マイクロナノプロセッシング｜湿式洗浄処理の紹介
ICの製造工程では、多くの有機・無機試薬の関与が必要であり、また、製造工程は常にクリーンルーム内で人が関与するため、シリコンウェーハに様々な環境汚染が発生することが避けられない。汚染は発生する状況により、パーティクル、有機物、金属汚染物、酸化物に大別される。ウェーハ洗浄は、半導体デバイスの製造において最も重要かつ頻繁に行われる工程であり、その効率はデバイスの歩留まり、性能、信頼性に直接影響する。湿式洗浄とは、様々な化学試薬を使用し、洗浄対象物の表面に不純物や油脂の化学反応や溶解を吸着させ、または超音波、加熱、真空などの物理的手段を伴って、洗浄対象物の表面から不純物を除去し（脱着）、大量の高純度脱イオン水ですすぎ、清浄な表面処理を得ることをいいます。シリコンウエハの洗浄目的・条件に応じて、適切な試薬・洗浄液を選択することが、ウェットケミカル洗浄の第一歩です。
- 一般的な試薬の性質と機能
| カテゴリー | 一般的に使用される試薬 | 性質または役割 |
|---|---|---|
| 無機酸・無機塩基 | 塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、アクアレギア、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、など。 | 化学反応によるフォトポリマーや不純物の除去 |
| 酸化剤 | 硝酸、濃硫酸、重クロム酸カリウム、過酸化水素など。 | 酸化 |
| 錯化剤 | 塩酸、フッ酸、塩化アンモニウム、アンモニアなど。 | 錯体化し、金属不純物の除去を容易にする。 |
| 有機溶媒 | 無水エタノール、アセトン、イソプロパノール | 溶解度の原理が似ている、有機不純物の除去、フォトゲルなど |
| 合成洗剤 | 主成分は界面活性剤 | 界面活性剤による乳化 |
- シリコンウェーハの無機質洗浄
| ソリューション | 温度 | 目的 |
|---|---|---|
| 硫酸：過酸化水素(3：1) | 120℃ - 140℃ | 有機物の除去 |
| アンモニア：過酸化水素：水（1：1：5） | 75°C | パーティクルの除去 |
| 塩酸：過酸化水素：水（1：1：7） | 75°C | 金属不純物の除去 |
| BHFまたはBOE | 室温 | シリコンウェーハの自然酸化膜の除去。 |
- シリコンウエハーの有機洗浄。
| ソリューション | 温度 | 溶解特性 |
|---|---|---|
| アセトン | 室温 | 最強 |
| イソプロピルアルコール | 室温 | より強く |
| 無水エタノール | 室温 | 弱い |
- アールシーエークリーニング
RCA洗浄法は、溶剤、酸、界面活性剤、水を用いて、ウェーハ表面の汚染物質、有機物、金属イオンなどを噴射、パージ、酸化、エッチング、溶解し、ウェーハの表面特性を破壊することなく洗浄する方法です。薬液の使用後は、超純水による徹底的な洗浄が必要です。一般的に使用されている洗浄液とその効果は以下の通りです。
(1) 水酸化アンモニウム（アンモニア）/過酸化水素（過酸化水素）/純水（純水）混合液（APM；NH4OH/H2O2/ H2O at 65～80℃）。APMはしばしばSC1洗浄液と呼ばれ、その式は： NH4OH:H2O2:H2O= です。1:1:5から1:2:7で、酸化とマイクロエッチングによりアンダーカットと表面粒子の除去を行います。また、軽度の有機汚染物質と一部の金属化汚染物質の除去も可能です。ただし、シリコン酸化とエッチングの同時発生は、表面粗さを増加させます。
メガソニックエネルギーを付加したAPM洗浄は、薬液や純水の消費量を削減し、洗浄液中でのウェーハのエッチング時間を短縮し、ウェット洗浄による集積回路の特性への異方性の影響を緩和し、洗浄液寿命を延ばします。
(2) 塩酸（Hydrochloric acid）/過酸化水素（Hydrogen Peroxide）/純水（Deionized Water）混合液（HPM；HCI/H2O2/H2O、65～80℃）。～また、塩酸中の塩化物イオンが残留金属イオンと反応して水溶液に溶けやすい錯体を形成するため、シリコンの下層に付着した金属汚染物を除去することができます。
(3) 硫酸（Sulphuric acid）/過酸化水素（Hydrogen Peroxide）混合液（SPM；H2SO4/H2O2、100~130℃） SPMはしばしばSC3洗浄液と呼ばれ、硫酸と過酸化水素の体積比は3：1、通常、洗浄液中の有機汚染物質の除去に用いられる。硫酸は有機物を脱水して炭化させ、過酸化水素は炭化生成物を酸化して一酸化炭素や炭酸ガスにします。
(4) フッ化水素酸（Hydrofluoric acid）または希釈フッ化水素酸（HFまたはDHF、20~25℃）でエッチングする。配合は、HF：H2O＝1：20または1：50で、主に特殊な部分の酸化物の除去、二酸化ケイ素や酸化ケイ素のエッチング、表面金属の還元に用いられる。希フッ酸水溶液は、SC1液、SC2液で洗浄した後のウェーハ表面のネイティブ酸化膜や過酸化水素の酸化により生じた化学酸化膜の除去に使用します。 酸化膜を除去すると同時に、シリコンウェーハ表面にはシリコン水素結合も形成されて疎水性の表面を呈します。
(5) 超純水（UPW）：DI水とも呼ばれ、薬液洗浄後の残留薬液の希釈やウェーハのリンスにオゾン水を使用します。
拡張された読書。
を迅速に提供します。MEMSデバイス／微細・ナノ構造加工設計サービス, お問い合わせの際は、お気軽にメッセージを残してください。
