TWI460782B - 晶圓表面處理方法 - Google Patents
晶圓表面處理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI460782B TWI460782B TW099124911A TW99124911A TWI460782B TW I460782 B TWI460782 B TW I460782B TW 099124911 A TW099124911 A TW 099124911A TW 99124911 A TW99124911 A TW 99124911A TW I460782 B TWI460782 B TW I460782B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- treatment
- wafer
- gas
- reaction
- ozone
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 48
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 title claims description 47
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 177
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 121
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 100
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 93
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 52
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 49
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 29
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 26
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims description 19
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 18
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 17
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 9
- 239000012756 surface treatment agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 178
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 20
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 18
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 18
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02054—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process combining dry and wet cleaning steps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
- H01L21/02049—Dry cleaning only with gaseous HF
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Weting (AREA)
Description
本發明是有關於一種晶圓(wafer)的表面處理方法以及表面清洗方法，尤其是矽晶圓(silicon wafer)的表面處理方法以及表面清洗方法。
以用作半導體基板的矽晶圓為代表，經由伴隨化學反應的各種表面處理步驟來使晶圓得以產品化。例如，對於粗研磨之後的晶圓而言，經由蝕刻(etching)處理步驟，將產生於晶圓表面的由機械加工引起的損傷(damage)予以除去。又，對於精研磨之後的晶圓而言，經由清洗、蝕刻處理步驟，將附著於晶圓表面的污染物質予以除去，且使晶圓表面獲得預期的平坦度。
於多數情形下，藉由濕式(wet)處理來進行上述表面處理步驟。例如，於研磨之後的蝕刻處理步驟中，實施使用有HF、HNO3
