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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers.
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VERWANDTER STAND DER TECHNIK
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Derzeit ist die Tauchreinigung unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure (HF) und Ozonwasser ein übliches Verfahren zum chargenweisen Reinigen von Halbleiterwafern. Bei diesem Verfahren wird ein Oxidfilm auf einem Wafer mittels HF-Reinigung entfernt und Kontaminanten wie z. B. Partikel werden dabei gleichzeitig entfernt. Danach wird der Wafer durch Reinigung mit Ozonwasser oxidiert, um einen Film aus nativem Oxid zu bilden und Restkontaminanten wie z. B. Partikel zu entfernen.
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Bislang ist bekannt, dass bei diesem Vorgang die Rate, in der ein Halbleiterwafer aus einem Reinigungstank, der mit einer Reinigungslösung gefüllt ist, hochgezogen (herausgezogen) wird, (Hochziehrate) wichtiger als die Rate ist, in der der Halbleiterwafer in den Reinigungstank getaucht (eingebracht wird) (Tauchrate) (z. B. Patentdokument 1).
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Um Kontaminanten wie z. B. Partikel, die an einem Halbleiterwafer anhaften, zu verringern, wird üblicherweise die Hochziehrate aus einem Fluorwasserstoffsäuretank verringert.
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LISTE DER REFERENZSCHRIFTEN
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PATENTLITERATUR
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Patentdokument 1: Ungeprüfte
Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. H09-283483 -
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Wenn ein Film aus nativem Oxid durch Reinigung mit Fluorwasserstoffsäure von einem Halbleiterwafer entfernt wird, wird der Halbleiterwafer in einen solchen Zustand gebracht, dass eine blanke Oberfläche davon (hydrophobe Oberfläche) freigelegt ist. Beim Schritt des Reinigens (Oxidierens) eines solchen Wafers mit einer freigelegten blanken Oberfläche unter Verwendung eines Ozonwassertanks in einem herkömmlichen Prozess wird die Tauchrate (Einbringrate) in den Ozonwassertank ohne Modifikation im Laufe des Prozesses konstant im Allgemeinen auf gerade einmal ungefähr 10.000 mm/min eingestellt.
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Unterdessen werden Kontaminanten wie z. B. Partikel im Reinigungsschritt mit einem Ozonwassertank gleichzeitig während der Oxidfilmbildung entfernt. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die langsame Tauchrate problematisch ist, da Partikel aufgrund der langsamen relativen Geschwindigkeiten zwischen Ozonwasser und dem Halbleiterwafer kaum abgelöst werden und die Partikel und ähnliche Kontaminanten zurückbleiben.
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Ferner ist die Richtung, in die eine Lösung von Ozonwasser fließt, im Allgemeinen von unteren zu höheren Positionen. Daher ist es wahrscheinlich, dass abgelöste Kontaminanten wie z. B. Partikel nahe einer Flüssigkeitsoberfläche im Reinigungstank stagnieren. Somit wurde das weitere Problem festgestellt, dass abgelöste Partikel an einem Punkt auf einem Wafer, an dem die Oxidation nicht vollständig fortgeschritten ist, erneut anhaften, wenn die Tauchrate langsam ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Probleme entwickelt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Reinigen eines Halbleiterwafers, mit dem es möglich ist, zu verhindern, dass Kontaminanten wie z. B. Partikel von zurückbleibenden und entfernten Kontaminanten in einem Verfahren, in dem ein Halbleiterwafer durch Tauchen in Fluorwasserstoffsäure gereinigt und danach durch Tauchen in Ozonwasser gereinigt wird, erneut anhaften.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Um die Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers bereit, das umfasst:
- Einbringen eines Halbleiterwafers in einen Fluorwasserstoffsäuretank, der mit Fluorwasserstoffsäure gefüllt ist, um den Halbleiterwafer in die Fluorwasserstoffsäure einzutauchen;
- Herausziehen des Halbleiterwafers aus dem Fluorwasserstoffsäuretank; und
- danach Einbringen des Halbleiterwafers in einen Ozonwassertank, der mit Ozonwasser gefüllt ist, um den Halbleiterwafer zum Reinigen in das Ozonwasser einzutauchen; wobei
- der Halbleiterwafer in einer Einbringrate von 20.000 mm/min oder mehr in den Ozonwassertank eingebracht wird, zumindest nachdem ein unteres Ende des Halbleiterwafers mit dem Ozonwasser in Kontakt gelangt ist, bis der Halbleiterwafer vollständig in das Ozonwasser eingetaucht ist.
