JPH04124825A - 半導体ウエハの洗浄方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、半導体ウェハの洗浄方法に関する。

さらに詳しくは、水洗から乾燥までの工程における自然
酸化膜成長を防止しつつ半導体ウェハを洗浄できるウェ
ット洗浄方法に関する。本発明の洗浄方法は、ことに洗
浄後に薄い絶縁膜形成を意図する半導体ウェハについて
自然酸化膜の成長を防止して水洗から乾燥までを効率的
に行う方法として有用である。

（ロ）従来の技術 最近の半導体集積回路ではトランジスタを高集積化、高
品質化するために素子の微細化が必然的に行われ、こと
にコンタミネーシヨンの無いクリーンな水洗、乾燥など
により後工程での高品質な絶縁膜の成長を可能とする技
術の開発が盛んになされている。特にメモリー絶縁膜や
トランジスタのゲート絶縁膜については、これらの品質
を改善すると共に薄膜化を行うことが重要な技術となっ
ている。

そして、これらのメモリー絶縁膜やトランジスタのゲー
ト絶縁膜の品質を向上しかつ薄膜化を実現するためには
、これらのメモリやトランジスタ素子を構成する母材た
る半導体ウェハの表面を絶縁膜形成前に清浄に露出させ
ておくことが必要である。

この点に関し、上記絶縁膜形成前に半導体ウェハの表面
を湿式エツチングし、次いでウェット洗浄する処理も行
われている。この工程を第２図に示した。すなわち、一
般によく知られているＲＣＡ洗浄またはピラニア洗浄な
どにより有機物や重金属などの汚染を除去する工程に・
引き続き、シリコンウェハ１をフッ酸水溶液槽２に浸漬
することにより湿式エツチングを行って表面の自然酸化
膜を除去することによりＳ１活性面を露出させ、次いて
常温の純水槽５及び加温した純水１１６に順次浸漬して
残留フッ酸を除去した後、スピントライヤー又は気相Ｉ
ＰＡ乾燥機７により乾燥が行われる。

そして、このように洗浄処理を行つｆこ後、メモリやト
ランジスタ素子の作製、ことに薄膜絶縁膜の形成等が行
われることになる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記洗浄処理は、半導体ウェハの表面の自然酸化膜を除
去する目的でなされるため、該洗浄処理中、すなわち水
洗から乾燥工程において新たな自然酸化膜の成長は避け
なければならない。

しかしながら、前記従来の方法においては、水洗用の純
水中に必然的に含まれる溶存酸素によって乾燥工程に至
るまでに新たな自然酸化膜か形成されることが多かった
。このため、脱気処理等により溶存酸素量と低減させた
純水を用いて洗浄処理を行うことも行われている。しか
し、かかる脱気純水を用い１こ場合においても、純水槽
５．６か外気に開放されているｆコめ、純水中に空気か
らその生成分である酸素などが溶は込み水分と酸素の混
在によりノリコンウェハ表面に自然酸化膜か成長し易い
状態となって、通常ｌＯ数オングストロームの自然酸化
膜が成長するのを避けることは困難であった。

より詳しくは、例えば溶存酸素を１００ｐｐｂ以下に制
御した超純水を用いて洗浄する場合、従来の開口式純水
槽では超純水と空気か接触している１ニめ洗浄乾燥時に
空気と接触している超純水に酸素が溶は込み常温時で８
　ｐｐｍ程度まで溶存酸素濃度か上昇し実質的に溶存酸
素濃度か高くなり、純水中の洗浄のみで自然酸化する問
題があった。

方、従来、純水洗浄と乾燥とは装置か異なっており、洗
浄から乾燥までの間で水分と空気が混在することか一般
的で上記の理由から従来方法では自然酸化の防止は困難
であった。

本発明はかかる状況下なされにものであり、ことに、自
然酸化膜の成長を実質的に防止しつつ、湿式エツチング
後の半導体ウェハの洗浄処理を行う方法を提供しようと
するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 かくして本発明によれば、不活性ガス雰囲気下、６０°
Ｃ以上の脱酸素純水を用いて半導体ウェハの水洗処理を
行い、次いで減圧乾燥により半導体ウェハの乾燥を行う
ことからなる半導体ウェハの洗浄方法が提供される。

本発明は、前記目的を達成すべく、水洗用の純水として
加温された脱酸素純水を用いると共に、水洗工程から乾
燥工程までを不活性ガス雰囲気下で行い、さらに乾燥工
程を減圧乾燥で行うという手段を講じたものである。

上記不活性ガスとしては、化学的に半導体ことにシリコ
ンと反応しないガスを意味し、例えば窒素ガス、ヘリウ
ムガス、アルゴンガス等が挙げられる。このような不活
性ガス雰囲気下での洗浄処理はかかるガスを流通しかつ
密閉可能なチャンバー内で行うことにより達成できる。

