JP6729632B2 - シリコンウェーハの洗浄方法 - Google Patents
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Description
まず、評価用シリコンウェーハの準備をした。鏡面研磨後の、清浄で、COPやDSODと呼ばれる結晶欠陥を有しない300mmシリコンウェーハを準備した。COPは、鏡面研磨後のシリコンウェーハをSC1洗浄と呼ばれるアンモニア水と過酸化水素水の混合液により洗浄した後にシリコンウェーハ表面で検出される結晶起因のピット状の欠陥である。このピット状の欠陥は、パーティクルカウンターによるシリコンウェーハ表面の測定でパーティクルと共に検出される。また、COPは酸化膜の信頼性評価として行われるGOI(Gate Oxide Integrity)評価のTDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown)やTZDB(Time Zero Dielectric Breakdown)を劣化させる原因となる。また、Cuデポジション法によるDSOD評価でもDSOD欠陥として検出される。評価用シリコンウェーハは3枚とし、うち2枚をDSOD評価、残り1枚をXPSによるケミカル酸化膜厚さ評価に使用した。
準備したシリコンウェーハをDHF洗浄し、その後、オゾン水による洗浄を行い、さらに、SC1洗浄した。オゾン水による洗浄は、オゾン(O3)=10ppmとし、25℃で10min実施した。SC1洗浄は、洗浄液をアンモニア水(NH4OH):過酸化水素水(H2O2):H2O=1:1:10の混合液とし、80℃で10min実施した。DHF洗浄には、HFが3.0wt%の洗浄液を用いた。混合液の調整に使用した薬品の濃度は、NH4OHが28wt%、H2O2が30wt%であった。
洗浄後のシリコンウェーハのケミカル酸化膜評価をCuデポジション法によるDSOD評価で行った。Cuデポジション法によるDSOD評価に関しては、特許文献4に記載されており、次のように行われる。シリコンウェーハ表面に上記シリコンウェーハの洗浄によりケミカル酸化膜(酸化絶縁膜)を形成させ、シリコンウェーハ表層に形成された欠陥部位上の酸化絶縁膜を破壊する。そして、破壊された酸化膜部位にCuを析出(デポジション)させて欠陥を特定する。Cuイオンが存在する溶液の中で、シリコンウェーハ表面に形成した酸化膜に電圧を加えると、酸化膜が劣化している部分に電流が流れ、CuイオンがCuとなって析出する。この析出したCuを観察してDSODとして判断する。このDSODは結晶欠陥の検出に加えて、研磨や洗浄等のシリコンウェーハ表面品質に影響を与えるスクラッチや金属汚染等のプロセス異常も検出できる。
また、シリコンウェーハのケミカル酸化膜厚さはXPSにて測定を行った。XPSは、試料表面にX線を照射し、試料表面から放出される光電子の運動エネルギーを計測することで、試料表面を構成する元素の組成、化学結合状態を分析する手法である。
シリコンウェーハの洗浄において、SC1洗浄の洗浄液をNH4OH:H2O2:H2O=1:1:20の混合液とした以外、比較例1と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、比較例2におけるケミカル酸化膜厚さは0.7nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ34、39個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、SC1洗浄後にSC2洗浄を行った以外、比較例1と同様に実施した。SC2洗浄は、洗浄液を塩酸(HCl):H2O2:H2O=1:1:100の混合液とし、80℃で10min実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、比較例3におけるケミカル酸化膜厚さは0.7nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ29、35個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、SC2洗浄の洗浄液をHCl:H2O2:H2O=1:1:50の混合液とした以外、比較例3と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、比較例4におけるケミカル酸化膜厚さは0.7nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ31、33個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、DHF洗浄において、HFが1.0wt%の洗浄液を用いた以外、比較例1と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、比較例5におけるケミカル酸化膜厚さは0.7nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ35、40個であった。
シリコンウェーハの洗浄を、SC1洗浄後にオゾン水による洗浄を行うこととした以外、比較例1と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、実施例1におけるケミカル酸化膜厚さは1.0nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ13、16個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、オゾン水としてオゾン(O3)=30ppmの洗浄液を用いた以外、実施例1と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、実施例2におけるケミカル酸化膜厚さは1.0nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ11、17個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、オゾン水による洗浄の時間を1minとした以外、実施例2と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、実施例3におけるケミカル酸化膜厚さは1.0nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ15、17個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、SC1洗浄後、オゾン水による洗浄の前に、SC2洗浄を行った以外、実施例1と同様に実施した。SC2洗浄は、比較例3と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、実施例4におけるケミカル酸化膜厚さは1.0nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ16、18個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、オゾン水による洗浄の代わりに過酸化水素水による洗浄を行った以外、実施例1と同様に実施した。過酸化水素水による洗浄は、洗浄液をH2O2:H2O=1:10の混合液とし、80℃で10min実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、実施例5におけるケミカル酸化膜厚さは1.0nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ17、19個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、過酸化水素水による洗浄の洗浄液をH2O2:H2O=1:20の混合液とした以外、実施例5と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、実施例6におけるケミカル酸化膜厚さは1.0nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ13、15個であった。
シリコンウェーハの洗浄において、SC1洗浄後、過酸化水素水による洗浄の前に、SC2洗浄を行い、過酸化水素水による洗浄を60℃で実施した以外、実施例5と同様に実施した。SC2洗浄は、比較例3と同様に実施した。
ケミカル酸化膜評価の結果、実施例7におけるケミカル酸化膜厚さは1.0nmであり、DSOD個数はDSOD評価した二枚について、それぞれ12、16個であった。
なお、ケミカル酸化膜厚さをこれ以上厚くすることは、シリコンウェーハの製造における現実的な時間内では困難であった。
Claims (2)
- シリコンウェーハをSC1洗浄した後、酸化力を有する洗浄液で洗浄するシリコンウェーハの洗浄方法であって、
前記SC1洗浄により前記シリコンウェーハの表面に形成されたケミカル酸化膜を、前記酸化力を有する洗浄液で洗浄することにより、更に前記ケミカル酸化膜の厚さが1.0nm以上になるように成長させ、
前記SC1洗浄した後、前記酸化力を有する洗浄液で洗浄するより前に、SC2洗浄し、
前記SC1洗浄するシリコンウェーハをDHF洗浄していないシリコンウェーハとすることを特徴とするシリコンウェーハの洗浄方法。 - 前記酸化力を有する洗浄液として、オゾン水及び/又は過酸化水素水を用いることを特徴とする請求項1に記載のシリコンウェーハの洗浄方法。
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