一種基片清洗方法及裝置與流程

本發明涉及半導體制造技術領域，具體涉及一種基片清洗方法及裝置。

背景技術：

半導體器件被廣泛應用于各種通訊、醫療、工業、軍事和家用電子產品中。這些半導體器件都是由半導體基片制備而成。這些器件的尺寸大小一般都在微米級，器件對污染物非常敏感，極小的有機和金屬顆粒均會導致器件的失效。因此，在半導體器件的制備過程中，清洗硅片去除污染物通常是非常關鍵的工藝步驟。

許多年來，半導體基片的清洗通常分為三至四個單獨步驟，采用硫酸、雙氧水等混和溶液對基片進行處理。當基片的表面有金屬薄膜時，將會利用有機溶劑進行清洗。這些方法在清洗半導體基片時得到廣泛應用，但是還是存在一些缺點。這些缺點包括有機化學清洗劑價格較高、各種清洗步驟時間較長、化學清洗劑消耗較多、清洗廢液處理不方便，因此大量的研究努力開發出新的硅片清洗技術。

近來，利用臭氧與水混和，臭氧在水膜中擴散清洗硅片技術，在半導體芯片制備過程中開始得到應用。此項臭氧技術已經證明能夠有效的清洗去除硅片表面污染物和有機薄膜，并能克服傳統酸與雙氧水混和液清洗方法的缺點。利用臭氧擴散水薄膜的清洗工藝可以節約時間，不需要較貴的酸和雙氧水，并采用噴灑的方式，可以節約水的用量和設備擺放空間。

臭氧擴散清洗技術可以將臭氧注入水中，再將臭氧水噴射到基片表面.噴射 出的水溫度較高時，硅片表面有機薄膜和污染的去除效率將大幅提升。

當基片接觸臭氧與熱水，硅片上半導體芯片中的一些金屬可能會受到腐蝕。當工藝過程中溫度上升，各種反應的速率均上升。金屬腐蝕也愈加嚴重。直接接觸的不同金屬將會產生電化學電池效應，進一步促進腐蝕。

許多方法用來減少和避免金屬的腐蝕，這些方法主要有降低工藝溫度或者在水中添加腐蝕阻滯劑。由于溫度降低將會影響去除有機薄膜或污染的化學反應活性，所以在實際生產中不采用降低工藝溫度的辦法來避免金屬的腐蝕。腐蝕阻滯劑主要有苯并三唑、硅酸鹽、硝酸鹽等。這此阻滯劑用臭氧清洗工藝中，可以用較高的溫度進行清洗，同時避免硅片鋁線被腐蝕。

當然在清洗半導體基片時腐蝕阻滯劑也存在一些缺點，如必須與工藝液體有效混和，不同的阻滯劑只能在特定的參數下對特定金屬有效。總之，在臭氧清洗工藝中仍然需要一種方法，能夠防止清洗過程中，硅片上鋁和銅等金屬的腐蝕。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種基片清洗方法，所述方法能夠防止在基片清洗過程中，基片上的鋁和銅等金屬的被腐蝕。

本發明的另一目的為提供一種基片清洗裝置。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基片清洗方法，包括如下步驟：

轉動反應腔中夾持基片的載片臺；

向所述反應腔中噴射co2水溶液，在所述基片表面形成水膜；

向所述反應腔中噴射臭氧水溶液，對所述基片表面的污染物氧化去除。

上述方案中，在向所述反應腔中噴射臭氧水溶液，對所述基片表面的污染物氧化去除后，包括如下步驟：

停止向所述反應腔中噴射臭氧水溶液，繼續向所述反應腔中噴射co2水溶液，清洗所述基片表面；

停止向所述反應腔中噴射co2水溶液，并使所述載片臺高速旋轉，使得所述基片表面干燥。

上述方案中，所述co2水溶液的制備包括如下步驟：

co2通過第一擴散器均勻進入第一去離子水罐中的去離子水中，形成co2水溶液。

上述方案中，所述臭氧水溶液的制備包括如下步驟：

臭氧通過第二擴散器均勻進入第二去離子水罐中的去離子水中，形成臭氧水溶液。

上述方案中，所述第一去離子水罐中的去離子水的溫度被加熱至室溫～100℃。

上述方案中，所述第二去離子水罐中的去離子水的溫度被加熱至室溫～100℃。

一種基片清洗裝置，所述裝置包括：

反應腔，所述反應腔用于清洗基片；

載片臺，所述載片臺設置在所述反應腔內，所述基片放置于所述載片臺上；

旋轉機構，所述旋轉機構設置于所述反應腔底部，并與所述載片臺相連，用于驅動所述載片臺旋轉；

co2氣源；

第一擴散器，所述co2氣源通過第一氣體管路與所述第一擴散器相連；

第一去離子水罐，所述第一擴散器設置在所述第一去離子水罐內，所述第一擴散器用于將所述co2氣源的co2氣體均勻進入所述第一去離子水罐中的去離子水中，形成co2水溶液；

