TW202310032A - 半導體晶圓的洗淨方法及半導體晶圓的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供能夠確實減少晶圓表面的LPD之半導體晶圓的洗淨方法。本發明的半導體晶圓的洗淨方法具有：第1步驟，以複數個條件測定半導體晶圓的表面的接觸角，且前述複數個條件之滴在前述表面的液滴的量彼此不同；第2步驟，由前述複數個條件之前述液滴的量與前述接觸角的測定值的關係計算前述接觸角的測定值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率；第3步驟，根據前述比率，判定針對前述半導體晶圓的表面之前處理的必要性；第4步驟，依照前述第3步驟的判定，對前述半導體晶圓的表面進行前述前處理；以及第5步驟，之後，對前述半導體晶圓的表面進行單晶圓旋轉洗淨。

Description

半導體晶圓的洗淨方法及半導體晶圓的製造方法
本發明是關於包含對半導體晶圓的表面進行單晶圓旋轉洗淨步驟之半導體晶圓的洗淨方法及半導體晶圓的製造方法。
在矽晶圓等的半導體晶圓的製造步驟中，有一邊使晶圓旋轉、一邊將洗淨液供給到該晶圓的表面上且除去附著在表面上的粒子的洗淨步驟（以下，也稱為「單晶圓旋轉洗淨」）。
作為單晶圓旋轉洗淨，舉例而言，可以列舉重複進行利用臭氧水的旋轉洗淨和利用氟酸的旋轉洗淨的方法。在這個方法中，在利用臭氧水的旋轉洗淨中在晶圓表面上形成氧化膜，接著在利用氟酸的旋轉洗淨中將晶圓表面的粒子等與氧化膜一起除去。在專利文獻1中，在包含使用臭氧水的洗淨步驟、和使用氟酸的洗淨步驟之晶圓的洗淨方法中，記載有在前述使用臭氧水的洗淨步驟與前述使用氟酸的洗淨步驟之間具有使用純水的旋轉洗淨步驟之晶圓的洗淨方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開2015－220284號公報
[發明所欲解決的問題]
在單晶圓旋轉洗淨中，為了有效減少之後的晶圓檢查步驟中的LPD（光點缺陷：Light point defect），需要將洗淨液擴展到遍及晶圓表面，在整個晶圓表面形成洗淨液的膜。在這方面，在即將進行單晶圓旋轉洗淨的階段，在晶圓表面形成有自然氧化膜，晶圓表面基本上成為親水性。因此，在單晶圓旋轉洗淨的最初的步驟（例如，利用臭氧水的旋轉洗淨）中，洗淨液應易於在晶圓表面擴展。然而，根據本發明者的研究，發現即使單晶圓洗淨的條件相同，有能夠減少LPD的晶圓，也有出現LPD的減少不充分的晶圓。
有鑑於上述問題，本發明的目的是提供：能夠確實減少晶圓表面的LPD之半導體晶圓的洗淨方法及半導體晶圓的製造方法。 [用以解決問題的手段]
為了解決上述問題，本發明者進行了深入研究，得到了以下的知識： 首先，如上所述，在即將進行單晶圓旋轉洗淨的階段，晶圓表面基本上成為親水性。具體而言，用於單晶圓旋轉洗淨之晶圓的接觸角在滴下純水以測定的情況下約為5°左右。然而，本發明者認為有以下可能： －實際上，取決於用於單晶圓旋轉洗淨前的矽晶圓的保管狀況，在以純水測定之晶圓表面的接觸角的值沒有差異的程度下晶圓表面的親水性的等級不同； －在親水性較差的晶圓中，在單晶圓洗淨的最初的步驟（例如，利用臭氧水的旋轉洗淨）中，洗淨液沒有擴展到遍及晶圓表面，洗淨液的膜的連續性沒有在晶圓表面保持，在晶圓表面之中局部存在洗淨液未遍及的部位； －其結果為，由於粒子在單晶圓旋轉洗淨後也會殘留，且蝕刻不均勻（etching mura）在單晶圓旋轉洗淨後產生，LPD會變多。
因此，本發明者實施了以下試驗： －以複數個條件測定單晶圓旋轉洗淨前的各種的晶圓表面的接觸角，其中上述複數個條件是滴下具有比純水的表面張力更大的表面張力的水溶液、且滴下的液滴的量彼此不同； －之後，對各晶圓進行同一條件的單晶圓旋轉洗淨； －之後，測定晶圓表面的LPD個數。
這是因為考量到如果以具有比純水的表面張力更大的表面張力的水溶液測定晶圓表面的接觸角，可以得到比以純水測定的接觸角更大的接觸角的測定值，因此可能檢測出在利用純水的接觸角測定中無法檢測出的晶圓表面的親水性等級的嚴重差異。所以，上述試驗的結果發現： －在接觸角的變化相對於液滴量的變化的比率較小的晶圓中，LPD個數較少； －在接觸角的變化相對於液滴量的變化的比率較大的晶圓中，LPD個數較多。
因此，本發明者等得到了以下知識：根據上述比率，在單晶圓旋轉洗淨之前，判定是否需要進行提高晶圓表面的親水性的前處理，在判定為需要前處理的情況下，藉由進行前處理再進行單晶圓旋轉洗淨，能夠確實減少晶圓表面的LPD。
