DE102007027112A1 - Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe - Google Patents
Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007027112A1 DE102007027112A1 DE102007027112A DE102007027112A DE102007027112A1 DE 102007027112 A1 DE102007027112 A1 DE 102007027112A1 DE 102007027112 A DE102007027112 A DE 102007027112A DE 102007027112 A DE102007027112 A DE 102007027112A DE 102007027112 A1 DE102007027112 A1 DE 102007027112A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semiconductor wafer
- ozone
- wafer
- drying
- aqueous solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 19
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 38
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 52
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589614 Pseudomonas stutzeri Species 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- CUPFNGOKRMWUOO-UHFFFAOYSA-N hydron;difluoride Chemical compound F.F CUPFNGOKRMWUOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- -1 isopropanol Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000008237 rinsing water Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02052—Wet cleaning only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe, umfassend folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge: a) Behandlung der Halbleiterscheibe mit einer flüssigen wässrigen Lösung, enthaltend Fluorwasserstoff, wobei die Halbleiterscheibe zumindest zeitweise um ihre Mittelachse rotiert, und b) Trocknung der Halbleiterscheibe durch Rotation der Halbleiterscheibe um ihre Mittelachse bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 1000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute in einer ozonhaltigen Atmosphäre, wobei die flüssige wässrige Lösung, enthaltend Fluorwasserstoff, aufgrund der durch die Rotation erzeugten Zentrifugalkraft von der Halbleiterscheibe abfließt und die Oberfläche der Halbleiterscheibe durch Ozon hydrophiliert wird.
Description
- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung, Trocknung und gleichzeitigen Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe, wobei die Trocknung unter Rotation der Halbleiterscheibe stattfindet.
- Halbleiterscheiben, die beispielsweise als Substrate für die Herstellung mikroelektronischer Bauelemente dienen, meist Siliciumscheiben, werden nach dem Polieren, Beschichten (beispielsweise durch epitaktische Abscheidung) oder thermischen Behandlungsschritten (engl. „Annealing") bzw. vor Hochtemperaturprozessschritten mit nasschemischen Verfahren gereinigt. Ziel der Reinigung ist es, Kontaminationen der Halbleiterscheiben, beispielsweise mit Metallen wie Kupfer oder mit organischen Substanzen, sowie an der Scheibenoberfläche haftende Partikel möglichst vollständig zu entfernen, da diese Kontaminationen bei der nachfolgenden Herstellung von Bauelementen zu Problemen führen, beispielsweise zu einem inhomogenen Aufwachsen der Gate-Oxide oder zu einem inhomogenen Abscheiden der Polysilicium-Gates.
- Im Stand der Technik sind mehrere Verfahren zum Reinigen und Trocknen von Halbleiterscheiben bekannt:
AusUS5714203 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine vollständig in ein Bad mit einer Fluorwasserstoff-Lösung (Flusssäure) eingetauchte Halbleiterscheibe langsam aus dem Bad in eine ozonhaltige Atmosphäre herausgezogen wird. Das Ozon aus der Atmosphäre löst sich an der Flüssigkeitsoberfläche und senkt so deren Oberflächenspannung, was das Ablaufen der Flüssigkeit von der Scheibenoberfläche erleichtert. Gleichzeitig wird die Scheibenoberfläche durch die ozonhaltige Atmosphäre oxidiert. Die Scheibe ist also nach der Trocknung hydrophil. InUS6451124 wurde festgestellt, dass die Halbleiterscheibe mit einer Geschwindigkeit von nur 0,01 bis 15 mm pro Sekunde und bevorzugt von 0,01 bis 0,5 mm pro Sekunde aus der Flusssäure herausgezogen werden darf, um wirklich eine trockene Scheibenoberfläche zu erreichen. Bei einem Scheibendurchmesser von 300 mm und einer Geschwindigkeit von 0,5 mm pro Sekunde benötigt allein dieser Vorgang 10 Minuten. Die Scheibe muss völlig trocken sein, da ansonsten Inhomogenitäten auf der Scheibenoberfläche, beispielsweise sog. „watermarks" beobachtet werden. - Seit einigen Jahren finden auch Einzelscheibenreinigungsverfahren zunehmend Anwendung, bei denen eine Halbleiterscheibe in eine schnelle Rotation um ihre Mittelachse versetzt wird und dabei zunächst mit einer oder mehreren Flüssigkeiten gereinigt, anschließend mit entionisiertem Wasser gespült und getrocknet wird. Die Flüssigkeiten werden auf die rotierende Halbleiterscheibe aufgebracht und durch die Zentrifugalkraft zum Scheibenrand hin beschleunigt, sodass die Flüssigkeiten nach außen abfließen und dabei auf der Scheibenoberfläche einen in der Regel ganzflächigen, dünnen Film bilden. Bei der anschließenden Trocknung unter weiterer Rotation der Halbleiterscheibe, beispielsweise unter Zugabe eines die Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms reduzierenden Dampfes (z. B. von Isopropanol) fließt der Flüssigkeitsfilm vollständig nach außen ab. Derartige Verfahren sind in
