JPH01146331A - 板状被処理物の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ＩＣ製造用基板、放晶デイプレイ用屯極等を
代表例とする表面に微細な凹凸を有する板状物、あるい
はガラス基板等が貼り合わせられる等大きな段差を有す
る板状物を各抽液体状薬品（以下、処理液と記す）を用
いて洗浄、エツチング、脱脂等の表面処理を施す際に均
一な処理を可能ならしめる板状被処理物の表面処理方法
に関するものである。

以下の詳細な説明では、これらの分野の中で特に処理の
均一性と清浄度が要求されるＩＣ製造用基板（以下、Ｓ
ｉ　ウェハと記す）あるいはガラス基板のエツチング及
び洗浄について記す。

従来の技術 従来のＳｔ　ウ１エバのエツチング方法としては、■　
エツチング液に浸漬する方法、（以下、第１の方法と記
す） ■　Ｓｉ　ウェハを回転させながらエツチング液をノズ
ル等から噴出する方法、（特開昭５３−８６７７号公報
、特開昭５４−７８７４号公報。

特開昭５６−２７９３１号公報、特開昭５８−１２２７
３２号公報、特開昭５８−１９６０２４号公報、特開昭
５９−１０３３４４号公報、特開昭５９−２０４２３８
号公報）（以下、第２の方法と記す） ■　減圧下でエツチングする方法、（特公昭６゜−７３
８２号公報）（以下、第百の方法と記す）等が知られて
いる・。

また、Ｓｉ　ウエノ・の洗浄方法としては、はとんどが
洗浄液に浸漬してＳｉ　ウエノ・を揺動じたり、超音波
を印加する等の補助手段を併用しながら洗浄しているの
が現状である。

ガラス基板もＳｉ　ウェハと同様の処理方法が用いられ
ていることが多い。

発明が解決しようとする問題点 上記の洗浄やエツチングにおいて、第１の方法では、Ｓ
ｉ　ウェハ表面に形成されたパターンのコーラ一部や小
さなくぼみに空気が付着してＳｉ　ウェハと処理液の接
触が妨げられ、処理にムラが生じる。特にＳｉ　ウェハ
表面に、ｂ　１０２膜等の親水性の部分とＳｉ等の疎水
性の部分が混在する場合に、その境界部に気泡が付着し
やすく処理ムラが多く元生する。また、ガラス基板等を
貼り合わせる等大きな段差を有する板状被処理物では段
差部にあるいはガラス表面等の汚れ付着部に大きな気泡
が残留して均一な処理が非常に困難である。

このだめ従来は、第２の方法や第３の方法が用いられて
いる。

しかし、第２の方法では、処理液が飛散によって作業の
安全性や作業環境に悪影響がある他、Ｓｉウェハに付着
した気泡も完全に除去できない。

また、第３の方法では減圧装置が必要であり処理装置全
体が大がかりになったり、処理部を密封するためにＳｉ
　ウェハの連続的な処理ができない。

さらに、Ｓｔ　ウェハを処理液に浸漬した後減圧するた
めにＳｉ　ウェハに付着した気泡が真空度の上昇ととも
に膨張してＳｔ　ウェハと処理液の非接触面積が拡大し
処理ムラが多くなる等の問題点がある０ また、大きな段差を有する板状被処理物では処理を数回
性なったり気泡を取り除く為に被処理物を傾けたりして
おり、処理上手間がかかったり特殊な形状の処理治具が
必要になる等の問題点もある。

本発明は上記問題点に鑑み、Ｓｔ　ウェハ等の被処理物
の表面性状のいかんを問わず均一に処理ができ、大量の
処理が可能でかつ、作業の自動化を図りやすい板状被処
理物の表面処理方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、表面に段差ある
いは凹部を有する板状被処理物を液体状薬品を用いて表
面処理を行なった後、前記板状被処理物表面に付着した
前記液体状薬品を除去する処理方法において、前記液体
状薬品にはメタノール、エタノール、ｎ−グロパノール
、インプロパツール、アセト／、メチルエチルケトン及
び酢酸の中から選んだ１種類以上の有機物が２０ｖｏｌ
．４以上含有することを特徴とする。

作　　用 本発明は上記した処理方法により、板状被処理物の表面
に凹凸があったり、あるいは親水性と疎水性の部分が混
在する等表面の性状に関係なく均一に処理できるもので
ある。

本発明で用いる、処理液に添加する物質は、処理の種類
、被処理物の性状、処理液の性質等に応じて適当に選択
しなければならないが、上記のＳｉウェハの洗浄やエツ
チングにおいては水系の処理液が専ら用いられているこ
とから、これに利用できる物質トしては、メタノール、
エタノール、ｎ−一プロバノール、インプロパツール導
度ｉＭ１〜３１固（Ｃ１〜Ｃ３）のアルコール チルエチルケトン等の炭素数２〜３個（０２〜Ｃ３）の
ケトン類、あるいは、酢酸等があるが、本発明ではこれ
らの中のいづれの物質も単体あるいは混合物で添加して
も支障ない。

