
以上の実験の結果より、水洗リンスに用いる超純水に含まれる、炭素原子数8個以上のアミンを含むアミンの濃度を1ppb以下に抑制すること、超純水の温度を30℃以下に抑制すること、及び、水洗リンス時間を100分以下とすること、これら3つの条件を満たすことが、シリコン基板の形状不良の発生防止に有用であることが確認された。以下、これら3つの条件を反映させた半導体製造工程について説明する。
【0026】
まず、本実施の形態に係る半導体製造工程の水洗リンス工程に超純水を供給するための超純水供給システムの全体構成について説明する。
【0027】
図8に示すように、本実施の形態に係る超純水供給システムは、井戸から汲み上げた地下水(以下、原水と呼ぶ)に対して一次浄化処理を行うことによって一次純水を生成する一次純水システム40、一次浄化システム40からの一次純水に対して二次浄化処理を行うことによって二次純水を生成する二次純水システム50、二次純水システム50からの二次純水の水質を検査する検査システム60、を有している。なお、検査システム60を経た二次純水は、水洗リンス用の超純水として水洗リンス工程70に供給される。
【0028】
一次純水システム40には、化学的処理および物理的処理によって原水から第1次異物(コロイド状物質、粒子状物質、バクテリア等)を除去する前処理部PST、前処理部PSTで除去されない第1次異物(微粒子、有機物、生菌、高分子イオン等)を原水から除去するRO装置RO1、原水からカチオン(第1次異物)を除去するイオン交換樹脂型のカチオン除去フィルタCED1、原水から溶存ガスを除去する真空脱気装置VD、原水からアニオン(第1次異物)を除去するイオン交換樹脂型のアニオン除去フィルタAED1、原水からカチオン(第1次異物)を除去するイオン交換樹脂型のカチオン除去フィルタCED2、及び、原水からアニオンを除去するイオン交換樹脂型のアニオン除去フィルタAED2が、この順番に配置されている。これらの装置によって原水に順次処理が施されることによって、一次純水が生成される。なお、カチオン除去フィルタ及びアニオン除去フィルタで発生した微粒子等を原水から除去するRO装置を、アニオン除去フィルタAED2の後段に配置してもよい。
【0029】
二次純水システム50には、一次純水システム40で生成された一次純水が貯えられる中間タンクMIDT、中間タンクから一次純水を汲み出すポンプPUMP、ポンプで汲み出された一次純水を所定の温度にする熱交換器HEXC(不図示)、紫外線照射による酸化処理または殺菌処理を所定温度の一次純水に施すUV殺菌装置UVO1、一次純水からカチオンおよびアニオンを除去するイオン交換樹脂型フィルタの複合イオン除去フィルタMED、RO装置およびイオン除去フィルタによって除去されなかった微粒子等を一次純水から除去するUF装置UFEが、この順番で配置されている。これらの装置によって一次純水に順次処理が施されることによって、ニ次純水が生成される。なお、UV殺菌装置UVO1の代わりに低圧UV酸化装置UVO2が用いる場合には、一次純水からアニオンを除去するイオン交換樹脂型のアニオン除去フィルタAED3が、低圧UV酸化装置UVO2と複合イオン除去フィルタMEDとの間に配置する必要がある。
【0030】
検査システム60は、二次純水システム50で生成された二次純水に含まれている炭素原子数8以上のアミンの濃度を検出するアミン検出部61、炭素原子数が8以上のアミンを所定の濃度(1ppb)以上含む二次純水からアミンを除去するアミン除去フィルタ62を有している。
【0031】
アミン検出部61には、二次純水システム50からのアミン除去フィルタ62及び水洗リンス工程70への給水路を開閉するバルブ、バルブの前段で給水路から分流した二次純水の含有成分を分析する液体クロマトグラフィー(LC−MS、島津製作所製LCMS−2010)、液体クロマトグラフィーに定期的に分析を実行させるとともにその分析結果に基づきバルブを制御する情報処理装置、が含まれている。このアミン検出部61において、情報処理装置は、液体クロマトグラフィーにより得られるクロマトグラム上の、予め定めた時間の位置(ここでは、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミン等の炭素原子数8個以上の代表アミンに対応する時間の位置)に現れたメインピークが示す濃度の和が1ppb未満である場合には、バルブを制御して、二次純水システム50からアミン除去フィルタ70への水路を閉じて、二次純水システム50から水洗リンス工程70への水路を開く。一方、液体クロマトグラフィーにより得られるクロマトグラム上の、予め定めた上述の時間の位置に現れたメインピークが示す濃度の和が1ppb以上になった場合には、バルブを制御して、二次純水システム50から水洗リンス工程70への水路を閉じて、二次純水システム50からアミン除去フィルタ70への水路を開く。すなわち、二次純水システム50から供給された二次純水に含まれている炭素原子数8以上の代表アミンの濃度が1ppb未満である場合には、二次純水システム50から供給された二次純水が、超純水として、そのまま、水洗リンス工程70に送られ、二次純水システム50から供給された二次純水に含まれている炭素原子数8以上のアミンの濃度が1ppb以上である場合には、二次純水システム50から供給された二次純水が、アミン除去フィルタ70を通ってから水洗リンス工程70に送られる。
