DE69028130T2

DE69028130T2 - Verfahren und Gerät zur Reinigung von Halbleiterbauelementen

Info

Publication number: DE69028130T2
Application number: DE69028130T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Abe; Osamu Hirata; Yasukazu Mase
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2010-03-30
Also published as: JPH02257632A; EP0390134A3; US5100476A; EP0390134A2; DE69028130D1; EP0390134B1; KR940008363B1; JP2653511B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Reinigen einer Halbleitervorrichtung, und insbesondere ein Verfahren und ein Gerät zum Reinigen von Halbleitervorrichtungen unter Verwendung von mittels Ultraschall bewegtem reinen Wasser (das mittels Megaschall bewegtes reines Wasser genannt wird), dem eine alkalihaltige oder säurehaltige Chemikalie hinzugefügt ist.
Die US-A-4 686 002 offenbart, daß zum Stabilisieren einer auf Cholin basierenden Lösung, die Wasser oder niederprozentigen Alkohol als Lösungsmittel enthält, Formaldehyd oder (und) Paraformaldehyd als Stabilisator zu der auf Cholin basierenden Lösung hinzugefügt wird (werden). Darüber hinaus ist beschrieben, daß ein Wafer fünf bis zwanzig Minuten lang in die auf 70 bis 90ºC gehaltene auf Cholin basierende Lösung eingetaucht wird, und daß der Wafer vorzugsweise einer Ultraschallreinigung unterzogen wird. Jedoch ist dieses Ultraschallreinigen ein Ultraschallreinigen mit Öl, bei dem eine Lösung verwendet wird, zu der eine alkalihaltige Chemikalie hinzugefügt worden ist.
Die JP-A-59 19329 offenbart, daß ein Wafer in Kontakt mit einer Arbeitseinheit gebracht wird, die unter der unteren Oberfläche eines Ultraschall-Vibrators angeordnet ist, und daß Schutzüberzüge und Partikel auf dem Wafer durch die mechanischen Ultraschallschwingungen entfernt werden, während dem Wafer eine Reinigungslösung zugeführt wird, wonach noch die übrigen Partikel und ähnliches mittels einer Schrubbürste entfernt werden. Insbesondere wird der Ultraschall-Vibrator in Kontakt mit der Reinigungslösung gebracht.
Die JP-A-61-105847 offenbart eine Einzelwafer-SH-Behandlung, wobei Wasserstoffperoxid und rauchende Salpetersäure (konzentrierte Schwefelsäure und Schwefelsäurenanhydrid) einem Wafer separat zugeführt werden, der im voraus durch Verwendung reinen Wassers gereinigt worden ist, wonach dem Wafer reines Wasser und Wasserstoffperoxid zugeführt werden, während der Wafer gedreht wird, um nämlich eine thermische SH-Behandlung durch Verwenden der hitzeerzeugenden Reaktion von reinem Wasser und von Schwefelsäureanhydrid durchzuführen. In diesem Dokument ist keine Ultraschallerregung offenbart.
Zwischenelement-Verdrahtungslöcher sind in Halbleitervorrichtungen einhergehend mit größerer Integrationsdichte reduziert worden, und in den letzten Jahren hört man oft den Ausdruck "0,5 µm-Regel". Aus diesem Grund können Fremdkörper, d.h. während der Herstellung gebildeter Staub, nicht vernachlässigt werden und können einen wesentlichen Einfluß auf die Produktausbeute haben. Bezüglich des Reinigens beim Herstellungsprozeß sind verschiedene Verbesserungen gemacht worden, um die Menge an Staub zu minimieren, die bei den Herstellungsschritten erzeugt wird.
Zusätzlich zu einem herkömmlichen Reinigungsverfahren, bei dem fließendes reines Wasser verwendet wird, wird auch ein Megaschall-Reinwasser-Reinigungsverfahren verwendet. Wenn ein Megaschall-Reinwasser-Reinigungsgerät verwendet wird, wird ein Frequenzbereich von Wellenlängen mit sehr kleinem Ausschlag von 800 kHz bis 2 MHz verwendet, und selbst feine Partikel können effizient entfernt werden. Zusätzlich tritt keine Hohlraumbildung bzw. Kavitation auf, und die Beschädigung des Halbleitersubstrats kann verhindert werden.
Jedoch dann, wenn ein RIE-Verfahren (reaktives Ionenätzen) oder ein CDE-Verfahren (chemisches Trockenätzen) durchgeführt wird, um eine Al- oder eine Al-Legierungsverdrahtungsschicht oder einen SiO&sub2;- oder P-SiN-(Plasma-SiN)-Isolierfilm unter Verwendung einer Abdeckung zu ätzen, und wenn die Abdeckung dann durch ein Sauerstoffplasmaverfahren entfernt wird, können ein Abdeckungsrest und ein Schwermetallrest, die beim obigen Verfahren zurückgelassen werden, nicht durch ein Megaschall-Reinwasser-Reinigen entfernt werden. Daher ist eine Nachbehandlung, wie beispielsweise eine Behandlung mit einer alkalihaltigen Lösung wie beispielsweise einer Cholinlösung, oder einer säurehaltigen Lösung wie beispielsweise einer Fluorwasserstoffsäure oder einer Schwefelsäurelösung, erforderlich, nachdem eine Megaschall- Reinwasser-Reinigung durchgeführt worden ist.
Da die Nachbehandlung durch ein Tauchverfahren durchgeführt wird, können durch Oberflächenspannung auf der Oberfläche der Lösung schwimmende Partikel wieder an das gereinigte Halbleitersubstrat gelangen.
Es ist die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Reinigungsgerät zu schaffen, das einen Schwermetallrest, der nicht durch eine Megaschallreinigung entfernt werden kann, und einen Abdeckungsrest entfernen kann, nachdem eine Abdeckung durch ein Sauerstoffplasma entfernt worden ist.
Es ist die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Reinigungsverfahren zu schaffen, das einen Schwermetallrest, der nicht durch eine Megaschallreinigung entfernt werden kann, und einen Abdeckungsrest entfernen kann, nachdem eine Abdeckung durch ein Sauerstoffplasma entfernt worden ist.
Zum Lösen der ersten Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zum Reinigen von Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 1 geschaffen.
Zum Lösen der zweiten Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen von Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 8 geschaffen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Diese Erfindung kann aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden, wobei:
Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die einen Hauptteil eines herkömmlichen Megaschall-Reinwasser- Reinigungsgeräts zeigt;
Fig. 2 eine Schnittansicht ist, die einen Hauptteil eines Reinigungsgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Schnittansicht ist, die einen Hauptteil eines Reinigungsgeräts gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 4 eine Ansicht zum Erklären eines Effekts eines Reinigungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die ein herkömmliches Megaschall- Reinwasser-Reinigungsgerät zeigt. Dieses Gerät ist vom sogenannten Schleudertyp, wobei ein Halbleitersubstrat 52, das auf einer drehbaren Halterung 51 befestigt ist, gereinigt wird.
Eine Düse 53 zum Sprühen reinen Wassers liegt dem Halbleitersubstrat 52 gegenüber.
Passive oder aktive Elemente werden auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats 52 ausgebildet, auf das reines Wasser gesprüht wird. Während eines Reinigens wird ein Strahl reinen Wassers auch auf die entgegengesetzte Oberfläche, d.h. die untere Oberfläche des Halbleitersubstrats, gesprüht, um dadurch gleichzeitig eine rückwärtige Spüloperation durchzuführen.
