JP3192610B2 - Method for cleaning porous surface, method for cleaning semiconductor surface, and method for manufacturing semiconductor substrate - Google Patents

Method for cleaning porous surface, method for cleaning semiconductor surface, and method for manufacturing semiconductor substrate

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JP3192610B2 JP13858497A JP13858497A JP3192610B2 JP 3192610 B2 JP3192610 B2 JP 3192610B2 JP 13858497 A JP13858497 A JP 13858497A JP 13858497 A JP13858497 A JP 13858497A JP 3192610 B2 JP3192610 B2 JP 3192610B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質構造をその
表面に露出して有する基体の洗浄方法に関し、特に、半
導体の選択エッチングや誘電体分離、或いは発光材料と
して使用され、その表面の清浄度に最も厳しい管理が要
求される多孔質シリコン半導体基板の洗浄方法に好適な
多孔質表面の洗浄方法に関する。また、本発明は半導体
表面の洗浄方法に関する。さらに、本発明は半導体基体
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning a substrate having a porous structure exposed on its surface, and more particularly to a method for selectively etching a semiconductor, separating a dielectric material, or cleaning a surface thereof. The present invention relates to a method for cleaning a porous surface suitable for a method for cleaning a porous silicon semiconductor substrate which requires strictest control. The invention also relates to a method for cleaning a semiconductor surface. Further, the present invention provides a semiconductor substrate
And a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】多孔質シリコンに代表される多孔質構造
の形成方法は、A.Uhlirにより1956年に紹介
された(Bell.Syst.Tech.J,35,p
p.333)。
2. Description of the Related Art A method for forming a porous structure typified by porous silicon is described in US Pat. Uhlir was introduced in 1956 (Bell. Syst. Tech. J, 35, p.
p. 333).

【0003】その後、選択エッチング層或いは酸化して
アイソレーション領域として利用するものや、多孔質シ
リコン上にエピタキシャル成長させる等の応用技術が開
発されている。本出願人は、特開平5−21338号公
報で多孔質シリコン上にエピタキシャル成長させた単結
晶シリコン薄膜を使って、SOI(Siliconon
Insulator)基板を作製することを開示して
いる。
[0003] Thereafter, applied technologies such as selective etching layers or those which are oxidized and used as isolation regions, and epitaxial growth on porous silicon have been developed. The present applicant uses SOI (Siliconon) by using a single-crystal silicon thin film epitaxially grown on porous silicon in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-21338.
(Insulator) substrate.

【0004】また近年、多孔質シリコンのフォト・ルミ
ネッセンス現象が発見されるに至って、構造のみならず
物性上の特徴を利用した自発光材料としても注目されて
いる。
In recent years, the photoluminescence phenomenon of porous silicon has been discovered, and attention has been paid to self-luminous materials utilizing not only the structure but also the characteristics of physical properties.

【0005】多孔質シリコンの形成方法としては、公知
の電気化学セル構造によるフッ酸/純水/エタノール混
合電解液中での陽極化成法が一般的である。この多孔質
シリコンには、多数の異物が付着するので、多孔質シリ
コン上にエピタキシャル成長させるとき、異物を洗浄で
取り除いた方がいい。従来の洗浄は純水による細孔内部
の上記電解液のリンスのみである。現在においても、そ
の表面の積極的な洗浄方法に関して紹介した例がない。
[0005] As a method for forming porous silicon, an anodizing method using a known electrochemical cell structure in a mixed solution of hydrofluoric acid / pure water / ethanol is generally used. Since a large number of foreign substances adhere to the porous silicon, it is better to remove the foreign substances by cleaning when epitaxially growing on the porous silicon. Conventional cleaning is only rinsing of the electrolytic solution inside the pores with pure water. Even at present, there is no example introduced about the active cleaning method of the surface.

【0006】衆知の如く、半導体プロセスにおいて処理
プロセス前後の洗浄は必須であり、多孔質シリコン基板
においてもこれを避けて通ることはできない。従来、バ
ルク基板(非多孔質)の洗浄方法としては、W.Ker
n他によって開発されたRCA洗浄(RCA Revi
ew,31,pp.187−205,1970年)に代
表されるような硫酸/過酸化水素水、アンモニア/過酸
化水素水、塩酸/過酸化水素水、フッ酸/純水、等の薬
液を組み合わせた化学的な湿式洗浄が表面の異物除去に
効果を発揮する方法として利用されている。
As is well known, cleaning before and after a processing process is essential in a semiconductor process and cannot be avoided even in a porous silicon substrate. Conventionally, as a method for cleaning a bulk substrate (non-porous), W. Ker
RCA cleaning developed by others (RCA Revi
ew, 31, pp. 187-205, 1970), a chemical wet type combining chemical solutions such as sulfuric acid / hydrogen peroxide solution, ammonia / hydrogen peroxide solution, hydrochloric acid / hydrogen peroxide solution, hydrofluoric acid / pure water, and the like. Cleaning is used as a method that is effective in removing foreign substances on the surface.

【0007】また最近、洗浄用薬液の削減を目的として
小島 他により(信学技報、SDM95−86,ICD
95−95,pp.105−112,1995年7
月)、周波数約1MHzの高周波(メガソニック)超音
波をフッ酸/過酸化水素水/純水/界面活性剤混合溶液
中、或いはオゾン添加した純水中のバルク基板に照射し
て異物を除去する方法が提案されている。
Recently, Kojima et al. (IEICE Technical Report, SDM95-86, ICD)
95-95, pp. 105-112, July 1995
Mon), high-frequency (megasonic) ultrasonic waves with a frequency of about 1 MHz are irradiated on a bulk substrate in a mixed solution of hydrofluoric acid / hydrogen peroxide / pure water / surfactant or ozone-added pure water to remove foreign matter. A way to do that has been proposed.

【0008】この方法の特徴は、フッ酸と過酸化水素水
によりシリコン基板を酸化してエッチングし、表面の異
物を基板からリフトオフし、界面活性剤により異物の電
位を中和して基板への再付着を防止することで洗浄する
ことにある。また、メガソニックの併用は異物をリフト
・オフする際のエネルギーの付与の他に、メガソニック
による純水からのイオン発生により基板表面に付着した
有機物を除去することを目的としたものであり、薬液に
よる洗浄が基本となっている。またオゾン純水の使用は
有機物除去効果を高めるのが目的である。
The feature of this method is that the silicon substrate is oxidized and etched by hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution, foreign matter on the surface is lifted off from the substrate, and the surface potential of the foreign matter is neutralized by a surfactant to neutralize the foreign matter. Cleaning is to prevent re-adhesion. In addition, the combined use of megasonic is intended to remove organic substances attached to the substrate surface due to ion generation from pure water by megasonic, in addition to applying energy when lifting off foreign substances, Cleaning with chemicals is fundamental. The purpose of using ozone pure water is to enhance the organic substance removing effect.

【0009】超音波洗浄において、従来の数十kHzか
ら400kHz程度の低周波を使用する洗浄が液共振作
用による液キャビテーション(膨張圧縮作用)により基
板表面に激しい衝撃波を与えることで数十μmの基板表
面異物を除去する「液共振洗浄」である。一方、800
kHzから1.6MHzの範囲の高周波は異物への共振
現象による運動エネルギーの付与で除去する「音波スク
ラブ洗浄」であり、微細パターンの損傷を与えること無
くサブ・ミクロンの大きさの異物をも除去可能とするも
のである。
In the ultrasonic cleaning, the conventional cleaning using a low frequency of about several tens kHz to about 400 kHz gives a severe shock wave to the substrate surface by liquid cavitation (expansion and compression action) due to liquid resonance action, so that a substrate of several tens μm is provided. This is "liquid resonance cleaning" for removing surface foreign matter. On the other hand, 800
High-frequency waves in the range of kHz to 1.6 MHz are "sonic wave scrub cleaning" that removes by applying kinetic energy to the foreign matter by the resonance phenomenon, and also removes foreign matter of sub-micron size without damaging the fine pattern. It is possible.

【0010】このような特徴から、低周波洗浄はキャビ
テーション衝撃による微細パターンの損傷が問題となり
4メガDRAM以降の半導体プロセスでは使用されなく
なった。一方、高周波洗浄はパターンに損傷を与えるこ
と無く微小な異物を洗浄できる方法として注目されてい
る。
Due to these characteristics, low-frequency cleaning has a problem in that fine patterns are damaged by cavitation impact, and has not been used in a semiconductor process of 4 mega DRAM or later. On the other hand, high-frequency cleaning has attracted attention as a method capable of cleaning minute foreign matters without damaging the pattern.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らの経験によ
ると、多孔質構造を表面に有する基板は、微細且つ緻密
な構造で、且つ長大な細孔を有する構造である。このた
め、従来の化学的湿式洗浄で薬液を使用すると細孔内部
深くに薬液が侵入し、長時間の純水リンスを施しても完
全に薬液を排除することが難しく、多孔質構造上のエピ
タキシャル成長等の後プロセスに悪影響を与える。
According to the experience of the present inventors, a substrate having a porous structure on its surface has a fine and dense structure and a structure having long pores. For this reason, when a chemical solution is used in conventional chemical wet cleaning, the chemical solution penetrates deep inside the pores, and it is difficult to completely remove the chemical solution even after long-time pure water rinsing, and epitaxial growth on a porous structure is difficult. Etc. adversely affect the process.

【0012】また、純水に従来の低周波の超音波を重畳
して異物を物理的に除去しようとすると、多孔質構造が
余りにも脆弱であるために200kHzという比較的高
い周波数領域においても、キャビテーションの衝撃波の
音圧による多孔質の崩落を招くという問題がある。
[0012] In addition, when a conventional low-frequency ultrasonic wave is superimposed on pure water to physically remove foreign matter, even in a relatively high frequency region of 200 kHz, since the porous structure is too brittle, There is a problem that the sound pressure of the shock wave of cavitation causes collapse of the porous material.

【0013】このような問題は多孔質シリコンの構造に
起因するものであり、本発明者らの経験は特異なもので
はなく、従来、多孔質シリコン表面の積極的な洗浄が行
われなかった理由も同様の問題によるものと考えること
ができる。
[0013] Such a problem is caused by the structure of the porous silicon, the experience of the present inventors is not unique, and the reason why active cleaning of the porous silicon surface has not been performed conventionally. Can be attributed to a similar problem.

【0014】しかも、本発明者らの研究によると、陽極
化成法で多孔質構造を形成した後、純水でリンスした多
孔質シリコン基板の表面には、図28に示すようにレー
ザ反射強度分布から得られる0.3μm以上の異物が直
径5インチのウェハ中に数百個も付着することが分かっ
た。なお、棒グラフ中のL1,L2,L3の分類は異物
からのレーザ反射強度から得られる異物の大まかな大き
さの分類を示し、L1<L2<L3の順番に大きくな
る。
Further, according to a study by the present inventors, after forming a porous structure by anodization, the surface of a porous silicon substrate rinsed with pure water was subjected to laser reflection intensity distribution as shown in FIG. It was found that hundreds of foreign substances having a diameter of 0.3 μm or more obtained from the wafers adhered to a wafer having a diameter of 5 inches. The classification of L1, L2, and L3 in the bar graph indicates the classification of the size of the foreign matter obtained from the laser reflection intensity from the foreign matter, and increases in the order of L1 <L2 <L3.

【0015】陽極化成時に付着する異物の個数は、図2
8に示すように枚葉処理での陽極化成の化成バッチを経
るにつれて液中の異物が基板に捕集されるため徐々に減
少するものの、RCA洗浄したバルク表面では数個以下
に除去される現在の半導体プロセスと比較すると異常な
数である。
The number of foreign substances adhering during anodization is shown in FIG.
As shown in Fig. 8, while passing through the anodizing chemical conversion batch in single-wafer processing, foreign substances in the liquid are trapped on the substrate and gradually decrease, but are reduced to several or less on the RCA-cleaned bulk surface. This is an extraordinary number when compared with the semiconductor process.

【0016】これら陽極化成中に付着する異物は、上記
電解液の液循環とフィルターによる異物の捕集によりあ
る程度は低減されるものの十分ではない。異物付着の原
因としては、陽極化成装置や電解液混入異物、処理中の
作業者からの発塵が考えられ、また高濃度フッ酸電解液
中の陽極化成のために多孔質シリコン表面が疎水性とな
り、シリコン基板が静電気帯電しやすく異物を吸着する
ことが考えられることから、その付着防止は容易ではな
い。
The foreign substances adhering during the anodization are reduced to some extent by the circulation of the electrolytic solution and the collection of the foreign substances by the filter, but are not sufficient. The adhesion of foreign matter may be caused by anodizing equipment, foreign matter mixed in electrolyte, dust from workers during processing, and the porous silicon surface becomes hydrophobic due to anodization in high concentration hydrofluoric acid electrolyte. Since the silicon substrate is likely to be electrostatically charged and adsorb foreign matter, it is not easy to prevent the adhesion.

【0017】このような異物は、当然の如く以降のプロ
セス、特に成膜プロセスにおいては異常成長やピン・ホ
ール等の欠陥を発生する原因となり、多孔質シリコンの
応用上の障害となっていた。 (本発明の目的)そこで、本発明の目的は、このような
多孔質シリコン表面に付着した異物を、以降のプロセス
に影響を及ぼしかねない薬液を使用すること無く、多孔
質シリコン表面の崩壊も起こさず効率良く除去できる新
しい洗浄方法を提供することにある。
As a matter of course, such foreign matter causes abnormal growth and defects such as pinholes in subsequent processes, particularly in a film forming process, and has been an obstacle to the application of porous silicon. (Object of the present invention) Therefore, an object of the present invention is to remove foreign substances adhering to the surface of the porous silicon without using a chemical solution which may affect the subsequent processes and to prevent the collapse of the porous silicon surface. It is an object of the present invention to provide a new cleaning method that can be efficiently removed without causing the cleaning.

【0018】さらに、従来の洗浄工程を大幅に変更する
こと無く、容易に導入可能で効率的、且つ特殊な薬液を
使用することのない経済的な洗浄方法を提供することに
ある。
It is another object of the present invention to provide an economical cleaning method which can be easily introduced without significantly changing the conventional cleaning step, is efficient, and does not use a special chemical solution.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の多孔質表
面の洗浄方法は、少なくとも表面に多孔質構造を有する
基体の多孔質表面の洗浄方法において、周波数が600
kHzから2MHzの範囲の高周波を重畳した純水で、
前記基体の多孔質表面に付着した異物を除去するための
洗浄をすることを特徴とする。
According to a first method for cleaning a porous surface of the present invention, a method for cleaning a porous surface of a substrate having a porous structure on at least the surface thereof has a frequency of 600.
Pure water with high frequency in the range of kHz to 2 MHz
The cleaning is performed to remove foreign substances attached to the porous surface of the substrate.

【0020】本発明の第2の多孔質表面の洗浄方法は、
洗浄する基体表面は、多数の細孔の開口が露出した構造
をなし、該細孔内壁面は多孔質構造材料が露出或いは異
種材料で被覆された構造であることを特徴とする上記第
1の多孔質表面の洗浄方法である。なお、異種材料とは
多孔質構造材料とは異なる材料であり、多孔質構造材料
面上に堆積した膜でも、酸化,窒化等により多孔質構造
材料を処理することで形成された膜でもよい。材料は必
要に応じて選択される。
The second method for cleaning a porous surface of the present invention comprises the steps of:
The surface of the substrate to be cleaned has a structure in which openings of a large number of pores are exposed, and the inner wall surface of the pores has a structure in which a porous structure material is exposed or covered with a different material. This is a method for cleaning the porous surface. The different material is a material different from the porous structure material, and may be a film deposited on the surface of the porous structure material or a film formed by treating the porous structure material by oxidation, nitridation, or the like. Materials are selected as needed.

【0021】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記基
体を純水浴槽に浸して高周波を重畳して洗浄することが
できる。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, the substrate can be cleaned by immersing the substrate in a pure water bath and superposing a high frequency.

【0022】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記純
水浴槽に浸した基体の多孔質表面に平行に前記高周波を
重畳して洗浄することができる。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, the high frequency can be superposed and cleaned in parallel with the porous surface of the substrate immersed in the pure water bath.

【0023】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記純
水浴槽に浸して高周波洗浄中の前記基体を間欠的に液外
に引き上げることができる。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, the substrate during high-frequency cleaning can be intermittently pulled out of the liquid by immersing the substrate in the pure water bath.

【0024】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記基
体を回転させながら、前記基体の多孔質表面に純水に高
周波を重畳した純水シャワーを吹き付けて洗浄すること
ができる。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, the porous surface of the substrate can be cleaned by spraying a pure water shower in which high frequency is superimposed on pure water while rotating the substrate.

【0025】なお、本願において多孔質構造とは、基体
の表面に孔径および各孔間の壁厚が数百オングストロー
ムから数十μm程度の微細で連通した多数の孔から成る
多孔質構造が数μmから数百μmの厚さに渡って形成さ
れた構造体を示す。
In the present application, the porous structure is defined as a porous structure composed of a large number of fine and communicating pores having a pore diameter and a wall thickness between pores of about several hundreds Å to several tens μm on the surface of the substrate. 2 shows a structure formed over a thickness of from several hundred μm.

【0026】[0026]

【0027】また、本発明の第3の多孔質表面の洗浄方
法は、少なくとも表面に多孔質構造を有する基体の多孔
質表面の洗浄方法において、周波数が600kHzから
2MHzの範囲の高周波の超音波を重畳し、且つ溶存ガ
スの濃度が5ppm以下となるように脱気した純水で、
前記基体の多孔質表面に付着した異物を除去するための
洗浄をすることを特徴とする。
The third method for cleaning a porous surface of the present invention is a method for cleaning a porous surface of a substrate having at least a porous structure on the surface, wherein high frequency ultrasonic waves having a frequency in the range of 600 kHz to 2 MHz are applied. Deionized water that is superimposed and deaerated so that the concentration of the dissolved gas is 5 ppm or less,
The cleaning is performed to remove foreign substances attached to the porous surface of the substrate.

【0028】本発明の第4の多孔質表面の洗浄方法は、
洗浄する基体表面は、多数の細孔の開口が露出した構造
をなし、該細孔内壁面は多孔質構造材料が露出或いは異
種材料で被覆された構造であることを特徴とする上記第
3の多孔質表面の洗浄方法である。なお異種材料とは多
孔質構造材料とは異なる材料であり、多孔質構造材料面
上に堆積した膜でも、酸化,窒化等により多孔質構造材
料を処理することで形成された膜でもよい。
The fourth method for cleaning a porous surface according to the present invention comprises:
The surface of the substrate to be cleaned has a structure in which the openings of a large number of pores are exposed, and the inner wall surface of the pores has a structure in which a porous structural material is exposed or covered with a different material. This is a method for cleaning the porous surface. The different material is a material different from the porous structure material, and may be a film deposited on the surface of the porous structure material or a film formed by treating the porous structure material by oxidation, nitridation, or the like.

【0029】本発明の洗浄方法は、前記基体を、溶存ガ
スの濃度が5ppm以下となるように脱気した純水を有
する純水浴槽に浸し、前記高周波の超音波を重畳して洗
浄することができる。
In the cleaning method of the present invention, the substrate is immersed in a pure water bath having degassed pure water so that the concentration of dissolved gas is 5 ppm or less, and the substrate is cleaned by superimposing the high-frequency ultrasonic waves. Can be.

【0030】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記基
体を回転させながら、前記基体の多孔質表面に溶存ガス
の濃度が5ppm以下となるように脱気し且つ前記高周
波の超音波を重畳した純水シャワーを吹き付けて洗浄す
ることもできる。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, while rotating the substrate, the porous surface of the substrate is degassed so that the concentration of dissolved gas becomes 5 ppm or less, and the high-frequency ultrasonic wave is superimposed. Cleaning can also be performed by spraying a pure water shower.

【0031】本発明の第5の多孔質表面の洗浄方法は、
少なくとも表面に多孔質構造を有する基体の多孔質表面
の洗浄方法において、前記基体の多孔質表面を親水性に
処理し、親水性とされた該多孔質表面の洗浄を、周波数
が600kHzから2MHzの範囲の高周波の超音波を
重畳した純水で行い、前記基体の表面に付着した異物を
除去するための洗浄をすることを特徴とする。
The fifth method for cleaning a porous surface of the present invention comprises the steps of:
In the method for cleaning a porous surface of a substrate having at least a porous structure on the surface, the porous surface of the substrate is treated to be hydrophilic, and the cleaning of the hydrophilic porous surface is performed at a frequency of 600 kHz to 2 MHz. Cleaning is performed with pure water on which high-frequency ultrasonic waves in a range are superimposed to remove foreign substances attached to the surface of the base.

【0032】本発明において洗浄対象とする多孔質基体
は、その表面に前記細孔の開口が露出した構造で、表面
開口に連通した細孔構造を有する構造である。
The porous substrate to be cleaned in the present invention has a structure in which the openings of the pores are exposed on the surface thereof, and has a pore structure communicating with the surface openings.

【0033】本発明において除去の対象とする異物は、
前記多孔質基体の表面に付着したものであり、大きさは
多孔質の孔開口直径よりも大きいものが望ましい。
In the present invention, the foreign matter to be removed is
It is preferably attached to the surface of the porous substrate and having a size larger than the diameter of the porous opening.

【0034】本発明の第6の多孔質表面の洗浄方法は、
少なくとも表面に多孔質構造を有する基体の多孔質表面
の洗浄方法において、前記基体の多孔質表面を親水性に
処理し且つ親水性とされた該多孔質表面の洗浄を行う液
体に、周波数が600kHzから2MHzの範囲の高周
波の超音波を重畳して、前記基体の表面に付着した異物
を除去するための洗浄をすることを特徴とする。
The sixth method for cleaning a porous surface according to the present invention comprises:
In the method for cleaning a porous surface of a substrate having at least a surface with a porous structure, the liquid for treating the porous surface of the substrate to be hydrophilic and cleaning the porous surface made hydrophilic has a frequency of 600 kHz. The cleaning is performed by superimposing a high-frequency ultrasonic wave in a range of 2 to 2 MHz to remove foreign substances attached to the surface of the base.

【0035】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、多孔質
表面の親水性処理は、基体表面及び多孔質の孔内壁に酸
化膜を形成する処理であることができる。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, the hydrophilic treatment of the porous surface may be a treatment for forming an oxide film on the surface of the substrate and the inner wall of the porous hole.

【0036】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記多
孔質表面の親水性処理は、純水にオゾンを溶解したオゾ
ン純水に前記基体を浸漬する処理であることができる。
In the method of cleaning a porous surface according to the present invention, the hydrophilic treatment of the porous surface may be a treatment of immersing the substrate in pure ozone water obtained by dissolving ozone in pure water.

【0037】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記多
孔質表面の親水性処理は、純水で希釈した過酸化水素水
溶液に前記基体を浸漬する処理であることができる。
In the method for cleaning a porous surface of the present invention, the hydrophilic treatment of the porous surface may be a treatment of immersing the substrate in an aqueous solution of hydrogen peroxide diluted with pure water.

【0038】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記液
体は、純水にオゾンを溶解したオゾン純水であることが
できる。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, the liquid may be pure ozone obtained by dissolving ozone in pure water.

【0039】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、前記液
体は、純水で希釈した過酸化水素水溶液であることがで
きる。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, the liquid may be an aqueous solution of hydrogen peroxide diluted with pure water.

