[發明專利]使用高溫化學品和超聲波裝置清洗襯底的方法和裝置

在審

• 申請號: 201580085060.0
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN108472558A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 陳福平;王暉;王希;賈社娜;王丹穎;蔣超偉;代迎偉;王堅
• 申請（專利權）人: 盛美半導體設備(上海)有限公司
• 主分類號: B01D19/00
• 分類號: B01D19/00;F04B23/00;F04B15/04;B05C5/00;B05C11/10;B05D1/40
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

本發明公開了一種用來清洗襯底的高溫化學溶液供液系統。該系統包括溶液槽、緩沖槽、第一泵和第二泵。溶液槽容納高溫化學溶液。緩沖槽具有槽體、排氣管和針閥。槽體容納高溫化學溶液。排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽。針閥安裝在排氣管上，通過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡通過排氣管排出緩沖槽。第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩沖槽。第二泵的進口連接緩沖槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。本發明還提供了一種包括高溫化學溶液供液系統和超聲波/兆聲波裝置的襯底清洗裝置。本發明還提供了清洗襯底的方法。

技術領域

本發明涉及襯底清洗方法和裝置，尤其涉及減少高溫化學溶液例如SC1中的氣泡，以及減少將高溫化學溶液供應至具有超聲波裝置的單片清洗機中清洗襯底過程中產生或聚集的氣泡。

背景技術

在半導體器件制造過程中，在進行下一步工藝之前，襯底表面上的顆粒需要去除或清洗干凈。例如CMP(化學機械平坦化)后，襯底表面上的研磨液和殘留物非常難去除。通常使用高溫硫酸(SPM)去除這些顆粒，然而硫酸不僅難以安全作業，而且硫酸的廢液處理非常昂貴。熱的SC1(包括雙氧水、氨水和水)是非常好的選擇來取代熱的硫酸，但是為了有效去除顆粒，SC1的溫度需要加熱到80℃以上。

當SC1達到如此高溫時，SC1化學品通過低壓抽吸、機械攪動和加熱，SC1里的雙氧水和氨水很容易分解成氧氣和氨氣。這些混合著氣泡的SC1容易造成清洗過程中的泵、加熱器、流量計和超聲波設備的功能喪失。

因此，在混合、加熱、輸送和最終清洗過程中，同時將超聲波能量作用在襯底上時，需要一種更好的方法控制高溫化學溶液內的氣泡。

發明內容

本發明提出一種用來清洗襯底的高溫化學溶液供液系統。該系統包括溶液槽、緩沖槽、第一泵及第二泵。溶液槽容納高溫化學溶液。緩沖槽具有槽體、排氣管和針閥，槽體容納高溫化學溶液，排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽，針閥安裝在排氣管上，其中，通過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡通過排氣管排出緩沖槽。第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩沖槽。第二泵的進口連接緩沖槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。

本發明還提出一種清洗襯底的裝置。該裝置包括溶液槽、緩沖槽、第一泵、第二泵、襯底卡盤、旋轉驅動裝置、噴嘴、超聲波/兆聲波裝置以及垂直驅動器。溶液槽容納高溫化學溶液。緩沖槽具有槽體、排氣管和針閥，槽體容納高溫化學溶液，排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽，針閥安裝在排氣管上，其中，通過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡通過排氣管排出緩沖槽。第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩沖槽。第二泵的進口連接緩沖槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。襯底卡盤承載襯底。旋轉驅動裝置連接襯底卡盤并驅動襯底卡盤旋轉。噴嘴向襯底表面噴灑高溫化學溶液或去離子水。超聲波/兆聲波裝置靠近襯底布置，超聲波/兆聲波裝置和襯底之間具有間隙。垂直驅動器驅動超聲波/兆聲波裝置上升或下降以改變襯底和超聲波/兆聲波裝置之間的間隙。

本發明提出一種清洗襯底的方法，包括：旋轉襯底；向襯底表面噴灑去離子水以預濕潤襯底表面；向襯底表面噴灑高溫化學溶液以清洗襯底表面；將襯底的轉速降至低轉速，并移動超聲波/兆聲波裝置靠近襯底表面，超聲波/兆聲波裝置與襯底表面之間具有間隙d，高溫化學溶液完全填充間隙d；打開超聲波/兆聲波裝置，并在第一清洗周期提供恒定或脈沖工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑高溫化學溶液或去離子水以釋放超聲波/兆聲波裝置產生的氣泡，防止氣泡聚集在襯底表面；打開超聲波/兆聲波裝置，并在第二清洗周期提供恒定或脈沖工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑化學藥液或去離子水；干燥襯底。