CN115463876A - 碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法 - Google Patents
碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115463876A CN115463876A CN202211129187.6A CN202211129187A CN115463876A CN 115463876 A CN115463876 A CN 115463876A CN 202211129187 A CN202211129187 A CN 202211129187A CN 115463876 A CN115463876 A CN 115463876A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cleaning
- silicon carbide
- carbide wafer
- hole
- wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 253
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 90
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims abstract description 120
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 71
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 21
- CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L tungstic acid Chemical compound O[W](O)(=O)=O CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 36
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 21
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 14
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 13
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 13
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011086 high cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 42
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 24
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 2
- 241001089723 Metaphycus omega Species 0.000 description 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B13/00—Accessories or details of general applicability for machines or apparatus for cleaning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/14—Removing waste, e.g. labels, from cleaning liquid; Regenerating cleaning liquids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明涉及碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法，包括清洗槽、旋转盘、布垫、清洗流体喷射机构，清洗流体喷射机构包括混合箱、倒圆台形过渡管、喷头。所述碳化硅晶片单面清洗机即可通入单流体进行喷淋清洗，也可采用二流体对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗，尤其是对8英寸及其以上的大面积碳化硅晶片的清洗，清洗效果好，清洗效率高。本发明所述碳化硅晶片的清洗方法通过对脱胶清洗后的碳化硅晶片采用所述碳化硅晶片单面清洗机进行单面清洗，整个清洗过程，无需频换更换清洗液的种类，只需要采用由氢氟酸、白钨酸所特制成的清洗液，一直进行清洗，最终即可达到高洁净度的晶片表面洁净度要求，清洗工序简单。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法，属于半导体器件专用设备制造技术领域。
