CN111199874A - 一种硅片清洗工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种硅片清洗工艺，其包括依次进行的强氧化性溶液清洗、酸性溶液清洗、纯水清洗，强氧化性溶液可与硅表面反应生成一层氧化硅薄膜，与硅片表面的金属离子反应生成金属氧化物，所述酸性溶液可与上述金属氧化物反应生成盐，上述氧化硅薄膜可与酸性溶液反应而被去除，纯水可将附在硅片表面的清溶液清洗干净，如此，本发明不但能清洗掉附着于硅片表面的颗粒物，还能清洗掉硅片表面的微观离子，从而经本发明清洗工艺清洗过的硅片表面洁净度高、性能好。
Description
技术领域
本发明涉及硅片加工技术领域，尤其是涉及硅片清洗工艺
背景技术
随着规模集成电路的不断发展，其对硅片表面洁净度的要求也越来越高。目前的集成电路生产由于表面洁净度不够导致50％以上的材料被浪费，所以硅片的清洗至关重要。而硅片一般是在抛光后进行清洗，抛光时会用到抛光液，从而硅片抛光后，抛光液有些会附在硅片上，而抛光液中含金属离子；此外，抛光过程中所产生的硅粉以及空气中的粉尘等颗粒物也会附在硅片上。
目前的常规工艺有物理清洗和化学清洗两种。物理清洗包括刷洗、高压清洗、超声波清洗等，这种清洗工艺可除去抛光后附着于硅片上的颗粒污染。但是物理清洗处理不当易在硅片表面产生划痕。
化学清洗一般有酸洗(硝酸、硫酸、混合酸溶液)、溶剂萃取和等离子体法等，主要作用为去除微观离子等杂质。但是这些传统的化学清洗方法洗出来的硅片，其洁净度还是不能满足需求。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种硅片清洗工艺，其不但能清洗掉附着于硅片表面的颗粒物，还能清洗掉硅片表面的微观金属离子，从而清洗后的硅片表面洁净度高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种硅片清洗工艺，依次包括以下步骤：
第一步、强氧化性溶液清洗；
第二步、酸性溶液清洗；
第三步、纯水清洗。
较佳的，上述各清洗步骤均采用冲洗的方式进行，对着硅片依次喷强氧
化性溶液、酸性溶液以及纯水三种清洗液。
较佳的，上述每一步清洗时，硅片的上侧以及下侧均被喷清洗液。
较佳的，清洗过程中，使得硅片处于旋转状态。
较佳的，每一硅片单独清洗。
较佳的，上述清洗步骤多次循环。
较佳的，经过纯水清洗后的硅片在无氧环境中进行干燥。
较佳的，经过纯水清洗后的硅片在无氧环境中高速旋转而被甩干。
较佳的，所述强氧化性溶液为双氧水或臭氧水。
较佳的，所述酸性溶液为HCL或HF。
本发明的有益效果为：
经过本发明工艺清洗的硅片，其表面洁净度高，而且不会有划痕，能满足使用需求。
附图说明
图1为本发明硅片清洗工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明公开了一种硅片清洗工艺，其依次包括如下步骤：
第一步、强氧化性溶液清洗；
强氧化性溶液与硅片接触，硅片表面的粉尘与硅粉等颗粒物能被强氧化性溶液清洗掉，附着于硅片表面的抛光液中的金属离子与强氧化性溶液反应生成金属氧化物，未被强氧化性溶液带走的硅粉也有部分与强氧化性溶液反应生成氧化硅，硅片表面也与强氧化性溶液反应生成一层氧化硅薄膜。
较佳的，所述强氧化性溶液可为双氧水或臭氧水。所述双氧水或臭氧水的浓度设置为1.5％-4％。
第二步、酸性溶液清洗；
经过第一步清洗的硅片与酸性溶液接触，还附在硅片表面上颗粒物能进一步被清洗，而且硅片上的金属氧化物与酸性溶液反应生成盐，如此，金属氧化物被除去；所述氧化硅也与酸性溶液反应而被去除。如此，经过第一步与第二步的清洗后，硅片上的金属离子等杂质被去除。
较佳的，所述酸性溶液为HCL或HF或具有同样性能的酸性溶液。所述HCL、HF的浓度为0.5％-3％。
第三步、纯水清洗。
将经过第二步清洗后的硅片用纯水清洗，从而将经过第二步清洗后还附在硅片上的所有清洗溶液(包括还未反应完全的强氧化性溶液、酸性溶液以及在清洗过程中与该些溶液反应而生成的其他液体等)清洗掉。
如此，采用本发明硅片清洗工艺不但能清洗掉附着于硅片表面的颗粒物，还能清洗掉硅片表面的微观金属离子，从而清洗后的硅片表面洁净度高，完全能达到使用需求；而且清洗溶液为液体，不会对硅片造成划伤。
较佳的，上述各清洗步骤采用冲洗的方式进行，具体的说，对着硅片依次喷强氧化性溶液、酸性溶液以及纯水三种清洗液。
