JP3771294B2 - ウェーハの洗浄方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ウェーハの洗浄方法、特に鏡面仕上げ工程でウェーハの裏面に付着するワックスを除去するウェーハの洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシリコンウェーハを研磨仕上げするには、ウェーハをターンテーブルに載置して行う。この時、図１（ａ）に示すように、ウェーハ１の裏面にワックス２が付着する。このワックス２の除去には、小さな有機物パーティクルと違って塩基溶液によるケン化反応を用いる方法が効果的である。これまでこの塩基溶液としては、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムのようなアルカリ金属水酸化物が使用されていた。しかしながら、アルカリ金属水酸化物のような強い塩基では、ワックスは除去されるが、鏡面研磨されたシリコン層が過剰に食刻される欠点があった。
【０００３】
従来、自然酸化膜層をフッ化水素で除去した後、ウェーハの疎水化した露出シリコン表面に有機物パーティクルが静電気的に付着するのを防止するため、過酸化水素水で強制的に酸化して親水化する技術は知られている（特開平４−１６５６２０号公報）。また有機物パーティクルの除去工程で、有機物パーティクルを酸化して除去しやすくするために、過酸化水素水とアンモニア水を併用することは広く知られているが、この処理の前あるいは前後に、過酸化水素水を用いて酸化処理し、高い処理温度で処理時間の短縮化をはかる方法も知られている（特開平４−７１９号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、過酸化水素水は前者ではシリコン表面の酸化による親水化で、有機物パーティクルの静電気的付着を防止するものであり、後者では有機物パーティクルを酸化して除去を容易にするもので、いずれもウェーハに付着したワックスを強い塩基溶液で除去する工程固有の課題、即ち鏡面研磨されたシリコン層の過剰な食刻による荒れ抑制を解決するものではない。
【０００５】
本発明は、鏡面仕上げ工程で付着したワックスを塩基溶液で除去する際、過剰な食刻による表面荒れを抑制するウェーハの洗浄方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るウェーハの洗浄方法は、鏡面仕上げ後のウェーハからワックスを除去するに際し、ウェーハを酸化剤で処理してウェーハの鏡面仕上げ後の表面に酸化膜を形成し、次いで、無機強塩基溶液及び有機塩基溶液からなる群から選ばれた少なくともひとつで処理することを特徴とする。
【０００７】
また第２発明に係るウェーハの洗浄方法は、鏡面仕上げ後のウェーハからワックスを除去するに際し、ウェーハを酸化剤を含む無機強塩基溶液及び有機塩基溶液からなる群から選ばれた少なくともひとつで処理してウェーハの鏡面仕上げ後の表面に酸化膜を形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明の洗浄方法における処理対象物は、図１（ａ）に示すように、研磨仕上げ時裏面にワックス２が付着したシリコンウェーハ１である。このウェーハ１のワックス２を無機強塩基溶液または有機塩基溶液で除去するに当たり、事前あるいは同時に酸化剤で処理して、図１（ｂ）に示すように、ウェーハ１の上面に強制的に酸化膜３を形成する。この状態で、前記塩基溶液が作用し、図１（ｃ）の点線で示すように、ワックス２を除去する。このとき、酸化膜３はわずかに食刻されるだけですむ。処理後のウェーハ１は、図１（ｄ）に示すように、上面に酸化膜３のみが残った状態である。
【００１０】
本発明において、酸化剤としては、過酸化水素水またはオゾンの使用が好適である。また、塩基溶液としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリ金属水酸化物からなる無機強塩基がもっとも望ましいが、有機塩基でもよい。有機塩基としては、特にアミノアルコールなどの使用が効果的である。
【００１１】
第１の発明において、酸化剤、例えば過酸化水素水の濃度は約０．１〜２０％である。塩基溶液の濃度は、使用塩基または処理対象ワックスの種類によって異なるので特定できないが、例えば水酸化カリウム溶液の場合では、約０．１〜２０％が好適である。第２の発明において、塩基溶液に対する酸化剤、例えば過酸化水素の添加の比率は、処理済みのウェーハの表面平均粗度（以下マイクロラフネスと呼ぶ）との関係で言えば、図２に示すように、約０．１以上から有効である。上限は除去目的物であるワックスの種類に応じて定めればよい。両発明を通じて、洗浄温度は、図３に示すように、約２０〜８０℃、望ましくは洗浄効率とマイクロラフネスの両面から約６０〜８０℃である。また洗浄槽及びすすぎ槽には、超音波発生装置を付設すると、洗浄が一層効率的になる。
【００１２】
【作用】
