CN115799045A - 一种降低表面颗粒的单片晶片清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降低晶片表面颗粒度的清洁方法，所述方法包括如下步骤：S1，向旋转的晶片表面喷射氧化剂，在晶片表面形成均匀的氧化层；S2，向旋转的晶片表面喷射清洗剂，通过去除氧化层达到去除颗粒、有机物、金属杂质等各类污染物的目的；S3，向旋转的晶片表面再次喷射氧化剂，在晶片表面形成均匀的氧化层以保护晶片表面；S4，向旋转的晶片表面喷射去离子水，以对晶片表面进行漂洗；S5，向旋转的晶片表面喷射高纯氮气，以对晶片表面进行干燥。本发明是通过在不同转速下调节ULPA的输出功率来控制内部风压在不同阶段不同转速下保持0±2帕的稳定范围内的目的，减少了颗粒污染物在晶片表面的吸附，从而提高产品的良品率和可靠性。

Description

一种降低表面颗粒的单片晶片清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体晶片的表面清洁、干燥或其他表面处理方法技术领域，具体涉及一种降低表面颗粒的单片晶片清洗方法。

背景技术

湿法清洗是集成电路制造过程中的关键工艺之一，主要用来去除集成电路制造过程中沾污在晶片表面的各类污染物，包括颗粒污染、有机污染、金属污染、原生氧化物等；湿法清洗主要通过液态化学品与晶片表面发生各种物理、化学反应来去除这些污染物，化学品反应后还需要使用去离子水漂洗晶片，最后再干燥漂洗好的晶片。

传统湿法清洗使用批处理槽式设备，这类设备通常配置一个或多个化学品槽，每种化学品槽后会紧邻一个或多个去离子水漂洗槽，另外还会配置一个或多个干燥槽；清洗时，依据预设的清洗菜单，一批或多批晶片依次浸入预设定的化学品槽、漂洗槽和干燥槽中，从而达到同时清洗一批或多批晶片的目的；槽式清洗时极易发生晶片间的交叉污染，清洗的均一性也很难控制，随着工艺结点的不断进步，槽式清洗逐步被单晶片清洗替代。

近年来,对半导体晶片的质量要求很高,以至于单晶片型比批处理型更优选,并且采用旋转干燥工艺,其中半导体晶片高速旋转以在半导体之后干燥； 在湿状态下对晶片进行各种处理。常规半导体晶片最终清洁过程为臭氧水→纯水→氢氟酸处理→纯水→臭氧水→干燥。在常规方法中,通用终清洗设备对晶片最终清洁期间的旋转参数、FFU参数、风压参数恒定，同时,由于近年来随着半导体晶片的直径通常被做大而使得圆周速度变得非常高,当采用单晶片处理旋转清洗干燥过程中, 步骤之间的切换导致不同转速下的风压波动也随之变化，从而扰动了Chamber的内部环境，对最终清洗机的稳定性产生影响，最终导致晶片表面污染颗粒增加的现象，带来了关于晶片质量大大恶化的问题。尤其是用于28nm以下的大尺寸晶片对表面颗粒的要求是必须做到LLS26nm小于AVE_50ea，否则半导体晶片的性能将受到影响导致无法使用。

鉴于上述问题,发明人提出了本发明。本发明是提供一种降低表面颗粒的单片晶片清洗方法，主要手段是通过分步调节各阶段的ULPA的输出功率来控制内部风压在不同阶段不同转速下保持0±2帕的稳定范围内的目的,通过该方法可以抑制表面颗粒的产生，提高产品的良品率和可靠性。

发明内容

本发明是提供一种降低表面颗粒的单片晶片清洗方法，主要手段是通过分步调节各阶段的ULPA的输出功率来控制内部风压在不同阶段不同转速下保持0±2帕的稳定范围内的目的,通过该方法可以抑制表面颗粒的产生，提高产品的良品率和可靠性。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种单晶片清洗方法，包括如下步骤：

S1，向旋转的晶片表面喷射氧化剂，在晶片表面形成均匀的氧化层,处理时间为30秒，转速500rpm/min;

S2，向旋转的晶片表面喷射清洗剂，通过去除氧化层达到去除晶片污染物的目的,处理时间为10秒，转速250rpm/min;

S3，向旋转的晶片表面再次喷射氧化剂，在晶片表面形成均匀的氧化层以保护晶片表面,处理时间为30秒，转速500rpm/min；

S4，向旋转的晶片表面喷射去离子水，以对晶片表面进行漂洗,漂洗时间为20秒,转速1000rpm/min;

S5，向旋转的晶片表面喷射高纯氮气，以对晶片表面进行干燥，高纯氮气的流速为1-20L/min，处理时间为30秒，转速1500rpm/min。

优选地，步骤S1 、S3所述的氧化剂为电子级臭氧水。

优选地，步骤S1-S5的风压均为0±2帕。

优选地，步骤S1-S5的温度为20-25摄氏度。

优选地，步骤S5所述的氮气的流速为10L/min。

与现有技术相比较，本发明的减少颗粒污染的单晶片清洗方法具有如下有益效果：

本发明的减少颗粒污染的单晶片清洗方法，主要手段是通过分步调节各阶段的ULPA的输出功率来控制内部风压在不同阶段不同转速下保持0±2帕的稳定范围内的目的,通过该方法可以抑制表面颗粒的产生，提高产品的良品率和可靠性。

附图说明

图1为采用本发明的单晶片清洗方法的各步骤流程图。

图2不调整UPLA风强度带来的室压范围图。

图3调整UPLA风强度带来的室压范围图。

图4为不调整UPLA风强度的颗粒图。

图5为调整UPLA风强度的颗粒图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

实施例1：

作为本发明的优选实施例，待清洗的晶片固定在旋转的夹盘上，使晶片随着夹盘同步旋转，并经过如下清洗步骤(如图1所示)：

步骤1、由臭氧水喷嘴向旋转的晶片表面喷射常温的臭氧水在晶片表面形成均匀的氧化层，处理时间为30秒，转速500rpm/min，UPLA功率43%，风压0±2帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤2、由清洗液喷嘴向旋转的晶片表面喷射氢氟酸的清洗液，通过去除氧化层达到去除颗粒、有机物、金属杂质等各类污染物的目的；处理时间为10秒，转速250rpm/min，UPLA功率44%，风压0±2帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤3、由臭氧水喷嘴再次向旋转的晶片表面喷射常温的臭氧水在晶片表面形成均匀的氧化层，处理时间为30秒，转速500rpm/min，UPLA功率43%，风压0±2帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤4、由去离子水喷嘴向旋转的晶片表面喷射常温去离子水以漂洗晶片表面，漂洗时间为20秒；转速1000rpm/min，UPLA功率43%，风压0±2帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤5、由氮气喷嘴向旋转的晶片表面喷射高纯氮气以对晶片表面进行干燥，高纯氮气的流速为10 L/min，处理时间为30秒，转速1500rpm/min，UPLA功率44%，风压0±2帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

采用该方法对晶片进行清洗后，对晶片进行检测，检测结果：26nm的最大值-最小值在16ea - 18ea之间，平均值在10.47ea - 11.33ea之间，37nm的最大值-最小值在13ea -14ea之间，平均值在6.39ea - 6.87ea之间，所有Chamber的颗粒性能水平相同。

实施例2：

作为本发明的优选实施例，待清洗的晶片固定在旋转的夹盘上，使晶片随着夹盘同步旋转，并经过如下清洗步骤(如图1所示)：

步骤1、由臭氧水喷嘴向旋转的晶片表面喷射常温的臭氧水在晶片表面形成均匀的氧化层，处理时间为30秒，转速500rpm/min，UPLA功率55%，风压-0.6~3.8帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤2、由清洗液喷嘴向旋转的晶片表面喷射氢氟酸的清洗液，通过去除氧化层达到去除颗粒、有机物、金属杂质等各类污染物的目的；处理时间为10秒，转速250rpm/min，UPLA功率55%，风压-1.2~3.2帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤3、由臭氧水喷嘴再次向旋转的晶片表面喷射常温的臭氧水在晶片表面形成均匀的氧化层，处理时间为30秒，转速500rpm/min，UPLA功率55%，风压-0.6~3.8帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤4、由去离子水喷嘴向旋转的晶片表面喷射常温去离子水以漂洗晶片表面，漂洗时间为20秒；转速1000rpm/min，UPLA功率55%，风压0.2~4.1帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤5、由氮气喷嘴向旋转的晶片表面喷射高纯氮气以对晶片表面进行干燥，高纯氮气的流速为10 L/min，处理时间为30秒，转速1500rpm/min，UPLA功率55%，风压0.9~4.4帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

采用该方法对晶片进行清洗后，对晶片进行检测，检测结果：26nm的最大值-最小值在18ea - 27ea之间，平均值在14.69ea - 20.22ea之间，37nm范围内最大值-最小值的变化范围为15ea - 18ea，平均值为10.31ea - 12.75ea，四个Chamber的颗粒性能水平差异较大。

实施例3：

作为本发明的优选实施例，待清洗的晶片固定在旋转的夹盘上，使晶片随着夹盘同步旋转，并经过如下清洗步骤(如图1所示)：

步骤1、由臭氧水喷嘴向旋转的晶片表面喷射常温的臭氧水在晶片表面形成均匀的氧化层，处理时间为30秒，转速500rpm/min，UPLA功率50%，风压-0.8~3帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤2、由清洗液喷嘴向旋转的晶片表面喷射氢氟酸的清洗液，通过去除氧化层达到去除颗粒、有机物、金属杂质等各类污染物的目的；处理时间为10秒，转速250rpm/min，UPLA功率50%，风压-1.0~2.9帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤3、由臭氧水喷嘴再次向旋转的晶片表面喷射常温的臭氧水在晶片表面形成均匀的氧化层，处理时间为30秒，转速500rpm/min，UPLA功率50%，风压-0.8~3帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤4、由去离子水喷嘴向旋转的晶片表面喷射常温去离子水以漂洗晶片表面，漂洗时间为20秒；转速1000rpm/min，UPLA功率50%，风压-0.7~3.2帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

步骤5、由氮气喷嘴向旋转的晶片表面喷射高纯氮气以对晶片表面进行干燥，高纯氮气的流速为10 L/min，处理时间为30秒，转速1500rpm/min，UPLA功率50%，风压0.2~3.6帕，温度为常温（20-25摄氏度）。

采用该方法对晶片进行清洗后，对晶片进行检测，检测结果：26nm的最大值-最小值在16ea - 25ea之间，平均值在13.26ea - 17.42ea之间，37nm范围内最大值-最小值的变化范围为14ea - 18ea，平均值为9.61ea – 12.35ea，四个Chamber的颗粒性能水平差异较大。

本发明的实施例中，通过对每个步骤的调节ULPA的输出功率来控制chamber内部风压在不同阶段不同转速下保持0±2帕的稳定范围内，保持Chamber的内部环境的稳定，对最终清洗晶片的稳定性产生影响，来解决由于风压带来了的晶片表面污染颗粒增加的现象，缓解晶片质量恶化的问题。

图2为不使用该方法前LLS_37nm和LLS_26nm颗粒与4个Chamber腔室进行比较图，26nm的最大值-最小值在18ea - 27ea之间，平均值在14.69ea - 20.22ea之间，37nm范围内最大值-最小值的变化范围为15ea - 18ea，平均值为10.31ea - 12.75ea；图3为使用该方法后的LLS_37nm和LLS_26nm颗粒与4ea腔室进行比较图，26nm的最大值-最小值在16ea -18ea之间，平均值在10.47ea - 11.33ea之间，37nm的最大值-最小值在13ea - 14ea之间，平均值在6.39ea - 6.87ea之间；所有Chamber的颗粒性能水平相同，平均下降约4ea。

可见，本发明通过对每个步骤的调节ULPA的输出功率来控制chamber内部风压在不同阶段不同转速下保持0±2帕的稳定范围内，保持Chamber的内部环境的稳定，减少氛围中颗粒污染物往晶片表面的吸附，大大降低清洗后晶片表面的颗粒污染物，有效降低清洗过程中吸附在晶片表面的颗粒污染物数量。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种单晶片清洗方法，其特征在于，

包括如下步骤：

S1，向旋转的晶片表面喷射氧化剂，在晶片表面形成均匀的氧化层,处理时间为30秒，转速500rpm/min;

S2，向旋转的晶片表面喷射清洗剂，通过去除氧化层达到去除晶片污染物的目的,处理时间为10秒，转速250rpm/min;

S3，向旋转的晶片表面再次喷射氧化剂，在晶片表面形成均匀的氧化层以保护晶片表面,处理时间为30秒，转速500rpm/min；

S4，向旋转的晶片表面喷射去离子水，以对晶片表面进行漂洗,漂洗时间为20秒,转速1000rpm/min;

S5，向旋转的晶片表面喷射高纯氮气，以对晶片表面进行干燥，高纯氮气的流速为1-20L/min，处理时间为30秒，转速1500rpm/min。

2.根据权利要求1所述的一种单晶片清洗方法，其特征在于：所述所有步骤的温度为20-25摄氏度。

3.根据权利要求1所述的一种单晶片清洗方法，其特征在于：所述所有步骤中的风压控制在0±2帕。

4.根据权利要求1所述的一种单晶片清洗方法，其特征在于：所述步骤S1、S3所述的氧化剂为电子级臭氧水。

5.根据权利要求1所述的一种单晶片清洗方法，其特征在于：所述步骤S5所述的氮气的流速为10L/min。

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