JPS63254734A - 半導体ウエハの処理方法とその装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体プロセスにおける浸漬する液中の微
粒子濃度が高くてもウニ八表面に付着する微粒子を極力
抑制できるようにした半導体ウェハの処理方法およびそ
の装置に関する。

（従来の技術） 昭和６０年度電子通信学会総合全国大会；　３１０「標
準粒子懸濁液からＳｉウニ八衣表面の粒子付着」（同報
告２−２８．日立中央研究所、田村博外２名）では、　
Ｓｔウェ八衣表面状態により、その表面に付着する粒子
数が変化することを標準粒子で懸濁された液（純水）に
浸漬することで立証している。

表面状態はＳｉ表面が完全に露出している状態では疎水
性を示すが、表面に極く薄い酸化膜が形成されると親水
性となる。また親水性の度合はＳｉ表面に一定量滴下さ
れた液体（ここでは純水）がＳｉ表面となす接触角度を
もって表すことができる。

上記文献では、接触角が大きい程、つまシ表面の酸化膜
（ここでは純水中で成長する自然酸化膜であり、以下ナ
チュラルＯＸＩと言う）が厚い程ＳＬ表面に付着する微
粒子（ここでは標準粒子）が少ない。そのときの純水、
への浸漬時間は上記文献からは約１０公租度必要とされ
る。

次に従来のクエへのウェット洗浄プロセスの一例を第１
図により説明する。同図は後述するこの発明の半導体ウ
ェハ処理方法を示す図であるが、従来例の説明に際し、
この第１図を援用して述べる。

（４）は主に洗浄物であるウェハからの有機物除去を目
的とする洗浄液であって、ここでは硫酸／過酸化水素水
（以下Ｈｔ　Ｓ　０４／Ｈａ　Ｏｔという）である。

また、ＣＢ）は主にウェハ表面の酸化膜（以下ナチュラ
ルＯｋと略す）の除去を目的とした弗化水素酸である（
以下ＨＦという）。

（Ｑは塩酸／過酸化水素水／純水（以下ＨＣ／／Ｈ４０
，／Ｈ！Ｏと略す）である。また（ａ）〜（ｃンはそれ
ぞれの薬品の除去を目的とした純水リンス槽であシ、洗
浄グロセスは第１図の左から右へ順に浸漬し、最後に乾
燥処理をもって終了するのが一般的である。

以上の例は一例であって、他にも種々の洗浄ステツブが
ある。

しかし、これら一連のグロセスステッ！において、（１
３）のＨＦへの浸漬は洗浄グロセスで最も重要な処理で
ラシ、ウェハ表面の残留イオンが少なく、清浄な表面が
得られる。したがって、これら一連の洗浄プロセスから
削除することは難しい。

しかしながら、この（Ｂ）のＨＦ’にウェハを浸漬する
ことの逆効果として、ウェハ表面が疎水性になることに
よって、後の処理においてその表面に微粒子が付着しや
すくなる。つまり、（ａ）のＨＦ浸漬後の純水リンスを
経たウェハは＜Ｃ＞のＨＣｅ／Ｈ，０，％　０に浸漬さ
れるが、後の（ｃ）の純水リンス工程は通常５分程度で
終了するのが一般的であり、ウェハ表面は疎水性であり
、（Ｃ）のＨＣｌ／Ｈｓ　Ｏｔ／Ｈｚ　Ｏ中に存在する
液中微粒子がウェハ表面に付着してしまう。

このことは上記文献で説明される。

次に、第３図により従来用いられている半導体ウェハの
処理装置の一部（ＨＦ処理後の純水リンス槽の構造）に
ついて述べる。この処理装置は第１図の純水リンス槽（
ｂ）の部分の構成を示すものである。

この第３図において、１はテフロン（商品名〕によるキ
ャリアであり、このキャリアｌに入ったウェハ２は第１
図のω）のＨＦ処理されたものであシ、このウェハ２は
キャリア１とともに処理槽３内に収納された後、純水供
給パルプを開く仁とにより、純水供給管５を通して純水
６が処理槽３内に供給される。

さらに、所定のシーケンスグロダラム（任意）により、
場合によってはパルプ７を開くことによシ、処理槽３内
でＮ、の気泡８ｔ−生じさせ、洗浄物の酸の除去効率を
よくする方法をとる。

このとき、純水６を流出させた状態のままシーケンスを
続行する場合、排水パルプ９を開いて一度供給した純水
６を排水し、再度純水供給パルプ４を開いて供給するグ
ロセスの繰返しの処理をする場合、あるいは、この二つ
を組み合わせて処理する場合がある。また、純水６の供
給を複数回行って段階的にリンスを行う場合もある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記第１図を援用した従来のウェハのウェット
洗浄プロセスの場合には、ＨＦ処理後のウェハ表面は疎
水性を示すことから、後の純水リンス工程後の（ＱのＨ
Ｃ／／％　Ｏｘ／Ｈｔ　ｏ溶液中に含まれる微粒子が付
着しやすい。

