JP2002100599A - シリコンウェーハの枚葉洗浄方法 - Google Patents
シリコンウェーハの枚葉洗浄方法Info
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Landscapes
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パーティクル及び金属不純物を除去し得る。
【解決手段】 シリコンウェーハの表面を一枚ごとに洗
浄する枚葉洗浄方法である。この洗浄方法では、ウェー
ハをアンモニアを含む洗浄液で洗浄する工程11と、溶
存オゾン水溶液で洗浄する工程12とを含み、工程11
と工程12とを交互に少なくとも2回ずつ行ってもよ
い。又は、ウェーハを過酸化水素と水酸化アンモニウム
の混合液で酸化還元する工程21と、溶存オゾン水溶液
等で酸化する工程22と、有機酸とフッ酸の混合液等で
還元する工程23と、有機酸とフッ酸の混合液等でリン
スする工程24と、溶存オゾン水溶液等で再度酸化する
工程25とを含み、工程23と工程24と工程25とを
この順に連続して少なくとも2回ずつ行ってもよい。
浄する枚葉洗浄方法である。この洗浄方法では、ウェー
ハをアンモニアを含む洗浄液で洗浄する工程11と、溶
存オゾン水溶液で洗浄する工程12とを含み、工程11
と工程12とを交互に少なくとも2回ずつ行ってもよ
い。又は、ウェーハを過酸化水素と水酸化アンモニウム
の混合液で酸化還元する工程21と、溶存オゾン水溶液
等で酸化する工程22と、有機酸とフッ酸の混合液等で
還元する工程23と、有機酸とフッ酸の混合液等でリン
スする工程24と、溶存オゾン水溶液等で再度酸化する
工程25とを含み、工程23と工程24と工程25とを
この順に連続して少なくとも2回ずつ行ってもよい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一枚ごとに洗浄す
る枚葉式を用いたシリコンウェーハの表面洗浄方法に関
する。更に詳しくは、作業環境の悪化を生じさせないシ
リコンウェーハの枚葉洗浄方法に関するものである。
る枚葉式を用いたシリコンウェーハの表面洗浄方法に関
する。更に詳しくは、作業環境の悪化を生じさせないシ
リコンウェーハの枚葉洗浄方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シリコンウェーハの表面には、その製造
工程中に粒径が1μm以下のパーティクルや金属不純
物、有機物等が付着し、かつ加工ダメージが形成され
る。デバイスの高集積化、高機能化に伴って、ウェーハ
表面がこれらのパーティクルや金属不純物、有機物で汚
染されておらず、かつ加工ダメージがないことが益々要
求され、そのためのウェーハの洗浄技術は半導体デバイ
ス技術全体の中で極めて重要なものとなってきている。
工程中に粒径が1μm以下のパーティクルや金属不純
物、有機物等が付着し、かつ加工ダメージが形成され
る。デバイスの高集積化、高機能化に伴って、ウェーハ
表面がこれらのパーティクルや金属不純物、有機物で汚
染されておらず、かつ加工ダメージがないことが益々要
求され、そのためのウェーハの洗浄技術は半導体デバイ
ス技術全体の中で極めて重要なものとなってきている。
【0003】従来のシリコンウェーハの洗浄方法とし
て、過酸化水素と水酸化アンモニウムのSC−1溶液
と、過酸化水素と希塩酸のSC−2溶液を用いたRCA
洗浄法が知られている。このRCA洗浄法では、先ずウ
ェーハをSC−1溶液に浸漬して、この溶液の酸化性及
びアルカリ性の性質によりウェーハからパーティクル及
び有機物を除去する。即ち、このSC−1溶液中では酸
化と還元の両反応が同時に行われ、アンモニアによる還
元と過酸化水素による酸化が同一槽で競合して起こり、
同時に水酸化アンモニウム溶液のエッチング作用によっ
てパーティクル及び有機物をウェーハ表面から離脱させ
ることにより除去する。またウェーハの加工により生じ
た機械的な微小ダメージを除去する。次いでウェーハを
フッ酸水溶液に浸漬してウェーハ表面の自然酸化膜を除
去した後、このシリコンウェーハをSC−2溶液の酸性
溶液に浸漬して、SC−1溶液で不溶のアルカリイオン
や金属不純物を除去する。このため、RCA洗浄は水酸
化アンモニウム溶液のエッチング作用により清浄化され
たウェーハ表面を酸性溶液の洗浄によって再清浄化する
ことになる。
て、過酸化水素と水酸化アンモニウムのSC−1溶液
と、過酸化水素と希塩酸のSC−2溶液を用いたRCA
洗浄法が知られている。このRCA洗浄法では、先ずウ
ェーハをSC−1溶液に浸漬して、この溶液の酸化性及
びアルカリ性の性質によりウェーハからパーティクル及
び有機物を除去する。即ち、このSC−1溶液中では酸
化と還元の両反応が同時に行われ、アンモニアによる還
元と過酸化水素による酸化が同一槽で競合して起こり、
同時に水酸化アンモニウム溶液のエッチング作用によっ
てパーティクル及び有機物をウェーハ表面から離脱させ
ることにより除去する。またウェーハの加工により生じ
た機械的な微小ダメージを除去する。次いでウェーハを
フッ酸水溶液に浸漬してウェーハ表面の自然酸化膜を除
去した後、このシリコンウェーハをSC−2溶液の酸性
溶液に浸漬して、SC−1溶液で不溶のアルカリイオン
や金属不純物を除去する。このため、RCA洗浄は水酸
化アンモニウム溶液のエッチング作用により清浄化され
たウェーハ表面を酸性溶液の洗浄によって再清浄化する
ことになる。
【0004】しかしながら、このRCA洗浄法ではウェ
ーハを洗浄槽に浸漬させて洗浄するため、ウェーハを洗
浄したときに洗浄液中の金属不純物がウェーハ表面に付
着したり、ウェーハ表面から一度除去された金属不純物
が再付着する問題があった。このためこの上記諸問題を
