DE19954356A1

DE19954356A1 - Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE19954356A1
Application number: DE19954356A
Authority: DE
Inventors: Georg-Friedrich Hohl
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-02-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben mittels einer Folge von naßchemischen Reinigungsschritten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reinigungsschritt in einer, mit einer Mineralsäure angesäuerten, wäßrigen HF-Lösung erfolgt und ein nachfolgender Reinigungsschritt in einer wäßrigen O 3 -Lösung erfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben mittels einer Folge von naßchemischen Reini gungsschritten.

Die Reinigung von Halbleiterscheiben hat insbesondere zum Ziel, metallische Verunreinigungen und Verunreinigungen durch an den Halbleiterscheiben haftende Partikel zu entfernen.

Insbesondere metallische Verunreinigungen, Poliermittelreste und oxidische Schichten (native oxide) werden bevorzugt in wäß rigen HF-Lösungen entfernt. Dieser Reinigungsschritt erzeugt eine hydrophobe Scheibenoberfläche. Zwischen einer hydrophoben Oberfläche und Partikeln verschiedener Materialien herrscht aber eine attraktive Wechselwirkung, so daß die Halbleiter scheibe erneut kontaminiert wird. Insbesondere beim Durchfahren der Scheibe durch den Miniskus der wäßrigen HF-Lösung haften sich auf der Lösung schwimmende Partikel an die Oberfläche an. Diese Kontamination mit Partikeln nach dem Reinigungsschritt in einer wäßrigen HF-Lösung ist unerwünscht.

Die EP 0 700 077 A2 befaßt sich mit dem Problem der Kontamina tion durch Partikel und offenbart ein Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der wäßrigen HF-Lösung eine oberflächenaktive Substanz, wie bei spielsweise ein Tensid zugegeben wird. Durch dieses Verfahren wird weitgehend vermieden, daß sich Partikel während dem Reini gungsschritt in einer wäßrigen HF-Lösung an die Oberfläche an haften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben anzugeben, das den Stand der Technik bezüglich der Kontamination durch Partikel übertrifft, und insbesondere während einem Reinigungsschritt in einer wäß rigen HF-Lösung anziehende Wechselwirkungen zwischen der hydro phoben Oberfläche der Halbleiterscheibe und Partikeln zu unter binden.

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben mittels einer Folge von naßche mischen Reinigungsschritten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Reinigungsschritt in einer, mit einer Mineralsäure an gesäuerten, wäßrigen HF-Lösung erfolgt und nach einem gegebe nenfalls durchgeführten Spülschritt mit oder in Reinstwasser ein nachfolgender Reinigungsschritt mit einer oder in einer wäßrigen O₃-Lösung erfolgt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß in einer, mit einer, auf Silicium nicht-oxidierend wirkenden Mineralsäure angesäuer ten wäßrigen HF-Lösung, abstoßende Wechselwirkungen zwischen der hydrophoben Oberfläche der Halbleiterscheibe und Partikeln bestehen. Die wäßrige HF-Lösung wird bevorzugt mit einer Mine ralsäure, besonders bevorzugt mit Salzsäure angesäuert.

Die wäßrige HF-Lösung zum Reinigen der Halbleiterscheibe von metallischen Verunreinigungen, Poliermittelresten und oxidi schen Schichten (beispielsweise native oxide) hat bevorzugt ei nen pH-Wert von kleiner 2, besonders bevorzugt von kleiner 1. Zum Ansäuern der wäßrigen HF werden bevorzugt 1 bis 10 Vol-% Salzsäure, besonders bevorzugt 2 bis 4 Vol-% HCl verwendet.

Gegebenenfalls werden der wäßrigen HF-Lösung ein oder mehrere oberflächenaktive Substanzen, wie beispielsweise neutrale oder saure, kationische Tenside, beispielsweise Alkylbenzolsulfon säuren oder Alkylaminethoxylate in Konzentrationen bevorzugt von 0,005 bis 0,01 Vol-% zugegeben. Die Reinigungszeiten der Halbleiterscheibe in der wäßrigen HF-Lösung liegen bevorzugt zwischen 2 und 20 min.

Zwischen der Reinigung der Halbleiterscheibe in der wäßrigen, angesäuerten HF-Lösung, gegebenenfalls unter Zusatz von ober flächenaktiven Substanzen und dem Reinigungsschritt mit einer oder in einer wäßrigen O₃-Lösung wird die Scheibe gegebenen falls mit oder in Reinstwasser gespült, beispielsweise in einem Reinigungsbad, um ein weiteres Einwirken der Reinigungsmedien zu verhindern, und um Verunreinigungen von den Halbleiterschei ben zu entfernen. Vorzugsweise durchfahren die Halbleiterschei ben die Wasseroberfläche zwischen dem Spülschritt in Reinstwas ser und dem nachfolgenden Reinigungsschritt in einer oder mit einer wäßrigen O₃-Lösung nicht. Die Spülzeit liegt bevorzugt bei kleiner 20 min. besonders bevorzugt zwischen 1 und 4 min.

Anschließend wird mittels der oxidativen O₃-Lösung die Oberflä che der Halbleiterscheibe ein naßchemisches Oxid (native oxide) aufgebaut. Bevorzugte Reinigungszeiten mit der oder in der wäß rigen O₃-Lösung liegen zwischen 1 und 10 min. Die Hydrophilie rung der Oberfläche der Halbleiterscheibe kann gegebenenfalls mit einem oder mehreren Entleer- und Befüllzyklen (Quick-Dumps) und einer Megasonic-Reinigung verbunden werden.

Beispiel

Halbleiterscheiben wurden mit Hilfe eines Partikelzählers nach einer Reinigung durch eine Folge von naßchemischen Reini gungsschritten gemäß dem Stand der Technik vorgemessen. An schließend erfolgte eine Kontamination in einer wäßrigen HF- Lösung mit einer nachfolgenden Hydrophilierung in einer mit Po liermittel verunreinigten Hydrophilierlösung. Dann erfolgte ei ne weitere Partikelmessung und schließlich das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben mittels einer Folge von naßchemischen Reinigungsschritten und ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik als Vergleichsbeispiel.

Nach der Trocknung der Halbleiterscheibe erfolgte eine erneute Partikelmessung. Aus den Partikeldaten wurden die Abreinigungs raten errechnet. Die Abreinigungsraten, insbesondere die Abrei nigungsrate, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt wird verdeutlicht die Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit dieser Erfindung.

Experimentelle Bedingungen

A)
1. wäßrige HF-Lösung (0,2 Vol-% HF), Salzsäure (2 Vol-%), 6 min.
2. Reinstwasser, 1 min
3. wäßrige O₃

-Lösung, 4 min

Abreinigungsrate: 100%

B)
1. wäßrige HF-Lösung (0,2 Vol-% HF), Salzsäure (2 Vol-%), 0,0099 Vol-% Tensidmischung (Alkylbenzolsulfonsäuren und Alkylaminethoxylate) 6 min,
2. Reinstwasser, 1 min
3. wäßrige O₃-Lösung, 4 min

Abreinigungsrate: 100%

C)
1. wäßrige HF-Lösung (0,2 Vol-% HF), Salzsäure (2 Vol-%), 0,005 Vol-% Tensidmischung (Alkylbenzolsulfonsäure und Alkylaminethoxylat) 6 min,
2. Reinstwasser, 1 min
3. wäßrige O₃-Lösung, 4 min

Abreinigungsrate: 99,17%

D)
1. wäßrige HF-Lösung (0,2 Vol-% HF), 0,0099 Vol-% Tensidmi schung (Alkylbenzolsulfonsäure und Alkylaminethoxylat) 6 min,
2. Reinstwasser, 1 min
2. wäßrige O₃-Lösung, 4 min

Abreinigungsrate: 98,66%

Claims

1. Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben mittels ei ner Folge von naßchemischen Reinigungsschritten, dadurch, ge kennzeichnet, daß ein Reinigungsschritt in einer, mit einer Mi neralsäure angesäuerten, wäßrigen HF-Lösung erfolgt und nach einem gegebenenfalls durchgeführten Spülschritt mit oder in Reinstwasser ein nachfolgender Reinigungsschritt mit einer oder in einer wäßrigen O₃-Lösung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne nicht-oxidierend wirkende Mineralsäure zu ansäuern verwendet wird und die Konzentration der Mineralsäure in der wäßrigen HF- Lösung von 0,1 bis 5 Vol-% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige HF-Lösung eine oder mehrere oberflächenaktive Substanzen in einer Gesamtkonzentration von 0,005 bis 0,01 Vol-% enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Reinigungszeit in der, mit einer Mineral säure angesäuerten, wäßrigen HF-Lösung von 1 bis 15 min be trägt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen dem gegebenenfalls durchgeführten Spülschritt in Reinstwasser und dem nachfolgenden Reinigungs schritt in einer oder mit einer wäßriger O₃-Lösung die Halblei terscheiben die Wasseroberfläche nicht durchfahren.