JP3119289B2 - 半導体ウェーハの洗浄方法 - Google Patents

半導体ウェーハの洗浄方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハ（以下
単にウェーハということがある）の洗浄方法の改良に関
する。
【０００２】
【関連技術】ウェーハ、例えばシリコンウェーハを研磨
した後には、通常アンモニア−過酸化水素−水の混合液
による薬液洗浄により、パーティクル、有機物の除去が
行われている。しかし、アンモニア−過酸化水素−水の
混合液による洗浄はシリコンに対するエッチング作用が
あるため、ウェーハ表面の表面粗さ（マイクロラフネ
ス）を悪化させる。ウェーハ表面の表面粗さ（マイクロ
ラフネス）が悪化すると、レーザー光の散乱を用いたウ
ェーハ表面欠陥検出機によるパーティクルの検出に悪影
響を与えたり、酸化膜耐圧を低下させることが知られて
おり、ウェーハ上に形成される半導体素子の歩留り、性
能に悪影響を与えると考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題点に鑑みなされたもので、ウェーハの表面粗さ（マイ
クロラフネス）を悪化させることなく、効果的にウェー
ハの洗浄を行なうことができる半導体ウェーハの洗浄方
法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体ウェーハの洗浄方法においては、研
磨後の半導体ウェーハをフッ酸水溶液で洗浄して研磨後
のウェーハ表面に付着した研磨剤中のシリカ粒子を溶解
し、ついでオゾン濃度が０．５ｐｐｍ以上飽和濃度以下
であるオゾンを含有した純水で水洗を行なうことによ
り、研磨後のウェーハ表面上に残留した研磨剤中の界面
活性剤をあらかじめ除去した後、非エッチング性のブラ
シ洗浄を行なうようにした。
【０００５】上記した純水中のオゾン濃度が０．５ｐｐ
ｍ以下では、十分な効果が得られない。上限値の飽和濃
度は液温及びオゾン水作成時のオゾンガス濃度により変
動するが、液温２５℃においては約４０ｐｐｍである。
【０００６】ブラシ洗浄は、純水を用いて行えばよい
が、適当な洗浄助剤を加えることもできる。
【０００７】
【作用】ウェーハ表面の表面粗さ（マイクロラフネス）
を悪化させないためには非エッチング性洗浄を行えば良
い。非エッチング性で、十分な洗浄効果を持った洗浄方
法としては、ブラシ洗浄があるが、研磨後のウェーハに
単にブラシ洗浄を行っても研磨剤中の界面活性剤がウェ
ーハ表面に残留するため、十分な洗浄力が得られない。
そこでブラシ洗浄に先立って、まずフッ酸洗浄液で洗浄
を行い、ウェーハ表面に付着した研磨剤中のシリカ粒子
を溶解しておき、ついでオゾンを含有する純水により洗
浄を行うことにより、ウェーハ面上に残留した研磨剤中
の界面活性剤をあらかじめ除去してから、ブラシ洗浄を
行うことにより、効果的にウェーハ面上の汚染を除去す
ることができる。
【０００８】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明する。
【０００９】本発明方法を実施するためのブラシ洗浄装
置はいずれの型式も適用可能であり、特別の限定はな
い。例えば、本願出願人が既に提案したブラシ洗浄装置
（特願平３−２２６３６０号）が好適に用いられる。
【００１０】図３は上記ブラシ洗浄装置の破断平面図で
ある。同図において、ブラシ洗浄装置５０は水平且つ回
転自在に配置される一対の回転ブラシ７４、７５と、該
回転ブラシ７４、７５を回転駆動する駆動モータ（ブラ
シ駆動手段）８７、８８と、ウェーハＷを支持してこれ
を回転駆動する駆動ローラ６０、６１、駆動モータ（ウ
ェーハ駆動手段）６５を含んでいる。ウェーハＷは回転
ブラシ７４、７５間に挟持され、その外周部が駆動ロー
ラ６０、６１によって受けられる。この状態で駆動モー
タ６５を駆動して駆動ローラ６０、６１でウェーハＷを
回転させるとともに、駆動モータ８７、８８を駆動して
回転ブラシ７４、７５を回転駆動すれば、ウェーハＷは
その両面が回転ブラシ７４、７５によってブラシ洗浄さ
れる。
【００１１】実施例１ 試料ウェーハ：鏡面研磨されたシリコンウェーハ、ｐ
型、結晶方位＜１００＞、２００ｍｍφ フッ酸（ＨＦ）洗浄：ＨＦ濃度１重量％、２５℃、３分 オゾン含有純水：毎分２リットル供給、２５℃、３分、
オゾン濃度２ｐｐｍ 洗浄槽サイズ（フッ酸洗浄とオゾン水洗浄は同一）：３
２０×３０×２８０（ｍｍ） ブラシ：ナイロン繊維製
【００１２】上記試料ウェーハを上記条件でＨＦ洗浄
し、ついでオゾン含有純水で水洗した後、図３に示した
ブラシ洗浄装置で純水を用いてブラシ洗浄した。さらに
常法により後洗浄し乾燥処理した後、このブラシ洗浄後
のウェーハ上のサイズが０．１０μｍ以上のパーティク
ル数（個／２００ｍｍφ）をレーザーパーティクルカウ
ンターＬＳ−６０００〔日立電子エンジニアリング
（株）製〕を用いて測定し、その結果を図１に示した。
このパーティクル数は２０個／２００ｍｍφであった。
