JP2003109931A

JP2003109931A - 半導体ウェーハの洗浄乾燥方法

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Publication number: JP2003109931A
Application number: JP2001303958A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Morita; 悦郎森田; Koji Kinugawa; 浩司衣川; Tomoya Tanaka; 智也田中; Toshihito Sawada; 豪人澤田; Takeshi Maeda; 剛前田
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-11
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4085356B2

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨面のパーティクルを低減する半導体ウェ
ーハの洗浄乾燥方法を提供する。【解決手段】表面研磨されたシリコンウェーハＷを、
界面活性剤を含む洗浄液によって最終洗浄し、研磨面を
親水性の面とする。この親水性の研磨面のまま、シリコ
ンウェーハＷの表面をスクラビングせずに乾燥する。こ
のように、界面活性剤を含む洗浄液によって最終洗浄さ
れるので、乾燥されるシリコンウェーハＷの研磨面は親
水性の面となる。そのため、スクラビングすることによ
り疎水性の面となる従来法に比べて、シリコンウェーハ
Ｗの表面にパーティクルが付着しにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウェーハの
洗浄乾燥方法、詳しくは研磨面のパーティクルが少な
く、またウェーハの素材よりもイオン化傾向が小さい金
属の研磨面への吸着を防ぐ半導体ウェーハの洗浄乾燥方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】仕上げ研磨されたシリコンウェーハに
は、洗浄が施される。この研磨後の洗浄の一種として、
“水研磨”と呼ばれる方法が知られている。これは、研
磨装置による仕上げ研磨後、研磨剤に代えて超純水を研
磨布上に供給しながら、研磨装置を運転してシリコンウ
ェーハの研磨面をリンスし、研磨面に付着した研磨剤を
洗い流すものである。次に、(1) この水研磨されたシリ
コンウェーハの表面に、超純水をジェットスプレーしな
がら、回転中のパフを押し付けることでスクラビングさ
れ、その後、スピン乾燥される。スクラビングによる洗
浄は、１μｍ以上の微粒子を除去するのに有効である。
また、他の洗浄法として、(2) 例えば上記超純水による
水研磨後、界面活性剤を含む超純水を研磨布上に供給し
ながら別の水研磨を施し、次にこのウェーハを超純水の
保管水を入れた保管タンクに収納し、保管タンクをスピ
ン乾燥のステージまで搬送する。ここで、シリコンウェ
ーハをスピン乾燥するという方法も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、(1) の
スクラビングを伴う従来の洗浄乾燥方法では、スクラビ
ングによってシリコンウェーハのＳｉ面が露出する。こ
のウェーハのＳｉ面は疎水性の面であって、このＳｉ面
が露出した状態でスピン乾燥すると、例えばＳｉ化膜の
ような親水性の表面に比べて、ウェーハの表面にパーテ
ィクルが付着しやすい。しかも、疎水性の表面に付着し
たパーティクルは除去されにくい。一方、(2) の超純水
入りの保管タンクを用いたシリコンウェーハの保管・搬
送にあっては、超純水中で、Ｓｉよりもイオン化傾向が
小さいＣｕなどの金属が、シリコンウェーハの表面に吸
着するおそれがあった。Ｃｕは、例えば研磨剤中に不純
物として含まれている。

【０００４】そこで、発明者は、鋭意研究の結果、乾燥
直前のシリコンウェーハの表面を、従来の疎水性ではな
く親水性とすれば、シリコンウェーハの表面に、パーテ
ィクルが付着しにくいこと、また、Ｓｉよりもイオン化
傾向が小さい金属が付着しにくいことを知見し、この発
明を完成させた。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、研磨面のパーティクルを低
減することができる半導体ウェーハの洗浄乾燥方法を提
供することを、その目的としている。また、この発明
は、ウェーハの素材よりもイオン化傾向が小さい金属の
研磨面への付着を防止することができる半導体ウェーハ
の洗浄乾燥方法を提供することを、その目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、表面研磨された半導体ウェーハに、界面活性剤を含
む洗浄液を使用して、研磨終了直後に行われる洗浄を施
す研磨後洗浄工程と、この研磨後洗浄工程後、半導体ウ
ェーハを乾燥する工程とを備えた半導体ウェーハの洗浄
乾燥方法である。半導体ウェーハとしては、例えばシリ
コンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられ
る。半導体ウェーハは、少なくともデバイス形成面とな
るウェーハの表面が研磨されていればよい。すなわち、
表裏両面を研磨したウェーハでもよい。表面だけが研磨
された半導体ウェーハの製造時には、例えば片面研磨装
置が採用される。一方、両面研磨ウェーハの作製時に
は、この片面研磨装置を採用してもよいし、遊星歯車方
式などの両面研磨装置を採用してもよい。洗浄工程は、
研磨後に行われる洗浄が、界面活性剤を含む洗浄液を使
用した洗浄であればよい。したがって、最終洗浄の前の
段階で、超純水による洗浄が行われていてもよい。洗浄
液としては、界面活性剤を含む超純水などが挙げられ
る。界面活性剤の種類は限定されない。ただし、非イオ
ン性の界面活性剤が好ましい。または水溶性の高分子樹
脂でもよい。

