JP3449492B2 - ウェーハエッチングの前処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン等のウェーハ
に混酸（フッ酸、硝酸、酢酸、純水）でエッチング処理
を施す前に、ラッピング工程で生じた汚れやラップ剤の
除去、およびウェーハ表面の平坦化等を主目的に行われ
る前処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの基板として用いられる
半導体ウェーハは、例えばシリコン等の単結晶インゴッ
トをその棒軸方向にスライスし、スライスして得られた
ものに対して面取り、ラッピング、エッチング、ポリッ
シング等の処理を順次施すことにより得られる。

【０００３】このうち、半導体ウェーハのエッチング
は、前工程であるラッピングによって生じたダメージ層
や表面にめり込んだラップ剤（パウダー）を除去する目
的で行われ、特にケミカルエッチングは、ウェーハを混
酸（フッ酸、硝酸、酢酸、純水）などのエッチング液中
に所定時間だけ浸漬することにより行われる。

【０００４】ところが、ラッピングを施したウェーハを
そのままエッチング工程に投入して混酸にて化学処理を
行うと、ラッピング工程にて付着した汚れなどが原因で
ウェーハにエッチングムラが生じるという問題があっ
た。

【０００５】また、汚れ等によるエッチングムラ以外に
も、ラッピング工程で生じたダメージ層を直接ケミカル
エッチングすると、表面が粗くなって突起が発生すると
いう問題があった。この突起は、後工程であるポリッシ
ング時にディンプルの原因となることから、ウェーハの
収率が著しく低下することとなった。

【０００６】さらに、ラッピングを施したウェーハをそ
のままエッチング工程に投入するとエッチング層内に前
工程からのラップ剤が持ち込まれるため、これが原因で
ケミカルエッチングを施した後においてもウェーハの表
面に不純物が付着するという問題があった。

【０００７】そのため、ケミカルエッチングを行う前
に、前工程であるラッピング工程でウェーハに付着した
汚れを除去する目的で、低濃度アルカリ溶液に微量の界
面活性剤を加えた洗浄液を用いて前洗浄（前処理）を行
っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の低濃
度アルカリ溶液に微量の界面活性剤を加えた洗浄液は、
ラッピング工程で付着した汚れの除去についてはある程
度の効果が期待できるものの、界面活性剤がウェーハの
表面に残留するため、このウェーハをケミカルエッチン
グしたのちにおいても除去されず、この界面活性剤が不
純物となってウェーハの収率を低下させる原因となって
いた。

【０００９】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、界面活性剤の代わりに過酸
化水素水を使用することにより洗浄液そのものの残留を
防止し、かつ適切な酸化還元反応を利用して前工程にお
ける汚れを効率的に除去することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のウェーハエッチングの前処理方法は、混酸
エッチングを行う前に、無機アルカリ成分が０．０８〜
１．０ｍｏｌ／ｌ、過酸化水素水溶液が０．０５〜０．
４５ｍｏｌ／ｌであり、除去能力が１０Å／ｍｉｎ以上
である酸化還元溶液と、無機アルカリ成分が７ｍｏｌ／
ｌ以上、除去能力が０．７〜１．２μｍ／ｍｉｎである
高濃度無機アルカリ溶液を用いて、連続して洗浄を行う
ことを特徴としている。

【００１１】

【作用】フッ酸、硝酸、酢酸、純水などからなる混酸を
用いたケミカルエッチングを施す前に、まず、無機アル
カリ成分が０．０８〜１．０ｍｏｌ／ｌ、過酸化水素水
溶液が０．０５〜０．４５ｍｏｌ／ｌであり、除去能力
が１０Å／ｍｉｎ以上である酸化還元溶液を用いてラッ
ピングを終了したウェーハを洗浄する。

【００１２】過酸化水素水の酸化還元効果によってラッ
ピング工程における汚れが除去され、しかも、過酸化水
素水は水に対して自由に混合するため、その後に純水等
を用いて洗浄すればウェーハ表面に残留することもな
い。

