TWI819875B - 用於清洗半導體晶圓的方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於清洗半導體晶圓的一側的方法，其按給定順序包括以下步驟：（1）第一清洗步驟，其用於用臭氧化水進行清洗和隨後用淨化水進行的沖洗步驟，（2）第二清洗步驟，其包括用臭氧化水進行的處理步驟，接著是用含HF的液體進行的處理步驟，其中該第二清洗步驟可以重複多次，（3）第三清洗步驟，其用於用臭氧化水進行清洗和隨後用淨化水進行的沖洗步驟，（4）乾燥步驟，其中半導體晶圓的一側被乾燥，該方法包括在第一清洗步驟之前直接用水進行的初步清洗步驟，使得半導體晶圓的一側在第一清洗步驟開始時仍然是濕的。
Description
本發明的標的是一種用於清洗半導體晶圓的方法。
在拋光和塗覆（例如藉由磊晶沉積）或熱處理步驟（「退火」）之後及／或在高溫操作步驟之前，使用濕化學方法清洗例如用作生產微電子元件之基板的半導體晶圓，通常為矽晶圓。清洗的目的是盡可能地除去半導體晶圓被金屬（諸如銅）或被有機物污染，以及盡可能地除去黏附於晶圓表面的顆粒，因為這種污染在隨後的元件生產中導致問題，實例是柵極氧化物的不均勻生長或多晶矽柵極的不均勻沉積。
本文中採用的方法包括單晶圓清洗方法，其中半導體晶圓繞其中心軸快速旋轉，同時首先用一種或多種液體清洗，然後用去離子水沖洗，並乾燥。液體被施加於正在旋轉的半導體晶圓，並藉由離心力而朝向晶圓邊緣加速，導致液體向外流出並留下大致覆蓋晶圓整個表面的薄膜。在半導體晶圓的進一步旋轉且在例如添加會降低液膜表面張力的蒸汽（例如異丙醇）的情況下的隨後的乾燥期間，整個液膜向外流出。此類方法描述於例如US 2004/0 103 915 A1和EP 0 905 747 A1中。
說明書US 2014/048 100 A1揭露一種使用以下步驟清洗半導體晶圓的方法：
（1）第一清洗步驟，其用於用臭氧化水（ozonized water）進行清洗和隨後用淨化水進行的沖洗步驟，
（2）第二清洗步驟，其包括用臭氧化水進行的處理步驟，接著是用含HF的液體的處理步驟，其中該第二清洗步驟可以重複多次，
（3）第三清洗步驟，其用於用臭氧化水進行清洗和隨後用淨化水進行的沖洗步驟，
（4）乾燥步驟，其中半導體晶圓被乾燥。
在測試該方法時，發明人發現在晶圓上可能出現缺陷圖案，該缺陷圖案可用LLS測量工具測量。這些缺陷顯然優先出現在基板的中心，並且可能在元件製造操作中對受到影響的半導體晶圓的性能產生不利的後果。
因此，本發明的目的是提供一種不具有這些缺陷或至少使這些缺陷出現的可能性最小化的方法。
該目的係藉由申請專利範圍中所述的方法實現。
縮寫DIW：去離子水。
O3W：由溶解在去離子水中的15至20 ppm臭氧（O
3）構成的去離子水。
SC1：在去離子水中含有0.3%四甲基氫氧化銨（TMAH，[N(CH
3)
4]OH）和0.7%過氧化氫（H
2O
2）的「標準清洗1」。
HF：溶解在去離子水中的0.5%至1%氟化氫（HF）。
DRY：在100%氮氣氣氛（N
2）中進行的乾燥操作。
在測試使用單晶圓清洗設備清洗半導體晶圓的現有技術方法時，本發明人確認，缺陷圖案可能在晶圓上出現，該缺陷圖案可利用LLS測量來測量。
這些缺陷圖案可以使用例如來自KLA-Tencor和Surfscan SP1 MX的儀器，藉由光散射測量來視覺化，並且因此被稱為局部光散射缺陷。WO 2005101483A1揭露一種用於磊晶塗覆的半導體晶圓的散射光測量技術。
如圖1所示，這些缺陷優先出現在半導體晶圓的中心。它們可能在元件製造操作中對受到影響的半導體晶圓的性能產生不利的後果。
在試圖消除這些缺陷的出現時，本發明人發現，以下步驟是有利的，並且因此是較佳的：首先進行第一清洗步驟，其用於用臭氧化水進行清洗和隨後用淨化水進行的沖洗步驟；
然後進行第二清洗步驟，其包括用臭氧化水進行的處理步驟，接著是用含HF的液體的處理步驟，其中該第二清洗步驟可以重複多次；然後進行第三清洗步驟，其用於用臭氧化水進行清洗和隨後用淨化水進行的沖洗步驟；並進行乾燥步驟，其中半導體晶圓的一側被乾燥。
這裡較佳的是緊接在第一清洗步驟之前存在使用水進行的初步清洗步驟。這裡重要的是，在第一清洗步驟開始之前，經清洗的半導體晶圓的一側仍然是濕的。
本發明人在這裡進一步認識到，較佳的是，在初步清洗步驟期間，臭氧化水的比例從初步清洗步驟開始時的0%升高到初步清洗步驟結束時的100%，其中臭氧化水的比例小於5%的持續時間係小於10秒且大於1秒。
在初步清洗步驟到第一清洗步驟之間臭氧化水的比例的這種連續增加顯然具有進一步降低所發現的缺陷數量的效果。
特別佳的是，初步清洗步驟持續至少1秒且不超過15秒，該步驟非常佳係持續至少3秒且不超過8秒。
對於該方法重要的是，要清洗的半導體晶圓的一側水平地對齊，並在初步清洗步驟期間以大於500 rpm且小於1000 rpm的速度旋轉。
特別佳的是，在初步清洗步驟中使用噴嘴來施加水。在這種情況下，噴嘴流速更佳在0.5公尺／秒與2公尺／秒之間，相關流量（flow rate）較佳在0.5公升／分鐘與1.5公升／分鐘之間。
同樣較佳的是，使噴嘴對齊，使得噴嘴流的方向與半導體晶圓的表面形成小於70°且大於30°的角度α。
本發明方法的一個特別佳的實施態樣示於表1中。
表1
| 步驟 # | 名稱 | 介質 | 濃度 | 時間[秒] |
