專利名稱：純水供應系統和清洗系統和使用純水的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種純水供應系統和清洗系統以及使用該純水的清洗方法。
背景技術：
在半導體制造工序中，在清洗工序中使用大量純水。另一方面，半導體器件和布線圖形的快速小型化迫切需要在清洗工序中使用高度凈化的水，因為清洗工序中產生的顆粒會減小產品成品率。此外，為了防止硅晶片上的自生氧化膜形成，通常通過N2除氣從純水除去溶解的氧氣。
但是，通過N2除氣已除去溶解氧氣的純水包含以飽和態溶解的氮氣，以致在濕法清洗中可能產生氣泡。為了防止該情況，需要去除所有溶解氣體。近年來，已經采用真空除氣，如日本專利申請特開號10-335294所公開。通過真空除氣已除去溶解氣體的純水僅僅包含約0.1至0.4ppm范圍內的氣體。
此外，當在制造半導體集成電路器件中的清洗工序中使用時，半導體集成電路的較高封裝密度迫切需要基本上沒有諸如有機物質、精細顆粒、細菌和離子的雜質的純水。
半導體制造工序包括大量清洗工序，如在室溫下(25℃)(在某些情況下，下面稱為純水漂洗)用純水清洗、在40至70℃的溫度下用純水清洗(在某些情況下，下面稱為熱水漂洗)、利用硫酸和過氧化氫的混合物的SPM清洗以及利用氨水和過氧化氫的混合物的APM清洗。近年來，襯底尺寸被制得越大，在清洗槽中越難以清洗襯底，以致頻繁地使用單晶片型清洗設備。在單晶片型清洗設備中，首先以低速旋轉襯底，以便提供清洗液并覆蓋襯底的整個表面，然后以較高速度旋轉襯底，以從襯底除去清洗液。典型地通過重復該工序多次執行該清洗。
SPM清洗中使用的清洗液包括高濃度的硫酸，因此具有高粘度，以致為了除去該硫酸，需要花時間執行后續純水漂洗。為了解決該問題，典型地在SPM清洗之后，隨即在70℃下進行熱水漂洗。另一方面，當使用單晶片型清洗設備時，即使在APM清洗之后或即使在典型的漂洗工序中，熱水漂洗也變得典型。
但是，當襯底具有在其上露出的氮化硅型絕緣膜時，如具有氮化硅膜和氮氧化硅膜，在經受SPM清洗之后，隨即在40℃或40℃以上利用通過真空除氣已除去溶解氣體的純水進行熱水漂洗，在襯底上不利地產生大量顆粒，如圖2所示。
該顆粒的產生如下引起。氮化硅-型絕緣膜在頂表面不僅僅殘留Si和N，而且殘留O、Cl、NOX等等，這些源自于淀積工序中使用的氣體成分，以及不僅包括Si-N鍵，而且包括Si-O鍵，N-N鍵等等。另一方面，越高度凈化的水變為越高-級別的饑餓(hungry)水，由此顯示出更大的清洗能力。因此，當具有在其上露出的氮化硅-基絕緣膜的襯底經受SPM清洗之后，隨即利用通過真空除氣已除去溶解氣體的純水在40℃或40℃以上熱水漂洗時，該純水容易與氮化硅-型絕緣膜(如氮化硅膜和氮氧化硅膜)的表面上的不穩定層中存在的殘余成分起反應，以及進一步與Si-N鍵起反應。然后，刻蝕的氮化硅-型絕緣膜產生產物。這些被認為是有助于顆粒的產生。
當具有在其上露出的氮化硅-基絕緣膜的襯底在40℃或40℃以上用已經通過真空除氣除去溶解氣體的純水經受熱水漂洗時，再次證實即使在APM清洗之后或即使在典型的漂洗過程中的熱水漂洗中，在襯底上也產生大量顆粒。
圖3示出了當該襯底在25℃下經受純水漂洗和在70℃下利用通過真空除氣制造的具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水進行熱水漂洗時，具有在其上露出的氮化硅膜的襯底上產生的顆粒數目。在每個漂洗操作中，左組示出了當襯底首先經受SPM清洗之后接著進行漂洗時產生的顆粒數目，以及右組示出了當襯底經受漂洗而沒有SPM清洗時產生的顆粒數目。
在在70℃下用具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解氣體濃度的純水熱水漂洗的情況下，在經受SPM清洗的襯底表面上和在沒有SPM清洗的襯底表面上產生大量顆粒。在25℃下純水漂洗的情況下，盡管產生顆粒，但是顆粒數目小于影響襯底上形成的半導體元件的數目。
圖4示出了當襯底在25℃下經受純水漂洗和在70℃下經受利用通過真空除氣制造的具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水的熱水漂洗時，氮化硅膜的薄膜厚度的減小量。在每個漂洗操作中，左組示出了當襯底在首先經受SPM清洗之后隨即進行漂洗時氮化硅膜的薄膜厚度的減小量，以及右組示出了當襯底經受漂洗而沒有SPM清洗時氮化硅膜的薄膜厚度的減小量。
在70℃下利用具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解氣體濃度的純水的熱水漂洗的情況下，當襯底經受SPM時和當襯底沒有經受SPM清洗時，氮化硅膜的薄膜厚度的減小量是大的。在25℃下純水漂洗的情況下，氮化硅膜的薄膜厚度的減小量是小的。
從以上結果看到，熱水漂洗中產生的顆粒源于氮化硅膜的薄膜厚度的減小。圖5示出了襯底表面上產生的顆粒數目和氮化硅膜的膜厚度的減小量(刻蝕量)之間的關系。如圖5所示，可以看到氮化硅膜的薄膜厚度的減小量與襯底表面上產生的顆粒數目有關。
在典型的熱水漂洗中可以使用通過N2除氣制造的具有16至20ppm的溶解氮濃度的純水，以便防止具有在其上露出的氮化硅-型絕緣膜的半導體襯底的表面上產生顆粒。但是，在其他清洗工序中，它不可以防止源于溶解氮的氣泡產生，這可能減小半導體制造成品率由此致使該方法不可用。
另一方面，由于在半導體工序中使用大量純水和制造工序中缺少純水將關閉制造線，為了防止制造線關閉，制造過量的純水。如果通過真空除氣制造和同時通過N2除氣制造純水，那么純水的合適數量對應于在每個除氣方法中需要制造的每個工序中使用的純水量。但是，在批量生產工廠中的半導體制造工序中，準確地知道通過每個清洗工序的半導體襯底量是困難的，以致需要制造比通常使用更大的純水量。批量生產半導體工廠中的耗水量相當于，如果基于普通家庭測量，被幾萬人消耗的水量。因此，制造大量的兩種類型的純水不是優選的。
發明內容
本發明的目的是提供一種系統，該系統在不增加批量生產半導體工廠中制造的純水量的條件下能夠提供幾乎不包含溶解氣體的純水和包含溶解氣體的純水。
本發明提供一種純水供應系統，包括用于制造具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解氣體濃度的純水制造裝置；能夠從純水制造裝置提供純水的第一純水供應裝置；經由耦合部分耦合到純水制造裝置并在經由耦合部分從純水制造裝置傳送的純水中溶解氣體的溶解裝置；以及能夠提供其中通過溶解裝置溶解氣體的純水的第二純水供應裝置。
通過溶解裝置溶解的氣體例子包括惰性氣體或二氧化碳。
該純水供應系統還可以包括用于調整從第二純水供應裝置提供的純水溫度的溫度調整裝置。溫度調整裝置可以是加熱設備，可以被設置在耦合部分、溶解裝置和第二純水供應裝置的任意一個中。在此情況下，從第二純水供應裝置提供的純水可以被調整至具有40至80℃的溫度和4至20ppm的溶解氣體濃度。
本發明還提供一種清洗系統，包括用于制造具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解氣體濃度的純水制造裝置；能夠從純水制造裝置提供純水的第一純水供應裝置；經由耦合部分耦合到純水制造裝置并在經由耦合部分從純水制造裝置傳送的純水中溶解氣體的溶解裝置；能夠提供其中通過溶解裝置溶解氣體的純水的第二純水供應裝置；以及被耦合到第一純水供應裝置和/或第二純水供應裝置并使用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的純水清洗襯底的清洗裝置。
襯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襯底。
通過溶解裝置溶解的氣體例子包括惰性氣體或二氧化碳。
該清洗系統還可以包括用于調整從第二純水供應裝置提供的純水溫度的溫度調整裝置。溫度調整裝置可以是加熱裝置，可以被設置在耦合部分、溶解裝置和第二純水供應裝置的任意一個中。在此情況下，從第二純水供應裝置提供的純水可以被調整至具有40至80℃的溫度和4至20ppm的溶解氣體濃度。
該清洗系統適合于，利用從第二純水供應裝置提供并被調整至具有40至80℃的溫度和4至20ppm的溶解氣體濃度的純水，清洗經受SPM清洗的襯底。該清洗系統適合于，用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的純水，清洗經受APM清洗的襯底。
該清洗系統還可以包括用于將氫氟酸混合到從第一純水供應裝置和/或第二純水供應裝置提供的純水中的氫氟酸混合裝置。
本發明還提供一種用于清洗襯底的方法，包括使用清洗系統，利用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的純水，清洗襯底的步驟。
該清洗方法可以被應用為，用于利用從第二純水供應裝置提供的純水，清洗經受SPM清洗的襯底的清洗方法。該清洗方法也可以被用作，利用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的純水，清洗經受APM清洗的清洗方法。
該清洗方法還可以被用作，使用清洗系統，利用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的與氫氟酸混合的純水，清洗襯底的清洗方法，該清洗系統還包括用于將氫氟酸混合到從第一純水供應裝置和/或第二純水供應裝置提供的純水中的氫氟酸混合裝置。與氫氟酸混合的純水可以是1重量份的55wt％氫氟酸和從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的100至500重量份的純水的混合物。
本發明可以提供一種系統，能夠從一個純水制造設備提供幾乎不包含溶解氣體的純水和包含溶解氣體的純水。亦即，該系統可以制備，例如，幾乎不包含溶解氣體的純水，用于在其上具有露出的氮化硅膜或氮氧化硅膜的襯底表面上的熱水漂洗，或可以制備，例如，包含溶解氣體的純水，用于SPM工序之后的熱水漂洗。結果，將不增加批量生產半導體工廠中制造的水量。
圖1是根據本發明的清洗系統的一個實施例的結構示意圖；圖2示出了在襯底上產生的顆粒；圖3示出了當襯底在25℃下經受純水漂洗和在70℃下經受利用通過真空除氣制造的具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水的熱水漂洗時，在其上具有露出的氮化硅膜的襯底上產生的顆粒數目。
圖4示出了當襯底在25℃下經受純水漂洗和在70℃下利用通過真空除氣制造的具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水的熱水漂洗時，氮化硅膜的薄膜厚度的減小量；以及圖5示出了襯底表面上產生的顆粒數目和氮化硅膜的膜厚度減小量(刻蝕量)之間的關系。
具體實施例方式
圖1是根據本發明的清洗系統的一個實施例的結構示意圖。
在該清洗系統中，根據本發明的純水供應系統20被連接到清洗槽1和11，每個清洗槽1是清洗裝置。該純水供應系統20被配置為能夠從第一純水蓄水器16和第二純水蓄水器6提供純水制造設備10中制造的純水到清洗槽，該純水制造設備10是純水制造裝置，第一純水蓄水器16是第一純水供應裝置，第二純水蓄水器6是第二純水供應裝置。該清洗槽1和11可以被分開地連接到第一純水蓄水器16和第二純水蓄水器6，如圖1的系統所示，或每個清洗槽可以被連接到兩個純水蓄水器。當清洗槽被連接到兩個純水蓄水器時，可以僅僅提供一個清洗槽。
在純水制造設備10中，通過真空除氣制造在常壓(大氣壓)下被調整至具有0.4ppm或0.4ppm以下的低溶解氣體濃度的純水。純水制造設備10中制造的純水典型地處于室溫(約25℃)。
純水制造設備10經由導管13-1和13-2被連接到第一純水蓄水器16，第一純水蓄水器16是第一純水供應裝置。在這種結構中，純水制造設備10中制造的純水可以從第一純水蓄水器16提供到清洗槽11，具有保持的低溶解氣體濃度。
在第一純水蓄水器16、導管13-1或13-2周圍可以安裝用于調整從第一純水蓄水器16提供到清洗槽11的純水溫度的溫度調整裝置。該溫度調整裝置可以是之后將描述的加熱裝置或冷卻裝置。
另一方面，該純水制造設備10還經由導管3-1，3-2和3-3連接到溶解設備7和第二純水蓄水器6，溶解設備7是溶解裝置，第二純水蓄水器6是第二純水供應裝置。該溶解設備7經由調節器8連接到存儲高壓氣體的氣缸9。該氣體可以在恒壓下從汽缸9提供，以便在純水制造設備10中制造的純水中可以溶解預定數量的氣體。然后，可以從第二純水蓄水器6提供被調整至具有預定溶解氣體濃度的純水到清洗槽1。
用于在溶解設備7中的純水中溶解氣體的方法例子包括其中在用氣體填充的密封容器中滴落純水的滴定方法，以及其中在密封容器中存儲的純水中提供氣體和使氣體起泡的氣泡法。兩種方法優選在密封容器中執行，以便防止溶解大氣中存在的氧氣。當使用滴落方法時，由于將被滴落的純水的較大表面面積導致較好的氣體溶解效率，優選在滴落操作之前將純水分解為液滴。例如，可以使用市場上可買到的噴嘴容易地將純水分解為液滴。將被滴落的純水液滴的顆粒尺寸優選在5μm至2mm的范圍內，更優選5至200μm。當使用氣泡法時，由于該氣體與純水表面接觸，密封容器中的純水的氣體壓力和溫度決定將被溶入純水的氣體的飽和量。
將被溶入純水的氣體例子包括諸如氮氣、氬氣和氦氣的惰性氣體以及二氧化碳。
將被溶入純水的氣量可以通過溶解設備7的內部溫度和將被提供的氣體的壓力來調整。所得的純水的溶解氣體濃度優選是在大氣壓下，4ppm或4ppm以上，以及優選在大氣壓下，20ppm或20ppm以下，更優選16ppm或16ppm以下。當溶解氣體濃度是4ppm或4ppm以上時，可以執行熱水漂洗，而沒有顆粒產生。當溶解氣體濃度是20ppm或以下時，在襯底上形成源于溶解氣體的氣泡將是困難的，即使當熱水的溫度是80℃時。
在第二純水蓄水器6周圍布置加熱器5，加熱器5是用于加熱第二純水蓄水器6中的純水的加熱設備。因此，由第二純水蓄水器6和加熱器5構成的熱水制造設備4可以加熱從第二純水蓄水器6提供給清洗槽1的純水。該加熱裝置不局限于加熱器，而是可以是典型地使用的其它設備，如熱交換器。
從第二純水蓄水器6提供給清洗槽1的純水溫度優選是40℃或40℃以上，以及優選是80℃或80℃以下，更優選70℃或70℃以下。當純水的溫度是40℃或40℃以上時，當純水用于SPM清洗之后的熱水漂洗時，可以有效地除去硫酸。當純水的溫度是80℃或80℃以下時，在襯底上將不形成源于純水中的溶解氣體的氣泡。考慮到工序管理，純水的溫度優選是70℃或70℃以下。
當必須在低于室溫的溫度下提供純水時，可以提供冷卻裝置代替加熱裝置。冷卻裝置的例子包括典型地使用的設備，如使用冷卻介質的設備和熱交換器。當可以在室溫下提供純水時，可以采用沒有溫度調整裝置如加熱裝置或冷卻裝置的結構。另外，還可以設計一種系統，其中從導管3-2分支的導管被直接連接到清洗槽1，以及通過開關該分支部分提供室溫下的純水。
在溶解設備7或導管3-1，3-2或3-3周圍可以設置用于調整從第二純水蓄水器6提供的純水溫度的溫度調整裝置。特別，優選將它設置在導管3-1、溶解設備7或第二純水蓄水器6處。
另外，可以使用具有溫度調整能力的溶解設備，對應于通過在圖1所示的系統中集成溶解設備7和熱水制造設備4獲得的設備。因為提供給清洗槽1的純水溫度可以高于所需的溫度，可以采用其中在沿連接到清洗槽1的導管的位置中設置具有冷卻裝置的純水蓄水器的結構。
此外，可以提供用于將氫氟酸混合到從第一純水蓄水器16和/或第二純水蓄水器6提供給清洗槽的純水中的氫氟酸混合裝置。以此方式，可以用根據需要混合氫氟酸的純水來清洗該襯底。氫氟酸混合裝置可以被設置在任意位置處，例如，設置在導管3-1，3-2，3-3，13-1或13-2、溶解設備7、第一純水蓄水器16或第二純水蓄水器6處。
將被混合的氫氟酸可以是，例如，55wt％氫氟酸(氫氟酸水溶液)。至于氧氟酸與純水的混合比率，優選1重量份的氫氟酸被混合到100至500重量份的純水中。
每個導管可以用并行布置的多個導管代替，或可以分支為多個導管。
該配置的系統可以根據需要提供幾乎不包含溶解氣體的純水和包含溶解氣體的純水到清洗槽。例如，可以僅僅從批量生產半導體制造廠使用的純水制造設備提供氮-溶解的純水到其中熱水用來清洗具有在其上露出的氮化硅基絕緣膜的半導體襯底的工序中使用的清洗槽。在此情況下，可以非常靠近清洗槽布置溶解設備。此外，該溶解設備僅僅需要在將被提供給清洗槽的所需數量的純水中溶解氣體，允許使用緊湊的溶解設備。
如上所述的系統可用于在清洗槽中利用從第一純水蓄水器16或第二純水蓄水器6提供的純水清洗半導體襯底2。清洗槽中將被清洗的半導體襯底2的例子包括具有在其上露出的氮化硅膜或氮氧化硅膜的襯底，以及經受SPM清洗或APM清洗的這種襯底。
優選用從第二純水蓄水器提供并調整至具有40至80℃的溫度和4至20ppm的溶解氣體濃度的純水執行經受SPM清洗的襯底的清洗。優選用在室溫下從第一純水蓄水器或第二純水蓄水器提供的純水執行經受APM清洗的襯底的清洗，但是可以用40至80℃的溫度下的純水來執行，以便減小清洗時間。
例子下面將參考在其上具有形成的氮化硅膜的半導體襯底被清洗的例子來描述本發明。
<例1>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，使用調整至具有4ppm的溶解氮濃度和40℃的溫度的純水，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
在如圖1所示配置的設備中制造熱水漂洗中使用的純水。具體地，在純水制造設備10中，通過真空除氣制造具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水。然后，該純水被傳送到溶解設備7，溶解設備7連接到高壓氮氣瓶，以便制造具有4ppm的溶解氮濃度的純水。此后，通過熱水制造設備4的加熱器5加熱純水至40℃并提供給清洗槽1。
<例2>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度和40℃溫度的純水，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例3>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用調整至具有4ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例4>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例5>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用調整至具有20ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例6>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用調整至具有4ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在經受APM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例7>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在經受APM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例8>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用調整至具有20ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在經受APM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例9>
與例1的方法一樣，使用調整至具有4ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例10>
與例1的方法一樣，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例11>
與例1的方法一樣，使用調整至具有20ppm的溶解氮濃度和70℃溫度的純水，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<例12>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與100重量份的純水混合制成并調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃的溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
在具有圖1所示結構和在沿導管13-1的位置中還裝備有氫氟酸混合裝置的設備中制造該清洗中使用的稀釋氫氟酸。具體地，在純水制造設備10中，通過真空除氣制造具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水。然后，在將純水傳送至第一純水蓄水器16的工序中，使用氫氟酸混合裝置混合55wt％氫氟酸到該純水中。此后，所得的稀釋氫氟酸被提供給清洗槽11。
<例13>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，與例12的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與500重量份的純水混合來制造并被調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例14>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與100重量份的純水混合來制造并被調整至具有4ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有4ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
在具有圖1所示結構和在沿導管3-1的位置中還裝備有氫氟酸混合裝置的設備中，制造該清洗中使用的稀釋氫氟酸。具體地，在純水制造設備10中，通過真空除氣制造具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水。然后，在將純水傳送至連接到高壓氮氣瓶的溶解設備7的工序中，使用氫氟酸混合裝置混合55wt％氫氟酸到純水中。此后，與例1的方法一樣，溶解的氮濃度被調整至4ppm。然后，所得的稀釋氫氟酸被提供給清洗槽1。
<例15>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，與例14的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與500重量份的純水混合來制造并被調整至具有16ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在經受APM清洗的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例16>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與例12的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與100重量份的純水混合來制造并被調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在經受APM清洗的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例17>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與例12的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與500重量份的純水混合來制造并被調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在經受APM清洗的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例18>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與例14的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與100重量份的純水混合來制造并被調整至具有4ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在經受APM清洗的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有4ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例19>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與例14的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與500重量份的純水混合來制造并被調整至具有16ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在經受APM清洗的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例20>
與例12的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與100重量份的純水混合并被調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度制造的稀釋氫氟酸(DHF)，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例21>
與例12的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與500重量份的純水混合來制造并被調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25°C溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有0.4ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例22>
與例14的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與100重量份的純水混合來制造并被調整至具有4ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有4ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<例23>
與例14的方法一樣，使用通過將1重量份的55wt％氫氟酸與500重量份的純水混合來制造并被調整至具有16ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的稀釋氫氟酸(DHF)，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行清洗。此外，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度和25℃溫度的純水，在經受稀釋氫氟酸清洗的半導體襯底上執行漂洗。
<比較例1>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，使用調整至具有40℃溫度的純水(溶解氣體濃度0.4ppm)，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
在具有圖1所示的結構以及在第一純水蓄水器16中還裝備有加熱器的設備中，制造熱水漂洗中使用的純水。具體地，在純水制造設備10中，通過真空除氣制造具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水。然后，該純水被傳送到第一純水蓄水器16。此后，通過第一純水蓄水器16中的加熱器加熱純水至40℃，然后提供給清洗槽11。
<比較例2>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用被調整至具有16ppm的溶解氮濃度，沒有被加熱的純水(溫度25℃)，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行純水漂洗。
<比較例3>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受SPM清洗。此后，使用純水制造設備10中制造并具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水(溫度25℃)，在經受SPM清洗的半導體襯底上執行純水漂洗。
<比較例4>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與比較例1的方法一樣，使用調整至具有40℃溫度的純水(溶解氣體濃度0.4ppm)，在經受APM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<比較例5>
首先，其上形成有氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，與例1的方法一樣，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度，沒有被加熱的純水(溫度25℃)，在經受APM清洗的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<比較例6>
首先，具有在其上形成的氮化硅膜的半導體襯底經受APM清洗。此后，使用純水制造設備10中制造并具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水(溫度25℃)，在經受APM清洗的半導體襯底上執行純水漂洗。
<比較例7>
與比較例1的方法一樣，使用調整至具有40℃溫度的純水(溶解氣體濃度0.4ppm)，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行熱水漂洗。
<比較例8>
與例1的方法一樣，使用調整至具有16ppm的溶解氮濃度，沒有被加熱的純水(溫度25℃)，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行純水漂洗。
<比較例9>
首要在純水制造設備10中制造并具有0.4ppm的溶解氣體濃度的純水(溫度25℃)，在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上執行純水漂洗。
表1至3示出了清洗的結果。
表1
表2
表3
使用立體顯微鏡測量清洗之后的顆粒產生，以及當沒有探測到影響襯底上形成的半導體元件的顆粒時，判斷為“沒有”，而當探測到這種顆粒時，判斷為“存在”。
在使用具有4至20ppm的溶解氣體濃度的純水用于經受SPM清洗或APM清洗的半導體襯底上的熱水漂洗的例1至8中，沒有產生顆粒。在使用具有4至20ppm的溶解氣體濃度的純水用于其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上的熱水漂洗的例9至11中，沒有產生顆粒。
在使用稀釋的氫氟酸用于經受SPM清洗或APM清洗的半導體襯底上的清洗和純水用于所得的半導體襯底上的漂洗的例12至19中，沒有產生顆粒。在稀釋的氫氟酸用于具有在其上形成的氮化硅膜的半導體襯底上的清洗和純水用于所得半導體襯底上的漂洗的例20至23中，沒有產生顆粒。
在使用具有0.4ppm的溶解氣體濃度和40℃溫度的純水用于經受SPM清洗的半導體襯底上的漂洗的比較例1中，產生顆粒。在使用具有0.4ppm和16ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水用于經受SPM清洗的半導體襯底上的漂洗的比較例2和3中，沒有產生顆粒。
在利用具有0.4ppm的溶解氣體濃度和40℃溫度的純水用于經受APM清洗的半導體襯底上的漂洗的比較例4中，產生顆粒。在利用具有0.4ppm和16ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水用于經受APM清洗的半導體襯底上的漂洗的比較例5和6中，不產生顆粒。
在利用具有0.4ppm的溶解氣體濃度和40℃溫度的純水在其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上的漂洗的比較例7中，產生顆粒。在利用具有0.4ppm和16ppm的溶解氣體濃度和25℃溫度的純水用于其上形成有氮化硅膜的半導體襯底上的漂洗的比較例8和9中，沒有產生顆粒。
通常，由于在許多工序中連續地執行SPM清洗和APM清洗，優選在清洗工序之前不改變每個漂洗溫度，以及熱水漂洗優選自始至終應用于整個工序。
權利要求
1.一種純水供應系統，包括用于制造具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解氣體濃度的純水制造裝置；能夠從純水制造裝置提供純水的第一純水供應裝置；經由耦合部分耦合到純水制造裝置并在經由耦合部分從純水制造裝置傳送的純水中溶解氣體的溶解裝置；以及能夠提供其中通過溶解裝置溶解氣體的純水的第二純水供應裝置。
2.根據權利要求1的純水供應系統，其中被溶解裝置溶解的氣體是惰性氣體或二氧化碳。
3.根據權利要求1的純水供應系統，還包括用于調整從第二純水供應裝置提供的純水溫度的溫度調整裝置。
4.根據權利要求3的純水供應系統，其中該溫度調整裝置是加熱設備。
5.根據權利要求4的純水供應系統，其中該加熱裝置被設置在耦合部分、溶解裝置和第二純水供應裝置的任意一個中。
6.根據權利要求4的純水供應系統，其中從第二純水供應裝置提供的純水具有40至80℃的溫度和4至20ppm的溶解氣體濃度。
7.一種清洗系統，包括用于制造具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解氣體濃度的純水制造裝置；能夠從純水制造裝置提供純水的第一純水供應裝置；經由耦合部分耦合到純水制造裝置并在經由耦合部分從純水制造裝置傳送的純水中溶解氣體的溶解裝置；能夠提供其中通過溶解裝置溶解氣體的純水的第二純水供應裝置；以及被耦合到第一純水供應裝置和/或第二純水供應裝置并使用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的純水清洗襯底的清洗裝置。
8.根據權利要求7的清洗系統，其中該襯底是其上形成有露出的氮化硅膜或氮氧化硅的襯底。
9.根據權利要求7的清洗系統，其中被溶解裝置溶解的氣體是惰性氣體或二氧化碳。
10.根據權利要求7的清洗系統，還包括用于調整從第二純水供應裝置提供的純水溫度的溫度調整裝置。
11.根據權利要求10的清洗系統，其中該溫度調整裝置是加熱裝置。
12.根據權利要求11的清洗系統，其中該加熱裝置被設置在耦合部分、溶解裝置和第二純水供應裝置的任意一個中。
13.根據權利要求11的清洗系統，其中從第二純水供應裝置提供的純水具有40至80℃的溫度和4至20ppm的溶解氣體濃度。
14.根據權利要求13的清洗系統，其中利用從第二純水供應裝置提供的純水清洗已經受SPM清洗的襯底。
15.根據權利要求7的清洗系統，其中利用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的純水清洗已經受APM清洗的襯底。
16.根據權利要求7的清洗系統，還包括用于將氫氟酸混合到從第一純水供應裝置和/或第二純水供應裝置提供的純水中的氫氟酸混合裝置。
17.一種用于清洗襯底的方法，包括以下步驟使用根據權利要求7的清洗系統，利用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的純水清洗襯底。
18.一種用于清洗經受SPM清洗的襯底的方法，包括以下步驟使用根據權利要求14的清洗系統，利用從第二純水供應裝置提供的純水清洗襯底。
19.一種用于清洗經受APM清洗的襯底的方法，包括以下步驟使用根據權利要求15的清洗系統，利用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的純水清洗襯底。
20.一種用于清洗襯底的方法，包括以下步驟使用根據權利要求16的清洗系統，利用從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的與氫氟酸混合的純水清洗襯底。
21.根據權利要求20的清洗方法，其中與氫氟酸混合的純水是1重量份的55wt％氫氟酸和從第一純水供應裝置或第二純水供應裝置提供的100至500重量份的純水的混合物。
全文摘要
提供一種系統，該系統在不增加批量生產半導體工廠中制造的純水量的條件下能夠提供幾乎不包含溶解氣體的純水和包含溶解氣體的純水。在本發明中，使用純水供應系統提供純水，該純水供應系統包括用于制造具有0.4ppm或0.4ppm以下的溶解氣體濃度的純水制造裝置；能夠從純水制造裝置提供純水的第一純水供應裝置；經由耦合部分耦合到純水制造裝置并在經由耦合部分從純水制造裝置傳送的純水中溶解氣體的溶解裝置；以及能夠提供其中通過溶解裝置溶解氣體的純水的第二純水供應裝置。
文檔編號C02F1/68GK101037251SQ200710005340
公開日2007年9月19日 申請日期2007年2月14日 優先權日2006年2月14日
發明者段畠政善 申請人:爾必達存儲器株式會社