JPH0364024A - 半導体基板表面洗浄方法 - Google Patents
半導体基板表面洗浄方法Info
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- JPH0364024A JPH0364024A JP19806389A JP19806389A JPH0364024A JP H0364024 A JPH0364024 A JP H0364024A JP 19806389 A JP19806389 A JP 19806389A JP 19806389 A JP19806389 A JP 19806389A JP H0364024 A JPH0364024 A JP H0364024A
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- gas
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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。
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〕
半導体基板表面洗浄方法、特に半導体基板（シリコン基
板）表面に付着した重金属、アルカリなどの無機汚染物
ｉｔ（例えば、Ｐｅ、 Ｎｉ、 Ｃｒ、 ＣａＳＨｇ、
Ｎａなど）を乾式（ドライ）で洗浄する方法に関し、半
導体基板表面の洗浄のためのドライエツチング中に、汚
染物質を該基板に再付着させることなくエツチングを進
行させ、本来得られるべき清浄度を実現することのでき
る半導体基板の表面のドライ洗浄方法を提供することを
目的とし、ハロゲン系の反応性ガスを用いて半導体基板
の表面をエツチングしつつ該基板の表面の汚染物質を気
化、除去させる乾式洗浄において、反応性ガスとエツチ
ングに寄与しない非反応性ガスとを交互にチャンバ内に
導入することにより所望のエツチング量を分割してエツ
チングすることを特徴とする半導体基板表面洗浄方法を
含み構成する。
板）表面に付着した重金属、アルカリなどの無機汚染物
ｉｔ（例えば、Ｐｅ、 Ｎｉ、 Ｃｒ、 ＣａＳＨｇ、
Ｎａなど）を乾式（ドライ）で洗浄する方法に関し、半
導体基板表面の洗浄のためのドライエツチング中に、汚
染物質を該基板に再付着させることなくエツチングを進
行させ、本来得られるべき清浄度を実現することのでき
る半導体基板の表面のドライ洗浄方法を提供することを
目的とし、ハロゲン系の反応性ガスを用いて半導体基板
の表面をエツチングしつつ該基板の表面の汚染物質を気
化、除去させる乾式洗浄において、反応性ガスとエツチ
ングに寄与しない非反応性ガスとを交互にチャンバ内に
導入することにより所望のエツチング量を分割してエツ
チングすることを特徴とする半導体基板表面洗浄方法を
含み構成する。
本発明は半導体基板表面洗浄方法、特に半導体基板（シ
リコン基板）表面に付着した重金属、アルカリなどの無
機汚染物質（例えば、Ｆｅ、 Ｎｉ、 Ｃｒ、Ｃａ、
Ｍｇ、 Ｎａなと）を乾式（ドライ）で洗浄する方法に
関する。
リコン基板）表面に付着した重金属、アルカリなどの無
機汚染物質（例えば、Ｆｅ、 Ｎｉ、 Ｃｒ、Ｃａ、
Ｍｇ、 Ｎａなと）を乾式（ドライ）で洗浄する方法に
関する。
半導体表面の清浄化を目的とする洗浄方法のうち、溶液
を用いることのない乾式洗浄法（ドライ洗浄方法）は、
近年のＩＣの高集積化に伴ない、製造工程中の洗浄工程
にも採用される必要性が生してきた。半導体基板（例え
ばシリコンウェハ）の表面には、前の工程の種類如何に
よって相違はあるものの、数人から５００人程度の表面
汚染層が存在し、それを反応性ガスを用い、半導体基板
の表面のエツチングと共に除去するのである。用いる反
応性ガスは、ハロゲン系の塩素（ＣＩＺ） 、塩化水素
（Ｈｅｌ） 、７７素（Ｆ２）、７７化水素（ＩＦ）な
どである。または、これらの反応性ガスを用い、光（紫
