CN111446188A - 一种半导体硅片表面清洗机构及其清洗工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体硅片表面清洗机构，至少依次具有预清洗单元和酸洗单元；其中，在所述预清洗单元和所述酸洗单元之间还依次具有预酸洗单元和碱洗单元，所述预酸洗单元靠近所述预清洗单元设置；所述预酸洗单元、所述碱洗单元和所述酸洗单元之后分别设有清洗槽；或所述预酸洗单元和所述酸洗单元之后分别设有所述清洗槽。本发明还提出一种半导体硅片表面清洗工艺。本发明可在不破坏硅片表面特性及电特性的前提下，有效地降低硅片表面脏花率，并将残留在硅片上的微尘、金属离子、有机物及其它杂质一同去掉，提高清洗效率，保证清洗质量。
Description
技术领域
本发明属于半导体硅片清洗技术领域，尤其是涉及一种半导体硅片表面清洗机构及其清洗工艺。
背景技术
随着半导体集成电路制程工艺节点越来越先进，对实际制造的几个环节也提出了新要求，清洗环节的重要性日益凸显。清洗的关键性则是由于随着特征尺寸的不断缩小，半导体对杂质含量越来越敏感，而半导体制造中不可避免会引入一些颗粒、有机物、金属和氧化物等污染物。为了减少杂质对芯片良率的影响，实际生产中不仅仅需要提高单次的清洗效率，还需要在几乎所有制程前后都频繁的进行清洗，清洗步骤约占整体步骤的33％，清洗主要是以多步骤的高度无污染洗净程序，包含各种高度洁净的清洗液处理，以去除芯片表面的所有污染物质，使芯片达到可进行芯片加工的状态。
大尺寸化是如今半导体硅片发展趋势，而随着硅片尺寸面积的增加，在切割过程中产生大量的硅粉，同时硅片表面在空气、砂浆液及水液中极易被氧化，形成二氧化硅；而随着硅粉含量的增加，势必会在切割过程中会形成团聚的颗粒型硅粉，这些颗粒型硅粉和散装的硅粉会将会与二氧化硅氧化物、砂浆中的有机物以及硅片表面的其它杂质，共同会造成硅片脏花质量，这样严重影响产品质量。由于集成电路内各元件及连线相当微细，因此制造过程中，现有导致硅片脏花率较高，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成硅片内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。
因此在清洗过程中，如何设计一种适用于大尺寸硅片的清洗机构及清洗工艺，在不破坏硅片表面特性及电特性的前提下，有效地降低硅片表面脏花率，并将残留在硅片上的微尘、金属离子、有机物及其它杂质一同去掉，提高清洗效率是高质量、低成本加工大尺寸化硅片生产的关键。
发明内容
本发明提供一种半导体硅片表面清洗机构及其清洗工艺，尤其适用于大尺寸硅片的清洗，解决了现有清洗过程中硅片脏花率高且表面清洗不干净的形成的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种半导体硅片表面清洗机构，至少依次具有预清洗单元和酸洗单元；其中，
在所述预清洗单元和所述酸洗单元之间还依次具有预酸洗单元和碱洗单元，所述预酸洗单元靠近所述预清洗单元设置；
所述预酸洗单元、所述碱洗单元和所述酸洗单元之后分别设有清洗槽；
或所述预酸洗单元和所述酸洗单元之后分别设有所述清洗槽。
进一步的，所述预酸洗单元、所述碱洗单元和所述酸洗单元分别至少包括一个预酸洗槽、一个碱洗槽和一个酸洗槽。
进一步的，所述酸洗单元后设有两个所述清洗槽，靠近所述酸洗单元的所述清洗槽为快排冲水槽。
进一步的，所述预酸洗槽、所述碱洗槽和所述酸洗槽均设有发射兆声波的兆声装置，所述预酸洗槽、所述碱洗槽和所述酸洗槽中的兆声波频率相同；
所述预酸洗槽、所述碱洗槽和所述酸洗槽中的兆声波频率为860-950kHz。
进一步的，所述预酸洗槽、所述碱洗槽和所述酸洗槽中均设有加热器，所述加热器在所述预酸洗槽中的温度与在所述碱洗槽和所述酸洗槽中的温度不同。
