JPH11176784A

JPH11176784A - シリコンウエハの洗浄方法、洗浄装置および洗浄槽

Info

Publication number: JPH11176784A
Application number: JP9342656A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Fujino; 直彦藤野; Hiroshi Tanaka; 博司田中; Junji Kobayashi; 淳二小林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】シリコンウエハの洗浄方法および洗浄装置に
関し、ウエハに付着した汚染金属および汚染粒子を同時
に除去する洗浄方法および洗浄装置を提供する。【解決手段】０．０００１体積％以上、０．０５体積
％未満の低濃度のフッ化水素と、過酸化水素とを含む水
溶液からなる洗浄液を用い、更に、該洗浄液に超音波振
動を加えてシリコンウエハを洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハの
洗浄方法および洗浄装置に関し、特に、汚染金属および
汚染粒子を同時に除去する洗浄方法および洗浄装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memo
ry）のような超ＬＳＩの製造工程において、ウエハ表面
の汚染物を除去することは製造歩留まりの向上を図る上
で重要な課題であった。このため、従来は、主な汚染源
である汚染粒子および汚染金属を除去するために、汚染
粒子の除去に有効な洗浄液（超純水にアニモニアと過酸
化水素を溶かした液）を用いた洗浄（ＳＣ１洗浄）と、
汚染金属の除去に有効な洗浄液（超純水に塩酸と過酸化
水素を溶かした液）を用いた洗浄（ＳＣ２洗浄）とを組
み合わせたＲＣＡ洗浄方法（W.Kern and D.Puotinenn:R
CA Rev.31,187(1970)参照）が用いられていた。

【０００３】図２は、従来のＲＣＡ洗浄工程の概略図で
ある。まず、洗浄前のウエハ１を収納したカセット２
が、ローダ部（投入部）２１に投入され、続いて、製品
カセット２が、移動ロボット５０に装備された上下用ア
クチュエータ６を介したハンド５により捕まれ、超純水
にアンモニアと過酸化水素を溶かした洗浄液３１を入れ
た洗浄槽２２に運ばれる。製品カセット２に入れられた
ウエハ１は、一定時間、洗浄槽２２の中に浸漬されるこ
とにより、汚染粒子が除去される（ＳＣ１洗浄）。次
に、製品カセット２に入れられたウエハは、純水３５で
満たされた水洗槽２３に運ばれ、一定時間リンス処理が
なされ、洗浄液３１が水洗除去される。次に、ウエハ１
は、超純水に塩酸と過酸化水素を溶かした洗浄液３２を
入れた洗浄槽２４に一定時間浸漬されることにより、汚
染金属が除去される（ＳＣ２洗浄）。次に、製品カセッ
ト２に入れられたウエハは、超純水３５で満たされた水
洗槽２５に運ばれリンス処理がなされ、洗浄液３２が水
洗除去される。最後に、スピン乾燥装置２６およびアン
ローダ部（払い出し部）２７へ順次移動され洗浄済のウ
エハ１が取り出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＲＣＡ
洗浄では、第１に、ＳＣ１洗浄は汚染粒子の除去には有
効であるが、洗浄液に含まれる微量金属によりウエハが
二次汚染される一方、ＳＣ２洗浄は汚染金属の除去には
有効であるが、洗浄液に含まれる粒子によりウエハが二
次汚染されるという問題があった。また、第２に、ＲＣ
Ａ洗浄では複数の洗浄液を用いるために、洗浄装置が複
雑になるとともに、洗浄処理に必要な時間も長くなると
いう問題もあった。

【０００５】これに対して、特開平８−２１３３５４号
公報には、０．０５〜２０重量％のフッ化水素と、１〜
２０重量％の過酸化水素を含む洗浄液中にウエハを浸漬
して、更に、超音波を用いてウエハを洗浄することによ
り、汚染金属と汚染粒子を同時に除去する方法が提案さ
れているが、実際には、粒子除去は殆どできず、２次汚
染の方が多くなる。また、かかる方法では、超ＬＳＩに
使用できる程度にまで汚染粒子等を除去するためには、
界面活性剤の添加が不可欠であり、また、１０重量％以
上の濃度では、界面活性剤を入れても十分な粒子除去は
困難である。また、用いた界面活性剤のウエハからの除
去洗浄が必要であり、洗浄工程が複雑化するという問題
があった。