根據上述知識完成之本發明的概要構成如以下所述。 [1] 一種半導體晶圓的洗淨方法，具有： 第1步驟，以複數個條件測定半導體晶圓的表面的接觸角，且前述複數個條件之滴在前述表面的液滴的量彼此不同； 第2步驟，由前述複數個條件之前述液滴的量與前述接觸角的測定值的關係計算前述接觸角的測定值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率； 第3步驟，根據前述比率，判定針對前述半導體晶圓的表面之前處理的必要性； 第4步驟，依照前述第3步驟的判定，對前述半導體晶圓的表面進行前述前處理；以及 第5步驟，之後，對前述半導體晶圓的表面進行單晶圓旋轉洗淨。
[2] 如上述[1]之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第1步驟之後、且前述第2步驟之前，求出前述複數個條件之前述接觸角的測定值的相對值， 在前述第2步驟中，由前述複數個條件之前述液滴的量與前述接觸角的測定值的相對值的關係計算前述接觸角的測定值的相對值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率。
[3] 如上述[2]之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述相對值是以前述複數個條件的任一個條件之前述接觸角的測定值為基準所規格化的值。
[4] 如上述[3]之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述任一個條件是前述接觸角的測定值為最大的條件。
[5] 如上述[1]～[4]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第2步驟中，以對前述關係應用最小平方法所得到的直線的斜率為前述比率。
[6] 如上述[1]～[5]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述複數個條件為3個以上的條件。
[7] 如上述[1]～[6]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第1步驟中，取得滴在前述半導體晶圓的表面的前述液滴的影像，除了前述接觸角以外，由前述影像測定前述液滴的量。
[8] 如上述[1]～[7]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述液滴包括具有比純水的表面張力更大的表面張力的水溶液。
[9] 如上述[8]之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述水溶液是選自由氯化鈉水溶液、氯化鉀水溶液、及氯化鎂水溶液所組成之群的至少一個。
[10] 如上述[9]之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述水溶液的濃度為10質量%以上。
[11] 如上述[1]～[10]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述液滴的量被設定在0.3~3.0μL的範圍內。
[12] 如上述[1]～[11]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第3步驟中，在前述比率的絕對值為指定的閾值以下的情況下，判定為不需要前述前處理；在前述比率的絕對值超過前述閾值的情況下，判定為需要前述前處理。
[13] 如上述[12]之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述指定的閾值為0.050。
[14] 如上述[12]之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述指定的閾值為0.020。
[15] 如上述[1]～[14]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述前處理包含以下的一個以上：（i）將前述半導體晶圓浸漬於臭氧水；（ii）將前述半導體晶圓的表面暴露在無塵室的降流（downflow）；以及（iii）將紅外線照射於前述半導體晶圓的表面。
