JP6575643B2 - Silicon wafer manufacturing method - Google Patents

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本発明は、シリコンウェーハの製造方法に関するものであり、詳しくは、HF洗浄を含む洗浄工程を経てシリコンウェーハを製造するにあたり、シリコンウェーハ表面における残留フッ素量の低減が可能なシリコンウェーハの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer, and more particularly, to a method for manufacturing a silicon wafer capable of reducing the amount of residual fluorine on the surface of the silicon wafer when the silicon wafer is manufactured through a cleaning process including HF cleaning. Is.

シリコンウェーハの製造プロセスは、一般に、シリコンインゴットからのウェーハの切り出し(スライシング)、研磨やエッチング等の表面処理、洗浄工程、更にウェーハの用途に応じて必要により行われる後工程(アニール、エピタキシャル層形成等)を含む。   In general, the manufacturing process of a silicon wafer includes cutting a wafer from a silicon ingot (slicing), surface treatment such as polishing and etching, a cleaning process, and a post process (annealing, epitaxial layer formation) that is performed according to the application of the wafer. Etc.).

上記洗浄工程は、通常、SC−1洗浄、SC−2洗浄等により行われ、フッ化水素酸による洗浄(以下、「HF洗浄」ともいう。)が行われることもある(例えば特許文献1参照)。   The cleaning step is usually performed by SC-1 cleaning, SC-2 cleaning, or the like, and cleaning with hydrofluoric acid (hereinafter also referred to as “HF cleaning”) may be performed (for example, see Patent Document 1). ).

特表2009−506538号公報Special table 2009-506538

近年、シリコンウェーハの洗浄工程において、シリコンウェーハ表面の高清浄度化を実現するために、最終洗浄処理にフッ化水素酸(HF洗浄)を使用する方式が適用されている。しかし、HF洗浄後のシリコンウェーハ表面には、通常、フッ素イオン(F-)が残留している。フッ素イオンが表面に残留したシリコンウェーハを用いて半導体デバイスを製造すると、製造プロセス初期に実施されるゲート酸化膜形成処理時に、酸化膜形成異常(膜厚低下)を引き起こすおそれがある。そのため、HF洗浄を施したシリコンウェーハにおける残留フッ素イオン量を低減することが求められている。 In recent years, in a silicon wafer cleaning process, a method using hydrofluoric acid (HF cleaning) is applied to the final cleaning process in order to achieve high cleanliness of the silicon wafer surface. However, fluorine ions (F ) usually remain on the surface of the silicon wafer after HF cleaning. When a semiconductor device is manufactured using a silicon wafer in which fluorine ions remain on the surface, an oxide film formation abnormality (thickness reduction) may occur during a gate oxide film formation process performed in the initial stage of the manufacturing process. Therefore, it is required to reduce the amount of residual fluorine ions in a silicon wafer subjected to HF cleaning.

そこで本発明の目的は、HF洗浄を含み、かつフッ素イオンの残留の少ないシリコンウェーハを得ることのできるシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing a silicon wafer, which includes a HF cleaning and can obtain a silicon wafer with little residual fluorine ions.

本発明者は上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、HF洗浄後のシリコンウェーハを、所定濃度のアンモニア水またはアンモニウム塩含有水溶液により洗浄(すすぎ洗い)することにより、HF洗浄後のシリコンウェーハ表面に残留したフッ素イオンを除去することが可能であることを新たに見出した。この点について、本発明者は以下のように推察している。
HF洗浄後のシリコンウェーハ表面に残留しているフッ素イオンは、珪弗酸(H2SiF6)としてシリコンウェーハ表面に存在していると考えられる。一方、アンモニア水およびアンモニウム塩含有水溶液は、アンモニウムイオンNH4 +を含んでいる。珪弗酸(H2SiF6)が存在するシリコンウェーハ表面にアンモニウムイオンNH4 +が接触すると、シリコンウェーハ表面では珪弗酸アンモニウム((NH42SiF6)が形成され、この珪弗酸アンモニウムは水溶性成分であるため水溶液に溶解する。その結果、シリコンウェーハ表面からフッ素イオンを除去することができると、本発明者は推察している。ここで、アンモニアまたはアンモニウム塩(以下、「アンモニア類」とも記載する。)を質量基準で0.01ppm以上含有する水溶液を用いることにより、シリコンウェーハ表面からフッ素イオンを効果的に除去することができる。ただし、アンモニア類の濃度が3ppmを超えると、洗浄によりシリコンウェーハ表面の面が大きく荒れ(ヘイズの発生)、高い平坦性を有するシリコンウェーハを提供することは困難となる。これに対し、HF洗浄処理後のシリコンウェーハの洗浄を、0.01ppm以上3ppm以下の濃度でアンモニア類を含有する水溶液によって行うことで、残留フッ素イオン量が少なく、しかもヘイズ発生が抑制された高品質なシリコンウェーハを提供することが可能となる。
本発明は、以上の知見に基づき完成された。
As a result of intensive studies in order to achieve the above object, the present inventor washed (rinse washed) a silicon wafer after HF cleaning with an aqueous solution containing ammonia water or ammonium salt at a predetermined concentration. It was newly found that fluorine ions remaining on the surface of a silicon wafer can be removed. About this point, this inventor guesses as follows.
It is considered that the fluorine ions remaining on the silicon wafer surface after HF cleaning are present on the silicon wafer surface as silicofluoric acid (H 2 SiF 6 ). On the other hand, the aqueous ammonia and ammonium salt-containing solution contains ammonium ions NH 4 + . When ammonium ions NH 4 + come into contact with the silicon wafer surface on which silicic acid (H 2 SiF 6 ) exists, ammonium silicate ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) is formed on the silicon wafer surface. Since ammonium is a water-soluble component, it is dissolved in an aqueous solution. As a result, the present inventors infer that fluorine ions can be removed from the surface of the silicon wafer. Here, by using an aqueous solution containing 0.01 ppm or more of ammonia or ammonium salt (hereinafter also referred to as “ammonia”) on a mass basis, fluorine ions can be effectively removed from the surface of the silicon wafer. . However, when the concentration of ammonia exceeds 3 ppm, the surface of the silicon wafer surface is greatly roughened by the cleaning (generation of haze), and it becomes difficult to provide a silicon wafer having high flatness. On the other hand, the silicon wafer after the HF cleaning process is cleaned with an aqueous solution containing ammonia at a concentration of 0.01 ppm or more and 3 ppm or less, thereby reducing the amount of residual fluorine ions and suppressing the generation of haze. It becomes possible to provide a quality silicon wafer.
The present invention has been completed based on the above findings.