【0032】
アミン除去フィルタ62は、図9に示すように、複数のメンブレン孔MBHを有する円筒形シート状のメンブレン膜MBFを有している。炭素原子数8以上の代表アミンが1ppb以上の濃度で検知された場合に二次純水システム50から供給される二次純水は、複数のメンブレン孔MBHからメンブレン膜MBFの内部に流入する。メンブレン孔MBHの内壁面には、図10に示すように、イオンを吸着する複数のイオン交換基IERが形成されているため、炭素原子数8以上のアミンを含む、二次純水中でイオン化したアミンが、これらのイオン交換基IERによって除去される。これにより、二次純水システム50から供給される二次純水に、炭素原子数8以上の代表アミンが1ppb以上混入された場合にも、アミンが除去された水質の高い超純水を水洗リンス工程70に供給することができる。
【0033】
なお、ここでは、二次純水システム50に複合イオン除去フィルタMED(または、アニオン除去フィルタAED3及び複合イオン除去フィルタMED)を用いているが、この複合イオン除去フィルタMED(または、アニオン除去フィルタAED3及び複合イオン除去フィルタMED)の代わりに、図9に示した構造を有するイオンフィルタ(アニオンを吸着するイオン交換基を有するイオンフィルタIFA、カチオン及びアニオンを吸着するイオン交換基を有するイオンフィルタIFC)を用いてもよい。アニオン除去フィルタAED3及び複合イオン除去フィルタMEDを形成するイオン交換樹脂にはアミンが含まれているため、これらのフィルタを通過する一次純水には、イオン化したアミンが混入する可能性がある。そこで、上述したように、アニオン除去フィルタAED3および複合イオン除去フィルタMEDの代わりにイオンフィルタを用いれば、イオン化したアミンの混入要因のひとつを除去することができる。
【0034】
また、ここでは、二次純水システム50からの二次純水に、炭素原子数8以上の代表アミンが1ppb以上含まれている場合に、その二次純水を、アミン除去フィルタ62でろ過してから水洗リンス工程に供給しているが、ろ過後の二次純水に含まれる代表アミンの濃度をアミン検出部61でさらに検出し、ろ過後の二次純水の水質が基準(炭素原子数8以上の代表アミンの濃度1ppb以下)に達するまで、ろ過後の二次純水をアミン除去フィルタ62で繰り返しろ過するようにしてもよい。
【0035】
このような純水供給システムを半導体製造工程に導入することによって、図1に示すように、半導体基板上の薄膜層の除去工程11の後に実行される水洗リンス工程12に、炭素原子数8以上の代表アミンを含むアミンの濃度が1ppb以下の超純水13を供給することができる。すなわち、このような純水供給システムを半導体製造工程に導入することによって、上述の3つの条件のうち、1つの条件(水洗リンスに用いる超純水に含まれる、炭素原子数8個以上のアミンを含むアミンの濃度を1ppb以下に抑制する)が満たされる。したがって、水洗リンス工程12において、炭素原子数8個以上のアミンが半導体基板に吸着するのを防止することができるため、水洗リンス工程の後段の半導体基板乾燥工程14における、半導体基板の形状不良(削れ、面あれ等)の発生を抑制することができる。このため、半導体装置の不良の発生率が低下し、信頼性の高い半導体装置を歩留まりよく製造することが可能となる。
【0036】
この純水供給システムを用い、かつ、上述の3つの条件の残りの2つの条件(超純水の温度を30℃以下に抑制する、及び、水洗リンス時間を100分以下とする)も満たす半導体製造工程について、具体的なDRAMの製造工程を例に挙げて説明する。
【0037】
まず、図12に示すように、単結晶シリコンからなるp型シリコン基板等の半導体基板1Aのメモリセルアレイ形成領域にp型ウエル領域2Aを形成する。なお、ここでは、単結晶シリコンの半導体基板1Aを用いているが、表面に単結晶シリコン層を有するSOI(Silicon On Insulator)基板、または、表面に多結晶シリコン膜を有する誘電体基板(ガラス、セラミックス等)を用いてもよい。
【0038】
そして、このp型ウエル領域2Aの非活性領域上にフィールド絶縁膜3Aを、例えば特開平10−41507号公報記載のLOCOS法によって形成する。LOCOS法によって、p型ウエル領域2Aの非活性領域に選択的にシリコン酸化膜(不図示)及びシリコン窒化膜(不図示)を形成する際に用いられる、露光後のフォトレジストを処理するフォトリソグラフィ用現像液、及び、膜加工後のレジストパターンを除去するレジスト剥離液の少なくとも一方には、添加アミンとして、炭素原子数7個以下のアミンが用いられる。これにより、半導体基板の状態に影響を及ぶす炭素原子数8以上のアミンが、半導体基板を媒介として、水洗リンス工程の超純水に持ち込まれることを防止することができる。この点においても、水洗リンス工程における、半導体基板の形状不良(削れ、面あれ等)の発生率の低、すなわち半導体装置の不良の低減が図られる。なお、これ以後に行われるフォトリソグラフィにおいても、炭素原子数7以下のアミンを含んだ現像液およびレジスト剥離液の少なくとも一方を使用する。
【0039】
