半導(dǎo)體晶片清洗方法
【專利摘要】半導(dǎo)體晶片清洗方法，用于清洗附著于半導(dǎo)體晶片表面的顆粒，包括以下步驟：步驟一、將晶片豎直放入第一清洗槽中，噴水管從晶片上方對(duì)晶片進(jìn)行噴淋沖洗，直至水浸沒(méi)晶片時(shí)將水全部排空；步驟二、將晶片豎直放入第二清洗槽中浸泡，向第二清洗槽內(nèi)補(bǔ)水直至水向外溢出；步驟三、將晶片豎直放入第三清洗槽中，采用異丙醇蒸汽干燥工藝對(duì)晶片進(jìn)行干燥。本發(fā)明利用水噴淋和水浴浸泡兩種不同方式，使晶片表面的顆粒隨著水流一起帶離晶片表面，再通過(guò)異丙醇蒸發(fā)，達(dá)到干燥效果，清洗效果更好，有利于提升器件良率，而且避免了利用離心力和刷子來(lái)對(duì)晶片進(jìn)行清洗時(shí)，由于高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致晶片中心產(chǎn)生靜電而造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利用濕法清洗工藝對(duì)半導(dǎo)體晶片 表面的顆粒進(jìn)行清洗的方法。 半導(dǎo)體晶片清洗方法

【背景技術(shù)】
[0002] 集成電路（1C)制作過(guò)程包括前段工藝和后段工藝，無(wú)論在前段工藝還是后段工藝 中都不可避免的存在各種環(huán)境對(duì)硅片造成污染的情況。由于集成電路內(nèi)各元件及連線相當(dāng) 微細(xì)，因此制造過(guò)程中，如果遭到污染，很容易造成晶片內(nèi)電路功能的損壞，導(dǎo)致集成電路 的失效。根據(jù)污染物發(fā)生的情況，大致可將污染物分為顆粒、有機(jī)物、金屬污染物及氧化物。
[0003] 1)顆粒，顆粒主要是一些聚合物、光致抗蝕劑和蝕刻雜質(zhì)等。通常顆粒會(huì)粘附在硅 片表面，容易影響下一工序幾何特征的形成及電特性。對(duì)顆粒的去除方法主要以物理或化 學(xué)的方法對(duì)顆粒進(jìn)行底切，逐漸減小顆粒與硅表面的接觸面積，最終將其去除。
[0004] 2)有機(jī)物雜質(zhì)，有機(jī)物雜質(zhì)在1C制造過(guò)程中以多種形式存在，如人的皮膚油脂、 凈化室空氣、機(jī)械油、硅樹(shù)脂真空脂、光致抗蝕劑、清洗溶劑等。每種污染物對(duì)1C制程都有 不同程度的影響，有機(jī)物雜質(zhì)通常會(huì)在晶片表面形成有機(jī)物薄膜，阻止清洗液到達(dá)晶片表 面，因此有機(jī)物的去除常常在清洗工序的第一步進(jìn)行。
[0005] 3)金屬污染物，1C電路制造過(guò)程中采用金屬互連材料將各個(gè)獨(dú)立的器件連接起 來(lái)，首先采用光刻、蝕刻的方法在絕緣層上制作接觸窗口，再利用蒸發(fā)、濺射或化學(xué)氣相沉 積（CVD)形成金屬互連膜，如Al-Si，Cu等，通過(guò)蝕刻產(chǎn)生互連線，然后對(duì)沉積介質(zhì)層進(jìn)行化 學(xué)機(jī)械拋光（CMP)。在形成金屬互連的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生各種金屬污染。這種沾污會(huì)破壞薄氧 化層的完整性，增加漏電流密度，影響金屬氧化物半導(dǎo)體（M0S)器件的穩(wěn)定性，重金屬離子 會(huì)增加暗電流，造成結(jié)構(gòu)缺陷或霧狀缺陷。
[0006] 4)自然氧化物及化學(xué)氧化物，硅原子非常容易在含氧氣及水的環(huán)境下氧化形成氧 化層，稱為自然氧化層。硅晶圓經(jīng)過(guò)SC-1和SC-2溶液清洗后，由于雙氧水的強(qiáng)氧化性，在 晶圓表面上會(huì)生成一層化學(xué)氧化層。為了確保柵極氧化層的品質(zhì)，此表面氧化層必須在晶 圓清洗過(guò)后加以去除。另外，在集成電路（1C)工藝中沉積的氮化硅、二氧化硅等氧化物也 要在相應(yīng)的清洗過(guò)程中有選擇的去除。
[0007] 綜上所述，在整個(gè)芯片制作過(guò)程中，幾乎每道工序都涉及到清洗工藝，而且集成電 路的集成度越高，制造工序越多，所需的清洗工序也越多，因此清洗工藝在芯片制作過(guò)程中 扮演著重要的角色。清洗工藝就是在不破壞晶圓表面特性及電特性的前提下，有效地清除 殘留在晶圓上的顆粒、微塵、金屬離子及有機(jī)物雜質(zhì)。
