CN103608904A - 半导体晶片的清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种具有至少一次以HF清洗、臭氧水清洗、HF清洗的顺序进行的清洗工序的半导体晶片的清洗方法，该方法的特征是在该半导体晶片的清洗方法中最后进行的HF清洗中，以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在上述半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗。由此，在半导体晶片的清洗中，提供一种能够同时降低半导体晶片表面中的金属杂质水平和粒子水平的半导体晶片的清洗方法。

Description

半导体晶片的清洗方法
技术领域
本发明涉及半导体晶片的清洗方法。
背景技术
过去，作为一种半导体晶片的清洗方法使用将臭氧水、稀氢氟酸、纯水组合而进行清洗处理的方法。作为该场合的通常的清洗流程，以臭氧水清洗→稀氢氟酸清洗→臭氧水（纯水）清洗→干燥的顺序进行清洗。
在该方法中，在最初的臭氧水清洗中进行附着在半导体晶片表面的有机物的去除，在下一个稀氢氟酸清洗中将形成于半导体晶片表面的氧化膜与混入在该氧化膜中的金属杂质一起去除，其后，在半导体晶片表面上需要保护氧化膜的情况下利用臭氧水（或纯水）进行表面氧化处理。而且，出于提高清洗力的目的还实施使用臭氧水和氢氟酸反复进行半导体晶片表面的氧化膜的形成和蚀刻的方法（专利文献1）。
例如在通过叶片式自转清洗的半导体晶片的清洗中也如上所述那样组合臭氧水清洗、HF（氢氟酸）清洗、纯水清洗而进行，在通过臭氧水清洗而在半导体晶片表面形成氧化膜之后进行的HF清洗中，氧化膜本身也与混入在上述氧化膜中的金属杂质一起被去除。由此，在半导体晶片表面露出未形成有氧化膜的面（以下称之为裸面），因而成为粒子容易附着的状态，使得粒子水平变差。因此，在半导体晶片的清洗中同时降低金属杂质水平和粒子水平成为了课题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-273911号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种在清洗半导体晶片时能够同时降低半导体晶片表面中的金属杂质水平和粒子水平的半导体晶片的清洗方法。
解决课题的方案
为了解决上述课题，根据本发明提供一种半导体晶片的清洗方法，该方法具有至少一次以HF清洗、臭氧水清洗、HF清洗的顺序进行的清洗工序，该半导体晶片的清洗方法，其特征是在该半导体晶片的清洗方法中最后进行的HF清洗中，以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在上述半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗。
这样一来，在通过之前所进行的HF清洗而充分地去除了半导体晶片表面中的金属杂质之后，通过上述半导体晶片的清洗方法的最后进行的HF清洗而溶解通过臭氧水清洗而形成于上述半导体晶片表面的氧化膜时，通过保留一部份厚度就能够抑制由于上述氧化膜从半导体晶片表面上完全被去除而露出裸面导致成为粒子容易附着的状态，由此能够同时降低半导体晶片表面中的金属杂质水平和粒子水平。
而且，通过半导体晶片的清洗中最后进行的HF清洗而溶解上述氧化膜时，只要在半导体晶片表面保留上述氧化膜的一部份厚度即可，因而非常简便。
而且此时，在上述半导体晶片的清洗方法中的最初的HF清洗中，理想的是去除形成于上述半导体晶片表面的氧化膜全部。
这样一来，能够可靠地去除半导体晶片表面中的金属杂质以及混入有金属杂质的氧化膜，并能够可靠地降低金属杂质水平，且在其后的HF清洗中保留氧化膜也没问题。
而且此时，在上述半导体晶片的清洗方法中的第二次以后的HF清洗中，理想的是以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在上述半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗。
这样一来，例如即便是反复进行HF清洗和臭氧清洗的场合也在第二次以后的HF清洗中保留氧化膜，因此，能够更加可靠地抑制由于半导体晶片表面的氧化膜完全被去除而露出裸面导致成为粒子容易附着的状态使得半导体晶片表面的粒子水平变差。
而且此时，在上述半导体晶片的清洗方法中，能够通过将进行臭氧水清洗之后进行HF清洗，或者进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程交替地反复两次以上进行清洗而进行上述半导体晶片的清洗。
这样一来，能够更为有效地降低半导体晶片表面的金属杂质水平和粒子水平，因而比较理想。
而且此时，能够在以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在上述半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗的HF清洗中，HF浓度设为0.1wt％～1.5wt％。
这样一来，通过臭氧水清洗而形成在半导体晶片表面的氧化膜的溶解不会导致过多地消耗时间，而且，也不会因上述氧化膜的溶解所需时间过短而导致控制困难，因而比较理想。
