JPH0964146A

JPH0964146A - 半導体製造システム及びクリーンルーム

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Publication number: JPH0964146A
Application number: JP22079395A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-07
Anticipated expiration: 2015-08-29
Also published as: JP3923103B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、薬品及び超純水の使用量、排出量
を低減するとともに、薬品蒸気の発生を抑えることが可
能な全工程室温の洗浄方法を確立し、これにより半導体
製造装置を高集積・高性能半導体デバイス生産に適した
半導体製造システムを提供することを目的とする。さら
に、かかる半導体製造システムを設置することにより半
導体製造の生産性を極めて高くし、工場のランニングコ
ストを大幅に削減でき、且つ設計の自由度が大幅に向上
したクリーンルームを提供することを目的とする。【解決手段】半導体基板の室温洗浄装置並びに洗浄後
の半導体基板を処理する処理装置を、略々プロセス順に
配置し、基板搬送距離を略々最短にしたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造システ
ム及びクリーンルームに係り、より詳細には、半導体の
製造を略々プロセス順に洗浄装置及び次工程の処理装置
を配列した半導体製造システム並びに該システムを設け
たクリーンルームに関する。

【０００２】

【発明の背景】近年、半導体基板上に形成される半導体
デバイス、集積回路はサブミクロンのレベルに高密度化
・微細化している。高密度・微細化を達成するために
は、基板の表面は超高清浄な状態に保たれていなければ
ならない。すなわち、基板表面から、有機物、金属、各
種パーティクル、自然酸化膜は完全に除去されていなけ
ればならない。さらに、基板表面は原子オーダの平坦度
を有し、表面のダングリングボンドは水素により終端さ
れていなければならない。そのため、基板表面の洗浄が
行われる。

【０００３】半導体の表面洗浄には、米国ＲＣＡ社のワ
ーナー・カーン博士が１９７０年に提唱したいわゆるＲ
ＣＡ洗浄法が、多少の改良を加えながらも、現在にいた
るまで広く用いられてきた。これは、以下に示すよう
に、硫酸、アンモニア、塩酸と過酸化水素を組み合わせ
て強酸・強アルカリの薬液を使用する洗浄方法である。

【０００４】 (1)９８％Ｈ₂ＳＯ₄／３０％Ｈ₂Ｏ₂（組成比４：１）温度１２０〜１５０℃ (2)超純水洗浄室温 (3)希ＨＦ洗浄室温 (4)超純水洗浄室温 (5)２８％ＮＨ₄ＯＨ／３０％Ｈ₂Ｏ₂／Ｈ₂Ｏ（組成比１：１：５）温度８０〜９０℃ (6)超純水洗浄室温 (7)希ＨＦ洗浄室温 (8)超純水洗浄室温 (9)３６％ＨＣｌ／３０％Ｈ₂Ｏ₂／Ｈ₂Ｏ（組成比１：１：６）温度８０〜９０℃ (10)超純水洗浄室温 (11)希ＨＦ洗浄室温 (12)超純水洗浄室温

【０００５】しかし、この洗浄法は工程数が多いため、
生産性の向上を妨げる原因ともなっており、また工程全
体で使用する薬品の量は膨大な量となる。さらに、薬品
洗浄後のリンスに用いる超純水も莫大な量が必要とな
る。

【０００６】さらには、薬品を高温で使用するため薬品
蒸気が大量に発生する。従って、この蒸気がクリーンル
ーム内に侵入するのを防止するため洗浄装置を通じて多
量のクリーンエアを排出する必要がある。そのために
は、排気ダクトでの圧損を考慮し、大径ダクトを用いた
り、またできる限り短くする必要がある。その結果、洗
浄装置のクリーンルームでの設置場所は自由に定めるこ
とはできず、排ガス処理装置等との関係で制約を受ける
ことになる。また、大量の排気エア中の薬品蒸気を除去
するために、大型の排ガス処理装置（スクラバ）が必要
となると共に、排出されるクリーンエアを補うために、
大容量の新鮮空気取り込みのための空調設備が必要とな
っていた。

