半導体装置の製造方法および半導体製造装置
【課題】エッチング形成したパターンが倒壊しないように埋め込み絶縁膜を形成する。
【解決手段】所定のパターンにエッチング加工した被加工物に対してパターン間に絶縁膜を埋め込み形成する半導体装置の製造方法である。前記被加工物のエッチング加工された前記パターン間のエッチング残渣を第１の薬液により洗浄する工程と、前記第１の薬液による洗浄の後前記被加工物をリンス液でリンスする工程と、前記リンスの後前記被加工物に絶縁膜形成用の塗布液を塗布する工程とを備える。前記第１の薬液による洗浄から前記塗布液の塗布までを、前記被加工物が前記パターン間で液体を保持した状態を維持するように同一の処理室内で実施することを特徴とする。
【解決手段】所定のパターンにエッチング加工した被加工物に対してパターン間に絶縁膜を埋め込み形成する半導体装置の製造方法である。前記被加工物のエッチング加工された前記パターン間のエッチング残渣を第１の薬液により洗浄する工程と、前記第１の薬液による洗浄の後前記被加工物をリンス液でリンスする工程と、前記リンスの後前記被加工物に絶縁膜形成用の塗布液を塗布する工程とを備える。前記第１の薬液による洗浄から前記塗布液の塗布までを、前記被加工物が前記パターン間で液体を保持した状態を維持するように同一の処理室内で実施することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、半導体装置の製造方法および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体基板あるいは積層膜をラインアンドスペースのパターンにエッチング加工した後に、パターン間を埋めるように絶縁膜を形成する工程がある。この場合、エッチング工程で被加工物を所定のピッチでパターニング加工した後に、次の工程に移る前に、ウエハ表面に残存した不純物や残渣を除去してウエハ表面を清浄にするためのクリーニング（洗浄）工程及び乾燥工程が実施される。
【０００３】
例えば、エッチング工程後のウエハの洗浄処理では、ウエハの表面に洗浄処理のための薬液が供給され、その後に純水が供給されてリンス処理が行われる。リンス処理後は、ウエハ表面に残っている純水を除去してウエハを乾燥させる乾燥処理が行われる。乾燥処理を行う方法としては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いてウエハ上の純水をＩＰＡに置換してウエハを乾燥させるものが知られている。
【０００４】
しかしながら、近年の素子の微細化に伴い、エッチングで形成した高アスペクト比のパターンにおいては、乾燥処理時に、ＩＰＡなどを用いた場合でも液体の表面張力によりウエハ上に形成されたデバイス実パターンが倒壊するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８６６１３０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体基板にエッチングで形成したパターンの溝内に絶縁膜を埋め込み形成する場合に、パターン倒壊を防止することができる半導体装置の製造方法および半導体製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、所定のパターンにエッチング加工した被加工物に対してパターン間に絶縁膜を埋め込み形成する半導体装置の製造方法であって、前記被加工物のエッチング加工された前記パターン間のエッチング残渣を第１の薬液により洗浄する工程と、前記第１の薬液による洗浄の後前記被加工物をリンス液でリンスする工程と、前記リンスの後前記被加工物に絶縁膜形成用の塗布液を塗布する工程とを備えてなり、前記第１の薬液による洗浄から前記塗布液の塗布までを、前記被加工物が前記パターン間で液体を保持した状態を維持するように同一の処理室内で実施することを特徴とする。
【０００８】
また、本実施形態の半導体製造装置は、洗浄対象の半導体基板を載置する載置部と、洗浄用の薬液を含む複数の薬液を前記載置部上の前記半導体基板に供給するための複数のノズルと、前記ノズルにより供給され前記半導体基板上に残留した薬液が、前記ノズルにより他の薬液を供給することで置換するように、前記ノズルによる前記複数の薬液の前記半導体基板への供給を制御する制御手段と、前記半導体基板上に供給した薬液の溶媒を揮発させるためのホットプレートとを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る洗浄工程の流れを示す模式的な図
【図２】洗浄装置の概略的な構成図
【図３】洗浄装置のノズルと排液の回収構造を概略的に示す図
【図４】洗浄対象の半導体装置の加工前と加工後の状態を模式的に示す縦断面図（その１）
【図５】洗浄対象の半導体装置の加工前と加工後の状態を模式的に示す縦断面図（その２）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
尚、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分は同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。
【００１１】
まず、図４および図５を参照して加工対象となる半導体装置の構成と加工の内容について説明する。加工対象となる半導体装置は、パターン幅が狭く且つ所定以上の高アスペクト比で形成される部分を有する構成のものである。ここでは、パターン幅が５０ｎｍ以下で例えば３０ｎｍで、また、アスペクト比が５以上で例えば８のパターンを形成している。
【００１２】
図４は、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリ装置などのメモリセル領域に形成する素子分離構造のトレンチ加工部分の加工前（ａ）と加工後（ｂ）の模式的な断面構成を示している。加工前の状態を示す図４（ａ）において、半導体基板としてのシリコン基板１の上面にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２、その上面に浮遊ゲート電極となる多結晶シリコン膜３が積層形成されている。多結晶シリコン膜３の上面に加工用のシリコン窒化膜４が積層形成されている。
【００１３】
上記膜構成のシリコン基板１にトレンチ１ａを形成した加工後の状態を示す図４（ｂ）において、シリコン窒化膜４の上面に加工用のラインアンドスペースのレジストパターンを形成し、これによりＲＩＥ（reactive ion etching）法によるエッチング加工でトレンチ１ａを形成している。このエッチングでは、シリコン窒化膜４、多結晶シリコン膜３、ゲート絶縁膜２をラインアンドスペースのパターンにエッチング加工し、さらにシリコン基板１を所定深さまでエッチング加工してトレンチ１ａを形成している。これにより、シリコン基板１の表層部が活性領域５として分離形成される。また、このエッチング加工では、トレンチ１ａの側壁部にエッチングによる残渣６が付着した状態となっている。
【００１４】
また、図５は、三次元型のメモリ装置の一つであるＲｅＲＡＭ（resistance ＲＡＭ）のメモリセル領域に形成するメモリ素子と素子選択用ダイオードを一括してエッチング加工する場合の加工前（ａ）と加工後（ｂ）の模式的な断面構造を示している。
