JPH0766195A - シリコンウェーハの表面酸化膜形成方法 - Google Patents
シリコンウェーハの表面酸化膜形成方法Info
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- JPH0766195A JPH0766195A JP5186596A JP18659693A JPH0766195A JP H0766195 A JPH0766195 A JP H0766195A JP 5186596 A JP5186596 A JP 5186596A JP 18659693 A JP18659693 A JP 18659693A JP H0766195 A JPH0766195 A JP H0766195A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウェーハ表面の保護膜形成方法として、一般
的な熱酸化、ＣＶＤ処理に代わる保護膜の形成方法、特
に膜厚を正確に制御して形成できる方法野提供。 【構成】 シリコンウェーハを過酸化水素水、水酸化ア
ンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素水の
いずれかの希釈水溶液中に浸漬してその表面に酸化膜を
形成するものであり、処理液の組成、温度を一定に保
ち、処理時間を選定するか、あるいは処理液の温度、処
理時間を一定に保ち、水で希釈する液組成を選定して自
然酸化膜厚を制御することにより、任意の膜厚の酸化膜
を形成できるとともに、面内の膜厚分布が±１Åと極め
て均一な酸化膜を形成できる。 【効果】 酸化膜面内の膜厚分布が±１Åで５０Å以下
の種々の酸化膜厚を有する標準試料を用いることで、従
来できなかったエリプソメーターによる５０Å以下の薄
膜の膜厚測定が可能になる。
的な熱酸化、ＣＶＤ処理に代わる保護膜の形成方法、特
に膜厚を正確に制御して形成できる方法野提供。 【構成】 シリコンウェーハを過酸化水素水、水酸化ア
ンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素水の
いずれかの希釈水溶液中に浸漬してその表面に酸化膜を
形成するものであり、処理液の組成、温度を一定に保
ち、処理時間を選定するか、あるいは処理液の温度、処
理時間を一定に保ち、水で希釈する液組成を選定して自
然酸化膜厚を制御することにより、任意の膜厚の酸化膜
を形成できるとともに、面内の膜厚分布が±１Åと極め
て均一な酸化膜を形成できる。 【効果】 酸化膜面内の膜厚分布が±１Åで５０Å以下
の種々の酸化膜厚を有する標準試料を用いることで、従
来できなかったエリプソメーターによる５０Å以下の薄
膜の膜厚測定が可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、シリコンウェーハ表
面に生成させる自然酸化膜厚を制御する方法に係り、シ
リコンウェーハを水酸化アンモニウムあるいは塩酸と過
酸化水素水との水溶液中に浸漬処理し、例えば処理液の
液組成、処理温度を一定に保持し、処理時間を変化させ
て膜厚１５Å以上の膜厚分布が±１Åの面内均一な自然
酸化膜を形成するシリコンウェーハの表面酸化膜形成方
法に関する。
面に生成させる自然酸化膜厚を制御する方法に係り、シ
リコンウェーハを水酸化アンモニウムあるいは塩酸と過
酸化水素水との水溶液中に浸漬処理し、例えば処理液の
液組成、処理温度を一定に保持し、処理時間を変化させ
て膜厚１５Å以上の膜厚分布が±１Åの面内均一な自然
酸化膜を形成するシリコンウェーハの表面酸化膜形成方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェーハの洗浄方法として、１
９７０年よりＲＣＡ洗浄と呼ばれる浸漬式洗浄装置が使
用されて一般化されている。ＲＣＡ洗浄は複数の洗浄槽
を並べて順番にウェーハを浸漬して一連の洗浄を行うも
ので、まず、ＡＰＭ（水酸化アンモニウム／過酸化水素
水）槽で微粒子や有機物を除去し、水洗槽（ＱＤＲ槽）
で洗浄液を除去し、ＡＰＭ処理で発生した自然酸化膜及
び酸化膜に取り込まれた金属を、希フッ酸やバッファー
ドフッ酸のＨＦ槽で除去し、水洗槽で洗浄液を除去した
後、ＨＰＭ（塩酸／過酸化水素水）槽で表面の重金属の
除去を行い、再度水洗槽、最終水洗槽（ＦＲ槽）を経
て、遠心乾燥（ＳＤ）で乾燥を行う。従来、シリコンウ
ェーハの最終洗浄ではＡＰＭで表面パーティクルを除去
した後に、ウェーハ表面の重金属を除去するためにＨＰ
Ｍと呼ばれる酸洗浄が行われる。この洗浄は高純度の塩
酸、過酸化水素水、超純水を一定の割合に混合した溶液
を用いて行われる。一般に重金属は、酸性溶液に対して
高い溶解度を示すために、ウェーハ上の重金属を除去す
ることができる。この作用を用いてＨＰＭ洗浄が行われ
ている。
９７０年よりＲＣＡ洗浄と呼ばれる浸漬式洗浄装置が使
用されて一般化されている。ＲＣＡ洗浄は複数の洗浄槽
を並べて順番にウェーハを浸漬して一連の洗浄を行うも
ので、まず、ＡＰＭ（水酸化アンモニウム／過酸化水素
水）槽で微粒子や有機物を除去し、水洗槽（ＱＤＲ槽）
で洗浄液を除去し、ＡＰＭ処理で発生した自然酸化膜及
び酸化膜に取り込まれた金属を、希フッ酸やバッファー
ドフッ酸のＨＦ槽で除去し、水洗槽で洗浄液を除去した
後、ＨＰＭ（塩酸／過酸化水素水）槽で表面の重金属の
除去を行い、再度水洗槽、最終水洗槽（ＦＲ槽）を経
て、遠心乾燥（ＳＤ）で乾燥を行う。従来、シリコンウ
ェーハの最終洗浄ではＡＰＭで表面パーティクルを除去
した後に、ウェーハ表面の重金属を除去するためにＨＰ
Ｍと呼ばれる酸洗浄が行われる。この洗浄は高純度の塩