【０００６】そこで、発明者らは鋭意研究の結果、汚染
粒子等は、シリコンウエハ表面部のシリコン表面が有す
る電位に引かれてシリコンウエハ表面に付着するが、洗
浄液中のフッ化水素濃度を一定の範囲内の低濃度とする
こと、並びに、過酸化水素を加えることにより、洗浄中
のシリコンウエハ表面に存在している酸化シリコン膜の
膜厚を比較的厚くすることができ、この結果、シリコン
ウエハ表面部のシリコン表面からの電位の、汚染粒子等
に与える影響を低減させ、汚染粒子等への付着力の低減
が可能であることを見出した。かかる知見に基づき、所
定の低濃度のフッ化水素と過酸化水素とを含む洗浄液を
用いて、シリコンウエハ表面の酸化シリコン膜をエッチ
ングしながら、かつ超音波振動を加えることにより、付
着力の弱まった汚染粒子をシリコンウエハ表面からシリ
コン膜のエッチングと共に除去することで優れた洗浄効
果を得るのに成功した。この結果、界面活性剤の添加を
行うことなく、優れた洗浄効果が得られることを見出し
た。

【０００７】本発明は、フッ化水素と過酸化水素を含む
洗浄液と、超音波振動の物理的除去力とを用いて、ウエ
ハを洗浄することにより、超ＬＳＩ製造工程に適用可能
なレベルまでウエハに付着した汚染金属および汚染粒子
を同時に除去する洗浄方法および洗浄装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは鋭意
研究の結果、０．０００１体積％以上、０．０５体積％
未満の低濃度のフッ化水素と、過酸化水素とを含む水溶
液からなる洗浄液を用い、更に、該洗浄液に超音波振動
を加えてウエハを洗浄することにより、界面活性剤の添
加を行うことなく、超ＬＳＩ製造工程に適用可能な程度
までウエハに付着した汚染金属および汚染粒子を同時に
除去できることを見出し、本発明を完成した。

【０００９】即ち、本発明は、低濃度のフッ化水素と、
過酸化水素とを含む水溶液からなる洗浄液中にシリコン
ウエハを浸漬し、該シリコンウエハに超音波振動を加え
て洗浄することを特徴とするシリコンウエハの洗浄方法
である。かかる方法を用いることにより、従来のＲＣＡ
法では、別々の工程で除去していた汚染粒子と微量金属
汚染の除去を同時に行うことができ、洗浄工程の簡略化
と、２次汚染の低減が可能となる。特に、汚染粒子と微
量金属汚染とを同時に除去することにより、従来のＲＣ
Ａ法で発生していたような、一方の汚染物の除去工程に
おける他方の汚染物の再付着を防止でき、汚染の極めて
少ない清浄なシリコンウエハを得ることが可能となり、
ＤＲＡＭの製造工程に必要な、極めて清浄なウエハ表面
を得ることが可能となる。また、使用する洗浄液が一種
類であり、またその濃度が極めて低濃度であるため、
液、並びにウエハ表面から洗浄液を洗い流す（リンス）
のに必要とされる超純水の使用量の削減が可能となる。
更に、かかる洗浄工程はフッ化水素による酸化シリコン
のエッチング反応を伴うが、洗浄液を室温で使用できる
ため、エッチング速度の制御を容易に行うことができ
る。また、洗浄液の加熱に必要なエネルギーも不要であ
る。一方、本発明は、例えば、特開平７−１１５０７７
号公報のような、低濃度のフッ化水素と、過酸化水素を
用いた洗浄方法とは異なる。即ち、上記公報記載の方法
は、超音波振動を用いない点、高温（例えば８０℃）で
洗浄する点で、本発明と異なる。特に、フッ化水素のエ
ッチング速度は温度に大きく依存するため、シリコンウ
エハ表面に形成される酸化シリコンのエッチングを伴う
これらの洗浄方法では、高温での洗浄においては恒温槽
等の使用が不可欠となり、洗浄工程の複雑化、不安定化
を招くことになる。従って、本発明のように、室温洗浄
で極めて清浄な表面のシリコンウエハが得られること
は、製造工程上、極めて有利である。また、上記公報記
載の方法では、超音波を加えないため、実際には粒子の
除去は極めて困難である。そのため、ＤＲＡＭ製造に必
要な粒子レベルまでの除去は、本質的に困難である。