その後、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜をマスクとして半導体基板1Aを熱酸化することによって、素子分離領域にフィールド絶縁膜3Aを形成する。このように素子分離領域にフィールド絶縁膜3Aを形成したら、p型ウエル領域2Aの表面に残存しているシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を、例えば熱リン酸を用いたウェットエッチングによって除去する。
【0040】
その後、上述の超純水供給システムから供給された超純水、すなわち、アミン濃度1ppb以下の超純水を30℃以下の温度(例えば約25℃)としてから、その超純水に半導体基板1を100分以下の時間(例えば約20分)接触させる。これにより、半導体基板1の水洗リンス処理を行う。このように、半導体基板1の水洗リンス処理を、100分以下の時間、アミン濃度1ppb以下かつ温度30℃以下の超純水を用いて行うことによって、p型ウエル領域2Aの活性領域の表面に面あれ及び削れが発生するのを防止することができる。なお、半導体基板1Aと超純水との接触は、水槽に貯えられた超純水内への半導体基板Aの浸漬、及び、供給ノズルから半導体基板への超純水吹き付けのいずれによって行われてもよい。また、半導体基板Aに対する処理は、枚葉式(半導体基板を1枚ずつ処理する方法)及びバッチ式(一度に複数枚の半導体基板を処理する方法)のいずれであってもよい。
【0041】
水洗リンス後、IPAの蒸気または他の有機物の蒸気に用いたベーパ乾燥により、半導体基板1Aを乾燥させる。なお、半導体基板1Aの乾燥は、マランゴニ乾燥、スピン乾燥、温風乾燥、ランプ乾燥、減圧乾燥等で行われてもよい。しかし、半導体基板1Aが30℃以上の温度条件下に曝されると、水洗リンス中に半導体基板1Aの表面に吸着したアミンによって半導体基板1Aをエッチングされる可能性があるため、半導体基板1Aを30℃以上の温度条件下に曝す前に、半導体基板1Aを、30℃以下(例えば25℃)の水溶性有機溶媒(IPA等)に0.5分〜10分間(例えば約5分間)浸漬させることが望ましい。これにより、半導体基板1Aに吸着しているアミンが水溶性有機溶媒に溶け出し、半導体基板1Aのアミン吸着量が低減するため、高温下の乾燥中に半導体基板1Aがエッチングされるのを抑制することができる。
【0042】
その後、半導体基板1Aをフッ酸等の洗浄液で洗浄することによって、p型ウエル領域2Aの活性領域の表面上に存在する自然酸化膜を除去する。その後、半導体基板1Aの水洗リンス処理及び乾燥処理を行う。なお、このとき行われる水洗リンス処理及び乾燥処理は、p型ウエル領域2Aの表面に残存しているシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の除去後に実行された上述の水洗リンス処理及び乾燥処理と同様な条件によって行われるため、p型ウエル領域2Aの活性領域の表面に面あれ及び削れが発生することはほとんどない。
【0043】
自然酸化膜の除去後、図13に示すように、p型ウエル領域2Aの活性領域及び素子分離領域上にゲート絶縁膜(ゲート酸化膜)4を形成する。ゲート絶縁膜4の形成後、図14に示すように、ゲート絶縁膜4上及びフィールド絶縁膜3A上を含む、半導体基板1Aの表面全域に、ポリシリコン膜及び絶縁膜を順次形成する。なお、ポリシリコン膜には、堆積中または堆積後に、抵抗値を低減する不純物が導入される。
【0044】
その後、絶縁膜及びポリシリコン膜に順次パターニングを施し、上面が絶縁膜6が積層されたゲート電極5と、上面に絶縁膜6が積層されたワード線WLとを形成する。さらに、p型ウエル領域2Aの活性領域の表面に、ゲート電極5に対して自己整合でn型不純物(例えば、リン(P))をイオン打ち込みする。これにより、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域7が形成される。
【0045】
その後、ゲート電極5の側壁面及びワード線WLの側壁面にそれぞれサイドウォールスペーサ8を形成する。このサイドウォールスペーサ8は、絶縁膜6上を含むゲート絶縁膜4上に例えばシリコン酸化膜を形成し、その後、このシリコン酸化膜に異方性エッチングを施すことにより形成される。
【0046】
そして、p型ウエル領域2Aの活性領域の表面に、サイドウォールスペーサ8に対して自己整合でn型不純物を導入する。これにより、ソース領域及びドレイン領域である一対のn+型半導体領域9が形成され、メモリセル(M)のMOSFET(Q)が形成される。
【0047】
その後、MOSFET(Q)の一方のn+型半導体領域9と電気的に接続されるビット線BLを形成する。このビット線BLは、ポリシリコン膜10Aとこの上に形成されるタングステン膜10Bとによって形成される。さらに、ビット線BL上を含む、半導体基板1Aの表面全域に、例えばシリコン酸化の層間絶縁膜11を形成する。そして、この層間絶縁膜11に、MOSFET(Q)の他方のn+型半導体領域9の表面を露出させるコンタクトホール12を形成する。
【0048】
その後、半導体基板1Aをフッ酸等の洗浄液で洗浄する。これにより、露出したn+型半導体領域9の表面に存在する酸化膜、すなわち、コンタクトホールの底部に存在している酸化膜(例えば自然酸化膜)が除去される。そして、半導体基板1Aの水洗リンス処理及び乾燥処理を行う。なお、このとき行われる水洗リンス処理及び乾燥処理も、p型ウエル領域2Aの表面に残存しているシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の除去後に実行された上述の水洗リンス処理及び乾燥処理と同様な条件によって行われる。このため、p型ウエル領域2Aの活性領域の表面に面あれ及び削れが発生することはほとんどない。
