一种晶圆清洗方法技术

本申请公开一种晶圆清洗方法。一实施例的晶圆清洗方法包括：对晶圆进行第一腐蚀；对晶圆利用第一中心口和第一辅助口进行溢流注水，第一中心口的注水流速为第一流速，第一辅助口的注水流速为第二流速；对晶圆进行第二腐蚀；利用第二中心口和第二辅助口进行溢流注水，第二中心口的注水流速为第三流速，第二辅助口的注水流速为第四流速；在冲洗腔内，自槽体底部的注水口以第五流速进行注水进行第三次清洗，直至水电阻率达到工艺要求；以及对晶圆进行干燥处理，第一、第二、第三以及第四流速为5L/min～22L/min，第五流速为20L/min～30L/min，第三次清洗时间为150s～1000s。该清洗方法能够避免深宽比大的沟槽内水膜置换不良导致的水痕，进而提高产品良率。进而提高产品良率。进而提高产品良率。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆清洗方法


[0001]本申请涉及半导体
更具体地，涉及一种晶圆清洗方法，特别涉及一种用于表面具有沟槽的晶圆的干燥及清洗工艺方法。

技术介绍

[0002]在半导体器件制造过程中，几乎每一道工序都涉及晶圆的清洗步骤。例如，沟槽MOS在刻蚀形成沟槽后，需要对晶圆进行清洗以去除刻蚀沟槽过程中形成的自然氧化层以及沉积的污染物，然后在沟槽侧壁形成栅氧化层(简称“栅氧”)，并在沟槽内淀积多晶硅，形成多晶硅栅。在该过程中，清洗的效果直接影响栅氧和多晶硅的质量，进而影响到沟槽MOS产品的性能。特别是对于深宽比较大的沟槽MOS产品而言，一旦清洗效果未达到工艺要求，比如出现“水痕”，往往会导致多晶硅填充时出现空洞，甚至还会影响后续多晶硅刻蚀步骤，严重时将导致电路功能异常，产品良率大大降低。
[0003]参照图1所示，图中示出将沟槽MOS产品中的多晶硅刻蚀并去胶后的产品实际形貌，由图中可见，在有源区边界附近区域虚线框圈出的位置即为清洗过程中的水痕导致的图形异常，可见存在多晶空洞。由于晶圆清洗后需要尽快生长栅氧化层以及淀积多晶硅，且清洗后通过现有检测手段基本无法确定是否产生了“水痕”，只能在多晶硅刻蚀完成后甚至产品加工完成后才能通过检测或测试确定图形或者参数异常的原因，而此时已无法对异常产品进行返工，只能对整片晶圆采取报废处理，造成严重浪费。
[0004]因此，需要提供一种晶圆清洗方法，以解决晶圆表面，特别是，沟槽MOS产品生产过程中晶圆清洗工艺产生的“水痕”问题。

