CN103182392B

CN103182392B - 晶圆清洗方法

Info

Publication number: CN103182392B
Application number: CN201110459405.8A
Authority: CN
Inventors: 宋振伟; 荣楠; 廖勇; 李芳�; 董飏
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN103182392A

Abstract

一种晶圆清洗方法，所述方法包括：提供晶圆清洗机，所述清洗机包含旋转台和喷嘴；提供晶圆，将所述晶圆固定在所述旋转台上；将所述喷嘴置于所述晶圆的上方并对准晶圆的中心位置；启动旋转台，所述旋转台带动晶圆旋转；使所述喷嘴喷出清洗液对所述晶圆的中心位置进行清洗；将所述喷嘴移至所述晶圆一侧的边缘位置，使所述喷嘴沿着直径方向在晶圆的一侧边缘和其相对的另一侧边缘之间来回移动，且所述喷嘴喷出清洗液对所述晶圆进行清洗；将所述喷嘴移至介于所述晶圆圆心和晶圆边缘之间的中间位置，且所述喷嘴喷出清洗液对所述晶圆进行清洗；以及使所述旋转台停止旋转。所述晶圆清洗方法能更好的去除晶圆表面的镍铂残留物。

Description

晶圆清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆清洗方法。

背景技术

在半导体的制造工艺中，通常涉及自对准金属硅化物的形成，目前镍铂合金(NiPt)已经被广泛用于形成自对准金属硅化物。通常形成自对准硅化物的过程包括：提供晶圆，所述晶圆上形成有介质层和未被介质层覆盖的硅；在所述介质层上形成NiPt；进行退火，使硅和所述NiPt反应形成自对准硅化物；去除未与硅反应的NiPt。其中，在去除没有和硅反应的NiPt后，可能仍然存在未反应的镍铂残留在晶圆表面，这些镍铂残留物是需要被清除。若这些镍铂残留物不被去除干净，将严重影响晶圆表面后续所形成的元器件的性能。

在传统工艺中，上述镍铂残留物是采用浸入式清洗方法去除的，即，将附有镍铂残留物的晶圆浸入装有清洗液的清洗槽，但是该清洗操作过程难以控制，比如在该清洗过程中，先浸入清洗液的晶圆部分也是最后离开清洗液的部分，这就造成了晶圆表面的浸泡时间不一致，从而造成晶圆表面被清洗程度的不均匀。

随着晶圆清洗工艺的发展，目前，喷淋式的单片清洗机已经被应用在去除镍铂残留物的工艺中。如公开号为CN1527364A的中国专利申请公开了一种采用喷淋式的单片清洗机的晶圆清洗方法。如图1所示，图1是喷淋式晶圆清洗机的结构示意图，所述喷淋式单片清洗机包括旋转台(图中没有显示)和喷嘴2，所述旋转台用于放置晶圆1且带动晶圆1转动，所述喷嘴2被设置在晶圆1的上方，且可以在晶圆1表面移动，用于喷出清洗液对晶圆1进行清洗。但是，上述方法没有给出具体的清洗方案。

因此，需要一种新的晶圆清洗方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种晶圆清洗方法，能够对晶圆表面进行均匀清洗，更加有效地去除晶圆表面形成自对准金属硅化物后的镍铂残留物，从而减少所述镍铂残留物对晶圆表面所形成的元器件产生不良影响。

本发明实施例提供的所述晶圆清洗方法，包括：

提供晶圆清洗机，所述清洗机包含旋转台和喷嘴；

提供晶圆，将所述晶圆固定在所述旋转台上；

将所述喷嘴置于所述晶圆的上方并对准晶圆的中心位置；

启动旋转台，所述旋转台带动所述晶圆旋转；

使所述喷嘴喷出清洗液对所述晶圆的中心位置进行清洗；

将所述喷嘴移至所述晶圆一侧的边缘位置，使所述喷嘴沿着直径方向在晶圆的一侧边缘和其相对的另一侧边缘之间来回移动，且所述喷嘴喷出清洗液对所述晶圆进行清洗；

将所述喷嘴移至介于所述晶圆圆心和晶圆边缘之间的中间位置，且所述喷嘴喷出清洗液对所述晶圆进行清洗；以及

使所述旋转台停止旋转。

可选地，所述晶圆上形成有金属硅化物。

可选地，所述金属硅化物为硅化镍和硅化铂。

可选地，所述清洗液为硫酸和双氧水的混合溶液(SPM)。

可选地，所述清洗液的温度为160～180℃。

可选地，所述SPM中，硫酸和双氧水的体积比为(1.8～2.2)∶(0.8～1.2)。

可选地，所述清洗机旋转台的转速为400～600rmp。

可选地，所述清洗机喷嘴在晶圆中心位置停留且喷出清洗液的总的时间为10s。

可选地，所述清洗机喷嘴在晶圆的一侧边缘和其相对另一侧边缘之间来回移动且喷出清洗液的总的时间为36～44s。

可选地，所述喷嘴沿着直径方向，在晶圆的一侧边缘和其相对的另一侧边缘之间来回移动的速度为30～50毫米/秒。

可选地，所述清洗机喷嘴在介于晶圆圆心和晶圆边缘之间的中间位置停留且喷出清洗液的总的时间为4～12s。

可选地，所述介于晶圆圆心和晶圆边缘之间的中间位置位于一个环形区域内。

可选地，所述环形区域的外圆周半径为3/5晶圆半径，内圆周半径为2/5晶圆半径。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：

首先，在本发明实施例所提供的晶圆清洗方法中，在清洗机喷嘴沿着直径方向在晶圆的一侧边缘和其相对的另一侧边缘之间来回移动并喷出清洗液对晶圆进行清洗之后，还将所述清洗机喷嘴移至介于晶圆圆心和晶圆边缘之间的中间位置并喷出清洗液继续对晶圆进行清洗。彻底地清洗和去除在晶圆圆心和边缘之间的位置出现的镍铂金属残留带，使得晶圆表面的镍铂残留物进一步减少，甚至消除，从而减少所述镍铂残留物对晶圆表面所形成的元器件产生不良影响。

其次，在本发明实施例所提供的晶圆清洗方法中，所述清洗机的旋转台的转速为400～600rmp，该转速大于现有技术中的旋转台转速，使得相同的时间段内，清洗机喷嘴对晶圆冲洗的频率加大，从而能够去除更多的镍铂残留物。

最后，在本发明实施例所提供的晶圆清洗方法中，采用SPM溶液为清洗液对晶圆表面进行清洗。在此SPM溶液中，硫酸和双氧水的体积比约为(1.8～2.2)∶(0.8～1.2)，所述体积比比现有技术中要高。所述硫酸和双氧水能更快地相互反应生成磺酸，所形成的磺酸能更充分地溶解镍铂残留物。并且，所述SPM溶液的温度为160～180℃，这种高温度SPM清洗溶液与镍铂残留物发生反应的速度更快，从而使得镍铂残留物更快的清除。

附图说明

图1是喷淋式晶圆清洗机的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的晶圆清洗方法示意图；

图3是晶圆上的镍铂残留带的俯视示意图；

图4是本发明一个实施例的晶圆清洗方法流程示意图；

图5～7是本发明一个实施例的晶圆清洗方法的示意图。

具体实施方式

一种晶圆清洗方法包括：如图1所示，提供晶圆清洗机，所述清洗机包含旋转台(图中没有显示)和喷嘴2；提供晶圆1，将所述晶圆1固定在所述清洗机旋转台上；将所述清洗机喷嘴2置于晶圆1的上方并对准所述晶圆1的中心位置A；启动所述旋转台，所述旋转台带动晶圆1旋转；使所述清洗机喷嘴2喷出清洗液对晶圆1的中心位置进行清洗；如图2所示，将所述清洗机喷嘴2移至晶圆1一侧的边缘位置B，使喷嘴沿着直径方向在晶圆的一侧边缘B和其相对的边缘C之间来回移动，在上述移动过程中，所述清洗机喷嘴2喷出清洗液对晶圆1进行清洗；以及使所述旋转台停止旋转。

上述晶圆清洗方法相对传统浸入式清洗工艺有所改进，通过缺陷检测设备对上述清洗后的晶圆2进行检测发现，在所述晶圆1表面介于圆心A和边缘B之间，仍然存在圆环状的镍铂残留带3。如图3所示，图3是晶圆上的镍铂残留带的俯视示意图。

在40/45nm的工艺制程中，在NiPt合金中，Pt所占比重达10％，以便所述形成的自对准金属硅化物具有更好的热稳定性。但是Pt具有粘附性，在形成自对准金属硅化物之后，未反应的镍铂残留物将更难被去除。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种晶圆清洗方法，如图4所示，所述方法包括：

步骤S1，提供晶圆清洗机，所述清洗机包括旋转台和喷嘴；

步骤S2，提供晶圆，将所述晶圆固定在所述清洗机旋转台上；

步骤S3，将所述清洗机喷嘴置于所述晶圆的上方并对准所述晶圆的中心位置；

步骤S4，启动所述旋转台，所述旋转台带动所述晶圆旋转；

步骤S5，使所述清洗机喷嘴喷出清洗液对所述晶圆的中心位置进行清洗；

步骤S6，将所述清洗机喷嘴移至所述晶圆一侧的边缘位置，使喷嘴沿着直径方向在所述晶圆的一侧边缘和其相对的另一侧边缘之间来回移动，且所述清洗机喷嘴喷出清洗液对所述晶圆进行清洗；

步骤S7，将所述清洗机喷嘴移至介于所述晶圆圆心和晶圆边缘之间的中间位置，且所述清洗机喷嘴喷出清洗液继续对所述晶圆进行清洗；以及

步骤S8，使所述旋转台停止旋转。

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。为了更好地说明本发明的技术方案，请结合图5～7，图5～7是本发明一个实施例的晶圆清洗清洗方法的示意图。

首先，请参考图5，执行步骤S1，提供晶圆清洗机，所述晶圆清洗机包括旋转台(图中没有显示)和喷嘴102，所述旋转台用于固定晶圆且带动晶圆旋转，所述喷嘴102固定在晶圆上方且可以在晶圆上方来回移动，用于喷出清洗液对所述晶圆进行清洗。

接着，请继续参考图5，执行步骤S2，提供晶圆101，将所述晶圆101固定在所述清洗机的旋转台上，所述晶圆101上带有待去除的金属硅化物，所述旋转台将带动所述晶圆101旋转。在本发明的实施例中，所述金属硅化物为硅化铂和硅化镍，即镍铂残留物。

接着，请参考图5，执行步骤S3，将所述清洗机喷嘴102置于所述晶圆101的上方并对准所述晶圆101的中心位置。在本发明实施例中，所述喷嘴和晶圆之间的距离可以根据具体工艺要求做出选择。作为本发明的一个实施例，所述喷嘴和晶圆之间的距离约为2～5cm。

接着，执行步骤S4，启动所述旋转台，所述旋转台带动所述晶圆101转动，所述旋转台在整个清洗过程中持续旋转，直到清洗过程结束停止旋转。作为本发明的一个实施例，所述旋转台的转速可以约为400～600rmp。例如，所述旋转台的转速约为500rmp。所述旋转台的转速大于现有技术中的旋转台转速，使得相同的时间段内，所述清洗机喷嘴102对所述晶圆101冲洗的频率加大，从而能够去除晶圆101表面更多的镍铂残留物。