进一步的，所述预清洗单元至少包括一个预清洗槽，所述预清洗槽和所述清洗槽均为纯水槽；
所述预清洗槽中设有发射超声波的超生装置，所述预清洗槽中的超声波频率小于所述预酸洗槽中的兆声波频率；
所述预清洗槽中的超声波频率为25-35kHz。
进一步的，在所述酸洗单元之后还设有干燥单元，所述干燥单元包括满提拉槽和烘干槽；所述满提拉槽靠近所述酸洗单元设置。
一种半导体硅片表面清洗工艺，采用如上任一项所述的清洗机构，执行所述硅片依次经所述预清洗单元、所述预酸洗单元、所述碱洗单元和所述酸洗单元进行清洗，其中，所述预酸洗单元和所述酸洗单元所用药液不同，且清洗温度不同。
进一步的，所述预酸洗单元的药液为HF与H2O的混合液，HF：H2O的体积比为1：15-20；所述预酸洗单元中的温度为25-35℃。
进一步的，所述酸洗单元的药液为HCL、H2O2和H2O的混合液体，HCL:H2O2:H2O的体积比为1:1:3-5，清洗温度为45-55℃；
所述碱洗单元的药液为NH4OH、H2O2和H2O的混合液体，NH4OH:H2O2:H2O的体积比为3-4:4-5:12-15，清洗温度为45-55℃。
与现有技术相比，采用本发明提出的清洗机构和清洗工艺，能够在不破坏硅片表面特性及电特性的前提下，有效地降低硅片表面脏花率并使硅片脏花率小于0.5％；还可完全将残留在硅片上的微尘、金属离子、有机物及其它杂质一同去掉，清洗质量好，清洗效率高。
附图说明
图1是本发明一实施例的硅片表面清洗机构的结构示意图；
图2是本发明一实施例的预清洗单元的结构示意图；
图3是本发明一实施例的预酸洗单元的结构示意图；
图4是本发明一实施例的一号清洗槽的结构示意图；
图5是本发明一实施例的三号清洗槽的结构示意图；
图6是本发明另一实施例的硅片表面清洗机构的结构示意图；
图7是采用本实施例清洗工艺清洗后硅片表面形貌；
图8是采用现有技术清洗工艺清洗后硅片表面形貌。
图中：
100、预清洗单元 110、预清洗槽 120、超声装置
200、预酸洗单元 210、预酸洗槽 220、加热器
230、兆声装置 300、碱洗单元 310、碱洗槽
400、酸洗单元 410、酸洗槽 500、清洗槽组
510、一号清洗槽 520、二号清洗槽 530、三号清洗槽
531、上槽 532、下槽 533、喷水管
540、四号清洗槽 600、干燥单元 610、满提拉槽
620、烘干槽
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本实施例提出一种半导体硅片表面清洗机构，如图1所示，至少依次具有预清洗单元100和酸洗单元400，其中，在预清洗单元100和酸洗单元400之间还依次设有预酸洗单元200和碱洗单元300，同时在酸洗单元400之后还设有干燥单元600，预酸洗单元200靠近预清洗单元100设置，碱洗单元300靠近酸洗单元400设置。在预酸洗单元200、碱洗单元300和酸洗单元400之间还设有清洗槽组500，预酸洗单元200、碱洗单元300和酸洗单元400之后分别均设有一号清洗槽510、二号清洗槽520、三号清洗槽530和四号清洗槽540。
具体地，如图2所示，预清洗单元100至少包括一个预清洗槽110，主要用于去除硅片表面附着的硅粉以及大块颗粒、杂质，同时在预清洗槽110中还设有发射超声波的超声装置120，预清洗槽110为纯水槽，也即是去离子水槽，预清洗槽110中的纯水温度为常温。预清洗槽110中的超声装置120的超声波频率为25-35kHz。因刚切割完毕的硅片，表面含有大量的颗粒型硅粉和散装的硅粉硅粉相对于其它微粒杂质体积都较大，硅片表面还会附着有大块的颗粒或大块的金属杂质。在预清洗单元100的预清洗槽110中设置频率为25-35kHz的超声装置120，在强烈的超声波的作用下，硅片表面的大块颗粒受声波振动，使这些硅粉和大块颗粒、杂质与硅片产生空隙，同时受水流的冲击，进而硅片表面附着的颗粒型和散装型的硅粉颗粒、大块污染杂质和大块金属颗粒被加速清洗。超声波的设置不仅结构简单、操作方便，清洗面积包括但不限硅片表面面积，尤其是对于大尺寸硅片的清洗，不仅不会破坏硅片表面质量，而且还可进一步提高预清洗的效果，提高预清洗效率。