コレラノ物質ハ分子内に、−ＯＨ　、、：：Ｏ　、　−
ＣＯＯＨ　。

等の親水基とアルキル基の疎水基を有し、被処理物の親
水性の部分には親水基が、被処理物の疎水性の部分には
疎水基が優先的に吸着するとともに累積膜を形成するこ
とから、被処理物表面が親水性でも疎水性でも処理液に
ぬれやすくなり、気泡付着し難く均一な処理が可能とな
る。

まだ、これらの物質は吸着能力が弱く、処理後の水洗等
で容易に除去できることから被処理物表面を汚染するこ
ともない。さらに、これらは起泡性が低くアルコール、
ケトン等はかえって消泡能力があることから泡による処
理の均一性は悪化することはない、 なお、被処理物に付着した処理液を除去する方法として
は、被処理物を純水に浸漬しだシ、純水をシャワー状に
噴出して水洗する方法が一般的である。水洗効果を高め
るために揺動したり、水洗槽に超音波やガスのバブリン
グあるいは、水洗水の急速換水する等の機能が加えられ
ているが、本発明ではどの方法を使用しても、又それら
の方法のうち複数を組み合わせて使用してもよい。

被処理物の乾燥方法についても、スピン乾燥、蒸気乾燥
、ブローオフ乾燥等、本発明はどの方法を採用しても、
またそれらの方法を組み合わせてもよい。

本発明は処理枚数に関係なく、枚葉処理でもパッチ処理
でも同等の処理性能が得られる。

実施例 以下、第１図ないし第４図を９照しながら本発明の第１
実施例について説明する。

第１図は、本実施例において用いたＳｔ　ウェハのエツ
チング装置の断面図である。１はＳｉ　ウェハの処理液
（エツチング／ｙ、）、２は水洗水、３はＳｉ　ウェハ
の保持治具（以下、ハンガーと記す。）４は被処理物と
してのＳｔ　ウェハ、５は水洗水の排水口である。

以下、本実施例の具体的内容を示す。

（１，０，０）の結晶面でスライスしたＳｔ　ウェハ（
直径６インチ）４面上にパイロジェニック法で処理時間
を変えて、３０００人の熱Ｓ　１０２膜を形成した後、
フォトレジストを１．２μｍの厚みに塗布し、幅１．５
μｍ長さ０．５ｍのライン状パターンを５μｍ離しＳｔ
　ウェハ４全体に多数現像した。

上記Ｓｉ　ウェハ４を、Ｃ）（Ｆ３とＣ２Ｆ６の混合ガ
ス（圧カフ　００　ｍ　Ｔｏｒｒ）を用いて５１０２膜
をドライエツチングした後、前記フォトレジストを酸素
プラズマのレジストアッシャで除去した。

この時のＳｉ　ウェハ４は顕微鏡で観察するとどの膜厚
のＳｉ　ウェハも第２図に示すように、疎水性のＳｔ単
結晶２１の上に親水性のＳ　ｉ０２パターン２２が直線
状に形成されていた。

一方、第１図に示したエツチング装置に、Ｓｔウェハ４
の処理液としてＳ　１０２のエツチング液１（弗酸：水
：エタノ−Ａ／＝１：１００：１００体積比）をエツチ
ング槽に入れ、かつ水洗水２としては純水を常に流しつ
づけて槽上部からオーバーフローさせた。

上記パターン２２を形成したＳｔ　ウェハ４を１枚づつ
ハンガー３で保持してエツチング液１に６分間浸漬した
。Ｓｉ　ウェハ４をエツチング液２に浸漬中、槽上部か
らＳｉ　ウェハ４の表面を肉眼で観察したところ、いづ
れの膜厚のＳｉ　ウェハ４も気泡の付着は認められなか
った。

エツチングを終うだＳｔ　ウェハ４を純水２で十分に水
洗してスピン乾燥した後、Ｓｔ　ウェハ４を顕微鏡で観
察すると、いづれのＳｔ　ウェハ４のパターン２２にお
いてもｂ　！　０２膜の膜厚及び幅はエツチングされて
小さくなっていたものの、パターン２２に凹凸はなかっ
た。

一方、比較のため、ドライエツチングでＳ　五〇２膜の
パターン２２を形成してレジストを除去した後のＳｔ　
ウェハ４を、別に作成したエツチング液（弗酸：水：エ
タノール＝１　：２００：Ｏ）に静かに浸漬して槽の上
部からＳｔ　ウエノ飄４の表面を観察すると、Ｓｔ　ウ
ェハ４の表面にいくつかの気泡が観察できた。

