纯水供应系统和清洗系统和使用纯水的清洗方法技术方案

提供一种系统，该系统在不增加批量生产半导体工厂中制造的纯水量的条件下能够提供几乎不包含溶解气体的纯水和包含溶解气体的纯水。在本发明专利技术中，使用纯水供应系统提供纯水，该纯水供应系统包括：用于制造具有０．４ｐｐｍ或０．４ｐｐｍ以下的溶解气体浓度的纯水制造装置；能够从纯水制造装置提供纯水的第一纯水供应装置；经由耦合部分耦合到纯水制造装置并在经由耦合部分从纯水制造装置传送的纯水中溶解气体的溶解装置；以及能够提供其中通过溶解装置溶解气体的纯水的第二纯水供应装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纯水供应系统和清洗系统以及使用该纯水的清洗方法。
技术介绍
在半导体制造工序中，在清洗工序中使用大量纯水。另一方面，半导体器件和布线图形的快速小型化迫切需要在清洗工序中使用高度净化的水，因为清洗工序中产生的颗粒会减小产品成品率。此外，为了防止硅晶片上的自生氧化膜形成，通常通过N2除气从纯水除去溶解的氧气。但是，通过N2除气已除去溶解氧气的纯水包含以饱和态溶解的氮气，以致在湿法清洗中可能产生气泡。为了防止该情况，需要去除所有溶解气体。近年来，已经采用真空除气，如日本专利申请特开号10-335294所公开。通过真空除气已除去溶解气体的纯水仅仅包含约0.1至0.4ppm范围内的气体。此外，当在制造半导体集成电路器件中的清洗工序中使用时，半导体集成电路的较高封装密度迫切需要基本上没有诸如有机物质、精细颗粒、细菌和离子的杂质的纯水。半导体制造工序包括大量清洗工序，如在室温下(25℃)(在某些情况下，下面称为纯水漂洗)用纯水清洗、在40至70℃的温度下用纯水清洗(在某些情况下，下面称为热水漂洗)、利用硫酸和过氧化氢的混合物的SPM清洗以及利用氨水和过氧化氢的混合物的APM清洗。近年来，衬底尺寸被制得越大，在清洗槽中越难以清洗衬底，以致频繁地使用单晶片型清洗设备。在单晶片型清洗设备中，首先以低速旋转衬底，以便提供清洗液并覆盖衬底的整个表面，然后以较高速度旋转衬底，以从衬底除去清洗液。典型地通过重复该工序多次执行该清洗。SPM清洗中使用的清洗液包括高浓度的硫酸，因此具有高粘度，以致为了除去该硫酸，需要花时间执行后续纯水漂洗。为了解决该问题，典型地在SPM清洗之后，随即在70℃下进行热水漂洗。另一方面，当使用单晶片型清洗设备时，即使在APM清洗之后或即使在典型的漂洗工序中，热水漂洗也变得典型。但是，当衬底具有在其上露出的氮化硅型绝缘膜时，如具有氮化硅膜和氮氧化硅膜，在经受SPM清洗之后，随即在40℃或40℃以上利用通过真空除气已除去溶解气体的纯水进行热水漂洗，在衬底上不利地产生大量颗粒，如图2所示。该颗粒的产生如下引起。氮化硅-型绝缘膜在顶表面不仅仅残留Si和N，而且残留O、Cl、NOX等等，这些源自于淀积工序中使用的气体成分，以及不仅包括Si-N键，而且包括Si-O键，N-N键等等。另一方面，越高度净化的水变为越高-级别的饥饿(hungry)水，由此显示出更大的清洗能力。因此，当具有在其上露出的氮化硅-基绝缘膜的衬底经受SPM清洗之后，随即利用通过真空除气已除去溶解气体的纯水在40℃或40℃以上热水漂洗时，该纯水容易与氮化硅-型绝缘膜(如氮化硅膜和氮氧化硅膜)的表面上的不稳定层中存在的残余成分起反应，以及进一步与Si-N键起反应。然后，刻蚀的氮化硅-型绝缘膜产生产物。这些被认为是有助于颗粒的产生。当具有在其上露出的氮化硅-基绝缘膜的衬底在40℃或40℃以上用已经通过真空除气除去溶解气体的纯水经受热水漂洗时，再次证实即使在APM清洗之后或即使在典型的漂洗过程中的热水漂洗中，在衬底上也产生大量颗粒。图3示出了当该衬底在25℃下经受纯水漂洗和在70℃下利用通过真空除气制造的具有0.4ppm的溶解气体浓度的纯水进行热水漂洗时，具有在其上露出的氮化硅膜的衬底上产生的颗粒数目。在每个漂洗操作中，左组示出了当衬底首先经受SPM清洗之后接着进行漂洗时产生的颗粒数目，以及右组示出了当衬底经受漂洗而没有SPM清洗时产生的颗粒数目。在在70℃下用具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解气体浓度的纯水热水漂洗的情况下，在经受SPM清洗的衬底表面上和在没有SPM清洗的衬底表面上产生大量颗粒。在25℃下纯水漂洗的情况下，尽管产生颗粒，但是颗粒数目小于影响衬底上形成的半导体元件的数目。图4示出了当衬底在25℃下经受纯水漂洗和在70℃下经受利用通过真空除气制造的具有0.4ppm的溶解气体浓度的纯水的热水漂洗时，氮化硅膜的薄膜厚度的减小量。在每个漂洗操作中，左组示出了当衬底在首先经受SPM清洗之后随即进行漂洗时氮化硅膜的薄膜厚度的减小量，以及右组示出了当衬底经受漂洗而没有SPM清洗时氮化硅膜的薄膜厚度的减小量。在70℃下利用具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解气体浓度的纯水的热水漂洗的情况下，当衬底经受SPM时和当衬底没有经受SPM清洗时，氮化硅膜的薄膜厚度的减小量是大的。在25℃下纯水漂洗的情况下，氮化硅膜的薄膜厚度的减小量是小的。从以上结果看到，热水漂洗中产生的颗粒源于氮化硅膜的薄膜厚度的减小。图5示出了衬底表面上产生的颗粒数目和氮化硅膜的膜厚度的减小量(刻蚀量)之间的关系。如图5所示，可以看到氮化硅膜的薄膜厚度的减小量与衬底表面上产生的颗粒数目有关。在典型的热水漂洗中可以使用通过N2除气制造的具有16至20ppm的溶解氮浓度的纯水，以便防止具有在其上露出的氮化硅-型绝缘膜的半导体衬底的表面上产生颗粒。但是，在其他清洗工序中，它不可以防止源于溶解氮的气泡产生，这可能减小半导体制造成品率由此致使该方法不可用。另一方面，由于在半导体工序中使用大量纯水和制造工序中缺少纯水将关闭制造线，为了防止制造线关闭，制造过量的纯水。如果通过真空除气制造和同时通过N2除气制造纯水，那么纯水的合适数量对应于在每个除气方法中需要制造的每个工序中使用的纯水量。但是，在批量生产工厂中的半导体制造工序中，准确地知道通过每个清洗工序的半导体衬底量是困难的，以致需要制造比通常使用更大的纯水量。批量生产半导体工厂中的耗水量相当于，如果基于普通家庭测量，被几万人消耗的水量。因此，制造大量的两种类型的纯水不是优选的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种系统，该系统在不增加批量生产半导体工厂中制造的纯水量的条件下能够提供几乎不包含溶解气体的纯水和包含溶解气体的纯水。本专利技术提供一种纯水供应系统，包括用于制造具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解气体浓度的纯水制造装置；能够从纯水制造装置提供纯水的第一纯水供应装置；经由耦合部分耦合到纯水制造装置并在经由耦合部分从纯水制造装置传送的纯水中溶解气体的溶解装置；以及能够提供其中通过溶解装置溶解气体的纯水的第二纯水供应装置。通过溶解装置溶解的气体例子包括惰性气体或二氧化碳。该纯水供应系统还可以包括用于调整从第二纯水供应装置提供的纯水温度的温度调整装置。温度调整装置可以是加热设备，可以被设置在耦合部分、溶解装置和第二纯水供应装置的任意一个中。在此情况下，从第二纯水供应装置提供的纯水可以被调整至具有40至80℃的温度和4至20ppm的溶解气体浓度。本专利技术还提供一种清洗系统，包括用于制造具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解气体浓度的纯水制造装置；能够从纯水制造装置提供纯水的第一纯水供应装置；经由耦合部分耦合到纯水制造装置并在经由耦合部分从纯水制造装置传送的纯水中溶解气体的溶解装置；能够提供其中通过溶解装置溶解气体的纯水的第二纯水供应装置；以及被耦合到第一纯水供应装置和/或第二纯水供应装置并使用从第一纯水供应装置或第二纯水供应装置提供的纯水清洗衬底的清洗装置。衬底的例子包括具有在其上露出的氮化硅膜或氮氧化硅膜的衬底。通过溶解装置溶解的气体例子包括惰性气体或二氧化碳。该清洗系统还可以包括用于调整从第二纯水供应装置提供的纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯水供应系统，包括：　　　　用于制造具有０．４ｐｐｍ或０．４ｐｐｍ以下的溶解气体浓度的纯水制造装置；　　　　能够从纯水制造装置提供纯水的第一纯水供应装置；　　　　经由耦合部分耦合到纯水制造装置并在经由耦合部分从纯水制造装置传送的纯水中溶解气体的溶解装置；以及　　　　能够提供其中通过溶解装置溶解气体的纯水的第二纯水供应装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：段畠政善，
申请(专利权)人：尔必达存储器株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]