JP2006073747A - 半導体ウェーハの処理方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
高い清浄度を有する半導体ウェーハの処理方法およびその装置を提供する。
【解決手段】
オゾン水処理工程では、オゾンガスを含む第１の超純水によりシリコンウェーハを処理する。第１の超純水は紫外線殺菌法で精製される。第１の超純水には、全有機物炭素量が１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下含まれる。その結果、所定清浄度のシリコンウェーハが得られる。また、超純水リンス工程（必要により薬液洗浄工程を含む）では、第１の超純水に比べてＴＯＣ値が小さい第２の超純水によりシリコンウェーハを処理する。第２の超純水は紫外線酸化法で精製され、全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ以下である。よって、高い清浄度を有したシリコンウェーハが得られる。
【選択図】図１
高い清浄度を有する半導体ウェーハの処理方法およびその装置を提供する。
【解決手段】
オゾン水処理工程では、オゾンガスを含む第１の超純水によりシリコンウェーハを処理する。第１の超純水は紫外線殺菌法で精製される。第１の超純水には、全有機物炭素量が１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下含まれる。その結果、所定清浄度のシリコンウェーハが得られる。また、超純水リンス工程（必要により薬液洗浄工程を含む）では、第１の超純水に比べてＴＯＣ値が小さい第２の超純水によりシリコンウェーハを処理する。第２の超純水は紫外線酸化法で精製され、全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ以下である。よって、高い清浄度を有したシリコンウェーハが得られる。
【選択図】図１
Description
この発明は半導体ウェーハの処理方法および装置、詳しくはオゾン水洗浄工程と超純水リンス工程とを含む半導体ウェーハの洗浄技術に関する。
近年、半導体ウェーハおよび半導体チップの製造プロセスにおいては、洗浄処理水として超純水にオゾンガスを含ませたオゾン水が注目されている。超純水とは、ナトリウム、鉄、銅、亜鉛などの溶解物質量が、水１リットル当たり１０億分の１ｇ（μｇ／リットル）〜１兆分の１ｇ（ｎｇ／リットル）レベルの純度を有する水である。オゾン水は、強力な酸化反応を起こして自己分解し、酸素を生成する。よって、このオゾン水を用いて半導体ウェーハを洗浄した場合、その後の排水処理が容易になる。オゾン水は超純水にオゾンガスを混入することで生成される。
また、半導体チップ上の素子の微細化に伴い、半導体ウェーハは清浄度が高いことが求められている。
このため、上記オゾン水の基となる超純水としては、 これまでよりも極めて純度の高い純水が使用されている。この超純水では、パーティクル、金属不純物だけでなく、全有機物炭素量（ＴＯＣ：Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）が、著しく低減されている。
この全有機物炭素量は、超純水に紫外線を照射することで低減できる。
また、半導体チップ上の素子の微細化に伴い、半導体ウェーハは清浄度が高いことが求められている。
このため、上記オゾン水の基となる超純水としては、 これまでよりも極めて純度の高い純水が使用されている。この超純水では、パーティクル、金属不純物だけでなく、全有機物炭素量（ＴＯＣ：Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）が、著しく低減されている。
この全有機物炭素量は、超純水に紫外線を照射することで低減できる。
ところで、超純水中のオゾンガスの濃度は、オゾン自身が化学反応により消費される場合などを除き、大気への拡散、自己分解により経時的に減少する。オゾンガスの濃度が経時的に低下する指標として、オゾン半減期が知られている。これは、超純水中に溶解したオゾンガスの濃度が半減するまでの時間を表したものである。液面の面積（気液接触面積）などの影響にもよるが、通常、超純水中のオゾンの半減期は１０〜３０分である。また、洗浄槽のように開口部が大きい容器に満たされた状態では、オゾンの半減期は２〜５分程度となる。
そこで、特許文献１の記載のように、有機溶剤を超純水に極微量添加することにより、オゾン分子の自己分解を抑制してオゾン半減期を長くする方法が、本願出願人により開示されている。
そこで、特許文献１の記載のように、有機溶剤を超純水に極微量添加することにより、オゾン分子の自己分解を抑制してオゾン半減期を長くする方法が、本願出願人により開示されている。
