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JP2010165960A - Method for cleaning of silicon wafer - Google Patents

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JP2010165960A
JP2010165960A JP2009008435A JP2009008435A JP2010165960A JP 2010165960 A JP2010165960 A JP 2010165960A JP 2009008435 A JP2009008435 A JP 2009008435A JP 2009008435 A JP2009008435 A JP 2009008435A JP 2010165960 A JP2010165960 A JP 2010165960A
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Japan
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oxide film
silicon wafer
cleaning
work
polishing
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Application number
JP2009008435A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahisa Sugiman
貴久 杉万
Hironori Nishimura
弘徳 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Techxiv Corp
Original Assignee
Sumco Techxiv Corp
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Publication date
Application filed by Sumco Techxiv Corp filed Critical Sumco Techxiv Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for cleaning of a silicon wafer which is carried out after finish polishing. <P>SOLUTION: In the method for cleaning of the silicon wafer 18, an oxide film 22 is formed on a surface of the silicon wafer and is removed to remove impurities on the surface after the finish polishing carried out after rough polishing of the silicon wafer 18, the removal of the oxide film 22 is carried out until a processing altered layer 22 formed on a polished surface of the silicon wafer 18 during the finish polishing is removed in an oxide film removing process. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体用シリコンウェハの洗浄技術に関する。   The present invention relates to a technique for cleaning a semiconductor silicon wafer.

半導体用シリコンウェハは、一般にダイアモンドソーやワイヤーソー等を用いてインゴットから切り出された後、ラッピング、エッチング、研磨、洗浄、検査の各工程を経て、製品として出荷される。このうち研磨工程は、通常2段階若しくは3段階からなる。具体的には、ラッピング面の除去を目的とした粗研磨(1次研磨)と、ヘイズ(曇り)と呼ばれる表面からの光の散乱防止を目的とした仕上げ研磨の2段階、若しくは上記粗研磨と仕上げ研磨の間に中間研磨(2次研磨)が導入された3段階からなる。各研磨段階によって役割も異なり、それに応じた適切な研磨液やパッド等が選択される。   In general, a semiconductor silicon wafer is cut out from an ingot using a diamond saw, a wire saw or the like, and then shipped as a product through steps of lapping, etching, polishing, cleaning, and inspection. Of these, the polishing step usually comprises two or three stages. Specifically, rough polishing (primary polishing) for the purpose of removing the lapping surface and finish polishing for the purpose of preventing light scattering from the surface called haze (cloudiness), or the above rough polishing It consists of three stages in which intermediate polishing (secondary polishing) is introduced during final polishing. The role varies depending on each polishing stage, and an appropriate polishing liquid, pad, or the like is selected according to the role.

例えば粗研磨では、前述したようにラッピング面の効率的な除去を目的とするものであるから、研磨速度を重視した研磨処理がなされている。具体的には、粗研磨ではアルカリ性コロイダルシリカを主成分とする研磨液、及びパッドとして比較的硬度の高い人口皮革が用いられている。いずれも除去速度を大きくして生産性の向上を図るという観点から適切に調整されており、これによりTTV(total thickness variation)の高水準化を目指している。さらに研磨圧力も300gf/cm以上と高く設定する等して一層の生産性向上を図っている(特許文献1参照)。 For example, in the rough polishing, as described above, the purpose is to efficiently remove the lapping surface, and therefore, polishing processing is performed with an emphasis on the polishing rate. Specifically, in rough polishing, a polishing liquid mainly composed of alkaline colloidal silica and artificial leather with relatively high hardness are used as a pad. All of these are adjusted appropriately from the viewpoint of increasing the removal rate and improving productivity, thereby aiming to raise the level of TTV (total thickness variation). Furthermore, the productivity is further improved by setting the polishing pressure as high as 300 gf / cm 3 or more (see Patent Document 1).

ところで、上述の粗研磨に係る機械加工プロセスにおいて、ウェハ全面に数μmオーダの深さでダメージ層(加工変質層)が形成される場合がある。このような加工変質層があるとデバイス製造プロセスにおいてスリップ転位等の結晶欠陥を誘発し、ウェハの機械的強度を低下させ、また電気的特性に悪影響を及ぼすことになる。そこで特許文献2においてはこの粗研磨において発生する加工変質層を除去するための枚葉式の洗浄装置が開示されている。   By the way, in the machining process related to the above-described rough polishing, a damaged layer (worked layer) may be formed on the entire surface of the wafer at a depth of several μm. Such a work-affected layer induces crystal defects such as slip dislocation in the device manufacturing process, lowers the mechanical strength of the wafer, and adversely affects electrical characteristics. Therefore, Patent Document 2 discloses a single wafer cleaning apparatus for removing a work-affected layer generated in this rough polishing.

