JP2000277480A - 半導体基板の洗浄方法 - Google Patents
半導体基板の洗浄方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行った半導体基板
の表面に残存する研磨剤の微粒子を効果的に除去するこ
とができる半導体基板の洗浄方法を提供する。 【解決手段】化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行った半導体
基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄することを特徴と
する半導体基板の洗浄方法。
の表面に残存する研磨剤の微粒子を効果的に除去するこ
とができる半導体基板の洗浄方法を提供する。 【解決手段】化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行った半導体
基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄することを特徴と
する半導体基板の洗浄方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の洗浄
方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、化学的機械
研磨（ＣＭＰ）を行った半導体基板の表面に残存する研
磨剤の微粒子を効果的に除去することができる半導体基
板の洗浄方法に関する。
方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、化学的機械
研磨（ＣＭＰ）を行った半導体基板の表面に残存する研
磨剤の微粒子を効果的に除去することができる半導体基
板の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板の製造においては、集積度の
向上に伴い、微細化や多層配線構造が求められている。
微細化によりパターン形成用光源が短波長化し、焦点深
度が浅くなることと、さらに多層配線構造により各層で
パターンを形成することから、パターニング前は勿論、
パターニング後の各層においても、ウェーハの表面を平
坦化することが歩留り向上のために必要不可欠な条件と
なっている。そのために、製造工程においては、ウェー
ハの表面を平坦化する化学的機械研磨（ＣＭＰ、Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ）プロセスが導入されている。ＣＭＰは、半導体基板
上の酸化膜研磨のために、あるいは、メタル配線の研磨
のために行われるが、いずれの場合も研磨剤の除去が必
要である。ＣＭＰプロセスは、ポリウレタンなどの研磨
パッドを一定の速度で回転させ、半導体基板を同方向で
回転させながら研磨面を研磨パッドに押し付け、研磨剤
を含むＣＭＰスラリーを供給して研磨する。工程や研磨
の目的によりそれぞれ異なる研磨剤が用いられ、主な研
磨剤として、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）などがある。研磨後
のウェーハの表面には、研磨剤やパッド屑が多量に残存
する。研磨剤やパッド屑がウェーハ表面に残存すると、
ＣＭＰ後の工程で製造装置などに混入して、歩留りが大
きく低下する原因となる。従来は、研磨剤やパッド屑を
除去するために、超純水又はフッ化水素酸などの薬液を
添加した超純水を流しながら、ブラシをウェーハの表面
に接触させて擦り落とすブラシスクラブ洗浄が行われて
いた。この洗浄では、パッド屑は除去することができる
が、ウェーハ表面に残存する研磨剤の微粒子は完全には
除去しきれずに残存すること、またブラシに研磨剤の微
粒子が付着し、他のウェーハにクロスコンタミネーショ
ンを起こして歩留り低下を生ずるすることが問題であっ
た。このために、研磨剤の微粒子の除去に大量の超純水
や薬液を使用せざるを得ず、それに伴う排水処理の負荷
増も問題となっていた。
向上に伴い、微細化や多層配線構造が求められている。
微細化によりパターン形成用光源が短波長化し、焦点深
度が浅くなることと、さらに多層配線構造により各層で
パターンを形成することから、パターニング前は勿論、
パターニング後の各層においても、ウェーハの表面を平
坦化することが歩留り向上のために必要不可欠な条件と
なっている。そのために、製造工程においては、ウェー
ハの表面を平坦化する化学的機械研磨（ＣＭＰ、Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ）プロセスが導入されている。ＣＭＰは、半導体基板
上の酸化膜研磨のために、あるいは、メタル配線の研磨
のために行われるが、いずれの場合も研磨剤の除去が必
要である。ＣＭＰプロセスは、ポリウレタンなどの研磨
パッドを一定の速度で回転させ、半導体基板を同方向で
回転させながら研磨面を研磨パッドに押し付け、研磨剤
を含むＣＭＰスラリーを供給して研磨する。工程や研磨
の目的によりそれぞれ異なる研磨剤が用いられ、主な研
磨剤として、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）などがある。研磨後
のウェーハの表面には、研磨剤やパッド屑が多量に残存
する。研磨剤やパッド屑がウェーハ表面に残存すると、
ＣＭＰ後の工程で製造装置などに混入して、歩留りが大
きく低下する原因となる。従来は、研磨剤やパッド屑を
除去するために、超純水又はフッ化水素酸などの薬液を
添加した超純水を流しながら、ブラシをウェーハの表面
に接触させて擦り落とすブラシスクラブ洗浄が行われて
いた。この洗浄では、パッド屑は除去することができる
が、ウェーハ表面に残存する研磨剤の微粒子は完全には
除去しきれずに残存すること、またブラシに研磨剤の微
粒子が付着し、他のウェーハにクロスコンタミネーショ
ンを起こして歩留り低下を生ずるすることが問題であっ
た。このために、研磨剤の微粒子の除去に大量の超純水
や薬液を使用せざるを得ず、それに伴う排水処理の負荷
増も問題となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、化学的機械
研磨（ＣＭＰ）を行った半導体基板の表面に残存する研
磨剤の微粒子を効果的に除去することができる半導体基
板の洗浄方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
研磨（ＣＭＰ）を行った半導体基板の表面に残存する研
磨剤の微粒子を効果的に除去することができる半導体基
板の洗浄方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、化学的機械研磨
