[發明專利]硅片清洗方法

在審

• 申請號: 201310753710.7
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103736689A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 胡正軍;姚嫦媧
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12;B08B3/10;H01L21/02
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術領域，特別涉及一種硅片的超聲波清洗方法。

背景技術

濕法工藝在半導體領域中的主要體現包括濕法清洗和濕法刻蝕。清洗工藝通常分為爐管前的清洗及刻蝕之后的清洗。由于爐管工藝對硅片要求表面比較高，需要裸露的新鮮的硅表面等，需要通過濕法清洗工藝去掉表面的顆粒、氧化層及金屬、有機沾污等。在干法刻蝕之后緊接著有濕法清洗工藝，如多晶硅刻蝕，淺溝槽硅刻蝕、金屬刻蝕和介質刻蝕之后會有光刻膠及聚合物殘留等，采用濕法清洗的工藝。濕法刻蝕主要是對不同的薄膜膜質如氧化硅、氮化硅、金屬膜等進行去除所采用的方法。

半導體的清洗工藝隨著半導體的非常發展也有了巨大的變化，工作方式從批式到單片式，藥液的種類也越來越多。從傳統的APM(SC1:NH₄OH/H₂O₂/H₂O)、2號液(HCl/H₂O₂/H₂O)、SPM(H₂SO₄/H₂O₂/H₂O)等、BHF等再到多種專門的無機藥液如用于硅片減薄的藥液、有機藥液，如用于介質刻蝕之后的濕法去膠ST-250、鋁刻蝕之后的SST-A2藥液等。上述藥液在不同的工藝中用于清洗或刻蝕。

在濕法清洗工藝藥液的溫度是重要的工藝參數。不同的濕法藥液只有工作在在特定的溫度下，才能最大程度上發揮藥液的清洗效果，如SPM通常工作在120攝氏度；APM工作中在65攝氏度；HPM工作的溫度為35攝氏度；ST-250工作的溫度為40攝氏度等。

濕法清洗工藝中，傳統的批式加熱方式通常是使整個藥液處于特定的溫度。而對于單片式，其加熱方法通常采用帶有特定的溫度藥液或使用帶有加熱裝置的旋轉平臺。美國專利申請US6,405,452B1提及的解決如何對經過濕法工藝的硅片進行干燥的過程，其干燥過程是通過對洗腔體進行加熱，作用于IPA氣體，然后實現IPA干燥，這種加熱方式的均勻性較差。在中國專利申請200810207433.9中提及對硅片進行加熱時保持溫度不一致，從而形成對流等，但由于硅片在單片式濕法工藝通常處于旋轉狀態，導致對流所產生的清洗效果較弱。

另一方面，由于硅片表面可視作是硅晶體的一個斷面，在此斷面上有一層或多層原子的鍵被打開，稱之為不飽和鍵。此不飽和鍵化學活性高，處于不穩定的狀態，極易與周圍的分子或原子結合起來，這就是吸附。其中被吸附的粒子會在其平衡位置附近不停的振動，其中部分被吸附的雜質粒子由于獲得較大的動能而脫離硅片表面，這種現象就是解吸。因此，在硅片濕法清洗工藝中，如果硅片與濕法藥液維持相同或比較接近的溫度能夠更好的發揮清洗的效果。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，而提供一種單片式的硅片清洗方法，從而有效擴大清洗窗口。

本發明的硅片清洗方法包括以下步驟：

步驟S01，提供待清洗硅片，使用純水對硅片進行預處理，以調整硅片表面溫度；

步驟S02，使用清洗試劑，對硅片進行清洗。

進一步地，預處理硅片后硅片表面溫度與步驟S02所使用清洗試劑溫度的溫差為0-5℃。

進一步地，預處理硅片后硅片表面溫度與步驟S02所使用清洗試劑溫度的溫差為0-2℃。

進一步地，步驟S01中所使用純水的溫度與步驟S02所使用清洗試劑溫度的溫差為0-5℃。

進一步地，步驟S01中所使用純水的溫度與步驟S02所使用清洗試劑溫度的溫差為0-2℃。

進一步地，步驟S02所使用清洗試劑的溫度大于或等于100℃，則該硅片預處理后的硅片表面溫度為75-95℃。

進一步地，該清洗試劑是含有硫酸、鹽酸、氨水、雙氧水或有機溶劑（如ST-250）中一種或多種的混合試劑。

進一步地，該清洗試劑是SPM(H₂SO₄/H₂O₂/H₂O，含有硫酸、雙氧水和水的混合物)，該硅片預處理后的硅片表面溫度為75-95℃。

進一步地，步驟S01中純水的流量為5-20L/min，硅片的轉速為100-1000rpm。

本發明提供的硅片清洗方法，通過使用具有一定溫度的純水對待清洗硅片進行預處理，使硅片表面溫度接近或與清洗溫度一致，從而提高后續清洗的效率。