一方、仕上げ研磨では、前述のヘイズと密接な関係にある微小粗さ(micro−roughness)の改善を目的としている。この微小粗さはAFM(原子間力顕微鏡)によって測定することができるが、その凹凸の周期が数十nm程度と非常に短いものである。上記微小粗さは、表面に形成される酸化膜とシリコン層の境界面の粗さを支配するが、なかでも境界面の粗さは、酸化膜耐圧などの電気的特性に大きな影響を及ぼすことから、均質な境界面を得るためには微小粗さの改善が要求される。仕上げ研磨において用いられる研磨液(スラリー)については、アルカリ性コロイダルシリカからなる研磨液にC原子を3〜5個有する1価アルコール及びポリビニルアルコール(PVA)を両方添加したもの、アルカリ性コロイダルシリカにHLBが13以上20未満の非イオン系界面活性剤を添加したもの、アルカリ性コロイダルシリカにスルホン酸塩型、硫酸エステル塩型、カルボン酸塩型またはリン酸エステル塩型の陰イオン界面活性剤を添加したものが用いられる(特許文献1参照)。   On the other hand, finish polishing aims to improve micro-roughness that is closely related to the above-described haze. This micro roughness can be measured by an AFM (Atomic Force Microscope), but the period of the unevenness is as short as several tens of nm. The above micro-roughness governs the roughness of the interface between the oxide film and silicon layer formed on the surface, but in particular, the roughness of the interface greatly affects the electrical characteristics such as the oxide film breakdown voltage. Therefore, in order to obtain a uniform boundary surface, it is necessary to improve the micro roughness. As for the polishing liquid (slurry) used in the final polishing, a polishing liquid made of alkaline colloidal silica is added with both monohydric alcohol having 3 to 5 C atoms and polyvinyl alcohol (PVA), and HLB is added to alkaline colloidal silica. 13 or more and less than 20 nonionic surfactant added, alkaline colloidal silica added sulfonate type, sulfate type, carboxylate type or phosphate type anionic surfactant Is used (see Patent Document 1).

シリコンウェハの表面に付着した微粒子は、デバイスの配線の断線やショートの原因になったり、拡散、酸化工程においてはドーパントの異常拡散や酸化膜厚異常を引き起こす。一方、FeやCuなどの金属酸化物は熱処理工程でシリコン酸化膜やシリコンウェハの内部に拡散し、絶縁破壊電圧やキャリアのライフタイムを低下させる。   The fine particles adhering to the surface of the silicon wafer may cause disconnection or short-circuiting of the device wiring, or cause abnormal diffusion of dopants or abnormal oxide film thickness in the diffusion and oxidation processes. On the other hand, metal oxides such as Fe and Cu diffuse into the silicon oxide film and silicon wafer in the heat treatment process, and lower the dielectric breakdown voltage and the lifetime of carriers.

そこで、仕上げ研磨をした後は、ウェハ表面の研磨剤や金属等を除去するための洗浄作業が行われる。洗浄作業は、上述のような枚葉式の洗浄装置を用いて、(a)ウェハ表面に付着した金属の除去を目的としてウェハ表面にオゾン処理を10秒行い厚さ1nm程度の酸化膜を形成し、(b)酸化膜の還元(除去)のためのフッ酸処理を10秒行い、(c)(a)(b)を数回繰り返し、(d)スピン乾燥させる。なお(b)においては、活性となるSi表面がゴミを吸着することを防止するため、酸化膜は完全には除去せずに行っている。   Therefore, after the finish polishing, a cleaning operation for removing the polishing agent, metal, and the like on the wafer surface is performed. The cleaning operation is performed using the single wafer cleaning apparatus as described above. (A) Ozone treatment is performed on the wafer surface for 10 seconds to form an oxide film having a thickness of about 1 nm for the purpose of removing metal adhering to the wafer surface. Then, (b) hydrofluoric acid treatment for reduction (removal) of the oxide film is performed for 10 seconds, (c) (a) and (b) are repeated several times, and (d) spin drying is performed. In (b), the oxide film is not completely removed in order to prevent the active Si surface from adsorbing dust.

特開平11−140427号公報JP-A-11-140427 特開2008−218545号公報JP 2008-218545 A

ところで、仕上げ研磨においても研磨液中に異物が混入している等の理由により加工変質層が発生する場合がある。しかも、形成される加工変質層はウェハ面上に点在し、その深さは1nm程度となり、粗研磨の場合とは全く異なるオーダのものが形成される。   By the way, even in finish polishing, a work-affected layer may occur due to foreign matters mixed in the polishing liquid. In addition, the work-affected layers to be formed are scattered on the wafer surface, the depth thereof is about 1 nm, and a layer having an order completely different from that in the case of rough polishing is formed.

そして仕上げ研磨時に形成される加工変質層を有した状態で、上述の仕上げの洗浄作業を行う場合、加工変質層は酸化工程により酸化されるが単結晶としての性質は失っているので加工変質層と加工変質層以外の領域とにエッチングレート差が生じ、加工変質層が酸化膜より一段高い状態で段差が形成されることとなる。そして(c)で述べたように酸化膜を形成して、その酸化膜をエッチングする作業を繰り返すため、この段差が拡大され、パーティクルレベルが低下して上述の酸化膜耐圧などの電気的特性に大きな影響を及ぼすことになる。   When the above-described finishing cleaning operation is performed with the work-affected layer formed at the time of finish polishing, the work-affected layer is oxidized by the oxidation process, but the property as a single crystal is lost. And an etching rate difference occurs in a region other than the work-affected layer, and a step is formed in a state where the work-affected layer is one step higher than the oxide film. Then, as described in (c), since the oxide film is formed and the process of etching the oxide film is repeated, this step is enlarged, the particle level is lowered, and the above-mentioned electrical characteristics such as the oxide film breakdown voltage are obtained. It will have a big impact.

