TW202300237A - 矽晶圓的洗淨方法、矽晶圓的製造方法及矽晶圓 - Google Patents

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Abstract

本發明是一種矽晶圓的洗淨方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該洗淨方法的特徵在於：利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於矽晶圓形成氧化膜，並利用水溶液將形成有氧化膜之矽晶圓進行洗淨，藉此將矽晶圓的正反面進行粗糙化，該水溶液是選自下述任一種：氫氧化銨稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下；或，包含氫氧化銨與過氧化氫水之稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下，過氧化氫濃度為0.2質量%以下且為前述氫氧化銨濃度的4倍以下。藉此，能夠提供一種能夠將矽晶圓的正反面進行粗糙化的洗淨方法。

Description

矽晶圓的洗淨方法、矽晶圓的製造方法及矽晶圓
本發明關於：一種矽晶圓的洗淨方法，其能夠將半導體用矽晶圓的正反面進行粗糙化；一種矽晶圓的洗淨方法，其能夠將半導體用矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化；一種矽晶圓的製造方法及一種矽晶圓。
半導體裝置用的矽晶圓的製造步驟可能是由下述步驟所構成：使用丘克拉斯基法(Czochralski method，CZ法)等來養成單晶棒的單晶製造步驟；與將該單晶棒進行切片，並加工為鏡面狀的晶圓加工步驟；進一步，為了增加附加價值，有時會包含進行熱處理的回火步驟和形成磊晶層的磊晶生長步驟。
該加工為鏡面狀的步驟中具有：DSP(雙面研磨)步驟與之後的CMP(單面研磨)步驟。更具體而言，從粒子品質和搬運的觀點來看，經DSP加工的晶圓可依據需要在洗淨後以保管於水中的狀態搬運到CMP步驟，而不進行乾燥。從而，在CMP步驟中，需要利用機器人等進行夾取將保管於水中的晶圓搬運到CMP裝置。此外，在CMP研磨後，也同樣地需要夾取被研磨劑和純水等弄濕的晶圓，並依據需要地搬運至洗淨步驟。
在這樣的晶圓的加工步驟中，需要在濕式環境下搬運晶圓而非乾式環境，但是特別是在這樣的濕式環境下，使被夾具吸附的晶圓脫離時，會發生即便解除夾具仍無法脫離而引發搬運不良的情況。作為其原因，認為是受到所要進行夾取的晶圓面的粗糙度的影響，認為若是所要進行夾取的晶圓面的粗糙度過於良好，會增加與夾具的接觸面積，而即便解除夾取，晶圓仍會變得不易脫離，相對於此，認為若晶圓的面粗糙度較差，則接觸面積減少而晶圓會變得容易脫離。一般而言，被夾取的晶圓面多少會容易形成夾具痕而造成品質降低，因此，夾具面大多為矽晶圓的反面。從而，從降低運搬不良的觀點來看，特別謀求一種晶圓的製造方法，其可以僅在矽晶圓的反面為粗糙。
作為一般的矽晶圓的洗淨方法，是一種被稱為RCA洗淨的方法。所謂的該RCA洗淨是依據目的組合SC1(Standard Cleaning 1，標準洗淨液1)洗淨、SC2((Standard Cleaning 2，標準洗淨液2)洗淨、DHF(Diluted Hydrofluoric Acid，經稀釋的氫氟酸)洗淨來實施洗淨的方法。所謂的該SC1洗淨，是一種洗淨方法，其以任意的比例混合氨水與過氧化氫水，並藉由鹼性的洗淨液對矽晶圓表面產生蝕刻，藉此將附著的粒子掘除(lift-off)，並進一步利用矽晶圓與粒子的靜電性的相斥，抑制粒子再度附著於矽晶圓並且去除粒子。此外，所謂SC2洗淨，是一種洗淨方法，其利用以任意的比例混合鹽酸與過氧化氫水而成之洗淨液，來將矽晶圓表面的金屬雜質溶解並去除。此外，所謂DHF洗淨，是一種洗淨方法，其藉由稀釋的氫氟酸來去除矽晶圓表面的化學氧化膜。進一步，有時也會使用具有強氧化力的臭氧水洗淨，來去除仍附著在矽晶圓表面的有機物和在DHF洗淨後的矽晶圓表面形成化學氧化膜。矽晶圓的洗淨可依據目的組合該等洗淨來實施。該等之中，SC1是伴隨蝕刻的洗淨，因此一般已知在SC1洗淨後會使晶圓的面粗糙度惡化。
此外，作為評價晶圓的面粗糙度的手段，能夠使用Haze值作為指標，該Haze值是藉由原子力顯微鏡(AFM，Atomic Force Microscope)所獲得的Sa(三維計算平均高度)值和粒子計數器所獲得者。Haze即為表示所謂的霧度的值，被廣泛地使用來作為矽表面的粗糙度的指標，並且該Haze程度越高表示晶圓的面越粗糙。
專利文獻1中記載了一種方法，其利用稀釋水溶液洗淨矽晶圓，來使厚度不同的自然氧化膜形成，該稀釋水溶液中，氫氧化銨、過氧化氫及水的組成在1：1：5～1：1：2000的範圍內。專利文獻2中記載：在SC1洗淨時，若由氫氧化銨電解分離出的OH －的濃度高，會優先引發Si的直接蝕刻，而晶圓的表面粗糙度會惡化。 [先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開平7-66195號公報。 專利文獻2：日本特開2011-82372號公報。 專利文獻3：日本特開平7-240394號公報。 專利文獻4：日本特開平10-242107號公報。 專利文獻5：日本特開平11-121419號公報。 專利文獻6：日本特表2012-523706號公報。
[發明所欲解決的問題] 如同前述，為了減少加工步驟中的搬運不良，需要一種所要進行夾取的面為粗糙的矽晶圓。
本發明是用以解決上述問題而成，提供下述技術：一種能夠使矽晶圓的正反面粗糙化的洗淨方法；一種能夠使矽晶圓的正反面或反面粗糙化的洗淨方法；一種矽晶圓的製造方法，其能夠獲得選擇性地僅在其中一側的面經粗糙化的矽晶圓；及，一種矽晶圓，其能夠降低在加工步驟中的搬運不良。 [解決問題的技術手段]
為了解決上述問題，本發明提供一種矽晶圓的洗淨方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該洗淨方法的特徵在於： 利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於前述矽晶圓形成氧化膜， 並利用水溶液將形成有前述氧化膜之矽晶圓進行洗淨，來將前述矽晶圓的正反面進行粗糙化，該水溶液是選自下述任一種： 氫氧化銨稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下；或， 包含氫氧化銨與過氧化氫水之稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下，過氧化氫濃度為0.2質量%以下且為前述氫氧化銨濃度的4倍以下。
只要是這樣的矽晶圓的洗淨方法，能夠在蝕刻自然氧化膜時產生粗糙化，而將矽晶圓的正反面進行粗糙化。
較佳是：預先針對前述每種氧化膜的形成方法，求出前述氫氧化銨濃度或前述氫氧化銨濃度與前述過氧化氫濃度、洗淨溫度及洗淨時間與前述洗淨後的表面粗糙度的關係， 並基於所求出的關係，選擇出前述氫氧化銨濃度或前述氫氧化銨濃度與前述過氧化氫濃度、洗淨溫度及洗淨時間，來實施洗淨。
利用本發明的洗淨方法所形成的粗糙化程度，會因氧化膜的形成方法、氫氧化銨濃度或氫氧化銨濃度與過氧化氫濃度、洗淨溫度及洗淨時間而變化，因此預先求出該等條件與粗糙化程度的關係是有效的。
此外，本發明提供一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於：對藉由本發明的矽晶圓的洗淨方法所洗淨的矽晶圓的其中一面實施CMP研磨，來獲得一種矽晶圓，其選擇性地僅在與前述其中一面為相反側的面受到粗糙化。
藉由本發明的洗淨方法進行粗糙化後，僅在矽晶圓的其中一面進行研磨，藉此能夠製作一種晶圓，其是在其中一面為良好的面狀態下，選擇性地僅在與該其中一面為相反側的面進行粗糙化而成。
此外，本發明提供一種矽晶圓，其特徵在於該矽晶圓具有一經粗糙化之面，該面以原子力顯微鏡所測定出的粗糙度指標Sa值為0.3nm以上且5.5nm以下。
只要是這樣的矽晶圓，經粗糙化之面會表現出適於利用夾具進行吸附的粗糙度，因此能夠降低加工步驟中的搬運不良。
此外，本發明提供一種矽晶圓，其特徵在於該矽晶圓具有一經粗糙化之面，該面利用粒子計數器所測定出的粗糙度指標Haze值為50ppm以上且1900ppm以下。
只要是這樣的矽晶圓，經粗糙化之面會表現出適於利用夾具進行吸附的粗糙度，因此能夠降低加工步驟中的搬運不良。
較佳是：與前述經粗糙化之面為相反側的面是鏡面。
只要是這樣的矽晶圓，能夠表現出優異的品質。
此外，本發明提供一種矽晶圓的洗淨方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該洗淨方法的特徵在於包含以下步驟： 第一洗淨步驟，其利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於前述矽晶圓形成氧化膜；及， 第二洗淨步驟，其利用水溶液將形成有前述氧化膜之矽晶圓進行洗淨，藉此將前述矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化，該水溶液是選自下述任一種：包含氫氧化銨之水溶液、或包含氫氧化銨與過氧化氫水之水溶液； 作為用於前述第二洗淨步驟的水溶液，使用Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比為95以上者。
只要是這樣的矽晶圓的洗淨方法，能夠在第二洗淨步驟中的蝕刻時，於第一洗淨步驟中形成的自然氧化膜上產生粗糙化，而製造經粗糙化的晶圓。
此外，較佳是：針對用於前述第二洗淨步驟的前述水溶液，由(Si的蝕刻量/SiO 2的蝕刻量)求出其中的前述Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比， 作為前述Si的蝕刻量的計算用晶圓，使用不具自然氧化膜而露出接合面之矽晶圓、磊晶晶圓或SOI晶圓中的任一種，並且， 作為前述SiO 2的蝕刻量的計算用晶圓，使用膜厚3nm以上的附矽氧化膜之晶圓。
只要是這樣的方法，就能夠對於SiO 2與Si的蝕刻行為進行精度良好的評價。
此外，較佳是：預先針對前述每種第一洗淨步驟中的前述氧化膜的形成方法，計算出用以在前述第二洗淨步驟中進行粗糙化所需的SiO 2的蝕刻量作為粗糙化蝕刻量， 並以在前述第二洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量成為前述粗糙化蝕刻量以上的方式，來選擇出前述第二洗淨步驟的洗淨時間；及/或， 在前述第二洗淨步驟之前，追加使前述氧化膜變薄的追加洗淨步驟，而使在前述第一洗淨步驟中所形成的前述氧化膜的一部分殘留，並且調整洗淨時間，來使在該追加洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量與在前述第二洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量的合計成為前述粗糙化蝕刻量以上。
本發明的粗糙化，是藉由在洗淨過程中蝕刻固定量的SiO 2而使Si於表面露出的方式來實施，因此，利用這樣的方法藉由預先計算出粗糙化所需的SiO 2的蝕刻量來作為粗糙化蝕刻量，能夠使粗糙化更可靠地進行。