技术实现思路

[0005]为了解决以上问题，本申请采用下述技术方案：
[0006]本申请第一方面提供一种晶圆清洗方法，包括：
[0007]在第一腐蚀腔内利用第一氢氟酸水溶液对晶圆表面的氧化膜进行第一腐蚀；
[0008]在第一溢流腔内利用第一中心口和多个第一辅助口进行溢流注水，以对第一腐蚀后的晶圆进行第一次溢流清洗，第一中心口位于第一溢流腔槽体底部中心，注水流速为第一流速，多个第一辅助口围绕第一中心口，注水流速为第二流速；
[0009]在第二腐蚀腔内利用第二氢氟酸水溶液对第一次溢流清洗后的晶圆进行第二腐蚀，以去除晶圆表面的氧化膜；
[0010]在第二溢流腔内利用第二中心口和多个第二辅助口进行溢流注水，以对第二腐蚀后的晶圆进行第二次溢流清洗，第二中心口位于第二溢流腔槽体底部中心，注水流速为第三流速，多个第二辅助口围绕第二中心口，注水流速为第四流速；
[0011]在冲洗腔内，自槽体底部的注水口以第五流速进行注水，以进行第三次清洗，直至水电阻率达到工艺要求；以及
[0012]在干燥腔内对第三次清洗后的晶圆进行干燥处理以完成晶圆清洗，
[0013]其中，第一至第四流速为5L/min～22L/min，第五流速为20L/min～30L/min，第三次清洗时间为150s～1000s。
[0014]在一些可选的实施例中，其中，
[0015]第一次溢流清洗和第二次溢流清洗的时间为：150s～1000s；
[0016]第一氢氟酸水溶液中H2O与HF的体积比为(10～50):1，第二氢氟酸水溶液中H2O与HF的体积比为(100～300):1。
[0017]在一些可选的实施例中，其中，在第三次清洗时，达到工艺要求的水的电阻率为：大于等于16MΩ
·
cm。
[0018]在一些可选的实施例中，干燥处理进一步包括：
[0019]将第三次清洗后的晶圆浸没在干燥腔底部槽体的水中；
[0020]对槽体溢流注水，并向干燥腔顶部通入载气以进行预清洗；
[0021]控制承载晶圆的托片器分阶段上升并将水排净；
[0022]通过位于槽体顶部的第一通气口和位于底部的第二通气口再次注入载气，以进行干燥准备阶段处理；以及
[0023]自第一通气口通入携带干燥剂的载气以完成干燥处理，
[0024]其中，在干燥准备阶段，干燥准备时间为5s～100s，第一通气口和第二通气口的载气流速为40L/min～80L/min。
[0025]在一些可选的实施例中，分阶段上升进一步包括第一阶段和第二阶段，
[0026]第一阶段中，控制托片器以第一速度上升，在第一阶段结束时大于1/3的晶圆脱离水面，第一速度为小于等于2mm/s，
[0027]第二阶段中，控制托片器以第二速度上升并开始排水，并在第二阶段结束时晶圆完全脱离水面，第二速度为小于等于1mm/s。
[0028]在一些可选的实施例中，自第二通气口通入携带干燥剂的载气的时间为100s～1000s。
[0029]在一些可选的实施例中，干燥腔还包括至少一个排风口，方法进一步包括：在干燥处理过程中利用排风口以120Pa～170Pa的排风压力排风。
[0030]在一些可选的实施例中，在预清洗时，注水方式包括自槽体底部的第六流速注水和第七流速注水，其中，
[0031]第六流速注水的流速为10L/min～50L/min，第七流速注水的流速为1L/min～5L/min。
[0032]在一些可选的实施例中，
[0033]在进行第一次溢流清洗后，第二腐蚀前，方法还包括：
[0034]在第一清洗腔内以第一药液浸泡第一次溢流清洗后的晶圆，以进行第一次微粒清洗，第一药液为NH4OH、H2O2和H2O的混合液，NH4OH、H2O2和H2O的体积比为：1:2:(50～100)；
[0035]在第一快排水冲洗腔内，对第一次微粒清洗后的晶圆进行第一次快排水冲洗，
[0036]在第二清洗腔内以第二药液浸泡第一次快排水冲洗后的晶圆，以进行第二次微粒清洗，第二药液为HCl、H2O2和H2O的混合液，HCl、H2O2和H2O的体积比为：1:2:(50～100)；以及
[0037]在第二快排水冲洗腔内，对第二次微粒清洗后的晶圆进行第二次快排水冲洗。
[0038]在一些可选的实施例中，干燥剂为气化的异丙醇，载气为氮气。
[0039]本申请的有益效果如下：
[0040]本申请提供一种晶圆清洗方法，通过在第一次溢流清洗和第二溢流清洗时利用槽体底部中心的中心口和围绕中心的辅助口进行多区域注水，并严格控制每一次溢流清洗中中心口和辅助口的注水流速，以彻底去除氧化膜腐蚀过程中晶圆表面残留的氢氟酸溶液；更重要地是，在干燥前冲洗时，在监测水电阻率的情况下，以严格控制的注水流速和处理时间进行第三次清洗，从而将晶圆表面的疏水性改变为亲水性，以在清洗过程中形成完整而优质的水膜，从而能够彻底解决沟槽内水痕问题，提高了产品良率。
附图说明
[0041]图1为现有技术中沟槽清洗过程中的水痕导致的后续栅氧化层形貌缺陷；
[0042]图2为本申请实施例的晶圆清洗方法的示意性流程图；
[0043]图3为本申请一实施例的晶圆清洗方法的具体方法流程图；
[0044]图4为应用本申请实施例的溢流清洗设备所含溢流清洗腔的示意图；
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【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：在第一腐蚀腔内利用第一氢氟酸水溶液对晶圆表面的氧化膜进行第一腐蚀；在第一溢流腔内利用第一中心口和多个第一辅助口进行溢流注水，以对第一腐蚀后的晶圆进行第一次溢流清洗，所述第一中心口位于第一溢流腔槽体底部中心，注水流速为第一流速，所述多个第一辅助口围绕所述第一中心口，注水流速为第二流速；在第二腐蚀腔内利用第二氢氟酸水溶液对第一次溢流清洗后的晶圆进行第二腐蚀，以去除晶圆表面的氧化膜；在第二溢流腔内利用第二中心口和多个第二辅助口进行溢流注水，以对第二腐蚀后的晶圆进行第二次溢流清洗，所述第二中心口位于第二溢流腔槽体底部中心，注水流速为第三流速，所述多个第二辅助口围绕所述第二中心口，注水流速为第四流速；在冲洗腔内，自槽体底部的注水口以第五流速进行注水，以进行第三次清洗，直至水电阻率达到工艺要求；以及在干燥腔内对第三次清洗后的晶圆进行干燥处理以完成晶圆清洗，其中，所述第一至第四流速为5L/min～22L/min，所述第五流速为20L/min～30L/min，所述第三次清洗时间为150s～1000s。2.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，其中，所述第一次溢流清洗和所述第二次溢流清洗的时间为：150s～1000s；第一氢氟酸水溶液中H2O与HF的体积比为(10～50):1，第二氢氟酸水溶液中H2O与HF的体积比为(100～300):1。3.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，其中，在所述第三次清洗时，达到工艺要求的水的电阻率为：大于等于16MΩ
·
cm。4.根据权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述干燥处理进一步包括：将所述第三次清洗后的晶圆浸没在所述干燥腔底部槽体的水中；对所述槽体溢流注水，并向所述干燥腔顶部通入载气以进行预清洗；控制承载晶圆的托片器分阶段上升并将水排净；通过位于所述槽体顶部的第一通气口和位于底部的第二通气口再次注入所述载气，以进行干燥准备阶段处理；以及自所述第一通气口通入携带干燥剂的载气以完成干燥处理，其中，在所述干燥准备阶段，干燥准备时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张然，张娟辉，李彩凤，刘晓荣，张玉珏，
申请(专利权)人：北京燕东微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：