CN1198323C - 半导体晶片的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体晶片的清洗方法，此方法提供一晶片，以浓度随清洗时间的增加而降低的一化学清洗液清洗晶片，以及用去离子水清洗晶片，去除残留在晶片表面的化学清洗液。
Description
技术领域
本发明是有关于一种半导体清洗方法，且特别是有关于一种半导体晶片的清洗方法。
背景技术
在集成电路元件的制造过程中，最频繁的工艺步骤就是晶片洗净。晶片洗净的目的就是为了去除附着于晶片表面上的有机化合物、金属杂质或微粒(Particle)。而这些污染物对产品后续步骤的影响非常大。金属杂质的污染会造成p-n结漏电、缩减少数载子的生命期、降低栅极氧化层的崩溃电压。微粒的附着则会影响微影工艺图案转移的真实性，甚至造成电路结构的短路。因此，在晶片清洗过程中，必须有效的去除附着于晶片表面的有机化合物、金属杂质以及微粒(Particle)，同时在清洗后晶片表面必须没有原生氧化层(Native Oxide)，表面粗糙度要极小。
为了清除附着于晶片表面上的有机化合物、金属杂质或微粒，一般是使用含有酸性药剂或碱性药剂的化学清洗液清洗晶片，而目前业界最广泛采用的是RCA晶片洗净工艺。在RCA晶片洗净工艺中，通常是先使用SC1清洗液(NH4OH/H2O2/H2O＝1∶1∶5)简称APM，在温度75℃至85℃的条件下清洗晶片，以去除附着于晶片表面的有机化合物、微粒。之后进行快速清洗过程，以大量去离子水清洗晶片，以去除残留在晶片表面的SC1清洗液。再使用SC2清洗液(HCl/H2O2/H2O＝1∶1∶6)简称HPM，在温度75℃至85℃的条件下清洗晶片，以去除附着于晶片表面的金属杂质。然后进行快速清洗过程，以大量去离子水清洗晶片，以去除残留在晶片表面的SC2清洗液。
在上述的RCA工艺中，因为所使用的化学清洗液(SC1清洗液或SC2清洗液)是采用固定的浓度清洗晶片，因此在使用化学清洗液(SC1清洗液或SC2清洗液)清洗晶片后，晶片表面会残留浓度相当高的化学清洗液(SC1清洗液或SC2清洗液)。使后续的快速清洗过程需要使用大量的去离子水才能完全洗净晶片上所残留的化学清洗液(SC1清洗液或SC2清洗液)。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种半导体晶片的清洗方法，该方法包括：提供一晶片；持续提供浓度随时间的增加而降低的一化学清洗液以清洗该晶片，其中该化学清洗液为至少包括一化学药剂的清洗液，且使该化学清洗液的浓度随清洗时间的增加而降低的方法，即将该化学清洗液的清洗时间划分为M个时间区段且M为大于1的正整数、使第N个时间区段的该化学清洗液的浓度低于第N-1个时间区段的该化学清洗液且N为小于M大于1的正整数；以去离子水清洗该晶片，去除残留在该晶片表面的该化学清洗液。
本发明的主要特征在于使用化学清洗液清洗晶片时，控制化学清洗液的浓度，使化学清洗液的浓度随着清洗时间而改变，使残留于晶片表面的化学清洗液的浓度在快速清洗过程之前已降至最低，可减少快速清洗过程的去离子水用量，同时可减少化学药剂的使用量，这样就可以减少成本，并增进生产效率。
为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明。
图面说明：
图1是本发明的一种半导体晶片的清洗方法流程图。
符号说明：
101、102、103、104、105、106、107、108：步骤
具体实施例：
请参照图1，是本发明一较佳实施例的半导体晶片的清洗方法流程图。依照下列的步骤将晶片洗净：
步骤101：以包括碱性药剂的一碱性化学清洗液清洗晶片，以去除附着于晶片表面的晶片表面的有机化合物、微粒。此碱性化学清洗液例如是SC1清洗液，是氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液。
