CN1338771A - 半导体晶片的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体晶片的清洗方法,该方法包括:在化学清洗槽中,利用化学清洗液清洗晶片后,把经洗净后的晶片放在已充满去离子水的洗净槽中,然后在洗净槽中加入中和试剂,使晶片表面的酸碱值趋近中性,随后以去离子水清洗晶片,去除残留于晶片表面的化学清洗液。采用上述方法后,减少了去离子水的用量,降低了清洗成本。
Description
本发明是有关于一种半导体工艺方法，特别是关于一种半导体晶片的清洗方法。
在集成电路组件的工艺中，最频繁的步骤就是晶片洗净。晶片洗净的目的是为了去除附着于晶片表面上的有机化合物、金属杂质或微粒等污染物。而这些污染物对于产品后续工艺步骤的影响非常大。金属杂质的污染会造成p-n漏电、缩减少数载子的生命期、降低栅极氧化层的崩溃电压。微粒的附着则会影响微影工艺图案转移的真实性，甚至造成电路结构短路。因此，在晶片清洗工艺中，必须有效去除附着于晶片表面的有机化合物、金属杂质以及微粒，同时在清洗后晶片表面必须没有原生氧化层，表面粗糙度要极小。
目前业界是采用RCA洗净工艺洗净半导体晶片。请参照图1，其公开了RCA清洗工艺的基本流程，其主要步骤包括：
步骤101：以硫酸/过氧化氢混合溶液(Sulfuric/Hydrogen PeroxideMixture，SPM)清洗晶片，去除残留光阻或微粒等有机污染物。
步骤102：进行快速清洗(Quick-Dump Rinse，QDR)工艺步骤，以大量去离子水清洗晶片，去除残留在晶片表面的SPM清洗液。
步骤103：进行SC1清洗工艺步骤，使用SC1清洗液(NH4OH/H2O2/H2O＝1∶1∶5，简称APM)，在温度75℃至85℃的条件下清洗晶片，去除附着于晶片表面的有机化合物、微粒。
步骤104：进行快速清洗工艺步骤，以大量去离子水清洗晶片，去除残留在晶片表面的SC1清洗液。
步骤105：进行SC2清洗工艺，使用SC2清洗液(HCl/H2O2/H2O＝1∶1∶6，简称HPM)，在温度75℃至85℃的条件下清洗晶片，以去除附着于晶片表面的金属杂质。
步骤106：进行快速清洗工艺步骤，以大量去离子水清洗晶片，去除残留在晶片表面的SC2清洗液。
步骤107：进行稀氢氟酸(Dilute Hydrofluoric acid，DHF)清洗工艺步骤，使晶片置入稀氢氟酸(HF/H2O＝1∶99)溶液中，去除晶片的原生氧化层(Native Oxide)。
步骤108：进行快速清洗工艺步骤，利用大量去离子水清洗晶片，去除晶片上残留的DHF。
步骤109：进行洗涤工艺步骤，使晶片置入最后水洗(Final Rinse，FR)槽，使晶片进一步清洗干净。
步骤110：进行干燥工艺步骤，把晶片放在干燥槽中进行干燥，例如异丙醇(IPA)槽中，借由异丙醇蒸气将晶片的水份带走，达到干燥的目的。
在上述的RCA清洗工艺中，在完成洗净步骤101、步骤103、步骤105后，都必须进行一次快速清洗步骤，以去离子水充分洗净晶片，以防止SPM清洗液、SC1清洗液或SC2清洗液残留在晶片表面。但是SPM清洗液的粘稠性很高，很不容易去除，且残留在晶片表面的SPM清洗液容易在空气中反应而产生结晶。因此，在后续的快速清洗工艺中需要花费大量去离子水才能完全洗净晶片上所残留的SPM清洗液，清洗成本比较高。
本发明的目的是提供一种半导体晶片的清洗方法，减少快速清洗工艺中的去离子水用量，以降低成本，同时提高效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：在化学洗净槽中利用化学清洗液清洗晶片后，把经洗净后的晶片放在充满去离子水的洗净槽中。然后，在洗净槽中加入一中和试剂，使晶片表面的酸碱值趋近于中性，之后进行快速清洗工艺步骤，以去离子水清洗晶片，去除残留于晶片表面的化学清洗液。
采用本发明后，由于充满去离子水的洗净槽中加入了可以中和晶片表面上化学清洗液的中和试剂，通过酸碱中和反应，使晶片表面的酸碱度趋近中性，可减少后续快速清洗工艺中去离子水的用量，从而降低了清洗成本，提高了效率，且中和试剂可以使用回收的酸碱药剂，可以进一步降低成本。