解決する方法として、一枚ごとに洗浄する枚葉方式によ
る洗浄方法が行われている。この枚葉洗浄方法におい
て、短い洗浄時間で半導体基板上のパーティクル、金属
汚染、分子状有機汚染を除去できる洗浄方法が開示され
ている(特開平10−256211)。この洗浄方法で
は、オゾン水による洗浄を行った後に希フッ酸による洗
浄を行うことにより、パーティクルや金属不純物、有機
物で汚染されたシリコン基板表面にオゾン水による酸化
膜を形成し、それをフッ酸で除去するとともに汚染を除
去する。
ーハを洗浄槽に浸漬させて洗浄するため、ウェーハを洗
浄したときに洗浄液中の金属不純物がウェーハ表面に付
着したり、ウェーハ表面から一度除去された金属不純物
が再付着する問題があった。このためこの上記諸問題を
解決する方法として、一枚ごとに洗浄する枚葉方式によ
る洗浄方法が行われている。この枚葉洗浄方法におい
て、短い洗浄時間で半導体基板上のパーティクル、金属
汚染、分子状有機汚染を除去できる洗浄方法が開示され
ている(特開平10−256211)。この洗浄方法で
は、オゾン水による洗浄を行った後に希フッ酸による洗
浄を行うことにより、パーティクルや金属不純物、有機
物で汚染されたシリコン基板表面にオゾン水による酸化
膜を形成し、それをフッ酸で除去するとともに汚染を除
去する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平1
0−256211号公報に示される方法でも、パーティ
クル及び金属不純物の除去効果が不十分であった。本発
明の目的は、パーティクル及び金属不純物を除去し得る
シリコンウェーハの枚葉洗浄方法を提供することにあ
る。
0−256211号公報に示される方法でも、パーティ
クル及び金属不純物の除去効果が不十分であった。本発
明の目的は、パーティクル及び金属不純物を除去し得る
シリコンウェーハの枚葉洗浄方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
図1に示すように、シリコンウェーハの表面を一枚ごと
に洗浄するシリコンウェーハの枚葉洗浄方法において、
ウェーハをアンモニアを含む洗浄液で洗浄する工程11
と、ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄する工程12と
を含むシリコンウェーハの枚葉洗浄方法である。請求項
1に係る発明では、廃液処理の容易なアンモニアを含む
洗浄液でウェーハ表面を洗浄することによりパーティク
ルを除去し、溶存オゾン水で更にウェーハ表面を洗浄す
るため、パーティクルや金属不純物、有機物等の汚染を
容易に除去するとともに、作業環境の悪化を生じさせな
い。
図1に示すように、シリコンウェーハの表面を一枚ごと
に洗浄するシリコンウェーハの枚葉洗浄方法において、
ウェーハをアンモニアを含む洗浄液で洗浄する工程11
と、ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄する工程12と
を含むシリコンウェーハの枚葉洗浄方法である。請求項
1に係る発明では、廃液処理の容易なアンモニアを含む
洗浄液でウェーハ表面を洗浄することによりパーティク
ルを除去し、溶存オゾン水で更にウェーハ表面を洗浄す
るため、パーティクルや金属不純物、有機物等の汚染を
容易に除去するとともに、作業環境の悪化を生じさせな
い。
【0007】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明であって、図1に示すように、ウェーハをアンモニア
を含む洗浄液で洗浄する工程11とウェーハを溶存オゾ
ン水溶液で洗浄する工程12とを交互に少なくとも2回
ずつ行うシリコンウェーハの枚葉洗浄方法である。請求
項2に係る発明では、工程11と工程12とを交互に複
数回行うことにより、パーティクルや金属不純物がウェ
ーハ表面酸化膜の溶解及び形成に伴うリフトオフ効果に
より除去されるため、洗浄効果が向上する。
明であって、図1に示すように、ウェーハをアンモニア
を含む洗浄液で洗浄する工程11とウェーハを溶存オゾ
ン水溶液で洗浄する工程12とを交互に少なくとも2回
ずつ行うシリコンウェーハの枚葉洗浄方法である。請求
項2に係る発明では、工程11と工程12とを交互に複
数回行うことにより、パーティクルや金属不純物がウェ
ーハ表面酸化膜の溶解及び形成に伴うリフトオフ効果に
より除去されるため、洗浄効果が向上する。
【0008】請求項5に係る発明は、図2に示すよう
に、シリコンウェーハの表面を一枚ごとに洗浄するシリ
コンウェーハの枚葉洗浄方法において、ウェーハを酸化
還元する工程21と、酸化還元したウェーハを酸化する
工程22と、酸化したウェーハを還元する工程23と、
還元したウェーハをリンスする工程24と、リンスした
ウェーハを再度酸化する工程25とを含むシリコンウェ
ーハの枚葉洗浄方法である。請求項5に係る発明では、
上記工程からなる洗浄を行うことによりウェーハ表面の
パーティクルや金属不純物、有機物等の汚染が除去でき
る。
に、シリコンウェーハの表面を一枚ごとに洗浄するシリ
コンウェーハの枚葉洗浄方法において、ウェーハを酸化
還元する工程21と、酸化還元したウェーハを酸化する
工程22と、酸化したウェーハを還元する工程23と、
還元したウェーハをリンスする工程24と、リンスした
ウェーハを再度酸化する工程25とを含むシリコンウェ
ーハの枚葉洗浄方法である。請求項5に係る発明では、
上記工程からなる洗浄を行うことによりウェーハ表面の
パーティクルや金属不純物、有機物等の汚染が除去でき
る。
【0009】請求項13に係る発明は、請求項5に係る
発明であって、図2に示すように、酸化したウェーハを
還元する工程23と還元したウェーハをリンスする工程