【０００７】界面活性剤の濃度は１〜１０ｗｔ％、好ま
しくは２〜５ｗｔ％である。１ｗｔ％未満では完全に研
磨した面内を親水化できない。また、１０ｗｔ％を超え
ると研磨布に界面活性剤の成分が残って摩擦抵抗が低下
し、研磨自体に影響がある。半導体ウェーハのスピン乾
燥時には、高速回転による遠心力を利用してウェーハの
表面に付着した水分を吹き飛ばすスピン乾燥装置が使用
される。

【０００８】請求項２に記載の発明は、上記洗浄後の半
導体ウェーハを、界面活性剤を含む保管水が貯液された
保管タンクに保管し、その後、この保管タンクを乾燥が
施されるステージまで搬送する請求項１に記載の半導体
ウェーハの洗浄乾燥方法である。

【０００９】請求項３に記載の発明は、上記界面活性剤
が、非イオン性の界面活性剤である請求項１または請求
項２に記載の半導体ウェーハの洗浄乾燥方法である。非
イオン性の界面活性剤としては、例えば日化精工（株）
製の「ドライノン」を採用することができる。

【００１０】請求項４に記載の発明は、上記界面活性剤
が、水溶性の高分子樹脂である請求項１または請求項２
に記載の半導体ウェーハの洗浄乾燥方法ある。

【００１１】請求項５に記載の発明は、上記乾燥が、ス
ピン乾燥である請求項１〜請求項４のうちのいずれか１
項に記載の半導体ウェーハの洗浄乾燥方法である。

【００１２】請求項６に記載の発明は、上記乾燥が、引
き上げ乾燥である請求項１〜請求項４のうちのいずれか
１項に記載の半導体ウェーハの洗浄乾燥方法である。

【００１３】

【作用】この発明によれば、表面研磨された半導体ウェ
ーハを、界面活性剤を含む洗浄液により洗浄する。これ
により、乾燥される半導体ウェーハの研磨面は親水性の
面となる。この親水性の研磨面にスクラビングを施すこ
となく半導体ウェーハをそのまま乾燥する。その結果、
スクラビングを施すことでウェーハの研磨面が疎水性の
面となる従来法に比べて、半導体ウェーハの研磨面にパ
ーティクルが付着しにくい。

【００１４】特に、請求項２の発明によれば、半導体ウ
ェーハを保管タンク中の保管水に浸漬すると、界面活性
剤の作用によって半導体ウェーハの表面に薄い洗浄液の
膜が形成される。これにより、仮にウェーハの素材より
もイオン化傾向が小さい金属が保管水に溶けていても、
半導体ウェーハを保管タンク内で保管したり、保管タン
クごとスピン乾燥のステージまで搬送する間に、半導体
ウェーハの表面に金属が付着しにくい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。まず、第１の実施例を説明する。図
１（ａ）は、この発明の第１の実施例に係る半導体ウェ
ーハの洗浄乾燥方法における仕上げ研磨工程を示す断面
図である。図１（ｂ）は、この発明の第１の実施例に係
る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法における超純水リンス
工程を示す断面図である。図１（ｃ）は、この発明の第
１の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法におけ
る界面活性剤入り超純水リンス工程を示す断面図であ
る。図１（ｄ）は、この発明の第１の実施例に係る半導
体ウェーハの洗浄乾燥方法におけるスピン乾燥工程を示
す断面図である。図２は、この発明法により得られた半
導体ウェーハと、従来法により得られた半導体ウェーハ
との各表面に付着したパーティクル数を比較したグラフ
である。

