JP4495572B2 - ステイン膜除去方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2は保護膜に貴金属(白金)を用いて、ステイン膜が付着しないようにエッチングする方法を開示している。
また、特許文献2のステイン膜が付着しないエッチング方法は、保護膜に貴金属(白金)を用いており、高コストとなる。
本発明は以上の課題に鑑みて、シリコン基板或いはセラミック基板を混酸溶液でエッチングした後に、低コストで、かつ装置及び半導体基板或いはセラミック基板自身を汚染しないステイン膜の除去方法を提供することを課題とするものである。
本発明のステイン膜除去方法は、前記アンモニア水のpH値が9.5〜12.0であることが望ましい。
本発明のステイン膜除去方法は、前記アルカリイオン水のpH値が7.5〜12.0あることが望ましい。
本発明のステイン膜除去方法は、前記アルカリイオン水の洗浄が80℃〜100℃で行うと更によい。
本発明のステイン膜除去方法は、前記温水が80℃〜100℃であることが望ましい。
また、ステイン膜除去工程後の酸中和処理工程が不要であり、薬液使用量及び純水使用量が従来工程と比較して少量で済む。その結果、廃液及び排水量の削減が可能となり、処理コストを低減させることができる。
更に、アルカリイオン水及び温水処理の場合は、廃液処理コストがさらに低減でき、環境負荷も低減することができる。
また、本発明は、ステイン膜除去工程以外に工程の変更がなく、また追加する工程がないため、製造原価を上げることなく、処理コストと環境負荷の低減を行うことが可能となる。
本発明は、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ金属元素を含む強アルカリ水溶液を用いずに、半導体基板を混酸エッチング後に、アンモニア水、アルカリイオン水、温水の少なくとも1つを含むステイン膜除去液で洗浄することにより、半導体基板や装置を金属汚染することなく、混酸エッチングの際に表面に付着するステイン膜が容易に除去できる。アンモニア水、アルカリイオン水、温水はそれぞれ単独に用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。また、アンモニア水、アルカリイオン水、温水は、実施例に説明するが、純粋でなくてもよく、他の水溶液を含んでもよく、また半導体素子の動作に影響を与えない程度の不純物を含んでいてもよい。
また本発明がステイン膜除去液として使用するアンモニア水、アルカリイオン水、温水は、その後のウェハ洗浄処理がナトリウムやカリウム等のアルカリ水溶液処理に比べて、短時間で済み、純水使用量が少量になる。その結果、排水量の削減が可能となり、処理コストを低減させることができる。さらに、本発明は、他の付随する工程を変更するものではないため、その他の製造原価を上げることなく、処理コストと環境負荷の低減のみを行うことが可能となる。
ステイン膜除去に用いられる水溶液は、アンモニア水、アルカリイオン水、温水の少なくとも1つを含むものが使用され、強アルカリでなければよい。例えば、OH-濃度は0.1mol/L〜10-7mol/Lがよい。OH-濃度が0.1mol/L以上ではステイン膜除去反応速度が上がり、処理時間が短くなるため、量産工程における制御が難しくなり、ステイン膜だけでなく、基板のエッチング反応も進行しやすい傾向となる。OH-濃度が10-7mol/L以下では溶液が常温の場合は酸性となるため、ステイン膜除去反応がほとんど進行しない。従って、反応の制御しやすさから、特に3×10-6mol/L〜2×10-2mol/Lが好ましい。
水の電気分解によってアルカリイオン水を生成する際に、陽電極側に同時に生成される酸性水は、ステイン膜除去後のウェハ洗浄水として用いられ、排水時は、ステイン膜除去に使用したアルカリイオン水と洗浄に使用した酸性水を混合し、中性にして排水できる。
以下、実施例により本発明を更に説明する。
