Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer
alkalischen Lösung, bei dem Metallionen, die in der Lösung enthalten sind, in Metall
umgewandelt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum
Ätzen eines Halbleiterwafers unter Verwendung einer alkalischen Lösung, die unter
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gereinigt wurde, mit dem der Halbleiterwafer
geätzt werden kann, ohne dass die Qualität des Halbleiterwafers nachteilig beeinträchtigt
wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers umfasst gewöhnlich
das Zerschneiden eines Einkristallrohblocks, erhalten in einem Ziehprozess unter
Verwendung einer Kristallziehmaschine, um eine dünne Waferscheibe zu erhalten; das
Abschrägen der Kantenbereiche der Waferscheibe, die beim Zerschneiden erhalten wurde,
um eine Rißbildung in dem Wafer oder ein Zerbrechen des Wafers zu verhindern; das
Läppen des abgeschrägten Wafers, um dessen Oberfläche abzuflachen; das Ätzen des
abgeschrägten und geläppten Wafers, um durch den Produktionsprozess hervorgerufene
Schäden zu beseitigen; das Polieren der Oberfläche des geätzten Wafers; und das
Reinigen des polierten Wafers, um Poliermittel oder Staubteilchen von der Oberfläche
des Wafers zu entfernen.
Beim Ätzen können zwei verschiedene Verfahren angewandt werden, d.
h. ein Säureätzverfahren, bei dem eine saure Ätzlösung aus einem Säuregemisch oder
dgl. verwendet wird, oder ein Alkaliätzverfahren, bei dem eine alkalische Ätzlösung,
wie z. B. eine Lösung von NaOH oder dgl., verwendet wird. Beim Säureätzen ist die
Ätzgeschwindigkeit hoch und folglich ist es schwierig, den Wafer gleichmäßig zu
ätzen, was dazu führt, dass eine unebene Waferoberfläche erhalten wird. Deshalb
werden seit einiger Zeit vorwiegend alkalische Ätzlösungen, wie z. B. eine Natriumhydroxidlösung,
eine Kaliumhydroxidlösung oder eine Lösung eines Alkylammoniumhydroxids, verwendet,
da sich diese alkalischen Ätzlösungen durch eine geringe Ätzgeschwindigkeit auszeichnen
und einen Wafer gleichmäßig ätzen können, wobei eine ebene Waferoberfläche erhalten
wird.
Beim alkalischen Ätzen eines Halbleiterwafers werden gewöhnlich handelsüblich
erhältliche alkalische Lösungen technischer Qualität verwendet, die hohe Konzentrationen
an metallischen Verunreinigungen enthalten. Es braucht nicht extra darauf hingewiesen
werden, dass alkalische Lösungen technischer Qualität, die gewöhnlich verwendet
werden, viele metallische Verunreinigungen enthalten. Selbst alkalische Lösungen
für die Elektroindustrie, die zum Ätzen verwendet werden können, enthalten mehrere
Zehntel ppb bis mehrere ppb metallische Verunreinigungen.
Beispiele für metallische Verunreinigungen, die in alkalischen Lösungen
enthalten sein können, umfassen Nickel, Chrom, Eisen und Kupfer. Diese Lösungen
enthalten insbesondere große Mengen an Nickel, Chrom und Eisen, d. h. die Ausgangsmaterialien
für die rostfreien Edelstähle, die bei der Herstellung der alkalischen Lösungen
verwendet werden.
