JP2001028359A - 半導体ウェーハの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェーハの洗浄方法において、ウェー
ハ表面の異物の除去効果を高めることができ、ＳＣ−１
洗浄等の次工程の負荷を低減すること。 【解決手段】 半導体ウェーハの半導体が露出した表面
を洗浄水で洗浄する方法であって、前記洗浄水は、水素
水である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨後のシリコン
ウェーハ表面における異物の除去に好適な半導体ウェー
ハの洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウェーハの製造工程において、
表面の異物を除去するために種々の洗浄工程が必要とさ
れる。例えば、メカノケミカルポリッシング（ＣＭＰ）
等の研磨後のシリコンウェーハ表面は、コロイダルシリ
カ、有機アミンや無機アルカリ等の異物が付着してい
る。このため、ウェーハ表面から早く上記異物を取り除
かなくては面荒れ、傷、ケミカル等の不良を発生させて
しまう原因となることから、研磨後に直ちに純水等によ
る洗浄が行われる。

【０００３】従来の洗浄工程では、研磨後に、純水リン
ス処理または純水＋界面活性剤処理を行い、その後、純
水保管によるＳＣ−１洗浄（Ｈ₂Ｏ−Ｈ₂Ｏ₂−ＮＨ₄ＯＨ
混合液による洗浄）またはスクラビングしてＳＣ−１洗
浄等を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の洗浄方法には、以下のような課題が残されている。
すなわち、純水保管によるＳＣ−１洗浄を行う場合で
は、純水中での金属不純物（メタルパーティクル）汚染
の影響を大きく受けやすく、またスクラビング後にＳＣ
−１洗浄を行う場合には、スクラブの不完全性による傷
およびケミカル等が発生し易いという不都合がある。ま
た、金属不純物、研磨剤（コロイダルシリカ等）やケミ
カル等が多く残っていると、これらを除去するために次
工程のＳＣ−１洗浄等における負荷が大きくなってしま
う。また、次工程では除去が困難なまたは不可能なケミ
カルや研磨剤等の残りを、その前の洗浄時にできるだけ
除去することが要望されている。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、ウェーハ表面の異物の除去効果を高めることがで
き、ＳＣ−１洗浄等の次工程の負荷を低減することがで
きる半導体ウェーハの洗浄方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の半導体ウェーハの洗浄方法では、半導体ウェー
ハの半導体が露出した表面を洗浄水で洗浄する方法であ
って、前記洗浄水は、水素水である技術が採用される。

【０００７】この半導体ウェーハの洗浄方法では、洗浄
水が水素水であるので、ウェーハ表面の異物を単なる純
水で洗浄する場合に比べて高い除去効果を有することが
できる。すなわち、水素水中の水素が半導体表面のダン
グリングボンドに結合するとともに、水素水の還元性に
より、金属不純物が表面の半導体に付着することを防止
することができる。

【０００８】請求項２記載の半導体ウェーハの洗浄方法
では、請求項１記載の半導体ウェーハの洗浄方法におい
て、前記水素水には、アルカリが混合されている技術が
採用される。

【０００９】この半導体ウェーハの洗浄方法では、水素
水にはアルカリが混合されているので、アルカリ領域の
水素水となり、還元性による電位的な剥離効果とアルカ
リによるエッチング効果が加わって、より高い除去効果
を有することができる。

【００１０】請求項３記載の半導体ウェーハの洗浄方法
では、請求項１または２記載のウェーハの洗浄方法にお
いて、前記半導体ウェーハ表面の研磨直後に行うリンス
工程、該リンス工程後に行うスクラビング工程または該
スクラビング工程後に行うリンス工程の少なくとも一つ
で行われる技術が採用される。