【００１３】ついで、無機アルカリ成分が７ｍｏｌ／ｌ
以上である高濃度無機アルカリ溶液を用いてウェーハを
洗浄する。この高濃度無機アルカリ溶液により、ウェー
ハの表面調整が行われダメージ層に起因する表面突起密
度を低下させることができる。特に、除去能力（エッチ
ングレート）が０．７μｍ／ｍｉｎ以上であるので表面
突起密度が低下する（図２参照）。また、除去能力が
１．２μｍ／ｍｉｎ以上になると面荒れが生じ、以後の
ケミカルエッチングにおいてこの面荒れが促進されるの
で好ましくない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例に係るウェーハエッチ
ングの前処理工程を示す工程図、図２は同実施例の第２
洗浄工程におけるエッチングレートとウェーハ表面の突
起密度との関係を示すグラフ、図３は同実施例の前処理
を施したウェーハを混酸によりケミカルエッチングし、
得られたウェーハの不純物量をＳＩＭＳ（二次電子によ
る表面微量元素分析法）により分析した結果を示すグラ
フである。

【００１５】例えば、シリコンウェーハ（ポリッシュド
・ウェーハ、鏡面研磨ウェーハ）を製造する場合、シリ
コン等の単結晶インゴットをその棒軸方向にスライス
し、スライスして得られたものに対して面取り、ラッピ
ング１を順次施す（ラップド・ウェーハ）。その後、ラ
ッピング１によって生じたダメージ層や表面にめり込ん
だラップ剤（パウダー）を除去する目的でエッチング５
を行い、特にケミカルエッチングでは、ウェーハを混酸
（フッ酸、硝酸、酢酸、純水）などのエッチング液中に
所定時間だけ浸漬することにより行われる。

【００１６】本実施例では、エッチング５の前に前処理
を施す。具体的には、図１に示すように、ラッピング１
が施されたシリコンウェーハ（ラップド・ウェーハ）に
対してラッピング工程１で付着した汚れを除去するため
に第１の洗浄２を行う。

【００１７】この第１洗浄工程２で用いられる洗浄液
は、酸化還元反応能力を備えた無機アルカリと過酸化水
素との混合溶液である。特に、無機アルカリ成分が、０．０８〜１．０ｍｏｌ／ｌ であり、過酸化水素水溶液が、０．０５〜０．４５ｍｏｌ／ｌ である酸化還元溶液を用いる。

【００１８】また、このような洗浄液の汚れの除去能力
を効率的に発揮させるために、エッチングレート（除去
能力）を１０Å／ｍｉｎ以上とする。

【００１９】洗浄液として無機アルカリと過酸化水素と
の混合溶液を採用することにより、過酸化水素水の酸化
還元効果によってラッピング工程１における汚れが除去
され、しかも、過酸化水素水は水に対して自由に混合す
るため、その後に純水等を用いて洗浄すればウェーハ表
面に残留することもない。

【００２０】第１の洗浄２を行ったのち、続けて第２の
洗浄３を行う。この第２の洗浄３における主目的は、後
工程であるケミカルエッチング５を施すにあたり、シリ
コンウェーハの表面調整を行い、ラッピング工程１にお
けるダメージ層に起因する表面突起密度を低下させるこ
とにある。

【００２１】具体的には、第２洗浄工程３の洗浄液とし
て、高濃度無機アルカリ溶液を用いる。このとき、表面
突起密度を満足させるためには、高濃度無機アルカリ溶
液の無機アルカリ成分を７ｍｏｌ／ｌ以上とする。

【００２２】また、表面突起密度を最小とするために、
エッチングレート（除去能力）を０．７〜１．２μｍ／
ｍｉｎとする。図２は、エッチド・ウェーハ表面に対す
るエッチングレートと表面突起密度との関係を示してお
り、表面突起密度は光学顕微鏡像観察によりオーバーフ
ォーカス時に観察される表面レベルより高い部分をカウ
ントしたもの（単位面積当りの個数）である。エッチン
グレートが０．７から１．２μｍ／ｍｉｎのときに表面
突起密度が最小となることが理解される。

