JPH09283480A - 半導体基板の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 界面活性剤が添加された洗浄液により洗浄し
た半導体基板に付着した界面活性剤を取り除き、洗浄効
果をより向上させ得る洗浄方法を提供する。 【解決手段】 界面活性剤が添加された洗浄液により半
導体基板を洗浄した後、該半導体基板をオゾン水により
洗浄することを特徴とする半導体基板の洗浄方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の洗浄
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置製造プロセスにおいて、基板
を洗浄するための洗浄工程は欠かすことのできない工程
であり、また、この洗浄工程は、その洗浄効果如何によ
って出来上がった半導体装置の特性を左右する非常に重
要な工程である。

【０００３】このような洗浄工程に用いられる洗浄液
は、その効果を上げるために様々な改良が成されている
が、その基本となるものは、主に有機物や金属不純物を
分解除去するためのアンモニア水と過酸化水素水による
アルカリ洗浄、基板の自然酸化膜を除去する共にパーテ
ィクルを除去するための希フッ酸洗浄液による洗浄、お
よび主に金属汚染物質を溶解除去するための塩酸や硫酸
による酸洗浄である（なお、ここで挙げた各洗浄におけ
る目的はそれぞれ互いに共通するものもあり、このよう
な洗浄目的にのみ限定して用いられるものではない）。

【０００４】そして、洗浄効果を上げるためにその洗浄
液そのものの組成や主成分となる薬品を代えた洗浄液が
研究開発されているが、その中の一つに、上記のような
洗浄液に界面活性剤を添加した洗浄液がある。

【０００５】この界面活性剤を添加した洗浄液は、基板
の濡れ性をよくし、洗浄液の基板へのつき回りがよくな
るため、主に油脂分の分解やパーティクル除去効果が向
上するとされている。

【０００６】この界面活性剤の成分としては、その一例
として、例えば特開平４−８０２９７号公報には、非イ
オン性炭化水素系界面活性剤としてポリオキシエチレン
アルキルフェノールが例示され、またフッ素系のものと
してパーフルオロアルキルカルボン酸とジメチルアミノ
プロピルアミンとの反応によってできる第４級アンモニ
ウム化合物が開示されており、特に第４級アンモニウム
化合物を添加した洗浄液の洗浄効果の優れていることが
開示されている。もちろん、界面活性剤としてはこの他
にも、炭化水素基を含む様々な組成のものがあり、それ
らが前記した洗浄液に添加された半導体基板用洗浄液と
して市販されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような界面活性剤
や界面活性効果のある添加剤（以下、「界面活性剤な
ど」と称する）は、いずれも炭化水素基を含むため、こ
のような炭化水素基が、基板に付着すると単なる有機物
汚染と代わらないものとなり、また、このような界面活
性剤などの効果として、基板の濡れ性がよくなるため、
その反面基板に付着した場合水洗洗浄ではとれにくいと
いう問題があり、これは悪くすると界面活性剤などを入
れたことにより、かえって基板に付着した有機物によっ
て半導体装置の特性を劣化させる原因となる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、界面活性剤など
を入れた洗浄液によって洗浄した半導体基板に付着した
界面活性剤などを取り除き、界面活性剤などを入れた洗
浄液による洗浄効果を損なうことなく、またはその効果
をより向上させ得る半導体基板の洗浄方法を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、少なくとも１つ以上の炭化
水素基を含む界面活性効果のある添加剤が添加された洗
浄液により半導体基板を洗浄した後、該半導体基板をオ
ゾン水により洗浄することを特徴とする半導体基板の洗
浄方法である。

【００１０】また、請求項２記載の本発明は、前記請求
項１記載の構成において、前記添加剤が界面活性剤であ
ることを特徴とする半導体基板の洗浄方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を適用した洗浄方法は、例
えばアンモニアと過酸化水素水とを混合した溶液にさら
に少量の界面活性剤などが添加されている洗浄液を用い
て半導体基板を洗浄後、オゾン水によるリンスを行うも
の、また、希フッ酸溶液に少量の界面活性剤などが添加
されている洗浄液を用いて半導体基板を洗浄後、オゾン
水によるリンスを行うもの、あるいは、塩酸または硫酸
と過酸化水素水とを混合した溶液にさらに少量の界面活
性剤などが添加されている洗浄液を用いて半導体基板を
洗浄後、オゾン水によるリンスを行うものなどである。
なお、界面活性剤などが添加された洗浄液については、
界面活性剤などが含まれていればその洗浄液の薬品の種
類や組成については上記したもの以外であっても、本発
明は適用することができる。

