JPH0737848A

JPH0737848A - 半導体ウエーハの洗浄方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0737848A
Application number: JP17872893A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Fukuda; 泰夫福田
Original assignee: Sumitomo Sitix Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】アルカリ系洗浄でのパーティクル除去能力を
高め且つピットの発生をなくし、更に金属不純物の低減
を図り、搬送用ロボットの動作数及び洗浄槽数を低減で
き、半導体ウエーハの品質向上を可能とする。【構成】半導体ウエーハの表面に付着したパーティク
ルや金属不純物等を除去する半導体ウエーハの洗浄方法
であって、薬液を用いた洗浄処理を減圧下で行う構成と
されている。また、半導体ウエーハの表面に付着したパ
ーティクルや金属不純物等を除去する半導体ウエーハの
洗浄装置であって、内部に半導体ウエーハが収容される
洗浄処理部に、アルカリ系洗浄液を供給するアルカリ系
洗浄液供給部と、酸系洗浄液を供給する酸系洗浄液供給
部と、純水を供給する純水供給部と、前記洗浄液及び純
水を排出する排出部と、洗浄処理部内を減圧する減圧手
段と、超音波振動手段を備えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエーハの表面
に付着したパーティクル及び金属不純物等の不純物質を
除去する半導体ウエーハの洗浄方法及び洗浄装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来においては、半導体ウエーハ表面
のパーティクル及び金属不純物を除去することを主目的
で行われる洗浄方法としては、例えば、図４の処理フロ
ーに示すように、ＳＣ−１（アルカリ系洗浄液）洗浄工
程、ＳＣ−２（酸系洗浄液）洗浄工程、ＨＦ洗浄工程、
各リンス工程、乾燥工程等の各工程を組み合わせて洗浄
処理が行われている。なお、図４は従来の洗浄処理の代
表的な処理フローを示している。

【０００３】上記処理フローよれば、ローダにより半導
体ウエーハをセットし、ＳＣ−１洗浄工程において、Ｎ
Ｈ₄ＯＨ液とＨ₂Ｏ₂液を混合したアルカリ系洗浄液に半
導体ウエーハを浸漬して表面に付着したパーティクルの
除去を主目的とした洗浄が行われる。このＳＣ−１洗浄
工程では、ある程度の金属不純物と大部分の有機物が除
去される。

【０００４】次に、リンス処理においては、上記ＳＣ−
１洗浄液を除去することを主目的として、純水のオーバ
ーフロー洗浄によりＳＣ−１洗浄液の除去が行われ、十
分にアルカリ成分を半導体ウエーハ表面から取り除かれ
る。

【０００５】ＳＣ−２洗浄工程では、先のＳＣ−１洗浄
工程で残留した金属不純物を低減するために、酸系洗浄
液を用いた洗浄が行われる。なお、このＳＣ−２洗浄の
替わりにＨＦ洗浄を行う場合もある。

【０００６】最後に、ＳＣ−２洗浄又はＨＦ洗浄におい
て使用したＨＣｌ液やＨ₂Ｏ₂液、ＨＦ液等を除去するた
めに純水リンス処理が行われ、半導体ウエーハを乾燥し
た後、アンローダにより半導体ウエーハが取り出され
る。

【０００７】そして、上記各主の洗浄処理においては、
それぞれ専用の洗浄槽を用いて各種の処理が行われる。

【０００８】また、温水を用いて半導体ウエーハを洗浄
する方法が知られている（例えば、特願平３−３０３３
０号）。この公報に開示された洗浄方法によれば、半導
体ウエーハを収容するチャンバ内に温水を注入し、チャ
ンバ内を減圧し減圧雰囲気中で温水を沸騰させ、続いて
純水注入してすすぎをすることにより行われ、その後、
真空引きによる乾燥を行うようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来にお
ける半導体ウエーハの洗浄方法によれば以下のような問
題がある。

【００１０】(1)パーティクル除去を主目的とするＳＣ
−１洗浄等のアルカリ洗浄においては、パーティクル除
去能力を高めるために洗浄温度を５０〜９０℃に設定す
る必要があり、このような中〜高温度領域にするとパー
ティクル除去能力は増すが、アルカリの作用によって半
導体ウエーハ表面に０.１μｍ程度のピットを生ずる不
具合がある。

【００１１】(2)金属不純物の低減を主目的とするＳＣ
−２洗浄やＨＦ洗浄等の酸系洗浄においては、２０〜７
０℃の洗浄温度範囲で洗浄が行われており、温度を高め
る程、金属不純物の低減が図られるが、副作用としてパ
ーティクルが半導体ウエーハ表面に付着しやすいという
問題が生じてしまう。