等的濕式蝕刻。又，於精研磨之後的清洗、蝕刻處理步驟中，實施使用有SC1清洗及SC2清洗的RCA清洗等。此外，關於精研磨之後的清洗、蝕刻處理步驟，亦可採用如下的方法等，即代替上述RCA清洗，於SC1清洗之後，實施將上述晶圓浸漬於包含臭氧水(ozone water)及氫氟酸的液體的蝕刻(專利文獻1)。
先行技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2000-049133號公報
此處，於上述表面處理步驟上最受重視的是對整個晶圓表面均一地實施表面處理，換言之，最受重視的是抑制反應不均。例如，於粗研磨之後的蝕刻處理步驟中，若產生反應不均，則會於晶圓表面產生凹凸，即便接著實施精研磨，亦無法使晶圓表面獲得預期的平坦度。又，於精研磨之後的清洗、蝕刻步驟中，若產生反應不均，則仍會於晶圓表面產生凹凸，光點缺陷(Light Point Defect，LPD)的個數增加，結果晶圓的表面品質下降。
然而，對於使用以濕式處理為代表的擴散限速型處理的表面處理步驟而言，存在容易產生反應不均的傾向，尤其，上述精研磨之後的晶圓所表現出的、由LPD個數的增加引起的晶圓的表面品質下降的問題受到關注。另一方面，目前尚未提出任何對於上述問題的有力的解決方案。關於晶圓表面性狀，正逐步要求高品質化，當務之急是摸索出上述問題的有力的解決方案。
本發明是鑒於上述現狀而成的發明，本發明的目的在於：於伴隨化學處理的晶圓表面處理方法中，有效果地抑制在先前的利用濕式處理的表面處理步驟中成為問題的反應不均，從而提供表面性狀優異的晶圓。
本發明者等為了解決上述問題而進行了仔細研究，結果獲得了以下(a)～(c)的見解。
(a)於利用擴散限速型處理的伴隨化學反應的晶圓表面處理方法中，由附著於晶圓表面的異物等引起的晶圓表面的不均質性成為反應不均的主要原因。
(b)於抑制反應不均的方面，有效的是於上述擴散限速型處理步驟之前，先設置實現晶圓表面的均質化的步驟。
(c)於實現晶圓表面的均質化的方面，有效的是於上述擴散限速型處理步驟之前，先設置規定的反應限速型處理步驟。
本發明是基於上述見解而成的發明，本發明的主旨如下所述。
(1)一種晶圓表面處理方法，其是伴隨化學處理的晶圓表面處理方法，該晶圓表面處理方法的特徵在於：上述化學處理包括反應限速型處理步驟、以及接續於該反應限速型處理步驟的擴散限速型處理步驟。
(2)如上述(1)所述的晶圓表面處理方法，其特徵在於：上述反應限速型處理步驟包括使用有單一表面處理劑的表面處理步驟、及/或使用有多種表面處理劑的表面處理步驟。
(3)如上述(1)或(2)所述的晶圓表面處理方法，其特徵在於：上述反應限速型處理步驟為氣相反應處理步驟。
(4)如上述(3)所述的晶圓表面處理方法，其特徵在於：上述氣相反應處理步驟為氧化處理。
(5)如上述(3)所述的晶圓表面處理方法，其特徵在於：上述氣相反應處理步驟為還原處理。
(6)如上述(3)所述的晶圓表面處理方法，其特徵在於：上述氣相反應處理步驟為氧化處理與接續於該氧化處理的還原處理。
(7)如上述(1)～(6)中任一項所述的晶圓表面處理方法，其特徵在於：上述擴散限速型處理步驟為液相反應處理步驟。
(8)一種矽晶圓的表面清洗方法，其特徵在於：使用如上述(1)～(7)中任一項所述的晶圓表面處理方法。
[發明的效果]
根據本發明，可於伴隨化學處理的晶圓表面處理方法中，有效果地抑制在先前的利用濕式處理等擴散限速型處理的表面處理中成為問題的反應不均，從而提供表面性狀優異的晶圓。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明的晶圓表面處理方法是伴隨化學處理的晶圓表面處理方法，該晶圓表面處理方法的特徵在於：上述化學處理包括反應限速型處理步驟、以及接續於該反應限速型處理步驟的擴散限速型處理步驟。再者，於本發明中，以晶圓表面(參照圖1)為基準來判斷擴散限速、反應限速。亦即，當化學處理劑到達晶圓表面整個區域為止的時間，比於晶圓表面進行化學反應所需的時間更長時，判斷為擴散限速。相反地，當化學處理劑到達晶圓表面整個區域為止的時間，比於晶圓表面進行化學反應所需的時間更短時，判斷為反應限速。以下，基於伴隨化學處理的矽晶圓表面處理方法的一例，即精研磨之後的清洗、蝕刻處理步驟，來詳細地說明本發明。
於精研磨之後的矽晶圓表面附著有微粒子、有機物以及金屬雜質，從而會形成有由精研磨引起的加工損傷。因此，需要對精研磨之後的矽晶圓表面進行清洗，且需要將加工損傷予以除去，作為相關的方法，如上所述，於SC1清洗之後，實施將上述晶圓浸漬於臭氧水及氫氟酸的蝕刻處理的方法已為人所知(專利文獻1)。
於上述方法中，首先，將矽晶圓浸漬於SC1清洗液(混合有過氧化氫與氫氧化銨(hydroxide ammonium)的混合液)之後，藉由過氧化氫來將矽晶圓表面予以氧化，同時藉由氫氧化銨溶液的蝕刻作用，來將附著於矽晶圓表面的微粒子及有機物自晶圓表面除去，且將矽晶圓表面的加工損傷予以除去。