上記特許文献１に記載の方法によれば、オゾン半減期の長いオゾン水を製造することができる。
この場合、オゾン水の基となる超純水には、この炭素含有物だけではなく、パーティクルや金属不純物なども含まれている。これらの不純物の含有量は、オゾンガスを含まない超純水に比べて高い。
ここで、超純水の精製方法としては、紫外線殺菌法と紫外線酸化法とが知られている。紫外線殺菌法は、原水に紫外線を照射することにより、水中に存在する有害な細菌を死滅させるものである。紫外線酸化法は、原水に紫外線を照射することにより、この紫外線の照射エネルギーを利用し、原水に含まれる窒素やリンを分解させるものである。
そして、紫外線殺菌法による超純水を薬液洗浄工程や超純水リンス工程に用いて半導体ウェーハを処理すると、紫外線酸化法により処理された超純水を使用した場合よりも、半導体ウェーハ上の清浄度が劣っていることが判明した。
この場合、オゾン水の基となる超純水には、この炭素含有物だけではなく、パーティクルや金属不純物なども含まれている。これらの不純物の含有量は、オゾンガスを含まない超純水に比べて高い。
ここで、超純水の精製方法としては、紫外線殺菌法と紫外線酸化法とが知られている。紫外線殺菌法は、原水に紫外線を照射することにより、水中に存在する有害な細菌を死滅させるものである。紫外線酸化法は、原水に紫外線を照射することにより、この紫外線の照射エネルギーを利用し、原水に含まれる窒素やリンを分解させるものである。
そして、紫外線殺菌法による超純水を薬液洗浄工程や超純水リンス工程に用いて半導体ウェーハを処理すると、紫外線酸化法により処理された超純水を使用した場合よりも、半導体ウェーハ上の清浄度が劣っていることが判明した。
これに対して、紫外線酸化法により精製された超純水は、上記紫外線殺菌法によるそれに比較して高い清浄度を有する。
そこで、この紫外線酸化法により処理された超純水を薬液洗浄工程や超純水リンス工程に使用して半導体ウェーハを処理すれば、その清浄度を更に高めることができる。
しかしながら、オゾン水処理工程を含むすべての洗浄・リンス工程において、紫外線酸化法により処理した超純水を使用することは困難である。上記オゾンの半減期の問題が生じるからである。
よって、紫外線酸化法に則って製造されたオゾン水を使うオゾン水洗浄工程でのオゾン減衰の問題に対処するためには、高濃度のオゾンガスを含有したオゾン水を製造する必要がある。
しかしながら、高濃度のオゾンガスを含むオゾン水の製造には、専用の製造設備が必要となり、設備コストが高騰するという別の問題が生じてしまう。
そこで、この紫外線酸化法により処理された超純水を薬液洗浄工程や超純水リンス工程に使用して半導体ウェーハを処理すれば、その清浄度を更に高めることができる。
しかしながら、オゾン水処理工程を含むすべての洗浄・リンス工程において、紫外線酸化法により処理した超純水を使用することは困難である。上記オゾンの半減期の問題が生じるからである。
よって、紫外線酸化法に則って製造されたオゾン水を使うオゾン水洗浄工程でのオゾン減衰の問題に対処するためには、高濃度のオゾンガスを含有したオゾン水を製造する必要がある。
しかしながら、高濃度のオゾンガスを含むオゾン水の製造には、専用の製造設備が必要となり、設備コストが高騰するという別の問題が生じてしまう。
そこで、本願発明者は鋭意努力した結果、高い清浄度が求められないオゾン水処理工程では、若干ＴＯＣ値が高い紫外線殺菌法により処理された超純水を使用する。また、高純度化された超純水を薬液の希釈水として使用する薬液洗浄工程、および、高い清浄度が求められる超純水リンス工程では、ＴＯＣ値が小さい紫外線酸化法によって処理された超純水を使用する。このようにすれば、高い清浄度を有した半導体ウェーハを低コストで得られることを知見し、この発明を完成させた。
この発明は、高い清浄度の半導体ウェーハに処理することができる半導体ウェーハの処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、既存の設備を流用し、設備コストを低くして半導体ウェーハを処理することができる半導体ウェーハの処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