[0008] 如今晶片在投料后進(jìn)生產(chǎn)線時(shí)會(huì)進(jìn)行打標(biāo)（wafer mark)處理，打標(biāo)后會(huì)產(chǎn)生一些 尺寸較大的顆粒（particle)，這些顆粒通常會(huì)達(dá)到幾微米，對(duì)產(chǎn)品良率影響比較大，因此需 要對(duì)晶片進(jìn)行清洗。目前去除晶片表面顆粒的清洗方法通常是采用擦片（scrubber)方式 進(jìn)行清洗，它主要是利用物理原理及物理作用來(lái)清洗晶片，而不使用化學(xué)品來(lái)處理清洗。如 圖1所示，采用擦片方式清洗晶片時(shí)，將晶片夾持在擦片機(jī)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)10上，旋轉(zhuǎn)臺(tái)10夾持 晶片高速旋轉(zhuǎn)，利用特殊有彈性、低污染的特氟龍（Teflon)刷子11將高速旋轉(zhuǎn)的晶片來(lái)回 刷洗，同時(shí)噴水管12向晶片表面噴射去離子水（DIW)，用去離子水清洗晶片表面并將顆粒 沖洗干凈，一定時(shí)間后，甩干即可達(dá)到去除顆粒的效果。擦片清洗的特點(diǎn)是單純用去離子水 沖洗，不會(huì)有任何化學(xué)反應(yīng)的影響。
[0009] 但是進(jìn)行擦片清洗時(shí)，由于晶片隨旋轉(zhuǎn)臺(tái)高速旋轉(zhuǎn)，去離子水在接觸到晶片表面 時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電，如果壓力控制不好容易造成晶片中心區(qū)域損傷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種晶片清洗方法，以解決現(xiàn)有清洗方法因旋轉(zhuǎn)離心力和 靜電導(dǎo)致晶片中心區(qū)域容易損傷的問(wèn)題，從而提高半導(dǎo)體器件的良率。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：
[0012] 半導(dǎo)體晶片清洗方法，用于清洗附著于半導(dǎo)體晶片表面的顆粒，包括以下步驟： [0013] 步驟一、將晶片堅(jiān)直放入第一清洗槽中，噴水管從晶片上方對(duì)晶片進(jìn)行噴淋沖洗， 直至水浸沒(méi)晶片時(shí)將水全部排空；
[0014] 步驟二、將晶片堅(jiān)直放入第二清洗槽中浸泡，向第二清洗槽內(nèi)補(bǔ)水直至水向外溢 出；
[0015] 步驟三、將晶片堅(jiān)直放入第三清洗槽中，采用異丙醇蒸汽干燥工藝對(duì)晶片進(jìn)行干 燥。
[0016] 優(yōu)選的，步驟一和步驟二中用的水為去離子水。
[0017] 優(yōu)選的，步驟一中水的溫度為60?90攝氏度。
[0018] 優(yōu)選的，步驟一中水的溫度為60攝氏度。
[0019] 優(yōu)選的，步驟二中水的溫度為20?40攝氏度。
[0020] 優(yōu)選的，步驟一中將水排空后，繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行噴水管從晶片上方對(duì)晶片進(jìn)行噴淋 沖洗，直至水浸沒(méi)晶片時(shí)將水全部排空的過(guò)程。
[0021] 優(yōu)選的，步驟一的循環(huán)次數(shù)為3次。
[0022] 優(yōu)選的，第三清洗槽內(nèi)壁上設(shè)置冷卻水循環(huán)管路。
[0023] 優(yōu)選的，第三清洗槽外設(shè)置有外罩，所述外罩上設(shè)置有排氣口。
[0024] 本發(fā)明方法利用濕法水浴工藝對(duì)晶片表面顆粒進(jìn)行清洗去除，首先采用噴淋方式 對(duì)晶片進(jìn)行噴淋沖洗，然后將晶片放入裝有水的第二清洗槽中進(jìn)行水浴清洗，最后將晶片 放入第三清洗槽中進(jìn)行異丙醇蒸汽干燥。本發(fā)明方法采用噴淋和水浴的方式清除晶片表面 上的顆粒，從而避免了旋轉(zhuǎn)干燥方式存在的因靜電導(dǎo)致晶片中心區(qū)域損傷的情況發(fā)生，而 且清洗效果更好，效率更高，有利于提高產(chǎn)品良率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中需要使用的附圖做簡(jiǎn)單介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0026] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中擦片清洗的示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明的流程圖；
