TWI616944B - 矽晶圓清潔方法以及矽晶圓清潔裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種矽晶圓清潔方法，其藉由碳酸水來對經清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗。根據上述矽晶圓清潔方法，不會因沖洗處理而產生靜電，不會產生靜電擊穿，或灰塵不會因靜電而附著於已清洗的矽晶圓表面，可防止矽晶圓的沖洗處理時的金屬雜質的附著，並且亦可顧及成本，此外，可使用不會產生殘渣的潔淨的沖洗液來進行沖洗處理。
Description
本發明是有關於一種矽晶圓清潔方法以及矽晶圓清潔裝置，該矽晶圓清潔方法以及矽晶圓清潔裝置於半導體製造過程(process)中的濕式(wet)清洗過程中，防止雜質附著於矽晶圓(silicon wafer)。
隨著以積體電路(Integrated Circuit，IC)的高積體化為目的的半導體製品的製程(manufacturing process)的微細化，微量雜質的混入會大幅度地對該半導體製品的元件性能或製品良率產生影響。於半導體製品的製造步驟中，為了防止微量雜質的混入，需要進行嚴格的污染控制(contamination control)，利用各步驟來進行各種清洗。
作為一般在製成配線圖案(pattern)之前的前端製程(Front End Of Line，FEOL)中所使用的半導體基板(矽晶圓)清洗液，可使用以將微粒子予以除去為目的的氨水與過氧化氫水與水的混合液(SC-1)；以將金屬予以除去為目的的鹽酸與過氧化氫水與水的混合液(SC-2)或稀氫氟酸、臭氧水、臭氧水及稀氫氟酸的混合液；以及以將有機物予以除去為目的的硫酸與過氧化氫水的混合液(SPM)或硫酸與臭氧與水的混合液等，根據目的，可單獨或組合地使用上述混合液。
於先前的清洗步驟(RCA清洗方法或其改良型清洗方法)中，利用如上所述的清洗液來對基板表面進行處理之
後，為了沖去該清洗液，必然會實施利用超純水來對基板進行洗滌的沖洗(rinse)步驟。此時，哪怕於沖洗用的超純水中存在極少的污染物，該污染物亦會附著於基板表面，因此，對於沖洗用的超純水的純度要求非常高。
然而，關於近年來對於沖洗用超純水的純度的要求，因過於擔心污染物會附著於基板表面，該要求往往忽視了成本或便利性且過高，尤其於作為污染物而成為問題的金屬的情形時，由於使超純水中的微量金屬的濃度下降，則確保安全，因此，現狀是不對如下的效果進行確認而傾力使總體濃度減少，上述效果是指以何程度來使何成分減少即可。
又，當使用超純水作為沖洗液時，由於超純水的電阻率的值高，因此，亦會產生如下的問題，即，因沖洗處理而產生靜電，從而產生靜電擊穿，或灰塵因靜電而附著於已清洗的基板表面。為了解決如上所述的問題，使氨溶解於超純水的技術已揭示於專利文獻1。
另一方面，於專利文獻2中揭示有如下的清洗方法，即，為了將附著於基板表面金屬雜質予以除去，使被清洗物與清洗液發生接觸，該清洗液是將臭氧氣體(ozone gas)與二氧化碳溶解於純水或超純水而成的清洗液。
此外，於專利文獻3中揭示有如下的內容：當利用超純水來對形成有金屬配線的基板進行沖洗時，為了一面防止金屬附著，一面藉由超純水來防止自基板表面上的金屬配線溶解出的金屬再次附著於基板，使用包含螯合劑的超
純水作為沖洗液。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-273799號公報
[專利文獻2]日本專利特開2001-062412號公報
