CN111146073A - 清洗方法及清洗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种清洗方法及清洗设备,该清洗方法包括:第一清洗步骤,用于去除晶片表面的氧化膜;第二清洗步骤,用于去除在晶片表面残留的反应产物和废液,并在晶片表面上形成液膜;第三清洗步骤,分为多个清洗阶段,每个清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,以减少晶片表面的水痕和颗粒。本发明提供的清洗方法,其不仅可以有效减少晶片表面水痕和颗粒,改善清洗效果,而且还可以提高工艺安全性,降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺领域,具体地,涉及一种清洗方法及清洗设备。
背景技术
在半导体工艺制程中,DHF(稀氟氢酸)工艺应用范围广泛,主要应用于外延工艺等,DHF能够去除硅片表面的氧化层,但是裸露出的硅片表面为疏水界面,疏水界面的张力大易产生水痕和颗粒,为了解决该问题,通过利用异丙醇(iso-Propyl alcohol,IPA)药液来减少硅片表面上的水痕和颗粒的产生。
目前IPA工艺主要应用在槽式清洗机中,现有的槽式清洗机首先是把IPA药液加热至82.7℃,药液达到该温度后会气化,然后再使它直接落在硅片上,使硅片得以清洗干净。
但是,上述清洗方式无法有效解决晶片表面水痕和颗粒的问题,清洗效果较差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提出了一种清洗方法及清洗设备,其不仅可以有效减少晶片表面水痕和颗粒,改善清洗效果,而且还可以提高工艺安全性,降低成本。
为实现本发明的目的而提供一种清洗方法,包括:
第一清洗步骤,用于去除晶片表面的氧化膜;
第二清洗步骤,用于去除在所述晶片表面残留的反应产物和废液,并在所述晶片表面上形成液膜;
第三清洗步骤,分为多个清洗阶段,每个所述清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个所述清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,以减少所述晶片表面的水痕和颗粒。
可选的,多个所述清洗阶段所采用的所述晶片转速按时间的先后顺序逐渐提高。
可选的,所述第三清洗步骤分为三个清洗阶段,分别为第一清洗阶段、第二清洗阶段和第三清洗阶段,其中,
所述第二清洗阶段采用的晶片转速是所述第一清洗阶段采用的晶片转速的5-8倍;
所述第三清洗阶段采用的晶片转速是所述第二清洗阶段采用的晶片转速的8-24倍。
可选的,所述第一清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在10-30rpm/min;所述第二清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在50-100rpm/min;所述第三清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在800-1200rpm/min。
可选的,所述第一清洗阶段、第二清洗阶段和第三清洗阶段的工艺时间比例为1:2:1。
可选的,所述第一清洗阶段的工艺时间的取值范围在2-6s;所述第二清洗阶段的工艺时间的取值范围在4-12s;所述第三清洗阶段的工艺时间的取值范围在2-6s。
可选的,每个所述清洗阶段采用的所述清洗液体的流量相同。
可选的,所述清洗液体的流量的取值范围在0.1-0.3L/min。
可选的,在所述第三清洗步骤之后,还包括:
干燥步骤,用于干燥所述晶片表面。
可选的,在所述第三清洗步骤中,所述清洗液体包括IPA药液。
作为另一个技术方案,本发明还提供一种清洗设备,所述清洗设备为单片清洗设备,用于采用本发明提供的上述清洗方法对晶片表面进行清洗;所述单片清洗设备包括用于承载晶片,且驱动所述晶片转动的承载装置,以及用于朝向所述晶片表面喷淋清洗液体的喷淋装置。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的清洗方法及清洗设备的技术方案中,通过将第三清洗步骤分为多个清洗阶段,且每个清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,可以使在晶片表面上形成的液膜厚度满足要求,从而不仅可以改善晶片表面的疏水状况,减少晶片表面的水痕和颗粒,进而可以改善清洗效果;而且,通过调节液体流量,可以提高工艺安全性,降低成本。
附图说明
图1为本发明提供的清洗方法的流程框图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图来对本发明提供的清洗方法及清洗设备进行详细描述。
