JPH08187475A - スクラバ中の金属を除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板洗浄プロセスにおける金属汚染物質を除
去する方法を得る。 【解決手段】 本発明の方法は、半導体基板洗浄システ
ムの液体媒質にクエン酸溶液を添加することを含む。液
体媒質のＰＨをほぼ６．５〜１４の範囲に調節する。両
面スクラバに関して説明される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を処理する方
法に係り、特に、たとえば半導体ウェハの洗浄プロセス
中に金属汚染物質を除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造では、半導体ウェ
ハの表面からウェハ汚染物質を除去しなければならな
い。ウェハ汚染物質は、除去されないと、デバイスの性
能特性に悪影響を及ぼし、通常よりも早くデバイスの故
障を発生させる虞れがある。

【０００３】一般に、微粒子および被膜の２種類のウェ
ハ汚染がある。微粒子とは、容易に画定できる境界を有
するウェハ表面上に存在する物質、たとえばシリコン・
ダスト、大気中のほこり、プラスチック粒子、ケイ酸粒
子である。被膜とは、ウェハ表面上の異物、たとえば金
属被膜、フォトレジスト残留物、溶剤残留物の層であ
る。被膜は、遊動して、粒子、たとえば表面金属になる
ことがあることに留意されたい。２種類のウェハ汚染が
あるので、それぞれを除去する別々の洗浄手順もある。
被膜汚染物質は一般に、化学洗浄プロセスで除去され、
微粒子は一般に、超音波スクラブ、または高圧噴射と機
械的スクラブの組合せで除去される。

【０００４】最も一般的に使用されている化学洗浄プロ
セスはＲＣＡ法である。ＲＣＡ法は、熱成長酸化物しか
有さない裸シリコンまたはシリコン・ウェハを浄化する
ために使用される。このプロセスは、６つのステップか
ら成る。まず、ウェハの予備洗浄がある。ウェハ上に存
在するフォトレジストを除去する硫酸オキシダント混合
物（Ｈ₂ＳＯ₄−Ｈ₂Ｏ₂など）にウェハを浸漬する。以前
にレジストを剥離してある場合でも、上述の硫酸オキシ
ダント混合物にウェハを浸漬して、ウェハ表面をプロセ
スの次のステップに備えさせることが多い。硫酸オキシ
ダント混合物からウェハを取り出すときは、脱イオンし
濾過した１８℃ないし２３℃の水でウェハをすすぐ。そ
のような水は、ＲＣＡ法の他のすべてのすすぎ（リン
ス）ステップでも使用される。

【０００５】ＲＣＡ法の第２のステップは、残留有機汚
染物質およびある種の金属を除去することである。水、
水酸化アンモニウム、過酸化水素の新鮮な混合物 （Ｈ₂
Ｏ−ＮＨ₄ＯＨ−Ｈ₂Ｏ₂、体積比は５：１：１） を生成
して約７５℃ないし８０℃に加熱する。次いで、この溶
液にウェハを約１０分ないし１５分にわたって浸漬させ
て、その間温度を約８０℃に維持する。次いで、脱イオ
ン水中でウェハを約１分間だけすすぐ。

【０００６】熱成長二酸化ケイ素膜によりウェハが完全
には覆われていないに場合、ＲＣＡ法の第３のステップ
は、ステップ２で形成された含水酸化膜を剥離すること
を含む。フッ酸と水の混合物（ＨＦ−Ｈ₂Ｏ 、体積比
１：１０）に、ウェハを浸漬させる。ウェハをフッ酸に
浸漬した後、２０分ないし３０分間だけすすぐ。この短
いすすぎによって酸化物の再成長が最小限に抑えられ
る。

【０００７】ＲＣＡ法の第４のステップは、残りの原子
汚染物質およびイオン汚染物質を吸着することである。
水、塩酸、および過酸化水素の新鮮な混合物 （Ｈ₂Ｏ−
ＨＣｌ−Ｈ₂Ｏ₂、体積比は６：１：１）を生成して約７
５℃ないし８０℃に加熱する。この溶液にウェハを１０
分ないし１５分間にわたって没させて、次いで脱イオン
水ですすぐ。ステップ５はウェハを乾燥させること、ス
テップ６は貯蔵することである。乾燥の前のすべてのス
テップにおいて、各ステップ間でウェハが湿潤状態に維
持されることに留意されたい。

【０００８】ＲＣＡ法は、広く使用されているが、いく
つかの問題が残っている。ＲＣＡ法の１つの問題は、ア
ンモニアと塩酸の蒸気が混合されたると、塩化アンモニ
ウム（ＮＨ₄Ｃｌ）の粒状煙が形成されることである。
したがって、コロイドＮＨ₄Ｃｌ粒子によるウェハ汚染
を避けるために、ステップ２の溶液とステップ４の溶液
は（異なる排気フードの下で）別々に維持すべきであ
る。ＲＣＡ法に関する第２の問題は、Ｈ₂Ｏ₂を含まない
ＮＨ₄ＯＨがシリコンをエッチするので、Ｈ₂Ｏ₂ の減損
を防止するためにステップ２の洗浄液を綿密に監視しな
ければならないことである。一例を挙げると、Ｈ₂Ｏ₂が
減損するのは、溶液の温度が、Ｈ₂Ｏ₂が急速に分解され
る８０℃よりも高く上昇できる場合である。他の例を挙
げると、溶液中に不純物が堆積できる場合、この不純物
がＨ₂Ｏ₂の分解を加速することである。ＲＣＡ法に関す
る他の問題は、ほぼあらゆるステップで、最後に脱イオ
ン水によるすすぎが行われることである。したがって、
このプロセスは全体として、大量の水を消費する。ま
た、ＲＣＡ法に関する他の問題は、実際には、水酸化ア
ンモニウムのために追加金属汚染物質がウェハ表面に堆
積することである。

