半导体清洗方法及清洗设备与流程

1.本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种半导体清洗方法及清洗设备。


背景技术：

2.在半导体器件的制造工艺过程中，经常会涉及对半导体器件进行清洗的工艺，甚至清洗工艺所占比例越来越大。例如，对于3d nand存储器而言，随着3d nand存储器的字线(wl)层数越来越高，线宽越来越小，在执行湿法刻蚀过程时，为了尽量减少缺陷(defect)，单片清洗所占的比例越来越大。但是采用现有的清洗设备清洗后，半导体器件表面易产生颗粒物，影响半导体器件的性能。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，提供一种半导体清洗方法及清洗设备，其能够避免半导体器件表面产生颗粒物，提高半导体器件的性能。
4.为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体清洗方法，用于清洗半导体器件，将待清洗的半导体器件置于清洗设备的腔室内进行清洗处理，所述清洗处理包括清洗液清洗步骤及干燥步骤，至少在干燥步骤中，向所述腔室内通入加热的保护气体。
5.在一实施例中，所述保护气体的温度为60～90摄氏度。
6.在一实施例中，所述保护气体自所述腔室顶部通入，自所述腔室底部排出，形成流动气流。
7.在一实施例中，所述保护气体包括空气、氮气、惰性气体中的至少一种。
8.在一实施例中，在清洗液清洗步骤中，向所述腔室内通入加热的保护气体。
9.在一实施例中，在进行清洗处理之前，预先向所述腔室内通入加热的保护气体。
10.在一实施例中，所述清洗液包括化学清洗液及去离子水。
11.在一实施例中，还包括如下步骤：对加热的保护气体进行过滤；将过滤后的保护气体通入所述腔室内。
12.本发明还提供一种半导体清洗设备，用于清洗半导体器件，其包括：
13.腔室，用于提供对所述半导体器件进行清洗处理的空间，所述清洗处理包括清洗液清洗步骤及干燥步骤；
14.保护气体源，用于提供保护气体；
15.加热装置，与所述保护气体源连通，用于加热所述保护气体；
16.至少在干燥步骤中，所述保护气体经所述加热装置加热后通入所述腔室。
17.在一实施例中，还包括排气装置，设置在所述腔室远离保护气体入口的一端，用于排出所述保护气体。
18.在一实施例中，还包括控制器，所述控制器与所述加热装置电连接，用于控制所述加热装置的加热温度。
19.在一实施例中，还包括过滤装置，与所述加热装置连通，加热的保护气体经所述过
滤装置过滤后通入所述腔室。
20.本发明实施例的优点在于，至少在干燥步骤中，向所述腔室内通入加热的保护气体，加热的保护气体能够降低腔室的湿度，并提高半导体器件表面的温度，以避免腔室内的悬浮物重新凝结在半导体器件表面，进而不会在半导体器件表面附着颗粒物，避免对半导体器件产生影响。
附图说明
21.图1是执行清洗处理步骤后的半导体器件表面的扫描电镜图；
22.图2是本发明第一实施例提供的半导体清洗方法的步骤示意图；
23.图3是本发明第一实施例提供的半导体清洗方法中涉及的半导体器件的示意图；
24.图4是本发明第二实施例提供的清洗方法的步骤示意图；
25.图5是本发明第三实施例提供的半导体清洗设备的示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明提供的半导体清洗方法及清洗设备的具体实施方式做详细说明。
27.如背景技术所述，在半导体器件的制造工艺过程中，经常会涉及对半导体器件进行清洗的工艺。发明人发现，在进行清洗处理后，在半导体器件表面易附着颗粒物，而该颗粒物会影响半导体器件后续的制造。图1是执行清洗处理步骤后的半导体器件表面的扫描电镜图，从图1可以看出，在半导体器件的表面附着有颗粒物。
28.发明人进一步发现，该颗粒物以固态物或者凝结的液滴的形态存在。发明人对其形成原因进行大量的研究与分析发现，形成颗粒物的根本原因在于，半导体器件的清洗工艺包括清洗液清洗步骤及干燥步骤，在执行干燥步骤时，半导体器件表面的水分或者异丙醇(ipa)挥发会引起半导体器件表面温度降低，而腔室内的环境湿度较大，则会使得散布在腔室内的悬浮物(固态物或者液滴)重新凝结在半导体器件表面，形成附着在半导体器件表面的颗粒物，对半导体器件产生影响。
29.鉴于上述原因，本发明实施例提供一种半导体清洗方法，其能够避免腔室内的悬浮物重新凝结在半导体器件表面，避免颗粒物的产生。所述半导体清洗方法包括：将待清洗的半导体器件置于清洗设备的腔室内进行清洗处理，所述清洗处理包括清洗液清洗步骤及干燥步骤，至少在干燥步骤中，向所述腔室内通入加热的保护气体。加热的保护气体能够降低腔室的湿度，并提高半导体器件表面的温度，以避免腔室内的悬浮物重新凝结在半导体器件表面，进而不会在半导体器件表面附着颗粒物。
30.图2是本发明第一实施例提供的半导体清洗方法的步骤示意图，请参阅图2，所述半导体清洗方法包括如下步骤：
31.步骤s20，将待清洗的半导体器件置于清洗设备的腔室内。
32.步骤s21，对待清洗的半导体器件进行清洗液清洗。
33.所述清洗液可为化学清洗液及去离子水清洗液中的至少一种。在本实施例中，所述清洗液即包括化学清洗液及去离子水，所述清洗液清洗步骤进一步包括：先采用化学清洗液清洗所述半导体器件，再采用去离子清洗所述半导体器件，以去除残留的化学清洗液
及清洗副产物。
34.所述清洗液可自所述清洗设备的喷嘴内喷出，均覆盖在所述半导体器件表面，以对半导体器件表面进行清洗。
35.步骤s22，对清洗后的半导体器件进行干燥处理，在进行干燥的过程中，向所述腔室内通入加热的保护气体。
36.在本实施例中，利用异丙醇(ipa)气体作为干燥气体，对半导体器件进行干燥处理。由于异丙醇和半导体器件表面张力的差异，将半导体器件放置于异丙醇蒸汽环境中之后，异丙醇将半导体器件表面上的水分剥离，替代水分接触半导体器件表面，在后续半导体器件转动时水分更容易被甩干，异丙醇会蒸发，从而实现干燥的目的。
37.在进行干燥时，异丙醇蒸发，导致半导体器件表面温度降低。具体地说，如图3所示，其是半导体器件的示意图，在半导体器件30的a区域，由于异丙醇的蒸发，其表面温度降低，在a区域易出现颗粒物附着。
38.而本实施例在进行干燥的过程中，向所述腔室内通入加热的保护气体，所述保护气体温度较高，其能够降低腔室内的湿度，提高半导体器件表面的温度，从而避免腔室环境中的悬浮物冷凝沉积在半导体器件表面。同时，半导体器件表面温度提高也能够减小异丙醇的表面张力，干燥表现形式更好。
39.所述保护气体包括空气、氮气、惰性气体中的至少一种，所述空气可为压缩空气等。所述保护气体不会与半导体器件发生反应，不会对半导体器件产生影响。
40.在一实施例中，所述保护气体的温度为60～90摄氏度，以在降低所述腔室环境湿度，提高半导体器件表面温度的同时，避免对半导体器件产生不利影响。
41.在本实施例中，所述保护气体自所述腔室顶部通入，自所述腔室底部排出，形成流动气流，流动气流能够带走腔室内的环境气体，从而进一步降低腔室内的湿度。
42.在一实施例中，所述清洗方法还包括如下步骤：对加热的保护气体进行过滤，将过滤后的保护气体通入所述腔室内。所述过滤能够去除保护气体内的杂质，进而避免保护气体内的杂质沉积在半导体器件表面，对半导体器件产生不良影响。
43.在一实施例中，在执行步骤s22时，也可向所述腔室内通入未被加热的保护气体，以实现腔室内环境气体的流动，提高清洗效果。
44.本发明第二实施例还提供一种清洗方法。所述第二实施例与第一实施例的区别在于，在第二实施例中，对待清洗的半导体器件进行清洗液清洗时也通入加热的保护气体。具体地说，图4是本发明第二实施例提供的清洗方法的步骤示意图，请参阅图4，所述方法包括如下步骤：
45.步骤s40，将待清洗的半导体器件置于清洗设备的腔室内。
46.步骤s41，对待清洗的半导体器件进行清洗处理，所述清洗处理包括清洗液清洗步骤及干燥步骤，在进行清洗处理时，向所述腔室内通入加热的保护气体。
47.在第二实施例中，在清洗处理的过程中，即在括清洗液清洗步骤及干燥步骤，均向所述腔室内通入加热的保护气体，所述保护气体自所述腔室顶部通入，自所述腔室底部排出，形成流动气流，进而带动腔室内的环境气体的流动，从而降低腔室湿度，提高半导体器件表面温度，加快清洗进程，提高清洗效果。
48.进一步，在本发明另一实施例中，在执行清洗处理之前，预先向所述腔室内通入加
热的保护气体。具体地说，在执行清洗处理之前、执行清洗处理步骤时均向所述腔室内通入加热的保护气体。在执行清洗处理之前向所述腔室内通入加热的保护气体能够进一步提高腔室温度，降低腔室湿度，使得半导体器件能够在较高温度下进行清洗，加快清洗进程，提高清洗效果。
49.本发明第三实施例还提供一种半导体清洗设备，用于清洗半导体器件。图5是本发明第三实施例提供的半导体清洗设备的示意图，请参阅图5，所述半导体清洗设备包括腔室50、保护气体源60及加热装置70。
50.所述腔室50用于提供对所述半导体器件进行清洗处理的空间。待清洗的半导体器件能够置于所述腔室50内，例如待清洗的半导体器件置于所述腔室50内的支撑台51上，所述支撑台51能够旋转及升降，以带动待清洗的半导体器件旋转及升降。
51.所述保护气体源60置于所述腔室50之外，用于提供保护气体。所述保护气体包括空气、氮气、惰性气体中的至少一种。
52.所述加热装置70与所述保护气体源60连通，用于加热所述保护气体。至少在对所述半导体器件进行干燥的过程中，所述保护气体源60提供的保护气体进入所述加热装置70，并经所述加热装置70加热，形成具有一定温度的保护气体，加热后的保护气体进入所述腔室50。
53.在一实施例中，加热后，所述保护气体的温度为60～90摄氏度，以在降低所述腔室50的环境湿度，提高半导体器件表面温度的同时，避免对半导体器件产生不利影响。所述加热装置70可为空气加热器等主要对气体流进行加热的电加热设备。
54.在一实施例中，所述半导体清洗设备还包括控制器80，所述控制器80与所述加热装置70电连接，用于控制所述加热装置70的加热温度，以实现对所述保护气体温度的控制，进而使通入所述腔室内的保护气体的温度位于预设范围。
55.在一实施例中，所述半导体清洗设备还包括排气装置90。所述排气装置90设置在所述腔室远离保护气体入口的一端，用于排出所述保护气体。具体地说，在本实施例中，保护气体入口设置在所述腔室50顶部，排气装置90设置在所述腔室50底部，以提高保护气体在腔室内的流动效率，进一步提高保护气体对腔室的环境气体的影响。
56.在一实施例中，所述半导体清洗设备还包括过滤装置100。所述过滤装置100与所述加热装置70连通，加热的保护气体经所述过滤装置100过滤后通入所述腔室50。所述过滤装置100能够去除保护气体内的杂质，进而避免保护气体内的杂质沉积在半导体器件表面，对半导体器件产生不良影响。在一实施例中，所述过滤装置100为风扇过滤器单元(ffu)。
57.本发明半导体清洗设备能够利用加热的保护气体降低腔室内的湿度，提高半导体器件的温度，从而避免腔室内的悬浮物沉积附着在半导体器件表面。
58.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。