[0028] 圖3為晶片進(jìn)行首次清洗的示意圖；
[0029] 圖4為晶片進(jìn)行二次清洗的示意圖；
[0030] 圖5為晶片進(jìn)行干燥步驟的示意圖；
[0031] 圖6為本發(fā)明方法清洗晶片和擦片方式清洗晶片的結(jié)果對(duì)比圖。
[0032] 其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0033] 1 晶片 2 第一清洗槽
[0034] 3 噴水管 4 第二清洗槽
[0035] 5 第三清洗槽 6 加熱裝置
[0036] 7 冷卻水循環(huán)管路 8 外罩
[0037] 9a過(guò)濾器 9b泵體
[0038] 10旋轉(zhuǎn)臺(tái) 11刷子
[0039] 12 噴水管

【具體實(shí)施方式】
[0040] 正如【背景技術(shù)】部分所述，采用擦片工藝清洗晶片時(shí)，晶片被夾持在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上跟隨 旋轉(zhuǎn)臺(tái)一起高速旋轉(zhuǎn)，在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向晶片表面噴射去離子水并配合刷子對(duì)晶片表面 進(jìn)行刷洗。在進(jìn)行晶片清洗時(shí)，噴水管向晶片表面噴水，利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力清洗晶片， 同時(shí)刷子將牢固黏著于晶片表面的粒子刷去。由于此過(guò)程中晶片一直處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)， 去離子水接觸晶片表面時(shí)容易導(dǎo)致晶片中心產(chǎn)生靜電，從而造成晶片中心區(qū)域損傷，直接 影響了器件的良率。
[0041] 為了解決以上問(wèn)題，發(fā)明人提出了一種濕法水浴清洗工藝，用于對(duì)晶片表面的顆 粒進(jìn)行清洗，該方法將晶片放置于第一清洗槽中，噴水管從晶片上方噴灑熱水，當(dāng)熱水浸沒(méi) 晶片后，則將第一清洗槽內(nèi)的熱水全部排空；然后將晶片放入裝有水的第二清洗槽中，持續(xù) 向第二清洗槽中加水，直至水從第二清洗槽的外槽溢出；將晶片放入第三清洗槽中，采用異 丙醇蒸汽干燥工藝（IPA vapor dryer)將第三清洗槽中的異丙醇加熱到其沸點(diǎn)，蒸汽揮發(fā) 上升遇晶片冷凝放熱，使晶片表面的水分蒸發(fā)而干燥。
[0042] 本發(fā)明方法提供的技術(shù)方案使晶片在第一清洗槽和第二清洗槽中通過(guò)噴淋和水 浴的方式去除晶片表面的顆粒，然后在第三清洗槽中進(jìn)行干燥。清洗過(guò)程中不使用化學(xué)清 洗劑，同時(shí)也不用處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以避免晶片表面因離心力和靜電作用導(dǎo)致的損 傷，能夠提高半導(dǎo)體器件的良率。
[0043] 以上是本申請(qǐng)的核心思想，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例 的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而 不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng) 前提下獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0044] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其它不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0045] 其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表 示器件結(jié)構(gòu)的附圖會(huì)不依一般比例做局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限 制本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046] 下面以濕法化學(xué)浴（Wet Bench Chemical Bath)模式的濕法清洗機(jī)臺(tái)為例對(duì)本發(fā) 明方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。