如图3所示，预酸洗单元200主要用于去除硅片表面的氧化层，形成一种易溶于水的物质，而后在一号清洗槽510中随纯水而被排出。预酸洗单元200至少包括一个预酸洗槽210，预酸洗槽210中药液为HF与H2O的混合液，其中，HF：H2O的体积比为1：15-20，且在预酸洗槽210中须设有加热器220，加热器220的温度保持在25-35℃内，在这一温度下，可使药液反应更加充分。HF与硅片表面氧化层二氧化硅进行反应，具体反应公式：
6HF+SiO2＝H2SiF6+2H2O
H2SiF6是一种易于溶于水的物质，经预酸洗槽210酸洗后，可完全去除氧化层二氧化硅以及贴敷在二氧化硅氧化层上的有机玷污，进而可提高硅片表面洁净度，为后续碱洗和酸洗提供良好的表面基础。
为进一步加速药液的反应，在预酸洗槽210中还设有频率为860-950kHz的发射兆声波的兆声装置230，兆声装置230发射的兆声波频率大于预清洗槽110中的超声装置120发射的超声波频率。清洗时，这一频振的兆声波推动药液分子加速运动，被加速的溶液分子以高速的流体波连续冲击晶片表面，使硅片表面的氧化层二氧化硅与HF充分反应生成易溶于水的H2SiF6，从而进一步有效去除硅片表面氧化层二氧化硅以及贴敷在二氧化硅氧化层上的有机玷污。
本实施例设置的清洗机构是逐步且逐层地去除硅片表面的金属杂质及颗粒物杂质，需要对预酸洗后的硅片表面再依次进行碱洗和酸洗，故在预酸洗单元200中仅用一种成分的HF即可，无需增加其它成分的酸液。
预酸洗之后，将硅片流入一号清洗槽510进行清洗，一号清洗槽510为纯水槽，清洗温度为室温即可，普通连续蓄水，结构如图4所示，主要是去除硅片表面被HF去除的氧化层和贴敷在二氧化硅氧化层上的有机玷污，同时去除预酸洗药液。
碱洗单元300至少包括一个碱洗槽310，主要用于去除氧化层下方附着的部分金属颗粒和有机物。碱洗槽310的药液为NH4OH、H2O2和H2O的混合液体，NH4OH:H2O2:H2O的体积比为3-4:4-5:12-15，碱洗温度为45-55℃，与预酸洗槽210的结构相同，在碱洗槽310内也设有加热器，以保证药液清洗温度保持在45-55℃范围内；同时在碱洗槽310内也设有发射兆声波的兆声装置(图省略)，且兆声波的频率与预酸洗槽210中的兆声波频率相同，均为860-950kHz。兆声装置的设置可进一步加速药液成分的化学反应，即先通过H2O2使部分金属颗粒和有机物被强氧化，强氧化后的物质被NH4OH溶解，使部分金属颗粒和有机物变成水溶性化合物，碱液清洗去除的金属主要是Cu，被去除的金属颗粒和有机物可在随后的清洗槽中随纯水的冲洗而被排除。
在碱洗单元200和酸洗单元300之间可设有二号清洗槽520，如图1所示，主要是使被碱洗去除的金属颗粒和有机物在硅片被酸洗之前即随纯水冲洗排走，二号清洗槽520的结构与一号清洗槽510相同，温度为常温。这一结构的设置，即刻氧化即刻清洗，不留沉积，避免交叉药液清洗，也可及时处理掉碱洗后硅片残留的碱洗药液，清洗效果好且清洗效率高。
酸洗单元300主要用于去除硅片表面的金属离子和金属氧化物，至少包括一个酸洗槽310，酸洗槽310中的药液为HCL、H2O2和H2O的混合液体，HCL:H2O2:H2O的体积比为1:1:3-5，酸洗温度为45-55℃。在酸洗槽310中设有加热器和兆声装置(图省略)，加热器可保证酸洗温度恒定在45-55℃范围内，酸洗槽310中的兆声波频率也为860-950kHz，可进一步加速药液成分的化学反应，即H2O2使金属离子氧化生产金属氧化物，这些金属氧化物与盐酸溶液作用生成可溶性的络合物，酸液清洗去除的金属主要是AL、Fe、Na等金属离子，这些络合物在随后的三号清洗槽630中被快速冲洗的纯水清洗。