本発明では、鏡面仕上げ時に付着したワックスをウェーハから除去する際に、例えば水酸化カリウムのような無機の強塩基溶液で処理する前又は同時に、過酸化水素水のような酸化剤で処理して、ウェーハのシリコン表面に酸化膜を形成しておくと、シリコン（Ｓｉ）と酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチングレートの違いから、シリコン表面の食刻が抑制されるものと思われる。
【００１３】
以下の実施例及び比較例のマイクロラフネス値は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した。ＡＦＭは、ウェーハ表面の粗さを高さに対して測定し、その大きさを表面平均粗度Ｒａ（ｎｍ）とした。
【００１４】
【実施例１】
鏡面仕上げ処理後の裏面にエステル系ワックスが付着したウェーハを用いた。ワックスの付着厚は約２〜５μｍであった。このウェーハを過酸化水素を５％含有する純水溶液で処理した。処理温度は６０℃、処理時間は５分であった。酸化処理後のウェーハ表面の酸化膜の厚さは１０〜２０Åであった。次いで酸化処理後のウェーハを水酸化カリウムの５％溶液で処理した。処理後のウェーハには、ワックスの残存は皆無で、表面のマイクロラフネスはＲａ＝０．１５０ｎｍであった。
【００１５】
【実施例２】
実施例１と同じ鏡面仕上げ処理後のウェーハを用いた。このウェーハを過酸化水素含有水酸化カリウム溶液で処理した。この溶液の組成比は、純水９０％、過酸化水素５％、水酸化カリウム５％であった。処理温度及び時間は実施例１と同様にした。酸化膜の厚さは測定できなかったが、処理後のウェーハには、ワックスの残存は皆無で、表面のマイクロラフネスはＲａ＝０．１１０ｎｍであった。
【００１６】
【実施例３】
実施例１と同じ鏡面仕上げ処理後のウェーハを用いた。このウェーハを過酸化水素含有アミノアルコール溶液で処理した。混合比は、純水９０％、過酸化水素５％、アミノアルコール５％であった。処理温度及び時間は実施例１と同様にした。酸化膜の厚さは測定できなかったが、処理後のウェーハには、ワックスの残存は皆無で、表面のマイクロラフネスはＲａ＝０．１００ｎｍであった。
【００１７】
【比較例１】
実施例１と同じ鏡面仕上げ処理後のウェーハを水酸化カリウム５％溶液のみで処理した。処理温度及び時間は実施例１と同様にした。処理後のウェーハには、ワックスの残存は皆無であったが、表面のマイクロラフネスはＲａ＝０．２２７ｎｍであった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のシリコンウェーハの洗浄方法によれば以下のごとき利点が得られる。（イ）酸化剤の使用により、ウェーハ表面の食刻による荒れが約半分以下に抑制できる。その結果、良品率が向上する。
（ロ）強い塩基溶液の使用が可能となり、処理時間が短縮化される。
（ハ）ウェーハ表面に付着している有機物パーティクルも、酸化されて除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリコンウェーハ洗浄方法におけるウェーハの変化を模式的に示す側面図である。
【図２】第２発明における水酸化カリウムに対する過酸化水素の添加量と、処理済みウェーハの表面粗度との関係を示すグラフである。
【図３】第２発明における洗浄温度とウェーハの表面粗度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ シリコンウェーハ
２ ワックス
３ 酸化膜

Claims (6)

1. 鏡面仕上げ後のウェーハからワックスを除去するに際し、ウェーハを酸化剤で処理してウェーハの鏡面仕上げ後の表面に酸化膜を形成し、次いで、無機強塩基溶液及び有機塩基溶液からなる群から選ばれた少なくともひとつで処理することを特徴とするウェーハの洗浄方法。
2. 鏡面仕上げ後のウェーハからワックスを除去するに際し、ウェーハを酸化剤を含む無機強塩基溶液及び有機塩基溶液からなる群から選ばれた少なくともひとつで処理してウェーハの鏡面仕上げ後の表面に酸化膜を形成することを特徴とするウェーハの洗浄方法。
3. 酸化剤が、過酸化水素水及びオゾンからなる群から選ばれた少なくともひとつであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハの洗浄方法。
4. 無機強塩基が、アルカリ金属水酸化物であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハの洗浄方法。
5. アルカリ金属水酸化物が、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項４記載のウェーハの洗浄方法。
6. 有機塩基が、アミノアルコールであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハの洗浄方法。

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