Ursprünglich wurde davon ausgegangen, dass diese metallischen Verunreinigungen
nur die Oberfläche des Halbleiterwafers verunreinigen, wenn der Wafer unter Verwendung
einer alkalischen Lösung, die diese Verunreinigungen enthält, geätzt wird. Deshalb
wurde davon ausgegangen, dass die metallischen Verunreinigungen, die an der Oberfläche
des Wafers anhaften, durch Waschen des Wafers mit einer Säurelösung gründlich genug
entfernt werden. Folglich wurde davon ausgegangen, dass sich die Anwesenheit metallischer
Verunreinigungen in der alkalischen Ätzlösung nicht nachteilig auf die Qualität
des Wafers auswirkt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten Ätzprozesse,
bei denen eine alkalische Ätzlösung verwendet wird, über einen Zeitraum von mehreren
Jahren hinweg. Dabei stellten sie überraschend und im Gegensatz zur geltenden technischen
Lehre fest, dass Metallionen, wie z. B. Kupfer- und Nickelionen, die als metallische
Verunreinigungen in einer alkalischen Ätzlösung enthalten sind, während des Ätzens
in das Innere des Wafers diffundieren, was dazu führt, dass die Qualität des Wafers
sowie die Eigenschaften der aus dem Wafer hergestellten Halbleitervorrichtung deutlich
verschlechtert werden.
Es wäre prinzipiell möglich, eine hochreine alkalische Lösung zum
Ätzen zu verwenden, um eine Verschlechterung der Waferqualität beim alkalischen
Ätzen zu verhindern. Handelsüblich erhältliche alkalische Lösungen mit einer hohen
Reinheit sind jedoch nur als sehr teure alkalische Lösungen für die analytische
Verwendung erhältlich. Aus Kostengründen ist es jedoch nicht möglich, eine alkalische
Lösung für die analytische Verwendung in einem industriellen Verfahren zu verwenden.
Die Veröffentlichung JP-A-55-74142 beschreibt ein Verfahren zur Wiederaufarbeitung
einer alkalischen Ätzflüssigkeit für Halbleiter, bei dem die alkalische Ätzflüssigkeit
durch eine Schicht aus pulverförmigem hochreinem Halbleitermaterial, wie z. B. Siliciumpulver,
geleitet und filtriert wird, so dass schädliche Verunreinigungen, wie z. B. Schwermetalle
und Eisen, mit dem Pulver reagieren oder auf der Oberfläche des Pulvers adsorbiert
werden und auf diese Weise aus der alkalischen Flüssigkeit entfernt werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden bei umfangreichen Untersuchungen
heraus, dass Metallionen, die in einer alkalischen Lösung vorliegen, leicht in die
entsprechenden Metalle umgewandelt werden können, und dass die Qualität von Halbleiterwafern
beim Ätzen mit einer alkalischen Lösung, in der die Metallionen in Metalle umgewandelt
wurden, nicht nachteilig beeinträchtigt wird, selbst wenn die metallischen Verunreinigungen
als solche noch in der alkalischen Lösung verbleiben. Die vorliegende
Erfindung wurde auf der Grundlage dieser überraschenden Entdeckung gemacht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zum
Reinigen einer alkalischen Lösung, mit dem metallische Verunreinigungen, insbesondere
Metallionen, die in der Lösung enthalten sind, kostengünstig und effizient in Metalle
umgewandelt werden können, sowie ein neues Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers,
bei dem diese gereinigte alkalische Lösung verwendet wird und bei dem die Qualität
des Halbleiterwafers nicht nachteilig beeinträchtigt wird, bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Reinigen einer
alkalischen Lösung, die Metallionen enthält, bereit, umfassend (a) das Auflösen
von metallischem Silicium in der alkalischen Lösung und (b) das Umwandeln der Metallionen,
die in der alkalischen Lösung enthalten sind, mit Reaktionsprodukten, die beim Auflösen
des metallischen Siliciums in der alkalischen Lösung gebildet wurden, in Metall,
wobei das Metall als solches in Form einer festen Verunreinigung in der alkalischen
Lösung verbleibt.
Das metallische Silicium kann polykristallines Silicium oder monokristallines
Silicium (Siliciumeinkristall) sein. Diese Materialien können in Kombination miteinander
verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass metallisches Silicium mit einer möglichst
hohen Reinheit verwendet wird, vorausgesetzt, das erfindungsgemäße Verfahren kann
wirtschaftlich durchgeführt werden.
