TW201351498A - 半導體晶圓的洗淨方法 - Google Patents

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Hitoshi Kabasawa
Tatsuo Abe
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Shinetsu Handotai Kk
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Abstract

本發明提供一種半導體晶圓的洗淨方法，是洗淨半導體晶圓的方法，包括：第一洗淨步驟，對前述半導體晶圓進行SC1洗淨；第二洗淨步驟，在前述第一洗淨步驟後，對前述半導體晶圓進行HF洗淨；及第三洗淨步驟，在前述第二洗淨步驟後，藉由過氧化氫水來洗淨前述半導體晶圓。藉此，可減低由於洗淨所造成的半導體晶圓的表面粗糙度(霧度)的不均，並能有效地進行半導體晶圓的洗淨。

Description

半導體晶圓的洗淨方法
本發明關於半導體晶圓的洗淨方法。
作為半導體晶圓的洗淨方法，大多使用RCA洗淨等之洗淨程序，該RCA洗淨等之洗淨程序是組合SC1洗淨、SC2洗淨及HF洗淨而成；其中，該SC1洗淨是藉由氨水、過氧化氫水(以下亦稱為「雙氧水」)及超純水之混合洗淨液來進行洗淨，該SC2洗淨是藉由鹽酸、雙氧水及超純水之混合洗淨液來進行洗淨，該HF洗淨是藉由HF(氫氟酸)來進行洗淨。例如，在專利文獻1中，記載有一種半導體晶圓的洗淨方法，該半導體晶圓的洗淨方法是在SC1洗淨後，進行HF洗淨，然後，再進行SC1洗淨。
在藉由SC1洗淨，將半導體晶圓上之微粒去除後，藉由HF洗淨，在將因SC1洗淨所產生之氧化膜及氧化膜中之重金屬去除之情況下，為防止微粒再附著於半導體晶圓的表面上，在HF洗淨後，通常利用臭氧水，將半導體晶圓的表面加 以氧化。
專利文獻1：日本特開平11-87281號公報
如以上所述，當藉由SC1→HF→臭氧水進行洗淨時，由於臭氧水極不穩定，因此在浸漬型洗淨裝置的臭氧水處理槽中，不斷隨著時間，因分解而引起濃度下降。本來，較佳是在洗淨槽內的臭氧濃度均勻，但實際上，在新供應的臭氧水和濃度衰減的洗淨槽內之臭氧水之間，一部分產生濃度差。結果，如利用臭氧水來對HF處理後的半導體晶圓的裸面進行氧化，則因臭氧水的濃度不均而在氧化時形成不均，並在半導體晶圓的表面，因該氧化不均而產生粗糙度(霧度)不均。
本發明是有鑑於上述問題點而作成，其目的在於提供一種半導體晶圓的洗淨方法，可減低由於洗淨所造成的半導體晶圓表面粗糙度(霧度)的不均，且能有效地洗淨半導體晶圓。
為達成上述目的，本發明提供一種半導體晶圓的洗淨方法，其特徵在於包括：第一洗淨步驟，對前述半導體晶圓進行SC1洗淨；第二洗淨步驟，在前述第一洗淨步驟後，對前述半導體晶圓進行HF洗淨；及第三洗淨步驟，在前述第二洗 淨步驟後，藉由過氧化氫水來洗淨前述半導體晶圓。
如以上所述，在第三洗淨步驟中，藉由過氧化氫水(雙氧水)來洗淨半導體晶圓，藉此能抑制微粒再附著於半導體晶圓的表面及半導體晶圓表面的氧化不均。因此，半導體晶圓的表面粗糙度(霧度)不會產生不均，且能洗淨半導體晶圓，而能獲得更高品質的半導體晶圓。
此時，較佳是將前述過氧化氫水的溫度設為20~80℃。
藉此，能更有效地抑制微粒再附著於洗淨後的半導體晶圓表面及半導體晶圓表面發生氧化不均。
此時，較佳是將前述過氧化氫水的濃度設為0.1~30wt%。
藉此，能更確實地抑制在洗淨後半導體晶圓發生氧化不均的情況，並能減輕由於過氧化氫的蒸發所造成的排氣設備的負擔。
如以上所述，若依據本發明，則可減低由於洗淨所造成的半導體晶圓表面的氧化不均，半導體晶圓的表面粗糙度(霧度)不會產生不均，且能洗淨半導體晶圓。
第1圖是本發明中的半導體晶圓的洗淨流程圖。
第2圖是表示實施例1~實施例9及比較例1中，使雙氧水洗淨中的液溫變化時，洗淨後的矽晶圓的微粒等級。
第3圖是表示實施例10~實施例15及比較例1中，使雙氧水洗淨中的溶液濃度變化時，洗淨後的矽晶圓的微粒等級。
第4圖是實施例1~實施例6及比較例1中，第一~第三洗淨步驟後的矽晶圓的霧度圖及霧度不均的評價結果。
第5圖是實施例7~實施例13中，第一~第三洗淨步驟後的矽晶圓的霧度圖及霧度不均的評價結果。
第6圖是實施例14~實施例15中，第一~第三洗淨步驟後的矽晶圓的霧度圖及霧度不均的評價結果。
以下，作為實施形態的一例，一邊參照圖式一邊詳細地說明本發明，但本發明並非被限定於此例子。