【００１２】(3)アルカリ系、酸系の洗浄処理を施した
後の純水リンス処理において、半導体ウエーハ表面に残
留している薬液成分を除去し、清浄な１０オングストロ
ーム程度の自然酸化膜を生成させるが、別の純水リンス
専用の洗浄槽に半導体ウエーハを移動してリンス処理を
行ければならないので、半導体ウエーハを搬送するロボ
ットの動作が増加し、同時に槽数が増加し、コストが嵩
むという不具合がある。

【００１３】(4)また、上記特願平３−３０３３０号に
開示されているような温水による洗浄処理や乾燥処理に
おいて減圧手段を用いる場合には、パーティクル除去能
力及び金属不純物等の品質向上には寄与せず、際だった
効果が得られないという不具合があった。

【００１４】そこで、本発明は、アルカリ洗浄によりパ
ーティクル除去能力を高めつつアルカリ作用によるピッ
トの発生をなくし、洗浄液温度を高めることなく金属不
純物の低減を図りつつパーティクルが付着しやすい副作
用をなくし、搬送用ロボットの動作が増加することがな
く、また、槽数が増加することがなく、パーティクル除
去能力を向上し、金属不純物等の不純物質を確実に除去
でき、半導体ウエーハの品質向上が可能となる半導体ウ
エーハの洗浄方法及び洗浄装置を提供することを目的と
している。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、次に述べる知
見に基づいてなされたものである。すなわち、適正なパ
ーティクル除去能力を有する薬品の配合比を設定した場
合、エッチング量は温度に比例し、他方、ピット発生は
エッチング量に比例する。そこで、ＳＣ−１洗浄工程に
おける半導体ウエーハの洗浄に際し、前記ピットの発生
を押さえるには温度を下げてエッチング量を小さくする
ことが考えられる。しかし、この場合は、エッチング量
が小さいのでパーティクル除去が不十分となる。また、
パーティクル除去能力を上げるために温度を上げると、
前述の通りピットを生じる。そこで、発明者は、エッチ
ング温度を上げずに、減圧下で洗浄してみると、パーテ
ィクル除去能はそのままで、エッチング量が押えられる
（したがってピットが発生しない）結果を得たものであ
る。

【００１６】また、この減圧は、ＳＣ−２洗浄工程にお
いても有効であることを見出した。すなわち、ＳＣ−２
洗浄工程においては、前述の通り、温度を高める程、金
属不純物の低減が図られるが、副作用としてパーティク
ルが半導体ウエーハ表面に付着しやすいものであった。
そこで、これを減圧下で行うことにより、温度を上げな
くても金属不純物の低減が図られ、そして温度が高くな
いのでパーティクル付着を回避することが可能となる結
果を得たものである。

【００１７】つまり、本発明に係る半導体ウエーハの洗
浄方法は、半導体ウエーハの表面に付着したパーティク
ルや金属不純物等を除去する半導体ウエーハの洗浄方法
において、アルカリ性薬液及び酸性薬液を用いた洗浄処
理を減圧下で行い、前記薬液による洗浄処理後に、同一
の洗浄処理部において減圧下又は常圧下で純水による洗
浄処理及び乾燥処理を行うものである。

【００１８】また、本発明に係る半導体ウエーハの洗浄
装置は、半導体ウエーハの表面に付着したパーティクル
や金属不純物等を除去する半導体ウエーハの洗浄装置で
あって、内部に半導体ウエーハが収容される洗浄処理部
に、アルカリ系洗浄液を供給するアルカリ系洗浄液供給
部と、酸系洗浄液を供給する酸系洗浄液供給部と、純水
を供給する純水供給部と、前記洗浄液及び純水を排出す
る排出部と、洗浄処理部内を減圧する減圧手段と、超音
波振動手段を備えたものである。

【００１９】

【作用】したがって、本発明によれば、アルカリ系薬液
洗浄処理においては、洗浄時に洗浄処理部内が減圧され
るので、パーティクル除去能力を低下させることがな
く、従来のような半導体ウエーハ表面の０.１μｍ程度
のピットの発生を抑制することができる。また、酸系薬
液洗浄処理においても、洗浄時に洗浄処理部内が減圧し
て洗浄されるので、洗浄液温度を高めることもなく、半
導体ウエーハ表面の金属不純物除去能力を高めることが
でき、パーティクルの付着をも減少させることができる
という高い洗浄度で洗浄することができる。更に、洗浄
時に超音波振動板手段によって振動させることにより、
パーティクル除去能力を更に高めることができる。