【0040】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、多孔質
表面の親水性処理は、基体表面及び多孔質の孔内壁に酸
化膜を形成する処理であり、前記基体の多孔質表面の洗
浄後に、少なくとも基体表面の酸化膜を除去することが
できる。 本発明の半導体表面の洗浄方法は、溶存窒素の
濃度が5ppm以下となるように脱気し且つ超音波を重
畳した純水で、半導体基体の表面に付着した異物を除去
するための洗浄をすることを特徴とする。本発明の半導
体基体の製造方法は、半導体基体の製造方法において、
少なくとも表面に多孔質構造を有する基体を用意する工
程、前記基体を洗浄する洗浄工程、前記基体の前記多孔
質構造の上に非多孔質単結晶層を形成する工程、 前記
非多孔質単結晶層上に別の基板を貼り合わせる工程、前
記別の基板に前記非多孔質単結晶層を残して前記基体を
除去する工程、前記非多孔質単結晶層の露出した表面を
平坦化する工程、を含み、前記洗浄工程が、本発明によ
る多孔質表面の洗浄方法を前記基体に施す工程であるこ
とを特徴とする。
In the method for cleaning a porous surface according to the present invention, the hydrophilic treatment of the porous surface is a treatment for forming an oxide film on the surface of the substrate and the inner wall of the porous hole. It is possible to remove at least the oxide film on the surface of the substrate.
it can. In the method for cleaning a semiconductor surface according to the present invention, cleaning is performed to remove foreign substances adhering to the surface of the semiconductor substrate with pure water degassed so that the concentration of dissolved nitrogen is 5 ppm or less and superimposed with ultrasonic waves. It is characterized by the following. Semiconductor of the present invention
The method of manufacturing a body substrate includes the steps of:
Preparation of a substrate having a porous structure on at least the surface
A washing step of washing the substrate, the porosity of the substrate
Forming a non-porous single crystal layer on the porous structure,
Before bonding the other substrate on the non-porous single crystal layer
Leaving the non-porous single crystal layer on another substrate,
Removing the exposed surface of the non-porous single crystal layer
Planarizing, wherein the cleaning step is performed according to the present invention.
Applying a method of cleaning the porous surface to the substrate.
And features.

【0041】純水とは、不純物をできるかぎり取り除い
た水である。半導体プロセスにおいて、洗浄に用いられ
る純水としては、作製される半導体デバイスの集積度等
から種々のレベルの水が用いられている。本発明では、
以下のような基準を満たす水を純水として用いた。
The pure water is water from which impurities are removed as much as possible. In a semiconductor process, various levels of water are used as pure water for cleaning, depending on the degree of integration of a semiconductor device to be manufactured. In the present invention,
Water satisfying the following criteria was used as pure water.

【0042】Resistivity[MΩ・cm] >17.5 Particle[個/ml] <20(0.1μmを越える大
きさの粒子について) Bacteria[個/100ml] <50 Total silica[ppb] <5 TOC[ppb] <50 (Total organic carbon) DOC[ppb] <50 (Dissolved oxygen concentration) Mettalic ion[ppt] <500
Resistivity [MΩ · cm]> 17.5 Particles [particles / ml] <20 (for particles having a size exceeding 0.1 μm) Bacteria [particles / 100 ml] <50 Total silica [ppb] <5 TOC [ppb] <50 (Total organic carbon) DOC [ppb] <50 (Dissolved oxygen concentration) Mettalic ion [ppt] <500

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を示す
が、いずれの組み合わせも本発明の範囲内である。 (実施形態1)本発明の多孔質表面の洗浄方法は、周波
数が200kHzから8.4MHz、好ましくは600
kHzから2MHz、より好ましくは800kHzから
1.6MHzの範囲の高周波帯域の超音波を純水に重畳
させて多孔質基体の表面に照射するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The embodiments of the present invention are shown below, but any combination is within the scope of the present invention. (Embodiment 1) The method for cleaning a porous surface of the present invention has a frequency of 200 kHz to 8.4 MHz, preferably 600 kHz.
Ultrasonic waves in a high frequency band from kHz to 2 MHz, more preferably from 800 kHz to 1.6 MHz, are irradiated on the surface of the porous substrate while being superimposed on pure water.

【0044】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、図2の
ように表面に多孔質構造を有する基体であれば、基体の
材料は特に限定されない。例えば、Si,GaAs等の
半導体材料、セラミック材料等を用いることができる。
図2は、Si多孔質基体の細孔の内壁面に化学蒸着法等
を用いて非晶質Si、多結晶SiあるいはGaAs等の
半導体薄膜や金属蒸着からなる層を堆積した構造を表
す。
In the method for cleaning a porous surface of the present invention, the material of the substrate is not particularly limited as long as the substrate has a porous structure on the surface as shown in FIG. For example, a semiconductor material such as Si or GaAs, a ceramic material, or the like can be used.
FIG. 2 shows a structure in which a semiconductor thin film of amorphous Si, polycrystalline Si, GaAs, or the like, or a layer made of metal deposition is deposited on the inner wall surface of the pores of the Si porous substrate using a chemical vapor deposition method or the like.

【0045】以下、本発明の多孔質表面の洗浄方法の一
例として多孔質シリコン基板の洗浄を取り上げて説明す
る。
Hereinafter, cleaning of a porous silicon substrate will be described as an example of the method for cleaning a porous surface of the present invention.

【0046】超音波により除去可能な異物の大きさは周
波数により決まる。例えば、800kHz以上の高周波
で除去可能な異物の大きさは約0.1μmで、この時異
物に与えられる分子加速度は地球表面の重力加速度のお
よそ25万倍にも達し、この運動エネルギーにより異物
が除去されると言われている。また、波長は純水中で
0.8mmと短く、液面で乱反射し、一部大気に透過す
るために純水中では低周波帯域の超音波のような定在波
をほとんど発生せず洗浄ムラが少ない。
The size of the foreign matter that can be removed by ultrasonic waves is determined by the frequency. For example, the size of a foreign matter that can be removed at a high frequency of 800 kHz or more is about 0.1 μm, and the molecular acceleration applied to the foreign matter at this time reaches about 250,000 times the gravitational acceleration of the earth's surface. It is said to be removed. In addition, the wavelength is as short as 0.8 mm in pure water, it is irregularly reflected on the liquid surface, and partially transmits to the atmosphere, so it does not generate standing waves such as low frequency ultrasonic waves in pure water. Less unevenness.

【0047】波長が短く指向性が高いことから、基板表
面に平行に超音波を作用させれば微細で脆弱な多孔質シ
リコン表面へのダメージを小さくすることができる。し
かも高周波は、振幅が小さく、基板表面のこすり回数も
多いことから異物の除去効果に優れており、しかも純水
中でのイオンの発生によりその比抵抗が低減されること
から基板の自己帯電による異物の再付着が少ない。
Since the wavelength is short and the directivity is high, it is possible to reduce the damage to the fine and fragile porous silicon surface by applying an ultrasonic wave in parallel to the substrate surface. In addition, the high frequency has a small amplitude and the number of times of rubbing the substrate surface is excellent in removing foreign substances, and the specific resistance is reduced by the generation of ions in pure water. Minimal reattachment of foreign matter.

【0048】ところが、超音波洗浄を多孔質シリコン表
面の洗浄に利用した例はなく、ましてや、純水で多孔質
シリコン表面の異物を除去した例も未だ無い。本発明者
は多孔質基板はバルク基板と異なり高周波をかけた純水
で洗浄を行おうとする場合、多孔質基板の特質により高
周波に一定の範囲があることを見出した。この点につい
て、図1を用いて説明する。基板の超音波洗浄では、そ
の使用周波数は除去しようとする異物粒子のサイズによ
って決まってくる。例えば、図1から基板から1μmの
粒子サイズの異物を除去しようとする80〜90kHz
程度の周波数の超音波、0.1μmの粒子サイズの異物
を除去しようとすると800〜900kHz程度の周波
数の超音波をかければよい。
However, there is no example in which ultrasonic cleaning is used for cleaning the porous silicon surface, and even less, there is no example in which foreign matter on the porous silicon surface is removed with pure water. The present inventor has found that, unlike a bulk substrate, when cleaning is performed with pure water to which a high frequency is applied, the high frequency has a certain range due to the characteristics of the porous substrate. This will be described with reference to FIG. In ultrasonic cleaning of a substrate, the frequency used depends on the size of foreign particles to be removed. For example, from FIG. 1, 80 to 90 kHz for removing foreign matter having a particle size of 1 μm from the substrate.
In order to remove an ultrasonic wave having a frequency of about 0.1 μm or a particle having a particle size of about 0.1 μm, an ultrasonic wave having a frequency of about 800 to 900 kHz may be applied.

【0049】しかし、多孔質Si基板においては本発明
者の実験によれば、図1に示すように200kHzより
下では多孔質の崩落が見られ、8.4MHzを超えると
同様に多孔質の崩落が見られる。これは、超音波を洗浄
に使用することでバルク基板には無い問題が多孔質基板
では発生するからである。
However, in the porous Si substrate, according to the experiment of the present inventor, as shown in FIG. 1, the collapse of the porous material was observed below 200 kHz. Can be seen. This is because the use of ultrasonic waves for cleaning causes a problem not present in the bulk substrate in the porous substrate.

【0050】既に説明したように、多孔質の構造はp+
型やp- 型あるいはn- 型の多孔質シリコンでは数百オ
ングストローム以下の微細な構造であり、本発明者の実
験によれば、200kHzより下の周波数の超音波を使
用するとキャビテーションにより脆弱な多孔質表面が崩
落する。
As described above, the porous structure is p +
Type, p - type or n - type porous silicon has a fine structure of several hundred angstroms or less, and according to experiments performed by the present inventor, when ultrasonic waves having a frequency lower than 200 kHz are used, the porous structure is vulnerable to cavitation. The quality surface collapses.

【0051】また、本発明者の実験によれば、8.4M
Hzを超える周波数の超音波を使用すると微細な多孔質
構造自体が共振し同様に多孔質が崩落する。共振周波数
は多孔質の構造に依存し、n+ 型多孔質シリコンのよう
に孔径やシリコン壁の厚みが数百nmから数十μmの比
較的大きな多孔質構造では使用できる超音波の下限の周
波数は更に高くなる。
According to the experiment of the present inventor, 8.4 M
When an ultrasonic wave having a frequency exceeding Hz is used, the fine porous structure itself resonates, and the porous material similarly collapses. The resonance frequency depends on the porous structure, and the lower limit frequency of the ultrasonic wave that can be used in a relatively large porous structure with a pore diameter and a silicon wall thickness of several hundred nm to several tens of μm such as n + type porous silicon Will be even higher.

【0052】従って、多孔質シリコン表面の超音波洗浄
は、200kHzから8.4MHzの周波数帯域、好ま
しくは600kHzから2MHzの高周波に設定され
る。より好ましくは、800kHzから1.6MHzの
範囲のメガソニック洗浄と呼ばれる周波数帯域の高周波
の超音波を使用すれば、多孔質構造の崩落の危険を避け
ることができる。
Therefore, the ultrasonic cleaning of the porous silicon surface is set to a frequency band of 200 kHz to 8.4 MHz, preferably a high frequency of 600 kHz to 2 MHz. More preferably, by using high-frequency ultrasonic waves in a frequency band called megasonic cleaning in the range of 800 kHz to 1.6 MHz, the risk of collapse of the porous structure can be avoided.

【0053】なお、高周波洗浄に関しては、既に特開昭
51−2264号公報に200kHz〜5MHzの範囲
の高周波の超音波で半導体ウエハの洗浄を行うことが開
示されているが、これは過酸化水素及びアンモニア(薬
液)に高周波の超音波をかけるものであって、純水によ
る多孔質基体の洗浄の開示はない。また、特開平6−2
75866号公報にポーラス半導体に超音波を印加した
純水中に浸漬することが開示されているが、これは純水
に浸漬することで発光特性の改善を図ったものであり洗
浄を意図したものではなく超音波の周波数の開示もな
い。さらに従来技術として説明した、信学技報、SDM
95−86,ICD95−95,pp.105−11
2,1995年7月においてもバルク基板を超音波を印
加した薬液で洗浄し、高周波をかけた純水でリンスする
ことは開示されているが、純水による多孔質基体の異物
除去のための洗浄の開示はない。
As for the high frequency cleaning, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 51-2264 discloses that a semiconductor wafer is cleaned with high frequency ultrasonic waves in the range of 200 kHz to 5 MHz. And high-frequency ultrasonic waves to ammonia (chemical solution), and there is no disclosure of cleaning the porous substrate with pure water. Also, JP-A-6-2
Japanese Patent No. 75866 discloses that the porous semiconductor is immersed in pure water obtained by applying ultrasonic waves to the porous semiconductor. This is intended to improve the light emission characteristics by immersing the porous semiconductor in pure water, and is intended for cleaning. There is no disclosure of the ultrasonic frequency. In addition, IEICE technical report, SDM
95-86, ICD95-95, pp. 95-95. 105-11
2, July 1995, it is disclosed that the bulk substrate is cleaned with a chemical solution to which ultrasonic waves are applied and rinsed with pure water to which a high frequency is applied. There is no disclosure of cleaning.

【0054】一方、多孔質シリコンの超音波洗浄特有の
その他の問題として、洗浄中の気泡の発生が挙げられ
る。
On the other hand, another problem peculiar to ultrasonic cleaning of porous silicon is generation of bubbles during cleaning.

【0055】陽極化成処理あるいはその後の乾燥により
多孔質シリコンの内部に取り込まれた気体は、超音波洗
浄中に孔外に純水と置換して排出され、疎水性の場合に
は基板表面に気泡として付着する。この気泡は、超音波
の伝搬を阻害して異物の除去効果を低下させ、しかも異
物の吸着を促し基板への再付着の原因となる。
The gas taken into the porous silicon by the anodizing treatment or the subsequent drying is replaced with pure water outside the pores during the ultrasonic cleaning, and is discharged. Adhere as. These bubbles hinder the propagation of ultrasonic waves, reduce the effect of removing foreign substances, and promote the adsorption of foreign substances, causing reattachment to the substrate.

【0056】また、気泡は基板構造以外の要因によって
も発生する。一般に、気泡は低周波の超音波ではキャビ
テーションにより発生するが、高周波の超音波でも純水
中の溶存ガスにより発生する。多孔質シリコン表面に付
着した微小な気泡は、衝撃波を利用しない高周波洗浄で
は除去できないが、超音波洗浄中に基板を間欠的に純水
中から引き上げることにより除去することができる。
The bubbles are also generated by factors other than the substrate structure. Generally, bubbles are generated by cavitation in low-frequency ultrasonic waves, but are also generated by dissolved gases in pure water even in high-frequency ultrasonic waves. Micro bubbles adhering to the surface of the porous silicon cannot be removed by high-frequency cleaning without using a shock wave, but can be removed by intermittently lifting the substrate from pure water during ultrasonic cleaning.

【0057】一方、超音波洗浄に限定されるものではな
いが、複数の基板を一括してキャリアに収納し洗浄浴槽
に漬けるバッチ式洗浄の問題として、一般に洗浄中の基
板支持に使用されるテフロン製洗浄キャリアは純水に漬
けるだけで帯電し、キャリア端位置の基板が誘導帯電し
異物を吸着するという問題がある。
On the other hand, although not limited to ultrasonic cleaning, a problem of batch cleaning in which a plurality of substrates are collectively stored in a carrier and immersed in a cleaning bath is a problem of Teflon generally used for supporting substrates during cleaning. The cleaning carrier is charged only by being immersed in pure water, and there is a problem that the substrate at the end of the carrier is inductively charged and adsorbs foreign matter.

【0058】現在ではキャリア・レスのバッチ式洗浄も
可能であるが、キャリアを使用する場合はキャリア端に
洗浄時のみ使用するダミー基板を配置することで、その
他のキャリア位置の基板への異物の付着を回避すること
ができる。また、多孔質シリコン層が片面にだけ形成さ
れる場合は、キャリア端に多孔質シリコン基板を反転し
てセットし、その他の基板は正転してセットすることで
も多孔質表面への異物の付着を回避することができる。
これはバッチ式洗浄の場合の対策で、回転中の基板表面
に純水シャワーに高周波超音波を重畳して表面洗浄する
枚葉式のスピンナー洗浄の場合はこの操作は不要とな
る。
At present, batch cleaning without a carrier is also possible. However, when a carrier is used, a dummy substrate used only for cleaning is arranged at the end of the carrier, so that foreign substances on the substrate at other carrier positions can be removed. Adhesion can be avoided. When the porous silicon layer is formed only on one side, foreign matter adheres to the porous surface by setting the porous silicon substrate on the carrier end in an inverted manner and setting the other substrates in the normal direction. Can be avoided.
This is a countermeasure in the case of batch type cleaning. This operation is unnecessary in the case of single wafer type spinner cleaning in which high frequency ultrasonic waves are superimposed on a pure water shower on the rotating substrate surface to perform surface cleaning.

【0059】純水シャワーによる洗浄では、ノズルと流
水との摩擦帯電による基板の帯電による異物の吸着が問
題となるが、高周波を重畳することで純水の比抵抗を下
げてこの問題を回避することができる。但し、シャワー
による洗浄を利用する場合は、高周波振動のみで異物を
除去し、多孔質シリコンの崩落を避けるような水圧条件
に下げて洗浄することが求められる。
In the cleaning with the pure water shower, there is a problem that foreign matter is attracted by charging of the substrate due to frictional charging between the nozzle and the flowing water. However, this problem is avoided by lowering the specific resistance of the pure water by superimposing a high frequency. be able to. However, when using cleaning by a shower, it is necessary to remove foreign substances only by high-frequency vibration and to reduce the water pressure so as to avoid collapse of the porous silicon.

【0060】このように本形態によれば、純水と高周波
超音波のみで多孔質シリコンの崩落を回避して表面の異
物を除去することができる。
As described above, according to the present embodiment, foreign matter on the surface can be removed by using only pure water and high-frequency ultrasonic waves to avoid collapse of the porous silicon.

【0061】また、多孔質内壁を熱酸化した多孔質シリ
コン基板の表面に新たに付着する異物が、最表面層の酸
化膜を希釈フッ酸貯水槽でエッチングした後に疎水性表
面に再付着したものを純水での高周波超音波洗浄するこ
とにより除去することもできる。 (実施形態2)既に述べたように、本発明者らの研究に
よると、陽極化成法で多孔質構造を形成し、純水でリン
スした多孔質シリコン基板の表面には、レーザ反射強度
分布から得られる0.3μm以上の異物が直径5インチ
のウェハ中に数百個も付着することが分かった(図2
8)。異物付着の原因としては、陽極化成装置や電解液
混入異物、処理中の作業者からの発塵が考えられ、また
高濃度フッ酸電解液中の陽極化成のために多孔質シリコ
ン表面が疎水性となり、シリコン基板が静電気帯電しや
すく異物を吸着することが考えられることから、その付
着防止は容易ではない。
Further, a foreign substance newly adhering to the surface of the porous silicon substrate having the porous inner wall thermally oxidized is re-adhered to the hydrophobic surface after etching the oxide film on the outermost surface layer with the diluted hydrofluoric acid water tank. Can be removed by high-frequency ultrasonic cleaning with pure water. (Embodiment 2) As described above, according to the study of the present inventors, a porous structure was formed by anodization and the surface of a porous silicon substrate rinsed with pure water was subjected to laser reflection intensity distribution. It was found that hundreds of foreign particles having a size of 0.3 μm or more adhered to a 5-inch diameter wafer (FIG. 2).
8). The adhesion of foreign matter may be caused by anodizing equipment, foreign matter mixed in electrolyte, dust from workers during processing, and the porous silicon surface becomes hydrophobic due to anodization in high concentration hydrofluoric acid electrolyte. Since the silicon substrate is likely to be electrostatically charged and adsorb foreign matter, it is not easy to prevent the adhesion.

【0062】また、多孔質構造は微細且つ緻密な構造
で、しかも長大な細孔を有する構造であるために、従来
のRCA洗浄のような化学的湿式洗浄で薬液を使用する
と細孔内部深くに薬液が侵入し、長時間の純水リンスを
施しても完全に薬液を排除することが難しく、エピタキ
シャル成長等の後プロセスに悪影響を与える。
Further, the porous structure has a fine and dense structure and a structure having long pores. Therefore, when a chemical solution is used in a chemical wet cleaning such as the conventional RCA cleaning, the inside of the pores becomes deep. It is difficult to completely remove the chemical solution even if the chemical solution infiltrates and rinses with pure water for a long time, which adversely affects the post-process such as epitaxial growth.

【0063】このような問題は多孔質シリコンの構造に
起因するものであり、本発明者らの経験は特異なもので
はなく、従来、多孔質シリコン表面の積極的な洗浄が行
われなかった理由も同様の問題によるものと考えること
が出来る。
Such a problem is caused by the structure of the porous silicon, and the experience of the present inventors is not unique, and the reason why the active cleaning of the porous silicon surface has not been performed conventionally. Can be attributed to the same problem.

【0064】実施形態1は、従来は好ましい洗浄方法が
無かった微細で脆弱な多孔質構造体の表面洗浄方法とし
て、純水に周波数が200kHzから8.4MHzの範
囲、好ましくは600kHzから2.0MHz、より好
ましくは800kHzから1.6MHzの範囲の高周波
の超音波を重畳した純水で洗浄する方法であった。
In the first embodiment, as a method of cleaning the surface of a fine and fragile porous structure without a preferable cleaning method in the past, pure water having a frequency in the range of 200 kHz to 8.4 MHz, preferably 600 kHz to 2.0 MHz is used. More preferably, it is a method of cleaning with pure water on which high-frequency ultrasonic waves in the range of 800 kHz to 1.6 MHz are superimposed.

【0065】但し、純水を使用して超音波洗浄を実施す
ると、高周波の場合においても純水から気泡が発生し、
特に表面酸化膜を除去した疎水性表面を有する多孔質シ
リコン表面に気泡が付着するという現象が観察される。
However, when ultrasonic cleaning is performed using pure water, bubbles are generated from the pure water even at a high frequency,
In particular, a phenomenon in which bubbles adhere to the surface of the porous silicon having the hydrophobic surface from which the surface oxide film has been removed is observed.

【0066】表面に付着した気泡は、特に超音波を重畳
した純水浴槽に被洗浄基板を浸して洗浄する場合には排
除されにくい。即ち、基板に付着した微小な気泡は洗浄
中の流水によっても排除されず、気泡が小さな間は自身
の浮力のみでは基板表面を移動することさえ出来ずに固
着する。気泡は、超音波の伝搬を妨害して洗浄効果を低
下させるだけでなく、気液界面に純水中の微小な異物を
引き寄せて、逆に被洗浄基板表面を異物で汚染する。
The air bubbles adhering to the surface are hard to be eliminated especially when the substrate to be cleaned is washed by immersing it in a pure water bath on which ultrasonic waves are superimposed. That is, the fine air bubbles adhering to the substrate are not eliminated even by the flowing water during the cleaning, and while the air bubbles are small, they cannot be moved on the surface of the substrate only by their own buoyancy and are fixed. Bubbles not only impede the propagation of ultrasonic waves and reduce the cleaning effect, but also attract fine foreign matter in pure water to the gas-liquid interface, and contaminate the surface of the substrate to be cleaned with foreign matter.

【0067】そこで、実施形態1はこの様な気泡発生に
よる被洗浄基板の逆汚染の問題を回避する方法として、
洗浄中に被洗浄基板を純水槽から定期的に引き上げて気
泡を除去することで、異物による逆汚染を回避して高周
波の超音波による洗浄効果を実現する方法でもあった。
Therefore, the first embodiment provides a method for avoiding the problem of reverse contamination of the substrate to be cleaned due to the generation of bubbles as described above.
In this method, the substrate to be cleaned is periodically pulled up from the pure water tank during cleaning to remove air bubbles, thereby avoiding reverse contamination by foreign substances and realizing a cleaning effect by high-frequency ultrasonic waves.

【0068】図3は、ウェハ上に残る気泡の様子を表
す。図3(a)は、純水中での超音波洗浄において気泡
の除去を行わなかった場合の直径5インチのバルク・ウ
ェハ表面の0.2μm以上の異物の位置と個数を、また
図3(b)は5分毎の引き上げによる気泡除去を行った
場合の同様の異物の位置と個数を示す。図3(a)と図
3(b)の対比から明らかなように、気泡の除去を行わ
なかった場合には気泡上昇方向に沿って異物が密集し、
気泡除去によりこの傾向は軽減されている。
FIG. 3 shows the state of bubbles remaining on the wafer. FIG. 3A shows the position and the number of foreign substances of 0.2 μm or more on the surface of a 5-inch diameter bulk wafer when bubbles were not removed by ultrasonic cleaning in pure water. b) shows the position and the number of similar foreign substances when air bubbles are removed by lifting every 5 minutes. As is clear from the comparison between FIG. 3A and FIG. 3B, when the bubbles are not removed, the foreign substances are concentrated along the bubble rising direction,
This tendency is mitigated by air bubble removal.