（ＣＭＰ）を行った半導体基板を、酸素ガス溶解水を用
いて洗浄することにより、半導体基板の表面に残存する
研磨剤の微粒子を効果的に除去し得ることを見いだし、
この知見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、（１）化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行っ
た半導体基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄すること
を特徴とする半導体基板の洗浄方法、を提供するもので
ある。さらに、本発明の好ましい態様として、（２）酸
素ガス溶解水の溶存酸素ガス濃度が、２０mg／リットル
以上である第(１)項記載の半導体基板の洗浄方法、
（３）酸素ガス溶解水が、酸を添加されたものである第
(１)項記載の半導体基板の洗浄方法、（４）酸素ガス溶
解水が、アルカリを添加されたものである第(１)項記載
の半導体基板の洗浄方法、（５）アルカリが、高純度ア
ンモニア水又は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭ
ＡＨ）である第(４)項記載の半導体基板の洗浄方法、
（６）酸素ガス溶解水が、界面活性剤を添加されたもの
である第(１)項記載の半導体基板の洗浄方法（７）洗浄
に際して、超音波を照射する第(１)項記載の半導体基板
の洗浄方法、（８）超音波の周波数が、２０kHz以上であ
る第(７)項記載の半導体基板の洗浄方法、（９）酸素ガ
ス溶解水を、ジェット流体として半導体基板に噴射する
第(１)項記載の半導体基板の洗浄方法、及び、（１０）
ジェット流体が、バブルジェット流体又はキャビテーシ
ョンジェット流体である第(９)項記載の半導体基板の洗
浄方法、を挙げることができる。
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、化学的機械研磨
（ＣＭＰ）を行った半導体基板を、酸素ガス溶解水を用
いて洗浄することにより、半導体基板の表面に残存する
研磨剤の微粒子を効果的に除去し得ることを見いだし、
この知見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、（１）化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行っ
た半導体基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄すること
を特徴とする半導体基板の洗浄方法、を提供するもので
ある。さらに、本発明の好ましい態様として、（２）酸
素ガス溶解水の溶存酸素ガス濃度が、２０mg／リットル
以上である第(１)項記載の半導体基板の洗浄方法、
（３）酸素ガス溶解水が、酸を添加されたものである第
(１)項記載の半導体基板の洗浄方法、（４）酸素ガス溶
解水が、アルカリを添加されたものである第(１)項記載
の半導体基板の洗浄方法、（５）アルカリが、高純度ア
ンモニア水又は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭ
ＡＨ）である第(４)項記載の半導体基板の洗浄方法、
（６）酸素ガス溶解水が、界面活性剤を添加されたもの
である第(１)項記載の半導体基板の洗浄方法（７）洗浄
に際して、超音波を照射する第(１)項記載の半導体基板
の洗浄方法、（８）超音波の周波数が、２０kHz以上であ
る第(７)項記載の半導体基板の洗浄方法、（９）酸素ガ
ス溶解水を、ジェット流体として半導体基板に噴射する
第(１)項記載の半導体基板の洗浄方法、及び、（１０）
ジェット流体が、バブルジェット流体又はキャビテーシ
ョンジェット流体である第(９)項記載の半導体基板の洗
浄方法、を挙げることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の半導体基板の洗浄方法
は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行って表面を平坦化し
た半導体基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄し、半導
体基板の表面に付着した研磨剤の微粒子を除去するもの
である。酸素ガス溶解水の溶存酸素ガス濃度に特に制限
はないが、２０mg／リットル以上であることが好まし
く、３０mg／リットル以上であることがより好ましい。
酸素ガス溶解水の溶存酸素ガス濃度が２０mg／リットル
未満であると、研磨剤の微粒子の除去が不十分となるお
それがある。本発明方法に用いる酸素ガス溶解水は、高
純度を有する超純水に、酸素ガスを溶解したものである
ことが好ましい。超純水は、２５℃における電気抵抗率
が１８ＭΩ・cm以上であり、有機体炭素が１０μｇ／リ
ットル以下であり、微粒子が１０,０００個／リットル
以下であることが好ましい。さらに、必要に応じて、酸
素ガス溶解水中の極微細な異物を、フィルターを用いて
除去することもできる。
は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行って表面を平坦化し
た半導体基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄し、半導
体基板の表面に付着した研磨剤の微粒子を除去するもの
である。酸素ガス溶解水の溶存酸素ガス濃度に特に制限
はないが、２０mg／リットル以上であることが好まし
く、３０mg／リットル以上であることがより好ましい。
酸素ガス溶解水の溶存酸素ガス濃度が２０mg／リットル
未満であると、研磨剤の微粒子の除去が不十分となるお
それがある。本発明方法に用いる酸素ガス溶解水は、高
純度を有する超純水に、酸素ガスを溶解したものである
ことが好ましい。超純水は、２５℃における電気抵抗率
が１８ＭΩ・cm以上であり、有機体炭素が１０μｇ／リ
ットル以下であり、微粒子が１０,０００個／リットル
以下であることが好ましい。さらに、必要に応じて、酸
素ガス溶解水中の極微細な異物を、フィルターを用いて
除去することもできる。
【０００６】本発明方法に用いる酸素ガス溶解水の製造
方法に特に制限はなく、例えば、水に酸素ガスをバブリ
ングして製造することもできる。しかし、酸素ガスの溶
解効率を高めるためには、水を脱気して溶存気体の飽和
度を低下したのち、酸素ガスを供給して、水に酸素ガス
を溶解させる方法が好ましい。ここに、気体の飽和度と
は、水中に溶解している気体の量を、圧力０.１MPa、温
度２０℃における気体の溶解量で除した値である。例え
ば、水が圧力０.１MPa、温度２０℃の窒素ガスと接して
平衡状態にあるとき、水への窒素ガスの溶解量は１９.
２mg／リットルであるので、水中に溶解している気体が
窒素ガスのみであって、その溶解量が１９.２mg／リッ
トルである水の飽和度は１.０倍であり、水中に溶解し
ている気体が窒素ガスのみであって、その溶解量が９.
６mg／リットルである水の飽和度は０.５倍である。圧
力０.１MPa、温度２０℃で空気と接して平衡状態にある
水は、窒素ガス１４.９mg／リットルと酸素ガス９.１mg
／リットルを溶解して飽和度１.０倍の状態となってい
るので、脱気により気体の溶解量を窒素ガス１.５mg／
リットル、酸素ガス０.９mg／リットルとした水の飽和
度は０.１倍である。また、水が圧力０.１MPa、温度２
０℃の酸素ガスと接して平衡状態にあるとき、水への酸
素ガスの溶解量は４４.０mg／リットルであるので、水
中に溶解している気体が酸素ガスのみであり、その溶解
量が４０.０mg／リットルである水の飽和度は０.９１倍
である。本発明方法に用いる酸素ガス溶解水の製造にお
いて、酸素ガスを水に溶解するに際しては、あらかじめ
水を脱気して飽和度を下げ、水中の気体溶解キャパシテ
ィーに空きを作ったのち、酸素ガスを溶解することが好
ましい。酸素ガス溶解水の製造においては、気体透過膜
モジュールを多段に用いて溶存気体の除去及び酸素ガス
の溶解を行うことができる。例えば、気体透過膜モジュ
ールを２段に設け、前段の気体透過膜モジュールを用い
て全溶存気体を対象とする減圧膜脱気を行い、後段の気
体透過膜モジュールを用いて酸素ガスを溶解することが
できる。気体透過膜モジュールを２段に設けて、全溶存
気体を対象とする減圧膜脱気と酸素ガスの溶解を２段に
行うことにより、酸素ガスを無駄に放出することなく、
ほぼ定量的に水に溶解することができる。
方法に特に制限はなく、例えば、水に酸素ガスをバブリ
ングして製造することもできる。しかし、酸素ガスの溶
解効率を高めるためには、水を脱気して溶存気体の飽和
度を低下したのち、酸素ガスを供給して、水に酸素ガス
を溶解させる方法が好ましい。ここに、気体の飽和度と
は、水中に溶解している気体の量を、圧力０.１MPa、温
度２０℃における気体の溶解量で除した値である。例え
ば、水が圧力０.１MPa、温度２０℃の窒素ガスと接して
平衡状態にあるとき、水への窒素ガスの溶解量は１９.
２mg／リットルであるので、水中に溶解している気体が
窒素ガスのみであって、その溶解量が１９.２mg／リッ
トルである水の飽和度は１.０倍であり、水中に溶解し
ている気体が窒素ガスのみであって、その溶解量が９.