この発明は、高い清浄度の半導体ウェーハに処理することができる半導体ウェーハの処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、既存の設備を流用し、設備コストを低くして半導体ウェーハを処理することができる半導体ウェーハの処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、オゾン水処理工程と、該オゾン水処理工程後に施される超純水リンス工程とを備え、半導体ウェーハを処理する半導体ウェーハの処理方法であって、上記オゾン水処理工程では、オゾンガスを含ませた所定の全有機物炭素量を有する第１の超純水を用いて半導体ウェーハを所定清浄度に処理し、上記超純水リンス工程では、上記第１の超純水よりも全有機物炭素量の少ない第２の超純水を用いて半導体ウェーハを上記清浄度よりも高く処理する半導体ウェーハの処理方法である。
本発明に係る半導体ウェーハの処理方法は、半導体ウェーハを製造するウェーハ製造ラインに適用することができる。また、半導体ウェーハ上に集積回路を形成するデバイス製造ラインにも適用することができる。
半導体ウェーハとしては、例えば、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハなどを採用することができる。また、支持基板ウェーハと活性層との間に埋め込み絶縁膜を介在させたＳＯＩウェーハにも適用することができる。さらに、メモリ回路、マイコン回路、ゲートアレイ回路などの集積回路がパターニングされた半導体ウェーハに適用してもよい。
オゾン水処理工程とは、半導体素材のインゴットを半導体ウェーハに加工するスライス工程後から、出荷前までのあらゆる洗浄工程に適用される。さらには、デバイス製造プロセスでのウェーハ加工後のあらゆる洗浄工程に適用してもよい。このように、オゾン水処理工程の適用範囲が広いのは、オゾン水の酸化力が高く、半導体ウェーハに付着したパーティクルの除去にとどまらず、有機物や金属不純物の除去、酸化膜の形成などにもオゾン水の利用が可能であることによる。
半導体ウェーハとしては、例えば、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハなどを採用することができる。また、支持基板ウェーハと活性層との間に埋め込み絶縁膜を介在させたＳＯＩウェーハにも適用することができる。さらに、メモリ回路、マイコン回路、ゲートアレイ回路などの集積回路がパターニングされた半導体ウェーハに適用してもよい。
オゾン水処理工程とは、半導体素材のインゴットを半導体ウェーハに加工するスライス工程後から、出荷前までのあらゆる洗浄工程に適用される。さらには、デバイス製造プロセスでのウェーハ加工後のあらゆる洗浄工程に適用してもよい。このように、オゾン水処理工程の適用範囲が広いのは、オゾン水の酸化力が高く、半導体ウェーハに付着したパーティクルの除去にとどまらず、有機物や金属不純物の除去、酸化膜の形成などにもオゾン水の利用が可能であることによる。
また、超純水リンス工程とは、例えば、薬液を使用した後の半導体ウェーハの洗浄工程や研磨後の半導体ウェーハの最終洗浄を行うリンス工程などである。薬液とは、例えば、ＳＣ−１液およびＳＣ−２液、フッ化水素酸水溶液などである。薬液用の水としては、第１の超純水でもよいし、第２の超純水でもよい。ただし、薬液洗浄用の超純水に高い清浄度が要求される際には、第２の超純水が好ましい。
半導体ウェーハの処理方法では、例えば、浸漬法のように洗浄槽内に上記第１の超純水または第２の超純水を満たし、これに半導体ウェーハを浸漬することで処理してもよい。または、スピン式洗浄装置を使用したスピン洗浄法のように、回転中の半導体ウェーハに第１の超純水または第２の超純水を吹き付けながら処理してもよい。
半導体ウェーハの処理方法では、例えば、浸漬法のように洗浄槽内に上記第１の超純水または第２の超純水を満たし、これに半導体ウェーハを浸漬することで処理してもよい。または、スピン式洗浄装置を使用したスピン洗浄法のように、回転中の半導体ウェーハに第１の超純水または第２の超純水を吹き付けながら処理してもよい。
請求項１に記載の半導体ウェーハの処理方法にあっては、オゾン水処理工程おいて、オゾンガスが含まれた第１の超純水を用いて半導体ウェーハを処理する。第１の超純水は、紫外線殺菌法に則って精製される。このため、第１の超純水には、ＴＯＣ値（全有機物炭素量）が１μｇ／Ｌを超えかつ２０μｇ／Ｌ以下含まれる。この第１の超純水にオゾンガスを含ませて半導体ウェーハの処理を行う。これにより、第１の超純水に含まれたオゾンが、クリーンで強力な酸化剤として作用する。その結果、半導体ウェーハに付着した界面活性剤などの残留有機物を分解・除去し、半導体ウェーハに均一かつ平坦な厚さの酸化膜を形成することができる。
また、超純水リンス工程においては、上記第１の超純水よりＴＯＣ値が小さい第２の超純水を用いて半導体ウェーハを処理する。第２の超純水は紫外線酸化法により精製され、そのＴＯＣ値は１μｇ／Ｌ以下である。