外光！！９り照射によって反応性ガスを励起し、エネル
ギー状態を高くし、半導体基板表面をエツチングすると
同時に、汚染物質を気化させて除去する方法もある。
を用いることのない乾式洗浄法（ドライ洗浄方法）は、
近年のＩＣの高集積化に伴ない、製造工程中の洗浄工程
にも採用される必要性が生してきた。半導体基板（例え
ばシリコンウェハ）の表面には、前の工程の種類如何に
よって相違はあるものの、数人から５００人程度の表面
汚染層が存在し、それを反応性ガスを用い、半導体基板
の表面のエツチングと共に除去するのである。用いる反
応性ガスは、ハロゲン系の塩素（ＣＩＺ） 、塩化水素
（Ｈｅｌ） 、７７素（Ｆ２）、７７化水素（ＩＦ）な
どである。または、これらの反応性ガスを用い、光（紫
外光！！９り照射によって反応性ガスを励起し、エネル
ギー状態を高くし、半導体基板表面をエツチングすると
同時に、汚染物質を気化させて除去する方法もある。
例えば、本出願人は、反応槽内にシリコン基板を装填し
、該反応槽内を排気し、しかる後、該反応槽内に塩素ガ
スを導入すると共に該シリコン基板を１００’Ｃ〜５０
０°Ｃの温度に加熱し、該シリコン基板装填部に光を照
射して塩素ラジカルを発生し、それにより該シリコン基
板表面のエツチングを行ない、その後、該反応槽内から
塩素ガスを除去し、薄膜形成用ガスを該反応槽内に導入
して前記シリコン基板上に薄膜を形成する方法を開発し
公にした（特開昭６２−４２５３０号公報）。
、該反応槽内を排気し、しかる後、該反応槽内に塩素ガ
スを導入すると共に該シリコン基板を１００’Ｃ〜５０
０°Ｃの温度に加熱し、該シリコン基板装填部に光を照
射して塩素ラジカルを発生し、それにより該シリコン基
板表面のエツチングを行ない、その後、該反応槽内から
塩素ガスを除去し、薄膜形成用ガスを該反応槽内に導入
して前記シリコン基板上に薄膜を形成する方法を開発し
公にした（特開昭６２−４２５３０号公報）。
また、本発明者の１人である杉野林志は、奈良安雄、渡
辺悟、伊藤隆司らと共に、「光励起塩素ラジカルを用い
たシリコンのエツチングとクリーニング」と題する報告
を、電気化学Ｖｏ１．５６． Ｎｏ、７（１９８Ｂ）、
ｐ、５３３〜５３７に発表した。この報告の内容は、反
応ガスとしては９９．９９９％の高純度塩素を、また紫
外光源としてマイクロ波励起の高圧水銀ランプを用い、
多層膜選択反射ξラーを介して塩素ラジカルを生成する
のに有効な２００〜３００ｎｍの波長の光を基板に垂直
に照射した。光強度は基板表面テ２２ｍＷ／ｃｄ （Ｕ
ＳＩＯ［ＩＶＤ ２５４−ｐ）であり、反応室はすべて
石英からできていて、基板加熱は裏面に反応室外部から
赤外線を照射することで行った。試料としては（１００
）シリコンウェハを用い、反応室に導入する直前に希弗
酸溶液と脱イオン水によって表面の自然酸化膜を除去し
た。反応室内の圧力はドライポンプとメカニカルブース
ターポンプで調整した。
辺悟、伊藤隆司らと共に、「光励起塩素ラジカルを用い
たシリコンのエツチングとクリーニング」と題する報告
を、電気化学Ｖｏ１．５６． Ｎｏ、７（１９８Ｂ）、
ｐ、５３３〜５３７に発表した。この報告の内容は、反
応ガスとしては９９．９９９％の高純度塩素を、また紫
外光源としてマイクロ波励起の高圧水銀ランプを用い、
多層膜選択反射ξラーを介して塩素ラジカルを生成する
のに有効な２００〜３００ｎｍの波長の光を基板に垂直
に照射した。光強度は基板表面テ２２ｍＷ／ｃｄ （Ｕ
ＳＩＯ［ＩＶＤ ２５４−ｐ）であり、反応室はすべて
石英からできていて、基板加熱は裏面に反応室外部から
赤外線を照射することで行った。試料としては（１００
）シリコンウェハを用い、反応室に導入する直前に希弗
酸溶液と脱イオン水によって表面の自然酸化膜を除去し
た。反応室内の圧力はドライポンプとメカニカルブース
ターポンプで調整した。
か＼る光励起クリーニングで得られるシリコン表面は溶
液洗浄で得られるものより清浄度が高く、溶液洗浄で取