【００２０】また、同一の洗浄処理部において、アルカ
リ系洗浄処理、酸系洗浄処理、純水によるリンス処理、
乾燥処理の各処理が可能となるので、従来のように多数
の洗浄層が不要となり、また半導体ウエーハを移動させ
るロボットの動作回数を少なくすることができる。その
結果、特にリンス処理において、薬液洗浄処理後に半導
体ウエーハが乾燥空気中で移動されることがないので、
純水リンスが可能となり、高い清浄度と均一なＯｘ膜を
半導体ウエーハ表面に生成させることが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図１は本実施例の洗浄装置の概略構成を示し
ている。

【００２２】本実施例の洗浄装置１は、図１に示すよう
に、上部に開口を有する洗浄槽（洗浄処理部）２と、こ
の洗浄槽２の上部開口に密閉可能に装着される蓋部３と
を備えている。上記洗浄槽２内の底部中央部には、カセ
ット４を支持する受台５が設置され、カセット４には複
数の半導体ウエーハＷが収容される。なお、上記受台５
は、後述する超音波振動板４０により超音波を半導体ウ
エーハＷに確実に照射できる構造に構成されている。

【００２３】上記洗浄槽２の上部には、ＳＣ−１洗浄用
配管６とＳＣ−２洗浄用配管１７が接続され、各配管
６、１７には開閉バルブ７、１８が介装されている。

【００２４】上記ＳＣ−１洗浄用配管６にはＳＣ−１洗
浄用の混合タンク８が接続され、この混合タンク８に
は、供給配管９を通じてＮＨ₄ＯＨ定量タンク１１と、
供給配管１２を通じてＨ₂Ｏ₂定量タンク１４と、純水供
給配管１５が接続されている。これらの各供給配管９、
１２、１５にはそれぞれ開閉バルブ１０、１３、１６が
介装されている。これらにより、アルカリ系洗浄液供給
部６Ａが構成されている。

【００２５】上記ＳＣ−２洗浄用配管１７にはＳＣ−２
洗浄用の混合タンク１９が接続され、この混合タンク１
９には、供給配管２０を通じてＨＣｌ定量タンク２２
と、供給配管２３を通じてＨ₂Ｏ₂定量タンク２５と、純
水供給配管２６が接続されている。これらの供給配管２
０、２３、２６にはそれぞれ開閉バルブ２１、２４、２
７が介装されている。これらにより、酸系洗浄液供給部
１７Ａが構成されている。

【００２６】上記洗浄槽２の上部には純水供給配管２８
が接続され、洗浄槽２の下部には純水供給配管３０が接
続されており、各供給配管２８、３０には開閉バルブ２
９、３１が介装されている。これらにより、純水供給部
２８Ａが構成されている。

【００２７】また、洗浄槽２の底部には排液用配管３３
が、洗浄槽２上部には排液用配管３５が接続され、それ
ぞれの排液用配管３３、３５には開閉バルブ３４、３６
が介装されている。これらにより、排出部３３Ａが構成
されている。

【００２８】上記洗浄槽２の上記排液用配管３５の上部
には減圧用配管３７が接続され、この減圧用配管３７に
は開閉バルブ３８を介して吸引ポンプ３９が接続されて
いる。これらにより、減圧手段３８Ａが構成されてい
る。

【００２９】また、上記洗浄槽２の底部には、超音波振
動板４０が設置され、この超音波振動板４０には配線４
１を通じて超音波発生器４２が電気的に接続されてい
る。これらにより、超音波振動手段４０Ａが構成されて
いる。

【００３０】更に、上記各々の開閉バルブ、超音波発生
器４２、カセット４毎に半導体ウエーハＷをセットする
ロボット（図示省略）はコントローラ４３に電気的に接
続された構成となっている。

【００３１】次に、上記構成の洗浄装置により半導体ウ
エーハＷを洗浄する場合について説明する。

【００３２】コントローラ４３を操作すると、多数の半
導体ウエーハＷが収容されたカセット４がロボットによ
り移送されて洗浄槽２内の受台５にセットされ、例えば
図２に示すような洗浄条件に基づいて洗浄が行われる。

【００３３】すなわち、アルカリ洗浄であるＳＣ−１洗
浄では、開閉バルブ１０、１３、１６が開いて、ＮＨ₄
ＯＨ定量タンク１１とＨ₂Ｏ₂定量タンク１４、供給配管
１５から混合タンク８内へ、所定の定量のＮＨ₄ＯＨ、
Ｈ₂Ｏ₂、純水が供給され、混合タンク８内で、ＮＨ₄Ｏ
ＨとＨ₂Ｏ₂と純水とが所定の混合比で混合される。