被酸洗后的硅片之后依次进入快速排水冲洗的三号清洗槽530中进行清洗，三号清洗槽530的结构，如图5所示，包括上下连通的上槽531和下槽532，上槽531内侧设有两组沿上槽531长度方向对称设置的喷淋管533，均朝硅片中心喷淋，形成交叉的喷淋方式对硅片进行喷淋冲洗；下槽532作为储水槽一直都注满纯水，上槽531在清洗时会充满水并没过硅片。清洗时，纯水流动一定时间后快速将上槽531中的水进入储水槽的下槽532内，同时保持在上槽531中的喷淋管533一直对硅片进行交叉喷淋；喷淋一定时间后，再停止喷淋，进而完成硅片的清洗工作。三号清洗槽530主要是去除硅片表面残留的酸洗药液和残留杂质。之后再进入四号清洗槽540中进行终极清洗，以保证硅片表面清洗干净。
也可在碱洗单元200完成后直接进入酸洗单元300中进行处理，如图6所示，这一结构即省略了在碱洗槽210和酸洗槽310之间设置的二号清洗槽520，碱洗单元200和酸洗单元300连续进行，从而节约一次纯水清洗，在碱洗单元200去除掉的金属颗粒和有机物大部分都溶液于水中，直接在碱洗槽210中沉积或去除，只有部分颗粒或有机物还未被完全清除，但其随之进入酸洗槽310后，酸洗药液直接对硅片表面的其它金属及金属氧化物进行氧化酸洗形成易溶于水的络合物，同时在硅片残留的碱液被酸洗槽310中的HCL中和，碱洗中残留的部分颗粒或有机物在酸洗槽310中被酸洗液HCL清除，随后与被酸洗去除的其它金属和金属氧化物一同进入后续快排的三号清洗槽530和四号清洗槽540中依次进行清洗，仍然可以完全去除掉硅片表面的杂质，获得表面干净的硅片。
最后再在烘干单元600中进行烘干脱水，烘干单元600依次设有满提拉槽610和烘干槽620，慢提拉槽610为纯水槽，是通过缓慢地带动硅片向上提起，使硅片表面的水膜自然流下，避免硅片烘干后表面有水印形成。在慢提拉槽610清洗结束后，再将硅片移动至烘干槽620内进行烘干，烘干槽620的设置是使硅片彻底干燥，整个烘干过程处在高纯氮气氛围内，最终获得表面质量干净且产品质量合格的硅片。
工作时，预清洗单元100主要去除硅片表面附着的硅粉以及大块颗粒、杂质；预酸洗单元200主要用HF去除硅片表面的氧化层，形成一种易溶于水的物质，而后在一号清洗槽510中随纯水而被排出；碱洗单元300主要用于去除氧化层下方的部分金属颗粒和有机物，即先通过H2O2使部分金属颗粒和有机物被强氧化，强氧化后的物质被NH4OH溶解，使部分金属颗粒和有机物变成水溶性化合物，可在二号清洗槽520中随纯水的冲洗而被排除；酸洗单元400主要用于去除硅片表面金属离子和金属氧化物，即H2O2使金属离子氧化生产金属氧化物，这些金属氧化物与盐酸溶液作用生成可溶性的络合物，随后在三号清洗槽530中被快速冲洗的纯水的清洗，以去除硅片表面的药液和残留杂质；然后再进入四号清洗槽540中进行终极清洗，以保证硅片表面清洗干净；最后再在烘干单元600中进行烘干脱水，获得表面质量干净且产品质量合格的硅片。
经碱洗单元300清洗后也可直接进入酸洗单元400连续进行酸洗，随后依次进入三号清洗槽530中快速冲洗和四号清洗槽540中终极清洗，再进入烘干单元600中进行烘干脱水，同样可获得所需硅片。
一种半导体硅片表面清洗工艺，采用如上所述的清洗机构，步骤如下：
第一步：执行硅片在预清洗单元10内进行预清洗，以去除硅片表面附着的硅粉以及大块颗粒、杂质。
