JP2009076908A - 半導体ウェハの清浄化方法 - Google Patents

半導体ウェハの清浄化方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2009076908A
JP2009076908A JP2008237873A JP2008237873A JP2009076908A JP 2009076908 A JP2009076908 A JP 2009076908A JP 2008237873 A JP2008237873 A JP 2008237873A JP 2008237873 A JP2008237873 A JP 2008237873A JP 2009076908 A JP2009076908 A JP 2009076908A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid film
semiconductor wafer
cleaning
hydrogen fluoride
ozone
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.)
Withdrawn
Application number
JP2008237873A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Buschhardt
ブッシュハルト トーマス
Clemens Zapilko
ツァピルコ クレメンス
Diego Feijoo
フェイホー ディエゴ
Guenter Schwab
シュヴァープ ギュンター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltronic AG
Original Assignee
Siltronic AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic AG filed Critical Siltronic AG
Publication of JP2009076908A publication Critical patent/JP2009076908A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/02Inorganic compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/02Inorganic compounds
    • C11D7/04Water-soluble compounds
    • C11D7/08Acids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02043Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02052Wet cleaning only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02057Cleaning during device manufacture
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D2111/00Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
    • C11D2111/10Objects to be cleaned
    • C11D2111/14Hard surfaces
    • C11D2111/22Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

【課題】短いサイクル時間を可能にし、表面の粗さを許容できないほど増大させずに効果的な清浄化を可能にする方法を提供する。
【解決手段】フッ化水素とオゾンを含有する第一の水性液膜を、清浄化されるべき半導体ウェハの表面上に形成させることと、前記第一の液膜を、フッ化水素とオゾンを含有する第二の水性液膜と置き換えることと、前記第二の液膜を除去することとを含み、前記第二の液膜中のフッ化水素の濃度が前記第一の液膜中よりも低い、半導体ウェハの清浄化方法によって解決される。
【選択図】なし

Description

本発明は、フッ化水素とオゾンとを含有する水性液膜で半導体ウェハを清浄化するための方法に関する。
電子部品の製造に必要とされる半導体ウェハから、定期的に、粒子及び金属夾雑物を洗い落とさねばならない。かかる清浄化工程は、電子部品の製造元と、それらの供給元、すなわち半導体ウェハの製造元の両者にとっては慣用のことである。
フッ化水素(HF)とオゾン(O3)とを含有する水溶液は、効果的な清浄化剤であると判明している。US5,759,971号は、複数の半導体ウェハを同時に、HFを0.03〜0.05質量%の濃度で含有しかつオゾンが飽和濃度まで溶解された水性の浴に浸漬させる清浄化方法を記載している。現代の方法は、とりわけ清浄化液の消費がより少なくなるので、単一ウェハ処理用に設計されている。かかる方法における清浄化液は、液膜として、半導体ウェハの片側もしくは両側の表面に適用される。US7,037,842号B2は、回転している半導体ウェハの片側表面を、フッ化水素とオゾンとを含有する水性清浄化液で噴霧する方法を記載している。
経済的理由から、清浄化サイクルをできる限り短くすることが望まれている。すなわちできる限り高い半導体ウェハの処理量を達成することが望まれている。この目的と対立することは、一般に、該清浄化は、より長い時間にわたって実施すれば、それに相応してより完全なものになるという事実である。前記問題のための明らかな解決策は、その清浄化作用を及ぼすフッ化水素とオゾンといった成分の濃度を高めることを必要とすると想定される。しかしながら、前記の戦略は、フッ化水素濃度の増大が、このコンポーネントの腐蝕作用をも促進し、清浄化された表面の不所望な粗面化を引き起こすという欠点を有する。
US5,759,971号 US7,037,842号B2
本発明の課題は、短いサイクル時間を可能にし、表面の粗さを許容できないほど増大させずに効果的な清浄化を可能にする方法を提供することである。
前記課題は、フッ化水素とオゾンを含有する第一の水性液膜を、清浄化されるべき半導体ウェハの表面上に形成させることと、前記第一の液膜を、フッ化水素とオゾンを含有する第二の水性液膜と置き換えることと、前記第二の液膜を除去することとを含み、前記第二の液膜中のフッ化水素の濃度が前記第一の液膜中よりも低い、半導体ウェハの清浄化方法によって解決される。
本方法の利点は、特に、いまだ半導体コンポーネントを含まないシリコン半導体ウェハの清浄化に関して顕著である。かかる半導体ウェハは、典型的には、研磨、熱処理もしくはエピタキシャル層の堆積の後に清浄化される。該清浄化液の腐蝕作用は、COP欠陥(結晶由来粒子(crystal originated particles))と酸素沈殿物(BMD、バルク微小欠陥(buld microdefects))を露出する。これらの欠陥は、散乱光測定装置によって粒子として検出され、それらは表面の粗さの増大の原因である。本発明は、前記の有害作用を制限することを可能にするが、該清浄化の迅速な完結を断念する必要はない。
本発明による方法は、回転する半導体ウェハで単一ウェハを処理するというコンセプトに基づくものであって、清浄化液中のフッ化水素の濃度の点で主に異なる2つの清浄化工程を含み、その際、第一段階の清浄化液中のその濃度は、後続段階の清浄化液中よりも高い。第一段階は、清浄化されるべき半導体ウェハ表面上での第一の液膜の形成から、該第一の液膜と第二の液膜とを置き換えることまでに及んでいる。第二段階は、前記の時点から、第二の液膜が清浄化されるべき半導体ウェハの表面から除去されるまで存続する。両方の段階は、好ましくはそれぞれ60秒より長く存続せず、特に好ましくはそれぞれ30秒より長くは存続しないので、本発明による清浄化は、好ましくは120秒以下で、特に好ましくは60秒以下で実施することができる。
第一の清浄化段階から第二の清浄化段階への移行は、第一の液膜が第二の液膜によって置き換えられたことをもって行われ、かつ清浄化されるべき半導体ウェハの表面は、この間に液体で絶えず濡れたままである。
第一の液膜と第二の液膜の厚さは、清浄化されるべき表面の中央を垂直に交わる回転軸周りに半導体ウェハが回転される速度を介して制御される。回転速度は、好ましくは100〜2000rpmの範囲にある。200〜500rpmの範囲が特に好ましい。第一の清浄化段階の間の回転運動の速度は、第二の清浄化段階の間の回転運動の速度とは異なることがある。第一の清浄化段階のために選択された速度は、好ましくはその清浄化段階の間に変更されない。半導体ウェハの回転運動のため、使用される清浄化液は、粒子及び溶解された夾雑物とともに半導体ウェハの縁部で流れ去る。これによる清浄化液の損失は、連続的に、相応する量の新たな液体を、1つ以上のノズルを通じて、清浄化されるべき半導体ウェハの表面上に適用することによって補償される。
第一の清浄化段階は、実質的に、自然表面酸化物と、あるいはシリカゾルを含有する研磨剤残分を、比較的高濃度のフッ化水素を用いて迅速に溶解させることを意図している。不溶性粒子用の接着剤ベース(adhesive base)もこれによって除去されるので、これらを半導体ウェハの表面から洗出し続けることができる。第二の段階は、実質的に、洗浄を促進する一方で同時に半導体材料の腐蝕により発生する材料侵蝕を最小限にする条件下で洗浄過程を持続することを意図している。
第一の液膜においては、フッ化水素の濃度は、好ましくは0.1〜10質量%であり、特に好ましくは0.1〜2.0質量%の範囲にある。第二の液膜においては、フッ化水素の濃度は、好ましくは0.001〜0.1質量%であり、特に好ましくは0.02〜0.05質量%の範囲にある。オゾンの濃度は、両方の液膜において同じであってもよく、又はオゾンの濃度は、第二の液膜において第一の液膜よりも低くてもよい。しかしながら、いかなる場合にも、オゾンの濃度は、親水性のウェハ表面に残るのに十分なほど高い濃度で選択される。オゾンは、既に、液膜が半導体ウェハ上に適用されるときに、清浄化液中に含まれていてよい。しかしながら、周囲の気相からの拡散主導型の輸送によって液膜をオゾンで富化することを特徴とする方法が好ましい方法である。かかる方法は、例えばUS2002/0050279号A1に記載されている。この場合には、オゾンは、酸素との混合物としてプロセスチャンバ中に導入される。酸素中のオゾンの濃度は、好ましくは3〜20質量%である。
更に、第一の及び/又は第二の液膜が、塩化水素(HCl)を、0.2〜2.0質量%の濃度で含有することが好ましい。この添加は、金属の銅、鉄及びニッケルのイオンなどの金属性夾雑物の除去を促進する。
第一の液膜と第二の液膜は、好ましくは室温(25℃)にある。しかしながら、その温度は、前記の温度より低くても高くてもよく、かつ95℃までであってもよい。第一の液膜と第二の液膜の温度は、同じであっても異なっていてもよい。
第二の液膜は、好ましくは、該液膜と洗浄剤、例えば超純水、オゾン含有の超純水、SC1溶液もしくは希塩酸とを置き換えることによって除去される。該半導体ウェハは、引き続き、例えば洗浄剤を半導体ウェハから高い回転速度で窒素を流入させつつ回し落とすことによるか、又はマランゴニ乾燥として公知の乾燥方法を実施することによって乾燥させてよい。
直径300mmを有するシリコン半導体ウェハを、化学機械的研磨(CMP)の後に清浄化した。粗大な研磨剤残分は、事前にローラを用いて除去した。前記のように前処理された半導体ウェハの研磨された表面上には、65nmより大きい平均寸法を有する200〜500個の粒子が検出された。これらの半導体ウェハの幾つかについて、本発明により、HF及びO3を含有する清浄化液での二段階清浄化を行った。第一の清浄化段階の間に、半導体ウェハの研磨された表面に、単一ウェハ処理装置中で、フッ化水素を0.1質量%の濃度で含有した水溶液を噴霧した。同時に、230gのオゾンを1Nm3(標準状態)あたりに有する酸素/オゾン混合物を、前記装置のガス空間に通過させた。前記のように処理された半導体ウェハの表面上に、オゾンを含有し、0.1質量%濃度のHFを有する液膜が形成された。30秒が経過した後に、該半導体ウェハに、第二の清浄化段階において、フッ化水素を0.05質量%の濃度で含有した水溶液を噴霧した。オゾンの供給は、いかようにも変更しなかったので、該研磨された表面上に、オゾンを含有し、0.05質量%濃度のHFを有する液膜が形成された。更に30秒が経過した後に、清浄化された半導体ウェハを、超純水で洗浄し、そして乾燥させた。清浄化全体(第一の清浄化段階と第二の清浄化段階)は、60秒間継続し、それは300rpmの一定速度で半導体ウェハを回転させることによって実施した。
比較のために、上記のように前処理した半導体ウェハについて、同じ装置中で、一段階だけの清浄化を行った。清浄化されるべき半導体ウェハの研磨された表面に、フッ化水素を0.05質量%の濃度で含有した水溶液を噴霧した。同時に、230gのオゾンを1Nm3(標準状態)あたりに有する酸素/オゾン混合物を、前記装置のガス空間に通過させた。前記のように処理された半導体ウェハの表面上に、オゾンを含有し、0.05質量%濃度のHFを有する液膜が形成された。清浄化の間に、半導体ウェハは、300rpmの一定速度で回転させた。60秒が経過した後に、清浄化された半導体ウェハを、超純水で洗浄し、そして乾燥させた。幾つかの半導体ウェハについて、清浄化の期間を240秒にまで延長し、そして他の半導体ウェハについては、フッ化水素の濃度を0.1質量%にまで高めた。
清浄化の効率の試験によって、清浄化の後に、本発明により清浄化された半導体ウェハ上には平均して80%少ない粒子が見出されることが明らかになった。一段階の清浄化では、最良の事例で45%の粒子が除去された。清浄化時間の延長の効果は、検出可能な粒子の数が腐蝕作用のために増加し、それにより清浄化の効率が下げられるということであった。

Claims (9)

  1. フッ化水素とオゾンを含有する第一の水性液膜を、清浄化されるべき半導体ウェハの表面上に形成させることと、前記第一の液膜を、フッ化水素とオゾンを含有する第二の水性液膜と置き換えることと、前記第二の液膜を除去することとを含み、前記第二の液膜中のフッ化水素の濃度が前記第一の液膜中よりも低い、半導体ウェハの清浄化方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、第一の液膜の形成から、第二の液膜の除去までに、120秒より長く経過しないことを特徴とする方法。
  3. 請求項1又は2に記載の方法において、第一の液膜の形成から、第一の液膜と第二の液膜との置き換えまでに、60秒より長く経過しないことを特徴とする方法。
  4. 請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法において、第一の液膜中のフッ化水素の濃度が、0.1〜10質量%であることを特徴とする方法。
  5. 請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法において、第二の液膜中のフッ化水素の濃度が、0.001〜0.1質量%であることを特徴とする方法。
  6. 請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法において、第一の液膜を、第一の液膜と第二の液膜との置き換えによって第二の液膜と交換し、そして清浄化されるべき半導体ウェハの表面が、この間に液体で絶えず濡れたままであることを特徴とする方法。
  7. 請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法において、半導体ウェハを、清浄化の間に、100〜2000rpmの範囲の速度で回転させることを特徴とする方法。
  8. 請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法において、第一の液膜か、第二の液膜か、もしくはそれら両方の液膜が、HClを0.2〜2.0質量%の濃度で含有することを特徴とする方法。
  9. 請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法において、第二の液膜を、超純水、オゾン含有の超純水、SC1溶液もしくは希塩酸によって置き換えることを特徴とする方法。
JP2008237873A 2007-09-19 2008-09-17 半導体ウェハの清浄化方法 Withdrawn JP2009076908A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007044787A DE102007044787A1 (de) 2007-09-19 2007-09-19 Verfahren zum Reinigen einer Halbleiterscheibe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009076908A true JP2009076908A (ja) 2009-04-09

Family

ID=40384093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008237873A Withdrawn JP2009076908A (ja) 2007-09-19 2008-09-17 半導体ウェハの清浄化方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090071507A1 (ja)
JP (1) JP2009076908A (ja)
KR (1) KR20090030204A (ja)
CN (1) CN101393863A (ja)
DE (1) DE102007044787A1 (ja)
SG (1) SG151169A1 (ja)
TW (1) TW200915405A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9919939B2 (en) 2011-12-06 2018-03-20 Delta Faucet Company Ozone distribution in a faucet
JP5977727B2 (ja) * 2013-11-13 2016-08-24 東京エレクトロン株式会社 基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体
US11458214B2 (en) 2015-12-21 2022-10-04 Delta Faucet Company Fluid delivery system including a disinfectant device
CN107675263A (zh) * 2017-09-15 2018-02-09 东方环晟光伏(江苏)有限公司 单晶硅金字塔结构绒面的优化方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2760418B2 (ja) 1994-07-29 1998-05-28 住友シチックス株式会社 半導体ウエーハの洗浄液及びこれを用いた半導体ウエーハの洗浄方法
JP3575859B2 (ja) * 1995-03-10 2004-10-13 株式会社東芝 半導体基板の表面処理方法及び表面処理装置
US6701941B1 (en) 1997-05-09 2004-03-09 Semitool, Inc. Method for treating the surface of a workpiece
US20020064961A1 (en) 2000-06-26 2002-05-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for dissolving a gas into a liquid for single wet wafer processing
DE10036691A1 (de) * 2000-07-27 2002-02-14 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur chemischen Behandlung von Halbleiterscheiben
US6989358B2 (en) * 2002-10-31 2006-01-24 Advanced Technology Materials, Inc. Supercritical carbon dioxide/chemical formulation for removal of photoresists
JP4498893B2 (ja) * 2004-11-11 2010-07-07 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理方法および基板処理装置
US7432177B2 (en) * 2005-06-15 2008-10-07 Applied Materials, Inc. Post-ion implant cleaning for silicon on insulator substrate preparation

Also Published As

Publication number Publication date
SG151169A1 (en) 2009-04-30
CN101393863A (zh) 2009-03-25
DE102007044787A1 (de) 2009-04-02
TW200915405A (en) 2009-04-01
US20090071507A1 (en) 2009-03-19
KR20090030204A (ko) 2009-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI524411B (zh) Iii-v族化合物半導體晶圓及其清洗方法
JP6988761B2 (ja) 半導体シリコンウェーハの洗浄処理装置および洗浄方法
TW201235464A (en) Cleansing liquid and cleansing method
JP2001053050A (ja) 半導体基板の洗浄方法
JP2009076908A (ja) 半導体ウェハの清浄化方法
JP4763756B2 (ja) 半導体ウェハを洗浄、乾燥及び親水化する方法
US20110306210A1 (en) Method for cleaning substrates utilizing surface passivation and/or oxide layer growth to protect from pitting
JP4791905B2 (ja) 基板洗浄方法
JP4831216B2 (ja) ウェーハ表面処理方法
CN101226872A (zh) 一种多晶刻蚀腔室中硅材质零件表面的清洗方法
JP2005019999A (ja) 半導体ウェハの湿式化学的表面処理法
WO2021220590A1 (ja) 半導体ウェーハの洗浄方法
CN108121175A (zh) 一种含氟清洗液
JP4357456B2 (ja) 半導体基板の洗浄方法
EP3573090B1 (en) Semiconductor wafer cleaning method
JP5463740B2 (ja) 研磨した石英ガラス基板の洗浄方法
JP4306217B2 (ja) 洗浄後の半導体基板の乾燥方法
WO2022224583A1 (ja) ウェーハの洗浄方法及び洗浄処理装置
JP2003195482A (ja) フォトマスクブランクス及びその製造方法
JP3962409B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2010092938A5 (ja)
KR20240090981A (ko) 반도체 웨이퍼 세정 방법
TW201325745A (zh) 具有碳化矽包覆層的噴淋頭的污染物處理方法
TWI506690B (zh) Silicon wafer manufacturing method
WO2012155289A1 (zh) Iii-v族化合物半导体晶片及其清洗方法

Legal Events

Date Code Title Description
A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20100126