JP2648556B2 - シリコンウエーハの表面処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板となるシリ
コンウエーハをフッ酸等の薬品洗浄液を用いて洗浄する
洗浄工程において、パーティクル汚染を低減可能とした
温純水によるシリコンウエーハの表面処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体基板となるシリコンウエ
ーハ（以下、ウエーハと称する）の製造プロセスにおい
ては、ウエーハ表面及び自然酸化膜がパーティクルや重
金属によって汚染された状態で熱処理が行われると、パ
ーティクルにより起因する熱酸化膜のムラや、重金属が
原因となる結晶欠陥等が発生し、ウエーハの良品率を著
しく低下させてしまう。

【０００３】そこで、従来においては、フッ酸を純水で
希釈した溶液を用いた洗浄（以下フッ酸洗浄という）を
行うことにより、自然酸化膜自体を除去し、これによっ
てウエーハ表面及び自然酸化膜中の重金属を除去するこ
とが行われる。

【０００４】すなわち、フッ酸洗浄では、純水により規
定量に希釈されたフッ酸に調合されたフッ酸洗浄槽中に
ウエーハを所定時間浸漬し、その後、純水が供給される
別のリンス槽に移し変えて所定時間リンスを行い、リン
ス槽から引上げられたウエーハをスピンナー等の乾燥手
段によりウエーハの乾燥が行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のウ
エーハ洗浄方法においては、フッ酸洗浄が重金属の除去
には非常に効果があるが、パーティクルの除去には効果
が乏しかった。すなわち、フッ酸洗浄によれば、自然酸
化膜が除去されるために、逆にウエーハ表面が非常にパ
ーティクルが付着しやすい疎水性となってしまい、した
がって、フッ酸洗浄槽からウエーハを引上げるときや、
純水リンス槽からウエーハを引上げるときにパーティク
ルがウエーハ表面に付着して汚染されてしまい、ウエー
ハの良品率が低下するという問題があった。

【０００６】また、フッ酸洗浄槽から引上げる際のパー
ティクル汚染を抑制するため、フッ酸洗浄終了後にウエ
ーハをその槽内に入れたままで純水を供給することによ
り、同一槽内でフッ酸による洗浄と純水によるリンスを
行い、リンス完了後にその槽内からウエーハを引上げた
乾燥を行うことも考えられるが、この場合も、ウエーハ
表面が疎水性になっているので、リンス完了後に槽内か
らウエーハを引上げるときに、上記同様に、ウエーハ表
面がパーティクル汚染されてウエーハの良品率が低下し
まう。

【０００７】更に、このようなパーティクル汚染は、上
記と同様な理由から、フッ酸洗浄後のウエーハを保管す
る場合にも非常に起こりやすいという問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、フッ酸洗浄後の疎水性
のウエーハ表面を親水性とする処理を行うことにより、
ウエーハ表面の重金属を除去し、且つ、パーティクル汚
染に強く、良品性を高め得るシリコンウエーハの表面処
理方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願第１請求項に記載し
た発明は、薬品洗浄液によりシリコンウエーハの自然酸
化膜及び重金属を除去する洗浄の後のシリコンウエーハ
の表面処理方法において、前記薬品洗浄液にて洗浄され
たシリコンウエーハを洗浄槽内に留めた状態で当該薬品
洗浄液を純水で置換し、その後、同一洗浄槽内に温純水
を供給して、シリコンウエーハを温度４０℃以上の温純
水に１０分間以上浸漬する構成のシリコンウエーハの表
面処理方法である。

【００１０】

【作用】したがって、本発明によれば、フッ酸等の薬品
洗浄液にて洗浄されたシリコンウエーハ表面が温純水中
の溶存酸素によって酸化されるので、この酸化によって
シリコンウエーハ表面には自然酸化膜が成長してシリコ
ンウエーハウェ表面が疎水性から親水性へと変化し、パ
ーティクルが付着し難くなり、その結果、重金属が除去
され、且つ、パーティクル汚染に強いシリコンウエーハ
を作製することが可能となる。因みに、温度３０℃の温
純水では、２４時間以上浸漬しないと本発明と同等の作
用を奏することができないものである。また、シリコン
ウエーハは洗浄槽に留まって処理されるで、従来のよう
に槽を移し変えた際にパーティクルがウエーハ表面に付
着して汚染されてしまう事態を、回避することができ
る。