即ち、上記目的は、
シリコンウェーハを準備する工程と、
上記シリコンウェーハの表面を洗浄する工程と、
を含むシリコンウェーハの製造方法であって、
上記洗浄工程は、
フッ化水素酸による洗浄と、
フッ化水素酸による洗浄の後に行われるアンモニア系洗浄液による洗浄と、
を含み、
上記アンモニア系洗浄液は、アンモニア濃度が質量基準で0.01ppm以上3ppm以下であるアンモニア水またはアンモニウム塩濃度が質量基準で0.01ppm以上3ppm以下であるアンモニウム塩含有水溶液である、シリコンウェーハの製造方法、
により達成された。
That is, the above purpose is
Preparing a silicon wafer;
Cleaning the surface of the silicon wafer;
A method for producing a silicon wafer comprising:
The washing step
Cleaning with hydrofluoric acid,
Cleaning with an ammonia-based cleaning liquid after cleaning with hydrofluoric acid,
Including
The method for producing a silicon wafer, wherein the ammonia-based cleaning liquid is ammonia water having an ammonia concentration of 0.01 ppm to 3 ppm by mass or an ammonium salt-containing aqueous solution having an ammonium salt concentration of 0.01 ppm to 3 ppm by mass. ,
Achieved by.

一態様では、上記アンモニウム塩は、炭酸(水素)塩である。ここで炭酸(水素)塩とは、炭酸塩と炭酸水素塩とを包含する意味で用いるものとする。   In one aspect, the ammonium salt is a carbonate (hydrogen) salt. Here, the term “carbonic acid (hydrogen) salt” is used in a sense including carbonate and hydrogencarbonate.

一態様では、上記アンモニア系洗浄液による洗浄時間は、5分以下である。   In one aspect, the cleaning time with the ammonia-based cleaning liquid is 5 minutes or less.

一態様では、上記フッ化水素酸による洗浄と上記アンモニア系洗浄液による洗浄との間に、水洗およびオゾン水による洗浄からなる群から選択される一種以上の洗浄を行う。   In one aspect, at least one cleaning selected from the group consisting of cleaning with water and cleaning with ozone water is performed between the cleaning with hydrofluoric acid and the cleaning with the ammonia-based cleaning liquid.

一態様では、上記フッ化水素酸による洗浄前にSC−1洗浄および水洗からなる群から選択される一種以上の洗浄を行う。   In one aspect, one or more cleanings selected from the group consisting of SC-1 cleaning and water cleaning are performed before the above-described cleaning with hydrofluoric acid.

本発明によれば、HF洗浄を経ているにもかかわらずフッ素イオンの残留が少なく、かつヘイズ発生が抑制された高品質なシリコンウェーハを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-quality silicon wafer in which fluorine ions remain little and haze generation is suppressed despite being subjected to HF cleaning.

図1は、アンモニア水のアンモニア濃度および洗浄時間のフッ素イオン除去効果への影響を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the influence of the ammonia concentration of ammonia water and the washing time on the fluorine ion removal effect. 図2は、アンモニア水のアンモニア濃度および洗浄時間のヘイズ(面荒れ)への影響を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the influence of ammonia concentration and cleaning time on haze (surface roughness).

本発明は、シリコンウェーハを準備する工程と、前記シリコンウェーハの表面を洗浄する工程と、を含むシリコンウェーハの製造方法に関する。本発明のシリコンウェーハの製造方法において、上記洗浄工程は、フッ化水素酸による洗浄(HF洗浄)と、フッ化水素酸による洗浄の後に行われるアンモニア系洗浄液による洗浄と、を含む。そして上記アンモニア系洗浄液は、アンモニア濃度が質量基準で0.01ppm以上3ppm以下であるアンモニア水またはアンモニウム塩濃度が質量基準で0.01ppm以上3ppm以下であるアンモニウム塩含有水溶液である。
以下、本発明のシリコンウェーハの製造方法について、更に詳細に説明する。
The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer, including a step of preparing a silicon wafer and a step of cleaning the surface of the silicon wafer. In the method for producing a silicon wafer of the present invention, the cleaning step includes cleaning with hydrofluoric acid (HF cleaning) and cleaning with an ammonia-based cleaning liquid performed after cleaning with hydrofluoric acid. The ammonia-based cleaning liquid is ammonia water having an ammonia concentration of 0.01 ppm to 3 ppm by mass or an ammonium salt-containing aqueous solution having an ammonium salt concentration of 0.01 ppm to 3 ppm by mass.
Hereafter, the manufacturing method of the silicon wafer of this invention is demonstrated in detail.