【０００７】以上述べたように、従来の洗浄装置は、多
数の薬品、超純水を大量に使用し、しかも大量の排気エ
ア、排水を排出するため、また洗浄装置全体が大型化す
るため、クリーンルームの設備費及び維持費を押し上
げ、しかもクリーンルーム内での設置場所は限られるこ
とになる。その結果、個々の半導体製造装置をプロセス
上最適な位置関係に配置することはできず、洗浄後の次
工程の処理装置までの搬送距離は大きくなり、搬送中の
半導体基板のクリーンエアからの汚染等が高性能高集積
デバイスを製造する上で問題となっている。１６Ｍビッ
トあるいは６４ＭビットＤＲＡＭを月産３００万個程度
生産するクリーンルーム工場のスペースは８０×２００
ｍ²程度と極めて大型化し、トータルのプロセスステッ
プ数５００工程程度のうち２０％程度が洗浄工程であ
る。結果として、全工程を通しての半導体基板の搬送距
離は１０ｋｍ近くに及ぶ。また、窒素トンネル。窒素ボ
ックスを通して搬送するクローズドシステムによる場合
は表面汚染の抑制はできるものの、搬送経路が長く複雑
となり、そのための経費は莫大なものとなるため、実際
上実現不可能であった。

【０００８】さらに、現在の排気エア処理装置は、いわ
ゆるスクラバーが広く用いられているが、薬品の種類に
よっては、微量ではあるが処理しきれず大気に放出され
ることがある。従って、スクラバーから放出されるガス
がクリーンルーム内に取り込まれないように、通常、ス
クラバーはクリーンルームの新鮮空気取り入れ口に対し
て風下側に設置される。しかし、風向きによっては、新
鮮空気取り入れ口の風上になる場合もあり、この時は、
クリーンルーム内に薬品蒸気が取り込まれ、クリーンル
ーム内を汚染してしまうことになるため、排気エアは高
い排気口を用意して流速を十分速くして空高く排出され
ているのである。また、前述したように、排気エアの効
率を上げるために排気ダクトの経路を考慮すると、クリ
ーンルーム内での洗浄装置の設置場所とスクラバーの設
置場所の位置関係も制約を受けることになる。

【０００９】さらに、最近、より高い集積度を達成すべ
く、化学増感型のレジストが検討され始めているが、こ
のレジストは数１０ｐｐｂと極微量のアンモニアにも敏
感に反応してレジスト形状の変化を生じるため、ＲＣＡ
洗浄等アンモニアを用いる場合には、アンモニア蒸気と
レジストが接触しないように、細心の注意を払わねばな
らず、洗浄装置とフォトリソグラフィ装置とを完全に分
断して配置する必要が生ずる。

【００１０】以上述べたように、従来の洗浄装置は大量
の超純水、薬液を必要とし、しかも多量の薬液蒸気含む
排気エアや排水・廃液を排出するため、クリーンルーム
内での設置場所は限られたものとなる。さらに、洗浄装
置で使用する薬品が他工程に及ぼす影響並びに排気エア
処理装置との関係で、その設置場所はさらに制約を受け
る。その結果、製造プロセスに最適な位置関係、すなわ
ち製造プロセスの順に従うように個々の製造処理装置を
配置することはできず、結果として半導体基板の搬送距
離が極端に長くなって半導体デバイス生産の高い生産
性、高い歩留まりが妨げられるという問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上の状況に鑑み、本
発明は、薬品及び超純水の使用量、排出量を低減すると
ともに、薬品蒸気の発生を抑えることが可能な全工程室
温の洗浄方法を確立し、これにより半導体製造装置を略
々プロセス順に配置することにより高集積・高性能半導
体デバイス生産に適した半導体基板の全工程を通しての
搬送距離が最短となる（ウエハフローパスミニマム）半
導体製造システムを提供することを目的とする。

【００１２】さらに、かかる半導体製造システムを設置
することにより半導体製造の生産性を極めて高くし、工
場のランニングコストを大幅に削減でき、且つ設計の自
由度が大幅に向上したクリーンルームを提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造シス
テムは、半導体基板の室温洗浄装置並びに洗浄後の半導
体基板を処理する半導体製造装置を、隣接するように配
置し、基板搬送距離を最短にしたことを特徴とする。ま
た、前記半導体基板の室温洗浄装置並びに洗浄後の半導
体基板を処理する半導体製造装置は、略々プロセス順に
配置されていることを特徴とする。

【００１４】さらに、フォトリソグラフィ装置及び室温
洗浄装置を分散配置することにより、半導体基板の搬送
距離を略々最短ならしめたことを特徴とする。

【００１５】さらにまた、前記フォトリソグラフィ装
置、前記室温洗浄装置及び前記処理装置の間をクリーン
Ｎ₂あるいはクリーンＮ₂／Ｏ₂雰囲気搬送装置で接続し
たことを特徴とする。

【００１６】前記半導体製造装置は、不純物導入装置、
酸化・拡散装置、ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、ス
パッタ装置、リアクティブイオンエッチング装置（ＲＩ
Ｅ）のいずれかであることを特徴とする。