酸、過酸化水素水、超純水を一定の割合に混合した溶液
を用いて行われる。一般に重金属は、酸性溶液に対して
高い溶解度を示すために、ウェーハ上の重金属を除去す
ることができる。この作用を用いてＨＰＭ洗浄が行われ
ている。
【０００３】シリコンウェーハの典型的な洗浄液での洗
浄効果として、パーティクル除去、金属不純物除去、有
機物除去、マイクロラフネスの維持、表面の親水化が挙
げられる。よってこれらの液による洗浄の最適化は、こ
れらの効果を指針として決定されている。また、従来の
洗浄液に浸漬してシリコンウェーハ表面に生成される自
然酸化膜はその浸漬時間や温度にかかわらず一定であ
り、１０Å〜１５Åの膜厚を有するものであった。
浄効果として、パーティクル除去、金属不純物除去、有
機物除去、マイクロラフネスの維持、表面の親水化が挙
げられる。よってこれらの液による洗浄の最適化は、こ
れらの効果を指針として決定されている。また、従来の
洗浄液に浸漬してシリコンウェーハ表面に生成される自
然酸化膜はその浸漬時間や温度にかかわらず一定であ
り、１０Å〜１５Åの膜厚を有するものであった。
【０００４】ウェーハ表面の酸化保護膜の形成を考える
と、上記のＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄で形成される膜厚は
１０Å〜１５Åでこれ以上厚い酸化膜を形成することは
できず、ウェーハ表面の保護膜形成方法として一般的な
熱酸化、ＣＶＤ処理方法では、酸化膜の面内均一度を考
慮すると、５０Å以下の薄い膜厚では高精度な均一度が
得られないものであった。
と、上記のＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄で形成される膜厚は
１０Å〜１５Åでこれ以上厚い酸化膜を形成することは
できず、ウェーハ表面の保護膜形成方法として一般的な
熱酸化、ＣＶＤ処理方法では、酸化膜の面内均一度を考
慮すると、５０Å以下の薄い膜厚では高精度な均一度が
得られないものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、エリプソメータ
ーによるシリコン酸化膜厚測定は非破壊、非接触、およ
び簡便さからよく使われている。しかしながら、酸化膜
厚が薄くなると、その原理から測定値の信頼性が低くな
る。従って、５０Å以下の薄い酸化膜の膜厚測定は光電
子分光（ＸＰＳ）法が一般的によく使われる。しかしな
がらＸＰＳ法は超高真空（〜１０-10ｔｏｒｒ）下での
測定で、かつ破壊分析となる。よって簡便な薄膜のシリ
コン酸化膜厚測定を行うには、０〜５０Åの酸化膜付ウ
ェーハをいくつか作製し、ＸＰＳ法等で酸化膜厚を測定
し、そのウェーハをエリプソメーターの校正用試料とし
て用いる必要がある。しかしながら約５０Åのシリコン
酸化膜を面内均一に熱酸化、ＣＶＤ処理で形成するのは
非常に困難であった。
ーによるシリコン酸化膜厚測定は非破壊、非接触、およ
び簡便さからよく使われている。しかしながら、酸化膜
厚が薄くなると、その原理から測定値の信頼性が低くな
る。従って、５０Å以下の薄い酸化膜の膜厚測定は光電
子分光（ＸＰＳ）法が一般的によく使われる。しかしな
がらＸＰＳ法は超高真空（〜１０-10ｔｏｒｒ）下での
測定で、かつ破壊分析となる。よって簡便な薄膜のシリ
コン酸化膜厚測定を行うには、０〜５０Åの酸化膜付ウ
ェーハをいくつか作製し、ＸＰＳ法等で酸化膜厚を測定
し、そのウェーハをエリプソメーターの校正用試料とし
て用いる必要がある。しかしながら約５０Åのシリコン
酸化膜を面内均一に熱酸化、ＣＶＤ処理で形成するのは
非常に困難であった。
【０００６】この発明は、ウェーハ表面の保護膜形成方
法として、一般的な熱酸化、ＣＶＤ処理に代わる保護膜
の形成方法、特に膜厚を正確に制御して形成できる方法
を提案することを目的とし、少なくともＡＰＭ洗浄やＨ
ＰＭ洗浄で形成される１０Å〜１５Åの膜厚以上の膜厚
を有する酸化膜の形成、熱酸化やＣＶＤ処理で膜面内を
均一厚みに形成困難な５０Å以下の酸化膜の形成を可能
にするシリコンウェーハの表面酸化膜の形成方法の提供
を目的としている。
法として、一般的な熱酸化、ＣＶＤ処理に代わる保護膜
の形成方法、特に膜厚を正確に制御して形成できる方法
を提案することを目的とし、少なくともＡＰＭ洗浄やＨ
ＰＭ洗浄で形成される１０Å〜１５Åの膜厚以上の膜厚
を有する酸化膜の形成、熱酸化やＣＶＤ処理で膜面内を
均一厚みに形成困難な５０Å以下の酸化膜の形成を可能
にするシリコンウェーハの表面酸化膜の形成方法の提供
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者は、ウェーハ表面
の保護膜形成方法として、一般的な熱酸化、ＣＶＤ処理
に代わる保護膜の形成方法を目的に種々検討した結果、
ＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄で形成される１０Å〜１５Åの
膜厚を有する酸化膜に着目した。該ＡＰＭ、ＨＰＭ洗浄
液は洗浄を目的とした場合は、前述のパーティクル除
去、金属不純物除去、有機物除去、マイクロラフネスの
維持、表面の親水化の効果を指針としているが、ウェー
ハ表面の保護膜形成として考えた場合には、これらの効
果を指針としただけでは解決できない。すなわち、自然
酸化膜厚を効果の一つとして見る必要があり、自然酸化
膜厚を水酸化アンモニウム−過酸化水素水−水、塩酸−
過酸化水素水−水および過酸化水素水−水で制御するこ
とが課題となることから、さらに検討を加えたところ、
従来選定されていた液組成をさらに水で希釈したとこ
ろ、１０Å〜１５Å以上の膜厚を有しかつ極めて均一度
が高い酸化膜を形成することができ、さらに処理温度、
処理時間、水希釈濃度を選定することにより、極めて正
確に生成膜厚を制御できることを知見し、この発明を完
成した。
の保護膜形成方法として、一般的な熱酸化、ＣＶＤ処理
に代わる保護膜の形成方法を目的に種々検討した結果、
ＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄で形成される１０Å〜１５Åの
膜厚を有する酸化膜に着目した。該ＡＰＭ、ＨＰＭ洗浄
液は洗浄を目的とした場合は、前述のパーティクル除
去、金属不純物除去、有機物除去、マイクロラフネスの
維持、表面の親水化の効果を指針としているが、ウェー
ハ表面の保護膜形成として考えた場合には、これらの効
果を指針としただけでは解決できない。すなわち、自然
酸化膜厚を効果の一つとして見る必要があり、自然酸化
膜厚を水酸化アンモニウム−過酸化水素水−水、塩酸−
過酸化水素水−水および過酸化水素水−水で制御するこ
とが課題となることから、さらに検討を加えたところ、
従来選定されていた液組成をさらに水で希釈したとこ
ろ、１０Å〜１５Å以上の膜厚を有しかつ極めて均一度
が高い酸化膜を形成することができ、さらに処理温度、
処理時間、水希釈濃度を選定することにより、極めて正
確に生成膜厚を制御できることを知見し、この発明を完
成した。
【０００８】すなわち、この発明は、シリコンウェーハ
を過酸化水素水、水酸化アンモニウムと過酸化水素水、
及び塩酸と過酸化水素水のいずれかの希釈水溶液中に浸
漬して表面に酸化膜を生成させる際に、処理液の組成、
温度を一定に保ち、処理時間を選定するか、あるいは処
理液の温度、処理時間を一定に保ち、水で希釈する液組
成を選定することにより、浸漬処理にて生成させる自然
酸化膜厚を制御することを特徴とするシリコンウェーハ
の表面酸化膜の形成方法である。
を過酸化水素水、水酸化アンモニウムと過酸化水素水、
及び塩酸と過酸化水素水のいずれかの希釈水溶液中に浸
漬して表面に酸化膜を生成させる際に、処理液の組成、
温度を一定に保ち、処理時間を選定するか、あるいは処
理液の温度、処理時間を一定に保ち、水で希釈する液組
成を選定することにより、浸漬処理にて生成させる自然
酸化膜厚を制御することを特徴とするシリコンウェーハ
の表面酸化膜の形成方法である。
【０００９】この発明において、過酸化水素水、水酸化
アンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素水
のいずれかの希釈水溶液は、ウェーハの洗浄方法として
採用されているＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄で従来選定され
ていた液組成をさらに水で希釈したことを特徴とする。
希釈水には純水が好ましい。過酸化水素水の場合は、過
酸化水素水：水が１：６以上に希釈されることが必要
で、１：６〜１：２０００が好ましく、最も好ましい範
囲は１：５０〜１：２０００である。水酸化アンモニウ
ムと過酸化水素水の場合は、水酸化アンモニウム：過酸
化水素水：水が１：１：５以上に希釈されることが必要
で、１：１：５〜１：１：２０００が好ましく、最も好
ましい範囲は１：１：５０〜１：１：２０００である。
塩酸と過酸化水素水の場合は、塩酸：過酸化水素水：水
が１：１：５以上に希釈されることが必要で、１：１：
５〜１：１：２０００が好ましく、最も好ましい範囲は
１：１：５０〜１：１：２０００である。
アンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素水
のいずれかの希釈水溶液は、ウェーハの洗浄方法として
採用されているＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄で従来選定され
ていた液組成をさらに水で希釈したことを特徴とする。
希釈水には純水が好ましい。過酸化水素水の場合は、過
酸化水素水：水が１：６以上に希釈されることが必要
で、１：６〜１：２０００が好ましく、最も好ましい範
囲は１：５０〜１：２０００である。水酸化アンモニウ
ムと過酸化水素水の場合は、水酸化アンモニウム：過酸
化水素水：水が１：１：５以上に希釈されることが必要
で、１：１：５〜１：１：２０００が好ましく、最も好
ましい範囲は１：１：５０〜１：１：２０００である。
塩酸と過酸化水素水の場合は、塩酸：過酸化水素水：水
が１：１：５以上に希釈されることが必要で、１：１：
５〜１：１：２０００が好ましく、最も好ましい範囲は
１：１：５０〜１：１：２０００である。
【００１０】この発明において、過酸化水素水、水酸化
アンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素水
のいずれかの希釈水溶液は、後述するごとく、シリコン
表面への酸化力が温度に依存するため、目的とする酸化
膜厚並びに液組成や処理時間等に応じて室温以上を適宜
選定するとよい。また、処理液の組成、温度を一定に保
ち、処理時間を選定して酸化膜厚を制御する際に、目的
とする酸化膜厚が比較的薄い場合は、例えば酸化力が穏
やかに作用するような条件を選定して制御精度を向上さ
せたり、逆に酸化力が強く作用するように条件を設定し
て厚い酸化膜を迅速にかつ精度よく設ける等、種々の制
御方法を採用することができる。さらに、処理液の温
度、処理時間を一定に保ち、水で希釈する液組成を選定
して酸化膜厚を制御する場合は、処理液の温度、処理時
間と液組成並びに生成される酸化膜厚の相関関係が予め
求められているため、酸化膜厚を極めて高精度で制御す
