JPH04165620A

JPH04165620A - ウエハの洗浄方法

Info

Publication number: JPH04165620A
Application number: JP29278690A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Inagaki; 靖史稲垣
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1992-06-11
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JP3136606B2

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、半導体ウェハプロセスにおけるウェハの洗浄
方法に関する。

［発明の概要）本発明は、シリコンウェハ表面の薄膜を除去するエツチ
ング工程の後、シリコンが露出した表面を純水に酸化剤
を添加した流水リンスによって強制的に酸化させる工程
を備えたことにより、洗浄効果並びに薄膜の食刻効果を
低減させることなく、ウェハ表面へのパーティクル（塵
埃）の付着を防止し得るようにしたものである。

［従来の技術］従来、半導体ウェハプロセスにおける基本的洗浄方法と
して、シリコンウェハ表面の自然酸化膜除去処理に伴な
う洗浄がある。この自然酸化膜は、通常数千人程度の厚
さを有しており、これを除去するのにフッ化水素酸水溶
液が用いられている。

この自然酸化膜の表面は、親水性状態であるが、自然酸
化膜除去されたノリコンウェハの表面は、疎水性状態と
なる。このためウェハ表面は、帯電し易くなり、次工程
の流水リンス時や乾燥時において、パーティクルの静電
吸着が非常に容易となる。このようなパーティクルの汚
染により、製造歩留りの低下をもたらす問題点が生じて
いる。この問題点を解決するための洗浄方法としては、
以下に説明する２つの方法が有る。

■）フッ化水素酸水溶液中に過酸化水素水を添加し、こ
れでウェハを処理することにより、ウエハ表面の自然酸
化膜を食刻し、これと同時に露出するシリコン表面に薄
い酸化膜（数人程度）を生成して表面を親水性とする。

２）ウェハをフッ化水素酸水溶液で処理（ライトエッチ
）した後、アンモニア（ＮＨ３）と過酸化水素（Ｈ２０
２）で処理して有機分を除去し、次に、塩酸（ＨＣｌ２
）と過酸化水素（Ｈｔｏ　ｚ）で処理を行なって金属分
を除去する（ＲＣＡ洗浄）。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記した従来方法１）にあっては、フッ
化水素酸水溶液中に添加した過酸化水素水の分解により
生じる酸素（Ｏ，）の気泡がウェハ表面に付着するため
、その付着部分ではフッ化水素酸による食刻が抑制され
、食刻がウェハ而で不均一に進行してしまうという問題
点がある。

また、上記した従来方法２）にあっては、アンモニア処
理及び塩酸処理の双方に過酸化水素水が含まれ、且つこ
れらが有機物分や金属分を除去する作用を持たせるため
、過酸化水素水の濃度が高（設定されるため酸化力が強
くシリコンの酸化膜厚か大きくなる問題がある。さらに
、この方法２）においては、フッ化水素酸水溶液による
ライトエッチの前工程ではなく、後工程に有機物分及び
金属分の除去工程があるため、ライトエッチ前のウェハ
表面上の有機物分等に起因して、上記従来方法１）と同
様に食刻が均一に進行しない問題がある。そして、この
従来方法２）が施された後の流水リンス工程以降の工程
では、表面酸化膜厚に起因して親水性が強いため、金属
の除去効果が極度に低下する問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目して創案され
てものであって、洗浄後のウェハ表面におけるパーティ
クル数を低減すると共に、金属分除去等の洗浄効果及び
均一な食刻効果を有するウェハの洗浄方向を得んとする
ものである。

［課題を解決するための手段ｊそこで、本発明は、／リコンウエハ表面の薄膜を除去す
るエツチング工程の後、シリコンが露出した表面を純水
に酸化剤を添加した流水リンスによって強制的に酸化さ
せる工程を備えたことを、その解決手段としている。

「作用ユフッ化水素酸処理によりウェハ表面の薄膜の食刻は、均
一に進行する。また、流水リンスには、純粋に酸化剤が
含まれているため、食刻により露出したシリコン表面に
は強制的に酸化膜が形成され、これにより表面が疎水性
となるのを防止し、パーティクルの付着を防止する。

［実施例］以下、本発明に係るウェハの洗浄方法の詳細を図面に示
す実施例に基づいて説明する。

本実施例は、本発明をシリコンウェハ表面に形成された
自然酸化膜（Ｓｉｎ、）の除去・洗浄に適用した例であ
る。

先ず、本実施例においては、自然酸化膜が約１０００人
程度形成されているシリコンウェハをフッ化水素酸水溶
液中に浸し、この自然酸化膜をウェットエツチングして
除去する。

次に、上記ウェットエツチングでシリコン面が露出した
ウェハを、純水（イオン交換水）に過酸化水素水を１％
程度の割合で添加したものを用いて流水リンスを行ない
、ソリコン表面に数人程度の酸化膜（Ｓｉｎ、）を形成
する。

上記流水リンス工程は、第１図及び第２図に示すような
オーバーフロ一方式を適用した。

ところで、第１図に示すように、このようなオーバーフ
ロー型純水リンス槽ｌには、少量の純水を供給する第１
供給管２と、多量の純水を供給する第２供給管３とが接
続されている。第１図に示す状態は、待機状態を示して
おり、第１供給管１は常時少量の純水供給を行なってい
るが、第２供給管３ではバルブ４が閉められている。第
２図は、フッ化水素酸水溶液処理が施された後のウェハ
５が浸漬された状態（使用状態）を示しており、第１供
給管２は待機時と同様に少量の純水供給を行なっている
と共に、第２供給管３ではバルブ４が開かれ多量の純水
及び過酸化水素水の供給が行なわれる。

