半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法
【課題】洗浄後の半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した際の表面のエピ欠陥を低減することが可能な半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法を提供する。
【解決手段】複数の半導体ウェーハ１を所定間隔をもって起立状態でＸ方向に整列させて収容する反応処理槽１０と、反応処理槽１０の底面に設けられ、反応処理槽１０にフッ化水素ガスを供給するガス供給口１１とを備え、ガス供給口１１は、フッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去するフィルタ１２を有する。フィルタ１２によってミスト成分が除去されたフッ化水素ガスにより半導体ウェーハ１の洗浄を行なうため、洗浄後に半導体ウェーハ１上にエピタキシャル層を形成した場合の表面のエピ欠陥を低減することができる。
【解決手段】複数の半導体ウェーハ１を所定間隔をもって起立状態でＸ方向に整列させて収容する反応処理槽１０と、反応処理槽１０の底面に設けられ、反応処理槽１０にフッ化水素ガスを供給するガス供給口１１とを備え、ガス供給口１１は、フッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去するフィルタ１２を有する。フィルタ１２によってミスト成分が除去されたフッ化水素ガスにより半導体ウェーハ１の洗浄を行なうため、洗浄後に半導体ウェーハ１上にエピタキシャル層を形成した場合の表面のエピ欠陥を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法に関し、特に、フッ化水素（フッ酸）ガスを用いて半導体ウェーハ表面に形成された自然酸化膜等を除去する半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの製造において、半導体ウェーハの表面に形成された自然酸化膜等の酸化膜は、通常、フッ化水素（フッ酸）の水溶液によって洗浄を行なうことにより除去される。特に、窒素ドープされた半導体ウェーハ表面にエピタキャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜内に積層欠陥（エピ欠陥）が発生しやすく、これを低減するためには、エピタキシャル膜形成前に半導体ウェーハをフッ酸で洗浄処理して半導体ウェーハの表面に形成されたＣＯＰ（Crystal Originated Particle）の内壁酸化膜を除去しておくことが有効であることが知られている。しかしながら、フッ化水素の水溶液による洗浄では、表面張力によってＣＯＰ内部に水溶液が浸透し難いため、ＣＯＰの内壁に形成された酸化膜を除去しきれないという問題がある。そこで、ＣＯＰの内壁酸化膜を十分に除去すべく、フッ酸の蒸気（フッ化水素ガス）を用いてウェーハを洗浄する方法が試みられている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
フッ酸ガスによる洗浄処理は、フッ酸水溶液による洗浄処理に比べてエピ欠陥低減効果が高く、有効な技術である。しかしながら、特許文献１及び２の方法は枚葉洗浄処理のため生産性が低く、量産技術としては採用し難いという問題がある。
【０００４】
一方、特許文献３には、フッ化水素の水溶液を蒸発させて生成したフッ酸ガスにより複数枚のウェーハを同時に洗浄処理することが可能な洗浄装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３２６４６４号公報
【特許文献２】特開２００９−２８３７２５号公報
【特許文献３】特開２０１１−６０８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献３に示された洗浄装置においては、所定間隔にて起立姿勢で複数のウェーハが保持されたバスケットの下部に設けた貯留部にフッ化水素の水溶液を貯留しておき、これを蒸発させて、バスケットの下部開口から複数のウェーハにフッ酸ガスを供給して、ウェーハの洗浄を行なっている。しかしながら、特許文献３の洗浄装置による洗浄方法では、フッ酸ガス中にフッ酸の蒸気だけでなくミスト成分が含まれる可能性がある。特に、フッ化水素の水溶液を効率的に蒸発させるべくバブリング方法を用いてフッ酸ガスを生成した場合には、フッ酸ガス中にミスト成分が含まれやすくなる。このようにフッ酸ガス中にミスト成分が含まれていると、洗浄後に半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した場合、エピ欠陥が増大してしまうという問題がある。これは以下の理由によるものと考えられる。
【０００７】
フッ酸ガス中にミスト成分が含まれていると、半導体ウェーハに付着したミストにフッ酸の蒸気がさらに溶け込み、ミスト中のフッ酸の濃度が非常に高くなる。一方、フッ酸による洗浄処理の前に行なわれる半導体ウェーハの研磨加工処理において、スラリー中に異物などが混入されていると、半導体ウェーハの表面に局所的な応力が加わり、部分的に変質したシリコン加工変質部位が形成される場合がある。このシリコン加工変質部位でのエッチング反応はシリコンより高く、酸化膜よりも低いため、洗浄処理において、濃化したフッ酸が加工変質部位に接触すると、加工変質部位のみが選択的にエッチングされてしまいウェーハの表面に凹状のピットとして顕在化する。このような状態の半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成すると、この凹状ピットにより新たなエピ欠陥（ＣＯＰ内壁酸化膜起因のエピ欠陥とは異なる新たなエピ欠陥）が形成されるものと推測される。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、フッ化水素（フッ酸）ガスを用いて複数の半導体ウェーハを同時に洗浄する半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法であって、洗浄後の半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した際の表面のエピ欠陥を低減することが可能な半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による半導体ウェーハの洗浄装置は、複数の半導体ウェーハを所定間隔をもって起立状態で第１の方向に整列させて収容する反応処理槽と、前記反応処理槽の前記第１の方向と平行な一面に設けられ、前記反応処理槽にフッ化水素ガスを供給するガス供給口とを備え、前記ガス供給口は、前記フッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去するフィルタを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による半導体ウェーハの洗浄方法は、反応処理槽内に複数の半導体ウェーハを所定間隔をもって起立状態で第１の方向に整列させ、前記反応処理槽の前記第１の方向と平行な一面からフッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去することが可能なフィルタを介して前記反応処理槽にフッ化水素ガスを供給することにより前記半導体ウェーハの表面を洗浄することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、フィルタによってミスト成分が除去されたフッ化水素ガスにより半導体ウェーハの洗浄を行なうため、洗浄後に半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した場合の表面のエピ欠陥を低減することができる。
【００１２】