[專利文獻3]日本專利特開2002-050606號公報
然而，專利文獻2中所提出的包含碳酸的清洗液終歸只是著眼於如下的優點，即，將碳酸添加至作為基板清洗的化學藥液替代品而用於清洗的臭氧，專利文獻2的方法並非是為了僅利用碳酸水來預防金屬的附著而使用的方法。
又，若對於如氧化膜或氮化膜等的原本難以被超純水蝕刻的基板表面，使用如專利文獻3所揭示的將化學藥品添加至超純水而成的沖洗液，則不佳，較為理想的是使用不會產生殘渣的潔淨的沖洗液。
本發明是鑒於上述問題而成的發明，本發明的目的在於提供如下的矽晶圓清潔方法以及矽晶圓清潔裝置，該矽晶圓清潔方法以及矽晶圓清潔裝置不會因沖洗處理而產生靜電，不會產生靜電擊穿，或灰塵不會因靜電而附著於已清洗的矽晶圓表面，可防止矽晶圓的沖洗處理時的金屬雜質的附著，並且亦可顧及成本，此外，可使用不會產生殘渣的潔淨的沖洗液來進行沖洗處理。
為了解決上述問題，第一，本發明提供一種矽晶圓清
潔方法，其特徵在於：藉由碳酸水來對經清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗(發明1)。
根據上述發明(發明1)，利用碳酸水來將殘存於矽晶圓的表面的清洗液沖走，藉此，碳酸水使矽晶圓表面的陰離子性緩和，因而，使陽離子性的金屬對於矽晶圓表面的親和性減小，因此，於矽晶圓的沖洗處理時，可防止金屬雜質附著於矽晶圓表面，並且不會不計成本地將僅純度提高的超純水設為沖洗液，可使用作為不會產生殘渣的潔淨的沖洗液的碳酸水來進行沖洗處理。又，亦不會產生如下的問題，該問題是指如使用超純水作為沖洗液的情形般，因沖洗處理而產生靜電，從而產生靜電擊穿，或灰塵因靜電而附著於已清洗的基板表面。而且，可藉由使用如下的矽晶圓作為原材料，來製造品質更高的半導體製品，金屬雜質或灰塵已被防止附著於上述矽晶圓的表面。
於上述發明(發明1)中，亦可藉由上述碳酸水來對上述矽晶圓進行沖洗之後，藉由超純水來進行沖洗(發明2)。
根據上述發明(發明2)，於利用碳酸水的沖洗處理之後，進一步利用超純水來進行沖洗，藉此，將碳酸水沖走，當容易與碳酸形成化合物而析出的金屬存在於矽晶圓附近時，可防止該金屬與碳酸形成化合物。
於上述發明(發明1)中，較佳為藉由如下的碳酸水來對經上述清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗，上述碳酸水的二氧化碳濃度已基於經上述矽晶圓清潔方法清潔之後的上
述矽晶圓的金屬附著量的分析結果而被調整(發明3)。
根據上述發明(發明3)，由於可根據清潔之後的矽晶圓表面的金屬附著量，決定碳酸水中的二氧化碳濃度，並且對該二氧化碳濃度進行調整，因此，可更有效率地使用碳酸水來對矽晶圓進行沖洗處理。
於上述發明(發明1)中，可於利用上述清洗液來進行清洗的清洗槽中，利用上述碳酸水來進行沖洗處理(發明4)，亦可在與利用上述清洗液來進行清洗的清洗槽不同的清洗槽中，利用上述碳酸水來進行沖洗處理(發明5)。
於上述發明(發明1)中，可藉由使用透氣膜來使二氧化碳溶解於超純水的方法、將二氧化碳注入至超純水所通過的管路(line)的方法、或使碳酸型離子交換樹脂與超純水接觸而使二氧化碳逐步釋放至超純水中的方法，調製上述碳酸水(發明6)。
第二，本發明提供一種矽晶圓清潔裝置，其特徵在於包括：清潔槽，藉由清洗液來對矽晶圓進行清洗處理；以及碳酸水供給部，將碳酸水供給至上述清潔槽，藉由自上述碳酸水供給部供給至上述清潔槽的碳酸水，對經上述清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗(發明7)。
