DE19825033A1

DE19825033A1 - System zum Behandeln von Halbleitersubstraten und Behandlungsverfahren von Halbleitersubstraten

Info

Publication number: DE19825033A1
Application number: DE19825033A
Authority: DE
Inventors: Toko Konishi; Cozy Ban; Yasuhiro Asaoka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-04-22
Also published as: JPH11121417A; US6431183B1; TW376548B; CN1214535A; KR19990036525A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Behandeln von Halbleitersubstraten und ein Behandlungsverfahren von Halblei tersubstraten.

Genauer betrifft sie ein Reinigungs-/Ätzverfahren und eine Rei nigungs-/Ätzvorrichtung für Halbleitersubstrate, die sich ent lang der Herstellungslinie bewegen, zum Reinigen oder Ätzen.

Die Herstellung von Halbleitern enthält sehr wichtige Prozesse für das Naßreinigen und Ätzen und Halbleitersubstraten oder Wa fern. Höher verdichtete Vorrichtungen als vorher benötigen wei ter ein Reinigen und Ätzen mit sehr guten Eigenschaften. Die Naßreinigungs- und Ätzprozesse bei der Produktion von Halblei tern verwenden heutzutage eine Vielzahl von chemischen Lösungen für spezielle individuelle Objekte. Sie enthalten Ammoniakwas ser, Salzsäure, Wasserstoffperoxidwasser bzw. wäßriges Wasser stoffperoxid, Flußsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpeter säure, usw.

Das Entfernen von Teilchen wird normalerweise mit einer APM-Rei nigung (mit einer gemischten Flüssigkeit aus Ammoniak, Was serstoffperoxidwasser und Wasser) durchgeführt, und das Entfer nen von Metall wird normalerweise durch eine SPM-Reinigung (mit einer gemischten Flüssigkeit aus Schwefelsäure und Wasserstoff peroxidwasser) oder einer HPM-Reinigung (mit einer gemischten Flüssigkeit aus Salzsäure, Wasserstoffperoxidwasser und Wasser) durchgeführt.

Weiterhin wird bei dem Naßätzen eines Siliziumoxidfilmes norma lerweise eine gemischte Flüssigkeit aus Flußsäure und Wasser oder eine gemischte Flüssigkeit aus Ammoniumfluorid, Flußsäure und Wasser (gepufferte Flußsäure) verwendet, und das Naßätzen von einem Siliziumnitridfilm verwendet normalerweise heiße Phos phorsäure. Somit sind eine Vielzahl von chemischen Lösungen zum Reinigen und Naßätzen unentbehrlich.

Eine Entwicklung der letzten Zeit ist das Reinigen mit Ozonwas ser zum Entfernen von organischen Verunreinigungen. Ein der An melderin bekanntes Reinigungssystem mit Ozonwasser ist schema tisch in Fig. 9 gezeigt. Ein Reinigungsgerät 1 ermöglicht, die Ozonkonzentration wie gewünscht einzustellen. Der eingestellte Wert wird über eine Signalschaltung 4 zu der Ozongaserzeugungs einheit 2 gesendet. Die Ozongaserzeugungseinheit 2 stellt die Entladespannung entsprechend den empfangenen Signalen derart ein, daß sie soviel Ozongas erzeugt, wie notwendig ist. Das Ozongas wird in reinem Wasser über Membrane in der Ozonlösungs einheit 3 gelöst. Das resultierende Ozonwasser bzw. wäßrige Ozon wird an das Reinigungsgerät 1 geliefert.

Bei dem der Anmelderin bekannten Reinigungssystem führt jedoch das Einstellen der für das Reinigungsgerät 1 notwendige Ozonkon zentration durch Einstellen der Entladespannung in der Ozongas erzeugungseinheit 2 zu dem Nachteil, daß es Zeit beansprucht, die Entladespannung stabil zu erhalten, daß es Zeit beansprucht, das Ozongas einer vorbestimmten Menge in die Ozonlösungseinheit 3 einzubringen (da ein gewisser Abstand zwischen der Ozongaser zeugungseinheit 2 und der Ozongaslösungseinheit 3 vorhanden ist), und daß es Zeit beansprucht, das Ozonwasser mit einer ge wünschten Konzentration in das Reinigungsgerät 1 einzubringen.

Die Technik des Standes der Technik der Substratbehandlung mit einer Ozon enthaltenden chemischen Lösung oder Ozon enthaltendem reinen Wasser ist übrigens in der Japanischen Patentanmeldung JP 60-239 028 A und dem US-Patent 5 567 244 beschrieben. Es sind jedoch Schwierigkeiten beim schnellen und freien Steuern der Ozonkonzentration vorhanden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System des Behandelns von Halbleitersubstraten, wobei das System und das Verfahren beim Naßreinigen und Ätzen von Halbleiter substraten verwendet werden, derart vorzusehen, daß die Ausbeu ten verbessert werden, während eine Oberflächenaufrauhung ver hindert wird.

Die Aufgabe wird durch das System zum Behandeln von Halbleiter substraten des Anspruches 1 oder 4 oder durch das Behandlungs verfahren von Halbleitersubstraten des Anspruches 12 oder 13 ge löst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet das Verfahren und System zur Behandlung Ozon oder aktiven Sauerstoff, der Ozon enthält, als Behandlungsmedium und sind in der Lage, die Konzen tration des Ozons oder des aktiven Sauerstoffs, der Ozon ent hält, frei einzustellen, wodurch die Durchsätze verbessert wer den.

Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei einem Behandlungsverfahren von Halbleitervorrichtungen Ozon er zeugt und in einer chemischen Lösung oder reinem Wasser zum Be handeln von Halbleitersubstraten gelöst. Die chemische Lösung oder das reine Wasser, in denen das Ozon gelöst wurde, wird mit ultraviolettem Licht bestrahlt, und dadurch wird die Konzentra tion des Ozons in der chemischen Lösung oder dem reinem Wasser gesteuert. Dann werden die Halbleitersubstrate mit der chemi schen Lösung oder dem reinem Wasser, die das Ozon in gesteuerten Konzentrationen enthalten, behandelt.

Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei einem Behandlungsverfahren von Halbleitervorrichtungen Sauerstoff erzeugt und in einer chemischen Lösung oder reinem Wasser zum Behandeln von Halbleitersubstraten gelöst. Die chemi sche Lösung oder das reine Wasser, in denen der Sauerstoff ge löst wurde, wird mit ultraviolettem Licht bestrahlt, und dadurch wird aktiver Sauerstoff erzeugt und die Konzentration davon wird gesteuert. Dann werden Halbleitersubstrate mit der chemischen Lösung oder dem reinem Wasser, die den aktiven Sauerstoff in ge steuerten Konzentrationen enthalten, behandelt.

Bei den Behandlungsverfahren der Halbleitersubstrate wird Phos phorsäure bevorzugt als die chemische Lösung verwendet. Alterna tiv wird Flußsäure bevorzugt als chemische Lösung verwendet.

Bei den Behandlungsverfahren von Halbleitersubstraten wird die Konzentration der Flußsäure bevorzugt derart gesteuert, daß sie während der Behandlung der Halbleitersubstrate verändert wird. Weiterhin werden die Konzentration der Flußsäure und die Konzen tration des Ozons bevorzugt derart gesteuert, daß sich während der Behandlung der Halbleitersubstrate entgegengesetzt ändern. Weiterhin werden die Konzentration der Flußsäure und die Ände rung der Konzentration bzw. die Konzentration des Ozons bevor zugt derart gesteuert, daß sie während der Behandlung der Halb leitersubstrate periodisch entgegengesetzt geändert werden.

Die Effekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt ein System oder Verfahren zum Behandeln von Halbleitersubstraten bereit, die eine chemische Lösung oder reines Wasser mit Ozon in vorgeschriebenen Konzen trationen zum Behandeln oder Reinigen von Halbleitersubstraten verwenden. Während dem Betrieb wird Ozon in einer chemischen Lö sung oder reinem Wasser gelöst und die Ozon enthaltende chemi sche Lösung oder das Ozon enthaltende reine Wasser wird mit ul traviolettem Licht derart bestrahlt, daß die Konzentration des Ozons in der chemischen Lösung oder dem reinen Wasser wie ge wünscht gesteuert wird. Die Behandlung oder das Reinigen der Si liziumhalbleitersubstrate mit der chemischen Lösung oder dem reinen Wasser, die Ozon in gesteuerten Konzentrationen enthal ten, bringt den Vorteil des Verhinderns des Aufrauhens der Substratoberfläche aufgrund dem Aussetzen einer chemischen Lö sung oder warmem Wasser.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet das System oder Verfahren zum Behandeln von Halbleitersubstraten ei ne chemische Lösung oder reines Wasser, die aktiven Sauerstoff in gesteuerten Konzentrationen enthalten, der durch Lösen von Sauerstoff in einer chemischen Lösung oder reinem Wasser und Be strahlen der Sauerstoff enthaltenden chemischen Lösung oder des Sauerstoff enthaltenden reinen Wassers mit ultraviolettem Licht erzeugt ist. Dieser aktive Sauerstoff verhindert, daß die Substratoberfläche aufgrund dem Aussetzen mit einer chemischen Lösung oder warmen Wasser aufgerauht wird.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet das System oder Verfahren zum Behandeln von Halbleitersubstraten ein Mittel zum Steuern der Konzentration des aktiven Sauerstoffs oder des Ozons in der chemischen Lösung oder in dem reinen Was ser durch Bestrahlen mit ultraviolettem Licht. Daher ermöglicht es die schnelle und freie Kontrolle der Konzentration des Ozons oder des aktiven Sauerstoffs. Dies führt zu einem verbesserten Durchsatz.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt das System oder Verfahren zum Behandeln von Halbleitersubstraten den Vorteil des Verhinderns, daß die Substratoberfläche durch Behan deln mit Phosphorsäure, speziell heißer Säure, aufgerauht oder beschädigt wird zur Verfügung.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet das System oder Verfahren zum Behandeln von Halbleitersubstraten Flußsäure als die chemische Lösung und steuert ihre Konzentrati on in Relation zu der Ozonkonzentration. Dies ermöglicht das Entfernen von sowohl organischen als auch anorganischen Verun reinigungen in einem einzelnen Reinigungsschritt.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet das System oder Verfahren zum Behandeln von Halbleitersubstraten Ozon oder aktiven Sauerstoff und Flußsäure, wobei periodisch ih re Konzentrationen in einer solchen Art gesteuert werden, daß die Konzentration von Ozon oder aktiven Sauerstoff erhöht wird, wenn die Konzentration von Flußsäure verringert wird, und umge kehrt. Daher wird ein Schaden von der Substratoberfläche ent fernt und der Oberflächenzustand des Substrates nach dem Reini gen wird frei gesteuert.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren, wobei gleiche oder ähnliche Teile mit gleichen Be zugszeichen bezeichnet werden. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein System zum Behandeln von Halbleitersubstraten entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein System zum Behandeln von Halbleitersubstraten entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein System zum Behandeln von Halbleitersubstraten entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine Änderung der Konzentrationen von Flußsäure und Ozonwasser in einem System zum Behandeln von Halbleitersubstraten entsprechend dem dritten Aus führungsbeispiel,

Fig. 5 ein System zum Behandeln von Halbleitersubstraten entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 eine Änderung von Konzentrationen von Flußsäure und Ozonwasser in dem System zum Behandeln von Halbleitersubstraten entsprechend dem vierten Aus führungsbeispiel,

Fig. 7 ein System zum Behandeln von Halbleitersubstraten entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 einem Ejektor, der in dem ersten bis fünften Aus führungsbeispiel verwendet wird, und

Fig. 9 ein der Anmelderin bekanntes Reinigungssystem mit Ozonwasser für Halbleitersubstrate.

Erstes Ausführungsbeispiel

Entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein System zum Behandeln von Halbleitersubstraten entsprechend Fig. 1 aufge baut.

In Fig. 1 stellt das Bezugszeichen 5 einen Behälter dar, in dem Halbleitersubstrate einem Reinigen oder Ätzen ausgesetzt werden, stellt 6 einen Behälter dar, in dem die Halbleitersubstrate ei ner Wasserspülung ausgesetzt werden, stellt 7 einen Behälter dar, in dem die Halbleitersubstrate getrocknet werden, und stellt 8 ein Gerät zum Behandeln von Halbleitersubstraten dar, das aus dem Behandlungsbehälter 5, dem Wasserspülungsbehälter 6 und dem Trocknungsbehälter 7 gebildet ist.

Zusätzlich stellt 8a ein Durchgang bzw. eine Verbindung für Si gnale dar, die die Ozonkonzentration bestimmen, stellt 9 ein Mittel zum Bestrahlen von Ozonwasser mit ultraviolettem Licht dar (das ebenfalls als ein Mittel zum Steuern der Ozonkonzentra tion dient), stellt 9a ein Rohr zum Liefern von Ozonwasser dar, stellt 9b ein Rohr zum Liefern einer chemischen Lösung (wie zum Beispiel Phosphorsäure) dar, stellt 10 einen Ejektor zum Lösen von Ozon in reinem Wasser dar, stellt 11 ein Mittel zum Erzeugen von Ozongas dar, stellt 22 Halbleitersubstrate (wie zum Beispiel Siliziumwafer) dar, die in dem Behandlungsbehälter 5 angeordnet sind, und stellt 23 ein Ventil zum Steuern der Versorgung von reinem Wasser und Phosphorsäure dar.

Das obige System zum Behandeln von Halbleitersubstraten arbeitet chargenweise in der folgenden Art. Dem Behandlungsbehälter 5 wird eine Mischung aus heißer Phosphorsäure (als eine chemische Lösung) über das Rohr 9b und Ozon enthaltendes Wasser über das Rohr 9a zugeführt. Die Halbleitersubstrate 22 werden mit der Mi schung in dem Behandlungsbehälter 5 behandelt, mit Wasser in dem Wasserspülungsbehälter 6 gespült und schließlich in dem Trocknungsbehälter 7 getrocknet.

Bei dem Substratbehandlungssystem erzeugt das Ozongaserzeugungs mittel 11 Ozongas, das in den Ejektor 10 eintritt, in dem Ozon in reinem Wasser durch ein Polyolefinmembran gelöst wird. Das reine Wasser wird mit ultraviolettem Licht in dem UV-Licht bestrahlungsmittel 9 derart bestrahlt, daß Ozon zersetzt wird. Somit wird das Ozonwasser mit vorbestimmter Konzentration dem Behandlungsbehälter 5 geliefert.

Das gelieferte Ozonwasser in Kombination mit der heißen Phos phorsäure bietet den Vorteil des Bildens von einem Siliziumoxid film auf der Oberfläche des Siliziumsubstrates, wodurch verhin dert wird, daß die Substratoberflächen direkt der heißen Phos phorsäure ausgesetzt werden. Dadurch wird verhindert, daß die Oberfläche der Siliziumsubstrate aufgerauht wird. Dies ist das, das dieses Ausführungsbeispiel von der der Anmelderin bekannten Technik, bei der die Behandlung der Siliziumsubstrate mit heißer Phosphorsäure alleine ein Oberflächenaufrauhen verursacht, un terscheidet.

Das Liefern von Ozonwasser wird im folgenden beschrieben. Bei der der Anmelderin bekannten Technik, die in Fig. 9 gezeigt ist, wird dem Reinigungsgerät 1 Ozonwasser mit gewünschter Konzentra tion geliefert. Wenn einmal die Ozonkonzentration bestimmt ist, werden Signale zu dem Ozongaserzeugungsmittel 2 gesendet, in dem die Entladespannung derart gesteuert wird, daß die Menge des zu erzeugenden Ozons gesteuert wird.

Im Gegensatz dazu unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von der der Anmelderin bekannten Technik darin, daß die Signale zum Bestimmen der gewünschten Ozonkonzentration zu dem UV-Lichterzeugungsmittel 9 über die Signalverbindung 8a gesendet werden, so daß die Ozonkonzentration durch die Dosierung des UV-Lichtes gesteuert wird. In anderen Worten wird eine konstante Menge (maximale Menge) von Ozongas von dem Ozongaserzeugungsmit tel 11 zu dem Ejektor 10, in dem das Ozon in reinem Wasser ge löst wird, geliefert. Das Ozon enthaltende Wasser wird in das UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 eingebracht, in dem das Ozon ent haltende Wasser mit dem UV-Licht derart bestrahlt wird, daß das Ozon in einem solchen Ausmaß zersetzt wird, daß die gewünschte Ozonkonzentration erhalten wird. Das Wasser, das das Ozon in ei ner gewünschten Konzentration enthält, wird zu dem Substratbe handlungsgerät 8 geliefert. Diese Anordnung vermeidet die Not wendigkeit des Steuerns der Erzeugung des Ozongases durch Ein stellen der Entladespannung. Dies wiederum beseitigt die Zeit, die zum Stabilisieren der Spannung benötigt wird, und erlaubt ebenfalls einen beliebigen Abstand zwischen dem Ozongaserzeu gungsmittel 11 und dem Ejektor 10.

Wie oben erläutert wurde, ist das erste Ausführungsbeispiel von dem Aufrauhen (und Beschädigen) der Oberfläche der Halbleiter substrate befreit, anders als die der Anmelderin bekannte Tech nik, die zur Behandlung heiße Phosphorsäure alleine verwendet. Dies führt zu verbesserten Ausbeuten. Zusätzlich kann die Ozon konzentration in einer kurzen Zeit mittels der Dosierung des UV-Lichtes gesteuert werden. Dies führt zu verbesserten Durchsät zen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel ist das System zum Behandeln von Halbleitersubstraten gemäß Fig. 2 aufgebaut.

In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 12 einen Behandlungsbe hälter des Typs mit einem Bad, in dem Halbleitersubstrate behan delt werden, stellt 13 ein Sauerstoffgaserzeugungsmittel dar, stellt 14 einen Ejektor zum Lösen von Sauerstoffgas in reinem Wasser dar, stellt 9 ein Mittel zur Bestrahlung mit UV-Licht dar (zum Steuern der Konzentration des aktiven Sauerstoffs, das Ozon enthält), stellt 9a ein Rohr zum Liefern von Wasser, das darin gelösten aktiven Sauerstoff, der Ozon enthält, enthält, dar, stellt 9b ein Rohr zum Liefern einer chemischen Lösung dar und stellt 23 ein Ventil zum Steuern des Lieferns einer chemischen Lösung oder von reinem Wasser dar.

Dieses Substratbehandlungssystem ist von einem Einbadtyp zum chargenweise Betrieb. Es weist den einzelnen Behandlungsbehälter 12 auf, in dem die Substrate einer Reinigung mit einer chemi schen Lösung, einem Ätzen (mit Ammoniak, Flußsäure, Salzsäure und Wasserstoffperoxidwasser einzeln oder in Kombination mitein ander), einer Wasserspülung und einem Trocknen ausgesetzt wer den.

Dieses Substratbehandlungssystem arbeitet in der folgenden Art. Das Sauerstofferzeugungsmittel 13 erzeugt Sauerstoff, der in den Ejektor 14 eintritt. In dem Ejektor 14 wird der Sauerstoff in reinem Wasser gelöst. Das Sauerstoff enthaltende Wasser wird dann in das UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 eingebracht, in dem ak tiver Sauerstoff (wie zum Beispiel Ozon) durch Bestrahlen mit UV-Licht erzeugt wird. Der aktive Sauerstoff wird in reines Was ser oder einer chemischen Lösung eingebracht und dem Behand lungsbehälter 1 zugeführt.

Im allgemeinen weist das Substratbehandlungsgerät (Substratreinigungsgerät) des gewöhnlichen Einbadtyps eine län gere Zeit zum Durchführen des Reinigens und Ätzens als das des Mehrbehältertpys auf, da die chemische Lösung in dem Bad mit reinem Wasser durch Überfluten bzw. Überlaufen ersetzt werden muß. Weiterhin weist es einen anderen Nachteil des Benötigens von warmem, reinem Wasser auf, das zu dem Bad zum Ersetzen der chemischen Lösung mit warmem, reinem Wasser durch Überfluten zu liefern ist, wenn es notwendig ist, die Behandlungstemperatur zu erhöhen. Als Ergebnis wird die Oberfläche der Siliziumsubstrate warmem Wasser für eine lange Zeitdauer, bis die Ersetzung fer tiggestellt ist, ausgesetzt. Die Folge ist eine aufgerauhte Oberfläche. In dem Fall des Gerätes des Einbadtyps wird die Oberfläche der Substrate der chemischen Lösung für eine längere Zeitdauer als in dem Fall des Geräts des Mehrbadtyps ausgesetzt, da das Ersetzen der chemischen Lösung mit reinem Wasser Zeit be ansprucht. Dies führt zu Substraten mit einer rauhen Oberfläche.

Im Gegensatz dazu arbeitet dieses Substratbehandlungssystem in einer solchen Art, daß das Sauerstofferzeugungsmittel 13 Sauer stoff erzeugt, der in den Ejektor 14 eintritt, in dem der Sauer stoff in reinem Wasser gelöst wird, und das Sauerstoff enthal tende reine Wasser wird in das UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 ein gebracht, in dem der Ozon enthaltende, aktive Sauerstoff durch Bestrahlen mit UV-Licht erzeugt wird. Das reine Wasser, das den aktiven Sauerstoff enthält, wird zu dem Behandlungsbehälter 12 geliefert. Als Ergebnis bildet der aktive Sauerstoff einen Sili ziumoxidfilm auf der Oberfläche der Siliziumsubstrate, wodurch verhindert wird, daß die Substratoberfläche direkt dem warmen Wasser oder der chemischen Lösung ausgesetzt wird. Dies verhin dert wiederum, daß die Substratoberfläche rauher wird.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Konzentration des aktiven Sauerstoffes (wie zum Beispiel Ozon) durch die Dosierung des UV-Lichtes in dem UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 gesteuert. Dies bringt den Vorteil des Erreichens der gewünschten Konzentration in einer kurzen Zeit und somit eine Verbesserung des Durchsat zes.

Wie oben beschrieben wurde, tritt bei dem zweiten Ausführungs beispiel keine Oberflächenaufrauhung des Halbleitersubstrates aufgrund einem verlängerten Aussetzen von warmem Wasser oder ei ner chemischen Lösung auf, sogar wenn das zweite Ausführungsbei spiel das Behandlungsgerät des Einbadtyps verwendet.

Drittes Ausführungsbeispiel

Entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel ist das System zum Behandeln von Halbleitersubstraten, wie in Fig. 3 gezeigt ist, aufgebaut.

In Fig. 3 stellt das Bezugszeichen 15 ein Behandlungsgerät des Drehtyps zum Behandeln (oder Reinigen) eines einzelnen Halblei tersubstrates zu einer Zeit dar, stellt 20 ein Einspritzrohr dar, durch das eine chemische Lösung oder reines Wasser einge spritzt wird, stellt 21 eine Stufe bzw. einen Tisch dar, auf dem das Halbleitersubstrat 22 gehalten wird, stellt 9 ein Mittel zum Bestrahlen mit ultraviolettem Licht dar (oder ein Mittel zum Steuern der Ozonkonzentration), stellt 10 einen Ejektor für die Ozonlösung dar und stellt 11 ein Ozonerzeugungsmittel dar. Die letzten drei Mittel sind identisch mit denen, die in Fig. 1 ge zeigt sind.

Dieses Ausführungsbeispiel verwendet das Substratbehandlungsge rät 15 des Drehtyps, das das Reinigen und Ätzen der Silizium substrate mit Flußsäure und Ozonwasser für ein Siliziumsubstrat nach dem anderen durchführt.

Dieses Substratbehandlungsgerät 15 arbeitet in einer solchen Art, daß der Tisch 21 das darauf angeordnete Halbleitersubstrat 22 dreht und daß das sich drehende Halbleitersubstrat mit einer chemischen Reinigungslösung oder reinem Wasser, die von dem Ein spritzrohr eingespritzt werden, besprüht wird.

Dieses Substratbehandlungssystem weist das Ozonerzeugungsmittel 11 auf. Das Ozongas tritt in den Ejektor 10 derart ein, daß es in reinem Wasser gelöst wird. Das resultierende Ozonwasser wird dem Behandlungsgerät 15 geliefert. Flußsäure wird ebenfalls dem Behandlungsgerät 15 durch die Leitung 9b geliefert. Wenn notwen dig, wird das Ozonwasser mit der Flußsäure gemischt. Übrigens wird das Ozonwasser mit ultraviolettem Licht in dem UV-Licht bestrahlungsmittel 9 (das hinter dem Ejektor 10 installiert ist) derart bestrahlt, daß das gelöste Ozon zersetzt wird und die Ozonkonzentration, wie gewünscht, eingestellt wird.

Das Substratbehandlungssystem dieses Ausführungsbeispieles ar beitet wie folgt zum Behandeln oder Reinigen von Substraten.

Während der Behandlung in diesem Substratbehandlungssystem wer den die Konzentrationen der Flußsäure und des Ozonwassers mit dem Ablauf der Zeit, wie in Fig. 4 gezeigt ist, geändert. Im Ge gensatz zur Technik des Standes der Technik erlaubt dieses Substratbehandlungssystem, daß die Ozonkonzentration aufgrund des UV-Lichtbestrahlungsmittels 9, das gelöstes Ozon zersetzt, frei gesteuert wird.

Während dem Reinigen wird die Konzentration des Ozonwassers langsam bzw. graduell verringert und wird die Konzentration der Flußsäure langsam bzw. graduell erhöht, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Das Anfangs gelieferte Ozonwasser mit hoher Konzentration entfernt organische Materialien und bildet einen Siliziumoxid film. Andererseits entfernt die Flußsäure, deren Konzentration erhöht wird, den Siliziumoxidfilm. In dieser Art ist es möglich, sowohl organische als auch anorganische Verunreinigungen in ei nem einzelnen Reinigungsschritt zu entfernen. Zusätzlich ändert das Ozon das Oberflächenpotential des Substrates, wodurch Me tallverunreinigungen, wie zum Beispiel Kupfer, verhindert wer den.

Wie oben erläutert wurde, erlaubt das dritte Ausführungsbeispiel das Entfernen von sowohl organischen als auch anorganischen Ver unreinigungen in einem einzigen Reinigungsschritt und verhindert ebenfalls Metallverunreinigungen nach dem Reinigen mit Flußsäure aufgrund des zu dem reinen Wasser hinzugefügten Ozons. Dies ist anders als in der Technik des Standes der Technik. Daher ist dieses Ausführungsbeispiel in der Lage, eine Reinigung mit sehr guten Eigenschaften in kurzer Zeit vorzusehen und führt zu ver besserten Durchsätzen und Ausbeuten.

Viertes Ausführungsbeispiel

Entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel ist das System zum Behandeln von Halbleitersubstraten gemäß Fig. 5 aufgebaut.

In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 16 einen Behandlungsbe hälter, in dem Siliziumhalbleitersubstrate einer Behandlung mit Flußsäure ausgesetzt werden, bezeichnet 17 einen Spülungsbehäl ter, in dem die Halbleitersubstrate mit Wasser gespült werden, bezeichnet 18 einen Trocknungsbehälter, in dem die Halbleiter substrate getrocknet werden, und bezeichnet 19 ein Behandlungs gerät zum Behandeln (oder Reinigen) von Halbleitersubstraten, das aus dem Behandlungsbehälter 16, dem Wasserwaschbehälter 17 und dem Trocknungsbehälter 18 gebildet ist. Zusätzlich stellt 9 ein Mittel zum Bestrahlen mit ultraviolettem Licht (oder ein Mittel zum Steuern der Ozonkonzentrationen) dar, stellt 9a eine Rohrleitung zum Liefern von Ozonwasser dar, stellt 9b eine Rohr leitung zum Liefern einer chemischen Lösung, wie zum Beispiel Flußsäure, dar, stellt 10 einen Ejektor zum Lösen von Ozon dar und stellt 11 ein Mittel zum Erzeugen von Ozon dar. Diese sind identisch zu denen, die in Fig. 3 gezeigt sind.

Dieses Substratbehandlungssystem ist eines aus einem Tauchtyp zum chargenweisen Betrieb. Bei seinem Betrieb werden die Halb leitersubstrate 22 in dem Behandlungsbehälter 16 mit einer Mi schung aus einer durch die Rohrleitung 9b gelieferten Flußsäure und einem durch die Rohrleitung 9a gelieferten Ozonwasser behan delt. Danach werden sie mit Wasser in dem Wasserspülungsbehälter 17 gespült und in dem Trocknungsbehälter 18 getrocknet.

In dem Substratbehandlungssystem erzeugt das Ozonerzeugungsmit tel 11 Ozongas, das in den Ejektor 10 zum Auflösen in reinem Wasser eintritt, und das resultierende Ozonwasser wird zu dem Behandlungsbehälter 16 geliefert (zum Behandeln mit Flußsäure). Das Substratbehandlungssystem weist ebenfalls das UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 zwischen dem Ejektor 10 und dem Be handlungsbehälter 16 auf, das die Ozonkonzentration steuert.

Das Substratbehandlungssystem in diesem Ausführungsbeispiel ar beitet wie folgt zum Behandeln oder Reinigen von Substraten.

Während der Behandlung in diesem Substratbehandlungssystem wer den die Konzentrationen der Flußsäure und des Ozonwassers mit Ablauf der Zeit geändert, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Dieses Substratbehandlungssystem erlaubt, daß die Ozonkonzentration aufgrund der UV-Lichtbestrahlung in dem Ozonerzeugungsmittel 11 frei gesteuert wird.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ändern sich die Konzentration der Flußsäure und die Konzentration des Ozons periodisch in einer solchen Art, daß die zuerst genannte sich erhöht, wenn sich die zuletzt genannte erniedrigt, und umgekehrt. Das Steuern der Kon zentrationen in dieser Art ändert die Substratoberfläche in ei nem großen Bereich von einem kompletten hydrophoben Zustand (Wasser abstoßenden Zustand) zu einem kompletten hydrophilen Zu stand (Wasser anziehenden Zustand). Zum Beispiel weist das von der chemischen Lösung zum Zeitpunkt T1 herausgenommene Substrat eine vollständig hydrophobe Oberfläche auf, wohingegen das aus der chemischen Lösung zum Zeitpunkt T2 herausgenommene Substrat eine hydrophile Oberfläche aufweist, die einem durch das Ozon gebildeten Siliziumoxidfilm zuschreibbar ist.

Wie oben erläutert wurde, erlaubt das vierte Ausführungsbei spiel, daß der Oberflächenzustand der Substrate nach dem Reini gen gesteuert ist. Dies erlaubt, daß der Prozeß in einem weiten Bereich angewendet wird. Zusätzlich ermöglicht die Oberflä chenoxidation mit Ozonwasser und das Oxidfilmätzen mit Flußsäu re, die abwechselnd ausgeführt werden, Substrate mit einer rei nen Oberfläche, die frei von Verunreinigungen und Schäden ist.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel ist das System zum Behandeln von Halbleitersubstraten gemäß Fig. 7 aufgebaut.

In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 9 ein Mittel zum Bestrah len mit ultraviolettem Licht (oder ein Mittel zum Steuern der Ozonkonzentration), bezeichnet 10 einen Ejektor zum Lösen von Ozon und bezeichnet 11 ein Mittel zum Erzeugen von Ozongas. Die se Mittel sind identisch zu denen, die in Fig. 1 gezeigt sind. Zusätzlich bezeichnet 12 ein Gerät eines Einbadtyps zum Behan deln (oder Reinigen) von Halbleitersubstraten, das identisch mit dem ist, das in Fig. 2 gezeigt ist.

Dieses Substratbehandlungssystem ist von einem Einbadtyp, ähn lich dem, das in Fig. 2 gezeigt ist. In anderen Worten ist der Behandlungsbehälter 12 für das Reinigen mit einer chemischen Lö sung, das Ätzen, das Wasserspülen und Trocknen bestimmt. Die chemische Lösung zum Ätzen ist Ammoniakwasser, Flußsäure, Salz säure oder Wasserstoffperoxidwasser oder eine Mischung davon. Sie wird unter Steuerung durch das Ventil 23 geliefert. Wenn notwendig, wird sie mit reinem Wasser gemischt.

Weiter arbeitet dieses Substratbehandlungssystem in der folgen den Art. Das Ozonerzeugungsmittel 11 erzeugt Ozon, das in den Ejektor 10 eintritt, der in einer Rohrleitung derart installiert ist, daß die chemische Lösung geliefert wird. In dem Ejektor 10 wird Ozon in der chemischen Lösung gelöst. Die Ozon enthaltende chemische Lösung wird dann in das UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 eingebracht, in dem Ozon durch Bestrahlen mit UV-Licht zersetzt wird. Somit wird dem Reinigungsgerät die chemische Lösung, die Ozon in vorgeschriebenen Konzentrationen enthält, geliefert.

In einem alternativen Modus des Betriebes wird dem Reinigungsge rät reines Wasser, das Ozon in vorbestimmten Konzentrationen enthält, geliefert. Dies wird durch Installieren eines anderen Ejektors (nicht gezeigt) in der Leitung zum Liefern von reinem Wasser derart, daß das Ozon in dem reinen Wasser gelöst wird, und durch Bestrahlen des Ozon enthaltenden, reinen Wassers in dem UV-Lichtbestrahlungsmittel 9, wodurch das Ozon zersetzt wird, erreicht.

Fig. 8 zeigt den Ejektor 10, der in dem ersten bis fünften Aus führungsbeispiel verwendet wird.

Der Ejektor 10 ist aus einem äußeren Rohr 10a und einer Mehrzahl von inneren Rohren 10b mit kleinerem Durchmesser, die darin um schlossen sind, gebildet. Das äußere Rohr 10a ermöglicht Ozon (oder Sauerstoff) das Hindurchgehen, und das innere Rohr ermög licht dem reinen Wasser oder einer chemischen Lösung das Hin durchgehen. Die innere Rohre 10b sind aus einer Polyolefinmem bran derart gebildet, daß das Ozongas (oder Sauerstoff) sie der art durchdringen kann, daß es in reinem Wasser oder einer chemi schen Lösung gelöst wird.

Das UV-Lichtbestrahlungsmittel 9, das in dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel verwendet wird, kann das gleiche oder ähn lich zu dem sein, das in der Japanischen Patentanmeldung JP 1-228590 A beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß es ein zu sätzliches Mittel zum Steuern der Menge des erzeugten oder abge strahlten UV-Lichtes aufweist.

Die Ozon enthaltende chemische Lösung oder das Ozon enthaltende reine Wasser wird in der folgenden Art geliefert.

In dem fünften Ausführungsbeispiel sendet das Substratbehand lungsgerät (oder Substratreinigungsgerät) 12 ein Signal für eine gewünschte Ozonkonzentration zu dem UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 (oder dem Ozonkonzentrationssteuermittel) über die Signalleitung 8a. Die Dosierung des UV-Lichtes wird entsprechend derart ge steuert, daß die Ozonkonzentration wie gewünscht gesteuert wird. In anderen Worten erzeugt das Ozongaserzeugungsmittel 11 eine konstante (oder maximale) Menge von Ozongas die ganze Zeit. Das Ozongas tritt in den Ejektor 10 ein, in dem es in der chemischen Lösung gelöst wird. Die Ozon enthaltende chemische Lösung tritt in das UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 ein, in dem sie mit dem UV-Licht derart bestrahlt wird, daß das Ozon in einem solchen Aus maß zersetzt wird, daß die Ozonkonzentration auf das gewünschte Niveau reduziert wird. Die chemische Lösung, die soviel Ozon enthält, wie notwendig ist, wird dem Substratbehandlungsgerät 12 geliefert. Dieses System beseitigt die Notwendigkeit des Steu erns der Entladespannung zum Steuern des Erzeugens des Ozonga ses. Dies wiederum beseitigt die Zeit, die zum Bilden einer sta bilen Spannung benötigt wird, und erlaubt ebenfalls einen belie bigen Abstand zwischen dem Ozongaserzeugungsmittel und dem Ejek tor.

Im allgemeinen benötigt das Substratbehandlungsgerät (Substratreinigungsgerät) des gewöhnlichen Einbadtyps eine län gere Zeit zum Ausführen des Reinigens und Ätzens als das des Mehrbehältertyps, da die chemische Lösung in dem Bad mit reinem Wasser durch Überfließen ersetzt werden muß. Weiterhin weist es einen anderen Nachteil des Benötigens von warmem, reinem Wasser auf, das dem Bad zum Ersetzen der chemischen Lösung mit warmem, reinem Wasser durch Überfließen geliefert wird, wenn es notwen dig ist, die Behandlungstemperatur zu erhöhen. Als Ergebnis wird die Oberfläche der Siliziumsubstrate warmem Wasser für eine lan ge Zeitdauer, bis die Ersetzung beendet ist, ausgesetzt. Die Konsequenz ist eine aufgerauhte Oberfläche. In dem Fall des Ge rätes des Einbadtypes wird die Oberfläche des Substrates der chemischen Lösung für eine längere Zeitdauer als in dem Fall des Gerätes des Mehrbadtypes ausgesetzt, da die Ersetzung der chemi schen Lösung mit reinem Wasser Zeit beansprucht. Dies resultiert in Substraten mit rauher Oberfläche.

Im Gegensatz dazu arbeitet dieses Substratbehandlungssystem in einer solchen Art, daß das Ozonerzeugungsmittel 11 Ozon erzeugt, das in den Ejektor 10 eintritt, in dem das Ozon direkt in reinem Wasser oder einer chemischen Lösung zur Behandlung gelöst wird, und das Ozon enthaltende reine Wasser oder die Ozon enthaltende chemische Lösung wird in das UV-Lichtbestrahlungsmittel 9 einge bracht, in dem die Konzentration des gelösten Ozones durch Be strahlen mit UV-Licht eingestellt wird. Das Ozon enthaltende reine Wasser oder die Ozon enthaltende chemische Lösung wird dem Behandlungsbehälter 12 geliefert. Als Ergebnis bildet das Ozon einen Siliziumoxidfilm auf der Oberfläche des Siliziumsubstra tes, wodurch verhindert wird, daß die Substratoberfläche rauh wird.

Zusätzlich benötigt das Steuern der Ozonkonzentration durch die Dosierung der UV-Lichtbestrahlung nur eine kurze Zeit. Dies führt zu einem verbesserten Durchsatz.

Wie oben beschrieben wurde, führt das fünfte Ausführungsbeispiel das Behandeln oder das Reinigen ohne Aufrauhen der Oberfläche der Substrate durch, sogar wenn die Substrate der chemischen Lö sung oder warmem Wasser für eine lange Zeitdauer in dem Reini gungsgerät des Einbadtyps ausgesetzt werden. Daher trägt sie zu verbesserten Ausbeuten bei.

Claims

1. System zum Behandeln von Halbleitersubstraten (22), mit
einem Mittel (11) zum Erzeugen von Ozon,
einem Mittel (10) zum Lösen des Ozons in einer chemischen Lösung oder in reinem Wasser zum Behandeln der Halbleitersubstrate (22),
einem Mittel (9) zum Bestrahlen der chemischen Lösung oder des reinen Wassers, in der/dem das Ozon gelöst wurde, mit ultravio lettem Licht derart, daß dadurch die Konzentration des Ozons in der chemischen Lösung oder in dem reinem Wasser gesteuert wird, und
einem Behälter (5, 15, 16) zum Behandeln der Halbleitersubstrate (22), wobei dem Behälter (5, 15, 16) die chemische Lösung oder das reine Wasser mit dem Ozon in gesteuerter Konzentration geliefert wird.

2. System nach Anspruch 1, bei dem das Mittel (10) zum Lösen des Ozons ein Ejektor (10) ist.

3. System nach Anspruch 2, bei dem der Ejektor (10) eine Polyolefinmembran zum Lösen verwendet.

4. System zum Behandeln von Halbleitersubstraten (22), mit
einem Mittel (13) zum Erzeugen von Sauerstoff,
einem Mittel (14) zum Lösen des Sauerstoffs in einer chemischen Lösung, oder in reinem Wasser zum Behandeln der Halbleiter substrate (22),
einem Mittel (9) zum Bestrahlen der chemischen Lösung oder des reinen Wassers, in der/dem der Sauerstoff gelöst wurde, mit ul traviolettem Licht derart, daß dadurch aktiver Sauerstoff er zeugt wird und die Konzentration davon gesteuert wird, und
einem Behälter (12) zum Behandeln der Halbleitersubstrate (22), wobei
dem Behälter (12) die chemische Lösung oder das reine Wasser mit dem aktiven Sauerstoff mit gesteuerter Konzentration geliefert wird.

5. System nach Anspruch 4, bei dem das Mittel (14) zum Lösen des Sauerstoffs ein Ejektor (10) ist.

6. System nach Anspruch 5, bei dem der Ejektor (10) eine Po lyolefinmembran zum Lösen verwendet.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Behälter (5, 15, 16; 12) zum Behandeln der Halbleiter substrate (22) des Chargen-Typs ist.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Behälter (5, 15, 16; 12) zum Behandeln der Halbleiter substrate (22) des Dreh-Typs für eine Einzelwaferbearbeitung ist.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter mit einem Mittel zum Liefern von Phosphorsäure als die chemische Lö sung.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter mit einem Mittel zum Liefern von Flußsäure als die chemische Lösung.

11. System nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Mittel zum Liefern der Phosphorsäure oder der Flußsäure die Konzentration der zu liefernden Phosphorsäure oder Flußsäure steuern kann.

12. Behandlungsverfahren von Halbleitersubstraten (22) mit den Schritten:
Erzeugen von Ozon,
Lösen des Ozons in einer chemischen Lösung oder reinem Wasser zum Behandeln der Halbleitersubstrate (22),
Bestrahlen der chemischen Lösung oder des reinen Wassers, in der/dem das Ozon gelöst wurde, mit ultraviolettem Licht derart, daß dadurch die Konzentration des Ozons in der chemischen Lösung oder in dem reinem Wasser gesteuert wird, und
Behandeln der Halbleitersubstrate (22) mit der chemischen Lösung oder dem reinen Wasser mit dem Ozon mit gesteuerter Konzentrati on.

13. Behandlungsverfahren von Halbleitersubstraten (22) mit den Schritten:
Erzeugen von Sauerstoff,
Lösen des Sauerstoffes in einer chemischen Lösung oder in reinem Wasser zum Behandeln der Halbleitersubstrate (22),
Bestrahlen der chemischen Lösung oder des reinen Wassers, in der/dem der Sauerstoff gelöst wurde, mit ultraviolettem Licht derart, daß dadurch aktiver Sauerstoff erzeugt wird und die Kon zentration davon gesteuert wird, und
Behandeln der Halbleitersubstrate (22) mit der chemischen Lösung oder dem reinen Wasser mit dem aktiven Sauerstoff mit gesteuer ter Konzentration.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem Phosphorsäure als die chemische Lösung verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem Flußsäure als die chemische Lösung verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Konzentration der Flußsäure derart gesteuert wird, daß sie sich ändert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Konzentration der Flußsäure einerseits und die Konzentration des aktiven Sauer stoffs oder des Ozons andererseits derart gesteuert werden, daß sie sich während der Behandlung der Halbleitersubstrate (22) in entgegengesetzter Art ändern.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die Konzentration der Flußsäure einerseits und die Änderung der Konzentration des aktiven Sauerstoffes oder des Ozons anderer seits derart gesteuert werden, daß sie sich während der Behand lung der Halbleitersubstrate (22) in entgegengesetzter Weise pe riodisch ändern.