CN111508821A - 晶圆清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种晶圆的清洗方法，包括：将晶圆固定在喷淋设备的清洗台上；预处理，在预处理阶段旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗；在晶圆表面喷洒基于氟化物的化学药剂；后处理，在后处理阶段旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗。本申请通过设置预处理旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，通过旋转晶圆能够使去离子水在晶圆表面充分展开，较为均匀地分布在晶圆表面，从而在喷洒化学药剂后，能够通过分布均匀的去离子水使化学药剂较为均匀地分布在晶圆表面，同时，通过设置后处理旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，从而能够进一步使化学药剂更为均匀地分布在晶圆表面，使刻蚀较为均匀。

Description

晶圆清洗方法
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种晶圆清洗方法。
背景技术
化学清洗是利用各种化学试剂和有机溶剂清除附着在物体表面上的杂质的方法。在半导体制造领域，化学清洗是指清除吸附在半导体、金属材料以及用具等物体表面上的各种有害杂质或者油污的工艺过程。
晶圆清洗是以整个批次或者单一晶圆，通过化学清洗的方法，藉由化学品的浸泡或者喷洒去除脏污的工艺，其主要目的是清除晶圆表面的污染物，例如微尘颗粒(Particle)、有机物(Organic)、无机物以及金属离子(Metal Ion)等杂质。
相关技术中，晶圆清洗是通过喷淋(Batch Spray)设备，在晶圆上喷洒基于氟化物的化学药剂(Fluoride Base Chemical)进行清洗，由于化学药剂中包含氟元素，因此会对晶圆表面的各种薄膜(例如半导体、金属、氧化物、氮化物等薄膜)进行微量的刻蚀来进行清洗。
然而，由于喷淋设备自身的结构原因，喷洒在晶圆表面的化学药剂在晶圆表面分布不均匀，导致晶圆面内刻蚀量不一致，产生“色差”现象，从而影响晶圆产品的制造良率。
发明内容
本申请提供了一种晶圆清洗方法，可以解决相关技术中提供的晶圆清洗方法由于喷洒在晶圆表面的化学药剂在晶圆表面分布不均匀，导致晶圆面内刻蚀量不一致从而影响制造良率的问题。
一方面，本申请实施例提供了一种晶圆清洗方法，包括：
将晶圆固定在喷淋设备的清洗台上；
预处理，在所述预处理阶段旋转所述晶圆且在所述晶圆表面喷洒去离子水(Deionized Water，DIW)进行清洗；
在所述晶圆表面喷洒基于氟化物的化学药剂；
后处理，在所述后处理阶段旋转所述晶圆且在所述晶圆表面喷洒去离子水进行清洗。
可选的，所述预处理包括：
第一次旋转所述晶圆，在第一次旋转所述晶圆的过程中在所述晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，持续第一时间段；
第二次旋转所述晶圆，在二次旋转所述晶圆的过程中在所述晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，持续第二时间段。
可选的，所述第一次旋转的转速的取值范围为600转每分钟(Revolutions PerMinute，RPM)至2000转每分钟。
可选的，所述第一时间段的取值范围为5秒至15秒。
可选的，所述第二次旋转的转速的取值范围为600转每分钟至2000转每分钟。
可选的，所述第二时间段的取值范围为3秒至8秒。
可选的，在所述后处理阶段旋转所述晶圆的过程中添加氮气。
可选的，所述后处理阶段旋转所述晶圆的转速的取值范围为600转每分钟至2000转每分钟。
可选的，所述后处理阶段的持续时间段的取值范围为180秒至300秒。
可选的，所述基于氟化物的化学药剂包括极性溶剂(Dimethysulfoxide)、氟化铵(NH4F)和氢氟酸(HF)中的至少一种。
本申请技术方案，至少包括如下优点：
通过在晶圆表面喷洒基于氟化物的化学药剂之前，设置预处理旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，通过旋转晶圆能够使去离子水在晶圆表面充分展开，较为均匀地分布在晶圆表面，从而在喷洒化学药剂后，能够通过分布均匀的去离子水使化学药剂较为均匀地分布在晶圆表面，同时，通过设置后处理旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，从而能够进一步通过旋转去离子水使化学药剂更为均匀地分布在晶圆表面，进而在一定程度上降低了因为化学药剂分布不均匀所导致的刻蚀不均匀的“色差”现象，提高了晶圆产品的制造良率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是基于相关技术的晶圆清洗方法对晶圆进行清洗后的异常分布示意图；
图2至图5是基于相关技术的晶圆清洗方法对晶圆进行清洗后的光学显微镜图像(Optical Microscope Photo)；
图6是本申请一个示例性实施例提供的晶圆清洗方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参考图1，其示出了基于相关技术的晶圆清洗方法对晶圆进行清洗后的异常分布示意图。如图1所示，通过喷淋设备在晶圆201上喷洒基于氟化物的化学药剂对晶圆201进行清洗后，晶圆201表面的异常区域(如图1中粗线所示的区域)由于刻蚀量不一致，在观察中显现出“色差”。
参考图2至图5，其示出了基于相关技术的晶圆清洗方法对晶圆进行清洗后的光学显微镜图像。其中，图2和图3是异常区域的微观图像，在微观图像中，可以看到异常区域(图2和图3中虚线所示)呈现为较为浅的颜色；图4是正常区域的高倍微观图像，图5是异常区域的高倍微观图像，可以看到异常区域的刻蚀量不均匀。
参考图6，其示出了本申请一个示例性实施例提供的晶圆清洗方法的流程图，该方法可应用于在喷淋设备上对晶圆进行清洗的工艺中，如图6所示，该方法包括：
步骤S1，将晶圆固定在喷淋设备的清洗台上。
步骤S2，预处理，在预处理阶段旋晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗。
