JP2022138089A - Method of cleaning silicon wafer, method of manufacturing silicon wafer, and silicon wafer - Google Patents

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康太 藤井
Kota Fujii
達夫 阿部
Tatsuo Abe
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Abstract

To provide a cleaning method capable of roughening front and rear faces of a silicon wafer, to provide a method of manufacturing a silicon wafer capable of obtaining a silicon wafer only whose one side face is selectively roughened, and to provide a silicon wafer capable of reducing conveyance failures during a processing step.SOLUTION: Provided is a cleaning method of roughening a silicon wafer. An oxide film is formed on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning, or ozone water cleaning. Front and rear faces of the silicon wafer are roughened by cleaning the silicon wafer formed with the oxide film with any one of an ammonium hydroxide diluted water solution having an ammonium hydroxide concentration equal to or less than 0.051 mass% or a diluted water solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide water and having an ammonium hydroxide concentration equal to or less than 0.051 mass% and a hydrogen peroxide concentration equal to or less than 0.2 mass% and four times or less the ammonium hydroxide concentration.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体用シリコンウェーハの表裏面を粗化することができるシリコンウェーハの洗浄方法、半導体用シリコンウェーハの表裏面又は裏面を粗化することができる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に関する。 The present invention relates to a silicon wafer cleaning method capable of roughening the front and back surfaces of a semiconductor silicon wafer, a silicon wafer cleaning method capable of roughening the front and back surfaces or the back surface of a semiconductor silicon wafer, and a silicon wafer manufacturing method. A method and a silicon wafer.

半導体デバイス用のシリコンウェーハの製造工程は、チョクラルスキー(CZ)法等を使用して単結晶インゴットを育成する単結晶製造工程と、この単結晶インゴットをスライスし、鏡面状に加工するウェーハ加工工程とから構成され、さらに付加価値をつけるために、熱処理をするアニール工程やエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程を含む場合がある。 The manufacturing process of silicon wafers for semiconductor devices consists of a single crystal manufacturing process in which a single crystal ingot is grown using the Czochralski (CZ) method, etc., and a wafer processing process in which the single crystal ingot is sliced and processed into a mirror surface. In order to further add value, it may include an annealing step for heat treatment and an epitaxial growth step for forming an epitaxial layer.

この鏡面状に加工する工程には、DSP(両面研磨)工程とその後のCMP(片面研磨)工程がある。より具体的には、パーティクル品質や搬送の観点からDSP加工されたウェーハは乾燥させず、必要に応じて洗浄した後、水中保管でCMP工程へ搬送される。したがってCMP工程では水中保管されたウェーハをロボット等でチャックしCMP装置へ搬送する必要がある。また、CMP研磨後も同様に研磨剤や純水などで濡れたウェーハをチャックし、必要に応じて洗浄工程へ搬送する必要がある。 The process of mirror-finishing includes a DSP (double-sided polishing) process and a subsequent CMP (single-sided polishing) process. More specifically, from the viewpoint of particle quality and transportation, the DSP-processed wafers are not dried, but are washed as necessary and then stored in water and transported to the CMP process. Therefore, in the CMP process, it is necessary to chuck the wafer stored in water by a robot or the like and transport it to the CMP apparatus. Also, after CMP polishing, similarly, it is necessary to chuck a wafer wet with an abrasive or pure water and transport it to a cleaning process as necessary.

このようにウェーハの加工工程では、ドライではなくウェットな環境下でウェーハを搬送することが必須であるが、特にこのようなウェット環境下では、チャックで吸着されたウェーハを脱離させる際に、チャックを解除しても脱離されず、搬送不良を引き起こすことがあった。この原因としてはチャックされるウェーハ面の粗さが影響していると考えられ、チャックされるウェーハ面粗さが良好過ぎると、チャックとの接触面積が増え、チャックを解除してもウェーハが脱離しにくくなると考えられ、対してウェーハの面粗さが悪いと接触面積が減り、ウェーハが脱離しやすくなると考えられる。一般的にチャックされた面は少なからずチャック痕が形成されやすく、品質が低下することからチャック面はシリコンウェーハの裏面であることが多い。したがって、搬送不良低減の観点からは特にシリコンウェーハ裏面のみ粗い方が良く、そのようなウェーハの製造方法が求められている。 In this way, in the wafer processing process, it is essential to transport the wafer in a wet environment rather than a dry environment. Even if the chuck is released, the wafer is not detached, causing a transport failure. The reason for this is considered to be the roughness of the chucked wafer surface. On the other hand, if the surface roughness of the wafer is poor, the contact area is reduced and the wafer is likely to be detached. In general, the chucked surface is likely to form chuck marks in no small amount, degrading the quality, so the chucked surface is often the back surface of the silicon wafer. Therefore, from the viewpoint of reducing transportation defects, it is preferable that only the back surface of the silicon wafer is rough, and a method for manufacturing such a wafer is desired.

一般的なシリコンウェーハの洗浄方法として、RCA洗浄と呼ばれる方法がある。このRCA洗浄とはSC1(Standard Cleaning 1)洗浄、SC2(Standard Cleaning 2)洗浄、DHF(Diluted Hydrofluoric Acid)洗浄を、目的に応じて組み合わせて行う洗浄方法である。このSC1洗浄とは、アンモニア水と過酸化水素水を任意の割合で混合し、アルカリ性の洗浄液によるシリコンウェーハ表面のエッチングによって付着パーティクルをリフトオフさせ、さらにシリコンウェーハとパーティクルの静電気的な反発を利用して、シリコンウェーハへの再付着を抑えながらパーティクルを除去する洗浄方法である。また、SC2洗浄とは、塩酸と過酸化水素水を任意の割合で混合した洗浄液で、シリコンウェーハ表面の金属不純物を溶解除去する洗浄方法である。また、DHF洗浄とは、希フッ酸によってシリコンウェーハ表面のケミカル酸化膜を除去する洗浄方法である。さらに、強い酸化力を有するオゾン水洗浄も使用される場合があり、シリコンウェーハ表面に付着している有機物の除去やDHF洗浄後のシリコンウェーハ表面のケミカル酸化膜形成を行っている。シリコンウェーハの洗浄は、目的に応じてこれらの洗浄を組み合わせて行われている。この中でSC1洗浄はエッチングを伴う洗浄であるため、SC1洗浄後はウェーハの面粗さが悪化することが一般的に知られている。 As a general silicon wafer cleaning method, there is a method called RCA cleaning. The RCA cleaning is a cleaning method in which SC1 (Standard Cleaning 1) cleaning, SC2 (Standard Cleaning 2) cleaning, and DHF (Diluted Hydrofluoric Acid) cleaning are combined according to the purpose. This SC1 cleaning involves mixing ammonia water and hydrogen peroxide water in an arbitrary ratio, etching the surface of the silicon wafer with an alkaline cleaning liquid to lift off adhering particles, and further utilizing electrostatic repulsion between the silicon wafer and the particles. It is a cleaning method that removes particles while suppressing redeposition to silicon wafers. SC2 cleaning is a cleaning method for dissolving and removing metal impurities on the surface of a silicon wafer with a cleaning liquid in which hydrochloric acid and hydrogen peroxide are mixed at an arbitrary ratio. DHF cleaning is a cleaning method for removing a chemical oxide film on the surface of a silicon wafer with dilute hydrofluoric acid. Furthermore, ozone water cleaning with strong oxidizing power is sometimes used to remove organic matter adhering to the silicon wafer surface and to form a chemical oxide film on the silicon wafer surface after DHF cleaning. Cleaning of silicon wafers is performed in combination with these cleaning methods depending on the purpose. Among them, SC1 cleaning involves etching, so it is generally known that the surface roughness of the wafer deteriorates after SC1 cleaning.

また、ウェーハの面粗さを評価する手法としては、原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により得られるSa(3次元算出平均高さ)値やパーティクルカウンターにより得られるHaze値を指標とすることができる。Hazeとはいわゆる曇りとして表現されるものであり、シリコン表面の粗さの指標として広く用いられており、このHazeレベルが高いとはウェーハの面が粗いことを示す。 In addition, as a method for evaluating the surface roughness of the wafer, the Sa (three-dimensional calculated average height) value obtained by an atomic force microscope (AFM) and the Haze value obtained by a particle counter are used as indices. be able to. Haze is expressed as so-called cloudiness and is widely used as an index of silicon surface roughness, and a high haze level indicates that the wafer surface is rough.

特許文献1には水酸化アンモニウムと過酸化水素と水の組成が1:1:5~1:1:2000の範囲の希釈水溶液でシリコンウェーハを洗浄し、異なる厚さの自然酸化膜を形成させる方法が記載されている。特許文献2にはSC1洗浄において、水酸化アンモニウムから電離されたOHの濃度が高いとSiの直接エッチングが優先的に起こり、ウェーハ表面粗さが悪化することが記載されている。 In Patent Document 1, a silicon wafer is washed with a dilute aqueous solution containing ammonium hydroxide, hydrogen peroxide and water in a composition range of 1:1:5 to 1:1:2000 to form native oxide films of different thicknesses. method is described. Patent Document 2 describes that in SC1 cleaning, when the concentration of OH ionized from ammonium hydroxide is high, Si is preferentially directly etched, resulting in deterioration of wafer surface roughness.

特開平7-66195号公報JP-A-7-66195 特開2011-82372号公報JP 2011-82372 A 特開平7-240394号公報JP-A-7-240394 特開平10-242107号公報JP-A-10-242107 特開平11-121419号公報JP-A-11-121419 特表2012-523706号公報Japanese translation of PCT publication No. 2012-523706

前述したように、加工工程中の搬送不良低減のために、チャックされる面が粗いシリコンウェーハが必要とされている。 As described above, there is a need for silicon wafers with rough surfaces to be chucked in order to reduce transport failures during processing.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、シリコンウェーハの表裏面を粗化できる洗浄方法、シリコンウェーハの表裏面又は裏面を粗化できる洗浄方法、片側の面のみが選択的に粗化されたシリコンウェーハを得ることができるシリコンウェーハの製造方法、及び加工工程中の搬送不良を低減できるシリコンウェーハを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a cleaning method capable of roughening the front and back surfaces of a silicon wafer, a cleaning method capable of roughening the front and back surfaces or the back surface of a silicon wafer, and a cleaning method capable of roughening only one side surface. It is an object of the present invention to provide a silicon wafer manufacturing method capable of obtaining a silicon wafer which has been roughened to a high degree, and a silicon wafer capable of reducing transport failures during processing steps.

上記課題を解決するために、本発明では、シリコンウェーハを粗化する洗浄方法であって、
前記シリコンウェーハに、SC1洗浄、SC2洗浄、又はオゾン水洗浄で、酸化膜を形成し、
前記酸化膜が形成されたシリコンウェーハを、
水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下の水酸化アンモニウム希釈水溶液、又は
水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下であり、過酸化水素濃度が0.2質量%以下であり且つ前記水酸化アンモニウム濃度の4倍以下である、水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む希釈水溶液
のいずれかの水溶液で洗浄することで前記シリコンウェーハの表裏面を粗化することを特徴とするシリコンウェーハの洗浄方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a cleaning method for roughening a silicon wafer, comprising:
forming an oxide film on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning, or ozone water cleaning;
a silicon wafer having the oxide film formed thereon,
A diluted ammonium hydroxide aqueous solution having an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less, or an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less, a hydrogen peroxide concentration of 0.2% by mass or less, and the hydroxide A silicon wafer characterized in that the front and back surfaces of the silicon wafer are roughened by washing with an aqueous solution of either dilute aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide, which is four times or less the concentration of ammonium. Provide a cleaning method.

このようなシリコンウェーハの洗浄方法であれば、自然酸化膜のエッチング時に粗化が生じ、シリコンウェーハの表裏面を粗化することができる。 With such a silicon wafer cleaning method, roughening occurs during etching of the native oxide film, and the front and back surfaces of the silicon wafer can be roughened.

予め、前記酸化膜の形成方法ごとに、前記水酸化アンモニウム濃度又は前記水酸化アンモニウム濃度と前記過酸化水素濃度、洗浄温度及び洗浄時間と、前記洗浄後の表面粗さとの関係を求め、
求められた関係に基づき、前記水酸化アンモニウム濃度又は前記水酸化アンモニウム濃度と前記過酸化水素濃度、洗浄温度、及び洗浄時間を選定して、洗浄を行うことが好ましい。
Obtaining in advance the relationship between the ammonium hydroxide concentration or the ammonium hydroxide concentration and the hydrogen peroxide concentration, the cleaning temperature and cleaning time, and the surface roughness after the cleaning for each method of forming the oxide film,
It is preferable to perform cleaning by selecting the ammonium hydroxide concentration or the ammonium hydroxide concentration and the hydrogen peroxide concentration, cleaning temperature, and cleaning time based on the obtained relationship.

本発明の洗浄方法で形成される粗化度合いは、酸化膜の形成方法、水酸化アンモニウム濃度、又は水酸化アンモニウム濃度と過酸化水素濃度、洗浄温度、及び洗浄時間に依って変化するため、予めこれらの条件と粗化度合いとの関係を求めておくことが有効である。 The degree of roughening formed by the cleaning method of the present invention varies depending on the method of forming the oxide film, the concentration of ammonium hydroxide, or the concentration of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide, the cleaning temperature, and the cleaning time. It is effective to determine the relationship between these conditions and the degree of roughening.

また、本発明では、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法により洗浄されたシリコンウェーハの片方の面に対しCMP研磨を行い、前記片方の面とは反対側の面のみが選択的に粗化されているシリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法を提供する。 Further, in the present invention, one surface of the silicon wafer cleaned by the silicon wafer cleaning method of the present invention is subjected to CMP polishing, and only the surface opposite to the one surface is selectively roughened. Provided is a method for manufacturing a silicon wafer, characterized by obtaining a silicon wafer having a

本発明の洗浄方法により粗化した後、シリコンウェーハの片方の面のみ研磨することで、片方の面は良好な面状態で、該片方の面とは反対側の面のみが選択的に粗化されたウェーハを作製することができる。 After roughening by the cleaning method of the present invention, only one surface of the silicon wafer is polished, so that one surface is in a good surface condition and only the surface opposite to the one surface is selectively roughened. wafers can be produced.

また、本発明では、シリコンウェーハであって、原子間力顕微鏡で測定される粗さ指標Sa値が0.3nm以上、5.5nm以下の粗化された面を有するものであることを特徴とするシリコンウェーハを提供する。 Further, in the present invention, the silicon wafer is characterized by having a roughened surface having a roughness index Sa value of 0.3 nm or more and 5.5 nm or less measured with an atomic force microscope. Provide a silicon wafer for

このようなシリコンウェーハであれば、粗化された面がチャックによる吸着に適した粗さを示すので、加工工程中の搬送不良を低減することができる。 With such a silicon wafer, the roughened surface exhibits roughness suitable for chucking by a chuck, so that it is possible to reduce transport failures during processing steps.

また、本発明では、シリコンウェーハであって、パーティクルカウンターで測定される粗さ指標Haze値が50ppm以上、1900ppm以下の粗化された面を有するものであることを特徴とするシリコンウェーハを提供する。 Further, the present invention provides a silicon wafer having a roughened surface with a roughness index Haze value of 50 ppm or more and 1900 ppm or less measured with a particle counter. .

このようなシリコンウェーハであれば、粗化された面がチャックによる吸着に適した粗さを示すので、加工工程中の搬送不良を低減することができる。 With such a silicon wafer, the roughened surface exhibits roughness suitable for chucking by a chuck, so that it is possible to reduce transport failures during processing steps.

前記粗化された面とは反対側の面は鏡面であることが好ましい。 The surface opposite to the roughened surface is preferably a mirror surface.

このようなシリコンウェーハであれば、優れた品質を示すことができる。 Such a silicon wafer can exhibit excellent quality.

