JPH02183531A

JPH02183531A - 半導体ウエーハの洗浄方法

Info

Publication number: JPH02183531A
Application number: JP352789A
Authority: JP
Inventors: Toshio Noda; 野田　敏男; Shigeo Yamamoto; 重雄山本
Original assignee: KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd; Osaka Titanium Co Ltd
Current assignee: KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd; Osaka Titanium Co Ltd
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1990-07-18

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）本発明は、半導体ウェーハの製造工程中において、ウェ
ーハ表面をドライの状態で清浄化する方法に関する。

（従来の技術）近時、クリーン化技術という技術が確実に存在しており
、しかも産業の中で重要な位置を占めている。クリーン
化技術は、汚れを除去する技術であって、単結晶半導体
製造においては、単結晶半導体ウェーハ上の付着異物を
除去し、ウェーハをクリーンにすることをその内容とす
る。

すなわち、半導体製造では、シリコンウェーハの表面上
に酸化膜又は窒化膜を作り、約１ミクロンの厚さに感光
剤を塗布し露光する。更に、パターンを浮き上らせて、
感光膜のない部分を取り除き、不純物拡散によって、シ
リコン基板とは異なった導電性を作り出し、このパター
ンを０．１ミクロンの精度で合わせる作業を繰り返し、
そして組立工程へと進める。この間、数多くのステラフ
において、はこり、不純物、ゴミの汚れがウェーハチッ
プ表面に付着する機会がある。近年能ＬＳＩにおいては
、線巾が２５６にメモリーでは２ミクロン、１Ｍメモリ
ーでは１．２ミクロンと小さくなり、４Ｍメモリーでは
０．８〜０．９ミクロンと１ミクロンの壁を破って、い
わゆるサブミクロンルール時代に近づいたりもしくは突
入するようになると、例えば、１ミクロン程度のバクテ
リアのためにチップ不良が発生するという事態が生じる
。これは、すなわち、ウェーハ中、特に回路が作成され
るウェーハ上面近くにある、鉄、ア・ルミニウム、クロ
ム、鉛、ニッケル等の単一物もしくは酸化物等の複合し
た無機不純物、あるいは作業工程中に付着した有機物が
、電流の流れやメモリーの蓄積に対し問題を生来せしめ
、熱処理を含む種々の加工処理により、結晶の欠陥を生
じ、これによりウェーハの特性を妨げているということ
が近年解明された。

（発明が解決しようとする課題）そこで、シリコン上の回路形成プロセス以外に、その前
段階であるところのウェーハ自身の製作上のプロセスが
問題にされるようになった。より具体的にはウェーハ製
造時、■サブストレート（熱処理等を施していない生の
ウェーハ）自身から発生する不純物、■エピタキシャル
ウェーハのようにサブストレート中に埋込み層を形成す
る工程での不純物、■エピタキシャルウェーハを積む工
程での不純物、更には、■トレンチによる回路構成の工
程が付加された場合には、ウェーハ製造のステップにお
ける不純物の混入、発生等が不可避な問題となり、対策
が求められて来た。

しかして、これらの工程のすべてが温度と関連を有し、
１０００℃を越えると多く発生して来ることも解明され
るようになって来た。しかも、これらの工程は個々のス
テップごとに洗浄を繰り返して行わなければならず、こ
の洗浄において、すなわちウェット洗浄の場合はその溶
液の中に、また、ドライ洗浄の場合は、例えば弗化水素
、過酸化水素等の中に、それぞれ不純物が紛れ込み、こ
れら不純物が次の熱加ニステップにおいて炉内、炉壁等
からの不純物と渾然となり、ウェーハの不純物発生に荷
担するのである。

そして、上記不純物の混入、発生はウェーハの歩留に大
きく影響するものであり、本発明は、これらの不純物発
生の機会を出来るたけ少なくせんとしてなされたもので
ある。

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明は、半導体ウェーハの製造工程中にお
いて、気体放電で生じたプラズマを前記ウェーハの表面
に放射して、ウェーハ表面上に接着している異物を除去
する半導体ウェーハの洗浄方法を第１の発明とし、その
際、前記プラズマ放電の放電圧を、単位面積当り１５ｅ
Ｖ以上で４０ｅＶ以下とした半導体ウェーハの洗浄方法
を第２の発明としている。なお、放電圧を単位面積当り
１５ｅＶ以上で４０ｅＶ以下とした理由は、１５ｅＶ以
下にすると、シリコンウェーハのパーティクルが充分除
去できず、また、４０ｅＶ以上にすると、シリコンウェ
ーハ鏡面の結晶に損傷が発生するからである。

（作　用）本発明は、半導体ウェーハの製造工程中において、プラ
ズマがウェーハ表面の汚れを除去し、これにより、ウェ
ーハ表面をドライの状態で清浄化することが可能となる
。

（実施例）本発明は、上述のように、半導体ウェーハ製造（勿論チ
ップ回路構成プロセスも含む）のうち高温処理、例えば
拡散炉やデニューデットゾーン処理（ＤＺ処理）等の前
において、プラズマ放電によるＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）、ＰＶＤ
（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ　）により、ウェーハ上に外部より接着している例え
ばレジスト等の異物を、ウェーハの鏡面を損じることな
く除去するものである。

