[發明專利]一種圖形晶圓無損傷清洗裝置

有效

• 申請號: 201510076158.1
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104646350B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 滕宇;吳儀
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12;B08B3/08
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 陶金龍;張磊

技術領域

本發明涉及半導體集成電路加工清洗設備領域，更具體地，涉及一種用于清洗圖形晶圓的無損傷清洗裝置。

背景技術

隨著半導體集成電路制造技術的高速發展，集成電路芯片的圖形特征尺寸已進入到深亞微米階段，而造成芯片上超細微電路失效或損壞的關鍵沾污物(例如顆粒)的特征尺寸也隨之大為減小。

在集成電路的生產加工工藝過程中，半導體晶圓通常都會經過諸如薄膜沉積、刻蝕、拋光等多道工藝步驟。而這些工藝步驟就成為沾污物產生的重要場所。為了保持晶圓表面的清潔狀態，消除在各個工藝步驟中沉積在晶圓表面的沾污物，必須對經受了每道工藝步驟后的晶圓進行清洗處理。因此，清洗工藝成為集成電路制作過程中最普遍的工藝步驟，其目的在于有效地控制各步驟的沾污水平，以實現各工藝步驟的目標。

為了有效地清除晶圓表面的沾污物，在進行單晶圓濕法清洗工藝處理時，晶圓將被放置在清洗設備的旋轉平臺(例如旋轉卡盤)上，并按照一定的速度旋轉；同時向晶圓的表面噴淋一定流量的化學藥液，對晶圓表面進行清洗。

在通過清洗達到去除沾污物目的的同時，最重要的是要保證對晶圓、尤其是對于圖形晶圓表面圖形的無損傷清洗。

隨著集成電路圖形特征尺寸的縮小，晶圓表面更小尺寸的沾污物的去除難度也不斷加大。很多新型清洗技術在清洗設備上已得到應用。其中，最重要的一種是超聲波清洗技術。但是，采用超聲波清洗技術在提高了沾污物去除效率的同時，也不可避免地帶來了對于圖形晶圓的損傷問題。這主要是由于傳播方向與晶圓表面不垂直的超聲波能量對圖形晶圓表面圖形橫向的作用力大于表面圖形與晶圓的附著力，導致在超聲波清洗時對表面圖形的破壞。

因此，如何設計一種新型的圖形晶圓清洗裝置，以能夠在超聲波清洗時，消除傳播方向與晶圓表面不垂直的超聲波能量對圖形晶圓表面圖形橫向作用力的破壞性影響，實現對圖形晶圓的無損傷清洗，成為業界的一個重要課題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種結構簡單，重復性好的新型圖形晶圓無損傷清洗裝置，通過合理的結構設計，可達到選擇性的去除部分垂直方向以外的超聲波能量的目的，實現對圖形晶圓的無損傷清洗。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種圖形晶圓無損傷清洗裝置，用于對放置在清洗設備旋轉平臺上的圖形晶圓進行超聲波藥液清洗，所述清洗裝置包括一懸設于所述圖形晶圓上方的中空殼體，所述殼體的中空內部設有超聲波發生機構，所述超聲波發生機構下方連接一超聲波能量選擇性去除機構，所述超聲波能量選擇性去除機構包括由多個垂直間隙設置的石英棒構成的等高陣列，所述石英棒陣列自所述殼體下方伸出；從所述超聲波發生機構傳導出的超聲波能量經所述石英棒陣列的選擇性去除后，通過沒入圖形晶圓上的清洗藥液中的所述石英棒陣列的下端垂直傳導至圖形晶圓表面，以進行超聲波移動清洗。

優選地，所述超聲波發生機構包括上下連接設置的壓電材料和金屬耦合層，所述金屬耦合層下端連接所述超聲波能量選擇性去除機構，所述壓電材料、金屬耦合層通過所述殼體所設電纜接頭與外部電源連接并形成回路，所述壓電材料通過接收電信號產生高速形變，形成超聲振蕩，并依次傳導至其下方的所述金屬耦合層、石英棒陣列。

優選地，所述壓電材料和金屬耦合層通過導電膠連接。

優選地，所述金屬耦合層為單一金屬層或復合金屬層。

優選地，所述超聲波能量選擇性去除機構包括一石英保護圈，所述保護圈環繞所述石英棒陣列間隙設置，其下端高于所述石英棒陣列的下端；所述超聲波能量選擇性去除機構上端與所述超聲波發生機構下端通過導電膠、或者低熔點合金、或者金或銀連接。

優選地，所述石英棒為實心圓柱體。

優選地，所述石英棒的直徑為0.5～5mm，高度不小于2mm。

優選地，所述殼體連接擺臂，所述擺臂帶動所述清洗裝置對圖形晶圓進行超聲波移動清洗。

優選地，所述殼體側部設有位置及數量可調的清洗藥液管路，用于向下方的圖形晶圓噴淋清洗藥液。

優選地，所述殼體設有冷卻氣體進出口，用于向其中空內部通入冷卻氣體，對所述超聲波發生機構冷卻。