JP3136606B2

JP3136606B2 - ウエハの洗浄方法

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Publication number: JP3136606B2
Application number: JP02292786A
Authority: JP
Inventors: 靖史稲垣
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 2001-02-19
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JPH04165620A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体ウエハプロセスにおけるウエハの洗
浄方法に関する。

［発明の概要］本発明は、エッチングによって表面の薄膜が除去され
たウエハを、リンス槽に投入するウエハ投入工程と、供
給ラインを経て供給された純水に酸化剤を添加したもの
によってリンス槽内で前記ウエハをリンスする酸化工程
と、前記リンス槽から前記ウエハを取り出すウエハ取り
出し工程と、前記リンス槽又は前記供給ラインを純水に
よって洗浄する洗浄工程と、を包含し、前記洗浄工程における前記ウエハ投入工程直線及び前記
ウエハ取り出し工程直後のうち少なくとも一方での純水
の供給量、並びに前記酸化工程における純水の供給量
は、それら供給以外での洗浄工程における純水の供給量
よりも多くしたことにより、洗浄効果並びに薄膜の食刻効果を低減させることなく、
ウエハ表面へのパーティクル（塵埃）の付着を防止し得
るようにしたものである。

［従来の技術］従来、半導体ウエハプロセスにおける基本的洗浄方法
として、シリコンウエハ上のSiO₂膜除去処理に伴なう洗
浄がある。このSiO₂膜除去工程は、通常数Å〜数千Å程
度の厚さが一般的であり、このSiO₂膜を除去するのにフ
ッ化水素酸水溶液が普通用いられている。このSiO₂膜の
表面は、親水性状態であるが、SiO₂膜を除去されたシリ
コンウエハの表面は、疎水性状態となる。このためウエ
ハ表面は、帯電し易くなり、次工程の流水リンス時や乾
燥時において、パーティクルの静電吸着が非常に容易と
なる。このようなパーティクルの汚染により、製造歩留
りの低下をもたらす問題点が生じている。この問題点を
解決するための洗浄方法としては、以下に説明する２つ
の方法が有る。

１）フッ化水素酸水溶液中に過酸化水素水を添加し、
これでウエハを処理することにより、ウエハ表面のSiO₂
膜を食刻し、これと同時に露出するシリコン表面に薄い
酸化膜（数Å程度）を生成して表面を親水性とする。

２）ウエハをフッ化水素酸水溶液で処理（ライトエッ
チ）した後に、アンモニア（NH₃）と過酸化水素（H
₂O₂）や、塩酸（HCl）と過酸化水素（H₂O₂）の混合液で
処理を行なう。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記した従来方法１）にあっては、フ
ッ化水素酸水溶液中に添加した過酸化水素水の分解によ
り生じる酸素（O₂）の気泡がウエハ表面に付着するた
め、その付着部分ではフッ化水素酸による食刻が抑制さ
れ、食刻がウエハ面で不均一に進行してしまうという問
題点がある。

また、上記した従来方法２）にあっては、アンモニア
処理及び塩酸処理の双方に濃度の高い過酸化水素水が含
まれるため、その分処理液の酸化力が強くなり、シリコ
ン上の酸化膜厚を増加させてしまうと言う問題がある。
さらに、この方法２）においては、フッ化水素酸水溶液
によるライトエッチ処理を、有機分やパーティクル除去
を目的とするアンモニア−過酸化水素水混合液や、金属
処理を目的とする塩酸−過酸化水素水混合液の処理の前
に行うことは、有機分・パーティクル・金属分除去の点
で非常に不利となる。

本発明は、このような従来の問題点に着目して創案さ
れてものであって、洗浄後のウエハ表面におけるパーテ
ィクル数を低減すると共に、金属分除去等の洗浄効果及
び均一な食刻効果を有するウエハの洗浄方向を得んとす
るものである。

［課題を解決するための手段］そこで、本発明は、エッチングによって表面の薄膜が
除去されたウエハを、リンス槽に投入するウエハ投入工
程と、供給ラインを経て供給された純水に酸化剤を添加
したものによってリンス槽内で前記ウエハをリンスする
酸化工程と、前記リンス槽から前記ウエハを取り出すウ
エハ取り出し工程と、前記リンス槽又は前記供給ライン
を純水によって洗浄する洗浄工程と、を包含し、前記洗浄工程における前記ウエハ投入工程直前及び前
記ウエハ取り出し工程直後のうち少なくとも一方での純
水の供給量、並びに前記酸化工程における純水の供給量
は、それら供給以外での洗浄工程における純水の供給量
よりも多くしたことを、その解決手段としている。