これにより、半導体ウェーハは、オゾン水処理工程においては所定の清浄度が得られるとともに、最終的には超純水リンス工程で清浄度の高い第２の超純水により処理される。この結果、清浄度の高い半導体ウェーハを得ることができる。
また、超純水リンス工程においては、上記第１の超純水よりＴＯＣ値が小さい第２の超純水を用いて半導体ウェーハを処理する。第２の超純水は紫外線酸化法により精製され、そのＴＯＣ値は１μｇ／Ｌ以下である。
これにより、半導体ウェーハは、オゾン水処理工程においては所定の清浄度が得られるとともに、最終的には超純水リンス工程で清浄度の高い第２の超純水により処理される。この結果、清浄度の高い半導体ウェーハを得ることができる。
請求項２に記載の発明は、上記第１の超純水は紫外線殺菌法により処理され、上記第２の超純水は紫外線酸化法により処理される請求項１に記載の半導体ウェーハの処理方法である。
オゾン水を製造するオゾンガスの発生方法としては、酸素ガスからオゾンガスを発生させる無声放電法を採用することができる。または、水を分解してオゾンガスを発生させる電気分解方法でもよい。
オゾン水を製造するオゾンガスの発生方法としては、酸素ガスからオゾンガスを発生させる無声放電法を採用することができる。または、水を分解してオゾンガスを発生させる電気分解方法でもよい。
請求項２に記載の半導体ウェーハの処理方法によれば、オゾン水が含まれる第１の超純水は、原水を紫外線殺菌法により処理することで精製される。これにより、ＴＯＣ値（全有機物炭素量）は、１μｇ／Ｌを超え２０μｇ／Ｌ以下にまで低減される。
また、第２の超純水は、第１の超純水または通常の水に紫外線酸化法を実施することで精製される。第２の超純水のＴＯＣ値は、１μｇ／Ｌ以下まで低減されている。しかしながら、含有する炭素量は非常に微量である。このため、第２の超純水にオゾンガスを含ませると、オゾンガスは非常に減衰しやすい。
また、第２の超純水は、第１の超純水または通常の水に紫外線酸化法を実施することで精製される。第２の超純水のＴＯＣ値は、１μｇ／Ｌ以下まで低減されている。しかしながら、含有する炭素量は非常に微量である。このため、第２の超純水にオゾンガスを含ませると、オゾンガスは非常に減衰しやすい。
請求項３に記載の発明は、上記第１の超純水の全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下であり、第２の超純水の全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ以下である請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの処理方法である。
請求項３に記載の半導体ウェーハの処理方法によれば、第１の超純水のＴＯＣ値は１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下である。ＴＯＣ値がこの範囲であれば、第１の超純水にオゾンガスを含ませても、オゾンガスの減衰が起きにくい。また、半導体ウェーハのパーティクルなどを除去できる清浄度も得られる。
第２の超純水のＴＯＣ値は１μｇ／Ｌ以下である。よって、第２の超純水は、上記第１の超純水に比べてＴＯＣ値が小さく、これよりも清浄度は高い。したがって、第２の超純水により半導体ウェーハを処理すれば、清浄度の高い半導体ウェーハを得ることができる。
第２の超純水のＴＯＣ値は１μｇ／Ｌ以下である。よって、第２の超純水は、上記第１の超純水に比べてＴＯＣ値が小さく、これよりも清浄度は高い。したがって、第２の超純水により半導体ウェーハを処理すれば、清浄度の高い半導体ウェーハを得ることができる。
請求項４に記載の発明は、上記超純水リンス工程の前に、希釈水として前記第２の超純水を使用した薬液により半導体ウェーハを洗浄する薬液洗浄工程を施す請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの処理方法である。
薬液とは、例えばＳＣ−１液およびＳＣ−２液、フッ化水素酸水溶液などである。第２の超純水を使った薬液の希釈の度合いは任意である。
薬液洗浄工程は、オゾン水処理工程の前に配置してもよいし、オゾン水処理工程の後に配置してもよい。
薬液とは、例えばＳＣ−１液およびＳＣ−２液、フッ化水素酸水溶液などである。第２の超純水を使った薬液の希釈の度合いは任意である。
薬液洗浄工程は、オゾン水処理工程の前に配置してもよいし、オゾン水処理工程の後に配置してもよい。
請求項５に記載の発明は、半導体ウェーハを所定清浄度に処理する半導体ウェーハの処理装置であって、オゾンガスが含まれた所定の全有機物炭素量を有する第１の超純水を用いて半導体ウェーハを処理するオゾン水処理ユニットと、上記第１の超純水よりも清浄度の高い第２の超純水を用いて半導体ウェーハを上記清浄度よりも高く処理する超純水リンス処理ユニットとを備えた半導体ウェーハの処理装置である。
