KR20240095427A - Cleaning method of silicon wafer and manufacturing method of silicon wafer with natural oxide film - Google Patents

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KR20240095427A
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코타 후지이
타츠오 아베
츠요시 오츠키
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, SC1세정조건을 바꾸어 세정을 행하여 표면거칠기가 상이한 웨이퍼를 제작하는 시험용 웨이퍼의 SC1세정공정과, SC1세정으로 형성된 SC1산화막을 불산세정에 의해 제거하는 공정과, 산화력을 갖는 세정액으로 세정하여 자연산화막을 형성하는 공정과, SC1세정으로 형성된 표면거칠기와 자연산화막의 막두께와의 상관관계를 취득하는 공정과, 자연산화막 형성대상인 웨이퍼에 대하여, 형성하는 자연산화막의 막두께와 상관관계로부터 표면거칠기를 결정하고 이 표면거칠기가 되는 SC1세정조건을 결정하는 공정과, 결정한 SC1세정조건으로 SC1세정하는 공정과, SC1세정으로 형성된 SC1산화막을 제거하는 공정과, 산화력을 갖는 세정액을 이용하여 SC1산화막이 제거된 웨이퍼를 세정해서 자연산화막을 형성하는 공정을 구비하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법이다. 이에 따라, 표면거칠기를 조정하여 자연산화막의 막두께를 정밀도 및 재현성 좋게 제어하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법을 제공한다.The present invention includes an SC1 cleaning process of a test wafer in which wafers with different surface roughness are produced by cleaning by changing the SC1 cleaning conditions, a process of removing the SC1 oxide film formed by SC1 cleaning by hydrofluoric acid cleaning, and cleaning with a cleaning liquid having oxidizing power. From the process of forming a natural oxide film, the process of acquiring the correlation between the surface roughness formed by SC1 cleaning and the film thickness of the natural oxide film, and the correlation between the film thickness of the natural oxide film to be formed for the wafer that is the target of natural oxide film formation, A process of determining the surface roughness and the SC1 cleaning conditions that result in this surface roughness, a process of cleaning the SC1 using the determined SC1 cleaning conditions, a process of removing the SC1 oxide film formed by the SC1 cleaning, and using a cleaning liquid with oxidizing power to remove the SC1 oxide film. This is a silicon wafer cleaning method that includes a process of forming a natural oxide film by cleaning the wafer from which the oxide film has been removed. Accordingly, a method for cleaning a silicon wafer is provided in which the film thickness of the natural oxide film is controlled with good precision and reproducibility by adjusting the surface roughness.

Description

실리콘 웨이퍼의 세정방법 및 자연산화막부착 실리콘 웨이퍼의 제조방법Cleaning method of silicon wafer and manufacturing method of silicon wafer with natural oxide film

본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 세정방법 및 자연산화막부착 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of cleaning a silicon wafer and a method of manufacturing a silicon wafer with a natural oxide film.

반도체 디바이스용의 단결정 실리콘 웨이퍼의 제조공정에 있어서, 그 주표면은 연마공정에 있어서 마무리된다. 나아가, 실리콘 웨이퍼 표면에 연마공정에서 부착된 연마제와 금속불순물을 제거하기 위해 세정공정이 있다. 이 세정공정에서는 RCA세정이라 불리는 세정방법이 이용되고 있다.In the manufacturing process of single crystal silicon wafers for semiconductor devices, the main surface is finished in a polishing process. Furthermore, there is a cleaning process to remove abrasives and metal impurities attached to the surface of the silicon wafer during the polishing process. In this cleaning process, a cleaning method called RCA cleaning is used.

이 RCA세정이란 SC1(Standard Cleaning 1)세정, SC2(Standard Cleaning 2)세정, DHF(Diluted Hydrofluoric Acid)세정을, 목적에 따라 조합하여 행하는 세정방법이다. SC1세정이란, 암모니아수와 과산화수소수를 임의의 비율로 혼합한 알칼리성의 세정액을 이용한 세정방법으로, 실리콘 웨이퍼 표면의 에칭에 의해 부착파티클을 리프트오프시키고, 나아가 실리콘 웨이퍼와 파티클의 정전기적인 반발을 이용하여, 실리콘 웨이퍼에의 재부착을 억제하면서 파티클을 제거하는 세정방법이다. 또한, SC2세정이란, 염산과 과산화수소수를 임의의 비율로 혼합한 세정액으로, 실리콘 웨이퍼 표면의 금속불순물을 용해제거하는 세정방법이다. 또한, DHF세정이란, 희불산에 의해 실리콘 웨이퍼 표면의 자연산화막을 제거하는 세정방법이다. 나아가, 강한 산화력을 갖는 오존수세정도 사용되는 경우가 있으며, 실리콘 웨이퍼 표면에 부착되어 있는 유기물의 제거나, DHF세정 후의 실리콘 웨이퍼 표면의 자연산화막 형성을 행하고 있다. 세정 후의 실리콘 웨이퍼의 파티클이나 표면거칠기 등의 표면품질은 중요하며, 목적에 따라 이들의 세정을 조합한 처리가 행해지고 있다.This RCA cleaning is a cleaning method that combines SC1 (Standard Cleaning 1) cleaning, SC2 (Standard Cleaning 2) cleaning, and DHF (Diluted Hydrofluoric Acid) cleaning according to the purpose. SC1 cleaning is a cleaning method using an alkaline cleaning solution mixed with ammonia water and hydrogen peroxide in a random ratio. It lifts off attached particles by etching the surface of the silicon wafer and further utilizes the electrostatic repulsion between the silicon wafer and particles. , It is a cleaning method that removes particles while suppressing re-adhesion to the silicon wafer. Additionally, SC2 cleaning is a cleaning method that dissolves and removes metal impurities on the surface of a silicon wafer using a cleaning solution that mixes hydrochloric acid and hydrogen peroxide in an arbitrary ratio. Additionally, DHF cleaning is a cleaning method that removes the natural oxide film on the surface of a silicon wafer using dilute hydrofluoric acid. Furthermore, ozone water cleaning, which has strong oxidizing power, is also sometimes used to remove organic matter adhering to the surface of a silicon wafer or to form a natural oxide film on the surface of the silicon wafer after DHF cleaning. The surface quality of the silicon wafer after cleaning, such as particles and surface roughness, is important, and a combination of these cleaning processes is performed depending on the purpose.

반도체 실리콘 웨이퍼의 표면에는, MOS(Metal Oxide Semiconductor)커패시터나 트랜지스터 등의 반도체소자가 형성된다. 이들 반도체소자에 형성되는 게이트산화막 등의 절연막은 높은 전계강도하에서 사용되고, 이 절연막으로는 형성이 간편한 실리콘 산화막이 자주 이용된다.Semiconductor devices such as MOS (Metal Oxide Semiconductor) capacitors and transistors are formed on the surface of a semiconductor silicon wafer. Insulating films such as gate oxide films formed in these semiconductor devices are used under high electric field strengths, and silicon oxide films, which are easy to form, are often used as these insulating films.

실리콘 웨이퍼 상의 산화막의 막두께를 평가하는 수법으로서, 엘립소미터를 이용한 측정을 들 수 있다. 엘립소미터란, 기판시료에 편광상태의 광을 입사시키고, 입사광과 반사광의 편광상태의 변화를 측정함으로써, 위상차(Δ델타) 및 진폭비(Ψ프사이)를 구하는 것이다. 실리콘 웨이퍼 상의 실리콘 산화막을 예로 하면, 입사광은 최표면의 실리콘 산화막, 및, 실리콘 산화막과 실리콘 웨이퍼의 계면에서 반사함으로써 편광상태가 변화한다. 한편, 엘립소미터에는, 광원으로서 레이저를 이용하는 단파장 타입과 다수의 파장성분을 포함하고 백색 광원을 이용하는 분광타입이 존재하고, 단파장 타입은 어느 특정한 파장(예를 들어 633nm)에 대한 델타와 프시를 측정하는 것에 반해, 분광타입은 각 파장에 대한 델타와 프시를 측정할 수 있어, 정보량이 많은 분광타입을 이용하는 편이 정밀도 좋게 막두께를 평가할 수 있는 것이 알려져 있다.A method for evaluating the film thickness of the oxide film on a silicon wafer includes measurement using an ellipsometer. An ellipsometer is used to determine the phase difference (Δdelta) and amplitude ratio (Ψpsi) by injecting polarized light into a substrate sample and measuring the change in polarization state of the incident light and reflected light. Taking a silicon oxide film on a silicon wafer as an example, the polarization state changes as incident light is reflected by the silicon oxide film on the outermost surface and the interface between the silicon oxide film and the silicon wafer. On the other hand, in ellipsometers, there is a short-wavelength type that uses a laser as a light source and a spectral type that includes multiple wavelength components and uses a white light source, and the short-wavelength type uses delta and psi for a specific wavelength (for example, 633 nm). In contrast to measuring, the spectral type can measure delta and psi for each wavelength, and it is known that using the spectral type with a large amount of information allows for more accurate evaluation of film thickness.

상기 서술한 바와 같이 엘립소미터의 측정에 의해 얻어지는 정보는 위상차 및 진폭비이며, 직접 막두께를 구할 수는 없다. 막두께를 구하려면 기판시료에 따른 모델을 작성하고, 이 모델로부터 이론적으로 구해지는 델타 및 프시와, 엘립소미터의 측정으로 얻어진 델타와 프시의 비교를 행한다. 한편, 모델의 작성에는 시료의 물성에 따른 조건을 설정함으로써 행해지고, 설정되는 조건의 항목에는, 기판 및 막의 재질, 각 막층의 막두께, 기판 및 막의 광학상수 등이 있다. 또한, 각 항목의 설정에는, 시료에 따른 기지의 레퍼런스, 유전율의 파장의존성을 나타내고 또한 복수의 파라미터를 갖는 소요의 분산식 등이 통상 이용된다.As described above, the information obtained by measurement with an ellipsometer is the phase difference and amplitude ratio, and the film thickness cannot be directly obtained. To determine the film thickness, a model based on the substrate sample is created, and the delta and psi theoretically obtained from this model are compared with the delta and psi obtained by measurement with an ellipsometer. On the other hand, the model is created by setting conditions according to the physical properties of the sample, and the items of the conditions to be set include the materials of the substrate and film, the film thickness of each film layer, and the optical constants of the substrate and film. In addition, for setting each item, a known reference according to the sample, a required dispersion equation that shows the wavelength dependence of the dielectric constant and has a plurality of parameters, etc. are usually used.

나아가, 상기 비교에 대하여 양자의 상위한 정도가 최소가 되도록, 분산식의 파라미터 및 모델의 각 막층의 막두께 등을 변경하는 프로세스를 행한다(피팅이라고도 한다). 양자의 상위는, 통상, 최소제곱법을 이용한 연산으로 구하고 있고, 피팅에 의해 최소제곱법으로 얻어진 결과가 어느 정도 작아졌다고 판단된 경우, 그때의 분산식의 파라미터의 값으로부터 막의 굴절률 및 소쇠계수를 구함과 함께, 그때의 막두께를 시료가 갖는 막의 막두께로서 특정함으로써, 막두께를 구할 수 있다. 한편, 모델작성이나 피팅 등은, 컴퓨터를 이용하여 소요의 프로그램에 기초해서, 수동 또는 자동으로 행하는 것이 일반적이다.Furthermore, a process of changing the parameters of the dispersion equation and the film thickness of each film layer of the model is performed so that the degree of difference between the two is minimized for the above comparison (also called fitting). The difference between the two is usually obtained by calculation using the least squares method, and when the result obtained by the least squares method is judged to be somewhat small through fitting, the refractive index and extinction coefficient of the film are calculated from the values of the parameters of the dispersion equation at that time. The film thickness can be obtained by specifying the film thickness at that time as the film thickness of the film of the sample. On the other hand, model creation, fitting, etc. are generally performed manually or automatically using a computer based on the required program.