然後，將矽晶圓浸漬於臭氧水中，藉此來將矽晶圓表面予以氧化。接著，將矽晶圓浸漬於包含氫氟酸的溶液中，藉此來將形成於矽晶圓表面的自然氧化膜予以除去。此時，將自然氧化膜上的微粒子及金屬雜質、以及自然氧化膜中所含的金屬雜質與自然氧化膜一併予以除去，藉此，對矽晶圓表面進行清洗。又，於上述氫氟酸處理之後，再次將矽晶圓浸漬於臭氧水，於矽晶圓表面形成氧化矽膜，因此，於形成氧化矽膜之後，當自臭氧水中取出矽晶圓時，空氣中的微粒子對於矽晶圓的附著受到抑制。再者，於將矽晶圓浸漬於包含氫氟酸的溶液中之前，先將矽晶圓浸漬於臭氧水來對矽晶圓表面實施氧化處理，原因在於實施該氧化處理之後，於接下來的氫氟酸處理時，微粒子容易自矽晶圓表面脫離。
此處，著眼於SC1清洗之後的步驟，亦即，著眼於將矽晶圓表面的微粒子、有機物以及加工損傷予以除去之後的清洗、蝕刻處理步驟。作為SC1清洗之後的矽晶圓表面狀態，如圖2所示，可考慮：表面親水性異物(例如微粒子)與表面疏水性異物(例如金屬雜質)(i)經由有機物膜而間接地附著於晶圓表面的情形、(ii)直接地附著於晶圓表面的情形、(iii)經由氧化矽膜而間接地附著於晶圓表面的情形、以及(iv)上述異物、膜均不存在的情形等。如此可推測：若將表面為不均質的狀態的矽晶圓浸漬於包含臭氧水、氫氟酸的溶液中，則會產生如下所述的現象。
將矽晶圓浸漬於臭氧水的臭氧水處理、以及將矽晶圓浸漬於包含氫氟酸的溶液中的氫氟酸處理均為擴散限速型處理。此處，水溶液中的臭氧、氟化氫到達矽晶圓表面為止的時間會根據上述(i)～(iv)的矽晶圓表面狀態而有所不同。於該晶圓表面不存在妨礙臭氧、氟化氫的擴散的異物等的上述(iv)的情形下，水溶液中的臭氧、氟化氫到達矽晶圓表面為止的時間最短。又，可推測：水溶液中的臭氧、氟化氫到達矽晶圓表面為止的時間即便於上述(i)～(iii)的情形下，亦互不相同。因此可推測：於上述(i)～(iii)的情形時的水溶液中的臭氧、氟化氫到達矽晶圓表面之前，上述(iv)的矽晶圓表面的水溶液中的臭氧、氟化氫已到達矽晶圓表面，在上述(iv)的矽晶圓表面上，水溶液中的臭氧、氟化氫會先進行化學反應，結果會導致反應不均。又，水溶液中的臭氧、氟化氫到達矽晶圓表面為止的時間即便於上述(i)～(iii)的情形下，亦互不相同，因此上述(i)～(iii)的矽晶圓表面的化學反應的進行程度亦互不相同，從而會導致反應不均。
具體而言，於上述臭氧水處理中，在上述(iv)中，水溶液中的臭氧直接到達矽晶圓表面而將矽晶圓予以氧化。另一方面，在上述(i)～(iii)中，由於存在上述異物以及膜，因此於將矽晶圓予以氧化之前需要額外的時間。結果，關於臭氧水處理之後的矽晶圓，若觀察自晶圓表面朝該晶圓厚度中心方向(深度方向)所形成的氧化矽膜的厚度，則可確認：與上述(i)～(iii)相比較，於上述(iv)中，氧化矽膜更厚，且被氧化至矽晶圓的更深的位置為止。又，即便於上述(i)～(iii)中，氧化矽膜的厚度亦會產生偏差。
藉由接下來的氫氟酸處理來將形成於矽晶圓的氧化矽膜予以蝕刻除去，但如上所述，自矽晶圓表面朝該晶圓厚度中心方向(深度方向)所形成的氧化矽膜的厚度變得不均一。此處，氫氟酸具有對氧化矽膜的蝕刻作用，但對矽的蝕刻作用極微小。因此，由於氧化矽膜的厚度不均一，故而已將氧化矽膜予以除去的氫氟酸處理之後的矽晶圓表面會成為凹凸形狀，LPD的個數增加，結果無法獲得預期的晶圓表面品質。
因此，為了解決上述問題，於本發明中，於上述臭氧水處理之前，先實施作為反應限速型處理的臭氧氣體(ozone gas)處理(氧化處理)、及/或氟化氫氣體處理(還原處理)，實現矽晶圓表面狀態的均質化。如上述(i)～(iv)所述，SC1清洗之後的矽晶圓表面會成為不均質的狀態，但於作為氣相反應的臭氧氣體處理的情形時，氣相中的臭氧的擴散速度遠大於液相中的臭氧的擴散速度。因此，當對上述矽晶圓實施臭氧氣體處理時，氣相中的臭氧到達矽晶圓表面的時間於上述(i)～(iv)的各部位大致為同時。結果，關於臭氧氣體處理之後的矽晶圓，自晶圓表面朝該晶圓厚度中心方向(深度方向)所形成的氧化矽膜的厚度於矽晶圓表面的整個區域變得大致均一，該晶圓表面的不均質性得以緩和。
更佳為藉由氟化氫氣體處理來將形成於矽晶圓的氧化矽膜予以蝕刻除去。此處，與上述臭氧水處理之後的矽晶圓不同，對於臭氧氣體處理之後的矽晶圓而言，自矽晶圓表面朝該晶圓厚度中心方向(深度方向)所形成的氧化矽膜的厚度變得大致均一。因此，已將氧化矽膜予以除去的氟化氫氣體處理之後的矽晶圓表面亦成為大致均一的狀態。
經由以上的反應限速型處理步驟(臭氧氣體處理及/或氟化氫氣體處理)，某程度地除去附著於矽晶圓表面的上述異物以及膜。然而，由於作為氣相處理的臭氧氣體處理及氟化氫氣體處理的速率受限於反應，因此與作為液相處理的臭氧水處理及氫氟酸處理相比較，對於微粒子等的除去作用不佳，有時無法自上述氟化氫氣體處理之後的矽晶圓表面將微粒子等的異物完全地除去。因此，於本發明中，於反應限速型處理步驟(臭氧氣體處理及/或氟化氫氣體處理)之後，實施作為擴散限速型處理步驟的先前的臭氧水處理或氫氟酸處理，自矽晶圓表面將微粒子等完全地除去。
然而，與僅實施作為擴散限速型處理步驟的臭氧水處理或氫氟酸處理的先前方法不同，於本發明中，在上述擴散限速型處理之前，先實施反應限速型處理(臭氧氣體處理及/或氟化氫氣體處理)，藉此來緩和矽晶圓表面的不均質性。因此，接下來的作為擴散限速型處理步驟的臭氧水處理或氫氟酸處理中的反應不均有效果地受到抑制，矽晶圓表面的凹凸少，LPD的個數減少，從而可製造出晶圓的表面品質優異的矽晶圓。