シリコンウェーハを準備する工程
洗浄工程が施されるシリコンウェーハは、公知の方法により準備することができる。例えば、CZ法等により育成されたシリコンインゴットからのウェーハを切り出し(スライシング)、得られたシリコンウェーハを、粗研磨(ラッピング)、エッチング、研磨(ポリッシング)等の表面処理に付すことにより、洗浄工程が施されるシリコンウェーハを準備することができる。ただし本発明は、上記の方法に特に限定されるものではない。また、市販のシリコンウェーハを入手することも、シリコンウェーハを準備する工程の一態様として、本発明に包含されるものとする。
A silicon wafer subjected to a process cleaning step for preparing a silicon wafer can be prepared by a known method. For example, a cleaning process is performed by cutting out (slicing) a wafer from a silicon ingot grown by the CZ method or the like, and subjecting the obtained silicon wafer to surface treatment such as rough polishing (lapping), etching, or polishing (polishing). Can be prepared. However, the present invention is not particularly limited to the above method. In addition, obtaining a commercially available silicon wafer is also included in the present invention as one aspect of a process for preparing a silicon wafer.

洗浄工程
本発明のシリコンウェーハの製造方法における洗浄工程は、少なくとも、HF洗浄と、HF洗浄の後に行われるアンモニア系洗浄液による洗浄と、を含む。ここで使用されるアンモニア系洗浄液に含まれるアンモニア類の濃度は、質量基準で、0.01ppm以上3ppm以下である。先に記載した通り、HF洗浄後に上記アンモニア系洗浄液による洗浄を行うことにより、大きな面荒れを起こすことなく、HF洗浄後のシリコンウェーハ表面に残留したフッ素イオンを除去することができる。
Cleaning Step The cleaning step in the method for producing a silicon wafer of the present invention includes at least HF cleaning and cleaning with an ammonia-based cleaning liquid performed after HF cleaning. The concentration of ammonia contained in the ammonia-based cleaning liquid used here is 0.01 ppm or more and 3 ppm or less on a mass basis. As described above, by performing cleaning with the above ammonia-based cleaning liquid after HF cleaning, fluorine ions remaining on the surface of the silicon wafer after HF cleaning can be removed without causing large surface roughness.

(i)HF洗浄
HF洗浄は、シリコンウェーハに通常施されるHF洗浄と同様に行うことができる。例えば、弗酸濃度0.01〜5質量%程度のフッ化水素酸(HF水溶液)をシリコンウェーハ表面と接触させることにより、シリコンウェーハ表面をフッ化水素酸により洗浄することができる。シリコンウェーハ表面とフッ化水素酸との接触は、例えば、フッ化水素酸を含む液槽にシリコンウェーハを浸漬することにより行うことができる。洗浄時のフッ化水素酸は、常温であっても加熱または冷却してもよく、液温は特に限定されるものではない。なお常温とは、温度制御(加熱または冷却)がされていない状態の温度をいうものとする。シリコンウェーハとフッ化水素酸との接触時間(洗浄時間)も特に限定されるものではなく、一例として、例えば0.5〜10分程度とすることができる。なおHF洗浄によりシリコンウェーハ表層の自然酸化膜(SiO2膜)を完全に除去してもよく、一部を残してよい。自然酸化膜を完全に除去すると、ウォーターマークの発生等によりLPD(Light Point Defect)品質が低下することがあるため、HF洗浄後に自然酸化膜をわずかに(例えば膜厚0.5nm以下程度)残すことが好ましい場合もあるが、本発明では、特に限定されるものではない。自然酸化膜が残留しているシリコンウェーハ表面は親水性が高いためフッ素イオンがより残留しやすい傾向があるが、そのような場合であっても本発明によれば、後述のアンモニア系洗浄液による洗浄によりフッ素イオンを除去し、残留フッ素イオンの少ないシリコンウェーハを提供することができる。
(I) HF cleaning HF cleaning can be performed in the same manner as HF cleaning that is normally performed on silicon wafers. For example, the silicon wafer surface can be cleaned with hydrofluoric acid by bringing hydrofluoric acid (HF aqueous solution) having a hydrofluoric acid concentration of about 0.01 to 5% by mass into contact with the silicon wafer surface. The contact between the silicon wafer surface and hydrofluoric acid can be performed, for example, by immersing the silicon wafer in a liquid bath containing hydrofluoric acid. Hydrofluoric acid at the time of washing may be at room temperature or heated or cooled, and the liquid temperature is not particularly limited. The normal temperature refers to a temperature in which temperature control (heating or cooling) is not performed. The contact time (cleaning time) between the silicon wafer and hydrofluoric acid is not particularly limited, and can be, for example, about 0.5 to 10 minutes. The natural oxide film (SiO 2 film) on the surface layer of the silicon wafer may be completely removed by HF cleaning, or a part thereof may be left. If the natural oxide film is completely removed, the quality of the LPD (Light Point Defect) may deteriorate due to the generation of a watermark, etc., so that the natural oxide film remains slightly after the HF cleaning (for example, about 0.5 nm or less). In some cases, the present invention is not particularly limited. Although the surface of the silicon wafer where the natural oxide film remains is highly hydrophilic, fluorine ions tend to remain more easily. Even in such a case, according to the present invention, cleaning with an ammonia-based cleaning liquid described later is performed. By removing fluorine ions, a silicon wafer with little residual fluorine ions can be provided.

(ii)アンモニア系洗浄液による洗浄
本発明のシリコンウェーハの製造方法では、上記HF洗浄が施されたシリコンウェーハに、アンモニア類を質量基準で0.01ppm以上3ppm以下含むアンモニア系洗浄液による洗浄を施す。これにより前述のように、表面を大きく荒らすことなく、HF洗浄後のシリコンウェーハ表面に残留したフッ素イオンを除去し、残留フッ素イオン量の少ないシリコンウェーハを提供することが可能となる。
(Ii) Cleaning with an ammonia-based cleaning solution In the method for producing a silicon wafer according to the present invention, the silicon wafer subjected to the HF cleaning is cleaned with an ammonia-based cleaning solution containing 0.01 ppm to 3 ppm of ammonia on a mass basis. Thus, as described above, it is possible to remove the fluorine ions remaining on the surface of the silicon wafer after HF cleaning without greatly roughening the surface, and to provide a silicon wafer with a small amount of residual fluorine ions.