首先，提供一欲清洗的晶片，置于清洗机台上。此清洗机台例如是喷洗式单槽化学洗净槽或具有清洗液浓度控制装置的洗净槽。接着，使SC1清洗液经管线传输至清洗机台上，用以对晶片进行清洗。其中SC1清洗溶液的组成包括氨水、过氧化氢和去离子水。清洗温度例如是75℃至85℃左右。其中，氨水可作为表面活性剂，改变晶片的表面位能或表面导电位(Zeta Potential)，并可水解有机杂质，过氧化氢则作为氧化剂，可氧化有机杂质。
在进行SC1清洗过程时，使SC1清洗液的浓度随清洗时间而改变。其中，使进行SC1清洗过程的清洗时间划分为M个时间区段(M为大于1的正整数)，以及使第N个时间区段的该化学清洗液的浓度低于第N-1个时间区段的化学清洗液(N为小于M大于1的正整数)。例如是进行SC1清洗过程的清洗时间为5分钟(300秒)，使清洗时间区分为例如5个区段(M＝5)，则以每60秒为一时间区段。然后，依照各个时间区段改变SC1清洗溶液的重量比例，随着清洗时间的增加而逐渐增加SC1清洗液的去离子水与氨水的比例，使SC1清洗液的氨水浓度随着清洗时间增加而降低，如表一所示，在SC1过程开始时(时间区段1)，SC1清洗液的重量比NH4OH/H2O2/H2O＝1∶1∶5，亦即SC1清洗液的氨水浓度为重量百分比14.2％。在时间区段2时改以重量比NH4OH/H2O2/H2O＝1∶1∶10(氨水浓度为重量百分比8.3％)的SC1清洗液，进行晶片清洗。在到达每一时间区段时，就降低SC1清洗液的氨水浓度。因此，SC1清洗过程持续到时间区段5时，SC1清洗液的氨水浓度只剩下重量百分比3.7％。由于SC1清洗液的氨水浓度随着清洗时间增加而降低，因此在SC1清洗过程结束时，残留在晶片表面的SC1清洗液浓度可降至最低。
表一
| 时间区段 | 清洗时间(sec) | SC1清洗液重量比NH4OH∶H2O2∶H2O | NH4OH浓度(％) |
| (1)0秒～60秒 | 60秒 | 1∶1∶5 | 14.2％ |
| (2)60秒～120秒 | 60秒 | 1∶1∶10 | 8.3％ |
| (3)120秒～180秒 | 60秒 | 1∶1∶15 | 5.9％ |
| (4)180秒～240秒 | 60秒 | 1∶1∶20 | 4.5％ |
| (5)240秒～300秒 | 60秒 | 1∶1∶25 | 3.7％ |
步骤102：进行快速清洗过程，以大量去离子水清洗晶片，以去除残留在晶片表面的SC1清洗液。由于在步骤101中，SC1清洗过程快结束时，残留在晶片表面的SC1清洗液的浓度可降至最低。因此，在步骤102中，可以减少所使用的去离子水量，并可以缩短清洗时间。
步骤103：以包括酸性药剂的一酸性化学清洗液清洗晶片，以去除附着于晶片表面的金属微粒。此酸性化学清洗液例如是SC2清洗液，是氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液，清洗温度例如是75℃至85℃左右。其中氢氯酸与过氧化氢作为氧化剂，以氢氯酸与金属粒子反应使金属粒子以离子型态溶解于洗净液中而被清除。
在进行SC2清洗过程时，控制SC2清洗液的浓度，使SC2清洗液的浓度随清洗时间而改变。其中，使SC2清洗液的浓度随清洗时间而改变的方法与上述步骤101中使SC1清洗液浓度随清洗时间而改变的方法相同。使清洗时间区分为数个时间区段，然后依照各个时间区段改变SC2清洗溶液的重量比例，随着清洗时间的增加而逐渐增加SC2清洗液的去离子水与盐酸的比例，使SC2清洗液的盐酸浓度随着时间增加而降低。
由于SC2清洗液的盐酸浓度随着清洗时间增加而降低，因此在SC2清洗过程快结束时，残留在晶片表面的SC2清洗液浓度可降至最低。
步骤104：进行快速清洗过程，以大量去离子水清洗晶片，以去除残留在晶片表面的SC2清洗液。由于在步骤103中，SC2清洗过程快结束时，残留在晶片表面的SC2清洗液浓度可降至最低。因此，在此步骤中，可以减少所使用的去离子水量，并可以缩短清洗时间。
步骤105：进行稀氢氟酸(Dilute Hydrofluoric acid，DHF)清洗过程，使晶片置入稀氢氟酸(HF/H2O＝1∶99)溶液中简称DHF，以去除晶片的原生氧化层(Native Oxide)。
步骤106：进行快速清洗过程，利用大量去离子水清洗晶片，去除晶片上残留的DHF。
步骤107：进行洗涤过程，使晶片置入最后水洗(Final Rinse，FR)槽，以使晶片进一步清洗干净。
步骤108：进行干燥过程，使晶片置入于干燥槽中进行干燥，例如是异丙醇(IPA)槽中，以通过异丙醇蒸气将晶片的水分带走，而达到干燥的目的。
本发明所公开的半导体晶片的清洗方法具有下列优点，在进行快速清洗过程之前，通过控制化学清洗液的浓度，使晶片表面的酸碱度降至最低，可减少快速清洗过程的去离子水用量、酸碱药剂的用量以及节省清洗时间。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉该项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的各种更动与润饰，均未脱离本发明的保护范围，而本发明的保护范围应当以权利要求书所限定的为准。
Claims (10)
1.一种半导体晶片的清洗方法，其特征在于，该方法包括：
提供一晶片；
持续提供浓度随时间的增加而降低的一化学清洗液以清洗该晶片，其中该化学清洗液为至少包括一化学药剂的清洗液，且使该化学清洗液的浓度随清洗时间的增加而降低的方法包括：
将该化学清洗液的清洗时间划分为M个时间区段，M为大于1的正整数；
使第N个时间区段的该化学清洗液的浓度低于第N-1个时间区段的该化学清洗液，N为小于M大于1的正整数；以及
以去离子水清洗该晶片，去除残留在该晶片表面的该化学清洗液。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于：其中该化学清洗液至少包括一表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于：其中该化学清洗液至少包括一氧化剂。
4.根据权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于：其中该化学清洗液包括氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液。
5.根据权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于：其中该化学清洗液包括氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于：其中使该化学清洗液浓度随清洗时间的增加而降低的方法为每到达一时间区段即增加该化学清洗液的一去离子水与该化学药剂的比例。
7.根据权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于：其中以该化学清洗液清洗该晶片的步骤是在一洗净槽中进行的。
8.根据权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于，其中以该化学清洗液清洗该晶片以及以去离子水清洗该晶片的步骤包括：
以一第一清洗液清洗该晶片，移除附着于该晶片表面的有机化合物、微粒，且该第一清洗液的浓度随清洗时间的增加而降低；
以去离子水清洗该晶片，去除残留在该晶片表面的该第一清洗液；
以一第二清洗液清洗该晶片，移除附着于该晶片表面的金属粒子，且该第二清洗液的浓度随清洗时间的增加而降低；以及
以去离子水清洗该晶片，去除残留在晶片表面的第二清洗液。
9.根据权利要求8所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于：其中使该第一清洗液的浓度随清洗时间的增加而降低的方法为每到达一时间区段就即增加该第一清洗液的一去离子水与一氨水的比例。
10.根据权利要求8所述的半导体晶片的清洗方法，其特征在于：其中使该第二清洗液的浓度随清洗时间的增加而降低的方法为每到达一时间区段即增加该第二清洗液的一去离子水与一氢氯酸的比例。
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