JPH03273629A - 半導体基板の洗浄方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、酸を含む洗浄液に浸漬して洗浄する半導体
基板の洗浄方法の改良に係り、重金属類の除去のため酸
を含む洗浄液による洗浄に際して、比較的低温度に短時
間浸漬して、半導体基板の表層部結晶欠陥となるパーテ
ィクルの付着を低減した半導体基板の洗浄方法に関する
。

従来の技術 半導体基板の洗浄方法は、主として過酸化水素水とアン
モニアの混液を用いた所謂アルカリ洗浄による有機物除
去の洗浄を行っている。

特に、重金属類の除去を必要とする基板については、王
水、硫酸、塩酸、沸酸等を用いる酸洗浄が行われていた
。

今田半導体基板を用いた集積回路の高密度化は、際限な
く進んでおり、高純度は勿論のこと表面の高清浄化が益
々要求されている。

特に、高密度な撮像素子（ＣＯＤ）や集積回路素子の製
造において、基板上に素子回路を蝕刻する線幅はｌｐｍ
以下になっている。

従って、高密度素子の製造段階において、所要の回路パ
ターンを写真蝕刻で形成する際に、基板上に付着したパ
ーティクルが回路を断線する懸念がある。

また、基板表面に付着する重金属は、素子形成工程にお
ける熱処理において、基板表面近傍の能動領域に結晶欠
陥を発生させ、電気特性を低下させてしまうことになる
。

従来、多用されているアルカリ洗浄は、ががるパーティ
クルの除去に対しては効果的な洗浄が可能であるが、重
金属の除去はほとんどできず、前述の素子製造段階にお
いて、残留した重金属により結晶欠陥が発生する問題が
あった。

そこで、重金属除去の方法として前記の酸洗浄を施して
いるが、第１図に洗浄液のｐＨ濃度とパーティクル付着
量との関係を示す如く、酸処理により基板表面に洗浄液
中の微粒子が吸着されやすい性質があり、該微粒子が素
子歩留りを低下指せる問題があった。

この発明は、上述したアルカリ洗浄と酸洗浄の問題点に
鑑み、基板表面の重金属を除去しがっパーティクルの付
着が少ない洗浄方法を提供することを目的とする。

発明の概要 この発明は、基板表面へのパーティクルの付着がなく、
重金属の除去が可能な洗浄方法を目的に、種々検討した
結果、重金属の除去方法として酸を用いて溶解除去し、
酸洗浄にて付着しやすい微粒子を極力少なくするために
、酸洗浄条件をａ、洗浄温度は低温とする す、洗浄時間は短くする Ｃ３洗浄液中微粒子数を極力抑える の各条件を満足する必要があることを知見し、この発明
を完成した。

すなわち、この発明は、 酸を含む洗浄液に半導体基板を浸漬して洗浄する半導体
基板の洗浄方法において、 例えば、塩酸と過酸化水素水の混液からなる洗浄液の温
度を４０℃〜６０℃の範囲に保持して、５分〜１０分間
浸漬することを特徴とする半導体基板の洗浄方法である
。

また、この発明は、上記洗浄方法において、洗浄液を循
環濾過することを特徴とする半導体基板の洗浄方法であ
る。

発明の構成 この発明は、重金属の除去方法として酸を用いて溶解除
去し、かつ酸洗浄にて付着しやすい微粒子を極力少なく
するため、特定条件を満足することを特徴とする洗浄方
法である。以下に、酸洗浄条件を詳述する。

１、酸洗浄とアルカリ洗浄との比較 洗浄液のｐＨ違いが、パーティクル付着に与える影響を
調べるため、酸洗側とアルカリ性側の洗浄でのパーティ
クル付着量を測定した。

洗浄液は、酸性側ではＨＣＩ、アルカリ性側ではＮＨ４
ＯＨを添加し、ｐＨ調整を行った。また、添加量と添加
薬液が違うため、薬液から持ち込まれるダストの影響を
懸念し、これらの影響を無視できる汚れた洗浄液（水道
水子純水、直検法での液中ダスト１０４個１ｍｌレベル
）を使用した。

測定結果を第１図に示す如く、アルカリ性側洗浄液によ
る洗浄ではパーティクル付着は少なく、ｐＨ毎での付着
差−もないが、酸性側洗浄液による洗浄では、強酸にな
るに従って付着量が増大する。

従って、アルカリ洗浄に対し、酸洗浄は、液中ダストを
基板へ吸着する洗浄と言える。

２、パーティクル付着要因 酸性側洗浄液による洗浄において、洗浄温度とパーティ
クル付着との関係を調べた。測定結果を第２図に示す如
く、ＨＣＩ／Ｈ２Ｏ２洗浄液（○印）の温度上昇と共に
パーティクル付着が増大する傾向にあり、６０℃を越え
る洗浄では、急激にパーティクル付着量が増える。

