JP7300433B2 - エピタキシャルウェーハの洗浄方法 - Google Patents

エピタキシャルウェーハの洗浄方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7300433B2
JP7300433B2 JP2020180466A JP2020180466A JP7300433B2 JP 7300433 B2 JP7300433 B2 JP 7300433B2 JP 2020180466 A JP2020180466 A JP 2020180466A JP 2020180466 A JP2020180466 A JP 2020180466A JP 7300433 B2 JP7300433 B2 JP 7300433B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cleaning
wafer
brush
back surface
epitaxial
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.)
Active
Application number
JP2020180466A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022071479A (ja
Inventor
紀通 田中
寿 桝村
哲平 中田
佑平 深津
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.)
Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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
Priority to JP2020180466A priority Critical patent/JP7300433B2/ja
Application filed by Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd, Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd
Priority to CN202180067367.3A priority patent/CN116325083A/zh
Priority to EP21885728.2A priority patent/EP4239659A1/en
Priority to US18/028,244 priority patent/US20230411143A1/en
Priority to KR1020237012106A priority patent/KR20230096991A/ko
Priority to PCT/JP2021/033609 priority patent/WO2022091609A1/ja
Priority to TW110135217A priority patent/TW202217944A/zh
Publication of JP2022071479A publication Critical patent/JP2022071479A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7300433B2 publication Critical patent/JP7300433B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67046—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly scrubbing means, e.g. brushes
    • 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
    • H01L21/02096—Cleaning only mechanical cleaning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B13/00—Brushes with driven brush bodies or carriers
    • A46B13/001—Cylindrical or annular brush bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B13/00—Brushes with driven brush bodies or carriers
    • A46B13/02—Brushes with driven brush bodies or carriers power-driven carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • 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
