本发明涉及一种硅片的清洗技术领域,尤其涉及一种用于硅片cmp后的清洗工艺。
背景技术:
硅片清洗是半导体器件生产工艺中最重要、最频繁的步骤。为了避免微量粒子和金属杂质对半导体器件的污染,影响器件的性能和合格率,在半导体制造工艺中需要对硅片进行反复、多次的清洗。
目前现有半导体制造工艺中,为了更好地满足光刻对平坦化的高要求,化学机械抛光工艺,即cmp已广泛应用在深亚微米技术中(<0.25um)。
硅片在cmp技术后在硅片上残留许多的杂质,比如有机物、一些颗粒,以及sio2等,这些杂质附着在硅片表面的酸化膜上,在对硅片的清洗过程中需要及时将杂质去除,不然由于半导体行业要求的精度高,如果不及时去除,在后续使用中会造成很大的影响。但是,目前的清洗工艺的效果不彻底,最后清洗后还可能残留有机物和sio2等杂质,无法满足硅片在cmp技术后的清洗需求。
技术实现要素:
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种能快速有效的将附着在硅片上的颗粒、有机物以及sio2,其清洗效果好,保证后续硅片正常使用的硅片cmp后的清洗工艺。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
步骤(一):清洗,将硅片上的研磨浆去除;
步骤(二):检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤(三);若不符合要求则返回步骤(一)继续进行预清洗;
步骤(三):最终清洗,去除硅片在步骤(二)中产生的颗粒以及进一步去除硅片上研磨浆中含有的sio2。
进一步的,所述预清洗包括如下步骤:
step1:通过臭氧水和振动设备对硅片进行振动清洗20-120秒;
step2:首先利用浓度<5%的氢氟酸漂洗硅片10-20秒,再利用臭氧水漂洗硅片30-50秒;
step3:重复多次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:通过刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为1-5min;
step5:利用纯水对硅片冲洗10-60秒,最后将硅片旋转甩干。
进一步的,所述最终清洗包括如下步骤:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗60-120秒,碱性药液的温度为40℃-80℃;
步骤2:利用臭氧水漂洗硅片20-60秒;
步骤3:利用纯水对硅片冲洗10-50秒,最后将硅片旋转甩干。
进一步的,在步骤1后还包括如下步骤:利用纯水喷淋头对硅片的侧面进行喷洗30-80秒。
进一步的,在步骤2后还包括如下步骤:利用浓度<5%的氢氟酸漂洗硅片10-50秒,然后臭氧水和氢氟酸重复多次交替对硅片进行清洗。
进一步的,所述振动设备为超声波清洗设备。
进一步的,在step4中的碱性药液为氨水、双氧水和水的混合物。
进一步的,所述刷子由聚乙烯醇制成。
由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
(1)在预清洗的过程中增加了振动设备和臭氧水配合,能够快速有效的去除有机物、sio2、颗粒和酸化膜表面的保护层,便于后续通过氢氟酸将酸化膜去除,进而有效去除有机物、sio2和颗粒。
(2)在最终清洗中增加了高温状态的碱性药液对硅片的冲洗,能够有效的去除残留的sio2。
(3)整个清洗工艺的流程布局合理,清洗快捷有效,较好的满足了硅片的高精度清洗要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
步骤(一):清洗,将硅片上的研磨浆去除。
步骤(二):检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤(三);若不符合要求则返回步骤(一)继续进行预清洗。
步骤(三):最终清洗,去除硅片在步骤(二)中产生的颗粒以及进一步去除硅片上研磨浆中含有的sio2。
具体的,在预清洗的step1中:通过臭氧水和振动设备对硅片进行振动清洗,这是因为硅片在cmp后的表面含有研磨浆,研磨浆主要由附在酸化膜上的颗粒、有机物和sio2构成,其中sio2为主要成分;step1的作用主要用于去除覆盖在颗粒、有机物、sio2和酸化膜表面的保护膜,便于后续通过将酸化膜出去,从而将颗粒、有机物和sio2去除;同时,酸化膜由于臭氧水的加入变厚;其中,利用超声波设备作为振动设备,其清洗效果佳。
在预清洗的step2和step3中,利用氢氟酸和臭氧水漂洗重复多次对硅片进行漂洗,此处的作用主要是利用氢氟酸去除变厚的酸化膜,由于酸化膜被去除了,这样有机物、颗粒和sio2就和酸化膜一起从硅片表面去除。
在预清洗的step4中:通过刷子和碱性药液相互配合对硅片正面的进行刷洗,主要的作用是出去硅片表面的顽固颗粒。
其中,在最终清洗的步骤1中,加入了温度为40-80°的碱性药液对硅片进行漂洗,此处由于碱性药液的温度高,所以清洗效果好,能进一步的去除sio2。
在最终清洗的步骤2中,利用氢氟酸漂洗硅片,再利用臭氧水漂洗硅片;此处主要是为了进一步的去除sio2;若有需要继续将氢氟酸和臭氧水对硅片进行交替冲洗。
