[发明专利]电子元件的清洗方法及装置

说明书

本发明涉及清洗例如半导体基板等需具有极为洁净表面的电子元件的清洗方法及清洗装置。

对于需极其清洁表面的电子元件等被清洗物的传统的清洗方法，以下将以用于LSI制造的硅片的清洗为例进行说明。

在LSI制造工艺中，在硅片上形成如SiO₂的绝缘膜，绝缘膜上开出规定图形的窗口露出绝缘膜下的金属硅后，进行清洗，根据目的，导入p-型或n-型的元素，反复地进行埋入Al等金属布线工艺后，形成元件。

导入p-型或n-型的元素或埋入金属布线工艺中，在露出的金属硅表面上如果附着有如微粒子等的杂质、金属、有机物、自然氧化膜等的杂质时，会产生金属—硅的布线不良、接触电阻增大等元件特性不良现象。

因此，LSI制造工艺中，表面清洗工序是制造高性能元件的非常重要工序。尽可能地除去附着在晶片表面的杂质是很必要的。

以往，半导体晶片的清洗是使用以下技术进行的，即使用硫酸过氧化氢混合溶液、盐酸过氧化氢混合溶液、氨水过氧化氢混合溶液、氢氟酸溶液、氟化氨溶液等溶液及超纯水以及上述任意的组合，在不损坏半导体表面原子能级平坦性下，除去附着在半导体表面上的有机物、微粒子、金属、自然氧化膜，该方法是通过下述的一系列工艺进行的。(1)硫酸过氧化氢清洗10分钟(硫酸∶过氧化氢溶液＝4∶1、体积比)(2)超纯水洗涤10分钟(3)氢氟酸清洗(氢氟酸0.5％)1分钟(4)超纯水洗涤10分钟(5)氨水过氧化氢清洗10分钟(氨水∶过氧化氢溶液∶超纯水＝0.05∶1∶5、体积比)(6)超纯水洗涤10分钟(7)氢氟酸清洗(氢氟酸0.5％)1分钟(8)超纯水洗涤10分钟(9)盐酸过氧化氢清洗10分钟(盐酸∶过氧化氢溶液∶超纯水＝1∶1∶6、体积比)(10)超纯水洗涤10分钟(11)氢氟酸清洗(氢氟酸0.5％)1分钟(12)超纯水洗涤10分钟(13)旋转干燥或IPA蒸气干燥10分钟

上述中所称超纯水一般是指在一次纯化处理后，接着通过设置二次纯化系统的超纯水制造装置而制造的二次纯(去离子)水，但未必按处理步骤所定义的，只要能满足使半导体基板表面极其洁净的用于电子元件的适宜清洗用水(高纯度水)都可以，本发明中，“纯水”包括“去离子水”和“超纯水”。

为了清洗上述的半导体晶片，作为其表面与清洗剂和超纯水接触的方法，一般是使用称为分批清洗法的在装有清洗剂(或超纯水)的清洗槽中放入多个晶片进行浸渍的方法。为了防止清洗中清洗剂的污染，可以采取循环过滤清洗槽内清洗剂的方式，及采取洗涤的方式(rinse)，即在用超纯水洗涤时，从槽底供给超纯水，从槽上部溢流洗涤，一旦贮留的超纯水浸没整个晶片时，一次性地从槽底快速排出的清理洗涤方法。此外，近来除分批清洗法之外，还采用了将清洗剂和超纯水喷洒在晶片表面的方法或者高速旋转晶片，在其中央部施加清洗剂和超纯水的清洗方法等的单片清洗法。

以下，对于上述例中分为多个清洗步骤的各清洗工序的作用加以说明，(1)中的硫酸过氧化氢清洗主要是为了除去附着在表面的有机物。另外，上述(5)中氨水过氧化氢清洗主要是为了除去附着在表面的微粒子，上述(9)中的盐酸过氧化氢清洗主要是为了除去附着在表面的金属杂质，而上述(3)、(7)、(11)中的氢氟酸清洗是为了除去表面的自然氧化膜。

上述各清洗工序的主要目的如上所述，但是各清洗溶液往往具有除去主要污染物以外污染物质的能力，例如上述(1)的硫酸过氧化氢溶液除了能除去附着的有机物之外，还具有强力的除去金属附着物能力，所以在上述举出的清洗方式例子外，也可采用一种清洗溶液来除去多种污染对象物质的方法。

在上述清洗方式中，用清洗剂除去附着物的工序后所实施的用超纯水洗涤处理，目的是为了洗涤残留在晶片表面的清洗剂，对于这种洗涤用水，一般必需使用通过超纯水制造装置制造的超纯水。这是因为在用清洗剂除去附着物的工序后，也就是晶片表面已经是没有附着杂质的清洁状态后，如果污染物质再次附着在晶片表面的话，也就失去清洗的意义。为此，作为除去清洗剂的用水，要使用超纯水，也就是使用能把微粒子、胶体物质、有机物、金属、阴离子、溶解氧等降低到极低浓度的高纯度水。

这种称为超纯水的高纯度纯水，过去是用以下的方法制造的。

也就是，将水源水经过含凝集沉淀装置、砂滤装置、活性炭过滤装置、反渗透膜装置、2床3塔离子交换装置、混合床离子交换装置、精密过滤器等一级纯化处理系统的装置处理后，得出一次去离子水，接着在清洗被清洗物之前，将上述去离子水通过用含二次去离子水处理系统的超纯水制造装置来制造超纯水。