また、前記洗浄工程で多くした純水の供給量は、前記
酸化工程における純水の供給量と略同様であることを、
その解決手段としている。

さらに、前記酸化剤が酸素またはオゾンであること
を、その解決手段としている。

さらにまた、前記の酸化工程において、前記純水中に
紫外線照射をさらに行うことを、その解決手段としてい
る。

［作用］フッ化水素酸処理によりウエハ表面の薄膜の食刻は、
均一に進行する。また、流水のリンスの際には、純水に
酸化剤が含まれているため、食刻により露出したシリコ
ン表面には強制的に酸化膜が形成され、これにより表面
が疎水性となるのを防止し、パーティクルの付着を防止
する。

［実施例］以下、本発明に係るウエハの洗浄方法の詳細を図面に
示す実施例に基づいて説明する。

本実施例は、本発明をシリコンウエハ表面に形成され
たSiO₂膜（自然酸化膜を含む）の除去・洗浄に適用した
例である。

先ず、本実施例においては、SiO₂膜が約1000Å程度形
成されているシリコンウエハをフッ化水素酸水溶液中に
浸し、このSiO₂膜をウェットエッチングして除去する。

次に、上記ウェットエッチングでシリコン面が露出し
たウエハを、純水（イオン交換水）に過酸化水素水を１
％程度の割合で添加したものを用いて流水リンスを行な
い、シリコン表面に数Å程度の酸化膜（SiO₂）を形成す
る。

上記流水リンス工程は、第１図及び第２図に示すよう
なオーバーフロー方式を適用した。

ところで、第１図に示すように、このようなオーバー
フロー型純水リンス槽１には、少量の純水を供給する第
１供給管２と、多量の純水を供給する第２供給管３とが
接続されている。第１図に示す状態は、待機状態を示し
ており、第１供給管１は常時少量の純水供給を行なって
いるが、第２供給管３ではバルブ４が閉められている。
第２図は、フッ化水素酸水溶液処理が施された後のウエ
ハ５が浸漬された状態（使用状態）を示しており、第１
供給管２は待機時と同様に少量の純水供給を行なってい
ると共に、第２供給管３ではバルブ４が開かれ多量の純
水及び過酸化水素水の供給が行なわれる。

このようなオーバーフロー型純水リンス槽の問題とし
ては、リンス槽内のダスト（ウエハリンス時に混入す
る）の増加・蓄積を防ぐため、以下に説明するような処
置を施す必要が生じ、そのため多量の純水を必要とする
点にある。

（イ）待機状態（第１図）においても常時純水を一定流
量しておく必要がある。

（ロ）待機状態時の流量としては、通常リンス槽の容積
の10〜50％程度の純水を１分間当たりに流す必要があ
る。

以上のことより、待機中に使用される純水量が多くな
り、このため、使用頻度の少ないリンス槽においては、
消費純水量がさらに顕著となる。斯る問題を克服するた
めの対策としては、リンス槽にクイックダンプ機能を持
たせることや、純水の回収・再生システムを設けること
などが考えられるが、両方の対策のいずれもコストがか
なり高いものとなってしまう問題が残る。

また、上記のようなリンス槽１での作用時の純水使用
量及び槽内ダスト数は、第３図に示すグラフで表され
る。即ち、待機状態（図中〜で示す）では、リンス
槽１への純水供給量（少量：図中ｂで示す）及び槽内ダ
スト数は、略一定状態となっている。次に、ウエハのリ
ンス洗浄を目的にウエハを投入する際、リンス槽１への
純水供給量を多く（図中ａで示す）する必要があるた
め、バルブ４を開く。この際、リンス槽１内のダスト数
は急激に増加し（ウエハからダストが持ち込まれるた
め）、その後、徐々に減してゆく（図中〜）。次
に、ウエハを取り出した後、バルブ４を閉じ、リンス槽
１への純水供給量を少なくする（図中ｂで示す）。