【０００９】ＲＣＡ法の改良は、溶液での浸漬洗浄では
なく遠心スプレー洗浄を使用することである。遠心スプ
レー洗浄プロセスを行うには、洗浄液と高純度の水の一
連の微細噴霧を使用して、Ｎ₂ でパージされたチャンバ
に密閉されたウェハを湿らせる。溶液での浸漬洗浄では
なく遠心スプレー洗浄を使用することには多数の利点が
ある。たとえば、消費される薬品および脱イオン水の量
がより少なく（約３分の２だけ少ない）、ウェハ表面が
連続的に新鮮な試薬溶液にさらされる。遠心スプレー洗
浄の他の利益は、ウェハをある溶液から他の溶液へ移送
する必要がないので、システムを自動化でき、したがっ
てプロセスの環境を慎重に制御できることである。

【００１０】不溶性粒子汚染を除去する１つの方法は、
超音波スクラブである。超音波スクラブ操作では、ウェ
ハは、２００００Ｈｚないし５００００Ｈｚの範囲の音
波エネルギーが加えられる適当な液体媒質に浸漬され
る。音波攪拌の圧力下で液体媒質中にキャビテーション
を発生させ、微細な気泡を急速に形成し破壊することに
よって、ウェハ表面に当たる衝撃波が生成される。衝撃
波は、粒状物質を変位させ遊動させる。超音波スクラブ
に対する改良は、メガソニック・バスである。メガソニ
ック・バスは、超音波スクラブと同じ原則を組み込んで
いるが、より周波数の高い音波、すなわち約８５０ｋＨ
ｚの音波を使用する。メガソニック・バスも、ＲＣＡ化
学膜除去プロセスで使用したのと同じ溶液で操作でき
る。メガソニック・バスでＲＣＡ溶液を使用すると、化
学洗浄を行って汚染物質を吸着し、同時に微粒子を除去
することができる。

【００１１】すべての洗浄プロセスと同様に、超音波ス
クラブおよびメガソニック・バスにも関連する問題があ
る。１つの問題は、粒子が脱離して、液体媒質に落下し
た後に、衝撃波がウェハ表面上に粒子を搬送して再堆積
させることを妨げる必要があることである。現在の所、
この問題を解消するために、オーバフローまたは濾過に
よって粒子を除去している。超音波スクラブおよびメガ
ソニック・バスに関連する他の問題は、洗浄サイクル中
に与えられる超音波エネルギーの結果としての基板被膜
の機械的故障である。基板被膜が機械的故障のために、
ある領域で被膜が失われ、あるいは場合によっては、被
膜全体が除去されることが多い。超音波スクラブおよび
メガソニック・バスに関する他の問題は、液体媒質が水
酸化アンモニウムを含む場合、除去される量よりも多く
の金属が基板表面上に堆積することである。

【００１２】不溶性微粒子汚染を除去する他の方法は、
高圧スプレーとブラシ・スクラブを組み合わせることで
ある。一面（シングル・サイデッド）スクラブと両面
（ダブル・サイデッド）スクラブの２種類のシリコン・
ウェハ用ブラシ・スクラブがあり、共に、ほぼ同様に働
く。スクラブ操作の間、ウェハの表面を横切ってブラシ
が回転する。ブラシは実際はウェハに接触せず、その表
面をハイドロプレーンする。ブラシは、スクラバの溶剤
に運動を与え、運動する溶剤によって微粒子が除去され
る。ほぼ常にブラシ・スクラブと共に高圧ジェット・ス
プレーが使用される。高圧ジェット・スプレーは、ウェ
ハの表面全体にわたって圧力約１３．８ＭＰａないし２
０．７ＭＰａで脱イオン水を噴霧し、ブラシによって除
去された微粒子と、ブラシによって生成された残留粒子
をウェハ表面から除去する。

【００１３】上述のすべてのウェハ洗浄方法の共通の問
題は、何れも、ウェハ表面から金属を除去できないこと
である。ＲＣＡ法では、水酸化アンモニウムを使用する
ために、除去する量よりも多くの金属をウェハ表面に添
加する傾向がある。超音波スクラブ、メガソニック・バ
ス、およびブラシ・スクラブは、スクラブ溶剤が水酸化
アンモニウムを含む場合、ＲＣＡ法と同じ問題を有す
る。超音波スクラブ、メガソニック・バス、およびブラ
シ・スクラブに共通の他の問題は、金属が微粒子の形で
ない限り金属を除去できないことであり、微粒子の形で
ある場合でも、それらの方法は、ウェハ表面上に金属が
再堆積する問題を有する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】各汚染物質タイプごと
の既存のウェハ洗浄方法に取って代わることができ、あ
るいは前述の方法と組み合わせて使用できる、ウェハ表
面から金属汚染物質を除去する方法が必要である。

