JPS63204729A - 半導体基板の乾式洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体基板の表面に汚染物質として存在する原子状の重
金属あるいはその化合物を、紫外線照射による二酸化炭
素の解離によって生じた活性な一酸化炭素と反応させる
。この重金属は蒸気圧の高いカルボニルを生成し、半導
体基板表面から離脱する。これにより、半導体基板表面
の洗浄過程において、エツチング等による損傷、あるい
は、反応物質もしくは反応生成物質の残留による二次汚
染を生じる可能性が排除される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体基板の洗浄方法に係り、とくに、重金
属の除去に適した乾式洗浄方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、基板表面の重金属もし
くはその化合物による汚染が問題となっている。このよ
うな重金属汚染源としては、ドライエツチングや薄膜形
成等において用いられるステンレス類の反応槽が、ガス
プラズマによりスパッタリングされて生じた、鉄（Ｆｅ
）　、ニッケル（Ｎｉ）あるいはクロム（Ｃｒ）があり
、また、レジスト中に含まれている銅（Ｃｕ）　、鉛（
１’ｂ）等も問題となる。　　　　・ これらの汚染物質は、種々の処理液あるいは洗浄液等か
ら混入するナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などと
同様に、半導体基板の表面あるいは内部に侵入し、種々
の不純物準位を作り、半導体装置の特性を変化させたり
、あるいは絶縁層の耐圧を低Ｆする等の好ましくない影
響を及ぼす。

したがって、とくに、次段が、例えば、熱酸化処理のよ
うな、高温で行われる処理である場合、あるいは、前段
がレジストを使用する工程である場合には、これらの前
あるいは後に、重金属等の除去を目的とする、基板表面
の洗浄処理が必要である。

一方、半導体装置の製造においては、低公害、省薬品等
の長所から、種々の工程が乾式化されつつあるが、洗浄
処理工程も例外ではない。乾式洗浄方式は、高密度集積
回路パターンにおける微細な溝内部の洗浄に対しても、
温弐洗浄方弐に比してすぐれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者は、重金属の除去に適用できる乾式洗浄技術と
して、ハロゲンガスを用いる方法（特願昭６Ｏ−１９８
６２）および−酸化炭素を用いる方法（特願昭和６ｌ−
１４８６３）を提案している。しかしながら、前者は、
ハロゲンガスにより、シリコンのような基板をエツチン
グして、表面を清浄化する方法であり、かつ、洗浄処理
での反応生成物である基板のハロゲン化物の除去のため
の湿式処理をともなうため、完全な乾式洗浄方法ではな
い。また、後者は、遊離炭素による汚染が無視できない
、という問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記のような、従来の乾式洗浄方法における問題点は、
重金属あるいは該重金属の化合物が存在する表面を有す
る半轟体基板を二酸化炭素を含む雰囲気中で紫外線に曝
すことにより、該重金属もしくは該重金属の化合物を除
去することを特徴とする、本発明の乾式洗浄方法により
、解決される。

〔作用〕

二酸化炭素が、紫外線照射により解離されて生じる、活
性な一酸化炭素と酸素原子を利用し、重金属もしくはそ
の化合物は、この−酸化炭素と反応して生成される、蒸
気圧の高いカルボニル化合物として除去される。一方、
解離反応で生じた酸素原子は、未反応の一酸化炭素その
他の生成炭素化合物を二酸化炭素に転化するとともに、
半導体基板表面を酸化し、酸化物保護膜を生成する。

〔実施例〕

第１図は、本発明を実施するための装置の構成例である
。図において、石英ガラスから成る反応槽１の内部には
、シリコンウェハ２がＳａされた支持台３が設けられて
いる。支持台３は、例えば、ニクロム線のような、適当
な加熱装置４が備えられている。反応槽１の内部には、
シリコンウェハ２の上方に、例えば、低圧水銀ランプの
ような、紫外線源５が設けられている。反応槽１には、
二酸化炭素を導入するための導入管６が、また、反応槽
１の底部には、反応槽１の内部を排気するための排気管
７が、それぞれ、接続されている。導入管６の一端は、
マスフローコントローラ８を介して、二酸化炭素ボンへ
９に接続されている。

マスフローコントローラ８を通じて　Ａ　入ｅ　６から
反応槽１の内部に、二酸化炭素を送り、大気圧の二酸化
炭素で満たす。また、加熱装置４によって、シリコンウ
ェハ２を、約２００℃に加熱する。

この状態で、紫外線源５を点灯し、シリコンウェハ２の
表面に、波長が、例えば１８４９オングストロームの紫
外線を照射する。紫外線照射により、二酸化炭素は次式
のように解離し、活性な一酸化炭素分子と酸素原子を生
成する。

Ｃ０２・←ｈν　（１８４９Ａ）−〇〇＋０この一酸化
炭素分子が重金属原子Ｍと反応し、カルボニルを生成す
る。

Ｍ　＋　ｎ　ＣＯ−”　　Ｍ　（ＣＯ）ｎここで、ｎは
一般に整数４．５．６をとる。

鉄イオンを含む溶液に浸漬したシリコンウェハを、上記
の条件で、約１０分間処理した。この場合の紫外線照射
量は、約３００ｍＪ　／　ａｄと見積もられる。

このシリコンウェハ表面を、オージェ電子分光法（ＡＩ
ＥＳ　）を用いて観察し、処理前と比較した結果、本発
明の洗浄方法により、汚染物質である鉄（Ｆｅ）が除去
されるのが認められた。

第２図（ａ）は処理前のシリコンウェハ表面から得られ
たＡＥＳスペクトル、第２図（ｂ）は処理後の＾ＥＳス
ペクトルである。第２図（ａ）に示すように、処理前の
シリコンウェハ表面には、シリコン（Ｓｉ）の他に、鉄
（Ｆｅ）あるいは炭素（Ｃ）のピークが認められる。一
方、処理後の表面では、Ｓｉと酸素（０）のピークのみ
となっており、本発明の洗浄方法により、汚染物質であ
る重金属の　鉄が除去されたことを示しており、明らか
に、本発明の効果があることが認められる。

なお、本発明の乾式洗浄方法は、上記実施例におけるシ
リコンウェハに限らず、その他のガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）　、インジウムｎ　（ＩｎＰ）　、ガリウムＷ（Ｇ
ａＰ）等の基板に対しても、適用可能であり、これらの
基板においても、重金属の除去の他に、酸化物保護層の
生成等の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体基板表面上の重金属もしくはそ
の化合物は気化され、表面から除去されてしまうので、
基板表面が安定化される。その結果、該基板から製造さ
れる半導体装置の歩留りおよび信頼性を向上可能とする
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための装置の構成例、 第２図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、処理前および
処理後のシリコンウェハ表面から得られたオージェ電子
スペクトルである。 図において、 １は反応槽、２はシリコンウェハ、３は支持台、４は加
熱装置、５は紫外線源、６は導入管、７は排気管、８は
マスフローコントローラ、９は二酸化炭素ボンベである
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　重金属あるいは該重金属の化合物が存在する表面を有
   する半導体基板を二酸化炭素を含む雰囲気中で紫外線に
   曝すことにより、該重金属もしくは該重金属の化合物を
   除去することを特徴とする半導体基板の乾式洗浄方法。