JP3295895B2 - Wafer cleaning method - Google Patents
Wafer cleaning methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はウェハの洗浄方法に関
し、特に熱処理の前洗浄として行われる、酸化膜の除去
とその後の乾燥に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning a wafer, and more particularly to a method for removing an oxide film and drying the same before performing a heat treatment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製造工程で行われる洗浄は一般に
高い清浄度が要求されるが、熱処理前のウェハの清浄度
が製品の歩留りに大きな影響を与えることから、熱処理
工程の前洗浄は特に重要である。シリコンウェハ等の熱
処理の前洗浄には、シリコン表面に形成された自然酸化
膜を除去する工程も含まれている。一般的に知られてい
るように、シリコンウェハを大気中に放置すると、シリ
コンが大気中の酸素によって酸化され、ウェハ表面に自
然酸化膜が生成する。この自然酸化膜は、大気中の不純
物を取り込んでいるため、膜質的には劣るものである。
従って熱処理工程の前に、この自然酸化膜を除去し清浄
なシリコン表面を露出させる洗浄工程を設けている。2. Description of the Related Art Generally, high cleaning is required for cleaning performed in a semiconductor manufacturing process. However, pre-cleaning before a heat treatment process is particularly important because the cleanliness of a wafer before heat treatment has a great effect on product yield. It is. The pre-cleaning of the silicon wafer or the like before the heat treatment includes a step of removing a natural oxide film formed on the silicon surface. As generally known, when a silicon wafer is left in the air, silicon is oxidized by oxygen in the air, and a natural oxide film is formed on the wafer surface. Since the natural oxide film takes in impurities in the atmosphere, the film quality is inferior.
Therefore, before the heat treatment step, a cleaning step for removing the natural oxide film and exposing a clean silicon surface is provided.
【０００３】上記洗浄工程としては、図３（１）に示す
ように、先ずウェハキャリアＡ1に収納したシリコンウ
ェハＡをフッ酸溶液１１に侵漬し、シリコンウェハＡの
表面の自然酸化膜を除去する。次に（２）に示すよう
に、純水１２によるリンスでシリコンウェハＡに付着し
たフッ酸溶液を洗い流す。そして、回転乾燥装置等を用
いてシリコンウェハＡを乾燥させ、洗浄工程とするもの
である。In the cleaning step, as shown in FIG. 3A, a silicon wafer A housed in a wafer carrier A1 is first immersed in a hydrofluoric acid solution 11 to remove a natural oxide film on the surface of the silicon wafer A. Remove. Next, as shown in (2), the hydrofluoric acid solution attached to the silicon wafer A is washed away by rinsing with pure water 12. Then, the silicon wafer A is dried using a rotary drying device or the like, and a cleaning process is performed.
【０００４】上記回転乾燥装置の一例としては、図４に
示すように、箱型または円筒形の乾燥室４１の上部に蓋
４２を有し、内部にはキャリア支持台４３が設置され、
このキャリア支持台４３が、中央部に設けられた回転軸
４４を中心に回転するように構成されたものがある。こ
の回転乾燥装置は、ウェハＡを収納したウェハキャリア
Ａ1を、上記のキャリア支持台４３に固定し、回転軸４
４の回転によって得られる遠心力で、ウェハＡを乾燥さ
せるものである。As an example of the above-mentioned rotary drying apparatus, as shown in FIG. 4, a lid 42 is provided at the top of a box-shaped or cylindrical drying chamber 41, and a carrier support 43 is installed inside.
There is one in which the carrier support base 43 is configured to rotate around a rotation shaft 44 provided at the center. This rotary drying apparatus fixes a wafer carrier A 1 containing a wafer A to the above-mentioned carrier support table 43,
The wafer A is dried by the centrifugal force obtained by the rotation of No. 4.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の方法にお
いては、ウェハに付着したフッ酸溶液を純水によってリ
ンスする工程で、ウェハの露出面に再び自然酸化膜が生
成してしまう。この自然酸化膜は、不純物の取り込みが
少なく膜質的には良好であるものの、基板上に絶縁膜と
して存在することには何ら変わりはない。しかも上記の
状態のウェハを空気中に放置すれば、さらに酸化が進行
し、自然酸化膜は空気中の不純物を取り込みながら、飽
和状態となるまで成長する。従って例えば３０Å以下の
極薄のゲート酸化膜等を、基板上に形成した場合には、
この自然酸化膜が、ゲート酸化膜の破壊電圧や絶縁破壊
特性等の劣化の原因となる。この発明は、以上に述べた
問題点を解決するウェハの洗浄方法を提供することを目
的とする。However, in the conventional method, a natural oxide film is formed again on the exposed surface of the wafer in the step of rinsing the hydrofluoric acid solution attached to the wafer with pure water. Although this natural oxide film has a good film quality with little incorporation of impurities, there is no difference in existing as an insulating film on the substrate. Moreover, if the wafer in the above state is left in the air, the oxidation proceeds further, and the natural oxide film grows until it becomes saturated while taking in impurities in the air. Therefore, for example, when an extremely thin gate oxide film of 30 ° or less is formed on a substrate,
This natural oxide film causes deterioration of a breakdown voltage, a dielectric breakdown characteristic, and the like of the gate oxide film. An object of the present invention is to provide a method for cleaning a wafer which solves the above-mentioned problems.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明はウェハの洗浄方法であり、ウェハに形成された
酸化膜をフッ酸溶液を用いて除去した後、リンス工程を
行うことなく直ちにこのウェハを不活性ガス雰囲気下に
おいて回転乾燥させる。そして前記不活性ガスを水素ガ
スと置換して所定温度に保ち、該水素ガスの雰囲気下に
前記ウェハを保持して、前記ウェハの露出面を水素と結
合させることを特徴とする。According to the present invention , there is provided a method of cleaning a wafer, the method comprising:
After removing the oxide film using a hydrofluoric acid solution,
Immediately place this wafer in an inert gas atmosphere without performing
And spin dry . Then, the inert gas is replaced with hydrogen gas to maintain the temperature at a predetermined temperature, the wafer is held in an atmosphere of the hydrogen gas, and the exposed surface of the wafer is bonded to hydrogen.
【０００７】[0007]
【作用】本発明のウェハ洗浄方法によれば、フッ酸溶液
でウェハ表面の酸化膜を除去した後に、リンス工程を行
うことなく直ちに不活性ガスの雰囲気下においてウェハ
を回転乾燥させるため、リンス工程におけるウェハ表面
での自然酸化膜の成長が防止され、ウェハ表面に自然酸
化膜を生成させることなく乾燥させることができる。そ
の後不活性ガスを水素ガスと置換し、乾燥したウェハ表
面を空気に晒すことなく、所定温度の水素ガス雰囲気に
保持するため、ウェハの露出面は水素と結合して安定し
た状態となる。従って、上記のウェハを空気中に放置し
ても、ウェハの表面は酸化されず、自然酸化膜の生成が
抑えられる。According to the wafer cleaning method of the present invention, the rinsing step is performed after removing the oxide film on the wafer surface with the hydrofluoric acid solution.
Ukoto without immediately wafer in an atmosphere of an inert gas
The wafer surface in the rinsing process to spin dry
The growth of the natural oxide film at the step is prevented, and the wafer can be dried without forming the natural oxide film on the wafer surface. Thereafter, the inert gas is replaced with hydrogen gas, and the dried wafer surface is maintained in a hydrogen gas atmosphere at a predetermined temperature without being exposed to air, so that the exposed surface of the wafer is combined with hydrogen to be in a stable state. Therefore, even if the wafer is left in the air, the surface of the wafer is not oxidized, and the formation of a natural oxide film is suppressed.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明のウェハ洗浄に用いる回転乾燥
装置及びウェハ洗浄方法の実施例ついて、先ずウェハ洗
浄に用いる回転乾燥装置の一実施例を図１に基づいて説
明し、次にウェハ洗浄方法の一実施例について図２に基
づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a rotary drying apparatus and a wafer cleaning method used for cleaning a wafer according to the present invention will be described below with reference to FIG. One embodiment of the method will be described with reference to FIG.
【０００９】ウェハ洗浄に用いる回転乾燥装置は、図１
に示すように箱型または円筒形の乾燥室１の上部に、蓋
２を有しており、前記乾燥室１の内部は密閉状態を保つ
ことができる。乾燥室１の内部にはキャリア支持台３が
設置され、その中央部に設けられた回転軸４を中心に、
前記キャリア支持台３が回転するように構成されてい
る。そしてウェハＡを収納したウェハキャリアＡ1が、
このキャリア支持台３に固定される。また、乾燥室１の
外周にはヒーター５が設置され、底部にはガス流入管６
ａと排気管７が、側面上部にはガス流入管６ｂがそれぞ
れ接続され、乾燥室１の内部と連通している。上記ウェ
ハキャリアＡ1には、フッ素樹脂等の耐薬品性に優れた
材料を加工して用い、乾燥室１の内壁及び乾燥室１の内
部において露出している表面も、耐フッ酸性のある材料
でコーティングする。FIG. 1 shows a rotary drying apparatus used for wafer cleaning.
As shown in FIG. 1, a lid 2 is provided at the top of a box-shaped or cylindrical drying chamber 1 so that the inside of the drying chamber 1 can be kept airtight. A carrier support 3 is installed inside the drying chamber 1, and around a rotation shaft 4 provided at the center thereof,
The carrier support 3 is configured to rotate. Then, the wafer carrier A 1 containing the wafer A is
It is fixed to the carrier support 3. A heater 5 is provided on the outer periphery of the drying chamber 1, and a gas inflow pipe 6 is provided on the bottom.
a and an exhaust pipe 7, and a gas inflow pipe 6 b is connected to an upper portion of the side surface, and communicates with the inside of the drying chamber 1. The aforementioned wafer carrier A 1, used by processing a chemical resistance superior material such as fluorine resin, the surface of the exposed and inside the inner wall and the drying chamber 1 of the drying chamber 1 also, a hydrofluoric acid resistance material Coating with
【００１０】次に、本発明のウェハ洗浄方法の一例とし
て、上記の回転乾燥装置を用い、シリコンウェハの自然
酸化膜を除去する場合について説明する。先ず図２に示
すように、ウェハキャリアＡ1に収納したシリコンウェ
ハＡをフッ酸溶液１１に浸漬する。この工程では、シリ
コンウェハＡの表面の自然酸化膜がフッ酸溶液１１によ
って除去される。またこの工程では、シリコンウェハを
フッ酸の蒸気に晒しても、自然酸化膜を除去することが
できる。Next, as one example of the wafer cleaning method of the present invention, a case where a natural oxide film of a silicon wafer is removed by using the above-described rotary drying apparatus will be described. First, as shown in FIG. 2, the silicon wafer A housed in the wafer carrier A 1 is immersed in a hydrofluoric acid solution 11. In this step, the natural oxide film on the surface of the silicon wafer A is removed by the hydrofluoric acid solution 11. In this step, even if the silicon wafer is exposed to the vapor of hydrofluoric acid, the natural oxide film can be removed.
【００１１】次に、上記のシリコンウェハＡを収納した
ウェハキャリアＡ1を、フッ酸溶液１１中から引き上
げ、その後純水によるリンス工程を行うことなく直ちに
上述した回転乾燥装置内に収納してそのキャリア支持台
３に固定する。この時乾燥室１の内部を、ガス流入管６
ａから導入されたアルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ2）等の
不活性ガス１３で満たしておく。また乾燥を早めるため
に、ヒーター５で乾燥室１の内部を所定温度に加熱して
も良い。Next, the wafer carrier A 1 containing the silicon wafer A is pulled up from the hydrofluoric acid solution 11.
And then immediately without rinsing with pure water
It is housed in the above-mentioned rotary dryer and fixed to the carrier support 3. At this time, the inside of the drying chamber 1 is
The gas is filled with an inert gas 13 such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) introduced from a. Further, in order to accelerate the drying, the inside of the drying chamber 1 may be heated to a predetermined temperature by the heater 5.
【００１２】 以上の後、 回転乾燥装置の蓋２を閉じて、
さらに内部を不活性ガス１３で満たすと共に、回転軸４
を回転させ、遠心力でシリコンウェハＡに付着したフッ
酸溶液を除去し、シリコンウェハＡを乾燥させる。この
工程では、不活性ガス１３の雰囲気下で乾燥が行われる
ため、シリコンウェハＡの表面における自然酸化膜の成
長は抑えられる。 [0012] After the above, by closing the lid 2 of the rotary drying device,
Further, the inside is filled with the inert gas 13 and the rotating shaft 4
Is rotated to remove the hydrofluoric acid solution attached to the silicon wafer A by centrifugal force, and the silicon wafer A is dried. In this step, since the drying is performed in the atmosphere of the inert gas 13, the growth of the natural oxide film on the surface of the silicon wafer A is suppressed.
【００１３】 次いで、 上記の不活性ガス１３を排気管７
から排気すると共に、乾燥室１の上部のガス導入管６ｂ
から水素ガス１４を導入して、不活性ガス１３と水素ガ
ス１４を置換し、乾燥室１の内部を水素ガス１４で満た
す。そしてヒーター５による加熱で、乾燥室１の内部温
度を所定温度に保ち、上記シリコンウェハＡを所定時間
保持する。この工程で、シリコンウェハＡの表面のＳｉ
はＨと結合して安定な状態となる。シリコンウェハＡ
を、水素ガス１４の雰囲気に保持する時間としては、上
記所定温度においてＳｉがＨと結合するのに充分な時間
とし、例えば乾燥室１の内部温度が１００℃であれば、
保持時間は５分以上とする。 [0013] Then, the exhaust pipe 7 of the above inert gas 13
And the gas introduction pipe 6b at the top of the drying chamber 1
, The inert gas 13 is replaced with the hydrogen gas 14, and the inside of the drying chamber 1 is filled with the hydrogen gas 14. Then, by heating by the heater 5, the internal temperature of the drying chamber 1 is maintained at a predetermined temperature, and the silicon wafer A is maintained for a predetermined time. In this step, the Si on the surface of the silicon wafer A is
Is combined with H to be in a stable state. Silicon wafer A
Is maintained in the atmosphere of the hydrogen gas 14 for a time sufficient for Si to bond with H at the above-described predetermined temperature. For example, if the internal temperature of the drying chamber 1 is 100 ° C.,
The holding time is 5 minutes or more.
