JPH0786220A - 半導体ウエハの洗浄方法 - Google Patents

半導体ウエハの洗浄方法

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JPH0786220A
JPH0786220A JP22977193A JP22977193A JPH0786220A JP H0786220 A JPH0786220 A JP H0786220A JP 22977193 A JP22977193 A JP 22977193A JP 22977193 A JP22977193 A JP 22977193A JP H0786220 A JPH0786220 A JP H0786220A
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JP
Japan
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cleaning
semiconductor wafer
oxide film
dilute
natural oxide
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JP22977193A
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English (en)
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Masayuki Ueda
正幸 上田
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハに対する付着異物が少なくかつ
金属汚染の問題のない高清浄度の洗浄技術を提供する。 【構成】 半導体ウエハを洗浄する際に、SC1洗浄工
程において半導体ウエハに形成された自然酸化膜を、希
HF洗浄工程で0.5〜1.0nm、好ましくは0.8nm程
度残す。したがって、SC1洗浄を行なうことにより、
半導体ウエハの表面への異物、つまりパーティクルの付
着が防止され、希HF洗浄を行なうことにより半導体ウ
エハに残存する金属汚染が防止される。さらに、自然酸
化膜を所定の厚みだけ残すことにより、表面を親水性に
保持して異物の付着が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハを製造す
る際のエピタキシャル層成長工程、酸化膜形成工程およ
び不純物の拡散工程等に適用する半導体ウエハの洗浄方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】エピタキシャル層成長工程、酸化膜形成
工程および不純物の拡散工程等の半導体ウエハの製造工
程の前処理として、従来、標準的に使用されている洗浄
技術としては、RCA洗浄がある。
【0003】このRCA洗浄にはアンモニア水(NH4OH)
と過酸化水素水(H2O2)と純水(H20)との混合液を洗浄液
とするSC1洗浄、塩酸(HCl) と過酸化水素水と純水と
の混合液を洗浄液とするSC2洗浄、そしてフッ酸水溶
液(HF)を洗浄液とするHF洗浄がある。
【0004】前述した工程における半導体ウエハの前処
理として標準的に使用されている洗浄方法は、SC1洗
浄を行なった後に、0.5%程度の濃度のフッ酸溶液を洗
浄液とする希HF洗浄を1分程度行なうことである。
【0005】また、ゲート酸化膜のようにパッド酸化膜
を除去してシリコン基板を剥き出しにして、新たにシリ
コン酸化膜を形成する場合には、SC1洗浄を行なった
後に、2.5〜10%程度の濃度のフッ酸溶液を洗浄液と
する濃HF洗浄が行なわれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者
は、半導体ウエハの洗浄方法について検討した。以下
は、本発明者によって検討された技術であり、その概要
は次のとおりである。
【0007】すなわち、SC1洗浄は、ウエハ表面を酸
化するとともにエッチングする能力があるため、ウエハ
付着異物つまりパーティクルを除去するのに効果的であ
るが、Fe、Zn等は除去しにくく金属汚染が残存する。そ
こで、この金属汚染を除去するためにHF洗浄が行なわ
れており、エピタキシャル成長工程等の前記半導体ウエ
ハの前処理としては、通常、SC1洗浄と希HF洗浄が
行なわれている。
【0008】SC1洗浄で形成されるシリコン自然酸化
膜は、その膜厚が安定であり、1.1nm〜1.2nmであ
る。一方、0.5%前後のフッ酸濃度、つまり1:99フ
ッ酸の希HF洗浄のシリコン酸化膜に対するエッチング
レートは室温で約3nm/minである。前記自然酸化
膜を除去することと金属汚染を除去する目的からSC1
洗浄後の希HF洗浄の標準的な処理時間は約1分となっ
ている。
【0009】ところが、HF洗浄でシリコン酸化膜が除
去されウエハ表面が剥き出しになると、シリコン表面が
化学的に活性化するので異物が付着し易くなる。またH