Die Menge an metallischem Silicium, das gelöst wird, ist nicht auf
bestimmte Mengen beschränkt, vorausgesetzt, dass die erfindungsgemäßen Effekte erzielt
werden; es ist jedoch bevorzugt, dass die Menge an metallischem Silicium, das gelöst
wird, 0,2 g/l oder mehr beträgt. Wenn zu wenig metallisches Silicium gelöst wird,
können die erfindungsgemäßen Effekte nicht erzielt werden. Wenn unnötig zu viel
metallisches Silicium gelöst wird, wird das Verfahren unwirtschaftlich.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Reinigen
einer alkalischen Lösung, die Metallionen enthält, bereit, umfassend (a) das Auflösen
von Wasserstoffgas in der alkalischen Lösung und (b) das Umwandeln der Metallionen,
die in der alkalischen Lösung enthalten sind, mit dem Wasserstoffgas, das in der
alkalischen Lösung gelöst wurde, in Metall.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Ätzen
eines Halbleiterwafers bereit, umfassend (a) das Reinigen einer alkalischen Lösung
unter Anwendung eines der zuvor beschriebenen Verfahren und (b) das Ätzen des Halbleiterwafers
unter Verwendung der gereinigten alkalischen Lösung.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den
abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Beispiele für die alkalische Lösung verunreinigende Metallionen, die
erfindungsgemäß in Metalle umgewandelt werden, umfassen Nickelionen, Kupferionen,
Chromionen, Eisenionen usw. Es ist wichtig, dass insbesondere Nickelionen und Kupferionen,
die sehr schnell in Siliciumeinkristalle diffundieren, in Metalle umgewandelt werden,
so dass die Qualität des Halbleiterwafers nicht nachteilig beeinträchtigt wird.
Die Metallionenkonzentration in der alkalischen Lösung, die erfindungsgemäß
zum Ätzen eines Halbleiterwafers verwendet wird, liegt gewöhnlich bei 50 ppb oder
darunter, bevorzugt bei 20 ppb oder darunter und besonders bevorzugt bei 10 ppb
oder darunter. Wenn die Metallionenkonzentration in den zuvor angegebenen Bereichen
liegt, können die Effekte der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
Das erfindungsgemäße "Reinigen" der alkalischen Lösung bedeutet, dass
die Metallionen, die als Verunreinigung in der alkalischen Lösung vorliegen, in
Metalle umgewandelt werden. Eine alkalische Lösung, die feste verunreinigende Metalle
als solche enthält, nicht jedoch die Metalle in ionischer Form, entspricht der gereinigten
alkalischen Lösung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Mit anderen Worten,
die Qualität des Halbleiterwafers wird beim Ätzen nicht nachteilig beeinflusst,
wenn beim Ätzen feste verunreinigende Metalle in der alkalischen Lösung vorliegen,
nicht jedoch Ionen dieser Metalle. Wenn die alkalische Lösung andererseits die metallischen
Verunreinigungen in Form von Metallionen enthält, wird die Waferqualität beim Ätzen
nachteilig beeinflusst.
Die vorliegende Erfindung basiert auf drei Entdeckungen: 1) das Vorliegen
von verunreinigenden Metallionen in einer alkalischen Lösung beeinträchtigt die
Qualität der Halbleiterwafer beim alkalischen Ätzen; 2) es ist möglich, Metallionen
in der alkalischen Lösung leicht in Metalle umzuwandeln; und 3) die Qualität der
Halbleiterwafer wird beim Ätzen mit der gereinigten alkalischen Lösung nicht nachteilig
beeinflusst.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich für den Fachmann beim Studium der folgenden genauen Beschreibung der
Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.