また、純水中では通常５分程度のリンス時間であり、表
面は完全な親水性を示さず同様に問題である。

さらに、純水中で長時間（１０分以上は最低必要）浸漬
すれば、一応の親水性表面は得られるが、洗浄時間が薬
品中では約５公租度であり、著しく処理能力を下げる。

一万、第３図で示した処理装置においては、酸の除去を
目的とした場合は各処理方法で特に問題は生じないが、
リンス工程後の付着微粒子の制御の点では問題が残る。

通常、ウェハのウェットによる洗浄では、　ＨＦ処理が
多く用いられるために、その直後のウェハ表面は非常に
活性化された状態であり、汚染（微粒子付着を含む〕に
対して敏感である。

また、洗浄ステップは通常自動で行われ、各洗浄、リン
ス工程はすでに述べたように５分程度で笑行されるため
、ＨＦ直後のウニ八表面はウニ八表面への異物付着に対
して不安定さが残る。

さらに、リンス工程でそのリンス時間（純水浸漬時間）
は最低１０分程度必要と判断されるが、現実的には装置
処理能力の関係でむずかしい。以上のように従来の処理
槽の構造では、上述の付着粒子を低減させることは非常
にむずかしい。

この発明の第１の発明は前記従来技術がもっている問題
点のうち、ウニ八表面が疎水性になるような工程におい
て、ウニ八表面に付着する微粒子が多くなるという欠点
について解決した半導体ウェハの処理方法を提供するも
のである。

そして第２の発明はリンス工程後の付着微粒子の低減制
御が非常にむずかしいという点について解決した半導体
ウェハの処理装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の第１の発明は、半導体ウェハの処理方法にお
いて、疎水性になるような表面処理が施されたウェハを
純水に浸漬して酸化剤を注入することにより、ウニ八表
面を強制的に酸化して親水性をもたせる工程を導入した
ものである。

また、第２の発明は半導体ウェハの処理装置において、
ＨＦ処理直後のリンス工程において、リンス槽に酸化剤
を添加する酸化剤注入手段を設けたものである。

（作用） 第１の発明によれば、半導体ウェハの処理方法において
、以上のような工程を導入したので、疎水性に処理され
たウニ八表面は純水処理中において酸化剤により強制的
に酸化され、ウニ八表面は親水性となシ、したがって前
記問題点が除去できる。

また、第２の発明によれば、以上のように半導体ウェハ
の処理装置を構成したので、ＨＦ処理直後のリンス工程
に酸化剤注入手段からリンス槽に酸化剤を添加し、単時
間にウニ八表面を化学反応によって酸化膜を成長させ、
ウニ八表面は親水性となり、したがって前記問題点を除
去できる。

（実施例） 以下、この発明の半導体ウェハの処理方法の実施例につ
いて、第１図によシ説明する。この実施例の説明に際し
、実施するプロセスをウエノ１の洗浄プロセスに沿って
説明する。したがって、第１図を再び用いて説明するが
、ここでの説明では、従来例と異なる部分について述べ
る。

この発明の従来例と異なるのは、第１図（四で示すＨＦ
処理後の第１図（ｂ）の純水リンスでＨＦを除去するこ
とであシ、このとき、純水中に常にウェハが浸漬された
状態でＨＦが除去される（オーバフロー）Ｏ ＨＦが完全に除去された後に、連続的に純水中に酸化剤
を注入する。かかる酸化剤としてはたとえば過酸化水素
水などがあるが、ウニ八表面を強制的に酸化し得るもの
であれば他のガスでもよい。

次に、酸化剤を除去するために新たに純水を注入して除
去する。酸化剤の除去が終了したウェハは従来例の通や
第１図（ＱのＨｃＩ！に浸漬されプロセスが進行し乾燥
に至シ一連のプロセスを終了する。

次に、上記この発明の半導体ウェハの処理装置の一実施
例について第２図により説明する。

同図において、ウェハ１２は弗化水素酸処理が施された
後、キャリア１１とともに純水りンス槽１３内に収納さ
れるようになっている。この純水リンス槽１３内には、
純水１６が純水供給管１５を介して供給され、この純水
供給管工５の所定個所に純水供給パルプ１４が設けられ
ている。

また、純水リンス槽１３には、散気管１８が導入されて
お夕、この散気管１８の所定個所にはＮ供給パルプ１７
が設けられている。このＮ、供給パルプ１７を開くこと
によ’）、Ｎ＊ガスが純水リンス槽１３に供給され、純
水１６内にＮ、の気泡１９を生じさせるようになってい
る。このＮ２の供給は酸の除去効率を上げるために行わ
れるものである。