上記脱酸素純水とは実質的に溶存酸素を含有しない（通
常、溶存酸素量１００１）ｐｂ以下）純水を意味し、純
水の脱気処理等により得ることができる。この純水とし
ては、いわゆる超純水グレートのものが好ましい。

かかる脱酸素純水は加温されて半導体ウェハの水洗に用
いられる。この際の温度は６０°Ｃ以上とされ、６０〜
８０℃とするのが適している。具体的な水洗工程は、上
記加温脱酸素純水をオーバーフローした純水槽内に湿式
エツチング後の半導体ウェハを浸漬（−回〜複数回）す
ること１ごより行うのか適しており、通常水洗時間は３
０秒〜５分程度とするのか適している。

但し、かかる加温純水による水洗工程に先立って、未加
温（常温）の脱酸素純水を用いて水洗を行ってもよく、
通常、このような未加温水洗と続く加温水洗を行うのが
洗浄効果の点で本発明の好ましい態様である。かかる未
加温純水による水洗も不活性ガス雰囲気下で行われ、そ
の水洗時間は３０秒〜５分程度が適している。

上記水洗後に乾燥か行われ、この乾燥は不活性ガス雰囲
気を減圧することにより行われる。この際の系の温度は
自然放熱により減圧時には４０°Ｃ以上の温度が必要で
ある。減圧はとくに専用の真空乾燥器を用いなくてもよ
く、アスピレータ等を用いて行うことができる。この減
圧処理時間は、１〜１５分程度で充分である。

（ホ）作用 不活性ガス雰囲気下において、脱酸素純水により水洗が
行われる１こめ、水洗工程における自然酸化膜の成長が
実質的に防止される。さらに、この不活性ガス雰囲気の
減圧により半導体ウェハの乾燥が行われるため、乾燥工
程における外部からの酸素の混入が防止され、自然酸化
膜の形成が極力防止されることとなる。

（へ）実施例 以下、添付図面に示した一実施例により本発明の洗浄方
法を説明する。

まず、フッ酸水溶液槽２に浸漬することにより湿式エツ
チング処理されたシリコンウェハｌ（直径４インチ、厚
み５２５ｕｍ）を、窒素ガスをパージされた密閉可能な
チャンバー８内に収納する。

二のチャンバー８は図示しない、窒素ガス導入・排出路
、純水供給・排出路及び減圧用アスピレータを備えてい
る。

次いで、窒素ガスパージ下、このチャンバー内に未加温
の脱酸素超純水（０２ａ度１００１）Ｉ）ｂ以下）３を
導入し、シリコンウェハの浸漬による水洗を行う（約１
２０秒間ａ）。次いで排水後、チャンバー内に約６０℃
に加温された脱酸素超純水（Ｏ、濃度１００　ｐｐｂ以
下）４を導入し、約１２０秒間の浸漬によりシリコンウ
ェハの水洗を行う。

かかる２段階の水洗終了後、加温超純水を排出し、チャ
ンバー内を密閉状態とし、アスピレータにより系内の減
圧を行う。この際のチャンバ内温度は４０℃であった。

かかる減圧を約５分行うことにより、シリコンウェハ表
面に残留する温純水は気化点に達して蒸発した。

このようにして洗浄処理を行って得られたシリコンウェ
ハの表面をエリプソメトリ−及びＥＳＣＡによって分析
したところ、酸素（０，０−１）のケミカルシフトは実
質的に認められず、自然酸化膜の形成が防止されている
ことが判明した。

（ト）発明の効果 本発明によれば、水洗から乾燥に至るまで、自然酸化膜
の成長を防止しつつ、半導体ウェハの洗浄処理を行うこ
とが可能となる。すなわち、トランジスタ等を高集積化
するために必要な薄い絶縁膜の形成時に有害となる自然
酸化膜の成長を防止できるため、洗浄後において、高信
頼、高精度な絶縁薄膜の形成を実現できる。従って今後
の超ＬＳＩ素子製造環境と超ＬＳＩ素子特性の改善への
寄与は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の洗浄方法を示す工程説明
図、第２図は従来の洗浄方法を示す工程説明図である。 ｌ・・・・・・シリコンウェハ、 ２・・・・・・フッ酸水溶液槽、 ３・・・・・・未加温脱酸素超純水、 ４・・・・・・加温脱酸素超純水、 ５．６・・・・・・純水槽、７・・・・・・乾燥機、８
・・・・チャンバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．不活性ガス雰囲気下、６０℃以上の脱酸素純水を用
   いて半導体ウエハの水洗処理を行い、次いで減圧乾燥に
   より半導体ウエハの乾燥を行うことからなる半導体ウエ
   ハの洗浄方法。