WO2006087990A1

WO2006087990A1 - ガス式シリコンウエハ精密洗浄乾燥装置

Info

Publication number: WO2006087990A1
Application number: PCT/JP2006/302462
Authority: WO
Inventors: Seiichi Iwamatsu; Yukihiro Murakami; Kenji Yamazaki; Ryuji Okamoto
Original assignee: Intellectual Property Bank Corp.; Icf Inc.
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2006-08-24

Description

明細書

ガス式シリコンウェハ精密洗浄乾燥装置

技術分野

[0001] 本発明は、シリコンウェハ上に積層された多結晶シリコン膜やシリコン窒化膜ゃシリコン酸化膜に設けられた開口部の内側、特に 0.1 μ m未満の幅を有する開口部の内側を、精密洗浄し、その後、超純水洗浄し、乾燥する方法及び係る方法を実現するためのシリコンウェハ精密洗浄乾燥装置に関する。

[0002] また、本発明は、該シリコンウェハ精密洗浄乾燥装置に供給するための薬液希釈混合装置を提供する事を目的とする。

背景技術

[0003] 本文中におけるシリコンウェハ精密洗浄乾燥装置とは、所定の仕様に基づきウェハを洗浄し、乾燥するのであるが、乾燥後のウェハの表面上に残った微粒子状物質及び金属汚染物質が所定の数値以下に常に制御されているシリコンウェハの洗浄乾燥工程及び、該シリコンウェハの洗浄乾燥工程で用いる装置を意味する。

[0004] 従来、シリコンウェハを用いたプレーナプロセス法に基づく LSI製造工程では、シリコン酸化膜形成工程や各種薄膜形成工程やエッチング工程の前に精密洗浄を行いウェハ上の金属汚染物質や微粒子物質が所定の水準以下になるようにすることで各工程終了時の歩留まりを維持している。

[0005] 近年、プロセス技術の進行と共に、最小線幅は既に 90nmを下回り、例えば、ソース電極やドレイン電極の存在する 1層目と接続するための配線層をそれぞれ該ソース電極ゃ該ドレイン電極に配線して接続するためのコンタクトホールは、 0.1 μ m未満に達しており、 0.1 μ ΐη未満の開口部を有するコンタクトホール等の高アスペクト比を有する孔内部の精密洗浄乾燥法及びの開発が急務となっている。

[0006] また、従来、シリコンウェハ精密洗浄法として利用されてきた RCA洗浄法（特公昭 5 3-35436)や加温した硫酸/過酸化水素酸洗浄法は、水溶液であって表面張力が高ぐ例えば、 0.1 /i m未満の開口部の内面に進入する事が容易でないばかりか、反応性ガスが、該 0.1 μ m未満の開口部に補足され、これ以上の洗浄が阻害されるなど、洗浄品質の不均一の原因ともなつている。

[0007] 表面張力が高ぐ薬液が 0.1 z m未満の開口部の内面に進入する事が容易でないとレ、う問題に対しては、界面活性剤の導入や水溶液を廃止してアルコール系洗浄液となす方法（特開平 11-87290ゃ特開平 11-97401)が知られている力洗浄品質ゃコストの面で満足できるものでなかった。

[0008] また、反応性ガスが開口部に補足される問題に関しては、超音波や機械的な運動により洗浄中に遥動し、該反応性ガスを振り切って脱泡する方法や、窒素ガスゃォゾンガスをパブリングして、該反応性ガスを叩き出す方法が知られていたが、超音波による方法は、ウェハ表面を傷つけてしまう恐れがあったり、機械的遥動では泡を飛ばすには不十分であったり、窒素ガスやオゾンガスをパブリングする方法では、逆に泡を付けてしまう恐れがあった。

[0009] また、特許公開公報特開 2005-19787に記載の内容、『例えば、特開平 9-293702 号公報で提案されているガスや蒸気を用いたウェハ洗浄方法は、今後の微細化した LSIの製造に際し、パーティクルや金属汚染の除去効果が必ずしも、充分でなぐ更なる改良の余地がある。』や『く 0011 >また、特開平 9-102483号公報に記載のように、例えばフッ酸蒸気を用いる方法として、水蒸気、エタノール蒸気、酢酸蒸気などをフッ酸蒸気に添加して酸化膜をエッチングする方法が知られているが、この方法では、エッチングに際して生成するエッチング反応生成物によるパーティクル発生を抑制することができるものの、元々ウェハに付着していたパーティクルを除去することはできない。』と言った従来技術の不十分さが指摘されている。

