槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法技术

本发明专利技术涉及槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法，通过将晶片依次进行酸洗、SPM清洗、HQDR清洗、SC1清洗、QDR清洗、SC1清洗、QDR清洗、SC2清洗、QDR清洗、DHF清洗、HQDR清洗、HOFR清洗、干燥。本发明专利技术通过对各流程进行优化设计，清洗流程短，操作简便；本发明专利技术能够针对性的分步、分级、逐级清除不同尺寸颗粒，减少表面颗粒、污物以及金属残留物的残留量，大幅提高晶片品质。最终能够达到：清洗后的晶片表面总金属含量≤2E10atomS/cm2，金属包括16类(Na，Al，K，Ca，Ti，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Au，Ag，V，Hg)。Hg)。Hg)。

【技术实现步骤摘要】
槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法


[0001]本专利技术涉及槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法，属于晶片化学清洗


技术介绍

[0002]半导体晶片的清洗方法常采用化学方法清洗，化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗晶片表面的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，使杂质从被清洗晶片的表面脱附，然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。化学清洗可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗在半导体清洗工艺中仍处于主导地位。
[0003]湿法化学清洗包括溶液浸泡法
[0004](1)溶液浸泡法。溶液浸泡法是将晶片浸泡在化学溶液中来达到清除表面污染的一种方法。它是湿法化学清洗中最常用的一种方法。选用不同的溶液可以达到清除晶片表面不同类型的污染杂质，如采用有机溶剂去除有机污染物，采用RCA溶液清除有机、无机和金属离子等杂质。通常这种方法不能彻底去净晶片表面的杂质，所以在采用浸泡的同时常辅以加热、超声、搅拌等物理措施。
[0005](2)超声波清洗。超声波清洗是半导体工业中广泛应用的一种清洗方法，其优点是：清洗效果好，操作简单，对于复杂的器件和容器也能清除。这种清洗方法是在强烈的超声波作用下(常用的超声波频率为20～40kHz)，液体介质内部会产生疏部和密部，疏部产生近乎真空的空腔泡，当空腔泡消失的瞬间，其附近便产生强大的局部压力，使分子内的化学键断裂将晶圆表面的杂质解吸。超声波清洗的效果与超声条件(如温度、压力、超声频率、功率等)有关，多用于清除晶片表面附着的大块污染和颗粒。
[0006](3)兆声波清洗。兆声波清洗不但具有超声波清洗的优点，而且克服了它的不足。兆声波清洗是由高能(850kHz)频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对晶片进行清洗。在清洗时，溶液分子在兆声波的推动下作加速运动(最大瞬时速度可达到30cm/s)，以高速的流体波连续冲击晶片表面，使晶片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。目前兆声波清洗方法已成为抛光片清洗的一种有效方法。
[0007]但是，上述清洗方法都较为单一；因此，开发一种多种清洗方法组合的新清洗方法，是很有必要的。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法，具体技术方案如下：
[0009]槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法，包括以下步骤：
[0010]将晶片依次进行酸洗、SPM清洗、HQDR清洗、SC1清洗、QDR清洗、SC1清洗、QDR清洗、
SC2清洗、QDR清洗、DHF清洗、HQDR清洗、HOFR清洗、干燥；
[0011]所述酸洗的清洗液为硫酸溶液；
[0012]所述SPM清洗的清洗液为硫酸和双氧水的混合液；
[0013]所述HQDR清洗的清洗液为热的去离子水；
[0014]所述SC1清洗的清洗液为氨水、双氧水和水的混合液；
[0015]所述QDR清洗的清洗液为去离子水；
[0016]所述SC2清洗的清洗液为盐酸、双氧水和水的混合液；
[0017]所述DHF清洗的清洗液为氢氟酸；
[0018]所述HOFR清洗的清洗液为去离子水。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述酸洗的温度为100～150℃，所述SPM清洗的温度为100～150℃，所述HQDR清洗的温度为60～80℃，所述SC1清洗的温度为60～95℃，所述QDR清洗的温度为15～25℃，所述SC2清洗的温度为60～95℃，所述DHF清洗的温度为15～25℃，所述HOFR清洗的清洗温度为60～80℃。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述酸洗、SPM清洗、SC1清洗、SC2清洗、DHF清洗均采用清洗液循环模式，清洗液循环过程中采用过滤器进行过滤，采用在线浓度仪在线监测清洗液的浓度；当清洗液的浓度低于设定值，采用定量泵补充清洗液。除定量泵之外，还可以采用流量计或称重式等方法。
[0021]作为上述技术方案的改进，所述SC1清洗的清洗方式采用具有多个共振频率的复频超声清洗。
[0022]作为上述技术方案的改进，所述SC2清洗和HOFR清洗的清洗方式均采用兆声清洗。
[0023]作为上述技术方案的改进，所述干燥的温度为30～80℃。
[0024]作为上述技术方案的改进，所述SC2清洗的清洗液中，氯化氢、过氧化氢、水的体积比为1:1.1:(11～13)。
[0025]作为上述技术方案的改进，在QDR清洗的清洗槽中设置有用来对清洗花篮进行旋转的旋转机构。
[0026]作为上述技术方案的改进，所述复频超声清洗具有两个共振频率，分别为51.3kHz和81.2kHz。
[0027]作为上述技术方案的改进，所述兆声清洗的频率为950～1000kHz。
[0028]所有的清洗液都具有在线浓度分析功能，如采用在线浓度仪在线监测清洗液的浓度；当清洗液的浓度低于设定值，采用定量泵补充清洗液(如清洗液为氢氟酸，需要补充时，使用定量泵补充高浓度氢氟酸即可)，保证工艺槽内清洗液浓度的均匀性，从而有助于增加晶片的良率。而传统作法是利用清洗时间及分批次进行定量定时补充，从而在后期存在清洗液浓度不均匀，造成晶片的良率下降。
[0029]1、本专利技术优先采用酸洗，酸洗会去除晶片表面有机物和部分无机物。
[0030]2、在本专利技术中，采用SPM清洗用于去除晶片表面大部分的有机污染物，尤其是有机膜，便于后续其他清洗液进一步深度清洗晶片表面。
[0031]所述SPM清洗的清洗液为硫酸和双氧水的混合液；优选质量分数为98％的硫酸与质量分数为30％的双氧水按照比例混合，如按照体积比5:1混合。在本专利技术中，所述SPM清洗的温度优选为100～150℃。在本专利技术中，所述SPM清洗过程中优选通过循环泵循环冲洗晶
片。
[0032]3、HQDR清洗的作用比常温下的QDR清洗更有效，更快速提高水洗效果。在本专利技术中，所述HQDR清洗用于将被SPM清洗过程中被氧化后的大颗粒冲洗掉，如去除大于5μm的颗粒，将残留的SPM残液、脏污颗粒冲刷掉。同时，由于后续工艺的设计，在此步骤中，无需使用超声提高清洗效果，即使可能存在一些较大面积的脏污区，在后续清洗中也会被清洗掉。清洗温度优选为60～80℃，清洗时间5min即可。
[0033]SPM清洗工艺后面的HQDR槽的温度还有一个重要作用是防止晶片从高温SPM槽转移到温差太大的QDR槽中时，为防止瞬间温差变化从而导致晶片产生裂片，因此提高了水的温度。
[0034]4、在本专利技术中，所述SC1清洗为微刻蚀、络合清洗。在本专利技术中，所述SC1清洗的温度优选为60～95℃；清洗时采用复频超声清洗，清洗效果明显优于常规超声清洗；清洗频率优选为40～200kHz。
[0035]在本专利技术中，所述SC1清洗能够将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法，其特征在于包括以下步骤：将晶片依次进行酸洗、SPM清洗、HQDR清洗、SC1清洗、QDR清洗、SC1清洗、QDR清洗、SC2清洗、QDR清洗、DHF清洗、HQDR清洗、HOFR清洗、干燥；所述酸洗的清洗液为硫酸溶液；所述SPM清洗的清洗液为硫酸和双氧水的混合液；所述HQDR清洗的清洗液为热的去离子水；所述SC1清洗的清洗液为氨水、双氧水和水的混合液；所述QDR清洗的清洗液为去离子水；所述SC2清洗的清洗液为盐酸、双氧水和水的混合液；所述DHF清洗的清洗液为氢氟酸；所述HOFR清洗的清洗液为去离子水。2.根据权利要求1所述的槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法，其特征在于：所述酸洗的温度为100～150℃，所述SPM清洗的温度为100～150℃，所述HQDR清洗的温度为60～80℃，所述SC1清洗的温度为60～95℃，所述QDR清洗的温度为15～25℃，所述SC2清洗的温度为60～95℃，所述DHF清洗的温度为15～25℃，所述HOFR清洗的清洗温度为60～80℃。3.根据权利要求1所述的槽式化合物晶片表面颗粒及金属残留物的化学清洗方法，其特征在于：所述酸洗、SPM清洗、SC1清洗、SC2清洗、DHF清洗均采用清洗液循环模式，清洗液循环过程中采...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿彪，耿仕昂，
申请(专利权)人：北京华林嘉业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：