また、本発明では、シリコンウェーハを粗化する洗浄方法であって、
前記シリコンウェーハに、SC1洗浄、SC2洗浄、又はオゾン水洗浄で、酸化膜を形成する第1洗浄工程と
前記酸化膜が形成されたシリコンウェーハを、
水酸化アンモニウムを含む水溶液、又は
水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む水溶液
のいずれかの水溶液で洗浄することで前記シリコンウェーハの表裏面又は裏面を粗化する第2洗浄工程と
を含み、
前記第2洗浄工程で用いる水溶液として、SiOに対するSiのエッチング選択比が95以上であるものを用いることを特徴とするシリコンウェーハの洗浄方法を提供する。
Further, in the present invention, there is provided a cleaning method for roughening a silicon wafer, comprising:
a first cleaning step of forming an oxide film on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning, or ozone water cleaning;
a second cleaning step of roughening the front and back surfaces or the back surface of the silicon wafer by cleaning with either an aqueous solution containing ammonium hydroxide or an aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide;
There is provided a method for cleaning a silicon wafer, wherein the aqueous solution used in the second cleaning step has an etching selectivity of Si to SiO 2 of 95 or more.

このようなシリコンウェーハの洗浄方法であれば、第1洗浄工程で形成した自然酸化膜の第2洗浄工程でのエッチング時に粗化が生じ、粗化されたウェーハの製造が可能となる。 With such a silicon wafer cleaning method, the natural oxide film formed in the first cleaning step is roughened during etching in the second cleaning step, and a roughened wafer can be manufactured.

また、前記第2洗浄工程で用いる前記水溶液の前記SiOに対するSiのエッチング選択比を、(Siのエッチング量/SiOのエッチング量)から求め、
前記Siのエッチング量の算出用ウェーハとして、自然酸化膜がないベア面が露出したシリコンウェーハ、エピタキシャルウェーハ、又はSOIウェーハのいずれかを用い、
前記SiOのエッチング量の算出用ウェーハとして、膜厚が3nm以上のシリコン酸化膜付ウェーハを用いることが好ましい。
Further, the etching selectivity ratio of Si to the SiO2 of the aqueous solution used in the second cleaning step is obtained from (etching amount of Si/etching amount of SiO2 ),
As the wafer for calculating the etching amount of Si, using any one of a silicon wafer, an epitaxial wafer, or an SOI wafer with a bare surface without a native oxide film exposed,
As the wafer for calculating the etching amount of SiO 2 , it is preferable to use a wafer with a silicon oxide film having a film thickness of 3 nm or more.

このような方法であれば、SiOとSiに対するエッチング挙動を精度良く評価できる。 With such a method, the etching behavior for SiO 2 and Si can be evaluated with high accuracy.

また、予め、前記第1洗浄工程における前記酸化膜の形成方法ごとに、前記第2洗浄工程で粗化が進行するために必要なSiOのエッチング量を粗化エッチング量として算出しておき、
前記第2洗浄工程でのSiOのエッチング量が前記粗化エッチング量以上となるように前記第2洗浄工程の洗浄時間を選定する、及び/又は
前記第2洗浄工程前に、前記第1洗浄工程で形成された前記酸化膜の一部が残るように前記酸化膜を薄くする追加洗浄工程を追加し、該追加洗浄工程でのSiOのエッチング量と前記第2洗浄工程でのSiOのエッチング量との合計が前記粗化エッチング量以上となるように、洗浄時間を調整することが好ましい。
Further, in advance, for each method of forming the oxide film in the first cleaning step, an etching amount of SiO 2 necessary for progress of roughening in the second cleaning step is calculated as a roughening etching amount,
The cleaning time of the second cleaning step is selected so that the etching amount of SiO 2 in the second cleaning step is equal to or greater than the roughening etching amount, and/or the first cleaning is performed before the second cleaning step. An additional cleaning step is added to thin the oxide film so that a part of the oxide film formed in the process remains, and the etching amount of SiO 2 in the additional cleaning step and the amount of SiO 2 in the second cleaning step are calculated. It is preferable to adjust the cleaning time so that the total of the etching amount and the roughening etching amount is equal to or greater than the roughening etching amount.

本発明の粗化は、洗浄中にSiOを所定量エッチングしてSiを表面に露出させることによって行なわれるため、このような方法で予め粗化に必要なSiOエッチング量を粗化エッチング量として算出することで、より確実に粗化を進行させることができる。 The roughening of the present invention is performed by etching SiO2 by a predetermined amount during cleaning to expose Si to the surface. By calculating as, it is possible to advance the roughening more reliably.

また、予め、前記第1洗浄工程における前記酸化膜の形成方法ごとに、前記SiOに対するSiのエッチング選択比及び洗浄時間と、表面粗さとの関係を求め、
求められた関係に基づき、前記SiOに対するSiのエッチング選択比、洗浄時間を選定して、第2洗浄工程を行うことが好ましい。
Further, in advance, for each method of forming the oxide film in the first cleaning step, the relationship between the etching selectivity of Si to the SiO 2 and the cleaning time and the surface roughness is obtained,
It is preferable to select the etching selectivity ratio of Si to SiO 2 and the cleaning time based on the obtained relationship and perform the second cleaning step.

本発明の洗浄方法で形成される粗化度合いは、第1洗浄工程における酸化膜の形成方法、SiOに対するSiのエッチング選択比及び洗浄時間に依って変化するため、予めこれらの条件と粗化度合いとの関係を求めておくことが有効である。 The degree of roughening formed by the cleaning method of the present invention varies depending on the method of forming the oxide film in the first cleaning step, the etching selectivity of Si to SiO 2 and the cleaning time. It is effective to obtain the relationship with the degree.

また、本発明では、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法により洗浄され、表裏面が粗化されたシリコンウェーハの片方の面に対し、CMP研磨を行い、前記片方の面とは反対面の面のみが選択的に粗化されているシリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法を提供する。 Further, in the present invention, one surface of a silicon wafer which has been cleaned by the method for cleaning a silicon wafer of the present invention and whose front and back surfaces have been roughened is subjected to CMP polishing, and only the surface opposite to the one surface is subjected to CMP polishing. Provided is a method for producing a silicon wafer characterized by obtaining a silicon wafer in which is selectively roughened.

このように、表裏面を粗化した後、表面側のみ研磨することで、表面は良好な面状態で裏面のみ粗化されたウェーハを作製することができる。 Thus, by polishing only the front surface after roughening the front and back surfaces, it is possible to produce a wafer having a good surface condition and having only the rear surface roughened.

また、前記CMP研磨の取り代を、前記第2洗浄工程でのSiのエッチング量以上となるように設定することができる。 Also, the removal amount of the CMP polishing can be set to be equal to or greater than the etching amount of Si in the second cleaning step.

これによりCMP後にエッチング起因のLLSの残留を防ぎ、良好なLLS品質を保つことができる。 As a result, it is possible to prevent LLS from remaining due to etching after CMP and maintain good LLS quality.

また、前記第2洗浄工程でのSiのエッチング量を、前記CMP研磨の取り代以下となるように設定することもできる。 Also, the etching amount of Si in the second cleaning step can be set to be equal to or less than the removal amount of the CMP polishing.

これによりCMP後にエッチング起因のLLSの残留を防ぎ、良好なLLS品質を保つことができる。 As a result, it is possible to prevent LLS from remaining due to etching after CMP and maintain good LLS quality.

以上のように、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の一態様であれば、シリコンウェーハの表裏面を粗化することができる。 As described above, according to one aspect of the silicon wafer cleaning method of the present invention, the front and back surfaces of the silicon wafer can be roughened.

また、本発明のシリコンウェーハの製造方法であれば、片方の面は良好な面状態で、該片方の面とは反対側の面のみが選択的に粗化されたウェーハを作製することができる。 Further, according to the method for producing a silicon wafer of the present invention, it is possible to produce a wafer in which one surface is in a good surface condition and only the surface opposite to the one surface is selectively roughened. .

また、本発明のシリコンウェーハは、加工工程中の搬送不良を低減することができる。 In addition, the silicon wafer of the present invention can reduce transport failures during processing steps.

また、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の他の一態様であれば、シリコンウェーハの表裏面又は裏面を粗化することができる。 In another aspect of the silicon wafer cleaning method of the present invention, the front and back surfaces or the back surface of the silicon wafer can be roughened.

本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の第一態様の一例を示すフローチャートである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a flowchart which shows an example of the 1st aspect of the cleaning method of the silicon wafer of this invention. ベア面およびO酸化膜面に対し、液組成NHOH:H:HO=1:1:10、1:1:100、1:1:1000の3水準で洗浄した後のSEM像とHaze値とを示した図である。After washing the bare surface and the O3 oxide film surface with three levels of liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, 1:1:100, and 1:1:1000 It is the figure which showed the SEM image and Haze value of this. 液組成NHOH:H:HO=1:1:10、1:1:100、1:1:1000の3水準Siエッチング量を示したグラフである。It is the graph which showed the Si etching amount of three levels of liquid composition NH4OH :H2O2: H2O = 1 :1:10, 1:1:100, and 1:1:1000. 液組成NHOH:H:HO=1:1:1000(45℃)における、ベア面及びO酸化膜面のSiエッチング量の違いを示した1つのグラフである。1 is a graph showing the difference in Si etching amount between a bare surface and an O 3 oxide film surface in a liquid composition of NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:1000 (45° C.). 液組成NHOH:H:HO=1:1:1000(80℃)におけるO酸化膜面のSiエッチング量の違いを示した他の1つのグラフである。FIG. 10 is another graph showing the difference in Si etching amount on the O 3 oxide film surface in the liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:1000 (80° C.). 酸化膜形成方法、NHOH濃度、H濃度、洗浄温度、洗浄時間を変えて粗化した後のSEM像、Haze値、AFMのSa値を示した図である。It is the figure which showed the SEM image, Haze value, and Sa value of AFM after roughening by changing the oxide - film formation method, NH4OH density|concentration, H2O2 density | concentration, cleaning temperature, and cleaning time. NHOH濃度、H濃度、洗浄時間を変えて洗浄した場合の洗浄時間に対するHazeの変動を示したグラフである。FIG. 10 is a graph showing variation of haze with respect to cleaning time when NH 4 OH concentration, H 2 O 2 concentration, and cleaning time are changed. FIG. 本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の第二態様の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a second embodiment of the silicon wafer cleaning method of the present invention. ベア面およびO酸化膜面に対し、液組成NHOH:H:HO=1:1:10、1:1:100、1:1:1000、1:0.01:10、1:0.05:100の5水準で洗浄した後のSEM像とHaze値とを示した図である。Liquid composition NH4OH :H2O2: H2O = 1 : 1 :10, 1:1:100, 1:1:1000, 1:0.01: It is the figure which showed the SEM image and Haze value after wash|cleaning by 5 levels of 10 and 1:0.05:100. 液組成NHOH:H:HO=1:1:10、1:1:100、1:1:1000の3水準のSiエッチング量を示したグラフである。It is the graph which showed the Si etching amount of three levels of liquid composition NH4OH :H2O2: H2O = 1 :1:10, 1:1:100, and 1:1:1000. 液組成NHOH:H:HO=1:1:10、1:1:100、1:1:1000の3水準のSiOエッチング量を示したグラフである。4 is a graph showing SiO 2 etching amounts at three levels of liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, 1:1:100, and 1:1:1000. 液組成NHOH:H:HO=1:1:10、1:1:100、1:1:1000の3水準のSi/SiOエッチング選択比を示したグラフである。4 is a graph showing Si/SiO 2 etching selectivity at three levels of liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, 1:1:100, and 1:1:1000. 酸化膜種及びSi/SiOエッチング選択比を変えて粗化した後のSEM像、Haze値、AFMのSa値を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing SEM images, Haze values, and AFM Sa values after roughening with different oxide film types and Si/SiO 2 etching selectivity ratios. Si/SiOエッチング選択比及び洗浄時間を変えて粗化した場合の洗浄時間に対するHazeの変動を示したグラフである。4 is a graph showing variation of Haze with respect to cleaning time when roughening is performed by changing Si/SiO 2 etching selectivity and cleaning time. Siエッチング量と研磨取り代500nmでCMP研磨後のLLS品質を示したグラフである。5 is a graph showing the LLS quality after CMP polishing with a Si etching amount and a polishing allowance of 500 nm. 本発明のシリコンウェーハの一例の一部を示す概略側面図である。It is a schematic side view showing a part of an example of the silicon wafer of the present invention.

上述のように、加工工程中の搬送不良低減のために、チャックされる面が粗いシリコンウェーハが必要とされていた。 As described above, a silicon wafer having a rough surface to be chucked has been required in order to reduce transport failures during processing.

本発明者らは、上記課題を達成するために、水酸化アンモニウム、過酸化水素水、水からなる洗浄液を用いたシリコンウェーハのエッチング挙動について、シリコンウェーハ表裏面の酸化膜の有無、酸化膜種類(酸化膜の形成方法)、液組成(特に水酸化アンモニウム濃度及び過酸化水素濃度)、洗浄温度、及び洗浄時間の観点から鋭意検討した。その結果、表裏面に自然酸化膜が存在したシリコンウェーハに対し、水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下の水酸化アンモニウム希釈水溶液、もしくは水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下であり、過酸化水素濃度が0.2質量%以下であり且つ水酸化アンモニウム濃度の4倍以下である、水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む希釈水溶液のいずれかの水溶液で洗浄することで、酸化膜が均一にエッチングされずに、粗化されること、及びこの粗化度合いを自然酸化膜の種類(酸化膜の形成方法)、液組成(特に水酸化アンモニウム濃度及び過酸化水素濃度)、洗浄温度、及び洗浄時間を制御することで調整できることを見出し、本発明を完成させた。 In order to achieve the above object, the present inventors investigated the etching behavior of silicon wafers using a cleaning solution consisting of ammonium hydroxide, hydrogen peroxide solution, and water. (method of forming an oxide film), liquid composition (especially concentration of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide), cleaning temperature, and cleaning time. As a result, for silicon wafers having natural oxide films on the front and back surfaces, the ammonium hydroxide diluted aqueous solution having an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less, or the ammonium hydroxide concentration being 0.051% by mass or less, Oxidation by washing with any diluted aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide, in which the concentration of hydrogen peroxide is 0.2% by mass or less and the concentration of ammonium hydroxide is 4 times or less. The film is roughened without being etched uniformly, and the degree of roughening is determined by the type of natural oxide film (method of forming the oxide film), liquid composition (especially ammonium hydroxide concentration and hydrogen peroxide concentration), cleaning The inventors have found that the temperature and washing time can be controlled to complete the present invention.

また、本発明者らは、上記課題を解決するために、水酸化アンモニウム、過酸化水素水、水からなる洗浄液を用いたエッチング挙動について、特にSiOとSiとのエッチング挙動の違いについて鋭意検討した。その結果、表面に自然酸化膜が存在したシリコンウェーハに対し、SiOに対するSiのエッチング選択比が高い洗浄液で洗浄すると、Siが露出した箇所で急激なエッチングが生じ、粗化されること、及びこの粗化挙動について前記選択比を制御することで調整できることを見出し、本発明のもう一つの態様を完成させた。 In addition, in order to solve the above problems, the present inventors diligently studied the etching behavior using a cleaning solution consisting of ammonium hydroxide, hydrogen peroxide solution, and water, particularly the difference in etching behavior between SiO 2 and Si. did. As a result, when a silicon wafer having a natural oxide film on its surface is cleaned with a cleaning solution having a high etching selectivity ratio of Si to SiO2 , rapid etching occurs at places where Si is exposed, resulting in roughening, and The inventors have found that this roughening behavior can be adjusted by controlling the selectivity, and completed another aspect of the present invention.