24とリンスしたウェーハを再度酸化する工程25とを
この順に連続して少なくとも2回ずつ行うシリコンウェ
ーハの枚葉洗浄方法である。請求項13に係る発明で
は、工程23と工程24と工程25とをこの順に連続し
て複数回行うことにより、パーティクルや金属不純物が
ウェーハ表面酸化膜の溶解及び形成に伴うリフトオフ効
果により除去されるため、洗浄効果が向上する。
発明であって、図2に示すように、酸化したウェーハを
還元する工程23と還元したウェーハをリンスする工程
24とリンスしたウェーハを再度酸化する工程25とを
この順に連続して少なくとも2回ずつ行うシリコンウェ
ーハの枚葉洗浄方法である。請求項13に係る発明で
は、工程23と工程24と工程25とをこの順に連続し
て複数回行うことにより、パーティクルや金属不純物が
ウェーハ表面酸化膜の溶解及び形成に伴うリフトオフ効
果により除去されるため、洗浄効果が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。本発明の洗浄方法は一枚ごとにウェーハ表面
を洗浄する枚葉洗浄方法である。ウェーハ表面に洗浄液
を供給し、ウェーハをスピンさせて遠心力により洗浄液
をウェーハ表面全体に均一に行渡らせることにより洗浄
するスピン洗浄方式を用いた装置が使用される。
説明する。本発明の洗浄方法は一枚ごとにウェーハ表面
を洗浄する枚葉洗浄方法である。ウェーハ表面に洗浄液
を供給し、ウェーハをスピンさせて遠心力により洗浄液
をウェーハ表面全体に均一に行渡らせることにより洗浄
するスピン洗浄方式を用いた装置が使用される。
【0011】本発明の第1の実施の形態では、図1に示
すように、ウェーハ表面をアンモニアを含む洗浄液で洗
浄する工程11と、ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄
する工程12とを含む。
すように、ウェーハ表面をアンモニアを含む洗浄液で洗
浄する工程11と、ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄
する工程12とを含む。
【0012】工程11では、ウェーハ表面をアンモニア
を含む洗浄液で洗浄する。枚葉スピン洗浄方式を用いる
場合、ウェーハ表面にアンモニアを含む洗浄液を滴下し
て遠心力によりウェーハ表面全体に均一に行渡らせる。
アンモニアを含む洗浄液でウェーハ表面を洗浄すること
により、ウェーハ表面の酸化膜をエッチングするととも
に表面に付着しているパーティクルの除去を行う。洗浄
液の成分にアンモニアを用いることにより、洗浄後の廃
液を中和するだけで処理できるため、ランニングコスト
も低減できる。アンモニアの濃度は0.01〜2.0重
量%である。好ましくは0.1〜1.0重量%である。
濃度が0.01重量%未満であると、酸化膜除去がエッ
チングされず、濃度が2.0重量%を越えても、これ以
上洗浄効果は上がらない。
を含む洗浄液で洗浄する。枚葉スピン洗浄方式を用いる
場合、ウェーハ表面にアンモニアを含む洗浄液を滴下し
て遠心力によりウェーハ表面全体に均一に行渡らせる。
アンモニアを含む洗浄液でウェーハ表面を洗浄すること
により、ウェーハ表面の酸化膜をエッチングするととも
に表面に付着しているパーティクルの除去を行う。洗浄
液の成分にアンモニアを用いることにより、洗浄後の廃
液を中和するだけで処理できるため、ランニングコスト
も低減できる。アンモニアの濃度は0.01〜2.0重
量%である。好ましくは0.1〜1.0重量%である。
濃度が0.01重量%未満であると、酸化膜除去がエッ
チングされず、濃度が2.0重量%を越えても、これ以
上洗浄効果は上がらない。
【0013】工程12では、ウェーハを溶存オゾン水溶
液で洗浄する。この溶存オゾン水はppmオーダーのオ
ゾンを添加した超純水であり、超純水中に溶解したオゾ
ンは、クリーンで強力な酸化剤として働き、酸化還元電
位が大きいためウェーハ表面に析出しやすい金属(C
u、Ni等)やウェーハ上の界面活性剤等の残留有機物
を分解して除去し、均一で平坦な酸化膜を形成する。溶
存オゾン水に含まれるオゾンの濃度は1〜20ppmで
ある。好ましくは2〜15ppmである。1ppm未満
であると酸化膜が均一にウェーハ表面に形成できないた
めアンモニアを含む水溶液が表面をエッチングしてしま
い面粗れを生じてしまう。20ppmを越えるとオゾン
ガスの溶解量が飽和して、これ以上洗浄効果が上がらな
い。
液で洗浄する。この溶存オゾン水はppmオーダーのオ
ゾンを添加した超純水であり、超純水中に溶解したオゾ
ンは、クリーンで強力な酸化剤として働き、酸化還元電
位が大きいためウェーハ表面に析出しやすい金属(C
u、Ni等)やウェーハ上の界面活性剤等の残留有機物
を分解して除去し、均一で平坦な酸化膜を形成する。溶
存オゾン水に含まれるオゾンの濃度は1〜20ppmで
ある。好ましくは2〜15ppmである。1ppm未満
であると酸化膜が均一にウェーハ表面に形成できないた
めアンモニアを含む水溶液が表面をエッチングしてしま
い面粗れを生じてしまう。20ppmを越えるとオゾン
ガスの溶解量が飽和して、これ以上洗浄効果が上がらな
い。
【0014】この洗浄方法では、工程11と工程12と
を交互に少なくとも2回ずつ行うことが好ましい。工程
11と工程12を交互に複数回ずつ行うことにより、工
程12の溶存オゾン水洗浄により、表面に付着している
パーティクルや金属不純物がウェーハ表面酸化膜の溶解
及び形成に伴うリフトオフ効果により除去されるため、
洗浄効果の向上が期待できる。工程11と工程12とを
交互に3回ずつ行うことがより好ましい。
を交互に少なくとも2回ずつ行うことが好ましい。工程
11と工程12を交互に複数回ずつ行うことにより、工
程12の溶存オゾン水洗浄により、表面に付着している