根據上述發明(發明7)，於藉由清洗液來對矽晶圓進行清洗處理的清潔槽中，利用碳酸水供給部所供給的碳酸水，將殘存於矽晶圓的表面的清洗液沖走，藉此，碳酸水使矽晶圓表面的陰離子性緩和，因而，使陽離子性的金屬對於矽晶圓表面的親和性減小，因此，於矽晶圓的沖洗處
理時，可防止金屬雜質附著於矽晶圓表面，並且不會不計成本地將僅純度提高的超純水設為沖洗液，可使用作為不會產生殘渣的潔淨的沖洗液的碳酸水來進行沖洗處理。又，亦不會產生如下的問題，該問題是指如使用超純水作為沖洗液的情形般，因沖洗處理而產生靜電，從而產生靜電擊穿，或灰塵因靜電而附著於已清洗的基板表面。而且，可藉由使用如下的矽晶圓作為原材料，來製造品質更高的半導體製品，金屬雜質或灰塵已被防止附著於上述矽晶圓的表面。
於上述發明(發明7)中，亦可更包括超純水供給部，該超純水供給部將超純水供給至上述清潔槽，藉由上述碳酸水來對上述矽晶圓進行沖洗之後，藉由自上述超純水供給部供給至上述清潔槽的超純水，對上述矽晶圓進行沖洗(發明8)。
根據上述發明(發明8)，於利用碳酸水的沖洗處理之後，利用自超純水供給部供給至清潔槽的超純水來對矽晶圓進行沖洗，藉此，將碳酸水沖走，當容易與碳酸形成化合物而析出的金屬存在於矽晶圓附近時，可防止該金屬與碳酸形成化合物。
於上述發明(發明7)中，較佳為更包括：清洗液供給部，將清洗液供給至上述清潔槽；以及液體供給單元，對朝向上述清潔槽的上述清洗液與上述碳酸水的供給進行切換(發明9)。
根據上述發明(發明9)，由於可一面對清洗液與碳酸
水進行切換，一面供給至清潔槽，因此，可有效率地藉由碳酸水來對經清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗。
第三，本發明提供一種矽晶圓清潔裝置，其特徵在於包括：清洗槽，對矽晶圓進行清洗處理；沖洗槽，對已在上述清洗槽內經清洗處理的矽晶圓進行沖洗處理；以及碳酸水供給部，將碳酸水供給至上述沖洗槽，藉由自上述碳酸水供給部供給至上述沖洗槽的碳酸水，對已在上述清洗槽中經清洗的矽晶圓進行沖洗(發明10)。
根據上述發明(發明10)，於清洗槽中，藉由清洗液來對矽晶圓進行清洗處理之後，於沖洗槽中，藉由碳酸水供給部所供給的碳酸水，將殘存於矽晶圓的表面的清洗液沖走，藉此，碳酸水使矽晶圓表面的陰離子性緩和，因而，使陽離子性的金屬對於矽晶圓表面的親和性減小，因此，於矽晶圓的沖洗處理時，可防止金屬雜質附著於矽晶圓表面，並且不會不計成本地將僅純度提高的超純水設為沖洗液，可使用作為不會產生殘渣的潔淨的沖洗液的碳酸水來進行沖洗處理。又，亦不會產生如下的問題，該問題是指如使用超純水作為沖洗液的情形般，因沖洗處理而產生靜電，從而產生靜電擊穿，或灰塵因靜電而附著於已清洗的基板表面。而且，可藉由使用如下的矽晶圓作為原材料，來製造品質更高的半導體製品，金屬雜質或灰塵已被防止附著於上述矽晶圓的表面。
於上述發明(發明7~發明10)中，較佳為藉由如下的碳酸水來對經上述清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗，上述
碳酸水的二氧化碳濃度已基於經上述矽晶圓清潔裝置清潔之後的上述矽晶圓的金屬附著量的分析結果而被調整(發明11)。
根據上述發明(發明11)，由於可根據清潔之後的矽晶圓表面的金屬附著量，決定碳酸水中的二氧化碳濃度，對該二氧化碳濃度進行調整，因此，可更有效率地使用碳酸水來對矽晶圓進行沖洗處理。
根據本發明的矽晶圓清潔方法以及矽晶圓清潔裝置，不會因沖洗處理而產生靜電，不會產生靜電擊穿，或灰塵不會因靜電而附著於已清洗的矽晶圓表面，可防止矽晶圓的沖洗處理時的金屬雜質的附著，並且亦可顧及成本，進而，可使用不會產生殘渣的潔淨的沖洗液來進行沖洗處理。
以下，參照圖式來對本發明的實施形態進行說明。圖1是表示本發明的一個實施形態的矽晶圓清潔裝置的概略圖。
如圖1所示，本實施形態的矽晶圓清潔裝置10包括：清洗槽1、稀氫氟酸供給裝置2、二氧化碳供給裝置3、臭氧氣體供給裝置4、以及超純水供給管路5。
於清洗槽1內設置有未圖示的晶圓支持器(wafer holder)，將作為被清洗物的矽晶圓安裝於晶圓支持器，且設置於清洗槽1內。
超純水供給管路5的一端連接於超純水製造系統
(system)6，另一端連接於三向切換閥7的一個入口埠(port)。又，連接於稀氫氟酸供給裝置2的稀氫氟酸供給管21連接於三向切換閥7的其他入口埠，連接於清洗槽1的液體供給管11連接於三向切換閥7的出口埠。藉此，超純水製造系統6所製造的超純水W經由超純水供給管路5以及三向切換閥7而供給至清洗槽1，稀氫氟酸經由稀氫氟酸供給管21以及三向切換閥7而供給至清洗槽1。
於超純水供給管路5的途中，經由二氧化碳供給管31而連接著二氧化碳供給裝置3，且經由臭氧氣體供給管41而連接著臭氧氣體供給裝置4，於二氧化碳供給管31以及臭氧氣體供給管41的途中分別設置有閥門(valve)8A、8B。藉此，可利用閥門8A、8B的開閉，來對自二氧化碳供給裝置3或臭氧氣體供給裝置4朝向超純水供給管路5的二氧化碳或臭氧氣體的供給進行控制。
稀氫氟酸供給裝置2將作為清洗液的稀氫氟酸，經由三向切換閥7以及液體供給管11而供給至清洗槽1。對上述三向切換閥7進行操作，藉此，可對自超純水供給管路5至清洗槽1的超純水的供給、與自稀氫氟酸供給裝置2至清洗槽1的稀氫氟酸的供給進行切換。
亦即，本實施形態的矽晶圓清潔裝置10對三向切換閥7、閥門8A、8B進行操作，藉此，可自如地對供給至清洗槽1的液體進行切換。例如，對三向切換閥7進行操作，僅使自稀氫氟酸供給裝置2通向液體供給管11的流路打開，藉此，可將稀氫氟酸供給至清洗槽1。又，對三向切
換閥7進行操作，僅使自超純水供給管路5通向液體供給管11的流路打開，藉此，亦可將超純水供給至清洗槽1。而且，於上述狀態下，使閥門8A打開，將二氧化碳自二氧化碳供給裝置3供給至超純水，藉此，可將碳酸水供給至清洗槽1；使閥門8A關閉，使閥門8B打開，將臭氧氣體自臭氧氣體供給裝置4供給至超純水，藉此，亦可將臭氧水供給至清洗槽1；使閥門8A及閥門8B均打開，將二氧化碳與臭氧氣體供給至超純水，藉此，亦可將包含碳酸的臭氧水供給至清洗槽1。
再者，於本實施形態中，矽晶圓清潔裝置10包括稀氫氟酸供給裝置2，以將作為清洗液的稀氫氟酸供給至清洗槽1，但不限於此，例如，根據清洗的目的，清洗液可為：氨水與過氧化氫水與水的混合液、鹽酸與過氧化氫水與水的混合液、硫酸與過氧化氫水的混合液、以及硫酸與臭氧與水的混合液等，亦可根據目的來組合地使用上述混合液，矽晶圓清潔裝置10亦可包括能夠供給所需的各種清洗液的裝置。
作為矽晶圓清潔裝置10所具有的二氧化碳供給裝置3，例如可列舉二氧化碳罐等，但只要可供給二氧化碳，則可為任何裝置，並無特別的限定。再者，二氧化碳供給裝置3較佳為如下的裝置，該裝置能夠對二氧化碳的供給量進行控制，從而可將供給至清洗槽1的碳酸水的二氧化碳濃度精確地調整為規定的濃度。
作為矽晶圓清潔裝置10所具有的臭氧氣體供給裝置
4，例如可列舉如下的裝置等，該裝置包括利用無聲放電、沿面放電(creeping discharge)等的放電方式的臭氧氣體製造裝置或電解方式的臭氧氣體製造裝置等，但只要可供給臭氧氣體，則可為任何裝置，並無特別的限定。再者，臭氧氣體供給裝置4較佳為如下的裝置，該裝置能夠對臭氧氣體的供給量進行控制，從而可將供給至清洗槽1的臭氧水的臭氧濃度精確地調整為規定的濃度。
利用本實施形態的矽晶圓清潔裝置10的矽晶圓的清洗處理以及沖洗處理是以如下的方式進行。
首先，將作為被清洗物的矽晶圓安裝於晶圓支持器(未圖示)，且設置於清洗槽1內。接著，對三向切換閥7進行操作，僅使自稀氫氟酸供給裝置2通向供給管11的流路打開，開始將規定的濃度的稀氫氟酸供給至清洗槽1。接著，以規定的時間來將稀氫氟酸供給至清洗槽1，藉此，對矽晶圓進行清洗。藉由進行上述清洗，自矽晶圓表面將金屬雜質予以除去，並且氧化膜的形成基底露出。
然後，對三向切換閥7進行操作，僅使自超純水供給管路5通向供給管11的流路打開，使稀氫氟酸的供給停止，開始將超純水供給至清洗槽1，以規定的時間來對矽晶圓進行沖洗處理。
於沖洗處理之後，使閥門8B打開，將臭氧氣體供給至在超純水供給管路5中流動的超純水，並且使閥門8A打開，將二氧化碳供給至在超純水供給管路5中流動的超純水W。結果，開始將包含碳酸的臭氧水經由液體供給管
11而供給至清洗槽1。以規定的時間來將上述包含碳酸的臭氧水供給至清洗槽1，藉此，對矽晶圓進行清洗。本實施形態的矽晶圓清潔裝置10藉由進行如上所述的清洗處理，可自矽晶圓表面將金屬雜質予以除去，並且可於矽晶圓表面形成氧化膜。
供給至清洗槽1的包含碳酸的臭氧水中的臭氧濃度為100ppm以下，較佳為1ppm~50ppm，尤佳為5ppm~20ppm。若供給至清洗槽1的臭氧水的臭氧濃度不足1ppm，則形成於矽晶圓的氧化矽膜的膜厚有可能會不充分，若上述臭氧水的臭氧濃度超過100ppm，則氧化反應劇烈，難以形成均質的氧化矽膜，導致形成COOH基的比率高的氧化膜。
供給至清洗槽1的包含碳酸的臭氧水中的二氧化碳濃度為10ppm以下，較佳為1ppm~5ppm，尤佳為1ppm~3ppm。
利用包含碳酸的臭氧水來進行清洗處理之後，於使閥門8A打開的狀態下，使閥門8B關閉，使臭氧氣體的供給停止，藉此開始將碳酸水供給至清洗槽1，以規定的時間，利用碳酸水來對矽晶圓進行沖洗處理。本實施形態的矽晶圓清潔裝置10藉由進行如上所述的沖洗處理，可自矽晶圓表面將作為清洗液的臭氧水沖走，並且可防止金屬雜質附著於矽晶圓表面。再者，供給至清洗槽1的碳酸水中的二氧化碳濃度只要與上述包含碳酸的臭氧水中的二氧化碳濃度相同即可。
而且，經過規定的時間之後，亦使閥門8A關閉而使二氧化碳的供給停止，藉此，僅將超純水W供給至清洗槽1，以規定的時間，利用超純水來對矽晶圓進行沖洗處理。本實施形態的矽晶圓清潔裝置10進行如上所述的利用超純水的沖洗處理，藉此，將碳酸水沖走，當容易與碳酸形成化合物而析出的金屬存在於矽晶圓附近時，可防止該金屬與碳酸形成化合物。
對於由超純水製造系統6供給至超純水供給管路5的超純水而言，較佳為電阻率為18MΩ．cm以上，且總有機碳(Total Organic Carbon，TOC)為5ppb以下。
再者，本實施形態的矽晶圓清潔裝置10僅包括一個清洗槽1，但不限於此，例如，矽晶圓清潔裝置可包括多個清洗槽，於各個清洗槽中進行不同的清洗處理，上述矽晶圓清潔裝置亦可包括與清洗槽不同的沖洗槽，於該沖洗槽中進行沖洗處理。具體而言，矽晶圓清潔裝置亦可採用如下的構成，即，包括清洗槽與沖洗槽，於清洗槽中，進行利用稀氫氟酸的清洗處理與利用包含碳酸的臭氧水的清洗處理，於沖洗槽中，進行利用碳酸水的沖洗處理與利用超純水的沖洗處理。又，矽晶圓清潔裝置亦可採用如下的構成，即，包括第1清洗槽、第2清洗槽以及沖洗槽，於第1清洗槽中，進行利用稀氫氟酸的清洗處理，於第2清洗槽中，進行利用包含碳酸的臭氧水的清洗處理，於沖洗槽中，進行利用碳酸水的沖洗處理與利用超純水的沖洗處理。
又，本實施形態的矽晶圓清潔裝置10採用如下的構
成，即，將二氧化碳供給裝置3經由二氧化碳供給管31以及閥門8A而連接於超純水供給管路5，且藉由將二氧化碳注入至超純水所通過的管路的方法，調製用於沖洗處理的碳酸水，但不限於此，例如，可藉由使用透氣膜來使二氧化碳溶解於超純水的方法，調製用於沖洗處理的碳酸水；亦可藉由使碳酸型離子交換樹脂與超純水接觸而將二氧化碳逐步釋放至超純水中的方法，調製用於沖洗處理的碳酸水。
[實例]
以下，根據實例以及比較例來更詳細地對本發明進行說明，但本發明完全不受這些實例限定。再者，於下述的實例以及比較例中，使用P型矽晶圓(信越半導體公司製造，電阻率為8Ω．cm~12Ω．cm)作為矽晶圓。又，將成為基準的金屬雜質設為Fe。
[比較例1]
於圖1所示的矽晶圓清潔裝置10中，將矽晶圓安裝於晶圓支持器，且設置於清洗槽1內。首先，對三向切換閥7進行操作，藉此使自稀氫氟酸供給裝置2通向液體供給管11的流路打開，將2%稀氫氟酸對清洗槽1供給2分鐘，將金屬雜質予以除去，並且使氧化膜的形成基底露出之後，使用超純水(Fe濃度：1ng/L)來進行2分鐘的沖洗處理。
於沖洗處理之後，對三向切換閥7進行操作，藉此使自超純水供給管路5通向液體供給管11的流路打開，使閥
門8B打開，將15ppm的臭氧氣體自臭氧氣體供給裝置4供給至超純水供給管路5中的超純水，並且使閥門8A打開，將1ppm的二氧化碳自二氧化碳供給裝置3供給至超純水，藉此，使包含碳酸的臭氧水於清洗槽1中通過20分鐘，將金屬雜質予以除去，並且於矽晶圓表面形成氧化膜。
形成氧化膜之後，使閥門8A、8B均關閉，從而使來自臭氧氣體供給裝置4的臭氧氣體的供給以及來自二氧化碳供給裝置3的二氧化碳的供給停止，藉此，將超純水W供給至清洗槽1，利用超純水W來進行15分鐘的沖洗處理。
於清潔的環境中，使經由至今為止的步驟的矽晶圓乾燥，藉由氣相分解-感應耦合電漿/質譜分析儀(Inductively Coupled Plasma/Mass Spectrometry，ICP/MS)來對乾燥之後的矽晶圓中的Fe附著量進行分析之後，Fe元素的晶圓上濃度為2.2×1010atoms/cm2。
[比較例2]
於圖1所示的矽晶圓清潔裝置10中，將矽晶圓安裝於晶圓支持器，且設置於清洗槽1內。然後，對三向切換閥7進行操作，藉此，使自稀氫氟酸供給裝置2通向液體供給管11的流路打開，將2%稀氫氟酸對清洗槽1供給2分鐘，將金屬雜質予以除去，並且使氧化膜形成的基底露出之後，使用超純水(Cu濃度：1ng/L)來進行2分鐘的沖洗處理。
於清潔的環境中，使經由至今為止的步驟的矽晶圓乾燥，藉由氣相分解-全反射X射線螢光分析儀(Total-reflection X-Ray Fluorescence spectrometer，TXRF)(全反射螢光X射線)來對乾燥之後的矽晶圓中的Cu附著量進行分析之後，Cu元素的晶圓上濃度為3.7×1010atoms/cm2。
[實例1]
於如圖1所示的矽晶圓清潔裝置10中，將矽晶圓安裝於晶圓支持器，且設置於清洗槽1內。首先，對三向切換閥7進行操作，藉此，使自稀氫氟酸供給裝置2通向液體供給管11的流路打開，將2%稀氫氟酸對清洗槽1供給2分鐘，將金屬雜質予以除去，並且使氧化膜的形成基底露出。然後，對三向切換閥7進行操作，藉此，使自超純水供給管路5通向液體供給管11的流路打開，使用超純水W(Fe濃度：1ng/L)來進行2分鐘的沖洗處理。
於沖洗處理之後，對三向切換閥7進行操作，藉此，使自超純水供給管路5通向液體供給管11的流路打開，將閥門8B打開，使15ppm的臭氧氣體自臭氧氣體供給裝置4供給至超純水，並且將閥門8A打開，使1ppm的二氧化碳自二氧化碳供給裝置3供給至超純水，藉此，使包含碳酸的臭氧水於清洗槽1中通過20分鐘，將金屬雜質予以除去，並且於矽晶圓表面形成氧化膜。
形成氧化膜之後，於閥門8A打開的狀態下，將閥門8B關閉，僅使來自臭氧氣體供給裝置4的臭氧氣體的供給
停止，利用碳酸水來進行10分鐘的沖洗處理。然後，將閥門8A關閉，使二氧化碳的供給停止，然後利用超純水W來進行5分鐘的沖洗處理。
於清潔的環境中，使經由至今為止的步驟的矽晶圓乾燥，藉由氣相分解-ICP/MS來對乾燥之後的矽晶圓中的Fe附著量進行分析之後，Fe元素的晶圓上濃度為5.1×109atoms/cm2。
[實例2]
除了使用Fe濃度為5ng/L的超純水以外，與實例1同樣地對矽晶圓進行清潔處理，藉由氣相分解-ICP/MS來對乾燥之後的矽晶圓中的Fe附著量進行分析之後，Fe元素的晶圓上濃度為4.3×1010atoms/cm2。
[實例3]
對實例2中的金屬附著量進行反饋，將自二氧化碳供給裝置3供給至超純水的二氧化碳設為5ppm，除此以外，與實例2同樣地對矽晶圓進行清潔處理，藉由氣相分解-ICP/MS來對乾燥之後的矽晶圓中的Fe附著量進行分析之後，Fe元素的晶圓上濃度已減少至8.9×109atoms/cm2為止。
[實例4]
於如圖1所示的矽晶圓清潔裝置10中，將矽晶圓安裝於晶圓支持器，且設置於清洗槽1內。首先，對三向切換閥7進行操作，藉此，使自稀氫氟酸供給裝置2通向液體供給管11的流路打開，將2%稀氫氟酸對清洗槽1供給2分鐘，將金屬雜質予以除去，並且使氧化膜的形成基底露
出。然後，對三向切換閥7進行操作，藉此，使自超純水供給管路5通向液體供給管11的流路打開，使閥門8A打開，將1ppm的二氧化碳自二氧化碳供給裝置3供給至超純水W(Cu濃度：1ng/L)，藉此，使用碳酸水來進行2分鐘的沖洗處理。
於清潔的環境中，使經由至今為止的步驟的矽晶圓乾燥，藉由氣相分解-TXRF(全反射螢光X射線)來對乾燥之後的矽晶圓中的Cu附著量進行分析之後，Cu元素的晶圓上濃度為3.2×109atoms/cm2。
根據以上的比較例以及實例，已確認：於矽晶圓的沖洗處理時，可使用碳酸水作為不會產生殘渣的潔淨的沖洗液，無需不計成本地使用僅純度提高的超純水作為沖洗液，金屬雜質(Fe)的附著亦充分地受到抑制。
[產業上之可利用性]
本發明作為如下的矽晶圓清潔方法而有用，該矽晶圓清潔方法防止矽晶圓的沖洗處理時的金屬雜質的附著，並且亦顧及了成本，此外使用了不會產生殘渣的潔淨的沖洗液。
1‧‧‧清洗槽
2‧‧‧稀氫氟酸供給裝置
3‧‧‧二氧化碳供給裝置
4‧‧‧臭氧氣體供給裝置
5‧‧‧超純水供給管路
6‧‧‧超純水製造系統
7‧‧‧三向切換閥
8A、8B‧‧‧閥門
10‧‧‧矽晶圓清潔裝置
11‧‧‧液體供給管
21‧‧‧稀氫氟酸供給管
31‧‧‧二氧化碳供給管
41‧‧‧臭氧氣體供給管
圖1是表示本發明的一個實施形態的矽晶圓清潔裝置的概略圖。
1‧‧‧清洗槽
2‧‧‧稀氫氟酸供給裝置
3‧‧‧二氧化碳供給裝置
4‧‧‧臭氧氣體供給裝置
5‧‧‧超純水供給管路
6‧‧‧超純水製造系統
7‧‧‧三向切換閥
8A、8B‧‧‧閥門
10‧‧‧矽晶圓清潔裝置
11‧‧‧液體供給管
21‧‧‧稀氫氟酸供給管
31‧‧‧二氧化碳供給管
41‧‧‧臭氧氣體供給管
Claims (9)
- 一種矽晶圓清潔方法，其特徵在於：藉由超純水來對經清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗，以及藉由包含碳酸的臭氧水來進行清洗之後，藉由碳酸水來進行沖洗，並再藉由超純水來進行沖洗。
- 如申請專利範圍第1項所述之矽晶圓清潔方法，其中藉由碳酸水來對經上述清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗，上述碳酸水的二氧化碳濃度為10ppm以下。
- 如申請專利範圍第1項所述之矽晶圓清潔方法，其中於利用上述清洗液來進行清洗的清洗槽中，進行利用上述碳酸水的沖洗處理。
- 如申請專利範圍第1項所述之矽晶圓清潔方法，其中在與利用上述清洗液來進行清洗的清洗槽不同的清洗槽中，進行利用上述碳酸水的沖洗處理。
- 如申請專利範圍第1項所述之矽晶圓清潔方法，其中藉由使用透氣膜來使二氧化碳溶解於超純水的方法、將二氧化碳注入至超純水所通過的管路的方法、或使碳酸型離子交換樹脂與超純水接觸而使二氧化碳逐步釋放至超純水中的方法，調製上述碳酸水。
- 一種矽晶圓清潔裝置，其特徵在於包括： 清潔槽，藉由清洗液進行矽晶圓的清洗處理；超純水供給管路，將超純水供給至上述清潔槽；二氧化碳供給裝置，將二氧化碳供給至上述超純水供給管路；以及臭氧氣體供給裝置，將臭氧氣體供給至上述超純水供給管路，藉由自上述超純水供給管路供給至上述清潔槽的超純水，對經上述清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗之後，藉由自上述二氧化碳供給裝置供給的二氧化碳以及上述臭氧氣體供給裝置供給的臭氧氣體各自供給至上述超純水供給管路而供給至上述清潔槽的包含碳酸的臭氧水，對上述矽晶圓進行清洗，接著藉由自上述二氧化碳供給裝置供給的二氧化碳供給至上述超純水供給管路而供給至上述清潔槽的碳酸水，對上述矽晶圓進行沖洗，並再藉由自上述超純水供給管路供給至上述清潔槽的超純水，對上述矽晶圓進行沖洗。
- 如申請專利範圍第6項所述之矽晶圓清潔裝置，其中更包括：清洗液供給部，將清洗液供給至上述清潔槽；以及液體供給單元，對朝向上述清潔槽的上述清洗液與上述碳酸水的供給進行切換。
- 一種矽晶圓清潔裝置，其特徵在於包括：清洗槽，對矽晶圓進行清洗處理； 沖洗槽，對在上述清洗槽內進行了清洗處理的矽晶圓進行沖洗處理；超純水供給管路，將超純水供給至上述清洗槽或上述沖洗槽；二氧化碳供給裝置，將二氧化碳供給至上述超純水供給管路；以及臭氧氣體供給裝置，將臭氧氣體供給至上述超純水供給管路，藉由自上述超純水供給管路供給至上述沖洗槽的超純水，對在上述清洗槽中進行了清洗的矽晶圓進行沖洗之後，藉由自上述二氧化碳供給裝置供給的二氧化碳以及上述臭氧氣體供給裝置供給的臭氧氣體各自供給至上述超純水供給管路而供給至上述清洗槽的包含碳酸的臭氧水，對上述矽晶圓進行清洗，接著藉由自上述二氧化碳供給裝置供給的二氧化碳供給至上述超純水供給管路而供給至上述沖洗槽的碳酸水，對上述矽晶圓進行沖洗，並再藉由自上述超純水供給管路供給至上述沖洗槽的超純水，對上述矽晶圓進行沖洗。
- 如申請專利範圍第6項至第8項中任一項所述之矽晶圓清潔裝置，其中藉由碳酸水來對經上述清洗液清洗的矽晶圓進行沖洗，上述碳酸水的二氧化碳濃度為10ppm以下。
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