また、上記エツチング液にＳｉ　ウェハ４を６分間浸漬
後、純水２で十分に水洗し、スピン乾燥した後Ｓｉ　ウ
ェハ４の表面を顕微鏡で見ると直線状のパターン２２が
くずれて、第３図に概略を示すように、Ｓ　ｉ０２膜の
端面にエツチング残りの凸部２３を有するパターン２２
が多数認められた。

これは、Ｓｔ　ウェハ４をエツチング液に浸漬した時に
気泡が付着し、気泡の付着した所がエツチングされずに
残ったものである。

なお、処理液において、エタノールの代りに、ｎ−グロ
バノール、メタノール、イソプロパノール、酢酸、アセ
トン、メチルエチルケトン及び酢酸についても同様の実
験を行なったが、結果はエタノールの場合と同じであっ
た。

次に、パターン２２を形成していないＳｉ　ウェハ４表
面に前記と同様にＳｉＯ２膜を形成したウェハ４と、表
面のＳｉｏ２膜を弗酸で除去しだＳｔ　ウェハ４の水−
エタノール混合溶媒に対する接触角を測定した。

その結果、Ｓ　１０２膜を有するＳｔウエノ・４は水と
エタノールをどの様な割合で混合しても液はＳｔウェハ
４表面を広がり接触角はゼロ度であったが、Ｓ　１０２
膜を除去したＳｔ　ウェハ４では、第４図に示す様に混
合割合によって接触角が変化し、エタノールを２０％添
加すると接触角は約５５％に低下しＳｔ　ウェハ４表面
が疎水性から急速に親水性に変化することがわかる。

したがって、親水性と疎水性が混在する被処理物表面も
本究明の処理液を用いることによって被処理物表面全体
が処理液によくぬれ、気泡が付き難く均一な処理が可能
となる。

さらに、エタノールの添加量を種々変えて、Ｓ　ｉ０２
膜パターンの気泡による凹凸の有無を観察した。エツチ
ング液組成と観察結果を第１表に示示す。

又、エタノールの代りて、メタノール、インプロパツー
ル、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸を用いて同様
の実験を行なったが、これらの有機物は表面張力が２４
〜３０　ｄｙｎｅ／１７Ｒと類似しており、実験結果は
同じであった。

本発明の第２実施例について説明する。

厚さＩ　ＭＭの石英ガラス（１００ＭＭ角）にスパッタ
リングによってクロム金属（Ｏｒ　）を石英ガラス全面
に６００人堆積させた後、別の石英ガラス（厚さ１ｆｆ
、９０１１１角）を、３０／Ａｍのスペーサを介在させ
てエポキシ樹脂で貼シ合わせ（エポキシ樹脂がはみ出さ
ない様に）段差のある板状被処理物を作成した。

一方、硝酸セリウムアンモニウム（２３０９）と過塩素
酸（１１０ｃｃ）を混合したものを、第２表及び第３表
に示した液１ｏＯｏｃｃに溶かしてＣｒのエツチング液
を作成し、このエツチング液を第１実施例で用いたエツ
チング槽に入れた。次に前記板状被処理物をハンガー３
にセットしてエツチング液１に静かに浸漬して６分間エ
ツチングした後、十分に水洗しスピン乾燥して顕微鏡で
Ｃｒのエツチング残りがあるか否かを観察した。その結
果を第２表及び第３表に併記する。

第２表 第３表 発明の効果 以上の様に本発明は、処理液に適切な有機物を添加する
ことによって板状被処理物の表面全体が処理液にぬれや
すくなシ、処理ムラが発生せず歩留シが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例におけるエツチング装置の
断面図、第２図はドライエツチングによってＳｉウェハ
表面にＳｉＯ２のライン状パターンを形成したときの斜
視図、第３図はＳｔ　ウェハに気泡が付着したエツチン
グした蒔のエツチング残シの状態を示すＳｔ　ウェハの
平面図、第４図はＳｉウェハの水−エタノール混合溶液
に対する接触角のの変化を表わすグラフである。 １・・・・・・弗酸溶液（処理液）、４・・・・・・Ｓ
ｔ　ウェハ（板状被処理物）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　表面に段差あるいは凹部を有する板状被処理物を液体
   状薬品を用いて表面処理を行なった後、前記板状被処理
   物表面に付着した前記液体状薬品を除去する処理方法に
   おいて、前記液体状薬品にはメタノール、エタノール、
   ｎ−プロパノール、イソプロパノール、アセトン、メチ
   ルエチルケメン及び酢酸の中から選んだ１種類以上の有
   機物が２０ｖｏｌ．以上含有することを特徴とする板状
   被処理物の表面処理方法。