パーティクルや金属不純物がウェーハ表面酸化膜の溶解
及び形成に伴うリフトオフ効果により除去されるため、
洗浄効果の向上が期待できる。工程11と工程12とを
交互に3回ずつ行うことがより好ましい。
【0015】本発明の第2の実施の形態では、図2に示
すように、ウェーハ表面を酸化還元する工程21と、工
程21で酸化還元したウェーハを酸化する工程22と、
工程22で酸化したウェーハ表面を還元する工程23
と、工程23で還元したウェーハ表面をリンスする工程
24と、工程24でリンスしたウェーハ表面を再度酸化
する工程25とを含む。
すように、ウェーハ表面を酸化還元する工程21と、工
程21で酸化還元したウェーハを酸化する工程22と、
工程22で酸化したウェーハ表面を還元する工程23
と、工程23で還元したウェーハ表面をリンスする工程
24と、工程24でリンスしたウェーハ表面を再度酸化
する工程25とを含む。
【0016】工程21では、ウェーハ表面の酸化と還元
を同一の溶液中で連続的に行うことによりウェーハ表面
の数ナノメートル程度の厚さの微小ダメージ層を効果的
に除去する。特にRCA洗浄法で使用されるSC−1溶
液に相当する溶液である過酸化水素と水酸化アンモニウ
ムを混合した混合液でウェーハ表面を酸化還元すると、
アンモニアによる還元と過酸化水素による酸化がウェー
ハ表面で競合して起こり、同時に水酸化アンモニウム溶
液のエッチング作用によって、微粒子及び有機物がウェ
ーハ表面から除去され、かつウェーハの加工により生じ
た微小ダメージが除去される。
を同一の溶液中で連続的に行うことによりウェーハ表面
の数ナノメートル程度の厚さの微小ダメージ層を効果的
に除去する。特にRCA洗浄法で使用されるSC−1溶
液に相当する溶液である過酸化水素と水酸化アンモニウ
ムを混合した混合液でウェーハ表面を酸化還元すると、
アンモニアによる還元と過酸化水素による酸化がウェー
ハ表面で競合して起こり、同時に水酸化アンモニウム溶
液のエッチング作用によって、微粒子及び有機物がウェ
ーハ表面から除去され、かつウェーハの加工により生じ
た微小ダメージが除去される。
【0017】工程22では、工程21の後で形成されて
いる酸化膜の密度を化学的酸化作用で更に向上させるこ
とにより、次の工程23においてこの酸化膜を溶解する
ことにより金属不純物及び微粒子をウェーハ表面から離
脱し易くする。
いる酸化膜の密度を化学的酸化作用で更に向上させるこ
とにより、次の工程23においてこの酸化膜を溶解する
ことにより金属不純物及び微粒子をウェーハ表面から離
脱し易くする。
【0018】工程23では、工程21及び工程22で酸
化膜に取込まれたパーティクル及び金属不純物を、酸化
膜を溶解することによりウェーハ表面から離脱させる。
この工程では酸化膜を完全に除去せず、ウェーハ表面に
残留させる。これにより、洗浄による面荒れを抑制でき
る。特にフッ酸と有機酸若しくは有機酸塩を含む混合液
でウェーハ表面を洗浄すると、フッ酸が酸化膜を溶解
し、ウェーハ表面からパーティクル及び金属不純物が離
脱した後、この金属不純物は直ちに有機酸イオンにより
マイナスの電荷を帯びた金属錯塩を形成する。またパー
ティクル表面と酸化膜が残留したウェーハ表面とは、有
機酸イオンが吸着することにより、ともにマイナスの電
荷を帯びる。この結果、ウェーハ表面とパーティクルや
金属不純物はマイナスの電荷で互いに反発し合うため、
パーティクル及び金属不純物のウェーハ表面への再付着
が防止される。有機酸若しくは有機酸塩の種類及び濃度
を変えることにより、有機酸イオンによる金属の錯化効
果と金属錯塩の表面電位(ゼータ電位)を制御すること
ができる。即ち有機酸イオンの錯体形成能力は、有機酸
イオンと、錯体となる金属イオンとの錯体安定度定数に
よって化学的に決定される。この定数が大きいほど、錯
イオン形成は促進されることになる。前述したように錯
イオンを形成することにより金属イオンはその電荷がプ
ラスからマイナスに変化する。更に有機酸がギ酸、酢酸
等の脂肪酸である場合、上述した効果に加え、混合液中
のフッ酸の表面張力を低下させるため、パーティクルや
金属不純物のウェーハ表面への再付着を抑制する。
化膜に取込まれたパーティクル及び金属不純物を、酸化
膜を溶解することによりウェーハ表面から離脱させる。
この工程では酸化膜を完全に除去せず、ウェーハ表面に
残留させる。これにより、洗浄による面荒れを抑制でき
る。特にフッ酸と有機酸若しくは有機酸塩を含む混合液
でウェーハ表面を洗浄すると、フッ酸が酸化膜を溶解
し、ウェーハ表面からパーティクル及び金属不純物が離
脱した後、この金属不純物は直ちに有機酸イオンにより
マイナスの電荷を帯びた金属錯塩を形成する。またパー
ティクル表面と酸化膜が残留したウェーハ表面とは、有
機酸イオンが吸着することにより、ともにマイナスの電
荷を帯びる。この結果、ウェーハ表面とパーティクルや
金属不純物はマイナスの電荷で互いに反発し合うため、
パーティクル及び金属不純物のウェーハ表面への再付着
が防止される。有機酸若しくは有機酸塩の種類及び濃度
を変えることにより、有機酸イオンによる金属の錯化効
果と金属錯塩の表面電位(ゼータ電位)を制御すること
ができる。即ち有機酸イオンの錯体形成能力は、有機酸
イオンと、錯体となる金属イオンとの錯体安定度定数に
よって化学的に決定される。この定数が大きいほど、錯
イオン形成は促進されることになる。前述したように錯
イオンを形成することにより金属イオンはその電荷がプ
ラスからマイナスに変化する。更に有機酸がギ酸、酢酸
等の脂肪酸である場合、上述した効果に加え、混合液中
のフッ酸の表面張力を低下させるため、パーティクルや
金属不純物のウェーハ表面への再付着を抑制する。
【0019】工程23で使用されるフッ酸の濃度は0.
