TW201545229A - 晶圓的洗淨方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係一晶圓的洗淨方法，包括利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理，其中：於利用臭氧水的洗淨處理與利用氫氟酸的洗淨處理之間具有利用純水的旋轉洗淨處理，而以（1）利用臭氧水的洗淨處理、（2）利用純水的旋轉洗淨處理、（3）利用氫氟酸的洗淨處理的順序，或以（1）利用氫氟酸的洗淨處理、（2）利用純水的旋轉洗淨處理、（3）利用臭氧水的洗淨處理的順序來進行洗淨的方法，其中利用純水的旋轉洗淨處理的純水流量為1.2L/min以上，晶圓轉速為1000rpm以上。藉此提供晶圓的洗淨方法來抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化，並改善洗淨後於晶圓外圍部微粒的殘留。
Description
本發明係關於一種晶圓的洗淨方法，特別是關於利用臭氧水、氫氟酸以及純水的晶圓的單片式洗淨方法。
習知，半導體用的矽晶圓的洗淨處理一般為利用臭氧水及氫氟酸，例如提出有：反覆進行臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨進而去除微粒（particle）的方法（專利文獻1）。此方法藉由臭氧水洗淨而於晶圓表面上形成氧化膜，之後藉由氫氟酸洗淨而同時去除氧化膜與晶圓表面的微粒。 但是，此方法在替換洗淨液時，晶圓表面上同時存在臭氧水與氫氟酸，而於晶圓表面上同時發生臭氧水所致使的氧化膜的形成及氫氟酸所致使的氧化膜的去除（蝕刻）之故，會產生表面粗細度惡化的問題。
再者，雖以氫氟酸去除氧化膜後會出現晶圓裸面，但此晶圓裸面非常容易附著微粒。因此，通常係在以氫氟酸去除氧化膜後進行利用純水及臭氧水的洗淨，但由於在晶圓外圍部會因晶圓裸面的疏水性而排斥純水及臭氧水，造成純水及臭氧水無法順利分佈，結果產生有於晶圓外圍部有微粒殘留的問題。 〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開平8-181137號公報。
〔發明所欲解決之問題〕
為解決上述問題，本發明之目的係提供一種晶圓的洗淨方法，抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化，並改善洗淨後晶圓外圍部微粒的殘留。 〔解決問題之技術手段〕
為解決上述問題，本發明提供一種晶圓的洗淨方法，包括利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理，其中： 藉由於該利用臭氧水的洗淨處理與該利用氫氟酸的洗淨處理之間具有利用純水的旋轉洗淨處理，而以（1）利用臭氧水的洗淨處理、（2）利用純水的洗淨處理、（3）利用氫氟酸的洗淨處理的順序，或以（1）利用氫氟酸的洗淨處理、（2）利用純水的洗淨處理、（3）利用臭氧水的洗淨處理的順序來進行洗淨的方法， 其中該利用純水的旋轉洗淨處理中，純水的流量為1.2L/min以上，晶圓的轉速為1000rpm以上。
此晶圓的洗淨方法，藉由於利用臭氧水的洗淨處理與利用氫氟酸的洗淨處理之間利用純水的旋轉洗淨處理來防止臭氧水與氫氟酸的共存，而能夠抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化。 再者，藉由以如上述的流量及轉速進行利用純水的旋轉洗淨處理，能夠使純水不被疏水面排斥而分佈到晶圓外圍部，改善洗淨後晶圓外圍部微粒的殘留。
再者，此時於該利用純水的旋轉洗淨處理中，純水的流量為1.2L/min以上且2.0L/min以下，該晶圓的轉速為1000rpm以上且1500rpm以下為佳。
若為此流量及轉速，可充分得到上述的效果。
再者，此時進行該利用純水的旋轉洗淨處理的處理時間為2秒以上且10秒以下為佳。
如上述的流量及轉速，在此處理時間內可將臭氧水或氫氟酸完全替換成純水。
再者，此時該利用臭氧水的洗淨處理及該利用氫氟酸的洗淨處理進行複數次為佳。
