研磨后清洗方法以及半导体结构的形成方法与流程

本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种研磨后清洗方法以及半导体结构的形成方法。

背景技术：

在集成电路(ic)芯片的制备过程中，需要经常对用于制造ic的半导体晶圆(wafer)进行晶圆清洗过程。晶圆清洗的目的是为了去除粘附于晶圆表面上的有机残留物(residue)、金属杂质或微粒(particle)等污染物(contamination)。金属杂质的污染会造成pn结界面的漏电、栅极氧化层的击穿电压降低等现象；微粒的附着则会影响光刻工艺图案转移的真实性，甚至会造成电路结构的短路。因此，晶圆清洗直接影响集成电路制备的成品率，业界一直追寻最有效的去除有机残留物、金属杂质或微粒等污染物的清洗方法。

在集成电路的制造过程中，通常包括采用化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing，cmp)工艺进行平坦化处理的步骤。然而，在化学机械研磨工艺的过程中，研磨颗粒及研磨副产物容易吸附在晶圆表面形成污染物颗粒，所述污染物颗粒容易在后续工艺制程中造成缺陷(defect)。因此，在进行化学机械研磨工艺后，也需要对晶圆进行清洗处理，用于清除晶圆表面的污染物颗粒以减少缺陷。

技术实现要素：

本发明实施例解决的问题是提供一种研磨后清洗方法以及半导体结构的形成方法，提高对晶圆的清洗效果。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种研磨后清洗方法，适于对研磨处理后的晶圆进行清洗，清除晶圆表面的污染物颗粒，包括：对所述晶圆执行第一清洗制程，所述第一清洗制程包括第一子清洗制程，所述第一子清洗制程的步骤包括：采用兆声波去离子水和第一化学清洗剂进行第一冲洗处理；其中，所述第一化学清洗剂适于增大污染物颗粒的亲水性以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力；执行所述第一清洗制程后，对所述晶圆进行干燥处理。

相应地，本发明实施例还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供晶圆，所述晶圆包括基底，所述基底上形成有金属栅结构，所述金属栅结构露出的基底上形成有层间介质层，所述层间介质层顶部高于所述金属栅结构顶部，且所述金属栅结构顶部和所述层间介质层围成凹槽，所述凹槽中形成有硬掩膜材料层，所述硬掩膜材料层还覆盖所述层间介质层顶部；对所述硬掩膜材料层进行研磨处理，所述研磨处理后的剩余硬掩膜材料层作为硬掩膜层；在所述研磨处理后，采用前述的清洗方法清洗所述晶圆。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例对所述晶圆执行第一清洗制程，所述第一清洗制程包括第一子清洗制程，所述第一子清洗制程的步骤包括：采用兆声波去离子水和第一化学清洗剂进行第一冲洗处理；其中，所述第一化学清洗剂适于增大污染物颗粒的亲水性、以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力。所述兆声波去离子水能够实现高频振动，相应增大污染物颗粒的振动频率，减少污染物颗粒与晶圆表面的物理接触和吸附，因此能够与第一化学清洗剂相配合，使污染物颗粒易于脱离晶圆表面，从而有效减少晶圆上污染物颗粒的残留数量，进而提高对晶圆的清洗效果，相应提高所形成半导体结构的性能和良率。

可选方案中，所述第一清洗制程还包括在所述第一子清洗制程之后的第二子清洗制程，所述第二子清洗制程的步骤包括：采用去离子水和第二化学清洗剂进行第二冲洗处理；其中，所述第二化学清洗剂与第一化学清洗剂的成分相同，且所述第二化学清洗剂的质量百分比浓度小于所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度；通过采用质量百分比浓度较高的第一化学清洗剂进行第一冲洗处理，使所述第一化学清洗剂能够显著提高污染物颗粒表面的亲水性以及增大污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力，且通过采用质量百分比浓度较低的第二化学清洗剂进行第二冲洗处理，以改善因化学清洗剂的浓度过高而难以被去除的问题，从而在满足冲洗要求的同时，改善化学清洗剂的化学成分残留的问题，进而进一步提高对晶圆的清洗效果。

