JP2005136437A - Semiconductor manufacturing system and clean room - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor manufacturing system which is suitable for manufacturing a high-integration/high-performance semiconductor device in a semiconductor manufacturing equipment, by reducing the usage and discharge of chemicals and ultrahigh pure water, and establishing a cleaning method of total process at a room temperature, in which the generation of chemical vapor is inhibited, and to provide a clean room in which the productivity of manufacturing the semiconductor is made very high, the running cost of the factory is reduced sharply, and the flexibility of design is markedly improved, by installing the semiconductor manufacturing system. <P>SOLUTION: A room-temperature washer for a semiconductor substrate a processing device which processes the semiconductor substrate after cleaning, are arranged in the order of the process, and a substrate transport distance is most shortened. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。   The present invention relates to a semiconductor manufacturing system and a clean room. More specifically, the present invention relates to a semiconductor manufacturing system in which a cleaning device and a processing device for the next process are arranged in a process order in a process order, and a clean room provided with the system.

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。   In recent years, semiconductor devices and integrated circuits formed on a semiconductor substrate have been densified and miniaturized to a submicron level. In order to achieve high density and miniaturization, the surface of the substrate must be kept in an ultra-high clean state. That is, the organic substance, metal, various particles, and the natural oxide film must be completely removed from the substrate surface. In addition, the substrate surface must have atomic order flatness and the surface dangling bonds must be terminated with hydrogen. Therefore, the substrate surface is cleaned.

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RCA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。   The so-called RCA cleaning method proposed by Dr. Warner Kahn of the US RCA company in 1970 has been widely used for semiconductor surface cleaning, with some improvements. This is a cleaning method using a strong acid / strong alkali chemical solution in combination with sulfuric acid, ammonia, hydrochloric acid and hydrogen peroxide as shown below.

(1)98%H2SO4/30%H22(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%H22/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%H22/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
(1) 98% H 2 SO 4 /30% H 2 O 2 (composition ratio 4: 1)
Temperature 120-150 ° C
(2) Ultra pure water cleaning Room temperature
(3) Dilute HF cleaning Room temperature
(4) Ultra pure water cleaning Room temperature
(5) 28% NH 4 OH / 30% H 2 O 2 / H 2 O (composition ratio 1: 1: 5)
Temperature 80-90 ° C
(6) Ultra pure water cleaning Room temperature
(7) Dilute HF cleaning Room temperature
(8) Ultra pure water cleaning Room temperature
(9) 36% HCl / 30% H 2 O 2 / H 2 O (composition ratio 1: 1: 6)
Temperature 80-90 ° C
(10) Ultra pure water cleaning Room temperature
(11) Dilute HF cleaning Room temperature
(12) Ultra pure water cleaning Room temperature

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。   However, this cleaning method has a large number of processes, which is a cause of hindering the improvement of productivity, and the amount of chemicals used in the entire process is enormous. Furthermore, an enormous amount of ultrapure water is required for rinsing after chemical cleaning.

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。   Furthermore, since chemicals are used at high temperatures, a large amount of chemical vapor is generated. Therefore, it is necessary to discharge a large amount of clean air through the cleaning device in order to prevent the vapor from entering the clean room. For this purpose, it is necessary to use a large-diameter duct or to make it as short as possible in consideration of pressure loss in the exhaust duct. As a result, the installation location of the cleaning device in the clean room cannot be freely determined, and is restricted by the relationship with the exhaust gas treatment device and the like. In addition, a large exhaust gas treatment device (scrubber) is required to remove chemical vapor in a large amount of exhaust air, and air conditioning for taking in a large volume of fresh air to supplement the exhausted clean air Equipment was needed.

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80×200m2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。 As described above, the conventional cleaning device uses a large amount of many chemicals and ultrapure water, discharges a large amount of exhaust air and waste water, and the size of the entire cleaning device increases. Costs and maintenance costs are increased, and the installation location in the clean room is limited. As a result, the individual semiconductor manufacturing apparatuses cannot be arranged in an optimal positional relationship in the process, the transport distance to the processing apparatus of the next process after cleaning becomes large, and contamination of the semiconductor substrate being transported from clean air This is a problem in manufacturing a high-performance highly integrated device. The space of a clean room factory that produces about 3 million 16Mbit or 64Mbit DRAMs per month is about 80 × 200m 2, and about 20% of the total number of 500 process steps is a cleaning process. As a result, the transport distance of the semiconductor substrate throughout the entire process reaches nearly 10 km. Also nitrogen tunnel. In the case of a closed system that transports through a nitrogen box, surface contamination can be suppressed, but the transport route is long and complicated, and the cost for that is enormous, so it is practically impossible.

