TW202312264A - 矽晶圓的清洗方法及製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明是一種矽晶圓的清洗方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該清洗方法包含以下步驟：準備不具自然氧化膜而露出裸面之矽晶圓作為前述矽晶圓之步驟；及，清洗步驟，利用包含氫氧化銨和過氧化氫水之水溶液將該所準備的矽晶圓進行清洗，藉此將前述矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化；其中，作為前述清洗步驟中使用的水溶液，使用Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比為95以上且1100以下的水溶液。藉此，提供：一種清洗方法，其能夠將矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化；及，一種矽晶圓的製造方法，其能夠獲得一種矽晶圓，該矽晶圓的僅其中一面被粗糙化。
Description
本發明有關一種矽晶圓的清洗方法，其能夠將半導體用矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化。
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；及，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清洗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加工後，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清洗步驟。
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清洗方法，是一種被稱為RCA清洗的方法。所謂的該RCA清洗是依據目的組合SC1(Standard Cleaning 1，標準清洗液1)清洗、SC2((Standard Cleaning 2，標準清洗液2)清洗、DHF(Diluted Hydrofluoric Acid，經稀釋的氫氟酸)清洗來實施清洗的方法。所謂的該SC1清洗，是一種清洗方法，其以任意的比例混合氨水與過氧化氫水，並藉由鹼性的清洗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清洗，是一種清洗方法，其利用以任意的比例混合鹽酸與過氧化氫水而成之清洗液，來將矽晶圓表面的金屬雜質溶解並去除。此外，所謂DHF清洗，是一種清洗方法，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清洗，來去除仍附著在矽晶圓表面的有機物和在DHF清洗後的矽晶圓表面形成化學氧化膜。矽晶圓的清洗可依據目的組合該等清洗來實施。
該等之中，SC1是伴隨蝕刻的清洗，因此一般已知在SC1清洗後會使晶圓的面粗糙度增加。
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 Microscopy)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。藉由粒子計數器而來進行的Haze檢查，其通過量(throughput)非常高，能夠檢查晶圓的整個面。
專利文獻1中記載了一種方法，其利用稀釋水溶液清洗矽晶圓，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清洗時，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增加。
[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]
如前所述，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。本發明是為了解上述問題而完成，其目的在於提供：一種清洗方法，其能夠將矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化；及，一種矽晶圓的製造方法，其能夠獲得一種矽晶圓，該矽晶圓的僅其中一面被選擇性地粗糙化。
為了達成上述目的，本發明提供一種矽晶圓的清洗方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該清洗方法的特徵在於，包含以下步驟：
準備不具自然氧化膜而露出裸面之矽晶圓作為前述矽晶圓之步驟；及，
清洗步驟，利用包含氫氧化銨和過氧化氫水之水溶液將所準備的矽晶圓進行清洗，藉此將前述矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化；
其中，作為前述清洗步驟中使用的水溶液，使用Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比為95以上且1100以下的水溶液。
若是這樣的矽晶圓的清洗方法，則能夠製造一種晶圓，該晶圓因過氧化氫水的氧化作用而形成有自然氧化膜，蝕刻時發生粗糙化，正反面或反面被粗糙化。
此時，能夠針對前述清洗步驟中使用的前述水溶液，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裸面之矽晶圓、磊晶晶圓或SOI晶圓中的任一種，使用膜厚3nm以上的附矽氧化膜之晶圓作為前述SiO
2的蝕刻量的計算用晶圓。
若是這樣的方法，則能夠對於SiO
2與Si的蝕刻行為進行精度良好的評價。
此外，能夠使前述清洗步驟中形成的自然氧化膜殘留在前述清洗步驟後的矽晶圓表面。
如果清洗後殘留有自然氧化膜，則能夠抑制粒子附著。
此外，如上所述，本發明的粗糙化是藉由蝕刻由過氧化氫的氧化作用所形成的自然氧化膜而產生。當使用上述蝕刻選擇比的範圍的水溶液，並且清洗後的面狀態不是裸面而存在有自然氧化膜時，在清洗中，氧化作用充分，並且並非僅Si的蝕刻有優勢地進行，因此，能夠使粗糙化程度更加充分。
此外，能夠預先求出前述Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比及清洗時間與表面粗糙度的關係，基於所求出的關係，選擇前述Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比、清洗時間，來實行前述清洗步驟。
由本發明的清洗方法所形成的粗糙化程度，會隨著前述清洗步驟中的Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比及清洗時間而變化，因此預先求出這些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清洗方法所清洗並且正反面經粗糙化的矽晶圓的其中一面實行CMP加工，來獲得一種矽晶圓，僅前述其中一面的相反側的面選擇性地被粗糙化。
如此一來，藉由在將正反面進行粗糙化後，僅研磨其中一面，藉此能夠製作一種晶圓，該晶圓的其中一面為良好的面狀態，僅該其中一面的相反側的面被粗糙化。
此外，本發明提供一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於，藉由本發明的矽晶圓的清洗方法，利用單片式來獲得僅反面被清洗而被粗糙化的矽晶圓。
如此一來，能夠僅清洗反面來製作一種經粗糙化的晶圓。
[發明的功效]
若是本發明的矽晶圓的清洗方法，則能夠將矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化。
此外，若是本發明的矽晶圓的製造方法，則能夠製作一種晶圓，該晶圓的其中一面為良好的面狀態，僅該其中一面的相反側的面選擇性地被粗糙化。
如前所述，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反面為粗糙的矽晶圓。
本發明人為了解決上述問題，專心研究使用了包含氫氧化銨、過氧化氫水、水之清洗液的氧化和蝕刻行為。其結果，如果以Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比較高的清洗液對於特別是不具自然氧化膜而露出裸面之矽晶圓進行清洗，則由過氧化氫水的氧化作用所形成的氧化膜會被氫氧化銨蝕刻，在Si局部露出之處進行急遽的蝕刻而被粗糙化，以及能夠藉由將前述選擇比控制在95以上且1100以下的範圍內來調整該粗糙化行為，從而完成本發明。
以下，作為實施態樣的一例，參照圖式並詳細地說明本發明，但是本發明不限定於此。
第1圖是示出本發明的矽晶圓的清洗方法的一例的流程圖。
(步驟S1：矽晶圓的準備步驟)
如第1圖的S1所示，準備欲將正反面(或反面)進行粗糙化的矽晶圓。晶圓的導電型或直徑並無限制，晶圓的面狀態需要不具自然氧化膜而露出裸面。例如DSP後晶圓這樣的研磨後的晶圓不具自然氧化膜而露出裸面，能夠直接實行下述S2的清洗。當存在有自然氧化膜時，例如能夠藉由利用HF清洗等將自然氧化膜剝離，來使裸面露出。再者，HF清洗條件並無限制，只要自然氧化膜能夠剝離，則藥水濃度、清洗時間、清洗溫度等並無限制。
(步驟S2：清洗步驟)
繼而，如S2所示，利用包含氫氧化銨和過氧化氫水之水溶液將露出裸面之矽晶圓進行清洗，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以上且1100以下。
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。
在第2圖中，改變SC1組成(液體組成NH
4OH：H
2O
2：H
2O)、清洗溫度及清洗時間來將露出裸面之DSP後晶圓進行清洗(標示為水準1至水準12)，利用粒子計數器取得作為粗糙度指標的Haze值，示出與在清洗前預先取得的Haze值的差分(以下，定義為Haze增加量)。此值越高表示面越粗糙。亦一併示出無粗糙化處理的Ref和水準5、9的掃描式電子顯微鏡(Scanning Electronic Microscopy，SEM)的表面觀察結果。
所使用的藥水是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%是將清洗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2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。
可知在水準5、6、8、9、12中Haze顯著增加。當進一步觀察SEM影像時，水準5和水準9觀察到凹凸形狀，在Ref中則未觀察到這樣的凹凸形狀。根據以上，在這些水準中面非常粗糙，可知已被粗糙化。
另一方面，在水準3、4、11中增加了0.8～0.9ppm左右，但是其增加量、亦即粗糙化程度較小，不能說已被粗糙化。進一步局部光散射缺陷(Localized Light Scatter，LLS)數亦非常多，缺陷品質大幅惡化。被認為原因在於，清洗後的面狀態為撥水面，因此清洗中露出了裸面，Si的蝕刻顯著進行，而形成蝕刻斑(etch pit)。在剩餘的水準中，面狀態為親水面，但是Haze增加量亦很少。
當著眼於水準5、6、8、9、12的Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比時，分別為1098、95.5、280、121、834，在約95以上且1100以下的範圍內，由此可知，若是此範圍內的選擇比，則能夠在不使LLS數惡化的情形下進行粗糙化。
詳細地敘述其理由。在SC1清洗中，過氧化氫是作為氧化劑來發揮功能，Si被氧化而形成SiO
2(自然氧化膜，以下亦僅稱為氧化膜)。氫氧化銨藉由游離反應來釋放OH
－，利用此OH
－來蝕刻晶圓表面的SiO
2。若是一般的藥水組成(例如NH
4OH：H
2O
2：H
2O＝1：1：10)，清洗中晶圓上總是存在有氧化膜，在不露出裸面(Si)的情形下所形成的氧化膜厚度不取決於清洗時間而總是為約1nm左右。此已知是由氧化速度與蝕刻速度的平衡所導致。也就是，能夠解釋為：H
2O
2為規定濃度以上之藥水由於由H
2O
2導致的Si的氧化速度比由OH
－導致的SiO
2的蝕刻速度更快，因此在Si不露出的情形下晶圓上總是存在有氧化膜。換言之，如果H
2O
2低於規定濃度，則由OH
－導致的蝕刻速度變得比由H
2O
2導致的Si的氧化速度更快，因此來不及氧化，而進行由OH
－導致的Si的蝕刻反應。在這樣的情況下，由於清洗後Si露出，因此變成撥水面。
此處，可知粗糙化後的水準的藥水組成的H
2O
2比率低於NH
4OH，例如如水準5的NH
4OH：H
2O
2：H
2O＝1：0.4：1000所示。因此，被認為如果利用這樣的藥水將裸面的矽晶圓進行清洗，則清洗後的面狀態為親水面，因此最初會進行氧化反應而形成氧化膜，但是由於氧化速度較慢，因此SiO
2的蝕刻變得相對優勢，SiO
2會被蝕刻且在局部地露出Si之處進行Si的蝕刻，而進行粗糙化。作為此選擇比的下限值，由於水準6為95.5而被粗糙化，但是水準7為20.5而未被粗糙化，因此必須為95以上。
相反地，若此選擇比小於95，即便氧化速度變得充分快速而發揮蝕刻作用，仍不會露出Si，因此被認為無法進行粗糙化現象。
繼而，考慮選擇比的上限值。如上所述，本發明的粗糙化是藉由蝕刻所形成的氧化膜並蝕刻所露出的Si來進行。亦即，當無基於H
2O
2的氧化作用時或當氧化速度明顯較慢時，會來不及進行氧化反應，而僅進行Si的蝕刻。在這樣的情況下，無法達成本發明的粗糙化，而LLS數亦會惡化。水準3、4、11符合此情況，這些水準的蝕刻選擇比高於進行了粗糙化之水準(水準5、6、8、9、12)。水準5為選擇比1098而進行粗糙化，水準4為1286而無法進行粗糙化，由此可知，選擇比的上限為1100。亦即，藉由利用蝕刻選擇比在95以上且1100以下的範圍內(進一步在95.5以上且1098以下的範圍內)之清洗液將露出裸面之晶圓進行清洗，能夠達成粗糙化。
使用這樣的蝕刻選擇比的清洗液，使清洗步驟中形成的自然氧化膜殘留在特別是S2的清洗步驟後的晶圓表面。亦即，如果是SiO
2被蝕刻而在局部地露出Si之處進行Si的蝕刻後之面狀態，則能夠獲得更確實地被粗糙化而粗糙化程度更加充分之晶圓。
此外，水準5為1：0.4：1000和水準12為1：0.02：10而已被粗糙化，因此藥水組成並無限制，只要將前述選擇比設為指標即可。
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。
S2中使用的水溶液的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)來清洗所準備的晶圓後，測定清洗前後的晶圓厚度差異、磊晶層厚度差異、或SOI晶圓的Si層厚度差異，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露出裸面的矽晶圓、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清洗等。再者，HF清洗條件並無限制，只要自然氧化膜能夠剝離，則藥水濃度、清洗時間、清洗溫度等並無限制。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進行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。
所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，直徑300mm的矽晶圓的厚度約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，就能夠將清洗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，例如在磊晶晶圓的情況下，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清洗後的磊晶厚度，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nm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，較理想是準備一種存在有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清洗，矽氧化膜會被蝕刻而變薄，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清洗時間。此時，即便算出清洗前後的膜厚差，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，來測定清洗前後的氧化膜厚度，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矽氧化膜的膜厚。SiO
2的膜厚越厚，氧化種類越不易在氧化膜中擴散，能夠更確實地僅使SiO
2的蝕刻進行，從而精度更良好地計算SiO
2的蝕刻量，因此沒有規定此膜厚的上限。
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清洗所準備好的附有矽氧化膜之晶圓，並算出清洗前後的膜厚差即可，例如作為測定手段可列舉分光橢圓偏振儀等。
只要以這樣的方式在相同液體組成、清洗溫度條件下求出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95以上且1100以下，則雖然會進行氧化反應，但是蝕刻反應變得優勢，SiO
2會被蝕刻且在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清洗溫度進行變化，因此，能夠預先分別針對組成、清洗溫度求出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。
此外，粗糙化程度亦隨著清洗時間而變化。因此，能夠預先實行求出Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比和清洗時間與表面粗糙度(例如Haze增加量)的關係之初步試驗。而且，能夠基於該關係，以清洗後獲得期望的粗糙化程度的方式選擇蝕刻選擇比、清洗時間，來實行S2的清洗步驟。是一種能夠更確實地獲得期望的粗糙化程度且有效的方法。
例如，第3圖中示出液體組成設為NH
4OH：H
2O
2：H
2O＝1：0.4：1000，清洗溫度設為80℃(蝕刻選擇比1098)，以30sec、60sec、180sec、360sec的清洗時間進行清洗時的Haze增加量。清洗時間越長，Haze增加量越增加，觀察到正相關，亦能夠藉由調整清洗時間來調整粗糙化程度。
可藉由液體組成或清洗溫度調整蝕刻選擇比來控制粗糙化程度，亦可調整清洗時間來控制粗糙化程度，只要根據需要來適當地分別使用即可。
繼而，敘述實施本發明的清洗時的清洗方式。現在晶圓的清洗方式大部分是使用液體藥劑和純水等液體而被稱為濕式清洗。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清洗的批次式、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清洗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，所以能夠僅清洗晶圓的其中一面。根據本發明人的調查，本發明只要使用Si/SiO
2的蝕刻選擇比為95以上且1100以下的水溶液來實行清洗步驟，不論是批次式或單片式皆能夠進行粗糙化。能夠考慮晶圓的製造步驟，來選擇出適當方式。
如上所述，要製作僅有背面為粗糙的晶圓，在單片式的情況下只要僅清洗背面即可，在批次式的情況下則正反面兩面會一併被粗糙化。因此較理想是：如本發明得矽晶圓的製造方法般，藉由本發明的清洗方法進行清洗後，藉由研磨步驟，尤其使正面側的品質變得良好。
例如，利用批次式的清洗機實施本發明的晶圓的清洗方法，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加工這樣的單面研磨，藉此能夠製造一種矽晶圓，僅該其中一面的相反側的面(亦即背面)選擇性地被粗糙化。
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。
[實施例]
以下，示出本發明實施例及比較例來更具體地說明本發明，但是本發明不限定於這些例子。
(實施例1～8)
準備具DSP加工後的裸面之矽晶圓，利用KLA股份有限公司製造的粒子計數器SP3實行Haze評價。
繼而，利用批次式清洗機在將液體組成、清洗溫度、清洗時間以下述表1所示的方式分為8個水準的水溶液中的清洗條件下實行清洗(實施例1～8)。準備水溶液時的藥水是使用28質量%的氨水(NH
4OH)、30質量%的過氧化氫水(H
2O
2)。
此外，同時針對所使用8個水準的水溶液，利用先前說明的方法從清洗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，除了實施例1～8中的加工餘量較少的實施例5以外，Si的蝕刻量的計算皆是以HF清洗後的不具自然氧化膜而露出裸面的矽晶圓來實施，利用平坦度測定機從晶圓清洗前後的晶圓厚度求出Si的蝕刻量。實施例5是使用Si層為80nm的SOI晶圓，利用J. A. Woolam股份有限公司製造的分光橢圓偏振儀 M-2000V(商品名)，從清洗前後的Si層厚度求出Si蝕刻量。SiO
2的蝕刻量的計算是以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，從清洗前後的氧化膜厚度求出SiO
2的蝕刻量。
此外，實施例1、2、3、4是相同液體組成、清洗溫度而不同清洗時間之水準，Si和SiO
2的蝕刻量隨著清洗時間而變化，但是蝕刻選擇比為同等，因此以實施例3的水準來評估蝕刻量，將求出的蝕刻選擇比應用於實施例1、2、4的水準。
如表1所示，實施例1～8中的蝕刻選擇比在本發明中的蝕刻選擇比的範圍內(95以上且1100以下)。
然後，以SP3評估清洗後的晶圓，評估Haze和LLS數。將清洗前後的Haze的差分設為增加量(亦稱為Haze惡化量)。
[表1]
如表1所示，實施例1～8的水準全部的Haze增加量皆為2ppm以上，且大於下述比較例1～12的Haze增加量，判斷為全部水準都充分被粗糙化。進一步全部水準皆為親水面，針對LLS數的評估亦少至0～4pcs而良好。
此外，對於以實施例3的水準所獲得的清洗後的晶圓的其中一面(表面)，實行加工餘量為500nm的CMP加工。當利用KLA股份有限公司製造的粒子計數器SP5/19nmUP評價CMP加工後的各晶圓的LLS數時，為12pcs而為良好。
然後，重複搬運測試200次，結果能夠達到搬運200次仍未發生不良，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。
進一步，亦對於其他的實施例1～2、4～8的清洗後的晶圓實行與實施例3同樣的夾取測試，結果同樣能夠搬運200次仍未發生不良。
(比較例1～12)
準備具DSP加工後的裸面之矽晶圓，利用SP3來實施Haze評價。
繼而，利用批次式清洗機在將液體組成、清洗溫度、清洗時間以下述表2所示的方式分為12個水準的水溶液中的清洗條件下實行清洗(比較例1～12)。準備水溶液時的藥水是使用28質量%的氨水(NH
4OH)、30質量%的過氧化氫水(H
2O
2)。
此外，同時針對所使用的12的水準的水溶液，利用先前說明的方法從清洗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，比較例1、2皆是以HF清洗後的不具自然氧化膜而露出裸面的矽晶圓來實施，利用平坦度測定機從晶圓清洗前後的晶圓厚度求出Si的蝕刻量。比較例3～12是使用Si層為80nm的SOI晶圓，利用J. A. Woolam股份有限公司製造的分光橢圓偏振儀 M-2000V(商品名)，從清洗前後的Si層厚度求出Si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清洗前後的氧化膜厚度求出SiO
2的蝕刻量。
如表2所示，比較例1～12中的蝕刻選擇比在本發明中的蝕刻選擇比的範圍外。
然後，以SP3評估清洗後的晶圓，評估Haze和LLS數。將清洗前後的Haze的差分設為增加量(亦稱為Haze惡化量)。
[表2]
在蝕刻選擇比大於1100之比較例1、2的水準中Haze增加量小至1ppm以下，判斷為未被粗糙化。進一步，面狀態變成撥水面，LLS數亦較大而惡化。在蝕刻選擇比小於95之比較例3～12中，Haze增加量非常小，判斷為未被粗糙化。
對於以比較例3的水準所獲得的清洗後的晶圓的其中一面(表面)實行加工餘量為500nm的CMP加工後，在CMP加工機中實行與實施例3相同的200次夾取測試。在200次中發生4次晶圓無法自夾具脫離的不良。
進一步，亦對於其他的比較例1～2、4～12的清洗後的晶圓實行與實施例3同樣的夾取測試，結果在200次中發生數次晶圓無法自夾具脫離的不良。
由以上的結果可知，本發明的實施例1～8藉由使用Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比為95以上且1100以下的清洗液，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1～12由於Si相對於SiO
2的蝕刻選擇比為小於95、大於1100，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，本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態為例示，任何具有實質上與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想相同的構成且發揮相同功效者，皆包含在本發明的技術範圍內。
無
第1圖是示出本發明的矽晶圓的清洗方法的一例的流程圖。
第2圖是示出以各種液體組成對於裸面的矽晶圓進行清洗後的Haze增加量、LLS數、面狀態的關係圖、及示出水準5和水準9的掃描式電子顯微鏡(SEM)影像的圖。
第3圖是示出組成為NH
4OH：H
2O
2：H
2O＝1：0.4：1000時的Haze增加量的清洗時間依賴性的圖表。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
Claims (7)
- 一種矽晶圓的清洗方法，其將矽晶圓進行粗糙化，該清洗方法的特徵在於，包含以下步驟： 準備不具自然氧化膜而露出裸面之矽晶圓作為前述矽晶圓之步驟；及， 清洗步驟，利用包含氫氧化銨和過氧化氫水之水溶液將所準備的矽晶圓進行清洗，藉此將前述矽晶圓的正反面或反面進行粗糙化； 其中，作為前述清洗步驟中使用的水溶液，使用Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比為95以上且1100以下的水溶液。
- 如請求項1所述之矽晶圓的清洗方法，其中，針對前述清洗步驟中使用的前述水溶液，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裸面之矽晶圓、磊晶晶圓或SOI晶圓中的任一種，使用膜厚3nm以上的附矽氧化膜之晶圓作為前述SiO 2的蝕刻量的計算用晶圓。
- 如請求項1所述之矽晶圓的清洗方法，其中，使前述清洗步驟中形成的自然氧化膜殘留在前述清洗步驟後的矽晶圓表面。
- 如請求項2所述之矽晶圓的清洗方法，其中，使前述清洗步驟中形成的自然氧化膜殘留在前述清洗步驟後的矽晶圓表面。
- 如請求項1～4中任一項所述之矽晶圓的清洗方法，其中，預先求出前述Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比及清洗時間與表面粗糙度的關係，基於所求出的關係，選擇前述Si相對於SiO 2的蝕刻選擇比、清洗時間，來實行前述清洗步驟。
- 一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於：對藉由請求項1～5中任一項所述之矽晶圓的清洗方法所清洗並且正反面經粗糙化的矽晶圓的其中一面實行CMP加工，來獲得一種矽晶圓，僅前述其中一面的相反側的面選擇性地被粗糙化。
- 一種矽晶圓的製造方法，其特徵在於，藉由請求項1～5中任一項所述之矽晶圓的清洗方法，利用單片式來獲得僅反面被清洗而被粗糙化的矽晶圓。
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