CN117423644B - 晶圆清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体加工技术领域，公开了一种晶圆清洗方法。该晶圆清洗装置包括晶圆载台、锁紧组件、升降旋转摆臂、第一清洗组件和第二清洗组件，锁紧组件设置于晶圆载台上，锁紧组件用于锁紧晶圆；第一清洗组件包括纯水喷吐管路、臭氧水喷吐管路和多个二流体喷头，纯水喷吐管路用于向晶圆的正面喷吐纯水，臭氧水喷吐管路用于向晶圆的正面喷吐臭氧水，升降旋转摆臂能带动二流体喷头做扇形往复运动，二流体喷头用于向晶圆的正面喷吐清洗液；第二清洗组件穿设于晶圆载台设置，第二清洗组件用于向晶圆的背面喷吐清洗液。本发明提供的晶圆清洗方法使用上述晶圆清洗装置完成，有效提高了对晶圆的清洗效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗方法。
背景技术
随着半导体制造技术的快速发展，集成电路的集成度迅速提高，元器件尺寸不断减小，对晶圆表面的清洁度的要求也逐渐严格。晶圆生产中的每一道工序都存在着使晶圆被污染的可能，这些污染可能导致缺陷的产生或元器件的失效，而在集成电路生产过程中，大约有20%的工序和晶圆的清洗有关，因此，晶圆的清洗就显得至关重要。
目前较常用的晶圆清洗方法是槽式清洗法和单晶圆清洗法。槽式清洗法即将多片晶圆浸泡在清洗槽中清洗，该方法虽然能够同时去除晶圆正面和晶圆背面的污染物，但是，由于去除的污染物仍留在清洗液中，污染物可能会再次附着在晶圆上，且污染物易留存在晶圆的外围，造成交叉污染，从而降低半导体集成电路器件的品质，并且，对多片晶圆清洗过程中，容易造成晶圆片之间的互相磨损，交叉污染；单晶圆清洗法的设备上只设置有从上往下喷射清洗液的传统喷淋管，该种传统设计只能对晶圆的上表面进行清洗，且清洗时，在离心力的作用下，清洗下来的颗粒污染物容易堆积在晶圆外围，在晶圆底部流场的影响下，堆积在晶圆外围的颗粒污染物会粘附至晶圆背面。
因此，亟需一种晶圆清洗装置及清洗方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆清洗装置及清洗方法，旨在解决现有技术中不能对单片晶圆的正面和背面同时进行清洗，对晶圆清洗效果不佳的问题，该晶圆清洗装置能够对单片晶圆的正面和背面同时进行清洗，且有效改善了对晶圆的清洗效果，保证了晶圆的质量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种晶圆清洗装置，包括：
晶圆载台；
锁紧组件，设置于所述晶圆载台上，所述锁紧组件用于锁紧晶圆；
升降旋转摆臂，设置于所述晶圆载台的上方；
第一清洗组件，包括纯水喷吐管路、臭氧水喷吐管路和多个二流体喷头，所述纯水喷吐管路和所述臭氧水喷吐管路均设置于所述晶圆载台上，所述纯水喷吐管路用于向所述晶圆的正面喷吐纯水，所述臭氧水喷吐管路用于向所述晶圆的正面喷吐臭氧水，多个所述二流体喷头均设置于所述升降旋转摆臂的端部，所述升降旋转摆臂能带动所述二流体喷头做扇形往复运动，所述二流体喷头用于向所述晶圆的正面喷吐清洗液；
第二清洗组件，穿设于所述晶圆载台设置，所述第二清洗组件用于向所述晶圆的背面喷吐清洗液。
可选地，所述晶圆清洗装置还包括毛刷，所述毛刷转动设置于所述升降旋转摆臂的端部，所述毛刷用于对所述晶圆的正面进行刷洗。
一种晶圆的清洗方法，所述晶圆的清洗方法包括：
将晶圆置于晶圆载台上，并使所述晶圆载台带动所述晶圆旋转；
臭氧水清洗，使用臭氧水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐臭氧水，使用第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐臭氧水；
使用第一二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐N2和纯水，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐纯水；
第一次交替清洗，使用第二二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐氢氟酸和N2，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐氢氟酸，接着，所述第二二流体喷头停止向所述晶圆的正面喷吐氢氟酸和N2，所述第二清洗组件停止向所述晶圆的背面喷吐氢氟酸，然后，使用所述臭氧水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐臭氧水，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐臭氧水，依次交替清洗；
第二次交替清洗，使用第三二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐NH4OH和N2，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐NH4OH，接着，所述第三二流体喷头停止向所述晶圆的正面喷吐NH4OH和N2，所述第二清洗组件停止向所述晶圆的背面喷吐NH4OH，然后，使用所述臭氧水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐臭氧水，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐臭氧水，依次交替清洗；
纯水清洗，使用纯水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐纯水。
可选地，所述臭氧水清洗时，所述晶圆载台的转速为400RPM-700RPM，所述臭氧水的浓度为20ppm-40ppm，所述臭氧水的流量为0.3L/min-0.4L/min，清洗时间为30s-60s。
可选地，所述使用第一二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐N2和纯水时，所述晶圆载台的转速为400RPM-700RPM，所述N2的压力为0.2Mpa-0.5Mpa，所述纯水的流量为0.2L/M-0.5L/M，清洗时间为20s-60s。
可选地，所述第一次交替清洗时，所述晶圆载台的转速为500RPM-600RPM，所述氢氟酸的流量为0.3L/M-0.4L/M，所述N2的压力为0.3Mpa-0.4Mpa，所述氢氟酸的单次清洗时间为5s-7s，所述臭氧水的流量为0.3L/M-0.4L/M，所述臭氧水的单次清洗时间为3s-5s，所述交替清洗的次数为5次-10次。
可选地，所述第二次交替清洗时，所述晶圆载台的转速为600RPM-700RPM，所述NH4OH的流量为0.4L/M-0.5L/M，所述N2的压力为0.4Mpa-0.5Mpa，所述臭氧水的流量为0.4L/M-0.5L/M，所述NH4OH的单次清洗时间为5s-6s，所述臭氧水的单次清洗时间为5s-7s，所述交替清洗的次数为5次-10次。
可选地，所述纯水清洗时，所述晶圆载台的转速为400RPM-700RPM，所述纯水的流量为0.2L/min-0.5L/min，清洗时间为30s-60s。
可选地，在所述臭氧水清洗之后，在所述使用第一二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐N2和纯水之前，需使用毛刷对所述晶圆的正面进行刷洗，同时，使用纯水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐纯水，所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐纯水。
可选地，所述毛刷对所述晶圆的正面进行刷洗时，所述晶圆载台的转速为400RPM-700RPM，所述毛刷清洗过程中与所述晶圆接触的形变为0.5mm-2mm，所述毛刷的自转速度为100RPM-240RPM，清洗时间为30s-60s。
本发明的有益效果：本发明提供的晶圆清洗装置，通过设置第二清洗组件，第二清洗组件穿设于晶圆载台设置，第二清洗组件能够向晶圆的背面喷吐清洗液，第一清洗组件在对晶圆正面清洗的同时，第二清洗组件能够同步清洗晶圆的背面，防止晶圆的背面被污染，同时避免颗粒污染物在晶圆外围堆积，提高了对晶圆的清洁能力，进而有效保证了晶圆的质量。
本发明还提供了晶圆的清洗方法，通过使用臭氧水喷吐管路向晶圆的正面先喷吐臭氧水，使用第二清洗组件向晶圆的背面先喷吐臭氧水，使得臭氧水与晶圆接触时，晶圆的表面形成氧化层，能够高效分解有机物并去除金属离子；通过使用第一二流体喷头向晶圆的正面喷吐N2和纯水，同时使用第二清洗组件向晶圆的背面喷吐纯水，第一二流体喷头可将纯水雾化成纳米级的液滴，形成水和N2混合液，使得其喷射至晶圆表面时会附带较强的冲击力，混合液中的气泡和液滴相互作用，产生流动，使清洗效果更好，以清除晶圆表面吸附的颗粒；通过分别向晶圆的正面和背面第一次交替清洗氢氟酸和臭氧水，氢氟酸呈酸性，在酸性溶液中，晶圆表面呈负电位，颗粒表面为正电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在晶圆表面，以氢氟酸-臭氧水交替清洗，氢氟酸用于去除晶圆表面的自然氧化膜，其本身不与硅发生反应，没有过量腐蚀的风险，因此附着在自然氧化膜上的金属将溶解到清洗液中，氢氟酸清洗后，在冲击力的同时，气液混合液体中的气泡和液滴可以相互作用，从而产生流动可增加其物理作用力，同时配合臭氧水的强氧化性，将晶圆表面的氧化层进行反复氧化和剥离，可以减少颗粒以及部分金属的再附着，提高去除晶圆表面的金属离子的效果；通过分别向晶圆的正面和背面第二次交替清洗NH4OH和臭氧水，NH4OH可以腐蚀掉臭氧水的氧化作用下形成的氧化膜，以去除晶圆表面的小粒径颗粒，同时，NH4OH溶液中，晶圆表面呈正电位，颗粒表面也为正电位，会使晶圆和颗粒产生排斥力，使得晶圆不易再附着颗粒，从而达到去除颗粒的目的。该晶圆的清洗方法能够有效去除晶圆加工后表面残存的有机物、团聚颗粒和表面金属离子，将大幅度的提高晶圆的清洗效果，有效地保证了晶圆品质。
附图说明
图1是本发明实施例提供的晶圆清洗装置的三维视图；
图2是本发明实施例提供的晶圆清洗装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的升降旋转摆臂的运动轨迹示意图；
图4是本发明实施例提供的晶圆的清洗方法的流程示意图。
图中：
100、晶圆载台；200、锁紧组件；300、升降旋转摆臂；410、纯水喷吐管路；420、臭氧水喷吐管路；431、第一二流体喷头；432、第二二流体喷头；433、第三二流体喷头；500、第二清洗组件；600、毛刷；700、排废液管路；800、排风装置；900、电机；1000、保护罩；1100、晶圆；1200、承载台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本实施例提供了一种晶圆清洗装置及清洗方法，旨在解决现有技术中不能对单片晶圆的正面和背面同时进行清洗，对晶圆清洗效果不佳的问题，该晶圆清洗装置能够对单片晶圆的正面和背面同时进行清洗，且有效改善了对晶圆的清洗效果，保证了晶圆的质量。
如图1-图3所示，该晶圆清洗装置包括晶圆载台100、锁紧组件200、升降旋转摆臂300、第一清洗组件和第二清洗组件500，锁紧组件200设置于晶圆载台100上，锁紧组件200用于锁紧晶圆1100；升降旋转摆臂300设置于晶圆载台100的上方；第一清洗组件包括纯水喷吐管路410、臭氧水喷吐管路420和多个二流体喷头，纯水喷吐管路410和臭氧水喷吐管路420均设置于晶圆载台100上，纯水喷吐管路410用于向晶圆1100的正面喷吐纯水，臭氧水喷吐管路420用于向晶圆1100的正面喷吐臭氧水，多个二流体喷头均设置于升降旋转摆臂300的端部，升降旋转摆臂300能带动二流体喷头做扇形往复运动，二流体喷头用于向晶圆1100的正面喷吐清洗液；第二清洗组件500穿设于晶圆载台100设置，第二清洗组件500用于向晶圆1100的背面喷吐清洗液。
本实施例提供的晶圆清洗装置，通过设置第二清洗组件500，第二清洗组件500穿设于晶圆载台100设置，第二清洗组件500能够向晶圆1100的背面喷吐清洗液，第一清洗组件在对晶圆1100正面清洗的同时，第二清洗组件500能够同步清洗晶圆1100的背面，防止晶圆1100的背面被污染，同时避免颗粒污染物在晶圆1100外围堆积，提高了对晶圆1100的清洁能力，进而有效保证了晶圆1100的质量。
于本实施例中，该晶圆清洗装置还包括毛刷600，毛刷600转动设置于升降旋转摆臂300的端部，毛刷600用于对晶圆1100的正面进行刷洗。毛刷600可以用于清洗晶圆1100表面的聚集颗粒，其对于成簇的聚集颗粒有较强的去除效率。可选地，毛刷600选用PVA毛刷。
于本实施例中，晶圆载台100安装于承载台1200上，升降旋转摆臂300通过安装柱转动设置于承载台1200上，安装柱位于锁紧组件200的一侧，提高了升降旋转摆臂300和锁紧组件200装配的灵活性。
可选地，该晶圆清洗装置还包括排废液管路700和排风装置800，排废液管路700设置于晶圆清洗装置的清洗腔的底部，其用于排出使用后的清洗废液；排风装置800也设置于晶圆清洗装置的清洗腔的底部，在晶圆1100清洁完成后，排风装置800可用于排出清洗腔内的废气。示例性地，排风装置800可设置为风扇。于本实施例中，该晶圆清洗装置还包括电机900，电机900用于带动晶圆载台100和设置于晶圆载台100上的晶圆1100旋转，使得晶圆1100在清洗过程中转动，提高清洗效率。
作为优选，第二清洗组件500的外侧围设有保护罩1000，保护罩1000保护第二清洗组件500免受外界碰撞。可选地，第二清洗组件500包括三条相互平行的分清洗管路，各分清洗管路的喷嘴均朝向晶圆1100的背面的中心处设置。
本实施例的二流体喷头设置有三个，分别为第一二流体喷头431、第二二流体喷头432和第三二流体喷头433，三个二流体喷头分别用于喷吐不同的气体和清洗液。可选地，二流体喷头的喷嘴正对晶圆1100的正面设置，使得喷出的气体和清洗液的混合清洗试剂直接冲刷至晶圆1100上，增加冲洗力，提高清洗效率。为避免安装复杂和清洗试剂的混淆，升降旋转摆臂300设置有两个，第一二流体喷头431和毛刷600安装于其中一个升降旋转摆臂300的端部，第二二流体喷头432和第三二流体喷头433安装于另一个升降旋转摆臂300的端部。
本实施例还提供了一种晶圆的清洗方法，如图4所示，该晶圆的清洗方法包括：
S1、将晶圆1100置于晶圆载台100上，并使晶圆载台100带动晶圆1100旋转；
S2、臭氧水清洗，使用臭氧水喷吐管路420向晶圆1100的正面喷吐臭氧水，使用第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐臭氧水；
S3、使用第一二流体喷头431向晶圆1100的正面喷吐N2和纯水，同时使用第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐纯水；
S4、第一次交替清洗，使用第二二流体喷头432向晶圆1100的正面喷吐氢氟酸和N2，同时使用第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐氢氟酸，接着，第二二流体喷头432停止向晶圆1100的正面喷吐氢氟酸和N2，第二清洗组件500停止向晶圆1100的背面喷吐氢氟酸，然后，使用臭氧水喷吐管路420向晶圆1100的正面喷吐臭氧水，同时使用第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐臭氧水，依次交替清洗；
S5、第二次交替清洗，使用第三二流体喷头433向晶圆1100的正面喷吐NH4OH和N2，同时使用第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐NH4OH，接着，第三二流体喷头433停止向晶圆1100的正面喷吐NH4OH和N2，第二清洗组件500停止向晶圆1100的背面喷吐NH4OH，然后，使用臭氧水喷吐管路420向晶圆1100的正面喷吐臭氧水，同时使用第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐臭氧水，依次交替清洗；
S6、纯水清洗，使用纯水喷吐管路410向晶圆1100的正面喷吐纯水。
本发明提供的晶圆的清洗方法，通过使用臭氧水喷吐管路420向晶圆1100的正面先喷吐臭氧水，使用第二清洗组件500向晶圆1100的背面先喷吐臭氧水，使得臭氧水与晶圆1100接触时，晶圆1100的表面形成氧化层，能够高效分解有机物并去除金属离子；通过使用第一二流体喷头431向晶圆1100的正面喷吐N2和纯水，同时使用第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐纯水，第一二流体喷头431可将纯水雾化成纳米级的液滴，形成水和N2混合液，使得其喷射至晶圆1100表面时会附带较强的冲击力，混合液中的气泡和液滴相互作用，产生流动，使清洗效果更好，以清除晶圆1100表面吸附的颗粒；通过分别向晶圆1100的正面和背面第一次交替清洗氢氟酸和臭氧水，氢氟酸呈酸性，在酸性溶液中，晶圆1100表面呈负电位，颗粒表面为正电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在晶圆1100表面，以氢氟酸-臭氧水交替清洗，氢氟酸用于去除晶圆1100表面的自然氧化膜，其本身不与硅发生反应，没有过量腐蚀的风险，因此附着在自然氧化膜上的金属将溶解到清洗液中，氢氟酸清洗后，在冲击力的同时，气液混合液体中的气泡和液滴可以相互作用，从而产生流动可增加其物理作用力，同时配合臭氧水的强氧化性，将晶圆1100表面的氧化层进行反复氧化和剥离，可以减少颗粒以及部分金属的再附着，提高去除晶圆1100表面的金属离子的效果；通过分别向晶圆1100的正面和背面第二次交替清洗NH4OH和臭氧水，NH4OH可以腐蚀掉臭氧水的氧化作用下形成的氧化膜，以去除晶圆1100表面的小粒径颗粒，同时，NH4OH溶液中，晶圆1100表面呈正电位，颗粒表面也为正电位，会使晶圆1100和颗粒产生排斥力，使得晶圆1100不易再附着颗粒，从而达到去除颗粒的目的。该晶圆的清洗方法能够有效去除晶圆1100加工后表面残存的有机物、团聚颗粒和表面金属离子，将大幅度的提高晶圆1100的清洗效果，有效地保证了晶圆1100品质。
可选地，臭氧水清洗时，晶圆载台100的转速为400RPM-700RPM，臭氧水的浓度为20ppm-40ppm，臭氧水的流量为0.3L/min-0.4L/min，清洗时间为30s-60s。臭氧水在浓度为20ppm-40ppm时具有较强的氧化性，与硅类衬底接触时会在其表面形成氧化层，并能够高效地分解有机物和去除金属离子；当晶圆1100的转速维持在400RPM-700RPM时，向晶圆1100表面喷吐0.3L/min-0.4L/min的臭氧水，能够保证晶圆1100表面被臭氧水均匀覆盖。
作为优选，在臭氧水清洗之后，在使用第一二流体喷头431向晶圆1100的正面喷吐N2和纯水之前，需使用毛刷600对晶圆1100的正面进行刷洗，同时，使用纯水喷吐管路410向晶圆1100的正面喷吐纯水，第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐纯水。刷洗时，升降旋转摆臂300带动毛刷600做扇形往复运动，使其运动至晶圆1100正面中心处的上方，升降旋转摆臂300下降使毛刷600与晶圆1100表面距离为10mm-20mm，升降旋转摆臂300带动毛刷600呈扇形运动，且毛刷600同时自转，以保证刷洗质量。
可选地，毛刷600对晶圆1100的正面进行刷洗时，晶圆载台100的转速为400RPM-700RPM，清洗过程中，毛刷600与晶圆1100接触的形变为0.5mm-2mm，毛刷600的自转速度为100RPM-240RPM，清洗时间为30s-60s，升降旋转摆臂300的移动速度为20mm/s-30mm/s，纯水的流量为0.2L/min-0.5L/min。该种设置，能够有效去除成簇的聚集颗粒。
于本实施例中，使用第一二流体喷头431向晶圆1100的正面喷吐N2和纯水时，晶圆载台100的转速为400RPM-700RPM，N2的压力为0.2Mpa-0.5Mpa，纯水的流量为0.2L/M-0.5L/M，清洗时间为20s-60s。具体清洗时，升降旋转摆臂300带动第一二流体喷头431运动，使其运动至晶圆1100正面中心处的上方，升降旋转摆臂300下降使第一二流体喷头431与晶圆1100表面距离为10mm-20mm，升降旋转摆臂300带动第一二流体喷头431呈扇形摆动，使用N2和纯水的水气混合液清洗晶圆1100，待第一二流体喷头431移动至边缘时，升降旋转摆臂300升起，第一二流体喷头431停止供液供气，待升降旋转摆臂300再次移动至晶圆1100中心处的上方时下降，第一二流体喷头431下降至与晶圆1100表面距离为10mm-20mm时，第一二流体喷头431继续供液供气，由晶圆1100中心点向晶圆1100边缘做单一方向的扇形摆动，同时清洗过程中，第二清洗组件500持续向晶圆1100背面持续喷吐纯水。
作为优选，第一次交替清洗时，晶圆载台100的转速为500RPM-600RPM，氢氟酸的流量为0.3L/M-0.4L/M，N2的压力为0.3Mpa-0.4Mpa，氢氟酸的单次清洗时间为5s-7s，臭氧水的流量为0.3L/M-0.4L/M，臭氧水的单次清洗时间为3s-5s，交替清洗的次数为5次-10次。具体清洗时，升降旋转摆臂300带动第二二流体喷头432运动，使其运动至晶圆1100正面中心处的上方，升降旋转摆臂300下降使第二二流体喷头432与晶圆1100表面距离为10mm-20mm，升降旋转摆臂300带动第二二流体喷头432呈扇形摆动，通过第二二流体喷头432向晶圆1100正面喷吐氢氟酸和N2的混合液，同时第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐氢氟酸，保证晶圆1100的正面和背面同时使用氢氟酸清洗。待第二二流体喷头432移动至晶圆1100边缘时，升降旋转摆臂300升起，第二二流体喷头432停止供液供气，升降旋转摆臂300移动至晶圆1100中心处的上方，在升降旋转摆臂300移动的过程中，由臭氧水喷吐管路420向晶圆1100的正面喷吐臭氧水，同时第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐臭氧水，待升降旋转摆臂300再次移动至晶圆1100中心处的上方，臭氧水喷吐管路420和第二清洗组件500停止喷吐臭氧水，第二二流体喷头432再次下降至与晶圆1100表面距离为10mm-20mm时，第二二流体喷头432继续供液供气，由晶圆1100中心处向晶圆1100边缘做单一方向的扇形摆动，与臭氧水进行交替式清洗。通过设置上述工艺参数，使得在晶圆1100表面交替形成100μm-200μm的氢氟酸液膜及2nm-3nm的氧化膜，经5次-10次交替清洗后，去除晶圆1100表面3nm-5nm厚度的氧化膜，交替喷吐时，以喷吐臭氧水为最后流程，以此在晶圆1100表面形成氧化膜。需要说明的是，N2的纯度为99.9999%，其与氢氟酸溶液不会发生化学反应，且氮气本身的纯度已达到较高水平，不会对晶圆1100造成污染。
可选地，第一次交替清洗后，第二次交替清洗前，需使用纯水清洗晶圆1100，由纯水喷吐管路410向晶圆1100的正面喷吐纯水，晶圆载台100的转速为400PRM-700RPM，清洗媒介为18MΩ的纯水，流量为0.2L/min-0.5L/min，清洗时间为30s-60s，以有效清除晶圆1100表面残留的氢氟酸和臭氧水。
作为优选，第二次交替清洗时，晶圆载台100的转速为600RPM-700RPM，NH4OH的流量为0.4L/M-0.5L/M，N2的压力为0.4Mpa-0.5Mpa，臭氧水的流量为0.4L/M-0.5L/M，NH4OH的单次清洗时间为5s-6s，臭氧水的单次清洗时间为5s-7s，交替清洗的次数为5次-10次。具体清洗时，升降旋转摆臂300带动第三二流体喷头433运动，使其运动至晶圆1100正面中心处的上方，升降旋转摆臂300下降使第三二流体喷头433与晶圆1100表面距离为10mm-20mm，升降旋转摆臂300带动第三二流体喷头433呈扇形摆动，通过第三二流体喷头433向晶圆1100正面喷吐NH4OH和N2的混合液，同时第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐NH4OH，保证晶圆1100的正面和背面同时使用NH4OH清洗。待第三二流体喷头433移动至晶圆1100边缘时，升降旋转摆臂300升起，第三二流体喷头433停止供液供气，升降旋转摆臂300移动至晶圆1100中心处的上方，在升降旋转摆臂300移动的过程中，由臭氧水喷吐管路420向晶圆1100的正面喷吐臭氧水，同时第二清洗组件500向晶圆1100的背面喷吐臭氧水，待升降旋转摆臂300再次移动至晶圆1100中心处的上方，臭氧水喷吐管路420和第二清洗组件500停止喷吐臭氧水，第三二流体喷头433再次下降至与晶圆1100表面距离为10mm-20mm时，第三二流体喷头433继续供液供气，由晶圆1100中心处向晶圆1100边缘做单一方向的扇形摆动，与臭氧水进行交替式清洗。通过设置上述工艺参数，晶圆1100表面会形成100μm-150μm的NH4OH液膜，NH4OH溶液单次清洗时间为5s-6s，可去除晶圆1100表面3nm-5nm厚度的氧化膜，臭氧水单次清洗时间为5s-7s，可在晶圆1100表面形成4nm-6nm的氧化膜，通过清洗液交替清洗，反复腐蚀定量的氧化层以及少量的硅层，交替清洗次数为5次-10次，以达到去除小粒径颗粒（直径小于0.3um）的目的。于本实施例中，NH4OH为3wt%-5wt%的NH4OH溶液。
可选地，第二次交替清洗后，纯水清洗时，晶圆载台100的转速为400RPM-700RPM，纯水的流量为0.2L/min-0.5L/min，清洗时间为30s-60s，清洗媒介为18MΩ的纯水，该种设置以有效清除晶圆1100表面残留的NH4OH。
进一步地，纯水清洗后，晶圆1100随晶圆载台100旋转，对晶圆1100进行干燥处理，晶圆1100的加速度为200r/s，最终转速为1400RPM-2000RPM，干燥时间为30s-60s。干燥完成后，晶圆载台100停止旋转，完成清洗后晶圆1100表面的颗粒数量可达到≤20ea@0.12um，≤10ea@0.16um的高洁净度水平，且金属离子≤5E9 atoms/cm2。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.晶圆清洗方法，其特征在于，所述晶圆的清洗方法采用晶圆清洗装置完成，所述晶圆清洗装置包括晶圆载台(100)、锁紧组件(200)、升降旋转摆臂(300)、第一清洗组件、第二清洗组件(500)和毛刷(600)；所述锁紧组件(200)设置于所述晶圆载台(100)上，所述锁紧组件(200)用于锁紧晶圆(1100)；所述升降旋转摆臂(300)设置于所述晶圆载台(100)的上方；所述第一清洗组件包括纯水喷吐管路(410)、臭氧水喷吐管路(420)和多个二流体喷头，所述纯水喷吐管路(410)和所述臭氧水喷吐管路(420)均设置于所述晶圆载台(100)上，所述纯水喷吐管路(410)用于向所述晶圆(1100)的正面喷吐纯水，所述臭氧水喷吐管路(420)用于向所述晶圆(1100)的正面喷吐臭氧水，多个所述二流体喷头均设置于所述升降旋转摆臂(300)的端部，所述升降旋转摆臂(300)能带动所述二流体喷头做扇形往复运动，所述二流体喷头用于向所述晶圆(1100)的正面喷吐清洗液；所述二流体喷头设置有三个，分别为第一二流体喷头(431)、第二二流体喷头(432)和第三二流体喷头(433)；所述第二清洗组件(500)穿设于所述晶圆载台(100)设置，所述第二清洗组件(500)用于向所述晶圆(1100)的背面喷吐清洗液，所述毛刷(600)转动设置于所述升降旋转摆臂(300)的端部，所述毛刷(600)用于对所述晶圆(1100)的正面进行刷洗，所述晶圆的清洗方法包括：
将晶圆(1100)置于所述晶圆载台(100)上，并使所述晶圆载台(100)带动所述晶圆(1100)旋转；
臭氧水清洗，使用所述臭氧水喷吐管路(420)向所述晶圆(1100)的正面喷吐臭氧水，使用所述第二清洗组件(500)向所述晶圆(1100)的背面喷吐臭氧水，所述臭氧水清洗时，所述晶圆载台(100)的转速为400RPM-700RPM，所述臭氧水的浓度为20ppm-40ppm，所述臭氧水的流量为0.3L/min-0.4L/min，清洗时间为30s-60s；
使用所述第一二流体喷头(431)向所述晶圆(1100)的正面喷吐N2和纯水，同时使用所述第二清洗组件(500)向所述晶圆(1100)的背面喷吐纯水；
第一次交替清洗，使用所述第二二流体喷头(432)向所述晶圆(1100)的正面喷吐氢氟酸和N2，同时使用所述第二清洗组件(500)向所述晶圆(1100)的背面喷吐氢氟酸，接着，所述第二二流体喷头(432)停止向所述晶圆(1100)的正面喷吐氢氟酸和N2，所述第二清洗组件(500)停止向所述晶圆(1100)的背面喷吐氢氟酸，然后，使用所述臭氧水喷吐管路(420)向所述晶圆(1100)的正面喷吐臭氧水，同时使用所述第二清洗组件(500)向所述晶圆(1100)的背面喷吐臭氧水，依次交替清洗；
第二次交替清洗，使用所述第三二流体喷头(433)向所述晶圆(1100)的正面喷吐NH4OH和N2，同时使用所述第二清洗组件(500)向所述晶圆(1100)的背面喷吐NH4OH，接着，所述第三二流体喷头(433)停止向所述晶圆(1100)的正面喷吐NH4OH和N2，所述第二清洗组件(500)停止向所述晶圆(1100)的背面喷吐NH4OH，然后，使用所述臭氧水喷吐管路(420)向所述晶圆(1100)的正面喷吐臭氧水，同时使用所述第二清洗组件(500)向所述晶圆(1100)的背面喷吐臭氧水，依次交替清洗；
纯水清洗，使用纯水喷吐管路(410)向所述晶圆(1100)的正面喷吐纯水；
所述第一次交替清洗时，所述晶圆载台(100)的转速为500RPM-600RPM，所述氢氟酸的流量为0.3L/M-0.4L/M，所述N2的压力为0.3Mpa-0.4Mpa，所述氢氟酸的单次清洗时间为5s-7s，所述臭氧水的流量为0.3L/M-0.4L/M，所述臭氧水的单次清洗时间为3s-5s，所述交替清洗的次数为5次-10次；
所述第二次交替清洗时，所述晶圆载台(100)的转速为600RPM-700RPM，所述NH4OH的流量为0.4L/M-0.5L/M，所述N2的压力为0.4Mpa-0.5Mpa，所述臭氧水的流量为0.4L/M-0.5L/M，所述NH4OH的单次清洗时间为5s-6s，所述臭氧水的单次清洗时间为5s-7s，所述交替清洗的次数为5次-10次。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述使用第一二流体喷头(431)向所述晶圆(1100)的正面喷吐N2和纯水时，所述晶圆载台(100)的转速为400RPM-700RPM，所述N2的压力为0.2Mpa-0.5Mpa，所述纯水的流量为0.2L/M-0.5L/M，清洗时间为20s-60s。
3.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述纯水清洗时，所述晶圆载台(100)的转速为400RPM-700RPM，所述纯水的流量为0.2L/min-0.5L/min，清洗时间为30s-60s。
4.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，在所述臭氧水清洗之后，在所述使用第一二流体喷头(431)向所述晶圆(1100)的正面喷吐N2和纯水之前，需使用毛刷(600)对所述晶圆(1100)的正面进行刷洗，同时，使用纯水喷吐管路(410)向所述晶圆(1100)的正面喷吐纯水，所述第二清洗组件(500)向所述晶圆(1100)的背面喷吐纯水。
5.根据权利要求4所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述毛刷(600)对所述晶圆(1100)的正面进行刷洗时，所述晶圆载台(100)的转速为400RPM-700RPM，清洗过程中，所述毛刷(600)与所述晶圆(1100)接触的形变为0.5mm-2mm，所述毛刷(600)的自转速度为100RPM-240RPM，清洗时间为30s-60s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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