附图说明

图1是本发明研磨后清洗方法一实施例中各步骤对应的流程图；

图2是图1中的第一清洗制程中各步骤对应的流程图；

图3是图2中的第一子清洗制程中各步骤对应的流程图；

图4是图2中的第二子清洗制程中各步骤对应的流程图；

图5是图1中的第二清洗制程中各步骤对应的流程图；

图6至图7是本发明半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

在半导体领域中，通常包括对晶圆进行研磨处理的步骤。在所述研磨处理后，所述晶圆表面通常会残留有研磨颗粒、有机污染物等污染物颗粒。

因此，在所述研磨处理后，通常还需要对晶圆进行清洗，以去除所述研磨处理过程中产生的污染物颗粒，防止在后续工艺制程中产生缺陷。

目前研磨后清洗方法通常包括执行至少一次清洗制程，所述清洗制程的步骤通常包括：采用化学清洗剂对晶圆进行刷洗处理，其中，所述化学清洗剂适于增大污染物颗粒的亲水性以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力。

但是，在研磨处理的步骤中，晶圆表面通常具有正向或负向的zeta电位，所述晶圆表面容易吸附zeta电位相反的污染物颗粒，污染物颗粒与晶圆表面具有较强的电性吸附力，采用前述的研磨后清洗方法难以将污染物颗粒去除。其中，zeta电位指的是，在液体中存在微粒时，于微粒的表面产生的电位。

例如：在半导体领域中，形成金属栅(metalgate)结构后，通常还包括：在所述金属栅结构顶部形成硬掩膜层，所述硬掩膜层用于在后续形成源漏接触孔的刻蚀工艺步骤中保护金属栅结构顶部，从而实现该刻蚀工艺的自对准。具体地，形成所述硬掩膜层通常包括进行研磨处理的步骤，以实现硬掩膜层表面的平坦化，并使所述硬掩膜层的厚度满足工艺要求。

所述硬掩膜层的材料通常为氮化硅，在所述研磨处理的步骤中，氮化硅材料的zeta电位通常为正电，所述硬掩膜层表面容易吸附zeta电位为负电的污染物颗粒，所述污染物颗粒与硬掩膜层表面的具有较强的吸附力，采用前述的研磨后清洗方法难以将所述污染物颗粒去除。

随着工艺节点的进一步缩小，对晶圆表面污染物颗粒的尺寸和数量提出了进一步的要求，采用前述的研磨后清洗方法难以有效去除晶圆表面的污染物颗粒，清洗效果难以满足工艺需求。

为了解决所述技术问题，本发明实施例提供一种研磨后清洗方法，适于对研磨处理后的晶圆进行清洗，清除晶圆表面的污染物颗粒，包括：对所述晶圆执行第一清洗制程，所述第一清洗制程包括第一子清洗制程，所述第一子清洗制程的步骤包括：采用兆声波去离子水和第一化学清洗剂进行第一冲洗处理；其中，所述第一化学清洗剂适于增大污染物颗粒的亲水性以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力；执行所述第一清洗制程后，对所述晶圆进行干燥处理。

本发明实施例中所述第一子清洗制程的步骤包括：采用兆声波去离子水和第一化学清洗剂进行第一冲洗处理；其中，所述第一化学清洗剂适于增大污染物颗粒的亲水性、以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力。所述兆声波去离子水能够实现高频振动，相应增大污染物颗粒的振动频率，减少污染物颗粒与晶圆表面的物理接触和吸附，因此能够与第一化学清洗剂相配合，使污染物颗粒易于脱离晶圆表面，从而有效减少晶圆上污染物颗粒的残留数量，进而提高对晶圆的清洗效果，相应提高所形成半导体结构的性能和良率。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明研磨后清洗方法一实施例中各步骤对应的流程图。

所述清洗方法适于对研磨处理后的晶圆进行清洗，清除晶圆表面的污染物颗粒，使清洗效果满足工艺要求。

结合参考图1和图2，图2是图1中的第一清洗制程中各步骤对应的流程图，执行步骤s1，对所述晶圆执行第一清洗制程，所述第一清洗制程的步骤包括：执行步骤s11，对所述晶圆执行第一子清洗制程。

所述第一清洗制程用于大量去除研磨后产生的较大尺寸污染物颗粒(例如：研磨剂和研磨副产物)。

具体地，结合参考图3，图3是图2中的第一子清洗制程中各步骤对应的流程图，所述第一子清洗制程的步骤包括：执行步骤s111，采用兆声波(megasonic)去离子水(deionizedwater，diw)和第一化学清洗剂进行第一冲洗处理；其中，所述第一化学清洗剂适于增大污染物颗粒的亲水性以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力。

