JP3136606B2 - Wafer cleaning method - Google Patents
Wafer cleaning methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体ウエハプロセスにおけるウエハの洗
浄方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for cleaning a wafer in a semiconductor wafer process.
［発明の概要］ 本発明は、エッチングによって表面の薄膜が除去され
たウエハを、リンス槽に投入するウエハ投入工程と、供
給ラインを経て供給された純水に酸化剤を添加したもの
によってリンス槽内で前記ウエハをリンスする酸化工程
と、前記リンス槽から前記ウエハを取り出すウエハ取り
出し工程と、前記リンス槽又は前記供給ラインを純水に
よって洗浄する洗浄工程と、を包含し、 前記洗浄工程における前記ウエハ投入工程直線及び前記
ウエハ取り出し工程直後のうち少なくとも一方での純水
の供給量、並びに前記酸化工程における純水の供給量
は、それら供給以外での洗浄工程における純水の供給量
よりも多くしたことにより、 洗浄効果並びに薄膜の食刻効果を低減させることなく、
ウエハ表面へのパーティクル（塵埃）の付着を防止し得
るようにしたものである。[Summary of the Invention] The present invention provides a wafer charging step of charging a wafer having a thin film on the surface removed by etching into a rinsing tank, and a rinsing tank by adding an oxidizing agent to pure water supplied through a supply line. An oxidizing step of rinsing the wafer within, a wafer taking-out step of taking out the wafer from the rinsing tank, and a washing step of washing the rinsing tank or the supply line with pure water. The supply amount of pure water in at least one of the wafer input step straight line and immediately after the wafer removal step, and the supply amount of pure water in the oxidizing step is larger than the supply amount of pure water in the cleaning step other than those. As a result, without reducing the cleaning effect and the etching effect of the thin film,
This is to prevent particles (dust) from adhering to the wafer surface.
［従来の技術］ 従来、半導体ウエハプロセスにおける基本的洗浄方法
として、シリコンウエハ上のSiO2膜除去処理に伴なう洗
浄がある。このSiO2膜除去工程は、通常数Å〜数千Å程
度の厚さが一般的であり、このSiO2膜を除去するのにフ
ッ化水素酸水溶液が普通用いられている。このSiO2膜の
表面は、親水性状態であるが、SiO2膜を除去されたシリ
コンウエハの表面は、疎水性状態となる。このためウエ
ハ表面は、帯電し易くなり、次工程の流水リンス時や乾
燥時において、パーティクルの静電吸着が非常に容易と
なる。このようなパーティクルの汚染により、製造歩留
りの低下をもたらす問題点が生じている。この問題点を
解決するための洗浄方法としては、以下に説明する２つ
の方法が有る。[Prior Art] Conventionally, as a basic cleaning method in a semiconductor wafer process, there is a cleaning accompanying an SiO 2 film removal process on a silicon wafer. This SiO 2 film removing step generally has a thickness of about several to several thousand degrees, and an aqueous solution of hydrofluoric acid is generally used to remove the SiO 2 film. The surface of the SiO 2 film is in a hydrophilic state, but the surface of the silicon wafer from which the SiO 2 film has been removed is in a hydrophobic state. For this reason, the surface of the wafer is easily charged, and the electrostatic attraction of particles becomes very easy during the next step of rinsing with running water or drying. There is a problem that the production yield is reduced due to such particle contamination. As a cleaning method for solving this problem, there are two methods described below.
１） フッ化水素酸水溶液中に過酸化水素水を添加し、
これでウエハを処理することにより、ウエハ表面のSiO2
膜を食刻し、これと同時に露出するシリコン表面に薄い
酸化膜（数Å程度）を生成して表面を親水性とする。1) Hydrogen peroxide solution is added to a hydrofluoric acid aqueous solution,
By processing the wafer with this, SiO 2 on the wafer surface
The film is etched, and at the same time, a thin oxide film (about several Å) is formed on the exposed silicon surface to make the surface hydrophilic.