预处理中，旋转(Spin off)晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，通过旋转晶圆能够使去离子水在晶圆表面充分展开，较为均匀地分布在晶圆表面，从而在步骤S3中喷洒化学药剂后，能够通过分布均匀的去离子水使化学药剂较为均匀地分布在晶圆表面。
作为步骤S2的一个可选的实施例，预处理包括：
第一次旋转晶圆，在第一次旋转晶圆的过程中在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，持续第一时间段；第二次旋转晶圆，在二次旋转晶圆的过程中在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，持续第二时间段。
可选的，第一次旋转的转速的取值范围为600转每分钟至2000转每分钟；可选的，第一时间段的取值范围为5秒至15秒(通过申请人的大量试验与计算得到，第一时间段的一个优选的时间段为10秒)；可选的，第二次旋转的转速的取值范围为600至2000转每分钟；可选的，第二时间段的取值范围为3秒至8秒(通过申请人的大量试验与计算得到，第二时间段的一个优选的时间段为5秒)。
预处理步骤可通过在喷淋设备中增加指令(Recipe)实现，例如，增加的指令为：
(1)Pre Rinse：Spin:600～2000rpm，DIW Rinse:Above 10s，DIW Temperature:Room Temperature；
(2)Spin off1：Spin：600～2000rpm，Spin Time:Above 5s，DIW rinse off。
步骤S3，在晶圆表面喷洒基于氟化物的化学药剂。
可选的，基于氟化物的化学药剂包括极性溶剂(例如(CH3)2SO)、氟化铵和氢氟酸中的至少一种。可将上述至少一种化合物溶于水(H2O)中制备。
示例性的，针对不同的薄膜，基于氟化物的化学药剂的反应方程式为：
铝(Al)即铝化合物：Al+F→ALF3；AlF3+NH4F→NH4AlF4；
氧化物(Oxide)：SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O；
氮化物(Nitrdie)：Si3N4+4HF+9H2O→3H2SiO3+4NH4F。
步骤S4，后处理，在后处理阶段旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗。
后处理中，旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，通过旋转晶圆能够使去离子水在晶圆表面充分展开，较为均匀地分布在晶圆表面，从而能够进一步通过均匀分布的离子水使化学药剂更为均匀地分布在晶圆表面，进而在一定程度上降低了因为化学药剂分布不均匀所导致的刻蚀不均匀的“色差”现象。
可选的，在后处理阶段旋转晶圆的过程中可添加氮气(即N2 Purge步骤)。
可选的，后处理阶段旋转晶圆的转速的取值范围为600转至2000转每分钟；可选的，后处理阶段的持续时间段的取值范围为180秒至300秒(通过申请人的大量试验与计算得到，该时间段一个优选的时间段为240秒)。
综上所述，本申请实施例中，通过在晶圆表面喷洒基于氟化物的化学药剂之前，设置预处理旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，通过旋转晶圆能够使去离子水在晶圆表面充分展开，较为均匀地分布在晶圆表面，从而在喷洒化学药剂后，能够通过分布均匀的去离子水使化学药剂较为均匀地分布在晶圆表面，同时，通过设置后处理旋转晶圆且在晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，从而能够进一步通过旋转去离子水使化学药剂更为均匀地分布在晶圆表面，进而在一定程度上降低了因为化学药剂分布不均匀所导致的刻蚀不均匀的“色差”现象，提高了晶圆产品的制造良率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗方法，其特征在于，包括：
将晶圆固定在喷淋设备的清洗台上；
预处理，在所述预处理阶段旋转所述晶圆且在所述晶圆表面喷洒去离子水进行清洗；
在所述晶圆表面喷洒基于氟化物的化学药剂；
后处理，在所述后处理阶段旋转所述晶圆且在所述晶圆表面喷洒去离子水进行清洗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括：
第一次旋转所述晶圆，在第一次旋转所述晶圆的过程中在所述晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，持续第一时间段；
第二次旋转所述晶圆，在二次旋转所述晶圆的过程中在所述晶圆表面喷洒去离子水进行清洗，持续第二时间段。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一次旋转的转速的取值范围为600转每分钟至2000转每分钟。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一时间段的取值范围为5秒至15秒。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二次旋转的转速的取值范围为600转每分钟至2000转每分钟。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二时间段的取值范围为3秒至8秒。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述后处理阶段旋转所述晶圆的过程中添加氮气。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述后处理阶段旋转所述晶圆的转速的取值范围为600转每分钟至2000转每分钟。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述后处理阶段的持续时间段的取值范围为180秒至300秒。
10.根据权利要求1至于9任一所述的方法，其特征在于，所述基于氟化物的化学药剂包括极性溶剂、氟化铵和氢氟酸中的至少一种。
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