【００１１】この半導体ウェーハの洗浄方法では、半導
体ウェーハ表面の研磨直後に行うリンス工程、該リンス
工程後に行うスクラビング工程または該スクラビング工
程後に行うリンス工程の少なくとも一つで行われるの
で、半導体ウェーハの種々の洗浄工程のうち、特に高い
洗浄効果が要求される上記各工程で水素水洗浄が行われ
ることにより、パーティクル等の極めて少ない高品質の
半導体ウェーハを得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体ウェー
ハの洗浄方法の一実施形態を、図１を参照しながら説明
する。

【００１３】本実施形態の半導体ウェーハの洗浄方法
は、例えば、単結晶シリコンのベアシリコンウェーハの
表面を洗浄する方法であって、シリコンウェーハの製造
工程において、メタルケミカルポリッシング等の研磨直
後に行うリンス工程、該リンス工程後に行うスクラビン
グ工程または該スクラビング工程後に行うリンス工程の
各洗浄工程に少なくとも適用され、洗浄水として水素水
を用いている。

【００１４】なお、前記リンス工程は洗浄水ですすぎを
行う工程であり、前記スクラビング工程は、一般的には
シリコンウェーハ表面に洗浄水をジェットスプレーしな
がら回転するブラシで洗浄を行う機械的洗浄工程であ
り、他に超音波振動を洗浄水に与えて発生させた気泡の
破裂による洗浄工程等も含まれるものである。また、前
記水素水は、純水中に水素がリッチに溶け込んでいるも
のであり、本実施形態では水素が１ｐｐｍ程度のものを
使用している。

【００１５】本実施形態では、研磨後のシリコンウェー
ハを水素水（ｐＨ中性領域の水素水）を用いて所定時間
洗浄した後、通常の洗浄工程に従ってＳＣ−１洗浄等を
行う。すなわち、研磨直後のシリコンウェーハ表面に
は、シリコンの活性面が露出した状態であり、シリコン
のダングリングボンドにメタルパーティクルが結合しや
すい状態となっている。しかしながら、本実施形態で
は、水素水でシリコンウェーハを洗浄することにより、
シリコンのダングリングボンドに水素水中の水素を結合
させてＳｉ−Ｈ結合を形成し、メタルパーティクルの付
着を防止することができる。

【００１６】このように、水素水でシリコンウェーハ表
面を洗浄するので、シリコンウェーハ表面の異物（メタ
ルパーティクル等）を単なる純水で洗浄する場合に比べ
て高い除去効果を有することができる。

【００１７】また、他の実施形態として、アルカリ（Ｎ
Ｈ₄ＯＨ（アンモニア水）、ＫＯＨまたはＮａＯＨ等）
を混合した水素水を用い、上記実施形態と同様に洗浄を
行った場合は、水素水の水素イオン指数ｐＨがｐＨ中性
領域からｐＨ弱アルカリ領域となるので、さらに上記の
除去効果が高くなる。

【００１８】すなわち、水素水が弱アルカリ性になるこ
とにより、パーティクルのゼータ電位がシリコンウェー
ハと同符号になり（水素水の還元性によりゼータ電位が
マイナスにシフトする）、電位的にパーティクルが反発
して剥離し易い状況になる効果と、アルカリによるシリ
コンウェーハ表面のエッチング効果（リフトオフ効果）
によりパーティクルが除去される効果との２つが除去効
果に加わるためである。なお、水素水は、上述したよう
に還元性をもち、ゼータ電位をマイナスにシフトさせる
効果を有している。

【００１９】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。上記各実施形態では、洗浄する半導体
ウェーハとしてシリコンウェーハに適用したが、他の半
導体ウェーハ、例えば、化合物半導体のウェーハ（ガリ
ウム・ヒ素のウェーハ等）の洗浄に適用してもよい。

【００２０】また、単結晶シリコンで形成されたベアシ
リコンウェーハに適用したが、エピタキシャル・ウェー
ハ、多結晶シリコンやアモルファスシリコン等の半導体
ウェーハやＳＯＩ(Sicon On Insulator)ウェーハ等の表
面洗浄に適用しても構わない。さらに、表面全体にシリ
コンが露出しているシリコンウェーハに適用したが、表
面に半導体が露出しているウェーハならば半導体（単結
晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン
等）が表面に部分的に露出しているものでも構わない。

