以DRAM及CPU为代表的超大规模集成电路硅半导体器件，近年来成为个人电脑热潮的导火索，预计今后器件的需求也会扩大。那么，该硅半导体器件的基板材料几乎都是通过直拉法(CZ)法培育的单晶硅。通过对单晶硅锭进行切割、研磨、蚀刻、镜面抛光以及湿法清洗工序，制作出厚度为700-800μm的镜面晶圆。随着半导体器件的微细化及高性能化，晶圆表面的高品质化被进一步要求。晶圆表面质量有粒子、金属杂质、有机物、微粗糙度及自然氧化膜。在本文中，在CZ法硅镜面晶圆的加工中，关注表面的粒子及各种污染，对除去这些粒子的湿法清洗工序的概要及相关技术进行了叙述。
硅片清洗技术
我们已知清洗对镜面抛光后的晶圆表面质量有很大的影响，随着超大规模集成电路器件的微细化及高性能化的发展，人们逐渐认识到清洗的重要性，近十年来，研究也开始盛行起来。目前的镜面抛光晶圆的清洗大部分采用RCA法或其改良法。RCA法的基础是NH、OH/H202/H、O（称为SC-1清洗）以及HCI/H、O、/H、0（称为SC-2清洗），分别具有去除颗粒和金属污染的效果。在实际的清洗技术中，根据用途组合这些，有效地去除粒子、金属杂质以及有机物。下面就粒子、金属杂质以及干燥技术进行说明。
如图1所示，由于256MDRAM以后的世代采用了0.25μm的设计规则，因此在这些器件中使用的φ300mm晶片上，预计尺寸0.1μm级的粒子会对器件特性产生影响。下面，将对通过清洗除去粒子的机理、以及晶圆表面粒子的测量原理及问题点进行叙述。一般来说，在去除硅晶圆表面的粒子时，碱性的清洗比酸性的清洗更有利。对去除粒子有效的SC―1清洗是同时发生NH40H对硅的蚀刻和H202对硅的氧化的反应体系。据推测，去除颗粒的主要原因是NH40H的蚀刻。此外，我们还提出了基于溶液中的晶圆及粒子的zeta电位的粒子附着模型。在SC―1清洗中，NH40H蒸发显著，从除去粒子的观点来看，药液的使用时间受到限制。因此，为了在线监测药液中的浓度，使浓度恒定化，还提出了定量添加NH40H和H202的系统。在RCA清洗中，利用物理现象的超声波并用，有空化作用的类型（频率40～50kHz）或高频加速度的类型（频率900kHz～1MHz）。前者对于去除尺寸较大的粒子是有效的，但担心会因空化而对晶圆造成损伤。另一方面，后者是利用巨大加速度或溶液的挤压效果，对去除小粒子有效。由于在该频率区域中不发生空化，因此晶片表面几乎没有损坏。
图1 导体器件的设计规则与晶圆表面特性的关系
在波形以及器件的制造过程中，存在来自工艺装置以及间材的金属污染（Al、Fe、Cu、Ni等）。需要开发去除这些金属杂质的清洗技术。通常进行酸基SC-2洗涤或稀HF溶液与碱基SC-1洗涤的组合。SC-2清洗通过HCl的溶解作用和氯离子的配位结合力，对去除金属杂质有效果20>。在图2中，将A1、Fe、Cu以及Ni强制污染了10′3atoms/cm2水平的晶圆，比较了稀HF和SC-2清洗后的金属污染水平，关于Cu，用稀HF清洗几乎无法除去，而用SC-2清洗则有很高的除去效果。在SC―1清洗中，Al及Fe作为氧化物吸附在自然氧化膜上，离子化倾向比Si小的Cu直接吸附在Si上。SC-1清洗容易去除硅表面的Cu和Ni。但是，如果清洗液中含有0.1 ppb左右的Fe、Al、Zn等金属杂质，晶圆表面就会附着浓度为1011atoms/cm2水平的污染，清洗液本身就会成为新的污染源。作为防止SC―1清洗时金属污染的方法，还提出了在清洗液中添加螯合剂的方法。
图2 以及稀HF清洗中的金属杂质去除效果
干燥技术：干燥与清洗工艺是一对重要的技术。关键是如何在减少水印（干燥痕迹）及颗粒的状态下，在短时间内进行干燥。在以往的旋转干燥及IPA蒸汽干燥中，在晶圆的大口径化时，图2粒子测量装置的光学系统模式图图3氢处理晶圆的LPD计数的变化粒子测量装置使用了图4 SC-2和稀HF清洗中的金属杂质去除效果。为了解决这些问题，为了降低粒子及水印，利用在稀IPA气氛中的室温水中拉起引起的表面张力差效果的干燥法受到关注。
总结本文报告了硅片清洗的概论、最近的新清洗法及相关技术的评论。为了应对器件的高集成化及高性能化，晶圆表面的高品质化非常重要，而且大口径化成为导火索，不仅需要传统的清洗技术，还需要突破。洗净作为生产技术，不仅要根据经验·诀窍进行开发，还需要从理论分析出发考虑洗净技术。另外，表面的高品质化不仅仅是清洗，洁净室的维持管理晶片的包装及保管方法也很重要。
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