CN115398600A - 半导体晶圆的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种半导体晶圆的清洗方法，其清洗研磨后的半导体晶圆，进行利用臭氧水清洗所述研磨后的半导体晶圆而形成氧化膜的第一臭氧水处理工序，在该第一臭氧水处理工序后，进行利用碳酸水对所述半导体晶圆进行刷清洗的刷清洗工序，之后，进行1次以上的第二臭氧水处理工序，在所述第二臭氧水处理工序中，利用氢氟酸清洗所述半导体晶圆而去除所述氧化膜后，利用臭氧水进行清洗而再次形成氧化膜。由此，提供一种半导体晶圆的清洗方法，其能够达成与SC1同等的清洗水平，并且能够减少或防止如使用了SC1的情况那样在晶圆面上产生缺陷或表面粗糙度的恶化，而能够进一步削减成本、降低环境负荷。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆的清洗方法。
背景技术
目前，在通过批次式清洗(浸渍式清洗)对在刚研磨后的晶圆面上附着有研磨剂的半导体晶圆(也简称为晶圆)进行清洗时，为了去除研磨剂等中所含有的有机物或二氧化硅粒子，通常进行使用SC1(氨水与双氧水的混合溶液)的清洗(例如参照专利文献1)。
现有的清洗流程如图4所示，在对研磨后的晶圆进行臭氧水处理后，以纯水或SC1进行刷清洗而将研磨剂去除之后，通过“利用氢氟酸进行的氧化膜去除”进行颗粒与金属污染的去除，并进行通过“利用臭氧水进行的再氧化”的氧化膜形成。另外，之后进行干燥(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-104946号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
如上所述，目前，在研磨后的刷清洗时，通常在利用臭氧水形成氧化膜后(第一臭氧水处理工序后)，用纯水或SC1进行刷清洗。
然而，对于纯水而言，存在颗粒的去除能力低、因刷子与晶圆的摩擦而带电并导致颗粒附着的问题。
另外，SC1是伴随各向异性蚀刻的药液，有在晶圆面上产生突起状的缺陷的问题、表面粗糙度恶化的问题。此外，SC1这样的药品存在环境负荷高、需要废水处理、需要调温机构、成本非常高的问题。
因此，本发明是鉴于这样的问题点而完成的，本发明的目的在于提供一种半导体晶圆的清洗方法，其能够达成与SC1同等的清洗水平，并且能够减少或防止如使用了SC1的情况那样在晶圆面上产生缺陷或表面粗糙度的恶化。此外，本发明的目的还在于提供一种与现有技术相比能够削减成本、降低环境负荷的半导体晶圆的清洗方法。
(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，其清洗研磨后的半导体晶圆，其特征在于，进行利用臭氧水清洗所述研磨后的半导体晶圆而形成氧化膜的第一臭氧水处理工序，在该第一臭氧水处理工序后，进行利用碳酸水对所述半导体晶圆进行刷清洗的刷清洗工序，之后，进行1次以上的第二臭氧水处理工序，在所述第二臭氧水处理工序中，利用氢氟酸清洗所述半导体晶圆而去除所述氧化膜后，利用臭氧水进行清洗而再次形成氧化膜。
如果是这样的半导体晶圆的清洗方法，则能通过使用碳酸水，使在刷清洗中的带电及颗粒附着减少，达成与SC1同等的清洗水平。
另外，利用碳酸水这种不伴随蚀刻的清洗液进行刷清洗，与现有的以SC1进行的刷清洗不同，能购减少晶圆面上的缺陷产生，并防止表面粗糙度恶化。
此外，使用的碳酸水、臭氧水能够进行常温处理，因此能够削减成本。另外，碳酸水与SC1相比易于进行废水处理，能够再利用，因此能够降低环境负荷。
另外，在所述第一臭氧水处理工序及所述刷清洗工序中，可使所述臭氧水和所述碳酸水为常温且pH＝7.0以下。
如果在第一臭氧水处理工序中使用这样的臭氧水，则能够更简便且有效地进行有机物的去除与氧化膜形成。另外，如果在刷清洗工序中使用这样的碳酸水，则能够更确实地减少晶圆面上的缺陷产生、防止表面粗糙度恶化。
另外，在所述刷清洗工序中，可将所述碳酸水的浓度设定为100ppm以上、1000ppm以下。
如果碳酸水的浓度为100ppm以上，则能够在刷清洗中获得更加充分的清洗效果。另外，如果为1000ppm以下，则能够抑制在清洗中发生气泡化而带来不良影响。
另外，在所述第一臭氧水处理工序及所述第二臭氧水处理工序中，可将所述臭氧水的浓度设定为10ppm以上、50ppm以下。
如果臭氧水的浓度为10ppm以上，则能够更有效地去除有机物，并更确实地提升晶圆质量。另外，如果为50ppm以下，则能够防止形成的氧化膜过厚。
另外，在所述第一臭氧水处理工序及所述第二臭氧水处理工序中，可将该形成的氧化膜的厚度设定为0.8nm以上、1.5nm以下。
如果氧化膜的厚度为0.8nm以上，则能够充分地去除研磨剂的有机物或金属污染。另外，如果为1.5nm以下，则即使在去除所形成的氧化膜时，也能够缩短该工序所需要的时间。