[16] 如上述[1]～[15]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第4步驟中進行前述前處理的情況下，之後，重複進行前述第1至第3步驟，在得到不需要再次的前述前處理的判定後，進行前述第5步驟。
[17] 如上述[1]～[16]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第5步驟中，首先以臭氧水進行旋轉洗淨，接著，進行1組以上之以氟酸旋轉洗淨和其之後的以臭氧水旋轉洗淨的組合。
[18] 如上述[1]～[17]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述半導體晶圓為矽晶圓。
[19] 一種半導體晶圓的製造方法，包含如上述[1]～[18]中任一項之半導體晶圓的洗淨方法。 [發明的效果]
藉由本發明的半導體晶圓的洗淨方法以及半導體晶圓的製造方法，能夠確實減少晶圓表面的LPD。
（半導體晶圓的洗淨方法） 本發明的半導體晶圓的洗淨方法具有：第1步驟，以複數個條件測定半導體晶圓的表面的接觸角，且前述複數個條件之滴在前述表面的液滴的量彼此不同；第2步驟，由前述複數個條件之前述液滴的量與前述接觸角的測定值的關係計算前述接觸角的測定值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率；第3步驟，根據前述比率，判定針對前述半導體晶圓的表面之前處理的必要性；第4步驟，依照前述第3步驟的判定，對前述半導體晶圓的表面進行前述前處理；以及第5步驟，之後，對前述半導體晶圓的表面進行單晶圓旋轉洗淨。
較佳為，在前述第1步驟之後，且前述第2步驟之前，求出前述複數個條件下之前述接觸角的測定值的相對值，在前述第2步驟中，由前述複數個條件下之前述液滴的量與前述接觸角的測定值的相對值的關係，計算前述接觸角的測定值的相對值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率。較佳為，前述相對值為以前述複數個條件的任一個條件下之前述接觸角的測定值作為基準所規格化的值。
本發明的一實施形態之半導體晶圓的洗淨方法，參照第1圖，具有： －以滴在前述表面之液滴的量彼此不同的複數個條件測定半導體晶圓的表面的接觸角的第1步驟（步驟S1）； －藉由以前述複數個條件的任一個條件下之前述接觸角的測定值作為基準且規格化前述複數個條件下之前述接觸角的測定值，求出前述複數個條件下之前述接觸角的測定值的相對值的步驟（步驟S2A）； －藉由將測定資料繪製在橫軸為液滴量、縱軸為規格化的接觸角的平面，且直線近似以求出斜率，計算前述接觸角的測定值的相對值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率的第2步驟（步驟S2B）； －根據前述比率，判定針對前述半導體晶圓的表面之前處理的必要性的第3步驟（步驟S3）； －在步驟S3判定為需要前處理的情況下，對前述半導體晶圓的表面進行前述前處理的第4步驟（步驟S4）； －在步驟S4之後，再度回到步驟S1的步驟；和 －在步驟S3判定為不需要前處理的情況下，對前述半導體晶圓的表面進行單晶圓旋轉洗淨的第5步驟（步驟S5）。
上述本發明以及本發明的一實施形態之半導體晶圓的洗淨方法的特徵在於判定單晶圓旋轉洗淨的前處理的必要性，藉此，能夠確實減少晶圓表面的LPD。以下，詳細說明各步驟。
[半導體晶圓] 用於上述本發明以及本發明的一實施形態之半導體晶圓的洗淨方法的半導體晶圓並未特別限定，但較佳為矽晶圓，特別較佳為單晶矽晶圓。
一般而言，單晶圓旋轉洗淨前的步驟為預洗淨步驟、或接著上述預洗淨步驟進行的檢查步驟，在預洗淨步驟的最後，在晶圓表面成為形成有自然氧化膜的狀態。具體而言，在預洗淨步驟中，組合SC1洗淨槽、HF槽、臭氧槽等以洗淨晶圓後，以純水清洗（rinse）晶圓，之後乾燥晶圓。在進行檢查步驟的情況下，進行晶圓表面的粒子、損傷等的檢查、晶圓形狀（平坦度）的檢查等。也就是，在用於上述本發明以及本發明的一實施形態之半導體晶圓的洗淨方法的半導體晶圓的表面形成有自然氧化膜，晶圓表面基本上成為親水性，具體而言，晶圓表面的接觸角在滴下純水以測定的情況下，約為5°左右。