시료 표면에 요철(거칠기 혹은 러프니스라고도 한다)이 존재하는 경우는, 유효매질 근사라는 사고방식을 이용하는 경우도 있다(예를 들어, 특허문헌 1 등). 이 수법은, 거칠기와 공극을 하나의 평면층이라고 정의함으로써, 최소제곱법의 연산결과를 양호하게 하는 수법이다. 또한, 유효매질 근사는, 시료의 막 표면에 러프니스가 존재하는 경우뿐만 아니라, 기판과 막의 계면 또는 막층간의 계면에 러프니스가 존재하는 경우에 있어서의 계면층에 대하여 적용되는 경우도 있다. 나아가, 유효매질 근사는, 러프니스의 존재에는 관계없이, 해석을 행함에 있어서의 테크닉으로서, 굴절률의 값을 낮추기 위해 이용되는 경우도 있다. 당연히, 유효매질 근사를 이용함으로써 최소제곱법의 연산결과도 변화하고, 그 결과 막두께의 값도 변화하므로, 작업자는 유효매질 근사를 이용할지 여부를, 예를 들어 최소제곱법의 연산결과로부터 판단할 필요가 있다.When irregularities (also referred to as roughness or roughness) exist on the surface of a sample, a method called effective medium approximation may be used (for example, Patent Document 1, etc.). This method improves the calculation results of the least squares method by defining the roughness and voids as one plane layer. In addition, the effective medium approximation may be applied not only to the case where roughness exists on the film surface of the sample, but also to the interface layer in cases where roughness exists at the interface between the substrate and the film or the interface between film layers. Furthermore, the effective medium approximation is sometimes used to lower the value of the refractive index as a technique in performing analysis, regardless of the presence of roughness. Naturally, by using the effective medium approximation, the calculation results of the least squares method also change, and as a result, the value of the film thickness also changes, so the operator determines whether to use the effective medium approximation, for example, from the calculation results of the least squares method. Needs to be.

특허문헌 2에는, 엘립소미터로 얻어진 실리콘 웨이퍼 상의 자연산화막의 막두께가, 표면거칠기에 따라 변화하는 것이 기재되어 있다. 구체적으로는, 표면이 거칠수록 막두께값도 두꺼워지고, 표면거칠기와 자연산화막의 막두께와의 상관관계로부터 표면거칠기를 정량적으로 평가하는 방법이 개시되어 있다.Patent Document 2 describes that the film thickness of a native oxide film on a silicon wafer obtained with an ellipsometer changes depending on the surface roughness. Specifically, the rougher the surface, the thicker the film thickness, and a method for quantitatively evaluating surface roughness based on the correlation between surface roughness and the film thickness of a natural oxide film is disclosed.

또한, 실리콘 웨이퍼 상의 표면거칠기를 평가하는 방법으로서, AFM(Atomic Force Microscope)이 알려져 있다. 표면거칠기의 지표로는, Ra값이나 Sa값 등의 산술평균높이가 자주 이용된다. Ra는 기준길이에 있어서의 산술평균높이로 2차원의 거칠기지표, Sa는 Ra를 면으로 확장한 파라미터로 3차원의 거칠기지표이다. 보다 상세히 러프니스를 평가하는 방법으로서, 스펙트럼 해석에 의한 공간주파수 영역으로의 변환을 행할 수도 있다. 이 수법은, 측정된 표면 프로파일로부터 특정 파장의 성분을 추출할 수 있고, 예를 들어, 특정한 공간파장과 그 파장에서의 진폭강도에 관한 파라미터, 예를 들어 PSD(Power Spectrum Density: 파워 스펙트럼 밀도)로 표현된다. 이와 같이, PSD해석을 행함으로써, 지배적으로 형성되어 있는 거칠기의 공간주파수를 특정할 수 있다. 또한, 레이저산란법을 이용한 파티클카운터에 의해 얻어지는 Haze값을, 거칠기의 지표로 할 수 있다. Haze란, 이른바 흐림으로서 표현되는 것이며, 실리콘 표면의 거칠기의 지표로서 널리 이용되고 있다. 이 Haze레벨이 높다란, 웨이퍼의 면이 거친 것을 나타낸다.Additionally, AFM (Atomic Force Microscope) is known as a method for evaluating surface roughness on a silicon wafer. As an indicator of surface roughness, arithmetic mean height such as Ra value or Sa value is often used. Ra is the arithmetic mean height at the standard length and is a two-dimensional roughness index, and Sa is a parameter that extends Ra to a surface and is a three-dimensional roughness index. As a method of evaluating roughness in more detail, conversion to the spatial frequency domain may be performed through spectral analysis. This method can extract components at specific wavelengths from the measured surface profile, for example parameters relating to specific spatial wavelengths and amplitude intensity at those wavelengths, such as PSD (Power Spectrum Density). It is expressed as In this way, by performing PSD analysis, it is possible to specify the spatial frequency of the dominantly formed roughness. Additionally, the Haze value obtained by a particle counter using the laser scattering method can be used as an indicator of roughness. Haze is expressed as so-called cloudiness and is widely used as an indicator of the roughness of the silicon surface. A high Haze level indicates that the surface of the wafer is rough.

절연성이 높은 치밀한 실리콘 산화막은 실리콘 웨이퍼를 열산화함으로써 제작되는데, 파티클부착 등의 관점에서 출하시의 실리콘 웨이퍼에는 세정으로 형성한 자연산화막이 존재하기 때문에, 열산화는 자연산화막이 형성된 실리콘 웨이퍼에 대하여 처리되는 경우가 많다. 이때, 열산화막의 두께는 열산화 전의 자연산화막의 막질(막두께나 구조)에 영향을 받는 것이 알려져 있다.A dense silicon oxide film with high insulating properties is produced by thermal oxidation of a silicon wafer. Since a natural oxide film formed by cleaning exists on a silicon wafer upon shipment from the viewpoint of particle adhesion, etc., thermal oxidation is performed on a silicon wafer with a natural oxide film formed on it. In many cases, it is processed. At this time, it is known that the thickness of the thermal oxidation film is affected by the film quality (film thickness or structure) of the natural oxide film before thermal oxidation.

최근, 반도체 집적회로의 미세화, 다층화에 수반하여, 소자를 구성하는 절연막을 포함한 각종 막에 대하여 보다 한층의 박막화가 요구되고 있다. 이 박막화에 의해, 극박의 절연막 즉 실리콘 산화막을, 면 내 혹은 기판 간에 균일하게 또한 재현성 좋게 형성할 필요가 있다. 그를 위해서는, 실리콘 산화막의 품질에 영향을 주는 실리콘 웨이퍼 출하시의 자연산화막의 막질, 특히 막두께를 제어하는 것이 요구된다. 일반적으로는 자연산화막이 두꺼우면, 열산화막의 두께도 두꺼워진다. 열산화막을 얇게 하고자 하는 경우는 자연산화막도 얇은 편이 좋고, 열산화막을 두껍게 하고자 하는 경우는 자연산화막도 두꺼운 편이 좋다. 따라서, 어느 일정한 범위 내에서 자연산화막의 막두께를 재현성 좋게 제어하는 것이, 최근 특히 요구되고 있다.Recently, with the miniaturization and multilayering of semiconductor integrated circuits, further thinning of various films including insulating films constituting devices is required. By this thinning, it is necessary to form an ultra-thin insulating film, that is, a silicon oxide film, uniformly and with good reproducibility within the plane or between substrates. For this purpose, it is required to control the film quality, especially the film thickness, of the natural oxide film at the time of shipment of the silicon wafer, which affects the quality of the silicon oxide film. In general, the thicker the natural oxidation film, the thicker the thermal oxidation film. If you want to make the thermal oxidation film thin, it is better for the natural oxide film to be thinner, and if you want to make the thermal oxidation film thick, it is better for the natural oxide film to be thicker. Therefore, controlling the film thickness of the natural oxide film within a certain range with good reproducibility has been particularly desired in recent years.

특허문헌 3에는, 다양한 조건으로 세정한 실리콘 웨이퍼와 열산화 후의 산화막의 막두께와의 관계에 대하여 기재되어 있다. 구체적으로는, SC1세정액의 NH4OH농도를 고농도로 하면 자연산화막 중에 포함되는 OH기의 양이 많아지고 열산화 후의 막두께가 두꺼워지는 것, 자연산화막의 구성(막질)과 열산화 후의 막두께와의 상관관계를 이용함으로써 열산화 후의 막두께를 제어하는 방법이 개시되어 있다.Patent Document 3 describes the relationship between a silicon wafer cleaned under various conditions and the film thickness of the oxide film after thermal oxidation. Specifically, when the NH 4 OH concentration of the SC1 cleaning solution is increased, the amount of OH groups contained in the natural oxide film increases and the film thickness after thermal oxidation becomes thicker. The composition (film quality) of the natural oxide film and the film thickness after thermal oxidation A method of controlling the film thickness after thermal oxidation is disclosed by using the correlation with .

일본특허공개 2005-283502호 공보Japanese Patent Publication No. 2005-283502 일본특허공개 H6-163662호 공보Japanese Patent Publication No. H6-163662 일본특허 제6791453호 공보Japanese Patent No. 6791453 Publication

상기 서술한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 상의 자연산화막 및 열산화막의 막두께를 제어하는 것이 요구되고 있다. 일반적으로 실리콘 웨이퍼의 제조공정에 있어서, 웨이퍼의 표면거칠기는 연마와 그 후의 세정으로 형성된다. 연마 후의 웨이퍼의 세정에는 SC1세정이나 불산세정이나 오존수세정이 이용되는데, 세정공정에서는 주로 에칭작용이 있는 SC1세정으로 면이 거칠어지는 것이 알려져 있다.As described above, it is required to control the film thickness of the natural oxide film and the thermal oxide film on the silicon wafer. Generally, in the manufacturing process of silicon wafers, the surface roughness of the wafer is formed through polishing and subsequent cleaning. SC1 cleaning, hydrofluoric acid cleaning, or ozone water cleaning are used to clean the wafer after polishing. It is known that the cleaning process mainly uses SC1 cleaning, which has an etching effect, to roughen the surface.

특허문헌 3에는, SC1세정이나 오존수세정 후의 표면거칠기Ra에 대하여 기재되어 있고, 그 값은 0.06~0.12nm 정도이다. 이러한 Ra값이 최근 사용되는 실리콘 웨이퍼의 러프니스값이다.Patent Document 3 describes the surface roughness Ra after SC1 cleaning or ozone water cleaning, and the value is about 0.06 to 0.12 nm. This Ra value is the roughness value of recently used silicon wafers.

특허문헌 2에는, 웨이퍼의 표면거칠기가 엘립소미터로 측정되는 자연산화막의 두께에 영향을 주는 것이 개시되어 있는데, 이때의 표면 러프니스값은 AFM의 Ra값으로 0.22~2.05nm이며, 상기 서술한 표면 러프니스값 0.06~0.12nm와 비교하면 매우 높다.Patent Document 2 discloses that the surface roughness of the wafer affects the thickness of the natural oxide film measured with an ellipsometer, and the surface roughness value at this time is 0.22 to 2.05 nm as the Ra value of AFM, and the above-described It is very high compared to the surface roughness value of 0.06~0.12nm.

또한, 일반적으로 자연산화막의 막두께는 약 1nm 정도로 알려져 있는데, 특허문헌 2에서는, Ra값이 0.22nm에서는 자연산화막의 막두께는 0.097nm, Ra값이 1.23nm에서는 자연산화막의 막두께는 1.586nm, Ra값이 2.05nm에서는 자연산화막의 막두께는 3.313nm로, 전부 막두께가 약 1nm로부터 크게 떨어져 있다. 이와 같이 특허문헌 2의 표면거칠기나 자연산화막의 막두께는, 최근 사용되는 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기나 자연산화막의 막두께와는 크게 상이하다. 이 이유로는, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 통상의 실리콘 웨이퍼의 세정액으로는 사용되지 않는 불산과 질산의 혼합액을 이용하여 의도적으로 면을 거칠게 하는 처리를 하고 있기 때문으로 생각된다. 즉, 특허문헌 2에 개시되어 있는 상관관계를 이용하여, 예를 들어 Ra가 0.06~0.12nm의 범위의 거칠기와 자연산화막의 두께에 대하여 의논하는 것은 곤란하며, 오로지, 예를 들어 Ra값으로 1nm를 초과하는 매우 거칠어진 경우에 적용할 수 있다고 추정된다.In addition, it is generally known that the film thickness of the natural oxide film is about 1 nm. In Patent Document 2, when the Ra value is 0.22 nm, the film thickness of the natural oxide film is 0.097 nm, and when the Ra value is 1.23 nm, the film thickness of the natural oxide film is 1.586 nm. , when the Ra value is 2.05 nm, the film thickness of the natural oxide film is 3.313 nm, which is far from the total film thickness of about 1 nm. In this way, the surface roughness and the film thickness of the natural oxide film of Patent Document 2 are significantly different from the surface roughness and the film thickness of the natural oxide film of recently used silicon wafers. The reason for this is thought to be that, in the invention described in Patent Document 2, treatment to intentionally roughen the surface is performed using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, which is not used as a normal cleaning solution for silicon wafers. That is, using the correlation disclosed in Patent Document 2, it is difficult to discuss, for example, the roughness in the range of Ra of 0.06 to 0.12 nm and the thickness of the natural oxide film, and only, for example, the Ra value of 1 nm. It is assumed that it can be applied in very rough cases exceeding .