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。   Furthermore, in the current exhaust air processing apparatus, so-called scrubbers are widely used. However, depending on the type of chemicals, there is a case where a small amount of chemicals cannot be processed but is released to the atmosphere. Therefore, the scrubber is usually installed on the leeward side with respect to the fresh air intake of the clean room so that the gas released from the scrubber is not taken into the clean room. However, depending on the wind direction, it may be upwind of the fresh air intake. At this time, chemical vapor is taken into the clean room and contaminates the clean room. Is prepared and the flow rate is made sufficiently fast so that it is discharged high in the sky. Further, as described above, when the route of the exhaust duct is taken into consideration in order to increase the efficiency of the exhaust air, the positional relationship between the installation location of the cleaning device and the installation location of the scrubber in the clean room is also restricted.

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。   Furthermore, recently, in order to achieve a higher degree of integration, a chemically sensitized resist has begun to be studied. However, this resist reacts sensitively to a very small amount of ammonia of several tens of ppb and causes a change in resist shape. When using ammonia such as RCA cleaning, extreme care must be taken so that the ammonia vapor does not come into contact with the resist, and the cleaning apparatus and the photolithography apparatus need to be completely separated from each other.

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。   As described above, conventional cleaning devices require a large amount of ultrapure water and chemicals, and exhaust air and wastewater / waste liquid containing a large amount of chemical vapors are exhausted. It becomes. Furthermore, the installation location is further restricted due to the influence of chemicals used in the cleaning device on other processes and the relationship with the exhaust air treatment device. As a result, it is not possible to arrange the individual manufacturing processing apparatuses so as to follow the optimal positional relationship for the manufacturing process, that is, the order of the manufacturing process. As a result, the transport distance of the semiconductor substrate becomes extremely long and the semiconductor device production is high. There is a problem that productivity and high yield are hindered.

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。   In view of the above situation, the present invention establishes a cleaning method at room temperature for all processes capable of reducing the amount of chemicals and ultrapure water used and discharged, and suppressing the generation of chemical vapor, thereby producing semiconductors. It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing system in which the transport distance through all processes of a semiconductor substrate suitable for production of highly integrated and high-performance semiconductor devices is minimized by arranging the apparatuses in the order of processes (wafer flow path minimum). .

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。   Furthermore, it is an object of the present invention to provide a clean room in which the productivity of semiconductor manufacturing can be greatly increased by installing such a semiconductor manufacturing system, the running cost of the factory can be greatly reduced, and the degree of freedom of design is greatly improved. .

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。   The semiconductor manufacturing system according to the present invention is characterized in that a room-temperature cleaning apparatus for a semiconductor substrate and a semiconductor manufacturing apparatus for processing a cleaned semiconductor substrate are arranged adjacent to each other, and the substrate transport distance is minimized. Further, the room temperature cleaning apparatus for the semiconductor substrate and the semiconductor manufacturing apparatus for processing the semiconductor substrate after the cleaning are arranged in the order of processes.

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。   Furthermore, the transport distance of the semiconductor substrate is made to be substantially the shortest by dispersing the photolithography apparatus and the room temperature cleaning apparatus.

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。 Furthermore, the photolithography apparatus, the room temperature cleaning apparatus, and the processing apparatus are connected by a clean N 2 or clean N 2 / O 2 atmosphere transfer apparatus.

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(RIE)のいずれかであることを特徴とする。   The semiconductor manufacturing apparatus is any one of an impurity introduction apparatus, an oxidation / diffusion apparatus, a CVD apparatus, a plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus, and a reactive ion etching apparatus (RIE).

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、H22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。 The room temperature cleaning apparatus is a first step of cleaning with pure water containing ozone, while applying ultrasonic vibration of a megasonic frequency, HF, H 2 O 2 and / or O 3 , a surfactant, A second step of cleaning with a cleaning liquid containing H 2 O, a third step of cleaning with pure water and / or pure water containing ozone, a fourth step of removing the oxide film and terminating the semiconductor surface with hydrogen, and The fifth step of parallel downflow rinsing using ultrapure water is sequentially performed.

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%、H22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。 The ozone concentration in the first step is 2 ppm to 10 ppm, the HF concentration in the cleaning liquid in the second step is 0.1 to 10 wt%, the H 2 O 2 concentration is 0.1 to 10 wt%, and the surfactant concentration is It is preferable that the frequency of 30 ppm to 400 ppm and megasonic is 0.5 to 3 MHz.