【００１０】上記フッ化水素の濃度は、０．０００１体
積％以上、０．０５体積％未満であることが好ましい。
このように、低濃度のフッ化水素と過酸化水素、および
超音波振動の物理的除去力を用いることにより、界面活
性剤の添加を行うことなく、汚染粒子と微量金属汚染の
同時除去が可能となるからである。

【００１１】また、上記フッ化水素の濃度は、０．００
１体積％以上、０．０５体積％未満であることが好まし
い。かかる範囲では、特に、汚染粒子の低減が可能とな
るからである。

【００１２】更に、上記フッ化水素の濃度は、０．００
１体積％以上、０．０３体積％未満であることが好まし
い。

【００１３】上記過酸化水素の濃度は、０．０００１体
積％以上、５０体積％未満であることが好ましい。

【００１４】上記超音波振動の振動周波数は、１００ｋ
Ｈｚ以上であることが好ましい。本発明の方法には、超
音波振動の付加が不可欠であるが、特に１００ｋＨｚ以
上の振動数を用いることにより、ＤＲＡＭ等のデバイス
へのキャビテーションによる膜はがれ等の悪影響を避け
ることができるためである。

【００１５】また、本発明は、低濃度のフッ化水素と、
過酸化水素とを含む水溶液からなる洗浄液を保持する洗
浄槽であって、上記洗浄液に浸漬されたシリコンウエハ
に超音波振動を加えるための超音波発生装置を備えるこ
とを特徴とする洗浄槽でもある。フッ化水素に溶解しな
い材質を洗浄槽に用いることにより、安全性、耐久性に
優れた洗浄装置の提供が可能となる。尚、定期的に洗浄
槽を交換する場合、本発明では低濃度のフッ化水素を用
いるため、石英に対するエッチング速度が低いので、従
来の石英からなる洗浄槽を用いても良い。また、本発明
にかかる洗浄方法には超音波振動の付加が不可欠であ
り、洗浄槽は超音波発生器を備えることが好ましい。

【００１６】上記洗浄槽は、シリコンカーバイドからな
ることが好ましい。安全性、耐久性に優れるとともに、
超音波振動の減衰性が少ないためである。

【００１７】また、本発明は、上記洗浄槽と、上記洗浄
槽で洗浄された上記シリコンウエハを水洗するための水
洗槽と、上記水洗槽で水洗された上記シリコンウエハを
乾燥するための乾燥器とを備えることを特徴とするシリ
コンウエハの洗浄装置でもある。

【００１８】また、本発明は、低濃度のフッ化水素と、
過酸化水素とを含む水溶液からなる洗浄液中に浸漬し
て、超音波振動を加えて洗浄したことを特徴とするシリ
コンウエハでもある。かかるシリコンウエハを用いるこ
とにより、ＤＲＡＭ等の製造歩留まりの向上を図ること
が可能となるからである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、実
施例および比較例を参照しながら説明する。まず、最初
に、金属汚染の洗浄効果の評価用ウエハ（以下「金属汚
染ウエハ５２」という）、および粒子汚染の洗浄効果の
評価用ウエハ（以下「粒子汚染ウエハ５３」という）の
作製方法について述べる。評価に用いるウエハは、信越
シリコン社製ＦＺタイプの６インチシリコンウエハであ
る。

【００２０】金属汚染ウエハ５２は、ウエハ表面を予め
金属汚染させるために、超純水にアンモニアと過酸化水
素を溶かした洗浄液（アンモニア：過酸化水素：純水＝
１：１：１５）に、夫々の重量濃度が１ｐｐｍとなる硝
酸第２鉄、塩化アルミニウム、硝酸ニッケル、硫化亜
鉛、塩化カルシウム溶液を滴下した汚染溶液に５分間浸
漬した後、１０分間の水洗を行いスピン乾燥処理した
後、更に６０時間クリーンルーム内（大気中）に放置し
て自然乾燥させたウエハを用いる。