而且此时，能够在上述臭氧水清洗中，臭氧水的浓度设为3ppm以上。
这样一来，进一步提高臭氧水清洗中的清洗效果，因而比较理想。
而且此时，能够以叶片式自转清洗进行上述半导体晶片的HF清洗、臭氧水清洗。
这样，在本发明的半导体晶片的清洗方法中的HF清洗和臭氧水清洗中能够适用叶片式自转清洗。
发明效果
如以上所说明，若使用本发明的半导体晶片的清洗方法，则可有效地且简便地减少半导体晶片表面的粒子，进而能够同时降低半导体晶片表面中的金属杂质水平和粒子水平。
附图说明
图1是表示本发明中半导体晶片的清洗方法的一例的流程图。
图2是表示了在实施例和比较例中对于各HF清洗次数的晶片表面的粒子水平的图表的图。
具体实施方式
以下，关于本发明的半导体晶片的清洗方法，作为实施方式的一例一边参照图1一边详细说明，但本发明并不限定于此。
首先，准备通过本发明的清洗方法进行清洗的半导体晶片。这里所能够使用的半导体晶片，虽然并不限定于此，但例如可以是硅片或GaAs、InP等的化合物半导体晶片等。
将这样的半导体晶片按照例如图1所示的流程图进行清洗。
首先进行图1（a）所示的最初的臭氧水清洗。作为此时使用的臭氧水的浓度，由于臭氧水浓度越高则其清洗效果就越高，因而能够设为3ppm以上，理想的是5ppm以上，更为理想的是10ppm以上。另外，由于该最初的臭氧水清洗是以去除附着在半导体晶片表面的有机物为目的，因而若已准备的半导体晶片几乎没有有机物附着则也可以省略。
接着，如图1（b）～（d）所示，通过以HF清洗、臭氧水清洗、HF清洗的顺序进行的清洗工序清洗半导体晶片。
这里，在本发明中，在进行上述清洗工序中的最后的HF清洗（相当于图1（d）的HF清洗）时，以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗。这样一来，通过之前所进行的HF清洗（图1（b））从半导体晶片表面充分地去除了金属杂质之后，能够抑制由于形成于半导体晶片表面的氧化膜通过臭氧水清洗（相当于图1（c）的臭氧水清洗）被完全去除而露出裸面导致成为粒子容易附着的状态，由此能够同时降低半导体晶片表面中的金属杂质水平和粒子水平。另外，并不特别限定此时保留在半导体晶片表面上的氧化膜的一部份厚度，只要是能够充分地保护半导体晶片表面的厚度即可。而且，图1（c）的臭氧水清洗能够与图1（a）的臭氧水清洗同样地进行。
而且，在进行上述清洗工序中的最初的HF清洗（相当于图1（b）的HF清洗）时，若将形成于半导体晶片表面的氧化膜全部去除则能够更加可靠地去除半导体晶片表面的金属杂质，进而通过其后进行的臭氧水清洗而形成保护半导体晶片表面的氧化膜，因此，也不会导致粒子水平变差，因而比较理想。
另外，图1中示出了仅进行一次这样的HF／O3／HF的清洗工序的例，但本发明并不限定于此，还可以进行两次以上、进而进行三次以上。其时，在第二次以后的HF清洗中，若以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗，则能够更加有效地降低半导体晶片表面中的粒子水平，因而比较理想。
而且，作为以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在上述半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行HF清洗的方法，虽然并不限定于此但将清洗时间缩短以防例如氧化膜全部溶解即可。
而且，在可将两种以上的浓度不同的HF清洗液向半导体晶片表面供給的情况下，使在上述半导体晶片表面保留氧化膜的一部份厚度的HF清洗的HF浓度低于去除形成于该半导体晶片表面的氧化膜全部的HF清洗的HF浓度亦可。此时，在以在上述半导体晶片表面上保留氧化膜的一部份厚度的方式进行的HF清洗中，若将HF浓度设成0.1wt％～1.5wt％则在上述氧化膜的溶解不会导致过多地消耗时间，而且，也不会因上述氧化膜的溶解所需时间过短而导致控制困难，因而比较理想。当然，即便同时控制清洗时间和HF浓度亦可。
而且，在本发明的半导体晶片的清洗方法中，虽然并不限定于此但通过将进行臭氧水清洗之后进行HF清洗，或者进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程交替地反复两次以上进行而进行半导体晶片的清洗，则能够更加有效地降低半导体晶片表面的金属杂质水平和粒子水平，因而比较理想。
进行了这样的清洗工序之后，如图1（e）所示，通过进行最后的臭氧水清洗，形成用于保护半导体晶片表面的保护氧化膜。
而且如图1（f）所示，干燥形成有上述保护氧化膜的半导体晶片。
这里，上述HF清洗以及臭氧水清洗，虽然并不限定于此但能够以例如叶片式自转清洗进行。若是叶片式自转清洗，则能够容易且以高精度进行臭氧水清洗与HF清洗的转换、清洗液的浓度控制、以及清洗时间的控制等。另外，在这样通过叶片式自转清洗而进行了上述HF清洗以及臭氧水清洗的情况下，若通过离心脱水来干燥所清洗的半导体晶片则更为有效，因而比较理想。
实施例
以下，示出实施例和比较例而具体説明本发明，但本发明并不限定于这些。
（实施例1）
首先，准备了15片直径为300mm的将两面加工成镜面且表面洁净的单晶硅晶片。接着，从该表面洁净的单晶硅晶片15片中抽出3片，为了调查清洗前的粒子水平，利用晶片表面缺陷检查装置（粒子计数器，日立高新技术制LS-6800（≧41nm））对1片进行了粒子测定。测定结果，清洗前的晶片粒子水平是100个以下，可知比较良好。而且，对于2片，为了调查附着在清洗前的表面的金属杂质浓度，利用HF烟雾对晶片表面的自然氧化膜进行汽相热裂之后，通过HF滴注而回收晶片表面的金属杂质，并进行了通过ICP-MS分析装置的晶片表面的金属杂质浓度测定。测定结果，实验前的晶片表面的金属（Al、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn）杂质浓度如表4所示，检出了Cu以外的元素。
接着，如下清洗所准备的单晶硅晶片中的其他2片，并进行了粒子水平和金属杂质水平的测定。
首先，进行了通过叶片式自转清洗的上述2片的单晶硅晶片的清洗。此时，如表1所示，反复两次进行了进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程，在第一次HF清洗中，去除了形成于单晶硅晶片表面的氧化膜（自然氧化膜）全部，且在第二次（最后）HF清洗中，以在单晶硅晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过臭氧水清洗而在单晶硅晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行了清洗。
而且，作为清洗条件，将去除单晶硅晶片表面的氧化膜全部的HF清洗时的HF浓度设为1.0wt％，晶片转速设为500rpm／15sec，并将在单晶硅晶片表面保留氧化膜的一部份厚度的HF清洗时的HF浓度设为1.0wt％，晶片转速设为500rpm／3sec，且将臭氧水清洗时的臭氧水浓度设为10ppm，晶片转速设为500rpm／15sec而进行了清洗。
另外，为了形成用于保护单晶硅晶片的表面的保护氧化膜而进行了最后的臭氧水清洗。而且，由于在所准备的单晶硅晶片的表面几乎未附着有机物等杂质，因而未进行用于去除有机物的最初的臭氧水清洗。
使这样清洗的2片单晶硅晶片通过离心脱水以1500rpm／30sec的转速进一步干燥之后，通过与进行清洗之前测定了粒子水平的检测装置相同的晶片表面缺陷检查装置和ICP-MS分析装置进行了晶片表面中的粒子水平和金属杂质水平的测定。此时的结果表示在表2、表3、以及图2中。
（实施例2）
如下清洗在实施例1准备的单晶硅晶片中2片并进行了粒子水平和金属杂质水平的测定。
如表1所示，反复三次进行了进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程，在第一次HF清洗中去除形成于单晶硅晶片表面的氧化膜全部，且在第二次以后的全部的HF清洗中以在单晶硅晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过臭氧水清洗而在单晶硅晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗，除此之外与实施例1同样地进行，而进行了单晶硅晶片的清洗。
这样清洗的单晶硅晶片表面中的粒子水平和金属杂质水平的测定是与实施例1同样地进行的。此时的结果表示在表2、表3、以及图2中。
（实施例3）
如下清洗在实施例1准备的单晶硅晶片中2片并进行了粒子水平和金属杂质水平的测定。
如表1所示，反复四次进行了进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程，在第一次HF清洗中去除形成于单晶硅晶片表面的氧化膜全部，且在第二次以后的全部的HF清洗中以在单晶硅晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过臭氧水清洗而在单晶硅晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗，除此之外与实施例1同样地进行，而进行了单晶硅晶片的清洗。
这样清洗的单晶硅晶片表面中的粒子水平和金属杂质水平的测定是与实施例1同样地进行的。
此时的结果表示在表2、表3、以及图2中。
（比较例1）
如下清洗在实施例1准备的单晶硅晶片中2片并进行了粒子水平和金属杂质水平的测定。
如表1所示，反复两次进行了进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程，在全部的HF清洗中去除形成于单晶硅晶片表面的氧化膜全部而进行清洗，除此之外与实施例1同样地进行，而进行了单晶硅晶片的清洗。
这样清洗的单晶硅晶片表面中的粒子水平和金属杂质水平的测定是与实施例1同样地进行的。此时的结果表示在表2、表3、以及图2中。
（比较例2）
如下清洗在实施例1准备的单晶硅晶片中2片并进行了粒子水平和金属杂质水平的测定。
如表1所示，反复三次进行了进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程，除此之外与比较例1同样地进行，而进行了单晶硅晶片的清洗。
这样清洗的单晶硅晶片表面中的粒子水平和金属杂质水平的测定是与实施例1同样地进行的。此时的结果表示在表2、表3、以及图2中。
（比较例3）
如下清洗在实施例1准备的单晶硅晶片中2片并进行了粒子水平和金属杂质水平的测定。
如表1所示，反复四次进行了进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程，除此之外与比较例1同样地进行，而进行了单晶硅晶片的清洗。
这样清洗的单晶硅晶片表面中的粒子水平和金属杂质水平的测定是与实施例1同样地进行的。此时的结果表示在表2、表3、以及图2中。
表1
Figure BDA0000439395190000081
表2（单位：个）
实施例 比较例
第二次HF清洗 84 179
第三次HF清洗 92 261
第四次HF清洗 57 278
表3
清洗条件 Al Cr Fe Ni Cu Zn
实施例1 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
实施例2 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
实施例3 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
比较例1 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
比较例2 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
比较例3 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
检出下限值（×108atoms/cm2） 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
表4
Figure BDA0000439395190000092
从实施例和比较例的结果可知，在如比较例那样在全部的HF清洗中去除形成于单晶硅晶片表面的氧化膜全部而进行清洗的情况下，即便反复进行HF清洗和臭氧水清洗，半导体晶片表面的粒子水平也不仅不降低反而增高。但在实施例中，可知在第二次以后的HF清洗中通过在半导体晶片表面保留氧化膜的一部份厚度，使得半导体晶片表面成不了粒子容易附着的憎水面，从而得到降低了粒子水平的半导体晶片。进而，如表3所示，确认出在比较例和实施例均未检出（N.D.）晶片表面金属杂质浓度，在实施例中，在第二次以后的HF清洗中尽管在半导体晶片表面保留氧化膜的一部份厚度也可得到金属杂质浓度较低的晶片表面。即、可知根据本发明的半导体晶片的清洗方法，能够同时降低半导体晶片表面的金属杂质水平和粒子水平。
另外，在实施例1-3中，以通过缩短第二次以后的HF清洗的清洗时间而在单晶硅晶片表面上保留氧化膜的一部份厚度的方式进行清洗，但设定成低于最初的HF清洗中的HF浓度的浓度或者同时控制清洗时间和HF浓度亦可。
而且，在实施例2和实施例3中，在第二次以后的全部的HF清洗中以在单晶硅晶片表面上保留氧化膜的一部份厚度的方式进行了清洗，但在各实施例中，即便仅在最后的HF清洗中以在单晶硅晶片表面上保留氧化膜的一部份厚度的方式进行清洗也能够充分地得到本发明的效果。
另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式是例示，具有实质上与本发明的权利要求书中所记载的技术思想相同的构成且带来相同的作用效果的技术无论怎样均包括在本发明的技术范围。

Claims (7)

1.一种半导体晶片的清洗方法，具有至少一次以HF清洗、臭氧水清洗、HF清洗的顺序进行的清洗工序，该半导体晶片的清洗方法，其特征在于，
在该半导体晶片的清洗方法中最后进行的HF清洗中，以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在上述半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于，
在上述半导体晶片的清洗方法中的最初的HF清洗中，去除形成于上述半导体晶片表面的氧化膜全部。
3.根据权利要求1或2所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于，
在上述半导体晶片的清洗方法中的第二次以后的HF清洗中，以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在上述半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于，
在上述半导体晶片的清洗方法中，通过将进行臭氧水清洗之后进行HF清洗，或者进行HF清洗之后进行臭氧水清洗的过程交替地反复两次以上进行清洗而进行上述半导体晶片的清洗。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于，
在以在上述半导体晶片表面上保留一部份厚度而不会去除通过上述臭氧水清洗而在上述半导体晶片表面形成的氧化膜全部的方式进行清洗的HF清洗中，HF浓度设为0.1wt％～1.5wt％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于，
在上述臭氧水清洗中，臭氧水的浓度设为3ppm以上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于，
以叶片式自转清洗进行上述半导体晶片的HF清洗、臭氧水清洗。
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