專利名稱：半導(dǎo)體晶片清洗劑及其清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片清洗劑及其清洗方法。清洗的目的是為了除去晶片表面的污染物。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)污染物特別是指外來(lái)金屬雜質(zhì)、有機(jī)化合物和直徑小于1微米的顆粒物。
人們?cè)缇鸵阎⒔?jīng)常使用的清洗方法是所謂的RCA清洗法(W.Kern和D.A.Puotionen，RCA Review，vol.31，p187-206(1970))。該方法的基本組成是兩個(gè)清洗池，其中，半導(dǎo)體晶片先用稱為SC1溶液的含水液體處理，然后再用稱為SC2溶液的含水液體進(jìn)行處理，SC1溶液是一種含過氧化氫和氫氧化銨的溶液，其所具有的氧化性質(zhì)和堿性能夠除去顆粒物和有機(jī)殘留物，SC2溶液是一種以稀鹽酸和過氧化氫為基礎(chǔ)的溶液，用此溶液可以除去經(jīng)過處理的半導(dǎo)體晶片表面上的大部分外來(lái)金屬雜質(zhì)。這種兩步RCA清洗法的缺點(diǎn)是，雖然SC1溶液能夠基本上除去半導(dǎo)體晶片表面的顆粒物，但卻同時(shí)又給其帶來(lái)了另外的外來(lái)金屬雜質(zhì)污染源如鐵、鋅和鋁。盡管通過后一步SC2溶液處理有可能明顯地降低晶片表面上外來(lái)金屬雜質(zhì)的可測(cè)濃度，但該處理的結(jié)果是使粘附在晶片表面上的顆粒物數(shù)量再次增加(P.H.Singer in Semiconductor Internationa1，P36-39(1992年12月))。
在各種不同的半導(dǎo)體晶片清洗方法中，將能量以聲波形式(“強(qiáng)聲(megasonic)或超聲清洗”)(或動(dòng)能形式(“洗滌器方法(scrubber method)”))引入含有半導(dǎo)體晶片的清洗池中將有助于除去污染物。在所謂的“洗滌器方法”中，例如通過在半導(dǎo)體晶片側(cè)面上的一系列輥輪產(chǎn)生了能夠非常有效的洗滌表面粘附顆粒的強(qiáng)力流動(dòng)的清洗劑膜。(W.C.Krusell和D.I.Golland，Proc.Electrochem.Soc.，P23-32(1990))。
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體晶片清洗劑及其清洗方法，其中所說的清洗劑和清洗方法能夠有效地除去半導(dǎo)體晶片表面的污染物。
本發(fā)明的目的是通過一種用于清洗半導(dǎo)體晶片的含水清洗劑實(shí)現(xiàn)的，其中所說的清洗劑含有至少一種表面活性劑和至少一種屬于包括琥珀酸和其衍生物化合物在內(nèi)的一組中的化合物，該清洗劑的pH值為1-5，優(yōu)選為1-3。另外，本發(fā)明的目的是通過方法獨(dú)立權(quán)利要求中的特征部分所述的方法實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的清洗劑和方法特別適用于清洗由硅組成的半導(dǎo)體晶片。
半導(dǎo)體晶片在其生產(chǎn)過程中必須反復(fù)清洗。一般來(lái)說，晶片表面的機(jī)械或化學(xué)處理的最后步驟都是清洗步驟。例如，在化學(xué)浸蝕后或拋光后正象精研后一樣，有必要對(duì)晶片進(jìn)行清洗。前述RCA清洗法一般是用于清洗拋光后的半導(dǎo)體晶片。原則上說，在半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)過程中所必需的任何清洗步驟均可用本發(fā)明的清洗劑進(jìn)行。但優(yōu)選將本發(fā)明的清洗劑用于清洗拋光后的半導(dǎo)體晶片。如果拋光后的半導(dǎo)體晶片先用SC1溶液或SC1溶液和SC2溶液預(yù)處理，最后再用本發(fā)明的清洗劑清洗可以達(dá)到特別好的清洗效果。
為了達(dá)到清洗目的，可以將半導(dǎo)體晶片浸泡在清洗劑池中。但優(yōu)選向清洗劑中提供動(dòng)能以助于清洗半導(dǎo)體晶片。為此目的，更優(yōu)選采用“洗滌器方法”或在清洗劑存在下，與晶片側(cè)面平行地移動(dòng)一個(gè)或一個(gè)以上的塑料質(zhì)輥輪。如果織物能夠使清洗劑如此分布使得能在該晶片的側(cè)面上形成流動(dòng)的薄膜，則無(wú)需對(duì)半導(dǎo)體晶片施加機(jī)械力的作用。
除水外，清洗劑含有至少一種表面活性劑和至少一種包括琥珀酸和其衍生物在內(nèi)的一組中的化合物。此外，清洗劑的pH值為1-5，優(yōu)選為1-3。清洗劑也可含或不含鹽酸。鹽酸可以用來(lái)，例如調(diào)節(jié)清洗劑的pH值。
清洗劑中的表面活性劑成分優(yōu)選占0.01-1％(重量)。特別優(yōu)選的是含有0.01-0.1％(重量)表面活性劑的清洗劑。作為表面活性劑，可以使用單一化合物也可以使用表面活性劑的混合物。優(yōu)選在水溶液中可以產(chǎn)生中性或微酸性pH值的陰離子型表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子型表面活性劑。特別優(yōu)選的表面活性劑是乙氧基化烷基酚和烷基聚乙二醇醚硫酸鹽。
所說的清洗劑含有一種或一種以上屬于包括琥珀酸和其衍生物的化合物在內(nèi)的一組中的化合物。該組中特別值得一提的化合物是琥珀酸、磺基琥珀酸以及它們的一酯和二酯衍生物。琥珀酸(HOOCCH2CH2COOH)和/或磺基琥珀酸(HOOCCH2CH(SO3H)COOH)是特別優(yōu)選的。該成分在清洗劑中的濃度優(yōu)選總計(jì)0.001-1.0％(重量)，更優(yōu)選為0.01-0.1％(重量)。
清洗劑中還可以選擇性地含有具有金屬配合特性的物質(zhì)成分。羊毛鉻黑T和/或鐵蛋白特別適合于此目的。
下面通過實(shí)施例進(jìn)行比較來(lái)證明本發(fā)明清洗劑的效果。
首先將50塊經(jīng)過拋光的、直徑為150毫米的硅晶片進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗。然后對(duì)其中的一半硅片檢驗(yàn)其表面上的污染物(對(duì)比例1和2)，另一半硅片用本發(fā)明的清洗劑作最后的清洗處理。實(shí)施例1的含水清洗劑含有0.05％(重量)的壬基酚/環(huán)氧乙烷加成化合物和0.05％(重量)的磺基琥珀酸，并已用濃鹽酸(0.01％(重量))將pH值調(diào)至2。實(shí)施例2的含水清洗劑的p H值為2，含有0.03％(重量)的壬基酚/環(huán)氧乙烷加成化合物和0.5％(重量)的磺基琥珀酸，但不含鹽酸。
硅晶片的最后清洗處理是通過標(biāo)準(zhǔn)“洗滌器方法”進(jìn)行的。然后，同樣測(cè)定這些硅晶片的污染物殘留量(實(shí)施例1和2)。
利用工業(yè)用計(jì)數(shù)器分析顆粒。用此儀器對(duì)顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)，并按它們的平均直徑分成三種類型。硅晶片表面上的外來(lái)金屬雜質(zhì)用VPD/TXRF測(cè)定法(蒸氣相分解/總反射X-射線熒光)檢測(cè)，但金屬鈉和鋁是用VPD/AAS(蒸氣相分解/原子吸收光譜)測(cè)定的。
測(cè)定結(jié)果總匯于下表中a)顆粒測(cè)定0.1微米*) 0.2微米*) 0.3微米*)對(duì)比例1564**) 79**) 6.2**)實(shí)施例1525**) 72**) 4.2**對(duì)比例240** 5**4.0**實(shí)施例240** 4.0**) 4.0**)*)粒徑分為三個(gè)范圍＜0.1微米；0.1-＜0.2微米；0.2-0.3微米**)每塊晶片上所發(fā)現(xiàn)的平均顆粒數(shù)。
b)外來(lái)金屬雜質(zhì)的測(cè)定***)KCa Fe Ni對(duì)比例1 1*1091*1091*1091*109實(shí)施例1 ＜1*108＜1*108＜1*108＜1*108對(duì)比例2****) ＜1*10101*10103*109＜1*109實(shí)施例2****) ＜1*1010＜8.5*109＜1*109＜1*109Cu Zn Al Na對(duì)比例1 3*1094*1098*10103*1010實(shí)施例1 ＜1*1083*1082*1010＜2.2*1010對(duì)比例2****)8*1091*10102.5*10102.4*1010實(shí)施例2****)6*109＜1*109＜1.4*1010＜3*1010***)所有數(shù)據(jù)的單位均為[原子/厘米2]，且為對(duì)晶片所做的一組試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值。****)與對(duì)比例1和實(shí)施例1相比，與改進(jìn)設(shè)備相關(guān)的檢測(cè)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于清洗半導(dǎo)體晶片的含水清洗劑，其中所說的清洗劑含有至少一種表面活性劑和至少一種屬于包括琥珀酸和其衍生物化合物在內(nèi)的一組中的化合物，該清洗劑的pH值為1-5，優(yōu)選為1-3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗劑，其中所述的清洗劑中表面活性劑成分的用量為0.01-1％(重量)，優(yōu)選為0.01-0.1％(重量)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的清洗劑，其中所述的清洗劑含有琥珀酸和/或磺基琥珀酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的清洗劑，其中所述的清洗劑還含有鹽酸。
5.一種清洗半導(dǎo)體晶片的方法，該方法包括在半導(dǎo)體晶片的側(cè)面產(chǎn)生含水清洗劑薄膜，所述的清洗劑含有至少一種表面活性劑和至少一種屬于包括琥珀酸和其衍生物化合物在內(nèi)的一組中的化合物，該清洗劑的pH值為1-5，優(yōu)選為1-3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的薄膜是借助于機(jī)械工具產(chǎn)生的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中所述的清洗劑含有琥珀酸和/或磺基琥珀酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7所述的方法，其中所述的清洗劑還含有鹽酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片清洗劑及其清洗方法。本發(fā)明的含水清洗劑其pH值為1—5，優(yōu)選為1—3，且含有至少一種表面活性劑和至少一種屬于包括琥珀酸和其衍生物化合物在內(nèi)的一組中的化合物。為了清洗半導(dǎo)體晶片，優(yōu)選采用機(jī)械工具在半導(dǎo)體晶片的側(cè)面產(chǎn)生清洗劑的薄膜。
文檔編號(hào)H01L21/306GK1124763SQ9511557
公開日1996年6月19日 申請(qǐng)日期1995年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月25日
發(fā)明者羅蘭德·布朗納, 喬格·霍赫格桑, 安東·施奈格, 格特奧德·臺(tái)爾哈默爾 申請(qǐng)人:瓦克硅電子半導(dǎo)體材料有限公司