上記洗浄に用いるアンモニア系洗浄液は、アンモニア水またはアンモニウム塩含有水溶液である。アンモニア水は、アンモニアNH3の水溶液であり、電離によりNH4 +を生じる。一方、アンモニウム塩含有水溶液に含まれるアンモニウム塩としては、アンモニウムイオン(NH4 +)の供給源となるものであればよく対イオン(アニオン)の種類は限定されるものではない。アンモニウム塩は、無機塩であっても有機塩であってもよく、シリコンウェーハ表面への有機物の付着を防ぐ観点からは、無機塩であることが好ましい。無機のアンモニウム塩としては、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、二硫化アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、等を挙げることができる。水への溶解性、入手容易性、水溶液の調製の容易性等の観点からは、炭酸(水素)アンモニウムが好ましい。 The ammonia-based cleaning liquid used for the cleaning is ammonia water or an aqueous solution containing an ammonium salt. Ammonia water is an aqueous solution of ammonia NH 3 and generates NH 4 + by ionization. On the other hand, the ammonium salt contained in the ammonium salt-containing aqueous solution may be any ammonium ion (NH 4 + ) supply source, and the type of counter ion (anion) is not limited. The ammonium salt may be an inorganic salt or an organic salt, and is preferably an inorganic salt from the viewpoint of preventing adhesion of organic substances to the silicon wafer surface. Examples of inorganic ammonium salts include ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, ammonium chloride, ammonium nitrate, ammonium sulfate, ammonium disulfide, ammonium nitrite, and ammonium sulfite. From the viewpoints of solubility in water, availability, and ease of preparation of an aqueous solution, ammonium (hydrogen) carbonate is preferred.

上記アンモニア系洗浄液のアンモニア類濃度は、高いほどフッ素イオンの除去効率が高く好ましい。フッ素イオンを効率的に除去する観点から、アンモニウム類濃度は、質量基準で、0.01ppm以上とする。好ましくは、アンモニア類濃度は1ppm以上である。一方、シリコンウェーハ表面の面荒れ防止の観点から、アンモニア類濃度は3ppm以下とする。また、上記水溶液には、アンモニア類以外の成分が共存していてもよいが、共存成分は、フッ素イオンとアンモニウムイオンとの反応を妨げない成分であることが好ましい。そのような成分としては、例えば非イオン性界面活性剤、増粘剤(水溶性高分子)等を挙げることができる。なお、アンモニウム水においては、アンモニアは一部電離しアンモニウムイオンとして存在するが、本発明におけるアンモニア類の濃度とは、水溶液調製時に水と混合するアンモニア類(アンモニアまたはアンモニウム塩)の濃度、即ち仕込み量をいうものとする。   The higher the ammonia concentration in the ammonia-based cleaning liquid, the higher the fluorine ion removal efficiency and the better. From the viewpoint of efficiently removing fluorine ions, the ammonium concentration is 0.01 ppm or more on a mass basis. Preferably, the ammonia concentration is 1 ppm or more. On the other hand, from the viewpoint of preventing surface roughness of the silicon wafer surface, the ammonia concentration is set to 3 ppm or less. Moreover, although components other than ammonia may coexist in the aqueous solution, the coexisting component is preferably a component that does not hinder the reaction between fluorine ions and ammonium ions. Examples of such components include nonionic surfactants and thickeners (water-soluble polymers). In ammonium water, ammonia is partially ionized and exists as ammonium ions. The concentration of ammonia in the present invention is the concentration of ammonia (ammonia or ammonium salt) mixed with water during preparation of an aqueous solution, that is, preparation. Let's say quantity.

HF洗浄と同様、上記洗浄は、例えば、アンモニア系洗浄液をシリコンウェーハ表面と接触させることによって行うことができる。シリコンウェーハ表面とアンモニア系洗浄液との接触は、例えば、アンモニア系洗浄液を含む液槽にシリコンウェーハを浸漬することにより行うことができる。洗浄時のアンモニア系洗浄液は、常温であっても加熱または冷却してもよく、液温は特に限定されるものではない。シリコンウェーハとアンモニア系洗浄液との接触時間(洗浄時間)は、シリコンウェーハの面荒れ防止の観点からは、5分以下であることが好ましく、フッ素イオンを効率的に除去する観点からは、2分以上であることが好ましい。   Similar to the HF cleaning, the cleaning can be performed, for example, by bringing an ammonia-based cleaning liquid into contact with the silicon wafer surface. The contact between the silicon wafer surface and the ammonia-based cleaning liquid can be performed, for example, by immersing the silicon wafer in a liquid tank containing the ammonia-based cleaning liquid. The ammonia-based cleaning liquid at the time of cleaning may be heated or cooled at room temperature, and the liquid temperature is not particularly limited. The contact time (cleaning time) between the silicon wafer and the ammonia-based cleaning solution is preferably 5 minutes or less from the viewpoint of preventing surface roughness of the silicon wafer, and 2 minutes from the viewpoint of efficiently removing fluorine ions. The above is preferable.

