JPH03222328A - 処理液およびそれを用いた処理方法 - 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】 二産業上の利用分野＝ 本発明は、高し）表面清浄度が要求される被処理物の表
面処理技術；＝賢し、例えば半導体集積回路装置の製造
工程で行われる半導体ウエノ＼のウエントニノチング処
浬に適用して有効？よ技術に関するものである。

〔従来の技術〕

シリコン単結晶からなる半導体基板（ウェハ）上に論理
ＬＳＩやメモＩＪ　Ｌ　Ｓ　Ｉを形成する半導体集積回
路装置の製造工程では、基板表面の酸化膜（Ｓｉｎ．）
をパターニングしたり、熱処理工程で基板表面に形成さ
れる自然酸化膜を除去したりする際に、フッ酸（ＨＦ）
水溶液を用いたウニ７｝エツチング処理が行われる。ま
た配線形成工程などで基板の表面に付着した金属イオン
などを除去する際には、塩酸（Ｈ（１！）水溶液を用い
たウェットエンチング処理が行われる。これらのウェッ
トエンチング処理においては、上記酸化膜や金属イオン
などを除去した後の活性な基板の表面に異物が付着する
のを防止するため、エツチング液を循環濾過させるなど
、エツチング液の清浄度を保つ工夫が必要となる。

ところが集積回路の微細化に伴い、上記エツチング液に
はさらに高い清浄度が求められているにもかかわらず、
ウェハプロセスの増加やウェハの大口径化により、エツ
チング処理槽に持ち込まれる異物の量はむしろ増加する
傾向にある。その対策として、近年エツチング液に微量
の界面活性剤を配合することによって、基板の表面に付
着する異物を低減する技術が提案されている。上記界面
活性剤を配合したエツチング液について記載された文献
の例としては、橋本化成工業■の研究報告書「機能制御
されたバッフアートフッ酸」がある。

上記文献に記載されたバッフアートフッ酸は、フン酸−
ツノ化アンモニウムに脂肪族アミン系の界面活性剤を微
量配合したものであり、上記界面活性剤を８０ｐｐｍ程
度含有するエツチング液は、循環濾過を行った後の液の
隋浄度が向上し、また液中の微粒子濃度が高い場合でも
基板の表面に異物が付着し難いことが報告されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記脂肪族アミン系の界面活性剤を配合
したエツチング液は、未だ半導体製造プロセスでの使用
実績がなく、集積回路素子にダメージを与えることが懸
念される。すなわち上記脂肪族アミン系の界面活性剤は
、その分子量が太きいため、基板の表面に吸着した分子
を除去するのが容易ではなく、基板の表面に残留した上
記界面活性剤が熱処理工程において異常酸化を引き起こ
し、集積回路素子にダメージを与える虞れがある。

本発明の目的は、半導体ウェハのウェットエツチング処
理時にウェハの表面に付着する異物を低減し、半導体集
積回路装置の製造歩留りを向上させることのできる技術
を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述から明らかになるであろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の処理液は、エツチング液に界面活性剤としてイ
ンプロピルアルコール（ＴＰＡ）を配合したものである
。

例えば半導体集積回路装置の製造工程では、フッ酸水溶
液や塩酸水溶液などのエツチング液が使用される。上記
フン酸水溶液は、基板表面の酸化膜（ＳｉＯ２）をパタ
ーニングしたり、熱処理工程で基板表面に形成される自
然酸化膜を除去したりする際に使用される。また上記塩
酸水溶液は、配線形成工程などで基板の表面に付着した
金属イオンなどを除去する際に使用される。

これらのエツチング液に上記ｒＰＡを配合すると、酸化
膜や金属イオンなどが除去された後の基板の表面にＩＰ
Ａの分子膜が吸着し、異物が付着し難くなる。またエツ
チング液中の異物の表面にもＩＰＡの分子が吸着し、異
物を安定に液中に分散、保持するので、基板表面に異物
が接近し難くなる。このような理由から、ＩＰＡを配合
したエンチング液を使用することにより、エツチング液
中でウェハの表面に付着する異物の量を著しく低減する
ことができる。ＩＰＡのエツチング液中での濃度（ま約
１〜２重量％程度が最適であり、これ以上濃度を高くし
ても効果に変わりはない。

