一种晶圆清洗方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于半导体制造技术领域，公开了一种晶圆清洗方法及装置，该方法包括：S1、将经过激光开槽和等离子切割后的待清洗晶圆置于真空腔室中，向真空腔室中通入氮气或惰性气体以清理待清洗晶圆表面的颗粒物；S2、保持真空腔室的真空环境，向其中通入水蒸气以清洗待清洗晶圆表面的激光保护胶；S3、保持真空腔室的真空环境，将氧化性气体电离形成的等离子体通入其中以清洗晶圆表面的聚合物；S4、保持真空腔室的真空环境，将还原性气体电离形成的等离子体通入其中以还原晶圆表面的氧化铜。本发明专利技术方法单纯依赖气体对切割后晶圆进行分步清洗，保证晶圆表面各类杂质彻底清除，同时不破坏承载膜和晶圆表面结构，该方法简化流程，高效环保。高效环保。高效环保。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆清洗方法及装置


[0001]本专利技术属于半导体制造
，更具体地，涉及一种晶圆清洗方法及装置。

技术介绍

[0002]随着半导体技术进入后摩尔时代，为满足高集成度和高性能的需求，芯片结构向着三维方向发展。其中，通过键合技术实现“异质混合”是“超摩尔定律”的重要技术之一，混合键合工艺能够将不同工艺节点制程的芯片进行高密度的互连，实现更小尺寸、更高性能和更低能耗的系统级集成。现有的混合键合方式通常有晶圆到晶圆的键合（wafertowafer，W2W）、芯片到芯片的键合（chipto chip，C2C）和芯片到晶圆的键合（chiptowafer，C2W）。针对C2W混合键合工艺，需要将晶圆固定在承载膜（如UV膜或蓝膜）上进行激光开槽（lasergrooving）和等离子切割（plasmadicing）后再进行键合，但经过切割后的晶圆表面残留有大量颗粒物（particle）、激光保护胶和切割过程中反应生成的聚合物（polymer）等。如果晶圆表面未清洗干净，会导致键合失败，从而影响芯片到晶圆键合的良率，因此，在键合前需要对切割后的晶圆进行有效清洗。
[0003]目前通常会采用化学试剂对晶圆进行清洗，甚至是多种化学试剂的组合清洗，这给承载膜的耐溶剂、耐高温性能带来了巨大的挑战。在采用化学试剂清洗晶圆的过程中，很有可能对UV膜造成损伤，并且化学试剂可能还会与UV膜产生化学反应而污染晶圆。因此，在清洗过程中既不破坏UV膜又能保证晶圆表面不被破坏是目前亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种晶圆清洗方法及装置，旨在解决在芯片到晶圆键合工艺中如何保证晶圆清洗过程既不破坏承载膜又能使晶圆表面保持完好无损的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种晶圆清洗方法，包括如下步骤：S1、将经过激光开槽和等离子切割后的待清洗晶圆置于真空腔室中，向所述真空腔室中通入氮气或惰性气体以清理所述晶圆表面的颗粒物；S2、保持所述真空腔室的真空环境，向其中通入水蒸气以清洗所述晶圆表面的激光保护胶；S3、保持所述真空腔室的真空环境，将氧化性气体电离形成的等离子体通入其中以清洗所述晶圆表面的聚合物；S4、保持所述真空腔室的真空环境，将还原性气体电离形成的等离子体通入其中以还原所述晶圆表面的氧化铜。
[0006]优选地，步骤S1中，所述真空腔室的真空度为50mTorr~150mTorr，通入所述氮气或惰性气体的气体流量为50sccm~100sccm，清洗时间为5min~10min。
[0007]优选地，步骤S2中，所述真空腔室的真空度为50mTorr~150mTorr，通入所述水蒸气的气体流量为50sccm~100sccm，清洗时间为5min~10min。
[0008]优选地，步骤S3中，所述氧化性气体为氧气和氮气的混合气体。
[0009]优选地，所述氧化性气体中的氧气体积分数为10%~30%。
[0010]优选地，步骤S4中，所述还原性气体为氢气和氮气的混合气体或者氨气和氮气的混合气体。
[0011]优选地，所述还原性气体为氢气和氮气的混合气体，其中氢气的体积分数小于5%。
[0012]优选地，步骤S3和步骤S4中，所述真空腔室的真空度为100mTorr~200mTorr，通入等离子体的流量为50sccm~150sccm。
[0013]按照本专利技术的另一方面，还提供了一种晶圆清洗装置，包括：抽真空后可形成真空环境的清洗腔室，所述清洗腔室内部设置有用于放置并固定待清洗晶圆的载台以及与所述待清洗晶圆相对设置的气体喷淋头，所述气体喷淋头的喷淋孔朝向所述待清洗晶圆；进气管，与所述气体喷淋头相连通，用于向所述清洗腔室内输入清洁气体；等离子体发生器，其输出端与所述气体喷淋头相连通，用于向所述清洗腔室内提供清洗用等离子体；抽气设备，与所述清洗腔室相连通，用于抽出所述清洗腔室内部的气体。
[0014]优选地，所述气体喷淋头的喷淋孔所覆盖的区域面积不小于待清洗晶圆的键合面面积。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：（1）本专利技术针对激光开槽和等离子切割后的晶圆单纯采用气体清洗方式，按一定顺序分步对晶圆表面进行处理，以保证晶圆表面各杂质彻底清除，同时不破坏承载膜和晶圆表面结构，该方法不需要进行湿法清洗后再干燥，简化了清洗流程，高效环保。同时，传统采用氮气或惰性气体对晶圆进行清洗的方法，通常只用于清除晶圆经过化学机械研磨（chemical mechanical polishing）后表面残留的研磨颗粒物，并不能清除经过激光开槽和等离子切割工艺后晶圆表面的激光保护胶和反应聚合物；并且传统的等离子体清洗工艺是在真空腔室中电离产生等离子体对晶圆表面进行轰击，这势必会增加晶圆表面的粗糙度，影响后续键合效果，而本专利技术清洗方法均能克服以上不足，达到提高后续键合良率的目的。
[0016]（2）本专利技术提供的晶圆清洗装置分别通过进气管和等离子体发生器向清洗腔室提供清洗用气体和等离子体，以完成不同的清洗步骤。先制备等离子体后再通入到清洗腔室中，避免了在清洗腔室中直接产生等离子体高压轰击晶圆表面对其造成的破坏，提高芯片到晶圆键合工艺的良率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的晶圆清洗方法的工艺流程图。
[0018]图2为本专利技术实施例提供的晶圆清洗装置结构示意图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]参见图1，本专利技术实施例提供的一种晶圆清洗方法包括如下步骤：S1、将经过激光开槽和等离子切割后的待清洗晶圆置于真空腔室中，向所述真空腔室中通入氮气或惰性气体以清理所述晶圆表面的颗粒物；S2、保持所述真空腔室的真空环境，向其中通入水蒸气以清洗所述晶圆表面的激光保护胶；S3、保持所述真空腔室的真空环境，将氧化性气体电离形成的等离子体通入其中对所述晶圆表面进行清洗；S4、保持所述真空腔室的真空环境，将还原性气体电离形成的等离子体通入其中对所述晶圆表面进行清洗。
[0021]本实施例中提供的待清洗晶圆是经过切割后的晶圆，切割工艺可包括激光开槽（lasergrooving）和等离子切割（plasmadicing）。步骤S1中，通入的氮气或惰性气体可清理激光开槽和等离子切割过程中产生的大颗粒物及晶圆传输过程中掉落的颗粒物。具体地，在清洗过程中，调节真空腔室的真空度为50mTorr~150mTorr，通入氮气或惰性气体的气体流量为50sccm~100sccm，清洗时间为5min~10min。
[0022]步骤S2中，根据在进行激光开槽前涂布在晶圆表面的激光保护胶具有水溶性的特点，采用水蒸气去除待清洗晶圆表面的水溶性激光保护胶，相比用液态水进行处理，不需要在处理后再进行干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将经过激光开槽和等离子切割后的待清洗晶圆置于真空腔室中，向所述真空腔室中通入氮气或惰性气体以清理所述晶圆表面的颗粒物；S2、保持所述真空腔室的真空环境，向其中通入水蒸气以清洗所述晶圆表面的激光保护胶；S3、保持所述真空腔室的真空环境，将氧化性气体电离形成的等离子体通入其中以清洗所述晶圆表面的聚合物；S4、保持所述真空腔室的真空环境，将还原性气体电离形成的等离子体通入其中以还原所述晶圆表面的氧化铜。2.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于：步骤S1中，所述真空腔室的真空度为50mTorr~150mTorr，通入所述氮气或惰性气体的气体流量为50sccm~100sccm，清洗时间为5min~10min。3.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于：步骤S2中，所述真空腔室的真空度为50mTorr~150mTorr，通入所述水蒸气的气体流量为50sccm~100sccm，清洗时间为5min~10min。4.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于：步骤S3中，所述氧化性气体为氧气和氮气的混合气体。5.根据权利要求4所述的晶圆清洗方法，其特征在于：所述氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋林杰，刘天建，曹瑞霞，王逸群，
申请(专利权)人：湖北江城实验室，
类型：发明
国别省市：