JP3358180B2 - 半導体ウェハの湿式化学的表面処理法 - Google Patents
半導体ウェハの湿式化学的表面処理法Info
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Description
後に、殊には研磨装置での機械的表面処理の後に、半導
体ウェハの表面上に様々な薬剤を作用させる一連の処理
工程を用いて半導体ウェハを湿式化学的に表面処理する
方法に関する。
る小型化は、通常はウェハの形で使用される半導体材
料、ことにはシリコンの表面品質にますます高い要求を
もたらしている。このことは、表面の立体的品質だけで
はなく、その純度、化学的性質、粒子及び汚れが存在し
ないことにも関している。
かつ節約することができるように、殊に湿式化学的表面
処理法及びそのための装置が開発された。これらの方法
及び装置は殊には機械的表面処理、例えば研磨に続いて
適用される。従来技術によるこれらの方法は、様々な水
性、酸性又はアルカリ性及び/又はガス負荷された薬剤
を表面に作用させる一連の処理工程を特徴とする。従来
技術としてここでは代わって、US5714203、U
S5451267及びW.Kern 及び D.A.PuotinenがRCA
Reviews 31, 187(1970)中で述べている、連続する洗浄
−、すすぎ−、親水処理−及び疎水処理工程からなる一
連の湿式化学的処理工程を挙げることができる。
法の欠点は、機械的表面処理の後に、殊に研磨装置での
機械的表面処理の後に著しく汚れた半導体ウェハは加工
処理することができないことである。
的表面処理の後の、殊に研磨装置での機械的表面処理の
後の半導体ウェハを処理する、殊に洗浄するために好適
な、自体公知の湿式化学的表面処理法、例えば好適な洗
浄−及びエッチング法の組み合わせにあった。
処理の後に、殊には研磨装置での機械的表面処理の後
に、半導体ウェハの表面上に様々な薬剤を作用させる一
連の処理工程を用いて半導体ウェハを湿式化学的に表面
処理する方法により解決され、その際、この方法は半導
体ウェハを: a)酸の中に置き、 b)アルカリ性洗浄溶液中で超音波を負荷し、 c)純水ですすぎ、 d)アルカリ性エッチング処理し、 e)純水ですすぎ、 f)アルカリ性洗浄溶液中で場合により超音波で処理
し、 g)親水処理し、 h)酸性エッチング処理し、 i)純水ですすぎ、かつ j)最後に乾燥させ、かつ親水処理する 一連の処理工程a〜jを特徴とする。
ラリーの中和及び除去のための湿式化学的表面洗浄、有
利には機械的に与えられた損傷の除去及び表面光沢のた
めの酸性エッチング処理及び金属除去並びに洗浄及びエ
ッチングされた表面の最終的な乾燥及び親水処理を含
む。
の機械的表面処理の後に半導体ウェハを有利には1〜1
2時間、酸の中に置く。無機酸又は有機酸、例えば塩
酸、ギ酸、酢酸又はクエン酸が有利である。酸中に置く
ことは、まだ表面に付着している研磨スラリーを中和
し、かついわゆる研磨スクエア(Laeppkaro)の形での
腐食を回避するために必要である。低い濃度でも中和に
十分であり、有利には0.01〜0.5質量%及び特に
有利には0.1〜0.5質量%の濃度で処理する。
5質量%及び特に有利には5〜15質量%の濃度を有す
るアルカリ性洗浄溶液中で洗浄し、かつ場合によりこれ
に超音波を負荷する。水性洗浄溶液中のアルカリ性洗浄
剤は洗浄すべき粒子を取り巻き、かつそれにより、超音
波による粒子の溶解を支持する。超音波作用が無いと、
洗浄作用は低くなるが、このことは、ウェハの洗浄のた
めに、より長い処理時間もしくはより多くの処理浴が必
要であることを意味している。洗浄剤のアルカリ性はサ
ブミクロン範囲でのシリコン表面の僅かな腐食をケア
し、かつこれにより、洗浄効果を支える。アルカリ性洗
浄剤は有利には温度20〜80℃を有する。この温度範
囲は表面のアルカリ性腐食を支えるが、超音波作用を妨
害する気泡形成は生じない。
脱イオン水ですすぐ。アルカリ性洗浄溶液をその場合完
全に、ウェハから洗い流して、媒体拡散(Medienverschl
eppung)による後続の処理工程への悪影響を回避する。
チング処理する。エッチング除去を洗浄の支持のために
行う。先行する洗浄工程にも関わらず、未だ固く表面
に、又は研磨により生じた微小なヒビの帯域にとどまっ
ている粒子を、エッチング攻撃及び半導体ウェハの最表
面のシリコン層の分離により除去する。アルカリ性エッ
チング処理は有利には、アルカリ溶液、例えば水酸化ナ
トリウム又は水酸化カリウム溶液中で行う。アルカリ性
エッチングの場合のエッチング攻撃は芳香依存性である
(異方性エッチング)。アルカリ性エッチングは更に、
濃度及び温度依存性である。エッチング媒体として水酸
化カリウム溶液を使用する場合、エッチング速度はH2
O濃度の4乗に比例する。エッチング速度最大は、約2
0質量%のKOHである。エッチングの後に、光沢、粗
さ、マイクロ範囲での表面構造に関してシリコンウェハ
上に均一な表面が生じるように、有利な、かつ特に有利
な濃度範囲及び温度範囲を調節する。アルカリ液の濃度
は有利には40〜60%、かつ特に有利には45〜55
%である。アルカリ液の温度は有利には90〜130
℃、かつ特に有利には110〜125℃である。
に、かつ良好に制御可能に進行して、表面特性、例えば
光沢、粗さ及びマイクロ範囲での表面構造に関してシリ
コンウェハに不均一性は生じず、かつウェハ上に汚れと
して見ることはできない。より低い温度では、マイクロ
範囲での表面構造が変化する。より高い温度では、エッ
チング溶液は沸騰し始めるので、均一なエッチングの障
害となる。
ウェハを脱イオン水で、有利には室温ですすいで、付着
しているOH-−膜を洗い流す。
付着している粒子を除去するために、半導体ウェハをア
ルカリ性洗浄溶液中で場合により超音波で処理する。ア
ルカリ性洗浄溶液は1〜25%、特に有利に5〜15%
の濃度を有する。アルカリ性洗浄剤は温度20〜80℃
を有する。この湿式化学的表面処理の後に、半導体ウェ
ハを再び、脱イオン水ですすぐ。
有利にはこれを、US5714203に記載の方法で行
う。親水処理は、後続の酸性エッチング処理で均一なエ
ッチング開始を保障する。それというのも、疎水性ウェ
ハは雰囲気中に存在するガスと反応するであろうためで
ある。
にHF、HNO3及び、混合物中に溶解する不活性ガス
を含有する水性エッチング混合物中で酸性エッチング処
理する。有利にはこれを、US5451267に記載さ
れているような方法及びこの方法を実施するための装置
により行う。この湿式化学的表面処理の後に、殊にはエ
ッチング反応を停止させるために、脱イオン水を用いて
半導体ウェハから付着している酸を除去する。
せ、かつ親水処理する。有利には、これをHF及びO3
を用いて、US5714203に記載されているような
方法で行う。しかし、半導体ウェハを乾燥させ、かつ親
水処理するための他の方法も好適である。
を半導体ウェハ表面に作用させる本発明の一連の処理工
程の実施可能性を記載する。
品質の改善が示された。評価及び検査をネオン光及びヘ
イズ光の下で行った。汚れの種類の区分をその原因によ
り行った。処理汚れはウェハの不均一性から生じ、これ
は、殊に手作業でのディスク処理及び乾燥により生じ
る。表面均一性は、機械的表面処理の後の、殊には表面
研磨の後の不十分な洗浄により生じる。
Claims (1)
- 【請求項1】 機械的表面処理の後に、殊には研磨装置
での機械的表面処理の後に、半導体ウェハの表面上に様
々な薬剤を作用させる一連の処理工程を用いて半導体ウ
ェハを湿式化学的に表面処理する方法において、半導体
ウェハを: a)酸の中に置き、 b)アルカリ性洗浄溶液中で超音波を負荷し、 c)純水ですすぎ、 d)アルカリ性エッチング処理し、 e)純水ですすぎ、 f)アルカリ性洗浄溶液中で場合により超音波で処理
し、 g)親水処理し、 h)酸性エッチング処理し、 i)純水ですすぎ、かつ j)最後に乾燥させ、かつ親水処理する 一連の処理工程a〜jを特徴とする、半導体ウェハの湿
式化学的表面処理法。
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