第１図は、結晶成長からＬＳＩチップ形成に至るプロセ
スの概略を示す。１はシリコン材料投入工程、２はこの
投入されたシリコン材料（一般にはガス状）からの多結
晶シリコンを生成する工程、３はこれを粉砕した後溶融
し、単結晶として引上げる工程、４は引上げ単結晶を厚
さ５００ミクロン程度に切り出す工程、５はこれを平坦
にするラッピング工程、６は更に鏡面研磨する工程、７
は出来上がった鏡面研磨ウェーハ上に拡散法等により砒
素、アンチモン等を埋込む工程、特にバイポーラＬＳＩ
の工程では必要事項で次のエビタキシャルグロース工程
８と一体一貫にして行う場合が多い。また、ＭＯＳ　Ｌ
ＳＩの工程では、埋込み固定を必要としない場合あるが
、高集積度の確保又はＣＣＤの如き特殊加工をなすもの
に対しては、エビタキシャルグロース工程８は更にマス
キング工程９を行うものであるが、これとは別にＭＯＳ
等において、エビタキシャルグロース工程８無しで生の
サブストレートに直ｆｉＬＳＩトランジスタをマウント
するときは、鏡面研磨工程６の後直ちにマスキング９を
行う場合がある。更に、配線等ボンデング工程１０と完
成ＬＳＩＩＩとの間には、なお、数百工程を経て完成さ
せる。

一般にウェーハの表面を鏡面化するのは、ウェーハ形成
の最終段階が多い。この鏡面化工程においては、砥粒と
して直径０．３ミクロン以下の酸化シリコン（コロイダ
ルシリカ）を、また、砥液としてアルカリ性液等を用い
、これらの混合体を以てウェーハを磨くためのバッドと
して、ポリウレタンを用いて行うのが普通である。もっ
とも、砥粒、砥液、パッドはこれだけに限られるもので
はない。

次に鏡面研磨されたウェーハは、洗浄液にひたされ、洗
浄される。このときの液は、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と
、アンモニア水（ＮＨ４”）と純水（Ｈ２Ｏ）を通常例
としては、１：１：５比とした混合液にひだす。１回の
洗浄できれいに砥液が除去できれば良いが、通常は２回
あるいはそれ以上洗浄を要することがある。更に、この
洗浄の後、純水でリンスし、水分を除去するにはスピン
ナー機を用いるのが普通である。ところが、実際は、上
記洗浄によって付着パーティクルか完全に除去できるも
のではない。更に、後段の純水でリンスしても、パーテ
ィクルは完全に取り切れない。鏡面化されたウェー八表
面は活性が著しく、表面不飽和バレンシイ（ｖａｌｅｎ
ｃｙ　）は異物を捕獲し、且つ酸素等と結合して表面が
酸化される可能性が著しく大きい。純水リンスにより水
分が付加される場合は、酸化は加速される。このままで
製品としてパッケージ中に保管される通常の場合は、使
用直前に過酸化水素とアンモニアの混合液で所謂ＲＣＡ
洗浄されるのが通例である。さもなければこの活性化さ
れた表面を保護するため、窒化膜（ＳｉＮ　）あるいは
ドライな酸素による酸化珪素膜（Ｓｉ（ｌａ）を被せて
、これを使用直前に除去することとなる。しかし、通例
上記パーティクルは、その内側にとじ込められ、これが
後段で悪作用をすることになる。

鏡面研磨工程６で出来上ったサブストレートは、生のサ
ブストレートとして拡散の後、マスキング工程９に行く
場合と、埋込み工程７を経た上で、エビタキシャルグロ
ース工程８を行ってから後、マスキング工程９を施す場
合とがある。本発明は、上記工程において、洗浄後の純
水リンス及びその後のスピンナー機使用を除去するか、
あるいは少なくともスピンナー機使用を除いて、洗浄後
これを真空容器１２内に収納し、高真空中でアルゴン或
いはへリューム等によるプラズマイオン１３を形成し、
これをウェーハ１４に放射せしめるものである。この時
の放射温度は３００°Ｃ以下が普通である。なお、図中
、１５は汚れである。実験の結果は、単位面積当りの放
電圧が、１５ｅＶから４０ｅＶの放射が最良であること
が判明した。１５ｅＶ以下にすると、シリコンウェーハ
のパーティクルが充分除去できず、また、４０ｅＶ以上
にすると、シリコンウェーハ鏡面の結晶に損傷が発生す
るからである。

プラズマドライクリーニングされたウェーハは、必要に
より　１８０°Ｃ前後の温度で約３０分間、オーブンに
入れるいわゆるクエチング工程が付加されても良いが、
ウエーハクリーンネス液度及び処理工程の簡素化により
、これを省略することもある。

（発明の効果）本発明は、以上説明したように、半導体ウェーハの製造
工程において、プラズマ放電によりウェーハ上に外部よ
り接着しているパーティクル及び酸化物を含む汚染物を
、その表面の結晶構造を損じることなく除去することに
より、ウェーハのデバイス製品歩留を向上することがで
きるもので、この後の工程に窒化膜或いは酸化膜を覆う
工程を付加すればウェーハ鏡面はパーティクルの極めて
少ない清浄状態で保護されることとなり、これにより、
後段のプロセスに極めて有効な結果を産むことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は結晶成長からＬＳＩチップ形成に至るプロセス
の概略を示す図、第２図は本発明の概念構成図である。１２・・・真空容器　　　１３・・・プラズマイオン１
４・・・ウェーハ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体ウェーハの製造工程中において、気体放電
で生じたプラズマを前記ウェーハの表面に放射して、ウ
ェーハ表面上に接着している異物を除去することを特徴
とする半導体ウェーハの洗浄方法。
（２）半導体ウェーハの製造工程中において、気体放電
で生じたプラズマを前記ウェーハの表面に放射して、ウ
ェーハ表面上に接着している異物を除去するに際し、前
記プラズマ放電の放電圧を、単位面積当り１５ｅＶ以上
で４０ｅＶ以下としたことを特徴とする半導体ウェーハ
の洗浄方法。