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Ein solches Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers ist in der Lage, zu verhindern, dass Kontaminanten wie z. B. Partikel von zurückbleibenden und entfernten Kontaminanten erneut anhaften. Außerdem wird die Beförderungsrate folglich erhöht, wodurch der Durchsatz verbessert wird.
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Außerdem wird der Halbleiterwafer in diesem Fall vorzugsweise in einer Herausziehrate von 1000 mm/min oder weniger aus dem Fluorwasserstoffsäuretank herausgezogen.
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Durch derartiges Verringern der Herausziehrate aus dem Fluorwasserstoffsäuretank wird es möglich, Kontaminanten wie z. B. Partikel weiter zu verringern.
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Ferner wird der Halbleiterwafer in diesem Fall vorzugsweise in der Einbringrate von 20.000 mm/min oder mehr in den Ozonwassertank eingebracht, nachdem das untere Ende des Halbleiterwafers mit dem Ozonwasser in Kontakt gelangt ist, bis ein oberes Ende des Halbleiterwafers 50 mm oder mehr von einer Flüssigkeitsoberfläche des Ozonwassers entfernt angeordnet ist.
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Das Einbringen eines Halbleiterwafers in den Ozonwassertank, wie oben beschrieben, wird bevorzugt, da es dadurch möglich wird, ein Anhaften von Kontaminanten wie z. B. Partikeln, die nahe einer Flüssigkeitsoberfläche im Ozonwassertank stagnieren, sicher zu verhindern.
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Außerdem wird vorzugsweise ein Siliciumwafer als Halbleiterwafer gereinigt.
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Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren ist besonders effektiv, wenn ein Siliciumwafer gereinigt wird.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers ermöglicht es, zu verhindern, dass Kontaminanten wie z. B. Partikel von zurückbleibenden und entfernten Kontaminanten in einem Reinigungsverfahren, bei dem ein Halbleiterwafer in Fluorwasserstoffsäure getaucht wird, um einen Film aus nativem Oxid zu entfernen, und danach in Ozonwasser getaucht wird, um einen Film aus nativem Oxid zu bilden, erneut anhaften. Ferner erhöht das erfindungsgemäße Verfahren folglich auch die Beförderungsrate, so dass der Durchsatz verbessert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Reinigungsablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 2 zeigt schematische Zeichnungen, die einen Schritt des Einbringens eines Halbleiterwafers in einen Ozonwassertank veranschaulichen.
- 3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen den Einbringraten eines Siliciumwafers in einen Ozonwassertank und den Partikelmessergebnissen in den Beispielen 1 bis 6 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bei einem Verfahren, wie oben beschrieben, bei dem ein Halbleiterwafer in einen Fluorwasserstoffsäuretank getaucht wird, um einen Film aus nativem Oxid zu entfernen, und danach zur Oxidation in einen Ozonwassertank getaucht wird, um einen Film aus nativem Oxid zu bilden, ist der herkömmliche Reinigungsprozess mit dem Problem verbunden, dass Kontaminanten wie z. B. Partikel zurückbleiben und entfernte Kontaminanten erneut anhaften.
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Danach haben die vorliegenden Erfinder eifrig Studien betrieben, um die obigen Probleme zu lösen. In der Folge haben die Erfinder herausgefunden, dass, wenn ein Halbleiterwafer in einer vorbestimmten Einbringrate oder schneller in einen Ozonwassertank eingebracht wird, verhindert werden kann, dass Kontaminanten wie z. B. Partikel zurückbleiben und entfernte Kontaminanten erneut anhaften. Auf diese Weise sind die Erfinder zu der vorliegenden Erfindung gelangt.
