JPH04134822A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体基板のトレンチ底部の汚物を除去で
きるようにした半導体素子の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、半導体基板の洗浄方法には、 （１）　　浸漬式、 （２）　　超音波併用浸漬式、 （３）　　低圧スプレー式、 （４）　　高圧スプレー式、 （５）蒸気洗浄式（フレオン蒸気、ＩＰＡ蒸気・・・）
、（６）　　水洗浄式、 等が使用されている。

これらの洗浄方法のうち、（１）の浸漬式は基本的洗浄
方法であり、広く使用されているものである。

しかし、半導体装置の高集積化に伴い、近年精密洗浄が
要求されるようになり、上記（２）項の超音波併用浸漬
式、あるいは、（４）項の高圧スプレ式、さらには、（
５）項の蒸気洗浄式等も使用されるようになった。

しかし、新しい洗浄方法は効果に伴う害も指摘されてい
る。上記（２）項の超音波併用浸漬式の場合には、超音
波により半導体基板がダメージを受けたり、あるいは（
４）項の高圧スプレ式の場合のように、高圧スプレによ
り発生する静電気によるダメージを受ける等の弊害があ
る。

さらに、上記（５）項の蒸気洗浄式による洗浄方法では
、フレオンの世界的規制によりフレオン代替洗浄が開発
中である。その一つに水洗浄法が検討されている。

この水洗浄法はみぞれ状の氷片を半導体基板上にたたき
つけて、半導体基板上のごみを除去させるものである。

（発明が解決しようとするＲ題） しかし、近年になり半導体基板に形成される集積回路の
形状は複雑になり、半導体基板にトレンチあるいはスタ
ックと称する構造が形成されるようになった。

このため、断面形状は立体的かつその寸法はサブミクロ
ンオーダとなり、容易に液体の浸入、置換が行ない難く
なり、トレンチ底部の汚染物を除去出来ないという問題
があり、技術的に満足出来る洗浄方法は得られなかった
。

この発明は前記従来技術が持っている問題点のうち、ト
レンチ内やスタック構造段差部の汚染を除去できない点
について解決した半導体素子の製造方法を提供するもの
である。

（課題を解決するための手段） この発明は前記問題点を解決するために、半導体素子の
製造方法において、半導体基板全体を摂氏０℃以下に冷
却した後、摂氏０℃以上でがっ高湿度中の雰囲気に曝露
した半導体基板上に氷結させる工程と、純水または水の
いずれが一方または薬品に浸漬して半導体基板上の氷を
融解する工程とを導入したものである。

（作　用） この発明によれば、半導体素子の製造方法において、以
上のような工程を導入したので、半導体基板を摂氏０℃
以下に冷却した後に高湿度雰囲気中に曝露して、表面全
体を氷結させ、その後、氷結された氷を水、純水、薬品
のいずれかに浸漬して融解させる以上の工程を数回繰り
返すことにより、トレンチ内の洗浄や基板上に強固に付
着したごみを除去でき、したがって前記問題点を除去で
きる。

（実施例） 以下、この発明の半導体素子の製造方法の実施例につい
て図面に基づき説明する。第１図（ａ）ないし第１図（
ｇ）はこの発明の第１実施例の工程説明図である。

第１図（ａ）は液体窒素槽を説明する図であり、槽本体
１１は断熱層１２を含む容器であり、この容器内には液
体窒素１４をオーバフローさせる板１３を有し、さらに
オーバフローした液体窒素はフィルタ１７を介してポン
プ１６により、槽本体１１内に戻るように循環させるよ
うになっている。

さらに、このポンプ１６とオーバフローした液体窒素を
槽本体１１に戻す経路、すなわち、槽本体１１とポンプ
１６間、ポンプ１６とフィルタ１７間、フィルタ１７と
槽本体１１間は断熱材１５が被覆されている。

一方、ウェハキャリア１８に設置された半導体基板１８
ａは槽本体１１内の液体窒素１４に浸漬され、０℃以下
に冷却する。約５分の浸漬後、半導体基板１８ａは槽外
に引き上げられ、第１図ら）に示すように、恒温ゾーン
１９へ搬送される。

このとき、半導体基板１８ａは０′Ｃ以下に冷却されて
いるので、恒温ゾーン１９内で結露氷結する。なお、こ
の恒温ゾーン１９は高湿度雰囲気が必要で、少なくとも
湿度３０％以上が必要である。

このとき、半導体基板１８ａに形成されているトレンチ
孔やその他殺差部内もすべて氷結する。

また、このとき、半導体基板１８ａに付着しているごみ
、パーティクルは半導体基板１８ａとの間隙に氷結する
ため、半導体基板１８ａとパーティクルとは剥離される
状態となる。

その後、半導体基板１８ａは第１図（ｂ）に示すように
、水槽または薬品槽２０に浸漬される。水槽または薬品
槽２０内には、水または薬品２１がポンプ、フィルタ（
いずれも図示せず）を介して循環される構造は前記槽本
体１１と同様である。