US2004/0103915A1 EP0905747A1 beschrieben. Derartige Einzelscheibenreinigungsverfahren zeichnen sich durch einen geringeren Chemikalienverbrauch aus. - Es ist auch bekannt, in solchen Vorrichtungen Flusssäure als Reinigungsflüssigkeit einzusetzen. So beschreibt
US6869487B1 ein Verfahren, bei dem eine Halbleiterscheibe unter schneller Rotation mit einer Flüssigkeit gereinigt wird, wobei die Flüssigkeit gelöstes Ozon enthält, das entweder zuvor in der Flüssigkeit gelöst wurde oder aus einer ozonhaltigen Prozessatmosphäre stammt. Eine hydrophile Oberfläche lässt sich erreichen, indem der Prozessatmosphäre weiter Ozon zugegeben wird, nachdem die Zufuhr an Flüssigkeit bereits gestoppt wurde. Allerdings ist darauf zu achten, dass immer ein geschlossener Flüssigkeitsfilm auf der Scheibenoberfläche vorhanden ist, solange sie mit Ozon in Kontakt steht. Anschließend wird die Halbleiterscheibe mit entionisiertem Wasser gespült und getrocknet. Die Trocknung erfolgt beispielsweise durch Trockenschleudern unter Zugabe von Isopropanol-Dampf. - Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Konzentration der Partikel, Metalle und organischen Verunreinigungen auf der Oberfläche der auf diese Weise behandelten Halbleiterscheiben immer noch verbesserungsbedürftig ist. Es bestand daher die Aufgabe, ein Reinigungs- und Trocknungsverfahren bereitzustellen, das diese Nachteile überwindet.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe, umfassend folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge:
- a) Behandlung der Halbleiterscheibe mit einer flüssigen wässrigen Lösung enthaltend Fluorwasserstoff, wobei die Halbleiterscheibe zumindest zeitweise um ihre Mittelachse rotiert und
- b) Trocknung der Halbleiterscheibe durch Rotation der Halbleiterscheibe um ihre Mittelachse bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 1000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute in einer ozonhaltigen Atmosphäre, wobei die flüssige wässrige Lösung enthaltend Fluorwasserstoff aufgrund der durch die Rotation erzeugten Zentrifugalkraft von der Halbleiterscheibe abfließt und die Oberfläche der Halbleiterscheibe durch Ozon hydrophiliert wird.
- Die Erfindung besteht darin, eine mit einer HF-haltigen Reinigungslösung bedeckte Halbleiterscheibe in einer ozonhaltigen Gasatmosphäre unter Rotation der Halbleiterscheibe zu trocknen. Trocknung und Oberflächenhydrophilierung finden in einem einzigen Prozessschritt statt. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Anwendung in einer Einzelscheibenreinigungsvorrichtung, wie sie beispielsweise aus
US2004/0103915A1 US6869487B1 nötige Spülen mit entionisiertem Wasser die Konzentration der Partikel und metallischen Verunreinigungen auf der Scheibenoberfläche wieder erhöht und außerdem zu der Bildung von sog. „watermarks" führt. Watermarks treten auf, wenn Spülwasser nicht vollständig und gleichmäßig entfernt wird, sondern an manchen Stellen auf der Halbleiterscheibe zurückbleibt. Diese Reste trocknen danach unkontrolliert ab. Alle Verunreinigungen, die im Spülwasser vorhanden sind, lagern sich dabei auf der Halbleiterscheibe ab und bilden „Wasserflecken". Insbesondere Siliciumdioxid, das in Spuren im Wasser gelöst ist, scheidet sich als partikuläre Kontamination ab. Daher wird erfindungsgemäß auf den Spülschritt mit Wasser verzichtet, obwohl dieser Spülschritt im Stand der Technik als notwendig beschrieben wurde. Gleichzeitig ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch den Verzicht auf organische Verbindungen wie Isopropanol, die nach der Reinigung wieder zu organischen Kontaminationen führen. - Ein weiterer Vorteil ist die Einsparung der Prozesschemikalien entionisiertes Wasser und Isopropanol. Insbesondere werden Kosten für die umweltgerechte Entsorgung organischer Abfälle vermieden. Außerdem bringt das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zu einem herkömmlichen dreistufigen Prozess aus Hydrophilierung, Spülung und Trocknung eine deutliche Verkürzung der Prozessdauer mit sich.