1 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit
der Eisenionenkonzentration und der Nickelionenkonzentration in der Natriumhydroxidlösung
von der Zeit nach der Zugabe des polykristallinen Siliciums in Beispiel 1 zeigt.
2 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit
der Eisenionenkonzentration und der Nickelionenkonzentration in der Natriumhydroxidlösung
von der Zeit nach der Zugabe des monokristallinen Siliciums in Beispiel 2 zeigt.
3 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit
der Menge an gelöstem polykristallinem Silicium und der Nickelionenkonzentration
in der Natriumhydroxidlösung in Beispiel 3 zeigt.
4 ist ein Diagramm, das die Eisenionenkonzentration
und die Nickelionenkonzentration in der Natriumhydroxidlösung vor und nach dem Einblasen
von Wasserstoffgas in Beispiel 4 zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Nickelkonzentration
auf einem Wafer, geätzt mit der Natriumhydroxidlösung, die in Beispiel 5 mit polykristallinem
Silicium gereinigt wurde, und die Nickelkonzentration auf einem anderen Wafer, geätzt
mit einer ungereinigten Natriumhydroxidlösung, zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Nickelkonzentration
auf einem Wafer, geätzt mit der Natriumhydroxidlösung, die in Beispiel 6 mit monokristallinem
Silicium gereinigt wurde, und die Nickelkonzentration auf einem anderen Wafer, geätzt
mit einer ungereinigten Natriumhydroxidlösung, zeigt.
7 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit
der Nickelkonzentration auf einem Wafer, geätzt mit einer Natriumhydroxidlösung,
von der Nickelionenkonzentration in der Natriumhydroxidlösung in Beispiel 7 zeigt.
8 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit
der Kupferkonzentration auf einem Wafer, geätzt mit einer Natriumhydroxidlösung,
von der Kupferionenkonzentration in der Natriumhydroxidlösung in Beispiel 7 zeigt.
9 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit
der Eisenkonzentration auf einem Wafer, geätzt mit einer Natriumhydroxidlösung,
von der Eisenionenkonzentration in der Natriumhydroxidlösung in Beispiel 7 zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden an Hand von Beispielen,
welche die Erfindung weiterhin veranschaulichen, jedoch nicht beschränken, beschrieben.
Beispiel 1
(Reinigung einer Natriumhydroxidlösung mit polykristallinem
Silicium)
200 g körniges polykristallines Silicium (Halbleiterqualität) wurden
zu einer Natriumhydroxidlösung (45%, 20 Liter, 80°C) gegeben. Vor und 10 Minuten,
20 Minuten, 30 Minuten und 60 Minuten nach der Zugabe des polykristallinen Siliciums
wurden jeweils 10 ml der Natriumhydroxidlösung entnommen und auf das 45-fache verdünnt,
um Proben zu erhalten. Dann wurden die Eisenionenkonzentration und die Nickelionenkonzentration
der Proben mittels Ionenaustauschchromatographie bestimmt. Die Analyseergebnisse
sind in 1 dargestellt. Die in 1
gezeigten Ergebnisse belegen, dass sowohl die Eisenionenkonzentration als auch die
Nickelionenkonzentration verringert wurden, insbesondere die Nickelionenkonzentration
konnte deutlich verringert werden. Die Anmerkung "N. D." in den 1
bis 4 bedeutet, dass die Konzentrationen
unterhalb der Nachweisgrenze lagen.
Beispiel 2
(Reinigung einer Natriumhydroxidlösung mit monokristallinem
Silicium)
10 Waferscheiben aus monokristallinem Silicium mit einem Durchmesser
von 200 mm wurden zu einer Natriumhydroxidlösung (45%, 20 Liter, 80°C) gegeben.