また、このウェーハの表面粗さ（マイクロラフネス）を
原子間力顕微鏡Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ２（デジタルインス
ツルメンツ社製）によって測定し、その結果を図２に示
した。この表面粗さはＲＭＳで０．１６ｎｍであった。
【００１３】比較例１ 実施例１と同様の研磨後の試料ウェーハをブラシ洗浄装
置で直接ブラシ洗浄し、常法により後洗浄し、乾燥し
た。このブラシ洗浄後のウェーハについて、実施例と同
様にパーティクル数及び表面粗さを測定して、それぞれ
図１及び図２に示した。このパーティクル数では７５４
０個／２００ｍｍφであり、表面粗さはＲＭＳで０．１
６ｎｍであった。
【００１４】比較例２ 実施例１と同様の研磨後の試料ウェーハをアンモニア過
酸化水素水洗浄〔アンモニア水（２８％）：過酸化水素
水（３０％）：純水＝１：１：１０（体積比）、８０
℃、３分〕したのみで、後洗浄し乾燥した。この洗浄後
のウェーハについて、実施例１と同様にパーティクル数
及び表面粗さを測定して、それぞれ図１及び図２に示し
た。このパーティクル数は５０個／２００ｍｍφであ
り、表面粗さはＲＭＳで０．２０ｎｍであった。
【００１５】比較例３ 実施例１と同様の研磨後の試料ウェーハを、ＨＦ洗浄を
行なわない点を除いて実施例１と同時に洗浄した。この
ブラシ洗浄後のウェーハについて、実施例１と同様にパ
ーティクル数及び表面粗さを測定して、それぞれ図１及
び図２に示した。このパーティクル数は５０個／２００
ｍｍφであり、表面粗さはＲＭＳで０．１６ｎｍであっ
た。
【００１６】図１及び図２の結果から明らかなごとく、
本発明方法によりブラシ洗浄したウェーハは、ウェーハ
表面のパーティクル数も比較例１に比べて極めて低減
（汚染が少ない）し、かつ比較例２及び３に比べても低
減しており、さらにウェーハの表面粗さも、比較例１及
び３に示した場合と同等で、比較例２に示した従来の洗
浄方法により洗浄した場合に比べて向上していることが
わかった。
【００１７】なお、上記実施例では、試料ウェーハとし
てｐ型シリコンウェーハを用いた場合の例を示したが、
ｎ型シリコンウェーハについても同様の効果が達成され
ることは確認してある。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ウ
ェーハ面の表面粗さ（マイクロラフネス）を悪化させる
ことがなく、かつウェーハ表面のパーティクル汚染レベ
ルを減少せしめて、効果的にウェーハの洗浄を行なうこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１及び比較例１〜３における洗浄を行な
った後のウェーハ表面の付着パーティクル数の測定結果
を示すグラフである。
【図２】実施例１及び比較例１〜３における洗浄を行な
った後のウェーハ面の表面粗さの測定結果を示すグラフ
である。
【図３】本発明方法に用いるブラシ洗浄装置の一例を示
す破断平面図である。
【符号の説明】
５０ ブラシ洗浄装置 ６０，６１ 駆動ローラ（ウェーハ駆動手段） ６５ 駆動モータ（ウェーハ駆動手段） ７４，７５ 回転ブラシ ８７，８８ 駆動モータ（ブラシ駆動手段） Ｗ ウェーハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高松 広行 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150 信越半導体株式会社 半導体白河 研究所内 (56)参考文献 特開 平３−228328（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−140727（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−144131（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−120192（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21412（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 622 H01L 21/304 641

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 研磨後の半導体ウェーハをフッ酸水溶液
    で洗浄して研磨後のウェーハ表面に付着した研磨剤中の
    シリカ粒子を溶解し、ついでオゾン濃度が０．５ｐｐｍ
    以上飽和濃度以下であるオゾンを含有した純水で水洗を
    行なうことにより、研磨後のウェーハ表面上に残留した
    研磨剤中の界面活性剤をあらかじめ除去した後、非エッ
    チング性のブラシ洗浄を行なうことを特徴とする研磨後
    の半導体ウェーハの洗浄方法。
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