り切れないシリコン表面の汚染物質をも光励起クリーニ
ングでは除去することができることがわかった。
液洗浄で得られるものより清浄度が高く、溶液洗浄で取
り切れないシリコン表面の汚染物質をも光励起クリーニ
ングでは除去することができることがわかった。
このようなドライ洗浄方式が用いられるに至った理由に
ついて説明すると、例えばシリコンウェハにトレンチを
形成する場合に、デバイスの微細化の目的で、トレンチ
は、幅に対して高さの比（アスペクト比）が大に、すな
わち狭い幅で深さを大に形成する必要がある。そのとき
、溶液を用いるウェットエツチングでは、表面張力によ
って溶液がトレンチ内に入り難くなり、また入った溶液
を抜く（除去する）ことが難しくなってきた。
ついて説明すると、例えばシリコンウェハにトレンチを
形成する場合に、デバイスの微細化の目的で、トレンチ
は、幅に対して高さの比（アスペクト比）が大に、すな
わち狭い幅で深さを大に形成する必要がある。そのとき
、溶液を用いるウェットエツチングでは、表面張力によ
って溶液がトレンチ内に入り難くなり、また入った溶液
を抜く（除去する）ことが難しくなってきた。
さらに、溶液を用いるエツチングや洗浄の後には基板表
面に残留物が付着する。従来は、これらの残留物はさほ
ど問題にはならなかったが、最近の高集積化、微細化の
状況下では、これらの残留物も無視することができなく
なり、ウェットエツチングには限界があるとしてドライ
洗浄方法、ドライエツチング方法が採用されるに至った
のである。
面に残留物が付着する。従来は、これらの残留物はさほ
ど問題にはならなかったが、最近の高集積化、微細化の
状況下では、これらの残留物も無視することができなく
なり、ウェットエツチングには限界があるとしてドライ
洗浄方法、ドライエツチング方法が採用されるに至った
のである。
前述したハロゲン系の反応性ガスを用いる洗浄方法にお
し−）では、半導体基板表面のエツチング中に汚染物質
を気化、除去するので、気相中を汚染物質が浮遊するこ
とが避けられない。そして、この気相中を浮遊している
汚染￥ｙＪ質がエツチングされた半導体基板の表面に再
付着することが認められた。
し−）では、半導体基板表面のエツチング中に汚染物質
を気化、除去するので、気相中を汚染物質が浮遊するこ
とが避けられない。そして、この気相中を浮遊している
汚染￥ｙＪ質がエツチングされた半導体基板の表面に再
付着することが認められた。
第３図は従来例の問題点を模式的に説明するための図で
ある。半導体基板（シリコンウェハ）の表面のエツチン
グの初期においては、同図（ａ）に示されるように、シ
リコン結晶Ｕの間に汚染物質１２が入り込んでいる。エ
ツチングが進行すると同図（ロ）に示されるように、表
面のシリコン結晶１１と共に汚染物質１２も基板表面か
ら離脱するが、この離脱した汚染物質のあるものは、同
図に矢印を付けて示すようにシリコンウェハ表面に戻っ
て付着する。
ある。半導体基板（シリコンウェハ）の表面のエツチン
グの初期においては、同図（ａ）に示されるように、シ
リコン結晶Ｕの間に汚染物質１２が入り込んでいる。エ
ツチングが進行すると同図（ロ）に示されるように、表
面のシリコン結晶１１と共に汚染物質１２も基板表面か
ら離脱するが、この離脱した汚染物質のあるものは、同
図に矢印を付けて示すようにシリコンウェハ表面に戻っ
て付着する。
このように、従来の技術でドライ洗浄を行うということ
は、汚染物質の除去と付着とを繰返し行っていることに
なり、そのために、本来実現できる清浄度（汚染物質は
ゼロになるはずである。）よりも低いレベルの清浄度し
か得られない現状にある。
は、汚染物質の除去と付着とを繰返し行っていることに
なり、そのために、本来実現できる清浄度（汚染物質は
ゼロになるはずである。）よりも低いレベルの清浄度し
か得られない現状にある。
そこで本発明は、半導体基板表面の洗浄のためのドライ
エツチング中に、汚染物質を該基板に再付着させること
なくエツチングを進行させ、本来得られるべき洗浄度を