【００１５】

【発明の概要】本発明は、他の基板洗浄方法およびシス
テムに取って代わることができ、あるいは前記方法およ
びシステムと共に使用できる、基板表面から金属を除去
する方法を提供するものである。本発明は、汚染された
基板を半導体ウェハ・スクラバ中に置き、次いで液体媒
質で基板をスクラブ操作する方法を提供するものであ
る。スクラバの液体媒質に酸性溶液を添加して、基板表
面から金属汚染物質を除去する。本発明の他の特徴およ
び利益は、以下に記載した詳細な説明、図面、および請
求の範囲から明白であろう。

【００１６】

【実施の形態】スクラバ中の金属を除去する方法を開示
する。以下の説明では、本発明の完全な理解のために、
特定のプロセス・ステップ、プロセス・パラメータ、材
料、溶液など多数の特定の詳細について述べる。しか
し、当業者には、本発明を実施するうえでこれらの特定
の詳細を使用する必要がないことが明白であろう。他の
例では、本発明を不必要にあいまいにしないように、周
知のプロセス・ステップおよび材料については詳細には
説明しない。

【００１７】本発明は、多数の基板洗浄手順で使用する
ことができる。ウェハまたは基板のスクラブに関して本
発明を説明するが、本発明の方法および装置によって、
同様の形状の任意の基板、すなわちほぼ平坦な任意の基
板を処理できることが理解されよう。さらに、ウェハま
たは基板の引用には、ドープされた、あるいはドープさ
れていない、裸のないし純粋な半導体基板、エピタキシ
ャル層を有する半導体基板、任意の処理段での１つまた
は複数のデバイス層を組み込んだ半導体基板、絶縁体上
半導体（ＳＩＯ）デバイスを有する基板など１つまたは
複数の半導体層を組み込んだ他のタイプの基板、フラッ
ト・パネル・ディスプレイ、マルチチップ・モジュール
など他の装置を処理するための基板が含まれることを理
解されたい。しかし、本発明をあいまいにしないよう
に、以下の説明では、ウェハ洗浄を一般的に説明し、好
ましい実施の形態の一例として、スクラブ・プロセスで
の本発明の使用について説明する。

【００１８】本発明は、既存のウェハ洗浄プロセスに取
って代わり、あるいはそのようなプロセスと組み合わせ
て使用することができる。半導体洗浄プロセスでは、塩
基性溶液（ｐＨレベルが約７ないし１４の溶液）を使用
してウェハ表面から粒子および被膜を除去する。一般
に、既存の洗浄プロセスでは、金属を含まない粒子およ
び被膜を除去する塩基性溶液しか使用されない。本発明
は、塩基性溶液に酸性溶液を添加し、平衡をとり、した
がって金属を含まない粒子および被膜と、金属を含む粒
子および被膜を同時に除去する溶液を生成する。一般
に、本発明では、クエン酸溶液を単独で、あるいはその
他のキレート試薬またはｐＨ修正試薬と共に使用して、
金属を含むウェハ汚染を除去することを含む。また、本
発明は、洗浄システム自体によって除去あるいは生成さ
れた金属を含む粒子の再堆積を妨げるように働く。

【００１９】本発明は、クエン酸溶液および同様の特性
を有するその他の酸性溶液の使用を半導体ウェハ洗浄プ
ロセスに組み込むものである。本発明でのクエン酸の使
用を支持する一般的な概念は、クエン酸がキレート特性
およびゼータ（ζ）電位特性を有し、そのため、半導体
基板表面から金属を除去し、金属が除去された後基板表
面に再堆積するのを妨げる上で有用な点にある。クエン
酸のキレート特性によって、クエン酸と金属の化合物を
形成し、したがって基板表面から金属を除去することが
できる。クエン酸のゼータ（ζ）電位特性によって、基
板表面と、金属を含む粒子の間に正・正ζ電位が生成さ
れ、そのため、基板表面と粒子が相互に反発し合う。し
たがって、粒子が基板表面上に再堆積されることはな
い。当業者には、クエン酸に類似の特性を有する他の酸
性溶液、たとえばシュウ酸やクエン酸ジアンモニウムを
クエン酸の代わりに使用することも、あるいはクエン酸
と組み合わせて使用することもできることが明白であろ
う。

【００２０】半導体処理時および半導体ウェハ洗浄時
に、基板に汚染物質が付着する。一般に、粒子および被
膜の２種類の汚染物質がある。本発明は、金属を含む粒
子汚染物質および被膜汚染物質（金属汚染物質）の除去
で特に有用であるが、当業者には、本発明によってシリ
コン、プラスチック、ケイ酸塩粒子などその他の汚染物
質（一般的な汚染物質）も除去できることが明白であろ
う。

【００２１】ＲＣＡ法、超音波スクラブ、メガソニック
・バス、ブラシ・スクラブと高圧スプレーの組合せな
ど、基板表面から汚染物質を除去する多数のプロセスが
ある。これらのプロセスはそれぞれ、異なる実施法また
はシステムで実行することができ、たとえばブラシ・ス
クラブは、一面ブラシ・スクラブ・システムを使用して
行うことも、あるいは両面ブラシ・スクラブ・システム
を使用して行うこともできる。特定の洗浄プロセスにど
の実施法を使用しても、すべてのプロセスは依然とし
て、金属汚染物質を基板に添加する問題を有する。