２） ウエハをフッ化水素酸水溶液で処理（ライトエッ
チ）した後に、アンモニア（NH3）と過酸化水素（H
2O2）や、塩酸（HCl）と過酸化水素（H2O2）の混合液で
処理を行なう。2) After treating the wafer with a hydrofluoric acid aqueous solution (light etching), ammonia (NH 3 ) and hydrogen peroxide (H
2 O 2 ) or a mixture of hydrochloric acid (HCl) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した従来方法１）にあっては、フ
ッ化水素酸水溶液中に添加した過酸化水素水の分解によ
り生じる酸素（O2）の気泡がウエハ表面に付着するた
め、その付着部分ではフッ化水素酸による食刻が抑制さ
れ、食刻がウエハ面で不均一に進行してしまうという問
題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional method 1), bubbles of oxygen (O 2 ) generated by decomposition of the hydrogen peroxide solution added to the aqueous hydrofluoric acid solution are formed on the wafer surface. Because of the adhesion, the etching by the hydrofluoric acid is suppressed at the adhering portion, and there is a problem that the etching proceeds unevenly on the wafer surface.
また、上記した従来方法２）にあっては、アンモニア
処理及び塩酸処理の双方に濃度の高い過酸化水素水が含
まれるため、その分処理液の酸化力が強くなり、シリコ
ン上の酸化膜厚を増加させてしまうと言う問題がある。
さらに、この方法２）においては、フッ化水素酸水溶液
によるライトエッチ処理を、有機分やパーティクル除去
を目的とするアンモニア−過酸化水素水混合液や、金属
処理を目的とする塩酸−過酸化水素水混合液の処理の前
に行うことは、有機分・パーティクル・金属分除去の点
で非常に不利となる。In addition, in the above-mentioned conventional method 2), since the concentrated hydrogen peroxide solution is contained in both the ammonia treatment and the hydrochloric acid treatment, the oxidizing power of the treatment liquid is increased by that amount, and the oxide film thickness on silicon is increased. There is a problem that it increases.
Further, in this method 2), the light etch treatment with an aqueous solution of hydrofluoric acid is carried out using an ammonia-hydrogen peroxide mixed solution for removing organic components and particles, or a hydrochloric acid-hydrogen peroxide solution for treating metals. Performing before the treatment of the water mixture is very disadvantageous in removing organic components, particles, and metals.
本発明は、このような従来の問題点に着目して創案さ
れてものであって、洗浄後のウエハ表面におけるパーテ
ィクル数を低減すると共に、金属分除去等の洗浄効果及
び均一な食刻効果を有するウエハの洗浄方向を得んとす
るものである。The present invention has been made in view of such conventional problems, and reduces the number of particles on the wafer surface after cleaning, and also has a cleaning effect such as metal removal and a uniform etching effect. It is intended to obtain the cleaning direction of the wafer having the same.
［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、エッチングによって表面の薄膜が
除去されたウエハを、リンス槽に投入するウエハ投入工
程と、供給ラインを経て供給された純水に酸化剤を添加
したものによってリンス槽内で前記ウエハをリンスする
酸化工程と、前記リンス槽から前記ウエハを取り出すウ
エハ取り出し工程と、前記リンス槽又は前記供給ライン
を純水によって洗浄する洗浄工程と、を包含し、 前記洗浄工程における前記ウエハ投入工程直前及び前
記ウエハ取り出し工程直後のうち少なくとも一方での純
水の供給量、並びに前記酸化工程における純水の供給量
は、それら供給以外での洗浄工程における純水の供給量
よりも多くしたことを、その解決手段としている。[Means for Solving the Problems] In view of the above, the present invention provides a wafer charging step of charging a wafer from which a thin film on the surface has been removed by etching into a rinsing tank, and supplying an oxidizing agent to pure water supplied via a supply line. An oxidizing step of rinsing the wafer in the rinsing tank with the added material, a wafer removing step of taking out the wafer from the rinsing tank, and a cleaning step of cleaning the rinsing tank or the supply line with pure water. The supply amount of pure water in at least one of immediately before the wafer input step and immediately after the wafer removal step in the cleaning step, and the supply amount of pure water in the oxidation step are pure water in the cleaning step other than the supply. The solution is to increase the amount of supply.
