[发明专利]一种晶圆清洗方法和晶圆清洗设备

说明书

本发明提供了一种晶圆清洗方法和晶圆清洗设备，所述晶圆清洗方法包括利用二氧化碳的超临界流体和二氧化碳的气溶胶同时对晶圆表面进行冲洗，然后将晶圆表面的二氧化碳挥发成气态，使得冲洗的过程中有机物和颗粒污染物脱离晶圆表面，实现对晶圆表面的有机物和颗粒污染物的清洗。本发明利用压强或温度变化可使CO₂完成在超临界流体、液体、气态、气溶胶不同形态转变的物理性质，将其引入晶圆清洗流程，替代传统RCA清洗剂SC1和SPM去除颗粒和有机物，突破了传统清洗方法超纯水使用量大、化学污染多、废料多、效率低的限制。

技术领域

本发明涉及晶圆清洗领域，特别涉及一种晶圆清洗方法和晶圆清洗设备。

背景技术

半导体行业晶圆表面的清洗主要使用各种物理化学方法去除晶圆表面的颗粒污染物、有机污染物和金属污染物，使其洁净度符合材料加工标准。其中化学方法以RCA湿法清洗法为主，

RCA湿法清洗法主要包括以下几种清洗液。

（1）SPM：H₂SO₄ /H₂O₂ 120～150℃。SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO₂和H₂O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。

（2）HF(DHF)：HF(DHF) 20～25℃。DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中，同时DHF抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的Al、Fe、Zn、Ni等金属，DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。用DHF清洗时，在自然氧化膜被腐蚀掉时，硅片表面的硅几乎不被腐蚀。

（3）APM (SC-1）：NH₄OH/H₂O₂ /H₂O 30～80℃。由于H₂O₂的作用，硅片表面有一层自然氧化膜(SiO₂)，呈亲水性，硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH₄OH腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的。在NH₄OH腐蚀硅片表面的同时，H₂O₂又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。

（4）HPM (SC-2)：HCl/H₂O₂/H₂O 65～85℃。用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污。在室温下HPM就能除去Fe和Zn。

选用单一清洗剂无法完全洁净晶圆，通常需要选择多种清洗剂配以超声和高温反复进行清洗；同时以物理方法为辅，比如配置PVA清洗刷，结合化学清洗方能有效去除污染物。清洗刷需使用特种材料以免被酸碱腐蚀，同时长期使用刷头自身会聚集污染物反而污染晶圆。繁冗复杂的清洗流程紧密相连环环相扣，每道清洗环节均需严格把控，以免浪费整段清洗成本，污染严重时还会使整个晶圆作废。

但现有的清洗流程化学试剂用量高，超纯水用量大，对设备耐酸碱腐蚀性要求高；且清洗步骤繁杂，过程可能导致新杂质的引入。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种晶圆清洗方法和晶圆清洗设备，利用压强或温度变化可使CO₂完成在超临界流体、液体、气态、气溶胶不同形态转变的物理性质，将其引入晶圆清洗流程，替代传统RCA清洗剂SC1和SPM去除颗粒和有机物，突破了传统清洗方法超纯水使用量大、化学污染多、废料多、效率低的限制。