(57)【要約】【課題】異種の基板同士を貼り合わせることにより表裏面の性質が異なるハイブリッド基板を洗浄する際に、除去された汚染物の再付着を防止することができ、さらには洗浄後の基板の清浄度を間接的に確認できる洗浄方法を提供する。【解決手段】活性層となる半導体基板と、活性層用半導体基板とは異種の支持基板とを貼り合せたハイブリッド基板の洗浄方法であって、少なくとも、洗浄液中でハイブリッド基板の支持基板表面のゼータ電位と反対符号の電位を有するダミー基板と、ハイブリッド基板を交互に配置した状態で、洗浄液中に浸漬させて洗浄するハイブリッド基板の洗浄方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層となる半導体基板と、該活性層用半導体基板とは異種の支持基板とを貼り合せたハイブリッド基板の洗浄方法であって、少なくとも、洗浄液中で前記ハイブリッド基板の支持基板表面のゼータ電位と反対符号の電位を有するダミー基板と、前記ハイブリッド基板を交互に配置した状態で、前記洗浄液中に浸漬させて洗浄することを特徴とするハイブリッド基板の洗浄方法。
【請求項２】
前記洗浄されるハイブリッド基板の前記活性層となる半導体基板をシリコン基板とし、前記支持基板を石英基板又はサファイヤ基板とすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド基板の洗浄方法。
【請求項３】
前記ダミー基板を、シリコン基板とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド基板の洗浄方法。
【請求項４】
前記洗浄液を、少なくともフッ化水素酸、過酸化水素及びクエン酸が含まれていて、ｐＨが１〜４である溶液とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド基板の洗浄方法。
【請求項５】
前記洗浄後のダミー基板表面をパーティクル測定して、該測定結果により前記洗浄されたハイブリッド基板の清浄度を確認することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のハイブリッド基板の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種基板同士を貼り合わせたハイブリッド基板の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板は半導体素子において接合容量の低減やリーク電流の抑制、高周波特性などの効果からパワーデバイスや高周波デバイスなどの用途に用いられている。
【０００３】
このようなＳＯＩ基板表面への汚染物質の付着は、半導体デバイスの歩留まりやデバイス特性を低下させる要因となっており、半導体基板の清浄度を向上させるために洗浄を行う必要がある。
特にＳＯＩ基板中に含まれる金属は、例えばＤＲＡＭ等のデバイスではゲート酸化膜の絶縁破壊や信頼性不良などをもたらす原因となる。
【０００４】
これらのような、半導体基板の洗浄としては、フッ酸水溶液を用いたものや（特許文献１参照）、ＲＣＡ洗浄法を用いたものがある。
【０００５】
しかし、ＳＯＩ基板の一種であるＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｑｕａｒｔｚ）基板やＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板などの異種の基板を貼り合せたハイブリッド基板では、活性層と支持基板とでは性質が異なるため、洗浄において、片面では汚れが除去されてその再付着が抑制されていても、もう一方の面では汚れが再付着しやすくなって、洗浄による基板の清浄度が十分でないといった問題があった。
【０００６】
また、透明絶縁基板である石英基板やサファイア基板を支持基板として用いているため光が透過してしまい、基板表面上のパーティクルを測定する際に用いられる光散乱式パーティクルカウンターでは表面のパーティクルを測定できず、清浄度を確認することができないため、洗浄により汚染物が除去できたかの確認ができないことも問題となる。
【０００７】
【非特許文献１】特開平８−６９９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、異種の基板同士を貼り合わせることにより表裏面の性質が異なるハイブリッド基板を洗浄する際に、除去された汚染物の再付着を防止することができ、さらには洗浄後の基板の清浄度を間接的に確認できる洗浄方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、活性層となる半導体基板と、該活性層用半導体基板とは異種の支持基板とを貼り合せたハイブリッド基板の洗浄方法であって、少なくとも、洗浄液中で前記ハイブリッド基板の支持基板表面のゼータ電位と反対符号の電位を有するダミー基板と、前記ハイブリッド基板を交互に配置した状態で、前記洗浄液中に浸漬させて洗浄することを特徴とするハイブリッド基板の洗浄方法を提供する（請求項１）。