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Im Spezifischen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers bereit, das umfasst:
- Einbringen eines Halbleiterwafers in einen Fluorwasserstoffsäuretank, der mit Fluorwasserstoffsäure gefüllt ist, um den Halbleiterwafer in die Fluorwasserstoffsäure einzutauchen;
- Herausziehen des Halbleiterwafers aus dem Fluorwasserstoffsäuretank; und
- danach Einbringen des Halbleiterwafers in einen Ozonwassertank, der mit Ozonwasser gefüllt ist, um den Halbleiterwafer zum Reinigen in das Ozonwasser einzutauchen; wobei
- der Halbleiterwafer in einer Einbringrate von 20.000 mm/min oder mehr in den Ozonwassertank eingebracht wird, zumindest nachdem ein unteres Ende des Halbleiterwafers mit dem Ozonwasser in Kontakt gelangt ist, bis der Halbleiterwafer vollständig in das Ozonwasser eingetaucht ist.
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Man beachte, dass sich eine „Einbringrate“ bei der vorliegenden Erfindung auf eine relative Geschwindigkeit zwischen einem Halbleiterwafer und einem Reinigungstank bezieht. Spezifischer umfasst die Einbringrate alles von: (i) einer Rate des Senkens eines Halbleiterwafers, wenn der Halbleiterwafer auf eine vorbestimmte Position in einem Reinigungstank gesenkt und eingebracht wird; (ii) einer Rate des Anhebens eines Reinigungstanks, wenn der Reinigungstank angehoben wird, um einen Halbleiterwafer an einer vorbestimmten Position im Reinigungstank einzubringen; (iii) einer Rate, die durch Addieren einer Rate des Senkens eines Halbleiterwafers und einer Rate des Anhebens eines Reinigungstanks erhalten wird, wenn gleichzeitig der Halbleiterwafer gesenkt und der Reinigungstank erhöht wird; und dergleichen. Im Folgenden bezieht sich „Herausziehrate“ gleichermaßen auch auf eine relative Geschwindigkeit zwischen einem Halbleiterwafer und einem Reinigungstank.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers ausführlich beschrieben. 1 zeigt einen Reinigungsablaufplan, der ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers veranschaulicht.
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Bei der vorliegenden Erfindung unterliegt der Halbleiterwafer als zu reinigendes Ziel keinen besonderen Beschränkungen und kann ein Siliciumwafer verwendet werden.
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Vor Reinigung mit Fluorwasserstoffsäure kann der Halbleiterwafer z. B. einer Reinigung mit Ammoniak und Wasserstoffperoxidwasser (SC1-Reinigung) und einer Spülung mit Reinwasser unterzogen werden (1(A), (B)).
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Danach wird der Halbleiterwafer in einen Fluorwasserstoffsäuretank eingebracht, der mit Fluorwasserstoffsäure gefüllt ist, um den Halbleiterwafer in Fluorwasserstoffsäure zu tauchen, so dass der Halbleiterwafer mit Fluorwasserstoffsäure gereinigt wird (1(C)). Bei dieser Reinigung mit Fluorwasserstoffsäure wird ein auf dem Halbleiterwafer gebildeter Film aus nativem Oxid entfernt. Die Konzentration und die Temperatur der Fluorwasserstoffsäure unterliegen keinen Beschränkungen, aber die Konzentration beträgt vorzugsweise 0,3 bis 3,0 % und die Temperatur beträgt vorzugsweise 10 bis 30 °C.
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Der Halbleiterwafer wird vorzugsweise in einer Herausziehrate von 1000 mm/min oder weniger aus dem Fluorwasserstoffsäuretank herausgezogen. Durch Herausziehen des Halbleiterwafers aus dem Fluorwasserstoffsäuretank in einer relativ geringen Rate, wie oben beschrieben, können Kontaminanten wie z. B. Partikel weiter verringert werden. Man beachte, dass der untere Grenzwert für die Herausziehrate keinen besonderen Beschränkungen unterliegt und eine Rate sein kann, die 0 mm/min überschreitet.
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Danach wird der Halbleiterwafer in einen Ozonwassertank, der mit Ozonwasser gefüllt ist, eingebracht, um den Halbleiterwafer zur Reinigung in Ozonwasser zu tauchen (1(D)).
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2 zeigt schematische Zeichnungen, die den Schritt des Einbringens des Halbleiterwafers in den Ozonwassertank veranschaulichen. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Halbleiterwafer 1 in einen Ozonwassertank 3, der mit Ozonwasser 2 gefüllt ist, eingebracht wird, diese Einbringrate 20.000 mm/min oder mehr beträgt, zumindest nachdem ein unteres Ende des Halbleiterwafers 1 mit dem Ozonwasser 2 in Kontakt gelangt ist (2(A)), bis der Halbleiterwafer 1 vollständig in das Ozonwasser 2 eingetaucht ist (2(B)).
Unterdessen unterliegt der obere Grenzwert der Einbringrate keinen besonderen Beschränkungen und für gewöhnlich ist der Gerätegrenzwert 50.000 mm/min.
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Die Oberfläche des Halbleiterwafers 1, von der ein Film aus nativem Oxid durch die Reinigung im Fluorwasserstoffsäuretank entfernt wurde, ist eine blanke Oberfläche (hydrophobe Oberfläche). Somit haften Kontaminanten wie z. B. Partikel höchstwahrscheinlich an der Oberfläche an und haftet eine große Menge an Kontaminanten an dem Halbleiterwafer 1 an.
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Bei der Reinigung im Ozonwassertank (Reoxidationsbehandlung) nach der Reinigung im Fluorwasserstoffsäuretank werden, wenn der Halbleiterwafer 1 wie bei einer herkömmlichen Technik in einer geringen Rate (ungefähr 10.000 mm/min) in den Ozonwassertank getaucht wird, Kontaminanten wie z. B. Partikel ebenfalls gleichzeitig entfernt, wenn ein Oxidfilm gebildet wird; die relativen Geschwindigkeiten zwischen dem Ozonwasser und dem Halbleiterwafer sind jedoch so langsam, dass Partikel kaum abgelöst werden und die Partikel und ähnliche Kontaminanten zurückbleiben.
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Da eine Reinigungslösung von Ozonwasser in eine Richtung von unten nach oben fließt, stagnieren ferner abgelöste Kontaminanten wie z. B. Partikel wahrscheinlich nahe einer Flüssigkeitsoberfläche im Ozonwassertank. Wenn die Tauchrate langsam ist, haften abgelöste Partikel an einem Punkt auf einem Wafer erneut an, an dem die Oxidation nicht vollständig fortgeschritten ist.
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Im Gegensatz dazu werden, wie bei der vorliegenden Erfindung, wenn die Einbringrate des Halbleiterwafers 1 auf so schnell wie 20.000 mm/min oder mehr eingestellt wird, Partikel effizient vom Halbleiterwafer 1 abgelöst. Da der Halbleiterwafer 1 jedoch schnell in den Ozonwassertank 3 abgesenkt wird, haften außerdem weniger Partikel nahe der Flüssigkeitsoberfläche (Tankgrenzfläche) erneut an, so dass ein qualitativ hochwertiger Wafer erhalten wird. Außerdem wird auch die Beförderungsrate erhöht, so dass der Durchsatz verbessert wird.
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Außerdem wird der Halbleiterwafer 1 bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in der Einbringrate von 20.000 mm/min oder mehr in den Ozonwassertank 3 eingebracht, nachdem das untere Ende des Halbleiterwafers 1 mit dem Ozonwasser 2 in Kontakt gelangt ist (2(A)) bis ein oberes Ende des Halbleiterwafers 1 50 mm oder mehr von einer Flüssigkeitsoberfläche des Ozonwassers 2 angeordnet ist (2(C)). Auf diese Weise ist es vorzugsweise möglich, sicher zu verhindern, dass die Kontaminanten wie z. B. Partikel, die nahe der Flüssigkeitsoberfläche des Ozonwassertanks 3 stagnieren, anhaften. Unterdessen kann das obere Ende des Halbleiterwafers 1 in 2(C) bei diesem Vorgang 200 mm oder weniger von der Flüssigkeitsoberfläche des Ozonwassers 2 entfernt angeordnet sein.
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Der Halbleiterwafer 1, der in den Ozonwassertank 3 eingebracht wurde, wie oben beschrieben, wird in das Ozonwasser 2 getaucht, während er von einer Waferhalterung 4 gehalten wird (2(D)). Die Konzentration des Ozonwassers beträgt vorzugsweise 1 ppm oder mehr, die Temperatur des Ozonwasser beträgt vorzugsweise 10 bis 30 °C und eine bevorzugte Reinigungszeit ist 60 bis 300 Sekunden.