當實施本發明的晶圓表面處理時，可採用批量(batch)方式、單片方式等各種處理方式，但根據處理效率的提高、晶圓表面的化學藥液置換處理效率的提高等的理由，較佳採用單片方式。圖3是模式性地表示本發明的晶圓表面處理中所使用的單片方式的處理裝置的主要部分的圖。如圖3所示，處理裝置包括腔室(chamber)3、於將作為處理對象物的晶圓w予以固定的狀態下來使該晶圓w旋轉的旋轉定盤1、以及氣體供給杯(cup)2，該氣體供給杯2於下部具有開口部，且自未圖示的氣體供給噴嘴(nozzle)將臭氧氣體或氟化氫氣體供給至晶圓表面上。於實施臭氧氣體處理或氟化氫氣體處理的情形時，在例如以10 rpm～500 rpm的旋轉數來使旋轉定盤1旋轉的狀態下，將臭氧氣體或氟化氫氣體自未圖示的氣體供給噴嘴經由氣體供給杯2而供給至晶圓表面上。所供給的臭氧氣體或氟化氫氣體經由設置於腔室3的側部的未圖示的排氣管，藉由未圖示的排氣裝置而被排出至腔室3外。又，於實施臭氧水處理或氫氟酸處理的情形時，在例如以10 rpm～500 rpm的旋轉數來使旋轉定盤1旋轉的狀態下，將包含臭氧水或氟化氫氣體的溶液自未圖示的供給噴嘴供給至晶圓表面上。
於臭氧氣體處理時所供給的臭氧氣體濃度較佳為10 ppm～100 ppm(1×10-3
～1×10-2
mass%)。原因在於：若臭氧氣體濃度不足10 ppm，則矽晶圓表面的氧化反應無法充分地進行；另一方面，若上述濃度超過100 ppm，則構成處理裝置的構件有可能會被腐蝕。再者，於本發明中，臭氧氣體濃度以及後述的氟化氫氣體濃度均是以質量百分比來標記。又，臭氧氣體處理時間較佳為10 sec～600 sec。原因在於：若臭氧氣體處理時間不足10 sec，則矽晶圓的氧化反應無法充分地進行；若臭氧氣體處理時間為10 sec以上，則隨著處理時間的增加，氧化反應進行，於晶圓表面形成規定的厚度的氧化矽膜；但若超過600 sec，則反應達到平衡狀態，不會進一步進行氧化反應。可根據晶圓的尺寸(size)、及將腔室內的氣體予以排出的排氣裝置的排氣能力等來適當地對臭氧氣體流量進行設定。臭氧氣體處理溫度較佳為10℃～30℃。原因在於：若臭氧氣體處理溫度不足10℃，則腔室內的水分會冷凝而附著於矽晶圓，結果臭氧氣體處理所形成的氧化矽膜的厚度會產生偏差；另一方面，若上述處理溫度超過30℃，則臭氧氣體變得濕潤，構成處理裝置的構件有可能會被腐蝕。
當於臭氧氣體處理之後進行氟化氫氣體處理時，在氟化氫氣體處理時所供給的氟化氫氣體濃度較佳為10 ppm～10000 ppm(1×10-3
～1 mass%)。原因在於：若氟化氫氣體濃度不足10 ppm，則還原反應無法充分地進行，因此無法將形成於晶圓表面上的氧化矽膜予以除去；另一方面，若上述濃度超過10000 ppm，則構成處理裝置的構件有可能會被腐蝕。又，氟化氫處理時間較佳為5 sec～600 sec。原因在於：若氟化氫處理時間不足5 sec，則還原反應無法充分地進行，因此，無法將形成於晶圓表面上的氧化矽膜予以除去；若氟化氫處理時間為5 sec以上，則隨著處理時間的增加，還原反應進行，形成於晶圓表面上的氧化矽膜被除去；但若超過600 sec，則反應達到平衡狀態，不會進一步進行還原反應。可根據晶圓的尺寸、及將腔室內的氣體予以排出的排氣裝置的排氣能力等來適當地對氟化氫氣體流量進行設定。氟化氫氣體處理溫度較佳為10℃～40℃。原因在於：若氟化氫氣體處理溫度不足10℃，則腔室內的水分會冷凝而附著於矽晶圓表面，結果形成於晶圓表面上的氧化矽膜無法均一地被還原；另一方面，若上述處理溫度超過40℃，則氟化氫氣體變得活躍，構成處理裝置的構件有可能會被腐蝕。
氟化氫氣體處理結束之後，將氣體供給杯2予以拆除，按照臭氧水、氫氟酸溶液、臭氧水的順序來將處理溶液供給至晶圓w表面，藉此來進行臭氧水處理以及氫氟酸處理。
再者，於臭氧水處理時所供給的臭氧水濃度較佳為0.5ppm~20ppm(5×10-5
~2×10-3
mass%)。原因在於：若臭氧水濃度不足0.5ppm，則難以於晶圓表面形成均一的氧化矽膜；若臭氧水濃度為0.5ppm以上，則隨著臭氧水濃度的增加，氧化反應進行，於晶圓表面形成規定的厚度的氧化矽膜；但若超過20ppm，則反應達到平衡狀態，不會進一步進行氧化反應。再者，於本發明中，臭氧水濃度以及後述的氫氟酸濃度均是以質量百分比來標記。又，臭氧水處理時間較佳為5sec~120sec。原因在於：若臭氧水處理時間不足5sec，則難以於晶圓表面形成均一的氧化矽膜；若臭氧水處理時間為5sec以上，則隨著處理時間的增加，氧化反應進行，於晶圓表面形成規定的厚度的氧化矽膜；但若超過120sec，則反應達到平衡狀態，不會進一步進行氧化反應。可根據晶圓的尺寸、晶圓旋轉數來適當地對臭氧水流量進行設定。臭氧水處理溫度較佳為10℃~30℃。原因在於：若臭氧水處理溫度不足10℃，則臭氧的溶解效率會下降，難以將臭氧濃度保持為固定值；另一方面，若上述處理溫度超過30℃，則臭氧會自我分解，於晶
圓表面難以將臭氧水濃度保持為固定值。
另一方面，於氫氟酸處理時所供給的氫氟酸濃度較佳為0.01%~5%(0.01~5mass%)。
原因在於：若氫氟酸濃度不足0.01%，則還原反應無法充分地進行，因此無法將形成於晶圓表面上的氧化矽膜予以除去；若氫氟酸濃度為0.01%以上，則隨著氫氟酸濃度的增加，還原反應進行，形成於晶圓表面上的氧化矽膜被除去；但若超過5%，則反應達到平衡狀態，不會進一步進行還原反應。又，氫氟酸處理時間較佳為1sec~120sec。原因在於：若氫氟酸處理時間不足1sec，則還原反應無法充分地進行，因此無法將形成於晶圓表面上的氧化矽膜予以除去；若氫氟酸處理時間為1sec以上，則隨著處理時間的增加，還原反應進行，形成於晶圓表面上的氧化矽膜被除去；但若超過120sec，則反應達到平衡狀態，不會進一步進行還原反應。可根據晶圓的尺寸、及晶圓的旋轉數來適當地對氫氟酸流量進行設定。氫氟酸處理溫度較佳為10℃~40℃。原因在於：若氫氟酸處理溫度不足10℃，則還原反應無法充分地進行，因此無法將形成於晶圓表面上的氧化矽膜予以除去；另一方面，若上述處理溫度超過40℃，則會自氫氟酸溶液蒸發出氟化氫氣體，從而難以使氫氟酸溶液的濃度保持固定。
再者，於以上的說明中，藉由臭氧氣體處理來進行矽晶圓的氧化處理，但於本發明中，亦可採用利用氧氣、氯氣等來代替臭氧氣體的氣相反應處理。又，於以上的說明中，藉由氟化氫氣體處理來進行矽晶圓的還原處理，但於本發明中，亦可採用利用氫氣等來代替氟化氫氣體的氣相反應處理。
此外，於以上的說明中，藉由單一表面處理劑來進行氧化處理(臭氧氣體處理)以及藉由單一表面處理劑來進行還原處理(氟化氫氣體處理)，但亦可將多種表面處理劑加以混合而進行氧化處理以及還原處理。例如，可代替臭氧氣體處理，使用任意地選擇臭氧氣體、氧氣、氯氣、或如Ar的惰性氣體(inert gas)等而成的混合氣體來對矽晶圓實施氧化處理。或者，亦可代替氟化氫氣體處理，藉由任意地選擇氟化氫氣體、氫氣、或如Ar的惰性氣體等而成的混合氣體來實施蝕刻處理(還原處理)。
如上所述，根據本發明，可於伴隨化學處理的晶圓表面處理方法中，有效果地抑制在先前的利用濕式清洗處理等擴散限速型處理的表面處理步驟中成為問題的反應不均，從而提供表面性狀優異的晶圓。再者，於上述內容中，例舉SC1清洗之後的步驟來對本發明進行了說明，但本發明並不限定於此，可應用各種晶圓表面處理方法，例如，於使用酸系蝕刻液或鹼(alkali)系蝕刻液來對晶圓表面進行蝕刻處理之前，先對晶圓表面進行處理的方法等。
又，於上述內容中，例示了濕式處理步驟來作為擴散限速型處理步驟，且例示了乾式(dry)處理步驟來作為反應限速型處理步驟，但本發明並不限定於此。本發明的最大的特徵在於：於擴散限速型處理步驟之前，設置反應限速型處理步驟，藉此來將晶圓表面狀態的不均一性予以緩和。因此，只要具有將晶圓表面狀態的不均一性予以緩和的作用，反應限速型處理步驟可為濕式處理或乾式處理中的任一種處理。
[實例]
接著，藉由本發明例以及比較例來對本發明的效果進行說明，但本發明例僅為對本發明進行說明的例示，本發明例並不對本發明進行限定。
(實例1)
對於實施了SC1清洗的直徑為300 mm的矽晶圓，使用圖3所示的處理裝置來依序實施以下(1)～(5)的處理。再者，將晶圓的旋轉數設為50 rpm。
(1)臭氧氣體處理
(氣體濃度：200 ppm，氣體流量：5 L/min，處理時間：60 sec，處理溫度：20℃)
(2)氟化氫氣體處理
(氣體濃度：5000 ppm，氣體流量：5 L/min，處理時間：60 sec，處理溫度：20℃)
(3)臭氧水處理
(臭氧水濃度：10 ppm，流量：5 L/min，處理時間：60 sec，處理溫度：20℃)
(4)氫氟酸處理
(氫氟酸濃度：1%，流量：5 L/min，處理時間：60 sec，處理溫度：20℃)
(5)臭氧水處理
(臭氧水濃度：10 ppm，流量：5 L/min，處理時間：60 sec，處理溫度：20℃)
(比較例1)
對於實施了與實例1相同條件的SC1清洗的直徑為300 mm的矽晶圓，依序實施上述(3)～(5)的處理。
(實例2)
對於實施了與實例1相同條件的SC1清洗的直徑為300 mm的矽晶圓，依序實施上述(1)、(3)～(5)的處理。
(實例3)
對於實施了與實例1相同條件的SC1清洗的直徑為300 mm的矽晶圓，依序實施上述(2)～(5)的處理。
[LPD個數的測定]
關於實例1～3以及比較例1的矽晶圓，藉由以下的方法來對晶圓表面性狀進行測定。亦即，使用KLA Tencor公司製造的SurfScanSP2粒子計數器(particle counter)，來分別對表面處理之前以及表面處理之後的晶圓表面上的0.08 μm以下的LPD的個數進行計數。
於圖4～圖7中，將上述測定結果示作表示晶圓表面上的0.08 μm以下的LPD的分佈及個數的圖解(map)。