【００１４】 上記の保持時間が経過した後、ヒーター５
による温度保持を解除し、ガス導入管６ａから不活性ガ
ス１３を導入して、乾燥室１の水素ガス１４を希釈しな
がら、排気管７より排気する。そして乾燥室１の内部
が、不活性ガス１３によって置換されたことを確認して
蓋２を外し、シリコンウェハＡを収納したウェハキャリ
アＡ1を取り出す。 [0014] After the above retention time has elapsed, the heater 5
Is released, and the inert gas 13 is introduced from the gas introduction pipe 6a to exhaust the gas from the exhaust pipe 7 while diluting the hydrogen gas 14 in the drying chamber 1. After confirming that the inside of the drying chamber 1 has been replaced by the inert gas 13, the lid 2 is removed, and the wafer carrier A 1 containing the silicon wafer A is taken out.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上実施例で詳細に説明した様に、本発
明のウェハ洗浄方法によれば、フッ酸溶液を用いた処理
を行った後のウェハを、リンス工程を行うことなく直ち
に不活性ガス中で回転乾燥させ、さらにウェハの露出面
を水素と結合させて安定化したため、自然酸化膜の生成
が抑えられる。従ってウェハ表面上の超薄膜の品質、例
えばゲート酸化膜の破壊電圧や、絶縁破壊特性等の向上
を図ることが可能になる。As described in detail in the above embodiments, according to the wafer cleaning method of the present invention, treatment using a hydrofluoric acid solution is performed.
Immediately after performing the rinsing process.
Then, the wafer is spin-dried in an inert gas, and furthermore , the exposed surface of the wafer is stabilized by bonding with hydrogen, so that the formation of a natural oxide film can be suppressed. Accordingly, it is possible to improve the quality of the ultra-thin film on the wafer surface, for example, the breakdown voltage of the gate oxide film and the dielectric breakdown characteristics.
【図１】本発明のウェハ洗浄に用いる回転乾燥装置の一
例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a rotary drying apparatus used for cleaning a wafer according to the present invention.
【図２】本発明のウェハ洗浄方法の一例を説明する図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a wafer cleaning method according to the present invention.
【図３】従来のウェハ洗浄方法を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional wafer cleaning method.
【図４】従来の回転乾燥装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional rotary dryer.
１ 乾燥室 ５ ヒーター ６ａ，６ｂ ガス流入管 ７ 排気管 １１ フッ酸溶液 １３ 不活性ガス １４ 水素ガス Ａ ウェハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drying room 5 Heater 6a, 6b Gas inflow pipe 7 Exhaust pipe 11 Hydrofluoric acid solution 13 Inert gas 14 Hydrogen gas A Wafer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/304
Claims (1)
除去する第一工程と、 （２）前記フッ酸溶液による処理を終了した後、リンス
工程を行うことなく直ちに前記ウェハを不活性ガス雰囲
気下において回転乾燥させる第二工程と、 （３）前記不活性ガスを水素ガスと置換して所定温度に
保ち、該水素ガスの雰囲気下に前記ウェハを保持して、
前記ウェハの露出面を水素と結合させる第三工程とから
なることを特徴とするウェハの洗浄方法。1. A method for cleaning a wafer, comprising: (1) a first step of removing an oxide film formed on the wafer using a hydrofluoric acid solution ; and (2) after finishing the treatment with the hydrofluoric acid solution. ,rinse
Immediately place the wafer in an inert gas atmosphere without performing any process.
A second step of rotating drying under air, (3) the inert gas is replaced with hydrogen gas maintained at a predetermined temperature, while holding the wafer under an atmosphere of hydrogen gas,
A third step of bonding the exposed surface of the wafer to hydrogen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23638992A JP3295895B2 (en) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Wafer cleaning method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23638992A JP3295895B2 (en) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Wafer cleaning method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661212A JPH0661212A (en) | 1994-03-04 |
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Family
ID=17000054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23638992A Expired - Fee Related JP3295895B2 (en) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Wafer cleaning method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295895B2 (en) |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP23638992A patent/JP3295895B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0661212A (en) | 1994-03-04 |
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