【００２１】また、粒子汚染ウエハ５３は、ウエハ表面
を粒子汚染させるために、日本合成ゴム（株）製の粒子
径０．２μｍのポリスチレンラテックス標準粒子（商品
名：ＳＴＡＤＥＸ）を日本合成ゴム（株）製の粒子散布
装置（ＪＳＲ．ＡＥＲＯＭＡＳＴＥＲ−１）を用いて、
シリコンウエハ表面上に数１０００個散布したウエハを
用いる。

【００２２】これらの汚染ウエハ５２、５３は、図１に
示す本願発明にかかる洗浄装置を用いて１０分間の洗浄
を行った。図１中、図２と同一符号は、同一または相当
箇所を示し、また、１２は超音波振動器、４１は洗浄
液、７１は洗浄槽である。洗浄槽７１の材質には、耐食
性が高く、減衰性の低いシリコンカーバイドを用いるこ
とが好ましい。

【００２３】洗浄効果の評価は、洗浄前後において、
ウエハ表面の金属汚染レベル（鉄原子濃度等）を全反射
蛍光Ｘ線装置（テクノス製：ＴＲＥＸ）を用いて測定す
ることにより、また、ウエハ表面の粒子汚染レベル
（粒子径０．２μｍ以上の異物数）を異物検査装置（日
立電子エンジニアリング製：ＬＳ−６０００）を用いて
測定することにより行った。

【００２４】この結果、洗浄前の金属汚染ウエハ５２上
には、Ｆｅが２×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ²、Ｎｉが検
出限界（３×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²）以下、Ｚｎが
４×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²、Ｃａが５×１０¹⁰ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ²であった。尚、Ａｌについては検出され
たものの基板であるシリコンの影響を強く受け、定量測
定できなかった。また、異物検出装置による測定の結
果、約６０００個の付着粒子（異物）が見られた。これ
は、硝酸第２鉄、塩化アルミニウム、硝酸ニッケル、硫
化亜鉛、塩化カルシウムが、超純水にアンモニアと過酸
化水素を溶かした洗浄液中において化学反応し、水酸化
第２鉄や水酸化アルミニウム等となり粒子状に析出し、
これがウエハ上に付着したことによるものである。尚、
これらの水酸化第２鉄や水酸化アルミニウム等は、６０
時間の自然乾燥により、それぞれ酸化第２鉄粒子やアル
ミナ粒子等の金属酸化物粒子になってウエハ上に存在す
ると考えられる。

【００２５】一方、洗浄前の粒子汚染ウエハ５３上の各
種金属汚染原子濃度は、全反射蛍光Ｘ線装置のもつ検出
限界（３×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²）以下の低濃度で
あった。また、異物検出装置による測定では、約５００
０個のポリスチレンラテックス標準粒子（ＰＳＬ）の付
着が見られた。

【００２６】実施例１上記金属汚染ウエハ５２、および粒子汚染ウエハ５３
に、本発明にかかる洗浄方法を適用し、洗浄前後におけ
る汚染状態の評価を行う。即ち、所定の濃度のフッ化水
素と、１．０体積％一定濃度とした過酸化水素を含む水
溶液からなる洗浄液中に評価用シリコンウエハを浸漬
し、該洗浄液に１００ＫＨｚ以上の超音波を加えて１０
分間、室温で洗浄することにより、金属汚染ウエハ５
２、および粒子汚染ウエハ５３の洗浄を行った。

【００２７】具体的には、図１において、２１はウエハ
１を収納した製品カセット２を洗浄装置に投入するため
に設けられたローダ装置２１であり、ここに投入された
ウエハ１を収納した製品カセット２が、移動ロボット５
０に装備された上下移動用アクチュエータ６を介したハ
ンド５により捕まれ、超純水にフッ化水素と過酸化水素
を溶かした洗浄液４１の満たされた洗浄槽７１の中に投
入され、汚染粒子と汚染金属の同時洗浄が行われる。こ
の洗浄槽７１の外側には、超音波発振器１２（本多電子
（株）製：周波数８００ＫＨｚ、消費電力３０Ｗ）が取
り付けられており、ウエハ１に超音波振動が加えられ
る。洗浄槽７１は、洗浄液４１により溶解しない材質で
かつ、洗浄槽７１の外部に設置される超音波発振器１２
から発振される超音波の減衰性が少ないシリコンカーバ
イド７５により構成されている。