【００１０】
このように、本発明の洗浄方法によれば、洗浄により基板から脱離して洗浄液中で遊離している汚染物が、洗浄液中で支持基板表面のゼータ電位と反対符号の電位を有するダミー基板に吸着されて、ハイブリッド基板への汚染物の再付着を防止することができる。特に、支持基板と活性層が異なるゼータ電位を示すような洗浄液中において、遊離した汚染物が一方の面へ吸着されるのを防止することができ、効率良く洗浄を行うことができる。このため、本発明の洗浄方法であれば、洗浄液によるハイブリッド基板の表裏面の性質の違いは考慮する必要が無く、支持基板のゼータ電位の反対符号のダミー基板と、洗浄する基板を交互に配置するのみで汚染物の再付着防止を図ることができるため、使用する洗浄液の選択の幅が広がり、効果的な洗浄を行うことができ、それにより清浄度の高いハイブリッド基板にすることができる。
【００１１】
このとき、前記洗浄されるハイブリッド基板の前記活性層となる半導体基板をシリコン基板とし、前記支持基板を石英基板又はサファイヤ基板とすることが好ましい（請求項２）。
このように、シリコンと石英、サファイヤのような洗浄液によってはゼータ電位の符号が異なり、一方の面へ汚染物が付着しやすいハイブリッド基板の場合でも、本発明の洗浄方法によれば、洗浄液中に遊離した汚染物をダミー基板が吸着し、ハイブリッド基板への汚染物の再付着を効果的に防止することができるため好適である。また、特に汚染物が付着しやすい石英やサファイヤのような絶縁物であっても本発明の洗浄方法を用いれば、汚染物の除去及びその再付着の防止ができるため、高い清浄度に洗浄することができる。
【００１２】
このとき、前記ダミー基板を、シリコン基板とすることが好ましい（請求項３）。
このように、本発明の洗浄方法に用いるダミー基板としては、洗浄液中でハイブリッド基板の支持基板のゼータ電位と反対符号の電位を有する基板であればよいため、その条件に合致する場合には、汚染源とはならないし比較的安価であるシリコン基板とすることが好ましい。
【００１３】
このとき、前記洗浄液を、少なくともフッ化水素酸、過酸化水素及びクエン酸が含まれていて、ｐＨが１〜４である溶液とすることができる（請求項４）。
このような洗浄液中では、ハイブリッド基板の活性層と支持基板の種類によってはゼータ電位の符号が異なるため、一方の面に除去された汚染物が再付着しやすくなるが、本発明の洗浄方法によって効果的に再付着を防止でき、また、このような洗浄液は金属汚染物を容易に除去することができ、さらにクエン酸は汚染物の再付着防止効果も有するため、清浄度がより高いハイブリッド基板とすることができる。
【００１４】
このとき、前記洗浄後のダミー基板表面をパーティクル測定して、該測定結果により前記洗浄されたハイブリッド基板の清浄度を確認することが好ましい（請求項５）。
このように、洗浄後のダミー基板表面をパーティクル測定することにより、その測定結果と相関関係にあるハイブリッド基板の清浄度を間接的に測ることができる。また、洗浄するハイブリッド基板の支持基板が透明基板の場合のような、光が透過してパーティクルを直接測定することが困難な基板であっても、上記のように間接的に清浄度を確認することができるため、より確実に所望の清浄度まで洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の洗浄方法によれば、異種基板同士を貼り合わせたハイブリッド基板を洗浄する際に、除去されて洗浄液中に遊離した汚染物を、洗浄液中で支持基板表面のゼータ電位と反対符号の電位を有するダミー基板により吸着させることができる。これにより、ハイブリッド基板の表裏面の性質の違いにより、異なるゼータ電位を示すような場合でも、一方の面への汚染物の付着を効果的に防止することができる。このような本発明の洗浄方法であれば、ハイブリッド基板の表裏面の性質の違いは関係なく、ダミー基板と支持基板のゼータ電位を反対符号のものとし、交互に配置するのみで汚染物の再付着防止を図ることができるため、使用する洗浄液の選択の幅が広がり、効果的な洗浄を行うことができ、それにより清浄度の高いハイブリッド基板にすることができる。また、このような洗浄に用いたダミー基板をパーティクル測定することで、洗浄するハイブリッド基板の支持基板が透明基板であるような直接パーティクル測定するのが困難な場合でも、間接的に清浄度を測ることができるため、より確実に所望の清浄度まで洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
異種の基板を貼り合せたハイブリッド基板の活性層と支持基板とでは、表面電位などの性質が異なるため、洗浄において除去された汚染物の再付着が片面では抑制されていても、もう片方の面では汚染物が再付着しやすく、洗浄を効率的に行うことができないといった問題があった。
この問題を解決するために、本発明者らが以下のような検討を行った。
【００１７】
異種の基板からなるハイブリッド基板の洗浄において、例えばＳＯＱ基板では、ｐＨが４以下の酸性の洗浄液中において、支持基板であるＳｉＯ２表面と活性層であるＳｉ表面のゼータ電位は反対の符号を有することが多く、このため例えばＲＣＡ洗浄で金属不純物除去のため用いられる塩酸と過酸化水素の混合溶液からなるＳＣ−２洗浄液の酸性溶液中において、支持基板側では汚染物、特に金属が脱離しやすくなる一方、活性層側では吸着しやすくなり、汚染物の除去が困難になる。
【００１８】
また、ｐＨが５以上の洗浄液では、支持基板であるＳｉＯ２表面と活性層であるＳｉ表面のゼータ電位は同符号となることが多いが、例えばＲＣＡ洗浄で不純物除去のために用いられるアンモニア水と過酸化水素の混合溶液からなるＳＣ−１洗浄液では、パーティクル除去効果は有するものの、鉄等の金属はこのようなアルカリ溶液中では酸化物や水酸化物として安定に存在し、ＳＣ−１洗浄液中でＳｉ表面に形成される酸化膜中に取り込まれたりするため、金属除去能力は低い。
【００１９】
上述のような検討の結果、本発明者らは、ハイブリッド基板の洗浄において、洗浄液中で支持基板表面のゼータ電位と反対符号の電位を有するダミー基板を、ハイブリッド基板と交互に配置して洗浄することで、洗浄液中に遊離した汚染物をダミー基板に吸着させて捕集し、ハイブリッド基板への再付着を防止することができることを見出し、さらに、その洗浄後のダミー基板のパーティクル測定によりハイブリッド基板の清浄度を間接的に確認できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２０】
以下、本発明の洗浄方法について、実施態様の一例として、図１を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の実施態様の一例として洗浄カセットに基板を配置した状態を示す概略図である。
【００２１】
本発明の洗浄方法では、図１に示すように、活性層３とそれとは異種の支持基板２を貼り合わせたハイブリッド基板５と、洗浄液中でハイブリッド基板５の支持基板３表面のゼータ電位と反対符号の電位を有するダミー基板４を、洗浄カセット１に交互に配置した状態で収納し、これを洗浄液中に浸漬させて洗浄する。
【００２２】
このように、本発明の洗浄方法によれば、表裏面が異なる性質を有するハイブリッド基板の洗浄において、特に、洗浄液によっては表裏面でゼータ電位が反対符号を示す場合でも、支持基板とゼータ電位が反対符号のダミー基板をハイブリッド基板と交互に配置するため、ダミー基板が汚染物を吸着して捕集材の働きをし、効果的に洗浄を行うことができる。
【００２３】
このような本発明の洗浄方法を適用できるハイブリッド基板５の種類、サイズとしては特に限定されず、目的により適宜選択できるが、種類としては、例えば活性層３となる半導体基板をシリコン基板とし、支持基板２を石英基板又はサファイヤ基板としたハイブリッド基板が好ましい。
このようなハイブリッド基板は、酸性の洗浄液中において活性層と支持基板でゼータ電位が反対符号を示すことが多く、この場合でも本発明によれば、除去された汚染物はダミー基板により吸着されるため、一方の面への汚染物の再付着を防止することができ、本発明の洗浄方法を適用するには好適である。
【００２４】
このとき、ダミー基板４としても、洗浄液中でハイブリッド基板の支持基板表面のゼータ電位と反対符号の電位を有するものであれば、特に限定されないが、例えばシリコン基板とすることが好ましい。シリコン基板であれば、きわめて清浄なものを比較的安価で入手できるため好適である。
また、このダミー基板４としては、低欠陥の基板であることが好ましい。低欠陥であれば、洗浄後の清浄度の確認の際に、洗浄時にどれだけの汚染物が付着したかをより正確に把握できる。
【００２５】
このとき、本発明で用いられる洗浄液としては、特に限定されないが、例えば塩酸やフッ化水素酸と過酸化水素などの酸性の洗浄液、特には、少なくともフッ化水素酸、過酸化水素及びクエン酸からなり、溶液のｐＨが１〜４である洗浄液とすることができる。
例えばＳＯＱ基板やＳＯＳ基板においては、酸性溶液中で、活性層のシリコンは負の表面電位を、支持基板の石英やサファイアは正の表面電位を持つことが多い。そのため、酸性溶液中において正の電位を有する金属酸化物等の汚染物が存在すると、支持基板側からは脱離しやすくなるが活性層側に吸着しやすくなり、汚染物の除去効率が低下してしまう。
このような場合でも、本発明の洗浄方法によれば、交互に配置されたダミー基板が洗浄液中に遊離する汚染物を吸着して、ハイブリッド基板への再付着が防止されるため、上記のような洗浄液を用いて、金属汚染物を除去しながら、その再付着を防止することができ、ハイブリッド基板の清浄度をより高くすることができる。
【００２６】
さらに、これらのような酸性の洗浄液の中でも鉄等の金属汚染除去効果が高いフッ化水素酸に、酸化剤として過酸化水素を加えることで、汚染物の除去効率をより高めることができ、ここにクエン酸に代表されるキレート効果を有する試薬を加えることで、脱離した汚染物の基板表面への再付着をさらに抑制することができるため、汚染物の除去効果をより高めることができる。
【００２７】
この洗浄液の組成比としては、特に限定されず、被洗浄基板の種類や汚染度に応じ適宜選択することができ、必要に応じて界面活性剤等を添加しても良い。また洗浄液への浸漬時間は特に制限されないが、洗浄効果やスループットを考慮すると３分〜６０分であることが好ましい。
【００２８】
ハイブリッド基板を上記洗浄液に浸漬後、ＲＣＡ洗浄を続けて行うことができる。この場合も、ダミー基板を交互に配置しておくことでハイブリッド基板を高清浄度に洗浄することができる。ＲＣＡ洗浄においては例えば洗浄液としてＳＣ−１（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）及びＳＣ−２（ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）を用い、これらの洗浄液と純水への浸漬を交互に行うことができる。ＳＣ−１溶液及びＳＣ−２溶液の組成は適宜選択できる。また目的に応じ、ＳＣ−１溶液とＳＣ−２溶液に加えて硫酸等の洗浄液も適宜使用することができる。また純水のかわりに、オゾン水や水素水といった機能水を使用しても良い。
【００２９】
以上のように、本発明の洗浄方法により洗浄されたハイブリッド基板５の清浄度を確認するため、洗浄後のダミー基板４表面をパーティクル測定して、その測定結果により、洗浄されたハイブリッド基板５の清浄度を確認することができる。
このように、洗浄されたハイブリッド基板の清浄度を、ダミー基板表面のパーティクル測定の結果により間接的に確認することができる。これは、洗浄後のダミー基板のパーティクル数は洗浄されたハイブリッド基板と比例関係が見られるからである。これにより、特に透明基板等のような光が透過してパーティクル測定が困難な基板の清浄度を正確に簡便な方法で確認することができ、より確実に所望の清浄度にすることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例、比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３１】
（実施例）
活性層をシリコン、支持基板を石英として貼り合せたハイブリッド基板（ＳＯＱ基板）とダミー基板としてシリコン基板を、洗浄カセットに交互に配置した状態で収納した。
１％フッ化水素酸、２％過酸化水素水及び２％クエン酸を混合したｐＨが１〜２の洗浄液に上記ハイブリッド基板及びダミー基板を洗浄カセットごと３０分浸漬し、純水リンス後、乾燥を行った。なお、この洗浄液中ではシリコン（ダミー基板）と石英（支持基板）はゼータ電位が反対符号であった。
【００３２】
（比較例１）
活性層をシリコン、支持基板を石英として貼り合せたハイブリッド基板（ＳＯＱ基板）とダミー基板としてシリコン基板を、洗浄カセットに交互に配置した状態で収納した。
ｐＨが２〜３である２％クエン酸の洗浄液に上記ハイブリッド基板及びダミー基板を３０分浸漬し、純水リンス後、乾燥を行った。なお、この洗浄液中ではシリコン（ダミー基板）と石英（支持基板）はゼータ電位が同符号であった。
【００３３】
（比較例２）
活性層をシリコン、支持基板を石英として貼り合せたハイブリッド基板（ＳＯＱ基板）とダミー基板としてシリコン基板を、洗浄カセットに交互に配置した状態で収納した。
１％フッ化水素酸及び２％過酸化水素水を混合したｐＨが１〜２の洗浄液に上記ハイブリッド基板及びダミー基板を３０分浸漬し、純水リンス後、乾燥を行った。なお、この洗浄液中ではシリコン（ダミー基板）と石英（支持基板）はゼータ電位が同符号であった。
【００３４】
洗浄後に、ダミー基板であるシリコン基板表面のパーティクル数を、表面検査装置を用いて測定すると、実施例の場合は０．１９μｍ以上のパーティクル数が平均１５個であった。
一方、比較例１、２の場合は０．１９μｍ以上のパーティクル数が平均３７個、４２個であった。
【００３５】
また、洗浄後のＳＯＱ基板の活性層表面のＦｅ濃度を全反射蛍光Ｘ線ウェーハ表面分析装置を用いて調べると、実施例では検出下限以下であった。
一方、比較例１では１．６×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２、比較例２では１．１×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２であった。
以上より、本発明の洗浄方法によれば、パーティクルと金属汚染の低減を効果的に達成できていることがわかる。これらの結果を表１に示した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施態様の一例として洗浄カセットに基板を収納した状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…洗浄カセット、  ２…支持基板、  ３…活性層、
４…ダミー基板、  ５…ハイブリッド基板。
【図１】
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