背景技术
半导体晶片在转变为功能性微电路时经历了许多微制造步骤。特别是晶片清洗在器件制造过程中会发生很多次。为确保质量和可靠性，理想的晶圆清洁工艺应去除掩蔽和等离子蚀刻后残留的任何残留物。
目前有三种主要的湿法清洁技术：湿台清洁系统、批量喷雾清洁系统和单晶片旋转清洁系统。单晶片旋转清洗系统一次处理一个晶片，在每个晶片的基础上提供更均匀的清洁。使用连续的单晶片清洗方法，工艺混乱只会影响一个晶片，而不是整个多晶片盒。因此，相对于平行清洗方法，单晶片旋转清洗实际上提高了整体工艺效率。
具有更大功能和更低功率需求的微电路的生产需要越来越精细的电路图案。对于最先进节点上的功能，关键尺寸目前低于32 nm，可以小至14nm。单晶圆旋转清洗已成为应用于这些尺寸特征的主要方法。
无论是公开号CN113083766A的《单片晶圆清洗方法》，还是公开号为CN112871811A的《单片晶圆清洗系统及方法》，其主要的清洗设备都是最少包含有一个可以围绕其中心轴旋转晶圆的旋转盘上、最少一个喷嘴（用于喷液），晶圆被放置在旋转晶圆的旋转盘。液体从喷嘴中喷出，而旋转盘以相对较低的速度（100-300RPM）旋转，喷淋的液体与晶圆之间做相对运动，从而完成对晶圆的单次清洗。之后，可通过另一个喷嘴将N2吹到晶片上并增加转速（至1000-2000RPM）来进行干燥。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法，具体技术方案如下：
碳化硅晶片单面清洗机，包括清洗槽、安装在清洗槽内部的旋转盘、设置在旋转盘盘面的布垫、清洗流体喷射机构，所述清洗流体喷射机构包括混合箱、倒圆台形过渡管、喷头，所述混合箱的一侧设置有进气孔，所述进气孔外接有进气管，所述混合箱的另一侧设置有进液孔，所述进液孔外接有进液管，所述过渡管的上端与混合箱的下端连通，所述喷头的上端与过渡管的下端连通。
上述技术方案的进一步优化，所述混合箱的内侧壁为单叶双曲面结构，所述喷头包括外壳，所述外壳在竖直平面的投影为等腰梯形，所述外壳在水平面的投影为S形，S形由两段弧形结构构成，所述弧形结构对应的圆心角为112~116°；所述外壳的上端设置有S形的进入口，所述外壳的下端设置有排出口，所述排出口包括位于中央的圆形第一通孔、两个第二通孔，两个第二通孔以第一通孔为对称中心呈中心对称设置，所述第二通孔的轴线为弧形，所述第二通孔的首端与第一通孔连通，所述第二通孔的尾端朝向外壳的侧边，所述第二通孔的宽度按照远离第一通孔的方向呈连续增大设置。
上述技术方案的进一步优化，所述布垫的表面设置有若干个呈同心圆结构的标记圈。
上述技术方案的进一步优化，所述碳化硅晶片单面清洗机还包括用来带动清洗流体喷射机构远离旋转盘的旋转机构；
当碳化硅晶片放置在布垫上方时，所述旋转机构带动清洗流体喷射机构转动至布垫的正上方，所述清洗流体喷射机构喷射出清洗液进行清洗作业；
当清洗作业完成后，所述旋转机构带动清洗流体喷射机构转动至少90°使得清洗流体喷射机构远离布垫，取下布垫上方清洗完成的碳化硅晶片，清洗完成。
上述技术方案的进一步优化，所述混合箱的上下两端的拐角处设置有圆弧过渡部。
碳化硅晶片的清洗方法，包括：
对碳化硅晶片使用有机溶剂进行脱胶清洗；
采用所述的碳化硅晶片单面清洗机对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗；
对单面清洗后的碳化硅晶片进行DIW清洗、干燥。
上述技术方案的进一步优化，所述碳化硅晶片单面清洗机中清洗流体喷射机构通过喷射二流体对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗；二流体由清洗液、臭氧混合构成，所述清洗液的压力为0.16MPa，流量为330L/min；臭氧的压力为0.3MPa，流量为200L/min。
上述技术方案的进一步优化，所述清洗液为氢氟酸、白钨酸按照质量比13:（1.1~1.3）的比例混合制成，所述氢氟酸是氢氟酸与水按照质量比为1:99的比例混合制成。