即ち、本発明は、シリコンウェーハを粗化する洗浄方法であって、
前記シリコンウェーハに、SC1洗浄、SC2洗浄、又はオゾン水洗浄で、酸化膜を形成し、
前記酸化膜が形成されたシリコンウェーハを、
水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下の水酸化アンモニウム希釈水溶液、又は
水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下であり、過酸化水素濃度が0.2質量%以下であり且つ前記水酸化アンモニウム濃度の4倍以下である、水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む希釈水溶液
のいずれかの水溶液で洗浄することで前記シリコンウェーハの表裏面を粗化することを特徴とするシリコンウェーハの洗浄方法である。
That is, the present invention is a cleaning method for roughening a silicon wafer,
forming an oxide film on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning, or ozone water cleaning;
a silicon wafer having the oxide film formed thereon,
A diluted ammonium hydroxide aqueous solution having an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less, or an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less, a hydrogen peroxide concentration of 0.2% by mass or less, and the hydroxide A silicon wafer characterized in that the front and back surfaces of the silicon wafer are roughened by washing with an aqueous solution of either dilute aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide, which is four times or less the concentration of ammonium. cleaning method.

また、本発明は、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法により洗浄されたシリコンウェーハの片方の面に対しCMP研磨を行い、前記片方の面とは反対側の面のみが選択的に粗化されているシリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法である。 Further, according to the present invention, one surface of a silicon wafer cleaned by the method for cleaning a silicon wafer of the present invention is subjected to CMP polishing, and only the surface opposite to the one surface is selectively roughened. A method for producing a silicon wafer, characterized by obtaining a silicon wafer having a

また、本発明は、シリコンウェーハであって、原子間力顕微鏡で測定される粗さ指標Sa値が0.3nm以上、5.5nm以下の粗化された面を有するものであることを特徴とするシリコンウェーハである。 Further, the present invention is characterized by a silicon wafer having a roughened surface with a roughness index Sa value of 0.3 nm or more and 5.5 nm or less measured with an atomic force microscope. It is a silicon wafer that

また、本発明は、シリコンウェーハであって、パーティクルカウンターで測定される粗さ指標Haze値が50ppm以上、1900ppm以下の粗化された面を有するものであることを特徴とするシリコンウェーハである。 Further, the present invention is a silicon wafer characterized by having a roughened surface with a roughness index Haze value of 50 ppm or more and 1900 ppm or less measured with a particle counter.

また、本発明は、シリコンウェーハを粗化する洗浄方法であって、
前記シリコンウェーハに、SC1洗浄、SC2洗浄、又はオゾン水洗浄で、酸化膜を形成する第1洗浄工程と
前記酸化膜が形成されたシリコンウェーハを、
水酸化アンモニウムを含む水溶液、又は
水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む水溶液
のいずれかの水溶液で洗浄することで前記シリコンウェーハの表裏面又は裏面を粗化する第2洗浄工程と
を含み、
前記第2洗浄工程で用いる水溶液として、SiOに対するSiのエッチング選択比が95以上であるものを用いることを特徴とするシリコンウェーハの洗浄方法である。
The present invention also provides a cleaning method for roughening a silicon wafer, comprising:
a first cleaning step of forming an oxide film on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning, or ozone water cleaning;
a second cleaning step of roughening the front and back surfaces or the back surface of the silicon wafer by cleaning with either an aqueous solution containing ammonium hydroxide or an aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide;
In the method of cleaning a silicon wafer, the aqueous solution used in the second cleaning step has an etching selectivity ratio of Si to SiO 2 of 95 or more.

また、本発明は、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法により洗浄され、表裏面が粗化されたシリコンウェーハの片方の面に対し、CMP研磨を行い、前記片方の面とは反対面の面のみが選択的に粗化されているシリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法である。 Further, according to the present invention, one surface of a silicon wafer which has been cleaned by the method for cleaning a silicon wafer of the present invention and whose front and back surfaces have been roughened is subjected to CMP polishing, and only the surface opposite to the one surface is subjected to CMP polishing. A method for producing a silicon wafer characterized by obtaining a silicon wafer in which is selectively roughened.

なお、特許文献1や特許文献2はウェーハ表裏面に対する面粗さの影響しか言及していない。また、特許文献3~6にも、シリコンウェーハなどの半導体基板の洗浄に関する技術が開示されているが、特許文献1~6では、洗浄前のシリコンウェーハの自然酸化膜の有無の影響や、自然酸化膜の種類、液組成、温度、時間については詳細な検討がなされていなかった。 Incidentally, Patent Documents 1 and 2 refer only to the effect of surface roughness on the front and back surfaces of a wafer. Further, Patent Documents 3 to 6 also disclose techniques related to cleaning semiconductor substrates such as silicon wafers. No detailed study has been made on the type of oxide film, liquid composition, temperature and time.

以下、本発明について、実施態様の幾つかの例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail as several examples of embodiments with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

(シリコンウェーハの洗浄方法及びシリコンウェーハの製造方法)
[第一態様]
まず、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の第一態様を説明する。
図1は本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の第一態様の一例を示すフローチャートである。
図1のS1のように、表裏面を粗化したいシリコンウェーハを用意する。ウェーハの導電型や口径に制限はなく、例えばDSP加工後のウェーハなどが挙げられる。
(Silicon wafer cleaning method and silicon wafer manufacturing method)
[First aspect]
First, the first aspect of the method for cleaning a silicon wafer of the present invention will be described.
FIG. 1 is a flow chart showing an example of the first embodiment of the silicon wafer cleaning method of the present invention.
As shown in S1 of FIG. 1, a silicon wafer whose front and back surfaces are to be roughened is prepared. There are no restrictions on the conductivity type or diameter of the wafer, and examples thereof include wafers after DSP processing.

次にS2のように、シリコンウェーハに、SC1洗浄、SC2洗浄、又はオゾン洗浄で、酸化膜を形成する。洗浄前のウェーハに自然酸化膜が形成されている場合は予めHF洗浄で除去した後、上述の洗浄を行うことが好ましい。本発明では酸化膜の種類、すなわち酸化膜の形成方法によって、エッチング挙動が異なり、形成される粗さが変化するためである。例えば、DSP加工後のようなベア面のウェーハに対してはHF洗浄せずにそのまま酸化膜形成を行うことができる。尚、この際の洗浄条件はSC1、SC2、オゾン水洗浄ともに一般的な条件で構わない。例えばSC1洗浄であれば、水酸化アンモニウムと過酸化水素と水の混合比がNHOH:H:HO=1:1:5~1:1:100の範囲で洗浄温度が60℃以上で洗浄時間を1分~30分とすることができる。例えばSC2洗浄であれば、HClと過酸化水素と水との混合比がHCl:H:HO=1:1:5~1:1:20で洗浄温度が60℃以上で洗浄時間を1分~30分とすることができる。例えばオゾン水洗浄であれば、オゾン濃度3ppm~25ppm、洗浄温度を室温、洗浄時間を1分~30分とすることができる。後述のように、本発明で形成される粗さはS2で形成される酸化膜種(酸化膜の形成方法)に依存し変化することから、目的の粗さに応じて、適宜洗浄液を選定すればよい。 Next, as in S2, an oxide film is formed on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning, or ozone cleaning. If a natural oxide film is formed on the wafer before cleaning, it is preferable to remove it by HF cleaning in advance, and then perform the cleaning described above. This is because, in the present invention, the etching behavior differs depending on the type of oxide film, that is, the method of forming the oxide film, and the formed roughness varies. For example, an oxide film can be formed as it is on a bare surface wafer after DSP processing without HF cleaning. The cleaning conditions at this time may be general conditions for SC1, SC2, and ozone water cleaning. For example, in SC1 cleaning, the mixing ratio of ammonium hydroxide, hydrogen peroxide, and water is NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:5 to 1:1:100, and the cleaning temperature is The washing time can be 1 minute to 30 minutes at 60° C. or higher. For example, in SC2 cleaning, the mixing ratio of HCl, hydrogen peroxide, and water is HCl:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:5 to 1:1:20, and the cleaning temperature is 60° C. or higher. The time can be from 1 minute to 30 minutes. For example, in the case of ozone water cleaning, the ozone concentration can be 3 ppm to 25 ppm, the cleaning temperature can be room temperature, and the cleaning time can be 1 minute to 30 minutes. As will be described later, the roughness formed in the present invention varies depending on the type of oxide film formed in S2 (method of forming the oxide film). Just do it.

続いて、S3のように、水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下の水酸化アンモニウム希釈水溶液、又は水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下であり、過酸化水素濃度が0.2質量%以下であり且つ前記水酸化アンモニウム濃度の4倍以下である、水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む希釈水溶液で洗浄する。この際、例えば薬液槽が連続するバッチ式洗浄機で洗浄する場合には、S2で洗浄した後にS3の洗浄を行うことにより1バッチで効率よく本発明の洗浄を行うことができる。 Subsequently, as in S3, an ammonium hydroxide diluted aqueous solution having an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less, or an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less and a hydrogen peroxide concentration of 0.2% by mass % or less and not more than 4 times the ammonium hydroxide concentration, and washed with a dilute aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide. At this time, for example, in the case of washing with a batch-type washing machine in which chemical baths are continuous, the washing of the present invention can be efficiently performed in one batch by performing washing in S3 after washing in S2.

ここでは本発明で形成される粗さについて、シリコンウェーハ表裏面の酸化膜の有無、酸化膜種類(酸化膜の形成方法)、液組成(水酸化アンモニウム濃度及び過酸化水素濃度)、洗浄温度、及び洗浄時間の観点から詳細に述べる。 Here, the roughness formed by the present invention includes the presence or absence of an oxide film on the front and back surfaces of a silicon wafer, the type of oxide film (method of forming an oxide film), the liquid composition (concentration of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide), cleaning temperature, and in terms of cleaning time.

図2には、DSPウェーハのベア面及びO酸化膜面(S2で形成)に対し、SC1液組成をNHOH:H:HO=1:1:10、1:1:100、1:1:1000の3水準とし、80℃/10分で洗浄した後の走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscopy)の表裏面観察結果とパーティクルカウンターで得られたHaze値とを示した。尚、用いた薬液は28質量%のアンモニア水(NHOH)、30質量%の過酸化水素水(H)で、それぞれ重量(wt)%でも表記した。尚、質量%とは洗浄溶液とそれに含まれる溶質(水酸化アンモニウム、過酸化水素)の質量比を百分率で表した濃度で、wt%とも表記する。O酸化膜面に対し液組成1:1:1000で洗浄した水準のみSEM像で大きな凹凸形状が観察され、Haze値も470ppmと他の水準より大きく増加しており、粗化されていることが分かる。液組成1:1:1000で洗浄したベア面も僅かに粗化されているが、その度合いはO酸化膜面よりも小さいことが分かる。これらの結果から、表裏面に酸化膜が堆積していること、及びSC1液組成が低いことが粗化因子であることが分かる。 In FIG. 2, SC1 liquid composition is NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, 1:1 for the bare surface of the DSP wafer and the O 3 oxide film surface (formed in S2). : 100, 1: 1: 1000, and after washing at 80 ° C. / 10 minutes, the front and back surface observation results of a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscopy) and the Haze value obtained with a particle counter were compared. Indicated. The chemicals used were 28% by mass of ammonia water (NH 4 OH) and 30% by mass of hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ), each of which is also expressed in weight (wt) %. The mass % is the concentration expressed as a percentage by mass of the cleaning solution and the solute (ammonium hydroxide, hydrogen peroxide) contained therein, and is also expressed as wt %. Only the level washed with a liquid composition of 1: 1 :1000 against the O3 oxide film surface has a large uneven shape in the SEM image, and the haze value is 470 ppm, which is larger than the other levels, indicating that the surface is roughened. I understand. The bare surface washed with a liquid composition of 1:1:1000 is also slightly roughened, but the degree of roughening is smaller than that of the O3 oxide film surface. From these results, it can be seen that the deposition of oxide films on the front and back surfaces and the low composition of the SC1 solution are factors of roughening.

図3には、SC1液組成 NHOH:H:HO=1:1:10、1:1:100、1:1:1000におけるSiのエッチング量を示した。液組成が低いほど、エッチング量が増加する傾向が見られ、これは低液組成ほどエッチング優勢な反応であることを示している。さらに液組成1:1:1000について、面状態をベア面とO酸化膜面の2水準でSiエッチング量を調査した結果を図4及び図5に示す。45℃ではベア面のみエッチングが進行し、O酸化膜面では僅かしか進行していないことが分かる。また、80℃において、80℃/3分ではO酸化膜面はエッチングの進行が小さいが6分以降に急激にエッチングが進行していることが分かる。なお、図5には図示していないが、80℃では、ベア面は、3分以降でエッチング量が55nmを超え、O酸化膜面でも12分以降でエッチング量が55nmを超えた。したがって、低液組成環境下ではSiとSiOのエッチング挙動が大きく異なり、Siはエッチングされやすく、SiOはエッチングされにくいことが分かる。図2の結果と図4及び図5とのエッチング量を併せて考えると、Siエッチング量が多いベア面ではなく、エッチング量が少ないO酸化膜面で粗化が生じていることから、この粗化は低液組成環境下での酸化膜のエッチング挙動に起因していると考えられる。尚、液組成NHOH:H:HO=1:0:1000においても液組成1:1:1000と同様の結果が得られることから、過酸化水素水を含まないアンモニア希釈水溶液でも粗化可能である。 FIG. 3 shows the etching amount of Si in the SC1 solution composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, 1:1:100 and 1:1:1000. There is a tendency that the lower the liquid composition, the higher the etching amount, which indicates that the lower the liquid composition, the more dominant the etching reaction. 4 and 5 show the results of examining the amount of Si etched with two levels of surface conditions, bare surface and O 3 oxide film surface, with a liquid composition of 1:1:1000. It can be seen that at 45° C., etching progresses only on the bare surface, and progresses only slightly on the O 3 oxide film surface. Also, at 80° C., it can be seen that the progress of etching on the surface of the O 3 oxide film is small at 80° C./3 minutes, but the etching progresses rapidly after 6 minutes. Although not shown in FIG. 5, at 80° C., the etching amount of the bare surface exceeded 55 nm after 3 minutes, and the etching amount of the O 3 oxide film surface exceeded 55 nm after 12 minutes. Therefore, it can be seen that the etching behaviors of Si and SiO2 are significantly different in a low-liquid composition environment, with Si being easily etched and SiO2 being difficult to etch. Considering the results of FIG. 2 together with the etching amounts in FIGS. 4 and 5, it can be seen that roughening occurs not on the bare surface where the Si etching amount is large, but on the O3 oxide film surface where the etching amount is small. It is considered that the roughening is caused by the etching behavior of the oxide film under the low liquid composition environment. In addition, since the same result as the liquid composition 1:1:1000 is obtained even with the liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O = 1:0:1000, the ammonia dilution containing no hydrogen peroxide solution Aqueous solutions can also be roughened.

続いて、図6には、自然酸化膜の種類(酸化膜の形成方法)、液組成(水酸化アンモニウム濃度及び過酸化水素濃度)、洗浄温度、及び洗浄時間の影響を調査した結果を示した。SEM画像から、酸化膜がO酸化膜であるウェーハを液組成1:2:1000で80℃/4分の条件で洗浄した水準以外の水準では、酸化膜の種類、SC1液組成、洗浄温度、及び洗浄時間によって様々な粗さが形成されていることが分かる。さらにAFMから得られるSa値も0.31~5.5nmまで幅広く変化しており、同様にHaze値も104~1871ppmまで変化している。つまり、予め、酸化膜の形成方法、水酸化アンモニウム濃度、又は水酸化アンモニウム濃度と過酸化水素濃度、洗浄温度、及び洗浄時間に対する洗浄後の粗さを評価し、これらの条件と洗浄後の粗さとの関係を求めておくことで、目的の粗さに応じて洗浄条件を決定することができる。 Next, FIG. 6 shows the results of investigating the effects of the type of natural oxide film (method of forming the oxide film), liquid composition (concentration of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide), cleaning temperature, and cleaning time. . From the SEM image, the type of oxide film , SC1 liquid composition, cleaning temperature, , and the washing time, various roughnesses are formed. Furthermore, the Sa value obtained from AFM also varies widely from 0.31 to 5.5 nm, and the Haze value also varies from 104 to 1871 ppm. That is, the method of forming the oxide film, the concentration of ammonium hydroxide, or the concentration of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide, the cleaning temperature, and the cleaning time are evaluated in advance to evaluate the roughness after cleaning, and these conditions and the roughness after cleaning are evaluated. By obtaining the relationship between , the cleaning conditions can be determined according to the desired roughness.