本発明においては、前記ガス供給口は前記第１の方向を長辺とし、前記第１の方向と垂直な第２の方向を短辺とする形状であり、前記ガス供給口の短辺の中央部と前記半導体ウェーハの径方向の中央部が前記第２の方向において一致していることが好ましい。特にまた、前記ガス供給口の短辺の長さが前記半導体ウェーハ径以下とすることが望ましく、特に、前記半導体ウェーハの径の１０〜５０％であることが好ましい。この構成によれば、複数の半導体ウェーハそれぞれの前記第１の方向と垂直な第２の方向における中央部に向かって集中的に前記フッ化水素ガスを供給され、また、フッ化水素ガスの流速が上がることから、複数の半導体ウェーハを狭い間隔で配置した場合でも、フッ化水素ガスが狭い半導体ウェーハ間において半導体ウェーハの周辺部だけでなく中央部にも供給されるため、均一な洗浄が可能となる。
【００１３】
本発明においては、前記フィルタの前記第２の方向における両側を覆う遮蔽板をさらに備え、前記ガス供給口は、前記遮蔽板によって覆われることなく前記反応処理槽内に露出した前記フィルタの中央部によって構成されていることが好ましい。これによれば、遮蔽板を追加するという簡易な方法によって、ガス供給口を上記のような長方形とすることができる。
【００１４】
本発明においては、前記反応処理槽の前記第１及び第２の方向と垂直な二つの側面にそれぞれ設けられた排気口をさらに備え、前記半導体ウェーハは、前記第１及び第２の方向と垂直な第３の方向において前記ガス供給口と前記排気口との間に位置するよう収容されることが好ましい。この構成によれば、半導体ウェーハの中央部を経由して周辺部へ向かうガスの流れができるため、より均一な洗浄が可能となる。
【００１５】
本発明においては、前記フィルタはポアサイズが１μｍ以下のフッ素系樹脂製フィルタであることが好ましい。これにより、フッ化水素ガスに含まれているミスト成分を十分に除去することが可能となる。このようなフィルタとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜を用いることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フッ化水素ガスをフィルタを介して反応処理槽内に供給することにより、ミスト成分が除去されたフッ化水素ガスにより半導体ウェーハの洗浄を行なわれることから、洗浄後の半導体ウェーハ上に形成されたエピタキシャル層表面のエピ欠陥を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００の構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の好ましい第１の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００の反応処理槽１０を図１におけるＹ方向から見た模式的断面図である。
【図３】本発明の好ましい第１及び第２の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００及び２００に供給するフッ化水素ガスを生成するためのバブリング装置３００の構成を示す略斜視図である。
【図４】本発明の好ましい第１の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００における問題点を説明するための模式的断面図である。
【図５】本発明の好ましい第２の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置２００の構成を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の好ましい第２の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置２００におけるフッ化水素ガスの流れを説明するための概略斜視図である。
【図７】本発明の実施例１によるエピタキシャルウェーハの表面の欠陥評価の結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２による半導体ウェーハ上に形成した酸化膜のエッチング量の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００の構成を示す模式的断面図である。図２は、半導体ウェーハの洗浄装置１００の反応処理槽１０を図１に示すＹ方向（第２の方向）から見た模式的断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００は、複数の半導体ウェーハ１を収容する反応処理槽１０と、反応処理槽１０の底部に設けられ反応処理槽１０内にフッ化水素ガスを供給するガス供給口１１とを備え、ガス供給口１１はフッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去することが可能なフィルタ１２を有して構成されている。
【００２１】
フィルタ１２は、耐薬品性（耐フッ酸性）に優れたフッ素樹脂製メンブレンフィルタであることが好ましい。特に、ポアサイズが１μｍ以下のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のろ材を用いることが好ましい。ポアサイズが１μｍ以下であればフッ化水素ガスに含まれるミストを確実に除去することができる。
【００２２】
複数の半導体ウェーハ１は、図２に示すように、反応処理槽１０内において所定間隔をもって起立状態でＹ方向と垂直なＸ方向（第１の方向）に整列させて収容される。
【００２３】
さらに、図１に示すように、半導体ウェーハの洗浄装置１００は、ガス供給口１１の下部に、洗浄装置１００の外部において後述するバブリング装置等によって生成されたフッ化水素ガス１６を洗浄装置１００に供給するガス供給管１３と、半導体ウェーハ１の洗浄処理を終えたフッ化水素ガスを排気する排気口１４とを備えている。また、洗浄装置１００の上面は、半導体ウェーハ１を洗浄装置１００内に搬入及び洗浄装置１００から外部へ搬出するために、開閉可能な蓋１５で構成されている。
【００２４】
排気口１４は、ガス供給口１１と排気口１４との間に半導体ウェーハ１が位置するように配置されている。すなわち、排気口１４は洗浄装置１００の上面である蓋１５と半導体ウェーハ１の上部との間に位置している。
【００２５】
かかる構成の半導体ウェーハの洗浄装置１００による半導体ウェーハ１の洗浄は、以下のようにして行なわれる。
【００２６】
まず、洗浄装置１００の蓋１５を開き、反応処理槽１０内に複数の半導体ウェーハ１を所定間隔をもって起立状態でＸ方向に整列するように配置した後、蓋１５を閉じる。その後、反応処理槽１０の下部に設けられたガス供給管１３に、外部にて生成されたフッ化水素ガスを供給する（矢印１６）。このとき、ガス供給管１３内のフッ化水素ガスはミスト成分を含んでいる可能性がある。
【００２７】
ガス供給管１３に供給されたフッ化水素ガスは反応処理槽１０の底面に設けられたガス供給口１１からフィルタ１２を介して反応処理槽１０内に供給され、フィルタ１２によってミスト成分が除去されたフッ化水素ガスは、各半導体ウェーハ１の表面を通過した後、上部の排気口１４から排気される（矢印１７）。これにより、各半導体ウェーハ１の表面が洗浄される。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、フッ化水素ガスを半導体ウェーハ１に供給する直前でフィルタ１２によりフッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去していることにより、半導体ウェーハ１表面に部分的に濃度の高いフッ酸が付着することが防止される。これにより、その後、半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した際のエピ欠陥の発生を抑制することが可能となる。
【００２９】
また、フィルタ１２には、フッ化水素ガスに含まれるミストだけでなくパーティクルを除去する効果もある。これにより、フッ化水素ガスによる洗浄後、エピタキシャル層を形成する際に、マウンドの発生を抑制することが可能となる。
【００３０】