【００１７】前記室温洗浄装置は、オゾンを含有する純
水により洗浄を行う第１工程、メガソニックの周波数の
超音波振動を与えながら、ＨＦと、Ｈ₂Ｏ₂及び／又はＯ
₃と、界面活性剤とＨ₂Ｏとを含有する洗浄液により洗浄
を行う第２工程、純水及び／又はオゾンを含む純水によ
り洗浄を行う第３工程、酸化膜を除去し半導体表面を水
素終端する第４工程、及び超純水を用いたパラレルダウ
ンフローリンスの第５工程を順に行うものであることを
特徴とする。

【００１８】前記第１工程のオゾンの濃度は２ｐｐｍ以
上１０ｐｐｍ以下、前記第２工程の洗浄液中のＨＦ濃度
は０．１〜１０ｗｔ％、Ｈ₂Ｏ₂濃度は０．１〜１０ｗｔ
％、界面活性剤濃度は３０ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ、及び
メガソニックの周波数は０．５〜３ＭＨｚとするのが好
ましい。

【００１９】また、前記第３工程は０．５ＭＨｚ〜５Ｍ
Ｈｚの超音波振動を与えながら洗浄するのが好ましく、
前記第４工程では、希ＨＦ溶液による洗浄を行い、前記
第５工程では超純水によるパラレルダウンフローリンス
洗浄からなることを特徴とする。第５工程において０．
５〜５ＭＨｚのメガソニックを印加するとリンス効果が
増し、超純水使用量はさらに減少する。

【００２０】さらに、前記第２工程の洗浄に用いる洗浄
用容器は、金属からなる容器の少なくとも洗浄液収納部
の内面にフッ化ニッケル層さらにその上にフロロカーボ
ン層が形成されており、該容器の外面に超音波振動子が
取り付けられたものを用いることが重要である。従来、
フッ酸溶液はテフロン、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で取り扱
われてきたが、フッ素樹脂ではメガソニックが減衰す
る。フッ酸過水に対して完全な耐腐食性を有する金属容
器が必須なのである。前記フッ化ニッケル層とフロロカ
ーボン層の間にカーボン層を挿入すればさらに耐腐食性
は万全となる。

【００２１】さらに、前記洗浄用容器の洗浄液面の上方
に水平方向に気流を形成するための手段を設けるのが好
ましく、前記気流の相対湿度を７０％以上にするのがよ
り好ましい。洗浄液からの水分の蒸発をもおさえて洗浄
液の薬液組成を長時間に亘って一定に保つことができ
る。本発明のクリーンルームは、上記半導体製造システ
ムを配設したことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１を参照
して説明する。図１において、１０１は半導体基板に所
定のパターンを形成するためフォトリソグラフィ装置で
あって、例えば、半導体基板にレジスト塗布、露光、現
像を行い所定のレジストパターンを半導体基板上に形成
する装置である。

【００２３】１０２は、次工程の処理前に半導体基板表
面を洗浄するための装置である。本発明において、まず
オゾンを含有する超純水による洗浄を行う第１工程と、
ＨＦ／Ｈ₂Ｏ₂／Ｈ₂Ｏ／界面活性剤溶液を用い５００ｋ
Ｈｚ以上５ＭＨｚ以下の周波数の超音波振動を与えなが
らの洗浄する第２工程と、超純水による洗浄（リンス）
を行い界面活性剤を含む薬液を基板表面から除去する第
３工程と、第３工程で形成される酸化膜を除去し、基板
表面を水素終端する希フッ酸処理を行う第４工程と、超
純水によるリンス工程、より望ましくはパラレルダウン
フローリンス工程からなる室温洗浄装置である。これら
の洗浄はいずれの工程も室温で行われるため薬液蒸気の
発生は殆どない。また、従来のＲＣＡ洗浄に比べて、工
程数は大きく削減され、薬品・超純水の使用量も１／２
０以下と極くわずかですませることができる。

【００２４】１０３は、次工程の処理装置であって、例
えば不純物導入装置、拡散装置、酸化膜形成炉、ＣＶＤ
装置、スパッタ装置等の不純物拡散や成膜等を行う処理
装置である。図１の例では、フォトリソグラフィ装置１
０１と洗浄装置１０２との間、洗浄装置１０２と次工程
の処理装置１０３との間で半導体基板は自動搬送され、
洗浄装置と次工程の処理装置との間では窒素雰囲気中の
搬送を用いれば、クリーンエアからの水分、ハイドロカ
ーボン、シロキサン、自然酸化膜等の表面汚染を抑制で
きる。クリーンルームエアに半導体基板表面を曝すと、
１秒以内に略々３×１０¹⁶分子／ｃｍ²の水分が吸着
し、１時間以内で略々１×１０¹⁵／ｃｍ²が吸着し、数
時間以内で一原子層自然酸化膜が成長する。

【００２５】図１が示すように、フォトリソグラフィ、
洗浄、酸化、拡散、イオン注入等の不純物導入、成膜等
の各装置がプロセス順に配置されているため、基板の搬
送距離は短く、又搬送装置を小型化、簡略化することが
できる。また、以上のようにクローズドシステムとしな
い場合でも、洗浄後次工程の処理装置への搬送が速やか
に行え、クリーンルームの大気に接触する時間は短縮さ
れるため、半導体基板表面の汚染を大幅に低減すること
ができる。このような半導体製造システムは、薬品蒸気
発生を殆ど無くした本発明の洗浄方法によって初めて達
成できるものである。

【００２６】（実施例）次に、図２の半導体製造システ
ムを用いて、ＭＯＳＦＥＴの製造プロセスを説明する。
まず、ウエハを洗浄装置２０２に設置し、上記５工程の
洗浄方法に従いウエハを洗浄した後、Ｎ₂トンネル、Ｎ₂
ボックス等の搬送路中を通して酸化炉２０３に搬入し、
パッド酸化膜１０〜２０ｎｍを形成する。さらに、クリ
ーンＮ₂トンネル、クリーンＮ₂ボックス等の搬送路を介
してチッ化膜形成炉２０４に挿入され０．１〜０．２μ
ｍ厚のＳｉ₃Ｎ₄膜を形成する。

【００２７】次に、フォトリソグラフィ装置２０１に設
置し、レジスト塗布・乾燥、露光、現像して、アクティ
ブエリア用のレジストパターンを形成した後、リアクテ
ィブイオンエッチング装置２０５を用いて窒化膜のエッ
チングを行う。その後、レジストを剥離し（２０６）、
洗浄した後（２０２'）、チャネルストップ用イオン注
入（２０７）及び素子間分離酸化を酸化炉２０３'で行
う。イオン注入時に金属汚染を伴わないイオン注入装置
の場合は、引き続いて酸化工程に移れるが、金属汚染を
伴う通常のイオン注入では洗浄工程が必要である。チャ
ネルストップ用不純物原子の拡散は素子分離用酸化時に
行われる。

【００２８】次に、半導体基板は窒化膜エッチング用Ｒ
ＩＥ装置２０５'を経て、パッド酸化膜除去洗浄工程に
まわる。この洗浄工程は、超ＬＳＩの信頼性のキーとな
るゲート酸化膜形成前の洗浄となるが、汚染物除去、原
子オーダ平坦性及び水素終端を完全に行う必要がある。
洗浄からゲート酸化炉への搬送がクリーンＮ₂雰囲気で
行われる場合には、ベアＳｉ表面の水素終端処理が望ま
しいが、搬送が現状の生産方式のように大気中で行われ
る場合には、洗浄工程の最後に数ｐｐｍ程度のオゾン添
加超純水処理などによる１ｎｍ程度の酸化膜を形成する
ことが望ましい。こうした薄い保護用酸化膜形成は洗浄
装置２０２''の中に簡単に組み込める。水素終端された
表面の場合には、そのままＡｒ，Ｎ₂の中で６００℃以
上に温度を上げると表面マイクロラフネスが増加するた
め、３００℃程度の温度でＯ₂雰囲気下２０分程度のプ
レ酸化が必要である。この処理により一原子層のＳｉＯ
₂膜が形成される。この状態であれば、Ａｒ，Ｎ₂中で酸
化温度まで昇温しても表面の平坦度は維持される。

【００２９】ゲート酸化炉２０３''は、ロードロック機
能を持った装置で基板表面からのクリーンエアからの汚
染を抑え、ＡｒあるいはＮ₂雰囲気中で半導体基板を７
５０℃〜９００℃程度の所定の温度に上昇させた後、酸
化性雰囲気に替えて酸化する。こうすることにより、た
とえ５０〜２００枚のバッチ処理でも、すべての基板表
面にまったく同じ厚さの酸化膜（ゆらぎ０．１ｎｍ以
下）を形成できる。酸化終了後は、ＡｒあるいはＮ₂雰
囲気に替えて所定のアニール時間後ローディングチャン
バに基板を引き出す。Ｈ₂／Ｏ₂，Ｈ₂／Ｈ₂Ｏ，Ｈ₂Ｏ／
Ｏ₂雰囲気酸化の場合はアニール時のＡｒ，Ｎ₂中に１％
弱のＯ₂を含ませると酸化膜中のＨ₂，Ｈがよく除去され
て膜質は向上する。