そこで本発明は上記問題点に着目し、表面の付着物を除去しつつ仕上げ研磨時に形成される加工変質層の除去が可能なシリコンウェハの洗浄方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention pays attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a silicon wafer cleaning method capable of removing a work-affected layer formed during finish polishing while removing surface deposits.

上記目的を達成するため、本発明に係るシリコンウェハの洗浄方法は、第1には、シリコンウェハの粗研磨を経て行われる仕上げ研磨の後、前記シリコンウェハの表面に酸化膜を形成し、前記酸化膜の除去により前記表面上の不純物を除去するシリコンウェハの洗浄方法であって、前記酸化膜の除去は、前記仕上げ研磨時に前記シリコンウェハの研磨面に形成される加工変質層が酸化膜除去工程により除去されるまで行うことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a silicon wafer cleaning method according to the present invention firstly forms an oxide film on the surface of the silicon wafer after finish polishing performed through rough polishing of the silicon wafer, A method of cleaning a silicon wafer in which impurities on the surface are removed by removing an oxide film, wherein the oxide film is removed when a work-affected layer formed on the polished surface of the silicon wafer during the final polishing is removed by an oxide film It is characterized by being carried out until it is removed by the process.

第2には、前記酸化膜は前記表面にオゾンを供給して形成することを特徴としている。
第3には、前記酸化膜除去工程において、希フッ酸を用いて前記酸化膜の除去を行うことを特徴としている。
Second, the oxide film is formed by supplying ozone to the surface.
Thirdly, in the oxide film removing step, the oxide film is removed using dilute hydrofluoric acid.

本発明に係るシリコンウェハの洗浄方法によれば、酸化膜除去工程を一度行うためシリコンウェハ表面に付着した付着物除去が可能である。また、加工変質層以外の領域の酸化膜はエッチングレートが加工変質層の酸化膜より高いものの、加工変質層以外の領域の酸化膜が除去されSiが露出した段階で加工変質層以外の領域のエッチングが終了する一方、酸化膜除去工程そのものは加工変質層が除去されるまで行われることになる。よって加工変質層と加工変質層以外の領域の酸化膜の厚みとの差が段差として形成されるのみであるので、加工変質層以外の領域の酸化膜が形成される領域と、加工変質層が形成される領域との段差を軽減することができ、酸化膜除去工程を繰り返すことによる段差の増大を防止することができるため、パーティクルレベルが改善され、さらに加工変質層を除去した部分に加工変質層がない領域に形成された酸化膜と同質の酸化膜を形成することができるので、シリコンウェハの電気的特性を向上させることができる。また酸化膜を形成する酸化剤としてオゾンを、酸化膜除去を行う還元剤として希フッ酸を用いることでコストをかけずにシリコンウェハの洗浄を行うことができる。   According to the silicon wafer cleaning method of the present invention, since the oxide film removing step is performed once, it is possible to remove deposits attached to the silicon wafer surface. Although the oxide film in the region other than the work-affected layer has a higher etching rate than the oxide film in the work-affected layer, the oxide film in the region other than the work-affected layer is removed and Si is exposed at the stage where Si is exposed. While the etching is finished, the oxide film removing process itself is performed until the work-affected layer is removed. Therefore, since the difference between the thickness of the oxide film in the region other than the work-affected layer and the oxide layer in the region other than the work-affected layer is only formed as a step, the region in which the oxide film in the region other than the work-affected layer is formed, The level difference with the region to be formed can be reduced, and the increase in level difference due to the repeated oxide film removal process can be prevented. Therefore, the particle level is improved, and the processing alteration is applied to the part where the processing alteration layer is removed. Since an oxide film having the same quality as that of the oxide film formed in the region having no layer can be formed, the electrical characteristics of the silicon wafer can be improved. Further, by using ozone as an oxidizing agent for forming an oxide film and dilute hydrofluoric acid as a reducing agent for removing the oxide film, the silicon wafer can be cleaned without cost.

本実施形態に係る洗浄装置の模式図である。It is a schematic diagram of the washing | cleaning apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る洗浄装置の模式図である。It is a schematic diagram of the washing | cleaning apparatus which concerns on this embodiment. 単結晶シリコンの酸化膜及び酸化した加工変質層のエッチングレートを示す図である。It is a figure which shows the etching rate of the oxide film of a single crystal silicon, and the oxidized work-affected layer. 従来技術に係るシリコンウェハの洗浄メカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cleaning mechanism of the silicon wafer which concerns on a prior art. 本実施形態に係るシリコンウェハの洗浄メカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cleaning mechanism of the silicon wafer which concerns on this embodiment. シリコンウェハ表面のLPDのサイズ変化を示すグラフである。It is a graph which shows the size change of LPD of the silicon wafer surface. シリコンウェハ表面の洗浄工程後のLPD数を示すグラフである。It is a graph which shows the LPD number after the washing | cleaning process of the silicon wafer surface.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .

本実施形態に係るシリコンウェハの洗浄方法は、シリコンウェハの粗研磨を経て行われる仕上げ研磨の後、前記シリコンウェハの表面に酸化膜を形成し、前記酸化膜の除去を行い前記表面上の不純物を除去するシリコンウェハの洗浄方法であって、前記酸化膜の除去は、前記仕上げ研磨時に前記シリコンウェハの研磨面に形成される加工変質層が酸化膜除去工程により除去されるまで行うものであり、本方法を具現化する枚葉式の洗浄装置を図1、図2に示す。図1(a)は洗浄装置全体の模式図であり、図1(b)は洗浄装置を構成するウェハチャックの平面図である。また、図2(a)はエッチング液供給時の洗浄装置の配置を示し、図2(b)は酸化剤供給時の洗浄装置の配置を示す。   In the silicon wafer cleaning method according to the present embodiment, after finish polishing performed through rough polishing of the silicon wafer, an oxide film is formed on the surface of the silicon wafer, and the oxide film is removed to remove impurities on the surface. In this method, the oxide film is removed until the damaged layer formed on the polished surface of the silicon wafer is removed by the oxide film removing step during the final polishing. FIG. 1 and FIG. 2 show a single wafer cleaning apparatus that embodies this method. FIG. 1A is a schematic view of the entire cleaning apparatus, and FIG. 1B is a plan view of a wafer chuck constituting the cleaning apparatus. FIG. 2A shows the arrangement of the cleaning apparatus when supplying the etching solution, and FIG. 2B shows the arrangement of the cleaning apparatus when supplying the oxidizing agent.

洗浄装置10はチャンバ(不図示)に収容され、単一の薄円盤状のシリコンウェハ18を載せて水平に保持するウェハチャック12と、シリコンウェハ18をその鉛直中心線を中心に水平面内で回転させる回転手段(不図示)と、ウェハチャック12により保持されたシリコンウェハ18の上面にフッ酸等のエッチング液14aを供給する第1ノズル14と、オゾン等の酸化剤16aを供給する第2ノズル16とを備える。シリコンウェハ18はシリコン単結晶のインゴットをスライスしたのち、ラッピング面の除去を目的とした粗研磨と、ヘイズ(曇り)と呼ばれる表面からの光の散乱防止を目的とした仕上げ研磨が施されたものである。   The cleaning apparatus 10 is accommodated in a chamber (not shown), and a wafer chuck 12 that holds a single thin disc-shaped silicon wafer 18 and holds it horizontally, and the silicon wafer 18 rotates in a horizontal plane around its vertical center line. A first nozzle 14 for supplying an etching solution 14a such as hydrofluoric acid to the upper surface of the silicon wafer 18 held by the wafer chuck 12, and a second nozzle for supplying an oxidizing agent 16a such as ozone. 16. The silicon wafer 18 is obtained by slicing a silicon single crystal ingot, and then subjected to rough polishing for the purpose of removing the lapping surface and finish polishing for preventing light scattering from the surface called haze. It is.

ウェハチャック12は、鉛直方向に伸びて設けられた軸部12aと、この軸部12aの上面に軸部12aと一体的に形成された大径のウェハ受け部12bと、軸部12a及びウェハ受け部12bの中心に軸部の下面からウェハ受け部の中央まで鉛直方向に延びて形成された透穴12cと、一端が透穴12cの上端に連通接続され透穴12cを中心としてウェハ受け部12bの半径方向外側に放射状に伸び他端が閉止された複数の連通穴12fと、ウェハ受け部12bの上面に同心円状に形成された複数のリング溝12dと、連通穴12fとリング溝12dとを連通接続する複数の小孔12eと上記透穴12cの下端に接続された真空ポンプ(不図示)とを有する。   The wafer chuck 12 includes a shaft portion 12a provided extending in the vertical direction, a large-diameter wafer receiving portion 12b integrally formed with the shaft portion 12a on the upper surface of the shaft portion 12a, a shaft portion 12a, and a wafer receiver. A through hole 12c formed in the center of the portion 12b extending vertically from the lower surface of the shaft portion to the center of the wafer receiving portion, and one end communicating with the upper end of the through hole 12c, and the wafer receiving portion 12b around the through hole 12c. A plurality of communication holes 12f radially extending outward in the radial direction and closed at the other end, a plurality of ring grooves 12d formed concentrically on the upper surface of the wafer receiving portion 12b, a communication hole 12f and a ring groove 12d. A plurality of small holes 12e connected in communication and a vacuum pump (not shown) connected to the lower end of the through hole 12c are provided.

ウェハ受け部12bの上面にはこのウェハ受け部12bと同心円状にシリコンウェハ18が載せられ、真空ポンプ(不図示)が駆動されて透穴12c、連通穴12f、小孔12e及びリング溝12d内が負圧になると、シリコンウェハ18の下面がウェハ受け部12bに吸着されてシリコンウェハ18が水平に保持されるようになっている。また回転手段(不図示)は、上記軸部12aを回転させる駆動モータ(不図示)を有する。本実施形態においては、図1(a)、図1(b)に示す矢印の方向(時計回り)に回転するものとする。駆動モータ(不図示)により軸部12aを回転させることにより、ウェハ受け部12bにて保持されたシリコンウェハ18が軸部12a及びウェハ受け部12bとともに回転するように構成される。   A silicon wafer 18 is placed concentrically with the wafer receiving portion 12b on the upper surface of the wafer receiving portion 12b, and a vacuum pump (not shown) is driven to pass through the through hole 12c, the communication hole 12f, the small hole 12e, and the ring groove 12d. When the pressure becomes negative, the lower surface of the silicon wafer 18 is attracted to the wafer receiving portion 12b and the silicon wafer 18 is held horizontally. The rotating means (not shown) has a drive motor (not shown) that rotates the shaft portion 12a. In this embodiment, it shall rotate in the direction (clockwise) of the arrow shown to Fig.1 (a) and FIG.1 (b). By rotating the shaft portion 12a by a drive motor (not shown), the silicon wafer 18 held by the wafer receiving portion 12b is configured to rotate together with the shaft portion 12a and the wafer receiving portion 12b.

第1ノズル14及び第2ノズル16は、それぞれ単位時間あたり所定量のエッチング液、酸化剤(オゾンの水溶液)をポンプ(不図示)のON/OFF制御により供給・供給停止を可能とし、図2(a)、図2(b)に示すように、第1ノズル14及び第2ノズル16は、シリコンウェハ18上でシリコンウェハ18の回転軸上に供給口14a、16aを交互に移動して、シリコンウェハ18を図中の矢印の方向(時計周り)に回転させつつエッチング液、酸化剤を供給可能としている。これによりシリコンウェハ18上に満遍なくエッチング液、酸化剤を供給することができる。   The first nozzle 14 and the second nozzle 16 can supply and stop supply of a predetermined amount of etching solution and oxidizing agent (ozone aqueous solution) per unit time by ON / OFF control of a pump (not shown), respectively. (A) As shown in FIG. 2B, the first nozzle 14 and the second nozzle 16 alternately move the supply ports 14a and 16a on the rotation axis of the silicon wafer 18 on the silicon wafer 18, An etching solution and an oxidizing agent can be supplied while rotating the silicon wafer 18 in the direction of the arrow (clockwise) in the figure. As a result, the etching solution and the oxidizing agent can be uniformly supplied onto the silicon wafer 18.

洗浄プロセスは、(a)シリコンウェハ表面に付着した金属の除去を目的としてシリコンウェハ表面にオゾン処理を行って酸化膜を形成し、(b)酸化膜の還元及び加工変質層の除去のためのフッ酸処理(酸化膜除去工程)を30〜60秒行い、(c)ウェハ表面にオゾン処理を10秒行い表面保護のための酸化膜を形成させる、(d)スピン乾燥させる、という手順で行う。   The cleaning process includes (a) forming an oxide film by performing ozone treatment on the silicon wafer surface for the purpose of removing metal adhering to the silicon wafer surface, and (b) reducing the oxide film and removing the work-affected layer. Hydrofluoric acid treatment (oxide film removal step) is performed for 30 to 60 seconds, (c) ozone treatment is performed on the wafer surface for 10 seconds to form an oxide film for surface protection, and (d) spin drying is performed. .

ここで(a)において、オゾン処理の時間を10秒程度としている。これは、一度のオゾン処理で形成される酸化膜の厚みが1nm〜1.5nm程度であり、この程度酸化膜が形成されると、酸化膜の成長が飽和するからである。(b)において、フッ酸処理は濃度1〜3%の希フッ酸を用いると好適である。濃度1%以下ではエッチングを十分に行うことができず、逆に3%を超えるとヘイズ悪化を招く。なお、上述の希フッ酸以外にもSC1(NH/H)洗浄液を用いることも好適である。(c)(d)においては上述の従来技術と同様である。 Here, in (a), the ozone treatment time is about 10 seconds. This is because the thickness of the oxide film formed by one ozone treatment is about 1 nm to 1.5 nm, and when the oxide film is formed to this extent, the growth of the oxide film is saturated. In (b), the hydrofluoric acid treatment is preferably performed using dilute hydrofluoric acid having a concentration of 1 to 3%. If the concentration is 1% or less, the etching cannot be sufficiently performed. Conversely, if the concentration exceeds 3%, haze deterioration is caused. Note that it is also preferable to use an SC1 (NH 3 / H 2 O 2 ) cleaning solution in addition to the dilute hydrofluoric acid described above. (C) In (d), it is the same as that of the above-mentioned prior art.

本願発明者は図3に示すように単結晶シリコンの酸化膜、及び酸化された加工変質層等のフッ酸によるエッチングのエッチングレートを調べた。上述のように加工変質層は、単結晶シリコン表面の仕上げ研磨工程において、スラリー中の異物により形成されるものである。   The inventor of the present application examined the etching rate of etching with hydrofluoric acid, such as an oxide film of single crystal silicon and an oxidized work-affected layer as shown in FIG. As described above, the work-affected layer is formed by foreign matter in the slurry in the final polishing step of the single crystal silicon surface.

図3(a)に示すように、単結晶シリコンのエッチングレートはほぼゼロ(すなわち、ほとんどエッチングされない)であり、加工変質層のエッチングレートはかなり低い状態となっているが、酸化された加工変質層のエッチングレートは、単結晶シリコンの酸化膜のエッチングレートと比べてかなり遅いことが分かった。よって図3(b)に示すように、単結晶シリコンの酸化膜と酸化された加工変質層が同程度の厚みを有していた場合、酸化された加工変質層は単結晶シリコンの酸化膜と比較してエッチングにより消失するまでに相当の時間を要することになる。   As shown in FIG. 3 (a), the etching rate of single crystal silicon is almost zero (that is, it is hardly etched), and the etching rate of the work-affected layer is considerably low. It was found that the etching rate of the layer was considerably slower than that of the single crystal silicon oxide film. Therefore, as shown in FIG. 3B, when the oxide film of single crystal silicon and the oxidized work-affected layer have the same thickness, the oxidized work-affected layer has the same structure as the oxide film of single crystal silicon. In comparison, it takes a considerable amount of time to disappear by etching.

上記知見をもとに、シリコンウェハ表面の洗浄メカニズムを図4、図5に示す。図4は従来技術に係る洗浄メカニズム、図5は本実施形態の洗浄メカニズムを示す。   Based on the above knowledge, the cleaning mechanism of the silicon wafer surface is shown in FIGS. FIG. 4 shows a cleaning mechanism according to the prior art, and FIG. 5 shows a cleaning mechanism according to this embodiment.

まず、いずれの洗浄プロセスに用いられるシリコンウェハ18、19は従来技術で説明したように、仕上げ研磨工程において、スラリー中の異物により加工変質層20、21が形成されている。この加工変質層20、21が形成されたシリコンウェハ18、19表面にオゾンをそれぞれ10秒供給して単結晶シリコンの表面上であって、加工変質層20、21以外の領域に酸化膜22、23を形成する。この段階までは従来技術と本実施形態は同一である(図4(a)、図4(b)、図5(a)、図5(b)参照)。このとき加工変質層20、21は、その構造がシリコンウェハ18、19面とは異なるためシリコンウェハ18、19表面と同様にオゾンにより酸化されても、酸化膜22、23とは構造が異なるものになると考えられる。   First, as described in the prior art, the silicon wafers 18 and 19 used in any of the cleaning processes have the work-affected layers 20 and 21 formed by foreign matters in the slurry in the final polishing step. Ozone is supplied to the surfaces of the silicon wafers 18 and 19 on which the work-affected layers 20 and 21 are formed for 10 seconds, respectively, on the surface of the single crystal silicon, and in regions other than the work-affected layers 20 and 21, oxide films 22 and 23 is formed. Up to this stage, the prior art and this embodiment are the same (see FIG. 4A, FIG. 4B, FIG. 5A, and FIG. 5B). At this time, the work-affected layers 20 and 21 have structures different from those of the silicon wafers 18 and 19, so that even if oxidized by ozone like the surfaces of the silicon wafers 18 and 19, the structures are different from those of the oxide films 22 and 23. It is thought that it becomes.

そして酸化膜22、23をエッチングより除去する。このとき、図4(c)に示すように、従来技術においては1回の酸化膜除去工程において、加工変質層21の大部分が残り、且つ加工変質層以外の領域の酸化膜23を一部残した状態でその酸化膜23を除去するので加工変質層21と加工変質層以外の領域の酸化膜23との間で段差が形成される。そして図4(d)に示すように、再びオゾンを供給して加工変質層以外の領域の酸化膜23を所定の厚みまで成長させる工程を繰り返すたびに加工変質層21と、加工変質層以外の領域の酸化膜23との間の段差が拡大され、図5(e)に示すように、この段差の拡大は繰り返し行われるエッチングにより加工変質層21が消失するまで進行する。   Then, the oxide films 22 and 23 are removed by etching. At this time, as shown in FIG. 4C, in the conventional technique, most of the work-affected layer 21 remains in one oxide film removal step, and a part of the oxide film 23 in a region other than the work-affected layer is partially formed. Since the oxide film 23 is removed in the remaining state, a step is formed between the work-affected layer 21 and the oxide film 23 in a region other than the work-affected layer. And as shown in FIG.4 (d), whenever it repeats the process of supplying ozone again and growing the oxide film 23 of area | regions other than a work-affected layer to a predetermined thickness, the process-affected layer 21 and the parts other than the work-affected layer are repeated. The step between the region and the oxide film 23 is enlarged, and as shown in FIG. 5E, the step increases until the work-affected layer 21 disappears due to repeated etching.

