硅晶圆的清洗方法及制造方法、清洗液中的过氧化氢浓度的评估方法及管理方法与流程

本发明涉及能够将硅晶圆的表面和背面或背面粗糙化的硅晶圆的清洗方法及制造方法、以及清洗液中的过氧化氢浓度的评估方法及管理方法。

背景技术：

1、用于半导体装置的硅晶圆的制造工序由使用丘克拉斯基法(czochralskimethod，cz法)等培养单晶锭的单晶制造工序、与将该单晶锭切片并加工成镜面状的晶圆加工工序构成，有时为了赋予附加价值，还会进一步包括进行热处理的退火工序、形成外延层的外延生长工序。

2、该加工成镜面状的工序中有dsp(双面抛光)工序与其之后的cmp(单面抛光)工序。更具体而言，从颗粒质量及搬运的角度出发，经dsp加工的晶圆不会进行干燥，而是在根据需要进行清洗后以保管于水中的状态搬运至cmp工序。因此，在cmp工序中，需要利用机器人等卡住保管于水中的晶圆并将其搬运至cmp装置。此外，在cmp加工后，也同样需要卡住被抛光剂或纯水等弄湿的晶圆，根据需要搬运至清洗工序。

3、对于上述的晶圆的加工工序，不是在干燥环境下，而是需要在潮湿环境下搬运晶圆，然而，特别是在这种潮湿环境下，使被卡盘吸附的晶圆脱离时，即便解除卡盘有时仍无法脱离，引发搬运不良。认为其原因在于，受到了所卡住的晶圆面的粗糙度的影响，若所卡住的晶圆面的粗糙度过于良好，则会增加与卡盘的接触面积，变得即便解除卡盘，晶圆仍不易脱离，然而，若晶圆的面粗糙度较差，则接触面积减少，使得晶圆容易脱离。通常，被夹住的面多少会容易形成卡盘痕而造成质量下降，因此，被卡住的面大多为硅晶圆的背面。因此，从减少运搬不良的角度出发，最好仅硅晶圆的背面较粗糙，谋求这种晶圆的制造方法。

4、作为常规的硅晶圆的清洗方法，有一种被称为rca清洗的方法。该rca清洗是指，根据目的组合实施sc1(standard cleaning 1，标准清洗1)清洗、sc2(standard cleaning 2，标准清洗2)清洗、dhf(diluted hydrofluoric acid，经稀释的氢氟酸)清洗的清洗方法。

5、该sc1清洗是指，以任意比例混合氨水与过氧化氢水溶液，并利用碱性清洗液对硅晶圆表面进行刻蚀，由此将附着的颗粒剥离(lift-off)，并进一步利用硅晶圆与颗粒的静电排斥，抑制颗粒再次附着于硅晶圆并去除颗粒的清洗方法。此外，sc2清洗是指，用以任意比例混合盐酸与过氧化氢水溶液而形成的清洗液，将硅晶圆表面的金属杂质溶解并去除的清洗方法。此外，dhf清洗是指，利用稀释的氢氟酸去除硅晶圆表面的化学氧化膜的清洗方法。进一步，有时也会使用具有强氧化力的臭氧水清洗，其去除附着在硅晶圆表面的有机物，在dhf清洗后的硅晶圆表面形成化学氧化膜。硅晶圆的清洗可根据目的组合这些清洗而实施。

6、其中，sc1清洗由于伴随有刻蚀，众所周知晶圆的面粗糙度在sc1清洗后会增加。

7、此外，作为评估晶圆的面粗糙度的手段，能够将通过afm(原子力显微镜，atomicforce microscopy)获得的sa(三维算术平均高度)值或通过粒子计数器获得的雾度(haze)值作为指标。雾度是指表示所谓雾度的值，其被广泛用作硅表面的粗糙度的指标，该雾度水平越高，则表示晶圆的面越粗糙。利用粒子计数器进行的雾度检查中，吞吐量(throughput)非常高，并且能够检查晶圆的整个面。