請求項６に記載の発明は、上記第１の超純水は紫外線殺菌法により処理され、上記第２の超純水は紫外線酸化法により処理される請求項５に記載の半導体ウェーハの処理装置である。
請求項７に記載の発明は、上記第１の超純水の全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下であり、第２の超純水の全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ以下である請求項５または請求項６に記載の半導体ウェーハの処理装置である。
請求項８に記載の発明は、前記第２の超純水を薬液の希釈水に使用し、半導体ウェーハを薬液により洗浄する薬液洗浄処理ユニットを有した請求項５〜請求項７のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの処理装置である。
この発明によれば、オゾン半減期減衰を抑制する第１の超純水をオゾン水処理工程に使用し、オゾン水処理工程を除くその他の洗浄工程または超純水リンス工程（必要により、薬液洗浄工程も含む）においては、第２の超純水を使用する。これにより、半導体ウェーハは、オゾン水処理工程において所定の清浄度が得られるとともに、最終的に清浄度の高い第２の超純水により処理される。これにより、清浄度の高い半導体ウェーハを得ることができる。
また、第２の超純水は、既存の紫外線酸化処理装置に配管を設けるだけで、この装置を用いて第１の超純水により簡単に得ることができる。したがって、第１の超純水および第２の超純水を精製するために、特別な設備を設ける必要がない。
また、第２の超純水は、既存の紫外線酸化処理装置に配管を設けるだけで、この装置を用いて第１の超純水により簡単に得ることができる。したがって、第１の超純水および第２の超純水を精製するために、特別な設備を設ける必要がない。
以下、この発明の実施例を、図面を参照して説明する。
最初に、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）を処理する第１の超純水を精製する方法について説明する。
図１のフローシートに示すように、第１の超純水は、順次施される前処理、一次水システム、サブシステムなどを備えた超純水精製システムにより原水から精製される。具体的には、まず原水を準備する。次いで、凝集槽や濾過器により、原水中の濁質やコロイド物質などを除去する前処理を行う。
次に、一次水システムとなるＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）装置により、前処理後の原水中からイオンや微粒子などの残留不純物を除去する。この後、真空脱気塔を用いて、原水に溶存している酸素を除去する。さらに、原水中に残存しているイオンをイオン交換樹脂を用いて除去する。それから、水中に存在する細菌を紫外線殺菌処理装置により殺菌する。これにより、第１の超純水に含まれるＴＯＣ値（全有機物炭素量）を、１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下に低減することができる。最後に、サブシステムにより原水中の微量不純物などを除去し、この精製された第１の超純水をオゾン製造装置に供給する。
最初に、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）を処理する第１の超純水を精製する方法について説明する。
図１のフローシートに示すように、第１の超純水は、順次施される前処理、一次水システム、サブシステムなどを備えた超純水精製システムにより原水から精製される。具体的には、まず原水を準備する。次いで、凝集槽や濾過器により、原水中の濁質やコロイド物質などを除去する前処理を行う。
次に、一次水システムとなるＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）装置により、前処理後の原水中からイオンや微粒子などの残留不純物を除去する。この後、真空脱気塔を用いて、原水に溶存している酸素を除去する。さらに、原水中に残存しているイオンをイオン交換樹脂を用いて除去する。それから、水中に存在する細菌を紫外線殺菌処理装置により殺菌する。これにより、第１の超純水に含まれるＴＯＣ値（全有機物炭素量）を、１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下に低減することができる。最後に、サブシステムにより原水中の微量不純物などを除去し、この精製された第１の超純水をオゾン製造装置に供給する。