[0010] 特許文献 1に記載の方法よれば、半導体ウェハを水平に保持したスピナ一を回転させ、遠心力を利用して前記半導体ウェハの表面に付着した水分をふり切って半導体ウェハを乾燥させる半導体ウェハ遠心乾燥装置にぉレ、て、乾燥用ガイドの供給口力半導体ウェハに洗浄用薬液、リンス用純水、乾燥用流体の順に供給すれば、半導体ウェハを大気で汚染させることなぐ洗浄から乾燥処理まで行うことができるが、特許文献 2に記載によれば、『今後の微細化した LSIの製造に際し、パーティクルや金属汚染の除去効果が必ずしも、充分でなぐ更なる改良の余地がある。』と言う問題があった。また、特許文献 3に記載の方法によれば、 2段階処理による精密シリコン酸化膜エツチング法であり、第 1除去段階では、 HFガス Z水蒸気エッチング処理によって大部分のシリコン酸化膜層を除去し、第 2除去段階では、水蒸気を追加しない無水 HF含有の高流速ガス環境内で、残留シリコン酸化膜層を比較的低速度且つ低残渣状態でエッチングするが、特許文献 2の記載によれば、『エッチングに際して生成するエツチング反応生成物によるパーティクル発生を抑制することができるものの、元々ゥェノヽに付着していたパーティクルを除去することはできない。』と言う問題があった。

[0011] 本発明は、上記した問題を解決する事を課題とするが、特に、シリコンウェハ上に積層された多結晶シリコン膜やシリコン窒化膜やシリコン酸化膜に設けられた開口部の内側、特に 0.1 μ m未満の幅を有する開口部の内側を、薬液洗浄し、その後、超純水洗浄し、乾燥する事を課題とする。

[0012] 特許文献 1 :特開平 9-293702

特許文献 2：特開 2005-19787

特許文献 3：特開平 9-102483

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] すなわち、シリコンウェハ上に積層された多結晶シリコン膜やシリコン窒化膜ゃシリコン酸化膜に設けられた開口部の内側、特に 0.1 μ m未満の幅を有する開口部の内側を、薬液洗浄し、その後、超純水洗浄し、乾燥する事が望まれる。

課題を解決するための手段

[0014] 上記課題を解決するために本発明では、密閉構造でありながら必要に応じて開放構造にでき又密閉構造に戻せる構造を有し且つ温度制御可能を有し且つ清浄な空間を有する反応槽と、該反応槽に接続する混合洗浄気製造装置 A (アンモニアガスとオゾンガスと超純水蒸気の内、少なくともどれ力 1種類を含むガス）と、混合洗浄気製造装置 B (塩酸ガスとオゾンガスと超純水蒸気の内、少なくともどれ力 4種類を含むガス）と、混合洗浄気製造装置 C (無水 HFガスと IPA (Iso-Propyl Alcohol)蒸気とオゾンガスと超純水蒸気の内、少なくともどれ力 1種類を含むガス）と、超純水蒸気製造装置と、 N2パージ管と、 IPA蒸気製造装置と、排気管と、廃液パイプと、各種混合洗浄気製造装置吐出口から延びた供給配管と、該反応室に接続するすべての配管に取り付けられた制御バルブと、温度制御装置と、温度検知装置と、操作盤と、操作制御装置とを備え、該反応槽に、気相状態の塩酸か超純かオゾンの内少なくともどれ力 1種を含む洗浄気と、気相状態の無水フッ酸か超純水かオゾンか IPAの内少なくともどれ力 4種を含む洗浄気と、気相状態のアンモニアか超純水かオゾンの内少なくともどれ力 4種を含む洗浄気とを所定の様式の組み合わせによって、且つ所定の回数繰り返すことでシリコンウェハ上に積層された多結晶シリコン膜やシリコン窒化膜やシリコン酸化膜に設けられた 0.1 μ m未満の幅を有する開口部の内側の表面に存在する汚染物質を、数モノレーャの洗浄気吸着層を形成し、該数モノレーャの洗浄気吸着層が被吸着層表面下の該汚染物質と化学的な反応を起こし、該汚染物質を分解し、該分解した反応生成物が産生するや否や蒸発させる一方、供給される洗浄気が同等量吸着するように洗浄気供給量と排気量と基板表面温度を制御し、該開口部の内側の表面を澱みや残渣が残らないように洗浄し、その後、該数モノレーャの吸着層を IPA や超純水に置換後、所定の温度で該置換後の吸着層を所定の温度で所定の時間だけ放置することで完全にパージし、乾燥を完了する事が可能なガス式精密洗浄乾燥装置である。