005〜0.25重量%である。特に0.005〜0.
10重量%が好ましく、0.05〜0.10重量%が更
に好ましい。0.005重量%未満では、ウェーハ表面
の自然酸化膜の剥離作用に乏しく、また0.25重量%
を越えると、この液が強酸となり液中の有機酸の解離が
抑制され、その錯化作用が低下するとともに、微粒子の
表面電位が0に近くなり、またウェーハ表面の酸化膜が
完全に除去されるので、パーティクルがウェーハ表面に
再付着するようになる。
005〜0.25重量%である。特に0.005〜0.
10重量%が好ましく、0.05〜0.10重量%が更
に好ましい。0.005重量%未満では、ウェーハ表面
の自然酸化膜の剥離作用に乏しく、また0.25重量%
を越えると、この液が強酸となり液中の有機酸の解離が
抑制され、その錯化作用が低下するとともに、微粒子の
表面電位が0に近くなり、またウェーハ表面の酸化膜が
完全に除去されるので、パーティクルがウェーハ表面に
再付着するようになる。
【0020】工程24では、工程23で除去しきれずに
ウェーハ表面に残留しているパーティクル及び金属不純
物を更に効率よく除去する。これらのパーティクル及び
金属不純物は工程23の固液界面における残渣であっ
て、ウェーハ表面の溶媒分子層を形成する水膜内で平衡
状態にあり、ウェーハ表面に吸着していない。この金属
不純物は有機酸イオンにより金属錯塩を形成し、パーテ
ィクルには有機酸イオンが吸着する。その結果、工程2
3と同様に有機酸イオンによりマイナスに荷電された金
属錯塩及びパーティクルはウェーハ表面から容易に離脱
する。工程24では、工程23と同一の組成の有機酸若
しくは有機酸塩を含む液を用いてもよいし、有機酸若し
くは有機酸塩の濃度又は種類を互いに変えてもよい。工
程23及び工程24で使用される液中の有機酸若しくは
有機酸塩の種類及びその濃度は、除去しようとする金属
不純物の種類に応じて決められる。両工程の液中の有機
酸若しくは有機酸塩の濃度は0.0001重量%以上で
ある。好ましくは0.003〜10重量%である。0.
0001重量%未満ではウェーハ表面から遊離した金属
不純物イオンの錯化作用が十分でない不具合がある。
ウェーハ表面に残留しているパーティクル及び金属不純
物を更に効率よく除去する。これらのパーティクル及び
金属不純物は工程23の固液界面における残渣であっ
て、ウェーハ表面の溶媒分子層を形成する水膜内で平衡
状態にあり、ウェーハ表面に吸着していない。この金属
不純物は有機酸イオンにより金属錯塩を形成し、パーテ
ィクルには有機酸イオンが吸着する。その結果、工程2
3と同様に有機酸イオンによりマイナスに荷電された金
属錯塩及びパーティクルはウェーハ表面から容易に離脱
する。工程24では、工程23と同一の組成の有機酸若
しくは有機酸塩を含む液を用いてもよいし、有機酸若し
くは有機酸塩の濃度又は種類を互いに変えてもよい。工
程23及び工程24で使用される液中の有機酸若しくは
有機酸塩の種類及びその濃度は、除去しようとする金属
不純物の種類に応じて決められる。両工程の液中の有機
酸若しくは有機酸塩の濃度は0.0001重量%以上で
ある。好ましくは0.003〜10重量%である。0.
0001重量%未満ではウェーハ表面から遊離した金属
不純物イオンの錯化作用が十分でない不具合がある。
【0021】工程24で有機酸若しくは有機酸塩に更に
微量のフッ酸を加えると、ウェーハ表面に形成されてい
た自然酸化膜を軽くエッチングするので、自然酸化膜上
のパーティクル及び金属不純物が有機酸又は有機酸塩に
フッ酸を加えた液中に容易に移行することができるよう
になる。即ち、フッ酸の添加により自然酸化膜の除去と
ともに、自然酸化膜中の金属不純物をも洗浄することが
できる。この場合のフッ酸の濃度は0.1重量%以下で
ある。特に0.01重量%以下が好ましい。0.1重量
%を越えると、表面の自然酸化膜が過度にエッチングさ
れることで液中におけるウェーハの表面電位が変動する
ので、パーティクル及び金属不純物の再付着が起こるお
それがある。
微量のフッ酸を加えると、ウェーハ表面に形成されてい
た自然酸化膜を軽くエッチングするので、自然酸化膜上
のパーティクル及び金属不純物が有機酸又は有機酸塩に
フッ酸を加えた液中に容易に移行することができるよう
になる。即ち、フッ酸の添加により自然酸化膜の除去と
ともに、自然酸化膜中の金属不純物をも洗浄することが
できる。この場合のフッ酸の濃度は0.1重量%以下で
ある。特に0.01重量%以下が好ましい。0.1重量
%を越えると、表面の自然酸化膜が過度にエッチングさ
れることで液中におけるウェーハの表面電位が変動する
ので、パーティクル及び金属不純物の再付着が起こるお
それがある。
【0022】工程25では、第一にウェーハ表面及びそ
の近傍を汚染してきたシリサイド系金属、特にCuの除
去効果を高め、第二に工程23及び工程24で使用して
きた有機酸若しくは有機酸塩の残留成分、或いはウェー
ハ表面に付着していた有機物を分解除去し、第三に洗浄
後のウェーハ表面を化学的に酸化膜で保護する。Cuは
酸化電位の高いやや酸性の溶液において溶液中に直接溶
解し除去される。またウェーハ表面を化学的酸化膜で保
護することにより固気界面におけるパーティクルの付着
を確実に防止する。
の近傍を汚染してきたシリサイド系金属、特にCuの除
去効果を高め、第二に工程23及び工程24で使用して
きた有機酸若しくは有機酸塩の残留成分、或いはウェー
ハ表面に付着していた有機物を分解除去し、第三に洗浄
後のウェーハ表面を化学的に酸化膜で保護する。Cuは
酸化電位の高いやや酸性の溶液において溶液中に直接溶