上述技术方案的进一步优化，所述DIW清洗的试剂为去离子水，去离子水的电阻率为16～20MΩ•cm。
上述技术方案的进一步优化，脱胶清洗所用的有机溶剂为异丙醇。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种碳化硅晶片单面清洗机，该碳化硅晶片单面清洗机通过对喷头的结构优化设计，即可通入单流体（只有清洗液）进行喷淋清洗，也可采用二流体（臭氧与清洗液的混合）对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗，尤其是对8英寸及其以上的大面积碳化硅晶片的清洗，清洗效果好，清洗效率高。
本发明还提供了一种碳化硅晶片的清洗方法，通过对脱胶清洗后的碳化硅晶片采用所述碳化硅晶片单面清洗机进行单面清洗，整个清洗过程，无需频换更换清洗液的种类，只需要采用由氢氟酸、白钨酸所特制成的清洗液，一直进行清洗，最终即可达到高洁净度的晶片表面洁净度要求（表面颗粒物总数小于20个），清洗工序简单。
附图说明
图1为本发明所述碳化硅晶片单面清洗机的结构示意图；
图2为本发明所述清洗流体喷射机构的结构示意图；
图3为本发明所述喷头的结构示意图；
图4为本发明所述喷头与过渡管的连接示意图（仰视状态）；
图5为对照例8中对照喷头与过渡管的连接示意图（仰视状态）；
图6为对照例9中对照喷头的结构示意图（仰视状态）；
图7为本发明x值与t的趋势图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，所述碳化硅晶片单面清洗机，包括清洗槽10、安装在清洗槽10内部的旋转盘11、设置在旋转盘11盘面的布垫12、清洗流体喷射机构20，所述清洗流体喷射机构20包括混合箱21、倒圆台形过渡管23、喷头22，所述混合箱21的一侧设置有进气孔，所述进气孔外接有进气管24，所述混合箱21的另一侧设置有进液孔，所述进液孔外接有进液管25，所述过渡管23的上端与混合箱21的下端连通，所述过渡管23上端的内径大于过渡管23下端的内径，所述喷头22的上端与过渡管23的下端连通。
其中，所述布垫12的表面设置有若干个呈同心圆结构的标记圈，所述布垫12优选为聚氨酯抛光垫。标记圈可以按照对应尺寸的碳化硅晶片设置，如6英寸、8英寸、12英寸、17.7英寸、26.6英寸等，标记圈的设置，使得碳化硅晶片在布垫12、旋转盘11的中心处易对中。
清洗流体喷射机构20可以只喷射清洗液，也可喷射二流体。
进气管24外接气源，如臭氧气瓶，可通过软管连接。进液管25可通过软管外接耐腐蚀泵，清洗液通过耐腐蚀泵最终被输入到混合箱21的内部，依次通过过渡管23，最终从喷头22处向下喷射，对着布垫12上的碳化硅晶片进行清洗。
如果采用二流体进行清洗，那么臭氧通过进气管24进入到混合箱21内，由于进气孔与进液孔呈相对设置，如此，气液能够在短时间内混合成二流体。
混合箱21内的流体经过过渡管23的聚压之后，最终从喷头22处喷出。
实施例2
基于实施例1，如图2~4所示，所述混合箱21的内侧壁为单叶双曲面结构，所述喷头22包括外壳221，所述外壳221在竖直平面的投影为等腰梯形，所述外壳221在水平面的投影为S形，S形由两段弧形结构构成，所述弧形结构对应的圆心角为112~116°；所述外壳221的上端设置有S形的进入口222，所述外壳221的下端设置有排出口，所述排出口包括位于中央的圆形第一通孔223、两个第二通孔224，两个第二通孔224以第一通孔223为对称中心呈中心对称设置，所述第二通孔224的轴线为弧形，所述第二通孔224的首端与第一通孔223连通，所述第二通孔224的尾端朝向外壳221的侧边，所述第二通孔224的宽度按照远离第一通孔223的方向呈连续增大设置，即越远离第一通孔223，所述第二通孔224的宽度越大。所述第二通孔224的两侧均为弧形。
所述混合箱21的内侧壁为单叶双曲面结构，使得气、液两种流体能够快速混合。
如果采用两个呈相对设置的弧面，其混合效果不如单叶双曲面结构，气、液两种流体在此空间结构内的流场受限，因此，为保证混合均匀，需要增加过渡管23的容积，最少需要增大13%，如此才可保证气、液两种流体在进入到喷头22内是均匀混合的。
根据《炬丰科技-半导体工艺》中“单晶片清洗中分散现象对清洗时间的影响”一文可知：发现冲洗时间高度依赖于沿晶片表面的液体流动中发生的分散现象。
具体到本发明中，我公司经过多年潜心研究发现：如果在碳化硅晶片的表面喷射的流体，其截面呈S形，其径向分散效果最好；尤其是针对大面积的碳化硅晶片（8英寸及其以上），还需要保证其两侧扇形喷射的流体边缘有足够的集聚度，喷头22内需要设置成等腰梯形结构来聚压。