【００３０】酸化膜形成後は連続してドープド・ポリシ
リコンをＣＶＤ装置あるいはプラズマＣＶＤ装置（２周
波励起型装置）、バイアススパッタ装置（２周波励起型
装置）２０８で所定の厚さに成膜する。ゲート電極の抵
抗を下げる必要のある時は、引き続いてＡｌ，Ｗ，Ｔ
ａ，Ｔｉ等の金属をＣＶＤ、あるいはバイアススパッタ
装置２０９で成膜する。次いで、フォトリソグラフィ工
程でゲート電極配線部にレジストを形成し（２０
１'）、次のＲＩＥ装置２０５''により、ゲート電極配
線部を残して金属薄膜、ドープト・ポリシリコンをエッ
チングし、レジストを剥離し、洗浄後（２０２'''）、
ソース・ドレイン領域のイオン注入を行い（２０
７'）、再び洗浄して（２０２''''）、Ｎ₂雰囲気中で熱
処理（２１０）を行って、イオン注入領域を活性化す
る。

【００３１】引き続いてＳｉＯ₂膜をＣＶＤ装置あるい
はバイアススパッタ装置（２周波励起）２１１で成膜
後、ソース・ドレイン領域上にＳｉＯ₂膜の穴開け（２
０１''）をＲＩＥ装置２０５'''で行う。レジストを剥
離し（２０６''）、洗浄工程（２０２'''''）を経てＴ
ｉＮ（２０９’）、Ａｌ合金（２０９''）成膜を連続し
て行い、ソース・ドレイン金属配線のパターニングを行
うフォトリソグラフィ工程（２０１'''）に入る。この
後は、層間絶縁膜（ＢＰＳＧ膜等）形成とＡｌ合金配線
成膜とそのパターニングの繰り返しとなる。

【００３２】いずれにしても、洗浄装置を含めても略々
プロセス工程順に装置が配置されるため、半導体基板の
搬送距離は従来の１／１０以下に短縮され、生産性は倍
増する。

【００３３】以上の製造工程では、ウエハ洗浄後、Ｎ₂
トンネル、Ｎ₂ボックスを用いれば、不純物拡散、酸化
膜形成、Ａｌ電極成膜等の処理を行うまでの間、ウエハ
表面は常に清浄な状態に保たれることになる。

【００３４】また、以上の製造システムは、洗浄工程で
薬品蒸気をほとんどまったく発生しないため、クリーン
ルームの空気の排出量を大幅に削減でき、これに伴い空
調設備、排ガス処理装置の負担も大きく軽減される。薬
品や超純水の使用量が１／２０以下になることも含める
と、例えば８インチ基板月産２００００枚の工場のラン
ニングコストは７０億円以上軽減される。また、室温洗
浄装置はクリーンルームのどこにでも設置できるためク
リーンルームの有効利用を図ることができる。

【００３５】以下に本発明の洗浄及び洗浄装置について
より詳細に説明する。なお、本発明の洗浄装置は、基本
的には、以下の５工程の洗浄を行うものである。

【００３６】（第１工程）第１工程は、オゾンを含有す
る超純水により半導体基板を洗浄する工程である。この
第１工程において、金属及び有機物の大部分が除去され
る。そしてこの第１工程を行うことにより全洗浄工程後
における表面粗度や洗浄のバラツキを小さくすることが
できる。この第１工程は、５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚのメ
ガソニックを加えるとさらに有効である。

【００３７】第１工程後は超純水洗浄を行うことなく、
第２工程に入ることができる。第１工程後基板表面に残
存するのはオゾン含有超純水であり、それが残存したま
ま第２工程に入っても悪影響を与えるものではないから
である。

【００３８】なお、第１工程では、オゾンを含有する超
純水による洗浄を行うが、オゾン濃度としては２ｐｐｍ
以上１０ｐｐｍ以下が好ましい。２ｐｐｍを境としてそ
れ以上の濃度では洗浄後の残留金属、有機物が極めて少
なく、１０ｐｐｍ程度以下であれば表面荒れが生じな
い。また、超純水としては、比抵抗１８．２ＭΩ以上、
金属濃度１ｐｐｔ以下、他の不純物１ｐｐｂ以下のもの
が好ましい。

【００３９】（第２工程）第２工程は（ＨＦ／Ｈ₂Ｏ₂／
Ｈ₂Ｏ／界面活性剤）溶液を用い、５００ｋＨ〜５ＭＨ
ｚの周波数の振動を与えながら基板を洗浄する工程であ
り、この洗浄により、パーティクル、金属、有機物を除
去でき、また表面荒れも生じないとすることができる。
ここで、Ｈ₂Ｏ₂に替え、Ｏ₃あるいはＨ₂Ｏ₂と共にＯ₃を
使用することができる。