【００１５】
加工前の状態を示す図５（ａ）において、半導体基板上に形成された絶縁膜１１の上面にワード線となるタングステン（Ｗ）膜１２、窒化チタン（ＴｉＮ）膜１３、ダイオード構造を有する多結晶シリコン層１４が積層形成されている。この多結晶シリコン層１４の上面に下部電極膜１５、ＲｅＲＡＭ素子膜１６、上部電極膜１７が積層形成され、さらにその上面にＣＭＰストッパとなるタングステン（Ｗ）膜１８、加工用のハードマスク膜１９が積層形成されている。
【００１６】
上記膜構成の加工後の状態を示す図５（ｂ）において、ハードマスク膜１９をマスクとして利用してＲＩＥ法によりタングステン膜１２までを一括してエッチング加工し、素子部を分離形成している。この加工工程においても分離された素子部の分離領域２０に面する側面にエッチングによる残渣２１が付着した状態となっている。
【００１７】
本実施形態においては、図４（ｂ）に示したトレンチ１ａの側壁部に付着したエッチング残渣６や、図５（ｂ）に示した素子部の分離領域２０の側面に付着したエッチング残渣２１を除去する際の洗浄工程から、この後の加工工程であるトレンチ１ａ内あるいは分離領域２０へ塗布型のシリコン酸化膜を埋め込む工程に至るまでの工程において、途中の乾燥工程を無くしてパターンの倒壊を防止することができる製造工程を説明する。
【００１８】
図２及び図３を参照して洗浄工程に用いる装置の構成について説明する。洗浄装置３１はウエハを一枚ずつ処理する枚葉式のもので、処理室であるチャンバー３１ａ内に回転可能なウエハ載置部３２を備え、このウエハ載置部３２上に半導体基板であるウエハ３３を載置して薬液による洗浄を行う構成である。この洗浄装置３１は、洗浄工程の制御を制御装置３１ｂにより行う構成である。ウエハ載置部３２は、図３に示すように、駆動モータに連結する回転軸３２ａに固定されており、所望の回転数で水平方向に回転可能に設けられている。
【００１９】
ウエハ載置部３２の上部には、ウエハ３３上に薬液を吐出するための複数のノズル３４ａ〜３４ｅを備えたノズル部３４が配置されている。また、ウエハ載置部３２の外周部に位置して排液回収部３５ａ、３５ｂを備えた排液カップ３５が上下動可能に設けられている。ノズル３４からウエハ３３上に吐出した薬液を、ウエハ載置部３２を回転させて外周部から振り飛ばして排液として種類別に回収する構成である。排液カップ３５は、２段に形成した排液回収部３５ａ、３５ｂにより、排液を主として無機系および有機系の２系統に分離して回収することができる。排液カップ３５は、回収する排液に対応して上下動され、排液回収部３５ａ、３５ｂのいずれかがウエハ載置部３２の高さに合うように制御される。
【００２０】
ノズル部３４のノズル３４ａ〜３４ｄは、配管３６を介して薬液キャビネット３７に連結されている。ノズル３４ｅは配管３６を介してリンス液としての超純水Ｗの供給源に連結されている。薬液キャビネット３７には、配管３６を介して各種の薬液をノズル３４ａ〜３４ｄにそれぞれ供給する薬液貯留部３７ａ〜３７ｄが設けられている。各薬液貯留部３７ａ〜３７ｄには第１〜第３の薬液および塗布液がそれぞれに貯留されている。
【００２１】
各薬液、塗布液は例えば次のものを用いる。第１の薬液はエッチング後の残渣を除去するための洗浄液としてのフッ酸（希フッ酸）Ａ、第２の薬液はアルコール系の有機系洗浄液としてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）Ｂ、第３の薬液はエーテル系の有機系洗浄液としてジブチルエーテルＣ、塗布液は塗布型のシリコン酸化膜を形成するためのポリシラザン（ＰＳＺ）塗布液Ｄである。
【００２２】
洗浄装置３１に隣接してベーク室３８が設けられている。ベーク室３８は、塗布したポリシラザン塗布液Ｄの溶媒を揮発させるためのもので、内部にはウエハ３３を載置して加熱するための加熱手段としてホットプレート３９が配設されている。洗浄装置３１内でウエハ３３に塗布液であるポリシラザン塗布液Ｄを塗布した後に、ベーク室３８に移動させてホットプレート３９上に載置する構成である。
【００２３】
次に、上記した洗浄装置３１を用いた洗浄工程〜塗布工程への処理手順について図１を参照して説明する。尚、以下の説明においては、上記した第２、第３の薬液、塗布液および水の特性を表わす一つの指標として、次の比ＲＣ（ＲＣ２、ＲＣ３、ＲＣＸ、ＲＣｗ）の値を用いる。これらの比ＲＣは、１分子あたりのＯＨの数をＮOH、ＣＨｘ（ｘは１〜３の整数）の個数をＮCHとしたときの、これらの個数の比の値ＮOH／ＮCHをＲＣとして定義している。
【００２４】
（水） 超純水Ｗ ＲＣｗ
（第２の薬液） イソプロピルアルコールＢ ＲＣ２
（第３の薬液） ジブチルエーテルＣ ＲＣ３
（塗布液） ポリシラザン塗布液Ｄ ＲＣＸ
（溶媒としてジブチルエーテルを用いている）
また、上記の比ＲＣｗ、ＲＣ２、ＲＣ３、ＲＣＸは次の式（１）の関係を満たしている。
【００２５】
ＲＣｗ＞ＲＣ２＞ＲＣ３≧ＲＣＸ （１）
ここで、水の分子は、ＯＨを有するがＣＨｘを有していないので、ＲＣｗは無限大であるとする。これにより、水のＲＣｗはＯＨおよびＣＨを有するイソプロピルアルコールＢのＲＣ２よりも大きい。ジブチルエーテルＣの分子はＯＨを持たないので、ＲＣ３はゼロであり、同様にポリシラザン塗布液の溶媒もジブチルエーテルであるからＲＣＸはゼロである。したがって、ＲＣｗ＞ＲＣ２＞ＲＣ３＝ＲＣＸとなるので、式（１）を満たしている。
【００２６】
次に、洗浄工程〜塗布工程について説明する。
半導体装置が多数形成されるウエハ３３は、ＲＩＥ法によるドライエッチング工程でエッチング処理され、これによって高アスペクト比のラインアンドスペースパターンが形成されている。そして、このエッチング工程が終了した時点で、図４のトレンチ１ａあるいは図５の分離領域２０の側壁部には、エッチング残渣６あるいは２１が付着した状態となっている。
【００２７】
このようにエッチング処理されたウエハ３３は、洗浄装置３１のウエハ載置部３２に載置された状態で以下の一連の洗浄工程が連続的に行われる。このとき、排液カップ３５は、無機系の薬液を回収すべく、ウエハ載置部３２が排液回収部３５ａに対応した高さとなるように移動されている。
【００２８】
まず、図１の工程１に示すように、ウエハ載置部３２を所定の回転数で回転させながらノズル３４ａからフッ酸Ａをウエハ３３上に供給し、ウエハ３３の全面に行き亘るようにする。ウエハ３３の回転は、ウエハ３３上に供給したフッ酸Ａが全て振り飛ばされることなく、一定量がウエハ３３上を覆うように残った状態となる程度の遅い回転速度で行われる。この洗浄によりウエハ３３に付着している残渣６あるいは２１を除去する。また、この洗浄で供給されたフッ酸Ａは、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分の排液が排液カップ３５の排液回収部３５ａに回収される。
【００２９】
続いて、工程２では、ウエハ３３上を覆うかあるいは少なくともトレンチ１ａ内あるいは分離領域２０内をフッ酸Ａが満たされた状態で、ノズル３４ｅから超純水Ｗ（リンス液）をウエハ３３に供給することで、ウエハ３３上のフッ酸Ａを超純水Ｗに置換しながら洗い流し、この水リンスを経ることで図１（ａ）に示すような状態にする。ウエハ３３上に供給された超純水Ｗの排液は前述同様に、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分の排液が排液カップ３５の排液回収部３５ａに回収される。また、この場合も、ウエハ３３上に超純水Ｗを残した状態、つまりトレンチ１ａ内あるいは分離領域２０内に超純水Ｗが満たされた状態で工程２を終える。
【００３０】
次に、ウエハ３３上に超純水Ｗを残した状態のままで、工程３においてノズル３４ｂから第２の薬液のイソプロピルアルコールＢを供給して超純水ＷをイソプロピルアルコールＢに置換する。一般に、イソプロピルアルコールＢは、水と親和性が高いので図１（ｂ）に示すように両者が混ざり合った状態となり、しかもイソプロピルアルコールＢが供給されるに従って濃度が変化することで残っていた超純水Ｗが迅速に置換され図１（ｃ）に示すようになる。この工程３で供給されたイソプロピルアルコールＢは、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分の排液が排液カップ３５の排液回収部３５ａに回収される。また、この場合も、ウエハ３３上にイソプロピルアルコールＢを残した状態、つまりトレンチ１ａ内あるいは分離領域２０内にイソプロピルアルコールＢが満たされた状態で工程３を終える。尚、上述の工程３では、排液回収部３５ａにはイソプロピルアルコールＢが回収されることになるが、ここでは先の工程２でウエハ３３のトレンチ１ａあるいは分離領域２０内に残存していた超純水Ｗを無機系の排液回収部３５ａで回収することを優先している。従って、排液回収部３５ｂは、超純水Ｗの排液が回収されないので、その後の有機系の排液が超純水Ｗと混合することを回避できる。
【００３１】
次に、工程４の実施に当たり、有機系の薬液を回収すべく、排液カップ３５を移動させて、排液回収部３５ｂがウエハ載置部３２に対応した高さとなるようにする。この後、ウエハ３３上にイソプロピルアルコールＢを残したままの状態で、工程４としてノズル３４ｃから第３の薬液であるジブチルエーテルＣをウエハ３３上に供給する。これにより、イソプロピルアルコールＢをジブチルエーテルＣで置換させて図１（ｄ）に示す混合状態から図１（ｅ）に示す置換状態に移行させる。この工程４の洗浄で置換されたイソプロピルアルコールＢおよび供給されたジブチルエーテルＣのうち、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分は、排液として排液カップ３５の排液回収部３５ｂに回収される。また、この場合においても、イソプロピルアルコールＢとジブチルエーテルＣとは親和性が高く、良く混合されしかも迅速に置換ができる。ジブチルエーテルＣの比ＲＣ３は、イソプロピルアルコールＢの比ＲＣ２よりも小さい。
【００３２】
最後に、ウエハ３３上にジブチルエーテルＣが残された状態で、工程５において塗布液としてのポリシラザン塗布液Ｄがノズル３４ｄより吐出される。このポリシラザン塗布液Ｄは、過水素化ポリシラザン（ＰＳＺ）を溶質とし、溶媒としてジブチルエーテルを用いているので、図１（ｆ）に示しているようにウエハ３３上のジブチルエーテルＣとなじみが良い。しかも迅速に置換ができて図１（ｇ）のようにウエハ３３の上面にポリシラザン塗布液Ｄが塗布された状態とすることができる。この工程５で置換されたジブチルエーテルＣおよび塗布されたポリシラザン塗布液Ｄのうち、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分は、排液として排液カップ３５の排液回収部３５ｂに回収される。尚、ジブチルエーテルＣの比ＲＣ３とポリシラザン塗布液Ｄの溶媒の比ＲＣＸは、共にＮOHがゼロであるから等しい（ＲＣ３＝ＲＣＸ）。
【００３３】
上記のように、ウエハ３３上にポリシラザン塗布液Ｄを塗布するまでの工程が終了すると、この後、ウエハ３３をベーク室３８に移動させてホットプレート３９上に載置する。ホットプレート３９により所定温度で熱伝導によりウエハ３３をベークすることで、ポリシラザン塗布液Ｄの溶媒であるジブチルエーテルを揮発させる。この後、水蒸気酸化工程を経て、Ｎ−結合をＯ−結合に置換することで、図４のトレンチ１ａ内に素子分離用の絶縁膜となるシリコン酸化膜を形成し、あるいは図５の素子部の分離領域２０に層間絶縁膜となるシリコン酸化膜を形成する。
【００３４】
以上のようにしてウエハ３３をエッチングした後、フッ酸Ａ（第１の薬液）による洗浄の工程１以降、ポリシラザン塗布液Ｄ（塗布液）を塗布する工程５に至るまでの間、チャンバー３１ａ内で、ウエハ３３上面が薬液で濡れたまま乾燥させることなく、すなわちパターン形成部分のトレンチ１ａあるいは分離領域２０内に常に薬液を浸した状態で薬液の置換をさせながら工程を進めるので、ウエハ３３に形成したパターンが表面張力に起因した応力で倒壊するのを防止することができる。この場合に、パターン幅が５０ｎｍ以下特に３０ｎｍ以下で、且つアスペクト比が５以上さらには８以上では、パターンの倒壊が起き易くなってくるところ、この実施形態の方法を採用することでパターン倒壊の発生を回避する効果が高くなる。
【００３５】
エッチング工程に続けて塗布工程までの一連の工程を、同一のチャンバー３１ａ内でウエハ３３を濡れた状態のままで連続的に実施でき、しかも、途中で乾燥工程を実施しなくても済むので、工程の短縮も図ることができる。
【００３６】
無機系の薬液であるフッ酸Ａ（第１の薬液）と有機系の薬液であるイソプロピルアルコールＢ、ジブチルエーテルＣおよびポリシラザンＤを同じ洗浄装置３１内で取り扱うことができ、この場合でも、排液回収部３５ａ、３５ｂを備えた排液カップ３５により分離して回収できるので好ましくない反応の発生を抑制できる。例えば、上記実施形態で示しているように、塗布液として、溶質が過水素化ポリシラザンで溶媒がジブチルエーテルであるポリシラザン溶液Ｄを用いる場合に、水を含む排液と混合しないように回収することで、水素やシランガスの発生を防止することができる。
【００３７】
尚、上記の実施形態で用いるイソプロピルアルコールＢは、従来技術で用いるような乾燥を目的として使用するものではなく、超純水Ｗとの置換をした後にウエハ３３上に残した状態として次の工程に移行させ、続くジブチルエーテルＣの散布時に超純水Ｗよりもなじみの良好な状態としておくためのものである。すなわち、各液体の比ＲＣが前記した式（１）の関係を満たしているので、超純水Ｗを直接ジブチルエーテルＣで置換する場合と比較して一連の工程における置換前後の液体の比ＲＣの差が小さく、互いに特性の近い液体をウェハ３３上でなじませて容易に置換を行うことができる。
【００３８】
上記の工程において、図４や図５に示した加工対象では、シリコン基板１や多結晶シリコン膜１４が露出する状態にパターンが形成されているので、その露出部分を次のように処理すると良い。
【００３９】
すなわち、工程１で、エッチング残渣６、２１を除去するフッ酸Ａによる洗浄処理の後で、工程２に進む前に、オゾン（Ｏ3）あるいは過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むような酸性またはアルカリ性水溶液による洗浄処理を行う。この洗浄処理では、シリコンが露出している状態で酸性あるいはアルカリ性水溶液による洗浄をすることで、シリコンの表面を酸化させることを目的としたものである。この場合においても、ウエハ３３がオゾン水あるいは過酸化水素水を含むような洗浄液で濡れた状態のまま乾かすことなく、次の超純水Ｗによるリンスを行う工程２に進める。
【００４０】
これにより、素子分離絶縁膜あるいは層間絶縁膜形成による固定電荷・界面準位の影響を緩和させることが可能である。また、ウエハ３３が濡れた状態で酸化処理を行えるので、乾燥工程を経ないと実施できないシリコン表面の酸化処理であるＨＴＯ（high temperature oxide）処理に代わる処理として有効であり、これによってＨＴＯ処理を用いる場合と同等の品質を確保することができる。
【００４１】
また、第２の薬液と第３の薬液は、イソプロピルアルコールＢとジブチルエーテルＣとを用いたが、これらに代えて、両者が混ざりやすいように比重が近い他の薬液を用いても良い。また、第３の薬液として、第２の薬液よりも比重の重いものを用いると、ウエハ３３に残っている第２の薬液と置換がし易くなる。また、超純水Ｗは、例えば炭酸ガス（ＣＯ2）などを溶かし込むことで導電率を高くしたものを用いると、ウエハが帯電するのを抑制することができる。
【００４２】
さらには、第２の薬液あるいは第３の薬液として、複数の薬液を含む溶媒とすることもできる。薬液としては、例えば、ＨＦＥ（ハイドロ・フルオロエーテル）等も用いることができる。なお、この場合には、ＯＨ濃度やＣＨｘ濃度の算出は、混合した薬液の割合に応じて計算する方法あるいは、最も混合比の大きい薬液の濃度を指標とする方法などがある。さらに、混合比率としては、重量％が一般的であるが、体積％を用いることもできる。
【００４３】
第３の薬液としてジブチルエーテルＣをウエハ３３に供給してイソプロピルアルコールＢを置換させるようにしたが、工程３においてイソプロピルアルコールＢによる超純水Ｗとの置換が十分に行える場合には、第３の薬液であるジブチルエーテルＣによる置換を行う工程４を省略することも可能である。また、イソプロピルアルコールＢが有するＯＨのポリシラザンへの影響が実質的な不具合とならない場合にも工程４を省略することができる。
【００４４】
ポリシラザン塗布液Ｄに代えて、ハイドロジェン・シルセスキオキサン（ＨＳＱ）、メチル・シルセスキオキサン（ＭＳＱ）、メチル・シロキサン（ＭＳＸ）等のシリコン化合物を有する溶質のいずれかもしくは複数のものと、プロピレン・グリコール・モノメチルエーテル・アセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレン・グリコール・プロピル・エーテル（ＰＧＰＥ）等のいずれかもしくは複数のものを混合したものを溶媒とした薬液を塗布液として用いることができる。これは、いわゆるＳＯＧ（spin on glass）と呼ばれるもので同様の方法によりシリコン基板１のトレンチ１ａ内あるいは素子部の分離領域２０に絶縁膜を形成する場合に用いることができる。また、これらの塗布液を用いる場合でも、溶媒の比ＲＣＸが前記した式（１）の関係を満たしていれば良い。
【００４５】
また、上記したＳＯＧの種類によっては、ウエハ３３上に残る液体が工程２で置換した超純水Ｗであってもそのまま塗布可能なものがあるので、その場合には、工程２に続けて、ウエハ３３上に超純水Ｗが残った状態で工程５に進めることができる。
【００４６】
排液カップ３５は、主として無機系の排液を回収する排液回収部３５ａ、および主として有機系の排液を回収する排液回収部３５ｂを設ける構成としているが、３つの排液回収部を設ける構成としても良い。例えば、工程１、２での無機系の排液を回収する排液回収部と、工程３での超純水ＷとイソプロピルアルコールＢを回収する排液回収部と、工程４、５での有機系の排液を回収する排液回収部とで構成することができる。また、排液カップ３５は、４つ以上設けて、工程別に排液を回収するように構成することもできる。
【００４７】
排液カップ３５を上下動可能に構成することに代えて、ウエハ載置部３２を上下動可能に構成し、排液回収部３５ａあるいは３５ｂにウエハ載置部３２の高さが合うように移動させるようにしても良く、さらには、両者が相対的に位置を上下に移動させることができて排液回収部３５ａ、３５ｂの位置調整をできるようにすれば良い。
【符号の説明】
【００４８】
図面中、１はシリコン基板、１ａはトレンチ、６はエッチング残渣、１１は絶縁膜、２０は素子部の分離領域、２１はエッチング残渣、３１は洗浄装置、３１ａはチャンバー（処理室）、３１ｂは制御装置（制御手段）、３２はウエハ載置部、３３はウエハ、３４はノズル部、３５は排液カップ、３６は配管部、３７は薬液キャビネット、３８はベーク室、３９はホットプレートである。
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、半導体装置の製造方法および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体基板あるいは積層膜をラインアンドスペースのパターンにエッチング加工した後に、パターン間を埋めるように絶縁膜を形成する工程がある。この場合、エッチング工程で被加工物を所定のピッチでパターニング加工した後に、次の工程に移る前に、ウエハ表面に残存した不純物や残渣を除去してウエハ表面を清浄にするためのクリーニング（洗浄）工程及び乾燥工程が実施される。
【０００３】
例えば、エッチング工程後のウエハの洗浄処理では、ウエハの表面に洗浄処理のための薬液が供給され、その後に純水が供給されてリンス処理が行われる。リンス処理後は、ウエハ表面に残っている純水を除去してウエハを乾燥させる乾燥処理が行われる。乾燥処理を行う方法としては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いてウエハ上の純水をＩＰＡに置換してウエハを乾燥させるものが知られている。
【０００４】
しかしながら、近年の素子の微細化に伴い、エッチングで形成した高アスペクト比のパターンにおいては、乾燥処理時に、ＩＰＡなどを用いた場合でも液体の表面張力によりウエハ上に形成されたデバイス実パターンが倒壊するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８６６１３０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体基板にエッチングで形成したパターンの溝内に絶縁膜を埋め込み形成する場合に、パターン倒壊を防止することができる半導体装置の製造方法および半導体製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、所定のパターンにエッチング加工した被加工物に対してパターン間に絶縁膜を埋め込み形成する半導体装置の製造方法であって、前記被加工物のエッチング加工された前記パターン間のエッチング残渣を第１の薬液により洗浄する工程と、前記第１の薬液による洗浄の後前記被加工物をリンス液でリンスする工程と、前記リンスの後前記被加工物に絶縁膜形成用の塗布液を塗布する工程とを備えてなり、前記第１の薬液による洗浄から前記塗布液の塗布までを、前記被加工物が前記パターン間で液体を保持した状態を維持するように同一の処理室内で実施することを特徴とする。
【０００８】
また、本実施形態の半導体製造装置は、洗浄対象の半導体基板を載置する載置部と、洗浄用の薬液を含む複数の薬液を前記載置部上の前記半導体基板に供給するための複数のノズルと、前記ノズルにより供給され前記半導体基板上に残留した薬液が、前記ノズルにより他の薬液を供給することで置換するように、前記ノズルによる前記複数の薬液の前記半導体基板への供給を制御する制御手段と、前記半導体基板上に供給した薬液の溶媒を揮発させるためのホットプレートとを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る洗浄工程の流れを示す模式的な図
【図２】洗浄装置の概略的な構成図
【図３】洗浄装置のノズルと排液の回収構造を概略的に示す図
【図４】洗浄対象の半導体装置の加工前と加工後の状態を模式的に示す縦断面図（その１）
【図５】洗浄対象の半導体装置の加工前と加工後の状態を模式的に示す縦断面図（その２）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
尚、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分は同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。
【００１１】
まず、図４および図５を参照して加工対象となる半導体装置の構成と加工の内容について説明する。加工対象となる半導体装置は、パターン幅が狭く且つ所定以上の高アスペクト比で形成される部分を有する構成のものである。ここでは、パターン幅が５０ｎｍ以下で例えば３０ｎｍで、また、アスペクト比が５以上で例えば８のパターンを形成している。
【００１２】
図４は、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリ装置などのメモリセル領域に形成する素子分離構造のトレンチ加工部分の加工前（ａ）と加工後（ｂ）の模式的な断面構成を示している。加工前の状態を示す図４（ａ）において、半導体基板としてのシリコン基板１の上面にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２、その上面に浮遊ゲート電極となる多結晶シリコン膜３が積層形成されている。多結晶シリコン膜３の上面に加工用のシリコン窒化膜４が積層形成されている。
【００１３】
上記膜構成のシリコン基板１にトレンチ１ａを形成した加工後の状態を示す図４（ｂ）において、シリコン窒化膜４の上面に加工用のラインアンドスペースのレジストパターンを形成し、これによりＲＩＥ（reactive ion etching）法によるエッチング加工でトレンチ１ａを形成している。このエッチングでは、シリコン窒化膜４、多結晶シリコン膜３、ゲート絶縁膜２をラインアンドスペースのパターンにエッチング加工し、さらにシリコン基板１を所定深さまでエッチング加工してトレンチ１ａを形成している。これにより、シリコン基板１の表層部が活性領域５として分離形成される。また、このエッチング加工では、トレンチ１ａの側壁部にエッチングによる残渣６が付着した状態となっている。
【００１４】
また、図５は、三次元型のメモリ装置の一つであるＲｅＲＡＭ（resistance ＲＡＭ）のメモリセル領域に形成するメモリ素子と素子選択用ダイオードを一括してエッチング加工する場合の加工前（ａ）と加工後（ｂ）の模式的な断面構造を示している。
【００１５】
加工前の状態を示す図５（ａ）において、半導体基板上に形成された絶縁膜１１の上面にワード線となるタングステン（Ｗ）膜１２、窒化チタン（ＴｉＮ）膜１３、ダイオード構造を有する多結晶シリコン層１４が積層形成されている。この多結晶シリコン層１４の上面に下部電極膜１５、ＲｅＲＡＭ素子膜１６、上部電極膜１７が積層形成され、さらにその上面にＣＭＰストッパとなるタングステン（Ｗ）膜１８、加工用のハードマスク膜１９が積層形成されている。
【００１６】
上記膜構成の加工後の状態を示す図５（ｂ）において、ハードマスク膜１９をマスクとして利用してＲＩＥ法によりタングステン膜１２までを一括してエッチング加工し、素子部を分離形成している。この加工工程においても分離された素子部の分離領域２０に面する側面にエッチングによる残渣２１が付着した状態となっている。
【００１７】
本実施形態においては、図４（ｂ）に示したトレンチ１ａの側壁部に付着したエッチング残渣６や、図５（ｂ）に示した素子部の分離領域２０の側面に付着したエッチング残渣２１を除去する際の洗浄工程から、この後の加工工程であるトレンチ１ａ内あるいは分離領域２０へ塗布型のシリコン酸化膜を埋め込む工程に至るまでの工程において、途中の乾燥工程を無くしてパターンの倒壊を防止することができる製造工程を説明する。
【００１８】
図２及び図３を参照して洗浄工程に用いる装置の構成について説明する。洗浄装置３１はウエハを一枚ずつ処理する枚葉式のもので、処理室であるチャンバー３１ａ内に回転可能なウエハ載置部３２を備え、このウエハ載置部３２上に半導体基板であるウエハ３３を載置して薬液による洗浄を行う構成である。この洗浄装置３１は、洗浄工程の制御を制御装置３１ｂにより行う構成である。ウエハ載置部３２は、図３に示すように、駆動モータに連結する回転軸３２ａに固定されており、所望の回転数で水平方向に回転可能に設けられている。
【００１９】
ウエハ載置部３２の上部には、ウエハ３３上に薬液を吐出するための複数のノズル３４ａ〜３４ｅを備えたノズル部３４が配置されている。また、ウエハ載置部３２の外周部に位置して排液回収部３５ａ、３５ｂを備えた排液カップ３５が上下動可能に設けられている。ノズル３４からウエハ３３上に吐出した薬液を、ウエハ載置部３２を回転させて外周部から振り飛ばして排液として種類別に回収する構成である。排液カップ３５は、２段に形成した排液回収部３５ａ、３５ｂにより、排液を主として無機系および有機系の２系統に分離して回収することができる。排液カップ３５は、回収する排液に対応して上下動され、排液回収部３５ａ、３５ｂのいずれかがウエハ載置部３２の高さに合うように制御される。
【００２０】
ノズル部３４のノズル３４ａ〜３４ｄは、配管３６を介して薬液キャビネット３７に連結されている。ノズル３４ｅは配管３６を介してリンス液としての超純水Ｗの供給源に連結されている。薬液キャビネット３７には、配管３６を介して各種の薬液をノズル３４ａ〜３４ｄにそれぞれ供給する薬液貯留部３７ａ〜３７ｄが設けられている。各薬液貯留部３７ａ〜３７ｄには第１〜第３の薬液および塗布液がそれぞれに貯留されている。
【００２１】
各薬液、塗布液は例えば次のものを用いる。第１の薬液はエッチング後の残渣を除去するための洗浄液としてのフッ酸（希フッ酸）Ａ、第２の薬液はアルコール系の有機系洗浄液としてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）Ｂ、第３の薬液はエーテル系の有機系洗浄液としてジブチルエーテルＣ、塗布液は塗布型のシリコン酸化膜を形成するためのポリシラザン（ＰＳＺ）塗布液Ｄである。
【００２２】
洗浄装置３１に隣接してベーク室３８が設けられている。ベーク室３８は、塗布したポリシラザン塗布液Ｄの溶媒を揮発させるためのもので、内部にはウエハ３３を載置して加熱するための加熱手段としてホットプレート３９が配設されている。洗浄装置３１内でウエハ３３に塗布液であるポリシラザン塗布液Ｄを塗布した後に、ベーク室３８に移動させてホットプレート３９上に載置する構成である。
【００２３】
次に、上記した洗浄装置３１を用いた洗浄工程〜塗布工程への処理手順について図１を参照して説明する。尚、以下の説明においては、上記した第２、第３の薬液、塗布液および水の特性を表わす一つの指標として、次の比ＲＣ（ＲＣ２、ＲＣ３、ＲＣＸ、ＲＣｗ）の値を用いる。これらの比ＲＣは、１分子あたりのＯＨの数をＮOH、ＣＨｘ（ｘは１〜３の整数）の個数をＮCHとしたときの、これらの個数の比の値ＮOH／ＮCHをＲＣとして定義している。
【００２４】
（水） 超純水Ｗ ＲＣｗ
（第２の薬液） イソプロピルアルコールＢ ＲＣ２
（第３の薬液） ジブチルエーテルＣ ＲＣ３
（塗布液） ポリシラザン塗布液Ｄ ＲＣＸ
（溶媒としてジブチルエーテルを用いている）
また、上記の比ＲＣｗ、ＲＣ２、ＲＣ３、ＲＣＸは次の式（１）の関係を満たしている。
【００２５】
ＲＣｗ＞ＲＣ２＞ＲＣ３≧ＲＣＸ （１）
ここで、水の分子は、ＯＨを有するがＣＨｘを有していないので、ＲＣｗは無限大であるとする。これにより、水のＲＣｗはＯＨおよびＣＨを有するイソプロピルアルコールＢのＲＣ２よりも大きい。ジブチルエーテルＣの分子はＯＨを持たないので、ＲＣ３はゼロであり、同様にポリシラザン塗布液の溶媒もジブチルエーテルであるからＲＣＸはゼロである。したがって、ＲＣｗ＞ＲＣ２＞ＲＣ３＝ＲＣＸとなるので、式（１）を満たしている。
【００２６】
次に、洗浄工程〜塗布工程について説明する。
半導体装置が多数形成されるウエハ３３は、ＲＩＥ法によるドライエッチング工程でエッチング処理され、これによって高アスペクト比のラインアンドスペースパターンが形成されている。そして、このエッチング工程が終了した時点で、図４のトレンチ１ａあるいは図５の分離領域２０の側壁部には、エッチング残渣６あるいは２１が付着した状態となっている。
【００２７】
このようにエッチング処理されたウエハ３３は、洗浄装置３１のウエハ載置部３２に載置された状態で以下の一連の洗浄工程が連続的に行われる。このとき、排液カップ３５は、無機系の薬液を回収すべく、ウエハ載置部３２が排液回収部３５ａに対応した高さとなるように移動されている。
【００２８】
まず、図１の工程１に示すように、ウエハ載置部３２を所定の回転数で回転させながらノズル３４ａからフッ酸Ａをウエハ３３上に供給し、ウエハ３３の全面に行き亘るようにする。ウエハ３３の回転は、ウエハ３３上に供給したフッ酸Ａが全て振り飛ばされることなく、一定量がウエハ３３上を覆うように残った状態となる程度の遅い回転速度で行われる。この洗浄によりウエハ３３に付着している残渣６あるいは２１を除去する。また、この洗浄で供給されたフッ酸Ａは、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分の排液が排液カップ３５の排液回収部３５ａに回収される。
【００２９】
続いて、工程２では、ウエハ３３上を覆うかあるいは少なくともトレンチ１ａ内あるいは分離領域２０内をフッ酸Ａが満たされた状態で、ノズル３４ｅから超純水Ｗ（リンス液）をウエハ３３に供給することで、ウエハ３３上のフッ酸Ａを超純水Ｗに置換しながら洗い流し、この水リンスを経ることで図１（ａ）に示すような状態にする。ウエハ３３上に供給された超純水Ｗの排液は前述同様に、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分の排液が排液カップ３５の排液回収部３５ａに回収される。また、この場合も、ウエハ３３上に超純水Ｗを残した状態、つまりトレンチ１ａ内あるいは分離領域２０内に超純水Ｗが満たされた状態で工程２を終える。
【００３０】
次に、ウエハ３３上に超純水Ｗを残した状態のままで、工程３においてノズル３４ｂから第２の薬液のイソプロピルアルコールＢを供給して超純水ＷをイソプロピルアルコールＢに置換する。一般に、イソプロピルアルコールＢは、水と親和性が高いので図１（ｂ）に示すように両者が混ざり合った状態となり、しかもイソプロピルアルコールＢが供給されるに従って濃度が変化することで残っていた超純水Ｗが迅速に置換され図１（ｃ）に示すようになる。この工程３で供給されたイソプロピルアルコールＢは、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分の排液が排液カップ３５の排液回収部３５ａに回収される。また、この場合も、ウエハ３３上にイソプロピルアルコールＢを残した状態、つまりトレンチ１ａ内あるいは分離領域２０内にイソプロピルアルコールＢが満たされた状態で工程３を終える。尚、上述の工程３では、排液回収部３５ａにはイソプロピルアルコールＢが回収されることになるが、ここでは先の工程２でウエハ３３のトレンチ１ａあるいは分離領域２０内に残存していた超純水Ｗを無機系の排液回収部３５ａで回収することを優先している。従って、排液回収部３５ｂは、超純水Ｗの排液が回収されないので、その後の有機系の排液が超純水Ｗと混合することを回避できる。
【００３１】
次に、工程４の実施に当たり、有機系の薬液を回収すべく、排液カップ３５を移動させて、排液回収部３５ｂがウエハ載置部３２に対応した高さとなるようにする。この後、ウエハ３３上にイソプロピルアルコールＢを残したままの状態で、工程４としてノズル３４ｃから第３の薬液であるジブチルエーテルＣをウエハ３３上に供給する。これにより、イソプロピルアルコールＢをジブチルエーテルＣで置換させて図１（ｄ）に示す混合状態から図１（ｅ）に示す置換状態に移行させる。この工程４の洗浄で置換されたイソプロピルアルコールＢおよび供給されたジブチルエーテルＣのうち、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分は、排液として排液カップ３５の排液回収部３５ｂに回収される。また、この場合においても、イソプロピルアルコールＢとジブチルエーテルＣとは親和性が高く、良く混合されしかも迅速に置換ができる。ジブチルエーテルＣの比ＲＣ３は、イソプロピルアルコールＢの比ＲＣ２よりも小さい。
【００３２】
最後に、ウエハ３３上にジブチルエーテルＣが残された状態で、工程５において塗布液としてのポリシラザン塗布液Ｄがノズル３４ｄより吐出される。このポリシラザン塗布液Ｄは、過水素化ポリシラザン（ＰＳＺ）を溶質とし、溶媒としてジブチルエーテルを用いているので、図１（ｆ）に示しているようにウエハ３３上のジブチルエーテルＣとなじみが良い。しかも迅速に置換ができて図１（ｇ）のようにウエハ３３の上面にポリシラザン塗布液Ｄが塗布された状態とすることができる。この工程５で置換されたジブチルエーテルＣおよび塗布されたポリシラザン塗布液Ｄのうち、ウエハ３３の外周部から外側に振り飛ばされた分は、排液として排液カップ３５の排液回収部３５ｂに回収される。尚、ジブチルエーテルＣの比ＲＣ３とポリシラザン塗布液Ｄの溶媒の比ＲＣＸは、共にＮOHがゼロであるから等しい（ＲＣ３＝ＲＣＸ）。
【００３３】
上記のように、ウエハ３３上にポリシラザン塗布液Ｄを塗布するまでの工程が終了すると、この後、ウエハ３３をベーク室３８に移動させてホットプレート３９上に載置する。ホットプレート３９により所定温度で熱伝導によりウエハ３３をベークすることで、ポリシラザン塗布液Ｄの溶媒であるジブチルエーテルを揮発させる。この後、水蒸気酸化工程を経て、Ｎ−結合をＯ−結合に置換することで、図４のトレンチ１ａ内に素子分離用の絶縁膜となるシリコン酸化膜を形成し、あるいは図５の素子部の分離領域２０に層間絶縁膜となるシリコン酸化膜を形成する。
【００３４】
以上のようにしてウエハ３３をエッチングした後、フッ酸Ａ（第１の薬液）による洗浄の工程１以降、ポリシラザン塗布液Ｄ（塗布液）を塗布する工程５に至るまでの間、チャンバー３１ａ内で、ウエハ３３上面が薬液で濡れたまま乾燥させることなく、すなわちパターン形成部分のトレンチ１ａあるいは分離領域２０内に常に薬液を浸した状態で薬液の置換をさせながら工程を進めるので、ウエハ３３に形成したパターンが表面張力に起因した応力で倒壊するのを防止することができる。この場合に、パターン幅が５０ｎｍ以下特に３０ｎｍ以下で、且つアスペクト比が５以上さらには８以上では、パターンの倒壊が起き易くなってくるところ、この実施形態の方法を採用することでパターン倒壊の発生を回避する効果が高くなる。
【００３５】
エッチング工程に続けて塗布工程までの一連の工程を、同一のチャンバー３１ａ内でウエハ３３を濡れた状態のままで連続的に実施でき、しかも、途中で乾燥工程を実施しなくても済むので、工程の短縮も図ることができる。
【００３６】
無機系の薬液であるフッ酸Ａ（第１の薬液）と有機系の薬液であるイソプロピルアルコールＢ、ジブチルエーテルＣおよびポリシラザンＤを同じ洗浄装置３１内で取り扱うことができ、この場合でも、排液回収部３５ａ、３５ｂを備えた排液カップ３５により分離して回収できるので好ましくない反応の発生を抑制できる。例えば、上記実施形態で示しているように、塗布液として、溶質が過水素化ポリシラザンで溶媒がジブチルエーテルであるポリシラザン溶液Ｄを用いる場合に、水を含む排液と混合しないように回収することで、水素やシランガスの発生を防止することができる。
【００３７】
尚、上記の実施形態で用いるイソプロピルアルコールＢは、従来技術で用いるような乾燥を目的として使用するものではなく、超純水Ｗとの置換をした後にウエハ３３上に残した状態として次の工程に移行させ、続くジブチルエーテルＣの散布時に超純水Ｗよりもなじみの良好な状態としておくためのものである。すなわち、各液体の比ＲＣが前記した式（１）の関係を満たしているので、超純水Ｗを直接ジブチルエーテルＣで置換する場合と比較して一連の工程における置換前後の液体の比ＲＣの差が小さく、互いに特性の近い液体をウェハ３３上でなじませて容易に置換を行うことができる。
【００３８】
上記の工程において、図４や図５に示した加工対象では、シリコン基板１や多結晶シリコン膜１４が露出する状態にパターンが形成されているので、その露出部分を次のように処理すると良い。
【００３９】
すなわち、工程１で、エッチング残渣６、２１を除去するフッ酸Ａによる洗浄処理の後で、工程２に進む前に、オゾン（Ｏ3）あるいは過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むような酸性またはアルカリ性水溶液による洗浄処理を行う。この洗浄処理では、シリコンが露出している状態で酸性あるいはアルカリ性水溶液による洗浄をすることで、シリコンの表面を酸化させることを目的としたものである。この場合においても、ウエハ３３がオゾン水あるいは過酸化水素水を含むような洗浄液で濡れた状態のまま乾かすことなく、次の超純水Ｗによるリンスを行う工程２に進める。
【００４０】
これにより、素子分離絶縁膜あるいは層間絶縁膜形成による固定電荷・界面準位の影響を緩和させることが可能である。また、ウエハ３３が濡れた状態で酸化処理を行えるので、乾燥工程を経ないと実施できないシリコン表面の酸化処理であるＨＴＯ（high temperature oxide）処理に代わる処理として有効であり、これによってＨＴＯ処理を用いる場合と同等の品質を確保することができる。
【００４１】
また、第２の薬液と第３の薬液は、イソプロピルアルコールＢとジブチルエーテルＣとを用いたが、これらに代えて、両者が混ざりやすいように比重が近い他の薬液を用いても良い。また、第３の薬液として、第２の薬液よりも比重の重いものを用いると、ウエハ３３に残っている第２の薬液と置換がし易くなる。また、超純水Ｗは、例えば炭酸ガス（ＣＯ2）などを溶かし込むことで導電率を高くしたものを用いると、ウエハが帯電するのを抑制することができる。
【００４２】
さらには、第２の薬液あるいは第３の薬液として、複数の薬液を含む溶媒とすることもできる。薬液としては、例えば、ＨＦＥ（ハイドロ・フルオロエーテル）等も用いることができる。なお、この場合には、ＯＨ濃度やＣＨｘ濃度の算出は、混合した薬液の割合に応じて計算する方法あるいは、最も混合比の大きい薬液の濃度を指標とする方法などがある。さらに、混合比率としては、重量％が一般的であるが、体積％を用いることもできる。
【００４３】
第３の薬液としてジブチルエーテルＣをウエハ３３に供給してイソプロピルアルコールＢを置換させるようにしたが、工程３においてイソプロピルアルコールＢによる超純水Ｗとの置換が十分に行える場合には、第３の薬液であるジブチルエーテルＣによる置換を行う工程４を省略することも可能である。また、イソプロピルアルコールＢが有するＯＨのポリシラザンへの影響が実質的な不具合とならない場合にも工程４を省略することができる。
【００４４】
ポリシラザン塗布液Ｄに代えて、ハイドロジェン・シルセスキオキサン（ＨＳＱ）、メチル・シルセスキオキサン（ＭＳＱ）、メチル・シロキサン（ＭＳＸ）等のシリコン化合物を有する溶質のいずれかもしくは複数のものと、プロピレン・グリコール・モノメチルエーテル・アセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレン・グリコール・プロピル・エーテル（ＰＧＰＥ）等のいずれかもしくは複数のものを混合したものを溶媒とした薬液を塗布液として用いることができる。これは、いわゆるＳＯＧ（spin on glass）と呼ばれるもので同様の方法によりシリコン基板１のトレンチ１ａ内あるいは素子部の分離領域２０に絶縁膜を形成する場合に用いることができる。また、これらの塗布液を用いる場合でも、溶媒の比ＲＣＸが前記した式（１）の関係を満たしていれば良い。
【００４５】
また、上記したＳＯＧの種類によっては、ウエハ３３上に残る液体が工程２で置換した超純水Ｗであってもそのまま塗布可能なものがあるので、その場合には、工程２に続けて、ウエハ３３上に超純水Ｗが残った状態で工程５に進めることができる。
【００４６】
排液カップ３５は、主として無機系の排液を回収する排液回収部３５ａ、および主として有機系の排液を回収する排液回収部３５ｂを設ける構成としているが、３つの排液回収部を設ける構成としても良い。例えば、工程１、２での無機系の排液を回収する排液回収部と、工程３での超純水ＷとイソプロピルアルコールＢを回収する排液回収部と、工程４、５での有機系の排液を回収する排液回収部とで構成することができる。また、排液カップ３５は、４つ以上設けて、工程別に排液を回収するように構成することもできる。
【００４７】
排液カップ３５を上下動可能に構成することに代えて、ウエハ載置部３２を上下動可能に構成し、排液回収部３５ａあるいは３５ｂにウエハ載置部３２の高さが合うように移動させるようにしても良く、さらには、両者が相対的に位置を上下に移動させることができて排液回収部３５ａ、３５ｂの位置調整をできるようにすれば良い。
【符号の説明】
【００４８】
図面中、１はシリコン基板、１ａはトレンチ、６はエッチング残渣、１１は絶縁膜、２０は素子部の分離領域、２１はエッチング残渣、３１は洗浄装置、３１ａはチャンバー（処理室）、３１ｂは制御装置（制御手段）、３２はウエハ載置部、３３はウエハ、３４はノズル部、３５は排液カップ、３６は配管部、３７は薬液キャビネット、３８はベーク室、３９はホットプレートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンにエッチング加工した被加工物に対してパターン間に絶縁膜を埋め込み形成する半導体装置の製造方法であって、
前記被加工物のエッチング加工された前記パターン間のエッチング残渣を第１の薬液により洗浄する工程と、
前記第１の薬液による洗浄の後前記被加工物をリンス液でリンスする工程と、
前記リンスの後前記被加工物に絶縁膜形成用の塗布液を塗布する工程とを備えてなり、
前記第１の薬液による洗浄から前記塗布液の塗布までを、前記被加工物が前記パターン間で液体を保持した状態を維持するように同一の処理室内で実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記リンスの後前記塗布液の塗布の前に前記被加工物に第２の薬液を供給して前記パターン間に残存する前記リンス液を前記第２の薬液に置換する工程をさらに備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
所定のパターンにエッチング加工した被加工物に対してパターン間に絶縁膜を埋め込み形成する半導体装置の製造方法であって、
前記被加工物のエッチング加工された前記パターン間のエッチング残渣を第１の薬液により洗浄する工程と、
前記第１の薬液による洗浄の後前記被加工物をリンス液でリンスする工程と、
前記リンスの後前記被加工物に第２の薬液を供給して前記パターン間に残存する前記リンス液を前記第２の薬液に置換する工程と、
前記置換の後前記被加工物に絶縁膜形成用の塗布液を塗布する工程とを備え、
前記第１の薬液による洗浄から前記塗布液の塗布までを、前記被加工物が前記パターン間で液体を保持した状態を維持するように実施し、
前記第２の薬液は、１分子あたりのＣＨの数をＮCH，ＯＨの数をＮOHとしたときに、前記第２の薬液のＮOH／ＮCHの値（比）ＲＣ２が、前記リンス液のＮOH／ＮCHの値（比）ＲＣｗより小さく且つ前記塗布液のＮOH／ＮCHの値（比）ＲＣＸより大きいものが用いられることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の薬液による洗浄の後前記リンスの前にオゾン（Ｏ3）水あるいは過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）水を含む溶液を供給して前記被加工物の表面を酸化する工程をさらに備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
洗浄対象の半導体基板を載置する載置部と、
洗浄用の薬液を含む複数の薬液を前記載置部上の前記半導体基板に供給するための複数のノズルと、
前記ノズルにより供給され前記半導体基板上に残留した薬液が、前記ノズルにより他の薬液を供給することで置換するように、前記ノズルによる前記複数の薬液の前記半導体基板への供給を制御する制御手段と、
前記半導体基板上に供給した薬液の溶媒を揮発させるためのホットプレートとを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１】
所定のパターンにエッチング加工した被加工物に対してパターン間に絶縁膜を埋め込み形成する半導体装置の製造方法であって、
前記被加工物のエッチング加工された前記パターン間のエッチング残渣を第１の薬液により洗浄する工程と、
前記第１の薬液による洗浄の後前記被加工物をリンス液でリンスする工程と、
前記リンスの後前記被加工物に絶縁膜形成用の塗布液を塗布する工程とを備えてなり、
前記第１の薬液による洗浄から前記塗布液の塗布までを、前記被加工物が前記パターン間で液体を保持した状態を維持するように同一の処理室内で実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記リンスの後前記塗布液の塗布の前に前記被加工物に第２の薬液を供給して前記パターン間に残存する前記リンス液を前記第２の薬液に置換する工程をさらに備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
所定のパターンにエッチング加工した被加工物に対してパターン間に絶縁膜を埋め込み形成する半導体装置の製造方法であって、
前記被加工物のエッチング加工された前記パターン間のエッチング残渣を第１の薬液により洗浄する工程と、
前記第１の薬液による洗浄の後前記被加工物をリンス液でリンスする工程と、
前記リンスの後前記被加工物に第２の薬液を供給して前記パターン間に残存する前記リンス液を前記第２の薬液に置換する工程と、
前記置換の後前記被加工物に絶縁膜形成用の塗布液を塗布する工程とを備え、
前記第１の薬液による洗浄から前記塗布液の塗布までを、前記被加工物が前記パターン間で液体を保持した状態を維持するように実施し、
前記第２の薬液は、１分子あたりのＣＨの数をＮCH，ＯＨの数をＮOHとしたときに、前記第２の薬液のＮOH／ＮCHの値（比）ＲＣ２が、前記リンス液のＮOH／ＮCHの値（比）ＲＣｗより小さく且つ前記塗布液のＮOH／ＮCHの値（比）ＲＣＸより大きいものが用いられることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の薬液による洗浄の後前記リンスの前にオゾン（Ｏ3）水あるいは過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）水を含む溶液を供給して前記被加工物の表面を酸化する工程をさらに備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
洗浄対象の半導体基板を載置する載置部と、
洗浄用の薬液を含む複数の薬液を前記載置部上の前記半導体基板に供給するための複数のノズルと、
前記ノズルにより供給され前記半導体基板上に残留した薬液が、前記ノズルにより他の薬液を供給することで置換するように、前記ノズルによる前記複数の薬液の前記半導体基板への供給を制御する制御手段と、
前記半導体基板上に供給した薬液の溶媒を揮発させるためのホットプレートとを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８４７８９（Ｐ２０１２−８４７８９Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１５０２（Ｐ２０１０−２３１５０２）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]