続いて、オゾン水製造装置により、上記第１の超純水にオゾンガスを含ませ、オゾン水を製造する。オゾン水の製造装置としては、例えば、電気分解型のオゾン水製造装置を使用してもよい。または、無声放電型のオゾン水製造装置を使用してもよい。
製造されたオゾン水は、ユースポイントである洗浄装置に配管を用いて供給される。このオゾン水には、微量であるが、炭素含有物が含まれている。このため、オゾンの自己分解が阻害される。その結果、オゾンガスの濃度はそれほど減衰せず、オゾン水を用いてシリコンウェーハを効果的に処理することが可能となる。
製造されたオゾン水は、ユースポイントである洗浄装置に配管を用いて供給される。このオゾン水には、微量であるが、炭素含有物が含まれている。このため、オゾンの自己分解が阻害される。その結果、オゾンガスの濃度はそれほど減衰せず、オゾン水を用いてシリコンウェーハを効果的に処理することが可能となる。
次に、シリコンウェーハを処理する第２の超純水の精製方法について説明する。
第２の超純水は、第１の超純水を用いて精製される。すなわち、図１のフローシートに示すように、第１の超純水は、配管を介して紫外線酸化処理装置に供給される。そして、この紫外線酸化処理装置により、第１の超純水に含まれる窒素やリンが分解され、第２の超純水が精製される。なお、この第２の超純水は、ＴＯＣ値が１μｇ／Ｌ以下にまで低減されている。
この精製方法によれば、既存の紫外線酸化処理装置をそのまま流用し、第１の超純水から第２の超純水を精製することができる。なお、別の原水から第２の超純水を精製することもできる。
第２の超純水は、第１の超純水を用いて精製される。すなわち、図１のフローシートに示すように、第１の超純水は、配管を介して紫外線酸化処理装置に供給される。そして、この紫外線酸化処理装置により、第１の超純水に含まれる窒素やリンが分解され、第２の超純水が精製される。なお、この第２の超純水は、ＴＯＣ値が１μｇ／Ｌ以下にまで低減されている。
この精製方法によれば、既存の紫外線酸化処理装置をそのまま流用し、第１の超純水から第２の超純水を精製することができる。なお、別の原水から第２の超純水を精製することもできる。
次に、上記オゾンガスが含まれた第１の超純水および第２の超純水を、ウェーハ処理装置（洗浄装置）に供給する。そして、第１の超純水または第２の超純水のいずれかを用いて、シリコンウェーハを処理する。すなわち、この洗浄装置には、オゾンガスを含む第１の超純水または第２の超純水が供給されている。または、これらの２系統の水を洗浄装置に同時に供給することも可能である。
このウェーハ処理装置は、例えば、第１の超純水または第２の超純水で満たされた水槽にシリコンウェーハを浸漬し、これを処理する装置である。また、スピン洗浄装置のように、シリコンウェーハを回転させながら、ウェーハ表面に上記オゾンガスを含んだ第１の超純水または第２の超純水を吹き付けてシリコンウェーハを処理する装置でもよい。
このウェーハ処理装置は、例えば、第１の超純水または第２の超純水で満たされた水槽にシリコンウェーハを浸漬し、これを処理する装置である。また、スピン洗浄装置のように、シリコンウェーハを回転させながら、ウェーハ表面に上記オゾンガスを含んだ第１の超純水または第２の超純水を吹き付けてシリコンウェーハを処理する装置でもよい。
オゾン水処理工程では、オゾンガスが含まれた第１の超純水を用いてシリコンウェーハを処理する。オゾン水処理は、シリコンウェーハの各加工工程間のあらゆる洗浄に適用されている。これにより、第１の超純水に含まれているオゾンが、クリーンで強力な酸化剤として作用する。そして、シリコンウェーハ上の界面活性剤等の残留有機物を分解・除去し、均一かつ平坦な厚さの酸化膜を形成する。
また、薬液使用後の洗浄工程や超純水リンス工程では、第２の超純水を用いてシリコンウェーハを処理する。薬液用の水には、第２の超純水を使用している。第２の超純水は、第１の超純水よりも清浄度が高い。この第２の超純水を、フッ化水素酸などで薬液処理した後のシリコンウェーハの洗浄に使用する。または、最終洗浄であるシリコンウェーハの超純水リンス工程などで使用する。この結果、清浄度の高いシリコンウェーハに処理することができる。
また、薬液使用後の洗浄工程や超純水リンス工程では、第２の超純水を用いてシリコンウェーハを処理する。薬液用の水には、第２の超純水を使用している。第２の超純水は、第１の超純水よりも清浄度が高い。この第２の超純水を、フッ化水素酸などで薬液処理した後のシリコンウェーハの洗浄に使用する。または、最終洗浄であるシリコンウェーハの超純水リンス工程などで使用する。この結果、清浄度の高いシリコンウェーハに処理することができる。