【００２３】最後に、第１洗浄工程２および第２洗浄工
程３で使用した洗浄液のアルカリ成分を除去するために
シリコンウェーハを純水によって洗浄する（純水洗浄工
程４）。このとき、第１洗浄工程２で使用した過酸化水
素成分も除去され、シリコンウェーハに残留することが
ない。

【００２４】図３は、前処理を行ったのち、混酸による
ケミカルエッチングを行い、得られたエッチド・ウェー
ハに付着した不純物量をＳＩＭＳ（二次電子による表面
微量元素分析法）により分析した結果であり、○が従来
の前処理方法、□が本発明の前処理方法をそれぞれ行っ
たときの不純物量のＳＩＭＳ相対ピーク値である。従来
の前処理方法で処理したエッチド・ウェーハに比べて、
特にＡｌ、Ｃａ元素のレベルが低減されていることが理
解される。

【００２５】このようにして前処理が施されたシリコン
ウェーハは、ケミカルエッチング工程５に送られ、混酸
によるエッチング処理が行われたのち（エッチド・ウェ
ーハ）、ポリッシングなどの諸工程を経て、鏡面研磨ウ
ェーハとなる。

【００２６】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、本発明
を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施例に開示された各要素は、本発明の技術
的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨で
ある。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
の低濃度アルカリ溶液に微量の界面活性剤を加えた洗浄
液に比べ、ラッピング工程で付着した汚れの除去はもと
より、洗浄液そのものがウェーハの表面に残留すること
がないため、不純物付着によるウェーハの収率低下を防
止することができる。

【００２８】また、ラッピング工程で生じたダメージ層
を適切に表面調整するので、後工程であるポリッシング
時に生じるディンプルを抑制することができ、この点か
らもウェーハの収率低下を防止することができる。

【００２９】さらに、ラッピング工程のラップ剤や前処
理工程の洗浄剤のエッチング工程への持ち込みを防止で
きるので、これが原因で生じるエッチド・ウェーハの不
純物付着を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るウェーハエッチングの
前処理工程を示す工程説明図である。

【図２】同実施例の第２洗浄工程におけるエッチングレ
ートとウェーハ表面の突起密度との関係を示すグラフで
ある。

【図３】同実施例の前処理を施したウェーハを混酸によ
りケミカルエッチングし、得られたウェーハの不純物量
をＳＩＭＳ（二次電子による表面微量元素分析法）によ
り分析した結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１…ラッピング ２…第１の洗浄（汚れの除去） ３…第２の洗浄（突起密度制御） ４…純水洗浄（アルカリ成分の除去） ５…エッチング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高石 和成 東京都千代田区岩本町３丁目８番16号 三菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 岡田 忠 東京都千代田区岩本町３丁目８番16号 三菱マテリアルシリコン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−92621（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】混酸エッチングを行う前に、無機アルカリ
   成分が０．０８〜１．０ｍｏｌ／ｌ、過酸化水素水溶液
   が０．０５〜０．４５ｍｏｌ／ｌであり、除去能力が１
   ０Å／ｍｉｎ以上である酸化還元溶液と、無機アルカリ
   成分が７ｍｏｌ／ｌ以上、除去能力が０．７〜１．２μ
   ｍ／ｍｉｎである高濃度無機アルカリ溶液を用いて、連
   続して洗浄を行うことを特徴とするウェーハエッチング
   の前処理方法。
2. 【請求項２】前記無機アルカリ成分が７ｍｏｌ／ｌ以
   上、除去能力が０．７〜１．２μｍ／ｍｉｎである高濃
   度無機アルカリ溶液で処理することにより、ウェーハの
   表面突起密度を低下させる請求項１記載のウェーハエッ
   チングの前処理方法。