一種半導體矽片的清洗方法
2023-10-07 23:12:44
專利名稱：一種半導體矽片的清洗方法
技術領域：
本發明涉及集成電路工藝技術領域，尤其涉及一種半導體矽片的清洗方法。
背景技術：
伴隨集成電路製造工藝的不斷進步，半導體器件的體積正變得越來越小，非常微小的顆粒也變得足以影響半導體器件的製造和性能，因此，去除微小顆粒的矽片清洗工藝變得越來越重要。在所有的清洗步驟中，去除刻蝕後的光刻膠或者大劑量離子注入後的光刻膠剝離是最為困難的一個步驟。因為刻蝕或注入工藝會使光刻膠表面形成一層被碳化的硬殼，很難通過常規的溼法清洗方式去除。常用的方法是先使用氧等離子體對光刻膠進行處理，再使用化學藥品進行溼法清洗方式去除殘餘光刻膠。這種方法對于越來越先進的半導體器件，有著不少缺點。首先，這種方法會消耗很多化學藥品，既不利於環保，同時也會增加很多成本。其次，這種方法會造成對襯底薄膜的微量刻蝕，在32納米及以下的工藝代中變得越來越不可接受。最近，業界開發出了一種新的去膠方法。這種方法首先把帶膠矽片放在一個充滿水蒸汽的空間放置一段時間，然後再使用水蒸汽和純水的混合物衝刷矽片表面。根據實驗結果，這種方法取得了相當好的去膠效果，而且對於襯底無損傷，成本也較低。但是，對於32 納米及以下的工藝代，由於使用了多孔的低介電常數的材料，使用的水蒸汽會進入孔內對介質層帶來負面影響，比如介電常數上升和可靠性下降等等，從而使這項技術無法被應用於後道互聯工藝中。因此，如何避免水蒸汽對多孔低介電常數的材料帶來損傷，成為在高溫蒸汽清洗工藝中亟待解決的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供了一種半導體矽片的清洗方法，以解決如何有效地去除光刻膠同時使介質層的介電常數保持不變的問題。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種半導體矽片的清洗方法，包括如下步驟將矽片進行預處理，使所述矽片上的光刻膠處於易脫落狀態；衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落，衝洗完畢後使去除光刻膠的所述矽片保持潔淨乾燥；利用超臨界流體對去除光刻膠的所述矽片進行清洗。進一步的，所述預處理包括將所述矽片放置在溫度為100°C 120°C，相對溼度為95% rh 100% rh的預處理腔內。進一步的，所述預處理的時間為5分鐘 1小時。進一步的，使用水蒸氣和純水的混合物衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落。進一步的，使用水蒸氣和純水的混合物衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落之後，再使用純水衝洗去除光刻膠的所述矽片後甩幹以使所述矽片保持潔淨乾燥。
進一步的，超臨界流體包括含有共溶劑和添加劑的超臨界二氧化碳。進一步的，所述超臨界二氧化碳的溫度大於32°C，壓強大於80個大氣壓。進一步的，所述共溶劑為甲醇。進一步的，所述添加劑為六甲基二矽胺烷或三甲基色氨酸氯矽烷。本發明提供的半導體矽片的清洗方法，通過去膠清洗技術和超臨界流體清洗技術的結合，使去膠清洗後殘留在低介電常數介質材料中的水分能夠通過超臨界流體清洗技術去除，利用超臨界流體對去除光刻膠的矽片進行清洗，能夠去除低介電常數材料中的水分以及修復升高的介電常數，超臨界流體的張力比水小，因此，超臨界流體可以進入低介電常數材料的孔內將孔內壁的水帶出，採用超臨界流體能夠有效去除孔內的水分。進一步地，通過將高溫水蒸汽去膠清洗技術和超臨界二氧化碳流體清洗技術結合起來，使高溫水蒸汽清洗後殘留在低介電常數介質材料中的水分，通過超臨界二氧化碳清洗去除，本發明提供的半導體矽片的清洗方法使得高溫水蒸汽去膠技術可以被應用到低介電常數的材料互連工藝中，有助於提升產品性能，同時降低了生產成本。進一步地，利用添加在超臨界流體中的添加劑，修復刻蝕工藝對介質造成的損傷， 恢復升高的介電常數。
圖1是本發明實施例提供的半導體矽片的清洗方法的步驟流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的半導體矽片的清洗方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用於方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。本發明的核心思想在於，提供一種半導體矽片的清洗方法，通過去膠清洗技術和超臨界流體清洗技術的結合，使去膠清洗後殘留在低介電常數介質材料中的水分能夠通過超臨界流體清洗技術去除，利用超臨界流體對去除光刻膠的矽片進行清洗，能夠去除低介電常數材料中的水分以及修復升高的介電常數，超臨界流體的張力比水小，因此，超臨界流體可以進入低介電常數材料的孔內將孔內壁的水帶出，採用超臨界流體能夠有效去除孔內的水分。圖1是本發明實施例提供的半導體矽片的清洗方法的步驟流程圖。參照圖1，本發明實施例提供了一種半導體矽片的清洗方法，包括如下步驟S11、將矽片進行預處理，使所述矽片上的光刻膠處於易脫落狀態；S12、衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落，衝洗完畢後使去除光刻膠的所述矽片保持潔淨乾燥；S13、利用超臨界流體對去除光刻膠的所述矽片進行清洗。具體地，所述預處理包括將待清洗的矽片放置在溫度為100°C 120°C，相對溼度為95% rh 100% rh的預處理腔內一段時間，所述預處理的時間為5分鐘 1小時，在本實施例中，預處理的時間為20分鐘，本領域的普通技術人員應該理解，光刻膠的厚度以及成分不同，預處理採用的時間也不同。在預處理腔內放置20分鐘後，將矽片放入單片式清洗工藝腔內，矽片正面向上固定在矽片支架上，使矽片旋轉，同時使用水蒸氣和純水的混合物衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落，水蒸氣和純水的混合物從噴嘴噴灑到矽片表面，之後再使用純水衝洗所述矽片後思幹。然後將乾燥的矽片移送至另一使用超臨界流體的清洗工藝腔中，在本實施例中， 超臨界流體包括含有共溶劑和添加劑的超臨界二氧化碳。具體地，所述超臨界二氧化碳的溫度大於32°C，壓強大於80個大氣壓。所述共溶劑為甲醇，所述添加劑為六甲基二矽胺烷或三甲基色氨酸氯矽烷。所述共溶劑能夠保證超臨界二氧化碳和添加劑有效的溶合在一起。本領域的普通技術人員應該理解，所述共溶劑不僅僅為甲醇，還可以是其他的有機溶劑，所述添加劑不僅僅為六甲基二矽胺烷或三甲基色氨酸氯矽烷，還可以是其他類似作用的化學藥品。超臨界二氧化碳的張力比水小，超臨界二氧化碳可以進入低介電常數材料的孔內將孔內壁的水帶出，因此，採用超臨界流體能夠有效去除孔內的水分，進而能夠避免由於水蒸氣的影響導致的介電常數的升高。此外，超臨界流體中的添加劑能夠使等離子刻蝕導致的薄膜介電常數升高得到恢復。因此，超臨界流體能夠從兩個方面保持介電常數的穩定。清洗完畢後，將矽片甩幹，然後從工藝腔中取出，完成半導體矽片的清洗。顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，包括 將矽片進行預處理，使所述矽片上的光刻膠處於易脫落狀態；衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落，衝洗完畢後使去除光刻膠的所述矽片保持潔淨乾燥；利用超臨界流體對去除光刻膠的所述矽片進行清洗。
2.根據權利要求1所述的半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，所述預處理包括將所述矽片放置在溫度為100°C 120°C，相對溼度為95% rh 100% rh的預處理腔內。
3.根據權利要求2所述的半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，所述預處理的時間為5 分鐘 1小時。
4.根據權利要求1所述的半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，使用水蒸氣和純水的混合物衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落。
5.根據權利要求4所述的半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，使用水蒸氣和純水的混合物衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落之後，再使用純水衝洗去除光刻膠的所述矽片後甩幹以使所述矽片保持潔淨乾燥。
6.根據權利要求1所述的半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，超臨界流體包括含有共溶劑和添加劑的超臨界二氧化碳。
7.根據權利要求6所述的半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，所述超臨界二氧化碳的溫度大於32°C，壓強大於80個大氣壓。
8.根據權利要求6所述的半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，所述共溶劑為甲醇。
9.根據權利要求6所述的半導體矽片的清洗方法，其特徵在於，所述添加劑為六甲基二矽胺烷或三甲基色氨酸氯矽烷。
全文摘要
本發明提供了一種半導體矽片的清洗方法，包括如下步驟將矽片進行預處理，使所述矽片上的光刻膠處於易脫落狀態；衝洗所述矽片使所述光刻膠脫落，衝洗完畢後使去除光刻膠的所述矽片保持潔淨乾燥；利用超臨界流體對去除光刻膠的所述矽片進行清洗。本發明提供的半導體矽片的清洗方法，利用超臨界流體對去除光刻膠的矽片進行清洗，能夠去除低介電常數材料中的水分以及修復升高的介電常數，使該半導體矽片的清洗方法能夠應用到低介電常數的材料互連工藝中，有助於提升產品性能，同時降低了生產成本。
文檔編號H01L21/027GK102280372SQ20111026017
公開日2011年12月14日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者張晨騁 申請人:上海集成電路研發中心有限公司