ることが可能となる。
アンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素水
のいずれかの希釈水溶液は、後述するごとく、シリコン
表面への酸化力が温度に依存するため、目的とする酸化
膜厚並びに液組成や処理時間等に応じて室温以上を適宜
選定するとよい。また、処理液の組成、温度を一定に保
ち、処理時間を選定して酸化膜厚を制御する際に、目的
とする酸化膜厚が比較的薄い場合は、例えば酸化力が穏
やかに作用するような条件を選定して制御精度を向上さ
せたり、逆に酸化力が強く作用するように条件を設定し
て厚い酸化膜を迅速にかつ精度よく設ける等、種々の制
御方法を採用することができる。さらに、処理液の温
度、処理時間を一定に保ち、水で希釈する液組成を選定
して酸化膜厚を制御する場合は、処理液の温度、処理時
間と液組成並びに生成される酸化膜厚の相関関係が予め
求められているため、酸化膜厚を極めて高精度で制御す
ることが可能となる。
【００１１】
【作用】従来、ＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄に使用される洗
浄液は、液の温度や浸漬時間にかかわらず酸化力が飽和
して生成される酸化膜の厚みは常に一定であるため、か
かる洗浄液で積極的に酸化膜を形成することは何ら行わ
れていなかった。この洗浄液をウェーハ表面の保護膜形
成に用いることを考えた発明者らは、従来組成より希釈
すると酸化膜形成が制御できることを知見し、さらに、
水酸化アンモニウム−過酸化水素水−水（１：１：
５）、塩酸−過酸化水素水−水（１：１：５）および過
酸化水素水−水（１：６）の処理液を処理時間１０分で
処理温度を３０℃、５０℃、８０℃に変化させて、その
時に形成された酸化膜厚の測定を行った。測定結果を図
１のＡ，Ｂに示すように、酸化膜厚の処理温度依存性が
確認された。すなわち、過酸化水素水のシリコン表面へ
の酸化力は、温度に依存することがわかる。次に、水酸
化アンモニウム−過酸化水素水−水の系において、処理
温度８０℃、処理時間１０分で液組成を種々変えて処理
を行い、その時に形成された酸化膜厚の測定を行った。
測定結果を図２のＡ，Ｂに示すように、水の希釈率の増
大に伴い酸化膜厚が増えていることがわかる。すなわ
ち、過酸化水素水の希釈に伴い、シリコン表面への過酸
化水素水による酸化力が強くなることが示された。ま
た、酸化膜面内の膜厚分布を測定すると±１Åであり、
これは測定機の測定誤差内であった。すなわち、ウェー
ハ面内の反応の均一性が示された。
浄液は、液の温度や浸漬時間にかかわらず酸化力が飽和
して生成される酸化膜の厚みは常に一定であるため、か
かる洗浄液で積極的に酸化膜を形成することは何ら行わ
れていなかった。この洗浄液をウェーハ表面の保護膜形
成に用いることを考えた発明者らは、従来組成より希釈
すると酸化膜形成が制御できることを知見し、さらに、
水酸化アンモニウム−過酸化水素水−水（１：１：
５）、塩酸−過酸化水素水−水（１：１：５）および過
酸化水素水−水（１：６）の処理液を処理時間１０分で
処理温度を３０℃、５０℃、８０℃に変化させて、その
時に形成された酸化膜厚の測定を行った。測定結果を図
１のＡ，Ｂに示すように、酸化膜厚の処理温度依存性が
確認された。すなわち、過酸化水素水のシリコン表面へ
の酸化力は、温度に依存することがわかる。次に、水酸
化アンモニウム−過酸化水素水−水の系において、処理
温度８０℃、処理時間１０分で液組成を種々変えて処理
を行い、その時に形成された酸化膜厚の測定を行った。
測定結果を図２のＡ，Ｂに示すように、水の希釈率の増
大に伴い酸化膜厚が増えていることがわかる。すなわ
ち、過酸化水素水の希釈に伴い、シリコン表面への過酸
化水素水による酸化力が強くなることが示された。ま
た、酸化膜面内の膜厚分布を測定すると±１Åであり、
これは測定機の測定誤差内であった。すなわち、ウェー
ハ面内の反応の均一性が示された。
【００１２】すなわち、この発明は、シリコンウェーハ
を過酸化水素水、水酸化アンモニウムと過酸化水素水、
及び塩酸と過酸化水素水のいずれかの希釈水溶液中に浸
漬してその表面に酸化膜を形成するものであり、処理液
の組成、温度を一定に保ち、処理時間を選定するか、あ
るいは処理液の温度、処理時間を一定に保ち、水で希釈
する液組成を選定して自然酸化膜厚を制御することによ
り、任意の膜厚の酸化膜を形成できるとともに、実施例
に示す如く、面内の膜厚分布が±１Åと極めて均一な酸
化膜を形成できることを特徴とする。
を過酸化水素水、水酸化アンモニウムと過酸化水素水、
及び塩酸と過酸化水素水のいずれかの希釈水溶液中に浸
漬してその表面に酸化膜を形成するものであり、処理液
の組成、温度を一定に保ち、処理時間を選定するか、あ
るいは処理液の温度、処理時間を一定に保ち、水で希釈
する液組成を選定して自然酸化膜厚を制御することによ
り、任意の膜厚の酸化膜を形成できるとともに、実施例
に示す如く、面内の膜厚分布が±１Åと極めて均一な酸
化膜を形成できることを特徴とする。
【００１３】
【実施例】水酸化アンモニウム−過酸化水素水−水の組
成を、従来のＡＰＭ洗浄液より希釈した１：１：５〜
１：１：１００１の範囲で選定した種々の処理液を作成
し、各処理液に処理温度８０℃、処理時間１０分の条件
でシリコンウェーハを浸漬して種々の膜厚を有する酸化
膜を形成した。処理液組成と生成酸化膜厚みとの関係を
図２に黒丸で示す。これらの酸化膜面内の膜厚分布を測
定すると±１Åであった。得られた種々の酸化膜の膜厚
を測定し、光電分布法（ＸＰＳ）により求めたシリコン
酸化膜強度と、エリプソメーターから求めたシリコン酸
化膜厚の相関を図３に示す。図３より明らかなようにＸ
ＰＳとエリプソメーターに直線関係があることにより、
４０Å以下の薄い酸化膜でも、この発明方法による酸化
膜面内の膜厚分布が±１Åであり種々の酸化膜厚を有す
る標準試料があれば、厚さ測定が可能であることが示さ
れた。
成を、従来のＡＰＭ洗浄液より希釈した１：１：５〜
１：１：１００１の範囲で選定した種々の処理液を作成
し、各処理液に処理温度８０℃、処理時間１０分の条件
でシリコンウェーハを浸漬して種々の膜厚を有する酸化
膜を形成した。処理液組成と生成酸化膜厚みとの関係を
図２に黒丸で示す。これらの酸化膜面内の膜厚分布を測
定すると±１Åであった。得られた種々の酸化膜の膜厚
を測定し、光電分布法（ＸＰＳ）により求めたシリコン
酸化膜強度と、エリプソメーターから求めたシリコン酸
化膜厚の相関を図３に示す。図３より明らかなようにＸ
ＰＳとエリプソメーターに直線関係があることにより、
４０Å以下の薄い酸化膜でも、この発明方法による酸化
膜面内の膜厚分布が±１Åであり種々の酸化膜厚を有す
る標準試料があれば、厚さ測定が可能であることが示さ
れた。
【００１４】また、塩酸−過酸化水素水−水の組成を、
従来のＨＰＭ洗浄液より希釈した１：１：５〜１：１：
１００１の範囲で選定した種々の処理液を作成し、各処
理液に処理温度８０℃、処理時間１０分の条件でシリコ
ンウェーハを浸漬して種々の膜厚を有する酸化膜を形成
した。処理液組成と生成酸化膜厚みとの関係を図２に白
丸で示す。これらの酸化膜面内の膜厚分布を測定すると
±１Åであった。このように、水酸化アンモニウム−過
酸化水素水−水系の希釈処理液、あるいは塩酸−過酸化
水素水−水系の希釈処理液による浸漬処理で、自然酸化
膜厚の制御が可能であることが示された。なお、過酸化
水素水−水系の希釈処理液での処理においても同様の結
果が得られた。
従来のＨＰＭ洗浄液より希釈した１：１：５〜１：１：
１００１の範囲で選定した種々の処理液を作成し、各処
理液に処理温度８０℃、処理時間１０分の条件でシリコ
ンウェーハを浸漬して種々の膜厚を有する酸化膜を形成
した。処理液組成と生成酸化膜厚みとの関係を図２に白
丸で示す。これらの酸化膜面内の膜厚分布を測定すると
±１Åであった。このように、水酸化アンモニウム−過
酸化水素水−水系の希釈処理液、あるいは塩酸−過酸化
水素水−水系の希釈処理液による浸漬処理で、自然酸化
膜厚の制御が可能であることが示された。なお、過酸化
水素水−水系の希釈処理液での処理においても同様の結
果が得られた。
【００１５】
【発明の効果】この発明は、シリコンウェーハを過酸化
水素水、水酸化アンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸
と過酸化水素水のいずれかの希釈水溶液中に浸漬して、
処理液の組成、温度を一定に保ち、処理時間を選定する
か、あるいは処理液の温度、処理時間を一定に保ち、水
で希釈する液組成を選定して自然酸化膜厚を制御するこ
とにより、任意の膜厚の酸化膜を形成できるとともに、
面内の膜厚分布が±１Åと極めて均一な酸化膜を形成で
きる。さらに、この発明方法で得られた酸化膜面内の膜
厚分布が±１Åで５０Å以下の種々の酸化膜厚を有する
標準試料を用いることで、従来できなかったエリプソメ
ーターによる５０Å以下の薄膜の膜厚測定が可能になっ
た。
水素水、水酸化アンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸
と過酸化水素水のいずれかの希釈水溶液中に浸漬して、
処理液の組成、温度を一定に保ち、処理時間を選定する
か、あるいは処理液の温度、処理時間を一定に保ち、水
で希釈する液組成を選定して自然酸化膜厚を制御するこ
とにより、任意の膜厚の酸化膜を形成できるとともに、
面内の膜厚分布が±１Åと極めて均一な酸化膜を形成で
きる。さらに、この発明方法で得られた酸化膜面内の膜
厚分布が±１Åで５０Å以下の種々の酸化膜厚を有する
標準試料を用いることで、従来できなかったエリプソメ
ーターによる５０Å以下の薄膜の膜厚測定が可能になっ
た。
【図１】水酸化アンモニウム−過酸化水素水−水（１：
１：５）（ＳＣ１）、塩酸−過酸化水素水−水（１：
１：５）（ＳＣ２）および過酸化水素水−水（１：６）
の処理液で１０分間、温度を変えてシリコンウェーハを
処理した後の酸化膜厚を示すグラフであり、Ａは横軸が
温度、縦軸がエリプソメーターによる膜厚を示す、Ｂは
横軸が温度、縦軸が光電子分光法（ＸＰＳ）によるＳｉ
Ｏ2強度を示す。
１：５）（ＳＣ１）、塩酸−過酸化水素水−水（１：
１：５）（ＳＣ２）および過酸化水素水−水（１：６）
の処理液で１０分間、温度を変えてシリコンウェーハを
処理した後の酸化膜厚を示すグラフであり、Ａは横軸が
温度、縦軸がエリプソメーターによる膜厚を示す、Ｂは
横軸が温度、縦軸が光電子分光法（ＸＰＳ）によるＳｉ
Ｏ2強度を示す。
【図２】処理温度、時間が一定の場合、水酸化アンモニ
ウム−過酸化水素水−水の配合比変化と酸化膜厚との関
係を示すグラフであり、Ａは横軸が配合比、縦軸がエリ
プソメーターによる膜厚を示す、Ｂは横軸が配合比、縦
軸が光電子分光法（ＸＰＳ）によるＳｉＯ2強度を示
す。
ウム−過酸化水素水−水の配合比変化と酸化膜厚との関
係を示すグラフであり、Ａは横軸が配合比、縦軸がエリ
プソメーターによる膜厚を示す、Ｂは横軸が配合比、縦
軸が光電子分光法（ＸＰＳ）によるＳｉＯ2強度を示
す。
【図３】シリコン酸化膜厚に関するエリプソメーターと
光電子分光法（ＸＰＳ）の相関を示すグラフである。