在鏡面研磨後的去除研磨劑等的洗淨中，本發明是如第1圖所示，首先，藉由氨、過氧化氫及水之混合洗淨液，對半導體晶圓進行SC1洗淨(第一洗淨步驟)。在SC1洗淨中，藉由蝕刻，使附著於半導體晶圓表面上的微粒剝離(lift off)，並加以去除。此外，在SC1洗淨中，氨、過氧化氫及水之混合比、以及SC1洗淨液的溫度，並未特別限定。一般所採用的任一條件都能適用。又，施行SC1洗淨後，能利用純水來清洗半導體晶圓。
接著，藉由HF水溶液，對施行SC1洗淨後的半導體晶圓進行HF洗淨(第二洗淨步驟)。在HF洗淨中，將在SC1洗淨所形成的半導體晶圓表面的氧化膜加以去除，藉此使與氧化膜牢固地結合的半導體晶圓表面上的微粒剝離並加以去除，並且也能去除氧化膜中的重金屬。此外，HF水溶液的濃度並未特別限定。
HF洗淨後的半導體晶圓表面呈疎水面，並成為微粒容易附著的狀態。因此，為防止微粒再附著於半導體晶圓表面上，本發明，藉由過氧化氫水，對HF洗淨後的半導體晶圓進行雙氧水洗淨，使其表面氧化(第三洗淨步驟)。
習知，利用臭氧水(10ppm)來洗淨半導體晶圓表面時，在洗淨後的半導體晶圓表面，會發生因氧化不均所造成的霧度不均。
相對於此，在本發明中，使用過氧化氫水來取代臭氧水，對半導體晶圓進行雙氧水洗淨，藉此能減低微粒再附著於半導體晶圓表面上，並且能抑制半導體晶圓表面的氧化不均。因此，半導體晶圓的表面粗糙度(霧度)不會產生不均，能洗淨半導體晶圓，並能獲得更高品質的半導體晶圓。
又，在本發明的第三洗淨步驟中，較佳是將過氧化氫水的溫度設為20~80℃。
如此，假如過氧化氫水的溫度為20℃以上，則由於能維 持防止微粒再附著於半導體晶圓表面上的效果，因此洗淨後的微粒等級將變得更良好。又，假如過氧化氫水的溫度為80℃以下，則由於將洗淨液的蒸發量保持一定，且能防止在洗淨液中增加氣泡，因此更能有效地抑制在洗淨後的半導體晶圓上發生霧度不均的情況。
再者，在本發明的第三洗淨步驟中，過氧化氫水的濃度較佳是設為0.1~30wt%。
如此，假如過氧化氫水的濃度為0.1wt%以上，則能藉由該洗淨，抑制在半導體晶圓上發生誤度不均的情況，而且，洗淨後的微粒等級變良好。又，假如過氧化氫水的濃度為30wt%以上，則能適當地保持來自洗淨液中的過氧化氫的蒸發量，而能防止增大排氣設備的負擔。
[實施例]
以下，更具體說明本發明的實施例及比較例，但本發明並未被限定於這些實施例。
(實施例1)
首先，對直徑300mm、晶體方位<100>、P型10Ωcm的矽晶圓，連續地實行以下步驟：藉由SC1所進行的洗淨(第一洗淨步驟)，在利用純水進行清洗後，進行HF洗淨(第二洗淨步驟)，藉由雙氧水所進行的洗淨(第三洗淨步驟)。而且，在第三洗淨步驟結束後，使洗淨完成後的矽晶圓乾燥。矽晶圓乾燥後，利用微粒計數器來量測矽晶圓的微粒(≧41nm)及 霧度。
此時，所使用的SC1洗淨液，是將氨、雙氧水(氫氧化氫水)、水之混合比設為1：1：10，且SC1洗淨液的溫度為70℃。又，將第二洗淨步驟中的HF濃度設為1.5%，將第三洗淨步驟中的雙氧水濃度設為3.0wt%，將雙氧水的溫度設為10℃，來實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例2)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為20℃以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例3)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為30℃以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例4)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為40℃以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例5)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為50℃以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例6)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為60℃以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例7)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為70℃以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例8)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為80℃以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例9)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為90℃以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例10)