F洗浄でシリコン酸化膜を削ることにより、コロイド珪
酸が生じてこれがウエハに付着して異物が増加すること
になる。特に、削れ量が多い濃HF洗浄ではこれが顕著
である。
【0010】また、ゲート酸化膜のようにパッド酸化膜
を除去してシリコン基板を剥き出しにし新たにシリコン
酸化膜を形成する場合には、従来、前述したように、前
洗浄として、SC1洗浄の次に濃HF洗浄を行なってい
るが、上述したように金属汚染については問題がない
が、ウエハ付着異物は非常に多かった。
【0011】一方、この付着物を低減するために濃HF
洗浄処理を行なった後にSC1洗浄を行なうと、付着異
物は低減するが、やはり上述した理由で今度は金属汚染
が問題となる。
【0012】本発明の目的は、上述した問題点を解決し
て、付着異物が極めて少なくかつ金属汚染の問題もない
高清浄度のウエハ表面を作り出す洗浄技術を提供するこ
とにある。
【0013】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0014】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0015】すなわち、本発明の半導体ウエハの洗浄方
法は、アンモニア水と過酸化水素水と純水との混合液を
洗浄液とするSC1洗浄工程と、0.5%前後のフッ酸溶
液を洗浄液とする希HF洗浄工程とを有し、SC1洗浄
工程で半導体ウエハに形成された自然酸化膜を、希HF
洗浄工程で0.5〜1.0nmの厚みだけ、好ましくは0.8
nmだけ残して洗浄する。
【0016】
【作用】前記洗浄工程を有する本発明の半導体ウエハの
洗浄方法にあっては、SC1洗浄工程で半導体ウエハの
表面に形成された自然酸化膜を、希HF洗浄工程で所定
の厚みだけ残すようにしたので、半導体ウエハの表面は
自然酸化膜により覆われて化学的に安定な状態の親水性
となっており、異物が付着しにくくなる。また、SC1
洗浄工程で残存する金属汚染は、HF洗浄工程において
自然酸化膜を薄く除去することにより除去することがで
きる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0018】(実施例1)図1(a)は本発明の一実施
例である半導体ウエハの洗浄方法を示す工程図であり、
本発明は、図示するように、SC1洗浄工程11と希H
F洗浄工程12とを有している。
【0019】このSC1洗浄工程11では、アンモニア
水と過酸化水素水と純水の混合液を洗浄液として半導体
ウエハに対する洗浄が行なわれる。洗浄液は75〜85
℃程度に加熱され、所定の処理時間、通常10〜20分
程度の処理時間洗浄を行なう。このSC1洗浄工程にお
いて、半導体ウエハの表面には1.1〜1.2nmの膜厚の
シリコン自然酸化膜が形成される。
【0020】希HF洗浄工程12では、0.5%程度のフ
ッ酸つまり1:99フッ酸濃度の希HF洗浄液を用いて
洗浄が行なわれる。この希HF洗浄液を用いた洗浄で
は、シリコン酸化膜に対するエッチングレートは室温で
3nm/minであり、従来では1分間洗浄作業がなさ
れたが、本発明にあっては、10秒間だけ洗浄作業を行
なうことにより、SC1洗浄工程で半導体ウエハの表面
に形成された自然酸化膜を0.8nmの厚みで残すことが
できる。このように、この実施例の洗浄シーケンスは、
SC1洗浄と希HF洗浄10秒であり、半導体ウエハの
表面に親水性を持たせることができる。
【0021】希HF洗浄工程12で残す自然酸化膜の厚
みは、希HF洗浄液の濃度と処理時間とを調整すること
により、制御することができ、前記実施例よりも薄く自
然酸化膜を残すのであれば、前述と同様の濃度の1:9
9フッ酸を使用する場合には、処理時間を長くすること
になる。
【0022】SC1洗浄工程で半導体ウエハの表面に形
成された自然酸化膜を、この表面に残留する金属汚染を
除去するには、1.0nm程度の厚みとするように希HF
洗浄処理を行なうようにしても良い。1.0nmの厚みが
残る程度まで希HF洗浄しないと、金属汚染を除去する
ことができない。
【0023】一方、自然酸化膜の厚みを0.5nm以下と
なる程度までHF洗浄を行なうと、半導体ウエハの表面
が化学的に活性化されて、ウエハの表面に異物が付着す
ることになる。したがって、HF洗浄工程で残す自然酸
化膜の厚みは、1.0〜0.5nmであり、好ましくは0.8
nmである。
【0024】(実施例2)図1(b)は本発明の他の実
施例である半導体ウエハの洗浄方法を示す工程図であ
る。この洗浄方法は、ゲート酸化膜のようにパット酸化
膜を除去してシリコン基板を剥き出しにし新たにシリコ
ン酸化膜を形成する際に適用される。
【0025】その場合には、2.5〜10%のフッ酸濃度
つまり1:19フッ酸の濃HF洗浄工程10を、前述し
たSC1洗浄工程11の前に行なう。この濃HF洗浄工
程10の処理時間は、除去する酸化膜の厚みによって調
整される。したがって、この実施例における洗浄シーケ
ンスは、濃HF洗浄X分とSC1洗浄と希HF洗浄10
秒である。この希HF洗浄工程12における処理時間