Vor und 10 Minuten, 20 Minuten, 30 Minuten und 60 Minuten nach der Zugabe der Wafer
wurden jeweils 10 ml der Natriumhydroxidlösung entnommen und auf das 45-fache verdünnt,
um Proben zu erhalten. Dann wurden die Eisenionenkonzentration und die Nickelionenkonzentration
der Proben mittels Ionenaustauschchromatographie bestimmt. Die Analyseergebnisse
sind in 2 dargestellt. Die in 2
gezeigten Ergebnisse belegen, dass sowohl die Eisenionenkonzentration als auch die
Nickelionenkonzentration verringert wurden, insbesondere die Nickelionenkonzentration
konnte deutlich verringert werden.
Beispiel 3
(Reinigung einer Natriumhydroxidlösung mit polykristallinem
Silicium)
200 g körniges polykristallines Silicium (Halbleiterqualität) wurden
zu einer Natriumhydroxidlösung (45%, 20 Liter, 80°C) gegeben. Vor und 1 Minute
nach der Zugabe des polykristallinen Siliciums wurden jeweils 10 ml der Natriumhydroxidlösung
entnommen und auf das 45-fache verdünnt, um Proben zu erhalten, und das zugegebene
polykristalline Silicium wurde aus der Lösung entfernt. Dann wurde die Nickelionenkonzentration
der Lösung mittels Ionenaustauschchromatographie bestimmt. Das gesammelte polykristalline
Silicium wurde abgewogen und die gelöste Menge an Silicium wurde berechnet. Die
zuvor beschriebene Prozedur wurde jeweils 3 Minuten, 5 Minuten und 10 Minuten nach
der Zugabe des polykristallinen Siliciums wiederholt. Die Analyseergebnisse sind
in 3 dargestellt. Die in 3
gezeigten Ergebnisse belegen, dass die Menge an Nickelionen in der Natriumhydroxidlösung
durch Auflösen einer kleinen Menge an polykristallinem Silicium schnell verringert
werden konnte.
Beispiel 4
(Reinigung einer Natriumhydroxidlösung mit Wasserstoffgas)
Wasserstoffgas wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Liter/Minute
in eine Natriumhydroxidlösung (45%, 20 Liter, 80°C) eingeblasen. Vor und nach
dem 20-stündigem Einblasen von Wasserstoffgas wurden jeweils 10 ml der Natriumhydroxidlösung
entnommen und auf das 45-fache verdünnt, um Proben zu erhalten, und dann wurden
die Nickelionenkonzentration und die Eisenionenkonzentration in
der Lösung mittels Ionenaustauschchromatographie bestimmt. Die Analyseergebnisse
sind in 4 dargestellt. Die in 4
gezeigten Ergebnisse belegen, dass sowohl die Eisenionenkonzentration als auch die
Nickelionenkonzentration verringert wurden, insbesondere die Nickelionenkonzentration
konnte deutlich verringert werden.
Beispiel 5
(Ätzen eines Wafers mit einer Natriumhydroxidlösung, gereinigt
mit polykristallinem Silicium)
200 g körniges polykristallines Silicium (Halbleiterqualität) wurden
zu einer Natriumhydroxidlösung (45%, 20 Liter, 80°C) gegeben. Nachdem die Lösung
1 Stunde lang mit dem Silicium behandelt worden war, wurde eine Waferprobe mit der
Lösung geätzt, und die Verunreinigung der Waferprobe wurde untersucht. Dieser Versuch
wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
Versuchsbedingungen:
- – Waferprobe: Czochralski-gewachsener p-Typ; <100>-orientiert; 0,005–0,010