兆声是指频率高于1000000hz的声波，所述兆声波去离子水能够实现高频振动，相应增大污染物颗粒的振动频率，减少污染物颗粒与晶圆表面的物理接触和吸附，因此能够与第一化学清洗剂相配合，实现去除大量污染物颗粒的效果，使污染物颗粒易于脱离晶圆表面，从而有效减少晶圆上污染物颗粒的残留数量，进而提高对晶圆的清洗效果，相应提高所形成半导体结构的性能和良率。

其中，兆声波是由兆声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，兆声波在溶液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，从而迫使污染物颗粒加速的运动和振动，减小了污染物颗粒与晶圆表面的物理接触和吸附，使其脱离晶圆表面。

研磨后清洗用的化学清洗剂中通常包括表面活性剂、腐蚀抑制剂和ph值调整剂等。其中，所述表面活性剂能够改变污染物颗粒表面的亲水性或疏水性、以及电负性；所述腐蚀抑制剂用于减小化学清洗剂对晶圆表面的腐蚀；污染物颗粒在不同ph值溶液下的表面电性不同，所述ph值调整剂用于与表面活性剂配合，使污染物颗粒的电性满足工艺要求。

本实施例中，所述第一化学清洗剂中的表面活性剂能够提高污染物颗粒表面的亲水性，从而使污染物颗粒易于在水力的冲刷作用下被去除；所述表面活性剂还能够减小污染物颗粒和晶圆表面的电位差，甚至使污染物颗粒与晶圆表面具有相同的电性，从而增大污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力。综上，通过所述第一化学清洗剂有利于减小污染物颗粒在晶圆表面的附着，从而使污染物颗粒易于被冲洗掉。

所述兆声波去离子水的兆声波功率不宜过小。如果所述兆声波功率过小，则所述兆声波的能量密度、以及兆声波去离子水的振动频率相应过低，所述兆声波去离子水用于减少污染物颗粒与晶圆表面的物理接触和吸附的效果不佳，从而导致清洗效果的下降，为此，所述兆声波去离子水的兆声波功率至少为40瓦。

兆声波功率越大，清洗效果相应越好。但是，如果所述兆声波功率过大，容易导致兆声波的能量密度的均一性降低，而且容易对晶圆表面的图形造成破坏。为此，本实施例中，所述兆声波去离子水的兆声波功率为40瓦至200瓦。

所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度越高，所述第一化学清洗剂中表面活性剂的含量越高，因此所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度不宜过低，否则难以起到增大污染物颗粒表面的亲水性、以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力的效果。为此，本实施例中，所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度至少为5％。

需要说明的是，与常规研磨后清洗处理所采用的化学清洗剂相比，本实施例所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度更高，从而能够显著增大污染物颗粒表面的亲水性以及增大污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力，进而使所述第一化学清洗剂和兆声波去离子水相配合，使污染物颗粒更加易于脱离晶圆表面，从而实现去除大量污染物颗粒的清洗效果。

但是，所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度也不能过高，否则后续难以去除所述第一化学清洗剂，容易产生有机物残留，而且容易降低第一冲洗处理的工艺稳定性。为此，本实施例中，所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度为5％至30％。

所述第一冲洗处理的处理时间不宜过短，也不宜过长。如果所述第一冲洗处理的处理时间过短，容易导致第一冲洗处理用于去除大量的污染物颗粒的效果较差；如果所述第一冲洗处理的处理时间过长，容易造成工艺时间的浪费、降低生产产能。为此，本实施例中，所述第一冲洗处理的处理时间为5秒至20秒。

本实施例中，在所述第一冲洗处理的步骤中，合理设定各参数，并相互配合，从而在提高制造效率的同时，达到较佳的工艺效果。

继续参考图3，本实施例中，所述第一子清洗制程的步骤还包括：进行所述第一冲洗处理后，执行步骤s112，采用去离子水和所述第一化学清洗剂进行第一刷洗处理。

所述第一刷洗处理用于进一步去除残留在晶圆表面的污染物颗粒。

具体地，所述第一刷洗处理中仍采用所述第一化学清洗剂，从而使污染颗粒与晶圆表面仍保持较大的排斥力，进而使污染物颗粒易于从晶圆表面被刷洗掉。

本实施例中，所述第一刷洗处理和第一冲洗处理中的第一化学清洗剂的流量和浓度相同，有利于保持所述第一化学清洗剂的流量稳定性以及降低清洗机台操作的复杂度。

具体地，在所述第一刷洗处理的步骤中，采用软刷子(brush)以一定的挤压力和旋转速度作用于晶圆表面，对晶圆表面进行刷洗，从而通过软刷子和晶圆表面的物理作用以及去离子水的水力冲刷作用，进一步去除残留在晶圆表面的污染物颗粒。

继续参考图3，本实施例中，所述第一子清洗制程的步骤还包括：进行所述第一刷洗处理后，执行步骤s113，采用去离子水进行第二刷洗处理。

在所述第二刷洗处理的步骤中，停止第一化学清洗剂的冲洗，保持去离子水的冲洗，从而去除晶圆表面的第一化学清洗剂，以防止第一化学清洗剂的化学成分残留于晶圆和刷子上而形成有机残留物的问题，同时，保持软刷子对晶圆表面的挤压力和旋转工作状态，从而将残留的污染物颗粒和第一化学清洗剂成分从晶圆表面刷除。

继续参考图3，本实施例中，所述第一子清洗制程的步骤还包括：进行所述第二刷洗处理后，执行步骤s114，采用去离子水进行第一水洗处理。

具体地，采用去离子水冲洗所述晶圆表面。

在所述第二刷洗处理的步骤中，污染物颗粒可能会粘附到所述软刷子上，因此，在所述第一水洗处理的步骤中，停止采用所述软刷子，从而防止粘附在所述软刷子上的污染物颗粒回粘到晶圆表面，同时，采用去离子水冲洗所述晶圆表面，从而进一步冲洗掉残留的污染物颗粒以及残留的第一化学清洗剂成分。

继续参考图2，本实施例中，所述第一清洗制程的步骤还包括：执行第一子清洗制程后，执行步骤s12，对所述晶圆执行第二子清洗制程。

所述第二子清洗制程用于进一步去除所述第一子清洗制程后晶圆表面的污染物颗粒，从而进一步提高对晶圆的清洗效果。

具体地，结合参考图4，图4是图2中的第二子清洗制程中各步骤对应的流程图，所述第二子清洗制程的步骤包括：执行步骤s121，采用去离子水和第二化学清洗剂进行第二冲洗处理。其中，所述第二化学清洗剂与第一化学清洗剂的成分相同，且所述第二化学清洗剂的质量百分比浓度小于所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度。

通过采用质量百分比浓度较高的第一化学清洗剂进行第一冲洗处理，使所述第一化学清洗剂能够显著提高污染物颗粒表面的亲水性、以及增大污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力，且通过采用质量百分比浓度较低的第二化学清洗剂进行第二冲洗处理，以改善因化学清洗剂的浓度过高而难以被去除的问题，从而在满足冲洗要求的同时，改善化学清洗剂的化学成分残留的问题，进而进一步提高对晶圆的清洗效果。

此外，后续还包括进行第三刷洗处理的步骤，所述第二冲洗处理还作为预处理的步骤，以保持污染物颗粒的亲水性以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力，从而为后续第三刷洗处理做准备。

因此，所述第二化学清洗剂的质量百分比浓度不宜过低，也不宜过高。如果所述第二化学清洗剂的质量百分比浓度过低，则在所述第二冲洗处理的步骤中，所述第二化学清洗剂对污染物颗粒表面的亲水性和电负性的改变效果不明显，难以减小污染物颗粒在晶圆表面的附着力，从而难以起到使污染物颗粒易于在水力的冲刷作用下被去除的作用；如果所述第二化学清洗剂的质量百分比浓度过高，即使所述第二化学清洗剂的质量百分比浓度小于所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度，仍可能导致后续所述第二化学清洗剂难以被完全去除，从而容易产生有机物残留的问题。因此，本实施例中，所述第二化学清洗剂的质量百分比浓度是所述第一化学清洗剂的质量百分比浓度的5％至20％。

所述第二冲洗处理的处理时间不宜过短，也不宜过长。如果所述第二冲洗处理的处理时间过短，所述第二冲洗处理难以增大污染物颗粒表面的亲水性、以及污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力，导致第二冲洗处理去除污染物颗粒的效果变差，而且，后续进行第三刷洗处理时，污染物颗粒与晶圆表面的排斥力不足，容易导致第三刷洗处理的效果不佳；如果所述第二冲洗处理的处理时间过长，容易造成工艺时间的浪费、降低生产产能。为此，本实施例中，所述第二冲洗处理的处理时间为5秒至20秒。

继续参考图4，本实施例中，所述第二子清洗制程的步骤还包括：进行所述第二冲洗处理后，执行步骤s122，采用去离子水和所述第二化学清洗剂进行第三刷洗处理。

所述第三刷洗处理用于进一步去除晶圆表面残留的污染物颗粒。

具体地，所述第三刷洗处理中仍采用所述第二化学清洗剂，从而保持污染物颗粒的亲水性以及使污染物颗粒与晶圆表面仍保持较大的排斥力，使污染物颗粒易于从晶圆表面被刷洗掉。

本实施例中，所述第三刷洗处理和第二冲洗处理中的第二化学清洗剂的流量和浓度相同，有利于提高第二化学清洗剂的流量稳定性、降低机台操作的复杂度。

同时，采用软刷子以一定的挤压力和旋转速度作用于晶圆表面，对晶圆表面刷洗，从而通过软刷子和晶圆表面的物理作用，进一步去除残留在晶圆表面的污染物颗粒。

继续参考图4，本实施例中，所述第二子清洗制程的步骤还包括：进行所述第三刷洗处理后，执行步骤s123，采用去离子水进行第四刷洗处理。

在所述第四刷洗处理的步骤中，停止了第二化学清洗剂的冲洗，采用去离子水冲洗，从而去除晶圆表面的第二化学清洗剂，以防止第二化学清洗剂的成分残留于晶圆和软刷子上而形成有机残留物的问题，同时，保持软刷子对晶圆表面的挤压力和旋转工作状态，从而在软刷子和晶圆表面的物理作用下将残留的污染物颗粒和第二化学清洗剂成分从晶圆表面刷除。

继续参考图4，本实施例中，所述第二子清洗制程的步骤还包括：进行第四刷洗处理后，执行步骤s124，采用去离子水进行第三水洗处理。

在所述第四刷洗处理的步骤中，污染物颗粒可能会粘附到所述软刷子上，因此，在所述第三水洗处理的步骤中，停止采用所述软刷子，从而防止粘附在所述软刷子上的污染物颗粒回粘到晶圆表面，同时，采用去离子水冲洗所述晶圆表面，从而在水流的冲刷作用下进一步去除残留的污染物颗粒以及残留的化学清洗剂成分。

继续参考图1，执行所述第一清洗制程后，执行步骤s3，对所述晶圆进行干燥处理。

所述干燥处理用于去除所述晶圆表面的水分，实现晶圆表面的干燥，从而为后续工艺制程做准备。

本实施例中，所述干燥处理的步骤包括：采用ipa(iso-propylalcohol，异丙醇)溶液和惰性气体，对所述晶圆进行干燥处理。

所述ipa溶液能够提高晶圆表面的疏水性，使晶圆表面的水分变成水膜，进而可以通过惰性气体将所述水膜从晶圆表面吹走，实现晶圆表面的干燥。

本实施例中，所述惰性气体可以为氮气。氮气为半导体工艺中常用的惰性气体、且易于获得，有利于节约成本、提高工艺兼容性。

在其他实施例中，根据实际工艺需求，还可以采用其他合适的干燥工艺对所述晶圆表面进行干燥处理。

需要说明的是，结合参考图1，本实施例中，执行所述第一清洗制程后，进行所述干燥处理之前，还包括：执行步骤s2，对所述晶圆执行第二清洗制程。

结合参考图5，图5是图1中的第二清洗制程中各步骤对应的流程图，所述第二清洗制程的步骤包括：执行步骤s21，采用第三化学清洗剂对所述晶圆表面进行预冲洗处理，所述第三化学清洗剂与所述第一化学清洗剂的成分相同，且所述第三化学清洗剂的质量百分比浓度小于第一化学清洗剂的质量百分比浓度；在所述预冲洗处理后，执行步骤s22，采用所述第三化学清洗剂对所述晶圆表面进行刮洗处理。

所述预冲洗处理用于保持污染物颗粒的亲水性以及表面电性，从而使污染物颗粒易于在水力的冲刷作用下被移除，且增大污染物颗粒与晶圆表面的电性排斥力，防止执行第二子清洗制程后的残留污染物颗粒回粘到晶圆表面，同时还为后续进行刮洗处理做准备。

而且，所述第三化学清洗剂的质量百分比浓度小于第一化学清洗剂的质量百分比浓度，以改善因化学清洗剂浓度过高而难以被去除的问题，从而改善化学清洗剂的化学成分残留的问题，进而进一步提高对晶圆的清洗效果。

具体地，所述第三化学清洗剂的质量百分比浓度可以和所述第二化学清洗剂的质量百分比浓度相同。

所述刮洗处理用于进一步去除执行所述第二子清洗制程后，晶圆表面上残留的微小污染物颗粒。

所述刮洗处理的步骤包括：采用铅笔海绵刷(pencilsponge)以预设移动速度从晶圆中心到晶圆边缘进行刮洗处理，且沿晶圆中心指向晶圆边缘的方向，所述铅笔海绵刷的预设移动速度递减。

其中，所述铅笔海绵刷为铅笔状的海绵刷，与前述的软刷子相比，所述铅笔海绵刷的材质较软，在所述刮洗处理的步骤中，所述铅笔海绵刷对所述晶圆表面具有一定的挤压力，有利于将与晶圆表面吸附较为紧密的污染物颗粒去除，同时对晶圆表面结构和图形的影响较小。

在前述步骤以及所述刮洗处理的步骤中，所述晶圆始终保持旋转状态，因此，所述晶圆中心处的线速度最小，位于所述晶圆中心的污染物颗粒相应难以被去除，且沿晶圆中心指向晶圆边缘的方向，晶圆的线速度逐渐增大，所述污染物颗粒在晶圆上的附着力逐渐降低，即污染物颗粒的去除难度也逐渐减小，污染物颗粒的数量相应减少。

因此，本实施例中，沿晶圆中心指向晶圆边缘的方向，所述铅笔海绵刷的预设移动速度递减，从而能够和晶圆上不同位置的晶圆线速度相配合将污染物颗粒从晶圆中心刮洗到晶圆边缘，最终在水流的冲刷作用下被移除以及晶圆旋转下被甩出晶圆表面。

本实施例中，在所述刮洗处理的步骤中，所述铅笔海绵刷具有预设旋转速度。

旋转的铅笔海绵刷能够将与晶圆吸附较为紧密的污染物颗粒带离晶圆表面，从而使残留的污染物颗粒在水力的冲刷作用下被移除；同时，铅笔海绵刷从晶圆中心到晶圆边缘进行刮洗处理，从而将污染物颗粒从晶圆中心带离至晶圆边缘，并在水力的冲刷作用下、以及晶圆的旋转甩动下被去除。

所述铅笔海绵刷的旋转速度不宜过小，也不宜过大。如果所述铅笔海绵刷的旋转速度过小，则所述铅笔海绵刷难以将污染物颗粒带离出晶圆表面；如果所述铅笔海绵刷的旋转速度过大，容易对晶圆表面造成刮伤(scratch)。为此，本实施例中，所述铅笔海绵刷的旋转速度为200rpm(revolutionsperminute，每分钟转速)至300rpm。

需要说明的是，为保持污染物颗粒和晶圆表面具有较大的电性排斥力、使污染物颗粒易于被水流冲刷掉，在所述刮洗处理的步骤中，仍需要保持第三化学清洗剂的不断冲洗。其中，所述刮洗处理与所述预冲洗处理采用第三化学清洗剂的成分、浓度和流速均相同。

继续参考图5，本实施例中，所述第二清洗制程的步骤还包括：在所述刮洗处理后，执行步骤s23，对所述晶圆进行气体清洗处理。

通过所述气体清洗处理，能够进一步把残留在晶圆表面凹陷处的微小污染物颗粒去除。

气体的密度和质量均较小，通过采用气体清洗处理的方式，能够以较大的速度向晶圆表面喷射气体，从而进一步将残留在晶圆表面凹陷处难以去除的微小污染物颗粒去除，有利于提高清洗效果，同时，对晶圆表面的结构和图形的损伤较小。

本实施中，在所述刮洗处理后，进行所述气体清洗处理，从而防止进行所述刮洗处理后晶圆表面凹陷处仍残留有微小污染物颗粒，进而提高对晶圆的清洗效果。

具体地，采用惰性气体和二氧化碳的混合气体进行所述气体清洗处理。

二氧化碳容易产生气泡，从而易于被雾化，进而能够被惰性气体携带向所述晶圆表面喷射。而且，二氧化碳气体易于获得，有利于节约成本、提高兼容性。

本实施例中，所述惰性气体为氮气。氮气为半导体工艺中常用的惰性气体，有利于节约成本、提高工艺兼容性。

进行所述气体清洗处理的步骤包括：采用一定比例的氮气和二氧化碳的混合气体，经过雾化(mist)处理后，沿晶圆中心指向晶圆边缘的方向，高速冲洗所述晶圆表面。

因此，所述气体清洗处理采用的混合气体还包括水汽。所述水汽有利于使所述晶圆表面的污染物颗粒保持湿润的状态，从而在后续步骤中，易于将残留的污染物颗粒在水力的冲刷作用下去除。