発明の効果

[0015] 本発明によると、混合洗浄気 A (アンモニアとオゾンと超純水の内、少なくともどれか

1種類を含むガス）や混合洗浄気 B (塩酸とオゾンと超純水の内、少なくともどれ力 1種類を含むガス）と混合洗浄気 C (HFとオゾンと超純水の内、少なくともどれ力 1種類を含むガス）を所定の組み合わせで処方し、必要に応じ好適な状態で混合すると共に、最適な状態でウェハ表面に噴霧する事ができるので、 0.1 μ m未満の微細な開口部の内側も洗浄が可能であるば力りでなぐ一度も大気に暴露することなく IPA蒸気に置換後、乾燥ができるので、ウォータマークの発生や微粒子や金属汚染物質の残留が無い状態で、洗浄から乾燥迄が可能であり、また、薬液やガスの消費が最小であり、経済的である。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明の一実施形態におけるガス精密洗浄装置の処理槽内構造を含めた配管系統図。

園 2]本発明の一実施形態におけるガス精密洗浄装置の処理槽内構造図。園 3]本発明の一実施形態における排気装置の構成図。

園 4]本発明の一実施形態におけるガス供給装置との取り合いを説明する図。符号の説明

1 才ゾンガス

2 アンモニアガス

3 超純水

4 窒素ガス

5 塩酸ガス

6 無水フッ酸ガス

7 排気ダクト

8 廃液パイプ

9 10 電磁弁

11 手動バルブ

12' 14 電磁弁

15' -17 エアオペレートバノレブ

18' -24 g|¾弁

25 26 エアオペレートバルブ

27 電磁弁

28 エアオペレートバノレブ

29 電磁弁

30' マスフローメータ

35 47 フィ /レター

48 ノくタフライノノレブ

49 混合洗浄気 A製造装置

50 混合洗浄気 B製造装置

51 混合洗浄気 C製造装置反応槽

シリコンウェハ

ウエノ、¹ ίτッタ¹ ~ ステージ

ヒータ

熱電対

リード線

ヒータ電線

反応槽の蓋

Ν2パージ管

ΙΡΑ蒸気製造装置電磁弁

フイノレター

流量計

電磁

ΙΡΑ

排気管

廃液パイプ

超純水蒸気製造装置エアオペレートバノレブフイノレター

エアオペレートバノレブフイノレター

電磁弁

フイノレター

流量調節用ニードルバノレブ流量計

流量調節用ニードルバノレブ 85 流量調節用ニードルバルブ

86 フイノレター

87 流量調節用ニードルバルブ

88 フィルター

89 電磁弁

90 流量調節用ニードルバルブ

91 発信式圧力計

92 真空ポンプ

93 制御装置

94 該主操作制御装置

95 酸素ボンべ

96 窒素ボンべ

97 アンモニアボンべ

98 塩酸ボンべ

99 無水フッ酸ボンべ

100 オゾン発生装置

101 IPAキヤニスタ缶

102〜： 114 マ二ユアノレ弁

115〜125 圧力計

126-130 圧力調整弁

131 フイノレター

132 流量計

133 流量調節用ニードルバルブ

134 電磁弁

発明を実施するための最良の形態

本発明の一実施形態として以下のように述べるが、本発明の実施形態はこの例にある場合に限らない。 [0019] アンモニアガスや塩酸ガスは ELグレードの超高純度のものを使用し、該アンモニアガスゃ該塩酸ガスの供給法は、アンモニアガスボンベや塩酸ガスボンベの後に圧力調整弁を揷入し、その後に電磁弁とスロットルバルブを経由してマスフローメータに供給し、該マスフローメータの出口に電磁弁を介して 0.01 μ m径の微粒子を 99.999% 除去できるフィルター揷入し、混合洗浄気製造装置に接続した。

