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TWI755496B - 半導體晶圓的洗淨方法 - Google Patents

半導體晶圓的洗淨方法 Download PDF

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Abstract

本發明為一種半導體晶圓的洗淨方法，係將半導體晶圓插入至填充有氟酸的氟酸槽內而浸漬於該氟酸，且自該氟酸槽拉出之後，將該半導體晶圓插入至填充有臭氧水的臭氧水槽內而浸漬於該臭氧水以洗淨，其中朝向該臭氧水槽內的該半導體晶圓的插入，係至少自該半導體晶圓的下端接觸於該臭氧水至該半導體晶圓完全浸漬於該臭氧水為止，以插入速度20000mm/min以上而進行。藉此提供在將半導體晶圓浸漬於氟酸而洗淨後浸漬於臭氧水而洗淨的方法中，能防止微粒等的異物的殘留及已除去的異物的再附著的半導體晶圓的洗淨方法。

Description

半導體晶圓的洗淨方法
本發明係關於一種半導體晶圓的洗淨方法。
現有在半導體晶圓的批次式洗淨中，一般為使用氟酸（HF）及臭氧水的浸漬式的洗淨方法。此方法之中，係以HF洗淨除去晶圓上的氧化膜的同時除去微粒等的異物，並以之後的臭氧水洗淨進行晶圓的氧化，藉此進行自然氧化膜的生成及殘留的微粒等的異物的除去。
相較於以往，此時，相比於將半導體晶圓浸漬（插入）至填充有洗淨液的洗淨槽內的速度（浸漬速度），自洗淨槽拉上（拉出）的速度（拉提速度）被認為是重要的（例如，專利文獻1）。
以往，為了降低附著在半導體晶圓上的微粒等的異物，至今進行了使自氟酸槽的拉上速度為低速。 〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開平9-283483號公報
〔發明所欲解決之問題〕 一旦氟酸洗淨半導體晶圓而剝離自然氧化膜，會成為出現裸面（疏水面）的狀態。在藉由臭氧水槽使此裸面出現的狀態的晶圓被洗淨（氧化）的步驟之中，過往朝向臭氧水槽的浸漬（插入）速度為固定，不會變更，一般為10000mm/min程度的低速。
然而，在以臭氧水槽的洗淨步驟之中，雖然於氧化膜的形成時也同時進行微粒等的異物的除去，但是已知浸漬速度為緩慢的場合，由於臭氧水與半導體晶圓的相對速度緩慢，而有微粒的脫離難以發生，微粒等的異物會殘留的問題。
進一步，一般而言，由於臭氧水的藥液的流動為自下朝上的流向，故微粒等的已脫離的異物會容易滯留在洗淨槽的液面附近。因此也得知，一旦浸漬速度為緩慢，已脫離的微粒會再度附著於晶圓上的未完全進行氧化的地方的問題。
鑒於上述問題點，本發明之目的在於提供一種半導體晶圓的洗淨方法，得以在將半導體晶圓浸漬於氟酸而洗淨之後浸漬於臭氧水而洗淨的方法之中，防止微粒等的異物的殘留或已除去的異物的再附著。 ［解決問題之技術手段］
為了解決上述課題，本發明提供一種半導體晶圓的洗淨方法，係將半導體晶圓插入至填充有氟酸的氟酸槽內而浸漬於該氟酸，且自該氟酸槽拉出之後，將該半導體晶圓插入至填充有臭氧水的臭氧水槽內而浸漬於該臭氧水以洗淨，其中朝向該臭氧水槽內的該半導體晶圓的插入，係至少自該半導體晶圓的下端接觸於該臭氧水至該半導體晶圓完全浸漬於該臭氧水為止，以插入速度20000mm/min以上而進行。
若為如此的半導體晶圓的洗淨方法，能防止微粒等的異物的殘留及已除去的異物的再附著。再者，也牽涉到搬送速度的高速化的緣故，吞吐量會提升。
再者此場合，其中自該氟酸槽的該半導體晶圓的拉出，係以拉出速度1000mm/min以下而進行為佳。
藉由如此般地使自氟酸槽的拉出速度為低速化，能更進一步使微粒等的異物降低。
再者此場合，其中朝向該臭氧水槽內的該半導體晶圓的插入，係自該半導體晶圓的下端接觸於該臭氧水至該半導體晶圓的上端為自該臭氧水的液面50mm以上的位置為止，以插入速度20000mm/min以上而進行為佳。
藉由如此般地朝向臭氧水槽內插入半導體晶圓，能確實地防止滯留在臭氧水槽的液面附近的微粒等的異物的附著，因此為佳。