濕法清洗機(jī)臺(tái)通常本身具有多個(gè)清洗模組，有如HF/APM/SPM等酸 液的清洗槽，本發(fā)明方法優(yōu)選利用去離子水，通過(guò)其中的HQDR+F/R+DRY方式可達(dá)到清洗目 的，三步按順序動(dòng)作(不同清洗槽)。參照?qǐng)D2,圖2為本發(fā)明方法的流程圖，具體包括以下步 驟：
[0047] 步驟一、將晶片置于第一清洗槽中進(jìn)行噴淋清洗；
[0048] 如圖3所示，首次清洗時(shí)，將晶片1堅(jiān)直放置于第一清洗槽2中，噴水管3設(shè)置于 第一清洗槽2上方，噴水管3從上向下噴灑水沖淋晶片1，以沖洗掉晶片1表面的顆粒，水的 溫度優(yōu)選設(shè)置在60?90攝氏度之間，進(jìn)一步優(yōu)選采用60攝氏度的水溫，一方面水溫升至 60攝氏度的升溫過(guò)程比較快，另一方面有利于降低成本；噴水管3持續(xù)噴淋熱水，直到第一 清洗槽2內(nèi)的水浸沒(méi)晶片1，然后將第一清洗槽2內(nèi)的水全部排空，此時(shí)可將沖洗下來(lái)的顆 粒帶走，將水排空后重新向第一清洗槽2內(nèi)補(bǔ)水，即噴水管3繼續(xù)向晶片1噴灑熱水，水沒(méi) 過(guò)晶片后將第一清洗槽2再排空，如此反復(fù)循環(huán)沖洗；其中，噴淋沖洗的時(shí)間和循環(huán)次數(shù)可 根據(jù)附著于晶片表面顆粒的情況而定，本實(shí)施例循環(huán)沖洗3次后即進(jìn)入下一步驟；
[0049] 步驟二、將晶片置于第二清洗槽中進(jìn)行水浴清洗；
[0050] 如圖4所示，二次清洗時(shí)，將晶片1堅(jiān)直放入第二清洗槽4中，第二清洗槽4內(nèi)充 滿水，將晶片1放入后繼續(xù)向第二清洗槽4中加水，直至水從第二清洗槽4中溢出，溢出的 水同時(shí)也可以將顆粒帶走；
[0051] 第二清洗槽4中的水優(yōu)選為20?40攝氏度的溫水，本實(shí)施例第二清洗槽4中的 水溫為23攝氏度；在第二清洗槽4中采用溫水作為緩沖，可以避免前一步驟熱水沖洗后溫 度比較高，將晶片直接放進(jìn)冷水槽中可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力問(wèn)題，有導(dǎo)致裂片的風(fēng)險(xiǎn)；
[0052] 步驟三、將晶片置于第三清洗槽中進(jìn)行異丙醇干燥處理（IPA VAPOR DRY);
[0053] 如圖5所示，將晶片1堅(jiān)直放入儲(chǔ)有異丙醇溶液的第三清洗槽5中，第三清洗槽5 底部設(shè)置加熱裝置6,加熱裝置6用于加熱異丙醇溶液；晶片1放入后，加熱裝置6將異丙 醇溶液加熱至沸點(diǎn)，形成異丙醇蒸汽揮發(fā)上升，異丙醇蒸汽遇到晶片1冷凝放熱，晶片1表 面的水分吸熱后蒸發(fā)而干燥。
[0054] 由于在干燥過(guò)程中產(chǎn)生大量的異丙醇蒸汽，可選的，在第三清洗槽5內(nèi)壁上設(shè)置 冷卻水循環(huán)管路7,冷卻水循環(huán)管路7環(huán)繞第三清洗槽5內(nèi)壁設(shè)置，冷卻水循環(huán)管路7內(nèi)通 入冷卻水（cooling water),用于冷卻異丙醇蒸汽。同時(shí)在第三清洗槽5外罩有一個(gè)外罩8， 外罩8底部設(shè)置有排氣口，用于防止異丙醇外泄。
[0055] 以上步驟中使用的水較佳的可以為去離子水，去離子水能夠更進(jìn)一步地防止顆粒 物產(chǎn)生靜電力附著在晶片表面，更加有效地去除顆粒。
[0056] 通過(guò)以上步驟，利用熱水噴淋和溫水浸泡兩種不同方式，使晶片表面的顆粒隨著 水流一起帶離晶片表面，再通過(guò)異丙醇蒸發(fā)，達(dá)到干燥效果。采用具有一定溫度的水清洗晶 片，有利于更好地去除晶片表面的顆粒。
[0057] 與擦片清洗的目的相同，本發(fā)明方法也是為了去除晶片表面的顆粒，為了對(duì)比本 發(fā)明方法與原擦片清洗工藝的清洗結(jié)果，選了三批產(chǎn)品做分片實(shí)驗(yàn)，對(duì)比結(jié)果如圖6所示， 圖6為本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)的擦片清洗方法的對(duì)比結(jié)果圖。由圖6可以看出，擦片方式 清洗過(guò)后晶片表面平均剩余顆粒為6. 727顆，而本發(fā)明方法清洗后表面平均剩余顆粒為 3. 818顆，相比來(lái)說(shuō)，本發(fā)明方法對(duì)晶片表面顆粒的去除能力更強(qiáng)，清洗效果更好，有助于 提升器件良率，而且避免了利用離心力和刷子來(lái)對(duì)晶片進(jìn)行清洗時(shí)，由于高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致晶 片中心產(chǎn)生靜電而造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)；從工藝時(shí)間來(lái)看，利用擦片方式洗兩批產(chǎn)品需要耗時(shí) 102min，而用本發(fā)明方法同樣洗兩批產(chǎn)品只需要耗時(shí)30min，產(chǎn)能可提升3倍以上；而且傳 統(tǒng)的濕法清洗機(jī)臺(tái)上都具有滿足前述工藝需求功能的清洗模塊，本發(fā)明方法也可以應(yīng)用在 其它晶片清洗機(jī)臺(tái)上，可操作性強(qiáng)，便于推廣。
[0058] 以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)本發(fā)明的具體 實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換， 其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 半導(dǎo)體晶片清洗方法，用于清洗附著于半導(dǎo)體晶片表面的顆粒，其特征在于，包括以 下步驟： 步驟一、將晶片堅(jiān)直放入第一清洗槽中，噴水管從晶片上方對(duì)晶片進(jìn)行噴淋沖洗，直至 水浸沒(méi)晶片時(shí)將水全部排空； 步驟二、將晶片堅(jiān)直放入第二清洗槽中浸泡，向第二清洗槽內(nèi)補(bǔ)水直至水向外溢出； 步驟三、將晶片堅(jiān)直放入第三清洗槽中，采用異丙醇蒸汽干燥工藝對(duì)晶片進(jìn)行干燥。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片清洗方法，其特征在于：所述步驟一和步驟二用的 水為去離子水。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體晶片清洗方法，其特征在于：所述步驟一中水的溫 度為60?90攝氏度。
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體晶片清洗方法，其特征在于：所述步驟一中水的溫度為 60攝氏度。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體晶片清洗方法，其特征在于：所述步驟二中水的溫 度為20?40攝氏度。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片清洗方法，其特征在于：所述步驟一中將水排空后， 繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行噴水管從晶片上方對(duì)晶片進(jìn)行噴淋沖洗，直至水浸沒(méi)晶片時(shí)將水全部排空的 過(guò)程。
7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體晶片清洗方法，其特征在于：所述步驟一的循環(huán)次數(shù)為3 次。
8. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片清洗方法，其特征在于：所述第三清洗槽內(nèi)壁上設(shè) 置冷卻水循環(huán)管路。
9. 如權(quán)利要求1或8所述的半導(dǎo)體晶片清洗方法，其特征在于：所述第三清洗槽外設(shè) 置有外罩，所述外罩上設(shè)置有排氣口。
【文檔編號(hào)】B08B3/02GK104124136SQ201310157819
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)明者】陳靈 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司