具体地，如图2所示，预清洗单元100的预清洗槽110为纯水槽，纯水温度为常温；在预清洗槽110中设有发射超声波的超声装置120，超声装置120中的超声波频率为25-35kHz。因刚切割完毕的硅片，表面含有大量的颗粒型硅粉和散装的硅粉硅粉相对于其它微粒杂质体积都较大，硅片表面还会附着有大块的颗粒或大块的金属杂质。在预清洗槽110中设置频率为25-35kHz的超声装置120，在强烈的超声波的作用下，硅片表面的大块颗粒受声波振动，使这些硅粉和大块颗粒、杂质与硅片产生空隙，同时受水流的冲击，进而硅片表面附着的颗粒型和散装型的硅粉颗粒、大块污染杂质和大块金属颗粒被加速清洗。超声装置120的设置不仅结构简单、操作方便，清洗面积包括但不限硅片表面面积，尤其是对于大尺寸硅片的清洗，不仅不会破坏硅片表面质量，而且还可进一步提高预清洗的效果，提高预清洗效率。
第二步：在预酸洗单元200内进行预酸洗，以去除硅片表面的氧化层，形成一种易溶于水的物质，而后在一号清洗槽510中随纯水而被排出。
具体地，如图3所示，预酸洗槽210中药液为HF与H2O的混合液，其中，HF：H2O的体积比为1：15-20。在预酸洗槽210中设有加热器220，以温度保持在25-35℃内，这一温度可使药液反应更加充分。HF与硅片表面氧化层二氧化硅进行反应，具体反应公式：
6HF+SiO2＝H2SiF6+2H2O
H2SiF6是一种易于溶于水的物质，经预酸洗槽210中的药液酸洗后，可完全去除氧化层二氧化硅以及贴敷在二氧化硅氧化层上的有机玷污，进而可提高硅片表面洁净度，为后续碱洗和酸洗提供良好的表面基础。
为进一步加速药液的反应，在预酸洗槽210中还设有频率为860-950kHz的发射兆声波的兆声装置230，清洗时，这一频振的兆声波可推动药液分子加速运动，被加速的溶液分子以高速的流体波连续冲击晶片表面，使硅片表面的氧化层二氧化硅与HF充分反应生成易溶于水的H2SiF6，从而进一步有效去除硅片表面氧化层二氧化硅以及贴敷在二氧化硅氧化层上的有机玷污。
预酸洗之后，将硅片流入一号清洗槽510纯水中进行清洗，清洗温度为室温即可，如图4所示，主要是去除硅片表面被HF去除的氧化层和贴敷在二氧化硅氧化层上的有机玷污，同时去除预酸洗药液。
第三步：在碱洗单元300内进行碱洗，以去除氧化层下方的部分金属颗粒和有机物。
具体地，碱洗槽310的药液为NH4OH、H2O2和H2O的混合液体，NH4OH:H2O2:H2O的体积比为3-4:4-5:12-15，碱洗温度为45-55℃，与预酸洗槽210的结构相同，在碱洗槽310内也设有加热器，以保证药液清洗温度保持在45-55℃范围内；同时在碱洗槽310内也设有发射兆声波的兆声装置，且兆声波的频率与预酸洗槽210的频率相同，均为860-950kHz。兆声装置的设置可进一步加速药液成分的化学反应，即先通过H2O2使部分金属颗粒和有机物被强氧化，强氧化后的物质被NH4OH溶解，使部分金属颗粒和有机物变成水溶性化合物，碱液清洗去除的金属主要是Cu，被去除的金属颗粒和有机物可在随后的清洗槽中随纯水的冲洗而被排除。
在碱洗单元200和酸洗单元300之间可设有二号清洗槽520，如图1所示，主要是使被碱洗去除的金属颗粒和有机物在硅片被酸洗之前即随纯水冲洗排走，二号清洗槽520的结构与一号清洗槽510相同，温度为常温。这一结构的设置，即刻氧化即刻清洗，不留沉积，避免交叉药液清洗，也可及时处理掉碱洗后硅片残留的碱洗药液，清洗效果好且清洗效率高。
也可在碱洗单元200完成后直接进入酸洗单元300中进行处理，如图6所示，这一结构即省略了在碱洗槽210和酸洗槽310之间设置的二号清洗槽520，碱洗单元200和酸洗单元300连续进行，从而节约一次纯水清洗，在碱洗单元200去除掉的金属颗粒和有机物大部分都溶液于水中，直接在碱洗槽210中沉积或去除，只有部分颗粒或有机物还未被完全清除，但其随之进入酸洗槽310后，酸洗药液直接对硅片表面的其它金属及金属氧化物进行氧化酸洗形成易溶于水的络合物，同时在硅片残留的碱液被酸洗槽310中的HCL中和，碱洗中残留的部分颗粒或有机物在酸洗槽310中被酸洗液HCL清除，随后与被酸洗去除的其它金属和金属氧化物一同进入后续快排的三号清洗槽530和四号清洗槽540中依次进行清洗，仍然可以完全去除掉硅片表面的杂质，获得表面干净的硅片。