下面结合附图详细描述本发明的最佳实施方式。
图1是公知的RCA晶片洗净工艺基本步骤流程图。
图2是本发明所公开的一种半导体晶片清洗方法流程图。
实施例：
请参照图2，其公开了本发明的一个较佳实施例的半导体晶片清洗方法流程图，依照下列步骤进行晶片洗净：
步骤201：以酸性化学清洗液清洗晶片，以去除附着于晶片表面的有机污染物。此酸性化学清洗液为硫酸/过氧化氢(Sulfuric/HydrogenPeroxide Mixture，SPM)混合溶液。首先，提供一欲清洗的晶片，放在化学清洗槽中，即硫酸/过氧化氢混合溶液(SPM)清洗槽中。将SPM清洗液经管线传输至SPM化学清洗槽内，以清洗晶片。清洗方式包括把SPM清洗液喷洒至晶片表面进行冲刷洗净，或者把晶片浸于SPM清洗液中进行清洗。清洗温度为120℃左右，清洗时间为10分钟左右。
步骤202：进行酸碱中和工艺步骤。把经过SPM清洗液清洗过的晶片，放在已充满去离子水的洗净槽中。接着经由管线在洗净槽中加入一中和试剂，此中和试剂为碱性溶液。使碱性溶液与晶片表面所残留的SPM清洗液产生酸碱中和反应，从而达到除去晶片表面所残留的SPM清洗液的效果。在此洗净槽中，可装置一个pH值测量计，用以测量洗净槽内溶液的酸碱值。通过控制注入洗净槽中的碱性溶液流量，使洗净槽中的溶液趋近中性，同时注意适当控制加入洗净槽的中和试剂的浓度与流量，以防止沉淀的产生。注入洗净槽的碱性溶液为氨水或金属盐类溶液。也可以使用回收后的SC1溶液，以减少成本。
步骤203：进行快速清洗工艺步骤，以去离子水清洗晶片，去除残留在晶片表面的SPM清洗液。把经酸碱中和后的晶片放在溢流槽中，并用去离子水清洗。由于残留于晶片表面的SPM清洗液经酸碱中和后，大部分已经除去了，因此可在短时间内就达到洗净晶片的效果，进而可以减少所使用的去离子水量。
步骤204：用碱性化学清洗液清洗晶片，以去除附着在晶片表面的有机化合物、微粒。此碱性化学清洗液为SC1清洗液，即氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液。
把晶片放在SC1化学清洗槽中，将SC1清洗液经管线传输至SC1化学清洗槽内，以清洗晶片。清洗方式包括将SC1清洗液喷洒至晶片表面进行冲刷洗净，或者把晶片浸于SC1清洗液中，并配合超声波振荡器对晶片进行清洗。SC1清洗液的重量比为NH4OH/H2O2/H2O＝1∶1∶5，清洗温度为75℃至85℃左右，清洗时间为5分钟左右。
步骤205：进行酸碱中和工艺步骤。把经过SC1清洗液清洗过的晶片，放在已充满去离子水的洗净槽中。接着经由管线在洗净槽中注入一中和试剂，此中和试剂为酸性溶液。使酸性溶液与晶片表面所残留的SC1清洗液发生酸碱中和反应，达到除去晶片表面所残留的SC1清洗液的效果。在此洗净槽中，可装置一个pH值测量计，用以测量洗净槽内溶液的酸碱值。通过控制注入洗净槽中的酸性溶液流量，使洗净槽中的溶液趋近中性，同时注意适当控制加入于洗净槽的中和试剂的浓度与流量，以防止沉淀的产生。注入洗净槽的酸性溶液为氢氟酸、盐酸、硫酸溶液等。也可以使用回收后的DHF清洗液、SC2清洗液以及SPM清洗液，以减少成本。
步骤206：进行快速清洗工艺步骤，以去离子水清洗晶片，以去除残留在晶片表面的SC1清洗液。把经酸碱中和后的晶片放在溢流槽中，并用去离子水清洗。由于残留于晶片表面的SC1清洗液在经酸碱中和后，大部分已经除去了，因此可在短时间内就达到洗净晶片的效果，进而可以减少所使用的去离子水量。
步骤207：用酸性化学清洗液清洗晶片，以去除附着在晶片表面的金属微粒。此酸性化学清洗液为SC2清洗液，即为氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液。
把晶片放在SC2化学洗净槽中，将SC2清洗液经管线传输至SC2化学清洗槽内，用以对晶片进行清洗。清洗方式包括将SC2清洗液喷洒至晶片表面进行冲刷洗净，或者把晶片浸于SC2清洗液中进行清洗。SC2清洗液的重量比为HCl/H2O2/H2O＝1∶1∶6，清洗温度为75℃至85℃左右，清洗时间为5分钟左右。
