JP7764603B2 - 半導体ウェハを洗浄するための方法 - Google Patents

Description

本発明の主題は、半導体ウェハを洗浄するためのプロセスである。

従来技術
例えば、マイクロ電子部品を製造するための基板として機能する半導体ウェハ、通常シリコンウェハは、研磨および（例えば、エピタキシャル堆積による）コーティングもしくは熱処理工程（「アニーリング」）の後、ならびに／または高温作業工程の前に、湿式化学プロセスを使用して洗浄される。洗浄の目的は、例えば銅などの金属または有機物による半導体ウェハの汚染を可能な限り取り除くこと、およびまたウェハ表面に付着した粒子を可能な限り取り除くことであり、そのような汚染は、その後の部品の製造において、ゲート酸化物の不均一な成長またはポリシリコンゲートの不均一な堆積などの問題をもたらすからである。

これに関連して使用されるプロセスは、半導体ウェハがその中心軸の周りを急速に回転し、同時に、最初に１つまたは複数の液体で洗浄され、次いで脱イオン水ですすがれ、乾燥される、単一ウェハ洗浄プロセスを含む。液体は、回転する半導体ウェハに加えられ、遠心力によってウェハ縁部に向かって加速し、液体を外側に流出させ、ウェハのほぼ全表面を覆う薄膜が残る。その後、半導体ウェハをさらに回転させながら、例えば液膜の表面張力を低下させる（例えば、イソプロパノールの）蒸気を加えて乾燥させると、液膜全体が外側に流出する。そのようなプロセスは、例えば、米国特許出願公開第２００４／０１０３９１５号および欧州特許出願公開第０９０５７４７号に記載されている。

米国特許出願公開第２０１４／０４８１００号は、以下の工程を使用する半導体ウェハを洗浄するためのプロセスを開示している。

（１）オゾン水による洗浄のための第１の洗浄工程、およびその後の精製水によるすすぎ工程、
（２）オゾン水による処理工程、それに続くHF含有液体による処理工程を含む第２の洗浄工程であって、第２の洗浄工程が複数回繰り返されてもよい、第２の洗浄工程、
（３）オゾン水による洗浄のための第３の洗浄工程、およびその後の精製水によるすすぎ工程、
（４）半導体ウェハの面を乾燥させる乾燥工程。

このプロセスを試行する際に、本発明者らは、LLS測定で測定可能な欠陥パターンがウェハ上に発生する可能性があることを発見した。これらの欠陥は、明らかに基板の中心で優先的に発生し、部品製造作業において影響を受ける半導体ウェハの挙動に悪影響を及ぼす可能性がある。

したがって、本発明の目的は、これらの欠陥をもたない、または少なくともこれらの欠陥の発生の可能性を最小限に抑えるプロセスを提供することである。

目的は、特許請求の範囲に記載されたプロセスによって達成される。

１つの半導体ウェハが従来技術（A）から知られているプロセスによって処理され、別の半導体ウェハが本発明のプロセスによって洗浄された後に、測定することができる半径方向欠陥密度を例示の形態で示す図である。

本発明のプロセス（B）は、従来技術のプロセス（A）よりも半導体ウェハの中心における欠陥をより良好に回避できることは明らかである。

発明の例示的な実施形態の詳細説明
単一ウェハクリーナ装置を使用して半導体ウェハを洗浄するための従来技術のプロセスを試行する際に、本発明者らは、LLS測定で測定可能な欠陥パターンがウェハ上に発生する可能性を判断した。

これらの欠陥パターンは、例えば、KLA－TencorおよびSurfscan SP１ MXからの計器を使用して、光散乱測定によって視覚化することができ、したがって、局所光散乱欠陥と呼ばれる。国際公開第２００５１０１４８３号は、エピタキシャルコーティングされた半導体ウェハの散乱光測定のための技法を開示している。

図１が示すように、これらの欠陥は、半導体ウェハの中心で優先的に発生する。それらは、部品製造作業において影響を受ける半導体ウェハの挙動に悪影響を及ぼす可能性がある。

