CN101447415A - 半导体硅片清洗装置及其清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体硅片清洗装置，包括腔体，所述腔体底部连接有一旋转平台，所述旋转平台中嵌设有超声波发生装置，所述旋转平台上对应于超声波发生装置上方的位置设有若干用于支撑并固定硅片的支架，所述超声波发生装置设有若干出水孔，所述腔体顶部设有若干喷嘴。与现有技术的单片式清洗相比，本发明通过在旋转平台上设置有固定若干个硅片的装置对硅片两侧进行清洗，使单个工艺腔能以单片清洗的方式同时处理多枚硅片，在占地面积和其他成本增加不多的情况下，使设备的产能成倍增加，提升了生产率。

Description

半导体硅片清洗装置及其清洗方法

技术领域

本发明涉及一种工业清洗装置及其方法，特别涉及一种应用在半导体硅片的清洗装置及其清洗方法。

背景技术

伴随集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的体积正变得越来越小，这也导致了非常微小的颗粒也变得足以影响半导体器件的制造和性能，所以，硅片清洗工艺也变得越来越重要。目前的清洗方法主要有两种：批次清洗和单片式清洗。单片式清洗方法由于可以更好的控制药液在硅片表面的分布，同时硅片自身高速旋转也使得硅片表面的药液具有更高的相对速度，因此单片式清洗方法具有化学品消耗量少的优点，始终都使用全新的化学品，能够有效防止交叉污染，清洗效果更强以及工艺稳定性更好。因此，在先进的集成电路制造工艺中，单片式清洗方式正越来越成为主要的清洗方法。

半导体芯片制造工艺对于清洗的要求变得越来越高，同时成本压力也越来越大，因此，在确保清洗效率的前提下，高效率且低成本的硅片清洗工艺就成为了一个重要的制造环节。但是，目前业界广泛采用的单片式清洗方法中，每一个工艺腔一次只能清洗一枚硅片，要增加设备的产能，就必须增加更多的工艺腔，设备成本很高，相对于一些批次浸没式清洗设备，同等腔体体积的单片式清洗设备的，其产能有明显的差距。因此，需要提出一种更高效率的单片式清洗设备和清洗方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种半导体硅片清洗装置，使单个工艺腔能以单片清洗的方式同时处理多枚硅片。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体硅片清洗装置，包括腔体，所述腔体底部连接有一旋转平台，所述旋转平台中嵌设有超声波发生装置，所述旋转平台上对应于超声波发生装置上方的位置设有若干用于支撑并固定硅片的支架，所述超声波发生装置设有若干出水孔，所述腔体顶部设有若干喷嘴。

进一步的，所述旋转平台直径为20～50英寸。

进一步的，所述旋转平台上放置2～6枚硅片，所述硅片尺寸为4～12英寸。进一步的，所述超声波发生装置工作频率为0.25～2兆赫兹，投射到硅片背面的功率为0.5～5瓦特/平方厘米。

进一步的，所述出水孔直径为1/4～1/2英寸。

本发明还提供一种半导体硅片清洗方法，包括下列步骤：将硅片放在支架上并固定；启动旋转平台，带动硅片围绕所述旋转平台中心旋转；腔体顶部的喷嘴喷洒液体，超声波发生装置上的出水孔溢出纯水，在超声波发生装置上方和硅片背面之间形成水膜，超声波发生装置通过水膜将超声波能量传给硅片；清洗完毕，喷嘴停止喷洒液体，超声波发生装置停止工作，出水孔停止溢出；喷嘴喷洒气体干燥硅片；干燥完毕，停止喷洒气体，旋转平台停止转动，取出硅片。

进一步的，所述喷嘴的喷洒方式为高压喷洒或无压重力下流方式。

进一步的，所述超声波发生装置工作频率为0.25～2兆赫兹，投射到硅片背面的功率为0.5～5瓦特/平方厘米。

进一步的，所述硅片采用真空吸附的方式固定于所述支架上。

进一步的，所述旋转平台转速为500～3000转/分钟。

与现有技术的单片式清洗相比，本发明通过在旋转平台上设置有固定若干个硅片的装置对硅片两侧进行清洗，使单个工艺腔能以单片清洗的方式同时处理多枚硅片，在占地面积和其他成本增加不多的情况下，使设备的产能成倍增加，提升了生产率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明的半导体清洗装置及其清洗方法作进一步的详细说明。

图1是本发明半导体硅片清洗装置及其清洗方法的俯视图；

图2是图1沿A-A截面的剖视图。

具体实施方式

请参阅图1以及图2所示的半导体硅片清洗装置，包括腔体1，所述腔体1底部连接有一旋转平台5，所述旋转平台5与外部电机(未标示)连接，通过外部电机驱动所述旋转平台5进行旋转，所述旋转平台5上设有若干用于支撑并固定硅片的支架3，所述支架3可以通过真空吸附的方式将硅片2吸附，从而所述硅片2可以跟随所述旋转平台5一起转动，所述旋转平台5中嵌设有超声波发生装置4，当所述旋转平台5以及所述支架3围绕所述旋转平台5的轴心旋转时，所述超声波发生装置4固定不动，所述超声波装置4对应所述硅片2的位置处设有若干出水孔6，所述出水孔6可以根据所述硅片2的大小以及固定在所述支架3上的位置而调整，所述出水孔6直径为1/4～1/2英寸，所述出水孔6为8个，优选地，所述出水孔6以所述旋转平台5的轴心为圆心、以所述旋转平台5轴心到所述硅片2中心位置的距离为半径呈等角度分布在所述超声波发生装置4内，从而达到更好的清洗效果。在所述腔体1顶部设有若干喷嘴7用于喷洒清洗剂以及干燥气体，所述喷嘴7可根据所述旋转平台5旋转平面的大小以及所述硅片2需要清洗的清洗剂的种类而设定。

所述旋转平台5上可以放置2～6枚所述硅片2，由位于所述旋转平台5上的所述支架3将所述硅片2吸附并固定，所述硅片2的尺寸为4～12英寸，所述旋转平台5的大小可以根据放置所述硅片2的数量以及所述硅片2尺寸来决定，其直径范围为20～50英寸。

采用上述半导体硅片清洗装置的清洗方法如下：通过外部机械手(未标示)将所述硅片2放入所述腔体1内的所述支架3上并固定，所述硅片2采用真空吸附的方式固定于所述支架3上，本实施例中，所述硅片2数量为4枚，一次清洗即可清洗4枚硅片，大幅度提高了生产的效率。

启动外部电机，外部电机驱动所述旋转平台5开始旋转，带动所述硅片2围绕所述旋转平台5中心旋转，本实施例中，所述旋转平台5的转速为500～3000转/分钟，待所述旋转平台5旋转后，分布在所述腔体1顶部的所述喷嘴7开始喷洒，所述喷嘴7的喷洒方式可为高压喷洒或无压重力下流方式，本实施例中，所述喷嘴7为9个，均匀分布在所述硅片2旋转形成的平面上方，当同时开启所述喷嘴7，所述喷嘴7喷洒的药水可同时达到所述硅片2上，达到充足、均匀、大面积的清洗的效果，大大缩短了清洗的时间。同时，所述超声波发生装置4上的所述出水孔6溢出纯水，在所述超声波发生装置4上表面和所述硅片2背面之间形成水膜(未标示)，所述超声波发生装置4通过水膜将超声波能量传给所述硅片2，数量众多的所述出水孔6均匀置于所述硅片2下方，使得所述硅片2背面得以充足的清水进行清洗，在所述硅片2接受所述喷嘴7清洗的同时，可达到硅片两面同时清洗的效果。本实施例中，所述超声波发生装置4工作频率为0.25～2兆赫兹，其投射到硅片背面的功率为0.5～5瓦特/平方厘米。清洗完毕，所述喷嘴7停止喷洒液体，所述超声波发生装置4停止工作，所述出水孔6停止溢出纯水，所述喷嘴7开始喷洒气体，用来干燥所述硅片2，喷洒的气体为高纯氮气或者IPA(异丙醇)蒸汽，待干燥完毕，停止喷洒，所述旋转平台5停止转动，外部机械手取出所述硅片2。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种半导体硅片清洗装置，包括腔体，所述腔体底部连接有一旋转平台，所述旋转平台中嵌设有超声波发生装置，其特征在于，所述旋转平台上对应于超声波发生装置上方的位置设有若干用于支撑并固定硅片的支架，所述超声波发生装置设有若干出水孔，所述腔体顶部设有若干喷嘴。

2.如权利要求1所述的半导体硅片清洗装置，其特征在于：所述旋转平台直径为20～50英寸。

3.如权利要求1或2所述的半导体硅片清洗装置，其特征在于：所述旋转平台上放置2～6枚硅片，所述硅片尺寸为4～12英寸。

4.如权利要求1所述的半导体硅片清洗装置，其特征在于：所述超声波发生装置工作频率为0.25～2兆赫兹，投射到硅片背面的功率为0.5～5瓦特/平方厘米。

5.如权利要求1所述的半导体硅片清洗装置，其特征在于：所述出水孔直径为1/4～1/2英寸。

6.一种采用权利要求1所述半导体硅片清洗装置的清洗方法，其特征在于，包括下列步骤：将硅片放在支架上并固定；启动旋转平台，带动硅片围绕所述旋转平台中心旋转；腔体顶部的喷嘴喷洒液体，超声波发生装置上的出水孔溢出纯水，在超声波发生装置上方和硅片背面之间形成水膜，超声波发生装置通过水膜将超声波能量传给硅片；清洗完毕，喷嘴停止喷洒液体，超声波发生装置停止工作，出水孔停止溢出；喷嘴喷洒气体干燥硅片；干燥完毕，停止喷洒气体，旋转平台停止转动，取出硅片。

7.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于：所述喷嘴的喷洒方式为高压喷洒或无压重力下流方式。

8.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于：所述超声波发生装置工作频率为0.25～2兆赫兹，投射到硅片背面的功率为0.5～5瓦特/平方厘米。

9.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于：所述硅片采用真空吸附的方式固定于所述支架上。

10.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于：所述旋转平台转速为500～3000转/分钟。

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