また、前記洗浄工程で多くした純水の供給量は、前記
酸化工程における純水の供給量と略同様であることを、
その解決手段としている。Further, the supply amount of pure water increased in the cleaning step is substantially the same as the supply amount of pure water in the oxidation step,
This is the solution.
さらに、前記酸化剤が酸素またはオゾンであること
を、その解決手段としている。Further, the oxidizing agent is oxygen or ozone as a solution.
さらにまた、前記の酸化工程において、前記純水中に
紫外線照射をさらに行うことを、その解決手段としてい
る。Further, in the oxidation step, the ultraviolet light is further irradiated into the pure water as a solution.
［作用］ フッ化水素酸処理によりウエハ表面の薄膜の食刻は、
均一に進行する。また、流水のリンスの際には、純水に
酸化剤が含まれているため、食刻により露出したシリコ
ン表面には強制的に酸化膜が形成され、これにより表面
が疎水性となるのを防止し、パーティクルの付着を防止
する。[Function] Etching of the thin film on the wafer surface by hydrofluoric acid treatment
Progress uniformly. In addition, when rinsing running water, since the oxidizing agent is contained in the pure water, an oxide film is forcibly formed on the silicon surface exposed by the etching, thereby making the surface hydrophobic. To prevent particle adhesion.
［実施例］ 以下、本発明に係るウエハの洗浄方法の詳細を図面に
示す実施例に基づいて説明する。EXAMPLES Hereinafter, details of a method for cleaning a wafer according to the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
本実施例は、本発明をシリコンウエハ表面に形成され
たSiO2膜（自然酸化膜を含む）の除去・洗浄に適用した
例である。This embodiment is an example in which the present invention is applied to removal and cleaning of a SiO 2 film (including a natural oxide film) formed on a silicon wafer surface.
先ず、本実施例においては、SiO2膜が約1000Å程度形
成されているシリコンウエハをフッ化水素酸水溶液中に
浸し、このSiO2膜をウェットエッチングして除去する。First, in this embodiment, a silicon wafer on which an SiO 2 film is formed at about 1000 ° is immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution, and the SiO 2 film is removed by wet etching.
次に、上記ウェットエッチングでシリコン面が露出し
たウエハを、純水（イオン交換水）に過酸化水素水を１
％程度の割合で添加したものを用いて流水リンスを行な
い、シリコン表面に数Å程度の酸化膜（SiO2）を形成す
る。Next, the wafer whose silicon surface was exposed by the wet etching was washed with pure water (ion-exchanged water) by adding 1% of hydrogen peroxide solution.
Water rinsing is performed using a material added at a rate of about% to form an oxide film (SiO 2 ) of about several Å on the silicon surface.
上記流水リンス工程は、第１図及び第２図に示すよう
なオーバーフロー方式を適用した。In the flowing water rinsing step, an overflow system as shown in FIGS. 1 and 2 was applied.
ところで、第１図に示すように、このようなオーバー
フロー型純水リンス槽１には、少量の純水を供給する第
１供給管２と、多量の純水を供給する第２供給管３とが
接続されている。第１図に示す状態は、待機状態を示し
ており、第１供給管１は常時少量の純水供給を行なって
いるが、第２供給管３ではバルブ４が閉められている。
第２図は、フッ化水素酸水溶液処理が施された後のウエ
ハ５が浸漬された状態（使用状態）を示しており、第１
供給管２は待機時と同様に少量の純水供給を行なってい
ると共に、第２供給管３ではバルブ４が開かれ多量の純
水及び過酸化水素水の供給が行なわれる。By the way, as shown in FIG. 1, such an overflow type pure water rinsing tank 1 has a first supply pipe 2 for supplying a small amount of pure water and a second supply pipe 3 for supplying a large amount of pure water. Is connected. The state shown in FIG. 1 shows a standby state, in which the first supply pipe 1 always supplies a small amount of pure water, but the second supply pipe 3 has the valve 4 closed.