これらの欠陥の発生を除去しようと試みる際に、本発明者らは、最初にオゾン水で洗浄するための第１の洗浄工程、およびその後の精製水によるすすぎ工程を実行し、次いで、オゾン水での処理工程、その後のHF含有液体による処理工程を含む第２の洗浄工程を実行し、第２の洗浄工程は複数回繰り返されてもよく、次いで、オゾン水で洗浄するための第３の洗浄工程、およびその後の精製水によるすすぎ工程を実行し、半導体ウェハの表面を乾燥させる乾燥工程を実行することが有利であり、したがって好ましいことを発見した。

ここで、第１の洗浄工程の直前に水による予備洗浄工程が存在することが好ましい。ここで、第１の洗浄工程が始まる前に、洗浄を受ける半導体ウェハの表面がまだ濡れていることが不可欠である。

本発明者らは、予備洗浄工程中に、オゾン水の割合が予備洗浄工程の開始時の０％から予備洗浄工程の終了時に１００％まで上昇する場合好ましいことをさらに認識しており、５％より小さい割合の持続時間は１０秒より短く、１秒より長い。

予備洗浄工程から第１の洗浄工程までの間のオゾン水の割合におけるこの連続的な増加は、明らかに、発見される欠陥の数をさらに減少させる効果を有する。

予備洗浄工程が少なくとも１秒～１５秒継続する場合特に好ましく、工程が少なくとも３秒～８秒継続することが非常に好ましい。

洗浄される半導体ウェハの表面が水平に位置合わせされ、５００rpmより大きく１０００rpmより小さい速度で予備洗浄工程中に回転することが、プロセスにとって不可欠である。

予備洗浄工程において水を加えるためにノズルが使用される場合特に好ましい。この場合のノズルの流速は、より好ましくは０．５m／s～２m／sであり、関連する流量は、好ましくは０．５l／分～１．５l／分である。

ノズルは、ノズル流の方向が７０°より小さく３０°より大きい半導体ウェハの表面との角度αを形成するように位置合わせされることが同様に好ましい。

本発明のプロセスの特に好ましい一実施形態が表１に示されている。

DIW 脱イオン水。

O３W 脱イオン水に溶解した１５～２０ppmのオゾン（O_３）からなるオゾン水。
SC１ 脱イオン水に０．３％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（TMAH：tetramethylammonium hydroxide、［N（CH_３）_４］OH）および０．７％の過酸化水素（H_２O_２）を含有する「標準洗浄１」。

HF 脱イオン水に溶解した０．５％～１％のフッ化水素（HF）。
DRY １００％窒素雰囲気（N_２）内で実行される乾燥作業。

Claims (5)

1. 半導体ウェハの表面を洗浄するための方法であって、
   （１）オゾン水による洗浄のための第１の洗浄工程、およびその後の精製水によるすすぎ工程と、
   （２）オゾン水による処理工程、それに続くHF含有液体による処理工程を含む第２の洗浄工程とを順に備え、前記第２の洗浄工程は複数回繰り返されてもよく、さらに
   （３）オゾン水による洗浄のための第３の洗浄工程、およびその後の精製水によるすすぎ工程と、
   （４）前記半導体ウェハの前記表面を乾燥させる乾燥工程とを順に備え、
   前記第１の洗浄工程を開始する際に前記半導体ウェハの前記表面が濡れた状態となるように、前記第１の洗浄工程の直前に水による予備洗浄工程とを備え、
   前記予備洗浄工程中に、オゾン水を添加し、前記オゾン水の割合が前記予備洗浄工程の開始時から前記予備洗浄工程の終了時に向けて上昇し、
   ５％より小さい割合の持続時間が１０秒より短く、１秒より長い、方法。
2. 前記予備洗浄工程が少なくとも１秒～１５秒継続する、請求項１に記載の方法。
3. 前記半導体ウェハの前記表面が水平に位置合わせされ、前記予備洗浄工程中に５００rpmより大きく１０００rpmより小さい速度で回転する、請求項１に記載の方法。
4. ノズルが前記予備洗浄工程において前記水を加えるために使用され、この場合の前記ノズルの流速が０．５m／s～２m／sであり、その流量が０．５l／分～１．５l／分である、請求項１に記載の方法。
5. ノズル流の方向が前記半導体ウェハの前記表面と角度αを形成し、前記角度αが７０°より小さく３０°より大きくなるように、前記ノズルが位置合わせされる、請求項４に記載の方法。