ここで、ガス供給管１３に供給するフッ化水素ガスを生成する装置の一例としてバブリング装置につき説明する。
【００３１】
図３は、バブリング装置３００の主要部の構成を示す略斜視図である。
【００３２】
図３に示すように、バブリング装置３００は、フッ化水素の水溶液３６が収容される容器３１と、容器３１内にフッ化水素の水溶液３６を供給するための液体原料供給口３２と、容器３１内にキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給口３３と、容器３１内で発生したフッ化水素ガスをキャリアガスと共に排出するためのガス排出口３４と、容器３１内の下端部に設けられたフィルタ３５を備えている。
【００３３】
容器３１は垂直方向に細長い円筒形状を有し、支持台３１ａ上に設置されている。容器３１の高さは、十分に高ければ容器３１の上方においてフッ化水素ガスのミスト成分が少ないガス雰囲気を得ることができるが、高すぎると装置が大型化するため、適宜の高さに設定される。このため、容器３１の上方にはフッ化水素ガスのミスト成分が含まれる可能性がある。
【００３４】
液体原料供給口３２は容器３１の下端部の側面に設けられており、液体原料供給口３２から供給されるフッ化水素の水溶液３６は容器３１内にチャージされる。キャリアガス供給口３３は容器３１の下端部であって容器３１の中心軸から見て液体原料供給口３２とは反対側の側面に設けられている。キャリアガス供給口３３は容器３１内に設けられたフィルタ３５に接続されており、キャリアガス供給口３３より供給されるキャリアガスは必ずフィルタ３５を経由して容器３１内に供給される。キャリアガスとしてはＮ２ガスが好ましいが、Ｈ２ガス、Ａｒガス等の他の不活性ガスを用いてもよい。
【００３５】
フィルタ３５は容器３１内の下端部に設けられている。フィルタ３５は、キャリアガス供給口３３から注入されるキャリアガスをきめ細かな気泡に変換して容器３１内のフッ化水素の水溶液３６中に放出する。フィルタ３５は耐薬品性（耐フッ酸性）に優れたフッ素樹脂製メンブレンフィルタであることが好ましい。特に、ポアサイズが１μｍ以下のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のろ材を用いることが好ましい。ＰＴＦＥのろ材は極めて微細な連続多孔質体であることから、キャリアガスを非常に微細な気泡に変換することができる。
【００３６】
このようにして生成されたフッ化水素ガスは、容器３１の上端部の側面に設けられたガス排出口３４から半導体ウェーハの洗浄装置１００のガス供給管１３に供給される。
【００３７】
次に、本発明の好ましい第２の実施形態につき説明する。
【００３８】
まず、上記第１の実施形態において生じ得る問題につき説明する。第１の実施形態において、Ｘ方向に隣接して配置される複数の半導体ウェーハの間隔（ピッチ幅）が十分に大きい場合には特に問題は生じないが、複数の半導体ウェーハの間隔が小さくなると、以下のような問題が生じる。
【００３９】
すなわち、複数の半導体ウェーハ１の間隔が十分に大きい場合、ガス供給口１１から供給されたフッ化水素ガスは、図１に矢印１７で示すように、各半導体ウェーハ１の中央部を含む表面全面に沿って上昇し、排気口１４から排気される。したがって、複数の半導体ウェーハ１それぞれの表面が均一に洗浄される。
【００４０】
これに対し、複数の半導体ウェーハ１の間隔が小さい場合、図４に破線矢印１８で示すように、ガス供給口１１から供給されたフッ化水素ガスは隣接する半導体ウェーハ１間に十分に入り込むことができない。そのため、各半導体ウェーハ１の中央部にはフッ化水素ガスが十分に供給されず、ウェーハ１の周辺部に集中して供給されてしまうため、各半導体ウェーハ１の表面の洗浄が不均一となってしまう。
【００４１】
そこで、第２の実施形態として、上記のような問題を解決することが可能な半導体ウェーハの洗浄装置２００を図５及び図６に示す。なお、図５及び図６においては、第１の実施例と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
第２の実施形態では、図５及び図６に示すように、フッ化水素ガスを反応処理槽１０内に供給するガス供給口２１を反応処理槽１０の底部全面とせず、Ｙ方向に短辺を有する長方形とし、ガス供給口２１の短辺の中央部と半導体ウェーハ１の径方向の中央部がＹ方向において一致するように配置している。
【００４３】
具体的には、フィルタ１２のＹ方向における両側を覆うように遮蔽板２０を配置し、遮蔽板２０によって覆われることなく反応処理槽１０内に露出したフィルタ１２の中央部がガス供給口２１となっている。
【００４４】
かかる構成によれば、複数の半導体ウェーハ１それぞれのＹ方向における中央部に向かって集中的にフッ化水素ガスが供給されることになるため、フッ化水素ガスは矢印２２で示すように、半導体ウェーハの周辺部だけでなく中央部を含むウェーハ表面の全面に沿って上昇し、排気口１４から排気される。したがって、複数の半導体ウェーハ１の表面それぞれが均一に洗浄され得る。なお、図６では、各半導体ウェーハ１のＹ方向における中央部に十分にフッ化水素ガスが供給される様子を強調して示している。
【００４５】
ここで、ガス供給口２１の幅（短辺の長さ）は、半導体ウェーハ１の径以下とすることが望ましい。これにより、各半導体ウェーハ１と接触するガス流れが増大し半導体ウェーハ１面内の均一なエッチングが図れると共に、半導体ウェーハ１と直接接触しないガス流れを排除できるのでガス使用量の低減を図ることができる。また、ガス供給口２１の幅（短辺の長さ）が狭すぎると半導体ウェーハ１周辺部へのガスの供給が不足してしまうおそれがあり、また、広すぎると半導体ウェーハ１中央部へのガスの供給が不十分となってしまうことから、半導体ウェーハ１の径の１０〜５０％であることが好ましい。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の効果が得られることに加え、複数の半導体ウェーハ１間の間隔が狭い場合、すなわち、より多くの枚数の半導体ウェーハ１の洗浄を同時に行なう場合でも、複数の半導体ウェーハ１それぞれの表面全面に沿ってフッ化水素ガスを供給することができることから、同時に処理を行なった複数の半導体ウェーハ１のいずれも均一な洗浄が可能となる。
【００４７】
また、反応処理槽１０のＸ方向及びＹ方向と垂直な二つの側面に排気口１４がそれぞれ設けられ、半導体ウェーハ１がＸ方向及びＹ方向と垂直なＺ方向においてガス供給口１１と排気口１４との間に位置するよう収容されていることにより、半導体ウェーハ１の中央部を経由して周辺部へ向かうガスの流れができるため、より均一な洗浄が可能となる。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、反応処理槽１０の底面にガス供給口１１及びフィルタ１２を設けた例を示したが、これに限られず、ガス供給口１１及びフィルタ１２は半導体ウェーハ１の整列方向と平行な面であれば、半導体ウェーハの搬入・搬出口をどこに設けるか等に応じて、底面以外に設けることも可能である。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
【００５１】
［実施例１］
直径３００ｍｍ、ボロンドープ、抵抗１０Ωｃｍ、窒素濃度１０×１０１3ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の鏡面研磨シリコンウェーハ（乾燥状態）を複数用意した。これらをサンプル１Ａ、サンプル１Ｂ、サンプル１Ｃに分類し、各サンプルに対して異なる条件で洗浄処理を行なった。
【００５２】
まず、サンプル１Ａに対しては、図１に示した構造の半導体ウェーハの洗浄装置を用いて、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより上記シリコンウェーハの洗浄を行なった。ＨＦガス条件は以下のとおりとした。
・ＨＦ液濃度：４８％ＨＦ
・バブリングＮ２流量（＝ＨＦガス流量）：１００Ｌ／ｍｉｎ
・ＨＦガス供給時間：２ｍｉｎ、（置換Ｎ２ガス：２ｍｉｎ）
