CN110447088A - 半导体晶圆的清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种半导体晶圆的清洗方法，该方法将半导体晶圆插入填充有氢氟酸的氢氟酸槽内而浸渍在所述氢氟酸中，且从所述氢氟酸槽拉出之后，将所述半导体晶圆插入填充有臭氧水的臭氧水槽内而浸渍在所述臭氧水中进行清洗，其特征在于，至少从所述半导体晶圆的下端接触于所述臭氧水开始至所述半导体晶圆完全浸渍于所述臭氧水为止，以插入速度20000mm/min以上进行所述半导体晶圆朝向所述臭氧水槽内的插入。由此，提供在将半导体晶圆浸渍于氢氟酸而清洗后浸渍于臭氧水进行清洗的方法中，能够防止微粒等异物的残留及已除去的异物的再附着的半导体晶圆的清洗方法。

Description

半导体晶圆的清洗方法
技术领域
本发明涉及一种半导体晶圆的清洗方法。
背景技术
当前，在半导体晶圆的批次式清洗中，一般是使用氢氟酸(HF)及臭氧水的浸渍式的清洗方法。在该方法中，通过HF清洗除去晶圆上的氧化膜，同时除去微粒等异物，并通过之后的臭氧水清洗进行晶圆的氧化，从而进行自然氧化膜的生成及残留的微粒等异物的除去。
相较于以往，此时，认为与将半导体晶圆浸渍(插入)至填充有清洗液的清洗槽内的速度(浸渍速度)相比，从清洗槽拉提(拉出)的速度(拉提速度)是重要的(例如，专利文献1)。
以往，为了降低附着在半导体晶圆上的微粒等异物，进行将从氢氟酸槽的拉提速度设定为低速的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-283483号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
一旦对半导体晶圆进行氢氟酸清洗而剥离自然氧化膜，会成为出现裸面(疏水面)的状态。在通过臭氧水槽对该出现裸面的状态的晶圆进行清洗(氧化)的步骤中，以往朝向臭氧水槽的浸渍(插入)速度为固定，不会变更，一般为10000mm/min左右的低速。
然而，在利用臭氧水槽的清洗步骤之中，虽然在氧化膜的形成的同时也进行微粒等异物的除去，但是已知在浸渍速度缓慢的情况下，由于臭氧水与半导体晶圆的相对速度缓慢，因此会出现微粒难以脱离而微粒等异物残留的问题。
进一步，一般而言，由于臭氧水的清洗液的流动为自下朝上的流向，因此微粒等已脱离的异物容易滞留在清洗槽的液面附近。因此还已知，一旦浸渍速度缓慢，会出现已脱离的微粒再次附着于晶圆上的未完全进行氧化的地方的问题。
鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种半导体晶圆的清洗方法，从而在将半导体晶圆浸渍于氢氟酸而清洗后再浸渍于臭氧水进行清洗的方法中，能够防止微粒等异物的残留或已除去的异物的再次附着。
(二)技术方案
为了解决上述课题，本发明提供一种半导体晶圆的清洗方法，所述方法将半导体晶圆插入填充有氢氟酸的氢氟酸槽内而浸渍在所述氢氟酸中，且从所述氢氟酸槽拉出之后，将所述半导体晶圆插入填充有臭氧水的臭氧水槽内而浸渍在所述臭氧水中进行清洗，其特征在于，至少从所述半导体晶圆的下端接触于所述臭氧水开始至所述半导体晶圆完全浸渍于所述臭氧水为止，以插入速度20000mm/min以上进行所述半导体晶圆朝向所述臭氧水槽内的插入。
如果根据这样的半导体晶圆的清洗方法，则能够防止微粒等异物的残留及已除去的异物的再附着。另外，由于还获得搬送速度的高速化，因此吞吐量提高。
另外，在这种情况下，优选以拉出速度1000mm/min以下进行所述半导体晶圆从所述氢氟酸槽的拉出。
通过这样使从氢氟酸槽的拉出速度为低速，能够更进一步减少微粒等异物。
另外，在这种情况下，从所述半导体晶圆的下端接触于所述臭氧水开始至所述半导体晶圆的上端处于距离所述臭氧水的液面50mm以上的位置为止，优选以插入速度20000mm/min以上进行所述半导体晶圆朝向所述臭氧水槽内的插入。
通过这样朝向臭氧水槽内插入半导体晶圆，能够确实地防止滞留在臭氧水槽的液面附近的微粒等异物的附着，因此是优选的。
另外，优选将硅晶圆作为所述半导体晶圆进行清洗。
本发明的清洗方法对于清洗硅晶圆的情况特别有效。