&OHgr;cm; 200 mm Durchmesser; geläppter Siliciumwafer
- – alkalisches Ätzen mit einer Natriumhydroxidlösung (wässrige 45%-ige
Lösung, enthaltend gelöstes polykristallines Silicium; 80°C; 10 Minuten)
- – Waschen mit Wasser (25°C; 3 Minuten)
- – Waschen mit einer Lösung aus Salzsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser
(80°C; 3 Minuten)
- – Waschen mit Wasser (25°C; 3 Minuten)
- – Trocknen mit IPA-Dampf (81,5°C; 1 Minute)
- – Behälter, in denen die Arbeitsschritte durchgeführt wurden (in den verschiedenen
Arbeitsschritten wurden gleiche Behälter verwendet)
Größe (mm): 280 × 280 × 300 N
Volumen: 20 Liter
Material: Quarz
- – Zusammensetzung der Lösung aus Salzsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser:
Salzsäurelösung : wässrige Wasserstoffperoxidlösung : Wasser = 1 : 1 : 10 (Volumenverhältnis);
(es wurden eine 36 gew.%-ige Salzsäurelösung und eine 30 gew.%-ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung
verwendet)
Der Wafer, der unter den zuvor beschriebenen Bedingungen geätzt worden
war, wurde wie folgt untersucht. Eine Seite des geätzten Wafers wurde mit Sand gestrahlt
und dann bei 600°C thermisch oxidiert. Der thermisch erzeugte Oxidfilm auf der
Seite des Wafers, die mit Sand gestrahlt worden war, wurde mit Fluorwasserstoffdampf
in der Dampfphase zersetzt. Das zersetzte Material wurde unter Verwendung einer
Flusssäurelösung gesammelt. Das gesammelte Material wurde mittels ICP-MS (induktiv
gekoppeltes Plasma in Kombination mit einem Massenspektrometer) analysiert.
Die Analyseergebnisse sind in 5 dargestellt,
zusammen mit den Ergebnissen, die beim Ätzen einer Waferprobe mit einer Natriumhydroxidlösung,
der kein polykristallines Silicium zugegeben worden war, erhalten wurden. Die in
5 gezeigten Ergebnisse belegen, dass die Nickelkonzentration
an der Waferoberfläche, die mit der Natriumhydroxidlösung behandelt worden war,
der polykristallines Silicium zugegeben worden war, deutlich verringert wurde.
Beispiel 6
(Ätzen eines Wafers mit einer Natriumhydroxidlösung, gereinigt
mit monokristallinem Silicium)
200 g monokristallines Silicium (Siliciumwafer) wurden zu einer Natriumhydroxidlösung
(45%, 20 Liter, 80°C) gegeben. Nachdem die Lösung 60 Minuten lang mit dem Silicium
behandelt worden war, wurde eine Waferprobe unter den gleichen Bedingungen wie in
Beispiel 5 mit der Lösung geätzt, und die Verunreinigung der Waferprobe wurde in
der gleichen Weise wie in Beispiel 5 untersucht.
Die Analyseergebnisse sind in 6 dargestellt,
zusammen mit den Ergebnissen, die beim Ätzen einer Waferprobe mit einer Natriumhydroxidlösung,
der kein monokristallines Silicium (Siliciumwafer) zugegeben worden war, erhalten
wurden. Die in 6 gezeigten Ergebnisse belegen, dass
die Nickelkonzentration an der Waferoberfläche, die mit der Natriumhydroxidlösung
behandelt worden war, der monokristallines Silicium (Siliciumwafer) zugegeben worden
war, deutlich verringert wurde.
