[发明专利]一种抛光硅片清洗干燥工艺

说明书

本发明公开了一种抛光硅片清洗干燥工艺，包括：步骤S1：干燥槽注满高纯水并溢流5‑10s，高纯水的电阻率大于18MΩ·cm；步骤S2：用机械手将装有1‑50片相同直径抛光硅片的两篮四氟花篮放到干燥槽底部的支架上，该支架包含四氟花篮定位卡槽部分与硅片支撑部分；步骤S3：快排，快排时间控制在8‑15s。步骤S4：在50s内向干燥槽内注满高纯水，并溢流5‑10s；步骤S5：将经常温氮气雾化后的异丙醇注入干燥内；步骤S6：慢排；步骤S7：快排；步骤S8：停止注入异丙醇，热氮气干燥抛光硅片与四氟花篮；步骤S9：将装有抛光硅片的四氟花篮移出干燥槽。采用本发明可实现在同一干燥槽内干燥两种不同直径的抛光硅片，大幅提高清洗机的使用效率，降低清洗工序的生产成本。

技术领域

本发明涉及一种抛光硅片清洗干燥工艺，属于半导体材料技术领域。

背景技术

抛光硅片是集成电路中使用最广泛的衬底材料，也是最重要的基础材料，电路被加工在抛光硅片的正表面。随着集成电路工艺向更高集成度发展，对抛光硅片质量的要求也更加苛刻，抛光硅片的表面允许残留的颗粒的数量和直径越来越小。抛光硅片在抛光后一般经过预清洗和最终清洗等两次清洗来使表面颗粒和表面金属指标达到用户的要求。

本发明中的抛光硅片清洗干燥是指抛光硅片制作工艺中最后一道重要工序，其目的主要是去除前道工序中残留在硅片表面的颗粒、金属以及有机沾污。抛光硅片的最终清洗一般要经过装片及高纯水溢流清洗、一次或多次一号液加兆声清洗(SC1+MS)、快速高纯水冲洗(QDR)或二次高纯水溢流清洗(OF)、二号液清洗(SC-2)、快速高纯水冲洗(QDR)或二次高纯水溢流清洗(OF)、甩干/异丙醇(IPA)蒸汽干燥/Marangoni(马兰戈尼)干燥、取片等步骤完成最终清洗过程。

甩干是使抛光硅片在离心力的作用下去除表面吸付水而干燥的方式，除了平衡问题易造成破损外，且又因高速旋转而产生静电，而吸附颗粒降低洁净度造成二次沾污。异丙醇蒸汽干燥方法是一种利用IPA加热汽化、蒸发及表面张力作用达到脱水干燥目的的技术，但此方法需将易燃的异丙醇(IPA)加热产生蒸汽，具有潜在的高度风险。Marangoni(马兰戈尼)干燥工艺是湿法清洗工艺中普遍使用的干燥工艺，其原理是抛光硅片进入干燥系统后，在水槽内溢流，由N₂携带IPA气体充满系统，在水面上形成IPA气体环境。随后抛光硅片与水面缓慢脱离，由于IPA的表面张力比水小得多，所以会在坡状水流层形成表面张力梯度，产生Marangoni对流，水被“吸回”水面。Marangoni干燥工艺是通过表面张力梯度将水拉回水面，而异丙醇蒸汽干燥是靠水的蒸发，两者的工艺有非常明显的差异。

目前普遍使用的Marangoni干燥工艺，抛光硅片与水面缓慢脱离是通过抛光硅片提拉上升来实现的，需要一套特制的顶片机构与导向槽来实现硅片缓慢上升并与四氟花篮分离，抛光硅片与四氟花篮将分开干燥。如果两种不同直径抛光硅片所用四氟花篮的PITCH(也可理解为在四氟花篮内相邻两片硅片之间的距离)不同，提拉上升的顶片机构与导向槽将无法做到兼容，只能做二套直径不同的干燥槽。而在抛光硅片最终清洗过程中，干燥过程一般需要12-14分钟左右，而SC-1/SC-2化学液清洗时间只要6-8分钟左右，硅片干燥是整个清洗过程的瓶颈。为了提升清洗机的产能并结合成本上的考虑，一台最终抛光硅片清洗机一般配置二个不同直径的干燥槽。如果生产线同时加工两种直径的硅片，两个干燥槽的使用效率非常低。在生产线只加工一种直径的抛光硅片时，因硅片直径的原因，只有一个干燥槽可以使用，12小时内只能清洗40多对(一对四氟花篮可装载1-50片)硅片。为了提高清洗机干燥部分的生产效率，只能间隔一对清洗相同直径的抛光硅片，在中间插入一对不同直径的抛光硅片。理论上在两种直径的抛光硅片的数量比较接近时，清洗机的生产效率最高。随着集成电路工艺向更高集成度发展，小直径的抛光硅片会逐年越来越少，在实际的生产过程中，一般是一种直径的硅片数量相对较多，两种直径硅片交叉清洗，清洗机的产能也只能提高20-40％左右。

发明内容