Ein Tantal-Vibrator 54 ist in einer in der Düse 53 ausgebildeten Vibrationskammer 55 zum Speichern reinen Wassers angeordnet. Ein Auslaßpfad 56 ist zum Kommunizieren mit der Vibrationskammer 55 ausgebildet. Megaschall- Reinwasser wird von der Vibrationskammer 55 zum Halbleitersubstrat 52 gesprüht, das auf der Halterung 51 befestigt ist. Vor der Operation des oben beschriebenen Reinigungsgeräts wird das Halbleitersubstrat 52 in einer Ladeeinheit 57 gelagert und wird durch einen Durchführungspfad 58 auf der Halterung 51 eingestellt. Wenn eine vorbestimmte Reinigungsoperation beendet ist, wird das Halbleitersubstrat 52 durch einen Durchführungspfad 59 zu einer Entladeeinheit 60 weitergeführt.
Die Halterung 51, auf der das Halbleitersubstrat 52 befestigt ist, wird mit einer Geschwindigkeit gedreht, die in den Drehzahlbereich von 1 bis 3000 U/min fällt. Weiterhin wird dem reinen Wasser eine vorbestimmte Ultraschallschwingung, die aus dem Bereich von 800 kHz bis 2 MHz ausgewählt wird, zugefügt, das bei der Operation des Tantal-Vibrators 54 zur Vibrationskammer 55 geführt wird. Das resultierende Megaschall-Reinwasser wird vom Auslaßpfad 56 für 5 bis 60 Sekunden mit einer Durchflußrate von 0,5 bis 2 l/min versprüht.
Wenn ein Sprühen des Megaschall-Reinwassers zum Halbleitersubstrat beendet ist, wird die Halterung 51 mit einer Drehzahl von 3000 bis 5000 U/min gedreht, um ein Trocknen durch Schleudern durchzuführen, um dadurch die Reinigungsoperation zu beenden.
Zusätzlich zu dieser Reinigungsoperation ist auch eine Technik zum Entfernen von Fremdkörpern, wie beispielsweise Staub, durch Tauchen eines Halbleitersubstrats in eine chemische Lösung bekannt. Die chemische Lösung kann eine säurehaltige Lösung, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid, ein hydrophiles Tensid, Fluorwasserstoffsäure und Schwefelsäure, eine stark basische Lösung, wie beispielsweise eine Cholin-Lösung, und eine Mischung daraus sein.
Im Megaschall-Reinwasser-Reinigungsgerät vom Schleudertyp können, da der Bereich sehr kurzer Wellenlängen, wie beispielsweise 800 kHz bis 2 MHz, verwendet wird, die folgenden Effekte erhalten werden.
(1) Selbst kleine Partikel können effektiv entfernt werden. Beispielsweise beträgt eine durchschnittliche Entfernungsrate von 90 % von CVD-(chemische Dampfablagerungs)-Partikeln beim Megaschall-Reinwasser-Reinigen bei einer Leistung von 100 W, einer Halterungsdrehzahl von 50 U/min, einer Durchflußrate von 1 l/min und einer Reinigungszeit von 30 Sekunden etwa das 1,4-fache der durchschnittlichen Entfernungsrate von 65 % beim normalen Wafer-Fließreinigen bei einer Durchflußrate von 4 l/min und einer Reinigungszeit von 15 Minuten.
(2) Da keine Kavitation auftritt, kann die Beschädigung des Halbleitersubstrats eliminiert werden, wodurch fundamentale Vorteile geschaffen werden.
Verglichen mit einem Betrieb mit Öl kann eine spezielle Fördereinrichtung weggelassen werden. Das Cassetten-zu- Cassetten-Verfahren erlaubt eine serielle Verarbeitung, und die Operationszeit kann verkürzt werden. Zusätzlich kann der Verbrauch an reinem Wasser pro Halbleitersubstrat reduziert werden.
Es soll angenommen werden, daß ein RIE-Verfahren (reaktives Ionenätzen) oder ein CDE-Verfahren (chemisches Trockenätzen; ein Verfahren, bei dem Radikale verwendet werden, die durch Verwenden eines Magnetronrohrs zu einer Stelle weg von einer Plasmaerzeugungsposition bewegt werden) durchgeführt wird, um eine Al- oder eine Al-Legierungs-Verdrahtungsschicht oder einen SiO&sub2;- oder P-SiN-(Plasma-SiN)-Isolierfilm unter Verwendung einer Abdeckung zu ätzen, und daß die Abdeckung dann durch das Sauerstoffplasmaverfahren entfernt wird. In diesem Fall können ein Abdeckungsrest und ein Schwermetallrest, die bei dem obigen Verfahren zurückgelassen werden, nicht durch eine Megaschall-Reinwasser-Reinigung entfernt werden.
Daher ist eine Nachbehandlung, wie beispielsweise eine Behandlung mit einer alkalihaltigen Lösung, wie beispielsweise einer Cholin-Lösung, oder einer säurehaltigen Lösung, wie beispielsweise einer Fluorwasserstofflösung oder einer Schwefelsäurelösung, erforderlich, nachdem eine Megaschall-Reinwasser-Reinigung durchgeführt ist.
Da die Nachbehandlung durch ein Tauchverfahren durchgeführt wird, können durch eine Oberflächenspannung auf der Oberfläche der Lösung schwimmende Partikel wieder an das gereinigte Halbleitersubstrat gelangen. Nachfolgend wird ein Reinigungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist basierend auf der Feststellung gemacht worden, daß ein Metall oder ein anderer Rest, welcher durch eine RIE-Behandlung einer Verdrahtungsschicht (z.B. einer Al-, einer Al-Si- oder einer Al-Si-Cu- Verdrahtungsschicht) erzeugt ist, oder ein P-SiN oder ein Abdeckungsrest, die durch Entfernen einer Abdeckung durch ein Sauerstoffplasma beim Ätzen eines Siliziumsubstrats durch ein CDE-Verfahren unter Verwendung eines Abdeckungsmusters erzeugt sind, durch ein Megaschall-Reinwasser-Reinigen unter Verwendung einer chemischen Mischung entfernt werden kann. Die schwimmenden Metallkomponenten und der schwimmende Abdeckungsrest werden dazu veranlaßt auszufließen.
Der Rest-Entfernungsschritt kann eliminiert werden, und die Gerätekosten und der Wartungsaufwand kann stark reduziert werden.
Zum Ausführen des obigen Prinzips wird beim Reinigungsgerät ein Ziel-Halbleitersubstrat auf einer drehbaren Halterung plaziert. Eine Ultraschall-Vibrationskammer zum Speichern reinen Wassers und eine Ultraschall-Vibrationsplatte sind in einer Düse gegenüber dem Halbleitersubstrat angeordnet. Zusätzlich ist ein Auslaßpfad in der Ultraschall- Vibrationskammer ausgebildet, und ein Mechanismus zum Mischen einer Chemikalie mit reinem Wasser ist vorgesehen, um Megaschall-Reinwasser, das von der Vibrationskammer ausfließt, mit einer Chemikalie homogen zu mischen.
Ein Material für die Düse muß widerstandsfähig gegenüber Chemikalien sein. Wenn die Reinigungslösung eine Cholin- Lösung ist, wird fluoroplastisches Material als Düsenmaterial verwendet.
Bei der vorliegenden Erfindung verwendete Chemikalien können eine säurehaltige Lösung (z.B. eine Fluorwasserstoff- oder eine Schwefelsäure-Lösung) und eine basische Lösung (z.B. eine Cholin-Lösung) sein. Die Chemikalien werden nicht dazu verwendet, den Rest aufzulösen, sondern dazu, ihn von der Oberfläche des Halbleitersubstrats zu trennen. Daher kann ein Cholin-Inhalt 1 Volumen-% (was hierin nachfolgend Vol-% genannt wird) oder weniger oder kann in einigen Fällen 0,1 Vol-% sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. D.h. ein Ziel-Halbleitersubstrat 2, das in einer Ladeeinheit 1 gelagert ist, wird durch ein Fördersystem 3 befördert, das "frog legs" genannt wird, und wird auf einer Halterung 4 befestigt. Wenn eine Megaschall-Reinwasser- Reinigung (die später beschrieben wird) beendet ist, wird das gereinigte Halbleitersubstrat 2 durch ein Fördersystem 5, das "frog legs" genannt wird, weiterbefördert und in einer Entladeeinheit 6 gelagert.