解し除去される。またウェーハ表面を化学的酸化膜で保
護することにより固気界面におけるパーティクルの付着
を確実に防止する。
【0023】この洗浄方法では、工程23と工程24と
工程25とをこの順に連続して少なくとも2回ずつ行う
ことが好ましい。工程23と工程24と工程25とをこ
の順に連続して繰返すことにより、パーティクルや金属
不純物等がウェーハ表面酸化膜の溶解及び形成に伴うリ
フトオフ効果により除去されるため、洗浄効果が向上す
る。またこの繰返し工程では、工程23において酸化膜
を完全に除去せずに洗浄するため、面荒れを生じること
なく枚葉洗浄することができる。工程23と工程24と
工程25とをこの順に連続して少なくとも3回ずつ行う
ことがより好ましい。
工程25とをこの順に連続して少なくとも2回ずつ行う
ことが好ましい。工程23と工程24と工程25とをこ
の順に連続して繰返すことにより、パーティクルや金属
不純物等がウェーハ表面酸化膜の溶解及び形成に伴うリ
フトオフ効果により除去されるため、洗浄効果が向上す
る。またこの繰返し工程では、工程23において酸化膜
を完全に除去せずに洗浄するため、面荒れを生じること
なく枚葉洗浄することができる。工程23と工程24と
工程25とをこの順に連続して少なくとも3回ずつ行う
ことがより好ましい。
【0024】工程22又は工程25で用いられる酸化液
としては、溶存オゾン水溶液、硝酸又は過酸化水素水が
挙げられ、これらを2種以上混合してもよい。この中で
溶存オゾン水溶液が高純度であるうえ、低濃度で酸化力
に富み、入手しやすいため好ましい。この溶存オゾン水
溶液のオゾン濃度は0.5ppm以上であることが好ま
しい。0.5ppm未満であるとウェーハ表面に親水性
の酸化膜を形成することが困難となり、またウェーハ表
面に付着していた有機酸や有機物の分解除去作用が低下
する。純水へのオゾンの溶解限界は約20ppmである
ため、溶存オゾン水溶液のオゾン濃度は2〜20ppm
がより好ましい。
としては、溶存オゾン水溶液、硝酸又は過酸化水素水が
挙げられ、これらを2種以上混合してもよい。この中で
溶存オゾン水溶液が高純度であるうえ、低濃度で酸化力
に富み、入手しやすいため好ましい。この溶存オゾン水
溶液のオゾン濃度は0.5ppm以上であることが好ま
しい。0.5ppm未満であるとウェーハ表面に親水性
の酸化膜を形成することが困難となり、またウェーハ表
面に付着していた有機酸や有機物の分解除去作用が低下
する。純水へのオゾンの溶解限界は約20ppmである
ため、溶存オゾン水溶液のオゾン濃度は2〜20ppm
がより好ましい。
【0025】工程23又は工程24で用いられる有機酸
若しくは有機酸塩としては、シュウ酸、クエン酸、コハ
ク酸、エチレンジアミン四酢酸、酒石酸、サリチル酸、
ギ酸、マレイン酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草
酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、安息香酸、
アクリル酸、アジピン酸、マロン酸、リンゴ酸、グリコ
ール酸、フタル酸、テレフタル酸及びフマル酸からなる
群より選ばれた1種又は2種以上の有機酸又はその塩が
挙げられる。上記列挙した有機酸若しくは有機酸塩はウ
ェーハを汚染する金属不純物の錯化作用がある。
若しくは有機酸塩としては、シュウ酸、クエン酸、コハ
ク酸、エチレンジアミン四酢酸、酒石酸、サリチル酸、
ギ酸、マレイン酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草
酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、安息香酸、
アクリル酸、アジピン酸、マロン酸、リンゴ酸、グリコ
ール酸、フタル酸、テレフタル酸及びフマル酸からなる
群より選ばれた1種又は2種以上の有機酸又はその塩が
挙げられる。上記列挙した有機酸若しくは有機酸塩はウ
ェーハを汚染する金属不純物の錯化作用がある。
【0026】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 <実施例1〜4>通常の研磨工程を経た未洗浄の直径1
50mmシリコンウェーハをA、B、C及びDの4種類
用意した。先ず、これらのウェーハ表面の直径146m
mの円内におけるパーティクルの数を検出下限値が0.
30μmのレーザパーティクルカウンタを用いて調べた
ところ、Aが2926個、Bが1225個、Cが777
個、Dが784個であった。次いで、図示しない枚葉式
洗浄装置にウェーハを設置して下記の条件にて枚葉洗浄
処理した。工程11として、上記ウェーハ表面にアンモ
ニアを0.1重量%含む洗浄液を滴下してスピン洗浄し
た。工程12として、ウェーハ表面にオゾン濃度が5p
pmの溶存オゾン水溶液を滴下してスピン洗浄した。こ
の工程11と工程12とを交互に2回ずつ行った(実施
例1)。工程11と工程12とを交互に3回ずつ行った
以外は実施例1と同様にして洗浄を行った(実施例
2)。工程11のアンモニアの濃度を0.5重量%にし
た以外は実施例1と同様にして洗浄を行った(実施例
3)。工程11と工程12とを交互に3回ずつ行った以
外は実施例3と同様にして洗浄を行った(実施例4)。
次に、これら洗浄を施した後のウェーハ表面の直径14
6mmの円内におけるパーティクルの数を上記レーザパ
ーティクルカウンタを用いてそれぞれ調べた。
50mmシリコンウェーハをA、B、C及びDの4種類
用意した。先ず、これらのウェーハ表面の直径146m
mの円内におけるパーティクルの数を検出下限値が0.
30μmのレーザパーティクルカウンタを用いて調べた
ところ、Aが2926個、Bが1225個、Cが777
個、Dが784個であった。次いで、図示しない枚葉式
洗浄装置にウェーハを設置して下記の条件にて枚葉洗浄
処理した。工程11として、上記ウェーハ表面にアンモ
ニアを0.1重量%含む洗浄液を滴下してスピン洗浄し
た。工程12として、ウェーハ表面にオゾン濃度が5p
pmの溶存オゾン水溶液を滴下してスピン洗浄した。こ
の工程11と工程12とを交互に2回ずつ行った(実施
例1)。工程11と工程12とを交互に3回ずつ行った
以外は実施例1と同様にして洗浄を行った(実施例
2)。工程11のアンモニアの濃度を0.5重量%にし
た以外は実施例1と同様にして洗浄を行った(実施例
3)。工程11と工程12とを交互に3回ずつ行った以
外は実施例3と同様にして洗浄を行った(実施例4)。
次に、これら洗浄を施した後のウェーハ表面の直径14
6mmの円内におけるパーティクルの数を上記レーザパ
ーティクルカウンタを用いてそれぞれ調べた。
【0027】<比較例1>実施例1と同様の研磨工程を
経た未洗浄の直径150mmシリコンウェーハを用意し
た。先ずウェーハ表面の直径146mmの円内における
パーティクルの数を検出下限値が0.30μmのレーザ
パーティクルカウンタを用いて調べたところ、875個
であった。従来のSC−1溶液による洗浄を洗浄法とし
て採用した。即ち、実施例1と同様に通常の研磨工程を
経た未洗浄のシリコンウェーハをSC−1溶液(H
2O:H2O2(30%):NH4OH(29%)=5:1:0.5の
混合液)に浸漬し、80℃で10分間処理した後、この
シリコンウエーハを超純水で5分間リンスした。次に洗
浄後のウェーハ表面の直径146mmの円内におけるパ
ーティクルの数を上記レーザパーティクルカウンタを用
いて調べた。
経た未洗浄の直径150mmシリコンウェーハを用意し
た。先ずウェーハ表面の直径146mmの円内における
パーティクルの数を検出下限値が0.30μmのレーザ
パーティクルカウンタを用いて調べたところ、875個
であった。従来のSC−1溶液による洗浄を洗浄法とし
て採用した。即ち、実施例1と同様に通常の研磨工程を
経た未洗浄のシリコンウェーハをSC−1溶液(H
2O:H2O2(30%):NH4OH(29%)=5:1:0.5の
混合液)に浸漬し、80℃で10分間処理した後、この
シリコンウエーハを超純水で5分間リンスした。次に洗
浄後のウェーハ表面の直径146mmの円内におけるパ
ーティクルの数を上記レーザパーティクルカウンタを用
いて調べた。
【0028】<比較評価>実施例1〜4及び比較例1に
おける洗浄前後における散乱欠陥(Light Point Defec
t、以下、LPDという。)の数を表1に示す。
おける洗浄前後における散乱欠陥(Light Point Defec
t、以下、LPDという。)の数を表1に示す。
【0029】
【表1】 表1より明らかなように、比較例1に比べて実施例1〜
4では、洗浄後におけるLPDの数が減少していること
が判る。
4では、洗浄後におけるLPDの数が減少していること
が判る。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、第
1の枚葉洗浄方法では、ウェーハをアンモニアを含む洗
浄液で洗浄し、ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄する
ことにより、アンモニアがエッチングするとともにパー
ティクルや金属不純物を除去し、溶存オゾン水がクリー
ンで強力な酸化剤として働き、ウェーハ表面に析出しや
すい金属やウェーハ上の界面活性剤等の残留有機物を分
解して除去し、均一で平坦な酸化膜を形成する。第2の
枚葉洗浄方法では、酸化還元、酸化、還元、リンス及び
酸化の順にウェーハを化学反応に供することにより、酸
化還元によりウェーハ表面の数ナノメートル程度の厚さ
の微小ダメージ層を効果的に除去し、酸化により酸化膜
にパーティクルや金属不純物を取込み、還元及びリンス
によりパーティクル及び金属不純物を表面より除去し、
酸化によりパーティクル及び金属不純物の再付着を抑制
する。従って、ウェーハの加工により生じた微小ダメー
ジ、ウェーハ表面に付着するパーティクル、金属不純物
及び有機物を良好に除去することができる。
1の枚葉洗浄方法では、ウェーハをアンモニアを含む洗
浄液で洗浄し、ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄する
ことにより、アンモニアがエッチングするとともにパー
ティクルや金属不純物を除去し、溶存オゾン水がクリー
ンで強力な酸化剤として働き、ウェーハ表面に析出しや
すい金属やウェーハ上の界面活性剤等の残留有機物を分
解して除去し、均一で平坦な酸化膜を形成する。第2の
枚葉洗浄方法では、酸化還元、酸化、還元、リンス及び
酸化の順にウェーハを化学反応に供することにより、酸
化還元によりウェーハ表面の数ナノメートル程度の厚さ
の微小ダメージ層を効果的に除去し、酸化により酸化膜
にパーティクルや金属不純物を取込み、還元及びリンス
によりパーティクル及び金属不純物を表面より除去し、
酸化によりパーティクル及び金属不純物の再付着を抑制
する。従って、ウェーハの加工により生じた微小ダメー
ジ、ウェーハ表面に付着するパーティクル、金属不純物
及び有機物を良好に除去することができる。
【図1】本発明の第1の実施の形態の洗浄工程を示す
図。
図。
【図2】本発明の第2の実施の形態の洗浄工程を示す
図。
図。
11 ウェーハをアンモニアを含む洗浄液で洗浄する工
程 12 ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄する工程 21 ウェーハの酸化還元工程 22 ウェーハの酸化工程 23 ウェーハの還元工程 24 ウェーハのリンス工程 25 ウェーハの酸化工程
程 12 ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄する工程 21 ウェーハの酸化還元工程 22 ウェーハの酸化工程 23 ウェーハの還元工程 24 ウェーハのリンス工程 25 ウェーハの酸化工程
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳 繁成 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社シリコン研究センター 内 (72)発明者 高石 和成 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社シリコン研究センター 内 Fターム(参考) 3B201 AA03 AB01 AB34 AB42 BB21 BB38 BB82 BB93 BB96 CB11 CC01 CC21
Claims (13)
- 【請求項1】 シリコンウェーハの表面を一枚ごとに洗
浄するシリコンウェーハの枚葉洗浄方法において、 前記ウェーハをアンモニアを含む洗浄液で洗浄する工程
(11)と、 前記ウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄する工程(12)と
を含むシリコンウェーハの枚葉洗浄方法。 - 【請求項2】 ウェーハをアンモニアを含む洗浄液で洗
浄する工程(11)とウェーハを溶存オゾン水溶液で洗浄す
る工程(12)とを交互に少なくとも2回ずつ行う請求項1
記載のシリコンウェーハの枚葉洗浄方法。 - 【請求項3】 アンモニアの濃度が0.01〜2.0重
量%である請求項1又は2記載のシリコンウェーハの枚
葉洗浄方法。 - 【請求項4】 オゾンの濃度が1〜20ppmである請
求項1又は2記載のシリコンウェーハの枚葉洗浄方法。 - 【請求項5】 シリコンウェーハの表面を一枚ごとに洗
浄するシリコンウェーハの枚葉洗浄方法において、 前記ウェーハを酸化還元する工程(21)と、前記酸化還元
したウェーハを酸化する工程(22)と、前記酸化したウェ
ーハを還元する工程(23)と、前記還元したウェーハをリ
ンスする工程(24)と、前記リンスしたウェーハを再度酸
化する工程(25)とを含むシリコンウェーハの枚葉洗浄方
法。 - 【請求項6】 ウェーハの酸化が溶存オゾン水溶液、硝
酸又は過酸化水素水のいずれか1種類の酸化液又は2種
類以上を混合した酸化液と接触することにより行われる
請求項5記載の枚葉洗浄方法。 - 【請求項7】 ウェーハの還元がカルボキシル基を含む
有機酸若しくは有機酸塩とフッ酸の混合液と接触するこ
とにより行われる請求項5記載の枚葉洗浄方法。 - 【請求項8】 ウェーハのリンスがカルボキシル基を含
む有機酸若しくは有機酸塩を含む液又は有機酸若しくは
有機酸塩とフッ酸の混合液と接触することにより行われ
る請求項5記載の枚葉洗浄方法。 - 【請求項9】 フッ酸の濃度が0.005〜0.25重
量%である請求項7記載の枚葉洗浄方法。 - 【請求項10】 フッ酸の濃度が0.01重量%以下で
ある請求項8記載の枚葉洗浄方法。 - 【請求項11】 有機酸若しくは有機酸塩の濃度が0.
0001重量%以上である請求項7又は8記載の枚葉洗
浄方法。 - 【請求項12】 有機酸若しくは有機酸塩がシュウ酸、
クエン酸、コハク酸、エチレンジアミン四酢酸、酒石
酸、サリチル酸、ギ酸、マレイン酸、酢酸、プロピオン
酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル
酸、安息香酸、アクリル酸、アジピン酸、マロン酸、リ
ンゴ酸、グリコール酸、フタル酸、テレフタル酸及びフ
マル酸からなる群より選ばれた1種又は2種以上の有機
酸又はその塩である請求項7又は8記載の枚葉洗浄方
法。 - 【請求項13】 酸化したウェーハを還元する工程(23)
と前記還元したウェーハをリンスする工程(24)と前記リ
ンスしたウェーハを再度酸化する工程(25)とをこの順に
連続して少なくとも2回ずつ行う請求項5記載のシリコ
ンウェーハの枚葉洗浄方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000286300A JP2002100599A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | シリコンウェーハの枚葉洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000286300A JP2002100599A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | シリコンウェーハの枚葉洗浄方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002100599A true JP2002100599A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=18770241
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000286300A Pending JP2002100599A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | シリコンウェーハの枚葉洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002100599A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004093172A1 (ja) * | 2003-04-16 | 2004-10-28 | Sekisui Chemical Co. Ltd. | レジスト除去方法及びレジスト除去装置 |
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| KR101000404B1 (ko) * | 2008-11-21 | 2010-12-13 | 주식회사 실트론 | 웨이퍼 세정 방법 |
| CN108910891A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-30 | 镇江环太硅科技有限公司 | 一种高质量多晶硅料处理方法 |
| CN110335807A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-15 | 上海申和热磁电子有限公司 | 一种硅片清洗方法 |
| CN112928017A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-06-08 | 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 | 有效去除硅片表面金属的清洗方法 |
| CN114496729A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-13 | 广东先导微电子科技有限公司 | 一种晶片清洗工艺 |
| CN114975076A (zh) * | 2021-02-25 | 2022-08-30 | 中国科学院微电子研究所 | 一种晶圆清洗方法和装置 |
| WO2022190830A1 (ja) * | 2021-03-09 | 2022-09-15 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法、シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ |
| JP2022138089A (ja) * | 2021-03-09 | 2022-09-22 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法、シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ |
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| CN118961351A (zh) * | 2024-07-25 | 2024-11-15 | 上海天岳半导体材料有限公司 | 一种去除碳化硅衬底表面吸笔印记的清洗方法及碳化硅衬底 |
-
2000
- 2000-09-21 JP JP2000286300A patent/JP2002100599A/ja active Pending
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