CN101722158B - 一种用于槽式清洗机的补液方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于槽式清洗机的补液方法，该方法包括：1，硅片清洗流程中包括一组(＞＝2个)相同化学成分的化学液槽(SC-1、SC-2或O₃/HF等化学液槽)；2，清洗过程中持续向该组化学槽的最后一个槽中注入新鲜化学液；3，按清洗工艺中硅片流程的顺序，依次把该组清洗槽中的化学液从后一个化学槽用补液泵打入到前一个化学液槽中；4，在整个清洗流程中，可以有其他化学试剂槽与该组化学槽搭配使用。通过该种方法进行补液，可以使最后一个化学槽的化学液一直保持为新鲜的，这样就可以在保证清洗效果最佳的前提下，有效地降低化学试剂的使用量，同时，由于每个化学试剂槽不需要进行定期换液，故可以有效地提高生产效率。

Description

一种用于槽式清洗机的补液方法

技术领域

本发明涉及改进后的槽式清洗机补液方法来加工硅片，以降低清洗过程中由于化学试剂的挥发和分解而需要的化学试剂补液量及换液时间的一种工艺方法，特别适用于多步SC-1清洗或多步SC-2清洗的清洗工艺。

背景技术

半导体硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过拉晶、切片、倒角、磨片(包括磨削和研磨)、腐蚀、抛光、清洗等工艺过程制造而成的集成电路级半导体硅片。其中抛光后的清洗直接影响到最后产品的表面参数。

1965年Kern和Purton发明了湿法化学清洗RCA工艺，SC-1(一号清洗液，化学组成为NH₄OH/H₂O₂/H₂O，主要用于去除硅片表面的颗粒及部分金属沾污)和SC-2(二号清洗液，化学组成为HCl/H₂O₂/H₂O，主要用于去除硅片表面的金属沾污)是该工艺中非常重要的两种清洗液；另外，由于槽式清洗机的产能较大，故采用RCA清洗工艺的槽式清洗机还是目前硅片生产中的主流清洗方法。在实际生产中，为了实现更好的清洗效果及更高的生产效率，经常会采用多步SC-1清洗或多步SC-2清洗的清洗工艺。

在SC-1清洗过程中，清洗液中的H₂O₂将硅片表面的硅氧化为二氧化硅，而NH₄OH会将二氧化硅腐蚀掉，与此同时，附着在硅片表面的颗粒脱落到清洗液中，以达到去除颗粒的目的。在SC-2洗过程中，清洗液中的H₂O₂同样会将硅片表面的硅氧化为二氧化硅，而HCl会与硅片表面的金属粒子发生反应，以达到去除的目的。另外，SC-1与SC-2的实际使用温度约为60℃-80℃，在该温度下，NH₄OH与HCl容易挥发，而H₂O₂容易分解成H₂O和O₂。

由于化学反应及化学品挥发，会造成清洗液浓度的不断变小。为了解决这一问题，一般的方法是每隔一定的时间把旧化学液排掉，换为新的化学液，或在使用过程中补充一定的新液。但定期换液会使清洗过程中断，使得生产效率降低，同时，由于在换液周期内化学液被不断循环使用，由SC-1带来的颗粒脱落等可能给硅片带来二次污染。

对于传统的补液方法，是在开始清洗之前，一定量的双氧水通过补液泵A供应到清洗槽中，一定量的氨水通过补液泵B供应到清洗槽中，然后与纯水在清洗槽中混合后开始清洗，在整个清洗过程中，混合后的化学液一致通过循环泵在清洗槽的内槽与外槽间循环；化学液在使用一定时间后通过排液口排掉，然后开始新一轮的补液；为了尽力保持化学液的浓度，在清洗过程中还会通过补液泵A与补液泵B补充少量原液到清洗槽中。如在硅片清洗流程中包括一组(＞＝2个)相同化学成分的化学液槽(SC-1或SC-2)，则每个槽度有一套相同的补液系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于槽式清洗机的补液方法，使得在保证清洗效果最佳的前提下，有效地降低化学试剂的使用量，同时有效地提高生产效率。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

这种用于槽式清洗机的补液方法，它适用于硅片清洗流程中含有一组相同化学成分的化学液槽(SC-1)(或一组SC-2)，该组化学液槽的数量至少二个，该补液方法包括以下步骤：

(1)清洗过程中持续向该组化学液槽的最后一个槽中注入新鲜化学液；

(2)按清洗工艺中硅片流程的顺序，依次把该组清洗槽中的化学液从后一个化学液槽用补液泵打入到前一个化学液槽中。

在整个清洗流程中，可以有其他化学试剂槽与该组化学槽搭配使用。不同的清洗液其各组份的用量，例如SC-1，H₂O₂∶NH₄OH∶H₂O＝1∶1∶10～1∶1∶100；SC-2，H₂O₂∶HCl∶H₂O＝1∶1∶10～1∶1∶100等。

对硅片进行清洗采用槽式线性的清洗工艺。

清洗所使用的化学液可为NH₄OH/H₂O₂/H₂O。

按清洗流程的相反顺序依次把化学液用泵打入到上一个化学液槽中，打入的量与向最后一个槽持续注入的化学液的量相等。

通过该种方法进行补液，可以使最后一个化学槽的化学液一直保持为新鲜的，这样就可以在保证清洗效果最佳的前提下，有效地降低化学试剂的使用量，同时，由于每个化学试剂槽不需要进行定期换液，故可以有效地提高生产效率。

本发明的优点在于提出了一种可以有效地降低化学试剂使用量且高效的槽式清洗机补液方法。

附图说明

图1：为传统的清洗槽化学试剂补液系统(以SC-1为例)

图2：为本发明化学试剂补液系统(以同时拥有3个SC-1为例)

图1中，D为化学液槽。

具体实施方式

本发明的补液方法是，一定量的双氧水与氨水通过补液泵1与补液泵2供应到预备槽中，然后与纯水混合为需要的清洗原液；然后，清洗原液通过补液泵4-1不断供应到清洗槽C中，清洗槽C中的化学液通过循环泵5-1在清洗槽C的内槽与外槽间循环；补液泵4-2以与补液泵4-1相同的流量将化学液从清洗槽C抽取到清洗槽B，清洗槽B中的化学液通过循环泵5-2在清洗槽B的内槽与外槽间循环；补液泵4-3以与补液泵4-2相同的流量将化学液从清洗槽B抽取到清洗槽A，清洗槽A中的化学液通过循环泵5-3在清洗槽A的内槽与外槽间循环，同时排液口以与补液泵4-3相同的流量不断将清洗槽A中的化学品排掉。在整个过程中不需要对清洗槽进行频繁的换液操作。

实施例1

将直拉法生产的P(100)的6英寸硅抛光片在槽式清洗机上进行清洗，该槽式清洗机主要包括3个SC-1清洗槽、纯水冲洗槽及干燥槽等，试验过程中分别采用不同的补液方式进行对比，清洗液浓度为NH₄OH∶H₂O₂∶H₂O＝1∶2∶10，每个SC-1槽的容积为60升，传统补液方式的换液周期为12小时。

采用不同的补液方式进行补液时，清洗后硅片表面的颗粒(＞＝0.2微米)数据及化学品消耗情况如下表所示：

	颗粒平均值(个/片)	颗粒最大值(个/片)	颗粒最小值(个/片)	NH4OH消耗量(L)	H2O2消耗量(L)
						传统补液方式	4.5	15	2	13.8	27.7
本发明补液方式	3.6	8	0	11	22

两种补液方式的具体设置如下所示：

采用传统的补液方式进行清洗时，在一个换液周期内(12小时)共消耗NH₄OH 13.8升((3×60)×1/(1+2+10)＝13.8L)，消耗H₂O₂ 27.7升((3×60)×2/(1+2+10)＝27.7L)，到达12小时的换液周期前对50片硅片进行清洗。

采用本发明的补液方式进行清洗时，补液泵1、2、3及排液口的流量全部为0.2升/分钟，则在12小时内共消耗NH₄OH 11升(0.2×60×12×1/(1+2+10)＝11L)，共消耗H₂O₂ 22升(0.2×60×12×2/(1+2+10)＝22L)，在该补液方法运行12小时时对50片硅片进行清洗。

从上表可知，采用本发明的补液方法可以在保证硅片清洗效果的前提下有效地减少化学试剂的使用量，另外，由于本发明的补液方法不需要对各化学槽进行12小时一次的换液操作，故可以同时节省掉传统补液方式一小时的换液时间。

Claims (3)

1.一种用于槽式清洗机的补液方法，它适用于硅片清洗流程中含有一组相同化学成分的化学液槽，该化学液槽的数量至少二个，该补液方法包括以下步骤：

(1)、清洗过程中持续向该组化学液槽的最后一个槽中注入新鲜化学液；

(2)、按清洗流程的相反顺序依次把化学液用泵打入到上一个化学液槽中，打入的量与向最后一个槽持续注入的化学液的量相等，同时，排液口以与向最后一个槽持续注入的化学液的量相同的量将第一个槽内的化学液排掉。

2.根据权利要求1所述的用于槽式清洗机的补液方法，其特征在于：对硅片进行清洗采用槽式线性的清洗工艺。

3.根据权利要求书1所述的用于槽式清洗机的补液方法，其特征在于：清洗所使用的化学液为NH₄OH/H₂O₂/H₂O。

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