排出口的两端较大，其喷射速率会相对较小，会使得清洗液在碳化硅晶片径向的分布比较均匀，从而提高清洗效果。
圆形第一通孔223一方面用作连接过渡，另一方面，还用于对碳化硅晶片中央进行冲洗，保证冲洗效果。
所述弧形结构对应的圆心角不能过大，否则，开口越大，影响清洗效果；圆心角不能过小，否则，弯曲程度变小，会影响碳化硅晶片的边缘与中央区域之间的分布均匀性，也最终影响清洗效果；因此，经过多次试验，优选为112~116°。
实施例3
在一些实施例中，所述混合箱21的上下两端的拐角处设置有圆弧过渡部212，使得流体在混合箱21内更易对流。
所述碳化硅晶片单面清洗机，还包括用来带动清洗流体喷射机构20远离旋转盘11的旋转机构30；
当碳化硅晶片放置在布垫12上方时，所述旋转机构30带动清洗流体喷射机构20转动至布垫12的正上方，所述清洗流体喷射机构20喷射出清洗液进行清洗作业；
当清洗作业完成后，所述旋转机构30带动清洗流体喷射机构20转动至少90°使得清洗流体喷射机构20远离布垫12，取下布垫12上方清洗完成的碳化硅晶片，清洗完成。
实施例4
碳化硅晶片的清洗方法，包括：
步骤S1、对碳化硅晶片使用有机溶剂进行脱胶清洗，有机溶剂优选为异丙醇。脱胶清洗后碳化硅晶片（以12英寸为例）的表面颗粒物总数为2300±200个。
步骤S2、采用实施例2或3中所述碳化硅晶片单面清洗机对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗。
步骤S3、对单面清洗后的碳化硅晶片进行DIW清洗、干燥。所述DIW清洗的试剂为去离子水，去离子水的电阻率为16～20MΩ•cm。干燥采用热N2喷射烘干。
所述碳化硅晶片单面清洗机中清洗流体喷射机构20通过喷射二流体对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗；二流体由清洗液、臭氧混合构成，所述清洗液的压力为0.16MPa，流量为330L/min；臭氧的压力为0.3MPa，流量为200L/min。
所述清洗液为氢氟酸、白钨酸按照质量比13:（1.1~1.3）的比例混合制成，所述氢氟酸是氢氟酸与水按照质量比为1:99的比例混合制成。氢氟酸、白钨酸之间的最优质量比为13:1.2。
对照例1
本例是行业内常规的RCA湿式化学清洗工艺，涉及到的清洗溶液有硫酸与双氧水的混合液（简称SPM）、氨水与双氧水的混合液（简称APM）、盐酸和双氧水的混合液（简称HPM）、氢氟酸溶液（简称DHF）等。
以其中一种清洗方法为例：清洗步骤包括：
将脱胶清洗后碳化硅晶片（以12英寸为例，其表面颗粒物总数为2300±200个）依次经过SPM清洗、DIW清洗、APM清洗、DIW清洗、HPM清洗、DIW清洗、DHF清洗、DIW清洗、干燥。其中，SPM清洗、APM清洗、HPM清洗、DHF清洗均采用使用扇形喷头对着旋转的碳化硅晶片（转速为300RPM）进行喷淋，清洗溶液的压力为0.16MPa，流量为330L/min。总清洗时间为75min。
本例使用的单晶圆清洗设备，是一个旋转盘、一个喷嘴（用于喷淋清洗溶液），晶圆被放置在旋转晶圆的旋转盘。
无论如何调整清洗溶液的配比、清洗温度、清洗时间等参数，最终的清洗效果见表1（以清洗效果最优的一次为代表）。
由本例可知，现有的单晶圆清洗设备，往往还会有少量的颗粒清除不掉，有些颗粒可以通过在DIW清洗中辅助使用超声波清洗、兆声波清洗等工艺才可去除。但是超声波清洗如果空化效果过大，易对碳化硅晶片造成损伤。兆声波清洗的设备复杂、能耗高。
对照例2
传统清洗方法，以其中一种方法为例，清洗步骤包括：
将脱胶清洗后碳化硅晶片（以12英寸为例，其表面颗粒物总数为2300±200个）采用去离子水清洗、干燥。其中，去离子水清洗采用扇形喷头对着旋转的碳化硅晶片（转速为300RPM）进行喷淋，清洗溶液的压力为0.16MPa，流量为330L/min。
本例使用的单晶圆清洗设备，是一个旋转盘、一个喷嘴（用于喷淋清洗溶液），晶圆被放置在旋转晶圆的旋转盘。
无论如何调整清洗温度、清洗时间等参数，最终的清洗效果见表1（以清洗效果最优的一次为代表）。
对照例3
清洗步骤包括：
将脱胶清洗后碳化硅晶片（以12英寸为例，其表面颗粒物总数为2300±200个）采用二流体喷淋清洗、干燥。其中，二流体喷淋清洗采用扇形喷头对着旋转的碳化硅晶片（转速为300RPM）进行喷淋，二流体由去离子水、臭氧混合构成，所述去离子水的压力为0.16MPa，流量为330L/min；臭氧的压力为0.3MPa，流量为200L/min。
本例使用的单晶圆清洗设备，是一个旋转盘、一个喷嘴（用于喷淋清洗溶液），晶圆被放置在旋转晶圆的旋转盘。
无论如何调整清洗温度、清洗时间等参数，最终的清洗效果见表1（以清洗效果最优的一次为代表）。
对照例4
本例与实施例4的区别在于，本例所使用的清洗液为硫酸与双氧水的混合液（简称SPM），二者体积比为3:1。
对照例5
本例与实施例4的区别在于，本例所使用的清洗液为氨水与双氧水的混合液（简称APM），二者体积比为1:2。双氧水的浓度为30%，氨水的浓度为25%。
对照例6
本例与实施例4的区别在于，本例所使用的清洗液为盐酸和双氧水的混合液（简称HPM），二者体积比为1:2。双氧水的浓度为30%，盐酸的浓度为25%。
对照例7
本例与实施例4的区别在于，本例所使用的清洗液为氢氟酸溶液（简称DHF），HF和H2O的体积比为1:20。
对照例8
本例中的对照喷头中，与实施例2中只有排出口的结构不同；本例中的排出口没有设置圆形第一通孔223，只有两个第二通孔224，两个第二通孔224呈中心对称设置且相互连通，所述第二通孔224的轴线为弧形，所述第二通孔224的尾端朝向外壳221的侧边，所述第二通孔224的宽度按照自第二通孔224尾端至第二通孔224首端呈连续增大设置；所述第二通孔224的两侧均为弧形，如图5所示。
对照例9
本例与实施例4的区别在于，本例采用扇形喷头对着旋转的碳化硅晶片（转速为300RPM）进行喷淋，其余条件相同。
对照例10
本例中的对照喷头中，与实施例2中只有排出口的结构不同；本例中的排出口225为S形，如图6所示。
对照例11
本例中的对照喷头中，与实施例2中的不同之处，仅在于：本例中外壳221在竖直平面的投影为矩形。
对照例12
本例与实施例4的区别在于，所述碳化硅晶片单面清洗机中清洗流体喷射机构20通过喷射二流体对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗；二流体由清洗液、氧气混合构成，所述清洗液的压力为0.16MPa，流量为330L/min；氧气的压力为0.3MPa，流量为200L/min。所述清洗液为氢氟酸、白钨酸按照质量比13:1.2的比例混合制成，所述氢氟酸是氢氟酸与水按照质量比为1:99的比例混合制成。
表1
| 表面颗粒物 | ＜0.05μm | 0.05≤且＜0.1μm | 0.1≤且＜1μm | 1≤且＜5μm | ≥5μm | 总数 |
| 实施例4 | 9 | 2 | 3 | 1 | 0 | 15 |
| 对照例1 | 136 | 59 | 33 | 61 | 22 | 311 |
| 对照例2 | 213 | 105 | 77 | 31 | 27 | 453 |
| 对照例3 | 201 | 137 | 51 | 39 | 13 | 441 |
| 对照例4 | 15 | 11 | 10 | 12 | 1 | 49 |
| 对照例5 | 10 | 23 | 5 | 15 | 3 | 56 |
| 对照例6 | 21 | 14 | 9 | 11 | 0 | 55 |
| 对照例7 | 19 | 17 | 13 | 7 | 5 | 61 |
| 对照例8 | 400~550 | 300~350 | 250~300 | 200~250 | 110 | 1260~1560 |
| 对照例9 | 700 | 350 | 400 | 200 | 150 | 1800 |
| 对照例10 | 450±50 | 350±50 | 250±50 | 300±50 | 87 | 1430±50 |
| 对照例11 | 338 | 235 | 110 | 92 | 61 | 836 |
| 对照例12 | 47 | 21 | 5 | 2 | 3 | 78 |
由实施例4与对照例1-3可知：
采用行业内常规的RCA湿式化学清洗工艺，其清洗效果有限。只采用去离子水进行喷淋清洗与采用去离子水、臭氧组成的二流体喷淋清洗，其清洗效果相差无几。
而本发明通过改进传统的扇形喷头，优化二流体的组成以及配比，二流体中的清洗液由氢氟酸、白钨酸按照特定配比组成，最终的清洗效果好（≤5μm的表面颗粒物总数＜20）、清洗效率高、降低清洗成本，适于工业上广泛应用。
由对照例4-7可知：清洗液的成分如果选用常规的SPM、APM、HPM、DHF等，其清洗效果无法达到极限（≤5μm的表面颗粒物总数在50左右），表面颗粒物总数无法再下降。这说明，实施例4中的清洗效果主要依靠机械结构的改变，改进传统的扇形喷头，对清洗效果的改善起主导作用。另外，还佐证了，常规清洗液成分的改变，其对清洗效果的影响相差无几。
其中，对照例9中，虽然采用特制的二流体，但是其主要还是使用传统的扇形喷头，因此，对清洗效果的改善不大。另，需要说明的是，表1中的对照例9中，由于数量较多，统计的总数误差在±50。