６mg／リットルである水の飽和度は０.５倍である。圧
力０.１MPa、温度２０℃で空気と接して平衡状態にある
水は、窒素ガス１４.９mg／リットルと酸素ガス９.１mg
／リットルを溶解して飽和度１.０倍の状態となってい
るので、脱気により気体の溶解量を窒素ガス１.５mg／
リットル、酸素ガス０.９mg／リットルとした水の飽和
度は０.１倍である。また、水が圧力０.１MPa、温度２
０℃の酸素ガスと接して平衡状態にあるとき、水への酸
素ガスの溶解量は４４.０mg／リットルであるので、水
中に溶解している気体が酸素ガスのみであり、その溶解
量が４０.０mg／リットルである水の飽和度は０.９１倍
である。本発明方法に用いる酸素ガス溶解水の製造にお
いて、酸素ガスを水に溶解するに際しては、あらかじめ
水を脱気して飽和度を下げ、水中の気体溶解キャパシテ
ィーに空きを作ったのち、酸素ガスを溶解することが好
ましい。酸素ガス溶解水の製造においては、気体透過膜
モジュールを多段に用いて溶存気体の除去及び酸素ガス
の溶解を行うことができる。例えば、気体透過膜モジュ
ールを２段に設け、前段の気体透過膜モジュールを用い
て全溶存気体を対象とする減圧膜脱気を行い、後段の気
体透過膜モジュールを用いて酸素ガスを溶解することが
できる。気体透過膜モジュールを２段に設けて、全溶存
気体を対象とする減圧膜脱気と酸素ガスの溶解を２段に
行うことにより、酸素ガスを無駄に放出することなく、
ほぼ定量的に水に溶解することができる。
【０００７】本発明方法においては、酸素ガス溶解水
に、酸を添加することにより、pHを７未満に調整して使
用することができる。pHを７未満に調整することによ
り、研磨剤の微粒子の除去効果と再付着防止効果を高め
ることができる。pH調整に使用する酸に特に制限はな
く、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、炭酸な
どを挙げることができる。また、酸素ガス溶解水に、ア
ルカリを添加することにより、pHを７以上に調整して使
用することもできる。pHを７以上に調整することによ
り、研磨剤の微粒子の除去効果と再付着防止効果を高め
ることができる。pH調整に使用するアルカリには特に制
限はなく、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭ
ＡＨ）などを挙げることができる。これらの中で、高純
度アンモニア水及び水酸化テトラメチルアンモニウム
（ＴＭＡＨ）を好適に使用することができる。酸素ガス
溶解水への酸の添加は、半導体基板のメタル配線膜中の
微粒子の除去に対して特に有効であり、アルカリの添加
は、ＣＭＰ後の半導体基板の酸化膜中に取り込まれてい
る微粒子の除去に対して特に有効である。さらに、酸素
ガス溶解水に、界面活性剤を添加して使用することもで
きる。酸素ガス溶解水に界面活性剤を添加することによ
り、研磨剤の微粒子の除去効果と再付着防止効果を高め
ることができる。使用する界面活性剤に特に制限はな
く、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、
ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウムなど
のアニオン界面活性剤、ジメチルジステアリルアンモニ
ウムクロライドなどのカチオン界面活性剤、ポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテルなどのノニオン界面活
性剤などを挙げることができる。酸、アルカリ又は界面
活性剤の添加量に特に制限はないが、０.０１〜１００m
g／リットルであることが好ましく、０.１〜５０mg／リ
ットルであることがより好ましい。
に、酸を添加することにより、pHを７未満に調整して使
用することができる。pHを７未満に調整することによ
り、研磨剤の微粒子の除去効果と再付着防止効果を高め
ることができる。pH調整に使用する酸に特に制限はな
く、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、炭酸な
どを挙げることができる。また、酸素ガス溶解水に、ア
ルカリを添加することにより、pHを７以上に調整して使
用することもできる。pHを７以上に調整することによ
り、研磨剤の微粒子の除去効果と再付着防止効果を高め
ることができる。pH調整に使用するアルカリには特に制
限はなく、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭ
ＡＨ）などを挙げることができる。これらの中で、高純
度アンモニア水及び水酸化テトラメチルアンモニウム
（ＴＭＡＨ）を好適に使用することができる。酸素ガス
溶解水への酸の添加は、半導体基板のメタル配線膜中の
微粒子の除去に対して特に有効であり、アルカリの添加
は、ＣＭＰ後の半導体基板の酸化膜中に取り込まれてい
る微粒子の除去に対して特に有効である。さらに、酸素
ガス溶解水に、界面活性剤を添加して使用することもで
きる。酸素ガス溶解水に界面活性剤を添加することによ
り、研磨剤の微粒子の除去効果と再付着防止効果を高め
ることができる。使用する界面活性剤に特に制限はな
く、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、
ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウムなど
のアニオン界面活性剤、ジメチルジステアリルアンモニ
ウムクロライドなどのカチオン界面活性剤、ポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテルなどのノニオン界面活
性剤などを挙げることができる。酸、アルカリ又は界面
活性剤の添加量に特に制限はないが、０.０１〜１００m
g／リットルであることが好ましく、０.１〜５０mg／リ
ットルであることがより好ましい。
【０００８】本発明方法において、ＣＭＰを行った半導
体基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄する方法に特に
制限はなく、例えば、酸素ガス溶解水を満たした水槽に
半導体基板を浸漬してバッチ式処理を行うことができ、
あるいは、半導体基板をスピンナーやローダー上に載
せ、酸素ガス溶解水を半導体基板の中心から半径方向に
注いで処理する枚葉式洗浄を行うこともできる。本発明
方法においては、半導体基板を酸素ガス溶解水を用いて
洗浄する際に、超音波を照射することができる。超音波
を照射することにより、研磨剤の微粒子の除去効果を高
めることができる。照射する超音波の周波数に特に制限
はないが、２０kHz以上であることが好ましく、４００k
Hz以上であることがより好ましく、０.８MHz以上である
ことがさらに好ましい。周波数の高い短波長の超音波を
用いることにより、極めて微細な加工が施された半導体
基板であっても、キャビテーション効果による損傷を与
えることなく、研磨剤の微粒子を除去することができ
る。
体基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄する方法に特に
制限はなく、例えば、酸素ガス溶解水を満たした水槽に
半導体基板を浸漬してバッチ式処理を行うことができ、
あるいは、半導体基板をスピンナーやローダー上に載
せ、酸素ガス溶解水を半導体基板の中心から半径方向に
注いで処理する枚葉式洗浄を行うこともできる。本発明
方法においては、半導体基板を酸素ガス溶解水を用いて
洗浄する際に、超音波を照射することができる。超音波
を照射することにより、研磨剤の微粒子の除去効果を高
めることができる。照射する超音波の周波数に特に制限
はないが、２０kHz以上であることが好ましく、４００k
Hz以上であることがより好ましく、０.８MHz以上である
ことがさらに好ましい。周波数の高い短波長の超音波を
用いることにより、極めて微細な加工が施された半導体
基板であっても、キャビテーション効果による損傷を与
えることなく、研磨剤の微粒子を除去することができ
る。
【０００９】本発明方法においては、酸素ガス溶解水
を、ジェット流体として半導体基板に噴射することがで
きる。ジェット流体の形態には特に制限はなく、例え
ば、バブルジェット流体、キャビテーションジェット流
体などを挙げることができる。図１は、バブルジェット
流体用のノズルの断面図及びノズル出口形状を示す平面
図である。バブルジェット流体用ノズルには、送水管１
に酸素ガス溶解水が高圧で送られ、送気管２に気体が高
圧で送られ、ノズル３の中で酸素ガス溶解水と気体が混
合する。酸素ガス溶解水と気体の混合により、気体が有
しているエネルギーが酸素ガス溶解水に移行するととも
に、酸素ガス溶解水が微細な水流となり、ノズル出口４
から高エネルギーの水流として半導体基板に噴射され
る。ノズルに送水する酸素ガス溶解水の圧力は、２〜１
０kg／cm2であることが好ましく、４〜７kg／cm2である
ことがより好ましい。ノズルに送気する気体の圧力は、
２〜１０kg／cm2であることが好ましく、３〜６kg／cm2
であることがより好ましい。図２は、キャビテーション
ジェット流体用のノズルの断面図及びノズル出口形状を
示す平面図である。キャビテーションジェット流体用ノ
ズルは、高圧水送水管５と低圧水送水管６を有し、いず
れの送水管にも酸素ガス溶解水が送水される。ノズル出
口において、高圧水はノズル中央の小面積の開口部７よ
り噴射され、低圧水はその周辺を囲む同心円状の大面積
の開口部８より噴射される。高圧水と低圧水の流速比
は、５：１〜２０：１であることが好ましく、８：１〜
１５：１であることがより好ましい。高圧水と低圧水の
流速に差を設けることにより、高圧水と低圧水の流れの
界面において渦流が発生し、外気を巻き込んで気相から
なるキャビティが成長する。成長したキャビティが破壊
することにより、衝撃波が発生し、衝撃波を伴った水流
として半導体基板に噴射される。高圧水の圧力は、５〜
１００kg／cm2であることが好ましく、２０〜８０kg／c
m2であることがより好ましい。低圧水の水圧は、０.５
〜５kg／cm2であることが好ましく、１〜４kg／cm2であ
ることがより好ましい。本発明の半導体基板の洗浄方法
によれば、ＣＭＰを行った半導体基板の洗浄に酸素ガス
溶解水を用いることにより、従来の洗浄法では除去が困
難であったＣＭＰ後の半導体基板表面に残存する研磨剤
の微粒子を除去することができ、これによって、ＣＭＰ
装置やＣＭＰ後の半導体基板によるクロスコンタミネー
ションを防止して、ＣＭＰの後工程における歩留りの低