【００２２】洗浄液およびすすぎ液に基板を浸漬させる
と、洗浄システムで使用したプラスチックのためにアル
ミニウム（Ａｌ）および亜鉛（Ｚｎ）で基板が汚染され
る。また、洗浄システムが水酸化アンモニウム（ＮＨ₄
ＯＨ） を含む溶液を使用する場合、ＮＨ₄ＯＨ 溶液に
よって、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、カルシ
ウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）など追加金属汚染
物質が基板上に堆積する恐れがある。特定の洗浄プロセ
スでは、他の洗浄プロセスよりも多くの金属汚染が発生
する。たとえば、スクラバを使用する洗浄プロセスで
は、スクラバのないプロセスを１桁分超える程度に基板
のアルカリ性金属汚染が発生する。アルカリ性金属汚染
は、いくつかの原因、たとえばスクラブ・システムで使
用されるプラスチックや、スクラブ・ブラシ自体のため
に発生する。したがって、本発明は、半導体ウェハの処
理時に堆積した金属汚染物質を除去し、洗浄プロセス自
体によって発生する金属汚染を解消するうえで有用であ
る。

【００２３】一例として、本発明をスクラブ・プロセ
ス、具体的には両面スクラブ・プロセスに関して説明す
る。(本発明はこの例に限定されるものではない。) 図
１は、一般的な両面スクラブ・システム（Double Sided
Scrub System） 構成の平面図を表す。スクラバはいく
つかのステーションを含む。これらのステーションはそ
れぞれ、基板洗浄プロセスでの１つまたは複数のステッ
プを表す。汚染された基板は、システムの一端に装填さ
れ、汚染を除去され、あるいは低減された基板は、シス
テムの他端から排出される。この種のシステムの一例
は、カリフォルニア州ＭｉｌｐｉｔａｓのＯｎＴｒａｋ
Ｓｙｓｔｅｍｓ社から市販されているＤＳＳ−２００
両面スクラバである。

【００２４】図２および図３はそれぞれ、ＤＳＳシステ
ム構成（洗浄システム）の断面図およびブロック図を表
す。図４は、本発明を組み込んだＤＳＳ洗浄システムの
各ステーションで実行される一般的な処理ステップのフ
ローチャートを表す。通常、汚染された基板１００は、
化学機械的研磨（ＣＭＰ，chemical mechanical polish
ing）の後、あるいはウェット・ベンチ（wet bench）か
ら、洗浄システムに送られる。洗浄プロセスの始めに、
汚染された基板１００がウェハ・カセット１８０に装填
され、次いで、カセット１８０は、ウェット・センド・
インデクサ・ステーション（wet send indexer statio
n）１１０に入れられる。

【００２５】ウェット・センド・インデクサ・ステーシ
ョン１１０では、基板１００の表面状態が、疎水性から
親水性に変化させられる。このプロセス・ステップにお
いて通常経験する表面金属汚染の増加なしに基板の表面
状態を変化させるよう、このステップで本発明を使用す
る。これを行うには、ｐＨレベルが約６．５ないし１４
に調整されたクエン酸・過酸化水素溶液に基板１００を
浸漬させる。当業者には、クエン酸に類似の特性を有す
る他の酸、たとえばクエン酸ジアンモニウムでクエン酸
を置換できることが明白であろう。クエン酸・過酸化水
素溶液のｐＨレベルは、塩基性化合物を添加することに
よって調整される。現在好ましい実施の形態では、水酸
化アンモニウムが塩基性化合物として使用される。しか
し、当業者には、コリン、水酸化テトラメチル、それら
の組合せなどの塩基性化合物も使用できることが明白で
あろう。好ましい実施の形態では、水と過酸化水素と水
酸化アンモニウム（Ｈ₂Ｏ−Ｈ₂Ｏ₂−ＮＨ₄ＯＨ、体積比
は２０：１：０．０９）と約０．５７重量％のクエン酸
の溶液で、シリコン基板の表面状態は約１５秒ないし３
０秒後に疎水性から親水性に変化する。他の好ましい実
施の形態では、水と過酸化水素と水酸化アンモニウム
（Ｈ₂Ｏ−Ｈ₂Ｏ₂−ＮＨ₄ＯＨ、体積比は１０：１：０．
０８）と約１．０重量％のクエン酸の溶液で、シリコン
基板の表面状態は約１５秒ないし３０秒後に疎水性から
親水性に変化する。上述の好ましい実施の形態では、過
酸化水素および水酸化アンモニウムが約２８％ないし３
０％の濃縮試薬であることに留意されたい。基板１００
の表面状態が親水性に変化した後、基板１００は自動的
にカセット１８０から取り出され、一度に１つずつ外側
ブラシ・ステーション１２０に入れられる。

【００２６】外側ブラシ・ステーション１２０で、基板
１０１は第１のスクラブによって処理される。ウォータ
ー・ジェット１２１および１２２は、第１のスクラブの
間、基板を湿潤状態に維持する。薬品送達システム１２
３によって水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ） 溶液が基
板１０１に塗布される。薬品送達システム１２１は、い
ろいろな方法で基板１０１に溶液を塗布することができ
る。１つの従来技術の方法は、基板表面に薬品を噴霧す
るものである。新しい方法は、薬品を直接ブラシ上にた
らし、ブラシによって基板表面に薬品を塗布するもので
ある。本出願と同じ日付に出願され、本発明の出願人に
譲渡された、「Ｄｒｉｐ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｅｌｉ
ｖｅｒｙ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題する関連
出願を参照されたい。

