JP2005057179A - 半導体装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハのブラシ洗浄では、ウエハの表面状態や半導体装置を構成している膜種に関わらず、純水を吐出しながらブラシ洗浄を行っていた。しかしながら、微細化が進み不良原因となる異物の大きさも小さくなるにしたがって洗浄水に純水を用いたブラシ洗浄では異物が除去困難となり半導体基盤上に多く残留する。
【解決手段】ｐＨ６〜８、酸化還元電位を−３００〜−６５０ｍＶ、溶存水素濃度１．０ｍｇ／ｌ以上飽和限界以下に調整した水素水を洗浄水に用いることにより、水素水中に含まれる水素ガスの気泡が半導体ウエハと異物間に入り込みリフトオフ作用を促す。加えて半導体表面に未結合なダングリングボンドが存在する場合は、水素でダングリングボンドを終端させるため異物の再付着防止効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置をブラシで洗浄する工程に関わる方法である。

従来のブラシ洗浄は、純水にＣＯ₂を添加し比抵抗を小さくして帯電防止により異物の再付着を防止し除去率を向上させるもの、例えば特許文献１や、メタル膜表面の異物除去方法として純水に有機アルカリを含有させてブラシ洗浄を行う特許文献２がある。

半導体装置のブラシ洗浄では、ウエハの表面状態や半導体装置を構成している膜種に関わらず、純水を吐出しながらブラシ洗浄を行っていた。しかしながら、微細化が進み不良原因となる異物の大きさも小さくなるにしたがって洗浄水に純水を用いたブラシ洗浄では異物が除去困難となり半導体装置上に多く残留する。半導体装置に残留した異物は、半導体装置の製造工程や過程においてパターン形成不良や工程間の汚染源となり、不良の原因になっている。従来、これらの問題に対しては、ブラシの形状や材質の見直し、洗浄時間や洗浄水量の最適化が行われてきたが、前記不良の完全な対策にはなっていない。
特開平０４−１３１８５１号公報 特開平１０−９８２２５号公報

前記不具合を解決するために、発明者はブラシ洗浄時に吐出する洗浄水に着目し、洗浄水について詳細に検討した。その結果、異物の除去能力が洗浄水の水質に関係していることを見出した。従来のブラシ洗浄時の洗浄水には純水を用いている。

一般に純水は供給元で脱気処理が行われているため、純水中には溶存ガスが含まれていない。ブラシ洗浄時における純水の役割は、ブラシ洗浄で除去した異物を半導体装置外に洗い流すことであり、純水での異物除去は主目的とされていない。また、ウエハ表面上に未結合なダングリングボンドが存在しても純水では未結合なダングリングボンドを終端させることが不可能である。その未結合なダングリングボンドに異物が再付着するため洗浄効果が低くなり、異物を除去しきれていない。

以上、述べたように本発明の目的は、半導体装置をブラシ洗浄する場合、洗浄水の特性を見直すことで異物の除去能力を高め、半導体装置製造における不良の発生をなくすことにある。

上記課題を解決するために、本発明においてはｐＨ６〜８、酸化還元電位を−３００〜−６５０ｍＶ、溶存水素濃度１．０ｍｇ／ｌ以上飽和限界以下に調整した水素水を洗浄水に用いる。水素水を洗浄水に使用すると、水素水中に含まれる水素ガスの気泡が半導体装置と異物間に入り込みリフトオフ作用を促す。加えて半導体表面に未結合なダングリングボンドが存在する場合は、水素でダングリングボンドを終端させるため異物の再付着防止効果がある。

このように異物除去効果が純水よりも高く、さらにはウエハ表面を安定化させる化学作用を有した水素水とブラシによる物理アシストを組合わせて洗浄を行うことで高い異物除去能力を実現可能とした。この場合、水素水にアルカリ薬液を添加してｐＨ９〜１１に制御したアルカリ添加水素水でも水素水の効果に加え、ゼータ電位制御の効果も作用するため水素水と同等以上の効果が得られる。また、半導体装置洗浄装置においては、水素水またはアルカリ添加水素水を流量０．８ｌ／ｍｉｎ以上で供給する手段を備えている。