[0020] オゾンガスは、オゾン発生機から供給される超高純度のものを使用し、圧力調整弁の後に電磁弁とスロットノレバルブを経由してマスフローメータに供給し、該マスフローメータの出口に電磁弁を介して 0.01 μ m径の微粒子を 99.999%除去できるフィルタ一を挿入し、混合洗浄気製造装置 Aと混合洗浄気製造装置 Bと混合洗浄気製造装置 Cに導いた。

[0021] 窒素ガスは ELグレードの超高純度のものを使用し、圧力調整弁の後で必要な数だけ分岐し、該それぞれの枝管は、電磁弁とスロットノレバルブを経由してマスフローメータに接続し、該マスフローメータの出口に電磁弁を介して 0.01 μ m径の微粒子を 99.9 99%除去できるフィルターを挿入し、混合洗浄気製造装置 Aと混合洗浄気製造装置 Bと混合洗浄気製造装置 Cや、窒素ガスパージラインやエアオペレートバルブ駆動窒素ガス接続口に導いた。

[0022] 酸素ガスは ELグレードの超高純度のものを使用し、圧力調整弁の後に電磁弁とスロットルバルブを経由してマスフローメータに供給し、該マスフローメータの出口に電磁弁を介して 0.01 μ m径の微粒子を 99.999%除去できるフィルターを揷入し、オゾン発生機に導いた。

[0023] 超純水は、手動ストップコックに接続し、その次にスロットルバルブとエアオペレートバルブをこの順に入れ、 0.1 μ mm径の微粒子を 99.999%除去できるフィルターを揷入し、装置純水接続口へ接続した。

[0024] 図面を用レ、て本発明の実施形態を説明する。

[0025] 図 1は、本発明の一実施形態であるガス式精密洗浄乾燥装置の主要を占める配管系統図及び反応槽の模式図であって、混合洗浄気 A (アンモニアガス 2とオゾンガス 1 と超純水 3の蒸気の混合気)製造装置 49と、混合洗浄気 B (塩酸 5とオゾンガス 1と超純水 3の蒸気の混合気)製造装置 50と、混合洗浄気 C (無水フッ酸 6とオゾンガス 1と超純水 3の蒸気の混合気)製造装置 51と、混合洗浄気 D (無水フッ酸 6と超純水 3の蒸気の混合気)製造装置を混合洗浄気 Cの製造装置 51がオゾンガス 1流量をゼロとする事により製造することで兼ね、 IPA蒸気製造装置 66と、 N2パージ管 65と、超純水蒸気製造装置 74と、バタフライバルブ 48を介して排気ダクト 7へ接続する排気管 72 と、バルブ 27を介して廃液管 8へ接続する廃液パイプ 73とを接続してなる清浄且つ高度な密閉構造の反応槽 52を備える洗浄装置であって、当該反応槽 52内には、ゥェハ 53を収容するためのウェハーセッター 54を備えるステージ 55があり、更に、当該ウェハ 53を加熱するためのヒータ 56と 57を備えている力ウェハ 53を示すためにヒータ 57の表示を省略している。以下に装置の概要を述べる。

[0026] 混合洗浄気 A製造装置 49：アンモニアガス 2と、オゾンガス 1と、超純水 3の蒸気とを任意の比率で安全且清浄な状態で温度を制御しながら混合気を製造するための装置であって、温調機能を有したヒータ（図示せず）と、超純水アトマイザ一（図示せず）と、アンモニアガス 2接続口と、オゾンガス 1接続口と、超純水 3接続口と、窒素ガス 4 接続口と、制御用 I/Oポートと、電源接続口と、混合洗浄気 A吐出口とを備える。ォゾンガス 1は、電磁弁 9を介してマスフローメータ 30に入り、流量の制御を受け、電磁弁 20とフィルター 37を経由して該オゾンガス 1接続口に接続し、混合洗浄気 A製造装置 49にレヽたる。アンモニアガス 2は、電磁弁 10を介してマスフローメータ 31に入り、流量の制御を受け、フィルター 38を経由して該アンモニアガス 2接続口に接続し、混合洗浄気 A製造装置 49にいたる。窒素ガス 4は、電磁弁 12を介してマスフローメータ 32に入り、流量の制御を受け、電磁弁 21とフィルター 41を経由して該窒素ガス 4接続口に接続し、混合洗浄気 A製造装置 49にいたる。超純水 3は、マニュアルバルブ 1 1を経由後エアオペレートバルブ 15と流量調節用ニードルバルブ 81と流量計 82とフィルター 39を経て該超純水 3接続口に接続し、混合洗浄気 A製造装置 49にいたる。該混合洗浄気 A製造装置 49は、装置制御装置に搭載されたコンピューターからの制御情報に基づき、混合洗浄気 Aを製造し、エアオペレートバルブ 26を介して供給される。