FIG. 2 shows a state (used state) in which the wafer 5 has been immersed after being subjected to the hydrofluoric acid aqueous solution treatment.
The supply pipe 2 supplies a small amount of pure water as in the standby state, and the second supply pipe 3 opens the valve 4 to supply a large amount of pure water and hydrogen peroxide water.
このようなオーバーフロー型純水リンス槽の問題とし
ては、リンス槽内のダスト（ウエハリンス時に混入す
る）の増加・蓄積を防ぐため、以下に説明するような処
置を施す必要が生じ、そのため多量の純水を必要とする
点にある。As a problem of such an overflow type pure water rinsing tank, it is necessary to perform a treatment as described below in order to prevent an increase and accumulation of dust (mixed during wafer rinsing) in the rinsing tank. It needs water.
（イ）待機状態（第１図）においても常時純水を一定流
量しておく必要がある。(A) Even in the standby state (FIG. 1), it is necessary to maintain a constant flow of pure water.
（ロ）待機状態時の流量としては、通常リンス槽の容積
の10〜50％程度の純水を１分間当たりに流す必要があ
る。(B) As the flow rate in the standby state, it is necessary to flow pure water of about 10 to 50% of the volume of the rinsing tank per minute.
以上のことより、待機中に使用される純水量が多くな
り、このため、使用頻度の少ないリンス槽においては、
消費純水量がさらに顕著となる。斯る問題を克服するた
めの対策としては、リンス槽にクイックダンプ機能を持
たせることや、純水の回収・再生システムを設けること
などが考えられるが、両方の対策のいずれもコストがか
なり高いものとなってしまう問題が残る。From the above, the amount of pure water used during standby increases, and therefore, in a rinsing tank that is used less frequently,
The amount of pure water consumed becomes even more remarkable. As measures to overcome such a problem, it is conceivable to provide a quick dump function in the rinsing tank or to provide a system for collecting and regenerating pure water, but both of these measures are considerably expensive. There remains a problem of becoming something.
また、上記のようなリンス槽１での作用時の純水使用
量及び槽内ダスト数は、第３図に示すグラフで表され
る。即ち、待機状態（図中〜で示す）では、リンス
槽１への純水供給量（少量：図中ｂで示す）及び槽内ダ
スト数は、略一定状態となっている。次に、ウエハのリ
ンス洗浄を目的にウエハを投入する際、リンス槽１への
純水供給量を多く（図中ａで示す）する必要があるた
め、バルブ４を開く。この際、リンス槽１内のダスト数
は急激に増加し（ウエハからダストが持ち込まれるた
め）、その後、徐々に減してゆく（図中〜）。次
に、ウエハを取り出した後、バルブ４を閉じ、リンス槽
１への純水供給量を少なくする（図中ｂで示す）。Further, the amount of pure water used and the number of dusts in the tank during operation in the rinsing tank 1 as described above are represented by a graph shown in FIG. That is, in the standby state (shown by 〜 in the figure), the amount of pure water supplied to the rinsing tank 1 (small amount: shown by b in the figure) and the number of dust in the tank are almost constant. Next, when a wafer is loaded for the purpose of rinsing and cleaning the wafer, the valve 4 is opened because it is necessary to increase the amount of pure water supplied to the rinsing tank 1 (shown by a in the figure). At this time, the number of dusts in the rinsing tank 1 rapidly increases (because dust is brought in from the wafer), and then gradually decreases (from in the figure). Next, after taking out the wafer, the valve 4 is closed, and the amount of pure water supplied to the rinsing tank 1 is reduced (indicated by b in the figure).
以後、リンス槽１内のダストは徐々に、減少してゆき
（図中〜）、最終的に元の〜で示すレベルに戻
る。Thereafter, the dust in the rinsing tank 1 gradually decreases (from in the drawing), and finally returns to the original level indicated by.