も、前記実施例と同様に残す酸化膜の厚みに応じて所定
の時間に設定することができる。
【0026】図2および図3は、本発明の半導体ウエハ
の洗浄方法の実験データを示す図であり、図2は半導体
ミラーウエハを洗浄したときのウエハへの付着異物(φ
0.3μm以上)のレベルを測定したデータを示す。
【0027】従来のように、SC1洗浄の後に、希HF
洗浄処理を1分間行なった場合には、図2において符号
Aで示すように、1つの半導体ウエハ当たり平均28個
であったが、本発明の洗浄方法を実施した場合には、半
導体ウエハに付着する異物は平均2.3個と激減した。
【0028】図2はSC1洗浄工程11後における希H
F洗浄の処理時間とウエハに残存する金属汚染の関係
を、少数キャリアライフタイム評価で調べたものであ
る。SC1洗浄後にHF処理が行なわれない場合には、
金属汚染が存在するが、HF処理5秒でライフタイムは
回復していることが分かる。
【0029】このように、従来の洗浄方法では半導体ウ
エハに粒径が0.3μm以上の異物が数十〜数百個付着し
ていたが、本発明の実施例にあっては、数個レベルにま
で異物の付着数を低減することができる。そして、この
ように付着異物が低減されと、半導体集積回路のパター
ン欠陥、酸化膜欠陥も減少し、半導体素子の歩留りが向
上した。
【0030】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0031】たとえば、実施例では1:99フッ酸濃度
のHF洗浄液を用いて10秒間だけ、SC1洗浄後の半
導体ウエハを洗浄するようにしたが、これよりも濃度の
低い1:999フッ酸濃度のHF洗浄液を用いて30秒
だけHF処理を行なうようにしても良い。SC1洗浄工
程で形成された自然酸化膜を0.5〜1.0nm、好ましく
は0.8nmの厚みで残すのであれば、フッ酸の濃度と処
理時間は種々の値に設定することができる。
【0032】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその利用分野であるVLSIやLSI等
のシリコン半導体ウエハを洗浄するために適用した場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
たとえば、GaAs等の半導体ウエハの洗浄のためにも
本発明を適用できる。
【0033】
【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、
下記のとおりである。
【0034】(1).半導体ウエハをSC1洗浄することに
より、表面に自然酸化膜を形成しつつ付着異物の除去が
なされる。
【0035】(2).SC1洗浄の後にHF洗浄を行なうこ
とで、SC1洗浄後の半導体ウエハの表面に残存する金
属汚染を除去することができる。
【0036】(3).しかも、希HF洗浄においては、自然
酸化膜を0.5〜1.0nm、好ましくは0.8nm程度残す
ことにより、半導体ウエハの表面は親水性となり、希H
F洗浄処理後に半導体ウエハに異物が付着することが防
止される。
【0037】(4).したがって、付着異物がきわめて少な
くかつ金属汚染の問題のない高清浄度の表面を有する半
導体ウエハを得ることができる。
【0038】(5).このように付着異物が低減することか
ら、半導体集積回路のパターン欠陥、酸化膜欠陥が減少
して半導体素子の歩留りが向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b) は本発明の半導体ウエハの洗浄方法の
洗浄工程を示す工程図である。
【図2】本発明の洗浄方法を用いて洗浄したミラーウエ
ハへのウエハ付着異物のレベルを、従来の洗浄方法と比
較して示す比較グラフである。
【図3】SC1洗浄を行なった後のHF洗浄の処理時間
とライフタイムを示す比較グラフである。
【符号の説明】
10 濃HF洗浄工程 11 SC1洗浄工程 12 希HF洗浄工程

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニア水と過酸化水素水と純水との
    混合液を洗浄液として半導体ウエハを洗浄するSC1洗
    浄工程と、0.5%前後のフッ酸溶液を洗浄液として、前
    記SC1洗浄工程で前記半導体ウエハに形成された自然
    酸化膜を0.5〜1.0nmの厚みだけ残して前記半導体ウ
    エハを洗浄する希HF洗浄工程とを有する半導体ウエハ
    の洗浄方法。
  2. 【請求項2】 2.5〜10%程度の濃度のフッ酸溶液を
    洗浄液として前記半導体ウエハを洗浄する濃HF洗浄を
    行なった後に、前記SC1洗浄工程と前記HF洗浄工程
    とを行なう請求項1記載の半導体ウエハの洗浄方法。
JP22977193A 1993-09-16 1993-09-16 半導体ウエハの洗浄方法 Withdrawn JPH0786220A (ja)

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