【００２１】

【実施例】上記実施形態によって、実際に洗浄を行った
具体例を以下に示す。洗浄したシリコンウェーハにおい
て、洗浄後の異物除去効果を評価する方法は、洗浄後に
おけるエッチング量（ＳＣ−１洗浄時のエッチング）と
エッチング後にウェーハ表面に残ったパーティクル数と
の関係を比較することにより行った。

【００２２】水素水としては、ｐＨ中性領域（ｐＨ７）
の水素水とアルカリとしてＮＨ₄ＯＨ（アンモニア水）
を混合したｐＨ弱アルカリ領域（ｐＨ９）の水素水との
２種類を用い、比較のため、純水のみで洗浄した場合に
ついても、同様の評価を行った。また、上記パーティク
ルは、０．１２μｍ以上のものをカウントした。

【００２３】図１および以下の表１に示すように、ｐＨ
中性領域の水素水およびｐＨ弱アルカリ領域の水素水の
洗浄では、従来の純水のみの洗浄に比べて大幅に少ない
エッチング量で同レベルのパーティクル数が得られた。
すなわち、ＳＣ−１洗浄が、従来の場合では３０分必要
であったのに対し、ｐＨ中性領域の水素水およびｐＨ弱
アルカリ領域の水素水の洗浄では、１５分で十分であ
り、大幅な時間短縮が実現された。また、ｐＨ中性領域
の水素水の洗浄とｐＨ弱アルカリ領域の水素水の洗浄と
を比較すると、ｐＨ弱アルカリ領域の水素水の方が、パ
ーティクル数が低減されており、より除去効果が高いこ
とが分かる。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１記載のウェーハの洗浄方法によれば、洗浄水が
水素水であるので、単なる純水で洗浄する場合に比べて
高い除去効果を有し、次工程の負荷を大幅に軽減するこ
とができるとともに、次工程で除去が困難なケミカルや
研磨剤の残り等を除去することができる。したがって、
洗浄工程にかかる時間を短縮することができるととも
に、ウェーハ単位で必要とされる薬液の低減が可能とな
って、低コスト化を図ることができる。

【００２６】請求項２記載のウェーハの洗浄方法によれ
ば、水素水にはアルカリが混合されているので、アルカ
リ領域の水素水となり、還元性による電位的な剥離効果
とアルカリによるエッチング効果とが加わって、より高
い除去効果を有することができ、さらに低コスト化を図
ることが可能になる。

【００２７】請求項３記載のウェーハの洗浄方法によれ
ば、半導体ウェーハ表面の研磨直後に行うリンス工程、
該リンス工程後に行うスクラビング工程または該スクラ
ビング工程後に行うリンス工程の少なくとも一つで行わ
れるので、半導体ウェーハの種々の洗浄工程のうち、特
に高い洗浄効果が要求される上記各工程で水素水洗浄が
行われることになり、パーティクル等の極めて少ない高
品質の半導体ウェーハを得ることができるとともに、半
導体ウェーハ製造工程全体の時間短縮および低コスト化
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るウェーハの洗浄方法の一実施形
態における実施例の各洗浄水におけるＳｉのエッチング
量を示すグラフ図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハの半導体が露出した表面
   を洗浄水で洗浄する方法であって、 前記洗浄水は、水素水であることを特徴とする半導体ウ
   ェーハの洗浄方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体ウェーハの洗浄方
   法において、 前記水素水には、アルカリが混合されていることを特徴
   とする半導体ウェーハの洗浄方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のウェーハの洗浄
   方法において、 前記半導体ウェーハ表面の研磨直後に行うリンス工程、
   該リンス工程後に行うスクラビング工程または該スクラ
   ビング工程後に行うリンス工程の少なくとも一つで行わ
   れることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄方法。