CN108242414A - 一种半导体基片的处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域,具体涉及一种半导体基片的处理方法,包括如下步骤:将待处理基片放置于处理腔中的承片台上,所述承片台带动所述基片旋转;向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液或氨水与水的混合溶液的蒸汽,在所述基片表面形成均匀的液体薄膜;向所述处理腔中通入臭氧,所述臭氧与所述基片表面的污染物反应,使得所述污染物从所述基片表面剥离;向所述基片表面喷射去离子水;将所述基片高速旋转进行干燥。本发明还提供一种半导体基片的处理装置。本发明可以在室温下去除基片表面的污染物,在保证污染物去除效率的同时,避免对基片表面金属的腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,具体涉及一种半导体基片的处理方法及装置。
背景技术
手机、电脑、电视等电子产品内部包含了大量的微电子芯片和器件。微电子芯片和器件主要是在硅、砷化镓等半导体基片上制备而成。整个芯片的制备过程包含了大量的工艺步骤,对基片表面的清洗是非常关键的工艺步骤之一。随着芯片制备工艺技术的发展,芯片和器件的尺寸降至纳米级,一些构成芯片的薄膜厚度已经是1纳米已下。芯片尺寸的下降意味着基片表面很小的有机物、颗粒、金属污染将会导致整个芯片的失效。
许多年来,基片表面有机光刻胶的去除和清洗通常是使用硫酸、过氧化氢、氢氧化氨等混和溶液。这些溶液具有非常强的反应活性,同时有具有一定的毒性。这些清洗方法虽然在芯片制备过程中广泛应用,但也存在化学药液成本较高,清洗过程步骤多且时间长、不同步骤之间需要大量的去离子水对基片进行水洗产生的清洗废液量大、废液处理难以满足环保的要求。因此需要开发一种新型清洗技术应用于现在纳米级芯片的清洗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺步骤简单、成本低的半导体基片的处理方法,可在较低温度下去除基片表面污染物。
本发明的另一目的在于提供一种半导体基片的处理装置。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种半导体基片的处理方法,包括如下步骤:
将待处理基片放置于处理腔中的承片台上,所述承片台带动所述基片旋转;
向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液或氨水与水的混合溶液的蒸汽,在所述基片表面形成均匀的液体薄膜;
向所述处理腔中通入臭氧,所述臭氧与所述基片表面的污染物反应,使得所述污染物从所述基片表面剥离;
向所述基片表面喷射去离子水;
将所述基片高速旋转进行干燥。
上述方案中,所述承片台的转速为10~1000rpm。
上述方案中,所述氨水与水的混和溶液浓度体积比为1:1000~1:10000。
上述方案中,所述液体薄膜的厚度为1微米~100微米。
上述方案中,所述臭氧浓度为20~200毫克/米3。
上述方案中,在向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液之前,加热所述混合溶液。
上述方案中,在向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液之前以及在想所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液时,采用紫外光照射基片表面。
一种半导体基片的处理装置,所述装置包括:
承片台,所述承片台用于放置待处理的基片,并可带动所述基片旋转;
处理腔,所述承片台位于所述处理腔内,所述处理腔顶部设有处理腔上盖;
药液桶,所述药液桶上设有氨水注入口和水注入口,所述药液桶用于盛放氨水和去离子水的混合溶液;
喷嘴,所述喷嘴通过管路与所述药液桶相连,所述喷嘴设置在所述处理腔上盖上,用于向所述处理腔内的所述基片表面喷射液体或蒸汽;
臭氧发生器,用于产生臭氧;
一个或多个臭氧喷嘴,所述臭氧喷嘴通过管路与所述臭氧发生器相连,所述臭氧喷嘴设置在所述处理腔上盖上或所述处理腔的侧壁上,用于向所述处理腔内喷入臭氧;
液体排放口,所述液体排放口设置在所述处理腔底部,用于排放所述处理腔中的药液;
气体排放阀,所述气体排放阀设置所述处理腔的侧壁上,用于排放所述处理腔中的气体。
上述方案中,所述液体排放口通过管路与所述药液桶相连,用于将所述处理腔中的药液收集至所述药液桶中循环利用。
上述方案中,所述处理装置还包括加热器,所述加热器设置在所述药液桶内,用于加热药液桶内的药液。