Beispiel 7
(Abhängigkeit der Konzentrationen an Ni, Cu und Fe an der
alkalisch geätzten Waferoberfläche von der Konzentration dieser Verunreinigungen
in einer Natriumhydroxidlösung)
Versuchsbedingungen:
- – Waferprobe: Czochralski-gewachsener p-Typ; <100>-orientiert; 0,005–0,010
&OHgr;cm; 200 mm Durchmesser; geläppter Siliciumwafer
- – alkalisches Ätzen mit einer Natriumhydroxidlösung (wässrige 45%-ige
Lösung; 80°C; 10 Minuten)
- – Waschen mit Wasser (25°C; 3 Minuten)
- – Waschen mit einer Lösung aus Salzsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser
(80°C; 3 Minuten)
- – Waschen mit Wasser (25°C; 3 Minuten)
- – Trocknen mit IPA-Dampf (81,5°C; 1 Minute)
- – Behälter, in denen die Arbeitsschritte durchgeführt wurden (in den verschiedenen
Arbeitsschritten wurden gleiche Behälter verwendet)
Größe (mm): 280 × 280 × 300 N
Volumen: 20 Liter
Material: Quarz
- – Zusammensetzung der Lösung aus Salzsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser:
Salzsäurelösung : wässrige Wasserstoffperoxidlösung : Wasser = 1 : 1 : 10 (Volumenverhältnis);
(es wurden eine 36 gew.%-ige Salzsäurelösung und eine 30 gew.%-ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung
verwendet)
Bestimmung der Menge an Metallverunreinigungen an der geätzten
Waferoberfläche:
Eine Seite des geätzten Wafers wurde mit Sand gestrahlt und dann bei
600°C thermisch oxidiert. Der thermisch erzeugte Oxidfilm auf der Seite des
Wafers, die mit Sand gestrahlt worden war, wurde mit Fluorwasserstoffdampf in der
Dampfphase zersetzt. Das zersetzte Material wurde unter Verwendung einer Flusssäurelösung
gesammelt. Das gesammelte Material wurde mittels ICP-MS (induktiv gekoppeltes Plasma
in Kombination mit einem Massenspektrometer) analysiert.
Bestimmung der Metallionenkonzentration in der Natriumhydroxidlösung:
Vor dem Ätzen des Wafers wurden 10 ml der Natriumhydroxidlösung entnommen
und auf das 45-fache verdünnt, um eine Probe zu erhalten, und dann wurde die Konzentration
der jeweiligen Metallionen mittels Ionenaustauschchromatographie bestimmt. Die Analyseergebnisse
sind in 7 (Nickelkonzentration), 8
(Kupferkonzentration) und 9 (Eisenkonzentration) dargestellt.
Die in den 7 bis 9
gezeigten Ergebnisse belegen, dass eine Zunahme der Metallionenkonzentration in
der Natriumhydroxidlösung zu einer Zunahme der Metallkonzentration an der geätzten
Waferoberfläche führt und dass insbesondere die Konzentration an Ni und Cu deutlich
zunimmt.
Dieser Versuch zeigt ebenfalls, dass, wenn die Metallionenkonzentration
in der Natriumhydroxidlösung 10 ppb oder weniger beträgt, kaum Metallverunreinigungen
an der Waferoberfläche auftreten. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass die Metallverunreinigung
an der Waferoberfläche gering ist, wenn die Metallionenkonzentration in der Natriumhydroxidlösung
bei 50 ppb oder darunter liegt. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die Metallionenkonzentration
in der Natriumhydroxidlösung bevorzugt bei 20 ppb oder darunter und besonders bevorzugt
bei 10 ppb oder darunter liegen sollte.
Wie zuvor beschrieben wurde, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Reinigen einer alkalischen Lösung Metallionen (Nickelionen, Eisenionen, Kupferionen
usw.), die in der alkalischen Lösung vorliegen, leicht und kostengünstig aus der
Lösung entfernt werden. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ätzen eines
Halbleiterwafers, bei dem eine alkalische Lösung mit einer geringen Metallionenkonzentration
als Ätzlösung verwendet wird, ist es möglich, Metallverunreinigungen, die beim Ätzen
des Halbleiterwafers auftreten, zu reduzieren, so dass die Qualität des Halbleiterwafers
sowie die Eigenschaften der aus dem Wafer hergestellten Halbleitervorrichtung nicht
nachteilig beeinflusst werden.
Die zuvor angegebenen Beispiele entsprechend der vorliegenden Erfindung
können in vielfältiger Art und Weise modifiziert werden. Die Erfindung kann auch
auf eine andere Art und Weise praktiziert werden und wird nur durch den Schutzumfang
der Patentansprüche beschränkt.