| 0 | DIW | DIW | 3至8 | |
| 1 | O3W | O 3+DIW | 15至20 ppm | 25 |
| 2 | DIW | DIW | 10 | |
| 3 | SC1 | TMAH + H 2O 2+ DIW | TMAH 0.3%。H 2O 20.7% | 20 |
| 4 | DIW | DIW | 20 | |
| 5 | O3W | O 3+DIW | 15至20 ppm | 20 |
| 6 | HF | HF + DIW | 0.5至1% | 3 |
| 7 | O3W | O 3+DIW | 15至20 ppm | 20 |
| 8 | HF | HF + DIW | 0.5至1% | 3 |
| 9 | O3W | O 3+DIW | 15至20 ppm | 20 |
| 10 | HF | HF + DIW | 0.5至1% | 3 |
| 11 | O3W | O 3+DIW | 15至20 ppm | 20 |
| 12 | DIW | DIW | 10 | |
| 13 | DRY | N 2 | 26 |
：無
圖1以示意圖的形式示出徑向缺陷密度，該徑向缺陷密度可以在進行以下處理之後測量：一個半導體晶圓藉由現有技術已知的方法（A）處理；以及另一個半導體晶圓藉由本發明方法清洗。顯而易見的是，本發明方法（B）比現有技術方法（A）能更好地避免半導體晶圓中心的缺陷。
Claims (6)
- 一種用於清洗半導體晶圓的一側的方法，其按給定順序包括： （1）第一清洗步驟，其用於用臭氧化水（ozonized water）進行清洗和隨後用淨化水進行的沖洗步驟， （2）第二清洗步驟，其包括用臭氧化水進行的處理步驟，接著是用含HF的液體進行的處理步驟，其中該第二清洗步驟能夠重複多次， （3）第三清洗步驟，其用於用臭氧化水進行清洗和隨後用淨化水進行的沖洗步驟， （4）乾燥步驟，其中該半導體晶圓的一側被乾燥，該方法包括在該第一清洗步驟之前直接用水進行的初步清洗步驟，使得該半導體晶圓的一側在該第一清洗步驟開始時仍然是濕的。
- 如請求項1所述的方法，其中在該初步清洗步驟期間，臭氧化水的比例從該初步清洗步驟開始時的0%升高至該初步清洗步驟結束時的100%， 其中臭氧化水的比例小於5%的持續時間係小於10秒且大於1秒。
- 如請求項1或2所述的方法，其中該初步清洗步驟持續至少1秒且不超過15秒。
- 如請求項1或2所述的方法，其中該半導體晶圓的一側水平地對齊，並且在該初步清洗步驟期間以大於500 rpm且小於1000 rpm的速度旋轉。
- 如請求項1或2所述的方法，其中在該初步清洗步驟中使用噴嘴來施加水，且在這種情況下噴嘴流速在0.5公尺／秒與2公尺／秒之間，相關流量（flow rate）在0.5公升／分鐘與1.5公升／分鐘之間。
- 如請求項5所述的方法，其中使該噴嘴對齊，使得噴嘴流的方向與該半導體晶圓的表面形成小於70°且大於30°的角度α。
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|---|---|---|---|---|
| US20140048100A1 (en) * | 2011-06-17 | 2014-02-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for cleaning semiconductor wafer |
| WO2015174004A1 (ja) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | 信越半導体株式会社 | ウエーハの洗浄方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3669728B2 (ja) * | 1994-12-27 | 2005-07-13 | 財団法人国際科学振興財団 | 酸化膜及びその形成方法、並びに半導体装置 |
| US7021319B2 (en) | 2000-06-26 | 2006-04-04 | Applied Materials Inc. | Assisted rinsing in a single wafer cleaning process |
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| KR20100049856A (ko) * | 2008-11-04 | 2010-05-13 | 주식회사 실트론 | 기판 세정 방법 |
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20140048100A1 (en) * | 2011-06-17 | 2014-02-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for cleaning semiconductor wafer |
| WO2015174004A1 (ja) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | 信越半導体株式会社 | ウエーハの洗浄方法 |
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