さらに、純水りンス１３には、供給管２３が導入されて
おり、この供給管２３には酸化剤供給パルプ２１、フィ
ルタ２２が設けられておシ、たとえばＨ，ｏ、、Ｈαな
どの酸化剤２０が酸化剤供給パル７”２１を開けること
によシ、フィルタ２２を通して供給管２３から純水リン
ス槽１３内に供給されるようになっている。なお％　２
４は純水リンス槽１３の下部に設置され、供給管２３と
連結した散液管である。

次に５以上のように構成された装置の動作について説明
する。キャリア１１に入ったウェハ１２は前段の処理と
して、弗化水素酸処理が施されたものであり、ウニ八表
面は疎水性を示す。

純水リンス１３は酸の除去を主な目的としており、この
純水リンスエ３にて処理を行う。

まず、純水供給パルプ１４が開かれ、純水供給管１５を
介して純水１６が純水リンス槽１３に供給される。この
実施例では、酸の除去効率を上げるため、この場合、Ｎ
、供給パルプ１７を開け、散気管１８を介してＮ、の気
泡１９を純水リンス１３内で生じさせる。

これは特に限られた条件ではないので、削除することも
可能である。予め酸の除去時間が設定された所定のシー
ケンスで弗化水素酸の除去を目的とする処理が終了し、
次に連続して酸化剤２０（たとえばＨ，０，、Ｈα）が
酸化剤供給バルブ２１を開けることにより、フィルタ２
２を通じて供給管２３を介し純水リンス槽下部の散液管
２４から適量供給される。供給量は適宜決定されるもの
で酸化剤２０の種類、供給方法、供給時間および供給の
ための手段は特に限定されない。また、フィルタ２２は
酸化剤２０が清浄であれば必要としない。

以上一定シーケンスにし友がって供給された後、ウニ八
表面が親水性になるまで（純水との接触角度θは約２０
°以上を目安）酸化剤中で処理される。

次に、予め固有の酸化剤２０によるウニ八表面の酸化速
度にしたがって酸化処理を終了した後。

純水供給／ぐルグ１４を開けることにより、純水供給管
１５を介して純水１６が供給される。このとき、前述と
同様に酸化剤２０が純水リンスエ３槽内に残留しないよ
うに、予め設定されたシーケンスにし九がって純水リン
スされる。

以上の処理を施したウェハ１２の表面は完全な親水性を
示し、後の処理により、たとえその浸漬する液中に存在
する微粒子が多くても、ウェハ表面には付着しにくくな
る。これは前記文献に記載しであることの理由である。

（発明の効果） 以上詳細に説明し九ように、この発明によれば、半導体
グロセスでウニ八表面が疎水性を示すようなウェットプ
ロセスに訃いて、後の純水中に酸化剤を注入して強制的
に親水性にするようにしたので、ウニ八表面が親水性に
でき、極めて安定な表面となり、後の工程によりその浸
漬する液中の微粒子濃度が高くてもウニ八表面に付着す
る量を減少することができ、高品質のウニ八表面を得る
ことができる。

また、第２の発明によれば、純水リンス槽において純水
中で強制的に酸化膜を成長させるために酸化剤を添加す
る酸化剤注入手段を純水りンス槽に付加するようにした
ので、ウニ八表面を強制的に酸化でき、次の液体処理に
おいて液体中の微粒子濃度が高い場合でも、浸漬するウ
ニ八表面に微粒子付着を防止できる半導体ウェハの処理
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明および従来の半導体ウェハの処理方法
を説明するための工程説明図、第２図はこの発明の半導
体ウェハの処理装置の一実施例の構成を示す図、第３図
は従来の半導体ウェハの処理装置の構成を示す図である
Ｏ Ａ・・・硫酸／過酸化水素水、Ｂ・・・弗化水素酸、Ｃ
・・・塩酸／過酸化水素水／縄水、ａ＝ｃ、１３・・・
純水リンス槽、１１・・・キャリア、１２・・・ウェハ
、１４・・・純水供給パルプ、１５・・・純水供給管、
１６・・・純水、１８・・・散気管、２０・・・酸化剤
、２３・・・供給管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェットプロセスにおけるウェハ表面の一
   部または全部が疎水性になるように処理した工程の後に
   純水にこのウェハを浸漬して酸化剤によりウェハの一部
   または全部を強制的に親水性にすることを特徴とする半
   導体ウェハの処理方法。
2. （２）（ａ）表面が疎水性の処理を施されたウェハをキ
   ャリアとともに収納する純水リンス槽と、 （ｂ）この純水リンス槽に純水を供給する純水供給手段
   と、 （ｃ）上記純水リンス槽内のウェハの表面が親水性とな
   るようにこの純水リンス槽に酸化剤を供給する手段と、 よりなる半導体ウェハの処理装置。