- Anders als bei dem aus
US5714203 bekannten HF-Ozon-Trockner handelt es sich beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht um einen Badprozess, sondern um einen Einzelscheibenprozess, bei dem die Prozesschemikalien mit wenigstens einer Düse auf der rotierenden Halbleiterscheibe verteilt werden. Diese Art der Prozessführung ist äußerst vorteilhaft, da das Trocknungsverfahren mit minimalem Handlingsaufwand in einen mehrstufigen Einzelscheibenreinigungsablauf integriert werden kann. - Schritt a)
- Die Scheibenoberfläche wird in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer flüssigen wässrigen Lösung enthaltend Fluorwasserstoff (Flusssäure) behandelt. Vorzugsweise wird die Lösung durch eine oder mehrere Düsen auf die Halbleiterscheibe aufgebracht, beispielsweise aufgesprüht, während die Halbleiterscheibe durch eine Haltevorrichtung in Rotation versetzt wird. Durch die Zentrifugalkraft fließt die Flüssigkeit nach außen ab und bildet dabei einen dünnen Film auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe. Die Halbleiterscheibe ist in der Regel derart horizontal gelagert, dass sie um eine vertikale Achse gedreht werden kann. Die Flüssigkeiten werden ihr in der Regel von oben und ggf. gleichzeitig von unten zugeführt.
- Die Konzentration des Fluorwasserstoffs in der flüssigen wässrigen Lösung beträgt bevorzugt 0,001 bis 50 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 0,01 bis 2 Gewichtsprozent. Bei einer HF-Konzentration von weniger als 0,001% ist eine vollständige Auflösung der Oxidschicht auf der Halbleiterscheibe nicht mehr gewährleistet. Hoch konzentrierte Flusssäure ist sehr korrosiv, daher wird erfindungsgemäß eine Konzentration von nicht mehr als 50% und bevorzugt von nicht mehr als 2% eingesetzt. Optional können auch andere Reinigungschemikalien wie Chlorwasserstoff in der Lösung vorhanden sein. Chlorwasserstoff bildet mit Metallkationen leicht lösliche Komplexverbindungen, die zusammen mit der Fluorwasserstofflösung entfernt werden.
- Es ist auch möglich, der Lösung Ozon zuzusetzen, bevor sie der Halbleiterscheibe zugeführt wird. Die Konzentration des Ozons beträgt wenigstens 0,1 mg/l. Dadurch wird die Reinigungswirkung der Lösung erhöht und die Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms herabgesetzt.
- Schritt a) kann beispielsweise in Reinraumluft oder unter einer inerten Atmosphäre wie z. B. Stickstoff durchgeführt werden. Es ist aber auch möglich, der Atmosphäre bereits in Schritt a) Ozon zuzusetzen. Ozon wird vorzugsweise in einem kontinuierlichem Gasstrom als O3/O2-Gemisch zugeleitet. Der Gasstrom enthält in Schritt a) bevorzugt 1 bis 35 Gewichtsprozent Ozon, besonders bevorzugt ist der Bereich von 5 bis 20 Gewichtsprozent. Enthält die Atmosphäre Ozon, so löst sich dieses im Flüssigkeitsfilm und gelangt durch Diffusion zur Oberfläche der Halbleiterscheibe, die dadurch oxidiert wird. Die ozonhaltige Atmosphäre kann alternativ zu der ozonhaltigen Lösung oder zusätzlich verwendet werden. Eine Lösung, die Ozon und HF enthält, ist in der Lage, durch fortwährende Auflösung und Neubildung einer Oxidschicht die Halbleiterscheibe zu ätzen. Das erleichtert die Entfernung von Partikeln und ist von Vorteil, wenn eine dickere Oberflächenschicht abgetragen werden soll. Gleichzeitig wird in Gegenwart eines starken Oxidationsmittels wie Ozon die reduktive Abscheidung von Metallen auf der Halbleiteroberfläche verhindert. Eine Reinigungslösung, die nur Fluorwasserstoff und kein Oxidationsmittel enthält, entfernt selektiv nur die dünne Oxidschicht auf der Scheibenoberfläche und besitzt keine Ätzwirkung für elementares Silicium. Das ist vorteilhaft für Halbleiterscheiben mit hohen Anforderungen an die Oberflächenrauheit.
- Schritt b)
- Am Ende von Schritt a) ist die Oberfläche der Halbleiterscheibe mit einem dünnen wässrigen Flüssigkeitsfilm belegt, der Fluorwasserstoff und ggf. weitere Komponenten, beispielsweise Chlorwasserstoff oder Ozon, enthält. Erfindungsgemäß wird die Konzentration des Fluorwasserstoffs in der flüssigen wässrigen Lösung, die sich nach Schritt a) auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe befindet, vor Schritt b) nicht verändert, insbesondere wird die Halbleiterscheibe vor der Trocknung nicht mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten gespült.
- Der Gasraum über der Halbleiterscheibe wird in Schritt b) von einem ozonhaltigen Gasgemisch durchströmt. Beispielsweise kommt Ozon in einer Mischung mit Sauerstoff (O2) oder Luft zum Einsatz. Bevorzugt wird Ozon in einem kontinuierlichen Gasstrom als O3/O2-Gemisch zugeleitet. Die Konzentration des Ozons in diesem Gasstrom beträgt in Schritt b) bevorzugt 5 bis 35 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 5 bis 20 Gewichtsprozent. Bei dieser Ozonkonzentration ist einerseits eine vollständige Hydrophilierung der Scheibenoberfläche gewährleistet, andererseits wird die Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms durch gelöstes Ozon hinreichend verringert, um eine einwandfreie Trocknung zu erzielen.
- Das Ozon aus der Atmosphäre löst sich teilweise in dem Flüssigkeitsfilm und setzt die Oberflächenspannung der Flüssigkeit herab. Die Halbleiterscheibe wird schnell gedreht, wodurch der Flüssigkeitsfilm unter der Wirkung von Zentrifugalkräften abfließt. Die Rotationsgeschwindigkeit ist hoch genug zu wählen, um die Flüssigkeit vollständig von der Scheibenoberfläche abzuschleudern. Dies kann durch eine Rotationsgeschwindigkeit von 1000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise von 2000 bis 3000 Umdrehungen pro Minute, erreicht werden. Nur wenn diese Rotationsgeschwindigkeiten eingehalten werden, kann auf die gemäß dem Stand der Technik nötige Spülung mit Wasser verzichtet werden.
- Die Zugabe von Ozon in den Gasraum beginnt bevorzugt mit dem Ende der Flüssigkeitszufuhr in Schritt a) und gleichzeitig mit der Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Halbleiterscheibe. Es ist auch möglich, Ozon später zuzugeben, wenn die Dicke des Flüssigkeitsfilms durch die Drehbewegung bereits verringert wurde. Für die vollständige und gleichmäßige Entfernung der Flüssigkeit ist es jedoch erforderlich, den Gasraum mit Ozon zu beaufschlagen, solange noch ein geschlossener Flüssigkeitsfilm auf der Scheibe vorhanden ist. Das gesamte Reinigungs- und Trocknungsverfahren lässt sich in weniger als 30 Sekunden durchführen.
- Beim Trocknen der Halbleiterscheibe kommt die ozonhaltige Gasatmosphäre in Kontakt mit der Scheibenoberfläche und bildet dabei eine hydrophile Oxidschicht, sodass die Halbleiterscheibe am Ende von Schritt b) hydrophil und trocken ist. Die getrocknete Scheibe ist frei von Wasserflecken („watermarks"). Da das erfindungsgemäße Verfahren keine Erhöhung der Metall- und Partikelkonzentrationen auf der Scheibenoberfläche zur Folge hat, zeichnen sich die erfindungsgemäß behandelten Halbleiterscheiben durch eine geringe Metall- und Partikelkonzentration aus.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf alle Halbleiterscheiben angewandt werden, bevorzugt auf einkristalline Siliciumscheiben. Bevorzugt ist auch die Anwendung auf Halbleiterscheiben, die noch keine Bauelementestrukturen tragen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5714203 [0003, 0010]
- - US 6451124 [0003]
- - US 2004/0103915 A1 [0004, 0008]
- - EP 0905747 A1 [0004]
- - US 6869487 B1 [0005, 0008]
Claims (10)
- Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe, umfassend folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge: a) Behandlung der Halbleiterscheibe mit einer flüssigen wässrigen Lösung enthaltend Fluorwasserstoff, wobei die Halbleiterscheibe zumindest zeitweise um ihre Mittelachse rotiert und b) Trocknung der Halbleiterscheibe durch Rotation der Halbleiterscheibe um ihre Mittelachse bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 1000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute in einer ozonhaltigen Atmosphäre, wobei die flüssige wässrige Lösung enthaltend Fluorwasserstoff aufgrund der durch die Rotation erzeugten Zentrifugalkraft von der Halbleiterscheibe abfließt und die Oberfläche der Halbleiterscheibe durch Ozon hydrophiliert wird.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rotationsgeschwindigkeit von 2000 bis 3000 Umdrehungen pro Minute in Schritt b).
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Fluorwasserstoffs in der flüssigen wässrigen Lösung in den Schritten a) und b) 0,01 bis 2 Gewichtsprozent beträgt.
- Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Fluorwasserstoffs in der flüssigen wässrigen Lösung, die sich nach Schritt a) auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe befindet, vor Schritt b) nicht verändert wird.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Ozon in der Atmosphäre in Schritt b) 5 bis 20 Gewichtsprozent beträgt.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) unter einer ozonhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird.
- Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Ozon in der Atmosphäre in Schritt a) 5 bis 20 Gewichtsprozent beträgt.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige wässrige Lösung Ozon enthält.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Einzelscheibenreinigungsvorrichtung durchgeführt wird.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheibe ab einem Zeitpunkt der ozonhaltigen Atmosphäre ausgesetzt wird, zu dem die Halbleiterscheibe noch mit einem durchgehenden Flüssigkeitsfilm bedeckt ist.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007027112A DE102007027112B4 (de) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe |
KR1020080044075A KR100962624B1 (ko) | 2007-06-13 | 2008-05-13 | 반도체 웨이퍼의 세척, 건조 및 친수화 처리를 위한 방법 |
US12/134,378 US9230794B2 (en) | 2007-06-13 | 2008-06-06 | Process for cleaning, drying and hydrophilizing a semiconductor wafer |
SG200804381-2A SG148943A1 (en) | 2007-06-13 | 2008-06-10 | Process for cleaning, drying and hydrophilizing a semiconductor wafer |
TW097121724A TWI375987B (en) | 2007-06-13 | 2008-06-11 | Verfahren zur reinigung, trocknung und hydrophilierung einer halbleiterscheibe |
CN200810125954XA CN101325152B (zh) | 2007-06-13 | 2008-06-11 | 用于将半导体晶片清洗、干燥和亲水化的方法 |
JP2008155145A JP4763756B2 (ja) | 2007-06-13 | 2008-06-13 | 半導体ウェハを洗浄、乾燥及び親水化する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007027112A DE102007027112B4 (de) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007027112A1 true DE102007027112A1 (de) | 2008-12-18 |
DE102007027112B4 DE102007027112B4 (de) | 2011-06-22 |
Family
ID=39986047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007027112A Active DE102007027112B4 (de) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9230794B2 (de) |
JP (1) | JP4763756B2 (de) |
KR (1) | KR100962624B1 (de) |
CN (1) | CN101325152B (de) |
DE (1) | DE102007027112B4 (de) |
SG (1) | SG148943A1 (de) |
TW (1) | TWI375987B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2113939A3 (de) * | 2008-05-02 | 2011-07-13 | Sumco Techxiv Corporation | Halbleiterwaferverarbeitungsverfahren und -vorrichtung |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8486201B2 (en) * | 2009-07-16 | 2013-07-16 | Lam Research Ag | Method for drying a semiconductor wafer |
DE102010063178B4 (de) * | 2010-12-15 | 2014-05-22 | Siltronic Ag | Verfahren zur Reinigung einer Halbleiterscheibe aus Silizium unmittelbar nach einer Politur der Halbleiterscheibe |
CN102251242A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-11-23 | 国电宁夏太阳能有限公司 | 多晶硅清洗方法 |
JP5888280B2 (ja) | 2013-04-18 | 2016-03-16 | 信越半導体株式会社 | シリコンウエーハの研磨方法およびエピタキシャルウエーハの製造方法 |
JP6894264B2 (ja) * | 2016-03-25 | 2021-06-30 | 株式会社Screenホールディングス | 基板処理方法および基板処理装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5714203A (en) | 1995-08-23 | 1998-02-03 | Ictop Entwicklungs Gmbh | Procedure for the drying of silicon |
EP0905747A1 (de) | 1997-09-24 | 1999-03-31 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Flüssigkeit von der Oberflache einer umlaufenden Substrat |
DE19801360A1 (de) * | 1998-01-16 | 1999-07-22 | Sez Semiconduct Equip Zubehoer | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Halbleiter-Oberflächen |
US6451124B1 (en) | 2000-07-27 | 2002-09-17 | Wacker Siltronic Gesellschaft Fur Halbleiterma Terialien Ag | Process for the chemical treatment of semiconductor wafers |
US20040103915A1 (en) | 2000-06-26 | 2004-06-03 | Steven Verhaverbeke | Assisted rinsing in a single wafer cleaning process |
US20040103919A1 (en) * | 1997-05-09 | 2004-06-03 | Michael Kenny | Single wafer cleaning with ozone |
US20050034745A1 (en) * | 1997-05-09 | 2005-02-17 | Semitool, Inc. | Processing a workpiece with ozone and a halogenated additive |
US6869487B1 (en) | 1997-05-09 | 2005-03-22 | Semitool, Inc. | Process and apparatus for treating a workpiece such as a semiconductor wafer |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0756323A (ja) | 1993-08-11 | 1995-03-03 | Nikon Corp | 基板洗浄装置 |
US6701941B1 (en) * | 1997-05-09 | 2004-03-09 | Semitool, Inc. | Method for treating the surface of a workpiece |
US6295998B1 (en) | 1999-05-25 | 2001-10-02 | Infineon Technologies North America Corp. | Temperature controlled gassification of deionized water for megasonic cleaning of semiconductor wafers |
JP4675448B2 (ja) * | 1999-06-01 | 2011-04-20 | Sumco Techxiv株式会社 | 半導体基板の洗浄方法 |
DE60045134D1 (de) * | 1999-07-23 | 2010-12-02 | Semitool Inc | Verfahren und System zum Behandeln eines Werkstückes wie eines Halbleiterwafers |
-
2007
- 2007-06-13 DE DE102007027112A patent/DE102007027112B4/de active Active
-
2008
- 2008-05-13 KR KR1020080044075A patent/KR100962624B1/ko active IP Right Grant
- 2008-06-06 US US12/134,378 patent/US9230794B2/en active Active
- 2008-06-10 SG SG200804381-2A patent/SG148943A1/en unknown
- 2008-06-11 CN CN200810125954XA patent/CN101325152B/zh active Active
- 2008-06-11 TW TW097121724A patent/TWI375987B/zh active
- 2008-06-13 JP JP2008155145A patent/JP4763756B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5714203A (en) | 1995-08-23 | 1998-02-03 | Ictop Entwicklungs Gmbh | Procedure for the drying of silicon |
US20040103919A1 (en) * | 1997-05-09 | 2004-06-03 | Michael Kenny | Single wafer cleaning with ozone |
US20050034745A1 (en) * | 1997-05-09 | 2005-02-17 | Semitool, Inc. | Processing a workpiece with ozone and a halogenated additive |
US6869487B1 (en) | 1997-05-09 | 2005-03-22 | Semitool, Inc. | Process and apparatus for treating a workpiece such as a semiconductor wafer |
EP0905747A1 (de) | 1997-09-24 | 1999-03-31 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Flüssigkeit von der Oberflache einer umlaufenden Substrat |
DE19801360A1 (de) * | 1998-01-16 | 1999-07-22 | Sez Semiconduct Equip Zubehoer | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Halbleiter-Oberflächen |
US20040103915A1 (en) | 2000-06-26 | 2004-06-03 | Steven Verhaverbeke | Assisted rinsing in a single wafer cleaning process |
US6451124B1 (en) | 2000-07-27 | 2002-09-17 | Wacker Siltronic Gesellschaft Fur Halbleiterma Terialien Ag | Process for the chemical treatment of semiconductor wafers |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2113939A3 (de) * | 2008-05-02 | 2011-07-13 | Sumco Techxiv Corporation | Halbleiterwaferverarbeitungsverfahren und -vorrichtung |
US8334222B2 (en) | 2008-05-02 | 2012-12-18 | Sumco Techxiv Corporation | Semiconductor wafer processing method and apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20080109605A (ko) | 2008-12-17 |
SG148943A1 (en) | 2009-01-29 |
US20080308122A1 (en) | 2008-12-18 |
KR100962624B1 (ko) | 2010-06-11 |
JP4763756B2 (ja) | 2011-08-31 |
US9230794B2 (en) | 2016-01-05 |
CN101325152B (zh) | 2010-06-23 |
TWI375987B (en) | 2012-11-01 |
JP2008311660A (ja) | 2008-12-25 |
DE102007027112B4 (de) | 2011-06-22 |
TW200849358A (en) | 2008-12-16 |
CN101325152A (zh) | 2008-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60319294T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Substratbehandlung | |
DE102007027112B4 (de) | Verfahren zur Reinigung, Trocknung und Hydrophilierung einer Halbleiterscheibe | |
DE69012373T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Substraten nach Behandlung in einer Flüssigkeit. | |
AT411335B (de) | Verfahren zum nassbehandeln von scheibenförmigen gegenständen | |
DE60301907T2 (de) | Reinigungsmittel nach CMP-Gebrauch | |
DE112005003233B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Silizium-Wafers | |
DE19525521A1 (de) | Verfahren zum Reinigen von Substraten | |
DE102006030266A1 (de) | Verringern der Kontamination von Halbleitersubstraten während der Metallisierungsbearbeitung durch Bereitstellen einer Schutzschicht am Substratrand | |
DE69909346T2 (de) | Reinigungslösung für elektronische Bauteile sowie deren Verwendung | |
DE19521389A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung | |
DE69511639T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung und Verarbeitungs-Analyse- und Herstellungsverfahren für deren Substrat | |
DE102004039059B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Halbleitersubsstraten | |
DE102013100709A1 (de) | Vorrichtungen und Verfahren zum Polieren, Ätzen und Reinigen mit einer mit Gas gemischten Flüssigkeit | |
DE102009015749B3 (de) | Erhöhen der Haftung von dielektrischen Zwischenschichtmaterialien von Halbleiterbauelementen durch Unterdrücken der Silizidbildung am Substratrand | |
US20030104703A1 (en) | Cleaning composition and method of washing a silicon wafer | |
DE60036601T2 (de) | Verfahren zum polieren und reinigen eines wafers mit verwendung einer schutzschicht | |
DE10053911B4 (de) | Substratbearbeitungsverfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Substraten | |
DE19801360A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Halbleiter-Oberflächen | |
DE112010003101B4 (de) | Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Wafers | |
DE19531031A1 (de) | Verfahren zum Trocknen von Silizium | |
DE102007044787A1 (de) | Verfahren zum Reinigen einer Halbleiterscheibe | |
US7727900B2 (en) | Surface preparation for gate oxide formation that avoids chemical oxide formation | |
DE10052762A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen einer Halbleiterscheibe | |
DE69613476T2 (de) | Metallspülungsverfahren mit kontrollierter Metallmikrokorrosionsreduktion | |
DE102014119159A1 (de) | Halbleitervorrichtung-Metallisierungssysteme und -verfahren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110923 |