かかる結果は、薬液等からの持ち込まれる洗浄液中に存
在するダストが、洗浄温度による分解性の違いにより、
基板への付着量の差となっているものと考えられる。

３、洗浄時間とパーティクル付着 ＨＣ１／Ｈ２Ｏ２洗浄液を入れた同一洗浄槽内へ、複数
の基板を同時に投入し、洗浄時間を種々設定して、洗浄
時間とパーティクル付着量との関係について調べた。

測定結果を第３図に示す如く、ＨＣ１／Ｈ２Ｏ２洗浄時
間でのパーティクル付着は、経時的に付着量が増大する
。

ＨＣＩ／Ｈ２Ｏ２洗浄液による洗浄時のパーティクル付
着は、洗浄液中への基板投入時及び基板引き上げ時まで
のウェハへのパーティクル付着の影響は少なく、洗浄液
中のダストが経時的に基板に付着していくことが分かっ
た。

４、洗浄時間と洗浄能力 ５０℃に保持したＨＣ１／Ｈ２Ｏ２洗浄液による洗浄時
間と洗浄能力との関係について調べるため、金属（Ｆｅ
）１０ｐｐｂで汚染された基板を用いて、Ｈｃｌ／Ｈ２
Ｏ２洗浄液の金属（Ｆｅ）除去能力を、金属付着により
基板表面のライフタイム（ｗｆ−Ｉ）低下および熱酸化
誘起欠陥（Ｏ８Ｆ）が増加する特性を用いて評価した。

ＨＣＩ／Ｈ２Ｏ２洗浄液は、ＨＣＩ　：　Ｈ２Ｏ２：　
Ｈ２Ｏ＝　１：１ニア（０印）のものと、同配合比１：
３：２１（△印）のものを用いた。

第４図に示す如く、Ｏ８Ｆ評価では、１分間以上の洗浄
における有意差はなく、全て１０個／Ｃｍ以下に除去で
きている。

ｗｆ−Ｉ評価では、１分間洗浄での回復が不十分であり
、ＨＣＩの配合比を１／３にすると、７．５分間洗浄で
も回復が不十分であることを確認した。

上述のとおり、Ｏ８Ｆ、　ｖｒｆ−ｔの結果から、金属
汚染（ＦｅｌＯｐｐｂ汚染ケミ法）に対し、１０分間以
上のＨＣＩ／Ｈ２Ｏ２洗浄液（５０℃、配合比１：１ニ
ア）を行えば、充分な除去能力がある。

以上の１〜４の知見をまとめると、ｐＨの差によりパー
ティクルの付着が変化することは明確であり、酸性（ｐ
Ｈ＞７）にてパーティクルの付着を低減するため、洗浄
液温度とパーティクル付着量の関係を求めると、洗浄液
温度が高くなるにつれてパーティクル付着量が増大して
いることが判明し、さらに洗浄時間とパーティクルの付
着量の関係を求めると、洗浄時間が長くなれば、パーテ
ィクルの付着が増加しており、洗浄液中に存在する微粒
子が基板表面に付着する確率が時間と比例すると考えら
れ、また、液中の微粒子量を予め少なくしておくことが
望ましいことが分かる。

従って、パーティクルの付着を低減するには、低温、短
時間洗浄が必要で、液中微粒子の少ない洗浄液を使用す
る必要がある。

さらに、重金属の除去の観点から洗浄時間と洗浄能力を
考慮した結果、ＨＣＩ／Ｈ２Ｏ２洗浄液の温度を４０℃
〜６０℃の範囲に保持して、５分〜１０分間浸漬する洗
浄方法が、基板表面へのパーティクルの付着がなく、重
金属の除去が可能で、半導体基板の洗浄に最適であるこ
とが分かった。

洗浄液中の微粒子量を予めめ少なくしておくには、少な
くとも被洗浄基板の浸漬前に所要のフィルターを用いて
洗浄液を濾過することが必要であり、また、槽内の洗浄
液を循環濾過するとよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はｐＨとパーティクル付着量との関係を示すグラ
フである。第２図は洗浄液温度とパーティクル付着量と
の関係を示すグラフである。第３図は洗浄時間とパーテ
ィクル付着量との関係を示すグラフである。第４図洗浄
時間とライフタイム（ｗｆ−Ｉ）及び熱酸化誘起欠陥（
０８Ｔ）との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸を含む洗浄液に半導体基板を浸漬して洗浄する半導体
   基板の洗浄方法において、前記洗浄液の温度を４０℃〜
   ６０℃の範囲に保持して、５分〜１０分間浸漬すること
   を特徴とする半導体基板の洗浄方法。 ２ 前記酸を含む洗浄液が塩酸と過酸化水素水の混液からな
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体基板の洗浄方
   法。 ３ 洗浄液を循環濾過することを特徴とする請求項１または
   請求項２記載の半導体基板の洗浄方法。