JP3536902B2 - シリコン基板の洗浄方法 - Google Patents

シリコン基板の洗浄方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン基板の表面
を洗浄する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板の表面には、その製造工程
中にパーティクルと呼ばれる粒径が１μｍ以下の微粒子
や金属不純物等が付着する。半導体デバイスの高集積
化、高機能化に伴って、シリコン基板の表面がこれらの
パーティクルや金属不純物で汚染されていないことが益
々要求され、そのためのシリコン基板の洗浄技術は半導
体デバイス技術全体の中で極めて重要なものとなってき
ている。従来のシリコン基板の洗浄方法として、過酸化
水素と水酸化アンモニウムのＳＣ１溶液と、過酸化水素
と希塩酸のＳＣ２溶液を用いたＲＣＡ洗浄法が知られて
いる。このＲＣＡ洗浄法では、先ずシリコン基板をＳＣ
１溶液に浸漬して、この溶液の酸化性及びアルカリ性の
性質により基板から微粒子及び有機残留物を除去する。
次いでこのシリコン基板をＳＣ２溶液の酸性溶液に浸漬
して、ＳＣ１溶液で不溶のアルカリイオンや金属不純物
を除去する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したＲＣ
Ａ洗浄法では、ＳＣ１溶液に浸漬したシリコン基板をこ
の溶液が収容された薬液槽から引上げて、別の薬液槽に
収容されたＳＣ２溶液に浸漬した場合、基板表面に形成
された液膜中に存在するパーティクルが基板表面から遊
離してＳＣ２溶液中に留まり、基板表面に再付着する問
題があった。本発明の目的は、シリコン基板表面に付着
するパーティクルを良好に除去するシリコン基板の洗浄
方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、シリコン基板１０
をその主面を鉛直方向にして有機酸若しくは有機酸塩の
溶液１２又はこの溶液にフッ酸を混合した混合液に浸漬
する洗浄工程と、上記浸漬した液１２から上記シリコン
基板１０をその主面を鉛直方向にして５〜５０ｍｍ／秒
の速度で引上げる引上げ工程とを含むシリコン基板の洗
浄方法であって、その引上げ工程でシリコン基板１０を
引上げる際に、浸漬した液１２と同一の液をその液膜が
基板表面全体に形成されるように基板表面に供給するこ
とを特徴とする。シリコン基板１０を溶液１２又は混合
液に浸漬すると、基板１０表面に付着しているパーティ
クルが液中に化学的に分散しその状態で安定化する。分
散したパーティクルは引上げ工程で基板１０表面に形成
される液膜中に混入するが、パーティクルはゼータ電位
の影響で液膜中に浮遊しており、基板１０に吸着してい
ない。引上げ工程で基板１０をその主面を鉛直方向にし
て５〜５０ｍｍ／秒の速度で引上げると、パーティクル
は浮遊した状態で界面張力により液膜中を落下して、基
板表面から良好に除去される。この基板１０の引上げの
際に、浸漬した液１２と同一の液をその液膜が基板表面
全体に形成されるように基板表面に供給することによ
り、基板表面のゼータ電位を変化させない状態で浮遊し
ているパーティクルを基板１０から洗い流すことができ
る。
【０００５】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、有機酸がクエン酸、コハク酸、エチレンジ
アミン四酢酸、酒石酸、サリチル酸、シュウ酸、酢酸、
ギ酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナ
ント酸、カプリル酸、安息香酸、アクリル酸、アジピン
酸、マロン酸、リンゴ酸、フタル酸、グリコール酸、テ
レフタル酸又はフマル酸からなる群より選ばれた１種又
は２種以上の有機酸であるシリコン基板の洗浄方法であ
る。上記列挙した有機酸は基板表面に付着したパーティ
クルを化学的に分散しその状態で安定化し、基板への再
付着を防止する作用がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】この実施の形態では、図１（ａ）
に示すように、先ずシリコン基板１０をその主面を鉛直
方向にして薬液槽１１に貯えられた有機酸の溶液１２に
浸漬する。この溶液は有機酸塩の溶液でもよいし、又は
この溶液にフッ酸を混合した混合液でもよい。図１
（ｂ）に示すように、次いで溶液１２に浸漬されたシリ
コン基板１０を引上げ手段１３によりその主面を鉛直方
向にして矢印１４の方向に５〜５０ｍｍ／秒の速度で引
上げる。このシリコン基板１０を溶液１２から引上げる
際に、この溶液１２と同一の液をその液膜が基板１０表
面全体に形成されるように基板表面に供給することが好
ましい。具体的には、図１（ｂ）に示すように、薬液槽
１１からポンプ１６により浸漬液１２を取出し、フィル
タ１７で不純物を除去した後、ノズル１８に供給し、シ
ャワー状で均等に基板１０表面に噴射する。このときシ
ャワーの液が基板表面で極力飛散しないようにその噴射
速度を調整する。
【０００７】本発明で使用される有機酸としては、クエ
ン酸、コハク酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）