また、前記第3工程は0.5MHz〜5MHz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。   The third step is preferably cleaned while applying ultrasonic vibration of 0.5 MHz to 5 MHz. In the fourth step, cleaning is performed with a dilute HF solution, and in the fifth step, parallel down using ultrapure water is performed. It consists of florin washing. When a megasonic of 0.5 to 5 MHz is applied in the fifth step, the rinsing effect is increased and the amount of ultrapure water used is further decreased.

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(登録商標)、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。   Further, the cleaning container used for the cleaning in the second step has a nickel fluoride layer formed on at least the inner surface of the cleaning liquid storage portion of the container made of metal, and a fluorocarbon layer formed thereon, and an ultrasonic wave is formed on the outer surface of the container. It is important to use one with a vibrator attached. Conventionally, hydrofluoric acid solutions have been handled with fluororesins such as Teflon (registered trademark) and PFA, but megasonics attenuate with fluororesins. A metal container having complete corrosion resistance against hydrofluoric acid overwater is essential. If a carbon layer is inserted between the nickel fluoride layer and the fluorocarbon layer, the corrosion resistance is further improved.

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。
Furthermore, it is preferable to provide means for forming an airflow in the horizontal direction above the cleaning liquid surface of the cleaning container, and it is more preferable to set the relative humidity of the airflow to 70% or more. The chemical composition of the cleaning liquid can be kept constant over a long period of time by suppressing the evaporation of moisture from the cleaning liquid.
The clean room of the present invention is characterized in that the semiconductor manufacturing system is arranged.

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。   With the semiconductor manufacturing process of the present invention, the amount of chemicals and ultrapure water used can be greatly reduced to about 1/20 or less compared to the prior art, and the number of processes can be greatly reduced, so that the semiconductor manufacturing cost can be reduced. It becomes possible.

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。   In addition, since the generation amount of chemical vapor can be greatly suppressed, the cleaning device can be installed anywhere in the clean room, so it is possible to arrange each process device in the order of the process, and the entire production process It is possible to make the transport distance of the substrate through almost 1/10 or less of the conventional one, and it is possible to double the productivity of semiconductor devices with higher performance and higher integration. In addition, the degree of freedom in designing the clean room is greatly increased.

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。
Furthermore, the burden on the exhaust gas treatment device such as a scrubber is reduced, and the degree of freedom in designing a clean room including the exhaust gas treatment device is increased.
Further, since the exhaust gas from the cleaning device can be greatly reduced, not only the running cost of the air conditioning equipment but also the cost of the equipment can be greatly reduced.

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。   A stepper of a photolithographic apparatus is installed in one place together with a cleaning apparatus. A stepper is a device at the very heart of semiconductor integrated circuit manufacturing that draws ultrafine patterns on a silicon substrate. In a factory with 20,000 8-inch wafers per month, usually more than 50 steppers are installed. The main reason why steppers are installed in one place in a clean room factory is that i) the highest level of cleanliness is required. At present, cleanliness is 1 with dust of 0.1 μm or more. ii) When drawing with the most minute dimensions (0.3 to 0.4 μm design rule for i-line steppers), each stepper has its own characteristics, and each stepper has its drawing characteristics slightly different. Must be done with the same stepper. iii) Since it is essential for the fine pattern drawing that there is little vibration, a place close to the center of gravity of the building is selected. And so on.

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(0.01μm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。   However, these three issues have been overcome by new technological advances. The fan filter system and the PTFE membrane ULPA enable a super clean environment (a space free from dust having a particle size of 0.01 μm or more is realized). In addition, the development of an evaluation device for an optical lens system for steppers has led to the development of steppers having almost the same drawing characteristics, making it possible to have compatibility with all reticles. With the development of a magnetic levitation type active damper, microvibration waves originating from buildings are almost completely eliminated. For this reason, it can be distributed in a clean room factory of a stepper and a photolithography apparatus.

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。
By distributing the photolithography apparatus and the room temperature cleaning apparatus in a distributed manner, it is now possible to make the semiconductor substrate transport distance approximately the shortest.
As a result, it is possible to provide a clean room with excellent cost performance.

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。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a photolithography apparatus for forming a predetermined pattern on a semiconductor substrate. For example, the apparatus 101 forms a predetermined resist pattern on a semiconductor substrate by applying resist, exposing and developing the semiconductor substrate. .