在对照例8中，由于每批次的测量波动较大，如＜0.05μm的表面颗粒物个数为400~550，是指在不同批次测量时，表面颗粒物个数在400~550内波动，测量结果中最大值与最小值之间的差值都超过50，因此在表1中单独说明。
由实施例4与对照例8、9可知：如果排出口的两端较小，其喷射速率会非常快，会造成清洗液在碳化硅晶片径向的分布会严重不均匀，会严重影响清洗效果。
在对照例10中，由于每批次的测量波动较大，如＜0.05μm的表面颗粒物个数为450±50，是指在不同批次测量时，表面颗粒物个数在±50内波动，测量结果中最大值与最小值之间的差值都超过50，因此在表1中单独说明。
由实施例4与对照例8、10可知：相对于高速旋转的碳化硅晶片来说，无论排出口的形状是宽度始终相同的S形，还是两端小中间打的S形，其都容易造成清洗液在碳化硅晶片径向的分布会不均匀，会严重影响清洗效果。
由对照例11可知：如果所述外壳221在竖直平面的投影不是等腰梯形，其聚压、发散效果有限，最终影响清洗效果。
由对照例12可知：采用添加臭氧的方式，能提升对粒径较小的表面颗粒物清除效果。
由对照例4-7、对照例9和实施例4可知：在对所述喷头22的结构优化设计之后，如果只是现有常规的清洗液所组成的二流体，其对清洗效果的提升帮助不大，只有采用由白钨酸和氢氟酸调配的清洗液，才能进一步提高清洗效果。这说明，二者之间起到相辅相成的作用。
白钨酸是一种H2O与WO3比值超过1.3的微晶形白色粉末，具有较高的化学活性、较强的光敏性和氧化性等特点。
在实施例4中，总清洗时间为25min，清洗效率显著提升。其中，以最终的表面颗粒物总数小于20为标准，达到标准，说明清洗干净。
实施例5
在实施例4中，氢氟酸、白钨酸按照质量比13:x的比例混合制成，所述氢氟酸是氢氟酸与水按照质量比为1:99的比例混合制成。更改x值，测量最终的总清洗时间t；以最终的表面颗粒物总数小于20为标准，一直清洗直至碳化硅晶片的表面颗粒物总数达到标准，停止清洗，计算总清洗时间t。
由于白钨酸在氢氟酸中如果过多的溶解，其会影响最终溶液的粘度。从而也就影响清洗时间的变化。
由图7可知，x值优选为1.1、1.2、1.3，其对应的t≤30。x值最优选为1.2。
在上述实施例中，使用金相显微镜对碳化硅晶片表面颗粒物进行观测，采用取平均数的方式计算最终晶片的表面颗粒物的数量。
在上述实施例中，去离子水的电阻率均为16～20MΩ•cm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.碳化硅晶片单面清洗机，包括清洗槽（10）、安装在清洗槽（10）内部的旋转盘（11）、设置在旋转盘（11）盘面的布垫（12）、清洗流体喷射机构（20），其特征在于：所述清洗流体喷射机构（20）包括混合箱（21）、倒圆台形过渡管（23）、喷头（22），所述混合箱（21）的一侧设置有进气孔，所述进气孔外接有进气管（24），所述混合箱（21）的另一侧设置有进液孔，所述进液孔外接有进液管（25），所述过渡管（23）的上端与混合箱（21）的下端连通，所述喷头（22）的上端与过渡管（23）的下端连通。
2.根据权利要求1所述的碳化硅晶片单面清洗机，其特征在于：所述混合箱（21）的内侧壁为单叶双曲面结构，所述喷头（22）包括外壳（221），所述外壳（221）在竖直平面的投影为等腰梯形，所述外壳（221）在水平面的投影为S形，S形由两段弧形结构构成，所述弧形结构对应的圆心角为112~116°；所述外壳（221）的上端设置有S形的进入口（222），所述外壳（221）的下端设置有排出口，所述排出口包括位于中央的圆形第一通孔（223）、两个第二通孔（224），两个第二通孔（224）以第一通孔（223）为对称中心呈中心对称设置，所述第二通孔（224）的轴线为弧形，所述第二通孔（224）的首端与第一通孔（223）连通，所述第二通孔（224）的尾端朝向外壳（221）的侧边，所述第二通孔（224）的宽度按照远离第一通孔（223）的方向呈连续增大设置。
3.根据权利要求1所述的碳化硅晶片单面清洗机，其特征在于：所述布垫（12）的表面设置有若干个呈同心圆结构的标记圈。
4.根据权利要求1所述的碳化硅晶片单面清洗机，其特征在于：还包括用来带动清洗流体喷射机构（20）远离旋转盘（11）的旋转机构（30）；
当碳化硅晶片放置在布垫（12）上方时，所述旋转机构（30）带动清洗流体喷射机构（20）转动至布垫（12）的正上方，所述清洗流体喷射机构（20）喷射出清洗液进行清洗作业；