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/20—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate the substrate being of the same materials as the epitaxial layer
    • 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
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • 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
    • 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
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • 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
    • H01L21/02082—Cleaning product to be cleaned
    • H01L21/02087—Cleaning of wafer edges
    • 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
    • H01L21/02082—Cleaning product to be cleaned
    • H01L21/0209—Cleaning of wafer backside
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B2200/00—Brushes characterized by their functions, uses or applications
    • A46B2200/30—Brushes for cleaning or polishing
    • A46B2200/3073—Brush for cleaning specific unusual places not otherwise covered, e.g. gutters, golf clubs, tops of tin cans, corners
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

本発明は、エピタキシャルウェーハの洗浄方法に関する。
半導体デバイスの微細化が進むにつれ、その土台となるウェーハもますます高い清浄度、品質が求められる。品質を損なう原因の１つとしてパーティクルの存在がある。パーティクルはウェーハの表面、裏面、端面（エッジ部ともいう）に付着しており、その種類や付着の原因は様々である。
特にロジック用半導体用に使用されるエピタキシャルウェーハにおいては、半導体デバイスを形成する表面側に、より高品質のエピタキシャル膜を形成する。エピタキシャル膜は、高温でトリクロロシランなどのガスを分解し、ウェーハの表面にシリコン単結晶膜をエピタキシャル成長することで形成することができる。
国際公開第２００５／０５７６４０号 特開平１１－１１１６６１号公報
エピタキシャル装置において、ウェーハの裏面やエッジ部が、装置内の治具と接触または近接することにより、ウェーハの裏面や端面にパーティクルが付着する問題があった。
これまでは、半導体デバイスを形成する面であるウェーハの表面の清浄度が重要であった。例えば特許文献１のように、エピタキシャル膜を形成する前にＳＣ－１、ＳＣ－２、ＨＦ、ブラシなどの洗浄手法を用いてウェーハ表面の洗浄を行ってきた。また、エピタキシャル膜形成後のウェーハについても、バッチ式洗浄を行ったり、特許文献２のように、オゾン水、ブラシなどの洗浄手法を用いたりして、ウェーハ表面に付着したパーティクルに着目して、パーティクルの低減を図ってきた。
半導体デバイスの微細化が進むにつれ、半導体デバイス製造プロセスで問題となるパーティクルサイズが小さくなっており、ウェーハの表面のみならず、ウェーハの裏面やエッジ部のパーティクルが半導体デバイスの歩留まりに大きく影響することとなった。これにより、エピタキシャル膜形成時にウェーハの裏面やエッジ部に付着したパーティクルの影響も無視できなくなってきた。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、半導体デバイス製造プロセスにおいて、ウェーハの裏面やエッジ部からのパーティクルの発塵が最小限となるエピタキシャルウェーハを製造するための、エピタキシャル膜形成後に行うエピタキシャルウェーハの洗浄方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、表面にエピタキシャル膜が形成されたウェーハを洗浄する方法であって、前記ウェーハの表面、裏面及び端面の全ての面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第１の洗浄工程と、前記第１の洗浄工程の後、前記ウェーハの裏面及び端面に洗浄液を供給してロール型ブラシにより洗浄する第２の洗浄工程と、前記第２の洗浄工程の後、前記ウェーハの表面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第３の洗浄工程と、前記第３の洗浄工程の後、前記ウェーハの表面にＨＦを含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第４の洗浄工程とを含むエピタキシャルウェーハの洗浄方法を提供する。
このようなエピタキシャルウェーハの洗浄方法によれば、半導体デバイス製造プロセスにおいて、ウェーハの裏面やエッジ部からのパーティクルの発塵が最小限となるエピタキシャルウェーハとすることができる。
前記第２の洗浄工程の後、前記第３の洗浄工程と前記第４の洗浄工程を、この順で複数回行うことが好ましい。
このようにすれば、清浄度が高いウェーハの表面状態を得ることができる。
前記第４の洗浄工程の後、最終洗浄工程として、前記ウェーハの表面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する工程を行うことが好ましい。
このようにすれば、ウェーハの表面に酸化膜が形成され、保護膜として作用することができる。
このとき、前記ロール型ブラシとしてＰＶＡ製のものを用いることが好ましい。
これにより、ウェーハの金属汚染を防ぐことができる。
以上のように、本発明のエピタキシャルウェーハの洗浄方法によれば、半導体デバイス製造プロセスにおいて、ウェーハの裏面やエッジ部からのパーティクルの発塵が最小限となるエピタキシャルウェーハを製造するための、エピタキシャル膜形成後に行うエピタキシャルウェーハの洗浄方法を提供することができる。エピタキシャル膜形成後のウェーハを枚葉洗浄する際に、ウェーハの裏面およびエッジ部に対しブラシ洗浄を行い、表面に対しスピン洗浄することにより、表面、裏面、エッジ部のパーティクルを減少させ、最良の清浄度の状態に洗浄できる。
本発明に係る洗浄方法で用いる洗浄装置のブラシ洗浄ユニットを含む部分を拡大した側面図を示す。 本発明に係る洗浄方法で用いる洗浄装置のブラシ洗浄ユニットを含む部分を拡大した下面図を示す。 実施例、比較例で行った各洗浄方法における、ウェーハの裏面のパーティクル除去率を示すグラフである。 実施例、比較例で行った各洗浄方法における、ウェーハの端面（エッジ部）のパーティクル除去率を示すグラフである。
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
上述のように、半導体デバイス製造プロセスにおいて、ウェーハの裏面やエッジ部からのパーティクルの発塵が最小限となるエピタキシャルウェーハを製造するための、エピタキシャル膜形成後に行うエピタキシャルウェーハの洗浄方法が求められていた。
そこで、本発明者らは、エピタキシャル膜形成後のウェーハの裏面およびエッジ部のパーティクルについて洗浄除去能力を調査したところ、洗浄方法によってパーティクル除去率が大きく影響することを見出した。
バッチ式のＳＣ－１（ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏの混合洗浄液）洗浄では、洗浄液の温度を低温、高温のどちらにした場合でも、パーティクルの除去能力はあるが、十分満足できるレベルではなかった。
また、枚葉スピン洗浄機を用いて行う、洗浄液をＯ３／ＨＦ混合液とした洗浄、Ｏ３／ＨＦ混合液＋超音波アシスト洗浄、ＨＦ水溶液による酸化膜剥離洗浄、純水とＡｉｒによる二流体洗浄なども、パーティクルの除去能力に関して十分満足できるレベルではなかった。
そこで、ブラシを使って洗浄したところ、パーティクルの除去能力に関して十分満足できるレベルの洗浄であることが分かった。さらに、洗浄に使うブラシはロール型のブラシとディスク型のブラシに大別できるが、ロール型のブラシの方がよりパーティクルを除去する能力が高いことが分かった。
また、ロール型のブラシを用いる洗浄は、２つのロール型のブラシを回転させ、これらの間にウェーハを挟み、ウェーハの表面と裏面の両面を同時にブラシ洗浄する方法と、ウェーハの表面または裏面のいずれか一方に１つのロール型のブラシを押し付けてウェーハの片面のみ洗浄を行う方法がある。２つのロール型のブラシを回転させてウェーハの表裏面を同時に洗浄する方法では、エピタキシャル膜を形成した表面側はもともと（洗浄を行わなくても）十分にパーティクルが少ない清浄な状態であるが、ブラシ洗浄によって、ブラシがウェーハ表面のエピタキシャル膜に接触することにより、微小なパーティクルが付着し、清浄のレベルが悪化することが分かった。