【００３４】その後、開閉バルブ７が開かれて洗浄用配
管６を通じてＳＣ−１洗浄液が洗浄槽２へ供給され、洗
浄槽２内が洗浄液により満たされる。その後、開閉バル
ブ３８が開いて吸引ポンプ３９が駆動して洗浄槽２内が
減圧され、洗浄槽２内を減圧した状態でＳＣ−１洗浄が
行われる。また、必要に応じて超音波発生器４２により
超音波振動板４１を振動させながら、上記減圧洗浄が行
われる。

【００３５】したがって、ＳＣ−１洗浄においては、洗
浄時に洗浄槽２内が減圧されるので、洗浄液の沸点を低
下させた状態で半導体ウエーハＷを洗浄することが可能
となる。つまり、洗浄槽２内を減圧した減圧洗浄によれ
ば、パーティクル除去能力を低下させることがなく、従
来では洗浄温度を上げる程発生しやすかった半導体ウエ
ーハ表面の０.１μｍ程度のピットの発生を抑制するこ
とができる。また、超音波発生器４２により超音波振動
板４１を振動させることにより、パーティクル除去能力
を更に高めることができる。

【００３６】そして、ＳＣ−１洗浄が終了すると、洗浄
槽２の底部に設けられた開閉バルブ３４が開かれて排液
用配管３３から洗浄槽２内の洗浄液が排出され、洗浄液
の排出が終わると開閉バルブ３４が閉止され、開閉バル
ブ２９、３１と３６が開かれて供給配管２８及び３０を
通じてリンス用の純水が供給されてリンスが行われる。
このリンス処理では、オーバーフローリンスが行われ、
洗浄槽２から溢れる純水は層上部の排液用配管３５から
排出される。

【００３７】また、酸系洗浄であるＳＣ−２洗浄におい
ては、開閉バルブ２１、２４、２７が開いて、ＨＣｌ定
量タンク２２とＨ₂Ｏ₂定量タンク２５、供給配管２６か
ら混合タンク１９内へ、所定の定量のＨＣｌ、Ｈ₂Ｏ₂、
純水が供給され、混合タンク１９内で、ＨＣｌとＨ₂Ｏ₂
と純水とが所定の混合比で混合される。

【００３８】その後、開閉バルブ１８が開かれて洗浄用
配管１７を通じてＳＣ−２洗浄液が洗浄槽２へ供給さ
れ、洗浄槽２内が洗浄液により満たされる。その後、開
閉バルブ３８が開いて吸引ポンプ３９が駆動して洗浄槽
２内が減圧され、洗浄槽２内を減圧した状態でＳＣ−２
洗浄が行われる。同様に、必要に応じて超音波発生器４
２により超音波振動板４１を振動させながら、上記減圧
洗浄が行われる。

【００３９】したがって、このＳＣ−２洗浄において
も、洗浄時に洗浄槽２内が減圧されるので、洗浄液の沸
点を低下させた状態で半導体ウエーハＷを洗浄すること
が可能となり、半導体ウエーハ表面の金属不純物除去能
力を低下させることなく、パーティクルをも減少させる
ことができるという高い洗浄度で洗浄することができ
る。

【００４０】また、超音波発生器４２により超音波振動
板４１を振動させることにより、パーティクル除去能力
を更に高めることができる。

【００４１】そして、ＳＣ−２洗浄が終了すると、上記
同様に、底部の開閉バルブ３４が開かれて排液用配管３
３から洗浄槽２内の洗浄液が排出され、洗浄液排出が終
わると開閉バルブ３４が閉止されて、供給配管２８、３
０から純水が供給されてオーバーフローリンスが行われ
る。

【００４２】そして、上述したアルカリ洗浄、酸系洗
浄、リンス処理は、各種組み合わせて行われ、最後に吸
引ポンプ３９を駆動して洗浄槽２内を減圧した状態で半
導体ウエーハＷの乾燥が行われる。

【００４３】本発明者は、図２に示す条件で洗浄処理及
び乾燥処理を、従来の各洗浄層を用いた場合と、本実施
例の場合とを比較して試験を行った。その結果を図３に
示す。なお、この比較試験において、ＳＣ−１洗浄、リ
ンス処理、ＳＣ−２洗浄、リンス処理等の時間及び配合
比は同一とし、また乾燥もスピンドライヤーを使用して
同一とし、半導体ウエーハとしては、直径６インチ、面
方位（１００）、比抵抗１〜２０Ωｃｍを使用した。

【００４４】そして、双方の半導体ウエーハの表面検査
を行った結果を図３に示すように、本実施例によれば、
従来に対し、パーティクル及び金属不純物を大幅に低減
することができた。