実現することのできる半導体基板の表面のドライ洗浄方
法を提供することを目的とする。
エツチング中に、汚染物質を該基板に再付着させること
なくエツチングを進行させ、本来得られるべき洗浄度を
実現することのできる半導体基板の表面のドライ洗浄方
法を提供することを目的とする。
上記課題は、ハロゲン系の反応性ガスを用いて半導体基
板の表面をエツチングしつつ該基板の表面の汚染物質を
気化、除去させる乾式洗浄において、反応性ガスとエツ
チングに寄与しない非反応性ガスとを交互にチャンバ内
に導入することにより所望のエツチング量を分割してエ
ツチングする・ことを特徴とする半導体基板表面洗浄方
法によって解決される。
板の表面をエツチングしつつ該基板の表面の汚染物質を
気化、除去させる乾式洗浄において、反応性ガスとエツ
チングに寄与しない非反応性ガスとを交互にチャンバ内
に導入することにより所望のエツチング量を分割してエ
ツチングする・ことを特徴とする半導体基板表面洗浄方
法によって解決される。
すなわち本発明では、目的のエツチング量に達するまで
、エツチングガスの導入と排気を繰返すことにより分割
的にエツチングを進行させ、排気の段階で気相中を浮遊
している汚染物質を反応室の外に排出するので、汚染物
質は再付着することなく気相状態で除去されるのである
。
、エツチングガスの導入と排気を繰返すことにより分割
的にエツチングを進行させ、排気の段階で気相中を浮遊
している汚染物質を反応室の外に排出するので、汚染物
質は再付着することなく気相状態で除去されるのである
。
以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。
第２図は本発明の方法の実施に使用する装置の構成を示
す図で、図中、２１はチャンバ、２２は半導体Ｊｉ板（
シリコンウェハ）、２３はシリコンウェハ２２を加熱す
るためのヒーター、２４は排気口、２５は反応性ガスで
ある例えば塩素ガスの容器、２６はエツチングに寄与し
ない非反応性ガスである希ガス（例えばＡｒ）容器、２
７ａと２７ｂはバルブ、２８はヒーター２３のための電
源、３１は光源、３２はリフレクタ−である。か＼る装
置は反応ガスと希ガスとを交互に導入する点が異なる点
を除くと、従来用いられた知られた装置と同じものであ
る。
す図で、図中、２１はチャンバ、２２は半導体Ｊｉ板（
シリコンウェハ）、２３はシリコンウェハ２２を加熱す
るためのヒーター、２４は排気口、２５は反応性ガスで
ある例えば塩素ガスの容器、２６はエツチングに寄与し
ない非反応性ガスである希ガス（例えばＡｒ）容器、２
７ａと２７ｂはバルブ、２８はヒーター２３のための電
源、３１は光源、３２はリフレクタ−である。か＼る装
置は反応ガスと希ガスとを交互に導入する点が異なる点
を除くと、従来用いられた知られた装置と同じものであ
る。
シリコンウェハ２２はヒーター２３によって２００″Ｃ
〜５００℃程度の温度に加熱され、チャンバ２１内の圧
力は、通常１〜ＩＱＱ Ｔｏｒｒ、反応ガス導入時には
１〜１００ Ｔｏｒｒ、排気時にはＩ Ｘ １０−３〜
Ｉ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒに保たれる。塩素ガスおよび
希ガス（Ａｒガス）の流量はそれぞれ１０〜２００ｍ
ｌ ／５ｈｉｎに維持される。
〜５００℃程度の温度に加熱され、チャンバ２１内の圧
力は、通常１〜ＩＱＱ Ｔｏｒｒ、反応ガス導入時には
１〜１００ Ｔｏｒｒ、排気時にはＩ Ｘ １０−３〜
Ｉ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒに保たれる。塩素ガスおよび
希ガス（Ａｒガス）の流量はそれぞれ１０〜２００ｍ
ｌ ／５ｈｉｎに維持される。
本発明の方法では、シリコンウェハ２２の表面のエツチ
ング量（前記した数人から５００人の範囲内の所望の量
）を、１度にエツチングするのではなく、分割してエツ
チングするものである。