以上から、エピタキシャル膜形成後のウェーハにおいては、バッチ式の洗浄や、ブラシ洗浄を行わない枚葉スピン洗浄では、裏面やエッジ部のパーティクルは十分除去することができないことが分かった。そこで、本発明者らは、ロール型のブラシを用いた洗浄で裏面とエッジ部を洗浄し、表面はスピン洗浄のみで洗浄することにより、ウェーハの表面、裏面、エッジ部がパーティクルの最も少ない、最良の清浄度の状態にできることを見出した。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、表面にエピタキシャル膜が形成されたウェーハを洗浄する方法であって、前記ウェーハの表面、裏面及び端面の全ての面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第１の洗浄工程と、前記第１の洗浄工程の後、前記ウェーハの裏面及び端面に洗浄液を供給してロール型ブラシにより洗浄する第２の洗浄工程と、前記第２の洗浄工程の後、前記ウェーハの表面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第３の洗浄工程と、前記第３の洗浄工程の後、前記ウェーハの表面にＨＦを含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第４の洗浄工程とを含むエピタキシャルウェーハの洗浄方法により、半導体デバイス製造プロセスにおいて、ウェーハの裏面やエッジ部からのパーティクルの発塵が最小限となるエピタキシャルウェーハを製造するための、エピタキシャル膜形成後に行うエピタキシャルウェーハの洗浄方法を提供することができることを見出し、本発明を完成した。
以下、図面を参照して説明する。
まず、本発明に係る洗浄方法に用いる洗浄装置について説明する。第１の洗浄工程、第３の洗浄工程、第４の洗浄工程で行うスピン洗浄では、通常のスピン洗浄装置を用いればよい。この場合、チャンバー部においてウェーハＷを保持しながら回転させ、薬液供給ノズルにより回転するウェーハの表面及び裏面に薬液を供給することができるスピン洗浄ユニットと、後述するブラシ洗浄ユニットを並設することができる。各洗浄工程に応じてウェーハをそれぞれのユニットに適宜搬送し、洗浄を行うことができる。
次に、第２の洗浄工程に用いるブラシ洗浄ユニットについて説明する。本発明に係る洗浄方法における第２の洗浄工程では、枚葉式のスピンブラシ洗浄を行うブラシ洗浄ユニットを用いることができる。図１に、本発明に係る洗浄方法で用いる洗浄装置のブラシ洗浄ユニットを含む部分を拡大した側面図を示し、図２に下面図を示す。本発明に係る洗浄方法における第２の洗浄工程で行うブラシ洗浄ユニットは、ウェーハＷを保持しながら回転させる複数のウェーハ回転ローラー３と、回転するウェーハＷの表面に薬液を供給する薬液供給ノズル４ａと、裏面に薬液を供給する薬液供給ノズル４ｂと、端面に薬液を供給する薬液供給ノズル４ｃと、ウェーハＷを保持し、回転させ、かつウェーハＷのエッジ部をブラシ洗浄するロール型ブラシのエッジブラシ１と、ウェーハＷの直径よりも長く、ウェーハＷの裏面全面を洗浄できるロール型ブラシの裏面ブラシ２を有することができる。尚、図２は、説明の都合上ウェーハＷを透明なものとし、下面からでもウェーハＷの表面に薬液を供給する薬液供給ノズル４ａが見えるものとしている。
ブラシ洗浄ユニットは、ウェーハＷを保持しつつ、ウェーハＷを回転させる駆動部に繋がるエッジブラシ保持治具５と、ウェーハＷの直径よりも長いロール型ブラシの裏面ブラシ２を回転させる駆動部と繋がり、このロール型ブラシの裏面ブラシ２を回転させながらウェーハＷの裏面に押し付けて洗浄する裏面ブラシ洗浄部を有することが望ましい。エッジブラシ保持治具５とロール型ブラシのエッジブラシ１は、それぞれ複数個有していてもよい。
ロール型のエッジブラシ１及び裏面ブラシ２は、ウェーハＷへの金属不純物汚染の観点から樹脂製が望ましく、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製がより望ましい。
次に、本発明に係る洗浄方法について説明する。
まず、本発明に係る洗浄方法を行う、表面にエピタキシャル膜が形成されたウェーハを準備する。準備するウェーハの種類はエピタキシャルウェーハであれば特に限定されない。例えば、シリコンウェーハ上にシリコンエピタキシャル膜を形成したシリコンエピタキシャルウェーハを用いることができるが、ウェーハの材料は適宜選択できる。シリコンウェーハにシリコンエピタキシャル膜を形成する場合、例えば、エピタキシャル装置において高温下でトリクロロシランなどのガスをチャンバー部に導入し、これらのガスを分解して、ウェーハ表面にシリコン単結晶膜をエピタキシャル成長することでエピタキシャル膜を形成することができる。
次に、第１の洗浄工程として、エピタキシャルウェーハをスピン洗浄ユニットにセットし、ウェーハＷの表面、裏面及び端面の全ての面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する。この第１の洗浄工程では、エピタキシャル膜形成後のウェーハＷの表面は、非常に活性な状態である。そこで、パーティクルや有機物、金属不純物などの汚染が発生しないように、有機物を分解・除去するとともに、表面、裏面及び端面の全ての面に酸化膜を形成するためにＯ３を含む洗浄液でスピン洗浄する。Ｏ３を含む洗浄液は、回転するウェーハＷの中心部に位置する薬液供給ノズルから、ウェーハＷを十分に被覆し、かつ、有機物が分解・除去され、全ての面に十分な酸化膜を形成できる時間供給することが望ましい。このとき、ウェーハＷの表面及び裏面に供給されたＯ３を含む洗浄液が端面に到達し、端面に供給されることで、ウェーハＷの端面の有機物も分解・除去されうる。別途、ウェーハＷの端面に向けてＯ３を含む洗浄液を供給してもよい。また、表面のスピン洗浄の後、ウェーハの表裏を反転させて、裏面のスピン洗浄を行うこともできる。
第１の洗浄工程の後、第２の洗浄工程として、ウェーハを図１、図２に示すブラシ洗浄ユニットに搬送し、ブラシ洗浄ユニットを用いて、ウェーハＷの裏面及び端面に洗浄液を供給してロール型ブラシのエッジブラシ１、裏面ブラシ２により洗浄する。第２の洗浄工程では、ウェーハＷを保持するロール型ブラシのエッジブラシ１によってウェーハＷを回転させながらエッジ部に対しブラシ洗浄を行い、同時に又は逐次的にウェーハＷの直径よりも長いロール型ブラシの裏面ブラシ２を回転させながらウェーハＷの裏面に押し付け、ブラシ洗浄する。このとき、ブラシ（例えば、ＰＶＡなどの樹脂製）が回転しながらウェーハＷの裏面とエッジ部に接触することから、傷発生を防ぐために洗浄液を供給しながらブラシ洗浄する。このとき、ウェーハＷの表面に、ブラシ洗浄により発塵したパーティクルが付着するのを防ぐため、ウェーハＷの表面にも洗浄液を供給するのが好ましい。供給する洗浄液に制限はなく、例えば純水やアンモニア過水とすることができる。また、このときのウェーハＷの回転数及び裏面ブラシ２の回転数に制限はない。また、裏面ブラシ２を押し付ける力も特に制限はない。
第２の洗浄工程の後、第３の洗浄工程として、ウェーハをスピン洗浄ユニットに搬送し、スピン洗浄ユニットにセットし、ウェーハＷの表面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する。さらに、第３の洗浄工程の後、第４の洗浄工程として、ウェーハＷの表面にＨＦを含む洗浄液を供給してスピン洗浄する。第２の洗浄工程でウェーハＷの裏面とエッジ部をブラシ洗浄した後にウェーハＷの表面の洗浄を行うが、エピタキシャル膜形成後のウェーハＷの表面はもともとパーティクルの付着個数が少なく、非常に清浄度が高い。既に第１の洗浄工程によりＯ３を含む洗浄液にて酸化膜が保護膜として形成されていることから、ブラシ洗浄時に付着したパーティクルについては保護膜である酸化膜を除去する際に、酸化膜とともに除去される。Ｏ３を含む洗浄液による第３の洗浄工程と、ＨＦを含む洗浄液による第４の洗浄工程の順で洗浄することにより、エピタキシャル膜形成後と同レベルの、パーティクル付着個数が少なく、非常に清浄度が高い表面状態を得ることができる。
さらに、第２の洗浄工程の後、第３の洗浄工程と第４の洗浄工程を、この順で複数回行うことが望ましい。また、ウェーハＷの表面に酸化膜を形成し、保護膜として作用させるために、第４の洗浄工程の後、最終洗浄工程として、ウェーハＷの表面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する工程を行うことが好ましい。
洗浄後、ウェーハＷの裏面、エッジ部のパーティクルの評価工程に移ることができる。ウェーハＷの裏面の評価工程としては、本来裏面となる側に表面側が来るように表裏反転したウェーハＷを評価することで、感度良く評価できる。裏面のパーティクルを評価するには、例えばＫＬＡ社製パーティクルカウンターＳＰ５にてパーティクル（欠陥）個数評価が行える。エッジ部のパーティクルを評価するには、レーザーテック社製エッジ検査装置ＥＺ－３００にてエッジ部のパーティクル（欠陥）個数評価が行える。
以下、実施例を挙げて本発明について具体的に説明するが、これは本発明を限定するものではない。
（実施例）
まず、第１の洗浄工程として、ウェーハの表裏面にＯ３水を端面が覆われるまで十分に供給してスピン洗浄を行った。ウェーハ回転数を１０００ｒｐｍ、Ｏ３濃度を２０ｐｐｍ、温度を２４℃、Ｏ３水の流量を１Ｌ／ｍｉｎ、洗浄時間を２０ｓｅｃとした。
次に、第２の洗浄工程として、ウェーハの裏面、エッジ部について、ブラシ洗浄を行った。ウェーハ回転数を５０ｒｐｍ、エッジブラシ回転数を２０ｒｐｍ、裏面ブラシ回転数を１５０ｒｐｍ、洗浄液として純水を流し、純水の流量を１Ｌ／ｍｉｎ、洗浄時間を４０ｓｅｃとした。
次に、第３の洗浄工程として、ウェーハの表面にＯ３水を流してスピン洗浄を行った。ウェーハ回転数を１０００ｒｐｍ、Ｏ３濃度を２０ｐｐｍ、温度を２４℃、Ｏ３水の流量を１Ｌ／ｍｉｎ、洗浄時間を２０ｓｅｃとした。続いて、第４の洗浄工程として、ＨＦを流して表面のスピン洗浄を行った。ウェーハ回転数を１０００ｒｐｍ、ＨＦ濃度を０．３ｗｔ％（質量パーセント濃度）、温度を２４℃、ＨＦの流量を１Ｌ／ｍｉｎ、洗浄時間を７ｓｅｃとした。第３の洗浄工程、第４の洗浄工程をこの順で２回繰り返した。
次に、最終洗浄工程として、Ｏ３水を流してウェーハの表面のスピン洗浄を行った。ウェーハ回転数を３００ｒｐｍ、Ｏ３濃度を２０ｐｐｍ、温度を２４℃、Ｏ３水の流量を１Ｌ／ｍｉｎ、洗浄時間を４０ｓｅｃとした。
次に、ウェーハ回転数を１０００ｒｐｍ、乾燥時間を３０ｓｅｃとして、ウェーハを乾燥させた。
（比較例１）
ブラシ洗浄を行わなかったこと以外は実施例と同様にエピタキシャルウェーハの洗浄、乾燥を行った。
（比較例２）
バッチ式洗浄機を用いて、エピタキシャルウェーハのＳＣ－１洗浄を行った。ＮＨ４ＯＨ：２８ｗｔ％、Ｈ２Ｏ２：３０ｗｔ％の薬液を使用し、ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏを１：１：１０の混合洗浄液にて７０℃の液温にて５ｍｉｎ間薬液に浸漬して洗浄した。
実施例及び比較例で用いたエピタキシャルウェーハについて、エピタキシャル膜形成後（洗浄工程前）及び洗浄工程後の同一ウェーハの裏面及びエッジ部に対し、パーティクル除去率の評価を行った。裏面についてはＫＬＡ社製パーティクル測定器ＳＰ５を用いて２８ｎｍ以上のサイズのパーティクル（欠陥）個数を評価し、エッジ部についてはレーザーテック社製エッジ検査装置ＥＺ－３００にてエッジ部のパーティクル（欠陥）個数評価を行った。エピタキシャル膜形成後の裏面付着パーティクル個数を１として洗浄工程後のパーティクル個数と比較し、除去されたパーティクル個数との比を取り、除去率として洗浄効果を比較した。
図３は、実施例、比較例で行った各洗浄方法における、ウェーハの裏面のパーティクル除去率を示すグラフである。また、図４は、実施例、比較例で行った各洗浄方法における、ウェーハの端面のパーティクル除去率を示すグラフである。裏面のパーティクル除去率はそれぞれ、比較例１（ブラシ洗浄を行わなかったスピン洗浄）：５％、比較例２（バッチ式洗浄）：３３％、実施例（ブラシ洗浄を行ったスピン洗浄）：８３％であった。エッジ部のパーティクル除去率はそれぞれ、比較例１（ブラシ洗浄を行わなかったスピン洗浄）：３７％、比較例２（バッチ式洗浄）：４８％、実施例（ブラシ洗浄を行ったスピン洗浄）：６６％であった。なお、別途実施したエピタキシャルウェーハ表面の評価では、実施例において、表面のパーティクルレベルはエピタキシャル膜形成後（洗浄工程前）の状態からの増加は計測されなかった。
実施例と比較例１、２の比較から、エピタキシャル膜形成後のウェーハに枚葉スピン洗浄にて、ウェーハの表面、裏面及び端面の有機物を分解・除去するとともに酸化膜を形成するために、Ｏ３を含む洗浄液にて洗浄した後に、裏面と端面をブラシ洗浄し、その後にウェーハの表面に対しＯ３を含む洗浄液を用いるスピン洗浄とＨＦを用いるスピン洗浄の順にて洗浄することにより、表面のパーティクルレベルをエピタキシャル膜形成後の状態を保ちつつ、裏面と端面のパーティクルを除去し、ウェーハの清浄度を良好なレベルに改善できたことが分かる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
１…エッジブラシ、 ２…裏面ブラシ、 ３…ウェーハ回転ローラー、
４ａ、４ｂ、４ｃ…薬液供給ノズル、 ５…エッジブラシ保持治具。
Ｗ…ウェーハ。

Claims (4)

  1. 表面にエピタキシャル膜が形成されたウェーハを洗浄する方法であって、
    前記ウェーハの表面、裏面及び端面の全ての面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第１の洗浄工程と、
    前記第１の洗浄工程の後、前記ウェーハの裏面及び端面に洗浄液を供給してロール型ブラシにより洗浄する第２の洗浄工程と、
    前記第２の洗浄工程の後、前記ウェーハの表面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第３の洗浄工程と、
    前記第３の洗浄工程の後、前記ウェーハの表面にＨＦを含む洗浄液を供給してスピン洗浄する第４の洗浄工程と
    を含むことを特徴とするエピタキシャルウェーハの洗浄方法。
  2. 前記第２の洗浄工程の後、前記第３の洗浄工程と前記第４の洗浄工程を、この順で複数回行うことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの洗浄方法。
  3. 前記第４の洗浄工程の後、最終洗浄工程として、前記ウェーハの表面にＯ３を含む洗浄液を供給してスピン洗浄する工程を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエピタキシャルウェーハの洗浄方法。
  4. 前記ロール型ブラシとしてＰＶＡ製のものを用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェーハの洗浄方法。
JP2020180466A 2020-10-28 2020-10-28 エピタキシャルウェーハの洗浄方法 Active JP7300433B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020180466A JP7300433B2 (ja) 2020-10-28 2020-10-28 エピタキシャルウェーハの洗浄方法
EP21885728.2A EP4239659A1 (en) 2020-10-28 2021-09-13 Method for cleaning epitaxial wafer
US18/028,244 US20230411143A1 (en) 2020-10-28 2021-09-13 Epitaxial wafer cleaning method
KR1020237012106A KR20230096991A (ko) 2020-10-28 2021-09-13 에피택셜 웨이퍼의 세정방법
CN202180067367.3A CN116325083A (zh) 2020-10-28 2021-09-13 外延晶圆的清洗方法
PCT/JP2021/033609 WO2022091609A1 (ja) 2020-10-28 2021-09-13 エピタキシャルウェーハの洗浄方法
TW110135217A TW202217944A (zh) 2020-10-28 2021-09-23 磊晶晶圓的清洗方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020180466A JP7300433B2 (ja) 2020-10-28 2020-10-28 エピタキシャルウェーハの洗浄方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022071479A JP2022071479A (ja) 2022-05-16
JP7300433B2 true JP7300433B2 (ja) 2023-06-29

Family

ID=81382327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020180466A Active JP7300433B2 (ja) 2020-10-28 2020-10-28 エピタキシャルウェーハの洗浄方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230411143A1 (ja)
EP (1) EP4239659A1 (ja)
JP (1) JP7300433B2 (ja)
KR (1) KR20230096991A (ja)
CN (1) CN116325083A (ja)
TW (1) TW202217944A (ja)
WO (1) WO2022091609A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5868857A (en) 1996-12-30 1999-02-09 Intel Corporation Rotating belt wafer edge cleaning apparatus
JP2002198345A (ja) 2000-12-27 2002-07-12 Super Silicon Kenkyusho:Kk 半導体ウエハの洗浄方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5861066A (en) * 1996-05-01 1999-01-19 Ontrak Systems, Inc. Method and apparatus for cleaning edges of contaminated substrates
JPH11111661A (ja) 1997-09-30 1999-04-23 Shibaura Mechatronics Corp 基板の洗浄処理方法
JP2001070896A (ja) * 1999-07-06 2001-03-21 Ebara Corp 基板洗浄装置
US6904637B2 (en) * 2001-10-03 2005-06-14 Applied Materials, Inc. Scrubber with sonic nozzle
JP4339561B2 (ja) * 2002-08-16 2009-10-07 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置および基板処理方法
JP4182818B2 (ja) * 2003-06-20 2008-11-19 株式会社Ｓｕｍｃｏ 半導体基板の製造方法
KR100753740B1 (ko) 2003-12-11 2007-08-31 가부시키가이샤 섬코 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법
JP2010092928A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
JP5540919B2 (ja) * 2010-06-16 2014-07-02 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体の洗浄方法
JP5589968B2 (ja) * 2011-06-17 2014-09-17 信越半導体株式会社 半導体ウェーハの洗浄方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5868857A (en) 1996-12-30 1999-02-09 Intel Corporation Rotating belt wafer edge cleaning apparatus
JP2002198345A (ja) 2000-12-27 2002-07-12 Super Silicon Kenkyusho:Kk 半導体ウエハの洗浄方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022071479A (ja) 2022-05-16
TW202217944A (zh) 2022-05-01
WO2022091609A1 (ja) 2022-05-05
KR20230096991A (ko) 2023-06-30
EP4239659A1 (en) 2023-09-06
US20230411143A1 (en) 2023-12-21
CN116325083A (zh) 2023-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW411522B (en) A semiconductor device washing apparatus and a method of washing a semiconducotr device
US6460552B1 (en) Method and apparatus for cleaning flat workpieces
JPH08124889A (ja) 半導体ウェーハの洗浄方法
US20020062839A1 (en) Method and apparatus for frontside and backside wet processing of a wafer
KR20080075508A (ko) 반도체 웨이퍼의 평면연삭방법 및 제조방법
JP7300433B2 (ja) エピタキシャルウェーハの洗浄方法
JP3413726B2 (ja) ウエハ洗浄方法
TWI612571B (zh) 基板洗淨裝置及基板洗淨方法
CN112086342A (zh) 一种有效去除背封硅片背面背封点的工艺方法
JP3324181B2 (ja) ウエハの洗浄方法
KR20090030204A (ko) 반도체 웨이퍼의 세척 방법
JP2005251806A (ja) 半導体用基板の洗浄方法およびスピン式洗浄装置
WO2022224583A1 (ja) ウェーハの洗浄方法及び洗浄処理装置
JP2006332386A (ja) 基板洗浄装置及び基板洗浄方法
WO2023120016A1 (ja) 半導体ウェーハの洗浄方法および半導体ウェーハの製造方法
TWI819875B (zh) 用於清洗半導體晶圓的方法
JP2004356593A (ja) 半導体ウェハの洗浄方法及び装置
CN117121167A (zh) 晶圆的清洗方法及清洗处理装置
JP2008021924A (ja) シリコンウエハ表面の不純物除去方法
JP2022166590A (ja) ウェーハの洗浄方法
TW201236771A (en) Method for cleaning a semiconductor wafer composed of silicon directly after a process of polishing of the semiconductor wafer
KR20030075629A (ko) 반도체 소자의 세정방법
KR20070070378A (ko) Ｈｆ 기상법을 이용한 화학기계적 연마장치
KR20070044967A (ko) 매엽식 기판 세정 방법
JP2005101145A (ja) 表面処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230613

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230619

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7300433

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150