上記ＩＰＡは、その表面張力が小さく（２１，３５ｄｙ
ｎ／ｃｍ）　、水に溶けると水の表面張力を低下させる
作用があるので、ＩＰＡを配合したエツチング液中から
ウェハを引き上げると、ウェハの表面全体に薄い水膜が
形成される。従って、ＩＰＡを配合したエツチング液を
使用することにより、エツチング処理後のウェハを水洗
（リンス）檜まで搬送する間にウェハの表面に付着する
異物の量を著しく低減することができる。また上記エツ
チング液中でウェハの表面に吸着したＩＰＡの分子膜は
、水洗工程、次いで水切り乾燥工程を経た後もウェハの
表面に残留して異物の付着を防止する。

従って、ＩＰＡを配合したエツチング液を使用すること
により、水切り乾燥後のウェハを熱処理装置まで搬送す
る間にウェハの表面に付着する異物の量を著しく低減す
ることができる。なお、上記水洗や水切り乾燥を行った
後のウェハの表面に工ＰＡの分子膜を確実に吸着させて
おくため、微量のＩＰＡを添加した純水を使用して上記
水洗を行った後、ＩＰＡの蒸気中にウェハを曝して上記
水切り乾燥を行ってもよい。この方法は、ウェハの表面
に付着する異物の量を低減するのに有効であるのみなら
ず、水切り乾燥を行った後のウェハの表面にウォーター
マーク（わじみ）が発生するのを防止する効果もある（
特公平１−１４０７２８）。

上記ＩＰＡは、前記脂肪族アミン系の界面活性剤に比べ
て分子量が小さい（ＭＷ＝６０）　　ため、ウェハの表
面に吸着したＩＰＡ分子膜は、熱処理を行う際にウェハ
の表面から速やかに離脱する。従って、ウェハの表面に
残留した界面活性剤が異常酸化を引き起こして集積回路
素子にダメージを与えることもない。しかし集積回路の
微細化がさらに進むと、ウェハの表面から離脱したＩＰ
Ａ分子が熱処理装置内に存在するだけでも集積回路素子
の特性に何らかの影響を及ぼす虞れがある。そこで上記
水切り乾燥を行った後、熱処理を行う直前にウェハの表
面に紫外光を照射してｒＰＡ分子を分解、除去し、その
後清浄な雰囲気中で熱処理を行うのがよい。この場合に
は、上記紫外光処理を行った後、執処理を行うまでの間
にウェハの表面に異物が付着したり、自然酸化膜が形成
されたりするのを防止するため、紫外光処理を行った後
のウェハを清浄な不活性ガス雰囲気中で保管したり、紫
外光源を備えた処理室と熱処理室とを隣接して配置する
マルチチャンバ方式を採用するなどの工夫が必要である
。

このように、ＩＰＡを配合したエツチング液を使用して
エツチング処理を行った後、熱処理を行う直前にウェハ
の表面に紫外光を照射してＩＰＡを分解、除去する本発
明の処理方法によれば、ウェハの表面やその周囲の雰囲
気中に異物がほとんどない状態で熱処理を行うことがで
きるので、熱処理工程で集積回路素子が受けるダメージ
を低減し、半導体集積回路装置の製造歩留りを向上させ
ることができる。