所述气体清洗处理所采用气体的总流量不宜过小，也不宜过大。如果所述总流量过小，容易降低所述气体清洗处理的清洗效果；如果所述总流量过大，也可能会对晶圆表面造成损伤。为此，本实施例中，所述气体清洗处理所采用气体的总流量为200标准升每分钟至300标准升每分钟。

本实施例中，以进行一次刮洗处理和气体清洗处理为例进行说明。

在其他实施例中，根据实际工艺需求，可以交替进行多次刮洗处理和气体清洗处理，从而提高对晶圆的清洗效果。需要说明的是，在该实施例中，最后一次步骤需为气体清洗处理，从而防止刮洗处理后残留于晶圆表面凹陷处的微小污染物颗粒未被完全去除。

继续参考图5，本实施例中，所述第二清洗制程的步骤还包括：在所述气体清洗处理后，执行步骤s24，采用去离子水和所述第三化学清洗剂进行第三冲洗处理；在所述第三冲洗处理后，执行步骤s25，采用去离子水进行第二水洗处理。

通过所述第三冲洗处理，从而保持污染物颗粒的亲水性、以及与污染物颗粒晶圆表面的电性排斥力，防止所述气体清洗处理清洗后的残留微小污染物颗粒回粘到晶圆表面。

本实施例中，所述第三冲洗采用的第三化学清洗剂与所述刮洗处理采用的第三化学清洗剂的质量百分比浓度以及流量相同，有利于保持第三化学清洗剂的流量稳定性、以及降低机台操作的复杂度。

关于所述第三冲洗处理的具体描述，可参考前述对第二冲洗处理的相关说明，在此不再赘述。

所述第二水洗处理用于去除所述第三冲洗处理步骤中的第三化学清洗剂。

关于所述第二水洗处理的具体描述，可参考前述对第一水洗处理的详细说明，在此不再赘述。

相应的，本发明还提供一种半导体结构的形成方法。参考图6至图7，示出了本发明半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。

参考图6，提供晶圆(未标示)，所述晶圆包括基底(未标示)，所述基底上形成有金属栅结构123，所述金属栅结构123露出的基底上形成有层间介质层122，所述层间介质层122顶部高于所述金属栅结构123顶部，且所述金属栅结构123顶部和所述层间介质层122围成凹槽(未标示)，所述凹槽中形成有硬掩膜材料层124，所述硬掩膜材料层124还覆盖所述层间介质层122顶部。

本实施例中，以所形成的半导体结构为鳍式场效应晶体管(finfet)为例，所述基底包括衬底100以及凸出于所述衬底100的鳍部110。在其他实施例中，当所形成的半导体结构为平面型场效应晶体管时，所述基底相应仅包括衬底。

所述衬底100用于为工艺制程提供工艺平台。

本实施例中，所述衬底100为硅衬底。在其他实施例中，所述衬底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料。

本实施例中，所述鳍部110与所述衬底100的材料相同，所述鳍部110的材料为硅。其他实施例中，所述鳍部的材料还可以是锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟。

本实施例中，所述鳍部110露出的衬底100上形成有隔离层111，所述隔离层111覆盖所述鳍部110的部分侧壁。所述隔离层111用于对相邻器件之间起到电学隔离的作用。

本实施例中，所述隔离层111的材料为氧化硅。在其他实施例中，所述隔离结构的材料还可以为氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅或碳氮氧化硅等绝缘材料。

所述金属栅结构123用于控制半导体结构工作时，导电沟道的开启或关断。具体地，所述金属栅结构123横跨所述鳍部110的部分顶部和部分侧壁。

所述金属栅结构123包括高k介质层(图未示)、以及位于所述高k介质层上的栅电极层(图未示)。

所述高k栅介质层的材料为高k栅介质材料，其中，高k栅介质材料指的是，相对介电常数大于氧化硅相对介电常数的栅介质材料，高k栅介质材料可以为hfo2、hfsio、hfsion、hftao、hftio、hfzro、zro2或al2o3。本实施例中，所述高k栅介质层的材料为hfo2。

所述栅电极层的材料为al、cu、ag、au、pt、ni、ti或w。本实施例中，所述栅电极层的材料相应为w。

本实施例中，所述金属栅结构123的侧壁上还形成有侧墙115。所述侧墙115用于在保护金属栅结构123的侧壁，所述侧墙115还用于定义源漏掺杂层的形成区域。

本实施例中，所述侧墙115为叠层结构，所述侧墙115相应包括位于所述金属栅结构123侧壁上的第一侧墙(图未示)、位于所述第一侧墙侧壁上的第二侧墙(图未示)、以及位于所述第二侧墙侧壁上的第三侧墙(图未示)。在其他实施例中，所述侧墙还可以为单层结构。

本实施例中，所述第一侧墙和第三侧墙的材料为氧化硅，所述第二侧墙的材料为氮化硅。

本实施例中，所述金属栅结构123为通过后形成高k栅介质层形成金属栅极(highklastmetalgatelast)的工艺所形成，且在形成所述金属栅结构123之前，所采用的伪栅结构为叠层结构，因此所述侧墙115和鳍部110之间还形成有伪栅氧化层112。其中，在去除所述伪栅结构以形成所述金属栅结构123的过程中，所述侧墙115和鳍部110之间的伪栅氧化层112在所述侧墙115的保护下被保留。

本实施例中，所述伪栅氧化层112的材料为氧化硅。在其他实施例中，所述伪栅氧化层的材料还可以为氮氧化硅。

本实施例中，所述金属栅结构123两侧的鳍部110内还形成有源漏掺杂层120。

当形成nmos晶体管时，所述源漏掺杂层120包括掺杂有n型离子的应力层，所述应力层的材料为si或sic，所述应力层为nmos晶体管的沟道区提供拉应力作用，从而有利于提高nmos晶体管的载流子迁移率，其中，所述n型离子为p离子、as离子或sb离子；当形成pmos晶体管时，所述源漏掺杂层120包括掺杂有p型离子的应力层，所述应力层的材料为si或sige，所述应力层为pmos晶体管的沟道区提供压应力作用，从而有利于提高pmos晶体管的载流子迁移率，其中，所述p型离子为b离子、ga离子或in离子。

所述层间介质层122用于对相邻器件之间起到隔离作用，所述层间介质层122还用于为金属栅结构123的形成提供工艺平台。

因此，所述层间介质层122的材料为绝缘材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种。本实施例中，所述层间介质层122为单层结构，所述层间介质层122的材料为氧化硅。

所述硬掩膜材料层124用于后续形成硬掩膜层，从而实现后续形成源漏接触孔的刻蚀工艺的自对准。

本实施例中，所述硬掩膜材料层124的材料为氮化硅。

参考图7，对所述硬掩膜材料层124进行研磨处理，研磨处理后的剩余硬掩膜材料层124作为硬掩膜层125。

所述硬掩膜层125用于保护金属栅结构124顶部，在后续形成源漏接触孔的刻蚀工艺中，所述硬掩膜层125还用于实现该刻蚀工艺的自对准，从而防止后续接触孔插塞与所述金属栅结构124发生桥接(bridge)的问题。

具体地，采用化学机械研磨工艺进行所述研磨处理。

本实施例中，所述硬掩膜材料层124的材料为氮化硅，对硬掩膜材料层124进行所述研磨处理的过程中，所述硬掩膜材料层124表面在研磨液的环境中带正电，容易吸附带负电的污染物颗粒。

因此，本实施例中，进行所述研磨处理后，采用前述实施例中的清洗方法清洗所述晶圆。

由前述实施例可知，前述清洗方法的清洗效果好，能够有效减小晶圆上污染物颗粒的残留数量，使清洗效果满足工艺要求。

在后续工艺制程中，还包括形成覆盖所述硬掩膜层125的其他功能层，通过减小晶圆上污染物颗粒的残留数量，使得产生隆起(bump)等缺陷的概率较低，从而提高了半导体结构的性能和良率。

所述半导体结构可以采用前述实施例所述的形成方法所形成，也可以采用其他形成方法所形成。对本实施例所述半导体结构的具体描述，可参考前述实施例中的相应描述，本实施例在此不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。