【００２８】次に、製品カセット２およびウエハ１は、
表面に付着した洗浄液４１を洗い流すために超純水３５
が満たされた水洗槽２３へ移動ロボット５０により運ば
れ、水洗（リンス）処理がなされる。

【００２９】次に、製品カセット２およびウエハ１は、
再び移動ロボット５０によりスピン乾燥装置２６まで運
ばれ、乾燥される。乾燥された製品カセット２およびウ
エハ１は、２７のアンローダ装置へ移動ロボット５０に
より運ばれ、洗浄装置から払い出される。尚、ここで示
した乾燥は、スピン乾燥装置を用いて行われるが、他の
ＩＰＡ乾燥装置やユランゴーニ乾燥装置等を用いること
も可能であり、特にスピン乾燥装置に限定されるもので
はない。

【００３０】以下の表１、２に、上記洗浄を行った金属
汚染ウエハ５２の評価結果を示す。

【表１】

【表２】表１は超音波を加えない場合、表２は超音波（８００ｋ
Ｈｚ）を加えた場合である。また、洗浄液３３として
は、超純水に１体積％の過酸化水素を溶解した溶液に、
０〜１．０体積％の異なる濃度のフッ化水素を添加した
洗浄液を用いて、１０分間、室温で洗浄をした。なお、
リンスは、超純水を用いて１０分間水洗した。

【００３１】表１の超音波を加えない場合は、汚染金属
は、フッ化水素濃度が０．０３体積％以上において、Ｆ
ｅは、検出限界（３×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²）以下
になるまで除去されていることがわかる。一方、表２の
超音波を加えて洗浄した場合では、フッ化水素濃度が、
わずか０．００１体積％の場合であっても、Ｆｅは、検
出限界（３×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ²）以下になるこ
とがわかる。また、汚染金属の除去特性は、過酸化水素
の濃度にはあまり依存されず、過酸化水素の濃度０．０
５〜５０体積％の範囲内で顕著な差異は認められなかっ
た。

【００３２】汚染粒子（金属酸化物粒子）の除去特性に
ついては、表１に示すように、超音波を加えない場合
は、異物数がいずれも数１０００個以上であり、除去さ
れにくいことがわかる。むしろ、フッ化水素濃度０．０
５体積％以上において、粒子汚染が進んでいることが認
められる。これに対して、超音波を加えた場合は、フッ
化水素濃度０．００１〜０．０５体積％の範囲におい
て、異物数が１００個以下まで低減でき、顕著な金属酸
化物粒子の除去効果が認められる。しかし、フッ化水素
濃度０．１体積％以上では、徐々に除去されにくくなっ
ている。これは、かかる濃度範囲では、一度除去された
金属酸化物粒子が、洗浄中にウエハに再度付着吸着され
やすくなるため、二次汚染の進行が強まったためと考え
られる。

【００３３】かかる結果より、汚染金属および汚染粒子
を同時に除去して清浄なシリコンウエハを得るために
は、最適なフッ化水素濃度の選択が必要であるととも
に、超音波振動の付加も不可欠であることが分かる。な
お、このような汚染粒子（金属酸化物粒子）の除去特性
は、過酸化水素の濃度にあまり依存されず、０．０５〜
５０体積％まで顕著な差異は認められなかった。しか
し、過酸化水素を全く添加しない場合は、金属酸化物粒
子があまり除去されなかった。

【００３４】実施例２本実施例２では、上記実施例１で用いた金属汚染ウエハ
５２の代わりに、粒子汚染ウエハ５３を用いて洗浄を行
った。洗浄条件は、上記実施例１の場合と同じである。

【００３５】表３に、超音波振動（８００ｋＨｚ）なし
／ありで、１０分間ウエハ洗浄した場合のウエハ表面に
存在する異物数（粒子径０．２μｍ以上の粒子数）につ
いての測定結果を示す。