除了將雙氧水洗淨中的雙氧水溫度設為80℃，並將雙氧水濃度設為0.03wt%以外，其他與實施例1同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例11)
除了將雙氧水濃度設為0.1wt%以外，其他與實施例10同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例12)
除了將雙氧水濃度設為0.3wt%以外，其他與實施例10同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例13)
除了將雙氧水濃度設為1.0wt%以外，其他與實施例10同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例14)
除了將雙氧水濃度設為10.0wt%以外，其他與實施例10同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(實施例15)
除了將雙氧水濃度設為30.0wt%以外，其他與實施例10同樣地實施第一~第三洗淨步驟。
(比較例1)
關於第一、第二洗淨步驟是與實施例1同樣地進行。然後，取代雙氧水洗淨，利用10ppm的臭氧水來進行矽晶圓的洗淨。
第2圖~第6圖是表示實施例1~實施例15及比較例1的結果。
如第4圖~第6圖所示，依照SC1洗淨、HF洗淨及雙氧水洗淨的順序，將矽晶圓加以洗淨，藉此，在實施例1~實施例15中，能減低洗淨後的矽晶圓表面的霧度不均。實施例9的情形，在雙氧水洗淨後的矽晶圓表面上發生霧度不均的原因，在於雙氧水溫度為較高的90℃之故。又，實施例10的情形，在雙氧水洗淨後的矽晶圓表面上發生霧度不均的原因在於雙氧水濃度為較低的0.03wt%之故。但是，相較於比較例1，實施例9、實施例10能抑制矽晶圓表面上的霧度不均。
又，如第2圖所示，當雙氧水的溫度為20~80℃時，雙氧水洗淨後的矽晶圓表面的微粒數量較少，是與進行臭氧洗淨後的比較例1相同程度。再者，假如雙氧水的溫度低於20℃，則微粒有增加的傾向。其原因在於，由於雙氧水的溫度下降，防止微粒再附著於矽晶圓的效果降低之故。因此，在實施例1中，微粒數量惡化到47個，但是如前述，在HF洗淨後再進行臭氧水洗淨的情況，霧度不均明顯化，且相較於在HF洗淨後不進行雙氧水洗淨的情況，實施例1能改善霧度不均。
又，如第3圖所示，在實施例8、實施例10~實施例15中，雙氧水洗淨後的矽晶圓表面的微粒數量較少而為15個左右。例如，在實施例8中，微粒數量為17個，較為良好。
如此，依照SC1洗淨、HF洗淨及雙氧水洗淨的順序，將矽晶圓加以洗淨，藉此能減低微粒的數量及霧度發生不均的情況。再者，在雙氧水洗淨之際，假如雙氧水的溫度為20~80℃，濃度為0.1~30wt%，則能更有效減低洗淨後的微粒數量，也能減輕排氣設備的負擔。
另一方面，在比較例1中，如第2圖、第3圖所示，洗淨後的矽晶圓表面上的微粒數量與實施例並無大差異。然而，如第4圖所示，由於在臭氧水洗淨後的矽晶圓表面上發生霧度不均，因此洗淨後的矽晶圓的品質較差。
此外，本發明並非被限定於上述實施形態。上述實施形態是例示，凡是具有與本發明的專利申請範圍所記載的技術思想實質上相同的構成，能達到同樣作用效果者，皆包含在本發明的技術範圍內。

Claims (3)

  1. 一種半導體晶圓的洗淨方法，其特徵在於包括：第一洗淨步驟，對前述半導體晶圓進行SC1洗淨；第二洗淨步驟，在前述第一洗淨步驟後，對前述半導體晶圓進行HF洗淨；及第三洗淨步驟，在前述第二洗淨步驟後，藉由過氧化氫水來洗淨前述半導體晶圓。
  2. 如請求項1所述之半導體晶圓的洗淨方法，其中，將前述過氧化氫水的溫度設為20~80℃。
  3. 如請求項1或請求項2所述之半導體晶圓的洗淨方法，其中，將前述過氧化氫水的濃度設為0.1~30wt%。
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