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/H22/H2O/界面活性剤溶液を用い500kHz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1/20以下と極くわずかですませることができる。 Reference numeral 102 denotes an apparatus for cleaning the surface of the semiconductor substrate before the next process. In the present invention, first, a first step of cleaning with ultrapure water containing ozone, and ultrasonic vibration with a frequency of 500 kHz or more and 5 MHz or less are applied using an HF / H 2 O 2 / H 2 O / surfactant solution. A second step of cleaning the substrate, a third step of cleaning (rinsing) with ultrapure water to remove the chemical solution containing the surfactant from the substrate surface, and removing the oxide film formed in the third step, A room temperature cleaning apparatus comprising a fourth step of performing a dilute hydrofluoric acid treatment for terminating the surface with hydrogen, a rinsing step with ultrapure water, and more preferably a parallel downflow rinsing step. Since these cleaning operations are performed at room temperature, almost no chemical vapor is generated. Also, compared to conventional RCA cleaning, the number of processes is greatly reduced, and the amount of chemicals and ultrapure water used can be reduced to 1/20 or less.

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101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。 Reference numeral 103 denotes a processing apparatus for the next process, which is a processing apparatus that performs impurity diffusion, film formation, and the like, such as an impurity introduction apparatus, a diffusion apparatus, an oxide film forming furnace, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus. In the example of FIG. 1, the semiconductor substrate is automatically transported between the photolithography apparatus 101 and the cleaning apparatus 102, and between the cleaning apparatus 102 and the processing apparatus 103 in the next process, and between the cleaning apparatus and the processing apparatus in the next process. Then, if conveyance in a nitrogen atmosphere is used, surface contamination such as moisture from clean air, hydrocarbon, siloxane, and natural oxide film can be suppressed. When the surface of a semiconductor substrate is exposed to clean room air, approximately 3 × 10 16 molecules / cm 2 of water is adsorbed within 1 second , and approximately 1 × 10 15 / cm 2 is adsorbed within 1 hour, within a few hours. A monoatomic natural oxide film grows.

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。   As shown in FIG. 1, since each apparatus such as photolithography, cleaning, oxidation, diffusion, ion introduction, film formation, etc. is arranged in the process order, the substrate transport distance is short and the transport device is small. And can be simplified. In addition, even when a closed system is not used as described above, it can be quickly transferred to the processing equipment for the next process after cleaning, and the time for contact with the air in the clean room is shortened, greatly reducing the contamination of the semiconductor substrate surface. can do. Such a semiconductor manufacturing system can be achieved for the first time by the cleaning method of the present invention in which chemical vapor generation is almost eliminated.

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0.1〜0.2μm厚のSi34膜を形成する。
Next, a MOSFET manufacturing process will be described using the semiconductor manufacturing system of FIG.
First, the wafer is set in the cleaning apparatus 202, and the wafer is cleaned according to the above-described five-step cleaning method, and then carried into the oxidation furnace 203 through a transfer path such as an N 2 tunnel and an N 2 box, and a pad oxide film of 10 to 20 nm. Form. Further, the film is inserted into the nitride film forming furnace 204 through a transport path such as a clean N 2 tunnel and a clean N 2 box to form a Si 3 N 4 film having a thickness of 0.1 to 0.2 μm.

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。   Next, it is installed in the photolithography apparatus 201, and after resist application / drying, exposure and development to form a resist pattern for the active area, the reactive ion etching apparatus 205 is used to etch the nitride film. Thereafter, the resist is peeled off (206), washed (202 ′), and channel stop ion implantation (207) and element isolation oxidation are performed in an oxidation furnace 203 ′. In the case of an ion implantation apparatus that does not involve metal contamination at the time of ion implantation, the process can proceed to an oxidation process. However, a normal ion implantation that involves metal contamination requires a cleaning process. The diffusion of impurity atoms for channel stop is performed during element isolation oxidation.

次に、半導体基板は窒化膜エッチング用RIE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SiO2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。 Next, the semiconductor substrate goes through a nitride film etching RIE apparatus 205 ′ and goes through a pad oxide film removal cleaning process. This cleaning process is cleaning before forming the gate oxide film, which is a key to the reliability of the VLSI, but it is necessary to completely remove contaminants, atomic order flatness, and hydrogen termination. When the transfer from the cleaning to the gate oxidation furnace is performed in a clean N 2 atmosphere, hydrogen termination of the bare Si surface is desirable. However, when the transfer is performed in the atmosphere as in the current production method, the cleaning is performed. At the end of the process, it is desirable to form an oxide film of about 1 nm by treatment with ozone-added ultrapure water of about several ppm. Such a thin protective oxide film formation can be easily incorporated into the cleaning device 202 ''. In the case of a hydrogen-terminated surface, if the temperature is raised as it is to 600 ° C. or higher in Ar and N 2 as it is, the surface microroughness increases. Therefore, pre-oxidation at a temperature of about 300 ° C. for about 20 minutes in an O 2 atmosphere is required. By this treatment, a monoatomic SiO 2 film is formed. In this state, the flatness of the surface is maintained even if the temperature is raised to the oxidation temperature in Ar and N 2 .