步骤208：进行一酸碱中和工艺步骤。把经过SC2清洗液清洗过的晶片，放在已充满去离子水的洗净槽中。接着，经由管线在洗净槽中注入一中和试剂，此中和试剂为碱性溶液。使碱性溶液与晶片表面所残留的SC2清洗液产生酸碱中和反应，达到除去晶片表面所残留的SC2清洗液的效果。在此洗净槽中，可装置一个pH值测量计，用以测量洗净槽内溶液的酸碱值。通过控制注入洗净槽中的碱性溶液流量，使洗净槽中的溶液趋近中性，同时注意适当控制加入于洗净槽的中和试剂的浓度与流量，以防止沉淀的产生。注入洗净槽的碱性溶液为氨水或金属盐类溶液。也可以使用回收后的SC1溶液，以减少成本。
步骤209：进行快速清洗工艺步骤，以去离子水清洗晶片，以去除残留在晶片表面的SC2清洗液。把经酸碱中和后的晶片放在溢流槽中，并以去离子水清洗。由于残留于晶片表面的SC2清洗液在经酸碱中和后，大部分已经除去了，因此可在短时间内就达到洗净晶片的效果，进而可以减少所使用的去离子水量。
步骤210：进行DHF清洗工艺步骤，把晶片置入稀释的氢氟酸溶液(HF/H2O＝1∶99)中，以去除晶片的原生氧化层，稀释的氢氟酸溶液简称为DHF。
步骤211：进行快速清洗工艺步骤，把晶片放在溢流槽中，利用大量去离子水清洗晶片，去除晶片上残留的DHF溶液。
步骤212：进行洗涤工艺步骤，把晶片放入最后水洗槽(FinalRinse，FR)中，并配合超声波振荡器对晶片进行清洗，使晶片进一步清洗干净。
步骤213：进行干燥工艺步骤，把晶片放在干燥槽中进行干燥，此干燥槽为异丙醇(IPA)槽，以通过异丙醇蒸气将晶片的水份带走，进而达到干燥的目的。
本发明的一个较佳实施例公开如上，但是其并非用以限定本发明，任何在本发明构思范围内的改动，均落在本发明的保护范围内。
Claims (15)
1.一种半导体晶片的清洗方法，该方法包括：提供一晶片；把该晶片放在化学清洗槽中，用化学清洗液清洗该晶片；用去离子水清洗该晶片，去除残留在该晶片表面的化学清洗液，其特征是：在使用化学清洗液洗净晶片步骤后，使用去离子水清洗晶片步骤之前，把经洗净后的晶片放在洗净槽中，该洗净槽中已充满去离子水；在该洗净槽中加入中和试剂，使该晶片表面的酸碱值趋近中性。
2.如权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该化学清洗液为酸性化学清洗液，该中和试剂为碱性试剂。
3.如权利要求2所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该酸性化学清洗液为选自硫酸/过氧化氢的混合溶液与氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液所组成的族群其中之一。
4.如权利要求2所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该碱性试剂为选自金属盐类溶液、氨水溶液与氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液所组成的族群其中之一。
5.如权利要求1所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该化学清洗液为碱性化学清洗液，该中和试剂为酸性试剂。
6.如权利要求5所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该碱性化学清洗液为氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液。
7.如权利要求5所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该酸性试剂为选自氢氟酸溶液、氢氯酸溶液、硫酸溶液、氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液与硫酸/过氧化氢的混合溶液所组成的族群其中之一。
8.一种半导体晶片的清洗方法，该方法包括：提供一晶片；把该晶片放在化学清洗槽中，用酸性化学清洗液清洗该晶片；然后用去离子水清洗该晶片，以去除残留在该晶片表面的酸性化学清洗液，其特征是：在酸性化学清洗液清洗步骤后，去离子水清洗步骤前，把洗净后的晶片放在洗净槽中，该洗净槽中已充满去离子水；在该洗净槽中加入碱性试剂，使晶片表面的酸碱值趋近中性。