より詳細に温度を80℃に固定し、液組成について調査したところ、図7に示すように、液組成1:1:500、1:1:1000、及び1:3:1000ではHaze値が大きくなったが、液組成1:5:1000の洗浄液では、洗浄時間15分でもHaze値は大きくならず、シリコンウェーハは粗化されなかった。したがって、過酸化水素はエッチングの進行を阻害する効果があり、液組成1:3:1000の重量濃度はNHOHで0.025質量%、Hで0.099質量%であることから、H重量濃度はNHOH重量濃度の4倍以下にする必要がある。本発明の洗浄方法は水酸化アンモニウムによるエッチング作用と過酸化水素水に酸化作用に起因するため、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法は、このような場合に有効である。また、液組成1:1:500のNHOH重量濃度は0.051質量%であることから、NHOHは0.051質量%以下にする必要があり、この範囲内で液組成を変更することが可能となる。 When the temperature was fixed at 80° C. in more detail and the liquid composition was investigated, as shown in FIG. However, with the cleaning liquid having a liquid composition of 1:5:1000, the haze value did not increase even after cleaning for 15 minutes, and the silicon wafer was not roughened. Therefore, hydrogen peroxide has the effect of inhibiting the progress of etching, and the weight concentration of the liquid composition 1:3:1000 is 0.025% by mass for NH 4 OH and 0.099% by mass for H 2 O 2 . Therefore, the H 2 O 2 weight concentration should be less than four times the NH 4 OH weight concentration. Since the cleaning method of the present invention is based on the etching action of ammonium hydroxide and the oxidizing action of aqueous hydrogen peroxide, the cleaning method for silicon wafers of the present invention is effective in such cases. In addition, since the NH 4 OH weight concentration of the liquid composition 1:1:500 is 0.051% by mass, the NH 4 OH must be 0.051% by mass or less, and the liquid composition is changed within this range. It becomes possible to

次に、酸化膜種(酸化膜形成方法)についても調査を行った。抵抗加熱炉を用いてドライ酸素雰囲気で厚さ5nmの熱酸化膜を作製し、液組成1:1:1000を用い80℃/10分の条件で洗浄したが、Haze値は大きくならず、SEM像からも粗化されている像は見られなかった。この結果から、実際の操業可能な時間内に粗化するには、SC1やSC2、又はオゾン水洗浄で形成される酸化膜が最適であると考えられる。 Next, the oxide film type (oxide film forming method) was also investigated. A thermal oxide film with a thickness of 5 nm was produced in a dry oxygen atmosphere using a resistance heating furnace, and was washed under the conditions of 80° C./10 minutes using a liquid composition of 1:1:1000, but the haze value did not increase, and the SEM No roughened image was observed from the images. From this result, it is considered that the oxide film formed by SC1, SC2, or ozone water cleaning is optimal for roughening within the time when actual operation is possible.

一般的に洗浄で形成される酸化膜厚さは約1nm程度であること、シリコン酸化膜とシリコンとの界面には構造遷移層と呼ばれる不均一で不安的な層が存在すること、酸化膜厚さ5nmの熱酸化膜で粗化が生じないことを併せると、酸化膜のエッチング時に生じる粗化はシリコン酸化膜とシリコンとの界面の構造遷移層近傍から生じると考えられる。厚さ5nmの熱酸化膜の場合は洗浄時間10分では構造遷移層近傍まで酸化膜のエッチングが進行しなかったため、粗化が生じなかったと考えられ、SC1やオゾン洗浄においても僅かに構造遷移層の膜厚や膜質が変化したため、その結果、自然酸化膜種によって粗さが変化したと考えられる。 In general, the thickness of the oxide film formed by cleaning is about 1 nm, the presence of an uneven and unstable layer called a structural transition layer at the interface between the silicon oxide film and silicon, and the oxide film thickness. Combined with the fact that no roughening occurs with a thermal oxide film of as little as 5 nm, it is considered that the roughening that occurs during etching of the oxide film occurs from the vicinity of the structural transition layer at the interface between the silicon oxide film and silicon. In the case of a thermally oxidized film with a thickness of 5 nm, it is considered that etching of the oxide film did not proceed to the vicinity of the structural transition layer in the cleaning time of 10 minutes, and therefore roughening did not occur. As a result, it is thought that the roughness changed depending on the type of natural oxide film.

したがって、前述のように、予め酸化膜種(酸化膜形成方法)ごとに、水酸化アンモニウム濃度又は前記水酸化アンモニウム濃度と過酸化水素濃度、洗浄温度及び洗浄時間と、洗浄後の表面粗さとの関係を求め、求められた関係に基づき、水酸化アンモニウム濃度又は水酸化アンモニウム濃度と過酸化水素濃度、洗浄温度、及び洗浄時間を選定して、洗浄を行うことがより好ましい。本発明者らが鋭意調査したところ、図6及び図7のように、例えば、AFMの粗さ指標Sa値は0.3~5.5nmまで、パーティクルカウンターのHazeは50~1871ppmまで幅広く粗さを変化させることが出来る。 Therefore, as described above, for each oxide film type (oxide film forming method), the ammonium hydroxide concentration or the ammonium hydroxide concentration and hydrogen peroxide concentration, the cleaning temperature and cleaning time, and the surface roughness after cleaning are determined in advance. It is more preferable to determine the relationship, select the ammonium hydroxide concentration or the ammonium hydroxide concentration and the hydrogen peroxide concentration, the cleaning temperature, and the cleaning time based on the determined relationship, and perform the cleaning. As a result of intensive investigation by the present inventors, as shown in FIGS. 6 and 7, for example, the AFM roughness index Sa value is 0.3 to 5.5 nm, and the particle counter Haze is 50 to 1871 ppm. can be changed.

最後に、一般的にデバイス作製面となるシリコンウェーハ表面側の粗さは良好な方が好ましい場合が多い。例えば本発明の洗浄方法をバッチ式の洗浄機で行うと表裏面共に粗化されてしまうため、その後CMP研磨のような片面研磨を片方の面に対して行い、該片方の面とは反対側の面のみが選択的に粗化されたウェーハを製造することができる。このようなウェーハであれば、ウェット環境下でもチャック不良を引き起こさず、安定した製造が可能となる。 Finally, it is often preferable that the surface roughness of the front surface of the silicon wafer, which serves as the device fabrication surface, is good. For example, if the cleaning method of the present invention is performed with a batch-type cleaning machine, both the front and back surfaces will be roughened. It is possible to produce wafers that are selectively roughened only on the surface of the With such a wafer, chuck failure does not occur even in a wet environment, and stable production is possible.

[第二態様]
次に、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の第二態様を説明する。
図8は、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の第二態様の一例を示すフローチャートである。
[Second aspect]
Next, a second embodiment of the method for cleaning silicon wafers of the present invention will be described.
FIG. 8 is a flow chart showing an example of the second embodiment of the silicon wafer cleaning method of the present invention.

初めに、裏面を粗化したいシリコンウェーハを用意する。ウェーハの導電型や口径に制限はなく、例えばDSP加工後のウェーハなどが挙げられる。 First, prepare a silicon wafer whose back surface is to be roughened. There are no restrictions on the conductivity type or diameter of the wafer, and examples thereof include wafers after DSP processing.

次に、SA1のように、シリコンウェーハに、SC1洗浄、SC2洗浄又はオゾン洗浄で酸化膜を形成する(第1洗浄工程)。洗浄前のウェーハに自然酸化膜が形成されている場合は、予めHF洗浄で除去した後、上述の第1洗浄工程を行うことが好ましい。本発明では、酸化膜の種類、すなわち第1洗浄工程における酸化膜の形成方法によって、エッチング挙動が異なり、形成される粗さが変化するためである。例えば、DSP加工後のようなベア面のウェーハに対してはHF洗浄せずにそのまま酸化膜形成を行うことができる。尚、この際の洗浄条件はSC1、SC2、オゾン水洗浄ともに一般的な条件で構わない。この一般的条件は、例えば、第一態様で説明した条件とすることができる。 Next, as in SA1, an oxide film is formed on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning or ozone cleaning (first cleaning step). If a natural oxide film is formed on the wafer before cleaning, it is preferable to perform the above first cleaning step after removing it by HF cleaning in advance. This is because, in the present invention, the etching behavior differs depending on the type of oxide film, that is, the method of forming the oxide film in the first cleaning step, and the formed roughness varies. For example, an oxide film can be formed as it is on a bare surface wafer after DSP processing without HF cleaning. The cleaning conditions at this time may be general conditions for SC1, SC2, and ozone water cleaning. This general condition can be, for example, the condition described in the first aspect.

図8に示すSA3は、第1洗浄工程SA1の後であって、以下に説明する第2洗浄工程SA2の前に行なうことができる任意工程である。工程SA3については、後段で説明する。 SA3 shown in FIG. 8 is an optional step that can be performed after the first cleaning step SA1 and before the second cleaning step SA2 described below. Step SA3 will be described later.

続いて、SA2のように、酸化膜が形成されたシリコンウェーハを、SiOに対するSiのエッチング選択比(Si/SiOエッチング選択比)が95以上である、水酸化アンモニウムを含む水溶液又は水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む水溶液のいずれかの水溶液で洗浄する(第2洗浄工程)。 Subsequently, as in SA2, the silicon wafer on which the oxide film was formed was treated with an aqueous solution containing ammonium hydroxide or a hydroxide with an etching selectivity ratio of Si to SiO2 (Si/ SiO2 etching selectivity) of 95 or more. Wash with any one of aqueous solutions containing ammonium and hydrogen peroxide (second washing step).

ここでは、本発明の粗化現象について、Si及びSiOのエッチング挙動の観点から詳細に述べる。尚、Si及びSiOのエッチング量の算出方法の詳細は後述する。 Here, the roughening phenomenon of the present invention is described in detail in terms of the etching behavior of Si and SiO2 . Details of the method for calculating the etching amounts of Si and SiO 2 will be described later.

図9には、DSPウェーハのベア面及びO酸化膜面(第1洗浄工程SA1で形成)に対し、SC1組成(液組成NHOH:H:HO)、洗浄温度及び洗浄時間を変えて洗浄した後のSEM(走査型電子顕微鏡)の表面観察結果とパーティクルカウンターで得られたHaze値とを示した。 FIG . 9 shows SC1 composition (liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O), cleaning temperature and SEM (Scanning Electron Microscope) surface observation results and Haze values obtained with a particle counter after washing for different washing times are shown.

用いた薬液は28質量%のアンモニア水(NHOH)、30質量%の過酸化水素水(H)で、それぞれ質量(wt)%でも表記した。尚、質量%とは洗浄溶液とそれに含まれる溶質(水酸化アンモニウム、過酸化水素)の質量比を百分率で表した濃度で、wt%とも表記する。また、図9には、後述する算出方法で求めたSiOに対するSiのエッチング選択比も表記した。 The chemicals used were 28% by mass ammonia water (NH 4 OH) and 30% by mass hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ), each of which is also expressed in mass (wt) %. The mass % is the concentration expressed as a percentage by mass of the cleaning solution and the solute (ammonium hydroxide, hydrogen peroxide) contained therein, and is also expressed as wt %. FIG. 9 also shows the etching selectivity ratio of Si to SiO 2 obtained by a calculation method to be described later.

酸化膜面に対し前記選択比が非常に高い液組成1:1:1000、1:0.01:10、1:0.05:100の水溶液で洗浄した水準のみSEM像で大きな凹凸形状が観察され、Haze値も275~470ppmと他の水準より大きく増加しており、粗化されていることが分かる。前記選択比が非常に高い液組成1:1:1000、1:0.01:10、1:0.05:100の水溶液を用いて洗浄することにより、ベア面も僅かに粗化されているが、その度合いはO酸化膜面よりも小さく、表面に酸化膜が堆積していること、及び第2洗浄工程SA2で用いる洗浄液のSi/SiOエッチング選択比が高いことが粗化因子と分かる。これは、第2洗浄工程SA2中に、第1洗浄工程SA1で形成された酸化膜がエッチングされ、局所的にSiが露出した箇所で急激なSiのエッチングが生じることに起因し、そのため粗化を進行させるにはSi/SiOエッチング選択比が高い、具体的には95以上である洗浄液で洗浄する必要がある。 Only the levels washed with aqueous solutions of 1:1:1000, 1:0.01:10, and 1:0.05:100, which have a very high selectivity with respect to the O3 oxide film surface , have large irregularities in the SEM image. is observed, and the haze value is also 275 to 470 ppm, which is much higher than other levels, indicating that the surface is roughened. The bare surface is also slightly roughened by washing with aqueous solutions of 1:1:1000, 1:0.01:10, and 1:0.05:100 liquid compositions with very high selection ratios. However, the degree of roughening is smaller than that of the O3 oxide film surface , and the oxide film is deposited on the surface and the Si/ SiO2 etching selectivity of the cleaning solution used in the second cleaning step SA2 is high. I understand. This is because the oxide film formed in the first cleaning step SA1 is etched during the second cleaning step SA2, causing rapid etching of Si at locations where Si is locally exposed, resulting in roughening. In order to advance the etching, it is necessary to wash with a cleaning solution having a high Si/SiO 2 etching selectivity, specifically 95 or more.

続いて、本発明において指標となるSi/SiOエッチング選択比の算出方法について詳細に述べる。 Next, a method for calculating the Si/SiO 2 etching selectivity, which is used as an index in the present invention, will be described in detail.

第2洗浄工程SA2で用いる水溶液のSiOに対するSiのエッチング選択比は、(Siのエッチング量/SiOのエッチング量)から求めることができる。 The etching selectivity ratio of Si to SiO 2 of the aqueous solution used in the second cleaning step SA2 can be obtained from (etching amount of Si/etching amount of SiO 2 ).

Siのエッチング量は、自然酸化膜が存在しない、すなわち自然酸化膜がないベア面が露出したシリコンウェーハ、エピタキシャルウェーハ、又はSOI(Silicon on Insulator)ウェーハのいずれかを用意し、用意したウェーハを任意の液組成の水溶液(Si/SiOエッチング選択比を算出しようとする水溶液)で洗浄した後、洗浄前後の膜厚差を測定し、これをエッチング量とすることができる。 The etching amount of Si is determined by preparing a silicon wafer, an epitaxial wafer, or an SOI (Silicon on Insulator) wafer having no natural oxide film, that is, a bare surface without a natural oxide film, or an SOI (Silicon on Insulator) wafer. (an aqueous solution for calculating the Si/SiO 2 etching selectivity), the difference in film thickness before and after cleaning is measured, and this can be used as the etching amount.

例えば自然酸化膜の除去にはHF洗浄等が挙げられる。ウェーハに自然酸化膜が存在していると、自然酸化膜がエッチングされるまでSiのエッチングが生じず、Siのエッチング量を精度良く評価できない。また、自然酸化膜が存在することで上述した粗化現象が進行し、ウェーハ表面が粗化されることで、測定値に影響を与える可能性があるため、Siのエッチング量の算出用ウェーハは、自然酸化膜が存在しないウェーハである必要がある。 For example, HF cleaning or the like is used to remove the natural oxide film. If a natural oxide film exists on the wafer, etching of Si does not occur until the natural oxide film is etched, and the etching amount of Si cannot be evaluated with high accuracy. In addition, the presence of the natural oxide film advances the above-described roughening phenomenon, roughening the wafer surface, which may affect the measurement value. , the wafer must have no native oxide film.

用いるウェーハの選定はエッチング量から適宜に選定すればよい。一般的にシリコンウェーハの厚さは約775μmであることから、少なくともエッチング量が1μm以上であればその厚み変化量を捉えることができる。例えば一般的な平坦度測定機などで測定されるウェーハ厚みを指標とし、洗浄前後のウェーハ厚みをエッチング量とすることができる。尚、測定機はウェーハの厚みが測定できれば特に限定されない。例えばエッチング量が数十nmでは厚みの変化量が非常に少なくその変化量を捉えることは難しくウェーハ厚みを指標とすることは好ましくない。 The wafer to be used may be appropriately selected according to the amount of etching. Since the thickness of a silicon wafer is generally about 775 μm, if the etching amount is at least 1 μm or more, the amount of change in thickness can be captured. For example, the thickness of the wafer measured by a general flatness measuring device can be used as an index, and the thickness of the wafer before and after cleaning can be used as the etching amount. Note that the measuring instrument is not particularly limited as long as it can measure the thickness of the wafer. For example, if the etching amount is several tens of nanometers, the amount of change in thickness is very small and it is difficult to grasp the amount of change, and it is not preferable to use the wafer thickness as an index.

エッチング量が数十nmから数百nmの場合はエピ厚みが数μmのエピタキシャルウェーハもしくはSi/SiO/Si構造の表面側のSi層厚みが数十nmから数百nmであるSOIウェーハを用いればよく、適宜必要なエッチング量に合わせて選定すればよい。膜厚測定に関しては、例えば、エピタキシャルウェーハの場合はエピ層とサブ層で抵抗率が異なることを利用し、拡がり抵抗測定で洗浄後のエピ厚さを測定することで、膜厚差を算出することができる。SOIウェーハの膜厚測定では、例えば、分光エリプソメトリーを用いることができ、例えばエッチング量が数nnの場合にSi層が100nm以下のSOIウェーハを用いれば、精度よく評価することができる。尚、エピタキシャルウェーハ、SOIウェーハともにエピ層、Si層厚さが評価できれば特に評価方法は限定されない。 When the etching amount is several tens of nm to several hundreds of nm, an epitaxial wafer having an epitaxial thickness of several μm or an SOI wafer having a Si layer thickness of several tens of nm to several hundreds of nm on the surface side of the Si/SiO 2 /Si structure is used. It may be selected according to the necessary etching amount. Regarding film thickness measurement, for example, in the case of an epitaxial wafer, the difference in film thickness is calculated by measuring the epitaxial thickness after washing by measuring the spreading resistance, using the difference in resistivity between the epilayer and sublayers. be able to. For example, spectroscopic ellipsometry can be used to measure the film thickness of an SOI wafer. For example, if an SOI wafer with a Si layer of 100 nm or less is used when the etching amount is several nn, accurate evaluation can be performed. The evaluation method is not particularly limited as long as the thickness of the epi layer and Si layer can be evaluated for both the epitaxial wafer and the SOI wafer.

続いて、SiOのエッチング量の算出用ウェーハとしては、3nm以上のシリコン酸化膜が存在するウェーハを用意することが望ましい。 Subsequently, as a wafer for calculating the etching amount of SiO 2 , it is desirable to prepare a wafer having a silicon oxide film of 3 nm or more.

一般的に自然酸化膜が存在するシリコンウェーハに対し、酸化膜のエッチングとシリコンの酸化反応が競合するSC1洗浄を行うと、シリコン酸化膜がエッチングされ薄くなると、酸化種がシリコン酸化膜を拡散しやすくなりシリコンの酸化反応が進行するため、洗浄時間に依らず自然酸化膜厚さは一定の値となる。この場合、洗浄前後の膜厚差を算出してもシリコンの酸化反応により形成されたシリコン酸化膜が存在することでSiOのエッチング量を正確に求めることはできない。さらに通常の自然酸化膜厚さは約1nmであり、この1nmの変化を精度良く測定することも困難である。 In general, when a silicon wafer having a natural oxide film is subjected to SC1 cleaning, in which the etching of the oxide film and the oxidation reaction of silicon compete, when the silicon oxide film is etched and becomes thin, the oxidation species diffuses through the silicon oxide film. Since the oxidation reaction of silicon proceeds, the natural oxide film thickness becomes a constant value regardless of the cleaning time. In this case, even if the film thickness difference before and after cleaning is calculated, the etching amount of SiO 2 cannot be obtained accurately due to the presence of the silicon oxide film formed by the oxidation reaction of silicon. Furthermore, the normal native oxide film thickness is about 1 nm, and it is difficult to accurately measure a change of 1 nm.

そこで、例えば熱酸化で3nm以上のシリコン酸化膜を用意し、洗浄前後の酸化膜厚さを測定することで、精度よくSiOのエッチング量を算出することができる。3nm以上の膜厚があれば、酸化種が酸化膜中を拡散できず、シリコンの酸化も生じない。したがって、SiOのエッチングのみが進行するため、精度よくSiOのエッチング量を算出することができる。さらに膜厚も精度よく測定できる。 Therefore, by preparing a silicon oxide film having a thickness of 3 nm or more by thermal oxidation, for example, and measuring the thickness of the oxide film before and after cleaning, the etching amount of SiO 2 can be calculated with high accuracy. If the film thickness is 3 nm or more, oxidizing species cannot diffuse in the oxide film and oxidation of silicon does not occur. Therefore, since only the etching of SiO 2 proceeds, the etching amount of SiO 2 can be calculated with high accuracy. Furthermore, the film thickness can also be measured with high accuracy.

シリコン酸化膜の膜厚はエッチング量から適宜選定すればよく、用意したシリコン酸化膜付ウェーハを、Si/SiOエッチング選択比を算出しようとする水溶液で洗浄し、洗浄前後の膜厚差を算出すればよく、例えば測定手法としては分光エリプソメトリーなどが挙げられる。 The film thickness of the silicon oxide film can be appropriately selected from the amount of etching, and the prepared wafer with the silicon oxide film is washed with an aqueous solution for calculating the Si/SiO 2 etching selectivity, and the film thickness difference before and after washing is calculated. For example, spectroscopic ellipsometry can be used as a measurement method.

このようにして、同じ液組成、洗浄温度でSiのエッチング量とSiOのエッチング量とを求めた後、(Siのエッチング量/SiOのエッチング量)からSiOに対するSiのエッチング選択比を算出すればよい。尚、単位時間当たりのエッチングレートを算出し、(Siのエッチングレート/SiOのエッチングレート)からSiOに対するSiのエッチング選択比を算出しても構わない。 After obtaining the etching amount of Si and the etching amount of SiO2 at the same liquid composition and cleaning temperature in this manner, the etching selectivity ratio of Si to SiO2 is calculated from (etching amount of Si/etching amount of SiO2 ). Just calculate. Alternatively, the etching rate per unit time may be calculated, and the etching selectivity ratio of Si to SiO 2 may be calculated from (etching rate of Si/etching rate of SiO 2 ).

この指標が一定値以上だと、SiOがエッチングされSiが露出した箇所でSiのみを優先的にエッチングするため、粗化が進行する。尚、SiとSiOのエッチング挙動は洗浄温度に依存し変化することから、組成、洗浄温度別にSi/SiO選択比を求めておくことで、様々な条件で確実に粗化を進行させることができる。本発明者らが調査したところ、前記選択比が95の洗浄液(例えば液組成1:1:1000、洗浄条件45℃)で粗化が進行したことから、Si/SiOエッチング選択比が95以上である必要がある。 If this index is equal to or higher than a certain value, only Si is preferentially etched at a location where SiO 2 is etched and Si is exposed, so roughening progresses. Since the etching behavior of Si and SiO 2 changes depending on the cleaning temperature, the Si/SiO 2 selection ratio is obtained for each composition and cleaning temperature to ensure that the roughening proceeds under various conditions. can be done. As a result of investigation by the present inventors, it was found that the etching selectivity of Si/ SiO2 was 95 or more because the roughening progressed with a cleaning liquid having a selectivity of 95 (for example, a liquid composition of 1:1:1000 and a cleaning condition of 45°C). must be.

図10~図12には、洗浄時間を3分とし、液組成3水準、洗浄温度3水準で洗浄した際の、Si、SiOの各エッチング量と、算出したSi/SiOエッチング選択比とを示す。図10~図12から、Siエッチング量は液組成1:1:1000の水溶液が最も多く、SiOエッチング量は逆に液組成1:1:1000の水溶液が少なく、この結果を反映し、液組成1:1:1000の水溶液でSi/SiOエッチング選択比が高くなっていることが分かる。 10 to 12 show the etching amounts of Si and SiO 2 and the calculated Si/SiO 2 etching selectivity when cleaning was performed with a cleaning time of 3 minutes, three levels of liquid composition, and three levels of cleaning temperature. indicates From FIGS. 10 to 12, the Si etching amount is the largest in the aqueous solution with a liquid composition of 1:1:1000, and the SiO2 etching amount is small in the aqueous solution with a liquid composition of 1:1:1000. It can be seen that the Si/SiO 2 etching selectivity ratio is high in the aqueous solution with a composition of 1:1:1000.

続いて、粗化を進行させるために必要なSiOエッチング量について詳細を述べる。上述のように、本発明の粗化は、洗浄中に自然酸化膜がエッチングされ、Siが露出した箇所で急激なSiのエッチングが生じることで進行する。言い換えれば、選択比が95以上の洗浄液で洗浄した場合に、Siが露出するのに必要な量のSiOをエッチングすることで、粗化を促進することができる。そこで、第1の洗浄工程SA1における前記酸化膜形成方法ごとに、第2洗浄工程SA2での粗化に必要なSiOのエッチング量を粗化エッチング量として求めておき、第2洗浄工程SA2でのSiOのエッチング量が上記粗化エッチング量以上となるように第2洗浄工程SA2の洗浄時間を選定しておくことで、より確実に粗化することができ、第2洗浄工程SA2の洗浄条件の選定も容易となる。 Next, the details of the SiO 2 etching amount required to advance the roughening are described. As described above, the roughening of the present invention progresses by etching the native oxide film during cleaning and causing rapid etching of Si at locations where Si is exposed. In other words, roughening can be promoted by etching the amount of SiO 2 necessary for exposing Si when cleaning with a cleaning solution having a selection ratio of 95 or more. Therefore, the etching amount of SiO 2 required for roughening in the second cleaning step SA2 is obtained as a roughening etching amount for each method of forming an oxide film in the first cleaning step SA1. By setting the cleaning time of the second cleaning step SA2 so that the etching amount of SiO 2 of is equal to or greater than the roughening etching amount, roughening can be more reliably performed, and the cleaning of the second cleaning step SA2 can be performed. Selection of conditions is also facilitated.

酸化膜のエッチング挙動は酸化膜質に依存し、緻密な膜構造ほどエッチングされにくいことが知られている。第1洗浄工程SA1においてSC1洗浄又はオゾン洗浄で形成した酸化膜に対し、Si/SiOエッチング選択比が高い(95以上)洗浄液で洗浄した結果を、以下の表1に示した。 It is known that the etching behavior of an oxide film depends on the quality of the oxide film, and that the denser the film structure, the more difficult it is to be etched. Table 1 below shows the result of cleaning the oxide film formed by SC1 cleaning or ozone cleaning in the first cleaning step SA1 with a cleaning solution having a high Si/SiO 2 etching selectivity (95 or more).

Figure 2022138089000002
Figure 2022138089000002

1槽目の第1洗浄工程SA1においてSC1洗浄で酸化膜を形成した場合(水準1,2)では、2槽目の第2の洗浄工程SA2においてSiOのエッチング量が0.14nm以上で粗化が進行したが、1槽目の第1洗浄工程SA1においてオゾン洗浄で酸化膜を形成した場合(水準3~8)では、2槽目の第2洗浄工程SA2においてSiOのエッチング量が0.2nm以上で粗化が進行した。このように、第1洗浄工程SA1における前記酸化膜形成方法ごとに、粗化に必要なSiOエッチング量を粗化エッチング量として算出しておくことで、確実に粗化を進行させることができる。尚、通常、自然酸化膜厚は1nmと知られており、指標となるエッチング量が1nmより小さいのは本発明ではSiOのエッチング量を非常に緻密でエッチングされにくい熱酸化膜を用いているためである。熱酸化膜のエッチング量を指標とすることで、第1洗浄工程SA1における前記酸化膜形成方法ごとに酸化膜種が異なる場合でも、粗化に必要なエッチング量を粗化エッチング量として予め把握することで、酸化膜種ごとにエッチング量を算出する必要がなく、迅速に洗浄条件を選定することができる。 In the case where an oxide film was formed by SC1 cleaning in the first cleaning step SA1 of the first tank (levels 1 and 2), the etching amount of SiO 2 was 0.14 nm or more in the second cleaning step SA2 of the second tank. However, when an oxide film was formed by ozone cleaning in the first cleaning step SA1 of the first tank (levels 3 to 8), the etching amount of SiO 2 was 0 in the second cleaning step SA2 of the second tank. Roughening progressed at 2 nm or more. Thus, by calculating the SiO 2 etching amount required for roughening as the roughening etching amount for each oxide film forming method in the first cleaning step SA1, the roughening can be progressed reliably. . It should be noted that the natural oxide film thickness is generally known to be 1 nm, and the reason why the etching amount, which is an index, is less than 1 nm is that the present invention uses a thermal oxide film that is very dense in the etching amount of SiO 2 and is difficult to etch. It's for. By using the etching amount of the thermal oxide film as an index, the etching amount required for roughening can be grasped in advance as the roughening etching amount even when the oxide film type is different for each oxide film forming method in the first cleaning step SA1. Therefore, it is not necessary to calculate the etching amount for each type of oxide film, and cleaning conditions can be quickly selected.

また、この態様の洗浄方法では、図8に示すように、第2洗浄工程SA2の洗浄工程前に、第1洗浄工程SA1で形成された前記酸化膜の一部が残るように前記酸化膜の薄くする追加洗浄工程SA3を追加し、該追加洗浄工程のSiOのエッチング量と前記第2洗浄工程のSiOのエッチング量の合計が上記粗化エッチング量以上となるように洗浄時間を調整することもできる。 Further, in the cleaning method of this aspect, as shown in FIG. 8, the oxide film formed in the first cleaning step SA1 is partially removed before the cleaning step of the second cleaning step SA2. An additional cleaning step SA3 for thinning is added, and the cleaning time is adjusted so that the sum of the etching amount of SiO 2 in the additional cleaning step and the etching amount of SiO 2 in the second cleaning step is greater than or equal to the roughening etching amount. can also

以下の表2に、1槽目の第1洗浄工程SA1での酸化膜形成、2槽目で酸化膜を薄くする追加洗浄工程SA3を行い、3槽目の第2洗浄工程SA2でSi/SiOエッチング選択比が95の洗浄液で洗浄したウェーハのHaze値と粗化度合いを判定した結果を示す。 In Table 2 below, an oxide film is formed in the first cleaning step SA1 of the first tank, an additional cleaning step SA3 for thinning the oxide film is performed in the second tank, and Si/SiO is formed in the second cleaning step SA2 of the third tank. 2 shows the results of determining the haze value and the degree of roughening of a wafer cleaned with a cleaning liquid having an etching selectivity of 95.

Figure 2022138089000003
Figure 2022138089000003

水準2、4及び5では、第1槽目の第1洗浄工程SA1後、第2槽目の追加洗浄工程SA3としてSC1による洗浄を行い、次いで第3槽目の第2洗浄工程SA2を行なった。一方、水準1及び3では、追加洗浄工程SA3を行わなかった。 In Levels 2, 4 and 5, after the first cleaning step SA1 in the first tank, cleaning by SC1 was performed as an additional cleaning step SA3 in the second tank, and then the second cleaning step SA2 in the third tank was performed. . On the other hand, in Levels 1 and 3, the additional cleaning step SA3 was not performed.