【００１１】

【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は本実施例のウエーハ表面処理方法を実
施する洗浄装置を示す概略断面図を示す。

【００１２】この洗浄装置１は、図１に示すように、洗
浄物であるウエーハ２をフッ酸洗浄及びリンスする洗浄
槽４と、洗浄槽４に純水を供給する純水供給配管５と、
洗浄槽４に温純水を供給する温純水供給配管６と、この
温純水供給配管６に介装され純水から温純水を作る温純
水加熱機７と、から構成されている。上記各供給配管は
図示しない純水供給源に接続されている。なお、図中、
３は複数のウエーハ２を収容して洗浄槽４内にウエーハ
を浸漬するキャリヤーを示す。

【００１３】次に、上記温洗浄装置を用いてウエーハを
洗浄する場合について説明する。

【００１４】まず、洗浄槽４に純水供給配管５により純
水を供給して洗浄槽４内を純水で満たし、この満たされ
た純水にフッ酸を添加してフッ酸洗浄液を作製する。そ
して、清浄なキャリヤー３に複数収容されたウエーハ２
をキャリヤー３ごと、洗浄槽４内のフッ酸洗浄液中に浸
漬させる。このフッ酸洗浄液中に規定時間浸漬すること
により、ウエーハ２表面の自然酸化膜がフッ酸によって
エッチングされ、ウエーハ２表面及び自然酸化膜中の重
金属が除去される。ウエーハ２の表面はＳｉが露出した
状態となる。なお、この時点では、ウエーハ２の表面は
疎水性となっている。

【００１５】次に、ウエーハ２を洗浄槽４内に留めた状
態で、洗浄槽４内と、ウエーハ２表面と、キャリヤー３
表面を純水によって置換するため、純水供給配管５から
純水を供給してオーバーフローリンスを行う。この場
合、純水により十分に置換が完了したら、純水の供給を
停止する。

【００１６】更に、純水による置換完了後には、続けて
温純水加熱機７により昇温された温純水を温純水供給配
管６から洗浄槽４内に供給する。この場合、洗浄槽４内
では、純水が温純水により徐々に置換されていき、ウエ
ーハ２の周囲も温純水によって満たされ、Ｓｉが露出し
たウエーハ２表面が温純水中の溶存酸素によって酸化さ
れる。この酸化によってウエーハ２表面には自然酸化膜
が時間の経過に伴って成長し、自然酸化膜の成長に伴っ
てウエーハ２表面が疎水性から親水性へと変化する。

【００１７】そして、ウエーハ２の表面が親水性へと変
化したら、温純水供給配管６からの温純水の供給を停止
し、続けて純水供給配管５から純水を供給することによ
り、洗浄槽４内の温純水を純水に置換し、洗浄槽４、ウ
エーハ２及びキャリヤー３を冷却する。

【００１８】その後、洗浄槽４、ウエーハ２及びキャリ
ヤー３の冷却が完了すると、ウエーハ２をキャリヤー３
に挿入した状態でキャリヤー３ごと洗浄槽４内の純水か
ら引上げ、スピンナー等の乾燥手段によりウエーハ２と
キャリヤー３の水分を遠心力で飛ばして乾燥し、洗浄処
理を終了する。

【００１９】本発明者は、上記方法によってウエーハ
（Ｐ型、結晶軸＜１００＞）にフッ酸洗浄を行い、次い
で温純水による表面処理を各種の温度の温純水により行
い、処理後の接触角を測定し、図２に示す結果が得られ
た。

【００２０】この結果から、４０℃以上の温純水により
１０分以上で表面処理を行った場合には、フッ酸洗浄後
のウエーハ表面の接触角を低角度側、すなわち、ウエー
ハ表面を親水性の表面へ変化させることができることが
わかる。また、温純水の温度が８０゜Cよりも高温になる
と、表面処理後のウエーハ表面にクモリが発生する傾向
にあり、温純水による処理温度としては４０℃以上、好
ましくは４０〜８０℃で処理時間として１０分以上が適
切となる。