下を抑えることができる。
を、ジェット流体として半導体基板に噴射することがで
きる。ジェット流体の形態には特に制限はなく、例え
ば、バブルジェット流体、キャビテーションジェット流
体などを挙げることができる。図１は、バブルジェット
流体用のノズルの断面図及びノズル出口形状を示す平面
図である。バブルジェット流体用ノズルには、送水管１
に酸素ガス溶解水が高圧で送られ、送気管２に気体が高
圧で送られ、ノズル３の中で酸素ガス溶解水と気体が混
合する。酸素ガス溶解水と気体の混合により、気体が有
しているエネルギーが酸素ガス溶解水に移行するととも
に、酸素ガス溶解水が微細な水流となり、ノズル出口４
から高エネルギーの水流として半導体基板に噴射され
る。ノズルに送水する酸素ガス溶解水の圧力は、２〜１
０kg／cm2であることが好ましく、４〜７kg／cm2である
ことがより好ましい。ノズルに送気する気体の圧力は、
２〜１０kg／cm2であることが好ましく、３〜６kg／cm2
であることがより好ましい。図２は、キャビテーション
ジェット流体用のノズルの断面図及びノズル出口形状を
示す平面図である。キャビテーションジェット流体用ノ
ズルは、高圧水送水管５と低圧水送水管６を有し、いず
れの送水管にも酸素ガス溶解水が送水される。ノズル出
口において、高圧水はノズル中央の小面積の開口部７よ
り噴射され、低圧水はその周辺を囲む同心円状の大面積
の開口部８より噴射される。高圧水と低圧水の流速比
は、５：１〜２０：１であることが好ましく、８：１〜
１５：１であることがより好ましい。高圧水と低圧水の
流速に差を設けることにより、高圧水と低圧水の流れの
界面において渦流が発生し、外気を巻き込んで気相から
なるキャビティが成長する。成長したキャビティが破壊
することにより、衝撃波が発生し、衝撃波を伴った水流
として半導体基板に噴射される。高圧水の圧力は、５〜
１００kg／cm2であることが好ましく、２０〜８０kg／c
m2であることがより好ましい。低圧水の水圧は、０.５
〜５kg／cm2であることが好ましく、１〜４kg／cm2であ
ることがより好ましい。本発明の半導体基板の洗浄方法
によれば、ＣＭＰを行った半導体基板の洗浄に酸素ガス
溶解水を用いることにより、従来の洗浄法では除去が困
難であったＣＭＰ後の半導体基板表面に残存する研磨剤
の微粒子を除去することができ、これによって、ＣＭＰ
装置やＣＭＰ後の半導体基板によるクロスコンタミネー
ションを防止して、ＣＭＰの後工程における歩留りの低
下を抑えることができる。
【００１０】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ 溶存酸素ガス濃度４０mg／リットルの酸素ガス溶解水を
用い、超音波を照射して、ＣＭＰを行った熱酸化膜つき
の６インチシリコンウェーハの洗浄を行った。ＣＭＰ
は、ＣＭＰ装置と酸化膜研磨用のＣＭＰスラリー［Ｃａ
ｂｏｔ社、ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ＳＳ−２５］を用
いて行った。ＣＭＰを行ったシリコンウェーハの表面の
微粒子数を、レーザー散乱方式の基板上異物検査装置
［トプコン社、ＷＭ−１５００］を用いて測定したとこ
ろ、シリコンウェーハ１枚に、０.２〜０.５μｍの微粒
子が２２,３２８個、０.５〜１.０μｍの微粒子が２８
２個、１.０μｍ以上の微粒子が１６個であった。この
ＣＭＰを行ったシリコンウェーハを５００rpmで回転
し、酸素ガス溶解水を８００ml／分の流量で、超音波発
振装置［プレテック社、ＦＩＮＥＪＥＴ］より周波数
１.６MHzの超音波を照射しつつ、６０秒間噴射して洗浄
し、次いで回転速度５００rpmのまま超純水を８００ml
／分の流量で２０秒間噴射してリンスし、さらに回転数
を１,５００rpmに上げて２０秒間乾燥した。洗浄後のシ
リコンウェーハについて、同様にして微粒子数を測定し
たところ、シリコンウェーハ１枚に、０.２〜０.５μｍ
の微粒子が３０９個、０.５〜１.０μｍの微粒子が２
個、１.０μｍ以上の微粒子が０個であり、微粒子除去
率は、０.２〜０.５μｍの微粒子が９８.６％、０.５〜
１.０μｍの微粒子が９９.３％、１.０μｍ以上の微粒
子が１００％であった。 実施例２ 洗浄水として、酸素ガス４０mg／リットルとアンモニア
５mg／リットルを溶解した超純水を用い、バブルジェッ
ト流体として噴射して、ＣＭＰを行った熱酸化膜つきの
６インチシリコンウェーハの洗浄を行った。実施例１と
同様にしてＣＭＰを行ったシリコンウェーハの表面の微
粒子数は、シリコンウェーハ１枚に、０.２〜０.５μｍ
の微粒子が２１,４５８個、０.５〜１.０μｍの微粒子
が３０３個、１.０μｍ以上の微粒子が１９個であっ
た。図１に示す形状のバブルジェットノズルを用い、酸
素ガスとアンモニアを溶解した水を、水圧６kg／cm2、
流量８００ml／分で送り、清浄空気を空気圧５kg／c
m2、流量２リットル／分で送り、ＣＭＰを行ったシリコ
ンウェーハを５００rpmで回転しつつ６０秒間洗浄し、
次いで回転速度５００rpmのまま超純水を８００ml／分
の流量で２０秒間噴射してリンスし、さらに回転数を
１,５００rpmに上げて２０秒間乾燥した。ＣＭＰを行っ
たシリコンウェーハの表面の微粒子数は、シリコンウェ
ーハ１枚に、０.２〜０.５μｍの微粒子が２０個、０.