[0027] 混合洗浄気 B製造装置 50：塩素ガス 5と、オゾンガス 1と、超純水 3の蒸気とを任意の比率で安全且清浄な状態で温度を制御しながら混合気を製造するための装置であって、温調機能を有したヒータ（図示せず）と、超純水アトマイザ一（図示せず）と、塩素ガス 5接続口と、オゾンガス 1接続口と、超純水 3接続口と、窒素ガス 4接続口と、制御用 I/Oポートと、電源接続口と、混合洗浄気 B吐出口とを備える。オゾンガス 1は、電磁弁 9を介してマスフローメータ 30に入り、流量の制御を受け、電磁弁 19とフィルター 36を経由して該オゾンガス 1接続口に接続し、混合洗浄気 B製造装置 50にいたる。塩素ガス 5は、電磁弁 13を介してマスフローメータ 33に入り、流量の制御を受け、フィルター 43を経由して該塩素ガス 5接続口に接続し、混合洗浄気 B製造装置 5 0にいたる。窒素ガス 4は、電磁弁 12を介してマスフローメータ 32に入り、流量の制御を受け、電磁弁 22とフィルター 42を経由して該窒素ガス 4接続口に接続し、混合洗浄気 B製造装置 50にいたる。超純水 3は、マニュアルバルブ 11を経由後エアオペレートバルブ 16と流量調節用ニードルバルブ 83と流量計 84とフィルター 40を経て該超純水 3接続口に接続し、混合洗浄気 B製造装置 50にいたる。該混合洗浄気 B製造装置 50は、装置制御装置に搭載されたコンピューターからの制御情報に基づき、混合洗浄気 Bを製造し、エアオペレートバルブ 25を介して供給される。

混合洗浄気 C製造装置 51：無水 HFガス 6と、オゾンガス 1と、 IPA71の蒸気と、超純水 3の蒸気とを任意の比率で安全且清浄な状態で温度を制御しながら混合気を製造するための装置であって、温調機能を有したヒータ（図示せず）と、超純水アトマイザ一（図示せず）と、無水 HFガス 6接続口と、オゾンガス 1接続口と、 IPA71接続口と、超純水 3接続口と、窒素ガス 4接続口と、制御用 I/Oポートと、電源接続口と、混合洗浄気 C吐出口とを備える。オゾンガス 1は、電磁弁 9を介してマスフローメータ 30に入り、流量の制御を受け、電磁弁 18とフィルター 35を経由して該オゾンガス 1接続口に接続し、混合洗浄気 C製造装置 51にいたる。 IPA71は、電磁弁 134を介して流量調節用ニードルバルブ 133に入り、流量の制御を受け、流量計 132とフイノレター 131を経由して該 IPA71接続口に接続し、混合洗浄気 C製造装置 51にいたる。無水 HFガス 6は、電磁弁 14を介してマスフローメータ 34に入り、流量の制御を受け、フィルター 4 7を経由して該無水 HFガス 6接続口に接続し、混合洗浄気 C製造装置 51にいたる。窒素ガス 4は、電磁弁 12を介してマスフローメータ 32に入り、流量の制御を受け、電磁弁 29とフィルター 46を経由して該窒素ガス 4接続口に接続し、混合洗浄気 C製造装置 51にレ、たる。超純水 3は、マニュアルバルブ 11を経由後エアオペレートバルブ 17と流量調節用ニードルバルブ 85と流量計 86とフィルター 45を経て該超純水 3接続口に接続し、混合洗浄気 C製造装置 51にいたる。該混合洗浄気 C製造装置 51は、装置制御装置に搭載されたコンピューターからの制御情報に基づき、混合洗浄気 Cを製造し、エアオペレートバルブ 28を介して供給される。