本発明により、従来の純水を用いたブラシ洗浄よりも水素水またはアルカリ添加水素水を用いたブラシ洗浄は高い異物除去能力を示すことが明らかになった。水素水、アルカリ添加水素水はブラシ洗浄時の洗浄水として非常に有効である。

（実施の形態１）
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の半導体装置の洗浄方法を示す。

まず、半導体装置をスピンテーブル上に固定し、数１０〜１５００回転で回転させながら、洗浄水吐出ノズルからウエハ中央部に純水を５秒間以上吐出し、半導体装置表面を親水化させる。

次に洗浄水ノズルから水素水またはアルカリ添加水素水を吐出する。ブラシアーム先端に取り付けられた洗浄ブラシを０〜数１０回転で回転させる。ブラシアームを半導体装置上で異物除去に必要な時間あるいは回数だけ半導体装置中央部から外周部へ数〜数１０ｍｍ／ｓｅｃで移動させる。この時、ブラシによる物理力と水素水中の溶存ガスにより異物を除去する。アルカリ添加水素水で洗浄している場合は半導体装置と異物のゼータ電位を制御するためにより高い洗浄効果が得られる。次いでブラシ洗浄後に半導体装置上に残留した洗浄液や異物除去するために洗浄ノズルから純水を吐出し１５秒間リンスを行う。この時、半導体装置表面は水素水により水素終端されているため異物が吸着することなくリンスが出来る。次に半導体装置上の純水を乾燥させるために半導体装置を１０００ｒｐｍ以上の回転数で回転させる。

（実施の形態２）
以下に本発明の洗浄方法で、半導体装置を洗浄実験したときの具体例を示す。実験例の条件は下記の通りである。

溶存水素濃度：１．２ｐｐｍ
アルカリ添加水素水ｐＨ：１０．５
水素水流量：１．０ｌ／ｍｉｎ
ブラシ洗浄回数：ウエハ中央→ウエハ外周部へ１５ｍｍ／ｓｅｃで４回移動
ブラシ洗浄水：純水、水素水、アルカリ添加水素水
プレリンス、ポストリンス：純水
プレリンス時間：純水５秒
ポストリンス時間：純水１５秒
プレリンス、ポストリンス、洗浄時ウエハ回転数：５００ｒｐｍ
乾燥時間：２５秒
乾燥時ウエハ回転数：１５００ｒｐｍ
異物測定条件：０．１５μｍ以上を光学式検査装置で測定
被洗浄ウエハ：窒化ケイ素膜成膜後に半導体装置製造装置内を裏面搬送
異物除去結果を図２に示す。純水ブラシ洗浄よりも水素水ブラシ洗浄が異物の除去効果が高い。さらにアルカリ薬液を添加しｐＨを調整したアルカリ添加水素水は水素水よりも除去率が向上することが分かる。

本発明の半導体装置の洗浄方法は、ブラシ洗浄において高い異物除去能力を有する。

本発明の洗浄方法を示す図 本発明の異物除去効果を示す図

Claims (3)

1. 半導体装置を湿式洗浄する工程を備えた半導体装置の洗浄方法であって、前記湿式洗浄する工程は、ブラシで洗浄する工程を有し、かつ、洗浄水に水素水を使用する工程を有することを特徴とする半導体装置の洗浄方法。
2. 前記水素水はｐＨ６〜８、酸化還元電位を−３００〜−６５０ｍＶ、溶存水素濃度１．０ｍｇ／ｌ以上飽和限界以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の洗浄方法。
3. 水素水にアルカリ系薬液を添加しｐＨ９〜１１に調整したアルカリ添加水素水を用いて洗浄を行うことを特徴とした請求項１記載の半導体装置の洗浄方法。

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