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750℃〜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。 The gate oxidation furnace 203 ″ is a device having a load lock function, suppresses contamination from clean air from the substrate surface, and raises the semiconductor substrate to a predetermined temperature of about 750 ° C. to 900 ° C. in an Ar or N 2 atmosphere. Then, oxidize by changing to an oxidizing atmosphere. By doing so, even in a batch process of 50 to 200 sheets, an oxide film (fluctuation of 0.1 nm or less) having the same thickness can be formed on all substrate surfaces. After completion of the oxidation, the substrate is pulled out to the loading chamber after a predetermined annealing time instead of the Ar or N 2 atmosphere. In the case of H 2 / O 2 , H 2 / H 2 O, or H 2 O / O 2 atmosphere oxidation, if less than 1% O 2 is included in Ar and N 2 during annealing, H 2 in the oxide film, H is well removed and the film quality is improved.

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,Ta,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(201')、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(207')、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。 After the oxide film is formed, doped polysilicon is continuously formed to a predetermined thickness by a CVD apparatus, a plasma CVD apparatus (dual frequency excitation type apparatus), or a bias sputtering apparatus (dual frequency excitation type apparatus) 208. When it is necessary to lower the resistance of the gate electrode, a metal such as Al, W, Ta, Ti, etc. is subsequently formed by CVD or bias sputtering apparatus 209. Next, a resist is formed on the gate electrode wiring part by a photolithography process (201 ′), and the metal thin film and doped polysilicon are etched and the resist is peeled by the next RIE apparatus 205 ″ while leaving the gate electrode wiring part. Then, after cleaning (202 ′ ″), ion implantation of the source / drain regions is performed (207 ′), cleaning is performed again (202 ″ ″), and heat treatment (210) is performed in an N 2 atmosphere. The ion implantation region is activated.

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(201'')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TiN(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。 Subsequently, after the SiO 2 film is formed by the CVD apparatus or the bias sputtering apparatus (two-frequency excitation) 211, the SiO 2 film is drilled (201 ″) on the source / drain regions by the RIE apparatus 205 ′ ″. The resist is peeled off (206 ″), and after the cleaning step (202 ′ ″ ″), TiN (209 ′) and Al alloy (209 ″) are continuously formed to pattern the source / drain metal wiring. The photolithography process (201 ′ ″) is performed. Thereafter, the interlayer insulating film (BPSG film or the like) formation, the Al alloy wiring film formation, and the patterning are repeated.

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。   In any case, since the apparatus is arranged in the order of the process steps including the cleaning apparatus, the transport distance of the semiconductor substrate is reduced to 1/10 or less of the conventional one, and the productivity is doubled.

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。 In the above manufacturing process, if the N 2 tunnel and N 2 box are used after wafer cleaning, the wafer surface is always kept clean until processes such as impurity diffusion, oxide film formation, and Al electrode film formation are performed. Will be drunk.

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。   In addition, since the above manufacturing system generates almost no chemical vapor in the cleaning process, the amount of clean room air discharged can be greatly reduced, and the burden on the air conditioning equipment and exhaust gas treatment device is greatly reduced. Including the fact that the amount of chemicals and ultrapure water used is 1/20 or less, for example, the running cost of a factory with a monthly production of 20,000 8-inch substrates is reduced by more than 7 billion yen. Further, since the room temperature cleaning apparatus can be installed anywhere in the clean room, the clean room can be effectively used.

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。   The cleaning and cleaning apparatus of the present invention will be described in detail below. The cleaning apparatus of the present invention basically performs the following five steps of cleaning.

(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。
(First step)
The first step is a step of cleaning the semiconductor substrate with ultrapure water containing ozone. In this first step, most of the metal and organic matter are removed. And by performing this 1st process, the surface roughness after the whole washing | cleaning process and the variation in washing | cleaning can be made small. This first step is more effective when megasonic of 500 kHz to 5 MHz is added.

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。   After the first step, the second step can be started without performing ultrapure water cleaning. This is because ozone-containing ultrapure water remains on the substrate surface after the first step, and it does not adversely affect the second step while it remains.