【００４５】このように、本実施例においては、ＳＣ−
１洗浄においては、洗浄時に洗浄槽２内が減圧して洗浄
されるので、パーティクル除去能力を高めることが可能
となり、従来のような半導体ウエーハ表面の０.１μｍ
程度のピットの発生を抑制することができる。またＳＣ
−２洗浄においても、洗浄時に洗浄槽内が減圧されるの
で、洗浄液温度を低くしても、半導体ウエーハ表面の金
属不純物除去能力を低下させることなく、パーティクル
の付着をも減少させることができるという高い洗浄度で
洗浄することができる。更に、超音波発生器により超音
波振動板を振動させることにより、パーティクル除去能
力を更に高めることができる。

【００４６】また、１つの洗浄槽によって、上記アルカ
リ洗浄、酸系洗浄、リンス処理、乾燥処理の各処理が可
能となるので、従来に比べ、層数を減少でき、また半導
体ウエーハを移動させるロボットの動作回数を少なくす
ることができる。その結果、特にリンス処理において、
ＳＣ−１洗浄後やＳＣ−２洗浄後の半導体ウエーハが乾
燥空気中で移動されることなく、純水リンスが可能とな
り、高い清浄度と均一なＯｘ膜を半導体ウエーハ表面に
生成させることが可能となる。

【００４７】なお、上記実施例では、薬液による洗浄処
理から乾燥処理までを同一の洗浄処理部（洗浄槽）にお
いて行う場合について説明したが、乾燥工程で、例え
ば、スピンドライヤーやイソプロピルアルコール（ＩＰ
Ａ）乾燥が必要の場合にはその必要な処理を用いればよ
く、全て連続の処理に限定されるものではない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルカリ系薬液洗浄処理においては、洗浄時に洗浄処理
部内が減圧されるので、パーティクル除去能力を低下さ
せることがなく、従来の如き半導体ウエーハ表面に生ず
る０.１μｍ程度のピットの発生を抑制することができ
る。

【００４９】また、酸系薬液洗浄処理においても、洗浄
時に洗浄処理部内が減圧して洗浄されるので、洗浄液温
度を低くしても、半導体ウエーハ表面の金属不純物除去
能力を低下させることなく、パーティクルの付着をも減
少させることができるという高い洗浄度で洗浄すること
ができる。更に、超音波振動手段によって洗浄処理部内
を振動させることにより、パーティクル除去能力を更に
高めることができる。

【００５０】また、同一の洗浄処理部において、アルカ
リ系洗浄処理、酸系洗浄処理、純水によるリンス処理、
乾燥処理等の各処理が可能となるので、従来の如く各種
の洗浄層の数を減少でき、半導体ウエーハを移動させる
ロボットの動作回数を少なくすることができる。

【００５１】これらの結果、特に純水によるリンス処理
において、薬液洗浄処理後に半導体ウエーハが乾燥空気
中で移動されることがなくなって純水リンスが可能とな
り、高い清浄度と均一なＯｘ膜を半導体ウエーハ表面に
生成させることが可能となり、半導体ウエーハの品質向
上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係り、洗浄装置の概略構成
図である。

【図２】洗浄処理の条件を示す図である。

【図３】試験結果を示す図である。

【図４】従来の洗浄処理の一例を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１洗浄装置２洗浄処理部６Ａアルカリ系洗浄処液供給部１７Ａ酸系洗浄液供給部２８Ａ純水供給部３３Ａ排出部３８Ａ減圧手段４０Ａ超音波振動手段Ｗ半導体ウエーハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエーハの表面に付着したパーテ
ィクルや金属不純物等を除去する半導体ウエーハの洗浄
方法において、アルカリ性薬液及び酸性薬液を用いた洗
浄処理を減圧下で行い、前記薬液による洗浄処理後に、
同一の洗浄処理部において減圧下又は常圧下で純水によ
る洗浄処理及び乾燥処理を行うことを特徴とする半導体
ウエーハの洗浄方法。
【請求項２】半導体ウエーハの表面に付着したパーテ
ィクルや金属不純物等を除去する半導体ウエーハの洗浄
装置であって、内部に半導体ウエーハが収容される洗浄
処理部に、アルカリ系洗浄液を供給するアルカリ系洗浄
液供給部と、酸系洗浄液を供給する酸系洗浄液供給部
と、純水を供給する純水供給部と、前記洗浄液及び純水
を排出する排出部と、洗浄処理部内を減圧する減圧手段
と、超音波振動手段を備えたことを特徴とする半導体ウ
エーハの洗浄装置。