여기서, 특허문헌 3에 기재되어 있는, SC1세정의 NH4OH농도를 할당한 경우의 AFM의 Ra값과 분광엘립소법으로 얻어진 열산화막의 두께에 주목하면, NH4OH농도가 높은 수준인 편이 AFM의 Ra값이 높고, 열산화막의 두께도 두꺼워져 있는 경향이 얻어지고 있다(특허문헌 3의 도 9). 특허문헌 3에서는 세정공정에서 형성되는 자연산화막(화학산화막)의 구성(막질), 예를 들어 ATR(Attenuated Total Reflectance)-FT(Fourier Transform)-IR(Infrared Spectoroscopy)법으로 측정되는 OH기의 양이 열산화막의 두께와 상관이 있는 것이 개시되어 있고, NH4OH농도가 높은 편이 OH기의 양이 증가하므로 열산화막이 두꺼워진다고 기재되어 있다.Here, paying attention to the Ra value of AFM when assigning the NH 4 OH concentration of SC1 cleaning described in Patent Document 3 and the thickness of the thermal oxidation film obtained by the spectroscopic ellipso method, the higher the NH 4 OH concentration, the higher the AFM The Ra value of is high, and the thickness of the thermal oxidation film also tends to be thick (FIG. 9 of Patent Document 3). In Patent Document 3, the composition (film quality) of the natural oxide film (chemical oxide film) formed in the cleaning process, for example, the amount of OH groups measured by ATR (Attenuated Total Reflectance)-FT (Fourier Transform)-IR (Infrared Spectoroscopy) method. It is disclosed that there is a correlation with the thickness of the thermal oxidation film, and that the higher the NH 4 OH concentration, the greater the amount of OH groups and the thicker the thermal oxidation film.

그러나, 상기 서술한 바와 같이 AFM측정으로 얻어지는 Ra값과, 엘립소미터로 얻어지는 열산화 후의 막두께에는 상관이 있는 듯 하다고도 해석할 수 있는 결과이기도 하다. 이와 같이, 최근 사용되는 실리콘 웨이퍼의 제조공정에서 형성되는 웨이퍼의 표면거칠기가, 엘립소미터로 얻어지는 자연산화막 및 열산화막의 두께에 주는 영향에 대하여 기재되어 있는 공지문헌은 없다. 가령, 예를 들어 Ra값 0.06~0.12nm와 같은 실리콘 웨이퍼의 제조공정에서 형성되는 웨이퍼 표면거칠기가 산화막의 두께에 영향을 주는 인자 중 하나라면, 자연산화막 및 열산화막의 막두께를 제어함에 있어서, 상기 서술한 자연산화막의 구성(막질)과 동일하게 중요한 품질이라고 생각할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 표면거칠기를 적당히 조정함으로써, 세정 후에 형성되는 자연산화막의 막두께를 제어할 수 있는 것이면, 유용하다고 생각된다.However, as described above, the result can also be interpreted that there appears to be a correlation between the Ra value obtained by AFM measurement and the film thickness after thermal oxidation obtained by an ellipsometer. As such, there is no known literature that describes the effect of the surface roughness of the wafer formed in the recently used silicon wafer manufacturing process on the thickness of the natural oxide film and thermal oxide film obtained with an ellipsometer. For example, if the wafer surface roughness formed in the manufacturing process of a silicon wafer, such as an Ra value of 0.06 to 0.12 nm, is one of the factors affecting the thickness of the oxide film, in controlling the film thickness of the natural oxide film and the thermal oxide film, It can be considered to be an equally important quality as the composition (film quality) of the natural oxide film described above. Additionally, it is considered useful if the film thickness of the native oxide film formed after cleaning can be controlled by appropriately adjusting the surface roughness of the wafer.

이에, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 웨이퍼의 표면거칠기를 조정함으로써, 자연산화막의 막두께를 정밀도 및 재현성 좋게 제어할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 세정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was made to solve the above problems, and its purpose is to provide a cleaning method for a silicon wafer that can control the film thickness of the native oxide film with good precision and reproducibility by adjusting the surface roughness of the wafer.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 것으로, 실리콘 웨이퍼의 세정방법으로서, 미리, 복수의 시험용 실리콘 웨이퍼를 준비하고, SC1세정조건을 바꾸어 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정을 행함으로써 표면거칠기가 상이한 복수 수준의 상기 시험용 실리콘 웨이퍼를 제작하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정과, 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정에서 형성된 SC1산화막을 불산세정에 의해 완전히 제거하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1산화막 제거공정과, 산화력을 갖는 세정액을 이용하여, 상기 SC1산화막이 제거된 상기 시험용 실리콘 웨이퍼를 세정해서 자연산화막을 형성하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 자연산화막 형성공정과, 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 상기 SC1세정으로 형성된 표면거칠기와 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 자연산화막 형성공정에서 형성된 자연산화막의 막두께와의 상관관계를 취득하는 상관관계 취득공정과, 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼에 대하여, 상기 산화력을 갖는 세정액으로 세정함으로써 형성되는 자연산화막의 막두께가 소정의 두께가 되도록, 상기 상관관계 취득공정에서 취득한 상기 상관관계에 기초하여, 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼에 형성하는 표면거칠기를 결정함과 함께, 상기 결정한 표면거칠기가 되는 SC1세정조건을 결정하는 SC1세정조건 결정공정과, 상기 SC1세정조건 결정공정에서 결정한 상기 SC1세정조건으로 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1세정을 행하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정과, 상기 SC1세정공정 후의 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼를 불산세정하여, 상기 SC1세정에 의해 형성된 SC1산화막을 완전히 제거하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1산화막 제거공정과, 상기 산화력을 갖는 세정액을 이용하여, 상기 SC1산화막이 제거된 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼를 세정해서 자연산화막을 형성하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 산화막 형성공정을 구비함으로써, 세정에 의해 형성되는 실리콘 웨이퍼의 자연산화막의 막두께를 제어하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법을 제공한다.The present invention has been made to achieve the above object, and is a method of cleaning a silicon wafer, in which a plurality of test silicon wafers are prepared in advance, and the surface roughness is different by changing the SC1 cleaning conditions and performing SC1 cleaning of the test silicon wafers. An SC1 cleaning process of the test silicon wafer to produce multiple levels of the test silicon wafer, an SC1 oxide film removal process of the test silicon wafer to completely remove the SC1 oxide film formed in the test SC1 cleaning process by hydrofluoric acid cleaning, and , a natural oxide film forming process of the test silicon wafer to form a natural oxide film by cleaning the test silicon wafer from which the SC1 oxide film has been removed using a cleaning solution having oxidizing power, and a surface roughness formed by the SC1 cleaning of the test silicon wafer. A correlation acquisition process for acquiring the correlation between the film thickness of the natural oxide film formed in the natural oxide film formation process of the test silicon wafer, and the natural oxide film formed by cleaning the silicon wafer subject to natural oxide film formation with a cleaning liquid having the oxidizing power. The surface roughness to be formed on the silicon wafer, which is the target of the natural oxide film formation, is determined based on the correlation obtained in the correlation acquisition step so that the film thickness of the oxide film becomes a predetermined thickness, and SC1 becomes the determined surface roughness. An SC1 cleaning condition determination process of determining cleaning conditions, an SC1 cleaning process of the silicon wafer subject to natural oxide film formation, wherein SC1 cleaning of the silicon wafer subject to natural oxide film formation is performed using the SC1 cleaning conditions determined in the SC1 cleaning condition determination process, A SC1 oxide film removal process of the silicon wafer subject to the natural oxide film formation, in which the silicon wafer subject to the natural oxide film formation after the SC1 cleaning process is cleaned with hydrofluoric acid to completely remove the SC1 oxide film formed by the SC1 cleaning, and a cleaning solution having the oxidizing power is used. Thus, by providing an oxide film forming process of the silicon wafer, which is the object of natural oxide film formation, by cleaning the silicon wafer, which is the object of natural oxide film formation, from which the SC1 oxide film has been removed, to form a natural oxide film, the film of the natural oxide film of the silicon wafer formed by cleaning. A method for cleaning silicon wafers that controls thickness is provided.

이러한 실리콘 웨이퍼의 세정방법에 따르면, 웨이퍼의 표면거칠기와 자연산화막의 막두께의 상관관계를 이용함으로써, 정밀도 및 재현성 좋게 자연산화막의 막두께를 제어할 수 있다.According to this method of cleaning a silicon wafer, the film thickness of the natural oxide film can be controlled with good precision and reproducibility by using the correlation between the surface roughness of the wafer and the film thickness of the natural oxide film.

이때, 상기 SC1세정조건은, SC1약액농도, 세정온도, 세정시간 중 어느 하나 이상인 실리콘 웨이퍼의 세정방법으로 할 수 있다.At this time, the SC1 cleaning conditions can be a silicon wafer cleaning method that requires one or more of the SC1 chemical solution concentration, cleaning temperature, and cleaning time.

이들은 현실적인 조업에 있어서도 변경하기 쉬운 조건이므로, 용이하게 세정조건의 설정을 행할 수 있다.Since these are conditions that are easy to change even in realistic operations, cleaning conditions can be easily set.

이때, 상기 표면거칠기는, 공간주파수가 60~90/μm의 거칠기성분으로 할 수 있다.At this time, the surface roughness can be a roughness component with a spatial frequency of 60 to 90/μm.

이러한 거칠기성분이 산화막의 두께에 보다 큰 영향을 주므로, 보다 정밀도 높게 안정된 막두께의 평가, 제어를 행할 수 있다.Since these roughness components have a greater influence on the thickness of the oxide film, the stable film thickness can be evaluated and controlled with greater precision.

이때, 상기 표면거칠기의 지표를, 파티클카운터의 Haze값으로 할 수 있다.At this time, the indicator of the surface roughness can be the Haze value of the particle counter.

Haze값은 파티클카운터에 의해 용이하게 취득할 수 있으므로, 스루풋이 매우 높고, 신속하고 또한 용이하게 세정조건을 설정할 수 있다.Since the Haze value can be easily acquired using a particle counter, the throughput is very high and cleaning conditions can be set quickly and easily.

이때, 상기 표면거칠기의 지표를, 공간주파수가 60~90/μm인 파워 스펙트럼 밀도의 평균값으로 할 수 있다.At this time, the surface roughness index can be the average value of the power spectrum density with a spatial frequency of 60 to 90/μm.

이에 따라, 상세히 거칠기를 평가할 수 있으므로, 보다 정밀도 높게 안정된 막두께의 평가, 제어를 행할 수 있다.Accordingly, since the roughness can be evaluated in detail, the stable film thickness can be evaluated and controlled with greater precision.

이때, 상기 산화력을 갖는 세정액으로서, 오존수 또는 과산화수소수를 이용할 수 있다.At this time, ozone water or hydrogen peroxide water can be used as the cleaning liquid having the oxidizing power.

이에 따라, 오존수 및 과산화수소수는 산화력이 강하고, 웨이퍼 표면을 균일하게 산화할 수 있어, 간편하게 안정되게 산화막을 형성할 수 있다.Accordingly, ozone water and hydrogen peroxide have strong oxidizing power and can uniformly oxidize the wafer surface, allowing an oxide film to be easily and stably formed.

이때, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 세정방법에 의해 자연산화막부착 실리콘 웨이퍼를 제조하는 자연산화막부착 실리콘 웨이퍼의 제조방법으로 할 수 있다.At this time, the method for manufacturing a silicon wafer with a natural oxide film can be used to manufacture a silicon wafer with a natural oxide film using the cleaning method for a silicon wafer according to the present invention.

이에 따라, 높은 정밀도로 재현성 높게 막두께의 제어를 행하면서, 자연산화막부착 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있다.Accordingly, it is possible to manufacture a silicon wafer with a natural oxide film while controlling the film thickness with high precision and high reproducibility.