５〜１.０μｍの微粒子が０個、１.０μｍ以上の微粒子
が０個であり、微粒子除去率は、０.２〜０.５μｍの微
粒子が９９.９％、０.５〜１.０μｍの微粒子が１００
％、１.０μｍ以上の微粒子が１００％であった。 比較例１ 洗浄水として、超純水を用いた以外は、実施例１と同様
にして、ＣＭＰを行った熱酸化膜つきの６インチシリコ
ンウェーハの洗浄を行った。洗浄前のシリコンウェーハ
の表面の微粒子数は、シリコンウェーハ１枚に、０.２
〜０.５μｍの微粒子が２１,２６２個、０.５〜１.０μ
ｍの微粒子が２６８個、１.０μｍ以上の微粒子が１８
個であった。洗浄後のシリコンウェーハの表面の微粒子
数は、シリコンウェーハ１枚に、０.２〜０.５μｍの微
粒子が６,４５８個、０.５〜１.０μｍの微粒子が８
個、１.０μｍ以上の微粒子が１個であり、微粒子除去
率は、０.２〜０.５μｍの微粒子が６９.６％、０.５〜
１.０μｍの微粒子が９７.０％、１.０μｍ以上の微粒
子が９４.４％であった。実施例１〜２及び比較例１の
結果を、第１表に示す。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ 溶存酸素ガス濃度４０mg／リットルの酸素ガス溶解水を
用い、超音波を照射して、ＣＭＰを行った熱酸化膜つき
の６インチシリコンウェーハの洗浄を行った。ＣＭＰ
は、ＣＭＰ装置と酸化膜研磨用のＣＭＰスラリー［Ｃａ
ｂｏｔ社、ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ＳＳ−２５］を用
いて行った。ＣＭＰを行ったシリコンウェーハの表面の
微粒子数を、レーザー散乱方式の基板上異物検査装置
［トプコン社、ＷＭ−１５００］を用いて測定したとこ
ろ、シリコンウェーハ１枚に、０.２〜０.５μｍの微粒
子が２２,３２８個、０.５〜１.０μｍの微粒子が２８
２個、１.０μｍ以上の微粒子が１６個であった。この
ＣＭＰを行ったシリコンウェーハを５００rpmで回転
し、酸素ガス溶解水を８００ml／分の流量で、超音波発
振装置［プレテック社、ＦＩＮＥＪＥＴ］より周波数
１.６MHzの超音波を照射しつつ、６０秒間噴射して洗浄
し、次いで回転速度５００rpmのまま超純水を８００ml
／分の流量で２０秒間噴射してリンスし、さらに回転数
を１,５００rpmに上げて２０秒間乾燥した。洗浄後のシ
リコンウェーハについて、同様にして微粒子数を測定し
たところ、シリコンウェーハ１枚に、０.２〜０.５μｍ
の微粒子が３０９個、０.５〜１.０μｍの微粒子が２
個、１.０μｍ以上の微粒子が０個であり、微粒子除去
率は、０.２〜０.５μｍの微粒子が９８.６％、０.５〜
１.０μｍの微粒子が９９.３％、１.０μｍ以上の微粒
子が１００％であった。 実施例２ 洗浄水として、酸素ガス４０mg／リットルとアンモニア
５mg／リットルを溶解した超純水を用い、バブルジェッ
ト流体として噴射して、ＣＭＰを行った熱酸化膜つきの
６インチシリコンウェーハの洗浄を行った。実施例１と
同様にしてＣＭＰを行ったシリコンウェーハの表面の微
粒子数は、シリコンウェーハ１枚に、０.２〜０.５μｍ
の微粒子が２１,４５８個、０.５〜１.０μｍの微粒子
が３０３個、１.０μｍ以上の微粒子が１９個であっ
た。図１に示す形状のバブルジェットノズルを用い、酸
素ガスとアンモニアを溶解した水を、水圧６kg／cm2、
流量８００ml／分で送り、清浄空気を空気圧５kg／c
m2、流量２リットル／分で送り、ＣＭＰを行ったシリコ
ンウェーハを５００rpmで回転しつつ６０秒間洗浄し、
次いで回転速度５００rpmのまま超純水を８００ml／分
の流量で２０秒間噴射してリンスし、さらに回転数を
１,５００rpmに上げて２０秒間乾燥した。ＣＭＰを行っ
たシリコンウェーハの表面の微粒子数は、シリコンウェ
ーハ１枚に、０.２〜０.５μｍの微粒子が２０個、０.
５〜１.０μｍの微粒子が０個、１.０μｍ以上の微粒子
が０個であり、微粒子除去率は、０.２〜０.５μｍの微
粒子が９９.９％、０.５〜１.０μｍの微粒子が１００
％、１.０μｍ以上の微粒子が１００％であった。 比較例１ 洗浄水として、超純水を用いた以外は、実施例１と同様
にして、ＣＭＰを行った熱酸化膜つきの６インチシリコ
ンウェーハの洗浄を行った。洗浄前のシリコンウェーハ
の表面の微粒子数は、シリコンウェーハ１枚に、０.２
〜０.５μｍの微粒子が２１,２６２個、０.５〜１.０μ
ｍの微粒子が２６８個、１.０μｍ以上の微粒子が１８
個であった。洗浄後のシリコンウェーハの表面の微粒子
数は、シリコンウェーハ１枚に、０.２〜０.５μｍの微
粒子が６,４５８個、０.５〜１.０μｍの微粒子が８
個、１.０μｍ以上の微粒子が１個であり、微粒子除去
率は、０.２〜０.５μｍの微粒子が６９.６％、０.５〜
１.０μｍの微粒子が９７.０％、１.０μｍ以上の微粒
子が９４.４％であった。実施例１〜２及び比較例１の
結果を、第１表に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】第１表に見られるように、溶存酸素ガス濃
度４０mg／リットルの酸素ガス溶解水を用いて洗浄した
実施例１においては、０.２〜０.５μｍの微粒子の９８
％以上、０.５〜１.０μｍの微粒子の９９％以上が除去
され、１.０μｍ以上の微粒子は完全に除去されてい
る。また、溶存酸素ガス濃度４０mg／リットル、溶存ア
ンモニア濃度５mg／リットルの超純水を用いて洗浄した
実施例２においては、０.２〜０.５μｍの微粒子の９
９.９％が除去され、０.５μｍ以上の微粒子は完全に除
去されている。これに対して、酸素ガスを溶解していな
い超純水を用いて洗浄した比較例１においては、０.２
〜０.５μｍの微粒子の除去率は約６０％であり、０.５
μｍ以上の微粒子も、数％が除去されずに残っている。
度４０mg／リットルの酸素ガス溶解水を用いて洗浄した
実施例１においては、０.２〜０.５μｍの微粒子の９８
％以上、０.５〜１.０μｍの微粒子の９９％以上が除去
され、１.０μｍ以上の微粒子は完全に除去されてい
る。また、溶存酸素ガス濃度４０mg／リットル、溶存ア
ンモニア濃度５mg／リットルの超純水を用いて洗浄した
実施例２においては、０.２〜０.５μｍの微粒子の９
９.９％が除去され、０.５μｍ以上の微粒子は完全に除
去されている。これに対して、酸素ガスを溶解していな
い超純水を用いて洗浄した比較例１においては、０.２
〜０.５μｍの微粒子の除去率は約６０％であり、０.５
μｍ以上の微粒子も、数％が除去されずに残っている。
【００１３】
【発明の効果】本発明の洗浄方法により、酸素ガス溶解
水を用いてＣＭＰを行った半導体基板を洗浄することに
より、従来の洗浄方法では除去が難しいウェーハ表面に
付着した研磨剤の微粒子を除去することができ、ＣＭＰ
の後工程の歩留り低下を抑えることができる。さらに、
超純水と薬液の使用量が減少するために、排水処理の負
荷を低減することが可能となる。
水を用いてＣＭＰを行った半導体基板を洗浄することに
より、従来の洗浄方法では除去が難しいウェーハ表面に
付着した研磨剤の微粒子を除去することができ、ＣＭＰ
の後工程の歩留り低下を抑えることができる。さらに、
超純水と薬液の使用量が減少するために、排水処理の負
荷を低減することが可能となる。
【図１】図１は、バブルジェット流体用のノズルの断面
図及び平面図である。
図及び平面図である。
【図２】図２は、キャビテーションジェット流体用のノ
ズルの断面図及び平面図である。
ズルの断面図及び平面図である。
１ 送水管 ２ 送気管 ３ ノズル ４ ノズル出口 ５ 高圧水送水管 ６ 低圧水送水管 ７ 小面積の開口部 ８ 大面積の開口部
Claims (1)
- 【請求項１】化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行った半導体
基板を、酸素ガス溶解水を用いて洗浄することを特徴と
する半導体基板の洗浄方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8252299A JP2000277480A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体基板の洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8252299A JP2000277480A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体基板の洗浄方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277480A true JP2000277480A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13776873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8252299A Pending JP2000277480A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体基板の洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277480A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136482A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Denso Corp | 半導体基板の分断装置 |
| JP2019071374A (ja) * | 2017-10-11 | 2019-05-09 | 旭サナック株式会社 | 洗浄装置及び洗浄方法 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP8252299A patent/JP2000277480A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136482A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Denso Corp | 半導体基板の分断装置 |
| JP4678281B2 (ja) * | 2005-11-16 | 2011-04-27 | 株式会社デンソー | 半導体基板の分断装置 |
| JP2019071374A (ja) * | 2017-10-11 | 2019-05-09 | 旭サナック株式会社 | 洗浄装置及び洗浄方法 |
| JP7032726B2 (ja) | 2017-10-11 | 2022-03-09 | 旭サナック株式会社 | 洗浄装置及び洗浄方法 |
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