本発明の処理液は、製造、販売上の便宜や保管、取り扱
い上の便宜を考慮すると、上記ＩＰＡおよび酸（ＨＦ、
ＨＣＩなど）を高濃度に含む水溶液の形で調製し、使用
時にこれを純水で希釈してエツチング液とするのがよい
。すなわち、例えば■ＰＡ５０重量％、ＨＦ２５重量％
、純水２５％の組成からなる処理液をキャニスタなどに
注入したものを調製しておく。この処理液は、これを購
入した使用者が純水で２５倍に希釈することにより、Ｉ
ＰＡ約１重量％、ＨＦ約１重量％を含有するエツチング
液となる。またｒＰＡ３４重量％、ＨＦ３３重量％、純
水２５重量％のＭ或からなる処理液をキャニスタなどに
注入したものを調製しておき、これを純水で３３倍に希
釈することにより、ＩＰＡ約１重量％、ＨＦ約１重量％
をそれぞれ含有するエツチング液が得られる。さらにｒ
ＰＡ５０重量％、純水５０重量％の組成からなる処理液
をキマニスタなどに注入したものを調製しておき、この
処理岐と別途市販の５０重量％ＨＦ水溶液とをそれぞれ
２５倍に希釈したものを混合することにより、ｒＰＡ約
１重量％、ＨＦ約１重量％をそれぞれ含有するエツチン
グ液が得られる。このよう：こ、Ｉ　Ｐ　Ａや酸の濃度
は適宜変更してよいが、５）ずれの場合でもＩ　Ｐ　Ａ
の濃度は６０重量％未満とすることが望ましい。これは
、ＩＰＡを６０重量％以上含有する溶液は可燃性薬液と
なり、装置内や玉湯内に保管する場合、自動消火装置や
可燃性ガス警報設備などの防火設備が必要となるが、Ｉ
　Ｐ　、Ａの濃度が６０重量％未満の水溶液であれば、
上記防火設備は必要ないからである。

以下、本発明の処理液を用いた半導体ウェハの処理方法
の一例を実施例により説明する。

〔実施例〕

第１図に示すプロセスフローに従って、シリコン単結晶
からなる口径８インチの半導体ウェハを処理した。

まず、１重量％の）ＩＣｆを含む水溶液を充填したエツ
チング槽中にウェハを浸漬してウェハの表面に付着した
金属イオンを除去しく１〉、その後１重量％のＨＦおよ
び２重量％のＩＰＡを含む水溶液を充填したエツチング
槽中にウェハを浸漬し、エツチング液を循環濾過しなか
らウェハ表面の酸化膜を除去した〈２〉。次に純水をオ
ーバーフローさせた第一の水洗槽中にウェハを浸漬して
ＨＦを洗い流しく３〉、その後５重量％のＩＰＡを含む
水溶液を充填した第二の水洗槽中にウェハを浸漬した〈
４〉。次にＩＰＡの蒸気を充填した蒸気処理槽にてウェ
ハの表面を乾燥しく５〉、その後波長２５３７人の紫外
光を発生するハロゲンランプを備えた処理室にてウェハ
の表面に紫外光を照射し、ウェハの表面に吸着したＩＰ
Ａを分解、除去した〈６〉。最後に上記紫外光処理が完
了したウェハを清浄な窒素ガス雰囲気に曝しながら熱処
理装置に搬送し、熱処理を行ったく７〉。上記熱処理が
完了したウェハの表面を異物検査装置を用いて検査した
ところ、異物は全く検出されなかった。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

（１）　　エツチング液に界面活性剤としてＩＰＡを配
合した処理液を用いて半導体ウエノ＼の表面をウエント
エッチング処理することにより、エツチング液中のウェ
ハや、エツチング工程から熱処理工程に搬送されるウェ
ハの表面に付着する異物の量を低減することができる。

これにより、ウエノ＼の表面に異物がほとんどない条件
で熱処理を行うことができるので、熱処理工程で集積回
路素子が受けるダメージを低域することができ、半導体
集積回路装置の製造歩留りが向上する。

（２）、エツチング液に界面活性剤としてイソプロピル
アルコールＩＰＡを配合した処理液を用いて半導体ウェ
ハの表面をウェットエツチング処理した後、熱処理を行
う直前にウェハの表面に紫外光を照射してＩＰＡ分子膜
を分解、除去することにより、ウェハの表面やその周囲
の雰囲気中に異物がほとんどない条件で熱処理を行うこ
とができるので、熱処理工程で集積回路素子が受けるダ
メージを上記（１）の場合よりもさらに低減することが
でき、半導体集積回路装置の製造歩留りがさらに向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である半導体ウェハの処理
方法を示すプロセスフロー図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エッチング液に界面活性剤としてイソプロピルアル
   コールを配合してなる処理液。 ２、前記イソプロピルアルコールの濃度が６０重量％未
   満である請求項１記載の処理液。 ３、請求項１または２記載の処理液を用いて被処理物の
   表面をエッチング処理した後、前記被処理物の表面に紫
   外光を照射して前記被処理物の表面に残留した前記界面
   活性剤を除去することを特徴とする処理方法。