再者，將矽晶圓作為該半導體晶圓而洗淨為佳。
本發明的洗淨方法，特別對於洗淨矽晶圓的場合為有效。 〔對照先前技術之功效〕
根據本發明的半導體晶圓的洗淨方法，將半導體晶圓浸漬於氟酸而除去自然氧化膜之後浸漬於臭氧水而形成自然氧化膜的洗淨方法之中，能防止微粒等的異物的殘留及已除去的異物的再附著。更進一步，也牽涉到搬送速度的高速化的緣故，吞吐量會提升。
如同上述，在將半導體晶圓浸漬於氟酸槽而除去自然氧化膜之後藉由浸漬於臭氧水槽而氧化而形成自然氧化膜的方法之中，習知的洗淨方法有微粒等的異物殘留及已除去的異物再附著的問題。
然後，本發明人們為了解決上述的問題而反覆努力檢討的結果，找出藉由使朝向臭氧水槽內的半導體晶圓的插入為規定的插入速度以上，能防止微粒等的異物的殘留及已除去的異物的再附著，進而完成了本發明。
亦即，本發明提供一種半導體晶圓的洗淨方法，係將半導體晶圓插入至填充有氟酸的氟酸槽內而浸漬於該氟酸，且自該氟酸槽拉出之後，將該半導體晶圓插入至填充有臭氧水的臭氧水槽內而浸漬於該臭氧水以洗淨，其中朝向該臭氧水槽內的該半導體晶圓的插入，係至少自該半導體晶圓的下端接觸於該臭氧水至該半導體晶圓完全浸漬於該臭氧水為止，以插入速度20000mm/min以上而進行。
另外，本發明之中的「插入速度」，係指半導體晶圓與洗淨槽的相對速度，具體而言，包含（i）拉下半導體晶圓而插入至規定的位置的洗淨槽的場合的半導體晶圓的拉下速度、（ii）使洗淨槽上升而將規定的位置的半導體晶圓插入至洗淨槽的場合的洗淨槽的上升速度、以及（iii）共同進行半導體晶圓的拉下及洗淨槽的上升的半導體晶圓的拉下速度及洗淨槽的上升速度的相加的速度等的任一項。以下，「拉出速度」也同樣地指半導體晶圓與洗淨槽的相對速度。
以下，詳細地說明本發明的半導體晶圓的洗淨方法。於第1圖表示顯示本發明的半導體晶圓的洗淨方法的一範例的洗淨流程圖。
在本發明之中，洗淨對象的半導體晶圓雖然未特別限定，但是能使用矽晶圓。
對半導體晶圓，於氟酸洗淨之前，能進行例如氨、過氧化氫水洗淨（SC1洗淨）或藉由純水的沖洗（第1圖的（A）、（B））。
接下來，將半導體晶圓插入至填充有氟酸的氟酸槽內，浸漬於氟酸而進行氟酸洗淨（第1圖的（C））。在此氟酸洗淨中，形成於半導體晶圓的自然氧化膜會被除去。雖然未限定氟酸的濃度或溫度，但是濃度以0.3~3.0%，溫度以10~30℃為佳。
自氟酸槽的半導體晶圓的拉出以拉出速度1000mm/min以下而進行為佳。如此一來，藉由以較低速進行自氟酸槽的半導體晶圓的拉出，能更進一步地使微粒等的異物降低。另外，拉出速度的下限並未特別限定，能為超過0mm/min的速度。
接下來，將半導體晶圓插入至填充有臭氧水的臭氧水槽內，浸漬於臭氧水而洗淨（第1圖的（D））。
第2圖係顯示將半導體晶圓插入至臭氧水槽內的步驟的示意圖。本發明以在將半導體晶圓1朝向填充有臭氧水2的臭氧水槽3內插入之際，至少自半導體晶圓1的下端接觸臭氧水2（第2圖的（A））至半導體晶圓1完全浸漬於臭氧水2（第2圖的（B））為止，插入速度以20000mm/min以上而進行為特徵。再者，雖然插入速度的上限並未特別限定，但是通常，50000mm/min為裝置界限。
以在氟酸槽的洗淨而經除去自然氧化膜的半導體晶圓1，表面成為裸面（疏水面）的緣故，非常容易附著微粒等的異物，再者，附著於半導體晶圓1的異物的量也為多。
在氟酸槽中的洗淨後的臭氧水槽中的洗淨（再氧化處理）之中，一旦如同以往以低速（10000mm/min程度）朝向臭氧水槽內浸漬，雖然於氧化膜形成時也同時進行微粒等的異物的除去，但是臭氧水與半導體晶圓的相對速度為緩慢的緣故，微粒的脫離會難以發生，微粒等的異物會殘留。
更進一步，由於臭氧水的藥液的流動為自下朝上的流向，故微粒等的已脫離的異物會容易滯留在洗淨槽的液面附近。因此，一旦浸漬速度為緩慢，已脫離的微粒會再度附著於晶圓上的未完全進行氧化的地方。
另一方面，若如本發明，使半導體晶圓1的插入速度為20000mm/min以上的高速，自半導體晶圓1的微粒的脫離會變成效率良好，且由於使半導體晶圓1儘速地沉入臭氧水槽3內，故在液面（槽界面）附近的微粒的再附著會減少，而變成能得到高品質的晶圓。再者，也牽涉到搬送速度的高速化的緣故，吞吐量會提升。
再者，本發明之中，自半導體晶圓1的下端接觸臭氧水2（第2圖的（A））至半導體晶圓1的上端為自臭氧水2的液面50mm以上的位置為止（第2圖的（C）），以插入速度20000mm/min以上而進行半導體晶圓1的朝向臭氧水槽3的插入為佳。藉此，由於能確實地防止滯留在臭氧水槽3的液面附近的微粒等的異物的附著而為佳。再者此時，第2圖的（C）之中的半導體晶圓1的上端的位置能為自臭氧水2的液面200mm以下。
如同上述，插入於臭氧水槽3內的半導體晶圓1係以支承於晶圓支承部4的狀態下浸漬臭氧水2（第2圖的（D））。臭氧水的濃度較佳為1ppm以上，臭氧水的溫度較佳為10~30℃，較佳的洗淨時間為60~300秒。
之後，自臭氧水槽3拉出半導體晶圓1。關於此時的拉出速度並未特別限定，能為1000mm/min以下。藉由臭氧水的洗淨後，適當地進行乾燥等的處理（第1圖的（E））亦可。
另外，在臭氧水槽以外的全部的槽之中，半導體晶圓的插入速度不會因為高速化而帶來壞影響，而有望於微粒等的再附著的抑制及吞吐量的改善。因此，期望使全部的槽的插入速度為高速，例如為20000mm/min以上。 ［實施例］
以下表示實施例及比較例而更具體地說明本發明，但是本發明並非限定於這些實施例。
［實施例一至六、比較例一至四］ 使用直徑300mm的矽晶圓，以氨、雙氧水洗淨→純水沖洗→氟酸洗淨→臭氧水洗淨的順序進行了浸漬法（dipping method）洗淨，之後進行了乾燥。此時，使朝向臭氧水槽內的矽晶圓的插入速度，自矽晶圓的下端接觸臭氧水至矽晶圓的上端成為自臭氧水的液面50mm的位置為止，以表1所示的速度進行。使朝向臭氧水槽以外的槽內的插入速度為15000mm/min，使自全部的槽的拉出速度為1000mm/min。
乾燥後，以KLA-Tencor公司製SP5，對直徑16nm以上的微粒進行了微粒測定。於表1表示測定的微粒數。於第3圖顯示朝向臭氧水槽內的矽晶圓的插入速度與微粒測定結果的關係。
【表1】
Figure 107107974-A0304-0001
如表1、第3圖所示，得知了矽晶圓上的微粒數伴隨著使朝向臭氧水槽的浸漬速度上升的同時而減少，並且一旦插入速度為20000mm/min（實施例一）以上，晶圓上的微粒數會收斂而成為幾乎一定。亦即，在實施例一至六之中，晶圓上的微粒數改善，晶圓的品質提升。
在另一方面，比較例一至比較例四之中，多數的微粒被觀察到。
此外，本發明並不限定於上述的實施例。上述實施例為舉例說明，凡具有與本發明的申請專利範圍所記載之技術思想實質上同樣之構成，產生相同的功效者，不論為何物皆包含在本發明的技術範圍內。
1‧‧‧半導體晶圓2‧‧‧臭氧水3‧‧‧臭氧水槽4‧‧‧晶圓支承部
第1圖係顯示本發明的半導體晶圓的洗淨方法的一範例的洗淨流程圖。 第2圖係顯示將半導體晶圓朝向臭氧水槽內插入的步驟的示意圖。 第3圖係顯示實施例一至六及比較例一至四之中的朝向臭氧水槽內的矽晶圓的插入速度與微粒測定結果的關係的圖。

Claims (3)

  1. 種半導體晶圓的洗淨方法，係將半導體晶圓插入至填充有氟酸的氟酸槽內而浸漬於該氟酸，且自該氟酸槽拉出之後，將該半導體晶圓插入至填充有臭氧水的臭氧水槽內而浸漬於該臭氧水以洗淨，其中朝向該臭氧水槽內的該半導體晶圓的插入，係至少自該半導體晶圓的下端接觸於該臭氧水至該半導體晶圓的上端為自該臭氧水的液面50mm以上的位置為止，以插入速度20000mm/min以上而進行。
  2. 如請求項1所述之半導體晶圓的洗淨方法，其中自該氟酸槽的該半導體晶圓的拉出，係以拉出速度1000mm/min以下而進行。
  3. 如請求項1或2所述之半導體晶圓的洗淨方法，其中將矽晶圓作為該半導體晶圓而洗淨。
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