이상과 같이, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정방법에 따르면, 웨이퍼의 표면거칠기와 자연산화막의 막두께의 상관관계를 이용함으로써, 정밀도 및 재현성 좋게 자연산화막의 막두께를 제어하는 것이 가능해진다.As described above, according to the silicon wafer cleaning method of the present invention, it becomes possible to control the film thickness of the natural oxide film with good precision and reproducibility by using the correlation between the surface roughness of the wafer and the film thickness of the natural oxide film.

도 1은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 세정방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기와 산화막의 막두께와의 관계의 조사에 따른 플로우차트를 나타낸다.
도 3은 도 2의 조화처리를 CMP 및 SC1세정으로 실시한 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기(Haze)와, 자연산화막 및 5nm 산화막과의 관계를 나타낸 그래프를 나타낸다.
도 4는 도 2의 조화처리를 매엽세정으로 실시한 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기(Haze)와, 자연산화막 및 5nm 산화막과의 관계를 나타낸 그래프를 나타낸다.
도 5는 도 2의 조화처리를 액조성 NH4OH:H2O2:H2O=1:1:10, 세정온도 80℃, 세정시간 0, 3, 6, 12min로 세정했을 때의, 세정시간과, Haze 및 자연산화막의 두께의 관계를 나타낸 그래프를 나타낸다.
도 6은 각 샘플의 AFM측정결과와 PSD곡선을 나타낸다.
도 7은 SC1세정조건과, 불산세정 및 오존수세정 후의 샘플의 자연산화막의 막두께의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 각 샘플의 Haze증가량과 자연산화막의 막두께와의 관계를 나타낸 도면이다.
1 is a flow chart showing an example of a silicon wafer cleaning method according to the present invention.
Figure 2 shows a flow chart of an investigation of the relationship between the surface roughness of a silicon wafer and the film thickness of the oxide film.
Figure 3 shows a graph showing the relationship between the surface roughness (Haze) of a silicon wafer subjected to the roughening process of Figure 2 using CMP and SC1 cleaning, and a natural oxide film and a 5 nm oxide film.
FIG. 4 shows a graph showing the relationship between the surface roughness (Haze) of a silicon wafer subjected to the roughening process of FIG. 2 by single-wafer cleaning, and a natural oxide film and a 5 nm oxide film.
Figure 5 shows the roughening treatment of Figure 2 when cleaning with a liquid composition of NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, a cleaning temperature of 80°C, and a cleaning time of 0, 3, 6, and 12 min. A graph showing the relationship between cleaning time, Haze, and the thickness of the natural oxide film is shown.
Figure 6 shows the AFM measurement results and PSD curves of each sample.
Figure 7 is a diagram showing the relationship between SC1 cleaning conditions and the film thickness of the natural oxide film of the sample after hydrofluoric acid cleaning and ozone water cleaning.
Figure 8 is a diagram showing the relationship between the amount of Haze increase in each sample and the film thickness of the natural oxide film.

이하, 본 발명을 상세히 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.

상기 서술한 바와 같이, 웨이퍼 표면거칠기를 조정함으로써, 자연산화막의 막두께를 정밀도 및 재현성 좋게 제어할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 세정방법이 요구되고 있었다. 본 발명자들은 이러한 과제를 해결하기 위해, 실리콘 웨이퍼의 제조공정에서 형성되는 거칠기, 구체적으로는 연마공정, 세정공정에서 형성되는 거칠기와 엘립소미터로 측정되는 자연산화막 및 열산화막의 막두께와의 관계에 대하여 주목하여, 예의 검토하였다. 그 결과, 어느 특정한 주파수대의 파워 스펙트럼 밀도(강도)의 평균값이 소정값 이상이 되면, 산화막의 막두께가 두꺼워지는 것, 그리고 이 특정한 거칠기성분을 조정함으로써 자연산화막의 막두께를 제어할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.As described above, there has been a demand for a silicon wafer cleaning method that can control the film thickness of the native oxide film with good precision and reproducibility by adjusting the wafer surface roughness. In order to solve this problem, the present inventors investigated the relationship between the roughness formed in the manufacturing process of silicon wafers, specifically the roughness formed in the polishing process and cleaning process, and the film thickness of the natural oxide film and thermal oxidation film measured with an ellipsometer. We paid attention to this and carefully reviewed it. As a result, when the average value of the power spectrum density (intensity) of a certain frequency band exceeds a predetermined value, the film thickness of the oxide film becomes thick, and the film thickness of the natural oxide film can be controlled by adjusting this specific roughness component. discovered and completed the present invention.

즉, 본 발명자들은, 실리콘 웨이퍼의 세정방법으로서, 미리, 복수의 시험용 실리콘 웨이퍼를 준비하고, SC1세정조건을 바꾸어 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정을 행함으로써 표면거칠기가 상이한 복수 수준의 상기 시험용 실리콘 웨이퍼를 제작하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정과, 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정에서 형성된 SC1산화막을 불산세정에 의해 완전히 제거하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1산화막 제거공정과, 산화력을 갖는 세정액을 이용하여, 상기 SC1산화막이 제거된 상기 시험용 실리콘 웨이퍼를 세정해서 자연산화막을 형성하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 자연산화막 형성공정과, 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 상기 SC1세정에서 형성된 표면거칠기와 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 자연산화막 형성공정에서 형성된 자연산화막의 막두께와의 상관관계를 취득하는 상관관계 취득공정과, 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼에 대하여, 상기 산화력을 갖는 세정액으로 세정함으로써 형성되는 자연산화막의 막두께가 소정의 두께가 되도록, 상기 상관관계 취득공정에서 취득한 상기 상관관계에 기초하여, 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼에 형성하는 표면거칠기를 결정함과 함께, 상기 결정한 표면거칠기가 되는 SC1세정조건을 결정하는 SC1세정조건 결정공정과, 상기 SC1세정조건 결정공정에서 결정한 상기 SC1세정조건으로 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1세정을 행하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정과, 상기 SC1세정공정 후의 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼를 불산세정하여, 상기 SC1세정에 의해 형성된 SC1산화막을 완전히 제거하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1산화막 제거공정과, 상기 산화력을 갖는 세정액을 이용하여, 상기 SC1산화막이 제거된 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼를 세정해서 자연산화막을 형성하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 산화막 형성공정을 구비함으로써, 세정에 의해 형성되는 실리콘 웨이퍼의 자연산화막의 막두께를 제어하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법에 의해, 정밀도 및 재현성 좋게 자연산화막의 막두께를 제어할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.That is, the present inventors, as a cleaning method for silicon wafers, prepare a plurality of test silicon wafers in advance, change the SC1 cleaning conditions, and perform SC1 cleaning of the test silicon wafers, so that the test silicon wafers have multiple levels of different surface roughness. The SC1 cleaning process of the test silicon wafer for producing the test silicon wafer, the SC1 oxide film removal process of the test silicon wafer to completely remove the SC1 oxide film formed in the SC1 cleaning process of the test silicon wafer by hydrofluoric acid cleaning, and using a cleaning solution having oxidizing power. Thus, the natural oxide film forming process of the test silicon wafer to form a natural oxide film by cleaning the test silicon wafer from which the SC1 oxide film has been removed, the surface roughness formed in the SC1 cleaning of the test silicon wafer and the natural oxide film of the test silicon wafer A correlation acquisition process for acquiring the correlation with the film thickness of the natural oxide film formed in the oxide film formation process, and the film thickness of the natural oxide film formed by cleaning the silicon wafer, which is the object of natural oxide film formation, with a cleaning solution having the oxidizing power, is determined by a predetermined amount. SC1 cleaning to determine the surface roughness formed on the silicon wafer, which is the target of the natural oxide film formation, based on the correlation obtained in the correlation acquisition process so that the thickness is obtained, and to determine the SC1 cleaning conditions that become the determined surface roughness. a condition determination process, an SC1 cleaning process of the silicon wafer subject to the natural oxide film formation, in which SC1 cleaning of the silicon wafer subject to the natural oxide film formation is performed under the SC1 cleaning conditions determined in the SC1 cleaning condition determination process, and the natural oxide film forming process is performed after the SC1 cleaning process. A SC1 oxide film removal process of the silicon wafer subject to natural oxide film formation, in which the silicon wafer subject to oxide film formation is cleaned with hydrofluoric acid to completely remove the SC1 oxide film formed by the SC1 cleaning, and the SC1 oxide film is removed using a cleaning liquid having the oxidizing power. A silicon wafer that controls the film thickness of the natural oxide film of the silicon wafer formed by cleaning by providing an oxide film forming process of the silicon wafer, which is the object of natural oxide film formation, by cleaning the silicon wafer, which is the object of natural oxide film formation, to form a natural oxide film. The present invention was completed by discovering that the film thickness of the natural oxide film can be controlled with good precision and reproducibility by using a cleaning method.

이하, 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.

먼저, 실리콘 웨이퍼의 제조공정에서 형성되는 다양한 표면거칠기와, 산화막의 막두께와의 관계에 대하여 서술한다. 도 2는 그 조사 플로우차트이다. 준비한 실리콘 웨이퍼에 대하여, CMP가공조건, SC1세정조건을 바꾸어, 거칠기를 형성하는 조화처리로서의 CMP가공 또는 SC1세정을 행하여, 복수 수준의 실리콘 웨이퍼를 준비하였다. 이어서 배치세정기로 불산세정에 의해 산화막을 완전히 제거한 후, 오존수세정으로 산화막을 형성하였다. 어느 수준이나 불산세정으로 조화처리의 SC1세정으로 형성된 산화막이 완전히 제거되고, 그 후의 오존수로 산화막이 형성되어 있으므로, 복수 수준의 실리콘 웨이퍼에 있어서 동일 수법으로 산화막이 형성되어 있다고 해석할 수 있다. 그 후 파티클카운터에 의한 Haze측정을 행한 후, 일부의 웨이퍼는 막두께 5nm 목표로 열산화를 행하여, 분광 엘립소미트리로 자연산화막 및 5nm 목표로 형성한 산화막의 막두께를 평가하였다.First, the relationship between various surface roughnesses formed in the silicon wafer manufacturing process and the film thickness of the oxide film is described. Figure 2 is a flow chart of the investigation. For the prepared silicon wafers, the CMP processing conditions and SC1 cleaning conditions were changed, and CMP processing or SC1 cleaning as a roughening treatment to form roughness was performed to prepare silicon wafers of multiple levels. Next, the oxide film was completely removed by hydrofluoric acid cleaning using a batch scrubber, and then the oxide film was formed by ozone water cleaning. Since the oxide film formed by the SC1 cleaning of the roughening process is completely removed by hydrofluoric acid cleaning at any level, and the oxide film is formed by the subsequent ozone water, it can be interpreted that the oxide film is formed by the same method on multiple levels of silicon wafers. After performing Haze measurement using a particle counter, some of the wafers were thermally oxidized with a film thickness of 5 nm, and the film thicknesses of the natural oxide film and the oxide film formed with a 5 nm target were evaluated by spectroscopic ellipsometry.

도 3은, 도 2의 조화처리를 CMP 및 SC1세정으로 실시한 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기(Haze)와, 자연산화막 및 5nm 목표의 산화막의 막두께와의 관계를 나타낸 그래프이다. CMP수준(■)에서는, Haze값이 10ppm을 초과해도 자연산화막 및 5nm 목표의 산화막의 막두께는 동등하였으나, SC1세정수준(●)에서는, Haze가 높아지면 자연산화막 및 5nm 목표의 산화막의 어느 쪽도 두꺼워지는 경향이 얻어졌다. 동일 조건으로 산화막을 형성하고 있는 점에서, 막두께는 CMP수준과 같이 동등해진다고 추정되었으나, SC1세정수준은 그렇지는 않았다.FIG. 3 is a graph showing the relationship between the surface roughness (Haze) of a silicon wafer subjected to the roughening process of FIG. 2 using CMP and SC1 cleaning and the film thickness of the native oxide film and the 5 nm target oxide film. At the CMP level (■), even when the Haze value exceeded 10 ppm, the film thicknesses of the natural oxide film and the 5 nm target oxide film were the same, but at the SC1 cleaning level (●), when the Haze increased, the thickness of either the natural oxide film or the 5 nm target oxide film A tendency toward thickening was also obtained. Since the oxide film was formed under the same conditions, the film thickness was assumed to be equivalent to the CMP level, but this was not the case for the SC1 cleaning level.

나아가 도 4에는, 도 2의 조화처리를 불산과 오존수세정을 조합한 매엽세정으로 실시한, 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기(Haze)와 자연산화막 및 5nm 목표의 산화막의 막두께와의 관계를 나타낸다. 또한, 조화처리 후의 불산세정 및 오존수세정도, 배치방식이 아니고 매엽방식으로 실시하였다. 이 경우, 배치방식의 오존수와는 산화막 형성방법이 상이하므로, 상기 서술한 SC1 및 CMP수준과 매엽세정수준의 막두께와의 비교를 할 수는 없으나, 매엽세정수준 내에 있어서의 Haze의 영향은 의논할 수 있다. 그 결과, 매엽세정수준은 CMP수준과 동일하도록, Haze가 변화해도 자연산화막 및 5nm 목표의 산화막의 막두께는 동등하였다. 이상의 결과를 정리하면, CMP와 매엽세정으로 형성되는 거칠기는 산화막의 막두께에 영향을 주지 않고, SC1세정으로 형성되는 기판의 표면거칠기는 산화막의 막두께를 두껍게 하도록 영향을 미치는 것을 새롭게 알 수 있었다.Furthermore, FIG. 4 shows the relationship between the surface roughness (Haze) of a silicon wafer and the film thickness of the native oxide film and the target oxide film of 5 nm when the roughening process of FIG. 2 was performed by sheet wafer cleaning combining hydrofluoric acid and ozone water cleaning. In addition, hydrofluoric acid cleaning and ozone water cleaning after roughening treatment were performed using a sheet method rather than a batch method. In this case, since the oxide film formation method is different from the batch-type ozonated water, a comparison cannot be made between the SC1 and CMP levels described above and the film thickness of the single-wafer cleaning level, but the effect of Haze within the single-wafer cleaning level is discussed. can do. As a result, the sheet wafer cleaning level was the same as the CMP level, and the film thicknesses of the natural oxide film and the 5nm target oxide film were equivalent even if the Haze changed. Summarizing the above results, it was newly found that the roughness formed by CMP and sheet wafer cleaning does not affect the film thickness of the oxide film, but the surface roughness of the substrate formed by SC1 cleaning influences the film thickness of the oxide film to be thicker. .

이에, SC1세정수준에 대하여 추가조사를 행한 결과에 대하여 설명한다. 조화처리의 SC1세정을, 액조성 NH4OH:H2O2:H2O=1:1:10, 세정온도를 80℃, 세정시간을 3, 6, 12min의 배치세정으로 행하고, 불산세정으로 산화막을 완전히 제거하여, 오존수세정을 행한 후의, 자연산화막의 막두께와 Haze값을 나타낸 결과가 도 5이다. Ref.가 되는 세정시간 없음(0min로 한다)의 자연산화막의 막두께 1.207nm에 대하여, 세정시간 3min에서는 1.258nm, 6min에서는 1.258nm, 12min에서는 1.261nm가 되었다. 세정시간 3, 6, 12min의 막두께의 평균값 1.259nm와, 세정 없음(세정시간 0min)의 막두께 1.207nm의 차분은 0.052nm인 점에서, 조화처리의 SC1세정기인의 후막화량은 약 0.052nm로 생각된다. Haze는 세정시간이 길수록 높아지는 경향이 된 것에 반해, 세정시간 3, 6, 12min의 후막화량은 동등한 것을 감안하면, SC1세정으로 형성되는 특정한 거칠기성분이 막두께의 후막화거동에 영향을 주고, 3, 6, 12min의 막두께가 동등한 것은 막두께(후막화)에 관여하는 거칠기성분이 동등한 것이 생각된다.Accordingly, the results of additional investigation into the SC1 cleaning level will be explained. The SC1 cleaning of the roughening treatment was performed as a batch cleaning with a liquid composition of NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, a cleaning temperature of 80°C, and a cleaning time of 3, 6, and 12 min, followed by hydrofluoric acid cleaning. Figure 5 shows the results showing the film thickness and Haze value of the natural oxide film after completely removing the oxide film and performing ozone water cleaning. With respect to the film thickness of 1.207 nm of the natural oxide film without cleaning time (set to 0 min), which is Ref., it became 1.258 nm at 3 min, 1.258 nm at 6 min, and 1.261 nm at 12 min. Since the difference between the average value of the film thickness of 1.259 nm for cleaning times of 3, 6, and 12 min and the film thickness of 1.207 nm without cleaning (cleaning time of 0 min) is 0.052 nm, the amount of film thickening for the SC1 cleaner in the roughening treatment is approximately 0.052 nm. It is thought that Haze tends to increase as the cleaning time is longer, but considering that the amount of film thickening at cleaning times of 3, 6, and 12 min is the same, the specific roughness component formed by SC1 cleaning affects the thickening behavior of the film thickness, and 3 The fact that the film thicknesses of , 6, and 12min are equal is thought to mean that the roughness component involved in film thickness (film thickening) is equal.

이들을 검증하기 위해, 대표적인 CMP, SC1세정, 매엽세정수준의 웨이퍼의 표면거칠기를 AFM(원자간력 현미경)으로 평가하였다. 관찰시야는 1μm×1μm이고, 3차원의 산술평균높이Sa 외에, 표면 프로파일 데이터의 스펙트럼 해석으로부터 PSD곡선을 취득하였다. 도 6에, 각 샘플의 AFM측정결과와 PSD곡선을 나타낸다.To verify these, the surface roughness of wafers at representative CMP, SC1 cleaning, and sheet wafer cleaning levels was evaluated using AFM (atomic force microscopy). The observation field of view was 1 μm × 1 μm, and in addition to the three-dimensional arithmetic mean height Sa, a PSD curve was obtained from spectral analysis of the surface profile data. Figure 6 shows the AFM measurement results and PSD curves of each sample.

먼저 CMP수준에 주목한다. CMP수준에서는, 도 3에서 Haze값이 가장 작은 수준(CMP-1)과, 가장 큰 수준(CMP-2)을 평가하였다. CMP-2에서는 저주파수대(1~10/μm)의 파워 스펙트럼 밀도(강도)가 매우 높고, 주로 저주파수측의 거칠기가 지배적이었다. AFM상(像)도 큰 물결과 같은 상이 얻어지고 있어 일치하였다. 상기 서술한 바와 같이 CMP로 형성되는 거칠기는 산화막의 막두께에 영향을 주지 않는 점에서, 이 저주파수측의 성분은 산화막의 막두께에는 영향을 주지 않는다고 할 수 있다.First, pay attention to the CMP level. At the CMP level, the level with the smallest Haze value (CMP-1) and the level with the largest Haze value (CMP-2) were evaluated in Figure 3. In CMP-2, the power spectrum density (intensity) in the low frequency band (1 to 10/μm) was very high, and the roughness on the low frequency side was dominant. The AFM image was also consistent in that an image resembling a large wave was obtained. As described above, since the roughness formed by CMP does not affect the film thickness of the oxide film, it can be said that this low-frequency component does not affect the film thickness of the oxide film.

다음에 SC1세정수준에 주목한다. SC1세정수준에서는, 액조성 NH4OH:H2O2:H2O=1:1:10, 세정온도와 세정시간을 60℃/3min, 80℃/3min, 80℃/12min의 3수준을 평가하였다. 이들은 동일 수법으로 산화막을 형성하면, 동일한 두께만큼 막두께가 두꺼워지는 수준이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 전체 3수준 모두 CMP-2와 비교하여 고주파수대(10~100/μm)의 거칠기가 지배적이며, 이는 AFM상에서 미세한 입상의 거칠기가 얻어지고 있는 것과 일치한다. 따라서, CMP와 SC1세정에서는 형성되는 거칠기성분(공간주파수대)이 크게 상이한 것을 말할 수 있다.Next, pay attention to the SC1 cleaning level. At the SC1 cleaning level, the liquid composition is NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, and the cleaning temperature and cleaning time are set at 3 levels: 60℃/3min, 80℃/3min, and 80℃/12min. evaluated. If these oxide films are formed using the same method, the film thickness becomes thicker by the same amount. As shown in Figure 6, the roughness of all three levels is dominant in the high frequency range (10 to 100/μm) compared to CMP-2, which is consistent with the fact that fine grain-like roughness is obtained in the AFM image. Therefore, it can be said that the roughness component (spatial frequency band) formed in CMP and SC1 cleaning is significantly different.

마지막으로 매엽세정수준에 주목한다. 매엽세정수준에서는 도 4에서 Haze값이 가장 작은 수준(매엽세정-1)과 가장 큰 수준(매엽세정-2)을 평가하였다. 매엽세정수준의 파워 스펙트럼 밀도(강도)는 고주파수대(10~100/μm)에서는 CMP와 SC1세정의 중간 정도였다.Lastly, pay attention to the level of sheetfed cleaning. At the sheet-fed cleaning level, in Figure 4, the level with the smallest Haze value (sheet-fed cleaning-1) and the level with the highest (sheet-fed cleaning-2) were evaluated. The power spectrum density (intensity) of the sheet wafer cleaning level was intermediate between CMP and SC1 cleaning in the high frequency range (10~100/μm).

이들의 거칠기평가결과와 산화막의 막두께에의 영향을 고찰한다. 특히 SC1세정-80℃/3min와 매엽세정-2의 양자의 Sa값은 어느 쪽도 0.108nm인 것에 반해, SC1세정-80℃/3min에서는 산화막의 막두께가 두꺼워지고, 매엽세정-2에서는 두꺼워지지 않는 결과에 주목한다. 양자의 PSD곡선을 보면, 저주파수대(1~10/μm)에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도(강도)는 동등한 것에 반해, 고주파수대(특히 50/μm 이상)의 파워 스펙트럼 밀도(강도)는, SC1세정-80℃/3min의 편이 매엽세정-2보다도 크다. 따라서, AFM상에서는 양자에 큰 차이는 보이지 않으나, PSD곡선으로부터는 SC1세정-80℃/3min의 편이 보다 고주파수대의 거칠기가 지배적인 것을 말할 수 있다. 나아가 도시한 SC1세정의 3수준(60℃/3min, 80℃/3min, 80℃/12min)은 모두 동일한 두께만큼(약 0.05nm) 두꺼워지는 것을 감안하면, 공간주파수대 60~90/μm범위의 파워 스펙트럼 밀도(강도)는 전부 3수준 모두 동등하며, 또한 매엽세정-2보다도 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 이 60~90/μm범위의 거칠기성분이, 자연산화막 및 5nm 목표의 산화막의 막두께에 영향을 주는 거칠기성분인 것이 새롭게 명백해졌다. 이러한 거칠기성분의 표면거칠기의 평가, 제어를 행함으로써, 보다 정밀도 높게 안정된 막두께의 제어를 행할 수 있다.These roughness evaluation results and their influence on the film thickness of the oxide film are considered. In particular, while the Sa value of both SC1 cleaning - 80℃/3min and single wafer cleaning - 2 is 0.108nm, the oxide film thickness becomes thicker in SC1 cleaning - 80℃/3min, and thicker in single wafer cleaning -2. Pay attention to the results that do not give up. Looking at both PSD curves, while the power spectral density (intensity) in the low frequency band (1 to 10/μm) is equal, the power spectral density (intensity) in the high frequency band (especially 50/μm or more) is SC1 cleaning. -80℃/3min is larger than sheet cleaning-2. Therefore, although there is no significant difference between the two on the AFM, it can be said from the PSD curve that the roughness in the high frequency range is more dominant in the SC1 cleaning - 80°C/3min. Furthermore, considering that the three levels of SC1 cleaning shown (60℃/3min, 80℃/3min, 80℃/12min) are all thickened by the same thickness (approximately 0.05nm), the power in the spatial frequency range of 60~90/μm It can be seen that the spectral density (intensity) is the same for all three levels, and is also higher than that of Sheet wafer cleaning-2. Therefore, it became newly clear that the roughness component in the 60 to 90/μm range is a roughness component that affects the film thickness of the natural oxide film and the 5 nm target oxide film. By evaluating and controlling the surface roughness of these roughness components, it is possible to control the film thickness with greater precision and stability.

한편, 공간주파수대가 50/μm 이하인 파워 스펙트럼 밀도(강도)는 SC1세정의 3수준 내에서,Meanwhile, the power spectrum density (intensity) of the spatial frequency band of 50/μm or less is within the 3 levels of SC1 cleaning,

80℃/12min > 80℃/3min > 60℃/3min80℃/12min > 80℃/3min > 60℃/3min

의 대소관계가 되고, Sa값의 대소관계의,becomes the magnitude relationship, and the magnitude relationship of the Sa value,

80℃/12min > 80℃/3min > 60℃/3min80℃/12min > 80℃/3min > 60℃/3min

와도 일치하고 있으며, 이 경우의 Sa값은 강도가 높은 저주파수측의 거칠기정보가 지배적인 것이, 상기 서술한 매엽세정-2와 SC1세정-80℃/3min가 동일한 Sa값 0.108nm에도 불구하고, 산화막의 막두께에 차가 생긴 요인이라고 생각된다.This is also consistent with, and the Sa value in this case is dominated by the roughness information on the low-frequency side with high intensity. Despite the above-mentioned sheet wafer cleaning-2 and SC1 cleaning-80°C/3min having the same Sa value of 0.108 nm, the oxide film It is thought that this is the reason for the difference in film thickness.

이상의 결과를 정리하면, 공간주파수대 60~90/μm의 거칠기성분인 파워 스펙트럼 밀도(강도)의 평균값이 임계값 이상 존재하면, 산화막이 두꺼워진다고 생각된다. 여기서 SC1세정의 3수준의 60~90/μm범위의 파워 스펙트럼 밀도(강도)의 평균값을 산출하면, SC1세정-60℃/3min에서는 0.16nm3, SC1세정-80℃/3min에서는 0.18nm3, SC1세정-80℃/12min에서는 0.17nm3 있었다. 한편, 상기 서술한 산화막이 두꺼워지지 않는 매엽세정-2의 평균값은 0.11nm3였다. 따라서, 60~90/μm의 파워 스펙트럼 밀도(강도)의 평균값 0.15nm3가 임계값이라고 생각되고, 0.15nm3 이상의 파워 스펙트럼 밀도(강도)의 평균값이 존재하는 실리콘 웨이퍼 상의 실리콘 산화막의 막두께에는 웨이퍼의 표면거칠기가 영향을 주어, 기판의 표면거칠기 기인의 막두께가 포함되어 있다고 판정할 수 있다.To summarize the above results, it is believed that if the average value of the power spectrum density (intensity), which is a roughness component in the spatial frequency band of 60 to 90/μm, is above the threshold, the oxide film becomes thick. Here, if we calculate the average value of the power spectrum density (intensity) in the range of 60~90/μm of the three levels of SC1 cleaning, it is 0.16nm 3 at SC1 cleaning-60℃/3min, 0.18nm 3 at SC1 cleaning-80℃/3min, In SC1 cleaning - 80℃/12min, there was 0.17nm 3 . On the other hand, the average value of sheet-fed cleaning-2, in which the oxide film did not thicken as described above, was 0.11 nm 3 . Therefore, the average value of the power spectral density (intensity) of 60 to 90/μm of 0.15 nm 3 is considered to be the critical value, and the film thickness of the silicon oxide film on the silicon wafer where the average value of the power spectral density (intensity) of 0.15 nm 3 or more exists is It can be determined that the surface roughness of the wafer has an influence, and the film thickness resulting from the surface roughness of the substrate is included.

이상의 지견으로부터, 특정한 웨이퍼의 표면거칠기가 산화막의 막두께에 영향을 주는 인자(막두께 영향인자)라고 해석할 수 있다. 여기서 자연산화막 및 열산화막의 막두께 영향인자로는, 예를 들어, 특허문헌 3에 기재되어 있는 자연산화막(화학산화막)의 구조와, 지금까지 서술해 온 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기의 2개를 들 수 있다.From the above knowledge, it can be interpreted that the surface roughness of a specific wafer is a factor that affects the film thickness of the oxide film (film thickness influencing factor). Here, the factors influencing the film thickness of the natural oxide film and the thermal oxidation film include, for example, the structure of the natural oxide film (chemical oxide film) described in Patent Document 3 and the surface roughness of the silicon wafer described so far. You can.

여기서는, SC1세정 후의 웨이퍼의 표면거칠기와 자연산화막의 구조에 대하여 생각한다. 우선, SC1세정이란 과산화수소에 의해 Si를 산화하는 반응과 산화된 SiO2를 에칭하는 반응이 항상 진행되는 세정이며, 예를 들어 약액농도, 세정온도, 세정시간 등의 세정조건에 의존하여 이 산화 및 에칭거동이 변화한다. 한편, 일반적인 조건에서는 SiO2의 에칭반응이 율속이므로, 항상 표면은 자연산화막으로 덮어진다. SC1세정 후의 자연산화막의 막두께는 산화와 에칭반응의 밸런스에 의해 변동하므로, SC1세정 후의 자연산화막의 막두께를 제어하려면 이 산화와 에칭의 반응을 제어할 필요가 있다. 이 산화 및 에칭거동은 웨이퍼 표면거칠기 외에, 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이 자연산화막의 구조의 양방에 영향을 준다. 즉, SC1세정 후의 자연산화막 및 열산화 후의 막두께를 제어하려면, 이 2개의 인자 어느 쪽도 제어할 필요가 있다고 할 수 있다. 환언하면, 의도하지 않은 사소한 세정조건의 변화가 발생했을 때에는, 자연산화막의 막두께변동이 커지는 것을 나타내고 있다. 특히 자연산화막의 구조는 열산화 후의 막두께에 크게 영향을 주므로, 열산화 후의 막두께를 제어하는 경우에 중요한 품질이 된다.Here, we consider the surface roughness of the wafer after SC1 cleaning and the structure of the natural oxide film. First of all, SC1 cleaning is a cleaning in which the reaction of oxidizing Si with hydrogen peroxide and the reaction of etching the oxidized SiO 2 are always in progress. For example, this oxidation and Etching behavior changes. Meanwhile, under general conditions, the etching reaction of SiO 2 is rate-dependent, so the surface is always covered with a natural oxide film. Since the film thickness of the native oxide film after SC1 cleaning varies depending on the balance of oxidation and etching reactions, it is necessary to control the oxidation and etching reactions to control the film thickness of the native oxide film after SC1 cleaning. This oxidation and etching behavior affects both the wafer surface roughness and the structure of the native oxide film, as described in Patent Document 3. In other words, it can be said that in order to control the thickness of the natural oxide film after SC1 cleaning and the film thickness after thermal oxidation, it is necessary to control both of these factors. In other words, when a minor unintended change in cleaning conditions occurs, the variation in the film thickness of the natural oxide film increases. In particular, the structure of the natural oxide film greatly affects the film thickness after thermal oxidation, so it is an important quality when controlling the film thickness after thermal oxidation.

여기서, 웨이퍼 표면에 자연산화막을 형성하는 방법에는, SC1세정 이외에도 오존수나 과산화수소수 등이 있다. 이들은 에칭반응이 생기지 않고, 산화반응만이 진행된다. 특히 오존수는 산화력이 매우 강하므로, SC1세정보다도 제어성 좋게 산화막을 형성할 수 있다.Here, methods for forming a natural oxide film on the wafer surface include ozone water and hydrogen peroxide water in addition to SC1 cleaning. These do not cause an etching reaction, and only an oxidation reaction occurs. In particular, ozone water has a very strong oxidizing power, so it can form an oxide film with better controllability than with SC1 cleaning.

이에, 본 발명자들은, 자연산화막의 변동인자를 웨이퍼 표면거칠기로만 한정함으로써, 막두께를 제어할 수 없는지 검토를 행하였다. 즉, 자연산화막을 형성하는 대상웨이퍼에 대하여, SC1세정을 행하여, 자연산화막의 막두께를 두껍게 하는 공간주파수대 60~90/μm의 범위의 거칠기를 형성한다. 그 후, 예를 들어 불산세정을 행하여 SC1세정으로 형성된 자연산화막을 완전히 박리한 후, 예를 들어 에칭을 수반하지 않는 오존수 등의 산화력을 갖는 세정액으로 자연산화막을 형성한다. 이에 따라, 변동인자를 웨이퍼 표면거칠기로 한정하고, 자연산화막의 막두께를 제어할 수 있다고 생각하였다.Accordingly, the present inventors examined whether the film thickness could not be controlled by limiting the variation factor of the natural oxide film to only the wafer surface roughness. That is, SC1 cleaning is performed on the target wafer forming the natural oxide film to form roughness in the range of 60 to 90/μm in the spatial frequency band that thickens the film thickness of the natural oxide film. After that, for example, hydrofluoric acid cleaning is performed to completely peel off the natural oxide film formed by SC1 cleaning, and then the natural oxide film is formed using a cleaning solution with oxidizing power, such as ozone water, which does not involve etching. Accordingly, it was thought that the variable factor could be limited to the wafer surface roughness and the film thickness of the natural oxide film could be controlled.

[실리콘 웨이퍼의 세정방법][Cleaning method of silicon wafer]

상기 서술한 내용을 감안하여, 이하, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 세정방법을 상세히 서술한다. 도 1은, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 세정방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 먼저 시험용 실리콘 웨이퍼를 이용하여, SC1세정 후의 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기와 자연산화막의 막두께와의 상관관계를 취득한다. 그리고 이 상관관계를 이용하여, 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기를 결정하고, 결정한 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기에 따른 SC1세정조건에 의해 실리콘 웨이퍼의 SC1세정을 행하여 소정의 표면거칠기를 형성해서, SC1산화막을 제거한 후, 자연선화막을 형성한다. 이하, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 세정방법을 상세히 설명한다.In consideration of the above-described content, the cleaning method for a silicon wafer according to the present invention will be described in detail below. 1 is a flow chart showing an example of a silicon wafer cleaning method according to the present invention. First, using a test silicon wafer, the correlation between the surface roughness of the silicon wafer after SC1 cleaning and the film thickness of the native oxide film is obtained. Then, using this correlation, the surface roughness of the silicon wafer, which is the target of natural oxide film formation, is determined, and the silicon wafer is cleaned SC1 according to the SC1 cleaning conditions according to the determined surface roughness of the silicon wafer to form a predetermined surface roughness, SC1 After removing the oxide film, a natural line film is formed. Hereinafter, the cleaning method for a silicon wafer according to the present invention will be described in detail.

(시험용 실리콘 웨이퍼)(Silicon wafer for testing)

우선, 상관관계 취득을 위한 시험용 실리콘 웨이퍼를 복수 준비한다(도 1의 S1). 실리콘 웨이퍼의 도전형, 직경에 제한은 없다. 표면거칠기에 대해서는, 시험용 실리콘 웨이퍼 및 후술하는 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기가 Sa값으로 0.5nm 이하인 것이 바람직하다. 이러한 범위인 것은, 분광 엘립소미트리로 산출되는 산화막의 막두께가 약 1nm 전후인 것이며, 최근 사용되는 실리콘 웨이퍼의 자연산화막의 막두께의 평가에 보다 적합하기 때문이다. 한편, 일반적으로 CMP 후의 실리콘 웨이퍼의 표면의 Sa값은 0.1nm 이하, 이면(DSP면)의 Sa값은 0.2~0.4nm 정도인 점에서, 적어도 DSP(양면 연마) 가공 후에 계속해서, CMP가공 후의 웨이퍼이면, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 세정방법에 호적하게 이용할 수 있다.First, prepare multiple test silicon wafers for correlation acquisition (S1 in FIG. 1). There are no restrictions on the conductivity type or diameter of the silicon wafer. Regarding the surface roughness, it is preferable that the surface roughness of the test silicon wafer and the silicon wafer on which the natural oxide film is formed, which will be described later, is 0.5 nm or less in terms of Sa value. This range is because the film thickness of the oxide film calculated by spectroscopic ellipsometry is around 1 nm, and is more suitable for evaluating the film thickness of the natural oxide film of recently used silicon wafers. On the other hand, generally, the Sa value of the surface of a silicon wafer after CMP is 0.1 nm or less, and the Sa value of the back side (DSP surface) is about 0.2 to 0.4 nm, so at least after DSP (double-sided polishing) processing, the Sa value after CMP processing is If it is a wafer, it can be suitably used in the silicon wafer cleaning method according to the present invention.

(시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정)(SC1 cleaning process of test silicon wafer)

다음에 준비한 복수의 시험용 실리콘 웨이퍼에 대하여, 세정조건을 바꾸어 SC1세정을 행한다(도 1의 S2). 세정조건으로는, SC1의 약액농도, 세정온도, 세정시간 중 어느 하나 이상을 바꾸는 것이 바람직하다. 이들은 현실적인 조업에 있어서도 변경하기 쉬운 조건이며, 용이하게 세정조건의 설정을 행할 수 있기 때문이다. 예를 들어 약액농도이면, NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5~1:1:100의 범위에서 조정해도 된다. 예를 들어 세정온도이면, 30~90℃의 범위에서 조정해도 된다. 예를 들어 세정시간이면, 0.5~10min의 범위에서 조정해도 된다. 상기의 조건 중의 하나 이상의 조건을 설정할 수 있는데, 설정하는 세정조건은 많은 편이 바람직하고, 상기의 3조건 이상의 조건을 설정할 수도 있다. 이와 같이 SC1세정을 행함으로써 웨이퍼의 표면에는 거칠기가 형성되고, 동시에 산화막이 형성된다.Next, SC1 cleaning is performed on a plurality of test silicon wafers prepared under different cleaning conditions (S2 in FIG. 1). As cleaning conditions, it is desirable to change one or more of the chemical concentration, cleaning temperature, and cleaning time of SC1. This is because these are conditions that are easy to change even in realistic operations, and cleaning conditions can be easily set. For example, if the chemical concentration is NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:5 to 1:1:100, it may be adjusted. For example, if it is a washing temperature, it may be adjusted within the range of 30 to 90°C. For example, the cleaning time may be adjusted within the range of 0.5 to 10 minutes. One or more of the above conditions can be set, but it is preferable to set more washing conditions, and more than the three conditions above can be set. By performing SC1 cleaning in this way, roughness is formed on the surface of the wafer, and at the same time, an oxide film is formed.

한편, 일반적으로는, 세정을 행함으로써 형성되는 산화막을 총칭하여 자연산화막, 화학산화막이라고 부르는 경우가 있는데, 본 명세서에서는 산화막의 종류를 구별하기 위해, SC1세정에 의해 형성된 산화막을 「SC1산화막」이라고 하고, SC1세정 이외의 산화력을 갖는 세정액을 이용한 세정에 의해 형성된 산화막을 「자연산화막」이라고 한다.Meanwhile, in general, the oxide film formed by cleaning may be collectively referred to as a natural oxide film or a chemical oxide film. In this specification, in order to distinguish between types of oxide films, the oxide film formed by SC1 cleaning is referred to as “SC1 oxide film.” The oxide film formed by cleaning using a cleaning liquid with oxidizing power other than SC1 cleaning is called a “natural oxidation film.”

(시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1산화막 제거공정)(SC1 oxide film removal process of test silicon wafer)

다음에, SC1세정 후의 시험용 실리콘 웨이퍼를 불산세정함으로써, SC1산화막을 완전히 제거한다(도 1의 S3). SC1산화막을 완전히 제거할 수 있으면, 불산세정조건에 제한은 없고, 예를 들어 조건의 일례로는, 불산의 농도가 0.3~5.0wt%, 온도가 10~30℃, 세정시간이 60~360초이다.Next, the test silicon wafer after SC1 cleaning is cleaned with hydrofluoric acid to completely remove the SC1 oxide film (S3 in Fig. 1). As long as the SC1 oxide film can be completely removed, there are no restrictions on the hydrofluoric acid cleaning conditions. For example, an example of the conditions is the hydrofluoric acid concentration of 0.3 to 5.0 wt%, temperature of 10 to 30 ° C, and cleaning time of 60 to 360 seconds. am.

(시험용 실리콘 웨이퍼의 자연산화막 형성공정)(Natural oxide film formation process on silicon wafers for testing)

계속해서, 산화력을 갖는 세정액을 이용하여 SC1산화막이 제거된 시험용 실리콘 웨이퍼를 세정해서, 자연산화막을 형성한다(도 1의 S4). 산화력을 갖는 세정액으로는 오존수 또는 과산화수소수가 바람직하고, 보다 산화력이 강한 오존수인 편이 바람직하다. 오존수 또는 과산화수소수는 산화력이 강하고, 웨이퍼 표면을 균일하게 산화할 수 있어, 간편하게 안정되게 산화막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 이용하는 오존수의 농도는 3~25ppm의 범위에서, 온도는 10~30℃, 세정시간은 60~360초로 할 수 있다. 또한 예를 들어, 이용하는 과산화수소수의 농도는 0.2~5.0wt%, 온도는 30~90℃, 세정시간은 60~360초로 할 수 있다. 한편, 배치식의 세정기를 이용하는 경우는, 이들 일련의 세정을 1배치로 실시함으로써, 수고가 적어진다.Subsequently, the test silicon wafer from which the SC1 oxide film was removed is cleaned using a cleaning solution having oxidizing power to form a natural oxide film (S4 in FIG. 1). As a cleaning liquid with oxidizing power, ozone water or hydrogen peroxide water is preferable, and ozone water with stronger oxidizing power is more preferable. Ozone water or hydrogen peroxide water has a strong oxidizing power and can uniformly oxidize the wafer surface, allowing an oxide film to be easily and stably formed. For example, the concentration of ozone water used can be in the range of 3 to 25 ppm, the temperature can be in the range of 10 to 30 degrees Celsius, and the cleaning time can be in the range of 60 to 360 seconds. Also, for example, the concentration of hydrogen peroxide used can be 0.2 to 5.0 wt%, the temperature can be 30 to 90°C, and the cleaning time can be 60 to 360 seconds. On the other hand, when using a batch type washer, the effort is reduced by performing these series of cleanings in one batch.

(상관관계 취득공정)(Correlation acquisition process)

계속해서, 산화막을 형성한 시험용 실리콘 웨이퍼의 표면거칠기와 자연산화막의 막두께와의 상관관계를 취득한다(도 1의 S5). 자연산화막의 막두께는 공지의 측정방법을 이용하면 되고, 예를 들어 분광 엘립소미트리로 측정할 수 있다. 표면거칠기의 지표에 대해서는, 파티클카운터로 Haze값을 취득하는 것이 가장 간편하다. Haze값을 이용하는 경우는, 세정 전후의 차분(Haze증가량, ΔHaze)을 이용함으로써, 정밀도 좋게 거칠기를 반영할 수 있다. 또는 AFM으로 예를 들어 Sa 등의 거칠기지표를 이용해도 되고, AFM의 프로파일 데이터의 스펙트럼 해석으로부터 PSD곡선을 취득하고, 공간주파수대 60~90/μm의 파워 스펙트럼 밀도(강도)의 평균값을 이용해도 된다. 한편, 거칠기평가는 SC1세정 후, 상관관계 취득공정의 전까지 행하면 되고, 불산세정 전에 실시해도 되고, SC1세정, 불산세정, 산화력을 갖는 세정액으로의 세정 후에 실시해도 된다. 이는, 불산세정 및 산화력을 갖는 세정에서는 산화막의 막두께에 영향을 주는 표면거칠기의 성분이 거의 변화하지 않기 때문이다.Subsequently, the correlation between the surface roughness of the test silicon wafer on which the oxide film was formed and the film thickness of the native oxide film was obtained (S5 in Fig. 1). The film thickness of the natural oxide film can be measured using a known measurement method, for example, by spectroscopic ellipsometry. As an indicator of surface roughness, it is easiest to obtain the Haze value with a particle counter. When using the Haze value, roughness can be reflected with high precision by using the difference (Haze increase, ΔHaze) before and after cleaning. Alternatively, in AFM, for example, a roughness index such as Sa may be used, or a PSD curve may be obtained from spectral analysis of AFM profile data, and the average value of the power spectrum density (intensity) in the spatial frequency band of 60 to 90/μm may be used. . On the other hand, roughness evaluation may be performed after SC1 cleaning but before the correlation acquisition process, may be performed before hydrofluoric acid cleaning, or may be performed after SC1 cleaning, hydrofluoric acid cleaning, or cleaning with a cleaning liquid having oxidizing power. This is because the surface roughness component that affects the film thickness of the oxide film hardly changes in hydrofluoric acid cleaning and cleaning with oxidizing power.

도 7에는, SC1세정을, 약액농도 NH4OH:H2O2:H2O=1:1:10으로 하고, 세정온도를 40, 50, 55, 60℃, 세정시간을 3, 6min로 행하고, 그 후 불산세정, 오존수세정을 실시했을 때의 각 세정조건의 자연산화막의 막두께를 나타냈다. 세정시간 3, 6min 어느 쪽도 세정온도가 높을수록 막두께가 두꺼워지는 경향이 얻어졌다. 이는 세정온도가 높을수록 상기 서술한 공간주파수대 60~90/μm의 거칠기성분이 형성되어 있기 때문이다. 파티클카운터의 Haze값은 이 60~90/μm의 범위의 거칠기를 반영하고 있으므로, Haze값을 지표로 할 수 있다.In Figure 7, SC1 cleaning is performed at a chemical concentration of NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, cleaning temperature at 40, 50, 55, 60°C, and cleaning time at 3 and 6 min. The film thickness of the natural oxide film under each cleaning condition was shown when hydrofluoric acid cleaning and ozone water cleaning were performed. For both the 3 and 6 min cleaning times, there was a tendency for the film thickness to become thicker as the cleaning temperature increased. This is because the higher the cleaning temperature, the more the roughness component is formed in the spatial frequency range of 60 to 90/μm described above. Since the Haze value of the particle counter reflects the roughness in the range of 60 to 90/μm, the Haze value can be used as an indicator.

도 8에, 세정시간 3min의 수준에 대하여, 세정 전후의 Haze증가량과 막두께의 관계를 나타냈다. 이와 같이, Haze증가량과 막두께에도 좋은 상관관계가 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 하여 표면거칠기와 자연산화막의 막두께와의 상관관계를 취득하면 된다.In Figure 8, the relationship between the amount of Haze increase before and after cleaning and the film thickness is shown for a cleaning time of 3 minutes. In this way, it can be seen that there is a good correlation between the amount of Haze increase and the film thickness. In this way, the correlation between surface roughness and the film thickness of the natural oxide film can be obtained.

다음에, 이 상관관계를 이용하여, 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼(도 1의 S6)의 세정을 행하여 목적의 두께의 자연산화막을 형성한다.Next, using this correlation, the silicon wafer (S6 in FIG. 1) on which the natural oxide film is to be formed is cleaned to form a natural oxide film of the desired thickness.

(SC1세정조건 결정공정)(SC1 cleaning conditions determination process)

SC1세정조건 결정공정(도 1의 S7)에서는, 우선 처음에, 형성하고자 하는 자연산화막의 막두께를 설정한다. 이어서 상관관계로부터 필요한 표면거칠기를 예측하여 결정함과 함께, 결정한 표면거칠기가 되는 SC1세정조건을 결정한다. 구체예에서는 목표가 되는 막두께값을 1.310nm로 한다. 도 8의 상관관계로부터, 막두께 1.310nm에 대응하는 Haze증가량은 0.020ppm이다. 또한, 도 7의 상관관계로부터, 이 0.020ppm의 거칠기를 형성하려면, 액조성 NH4OH:H2O2:H2O=1:1:10, 세정온도 55℃, 세정시간 3min로 세정하면 되는 것을 알 수 있다. 이 세정조건을 SC1세정조건이라고 결정하였다.In the SC1 cleaning condition determination process (S7 in FIG. 1), the film thickness of the natural oxide film to be formed is first set. Next, the required surface roughness is predicted and determined from the correlation, and the SC1 cleaning conditions that become the determined surface roughness are determined. In a specific example, the target film thickness value is set to 1.310 nm. From the correlation in FIG. 8, the Haze increase corresponding to a film thickness of 1.310 nm is 0.020 ppm. Also, from the correlation in Figure 7, to form a roughness of 0.020 ppm, the liquid composition is NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, the cleaning temperature is 55°C, and the cleaning time is 3 min. You can see that it happens. This cleaning condition was determined to be the SC1 cleaning condition.

(자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정)(SC1 cleaning process of silicon wafers subject to natural oxide film formation)

다음에, 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼에 대하여, 결정한 세정조건으로 SC1세정을 행한다(도 1의 S8).Next, SC1 cleaning is performed on the silicon wafer on which the natural oxide film is to be formed under the determined cleaning conditions (S8 in FIG. 1).

(자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1산화막 제거공정)(SC1 oxide film removal process on silicon wafers subject to natural oxide film formation)

다음에, 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼를 불산세정하여, SC1세정에 의해 형성된 SC1산화막을 완전히 제거한다(도 1의 S9).Next, the silicon wafer on which the natural oxide film is to be formed is cleaned with hydrofluoric acid to completely remove the SC1 oxide film formed by the SC1 cleaning (S9 in FIG. 1).

(자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 산화막 형성공정)(Oxide film formation process on silicon wafers, which are subject to natural oxide film formation)

다음에, SC1산화막을 완전히 제거한 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼에 대하여, 시험용 실리콘 웨이퍼에 자연산화막을 형성했을 때(시험용 실리콘 웨이퍼의 산화막 형성공정)와 동일한 산화력을 갖는 세정액을 이용하여 세정함으로써 자연산화막을 형성한다(도 1의 S10). 구체예에서는, 오존수세정으로 자연산화막을 형성하였다. 오존수세정 후의 실리콘 웨이퍼의 자연산화막을 분광 엘립소미트리로 평가한 결과, 약 1.312nm가 되고, 설정한 1.310nm와 동등한 자연산화막을 형성할 수 있는 것을 알 수 있다.Next, the silicon wafer subject to natural oxide film formation from which the SC1 oxide film has been completely removed is cleaned using a cleaning solution having the same oxidizing power as when forming the natural oxide film on the test silicon wafer (oxidation film formation process of the test silicon wafer) to form the natural oxide film. Formed (S10 in Figure 1). In a specific example, a natural oxide film was formed by ozone water cleaning. As a result of evaluating the natural oxide film of the silicon wafer after ozone water cleaning by spectroscopic ellipsometry, it was found that it was about 1.312 nm, and that a natural oxide film equivalent to the set 1.310 nm could be formed.

[자연산화막부착 실리콘 웨이퍼의 제조방법][Manufacturing method of silicon wafer with natural oxide film]

본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 세정방법을 이용하면, 높은 정밀도로 막두께의 제어를 행하면서, 자연산화막부착 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있다.By using the silicon wafer cleaning method according to the present invention, it is possible to manufacture a silicon wafer with a natural oxide film while controlling the film thickness with high precision.

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하는데, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, which do not limit the present invention.

(실시예)(Example)

시험용 실리콘 웨이퍼로서, CMP연마 및 매엽세정을 행한 실리콘 웨이퍼를 복수매 준비하였다. 처음에 KLA제 파티클카운터SP3으로, SC1세정 전의 Haze값을 취득하였다. 다음에 배치세정기로, 후술의 세정조건으로 SC1세정, 불산세정, 오존수세정을 행하였다. SC1세정조건은, 액조성 NH4OH:H2O2:H2O=1:1:10, 세정시간 3min로 하고, 세정온도를 40, 50, 55, 60℃에서 행하였다. 불산세정은, 농도 0.5wt%, 세정온도 25℃, 세정시간 3min, 오존수세정은, 농도 20ppm, 세정온도 25℃, 세정시간 3min로 하였다. 다음에 세정 후의 시험용 실리콘 웨이퍼의 Haze를 SP3으로 평가하였다. 그 후, J.A.Woollam사제 분광 엘립소미터 M-2000V로, 자연산화막의 막두께를 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 세정온도가 높을수록, Haze증가량도 크고, 막두께도 두꺼워지는 경향이 되고, 거칠기와 막두께의 상관관계를 취득할 수 있었다.As silicon wafers for testing, a plurality of silicon wafers subjected to CMP polishing and single wafer cleaning were prepared. First, the Haze value before SC1 cleaning was acquired using Particle Counter SP3 manufactured by KLA. Next, SC1 cleaning, hydrofluoric acid cleaning, and ozone water cleaning were performed using a batch cleaning machine under the cleaning conditions described later. The SC1 cleaning conditions were liquid composition NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, cleaning time 3 min, and cleaning temperatures were 40, 50, 55, and 60°C. The hydrofluoric acid cleaning was performed at a concentration of 0.5 wt%, a cleaning temperature of 25°C, and a cleaning time of 3 min. The ozone water cleaning was performed at a concentration of 20 ppm, a cleaning temperature of 25°C, and a cleaning time of 3 minutes. Next, the Haze of the test silicon wafer after cleaning was evaluated by SP3. Afterwards, the film thickness of the native oxide film was evaluated using a spectroscopic ellipsometer M-2000V manufactured by JAWoollam. The results are shown in Table 1. The higher the cleaning temperature, the greater the increase in Haze, and the film thickness tends to become thicker, and a correlation between roughness and film thickness was obtained.

Figure pct00001
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다음에, 실리콘 웨이퍼에 형성하는 자연산화막의 목표막두께를 1.330nm로 설정하였다. 취득한 상관관계를 이용하면, 막두께 1.330nm 목표로 했을 때의 Haze증가량은 약 0.028ppm이 되고, 이 표면거칠기를 형성하려면 세정온도 60℃/세정시간 3min의 세정조건이 적합한 점에서, SC1세정조건을, 액조성 NH4OH:H2O2:H2O=1:1:10, 세정온도 60℃/세정시간 3min로 결정하였다.Next, the target film thickness of the natural oxide film formed on the silicon wafer was set to 1.330 nm. Using the obtained correlation, the Haze increase when targeting a film thickness of 1.330 nm is approximately 0.028 ppm, and the cleaning conditions of 60°C cleaning temperature/3 min cleaning time are suitable to form this surface roughness, so the SC1 cleaning conditions are used. The liquid composition was determined to be NH 4 OH:H 2 O 2 :H 2 O=1:1:10, cleaning temperature 60°C/cleaning time 3 min.

이어서, 대상의 실리콘 웨이퍼를 결정한 세정온도 60℃/세정시간 3min로 SC1세정한 후, 상기 서술한 상관관계를 취득했을 때와 동일한 조건으로 불산세정과 오존수세정을 행하였다. 그 후, 세정 후의 자연산화막을 M-2000V로 평가한 결과, 두께는 1.332nm로 구해지고, 목표설정값 1.330nm와 동등한 것을 확인하였다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 표면거칠기와 자연산화막의 막두께와의 관계를 이용함으로써, 자연산화막의 막두께를 제어할 수 있었다.Next, the target silicon wafer was subjected to SC1 cleaning at a determined cleaning temperature of 60°C/cleaning time of 3 minutes, and then hydrofluoric acid cleaning and ozone water cleaning were performed under the same conditions as when the correlation described above was obtained. Afterwards, the natural oxide film after cleaning was evaluated with M-2000V, and the thickness was found to be 1.332nm, which was confirmed to be equivalent to the target setting value of 1.330nm. In this way, according to an embodiment of the present invention, the film thickness of the natural oxide film could be controlled by using the relationship between surface roughness and the film thickness of the natural oxide film.

한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Meanwhile, the present invention is not limited to the above embodiments. The above-described embodiments are examples, and anything that has substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same effects is included in the technical scope of the present invention.

Claims (7)

실리콘 웨이퍼의 세정방법으로서,
미리, 복수의 시험용 실리콘 웨이퍼를 준비하고, SC1세정조건을 바꾸어 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정을 행함으로써 표면거칠기가 상이한 복수 수준의 상기 시험용 실리콘 웨이퍼를 제작하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정과,
상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정에서 형성된 SC1산화막을 불산세정에 의해 완전히 제거하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 SC1산화막 제거공정과,
산화력을 갖는 세정액을 이용하여, 상기 SC1산화막이 제거된 상기 시험용 실리콘 웨이퍼를 세정해서 자연산화막을 형성하는 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 자연산화막 형성공정과,
상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 상기 SC1세정으로 형성된 표면거칠기와 상기 시험용 실리콘 웨이퍼의 자연산화막 형성공정에서 형성된 자연산화막의 막두께와의 상관관계를 취득하는 상관관계 취득공정과,
자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼에 대하여, 상기 산화력을 갖는 세정액으로 세정함으로써 형성되는 자연산화막의 막두께가 소정의 두께가 되도록, 상기 상관관계 취득공정에서 취득한 상기 상관관계에 기초하여, 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼에 형성하는 표면거칠기를 결정함과 함께, 상기 결정한 표면거칠기가 되는 SC1세정조건을 결정하는 SC1세정조건 결정공정과,
상기 SC1세정조건 결정공정에서 결정한 상기 SC1세정조건으로 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1세정을 행하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1세정공정과,
상기 SC1세정공정 후의 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼를 불산세정하여, 상기 SC1세정에 의해 형성된 SC1산화막을 완전히 제거하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 SC1산화막 제거공정과,
상기 산화력을 갖는 세정액을 이용하여, 상기 SC1산화막이 제거된 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼를 세정해서 자연산화막을 형성하는 상기 자연산화막 형성대상인 실리콘 웨이퍼의 산화막 형성공정을 구비함으로써, 세정에 의해 형성되는 실리콘 웨이퍼의 자연산화막의 막두께를 제어하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법.
As a cleaning method for a silicon wafer,
An SC1 cleaning process of the test silicon wafer of preparing a plurality of test silicon wafers in advance and performing SC1 cleaning of the test silicon wafers by changing the SC1 cleaning conditions to produce a plurality of levels of test silicon wafers with different surface roughness;
A SC1 oxide film removal process of the test silicon wafer, in which the SC1 oxide film formed in the SC1 cleaning process of the test silicon wafer is completely removed by hydrofluoric acid cleaning;
A natural oxide film forming process on the test silicon wafer, using a cleaning solution having oxidizing power, to clean the test silicon wafer from which the SC1 oxide film has been removed to form a natural oxide film;
A correlation acquisition process for acquiring a correlation between the surface roughness of the test silicon wafer formed by the SC1 cleaning and the film thickness of the natural oxide film formed in the natural oxide film formation process of the test silicon wafer;
With respect to the silicon wafer, which is the object of natural oxide film formation, the film thickness of the natural oxide film formed by cleaning with the cleaning liquid having the oxidizing power is a predetermined thickness, based on the correlation acquired in the correlation acquisition process. A SC1 cleaning condition determination step of determining the surface roughness formed on the silicon wafer and determining the SC1 cleaning conditions that become the determined surface roughness;
An SC1 cleaning process of the silicon wafer subject to natural oxide film formation, wherein SC1 cleaning of the silicon wafer subject to natural oxide film formation is performed under the SC1 cleaning conditions determined in the SC1 cleaning condition determination process;
A SC1 oxide film removal process of the silicon wafer subject to the natural oxide film formation, wherein the silicon wafer subject to the natural oxide film formation after the SC1 cleaning process is cleaned with hydrofluoric acid to completely remove the SC1 oxide film formed by the SC1 cleaning;
By providing an oxide film forming process on the silicon wafer, which is the natural oxide film formation object, by cleaning the silicon wafer, the natural oxide film object, from which the SC1 oxide film has been removed, using a cleaning liquid having the oxidizing power, to form a natural oxide film, the silicon wafer is formed by cleaning. A cleaning method for a silicon wafer, characterized in that the film thickness of the natural oxide film of the silicon wafer is controlled.
제1항에 있어서,
상기 SC1세정조건은, SC1약액농도, 세정온도, 세정시간 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법.
According to paragraph 1,
The SC1 cleaning conditions are one or more of SC1 chemical concentration, cleaning temperature, and cleaning time.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 표면거칠기는, 공간주파수가 60~90/μm의 거칠기성분인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법.
According to claim 1 or 2,
A method of cleaning a silicon wafer, wherein the surface roughness is a roughness component with a spatial frequency of 60 to 90/μm.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면거칠기의 지표를, 파티클카운터의 Haze값으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법.
According to any one of claims 1 to 3,
A cleaning method for a silicon wafer, characterized in that the indicator of the surface roughness is the Haze value of the particle counter.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면거칠기의 지표를, 공간주파수가 60~90/μm인 파워 스펙트럼 밀도의 평균값으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법.
According to any one of claims 1 to 3,
A method for cleaning a silicon wafer, wherein the surface roughness index is the average value of the power spectrum density with a spatial frequency of 60 to 90/μm.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화력을 갖는 세정액으로서, 오존수 또는 과산화수소수를 이용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정방법.
According to any one of claims 1 to 5,
A cleaning method for a silicon wafer, characterized in that ozone water or hydrogen peroxide water is used as a cleaning liquid having the oxidizing power.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 실리콘 웨이퍼의 세정방법에 의해 자연산화막부착 실리콘 웨이퍼를 제조하는 것을 특징으로 하는 자연산화막부착 실리콘 웨이퍼의 제조방법.A method for manufacturing a silicon wafer with a natural oxide film, characterized in that a silicon wafer with a natural oxide film is manufactured by the cleaning method for a silicon wafer according to any one of claims 1 to 6.
KR1020247015750A 2021-11-16 2022-10-13 Cleaning method of silicon wafer and manufacturing method of silicon wafer with natural oxide film KR20240095427A (en)

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