RCAクリーン

RCAクリーンとは、半導体製造におけるシリコンウェーハの高温処理ステップ (酸化、拡散、CVD )の前に実行する必要があるウェーハ洗浄ステップの標準セットです。

ヴェルナー・カーンは1965年にRCA（ラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ）で働いていたときに基本的な手順を開発しました。^[1]^[2]^[3]それは順番に実行される以下の化学プロセスを含みます。

有機汚染物質の除去（有機洗浄＋粒子洗浄）
薄い酸化物層の除去（酸化物ストリップ、オプション）
イオン汚染の除去（イオン洗浄）

標準レシピ

ウェハーは脱イオン水に浸して準備されます。ひどく汚染されている場合（目に見える残留物がある場合）は、ピラニア溶液で予備洗浄する必要がある場合があります。各ステップの合間に、ウェハーは脱イオン水で徹底的にすすがれます。^[2]

理想的には、以下の手順は、溶融シリカまたは溶融石英容器で調製された溶液にウェーハを浸すことによって実行されます（ホウケイ酸ガラス器具は、不純物が浸出して汚染を引き起こすため使用しないでください）^[要出典]。同様に、ウェーハを再汚染する不純物を避けるために、使用する化学物質は電子グレード（または「CMOSグレード」）であることが推奨されます。^[2]

第一段階（SC-1）：有機洗浄＋粒子洗浄

^{最初のステップ（SC-1と呼ばれる、SCはStandard Cleanの略）は、（比率は変化する可能性がある） [2]}の溶液で実行されます。

脱イオン水5部
アンモニア水1部（NH ₃の重量比29％）
1部のH ₂ O ₂（過酸化水素、30％）水溶液

75または80℃ ^[1]で通常10分間処理します。この塩基と過酸化物の混合物は有機残留物を除去します。SC-1は表面と粒子のゼータ電位を変更して反発させるため、不溶性粒子であっても粒子が非常に効果的に除去されます。^{[4]この処理により、シリコン表面に薄い}二酸化ケイ素層（約10オングストローム）が形成され、ある程度の金属汚染（特に鉄）が後続のステップで除去されます。

2番目のステップ（オプション）：酸化物剥離

オプションの第2ステップ（ベアシリコンウェーハの場合）は、薄い酸化物層とイオン性汚染物質の一部を除去するために、25℃で1:100または1:50のHF（フッ化水素酸）水溶液に約15秒間短時間浸漬することです。このステップを超高純度材料と超クリーン容器なしで実行すると、ベアシリコン表面は非常に反応性が高いため、再汚染につながる可能性があります。いずれにしても、後続のステップ（SC-2）で酸化物層が溶解して再成長します。^[2]

第3ステップ（SC-2）：イオン洗浄

^{3番目で最後のステップ（SC-2と呼ばれる）は、（比率は変化する可能性がある） [2]}の溶液で実行されます。

脱イオン水6部
HCl水溶液（塩酸、重量比37％）1部
1部のH ₂ O ₂（過酸化水素、30％）水溶液

75 または 80 °C で、通常 10 分間処理します。この処理により、SC-1 洗浄ステップで混入した金属 (イオン) 汚染物質の残留痕跡が効果的に除去されます。^[1]また、ウェーハ表面に薄い不動態層が残り、その後の汚染から表面を保護します (露出したシリコンはすぐに汚染されます)。^[2]

4番目のステップ：すすぎと乾燥

RCA洗浄を高純度の化学薬品と清潔なガラス器具で行えば、ウェーハが水中に浸っている状態でもウェーハ表面が非常に清潔になります。表面は水面に浮遊する有機物や微粒子によって簡単に再汚染される可能性があるため、すすぎと乾燥の手順は正しく実行する必要があります（たとえば、流水を使用）。ウェーハを効果的にすすぎ、乾燥させるには、さまざまな手順を使用できます。^[2]

追加

原位置洗浄プロセスの第一段階は、トリクロロエチレン、アセトン、メタノール中でウェハを超音波脱脂することである。^[5]

参照

参考文献

^ abc RCA Clean. Colorado School of Mines の資料 2000-03-05 に Wayback Machineでアーカイブ
^ abcdefgh Kern, W. (1990). 「シリコンウェーハ洗浄技術の進化」. Journal of the Electrochemical Society . 137 (6): 1887–1892. Bibcode :1990JElS..137.1887K. doi : 10.1149/1.2086825 .
^ W. カーンと DA プオティネン: RCA Rev. 31 (1970) 187.
^ 板野正之; カーン FW; 宮下正之; 大見孝文 (1993). 「ウェットクリーニングプロセスにおけるシリコンウェーハ表面からの粒子除去」. IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing . 6 (3): 258. doi :10.1109/66.238174.
^ ラダー、ロナルド、トーマス、レイモンド、ネマニッチ、ロバート(1993)。「第 8 章: シリコンウェーハ洗浄のためのリモートプラズマ処理」。ケルン、ワーナー (編)。半導体ウェーハ洗浄技術ハンドブック。Noyes Publications。356 ～ 357 ページ。ISBN 978-0-8155-1331-5。

外部リンク

RCA Clean、ジョージア工科大学電気・コンピュータ工学部

[Mines.edu-1] RCA Clean. Colorado School of Mines の資料 2000-03-05 に Wayback Machineでアーカイブ

[kern90-2] Kern, W. (1990). 「シリコンウェーハ洗浄技術の進化」. Journal of the Electrochemical Society . 137 (6): 1887–1892. Bibcode :1990JElS..137.1887K. doi : 10.1149/1.2086825 .

[kern70-3] W. カーンと DA プオティネン: RCA Rev. 31 (1970) 187.

[4] 板野正之; カーン FW; 宮下正之; 大見孝文 (1993). 「ウェットクリーニングプロセスにおけるシリコンウェーハ表面からの粒子除去」. IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing . 6 (3): 258. doi :10.1109/66.238174.

[5] ラダー、ロナルド、トーマス、レイモンド、ネマニッチ、ロバート(1993)。「第 8 章: シリコンウェーハ洗浄のためのリモートプラズマ処理」。ケルン、ワーナー (編)。半導体ウェーハ洗浄技術ハンドブック。Noyes Publications。356 ～ 357 ページ。ISBN 978-0-8155-1331-5。