半導体基板１８ａは第１図（ｄ）に示すように、次の水
槽または薬品槽２２内の水または薬品に浸漬され、第１
ｖ！Ｊ（ｅ）に示す第２の槽本体１１ａ内に充填された
液体窒素１４ａに浸漬させる。

この第１図（ｅ）の第２の槽本体１１ａの構成は第１図
（ａｌと全く同一構成をなしており、第１図（ａｌと同
一部分には、第１図（ａ）の各部材に対応する符号に添
字「ａ」を付すのみにとどめる。また、この第１図（ｅ
）では、第１図（ａ）で示したポンプ１６、フィルタ１
７、断熱材１５の部分の図示を省略している。

この第２の槽本体１１ａ内の液体窒素１４ａに再度半導
体基板１８ａを浸漬する理由は第１の液体窒素１４を充
填した槽本体１１の場合と同様である。

その後、半導体基板１８ａは第１図（ｆ）に示すように
、水槽３１中の水３２に浸漬された後、第１図（８）に
示す高温恒温ベークゾーン３３により乾燥される。この
乾燥はスピンドライヤによる場合もあるが、乾燥手段は
これに限定されるものでない。

以上の洗浄工程により、半導体基板１８ａは従来の洗浄
工程よりも、清浄度は極めて高く、特に深いトレンチ内
の洗浄には極めて優れている。

次に、この発明の第２実施例について説明する。

断熱性容器の槽本体１１に液体窒素１４を充たし、この
液体窒素１４中にキャリア１８を浸漬し、半導体基板１
８ａの温度が摂氏０℃以下になる迄浸漬し、その後高湿
度雰囲気に曝露することは、上記第１の実施例と同しで
ある。

この第２の実施例では、その後、純水中に半導体基板１
８ａを浸漬する。次に半導体基板１８ａを引き上げて、
再び液体窒素中に浸漬することを数回繰り返す。

次に、この発明の第３実施例について説明する。

この第３実施例では、上記第１実施例、第２実施例と同
様に、液体窒素１４中に半導体基板１８ａを浸漬し、高
湿度中に曝露する迄は同様の手順で行なうが、その後、
第３実施例では、半導体基板１８ａを純水中に浸漬する
のではなく、薬品（すなわち、Ｈ！ＳＱ、、Ｈ，Ｏ□、
　Ｈ１ＳＯａ／ＨｚＯ□、ＮＨｓ、Ｎ）Ｉｓ／ＨｔＯｚ
等）中に浸漬する。

この場合、液体窒素で冷却された半導体基板１８ａは摂
氏Ｏ″ＣＣ以下度で薬品中に浸漬してトレンチ内に薬品
の氷状層を形成する。

次に、この発明の第４実施例について説明する。

この第４実施例では、第１〜第３実施例で用いた液体窒
素１４の代わりに、液体ヘリウムを用いる他は全て同じ
ようなプロセスを用いた。

さらに、この発明の第５実施例について説明する。この
第５実施例では、上記第１〜第３実施例で用いた液体窒
素の代わりに、摂氏Ｏ″ＣＣ以下却された槽を用いた他
は、第１〜第４実施例と同様に行なった。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、この発明によれば、半導
体基板を摂氏Ｏ″ＣＣ以下却し、その後、半導体基板を
高湿度雰囲気中に曝露し、表面に氷結させた状態で水、
純水、薬品のいずれかに少なくとも１回浸漬させるよう
にしたので、半導体基板に形成されたトレンチ孔底部の
ごみ汚染に対しても、気相状態で氷をトレンチ孔に形成
できるために、サブミクロン幅の微小孔に対しても完全
に水分または薬品を導入できるとともに、その氷結形成
時に、ごみとトレンチ壁との間に氷が浸入し、ごみをト
レンチ壁から引き離す作用をするとともに、トレンチ内
の薬品融解と同時に純水または水による置換が気泡に妨
げられずに行なうことができ、洗浄精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないし第１図（ｇ’ｌはこの発明の半導体
素子の製造方法の一実施例の工程説明図である。 １１．１１ａ−・・槽本体、１２．１２ａ・−・断熱層
、１３．１３ａ・・・板、１４．１４ａ・・・液体窒素
、１５・・・断熱材、１６・・・ポンプ、１７・・・フ
ィルタ、１８・・・キャリア、１８ａ・・・半導体基板
、１９・・・恒温ゾーン、２０．２２・・・水槽または
薬品槽、２１２３・・・水または薬品、３１・・・水槽
、３２・・・水、３３・・・高温恒温ベークゾーン。 特許出願人　　沖電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体基板を、摂氏０℃以下に冷却した後に高湿
   度雰囲気中に曝露させ、半導体基板の表面に氷結状態を
   形成する第１の工程と、 （ｂ）上記表面が氷結状態の上記半導体基板を、水と純
   水のいずれか一方、または薬品に少なくとも１回浸漬し
   て氷を溶融させる第２の工程と、 （ｃ）上記第１および第２の工程を所定回数繰り返す第
   ３の工程と、 よりなる半導体素子の製造方法。