光電子分光法（ＸＰＳ）の相関を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年９月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、エリプソメータ
ーによるシリコン酸化膜厚測定は非破壊、非接触、およ
び簡便さからよく使われている。しかしながら、酸化膜
厚が薄くなると、その原理から測定値の信頼性が低くな
る。従って、５０Å以下の薄い酸化膜の膜厚測定はＸ線
光電子分光法（ＸＰＳ）が一般的によく使われる。しか
しながらＸＰＳは超高真空（〜１０-10ｔｏｒｒ）下で
の測定で、かつ破壊分析となる。よって簡便な薄膜のシ
リコン酸化膜厚測定を行うには、０〜５０Åの酸化膜付
ウェーハをいくつか作製し、ＸＰＳで酸化膜厚を測定
し、そのウェーハをエリプソメーターの校正用試料とし
て用いる必要がある。しかしながら約５０Åのシリコン
酸化膜を面内均一に熱酸化、ＣＶＤ処理で形成するのは
非常に困難であった。
ーによるシリコン酸化膜厚測定は非破壊、非接触、およ
び簡便さからよく使われている。しかしながら、酸化膜
厚が薄くなると、その原理から測定値の信頼性が低くな
る。従って、５０Å以下の薄い酸化膜の膜厚測定はＸ線
光電子分光法（ＸＰＳ）が一般的によく使われる。しか
しながらＸＰＳは超高真空（〜１０-10ｔｏｒｒ）下で
の測定で、かつ破壊分析となる。よって簡便な薄膜のシ
リコン酸化膜厚測定を行うには、０〜５０Åの酸化膜付
ウェーハをいくつか作製し、ＸＰＳで酸化膜厚を測定
し、そのウェーハをエリプソメーターの校正用試料とし
て用いる必要がある。しかしながら約５０Åのシリコン
酸化膜を面内均一に熱酸化、ＣＶＤ処理で形成するのは
非常に困難であった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】この発明において、水酸化アンモニウムと
過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素水のいずれかの希
釈水溶液は、ウェーハの洗浄方法として採用されている
ＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄で従来選定されていた液組成を
さらに希釈したことを特徴とする。希釈水には純水が好
ましい。過酸化水素水の場合は、過酸化水素水：水が
１：６以上に希釈されることが必要で、１：６〜１：２
０００が好ましく、最も好ましい範囲は１：５０〜１：
２０００である。水酸化アンモニウムと過酸化水素水の
場合は、水酸化アンモニウム：過酸化水素水：水が１：
１：５以上に希釈されることが必要で、水酸化アンモニ
ウム（２８ｗｔ％）と過酸化水素水（３１ｗｔ％）の体
積比（過酸化水素水／水酸化アンモニウム）をＸとした
場合、Ｘが１〜２０の範囲においてＸ：水がＸ：５以上
に希釈されることが必要で、Ｘ：５〜Ｘ：２０００が好
ましく、最も好ましい条件はＸ：５０〜Ｘ：２０００で
ある。塩酸と過酸化水素水の場合は、塩酸：過酸化水素
水：水が１：１：５以上に希釈されることが必要で、塩
酸（３５ｗｔ％）と過酸化水素水（３１ｗｔ％）の体積
比（過酸化水素水／塩酸）をＹとした場合、Ｙが１〜２
０の範囲においてＹ：水がＹ：５以上に希釈されること
が必要で、Ｙ：５〜Ｙ：２０００が好ましく、最も好ま
しい条件はＹ：５０〜Ｙ：２０００である。
過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素水のいずれかの希
釈水溶液は、ウェーハの洗浄方法として採用されている
ＡＰＭ洗浄やＨＰＭ洗浄で従来選定されていた液組成を
さらに希釈したことを特徴とする。希釈水には純水が好
ましい。過酸化水素水の場合は、過酸化水素水：水が
１：６以上に希釈されることが必要で、１：６〜１：２
０００が好ましく、最も好ましい範囲は１：５０〜１：
２０００である。水酸化アンモニウムと過酸化水素水の
場合は、水酸化アンモニウム：過酸化水素水：水が１：
１：５以上に希釈されることが必要で、水酸化アンモニ
ウム（２８ｗｔ％）と過酸化水素水（３１ｗｔ％）の体
積比（過酸化水素水／水酸化アンモニウム）をＸとした
場合、Ｘが１〜２０の範囲においてＸ：水がＸ：５以上
に希釈されることが必要で、Ｘ：５〜Ｘ：２０００が好
ましく、最も好ましい条件はＸ：５０〜Ｘ：２０００で
ある。塩酸と過酸化水素水の場合は、塩酸：過酸化水素
水：水が１：１：５以上に希釈されることが必要で、塩
酸（３５ｗｔ％）と過酸化水素水（３１ｗｔ％）の体積
比（過酸化水素水／塩酸）をＹとした場合、Ｙが１〜２
０の範囲においてＹ：水がＹ：５以上に希釈されること
が必要で、Ｙ：５〜Ｙ：２０００が好ましく、最も好ま
しい条件はＹ：５０〜Ｙ：２０００である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【実施例】水酸化アンモニウム−過酸化水素水−水の組
成を、従来のＡＰＭ洗浄液より希釈した１：１：５〜
１：１：１００１の範囲で選定した種々の処理液を作成
し、各処理液に処理温度８０℃、処理時間１０分の条件
でシリコンウェーハを浸漬して種々の膜厚を有する酸化
膜を形成した。処理液組成と生成酸化膜厚みとの関係を
図２に黒丸で示す。これらの酸化膜面内の膜厚分布を測
定すると±１Åであった。得られた種々の酸化膜の膜厚
を測定し、Ｘ線光電分布法（ＸＰＳ）により求めたシリ
コン酸化膜強度と、エリプソメーターから求めたシリコ
ン酸化膜厚の相関を図３に示す。図３より明らかなよう
にＸＰＳとエリプソメーターに直線関係があることによ
り、４０Å以下の薄い酸化膜でも、この発明方法による
酸化膜面内の膜厚分布が±１Åであり種々の酸化膜厚を
有する標準試料があれば、厚さ測定が可能であることが
示された。
成を、従来のＡＰＭ洗浄液より希釈した１：１：５〜
１：１：１００１の範囲で選定した種々の処理液を作成
し、各処理液に処理温度８０℃、処理時間１０分の条件
でシリコンウェーハを浸漬して種々の膜厚を有する酸化
膜を形成した。処理液組成と生成酸化膜厚みとの関係を
図２に黒丸で示す。これらの酸化膜面内の膜厚分布を測
定すると±１Åであった。得られた種々の酸化膜の膜厚
を測定し、Ｘ線光電分布法（ＸＰＳ）により求めたシリ
コン酸化膜強度と、エリプソメーターから求めたシリコ
ン酸化膜厚の相関を図３に示す。図３より明らかなよう
にＸＰＳとエリプソメーターに直線関係があることによ
り、４０Å以下の薄い酸化膜でも、この発明方法による
酸化膜面内の膜厚分布が±１Åであり種々の酸化膜厚を
有する標準試料があれば、厚さ測定が可能であることが
示された。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】水酸化アンモニウム−過酸化水素水−水（１：
１：５）（ＳＣ１）、塩酸−過酸化水素水−水（１：
１：５）（ＳＣ２）および過酸化水素水−水（１：６）
の処理液で１０分間、温度を変えてシリコンウェーハを
処理した後の酸化膜厚を示すグラフであり、Ａは横軸が
温度、縦軸がエリプソメーターによる膜厚を示す、Ｂは
横軸が温度、縦軸がＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）による
ＳｉＯ2強度を示す。
１：５）（ＳＣ１）、塩酸−過酸化水素水−水（１：
１：５）（ＳＣ２）および過酸化水素水−水（１：６）
の処理液で１０分間、温度を変えてシリコンウェーハを
処理した後の酸化膜厚を示すグラフであり、Ａは横軸が
温度、縦軸がエリプソメーターによる膜厚を示す、Ｂは
横軸が温度、縦軸がＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）による
ＳｉＯ2強度を示す。
【図２】処理温度、時間が一定の場合、水酸化アンモニ
ウム−過酸化水素水−水の配合比変化と酸化膜厚との関
係を示すグラフであり、Ａは横軸が配合比、縦軸がエリ
プソメーターによる膜厚を示す、Ｂは横軸が配合比、縦
軸がＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によるＳｉＯ2強度を
示す。
ウム−過酸化水素水−水の配合比変化と酸化膜厚との関
係を示すグラフであり、Ａは横軸が配合比、縦軸がエリ
プソメーターによる膜厚を示す、Ｂは横軸が配合比、縦
軸がＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によるＳｉＯ2強度を
示す。
【図３】シリコン酸化膜厚に関するエリプソメーターと
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）の相関を示すグラフであ
る。
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）の相関を示すグラフであ
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコンウェーハを過酸化水素水、水酸
化アンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素
水のいずれかの希釈水溶液中に浸漬して表面に酸化膜を
生成させる際に、処理液の組成、温度を一定に保ち、処
理時間を選定し浸漬処理にて生成させる自然酸化膜厚を
制御することを特徴とするシリコンウェーハの表面酸化
膜形成方法。 - 【請求項２】 シリコンウェーハを過酸化水素水、水酸
化アンモニウムと過酸化水素水、及び塩酸と過酸化水素
水のいずれかの希釈水溶液中に浸漬して表面に酸化膜を
生成させる際に、処理液の温度、処理時間を一定に保
ち、水で希釈する液組成を選定し浸漬処理にて生成させ
る自然酸化膜厚を制御することを特徴とするシリコンウ
ェーハの表面酸化膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5186596A JPH0766195A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | シリコンウェーハの表面酸化膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5186596A JPH0766195A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | シリコンウェーハの表面酸化膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766195A true JPH0766195A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16191325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5186596A Pending JPH0766195A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | シリコンウェーハの表面酸化膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766195A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585291A (en) * | 1993-12-02 | 1996-12-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device containing a crystallization promoting material |