(iii)任意の洗浄
本発明のシリコンウェーハの洗浄工程は、上述のHF洗浄と、HF洗浄の後に行われる上記アンモニア系洗浄液による洗浄を必須の洗浄処理として含むが、これら必須の洗浄処理の前後、または間に、他の洗浄処理を行うこともできる。他の洗浄処理としては、半導体基板の洗浄処理として従来公知の各種洗浄処理、例えば、SC−1洗浄、オゾン水による洗浄、水洗等の1つ以上を行うことができる。ここでSC−1洗浄とは、アンモニア水/H22/H2Oが混合されたSC1液による洗浄処理をいうものとする。SC1液は、常温であっても加熱または冷却されていてもよい。また、洗浄に用いるオゾン水のオゾン濃度は、質量基準で2〜20ppm程度とすることが好適である。水洗に用いる水およびオゾン水は、常温であっても、加熱または冷却してもよい。処理時間は、特に限定されるものではない。HF洗浄とアンモニア系洗浄液による洗浄を連続して行い、これらの洗浄の間に他の薬液処理は行わないことは、フッ素イオンの効率的な除去の観点からは好ましい。ただし、水洗およびオゾン水による洗浄は、HF洗浄とアンモニア系洗浄液による洗浄との間に実施しても、アンモニア系洗浄液による洗浄によるフッ素イオンの除去効率を低下させることはない。したがって、HF洗浄とアンモニア系洗浄液による洗浄との間に、水洗およびオゾン水による洗浄のいずれかまたは両方の洗浄を行うことも、好ましい。また、HF洗浄前に任意に行う洗浄処理としては、表面に存在するパーティクル成分除去の点から、SC−1洗浄および水洗のいずれかまたは両方が好ましい。
(Iii) Arbitrary cleaning The silicon wafer cleaning process of the present invention includes the above-described HF cleaning and cleaning with the ammonia-based cleaning liquid performed after HF cleaning as essential cleaning treatments. Other cleaning processes may be performed during or between. As another cleaning process, one or more of various conventionally known cleaning processes such as SC-1 cleaning, cleaning with ozone water, and water cleaning can be performed as the semiconductor substrate cleaning process. Here, the SC-1 cleaning refers to a cleaning process using an SC1 solution in which ammonia water / H 2 O 2 / H 2 O is mixed. The SC1 solution may be at room temperature or heated or cooled. The ozone concentration of ozone water used for cleaning is preferably about 2 to 20 ppm on a mass basis. Water used for washing and ozone water may be heated or cooled at room temperature. The processing time is not particularly limited. It is preferable from the viewpoint of efficient removal of fluorine ions that the HF cleaning and the cleaning with the ammonia-based cleaning solution are continuously performed and no other chemical treatment is performed between these cleanings. However, even if the water washing and the ozone water washing are performed between the HF washing and the ammonia washing liquid, the fluorine ion removal efficiency by the washing with the ammonia washing liquid is not lowered. Therefore, it is also preferable to perform either or both of water cleaning and ozone water cleaning between the HF cleaning and the ammonia-based cleaning liquid. In addition, as the cleaning treatment that is optionally performed before HF cleaning, either or both of SC-1 cleaning and water cleaning are preferable from the viewpoint of removing particle components present on the surface.

洗浄処理後のシリコンウェーハは、任意に乾燥等の後処理に付すことができ、また必要に応じてアニール等の用途に応じた後工程に付すことができる。   The silicon wafer after the cleaning treatment can be optionally subjected to a post-treatment such as drying, and can be subjected to a post-process corresponding to the application such as annealing as necessary.

以上説明した本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、大きな面荒れを起こすことなく、HF洗浄後の残留フッ素イオン量の少ないシリコンウェーハを提供することができる。   According to the silicon wafer manufacturing method of the present invention described above, a silicon wafer with a small amount of residual fluorine ions after HF cleaning can be provided without causing large surface roughness.

以下、本発明を実施例に基づき更に説明する。ただし、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。また、以下に記載の「ppm」、「%」は、いずれも質量基準である。また、特記しない限り、各操作は温度制御せず室温(約25℃)で実施した。以下に記載の常温とは、室温下に置かれていたことを意味する。   Hereinafter, the present invention will be further described based on examples. However, this invention is not limited to the aspect shown in the Example. Further, “ppm” and “%” described below are based on mass. Unless otherwise specified, each operation was performed at room temperature (about 25 ° C.) without temperature control. The normal temperature described below means being placed at room temperature.

A.アンモニア水使用の実施例・比較例 A. Examples and comparative examples of using ammonia water

[実施例1]
1.第一段階(SC−1洗浄)
仕上研磨を施した後のシリコンウェーハ(直径:300mm)を準備した。準備したシリコンウェーハを、60℃の29質量%アンモニア水:30質量%H22:H2O=0.5:1:10(体積比)で調合した溶液にて4分間間洗浄した。
2.第二段階(水洗)
第一段階の処理を行ったシリコンウェーハを、常温の超純水にて4分間、連続注水方式でリンス処理を行った。
3.第三段階(HF洗浄)
第二段階の処理を行ったシリコンウェーハを、常温の0.05質量%HF溶液(フッ化水素酸)に4分間浸漬し、HF洗浄を行った。
4.第四段階(アンモニア水による洗浄)
第三段階の処理を行ったシリコンウェーハを、アンモニア濃度が質量基準で0.01ppmの常温のアンモニア水に4分間浸漬し、洗浄処理を行った。
5.第五段階(水洗)
第一段階の処理を行ったシリコンウェーハを、常温の超純水にて4分間、連続注水方式でリンス処理を行った。
[Example 1]
1. First stage (SC-1 cleaning)
A silicon wafer (diameter: 300 mm) after finishing polishing was prepared. The prepared silicon wafer was washed for 4 minutes with a solution prepared by 29% by mass ammonia water: 30% by mass H 2 O 2 : H 2 O = 0.5: 1: 10 (volume ratio) at 60 ° C.
2. Second stage (washing)
The silicon wafer subjected to the first stage treatment was rinsed by continuous water injection for 4 minutes with ultrapure water at room temperature.
3. Third stage (HF cleaning)
The silicon wafer subjected to the second stage treatment was immersed in a 0.05 mass% HF solution (hydrofluoric acid) at room temperature for 4 minutes to perform HF cleaning.
4). Fourth stage (cleaning with ammonia water)
The silicon wafer subjected to the third stage treatment was immersed in ammonia water at room temperature with an ammonia concentration of 0.01 ppm on a mass basis for 4 minutes to perform a washing treatment.
5). 5th stage (washing)
The silicon wafer subjected to the first stage treatment was rinsed by continuous water injection for 4 minutes with ultrapure water at room temperature.