9.如权利要求8所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该酸性化学清洗液为选自硫酸/过氧化氢的混合溶液与氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液所组成的族群的其中之一，该碱性试剂为选自金属盐类溶液、氨水溶液与氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液所组成的族群的其中之一。
16.一种半导体晶片的清洗方法，该方法包括：提供一晶片；把该晶片放在化学清洗槽中，用碱性化学清洗液清洗该晶片；然后用去离子水清洗该晶片，以去除残留在晶片表面的碱性化学清洗液，其特征是：在碱性化学清洗液清洗步骤后，去离子水清洗步骤前，把洗净后的晶片放在洗净槽中，且该洗净槽中已充满去离子水；在洗净槽中加入酸性试剂，使晶片表面的酸碱值趋近中性。
11.如权利要求10所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该碱性化学清洗液为氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液，该酸性试剂为选自氢氟酸溶液、氢氯酸溶液、硫酸溶液、氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液与硫酸/过氧化氢溶液的混合溶液所组成的族群的其中之一。
12.一种半导体晶片的清洗方法，该方法包括：提供一晶片；用第一化学清洗液清洗该晶片；用去离子水清洗该晶片，以去除残留在该晶片表面的第一化学清洗液；用第二化学清洗液清洗该晶片；用去离子水清洗该晶片，以去除残留在该晶片表面的第二化学清洗液；用第三化学清洗液清洗该晶片；用去离子水清洗该晶片，以去除残留在该晶片表面的第三化学清洗液，其特征是：在用第一化学清洗液清洗步骤后，用去离子水清洗步骤前，把经洗净后的该晶片放在已充满去离子水的第一洗净槽中，在该洗净槽中加入第一中和试剂，使该晶片表面的酸碱值趋近中性；在用第二化学清洗液清洗步骤后，用去离子水清洗步骤前，把经洗净后的该晶片放在已充满去离子水的第二洗净槽中，在该洗净槽中加入第二中和试剂，使该晶片表面的酸碱值趋近中性；在用第三化学清洗液清洗步骤后，用去离子水清洗步骤前，把经洗净后的该晶片放在已充满去离子水的第三洗净槽中，在该洗净槽中加入第三中和试剂，使该晶片表面的酸碱值趋近中性。
13.如权利要求12所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该第一化学清洗液为硫酸/过氧化氢的混合溶液，该第一中和试剂为选自金属盐类溶液、氨水溶液与氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液所组成的族群其中之一。
14.如权利要求12所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该第二化学清洗液为氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液，该第二中和试剂为选自氢氟酸溶液、氢氯酸溶液、硫酸溶液、氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液与硫酸/过氧化氢的混合溶液所组成的族群其中之一。
15.如权利要求12所述的半导体晶片的清洗方法，其特征是：该第三化学清洗液为氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液，该第三中和试剂为选自金属盐类溶液、氨水溶液与氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液所组成的族群其中之一。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |