JP2002367949A

JP2002367949A - シリコンウェハの洗浄方法

Info

Publication number: JP2002367949A
Application number: JP2001168357A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Iwamoto; 嘉夫岩本
Original assignee: MEMC Japan Ltd
Current assignee: MEMC Japan Ltd
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】労働環境保全のための空調コスト、リンス用
超純水の大量使用、高濃度のアンモニアを含む廃液の処
理に要する経費など、高濃度のアンモニアの使用により
必然的に発生する各種コスト高をもたらす要因を排除し
つつ、洗浄液中の洗浄成分の濃度制御が容易で、かつ、
洗浄成分に基づくエッチングによるシリコンウェハ表面
状態の悪化について懸念する必要のないシリコンウェハ
の洗浄方法であって、低濃度のアンモニアを使用しつ
つ、効率的なシリコンウェハに付着したパーティクルの
低コストでの低減、および環境への負荷の低減がはかれ
ると共に、洗浄液中の薬物濃度制御への特段の配慮を必
要としない洗浄方法の提供。【解決手段】低濃度のアンモニアと、シリコンウェハ
表面を必要最小限に酸化するのに必要な濃度のオゾンを
溶解した水溶液で洗浄することにより達成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板とな
るシリコンウェハの洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体基板となるシリコンウ
ェハの製造プロセスにおいては、シリコンウェハ表面が
パーティクル等によって汚染された状態で熱処理が行わ
れると、パーティクルにより起因する熱酸化膜のムラ等
が発生し、シリコンウェハの良品率を著しく低下させて
しまう。

【０００３】そこで、従来においては、アンモニア水
と過酸化水素水および水との混合液であるＳＣ−１によ
るＲＣＡ洗浄を行い、シリコンウェハに付着したパーテ
ィクルを低減し、その後、超純水が供給される別のリン
ス槽に移し変えて所定時間リンスを行い、リンス槽から
引き上げられたシリコンウェハをスピナー等の乾燥手段
によりウェハの乾燥が行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来
のパーティクル除去のために用いるＳＣ−１によるシリ
コンウェハの洗浄方法においては、過酸化水素水、アン
モニア水を多量に使用するため薬液コストが高くなるだ
けでなく、洗浄後のウェハ表面に高濃度で付着して残存
するアンモニアを除去するために必要とする多量のリン
ス用超純水、高濃度のアンモニアを含む廃液の処理に要
する経費、高濃度のアンモニアを使用することにより必
然的に発生する労働環境保全のための空調コストなどの
各種コスト高をもたらす要因を排除することが望まれて
いる。さらに、大量のアンモニアを使用することに伴っ
て生ずる環境への負荷が大きいという問題もかかえてい
る。さらにまた、高温のＳＣ−１では混合液の濃度の制
御が難しく、その結果、エッチングによるシリコンウェ
ハ表面状態の悪化について絶えず懸念しなければならな
いとの問題もかかえている。

【０００５】したがって、本発明は、上述した従来の
問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリコ
ンウェハの洗浄方法において、アンモニアの量を可能な
限り低濃度とすると共に、効率的にシリコンウェハに付
着したパーティクルを低コストで低減する洗浄方法であ
って、なおかつ、環境への負荷が低減され、洗浄液中の
薬物濃度制御に特段の配慮を必要としない洗浄方法を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によ
れば、シリコンウェハの洗浄方法において、低濃度のア
ンモニアとシリコンウェハ表面を必要最小限に酸化する
のに必要な濃度のオゾンを溶解した水溶液で洗浄するこ
とを特徴とするシリコンウェハの洗浄方法が提供され
る。

【０００７】本発明において、低濃度のアンモニアと
は、例えば、洗浄液の温度を９０℃とした場合において
も、作業環境中にアンモニアが実質的に放出されない程
度の濃度をいう。また、シリコンウェハ表面を必要最小
限に酸化するのに必要な濃度以下のオゾン濃度とは、洗
浄液の温度を２０℃とした場合においても、５分間接触
させてもシリコンウェハ表面に厚さ０．０００５μｍ以
上の酸化膜を形成する濃度をいう。通常は、アンモニア
の場合には、０．０５ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下の
濃度をいう。また、オゾンの場合には、２ｐｐｍ以上、
５００ｐｐｍ以下の濃度をいう。好ましくは、アンモニ
アでは、１ｐｐｍ以上、５ｐｐｍ以下の濃度、オゾンで
は、１０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下の濃度をいう。

【０００８】本発明においては、パーティクル除去効
率の面から見て、洗浄作業において、前記アンモニアと
オゾンを溶解した水溶液を２０℃以上、９０℃以下の液
温で使用することが好ましく、３０℃以上、８５℃以下
の液温で使用することがさらに好ましい。

【０００９】本発明においては、洗浄に使用する洗浄
槽の形式には特に制限はないが、作業性等から見て、浸
漬式洗浄槽や、スピン式洗浄槽を用いて洗浄することが
好ましい。

【００１０】本発明においては、洗浄に使用する洗浄
手段としても、特に制限はなく、ブラシ洗浄、超音波洗
浄、およびジェット流洗浄のいずれか、またはこれらの
組み合わせた洗浄手段を使用して、洗浄してもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のシリコンウェ
ハの洗浄方法について、実施の形態を具体的に説明する
が、本発明は、これらに限定されて解釈されるものでは
なく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者
の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得る
ものである。

【００１２】本発明のシリコンウェハの洗浄方法は、
アンモニアとオゾンを溶解した水溶液でシリコンウェハ
を洗浄するものである。上記のようなシリコンウェハの
洗浄方法は、シリコンウェハの表面に付着するパーティ
クルを効果的に除去すると共に、薬液コスト、廃液処理
コストを低減し、また、環境への負荷が小さく、洗浄の
制御が容易であるとの効果をもたらす。

【００１３】以下、本発明のシリコンウェハの洗浄方
法について詳細に説明する。アンモニアとオゾンを溶解
した水溶液の調製は、常法に従えばよく、例えば、所望
のアンモニアとなるように超純水で希釈した半導体グレ
ードのアンモニア水にオゾンガスを溶解させて行えばよ
い。オゾンガス発生装置を作動させて、それから発生す
るオゾンを直接吹き込んでもよいことは勿論である。な
お、水溶液中のオゾン濃度は、濃度を測定し不足分を補
うべく追加供給する方法により調整すればよい。

【００１４】本発明のシリコンウェハの洗浄方法にお
いて、水溶液中のアンモニア濃度を０．０５〜１００ｐ
ｐｍ、オゾン濃度を２〜５００ｐｐｍの範囲に制御する
ことが好ましいとする理由は、アンモニアの濃度が０．
０５ｐｐｍ以下、オゾン濃度が２ｐｐｍ以下ではシリコ
ンウェハ表面のパーティクルの除去能力が低下するため
であり、アンモニアの濃度が１００ｐｐｍ以上、オゾン
濃度が５００ｐｐｍ以上では薬液コスト低減効果が不十
分となったり、高濃度のアンモニアを含む廃液の処理に
コストがかかりすぎるからである。特に、アンモニアの
濃度を１〜５ｐｐｍ、オゾンの濃度を１０〜１００ｐｐ
ｍの範囲とすることにより、所望とする洗浄効果を維持
しつつ、洗浄液の廃液処理にかかるコストを低減するこ
とができる。

【００１５】洗浄時の本発明に係る洗浄水の液温は、
２０〜９０℃の範囲が好ましく、さらには３０〜８５℃
の範囲が特に好ましい。これは、洗浄効果が液温に依存
し、最適化するためである。２０℃以上でパーティクル
の除去能力が発揮されると共に、９０℃を超えると、特
にオゾン濃度の制御が困難となるだけでなく、アンモニ
アガスも発生しやすくなるからである。

【００１６】本発明に係るシリコンウェハの洗浄方法
においては、シリコンウェハの洗浄回数に応じて、順次
オゾンを追加溶解させることにより、オゾン濃度を所定
の範囲内に安定して制御できる。一方、アンモニア濃度
も前記の通り低濃度であることから、アンモニア濃度の
制御が容易になり、所定の範囲に安定して制御できる。
このことにより、シリコンウェハ表面のパーティクル除
去能力を絶えず高いレベルに維持できる。

【００１７】本発明に係るシリコンウェハの洗浄方法
においては、洗浄装置としては、浸漬式洗浄槽、また
は、スピン式洗浄槽を使用してもよい。

【００１８】ブラシスクラバー等のブラシ洗浄、超音
波洗浄、あるいはジェット流洗浄のいずれかの洗浄手
段、または、これらの組み合わせた洗浄手段を採用する
ことにより洗浄することもできる。

【００１９】本発明を実施例と比較例により、さらに
具体的に説明する。

【実施例】（実施例１）アンモニア濃度５ｐｐｍ、オ
ゾン濃度１２ｐｐｍ、の室温水溶液を用い、ウェハの装
置を用い、浸漬式の洗浄方法によって、洗浄時間４分間
の条件で、仕上げ研磨後の直径２００ｍｍのシリコンウ
ェハを洗浄した際における実施例である。シリコンウェ
ハ表面に付着したパーティクルの除去結果およびＦｅで
代表される金属不純物の除去結果も合わせて表１に示
す。

【００２０】表１に示す残存パーティクル量の測定結
果は、洗浄後のシリコンウェハ上に、無作為的に選択し
た１ｃｍ²の大きさの面積を有する場所５箇所に残存し
ている０．１μｍ以上の大きさのパーティクルをそれぞ
れ顕微鏡下で計測し得られた残存数の平均値を示す。金
属不純物量の測定は、全反射蛍光Ｘ線装置を用いてＦｅ
を計測した。

【００２１】（比較例１）オゾンのみを溶解させた水
溶液を用いた洗浄例であって、超純水にオゾンを２０ｐ
ｐｍとなるように強制溶解させた水溶液を用い、実施例
１と同一の装置、洗浄方法、洗浄時間、洗浄液の温度の
条件で、仕上げ研磨後の同一寸法のシリコンウェハを洗
浄した、際におけるシリコンウェハ表面におけるパーテ
ィクルの除去結果を示す。その結果は表１に示す。

【００２２】（比較例２）ＳＣ−１（過酸化水素水：
アンモニア水：水＝１：１：５）を用い、液温６５℃の
条件でシリコンウェハを洗浄した際の洗浄例である。そ
の結果を表１に示す。なお、用いた装置、洗浄方法、洗
浄時間、シリコンウェハの寸法等は実施例１と同一であ
る。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１に示すとおり、実施例１における残
存パーティクル量は２０個であり、このレベルは比較例
２と同一レベルである。すなわち、本発明の洗浄方法
は、洗浄液が室温であっても、また、アンモニア濃度が
低濃度であっても、従来のＳＣ−１を用い、６５℃の液
温で洗浄した場合と同レベルのパーティクル除去能力を
発揮する。さらに、金属不純物除去量については、比較
例２が７００のレベルに対し、本発明によれば、５のレ
ベルまで除去できる。比較例２において、ＳＣ−１処理
で、高い金属不純物が見られるのは、アンモニア中の金
属不純物がウェハ表面に堆積したためである。本発明
で、金属不純物が除去される理由は、極低濃度のアンモ
ニアを使用しているため、金属不純物量がもともと少な
いためである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るシ
リコンウェハの洗浄方法によれば、シリコンウェハ表面
のパーティクル汚染を低コストで効率的に除去し、ま
た、金属不純物汚染もかなりのレベルまで除去できる。
さらに、洗浄操作において、洗浄液中のアンモニア、オ
ゾンの濃度制御が容易であり、安定的に高い洗浄能力を
持続させることができる。リンスに用いる超純水の量を
減らすことができると共に、廃液処理の負担を減らすこ
とができる。オゾン量が相対的に低く抑えられているの
で、オゾンによりエッチングされてウェハ表面の面状態
の悪化を抑えることもできる。また、液温が室温レベル
であっても洗浄能力が高く、空調への負担を小さくでき
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコンウェハの洗浄方法において、低
濃度のアンモニアとシリコンウェハ表面を必要最小限に
酸化するのに必要な濃度のオゾンを溶解した水溶液で洗
浄することを特徴とするシリコンウェハの洗浄方法。
【請求項２】アンモニアの濃度が０．０５ｐｐｍ以
上、１００ｐｐｍ以下であって、オゾンの濃度が２ｐｐ
ｍ以上、５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求
項１に記載のシリコンウェハの洗浄方法。
【請求項３】アンモニア濃度が１ｐｐｍ以上、５ｐｐ
ｍ以下であって、オゾン濃度が１０ｐｐｍ以上、１００
ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１および２に
記載のシリコンウェハの洗浄方法。
【請求項４】前記アンモニアとオゾンを溶解した水溶
液で洗浄を行うに際して、液温が２０℃以上、９０℃以
下である水溶液を使用することを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１項に記載のシリコンウェハの洗浄方法。
【請求項５】前記水溶液の液温が３０℃以上、８５℃
以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載のシリコンウェハの洗浄方法。
【請求項６】上記洗浄方法において、浸漬式洗浄槽を
使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項
に記載のシリコンウェハの洗浄方法。
【請求項７】上記洗浄方法において、スピン式洗浄機
を使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
項に記載のシリコンウェハの洗浄方法。
【請求項８】ブラシ洗浄、超音波洗浄、およびジェッ
ト流洗浄のいずれかまたはこれらの組み合わせによる洗
浄によって洗浄することを特徴とする請求項１に記載の
シリコンウェハの洗浄方法。