作为进一步的优选实施例,利用纯水喷淋头对硅片的侧面进行喷洗,利用了物理特性去除硅片上的颗粒,这样可以进一步保证硅片清洗干净。
作为进一步的优选实施例,振动设备可以采用超声波清洗设备或者其它的设备。
作为进一步的优选实施例,在step4和步骤1中的碱性药液均为氨水、双氧水和水的混合物。
作为进一步的优选实施例,刷子由聚乙烯醇制成。
实施例一:一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
(一)预清洗:
step1:通过臭氧水和超声波清洗设备对硅片进行振动清洗20秒;
step2:首先利用浓度2%的氢氟酸漂洗硅片10秒,再利用臭氧水漂洗硅片30秒;
step3:重复3次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为2min;
step5:利用纯水对硅片冲洗10秒,最后将硅片旋转甩干。
(二)检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤三;若不符合要求则返回步骤一继续进行预清洗。
(三)最终清洗:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗60秒,碱性药液的温度为45℃;
步骤2:利用臭氧水漂洗硅片20秒;
步骤3:利用纯水对硅片冲洗10秒,最后将硅片旋转甩干。
实施例二:
一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
(一)预清洗:
step1:通过臭氧水和超声波清洗设备对硅片进行振动清洗80秒;
step2:首先利用浓度4%的氢氟酸漂洗硅片18秒,再利用臭氧水漂洗硅片36秒;
step3:重复5次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为4min;
step5:利用纯水对硅片冲洗50秒,最后将硅片旋转甩干。
(二)检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤三;若不符合要求则返回步骤一继续进行预清洗。
(三)最终清洗:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗60秒,碱性药液的温度为45℃;
步骤2:利用臭氧水漂洗硅片20秒;
步骤3:利用纯水对硅片冲洗10秒,最后将硅片旋转甩干。
实施例三:一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
(一)预清洗:
step1:通过臭氧水和超声波清洗设备对硅片进行振动清洗30秒;
step2:首先利用浓度1.5%的氢氟酸漂洗硅片10秒,再利用臭氧水漂洗硅片33秒;
step3:重复3次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为1.5min;
step5:利用纯水对硅片冲洗12秒,最后将硅片旋转甩干。
(二)检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤三;若不符合要求则返回步骤一继续进行预清洗。
(三)最终清洗:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗65秒,碱性药液的温度为43℃;
步骤2:利用纯水喷淋头对硅片的侧面进行喷洗36秒;
步骤3:利用臭氧水漂洗硅片25秒;
步骤4:利用纯水对硅片冲洗28秒,最后将硅片旋转甩干。
实施例四:
一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
(一)预清洗:
step1:通过臭氧水和超声波清洗设备对硅片进行振动清洗100秒;
step2:首先利用浓度3.8%的氢氟酸漂洗硅片20秒,再利用臭氧水漂洗硅片46秒;
step3:重复6次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为3min;
step5:利用纯水对硅片冲洗56秒,最后将硅片旋转甩干。
(二)检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤三;若不符合要求则返回步骤一继续进行预清洗。
(三)最终清洗:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗120秒,碱性药液的温度为68℃;
步骤2:利用纯水喷淋头对硅片的侧面进行喷洗78秒;
步骤3:利用臭氧水漂洗硅片56秒;
步骤4:利用纯水对硅片冲洗48秒,最后将硅片旋转甩干。
实施例一和实施例四之间的区别为在最终清洗中增加了“利用纯水喷淋头对硅片的侧面进行喷洗”,这样能够对硅片的侧面进行清洗,从而进一步提升硅片的清洗效果。
实施例五:
一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
(一)预清洗:
step1:通过臭氧水和超声波清洗设备对硅片进行振动清洗30秒;