【００４０】第２工程において用いる洗浄液中のＨＦの
濃度は、０．１〜１０ｗｔ％が好ましい。０．１ｗｔ％
以上とした場合には酸化物のエッチングレートが速くな
る。Ｈ₂Ｏ₂の濃度は、０．１〜１０ｗｔ％が好ましい。
０．１ｗｔ％以上の場合、Ｓｉ表面の酸化が進み金属の
除去をより効率的に行うことができる。一方、１０ｗｔ
％を超えても酸化速度は殆ど変わらず、薬品使用量が増
えるだけで経済的に損である。

【００４１】界面活性剤としては、アニオン系、カチオ
ン系、非イオン系のいずれでも利用可能である。希フッ
酸過水溶液中ですべての材料のゼータ電位を同極性にし
て互いに電気的に反発させる機能、即ちごみと基板表面
が電気的に反発する機能を持ち、液の濡れ性を向上させ
るものであればよい。さらに、ハイドロカーボン系、フ
ロロカーボン系等なんでもよい。濃度は３０ｐｐｍ〜４
００ｐｐｍ程度である。

【００４２】第２工程において与える超音波振動の周波
数は５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚである。この範囲において
は特に洗浄効果が顕著となる。水溶液中の５００ｋＨ
ｚ、５ＭＨｚの超音波の波長は１．６ｍｍ及び０．１６
ｍｍであり、基板間隔４ｍｍの中に十分にメガソニック
は入り込む。

【００４３】第２工程での洗浄には、例えば図３（ａ）
に示す構造のものが用いられる。図３において、３０１
は容器、３０２は超音波振動子、３０３は洗浄液であ
る。

【００４４】容器３０１は金属製で、内表面にフッ化ニ
ッケル層更にその上にフロロカーボン層が形成されたも
のである。また、超音波振動子は容器の底部又は／及び
側面部に取り付けられ、その取り付け部の容器の板厚
は、使用する超音波の周波数に対する共振板厚とされ
る。なお、容器は、後述するパラレルダウンフロー構造
としても良い。また、図３（ｂ）のように、容器３０１
には超純水３０５を満たし、その内部に薬液の入った容
器３０４を設けて、その中に半導体基板が入るようにし
てもよい。容器３０４の底部厚さはメガソニックの共振
板厚、即ちメガソニックの半波長の整数倍に設定する。
容器３０１と３０４の間の超純水の厚さも共振厚にす
る。

【００４５】容器の構成材は以下の通りとすれば第２工
程で用いる洗浄液に対する耐食性に優れ、且つ高い振動
伝播特性が得られる。なお、詳細は前述した特願平６−
２８８８０５号に記載された通りである。

【００４６】容器の構成材である金属の表面にニッケル
−リンのメッキ層を形成し、次いで該ニッケル−リン層
をフッ素でフッ素化を行い、更に不活性ガス（例えば窒
素ガス）雰囲気下で熱処理を行ってフッ化ニッケル層を
形成する。フッ化ニッケル層上に３０〜１００μｍ程度
のフロロカーボン層を塗布する。純Ｎｉ表面を電解研磨
で平坦化した後、Ｆ₂ガスと直接反応させて４００〜５
００℃の温度で４０〜１００ｎｍのＮｉＦ₂を作ること
もできる。

【００４７】なお、金属としてはステンレス、ニッケ
ル、アルミニウムあるいはこれ等と他の金属との合金で
あり、これらの表面上にニッケル−リンめっきを施した
ものも用いられる。

【００４８】フッ化ニッケル層の厚みは５０ｎｍ〜２０
０ｎｍが好ましく、１００〜２００ｎｍがより好まし
い。Ａｌ合金表面に３０〜１００μｍ程度の硬質アルマ
イト膜を形成し、フロロカーボン膜を形成した容器も有
効である。

【００４９】なお、例えば図４に示すように、上記ＨＦ
溶液４０３の液面に水平に流れる気流４０９によりエア
ーカーテンを形成し、この気流一部を排気し、残りをを
フィルタ４０５、加湿器４０６を介してポンプ４０４に
より循環させる。水分の蒸発による薬液組成の変化を防
止するため、気流の相対湿度を７０％以上、望ましくは
８０％以上とするのが好ましい。室温工程で薬品蒸気の
発生は殆どまったくなく、上部の湿度を７０％以上、望
ましくは８０％以上にすることにより水分の蒸発も抑制
できる。即ち、薬液の組成を極めて正確に維持すること
ができ、完全に再現性を有する洗浄が行える。半導体基
板に付着することにより、薬液は減少するが（８インチ
ウエハ１枚当たり平均０．８ｇ）、全く同一組成の薬液
をもとの液面にまで補充すればよい。

