汚れを取る：洗浄と汚染の管理

ウェーハの洗浄が、前工程のなかで何度も行われる理由を説明する。取り除く汚れの種類、薬液と純水を使う洗浄、乾燥、洗浄で表面を傷めない工夫、清浄な環境で汚染を防ぐ考え方を扱う。

洗浄は、何度も行われる

前工程の中で、最も回数が多い工程の一つが、洗浄である。成膜の前、エッチングの後、レジストを取った後など、さまざまな場面で、ウェーハが洗われる。

その理由は、チップの回路が非常に細かく、ごく小さな汚れでも、不良の原因になるからである。このページでは、取り除く汚れの種類と、洗浄の考え方を見ていく。

取り除く汚れの種類

洗浄で取り除く汚れには、いくつかの種類がある。

一つは、粒子である。空気中のほこりや、装置から出る細かいくずが、ウェーハに付く。粒子は、回路の線をつなげたり、膜に穴をあけたりして、不良を作る。

二つめは、金属の汚れである。ごく少量の金属でも、トランジスタの性質を変えてしまう。三つめは、有機物の汚れである。人の皮脂や、レジストの残りなどで、膜がうまく付かない原因になる。四つめは、表面にできる薄い自然の酸化膜である。次の工程に邪魔になる場合は、取り除く。

薬液と純水で洗う

代表的な洗浄の方法に、薬液で汚れを溶かして取り除き、純水ですすぐ方法がある。汚れの種類ごとに、適した薬液が違う。たとえば、有機物と粒子には、ある薬液、金属には、別の薬液を使う。代表的な手順に、複数の薬液を順に使うRCA洗浄がある。

薬液を使ったあとは、純水でしっかりすすぐ。純水は、不純物をほとんど含まない水で、ここでも水の質が大事になる。薬液の中に汚れが残ったり、すすぎが足りなかったりすると、かえって汚れの原因になる。

乾かすことも、洗浄の一部

洗浄の最後に、ウェーハを乾かす。水滴が残ると、乾く跡が汚れになる。また、細かい溝の中に水が残ると、乾くときの力で、細い構造が倒れることがある。

そのため、ウェーハを回して水を飛ばしたり、水より乾きやすい液体に置き換えたりして、むらなく乾かす工夫が使われる。

洗浄しすぎも、よくない

汚れを取るために強く洗うと、必要な膜まで削ったり、表面を荒らしたりする。薬液の濃さ、温度、時間を決め、取りたい汚れだけを落とす。細かい回路ほど、削れる量の許せる範囲が小さいので、洗浄の条件は精密に決められる。

また、薬液を使わない洗浄もある。ガスやプラズマで汚れを取る方法で、薬液では届きにくい細かい場所にも使われる。

汚れを、そもそも付けない

洗浄と並んで大切なのが、汚れを付けないことである。ウェーハは、空気中の粒子を極めて少なくしたクリーンルームの中で扱う。人は、専用の服を着る。装置の中の部品や薬液、ガスも、純度を管理する。

洗浄は、すでに付いた汚れを取る作業だが、汚染の管理は、汚れが付くのを防ぐ作業である。両方があって、細かい回路が、確実に作れる。

このページのまとめ