上述方案中,所述处理装置还包括紫外光源,所述紫外光源设置在所述处理腔内,所述紫外光源产生的紫外光照射所述基片表面。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明向放置基片的处理腔中喷射氨水和去离子水的混合溶液或混合溶液的蒸汽,在基片表面表面形成液体薄膜,而后向处理腔中通入臭氧,臭氧可以通过直接扩散,穿过基片表面的液体薄膜,溶解于液体薄膜的方式到达基片表面的污染物附近,臭氧在水的作用下可以与这些污染物反应,使污染物从基片表面剥离。本发明可以在室温下去快速除基片表面的污染物,在保证污染物去除效率的同时,避免对基片表面金属的腐蚀。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种半导体基片的处理方法的工艺流程图;
图2为本发明实施例提供的一种半导体基片的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一:
如图1所示,本实施例提供一种半导体基片的处理方法,包括如下步骤:
步骤110:将待处理基片放置于处理腔中的承片台上,所述承片台带动所述基片旋转;
具体地,所述承片台的转速为10~1000rpm。
步骤120:向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液,在所述基片表面形成均匀的液体薄膜;
具体地,所述基片在所述承片台的带动下旋转,所述氨水与水的混合溶液到达旋转的所述基片表面后可形成一层均匀的液体薄膜;所述氨水与水的混和溶液浓度体积比为1:1000~1:10000,如表1所示,适当增加氨水的浓度,可以增加污染物光刻胶的去除效率,减少工艺处理时间;所述液体薄膜的厚度为1微米~100微米;通过调整所述承片台的转速和混合溶液喷射流速,可以控制液体薄膜的厚度。
表1
步骤130:向所述处理腔中通入臭氧,所述臭氧与所述基片表面的污染物反应,使得所述污染物从所述基片表面剥离;
具体地,所述臭氧可以通过直接扩散,穿过所述基片表面的液体薄膜,溶解于液体薄膜的方式到达基片表面的污染物附近,臭氧在水的作用下可以与这些污染物反应,使污染物从基片表面剥离;所述臭氧浓度为20~200毫克/米3。
步骤140:向所述基片表面喷射去离子水;
步骤150:将所述基片高速旋转进行干燥。
实施例二:
本实施例与实施例一相比,区别在于:向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液的蒸汽,其他步骤内容同实施例一相同。
具体地,针对表面金属抗腐蚀性能好的基片,可将混合溶液进行加热形成蒸汽,进入密闭处理腔,可使处理腔内压力超过大气压,在基片表面可形成超过100℃的液体薄膜,从而增加反应速率,提升对污染物的去除效果。
实施例三:
本实施例与实施例一相比,区别在于:在向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液之前以及向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液时,采用紫外光照射基片表面,其他步骤内容同实施例一相同。
具体地,采用紫外光照射基片表面,紫外光照射会促进有机污染物的分解,从而促进清洗效率。
实施例四:
本实施例与实施例一相比,区别在于:在向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液之前,加热所述混合溶液,其他步骤内容同实施例一相同。
具体地,根据基片表面金属抗腐蚀性能的不同,可将混合溶液加热至高于室温的不同温度,抗腐蚀性能越好,加热的温度可以更高,从而增加反应速率,提升对污染物的去除效果。
实施例五:
如图2所示,本实施例提供一种半导体基片的处理装置,所述装置包括:承片台103,所述承片台103用于放置待处理的基片102,并可带动所述基片102旋转;处理腔101,所述承片台103位于所述处理腔101内,所述处理腔101顶部设有处理腔上盖121;药液桶123,所述药液桶123上连接氨水注入管路115和水注入管路114,所述药液桶用于盛放氨水和去离子水的混合溶液109;喷嘴122,所述喷嘴122通过管路107与所述药液桶123相连,所述喷嘴122设置在所述处理腔上盖121上,用于向所述处理腔101内的所述基片102表面喷射液体或蒸汽;臭氧发生器116,用于产生臭氧;一个或多个臭氧喷嘴120,所述臭氧喷嘴120通过气体管路118与所述臭氧发生器116相连,所述臭氧喷嘴120设置在所述处理腔上盖121上或所述处理腔101的侧壁上,用于向所述处理腔101内喷入臭氧;液体排放口104,所述液体排放口104设置在所述处理腔101底部,用于排放所述处理腔101中的药液;气体排放阀124,所述气体排放阀124设置所述处理腔101的侧壁上,通过气体排放管路125排放所述处理腔101中的气体。
本实施例的工作过程如下:
在本实施例中,氨水经由流量计105和氨水注入管路115进入药液桶123中,去离子水通过流量计126和水注入管路114也进入液桶123中,通过流量计105和126控制流入药液桶123中的氨水和去离子水的量形成不同比例的混合溶液109。混合溶液109通过泵108、过滤器106、管路107和喷嘴122,喷射到处理腔101内基片102表面。基片102置于承片台103上,转动机构119驱动承片台103和基片102转动。基片102转动使喷射到表面的混合溶液形成均匀的液体薄膜。臭氧发生器116生成臭氧,通过气体管路118和臭氧喷嘴120喷入处理腔101中,从而在处理腔101中形成高浓度的臭氧气氛。处理腔101中的臭氧溶解或扩散进入基片102表面的液体薄膜,从而与氨水共同作用去除基片101表面的光刻胶等污染物。处理腔101内处理过后的药液可以由处理腔101底部的液体排放口104排放。处理腔101中有废气通过气体排放阀124进入气体排放管路125中排放。
实施例六:
本实施例与实施例五相比,本实施例中,所述液体排放口104依次通过管路117、多向阀113和管路111与所述药液桶相连,可将所述处理腔101中的药液收集至所述药液桶123中循环利用;所述液体排放口104依次通过管路117、多向阀113和管路112排放所述处理腔101中的药液。本实施例的其他技术方案与实施例五相同。
实施例七:
本实施例与实施例五相比,本实施例中提供的所述处理装置还包括加热器110,所述加热器110设置在所述药液桶123内,用于加热药液桶123内的药液。针对表面金属抗腐蚀性能好的基片,加热喷射至基片表面的氨水和去离子水的混合溶液,可提高基片表面污染物的去除效率。本实施例的其他技术方案与实施例五相同。
实施例八:
本实施例与实施例七相比,本实施例中提供的所述处理装置还包括紫外光源,所述紫外光源设置在所述处理腔101内,所述紫外光源产生的紫外光照射所述基片102表面。利用紫外光照射基片表面,会促进有机污染物的分解,从而促进清洗效率。本实施例的其他技术方案与实施例七相同。
本发明的优点如下:
1、本发明可以在室温下将基片表面残留的光刻胶等污染物在较短的时间内去除;
2、针对表面金属抗腐蚀性能好的基片,可加热喷射至基片表面的氨水和去离子水的混合溶液至适当的温度或蒸汽状态,以增加反应速率,提升对基片表面污染物的去除效果;
3、本发明还可以利用紫外光照射基片表面,增加臭氧对污染物的去除效率。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体基片的处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
将待处理基片放置于处理腔中的承片台上,所述承片台带动所述基片旋转;
向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液或氨水与水的混合溶液的蒸汽,在所述基片表面形成均匀的液体薄膜;
向所述处理腔中通入臭氧,所述臭氧与所述基片表面的污染物反应,使得所述污染物从所述基片表面剥离;
向所述基片表面喷射去离子水;
将所述基片高速旋转进行干燥。
2.如权利要求1所述的半导体基片的处理方法,其特征在于:所述承片台的转速为10~1000rpm。
3.如权利要求2所述的半导体基片的处理方法,其特征在于:所述氨水与水的混和溶液浓度体积比为1:1000~1:10000。
4.如权利要求2所述的半导体基片的处理方法,其特征在于:所述液体薄膜的厚度为1微米~100微米。
5.如权利要求1所述的半导体基片的处理方法,其特征在于:所述臭氧浓度为20~200毫克/米3。
6.如权利要求1所述的半导体基片的处理方法,其特征在于:在向所述基片表面喷射氨水与水的混合溶液之前,加热所述混合溶液。
7.一种半导体基片的处理装置,其特征在于,所述装置包括:
承片台,所述承片台用于放置待处理的基片,并可带动所述基片旋转;
处理腔,所述承片台位于所述处理腔内,所述处理腔顶部设有处理腔上盖;
药液桶,所述药液桶上设有氨水注入口和水注入口,所述药液桶用于盛放氨水和去离子水的混合溶液;
喷嘴,所述喷嘴通过管路与所述药液桶相连,所述喷嘴设置在所述处理腔上盖上,用于向所述处理腔内的所述基片表面喷射液体或蒸汽;
臭氧发生器,用于产生臭氧;
一个或多个臭氧喷嘴,所述臭氧喷嘴通过管路与所述臭氧发生器相连,所述臭氧喷嘴设置在所述处理腔上盖上或所述处理腔的侧壁上,用于向所述处理腔内喷入臭氧;
液体排放口,所述液体排放口设置在所述处理腔底部,用于排放所述处理腔中的药液;
气体排放阀,所述气体排放阀设置所述处理腔的侧壁上,用于排放所述处理腔中的气体。
8.如权利要求7所述的半导体基片的处理装置,其特征在于:所述液体排放口通过管路与所述药液桶相连,用于将所述处理腔中的药液收集至所述药液桶中循环利用。
9.如权利要求7所述的半导体基片的处理装置,其特征在于:所述处理装置还包括加热器,所述加热器设置在所述药液桶内,用于加热药液桶内的药液。
10.如权利要求7所述的半导体基片的处理装置,其特征在于:所述处理装置还包括紫外光源,所述紫外光源设置在所述处理腔内,所述紫外光源产生的紫外光照射所述基片表面。
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