8、专利文献1中记载了一种利用氢氧化铵、过氧化氢及水的组成在1:1:5～1:1:2000的范围内的稀释水溶液清洗硅晶圆，形成不同厚度的自然氧化膜的方法。

9、专利文献2记载了在sc1清洗时，若自氢氧化铵电解分离出的oh－的浓度高，则会优先引发si的直接刻蚀，使得晶圆表面粗糙度增加。

10、此外，专利文献3～6也公开了涉及硅晶圆等半导体基板的清洗的技术。

11、此外，sc1清洗液尤其是在用于高温下时会因分解、蒸发反应而导致氢氧化铵、过氧化氢浓度降低。因此，期望监测化学药品溶液浓度并对其进行调整以使浓度保持固定。作为评估sc1清洗液的浓度的方法，有利用吸光度、折射率的浓度测定方法，虽然其精度也较高，但其浓度范围受限。就现状而言，特别是评估低浓度的化学药品溶液是比较困难的。

12、现有技术文献

13、专利文献

14、专利文献1：日本特开平7-66195号公报

15、专利文献2：日本特开2011-82372号公报

16、专利文献3：日本特开平7-240394号公报

17、专利文献4：日本特开平10-242107号公报

18、专利文献5：日本特开平11-121419号公报

19、专利文献6：日本特表2012-523706号公报

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题

2、如上所述，为了减少加工工序中的搬运不良，需要一种所夹住的背面较粗糙的硅晶圆。本发明为了解决上述问题而实施，旨在提供能够将硅晶圆的表面和背面或背面粗糙化的清洗方法、能够获得选择性地仅将一侧的面进行了粗糙化的硅晶圆的硅晶圆制造方法、影响粗糙化行为的清洗液中的微量的过氧化氢浓度的评估方法、管理方法。

3、解决技术问题的技术手段

4、为了达成上述目的，本发明提供一种硅晶圆的清洗方法，其为将硅晶圆粗糙化的清洗方法，该清洗方法的特征在于，具有下述工序：

5、清洗液浓度调查工序，其中，预先获取通过用清洗液清洗无自然氧化膜的裸面露出的调查用硅晶圆从而进行了粗糙化的所述调查用硅晶圆的表面和背面或背面的粗糙化量与所述清洗液的温度、所述清洗液中的氢氧化铵浓度及所述清洗液中的过氧化氢浓度之间的相关关系，所述清洗液为包含氢氧化铵且过氧化氢浓度为0～0.15wt％的水溶液；

6、粗糙化清洗条件确定工序，其中，基于所述清洗液浓度调查工序中预先获取的所述相关关系，根据所期望的粗糙化量，确定所述清洗液的温度、所述清洗液中的氢氧化铵浓度及过氧化氢浓度的粗糙化清洗条件；及

7、粗糙化清洗工序，其中，通过在所述粗糙化清洗条件确定工序所确定的粗糙化清洗条件下，清洗无自然氧化膜的裸面露出的粗糙化对象硅晶圆，将所述粗糙化对象硅晶圆的表面和背面或背面粗糙化。

8、只要为这种硅晶圆的清洗方法，则能够制造一种表面和背面或背面以所期望的粗糙化量进行了粗糙化的硅晶圆。进一步，通过调查过氧化氢浓度对粗糙化量的依赖性，能够选定更合适的粗糙化清洗条件。特别是，能够以粗糙化量的偏差变小的方式选定粗糙化清洗条件并进行清洗。

9、此时，在所述清洗液浓度调查工序中，能够在所述调查用硅晶圆的所述清洗前后利用粒子计数器获取雾度值，并将所述清洗后的雾度值的增加量设为所述粗糙化量。

10、只要为这种方法，则能够简便且以良好的吞吐量监测粗糙化行为、粗糙化量。

11、此外，在所述粗糙化清洗条件确定工序中确定所述粗糙化清洗条件时，能够以下述方式确定所述粗糙化清洗条件：

12、所述过氧化氢浓度在使相对于所述过氧化氢浓度的变动的所述粗糙化量的变动为规定值以下的浓度范围内，且该清洗中形成的自然氧化膜残留在所述粗糙化清洗工序中的所述清洗后的粗糙化对象硅晶圆表面上。

13、只要为这种方法，则即便清洗液中的过氧化氢浓度发生变化，仍能够进一步稳定地提供以所期望的粗糙化量进行了粗糙化的晶圆。并且，能够获得粗糙化程度更加充分的晶圆。

14、此外，在所述粗糙化清洗条件确定工序中，所述清洗液的温度能够设为80℃以上。

15、只要为这种方法，则能够进一步缩小相对于过氧化氢浓度的变动的粗糙化量的变动，能够进一步稳定地提供经粗糙化的晶圆。

16、此外，本发明提供一种硅晶圆的制造方法，其特征在于，对通过本发明的硅晶圆的清洗方法进行清洗而使表面和背面进行了粗糙化的硅晶圆的一个面实施cmp加工，获得选择性地仅将与所述一个面为相反侧的面进行了粗糙化的硅晶圆。

17、由此，通过在将表面和背面粗糙化后仅抛光一个面，能够制作一种一个面为良好的面状态，且选择性地仅将与该一个面为相反侧的面进行了粗糙化的晶圆。

18、此外，本发明提供一种硅晶圆的制造方法，其特征在于，通过本发明的硅晶圆的清洗方法，并以单片式得到仅背面被清洗从而仅将背面进行了粗糙化的硅晶圆。

19、由此，能够制作一种仅清洗背面而仅将背面进行了粗糙化的晶圆。

20、此外，本发明提供一种清洗液中的过氧化氢浓度的评估方法，其为评估清洗液中的过氧化氢浓度的方法，其特征在于，具有下述工序：

21、清洗液浓度调查工序，其中，预先获取通过用清洗液清洗具有自然氧化膜的调查用硅晶圆从而进行了粗糙化的所述调查用硅晶圆的表面和背面或背面的粗糙化量与所述清洗液的温度、所述清洗液中的氢氧化铵浓度及所述清洗液中的过氧化氢浓度之间的相关关系，所述清洗液为包含氢氧化铵且过氧化氢浓度为0～0.15wt％的水溶液；及

22、过氧化氢浓度评估工序，其中，基于在所述清洗液浓度调查工序中预先获取的所述相关关系，根据通过用评估对象清洗液清洗具有自然氧化膜的硅晶圆从而进行了粗糙化的所述硅晶圆的表面和背面或背面的粗糙化量、所述评估对象清洗液的温度及所述评估对象清洗液中的氢氧化铵浓度，评估所述评估对象清洗液中的过氧化氢浓度，所述评估对象清洗液为至少包含氢氧化铵的水溶液。

23、只要为这种清洗液中的过氧化氢浓度的评估方法，则能够以良好的精度评估影响粗糙化行为的微量的过氧化氢浓度。

24、此外，本发明提供一种清洗液中的过氧化氢浓度的管理方法，其特征在于，通过本发明的清洗液中的过氧化氢浓度的评估方法，评估所述评估对象清洗液中的过氧化氢浓度，并基于该评估结果调整评估后的清洗液中的过氧化氢浓度。

25、只要为这种清洗液中的过氧化氢浓度的管理方法，则能够以良好的精度管理过氧化氢浓度，并能够稳定地实施粗糙化。

26、发明效果

27、只要为本发明的硅晶圆的清洗方法，则能够将硅晶圆的表面和背面或背面粗糙化。

28、此外，只要为本发明的硅晶圆的制造方法，则能够制作一种一个面为良好的面状态，且选择性地仅将与该一个面为相反侧的面进行了粗糙化的晶圆。

29、此外，只要为本发明的清洗液中的过氧化氢浓度的评估方法及管理方法，则能够以良好的精度评估并管理用于粗糙化清洗的清洗液中的微量的过氧化氢浓度。