【0069】この洗浄方法で疎水性表面を有する多孔質
シリコンを常温のオーバー・フロー純水槽に950kH
zの超音波を重畳して5分毎に基板を気泡除去のために
純水槽から引き上げて20分間洗浄した場合には、従来
洗浄できなかった多孔質基板表面の異物を30%から4
0%程度除去することができ、更に同一洗浄を20分間
繰り返すと洗浄前の異物の60%から80%も除去する
ことができる。
In this cleaning method, porous silicon having a hydrophobic surface is placed in a room-temperature overflow pure water tank at 950 kHz.
When the ultrasonic wave of z is superimposed and the substrate is pulled out of the pure water tank for removing bubbles every 5 minutes and washed for 20 minutes, foreign substances on the surface of the porous substrate which could not be washed conventionally are reduced from 30% to 4%.
About 0% can be removed, and if the same cleaning is repeated for 20 minutes, 60% to 80% of foreign matter before cleaning can be removed.

【0070】但し、表面に酸化膜を有する親水性の多孔
質シリコン表面においてはこの様な気泡の固着は起き
ず、速やかに気泡は水面に上昇して排除されることから
異物による基板の汚染は回避され、定期的な基板の引き
上げを行わなくても高周波の超音波洗浄で90%近くの
異物を除去することができた。
However, on the hydrophilic porous silicon surface having an oxide film on the surface, such fixation of air bubbles does not occur, and the air bubbles quickly rise to the water surface and are eliminated. Thus, almost 90% of foreign matter could be removed by high-frequency ultrasonic cleaning without periodically lifting the substrate.

【0071】実施形態1では、純水に高周波数領域の超
音波を重畳した純水で洗浄するとともに、洗浄中に被洗
浄基板を純水槽から定期的に引き上げる洗浄方法によ
り、異物を除去している。
In the first embodiment, foreign substances are removed by cleaning with pure water in which ultrasonic waves in a high frequency range are superimposed on pure water, and during the cleaning, the substrate to be cleaned is periodically pulled up from the pure water tank. I have.

【0072】しかし、用途によってはより一層の異物除
去が望まれる場合がある。ところが、上記の洗浄方法に
おいて、更に異物を除去するために超音波純水中での洗
浄時間を長くすると、作業効率の問題のみ成らず純水に
よる自然酸化膜の形成の可能性もある。そして、この洗
浄効果は、純水温度を高温にしても改善することがな
い。
However, depending on the application, there is a case where it is desired to further remove foreign matter. However, in the above-described cleaning method, if the cleaning time in ultrasonic pure water is further increased in order to further remove foreign substances, there is a possibility that a natural oxide film may be formed by pure water, as well as the problem of work efficiency. This cleaning effect is not improved even when the temperature of pure water is increased.

【0073】また、洗浄中に純水槽から定期的に基板を
引き上げる方法は、例えば洗浄を作業者の労力に頼る場
合は窮めて煩雑な作業となる。さらに、定期的な引き上
げによる気泡除去操作を行っても、洗浄中の気泡の発生
及び基板への付着を完全に回避することは困難であり、
洗浄の再現性や安定性の面からはより改善が望まれる。
The method of periodically pulling up the substrate from the pure water tank during cleaning is a very complicated operation when, for example, cleaning depends on the labor of an operator. Furthermore, it is difficult to completely avoid the generation of bubbles during cleaning and the attachment to the substrate, even if the bubble removal operation is performed by regular lifting.
Further improvements are desired from the viewpoint of reproducibility and stability of washing.

【0074】そこで、実施形態2は、更に研究を重ねた
結果、溶存ガスを脱気した純水を使用して洗浄すること
で超音波洗浄中の気泡の発生及び基板への付着による純
水中異物による基板の汚染を防止する。
Therefore, in the second embodiment, as a result of further study, the cleaning was performed using pure water from which the dissolved gas was degassed, whereby bubbles were generated during ultrasonic cleaning and the pure water was adhered to the substrate. Prevents contamination of the substrate by foreign matter.

【0075】半導体基板の洗浄においては、半導体基板
上の酸化防止するために、O2 ,CO2 を脱気すること
は知られている。ただし、還元性ガスであるN2 は特に
問題とされておらず、逆に飽和濃度(25℃で17.8
ppm、80℃の温純水では6.7ppmとなる。)ま
でN2 を取り込んで洗浄水として用いていた。本発明者
は図4に示すように、N2 を取り込んだ25℃の純水に
ついて、残留酸素濃度を変えつつ、47kHz、950
kHzの周波数の超音波で気泡の発生数を調べたとこ
ろ、47kHzよりも950kHzの周波数の場合の方
が気泡の発生数が多く、5ppmではいずれも100個
を超える気泡が発生し、この気泡が異物付着の原因とな
ることを見出した。そして純水を80℃に加熱しても気
泡の発生を回避することは難しいことも見出した。
In cleaning a semiconductor substrate, it is known that O 2 and CO 2 are degassed in order to prevent oxidation on the semiconductor substrate. However, N 2 which is a reducing gas is not particularly considered to be a problem. Conversely, the saturation concentration (17.8 at 25 ° C.)
ppm, and 6.7 ppm in hot pure water at 80 ° C. ) Were previously using N 2 as takes in washing water. The present inventors, as shown in FIG. 4, the pure water incorporating N 2 25 ° C., while varying the residual oxygen concentration, 47 kHz, 950
When the number of generated bubbles was examined by ultrasonic waves at a frequency of kHz, the number of generated bubbles was larger at a frequency of 950 kHz than at 47 kHz, and at 5 ppm, more than 100 bubbles were generated in each case. It has been found that this causes foreign matter adhesion. It has also been found that it is difficult to avoid the generation of bubbles even when pure water is heated to 80 ° C.

【0076】そこで、本発明者はN2 を含めて脱気を行
い、同様に残留酸素濃度を変えつつ、47kHz、95
0kHzの周波数の超音波で気泡の発生数を調べたとこ
ろ、47kHzでは6ppm前後、950kHzでは3
〜5ppmでほぼ気泡が発生しなくなることを見出し、
(N2 を含めて)脱気を行うことで超音波の周波数によ
らず気泡の発生が抑制され、基体から異物を除去できる
ことを見いだし本発明に到達した。
Therefore, the present inventor performed degassing including N 2, and while changing the residual oxygen concentration in the same manner, at 47 kHz and 95%.
When the number of bubbles generated was examined using an ultrasonic wave having a frequency of 0 kHz, the frequency was about 6 ppm at 47 kHz, and 3 ppm at 950 kHz.
It was found that bubbles almost disappeared at ~ 5 ppm,
It has been found that by performing degassing (including N 2 ), the generation of bubbles is suppressed regardless of the frequency of the ultrasonic wave, and foreign substances can be removed from the substrate.

【0077】本発明者がオービスフェア・ラボラトリー
ズ社(orbisphere laboratorie
s)製の溶存酸素/溶存窒素センサーを用いて給水状態
の角型オーバー・フロー槽内の純水中の溶存ガス濃度を
詳細に測定した結果では、オーバー・フロー槽の槽底部
から給水し、出力600Wで950kHzの周波数のメ
ガソニック超音波を照射した場合には、図5に示すよう
に給水量に依存するもののオーバー・フロー動作として
は最適な給水量0.2m3/hrから0.4m3/hrの
範囲では、供給水である純水中の溶存窒素濃度が5pp
mから5.5ppm、溶存酸素濃度が3.83ppmか
ら4.3ppmの範囲以下の濃度では槽内全域で気泡が
発生しないことを見出した。
The inventor of the present invention has developed orbisphere laboratories (orbisphere laboratories).
s) The dissolved gas concentration in pure water in the square overflow tank in the water supply state was measured in detail using a dissolved oxygen / dissolved nitrogen sensor manufactured by s). As a result, water was supplied from the tank bottom of the overflow tank, When megasonic ultrasonic waves having a frequency of 950 kHz are radiated at an output of 600 W, as shown in FIG. 5, the overflow operation depends on the water supply amount but the optimum water supply amount is 0.2 m 3 / hr to 0.4 m. In the range of 3 / hr, the concentration of dissolved nitrogen in pure water as feed water is 5 pp.
It has been found that no bubbles are generated in the entire tank in the case where the concentration is from m to 5.5 ppm and the dissolved oxygen concentration is in the range of 3.83 ppm to 4.3 ppm or less.

【0078】一般に半導体プロセスでは、1次脱気した
後に窒素ガスを溶解した純水をユース・ポイントで使用
する。
In general, in a semiconductor process, pure water in which nitrogen gas is dissolved after primary degassing is used at a use point.

【0079】本発明者も、従来は溶存酸素濃度が7.3
8ppb、溶存窒素濃度が飽和濃度程度の14.57p
pmの純水を使用していたが、溶存酸素のみを脱気して
も溶存窒素が5ppm以上存在するとメガソニック照射
により気泡が発生した。
The present inventor has also proposed that the dissolved oxygen concentration be 7.3.
8ppb, 14.57p when the dissolved nitrogen concentration is about the saturation concentration
Although pure water of pm was used, bubbles were generated by megasonic irradiation when dissolved nitrogen was present at 5 ppm or more even when only dissolved oxygen was degassed.

【0080】この事から、メガソニック超音波を純水に
照射する場合に気泡の発生を抑制する為には純水中の溶
存ガスの中で溶存濃度の濃いガスの濃度をコントロール
することが必要であり、少なくとも空気の主な構成ガス
である窒素と酸素、及びCO 2 の各ガス濃度をコントロ
ールすることが必要である(Daltonの分圧の法
則)。
From this fact, megasonic ultrasonic waves were converted to pure water.
In order to suppress the generation of bubbles when irradiating, it is necessary to dissolve in pure water.
Controls the concentration of gas with high dissolved concentration
Need to be at least the main constituent gas of air
Nitrogen and oxygen, and CO Two Control each gas concentration
(Dalton partial pressure method
Rule).

【0081】ここで空気の主な構成ガスに注目する理由
は、一般に洗浄に使用される槽は液面が大気に開放され
た構造であり、喩えオーバー・フロー動作をしたとして
も大気(空気)を構成するガスが液面から液中に再溶解
する量を無視することは出来ないからである。
The main reason for paying attention to the main constituent gas of air is that the tank generally used for cleaning has a structure in which the liquid surface is open to the atmosphere. This is because it is not possible to ignore the amount of the gas constituting the redissolved in the liquid from the liquid surface.

【0082】液面に接する空気の再溶解は貯水槽の場合
で顕著であり、喩え脱気水を槽底部から給水して貯水し
ても槽底部に比べて液面方向での溶存ガス濃度が濃くな
り槽内の溶存ガス濃度に分布を作り、時間の経過ととも
に槽内の分布は高濃度に均一化され、溶存ガスの濃度制
御は難しくなる(Henlyの法則)。
The re-dissolution of air in contact with the liquid surface is remarkable in the case of a water storage tank. For example, even if deaerated water is supplied from the tank bottom and stored, the dissolved gas concentration in the liquid surface direction is lower than that of the tank bottom. As the concentration increases, a distribution is formed in the dissolved gas concentration in the tank, and the distribution in the tank is made uniform to a high concentration over time, and it becomes difficult to control the concentration of the dissolved gas (Henly's law).

【0083】一方、オーバー・フロー槽の場合は槽底部
から脱気水を供給すれば常に溶存ガス濃度を調整した純
水が供給され、オーバー・フローして槽外に廃水される
ことから槽内の溶存ガス濃度が一定にコントロール出来
ると考えられる。
On the other hand, in the case of an overflow tank, if degassed water is supplied from the bottom of the tank, pure water whose dissolved gas concentration has been adjusted is always supplied. It is considered that the concentration of dissolved gas in can be controlled to be constant.

【0084】ところが、実際には給水量によっては液面
に達した脱気水が大気と接しガスを再溶解し、一部廃水
されずに再び槽内に循環する為に槽内溶存ガス濃度を濃
くする現象が見られる。この様な問題を解決する為に
は、槽構造の最適設計と給水量の最適設定が重要なポイ
ントとなる。
However, actually, depending on the amount of water supplied, the degassed water that has reached the liquid level comes into contact with the atmosphere and re-dissolves the gas, and is circulated again in the tank without being partially drained. A phenomenon of thickening is seen. In order to solve such a problem, the most important points are the optimal design of the tank structure and the optimal setting of the water supply.

【0085】一例として、本発明者が使用した幅28c
m、奥行き23cm、深さ25cmの角型オーバー・フ
ロー槽での溶存酸素濃度(DO値)と溶存窒素濃度(N
2 値)の深さ25cm(槽底部)と深さ12.5cm
(槽中間)での分布を図6(a)、図6(b)、図7
(a)、図7(b)に示す。
As an example, the width 28c used by the inventor
m, depth 23 cm, depth 25 cm in a square overflow tank, dissolved oxygen concentration (DO value) and dissolved nitrogen concentration (N
2 values) 25cm deep (bottom of tank) and 12.5cm deep
6 (a), 6 (b), 7
(A) and FIG. 7 (b).

【0086】ユース・ポイントで二次脱気した酸素濃度
1.88ppb、窒素濃度1.542ppmの純水を槽
底部(深さ25cm)から給水量0.3m3 /hrで供
給し、オーバー・フローさせながら槽内の各位置での溶
存酸素濃度と溶存窒素濃度を測定した。
At the use point, pure water having an oxygen concentration of 1.88 ppb and a nitrogen concentration of 1.542 ppm, which was degassed at the use point, was supplied from the bottom of the tank (25 cm deep) at a water supply of 0.3 m 3 / hr, and overflowed. The concentration of dissolved oxygen and the concentration of dissolved nitrogen at each position in the tank were measured.

【0087】図中の矢印は槽底部での給水方向を示す。The arrows in the figure indicate the direction of water supply at the bottom of the tank.

【0088】ガス種によらず給水口での溶存ガス濃度が
最も薄く、槽底部では純水の流れに沿って給水口から遠
ざかるにしたがって濃度が濃くなり、深さ12.5cm
では槽底部よりも濃度が濃くなるがほぼ均一な濃度分布
を示し、酸素濃度は約150ppb、窒素濃度は約1.
8ppmであった。
The dissolved gas concentration at the water supply port is the lowest regardless of the gas type, and at the bottom of the tank, the concentration increases with distance from the water supply port along the flow of pure water, and the depth is 12.5 cm.
Although the concentration is higher than that at the bottom of the tank, it shows a substantially uniform concentration distribution, with an oxygen concentration of about 150 ppb and a nitrogen concentration of about 1.
It was 8 ppm.

【0089】ここで、給水口の位置や方向、給水量によ
っては水流に乱流を生じて槽内濃度が濃くなることか
ら、例えば槽内濃度を二次脱気水の溶存ガス濃度でコン
トロールする場合には上記のように槽内濃度を低濃度に
する最適な設計が必要である。
Here, depending on the position and direction of the water supply port and the amount of water supply, turbulence occurs in the water flow and the concentration in the tank becomes high. Therefore, for example, the concentration in the tank is controlled by the dissolved gas concentration of the secondary degassed water. In such a case, it is necessary to make an optimum design for reducing the concentration in the tank as described above.

【0090】また、メガソニック照射を行っているオー
バー・フロー槽内の脱気水の溶存ガス濃度は照射時間と
ともにわずかに濃くなる。
The dissolved gas concentration of the degassed water in the overflow tank performing the megasonic irradiation slightly increases with the irradiation time.

【0091】槽底部から出力600Wで10分間メガソ
ニックを照射したオーバー・フロー内の溶存酸素濃度分
布を図8(a)および図8(b)に、また溶存窒素濃度
分布を図9(a)および図9(b)に示す。わずかな変
化ではあるが、槽内の溶存ガス濃度を正確にコントロー
ルするにはこの様な実使用条件下での濃度変化も考慮し
て供給する脱気水の溶存ガス濃度を設定する必要があ
る。
FIGS. 8 (a) and 8 (b) show the dissolved oxygen concentration distribution and FIG. 9 (a) showing the dissolved nitrogen concentration distribution in the overflow where megasonic irradiation was performed at an output of 600 W for 10 minutes from the bottom of the tank. And FIG. 9 (b). Although it is a slight change, it is necessary to set the dissolved gas concentration of the degassed water to be supplied in consideration of such concentration change under actual use conditions in order to accurately control the dissolved gas concentration in the tank .

【0092】すなわち、本発明の表面の洗浄方法は、溶
存ガスの濃度が5ppm以下となるように脱気し且つ超
音波を重畳した純水で、基体の表面に付着した異物を除
去するための洗浄をするものである。なお、溶存ガスの
濃度が5ppm以下とは、溶存ガスの種類のいかんをと
わず、溶存ガスの濃度が5ppm以下であることを意味
するが、一般的には、空気の主成分である酸素、窒素、
およびCO2 等の溶存ガスの濃度が5ppm以下であれ
ばよい。
That is, the surface cleaning method of the present invention is a method for removing foreign substances adhering to the surface of a substrate with pure water degassed so that the dissolved gas concentration becomes 5 ppm or less and superimposed with ultrasonic waves. It is for cleaning. Note that the concentration of the dissolved gas of 5 ppm or less means that the concentration of the dissolved gas is 5 ppm or less regardless of the type of the dissolved gas. ,nitrogen,
And the concentration of dissolved gas such as CO 2 may be 5 ppm or less.

【0093】但し、本発明者のメガソニック洗浄実験で
は図10に示すように、気泡が発生しない境界以下の溶
存ガス濃度(溶存窒素濃度5ppm以下、溶存酸素濃度
3.8ppm以下)にコントロールした脱気水を使用し
た場合にはメガソニック照射による洗浄効果は優れてい
るが、極限にまで二次脱気して溶存ガスを低減した脱気
水(槽内濃度として溶存酸素濃度150ppb、溶存窒
素濃度1.8ppm)を使用した場合には気泡は発生し
ないが、メガソニック照射による洗浄効果はまったく得
られないことも明らかとなった。
However, in the megasonic cleaning experiment of the present inventor, as shown in FIG. 10, the dissolved gas concentration was controlled to be below the boundary where no bubbles are generated (dissolved nitrogen concentration 5 ppm or less, dissolved oxygen concentration 3.8 ppm or less). When using water, the cleaning effect by megasonic irradiation is excellent, but degassed water in which dissolved gas is reduced by secondary degassing to the limit (dissolved oxygen concentration 150 ppb, dissolved nitrogen concentration When 1.8 ppm) was used, no air bubbles were generated, but it was also clear that the cleaning effect by megasonic irradiation was not obtained at all.

【0094】この理由は明確ではないが、メガソニック
洗浄の原理が従来から言われているような「音波スクラ
ブ洗浄」のみによるものではなく、低周波超音波洗浄の
ようなキャビテーションによる「液共振洗浄」との相乗
効果による洗浄である可能性を示唆しており、高濃度の
溶存ガス存在下でのメガソニック照射による気泡の発生
もまた液共振現象の一つの証拠である。
The reason for this is not clear, but the principle of megasonic cleaning is not only based on the so-called “sonic scrub cleaning” as conventionally known, but also by “liquid resonance cleaning” by cavitation such as low-frequency ultrasonic cleaning. The generation of bubbles by megasonic irradiation in the presence of a high concentration of dissolved gas is another proof of the liquid resonance phenomenon.

【0095】但し、メガソニック洗浄においてはキャビ
テーション衝撃により発生する音圧が窮めて低いことが
知られており、液共振が存在するとしてもキャビテーシ
ョン現象は微弱なものである。
However, in megasonic cleaning, it is known that the sound pressure generated by cavitation impact is extremely low, and even if liquid resonance exists, the cavitation phenomenon is weak.

【0096】超音波振動では周波数の増加とともにキャ
ビテーション半径は縮小すると言われており、音圧がキ
ャビテーションにより発生しているならば、高周波の共
振が低周波に比べて密に発生していることと、そのキャ
ビテーション衝撃が微弱であることは必ずしも矛盾しな
い。キャビテーション半径が小さく、その密度が高けれ
ば、より小さな粒径のパーティクルを除去する能力に優
れていることになる。
It is said that in ultrasonic vibration, the cavitation radius decreases with an increase in frequency. If sound pressure is generated by cavitation, it is assumed that high-frequency resonance occurs more densely than low-frequency resonance. That the cavitation impact is weak is not necessarily contradictory. The smaller the cavitation radius and the higher the density, the better the ability to remove smaller particle size particles.

【0097】周波数によらず、キャビテーション現象は
水分子を超音波振動により解裂することで純水中に一種
の真空状態の微少空間を作り出し、拡大して、ついには
この空間が急激に収縮することで音圧を発生しているも
のと考えることが出来る。
Irrespective of the frequency, the cavitation phenomenon creates a kind of vacuum space in pure water by fracturing water molecules by ultrasonic vibration, expands, and finally shrinks this space rapidly. Thus, it can be considered that sound pressure is generated.

【0098】気泡の発生は水中に溶存しているガスがこ
の真空状態の空間に脱気され、次に空間が収縮する速度
が空間内のガスが純水中に再溶解する速度よりも早くか
つガス密度が高いときに、行き場のなくなったガスが気
泡として残るものと考えることが出来る。
The generation of bubbles is such that the gas dissolved in water is degassed into this vacuum space, and then the space shrinks faster than the gas in the space re-dissolves in pure water. When the gas density is high, it can be considered that the gas having no place to go remains as bubbles.

【0099】オーバー・フローしても除去されない疎水
性基板に付着した気泡は、超音波照射を中止して極限に
まで脱気した純水を供給することで数分(2から3分)
後に消失する。
Bubbles adhering to the hydrophobic substrate that are not removed by overflowing are removed for several minutes (2 to 3 minutes) by stopping ultrasonic irradiation and supplying deaerated water to the limit.
Will disappear later.

【0100】このことから、キャビテーションによる微
少真空空間に脱気されたガスは純水に再溶解すると考え
られる。
From this, it is considered that the gas degassed in the minute vacuum space due to cavitation is redissolved in pure water.

【0101】溶存ガスの濃度を制御することで超音波照
射時の気泡の発生を抑制できるのは、この微少真空空間
内に脱気放出されるガスの密度を下げることで気泡とし
て残留する量を減らしていることに他ならない。
By controlling the concentration of the dissolved gas, the generation of bubbles at the time of ultrasonic irradiation can be suppressed because the amount of gas remaining as bubbles is reduced by lowering the density of gas degassed and released in this minute vacuum space. It is nothing but reducing.

【0102】但し、極限にまで脱気した純水を使用した
場合にメガソニック洗浄効果が現れず、逆にパーティク
ルの付着増加を招いている理由は明らかではない。
However, it is not clear why megasonic cleaning effect does not appear when pure water degassed to the utmost limit is used, and conversely, an increase in particle adhesion is caused.

【0103】想定としては、キャビテーション現象に溶
存ガスの寄与が存在する為か、即ち微少空間が真空と溶
存ガスの空間内への放出(脱気)、収縮時の純水への再
溶解の繰り返し過程により成り立っている為か、従来か
ら言われているようなメガソニック照射による基板の電
位変化および純水中の溶存ガスからのイオン種の発生に
よる電気化学的な作用によるものが考えられる。
It is assumed that the contribution of the dissolved gas to the cavitation phenomenon exists, that is, the minute space is repeatedly evacuated and the dissolved gas is released into the space (degassing), and is repeatedly dissolved in pure water during contraction. It can be considered that it is formed by the process, or is caused by the electrochemical action caused by the change in the potential of the substrate caused by megasonic irradiation and the generation of ionic species from the dissolved gas in pure water, as conventionally known.

【0104】上記本発明の表面の洗浄方法は多孔質表面
の洗浄方法の実験の過程で見出されたものであるが、気
泡が異物の付着の要因になることは多孔質表面に特異な
ものではなく、例えばシリコンウエハ、SOI基板の洗
浄等にも適用することができる。本発明は表面が疎水性
である基体の洗浄に好適に用いられるものであるが、表
面が親水性である基体においても気泡の発生が抑制され
ていればより確実に異物付着を防止できる。
The surface cleaning method of the present invention has been found in the course of an experiment on a method of cleaning a porous surface. Instead, the present invention can be applied to, for example, cleaning of a silicon wafer and an SOI substrate. The present invention is preferably used for cleaning a substrate having a hydrophobic surface. However, even in a substrate having a hydrophilic surface, adhesion of foreign substances can be more reliably prevented if the generation of bubbles is suppressed.

【0105】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、200
kHzから8.4MHz、好ましくは600kHzから
2MHz、より好ましくは800kHzから1.6MH
zの範囲の高周波帯域の超音波を純水に重畳させて多孔
質シリコン基板の表面に照射するとともに、溶存ガスを
脱気した純水を使用して洗浄することで超音波洗浄中の
気泡の発生及び基板への付着による純水中異物による基
板の汚染を防止して、疎水性表面を有する多孔質シリコ
ン表面においても短時間に且つ安定して洗浄を実現する
ものである。
The method for cleaning a porous surface of the present invention comprises
kHz to 8.4 MHz, preferably 600 kHz to 2 MHz, more preferably 800 kHz to 1.6 MHz.
Ultrasonic waves in the high frequency band in the range of z are superimposed on pure water and irradiated onto the surface of the porous silicon substrate, and the dissolved gas is cleaned using degassed pure water to remove bubbles during ultrasonic cleaning. The present invention prevents contamination of a substrate by foreign matter in pure water due to generation and adhesion to the substrate, and realizes stable and quick cleaning even on a porous silicon surface having a hydrophobic surface.

【0106】本発明の多孔質表面の洗浄方法は、表面に
多孔質構造を有する基体であれば、基体の材料は特に限
定されない。例えば、Si、GaAs等の半導体材料、
セラミック材料等を用いることができる。また図2に示
すように、Si多孔質基体の細孔の内壁面に化学蒸着法
等を用いて非晶質Si、多結晶SiあるいはGaAs等
の半導体薄膜や金属薄膜からなる層を堆積した構造を有
する基体表面に付着した異物を除去するために、本発明
の多孔質表面の洗浄方法を用いることもできる。
In the method for cleaning a porous surface of the present invention, the material of the substrate is not particularly limited as long as the substrate has a porous structure on the surface. For example, semiconductor materials such as Si and GaAs,
A ceramic material or the like can be used. Further, as shown in FIG. 2, a structure in which a layer composed of a semiconductor thin film such as amorphous Si, polycrystalline Si or GaAs or a metal thin film is deposited on the inner wall surface of the pores of the Si porous substrate by using a chemical vapor deposition method or the like. The porous surface cleaning method of the present invention can also be used to remove foreign substances adhering to the surface of the substrate having the above.

【0107】一方、本発明に関連する従来技術では、以
下のようになる。最近のサブ・ミクロン或いはディープ
・ミクロンの超LSIを実現するには自然酸化膜の形成
を抑制することが求められており、森田らは、純水中で
の自然酸化膜の形成に洗浄に使用する純水中の溶存酸素
が窮めて重要な因子となっており、溶存酸素を極限まで
除去することが自然酸化膜の形成を抑制するための最低
条件であることを報告している(ウルトラ・クリーン・
テクノロジー、Vol.1,No.1,pp.22−2
8,1989年)。
On the other hand, in the prior art related to the present invention, the following is performed. To realize the recent sub-micron or deep-micron VLSI, it is required to suppress the formation of a natural oxide film, and Morita et al. Use it for cleaning to form a natural oxide film in pure water. It is reported that dissolved oxygen in pure water is a critical factor, and it is reported that removal of dissolved oxygen to the utmost is the minimum condition for suppressing the formation of a natural oxide film (Ultra ·clean·
Technology, Vol. 1, No. 1, pp. 22-2
8, 1989).

【0108】そして、現在、水中の溶存酸素濃度5pp
b以下という極限濃度領域にまで脱気する方法として
は、物理的脱気法では膜脱気が、化学的脱気法では還元
法に触媒を組み合わせた方法が知られている。特に、膜
脱気法は純水の汚染が少なく、酸素以外の溶存ガスも除
去できることから最近多く利用されている。
At present, the dissolved oxygen concentration in water is 5 pp.
As a method for degassing to an extreme concentration region of b or less, a method in which a film is degassed in a physical degassing method and a method in which a catalyst is combined with a reduction method in a chemical degassing method is known. In particular, the membrane degassing method has recently been widely used because it has low contamination of pure water and can remove dissolved gases other than oxygen.

【0109】しかし、これらの技術は基体の異物除去と
結びついたものではなく、ましてや多孔質基体の洗浄に
ついては全く示唆されるものではない。
However, these techniques do not relate to the removal of foreign substances from the substrate, and do not suggest cleaning of a porous substrate at all.

【0110】以下、本発明の多孔質表面の洗浄方法につ
いて更に説明する。超音波洗浄においては、洗浄中に気
泡が発生する。気泡の発生源としては、多孔質シリコン
乾燥後に内部に取り込まれた気体が超音波洗浄中に孔外
に純水と置換して排出される以外に、洗浄に使用する純
水中に溶解した酸素や窒素の様な溶存ガスが超音波のキ
ャビテーションにより気泡となる。
Hereinafter, the method for cleaning a porous surface of the present invention will be further described. In ultrasonic cleaning, bubbles are generated during cleaning. As a source of bubbles, the gas taken in after drying the porous silicon is replaced by pure water outside the pores during ultrasonic cleaning and discharged, and oxygen dissolved in pure water used for cleaning is used. Dissolved gas such as nitrogen and nitrogen is converted into bubbles by ultrasonic cavitation.

【0111】疎水性基板表面に固着した気泡は、超音波
の伝搬を阻害して異物の除去効果を低下させるばかり
か、基板への異物の吸着を促し異物による汚染及び洗浄
効果の低下の原因となる。
The air bubbles adhered to the surface of the hydrophobic substrate not only impede the propagation of ultrasonic waves and decrease the effect of removing foreign substances, but also promote the adsorption of foreign substances to the substrate, causing contamination by foreign substances and a decrease in the cleaning effect. Become.

【0112】上述したように、多孔質シリコン表面に付
着した気泡は、超音波洗浄中に基板を間欠的に純水中か
ら引き上げることにより除去することができるが、気泡
発生の原因の一つが洗浄に使用する純水の溶存ガスにあ
る場合には、この様な工夫をしても洗浄効果には自ずか
ら限界がある。
As described above, bubbles adhering to the surface of the porous silicon can be removed by intermittently pulling the substrate out of pure water during the ultrasonic cleaning. In the case of using pure water as a dissolved gas, the cleaning effect is naturally limited even if such measures are taken.

【0113】既に説明したように、酸化して親水性とし
た多孔質シリコン基板表面の純水による高周波の超音波
洗浄では90%程度の異物が除去されることから、多孔
質内部に取り込まれた気泡の脱気による洗浄妨害の程度
は純水からの気泡の発生による問題に比べて軽微である
と考えられる。
As described above, about 90% of foreign matter is removed by high-frequency ultrasonic cleaning with pure water of the surface of a porous silicon substrate which has been made hydrophilic by oxidation, and thus, the porous silicon substrate is taken into the inside of the porous body. It is considered that the degree of interference with washing due to deaeration of bubbles is slight as compared with the problem caused by the generation of bubbles from pure water.

【0114】疎水性表面を有する多孔質の場合にも、多
孔質内部から脱気した気泡が表面に固着する量は純水か
ら発生する気泡の量に比べて遥かに少ないと考えられ
る。
In the case of a porous material having a hydrophobic surface, the amount of air bubbles deaerated from the inside of the porous material is considered to be much smaller than the amount of air bubbles generated from pure water.

【0115】しかも、多孔質内壁も疎水性の場合には気
泡そのものが脱気されにくい為、更に洗浄の妨害要素と
なりにくい。従って、気泡発生の原因の一つが洗浄に使
用する純水の溶存ガスにある場合には、基体の洗浄効果
をより高めるためには、本発明のように純水中の溶存ガ
スを脱気して使用することが最も効果的である。
In addition, when the porous inner wall is also hydrophobic, the bubbles themselves are less likely to be degassed, so that they are less likely to interfere with the cleaning. Therefore, when one of the causes of bubble generation is the dissolved gas of pure water used for cleaning, in order to further enhance the cleaning effect of the substrate, the dissolved gas in pure water is degassed as in the present invention. It is most effective to use it.

【0116】これは、純水槽に基板を浸して超音波を水
中で重畳して洗浄する場合に限らず、純水シャワーに超
音波を重畳して基板に吹き付けて洗浄する場合において
も効果を発揮する。
This is not limited to the case where the substrate is immersed in a pure water bath and the ultrasonic wave is superimposed in water for cleaning, and the effect is also obtained for the case where the ultrasonic wave is superimposed on the pure water shower and the substrate is sprayed and cleaned. I do.

【0117】水に溶存するガスは、25℃、1気圧の空
気が水に接触している場合に水中の溶存酸素濃度は8.
26ppm、溶存窒素濃度は13.9ppmにのぼると
考えられる。
The gas dissolved in water has a dissolved oxygen concentration of 8.8 when air at 25 ° C. and 1 atm is in contact with water.
It is considered that the concentration of dissolved nitrogen is 26 ppm and the concentration of dissolved nitrogen is 13.9 ppm.

【0118】一般に、半導体分野で使用される純水は純
度を維持するためにポリッシング・システム内の純水タ
ンクを窒素パージして供給される。
Generally, pure water used in the semiconductor field is supplied by purging a pure water tank in a polishing system with nitrogen to maintain purity.

【0119】従って、純水中にはほぼ飽和状態で窒素が
溶解していると考えられる。例えば、25℃、1気圧に
おける窒素ガス(純度:99.999%)の純水中への
窒素の飽和溶解濃度は17.8ppmにもなる。しか
も、溶解濃度は水温に依存し、水温が高くなるにつれて
溶解可能な濃度は減少する。
Therefore, it is considered that nitrogen is dissolved in pure water in a substantially saturated state. For example, the saturated dissolved concentration of nitrogen gas (purity: 99.999%) in pure water at 25 ° C. and 1 atm is as high as 17.8 ppm. Moreover, the dissolution concentration depends on the water temperature, and the dissolvable concentration decreases as the water temperature increases.

【0120】この純水を80℃に加温すると溶解可能な
濃度は6.7ppmとなり、その差の11.1ppmも
の余剰な窒素が気泡として発生することになる。
When this pure water is heated to 80 ° C., the dissolvable concentration becomes 6.7 ppm, and an excess nitrogen of 11.1 ppm of the difference is generated as bubbles.

【0121】膜脱気装置を使用して純水中の溶存ガスを
飽和濃度以下に除去すれば、加温による気泡の発生は妨
げるが、高周波の超音波を重畳する場合にはこの飽和濃
度以下の濃度でも気泡が発生しえるので、極限濃度領域
にまで溶存ガスを除去することがより望ましい。
If the dissolved gas in pure water is removed to a saturation concentration or less using a membrane deaerator, the generation of bubbles due to heating is prevented. Since bubbles can be generated even at a concentration of, it is more desirable to remove the dissolved gas to the limit concentration region.

【0122】幸いにも、界面に相当する部分に疎水性膜
を配置し、2次側を真空ポンプで減圧にすることにより
分圧を低下させて1次側の純水の脱気をする膜脱気装置
を純水製造装置の出口に接続して使用すれば、現在でも
60℃以下の純水で5ppb以下の極限濃度領域の溶存
酸素濃度を有する純水を得ることが可能である。
Fortunately, a hydrophobic film is disposed at a portion corresponding to the interface, and the partial pressure is reduced by reducing the pressure on the secondary side with a vacuum pump to deaerate the pure water on the primary side. If the deaerator is connected to the outlet of the pure water production apparatus and used, it is possible to obtain pure water having a dissolved oxygen concentration in the extreme concentration region of 5 ppb or less with pure water of 60 ° C. or less even now.

【0123】この様にして純水中の溶存ガスを除去した
純水を使用すれば、純水を加温したとしても高周波の超
音波による気泡の発生は無くなり、気泡の疎水性基板表
面への固着も無くなる。
By using pure water from which the dissolved gas in pure water has been removed in this manner, even if the pure water is heated, the generation of bubbles by high-frequency ultrasonic waves is eliminated, and the bubbles are deposited on the hydrophobic substrate surface. There is no sticking.

【0124】気泡の発生を防止したことにより、疎水性
多孔質シリコン基板の引き上げ操作を行わなくても従来
と同一洗浄時間でさらに異物を除去することが可能とな
り、洗浄中の純水を加温してもこの効果が損なわれるこ
とがない。
By preventing the generation of air bubbles, foreign substances can be further removed in the same cleaning time as in the prior art without performing the lifting operation of the hydrophobic porous silicon substrate, and pure water during cleaning is heated. This does not impair this effect.

【0125】このように、本発明によれば溶存ガスを除
去した純水と高周波超音波のみで多孔質シリコンの崩落
を回避して表面の異物を高い効率で短時間に除去するこ
とができるようになった。
As described above, according to the present invention, it is possible to avoid the collapse of porous silicon and remove foreign substances on the surface with high efficiency in a short time only by pure water from which dissolved gas has been removed and high-frequency ultrasonic waves. Became.

【0126】本形態の作用は、同様の微細で脆弱な多孔
質構造を有する被洗浄基板ならばシリコン以外の基板に
対しても有効に作用し、同様に発揮可能なものであり、
本発明の作用及びその効果はシリコンに限定されるもの
ではない。
The function of the present embodiment can be effectively applied to a substrate other than silicon as long as it is a substrate to be cleaned having a similar fine and brittle porous structure.
The functions and effects of the present invention are not limited to silicon.

【0127】多孔質シリコンの形成方法としては、フッ
酸/純水/エタノール混合電解液中での陽極化成法が一
般的であるが、陽極化成中のシリコン基板は化成装置や
作業者からの発塵により、その表面には多数の異物が付
着する。 (実施形態3)実施形態3では、多孔質シリコン表面の
親水処理して、超音波洗浄する。多孔質シリコン表面の
超音波洗浄は、200kHzから8.4MHzの周波数
帯域、好ましくは600kHzから2MHzの高周波に
設定される。より好ましくは、800kHzから1.6
MHzの範囲のメガソニック洗浄と呼ばれる周波数帯域
の高周波の超音波を使用すれば、多孔質構造の崩落の危
険を避けることができる。
As a method for forming porous silicon, an anodization method in a mixed solution of hydrofluoric acid / pure water / ethanol is generally used. However, the silicon substrate during the anodization is formed by a chemical conversion apparatus or an operator. Many foreign substances adhere to the surface due to dust. (Embodiment 3) In Embodiment 3, the porous silicon surface is subjected to a hydrophilic treatment and subjected to ultrasonic cleaning. The ultrasonic cleaning of the porous silicon surface is set to a frequency band of 200 kHz to 8.4 MHz, preferably a high frequency of 600 kHz to 2 MHz. More preferably, from 800 kHz to 1.6.
If high-frequency ultrasonic waves in a frequency band called megasonic cleaning in the MHz range are used, the risk of collapse of the porous structure can be avoided.

【0128】ただし、上述した本発明者らによる洗浄方
法においては、高周波の超音波印加の場合においても純
水から気泡が発生し、特に疎水性基板表面に気泡が付着
するという現象が見られる。
However, in the above-described cleaning method by the present inventors, even when high-frequency ultrasonic waves are applied, a phenomenon is observed in which bubbles are generated from pure water, and particularly, bubbles adhere to the surface of the hydrophobic substrate.

【0129】気泡は、超音波の伝搬を妨害して洗浄効果
を低下させるのみ成らず、気液界面に純水中の微小な異
物を引き寄せて基板表面を異物で汚染する。気泡の基板
表面への付着は親水性表面ではほとんど見られないが、
疎水性表面では気泡の付着及び固着を生じ、洗浄槽内の
流水や超音波で気泡による異物を付着を完全に排除する
ことは難しい。
The air bubbles not only impede the propagation of ultrasonic waves and lower the cleaning effect, but also attract fine foreign matters in pure water to the gas-liquid interface and contaminate the substrate surface with the foreign matters. Almost no air bubbles adhere to the substrate surface on the hydrophilic surface,
Bubbles adhere and adhere to the hydrophobic surface, and it is difficult to completely eliminate the adherence of foreign matters due to bubbles by flowing water or ultrasonic waves in the cleaning tank.

【0130】以下、この点について更に詳細に説明す
る。図11に純水に高周波を重畳した場合の疎水性基板
における気泡の付着状況及び異物の移動状況を示す。3
1は石英製高周波洗浄槽、32は高周波振動板、33は
溶存ガスを脱気していない純水、34は気泡、35は異
物、36は疎水性表面を有する多孔質シリコン基板、3
8は高周波進行波を表す。
Hereinafter, this point will be described in more detail. FIG. 11 shows the state of attachment of bubbles and the state of movement of foreign matter on the hydrophobic substrate when a high frequency is superimposed on pure water. 3
1 is a quartz high-frequency cleaning tank, 32 is a high-frequency vibration plate, 33 is pure water from which dissolved gas has not been degassed, 34 is bubbles, 35 is foreign matter, 36 is a porous silicon substrate having a hydrophobic surface, 3
8 denotes a high-frequency traveling wave.

【0131】一般に低周波の超音波洗浄では純水中のキ
ャビテーションにより気泡が発生するが、高周波洗浄で
はキャビテーションが軽減される反面、純水中の高周波
振動による局部的な温度上昇で溶存ガスの気化が生じ、
気泡が発生する。これらの気泡の源は純水に溶解してい
る酸素や窒素等の溶存ガスである。
In general, in low-frequency ultrasonic cleaning, air bubbles are generated by cavitation in pure water, but in high-frequency cleaning, cavitation is reduced, but dissolved gas is vaporized due to local temperature rise due to high-frequency vibration in pure water. Occurs,
Bubbles are generated. The source of these bubbles is a dissolved gas such as oxygen or nitrogen dissolved in pure water.

【0132】気泡の気液界面は液中よりもエネルギーが
大きく純水中の微小異物を集塵して捕獲する。しかも、
疎水性基板表面は気体に対してエネルギー的に安定であ
るために気泡が付着し易く、しかも気泡と基板表面との
間に純水が侵入できないために気泡は基板から剥離し難
く、例えば直径1mm程度と気泡が小さい間は自身の浮
力のみでは基板表面を移動することさえできない。
The gas-liquid interface of the bubbles has a higher energy than that in the liquid and collects and traps fine foreign matter in pure water. Moreover,
Since the hydrophobic substrate surface is energetically stable with respect to gas, air bubbles are likely to adhere thereto. Further, since pure water cannot enter between the air bubbles and the substrate surface, the air bubbles are difficult to peel off from the substrate. For example, the diameter is 1 mm. As long as the bubbles are small, the buoyancy alone cannot move the substrate surface.

【0133】基板表面に高周波の超音波を印加すると、
その進行波の方向に運動エネルギーを受けるが気泡を移
動させるには不十分で、気泡は基板表面に固着する。
When a high frequency ultrasonic wave is applied to the substrate surface,
It receives kinetic energy in the direction of the traveling wave, but is insufficient to move the bubbles, and the bubbles adhere to the substrate surface.

【0134】気泡の基板表面への付着は純水中の微小異
物の集塵を促し、更に気泡が付着して自身の浮力で基板
表面を移動するようになると、その移動経路に沿って集
塵した異物を基板表面に付着させて基板を汚染する。
The adhesion of air bubbles to the substrate surface promotes the collection of minute foreign matter in pure water. When the air bubbles adhere and move on the substrate surface by their own buoyancy, they are collected along the movement path. The contaminants adhere to the substrate surface and contaminate the substrate.

【0135】しかも基板表面に付着した気泡は、基板表
面への高周波の伝搬そのものを阻害して洗浄効果を低減
させてしまう。即ち、疎水性表面を有する基板の高周波
洗浄において気泡の発生があると、基板表面異物の高周
波による洗浄と、気泡付着による純水中の異物による基
板汚染が同時に進行するために結果的に洗浄効果を低下
させてしまう。
In addition, air bubbles adhering to the substrate surface impede the propagation of high frequency to the substrate surface and reduce the cleaning effect. That is, if bubbles are generated in the high-frequency cleaning of a substrate having a hydrophobic surface, the cleaning of the substrate surface by the high frequency and the contamination of the substrate by the foreign matter in the pure water due to the adhesion of the bubbles proceed simultaneously, resulting in a cleaning effect. Is reduced.

【0136】なお、純水シャワーに超音波を重畳して洗
浄する場合も気泡の発生及び付着が観察されるが、気泡
を除去する為にシャワー圧力を大きくすると脆弱な多孔
質表面を崩壊してしまう場合がある。
[0136] Even when washing is performed by superimposing ultrasonic waves on a pure water shower, bubbles are generated and adhered. However, if the shower pressure is increased to remove the bubbles, the fragile porous surface is broken. In some cases.

【0137】本発明者は洗浄効果の改善を行うべく研究
を進めた結果、洗浄中の基板を定期的に純水槽から引き
上げて気泡をソフトに排除する実施形態1の方法や、洗
浄に使用する純水の溶存ガスを予め脱気して気泡の発生
そのものを防止して基板の純水槽からの引き上げ操作を
不要にする実施形態2の方法を見い出した。
The present inventor has conducted research to improve the cleaning effect. As a result, the method of Embodiment 1 in which the substrate being cleaned is periodically pulled up from the pure water tank to eliminate air bubbles and used for cleaning is used. The method of the second embodiment has been found in which the dissolved gas of pure water is degassed in advance to prevent the generation of bubbles and to eliminate the operation of lifting the substrate from the pure water tank.

【0138】以下、実施形態3の多孔質シリコン表面を
親水性処理して、超音波洗浄する説明をする。
In the following, description will be made on the porous silicon surface of Embodiment 3 subjected to hydrophilic treatment and ultrasonic cleaning.

【0139】図13に、多孔質シリコン上のエピタキシ
ャル成長までの作製プロセス及び洗浄方法についてフロ
ー図の一例を示す。図中、SPMはH2 SO4 /H2
2 混合液、DIWは純水、DHFは希HF液、APMは
NH4 OH/H22 /H2O混合液、S/Dはスピン
ナー乾燥を示す。
FIG. 13 shows an example of a flow chart of a manufacturing process up to epitaxial growth on porous silicon and a cleaning method. In the figure, SPM is H 2 SO 4 / H 2 O
2 mixed liquid, DIW is pure water, DHF is dilute HF liquid, APM is NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O mixed liquid, and S / D is spinner drying.

【0140】陽極化成前のバルク・シリコン基板の洗浄
は従来と同様の薬液による洗浄であるが、陽極化成によ
る多孔質シリコン形成後からエピタキシャル成長までは
基板表面に多孔質の孔開口が露出している。
The cleaning of the bulk silicon substrate before the anodization is the same as the conventional cleaning with a chemical solution, but a porous hole opening is exposed on the substrate surface from the formation of the porous silicon by the anodization to the epitaxial growth. .

【0141】フロー図から明らかなように、多孔質シリ
コンの孔開口が表面に露出している間は一般的にバルク
・シリコン基板の洗浄に使用されるようなSPMやAP
M或いはHPM(HCl/H22 /H2 O混合液)等
の薬液は使用できず、DHFや純水に限られている。
As is clear from the flow chart, while the pore openings of the porous silicon are exposed on the surface, SPM or AP generally used for cleaning a bulk silicon substrate is used.
Chemicals such as M or HPM (HCl / H 2 O 2 / H 2 O mixture) cannot be used, and are limited to DHF and pure water.

【0142】既に述べたように、陽極化成による多孔質
シリコンの形成過程において表面には多数の異物が付着
する。
As described above, a large number of foreign substances adhere to the surface in the process of forming porous silicon by anodization.