【００５０】（第３工程）第２工程では界面活性剤を含
有する洗浄液を用いているため、８インチウエハで平均
０．８ｇの薬液が付着する。第３工程では超純水による
シャワー洗浄を行い付着した薬液を基板表面から除去す
る。除去された薬液はフッ素回収装置に導かれる。

【００５１】なお、超純水によっては界面活性剤が除去
しきれない場合には、１ｐｐｍ程度のオゾン含有超純水
による洗浄工程（さらには超音波を印加することによ
り）を適宜行えば界面活性剤の完全除去が可能である。
使用する薬品種は第１工程の薬品と同じであるため薬品
の種類が増えることはない。オゾン添加はウェットステ
ーションあるいはその付近で行われる。

【００５２】（第４工程）第３工程ではＯ₃を含有する
洗浄液を用いているため洗浄後、シリコン表面に酸化膜
が形成される。第４工程ではその酸化膜の除去を行い、
シリコン表面を水素で終端する。例えば、０．１〜０．
５％程度の希ＨＦ溶液による洗浄である。

【００５３】（第５工程）次に、希フッ酸を基板表面か
ら除去するパラレルダウンフロータイプのリンスを行
う。パラレルダウンフローリンスシステムの一例を図５
に示す。このシステムを用いることにより、超純水の使
用量は現状のオーバーフローリンスと比べて１／２以下
になる。メガソニックを印加するとさらにリンスに用す
る超純水量は１／３〜１／４に減少する。

【００５４】

【発明の効果】本発明の半導体製造プロセスにより、薬
品、超純水の使用量を従来に比べ１／２０程度以下に大
幅に削減できるため、しかも工程数を大きく削減できる
ため、半導体製造コストの低減を図ることが可能とな
る。

【００５５】また、薬品蒸気の発生量が大幅に抑制でき
た結果、洗浄装置をクリーンルーム内のどこにでも設置
することが可能となるため、各プロセス装置を略々プロ
セス順に配置することが可能となり、全生産工程を通し
ての基板の搬送距離を従来の１／１０以下で殆ど最短に
することが可能であり、より高性能並びに高集積な半導
体デバイスの生産性を倍増することが可能となる。ま
た、クリーンルームの設計の自由度が大幅に増加するこ
とになる。

【００５６】さらには、スクラバー等の排ガス処理装置
の負担が軽減されるとともに、排ガス処理装置を含めた
クリーンルームの設計の自由度が増加する。また、洗浄
装置からの排ガスを大幅に減少できることから、空調設
備のランニングコストのみならず設備のコストを大幅に
低減することができる。

【００５７】洗浄装置とともに、一カ所に集中的に設置
されるものにフォトリソグラフィ装置のステッパがあ
る。ステッパはシリコン基板上に超微細なパターンを描
画する半導体集積回路製造のまさに心臓部に位置する装
置である。８インチウエハ月産２０、０００枚の工場で
はステッパは通常５０台以上設置される。ステッパがク
リーンルーム工場内で一カ所に集中して設置される主た
る理由は、ｉ）最高級のクリーン度が要求される。現状
では、０．１μｍ以上のダストでクリーン度１である。
ii)ぎりぎりの微細化寸法（ｉ線ステッパでは、０．３
〜０．４μｍデザインルール）描画では、各ステッパに
個性があり、それぞれのステッパが少しずつ描画特性が
異なるため同一のレチクルの描画は同一ステッパで行う
必要がある。iii)微細パターン描画には微振動の少ない
ことが必須のため、建物の重心に近い場所が選ばれる。
等々である。

【００５８】しかし、新たな技術の進歩によりこの３つ
の課題は克服された。ファンフィルタ方式とＰＴＦＥメ
ンブレンＵＬＰＡによりスーパークリーン環境（０．０
１μｍ粒径以上のダストがゼロの空間が実現されてい
る）が可能である。また、ステッパ用光学レンズ系の評
価装置の開発により、ほとんどまったく同一の描画特性
を持つステッパが開発され、全てのレチクルに互換性を
持つことが可能となった。磁気浮上方式のアクティブダ
ンパの開発により、建物に由来する微振動波ほとんど完
全に除去されるようになっている。こうしたことから、
ステッパ、フォトリソグラフィ装置のクリーンルーム工
場内で分散配置が可能である。

【００５９】フォトリソグラフィ装置と室温洗浄装置を
分散配置することにより、半導体基板搬送距離を略々最
短にすることが今や可能となったのである。その結果、
コストパフォーマンスに優れたクリーンルームを提供す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造システムの一例を示す概念
図である。