【００５３】
サンプル１Ｂに対しては、図１に示した構造の半導体ウェーハの洗浄装置からフィルタ（ＰＴＦＥ膜）を除いた構造の洗浄装置を用いて、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより上記シリコンウェーハの洗浄を行なった。ＨＦガス条件は、サンプル１Ａと同一とした。
【００５４】
サンプル１Ｃに対しては、鏡面研磨後、薬液洗浄のみを行ない、フッ化水素ガスによる洗浄は実施しなかった。
【００５５】
サンプル１Ａ〜１Ｃのいずれにおいても、反応処理槽内にシリコンウェーハを１０ｍｍのピッチ幅で２０枚装填し、上記の洗浄処理を行なった。
【００５６】
上記洗浄処理を行なった後、それぞれ、オゾン洗浄により残渣（Ｈ２ＳｉＦ６等の反応生成物）を除去し、さらに、水素ガス雰囲気、１１５０℃で１分の水素ベーク処理を行なった。
【００５７】
続いて、以下の条件で各シリコンウェーハ上にエピタキシャル膜を成長した。
・温度：１１５０℃
・ソースガス：トリクロロシランガス
・ドーパントガス：ジボランガス
・キャリアガス：水素ガス
・エピタキシャル膜厚み：２μｍ
【００５８】
その後、エピタキシャル膜表面の欠陥評価を、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）により行った。
【００５９】
欠陥評価の結果、図７に示すように、サンプル１Ｃではエピ欠陥数が非常に多く発生（平均２１個）しているのに対し、サンプル１Ｂではエピ欠陥数が少なく（平均６個）なっている。これに対し、サンプル１Ａではエピ欠陥数がサンプル１Ｂよりもさらに減少しており（平均２個）、非常に均一性の高い洗浄が可能であることが確認された。
【００６０】
［実施例２］
実施例１で使用したウェーハと同規格のウェーハ
表面に、ＣＶＤ法により、厚さ３０ｎｍの酸化膜を形成した酸化膜付きシリコンウェーハのサンプルを複数用意し、各サンプルに対して以下の３通りの方法により洗浄処理、すなわち、酸化膜のエッチング処理を行なった。
【００６１】
まず、サンプル２Ａについては、図１に示す半導体ウェーハの洗浄装置１００を用い、ウェーハのピッチ幅を１０ｍｍ、装填枚数を２０枚とし、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより洗浄を行なった。
【００６２】
サンプル２Ｂについては、図１に示す半導体ウェーハの洗浄装置１００を用い、ウェーハのピッチ幅を５ｍｍ、装填枚数を４０枚とし、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより洗浄を行なった。
【００６３】
サンプル２Ｃについては、図５に示す半導体ウェーハの洗浄装置２００を用い、ガス供給口２１の幅を５０ｍｍに調整したものを用いた。ウェーハのピッチ幅を５ｍｍ、装填枚数を４０枚とし、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより洗浄を行なった。
【００６４】
各サンプルの洗浄において、ＨＦガス条件は、いずれもサンプル１Ａと同一とした。
【００６５】
各洗浄装置によるガスエッチング処理後のウェーハ表面を、分光エリプソメータ評価手法を用いて、面内１２１点についてのウェーハ面内エッチング量評価を実施した。
【００６６】
サンプル２Ａの評価結果を図８（ａ）に、サンプル２Ｂの評価結果を図８（ｂ）に、サンプル２Ｃの評価結果を図８（ｃ）に示す。図８において、○印は十分なエッチング量が確保された状態を示し、△印はエッチング量が多少不足している状態を示し、■印はエッチング不足であることを示している。
【００６７】
図８（ａ）の結果から、サンプル２Ａのようにピッチ幅が広い（１０ｍｍ）場合、図１に示すような槽全体均一ガス流タイプの洗浄装置により、ウェーハ面内で均一なエッチングが行なわれることが確認された。
【００６８】
図８（ｂ）の結果から、サンプル２Ｂのようにピッチ幅が狭い（５ｍｍ）場合には、図１に示すような槽全体均一ガス流タイプの洗浄装置では、ウェーハ面内でエッチングにバラツキが生じ、特にウェーハ中央部においてエッチング不足となることが確認された。
【００６９】
図８（ｃ）の結果から、サンプル２Ｃのようにピッチ幅が狭い（５ｍｍ）場合でも、図５に示すような中央集中ガス流タイプの洗浄装置を用いることにより、ウェーハ面内で均一なエッチングが行なわれることが確認された。
【符号の説明】
【００７０】
１００，２００ 半導体ウェーハ洗浄装置
１ 半導体ウェーハ
１０ 反応処理槽
１１ ガス供給口
１２ フィルタ
１３ ガス供給管
１４ 排気口
１５ 蓋
１６，１７，１８，２２ ガスの流れ
２０ 遮蔽板
２１ ガス供給口
２２ 矢印
３００ バブリング装置
３１ 容器
３１ａ 支持台
３２ 液体原料供給口
３３ キャリアガス供給口
３４ ガス排出口
３５ フィルタ
３６ 水溶液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法に関し、特に、フッ化水素（フッ酸）ガスを用いて半導体ウェーハ表面に形成された自然酸化膜等を除去する半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの製造において、半導体ウェーハの表面に形成された自然酸化膜等の酸化膜は、通常、フッ化水素（フッ酸）の水溶液によって洗浄を行なうことにより除去される。特に、窒素ドープされた半導体ウェーハ表面にエピタキャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜内に積層欠陥（エピ欠陥）が発生しやすく、これを低減するためには、エピタキシャル膜形成前に半導体ウェーハをフッ酸で洗浄処理して半導体ウェーハの表面に形成されたＣＯＰ（Crystal Originated Particle）の内壁酸化膜を除去しておくことが有効であることが知られている。しかしながら、フッ化水素の水溶液による洗浄では、表面張力によってＣＯＰ内部に水溶液が浸透し難いため、ＣＯＰの内壁に形成された酸化膜を除去しきれないという問題がある。そこで、ＣＯＰの内壁酸化膜を十分に除去すべく、フッ酸の蒸気（フッ化水素ガス）を用いてウェーハを洗浄する方法が試みられている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
フッ酸ガスによる洗浄処理は、フッ酸水溶液による洗浄処理に比べてエピ欠陥低減効果が高く、有効な技術である。しかしながら、特許文献１及び２の方法は枚葉洗浄処理のため生産性が低く、量産技術としては採用し難いという問題がある。
【０００４】
一方、特許文献３には、フッ化水素の水溶液を蒸発させて生成したフッ酸ガスにより複数枚のウェーハを同時に洗浄処理することが可能な洗浄装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３２６４６４号公報
【特許文献２】特開２００９−２８３７２５号公報
【特許文献３】特開２０１１−６０８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献３に示された洗浄装置においては、所定間隔にて起立姿勢で複数のウェーハが保持されたバスケットの下部に設けた貯留部にフッ化水素の水溶液を貯留しておき、これを蒸発させて、バスケットの下部開口から複数のウェーハにフッ酸ガスを供給して、ウェーハの洗浄を行なっている。しかしながら、特許文献３の洗浄装置による洗浄方法では、フッ酸ガス中にフッ酸の蒸気だけでなくミスト成分が含まれる可能性がある。特に、フッ化水素の水溶液を効率的に蒸発させるべくバブリング方法を用いてフッ酸ガスを生成した場合には、フッ酸ガス中にミスト成分が含まれやすくなる。このようにフッ酸ガス中にミスト成分が含まれていると、洗浄後に半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した場合、エピ欠陥が増大してしまうという問題がある。これは以下の理由によるものと考えられる。
【０００７】