[0029] IPA蒸気製造装置 66 : IPA71の蒸気を任意温度で発生し供給するための IPA蒸気製造供給装置であって、温調機能を有したヒータ（図示せず）と、アトマイザ一（図示せず）と、 IPA71接続口と、窒素ガス 4接続口と、制御用 I/Oポートと、電源接続口と、 I PA蒸気吐出口とを備える。 IPA71は、電磁弁 70と流量調節用ニードルバルブ 90と流量計 69とフィルター 68を経由して該 IPA71接続口に接続し、 IPA蒸気製造装置 66にいたる。窒素ガス 4は、電磁弁 12を介してマスフローメータ 32に入り、流量の制御を受け、電磁弁 89とフィルター 76を経由して該窒素ガス 4接続口に接続し、 IPA蒸気製造装置 66にいたる。 IPA蒸気製造装置 66は、装置制御装置に搭載されたコンビユーターからの制御情報に基づき、 IPA蒸気を製造し、電磁弁 62を介して供給される。

[0030] 超純水蒸気製造装置 74 :超純水 3の蒸気を任意温度で発生し供給するための超純水蒸気製造装置であって、温調機能を有したヒータ（図示せず)と、アトマイザ一（図示せず）と、超純水 3接続口と、窒素ガス 4接続口と、制御用 I/Oポートと、電源接続口と、超純水蒸気吐出口とを備える。超純水 3は、マニュアルバルブ 11を経由後エアオペレートバルブ 77と流量調節用ニードルバルブ 87と流量計 88とフィルター 78 を経て該超純水 3接続口に接続し、超純水蒸気製造装置 74にいたる。窒素ガス 4は、電磁弁 12を介してマスフローメータ 32に入り、流量の制御を受け、電磁弁 79とフィルター 80を経由して該窒素ガス 4接続口に接続し、超純水蒸気製造装置 74にいたる。超純水蒸気製造装置 74は、装置制御装置に搭載されたコンピューターからの制御情報に基づき、超純水蒸気を製造し、電磁弁 75を介して供給される。

[0031] N2パージ管 65：窒素ガス 4を供給し、反応槽 52内をパージするための配管であつて、窒素ガス 4は、電磁弁 12を介してマスフローメータ 32に入り、流量の制御を受け、電磁弁 23とフィルター 44を経由して N2パージ管 65に供給される。

[0032] 図 2は、図 1の反応槽 52の構造をわ力り易く説明する目的で作成されたものであり、図 1の反応槽 52を横から透視した図である。図 2によれば、反応槽 52にはウェハを出し入れするための蓋 64がついており、図示していないが、蓋 64が閉じられた時の密閉性を保っためにフッ素ゴム又はフッ素ゴムを薄レ、 PFAチューブで包んだパッキンを蓋 64又と反応槽 52の間に挟むように蓋 64又は反応槽 52のどちらか一方に取り付けられている。また、反応槽 52内には、ウェハ 53を収納して保持するためのセッター 54を有するステージ 55が設置されている。ウェハ 53の両面を所定の距離だけ離して挟む 1対の温度検知用センサー 58付きヒータ 56と温度検知用センサー 59付きヒータ 57が設置されている。ヒータ 56にはヒータ制御信号 62が接続され、ヒータ 57にはヒータ制御信号 63が接続され、温度検知用センサー 58からはセンサー信号線 61 が出され、温度検知用センサー 59からはセンサー信号線 62が出ている。ここで言うヒータは、ヒータをアルミなどの良伝熱性の金属性ブロックに封入して比較的厚いテフロン (登録商標)製の被覆を施し耐蝕性を確保した仕様のヒータを使用する。

[0033] 図 3は、排気ダクト 7へ接続する過程において、反応槽 52内のガスの置換を良好にするために、発信式圧力計 91と、該発信式圧力計 91から信号を受信して真空ボンプ 92を制御するための制御装置 93とを備え、該制御装置 93が主操作制御装置 94 に該真空ポンプ 92の運転状態を報告し、又、該主操作制御装置 94からの指令により真空ポンプ 92を制御する目的で該主操作制御装置 94に接続し、発信式圧力計 9 1と連携して排気能力を 0から 100%まで可変できる真空ポンプ 92を接続した時の図である。こうする事で、反応槽 52内の雰囲気を高速で制御可能にでき、スループットを向上できる。

[0034] 図 4は、本発明の一実施形態であるガス式精密洗浄乾燥装置の図 1に示す配管系統図に繋がるガスボンベからの配管及び必要な設備を示すものである。

[0035] オゾンガス 1 :酸素ボンべ 95は、手動バルブ 102と圧力計 115と圧力調整弁 126と圧力計 116と手動バルブ 107をこの順に経由して、圧力を調整した後に、オゾン発生装置 100に至る。該オゾン発生装置で発生したオゾンガスは、手動バルブ 109を介して図 1の記号 1へ繋がる。