【表３】超音波振動の加えない場合は、異物数がフッ化水素濃度
によらず、いずれの場合も数１０００個程度となり、超
音波振動がなければ、異物（ＰＳＬ粒子）の除去がなさ
れにくいことがわかる。むしろ、フッ化水素濃度０．３
体積％以上において、逆に粒子汚染が進んでいるようで
ある。

【００３６】一方、超音波を加えて洗浄した場合は、フ
ッ化水素濃度が０．００００５〜０．１体積％の範囲に
おいて、汚染粒子（ＰＳＬ粒子）の顕著な除去が認めら
れることがわかる。しかし、０．３体積％以上の濃度で
は、徐々に除去されにくくなり、むしろ、フッ化水素濃
度が０．０５体積％以上においては、粒子汚染が、進ん
でいるようである。これは、一度洗浄によりウエハ表面
から除去された汚染粒子（ＰＳＬ粒子）やその他のウエ
ハ裏面等に付着した未確認粒子が、洗浄中に再度ウエハ
に付着しやすくなるためと考えられる。

【００３７】かかる結果より、汚染粒子を除去し、清浄
なウエハを得るには、最適なフッ化水素濃度の選択と、
超音波振動の付加が必要であることが分かる。なお、こ
のような汚染粒子（ＰＳＬ粒子）の除去特性は、過酸化
水素の濃度にあまり依存されず、０．０５〜５０体積％
の範囲で、顕著な差異は認められなかった。しかし、過
酸化水素を全く添加しない場合は、汚染粒子の除去が殆
どできなかった。

【００３８】比較例１本比較例は、従来のＳＣ１洗浄を行った場合の洗浄効果
を調べたもので、実施例１に用いた洗浄液４１に代え
て、純水にアンモニアと過酸化水素を溶かした洗浄液３
４（アニモニア：過酸化水素：純水＝１：１：５）を用
いた以外は、上記実施例１と同様の条件でシリコンウエ
ハの洗浄を行い、評価を行ったものである。

【００３９】表４に、純水にアンモニアと過酸化水素を
溶かした洗浄液３４を用いて、金属汚染ウエハ５２およ
び粒子汚染ウエハ５３を、超音波振動なし／ありの条件
で、１０分間の室温で洗浄をした場合（ＳＣ１洗浄）
の、ウエハ表面のＦｅ等の原子濃度、および異物数（粒
子径０．２μｍ以上の粒子数）についての測定結果を示
す。

【表４】

【００４０】まず、粒子汚染（異物数）については、超
音波振動を加えない場合においては、表１、３に示す本
発明の実施例で得られた、超音波振動を加えない場合の
異物数の検出結果より、やや良好な結果が得られ、異物
数が、金属汚染ウエハ５２で１３８６個、粒子汚染ウエ
ハ５３で４３５個となっている。一方、超音波を加えた
場合は、金属汚染ウエハ５２、粒子汚染ウエハ５３双方
において、表２の最適洗浄条件（フッ化水素濃度０．０
０１〜０．０３体積％）による洗浄結果とほぼ同程度の
異物数（約３０個）となり、優れた洗浄効果が得られて
いることを示している。

【００４１】次に、金属汚染については、金属汚染ウエ
ハ５２に対する洗浄後のウエハ表面の金属汚染レベル
が、Ｆｅの原子濃度が、超音波振動なしの場合は５×１
０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ²、超音波振動ありの場合は６×
１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ²と、いずれの場合も高くな
り、また、他のＺｎ、Ｃａなどの金属もやや高いレベル
となっている。また、粒子汚染ウエハ５３に対する洗浄
後のウエハ表面の金属汚染レベルについても、Ｆｅの原
子濃度が、超音波振動なしの場合は６×１０¹⁰ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ²、超音波振動ありの場合は１×１０¹¹ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ²となり、洗浄前の汚染状態（３×１０¹⁰ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ²以下）よりやや高くなっている。

【００４２】これらの結果を総合すると、実施例１、２
に示す本発明にかかる洗浄方法は、比較例１に示した従
来の洗浄方法（ＳＣ１洗浄）より、特に汚染金属の除去
効果において優れていることがわかる。

