[發明專利]晶圓的清洗裝置及清洗方法

有效

• 申請號: 201110457995.0
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102430543A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 張晨騁
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明屬集成電路工藝技術領域，具體涉及一種具有高均勻超聲波的半導體晶圓清洗裝置及清洗方法。

背景技術

伴隨集成電路制造工藝的不斷進步，半導體器件的體積正變得越來越小，這也導致了非常微小的顆粒也變得足以影響半導體器件的制造和性能。對于這些微小的顆粒，傳統的流體清洗方法并不能夠非常有效地去除它們。這是由于在半導體晶圓表面和清洗液體之間存在著一個相對靜止的邊界層。當附著在晶圓表面的顆粒直徑小于邊界層厚度時，清洗液體的流動就無法對顆粒產生作用。為了改善這個問題，超聲波和兆聲波被引入了半導體清洗工藝。超聲波能量可以在水中產生微小的氣泡，當氣泡爆開時所產生的震動將有助于剝離那些附著在晶圓上的微小顆粒，從而洗凈晶圓。

眾所周知，超聲波的能量在媒介中是以波狀傳遞的，因此，晶圓表面的超聲波能量就不可避免的產生不均勻問題。對于單片式清洗方法，無論使用何種頻率的超聲波振蕩器或者兆聲波振蕩器，其能量作用在晶圓表面時，根據與振蕩器距離的不同而變化，這就使得晶圓各個位置的顆粒去除效率不同，嚴重影響了清洗效果。

如果可以使晶圓和超聲波振蕩器在清洗過程的相對位置作周期性連續變化，就可以消除這種能量的不均勻性。

發明內容

本發明的目的在于提出一種在不損傷表面結構的前提下有效地去除半導體晶圓沾污的、高均勻超聲波的半導體晶圓清洗裝置和方法。

為解決上述問題，本發明提供一種晶圓的清洗裝置，包括：清洗平臺，晶圓固定于所述清洗平臺上；超聲波振蕩器，設置于所述晶圓上方；其中，在清洗過程中，所述超聲波振蕩器固定，所述清洗平臺做水平周期性連續移動，使所述超聲波振蕩器與晶圓中心的距離產生周期性連續變化。

進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述清洗平臺包括能夠分別獨立水平旋轉的下部平臺和上部平臺，所述上部平臺設置于所述下部平臺上，所述上部平臺的自轉軸心與所述下部平臺的自轉軸心平行且相錯開，所述晶圓固定于所述上部平臺上。

進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述上部平臺的自轉軸心與下部平臺的自轉軸心之間的距離為1～5厘米。

進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述上部平臺上設置有用以固定所述晶圓的晶圓支架。

進一步的，晶圓清洗裝置還包括清洗液供應裝置，所述清洗液供應裝置的供應管朝向所述晶圓。

進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述超聲波振蕩器的輸出功率為0.5～5瓦特/平方厘米。

進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述超聲波振蕩器的輸出頻率為200千赫茲～3兆赫茲。

本發明還提供一種晶圓的清洗方法，利用所述的晶圓的清洗裝置進行清洗，包括以下步驟：

將晶圓放置于清洗平臺上，并將超聲波振蕩器移動至所述晶圓上方；

所述清洗平臺啟動水平旋轉，帶動所述晶圓周期性轉動和移動，同時向所述晶圓上方供應清洗液，布滿所述晶圓表面；

超聲波振蕩器輸出的超聲波通過清洗液在所述晶圓表面傳播，對所述晶圓進行清洗；

清洗結束后，所述清洗平臺停止水平旋轉，并停止供應清洗液，移去所述超聲波振蕩器并取出晶圓。

進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述清洗平臺包括能夠分別獨立水平旋轉的下部平臺和上部平臺，所述上部平臺設置于所述下部平臺上，所述上部平臺的自轉軸心與所述下部平臺的自轉軸心平行且相錯開，所述晶圓固定于所述上部平臺上。

進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述上部平臺的自轉軸心與下部平臺的自轉軸心之間的距離為1～5厘米。

進一步的，針對晶圓的清洗方法，在所述清洗平臺啟動水平旋轉的步驟中，所述下部平臺和所述上部平臺同時啟動水平旋轉，所述下部平臺帶動所述上部平臺轉動，所述上部平臺同時自身旋轉，帶動所述晶圓作周期性轉動和移動。

進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述下部平臺的旋轉速度為2RPM～20RPM，所述上部平臺的旋轉速度為100RPM～2000RPM。

進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述上部平臺的轉速是下部平臺的轉速的整數倍。

進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述上部平臺上設置有固定所述晶圓的晶圓支架。

進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述晶圓清洗裝置還包括清洗液供應裝置，用于供應清洗液，所述清洗液供應裝置的供應管朝向所述晶圓。

進一步的，針對晶圓清洗方法，所述超聲波振蕩器的輸出功率為0.5～5瓦特/平方厘米。

進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述超聲波振蕩器的輸出頻率為200千赫茲～3兆赫茲。