【0143】また、多孔質シリコン基板の表面に単結晶
シリコン膜をエピタキシャル成長させる場合には、高温
での加熱プロセス中における多孔質構造の構造変化を低
減するために、多孔質の内壁面に酸化膜(自然酸化膜を
形成や図16の低温酸化工程)を形成することが行われ
る。更に少なくとも多孔質(シリコン基板)表面の酸化
膜を成長直前に選択的に除去してエピタキシャル成長す
る。この場合、多孔質の孔内壁面の酸化膜は残してお
く。具体的には、DHF中での短時間の浸漬により多孔
質シリコン表面の酸化膜が除去され、DHF液が多孔質
の孔内深くに侵入する前にDHF槽から基板を引き上げ
て純水でリンスする。
When a single-crystal silicon film is epitaxially grown on the surface of a porous silicon substrate, an oxide film is formed on the porous inner wall surface in order to reduce structural changes in the porous structure during a heating process at a high temperature. (Formation of a natural oxide film or a low-temperature oxidation step in FIG. 16) is performed. Further, at least an oxide film on a porous (silicon substrate) surface is selectively removed immediately before the growth to perform epitaxial growth. In this case, the oxide film on the porous inner wall surface is left. Specifically, the oxide film on the porous silicon surface is removed by immersion in DHF for a short time, and before the DHF solution penetrates deep into the porous pores, the substrate is pulled up from the DHF tank and rinsed with pure water. I do.

【0144】例えば、多孔質シリコン上に1000℃程
度の温度でエピタキシャル成長を熱CVD法で形成する
場合には、その前に多孔質シリコンの孔内壁を400
℃、1時間の低温で酸化して酸化膜を形成する。
For example, in the case where epitaxial growth is formed on porous silicon at a temperature of about 1000 ° C. by a thermal CVD method, the inner wall of the porous silicon hole is formed before the epitaxial growth.
Oxidation at a low temperature of 1 ° C. for 1 hour to form an oxide film.

【0145】ところが、熱酸化工程を経ると表面に基板
内で百個程度の新たな異物の付着が認められる。この様
な異物は基板を整列させている石英製ボートと石英製炉
管とのこすれによる摩耗により発塵すると考えられる。
However, after the thermal oxidation step, about 100 new foreign substances adhere to the surface of the substrate. It is considered that such foreign matter is generated by abrasion caused by rubbing between the quartz boat and the quartz furnace tube on which the substrates are aligned.

【0146】これらの異物は、エピタキシャル成長直前
に多孔質シリコン表面の酸化膜を希HF液によるエッチ
ングで除去することから、酸化膜除去と同時に表面から
リフトオフされて除去されると考えられがちである。
Since these oxides remove the oxide film on the surface of the porous silicon by etching with a dilute HF solution immediately before the epitaxial growth, it is often thought that the foreign matter is lifted off from the surface at the same time as the oxide film is removed.

【0147】しかし、実際には希HF液によるエッチン
グ後の異物の個数はほとんど変化しないか、かえって増
加する。これは、多孔質表面の酸化膜が除去されて疎水
性となることから、エッチング槽に浮遊した異物が基板
引き上げ時の基板の流水帯電により基板に吸着されて再
付着するものと考えられる。
However, actually, the number of foreign matters after etching with the diluted HF solution hardly changes or increases. This is presumably because the oxide film on the porous surface is removed to make the surface hydrophobic, so that the foreign matter floating in the etching tank is adsorbed to the substrate by flowing water charging of the substrate when the substrate is lifted and adheres again.

【0148】ところで、図13に示すように、陽極化成
は高濃度のHF電解液を使用することから、低温酸化後
のDHFによる酸化膜除去後と同様に陽極化成後は多孔
質シリコン表面は疎水性となる。
As shown in FIG. 13, since the anodization uses a high-concentration HF electrolyte, the surface of the porous silicon is hydrophobic after the anodization in the same manner as after the removal of the oxide film by DHF after the low-temperature oxidation. And sex.

【0149】既に述べたように、純水による高周波洗浄
中に気泡が発生すると疎水性基板の表面に気泡が付着
し、洗浄作用を妨害するばかりか、純水中の異物を基板
表面に集塵して汚染する原因となる。図12に疎水性多
孔質シリコン基板を基板引き上げや純水の脱気処理を行
わずに純水中で高周波洗浄した場合の基板表面異物の付
着状態を異物検査装置を用いて検査した結果を示す。図
12中に気泡の浮上方向を示す。高周波の進行波も同一
方向とした。基板表面に付着した気泡の浮上経路に沿っ
て異物の付着汚染が認められる。
As described above, when air bubbles are generated during the high frequency cleaning with pure water, the air bubbles adhere to the surface of the hydrophobic substrate and hinder the cleaning action, and also cause foreign substances in the pure water to collect on the substrate surface. Cause contamination. FIG. 12 shows the result of inspecting the adhesion state of foreign substances on the substrate surface using a foreign substance inspection apparatus when the hydrophobic porous silicon substrate is subjected to high frequency cleaning in pure water without lifting the substrate or performing deaeration of pure water. . FIG. 12 shows the floating direction of the bubbles. The high-frequency traveling wave was also in the same direction. Adhesion and contamination of foreign matter is recognized along the floating path of bubbles attached to the substrate surface.

【0150】この為、脱気していない純水を使用する場
合は高周波洗浄中に基板の定期的引き上げ操作を、また
純水中の溶存ガスを脱気した純水を使用して高周波洗浄
を行うことが望まれるのであり、図13において、脱気
した純水を使用して高周波洗浄(工程S1 ,S2 ,S
3 )を行っているのはこの為である。
Therefore, when using pure water which has not been degassed, the substrate is periodically lifted during high frequency cleaning, and high frequency cleaning is performed using pure water from which dissolved gas in pure water has been degassed. In FIG. 13, high-frequency cleaning (steps S 1 , S 2 , S 2) is performed using degassed pure water.
That is why we do 3 ).

【0151】しかしながら、基体の洗浄において、洗浄
中に純水槽から定期的に基板を引き上げる方法は、例え
ば洗浄を作業者の労力に頼る場合は窮めて煩雑な作業と
なる。
However, in the cleaning of the substrate, the method of periodically lifting the substrate from the pure water tank during the cleaning is a very complicated operation, for example, when the cleaning depends on the labor of the operator.

【0152】また、純水中の溶存ガスの脱気は脱気装置
出口でのガス濃度を補償することはできても、純水高周
波洗浄槽に貯水するような場合には流水下においても大
気中からの酸素や窒素の再溶解が短時間で起きるため、
洗浄槽内の純水の溶存ガス濃度を補償するためには洗浄
槽の構造やガスシール等に工夫が求められる。
Although the degassing of the dissolved gas in the pure water can compensate for the gas concentration at the outlet of the deaerator, even when the pure water is stored in a high-frequency cleaning tank, the degassing of the dissolved gas can be performed under flowing water. Since redissolution of oxygen and nitrogen from inside occurs in a short time,
In order to compensate for the concentration of dissolved gas in pure water in the cleaning tank, it is necessary to devise a structure of the cleaning tank and a gas seal.

【0153】そこで、本発明者は更に研究を重ねた結
果、本発明に到達した。即ち、本発明の実施形態3の多
孔質表面の洗浄方法は、純水による高周波洗浄において
洗浄効果を発揮しやすいように多孔質表面を酸化して親
水性表面とし、親水性とされた表面から純水高周波洗浄
により基体表面の異物を取り除くものである。このよう
な異物が除去された多孔質シリコン基板の清浄な表面酸
化膜を直前に希HF液によりエッチング除去して、多孔
質シリコン表面に単結晶シリコン膜をエピタキシャル成
長すれば、良質な単結晶シリコン膜を形成することがで
きる。 (実施形態4)本発明の実施形態4の多孔質表面の洗浄
方法は、高周波洗浄において洗浄効果を発揮しやすいよ
うに多孔質表面を酸化して親水性表面とし且つ親水性と
された該多孔質表面の洗浄を行う液体に、高周波の超音
波を重畳して基体表面の異物を取り除くものである。
Thus, the present inventors have further studied and as a result, have reached the present invention. That is, the method for cleaning a porous surface according to the third embodiment of the present invention includes the steps of: oxidizing the porous surface to a hydrophilic surface so that the cleaning effect is easily exhibited in high-frequency cleaning with pure water; Foreign matter on the surface of the substrate is removed by high frequency cleaning with pure water. If a clean surface oxide film of the porous silicon substrate from which such foreign matter has been removed is immediately removed by etching with a diluted HF solution and a single crystal silicon film is epitaxially grown on the porous silicon surface, a good single crystal silicon film can be obtained. Can be formed. (Embodiment 4) The method for cleaning a porous surface according to Embodiment 4 of the present invention comprises the steps of oxidizing a porous surface to a hydrophilic surface and making the porous surface hydrophilic so that the cleaning effect is easily exerted in high frequency cleaning. In this method, high-frequency ultrasonic waves are superimposed on a liquid for cleaning the surface of a substrate to remove foreign substances on the surface of the substrate.

【0154】本形態の多孔質表面の洗浄方法は、表面に
多孔質構造を有する基体であれば、基体の材料は特に限
定されない。例えば、Si,GaAs等の半導体材料、
セラミック材料等を用いることができる。また図2に示
すように、Si多孔質基体の細孔の内壁面に化学蒸着法
等を用いて非晶質Si、多結晶SiあるいはGaAs等
の半導体薄膜や金属薄膜からなる層を堆積した構造を有
する基体表面に付着した異物を除去するために本発明の
多孔質表面の洗浄方法を用いることもできる。なお、図
2のように、多孔質基体の細孔の内壁面に、直接、半導
体薄膜や金属薄膜からなる層を形成する場合には、親水
性処理により形成された基体表面酸化膜及び内壁酸化膜
を除去した後に半導体薄膜や金属薄膜からなる層を形成
すればよい。
In the method for cleaning a porous surface of the present embodiment, the material of the substrate is not particularly limited as long as the substrate has a porous structure on the surface. For example, semiconductor materials such as Si and GaAs,
A ceramic material or the like can be used. Further, as shown in FIG. 2, a structure in which a layer composed of a semiconductor thin film such as amorphous Si, polycrystalline Si or GaAs or a metal thin film is deposited on the inner wall surface of the pores of the Si porous substrate by using a chemical vapor deposition method or the like. The porous surface cleaning method of the present invention can also be used to remove foreign substances adhering to the surface of the substrate having the above. When a layer composed of a semiconductor thin film or a metal thin film is formed directly on the inner wall surface of the pores of the porous substrate as shown in FIG. 2, the substrate surface oxide film and the inner wall oxide film formed by the hydrophilic treatment are formed. After removing the film, a layer made of a semiconductor thin film or a metal thin film may be formed.

【0155】既に説明したように、陽極化成直後の多孔
質シリコンは電解液として濃HF混合液を使用する為に
疎水性表面となっている。この表面に酸化膜を形成する
と、その表面は親水性となる。親水性表面ならば、例え
脱気していない純水で高周波洗浄した場合に気泡の発生
があっても基板表面への気泡の付着はなく、純水による
高周波洗浄が高い除去率を持って発揮できる。
As described above, porous silicon immediately after anodization has a hydrophobic surface because a concentrated HF mixed solution is used as an electrolytic solution. When an oxide film is formed on this surface, the surface becomes hydrophilic. If it is a hydrophilic surface, even if bubbles are generated when high-frequency cleaning is performed with pure water that has not been degassed, there is no adhesion of bubbles to the substrate surface, and high-frequency cleaning with pure water has a high removal rate. it can.

【0156】即ち、図14に示すように、洗浄工程S12
の前に低温酸化で基板を親水性とすれば、親水性基板表
面では同様に気泡の発生があっても、基板表面は純水に
対して安定で濡れ性が良い為に常に基板表面は純水で覆
われ気泡の付着を妨害する。
That is, as shown in FIG. 14, the cleaning step S 12
If the substrate is made hydrophilic by low-temperature oxidation before, even if bubbles are generated on the surface of the hydrophilic substrate as well, the substrate surface is always stable because it is stable to pure water and has good wettability. Covered with water to prevent air bubbles from sticking.

【0157】従って、気泡により集塵された異物が基板
に転移することがなく、高周波の伝搬が阻害されること
もないので洗浄効果が十分に発揮できる。
Therefore, the foreign matter collected by the air bubbles does not transfer to the substrate and the propagation of the high frequency is not hindered, so that the cleaning effect can be sufficiently exhibited.

【0158】この様に、親水性基板の純水高周波洗浄で
は定期的な基板の引き上げ操作や、純水の脱気処理等の
対策を行う必要がなく、脱気した純水の場合と同様に気
泡の発生があっても洗浄中は基板を純水高周波槽に漬け
置きするだけで高い洗浄作用が期待できる。
As described above, in the pure water high frequency cleaning of the hydrophilic substrate, it is not necessary to take measures such as a periodic lifting operation of the substrate and deaeration treatment of the pure water. Even if bubbles are generated, a high cleaning effect can be expected only by immersing the substrate in a pure water high-frequency bath during cleaning.

【0159】シリコン酸化膜表面は親水性であることは
衆知である。しかし、多孔質シリコンの低温酸化表面も
同様に親水性であることを本発明者は発見した。
It is well known that the surface of a silicon oxide film is hydrophilic. However, the present inventors have discovered that the low temperature oxidized surface of porous silicon is also hydrophilic.

【0160】既に図13を用いて説明したように、この
低温酸化処理は、高温での加熱プロセス中における多孔
質構造の構造変化を低減するために、多孔質シリコン上
のエピタキシャル成長前の処理として実施するものであ
り、本発明の洗浄のために特別に導入するものではな
い。
As already described with reference to FIG. 13, this low-temperature oxidation treatment is performed as a treatment before epitaxial growth on porous silicon in order to reduce structural change of the porous structure during the heating process at a high temperature. And is not specifically introduced for the cleaning of the present invention.

【0161】低温酸化膜も高温での熱酸化と同様に基板
表面の結晶格子間に酸素原子が割り込むことで形成さ
れ、表面に異物がある場合は基板との界面にも形成さ
れ、酸化工程中に付着する異物と共に酸化膜のエッチン
グにより表面から除去される。
The low-temperature oxide film is also formed by interstitial oxygen atoms between the crystal lattices on the substrate surface as in the case of thermal oxidation at a high temperature. If there is a foreign substance on the surface, it is also formed at the interface with the substrate. Is removed from the surface by etching of the oxide film together with foreign matter adhering to the surface.

【0162】但し、エッチング前の酸化膜表面が清浄で
ないとエッチング槽に異物を持ち込むことになりエッチ
ング後の基板に異物が再付着する。
However, if the surface of the oxide film before the etching is not clean, foreign matter is brought into the etching tank, and the foreign matter adheres again to the substrate after the etching.

【0163】このことから、酸化工程後の洗浄はエッチ
ングによる酸化膜剥離以前に実施することが好ましい。
For this reason, it is preferable that the cleaning after the oxidation step is performed before the oxide film is removed by etching.

【0164】従って、図14では多孔質シリコンを酸化
等により親水性にした後に純水で高周波洗浄して表面の
異物を効果的に取り除いて清浄な酸化膜表面を創出し、
エピタキシャル成長等の直前に希HF液による表面酸化
膜の剥離を行ってエピタキシャル成長等を行うようにす
ることで、半導体プロセスで使用できるような清浄な多
孔質シリコン表面を提供できるようにしている。
Therefore, in FIG. 14, the porous silicon is made hydrophilic by oxidation or the like, and then subjected to high frequency cleaning with pure water to effectively remove foreign substances on the surface, thereby creating a clean oxide film surface.
By removing the surface oxide film with a dilute HF solution immediately before the epitaxial growth or the like and performing the epitaxial growth or the like, a clean porous silicon surface usable in a semiconductor process can be provided.

【0165】しかも、希HFエッチング工程での異物の
再付着の原因となる酸化膜表面の異物は既に除去されて
清浄な酸化膜表面が確保されることから、希HF液槽へ
の異物の持ち込みがほとんど無く、再汚染の問題が軽減
される。
In addition, foreign substances on the surface of the oxide film which cause reattachment of foreign substances in the dilute HF etching step have already been removed and a clean oxide film surface is secured, so that foreign substances are brought into the dilute HF liquid tank. And the problem of recontamination is reduced.

【0166】このように図13と図14の製造方法の違
いは、熱酸化工程とエピタキシャル成長工程との間に実
施する希HF液による多孔質シリコン表面の酸化膜除去
工程後の疎水性表面に純水による高周波洗浄を実施して
いたものを、酸化工程と希HFエッチング工程の間の親
水性表面を有する多孔質シリコンに純水高周波洗浄を実
施するように変更したことである。
As described above, the difference between the manufacturing methods shown in FIGS. 13 and 14 is that the hydrophobic surface after the oxide film removing step of the porous silicon surface by the dilute HF solution is performed between the thermal oxidation step and the epitaxial growth step. The high-frequency cleaning with water is changed from the one in which high-frequency cleaning with water is performed to the porous silicon having a hydrophilic surface between the oxidation step and the dilute HF etching step.

【0167】このように、洗浄のタイミングを変更した
だけで、洗浄中の定期的な基板引き上げ操作や純水の脱
気等の気泡付着対策を必要とせず、効果的に多孔質シリ
コン表面の異物を除去することができる。
As described above, by simply changing the cleaning timing, it is not necessary to periodically take up the substrate during cleaning or take measures against air bubbles such as deaeration of pure water, and the foreign matter on the porous silicon surface can be effectively removed. Can be removed.

【0168】なお、親水性処理は熱酸化によらず、後述
するオゾン水、過酸化水素水による酸化作用を用いても
よい。この場合、基板は浸漬するだけでもよいが、高周
波超音波をかけることがより好ましい。また親水性処理
としては、ドライ酸化処理として、高濃度オゾンガス雰
囲気あるいは高濃度酸化雰囲気中での大気圧酸化、ある
いは上記ガスをベース原料とした減圧下でのプラズマ酸
化による処理等がある。
The hydrophilic treatment may use an oxidizing effect of ozone water or hydrogen peroxide, which will be described later, instead of thermal oxidation. In this case, the substrate may be simply immersed, but it is more preferable to apply high frequency ultrasonic waves. As the hydrophilic treatment, dry oxidation treatment includes atmospheric pressure oxidation in a high-concentration ozone gas atmosphere or a high-concentration oxidizing atmosphere, or plasma oxidation using the above gas as a base material under reduced pressure.

【0169】一方、陽極化成後の疎水性表面には多数の
異物が付着しており、これを熱酸化装置に投入すると異
物の種類によっては表面に強固に焼き付いたり、酸化装
置の汚染の原因となる。
On the other hand, a large number of foreign substances adhere to the hydrophobic surface after anodization, and when these are put into a thermal oxidizing apparatus, depending on the type of foreign substances, the foreign substances may be firmly burned on the surface or cause contamination of the oxidizing apparatus. Become.

【0170】図14に示した製造フローでは、疎水性表
面の純水による高周波洗浄に純水中の溶存ガスの脱気処
理を組み合わせて洗浄している(工程S1 )。
In the manufacturing flow shown in FIG. 14, cleaning is performed by combining the high-frequency cleaning of the hydrophobic surface with pure water and the degassing treatment of the dissolved gas in the pure water (step S 1 ).

【0171】このような脱気処理を含む洗浄工程は、図
15に示すような本発明の洗浄方法に置き換えることが
できる。図15の工程S11は本発明の第2の実施形態に
よる多孔質表面の洗浄方法によるものであり、オゾンを
溶解した純水を用いて高周波洗浄を行う。
The cleaning step including such a deaeration treatment can be replaced by the cleaning method of the present invention as shown in FIG. Step S 11 in FIG. 15 is due to the cleaning method of porous surface according to the second embodiment of the present invention, performs the high-frequency cleaning with pure water containing dissolved ozone.

【0172】衆知のようにオゾンを溶解した純水は強い
酸化作用を有する。有機物の除去効果は、有機物の酸化
作用によるところが大である。オゾン純水の強い酸化作
用は疎水性表面の親水性処理として使用することがで
き、陽極化成後の多孔質シリコン表面を酸化して親水性
表面を創出する効果がある。そしてこの創出された親水
性表面に高周波洗浄を行えば、親水性処理と高周波洗浄
とが同一工程で行われる。
As is well known, pure water in which ozone is dissolved has a strong oxidizing action. The effect of removing organic substances largely depends on the oxidizing action of organic substances. The strong oxidizing action of ozone pure water can be used as a hydrophilic treatment for a hydrophobic surface, and has the effect of oxidizing the porous silicon surface after anodization to create a hydrophilic surface. If high frequency cleaning is performed on the created hydrophilic surface, the hydrophilic treatment and high frequency cleaning are performed in the same step.

【0173】しかも、オゾン純水は純水と同様に多孔質
シリコンの細孔に侵入してもその後の加熱により容易に
蒸気或いは酸素ガスとして排出され、後工程に悪影響を
残すことがない。
Furthermore, even if pure ozone water enters the pores of porous silicon similarly to pure water, it is easily discharged as steam or oxygen gas by subsequent heating, and does not adversely affect the subsequent steps.

【0174】オゾン濃度が10〜13%程度のオゾン水
により形成された多孔質シリコン表面及び孔内壁の酸化
膜は低温酸化工程前の自然酸化膜除去の目的で従来から
実施しているDHFによるエッチングにより除去され
る。
The oxide film on the surface of the porous silicon and the inner wall of the hole formed by ozone water having an ozone concentration of about 10 to 13% is conventionally etched by DHF to remove a natural oxide film before the low-temperature oxidation step. To be removed.

【0175】オゾン純水による高周波洗浄は疎水性の多
孔質シリコン表面に効果を発揮するが、既に親水性表面
を有する酸化された多孔質シリコンの洗浄に適用しても
何等問題ない。従って、陽極化成後及び低温酸化後の両
方の多孔質シリコンの洗浄に使用することができる。
Although high-frequency cleaning with ozone pure water exerts an effect on the hydrophobic porous silicon surface, there is no problem if it is applied to cleaning of oxidized porous silicon already having a hydrophilic surface. Therefore, it can be used for cleaning porous silicon both after anodization and after low-temperature oxidation.

【0176】更に、湿式酸化による多孔質シリコンの親
水性処理の観点からは、オゾン水以外に純水で希釈した
2%以下程度の過酸化水素水液(H22 /H2 O)を
使用して高周波洗浄することも可能である。
Further, from the viewpoint of hydrophilic treatment of porous silicon by wet oxidation, a hydrogen peroxide aqueous solution (H 2 O 2 / H 2 O) of about 2% or less diluted with pure water other than ozone water is used. It can be used for high frequency cleaning.

【0177】薬液を使用する洗浄であるが、これも同様
に多孔質シリコンの細孔内部に侵入しても容易に排出す
ることができ、後工程に悪影響を及ぼさない。
The cleaning using a chemical solution can be easily discharged even if it enters the pores of the porous silicon, and does not adversely affect the subsequent steps.

【0178】なお、図16に示すように、図15の製造
フローにおいて、オゾンを溶解した純水を用いて高周波
洗浄を行った後に低温酸化を行ってもよい。陽極化成後
の多孔質シリコン表面はオゾン純水により酸化膜が形成
されており、さらに低温熱酸化処理により多孔質内壁の
孔深くまで均一に酸化される。しかも、大気中の酸素に
よるシリコンの酸化速度は遅く、あえてオゾン純水によ
る酸化膜を除去する必要性はなく、低温熱酸化前の酸化
膜剥離工程は不要となることから、図16のようにさら
に工程を削減することができる。
As shown in FIG. 16, low-temperature oxidation may be performed after high-frequency cleaning is performed using pure water in which ozone is dissolved in the manufacturing flow of FIG. An oxide film is formed on the surface of the porous silicon after the anodization with pure ozone water, and the surface is uniformly oxidized to a deep hole of the porous inner wall by a low-temperature thermal oxidation treatment. In addition, the rate of oxidation of silicon by oxygen in the atmosphere is low, and there is no need to remove the oxide film with pure ozone water, and the oxide film stripping step before low-temperature thermal oxidation is not required. Further, the number of steps can be reduced.

【0179】APM洗浄後には疎水性基板の表面が親水
性になることが知られているが、既に説明したようにA
PMを疎水性の多孔質シリコンの親水性処理のために使
用することはできない。
It is known that the surface of a hydrophobic substrate becomes hydrophilic after APM cleaning.
PM cannot be used for the hydrophilic treatment of hydrophobic porous silicon.

【0180】[0180]

【実施例】次に、実施例によって本発明をさらに詳しく
説明する。実施例1,2は、実施形態1の例である。 (実施例1)洗浄に使用した多孔質シリコン基板は、R
CA洗浄したp+ 型の直径5インチのシリコン基板の片
面に陽極化成法でおよそ10μm厚の多孔質シリコン層
を形成したもので、純水リンス、スピンナー乾燥後に、
表面異物検査装置を用いて異物の個数を測定した。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. Examples 1 and 2 are examples of the first embodiment. (Example 1) The porous silicon substrate used for cleaning was R
A porous silicon layer having a thickness of about 10 μm is formed on one side of a CA-cleaned p + -type silicon substrate having a diameter of 5 inches by anodization. After rinsing with pure water and spinner drying,
The number of foreign substances was measured using a surface foreign substance inspection device.

【0181】次に、図17に示すように純水1をオーバ
ー・フローした石英槽2に上記多孔質シリコン基板3を
化成バッチ順に洗浄キャリア4にセットし、石英槽2を
通して高周波超音波槽5の振動子6から周波数約1MH
z、電力150Wの高周波超音波を基板3に平行に印加
して洗浄した。
Next, as shown in FIG. 17, the porous silicon substrate 3 was set on the cleaning carrier 4 in the formation batch in the quartz tank 2 in which the pure water 1 overflowed, and the high-frequency ultrasonic tank 5 was passed through the quartz tank 2. Frequency of about 1 MH
Cleaning was performed by applying high frequency ultrasonic waves of z, power 150 W in parallel to the substrate 3.

【0182】キャリア端には、洗浄用ダミーとしてRC
A洗浄したバルク・シリコン基板7を配置し、5分毎に
キャリア4ごと基板を純水から引き上げて付着気泡を排
除し、20分間純水中で洗浄した。
At the carrier end, RC as a cleaning dummy was used.
The bulk silicon substrate 7 cleaned in A was placed, and the substrate together with the carrier 4 was pulled out of the pure water every 5 minutes to remove attached bubbles, and washed in pure water for 20 minutes.

【0183】異物の除去効果を評価するために、洗浄
後、スピンナー乾燥し、異物測定を行い、再度同様の洗
浄を20分間繰り返した後に異物測定をした。
In order to evaluate the effect of removing foreign matters, after cleaning, spinner drying was performed, foreign matters were measured, and the same washing was repeated again for 20 minutes, after which foreign matters were measured.

【0184】異物の測定は5インチ基板面内のレーザ反
射強度分布から得られ、0.3μm以上の大きさの異物
を測定するモードで評価した。
The measurement of foreign matter was obtained from a laser reflection intensity distribution within the 5-inch substrate surface, and evaluated in a mode for measuring foreign matter having a size of 0.3 μm or more.

【0185】図18にこの一連の洗浄による異物個数の
変化を示す。図18ではキャリア端ダミー7のデータは
記載していない。
FIG. 18 shows a change in the number of foreign particles due to this series of cleaning. In FIG. 18, data of the carrier end dummy 7 is not shown.

【0186】図18に示すようにRCA洗浄後(図中、
A)の基板表面の異物の個数と比べて陽極化成後(図
中、B)は極端に異物が増加することが分かる(既に説
明した図9と同一データ)。なお、図18の棒グラフ中
のL1,L2,L3の分類は異物からのレーザ反射強度
の大まかな大きさの分類を示し、L1,L2,L3の順
番に大きくなる(L1<L2<L3)。
After the RCA cleaning as shown in FIG.
It can be seen that the number of foreign substances increases extremely after anodization (B in the figure) as compared with the number of foreign substances on the substrate surface in A) (the same data as FIG. 9 described above). Note that the classification of L1, L2, and L3 in the bar graph of FIG. 18 indicates the classification of the approximate magnitude of the laser reflection intensity from the foreign matter, and increases in the order of L1, L2, and L3 (L1 <L2 <L3).

【0187】キャリア端にはダミー基板を配置している
ことから化成1バッチ目のデータはキャリアからの汚染
では無く、陽極化成のバッチの順番に依存する。
Since the dummy substrate is arranged at the carrier end, the data of the first batch of formation is not contamination from the carrier but depends on the order of the batch of anodization.

【0188】従来の純水リンスのみで終わっていた多孔
質シリコンは、このように異物で汚染された表面のもの
が使用されていた。
As the conventional porous silicon which has been finished only with pure water rinsing, the one having a surface contaminated with such foreign substances has been used.

【0189】これを本発明の純水中での高周波超音波洗
浄により20分間洗浄すると(図中、C)、表面の異物
は13%から51%除去され、更に同様に5分毎にキャ
リア4ごと基板を引き上げて付着気泡を排除した。20
分間の洗浄(図中、D)で化成後の純水リンス後(図
中、B)に比べて63%から84%除去された。また、
洗浄後の異物検査装置データからは多孔質シリコン表面
の崩壊による凹凸変化は無かった。
When this is cleaned by high frequency ultrasonic cleaning in pure water of the present invention for 20 minutes (C in the figure), foreign substances on the surface are removed from 13% to 51%, and similarly, the carrier 4 is removed every 5 minutes. The substrate was lifted up to remove air bubbles. 20
The cleaning (D in the figure) for 63 minutes removed 63% to 84% of the pure water rinsed after the chemical conversion (B in the figure). Also,
From the data of the foreign substance inspection device after cleaning, there was no change in unevenness due to collapse of the porous silicon surface.

【0190】尚、気泡の除去を行わない場合は、特にL
1サイズの微小異物が基板を気泡上昇方向(実施例にお
いては超音波伝搬方向と一致する)に沿って、基板を横
断するように集合付着する現象が見られる。 (実施例2)次に、多孔質シリコン表面でのエピタキシ
ャル成長で不可欠な前処理である低温酸化と表面酸化層
除去後の高周波超音波洗浄の例を示す。
When air bubbles are not removed, L
A phenomenon is seen in which minute foreign matters of one size collectively adhere to the substrate along the bubble rising direction (in the embodiment, coincide with the ultrasonic wave propagation direction) so as to cross the substrate. (Example 2) Next, an example of low-temperature oxidation and high-frequency ultrasonic cleaning after removing a surface oxide layer, which are indispensable pretreatments for epitaxial growth on a porous silicon surface, will be described.

【0191】実施例1において陽極化成後に純水で高周
波超音波洗浄した多孔質シリコン基板(図中、D)を4
00℃、1時間の酸素雰囲気中で低温酸化し(図中、
E)異物測定を行ったところ、図18に示すように新た
に異物が付着した。
In Example 1, a porous silicon substrate (D in the figure) which was subjected to high-frequency ultrasonic cleaning with pure water after anodization was used.
Oxidation at low temperature in an oxygen atmosphere at 00 ° C for 1 hour (in the figure,
E) When a foreign substance was measured, a new foreign substance was attached as shown in FIG.

【0192】これは、酸化炉内及び工程作業中に付着し
たもので、従来の純水リンスのみの多孔質シリコンでは
化成直後の異物個数に重畳されるものである。
This is adhered in the oxidation furnace and during the process, and is superimposed on the number of foreign substances immediately after chemical formation in the conventional porous silicon with pure water rinse only.

【0193】これを上記同様の方法でキャリアにセット
して希釈フッ酸に漬けた後、実施例1の洗浄装置(図1
7)で純水オーバー・フロー高周波超音波洗浄を、5分
毎にキャリア4ごと基板を引き上げて付着気泡を排除し
ながら20分間行った(図中、F)ところ、図18に示
すように酸化直後に比べて54%から80%の異物が除
去され、何れの多孔質シリコン基板も65個以下になっ
た。
After setting this in a carrier in the same manner as described above and immersing it in diluted hydrofluoric acid, the washing apparatus of Example 1 (FIG. 1)
In step 7), high-frequency ultrasonic cleaning with pure water overflow was performed for 20 minutes while removing the air bubbles from the substrate together with the carrier 4 every 5 minutes (F in the figure). 54% to 80% of foreign matter was removed as compared to immediately after, and the number of porous silicon substrates was reduced to 65 or less.

【0194】これは酸化膜剥離工程で異物が表面からリ
フト・オフされる除去作用との相乗効果と考えられる
が、従来の希釈フッ酸及び純水リンスのみでは、いった
んリフト・オフされた異物が疎水性基板の流水帯電によ
り再付着し数百個程度の異物が検出されることから、高
周波超音波洗浄により異物の除去と再付着防止が効果的
に行われた結果と考えることができる。
This is considered to be a synergistic effect with the removal action in which the foreign matter is lifted off from the surface in the oxide film peeling step. However, the foreign substance once lifted off by the conventional diluted hydrofluoric acid and pure water rinsing alone cannot remove the foreign matter. Since the hydrophobic substrate is re-adhered by flowing water charging and about several hundred foreign substances are detected, it can be considered that the high-frequency ultrasonic cleaning effectively removes the foreign substances and effectively prevents the re-adhesion.

【0195】また、前記実施例1と同様に洗浄後の多孔
質シリコン表面の異常は検出されなかった。
As in Example 1, no abnormality was detected on the porous silicon surface after cleaning.

【0196】上記実施例1及び実施例2において実施し
た純水中での高周波洗浄における付着気泡の除去効果に
ついて説明する。
The effect of removing attached air bubbles in the high-frequency cleaning in pure water performed in the first and second embodiments will be described.

【0197】気泡による吸着は微小な異物で顕著で、か
つその基板表面への集合付着状態は顕著である。ただ
し、すでに説明した様に超音波洗浄においては高周波帯
域であっても純水中の溶存ガスからの気泡の発生が観察
され、さらに多孔質シリコン基板を乾燥させた場合には
その細孔内の気体(空気)が純水と置換されて孔外に排
出されるために気泡が発生することが考えられる。基板
表面に付着する気泡の起源がいずれにあるのかを明らか
にするために、その評価は多孔質構造が形成されていな
い疎水性のバルク基板表面の0.2μm以上の異物によ
って行った。
Adsorption by air bubbles is remarkable for minute foreign matters, and the state of the aggregate adhered to the substrate surface is remarkable. However, as already explained, in the ultrasonic cleaning, even in the high frequency band, the generation of bubbles from the dissolved gas in pure water is observed, and when the porous silicon substrate is further dried, the inside of the pores is reduced. It is conceivable that air bubbles are generated because the gas (air) is replaced with pure water and discharged out of the holes. In order to clarify the origin of the bubbles adhering to the substrate surface, the evaluation was performed by using a foreign substance of 0.2 μm or more on the surface of the hydrophobic bulk substrate on which the porous structure was not formed.

【0198】図19は、バルク基板を予めRCA洗浄し
て表面の異物個数を最小にし、希釈フッ酸に漬けた後、
純水で5分間リンスし、スピンナー乾燥して異物個数を
測定した結果を示す図である。キャリア端の基板の異物
個数が、他の位置での基板に比べて多いことが明らかで
ある。これは、従来から知られているキャリア帯電によ
る最接ウェハの誘導帯電によるものと考えられる。図中
のスロット位置を示す番号は、従来半導体工業分野で多
用されているウェハ・キャリアのスロット番号を表わ
し、キャリア端部から5mmピッチで1番から25番ま
で等間隔に形成されている。
FIG. 19 shows that the bulk substrate is subjected to RCA cleaning in advance to minimize the number of foreign substances on the surface, and then dipped in diluted hydrofluoric acid.
It is a figure which rinses with pure water for 5 minutes, spinner-drys, and shows the result of having measured the number of foreign substances. It is clear that the number of foreign particles on the substrate at the carrier end is larger than that at other positions. This is considered to be due to the conventionally known induction charging of the closest wafer due to carrier charging. The numbers indicating the slot positions in the figure represent the slot numbers of wafer carriers which are conventionally frequently used in the semiconductor industry, and are formed at equal intervals from 1 to 25 at a pitch of 5 mm from the end of the carrier.

【0199】図20は、上記5分間の純水リンス工程に
おいて周波数1MHz、電力150Wの高周波洗浄を実
施した場合の異物個数を示す図である。図20に示すよ
うに、高周波洗浄により基板の異物個数は低減される
が、ウェハキャリアのスロット位置によっては、逆に微
小な異物(L1)が激増する基板がある。
FIG. 20 is a diagram showing the number of foreign substances when high-frequency cleaning with a frequency of 1 MHz and a power of 150 W is performed in the pure water rinsing step for 5 minutes. As shown in FIG. 20, the number of foreign substances on the substrate is reduced by the high-frequency cleaning. However, depending on the slot position of the wafer carrier, on the contrary, there is a substrate in which minute foreign substances (L1) increase sharply.

【0200】この増加した異物は、キャリア内でのスロ
ット位置および基板内での位置分布から気泡上昇方向及
び超音波伝搬方向に対して平行に密集していた。
The increased foreign substances were densely packed in parallel to the bubble rising direction and the ultrasonic wave propagation direction based on the slot position in the carrier and the position distribution in the substrate.

【0201】このことから、単に純水中で超音波洗浄す
ると、目的に反して基板を異物で汚染することが分か
る。
From this, it can be seen that simply ultrasonic cleaning in pure water contaminates the substrate against foreign substances against the purpose.

【0202】図21は、キャリア端の基板の異物測定面
のみをキャリア側に対して反転してセットし、その他の
キャリア内のウェハは正転してセットして、さらに5分
毎にキャリアごと基板を高周波純水浴槽から引き上げ、
再度純水に漬けるという操作を20分間に渡って繰り返
すことで気泡の除去を行った場合の異物個数を示す図で
ある。
FIG. 21 shows that only the foreign matter measurement surface of the substrate at the carrier end is set upside down with respect to the carrier side, the wafers in the other carriers are set up in a normal rotation, and the carrier is set up every 5 minutes. Lift the board from the high-frequency pure water bath,
It is a figure which shows the number of foreign substances when air bubbles are removed by repeating the operation of immersing again in pure water for 20 minutes.

【0203】洗浄時間による効果も有るが、気泡の除去
により図20と比較してキャリア内の各位置でRCA洗
浄後の純水リンス並み(図19)に減少し、基板内での
密集も無くなった。
Although there is an effect due to the cleaning time, the bubbles are reduced to the same level as the pure water rinse after the RCA cleaning at each position in the carrier (FIG. 19) as compared with FIG. 20, and the density in the substrate is eliminated. Was.

【0204】以上の結果から、異物の基板汚染の原因と
して、純水からの高周波超音波による気泡の発生および
疎水性基板表面への付着が明らかとなった。
From the above results, it was clarified that the generation of air bubbles from pure water by high-frequency ultrasonic waves and the adhesion to the hydrophobic substrate surface were caused by the contamination of the substrate by the foreign substances.

【0205】このことから、上記例では5分毎に基板を
純水中から引き上げたが、同一洗浄時間内により短時間
毎に基板の引き上げ操作を繰り返すことで、純水中での
洗浄時間内での気泡の付着数をさらに減少させることで
洗浄効果を高めることができる。
For this reason, in the above example, the substrate was pulled up from pure water every 5 minutes. However, by repeatedly pulling up the substrate every shorter time within the same cleaning time, the substrate was pulled up within pure water. The cleaning effect can be enhanced by further reducing the number of air bubbles adhered to the substrate.

【0206】キャリア端における反転基板の異物も同様
に減少しているが、これが高周波洗浄のみによるもの
か、反転セットとの相乗効果によるものかを明らかにす
る。
Foreign matter on the inverted substrate at the carrier edge is also reduced, and it will be clarified whether this is due to only high-frequency cleaning or a synergistic effect with the inverted set.

【0207】それぞれキャリア端のバルク基板を正転及
び反転してセットし、洗浄能力の最も高いRCA洗浄を
行い0.2μm以上の異物を数えた。
The bulk substrate at the end of the carrier was set in a normal rotation and a reverse rotation, and RCA cleaning having the highest cleaning ability was performed to count foreign substances of 0.2 μm or more.

【0208】図22は正転状態での洗浄後、図23はよ
りキャリアからの誘導帯電の影響が大きいキャリア最終
端のスロットに反転状態でバルク基板をセットして洗浄
した場合の異物数である。
FIG. 22 shows the number of foreign substances in the case where the bulk substrate is set in an inverted state and cleaned in the slot at the final end of the carrier where the influence of the induced charge from the carrier is greater, and FIG. .

【0209】正転状態では、希釈フッ酸に漬けた場合と
同様にキャリア端基板の異物数が突出しているが、反転
セットにより他の基板と比較しても差異が認められない
程度に数が少ない。
In the normal rotation state, as in the case of immersion in diluted hydrofluoric acid, the number of foreign substances on the carrier end substrate is prominent, but the number is so small that no difference is recognized even when compared with other substrates by the reversal set. Few.

【0210】このことから、前記実施例3の図21での
反転セット基板の高周波洗浄後の異物数の減少には、セ
ット方法による付着回避の効果も含まれていることが分
かる。
From this, it can be seen that the reduction in the number of foreign matters after the high frequency cleaning of the reversal set substrate in FIG. 21 of the third embodiment also includes the effect of avoiding adhesion by the setting method.

【0211】このように、バッチ式浴槽において高周波
洗浄を行う場合には、キャリア端基板のセット方法と気
泡の付着防止に留意すべきである。
As described above, when performing high-frequency cleaning in a batch-type bath, attention should be paid to the method of setting the carrier end substrate and the prevention of air bubble adhesion.

【0212】尚、上記実施例はバッチ式の洗浄装置を用
いて具体例を説明したが、本発明の洗浄効果は装置構成
に限定されるものではない。
In the above embodiment, a specific example was described using a batch-type cleaning apparatus. However, the cleaning effect of the present invention is not limited to the apparatus configuration.

【0213】同様に、周波数及び高周波電力、洗浄時
間、液温度等の条件は、本発明の洗浄効果を証明する一
例であって、本発明は周波数帯域(600kHzから2
MHz)にのみ限定され、他の条件は任意に設定可能で
ある。
Similarly, conditions such as frequency and high-frequency power, cleaning time, and liquid temperature are examples of proving the cleaning effect of the present invention, and the present invention relates to a frequency band (600 kHz to 2 kHz).
MHz), and other conditions can be set arbitrarily.

【0214】即ち、本発明の実施例では純水に高周波を
重畳した場合について説明したが、純水に界面活性剤や
オゾン等を微量添加した場合には有機物や異物の除去効
果は公知であることから、本発明に特有の多孔質シリコ
ン表面の高周波洗浄にこれらを組み合わせた方法は本発
明から容易に想定可能である。
That is, in the embodiments of the present invention, the case where a high frequency is superimposed on pure water has been described. However, when a minute amount of a surfactant or ozone is added to pure water, the effect of removing organic substances and foreign substances is known. Therefore, a method combining these with the high-frequency cleaning of the porous silicon surface unique to the present invention can be easily assumed from the present invention.

【0215】また、上記実施例においては多孔質構造を
有する基板材料としてシリコン半導体の例を掲げたが、
本発明の目的は微細且つ緻密で脆弱な多孔質構造をその
洗浄表面に有する基板の洗浄を目的としたものであるこ
とは上記説明において明白であり、同様の多孔質構造で
有れば良く、基板材料に限定されるものではない。 (実施例3)実施例3,4は実施形態2の例である。実
施例5に使用する膜脱気装置1は、図24に示すように
従来の純水製造装置12と超音波洗浄装置13の間の純
水供給管の途中に接続して使用する。膜脱気装置11か
ら作り出された純水は空気の取り込みを防ぐために超音
波洗浄装置13の底部から放出されることが望ましい。
Further, in the above embodiment, an example of a silicon semiconductor is given as a substrate material having a porous structure.
It is clear in the above description that the purpose of the present invention is to clean a substrate having a fine, dense, and fragile porous structure on its cleaning surface, and it is sufficient if the porous structure is the same. It is not limited to the substrate material. (Example 3) Examples 3 and 4 are examples of the second embodiment. As shown in FIG. 24, the membrane deaerator 1 used in the fifth embodiment is connected to a pure water supply pipe between a conventional pure water producing apparatus 12 and an ultrasonic cleaning apparatus 13 and used. It is desirable that the pure water produced from the membrane deaerator 11 be discharged from the bottom of the ultrasonic cleaning device 13 in order to prevent the intake of air.

【0216】これにより、超音波洗浄装置13には溶存
ガスの溶存濃度がそれぞれ5ppm以下の純水が供給さ
れる。
As a result, pure water having a dissolved gas concentration of 5 ppm or less is supplied to the ultrasonic cleaning device 13.

【0217】脱気した純水を使用して、流水オーバー・
フローした石英槽に表面の自然酸化膜を除去した疎水性
表面を有する多孔質シリコン基板を洗浄キャリアにセッ
トし、20分間浸漬して石英槽を通して高周波超音波槽
の振動子から、電力150Wで高周波超音波を基板に平
行に印加して、超音波洗浄(周波数950kHz)を実
施した。浸漬のみで、基板の引き上げ操作は行わなかっ
た。図28は多孔質シリコン基板と高周波進行波との関
係を概略的に示したものであり、このように多孔質シリ
コン基板の洗浄面と高周波進行波の進行方向とを平行に
配置することで多孔質シリコン基板に付着した異物の除
去効果を高めることができる。
[0217] Using degassed pure water,
A porous silicon substrate having a hydrophobic surface from which a natural oxide film is removed is set in a cleaning carrier in a flowed quartz tank, immersed for 20 minutes, and passed through a quartz tank through a vibrator of a high-frequency ultrasonic tank to generate high-frequency power at 150 W. Ultrasonic waves were applied in parallel to the substrate to perform ultrasonic cleaning (at a frequency of 950 kHz). Only the immersion was performed without lifting the substrate. FIG. 28 schematically shows the relationship between the porous silicon substrate and the high-frequency traveling wave. In this manner, the porous surface is arranged by arranging the cleaning surface of the porous silicon substrate and the traveling direction of the high-frequency traveling wave in parallel. Foreign matter adhering to the high quality silicon substrate can be more effectively removed.

【0218】脱気した純水では高周波超音波印加による
気泡の発生は全く見られず、基板表面の気泡の固着も見
られなかった。
In the degassed pure water, no bubbles were generated by the application of high-frequency ultrasonic waves, and no bubbles were fixed on the substrate surface.

【0219】図25には脱気していない純水を使用し5
分毎の基板引き上げ操作を行って同一超音波条件で20
分間洗浄した場合と、更に同様の洗浄を20分間(合計
40分)実施した場合、また脱気純水の浸漬のみの上記
本発明の洗浄条件で洗浄した場合の多孔質表面の異物除
去率をそれぞれ比較して示す。
In FIG. 25, pure water which has not been degassed is used.
The substrate is lifted every minute, and the same
For example, when the same cleaning is performed for 20 minutes (for a total of 40 minutes), and when the cleaning is performed under the above-described cleaning conditions of the present invention only by immersion in degassed pure water, the foreign matter removal rate of the porous surface is reduced. Each is shown in comparison.

【0220】本発明の20分間の洗浄による除去率は9
0%に達し、脱気していない(N2は飽和濃度)純水に
よる高周波洗浄での40分間の洗浄(60〜80%)と
比べても優れている。 (実施例4)本発明の洗浄効果は上記実施例3のような
純水槽での基板の浸漬洗浄に限定されるものではない。
The removal rate of the present invention by washing for 20 minutes was 9%.
Reaches 0%, not degassed (N 2 saturated concentration) is superior in comparison with the washing 40 minutes in a high-frequency cleaning with pure water (60-80%). (Embodiment 4) The cleaning effect of the present invention is not limited to the immersion cleaning of a substrate in a pure water tank as in Embodiment 3 described above.

【0221】例えば、既に提案したような自転する基板
の表面に高周波の超音波を重畳した純水のシャワーを吹
き付けてスピンナー洗浄する場合にも、図25に示すよ
うに脱気した純水を使用することで気泡の発生を防止
し、気泡による超音波の伝搬妨害の問題を回避すること
ができる。 (実施例5)実施例5〜8は、実施形態3の例である。
実施例5の多孔質シリコン基板のエピタキシャル成長ま
での洗浄フローは図13に示した洗浄フローと同じであ
る。ただし、ここでは洗浄工程S2 ,S3 は行っていな
い。より付着する異物の数を減少したい等の要請がある
場合には、適宜洗浄工程S2 ,S3 を行ってもよいこと
はもちろんである。
For example, when spinner cleaning is performed by spraying a shower of pure water in which high-frequency ultrasonic waves are superimposed on the surface of a spinning substrate as already proposed, degassed pure water is used as shown in FIG. By doing so, the generation of bubbles can be prevented, and the problem of interference with the propagation of ultrasonic waves due to the bubbles can be avoided. (Example 5) Examples 5 to 8 are examples of the third embodiment.
The cleaning flow up to the epitaxial growth of the porous silicon substrate of Example 5 is the same as the cleaning flow shown in FIG. However, here, the cleaning steps S 2 and S 3 are not performed. If there is a request to reduce the number of adhered foreign substances, the cleaning steps S 2 and S 3 may be performed as appropriate.