【００２７】水酸化アンモニウム溶液の濃度は、洗浄中
の基板のタイプによって変化する。濃度とそれに対応す
る基板の例を挙げると、親水性の純シリコン表面または
エピタキシャル・シリコン表面の洗浄には０．６６重量
％のＮＨ₄ＯＨ を使用し、研磨済みＩＬＤ酸化被膜の洗
浄には２．０重量％のＮＨ₄ＯＨ 溶液を使用する。ＮＨ
₄ＯＨ 溶液は通常、重量単位で組成され、ｐＨレベルで
監視される。一般に、上記で与えた例では、０．６６重
量％の溶液はｐＨレベル約１１．２を有し、２．０重量
％の溶液はｐＨレベル約１１．８を有する。当技術分野
では、安定熱環境において、このようなｐＨレベルは±
０．１単位の範囲で制御できることが認識されている。
水酸化アンモニウム溶液が他の中性界面活性剤またはア
ルカリ性界面活性剤（イオンまたは非イオン）を含むこ
とができることに留意されたい。また、ｐＨがより高
く、ｐＨ範囲が約１２ないし１３である場合、水酸化テ
トラメチル（ＴＭＡＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯ
Ｈ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を水酸化アンモニウム
溶液に添加することができる。

【００２８】前述のように、水酸化アンモニウム溶液お
よびブラシ・システム自体は、一般的な汚染物質を除去
するが、基板表面に金属汚染物質を添加する。したがっ
て、他のスクラブを使用して追加金属汚染物質を除去す
ることができる。次いで、スクラブされた基板１０２は
自動的に外側ブラシ・ステーション１２０から取り出さ
れ、内側ブラシ・ステーション１３０に入れられる。１
つのブラシ・ステーションから次のブラシ・ステーショ
ンへの移送中に、基板１０２はウオーター・ジェット１
２２によって湿潤状態に維持される。内側ブラシ・ステ
ーション１３０で、基板１０２は第２のスクラブによっ
て処理される。薬品送達システム１３１によってクエン
酸溶液が基板１０２に塗布される。第１のスクラブ・ス
テップと同様に、薬品送達システム１３１は、クエン酸
溶液を基板表面上に噴霧する従来技術の方法を使用して
クエン酸溶液を塗布することも、あるいは、クエン酸溶
液を直接ブラシ上にたらし、ブラシによって基板表面に
クエン酸を塗布する上記で引用した新しい方法を使用し
てクエン酸溶液を塗布することもできる。

【００２９】水酸化アンモニウム溶液の場合と同様に、
酸性溶液の濃度およびｐＨレベルが、洗浄中の基板のタ
イプによって変化するだけでなく、使用する酸のタイプ
も、洗浄中の基板のタイプによって変化する。このよう
な関係のいくつかの例（好ましい実施の形態）について
以下で説明する。しかし、これらが例に過ぎず、本発明
の範囲を制限するものではないことに留意されたい。当
業者には、本発明の他の変形例でも類似の目標が達成さ
れることが明らかになろう。

【００３０】１つの好ましい実施の形態は、クエン酸ア
ンモニウムのアルカリ性溶液を使用して特定のタイプの
基板を洗浄することである。このような基板には、純シ
リコン基板、シリコン・エピタキシャル基板、熱成長Ｃ
ＶＤ酸化物（ドープおよび非ドープ）、熱成長ＰＶＤ酸
化物（ドープおよび非ドープ）が含まれるが、これらに
限らない。熱成長酸化物は、堆積後に洗浄することも、
あるいは化学機械的研磨後に洗浄することもできる。第
２の好ましい実施の形態は、約０．０５重量％ないし１
０．０重量％のクエン酸溶液を使用して、基板表面を洗
浄するものである。

【００３１】他の好ましい実施の形態は、スラリ、およ
びこのようなスラリと、標準発煙シリカ・スラリまたは
コロイド・シリカ・スラリの混合物を含む、酸化アルミ
ニウムまたは酸化セリウムによって残された金属汚染な
ど、化学機械的研磨（ＣＭＰ）後の金属汚染のレベルを
低減させるために使用される。 この好ましい実施の形
態では、クエン酸またはシュウ酸の溶液と、ｐＨレベル
が約１．６ないし２．８である２つの試薬の混合溶液を
使用する。例えば約０．１重量％ないし０．３重量％の
クエン酸溶液を使用して、軽く汚染された純シリコン基
板を洗浄する。他の例では、約０．５重量％ないし２．
０重量％のクエン酸溶液を使用して、ＣＭＰ研磨後の基
板を洗浄する。具体的には、この場合、ＣＭＰプロセス
中にＡｌ₂Ｏ₃スラリを使用した。他の好ましい実施の形
態は、この同じ酸性溶液を希釈界面活性剤（具体的には
酸性洗剤）と混合して、微粒子、金属、および表面有機
被膜を除去できる洗浄液を生成するものである。