请参阅图1,本发明提供的清洗方法,其包括:
第一清洗步骤,用于去除晶片表面的氧化膜;
第二清洗步骤,用于去除在晶片表面残留的反应产物和废液,并在晶片表面上形成液膜;
第三清洗步骤,用于分为多个清洗阶段,每个所述清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个所述清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,以减少晶片表面的水痕和颗粒。
其中,晶片转速是指在清洗过程中,晶片围绕其轴线作旋转运动的速度。清洗液体的流量是指在清洗过程中,朝向晶片表面喷淋清洗液体的流量。
在现有技术中,清洗方法在对IPA药液进行加热之后直接是气化后的药液直接落在硅片上,而根本没有对晶片转速和清洗液体的流量进行设定,而且由于,IPA工艺主要应用在槽式清洗机中,现有的槽式清洗机中晶片转速和清洗液体的流量在清洗过程中是不可调的,导致无法有效解决晶片表面水痕和颗粒的问题,清洗效果较差。
为了解决上述问题,本发明提供的清洗方法,其通过在完成第一、第二清洗步骤之后,在进行第三清洗步骤时,将其分为多个清洗阶段,每个清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,可以使在晶片表面上形成的液膜厚度满足要求,从而不仅可以改善晶片表面的疏水状况,减少晶片表面的水痕和颗粒,进而可以改善清洗效果;而且,通过调节液体流量,可以提高工艺安全性,降低成本。
可选的,本发明提供的清洗方法采用的清洗设备为单片清洗机,该单片清洗机的承载装置的转速以及喷淋装置输出的液体流量可调。
以晶片为硅片为例,可选的,在上述第一清洗步骤中,采用DHF(稀氟氢酸)与硅片的氧化膜反应,以去除该氧化膜。可选的,在第二清洗步骤中,采用去离子水去除在晶片表面残留的反应产物和废液,并在晶片表面上形成均匀地液膜,用于保护硅片表面。可选的,在第三清洗步骤中,清洗液体包括IPA(异丙醇)药液。
IPA是一种表面张力小的化学药液,其可以减少硅片表面的表面张力,从而可以减少晶片表面的水痕和颗粒。通过实验发现,在进行第三清洗步骤时,通过将其分为多个清洗阶段,每个清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,可以完成消除晶片表面的水痕,同时能够将40nm的颗粒减少至100颗以下。
另外,由于IPA药液具有易燃易爆的特性,且纯度较高的IPA药液的价格较贵,因此,可以通过各个清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,使之适当减小,可以提高工艺安全性,降低成本。
当晶片转速较低时,有利于在晶片表面积累较厚的IPA薄膜,而晶片转速较高时,在离心力的作用下,有利于加快IPA药液覆盖整个晶片表面的速度,同时减小IPA薄膜的厚度,从而可以减少IPA药液在晶片表面上的残留量。基于该特性,通过将每个清洗阶段所采用的晶片转速不同,可以有效减少甚至完全消除晶片表面的水痕和颗粒,进而可以改善清洗效果。
优选的,多个清洗阶段所采用的晶片转速按时间的先后顺序逐渐提高。在清洗初始阶段,通过采用较低的转速,可以减弱离心力作用,避免晶片表面上的IPA药液晶片的高速旋转而旋出,从而有利于IPA药液在晶片表面的原始积累。在清洗中间阶段,晶片转速相对于初始阶段提高,离心力作用增强,可以加快IPA药液覆盖整个晶片表面的速度,从而在晶片表面上形成能够代替第二清洗步骤中形成的液膜。在清洗后阶段,转速进一步提高,可以进一步加快IPA药液覆盖整个晶片表面的速度,同时可以减小IPA薄膜的厚度,在晶片表面形成较薄的IPA薄膜,防止IPA药液在晶片表面上残留,从而可以为后续的干燥工艺提高效率。
可选的,第三清洗步骤分为三个清洗阶段,分别为:第一清洗阶段、第二清洗阶段和第三清洗阶段,其中,第二清洗阶段采用的晶片转速是第一清洗阶段采用的晶片转速的5-8倍;第三清洗阶段采用的晶片转速是第二清洗阶段采用的晶片转速的8-24倍。这样,各个清洗阶段的晶片转速之间可以保持一定的差值,从而可以使不同清洗阶段中IPA药液在晶片表面上的状态不同,以满足各个清洗阶段的要求。
优选的,第一清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在10-30rpm/min;第二清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在50-100rpm/min;第三清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在800-1200rpm/min。在该取值范围内,可以有效减少甚至消除晶片表面的水痕和颗粒,从而可以改善清洗效果。
