CN110767536A

CN110767536A - 晶圆清洗方法

Info

Publication number: CN110767536A
Application number: CN201911047854.4A
Authority: CN
Inventors: 孙兴
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-02-07

Abstract

本发明提供了一种晶圆清洗方法，包括：将一晶圆置于旋转台上并进行旋转；向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液，并且每经过一设定时间，调整所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间的角度。通过先向所述晶圆的中心位置喷射清洗液，使得晶圆中心位置的颗粒等污染物朝晶圆的边缘位置运动，然后向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液，并调整清洗液的喷射方向与晶圆的中心轴之间的角度，实现对晶圆边缘位置的多次清洗以及对晶圆边缘位置的定点清洗，使得清洗效果更佳，晶圆表面的颗粒等污染物更少。本发明提供的晶圆清洗方法能够增强对晶圆边缘的清洗能力，减少晶圆表面的缺陷，从而提高晶圆的良率。

Description

晶圆清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗方法。

背景技术

在半导体制造过程中，由于半导体芯片的集成度越来越高，关键尺寸越做越小，清洁、干净的晶圆表面对于半导体器件的制造越来越重要。晶圆制备工艺完成后，需要对晶圆进行清洗，由于晶圆边缘的颗粒等污染物较晶圆的中心更多，所以对晶圆的清洗主要在于清除晶圆边缘的颗粒等污染物。现有技术中，对晶圆的进行清洗的设备通常采用刷片机，常用的清洗方式有两种，其一，将晶圆放置在旋转台上并进行旋转，刷片机的纳米喷头位于晶圆的正上方并直接朝晶圆中心喷射清洗液，利用旋转过程中产生的离心力使清洗液对晶圆整面进行清洗，但是这种方式对于晶圆的边缘清洗不彻底，颗粒等污染物会残留在所述晶圆上形成缺陷，容易影响后续的工艺；其二，将晶圆放置在旋转台上并进行旋转，刷片机的纳米喷头由晶圆的一侧启喷并由晶圆的边缘向晶圆的另一侧移动并喷射清洗液，该方式容易导致颗粒等污染物移动至整片晶圆，使得整片晶圆的洁净度较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆清洗方法，能够有效地对晶圆的边缘进行清洗，减少晶圆表面的缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供了一种晶圆清洗方法，包括：

将一晶圆置于旋转台上并进行旋转；

向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液，并且每经过一设定时间，调整所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间的角度。

进一步，所述设定时间介于5秒～80秒之间。

进一步，所述晶圆清洗的总时间介于40秒～125秒之间。

进一步，所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间的角度介于0°～45°之间。

进一步，向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液之前，所述晶圆清洗方法还包括：

向所述晶圆的中心位置喷射清洗液。

进一步，向所述晶圆的中心位置喷射清洗液时，所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间构成一锐角或直角。

进一步，向所述晶圆的中心位置喷射清洗液的时间介于20秒～80秒之间。

进一步，向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液时，还利用清洗刷刷洗所述晶圆。

进一步，所述清洗液为氨水和过氧化氢混合溶液、盐酸和过氧化氢混合溶液或二氧化碳去离子水溶液的一种或多种。

进一步，所述晶圆的转速为300转/每分钟～1500转/每分钟。

本发明提供的晶圆清洗方法中，包括：将一晶圆置于旋转台上并进行旋转；向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液，并且每经过一设定时间，调整所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间的角度。通过调整清洗液的喷射方向与晶圆的中心轴之间的角度，实现对晶圆边缘位置的多次清洗以及对晶圆边缘位置的定点清洗，使得晶圆表面的颗粒等污染物更少，清洗效果更佳。本发明提供的晶圆清洗方法能够增强对晶圆边缘的清洗能力，减少晶圆表面的缺陷，从而提高晶圆的良率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的晶圆清洗方法的步骤图；

图2为本发明实施例提供的晶圆清洗装置清洗边缘位置时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的晶圆清洗装置清洗中心位置时的结构示意图；

其中，附图标记为：

10-晶圆；20-喷头；

m-边缘位置；n-中心位置；

θ-清洗液的喷射方向与晶圆的中心轴形成的角度。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1及图2所示，本实施例提供了一种晶圆清洗方法，包括：

S1：将一晶圆10置于旋转台上并进行旋转；

S2：向所述晶圆的边缘位置m喷射清洗液，并且每经过一设定时间，调整所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间的角度θ。需要注意的是，所述边缘位置m是一个环形区域，所述环形区域内的任一点沿所述晶圆10径向至所述晶圆10的晶边的最大距离为5mm～10mm。