【0049】
その後、半導体基板1Aの表面全域にポリシリコン膜13Aを形成する。このポリシリコン膜13Aには、堆積中または堆積後に、抵抗値を低減する不純物(例えばリン(P))が導入される。通常のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって、ポリシリコン膜13Aを選択的に除去し、図15に示すような所定のパターンの下部電極15を形成する。さらに、半導体基板1Aをフッ酸等の洗浄液で洗浄することによって、この下部電極15の表面に存在する酸化膜(例えば自然酸化膜)を除去してから、さらに、半導体基板1Aの水洗リンス処理及び乾燥処理を行う。なお、このとき行われる水洗リンス処理及び乾燥処理も、p型ウエル領域2Aの表面に残存しているシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の除去後に実行された上述の水洗リンス処理及び乾燥処理と同様な条件によって行われる。このため、p型ウエル領域2Aの活性領域の表面に面あれ及び削れが発生することはほとんどない。
【0050】
その後、図16に示すように、半導体基板1Aの表面全域に、五酸化タンタル(Ta2O5)等の誘電体膜17を形成する。なお、五酸化タンタル膜は、例えば400℃程度の温度雰囲気中にプロセスガスとしてTa(OC2O5)を流し込むことによって形成される。
【0051】
その後、半導体基板1Aを、例えば、700℃〜1000℃程度の温度雰囲気中で酸素アニール処理する。さらに、半導体基板1Aの表面側に、所定のパターンを有するタングステン等の上部電極18を形成する。これにより、図17に示すように、下部電極15、誘電体膜17及び上部電極18が順次積層された容量素子(C)が形成される。そして、この容量素子Cの上部電極18上を被う層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に配線層を形成してから、さらに、この配線層上に最終保護膜を形成する。
【0052】
その後、半導体基板1Aを縦横に分断することによって、DRAMを構成する半導体チップが完成する。最終的に、各半導体チップが所定のパッケージに封止され、半導体装置が完成する。
【0053】
このように、本実施の形態に係る、半導体装置の製造工程によれば、炭素原子数8以上の代表アミンを含むアミンの濃度が1ppb以下の超純水で水洗リンスが行われるため、半導体基板の形状不良(面あれ、削れ等)の発生率、すなわち半導体装置の不良の発生率を低減することができる。また、超純水の温度30℃以下、超純水と半導体基板との接触時間100分以下という水洗リンス条件を採用したことにより、水洗リンス処理に用いられる超純水に含まれる、炭素原子数8以上のアミンが半導体基板の状態に及ぼす影響を抑制することができる。さらに、フォトリソグラフィに用いられる現像液またはレジスト剥離液の添加アミンとして、炭素原子数7以下のアミンを用いるため、炭素原子数8以上のアミンが、半導体基板を媒介として、水洗リンス工程の超純水に持ち込まれることも防止される。以上のことから、本実施の形態に係る、半導体装置の製造工程によれば、信頼性の高いDRAMを歩留まりよく製造することができる。
【0054】
ここでは、図17に示す構造を有するDRAMの製造工程に、本実施の形態に係る半導体装置製造工程を適用しているが、水洗リンス処理を含む半導体装置製造工程であれば、どのような半導体装置製造工程にも、本実施の形態に係る半導体装置製造工程を適用することができる。例えば、非晶質シリコン膜のパターニングにマスクとして用いた絶縁膜等の薄膜層を非晶質シリコン膜上から除去した後に水洗リンス処理が行われる、DRAMの製造工程も適用可能である。また、ANDフラッシュメモリの製造工程にも適用可能である。
なお、半導体装置の製造工程の洗浄工程に用いられるフッ酸等の洗浄液には、界面活性剤としてアミンが添加されることがある。このような界面活性剤としては、炭素原子数7以下のアミンを用いることが望ましい。
【0055】
【発明の効果】
本発明は、半導体装置の不良の発生率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体製造工程を説明するための図である。
【図2】ゲート酸化膜形成工程の一例を示した図である。
【図3】半導体基板の状態に影響を与えるアミン濃度を確認するための実験の手順を説明するための図である。
【図4】超純水に含まれるアミン(n−ヘキサデシルアミン)の濃度と水洗リンス後の半導体基板の削れ量との関係を示した図である。
【図5】超純水に含まれるアミンの種類と水洗リンス後の半導体基板の削れ量との関係を示した図である。
【図6】超純水にn−ヘキサデシルアミンを添加して水洗リンスを行った場合におけるリンス時間と水洗リンス後の半導体基板の削れ量との関係を示した図である。
【図7】超純水にヘキサデシルアミンを添加して水洗リンスを行った場合における液温と水洗リンス後の半導体基板の削れ量との関係を示した図である。
【図8】本発明の実施の形態に係る純水供給システムの概略構成を示した図である。
【図9】本発明の実施の形態に係るアミン除去フィルタの内部構成図である。