【００２１】また、本発明者は、温純水処理による効果
を確認するために、上記同様のウエーハを用いて、温純
水処理を施したウエーハと、温純水処理を施さないウエ
ーハとを、それぞれ１０枚作製し、クリーンルームの通
路に放置し、放置時間とウエーハ表面のパーティクルの
増加量とを測定し、図３に示す結果が得られた。この結
果から、温純水処理の有無によってパーティクルの増加
量に差が生ずることが明確となり、温純水処理を施すこ
とによりパーティクル汚染を大幅に低減できる効果があ
ることが確認できる。

【００２２】なお、上記実施例では温純水加熱機を用い
て純水を昇温して供給したが、これに限らず、図４に示
すような洗浄装置を用いることもできる。

【００２３】図４に示す洗浄装置は、上記実施例の温純
水供給配管及び温純水加熱機の替わりに、加温用ヒータ
ー８を用いる構成としたものである。そして、温純水浸
漬処理を行う場合には、洗浄槽４内に満たされた純水を
加温用ヒーター８により温純水に加温し、これによりウ
エーハ２表面が温純水中の溶存酸素によって酸化され、
ウエーハ２表面に自然酸化膜が形成され、親水性のウエ
ーハ２表面の形成が行われる。

【００２４】また、上述した表面処理方法においては、
同一の洗浄槽においてフッ酸処理と表面処理を行った
が、フッ酸処理槽と温純水による表面処理槽の２つの槽
を設け、清浄度の高い環境で、ウエーハをフッ酸処理槽
から表面処理槽へ移し変えを行うのであれば、２つの槽
を用いても上記同様の効果を得ることが可能である。

【００２５】更に、この表面処理方法は、フッ酸以外の
薬品を使用してウエーハ表面の自然酸化膜を除去する場
合にも、洗浄後のウエーハの表面処理に利用することが
できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、薬品洗
浄液によりシリコンウエーハの自然酸化膜及び重金属を
除去する洗浄の後のシリコンウエーハの表面処理方法に
おいて、前記薬品洗浄液にて洗浄されたシリコンウエー
ハを洗浄槽内に留めた状態で当該薬品洗浄液を純水で置
換し、しかる後、同一洗浄槽内に温純水を供給して、シ
リコンウエーハを温度４０℃以上の温純水に１０分間以
上浸漬する構成のシリコンウエーハの表面処理方法であ
り、したがって、本発明によれば、フッ酸等の薬品洗浄
液にて洗浄されたシリコンウエーハ表面が温純水中の溶
存酸素によって酸化されるので、この酸化によってシリ
コンウエーハ表面には自然酸化膜が成長してシリコンウ
エーハウェ表面が疎水性から親水性へと変化し、パーテ
ィクルが付着し難くなり、その結果、重金属が除去さ
れ、且つ、パーティクル汚染に強いシリコンウエーハを
作製することが可能となる。また、シリコンウエーハは
洗浄槽に留まって処理されるで、従来のように槽を移し
変えた際にパーティクルがウエーハ表面に付着して汚染
されてしまう事態を、回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係り、洗浄装置を示す概略
断面図である。

【図２】温純水処理の温純水温度における処理時間と接
触角との関係を示す図である。

【図３】温純水処理の有無におけるパーティクル汚染の
差を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る洗浄装置を示す概略
断面図である。

【符号の説明】

１ 洗浄装置 ２ シリコンウエーハ３ キャリヤー ４ 洗浄槽５ 純水供給配管 ６ 温純水供給配管

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬品洗浄液によりシリコンウエーハの自
   然酸化膜及び重金属を除去する洗浄の後のシリコンウエ
   ーハの表面処理方法において、 前記薬品洗浄液にて洗浄されたシリコンウエーハを洗浄
   槽内に留めた状態で当該薬品洗浄液を純水で置換し、そ
   の後、同一洗浄槽内に温純水を供給して、シリコンウエ
   ーハを 温度４０℃以上の温純水に１０分間以上浸漬する
   ことを特徴とするシリコンウエーハの表面処理方法。