の他に、酒石酸、サリチル酸、シュウ酸、酢酸、ギ酸、
プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント
酸、カプリル酸、安息香酸、アクリル酸、アジピン酸、
マロン酸、リンゴ酸、フタル酸、グリコール酸、テレフ
タル酸、フマル酸などが挙げられる。また有機酸塩とし
てはこれらの有機酸のナトリウム塩、カリウム塩等が挙
げられる。溶液１２からシリコン基板１０を引上げる際
に、シリコン基板は溶液１２からその主面を鉛直方向に
して５〜５０ｍｍ／秒の速度で、好ましくは１０〜３０
ｍｍ／秒の速度で引上げられる。引上げ速度が５ｍｍ／
秒未満では有機酸自身が乾燥して基板に固着するおそれ
があり、５０ｍｍ／秒を超えると、基板表面に形成され
た液膜の厚さが薄くなり、この薄い液膜中に存在するパ
ーティクルが基板表面に付着するため、好ましくない。
【０００８】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ＜実施例１＞室温の純水に対して有機酸としてクエン酸
を０．０６重量％混合した液を用意した。この溶液中に
パーティクルとして粒径が０．１７８μｍのポリスチレ
ンラテックス粒子を８０００個／０．１ｍｌの割合で強
制的に添加した。この溶液中に通常の研磨工程を経たシ
リコンウェーハを１０分間浸漬した後、この溶液からシ
リコンウェーハをその主面を鉛直方向にして２０ｍｍ／
秒の速度で引上げながら、粒子汚染のない以外は、この
液と同一の液をウェーハ表面全体にシャワー状に均一に
供給した。
【０００９】＜実施例２＞室温の純水に対して有機酸と
してクエン酸を０．０６重量％混合した液を用意した。
この溶液中にパーティクルとして粒径が０．１７８μｍ
のポリスチレンラテックス粒子を８０００個／０．１ｍ
ｌの割合で強制的に添加した。この溶液中に通常の研磨
工程を経たシリコンウェーハを１０分間浸漬した後、こ
の溶液からシリコンウェーハをその主面を鉛直方向にし
て２０ｍｍ／秒の速度で引上げた。
【００１０】＜比較例１＞引上げ速度を６０ｍｍ／秒に
した以外は、実施例２と同様にして実施例２と同じ通常
の研磨工程を経たシリコンウェーハを洗浄処理した。
【００１１】＜比較試験と評価＞実施例１、実施例２及
び比較例１のそれぞれ洗浄した後のシリコンウェーハ表
面の残留パーティクル数（粒径０．１２μｍ以上）を市
販のパーティクルカウンタにより測定した。その結果を
図２に示す。図２から明らかなように、比較例１の残留
パーティクル数は９４４と多いのに対し、実施例１及び
実施例２はそれぞれ８３及び１７７と極めて少なく、本
発明の洗浄方法はパーティクルを高い除去率で除去でき
ることが判る。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、シ
リコン基板をその主面を鉛直方向にして有機酸若しくは
有機酸塩の溶液又はこの溶液にフッ酸を混合した混合液
に浸漬し、この浸漬した液からシリコン基板をその主面
を鉛直方向にして５〜５０ｍｍ／秒の速度で引上げ、そ
の引上げ時に浸漬した液と同一の液をその液膜が基板表
面全体に形成されるように基板表面に供給するようにし
たので、従来のＲＣＡ洗浄法と比べて、シリコン基板表
面に付着するパーティクルを良好に除去することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の有機酸を含む液にシリコン基板
を浸漬する状況を示す図。 （ｂ）その液から基板を鉛直方向に引上げる状況を示す
図。
【図２】実施例１、実施例２及び比較例１の洗浄後のウ
ェーハ表面の残留パーティクル数を示す図。
【符号の説明】
１０ シリコン基板 １２ 有機酸の溶液
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/02 B08B 3/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリコン基板(10)をその主面を鉛直方向
    にして有機酸若しくは有機酸塩の溶液(12)又はこの溶液
    にフッ酸を混合した混合液に浸漬する洗浄工程と、 前記浸漬した液(12)から前記シリコン基板(10)をその主
    面を鉛直方向にして５〜５０ｍｍ／秒の速度で引上げる
    引上げ工程とを含むシリコン基板の洗浄方法であって、 前記引上げ工程でシリコン基板(10)を引上げる際に、前
    記浸漬した液(12)と同一の液をその液膜が基板表面全体
    に形成されるように基板表面に供給することを特徴とす
    るシリコン基板の洗浄方法。
  2. 【請求項２】 有機酸がクエン酸、コハク酸、エチレン
    ジアミン四酢酸、酒石酸、サリチル酸、シュウ酸、酢
    酸、ギ酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、
    エナント酸、カプリル酸、安息香酸、アクリル酸、アジ
    ピン酸、マロン酸、リンゴ酸、フタル酸、グリコール
    酸、テレフタル酸又はフマル酸からなる群より選ばれた
    １種又は２種以上の有機酸である請求項１記載のシリコ
    ン基板の洗浄方法。
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