step2:首先利用浓度2.3%的氢氟酸漂洗硅片10秒,再利用臭氧水漂洗硅片30秒;
step3:重复2次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为1min;
step5:利用纯水对硅片冲洗12秒,最后将硅片旋转甩干。
(二)检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤三;若不符合要求则返回步骤一继续进行预清洗。
(三)最终清洗:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗60秒,碱性药液的温度为40℃;
步骤2:利用臭氧水漂洗硅片20秒;
步骤3:利用浓度4.8%的氢氟酸漂洗硅片50秒,然后臭氧水和氢氟酸重复5次交替对硅片进行清洗;
步骤4:利用纯水对硅片冲洗48秒,最后将硅片旋转甩干。
实施例六:
一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
(一)预清洗:
step1:通过臭氧水和超声波清洗设备对硅片进行振动清洗110秒;
step2:首先利用浓度1.6%的氢氟酸漂洗硅片18秒,再利用臭氧水漂洗硅片40秒;
step3:重复5次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为5min;
step5:利用纯水对硅片冲洗60秒,最后将硅片旋转甩干。
(二)检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤三;若不符合要求则返回步骤一继续进行预清洗。
(三)最终清洗:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗120秒,碱性药液的温度为80℃;
步骤2:利用臭氧水漂洗硅片60秒;
步骤3:利用浓度2.5%的氢氟酸漂洗硅片50秒,然后臭氧水和氢氟酸重复3次交替对硅片进行清洗;
步骤4:利用纯水对硅片冲洗10-50秒,最后将硅片旋转甩干。
实施例一和实施例六之间的区别为“利用氢氟酸漂洗硅片,然后臭氧水和氢氟酸重复多次交替对硅片进行清洗”,这样可以进一步的将硅片上的杂质去除。
实施例七:
一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
(一)预清洗:
step1:通过臭氧水和超声波清洗设备对硅片进行振动清洗25秒;
step2:首先利用浓度1.5%的氢氟酸漂洗硅片10秒,再利用臭氧水漂洗硅片30秒;
step3:重复2次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为1min;
step5:利用纯水对硅片冲洗10秒,最后将硅片旋转甩干。
(二)检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤三;若不符合要求则返回步骤一继续进行预清洗。
(三)最终清洗:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗60秒,碱性药液的温度为40℃;
步骤2:利用纯水喷淋头对硅片的侧面进行喷洗30秒;
步骤3:利用臭氧水漂洗硅片20秒;
步骤4:利用浓度3.5%的氢氟酸漂洗硅片10秒,然后臭氧水和氢氟酸重复6次交替对硅片进行清洗;
步骤5:利用纯水对硅片冲洗10秒,最后将硅片旋转甩干。
实施例八:
一种硅片cmp后的清洗工艺,包括如下步骤:
(一)预清洗:
step1:通过臭氧水和超声波清洗设备对硅片进行振动清洗120秒;
step2:首先利用浓度4.25%的氢氟酸漂洗硅片20秒,再利用臭氧水漂洗硅片50秒;
step3:重复5次step2的操作,对硅片进行多次氢氟酸和臭氧水的交替漂洗;
step4:刷子配合碱性药液对硅片的正面进行刷洗,刷洗时间为5min;
step5:利用纯水对硅片冲洗60秒,最后将硅片旋转甩干。
(二)检测,利用检测机对预清洗后的硅片进行检测,若预清洗后的硅片符合要求进入步骤三;若不符合要求则返回步骤一继续进行预清洗。
(三)最终清洗:
步骤1:加入碱性药液对硅片进行漂洗120秒,碱性药液的温度为70℃;
步骤2:利用纯水喷淋头对硅片的侧面进行喷洗80秒;
步骤3:利用臭氧水漂洗硅片60秒;
步骤4:利用浓度1.65%的氢氟酸漂洗硅片50秒,然后臭氧水和氢氟酸重复2次交替对硅片进行清洗;
步骤5:利用纯水对硅片冲洗50秒,最后将硅片旋转甩干。
实施例一和实施例八之间的区别为“利用纯水喷淋头对硅片的侧面进行喷洗”,“利用氢氟酸漂洗硅片,然后臭氧水和氢氟酸重复多次交替对硅片进行清洗”,这样可以很好的提升硅片的最终清洗效果,符合硅片的高精度清洗要求。
采用本发明中的cmp后的清洗工艺后,硅片最后可以做到:残留颗粒37nm,数量控制在10颗以内;同时金属污染标准可做到5e8atoms/cm2;产能为120片/小时。
以上仅是本发明的具体应用范例,对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案,均落在本发明权利保护范围之内。