Die Größe der Halbleitersubstrate 2 in der Ladeeinheit 1 und der Entladeeinheit 6 und jene des Halbleitersubstrats 52 auf der Halterung 4 sind zu Darstellungszwecken unterschiedlich voneinander, aber sie haben dieselbe Größe.
Zum Befestigen des Ziel-Halbleitersubstrats 2 auf der Halterung 4 ist eine mechanische Struktur (nicht gezeigt) erforderlich. Sechs getrennte Greifer sind in der Halterung 4 vorgesehen, und drei davon werden beim Drehen der Halterung gedreht, um dadurch das Ziel-Halbleitersubstrat 2 fest auf der Halterung 4 zu befestigen.
In den Fig. 2 und 3 ist eine Wand 7 um die Halterung 4 ausgebildet, um zu verhindern, daß das bei der Reinigungsoperation fließende reine Wasser verteilt wird, und um das reine Wasser zu einem externen Reservoir zu führen. Obwohl es nicht dargestellt ist, wird eine Spüloperation von der Rückseite aus durchgeführt, um einen Strahl reinen Wassers zu der unteren Oberfläche des Ziel- Halbleitersubstrats 2 zu sprühen.
Eine Düse 8 ist aus fluoroplastischem Material mit Widerstandsfähigkeit gegenüber Laugen und Säuren hergestellt und enthält eine Ultraschall-Vibrationskammer 9 zum Speichern von Megaschall-Reinwasser und zum Erzeugen von Ultraschallschwingungen und einen Auslaßpfad 10, der mit der Ultraschall-Vibrationskammer 9 in Verbindung steht.
Ein Tantal-Vibrator 12, der elektrisch mit einer Leistungsquelle 11 verbunden ist, ist in der Ultraschall- Vibrationskammer 9 angeordnet, und Megaschall-Reinwasser wird zur Ultraschall-Vibrationskammer 9 durch ein Reinwasser- Durchflußsteuersystem 13, ein Ventil 14 und eine Durchführung 15 zugeführt. Die Ultraschall-Vibrationskammer 9 erzeugt beim Betrieb des Tantal-Vibrators 12 Schwingungen mit einem Frequenzbereich von 800 kHz bis 2 MHz, um dadurch Megaschall- Reinwasser zu erhalten.
Die Bezugszeichen 16, 17 und 18 bezeichnen Komponenten, die einen Chemikalienlösungs-Zuführteil als charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung bilden. Genauer gesagt ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, eine Chemikalienlösungs- Zuführdurchführung 16 durch ein Chemikalienlösungs- Durchflußsteuersystem 17 und ein Ventil vorgesehen. Das distale Ende der Chemikalienlösungs-Zuführdurchführung 16 ist in der Düse 8 ausgebildet.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Chemikalienlösungs- Zuführdurchführung 16 jedoch durch eine mechanische Einrichtung an der Düse 8 befestigt sein, und das distale Ende der Durchführung 16 kann außerhalb des Auslaßpfades 10 geführt werden. Bei diesem Aufbau kann eine Mischung aus reinem Wasser und einer Chemikalie auf das Halbleitersubstrat 2 geführt werden.
Bei jedem Verfahren wird eine Chemikalie in das reine Wasser gemischt, nachdem die Ultraschallschwingungen mit dem oben beschriebenen Frequenzbereich an das reine Wasser angelegt sind, und somit wird verhindert, daß der Tantal-Vibrator 12 durch eine Behandlungslösung, wie beispielsweise eine alkalihaltige Lösung, eine Fluorwasserstoffsäurelösung und eine Wasserstoffperoxidlösung korrodiert wird. Durch Verwenden des obigen Verfahrens können eine Abgabe von Tantal und Unreinheiten, die im Tantal-Vibrator 12 enthalten sind, durch die starke alkalihaltige Lösung oder die Fluorwasserstoffsäurelösung in einer Konzentration von mehreren zehn bis zu mehreren hundert ppm, ein Mischen von Tantal und der Unreinheiten in das Megaschall-Reinwasser und eine Kontamination des Halbleitersubstrats 2 verhindert werden.
Eine Einrichtung zum Mischen der Chemikalie mit dem Megaschall-Reinwasser ist ein fester Auslaßpfad 10, der bei dem in Fig. 2 gezeigten Gerät verwendet wird. Jedoch verwendet das Gerät der Fig. 3 einen Bewegungsbetrieb, bei dem die Chemikalienlösungs-Zuführdurchführung 16 außerhalb des Auslaßpfades 10 angeordnet ist. Ein Mischungsverhältnis einer Chemikalie zu reinem Wasser wird durch die Durchflußsteuersysteme 13 und 17 eingestellt. Wenn Cholin verwendet wird, muß ihr Inhalt auf 1 Vol-% oder darunter eingestellt werden. Wenn eine säurehaltige Lösung, wie beispielsweise eine Fluorwasserstoffsäurelösung und eine Schwefelsäure verwendet wird, wird sie mit demselben Inhalt wie Cholin verwendet.
Obwohl es vom Betriebszustand des Tantal-Vibrators 12 in der Ultraschall-Vibrationskammer 9 abhängt, die mit reinem Wasser gefüllt ist, beträgt die Durchflußrate des Reinigungs- Megaschall-Reinwassers vorzugsweise etwa 1 l/min. In Abhängigkeit vom Typ des Zielobjekts, wie beispielsweise ein Schwermetall einer Abdeckung, betragen maximale und minimale Perioden der Reinigungszeit 1 Minute bzw. etwa 10 Sekunden.
Aktive und passive Elemente sind nahe der Oberfläche des Ziel-Halbleitersubstrats 2 ausgebildet. Eine Musterbildung einer Al-, einer Al-Si- oder einer Al-Si-Cu- Abscheidungsschicht, die mit jedem Element elektrisch verbunden ist, wird durch ein RIE-Verfahren unter Verwendung eines positiven Photolacks durchgeführt.
Ein Operationsmechanismus der Düse 8 mit der Ultraschall- Vibrationskammer 9 ist in den Fig. 2 und 3 nicht dargestellt. Die folgenden zwei Systeme können verwendet werden. Als erstes wird ein Mechanismus (z.B. ein kleines Zahnrad ist an einem Befestigungsteil (nicht gezeigt) der Düse 8 montiert) derart angeordnet, daß er um nur einen Radius des Halbleitersubstrats 2 radial bewegbar ist, das auf der drehbaren Halterung 4 befestigt ist und mit reinem mit einer Chemikalie gemischten Wasser gereinigt ist. Aus diesem Grund kann ein Ultraschallreinigen der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats 2 beim Drehen der Halterung 4 durchgeführt werden. Daher kann die Operation der Düse 8 durch den obigen Mechanismus in einer vorbestimmten Richtung kompensiert werden.
Als zweites gibt es ein Verfahren, bei dem die Düse an einem Mechanismus angeordnet ist, der in der X-Y-Ebene bewegbar ist. Während das Halbleitersubstrat 2 in einer Richtung bewegt wird, z.B. der X-Richtung, wird das mit einer Chemikalie gemischte reine Wasser in der anderen Richtung bewegt, z.B. der Y-Richtung, um dadurch ein Ultraschallreinigen durchzuführen. In diesem Fall muß kein Drehmechanismus in der Halterung 4 vorgesehen sein.
Zum Bestimmen der besten Reinigungsbedingungen für den Herstellungsprozeß wurde ein Reinigungseffekt eines Photolackrestes untersucht, der auf einer Al- oder einer Al- Legierungs-Verdrahtungsschicht zurückgelassen ist, nachdem ein Al- oder ein Al-Legierungs-Verdrahtungsmuster, das auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, durch ein RIE- Verfahren unter Verwendung eines positiven Photolacks geätzt wurde, und die positive Photolackschicht durch ein Sauerstoffplasmaverfahren abgeschält wurde.
Zusätzlich wurden 0,5 Vol-% Cholin zum Megaschall-Reinwasser hinzugefügt, das durch Anlegen von Ultraschallschwingungen an das Reinwasser unter den Bedingungen erhalten wird, daß eine Frequenz 1,0 MHz war, eine Leistung 100 W war, und eine Durchflußrate 1 l/min war, um eine Behandlungslösung vorzubereiten. Die Halterung 4, auf der das Siliziumsubstrat 2 befestigt wurde, wurde mit einer Drehzahl von 50 U/min gedreht, und eine Reinigung wurde bei einer Durchflußrate von 1 l/min durchgeführt. Danach wurde, während die Halterung 4 weiterhin mit 50 U/min gedreht wurde, Reinwasser, das keine Ultraschallschwingungen empfing und aus einer anderen Düse gesprüht wurde, dazu verwendet, das Siliziumsubstrat 2 für eine Minute zu reinigen. Das Siliziumsubstrat wurde dann mittels Schleudern bei 5000 U/min getrocknet.
Wie es aus Fig. 4 klar wird, ist die Anzahl von Partikeln, die durch Reinigen mit fließendem Wasser zurückgelassen werden, groß, die Anzahl von Partikeln, die durch ein herkömmliches Reinigen mit Megaschall-Reinwasser zurückgelassen werden, liegt im mittleren Bereich, und die Anzahl von Partikeln, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung zurückgelassen werden, ist klein. Das Siliziumsubstrat hat vor der Reinigung die größte Anzahl von Partikeln. Insbesondere betrug die durchschnittliche Partikelentfernungsrate, die durch ledigliches Verwenden von reinem Wasser erhalten wird, 90 % und die durchschnittliche Partikelentfernungsrate, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, wobei 0,5 Vol-% einer Chemikalie hinzugefügt sind, kann auf 95 % bis 98 % verbessert werden. Zusätzlich wurde ein Abdeckungsrestentfernungszustand durch eine SEM-Beobachtung untersucht, und es wurde herausgefunden, daß der Abdeckungsrest zusammen mit Schwermetallpartikeln entfernt wurde. Die Form der Duse ist nicht auf die bestimmte Form beschränkt, die bei dem obigen Ausführungsbeispiel beispielhaft gezeigt ist, wenn eine säurehaltige oder alkalihaltige Lösung mit reinem Wasser auf ein Anlegen von Ultraschallschwingungen an reines Wasser hin gemischt werden kann. Der zu entfernende Rest ist beispielsweise ein Abdeckungsrest und ein Schwermetallrest bei einer Ausbildung einer Al-Verdrahtungsschicht. Jedoch können Reste bei einer Ausbildung eines Musters aus polykristallinen Halbleiterschichten (z.B. Polysiliziumschichten) einen Abdeckungsrest enthalten, ein Abdeckungsrest bei einer Bildung eines Isolierfilms, wie beispielsweise eines SiO&sub2;- Films, einen Rest, wie beispielsweise einen Polymer- oder Schwermetallrest, außer dem Abdeckungsrest, der nicht durch Ultraschallreinigung mit reinem Wasser entfernt werden kann.
Die Behandlungslösung ist nicht auf die Bedingungen (z.B. eine Konzentrations- und Reinigungsbedingung) des obigen Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern kann außer für Cholin als alkalihaltige Lösung erweitert werden auf Ätznatron, eine Fluorwasserstoffsäurelösung, die für den Rest nach einem rückseitigen P-SiO-Ätzen effektiv ist, und eine Schwefelsäurelösung, die für einen positiven Abdeckungsrest bei einer Polysiliziummusterbildung effektiv ist, wenn die Behandlungslösung für den Zielrest effektiv ist. Gemäß dem Reinigungsgerät und seinem Verfahren können der Schwermetallund Abdeckungsrest, die auf einer Al-Verdrahtungsschicht oder ähnlichem abgelagert sind, entfernt werden. Der Schritt zum Entfernen des Abdeckungsrestes, der bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren erforderlich ist, kann weggelassen werden. Daher können Herstellungskosten erreicht werden, die aus einem Verringern der Anzahl von Herstellungsschritten und der Gerätekosten und des Wartungsaufwandes resultieren, die aus dem Weglassen des Equipments resultieren.
Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen einem besseren Verstehen und sollen nicht deren Schutzbereich einschränken.

Claims

1. Gerät zum Reinigen von Halbleitervorrichtungen, das folgendes aufweist:

a) eine Halterung (4) zum Haltern eines einzelnen Halbleitersubstrats (2), das zu reinigen ist;

b) eine Ultraschall-Vibrationskammer (9) mit einer Ultraschall-Vibrationseinrichtung (11, 12) zum Anlegen von Ultraschallschwingungen an reines Wasser, das der Ultraschall-Vibrationskammer (9) zugeführt und in ihr gespeichert wird;

c) eine Chemikalienlösungs-Mischeinrichtung (16, 17, 18) zum Mischen einer vorbestimmten Chemikalie mit dem Ultraschall-Reinwasser, die vorgesehen ist, um das von der Ultraschall-Vibrationskammer (9) ausfließende Ultraschall-Reinwasser mit der vorbestimmten Chemikalie zu mischen; und zwar durch einen Auslaßpfad der Ultraschall-Vibrationskammer; und

d) eine Zuführeinrichtung (10) zum Zuführen der gemischten Chemikalienlösung auf eine Oberfläche des Halbleitersubstrats (2).

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Erzeugungseinrichtung (91, 11, 12) einen Vibrator (12), eine Leistungsquelle (11) zum Anlegen einer vorbestimmten Spannung an den Vibrator (12) und eine Ultraschall-Vibrationskammer (9), 4 die das Reinwasser enthält, zur Lagerung des Vibrators (12) aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (12) ein Tantal-Vibrator (12) ist.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (12) Frequenschwingungen erzeugt, die in einen Bereich von 800 kHz bis 2 MHz fallen, und zwar auf ein Anlegen einer Spannung von der Leistungsquelle (11) an den Vibrator (12) hin.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemikalienlösungs-Mischeinrichtung (16, 17, 18) ein Chemikalienlösungs-Durchflußsteuersystem (17), ein Ventil (18) und eine Chemikalienlösungs-Zuführschaltung (16) aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Düse (8) die Ultraschall-Erzeugungseinrichtung (9, 11, 12) und ein Auslaßpfad davon untergebracht ist, zum Führen des Reinwassers, an das die Ultraschallschwingungen von der Ultraschall- Erzeugungseinrichtung (9, 11, 12) angelegt sind, zum Halbleitersubstrat (2), wobei ein distales Ende der Chemikalienlösungs-Zuführdurchführung (16) mit dem Auslaßpfad verbunden ist.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Düse (8) die Ultraschall-Erzeugungseinrichtung (9, 11, 12) und ein Auslaßpfad davon untergebracht ist, zum Führen des Reinwassers, an das die Ultraschallschwingungen von der Ultraschall- Erzeugungseinrichtung (9, 11, 12) angelegt sind, zum Halbleitersubstrat (2), wobei der Auslaßpfad ein distales Ende hat, das benachbart zu einem distalen Ende der Chemikalienlösungs - Zuführdurchführung (16) angeordnet ist, wobei ein Teil der Chemikalienlösungs- Zuführdurchführung (16) an der Düse (8) durch eine mechanische Einrichtung (19) befestigt ist.

8. Verfahren zum Reinigen von Halbleitervorrichtungen, das folgende Schritte aufweist:

a) Anlegen von Ultraschallschwingungen durch eine Ultraschall-Vibrationseinrichtung (11, 12) an reines Wasser in einer Ultraschall-Vibrationskammer (9)

b) Ausfließenlassen des Ultraschall-Reinwassers aus der Ultraschall-Vibrationskammer (9);

c) Mischen einer vorbestimmten Chemikalie zum ausfließenden Ultraschall-Reinwasser, um eine Lösung zu bilden; und

d) Zuführen der Lösung auf eine Oberfläche eines Halbleitersubstrats (2).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Chemikalienlösung irgendeine säurehaltige Lösung oder eine Cholin-Lösung als basische Lösung ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inhalt des Cholins nicht größer als 1 Vol-% ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inhalt des Cholins 0,1 Vol-% ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die säurehaltige Lösung dieselbe Konzentration wie jene des Cholins hat.