【００１６】ＣＺ法により引き上げられたシリコンイン
ゴットは、スライス工程で、厚さ８６０μｍ程度の８イ
ンチのシリコンウェーハにスライスされる。このスライ
スドウェーハは、続く１次面取り工程で、その外周部に
１次面取り砥石が押し付けられ、所定の形状に粗く面取
りされる。次のラッピング工程では、シリコンウェーハ
を互いに平行なラップ定盤間に配置し、ラップ液を流し
込みながら、シリコンウェーハの表裏両面を機械的にラ
ッピングする。このラップドウェーハの外周部は、仕上
げ面取り砥石により仕上げ面取りされる。次に、フッ酸
と硝酸とを混合した混酸液によって、シリコンウェーハ
がエッチングされる。それから、エッチドウェーハの外
周部がＰＣＲ加工され、このＰＣＲ加工後のシリコンウ
ェーハの表面に１次研磨が施される。

【００１７】次いで、この１次研磨されたシリコンウェ
ーハの表面が仕上げ研磨される。ここでは、図１（ａ）
に示すような仕上げ研磨装置１０が用いられる。仕上げ
研磨装置１０は、上面に仕上げ研磨用の研磨布１１が展
張された研磨定盤１２と、この研磨定盤１２の上方に対
向配置され、下面にシリコンウェーハＷが展張された研
磨ヘッド１３とを備えている。研磨ヘッド１３の下面に
は、円板形状のキャリアプレート１４が着脱自在に取り
付けられている。キャリアプレート１４の下面には、４
枚のシリコンウェーハＷがワックス貼着されている。研
磨時には、スラリーノズル１５を介して、仕上げ研磨用
の研磨剤（スラリー）を仕上げ研磨用の研磨布１１に供
給しながら、シリコンウェーハＷを研磨布１１の表面
（研磨作用面）に、所定の相対回転速度および所定の研
磨圧で摺接させ、シリコンウェーハＷの表面を鏡面研磨
する。

【００１８】こうして得られたシリコンウェーハＷは、
次に研磨装置１０を利用して、研磨剤に代えた超純水を
研磨布１１上に供給しながら水研磨される（図１
（ｂ））。超純水の供給量は５〜１０リットル／分であ
る。この水研磨により、研磨時に付着した研磨剤がシリ
コンウェーハＷから洗い流される。超純水によるリンス
時間は１〜２分である。次いで、２ｗｔ％の界面活性剤
を含む超純水を研磨布１１上に供給しながら他の水研磨
を施す（図１（ｃ））。これが、洗浄工程における最終
洗浄となる。界面活性剤には、非イオン性の日化精工
（株）製の「ドライノン」が採用される。界面活性剤を
含んだ超純水によりリンスすることで、シリコンウェー
ハＷの研磨面に、界面活性剤による薄い洗浄液の膜が生
じる。その結果、シリコンウェーハＷの研磨面は親水性
の面となる。このときのリンス時間は１〜２分である。

【００１９】次に、シリコンウェーハＷをスピン乾燥す
る。なお、スピン乾燥ではなく引き上げ乾燥でもよい。
使用するスピン乾燥装置２０は、平面視して円形状のウ
ェーハ保持板２１にキャリアプレート１４を固定し、ウ
ェーハ保持板２１を回転モータ２２により回転する汎用
タイプである。乾燥時には、ウェーハ保持板２１上に、
最終洗浄によって研磨面が親水性の面で維持されたシリ
コンウェーハＷの裏面を、キャリアプレート１４を介し
て真空吸着する。その後、回転モータ２２によってウェ
ーハ保持板２１を高速回転すると、シリコンウェーハＷ
の研磨面に付着した水分が遠心力によって吹き飛ばさ
れ、短時間のうちに研磨面が乾燥される。ウェーハ保持
板２１の回転速度は７００〜１０００ｒｐｍである。乾
燥時間は１〜２分である。このように、仕上げ研磨され
たシリコンウェーハＷを、界面活性剤を含む超純水によ
り最終洗浄して研磨面を親水性の面とし、この親水性の
面を維持したまま、従来のスクラビング工程を経ること
なく、直接、スピン乾燥する。これにより、ウェーハ乾
燥時、ウェーハ研磨面が疎水性だった従来法に比べて、
このシリコンウェーハＷの表面にパーティクルが付着し
にくい。図２は、この表面のパーティクル数をパーティ
クルカウンタで測定したものである。