【0222】陽極化成直後は疎水性表面と成っているた
めに、純水による高周波洗浄中は定期的な基板の引き上
げ操作か純水の脱気処理を行って基板に気泡が付着する
のを避ける(ここでは、純水の脱気処理を行った)。
Immediately after the anodization, the surface is hydrophobic, so that during the high frequency cleaning with pure water, the substrate is periodically pulled up or deaerated to avoid bubbles from adhering to the substrate. (Here, deaeration treatment of pure water was performed).

【0223】洗浄は洗浄用テフロン・キャリア端のダミ
ー基板1枚と24枚の多孔質シリコン基板を一括して処
理し、基板は漬け置きのままで950kHzの周波数で
高周波出力150W、常温、流水オーバー・フローの条
件で20分間行った。
For cleaning, one dummy substrate at the edge of the Teflon carrier for cleaning and 24 porous silicon substrates are collectively processed, and the substrate is left immersed at a frequency of 950 kHz, a high frequency output of 150 W, normal temperature, and overflow of running water. Performed for 20 minutes under flow conditions.

【0224】また、純水は溶存ガス濃度を5ppb以下
に脱気して使用した(工程S1 )。この洗浄により、陽
極化成工程で付着した異物の90%程度を除去すること
ができた。
The pure water was used after degassing the dissolved gas concentration to 5 ppb or less (step S 1 ). By this washing, about 90% of the foreign substances adhered in the anodizing step could be removed.

【0225】洗浄した多孔質シリコン表面は疎水性であ
るが、保管基板中に自然酸化膜が形成される。従って、
低温酸化処理の直前に再び純水による高周波洗浄と、D
HFによる自然酸化膜の剥離を行い、乾燥酸素中、40
0℃、1時間の低温で熱酸化膜を形成する。
Although the cleaned porous silicon surface is hydrophobic, a natural oxide film is formed in the storage substrate. Therefore,
Immediately before the low-temperature oxidation treatment, high-frequency cleaning with pure water again and D
The natural oxide film is removed by HF and dried in dry oxygen at 40
A thermal oxide film is formed at a low temperature of 0 ° C. for one hour.

【0226】低温酸化後の表面は親水性表面となるが、
酸化工程中に新たに百個程度の異物が基板表面に付着す
る。この為、酸化後に純水による高周波洗浄を行って表
面の異物を除去し、清浄な酸化膜表面と創出して専用の
箱に保管する。
Although the surface after low-temperature oxidation becomes a hydrophilic surface,
During the oxidation process, about a hundred foreign substances adhere to the substrate surface. For this reason, after oxidation, high frequency cleaning with pure water is performed to remove foreign substances on the surface, and a clean oxide film surface is created and stored in a dedicated box.

【0227】酸化後の多孔質シリコン表面は親水性とな
っているために、気泡の基板表面への付着防止対策は必
要なく、基板は脱気していない純水による高周波洗浄槽
に漬け置きして洗浄することができる。
Since the porous silicon surface after oxidation is hydrophilic, it is not necessary to take measures to prevent air bubbles from adhering to the substrate surface, and the substrate is immersed in a high-frequency cleaning tank with pure water that has not been degassed. Can be washed.

【0228】洗浄条件は、脱気していない純水を使用
し、基板は漬け置きのままで950kHzの周波数で高
周波出力150W、常温、流水オーバー・フロー槽に漬
け置きで20分間洗浄した。
The substrate was washed in pure water without degassing, immersed in a 950 kHz frequency at a high frequency output of 150 W, at room temperature, and in a running water overflow tank for 20 minutes.

【0229】この洗浄により、酸化工程で付着した異物
の90%が除去できた。酸化、洗浄後の保管は酸化膜で
覆われているので長期に及んでも多孔質シリコンの応用
上何等問題は生じない。
By this cleaning, 90% of the foreign substances adhered in the oxidation step could be removed. Since the storage after oxidation and washing is covered with an oxide film, there is no problem in application of porous silicon for a long period of time.

【0230】保管していた酸化膜付きの多孔質シリコン
基板は、エピタキシャル成長装置に投入する直前にエピ
タキシャル成長装置で処理可能な枚数だけDHFで多孔
質シリコン表面の酸化膜のみを剥離除去してエピタキシ
ャル成長する。
The stored porous silicon substrate with an oxide film is epitaxially grown by removing only the oxide film on the surface of the porous silicon with DHF immediately before the substrate is put into the epitaxial growth apparatus, by the number of pieces which can be processed by the epitaxial growth apparatus.

【0231】この時、エピタキシャル成長は多孔質シリ
コンの表面を起源として膜形成が行われるため、DHF
によるエッチング工程では多孔質シリコンの孔内壁の酸
化膜は残して置く。
At this time, in the epitaxial growth, since a film is formed from the surface of porous silicon, DHF
The oxide film on the inner wall of the hole of the porous silicon is left in the etching step by the above method.

【0232】上記の純水による高周波洗浄に使用する純
水は基板の表面状態により脱気したものとしないものの
二種類を使用したが、疎水性(陽極化成後)、親水性
(低温酸化後)共に脱気した純水を用いてもよく、(脱
気を行わず)基板の引き上げ操作を行ってもよい。 (実施例6)次に、エピタキシャル成長までの多孔質シ
リコン基板のその他の洗浄方法の実例に関して説明す
る。
The pure water used for the high-frequency cleaning with pure water was either degassed or not depending on the surface condition of the substrate, and two types of pure water were used: hydrophobic (after anodization) and hydrophilic (after low-temperature oxidation). Pure water degassed together may be used, or the substrate may be lifted (without degassing). (Embodiment 6) Next, an example of another method for cleaning a porous silicon substrate up to epitaxial growth will be described.

【0233】図15に本実施例の洗浄フローを示す。上
記の実施例5の陽極化成後の疎水性多孔質シリコン表面
の洗浄には脱気した純水を使用して高周波洗浄を行った
が、本実施例においてはオゾンを10〜13%程度溶解
したオゾン純水を使用して同様の条件で高周波洗浄を行
った。
FIG. 15 shows a cleaning flow of this embodiment. In the cleaning of the hydrophobic porous silicon surface after anodization in Example 5 described above, high-frequency cleaning was performed using degassed pure water. In this example, about 10 to 13% of ozone was dissolved. High frequency cleaning was performed under the same conditions using ozone pure water.

【0234】オゾン純水は衆知の純水の電気分解と中空
糸フィルターを組み合わせた湿式オゾン生成装置から得
られたオゾン・ガスを純水に溶解させた使用した。
The ozone pure water was obtained by dissolving ozone gas obtained from a well-known wet-type ozone generator combining pure water electrolysis and a hollow fiber filter in pure water.

【0235】陽極化成後のオゾン純水により多孔質シリ
コンの表面及び孔内壁に形成された酸化膜は従来と同様
の低温酸化工程直前のDHFによるエッチングで除去さ
れる。
The oxide film formed on the surface of the porous silicon and the inner wall of the hole by the ozone pure water after the anodization is removed by DHF etching just before the low-temperature oxidation step as in the related art.

【0236】オゾン純水の使用は新たな装置を付加しな
ければならないが、純水の脱気に比べて洗浄槽での濃度
管理が容易である。
The use of pure ozone water requires the addition of a new device, but the concentration control in the cleaning tank is easier than in the deaeration of pure water.

【0237】本実施例では、既に酸化膜が形成されて親
水性となっていることから低温酸化後の高周波洗浄は脱
気していない純水を使用して高周波洗浄したが、オゾン
純水を使用した高周波洗浄であっても何等問題は生じな
い(図15の工程S12を工程S11と同じ条件で行うこと
ができる。)。 (実施例7)更に本発明のその他の実施例について説明
する。
In this embodiment, since the oxide film has already been formed and becomes hydrophilic, the high-frequency cleaning after low-temperature oxidation was performed using pure water that has not been degassed. It does not occur any problem even high-frequency cleaning using (it is possible to perform the step S 12 of FIG. 15 under the same conditions as step S 11.). (Embodiment 7) Still another embodiment of the present invention will be described.

【0238】洗浄フローは実施例6と同様であるが、図
示しないが、陽極化成後の疎水性多孔質シリコン表面の
洗浄にオゾン純水で親水性表面にして高周波洗浄してい
たものを、純水で希釈した2%以下程度の低濃度の過酸
化水素水溶液(H22 /H 2 O)を使用して親水性に
しながら高周波洗浄する方法に変更した。
The cleaning flow is the same as in the sixth embodiment.
Although not shown, the surface of the hydrophobic porous silicon after anodization
High-frequency cleaning is performed using ozone pure water to make the surface hydrophilic.
Is diluted with pure water to a low concentration of less than 2%
Hydrogen hydride aqueous solution (HTwo OTwo / H Two O) to make it hydrophilic
The method was changed to high-frequency cleaning.

【0239】洗浄方法は脱気純水やオゾン純水を使用し
たものと同様、漬け置きでも洗浄効果を発揮する。
As for the cleaning method, as in the case of using degassed pure water or ozone pure water, the cleaning effect is exhibited even when immersed.

【0240】但し、一般には薬液を使用する場合は洗浄
槽に薬液を貯めて洗浄するが、本発明の洗浄方法では除
去された異物はこの薬液には溶解せず槽内に滞留する。
However, in general, when a chemical solution is used, the chemical solution is stored in the cleaning tank for cleaning. However, in the cleaning method of the present invention, the foreign matter removed does not dissolve in the chemical solution but stays in the tank.

【0241】このために、本実施例においては洗浄に使
用した純水は流水オーバー・フローさせて除去された異
物を伴って洗浄槽外に排水し、排水された希釈過酸化水
素水溶液は0.1μm程度のパーティクルを捕集するフ
ィルターを通して再度洗浄槽に循環、供給しながら高周
波洗浄を行った。なお、消費される過酸化水素水は定期
的に定量補充した。 (実施例8)一般に、洗浄槽での洗浄は多数枚の基板を
一括して処理するのに適しているが、最近の基板の大口
径化の要求からは洗浄槽容積の増大、即ち使用薬液の増
加を招くことになる。
For this reason, in this embodiment, the pure water used for cleaning is drained out of the cleaning tank together with the foreign matter removed by overflowing the running water, and the drained diluted aqueous hydrogen peroxide solution contains 0.1% water. High-frequency cleaning was performed while circulating and supplying again to the cleaning tank through a filter for collecting particles of about 1 μm. The consumed hydrogen peroxide solution was periodically replenished. (Embodiment 8) In general, cleaning in a cleaning tank is suitable for processing a large number of substrates at one time. However, the recent demand for large-diameter substrates requires an increase in the cleaning tank volume, that is, the use of a chemical solution. Will increase.

【0242】しかも、陽極化成後の付着異物の多さを考
慮すると、洗浄槽を使用する場合は異物による基板の再
汚染の危険が伴うことから、異物の槽外への排出を効果
的に行うことが望まれる。
In addition, in consideration of the amount of foreign matter adhered after the anodization, the use of a cleaning tank involves the risk of recontamination of the substrate by the foreign matter, so that the foreign matter is effectively discharged out of the tank. It is desired.

【0243】この様な問題を解決する方法としては、衆
知の薬液シャワーとスピンナーによる薬液排出を組み合
わせた枚葉式の洗浄装置に、本発明の純水による高周波
洗浄を組み合わせることが考えられる。
As a method for solving such a problem, it is conceivable to combine the known high-frequency cleaning with pure water of the present invention with a single-wafer cleaning apparatus that combines a chemical shower and a chemical discharge with a spinner.

【0244】本発明は基本的に純水を使用する洗浄であ
り、薬液を使用する場合に比べて安価に洗浄できる利点
がある。
The present invention is basically a cleaning using pure water, and has an advantage that the cleaning can be performed at a lower cost as compared with a case where a chemical solution is used.

【0245】しかも、枚葉式のシャワー洗浄は処理能力
から陽極化成後の多孔質シリコン表面の洗浄に適してい
る。
In addition, the single-wafer shower cleaning is suitable for cleaning the porous silicon surface after anodization due to its processing ability.

【0246】疎水性表面に対する洗浄には、洗浄前の酸
化やオゾン水或いは希釈過酸化水素水からなるシャワー
で親水性にしながら高周波洗浄することで付着異物を効
果的に除去することができる。
In cleaning the hydrophobic surface, adhered foreign substances can be effectively removed by performing high-frequency cleaning while oxidizing before cleaning or making the surface hydrophilic with a shower made of ozone water or diluted hydrogen peroxide solution.

【0247】当然のごとく、低温酸化した親水性表面を
有する多孔質シリコン表面の洗浄にも純水シャワーを使
用した高周波洗浄を適用することができる。
As a matter of course, high-frequency cleaning using a pure water shower can also be applied to cleaning of the porous silicon surface having a hydrophilic surface oxidized at a low temperature.

【0248】以上説明した方法で洗浄された、多孔質表
面を有する半導体基体は、MOS−FET等の半導体デ
バイスを作製するために好適に用いられる。図29
(a)〜図29(f)は、このような半導体デバイスを
作製するプロセスの一例を示す略断面図である。
The semiconductor substrate having a porous surface, which has been washed by the method described above, is suitably used for producing a semiconductor device such as a MOS-FET. FIG.
(A) to (f) of FIG. 29 are schematic cross-sectional views illustrating an example of a process for manufacturing such a semiconductor device.

【0249】図29(a)に示すように、先に説明した
方法で洗浄されたシリコン基板40は、多孔質化されず
に残った非多孔質シリコン単結晶領域42(バルク・シ
リコン領域)と、多孔質シリコン単結晶層41とから成
る。まず、このシリコン基板40を酸素雰囲気中で、4
00℃の温度で1時間加熱することによって、多孔質シ
リコン単結晶層41の孔の内壁及び多孔質シリコン単結
晶層41の表面に酸化膜を形成した。この酸化膜は、後
にエピタキシャル層を形成するプロセスなどにおける、
温度上昇によって、孔の内部でシリコン原子がマイグレ
ーションを起こし、孔を塞いでしまうのを防ぐために形
成されるものである。
As shown in FIG. 29A, the silicon substrate 40 cleaned by the above-described method has a non-porous silicon single crystal region 42 (bulk silicon region) remaining without being made porous. , And a porous silicon single crystal layer 41. First, this silicon substrate 40 is placed in an oxygen atmosphere for 4 hours.
By heating at a temperature of 00 ° C. for one hour, an oxide film was formed on the inner walls of the pores of the porous silicon single crystal layer 41 and on the surface of the porous silicon single crystal layer 41. This oxide film is used, for example, in a process of forming an epitaxial layer later.
It is formed to prevent silicon atoms from migrating inside the hole due to a rise in temperature and blocking the hole.

【0250】次に、多孔質シリコン単結晶層41の表面
を弗酸で処理し、孔の内壁の酸化膜を残して多孔質シリ
コン単結晶層41の表面の酸化膜を除去した。その後、
図29(b)に示すように、多孔質シリコン単結晶層4
1上に、厚さ0.3μmの非多孔質シリコン単結晶層
(エピタキシャル層)43をCVD法によってエピタキ
シャル成長させた。このような非多孔質シリコン単結晶
層43の形成には、分子線エピタキシャル法、プラズマ
CVD法、減圧CVD法、光CVD法、液相成長法およ
びスパッター法から選択される方法を用いることができ
る。この非多孔質シリコン単結晶層43は、上記の厚さ
に限らず、任意の厚さを選択できるが、典型的には10
0nm〜2μmの厚さに形成される。
Next, the surface of the porous silicon single crystal layer 41 was treated with hydrofluoric acid to remove the oxide film on the surface of the porous silicon single crystal layer 41 except for the oxide film on the inner wall of the hole. afterwards,
As shown in FIG. 29B, the porous silicon single crystal layer 4
A non-porous silicon single crystal layer (epitaxial layer) 43 having a thickness of 0.3 μm was epitaxially grown on 1 by a CVD method. For forming such a non-porous silicon single crystal layer 43, a method selected from a molecular beam epitaxy method, a plasma CVD method, a low pressure CVD method, a photo CVD method, a liquid phase growth method, and a sputtering method can be used. . The thickness of the non-porous silicon single crystal layer 43 is not limited to the above-mentioned thickness, and may be any thickness.
It is formed to a thickness of 0 nm to 2 μm.

【0251】次に、図29(c)に示すように、この非
多孔質シリコン単結晶層43の表面を部分的に酸化し、
絶縁層44として、200nmの厚さの酸化膜を形成し
た。この絶縁層44の厚さも、上記の厚さに限らず、任
意の厚さを選択できるが、典型的には50nm〜2μm
の厚さに形成される。
Next, as shown in FIG. 29C, the surface of the non-porous silicon single crystal layer 43 is partially oxidized,
As the insulating layer 44, an oxide film having a thickness of 200 nm was formed. The thickness of the insulating layer 44 is not limited to the above-mentioned thickness, but may be any thickness, but is typically 50 nm to 2 μm.
Formed to a thickness of

【0252】次に、図29(d)に示すように、この絶
縁層44上に、他のシリコン基板45を重ね合わせ、こ
れらの表面を密着させた後、1180℃の温度で5分間
の熱処理を行い、貼り合わせを行った。この結果、第1
の基板であるシリコン基板40と、第2の基板であるシ
リコン基板45とが、絶縁層44を介して貼り合わさ
れ、図29(d)のように、非多孔質シリコン単結晶層
43が内側に位置する多層構造体50が形成された。
Next, as shown in FIG. 29D, another silicon substrate 45 is overlaid on the insulating layer 44 and their surfaces are brought into close contact with each other, and then heat-treated at a temperature of 1180 ° C. for 5 minutes. And bonding was performed. As a result, the first
A silicon substrate 40 as a second substrate and a silicon substrate 45 as a second substrate are bonded together with an insulating layer 44 interposed therebetween, and as shown in FIG. A positioned multilayer structure 50 was formed.

【0253】次に、図29(e)に示すように、上記の
多層構造体50から、非多孔質シリコン単結晶領域42
を除去し、多孔質シリコン単結晶層41を露出させた。
非多孔質シリコン単結晶領域42の除去は、まず、多孔
質シリコン単結晶層41に隣接するわずかな厚さを残し
て非多孔質シリコン単結晶領域42をグラインダーによ
って研磨した後、残った非多孔質シリコン単結晶領域4
2をドライエッチングによって除去した。このような研
磨による方法の他にも、多孔質シリコン単結晶層41を
境界として、非多孔質シリコン単結晶領域42を多層構
造体50から分離する方法を用いることもできる。多孔
質シリコン単結晶層41は、非多孔質シリコン単結晶領
域42、非多孔質シリコン単結晶層43などに比べて機
械的強度が弱いため、シリコン基板45と非多孔質シリ
コン単結晶領域42との間に基板表面に垂直な引き剥し
力、あるいは基板表面に平行な剪断力を加えることによ
って、非多孔質シリコン単結晶層43にダメージを与え
ることなく、非多孔質シリコン単結晶領域42を分離す
ることが可能である。その他、非多孔質シリコン単結晶
領域42を分離する方法としては、多孔質シリコン単結
晶層41にくさび状の部材を挿入する方法や、多孔質シ
リコン単結晶層41にウオーター・ジェットを吹き付け
る方法等を用いることができる。更に、多孔質シリコン
単結晶層41の一部に、シリコンの体積に対する孔の体
積の割合を示す多孔度(porosity)が他の部分
より大きな領域を設けておき、この領域の分離面(切断
面)として、非多孔質シリコン単結晶領域42を分離し
ても良い。このように、非多孔質シリコン単結晶領域4
2を分離する方法を用いた場合には、短時間に多孔質シ
リコン単結晶層41を露出させることができ、半導体デ
バイスの作製を効率良く行うことができる。また、分離
された非多孔質シリコン単結晶領域42から、分離の際
に残った多孔質シリコン単結晶層41を除去し、必要に
応じて平坦化を行った後、部分的に多孔質化を行うこと
によって、非多孔質シリコン単結晶領域42を図29
(a)のようなシリコン基板40として再び利用するこ
とができる。
Next, as shown in FIG. 29E, the non-porous silicon single crystal region 42
Was removed, and the porous silicon single crystal layer 41 was exposed.
First, the non-porous silicon single crystal region 42 is removed by polishing the non-porous silicon single crystal region 42 with a grinder while leaving a slight thickness adjacent to the porous silicon single crystal layer 41, and then removing the remaining non-porous silicon single crystal region. Silicon single crystal region 4
2 was removed by dry etching. In addition to such a polishing method, a method of separating the non-porous silicon single crystal region 42 from the multilayer structure 50 with the porous silicon single crystal layer 41 as a boundary can also be used. Since the porous silicon single crystal layer 41 has lower mechanical strength than the non-porous silicon single crystal region 42, the non-porous silicon single crystal layer 43, etc., the silicon substrate 45 and the non-porous silicon single crystal region 42 The non-porous silicon single crystal region 42 is separated without damaging the non-porous silicon single crystal layer 43 by applying a peeling force perpendicular to the surface of the substrate or a shearing force parallel to the surface of the substrate. It is possible to Other methods for separating the non-porous silicon single crystal region 42 include a method of inserting a wedge-shaped member into the porous silicon single crystal layer 41, a method of spraying a water jet on the porous silicon single crystal layer 41, and the like. Can be used. Further, a part of the porous silicon single crystal layer 41 is provided with a region where the porosity indicating the ratio of the volume of the hole to the volume of silicon is larger than that of the other part, and the separation surface (cut surface) of this region is provided. ), The non-porous silicon single crystal region 42 may be separated. Thus, the non-porous silicon single crystal region 4
In the case where the method of separating 2 is used, the porous silicon single crystal layer 41 can be exposed in a short time, and the semiconductor device can be manufactured efficiently. Further, the porous silicon single-crystal layer 41 remaining at the time of separation is removed from the separated non-porous silicon single-crystal region 42, flattened if necessary, and then partially porous. By doing so, the non-porous silicon single crystal region 42 is
It can be reused as the silicon substrate 40 as shown in FIG.

【0254】次に、図29(f)に示すように、エッチ
ングによって多孔質シリコン単結晶層41を除去し、シ
リコン基板45上に、絶縁層44を介して厚さの薄い非
多孔質シリコン単結晶層43を有する、所謂SOI(シ
リコン・オン・インシュレーター)基板51が形成され
た。多孔質シリコン単結晶層41のエッチングには、弗
酸と過酸化水素水を含む水溶液をエッチング液として用
いた化学エッチング法を用いた。このようなエッチング
液によるエッチング速度は、条件によっては多孔質シリ
コンの方が非多孔質シリコンよりも105 倍以上速い。
そのため、厚さが均一で、平坦な非多孔質シリコン単結
晶層43を残して、多孔質シリコン単結晶層41を選択
的に、制御性良く除去することができた。
Next, as shown in FIG. 29 (f), the porous silicon single crystal layer 41 is removed by etching, and a thin nonporous silicon single crystal layer 41 is formed on a silicon substrate 45 via an insulating layer 44. A so-called SOI (silicon-on-insulator) substrate 51 having a crystal layer 43 was formed. The etching of the porous silicon single crystal layer 41 was performed by a chemical etching method using an aqueous solution containing hydrofluoric acid and aqueous hydrogen peroxide as an etchant. Depending on the conditions, the etching rate of the porous silicon is more than 10 5 times faster than that of the non-porous silicon depending on the conditions.
Therefore, the porous silicon single crystal layer 41 could be selectively removed with good controllability, while leaving the non-porous silicon single crystal layer 43 having a uniform thickness and flatness.

【0255】最後に、図29(f)に示すSOI基板5
1を、水素雰囲気中で、1100℃の温度で1時間熱処
理し、非多孔質シリコン単結晶層43の表面を更に平坦
化した。この熱処理の後、非多孔質シリコン単結晶層4
3の表面を原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm
角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmであっ
た。
Finally, the SOI substrate 5 shown in FIG.
1 was heat-treated at 1100 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere to further flatten the surface of the non-porous silicon single crystal layer 43. After this heat treatment, the non-porous silicon single crystal layer 4
When the surface of No. 3 was evaluated with an atomic force microscope,
The mean square roughness in the corner area was approximately 0.2 nm.

【0256】上記のように形成されたSOI基板51の
非多孔質シリコン単結晶層43には、良く知られた半導
体プロセスを用いて、MOS−FET、DRAM、太陽
電池等の半導体デバイスを作製することができる。
For the non-porous silicon single crystal layer 43 of the SOI substrate 51 formed as described above, a semiconductor device such as a MOS-FET, a DRAM, or a solar cell is manufactured by using a well-known semiconductor process. be able to.

【0257】上記の例では、第2の基板としてシリコン
基板を用いたが、石英基板あるいはガラス基板等の光透
過性の基板を用いることができる。このように光透過性
の基板を用いた場合には、光センサーや液晶ディスプレ
イ等に好適に用いることができる。石英基板あるいはガ
ラス基板等、第2の基板が絶縁性の材料で構成されてい
る場合、あるいは第2の基板として貼り合わせ面にSi
2 層等の絶縁層が形成されたシリコン基板を用いる場
合には、図29(c)の絶縁層44は必ずしも必要な
い。ただし、後で半導体デバイスが作製される非多孔質
シリコン単結晶層43を貼り合わせ界面からなるべく離
し、不純物等の影響から保護するためには、非多孔質シ
リコン単結晶層43上に絶縁層が形成される方が望まし
い。
In the above example, the silicon substrate is used as the second substrate, but a light-transmitting substrate such as a quartz substrate or a glass substrate can be used. When such a light-transmitting substrate is used, it can be suitably used for an optical sensor, a liquid crystal display, and the like. When the second substrate is made of an insulating material such as a quartz substrate or a glass substrate, or when the second substrate is
When a silicon substrate on which an insulating layer such as an O 2 layer is formed is used, the insulating layer 44 in FIG. 29C is not necessarily required. However, in order to separate the non-porous silicon single crystal layer 43 where a semiconductor device is to be manufactured later from the bonding interface as much as possible and to protect from the influence of impurities and the like, an insulating layer is formed on the non-porous silicon single crystal layer It is desirable to be formed.

【0258】[0258]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来は多
孔質構造であるために効果的な洗浄方法がなかった、表
面に多孔質構造を有する基板の表面の異物を、高周波超
音波により多孔質の崩壊も無く効果的に除去して洗浄す
ることができる。
As described above, the present invention removes foreign substances on the surface of a substrate having a porous structure on the surface by high-frequency ultrasonic waves, for which there has been no effective cleaning method because of the conventional porous structure. It can be effectively removed and washed without any collapse of the porous material.

【0259】しかも、純水だけで洗浄効果を発揮するこ
とから、多孔質内部に薬液が残留することによる問題を
発生する恐れがなく、従来工程への導入が容易である。
Further, since the cleaning effect is exhibited only by pure water, there is no fear that a problem due to the chemical solution remaining inside the porous material may occur, and the introduction into the conventional process is easy.

【0260】また、従来の陽極化成処理、或いはその酸
化処理後の純水リンス工程に高周波洗浄工程を追加する
という簡単な構成で達成できることから、作業性、経済
性及び安定性の観点からも導入が容易である。
In addition, since it can be achieved by a simple configuration in which a high-frequency cleaning step is added to the conventional anodizing treatment or the pure water rinsing step after the oxidation treatment, it is introduced from the viewpoint of workability, economy and stability. Is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】超音波洗浄の周波数と除去粒子サイズとの関
係、および本発明の周波数範囲を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the frequency of ultrasonic cleaning and the size of particles to be removed, and the frequency range of the present invention.

【図2】多孔質シリコン基板の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a porous silicon substrate.

【図3】浸漬のみ(a)と5分ごとに引き上げた(b)
場合の洗浄後のウェハ上の異物の付着状況を示す図であ
る。
FIG. 3 shows only immersion (a) and withdrawal every 5 minutes (b)
FIG. 9 is a diagram showing a state of adhesion of foreign matter on a wafer after cleaning in the case.

【図4】純水中での超音波洗浄の酸素残留濃度と発生気
泡数を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the residual oxygen concentration and the number of generated bubbles in ultrasonic cleaning in pure water.

【図5】メガソニック照射領域で気泡が発生しない溶存
ガス濃度を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a dissolved gas concentration at which no bubbles are generated in a megasonic irradiation region.

【図6】槽内溶存酸素濃度分布を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a dissolved oxygen concentration distribution in a tank.

【図7】槽内溶存窒素濃度分布を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a concentration distribution of dissolved nitrogen in a tank.

【図8】メガソニック照射時の溶存酸素濃度分布を示す
グラフである。
FIG. 8 is a graph showing a dissolved oxygen concentration distribution during megasonic irradiation.

【図9】メガソニック照射時の溶存窒素濃度分布を示す
グラフである。
FIG. 9 is a graph showing a dissolved nitrogen concentration distribution during megasonic irradiation.

【図10】メガソニック洗浄における純水中の溶存ガス
濃度依存を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the dependence of dissolved gas concentration in pure water on megasonic cleaning.

【図11】疎水性基板の高周波洗浄時の、純水による気
泡の影響を説明する概念図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating the influence of bubbles due to pure water during high-frequency cleaning of a hydrophobic substrate.

【図12】疎水性基板で気泡の付着がある場合の、高周
波洗浄後の付着異物を表す平面図である。
FIG. 12 is a plan view illustrating adhered foreign matter after high-frequency cleaning when bubbles are attached to a hydrophobic substrate.

【図13】純水による多孔質シリコン基板の洗浄の流れ
の一例を示す図面である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a flow of cleaning a porous silicon substrate with pure water.

【図14】多孔質シリコン基板の洗浄の流れの一例を示
す図面である。
FIG. 14 is a drawing showing an example of a flow of cleaning a porous silicon substrate.

【図15】多孔質シリコン基板の洗浄の流れの一例を示
す図面である。
FIG. 15 is a view showing an example of a flow of cleaning a porous silicon substrate.

【図16】多孔質シリコン基板の洗浄の流れの一例を示
す図面である。
FIG. 16 is a view showing an example of a flow of cleaning a porous silicon substrate.

【図17】本発明の高周波超音波洗浄装置の一例を示す
断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing an example of the high-frequency ultrasonic cleaning device of the present invention.

【図18】本発明の高周波超音波洗浄を実施した、陽極
化成後から低温酸化後の多孔質シリコン表面の異物個数
を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the number of foreign substances on the porous silicon surface after the anodization and after the low-temperature oxidation, in which the high-frequency ultrasonic cleaning of the present invention was performed.

【図19】本発明の高周波洗浄における気泡の除去効果
を説明するグラフである。
FIG. 19 is a graph illustrating the effect of removing bubbles in high-frequency cleaning according to the present invention.

【図20】本発明の高周波洗浄における気泡の除去効果
を説明するグラフである。
FIG. 20 is a graph illustrating the effect of removing bubbles in high-frequency cleaning according to the present invention.

【図21】本発明の高周波洗浄における気泡の除去効果
を説明するグラフである。
FIG. 21 is a graph illustrating the effect of removing bubbles in high-frequency cleaning according to the present invention.

【図22】洗浄用キャリア内での異物の汚染を説明する
グラフである。
FIG. 22 is a graph illustrating contamination of a foreign substance in a cleaning carrier.

【図23】洗浄用キャリア内での異物の汚染を説明する
グラフである。
FIG. 23 is a graph illustrating contamination of a foreign substance in a cleaning carrier.

【図24】本発明の高周波超音波洗浄装置と脱気した純
水製造装置の構成の一例を示す概念図である。
FIG. 24 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a high-frequency ultrasonic cleaning device and a degassed pure water production device of the present invention.

【図25】本発明の高周波超音波洗浄を疎水性表面を有
する多孔質シリコン表面に実施した場合の異物の除去率
を、脱気しない洗浄方法と比較したグラフである。
FIG. 25 is a graph comparing the removal rate of foreign substances when the high frequency ultrasonic cleaning of the present invention is performed on a porous silicon surface having a hydrophobic surface with a cleaning method without degassing.

【図26】本発明の高周波超音波洗浄をシャワー・タイ
プの洗浄装置に適用する場合の装置概念図である。
FIG. 26 is an apparatus conceptual diagram in the case where the high frequency ultrasonic cleaning of the present invention is applied to a shower type cleaning apparatus.

【図27】多孔質シリコン基板と高周波進行波との関係
を概略的に示した図である。
FIG. 27 is a diagram schematically showing a relationship between a porous silicon substrate and a high-frequency traveling wave.

【図28】従来の陽極化成後の純水リンスのみで終了し
た多孔質シリコン表面の異物の個数を化成バッチ順に示
すグラフである。
FIG. 28 is a graph showing the number of foreign substances on the porous silicon surface in the order of the formation batch, which was completed only by pure water rinsing after the conventional anodization.

【図29】半導体デバイスを作製するプロセスの一例を
示す略断面図である。
FIG. 29 is a schematic cross-sectional view showing one example of a process for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 純水 2 石英槽 3 多孔質シリコン基板 4 洗浄用キャリア 5 高周波超音波槽 6 振動子 7 ダミー基板 11 膜脱気装置 12 純水製造装置 13 高周波超音波洗浄装置 31 石英製高周波洗浄槽(流水オーバー・フロー) 32 高周波振動板 33 溶存ガスを脱気していない純水 34 気泡 35 異物 36 疎水性表面を有する多孔質シリコン基板 38 高周波進行波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pure water 2 Quartz tank 3 Porous silicon substrate 4 Cleaning carrier 5 High frequency ultrasonic tank 6 Vibrator 7 Dummy substrate 11 Film deaerator 12 Pure water production apparatus 13 High frequency ultrasonic cleaning apparatus 31 Quartz high frequency cleaning tank (running water) 32 High frequency vibration plate 33 Pure water from which dissolved gas has not been degassed 34 Bubbles 35 Foreign substances 36 Porous silicon substrate having hydrophobic surface 38 High frequency traveling wave

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/304 B08B 3/12

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも表面に多孔質構造を有する基
体の多孔質表面の洗浄方法において、 周波数が600kHzから2MHzの範囲の高周波を重
畳した純水で、前記基体の多孔質表面に付着した異物を
除去するための洗浄をすることを特徴とする多孔質表面
の洗浄方法。
1. A method for cleaning a porous surface of a substrate having at least a porous structure on a surface thereof, wherein foreign matter adhering to the porous surface of the substrate is washed with pure water having a frequency of 600 kHz to 2 MHz superimposed thereon. A method for cleaning a porous surface, comprising performing cleaning for removal.
【請求項2】 洗浄する基体表面は、多数の細孔の開口
が露出した構造をなし、該細孔内壁面は多孔質構造材料
が露出或いは異種材料で被覆された構造であることを特
徴とする請求項1に記載の多孔質表面の洗浄方法。
2. The substrate surface to be cleaned has a structure in which openings of a large number of pores are exposed, and the inner wall surface of the pores has a structure in which a porous structural material is exposed or covered with a different material. The method for cleaning a porous surface according to claim 1.
【請求項3】 前記基体を純水浴槽に浸して前記高周波
を重畳して洗浄することを特徴とする請求項1又は請求
項2に記載の多孔質表面の洗浄方法。
3. The method for cleaning a porous surface according to claim 1, wherein the substrate is immersed in a pure water bath, and the high frequency is superimposed and washed.
【請求項4】 前記純水浴槽に浸した基体の多孔質表面
に平行に前記高周波を重畳して洗浄することを特徴とす
る請求項3に記載の多孔質表面の洗浄方法。
4. The method for cleaning a porous surface according to claim 3, wherein the high frequency is superposed in parallel with the porous surface of the substrate immersed in the pure water bath to perform cleaning.
【請求項5】 前記純水浴槽に浸して高周波洗浄中の前
記基体を間欠的に液外に引き上げることを特徴とする請
求項3又は請求項4に記載の多孔質表面の洗浄方法。
5. The method for cleaning a porous surface according to claim 3, wherein the substrate being immersed in the pure water bath is intermittently pulled out of the liquid during high frequency cleaning.
【請求項6】 前記基体を回転させながら、前記基体の
多孔質表面に純水に高周波を重畳した純水シャワーを吹
き付けて洗浄することを特徴とする請求項1又は請求項
2に記載の多孔質表面の洗浄方法。
6. The porosity according to claim 1, wherein the porous surface of the substrate is washed by spraying a pure water shower in which high frequency is superimposed on pure water while rotating the substrate. How to clean quality surfaces.
【請求項7】 前記純水は溶存ガスの濃度が5ppm以
下となるように脱気した純水であることを特徴とする請
求項1に記載の多孔質表面の洗浄方法。
7. The method for cleaning a porous surface according to claim 1, wherein the pure water is pure water degassed so that the concentration of a dissolved gas becomes 5 ppm or less.
【請求項8】 前記基体を、溶存ガスの濃度が5ppm
以下となるように脱気した純水を有する純水浴槽に浸
し、前記高周波の超音波を重畳して洗浄することを特徴
とする請求項7に記載の多孔質表面の洗浄方法。
8. The method according to claim 1, wherein the substrate has a dissolved gas concentration of 5 ppm.
The method for cleaning a porous surface according to claim 7, wherein the cleaning is performed by immersing in a pure water bath having deaerated pure water and superimposing the high-frequency ultrasonic waves as follows.
【請求項9】 前記基体を回転させながら、前記基体の
多孔質表面に、溶存ガスの濃度が5ppm以下となるよ
うに脱気し且つ前記高周波の超音波を重畳した純水シャ
ワーを吹き付けて洗浄することを特徴とする請求項7に
記載の多孔質表面の洗浄方法。
9. A cleaning method, wherein the porous surface of the substrate is degassed while rotating the substrate so that the concentration of the dissolved gas is 5 ppm or less and a pure water shower on which the high-frequency ultrasonic waves are superimposed is sprayed. The method for cleaning a porous surface according to claim 7, wherein the cleaning is performed.
【請求項10】 前記基体の多孔質表面を親水性に処理
することを特徴とする請求項1に記載の多孔質表面の洗
浄方法。
10. The method for cleaning a porous surface according to claim 1, wherein the porous surface of the substrate is treated to be hydrophilic.
【請求項11】 少なくとも表面に多孔質構造を有する
基体の多孔質表面の洗浄方法において、 前記基体の多孔質表面を親水性に処理し且つ親水性とさ
れた該多孔質表面の洗浄を行う液体に、周波数が600
kHzから2MHzの範囲の高周波の超音波を重畳し
て、前記基体の表面に付着した異物を除去するための洗
浄をすることを特徴とする多孔質表面の洗浄方法。
11. A method for cleaning a porous surface of a substrate having at least a porous structure on a surface thereof, wherein the liquid is a liquid for treating the porous surface of the substrate to be hydrophilic and cleaning the hydrophilic porous surface. And the frequency is 600
A method for cleaning a porous surface, comprising superimposing a high-frequency ultrasonic wave in the range of kHz to 2 MHz to perform cleaning for removing foreign substances adhering to the surface of the substrate.
【請求項12】 前記多孔質表面の親水性処理は、基体
表面及び多孔質の孔内壁に酸化膜を形成する処理である
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の多孔質表
面の洗浄方法。
12. The cleaning of the porous surface according to claim 10, wherein the hydrophilic treatment of the porous surface is a process of forming an oxide film on the surface of the substrate and the inner wall of the porous hole. Method.
【請求項13】 前記多孔質表面の親水性処理は、純水
にオゾンを溶解したオゾン純水に前記基体を浸漬する処
理であることを特徴とする請求項10に記載の多孔質表
面の洗浄方法。
13. The cleaning of the porous surface according to claim 10, wherein the hydrophilic treatment of the porous surface is a process of immersing the substrate in pure ozone water in which ozone is dissolved in pure water. Method.
【請求項14】 前記多孔質表面の親水性処理は、純水
で希釈した過酸化水素水溶液に前記基体を浸漬する処理
であることを特徴とする請求項10に記載の多孔質表面
の洗浄方法。
14. The method for cleaning a porous surface according to claim 10, wherein the hydrophilic treatment of the porous surface is a process of immersing the substrate in an aqueous solution of hydrogen peroxide diluted with pure water. .
【請求項15】 前記液体は、純水にオゾンを溶解した
オゾン純水であることを特徴とする請求項11に記載の
多孔質表面の洗浄方法。
15. The method for cleaning a porous surface according to claim 11, wherein the liquid is ozone pure water obtained by dissolving ozone in pure water.
【請求項16】 前記液体は、純水で希釈した過酸化水
素水溶液であることを特徴とする請求項11に記載の多
孔質表面の洗浄方法。
16. The method for cleaning a porous surface according to claim 11, wherein the liquid is an aqueous solution of hydrogen peroxide diluted with pure water.
【請求項17】 前記多孔質表面の親水性処理は、基体
表面及び多孔質の孔内壁に酸化膜を形成する処理であ
り、前記基体の多孔質表面の洗浄後に、少なくとも基体
表面の酸化膜を除去することを特徴とする請求項10〜
16のいずれかの請求項に記載の多孔質表面の洗浄方
法。
17. The hydrophilic treatment of the porous surface is a treatment for forming an oxide film on the surface of the substrate and the inner wall of the porous hole. After the cleaning of the porous surface of the substrate, at least the oxide film on the surface of the substrate is removed. Claim 10 characterized by being removed
The method for cleaning a porous surface according to claim 16.
【請求項18】 少なくとも表面に多孔質構造を有する
基体の多孔質表面の洗浄方法において、 溶存窒素濃度が5ppm以下であり、且つ周波数が60
0kHzから2MHzの範囲の高周波が重畳された純水
で、前記基体の多孔質表面に付着した異物を除去するた
めの洗浄を行うことを特徴とする多孔質表面の洗浄方
法。
18. A method for cleaning a porous surface of a substrate having a porous structure on at least the surface, wherein the dissolved nitrogen concentration is 5 ppm or less and the frequency is 60
A method for cleaning a porous surface, comprising performing cleaning for removing foreign substances adhered to the porous surface of the base with pure water on which a high frequency in a range of 0 kHz to 2 MHz is superimposed.
【請求項19】 洗浄する基体表面は、多数の細孔の開
口が露出した構造をなし、該細孔内壁面は異種材料で被
覆された構造であることを特徴とする請求項18に記載
の多孔質表面の洗浄方法。
19. The substrate according to claim 18, wherein the surface of the substrate to be cleaned has a structure in which the openings of a large number of pores are exposed, and the inner wall surface of the pores is coated with a different material. A method for cleaning porous surfaces.
【請求項20】 前記基体を純水浴槽に浸して前記高周
波を重畳して洗浄することを特徴とする請求項18又は
請求項19に記載の多孔質表面の洗浄方法。
20. The method for cleaning a porous surface according to claim 18, wherein the substrate is immersed in a pure water bath and the high frequency is superimposed and washed.
【請求項21】 前記純水浴槽に浸した基体の多孔質表
面に平行に前記高周波を重畳して洗浄することを特徴と
する請求項20に記載の多孔質表面の洗浄方法。
21. The method for cleaning a porous surface according to claim 20, wherein the cleaning is performed by superimposing the high frequency in parallel with the porous surface of the substrate immersed in the pure water bath.
【請求項22】 前記純水浴槽に浸して高周波洗浄中の
前記基体を間欠的に液外に引き上げることを特徴とする
請求項20又は請求項21に記載の多孔質表面の洗浄方
法。
22. The method for cleaning a porous surface according to claim 20, wherein the substrate being immersed in the pure water bath is intermittently pulled out of the liquid during high frequency cleaning.
【請求項23】 前記基体を回転させながら、前記基体
の多孔質表面に純水に高周波を重畳した純水シャワーを
吹き付けて洗浄することを特徴とする請求項18又は請
求項19に記載の多孔質表面の洗浄方法。
23. The porous material according to claim 18, wherein the porous surface of the substrate is cleaned by spraying a pure water shower in which high frequency is superimposed on pure water while rotating the substrate. How to clean quality surfaces.
【請求項24】 前記基体の多孔質表面を親水性に処理
することを特徴とする請求項18に記載の多孔質表面の
洗浄方法。
24. The method for cleaning a porous surface according to claim 18, wherein the porous surface of the substrate is treated to be hydrophilic.
【請求項25】 前記多孔質表面の親水性処理は、基体
表面及び多孔質の孔内壁に酸化膜を形成する処理である
ことを特徴とする請求項24に記載の多孔質表面の洗浄
方法。
25. The method for cleaning a porous surface according to claim 24, wherein the hydrophilic treatment of the porous surface is a treatment for forming an oxide film on the surface of the substrate and the inner wall of the porous hole.
【請求項26】 前記多孔質表面の親水性処理は、純水
にオゾンを溶解したオゾン純水に前記基体を浸漬する処
理であることを特徴とする請求項24に記載の多孔質表
面の洗浄方法。
26. The cleaning of the porous surface according to claim 24, wherein the hydrophilic treatment of the porous surface is a treatment of immersing the substrate in pure ozone water in which ozone is dissolved in pure water. Method.
【請求項27】 前記多孔質表面の親水性処理は、純水
で希釈した過酸化水素水溶液に前記基体を浸漬する処理
であることを特徴とする請求項24に記載の多孔質表面
の洗浄方法。
27. The method for cleaning a porous surface according to claim 24, wherein the hydrophilic treatment of the porous surface is a process of immersing the substrate in an aqueous solution of hydrogen peroxide diluted with pure water. .
【請求項28】 前記多孔質表面の親水性処理は、基体
表面及び多孔質の孔内壁に酸化膜を形成する処理であ
り、前記基体の多孔質表面の洗浄後に、少なくとも基体
表面の酸化膜を除去することを特徴とする請求項24に
記載の多孔質表面の洗浄方法。
28. The hydrophilic treatment of the porous surface is a treatment for forming an oxide film on the surface of the substrate and the inner wall of the porous hole. After the cleaning of the porous surface of the substrate, at least the oxide film on the surface of the substrate is removed. The method for cleaning a porous surface according to claim 24, wherein the porous surface is removed.
【請求項29】 溶存窒素の濃度が5ppm以下となる
ように脱気し且つ超音波を重畳した純水で、半導体基体
の表面に付着した異物を除去するための洗浄をすること
を特徴とする半導体表面の洗浄方法。
29. A cleaning process for removing foreign substances adhering to the surface of a semiconductor substrate with pure water degassed so that the concentration of dissolved nitrogen is 5 ppm or less and superimposed with ultrasonic waves. A method for cleaning semiconductor surfaces.
【請求項30】 半導体基体の製造方法において、 少なくとも表面に多孔質構造を有する基体を用意する工
程、 前記基体を洗浄する洗浄工程、 前記基体の前記多孔質構造の上に非多孔質単結晶層を形
成する工程、 前記非多孔質単結晶層上に別の基板を貼り合わせる工
程、 前記別の基板に前記非多孔質単結晶層を残して前記基体
を除去する工程、 前記非多孔質単結晶層の露出した表面を平坦化する工
程、 を含み、 前記洗浄工程が、請求項1、11、18のいずれか1項
に記載の多孔質表面の洗浄方法を前記基体に施す工程で
あることを特徴とする半導体基体の製造方法。
30. A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising: preparing a substrate having a porous structure on at least a surface thereof.
Degree, the cleaning step of cleaning said substrate, form a non-porous monocrystalline layer on the porous structure of the substrate
Bonding a different substrate on the non-porous single crystal layer
Degree, the leaving the non-porous monocrystalline layer on the another board substrate
Removing the exposed surface of the non-porous single crystal layer.
Degree, wherein the said cleaning step, any one of the claims 1,11,18
Applying the method for cleaning a porous surface according to the above to the substrate.
A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
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