[実施例2]
第四段階において用いるアンモニア水を、アンモニア濃度1ppmのアンモニア水に変更した点以外、実施例1と同様の処理を実施した。
[Example 2]
The same treatment as in Example 1 was performed except that the ammonia water used in the fourth stage was changed to ammonia water having an ammonia concentration of 1 ppm.

[実施例3]
第四段階において用いるアンモニア水を、アンモニア濃度3ppmのアンモニア水に変更した点以外、実施例1と同様の処理を実施した。
[Example 3]
The same treatment as in Example 1 was performed except that the ammonia water used in the fourth stage was changed to ammonia water having an ammonia concentration of 3 ppm.

[比較例1]
第四段階のアンモニア水による洗浄を実施しなかった点以外、実施例1と同様の処理を実施した。
[Comparative Example 1]
The same treatment as in Example 1 was performed, except that the fourth stage of cleaning with aqueous ammonia was not performed.

[比較例2]
第四段階において用いるアンモニア水を、アンモニア濃度0.005ppmのアンモニア水に変更した点以外、実施例1と同様の処理を実施した。
[Comparative Example 2]
The same treatment as in Example 1 was performed except that the ammonia water used in the fourth stage was changed to ammonia water having an ammonia concentration of 0.005 ppm.

[比較例3]
第四段階において用いるアンモニア水を、アンモニア濃度5ppmのアンモニア水に変更した点以外、実施例1と同様の処理を実施した。
[Comparative Example 3]
The same treatment as in Example 1 was performed except that the ammonia water used in the fourth stage was changed to ammonia water having an ammonia concentration of 5 ppm.

[比較例4]
第四段階のアンモニア水による洗浄を、オゾン濃度10ppmのオゾン水による洗浄に変更した点以外、実施例1と同様の処理を実施した。
[Comparative Example 4]
The same treatment as in Example 1 was performed except that the cleaning with the ammonia water in the fourth stage was changed to cleaning with ozone water having an ozone concentration of 10 ppm.

[実施例4]
1.第一段階(SC−1洗浄)
仕上研磨を施した後のシリコンウェーハ(直径:300mm)を準備した。準備したシリコンウェーハを、60℃の29質量%アンモニア水:30質量%H22:H2O=0.5:1:10(体積比)で調合した溶液にて4分間洗浄した。
2.第二段階(水洗)
第一段階の処理を行ったシリコンウェーハを、常温の超純水にて4分間、連続注水方式でリンス処理を行った。
3.第三段階(HF洗浄)
第二段階の処理を行ったシリコンウェーハに対し、常温の0.05質量%HF溶液に4分間浸漬し、HF洗浄を行った。
4.第四段階(水洗)
第三段階の処理を行ったシリコンウェーハを、常温の超純水にて4分間、連続注水方式でリンス処理を行った。
5.第五段階(アンモニア水による洗浄)
第四段階の処理を行ったシリコンウェーハを、アンモニア濃度が質量基準で0.01ppmの常温のアンモニア水に4分間浸漬し、洗浄処理を行った。
6.第六段階(水洗)
第五段階の処理を行ったシリコンウェーハを、常温の超純水にて4分間、連続注水方式でリンス処理を行った。
[Example 4]
1. First stage (SC-1 cleaning)
A silicon wafer (diameter: 300 mm) after finishing polishing was prepared. The prepared silicon wafer was washed for 4 minutes with a solution prepared by 29% by mass ammonia water: 30% by mass H 2 O 2 : H 2 O = 0.5: 1: 10 (volume ratio) at 60 ° C.
2. Second stage (washing)
The silicon wafer subjected to the first stage treatment was rinsed by continuous water injection for 4 minutes with ultrapure water at room temperature.
3. Third stage (HF cleaning)
The silicon wafer subjected to the second stage treatment was immersed in a 0.05 mass% HF solution at room temperature for 4 minutes to perform HF cleaning.
4). Fourth stage (washing)
The silicon wafer subjected to the third stage treatment was rinsed in a continuous water injection method for 4 minutes with ultrapure water at room temperature.
5). 5th stage (cleaning with ammonia water)
The silicon wafer subjected to the fourth stage treatment was immersed in ammonia water at room temperature with an ammonia concentration of 0.01 ppm on a mass basis for 4 minutes for washing treatment.
6). 6th stage (washing)
The silicon wafer subjected to the fifth stage treatment was rinsed by a continuous water injection method with ultrapure water at room temperature for 4 minutes.