当清洗作业完成后，所述旋转机构（30）带动清洗流体喷射机构（20）转动至少90°使得清洗流体喷射机构（20）远离布垫（12），取下布垫（12）上方清洗完成的碳化硅晶片，清洗完成。
5.根据权利要求1所述的碳化硅晶片单面清洗机，其特征在于：所述混合箱（21）的上下两端的拐角处设置有圆弧过渡部（212）。
6.碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于，包括：
对碳化硅晶片使用有机溶剂进行脱胶清洗；
采用如权利要求1~5任一项所述的碳化硅晶片单面清洗机对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗；
对单面清洗后的碳化硅晶片进行DIW清洗、干燥。
7.根据权利要求6所述的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于：所述碳化硅晶片单面清洗机中清洗流体喷射机构（20）通过喷射二流体对脱胶清洗后的碳化硅晶片进行单面清洗；二流体由清洗液、臭氧混合构成，所述清洗液的压力为0.16MPa，流量为330L/min；臭氧的压力为0.3MPa，流量为200L/min。
8.根据权利要求7所述的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于：所述清洗液为氢氟酸、白钨酸按照质量比13:（1.1~1.3）的比例混合制成，所述氢氟酸是氢氟酸与水按照质量比为1:99的比例混合制成。
9.根据权利要求6所述的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于：所述DIW清洗的试剂为去离子水，去离子水的电阻率为16～20MΩ•cm。
10.根据权利要求6所述的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于：脱胶清洗所用的有机溶剂为异丙醇。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211129187.6A CN115463876B (zh) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211129187.6A CN115463876B (zh) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115463876A true CN115463876A (zh) | 2022-12-13 |
| CN115463876B CN115463876B (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=84333242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211129187.6A Active CN115463876B (zh) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115463876B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117943365A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-30 | 通威微电子有限公司 | 刷片包装一体机 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533099C1 (ru) * | 2013-12-27 | 2014-11-20 | Олег Савельевич Кочетов | Центробежная вихревая форсунка кочетова |
| CN104841660A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-19 | 北京七星华创电子股份有限公司 | 气液两相雾化清洗装置及清洗方法 |
| CN111383907A (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-07 | 安集微电子科技（上海）股份有限公司 | 一种单晶片清洗方法 |
-
2022
- 2022-09-16 CN CN202211129187.6A patent/CN115463876B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533099C1 (ru) * | 2013-12-27 | 2014-11-20 | Олег Савельевич Кочетов | Центробежная вихревая форсунка кочетова |
| CN104841660A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-19 | 北京七星华创电子股份有限公司 | 气液两相雾化清洗装置及清洗方法 |
| CN111383907A (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-07 | 安集微电子科技（上海）股份有限公司 | 一种单晶片清洗方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117943365A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-30 | 通威微电子有限公司 | 刷片包装一体机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115463876B (zh) | 2023-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10304705B2 (en) | Cleaning device for atomizing and spraying liquid in two-phase flow | |
| KR100537668B1 (ko) | 기판처리장치 및 기판처리방법 | |
| US7946299B2 (en) | Spray jet cleaning apparatus and method | |
| US8122899B2 (en) | Apparatus and method for treating substrate | |
| KR101091088B1 (ko) | 2 유체 노즐 | |
| US20080308131A1 (en) | Method and apparatus for cleaning and driving wafers | |
| US9460943B2 (en) | Gas-liquid two-phase atomizing cleaning device and cleaning method | |
| US20070246081A1 (en) | Methods and apparatus for cleaning a substrate | |
| KR20100045802A (ko) | 매엽식 기판 처리 장치 및 방법 | |
| CN110544647A (zh) | 金属互连清洗装置及清洗方法 | |
| JP2017147273A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
| JP2009060112A (ja) | 枚葉式基板処理装置及び基板処理装置の洗浄方法 | |
| CN115463876A (zh) | 碳化硅晶片单面清洗机和碳化硅晶片的清洗方法 | |
| JP2008108829A (ja) | 二流体ノズルおよびそれを用いた基板処理装置 | |
| JP4702920B2 (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
| KR20110077705A (ko) | 매엽식 웨이퍼 세정 장치 및 방법 | |
| CN209981178U (zh) | 晶圆湿法清洗装置 | |
| KR20100013651A (ko) | 분사유닛 및 이를 포함하는 기판세정장치 | |
| JP2009021617A (ja) | 基板処理方法 | |
| KR100987796B1 (ko) | 매엽식 기판 처리 장치 및 방법 | |
| KR101570167B1 (ko) | 기판 처리 장치 | |
| KR101395248B1 (ko) | 노즐 유닛 | |
| KR20140071312A (ko) | 기판 처리 장치 | |
| KR102115173B1 (ko) | 기판 처리 장치 | |
| JP7228638B2 (ja) | 基板処理液回収ユニットを備える基板処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |