[發明專利]清洗半導體硅片的裝置和方法

在審

• 申請號: 201680090169.8
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN109890520A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 王暉;王希;初振明;陳福平
• 申請（專利權）人: 盛美半導體設備(上海)有限公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12;H01L21/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

本發明揭示了一種清洗半導體硅片的裝置，包括卡盤(106)、超聲波或兆聲波裝置、致動器(113)、至少一個噴嘴(108、209)、及旋轉驅動器(111)?？ūP(106)夾持半導體硅片(105)。致動器(113)驅動超聲波或兆聲波裝置移動到半導體硅片(105)表面上方的位置，在超聲波或兆聲波裝置和半導體硅片(105)表面之間形成間隙。至少一個噴嘴(108、209)向半導體硅片(105)的表面噴灑清洗液。旋轉驅動器驅動卡盤(106)以低于設定的旋轉速度旋轉，以保證超聲波或兆聲波裝置和半導體硅片(105)表面之間的間隙完全地且持續地被清洗液(104)填滿，從而使超聲波或兆聲波能量通過清洗液(104)穩定地傳遞到整個半導體硅片(105)的表面。本發明還揭示了清洗半導體硅片的方法。

技術領域

本發明涉及一種清洗半導體硅片的裝置和方法，更具體地，涉及使用超聲波或兆聲波裝置清洗半導體硅片并且控制半導體硅片的旋轉速度低于設定的旋轉速度，從而使清洗液能夠完全地且持續地填滿超聲波或兆聲波裝置和半導體硅片之間的間隙，因此超聲波或兆聲波能量通過清洗液穩定的傳輸至半導體硅片，避免損壞半導體硅片上的圖案化結構。

背景技術

隨著半導體芯片體積的日益減小，現如今在半導體清洗技術領域的一個重大挑戰是避免損壞半導體硅片上的圖案化結構以及提高顆粒去除率。超聲波或兆聲波清洗技術的發展解決了半導體器件制造過程中的清洗問題，該技術更多地應用在單片硅片的清洗，能有效去除顆粒和污染物。以兆聲波裝置為例，一套兆聲波裝置通常包括壓電式傳感器及與其配對的聲學共振器。傳感器通電后作用如振動，而共振器會將高頻聲能量傳遞到清洗液中。由兆聲波能量產生的清洗液的振動使半導體硅片上的顆粒松動，進而通過由噴嘴提供的流動的清洗液將其從半導體硅片表面移除。當清洗半導體硅片時，半導體硅片由卡盤夾持并隨卡盤以一定的旋轉速度旋轉。由噴嘴向半導體硅片的表面噴灑清洗液。兆聲波裝置被設置在半導體硅片表面上方，在兆聲波裝置和半導體硅片之間形成間隙，清洗液填滿兆聲波裝置與半導體硅片表面之間的間隙。兆聲波能量通過清洗液傳輸到半導體硅片表面上。在半導體器件制造過程中，兆聲波裝置和半導體硅片之間的清洗液能明顯影響圖案化結構質量。半導體硅片的旋轉速度是影響清洗液填滿兆聲波裝置和半導體硅片之間的間隙的主要因素。如果清洗液不能完全填滿兆聲波裝置和半導體硅片之間的間隙，半導體硅片上的圖案化結構可能會由于兆聲波能量的不穩定傳輸到半導體硅片表面而被損壞。除了半導體硅片的旋轉速度，兆聲波裝置在半導體硅片上方的位置和半導體硅片表面的特性(疏水性和親水性)等等也會影響清洗液填滿兆聲波裝置和半導體硅片表面之間的間隙，這些可能會導致清洗液不能完全地且持續地填滿兆聲波裝置和半導體硅片表面之間的間隙，從而導致圖案化結構的損壞。

發明內容

因此，本發明的主旨是提供一種清洗半導體硅片的裝置和方法，通過使用超聲波或兆聲波裝置并控制半導體硅片的旋轉速度低于設定的旋轉速度，而使清洗液完全地且持續地填滿超聲波或兆聲波裝置和半導體硅片之間的間隙，因此超聲波或兆聲波能量通過清洗液能穩定的傳輸到整個半導體硅片表面，從而避免超聲波或兆聲波能量損壞半導體硅片上的圖案化結構。

根據本發明的一個實施例，提出的清洗半導體硅片的裝置，包括卡盤、旋轉驅動器、超聲波或兆聲波裝置、致動器、以及至少一個中心噴嘴。卡盤夾持半導體硅片。旋轉驅動器驅動卡盤以低于30rpm的速度旋轉。致動器驅動超聲波或兆聲波裝置移動到半導體硅片表面上方的位置，在半導體硅片表面和超聲波或兆聲波裝置之間形成間隙。至少一個中心噴嘴向半導體硅片表面噴灑清洗液，超聲波或兆聲波裝置和半導體硅片表面之間的間隙被清洗液完全地且持續地填滿，因此超聲波或兆聲波能量通過清洗液穩定地傳輸到整個半導體硅片表面。