但是，實際上，視供給到單晶圓旋轉洗淨的晶圓的保存狀況而定，在以純水測定之晶圓表面的接觸角的值沒有差異的程度下，晶圓表面的親水性的等級不同。舉例而言，在上述的預洗淨步驟及任意的檢查步驟之後，雖然晶圓被容納、保存在被稱為FOUP（Front-Opening Unified Pod）的容器，但隨著保存期間變長，有時會在晶圓表面產生有機物的輕微沉積。此外，在上述的預洗淨步驟後的乾燥不充分的情況下，在FOUP內產生水蒸氣並吸附到晶圓表面，有時會在晶圓表面產生水分子的極化。在親水性等級差得如此嚴重的晶圓中，在單晶圓旋轉洗淨的最初的步驟（例如，利用臭氧水的旋轉洗淨）中，洗淨液無法擴展到遍及晶圓表面，無法在晶圓表面保持洗淨液的膜的連續性，在晶圓表面之中局部產生洗淨液未遍及的部位，其結果為，由於在單晶圓旋轉洗淨後也會殘留粒子，且在單晶圓旋轉洗淨後產生蝕刻不均勻，所以LPD變多。因此，在這樣的親水性等級差得如此嚴重的晶圓中，在單晶圓旋轉洗淨之前，進行提高晶圓表面的親水性的前處理。上述本發明以及本發明的一實施形態之半導體晶圓的洗淨方法的特徵在於前處理的必要性的判定，能夠確實減少晶圓表面的LPD。
[第1步驟（步驟S1）] 首先，在第1步驟（步驟S1）中，以複數個條件測定半導體晶圓的表面的接觸角，且前述複數個條件之滴在前述表面的液滴的量彼此不同。
在本實施形態中，較佳為將由具有比純水的表面張力更大的表面張力的水溶液所構成的液滴滴在晶圓表面以測定接觸角。藉此，能夠檢測在利用純水的接觸角測定中無法檢測之晶圓表面的嚴重的親水性等級的差異。這樣的水溶液較佳為選自由氯化鈉水溶液、氯化鉀水溶液、及氯化鎂水溶液所組成之群的至少一個。這是因為這些水溶液容易調製，且具有適當的表面張力。這些水溶液中的濃度並未特別限定，但以發揮適當的表面張力的觀點來看，較佳為10質量%以上，上限可容許到溶解度為止。
接觸角測定時的液滴的量較佳為設定在0.3~3.0μL的範圍內。這是因為只要液滴量在0.3μL以上，液滴的蒸發及揮發的影響較小，接觸角測定的誤差不會變大，且只要液滴量在3.0μL以下，液滴很難被自身重量壓扁，接觸角測量的誤差不會變大。
以進行高精度前處理的必要性判定的觀點來看，較佳為以液滴的量彼此不同之3個以上的條件測定接觸角，更佳為以5個以上的條件測定接觸角。條件的數目的上限並未特別限定，但由於判定精度會飽和，條件的數目可以是8以下。
在第1步驟中，取得滴在半導體晶圓的表面的液滴的影像，由這個影像測定接觸角。接觸角的測定可以根據規則來進行，舉例而言，可以使用θ/2法、接線法、或曲線配適（curve fitting）法。
在第1步驟中，較佳為由前述影像測定（算出）實際滴下之液滴的量（體積）。液滴量雖然能夠以所使用的接觸角計設定，但液滴量的裝置設定值與實際滴下之液滴的量之間有時會產生某種程度的誤差。舉例而言，參照第3圖的圖的橫軸的位置的變化。因此，藉由將實測的液滴量而不是裝置設定值應用於下一步驟以後，能夠進行更高精度的判定。
[規格化步驟（步驟S2A）] 接著，求出複數個條件之接觸角的測定值的相對值。相對值的求法雖然並未特別限定，但能夠適當地採用以下方法：舉例而言，像步驟S2A那樣，將複數個條件之接觸角的測定值以前述複數個條件的任一個條件之接觸角的測定值作為基準來規格化的方法。此時，雖然作為基準的條件並未特別限定，但可以例如以使接觸角的測定值為最大的條件作為基準。
[第2步驟（步驟s2b）] 接著，在第2步驟中，由前述複數個條件之前述液滴的量與前述接觸角的測定值的相對值的關係計算前述接觸角的測定值的相對值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率。上述比率的計算方法雖然並未特別限定，但能夠以對前述關係應用最小平方法所得到的直線的斜率作為前述比率。也就是，在本實施形態的步驟S2B中，在橫軸為液滴量、縱軸為規格化的接觸角的平面繪製測定數據，且直線近似以求出斜率。作為直線近似的手法，能夠採用最小平方法。舉例而言，參照第3圖。
[第3步驟（步驟S3）] 接著，在第3步驟（步驟S3）中，根據前述比率，針對半導體晶圓的表面判定前處理的必要性。如上所述，作為本發明者的研究的結果，理解到：在接觸角的變化相對於液滴量的變化的比率較小的晶圓中，LPD個數較少；在接觸角的變化相對於液滴量的變化的比率較大的晶圓中，LPD個數較多。因此，在第3步驟中，在前述比率的絕對值為指定的閾值以下的情況下，判定為不需要前處理，在前述比率的絕對值超過指定的閾值的情況下，判定為需要前處理。
指定的閾值由於會根據洗淨液的種類、洗淨液的流量、以及晶圓旋轉數等單晶圓旋轉洗淨的條件而變化，雖然較佳為對單晶圓旋轉洗淨的各個條件預先求出適當的值，但作為一範例，能夠以0.050為指定的閾值，或能夠以0.020為指定的閾值。
[第4步驟（步驟S4）] 在步驟S3中判定為需要前處理的情況下，在第4步驟（步驟S4）中，對半導體晶圓的表面進行前處理。在步驟S3中判定為不需要前處理的情況下，不進行前處理。前處理是用於提高晶圓表面的親水性的處理。舉例而言，在認為在晶圓表面產生了有機物的輕微沉積的情況下，進行（i）將半導體晶圓浸漬於臭氧水的前處理，能夠除去有機物。此外，在認為在晶圓表面產生了水分子的極化的情況下，進行（ii）將半導體晶圓的表面暴露在無塵室的降流的前處理；以及（iii）將紅外線照射於半導體晶圓的表面的前處理的至少一者，能夠控制晶圓表面的水分子的配向。作為前處理，可以適當地進行上述（i）～（iii）的一個以上。
作為將半導體晶圓浸漬於臭氧水的前處理的條件，臭氧水的濃度較佳為在20~30mg/L的範圍內，臭氧水的浸漬時間較佳為在5~300秒的範圍內，更佳為在60~300秒的範圍內。此外，更佳為浸漬於臭氧槽後立刻實施單晶圓旋轉洗淨。
作為將半導體晶圓的表面暴露在無塵室的降流的前處理的條件，較佳為在室溫：20~25℃、濕度：30~50%的氣氛下，在無塵室的風扇的下方設置半導體晶圓，將半導體晶圓的表面暴露在上述氣氛進行循環所形成的降流。風扇旋轉數較佳為在1000~2000rpm的範圍內，在降流下的待機時間較佳為在60~1200秒的範圍內，更佳為在180~1200秒的範圍內。較佳為不使用靜電消除器（ionizer）。
作為將紅外線照射於半導體晶圓的表面的前處理的條件，較佳為將波長：約0.5~35μm的紅外線照射於半導體晶圓的表面200~1800秒之間。照射時的晶圓溫度較佳為在50~80℃的範圍內。
[第5步驟（步驟S5）] 在步驟S3判定為不需要前處理的情況下，在第5步驟（步驟S5）中，對半導體晶圓的表面進行單晶圓旋轉洗淨。在第5步驟中，較佳為首先進行利用臭氧水的旋轉洗淨，接著，進行1組以上之利用氟酸的旋轉洗淨和其之後的利用臭氧水的旋轉洗淨的組合。在這個方法中，以利用臭氧水的旋轉洗淨在晶圓表面上形成氧化膜，接著以利用氟酸的旋轉洗淨將晶圓表面的粒子等與氧化膜一起去除。由於最後的洗淨步驟為利用臭氧水的旋轉洗淨，在單晶圓旋轉洗淨後的晶圓表面成為形成有氧化膜的狀態。與利用臭氧水的旋轉洗淨的組合可以是1組以上，但最好可以是1~5組。
在利用臭氧水的旋轉洗淨中，臭氧水的濃度只要在晶圓表面形成有氧化膜就沒有特別限定，但可以是20~30mg/L。此外，臭氧水的流量只要在晶圓表面形成有氧化膜就沒有特別限定，但可以是0.5~1.5L/分鐘。此外，利用臭氧水的旋轉洗淨的每1次的處理時間也是只要在晶圓表面形成有氧化膜就沒有特別限定，但可以是50~200秒。
在利用氟酸的旋轉洗淨中，氟酸的濃度根據晶圓的污染程度適當設定即可，雖然並未特別限定，但可以是0.5~3.0質量%。此外，氟酸的流量根據晶圓的污染程度適當設定即可，雖然並未特別限定，但可以是0.5~1.5L/分鐘。此外，利用氟酸的旋轉洗淨的每1次的處理時間也是適當設定即可，雖然並未特別限定，但可以是50~200秒。
各洗淨步驟中的晶圓的旋轉數雖然並未特別限定，但可以是50~800rpm。
在單晶圓旋轉洗淨之後，較佳為：進行不提供洗淨液且連續旋轉晶圓的旋轉乾燥，從晶圓表面去除洗淨液，使晶圓表面乾燥。上述晶圓的旋轉數也並未特別限定，但可以是1000~1500rpm。
如第1圖所示，在第4步驟進行前處理的情況下，在其之後較佳為：回到步驟S1，重複進行步驟S1、步驟S2A、步驟S2B及步驟S3，在步驟S3得到不需要再次的前處理的判定後，進行第5步驟的單晶圓旋轉洗淨。藉此，能夠更確實地得到減少了LPD的晶圓。
但是，這並非必要，在第4步驟進行前處理後，也可以不回到步驟S1且直接進到步驟S5以進行單晶圓旋轉洗淨。舉例而言，在採用了預期晶圓表面充分親水化的前處理條件的情況下，為了步驟全體的簡略化，較佳為在第4步驟進行前處理後直接進行單晶圓旋轉洗淨。
[其他的實施形態] 在第1圖所示的本實施形態中，在步驟S2A，雖然以複數個條件之接觸角的測定值規格化以求出相對值，這個步驟並非必要。也可以不進行步驟S2A，且在步驟S2B由複數個條件之液滴量與接觸角的測定值的關係計算接觸角的測定值的變化相對於液滴的量的變化的比率。但是，在不進行規格化的情況下，根據測定環境（溫度、濕度、液滴的濃度等），有接觸角的絕對值變化的可能性，但由於規格化的接觸角是不依賴於測定環境之定量的指標，較佳為進行步驟S2A（規格化步驟）。
另外，不需要對送到製造步驟之全部的半導體晶圓應用本發明以及根據本發明的一實施形態之半導體晶圓的洗淨方法（也就是接觸角測定以及前處理必要性判定）。舉例而言，有關在預洗淨步驟後、到供給至單晶圓旋轉洗淨為止的晶圓的保存條件（溫度、濕度、保存時間等）相同之複數片的半導體晶圓，可以對至少1片的半導體晶圓應用本發明以及根據本發明的一實施形態之半導體晶圓的洗淨方法，判定前處理的必要性，有關剩下的半導體晶圓，依照上述判定結果進行或不進行前處理，且進行單晶圓旋轉洗淨。
（半導體晶圓的製造方法） 根據本發明的一實施形態之半導體晶圓的製造方法包含上述的半導體晶圓的洗淨方法。藉此，能夠確實地製造減少了LPD的晶圓。根據本實施形態之半導體晶圓的製造方法具有例如： －以柴可斯基法（Czochralski method）得到單晶鑄錠的步驟； －對上述單晶鑄錠切片，得到複數片晶圓的步驟； －對晶圓進行精磨（lapping）及研磨的平坦化步驟； －對晶圓進行兩面拋光且接著進行單面完成拋光的拋光步驟； －組合SC1洗淨槽、HF槽、臭氧槽等以洗淨晶圓後，以純水清洗晶圓，且之後進行乾燥的預洗淨步驟； －之後，任意進行檢查步驟； －包含接觸角測定及單晶圓旋轉洗淨之根據本實施形態之半導體晶圓的洗淨方法；和 －包含測定晶圓的表面的LPD個數的最終檢查步驟。 [實施例]
以下，說明導致本發明完成的實驗例。
（實驗例1） 在鏡面拋光後，在組合SC1洗淨槽、HF槽、臭氧槽等以洗淨晶圓後，以純水清洗晶圓，之後進行乾燥之預洗淨步驟，之後，準備在彼此不同的保存狀況下保存之3片單晶矽晶圓（直徑300mm）。
在以下的條件下藉由θ/2法測定各矽晶圓的表面的接觸角。 裝置：協和界面科學股份有限公司製可攜式接觸角計PCA-11 滴下液種：純水 設定液滴量：1μL 測定點：晶圓面內25點
對於各矽晶圓，首先進行利用臭氧水的旋轉洗淨，接著，進行3組利用氟酸的旋轉洗淨和其之後的利用臭氧水的旋轉洗淨的組合，最後，進行晶圓旋轉數1500rpm的旋轉乾燥。 －利用臭氧水的旋轉洗淨的條件 濃度：25mg/L 流量：1.0L/分鐘 每1次的處理時間：200秒 晶圓旋轉數：500rpm －利用氟酸的單晶圓旋轉洗淨的條件 濃度：1質量% 流量：1.0L/分鐘 每1次的處理時間：50秒 晶圓旋轉數：500rpm
之後，使用雷射粒子計數器（KLA-Tencor公司製，Surfscan SP7）以HS（High Sensitivity）模式測定各矽晶圓的表面，求出15nm以上的尺寸的LPD的數目。3片矽晶圓的LPD個數分別為超過100個（200個）、超過10個且100個以下（32個）、以及10個以下（5個）。
在第2圖顯示了各矽晶圓的表面25點的接觸角的測定值。從第2圖清楚地看到，LPD個數的等級彼此不同之3片矽晶圓的任一個之滴下純水以測定之晶圓表面的接觸角為5~6°。因此，再利用純水的接觸角測定中，無法檢測出LPD個數不同的晶圓間的單晶圓旋轉洗淨前的表面狀態的差異。
（實驗例2） 在鏡面拋光後，在組合SC1洗淨槽、HF槽、臭氧槽等以洗淨晶圓後，以純水清洗晶圓，之後準備進行了乾燥之預洗淨步驟的7片單晶矽晶圓（直徑300mm）。7片矽晶圓由於預洗淨步驟後的乾燥不充分，被認為會在FOUP內水蒸氣產生且吸附到晶圓表面，且在晶圓表面產生水分子的極化。
對7片矽晶圓，進行了將矽晶圓的表面暴露在無塵室的降流的前處理。前處理條件（風扇旋轉數及待機時間）分別顯示於表1的No. 1~7。
在以下的條件下藉由θ/2法測定各矽晶圓的表面的接觸角。另外，設定液量雖然是以下的3個條件，但是由滴下的液滴的影像測定了實際所滴下的液滴量。 裝置：協和界面科學股份有限公司製可攜式接觸角計PCA-11 滴下液種：20質量%NaCl水溶液 設定液滴量：0.5μL、1.0μL、2.0μL的3個條件 測定點：晶圓面內5點（由中心往邊緣間隔1~2cm）
求出每個設定液滴量之接觸角的測定值的平均值（5點的平均值），以最大的平均值為1，規格化每個設定液滴量的測定值的平均值。在橫軸為液滴量的測定值（5點的平均值）、縱軸為規格化的接觸角（5點的平均值）的平面繪製測定數據，以最小平方法進行直線近似，求出直線的斜率。在第3圖中，No. 1~7當中，顯示No. 1, 2, 4的圖及近似直線以作為代表。在表1中，顯示No. 1~7之斜率的絕對值。
之後，對於各矽晶圓，首先進行利用臭氧水的旋轉洗淨，接著，進行進行3組利用氟酸的旋轉洗淨和之後的利用臭氧水的旋轉洗淨的組合的單晶圓旋轉洗淨，最後，進行晶圓旋轉數1500rpm的旋轉乾燥。 －利用臭氧水的旋轉洗淨的條件 濃度：25mg/L 流量：1.0L/分鐘 每1次的處理時間：200秒 晶圓旋轉數：500rpm －利用氟酸的單晶圓旋轉洗淨的條件 濃度：1質量% 流量：1.0L/分鐘 每1次的處理時間：50秒 晶圓旋轉數：500rpm
之後，使用雷射粒子計數器（KLA-Tencor公司製，Surfscan SP7）以HS（High Sensitivity）模式測定各矽晶圓的表面，求出15nm以上的尺寸的LPD的數目。將結果顯示於表1。另外，LPD個數的判定基準如以下所述。此外，在第4圖，顯示第3圖的直線的斜率的絕對值、與單晶圓旋轉洗淨後的LPD個數的關係。 ◎：10個以下 ○：超過10且100個以下 ╳：超過100個
[表1]
No. 前處理條件 規格化接觸角/ 液滴量的斜率的絕對值 LPD
風扇旋轉數（rpm） 待機時間 （秒） 個數 判定
1 未實施 0.089 200 ╳
2 1300 60 0.043 32 ○
3 1300 120 0.020 8 ◎
4 1300 300 0.019 5 ◎
5 1000 60 0.049 75 ○
6 1300 60 0.040 26 ○
7 1600 60 0.020 9 ◎
從表1及第3、4圖可以清楚地看到，在規格化接觸角/液滴量的斜率的絕對值為0.050以下的情況下，LPD個數判定為○，在規格化接觸角/液滴量的斜率的絕對值為0.020以下的情況下，LPD個數判定為◎。如此一來，由於規格化接觸角/液滴量的斜率的絕對值與LPD個數之間有相關，可以理解以下是有效的：對於任意的矽晶圓，在上述斜率的絕對值為例如0.05以下或0.02以下的情況下，不進行前處理以進行單晶圓旋轉洗淨，在上述斜率的絕對值為例如超過0.050或超過0.020的情況下，在進行前處理後進行單晶圓旋轉洗淨，根據上述斜率的絕對值判定前處理的必要性。
（實驗例3） 在鏡面拋光後，在組合SC1洗淨槽、HF槽、臭氧槽等以洗淨晶圓後，以純水清洗晶圓，之後準備進行了乾燥之預洗淨步驟的2片單晶矽晶圓（直徑300mm）。2片矽晶圓自從上述預洗淨步驟已經過3週以上，被認為在晶圓表面產生有有機物的輕微沉積。
如表2所示，對於2片矽晶圓，一個不進行前處理，另一個進行在濃度：25mg/L的臭氧水浸漬5秒的前處理。之後，以與實驗例2相同的方法，測定各矽晶圓的表面的接觸角，且求出規格化接觸角/液滴量的斜率的絕對值。之後，對各矽晶圓以與實驗例2相同的條件進行單晶圓旋轉洗淨及旋轉乾燥，以與實驗例2相同的方法測定LPD個數。上述的結果顯示於表2。
[表2]
No. 前處理條件 規格化接觸角/ 液滴量的斜率的絕對值 LPD
臭氧Dip處理 個數 判定
1 未實施 0.124 200 ╳
2 5秒 0.018 5 ◎
（實驗例4） 鏡面拋光後，在組合SC1洗淨槽、HF槽、臭氧槽等以洗淨晶圓後，以純水清洗晶圓，之後準備進行了乾燥之預洗淨步驟的2片單晶矽晶圓（直徑300mm）。2片矽晶圓由於預洗淨步驟後的乾燥不充分，被認為會在FOUP內水蒸氣產生且吸附到晶圓表面，且在晶圓表面產生水分子的極化。
如表3所示，對於2片矽晶圓，一個不進行前處理，另一個進行將紅外線照射300秒的前處理。之後，以與實驗例2相同的方法，測定各矽晶圓的表面的接觸角，且求出規格化接觸角/液滴量的斜率的絕對值。之後，對各矽晶圓以與實驗例2相同的條件進行單晶圓旋轉洗淨及旋轉乾燥，以與實驗例2相同的方法測定LPD個數。上述的結果顯示於表3。
[表3]
No. 前處理條件 規格化接觸角/ 液滴量的斜率的絕對值 LPD
紅外線照射 個數 判定
1 未實施 0.070 230 ╳
2 300秒 0.018 5 ◎
[產業上的利用可能性]
根據本發明的半導體晶圓的洗淨方法以及半導體晶圓的製造方法，能夠確實減少晶圓表面的LPD。
S1,S2A,S2B,S3,S4,S5:步驟
第1圖是顯示根據本發明的一實施形態之半導體晶圓的洗淨方法的流程圖。 第2圖是顯示實驗例1之單晶圓旋轉洗淨後的LPD個數、與單晶圓旋轉洗淨前以純水測定之晶圓表面的接觸角的關係的圖表。 第3圖是顯示實驗例2之以NaCl水溶液測定之接觸角測定的結果的圖表。 第4圖是顯示第3圖的直線的斜率的絕對值、與單晶圓旋轉洗淨後的LPD個數的關係的圖表。
S1,S2A,S2B,S3,S4,S5:步驟

Claims (19)

  1. 一種半導體晶圓的洗淨方法，具有： 第1步驟，以複數個條件測定半導體晶圓的表面的接觸角，且前述複數個條件之滴在前述表面的液滴的量彼此不同； 第2步驟，由前述複數個條件之前述液滴的量與前述接觸角的測定值的關係計算前述接觸角的測定值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率； 第3步驟，根據前述比率，判定針對前述半導體晶圓的表面之前處理的必要性； 第4步驟，依照前述第3步驟的判定，對前述半導體晶圓的表面進行前述前處理；以及 第5步驟，之後，對前述半導體晶圓的表面進行單晶圓旋轉洗淨。
  2. 如請求項1之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第1步驟之後、且前述第2步驟之前，求出前述複數個條件之前述接觸角的測定值的相對值， 在前述第2步驟中，由前述複數個條件之前述液滴的量與前述接觸角的測定值的相對值的關係計算前述接觸角的測定值的相對值的變化相對於前述液滴的量的變化的比率。
  3. 如請求項2之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述相對值是以前述複數個條件的任一個條件之前述接觸角的測定值為基準所規格化的值。
  4. 如請求項3之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述任一個條件是前述接觸角的測定值為最大的條件。
  5. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第2步驟中，以對前述關係應用最小平方法所得到的直線的斜率為前述比率。
  6. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述複數個條件為3個以上的條件。
  7. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第1步驟中，取得滴在前述半導體晶圓的表面的前述液滴的影像，除了前述接觸角以外，由前述影像測定前述液滴的量。
  8. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述液滴包括具有比純水的表面張力更大的表面張力的水溶液。
  9. 如請求項8之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述水溶液是選自由氯化鈉水溶液、氯化鉀水溶液、及氯化鎂水溶液所組成之群的至少一個。
  10. 如請求項9之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述水溶液的濃度為10質量%以上。
  11. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述液滴的量被設定在0.3~3.0μL的範圍內。
  12. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第3步驟中，在前述比率的絕對值為指定的閾值以下的情況下，判定為不需要前述前處理；在前述比率的絕對值超過前述閾值的情況下，判定為需要前述前處理。
  13. 如請求項12之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述指定的閾值為0.050。
  14. 如請求項12之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述指定的閾值為0.020。
  15. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述前處理包含以下的一個以上：（i）將前述半導體晶圓浸漬於臭氧水；（ii）將前述半導體晶圓的表面暴露在無塵室的降流（downflow）；以及（iii）將紅外線照射於前述半導體晶圓的表面。
  16. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第4步驟中進行前述前處理的情況下，之後，重複進行前述第1至第3步驟，在得到不需要再次的前述前處理的判定後，進行前述第5步驟。
  17. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中在前述第5步驟中，首先以臭氧水進行旋轉洗淨，接著，進行1組以上之以氟酸旋轉洗淨和其之後的以臭氧水旋轉洗淨的組合。
  18. 如請求項1~4中任一項之半導體晶圓的洗淨方法，其中前述半導體晶圓為矽晶圓。
  19. 一種半導體晶圓的製造方法，包含如請求項1~18中任一項之半導體晶圓的洗淨方法。
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