フッ酸ガス中にミスト成分が含まれていると、半導体ウェーハに付着したミストにフッ酸の蒸気がさらに溶け込み、ミスト中のフッ酸の濃度が非常に高くなる。一方、フッ酸による洗浄処理の前に行なわれる半導体ウェーハの研磨加工処理において、スラリー中に異物などが混入されていると、半導体ウェーハの表面に局所的な応力が加わり、部分的に変質したシリコン加工変質部位が形成される場合がある。このシリコン加工変質部位でのエッチング反応はシリコンより高く、酸化膜よりも低いため、洗浄処理において、濃化したフッ酸が加工変質部位に接触すると、加工変質部位のみが選択的にエッチングされてしまいウェーハの表面に凹状のピットとして顕在化する。このような状態の半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成すると、この凹状ピットにより新たなエピ欠陥（ＣＯＰ内壁酸化膜起因のエピ欠陥とは異なる新たなエピ欠陥）が形成されるものと推測される。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、フッ化水素（フッ酸）ガスを用いて複数の半導体ウェーハを同時に洗浄する半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法であって、洗浄後の半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した際の表面のエピ欠陥を低減することが可能な半導体ウェーハの洗浄装置及び洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による半導体ウェーハの洗浄装置は、複数の半導体ウェーハを所定間隔をもって起立状態で第１の方向に整列させて収容する反応処理槽と、前記反応処理槽の前記第１の方向と平行な一面に設けられ、前記反応処理槽にフッ化水素ガスを供給するガス供給口とを備え、前記ガス供給口は、前記フッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去するフィルタを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による半導体ウェーハの洗浄方法は、反応処理槽内に複数の半導体ウェーハを所定間隔をもって起立状態で第１の方向に整列させ、前記反応処理槽の前記第１の方向と平行な一面からフッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去することが可能なフィルタを介して前記反応処理槽にフッ化水素ガスを供給することにより前記半導体ウェーハの表面を洗浄することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、フィルタによってミスト成分が除去されたフッ化水素ガスにより半導体ウェーハの洗浄を行なうため、洗浄後に半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した場合の表面のエピ欠陥を低減することができる。
【００１２】
本発明においては、前記ガス供給口は前記第１の方向を長辺とし、前記第１の方向と垂直な第２の方向を短辺とする形状であり、前記ガス供給口の短辺の中央部と前記半導体ウェーハの径方向の中央部が前記第２の方向において一致していることが好ましい。特にまた、前記ガス供給口の短辺の長さが前記半導体ウェーハ径以下とすることが望ましく、特に、前記半導体ウェーハの径の１０〜５０％であることが好ましい。この構成によれば、複数の半導体ウェーハそれぞれの前記第１の方向と垂直な第２の方向における中央部に向かって集中的に前記フッ化水素ガスを供給され、また、フッ化水素ガスの流速が上がることから、複数の半導体ウェーハを狭い間隔で配置した場合でも、フッ化水素ガスが狭い半導体ウェーハ間において半導体ウェーハの周辺部だけでなく中央部にも供給されるため、均一な洗浄が可能となる。
【００１３】
本発明においては、前記フィルタの前記第２の方向における両側を覆う遮蔽板をさらに備え、前記ガス供給口は、前記遮蔽板によって覆われることなく前記反応処理槽内に露出した前記フィルタの中央部によって構成されていることが好ましい。これによれば、遮蔽板を追加するという簡易な方法によって、ガス供給口を上記のような長方形とすることができる。
【００１４】
本発明においては、前記反応処理槽の前記第１及び第２の方向と垂直な二つの側面にそれぞれ設けられた排気口をさらに備え、前記半導体ウェーハは、前記第１及び第２の方向と垂直な第３の方向において前記ガス供給口と前記排気口との間に位置するよう収容されることが好ましい。この構成によれば、半導体ウェーハの中央部を経由して周辺部へ向かうガスの流れができるため、より均一な洗浄が可能となる。
【００１５】
本発明においては、前記フィルタはポアサイズが１μｍ以下のフッ素系樹脂製フィルタであることが好ましい。これにより、フッ化水素ガスに含まれているミスト成分を十分に除去することが可能となる。このようなフィルタとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜を用いることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フッ化水素ガスをフィルタを介して反応処理槽内に供給することにより、ミスト成分が除去されたフッ化水素ガスにより半導体ウェーハの洗浄を行なわれることから、洗浄後の半導体ウェーハ上に形成されたエピタキシャル層表面のエピ欠陥を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００の構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の好ましい第１の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００の反応処理槽１０を図１におけるＹ方向から見た模式的断面図である。
【図３】本発明の好ましい第１及び第２の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００及び２００に供給するフッ化水素ガスを生成するためのバブリング装置３００の構成を示す略斜視図である。
【図４】本発明の好ましい第１の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００における問題点を説明するための模式的断面図である。
【図５】本発明の好ましい第２の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置２００の構成を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の好ましい第２の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置２００におけるフッ化水素ガスの流れを説明するための概略斜視図である。
【図７】本発明の実施例１によるエピタキシャルウェーハの表面の欠陥評価の結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２による半導体ウェーハ上に形成した酸化膜のエッチング量の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００の構成を示す模式的断面図である。図２は、半導体ウェーハの洗浄装置１００の反応処理槽１０を図１に示すＹ方向（第２の方向）から見た模式的断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態による半導体ウェーハの洗浄装置１００は、複数の半導体ウェーハ１を収容する反応処理槽１０と、反応処理槽１０の底部に設けられ反応処理槽１０内にフッ化水素ガスを供給するガス供給口１１とを備え、ガス供給口１１はフッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去することが可能なフィルタ１２を有して構成されている。
【００２１】