(三)有益效果
根据本发明的半导体晶圆的清洗方法，在将半导体晶圆浸渍于氢氟酸而除去自然氧化膜之后再浸渍于臭氧水而形成自然氧化膜的清洗方法中，能够防止微粒等异物的残留及已除去的异物的再附着。进而，由于还会获得搬送速度的高速化，因此吞吐量提高。
附图说明
图1是显示本发明的半导体晶圆的清洗方法的一例的清洗流程图。
图2是显示将半导体晶圆向臭氧水槽内插入的步骤的示意图。
图3是显示实施例一至六及比较例一至四中的、硅晶圆朝向臭氧水槽内的插入速度与微粒测定结果的关系的图。
具体实施方式
如上所述，在将半导体晶圆浸渍于氢氟酸槽而除去自然氧化膜之后通过浸渍于臭氧水槽进行氧化而形成自然氧化膜的方法之中，现有的清洗方法有微粒等异物残留及已除去的异物再附着的问题。
然后，本发明人为了解决上述的问题而反复进行深入研究，结果发现通过以规定的插入速度以上将半导体晶圆插入臭氧水槽内，能够防止微粒等异物的残留及已除去的异物的再附着，进而完成了本发明。
即，本发明提供一种半导体晶圆的清洗方法，该方法将半导体晶圆插入填充有氢氟酸的氢氟酸槽内而浸渍在所述氢氟酸中，且从所述氢氟酸槽拉出之后，将所述半导体晶圆插入填充有臭氧水的臭氧水槽内而浸渍在所述臭氧水中进行清洗，其中，至少从所述半导体晶圆的下端接触于所述臭氧水开始至所述半导体晶圆完全浸渍于所述臭氧水为止，以插入速度20000mm/min以上进行所述半导体晶圆朝向所述臭氧水槽内的插入。
另外，本发明中的“插入速度”是指，半导体晶圆与清洗槽的相对速度，具体而言，包含(i)在拉下半导体晶圆而插入至规定位置的清洗槽的情况下的、半导体晶圆的拉下速度、(ii)在使清洗槽上升而将规定位置的半导体晶圆插入至清洗槽的情况下的、清洗槽的上升速度、以及(iii)同时进行半导体晶圆的拉下及清洗槽的上升时，半导体晶圆的拉下速度及清洗槽的上升速度所相加的速度等的任一项。以下，「拉出速度」也同样是指半导体晶圆与清洗槽的相对速度。
以下，详细地说明本发明的半导体晶圆的清洗方法。图1中示出显示本发明的半导体晶圆的清洗方法的一例的清洗流程图。
在本发明中，作为清洗对象的半导体晶圆虽然未特别限定，但是能够使用硅晶圆。
在氢氟酸清洗之前，能够对半导体晶圆进行例如氨、过氧化氢水清洗(SC1清洗)或通过纯水的冲洗(图1的(A)、(B))。
接下来，将半导体晶圆插入至填充有氢氟酸的氢氟酸槽内，浸渍于氢氟酸而进行氢氟酸清洗(图1的(C))。在该氢氟酸清洗中，形成于半导体晶圆的自然氧化膜被除去。虽然未限定氢氟酸的浓度或温度，但是优选浓度为0.3～3.0％，温度为10～30℃。
优选地，半导体晶圆从氢氟酸槽的拉出以拉出速度在1000mm/min以下进行。这样，通过以较低速进行半导体晶圆从氢氟酸槽的拉出，能够更进一步减少微粒等异物。另外，拉出速度的下限没有特别限定，可以是超过0mm/min的速度。
接下来，将半导体晶圆插入至填充有臭氧水的臭氧水槽内，浸渍于臭氧水进行清洗(图1的(D))。
图2是显示将半导体晶圆插入至臭氧水槽内的步骤的示意图。本发明的特征在于，在将半导体晶圆1朝向填充有臭氧水2的臭氧水槽3内插入之际，至少从半导体晶圆1的下端接触臭氧水2(图2的(A))开始至半导体晶圆1完全浸渍于臭氧水2(图2的(B))为止，插入速度以20000mm/min以上而进行。另外，虽然插入速度的上限并未特别限定，但是通常50000mm/min为装置极限。
由于通过在氢氟酸槽中的清洗除去自然氧化膜的半导体晶圆1的表面成为裸面(疏水面)，因此非常容易附着微粒等异物，另外，附着于半导体晶圆1的异物的量也多。
在氢氟酸槽中的清洗后，在臭氧水槽中的清洗(再氧化处理)中，如果按照以往那样以低速(10000mm/min程度)朝向臭氧水槽内浸渍，虽然在氧化膜形成时也同时进行微粒等异物的除去，但是由于臭氧水与半导体晶圆的相对速度缓慢，因此微粒难以脱离，微粒等异物会残留。
更进一步，由于臭氧水的清洗液的流动为从下到上的流向，因此微粒等已脱离的异物易于滞留在清洗槽的液面附近。因此，一旦浸渍速度缓慢，已脱离的微粒会再度附着于晶圆上的未完全进行氧化的地方。
另一方面，如果像本发明那样，使半导体晶圆1的插入速度为20000mm/min以上的高速，则微粒从半导体晶圆1的脱离会变得效率良好，并且由于使半导体晶圆1快速地沉入臭氧水槽3内，因此在液面(槽界面)附近的微粒的再附着减少，从而能够获得高质量的晶圆。另外，由于也获得搬送速度的高速化，因此吞吐量提高。
另外，在本发明中，优选从半导体晶圆1的下端接触臭氧水2(图2的(A))开始至半导体晶圆1的上端处于距离臭氧水2的液面50mm以上的位置为止(图2的(C))，以插入速度20000mm/min以上进行半导体晶圆1朝向臭氧水槽3的插入。由此，由于能够确实地防止滞留在臭氧水槽3的液面附近的微粒等异物的附着，因此是优选的。另外，这时，图2的(C)中的半导体晶圆1的上端的位置可以设为距离臭氧水2的液面200mm以下。
如上所述，插入臭氧水槽3内的半导体晶圆1以保持于晶圆保持部4的状态浸渍在臭氧水2中(图2的(D))。臭氧水的浓度优选为1ppm以上，臭氧水的温度优选为10～30℃，清洗时间优选为60～300秒。
之后，从臭氧水槽3拉出半导体晶圆1。关于此时的拉出速度并未特别限定，可以设为1000mm/min以下。在通过臭氧水进行清洗后，也可以适当地进行干燥等处理(图1的(E))。
另外，在臭氧水槽以外的所有槽中，半导体晶圆的插入速度不会因为高速化而带来不良影响，而有望抑制微粒等的再附着及改善吞吐量。因此，期望使全部的槽的插入速度为高速，例如为20000mm/min以上。
实施例
以下示出实施例及比较例而更具体地说明本发明，但是本发明并非限定于这些实施例。
(实施例一至六、比较例一至四)
使用直径300mm的硅晶圆，按照氨、双氧水清洗→纯水冲洗→氢氟酸清洗→臭氧水清洗的顺序进行了浸渍式清洗，之后进行了干燥。此时，从硅晶圆的下端接触臭氧水开始至硅晶圆的上端处于距离臭氧水的液面50mm的位置为止，以表1所示的速度为硅晶圆朝向臭氧水槽内的插入速度而进行。使朝向臭氧水槽以外的槽内的插入速度为15000mm/min，使从所有槽的拉出速度为1000mm/min。
干燥后，使用KLA-Tencor公司制SP5对直径16nm以上的微粒进行了微粒测定。表1中示出测定的微粒数。图3示出硅晶圆朝向臭氧水槽内的插入速度与微粒测定结果的关系。
【表1】
如表1、图3所示，可知硅晶圆上的微粒数伴随着使朝向臭氧水槽的浸渍速度上升而减少，并且如果插入速度在20000mm/min(实施例一)以上，则晶圆上的微粒数会收敛而几乎一定。即，在实施例一至六中，晶圆上的微粒数改善，晶圆的质量提升。
在另一方面，在比较例一至比较例四中，观察到较多微粒。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式。上述实施方式为示例说明，凡具有与本发明的权利要求所记载的技术思想实质上相同的构成，产生相同作用效果任何方案皆包含在本发明的技术范围内。

Claims (4)

1.一种半导体晶圆的清洗方法，所述方法将半导体晶圆插入填充有氢氟酸的氢氟酸槽内而浸渍在所述氢氟酸中，且从所述氢氟酸槽拉出之后，将所述半导体晶圆插入填充有臭氧水的臭氧水槽内而浸渍在所述臭氧水中进行清洗，其特征在于，
至少从所述半导体晶圆的下端接触于所述臭氧水开始至所述半导体晶圆完全浸渍于所述臭氧水为止，以插入速度20000mm/min以上进行所述半导体晶圆朝向所述臭氧水槽内的插入。
2.根据权利要求1所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
以拉出速度1000mm/min以下进行所述半导体晶圆从所述氢氟酸槽的拉出。
3.根据权利要求1或2所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
从所述半导体晶圆的下端接触于所述臭氧水开始至所述半导体晶圆的上端处于距离所述臭氧水的液面50mm以上的位置为止，以插入速度20000mm/min以上进行所述半导体晶圆朝向所述臭氧水槽内的插入。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
将硅晶圆作为所述半导体晶圆进行清洗。
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