【００２０】次に、図３〜図５に基づき、この発明の第
２の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法を説明
する。図３（ａ）は、この発明の第２の実施例に係る半
導体ウェーハの洗浄乾燥方法における仕上げ研磨工程を
示す断面図である。図３（ｂ）は、この発明の第２の実
施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法における超純
水リンス工程を示す断面図である。図３（ｃ）は、この
発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方
法における界面活性剤入り超純水リンス工程を示す断面
図である。図４（ａ１）は、この発明の第２の実施例に
係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法におけるウェーハ搬
出工程を正面視した断面図である。図４（ａ２）は、こ
の発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥
方法におけるウェーハ搬出工程を側面視した断面図であ
る。図４（ｂ１）は、この発明の第２の実施例に係る半
導体ウェーハの洗浄乾燥方法におけるウェーハ押し上げ
工程を正面視した断面図である。図４（ｂ２）は、この
発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方
法におけるウェーハ押し上げ工程を側面視した断面図で
ある。図４（ｃ１）は、この発明の第２の実施例に係る
半導体ウェーハの洗浄乾燥方法における引き上げ乾燥工
程を正面視した断面図である。図４（ｃ２）は、この発
明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法
における引き上げ乾燥工程を側面視した断面図である。
図５は、この発明法により得られた半導体ウェーハと、
従来法により得られた半導体ウェーハとの各表面におけ
るＣｕ濃度を比較したグラフである。Ｃｕ濃度測定は常
法による。

【００２１】この第２の実施例の特長は、研磨装置とし
てワックスレスタイプの研磨装置２０を採用し、スピン
乾燥に代えて引き上げ乾燥を採用した点である。図３
（ａ）に示すように、研磨装置２０は、研磨ヘッド１３
の下面に環状のテンプレート１６が固着されている。テ
ンプレート１６の内側には、シリコンウェーハＷの直径
より若干大径な孔部１６ａが形成され、この孔内にバッ
クパッド（スエードパッドなど）１７が収納されてい
る。バックパッド１７の発泡層（ナップ部）とシリコン
ウェーハＷの裏面とに純水を供給し、その純水の表面張
力によってシリコンウェーハＷがハンドリングされる。

【００２２】図３（ａ）の仕上げ研磨が施されたシリコ
ンウェーハＷは、次に超純水によってリンスされる（図
３（ｂ））。それから、界面活性剤入りの超純水による
最終洗浄を行う（図３（ｃ））。次いで、シリコンウェ
ーハＷをウェーハカセット３０に挿填し、このウェーハ
カセット３０を保管水入りの保管タンク３１に収納する
（図４（ａ１，ａ２））。これを最終洗浄のステージか
ら搬出し、必要によって一時保管後、保管タンク３１を
シリコンウェーハＷの引き上げ乾燥が施される乾燥ステ
ージまで搬送する。この保管水には、２ｗｔ％の界面活
性剤を含む超純水を採用している。この乾燥ステージで
は、ウェーハカセット３０内のシリコンウェーハＷが、
液面下に配された押し上げ装置の押し上げ部材３２によ
って押し上げられる。これにより、シリコンウェーハＷ
の上部だけが液面上に配置され（図４（ｂ１，ｂ２）、
その後、上方から下降してきた引き上げ装置の１対の把
持アーム３３により、シリコンウェーハＷが両側方から
把持される。次いで、把持アーム３３が上昇し、シリコ
ンウェーハＷが完全に液面から引き上げられる。この状
態が所定時間だけ保持されて、シリコンウェーハＷの引
き上げ乾燥が行われる（図４（ｃ１，ｃ２））。ところ
で、保管タンク３１に収納する前に、あらかじめ２種類
の水研磨を施しても（図３（ｂ）、（ｃ））、シリコン
ウェーハＷの研磨面に不純物が若干残ることがある。こ
のような場合には、シリコンウェーハＷを保管タンク３
１に収納した際、保管水中にＳｉよりもイオン化傾向が
小さいＣｕなどの金属が溶け、それがシリコンウェーハ
Ｗの表面に付着するおそれがあった。