以上が通常行なわれる洗浄方法であるが、この場合、
同槽での純水使用総量は第３図中の斜線部分（一重斜線
部と二重斜線部）で表わされる。このうち、一重斜線部
は、待機時の使用量を、二重斜線部は、使用時に追加さ
れる使用量を意味している。実際には、使用時間に比べ
待機時間の方が長くなるために純水の総使用量に対して
は、待機時の使用量の占める割合が非常に高くなる。The above is the cleaning method usually performed. In this case,
The total amount of pure water used in the tank is indicated by hatched portions in FIG. 3 (a single hatched portion and a double hatched portion). Of these, the single shaded portion indicates the amount of use during standby, and the double shaded portion indicates the amount of use added during use. Actually, the standby time is longer than the usage time, so that the ratio of the usage amount during the standby period to the total usage amount of the pure water is very high.
上記一重傾斜部、つまり、待機時の純水使用量を少な
くするために、本実施例では、 （１） ウエハが投入される前に、すでに多量の純水供
給を行ないリンス槽内のダスト数をあらかじめ減じてお
く。In order to reduce the single inclined portion, that is, the amount of pure water used during standby, in this embodiment, (1) a large amount of pure water is already supplied before the wafer is supplied, and the number of dust in the rinsing tank is reduced. Is reduced in advance.
（２） ウエハが取り出された後に、さらに多量の純水
供給を行ない槽内のダスト数を短時間で短いレベルにま
でもってゆく。(2) After the wafer is taken out, a larger amount of pure water is supplied to reduce the number of dust in the tank to a short level in a short time.
以上２つの制御を行なえば、待機時の純水供給量を従
来の1/2〜1/20まで減ずる事が可能となり、これに伴な
い純水の総使用量も低減出来ることになる。By performing the above two controls, the amount of pure water supplied during standby can be reduced to 1/2 to 1/20 of the conventional amount, and the total amount of pure water used can be reduced accordingly.
また、同方法は、それぞれ単独に行なってもよく、ま
た併用しても良い。併用した場合は、その効果（待機時
の流量低減→純水の節約及びダスト除去効果）もさらに
向上する。In addition, the same method may be performed alone or in combination. When used together, the effect (reducing the flow rate during standby → saving pure water and removing dust) is further improved.
また、このような方法を適用した装置としては、待機
用の第１供給管（第１図中２）に、流量可変調整用のバ
ルブを取り付ければよい（必要最少限の流量とするた
め）。このような装置を用いた場合、第４図のグラフに
示すような純水供給量及びダスト数となり、節水効果及
びダスト除去効果が向上する。Further, as an apparatus to which such a method is applied, a valve for variable flow rate adjustment may be attached to the first supply pipe (2 in FIG. 1) for standby (in order to minimize the necessary flow rate). When such an apparatus is used, the amount of pure water supplied and the number of dust are as shown in the graph of FIG. 4, and the water saving effect and the dust removing effect are improved.
また、他の装置としては、使用時用第２供給ライン
（第２図中３）のバルブ４にタイマーを設置する事によ
り、自動及び手動にて、流量の切り換えを行なえるよう
にすればよい（作業工数の削減）。この装置によれば、
第５図に示すような純水供給量及びダスト数を低減させ
ることが可能となる。As another device, a timer may be installed in the valve 4 of the second supply line for use (3 in FIG. 2) so that the flow rate can be automatically and manually switched. (Reduction of man-hours). According to this device,
It becomes possible to reduce the amount of pure water supplied and the number of dust as shown in FIG.
以上、本発明をシリコンウエハ表面に形成されたSiO2
膜の除去・洗浄に適用した実施例について説明したが、
ウエハ表面の薄膜としては、ナイトライド膜も含まれる
ものであり、このため、薄膜除去のためのエッチング工
程としては、フッ化水素酸水溶液によるウェットエッチ
ング以外に各種のエッチング方法が適用され得ることは
言うまでもない。As described above, according to the present invention, SiO 2 formed on the surface of a silicon wafer
Although the embodiment applied to the removal and cleaning of the film has been described,
The thin film on the wafer surface also includes a nitride film. Therefore, as an etching process for removing the thin film, various etching methods other than wet etching using a hydrofluoric acid aqueous solution can be applied. Needless to say.
