[发明专利]一种利用臭氧清洗基片的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种利用臭氧清洗基片的方法及装置。

背景技术

半导体器件被广泛应用于各种通讯、医疗、工业、军事和家用电子产品中。这些半导体器件都是由半导体基片制备而成。这些器件的尺寸大小一般都在微米级，器件对污染物非常敏感，极小的有机和金属颗粒均会导致器件的失效。因此，在半导体器件的制备过程中，清洗硅片去除污染物通常是非常关键的工艺步骤。

许多年来，半导体基片的清洗通常分为三至四个单独步骤，采用硫酸、双氧水等混和溶液对基片进行处理。当基片的表面有金属薄膜时，将会利用有机溶剂进行清洗。这些方法在清洗半导体基片时得到广泛应用，但是还是存在一些缺点。这些缺点包括有机化学清洗剂价格较高、各种清洗步骤时间较长、化学清洗剂消耗较多、清洗废液处理不方便，因此大量的研究努力开发出新的硅片清洗技术。

近来，利用臭氧与水混和，臭氧在水膜中扩散清洗硅片技术，在半导体芯片制备过程中开始得到应用。此项臭氧技术已经证明能够有效的清洗去除硅片表面污染物和有机薄膜，并能克服传统酸与双氧水混和液清洗方法的缺点。利用臭氧扩散水薄膜的清洗工艺可以节约时间，不需要较贵的酸和双氧水，并采用喷洒的方式，可以节约水的用量和设备摆放空间。

臭氧扩散清洗技术可以将臭氧注入水中，再将臭氧水喷射到基片表面.喷射出的水温度较高时，硅片表面有机薄膜和污染的去除效率将大幅提升。

当基片接触臭氧与热水，硅片上半导体芯片中的一些金属可能会受到腐蚀。当工艺过程中温度上升，各种反应的速率均上升。金属腐蚀也愈加严重。直接接触的不同金属将会产生电化学电池效应，进一步促进腐蚀。

许多方法用来减少和避免金属的腐蚀，这些方法主要有降低工艺温度或者在水中添加腐蚀阻滞剂。由于温度降低将会影响去除有机薄膜或污染的化学反应活性，所以在实际生产中不采用降低工艺温度的办法来避免金属的腐蚀。腐蚀阻滞剂主要有苯并三唑、硅酸盐、硝酸盐等。这此阻滞剂用臭氧清洗工艺中，可以用较高的温度进行清洗，同时避免硅片铝线被腐蚀。

当然在清洗半导体基片时腐蚀阻滞剂也存在一些缺点，如必须与工艺液体有效混和，不同的阻滞剂只能在特定的参数下对特定金属有效。总之，在臭氧清洗工艺中仍然需要一种方法，能够防止清洗过程中，硅片上铝和铜等金属的腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用臭氧清洗基片的方法，所述方法能够防止在基片清洗过程中，基片上的铝和铜等金属的被腐蚀。

本发明的另一目的为提供一种利用臭氧清洗基片的装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用臭氧清洗基片的方法，包括如下步骤：

转动反应腔中夹持基片的载片台；

向所述反应腔中喷射CO₂水溶液，在所述基片表面形成水膜；

封闭所述反应腔后，向所述反应腔中喷入臭氧，所述臭氧进入所述基片表面的水膜，形成臭氧水溶液或扩散至所述基片表面对污染物进行氧化清洗。

上述方案中，在所述臭氧进入所述基片表面的水膜，形成臭氧水溶液或扩散至所述基片表面对污染物进行氧化清洗后，包括如下步骤：

停止向所述反应腔中喷射臭氧，继续向所述反应腔中喷射CO₂水溶液，清洗所述基片表面；

将所述反应腔内剩余的臭氧排放出去；

停止向所述反应腔中喷射CO₂水溶液，并使所述载片台高速旋转，使得所述基片表面干燥。

上述方案中，所述CO₂水溶液的制备包括如下步骤：

CO₂通过扩散器均匀进入去离子水罐中的去离子水中，形成CO₂水溶液。

上述方案中，所述去离子水罐中的去离子水的温度被加热至20℃～100℃。

一种利用臭氧清洗基片的装置，所述装置包括：

反应腔，所述反应腔内形成密闭的空间，用于清洗基片；

载片台，所述载片台设置在所述反应腔内，所述基片放置于所述载片台上；

旋转机构，所述旋转机构设置于所述反应腔底部，并与所述载片台相连，用于驱动所述载片台旋转；

CO₂气源；

扩散器，所述CO₂气源通过第一气体管路与所述扩散器相连；