以後、リンス槽１内のダストは徐々に、減少してゆき
（図中〜）、最終的に元の〜で示すレベルに戻
る。

以上が通常行なわれる洗浄方法であるが、この場合、
同槽での純水使用総量は第３図中の斜線部分（一重斜線
部と二重斜線部）で表わされる。このうち、一重斜線部
は、待機時の使用量を、二重斜線部は、使用時に追加さ
れる使用量を意味している。実際には、使用時間に比べ
待機時間の方が長くなるために純水の総使用量に対して
は、待機時の使用量の占める割合が非常に高くなる。

上記一重傾斜部、つまり、待機時の純水使用量を少な
くするために、本実施例では、（１）ウエハが投入される前に、すでに多量の純水供
給を行ないリンス槽内のダスト数をあらかじめ減じてお
く。

（２）ウエハが取り出された後に、さらに多量の純水
供給を行ない槽内のダスト数を短時間で短いレベルにま
でもってゆく。

以上２つの制御を行なえば、待機時の純水供給量を従
来の1/2〜1/20まで減ずる事が可能となり、これに伴な
い純水の総使用量も低減出来ることになる。

また、同方法は、それぞれ単独に行なってもよく、ま
た併用しても良い。併用した場合は、その効果（待機時
の流量低減→純水の節約及びダスト除去効果）もさらに
向上する。

また、このような方法を適用した装置としては、待機
用の第１供給管（第１図中２）に、流量可変調整用のバ
ルブを取り付ければよい（必要最少限の流量とするた
め）。このような装置を用いた場合、第４図のグラフに
示すような純水供給量及びダスト数となり、節水効果及
びダスト除去効果が向上する。

また、他の装置としては、使用時用第２供給ライン
（第２図中３）のバルブ４にタイマーを設置する事によ
り、自動及び手動にて、流量の切り換えを行なえるよう
にすればよい（作業工数の削減）。この装置によれば、
第５図に示すような純水供給量及びダスト数を低減させ
ることが可能となる。

以上、本発明をシリコンウエハ表面に形成されたSiO₂
膜の除去・洗浄に適用した実施例について説明したが、
ウエハ表面の薄膜としては、ナイトライド膜も含まれる
ものであり、このため、薄膜除去のためのエッチング工
程としては、フッ化水素酸水溶液によるウェットエッチ
ング以外に各種のエッチング方法が適用され得ることは
言うまでもない。

また、上記実施例においては、純水に酸化剤として過
酸化水素水を添加したが、純水に酸素（O₂），オゾン
（O₃）等をバブリングしてもよく、また、これら純水中
に紫外線照射を行なった酸化反応を促進しても勿論よ
い。

また、酸化剤の添加方法も上記実施例に限られず、各
種の変更が可能である。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明に係るウエハ
の洗浄方法によれば、薄膜除去後のウエハにパーティク
ルが付着するのを防止できる効果がある。

また、本発明により、金属除去有機分除去効果（洗浄
効果）及び食刻の均一性をそこなうことは無い。

【図面の簡単な説明】

第１図はオーバーフロー型純水リンス槽の待機状態を示
す説明図、第２図は同使用状態を示す説明図、第３図は
従来方法の純水供給量及びダスト数を示すグラフ、第４
図は本実施例で用いた純水供給方法の結果を示すグラ
フ、第５図は本実施例で用いた他の純水供給方法の効果
を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 B08B 3/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチングによって表面の薄膜が除去され
たウエハを、リンス槽に投入するウエハ投入工程と、供給ラインを経て供給された純水に酸化剤を添加したも
のによってリンス槽内で前記ウエハをリンスする酸化工
程と、前記リンス槽から前記ウエハを取り出すウエハ取り出し
工程と、前記リンス槽又は前記供給ラインを純水によって洗浄す
る洗浄工程と、を包含し、前記洗浄工程における前記ウエハ投入工程直前及び前記
ウエハ取り出し工程直後のうち少なくとも一方での純水
の供給量、並びに前記酸化工程における純水の供給量
は、それら供給以外での洗浄工程における純水の供給量より
も多くしたことを特徴とするウエハの洗浄方法。
【請求項２】前記洗浄工程で多くした純水の供給量は、
前記酸化工程における純水の供給量と略同様であること
を特徴とする請求項１記載のウエハの洗浄方法。
【請求項３】前記酸化剤が酸素またはオゾンであること
を特徴とする請求項１または２記載のウエハの洗浄方
法。
【請求項４】前記の酸化工程において、前記純水中に紫
外線照射をさらに行うことを特徴とする請求項１から３
の何れかに記載のウエハの洗浄方法。