JP2005158759A - シリコン体のアルカリ処理技術 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコン体のアルカリ処理時において、シリコン体に対するＮｉを含む金属不純物による汚染を低減するシリコン体のアルカリ処理技術を提供する。
【解決手段】高濃度ＮａＯＨ溶液（５１％）を８０℃に上昇させ、その溶液にアルミニウム板を溶解した。得られたアルカリ溶液中に、Ｐ型のＣＺウェーハ（面方位〈１００〉、比抵抗０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ）を１０分間、撹拌中のアルカリ溶液に浸漬し、その後、流水中で５分間だけシリコンウェーハをリンスした。アルカリ溶液にアルミニウムを含有させたので、シリコンウェーハのアルカリ処理時に、シリコンウェーハに対するＮｉを含む金属不純物による汚染を低減することができる。
【選択図】なし

Description

この発明はシリコン体のアルカリ処理技術、詳しくはシリコンウェーハといった各種のシリコン体の製造工程などにおいて、シリコン体をアルカリ処理する技術に関する。

例えば、シリコンウェーハの製造方法においては、インゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製し、その後、シリコンウェーハに対して面取り、ラッピング、エッチング、鏡面研磨の各工程が順次施される。
このうち、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、アルミナ砥粒と分散剤と水との混合物であるラップ液をラップ定盤間に流し込む。そして、加圧下で回転・擦り合わせることで、ウェーハの表裏両面をラッピングする。これにより、スライス加工により発生したウェーハ毎の厚さのばらつき、ウェーハ面内でのばらつき、および加工ダメージ層を除去することができる。ただし、ラッピング後のシリコンウェーハには、その表裏両面側に、ラッピングに伴う新たな加工ダメージ層が現出する。

エッチングでは、ラッピング工程での加工ダメージ層などを除去する。汎用のエッチング液としては、フッ酸、硝酸、酢酸を主成分とした混酸液が挙げられる。しかしながら、混酸液を使用したエッチングでは、ラッピングによる機械加工で得られたウェーハ表裏両面の平坦性を維持し難いという問題点があった。これは、アルカリ溶液を使用したエッチングに比べてエッチング速度が速く、周期０．２〜２０ｍｍのウェーハ表面のうねり（ナノトポグラフィ）が発生し易いためである。

そこで、近年、高濃度のアルカリ溶液（ＮａＯＨ、ＫＯＨなど）を使用したアルカリエッチング方法が開発されている。
しかしながら、アルカリ溶液によればシリコンウェーハに対して金属不純物を吸着、拡散させ易いという問題点があった。そのため、アルカリエッチングによれば、現在の最高純度のアルカリ溶液を使用しても、デバイスメーカが要請する高いウェーハ清浄度を満足させることはできなかった。

そこで、これを解消する従来法として、特許文献１に記載された方法が知られている。特許文献１の従来法では、アルカリ溶液中に存在する金属イオンの可逆電位に比べて、卑な酸化電位の還元剤をアルカリ溶液に溶解する。こうして、アルカリ溶液中の金属イオンが非イオン化し、シリコンウェーハの金属汚染、特にＮｉ汚染の低減を試みている。

特開平１０−３１０８８３号公報

しかしながら、特許文献１の方法によれば金属汚染の若干の改善は図れるものの、依然、デバイスメーカが要請する高いウェーハ清浄度は達成できないのが実情である。すなわち、Ｎｉなどの金属不純物のシリコンウェーハの内部への拡散を効果的に防止しているとは言いがたかった。
そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、アルカリ溶液中にアルミニウムを含有させれば、シリコンウェーハに対する金属不純物、特にＮｉの吸着、拡散を抑制可能になることを見出し、この発明を完成させた。

この発明は、シリコン体のアルカリ処理時において、シリコン体に対するＮｉを含む金属不純物による汚染を低減することができるシリコン体のアルカリ処理技術を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、シリコン体をアルカリ処理するときに使用されるアルカリ溶液において、アルミニウムを含有したアルカリ溶液である。
アルミニウムがアルカリ溶液中に存在する際、金属、特にＮｉのシリコン体への吸着、拡散を抑制するメカニズムは不明である。おそらく、１つはアルミニウムがアルカリ溶液中に溶解する際、アルミニウムが還元剤として働き、Ｎｉが非イオン化されることが考えられる。もう１つは、アルミニウム水酸化物がＮｉとともに共沈する効果により、シリコン体へのＮｉの吸着が抑制されることが推察される。