【００３２】第２のスクラブの後、基板１０３は自動的
に内側ブラシ・ステーション１３０から取り出され、す
すぎ・回転（spin）・乾燥ステーション１４０に入れら
れる。内側ブラシ・ステーション１３０からすすぎ・回
転・乾燥ステーションへの移送中に、基板１０３はウォ
ーター・ジェット１３２によって湿潤状態に維持され
る。すすぎ・回転・乾燥ステーション１４０は、基板を
すすぎ、回転させ、乾燥する。基板１０４は、すすぎ・
回転・乾燥ステーション１４０で処理中の基板を表す。
この点で、ウェハは洗浄済みである。しかし、メガソニ
ック・バス、一面スクラバなど他の洗浄システムを使用
することによって基板をさらに洗浄できることに留意さ
れたい。さらに洗浄を行いたい場合、クエン酸を含む溶
液中に基板を移送し、あるいは前記溶液中に基板を貯蔵
すれば、金属除去プロセスが促進される。

【００３３】すすぎステップ、回転ステップ、乾燥ステ
ップが完了した後、基板１０５はすすぎ・回転・乾燥ス
テーション１４０から排出ステーション１５０へ移送さ
れ、カセット１８１に入れられる。この移送は通常、基
板を、その縁部をつかんですすぎ・回転・乾燥ステーシ
ョン１４０から引き上げて、カセット１８１に入れる、
ロボティック・アームによって行われる。カセットは次
いで、貯蔵システム、あるいは他の洗浄システムまたは
処理システムへ移送される。

【００３４】当業者には、上述のＤＳＳシステムにおけ
るいくつかのステップを他の順序で行うことも、提示し
た溶液とは異なる溶液で行うこともできることが明らか
であろう。たとえば、それぞれ、ブラシ・ステーション
１２０および１３０で使用した、水酸化アンモニウム溶
液とクエン酸溶液は、逆にすることができる。他の例を
挙げると、水酸化アンモニウム溶液の代わりに、水など
異なる溶液を使用することができる。溶液およびプロセ
ス・ステップの他の例に関しては、以下の例１ないし４
を参照されたい。

【００３５】上記の説明は、両面スクラブ・システムで
の本発明の使用を例示したものであるが、本発明が他の
洗浄システムおよび洗浄プロセスでも使用できることに
留意されたい。たとえば、一面スクラブ・システムで
は、水酸化アンモニウム・スクラブ・ステップまたは水
スクラブ・ステップと最終すすぎサイクルの間にクエン
酸スクラブ・ステップを追加することができる。他の例
を挙げると、超音波スクラブ・システムおよびメガソニ
ック・バス・システムでは、水酸化アンモニウム溶液ス
クラブまたは水スクラブの代わりにクエン酸溶液を使用
することも、あるいは前記スクラブと共にクエン酸溶液
を使用することもできる。他の例を挙げると、ＲＣＡ法
では、クエン酸溶液で水酸化アンモニウム溶液を置換す
ることも、あるいはクエン酸溶液を使用する別のステッ
プをＲＣＡ法と共に使用することもできる。また、製造
プロセス中の基板の貯蔵または輸送、あるいはその両方
のために、クエン酸を使用することも、あるいは類似の
酸性溶液を使用することもできることが理解されよう。
たとえば、化学機械的処理などのプロセスの後に、基板
を、クエン酸溶液または類似の酸性溶液に貯蔵し、必要
に応じて、再びクエン酸溶液に没させたまま、本明細書
で説明した洗浄プロセスなどの洗浄プロセスへ輸送し、
次いで、次のプロセスの前にクエン酸溶液に貯蔵し、あ
るいはクエン酸溶液に没させたまま輸送することができ
る。クエン酸溶液または類似の酸性溶液での貯蔵および
輸送は、貯蔵または輸送時の汚染を防止するのを助け、
このことは、洗浄プロセス後の清潔さを維持するうえで
特に有益である。

【００３６】基板の状態（たとえば、基板表面がどの程
度汚染しているかと、汚染の種類）と所望の特定の結果
（たとえば、粒子を除去したいか、金属を除去したい
か、その両方を除去したいか）に応じて、様々な洗浄
液、プロセス、およびシステムを様々な組合せで使用し
て所望の基板を作製することができる。本発明を使用で
きるいろいろなタイプのシステムおよびプロセスのうち
のいくつかを例示するために、以下の例（例１ないし
４）を与える。例１ないし４は、包括的なものではな
く、単に本発明の例として使用され、本発明の範囲を制
限するものではない。任意の例中の１つまたは複数のス
テップを、他の例中のステップの代わりに使用すること
も、あるいはそのようなステップと共に使用することも
できる。薬品の異なる濃度または組合せを使用すること
を含め、例には他の修正を加えることができる。

【００３７】

【実施例】

−例１− 標準両面スクラブ・システムで、ウェット・センド・イ
ンデクサを使用して、基板の表面状態を疎水性から親水
性に変化させる。次いで、外側ブラシ・ステーションへ
基板を移送し、水酸化アンモニウム溶液（ＮＨ₄ＯＨ）
でスクラブして一般的な粒子汚染を除去する。次いで、
内側ブラシ・ステーションへ基板を移送し、クエン酸溶
液でスクラブして金属汚染を除去する。次いで、基板を
すすぎ、回転させ、乾燥し、貯蔵することができる。