ング量（前記した数人から５００人の範囲内の所望の量
）を、１度にエツチングするのではなく、分割してエツ
チングするものである。
分割エツチングの態様としては、０．１〜１０秒程度に
、排気しながら塩素（反応性ガス）と希ガス（非反応性
ガス）とを交互に導入する方法、反応性ガスと非反応性
ガスの導入とこれらのガスの排気とを交互に繰返す方法
、反応性ガス導入→排気→非反応性ガス導入→排気のサ
イクルを繰返す方法、反応性ガスと非反応性ガスをいわ
ばパルス状に供給する方法、などがある。
、排気しながら塩素（反応性ガス）と希ガス（非反応性
ガス）とを交互に導入する方法、反応性ガスと非反応性
ガスの導入とこれらのガスの排気とを交互に繰返す方法
、反応性ガス導入→排気→非反応性ガス導入→排気のサ
イクルを繰返す方法、反応性ガスと非反応性ガスをいわ
ばパルス状に供給する方法、などがある。
さらには、シリコンウェハを２００°Ｃ〜５００″Ｃに
加熱し、塩素雰囲気中で、光源３１からの光をパルス状
に照射する方法がある。この方法では、２００〜４００
ｎｍの波長の光を用い（光源は高圧水銀灯）、光のパワ
ーは１０〜１００＋Ｗ／ｃ−とし、光パルスは０．１秒
〜１秒の間隔のパルスとし、総１ｔ６０秒の照射を行な
うと、シリコンウェハの表面を５００人エツチングする
ことができる。
加熱し、塩素雰囲気中で、光源３１からの光をパルス状
に照射する方法がある。この方法では、２００〜４００
ｎｍの波長の光を用い（光源は高圧水銀灯）、光のパワ
ーは１０〜１００＋Ｗ／ｃ−とし、光パルスは０．１秒
〜１秒の間隔のパルスとし、総１ｔ６０秒の照射を行な
うと、シリコンウェハの表面を５００人エツチングする
ことができる。
上記の方法を実施することによって、第１図を参照する
と、エツチング反応によってシリコンウエバから矢印Ｉ
で示すように離脱したシリコン結晶１１と汚染物質は、
本発明の方法に従う分割エツチングによって白抜矢印■
で示すように間欠的に導入され排気されるガスによって
チャンバの外へと運び去られ、汚染物質の再付着が防止
される。
と、エツチング反応によってシリコンウエバから矢印Ｉ
で示すように離脱したシリコン結晶１１と汚染物質は、
本発明の方法に従う分割エツチングによって白抜矢印■
で示すように間欠的に導入され排気されるガスによって
チャンバの外へと運び去られ、汚染物質の再付着が防止
される。
本発明の分割ドライ洗浄方法で得られたシリコンウェハ
の清浄度を、原子吸光光度法によって定量分析してＦｅ
の濃度を分析した。本発明の方法では、上記方法による
分析の限界値である２Ｘ１０”個／Ｃｌ１ｌの値が得ら
れ、これは従来法では４Ｘ１０ｑ個／ ｃ＋＋１であっ
たのに比べて著しい改善を示す。ちなみに、溶液による
洗浄では上記の値より１桁高い値が得られたものである
。
の清浄度を、原子吸光光度法によって定量分析してＦｅ
の濃度を分析した。本発明の方法では、上記方法による
分析の限界値である２Ｘ１０”個／Ｃｌ１ｌの値が得ら
れ、これは従来法では４Ｘ１０ｑ個／ ｃ＋＋１であっ
たのに比べて著しい改善を示す。ちなみに、溶液による
洗浄では上記の値より１桁高い値が得られたものである
。
なお、反応ガスとしては、ハロゲン系のガスであるフッ
素、フッ化水素、塩化水素などが有効である。
素、フッ化水素、塩化水素などが有効である。
以上のように本発明によれば、反応性ガスを用いる半導
体基板表面のドライ洗浄において、エツチングを分割し
て行うことにより、従来認められた汚染物質の半導体基
板への再付着が著しく減少し、高集積化する半導体装置
の製造に寄与するところ大である。
体基板表面のドライ洗浄において、エツチングを分割し
て行うことにより、従来認められた汚染物質の半導体基
板への再付着が著しく減少し、高集積化する半導体装置
の製造に寄与するところ大である。
第１図は本発明の詳細な説明する図、
第２図は本発明の方法の実施に使用する装置の構成図、
第３図は従来例の問題点を説明する図で、その（ａ）は
初期のシリコンウェハ表面の図、その（ｂ）は従来の方