このようなオーバーフロー型純水リンス槽の問題として
は、リンス槽内のダスト（ウェハリンス時に混入する）
の増加・蓄積を防ぐため、以下に説明するような処置を
施す必要が生じ、そのため多量の純水を必要とする点に
ある。

（イ）待機状態（第１図）においても常時純水を一定量
流しておく必要がある。

（ロ）待機状態時の流量としては、通常リンス槽の容積
の１０〜５０％程度の純水を１分間当りに流す必要があ
る。

以上のことより、待機中に使用される純水量が多くなり
、このため、使用頻度の少ないリンス槽においては、消
費純水量がさらに顕著となる。斯る問題を克服するため
の対策としては、リンス槽にクイックダンプ機能を持た
せることや、純水の回収・再生システムを設けることな
どが考えられるが、両方の対策のいずれもコストがかな
り高いものとなってしまう問題が残る。

また、上記のようなリンス槽１での作用時の純水使用量
及び槽内ダスト数は、第３図に示すグラフで表される。

即ち、待機状態（図中■〜■で示す）では、リンス槽ｌ
への純水供給ｉｌ（少量二図中すで示す）及び槽内ダス
ト数は、略一定状態となっている。次に、ウェハのリン
ス洗浄を目的にウェハを投入する際、リンス槽ｌへの純
水供給量を多く（図中３で示す）する必要があるため、
バルブ４を開く。この際、リンス槽ｌ内のダスト数は急
激に増加しくウェハからダストが持ち込まれるため）、
その後、徐々に減してゆく（図中■〜■）。

次に、ウェハを取り出した後、バルブ４を閉じ、リンス
槽ｌへの純水供給量を少なくする（図中すで示す）。

以後、リンス槽ｌ内のダストは徐々に、減少してゆき（
図中■〜■）、最終的に元の■〜■で示すレベルに戻る
。

以上が通常行なわれる洗浄方法であるが、この場合、同
種での純水使用総量は第２図中の斜線部分（−賃料線部
と二重斜線部）で表わされる。このうち、−賃料線部は
、待機時の使用量を、二重斜線部は、使用時に追加され
る使用量を意味している。実際には、使用時間に比べ待
機時間の方が長くなるために純水の総使用量に対しては
、待機時の使用量の占める割合が非常に高くなる。

上記−重傾斜部、つまり、待機時の純水使用量を少なく
するために、本実施例では、（１）ウェハが投入される前に、すでに多量の純水供給
を行ないリンス槽内のダスト数をあらかじめ減じておく
。

（２）ウェハが取り出された後に、さらに多量の純水供
給を行ない槽内のダスト数を短時間で低いレベルにまで
もってゆく。

以上２つの制御を行なえば、待機時の純水供給量を従来
の１／２〜１／２０まで減する事が可能となり、これに
伴ない純水の総使用量も低減出来ることになる。

また、同方法は、それぞれ単独に行なってもよく、また
併用しても良い。併用した場合は、その効果（待機時の
流量低減−純水の節約及びダスト除去効果）もさらに向
上する。

また、このような方法を適用した装置としては、待機用
の第１供給管（第１図中２）に、流量可変調整用のバル
ブを取り付ければよい（必要最少限の流量とするため）
。このような装置を用いた場合、第４図のグラフに示す
ような純水供給量及びダスト数となり、節水効果及びダ
スト除去効果が向上する。

また、他の装置としては、使用時用第２供給ライン（図
中３）のバルブ４にタイマーを設置する事により、自動
及び手動にて、流量の切り換えを行なえるようにすれば
よい（作業工数の削減）。

この装置によれば、第５図に示すような純水供給量及び
ダスト数を低減させることが可能となる。

以上、本発明をシリコンウェハ表面に形成された自然酸
膜の除去・洗浄に適用した実施例について説明したが、
ウェハ表面の薄膜としては、ナイトライド膜も含まれる
ものであり、このため、薄膜除去のためのエツチング工
程としては、フッ化水素酸水溶液によるウェットエツチ
ング以外に各種のエツチング方法が適用され得ることは
言うまでもない。

また、上記実施例においては、純水に酸化剤として過酸
化水素水を添加したが、純水に酸素（ＯＸ）。

オゾン（０３）等をバブリングしてもよく、また、これ
ら純水中に紫外線照射を行なった酸化反応を促進しても
勿論よい。

また、酸化剤の添加方法も上記実施例に限られず、各種
の変更が可能である。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明に係るウェハの
洗浄方法によれば、薄膜除去後のウェハにパーティクル
が付着するのを防止できる効果がある。

また、本発明は、金属除去効果（洗浄効果）及び食刻の
均一性を保つ効果を簡単な操作で得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はオーバーフロー型純水リンス槽の待機状態を示
す説明図、第２図は同使用状態を示す説明図、第３図は
従来方法の純水供給量及びダスト数を示すグラフ、第４
図は本実施例で用いた純水供給方法の結果を示すグラフ
、第５図は本実施例で用いた他の純水供給方法の結果を
示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリコンウェハ表面の薄膜を除去するエッチング
工程の後、シリコンが露出した表面を純水に酸化剤を添
加した流水リンスによって強制的に酸化させる工程を備
えたことを特徴とするウェハの洗浄方法。