可选的,第一清洗阶段、第二清洗阶段和第三清洗阶段的工艺时间比例为1:2:1。第二清洗阶段作为主工艺阶段,以能够改变晶片的表面张力。优选的,第一清洗阶段的工艺时间的取值范围在2-6s,进一步优选为2-5s;第二清洗阶段的工艺时间的取值范围在4-12s,进一步优选为5-8s;第三清洗阶段的工艺时间的取值范围在2-6s,进一步优选为3-6s。
可选的,每个清洗阶段采用的清洗液体的流量相同。可以通过适当减小流量,来提高工艺安全性,降低成本。优选的,清洗液体的流量的取值范围在0.1-0.3L/min。在该取值范围内,可以实现较好的工艺效果,同时可以保证工艺安全性,降低成本。
本发明提供的清洗方法,在第三清洗步骤之后,还包括:
干燥步骤,用于干燥晶片表面。
可选的,可以采用氮气或者其他惰性气体吹扫晶片表面,以干燥晶片表面。
综上所述,本发明提供的清洗方法,其通过将第三清洗步骤分为多个清洗阶段,且每个清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,可以使在晶片表面上形成的液膜厚度满足要求,从而不仅可以改善晶片表面的疏水状况,减少晶片表面的水痕和颗粒,进而可以改善清洗效果;而且,通过调节液体流量,可以提高工艺安全性,降低成本。
作为另一个技术方案,本发明还提供一种清洗设备,该清洗设备为单片清洗设备,用于采用本发明提供的上述清洗方法对晶片表面进行清洗。上述单片清洗设备包括用于承载晶片,且驱动晶片转动的承载装置,以及用于朝向晶片表面喷淋清洗液体的喷淋装置。其中,单片清洗设备的承载装置的转速以及喷淋装置输出的液体流量可调,以使每个清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个清洗阶段采用预设的清洗液体的流量。
本发明提供的清洗设备,其通过采用本发明提供的上述清洗方法对晶片表面进行清洗,不仅可以改善晶片表面的疏水状况,减少晶片表面的水痕和颗粒,进而可以改善清洗效果;而且,通过调节液体流量,可以提高工艺安全性,降低成本。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种清洗方法,其特征在于,包括:
第一清洗步骤,用于去除晶片表面的氧化膜;
第二清洗步骤,用于去除在所述晶片表面残留的反应产物和废液,并在所述晶片表面上形成液膜;
第三清洗步骤,分为多个清洗阶段,每个所述清洗阶段所采用的晶片转速不同,同时各个所述清洗阶段采用预设的清洗液体的流量,以减少所述晶片表面的水痕和颗粒。
2.根据权利要求1所述的清洗方法,其特征在于,多个所述清洗阶段所采用的所述晶片转速按时间的先后顺序逐渐提高。
3.根据权利要求2所述的清洗方法,其特征在于,所述第三清洗步骤分为三个清洗阶段,分别为第一清洗阶段、第二清洗阶段和第三清洗阶段,其中,
所述第二清洗阶段采用的晶片转速是所述第一清洗阶段采用的晶片转速的5-8倍;
所述第三清洗阶段采用的晶片转速是所述第二清洗阶段采用的晶片转速的8-24倍。
4.根据权利要求3所述的清洗方法,其特征在于,所述第一清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在10-30rpm/min;所述第二清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在50-100rpm/min;所述第三清洗阶段采用的晶片转速的取值范围在800-1200rpm/min。
5.根据权利要求3所述的清洗方法,其特征在于,所述第一清洗阶段、第二清洗阶段和第三清洗阶段的工艺时间比例为1:2:1。
6.根据权利要求5所述的清洗方法,其特征在于,所述第一清洗阶段的工艺时间的取值范围在2-6s;所述第二清洗阶段的工艺时间的取值范围在4-12s;所述第三清洗阶段的工艺时间的取值范围在2-6s。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的清洗方法,其特征在于,每个所述清洗阶段采用的所述清洗液体的流量相同。
8.根据权利要求7所述的清洗方法,其特征在于,所述清洗液体的流量的取值范围在0.1-0.3L/min。
9.根据权利要求1所述的清洗方法,其特征在于,在所述第三清洗步骤之后,还包括:
干燥步骤,用于干燥所述晶片表面。
10.根据权利要求1所述的清洗方法,其特征在于,在所述第三清洗步骤中,所述清洗液体包括IPA药液。
11.一种清洗设备,其特征在于,所述清洗设备为单片清洗设备,用于采用权利要求1-10任意一项的清洗方法对晶片表面进行清洗;所述单片清洗设备包括用于承载晶片,且驱动所述晶片转动的承载装置,以及用于朝向所述晶片表面喷淋清洗液体的喷淋装置。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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