JPH03190130A

JPH03190130A - 半導体の洗浄方法及び洗浄装置

Info

Publication number: JPH03190130A
Application number: JP32736289A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fukushima; 隆福島; Kenichi Takeuchi; 竹内　憲一; Ichiro Sato; 一郎佐藤; Masahiko Maeda; 前田　正彦
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1991-08-20
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2713787B2

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、半導体の洗浄技術に係り、特に弗酸溶液によ
る洗浄方法、及びこれに用いる洗浄装置に関する。

［従来の技術］従来より、半導体の湿式洗浄には、弗酸洗浄液もしくは
、過酸化水素にアンモニア、硫酸あるいは塩酸を加えた
洗浄液に、半導体ウェーハを浸漬して汚染物を分解除去
し、その後、純水によりすすぎを行なうという方法が採
用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、半導体素子の集積度の向上に伴って、従
来では問題とならなかった、ご（わずかの汚染でも素子
の物性に大きな影響を与えるようになってきたため、半
導体製造工程内の洗浄上りの半導体素材表面の清浄度が
一段と厳しく要求されるようになりつつある。半導体素
子表面の汚染の中には、通常パーティクルと呼ばれる、
物理的残留不純物による汚染と、物理的、光学的には観
察できない金属不純物による汚染などがあるが、従来の
技術では要求される清浄度を、半導体ウェーハに与える
までにはいたっていない。

弗酸を含む溶液を用いた洗浄では、第７図に示すように
実線を境にして、被洗浄物であるシリコンウェーへの表
面状態は親水域と疎水域に分けられる。従来の技術では
表面酸化膜層に取り込まれた金属を除去するためには、
この疎水域における洗浄処理が有効とされてきた。しか
しながら、疎水液で上がったシリコンウェーハは、活性
なＳｉ表面を形成しており、容易に滞電し、空気に触れ
ると空気中のパーティクルを多量に付着させる結果とな
る。

また、過酸化水素を含む洗浄液を用いた洗浄では、反対
に酸化膜を形成することにより活性なＳｉ表面を覆い、
パーティクルの付着を防ぐことはできるが酸化膜形成時
に金属不純物を取り込んでしまうという危険があった。

いずれの方法であっても、また両者を組み合わせたもの
でも、低パーティクル化と金属不純物の低濃度化とを両
立するのは難しかった。

なお、弗酸及び硝酸を同時に用いる洗浄技術では、特開
昭６４−７７１３０号公報に開示されるものがあるが、
この方法では、−旦弗酸により除かれたシリコン表面の
金属等の汚染物が、硝酸によるシリコン酸化膜の形成時
に、この酸化膜表面に再吸着する危険がある。

［課題を解決するための手段］本発明は、以上のような従来洗浄技術での問題点を解決
するものであり、半導体の湿式洗浄方法において、洗浄
液に１０３≦［純水（Ｈ２Ｏ２／弗酸（旺）］≦１０７
（重量比）で成る弗酸溶液を用い、半導体表面にパーテ
ィクルを除去すると共に、半導体表面の形成されている
薄い均一な酸化膜を残しながら、酸化膜層部にある金属
不純物による汚染層のみを除去することを特徴としてい
る。

また、洗浄液をオーバーフローさせながら、順次清浄な
前記弗酸溶液を追加すると効果的である。

さらにはまた、酸化膜をさらに均質化させるべく、前記
弗酸溶液による洗浄の後に硝酸［ＨＮＯ、］若しくは、
過酸化水素水［Ｈ，Ｏ，］あるいは、これらに類する酸
化力のある液、ガスたとえば、オゾンを用いた洗浄工程
を追加しても良い。

また、半導体の洗浄装置において、上記洗浄方法を実現
するために、流量調節可能な洗浄原液供給ラインと流量
調節可能な純水供給ラインとを合流させて混合し、混合
後の液を洗浄液として、洗浄槽に送るアスピレータを備
えたことを特徴としている。