【図２】本発明の半導体製造システムの他の例を示す概
念図である。

【図３】洗浄装置の第２工程に用いる装置の一例を示す
概念図である。

【図４】水平カーテンを説明する概念図である。

【図５】パラレルダウンフローリンスシステムの一例を
しめす概念図である。

【符号の説明】

１０１フォトリソグラフィ装置、１０２洗浄装置、１０３半導体処理装置、１０４Ｎ₂クリーントンネル、２０１，２０１' フォトリソグラフィ装置、２０２，２０２' 洗浄装置２０３，２０３' 酸化炉、２０４チッ化膜形成炉、２０５，２０５' リアクティブイオンエッチング装
置、２０６，２０６' レジスト剥離装置、２０７，２０７' イオン注入装置、２０８ポリシリコン成膜装置、２０９，２０９' 金属膜成膜装置、２１０熱処理装置、３０１、３０４容器、３０２超音波振動子、３０３洗浄液、３０５超純水、４０１容器、４０２超音波振動子、４０３洗浄液、４０４ポンプ、４０５フィルタ、４０６加湿器、４０７気流噴出口、４０８気流吸引口、４０９気流。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の室温洗浄装置並びに洗浄後
の半導体基板を処理する処理装置を、隣接するように配
置し、基板搬送距離を略々最短にしたことを特徴とする
半導体製造システム。
【請求項２】前記半導体基板の洗浄装置並びに洗浄後
の半導体基板を処理する処理装置が、略々プロセス順に
配置された請求項１に記載の半導体製造システム。
【請求項３】フォトリソグラフィ装置及び室温洗浄装
置を分散配置することにより、半導体基板の搬送距離を
略々最短ならしめたことを特徴とする請求項１又は２に
記載の半導体製造システム。
【請求項４】前記フォトリソグラフィ装置、前記室温
洗浄装置及び前記処理装置の間をクリーンＮ₂あるいは
クリーンＮ₂／Ｏ₂雰囲気搬送装置で接続したことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体製造
システム。
【請求項５】前記処理装置は、不純物導入装置、酸化
・拡散装置、ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッ
タ装置、ＲＩＥ装置のいずれかであることを特徴とする
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体製造システ
ム。
【請求項６】前記室温洗浄装置は、オゾンを含有する
純水により洗浄を行う第１工程、メガソニックの周波数
の超音波振動を与えながら、ＨＦと、Ｈ₂Ｏ₂及び／又は
Ｏ₃と、界面活性剤とＨ₂Ｏとを含有する洗浄液により洗
浄を行う第２工程、純水及び／又はオゾンを含む純水に
より洗浄を行う第３工程、酸化膜を除去し基板表面を水
素終端する第４工程、超純水を用いたパラレルダウンフ
ローリンスの第５工程、を順に行うものであることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体製
造システム。
【請求項７】前記第１工程のオゾンの濃度は２ｐｐｍ
以上１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項６に
記載の半導体製造システム。
【請求項８】前記周波数は０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚで
あることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体製
造システム。
【請求項９】前記洗浄液中のＨＦ濃度は０．１〜１０
ｗｔ％であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか
１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１０】前記洗浄液中のＨ₂Ｏ₂濃度は０．１〜
１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項６〜９のいず
れか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１１】前記第３工程の洗浄液中のＯ₃濃度は
０．１〜５ｐｐｍであることを特徴とする請求項第６〜
１０のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１２】前記第３工程は０．５ＭＨｚ〜５ＭＨ
ｚの振動を与えながら洗浄することを特徴とする請求項
６〜１１のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１３】前記第２工程の洗浄に用いる洗浄用容
器は、金属からなる容器の少なくとも洗浄液収納部の内
面にフッ化ニッケル層が形成され、さらに該フッ化ニッ
ケル層上にカーボン層が形成されており、該容器の外面
に超音波振動子が取り付けられていることを特徴とする
請求項６〜１２のいずれか１項に記載の半導体製造シス
テム。
【請求項１４】前記カーボン層上にフロロカーボン層
が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の
半導体製造システム。
【請求項１５】前記第２工程の洗浄に用いる洗浄用容
器は、金属からなる容器の少なくとも洗浄液の収納部の
内面にフッ化ニッケル層が設けられその上にフロロカー
ボン層が形成されており、該容器の外面に超音波振動子
が取り付けられていることを特徴とする請求項６〜１２
のいずれか１項に記載の半導体製造システム。
【請求項１６】前記洗浄用容器の洗浄液面の上方に水
平方向に気流を形成するための手段を設けたことを特徴
とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の半導体
製造システム。
【請求項１７】前記気流の相対湿度を７０％以上にす
ることを特徴とする請求項１６に記載の半導体製造シス
テム。
【請求項１８】請求項１〜１７のいずれか１項に記載
の半導体製造システムを配設したクリーンルーム。