首先，提供晶圆10，所述晶圆10为已完成某一道制备工艺的晶圆，所述工艺比如是化学机械抛光或离子注入等，晶圆10的表面上可能沾染有颗粒等污染物，需要对所述晶圆10进行清洗。首先，执行步骤S1，将晶圆10固定放置于一旋转台上，所述旋转台用于承载晶圆并带动晶圆10旋转，同时需要向所述晶圆10喷射清洗剂，所述晶圆10旋转产生的离心力能够更好的将清洗液10扩散至晶圆10的表面，使清洗效果更好，所述旋转台旋转的转速可以进行设定及调节。本实施例中，所述旋转台的转速为300转/每分钟～1500转/每分钟，即所述晶圆10的转速为300转/每分钟～1500转/每分钟，转速过慢使得清洗时间过长，清洗效率低下，转速过快使得对晶圆10的清洗不彻底，清洗效果不佳，所述晶圆可以匀速旋转，也可以变速旋转，或者是匀速、变速交替进行，本发明不作任何限制。所述晶圆10旋转至清洗结束。

在执行步骤S2之前，所述晶圆清洗方法还包括：

S11：向所述晶圆的中心位置n喷射清洗液，所述中心位置n内的任一点至沿所述晶圆10径向至所述晶圆10的圆心的最大距离为20mm-30mm。

执行步骤S1后，首先，提供一喷头20，所述喷头20可以进行旋转以调整喷射方向，本实施例中，所述喷头20在二维平面内旋转，且旋转的平面垂直于所述旋转台。所述喷头20用于喷出清洗液对晶圆10进行清洗，所述喷头20的喷射方向即清洗液的喷射方向，所述清洗液为氨水和过氧化氢混合溶液、盐酸和过氧化氢混合溶液或二氧化碳去离子水溶液的一种或多种，也可以是其他带有化学配料的溶液，可根据所述晶圆10上的污染物对应选择，以更好的清洗晶圆10，去除污染物。

接着执行步骤S11，使所述喷头20的喷射方向对准所述晶圆10的中心位置n，考虑到晶圆10的中心位置n也存在少量颗粒等污染物，若不进行清洗的话，会影响到晶圆10后续的加工，若先清洗晶圆10的边缘位置m，再清洗晶圆10的中心位置n的话，所述边缘位置m的颗粒等污染物可能会蔓延至中心位置n，影响晶圆10的整体清洗效果，故先清洗晶圆10的中心位置n，使得颗粒等污染物向晶圆10边缘位置m移动，然后再顺次清洗晶圆10的边缘位置m，将颗粒等污染物去除，达到最佳的清洗效果。

优选的，使所述喷头20的喷射方向对准所述晶圆10的中心位置n时，所述喷头20的喷射方向与所述晶圆10的中心轴成一锐角或直角，以使清洗效果更佳，具体的，所述锐角可以是45°，即喷头20的喷射方向斜对准所述晶圆10的中心位置n，因为45°角时所述喷头20的动力可以分解为竖直方向的力及水平方向的力，比垂直喷射所述晶圆10的中心位置n的清洗效果要更好。具体实施时，可将所述喷头20设置于所述晶圆10的上方并旋转喷头，使所述喷头20的喷射方向与旋转台的中心轴成45°角。

进一步，喷射所述喷头20对所述晶圆10的中心位置n进行清洗的时间范围为20秒～80秒，可根据晶圆10表面颗粒等污染物的数量调整清洗时间，完成的工艺不一样，晶圆10表面颗粒等污染物的数量也不一样。清洗完晶圆10的中心位置n后，所述晶圆10表面的部分颗粒等污染物被清洗掉，剩余大部分污染物处于晶圆10的边缘位置m。

然后执行步骤S2，使所述喷头20的喷射方向对准所述晶圆10的边缘位置m，边缘位置m内的任一点沿所述晶圆10径向至所述晶圆10的晶边的最大距离为5mm～10mm，这是因为该区域的颗粒等污染物相对晶圆10的其它位置较多，需要定点清洗。刚开始进行清洗时，所述喷头20的喷射方向可以是平行于所述晶圆10中心轴的方向，即垂直于所述晶圆10的表面，或者，喷头20的喷射方向也可以所述晶圆10中心轴之间形成一夹角，本发明对此不作限制。本实施例中，所述喷头20的喷射方向的初始位置为垂直于所述晶圆10的表面。

每经过一设定时间后，调整所述喷头20的喷射方向与所述晶圆10的中心轴形成的角度，然后继续喷射所述清洗液对所述晶圆10的边缘位置m进行清洗。可以理解的是，为实现对晶圆10边缘位置的不同位置定点清洗，所述喷头20的喷射方向调整的次数不止一次，且所述清洗液10的喷射方向由垂直于晶圆10表面调整为斜向外喷的方式，以便于将颗粒等污染物晶圆10外清除，避免颗粒等污染物往晶圆10中心扩散。本实施例中，所述喷头20的数量只有一个，也可以有多个喷头20，所述喷头20可以沿所述晶圆10的边缘位置m呈环形均匀分布，也可以是不均匀分布，本发明对此不作任何限制。

进一步，所述设定时间的范围介于5秒～80秒之间。即可以理解为，所述喷头20对所述晶圆10垂直喷射5秒～80秒后，所述喷头20的喷射方向将会改变，即通过旋转喷头进行调节，经多次试验发现，若喷头20喷出的清洗液对晶圆10清洗时间小于5秒时，对晶圆10上同一区域的清洗效果不佳，残留的颗粒等污染物较多，若喷头20喷出的清洗液对晶圆10清洗时间大于80秒时，对晶圆10上同一区域的清洗的效果不再提升。故考虑到清洗效果及清洗效率，每经过5秒～80秒后，调节所述喷头20的喷射方向与所述晶圆10的中心轴之间的角度，实现对边缘位置m的充分清洗。

调整所述清洗液的喷射方向与所述晶圆10中心轴之间的角度θ的次数为3～5次，且所述角度θ的调整范围为0°～45°，可以理解为，所述喷头20的喷射方向可以分多次调整，每次调整的角度θ可以一致，也可以不一致，比如第一次调整15°，即所述喷头20的喷射方向与晶圆10中心轴形成的角度为75°，喷射喷头20达到所述设定时间后，进行第二次角度θ调整，例如是10°，然后继续喷射清洗液，并且，每次喷射的时间可以一致，也可以不一致，经多次实验表明，当所述清洗液的喷射方向与所述晶圆10中心之间的角度θ为45°时，清洗效果最佳，根据力学分析，45°时清洗液朝竖直方向和水平方向的分力较大，能够更好的清除颗粒等污染物，故可以设置较长的喷射时间以更好的除去晶圆10边缘位置m的颗粒等污染物。

优选的，喷射所述喷头20对所述晶圆10的中心位置n及边缘位置m进行清洗的同时利用一清洗刷刷洗所述晶圆10，以便于清洗掉更多的颗粒等污染物，同时也可以提高清洗的效率。进一步，所述清洗刷上还附着有一由氢氧化铵溶液形成的薄膜，因为氢氧化铵溶液在刷洗的过程中会流过清洗刷的刷毛中心，对清洗刷的刷毛进行冲洗，同时，氢氧化铵溶液会从外流进清洗刷的刷杆，能够连续不断的带走颗粒等污染物。

为控制晶圆的清洗时间以及达到较好的清洗效果，所述晶圆10清洗的总时间介于为40秒～125秒之间，所述晶圆10清洗完成后，使晶圆10停止旋转，并将所述晶圆10转送至下一工艺腔。

综上，本发明提供了一种晶圆清洗方法，将一晶圆置于旋转台上并进行旋转，先向所述晶圆的中心位置喷射清洗液，使得晶圆中心位置的颗粒等污染物朝晶圆的边缘位置运动，然后向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液，并且每经过一设定时间，调整所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间的角度。通过调整清洗液的喷射方向与晶圆的中心轴之间的角度，实现对晶圆边缘位置多次清洗以及对晶圆边缘位置定点清洗，使得清洗效果更佳，晶圆表面的颗粒等污染物更少。本发明提供的晶圆清洗方法能够增强对晶圆边缘的清洗能力，减少晶圆表面的缺陷，从而提高晶圆的良率。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种晶圆清洗方法，其特征在于，包括：

将一晶圆置于旋转台上并进行旋转；

2.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述设定时间介于5秒～80秒之间。

3.如权利要求2所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述晶圆清洗的总时间介于40秒～125秒之间。

4.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间的角度介于0°～45°之间。

5.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液之前，所述晶圆清洗方法还包括：

向所述晶圆的中心位置喷射清洗液。

6.如权利要求5所述的晶圆清洗方法，其特征在于，向所述晶圆的中心位置喷射清洗液时，所述清洗液的喷射方向与所述晶圆的中心轴之间构成一锐角或直角。

7.如权利要求5所述的晶圆清洗方法，其特征在于，向所述晶圆的中心位置喷射清洗液的时间介于20秒～80秒之间。

8.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，向所述晶圆的边缘位置喷射清洗液时，还利用清洗刷刷洗所述晶圆。

9.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述清洗液为氨水和过氧化氢混合溶液、盐酸和过氧化氢混合溶液或二氧化碳去离子水溶液的一种或多种。

10.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述晶圆的转速为300转/每分钟～1500转/每分钟。