【００１２】界面活性剤などを添加した洗浄液による洗
浄は、通常行われている方法であり、例えば、当該洗浄
液を満たした石英製またはテフロン製の洗浄槽に、複数
の半導体基板を装填したテフロン製などのカセットを浸
漬し、カセット自体を上下方向に揺するか、または洗浄
液を攪拌することにって行われる。またこの洗浄の際に
洗浄液を８０〜９０℃程度に加熱して行われることもあ
る。

【００１３】オゾン水によるリンスは、例えば超純水に
対してオゾンを混入させたリンス液を用意し、上記洗浄
同様にこのリンス液を洗浄槽に満たし、上記洗浄後の半
導体基板を装填したカセットを浸漬し、カセット自体を
上下方向に揺するか、またはリンス液を攪拌することに
って行われる。またこの他、超純水を満たした（または
オーバーフロー流水させた）洗浄槽中に予めオゾンを噴
き出すバブラーを設け、このバブラーからオゾンを噴き
出させながら、この洗浄槽に上記洗浄後の半導体基板を
装填したカセットを浸漬してもよい。この場合バブラー
からでるオゾンが超純水中に混ざり、かつオゾンの泡に
よってリンス液を攪拌する効果もある。

【００１４】オゾン水によるリンスによって、界面活性
剤などを添加した洗浄液により半導体基板に付着した界
面活性剤などの有機物成分が酸化、分解されて基板から
除去される。ここで、オゾン水のオゾン含有量は、例え
ば１〜２０ｐｐｍ程度が好ましく、これは、１ｐｐｍ未
満の場合には、酸化効果が少なく有機物成分を酸化、分
解することができないため、その効果が上がらない、一
方、常温の超純水中に混入できるオゾンの量は２０ｐｐ
ｍ程度が限界であり、かつこの程度の混入量で十分な有
機物の酸化、分解効果がある。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を適用した洗浄方法について、
実施例により具体的に説明する。 実施例１ 市販されている界面活性剤入りアンモニア水溶液（関東
化学製）に過酸化水素水を混ぜ、かつ超純水により希釈
し、２９％ＮＨ₄ ＯＨ：３１％Ｈ₂ Ｏ₂ ：水＝１：１：
５（体積比）の洗浄液を調製して、この洗浄液によりシ
リコン基板を洗浄（複数のシリコン基板をカセットに装
填して洗浄液で満たされた洗浄液中に浸漬し、これを上
下に揺することにより洗浄した）した後、超純水をオー
バーフロー流水させた洗浄槽中にバブラーからオゾンを
噴き出させながら、洗浄後の半導体基板を装填したカセ
ットを浸漬してオゾン水リンスを行い、その後超純水の
みによる純水リンスを行った。

【００１６】そして、この洗浄を終えた基板上に通常の
プロセスによってポリシリコン電極によるキャパシタを
作成して耐圧評価を行った。なお、このキャパシタは、
ゲート酸化膜厚２５０Å（１０００℃、ドライＯ₂ １８
分の熱酸化）、ポリシリコン電極５０００Å（ＬＰＣＶ
Ｄ法によりデポジション、リン（³¹ｐ⁺ ）のイオン注入
（加速電圧８０ｋｅＶ、ドーズ量１×１０¹⁶ｃｍ^-2）、
ポリシリコンへの熱拡散アニール９００℃、３０分）で
ある。

【００１７】また、このキャパシタ作成後のシリコン基
板、すなわち、熱酸化が加えられた基板をエッチング
（セコエッチングやＫＯＨエッチング）して基板上の欠
陥の有無を金属顕微鏡により評価した。これら評価結果
を後記表１に示す。

【００１８】比較例１ 前記実施例１と同じ界面活性剤入りアンモニア水と過酸
化水素水による洗浄液によりシリコン基板を洗浄後、超
純水のみによる純水リンスを行った。そして前記実施例
１同様に耐圧評価と欠陥評価とを行った。これら評価結
果を後記表１に示す。

【００１９】比較例２ 界面活性剤の添加されていないアンモニア水と過酸化水
素水による洗浄液（なおその組成は前記実施例１と同様
とした）によりシリコン基板を洗浄後、超純水をオーバ
ーフロー流水させた洗浄槽中にバブラーからオゾンを噴
き出させながら、洗浄後の半導体基板を装填したカセッ
トを浸漬してオゾン水リンスを行い、その後超純水のみ
による純水リンスを行った。そして、前記実施例１同様
に耐圧評価と欠陥評価とを行った。これら評価結果を後
記表１に示す。