第一加熱器，所述第一加熱器設置于所述第一去離子水罐內，用于將所述第一去離子水罐內的去離子水加熱；

臭氧發生器，用于產生臭氧；

第二擴散器，所述臭氧發生器過第二氣體管路與所述第二擴散器相連；

第二去離子水罐，所述第二擴散器設置在所述第二去離子水罐內，所述第二擴散器用于將所述臭氧發生器產生的臭氧均勻進入所述第二去離子水罐中的去離子水中，形成臭氧水溶液；

第二加熱器，所述第二加熱器設置于所述第二去離子水罐內，用于將所述第二去離子水罐內的去離子水加熱；

第一多向閥，所述第一去離子水罐和所述第二去離子水罐分別通過液體管路與所述第一多向閥入口相連；

噴嘴，所述噴嘴與所述第一多向閥的出口相連，所述第一去離子水罐中的co2水溶液和所述第二去離子水罐中的臭氧水溶液分別通過第一多向閥進入所述噴嘴。

上述方案中，所述第一去離子水罐與所述第一多向閥之間的液體管路上依次設有第一泵和第一過濾器。

上述方案中，所述第二去離子水罐與所述第一多向閥之間的液體管路上依次設有第二泵和第二過濾器。

上述方案中，所述裝置還包括：

廢液收集口，所述廢液收集口設置在所述反應腔底部；

第二多向閥，所述廢液收集口通過回收管路與所述第二多向閥的入口相連；

排放管路，所述第二多向閥的出口分別與所述第一去離子水罐、所述第二去離子水罐和所述排放管路相連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明向反應腔中噴射含有co2的液體溶液，同時也將臭氧引入反應腔，臭氧氧化基片表面的污染物和有機涂層，而co2則保護基片表面的金屬不受腐蝕。本發明既可以發揮臭氧清洗硅片的優點，同時避免金屬的腐蝕。而且臭氧與co2價格便宜、容易得到，保持了經濟性與環保。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種基片清洗方法的工藝流程圖。

圖2為本發明實施例提供的一種基片清洗裝置的結構示意圖。

具體實施方式

本發明的基片清洗原理為：向表面具有金屬的半導體基片表面噴射co2水溶液和臭氧水溶液，co2水溶液保護基片表面的金屬不被腐蝕，臭氧水溶液對基片表面的污染物進行氧化去除。

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。

實施例一：

如圖1所示，一種基片清洗方法，包括如下步驟：

步驟110，轉動反應腔中夾持基片的載片臺；

步驟120，向所述反應腔中噴射co2水溶液，在所述基片表面形成水膜；

具體地，所述co2水溶液的制備包括如下步驟：co2通過第一擴散器均勻進入第一去離子水罐中的去離子水中，形成co2水溶液；所述第一去離子水罐中的去離子水的溫度被加熱至室溫～100℃。co2水溶液還可以在第一去離子水罐中加熱變成蒸汽，再注入反應腔中，使得清洗效果更好。

步驟130，向所述反應腔中噴射臭氧水溶液，對所述基片表面的污染物氧化去除。

具體地，所述臭氧水溶液的制備包括如下步驟：臭氧通過第二擴散器均勻進入第二去離子水罐中的去離子水中，形成臭氧水溶液；所述第二去離子水罐中的去離子水的溫度被加熱至室溫～100℃。

本實施例中，在向所述反應腔中噴射臭氧水溶液，對所述基片表面的污染物氧化去除后，還包括如下步驟：

步驟140，停止向所述反應腔中噴射臭氧水溶液，繼續向所述反應腔中噴射co2水溶液，清洗所述基片表面；

步驟150，停止向所述反應腔中噴射co2水溶液，并使所述載片臺高速旋轉，使得所述基片表面干燥。

實施例二：

如圖2所示，本實施例提供一種基片清洗裝置，所述裝置包括：反應腔101，所述反應腔101用于清洗基片103；載片臺104，所述載片臺104設置在所述反應腔101內，所述基片103放置于所述載片臺104上；旋轉機構129，所述旋轉機構129設置于所述反應腔101底部，并與所述載片臺104相連，用于驅動所述載片臺104旋轉，進而帶動所述基片103旋轉；co2氣源106，可以是co2貯存罐或co2發生器；第一擴散器111，所述co2氣源106通過第一氣體管路127與所述第一擴散器111相連；第一去離子水罐113，所述第一擴散器111設 置在所述第一去離子水罐113內，所述第一擴散器111用于將所述co2氣源106的co2氣體均勻進入所述第一去離子水罐113中的去離子水110中，形成co2水溶液；第一加熱器112，所述第一加熱器112設置于所述第一去離子水罐113內，用于將所述第一去離子水罐113內的去離子水加熱，加熱至室溫～100℃；臭氧發生器126，用于產生臭氧；第二擴散器120，所述臭氧發生器126過第二氣體管路125與所述第二擴散器120相連；第二去離子水罐118，所述第二擴散器120設置在所述第二去離子水罐118內，所述第二擴散器120用于將所述臭氧發生器126產生的臭氧均勻進入所述第二去離子水罐118中的去離子水121中，形成臭氧水溶液；第二加熱器119，所述第二加熱器119設置于所述第二去離子水罐118內，用于將所述第二去離子水罐118內的去離子水加熱，加熱至室溫～100℃；第一多向閥130，所述第一去離子水罐113和所述第二去離子水罐118分別通過液體管路(108,123)與所述第一多向閥130入口相連；噴嘴102，所述噴嘴102與所述第一多向閥130的出口相連，所述第一去離子水罐113中的co2水溶液和所述第二去離子水罐118中的臭氧水溶液分別通過第一多向閥130進入所述噴嘴102。

本實施例中，所述第一去離子水罐113與所述第一多向閥130之間的液體管路108上依次設有第一泵109和第一過濾器107；所述第二去離子水罐118與所述第一多向閥130之間的液體管路123上依次設有第二泵122和第二過濾器124。

本實施例中，所述裝置還包括：廢液收集口105，所述廢液收集口105設置在所述反應腔101底部；第二多向閥115，所述廢液收集口105通過回收管路128與所述第二多向閥的115入口相連；排放管路116，所述第二多向閥115的出口分別與所述第一去離子水罐113、所述第二去離子水罐118和所述排放管路 116相連接。

本實施例的工作過程如下：

在對基片103表面的污染物進行清洗時，第一步：轉動機構129使載片臺104夾持基片103旋轉，旋轉轉速為0～1000rpm；第二步：第一泵109工作，使第一去離子水罐113中加熱后的co2水溶液進入液體管路108中，第一過濾器107對co2水溶液進行過濾，co2水溶液通過第一多向閥130，進入噴嘴102噴射到旋轉的基片103表面，形成水膜，并對基片103表面可能存在的金屬形成保護；第三步：第二泵122開始工作，使第二去離子水罐118中加熱后的臭氧水溶液進入液體管路123中，第二過濾器124對臭氧水溶液中的雜質進行去除，臭氧水溶液通過第一多向閥130進入噴嘴102，并噴射到基片103表面，臭氧水溶液對基片103表面的污染物氧化去除；第四步：第二泵122停止工作，臭氧水溶液不噴射到基片103表面，第一泵109繼續工作，co2水溶液噴射到基片103表面，對基片103表面進行水洗；第五步：第一泵109停止工作，此時無液體噴射到基片103表面，轉動機構129使載片臺104夾持基片103以500～3000rpm的轉速高速旋轉，使基片103表面干燥。

在清洗基片103的過程中產生的廢液通過廢液收集口105回收，進入回收管路128中，回收管路128連接第二多向閥115，第二多向閥115切換可使廢液通過管路114回收至第一去離子水罐113中，或通過管路117回收至第二去離子水罐118中循環使用，也可切換使廢液通過排放管路116排放。

本發明的優點如下：

本發明向反應腔中噴射含有co2的液體溶液，同時也將臭氧引入反應腔，臭氧氧化基片表面的污染物和有機涂層，而co2則保護基片表面的金屬不受腐蝕。本發明既可以發揮臭氧清洗硅片的優點，同時避免金屬的腐蝕。而且臭氧 與co2價格便宜、容易得到，保持了經濟性與環保。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。