一种硅晶圆表面的清洗方法技术

技术编号：41127272 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-30 17:55

本发明专利技术提供了一种硅晶圆表面的清洗方法，包括：臭氧处理步骤：将含有臭氧的水溶液喷淋至硅晶圆的表面，并用纯水冲洗硅晶圆的表面；寡聚谷氨酸及HF叠加处理步骤：在进行臭氧处理步骤之后，依次用寡聚谷氨酸清洗液、HF药液喷淋硅晶圆的表面，重复上述步骤2～5次，然后用纯水冲洗硅晶圆的表面；其中，寡聚谷氨酸的质量浓度为0.02～0.06wt％，寡聚谷氨酸的分子量为1000～5000Da；N<subgt;2</subgt;吹扫步骤：在进行寡聚谷氨酸及HF叠加步骤之后，使用氮气吹扫干燥硅晶圆的表面，得到表面洁净的硅晶圆。本发明专利技术的清洗方法利用寡聚谷氨酸与HF的叠加效应，有效地去除了硅晶圆表面的金属污染物和颗粒污染物。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于晶片清洗的，具体涉及一种高效去除半导体硅晶圆表面污染物的清洗方法。

技术介绍

1、在半导体领域，晶圆清洗工艺是决定半导体材料表面质量的关键工艺之一。随着超大规模集成电路的发展、集成度的不断提高、工艺线宽的不断减小，对硅片表面洁净度的要求也越来越高。目前，对硅片表面颗粒的管控已经进入纳米级。在先前的研究中，利用槽式清洗技术，在小尺寸的硅片清洗中可达到较好的清洗效果。但是，槽式清洗难以将主流的12英寸硅片的清洗效果达到预期，目前的技术大都采用单片式清洗。

2、现有技术中，cn113078078a公开了一种晶圆清洗方法及晶圆清洗装置，其清洗方法包括以下步骤：向待清洗硅片表面喷射表面活性剂，同时采用抛光垫对晶圆表面进行擦洗，利用表面活性剂与晶圆表面污染物的物理或化学相互作用，降低污染物与晶圆表面之间的粘附力，从而将晶圆表面的污染物去除。该方法能够有效减少硅片表面由清洗工艺造成的缺陷的生成，但是清洗工艺较繁琐，清洗效率较低。

3、cn110900455a提供了一种晶圆清洗液、化学机械研磨后清洗方法及晶圆，所述晶圆清洗液含有阴离子表面活性剂，通过在化学机械研磨后清洗中，加入特定的含有阴离子表面活性剂的晶圆清洗液，能够有效减少钨栓塞上的颗粒残留，降低晶圆缺陷发生的概率。单片式清洗技术虽然能够使晶圆表面的清洁度达到较佳的水平，但是该清洗技术的清洗效率较低。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种高效的清洗硅晶圆表面污染物的清洗工艺。</p>

2、为了实现本专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：

3、本专利技术提供了一种硅晶圆表面的清洗方法，所述清洗方法包括以下步骤：

4、臭氧处理步骤：将含有臭氧的水溶液喷淋至硅晶圆的表面，并用纯水冲洗硅晶圆的表面；

5、寡聚谷氨酸及hf叠加处理步骤：在进行臭氧处理步骤之后，依次用寡聚谷氨酸清洗液、hf药液喷淋所述硅晶圆的表面，重复上述步骤2～5次，然后用纯水冲洗硅晶圆的表面；

6、其中，所述寡聚谷氨酸的质量浓度为0.02～0.06wt％，所述寡聚谷氨酸的分子量为1000～5000da；

7、n2吹扫步骤：在进行寡聚谷氨酸及hf叠加步骤之后，使用氮气吹扫干燥硅晶圆的表面，得到表面洁净的硅晶圆。

8、本专利技术提供的清洗方法用于清洗经化学机械抛光(cmp)后，待清洗的表面上含有有机物、金属及颗粒等污染物的抛光硅片，比如，12英寸的抛光硅片。

9、在本专利技术提供的清洗方法的臭氧处理步骤中，所述含有臭氧的水溶液中臭氧的浓度为15～20ppm，比如，16ppm，18ppm；含有臭氧的水溶液的喷淋流量为0.8～1.4lpm，比如，1.0lpm，1.2lpm，1.3lpm；喷淋时间为15～35s，比如，20s，25s，30s。在一些具体的实施方式中，使用含有臭氧的水溶液喷淋后，用纯水冲洗硅晶圆表面10～30s。

10、本专利技术提供的清洗方法利用了寡聚谷氨酸对重金属具有的强络合作用，有效去除硅晶圆表面的金属污染物；同时，寡聚谷氨酸能够有效地降低硅晶圆表面与杂质颗粒的粘附力，并借助于hf的腐蚀作用将颗粒污染物从晶圆表面剥离，寡聚谷氨酸与hf的叠加效应进一步增效了颗粒污染物的去除效果。