| US5869362A (en) * | 1993-12-02 | 1999-02-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2010041044A (ja) * | 2008-07-08 | 2010-02-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Ｓｏｉ基板及びその作製方法 |
| JP2013534731A (ja) * | 2010-06-30 | 2013-09-05 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | シリコン・オン・インシュレータウエハをインサイチュで不導体化する方法 |
| WO2022190830A1 (ja) | 2021-03-09 | 2022-09-15 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法、シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ |
| KR20240047383A (ko) | 2021-09-01 | 2024-04-12 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 세정방법 및 제조방법 |
| KR20240051142A (ko) | 2021-09-06 | 2024-04-19 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 세정방법 및 제조방법, 그리고 세정액 중의 과산화수소농도 평가방법 및 과산화수소농도 관리방법 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP5186596A patent/JPH0766195A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585291A (en) * | 1993-12-02 | 1996-12-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device containing a crystallization promoting material |
| US5869362A (en) * | 1993-12-02 | 1999-02-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2010041044A (ja) * | 2008-07-08 | 2010-02-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Ｓｏｉ基板及びその作製方法 |
| US8633542B2 (en) | 2008-07-08 | 2014-01-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | SOI substrate and manufacturing method thereof |
| US8884371B2 (en) | 2008-07-08 | 2014-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | SOI substrate and manufacturing method thereof |
| JP2013534731A (ja) * | 2010-06-30 | 2013-09-05 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | シリコン・オン・インシュレータウエハをインサイチュで不導体化する方法 |
| WO2022190830A1 (ja) | 2021-03-09 | 2022-09-15 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法、シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ |
| KR20230152702A (ko) | 2021-03-09 | 2023-11-03 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 세정방법, 실리콘 웨이퍼의 제조방법 및 실리콘 웨이퍼 |
| KR20240047383A (ko) | 2021-09-01 | 2024-04-12 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 세정방법 및 제조방법 |
| KR20240051142A (ko) | 2021-09-06 | 2024-04-19 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 세정방법 및 제조방법, 그리고 세정액 중의 과산화수소농도 평가방법 및 과산화수소농도 관리방법 |
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