此外，較佳是：預先針對前述第一洗淨步驟中的前述每種氧化膜的形成方法，求出前述Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比及洗淨時間與表面粗糙度的關係，並基於所求出的關係，選擇出前述Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比、洗淨時間，來實施第二洗淨步驟。
由本發明的洗淨方法所形成的粗糙化程度，會因第一洗淨步驟中的氧化膜的形成方法、Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比及洗淨時間而變化，因此預先求出該等條件與粗糙化程度的關係是有效的。
此外，本發明提供一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於：對藉由本發明的矽晶圓的洗淨方法所洗淨並且正反面經粗糙化的矽晶圓的其中一面實施CMP研磨，來獲得一矽晶圓，其選擇性地僅在與前述其中一面為相反側的面受到粗糙化。
如此，藉由在將正反面進行粗糙化後，僅在正面側進行研磨，藉此能夠製作一種矽晶圓，其是在正面為良好的面狀態下，僅在反面進行粗糙化而成。
此外，能夠將前述CMP研磨的加工餘量設定為前述第二洗淨步驟中的Si的蝕刻量以上。
藉此，能夠防止在CMP後起因於蝕刻的LLS(Localized Light Scatter，局部光散射體)的殘留，而能夠保有良好的LLS品質。
此外，也能夠將前述第二洗淨步驟中的Si的蝕刻量設定為前述CMP研磨的加工餘量以下。
藉此，能夠防止在CMP後起因於蝕刻的LLS的殘留，而能夠保有良好的LLS品質。 [發明的效果]
如同上述，根據本發明的矽晶圓的洗淨方法的一態樣，能夠將矽晶圓的正反面進行粗糙化。
此外，根據本發明的矽晶圓的製造方法，能夠製作一種晶圓，其是在其中一面為良好的面狀態下，選擇性地僅在與該其中一面為相反側的面進行粗糙化而成。
此外，本發明的矽晶圓能夠降低加工步驟中的搬運不良。
此外，根據本發明的矽晶圓的洗淨方法的其他一態樣，能夠將矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化。
如同上述，為了降低加工步驟中的搬運不良，需要一種所要進行夾取的面為粗糙的矽晶圓。
本發明人為了解決上述問題，針對使用了由氫氧化銨、過氧化氫水及水所構成之洗淨液的蝕刻行為，致力於從下述觀點進行探討：矽晶圓正反面是否具氧化膜、氧化膜種類(氧化膜的形成方法)、液體組成(特別是氫氧化銨濃度及過氧化氫濃度)、洗淨溫度及洗淨時間。結果發現下述見解，進而完成本發明，該見解是以一種水溶液對正反面存在有自然氧化膜之矽晶圓進行洗淨，氧化膜可進行粗糙化而不會受到均勻地蝕刻及該粗糙化程度能夠藉由控制自然氧化膜的種類(氧化膜的形成方法)、液體組成(特別是氫氧化銨濃度及過氧化氫濃度)、洗淨溫度及洗淨時間來調整，該水溶液是下述任一種：氫氧化銨稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下；或，包含氫氧化銨與過氧化氫水之稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下，過氧化氫濃度為0.2質量%以下且為氫氧化銨濃度的4倍以下。
此外，本發明人為了解決上述問題，特別針對使用了由氫氧化銨、過氧化氫水及水所構成之洗淨液的蝕刻行為，致力於探討SiO 2與Si的蝕刻行為的差異。結果發現，若以Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比高的洗淨液對表面存在有自然氧化膜之矽晶圓進行洗淨，會在Si露出之處產生急遽的蝕刻地進行粗糙化，以及能夠藉由控制前述選擇比來調整該粗糙化行為，進而完成本發明的另一態樣。
亦即，本發明是一種矽晶圓的洗淨方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該洗淨方法的特徵在於： 利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於前述矽晶圓形成氧化膜， 並利用一水溶液將形成有前述氧化膜之矽晶圓進行洗淨，藉此將前述矽晶圓的正反面進行粗糙化，該水溶液是選自由下述任一種： 氫氧化銨稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下；或， 包含氫氧化銨與過氧化氫水之稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下，過氧化氫濃度為0.2質量%以下且為前述氫氧化銨濃度的4倍以下。
此外，本發明提供一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於：對藉由本發明的矽晶圓的洗淨方法所洗淨的矽晶圓的其中一面實施CMP研磨，來獲得一種矽晶圓，其選擇性地僅在與前述其中一面為相反側的面受到粗糙化。
此外，本發明提供一種矽晶圓，其特徵在於該矽晶圓具有一經粗糙化之面，該面以原子力顯微鏡所測定出的粗糙度指標Sa值為0.3nm以上且5.5nm以下。
此外，本發明提供一種矽晶圓，其特徵在於該矽晶圓具有一經粗糙化之面，該面利用粒子計數器所測定出的粗糙度指標Haze值為50ppm以上且1900ppm以下。
此外，本發明提供一種矽晶圓的洗淨方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該洗淨方法的特徵在於包含以下步驟： 第一洗淨步驟，其利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於前述矽晶圓形成氧化膜；及， 第二洗淨步驟，其利用一水溶液將形成有前述氧化膜之矽晶圓進行洗淨，藉此將前述矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化，該水溶液是選自下述任一種：包含氫氧化銨之水溶液、或包含氫氧化銨與過氧化氫水之水溶液； 作為用於前述第二洗淨步驟的水溶液，使用Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比為95以上者。
此外，本發明提供一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於：對藉由本發明的矽晶圓的洗淨方法所洗淨並且正反面經粗糙化的矽晶圓的其中一面實施CMP研磨，來獲得一種矽晶圓，其選擇性地僅在與前述其中一面為相反側的面受到粗糙化。
再者，專利文獻1和專利文獻2僅只提及對於晶圓正反面的面粗糙度的影響。此外，專利文獻3～6中雖然揭示了有關矽晶圓等半導體基板的洗淨的技術，但是專利文獻1～6中卻沒有針對洗淨前的矽晶圓是否具氧化膜的影響和自然氧化膜種類、液體組成、溫度、時間進行詳細地探討。
以下，以數個實施態樣為例，參照圖式並詳細地說明本發明，但是本發明並未限定於此。
(矽晶圓的洗淨方法及矽晶圓的製造方法) [第一態樣] 首先，說明本發明的矽晶圓的洗淨方法的第一態樣。 第1圖是顯示本發明的矽晶圓的洗淨方法的第一態樣的一例的流程圖。 如第1圖的S1所示，準備欲將正反面進行粗糙化的矽晶圓。晶圓的導電型和口徑並無限制，可列舉例如DSP加工後的晶圓等。
繼而如S2所示，利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於矽晶圓形成氧化膜。當洗淨前的晶圓已形成有自然氧化膜時，較佳是預先利用HF洗淨去除後，再實施上述的洗淨。這是因為，在本發明中會因氧化膜的種類即氧化膜的形成方法，使得蝕刻行為不同並且所形成的粗糙度也會有所變化的緣故。例如，能夠直接對具有如DSP加工後這樣的接合面之晶圓直接形成氧化膜而不進行HF洗淨。再者，此時的洗淨條件可以是與SC1、SC2、臭氧水洗淨皆以為一般性的條件進行。例如只要是SC1洗淨，氫氧化銨、過氧化氫及水的混合比在NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：5～1：1：100的範圍內並且洗淨溫度為60℃以上時，能夠將洗淨時間設為1分鐘～30分鐘。例如只要是SC2洗淨，HCl、過氧化氫及水的混合比在HCl：H 2O 2：H 2O＝1：1：5～1：1：20的範圍內並且洗淨溫度為60℃以上時，能夠將洗淨時間設為1分鐘～30分鐘。例如只要是臭氧水洗淨，臭氧濃度為3ppm～25ppm，能夠將洗淨溫度設為室溫，且將洗淨時間設為1分鐘～30分鐘。如同後述，因為本發明中所形成的粗糙度會根據S2中所形成的氧化膜種類(氧化膜的形成方法)而變化，所以只要依據目標的粗糙度來選擇出適當的洗淨液即可。
繼而，如S3所示，利用氫氧化銨稀釋水溶液或包含氫氧化銨與過氧化氫水之稀釋水溶液進行洗淨，該氫氧化銨稀釋水溶液的氫氧化銨濃度為0.051質量%以下，該包含氫氧化銨與過氧化氫水之稀釋水溶液的氫氧化銨濃度為0.051質量%以下，過氧化氫濃度為0.2質量%以下且為前述氫氧化銨濃度的4倍以下。此時，例如當利用液體藥劑槽為連續的批次式洗淨機進行洗淨時，在S2中洗淨後藉由實施S3的洗淨能夠單一批次且效率良好地實施本發明的洗淨。
在此處，針對本發明中所形成的粗糙度，從矽晶圓正反面是否具氧化膜、氧化膜種類(氧化膜的形成方法)、液體組成(特別是氫氧化銨濃度及過氧化氫濃度)、洗淨溫度及洗淨時間的觀點來詳細地敘述。
第2圖中顯示了在對DSP晶圓的接合面及O 3氧化膜面(於S2形成)進行洗淨後利用掃描式電子顯微鏡(SEM:Scanning Electron Microscopy)觀察正反面的觀察結果與由粒子計數器所獲得的Haze值，該洗淨是將SC1液體組成設為NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：10、1：1：100、1：1：1000三種水準，並以80℃/10分鐘的條件進行者。再者，所使用的液體藥劑是28質量%的氨水(NH 4OH)、30質量%的過氧化氫水(H 2O 2)，也可以分別標示為重量(wt)%。再者，所謂質量%是將洗淨溶液與包含於其中的溶質(氫氧化銨、過氧化氫)的質量比以百分率表示的濃度，也可以標示為wt%。針對O 3氧化膜面，僅在以液體組成1:1:1000的水準洗淨而成的SEM影像中觀察到較大的凹凸形狀，並且Haze值也較其他水準大幅增加，為470ppm，所以可知受到了粗糙化。並且可知，以液體組成1:1:1000的水準洗淨的接合面也稍微受到了粗糙化，但是其程度小於O 3氧化膜面。從該等結果來看，可知粗糙化因子為：氧化膜堆積在正反面；及，SC1液體組成低。
第3圖中，顯示了SC1液體組成為NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：10、1：1：100、1：1：1000時的Si蝕刻量。發現到液體組成越低，蝕刻量就越為增加的傾向，這顯示了越為低液體組成就越為蝕刻優異的反應。進而，在第4圖及第5圖中顯示了針對液體組成1:1:1000，以接合面與O 3氧化膜面兩種水準對面狀態調查Si蝕刻量的結果。可知在45℃中蝕刻只於接合面進行，在O 3氧化膜面上僅稍微進行。此外，可知在80℃中且80℃/3分鐘的條件下，雖然O 3氧化膜面的受到的蝕刻小，但是在6分鐘以後蝕刻會急遽地進行。再者，雖然第5圖中並未圖示，但是在80℃時，接合面的蝕刻量在3分鐘以後會超過55nm，在O 3氧化膜面的蝕刻量也在12分鐘以後超過55nm。從而可知，在低液體組成環境下，Si與SiO 2的蝕刻行為差異大，Si容易受到蝕刻，而SiO 2不易受到蝕刻。若一併考慮第2圖的結果與第4圖及第5圖的蝕刻量，認為粗糙化是發生在蝕刻量少的O 3氧化膜面而非Si蝕刻量多的接合面，因此，該粗糙化是起因於在低液體組成環境下的氧化膜的蝕刻行為。再者，在液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1:0:1000中，也會得到與液體組成1:1:1000相同的結果，所以即便是不含過氧化氫水之銨稀釋水溶液也能夠進行粗糙化。
繼而，第6圖中，顯示了調查自然氧化膜的種類(氧化膜的形成方法)、液體組成(氫氧化銨濃度及過氧化氫濃度)、洗淨溫度及洗淨時間的影響的結果。從SEM影像可知，在以液體組成1:2:1000且80℃/4分鐘的條件下洗淨氧化膜為O 3氧化膜的晶圓的水準以外的水準中，會因氧化膜的種類、SC1液體組成、洗淨溫度及洗淨時間形成各式各樣的粗糙度。進而，由AFM所獲得的Sa值也在0.31～5.5nm的範圍內大幅地變化，同樣地，Haze值也在104～1871ppm之間變化。也就是說，藉由預先評價相對於氧化膜的形成方法、氫氧化銨濃度或氫氧化銨濃度與過氧化氫濃度、洗淨溫度及洗淨時間的、洗淨後的粗糙度，並預先求出該等條件與洗淨後的粗糙度的關係，藉此即能夠依據目標的粗糙度來決定洗淨條件。
更詳細而言，當溫度固定於80℃並針對液體組成進行調查時，如第7圖所示，在液體組成1：1：500、1：1：1000、1：3：1000中Haze值變大，但是在液體組成1：5：1000的洗淨液中，即便洗淨時間為15分鐘，Haze值仍不會變大，而矽晶圓未經粗糙化。從而，過氧化氫具有阻礙蝕刻進行的效果，從在液體組成1：3：1000中以重量濃度計NH 4OH為0.025質量%且H 2O 2為0.099質量%這點來看，H 2O 2重量濃度需要設為NH 4OH重量濃度的4倍以下。本發明的洗淨方法是起因於藉由氫氧化銨產生的蝕刻作用與藉由過氧化氫水產生的氧化作用，因此，本發明的矽晶圓的洗淨方法在這樣的情況下是有效的。此外，從在液體組成1：1：500中的NH 4OH重量濃度為0.051質量%這點來看，NH 4OH需要設為0.051質量%以下，並且能夠在該範圍內變更液體組成。 在氫氧化銨稀釋水溶液中，氫氧化銨NH 4OH濃度較佳是0.0051質量%以上且0.051質量%以下。此外，在包含氫氧化銨與過氧化氫水之稀釋水溶液中，氫氧化銨NH 4OH濃度較佳是0.0051質量%以上且0.051質量%以下，並且過氧化氫H 2O 2濃度較佳是0.0067質量％以上且0.2質量％以下且為氫氧化銨濃度的0.1倍以上且4倍以下。
繼而，針對氧化膜種類(氧化膜形成方法)進行調查。使用電阻加熱爐在乾燥氧氣氣氛下製作厚度5nm的熱氧化膜，並使用液體組成1：1：1000以80℃/10分鐘的條件進行洗淨，但是Haze值並未變大，並且也沒有在SEM影像觀察到受到粗糙化的影像。從該結果來看，認為為了要在實際操作的時間內進行粗糙化，最適合的是利用SC1和SC2或臭氧水洗淨所形成的氧化膜。
一般而言，由洗淨所形成的氧化膜厚約1nm左右，矽氧化膜與矽的界面處存在有被稱為結構遷移層這樣的不均勻且不穩定的層，在氧化膜厚5nm的熱氧化膜處不會產生粗糙化，若合併上述情況，認為在蝕刻氧化膜時產生的粗糙化會從矽氧化膜與矽的界面的結構遷移層附近開始產生。當為厚度5nm的熱氧化膜時，在洗淨時間10分鐘時氧化膜的蝕刻尚未進行至結構遷移層附近，因此認為沒有產生粗糙化，並且在SC1和臭氧水洗淨中也僅有結構遷移層的膜厚和膜性質發生變化，因此，認為其結果是粗糙度會因自然氧化膜種類而發生變化。
從而，更佳是：如同前述地預先針對每種氧化膜種類(氧化膜形成方法)，求出氫氧化銨濃度或前述氫氧化銨濃度與過氧化氫濃度、洗淨溫度及清洗時間與洗淨後的表面粗糙度的關係，並基於所求出的關係，選擇出氫氧化銨濃度或氫氧化銨濃度與過氧化氫濃度、洗淨溫度及清洗時間，來實施洗淨。本發明人致力於調查時，如第6圖及第7圖所示，例如能夠使粗糙度在下述範圍內廣泛地變化：AFM的粗糙度指標Sa值為0.3～5.5nm，粒子計數器的Haze為50～1871ppm。
最後，一般而言，大多是會成為裝置製作面的矽晶圓的正面側的粗糙度為良好的情況較佳。例如，若利用批次式的洗淨機實施本發明的洗淨方法，會使正反面皆受到粗糙化，因此，能夠在之後對其中一面實施如CMP研磨這樣的單面研磨，來製造一種晶圓，其僅選擇性地使與該其中一面為相反側的面受到粗糙化。只要是這樣的晶圓，即便在濕式環境下也不會引發夾取不良，而能夠穩定地製造。
[第二態樣] 繼而，說明本發明的矽晶圓的洗淨方法的第二態樣。 第8圖是顯示本發明的矽晶圓的洗淨方法的第二態樣的一例的流程圖。
首先，準備欲將反面進行粗糙化的矽晶圓。晶圓的導電型和口徑並無限制，可列舉例如DSP加工後的晶圓等。
繼而如SA1所示，利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於矽晶圓形成氧化膜(第一洗淨步驟)。當洗淨前的晶圓已形成有自然氧化膜時，較佳是預先利用HF洗淨去除後，再實施上述第一洗淨步驟。這是因為，本發明會因氧化膜的種類即第一洗淨步驟中的氧化膜的形成方法，使得蝕刻行為不同並且所形成的粗糙度也會有所變化的緣故。例如，能夠直接對具有如DSP加工後這樣的接合面之晶圓直接形成氧化膜而不進行HF洗淨。再者，此時的洗淨條件可以是與SC1、SC2、臭氧水洗淨皆以一般性的條件進行。該一般性的條件例如能夠設為如第一態樣中說明的條件。
第8圖所示的SA3是一任意步驟，其能夠在第一洗淨步驟SA1之後且以下進行說明的第二洗淨步驟SA2之前實施。針對步驟SA3將於後段進行說明。
繼而，如SA2所示，利用一種水溶液將形成有氧化膜之矽晶圓進行洗淨，該水溶液是選自包含氫氧化銨之水溶液、或包含氫氧化銨與過氧化氫水之水溶液中的任一種，並且該水溶液的Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比(Si/SiO 2蝕刻選擇比)為95以上(第二洗淨步驟)。
在此處，針對本發明的粗糙化現象，從Si及SiO 2的蝕刻行為的觀點進行詳細地敘述。再者，Si及SiO 2的蝕刻量的計算方法將於後述。
第9圖顯示了洗淨後的SEM(掃描式電子顯微鏡)的表面觀察結果與由粒子計數器所獲得的Haze值，該洗淨是改變SC1組成(液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O)、洗淨溫度及洗淨時間對DSP晶圓的接合面及O 3氧化膜面(於第一洗淨步驟SA1形成)進行者。
再者，所使用的液體藥劑是28質量%的氨水(NH 4OH)、30質量％的過氧化氫水(H 2O 2)，也可以分別標示為重量(wt)％。再者，所謂質量%是將洗淨溶液與包含於其中的溶質(氫氧化銨、過氧化氫)的質量比以百分率表示的濃度，也可以標示為wt%。此外，第9圖中也標示了利用後述的計算方法所求出的Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比。
針對O 3氧化膜面，僅在利用前述選擇比非常高的液體組成1:1:1000、1:0.01:10、1:0.05:100的水溶液洗淨而成的水準，在SEM影像中觀察到較大的凹凸形狀者，並且Haze值也比其他水準大幅增加，為275～470ppm，所以可知受到了粗糙化。並且可知粗糙化因子為：藉由前述選擇比非常高的液體組成1:1:1000、1:0.01:10、1:0.05:100的水溶液進行洗淨，在接合面也只少許地粗糙化，但是其程度比O 3氧化膜面小，而氧化膜堆積於表面；及，在第二洗淨步驟SA2中使用的洗淨液的Si/SiO 2蝕刻選擇比高。這是起因於在第二洗淨步驟SA2中，在第一洗淨步驟SA1中所形成的氧化膜會被蝕刻，而局部性地在Si露出之處產生急遽的Si的蝕刻，因此為了使粗糙化進行，需要利用Si/SiO 2蝕刻選擇比高、具體而言為95以上的洗淨劑進行洗淨。用於第二洗淨步驟SA2的水溶液的Si/SiO 2的蝕刻選擇比的上限並無特別限定，例如能夠設為10000。
繼而，詳細地敘述在本發明中作為指標的Si/SiO 2的蝕刻選擇比的計算方法。
用於第二洗淨步驟SA2的水溶液的Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比，能夠由(Si的蝕刻量/SiO 2的蝕刻量)來求出。
Si的蝕刻量能夠如下述方式設定：準備晶圓，並利用任意液體組成的水溶液(設為欲算出的Si/SiO 2的蝕刻選擇比的水溶液)來洗淨所準備的晶圓後，測定洗淨前後的膜厚差，並將其設為蝕刻量，該晶圓是不存在自然氧化膜即不具自然氧化膜而接合面露出的矽晶圓、磊晶晶圓或SOI(Silicon on Insulator)晶圓中的任一種。
例如，用以去除自然氧化膜，可列舉HF洗淨等。若自然氧化膜存在於晶圓，則直到自然氧化膜被蝕刻為止都不會產生Si的蝕刻，而無法精度良好地評價Si的蝕刻量。此外，藉由存在有自然氧化膜來進行上述的粗糙化現象而在晶圓表面進行粗糙化，可能會因而對測定值造成影響，因此，Si的蝕刻量的計算用晶圓，需要是不存在有自然氧化膜的晶圓。
使用的晶圓的選擇只要由蝕刻量來適當地選擇即可。一般而言，矽晶圓的厚度約775μm，因此只有蝕刻量至少為1μm以上，才能夠估算出其厚度變化量。例如，將一般性的平坦度測定機等所測出的晶圓厚度設為指標，就能夠將洗淨前後的晶圓厚度設為蝕刻量。再者，測定機只要能夠測定晶圓的厚度即可，並無特別限定。例如蝕刻量為數十nm時，厚度的變化量非常少而難以估算其變化量，所以不希望將晶圓厚度設為指標。
當蝕刻量為數十nm～數百nm時，只要使用磊晶厚度為數μm的磊晶晶圓、或Si/SiO 2/Si結構的正面側的Si層的厚度為數十nm～數百nm之SOI晶圓即可，並且可配合適當且需要的蝕刻量來選擇。有關膜厚測定，例如當是磊晶晶圓時，可利用在磊晶層與基板層的電阻係數不同這點，利用展佈電阻測定來測定洗淨後的磊晶厚度，藉此就能夠算出膜厚差。在SOI晶圓的膜厚測定中，例如能夠使用分光橢圓偏振儀，例如在蝕刻量為數nn時只要使用Si層為100nm以下的SOI晶圓，就能夠精度良好地評價。再者，磊晶晶圓、SOI晶圓只要能夠評價磊晶層、Si層厚度即可，不特別限定評價方法。
繼而，作為SiO 2的蝕刻量的計算用晶圓，期望是準備一種存在有3nm以上的矽氧化膜之晶圓。
一般而言，若是對於存在有自然氧化膜之矽晶圓實施氧化膜的蝕刻與矽的氧化反應相互競爭的SC1洗淨，矽氧化膜會受到蝕刻而變薄，氧化種類會變得容易擴散至矽氧化膜而進行矽的氧化反應，因此，自然氧化膜厚度會成為固定的值而不依存於洗淨時間。此時，即便算出洗淨前後的膜厚差，由於存在有矽的氧化反應所產生的矽氧化膜，仍無法正確地求出SiO 2的蝕刻量。進一步，通常的自然氧化膜厚度約1nm，而難以精度良好地測定該1nm的變化。
因此，例如準備利用熱氧化且為3nm以上的矽氧化膜，來測定洗淨前後的氧化膜厚度，藉此就能夠精度良好地測定SiO 2的蝕刻量。只要是3nm以上的膜厚，氧化種類就不會在氧化膜中擴散，也不會發生矽的氧化。從而，會僅進行SiO 2的蝕刻，因此能夠精度良好地計算SiO 2的蝕刻量。進而能夠精度良好地測定膜厚。
矽氧化膜的膜厚只要由蝕刻量來適當地選擇即可，只要利用欲算出Si/SiO 2的蝕刻選擇比的水溶液洗淨所準備好的附有矽氧化膜之晶圓，並算出洗淨前後的膜厚差即可，例如作為測定手段可列舉分光橢圓偏振儀等。
如此地操作，只要在相同液體組成、洗淨溫度條件下求出Si的蝕刻量與SiO 2的蝕刻量後，從(Si的蝕刻量/SiO 2的蝕刻量)求出Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比即可。再者，也可以算出每單位時間的蝕刻速率，並從(Si的蝕刻速率/SiO 2的蝕刻速率)求出Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比。
若該指標為固定值以上，SiO 2會受到蝕刻且在Si露出之處會僅優先地蝕刻Si，因此會進行粗糙化。再者，Si與SiO 2的蝕刻行為會依存於洗淨溫度進行變化，因此，能夠預先分別針對組成、洗淨溫度求出Si/SiO 2的蝕刻選擇比，藉此以各式各樣的條件使粗糙化可靠地進行。本發明人調查時發現，在前述選擇比為95的洗淨液(例如液體組成1：1：1000，洗淨條件45℃)中會進行粗糙化，所以需要將Si/SiO 2的蝕刻選擇比設為95以上。
第10圖～第12圖中，顯示了洗淨後的Si、SiO 2的各蝕刻量與算出的Si/SiO 2的蝕刻選擇比，該洗淨是將洗淨時間設為3分鐘並將液體組成設為三種水準、將洗淨溫度設為三種水準進行。從第10圖～第12圖可知，Si蝕刻量最多者是液體組成1：1：1000的水溶液，SiO 2的蝕刻量反而是液體組成1：1：1000的水溶液較少，而該結果也反映了液體組成1：1：1000的水溶液中的Si/SiO 2的蝕刻選擇比變高的情況。
繼而，詳細地敘述用以使粗糙化進行所需的SiO 2的蝕刻量。如同上述，本發明的粗糙化，藉由在洗淨中蝕刻自然氧化膜並在Si露出之處發生急遽的Si的蝕刻來進行。換句話說，當利用選擇比為95以上的洗淨液進行洗淨時，為了要使Si露出會將需要量的SiO 2進行蝕刻，藉此能夠促進粗糙化。因此，針對第一洗淨步驟SA1中的前述每種氧化膜形成方法，預先求出用以在第二洗淨步驟SA2中進行粗糙化所需的SiO 2的蝕刻量作為粗糙化蝕刻量，並以在第二洗淨步驟SA2中的SiO 2的蝕刻量成為上述粗糙化蝕刻量以上的方式，預先選擇出第二洗淨步驟SA2的洗淨時間，藉此能夠更可靠地進行粗糙化，並且第二洗淨步驟SA2的洗淨條件的選擇也變得容易。
已知氧化膜的蝕刻行為依存於氧化膜性質，膜構造越緻密，越不易被蝕刻。以下的表1顯示洗淨的結果，該洗淨是利用Si/SiO 2的蝕刻選擇比高(95以上)的洗淨液洗淨在第一洗淨步驟SA1中利用SC1洗淨或臭氧洗淨所形成的氧化膜。
[表1]
  第一槽 (第一洗淨步驟) 第二槽 (第二洗淨步驟) 洗淨後 Haze   粗糙化 判斷
水準         液體藥劑 溫度 /時間   液體藥劑   溫度/時間         SiO 2蝕刻量 單位nm Si/ SiO 2蝕刻 選擇比 單位 ppm
1 SC1 1：1：10 45℃ /3分鐘 SC1 1：1：1000 45℃ /3分鐘 0.12 95 19 無變化
2 SC1 1：1：10 45℃ /3分鐘 SC1 1：1：1000 60℃ /3分鐘 0.14 274 320 粗糙化
3 臭氧 25ppm 25℃ /3分鐘 SC1 1：1：1000 45℃ /3分鐘 0.12 95 21 無變化
4 臭氧 25ppm 25℃ /3分鐘 SC1 1：1：1000 60℃ /3分鐘 0.14 274 24 無變化
5 臭氧 25ppm 25℃ /3分鐘 SC1 1：0.5：100 45℃ /3分鐘 0.18 1313 22 無變化
6 臭氧 25ppm 25℃ /3分鐘 SC1 1：1：1000 80℃ /3分鐘 0.2 1130 175 粗糙化
7 臭氧 25ppm 25℃ /3分鐘 SC1 1：0.01：10 45℃ /3分鐘 0.24 3607 283 粗糙化
8 臭氧 25ppm 25℃ /3分鐘 SC1 1：1：1000 60℃ /6分鐘 0.24 274 198 粗糙化
當在第一槽的第一洗淨步驟SA1中利用SC1洗淨形成氧化膜時(水準1、2)，第二槽的第二洗淨步驟SA2中以SiO 2的蝕刻量為0.14nm以上的條件進行粗糙化，但是當在第一槽的第一洗淨步驟SA1中利用臭氧洗淨形成氧化膜時(水準3～8)，第二槽的第二洗淨步驟SA2中以SiO 2的蝕刻量為0.2nm以上的條件進行粗糙化。這樣地操作，針對第一洗淨步驟SA1中的前述每種氧化膜形成方法，預先計算出用以進行粗糙化所需的SiO 2的蝕刻量作為粗糙化蝕刻量，藉此能夠使粗糙化可靠地進行。再者，一般而言，自然氧化膜厚已知為1nm，成為指標的蝕刻量可小於1nm這點，是因為在本發明中使用的是SiO 2的蝕刻量非常地緻密且不易蝕刻的熱氧化膜的緣故。藉由將熱氧化膜的蝕刻量設為指標，即便第一洗淨步驟SA1中的前述每種氧化膜形成方法使得氧化膜種類不同的情況下，仍能夠預先掌握用以進行粗糙化所需的蝕刻量來作為粗糙化蝕刻量，藉此能夠迅速地選擇出洗淨條件，而不需要針對每種氧化膜種類計算蝕刻量。
此外，在該態樣的洗淨方法中，如第8圖所示，在第二洗淨步驟SA2的洗淨步驟前，可以追加追加洗淨步驟SA3，其以使在第一洗淨步驟SA1所形成的前述氧化膜的部分殘留的方式使前述氧化膜變薄，並且也能夠調整洗淨時間，來使該追加洗淨步驟的SiO 2的蝕刻量與前述第二洗淨步驟的SiO 2的蝕刻量的合計成為上述粗糙化蝕刻量以上。
以下表2中顯示晶圓的Haze值與判定粗糙化程度的結果，該晶圓是在第一槽實施了第一洗淨步驟SA1的氧化膜形成，在第二槽實施了使氧化膜變薄的追加洗淨步驟SA3，並在第三槽的第二洗淨步驟SA2中以Si/SiO 2蝕刻選擇比為95的洗淨液洗淨而成者。
[表2]
  第一槽 (第一洗淨步驟) 第二槽 (追加洗淨步驟) 第三槽 (第二洗淨步驟) 合計 (total) 洗淨後 Haze   粗糙化 判斷
水準 液體 藥劑 溫度 /時間 液體 藥劑 溫度 /時間 SiO 2蝕刻量 單位nm 液體 藥劑 溫度 /時間 SiO 2蝕刻量 單位nm SiO 2蝕刻量 單位nm 單位 ppm
1 SC1 1：1：10 45℃ /3分鐘 省略 省略 省略 SC1 1：1：1000 45℃ /3分鐘 0.12 0.12 18 無變化
2 SC1 1：1：10 45℃ /3分鐘 SC1 1：0：100 45℃ /1分鐘 0.06 SC1 1：1：1000 45℃ /3分鐘 0.12 0.18 311 粗糙化
3 臭氧 25ppm 45℃ /3分鐘 省略 省略 省略 SC1 1：1：1000 45℃ /3分鐘 0.12 0.12 25 無變化
4 臭氧 25ppm 45℃ /3分鐘 SC1 1：0：100 45℃ /1分鐘 0.06 SC1 1：1：1000 45℃ /3分鐘 0.12 0.18 22 無變化
5 臭氧 25ppm 45℃ /3分鐘 SC1 1：0：100 45℃ /2分鐘 0.12 SC1 1：1：1000 45℃ /3分鐘 0.12 0.24 178 粗糙化
水準2、4及5中，在第一槽的第一洗淨步驟SA1後，實施藉由SC1的洗淨來作為第二槽的追加洗淨步驟SA3，繼而實施第三槽的第二洗淨步驟SA2。另一方面，水準1及3中並未實施追加洗淨步驟SA3。
即便以Si/SiO 2蝕刻選擇比為95的洗淨液(液體組成1：1：1000，45℃)，對在第一洗淨步驟SA1中利用SC1洗淨所形成的氧化膜進行洗淨3分鐘，SiO 2的蝕刻量仍為0.12nm，而在設為粗糙化進行的指標的0.14nm以下，因此粗糙化並未進行(水準1)。另一方面，在第二洗淨步驟SA2之前，在追加洗淨步驟SA3中以液體組成1：0：100且包含氫氧化銨之水溶液進行追加洗淨1分鐘後，實施與水準1相同的洗淨時，則會進行粗糙化。從該追加洗淨步驟中的蝕刻量為0.06nm這點來看，SiO 2的總蝕刻量成為0.06nm+0.12nm=0.18nm，而成為指標即0.14nm以上，因此可認為進行了粗糙化。針對水準3～5的臭氧氧化膜，僅有利用指標成為0.2nm以上的水準5進行了粗糙化。如此，也能夠在第二洗淨步驟SA2之前追加使粗糙化容易進行的追加洗淨步驟SA3。
可以這樣地操作，以第二洗淨步驟SA2中的洗淨溫度、洗淨時間、利用液體組成的條件來調整SiO 2的蝕刻量，也可以調整在追加洗淨步驟SA3中的SiO 2的蝕刻量。再者，作為追加洗淨步驟SA3的液體藥劑，只要是能夠使矽氧化膜變薄的洗淨液即可，並無特別限制，可列舉例如包含氫氧化銨之水溶液和氫氟酸等。
繼而，第13圖顯示了調查自然氧化膜的形成方法(自然氧化膜的種類)、Si/SiO 2的蝕刻選擇比的影響的結果。若比較SEM影像，可知會因自然氧化膜的種類、Si/SiO 2的蝕刻選擇比、洗淨時間而形成有各式各樣的粗糙度。在利用KLA股份有限公司製造的粒子計數器SP3獲得的Haze值為88～1871ppm的範圍內，由AFM所獲得的Sa值會在0.31～5.5nm進行變化。也就是說，預先評價第一洗淨步驟中的氧化膜的形成方法(氧化膜的種類)、相對於Si/SiO 2的蝕刻選擇比的第二洗淨步驟後的粗糙化(表面粗糙度)，並預先求出該等條件與第二洗淨步驟後的表面粗糙度的關係，藉此能夠依據目標的粗糙度來決定洗淨條件。例如較佳是：針對第一洗淨步驟SA1中的每種氧化膜形成方法，預先求出Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比及洗淨時間與表面粗糙度的關係，並基於所求出的關係，選擇Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比、洗淨時間，來實施第二洗淨步驟。再者，Haze值與Sa值的大小關係不一致，是起因於兩者的檢測方法的緣故，只要分別使用適當且需要的指標即可。有關洗淨時間的影響如第14圖所示，在Si/SiO 2的蝕刻選擇比不同的兩種水準中，會依存於洗淨時間而造成Haze值大幅地變化，由此可知調整洗淨時間來形成目標粗糙度是容易的。如此地操作，本發明的粗糙化方法能夠利用在第一洗淨步驟中所形成的氧化膜的種類(第一洗淨步驟中的氧化膜的形成方法)、Si/SiO 2的蝕刻選擇比、洗淨時間來彈性地使所形成的粗糙度進行變化，從而有所裨益。
繼而，敘述實施本發明的洗淨時的洗淨方式。現在晶圓的洗淨方式大部分是使用液體藥劑和純水等液體而被稱為濕式洗淨。作為該等之中的主要方式，可分為一次性地將大量的晶圓一起進行洗淨的批次式、與逐片處理單片晶圓的單片式。批次式是在裝置構成上將晶圓的正面及反面兩者浸漬於液體藥劑中，因此若實施本發明的洗淨則正反面會受到粗糙化。相對於此，單片式是一邊使晶圓旋轉，一邊噴灑液體藥劑，所以能夠僅洗淨晶圓的其中一面。根據本發明人的調查，本發明只要使用SiO 2的蝕刻量為特定值以上且Si/SiO 2的蝕刻選擇比為95以上的水溶液來實施第二洗淨步驟，不論是批次式或單片式皆能夠進行粗糙化。可知能夠考慮晶圓的製造步驟，來選擇出適當方式。
如同上述這樣，要製作僅有背面為粗糙的晶圓，當是單片式可以僅洗淨背面，當是批次式時可一併粗糙化正反面兩面，因此期望是藉由後述的研磨步驟使正面側的品質變得良好。
例如，利用批次式的洗淨機實施本發明的晶圓的洗淨方法，來一併粗糙化矽晶圓的正反面，之後對其中一面(亦即正面)實施如CMP研磨這樣的單面研磨，藉此能夠獲得一種矽晶圓，其選擇性地僅在與該其中一面為相反側的面(亦即背面)受到粗糙化。
因此，詳細地敘述能夠在本發明的矽晶圓的洗淨方法之後實施的研磨步驟。對於已利用Si/SiO 2的蝕刻選擇比為95以上的洗淨液粗糙化而成的晶圓，以研磨加工餘量為500nm為目標來實施CMP研磨，藉由KLA製的粒子計數器SP5並以19nmUP的條件來評價大於19nm的LLS數量時，如第15圖所示，Si的蝕刻量較大的水準中LLS數量增加。這是因為蝕刻量多則無法利用研磨去除起因於蝕刻的缺陷的緣故。相對於此，在Si的蝕刻量較小的水準中LLS數量少因而良好。從而，藉由將Si的蝕刻量作為指標，能夠推測CMP後的LLS品質。此外，針對LLS數量增加的水準，較佳是：藉由增加CMP的加工餘量能夠使LLS品質變得良好，而由Si蝕刻量來選擇出CMP研磨加工餘量。如同上述，粗糙化會在SiO 2受到蝕刻並且Si露出後發生，因此，例如在將第二洗淨步驟SA2的洗淨時間設為3分鐘時，將粗糙化的進行開始時間預估為2分鐘的情況下，能夠以成為相當於洗淨時間1分鐘的Si的蝕刻量以上的方式來調整加工餘量。藉此能夠作成所需最低限度的加工餘量。此外，從製造的產量(throughput)的觀點來看，在欲將研磨加工餘量降低的情況下，也能夠以Si蝕刻量少的條件來實施第二洗淨步驟SA2，並且能夠適當地選擇控制蝕刻量或控制研磨加工餘量。藉由這樣的條件進行研磨，即便在利用批次式將正反面進行粗糙化時，也能夠製造出正面LLS品質良好且選擇性地僅粗糙化背面而成的晶圓。只要是這樣的晶圓，即便在濕式環境下也不會引發夾取不良，而能夠穩定地製造。
(矽晶圓) 第16圖是顯示本發明的矽晶圓的一例的一部分的概要側面圖。
第16圖所示的矽晶圓1具有經粗糙化之面2。粗糙化而成的面2利用原子力顯微鏡所測定出的粗糙度指標Sa值為0.3nm以上且5.5nm以下。此外，經粗糙化之面2利用粒子計數器所測定出的粗糙度指標Haze值為50ppm以上且1900ppm以下。
只要是這樣的矽晶圓1，經粗糙化之面2可表現適於進行藉由夾具的吸附的粗糙度，所以能夠降低加工步驟中的搬運不良。
具有這樣的經粗糙化之面2之矽晶圓1，能夠藉由利用本發明的矽晶圓的洗淨方法將矽晶圓的正反面進行粗糙化來獲得。
第16圖所示的矽晶圓1，具有鏡面3作為與經粗糙化之面2為相反側的面。這樣的鏡面3，能夠藉由對本發明的矽晶圓的洗淨方法所洗淨的矽晶圓的其中一面實施如CMP研磨這樣的單面研磨來獲得。
第16圖所示的矽晶圓1因為除了經粗糙化之面2之外還具有鏡面3，所以能夠表現優異的品質。 [實施例]
以下，使用實施例及比較例具體地說明本發明，但是本發明不限於此。
(實施例1～8) 準備具DSP加工後的接合面之矽晶圓，在批次式洗淨機中實施以下的洗淨。SC1洗淨的液體藥劑使用28質量%的氨水(NH 4OH)、30質量%的過氧化氫水(H 2O 2)。第一槽以形成氧化膜為目的設為臭氧水洗淨(25ppm，25℃/3分鐘)或SC1洗淨(NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：10，60℃/3分鐘)，第二槽以形成粗糙化為目的實行改變液體組成、溫度及時間的SC1洗淨。更具體的條件顯示於表3。之後，利用KLA股份有限公司製造的粒子計數器SP3實行Haze評價。未經粗糙化的晶圓的Haze值為20～30ppm，因此判斷Haze值為50ppm以上的晶圓為受到粗糙化者。將結果顯示於以下的表3。再者，如同請求項1的記載，本發明是將矽晶圓進行粗糙化者，因此最終達到粗糙化者為原本的實施例，但是為了參考起見，還是在以下的表3的實施例的欄位中顯示最終仍未達到粗糙化的水準作為參考。
(比較例1) 除了以液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：5：1000的條件在第二槽中實施SC1洗淨以外，與實施例2同樣地操作來實施晶圓的洗淨。將結果顯示於以下的表3。
[表3]
  第一槽 第二槽 粗糙化評價
液體藥劑   溫度/時間 液體藥劑 溫度/時間 Haze (單位ppm) 判定
實施例1 臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 70℃/1分鐘 32 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 70℃/2分鐘 32 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 70℃/3分鐘 32 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 70℃/4分鐘 104 粗糙化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 70℃/5分鐘 868 粗糙化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 70℃/6分鐘 1074 粗糙化
實施例 2 臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 80℃/1分鐘 31 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 80℃/2分鐘 32 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 80℃/3分鐘 82 粗糙化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 80℃/4分鐘 1871 粗糙化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 80℃/5分鐘 954 粗糙化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：1000 80℃/6分鐘 702 粗糙化
實施例 3 臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：500 80℃/1分鐘 33 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：500 80℃/2分鐘 29 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：500 80℃/3分鐘 30 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：500 80℃/4分鐘 152 粗糙化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：500 80℃/5分鐘 112 粗糙化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：500 80℃/6分鐘 95 粗糙化
實施例 4 臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：2：1000 80℃/3分鐘 24 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：2：1000 80℃/5分鐘 34 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：2：1000 80℃/10分鐘 762 粗糙化
實施例5 臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：3：1000 80℃/3分鐘 22 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：3：1000 80℃/5分鐘 23 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：3：1000 80℃/10分鐘 293 粗糙化
比較例 1 臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：5：1000 80℃/3分鐘 26 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：5：1000 80℃/5分鐘 27 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：5：1000 80℃/10分鐘 26 無變化
實施例6 SC1  1：1：10 60℃/1.5分鐘 SC1  1：2：1000 80℃/1.5分鐘 155 粗糙化
SC1  1：1：10 60℃/3分鐘 SC1  1：2：1000 80℃/3分鐘 127 粗糙化
SC1  1：1：10 60℃/3分鐘 SC1  1：2：1000 80℃/6分鐘 121 粗糙化
實施例7 SC1  1：1：10 60℃/1.5分鐘 SC1  1：3：1000 80℃/1.5分鐘 33 無變化
SC1  1：1：10 60℃/3分鐘 SC1  1：3：1000 80℃/3分鐘 27 無變化
SC1  1：1：10 60℃/3分鐘 SC1  1：3：1000 80℃/6分鐘 69 粗糙化
實施例8 SC1  1：1：10 60℃/1.5分鐘 SC1  1：1：500 80℃/1.5分鐘 92 粗糙化
SC1  1：1：10 60℃/3分鐘 SC1  1：1：500 80℃/3分鐘 103 粗糙化
SC1  1：1：10 60℃/3分鐘 SC1  1：1：500 80℃/6分鐘 101 粗糙化
針對臭氧(O 3)氧化膜，檢視以液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：1000(NH 4OH濃度：0.025質量%，H 2O 2濃度：0.033質量%)或液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：500(NH 4OH濃度：0.051質量%，H 2O 2濃度：0.066質量%)的條件進行洗淨的水準(實施例1～3)，從在液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：1000且洗淨溫度為70℃時(實施例1)為4分鐘，而在洗淨溫度為80℃時(實施例2)為3分鐘來看，Haze值上升而進行了粗糙化。80℃時的氧化膜的蝕刻進行得較快，因此認為80℃容易進行粗糙化。從在液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：500且洗淨溫度為80℃時(實施例3)為4分鐘來看，Haze值上升而進行了粗糙化。
繼而，針對臭氧(O 3)氧化膜，檢視將洗淨溫度設為80℃且液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：2：1000(NH 4OH濃度：0.025質量%，H 2O 2濃度：0.066質量%)、液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：3：1000(NH 4OH濃度：0.025質量%，H 2O 2濃度：0.099質量%)或液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：5：1000(NH 4OH濃度：0.025質量%，H 2O 2濃度：0.165質量%)的條件進行洗淨的水準(實施例4及5、以及比較例1)，從在液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：2：1000(實施例4)與1：3：1000(實施例5)中僅在10分鐘的條件下發現到Haze值上升，在3分鐘及5分鐘的條件卻沒有發生粗糙化。液體組成1：5：1000(比較例1)中即便在10分鐘後仍未發現到Haze值的上升，而並未發生粗糙化。這認為是因為藉由僅增加過氧化氫會抑制蝕刻的緣故。
繼而，針對利用SC1洗淨所形成的SC1氧化膜面，在液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：2：1000(NH 4OH濃度：0.025質量%，H 2O 2濃度：0.066質量%)、液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：3：1000(NH 4OH濃度：0.025質量%，H 2O 2濃度：0.099質量%)或液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：500(NH 4OH濃度：0.051質量%，H 2O 2濃度：0.066質量%)的條件進行洗淨的水準(實施例6～8)，在液體組成1：2：1000(實施例6)與1：1：500(實施例8)中在洗淨時間1.5分鐘的條件下會進行粗糙化，而比臭氧(O 3)氧化膜面更容易進行粗糙化。這認為是因為臭氧(O 3)氧化膜與SC1氧化膜的膜厚和膜性質不同的緣故。如此，只要針對每種氧化膜種類(氧化膜形成方法)預先求出氫氧化銨濃度、過氧化氫濃度、洗淨溫度及洗淨時間與表面粗糙度的關係，並基於該關係選擇出洗淨條件來實施洗淨，藉此能夠製造出具目標粗糙度的晶圓。在實施例7中也確認到在洗淨時間6分鐘的條件下會對晶圓的正反面進行粗糙化。
對於實施例6以第二槽的洗淨時間1.5分鐘的水準洗淨之矽晶圓的其中一面實施CMP加工後，在CMP研磨機中實施夾取測試。重複搬運測試200次時，能夠達到搬運200次仍未發生不良的結果，該測試是針對保管於水中的晶圓夾取與經實施CMP加工之側為相反側且經粗糙化之面(背面)側，並使晶圓卸載(unchuck)於研磨機的載物台來進行。
(比較例2～6) 準備與實施例相同的具DSP加工後的接合面之矽晶圓，在批次式洗淨機中實施以下的洗淨。第一槽設為藉由臭氧水洗淨進行的氧化膜形成(比較例2及3)或直接為接合面而不實施洗淨(比較例4～6)。第二槽中，液體組成設為NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：10(NH 4OH濃度：2.12質量%，H 2O 2濃度：2.77質量%)或NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：100(NH 4OH濃度：0.25質量%，H 2O 2濃度：0.33質量%)，僅對接合面進行洗淨，除此之外實施以液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：1000(NH 4OH濃度：0.025質量%，H 2O 2濃度：0.033質量%)的條件的洗淨。以下的表4中顯示比較例2～6的洗淨條件及結果。
[表4]
  第一槽 第二槽 粗糙化評價
  液體藥劑     溫度/時間   液體藥劑   溫度/時間 Haze (單位ppm) 判定
比較例 2 臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：10 80℃/1分鐘 26 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：10 80℃/3分鐘 27 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：10 80℃/10分鐘 27 無變化
比較例3 臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：100 80℃/1分鐘 27 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：100 80℃/3分鐘 28 無變化
臭氧20ppm 25℃/3分鐘 SC1  1：1：100 80℃/10分鐘 28 無變化
比較例 4 省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：10 80℃/1分鐘 26 無變化
省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：10 80℃/3分鐘 27 無變化
省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：10 80℃/10分鐘 27 無變化
比較例5 省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：100 80℃/1分鐘 27 無變化
省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：100 80℃/3分鐘 28 無變化
省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：100 80℃/10分鐘 29 無變化
比較例6 省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：1000 80℃/1分鐘 29 無變化
省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：1000 80℃/3分鐘 35 無變化
省略(接合面) 省略(接合面) SC1  1：1：1000 80℃/10分鐘 42 無變化
可知在全部的比較例2～6中沒有Haze值超過50ppm的水準。比較例6在第二槽以洗淨時間10分鐘的條件下發現到Haze值僅上升到42ppm，但是仍未超過50ppm而判斷為未經粗糙化。
對於比較例2在第二槽以洗淨時間10分鐘的水準洗淨而成的矽晶圓的其中一面實施CMP加工後，在CMP研磨機中實施與實施例相同的200次夾取測試。其結果在200次中發生4次晶圓無法自夾具脫離的不良。
(實施例A1～A12、A19～A33) 準備具DSP研磨加工後的接合面之矽晶圓，在批次式洗淨機中實施以下的洗淨。SC1洗淨的液體藥劑使用28質量%的氨水(NH 4OH)、30質量%的過氧化氫水(H 2O 2)。第一槽以形成氧化膜為目的設為臭氧水洗淨(25ppm，25℃/3分鐘)或SC1洗淨(NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：10，45℃/3分鐘)作為第一洗淨步驟，第二槽以形成粗糙化為目的，如以下的表5及表6所示地改變組成、溫度及時間來實施SC1洗淨作為第二洗淨步驟。之後，利用KLA股份有限公司製造的粒子計數器SP3實行Haze評價。此外，同時針對在第二槽中所使用的各自的水溶液，利用先前說明的方法從洗淨前後的膜厚差計算出Si的蝕刻量與SiO 2的蝕刻量，而算出Si/SiO 2蝕刻選擇比。再者，Si的蝕刻量的計算以HF洗淨後的不具自然氧化膜而接合面露出的矽晶圓來實施，利用平坦度測定機從晶圓洗淨前後的晶圓厚度求出Si的蝕刻量。SiO 2的蝕刻量的計算附有利用熱氧化形成5nm氧化膜之晶圓來實施，利用J. A. Woolam股份有限公司製造的分光橢圓偏振儀 M-2000V，從洗淨前後的氧化膜厚度求出SiO 2的蝕刻量。
粗糙化前的晶圓的Haze值為20ppm左右，由此判斷實施例A1～A12、A19～A33全部皆經過粗糙化。
(實施例A13～A18及A34) 準備具DSP研磨加工後的接合面之晶圓，在批次式洗淨機中實施以下的洗淨。SC1洗淨的液體藥劑使用28質量%的氨水(NH 4OH)、30質量%的過氧化氫水(H 2O 2)。第一槽以形成氧化膜為目的設為臭氧水洗淨(25ppm，25℃/3分鐘)或SC1洗淨(NH 4OH：H 2O 2：H 2O=1：1：10，45℃/3分鐘)作為第一洗淨步驟，第二槽以不使接合面露出的方式，利用組成1：0：100的氨水或0.05wt%的HF去除部分在第一槽中形成的氧化膜來作為用以使氧化膜變薄的追加洗淨步驟，第三槽以形成粗糙化為目的，如以下的表5及表6所示地改變組成、溫度及時間來實施SC1洗淨作為第二洗淨步驟。此外，同時針對在第三槽中所使用的各自的水溶液，利用先前說明的方法從洗淨前後的膜厚差計算出Si的蝕刻量與SiO 2的蝕刻量，而算出Si/SiO 2蝕刻選擇比。再者，在第二槽的追加洗淨步驟中，使用已預先附有5nm氧化膜之晶圓，算出SiO 2的蝕刻量，並且以下述方式調整洗淨條件：當第一槽的氧化膜種類為臭氧氧化膜時，使第二槽及第三槽的SiO 2的合計蝕刻量成為0.2nm以上；當第一槽的氧化膜種類為SC1氧化膜時，使第二槽及第三槽的SiO 2的合計蝕刻量成為1.4nm以上。從洗淨後的SP3的Haze值判斷出全部皆經過粗糙化。
[表5]
  第一槽 第二槽 第三槽     合計SiO 2蝕刻量 nm   粗糙化評價  
    液體藥劑     溫度/時間     液體藥劑     溫度/時間   Si/SiO 2蝕刻 選擇比 SiO 2蝕刻量 nm   液體藥劑     溫度/時間   Si/SiO 2蝕刻 選擇比 SiO 2蝕刻量 nm Haze 單位 ppm   判定
實施例A1 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.01：10 45℃/3分鐘 3607 0.24 - - - - 0.24 205 粗糙化
實施例A2 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.01：10 80℃/3分鐘 1087 1.37 - - - - 1.37 251 粗糙化
實施例A3 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.03：10 45℃/3分鐘 835 0.24 - - - - 0.24 138 粗糙化
實施例A4 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0：100 80℃/3分鐘 920 0.76 - - - - 0.76 154 粗糙化
實施例A5 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.05：100 60℃/3分鐘 1519 0.22 - - - - 0.22 112 粗糙化
實施例A6 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.1：100 80℃/3分鐘 1392 0.76 - - - - 0.76 87 粗糙化
實施例A7 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0：1000 80℃/3分鐘 1363 0.20 - - - - 0.20 101 粗糙化
實施例A8 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：1：1000 80℃/3分鐘 1130 0.20 - - - - 0.20 97 粗糙化
實施例A9 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：2：1000 80℃/3分鐘 390 0.20 - - - - 0.20 85 粗糙化
實施例A10 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0：500 80℃/3分鐘 1755 0.21 - - - - 0.21 89 粗糙化
實施例A11 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：1：500 80℃/3分鐘 729 0.21 - - - - 0.21 72 粗糙化
實施例A12 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：2：500 80℃/3分鐘 156 0.21 - - - - 0.21 69 粗糙化
實施例A13 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0：100 45℃/1分鐘 - 0.06 SC1 1：0：100 45℃/3分鐘 1175 0.18 0.24 88 粗糙化
實施例A14 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0：100 45℃/1分鐘 - 0.06 SC1 1：0.05：100 45℃/3分鐘 1313 0.18 0.24 65 粗糙化
實施例A15 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0：100 45℃/2分鐘 - 0.12 SC1 1：1：1000 45℃/3分鐘 95 0.12 0.24 230 粗糙化
實施例A16 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0：100 45℃/2分鐘 - 0.06 SC1 1：1：1000 60℃/3分鐘 274 0.14 0.20 212 粗糙化
實施例A17 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 HF 0.05wt% 25℃/30秒 - 0.05 SC1 1：0：100 45℃/3分鐘 1175 0.18 0.23 89 粗糙化
實施例A18 臭氧25ppm 25℃/3分鐘 HF 0.05wt% 25℃/30秒 - 0.05 SC1 1：0.05：100 45℃/3分鐘 1313 0.18 0.23 267 粗糙化
[表6]
  第一槽 第二槽 第三槽     合計SiO 2蝕刻量 nm   粗糙化評價  
    液體藥劑   溫度/時間   液體藥劑   溫度/時間 Si/SiO 2蝕刻 選擇比 SiO 2蝕刻量 nm   液體藥劑   溫度/時間 Si/SiO 2蝕刻 選擇比 SiO 2蝕刻量 nm Haze 單位 ppm   判定
實施例A19 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0.01：10 45℃/3分鐘 3607 0.24 - - - - 0.24 121 粗糙化
實施例A20 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0.01：10 80℃/3分鐘 1087 1.37 - - - - 1.37 118 粗糙化
實施例A21 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0.03：10 45℃/3分鐘 835 1.37 - - - - 1.37 98 粗糙化
實施例A22 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0：100 45℃/3分鐘 1175 0.18 - - - - 0.18 86 粗糙化
實施例A23 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0：100 80℃/3分鐘 920 0.76 - - - - 0.76 91 粗糙化
實施例A24 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0.05：100 45℃/3分鐘 1313 0.18 - - - - 0.18 77 粗糙化
實施例A25 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0.05：100 60℃/3分鐘 1519 0.22 - - - - 0.22 102 粗糙化
實施例A26 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0.1：100 80℃/3分鐘 1392 0.22 - - - - 0.22 89 粗糙化
實施例A27 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0：1000 80℃/3分鐘 1363 0.20 - - - - 0.20 63 粗糙化
實施例A28 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：1：1000 60℃/3分鐘 274 0.14 - - - - 0.14 75 粗糙化
實施例A29 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：1：1000 80℃/3分鐘 1130 0.20 - - - - 0.20 77 粗糙化
實施例A30 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：2：1000 80℃/3分鐘 390 0.20 - - - - 0.20 98 粗糙化
實施例A31 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0：500 80℃/3分鐘 1755 0.21 - - - - 0.21 91 粗糙化
實施例A32 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：1：500 80℃/3分鐘 729 0.21 - - - - 0.21 86 粗糙化
實施例A33 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：2：500 80℃/3分鐘 156 0.21 - - - - 0.21 65 粗糙化
實施例A34 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 SC1 1：0：100 45℃/1分鐘 - 0.06 SC1 1：1：1000 45℃/3分鐘 95 0.12 0.18 371 粗糙化
繼而，基於實施例A19的Si蝕刻量為820nm、實施例A22的Si蝕刻量為230nm，對實施例A19的矽晶圓的正面實行研磨加工餘量為1000nm的CMP研磨加工，對實施例A22的矽晶圓實行研磨加工餘量為500nm的CMP研磨加工。當利用KLA股份有限公司製的SP5/19nmUP評價CMP加工後的各晶圓的LLS時，分別為12pcs、19pcs而為良好的LLS品質。之後，重複搬運測試200次時，能夠達到搬運200次仍未發生不良的結果，該測試是針對保管於水中的晶圓夾取背面側，並使晶圓卸載於研磨機的載物台來進行。
(比較例A1～A13) 準備具DSP研磨加工後的接合面之矽晶圓，在批次式洗淨機中實施以下的洗淨。SC1洗淨的液體藥劑使用28質量%的氨水(NH 4OH)、30質量%的過氧化氫水(H 2O 2)。第一槽以形成氧化膜為目的設為臭氧水洗淨(25ppm，25℃/3分鐘)作為第一洗淨步驟，第二槽以形成粗糙化為目的，如以下的表7所示地改變組成、溫度及時間來實施SC1洗淨作為第二洗淨步驟。之後，利用KLA股份有限公司製造的粒子計數器SP3來實施Haze評價。此外，同時針對在第二槽中所使用的各自的水溶液，利用先前說明的方法從洗淨前後的膜厚差計算出Si的蝕刻量與SiO 2的蝕刻量，而算出Si/SiO 2蝕刻選擇比。再者，Si的蝕刻量的計算以HF洗淨後的不具自然氧化膜而接合面露出的矽晶圓來實施，利用平坦度測定機從晶圓洗淨前後的晶圓厚度求出Si的蝕刻量。SiO 2的蝕刻量的計算附有利用熱氧化形成5nm氧化膜之晶圓來實施，利用分光橢圓偏振儀從洗淨前後的氧化膜厚度求出SiO 2的蝕刻量。
如表7所示，比較例A1～A13中，SP3的Haze值皆在20ppm左右，與未經粗糙化的晶圓相同而判斷為未經粗糙化。
[表7]
  第一槽 第二槽   合計SiO 2蝕刻量 nm   粗糙化評價  
    液體藥劑   溫度/時間   液體藥劑     溫度/時間   Si/SiO 2蝕刻 選擇比 SiO 2蝕刻量 nm Haze 單位 ppm   判定
比較例A1 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.03：10 45℃/3分鐘 16.9 0.24 0.24 20.3 無變化
比較例A2 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.05：10 45℃/3分鐘 6.8 0.24 0.24 19.8 無變化
比較例A3 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.1：10 45℃/3分鐘 1.6 0.24 0.24 18.9 無變化
比較例A4 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.3：10 45℃/3分鐘 0.4 0.24 0.24 21.2 無變化
比較例A5 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：1：10 45℃/3分鐘 4.9 1.2 1.20 21.3 無變化
比較例A6 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：1：10 60℃/3分鐘 4.4 1.7 1.70 20.8 無變化
比較例A7 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：1：10 80℃/3分鐘 2.4 3.3 3.30 19.5 無變化
比較例A8 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.1：100 45℃/3分鐘 14.4 0.2 0.18 18.5 無變化
比較例A9 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.3：100 45℃/3分鐘 5.6 0.2 0.18 19.9 無變化
比較例A10 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：0.3：100 60℃/3分鐘 22.2 0.2 0.22 21.3 無變化
比較例A11 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：1：100 45℃/3分鐘 7.9 0.2 0.18 22.5 無變化
比較例A12 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：1：100 60℃/3分鐘 9.5 0.2 0.22 18.7 無變化
比較例A13 臭氧 25ppm 25℃/3分鐘 SC1 1：1：100 80℃/3分鐘 6.5 0.8 0.76 19.7 無變化
對於比較例A1的水準實施研磨加工餘量為500nm的CMP研磨加工後，在CMP研磨機中實施與實施例A19相同的200次夾取測試。其結果在200次中發生4次晶圓無法自夾具脫離的不良。
從以上的結果可知，本發明的實施例A1～A34藉由在第二洗淨步驟中使用Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比為95以上者，達到在矽晶圓的正反面、特別是反面充分地粗糙化而表現出適於進行藉由夾具的吸附的粗糙度。
另一方面，比較例A1～A13並未在第二洗淨步驟中使用Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比為95以上的液體組成，因此無法達到在矽晶圓的正反面、特別是反面充分地粗糙化而表現出適於進行藉由夾具的吸附的粗糙度。
再者，本發明並未限定於上述實施形態。上述實施形態為例示，與本發明的發明申請專利範圍所記載的技術思想具有實質相同的構成並且可發揮相同的作用效果者，皆包含在本發明的技術範圍內。
1:矽晶圓 2:經粗糙化之面 3:鏡面
第1圖是顯示本發明的矽晶圓的洗淨方法的第一態樣的一例的流程圖。 第2圖是顯示以液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：10、1：1：100、1：1：1000三種水準對接合面及O 3氧化膜面進行洗淨後的SEM影像與Haze值的圖。 第3圖是顯示液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：10、1：1：100、1：1：1000三種水準的Si蝕刻量的圖表。 第4圖是顯示在液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：1000(45℃)中的接合面及O 3氧化膜面的Si蝕刻量的差異的一圖表。 第5圖是顯示在液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：1000(80℃)中的O 3氧化膜面的Si蝕刻量的差異的其他一圖表。 第6圖是顯示改變氧化膜形成方法、NH 4OH濃度、H 2O 2濃度、洗淨溫度、洗淨時間進行粗糙化後的SEM影像、Haze值、AFM的Sa值的圖。 第7圖是顯示改變NH 4OH濃度、H 2O 2濃度、洗淨時間進行洗淨時Haze相對於洗淨時間的變化的圖表。 第8圖是顯示本發明的矽晶圓的洗淨方法的第二態樣的一例的流程圖。 第9圖是顯示以液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：10、1：1：100、1：1：1000、1：0.01：10、1：0.05：100五種水準對接合面及O 3氧化膜面進行洗淨後的SEM影像與Haze值的圖。 第10圖是顯示液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：10、1：1：100、1：1：1000三種水準的Si蝕刻量的圖表。 第11圖是顯示液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：10、1：1：100、1：1：1000三種水準的SiO 2蝕刻量的圖表。 第12圖是顯示液體組成NH 4OH：H 2O 2：H 2O＝1：1：10、1：1：100、1：1：1000三種水準的Si/SiO 2蝕刻選擇比的圖表。 第13圖是顯示改變氧化膜種類及Si/SiO 2蝕刻選擇比進行粗糙化後的SEM影像、Haze值、AFM的Sa值的圖。 第14圖是顯示改變Si/SiO 2蝕刻選擇比及洗淨時間進行粗糙化時Haze相對於洗淨時間的變化的圖表。 第15圖是顯示以Si蝕刻量與研磨加工餘量500nm進行CMP研磨後的LLS品質的圖表。 第16圖是顯示本發明的矽晶圓的一例的一部分的概要側面圖。
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Claims (14)

  1. 一種矽晶圓的洗淨方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該洗淨方法的特徵在於： 利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於前述矽晶圓形成氧化膜， 並利用水溶液將形成有前述氧化膜之矽晶圓進行洗淨，藉此將前述矽晶圓的正反面進行粗糙化，該水溶液是選自下述任一種： 氫氧化銨稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下；或， 包含氫氧化銨與過氧化氫水之稀釋水溶液，其氫氧化銨濃度為0.051質量%以下，過氧化氫濃度為0.2質量%以下且為前述氫氧化銨濃度的4倍以下。
  2. 如請求項1所述之矽晶圓的洗淨方法，其中，預先針對前述每種氧化膜的形成方法，求出前述氫氧化銨濃度或前述氫氧化銨濃度與前述過氧化氫濃度、洗淨溫度及洗淨時間與前述洗淨後的表面粗糙度的關係， 並基於所求出的關係，選擇出前述氫氧化銨濃度或前述氫氧化銨濃度與前述過氧化氫濃度、洗淨溫度及洗淨時間，來實施洗淨。
  3. 一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於：對藉由請求項1或2所述之矽晶圓的洗淨方法所洗淨的矽晶圓的其中一面實施CMP研磨，來獲得一種矽晶圓，其選擇性地僅在與前述其中一面為相反側的面受到粗糙化。
  4. 一種矽晶圓，其特徵在於該矽晶圓具有一經粗糙化之面，該面以原子力顯微鏡所測定出的粗糙度指標Sa值為0.3nm以上且5.5nm以下。
  5. 一種矽晶圓，其特徵在於該矽晶圓具有一經粗糙化之面，該面利用粒子計數器所測定出的粗糙度指標Haze值為50ppm以上且1900ppm以下。
  6. 如請求項4或5所述之矽晶圓，其中，與前述經粗糙化之面為相反側的面是鏡面。
  7. 一種矽晶圓的洗淨方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該洗淨方法的特徵在於包含以下步驟： 第一洗淨步驟，其利用SC1洗淨、SC2洗淨或臭氧水洗淨，於前述矽晶圓形成氧化膜；及， 第二洗淨步驟，其利用水溶液將形成有前述氧化膜之矽晶圓進行洗淨，藉此將前述矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化，該水溶液是選自下述任一種：包含氫氧化銨之水溶液、或包含氫氧化銨與過氧化氫水之水溶液； 作為用於前述第二洗淨步驟的水溶液，使用Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比為95以上者。
  8. 如請求項7所述之矽晶圓的洗淨方法，其中，針對用於前述第二洗淨步驟的前述水溶液，由(Si的蝕刻量/SiO 2的蝕刻量)求出其中的前述Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比， 作為前述Si的蝕刻量的計算用晶圓，使用不具自然氧化膜而露出接合面之矽晶圓、磊晶晶圓或SOI晶圓中的任一種，並且， 作為前述SiO 2的蝕刻量的計算用晶圓，使用膜厚3nm以上的附矽氧化膜之晶圓。
  9. 如請求項7所述之矽晶圓的洗淨方法，其中，預先針對前述第一洗淨步驟中的前述每種氧化膜的形成方法，計算出用以在前述第二洗淨步驟中進行粗糙化所需的SiO 2的蝕刻量作為粗糙化蝕刻量， 並以在前述第二洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量成為前述粗糙化蝕刻量以上的方式，來選擇出前述第二洗淨步驟的洗淨時間；及/或， 在前述第二洗淨步驟之前，追加使前述氧化膜變薄的追加洗淨步驟，而使在前述第一洗淨步驟中所形成的前述氧化膜的一部分殘留，並且調整洗淨時間，以使在該追加洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量與在前述第二洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量的合計成為前述粗糙化蝕刻量以上。
  10. 如請求項8所述之矽晶圓的洗淨方法，其中，預先針對前述第一洗淨步驟中的前述每種氧化膜的形成方法，計算出用以在前述第二洗淨步驟中進行粗糙化所需的SiO 2的蝕刻量作為粗糙化蝕刻量， 並以在前述第二洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量成為前述粗糙化蝕刻量以上的方式，來選擇出前述第二洗淨步驟的洗淨時間；及/或， 在前述第二洗淨步驟之前，追加使前述氧化膜變薄的追加洗淨步驟，而使在前述第一洗淨步驟中所形成的前述氧化膜的一部分殘留，並且調整洗淨時間，以使在該追加洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量與在前述第二洗淨步驟中的SiO 2的蝕刻量的合計成為前述粗糙化蝕刻量以上。
  11. 如請求項7～10中任一項所述之矽晶圓的洗淨方法，其中，針對前述第一洗淨步驟中的前述每種氧化膜形成方法，預先求出前述Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比及洗淨時間與表面粗糙度的關係， 並基於所求出的關係，選擇前述Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比、洗淨時間，來實施第二洗淨步驟。
  12. 一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於：對藉由請求項7～11中任一項所述之矽晶圓的洗淨方法所洗淨並且正反面經粗糙化的矽晶圓的其中一面實施CMP研磨，來獲得一種矽晶圓，其選擇性地僅在與前述其中一面為相反側的面受到粗糙化。
  13. 如請求項12所述之矽晶圓的製造方法，其中，將前述CMP研磨的加工餘量設定為前述第二洗淨步驟中的Si的蝕刻量以上。
  14. 如請求項12所述之矽晶圓的製造方法，其中，將前述第二洗淨步驟中的Si的蝕刻量設定為前述CMP研磨的加工餘量以下。
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