11、本专利技术中使用的寡聚谷氨酸清洗液是指寡聚谷氨酸的水溶液，在一些具体的实施方式中，所述寡聚谷氨酸的质量浓度为0.02～0.06wt％，比如，0.03wt％，0.05wt％；所述寡聚谷氨酸的分子量为1500～3500da，比如，2000da，2500da，3000da。

12、在一些具体的实施方式中，寡聚谷氨酸的喷淋流量为1.0～1.5lpm，比如，1.2lpm，1.3lpm，1.4lpm；喷淋时间为8～14s，比如，10s，12s，13s。

13、在本专利技术提供的寡聚谷氨酸及hf叠加处理步骤中，所述hf药液为hf的水溶液，hf的质量浓度为1.2～2.4wt％，优选为1.8～2.2wt％。在一些具体的实施方式中，所述hf药液的喷淋流量为1.2～1.5lpm，喷淋时间为8～14s，比如，10s，12s，13s。

14、在本专利技术臭氧处理步骤和寡聚谷氨酸及hf叠加处理步骤中，硅晶圆在旋转状态下进行喷淋、冲洗。具体地，可以将硅晶圆固定在旋转机构上，通过设定该机构的转速以实现硅晶圆在旋转状态下进行喷淋等处理。在一些具体的实施方式中，硅晶圆的旋转转速为1000～1500rpm，比如，1050rpm，1400rpm；优选为1100～1300rpm，比如，1200rpm。

15、在本专利技术提供的n2吹扫步骤中，将硅晶圆固定在旋转机构上，纯水喷淋后，利用n2吹扫并通过旋转将硅晶圆表面甩干。具体地，n2的流量为12～15lpm，比如，13lpm，吹扫时间为25～35s，比如，30s。

16、采用本专利技术提供的清洗方法得到的硅晶圆表面的颗粒含量≤30ea，优选≤20ea，比如，18ea，15ea，10ea；

17、所述硅晶圆表面上金属残留量＜1e9 atoms/cm2，所述金属为钠、镁、铁、钙或铜中每一种；优选地，其中铜金属的残留量＜3e8 atoms/cm2。

18、采用上述的技术方案，具有如下的技术效果：

19、本专利技术的清洗方法通过重复采用含有寡聚谷氨酸的清洗液、hf药液清洗晶圆表面，利用寡聚谷氨酸与金属的强络合作用及水溶性，有效地去除了硅晶圆表面的金属污染物；同时利用寡聚谷氨酸与hf的叠加效应，也能够有效地被去除颗粒污染物。

20、采用本专利技术的清洗方法能够使得硅晶圆表面的金属残留量≤1e9atoms/cm2、颗粒含量(≥26nm)≤30ea。

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【技术保护点】

1.一种硅晶圆表面的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，在臭氧处理步骤中，所述含有臭氧的水溶液中臭氧的质量浓度为15～20ppm，喷淋流量为0.8～1.4LPM，喷淋时间为15～35s。

3.根据权利要求1或2所述的清洗方法，其特征在于，在寡聚谷氨酸及HF叠加处理步骤中，所述寡聚谷氨酸的质量浓度为0.02～0.06wt％，所述寡聚谷氨酸的分子量为1500～3500Da。

4.根据权利要求3所述的清洗方法，其特征在于，所述寡聚谷氨酸的喷淋流量为1.0～1.5LPM，喷淋时间为8～14s。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的清洗方法，其特征在于，所述HF药液的质量浓度为1.2～2.4wt％，优选为1.8～2.2wt％。

6.根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于，所述HF药液的喷淋流量为1.2～1.5LPM，喷淋时间为8～14s。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的清洗方法，其特征在于，在臭氧处理步骤和寡聚谷氨酸及HF叠加处理步骤中，所述硅晶圆在旋转状态下进行喷淋、冲洗。

8.根据权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，所述硅晶圆的旋转转速为1000～1500rpm，优选为1100～1300rpm。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的清洗方法，其特征在于，在N2吹扫步骤中，N2的流量为12～15LPM，吹扫时间为25～35s。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的清洗方法，其特征在于，采用所述清洗方法得到的硅晶圆表面的颗粒含量≤30ea，优选≤20ea；

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【技术特征摘要】

1.一种硅晶圆表面的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，在臭氧处理步骤中，所述含有臭氧的水溶液中臭氧的质量浓度为15～20ppm，喷淋流量为0.8～1.4lpm，喷淋时间为15～35s。

3.根据权利要求1或2所述的清洗方法，其特征在于，在寡聚谷氨酸及hf叠加处理步骤中，所述寡聚谷氨酸的质量浓度为0.02～0.06wt％，所述寡聚谷氨酸的分子量为1500～3500da。

4.根据权利要求3所述的清洗方法，其特征在于，所述寡聚谷氨酸的喷淋流量为1.0～1.5lpm，喷淋时间为8～14s。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的清洗方法，其特征在于，所述hf药液的质量浓度为1.2～2.4wt％，优选为1.8～2.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莎，王壹帆，张琪，胡碧波，
申请(专利权)人：万华化学集团电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：

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