【００４３】比較例２本比較例は、従来のＳＣ２洗浄を行った場合の洗浄効果
を調べたもので、実施例１に用いた洗浄液４１に代え
て、純水に塩酸と過酸化水素を溶かした洗浄液３５（ア
ンモニア：過酸化水素：純水＝１：１：５）を用いた以
外は、上記実施例１と同様の条件でシリコンウエハの洗
浄を行い、評価を行ったものである。

【００４４】表５に、上記洗浄液３５を用いて、金属汚
染ウエハ５２、粒子汚染ウエハ５３を超音波振動なし／
ありの条件で、１０分間、室温で洗浄した場合のウエハ
表面に付着した各種金属の原子濃度および異物数（粒子
径０．２μｍ以上の粒子数）についての測定結果を示
す。

【表５】

【００４５】表５から洗浄後の各種金属の原子濃度は、
超音波振動なし／ありにかかわらず、金属汚染ウエハ５
２、粒子汚染ウエハ５３ともに、表２の最適洗浄条件
（フッ化水素濃度０．００５〜０．０３体積％）におけ
る測定結果と同じく検出限界を下回る値（３×１０¹⁰ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ²以下）になっており、汚染金属に対し
ては、高い洗浄能力があることが確認できる。

【００４６】しかし、ウエハ表面に残存する異物数は、
超音波振動なし／ありにかかわらず、金属汚染ウエハ５
２、粒子汚染ウエハ５３ともに多く、汚染粒子の除去効
果が期待できないことが分かる。また、この洗浄液にお
いては、超音波を加えることにより、却って２次粒子汚
染が進むこともわかる。

【００４７】従って、かかる結果より、実施例１、２に
示す本発明にかかる洗浄方法は、比較例２に示した従来
の洗浄方法（ＳＣ２洗浄）より、特に汚染粒子の除去効
果において優れていることがわかる。

【００４８】比較例３本比較例は、洗浄槽７１に使用される材質についての比
較例である。本比較例３では、図１に示す洗浄装置にお
いて、洗浄槽７１の材料に、シリコンカーバイトの代わ
りにＰＦＡ樹脂を用いた以外は、実施例１と同様の装
置、同様の洗浄条件にて洗浄評価を行った。

【００４９】この結果、本比較例３では、超音波振動を
加えながら洗浄を行ったにもかかわらず、実施例１にお
いて超音波振動を加えずに洗浄を行った場合と、ほぼ同
程度の洗浄効果しか得られなかった。これは、洗浄槽７
１の外側に設置された超音波発振器１２で発振された超
音波のエネルギーの多くが、ＰＦＡ樹脂で作られた洗浄
槽７１に吸収されてしまい、洗浄槽の内部に満たされる
洗浄液４１およびシリコンウエハ１に伝わらないためと
考えられる。従って、超音波振動を加えることが不可欠
な本発明にかかる洗浄方法を用いるためには、振動の吸
収が少ないシリコンカーバイド製の洗浄槽７１を用いる
ことが好ましいことがわかる。

【００５０】尚、特開平８−２１３３５４号公報記載
の、０．０５〜２０重量％のフッ化水素と、１〜２０重
量％の過酸化水素とを含む洗浄液の洗浄特性は、表２、
３の０．０８体積％以上のフッ化水素を用いた場合に相
当するため、殆ど異物の除去効果がないことがわかる。

【００５１】また、特開平７−１１５０７７号公報の超
音波を加えない洗浄条件は、処理温度を除き、表１、３
の本発明の洗浄条件と略同じ条件である。実験結果から
わかるように、かかる洗浄条件では、殆ど異物の除去効
果がないことがわかる。尚、８０℃で洗浄を行った場合
も、表１、３と同様の結果が得られる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかるシリコンウエハの洗浄方法を用いることによ
り、従来のＲＣＡ法では、別々の工程で除去していた汚
染粒子と微量汚染金属の除去を同時に行うことができ、
更には、界面活性剤の添加も不要であるため、洗浄工程
の簡略化が可能となり、製造コストの低減を図ることが
可能となる。

【００５３】特に、汚染粒子と微量汚染金属とを同時に
除去することにより、従来のＲＣＡ法で発生していたよ
うな、一方の汚染物の除去工程における他方の汚染物の
再付着を防止でき、汚染の極めて少ない清浄なシリコン
ウエハを得ることが可能となる。かかる極めて表面の清
浄なシリコンウエハは、ＤＲＡＭ等、超ＬＳＩの製造歩
留まり向上を図るためには不可欠である。

【００５４】また、使用する洗浄液が一種類であり、ま
たその濃度が極めて低濃度であるため、薬品の使用量
や、ウエハ表面から洗浄液を洗い流す（リンス）のに必
要とされる超純水の使用量の削減が可能となり、製造工
程の削減、製造コストの低減が可能となる。

【００５５】また、かかる洗浄工程はフッ化水素による
酸化シリコンのエッチング反応を伴うが、洗浄液を室温
で使用できるため、恒温層等を使用せずにエッチング速
度の制御を容易に行うことができる。

【００５６】また、洗浄液の温度の昇温に伴う加熱も不
要であるため、ランニングコストの低減が可能となる。

【００５７】また、本発明にかかる洗浄槽では、フッ化
水素に溶解しない材質を洗浄槽に用いることにより、安
全性、耐久性に優れた洗浄装置の提供が可能となるとと
もに、超音波振動を吸収しにくいため、超音波振動器に
より発生した振動を有効にウエハ洗浄に用いることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる洗浄装置の構成図である。

【図２】従来のＲＣＡ洗浄方法に用いられる洗浄装置
の構成図である。

【符号の説明】

１シリコンウエハ、２製品カセット、５ハンド、
６アクチュエータ、１２超音波発振器、２１ロー
ダ部、２３水洗槽、２６スピン乾燥装置、２７ア
ンローダ部、４１洗浄液、５０移動ロボット、７１
洗浄槽。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低濃度のフッ化水素と、過酸化水素とを
含む水溶液からなる洗浄液中にシリコンウエハを浸漬
し、該シリコンウエハに超音波振動を加えて洗浄するこ
とを特徴とするシリコンウエハの洗浄方法。
【請求項２】上記フッ化水素の濃度が、０．０００１
体積％以上、０．０５体積％未満であることを特徴とす
る請求項１に記載のシリコンウエハの洗浄方法。
【請求項３】上記フッ化水素の濃度が、０．０００５
体積％以上、０．０５体積％未満であることを特徴とす
る請求項１に記載のシリコンウエハの洗浄方法。
【請求項４】上記フッ化水素の濃度が、０．００１体
積％以上、０．０５体積％未満であることを特徴とする
請求項１に記載のシリコンウエハの洗浄方法。
【請求項５】上記フッ化水素の濃度が、０．００１体
積％以上、０．０３体積％未満であることを特徴とする
請求項１に記載のシリコンウエハの洗浄方法。
【請求項６】上記過酸化水素の濃度が、０．０００１
体積％以上、５０体積％未満であることを特徴とする請
求項１〜５に記載のシリコンウエハの洗浄方法。
【請求項７】上記超音波振動の振動周波数が、１００
ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１〜６に記載
のシリコンウエハの洗浄方法。
【請求項８】低濃度のフッ化水素と、過酸化水素とを
含む水溶液からなる洗浄液を保持する洗浄槽であって、上記洗浄液に浸漬されたシリコンウエハに超音波振動を
加えるための超音波発生器を備えることを特徴とする洗
浄槽。
【請求項９】上記洗浄槽が、シリコンカーバイドから
なることを特徴とする請求項８に記載の洗浄槽。
【請求項１０】上記請求項８に記載の洗浄槽と、上記洗浄槽で洗浄された上記シリコンウエハを水洗する
ための水洗槽と、上記水洗槽で水洗された上記シリコンウエハを乾燥する
ための乾燥器とを備えることを特徴とするシリコンウエ
ハの洗浄装置。
【請求項１１】低濃度のフッ化水素と、過酸化水素と
を含む水溶液からなる洗浄液中に浸漬して、超音波振動
を加えて洗浄したことを特徴とするシリコンウエハ。