[发明专利]一种晶圆清洗方法及装置

说明书

本发明属于半导体制造技术领域，公开了一种晶圆清洗方法及装置，该方法包括：S1、将经过激光开槽和等离子切割后的待清洗晶圆置于真空腔室中，向真空腔室中通入氮气或惰性气体以清理待清洗晶圆表面的颗粒物；S2、保持真空腔室的真空环境，向其中通入水蒸气以清洗待清洗晶圆表面的激光保护胶；S3、保持真空腔室的真空环境，将氧化性气体电离形成的等离子体通入其中以清洗晶圆表面的聚合物；S4、保持真空腔室的真空环境，将还原性气体电离形成的等离子体通入其中以还原晶圆表面的氧化铜。本发明方法单纯依赖气体对切割后晶圆进行分步清洗，保证晶圆表面各类杂质彻底清除，同时不破坏承载膜和晶圆表面结构，该方法简化流程，高效环保。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种晶圆清洗方法及装置。

背景技术

随着半导体技术进入后摩尔时代，为满足高集成度和高性能的需求，芯片结构向着三维方向发展。其中，通过键合技术实现“异质混合”是“超摩尔定律”的重要技术之一，混合键合工艺能够将不同工艺节点制程的芯片进行高密度的互连，实现更小尺寸、更高性能和更低能耗的系统级集成。现有的混合键合方式通常有晶圆到晶圆的键合（wafertowafer，W2W）、芯片到芯片的键合（chipto chip，C2C）和芯片到晶圆的键合（chiptowafer，C2W）。针对C2W混合键合工艺，需要将晶圆固定在承载膜（如UV膜或蓝膜）上进行激光开槽（lasergrooving）和等离子切割（plasmadicing）后再进行键合，但经过切割后的晶圆表面残留有大量颗粒物（particle）、激光保护胶和切割过程中反应生成的聚合物（polymer）等。如果晶圆表面未清洗干净，会导致键合失败，从而影响芯片到晶圆键合的良率，因此，在键合前需要对切割后的晶圆进行有效清洗。

目前通常会采用化学试剂对晶圆进行清洗，甚至是多种化学试剂的组合清洗，这给承载膜的耐溶剂、耐高温性能带来了巨大的挑战。在采用化学试剂清洗晶圆的过程中，很有可能对UV膜造成损伤，并且化学试剂可能还会与UV膜产生化学反应而污染晶圆。因此，在清洗过程中既不破坏UV膜又能保证晶圆表面不被破坏是目前亟待解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种晶圆清洗方法及装置，旨在解决在芯片到晶圆键合工艺中如何保证晶圆清洗过程既不破坏承载膜又能使晶圆表面保持完好无损的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种晶圆清洗方法，包括如下步骤：

S1、将经过激光开槽和等离子切割后的待清洗晶圆置于真空腔室中，向所述真空腔室中通入氮气或惰性气体以清理所述晶圆表面的颗粒物；

S2、保持所述真空腔室的真空环境，向其中通入水蒸气以清洗所述晶圆表面的激光保护胶；

S3、保持所述真空腔室的真空环境，将氧化性气体电离形成的等离子体通入其中以清洗所述晶圆表面的聚合物；

S4、保持所述真空腔室的真空环境，将还原性气体电离形成的等离子体通入其中以还原所述晶圆表面的氧化铜。

优选地，步骤S1中，所述真空腔室的真空度为50mTorr~150mTorr，通入所述氮气或惰性气体的气体流量为50sccm~100sccm，清洗时间为5min~10min。

优选地，步骤S2中，所述真空腔室的真空度为50mTorr~150mTorr，通入所述水蒸气的气体流量为50sccm~100sccm，清洗时间为5min~10min。

优选地，步骤S3中，所述氧化性气体为氧气和氮气的混合气体。

优选地，所述氧化性气体中的氧气体积分数为10%~30%。

优选地，步骤S4中，所述还原性气体为氢气和氮气的混合气体或者氨气和氮气的混合气体。

优选地，所述还原性气体为氢气和氮气的混合气体，其中氢气的体积分数小于5%。