【図10】図9の円筒形シート状のメンブレン膜の断面図である。
【図11】図8の二次純水システムの他の構成を示した図である。
【図12】ゲート酸化膜形成前のシリコン基板の部分断面図である。
【図13】ゲート酸化膜形成後のシリコン基板の部分断面図である。
【図14】電極を形成するためのポリシリコン膜を形成したシリコン基板の部分断面図である。
【図15】容量用誘電体膜形成前のシリコン基板の部分断面図である。
【図16】容量用誘電体形成後のシリコン基板の部分断面図である。
【図17】DRAMの要部断面図である。
【符号の説明】
21…半導体基板、22…酸化膜、23…Si3N4膜、24…P型不純物領域、25…熱酸化膜、26…バーズビーク、27…酸化膜、28…ゲート酸化膜、40…一次純水システム、50…二次純水システム、60…検査システム、61…アミン検出部、62…アミン除去フィルタ
Claims (7)
- 薄膜層除去後の半導体基板を水洗リンスする水洗リンス工程を有する、半導体装置の製造方法であって、
超純水に含まれる、炭素原子数8以上のアミンの濃度を検出する検出処理と、
前記濃度の値が予め定めた値未満の場合には、前記超純水を、前記水洗リンスに用いる超純水として前記水洗リンス工程に送り、前記濃度の値が前記予め定めた値以上の場合には、カチオンを吸着するイオン交換基を有するイオンフィルタで前記超純水をろ過し、当該ろ過後の超純水を、前記水洗リンスに用いる超純水として前記水洗リンス工程に送る処理と、
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1記載の、半導体装置の製造方法であって、
前記予め定めた値は1ppbであることを特徴とする、半導体装置の製造方法。 - 請求項1または2記載の、半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板はシリコン基板であり、前記薄膜層はシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のいずれか一方であることを特徴とする、半導体装置の製造方法。 - 請求項1または2記載の、半導体装置の製造方法であって、
前記薄膜層として、コンタクトホールの底部の薄膜層を除去する工程を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方法。 - 請求項1または2記載の、半導体装置の製造方法であって、
前記薄膜層として、非晶質シリコン膜上に形成された薄膜層を除去する工程を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方法。 - 請求項1、2、3、4及び5のいずれか1項に記載の、半導体装置の製造方法であって、
前記水洗リンス工程において、前記超純水と前記半導体基板とを、100分以下の時間接触させることを特徴とする、半導体装置の製造方法。 - 請求項1、2、3、4、5及び6のいずれか1項に記載の、半導体装置の製造方法であって、
前記水洗リンス工程において、前記超純水の温度を30℃以下とすることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003087911A JP4056417B2 (ja) | 2002-04-19 | 2003-03-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002116980 | 2002-04-19 | ||
JP2003087911A JP4056417B2 (ja) | 2002-04-19 | 2003-03-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004006759A JP2004006759A (ja) | 2004-01-08 |
JP4056417B2 true JP4056417B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=30447181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003087911A Expired - Fee Related JP4056417B2 (ja) | 2002-04-19 | 2003-03-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4056417B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010249651A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Kurita Water Ind Ltd | 水質評価方法及び装置 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005277146A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US8956463B2 (en) | 2008-10-08 | 2015-02-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for cleaning photomask-related substrate, cleaning method, and cleaning fluid supplying apparatus |
JP5625447B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-11-19 | 栗田工業株式会社 | 水質評価方法及び装置 |
JP6405618B2 (ja) * | 2013-11-12 | 2018-10-17 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハの製造方法 |
-
2003
- 2003-03-27 JP JP2003087911A patent/JP4056417B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010249651A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Kurita Water Ind Ltd | 水質評価方法及び装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004006759A (ja) | 2004-01-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100880074B1 (ko) | 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법 | |
JP4805862B2 (ja) | 基板処理装置、基板処理方法、及び半導体装置の製造方法 | |
KR100908784B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 | |
JP3679216B2 (ja) | 半導体基板の洗浄液及びこれを使用する洗浄方法 | |
JP4056417B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4848402B2 (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
KR20060047217A (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 제조 장치 | |
JP2001068463A (ja) | 半導体集積回路装置の量産方法 | |
KR20180133224A (ko) | 붕소막의 제거 방법 및 붕소막에 의한 패턴 형성 방법 | |
JP2006148149A (ja) | 半導体集積回路装置の量産方法 | |
JP4876306B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2006295201A (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
JP6196094B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
US8728941B2 (en) | Semiconductor apparatus and manufacturing method of same | |
JP2005210075A (ja) | 半導体ウエハの洗浄方法 | |
JP2005142509A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2010002863A (ja) | フォトマスクの処理方法及び電子デバイスの製造方法 | |
JPH01255228A (ja) | ゲート酸化膜の形成方法 | |
KR20080060456A (ko) | 플래쉬 메모리 소자의 제조방법 | |
JP2006313811A (ja) | ウェハの洗浄方法 | |
KR19980028655A (ko) | 중합체 제거용 세정액 및 이를 사용하는 반도체소자의 제조방법 | |
KR20000046944A (ko) | 박막트랜지스터의 게이트산화막 세정방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050603 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050603 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050603 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070906 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070911 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071026 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071211 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131221 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |