CN104613732A - 一种外延前抛光片清洗后的快速干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种外延前抛光片清洗后的快速干燥方法，向硅片清洗机的干燥槽内加入超纯水，并向超纯水中加入少量氢氟酸，形成稀的氢氟酸溶液，将待干燥的硅片完全浸入在氢氟酸溶液中4～5min，使氢氟酸溶液从干燥槽底部缓慢泄下，使得硅片逐渐露出液面，同时将热氮气喷入该槽内，对露出液面的硅片进行干燥。本发明可以均匀、快速的干燥硅抛光片，并消除氧化膜的存在对下道外延工艺的影响。

Description

一种外延前抛光片清洗后的快速干燥方法

技术领域

本发明涉及一种外延前抛光片清洗后的快速干燥方法。

背景技术

硅抛光片是集成电路中使用最广泛的衬底材料，随着集成电路工艺向更高集成度发展，对硅片质量的要求也更加苛刻。硅抛光片制作工艺中最后一道重要工序，也是外延的前一道工序是硅抛光片的清洗，其目的主要是去除前道工序中残留在硅片表面的颗粒、金属以及有机沾污等，使硅片可以进入之后的外延工艺。湿法清洗是目前通用的一种清洗工艺，一般包括一号液清洗、二号液清洗、去离子水漂洗、最终干燥等重要环节。

IPA干燥工艺是湿法清洗工艺中普遍使用的干燥工艺，其原理是利用IPA(异丙醇)降低水的表面张力，将硅片和IPA水溶液交界面上的水剥离硅片表面。具体的干燥过程为：当硅片直立于清洗槽内且被纯水淹没，由高温氮气携带着雾化后的IPA喷入清洗槽内，IPA迅速凝结在纯水表面，以降低纯水的表面张力。这时开启清洗槽底部阀门，将槽内的水由底部缓慢泄下，使得硅片逐渐露出水面。在水面下降的整个过程中，由于大量的IPA汽雾不断凝结在纯水液面表层，硅片和纯水表面垂直交界面上的纯水因表面张力的降低而被剥离硅片。随着液面下降，硅片表面的水逐渐被剥离表面。当水槽内的水被完全排空后，停止IPA汽雾的输入，同时只输入热氮气，将硅片表面进一步吹干。热氮气干燥的目的是将硅片表面彻底干燥，因为水被剥离硅片表面时，会残留IPA，以及少量的水汽。

在实际工艺中，部分IPA液滴沉积在已经干燥的硅片表面，而且这些落在硅片表面的IPA会吸收水槽内的水汽，所以需要后续的热氮气长时间的吹干。而且由于IPA雾化不均匀，汽雾凝结在纯水液面表层浓度不均匀，从而使表面张力的分布也不均匀，IPA步骤结束后，硅片表面有水滴的几率仍很大，水滴就可能在干燥后在硅片表面留下颗粒。IPA汽雾中液滴状IPA还会影响后续热氮气吹干的时间。

发明内容

本发明目的在于提供一种外延前抛光片清洗后的快速干燥方法，均匀、快速的干燥硅抛光片，并消除氧化膜的存在对下道外延工艺的影响。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种外延前抛光片清洗后的快速干燥方法，向硅片清洗机的干燥槽内加入超纯水，并向超纯水中加入少量氢氟酸，形成稀的氢氟酸溶液，将待干燥的硅片完全浸入在氢氟酸溶液中4～5min，使氢氟酸溶液从干燥槽底部缓慢泄下，使得硅片逐渐露出液面，同时将热氮气喷入该槽内，对露出液面的硅片进行干燥。

所述干燥槽内氢氟酸溶液的浓度为0.06wt％～0.10wt％。氢氟酸可以与硅片表面的氧化层(SiO₂)反应，在氢氟酸溶液中，硅表面呈负电位，颗粒表面为正电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在晶片表面。氢氟酸溶液的浓度大于0.10wt％时，会造成硅片表面的颗粒及部分金属的吸附现象明显增加，反而不利于后续外延工序的进行。当氢氟酸溶液的浓度小于0.06wt％时，由于氢氟酸浓度过低，使反应不完全，硅片表面仍为亲水性，不利于硅片表面的干燥。

热氮气干燥的目的是将硅片表面彻底干燥。因此，当水槽内的水被完全排空后，继续通入3min左右热氮气，将硅片表面进一步吹干。热氮气的温度控制在60℃土3℃。

在本发明的干燥方法中，将少量的氢氟酸(HF)加入干燥槽的超纯水中，使硅片在脱离干燥槽干燥前，在很稀的氢氟酸溶液中停留数分钟，去掉硅片表面氧化层，使硅片表面呈疏水性，当硅片缓慢露出液面时，硅片表面的疏水性使水膜极易从硅片表面剥离，不需要IPA来降低水面的表面张力，便可将硅片和水溶液交界面上的水剥离硅片表面，再后续使用热氮气进一步吹干即可。避免了IPA干燥不彻底，使IPA液滴及水滴残留硅片表面，造成颗粒等沾污。

更重要的是，通常清洗干燥后的硅片，由于经过一号液的原因，硅片表面形成了不利于外延工艺的氧化层，采用本发明，由于氢氟酸溶液的引进，去除了硅片表面的氧化层，同时氢氟酸溶液可抑制自然氧化膜的形成避免了对外延工艺的影响。

本发明的优点在于：

1、不需要使用IPA，避免了IPA汽雾中大粒径的IPA在硅片表面残留带来的沾污，以及减少了为了消除大粒径IPA在硅片表面的残留而大量使用的热氮气的用量。

2、氢氟酸使硅片表面呈疏水性，极有利于水膜从硅片表面剥离，避免了IPA干燥中，由于水滴残留造成干燥后在硅片表面留下颗粒的情况。

3、由于硅片最后干燥，离开液面采用了氢氟酸稀溶液，去除了硅片表面的绝大部分氧化层，消除了由于氧化层过厚而影响外延工艺这一因素。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

硅片完成清洗进入干燥槽后，首先使硅片在槽内的氢氟酸溶液(浓度为0.08wt％)内停留4min，使氢氟酸溶液充分剥离硅片表面的氧化层，然后开启干燥槽底部的阀门，开始将里面的溶液由底部缓慢排出，同时开启热氮气，氮气温度控制在60℃土3℃即可，待溶液完全排净后，继续吹入热氮气3min，将硅片彻底干燥。

对比实验：

取合格的抛光片6片，每三片一组，第一组采用传统清洗和IPA干燥工艺；第二组采用传统清洗和实施例1的干燥工艺。清洗后用颗粒表面检测仪(SP1)测试然后外延工艺加工，加工完成后采用SP1测试。

实验结果：

测试结果及外延后SP1测试结果如下：

实验结论：

从上述实验可以看出，虽然在干燥后，两种硅片表面颗粒情况没有明显差异，但经过外延工艺后，采用本发明的干燥工艺后的外延片，颗粒明显好于IPA干燥工艺。而且本发明的工艺，在干燥的时间和成本上明显优于IPA干燥工艺。

Claims (4)

1.一种外延前抛光片清洗后的快速干燥方法，其特征在于，向硅片清洗机的干燥槽内加入超纯水，并向超纯水中加入少量氢氟酸，形成稀的氢氟酸溶液，将待干燥的硅片完全浸入在氢氟酸溶液中4～5min，使氢氟酸溶液从干燥槽底部缓慢泄下，使得硅片逐渐露出液面，同时将热氮气喷入该槽内，对露出液面的硅片进行干燥。

2.根据权利要求1所述的外延前抛光片清洗后的快速干燥方法，其特征在于，所述干燥槽内氢氟酸溶液的浓度为0.06wt％～0.10wt％。

3.根据权利要求1或2所述的外延前抛光片清洗后的快速干燥方法，其特征在于，当水槽内的水被完全排空后，继续通入数分钟热氮气，将硅片表面进一步吹干。

4.根据权利要求1或2所述的外延前抛光片清洗后的快速干燥方法，其特征在于，所述热氮气的温度为60℃土3℃。