［作　用］本発明による洗浄方法は、シリコンウェー八表面に形成
される均一な酸化膜を全て除去することなく、最表層の
みを除去して、表面のパーティクル、金属不純物等の汚
染物を除去することを特徴とする。

このメカニズムを推定すると第８図のようにモデル化さ
れる。弗酸は、シリコン表面上の酸化膜すなわちＳｉＯ
□に対して通常、以下の０式に表わされる強いエツチン
グ作用がある。

４ＨＦ＋ＳｉＯ□→ＳｉＦ４＋２Ｈ２０・・・・・・　
■先にあげた従来技術ではこの強いエツチング作用のた
めにウェーハ上の酸化膜を全て取り去ってしまいその結
果活性なＳｉ表面である疎水面を露呈するに至る（第８
図工）。また、半載水面といわれるものは、活性なＳｉ
表面と残留あるいは、再形成された酸化膜面を持つもの
と考えられる（第８図ＩＩ　）。この両者とも、活性Ｓ
ｉ表面をもつために空気中のパーティクル１２を吸着さ
せるものと推定される。これに対して、本発明による洗
浄方法では、ウェーハ上の酸化膜の一部表層を除去する
に留め、活性Ｓｉ表面を露出させないため、酸化膜表層
部の濃い金属不純物温域のみを除去し、表面金属濃度を
下げると共に、パーティクル吸着のない清浄なＳｉ表面
を形成させることができる（第８図ＩＩＩ　）と考えら
れる。

また、本発明の洗浄装置は、洗浄液中の弗酸濃度の安定
化のために、洗浄原液と純水とを、洗浄種部まで別ライ
ンにより流量調節して輸送し、アスピレータで合流させ
、混合状態で所定濃度にしつつ、連続的に洗浄槽に供給
する。

［実施例１］第６図は本発明の洗浄装置の一実施例を示す模式図であ
る。

図中符号１は洗浄槽でテフロン製ビーカー、２は洗浄原
液供給ライン、３は純水供給ライン、４．４′は流量調
節弁、５はアスピレータである。

流量調節弁４．４′でそれぞれ流量調節され、原液供給
ライン２から毎分１　　＋ｎＩ２で送られてくる１％弗
酸原液と、純水供給ライン３から毎分１０Ｊ２で送られ
て純水とが、アスピレータ５で合流して、混合され、重
量混合比　純水　（Ｈ，Ｏ１／弗酸（ＨＦ）＝ｌＯ’　
　（弗酸濃度１０ｐｐｍ　）の洗浄液として、洗浄槽に
連続的に供給される。洗浄液は、常時清浄に保つため、
洗浄槽からオーバーフローさせる。

第６図の装置を用いて、シリコンウェーハ６を５分間洗
浄した。その後、水洗して乾燥した。

さらに、同じ方法にて、洗浄原液の流量のみを毎分１０
ｍＩ２［Ｈ２０／旺＝１０’　（弗酸濃度１０ｐｐｍ　
）　、毎分１００ｍ＋１２［ＨＪ／肝＝ｌＯ’　（弗酸
濃度１０１００ｐｐと変えたものについて、洗浄実験を
行なった。

その結果、シリコンウェーハ上のパーティクル及び、表
面金属濃度は各々第４図、第５図に示す通り、いずれも
従来以上の洗浄効果があったが、とくに純水ｌＯβに対
し、１％弗酸洗浄原液１０ｍ℃の混合比率、すなわち、
純水ｆＨ２０）、／弗酸（ＨＦＩ　＝１０５（弗酸濃度
１０ｐｐｍ　）　、において最良の品質が得られること
がわかった。

なお、第１図乃至第３図中の「実施例１」は、この弗酸
濃度１０ｐｐｍのときの値をプロットした。

［実施例２］実施例１の純水　（Ｈ２Ｏ）／弗酸（Ｈ日＝１０５にて
洗浄したウェーハを、過酸化水素水〔Ｈ２０□］を純水
にて５％に調整した別の洗浄槽中に５分間浸し、その後
、ウェーハを水洗し、乾燥した。

［実施例３］実施例１（７）純水　ｒｕａｏｌ／弗酸（Ｈ日＝ｌＯ１
ｓニテ、洗浄したウェーハを、硝酸［ＨＮＯ、］を純水
にて、３０％に調整した別の洗浄槽中に５分間浸し、そ
の後、ウェーハを水洗し、乾燥した。

なお、上記３つの実施例による汚染除去の様子は、第１
図乃至第３図に示した。

［発明の効果］本発明によれば、第１図のごとくウェーハ上パーティク
ルを従来法と同様に保ちながら、かつ第２図のごとくウ
ェーハ表面上金属の除去が顕著となる。

また、第３図のごと（、別の評価品質である酸化膜耐圧
評価においても、従来品と同等であるが、さらに、硝酸
［ＨＮＯｓ　］　、若しくは、過酸化水素水等の酸化力
のある液、ガス等の洗浄工程を追加することにより均質
な酸化膜を形成させ、さらに酸化膜耐圧特性向上に効果
があった。

また、本発明の洗浄装置は、洗浄槽の前で、アスピレー
タにより原液と純水とを連続的に混合して、洗浄液に調
製し、これを洗浄槽に供給する構成のものであるから、
洗浄液中の弗酸濃度の変動にも逐次対応が可能で、洗浄
液濃度を安定して一定に保つことができる。あるいは、
濃度を変化させたいときも原液供給ライン、純水供給ラ
インとも流量制御可能な構成であるから、直ちに変更が
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来洗浄法と本発明の洗浄方法とをシリコン
ウェーハ上のパーティクル数で比較した図。第２図は、従来洗浄法と本発明の洗浄方法とをシリコン
ウェーハ上の金属濃度で比較した図。第３図は、従来洗浄法と本発明の洗浄方法とをシリコン
ウェーハの良品率で比較した図。第４図は、洗浄液中の弗酸濃度と洗浄後のシリコンウェ
ーハ上のパーティクル数との関係を示す図。第５図は、洗浄液中の弗酸濃度と洗浄後のシリコンウェ
ーハ上の金属濃度との関係を示す図。第６図は、本発明の洗浄装置の一実施例の模式図。第７図は、弗酸溶液洗浄におけるシリコンウェーハの面
状態を表わす図。第８図は、シリコンウェーハの弗酸溶液洗浄によるメカ
ニズムを示す図。ｌ・・・洗浄槽、２・・・洗浄原液供給ライン、３・・
・純水供給ライン、４．４′・・・流量調節弁、５・・
・アスピレータ、６・・・シリコンウェーハ、７・・・
ポンプ、８・・・フィルター、９・・・洗浄液、ｌＯ・
・・洗浄原液、１１・・・金属不純物、１２・・・パー
ティクル１　　　　　　　　　　　　　１０【ＯＯ洗浄液中ＨＦ濃度（ｐｐｍ）第４図第１図第２図洗浄液中ＨＦ１ｌｌ１１度（ｐ−）第５図６シリコンウエーハ第６図０００＋０００

Claims

【特許請求の範囲】１、半導体の湿式洗浄方法において、洗浄液に１０＾３
≦［純水（Ｈ＿２Ｏ）／弗酸（ＨＦ）］≦１０＾７（重
量比）で成る弗酸溶液を用いることを特徴とする半導体
の湿式洗浄方法。２、前記弗酸溶液をオーバーフローさせつつ洗浄するこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体の洗浄方法。３、半導体の湿式洗浄方法において、洗浄液に１０＾３
≦［純水（Ｈ＿２Ｏ）／弗酸（ＨＦ）］≦１０＾７（重
量比）で成る弗酸溶液で洗浄したのち、酸化剤で処理す
ることを特徴とする半導体の洗浄方法。４、半導体の湿式洗浄方法において、前記酸化剤が、硝
酸溶液、過酸化水素、またはオゾンであることを特徴と
する半導体の洗浄方法。５、半導体の洗浄装置において、流量調節可能な原液供
給ラインと純水供給ラインとの合流位置にアスピレータ
を備えたことを特徴とする半導体の洗浄装置。