JP3674396B2

JP3674396B2 - 半導体ウェーハの洗浄方法

Info

Publication number: JP3674396B2
Application number: JP19963899A
Authority: JP
Inventors: 達弥長田
Original assignee: 三菱住友シリコン株式会社
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: JP2001028359A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨後のシリコンウェーハ表面における異物の除去に好適な半導体ウェーハの洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハの製造工程において、表面の異物を除去するために種々の洗浄工程が必要とされる。
例えば、メカノケミカルポリッシング（ＣＭＰ）等の研磨後のシリコンウェーハ表面は、コロイダルシリカ、有機アミンや無機アルカリ等の異物が付着している。このため、ウェーハ表面から早く上記異物を取り除かなくては面荒れ、傷、ケミカル等の不良を発生させてしまう原因となることから、研磨後に直ちに純水等による洗浄が行われる。
【０００３】
従来の洗浄工程では、研磨後に、純水リンス処理または純水＋界面活性剤処理を行い、その後、純水保管によるＳＣ−１洗浄（Ｈ₂Ｏ−Ｈ₂Ｏ₂−ＮＨ₄ＯＨ混合液による洗浄）またはスクラビングしてＳＣ−１洗浄等を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の洗浄方法には、以下のような課題が残されている。すなわち、純水保管によるＳＣ−１洗浄を行う場合では、純水中での金属不純物（メタルパーティクル）汚染の影響を大きく受けやすく、またスクラビング後にＳＣ−１洗浄を行う場合には、スクラブの不完全性による傷およびケミカル等が発生し易いという不都合がある。
また、金属不純物、研磨剤（コロイダルシリカ等）やケミカル等が多く残っていると、これらを除去するために次工程のＳＣ−１洗浄等における負荷が大きくなってしまう。また、次工程では除去が困難なまたは不可能なケミカルや研磨剤等の残りを、その前の洗浄時にできるだけ除去することが要望されている。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ウェーハ表面の異物の除去効果を高めることができ、ＳＣ−１洗浄等の次工程の負荷を低減することができる半導体ウェーハの洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体ウェーハの線状方法においては、シリコンウェーハ表面の研磨直後にリンス工程が行われ、該リンス工程後にスクラビング工程が行われ、該スクラビング工程後にリンス工程が行われ、該リンス工程後にＳＣ−１洗浄が行われるシリコンウェーハの洗浄方法であって、
前記研磨直後のリンス工程、該リンス工程後のスクラビング工程、または、該スクラビング工程後のリンス工程のうち、少なくとも一つの工程後に行われる洗浄であり、かつ、この洗浄は、前記シリコンウェーハの半導体が露出した表面を洗浄水で洗浄する方法であり、
前記洗浄水は、シリコンのダングリングボンドに結合する水素を有する水素水であり、前記水素水の水素濃度が１ｐｐｍ程度とされ、該水素水の還元性により金属不純物が表面のシリコンに付着することを防止するという構成を採用したことにより前記課題を解決した。
ここで、前記水素水は、ｐＨ７程度の中性領域とされているか、または、アルカリが混合されてｐＨ９程度の弱アルカリ領域とされていることができる。
本発明の半導体ウェーハの洗浄方法では、半導体ウェーハの半導体が露出した表面を洗浄水で洗浄する方法であって、前記洗浄水は、水素水である技術が採用される。
【０００７】
この半導体ウェーハの洗浄方法では、洗浄水が水素水であるので、ウェーハ表面の異物を単なる純水で洗浄する場合に比べて高い除去効果を有することができる。すなわち、水素水中の水素が半導体表面のダングリングボンドに結合するとともに、水素水の還元性により、金属不純物が表面の半導体に付着することを防止することができる。
【０００８】
本発明の半導体ウェーハの洗浄方法では、上記の半導体ウェーハの洗浄方法において、前記水素水には、アルカリが混合されている技術が採用される。
【０００９】