【００３８】−例２− 標準両面スクラブ・システムで、ウェット・センド・イ
ンデクサを使用して、基板の表面状態を疎水性から親水
性に変化させる。通常このプロセスに関連する金属汚染
の量を低減させるために、このプロセスの始めにクエン
酸溶液を添加する。次いで、外側ブラシ・ステーション
へ基板を移送し、ＮＨ₄ＯＨ でスクラブして一般的な粒
子汚染を除去する。次いで、内側ブラシ・ステーション
へ基板を移送し、クエン酸溶液で２回目のスクラブを施
して追加金属汚染を除去する。次いで、基板をすすぎ、
回転させ、乾燥し、貯蔵することができる。

【００３９】−例３− エピタキシャル・シリコン基板の場合、約０．１重量％
ないし０．３重量％のクエン酸溶液を使用する。ウェッ
ト・センド・インデクサがメガソニック・バスと交換さ
れた両面スクラブ・システムで、基板の表面状態を疎水
性から親水性に変化させ、メガソニック・バスで汚染を
除去する。除去したい汚染のタイプに応じて、希釈ＮＨ
₄ＯＨ−Ｈ₂Ｏ₂−Ｈ₂Ｏ（ＲＣＡ溶液ＳＣ−１）など様々
な溶液を使用して被膜汚染を除去することも、ＮＨ₄Ｏ
Ｈ−Ｈ₂Ｏ₂−Ｈ₂Ｏを使用して一般的な粒子汚染を除去
することも、クエン酸を含むＮＨ₄ＯＨ−Ｈ₂Ｏ₂−Ｈ₂Ｏ
を使用して被膜汚染および金属汚染を除去することも、
クエン酸のみを使用して金属汚染を除去することもでき
る。次いで、メガソニック・バスから外側ブラシ・ステ
ーションへ基板を移送し、ＮＨ₄ＯＨ でスクラブして一
般的な微粒子汚染を除去することも、クエン酸（ｐＨレ
ベルは約８ないし１１）を含むＮＨ₄ＯＨ でスクラブし
て一般的な絵融資汚染および金属汚染を除去すること
も、クエン酸のみでスクラブして金属汚染または水のみ
を除去することもできる。次いで、内側ブラシ・ステー
ションへ基板を移送し、クエン酸溶液でスクラブして金
属汚染を除去する。次いで、基板をすすぎ、回転させ、
乾燥し、貯蔵することができる。

【００４０】−例４− ＣＭＰ後の基板の場合、約０．５重量％ないし２．０重
量％のクエン酸溶液を使用する。ウェット・センド・イ
ンデクサがメガソニック・バスと交換された両面スクラ
ブ・システムで、基板の表面状態を疎水性から親水性に
変化させ、メガソニック・バスで汚染を除去する。除去
したい汚染のタイプに応じて、希釈ＮＨ₄ＯＨ−Ｈ₂Ｏ₂
−Ｈ₂Ｏ（ＲＣＡ溶液ＳＣ−１）など様々な溶液を使用
して被膜汚染を除去することも、希釈ＮＨ₄ＯＨ を使用
して一般的な粒子汚染を除去することも、クエン酸を含
むＮＨ₄ＯＨ を使用して被膜汚染および金属汚染を除去
することも、クエン酸のみを使用して金属汚染を除去す
ることもできる。次いで、メガソニック・バスから外側
ブラシ・ステーションへ基板を移送し、ＮＨ₄ＯＨ でス
クラブして一般的な微粒子汚染を除去することも、ある
いはクエン酸でスクラブして金属汚染を除去することも
できる。次いで、内側ブラシ・ステーションへ基板を移
送し、クエン酸溶液でスクラブ操作して金属汚染または
水のみを除去できる。次いで、基板をすすぎ、回転さ
せ、乾燥し、貯蔵することができる。

【００４１】スクラバ中の金属を除去する方法について
説明した。特定の機器、プロセス・ステップ、プロセス
・パラメータ、材料、溶液などについて説明したが、当
業者には、本開示を読んだ際に、開示例に対する様々な
修正が明白であろう。したがって、そのような実施例が
広範囲な本発明を例示するものに過ぎず、かつ制限する
ものではなく、本発明が、図示し説明した特定の実施例
に限らないことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的な両面スクラブ（ＤＳＳ）システム構
成の平面図である。