シリコン体とは、シリコンを少なくとも一部に含む部材をいう。
シリコン体に対するアルカリ処理としては、例えばアルカリ溶液をエッチング液の全部（アルカリエッチング）または一部（混酸エッチングなど）として使用するエッチングが挙げられる。その他、アルカリ溶液を洗浄液の全部または一部として使用する洗浄でもよい。また、アルカリ溶液を研磨液の全部または一部として使用する研磨などでもよい。研磨液は遊離砥粒を含んでもよいし、含まなくてもよい。

アルカリ溶液としては、例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなどを含む溶液を採用することができる。アルカリ溶液の濃度およびそのｐＨはシリコン体のアルカリ処理に応じて適宜決定される。アルカリ溶液の温度は６０〜９０℃、好ましくは６５〜８５℃である。６０℃未満では、エッチング速度の低下のため、生産性が低下する。また、９０℃を超えると、エッチング液が沸騰する危険性が生じる。
アルミニウムは塊、粒、粉などの任意の性状でアルカリ溶液に添加される。予めアルミニウムをイオン化し、それをアルカリ溶液に添加してもよい。アルミニウムの添加量は限定されない。

請求項２に記載の発明は、前記アルカリ処理は、前記アルカリ溶液を使用したエッチング、該アルカリ溶液を使用した洗浄および該アルカリ溶液を使用した研磨のうち、何れかである請求項１に記載のアルカリ溶液である。

請求項３に記載の発明は、アルミニウムの濃度が、０．１ｇ／リットル以上である請求項１または請求項２に記載のアルカリ溶液ある。
アルミニウムの好ましい濃度は０．２〜５．０ｇ／リットルである。０．１ｇ／リットル未満では、Ｎｉの低減が不十分である。

請求項４に記載の発明は、固体のアルミニウムを溶解させた請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載のアルカリ溶液である。
固体のアルミニウムとしては、塊状、粒状、粉状のアルミニウムが挙げられる。

請求項５に記載の発明は、シリコンを含有した請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載のアルカリ溶液である。
シリコンとしては、塊状、粒状、粉状のものが挙げられる。イオン化されたシリコンでも良い。シリコンの含有量は限定されない。

請求項６に記載の発明は、シリコンの濃度が、０．２５ｇ／リットル以上である請求項５に記載のアルカリ溶液である。
シリコンの好ましい濃度は１〜１０ｇ／リットルである。０．２５ｇ／リットル未満では、Ｎｉの低減が不十分である。

請求項７に記載の発明は、前記アルカリ溶液に含まれるアルカリ成分が、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムで、該アルカリ溶液に、０．１ｇ／リットル以上のアルミニウムを溶解させるアルカリ溶液の製造方法である。
アルカリ溶液中に、塊状、粒状、粉状またはイオン化されたアルミニウムを、アルミニウム濃度が０．１ｇ／リットル以上となる量だけ添加し、これを溶解させる。こうして、アルミニウムを含有したアルカリ溶液が製造される。

請求項８に記載の発明は、前記アルカリ溶液に、０．２５ｇ／リットル以上のシリコンを溶解させる請求項７に記載のアルカリ溶液の製造方法である。
アルカリ溶液中に、塊状、粒状、粉状またはイオン化されたシリコンを、シリコン濃度が０．２５ｇ／リットル以上となる量だけ添加し、これを溶解させる。こうして、アルミニウムおよびシリコンを含有したアルカリ溶液が製造される。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項６のうち、何れか１項に記載のアルカリ溶液を使用し、シリコンウェーハをアルカリ処理するシリコンウェーハのアルカリ処理方法である。

請求項１０に記載の発明は、前記アルカリ処理は、前記アルカリ溶液を使用したエッチング、該アルカリ溶液を使用した洗浄および該アルカリ溶液を使用した研磨のうち、何れかである請求項９に記載のシリコンウェーハのアルカリ処理方法である。

この発明によれば、アルカリ溶液にアルミニウムを含ませたので、シリコン体のアルカリ処理時において、シリコン体に対するＮｉを含む金属不純物による汚染を低減することができる。

特に、請求項６、請求項８および請求項９に記載の各発明によれば、アルカリ溶液中にアルミニウムだけでなく、シリコンも含有させたので、シリコン体に対するＮｉを含む金属不純物による汚染をさらに低減することができる。

以下、この発明の実施例を参照して説明する。

ここでは、シリコンウェーハのエッチング工程で使用されるアルカリ溶液を例に説明する。
（試験例１〜試験例３）
高濃度ＮａＯＨ溶液（５１％）を８０℃に上昇させ、その溶液にアルミニウム板を溶解させた。得られたアルカリ溶液中に、直径２００ｍｍ、厚さ７２５μｍ、Ｐ型のＣＺウェーハ（面方位〈１００〉、比抵抗０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ）を１０分間、撹拌中のアルカリ溶液に浸漬し、その後、流水中で５分間だけシリコンウェーハをリンスした。シリコンウェーハに対するＮｉの汚染量を測定した結果を表１に示す。
シリコンウェーハの汚染量は、気相分解を用いた全溶解法により分析して測定した。気相分解を用いた全溶解法とは、フッ酸と硝酸の蒸気を用いてシリコンウェーハを全て溶解させ、残留物を分析することにより、シリコンウェーハに吸着、拡散した金属汚染物質を評価する方法である。

（試験例４〜試験例９）
高濃度ＮａＯＨ溶液（５１％）を８０℃に上昇させ、その溶液に、まずシリコン（Ｐ型のＣＺウェーハ、面方位〈１００〉、比抵抗０．００５〜０．０１Ω・ｃｍ）を溶解させた。次に、アルミニウム板を所定量溶解させた。その後、得られたアルカリ溶液に、試験例１で用いたシリコンウェーハと同じウェーハを１０分間、撹拌中のアルカリ溶液に浸漬し、それから流水中でシリコンウェーハを５分間リンスした。シリコンウェーハに対するＮｉの汚染量を測定した結果を表１に示す。

（比較例１）
アルミニウム板を溶解させていない高濃度ＮａＯＨ溶液（５１％）を８０℃に上昇させ、この溶液に、試験例１で用いたシリコンウェーハと同じウェーハを１０分間、撹拌中のアルカリ溶液に浸漬し、その後、流水中でシリコンウェーハを５分間リンスした。シリコンウェーハに対するＮｉの汚染量を測定した結果を表１に示す。

表１から明らかなように、試験例１〜試験例３と比較例１とを対比すれば、アルカリ溶液中にアルミニウムを溶解させたものは、Ｎｉの汚染量が低減していた。また、試験例４〜試験例９と試験例１〜試験例３との対比から、アルカリ溶液中にアルミニウムだけでなくシリコンも溶解させた方が、Ｎｉの汚染量がより低下することが分かった。

Claims (10)

1. シリコン体をアルカリ処理するときに使用されるアルカリ溶液において、
   アルミニウムを含有したアルカリ溶液。
2. 前記アルカリ処理は、前記アルカリ溶液を使用したエッチング、該アルカリ溶液を使用した洗浄および該アルカリ溶液を使用した研磨のうち、何れかである請求項１に記載のアルカリ溶液。
3. アルミニウムの濃度が、０．１ｇ／リットル以上である請求項１または請求項２に記載のアルカリ溶液。
4. 固体のアルミニウムを溶解させた請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載のアルカリ溶液。
5. シリコンを含有した請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載のアルカリ溶液。
6. シリコンの濃度が、０．２５ｇ／リットル以上である請求項５に記載のアルカリ溶液。
7. 前記アルカリ溶液に含まれるアルカリ成分が、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムで、
   該アルカリ溶液に、０．１ｇ／リットル以上のアルミニウムを溶解させるアルカリ溶液の製造方法。
8. 前記アルカリ溶液に、０．２５ｇ／リットル以上のシリコンを溶解させる請求項７に記載のアルカリ溶液の製造方法。
9. 請求項１〜請求項６のうち、何れか１項に記載のアルカリ溶液を使用し、シリコンウェーハをアルカリ処理するシリコンウェーハのアルカリ処理方法。
10. 前記アルカリ処理は、前記アルカリ溶液を使用したエッチング、該アルカリ溶液を使用した洗浄および該アルカリ溶液を使用した研磨のうち、何れかである請求項９に記載のシリコンウェーハのアルカリ処理方法。