第1洗浄工程SA1でのSC1洗浄で形成した酸化膜に対し、Si/SiOエッチング選択比が95の洗浄液(液組成1:1:1000、45℃)で3分洗浄してもSiOのエッチング量が0.12nmで粗化進行の指標となる0.14nm以下であるために粗化が進行しなかった(水準1)。一方、第2洗浄工程SA2前に追加洗浄工程SA3において液組成1:0:100の水酸化アンモニウムを含む水溶液で1分追加洗浄した後、水準1と同じ洗浄を行ったところ、粗化が進行していた。この追加洗浄工程でのエッチング量は0.06nmであることから、SiOの総エッチング量は0.06nm+0.12nm=0.18nmとなり、指標の0.14nm以上となったため粗化が進行したと考えられる。水準3~5のオゾン酸化膜についても指標0.2nm以上となる水準5のみで粗化が進行していた。このように、第2洗浄工程SA2前に粗化を進行しやすくさせる追加洗浄工程SA3を追加させることもできる。 Even if the oxide film formed by the SC1 cleaning in the first cleaning step SA1 is cleaned for 3 minutes with a cleaning liquid having a Si/ SiO2 etching selectivity of 95 (liquid composition: 1:1:1000, 45° C.), no SiO 2 remains. Since the etching amount was 0.12 nm, which was 0.14 nm or less, which is an index of the progress of roughening, the roughening did not progress (Level 1). On the other hand, in the additional cleaning step SA3 before the second cleaning step SA2, after additional cleaning for 1 minute with an aqueous solution containing ammonium hydroxide with a liquid composition of 1:0:100, the same cleaning as in Level 1 was performed, and roughening progressed. Was. Since the etching amount in this additional cleaning step was 0.06 nm, the total etching amount of SiO2 was 0.06 nm + 0.12 nm = 0.18 nm. Conceivable. As for the ozone oxide films of levels 3 to 5, only level 5 where the index is 0.2 nm or more was roughened. In this way, an additional cleaning step SA3 that facilitates the progress of roughening can be added before the second cleaning step SA2.

このように、第2洗浄工程SA2での洗浄温度、洗浄時間、液組成でSiOのエッチング量を調整しても良いし、追加洗浄工程SA3でSiOのエッチング量を調整しても構わない。尚、追加洗浄工程SA3の薬液としては、シリコン酸化膜を薄くする洗浄液であれば特に制限はなく、例えば水酸化アンモニウムを含む水溶液やフッ酸などが挙げられる。 Thus, the etching amount of SiO 2 may be adjusted by the cleaning temperature, cleaning time, and liquid composition in the second cleaning step SA2, or the etching amount of SiO 2 may be adjusted in the additional cleaning step SA3. . The chemical solution used in the additional cleaning step SA3 is not particularly limited as long as it is a cleaning solution that thins the silicon oxide film, and examples thereof include an aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrofluoric acid.

続いて、自然酸化膜の形成方法(自然酸化膜の種類)、Si/SiOエッチング選択比の影響を調査した結果を図13に示した。SEM画像を比較すると、自然酸化膜の種類、Si/SiOエッチング選択比、洗浄時間によって様々な粗さが形成されていることが分かる。KLA社製パーティクルカウンターSP3でのHaze値は88~1871ppmの範囲で、AFMから得られるSa値は0.31~5.5nmまで変化している。つまり、予め、第1洗浄工程における酸化膜の形成方法(酸化膜の種類)、Si/SiOエッチング選択比に対する第2洗浄工程後の粗化(表面粗さ)を評価し、これらの条件と第2洗浄工程後の表面粗さとの関係を求めておくことで、目的の粗さに応じて洗浄条件を決定することができる。例えば、第1洗浄工程SA1における酸化膜の形成方法ごとに、SiOに対するSiのエッチング選択比及び洗浄時間と、表面粗さとの関係を求め、求められた関係に基づき、SiOに対するSiのエッチング選択比、洗浄時間を選定して、第2洗浄工程を行うことが好ましい。尚、Haze値とSa値の大小関係が一致しないのは、両者の検出方法に起因するためであり、適宜必要な指標を使い分ければよい。洗浄時間の影響については図14に示したように、Si/SiOエッチング選択比が異なる2水準において、洗浄時間に依存しHaze値が大きく変化していることから、洗浄時間を調整し目的の粗さを形成することも容易である。このように本発明の粗化方法は第1洗浄工程で形成する酸化膜の種類(第1洗浄工程における酸化膜の形成方法)、Si/SiOエッチング選択比、洗浄時間で柔軟に形成される粗さを変化させることができ、有用である。 Next, FIG. 13 shows the results of investigating the influence of the method of forming a natural oxide film (type of natural oxide film) and the Si/SiO 2 etching selectivity. Comparing the SEM images, it can be seen that various roughnesses are formed depending on the type of native oxide film, the Si/ SiO2 etching selectivity, and the cleaning time. The Haze value with a KLA particle counter SP3 is in the range of 88 to 1871 ppm, and the Sa value obtained by AFM varies from 0.31 to 5.5 nm. That is, the method of forming an oxide film (kind of oxide film) in the first cleaning step and the roughening (surface roughness) after the second cleaning step with respect to the Si/ SiO2 etching selectivity were evaluated in advance, and these conditions and By determining the relationship with the surface roughness after the second cleaning process, the cleaning conditions can be determined according to the target roughness. For example, for each method of forming an oxide film in the first cleaning step SA1, the relationship between the etching selectivity of Si to SiO 2 , the cleaning time, and the surface roughness is obtained, and based on the obtained relationship, the etching of Si to SiO 2 is performed. It is preferable to select the selection ratio and the washing time and perform the second washing step. The reason why the magnitude relationship between the Haze value and the Sa value does not match is due to the method of detection of both, and it is possible to appropriately use necessary indices. Regarding the effect of the cleaning time, as shown in FIG. 14, at two levels with different Si/SiO 2 etching selectivity ratios, the Haze value varies greatly depending on the cleaning time. It is also easy to form roughness. As described above, the roughening method of the present invention can be flexibly formed according to the type of oxide film formed in the first cleaning process (method of forming the oxide film in the first cleaning process), the Si/ SiO2 etching selectivity, and the cleaning time. The roughness can be varied, which is useful.

続いて、本発明の洗浄を実施する際の洗浄方式について述べる。現在、ウェーハの洗浄方式は大半が薬液や純水などの液体を使用するものでウェット洗浄と呼ばれる。その中で主な方式としては一度に多くのウェーハをまとめて洗浄するバッチ方式とウェーハを1枚ずつ処理する枚葉方式に分かれる。バッチ方式は装置構成上ウェーハの表面及び裏面の両方が薬液に浸漬するため、本発明の洗浄を行うと表裏面が粗化される。対して、枚葉方式はウェーハを回転させながら、薬液をスプレーするため、ウェーハの片面のみを洗浄することができる。本発明者らが調査したところ、本発明では、SiOのエッチング量が所定値以上で、Si/SiOエッチング選択比が95以上の水溶液を用いて第2洗浄工程を行えば、バッチ方式及び枚葉方式どちらの方式でも粗化することができる。ウェーハの製造工程を考慮し、適宜方式を選定することができることが分かった。 Next, a cleaning method for carrying out the cleaning of the present invention will be described. Currently, most wafer cleaning methods use chemicals, pure water, and other liquids, and are called wet cleaning. Among them, the main methods are divided into a batch method in which many wafers are cleaned at once and a single wafer method in which wafers are processed one by one. In the batch method, both the front and back surfaces of the wafer are immersed in the chemical liquid due to the equipment configuration, so that the front and back surfaces are roughened when the cleaning of the present invention is performed. On the other hand, in the single-wafer method, the chemical solution is sprayed while rotating the wafer, so only one side of the wafer can be cleaned. As a result of investigations by the present inventors, in the present invention, if the second cleaning step is performed using an aqueous solution having a SiO 2 etching amount of a predetermined value or more and a Si/SiO 2 etching selection ratio of 95 or more, batch method and Roughening can be performed by either the single-wafer method or the method. It was found that the method can be appropriately selected in consideration of the wafer manufacturing process.

上述のように裏面のみが粗いウェーハを作製するには、枚葉方式の場合は裏面のみを洗浄すればよく、バッチ方式の場合は表裏面両方ともが粗化されてしまうため、後述する研磨工程により表面側の品質を良好にすることが望ましい。 As described above, in order to produce a wafer with only a rough back surface, only the back surface needs to be cleaned in the case of the single-wafer method, and in the case of the batch method, both the front and back surfaces are roughened. It is desirable to improve the quality of the surface side by

例えば、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法をバッチ式の洗浄機で行ってシリコンウェーハの表裏面共に粗化し、その後CMP研磨のような片面研磨を片方の面(すなわち表面)に対して行うことで、該片方の面とは反対側の面(すなわち裏面)のみが選択的に粗化されたウェーハを製造することができる。 For example, the silicon wafer cleaning method of the present invention is performed in a batch type cleaning machine to roughen both the front and back surfaces of the silicon wafer, and then one side polishing such as CMP polishing is performed on one side (that is, the front side). , it is possible to produce wafers that are selectively roughened only on the side opposite to the one side (ie the back side).

そこで、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法の後に行なうことができる研磨工程について詳細に述べる。Si/SiOエッチング選択比が95以上の洗浄液で粗化したウェーハに対し、研磨取り代500nm狙いでCMP研磨を行い、KLA製のパーティクルカウンターSP5により19nmUPで19nmよりも大きなLLS数を評価したところ、図15のように、Siのエッチング量が多い水準でLLS数が増加していた。これはエッチング量が多く研磨でエッチング起因の欠陥を除去できなかったためである。対して、Siのエッチング量が少ない水準では非常にLLS数が少なく良好であった。したがって、Siのエッチング量を指標とすることでCMP後のLLS品質を推定することができる。また、LLS数が増加した水準についてもCMPの取り代を増やすことでLLS品質を良好にすることができ、Siエッチング量からCMP研磨取り代を選定することが好ましい。上述のように粗化はSiOがエッチングされ、Siが露出してから生じるため、例えば第2洗浄工程SA2の洗浄時間を3分とした場合に粗化の進行開始時間を2分と見積もった場合には、洗浄時間1分相当のSiエッチング量以上となるように取り代を調整することもできる。これにより必要最低限の取り代とすることもできる。また、製造のスループットの観点から研磨取り代を小さくしたい場合には、Siエッチング量が少ない条件で第2洗浄工程SA2を行うこともでき、エッチング量を制御するか、研磨取り代を制御するかは適宜選定することができる。このような条件で研磨することで、バッチ方式で表裏面を粗化した場合でも、表面LLS品質が良好で裏面のみが選択的に粗化されたウェーハを製造することができる。このようなウェーハであれば、ウェット環境下でもチャック不良を引き起こさず、安定した製造が可能となる。 Therefore, the polishing step that can be performed after the silicon wafer cleaning method of the present invention will be described in detail. A wafer roughened with a cleaning solution having a Si/SiO 2 etching selectivity of 95 or more was subjected to CMP polishing with a polishing allowance of 500 nm, and a KLA particle counter SP5 was used to evaluate the LLS number greater than 19 nm at 19 nmUP. , as shown in FIG. 15, the number of LLS increased at a level where the etching amount of Si was large. This is because the amount of etching was large and the defects caused by the etching could not be removed by polishing. On the other hand, when the amount of etching of Si was small, the number of LLS was very small and favorable. Therefore, the LLS quality after CMP can be estimated by using the etching amount of Si as an index. Also, the LLS quality can be improved by increasing the removal amount of CMP at the level where the number of LLS is increased, and it is preferable to select the removal amount by CMP polishing based on the Si etching amount. As described above, since roughening occurs after SiO 2 is etched and Si is exposed, for example, when the cleaning time of the second cleaning step SA2 is set to 3 minutes, the time to start the progress of roughening is estimated to be 2 minutes. In some cases, the removal amount can be adjusted so as to be equal to or greater than the Si etching amount corresponding to one minute of cleaning time. With this, it is possible to reduce the machining allowance to the minimum required. Further, if it is desired to reduce the removal amount by polishing from the viewpoint of manufacturing throughput, the second cleaning step SA2 can be performed under the condition that the Si etching amount is small. can be selected as appropriate. By polishing under such conditions, even when the front and back surfaces are roughened by a batch method, it is possible to manufacture wafers having good surface LLS quality and having only the back surface selectively roughened. With such a wafer, chuck failure does not occur even in a wet environment, and stable production is possible.

(シリコンウェーハ)
図16は、本発明のシリコンウェーハの一例の一部を示す概略側面図である。
(silicon wafer)
FIG. 16 is a schematic side view showing part of an example of the silicon wafer of the present invention.

図16に示すシリコンウェーハ1は、粗化された面2を有する。粗化された面2の原子間力顕微鏡で測定される粗さ指標Sa値は、0.3nm以上、5.5nm以下である。また、粗化された面2のパーティクルカウンターで測定される粗さ指標Haze値は、50ppm以上、1900ppm以下である。 A silicon wafer 1 shown in FIG. 16 has a roughened surface 2 . The roughness index Sa value of the roughened surface 2 measured with an atomic force microscope is 0.3 nm or more and 5.5 nm or less. Moreover, the roughness index Haze value of the roughened surface 2 measured with a particle counter is 50 ppm or more and 1900 ppm or less.

このようなシリコンウェーハ1であれば、粗化された面2がチャックによる吸着に適した粗さを示すので、加工工程中の搬送不良を低減することができる。 With such a silicon wafer 1, since the roughened surface 2 exhibits roughness suitable for chucking by a chuck, it is possible to reduce transport failures during processing steps.

このような粗化された面2を有するシリコンウェーハ1は、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法でシリコンウェーハの表裏面を粗化することによって得ることができる。 The silicon wafer 1 having such a roughened surface 2 can be obtained by roughening the front and back surfaces of the silicon wafer by the silicon wafer cleaning method of the present invention.

図16に示すシリコンウェーハ1は、粗化された面2の反対側の面として、鏡面3を有する。このような鏡面3は、本発明のシリコンウェーハの洗浄方法により洗浄されたシリコンウェーハの片面に対してCMP研磨のような片面研磨を行うことで得ることができる。 A silicon wafer 1 shown in FIG. 16 has a mirror surface 3 as the surface opposite to the roughened surface 2 . Such a mirror surface 3 can be obtained by subjecting one side of the silicon wafer cleaned by the silicon wafer cleaning method of the present invention to one side polishing such as CMP polishing.

図16に示すシリコンウェーハ1は、粗化された面2に加え鏡面3を有するので、優れた品質を示すことができる。 Since the silicon wafer 1 shown in FIG. 16 has a mirror surface 3 in addition to the roughened surface 2, it can exhibit excellent quality.

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.

(実施例1~8)
DSP加工後のベア面のシリコンウェーハを用意し、バッチ式洗浄機にて以下の洗浄を行った。SC1洗浄の薬液は28質量%のアンモニア水(NHOH)、30質量%の過酸化水素水(H)を用いた。1槽目は酸化膜形成を目的にオゾン水洗浄(25ppm、25℃/3分)、もしくはSC1洗浄(NHOH:H:HO=1:1:10、60℃/3分)とし、2槽目は粗化形成を目的に液組成、温度及び時間を振ったSC1洗浄を行った。より具体的な条件は表3に示した。その後、KLA社製パーティクルカウンター SP3にて、Haze評価を行った。粗化しないウェーハのHaze値が20~30ppmであったため、Haze値50ppm以上のウェーハを粗化されたと判定した。結果を以下の表3に示す。なお、請求項1に記載したように、本発明は、シリコンウェーハを粗化するものであるため、最終的に粗化が達成されたものが本来の実施例であるが、参考のために、最終的に粗化に至らなかった水準についても以下の表3の実施例の欄に参考として示している。
(Examples 1 to 8)
A silicon wafer with a bare surface after DSP processing was prepared, and the following cleaning was performed with a batch-type cleaning machine. 28% by mass of ammonia water (NH 4 OH) and 30% by mass of hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) were used as chemical solutions for SC1 cleaning. In the first tank, ozone water cleaning (25 ppm, 25°C/3 minutes) or SC1 cleaning (NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O = 1:1:10, 60°C/3) was performed for the purpose of forming an oxide film. In the second tank, SC1 cleaning was performed by varying the liquid composition, temperature and time for the purpose of roughening. More specific conditions are shown in Table 3. After that, Haze evaluation was performed using a particle counter SP3 manufactured by KLA. Since the haze value of the non-roughened wafers was 20 to 30 ppm, it was determined that the wafers with a haze value of 50 ppm or more were roughened. The results are shown in Table 3 below. In addition, as described in claim 1, the present invention roughens a silicon wafer, so the final example of roughening is the original example, but for reference, The level at which roughening did not finally occur is also shown in the Example column of Table 3 below for reference.