一方、図5(c)に示すように、本実施形態の場合は、形成された加工変質層以外の領域の酸化膜22はエッチングにより完全に除去され、シリコンウェハ18表面が露出されるが、シリコンウェハ18は希フッ酸によりエッチングされないので、加工変質層以外で酸化膜22が形成された領域はそれ以上エッチングが進行することはない。そして図5(d)に示すように、エッチングは30秒〜60秒程度行われるため加工変質層20が除去されるまで継続されることになる。よって、加工変質層以外の領域の酸化膜22の厚みと加工変質層20の厚みの差が、シリコンウェハ18の加工変質層20があった位置と、もともと加工変質層20が無かった位置との段差として、この酸化膜除去工程により形成されることになる。そしてこの工程は一度しか行われないため、これ以上段差が拡大することはない。したがって、図4(f)及び図5(e)に示すように、表面保護のための酸化膜24、25を形成したのちにおいても、表面の段差は従来技術の場合よりも小さなものとなり、シリコンウェハ19と比較して平坦度を維持したシリコンウェハ18となっている。   On the other hand, as shown in FIG. 5C, in the present embodiment, the oxide film 22 in the region other than the formed work-affected layer is completely removed by etching, and the surface of the silicon wafer 18 is exposed. Since the silicon wafer 18 is not etched by dilute hydrofluoric acid, the region where the oxide film 22 is formed other than the work-affected layer is not further etched. And as shown in FIG.5 (d), since etching is performed for about 30 second-60 second, it will be continued until the process-affected layer 20 is removed. Therefore, the difference between the thickness of the oxide film 22 in the region other than the work-affected layer and the thickness of the work-affected layer 20 indicates that the position of the silicon wafer 18 where the work-affected layer 20 was present and the position where the work-affected layer 20 was originally absent. A step is formed by this oxide film removal step. And since this process is performed only once, the step is not further expanded. Therefore, as shown in FIGS. 4 (f) and 5 (e), even after the oxide films 24 and 25 for surface protection are formed, the step on the surface becomes smaller than that in the prior art, and silicon The silicon wafer 18 maintains a flatness as compared with the wafer 19.

図6にシリコンウェハ表面の本実施形態に係る洗浄の前後に係る散乱欠陥(Light Point Defect、以下LPDと称す。)と、上述の従来技術に係るLPDとを対比したもの示す。図6(a)は従来技術に係るLPDのサイズ変化を示し、図6(b)は本実施形態に係るLPDのサイズ変化を示している。LPDの測定はシリコンウェハ表面にレーザ光を照射して、パーティクルまたはCOP(Crystal Original Pit)が存在した場合にその反射光が散乱するため、その散乱光を受光器により受光してパーティクルまたはCOP等の光散乱体を検出するものであり、さらにその散乱光の強度から光散乱体のサイズを測定するものである。このLPD測定にあたっては、その光線散乱体の粒子径(図6においては35nm)を設定し、その設定粒子径以上の大きさに相当する強度を有する散乱光の数を光散乱体の数としてカウントする。なお、シリコンウェハ上のCOPを事後処理により除去することは困難であるが、パーティクルは事後処理により除去することが可能である。   FIG. 6 shows a comparison between scattering defects (Light Point Defect, hereinafter referred to as LPD) before and after cleaning on the surface of a silicon wafer and the above-mentioned conventional LPD. FIG. 6A shows a change in size of the LPD according to the conventional technique, and FIG. 6B shows a change in size of the LPD according to the present embodiment. In the LPD measurement, the surface of the silicon wafer is irradiated with laser light, and when particles or COP (Crystal Original Pit) is present, the reflected light is scattered. The light scatterer is detected, and the size of the light scatterer is measured from the intensity of the scattered light. In this LPD measurement, the particle size of the light scatterer (35 nm in FIG. 6) is set, and the number of scattered light having an intensity corresponding to a size equal to or larger than the set particle size is counted as the number of light scatterers. To do. Although it is difficult to remove the COP on the silicon wafer by post processing, the particles can be removed by post processing.

図6(a)及び図6(b)において45度の線が引いてあるが、この線より下側にあるプロットは、LPDサイズが洗浄後に小さくなったことを意味し、この線より上側にあるプロットはLPDサイズが洗浄後に大きくなったことを意味する。図6(a)からわかるように、従来技術に係る方法により洗浄した場合は、プロットが全体的に45度の線より上側に位置し、LPDサイズが洗浄後に大きくなってウェハ表面の平坦性が低下している。一方、図6(b)に示すように本実施形態に係る方法により洗浄した場合はほぼプロットが45度の線上に位置し、LPDサイズが維持されていることから、ウェハ表面の平坦性が維持されていることが分かる。これらの原因は上述のメカニズムに起因するものと考えられる。   In FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b), a 45 degree line is drawn, but the plot below this line means that the LPD size has decreased after washing, and above this line. One plot means that the LPD size has increased after washing. As can be seen from FIG. 6A, when the cleaning is performed by the method according to the prior art, the plot is entirely located above the 45 degree line, and the LPD size is increased after the cleaning, and the flatness of the wafer surface is increased. It is falling. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the cleaning is performed by the method according to the present embodiment, the plot is positioned almost on the line of 45 degrees and the LPD size is maintained, so that the flatness of the wafer surface is maintained. You can see that. These causes are thought to be due to the mechanism described above.

図7に、複数のシリコンウェハにおいて欠陥数(LPD数)をカウント(粒子径は35nm以上)し、その最大値及び最小値を、本実施形態および従来技術それぞれの場合について示す。図7に示すように、従来洗浄の場合はLPD数が410ヶであり標準偏差(粒子径のばらつき)も大きなものであった。一方、本実施形態による洗浄方法を用いるとLPD数が169ヶとかなり改善されているとともに、そのばらつきも小さくなっていることが分かる。   FIG. 7 counts the number of defects (LPD number) in a plurality of silicon wafers (particle diameter is 35 nm or more), and shows the maximum value and the minimum value for each of the present embodiment and the prior art. As shown in FIG. 7, in the case of conventional cleaning, the number of LPDs was 410, and the standard deviation (variation in particle diameter) was large. On the other hand, when the cleaning method according to the present embodiment is used, it can be seen that the number of LPDs is considerably improved to 169, and the variation is also reduced.

以上のべたように、本実施形態に係るシリコンウェハの洗浄方法によれば、酸化膜22の除去工程を一度行うためシリコンウェハ18表面に付着し付着物除去が可能である。また、酸化膜22はエッチングレートが加工変質層20より高いものの、酸化膜22が除去されSiが露出した段階でエッチングが終了する一方、酸化膜除去工程そのものは加工変質層20が除去されるまで行われることになる。よって酸化膜22と加工変質層20の厚みの差が段差として形成されるのみであるので、酸化膜22が形成される領域と、加工変質層20が形成される領域との段差を軽減することができ、酸化膜除去工程を繰り返すことによる段差の増大を防止することができるため、パーティクルレベルが改善され、さらに加工変質層20を除去した部分に加工変質層20がない領域に形成された酸化膜22と同質の酸化膜24を形成することができるので、シリコンウェハ18の電気的特性を向上させることができる。また酸化膜22、24を形成する酸化剤としてオゾンを、酸化膜除去を行う還元剤として希フッ酸を用いることでコストをかけずにシリコンウェハの洗浄を行うことができる。   As described above, according to the method for cleaning a silicon wafer according to the present embodiment, the removal process of the oxide film 22 is performed once, so that the adhering matter can be removed by adhering to the surface of the silicon wafer 18. Although the oxide film 22 has an etching rate higher than that of the work-affected layer 20, the etching is completed when the oxide film 22 is removed and Si is exposed. On the other hand, the oxide film removal process itself is performed until the work-affected layer 20 is removed. Will be done. Therefore, since the difference in thickness between the oxide film 22 and the work-affected layer 20 is only formed as a step, the step between the area where the oxide film 22 is formed and the area where the work-affected layer 20 is formed is reduced. Since the increase in the level difference due to the repetition of the oxide film removal process can be prevented, the particle level is improved, and the oxidation formed in the region where the work-affected layer 20 is not present in the portion where the work-affected layer 20 is removed. Since the oxide film 24 having the same quality as the film 22 can be formed, the electrical characteristics of the silicon wafer 18 can be improved. Further, by using ozone as an oxidizing agent for forming the oxide films 22 and 24 and using dilute hydrofluoric acid as a reducing agent for removing the oxide film, the silicon wafer can be cleaned without cost.

低コストを維持しつつシリコンウェハ表面の付着物を除去することができるシリコンウェハの洗浄方法として利用できる。   It can be used as a method for cleaning a silicon wafer that can remove deposits on the surface of the silicon wafer while maintaining low cost.

10………洗浄装置、12………ウェハチャック、14………第1ノズル、16………第2ノズル、18………シリコンウェハ、19………シリコンウェハ、20………加工変質層、21………加工変質層、22………酸化膜、23………酸化膜、24………酸化膜、25………酸化膜。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ......... Washing apparatus, 12 ......... Wafer chuck, 14 ......... 1st nozzle, 16 ......... 2nd nozzle, 18 ......... Silicon wafer, 19 ......... Silicon wafer, 20 ......... Process alteration Layer 21... Processed layer 22... Oxide film 23... Oxide film 24... Oxide film 25.

Claims (3)

シリコンウェハの粗研磨を経て行われる仕上げ研磨の後、前記シリコンウェハの表面に酸化膜を形成し、前記酸化膜の除去により前記表面上の不純物を除去するシリコンウェハの洗浄方法であって、
前記酸化膜の除去は、前記仕上げ研磨時に前記シリコンウェハの研磨面に形成される加工変質層が酸化膜除去工程により除去されるまで行うことを特徴とするシリコンウェハの洗浄方法。
A method of cleaning a silicon wafer, wherein after finishing polishing performed through rough polishing of the silicon wafer, an oxide film is formed on the surface of the silicon wafer, and impurities on the surface are removed by removing the oxide film,
The method of cleaning a silicon wafer, wherein the removal of the oxide film is performed until the work-affected layer formed on the polished surface of the silicon wafer at the time of the final polishing is removed by the oxide film removal step.
前記酸化膜は前記表面にオゾンを供給して形成することを特徴とする請求項1に記載のシリコンウェハの洗浄方法。   2. The silicon wafer cleaning method according to claim 1, wherein the oxide film is formed by supplying ozone to the surface. 前記酸化膜除去工程において、希フッ酸を用いて前記酸化膜の除去を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のシリコンウェハの洗浄方法。   3. The silicon wafer cleaning method according to claim 1, wherein the oxide film is removed using dilute hydrofluoric acid in the oxide film removing step.
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