法で得られるシリコンウェハ表面の図である。 図中、 １１はシリコン結晶、 １２は汚染物質、 ２１はチャンバ、 ２２は半導体基板、 ２３はヒーター ２４は排気口、 ２５は反応ガス容器、 ２６は希ガス容器、 ２７ａ 、 ２７ｂはバルブ、 ２８は電源、 ３１は光源、 ３２はリフレクタ− を示す。 ＋１＝、シ１）コニわ台１− 木実ξ帆の方３矢乞劃ε明する団 第１図
初期のシリコンウェハ表面の図、その（ｂ）は従来の方
法で得られるシリコンウェハ表面の図である。 図中、 １１はシリコン結晶、 １２は汚染物質、 ２１はチャンバ、 ２２は半導体基板、 ２３はヒーター ２４は排気口、 ２５は反応ガス容器、 ２６は希ガス容器、 ２７ａ 、 ２７ｂはバルブ、 ２８は電源、 ３１は光源、 ３２はリフレクタ− を示す。 ＋１＝、シ１）コニわ台１− 木実ξ帆の方３矢乞劃ε明する団 第１図
Claims (2)
- （１）ハロゲン系の反応性ガスを用いて半導体基板（２
２）の表面をエッチングしつつ該基板の表面の汚染物質
（１２）を気化、除去させる乾式洗浄において、反応性
ガスとエッチングに寄与しない非反応性ガスとを交互に
チャンバ（２１）内に導入することにより所望のエッチ
ング量を分割してエッチングすることを特徴とする半導
体基板表面洗浄方法。 - （２）反応性ガスの導入中に該ガスが吸収して励起せし
められる光を点滅させることを特徴とする請求項１記載
の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19806389A JPH0364024A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 半導体基板表面洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19806389A JPH0364024A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 半導体基板表面洗浄方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0364024A true JPH0364024A (ja) | 1991-03-19 |
Family
ID=16384913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19806389A Pending JPH0364024A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 半導体基板表面洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0364024A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007182339A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-07-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 窒化アルミニウム基板の再生方法及びこれを用いた回路基板 |
-
1989
- 1989-08-01 JP JP19806389A patent/JPH0364024A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007182339A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-07-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 窒化アルミニウム基板の再生方法及びこれを用いた回路基板 |
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