次に、図２のフローシートを参照して、実施例１の半導体ウェーハの処理方法が適用されたシリコンウェーハの製造方法を具体的に説明する。
図２のフローシートに示すように、シリコンウェーハの製造プロセスは、順次施されるスライス、面取り、ラッピング、ドナーキラー、研磨の各工程よりなり、これらの工程間に、オゾン水処理工程と薬液洗浄工程と超純水リンス工程（以下、洗浄・リンス工程）とが、順次配されている。
まず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、多数枚のシリコンウェーハを得る（Ｓ１０１）。この後、シリコンウェーハを洗浄し、リンスする（Ｓ１０２）。具体的には、まずスライスされたシリコンウェーハを第１の超純水により洗浄する。次に、第１の超純水により洗浄されたシリコンウェーハをＳＣ−１液、ＳＣ−２液、フッ化水素酸水溶液などの薬液群の中から適宜選択された薬液を使って洗浄する。次に、第２の超純水を使用し、薬液洗浄後のシリコンウェーハをリンスする。これにより、スライス工程でシリコンウェーハに付着したパーティクルなどが除去される。
図２のフローシートに示すように、シリコンウェーハの製造プロセスは、順次施されるスライス、面取り、ラッピング、ドナーキラー、研磨の各工程よりなり、これらの工程間に、オゾン水処理工程と薬液洗浄工程と超純水リンス工程（以下、洗浄・リンス工程）とが、順次配されている。
まず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、多数枚のシリコンウェーハを得る（Ｓ１０１）。この後、シリコンウェーハを洗浄し、リンスする（Ｓ１０２）。具体的には、まずスライスされたシリコンウェーハを第１の超純水により洗浄する。次に、第１の超純水により洗浄されたシリコンウェーハをＳＣ−１液、ＳＣ−２液、フッ化水素酸水溶液などの薬液群の中から適宜選択された薬液を使って洗浄する。次に、第２の超純水を使用し、薬液洗浄後のシリコンウェーハをリンスする。これにより、スライス工程でシリコンウェーハに付着したパーティクルなどが除去される。
次いで、シリコンウェーハに対して、面取り（Ｓ１０３）とラッピング（Ｓ１０４）とを順次施す。この後、ラッピングされたシリコンウェーハに、前記第１の超純水と第２の超純水とによる洗浄・リンス工程を行う（Ｓ１０５）。続いて、スライス後の加工歪みを除去するため、シリコンウェーハを所定のエッチング液によりエッチングする（Ｓ１０６）。それから、シリコンウェーハに対して、前記洗浄・リンス工程を施し、エッチング後のエッチング液を除去する（Ｓ１０７）。次に、シリコンウェーハにドナーキラー熱処理を施し、ウェーハ中の酸素ドナーを消去する（Ｓ１０８）。この後、シリコンウェーハに対して前記洗浄・リンス工程を施す（Ｓ１０９）。それから、シリコンウェーハを研磨し（Ｓ１１０）、最後に前記第１の超純水による洗浄と、第２の超純水を薬液用の水に使用した薬液洗浄と、第２の超純水によるリンスとを順次行う（Ｓ１１１）。こうして、シリコンウェーハを作製する。
次に、本実施例に係る半導体ウェーハの処理方法の実験結果を、従来例の実験結果と対比して説明する。
まず、紫外線殺菌法により処理された比較的ＴＯＣ値が高い第１の超純水を準備する。同時に、この第１の超純水を用いて紫外線酸化法により処理された第２の超純水を準備する。第２の超純水は、第１の超純水よりもＴＯＣ値が低い。その後、これらの超純水をそれぞれ一次ラインに導入する。続いて、電気分解型のオゾン水製造装置を使用し、高純度のオゾン水を製造する。得られたオゾン水中のオゾンガスの濃度をそれぞれ測定した。
次に、得られたオゾン水を洗浄槽に貯留する。ここで、この洗浄槽において、オゾン水に溶存しているオゾンガス濃度を測定した。
なお、上記オゾンガスの濃度の測定には、紫外線吸収法を用いた。また、洗浄槽においてオゾンガス濃度を測定後、ユースポイントでオゾンガス濃度を測定するまでの時間は、３０秒である。
表１から明らかなように、紫外線酸化法により処理された第２の超純水は、洗浄槽（ユースポイント）において、オゾンガスの濃度の減衰速度が顕著であった。これにより、紫外線酸化処理した超純水を用いてシリコンウェーハを処理しても、オゾンの有効な効果は得られないことが判った。
まず、紫外線殺菌法により処理された比較的ＴＯＣ値が高い第１の超純水を準備する。同時に、この第１の超純水を用いて紫外線酸化法により処理された第２の超純水を準備する。第２の超純水は、第１の超純水よりもＴＯＣ値が低い。その後、これらの超純水をそれぞれ一次ラインに導入する。続いて、電気分解型のオゾン水製造装置を使用し、高純度のオゾン水を製造する。得られたオゾン水中のオゾンガスの濃度をそれぞれ測定した。