接着，执行步骤S5，使位于所述晶圆101中心位置A上方的清洗机喷嘴102喷出清洗液对所述晶圆101的中心位置进行清洗。作为本发明的一个实施例，所述清洗液可以为硫酸和双氧水的混合溶液(SPM)，且该SPM溶液的温度可以约为160～180℃。例如，该SPM溶液的温度约为170℃。现有技术中，清洗液的温度一般为90℃。因此，在本发明实施例中，所述SPM溶液的温度比现有技术要高，这样与镍铂残留物发生反应的速度更快，能更好地去除晶圆101表面的镍铂残留物。

在本发明的实施例中，所述清洗液的流速可以根据具体工艺要求做出选择。作为本发明的一个实施例，所述清洗液的流速约为1～2升/分钟。

而且，作为本发明的一个实施例，该SPM溶液中硫酸和双氧水的体积比可以约为(1.8～2.2)∶(0.8～1.2)。例如，所述SPM溶液中硫酸和双氧水的体积比可以约为2∶1。作为本发明的一个实施例，所述硫酸溶液的浓度可以约为98％，所述双氧水溶液的浓度可以约为31％。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述SPM溶液中硫酸和双氧水的体积比比现有技术高，这样硫酸和双氧水能更快地相互反应生成磺酸，所形成的磺酸能溶解晶圆101表面的镍铂残留物。

作为本发明的一个实施例，所述喷嘴102在晶圆中心位置A的上方停留且喷出清洗液的总的时间约为10s。

接着，请参考图6，执行步骤S6，将所述清洗机喷嘴102从所述晶圆101的中心位置A移至所述晶圆101一侧的边缘位置B，使所述喷嘴沿着直径方向在所述晶圆101的一侧边缘B和其相对的另一侧边缘C之间来回移动，在上述移动过程中，所述旋转台带动所述晶圆101旋转，且所述清洗机喷嘴102喷出清洗液对所述晶圆101进行清洗。作为本发明的一个实施例，所述清洗机喷嘴102在晶圆101的一侧边缘B和其相对的另一侧边缘C之间来回移动且喷出清洗液的总的时间可以约为36～44s，所述清洗机喷嘴102在晶圆101的一侧边缘B和其相对的另一侧边缘C之间来回移动的速度可以约为30～50毫米/分钟。例如，所述清洗机喷嘴102在晶圆101的一侧边缘B和其相对的另一侧边缘C之间来回移动且喷出清洗液的总的时间约为40s，所述清洗机喷嘴102在晶圆101的一侧边缘B和其相对的另一侧边缘C之间来回移动的速度可以约为40毫米/分钟。

需要说明的是，在本发明的实施例中，在将所述清洗机喷嘴102从所述晶圆101的中心位置A移至所述晶圆101一侧的边缘位置B的过程中，所述旋转台不停止旋转，且喷嘴不停止喷出清洗液。在本发明另外的实施例中，在将所述清洗机喷嘴102从所述晶圆101的中心位置A移至所述晶圆101一侧的边缘位置B的过程中，所述旋转台不停止旋转，但所述喷嘴停止喷出清洗液。

继续参考图6，经上述清洗步骤后，在介于晶圆圆心A和边缘之间仍然有可能存在一个环形的镍铂残留带103。发明人经过研究发现，为了更好的去除所述镍铂残留带103，本发明的实施例可以进行如下改进。

请参考图7，执行步骤S7，将所述清洗机喷嘴102从所述晶圆101的圆心移至介于所述晶圆101圆心A和晶圆101边缘之间的中间位置D，所述旋转台带动晶圆1旋转，且所述清洗机喷嘴102喷出清洗液继续对晶圆101进行清洗。所述中间位置D根据所述镍铂残留带103所在的位置来选择，且与所述镍铂残留带103的位置对应。作为本发明的一个实施例，如图6所示，所述中间位置D位于一个环形区域，所述环形区域的外圆周半径约为3/5晶圆半径，内圆周半径约为2/5晶圆半径。

需要说明的是，在本发明的实施例中，在将所述清洗机喷嘴102移至介于所述晶圆101圆心A和晶圆边缘之间的中间位置D的过程中，所述旋转台不停止旋转，且喷嘴不停止喷出清洗液。在本发明另外的实施例中，在将所述清洗机喷嘴102移至介于所述晶圆101圆心A和晶圆边缘之间的中间位置D的过程中，所述旋转台不停止旋转，但所述喷嘴停止喷出清洗液。

另外，作为本发明的一个实施例，所述清洗机喷嘴102在介于晶圆101圆心A和边缘之间的中间位置D停留且喷出清洗液的时间可以约为4～12s。例如，所述清洗机喷嘴102在介于晶圆101圆心A和边缘之间的中间位置D停留且喷出清洗液的总的时间可以约为8s。

需要说明的是，根据前述步骤，发明人发现，当喷嘴102停留在晶圆101中心位置清洗时，所述位于晶圆101中心位置A的镍铂残留物会被旋转的旋转台甩到远离晶圆101中心的位置，而当喷嘴在晶圆101和中心位置A和晶圆边缘位置之间来回清洗时，部分位于边缘位置的镍铂残留物会被清洗液冲到位于晶圆101中心和晶圆边缘的中间位置，这样使得在介于所述晶圆101中心位置和晶圆边缘位置之间的镍铂残留物聚集的相对要厚，从而在所述晶圆101中心位置和晶圆边缘位置之间产生所述镍铂残留带103。因此，发明人提出还将所述清洗机喷嘴102停留在介于晶圆101圆心A和边缘之间的中间位置D对晶圆进行清洗，针对性地去除所述镍铂残留带103，使得晶圆101表面的镍铂残留物进一步减少。

最后，执行步骤S8，使所述旋转台停止旋转。

将经过上述方法清洗后的晶圆101表面和通过现有技术清洗的晶圆表面在缺陷扫描仪下进行对比，发明人发现，通过本发明实施例提供的方法清洗后的晶圆表面，能够更好的去除晶圆表面的镍铂残留物，从而改善晶圆表面出现的镍铂残留带现象。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种晶圆清洗方法，其特征在于，包括：

提供晶圆清洗机，所述清洗机包含旋转台和喷嘴；

提供晶圆，将所述晶圆固定在所述旋转台上；

将所述喷嘴置于所述晶圆的上方并对准晶圆的中心位置；

启动旋转台，所述旋转台带动所述晶圆旋转；

使所述喷嘴喷出清洗液对所述晶圆的中心位置进行清洗；

使所述旋转台停止旋转；

所述清洗机的旋转台的转速为400～600rmp，所述清洗液为硫酸和双氧水的混合溶液(SPM)，所述清洗液的温度为160℃～180℃，所述硫酸和双氧水的体积比为(1.8～2.2)：(0.8～1.2)。

2.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述晶圆上形成有金属硅化物。

3.如权利要求2所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述金属硅化物为硅化镍和硅化铂。

4.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述清洗机喷嘴在晶圆中心位置停留且喷出清洗液的总的时间为9～11s。

5.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述喷嘴沿着直径方向，在晶圆的一侧边缘和其相对的另一侧边缘之间来回移动且喷出清洗液的总的时间为36～44s。

6.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述喷嘴沿着直径方向，在晶圆的一侧边缘和其相对的另一侧边缘之间来回移动的速度为30～50毫米/秒。

7.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述清洗机喷嘴在介于晶圆圆心和晶圆边缘之间的中间位置停留且喷出清洗液的总的时间为4～12s。

8.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述介于晶圆圆心和晶圆边缘之间的中间位置位于一个环形区域内。

9.如权利要求8所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述环形区域的外圆周半径为3/5晶圆半径，内圆周半径为2/5晶圆半径。