每一步清洗时，硅片的上侧以及下侧均被喷清洗液。即是说，强氧化性溶液清洗时，硅片的上侧以及下侧均被喷强氧化性溶液这一清洗液；酸性溶液清洗时，硅片的上侧以及下侧均被喷酸性溶液这一清洗液；纯水清洗时，硅片的上侧以及下侧均被纯水这一清洗液。可采用多根小管径的喷管，喷管一端与装对应溶液与纯水的设备连通，另一端对着硅片，且多根小管径喷管对着硅片的不同位置，控制多根喷管的开/关，从而控制不同清洗液的冲洗。具体的说，先只打开对应强氧化性溶液的喷管，然后只打开对应酸性溶液清洗的喷管，再只打开对应纯水的喷管。如此，每次喷到硅片上的液体(溶液以及纯水)均是未使用过的，从而避免清洗溶液本身对硅片带来的沾污，进而进一步提高硅片洁净度。而不是如传统槽式清洗工艺，传统槽式工艺中各清洗槽内的溶液均是一直使用，槽中溶液的有效成分不够再添加，直到溶液废弃物的浓度达到一定标准再更换，从而传统槽式清洗工艺中，其多次使用的各种溶液本身就会对硅片带来沾污。
采用冲洗的方式，硅片表面上的颗粒物更容易被清洗液冲走，且在经强氧化性溶液冲洗、酸性溶液冲洗以及纯水三重冲洗之后，硅片表面不能与上述溶液反应的颗粒物更是全被冲走；此外，采用冲洗的方式，各种清洗液本身也不容易沾附在硅片上，从而经最后的纯水一冲，还在硅片上的其他液体也很容易就被彻底冲洗掉，从而避免清洗液本身给硅片造成沾污。如此，经本发明工艺清洗后硅片的表面洁净度更高，。
较佳的，清洗过程中，使得硅片处于旋转状态。如此，同一喷管不会一直对着硅片的同一位置冲洗，从而避免清洗液灼伤硅片的情况发生；此外，喷到硅片上的清洗液也会随之硅片旋转而更加快速地流动，如此，清洗液不但能更快覆盖硅片表面，从而加快清洗速度，而且还会更容易流到硅片外，从而第二步清洗后停留在硅片上的液体的量很少，如此，纯水冲洗时能更快更容易完全地冲洗掉硅片上的液体，进一步提高硅片表面的洁净度。
可采用多个间隔设置的卡爪分别夹住硅片外边缘的不同位置，然后再带动硅片旋转。卡爪的结构以及卡爪带动硅片旋转的结构可为任意可行的公知结构，且不是本发明的重点，故不在此赘述。
较佳的，可多次循环上述清洗步骤，从而硅片表面不断形成氧化物(即所述金属氧化物与氧化硅薄膜)再被除去，如此，可彻底除去硅片上的颗粒物以及微观离子等杂质。在本实施例中，循环上述清洗步骤三次。
较佳的，每一硅片单独清洗，即是说，硅片一片一片地清洗，从而避免多片一起清洗导致的片间清洗不均的问题，从而进一步保证硅片清洗后的洁净度。
可只设置一清洗工位，一硅片给被工位的卡爪夹住并被带动旋转时，朝向该硅片进行循环喷相关清洗液，即依次喷强氧化溶液、酸性溶液、纯水，再循环该动作。也可以根据循环次数N设置N×3个工位，一个工位只对应一种液体的喷，即是说，第一至第三个工位分别只喷强氧化溶液、酸性溶液、纯水，第四到第六工位也分别只喷强氧化溶液、酸性溶液、纯水，以此类推，如此，一硅片依次在第一工位与第N×3个工作之间移动，当一硅片往后一个工位移动时，另一硅片即传送过来。
较佳的，经纯水清洗后的硅片被置于无氧环境中(N2或其他惰性气体环境中)进行干燥。如此，可防止干燥过程中硅片表面再次生成氧化物，从而进一步保证硅片的清洗效果以及性能。在本实施例中，硅片在无氧环境中高速旋转而被甩干。用于带动硅片高速旋转的设施可以类似前述卡爪，因其不是本发明的重点，故不在此赘述。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种硅片清洗工艺，其特征在于：依次包括以下步骤：
第一步、强氧化性溶液清洗；
第二步、酸性溶液清洗；
第三步、纯水清洗。
2.根据权利要求1任一项所述的硅片清洗工艺，其特征在于：上述各清洗步骤均采用冲洗的方式进行，对着硅片依次喷强氧化性溶液、酸性溶液以及纯水三种清洗液。
3.根据权利要求2所述的硅片清洗工艺，其特征在于：上述每一步清洗时，硅片的上侧以及下侧均被喷清洗液。
4.根据权利要求3所述的硅片清洗工艺，其特征在于：清洗过程中，使得硅片处于旋转状态。
5.根据权利要求1至4任一项所述的硅片清洗工艺，其特征在于：每一硅片单独清洗。
6.根据权利要求1至5任一项所述的硅片清洗工艺，其特征在于：上述清洗步骤多次循环。
7.根据权利要求1至6任一项所述的硅片清洗工艺，其特征在于：经过纯水清洗后的硅片在无氧环境中进行干燥。
8.根据权利要求7所述的硅片清洗工艺，其特征在于：经过纯水清洗后的硅片在无氧环境中高速旋转而被甩干。
9.根据权利要求1至8所述的硅片清洗工艺，其特征在于：所述强氧化性溶液为双氧水或臭氧水。
10.根据权利要求9所述的硅片清洗工艺，其特征在于：所述酸性溶液为HCL或HF。
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| 阮勇、尤政: "硅MEMS工艺与设备基础", 国防工业出版社, pages: 86 - 90 * |
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