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。   In the first step, cleaning with ultrapure water containing ozone is performed, and the ozone concentration is preferably 2 ppm or more and 10 ppm or less. When the concentration is higher than 2 ppm, there are very few residual metals and organic substances after cleaning, and surface roughness does not occur if the concentration is about 10 ppm or less. Further, as ultrapure water, those having a specific resistance of 18.2 MΩ or more, a metal concentration of 1 ppt or less, and other impurities of 1 ppb or less are preferable.

(第2工程)
第2工程は(HF/H22/H2O/界面活性剤)溶液を用い、500kH〜5MHz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、H22に替え、O3あるいはH22と共にO3を使用することができる。
(Second step)
The second step is a step of cleaning the substrate using a (HF / H 2 O 2 / H 2 O / surfactant) solution and applying vibrations at a frequency of 500 kH to 5 MHz. By this cleaning, particles, metals, Organic substances can be removed, and surface roughness can be prevented. Here, instead of the H 2 O 2, the O 3 can be used with O 3 or H 2 O 2.

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。H22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。 The concentration of HF in the cleaning liquid used in the second step is preferably 0.1 to 10 wt%. When the concentration is 0.1 wt% or more, the oxide etching rate is increased. The concentration of H 2 O 2 is preferably 0.1 to 10 wt%. In the case of 0.1 wt% or more, oxidation of the Si surface proceeds and metal removal can be performed more efficiently. On the other hand, even if it exceeds 10 wt%, the oxidation rate hardly changes, and it is economically disadvantageous only by increasing the amount of chemical used.

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〜400ppm程度である。   As the surfactant, any of anionic, cationic and nonionic can be used. In a dilute hydrofluoric acid aqueous solution, the zeta potential of all materials are set to the same polarity to electrically repel each other, that is, the function of electrically repelling dust and the substrate surface, improving the wettability of the liquid. I just need it. Furthermore, anything such as hydrocarbon or fluorocarbon may be used. The concentration is about 30 ppm to 400 ppm.

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500kHz、5MHzの超音波の波長は1.6mm及び0.16mm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。   The frequency of ultrasonic vibration applied in the second step is 500 kHz to 5 MHz. In this range, the cleaning effect is particularly remarkable. The wavelengths of ultrasonic waves of 500 kHz and 5 MHz in the aqueous solution are 1.6 mm and 0.16 mm, and the megasonic enters sufficiently into the substrate interval of 4 mm.

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。   For the cleaning in the second step, for example, one having the structure shown in FIG. In FIG. 3, 301 is a container, 302 is an ultrasonic transducer, and 303 is a cleaning liquid.

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。   The container 301 is made of metal, and has a nickel fluoride layer on the inner surface and a fluorocarbon layer formed thereon. Further, the ultrasonic transducer is attached to the bottom or / and the side of the container, and the thickness of the container of the attachment is set to the resonance thickness with respect to the frequency of the ultrasonic wave to be used. The container may have a parallel downflow structure which will be described later. Further, as shown in FIG. 3B, the container 301 may be filled with ultrapure water 305, and a container 304 containing a chemical solution may be provided therein, and a semiconductor substrate may be placed therein. The bottom thickness of the container 304 is set to a megasonic resonance plate thickness, that is, an integral multiple of a half-wave of megasonic. The thickness of the ultrapure water between the containers 301 and 304 is also set to the resonance thickness.

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。   If the components of the container are as follows, the container is excellent in corrosion resistance to the cleaning liquid used in the second step, and high vibration propagation characteristics can be obtained. The details are as described in Japanese Patent Application No. 6-288805.

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400〜500℃の温度で40〜100nmのNiF2を作ることもできる。 A nickel-phosphorous plating layer is formed on the surface of the metal that is a constituent material of the container, and then the nickel-phosphorous layer is fluorinated with fluorine, and further subjected to heat treatment in an inert gas (for example, nitrogen gas) atmosphere. A nickel fluoride layer is formed. A fluorocarbon layer of about 30 to 100 μm is applied on the nickel fluoride layer. After flattening the pure Ni surface by electropolishing, it can be reacted directly with F 2 gas to produce 40-100 nm NiF 2 at a temperature of 400-500 ° C.

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。   The metal is stainless steel, nickel, aluminum or an alloy of these with other metals, and those having nickel-phosphorus plating on the surface thereof can also be used.

フッ化ニッケル層の厚みは50nm〜200nm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。   The thickness of the nickel fluoride layer is preferably 50 nm to 200 nm, more preferably 100 to 200 nm. A container in which a hard alumite film of about 30 to 100 μm is formed on the Al alloy surface and a fluorocarbon film is formed is also effective.