次に、得られたオゾン水を洗浄槽に貯留する。ここで、この洗浄槽において、オゾン水に溶存しているオゾンガス濃度を測定した。
なお、上記オゾンガスの濃度の測定には、紫外線吸収法を用いた。また、洗浄槽においてオゾンガス濃度を測定後、ユースポイントでオゾンガス濃度を測定するまでの時間は、３０秒である。
次に、異なる処理方法（紫外線殺菌法または紫外線酸化法）による超純水を準備し、シリコンウェーハを処理する。それから、処理後のシリコンウェーハに存在する金属不純物の量を測定した。処理方法は、まず、シリコンウェーハを酸洗浄し、次いでオゾン水により処理する。その後、超純水リンス処理というフローで行った。
この実験結果により、本実施例では、すべての洗浄工程およびリンス工程において、紫外線殺菌法で得られた超純水を使用したとき（比較例１）に比べて、特にアルミニウム不純物が低減するという結果が得られた。
また、本実施例によれば、すべての洗浄工程およびリンス工程に紫外線酸化処理した超純水を使用した場合（比較例２）と、ほとんど差のない清浄度を示す結果が得られた。
したがって、オゾン水処理工程では、紫外線酸化処理した超純水より、若干ＴＯＣ値が高い紫外線殺菌法で処理された超純水を使用する。しかも、薬液後の洗浄やリンス工程などの超純水リンス工程では、ＴＯＣ値が小さい紫外線酸化処理した超純水により処理するようにすれば、高い清浄度を有するシリコンウェーハが得られることが判った。
また、本実施例によれば、すべての洗浄工程およびリンス工程に紫外線酸化処理した超純水を使用した場合（比較例２）と、ほとんど差のない清浄度を示す結果が得られた。
したがって、オゾン水処理工程では、紫外線酸化処理した超純水より、若干ＴＯＣ値が高い紫外線殺菌法で処理された超純水を使用する。しかも、薬液後の洗浄やリンス工程などの超純水リンス工程では、ＴＯＣ値が小さい紫外線酸化処理した超純水により処理するようにすれば、高い清浄度を有するシリコンウェーハが得られることが判った。
Claims (8)
- オゾン水処理工程と、該オゾン水処理工程後に施される超純水リンス工程とを備え、半導体ウェーハを処理する半導体ウェーハの処理方法であって、
上記オゾン水処理工程では、オゾンガスを含ませた所定の全有機物炭素量を有する第１の超純水を用いて半導体ウェーハを所定清浄度に処理し、
上記超純水リンス工程では、上記第１の超純水よりも全有機物炭素量の少ない第２の超純水を用いて半導体ウェーハを上記清浄度よりも高く処理する半導体ウェーハの処理方法。 - 上記第１の超純水は紫外線殺菌法により処理され、上記第２の超純水は紫外線酸化法により処理される請求項１に記載の半導体ウェーハの処理方法。
- 上記第１の超純水の全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下であり、第２の超純水の全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ以下である請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの処理方法。
- 上記超純水リンス工程の前に、希釈水として前記第２の超純水を使用した薬液により半導体ウェーハを洗浄する薬液洗浄工程を施す請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの処理方法。
- 半導体ウェーハを所定清浄度に処理する半導体ウェーハの処理装置であって、
オゾンガスが含まれた所定の全有機物炭素量を有する第１の超純水を用いて半導体ウェーハを処理するオゾン水処理ユニットと、
上記第１の超純水よりも清浄度の高い第２の超純水を用いて半導体ウェーハを上記清浄度よりも高く処理する超純水リンス処理ユニットとを備えた半導体ウェーハの処理装置。 - 上記第１の超純水は紫外線殺菌法により処理され、上記第２の超純水は紫外線酸化法により処理される請求項５に記載の半導体ウェーハの処理装置。
- 上記第１の超純水の全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ超２０μｇ／Ｌ以下であり、第２の超純水の全有機物炭素量は１μｇ／Ｌ以下である請求項５または請求項６に記載の半導体ウェーハの処理装置。
- 前記第２の超純水を薬液の希釈水に使用し、半導体ウェーハを薬液により洗浄する薬液洗浄処理ユニットを有した請求項５〜請求項７のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの処理装置。
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