第四步：在酸洗单元400内进行酸洗，去除硅片表面金属离子和金属氧化物。
具体地，酸洗槽310中的药液为HCL、H2O2和H2O的混合液体，HCL:H2O2:H2O的体积比为1:1:3-5，酸洗温度为45-55℃。在酸洗槽310中设有加热器和发射兆声波的兆声装置，加热器可保证酸洗温度恒定在45-55℃范围内，酸洗槽310中的兆声波频率也为860-950kHz，可进一步加速药液成分的化学反应，即H2O2使金属离子氧化生产金属氧化物，这些金属氧化物与盐酸溶液作用生成可溶性的络合物，酸液清洗去除的金属主要是AL、Fe、Na等金属离子，这些络合物在随后的三号清洗槽630中被快速冲洗的纯水清洗。
被酸洗后的硅片之后进入快速排水冲洗的三号清洗槽530中进行清洗，主要是去除硅片表面残留的酸洗药液和残留杂质。三号清洗槽530的结构，如图5所示，清洗时，纯水流动一定时间后快速将上槽531中的水进入储水槽的下槽532内，同时保持在上槽531中的喷淋管533一直对硅片进行交叉喷淋；喷淋一定时间后，再停止喷淋，进而完成硅片的清洗工作。然后再进入四号清洗槽540中进行终极清洗，以保证硅片表面清洗干净。
第五步：在干燥单元600内进行脱水干燥，获得表面质量干净且产品质量合格的硅片。
具体地，使清洗完后的硅片依次进入干燥单元600中的满提拉槽610和烘干槽620，慢提拉槽610为纯水槽，是通过缓慢地带动硅片向上提起，使硅片表面的水膜自然流下，避免硅片烘干后表面有水印形成。在慢提拉槽610清洗结束后，再将硅片移动至烘干槽620内进行烘干，烘干槽620的设置是使硅片彻底干燥，整个烘干过程处在高纯氮气氛围内，最终获得表面质量干净且产品质量合格的硅片。
以直径为300mm的硅片为例，其它参数不变，以本设施实例所述的清洗工艺与现有技术相比，获得的脏花率的对比值如表1所示。
表1脏花率对比值
采用本实施例清洗工艺后硅片的表面形貌如图7所示，采用现有清洗工艺后硅片表面形貌如图8所示，从两图中看出，使用本工艺清洗后，硅片表面干净、光滑、明亮且无脏花出现，清洗质量好；采用现有清洗工艺清洗的硅片表面脏花明显，有油污，无法清洗干净，清洗效果差。
1、采用本发明提出的清洗机构和清洗工艺，能够在不破坏硅片表面特性及电特性的前提下，有效地降低硅片表面脏花率并使硅片脏花率小于0.5％；还可完全将残留在硅片上的微尘、金属离子、有机物及其它杂质一同去掉，清洗质量好，清洗效率高。
2、根据预清洗单元与预酸洗单元、碱洗单元和酸洗单元所清洗的特点不同而设置不同频率的超声波或兆声波，以提高清洗效果；即在预清洗单元中设置频率为25-35kHz的超声波，以加速清洗硅片表面附着的颗粒型和散装型的硅粉颗粒、大块污染杂质和大块金属颗粒；在预酸洗单元、碱洗单元和酸洗单元中设置频率为860-950kHz的兆声波并结合药液试剂的化学反应，可进一步推动药液分子的加速运动，以高速的流体波连续冲击晶片表面，使硅片表面附着的微小的颗粒和细小杂质被强制去除并进入到清洗液中。
3、预清洗单元主要去除硅片表面附着的硅粉以及大块颗粒、杂质；预酸洗单元主要用HF去除硅片表面的氧化层，形成一种易溶于水的物质，而后在一号清洗槽中随纯水而被排出；碱洗单元主要用于去除氧化层下方的部分金属颗粒和有机物，即先通过H2O2使部分金属颗粒和有机物被强氧化，强氧化后的物质被NH4OH溶解，使部分金属颗粒和有机物变成水溶性化合物，可在二号清洗槽中随纯水的冲洗而被排除；酸洗单元主要用于去除硅片表面金属离子和金属氧化物，即H2O2使金属离子氧化生产金属氧化物，这些金属氧化物与盐酸溶液作用生成可溶性的络合物，随后在三号清洗槽中被快速冲洗的纯水的清洗，以去除硅片表面的药液和残留杂质；然后再进入四号清洗槽中进行终极清洗，以保证硅片表面清洗干净；最后再在烘干单元中进行烘干脱水，获得表面质量干净且产品质量合格的硅片。
4、经碱洗单元清洗后也可直接进入酸洗单元连续进行酸洗，随后依次进入三号清洗槽中快速冲洗和四号清洗槽中终极清洗，再进入烘干单元中进行烘干脱水，同样可获得所需硅片。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，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)
1.一种半导体硅片表面清洗机构，其特征在于，至少依次具有预清洗单元和酸洗单元；其中，
在所述预清洗单元和所述酸洗单元之间还依次具有预酸洗单元和碱洗单元，所述预酸洗单元靠近所述预清洗单元设置；
所述预酸洗单元、所述碱洗单元和所述酸洗单元之后分别设有清洗槽；
或所述预酸洗单元和所述酸洗单元之后分别设有所述清洗槽。
2.根据权利要求1所述的一种半导体硅片表面清洗机构，其特征在于，所述预酸洗单元、所述碱洗单元和所述酸洗单元分别至少包括一个预酸洗槽、一个碱洗槽和一个酸洗槽。
3.根据权利要求2所述的一种半导体硅片表面清洗机构，其特征在于，所述酸洗单元后设有两个所述清洗槽，靠近所述酸洗单元的所述清洗槽为快排冲水槽。
4.根据权利要求2或3所述的一种半导体硅片表面清洗机构，其特征在于，所述预酸洗槽、所述碱洗槽和所述酸洗槽均设有发射兆声波的兆声装置，所述预酸洗槽、所述碱洗槽和所述酸洗槽中的兆声波频率相同；
所述预酸洗槽、所述碱洗槽和所述酸洗槽中的兆声波频率为860-950kHz。
5.根据权利要求4所述的一种半导体硅片表面清洗机构，其特征在于，所述预酸洗槽、所述碱洗槽和所述酸洗槽中均设有加热器，所述加热器在所述预酸洗槽中的温度与在所述碱洗槽和所述酸洗槽中的温度不同。
6.根据权利要求2-3、5任一项所述的一种半导体硅片表面清洗机构，其特征在于，所述预清洗单元至少包括一个预清洗槽，所述预清洗槽和所述清洗槽均为纯水槽；
所述预清洗槽中设有发射超声波的超声装置，所述预清洗槽中的超声波频率小于所述预酸洗槽中的兆声波频率；
所述预清洗槽中的超声波频率为25-35kHz。
7.根据权利要求6所述的一种半导体硅片表面清洗机构，其特征在于，在所述酸洗单元之后还设有干燥单元，所述干燥单元包括满提拉槽和烘干槽；所述满提拉槽靠近所述酸洗单元设置。
8.一种半导体硅片表面清洗工艺，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的清洗机构，执行所述硅片依次经所述预清洗单元、所述预酸洗单元、所述碱洗单元和所述酸洗单元进行清洗，其中，所述预酸洗单元和所述酸洗单元所用药液不同，且清洗温度不同。
9.根据权利要求8所述的一种半导体硅片表面清洗工艺，其特征在于，所述预酸洗单元的药液为HF与H2O的混合液，HF：H2O的体积比为1：15-20；所述预酸洗单元中的温度为25-35℃。
10.根据权利要求8或9所述的一种半导体硅片表面清洗工艺，其特征在于，所述酸洗单元的药液为HCL、H2O2和H2O的混合液体，HCL:H2O2:H2O的体积比为1:1:3-5，清洗温度为45-55℃；
所述碱洗单元的药液为NH4OH、H2O2和H2O的混合液体，NH4OH:H2O2:H2O的体积比为3-4:4-5:12-15，清洗温度为45-55℃。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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