专利名称：对晶圆背面进行清洗的方法及清洗液的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，特别涉及对晶圆背面进行清洗的方法 及清洗液。
背景技术：
众所周知，晶圆分为正面和背面。晶圆加工工艺，如光刻、化学气相沉积(CVD)、离 子注入、蚀刻等都是在晶圆的正面进行，晶圆的背面始终保持平坦。而在这些加工过程中卡 盘(Chuck)紧贴晶圆背面，利用气压的作用使晶圆固定在卡盘上。图1示出了半导体集成电路后段制程中，晶圆背面表面附近的薄膜排列顺序示意 图。图1的最上方为晶圆背面的外表面，从上到下排列的薄膜依次是氮化硅薄膜101、多晶 硅薄膜102、氧化硅薄膜103和单晶硅104，其中氮化硅薄膜101的厚度约为200埃。氮化 硅的硬度很大，并且化学性质很稳定，可以作为晶圆表面的保护膜。图1仅用于说明各层薄 膜排列的相互关系，各个薄膜的厚度关系并不代表实际晶圆的薄膜厚度关系。在很多加工工艺中都需要对晶圆进行清洗，清洗的目的在于清除晶圆表面所有的 污染源。为了去除晶圆背面的金属沾污，清洗液必须使用具有高氧化能力和低PH值的溶 液。现有技术中常用的晶圆背面的清洗液为发烟硝酸(HN03)和氢氟酸(HF)的混合溶液， 质量比为50 1。但是，现有技术中采用的清洗液的腐蚀性很强，如果晶圆背面具有微小瑕疵，清洗 过程中清洗液会沿着瑕疵腐蚀晶圆，使得瑕疵损伤加剧。这样晶圆背面的平坦度就遭到破 坏，严重时甚至使晶圆从卡盘上脱落，造成一定的产出损失。为了避免出现这一问题，现有 技术中采用的手段是缩短单次清洗的时间，例如单次清洗时间从45秒缩短到10秒，甚至进 一步缩短到5秒、3秒。但是由于需要进行晶圆背面清洗的工序很多，清洗次数达到几十次 之多，即使单次清洗时间很短，但多次清洗作用累积起来仍然会对晶圆背面的平坦度造成 显著影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种对晶圆背面进行清洗的方法及清洗液，可 以有效去除晶圆背面的沾污，并且不会对晶圆背面造成损伤。本发明实施例提出一种混合溶液，所述混合溶液的溶质为氢氟酸和过氧化氢，溶 剂为去离子水，过氧化氢的质量浓度为20% 士 10%，氢氟酸的质量浓度为0.5% 士0. 25%。 所述混合溶液用于对晶圆背面进行清洗。本发明实施例提出一种用于对晶圆背面进行清洗的清洗液，所述清洗液为氢氟酸 和过氧化氢的混合水溶液。较佳地，所述清洗液中，过氧化氢的质量浓度为20% 士 10%，氢氟酸的质量浓度 为 0. 5% 士0. 25%。本发明实施例还提出一种对晶圆背面进行清洗的方法，该方法采用的清洗液为前
3述清洗液。较佳地，该方法用于半导体集成电路后段制程。本发明技术方案提出的对晶圆背面进行清洗的清洗液采用了与现有技术完全不 同的成分，对比实验结果说明，该清洗液可以有效地去除晶圆背面的沾污，并且不会对晶圆 背面造成损伤。
图1为晶圆背面表面附近的薄膜排列顺序示意图。
具体实施例方式发明人通过反复实验，发明了一种新的用于清洗晶圆背面的清洗液，该清洗液 一种混合溶液，溶质为过氧化氢(H2O2)与氢氟酸(HF)，其中过氧化氢的质量浓度为20% 士 10%，HF的质量浓度为0.5% 士0. 25%，溶剂为去离子水。用该清洗液替代现有技术中的 发烟硝酸和氢氟酸混合溶液对晶圆背面进行清洗，可以有效减轻对晶圆背面造成的损伤。在半导体集成电路铜制程后段工艺中，铜是晶圆背面最主要的沾污物来源。假设 晶圆背面的沾污物为铜，发明人测量这种新清洗液对于铜的去除效率。发明人在晶圆背面 沉积了一层很厚的铜薄膜，厚度大于> 9000埃。该厚度远远大于实际生产中晶圆背面可能 出现的铜沾污的厚度。用新清洗液清洗该晶圆背面，时间5秒，然后再对铜薄膜的厚度进行 测量，发现晶圆背面的铜已经基本被去除，无法测量出铜薄膜的厚度。该实验结果说明这种 新清洗液可以有效地去除晶圆背面的沾污，保持其洁净。发明人将这种新清洗液与现有技术中采用的清洗液进行对比实验。将同一批次生 产的晶圆分为两组，首先测量得到这两组晶圆的平均厚度。然后将第一组用新清洗液对晶 圆背面进行清洗，第二组用现有技术的清洗液对晶圆背面进行清洗，时间同为1分钟，清洗 过程的其他条件完全相同。清洗完毕后，对这两组晶圆厚度分别进行测量，将测量得到的平 均厚度与清洗之前测得的这两组晶圆的平均厚度进行对比。结果发现，第一组晶圆清洗后 相对于清洗前的平均厚度差为6. 36埃，第二组晶圆清洗后相对于清洗前的平均厚度差为 15. 59埃。根据图1所示的晶圆背面表面薄膜的排列可知，晶圆背面最外层是氮化硅薄膜， 因此该厚度差体现了氮化硅薄膜的损失。本发明的新清洗液对氮化硅造成的损失小于现有 技术中清洗液对氮化硅造成损失的一半。为了说明本发明的有益效果，发明人还作了另一组对比实验将同一批生产的晶 圆分为两组，第一组晶圆用新清洗液对晶圆背面进行清洗，单次清洗1分钟，连续清洗30 次；将第二组晶圆用现有技术中的清洗液对晶圆背面进行清洗，同样是单次清洗1分钟，连 续清洗30次。然后将这两组晶圆进行对比发现第二组晶圆的背面出现了肉眼可辨认的凹 坑，这些凹坑可能会使晶圆难以固定在卡盘上。而第一组晶圆的背面用肉眼仍然观察不到 凹坑的存在。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种混合溶液，所述混合溶液的溶质为氢氟酸和过氧化氢，溶剂为去离子水，过氧化氢的质量浓度为20％±10％，氢氟酸的质量浓度为0.5％±0.25％。
2.根据权利要求1所述的混合溶液，其特征在于，所述混合溶液用于对晶圆背面进行清洗。
3.一种用于对晶圆背面进行清洗的清洗液，所述清洗液为氢氟酸和过氧化氢的混合水 溶液。
4.根据权利要求3所述的清洗液，其特征在于，所述清洗液中，过氧化氢的质量浓度为 20% 士 10%，氢氟酸的质量浓度为0.5% 士0. 25%。
5.一种对晶圆背面进行清洗的方法，其特征在于，该方法采用如权利要求3或4所述的 清洗液。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法用于半导体集成电路后段制程。
全文摘要
本发明公开了一种混合溶液，所述混合溶液的溶质为氢氟酸和过氧化氢，溶剂为去离子水，过氧化氢的质量浓度为20％±10％，氢氟酸的质量浓度为0.5％±0.25％。本发明还公开了一种用于对晶圆背面进行清洗的清洗液以及对晶圆背面进行清洗的方法。通过对比实验证明，该清洗液可以有效地去除晶圆背面的沾污，并且不会对晶圆背面造成损伤。
文档编号H01L21/02GK101955860SQ20091005483
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者方标, 袁馨 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司