[发明专利]半导体晶圆表面清洗方法与设备

说明书

本发明的实施例提供半导体结构表面清洗方法与设备，该方法包括：按照预定的循环周期对该结构表面执行物理剥离与化学腐蚀操作，其中该化学腐蚀包括利用化学药液与该结构表面上的粘附物产生化学反应，该物理剥离用于将该粘附物从该结构表面分离，其中实现该物理剥离的剥离力小于一剥离力阈值且与该循环周期的循环次数成反比，其中当满足清洗结束条件时，终止执行物理剥离与化学腐蚀操作。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及单片式湿法清洗技术。

背景技术

硅片或晶圆是半导体器件和集成电路使用最广泛的基底材料，随着超大规模集成电路的不断发展，集成电路的线宽不断减小，制线密度越来越大。同时在线宽不断减小的同时，对硅片质量要求也越来越高，特别是对硅抛光版表面质量的要求越来越严，因此抛光片表面的颗粒、有机物沾污等粘附物会严重影响器件的品质和成品率。因此硅片的表面清洁成为半导体材料及器件生产中至关重要的一环。随着半导体芯片的最小线宽由微米级逐渐向纳米级过渡，而相应地，在半导体制作过程中对半导体器件表面的清洗也逐渐地从主要采用槽式设备的批量清洗转为采用单片式湿法设备的单片清洗。单片式清洗设备由于其工艺效果以及均匀性高的特点，逐渐成为了半导体制造中的主流湿法设备。

单片式湿法清洗设备主要是单片式作业。图1示例性示出用于清洗晶圆的湿法清洗设备100的示意图。在作业时，晶圆200放置在清洗设备100的旋转平台102上，平台102旋转带动晶圆200旋转，同时带有化学腐蚀药液喷嘴103的机械手臂104伸向晶圆200上方，以将化学药液喷淋到晶圆200表面。由于旋转离心力的作用，药液晶圆200上的落点处向周围扩散，从而达到药液与晶圆200全部上表面接触并与表面上的粘附物粒子发生化学反应，导致粒子变小甚至溶解掉。经过一段时间的药液喷淋后，再用去离子水对晶圆200的药液进行清洗，同时借助于吸附作用将粘附粒子随去离子水流体一起带出，从而达到清除附着粒子的目的。药液和去离子水作业完成后，晶圆200高速旋转实现干燥。

在另一种湿法清洗设备中，在药液喷洒完毕后并且在施加去离子水之前，还可以对晶圆200表面先进行物理剥离处理，例如通过气压清洗机向晶圆表面吹入气体等方式将经过药液腐蚀后的粘附物吹掉，从而达到更好地粘附物清除效果。然而目前物理剥离方式存在的问题是，如果物理剥离力小一点，则无法清除掉粒子，而如果剥离力大一点或长时间作用，又有可能损坏晶圆表面图案，这一点随着器件表面上图案的线宽越来越细微而变得尤其严重，因此现有技术湿法清洗设备仅适用于图案线路密度低的场合。

发明内容

本发明期望提供一种改进的半导体表面的清洗方式，以提高半导体表面粘附物粒子的清除效率。本发明的实施例通过化学药液腐蚀与物理剥离相结合的循环处理方式，通过交替执行物理剥离与化学腐蚀，能够以较小的剥离力而实现显著的粘污粒子清除效果。

按照本发明的一个方面，提供一种晶圆表面清洗方法，包括：按照预定的循环周期对晶圆表面执行物理剥离与化学清洗操作，其中该化学清洗包括利用化学药液与该晶圆表面上的粘附物产生化学反应以松动或缩小粘附物的粒子尺寸，该物理剥离用于将该粘附物从该晶圆表面分离，其中实现该物理剥离的剥离力小于一剥离力阈值；当满足清洗结束条件时，终止执行物理剥离与化学清洗操作。

按照本发明的另一个方面，提供一种晶圆表面清洗设备，包括：化学腐蚀装置，用于提供化学药液以腐蚀晶圆表面上的粘附物以松动或缩小粘附物的粒子尺寸；物理剥离装置，用于将该粘附物从该晶圆表面分离；以及控制单元，配置为：按照预定的循环周期，控制该化学腐蚀装置与物理剥离装置对该晶圆表面执行物理剥离操作与化学清洗操作，其中用于物理剥离的剥离力小于一剥离力阈值；当满足清洗结束条件时，终止该物理剥离装置与化学腐蚀装置的执行。

此外，本发明还提供一种机器可读介质，其上存储有指令，当指令被该机器执行时实现本发明的方法。

附图说明

图1示出了现有技术中的清洗设备的一个示意性视图；