また、上記実施例においては、純水に酸化剤として過
酸化水素水を添加したが、純水に酸素（O2），オゾン
（O3）等をバブリングしてもよく、また、これら純水中
に紫外線照射を行なった酸化反応を促進しても勿論よ
い。Further, in the above embodiment, hydrogen peroxide solution was added as an oxidizing agent to the pure water, but oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), etc. may be bubbled into the pure water. Of course, the oxidation reaction in which ultraviolet irradiation is performed may be promoted.
また、酸化剤の添加方法も上記実施例に限られず、各
種の変更が可能である。Further, the method of adding the oxidizing agent is not limited to the above embodiment, and various changes can be made.
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明に係るウエハ
の洗浄方法によれば、薄膜除去後のウエハにパーティク
ルが付着するのを防止できる効果がある。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the wafer cleaning method of the present invention, there is an effect that particles can be prevented from adhering to the wafer from which the thin film has been removed.
また、本発明により、金属除去有機分除去効果（洗浄
効果）及び食刻の均一性をそこなうことは無い。Further, according to the present invention, the metal removing organic component removing effect (washing effect) and the uniformity of etching are not impaired.
第１図はオーバーフロー型純水リンス槽の待機状態を示
す説明図、第２図は同使用状態を示す説明図、第３図は
従来方法の純水供給量及びダスト数を示すグラフ、第４
図は本実施例で用いた純水供給方法の結果を示すグラ
フ、第５図は本実施例で用いた他の純水供給方法の効果
を示すグラフである。FIG. 1 is an explanatory view showing a standby state of an overflow type pure water rinsing tank, FIG. 2 is an explanatory view showing the same use state, FIG. 3 is a graph showing a pure water supply amount and a dust number in a conventional method, and FIG.
FIG. 5 is a graph showing the result of the pure water supply method used in this example, and FIG. 5 is a graph showing the effect of another pure water supply method used in this example.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 B08B 3/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/304 B08B 3/04
Claims (4)
たウエハを、リンス槽に投入するウエハ投入工程と、 供給ラインを経て供給された純水に酸化剤を添加したも
のによってリンス槽内で前記ウエハをリンスする酸化工
程と、 前記リンス槽から前記ウエハを取り出すウエハ取り出し
工程と、 前記リンス槽又は前記供給ラインを純水によって洗浄す
る洗浄工程と、 を包含し、 前記洗浄工程における前記ウエハ投入工程直前及び前記
ウエハ取り出し工程直後のうち少なくとも一方での純水
の供給量、並びに前記酸化工程における純水の供給量
は、 それら供給以外での洗浄工程における純水の供給量より
も多くしたことを特徴とするウエハの洗浄方法。1. A wafer charging step of charging a wafer from which a thin film on a surface has been removed by etching into a rinsing tank, and the wafer in a rinsing tank by adding an oxidizing agent to pure water supplied through a supply line. An oxidizing step of rinsing the wafer, a wafer removing step of taking out the wafer from the rinsing tank, and a washing step of washing the rinsing tank or the supply line with pure water, immediately before the wafer charging step in the washing step. And a supply amount of pure water in at least one of immediately after the wafer removal step, and a supply amount of pure water in the oxidation step are larger than a supply amount of pure water in a cleaning step other than the supply. Wafer cleaning method.
前記酸化工程における純水の供給量と略同様であること
を特徴とする請求項１記載のウエハの洗浄方法。2. The supply amount of pure water increased in the washing step is as follows:
2. The method for cleaning a wafer according to claim 1, wherein a supply amount of the pure water is substantially the same as that in the oxidation step.
を特徴とする請求項１または２記載のウエハの洗浄方
法。3. The method according to claim 1, wherein the oxidizing agent is oxygen or ozone.
外線照射をさらに行うことを特徴とする請求項１から３
の何れかに記載のウエハの洗浄方法。4. The method according to claim 1, wherein said oxidizing step further comprises irradiating said pure water with ultraviolet rays.
The method for cleaning a wafer according to any one of the above.
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