用于清洗晶片的清洗水和清洗晶片的方法技术

本发明专利技术涉及清洗晶片的清洗水和清洗晶片的清洗方法，根据本发明专利技术，使晶片旋转，同时将清洗水从喷嘴喷射到该晶片表面上。该清洗水是一种水溶液，其中在水中溶解了１－２．５ｐｐｍ的氢气，并具有附加的少量氢氧化铵。该清洗水具有７．５－８．０的ｐＨ值，－０．６到－０．４５Ｖ的氧化－还原电位，和不大于１ＭΩ.ｃｍ的电阻率。并且该清洗水是还原水。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于清洗其上形成半导体器件的晶片的清洗水和利用这种清洗水清洗晶片的方法。特别是，本专利技术涉及清洗水和要在晶片最后漂洗中使用的清洗晶片的方法。附图说明图1是表示根据常规单个晶片旋转处理的清洗晶片的方法的透视图。如图1所示，晶片1旋转，同时从喷嘴2向晶片1的表面中心部分喷射纯水(未示出)。由于晶片1的旋转产生的离心力，落在晶片1的表面中心部分的纯水向晶片1的边缘移动。通过这种移动，纯水清洗晶片1的表面。顺便提及，该纯水可以被称为DIW(去离子水)或超纯水。然而，前述常规技术具有以下问题。当纯水用于清洗晶片1时，可能会破坏被清洗晶片1的中心部分的薄栅氧化物膜。假定晶片1提供有暴露大面积铜(Cu)的布线部分，随着暴露面积的增加，从布线部分拉出的薄Cu线更容易被溶出。而且，颗粒趋于聚集在中心部分。此外，晶片的周边倾向于Cu氧化或溶出(elution)。产生这些问题的原因至今还不清楚。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，本专利技术可以避免栅氧化物膜被破坏和颗粒聚集在晶片的中心部分以及形成在晶片上的金属膜的氧化和溶出。根据本专利技术用于清洗晶片的清洗水用于在单个晶片旋转处理的漂洗晶片步骤中清洗晶片。这种清洗水具有不大于1MΩ·cm的电阻率和7.5-9的pH值，并含有氢氧化铵、氢氧化四甲铵或胆碱，并且是还原(reducing)水。根据本专利技术，给定电阻率不大于1MΩ·cm的清洗水可以防止在单个晶片旋转处理的清洗步骤中由于清洗水和晶片之间的摩擦而产生静电。这将可以避免形成在晶片中心部分的栅氧化物膜被破坏和由于静电的作用颗粒聚集在晶片的中心部分。此外，该清洗水制成弱碱性的，或pH值为7.5-9，并且是还原水。这可以抑制Cu氧化和溶出。而且，含有氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲铵或胆碱可以使清洗水呈碱性，并在晶片清洗和干燥时抑制在晶片上出现残余物。因而，这种清洗水可代替纯水而用在最后漂洗中。特别是，该清洗水优选地含有非常容易挥发的氢氧化铵和留下最少残余物。而且，该清洗水优选地可具有-0.7到-0.2V的氧化-还原电位并含有浓度为0.2-5ppm的氢气。这容许进一步减少Cu的溶出。优选地该清洗水的氧化-还原电位在-0.6到-0.45V范围内，氢气的浓度在1到2.5ppm的范围内。根据本专利技术清洗晶片的方法是在单个晶片旋转处理的漂洗步骤中清洗晶片的方法。在该清洗晶片的方法中，晶片围绕垂直于晶片表面的轴旋转，同时清洗水喷射到晶片表面上以清洗该表面。这种清洗水具有不大于1MΩ·cm的电阻率和7.5-9的pH值，并含有氢氧化铵、氢氧化四甲铵或胆碱，而且是还原水。顺便提及，晶片的表面应该指的是其上形成半导体器件等的一侧和与之相对的一侧。根据本专利技术，在旋转清洗晶片的步骤中可以抑制在晶片上积累电荷。因此可以防止栅氧化物膜被破坏和颗粒聚集在晶片中心部分。还可以避免形成在晶片上的构成布线、电极等的金属膜的溶出。纯水是高电阻物质，具有18MΩ·cm的极高电阻率。当用纯水(未示出)清洗晶片1的表面时，如图1所示，在纯水和晶片1之间产生的摩擦将在纯水和晶片1之间产生静电。纯水是带正电的，晶片1是带负电的(带电charge-up)。特别在晶片1的中心部分，纯水经受的离心力比晶片1的周边弱。源自纯水的浸蚀的摩擦力产生的电荷局部地积累在晶片1的中心部分。这样，晶片1的中心部分比周边带更强的负电。这将在晶片1的中心部分和周边之间产生大电位差。结果是，晶片1的中心部分的薄栅氧化物膜由于它们的负电荷而遭受绝缘击穿。近来，栅氧化物膜极薄到1.5-2.0nm左右，这意味着在很少量的静电下很容易被击穿。而且，由于在晶片1的中心部分和周边之间产生电位差，在从露出大面积Cu的布线部分拉出的薄Cu线的露出部分更容易产生Cu和其它金属膜的溶出。这个电位差还促进颗粒聚集在中心部分上。通过降低清洗水的电阻率可以减少充电。为此目的，溶解二氧化碳(CO2)以降低电阻率的水溶液(以下称为CO2水)可代替纯水而用于清洗晶片。由于CO2水的电阻率低于纯水的电阻率，因此使用CO2水可在晶片和CO2水之间产生较小的静电。这在某种程度上可利于避免如前述栅氧化物膜击穿和颗粒聚集等问题。不管怎么说，CO2水是弱酸性的，其pH值为4.0-5.5数量级，因此接触时可使Cu电离。因而，当CO2水与晶片接触时，构成形成在晶片上的布线、电极等的Cu将被溶出。在本专利技术，所提供的清洗水具有不大于1MΩ·cm的电阻率和7.5-9的pH值，并且是还原水。给定1MΩ·cm或以下电阻率的清洗水可以防止在清洗水和晶片之间产生静电。此外，7.5-9的pH值和是还原水的清洗水可防止Cu溶出。下面将参照附图详细介绍本专利技术的实施例。首先，介绍本专利技术的第一实施例。图2是表示根据本实施例的清洗晶片的方法的透视图。如图2所示，在本实施例中，晶片1旋转，同时从喷嘴2向晶片1表面的中心部分喷射还原清洗水(以下称为还原水)。晶片1以200-1500rpm的速度旋转。喷嘴2以0.5-1.5l/min的流速喷射还原水(未显示)。顺便提及，喷嘴2可在垂直于晶片1的表面的方向延伸或从垂直方向倾斜。喷嘴2定位成使还原水落到晶片1的中心部分上。该还原水是在水中溶解1-2.5ppm氢气的水溶液，并且含有附加的少量氢氧化铵(NH4OH)。该还原水具有7.5-8.0的pH值，-0.6到-0.45V的氧化-还原电位(ORP)，以及不大于1MΩ·cm的电阻率。例如，该还原水可通过电解水以从阴极侧收集阴极水和向该阴极水中添加氢氧化铵而获得。否则，将氢氧化铵添加到纯水中从而电解水溶液，以便从阴极侧收集还原水。从阴极侧析出的氢可以专门收集，在这种情况下氢可以溶解到其它模块的水中以产生氢水。然后，向该氢水中添加氢氧化铵，以便获得还原水。从喷嘴2喷出以落在晶片1表面的中心部分的还原水由于源自晶片1的旋转的离心力而向晶片的边缘移动。通过这种移动，还原水清洗晶片1的表面。接着，停止输送还原水，晶片1的表面旋转干燥。该旋转干燥是采用N2气或CO2气进行的。为了旋转干燥晶片1，可使用已经在其中清洗晶片1的腔室，在这种情况下，停止输送还原水但晶片1仍然旋转，以便源自晶片1的旋转的离心力从晶片1的表面上去掉还原水以干燥。或者，晶片1可被传送到专用于干燥的腔室中。根据前一方法，为了有效地干燥晶片1，可省去向另一腔室传送晶片1的步骤。根据后一方法，干燥可在没有在清洗中使用的化学物质的气氛中进行。因此确实可以防止化学物质在干燥期间再次粘附到晶片上。在根据本实施例的清洗晶片的方法中，还原水具有小于或等于1MΩ·cm的电阻率。因此可防止由于还原水和晶片1之间的摩擦力产生的静电。这就可以避免形成在晶片1的中心部分上的栅氧化物膜绝缘击穿和颗粒聚集在晶片1的中心部分。此外，由于还原水具有7.5-8.0的pH，因此可抑制构成形成在晶片1表面上的布线、电极等的Cu的氧化和溶出。下面将详细说明还原水的状态和CU的溶出之间的关系。图3是表示水溶液中的Cu的状态的Cu水溶液系统的电位-pH图，其中横坐标表示水溶液的pH，纵坐标表示氧化-还原电位。如图3所示，在溶液具有不高于7的pH和不低于0V的氧化-还原电位或者是酸性的和处于氧化气氛中时，水溶液中的Cu更容易电离。纯水的pH近似于7，氧化-还原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在单个晶片旋转处理的漂洗所述晶片的步骤中用于清洗晶片的清洗水，具有不大于１ＭΩ.ｃｍ的电阻率和７．５－９的ｐＨ值，该清洗水含有氢氧化铵、氢氧化四甲铵或胆碱，并且是还原水。

【技术特征摘要】
JP 2001-6-13 179081/20011.一种在单个晶片旋转处理的漂洗所述晶片的步骤中用于清洗晶片的清洗水，具有不大于1MΩ·cm的电阻率和7.5-9的pH值，该清洗水含有氢氧化铵、氢氧化四甲铵或胆碱，并且是还原水。2.根据权利要求1的清洗水，其中所述清洗水具有-0.7到-0.2V的氧化-还原电位。3.根据权利要求1的清洗水，其中所述清洗水含有浓度为0.2-5ppm的氢气。4.一种在单个晶片旋转处理的漂洗步骤中清洗晶片的方法，包括使晶片在垂直于所述晶片表面的轴旋转，同时向所述晶片表面上喷射清洗水以清洗表面的步骤，所述清洗水具有不大于1MΩ·cm的电阻率和7.5-9的pH值，并含有氢氧化铵、氢氧化四甲铵或胆碱，并且是还原水。5.根据权利要求4的清洗晶片的方法，其中所述清洗水具有-0.7到-0.2V的氧化-还原电位。6.根据权利要求4的清洗晶片的方法，其中所述清洗水含有浓度为0.2-5ppm的氢气。7.根据权利要求4的清洗晶片的方法，其中所述晶片以20-4000rpm的速度旋转。8.根据权利要求4的清洗晶片的方法，其中所述清洗水的流速在0.2-5l/min内。9.根据权利要求4的清洗晶片的方法，其中用所述清洗水清洗的所述晶片是旋转干燥的。10.根据权利要求4的清洗晶片的方法，其中所述清洗晶片的方法是在利用CMP平面化所述晶片表面之后的清洗晶片的方法，并且按以下步骤进行利用CMP平面化所述晶片；通过采用化学物质的刷洗，清洗所述被平面化的晶片；通过采用纯水或所述清洗水的刷洗，清洗所述晶片；以及进一步通过采用化学物质的旋转漂...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木秀充，富盛浩昭，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]