CN110335807B - 一种硅片清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅片清洗方法，包括SC‑1清洗、臭氧水清洗、DIW清洗、HF处理以及提拉干燥五个主要步骤，将现有技术中SC‑1清洗后的纯水溢流清洗步骤替换为臭氧水清洗，硅片经SC‑1清洗后，以竖直状态放入臭氧水清洗槽中浸泡5～7min，立即打开槽底的急速排液阀门进行急速排液，并在排液同时打开两个喷管，喷管上的喷嘴同时均一的对硅片两面进行喷淋，每个喷嘴的喷水压为0.2～0.3MPa，流量为2～3l/min，硅片和喷嘴的间隔为10～15cm。通过喷淋使得硅片上的金属氢氧化物复离子在短时间内被快速氧化成氢氧化物，该氢氧化物在喷淋液流的作用下流向臭氧水清洗槽底，并通过急速排液阀门被快速排出，使其既没有停留时间，也没有再附着的机会，从而实现了金属氢氧化物复离子的去除。

Description

一种硅片清洗方法
技术领域
本发明涉及硅片清洗技术领域，具体涉及一种硅片清洗方法。
背景技术
半导体硅片是汽车、手机、PC等领域必不可少的半导体材料。随着半导体器件的轻便化和集中度发展，对基础材料的硅片也有了更高的要求，尤其在洁净方面，其要求标准等级更高。因此，提升硅片制造工程中洗净工程能力势在必行。
硅片在制造过程中，需要经过研磨、研削等工艺处理，在处理时，会用到包含有铝和硅屑的研磨液，导致包含有金属研削屑和研磨粒子的细微金属离子残留在硅片的表面，洗净时难以去除，影响硅片的品质。
作为改善的方案，通常来讲，在洗净的时候尝试使用SC-1(APM)、SC-2(HPM)、界面活性剂及臭氧水等药液进行清洗处理。虽然能够将金属离子和金属氧化物从硅片上去除掉，但是对金属氢氧化物[M(OH)x]-复离子效果不明显，无法将其彻底去除，依然残留在产品硅片的表面。
针对离子残留问题，目前可以使用的对策方案是在药液槽上安装金属离子过滤器，但是对金属氢氧化物复离子(尤其是容易形成金属氢氧化物的铝和铁离子)无法有效去除，目前也尚未发现有效去除办法。
发明内容
本发明是为解决上述技术问题而进行的，针对附着力强的金属氢氧化物复离子的特性，有效利用臭氧水浸泡和喷淋方式去除这种难去除的金属氢氧化物复离子。
目前的硅片洗净设备上使用碱性的SC-1等的药液处理后，在接下来的槽子内为了清洗残留的药液，会投入到纯水溢流的槽子里。该种处理方法对金属氢氧化物无任何效果，金属氢氧化物还会维持着原有的状态，并残留吸附在硅片的表面。
本发明的主要目的是防止此类吸附的发生，在SC-1处理后首先使用臭氧水喷淋以加速金属氢氧化物复离子的氧化过程，化学反应原理如下：
Al(OH)4 -+O3→2Al(OH)3+H2O+2O2
通过氧化使得硅片表面的电荷性质偏于中性，一方面减少对硅片自身的吸附力，另一方面也可通过喷淋的机械冲击力使这些金属离子完全脱离硅片的表面。
本发明对常规溢流使用的臭氧水槽进行改进，在上方安装两根带有喷嘴的喷管，分列于硅片两侧，在槽底安装急速排液阀门。在使用时，硅片浸泡在臭氧水槽结束后立刻进行排液动作，并在进行排液的同时臭氧水从喷嘴里朝着硅片两面均一喷出。这样一来，硅片上的金属氢氧化物复离子在短时间内被快速氧化成氢氧化物，氢氧化物随着急速排掉的药液迅速排向槽外。臭氧水喷淋和急速排液的构造组合可以更有效的防止金属氢氧化物再次附着在硅片的表面。
本发明中的急速排液阀门购买自日本的ADVANCE电器工业株式会社，型号为QDR125F-V283。
基于此，本发明提供了一种硅片清洗方法，包括如下清洗步骤：
A、SC-1清洗，将硅片先后两次在SC-1清洗槽中进行清洗；
B、臭氧水清洗
将经步骤A清洗后的硅片以竖直状态放入臭氧水清洗槽中浸泡5～7min，而后打开槽底的急速排液阀门进行急速排液，并在排液同时打开清洗槽上方的两个喷管，喷管上的喷嘴同时均一的对硅片两面进行喷淋，每个喷嘴的喷水压为0.2～0.3MPa，流量为2～3l/min，硅片和喷嘴的间隔为10～15cm；
C、DIW清洗，将臭氧水清洗后的硅片放入纯水溢流槽内进行清洗，去除硅片表面附着的臭氧水；
D、HF处理，将经步骤C处理后的硅片放入HF槽内进行处理，去除硅片表面的氧化膜，再进入纯水槽内进行最终清洗；
E、提拉干燥，将经步骤D洗涤处理结束后的硅片流动至提拉干燥槽内，在常温条件下通过缓慢提拉硅片对表面残留的水分进行干燥。
优选的，在本发明提供的硅片清洗方法中，还包括辅助干燥，将经步骤E干燥后的硅片在60-65℃条件下对硅片表面进行干燥，目的在于充分对硅片表面残留的水分进行干燥。
优选的，在本发明提供的硅片清洗方法中，步骤A所采用的SC-1清洗液中，NH4OH、H2O2以及H2O之间的体积比为1:2:10～1:2:50。
优选的，在本发明提供的硅片清洗方法中，步骤B中，臭氧水中的臭氧浓度为1～100ppm，喷淋时间为≥3分钟。
优选的，在本发明提供的硅片清洗方法中，步骤B中，每根喷管上安装有五个喷嘴，当喷嘴的形状为扇形时，喷水压为0.2MPa，当喷嘴的形状为圆锥形时，喷水压为0.3MPa，两根喷管的喷淋水量为20～30l/min。
优选的，在本发明提供的硅片清洗方法中，步骤D中，HF与水之间的体积比为1:500～1:5000。
本发明的有益保障及效果如下：
本发明在SC-1清洗后采用了臭氧水浸泡加喷淋的步骤，先将硅片以竖直状态放入臭氧水清洗槽中浸泡5～7min，然后打开槽底的急速排液阀门进行急速排液，并在排液同时打开清洗槽上方的两个喷管，喷管上的喷嘴同时均一的对硅片两面进行喷淋，使得硅片上的金属氢氧化物复离子在短时间内被快速氧化成氢氧化物，该氢氧化物在喷淋液流的作用下流向臭氧水清洗槽底，并通过急速排液阀门被快速排出。臭氧水喷淋的设置使得氢氧化物既没有停留时间，也没有再附着的机会，从而实现了金属氢氧化物复离子的去除。
此外，本发明中每个喷嘴的喷水压为0.2～0.3MPa，流量为2～3l/min，硅片和喷嘴的间隔为10～15cm，使得硅片所受到的喷淋力适中，不会由于喷淋操作导致硅片的摆动过大，致使槽底托架和硅片边缘产生伤痕或者由于摩擦导致异物产生，同时实现了硅片无损伤和异物清除。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作详细描述，但本发明的实施不仅限于此。
将需洗净的硅片投入洗净机，开始单向流动，逐槽按照下述步骤进行清洗处理，清洗流程如表1所示：
表1硅片清洗流程
槽号 洗净方式 使用药液
1 SC-1处理 NH<sub>4</sub>OH、H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
2 SC-1处理 NH<sub>4</sub>OH、H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
3 臭氧水处理 臭氧水
4 DIW处理 DIW
5 HF处理 HF
6 DIW处理 DIW
7 提拉干燥 ----
8 辅助干燥 ----
各清洗步骤具体说明如下：
A、SC-1清洗
将硅片先后两次在碱性SC-1清洗槽中进行清洗，去除金属颗粒杂质。所采用的SC-1清洗液包括NH4OH、H2O2以及HO2，三者之间的体积比为1:2:10～1:2:50；
B、臭氧水清洗
将经步骤A清洗后的硅片以竖直状态放入臭氧浓度为1～100ppm的臭氧水清洗槽中浸泡5min，立即打开槽底的急速排液阀门进行急速排液，并在排液同时打开清洗槽上方的两个喷管。喷管上的喷嘴同时均一的对硅片两面进行喷淋至少3min，每个喷嘴的喷水压为0.2～0.3MPa，流量为2～3l/min，硅片和喷嘴的间隔为10～15cm。
每根喷管上安装有五个喷嘴，当喷嘴的形状为扇形时，喷水压为0.2MPa，当喷嘴的形状为圆锥形时，喷水压为0.3MPa。两根喷管的喷淋水量为20～30l/min。该喷流速度不会导致硅片的摆动过大，致使槽底托架和硅片边缘产生伤痕或者由于摩擦导致异物产生。
关于本实施例中所采用的臭氧水槽，是在常规溢流使用的臭氧水槽上进行改进：在槽上方安装两根带有喷嘴的喷管，分列于硅片两侧，在槽底安装急速排液阀门，槽内部为臭氧水储蓄构造。急速排液阀门购买自日本的ADVANCE电器工业株式会社，型号为QDR125F-V283。
C、DIW清洗，将臭氧水清洗后的硅片放入纯水溢流槽内进行清洗，去除硅片表面附着的臭氧水。
D、HF处理，将经步骤C处理后的硅片放入HF的浓度为1:500～1:5000的HF槽内进行处理，去除硅片表面的氧化膜，再进入纯水槽内进行最终清洗。
E、提拉干燥，将经步骤D洗涤处理结束后的硅片流动至提拉干燥槽内，在常温条件下通过缓慢提拉硅片对表面残留的水分进行干燥。
F、辅助干燥，将经步骤E干燥后的硅片在60-65℃条件下对硅片表面进行干燥，充分对硅片表面残留的水分进行干燥。
经过上述处理步骤后，干燥的硅片被自动运出洗净机，结束整个洗净过程。
本实施例中，将臭氧水喷淋槽设置在SC-1碱性药液处理槽的后面，两槽之间不再设置纯水溢流槽。通过喷淋使得硅片上的金属氢氧化物复离子在短时间内被快速氧化成氢氧化物，该氢氧化物在喷淋液流的作用下流向臭氧水清洗槽底，并通过急速排液阀门被快速排出。臭氧水喷淋的设置使得氢氧化物既没有停留时间，也没有再附着的机会，从而实现了金属氢氧化物复离子的去除。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种硅片清洗方法，包括A、SC-1清洗步骤，将硅片先后两次在SC-1清洗槽中进行清洗，其特征在于，还包括如下步骤：
B、臭氧水清洗
将经步骤A清洗后的硅片以竖直状态放入臭氧水清洗槽中浸泡5～7min，而后打开槽底的急速排液阀门进行急速排液，并在排液同时打开清洗槽上方的两个喷管，喷管上的喷嘴同时均一的对硅片两面进行喷淋，每个喷嘴的喷水压为0.2～0.3MPa，流量为2～3l/min，硅片和喷嘴的间隔为10～15cm；
C、DIW清洗
将臭氧水清洗后的硅片放入纯水溢流槽内进行清洗，去除硅片表面附着的臭氧水；
D、HF处理
将经步骤C处理后的硅片放入HF槽内进行处理，去除硅片表面的氧化膜，再进入纯水槽内进行最终清洗；
E、提拉干燥
将经步骤D洗涤处理结束后的硅片流动至提拉干燥槽内，在常温条件下通过缓慢提拉硅片对表面残留的水分进行干燥。
2.根据权利要求1所述的硅片清洗方法，其特征在于，还包括：
辅助干燥，将经步骤E干燥后的硅片在60～65℃条件下对硅片表面进行干燥。
3.根据权利要求1所述的硅片清洗方法，其特征在于：
其中，步骤A所采用的SC-1清洗液中，NH4OH、H2O2以及H2O之间的体积比为1:2:10～1:2:50。
4.根据权利要求1所述的硅片清洗方法，其特征在于：
其中，步骤B中，臭氧水中的臭氧浓度为1～100ppm，喷淋时间为≥3分钟。
5.根据权利要求1所述的硅片清洗方法，其特征在于：
其中，步骤B中，每根喷管上安装有五个喷嘴，当喷嘴的形状为扇形时，喷水压为0.2MPa，当喷嘴的形状为圆锥形时，喷水压为0.3MPa，两根喷管的喷淋水量为20～30l/min。
6.根据权利要求1所述的硅片清洗方法，其特征在于：
其中，步骤D中，HF与水之间的体积比为1:500～1:5000。
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