(比較例1)
液組成NHOH:H:HO=1:5:1000で2槽目でのSC1洗浄を行ったこと以外は実施例2と同様にして、ウェーハの洗浄を行った。結果を以下の表3に示す。
(Comparative example 1)
Wafers were cleaned in the same manner as in Example 2, except that SC1 cleaning was performed in the second tank with a liquid composition of NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:5:1000. The results are shown in Table 3 below.

Figure 2022138089000004
Figure 2022138089000004

オゾン(O)酸化膜面に対し、液組成NHOH:H:HO=1:1:1000(NHOH濃度:0.025質量%、H濃度:0.033質量%)もしくは液組成NHOH:H:HO=1:1:500(NHOH濃度:0.051質量%;H濃度:0.066質量%)で洗浄した水準(実施例1~3)をみると、液組成1:1:1000では洗浄温度が70℃の場合(実施例1)は4分から、洗浄温度が80℃の場合(実施例2)は3分からHaze値が上昇し、粗化進行していた。80℃の方が酸化膜のエッチングが早く進行したため80℃の方が粗化しやすかったと考えられる。液組成1:1:500、洗浄温度80℃の場合(実施例3)では4分からHaze値が上昇し粗化が進行していた。 With respect to the ozone (O 3 ) oxide film surface, the liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:1000 (NH 4 OH concentration: 0.025% by mass, H 2 O 2 concentration: 0 .033% by mass) or liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:500 (NH 4 OH concentration: 0.051% by mass; H 2 O 2 concentration: 0.066% by mass) (Examples 1 to 3), with a liquid composition of 1:1:1000, it took 4 minutes at a cleaning temperature of 70°C (Example 1) and 4 minutes at a cleaning temperature of 80°C (Example 2). ), the haze value increased from 3 minutes, and roughening progressed. It is considered that the etching of the oxide film progressed faster at 80° C., and thus the roughening was easier at 80° C. In the case of the liquid composition of 1:1:500 and the cleaning temperature of 80° C. (Example 3), the haze value increased from 4 minutes and the roughening progressed.

続いて、オゾン(O)酸化膜面に対し、洗浄温度を80℃とし、液組成NHOH:H:HO=1:2:1000(NHOH濃度:0.025質量%、H濃度:0.066質量%)、液組成NHOH:H:HO=1:3:1000(NHOH濃度:0.025質量%、H濃度:0.099質量%)、液組成NHOH:H:HO=1:5:1000(NHOH濃度:0.025質量%、H濃度:0.165質量%)で洗浄した水準(実施例4及び5、並びに比較例1)を見ると、液組成1:2:1000(実施例4)と1:3:1000(実施例5)では10分のみHaze値の上昇が見られ、3分及び5分では粗化が起きなかった。液組成1:5:1000(比較例1)では10分後もHaze値の上昇は見られず、粗化は起きなかった。これは過酸化水素のみ増やしたことで、エッチングが抑制されたためと考えられる。 Subsequently, the surface of the ozone (O 3 ) oxide film was washed at a cleaning temperature of 80° C., and the liquid composition was NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:2:1000 (NH 4 OH concentration: 0.025). mass %, H 2 O 2 concentration: 0.066 mass %), liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:3:1000 (NH 4 OH concentration: 0.025 mass %, H 2 O 2 concentration: 0.099% by mass), liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:5:1000 (NH 4 OH concentration: 0.025% by mass, H 2 O 2 concentration: 0 .165% by weight), the levels (Examples 4 and 5, and Comparative Example 1) show 10 An increase in Haze value was observed only at 3 minutes and no roughening occurred at 3 minutes and 5 minutes. With the liquid composition of 1:5:1000 (Comparative Example 1), no increase in haze value was observed even after 10 minutes, and no roughening occurred. This is probably because etching was suppressed by increasing only hydrogen peroxide.

次にSC1洗浄で形成されたSC1酸化膜面に対し、液組成NHOH:H:HO=1:2:1000(NHOH濃度:0.025質量%、H濃度:0.066質量%)、液組成NHOH:H:HO=1:3:1000(NHOH濃度:0.025質量%、H濃度:0.099質量%)、又は液組成NHOH:H:HO=1:1:500(NHOH濃度:0.051質量%、H濃度:0.066質量%)で洗浄した水準(実施例6~8)では、液組成1:2:1000(実施例6)と1:1:500(実施例8)では洗浄時間1.5分で粗化が進行しており、オゾン(O)酸化膜面より粗化が進行しやすかった。これは、オゾン(O)酸化膜とSC1酸化膜との膜厚や膜質が異なるためと考えられる。このように酸化膜種(酸化膜形成方法)ごとに、水酸化アンモニウム濃度、過酸化水素濃度、洗浄温度及び洗浄時間と表面粗さとの関係を求めておけば、この関係に基づいて洗浄条件を選定し洗浄することで、狙い粗さのウェーハを製造することができる。実施例7でも、洗浄時間6分で、ウェーハの表裏面が粗化されていることが確認できた。 Next, for the SC1 oxide film surface formed by SC1 cleaning, the liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:2:1000 (NH 4 OH concentration: 0.025% by mass, H 2 O 2 concentration: 0.066% by mass), liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:3:1000 (NH 4 OH concentration: 0.025% by mass, H 2 O 2 concentration: 0.025% by mass). 099% by mass), or liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:500 (NH 4 OH concentration: 0.051% by mass, H 2 O 2 concentration: 0.066% by mass) In the level washed with (Examples 6 to 8), the liquid composition 1:2:1000 (Example 6) and 1:1:500 (Example 8) roughened after 1.5 minutes of washing time. , and roughening progressed more easily than the ozone (O 3 ) oxide film surface. This is probably because the ozone (O 3 ) oxide film and the SC1 oxide film are different in film thickness and film quality. If the relationship between the ammonium hydroxide concentration, the hydrogen peroxide concentration, the cleaning temperature and cleaning time, and the surface roughness is obtained for each oxide film type (oxide film forming method), the cleaning conditions can be determined based on this relationship. By selecting and cleaning, it is possible to manufacture wafers with the target roughness. In Example 7 as well, it was confirmed that the front and back surfaces of the wafer were roughened after 6 minutes of cleaning.

実施例6の2槽目洗浄時間1.5分の水準で洗浄したシリコンウェーハの片側の面に対しCMP加工を行った後、CMP研磨機にてチャックテストを行った。水中保管したウェーハのCMP加工を行った側とは反対側の粗化された面(裏面)側をチャックし研磨機のステージにウェーハをアンチャックさせる搬送するテストを繰り返し200回行ったところ、200回とも不良なく搬送することができた。 After performing CMP processing on one side surface of the silicon wafer which was cleaned at the level of 1.5 minutes for the second tank cleaning time of Example 6, a chuck test was performed by a CMP polishing machine. A test was repeated 200 times in which the roughened surface (back surface) of the wafer stored in water opposite to the side subjected to CMP processing was chucked and the wafer was unchucked on the stage of the polishing machine. It was able to be transported without any defects.

(比較例2~6)
実施例と同等のDSP加工後のベア面のシリコンウェーハを用意し、バッチ式洗浄機にて以下の洗浄を行った。1槽目は、オゾン水洗浄による酸化膜形成(比較例2及び3)、もしくは洗浄を行わずベア面のまま(比較例4~6)とした。2槽目は、液組成NHOH:H:HO=1:1:10(NHOH濃度:2.12質量%、H濃度:2.77質量%)、又はNHOH:H:HO=1:1:100(NHOH濃度:0.25質量%、H濃度:0.33質量%)とし、ベア面のみ、これらの他に、液組成NHOH:H:HO=1:1:1000(NHOH濃度:0.025質量%、H濃度:0.033質量%)での洗浄も行った。比較例2~6の洗浄条件及び結果を、以下の表4に示す。
(Comparative Examples 2 to 6)
A silicon wafer having a bare surface after DSP processing equivalent to that of the example was prepared, and the following cleaning was performed using a batch type cleaning machine. In the first tank, an oxide film was formed by washing with ozone water (Comparative Examples 2 and 3), or the bare surface was left without washing (Comparative Examples 4 to 6). The second tank had a liquid composition of NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10 (NH 4 OH concentration: 2.12% by mass, H 2 O 2 concentration: 2.77% by mass), Alternatively, NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:100 (NH 4 OH concentration: 0.25% by mass, H 2 O 2 concentration: 0.33% by mass), and only the bare surface, these In addition, the liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O = 1:1:1000 (NH 4 OH concentration: 0.025% by mass, H 2 O 2 concentration: 0.033% by mass) I also washed. The cleaning conditions and results for Comparative Examples 2-6 are shown in Table 4 below.

Figure 2022138089000005
Figure 2022138089000005

比較例2~6の全てでHaze値 50ppmを超える水準はなかった。比較例6の2槽目洗浄時間10分では、42ppmと僅かにHaze値の上昇は見られたが、50ppmを超えていないため粗化されていないと判断した。 In all of Comparative Examples 2 to 6, there was no level exceeding the haze value of 50 ppm. In Comparative Example 6, when the second tank was washed for 10 minutes, the haze value was slightly increased to 42 ppm, but it did not exceed 50 ppm, so it was judged that the surface was not roughened.

比較例2の2槽目洗浄時間10分の水準で洗浄したシリコンウェーハの片側の面に対し、CMP加工を行った後、CMP研磨機にて実施例と同様のチャックテストを200回行った。その結果、200回中4回でウェーハがチャックから脱離しない不良が発生した。 After performing CMP processing on one side surface of the silicon wafer which was cleaned in the level of 10 minutes for the second tank cleaning time of Comparative Example 2, the same chuck test as in the example was performed 200 times with a CMP polisher. As a result, 4 out of 200 times, the wafer was not detached from the chuck.

(実施例A1~A12、A19~A33)
DSP研磨加工後のベア面のウェーハを用意し、バッチ式洗浄機にて以下の洗浄を行った。SC1洗浄の薬液は28質量%のアンモニア水(NHOH)、30質量%の過酸化水素水(H)を用いた。1槽目は第1洗浄工程として酸化膜形成を目的にオゾン水洗浄(25ppm、25℃/3分)、もしくはSC1洗浄(NHOH:H:HO=1:1:10、45℃/3分)とし、2槽目は第2洗浄工程として、粗化形成を目的に、以下の表5及び表6に示すように組成、温度、時間を振ったSC1洗浄を行った。その後、KLA社製パーティクルカウンター SP3にてHaze評価を行った。また、同時に、2槽目で用いたそれぞれの水溶液について、先に説明した方法で洗浄前後の膜厚差からSiのエッチング量とSiOのエッチング量とを算出し、Si/SiOエッチング選択比を算出した。尚、Siのエッチング量の算出はHF洗浄後の自然酸化膜がないベア面が露出したシリコンウェーハで行い、平坦度測定機でウェーハ洗浄前後のウェーハ厚みからSiのエッチング量を求めた。SiOのエッチング量の算出は熱酸化で形成した5nm酸化膜付ウェーハで行い、J.A.Woolam社製 分光エリプソメトリー M-2000Vで洗浄前後の酸化膜厚さからSiOのエッチング量を求めた。
(Examples A1 to A12, A19 to A33)
A wafer having a bare surface after DSP polishing was prepared, and the following cleaning was performed using a batch-type cleaning machine. 28% by mass of ammonia water (NH 4 OH) and 30% by mass of hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) were used as chemical solutions for SC1 cleaning. In the first tank, ozone water cleaning (25 ppm, 25° C./3 minutes) or SC1 cleaning (NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10) is performed for the purpose of forming an oxide film as the first cleaning step. , 45° C./3 minutes), and in the second tank, as the second cleaning process, SC1 cleaning was performed with the composition, temperature, and time varied as shown in Tables 5 and 6 below for the purpose of roughening formation. . After that, Haze evaluation was performed using a particle counter SP3 manufactured by KLA. At the same time, for each aqueous solution used in the second tank, the etching amount of Si and the etching amount of SiO 2 were calculated from the film thickness difference before and after cleaning by the method described above, and the Si/SiO 2 etching selection ratio was calculated. was calculated. The amount of Si etched was calculated using a silicon wafer having an exposed bare surface without a natural oxide film after HF cleaning, and the amount of Si etched was obtained from the thickness of the wafer before and after cleaning with a flatness measuring machine. The etching amount of SiO 2 was calculated using a wafer with a 5 nm oxide film formed by thermal oxidation. A. The etching amount of SiO 2 was obtained from the thickness of the oxide film before and after cleaning with a spectroscopic ellipsometry M-2000V manufactured by Woolam.

粗化前のウェーハのHaze値が20ppm程度であったことから、実施例A1~A12、A19~A33は全て粗化されたと判定した。 Since the haze value of the wafer before roughening was about 20 ppm, it was determined that all of Examples A1 to A12 and A19 to A33 were roughened.

(実施例A13~A18、及びA34)
DSP研磨加工後のベア面のウェーハを用意し、バッチ式洗浄機にて以下の洗浄を行った。SC1洗浄の薬液は28質量%のアンモニア水(NHOH)、30質量%の過酸化水素水(H)を用いた。1槽目は第1洗浄工程として酸化膜形成を目的にオゾン水洗浄(25ppm、25℃/3分)、もしくはSC1洗浄(NHOH:H:HO=1:1:10、45℃/3分)とし、2槽目は酸化膜を薄くするための追加洗浄工程として、組成1:0:100のアンモニア水もしくは0.05wt%のHFで、ベア面が露出しないように、1槽目で形成した酸化膜の一部の除去を行い、3槽目は第2洗浄工程として粗化形成を目的に、以下の表5及び表6に示すように組成、温度、時間を振ったSC1洗浄を行った。また、同時に、3槽目で用いたそれぞれの水溶液について、先に説明した方法で洗浄前後の膜厚差からSiのエッチング量とSiOのエッチング量を算出し、Si/SiOエッチング選択比を算出した。尚、2槽目の追加洗浄工程では事前に5nm酸化膜付ウェーハを用いて、SiOのエッチング量を算出し、1槽目の酸化膜種がオゾン酸化膜の場合は2槽目及び3槽目でのトータルのSiOのエッチング量が0.2nm以上となるように、1槽目の酸化膜種がSC1酸化膜の場合は2槽目及び3槽目のトータルのSiOのエッチング量が1.4nm以上となるように、洗浄条件を調整した。洗浄後のSP3のHaze値から、全て粗化されたと判定した。
(Examples A13 to A18, and A34)
A wafer having a bare surface after DSP polishing was prepared, and the following cleaning was performed using a batch-type cleaning machine. 28% by mass of ammonia water (NH 4 OH) and 30% by mass of hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) were used as chemical solutions for SC1 cleaning. In the first tank, ozone water cleaning (25 ppm, 25° C./3 minutes) or SC1 cleaning (NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10) is performed for the purpose of forming an oxide film as the first cleaning step. , 45° C./3 minutes), and in the second tank, as an additional cleaning process for thinning the oxide film, ammonia water with a composition of 1:0:100 or 0.05 wt % HF is used so that the bare surface is not exposed. , Part of the oxide film formed in the first bath is removed, and the third bath is the second cleaning step for the purpose of roughening. A shaken SC1 wash was performed. At the same time, for each aqueous solution used in the third tank, the etching amount of Si and the etching amount of SiO 2 were calculated from the film thickness difference before and after cleaning by the method described above, and the Si/SiO 2 etching selectivity was calculated. Calculated. In addition, in the additional cleaning process of the second tank, a wafer with a 5 nm oxide film was used in advance to calculate the etching amount of SiO 2 . When the oxide film species in the first tank is the SC1 oxide film, the total etching amount of SiO2 in the second tank and the third tank is set so that the total etching amount of SiO 2 is 0.2 nm or more. Cleaning conditions were adjusted so that the thickness was 1.4 nm or more. From the Haze value of SP3 after washing, it was determined that all were roughened.

Figure 2022138089000006
Figure 2022138089000006

Figure 2022138089000007
Figure 2022138089000007

次に、実施例A19のSiエッチング量が820nm、実施例A22のSiエッチング量が230nmであったことから、実施例A19のシリコンウェーハの表面に対し、研磨取り代1000nmのCMP研磨加工を行い、実施例A22のシリコンウェーハに対し、研磨取り代500nmのCMP研磨加工を行った。CMP加工後の各ウェーハのKLA社製SP5/19nmUpにてLLSを評価したところ、それぞれ12pcs、19pcsとなり良好なLLS品質となった。その後、水中保管したウェーハの裏面側をチャックし研磨機のステージにウェーハをアンチャックさせる搬送するテストを繰り返し200回行ったところ、200回とも不良なく搬送することができた。 Next, since the Si etching amount of Example A19 was 820 nm and the Si etching amount of Example A22 was 230 nm, the surface of the silicon wafer of Example A19 was subjected to CMP polishing with a polishing allowance of 1000 nm. The silicon wafer of Example A22 was subjected to CMP polishing with a polishing stock removal of 500 nm. When the LLS of each wafer after CMP processing was evaluated by SP5/19 nmUp manufactured by KLA, the results were 12 pcs and 19 pcs, respectively, indicating good LLS quality. After that, when a test was repeated 200 times in which the rear side of the wafer stored in water was chucked and the wafer was unchucked to the stage of the polishing machine, the wafer could be transported without defects for all 200 times.

(比較例A1~A13)
DSP研磨加工後のベア面のウェーハを用意し、バッチ式洗浄機にて以下の洗浄を行った。SC1洗浄の薬液は28質量%のアンモニア水(NHOH)、30質量%の過酸化水素水(H)を用いた。1槽目は第1洗浄工程として酸化膜形成を目的にオゾン水洗浄(25ppm、25℃/3分)とし、2槽目は第2洗浄工程として、粗化形成を目的に、以下の表7に示すように、組成、温度、時間を振ったSC1洗浄を行った。その後、KLA社製パーティクルカウンター SP3にてHaze評価を行った。また、同時に、2槽目で用いたそれぞれの水溶液について、先に説明した方法で洗浄前後の膜厚差からSiエッチング量とSiOエッチング量を算出し、Si/SiO選択比を算出した。尚、Siのエッチング量の算出はHF洗浄後の自然酸化膜がないベア面が露出したシリコンウェーハで行い、平坦度測定機でウェーハ洗浄前後のウェーハ厚みからSiのエッチング量を求めた。SiOのエッチング量の算出は熱酸化で形成した5nm酸化膜付ウェーハで行い、分光エリプソメトリーで洗浄前後の酸化膜厚さからSiOのエッチング量を求めた。
(Comparative Examples A1 to A13)
A wafer having a bare surface after DSP polishing was prepared, and the following cleaning was performed using a batch-type cleaning machine. 28% by mass of ammonia water (NH 4 OH) and 30% by mass of hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) were used as chemical solutions for SC1 cleaning. In the first tank, ozone water washing (25 ppm, 25° C./3 minutes) is used as the first washing process for the purpose of forming an oxide film, and in the second tank, as the second washing process, for the purpose of forming a roughening, Table 7 below is used. , SC1 cleaning was performed with different compositions, temperatures, and times. After that, Haze evaluation was performed using a particle counter SP3 manufactured by KLA. At the same time, for each of the aqueous solutions used in the second tank, the Si etching amount and the SiO 2 etching amount were calculated from the film thickness difference before and after cleaning by the method described above, and the Si/SiO 2 selection ratio was calculated. The amount of Si etched was calculated using a silicon wafer having an exposed bare surface without a natural oxide film after HF cleaning, and the amount of Si etched was obtained from the thickness of the wafer before and after cleaning with a flatness measuring machine. The etching amount of SiO 2 was calculated using a wafer with a 5 nm oxide film formed by thermal oxidation, and the etching amount of SiO 2 was obtained from the thickness of the oxide film before and after cleaning by spectroscopic ellipsometry.

表7に示すように、比較例A1~A13では、SP3のHaze値は全て20ppm前後で、粗化していないウェーハと同等となり、粗化されていないと判断した。 As shown in Table 7, in Comparative Examples A1 to A13, the haze values of SP3 were all around 20 ppm, which was equivalent to that of the non-roughened wafer, and it was determined that the wafer was not roughened.

Figure 2022138089000008
Figure 2022138089000008

比較例A1の水準に対し、研磨取り代500nmのCMP研磨加工を行った後、CMP研磨機にて実施例A19と同様のチャックテストを200回行った。200回中4回でウェーハがチャックから脱離しない不良が発生した。 After performing CMP polishing processing with a polishing allowance of 500 nm for the level of Comparative Example A1, the same chuck test as in Example A19 was performed 200 times with a CMP polishing machine. Four out of 200 times, a defect occurred in which the wafer did not come off from the chuck.

以上の結果から、本発明の実施例A1~34では、第2洗浄工程においてSiOに対するSiのエッチング選択比が95以上であるものを用いることにより、シリコンウェーハの表裏面、特に裏面を、チャックによる吸着に適した粗さを示すのに十分に粗化することができたことが分かる。 From the above results, in Examples A1 to A34 of the present invention, the etching selectivity of Si to SiO 2 was 95 or more in the second cleaning step, so that the front and back surfaces of the silicon wafer, particularly the back surface, were chucked. It can be seen that it was possible to roughen sufficiently to exhibit a roughness suitable for adsorption by .

一方、比較例A1~13では、第2洗浄工程においてSiOに対するSiのエッチング選択比が95以上であるものを用いなかったため、シリコンウェーハの表裏面、特に裏面を、チャックによる吸着に適した粗さを示すのに十分に粗化することができなかった。 On the other hand, in Comparative Examples A1 to A13, since the etching selectivity ratio of Si to SiO 2 was 95 or more in the second cleaning step, the front and back surfaces of the silicon wafer, particularly the back surface, were treated with a rough surface suitable for chucking by a chuck. could not be sufficiently roughened to exhibit roughness.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments. The above-described embodiment is an example, and any device having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect is the present invention. included in the technical scope of

1…シリコンウェーハ、 2…粗化された面、 3…鏡面。 1... Silicon wafer, 2... Roughened surface, 3... Mirror surface.

Claims (13)

シリコンウェーハを粗化する洗浄方法であって、
前記シリコンウェーハに、SC1洗浄、SC2洗浄、又はオゾン水洗浄で、酸化膜を形成し、
前記酸化膜が形成されたシリコンウェーハを、
水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下の水酸化アンモニウム希釈水溶液、又は
水酸化アンモニウム濃度が0.051質量%以下であり、過酸化水素濃度が0.2質量%以下であり且つ前記水酸化アンモニウム濃度の4倍以下である、水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む希釈水溶液
のいずれかの水溶液で洗浄することで前記シリコンウェーハの表裏面を粗化することを特徴とするシリコンウェーハの洗浄方法。
A cleaning method for roughening a silicon wafer, comprising:
forming an oxide film on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning, or ozone water cleaning;
a silicon wafer having the oxide film formed thereon,
A diluted ammonium hydroxide aqueous solution having an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less, or an ammonium hydroxide concentration of 0.051% by mass or less, a hydrogen peroxide concentration of 0.2% by mass or less, and the hydroxide A silicon wafer characterized in that the front and back surfaces of the silicon wafer are roughened by washing with an aqueous solution of either dilute aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide, which is four times or less the concentration of ammonium. cleaning method.
予め、前記酸化膜の形成方法ごとに、前記水酸化アンモニウム濃度又は前記水酸化アンモニウム濃度と前記過酸化水素濃度、洗浄温度及び洗浄時間と、前記洗浄後の表面粗さとの関係を求め、
求められた関係に基づき、前記水酸化アンモニウム濃度又は前記水酸化アンモニウム濃度と前記過酸化水素濃度、洗浄温度、及び洗浄時間を選定して、洗浄を行うことを特徴とする請求項1に記載のシリコンウェーハの洗浄方法。
Obtaining in advance the relationship between the ammonium hydroxide concentration or the ammonium hydroxide concentration and the hydrogen peroxide concentration, the cleaning temperature and cleaning time, and the surface roughness after the cleaning for each method of forming the oxide film,
2. The method according to claim 1, wherein the cleaning is performed by selecting the ammonium hydroxide concentration or the ammonium hydroxide concentration and the hydrogen peroxide concentration, cleaning temperature, and cleaning time based on the obtained relationship. A method for cleaning a silicon wafer.
請求項1又は2に記載のシリコンウェーハの洗浄方法により洗浄されたシリコンウェーハの片方の面に対しCMP研磨を行い、前記片方の面とは反対側の面のみが選択的に粗化されているシリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 CMP polishing is performed on one surface of the silicon wafer cleaned by the silicon wafer cleaning method according to claim 1 or 2, and only the surface opposite to the one surface is selectively roughened. A method for producing a silicon wafer, comprising obtaining a silicon wafer. シリコンウェーハであって、原子間力顕微鏡で測定される粗さ指標Sa値が0.3nm以上、5.5nm以下の粗化された面を有するものであることを特徴とするシリコンウェーハ。 A silicon wafer having a roughened surface with a roughness index Sa value of 0.3 nm or more and 5.5 nm or less as measured by an atomic force microscope. シリコンウェーハであって、パーティクルカウンターで測定される粗さ指標Haze値が50ppm以上、1900ppm以下の粗化された面を有するものであることを特徴とするシリコンウェーハ。 A silicon wafer having a roughened surface with a roughness index Haze value of 50 ppm or more and 1900 ppm or less measured by a particle counter. 前記粗化された面とは反対側の面は鏡面であることを特徴とする請求項4又は5に記載のシリコンウェーハ。 6. The silicon wafer according to claim 4, wherein the surface opposite to the roughened surface is a mirror surface. シリコンウェーハを粗化する洗浄方法であって、
前記シリコンウェーハに、SC1洗浄、SC2洗浄、又はオゾン水洗浄で、酸化膜を形成する第1洗浄工程と
前記酸化膜が形成されたシリコンウェーハを、
水酸化アンモニウムを含む水溶液、又は
水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを含む水溶液
のいずれかの水溶液で洗浄することで前記シリコンウェーハの表裏面又は裏面を粗化する第2洗浄工程と
を含み、
前記第2洗浄工程で用いる水溶液として、SiOに対するSiのエッチング選択比が95以上であるものを用いることを特徴とするシリコンウェーハの洗浄方法。
A cleaning method for roughening a silicon wafer, comprising:
a first cleaning step of forming an oxide film on the silicon wafer by SC1 cleaning, SC2 cleaning, or ozone water cleaning;
a second cleaning step of roughening the front and back surfaces or the back surface of the silicon wafer by cleaning with either an aqueous solution containing ammonium hydroxide or an aqueous solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide;
A method of cleaning a silicon wafer, wherein the aqueous solution used in the second cleaning step has an etching selectivity of Si to SiO 2 of 95 or more.
前記第2洗浄工程で用いる前記水溶液の前記SiOに対するSiのエッチング選択比を、(Siのエッチング量/SiOのエッチング量)から求め、
前記Siのエッチング量の算出用ウェーハとして、自然酸化膜がないベア面が露出したシリコンウェーハ、エピタキシャルウェーハ、又はSOIウェーハのいずれかを用い、
前記SiOのエッチング量の算出用ウェーハとして、膜厚が3nm以上のシリコン酸化膜付ウェーハを用いることを特徴とする請求項7に記載のシリコンウェーハの洗浄方法。
The etching selectivity ratio of Si to SiO2 of the aqueous solution used in the second cleaning step is obtained from (etching amount of Si/etching amount of SiO2 ),
As the wafer for calculating the etching amount of Si, using any one of a silicon wafer, an epitaxial wafer, or an SOI wafer with a bare surface without a native oxide film exposed,
8. The method of cleaning a silicon wafer according to claim 7, wherein a wafer with a silicon oxide film having a film thickness of 3 nm or more is used as the wafer for calculating the etching amount of SiO2 .
予め、前記第1洗浄工程における前記酸化膜の形成方法ごとに、前記第2洗浄工程で粗化が進行するために必要なSiOのエッチング量を粗化エッチング量として算出しておき、
前記第2洗浄工程でのSiOのエッチング量が前記粗化エッチング量以上となるように前記第2洗浄工程の洗浄時間を選定する、及び/又は
前記第2洗浄工程前に、前記第1洗浄工程で形成された前記酸化膜の一部が残るように前記酸化膜を薄くする追加洗浄工程を追加し、該追加洗浄工程でのSiOのエッチング量と前記第2洗浄工程でのSiOのエッチング量との合計が前記粗化エッチング量以上となるように、洗浄時間を調整することを特徴とする請求項7又は8に記載のシリコンウェーハの洗浄方法。
The etching amount of SiO 2 necessary for progressing roughening in the second cleaning step is calculated in advance as a roughening etching amount for each method of forming the oxide film in the first cleaning step,
The cleaning time of the second cleaning step is selected so that the etching amount of SiO 2 in the second cleaning step is equal to or greater than the roughening etching amount, and/or the first cleaning is performed before the second cleaning step. An additional cleaning step is added to thin the oxide film so that a part of the oxide film formed in the process remains, and the etching amount of SiO 2 in the additional cleaning step and the amount of SiO 2 in the second cleaning step are calculated. 9. The method of cleaning a silicon wafer according to claim 7, wherein the cleaning time is adjusted so that the total amount of etching is equal to or greater than the amount of roughening etching.
予め、前記第1洗浄工程における前記酸化膜の形成方法ごとに、前記SiOに対するSiのエッチング選択比及び洗浄時間と、表面粗さとの関係を求め、
求められた関係に基づき、前記SiOに対するSiのエッチング選択比、洗浄時間を選定して、第2洗浄工程を行うことを特徴とする請求項7~9のいずれか1項に記載のシリコンウェーハの洗浄方法。
Obtaining in advance the relationship between the etching selectivity of Si to SiO2 , the cleaning time, and the surface roughness for each method of forming the oxide film in the first cleaning step,
The silicon wafer according to any one of claims 7 to 9, wherein the second cleaning step is performed by selecting the etching selectivity of Si to SiO 2 and the cleaning time based on the obtained relationship. cleaning method.
請求項7~10のいずれか1項に記載のシリコンウェーハの洗浄方法により洗浄され、表裏面が粗化されたシリコンウェーハの片方の面に対し、CMP研磨を行い、前記片方の面とは反対面の面のみが選択的に粗化されているシリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 CMP polishing is performed on one side of the silicon wafer, which has been cleaned by the silicon wafer cleaning method according to any one of claims 7 to 10 and whose front and back surfaces have been roughened, and the opposite side of the one side. A method for producing a silicon wafer, characterized by obtaining a silicon wafer in which only the surface of the surface is selectively roughened. 前記CMP研磨の取り代を、前記第2洗浄工程でのSiのエッチング量以上となるように設定することを特徴とする請求項11に記載のシリコンウェーハの製造方法。 12. The method of manufacturing a silicon wafer according to claim 11, wherein the removal amount of said CMP polishing is set to be equal to or greater than the etching amount of Si in said second cleaning step. 前記第2洗浄工程でのSiのエッチング量を、前記CMP研磨の取り代以下となるように設定することを特徴とする請求項11に記載のシリコンウェーハの製造方法。 12. The method of manufacturing a silicon wafer according to claim 11, wherein the etching amount of Si in said second cleaning step is set to be equal to or less than the removal amount of said CMP polishing.
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