[実施例5]
1.第一段階(SC−1洗浄)
仕上研磨を施した後のシリコンウェーハ(直径:300mm)を準備した。準備したシリコンウェーハを、60℃の29質量%アンモニア水:30質量%H22:H2O=0.5:1:10(体積比)で調合した溶液にて4分間間洗浄した。
2.第二段階(水洗)
第一段階の処理を行ったシリコンウェーハを、常温の超純水にて4分間、連続注水方式でリンス処理を行った。
3.第三段階(HF洗浄)
第二段階の処理を行ったシリコンウェーハに対し、常温の0.05質量%HF溶液に4分間浸漬し、HF洗浄を行った。
4.第四段階(オゾン水による洗浄)
第三段階の処理を行ったシリコンウェーハに対し、オゾン濃度10ppmのオゾン水にて4分間、連続供給方式で洗浄処理を行った。
5.第五段階(アンモニア水による洗浄)
第四段階の処理を行ったシリコンウェーハを、アンモニア濃度が質量基準で0.01ppmの常温のアンモニア水に4分間浸漬し、洗浄処理を行った。
6.第六段階(水洗)
第五段階の処理を行ったシリコンウェーハを、常温の超純水にて4分間、連続注水方式でリンス処理を行った。
[Example 5]
1. First stage (SC-1 cleaning)
A silicon wafer (diameter: 300 mm) after finishing polishing was prepared. The prepared silicon wafer was washed for 4 minutes with a solution prepared by 29% by mass ammonia water: 30% by mass H 2 O 2 : H 2 O = 0.5: 1: 10 (volume ratio) at 60 ° C.
2. Second stage (washing)
The silicon wafer subjected to the first stage treatment was rinsed by continuous water injection for 4 minutes with ultrapure water at room temperature.
3. Third stage (HF cleaning)
The silicon wafer subjected to the second stage treatment was immersed in a 0.05 mass% HF solution at room temperature for 4 minutes to perform HF cleaning.
4). Fourth stage (cleaning with ozone water)
The silicon wafer subjected to the third stage treatment was washed with ozone water having an ozone concentration of 10 ppm for 4 minutes by a continuous supply method.
5). 5th stage (cleaning with ammonia water)
The silicon wafer subjected to the fourth stage treatment was immersed in ammonia water at room temperature with an ammonia concentration of 0.01 ppm on a mass basis for 4 minutes for washing treatment.
6). 6th stage (washing)
The silicon wafer subjected to the fifth stage treatment was rinsed by a continuous water injection method with ultrapure water at room temperature for 4 minutes.

B.炭酸水素アンモニウム含有水溶液使用の実施例、比較例 B. Examples using ammonium bicarbonate-containing aqueous solutions, comparative examples

[実施例6〜8、比較例5、6]
第四段階で用いるアンモニア水を、表2に示す濃度で炭酸水素アンモニウムを含む水溶液に変更した点以外は実施例1と同様の処理を行った。
[Examples 6 to 8, Comparative Examples 5 and 6]
The same treatment as in Example 1 was performed except that the aqueous ammonia used in the fourth stage was changed to an aqueous solution containing ammonium hydrogen carbonate at the concentration shown in Table 2.

<評価方法>
1.フッ素イオン(F-)濃度の測定
洗浄後のシリコンウェーハ表面に存在するフッ素イオン濃度を、イオンクロマトグラフ法により測定した。
2.ヘイズ値の測定
ヘイズ値は、洗浄後のシリコンウェーハ表面をパーティクルカウンター(KLA-Tencor社製SP−2)により測定し、DWOモードで得られる値により確認した。
<Evaluation method>
1. Measurement of Fluorine Ion (F ) Concentration The fluorine ion concentration present on the cleaned silicon wafer surface was measured by ion chromatography.
2. Measurement of haze value The haze value was confirmed by measuring the surface of the cleaned silicon wafer with a particle counter (SP-2 manufactured by KLA-Tencor) and checking the value obtained in the DWO mode.

以上の結果を、表1、表2に示す。   The above results are shown in Tables 1 and 2.

表1に示すように、HF洗浄後に0.01ppm以上3ppm以下の濃度のアンモニア系洗浄液による洗浄を行った実施例1〜8では、HF処理後にアンモニア系洗浄液による洗浄を行わなかった比較例1と比べて、フッ素イオン濃度が低減された。また、ヘイズの発生も少なく、シリコンウェーハ表面は高い平坦性を有していた。
これに対し、HF洗浄後に濃度0.01ppm未満のアンモニア系洗浄液による洗浄を行った比較例2、5では、HF処理後にアンモニア系洗浄液による洗浄を行わなかった比較例1に対してフッ素イオン濃度を低減することはできなかった。
一方、HF洗浄後に濃度3ppm超のアンモニア系洗浄液による洗浄を行った比較例3、6では、実施例と比べてヘイズの発生が顕著であった。
また、HF洗浄後にアンモニア系洗浄液による洗浄に代えてオゾン水による洗浄を行った比較例4では、オゾン水による洗浄を行わなかった比較例1よりも高いフッ素イオン濃度が確認された。
以上の結果から、HF洗浄後に濃度0.01ppm以上3ppm以下のアンモニア系洗浄液による洗浄を行うことで、表面を大きく荒らすことなく、HF処理後にシリコンウェーハ表面に残留したフッ素イオンを効率的に除去できることが確認された。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 8 in which cleaning with an ammonia cleaning solution having a concentration of 0.01 ppm or more and 3 ppm or less after HF cleaning was performed, Comparative Example 1 in which cleaning with an ammonia cleaning solution was not performed after HF treatment and In comparison, the fluorine ion concentration was reduced. Moreover, there was little generation | occurrence | production of haze and the silicon wafer surface had high flatness.
On the other hand, in Comparative Examples 2 and 5 in which cleaning with an ammonia-based cleaning liquid having a concentration of less than 0.01 ppm was performed after HF cleaning, the fluorine ion concentration was compared with Comparative Example 1 in which cleaning with an ammonia-based cleaning liquid was not performed after HF treatment. It could not be reduced.
On the other hand, in Comparative Examples 3 and 6 in which cleaning with an ammonia-based cleaning liquid having a concentration of more than 3 ppm was performed after HF cleaning, generation of haze was significant as compared with the Examples.
Further, in Comparative Example 4 in which cleaning with ozone water was performed instead of cleaning with ammonia-based cleaning liquid after HF cleaning, a higher fluorine ion concentration was confirmed than in Comparative Example 1 in which cleaning with ozone water was not performed.
Based on the above results, it is possible to efficiently remove fluorine ions remaining on the surface of the silicon wafer after HF treatment by performing cleaning with an ammonia-based cleaning solution having a concentration of 0.01 ppm or more and 3 ppm or less after HF cleaning without greatly roughening the surface. Was confirmed.

