一种基片清洗方法及装置与流程

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一种基片清洗方法及装置与流程

本发明涉及半导体制造技术领域,具体涉及一种基片清洗方法及装置。



背景技术:

半导体器件被广泛应用于各种通讯、医疗、工业、军事和家用电子产品中。这些半导体器件都是由半导体基片制备而成。这些器件的尺寸大小一般都在微米级,器件对污染物非常敏感,极小的有机和金属颗粒均会导致器件的失效。因此,在半导体器件的制备过程中,清洗硅片去除污染物通常是非常关键的工艺步骤。

许多年来,半导体基片的清洗通常分为三至四个单独步骤,采用硫酸、双氧水等混和溶液对基片进行处理。当基片的表面有金属薄膜时,将会利用有机溶剂进行清洗。这些方法在清洗半导体基片时得到广泛应用,但是还是存在一些缺点。这些缺点包括有机化学清洗剂价格较高、各种清洗步骤时间较长、化学清洗剂消耗较多、清洗废液处理不方便,因此大量的研究努力开发出新的硅片清洗技术。

近来,利用臭氧与水混和,臭氧在水膜中扩散清洗硅片技术,在半导体芯片制备过程中开始得到应用。此项臭氧技术已经证明能够有效的清洗去除硅片表面污染物和有机薄膜,并能克服传统酸与双氧水混和液清洗方法的缺点。利用臭氧扩散水薄膜的清洗工艺可以节约时间,不需要较贵的酸和双氧水,并采用喷洒的方式,可以节约水的用量和设备摆放空间。

臭氧扩散清洗技术可以将臭氧注入水中,再将臭氧水喷射到基片表面.喷射 出的水温度较高时,硅片表面有机薄膜和污染的去除效率将大幅提升。

当基片接触臭氧与热水,硅片上半导体芯片中的一些金属可能会受到腐蚀。当工艺过程中温度上升,各种反应的速率均上升。金属腐蚀也愈加严重。直接接触的不同金属将会产生电化学电池效应,进一步促进腐蚀。

许多方法用来减少和避免金属的腐蚀,这些方法主要有降低工艺温度或者在水中添加腐蚀阻滞剂。由于温度降低将会影响去除有机薄膜或污染的化学反应活性,所以在实际生产中不采用降低工艺温度的办法来避免金属的腐蚀。腐蚀阻滞剂主要有苯并三唑、硅酸盐、硝酸盐等。这此阻滞剂用臭氧清洗工艺中,可以用较高的温度进行清洗,同时避免硅片铝线被腐蚀。

当然在清洗半导体基片时腐蚀阻滞剂也存在一些缺点,如必须与工艺液体有效混和,不同的阻滞剂只能在特定的参数下对特定金属有效。总之,在臭氧清洗工艺中仍然需要一种方法,能够防止清洗过程中,硅片上铝和铜等金属的腐蚀。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种基片清洗方法,所述方法能够防止在基片清洗过程中,基片上的铝和铜等金属的被腐蚀。

本发明的另一目的为提供一种基片清洗装置。

为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:

一种基片清洗方法,包括如下步骤:

转动反应腔中夹持基片的载片台;

向所述反应腔中喷射co2水溶液,在所述基片表面形成水膜;

向所述反应腔中喷射臭氧水溶液,对所述基片表面的污染物氧化去除。

上述方案中,在向所述反应腔中喷射臭氧水溶液,对所述基片表面的污染物氧化去除后,包括如下步骤:

停止向所述反应腔中喷射臭氧水溶液,继续向所述反应腔中喷射co2水溶液,清洗所述基片表面;

停止向所述反应腔中喷射co2水溶液,并使所述载片台高速旋转,使得所述基片表面干燥。

上述方案中,所述co2水溶液的制备包括如下步骤:

co2通过第一扩散器均匀进入第一去离子水罐中的去离子水中,形成co2水溶液。

上述方案中,所述臭氧水溶液的制备包括如下步骤:

臭氧通过第二扩散器均匀进入第二去离子水罐中的去离子水中,形成臭氧水溶液。

上述方案中,所述第一去离子水罐中的去离子水的温度被加热至室温~100℃。

上述方案中,所述第二去离子水罐中的去离子水的温度被加热至室温~100℃。

一种基片清洗装置,所述装置包括:

反应腔,所述反应腔用于清洗基片;

载片台,所述载片台设置在所述反应腔内,所述基片放置于所述载片台上;

旋转机构,所述旋转机构设置于所述反应腔底部,并与所述载片台相连,用于驱动所述载片台旋转;

co2气源;

第一扩散器,所述co2气源通过第一气体管路与所述第一扩散器相连;

第一去离子水罐,所述第一扩散器设置在所述第一去离子水罐内,所述第一扩散器用于将所述co2气源的co2气体均匀进入所述第一去离子水罐中的去离子水中,形成co2水溶液;

第一加热器,所述第一加热器设置于所述第一去离子水罐内,用于将所述第一去离子水罐内的去离子水加热;

臭氧发生器,用于产生臭氧;

第二扩散器,所述臭氧发生器过第二气体管路与所述第二扩散器相连;

第二去离子水罐,所述第二扩散器设置在所述第二去离子水罐内,所述第二扩散器用于将所述臭氧发生器产生的臭氧均匀进入所述第二去离子水罐中的去离子水中,形成臭氧水溶液;

第二加热器,所述第二加热器设置于所述第二去离子水罐内,用于将所述第二去离子水罐内的去离子水加热;

第一多向阀,所述第一去离子水罐和所述第二去离子水罐分别通过液体管路与所述第一多向阀入口相连;

喷嘴,所述喷嘴与所述第一多向阀的出口相连,所述第一去离子水罐中的co2水溶液和所述第二去离子水罐中的臭氧水溶液分别通过第一多向阀进入所述喷嘴。

上述方案中,所述第一去离子水罐与所述第一多向阀之间的液体管路上依次设有第一泵和第一过滤器。

上述方案中,所述第二去离子水罐与所述第一多向阀之间的液体管路上依次设有第二泵和第二过滤器。

上述方案中,所述装置还包括:

废液收集口,所述废液收集口设置在所述反应腔底部;

第二多向阀,所述废液收集口通过回收管路与所述第二多向阀的入口相连;

排放管路,所述第二多向阀的出口分别与所述第一去离子水罐、所述第二去离子水罐和所述排放管路相连接。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

本发明向反应腔中喷射含有co2的液体溶液,同时也将臭氧引入反应腔,臭氧氧化基片表面的污染物和有机涂层,而co2则保护基片表面的金属不受腐蚀。本发明既可以发挥臭氧清洗硅片的优点,同时避免金属的腐蚀。而且臭氧与co2价格便宜、容易得到,保持了经济性与环保。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基片清洗方法的工艺流程图。

图2为本发明实施例提供的一种基片清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的基片清洗原理为:向表面具有金属的半导体基片表面喷射co2水溶液和臭氧水溶液,co2水溶液保护基片表面的金属不被腐蚀,臭氧水溶液对基片表面的污染物进行氧化去除。

为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一:

如图1所示,一种基片清洗方法,包括如下步骤:

步骤110,转动反应腔中夹持基片的载片台;

步骤120,向所述反应腔中喷射co2水溶液,在所述基片表面形成水膜;

具体地,所述co2水溶液的制备包括如下步骤:co2通过第一扩散器均匀进入第一去离子水罐中的去离子水中,形成co2水溶液;所述第一去离子水罐中的去离子水的温度被加热至室温~100℃。co2水溶液还可以在第一去离子水罐中加热变成蒸汽,再注入反应腔中,使得清洗效果更好。

步骤130,向所述反应腔中喷射臭氧水溶液,对所述基片表面的污染物氧化去除。

具体地,所述臭氧水溶液的制备包括如下步骤:臭氧通过第二扩散器均匀进入第二去离子水罐中的去离子水中,形成臭氧水溶液;所述第二去离子水罐中的去离子水的温度被加热至室温~100℃。

本实施例中,在向所述反应腔中喷射臭氧水溶液,对所述基片表面的污染物氧化去除后,还包括如下步骤:

步骤140,停止向所述反应腔中喷射臭氧水溶液,继续向所述反应腔中喷射co2水溶液,清洗所述基片表面;

步骤150,停止向所述反应腔中喷射co2水溶液,并使所述载片台高速旋转,使得所述基片表面干燥。

实施例二:

如图2所示,本实施例提供一种基片清洗装置,所述装置包括:反应腔101,所述反应腔101用于清洗基片103;载片台104,所述载片台104设置在所述反应腔101内,所述基片103放置于所述载片台104上;旋转机构129,所述旋转机构129设置于所述反应腔101底部,并与所述载片台104相连,用于驱动所述载片台104旋转,进而带动所述基片103旋转;co2气源106,可以是co2贮存罐或co2发生器;第一扩散器111,所述co2气源106通过第一气体管路127与所述第一扩散器111相连;第一去离子水罐113,所述第一扩散器111设 置在所述第一去离子水罐113内,所述第一扩散器111用于将所述co2气源106的co2气体均匀进入所述第一去离子水罐113中的去离子水110中,形成co2水溶液;第一加热器112,所述第一加热器112设置于所述第一去离子水罐113内,用于将所述第一去离子水罐113内的去离子水加热,加热至室温~100℃;臭氧发生器126,用于产生臭氧;第二扩散器120,所述臭氧发生器126过第二气体管路125与所述第二扩散器120相连;第二去离子水罐118,所述第二扩散器120设置在所述第二去离子水罐118内,所述第二扩散器120用于将所述臭氧发生器126产生的臭氧均匀进入所述第二去离子水罐118中的去离子水121中,形成臭氧水溶液;第二加热器119,所述第二加热器119设置于所述第二去离子水罐118内,用于将所述第二去离子水罐118内的去离子水加热,加热至室温~100℃;第一多向阀130,所述第一去离子水罐113和所述第二去离子水罐118分别通过液体管路(108,123)与所述第一多向阀130入口相连;喷嘴102,所述喷嘴102与所述第一多向阀130的出口相连,所述第一去离子水罐113中的co2水溶液和所述第二去离子水罐118中的臭氧水溶液分别通过第一多向阀130进入所述喷嘴102。

本实施例中,所述第一去离子水罐113与所述第一多向阀130之间的液体管路108上依次设有第一泵109和第一过滤器107;所述第二去离子水罐118与所述第一多向阀130之间的液体管路123上依次设有第二泵122和第二过滤器124。

本实施例中,所述装置还包括:废液收集口105,所述废液收集口105设置在所述反应腔101底部;第二多向阀115,所述废液收集口105通过回收管路128与所述第二多向阀的115入口相连;排放管路116,所述第二多向阀115的出口分别与所述第一去离子水罐113、所述第二去离子水罐118和所述排放管路 116相连接。

本实施例的工作过程如下:

在对基片103表面的污染物进行清洗时,第一步:转动机构129使载片台104夹持基片103旋转,旋转转速为0~1000rpm;第二步:第一泵109工作,使第一去离子水罐113中加热后的co2水溶液进入液体管路108中,第一过滤器107对co2水溶液进行过滤,co2水溶液通过第一多向阀130,进入喷嘴102喷射到旋转的基片103表面,形成水膜,并对基片103表面可能存在的金属形成保护;第三步:第二泵122开始工作,使第二去离子水罐118中加热后的臭氧水溶液进入液体管路123中,第二过滤器124对臭氧水溶液中的杂质进行去除,臭氧水溶液通过第一多向阀130进入喷嘴102,并喷射到基片103表面,臭氧水溶液对基片103表面的污染物氧化去除;第四步:第二泵122停止工作,臭氧水溶液不喷射到基片103表面,第一泵109继续工作,co2水溶液喷射到基片103表面,对基片103表面进行水洗;第五步:第一泵109停止工作,此时无液体喷射到基片103表面,转动机构129使载片台104夹持基片103以500~3000rpm的转速高速旋转,使基片103表面干燥。

在清洗基片103的过程中产生的废液通过废液收集口105回收,进入回收管路128中,回收管路128连接第二多向阀115,第二多向阀115切换可使废液通过管路114回收至第一去离子水罐113中,或通过管路117回收至第二去离子水罐118中循环使用,也可切换使废液通过排放管路116排放。

本发明的优点如下:

本发明向反应腔中喷射含有co2的液体溶液,同时也将臭氧引入反应腔,臭氧氧化基片表面的污染物和有机涂层,而co2则保护基片表面的金属不受腐蚀。本发明既可以发挥臭氧清洗硅片的优点,同时避免金属的腐蚀。而且臭氧 与co2价格便宜、容易得到,保持了经济性与环保。

以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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