JP4358781B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、配線パターンの形成方法と、形成された配線パターンの超音波洗浄方法に関する。

この発明に関連する従来技術としては、半導体部品を収容するカセットと、カセットを収容する洗浄槽と、洗浄槽の下部に設置され超音波を発振する超音波振動子と、洗浄槽に収容されたカセットを吊り下げるように支持すると共にカセットを二次元的に旋回揺動させる旋回揺動ベースとを備えた超音波洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２６０３３４号公報

微細化が進む電子デバイスの加工工程では、パーティクルや、エッチング時に発生したデバイス配線パターン側壁部の反応生成物等の異物を除去するため、超音波を発振する超音波洗浄装置を利用した物理的洗浄が実施されている。

従来の超音波洗浄装置と、それを用いた洗浄方法について図８に基づいて説明する。図８は従来の超音波洗浄装置の概略的な構成を示す説明図である。
図８に示されるように、従来の超音波洗浄装置１００は、超音波洗浄処理槽１６１内のデバイスウェハー１１１を収容したカセット１７１を二次元的に旋回揺動させることにより、超音波洗浄処理槽１６１の下部に設置された超音波発振プレート１３１から発振された超音波１４１が、カセット１７１内のデバイスウェハー１１１にまんべんなく照射され、効率よく洗浄処理が行われるように構成されている。
しかし、配線パターンの微細化が進むにつれて、洗浄処理の際に微細な配線パターンが超音波１４１によって損傷してしまうといった問題が生じている。

図８に示した従来の超音波洗浄装置１００を例に説明すると、超音波発振プレート１３１から発振された超音波１４１は、超音波洗浄処理槽１６１の下方から上方へ向かって伝搬する。
このような状態で、デバイスウェハー１１１を収容したカセット１７１を二次元的に旋回揺動させると、図９に示されるように、微細化され機械的強度の弱い配線パターンのうち、超音波の伝搬方向と直交する方向に延びる配線パターン１５１の側壁部に超音波が過剰に強く照射され、断線や欠落等の損傷が生ずる恐れがある。
しかしながら、このような問題を超音波洗浄装置の改良によって克服するのは非常に困難であり、仮に可能であっても超音波洗浄装置の高価格化を招くこととなる。

この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、超音波洗浄を実施する際に生じ得る配線パターンの損傷を防止できる半導体装置の製造方法を提供するものである。

この発明は、半導体基板の表面に所定方向に向かう特定の方向性をもって延びる主要配線パターンと主要配線パターンと直交する方向に延びる副配線パターンをそれぞれ形成する工程と、主要配線パターン及び副配線パターンが形成された半導体基板を超音波を発振する超音波洗浄装置に保持させて超音波洗浄を施す工程とを備え、超音波洗浄を施す際に超音波の伝搬方向と主要配線パターンの方向性に応じて半導体基板が保持される方向を設定することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。

この発明によれば、主要配線パターンが所定方向に向かう特定の方向性をもって延びるように形成され、半導体基板は超音波洗浄が施される際に超音波の伝搬方向と主要配線パターンの方向性に応じて保持される方向が設定されるので、主要配線パターンに過剰に強い超音波が照射されることが防止され、超音波洗浄を施す際に生じ得る配線パターンの損傷が防止される。

この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に所定方向に向かう特定の方向性をもって延びる主要配線パターンと主要配線パターンと直交する方向に延びる副配線パターンをそれぞれ形成する工程と、主要配線パターン及び副配線パターンが形成された半導体基板を超音波を発振する超音波洗浄装置に保持させて超音波洗浄を施す工程とを備え、超音波洗浄を施す際に超音波の伝搬方向と主要配線パターンの方向性に応じて半導体基板が保持される方向を設定することを特徴とする。

この発明による半導体装置の製造方法において、半導体基板とは、例えば、半導体ウェハーなどを意味する。
また、主要配線パターンとは、ラインとスペースによって規定され、半導体基板上に広域にわたって特定の方向性をもって反復的に形成された配線パターンを意味する。具体的には、活性領域と素子分離領域、ゲート電極配線、メタル配線などによって構成された配線パターンが挙げられる。
また、副配線パターンとは、主要配線パターン以外に形成される配線パターンを意味し、その少なくとも一部は主要配線パターンと直交する方向に延びるように形成される。
また、超音波洗浄装置とは、超音波を利用して製造過程にある半導体基板を洗浄できるものであればよく、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、洗浄液を収容すると共に基板を保持する洗浄槽と、洗浄槽の下部に設置され超音波を発振する超音波発振プレートなどの超音波振動子とから構成されるものが挙げられる。

この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板が保持される方向を設定する際に、超音波の伝搬方向と主要配線パターンの延びる方向が互いに平行となるように設定することが好ましい。
このような製造方法によれば、超音波の伝搬方向と主要配線パターンの延びる方向が平行となるため、主要配線パターンの側壁面に超音波が過剰に強く照射されることが防止され、主要配線パターンの損傷をより効果的に防止できる。

この発明による半導体装置の製造方法において、半導体基板はその周縁の一部に平らなオリエンテーションフラット部を有し、半導体基板が保持される方向を設定する際に、オリエンテーションフラット部を基準として超音波の伝搬方向と主要配線パターンの延びる方向が互いに平行となるように設定してもよい。
このような製造方法によれば、半導体基板の周縁の一部に形成された平らなオリエンテーションフラット部を基準に半導体基板の保持方向を設定するので、設定作業が容易になる。

また、半導体基板がその周縁の一部に平らなオリエンテーションフラット部を有する上記の製造方法は、主要配線パターンを形成する際に、主要配線パターンがオリエンテーションフラット部に対して平行方向又は直交方向に向かって延びるように形成することが好ましい。
このような製造方法によれば、半導体基板の保持方向を設定する際に、半導体基板を１８０度回転させる毎に自ずと設定方向が定まるので、オリエンテーションフラット部を基準とした保持方向の設定がより一層容易になる。

この発明による半導体装置の製造方法は、副配線パターンを形成する際に、副配線パターンを構成する各副配線の幅が主要配線パターンを構成する各主要配線の幅よりも広くなるように副配線パターンを形成することが好ましい。

というのは、この発明による半導体装置の製造方法では、上述の通り、超音波の伝搬方向と主要配線パターンの方向性に応じて半導体基板の保持方向が設定される。
これにより、主要配線パターンについては、それらの側壁面に過剰に強い超音波が照射されることを防止できるが、この効果と相反して副配線パターンはそれらの側壁面に超音波が直接照射される状態となり損傷を受ける恐れが生ずる。
しかし、上記のような製造方法によれば、副配線パターンを構成する各副配線の幅が、主要配線パターンを構成する各主要配線の幅よりも広く形成されるので、副配線パターンの機械的強度を向上させることができ、超音波洗浄が施される際に比較的強い超音波の照射を受ける副配線パターンの損傷も防止される。

以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。なお、以下に説明する複数の実施例において、同一名称の部材や部分については同じ符号を付して説明する。

実施例１
図１および図２に基づいて、この発明の実施例１によるＩＣ（半導体装置）の製造方法について説明する。図１は、実施例１によるＩＣの製造方法を示す説明図であり、シリコンウェハーに超音波洗浄を施す工程を模式的に示している。図２は、図１の部分拡大図であり、主要配線パターンが延びる方向に沿って超音波が伝搬する状態を示している。

図１および図２に示されるように、実施例１によるＩＣ（半導体装置）の製造方法は、概して、シリコンウェハー（半導体基板）１１の表面に所定方向に向かう特定の方向性をもって延びる主要配線パターン２１と主要配線パターン２１と直交する方向に延びる副配線パターン８１（図６参照）をそれぞれ形成する工程と、主要配線パターン２１及び副配線パターン８１が形成されたシリコンウェハー１１を、超音波４１を発振する超音波洗浄装置１０に保持させて超音波洗浄を施す工程とを備え、超音波洗浄を施す際に超音波４１の伝搬方向と主要配線パターン２１の方向性に応じてシリコンウェハーが保持される方向を設定するものである。

以下、実施例１によるＩＣの製造方法についてより具体的に説明する。
まず、Ｐ型単結晶のシリコンウェハー１１に多数のＩＣを形成するうえで必要となる不純物注入、成膜、フォトリソグラフィーおよびエッチングなどの各種前工程を施し、さらにスパッタリング法によりアルミ膜を形成し、レジスト膜の形成、フォトマスクを介した露光・現像、エッチング、フォトマスクの除去などの工程を経て主要配線パターン２１と副配線パターン８１を形成する。
主要配線パターン２１と副配線パターン８１を形成する際に用いられるフォトマスク（図示せず）は、主要配線パターン２１がシリコンウェハー１１のオリエンテーションフラット部１１ａに対して平行方向に延びる方向性をもつように作製されたものが用いられる。

その後、図１に示されるように洗浄液が収容された超音波洗浄処理槽６１にシリコンウェハー１１を浸漬し、超音波洗浄処理槽６１の下方に設置された超音波発振プレート３１から超音波４１を発振させ、超音波洗浄を行う。
この際、オリエンテーションフラット部１１ａが鉛直方向に沿った方向となるように超音波洗浄処理槽６１にシリコンウェハー１１をセットする。

これにより、図２に示されるように、超音波発振プレート３１から発振された超音波４１は、超音波洗浄処理槽６１の下方から上方へ伝搬し、主要配線パターン２１の側壁面に直接照射されるのではなく間接的に照射される。
この結果、主要配線パターン２１に過剰に強い超音波４１が照射されることが防止され、超音波４１の照射に起因する断線や欠落などの物理的損傷が防止される。

比較例として、従来どおり特定の方向性をもたせることなく主要配線パターンを形成したシリコンウェハー（図示せず）を用意し、同様の超音波洗浄を施した。
その後、実施例１によるシリコンウェハー１１と、比較例によるシリコンウェハーにおける主要配線パターンの不良箇所を検査したところ、実施例１の方法では、主要配線パターン２１の不良箇所が比較例の２／３〜１／４に減少していることが分かった。これにより、主要配線パターン２１の物理的な損傷のみならず、エッチング時に配線パターンの側壁部に発生する反応生成物の除去効率も改善されることが分かった。

なお、図示しないが、超音波洗浄を終えたシリコンウェハー１１は、その後、保護膜の形成、外部電極引出用パッド部の開口、チェック工程、ダイシングなどの工程を経て完成品のＩＣとされる。

実施例２
この発明の実施例２によるＩＣの製造方法について図３に基づいて説明する。図３は実施例２によるＩＣの製造方法を示す説明図であり、シリコンウェハーに超音波洗浄を施す工程を模式的に示している。

実施例２によるＩＣの製造方法では、主要配線パターンおよび副配線パターンを形成する際に用いるフォトマスク（図示せず）として、主要配線パターン２１がオリエンテーションフラット部１１ａに対して直交方向に延びる方向性をもつように作製されたものを用い、図３に示されるように、超音波洗浄処理槽６１にシリコンウェハー１１をセットする際に、オリエンテーションフラット部１１ａが鉛直方向と直交する方向に沿うようにセットする。その他の点は上述の実施例１によるＩＣの製造方法と同様である。
実施例２によるＩＣの製造方法でも、シリコンウェハー１１は、主要配線パターン２１の延びる方向が超音波４１の伝搬方向と平行となるように超音波洗浄処理槽６１にセットされるので、実施例１と同様の効果が得られる。

実施例３
この発明の実施例３によるＩＣの製造方法について図４〜７に基づいて説明する。図４は実施例３による製造方法によって形成された主要配線パターンと副配線パターンを示す部分拡大図、図５は図４のＢ−Ｂ'断面図、図６は実施例１による製造方法によって形成された主要配線パターンと副配線パターンを示す部分拡大図、図７は図６の Ａ−Ａ'断面図である。
実施例３によるＩＣの製造方法では、主要配線パターンおよび副配線パターンを形成する際に用いるフォトマスク（図示せず）として、副配線パターン８１を構成する各副配線の幅が、主要配線パターン２１を構成する各主要配線の幅よりも広くなるように作製されたものを用いる。
これにより、図４および図５に示されるように、副配線パターン８１を構成する各副配線の幅は、主要配線パターン２１を構成する各主要配線の幅よりも広く形成される。その他の点は上述の実施例１によるＩＣの製造方法と同様である。

具体的には、図６および図７に示されるように、実施例１の副配線パターン８１を構成する各副配線は、配線断面の縦横比（以下、アスペクト比と称する）が、Ｙ（縦）／Ｘ（横）＝３／１＝３程度となるように形成されるのに対し、実施例３では図４および図５に示されるように、Ｙ（縦）／Ｘ（横）＝３／３＝１程度となるように形成される。
一般に、アスペクト比が大きいほど、配線パターンは強度的に不安定となる傾向があるが、実施例３では、図４および図５に示されるように、副配線パターン８１を構成する各副配線のアスペクト比が実施例１よりも小さくされるので機械的強度が強くなり、主要配線パターン２１だけでなく、副配線パターン８１の物理的損傷も防止される。

実施例１によるＩＣの製造方法を示す説明図であり、シリコンウェハーに超音波洗浄を施す工程を模式的に示している。 図１の部分拡大図であり、主要配線パターンが延びる方向に沿って超音波が伝搬する状態を示している。 実施例２によるＩＣの製造方法を示す説明図であり、シリコンウェハーに超音波洗浄を施す工程を模式的に示している。 実施例３による製造方法によって形成された主要配線パターンと副配線パターンを示す部分拡大図である。 図４のＡ−Ａ'断面図である。 実施例１による製造方法によって形成された主要配線パターンと副配線パターンを示す部分拡大図である。 図６のＢ−Ｂ'断面図である。 従来の超音波洗浄装置の概略的な構成を示す説明図である。 従来の超音波洗浄装置を用いてデバイスウェハーを洗浄する際に、配線パターンに超音波に起因する物理的損傷が生ずる様子を示す説明図である。

符号の説明

１０・・・超音波洗浄装置
１１・・・シリコンウェハー
１１ａ・・・オリエンテーションフラット部
２１・・・主要配線パターン
３１・・・超音波発振プレート
４１・・・超音波
６１・・・超音波洗浄処理槽
８１・・・副配線パターン

Claims (5)

1. 半導体基板の表面に所定方向に向かう特定の方向性をもって延びる主要配線パターンと主要配線パターンと直交する方向に延びる副配線パターンをそれぞれ形成する工程と、主要配線パターン及び副配線パターンが形成された半導体基板を超音波を発振する超音波洗浄装置に保持させて超音波洗浄を施す工程とを備え、超音波洗浄を施す際に超音波の伝搬方向と主要配線パターンの方向性に応じて半導体基板が保持される方向を設定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 半導体基板が保持される方向を設定する際に、超音波の伝搬方向と主要配線パターンの延びる方向が互いに平行となるように設定することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 半導体基板はその周縁の一部に平らなオリエンテーションフラット部を有し、半導体基板が保持される方向を設定する際に、オリエンテーションフラット部を基準として超音波の伝搬方向と主要配線パターンの延びる方向が互いに平行となるように設定することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 主要配線パターンを形成する際に、主要配線パターンがオリエンテーションフラット部に対して平行方向又は直交方向に向かって延びるように形成することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 副配線パターンを形成する際に、副配線パターンを構成する各副配線の幅が主要配線パターンを構成する各主要配線の幅よりも広くなるように副配線パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

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