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Danach wird der Halbleiterwafer 1 aus dem Ozonwassertank 3 herausgezogen. In diesem Fall unterliegt die Herausziehrate keinen besonderen Beschränkungen und kann 1000 mm/min oder weniger betragen. Nach dem Reinigen mit dem Ozonwasser kann eine Behandlung wie z. B. Trocknen (1(E)) entsprechend durchgeführt werden.
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Man beachte, dass durch ein Erhöhen der Einbringrate des Halbleiterwafers in den anderen Tanks als dem Ozonwassertank ein erneutes Anhaften von Partikeln und dergleichen unterdrückt und der Durchsatz erhöht werden soll, ohne dass es zu unerwünschten Einflüssen kommt. Somit ist es wünschenswert, hohe Einbringraten in all die Tanks einzustellen, z. B. so hoch wie 20.000 mm/min oder mehr.
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BEISPIEL
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiel spezifischer beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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(Beispiele 1 bis 6, Vergleichsbeispiele 1 bis 4)
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Siliciumwafer mit einem jeweiligen Durchmesser von 300 mm wurden verwendet und durch Tauchen gereinigt, d. h. durch Reinigen mit Ammoniakwasserstoffperoxidwasser Spülen mit Reinwasser Reinigen mit Fluorwasserstoffsäure
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Reinigen mit Ozonwasser, in dieser Reihenfolge, und danach getrocknet. Bei diesem Vorgang wurden die in Tabelle 1 gezeigten Raten als Einbringraten für die Siliciumwafer in den Ozonwassertank, nachdem das untere Ende jedes Siliciumwafers mit Ozonwasser in Kontakt gelangt ist, bis das obere Ende des Siliciumwafers 50 mm von der Flüssigkeitsoberfläche des Ozonwassers entfernt angeordnet war, ausgewählt. Die Einbringraten in die anderen Tanks als den Ozonwassertank betrugen 15.000 mm/min und die Herausziehraten aus allen Tanks betrugen 1000 mm/min.
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Nach dem Trocknen wurde die Zahl von Partikeln mit einem Durchmesser von 16 nm oder mehr mit SP5, hergestellt von KLA-Tencor Corporation, gezählt. In Tabelle 1 ist die Zahl der gemessenen Partikel gezeigt. 3 veranschaulicht eine Beziehung zwischen den Einbringraten der Siliciumwafer in den Ozonwassertank und den Partikelmessergebnissen.
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Tabelle 1]
| | Vergleichs gleichsbeispiel 1 | lVergleichs/ gleichsbeispiel 2 | Vergleichs/ gleichsbeispiel 3 | Vergleichs gleichsbeispiel 4 | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 | Beispiel 6 |
| Einbringrate (mm/min) | 1000 | 3000 | 7500 | 15.000 | 20.000 | 25.000 | 30.000 | 35.000 | 40.000 | 50.000 |
| Zahl von Partikeln | 360 | 223 | 111 | 76 | 52 | 42 | 37 | 40 | 35 | 38 |
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Wie in Tabelle 1 und 3 gezeigt, ist die Zahl von Partikeln auf den Siliciumwafern umso kleiner, desto höher die Tauchrate in den Ozonwassertank ist. Es wurde herausgefunden, dass die Zahl von Partikeln auf den Wafern konvergiert und im Wesentlichen konstant bleibt, wenn die Einbringraten auf 20.000 mm/min (Beispiel 1) oder mehr eingestellt werden. Anders ausgedrückt erzielten die Beispiele 1 bis 6 eine verbesserte Zahl von Partikeln auf den Wafern und eine verbesserte Waferqualität.
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Unterdessen wurden bei den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 größere Zahlen von Partikeln beobachtet.
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Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und sämtliche Beispiele, die im Wesentlichen das gleiche Merkmal und die gleichen Funktionen und Wirkungen wie jene in dem in Ansprüchen der vorliegenden Erfindung offenbarten technischen Konzept aufweisen, fallen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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