この半導体ウェーハの洗浄方法では、水素水にはアルカリが混合されているので、アルカリ領域の水素水となり、還元性による電位的な剥離効果とアルカリによるエッチング効果が加わって、より高い除去効果を有することができる。
【００１０】
本発明の半導体ウェーハの洗浄方法では、上記のウェーハの洗浄方法において、前記半導体ウェーハ表面の研磨直後に行うリンス工程、該リンス工程後に行うスクラビング工程または該スクラビング工程後に行うリンス工程の少なくとも一つで行われる技術が採用される。
【００１１】
この半導体ウェーハの洗浄方法では、半導体ウェーハ表面の研磨直後に行うリンス工程、該リンス工程後に行うスクラビング工程または該スクラビング工程後に行うリンス工程の少なくとも一つで行われるので、半導体ウェーハの種々の洗浄工程のうち、特に高い洗浄効果が要求される上記各工程で水素水洗浄が行われることにより、パーティクル等の極めて少ない高品質の半導体ウェーハを得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体ウェーハの洗浄方法の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。
【００１３】
本実施形態の半導体ウェーハの洗浄方法は、例えば、単結晶シリコンのベアシリコンウェーハの表面を洗浄する方法であって、シリコンウェーハの製造工程において、メタルケミカルポリッシング等の研磨直後に行うリンス工程、該リンス工程後に行うスクラビング工程または該スクラビング工程後に行うリンス工程の各洗浄工程に少なくとも適用され、洗浄水として水素水を用いている。
【００１４】
なお、前記リンス工程は洗浄水ですすぎを行う工程であり、前記スクラビング工程は、一般的にはシリコンウェーハ表面に洗浄水をジェットスプレーしながら回転するブラシで洗浄を行う機械的洗浄工程であり、他に超音波振動を洗浄水に与えて発生させた気泡の破裂による洗浄工程等も含まれるものである。
また、前記水素水は、純水中に水素がリッチに溶け込んでいるものであり、本実施形態では水素が１ｐｐｍ程度のものを使用している。
【００１５】
本実施形態では、研磨後のシリコンウェーハを水素水（ｐＨ中性領域の水素水）を用いて所定時間洗浄した後、通常の洗浄工程に従ってＳＣ−１洗浄等を行う。
すなわち、研磨直後のシリコンウェーハ表面には、シリコンの活性面が露出した状態であり、シリコンのダングリングボンドにメタルパーティクルが結合しやすい状態となっている。しかしながら、本実施形態では、水素水でシリコンウェーハを洗浄することにより、シリコンのダングリングボンドに水素水中の水素を結合させてＳｉ−Ｈ結合を形成し、メタルパーティクルの付着を防止することができる。
【００１６】
このように、水素水でシリコンウェーハ表面を洗浄するので、シリコンウェーハ表面の異物（メタルパーティクル等）を単なる純水で洗浄する場合に比べて高い除去効果を有することができる。
【００１７】
また、他の実施形態として、アルカリ（ＮＨ₄ＯＨ（アンモニア水）、ＫＯＨまたはＮａＯＨ等）を混合した水素水を用い、上記実施形態と同様に洗浄を行った場合は、水素水の水素イオン指数ｐＨがｐＨ中性領域からｐＨ弱アルカリ領域となるので、さらに上記の除去効果が高くなる。
【００１８】
すなわち、水素水が弱アルカリ性になることにより、パーティクルのゼータ電位がシリコンウェーハと同符号になり（水素水の還元性によりゼータ電位がマイナスにシフトする）、電位的にパーティクルが反発して剥離し易い状況になる効果と、アルカリによるシリコンウェーハ表面のエッチング効果（リフトオフ効果）によりパーティクルが除去される効果との２つが除去効果に加わるためである。
なお、水素水は、上述したように還元性をもち、ゼータ電位をマイナスにシフトさせる効果を有している。
【００１９】
なお、本発明は、次のような実施形態をも含むものである。
上記各実施形態では、洗浄する半導体ウェーハとしてシリコンウェーハに適用したが、他の半導体ウェーハ、例えば、化合物半導体のウェーハ（ガリウム・ヒ素のウェーハ等）の洗浄に適用してもよい。
【００２０】
また、単結晶シリコンで形成されたベアシリコンウェーハに適用したが、エピタキシャル・ウェーハ、多結晶シリコンやアモルファスシリコン等の半導体ウェーハやＳＯＩ(Sicon On Insulator)ウェーハ等の表面洗浄に適用しても構わない。
さらに、表面全体にシリコンが露出しているシリコンウェーハに適用したが、表面に半導体が露出しているウェーハならば半導体（単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等）が表面に部分的に露出しているものでも構わない。
【００２１】
【実施例】
上記実施形態によって、実際に洗浄を行った具体例を以下に示す。
洗浄したシリコンウェーハにおいて、洗浄後の異物除去効果を評価する方法は、洗浄後におけるエッチング量（ＳＣ−１洗浄時のエッチング）とエッチング後にウェーハ表面に残ったパーティクル数との関係を比較することにより行った。
【００２２】
水素水としては、ｐＨ中性領域（ｐＨ７）の水素水とアルカリとしてＮＨ₄ＯＨ（アンモニア水）を混合したｐＨ弱アルカリ領域（ｐＨ９）の水素水との２種類を用い、比較のため、純水のみで洗浄した場合についても、同様の評価を行った。また、上記パーティクルは、０．１２μｍ以上のものをカウントした。
【００２３】
図１および以下の表１に示すように、ｐＨ中性領域の水素水およびｐＨ弱アルカリ領域の水素水の洗浄では、従来の純水のみの洗浄に比べて大幅に少ないエッチング量で同レベルのパーティクル数が得られた。すなわち、ＳＣ−１洗浄が、従来の場合では３０分必要であったのに対し、ｐＨ中性領域の水素水およびｐＨ弱アルカリ領域の水素水の洗浄では、１５分で十分であり、大幅な時間短縮が実現された。
また、ｐＨ中性領域の水素水の洗浄とｐＨ弱アルカリ領域の水素水の洗浄とを比較すると、ｐＨ弱アルカリ領域の水素水の方が、パーティクル数が低減されており、より除去効果が高いことが分かる。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のウェーハの洗浄方法によれば、洗浄水が水素水であるので、単なる純水で洗浄する場合に比べて高い除去効果を有し、次工程の負荷を大幅に軽減することができるとともに、次工程で除去が困難なケミカルや研磨剤の残り等を除去することができる。したがって、洗浄工程にかかる時間を短縮することができるとともに、ウェーハ単位で必要とされる薬液の低減が可能となって、低コスト化を図ることができる。
【００２６】
本発明のウェーハの洗浄方法によれば、水素水にはアルカリが混合されているので、アルカリ領域の水素水となり、還元性による電位的な剥離効果とアルカリによるエッチング効果とが加わって、より高い除去効果を有することができ、さらに低コスト化を図ることが可能になる。
【００２７】
本発明のウェーハの洗浄方法によれば、半導体ウェーハ表面の研磨直後に行うリンス工程、該リンス工程後に行うスクラビング工程または該スクラビング工程後に行うリンス工程の少なくとも一つで行われるので、半導体ウェーハの種々の洗浄工程のうち、特に高い洗浄効果が要求される上記各工程で水素水洗浄が行われることになり、パーティクル等の極めて少ない高品質の半導体ウェーハを得ることができるとともに、半導体ウェーハ製造工程全体の時間短縮および低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェーハの洗浄方法の一実施形態における実施例の各洗浄水におけるＳｉのエッチング量を示すグラフ図である。

Claims

シリコンウェーハ表面の研磨直後にリンス工程が行われ、該リンス工程後にスクラビング工程が行われ、該スクラビング工程後にリンス工程が行われ、該リンス工程後にＳＣ−１洗浄が行われるシリコンウェーハの洗浄方法であって、
前記研磨直後のリンス工程、該リンス工程後のスクラビング工程、または、該スクラビング工程後のリンス工程のうち、少なくとも一つの工程後に行われる洗浄であり、かつ、この洗浄は、前記シリコンウェーハの半導体が露出した表面を洗浄水で洗浄する方法であり、
前記洗浄水は、シリコンのダングリングボンドに結合する水素を有する水素水であり、前記水素水の水素濃度が１ｐｐｍ程度とされ、該水素水の還元性により金属不純物が表面のシリコンに付着することを防止することを特徴とする半導体ウェーハの洗浄方法。
請求項１記載の半導体ウェーハの洗浄方法において、
前記水素水は、ｐＨ７程度の中性領域とされていることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄方法。
請求項１記載の半導体ウェーハの洗浄方法において、
前記水素水は、アルカリが混合されてｐＨ９程度の弱アルカリ領域とされていることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄方法。