図1で使用される基板として、例えば、126mm×126mm又は155mm×155mm角サイズのP型多結晶シリコン基板を使用できる。ただし、基板サイズとセル特性は直接関係ないので、どのような形状あるいはサイズの基板を用いてもよい。また、多結晶シリコン基板だけでなく単結晶シリコン基板を用いてもよく、PZT系圧電セラミックス等のシリコン以外の基板を用いることも可能である。
シリコン基板の場合、薄膜シリコン基板でも使用可能である。単結晶シリコンの場合、CZ、MCZ、FZ法等で作製されたいずれの基板でもよい。何れの場合でも基板の厚さは、機械的強度さえ保たれていれば、どのような厚さでもよい。通常数10μm〜数100μmである。
シリコン基板の極性は、P型、N型いずれでもよく、P型の場合は、ホウ素、アルミニウム等の3族元素がドーピングされ、N型の場合は、リン、ヒ素等の5族元素がドーピングされる。シリコン基板の抵抗率は、特に限定されず、用途によって決まるが、一般的に用いられる0.5〜1000Ωcmの範囲である。
以上の工程によりステイン膜は目視および顕微鏡観察による確認では完全に除去された。
実施例2で使用されるステイン膜除去液として、アルカリイオン水が用いられる。ここで、用いられるアルカリイオン水は、水を電気分解することにより得られる。アルカリイオン水生成に使用される水は、純水、水道水のどちらでもよいが、水道水には、塩素、カルシウム、ナトリウム、カリウム等の不純物を含むため、半導体の金属汚染の可能性を低くするという観点からは、純水を用いる方がより好ましい。ただし、ナトリウム等の混入が許容されるレベルのクリーン度で十分な場合は、塩化物イオン、ナトリウムイオン等のイオン性不純物が混入されている方が、水の電解効率が高いため、水道水が用いられる。 水の電気分解では、陰電極側にアルカリイオン水が生成され、陽電極側に酸性水が生成されるが、ステイン膜除去には、アルカリイオン水のみが用いられ、酸性水はその後工程の洗浄水として用いられる。
以上の工程によりステイン膜は目視および顕微鏡観察による確認では完全に除去された。
実施例3で使用されるステイン膜除去液として、温水が用いられる。ここで、使用される温水は、純水、水道水のどちらでもよいが、水道水には、塩素、カルシウム、ナトリウム、カリウム等の不純物を含むため、半導体の金属汚染の可能性を低くするという観点から、純水を用いる方がより好ましい。ただし、ナトリウム等の混入等が許容されるレベルのクリーン度で十分な場合は、コストの観点から、水道水が用いられてもよい。また、塩化カリウムや塩化ナトリウム等を添加してもよく、この場合、水中のイオンが水の電離を促進させるため、ステイン膜除去時間が短縮される。
ステイン膜を除去する際の温水の温度は、80〜100℃で、pH値は6.0〜6.5である。ステイン膜の除去時間を短縮するためであれば、温度が増加するほど、イオン濃度が増加するので、95℃以上の高温が好ましい。ステイン膜除去に要する時間は、温水の処理温度及び添加物濃度によって決まるが、3〜60分が好ましい。
以上の工程によりステイン膜は目視および顕微鏡観察による確認では完全に除去された。
1-B エッチングしたシリコン基板
1-C ステイン膜が付着したシリコン基板
1-D ステイン膜が除去されたシリコン基板
1 混酸溶液
2 洗浄水
3 アンモニア水
4 洗浄水
Claims (5)
- シリコン基板をフッ硝酸でエッチングした際に基板表面に形成されるステイン膜を除去するため、上記エッチング後、純水で洗浄し、その後アンモニア水、アルカリイオン水、温水の少なくとも1つを含み、OH―濃度が3×10 -6 〜2×10 -2 mol/Lであるステイン膜除去液で洗浄することを特徴とするステイン膜除去方法。
- 前記アンモニア水のpH値が9.5〜12.0であることを特徴とする請求項1に記載のステイン膜除去方法。
- 前記アルカリイオン水のpH値が7.5〜12.0であることを特徴とする請求項1に記載のステイン膜除去方法。
- 前記アルカリイオン水での洗浄が80℃〜100℃で行われることを特徴とする請求項3に記載のステイン膜除去方法。
- 前記温水が80℃〜100℃であることを特徴とする請求項1に記載のステイン膜除去方法。
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