CN102280372A - 一种半导体硅片的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体硅片的清洗方法，包括如下步骤：将硅片进行预处理，使所述硅片上的光刻胶处于易脱落状态；冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落，冲洗完毕后使去除光刻胶的所述硅片保持洁净干燥；利用超临界流体对去除光刻胶的所述硅片进行清洗。本发明提供的半导体硅片的清洗方法，利用超临界流体对去除光刻胶的硅片进行清洗，能够去除低介电常数材料中的水分以及修复升高的介电常数，使该半导体硅片的清洗方法能够应用到低介电常数的材料互连工艺中，有助于提升产品性能，同时降低了生产成本。

Description

一种半导体硅片的清洗方法

技术领域

本发明涉及集成电路工艺技术领域，尤其涉及一种半导体硅片的清洗方法。

背景技术

伴随集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的体积正变得越来越小，非常微小的颗粒也变得足以影响半导体器件的制造和性能，因此，去除微小颗粒的硅片清洗工艺变得越来越重要。

在所有的清洗步骤中，去除刻蚀后的光刻胶或者大剂量离子注入后的光刻胶剥离是最为困难的一个步骤。因为刻蚀或注入工艺会使光刻胶表面形成一层被碳化的硬壳，很难通过常规的湿法清洗方式去除。常用的方法是先使用氧等离子体对光刻胶进行处理，再使用化学药品进行湿法清洗方式去除残余光刻胶。这种方法对于越来越先进的半导体器件，有着不少缺点。首先，这种方法会消耗很多化学药品，既不利于环保，同时也会增加很多成本。其次，这种方法会造成对衬底薄膜的微量刻蚀，在32纳米及以下的工艺代中变得越来越不可接受。

最近，业界开发出了一种新的去胶方法。这种方法首先把带胶硅片放在一个充满水蒸汽的空间放置一段时间，然后再使用水蒸汽和纯水的混合物冲刷硅片表面。根据实验结果，这种方法取得了相当好的去胶效果，而且对于衬底无损伤，成本也较低。但是，对于32纳米及以下的工艺代，由于使用了多孔的低介电常数的材料，使用的水蒸汽会进入孔内对介质层带来负面影响，比如介电常数上升和可靠性下降等等，从而使这项技术无法被应用于后道互联工艺中。

因此，如何避免水蒸汽对多孔低介电常数的材料带来损伤，成为在高温蒸汽清洗工艺中亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种半导体硅片的清洗方法，以解决如何有效地去除光刻胶同时使介质层的介电常数保持不变的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供了一种半导体硅片的清洗方法，包括如下步骤：将硅片进行预处理，使所述硅片上的光刻胶处于易脱落状态；冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落，冲洗完毕后使去除光刻胶的所述硅片保持洁净干燥；利用超临界流体对去除光刻胶的所述硅片进行清洗。

进一步的，所述预处理包括：将所述硅片放置在温度为100℃～120℃，相对湿度为95％rh～100％rh的预处理腔内。

进一步的，所述预处理的时间为5分钟～1小时。

进一步的，使用水蒸气和纯水的混合物冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落。

进一步的，使用水蒸气和纯水的混合物冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落之后，再使用纯水冲洗去除光刻胶的所述硅片后甩干以使所述硅片保持洁净干燥。

进一步的，超临界流体包括含有共溶剂和添加剂的超临界二氧化碳。

进一步的，所述超临界二氧化碳的温度大于32℃，压强大于80个大气压。

进一步的，所述共溶剂为甲醇。

进一步的，所述添加剂为六甲基二硅胺烷或三甲基色氨酸氯硅烷。

本发明提供的半导体硅片的清洗方法，通过去胶清洗技术和超临界流体清洗技术的结合，使去胶清洗后残留在低介电常数介质材料中的水分能够通过超临界流体清洗技术去除，利用超临界流体对去除光刻胶的硅片进行清洗，能够去除低介电常数材料中的水分以及修复升高的介电常数，超临界流体的张力比水小，因此，超临界流体可以进入低介电常数材料的孔内将孔内壁的水带出，采用超临界流体能够有效去除孔内的水分。

进一步地，通过将高温水蒸汽去胶清洗技术和超临界二氧化碳流体清洗技术结合起来，使高温水蒸汽清洗后残留在低介电常数介质材料中的水分，通过超临界二氧化碳清洗去除，本发明提供的半导体硅片的清洗方法使得高温水蒸汽去胶技术可以被应用到低介电常数的材料互连工艺中，有助于提升产品性能，同时降低了生产成本。

进一步地，利用添加在超临界流体中的添加剂，修复刻蚀工艺对介质造成的损伤，恢复升高的介电常数。

附图说明

图1是本发明实施例提供的半导体硅片的清洗方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的半导体硅片的清洗方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种半导体硅片的清洗方法，通过去胶清洗技术和超临界流体清洗技术的结合，使去胶清洗后残留在低介电常数介质材料中的水分能够通过超临界流体清洗技术去除，利用超临界流体对去除光刻胶的硅片进行清洗，能够去除低介电常数材料中的水分以及修复升高的介电常数，超临界流体的张力比水小，因此，超临界流体可以进入低介电常数材料的孔内将孔内壁的水带出，采用超临界流体能够有效去除孔内的水分。

图1是本发明实施例提供的半导体硅片的清洗方法的步骤流程图。参照图1，本发明实施例提供了一种半导体硅片的清洗方法，包括如下步骤：

S11、将硅片进行预处理，使所述硅片上的光刻胶处于易脱落状态；

S12、冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落，冲洗完毕后使去除光刻胶的所述硅片保持洁净干燥；

S13、利用超临界流体对去除光刻胶的所述硅片进行清洗。

具体地，所述预处理包括：将待清洗的硅片放置在温度为100℃～120℃，相对湿度为95％rh～100％rh的预处理腔内一段时间，所述预处理的时间为5分钟～1小时，在本实施例中，预处理的时间为20分钟，本领域的普通技术人员应该理解，光刻胶的厚度以及成分不同，预处理采用的时间也不同。

在预处理腔内放置20分钟后，将硅片放入单片式清洗工艺腔内，硅片正面向上固定在硅片支架上，使硅片旋转，同时使用水蒸气和纯水的混合物冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落，水蒸气和纯水的混合物从喷嘴喷洒到硅片表面，之后再使用纯水冲洗所述硅片后甩干。

然后将干燥的硅片移送至另一使用超临界流体的清洗工艺腔中，在本实施例中，超临界流体包括含有共溶剂和添加剂的超临界二氧化碳。具体地，所述超临界二氧化碳的温度大于32℃，压强大于80个大气压。所述共溶剂为甲醇，所述添加剂为六甲基二硅胺烷或三甲基色氨酸氯硅烷。所述共溶剂能够保证超临界二氧化碳和添加剂有效的溶合在一起。本领域的普通技术人员应该理解，所述共溶剂不仅仅为甲醇，还可以是其他的有机溶剂，所述添加剂不仅仅为六甲基二硅胺烷或三甲基色氨酸氯硅烷，还可以是其他类似作用的化学药品。超临界二氧化碳的张力比水小，超临界二氧化碳可以进入低介电常数材料的孔内将孔内壁的水带出，因此，采用超临界流体能够有效去除孔内的水分，进而能够避免由于水蒸气的影响导致的介电常数的升高。此外，超临界流体中的添加剂能够使等离子刻蚀导致的薄膜介电常数升高得到恢复。因此，超临界流体能够从两个方面保持介电常数的稳定。

清洗完毕后，将硅片甩干，然后从工艺腔中取出，完成半导体硅片的清洗。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种半导体硅片的清洗方法，其特征在于，包括：

将硅片进行预处理，使所述硅片上的光刻胶处于易脱落状态；

冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落，冲洗完毕后使去除光刻胶的所述硅片保持洁净干燥；

利用超临界流体对去除光刻胶的所述硅片进行清洗。

2.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述预处理包括：将所述硅片放置在温度为100℃～120℃，相对湿度为95％rh～100％rh的预处理腔内。

3.根据权利要求2所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述预处理的时间为5分钟～1小时。

4.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，使用水蒸气和纯水的混合物冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落。

5.根据权利要求4所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，使用水蒸气和纯水的混合物冲洗所述硅片使所述光刻胶脱落之后，再使用纯水冲洗去除光刻胶的所述硅片后甩干以使所述硅片保持洁净干燥。

6.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，超临界流体包括含有共溶剂和添加剂的超临界二氧化碳。

7.根据权利要求6所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述超临界二氧化碳的温度大于32℃，压强大于80个大气压。

8.根据权利要求6所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述共溶剂为甲醇。

9.根据权利要求6所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述添加剂为六甲基二硅胺烷或三甲基色氨酸氯硅烷。