[0036] 窒素ガス 4 :窒素ボンべ 96は、手動バルブ 103と圧力計 117と圧力調整弁 127と圧力計 118をこの順に経由し、分岐し、枝管に設けられた手動バルブ 108を経由して、圧力を調整した後に、オゾン発生装置 100に至る。また、圧力計 118を経由した本管は、手動バルブ 111の手前で再度枝管に分岐して手動バルブ 110と圧力調整弁 13 1と圧力計 125を経由して圧力を調整した後に電磁弁 24を経由し、 IPAキヤニスタ缶 101へ繋がる。一方、圧力計 118を経由した本管は、手動バルブ 111を経由して、図 1の記号 4へ繋がる。

[0037] アンモニアガス 2 :アンモニアガスボンベ 97は、手動バルブ 104と圧力計 119と圧力調整弁 128と圧力計 120と手動バルブ 112をこの順に経由して、圧力を調整した後に、図 1の記号 1へ繋がる。

[0038] 塩酸ガス 5 :塩酸ガスボンベ 98は、手動バルブ 105と圧力計 121と圧力調整弁 129 と圧力計 122と手動バルブ 113をこの順に経由して、圧力を調整した後に、図 1の記号 5へ繋がる。

[0039] IPA71 : IPAキヤニスタ缶 101は、電磁弁 24を介して窒素ガスの供給を受け、 IPAを吐出し、該 IPA吐出配管は図 1の記号 71へ繋がる。

実施例

[0040] 以下実施例を用いてさらに具体的に説明する。

[0041] (実施例 1)

図 1の装置に、 200nm長さ、且つ lOOnm幅、且つ 200nm深さのシリコントレンチ力 5 OOnmピッチで 100行 100列形成され、その後 10nmの熱酸化膜が全面に形成された 8 インチ直径の Bをドーパントとする比抵抗 5〜10オーム 'cmの p型シリコンく 001>ウェハ夂を入れ、蓋を閉め、窒素に雰囲気を置換した後で、混合洗浄気 C製造装置 51から供給される混合洗浄気 Cの成分比率が、流量比で無水 HF:H20 (蒸気）： N2： IPA ( 蒸気）=5:0:0 : 1且っ無水^^6の流量が5003(：(：₁11となるょぅに調整し、且つ IPA71の流量が lOOsccmになるように調整し、且つ、電磁弁 27を閉め、且つボールバルブ 48を開け、ヒータ 56と 57を調節して 80°Cで 5分間処理し、熱酸化膜を全面剥離した。次に、電磁弁 14と電磁弁 134を閉め、混合洗浄気 C製造装置 51を停止し、そしてエアオペレートバルブ 28を閉め、 IPA蒸気製造装置 66の流量比力 IPA:N2=1:0.5且つ IPA71 の流量が 500sccmになるように調整し、且つヒータ 56と 57を調節して 80°Cで 5分間 IPA に置換し、その後、 IPA蒸気製造装置 66を停止し、その後、電磁弁 67を閉め、リンス工程を完了した。乾燥を行うために、ヒータ 56及び 57を 80°Cに保ち、 5分間放置した後で、 200°Cに昇温して 3分間加熱し、吸着した HFを含む IPAを完全に蒸発させた。次に、電磁弁 23を開け、 N2を 2000sccm流し、 3分間放置し、反応槽 52の温度を室温 +/_5°C以内に制御した。その後、電磁弁 23を閉め、蓋 64を開け、該 8インチウェハを取り出し、表面状態及びエッチングの状態を調べたが、表面状態は、シリコンの疎水性を示し、曇りや傷も無ぐまた、 10匪の熱酸化膜は完全に除去され、残渣等は見られなかった。

(実施例 2)

該ガス洗浄技術はシリコンウェハや 0.1 μ m未満の微細な開口部の内側の洗浄のみならず、その他の基板材料ゃ部材および 0.1 μ m以上の開口部や開口部以外の表面部に適用しても良い事は言うまでも無い。