【００２３】しかしながら、この第２の実施例では、あ
らかじめ保管水中に界面活性剤が含まれているので、こ
の界面活性剤の作用により、シリコンウェーハＷの表面
に薄い洗浄液の膜が生じる。これにより、仮にＳｉより
もイオン化傾向が小さいＣｕが水中に溶けていても、シ
リコンウェーハＷを保管タンク３１内で保管したり、こ
の保管タンク３１を引き上げ乾燥のステージまで搬送す
る間に、このウェーハの表面にＣｕが付着しにくい（図
５参照）。なお、このＣｕは、研磨剤などに不純物とし
て含まれている。その他の構成、作用、効果は、第１の
実施例と略同じであるので、説明を省略する。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、表面研磨された半導
体ウェーハを、界面活性剤を含む洗浄液により最終洗浄
してウェーハの研磨面を親水性の面とし、この親水性の
研磨面のままで半導体ウェーハを乾燥するので、半導体
ウェーハの表面にパーティクルが付着しにくい。

【００２５】特に、請求項２の発明によれば、最終洗浄
後の半導体ウェーハを保管タンクに貯液された界面活性
剤入りの保管水中で保管したり、タンク内に入れたまま
乾燥ステージまで搬送するので、保管水に溶けたウェー
ハの素材よりもイオン化傾向が小さい金属が半導体ウェ
ーハの表面に付着しにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、この発明の第１の実施例に係る半導
体ウェーハの洗浄乾燥方法における仕上げ研磨工程を示
す断面図である。（ｂ）は、この発明の第１の実施例に
係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法における超純水リン
ス工程を示す断面図である。（ｃ）は、この発明の第１
の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法における
界面活性剤入り超純水リンス工程を示す断面図である。
（ｄ）は、この発明の第１の実施例に係る半導体ウェー
ハの洗浄乾燥方法におけるスピン乾燥工程を示す断面図
である。

【図２】この発明法により得られた半導体ウェーハと、
従来法により得られた半導体ウェーハとの各表面に付着
したパーティクル数を比較したグラフである。

【図３】（ａ）は、この発明の第２の実施例に係る半導
体ウェーハの洗浄乾燥方法における仕上げ研磨工程を示
す断面図である。（ｂ）は、この発明の第２の実施例に
係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法における超純水リン
ス工程を示す断面図である。（ｃ）は、この発明の第２
の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法における
界面活性剤入り超純水リンス工程を示す断面図である。

【図４】（ａ１）は、この発明の第２の実施例に係る半
導体ウェーハの洗浄乾燥方法におけるウェーハ搬出工程
を正面視した断面図である。（ａ２）は、この発明の第
２の実施例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法におけ
るウェーハ搬出工程を側面視した断面図である。（ｂ
１）は、この発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハ
の洗浄乾燥方法におけるウェーハ押し上げ工程を正面視
した断面図である。（ｂ２）は、この発明の第２の実施
例に係る半導体ウェーハの洗浄乾燥方法におけるウェー
ハ押し上げ工程を側面視した断面図である。（ｃ１）
は、この発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの洗
浄乾燥方法における引き上げ乾燥工程を正面視した断面
図である。（ｃ２）は、この発明の第２の実施例に係る
半導体ウェーハの洗浄乾燥方法における引き上げ乾燥工
程を側面視した断面図である。

【図５】この発明法により得られた半導体ウェーハと、
従来法により得られた半導体ウェーハとの各表面におけ
るＣｕ濃度を比較したグラフである。

【符号の説明】

３１保管タンク、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中智也東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者澤田豪人東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者前田剛東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内Ｆターム(参考） 3B201 AA03 BB93 BB94 BB96 CC01 CC13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面研磨された半導体ウェーハに、界面
活性剤を含む洗浄液を使用して、研磨終了直後に行われ
る洗浄を施す研磨後洗浄工程と、この研磨後洗浄工程後、半導体ウェーハを乾燥する工程
とを備えた半導体ウェーハの洗浄乾燥方法。
【請求項２】上記洗浄後の半導体ウェーハを、界面活
性剤を含む保管水が貯液された保管タンクに保管し、そ
の後、この保管タンクを乾燥が施されるステージまで搬
送する請求項１に記載の半導体ウェーハの洗浄乾燥方
法。
【請求項３】上記界面活性剤が、非イオン性の界面活
性剤である請求項１または請求項２に記載の半導体ウェ
ーハの洗浄乾燥方法。
【請求項４】上記界面活性剤が、水溶性の高分子樹脂
である請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハ
の洗浄乾燥方法。
【請求項５】上記乾燥が、スピン乾燥である請求項１
〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体ウェー
ハの洗浄乾燥方法。
【請求項６】上記乾燥が、引き上げ乾燥である請求項
１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体ウェ
ーハの洗浄乾燥方法。