另外，在所述第二臭氧水处理工序中，可将所述氢氟酸的浓度设定为1.0％以下。
如果氢氟酸的浓度为1.0％以下，则不会出现氧化膜的去除所用时间过短而难以控制的情况。
另外，可通过旋转清洗或批次清洗进行所述第二臭氧水处理工序。
如果是这样的清洗方法，则能够普遍地进行，并能够单独或多个同时地进行氧化膜的去除和形成。
另外，在各工序所产生的废液中，将所述臭氧水及所述碳酸水的废液回收并再利用。
这样，通过将废液再利用，能够进一步降低成本、降低环境负荷。
另外，可将所述半导体晶圆设定为硅晶圆。
本发明的清洗方法由于在刷清洗中使用不伴随硅的蚀刻的碳酸水，因此特别适合于硅晶圆。
(三)有益效果
如上所述，如果是本发明的半导体晶圆的清洗方法，则能够通过使用碳酸水，减少刷清洗中的带电及颗粒附着，达成与SC1同等的清洗水平。而且，能够减少在使用SC1的情况下引起的晶圆面上的缺陷产生，防止表面粗糙度的恶化。进而，由于常温处理、废水处理的容易性、废液的再利用成为可能，因此能够实现成本削减、环境负荷降低。
附图说明
图1是显示本发明的半导体晶圆的清洗方法的概要的流程图。
图2是显示实施例及比较例1、2中的清洗后的晶圆的颗粒数的图表。
图3是显示实施例及比较例1、2中的清洗后的晶圆的雾度值的图表。
图4是显示现有的半导体晶圆的清洗方法的概要的流程图。
具体实施方式
本发明人为了解决关于研磨后的晶圆的清洗的上述问题经过反复深入研究，结果发现，在刷清洗工序中，通过利用碳酸水进行刷清洗，能够减少刷清洗时的带电及颗粒附着，而达成与SC1同等的清洗等级，并且，不使用如SC1那样的碱性药液，通过利用碳酸水进行“刚研磨后的整面附着有研磨剂的晶圆”的清洗，而能够减少晶圆上的缺陷、防止表面粗糙度恶化。
进而，本发明人发现，由于碳酸水、臭氧水能够进行常温处理、废液的再利用，因此能够实现成本削减、环境负荷降低，而完成了本发明。
以下，作为实施方式的一例，参照附图对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于此。
图1是显示本发明的半导体晶圆的清洗方法的概要的流程图。
首先，准备好刚研磨后的整面附着有研磨剂的晶圆(工序1)。晶圆的种类并无特别限定，此处设定为硅晶圆。在此，并不特别限定对晶圆进行的研磨条件，研磨剂可使用二氧化硅，特别是“二氧化硅粒径的一次粒径为10～35nm、二氧化硅浓度为0.01～1.0质量％的研磨剂”。该二氧化硅能通过后述的刷清洗工序与第二臭氧水处理工序(特别是利用氢氟酸的清洗)去除。
接着，如图1的工序2，通过“将刚研磨后的整面附着有研磨剂的硅晶圆利用臭氧水进行清洗”的第一臭氧水处理工序，将附着的研磨剂的有机物分解去除，并进行氧化膜形成。此处的清洗方法只要使用臭氧水即可，没有特别限定，例如可以进行刷清洗或旋转清洗。
此时，可将臭氧水设定为常温且pH＝7.0以下。如此一来，能够更简便且有效地进行有机物的去除与氧化膜形成。另外，该臭氧水的pH的下限值并无特别限定，例如可设定为0。
另外，可将臭氧水的浓度设定为10ppm以上、50ppm以下。如果臭氧水的浓度为10ppm以上，则能够更有效地去除有机物，并能更确实地提升晶圆质量。另外，如果为50ppm以下，则能够防止形成的氧化膜过厚。
另外，可将此时形成的氧化膜的厚度设定为0.8nm以上、1.5nm以下。如果氧化膜的厚度为0.8nm以上，则能够更加充分地去除研磨剂的有机物及金属污染。另外，如果为1.5nm以下，则即使在去除所形成的氧化膜时，也能够缩短该工序所需要的时间。
其次，如图1的工序3，利用碳酸水进行刷清洗(物理清洗)。通过该刷清洗工序将研磨剂去除。
此时，可将碳酸水设定为常温且pH＝7.0以下。如此一来，能够更确实地减少晶圆面上的缺陷产生，并防止表面粗糙度恶化。另外，该碳酸水的pH的下限值并无特别限定，例如可设定为0。
另外，可将碳酸水的浓度设定为100ppm以上、1000ppm以下。如果碳酸水的浓度为100ppm以上，则能够在刷清洗时获得更加充分的清洗效果。另外，如果为1000ppm以下，则能够抑制在清洗中发生气泡化而带来不良影响。
接着，如图1的工序4，进行一次以上的“通过利用氢氟酸进行氧化膜去除而将金属污染去除后，利用臭氧水再次形成氧化膜”的第二臭氧水处理工序。进行第二臭氧水处理工序的次数上限并无特别限定，另外，由于该工序也取决于金属污染的程度等，因此无法限定上限次数。
此时，与上述的第一臭氧水处理工序同样地，可将臭氧水的浓度设定为10ppm以上、50ppm以下。另外，可将形成的氧化膜的厚度设定为0.8nm以上、1.5nm以下。
另外，可将氢氟酸的浓度设为1.0％以下。如果氢氟酸的浓度为1.0％以下，则不会出现氧化膜的去除所用时间过短而难以控制的情况。另外，作为氢氟酸的浓度的下限，例如可设定为大于0％。
另外，可通过旋转清洗或批次清洗进行利用氢氟酸的氧化膜去除及利用臭氧水的氧化膜形成。如果是这样的清洗方法，则可以通用地进行，是优选的，并能够单独或多个同时地进行氧化膜的除去和形成。
另外，在上述各工序所产生的废液中，可将臭氧水及碳酸水的废液回收并再利用。如此，通过将废液再利用，能够进一步实现削减成本及降低环境负担。
另外，此后进行干燥工序(工序5)，结束清洗。
实施例
以下，示出实施例和比较例以更具体地说明本发明，但本发明并不限定于实施例。
(实施例)
在如图1所示的本发明的清洗流程中，将研磨后的附着有研磨剂的硅晶圆通过臭氧水进行第一臭氧水处理工序后，利用碳酸水进行刷清洗工序，之后以旋转清洗的方式，利用氢氟酸及臭氧水进行1次第二臭氧水处理工序，并进行干燥处理。各工序按以下条件进行。
·第一臭氧水处理工序：臭氧水浓度＝30ppm、pH＝5.0
·刷清洗工序：碳酸水浓度＝100ppm、pH＝4.0
·第二臭氧水处理工序：氢氟酸浓度＝1.0质量％、pH＝3.0；臭氧水浓度＝30ppm、pH＝5.0
(比较例1、2)
在如图4所示的清洗流程中，除了以纯水(比较例1)或SC1(比较例2)进行刷清洗工序以外，以与实施例相同的方式进行了清洗。
另外，在实施例及比较例1中，将在各工序中产生的废液中的臭氧水、碳酸水、纯水的废液回收并再利用。
关于实施例及比较例1、2的晶圆的评价，使用KLA-Tencor公司制造的晶圆检查装置SP5，对清洗后的晶圆进行了直径19nm以上的颗粒的测量。测量结果示于图3及表1。
[表1]
| 表1 | 使用药液 | 颗粒数 | 雾度(ppb) |
| 比较例1 | 纯水 | 325 | 55 |
| 比较例2 | SC1 | 122 | 60 |
| 实施例 | 碳酸水 | 105 | 55 |
如图2及表1所示，在实施例中，与在刷清洗工序中使用纯水的比较例1相比，颗粒数有所改善，并能达成与使用SC1的比较例2同等以上的清洗等级。
另外，如图3及表1所示，在实施例中，未观察到使用SC1的比较例2那样的雾度(表面粗糙度)的恶化。
此外，在实施例中使用的碳酸水与比较例1的纯水同样地，通过将废液回收并再利用，而能够实现削减成本及降低环境负担。
此外，本发明不限于上述实施方式。上述实施方式是例示，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的结构、起到同样的作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。
Claims (9)
1.一种半导体晶圆的清洗方法，其清洗研磨后的半导体晶圆，其特征在于，
进行利用臭氧水清洗所述研磨后的半导体晶圆而形成氧化膜的第一臭氧水处理工序，
在该第一臭氧水处理工序后，进行利用碳酸水对所述半导体晶圆进行刷清洗的刷清洗工序，
之后，进行1次以上的第二臭氧水处理工序，在所述第二臭氧水处理工序中，利用氢氟酸清洗所述半导体晶圆而去除所述氧化膜后，利用臭氧水进行清洗而再次形成氧化膜。
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，
在所述第一臭氧水处理工序和所述刷清洗工序中，使所述臭氧水和所述碳酸水为常温且pH＝7.0以下。
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，
在所述刷清洗工序中，将所述碳酸水的浓度设定为100ppm以上、1000ppm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
在所述第一臭氧水处理工序及所述第二臭氧水处理工序中，将所述臭氧水的浓度设定为10ppm以上、50ppm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
在所述第一臭氧水处理工序及所述第二臭氧水处理工序中，将该形成的氧化膜的厚度设定为0.8nm以上、1.5nm以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
在所述第二臭氧水处理工序中，将所述氢氟酸的浓度设定为1.0％以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
通过旋转清洗或批次清洗进行所述第二臭氧水处理工序。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
在各工序所产生的废液中，将所述臭氧水及所述碳酸水的废液回收并再利用。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，
将所述半导体晶圆设定为硅晶圆。
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