【図２】 図１の両面スクラブ（ＤＳＳ）システムの断
面図である。

【図３】 図２の両面スクラブ（ＤＳＳ）システムのブ
ロック図である。

【図４】 図１，図２，図３中の両面スクラブ（ＤＳ
Ｓ）システムの各ステーションで実行される一般的な処
理ステップのフロー・チャートである。

【符号の説明】

１１０ ウェット・センド・インデクサ・ステーショ
ン、 １２０ 外側ブラシ・ステーション、 １３０
内側ブラシ・ステーション、 １４０ すすぎ・回転
・乾燥ステーション、 １５０ 排出ステーション、
１８０ カセット。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を処理する方法において、 基板を準備し、 前記基板を酸・過酸化水素混合物を含む溶液に浸漬さ
   せ、 前記溶液のｐＨレベルを約６．５ないし１４に調整する
   ことを特徴とする、基板を処理する方法。
2. 【請求項２】 基板を処理する方法において、 基板を準備し、 前記基板を、クエン酸およびクエン酸ジアンモニウムか
   ら成る群から選択された酸と過酸化水素溶液とを含む溶
   液に浸漬させ、 前記溶液のｐＨレベルを、水酸化アンモニウムとコリン
   およびテトラメチル水酸化アンモニウムから選択された
   塩基混合物の添加により約６．５ないし１４に調整する
   ことをと特徴とする、基板を処理する方法。
3. 【請求項３】 スクラバ中の表面金属と一般的な微粒子
   を同時に減少させる方法において、 基板を準備し、 前記基板をスクラバ中に置き、 前記基板をスクラブ操作を施し、 前記基板のスクラブ操作中に前記スクラバに酸性溶液を
   添加することを含む、スクラバ中の表面金属と一般的な
   微粒子を同時に減少させる方法。
4. 【請求項４】 ウェハ・スクラバ中の表面金属と一般的
   な微粒子を同時に減少させる方法において、 基板を準備し、 前記基板をスクラバ中に置き、 前記基板をスクラブ操作を施し、 前記基板のスクラブ操作中に前記スクラバに、クエン酸
   アンモニウムを含む酸性溶液を添加することとを含む、
   ウェハ・スクラバ中の表面金属と一般的な微粒子を同時
   に減少させる方法。
5. 【請求項５】 スクラバ中の基板表面から表面金属汚染
   物質を除去する方法において、 基板を準備し、 研磨後の、エピタキシャル・シリコンの堆積後であっ
   て、スクラブ操作前に、前記基板を湿潤状態に維持し、 前記基板をスクラバ中に置き、 スクラバ溶液で前記基板をスクラブ操作し、 前記基板のスクラブ操作中に、クエン酸を含む溶液を前
   記スクラバ溶液に添加することとを含むことを特徴とす
   る、スクラバ中の基板表面から表面金属汚染物質を除去
   する方法。
6. 【請求項６】 スクラバ中の親水性基板表面から表面金
   属汚染物質を除去する方法において、 基板を準備し、 研磨後の、エピタキシャル・シリコンの堆積後であっ
   て、スクラブ操作前に、前記基板を湿潤状態に維持し、 前記基板をスクラバ中に置き、 スクラバ溶液で前記基板をスクラブ操作し、 前記基板のスクラブ操作中に、約０．０５〜１０．０重
   量％のクエン酸を含む溶液を前記スクラバ溶液に添加し
   て、その添加後前記スクラバ溶液を約０ないし２．８の
   範囲のｐＨレベルとすることを特徴とするスクラバ中の
   親水性基板表面から表面金属汚染物質を除去する方法。
7. 【請求項７】 化学機械的研磨の後に粒子、金属、およ
   び表面有機被膜を除去する方法において、 基板を準備し、 前記基板を研磨し、 研磨後、スクラブ操作の前に、前記基板を湿潤状態に維
   持し、 前記基板をスクラバ中に置き、 希釈界面活性剤と試薬とを含むスクラバ溶液で前記ウェ
   ハをスクラブすることとを含むことを特徴とする、化学
   機械的研磨の後に粒子、金属、および表面有機被膜を除
   去する方法。
8. 【請求項８】 化学機械的研磨の後に粒子、金属、およ
   び表面有機被膜を除去する方法において、 基板を準備し、 前記基板を研磨し、 研磨後、スクラブ操作の前に、前記基板を湿潤状態に維
   持し、 前記基板をスクラバ中に置き、 希釈界面活性剤と試薬とを含むスクラバ溶液で前記ウェ
   ハをスクラブすることとを含み、 前記希釈界面活性剤が酸性洗剤を含み、 前記試薬が、クエン酸と、シュウ酸と、クエン酸とシュ
   ウ酸の混合物とから成る群から選択され、 前記試薬を含む前記スクラバ溶液が、１．６ないし２．
   ８の範囲のｐＨレベルを有することを特徴とする、化学
   機械的研磨の後に粒子、金属、および表面有機被膜を除
   去する方法。
9. 【請求項９】 ウェハ洗浄プロセスで、金属を含む粒子
   の堆積および再堆積を低減させる方法において、 基板を準備し、 前記基板を溶液中に置き、 金属を含む粒子と前記基板の表面の間のゼータ電位反発
   を確立することを特徴とする、ウェハ洗浄プロセスで、
   金属を含む粒子の堆積および再堆積を低減させる方法。
10. 【請求項１０】 ウェハ洗浄プロセスで、金属を含む粒
    子の堆積および再堆積を低減させる方法において、 基板を準備し、 前記基板を溶液中に置き、 金属を含む粒子と前記基板の表面の間のゼータ電位反発
    を確立することとを含み、 前記ゼータ電位反発が、正・正反発であり、 洗浄液が前記ゼータ電位を確立し、 前記洗浄液が、約０ないし２．８の範囲のｐＨレベルを
    有し、 前記洗浄液が、クエン酸と、シュウ酸と、クエン酸とシ
    ュウ酸の混合物とから成る群から選択されることを特徴
    とする、ウェハ洗浄プロセスで、金属を含む粒子の堆積
    および再堆積を低減させる方法。
11. 【請求項１１】 基板を処理する方法において、 第１の処理動作で基板を処理し、 酸を含む溶液中に前記基板を維持し、 第２の処理動作で前記基板を処理することを含むことを
    特徴とする、基板を処理する方法。