CN103736689A - 硅片清洗方法 - Google Patents

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胡正军
姚嫦娲
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

本发明公开了一种硅片清洗方法，包括提供待清洗硅片，使用纯水对硅片进行预处理，以调整硅片表面温度；使用清洗试剂，对硅片进行清洗。本发明提供的硅片清洗方法，通过使用具有一定温度的纯水对待清洗硅片进行预处理，使硅片表面温度接近或与清洗温度一致，从而提高后续清洗的效率。

Description

硅片清洗方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种硅片的超声波清洗方法。
背景技术
湿法工艺在半导体领域中的主要体现包括湿法清洗和湿法刻蚀。清洗工艺通常分为炉管前的清洗及刻蚀之后的清洗。由于炉管工艺对硅片要求表面比较高，需要裸露的新鲜的硅表面等，需要通过湿法清洗工艺去掉表面的颗粒、氧化层及金属、有机沾污等。在干法刻蚀之后紧接着有湿法清洗工艺，如多晶硅刻蚀，浅沟槽硅刻蚀、金属刻蚀和介质刻蚀之后会有光刻胶及聚合物残留等，采用湿法清洗的工艺。湿法刻蚀主要是对不同的薄膜膜质如氧化硅、氮化硅、金属膜等进行去除所采用的方法。
半导体的清洗工艺随着半导体的非常发展也有了巨大的变化，工作方式从批式到单片式，药液的种类也越来越多。从传统的APM(SC1:NH4OH/H2O2/H2O)、2号液(HCl/H2O2/H2O)、SPM(H2SO4/H2O2/H2O)等、BHF等再到多种专门的无机药液如用于硅片减薄的药液、有机药液，如用于介质刻蚀之后的湿法去胶ST-250、铝刻蚀之后的SST-A2药液等。上述药液在不同的工艺中用于清洗或刻蚀。
在湿法清洗工艺药液的温度是重要的工艺参数。不同的湿法药液只有工作在在特定的温度下，才能最大程度上发挥药液的清洗效果，如SPM通常工作在120摄氏度；APM工作中在65摄氏度；HPM工作的温度为35摄氏度；ST-250工作的温度为40摄氏度等。
湿法清洗工艺中，传统的批式加热方式通常是使整个药液处于特定的温度。而对于单片式，其加热方法通常采用带有特定的温度药液或使用带有加热装置的旋转平台。美国专利申请US6,405,452B1提及的解决如何对经过湿法工艺的硅片进行干燥的过程，其干燥过程是通过对洗腔体进行加热，作用于IPA气体，然后实现IPA干燥，这种加热方式的均匀性较差。在中国专利申请200810207433.9中提及对硅片进行加热时保持温度不一致，从而形成对流等，但由于硅片在单片式湿法工艺通常处于旋转状态，导致对流所产生的清洗效果较弱。
另一方面，由于硅片表面可视作是硅晶体的一个断面，在此断面上有一层或多层原子的键被打开，称之为不饱和键。此不饱和键化学活性高，处于不稳定的状态，极易与周围的分子或原子结合起来，这就是吸附。其中被吸附的粒子会在其平衡位置附近不停的振动，其中部分被吸附的杂质粒子由于获得较大的动能而脱离硅片表面，这种现象就是解吸。因此，在硅片湿法清洗工艺中，如果硅片与湿法药液维持相同或比较接近的温度能够更好的发挥清洗的效果。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，而提供一种单片式的硅片清洗方法，从而有效扩大清洗窗口。
本发明的硅片清洗方法包括以下步骤：
步骤S01，提供待清洗硅片，使用纯水对硅片进行预处理，以调整硅片表面温度；
步骤S02，使用清洗试剂，对硅片进行清洗。
进一步地，预处理硅片后硅片表面温度与步骤S02所使用清洗试剂温度的温差为0-5℃。
进一步地，预处理硅片后硅片表面温度与步骤S02所使用清洗试剂温度的温差为0-2℃。
进一步地，步骤S01中所使用纯水的温度与步骤S02所使用清洗试剂温度的温差为0-5℃。
进一步地，步骤S01中所使用纯水的温度与步骤S02所使用清洗试剂温度的温差为0-2℃。
进一步地，步骤S02所使用清洗试剂的温度大于或等于100℃，则该硅片预处理后的硅片表面温度为75-95℃。
进一步地，该清洗试剂是含有硫酸、盐酸、氨水、双氧水或有机溶剂（如ST-250）中一种或多种的混合试剂。
进一步地，该清洗试剂是SPM(H2SO4/H2O2/H2O，含有硫酸、双氧水和水的混合物)，该硅片预处理后的硅片表面温度为75-95℃。
进一步地，步骤S01中纯水的流量为5-20L/min，硅片的转速为100-1000rpm。
本发明提供的硅片清洗方法，通过使用具有一定温度的纯水对待清洗硅片进行预处理，使硅片表面温度接近或与清洗温度一致，从而提高后续清洗的效率。
附图说明
为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中：
图1是本发明硅片清洗方法的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本实施例的硅片选用平面的N型硅衬底，后续清洗试剂是SPM(H2SO4/H2O2/H2O，含有硫酸、双氧水和水的混合物)，本实施例的硅片清洗方法包括以下步骤：
步骤S01，提供待清洗硅衬底，将其置于旋转夹盘上，开启时间控制装置，通过喷嘴将90℃的纯水对硅衬底进行预处理，以使硅片表面温度升高至90℃，其中，旋转夹盘的转速为500rpm，纯水的流量为10L/min；
步骤S02，通过喷嘴将120℃的SPM清洗试剂持续注入到预处理后的硅衬底上，对硅片进行清洗。
在其他实施例中，待清洗的硅衬底可以是平面也可以包含有刻蚀之后结构如双大马士革结构等，该衬底可以选自N型硅衬底、P型硅衬底、绝缘层上的硅（SOI）等衬底。
在其他实施例中，清洗试剂可以是APM(SC1:NH4OH/H2O2/H2O)、2号液(HCL/H2O2/H2O)、SPM(H2SO4/H2O2/H2O)、BHF等常用硅片清洗试剂，只要其最佳清洗温度低于100℃，硅片预处理的温度就应当控制在接近或与该温度一致；若该试剂的最佳清洗温度高于100℃，如本实施例中的SPM，则硅片预处理的温度较佳地为75-95℃。其中，预处理后硅片表面温度越接近最佳清洗温度，即步骤S02中的清洗温度，则清洗效果越好，较佳温差在5℃以内，最佳温差在2℃以内，因此，可以根据硅衬底的类型以及清洗试剂的类型，决定预处理硅片时纯水的温度。

Claims (9)

1.一种硅片清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01，提供待清洗硅片，使用纯水对硅片进行预处理，以调整硅片表面温度；
步骤S02，使用清洗试剂，对硅片进行清洗。
2.根据权利要求1所述的硅片清洗方法，其特征在于：预处理硅片后硅片表面温度与步骤S02所使用清洗试剂温度的温差为0-5℃。
3.根据权利要求2所述的硅片清洗方法，其特征在于：预处理硅片后硅片表面温度与步骤S02所使用清洗试剂温度的温差为0-2℃。
4.根据权利要求2所述的硅片清洗方法，其特征在于：步骤S01中所使用纯水的温度与步骤S02所使用清洗试剂温度的温差为0-5℃。
5.根据权利要求3所述的硅片清洗方法，其特征在于：步骤S01中所使用纯水的温度与步骤S02所使用清洗试剂温度的温差为0-2℃。
6.根据权利要求1所述的硅片清洗方法，其特征在于：步骤S02所使用清洗试剂的温度大于或等于100℃，则该硅片预处理后的硅片表面温度为75-95℃。
7.根据权利要求1所述的硅片清洗方法，其特征在于：该清洗试剂是含有硫酸、盐酸、氨水、双氧水或有机溶剂中一种或多种的混合试剂。
8.根据权利要求7所述的硅片清洗方法，其特征在于：该清洗试剂是含有硫酸、双氧水、水的混合物，该硅片预处理后的硅片表面温度为75-95℃。
9.根据权利要求1至8任一项所述的硅片清洗方法，其特征在于：步骤S01中纯水的流量为5-20L/min，硅片的转速为100-1000rpm。
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