フィルタ１２は、耐薬品性（耐フッ酸性）に優れたフッ素樹脂製メンブレンフィルタであることが好ましい。特に、ポアサイズが１μｍ以下のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のろ材を用いることが好ましい。ポアサイズが１μｍ以下であればフッ化水素ガスに含まれるミストを確実に除去することができる。
【００２２】
複数の半導体ウェーハ１は、図２に示すように、反応処理槽１０内において所定間隔をもって起立状態でＹ方向と垂直なＸ方向（第１の方向）に整列させて収容される。
【００２３】
さらに、図１に示すように、半導体ウェーハの洗浄装置１００は、ガス供給口１１の下部に、洗浄装置１００の外部において後述するバブリング装置等によって生成されたフッ化水素ガス１６を洗浄装置１００に供給するガス供給管１３と、半導体ウェーハ１の洗浄処理を終えたフッ化水素ガスを排気する排気口１４とを備えている。また、洗浄装置１００の上面は、半導体ウェーハ１を洗浄装置１００内に搬入及び洗浄装置１００から外部へ搬出するために、開閉可能な蓋１５で構成されている。
【００２４】
排気口１４は、ガス供給口１１と排気口１４との間に半導体ウェーハ１が位置するように配置されている。すなわち、排気口１４は洗浄装置１００の上面である蓋１５と半導体ウェーハ１の上部との間に位置している。
【００２５】
かかる構成の半導体ウェーハの洗浄装置１００による半導体ウェーハ１の洗浄は、以下のようにして行なわれる。
【００２６】
まず、洗浄装置１００の蓋１５を開き、反応処理槽１０内に複数の半導体ウェーハ１を所定間隔をもって起立状態でＸ方向に整列するように配置した後、蓋１５を閉じる。その後、反応処理槽１０の下部に設けられたガス供給管１３に、外部にて生成されたフッ化水素ガスを供給する（矢印１６）。このとき、ガス供給管１３内のフッ化水素ガスはミスト成分を含んでいる可能性がある。
【００２７】
ガス供給管１３に供給されたフッ化水素ガスは反応処理槽１０の底面に設けられたガス供給口１１からフィルタ１２を介して反応処理槽１０内に供給され、フィルタ１２によってミスト成分が除去されたフッ化水素ガスは、各半導体ウェーハ１の表面を通過した後、上部の排気口１４から排気される（矢印１７）。これにより、各半導体ウェーハ１の表面が洗浄される。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、フッ化水素ガスを半導体ウェーハ１に供給する直前でフィルタ１２によりフッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去していることにより、半導体ウェーハ１表面に部分的に濃度の高いフッ酸が付着することが防止される。これにより、その後、半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成した際のエピ欠陥の発生を抑制することが可能となる。
【００２９】
また、フィルタ１２には、フッ化水素ガスに含まれるミストだけでなくパーティクルを除去する効果もある。これにより、フッ化水素ガスによる洗浄後、エピタキシャル層を形成する際に、マウンドの発生を抑制することが可能となる。
【００３０】
ここで、ガス供給管１３に供給するフッ化水素ガスを生成する装置の一例としてバブリング装置につき説明する。
【００３１】
図３は、バブリング装置３００の主要部の構成を示す略斜視図である。
【００３２】
図３に示すように、バブリング装置３００は、フッ化水素の水溶液３６が収容される容器３１と、容器３１内にフッ化水素の水溶液３６を供給するための液体原料供給口３２と、容器３１内にキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給口３３と、容器３１内で発生したフッ化水素ガスをキャリアガスと共に排出するためのガス排出口３４と、容器３１内の下端部に設けられたフィルタ３５を備えている。
【００３３】
容器３１は垂直方向に細長い円筒形状を有し、支持台３１ａ上に設置されている。容器３１の高さは、十分に高ければ容器３１の上方においてフッ化水素ガスのミスト成分が少ないガス雰囲気を得ることができるが、高すぎると装置が大型化するため、適宜の高さに設定される。このため、容器３１の上方にはフッ化水素ガスのミスト成分が含まれる可能性がある。
【００３４】
液体原料供給口３２は容器３１の下端部の側面に設けられており、液体原料供給口３２から供給されるフッ化水素の水溶液３６は容器３１内にチャージされる。キャリアガス供給口３３は容器３１の下端部であって容器３１の中心軸から見て液体原料供給口３２とは反対側の側面に設けられている。キャリアガス供給口３３は容器３１内に設けられたフィルタ３５に接続されており、キャリアガス供給口３３より供給されるキャリアガスは必ずフィルタ３５を経由して容器３１内に供給される。キャリアガスとしてはＮ２ガスが好ましいが、Ｈ２ガス、Ａｒガス等の他の不活性ガスを用いてもよい。
【００３５】
フィルタ３５は容器３１内の下端部に設けられている。フィルタ３５は、キャリアガス供給口３３から注入されるキャリアガスをきめ細かな気泡に変換して容器３１内のフッ化水素の水溶液３６中に放出する。フィルタ３５は耐薬品性（耐フッ酸性）に優れたフッ素樹脂製メンブレンフィルタであることが好ましい。特に、ポアサイズが１μｍ以下のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のろ材を用いることが好ましい。ＰＴＦＥのろ材は極めて微細な連続多孔質体であることから、キャリアガスを非常に微細な気泡に変換することができる。
【００３６】
このようにして生成されたフッ化水素ガスは、容器３１の上端部の側面に設けられたガス排出口３４から半導体ウェーハの洗浄装置１００のガス供給管１３に供給される。
【００３７】
次に、本発明の好ましい第２の実施形態につき説明する。
【００３８】
まず、上記第１の実施形態において生じ得る問題につき説明する。第１の実施形態において、Ｘ方向に隣接して配置される複数の半導体ウェーハの間隔（ピッチ幅）が十分に大きい場合には特に問題は生じないが、複数の半導体ウェーハの間隔が小さくなると、以下のような問題が生じる。
【００３９】
すなわち、複数の半導体ウェーハ１の間隔が十分に大きい場合、ガス供給口１１から供給されたフッ化水素ガスは、図１に矢印１７で示すように、各半導体ウェーハ１の中央部を含む表面全面に沿って上昇し、排気口１４から排気される。したがって、複数の半導体ウェーハ１それぞれの表面が均一に洗浄される。
【００４０】
これに対し、複数の半導体ウェーハ１の間隔が小さい場合、図４に破線矢印１８で示すように、ガス供給口１１から供給されたフッ化水素ガスは隣接する半導体ウェーハ１間に十分に入り込むことができない。そのため、各半導体ウェーハ１の中央部にはフッ化水素ガスが十分に供給されず、ウェーハ１の周辺部に集中して供給されてしまうため、各半導体ウェーハ１の表面の洗浄が不均一となってしまう。
【００４１】
そこで、第２の実施形態として、上記のような問題を解決することが可能な半導体ウェーハの洗浄装置２００を図５及び図６に示す。なお、図５及び図６においては、第１の実施例と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
第２の実施形態では、図５及び図６に示すように、フッ化水素ガスを反応処理槽１０内に供給するガス供給口２１を反応処理槽１０の底部全面とせず、Ｙ方向に短辺を有する長方形とし、ガス供給口２１の短辺の中央部と半導体ウェーハ１の径方向の中央部がＹ方向において一致するように配置している。
【００４３】
具体的には、フィルタ１２のＹ方向における両側を覆うように遮蔽板２０を配置し、遮蔽板２０によって覆われることなく反応処理槽１０内に露出したフィルタ１２の中央部がガス供給口２１となっている。
【００４４】
かかる構成によれば、複数の半導体ウェーハ１それぞれのＹ方向における中央部に向かって集中的にフッ化水素ガスが供給されることになるため、フッ化水素ガスは矢印２２で示すように、半導体ウェーハの周辺部だけでなく中央部を含むウェーハ表面の全面に沿って上昇し、排気口１４から排気される。したがって、複数の半導体ウェーハ１の表面それぞれが均一に洗浄され得る。なお、図６では、各半導体ウェーハ１のＹ方向における中央部に十分にフッ化水素ガスが供給される様子を強調して示している。
【００４５】
ここで、ガス供給口２１の幅（短辺の長さ）は、半導体ウェーハ１の径以下とすることが望ましい。これにより、各半導体ウェーハ１と接触するガス流れが増大し半導体ウェーハ１面内の均一なエッチングが図れると共に、半導体ウェーハ１と直接接触しないガス流れを排除できるのでガス使用量の低減を図ることができる。また、ガス供給口２１の幅（短辺の長さ）が狭すぎると半導体ウェーハ１周辺部へのガスの供給が不足してしまうおそれがあり、また、広すぎると半導体ウェーハ１中央部へのガスの供給が不十分となってしまうことから、半導体ウェーハ１の径の１０〜５０％であることが好ましい。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の効果が得られることに加え、複数の半導体ウェーハ１間の間隔が狭い場合、すなわち、より多くの枚数の半導体ウェーハ１の洗浄を同時に行なう場合でも、複数の半導体ウェーハ１それぞれの表面全面に沿ってフッ化水素ガスを供給することができることから、同時に処理を行なった複数の半導体ウェーハ１のいずれも均一な洗浄が可能となる。
【００４７】
また、反応処理槽１０のＸ方向及びＹ方向と垂直な二つの側面に排気口１４がそれぞれ設けられ、半導体ウェーハ１がＸ方向及びＹ方向と垂直なＺ方向においてガス供給口１１と排気口１４との間に位置するよう収容されていることにより、半導体ウェーハ１の中央部を経由して周辺部へ向かうガスの流れができるため、より均一な洗浄が可能となる。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、反応処理槽１０の底面にガス供給口１１及びフィルタ１２を設けた例を示したが、これに限られず、ガス供給口１１及びフィルタ１２は半導体ウェーハ１の整列方向と平行な面であれば、半導体ウェーハの搬入・搬出口をどこに設けるか等に応じて、底面以外に設けることも可能である。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
【００５１】
［実施例１］
直径３００ｍｍ、ボロンドープ、抵抗１０Ωｃｍ、窒素濃度１０×１０１3ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の鏡面研磨シリコンウェーハ（乾燥状態）を複数用意した。これらをサンプル１Ａ、サンプル１Ｂ、サンプル１Ｃに分類し、各サンプルに対して異なる条件で洗浄処理を行なった。
【００５２】
まず、サンプル１Ａに対しては、図１に示した構造の半導体ウェーハの洗浄装置を用いて、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより上記シリコンウェーハの洗浄を行なった。ＨＦガス条件は以下のとおりとした。
・ＨＦ液濃度：４８％ＨＦ
・バブリングＮ２流量（＝ＨＦガス流量）：１００Ｌ／ｍｉｎ
・ＨＦガス供給時間：２ｍｉｎ、（置換Ｎ２ガス：２ｍｉｎ）
【００５３】
サンプル１Ｂに対しては、図１に示した構造の半導体ウェーハの洗浄装置からフィルタ（ＰＴＦＥ膜）を除いた構造の洗浄装置を用いて、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより上記シリコンウェーハの洗浄を行なった。ＨＦガス条件は、サンプル１Ａと同一とした。
【００５４】
サンプル１Ｃに対しては、鏡面研磨後、薬液洗浄のみを行ない、フッ化水素ガスによる洗浄は実施しなかった。
【００５５】
サンプル１Ａ〜１Ｃのいずれにおいても、反応処理槽内にシリコンウェーハを１０ｍｍのピッチ幅で２０枚装填し、上記の洗浄処理を行なった。
【００５６】
上記洗浄処理を行なった後、それぞれ、オゾン洗浄により残渣（Ｈ２ＳｉＦ６等の反応生成物）を除去し、さらに、水素ガス雰囲気、１１５０℃で１分の水素ベーク処理を行なった。
【００５７】
続いて、以下の条件で各シリコンウェーハ上にエピタキシャル膜を成長した。
・温度：１１５０℃
・ソースガス：トリクロロシランガス
・ドーパントガス：ジボランガス
・キャリアガス：水素ガス
・エピタキシャル膜厚み：２μｍ
【００５８】
その後、エピタキシャル膜表面の欠陥評価を、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳ（商品名）により行った。
【００５９】
欠陥評価の結果、図７に示すように、サンプル１Ｃではエピ欠陥数が非常に多く発生（平均２１個）しているのに対し、サンプル１Ｂではエピ欠陥数が少なく（平均６個）なっている。これに対し、サンプル１Ａではエピ欠陥数がサンプル１Ｂよりもさらに減少しており（平均２個）、非常に均一性の高い洗浄が可能であることが確認された。
【００６０】
［実施例２］
実施例１で使用したウェーハと同規格のウェーハ
表面に、ＣＶＤ法により、厚さ３０ｎｍの酸化膜を形成した酸化膜付きシリコンウェーハのサンプルを複数用意し、各サンプルに対して以下の３通りの方法により洗浄処理、すなわち、酸化膜のエッチング処理を行なった。
【００６１】
まず、サンプル２Ａについては、図１に示す半導体ウェーハの洗浄装置１００を用い、ウェーハのピッチ幅を１０ｍｍ、装填枚数を２０枚とし、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより洗浄を行なった。
【００６２】
サンプル２Ｂについては、図１に示す半導体ウェーハの洗浄装置１００を用い、ウェーハのピッチ幅を５ｍｍ、装填枚数を４０枚とし、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより洗浄を行なった。
【００６３】
サンプル２Ｃについては、図５に示す半導体ウェーハの洗浄装置２００を用い、ガス供給口２１の幅を５０ｍｍに調整したものを用いた。ウェーハのピッチ幅を５ｍｍ、装填枚数を４０枚とし、フッ化水素（ＨＦ）ガスにより洗浄を行なった。
【００６４】
各サンプルの洗浄において、ＨＦガス条件は、いずれもサンプル１Ａと同一とした。
【００６５】
各洗浄装置によるガスエッチング処理後のウェーハ表面を、分光エリプソメータ評価手法を用いて、面内１２１点についてのウェーハ面内エッチング量評価を実施した。
【００６６】
サンプル２Ａの評価結果を図８（ａ）に、サンプル２Ｂの評価結果を図８（ｂ）に、サンプル２Ｃの評価結果を図８（ｃ）に示す。図８において、○印は十分なエッチング量が確保された状態を示し、△印はエッチング量が多少不足している状態を示し、■印はエッチング不足であることを示している。
【００６７】
図８（ａ）の結果から、サンプル２Ａのようにピッチ幅が広い（１０ｍｍ）場合、図１に示すような槽全体均一ガス流タイプの洗浄装置により、ウェーハ面内で均一なエッチングが行なわれることが確認された。
【００６８】
図８（ｂ）の結果から、サンプル２Ｂのようにピッチ幅が狭い（５ｍｍ）場合には、図１に示すような槽全体均一ガス流タイプの洗浄装置では、ウェーハ面内でエッチングにバラツキが生じ、特にウェーハ中央部においてエッチング不足となることが確認された。
【００６９】
図８（ｃ）の結果から、サンプル２Ｃのようにピッチ幅が狭い（５ｍｍ）場合でも、図５に示すような中央集中ガス流タイプの洗浄装置を用いることにより、ウェーハ面内で均一なエッチングが行なわれることが確認された。
【符号の説明】
【００７０】
１００，２００ 半導体ウェーハ洗浄装置
１ 半導体ウェーハ
１０ 反応処理槽
１１ ガス供給口
１２ フィルタ
１３ ガス供給管
１４ 排気口
１５ 蓋
１６，１７，１８，２２ ガスの流れ
２０ 遮蔽板
２１ ガス供給口
２２ 矢印
３００ バブリング装置
３１ 容器
３１ａ 支持台
３２ 液体原料供給口
３３ キャリアガス供給口
３４ ガス排出口
３５ フィルタ
３６ 水溶液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体ウェーハを所定間隔をもって起立状態で第１の方向に整列させて収容する反応処理槽と、
前記反応処理槽の前記第１の方向と平行な一面に設けられ、前記反応処理槽にフッ化水素ガスを供給するガス供給口とを備え、
前記ガス供給口は、前記フッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去するフィルタを有することを特徴とする半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項２】
前記ガス供給口は前記第１の方向を長辺とし、前記第１の方向と垂直な第２の方向を短辺とする形状であり、前記ガス供給口の短辺の中央部と前記半導体ウェーハの径方向の中央部が前記第２の方向において一致していることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項３】
前記ガス供給口の短辺の長さが前記半導体ウェーハ径以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項４】
前記フィルタの前記第２の方向における両側を覆う遮蔽板をさらに備え、前記ガス供給口は、前記遮蔽板によって覆われることなく前記反応処理槽内に露出した前記フィルタの中央部によって構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項５】
前記反応処理槽の前記第１及び第２の方向と垂直な二つの側面にそれぞれ設けられた排気口をさらに備え、前記半導体ウェーハは、前記第１及び第２の方向と垂直な第３の方向において前記ガス供給口と前記排気口との間に位置するよう収容されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項６】
前記反応処理槽の前記一面は前記反応処理槽の底面であり、前記排気口は前記洗浄装置の上面と前記半導体ウェーハとの間に位置していることを特徴とする請求項５に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項７】
前記フィルタはポアサイズが１μｍ以下のフッ素系樹脂製フィルタであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項８】
前記フィルタはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜であることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項９】
反応処理槽内に複数の半導体ウェーハを所定間隔をもって起立状態で第１の方向に整列させ、
前記反応処理槽の前記第１の方向と平行な一面からフッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去することが可能なフィルタを介して前記反応処理槽にフッ化水素ガスを供給することにより前記半導体ウェーハの表面を洗浄することを特徴とする半導体ウェーハの洗浄方法。
【請求項１０】
前記複数の半導体ウェーハそれぞれの前記第１の方向と垂直な第２の方向における中央部に向かって集中的に前記フッ化水素ガスを供給することを特徴とする請求項９に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。
【請求項１１】
前記フィルタはポアサイズが１μｍ以下のフッ素系樹脂製フィルタであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。
【請求項１２】
前記フィルタはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。
【請求項１】
複数の半導体ウェーハを所定間隔をもって起立状態で第１の方向に整列させて収容する反応処理槽と、
前記反応処理槽の前記第１の方向と平行な一面に設けられ、前記反応処理槽にフッ化水素ガスを供給するガス供給口とを備え、
前記ガス供給口は、前記フッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去するフィルタを有することを特徴とする半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項２】
前記ガス供給口は前記第１の方向を長辺とし、前記第１の方向と垂直な第２の方向を短辺とする形状であり、前記ガス供給口の短辺の中央部と前記半導体ウェーハの径方向の中央部が前記第２の方向において一致していることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項３】
前記ガス供給口の短辺の長さが前記半導体ウェーハ径以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項４】
前記フィルタの前記第２の方向における両側を覆う遮蔽板をさらに備え、前記ガス供給口は、前記遮蔽板によって覆われることなく前記反応処理槽内に露出した前記フィルタの中央部によって構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項５】
前記反応処理槽の前記第１及び第２の方向と垂直な二つの側面にそれぞれ設けられた排気口をさらに備え、前記半導体ウェーハは、前記第１及び第２の方向と垂直な第３の方向において前記ガス供給口と前記排気口との間に位置するよう収容されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項６】
前記反応処理槽の前記一面は前記反応処理槽の底面であり、前記排気口は前記洗浄装置の上面と前記半導体ウェーハとの間に位置していることを特徴とする請求項５に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項７】
前記フィルタはポアサイズが１μｍ以下のフッ素系樹脂製フィルタであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項８】
前記フィルタはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜であることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウェーハの洗浄装置。
【請求項９】
反応処理槽内に複数の半導体ウェーハを所定間隔をもって起立状態で第１の方向に整列させ、
前記反応処理槽の前記第１の方向と平行な一面からフッ化水素ガスに含まれるミスト成分を除去することが可能なフィルタを介して前記反応処理槽にフッ化水素ガスを供給することにより前記半導体ウェーハの表面を洗浄することを特徴とする半導体ウェーハの洗浄方法。
【請求項１０】
前記複数の半導体ウェーハそれぞれの前記第１の方向と垂直な第２の方向における中央部に向かって集中的に前記フッ化水素ガスを供給することを特徴とする請求項９に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。
【請求項１１】
前記フィルタはポアサイズが１μｍ以下のフッ素系樹脂製フィルタであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。
【請求項１２】
前記フィルタはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの洗浄方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５８６９２（Ｐ２０１３−５８６９２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７４０９（Ｐ２０１１−１９７４０９）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
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