Claims

請求の範囲

[1] シリコンウェハ上に積層された多結晶シリコン膜やシリコン窒化膜やシリコン酸化膜に設けられた 0.1 μ m未満の幅を有する開口部の内側を、精密洗浄して乾燥する方法であって、

反応槽と、該反応槽に接続する複数の混合洗浄気製造装置と、超純水蒸気製造装置と、 N2パージ管と、 IPA蒸気製造装置と、排気管と、廃液パイプと、各種混合洗浄気製造装置吐出口から延びた供給配管と、該反応室に接続するすべての配管に取り付けられた制御バルブと、温度制御装置と、温度検知装置と、操作盤と、操作制御装置とを備え、

該反応槽に、気相状態の塩酸か超純水かオゾンの内少なくともどれ力 1種を含む洗浄気と、気相状態の無水フッ酸力超純水かオゾン力の内少なくともどれ力 1種を含む洗浄気と、気相状態のアンモニアか超純水かオゾンの内少なくともどれ力 4種を含む洗浄気とを所定の様式の組み合わせによって、且つ所定の回数繰り返すことでシリコンウェハ上に積層された多結晶シリコン膜やシリコン窒化膜やシリコン酸化膜に設けられた 0.1 μ m未満の幅を有する開口部の内側の表面に存在する汚染物質を、数モノレーャの洗浄気吸着層を形成し、該数モノレーャの洗浄気吸着層が被吸着層表面下の該汚染物質とィヒ学的な反応を起こし、該汚染物質を分解し、該分解した反応生成物が産生するや否や蒸発させる一方、供給される洗浄気が同等量吸着するように洗浄気供給量と排気量と基板表面温度を制御し、該開口部の内側の表面を澱みや残渣が残らないように洗浄する工程と、

その後、該数モノレーャの吸着層を IPA又は超純水の数モノレーャの吸着層に置換する工程と、

所定の温度で該置換後の IPA又は超純水の数モノレーャの吸着層を所定の温度で所定の時間だけ放置することで完全にパージすることにより乾燥する工程とを経ることでガス式精密洗浄及び引き続く乾燥を完了する事を特徴とするガス式精密洗浄乾燥方法。

[2] 請求項 1に記載の混合洗浄気が、アンモニアガスとオゾンガスと超純水蒸気の内、少なくともどれ力 1種類を含むガスである事を特徴とするガス式精密洗浄乾燥方法。

[3] 請求項 1に記載の混合洗浄気が、塩酸ガスとオゾンガスと超純水蒸気の内、少なくともどれか 1種類を含むガスである事を特徴とするガス式精密洗浄乾燥方法。

[4] 請求項 1に記載の混合洗浄気が、無水 HFと IPA (Iso-Propyl Alcohol)蒸気とオゾンガスと超純水蒸気の内、少なくともどれ力 1種類を含むガスである事を特徴とするガス式精密洗浄乾燥方法。

[5] 請求項 1に記載の方法を実現するための装置であって、

該反応槽に、気相状態の塩酸か超純水かオゾンガスの内少なくともどれ力 1種を含む洗浄気と、気相状態のフッ酸カ超純水かオゾン力 IPAの内少なくともどれ力 4種を含む洗浄気と、気相状態のアンモニアか超純水かオゾンガスの内少なくともどれか 1 種を含む洗浄気とを所定の様式の組み合わせによって、且つ所定の回数繰り返すことでシリコンウェハ上に積層された多結晶シリコン膜ゃシリコン窒化膜やシリコン酸化膜に設けられた 0.1 μ m未満の幅を有する開口部の内側の表面に存在する汚染物質を、数モノレーャの洗浄気吸着層を形成し、該数モノレーャの洗浄気吸着層が被吸着層表面下の該汚染物質と化学的な反応を起こし、該汚染物質を分解し、該分解した反応生成物が産生するや否や蒸発させる一方、供給される洗浄気が同等量吸着するように洗浄気供給量と排気量と基板表面温度を制御し、該開口部の内側の表面を澱みや残渣が残らないように洗浄する工程と、

所定の温度で該置換後の IPA又は超純水の数モノレーャの吸着層を所定の温度で所定の時間だけ放置することで完全にパージすることにより乾燥する工程とを、該反応槽で実行する事で、ガス式精密洗浄及び引き続く乾燥を完了する事に特徴のあるガス式精密洗浄乾燥装置。

Li

Z9l7Z0C/900Zdf/X3d 066磨 900Z OAV