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。   For example, as shown in FIG. 4, an air curtain is formed by an air flow 409 flowing horizontally on the liquid surface of the HF solution 403, a part of the air flow is exhausted, and the rest is passed through a filter 405 and a humidifier 406. Circulate by pump 404. In order to prevent changes in the chemical composition due to water evaporation, the relative humidity of the airflow is preferably 70% or more, and preferably 80% or more. Almost no chemical vapor is generated in the room temperature process, and the evaporation of moisture can be suppressed by setting the humidity of the upper part to 70% or more, preferably 80% or more. That is, the composition of the chemical solution can be maintained extremely accurately, and cleaning with complete reproducibility can be performed. Although the chemical liquid decreases by adhering to the semiconductor substrate (average of 0.8 g per 8 inch wafer), it is only necessary to replenish the original liquid surface with a chemical liquid having exactly the same composition.

(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。
(Third step)
Since the cleaning liquid containing the surfactant is used in the second step, an average of 0.8 g of chemical liquid adheres to the 8-inch wafer. In the third step, shower cleaning with ultrapure water is performed to remove the attached chemical from the substrate surface. The removed chemical solution is guided to a fluorine recovery device.

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。   In addition, when the surfactant cannot be completely removed by ultrapure water, the surfactant can be completely removed by appropriately performing a cleaning step (by applying ultrasonic waves) with about 1 ppm of ozone-containing ultrapure water. Removal is possible. Since the type of chemical used is the same as the chemical in the first step, the type of chemical does not increase. Ozone is added at or near the wet station.

(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。
(4th process)
In the third step, since a cleaning solution containing O 3 is used, an oxide film is formed on the silicon surface after cleaning. In the fourth step, the oxide film is removed and the silicon surface is terminated with hydrogen. For example, cleaning with a dilute HF solution of about 0.1 to 0.5%.

(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。
(5th process)
Next, a parallel down flow type rinse is performed to remove dilute hydrofluoric acid from the substrate surface. An example of a parallel downflow rinse system is shown in FIG. By using this system, the amount of ultrapure water used is ½ or less compared to the current overflow rinse. When megasonic is applied, the amount of ultrapure water used for rinsing is further reduced to 1/3 to 1/4.

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。It is a conceptual diagram which shows an example of the semiconductor manufacturing system of this invention. 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。It is a conceptual diagram which shows the other example of the semiconductor manufacturing system of this invention. 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。It is a conceptual diagram which shows an example of the apparatus used for the 2nd process of a washing | cleaning apparatus. 水平カーテンを説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining a horizontal curtain. 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。It is a conceptual diagram which shows an example of a parallel downflow rinse system.

符号の説明Explanation of symbols

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、
104 N2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。
101 photolithography apparatus,
102 cleaning device,
103 semiconductor processing equipment,
104 N 2 clean tunnel,
201, 201 ′ photolithography apparatus,
202, 202 ′ cleaning device 203, 203 ′ oxidation furnace,
204 a nitride film forming furnace,
205, 205 ′ reactive ion etching apparatus,
206, 206 ′ resist stripping device,
207, 207 ′ ion implanter,
208 polysilicon deposition apparatus,
209, 209 ′ metal film deposition apparatus,
210 heat treatment equipment,
301, 304 containers,
302 ultrasonic transducer,
303 cleaning solution,
305 ultrapure water,
401 container,
402 ultrasonic transducer,
403 cleaning solution,
404 pump,
405 filter,
406 humidifier,
407 Air flow outlet,
408 Airflow suction port,
409 Airflow.

Claims (18)

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。 A semiconductor manufacturing system, wherein a room temperature cleaning apparatus for a semiconductor substrate and a processing apparatus for processing a semiconductor substrate after cleaning are arranged so as to be adjacent to each other, and a substrate transport distance is made substantially shortest. 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。 The semiconductor manufacturing system according to claim 1, wherein the semiconductor substrate cleaning apparatus and a processing apparatus for processing the cleaned semiconductor substrate are arranged in a process order. 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。 3. The semiconductor manufacturing system according to claim 1, wherein the transport distance of the semiconductor substrate is made substantially shortest by dispersively arranging the photolithography apparatus and the room temperature cleaning apparatus. 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。 4. The apparatus according to claim 1, wherein the photolithography apparatus, the room temperature cleaning apparatus, and the processing apparatus are connected by a clean N 2 or a clean N 2 / O 2 atmosphere transfer apparatus. Semiconductor manufacturing system. 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。 6. The semiconductor according to claim 1, wherein the processing apparatus is any one of an impurity introduction apparatus, an oxidation / diffusion apparatus, a CVD apparatus, a plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus, and an RIE apparatus. Manufacturing system. 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、H22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。 The room temperature cleaning apparatus is a first step of cleaning with pure water containing ozone, while applying ultrasonic vibration of a megasonic frequency, HF, H 2 O 2 and / or O 3 , a surfactant, A second step of cleaning with a cleaning solution containing H 2 O, a third step of cleaning with pure water and / or pure water containing ozone, a fourth step of removing the oxide film and terminating the substrate surface with hydrogen, The semiconductor manufacturing system according to claim 1, wherein the fifth step of parallel downflow rinsing using pure water is sequentially performed. 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。 The semiconductor manufacturing system according to claim 6, wherein the ozone concentration in the first step is 2 ppm or more and 10 ppm or less. 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。 The semiconductor manufacturing system according to claim 6, wherein the frequency is 0.5 MHz to 5 MHz. 前記洗浄液中のHF濃度は0.1〜10wt%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。 The semiconductor manufacturing system according to claim 6, wherein an HF concentration in the cleaning liquid is 0.1 to 10 wt%. 前記洗浄液中のH22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。 10. The semiconductor manufacturing system according to claim 6, wherein a concentration of H 2 O 2 in the cleaning liquid is 0.1 to 10 wt%. 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。 The semiconductor manufacturing system according to any one of claims 6 to 10, wherein the O 3 concentration in the cleaning liquid in the third step is 0.1 to 5 ppm. 前記第3工程は0.5MHz〜5MHz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。 The semiconductor manufacturing system according to any one of claims 6 to 11, wherein the third step is performed while applying vibration of 0.5 MHz to 5 MHz. 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。 The cleaning container used for the cleaning in the second step has a nickel fluoride layer formed on at least the inner surface of the cleaning liquid storage portion of the container made of metal, and further a carbon layer is formed on the nickel fluoride layer, The semiconductor manufacturing system according to claim 6, wherein an ultrasonic transducer is attached to an outer surface of the container. 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。 The semiconductor manufacturing system according to claim 13, wherein a fluorocarbon layer is formed on the carbon layer. 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。 The cleaning container used for the cleaning in the second step has a nickel fluoride layer provided on at least the inner surface of the metal container and a fluorocarbon layer formed on the inner surface of the container. The semiconductor manufacturing system according to claim 6, wherein a sound wave oscillator is attached. 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。 16. The semiconductor manufacturing system according to claim 13, further comprising means for forming an air flow in a horizontal direction above a cleaning liquid surface of the cleaning container. 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。 The semiconductor manufacturing system according to claim 16, wherein a relative humidity of the airflow is set to 70% or more. 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。 The clean room which has arrange | positioned the semiconductor manufacturing system of any one of Claims 1-17.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034534A1 (en) * 2005-09-20 2007-03-29 Tadahiro Ohmi Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus
JP2007187436A (en) * 2005-12-13 2007-07-26 Hokkaido Univ Clean unit, connected clean unit, clean unit operating method, and clean work room
JP2009044042A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Kurita Water Ind Ltd Immersing type processing apparatus of object to be processed, and method of processing the object
JP2009131841A (en) * 2007-11-09 2009-06-18 Kurabo Ind Ltd Washing method and apparatus
JP2010153424A (en) * 2008-12-24 2010-07-08 Tohoku Univ Electronic device manufacturing apparatus
JP2011228406A (en) * 2010-04-16 2011-11-10 Kurita Water Ind Ltd Ozone water supply system and wet oxidation treatment system for silicon wafer

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034534A1 (en) * 2005-09-20 2007-03-29 Tadahiro Ohmi Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus
US8030182B2 (en) 2005-09-20 2011-10-04 Tadahiro Ohmi Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus
JP2007187436A (en) * 2005-12-13 2007-07-26 Hokkaido Univ Clean unit, connected clean unit, clean unit operating method, and clean work room
JP2009044042A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Kurita Water Ind Ltd Immersing type processing apparatus of object to be processed, and method of processing the object
JP2009131841A (en) * 2007-11-09 2009-06-18 Kurabo Ind Ltd Washing method and apparatus
JP2010153424A (en) * 2008-12-24 2010-07-08 Tohoku Univ Electronic device manufacturing apparatus
JP2011228406A (en) * 2010-04-16 2011-11-10 Kurita Water Ind Ltd Ozone water supply system and wet oxidation treatment system for silicon wafer

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