【００２０】比較例３ 前記比較例２同様に、界面活性剤の添加されていないア
ンモニア水と過酸化水素水による洗浄液によりシリコン
基板を洗浄後、超純水のみによる純水リンスを行った。
そして、前記実施例１同様に耐圧評価と欠陥評価とを行
った。これら評価結果を後記表１に示す。

【００２１】実施例２ 市販されている界面活性剤入りフッ化水素酸溶液（橋本
化成製）を超純水により希釈し、５０％ＨＦ：水＝１：
９９（体積比）の洗浄液を調製して、この洗浄液により
シリコン基板を、前記実施例１同様に洗浄した後、超純
水をオーバーフロー流水させた洗浄槽中にバブラーから
オゾンを噴き出させながら、洗浄後の半導体基板を装填
したカセットを浸漬してオゾン水リンスを行い、その後
超純水のみによる純水リンスを行った。

【００２２】そして、前記実施例１同様に耐圧評価と欠
陥評価とを行った。これら評価結果を後記表１に示す。

【００２３】比較例４ 前記実施例２と同じ界面活性剤入りフッ化水素酸溶液に
よる洗浄液によりシリコン基板を洗浄後、超純水のみに
よる純水リンスを行った。そして、前記実施例１同様に
耐圧評価と欠陥評価とを行った。これら評価結果を後記
表１に示す。

【００２４】比較例５ 界面活性剤の添加されていないフッ化水素酸溶液による
洗浄液（なおその組成は前記実施例２と同様とした）に
よりシリコン基板を洗浄後、超純水をオーバーフロー流
水させた洗浄槽中にバブラーからオゾンを噴き出させな
がら、洗浄後の半導体基板を装填したカセットを浸漬し
てオゾン水リンスを行い、その後超純水のみによる純水
リンスを行った。そして、前記実施例１同様に耐圧評価
と欠陥評価とを行った。これら評価結果を後記表１に示
す。

【００２５】比較例６ 前記比較例５同様に、界面活性剤の添加されていないフ
ッ化水素酸溶液による洗浄液によりシリコン基板を洗浄
後、超純水のみによる純水リンスを行った。そして、前
記実施例１同様に耐圧評価と欠陥評価とを行った。これ
ら評価結果を後記表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】以上の各実施例および比較例の耐圧評価結
果（ただし耐圧評価結果はＣモード（電界強度６ＭＶ／
ｃｍ² 以上）の合格率で示した）および欠陥評価結果を
示した表１を見て分かる通り、本発明を適用した実施例
１および２は、界面活性剤入りの洗浄液によって洗浄し
ても、比較例１または４と比べてＣモードの合格率がよ
くなっている。また界面活性剤の入っていない洗浄液に
よる比較例２および３または比較例５または６と比較し
てもよくなっている。

【００２８】また、欠陥の発生も本発明を適用した実施
例１および２は、界面活性剤入りの洗浄液によって洗浄
しても、発生しておらず、これに対し比較例１または４
ではその発生が見られる。そして比較例２および３また
は比較例５および６のように界面活性剤の入っていない
ものでは実施例１および２同様に欠陥の発生は見られな
い。

【００２９】これらの結果からシリコン基板上に残留し
た界面活性剤などによって、シリコン基板に形成したキ
ャパシタ（半導体装置）の耐圧が劣化したり、また基板
に欠陥が発生したりするのに対し、本発明を適用するこ
とでこのような界面活性剤の残量を防止し、かつ、界面
活性剤などのよる本来の洗浄効果の向上が見られ、耐圧
の劣化や欠陥の発生を防ぐことができるものである。

【００３０】なお、以上説明した実施例ではシリコン基
板の洗浄を例にしたが、本発明はシリコン基板に限らず
ＧａＡｓやＳｉＣなど化合物半導体であっても適用する
ことが可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば界
面活性効果のある添加剤を添加した洗浄液により洗浄し
た後の半導体基板をオゾン水によりリンスすることで、
半導体基板上に界面活性剤などの残留を防止して、この
半導体基板に製作される半導体装置の特性を向上させ得
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つ以上の炭化水素基を含む
   界面活性効果のある添加剤が添加された洗浄液により半
   導体基板を洗浄した後、該半導体基板をオゾン水により
   洗浄することを特徴とする半導体基板の洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記添加剤が界面活性剤であることを特
   徴とする請求項１記載の半導体基板の洗浄方法。