於利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理進行複數次的洗淨方法，其中以上述條件進行利用純水的旋轉洗淨處理，更能有效抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化，並改善洗淨後晶圓外圍部微粒的殘留。
再者，此時該利用臭氧水的洗淨處理係以旋轉洗淨進行，臭氧水的流量為1.2L/min以上且2.0L/min以下，晶圓的轉速為1000rpm以上且1500rpm以下為佳。
以此條件進行利用臭氧水的洗淨處理，與利用純水的旋轉洗淨處理相同，可讓臭氧水分佈至晶圓外圍部並更能提升洗淨的效果。 〔對照先前技術之功效〕
如上述，本發明的晶圓的洗淨方法，能抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化，改善洗淨後晶圓外圍部微粒的殘留。並且，藉由應用於將利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理進行複數次的洗淨方法，能夠更有效地抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化，改善洗淨後晶圓外圍部微粒的殘留。再者，以與利用純水的旋轉洗淨處理相同的條件進行利用臭氧水的洗淨處理，更能提升洗淨的效果。 此晶圓的洗淨方法係特別適用於半導體用矽晶圓的單片式洗淨。
如上述，尋求研發一種晶圓的洗淨方法，能抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化，並改善洗淨後晶圓外圍部微粒的殘留。
本發明的發明人針對上述課題致力研究的結果，找出進行利用臭氧水的洗淨處理（以下也稱為臭氧水洗淨）及利用氫氟酸的洗淨處理（以下也稱為氫氟酸洗淨），於臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨之間進行利用純水的旋轉洗淨處理（以下也稱為純水旋轉洗淨），可防止臭氧水與氫氟酸共存並抑制洗淨後的晶圓的表面粗細度的惡化，再者，此時以特定的純水流量及晶圓轉速進行純水旋轉洗淨，由於使純水可分佈至晶圓外圍部，改善於洗淨後晶圓外圍部的微粒的殘留，而完成了本發明。
亦即，本發明係一種晶圓的洗淨方法，包括利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理，其中：藉由於該利用臭氧水的洗淨處理與該利用氫氟酸的洗淨處理之間具有利用純水的旋轉洗淨處理，而以（1）利用臭氧水的洗淨處理、（2）利用純水的旋轉洗淨處理、（3）利用氫氟酸的洗淨處理的順序，或以（1）利用氫氟酸的洗淨處理、（2）利用純水的旋轉洗淨處理、（3）利用臭氧水的洗淨處理的順序來進行洗淨的方法，其中該利用純水的旋轉洗淨處理中，純水的流量為1.2L/min以上，晶圓的轉速為1000rpm以上。
以下對本發明進行詳細的說明，但本發明並不限於此。
第1圖係顯示本發明的晶圓的洗淨方法的一範例的流程圖。 本發明的晶圓的洗淨方法係於臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨之間進行純水旋轉洗淨，例如將臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨各進行一次的情況下，如第1圖（A）或第1圖（B）的流程進行洗淨。
第1圖（A）的洗淨流程，首先進行利用臭氧水的洗淨處理（1A），之後進行利用純水的旋轉洗淨處理（2A），下一步進行利用氫氟酸的洗淨處理（3A），之後進行利用純水的旋轉洗淨處理（4A），最後進行乾燥處理（5A）。
另一方面，第1圖（B）的洗淨流程，首先進行利用氫氟酸的洗淨處理（1B），之後進行利用純水的旋轉洗淨處理（2B），下一步進行利用臭氧水的洗淨處理（3B），之後進行利用純水的旋轉洗淨處理（4B），最後進行乾燥處理（5B）。
如同上述，本發明的晶圓的洗淨方法可如第1圖（A）先進行臭氧水洗淨，之後穿插純水旋轉洗淨再進行氫氟酸洗淨，也可如第1圖（B）先進行氫氟酸洗淨，之後穿插純水旋轉洗淨再進行臭氧水洗淨。
如此一來，於臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨之間進行純水旋轉洗淨，將晶圓表面上的臭氧水或氫氟酸替換成純水，可防止臭氧水與氫氟酸共存並能抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化。
再者，本發明的晶圓的洗淨方法，於利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理之間的利用純水的旋轉洗淨處理（第1圖的（2A）、（2B）步驟），其中純水的流量為1.2L/min以上，晶圓的轉速為1000rpm以上。 另外，純水的流量較佳為1.2L/min以上且2.0L/min以下，晶圓的轉速較佳為1000rpm以上且1500rpm以下。
藉由這樣的流量及轉速進行純水旋轉洗淨，純水未被疏水面排斥並可被分佈至晶圓外圍部，可防止來自空氣中的微粒附著及微粒固定於晶圓的表面上。亦即改善洗淨後的晶圓外圍部的微粒的殘留並有較佳效率的洗淨。 再者，以此流量除轉速進行純水旋轉洗淨，能以短時間且有良好的效率進行臭氧水洗淨或是氫氟酸洗淨後藉由純水的替換。
純水的流量未達1.2L/min，或是晶圓的轉速未達1000rpm，則因為無法將純水全面覆蓋晶圓，使晶圓全面的微粒無法被沖洗掉，再者於晶圓外圍部等出現疏水面而成為微粒附著的原因。
再者，利用純水的旋轉洗淨的處理時間為2秒以上且10秒以下即可。以上述的流量及轉速進行純水旋轉洗淨的情況下，在此處理時間內可完全將臭氧水或氫氟酸替換成純水，能防止臭氧水與氫氟酸的共存並抑制洗淨後晶圓的表面粗細度的惡化。
再者，本發明的晶圓的洗淨方法，利用臭氧水的洗淨處理係以旋轉洗淨進行，臭氧水的流量為1.2L/min以上且2.0L/min以下，晶圓的轉速為1000rpm以上且1500rpm以下為佳。 藉由以這樣的條件進行臭氧水洗淨，由於與如上述的純水旋轉洗淨同樣可使臭氧水分佈至晶圓外圍部，更能提升洗淨的效果。
再者，本發明的晶圓的洗淨方法，如第1圖（A）、（B），於臭氧水、氫氟酸、純水的洗淨後進行乾燥處理（第1圖的（5A）、（5B）步驟），此乾燥處理係以眾知的方法進行即可。 再者，如第1圖（A）、（B），於乾燥處理之前（亦即洗淨的最終步驟）進行純水旋轉洗淨為佳（第1圖的（4A）、（4B）步驟）。另外，此時的純水旋轉洗淨以相同於臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨之間的純水旋轉洗淨（第1圖的（2A）、（2B）步驟）的條件進行即可。
本發明未限定臭氧水洗淨的條件，雖可藉由過往的條件進行臭氧水洗淨，而利用濃度10~60ppm的臭氧水進行旋轉洗淨為佳，旋轉洗淨的條件係為上述的流量及轉速且處理時間以10~60秒為佳。
本發明未限定氫氟酸洗淨的條件，雖可藉由過往的條件進行氫氟酸洗淨，但利用濃度0.1~3.0質量%的氫氟酸進行旋轉洗淨為佳，旋轉洗淨的條件係為流量1.0~2.0L/min，轉速100~1500rpm，處理時間3~60秒為佳。
再者，本發明的晶圓的洗淨方法，其中利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理亦可進行複數次。 第2圖係顯示本發明的晶圓的洗淨方法係進行複數次的洗淨流程的一範例。 第2圖的洗淨流程（C）與上述第1圖（A）的洗淨流程相同，首先進行利用臭氧水的洗淨處理（1C），之後進行利用純水的旋轉洗淨處理（2C），下一步進行利用氫氟酸的洗淨處理（3C），之後進行利用純水的旋轉洗淨處理（4C）。之後返回利用臭氧水的洗淨處理（1C），以（1C）→（2C）→（3C）→（4C）為一循環重複進行洗淨。重複循環至規定次數後，最後進行乾燥處理（5C）。
過往的臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨進行複數次的方法，雖隨著次數增加洗淨的效果也會增大，但經洗淨的晶圓的表面粗細度的惡化程度及晶圓外圍部的微粒的殘留程度也隨之增大。 相較於此，本發明的洗淨方法，為了能夠藉由上述的純水旋轉洗淨來抑制晶圓的表面粗細度的惡化，改善晶圓外圍部微粒的殘留，而在利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理進行複數次的洗淨方法中，藉由於各臭氧水洗淨與氫氟酸洗淨之間以上述的條件進行純水旋轉洗淨，可更有效地抑制晶圓的表面粗細度的惡化，改善晶圓外圍部微粒的殘留。
如同上述，本發明之晶圓的洗淨方法可抑制洗淨所致的晶圓的表面粗細度的惡化並改善晶圓外圍部微粒的殘留。進一步，藉由應用在利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理係進行複數次的洗淨方法中，更能有效地抑制晶圓的表面粗細度的惡化並改善晶圓外圍部微粒的殘留。再者，以相同於利用純水的旋轉洗淨處理的條件進行利用臭氧水的洗淨處理，可進一步提升洗淨的效果。 此晶圓的洗淨方法係特別適用於半導體用矽晶圓的單片式洗淨。 【實施例】
以下利用實施例與比較例對本發明進行具體的說明，但本發明並不限於此。
另外，以下的實施例及比較例係使用下述條件的晶圓、氫氟酸以及臭氧水。 晶圓：直徑300mm、P－
型＜100＞矽晶圓。 氫氟酸：濃度0.5質量% 臭氧水：濃度10ppm
再者，以下的實施例及比較例藉由下述條件進行臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨的旋轉洗淨。 臭氧水洗淨條件：流量1.5L/min，轉速1000rpm、處理時間20秒 氫氟酸洗淨條件：流量1.5L/min，轉速1000rpm、處理時間30秒
［晶圓的表面粗細度］ （實施例1） 準備4片晶圓（實施例1-1～1-4），依照下述的洗淨流程1-1進行晶圓的洗淨。另外，純水洗淨處理係以下述的純水旋轉洗淨條件1的條件進行洗淨。 洗淨流程1-1：｛臭氧水→純水→氫氟酸→純水｝×3→乾燥 純水旋轉洗淨條件1：流量1.5L/min、轉速1300rpm、處理時間3秒 各晶圓的洗淨前的表面粗細度及洗淨後的表面粗細度，係以KLA-Tencor公司製的Surfscan SP3測定，並將結果顯示於表1。
（比較例1） 準備4片晶圓（比較例1-1～1-4），依照下述的洗淨流程1-2進行晶圓的洗淨。另外，純水洗淨處理係與實施例1相同，以純水旋轉洗淨條件1的條件進行洗淨。 洗淨流程1-2：｛臭氧水→氫氟酸｝×3→純水→乾燥 各晶圓的洗淨前的表面粗細度及洗淨後的表面粗細度，係相同於實施例1的方法測定，並將結果顯示於表2。
【表1】
【表2】
再者，將整理的表1及表2的結果顯示於第3圖。如表1、表2及第3圖所示，臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨之間進行純水旋轉洗淨的實施例1-1～1-4，比起臭氧水洗淨及氫氟酸洗淨之間未進行純水旋轉洗淨的比較例1-1～1-4，抑制了洗淨後的晶圓的表面粗細度的惡化。
［晶圓表面上的微粒］ （實施例2-1） 依照下述的洗淨流程2進行晶圓的洗淨。另外，純水洗淨處理以下述的純水旋轉洗淨條件2a進行洗淨。 洗淨流程2：臭氧水→純水→氫氟酸→純水→乾燥 純水洗淨條件2a：流量1.5L/min、轉速1300rpm、處理時間2秒 洗淨後的晶圓表面上的微粒係以KLA-Tencor公司製的SurfscanSP3測定，並將結果顯示於第4a圖。
（實施例2-2） 與實施例2-1相同並依照洗淨流程2進行晶圓的洗淨。另外，純水洗淨處理係以下述的純水旋轉洗淨條件2b進行洗淨。 純水旋轉洗淨條件2b：流量1.2L/min、轉速1000rpm、處理時間2秒 洗淨後的晶圓表面上的微粒，係以與實施例2-1相同的方法測定並將結果顯示於第4b圖。
（比較例2-1） 與實施例2-1相同並依照洗淨流程2進行晶圓的洗淨。另外，純水洗淨處理係以下述的純水旋轉洗淨條件2c進行洗淨。 純水旋轉洗淨條件2c：流量1.0L/min、轉速1000rpm，處理時間2秒 洗淨後的晶圓表面上的微粒，係以與實施例2-1相同的方法測定並將結果顯示於第4c圖。
（比較例2-2） 與實施例2-1相同並依照洗淨流程2進行晶圓的洗淨。另外，純水洗淨處理係以下述的純水旋轉洗淨條件2d進行洗淨。 純水旋轉洗淨條件2d：流量1.2L/min、轉速800rpm，處理時間2秒 洗淨後的晶圓表面上的微粒，係以與實施例2-1相同的方法測定並將結果顯示於第4d圖。
（比較例2-3） 與實施例2-1相同並依照洗淨流程2進行晶圓的洗淨。另外，純水洗淨處理係以下述的純水旋轉洗淨條件2e進行洗淨。 純水旋轉洗淨條件2e：流量1.2L/min、轉速300rpm，處理時間2秒 洗淨後的晶圓表面上的微粒，係以與實施例2-1相同的方法測定並將結果顯示於第4e圖。
如第4a至4e圖所示，以流量1.5L/min且轉速1300rpm的條件進行純水旋轉洗淨的實施例2-1（第4a圖）及以流量1.2L/min且轉速1000rpm的條件進行純水旋轉洗淨的實施例2-2（第4b圖），皆減少晶圓外圍部的微粒的密集。
另一方面，流量未達1.2L/min的比較例2-1（第4c圖），因純水的流量不足以讓純水分佈至晶圓外圍部，以致於晶圓外圍部可見微粒的密集。 再者，晶圓的轉速未達1000rpm的比較例2-2（第4d圖）及比較例2-3（第4e圖），因純水被排斥以致純水無法分佈於晶圓外圍部，以致於晶圓外圍部可見微粒的密集。
再者，洗淨流程為「氫氟酸→純水→臭氧水→純水→乾燥」的情形也相同，亦即若純水旋轉洗淨的純水的流量未達1.2L/min，或是晶圓的轉速未達1000rpm，則晶圓外圍部可見微粒的密集。
從以上的結果可知，本發明的晶圓的洗淨方法可抑制洗淨後的晶圓的表面粗細度的惡化並改善洗淨後於晶圓外圍部的微粒的殘留。 再者，本發明不限定為上述的實施例。上述實施例係為範例，凡擁有和記載於申請專利範圍內相同之技術思想與實質上同樣之構成，產生相同的作用效果者，不論為何物皆包含在本發明的技術範圍內。
第1圖係顯示本發明之晶圓的洗淨方法的一範例的流程圖。 第2圖係顯示本發明之晶圓的洗淨方法的另一範例的流程圖。 第3圖係顯示實施例1-1～1-4及比較例1-1～1-4的洗淨前與洗淨後的表面粗細度的圖表。 第4a~4e圖係分別顯示（4a）實施例2-1、（4b）實施例2-2、（4c）比較例2-1、（4d）比較例2-2以及（4e）比較例2-3的洗淨後的晶圓上的微粒的示意圖。
Claims (7)
- 一種晶圓的洗淨方法，包括利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理，其中： 藉由於該利用臭氧水的洗淨處理與該利用氫氟酸的洗淨處理之間具有利用純水的旋轉洗淨處理，而以（1）利用臭氧水的洗淨處理、（2）利用純水的旋轉洗淨處理、（3）利用氫氟酸的洗淨處理的順序，或以（1）利用氫氟酸的洗淨處理、（2）利用純水的旋轉洗淨處理、（3）利用臭氧水的洗淨處理的順序來進行洗淨， 其中該利用純水的旋轉洗淨處理中，純水的流量為1.2L/min以上，晶圓的轉速為1000rpm以上。
- 如請求項1所述的晶圓的洗淨方法，其中該利用純水的旋轉洗淨處理中，純水的流量為1.2L/min以上且2.0L/min以下，該晶圓的轉速為1000rpm以上且1500rpm以下。
- 如請求項1所述的晶圓的洗淨方法，其中進行該利用純水的旋轉洗淨處理的時間為2秒以上且10秒以下。
- 如請求項2所述的晶圓的洗淨方法，其中進行該利用純水的旋轉洗淨處理的時間為2秒以上且10秒以下。
- 如請求項1至4中任一項所述的晶圓的洗淨方法，其中該利用臭氧水的洗淨處理及利用氫氟酸的洗淨處理係進行複數次。
- 如請求項1至4中任一項所述的晶圓的洗淨方法，其中該利用臭氧水的洗淨處理係以旋轉洗淨進行，臭氧水的流量為1.2L/min以上且2.0L/min以下，晶圓的轉速為1000rpm以上且1500rpm以下。
- 如請求項5所述的晶圓的洗淨方法，其中該利用臭氧水的洗淨處理係以旋轉洗淨進行，臭氧水的流量為1.2L/min以上且2.0L/min以下，晶圓的轉速為1000rpm以上且1500rpm以下。
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