SIJ主催の第10回テクニカルセミナー「45nm Wafer Clean-ing Solution～洗浄技術徹底討論会～」において、日本SEZ マーケティング部部長の増本哲己氏は、「Single Wafer Cleaning for 45nm beyond generations」と題して講演を行い、微細化に伴って高度になる洗浄要求に対する同社の取り組みについて語った。

　微細化に伴い、半導体製造工程における洗浄プロセスは、従来のバッチ式から枚葉式へとシフトしつつあるが、その理由について同氏は、「バッチ式は、ウェーハのエッジや裏側の汚れなどが湯垢のように液面に浮き、ウェーハを引き上げるときに表面張力によって再付着する課題があるが、枚葉洗浄ではこのような汚染を防ぐことができ、最終的に歩留まりを改善することが可能になる」と説明する。

　ただ、45nm以降などのようにパターンの微細化に伴い、洗浄プロセスに求められる要求も高度なものとなってきている。「これまでは、基板表面を少し溶かして浮き上がらせるようにして、基板上の汚れ(パーティクル)を取り除いていた」。しかし、シリコンロスなどの問題や、これまで以上に微小パーティクルの除去といった洗浄性能が求められてきており、「基板を削るな、ゴミはとれ、パターンは壊すな、という3つのことが同時に要求されてきている」と述べる。ITRSによる要求値も厳しくなってきており、洗浄装置メーカーとしていかにして解決していくかが問われているという。

　これらの要求を同時に満たすには、従来とは異なる特殊な洗浄技術が必要になってきており、工程によっては薬液の組成を変えるといったことも必要になる。バッチ式と異なり、枚葉式では使用する薬液を変えることも臨機応変に行え、ライン構築のフレキシビリティも高いという利点がある。

　一方、枚葉洗浄の課題とされるウォーターマークの問題に対して同氏は、「IPAを利用する乾燥が解決策として考えられる。水にIPAを混合させ、蒸気圧を上げて、素早く乾燥させることでウォーターマークを低減することは可能である」と説明する。

　SEZは、スピン洗浄をベースに欠陥除去と表面乾燥の能力を高めたFEOL向け枚葉式洗浄プラットフォーム「Esanti」を提案している。ウェーハの両面処理が可能なDouble Side Chuck機能をはじめ、45nm以降のFEOLで必要とされる高度な洗浄要求を満たすための、様々な機能を搭載している。

　できる限り基板をエッチングしないように、希釈した洗浄薬液を使用した際、パーティクルの除去性能は劣化する。それを補助するために物理的な洗浄方法として、N₂と純水をノズルで混ぜ合わせて細かいミストにて洗浄する「Active-Jet」を導入。また、ウェーターマークの発生やパターン倒壊を防ぐため、N₂とIPAを同時に吐出させて大気圧で乾燥させるASD(Atmospheric Surface Drying)機能を内蔵している。この他、プラズマを利用しないでオールウェットでレジスト洗浄を行うESA(Enhanced Sulfuric Acid)を導入。ESAによる150℃の高温処理でバッチ式ウェット処理並みの処理が行えるという。チャンバの数は4もしくは8に対応。「バッチ式に比べると枚葉式ではトータルのスループットはどうしても劣る場合がある。枚葉式でなるべく洗浄時間を短くしつつ、マルチチャンバ化を進めており、Throughfoot(装置設置面積当りのスループット)を向上させていきたい」(同氏)という。

　また、45nm世代での洗浄について同氏は、「現在、日本および韓国のデバイスメーカーにて洗浄テストを行っている。親水性の面については問題がないが、今一番頭を悩ませているのは疎水性の面でのパーティクル」とし、この点についてはさらなる研究開発を進めているとした。