圖4的(a)～圖4的(c)為實例1的測定結果，其中圖4的(a)表示SC1清洗處理之前的晶圓表面上的LPD的分佈及個數，圖4的(b)表示上述(2)氟化氫氣體處理之後的晶圓表面上的LPD的分佈及個數，圖4的(c)表示上述(5)臭氧水處理之後的晶圓表面上的LPD的分佈及個數。圖5的(a)及圖5的(b)為比較例1的測定結果，其中圖5的(a)表示上述(3)臭氧水處理之前的晶圓表面上的LPD的分佈及個數，圖5的(b)表示上述(5)臭氧水處理之後的晶圓表面上的LPD的分佈及個數。圖6的(a)及圖6的(b)為實例2的測定結果，其中圖6的(a)表示上述(1)臭氧氣體處理之前的晶圓表面上的LPD的分佈及個數，圖6的(b)表示上述(5)臭氧水處理之後的晶圓表面上的LPD的分佈及個數。圖7的(a)及圖7的(b)為實例3的測定結果，其中圖7的(a)表示上述(2)氟化氫氣體處理之前的晶圓表面上的LPD的分佈及個數，圖7的(b)表示上述(5)臭氧水處理之後的晶圓表面上的LPD的分佈及個數。
於僅使用有濕式處理的擴散限速型處理步驟的比較例1中，如圖5的(b)所示，LPD缺陷的水準(level)並未充分地受到抑制。另一方面，於實施了在擴散限速型處理步驟之前，設置有兩個步驟的反應限速型處理步驟的表面處理的實例1中，如圖4的(c)所示，LPD缺陷的水準被抑制至最低水準。此處，與圖4的(a)的LPD缺陷水準相比較，圖4的(b)的LPD缺陷水準增加，可推測該LPD缺陷水準增加的原因在於：雖然於進行臭氧氣體處理以及氟化氫氣體處理之後的階段，使晶圓表面實現均質化，但於該階段，LPD並未被除去，而且，由於藉由該臭氧氣體處理以及氟化氫氣體處理來將殘留於晶圓表層部的LPD予以分解，故而所檢測的LPD的個數增加，結果LPD缺陷水準增大。
又，對於在擴散限速型處理步驟之前，設置一個步驟的反應限速型處理步驟來實施表面處理的實例2及實例3的矽晶圓而言，雖然遜色於設置有2步驟的反應限速型處理步驟的實例1，但如圖6的(b)及圖7的(b)所示，LPD缺陷的水準被抑制至比較低的水準。
於伴隨化學處理的晶圓表面處理方法中，有效果地抑制在先前的利用濕式處理等擴散限速型處理的表面處理中成為問題的反應不均，從而提供表面性狀優異的晶圓。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．旋轉定盤
2．．．氣體供給杯
3．．．腔室
w．．．晶圓
圖1是表示在伴隨化學處理的晶圓表面處理時，化學處理劑發生擴散的情況的圖。
圖2是表示SC1清洗之後的晶圓表面狀態的圖。
圖3是模式性地表示本發明的晶圓表面處理中所使用的單片方式的處理裝置的主要部分的圖。
圖4是表示實例1的晶圓表面性狀的圖。
圖5是表示比較例1的晶圓表面性狀的圖。
圖6是表示實例2的晶圓表面性狀的圖。
圖7是表示實例3的晶圓表面性狀的圖。
Claims (5)
- 一種晶圓表面處理方法，其是伴隨化學處理的晶圓表面處理方法，該晶圓表面處理方法的特徵在於：上述化學處理包括反應限速型處理步驟、以及接續於該反應限速型處理步驟的擴散限速型處理步驟，上述反應限速型處理步驟包括使用有單一表面處理劑的表面處理步驟、及/或使用有多種表面處理劑的表面處理步驟，且上述反應限速型處理步驟為氧化處理以及接續於該氧化處理的還原處理的氣相反應處理步驟，上述擴散限速型處理步驟為液相反應處理步驟，所述液相反應處理步驟包含第一臭氧水處理、接續於該第一臭氧水處理的氫氟酸處理、以及接續於該氫氟酸處理的第二臭氧水處理。
- 如申請專利範圍第1項所述的晶圓表面處理方法，其中上述反應限速型處理步驟的所述氣相反應處理步驟與上述擴散限速型處理步驟的所述液相反應處理步驟是使用相同成分但不同相態的處理劑。
- 如申請專利範圍第1項所述的晶圓表面處理方法，其中所述氣相反應處理步驟的該氧化處理是臭氧氣體處理，該臭氧氣體處理中的臭氧氣體濃度為10ppm~100ppm以及處理時間為10sec~600sec。
- 如申請專利範圍第1項所述的晶圓表面處理方法，其中所述氣相反應處理步驟的該還原處理是氟化氫氣 體處理，該氟化氫氣體處理中的氟化氫氣體濃度為10ppm~10000ppm以及處理時間為5sec~600sec。
- 一種矽晶圓的表面清洗方法，其特徵在於：使用如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的晶圓表面處理方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009175226A JP4831216B2 (ja) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | ウェーハ表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201115642A TW201115642A (en) | 2011-05-01 |
| TWI460782B true TWI460782B (zh) | 2014-11-11 |
Family
ID=43529026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW099124911A TWI460782B (zh) | 2009-07-28 | 2010-07-28 | 晶圓表面處理方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120122316A1 (zh) |
| JP (1) | JP4831216B2 (zh) |
| KR (1) | KR101468877B1 (zh) |
| DE (1) | DE112010003101B4 (zh) |
| TW (1) | TWI460782B (zh) |
| WO (1) | WO2011013356A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6099996B2 (ja) * | 2013-01-29 | 2017-03-22 | 信越半導体株式会社 | オゾン水を用いた洗浄方法及び洗浄装置 |
| CN109755099B (zh) * | 2017-11-01 | 2022-04-08 | 天津环鑫科技发展有限公司 | 一种硅片扩散后清洗工艺 |
| DE102019216438A1 (de) * | 2019-10-25 | 2021-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Erzeugen von hydrophilen Oberflächen oder Oberflächenbereichen auf einem Träger |
| JP2024071899A (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-27 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハの洗浄方法、シリコンウェーハの製造方法、及びシリコンウェーハ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10199847A (ja) * | 1997-01-08 | 1998-07-31 | Sony Corp | ウエハの洗浄方法 |
| US20070228524A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Sumco Techxiv Corporation | Method of manufacturing epitaxial silicon wafer |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05326464A (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-10 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板表面の気相洗浄方法 |
| US20050215063A1 (en) * | 1997-05-09 | 2005-09-29 | Bergman Eric J | System and methods for etching a silicon wafer using HF and ozone |
| EP1564796A1 (en) * | 1997-12-09 | 2005-08-17 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Semiconductor wafer processing method and semiconductor wafers produced by the same |
| JP3491523B2 (ja) * | 1998-04-15 | 2004-01-26 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハの加工方法 |
| JP3419439B2 (ja) * | 1998-07-31 | 2003-06-23 | 三菱住友シリコン株式会社 | 半導体基板を洗浄する方法 |
| JP2001269631A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-02 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板洗浄装置 |
| JP2002134478A (ja) * | 2000-10-25 | 2002-05-10 | Hitachi Ltd | オゾン処理装置 |
| DE102004054566B4 (de) * | 2004-11-11 | 2008-04-30 | Siltronic Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Einebnen einer Halbleiterscheibe sowie Halbleiterscheibe mit verbesserter Ebenheit |
-
2009
- 2009-07-28 JP JP2009175226A patent/JP4831216B2/ja active Active
-
2010
- 2010-07-27 US US13/384,889 patent/US20120122316A1/en not_active Abandoned
- 2010-07-27 KR KR1020127005066A patent/KR101468877B1/ko active IP Right Grant
- 2010-07-27 WO PCT/JP2010/004775 patent/WO2011013356A1/ja active Application Filing
- 2010-07-27 DE DE112010003101.0T patent/DE112010003101B4/de active Active
- 2010-07-28 TW TW099124911A patent/TWI460782B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10199847A (ja) * | 1997-01-08 | 1998-07-31 | Sony Corp | ウエハの洗浄方法 |
| US20070228524A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Sumco Techxiv Corporation | Method of manufacturing epitaxial silicon wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120122316A1 (en) | 2012-05-17 |
| KR101468877B1 (ko) | 2014-12-04 |
| KR20120041770A (ko) | 2012-05-02 |
| DE112010003101B4 (de) | 2017-05-11 |
| JP4831216B2 (ja) | 2011-12-07 |
| DE112010003101T5 (de) | 2012-10-04 |
| JP2011029486A (ja) | 2011-02-10 |
| WO2011013356A1 (ja) | 2011-02-03 |
| TW201115642A (en) | 2011-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7432186B2 (en) | Method of surface treating substrates and method of manufacturing III-V compound semiconductors | |
| TWI460782B (zh) | 晶圓表面處理方法 | |
| JP4763756B2 (ja) | 半導体ウェハを洗浄、乾燥及び親水化する方法 | |
| WO2013179569A1 (ja) | 半導体ウェーハの洗浄方法 | |
| WO2023218828A1 (ja) | 洗浄液、及びウェーハの洗浄方法 | |
| WO2011086876A1 (ja) | シリコンウェーハの表面浄化方法 | |
| US20090071507A1 (en) | Process for cleaning a semiconductor wafer | |
| US20040266191A1 (en) | Process for the wet-chemical surface treatment of a semiconductor wafer | |
| JP2007150196A (ja) | 半導体ウエーハの洗浄方法および製造方法 | |
| TW202141611A (zh) | 半導體晶圓之清洗方法 | |
| TWI778004B (zh) | 半導體晶圓的洗淨方法 | |
| WO2023120016A1 (ja) | 半導体ウェーハの洗浄方法および半導体ウェーハの製造方法 | |
| EP4239659A1 (en) | Method for cleaning epitaxial wafer | |
| JP2010092938A (ja) | 半導体ウェハの洗浄方法、および、半導体ウェハ | |
| US20230178390A1 (en) | Method for etching silicon wafer | |
| JP4306217B2 (ja) | 洗浄後の半導体基板の乾燥方法 | |
| JP2006016460A (ja) | Ｓｉを含有する基板の洗浄溶液及びＳｉを含有する基板の洗浄方法 | |
| JP2006351736A (ja) | 半導体基板の洗浄方法 | |
| TWI506690B (zh) | Silicon wafer manufacturing method | |
| JP2022138089A (ja) | シリコンウェーハの洗浄方法、シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ | |
| KR20230173091A (ko) | 웨이퍼의 세정방법 및 세정처리장치 | |
| JP2019102658A (ja) | シリコンウェーハの加工方法 |