C.アンモニア系洗浄液による洗浄時間とフッ素イオン除去効果およびヘイズへの影響の確認 C. Confirmation of cleaning time, fluoride ion removal effect and haze effect by ammonia-based cleaning solution

表3に示す濃度のアンモニアを含むアンモニア水を用いて、表3に示す時間、洗浄を行った点以外、実施例1と同様の処理を行った各シリコンウェーハについて、上述の方法でフッ素イオン濃度およびヘイズの評価を行った。結果を表3に示す。また、表3に示す結果から、アンモニア濃度および洗浄時間のフッ素イオン濃度への影響を示すグラフ、ヘイズ(面荒れ)への影響を示すグラフを作成し、図1、2に示す。   Using each of the silicon wafers treated in the same manner as in Example 1 except that cleaning was performed for the time shown in Table 3 using ammonia water containing ammonia at the concentrations shown in Table 3, the fluorine ion concentration was determined by the method described above. And haze evaluation. The results are shown in Table 3. Further, from the results shown in Table 3, a graph showing the influence of the ammonia concentration and the cleaning time on the fluorine ion concentration and a graph showing the influence on haze (surface roughness) are prepared and shown in FIGS.

評価結果
図1に示すように、アンモニア濃度0.01ppm以上のアンモニア水を使用することにより、洗浄時間を長くするほど、またアンモニア濃度を高くするほど、フッ素イオン濃度の低減が可能であることが確認できる。
一方、ヘイズについては、前述の方法で測定されるヘイズ値が0.180ppm超では、表面粗さ(ヘイズ)起因のノイズが発生し、パーティクルカウンターによるパーティクルの正確な測定を行うことができない等、実製造工程における評価等に支障をきたすおそれがある。図2に示すように、ヘイズについては、いずれの洗浄時間でも、アンモニア濃度が3ppm以下であれば、ヘイズ値は0.180ppm以下であったことから、フッ素イオン濃度の低減とヘイズ発生の抑制とを両立するためには、HF洗浄後の洗浄に用いるアンモニア系洗浄液の濃度は、0.01ppm以上3ppm以下とすべきであることが確認された。
Evaluation results As shown in FIG. 1, by using ammonia water having an ammonia concentration of 0.01 ppm or more, it is possible to reduce the fluorine ion concentration as the cleaning time is increased and the ammonia concentration is increased. I can confirm.
On the other hand, for haze, if the haze value measured by the above-described method exceeds 0.180 ppm, noise due to surface roughness (haze) occurs, and accurate measurement of particles by a particle counter cannot be performed, etc. There is a risk of hindering evaluation in the actual manufacturing process. As shown in FIG. 2, for haze, if the ammonia concentration is 3 ppm or less at any cleaning time, the haze value was 0.180 ppm or less. In order to achieve both, it has been confirmed that the concentration of the ammonia-based cleaning liquid used for cleaning after HF cleaning should be 0.01 ppm or more and 3 ppm or less.

本発明は、半導体基板の製造分野において有用である。   The present invention is useful in the field of manufacturing semiconductor substrates.

Claims (4)

シリコンウェーハを準備する工程と、
前記シリコンウェーハの表面を洗浄する工程と、
を含むシリコンウェーハの製造方法であって、
前記洗浄工程は、
フッ化水素酸による洗浄と、
フッ化水素酸による洗浄の後に行われるアンモニア系洗浄液による洗浄と、
を含み、
前記フッ化水素酸による洗浄を、HF濃度0.05〜5質量%のフッ化水素酸を含む液槽(ただしオゾン水を含まない)に前記シリコンウェーハを浸漬することにより行い、
前記アンモニア系洗浄液による洗浄を、前記アンモニア系洗浄液を含む液槽に前記フッ化水素酸による洗浄後のシリコンウェーハを浸漬することにより行い、
前記アンモニア系洗浄液は、アンモニア濃度が質量基準で1ppm以上3ppm以下であるアンモニア水である、シリコンウェーハの製造方法。
Preparing a silicon wafer;
Cleaning the surface of the silicon wafer;
A method for producing a silicon wafer comprising:
The washing step includes
Cleaning with hydrofluoric acid,
Cleaning with an ammonia-based cleaning liquid after cleaning with hydrofluoric acid,
Including
The cleaning with hydrofluoric acid is performed by immersing the silicon wafer in a liquid tank (but not containing ozone water) containing hydrofluoric acid having an HF concentration of 0.05 to 5% by mass,
Cleaning with the ammonia-based cleaning liquid is performed by immersing the silicon wafer after cleaning with the hydrofluoric acid in a liquid tank containing the ammonia-based cleaning liquid,
The method for producing a silicon wafer, wherein the ammonia-based cleaning liquid is aqueous ammonia having an ammonia concentration of 1 ppm to 3 ppm on a mass basis.
前記アンモニア系洗浄液による洗浄時間は、5分以下である請求項1に記載のシリコンウェーハの製造方法。 The method for producing a silicon wafer according to claim 1, wherein a cleaning time with the ammonia-based cleaning liquid is 5 minutes or less. 前記フッ化水素酸による洗浄と前記アンモニア系洗浄液による洗浄との間に、水洗およびオゾン水による洗浄からなる群から選択される一種以上の洗浄を行う請求項1または2に記載のシリコンウェーハの製造方法。 The silicon wafer production according to claim 1 or 2, wherein at least one cleaning selected from the group consisting of cleaning with water and cleaning with ozone water is performed between the cleaning with hydrofluoric acid and the cleaning with the ammonia-based cleaning liquid. Method. 前記フッ化水素酸による洗浄の前にSC−1洗浄および水洗からなる群から選択される一種以上の洗浄を行う請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリコンウェーハの製造方法。 The method for producing a silicon wafer according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one cleaning selected from the group consisting of SC-1 cleaning and water cleaning is performed before the cleaning with hydrofluoric acid.
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