CN101540268A - 用于清洗半导体晶片的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于清洗并调整半导体基材，诸如晶片的表面的装置，包括可旋转的夹盘，腔体，用于收集清洗溶液并具有一或多个排水出口的可旋转的转盘，用于收集多种清洗溶液的多个接收器，用于驱动夹盘的第一电机，用于驱动转盘第二电机。转盘内的排水出口可置于指定接收器的正上方。由转盘所收集的清洗溶液可导入指定的接收器中。本装置的一大特色就是其具有有效并可精确控制的清洗溶液循环，将交叉污染控制到最小。

Description

用于清洗半导体晶片的方法和装置

技术领域

本发明一般而言涉及用于湿法清洗和调整半导体晶片表面的方法和装置，更具体地说，涉及一种方法和装置，使用有排水出口的转盘把多种清洗溶液分配到分离的循环管内，从而对清洗溶液进行循环利用或回收，并将清洗溶液之间的交叉污染控制到最小。

背景技术

半导体元器件是在半导体晶片上使用多个不同的处理步骤进行制造和生产，从而制造晶体管和互连元件。为了把晶体管终端连接到半导体晶片上，可在电介质材料上制作导电(例如：金属)的沟槽、通孔等结构，形成半导体元器件。沟槽和通孔连接着晶体管间、半导体元器件的内部和外部电路之间的电信号和电流。

在形成互连元件的过程中，半导体晶片可能经过例如：掩膜，蚀刻和沉积等处理，从而形成半导体晶体管和所需要的电子电路，来连接这些晶体管终端。具体而言，可执行多次掩膜、离子植入、退火和等离子蚀刻、以及化学以及物理气相沉积步骤来形成窄沟槽、晶体管阱、栅极、多晶硅线路以及互连线路结构。在每个步骤中，颗粒和污染物都可能被添加到晶片的正面和背面。这些颗粒和污染物可导致在晶片表面产生缺陷从而降低集成电路元件的良率。为了去除颗粒和污染物，多年来一直使用湿法清洗槽设备。一湿法清洗槽设备能连续地在多个的清洗槽中同步处理一批晶片(一般为25个晶片)。在两个清洗槽之间，需将处理过的一批晶片冲洗干净以去除所有来自于前一批清洗槽的残余清洗溶液。在一湿法清洗槽设备中，在晶片的空隙之间的清洗溶液的流动速率相对较低，因此清洗效率尤其是对于小颗粒的清洗效率会受到限制。由于对每个清洗步骤的时间要求都是不同的，难以控制将一批晶片从一个清洗槽转移到另一个清洗槽的等待时间，因此较高的处理偏差也在所难免。更进一步来说，对批式处理的过程而言，对同一批晶片的处理过程中，两个晶片之间的交叉污染是不可避免的。由于晶片尺寸大至300mm，而其制造技术节点提高至65nm或者更小，因此使用传统的湿法清洗槽的方法不再能有效和可靠地从晶片上清除颗粒和污染物。

单晶片清洗设备已经成为清洗晶片的一种选择。单晶片清洗设备一次仅在一清洗模块内处理一片晶片，依次在其表面注入多种清洗溶液并使用去离子水在清洗溶液之间进行冲洗。采用单一晶片处理器有利于精准地控制晶片旋转和清洗溶液喷洒的时间，并消除晶片之间的交叉污染。为了节省清洗溶液，并且减少对于废弃的化学物质处理的成本，就需要回收或重复使用那些清洗溶液。然而，因为所有的清洗步骤都是在一个清洗腔内进行的，因此循环使用或回收那些清洗溶液并把交叉污染控制到ppm数量级内就成为了一个挑战。交叉污染越少，那么它对清洗处理的影响就越少，清洗溶液的使用寿命也就越长。

因此需要一种有力并能精确控制的清洗溶液循环使用或回收的方法从而减少清洗溶液间的交叉污染，并延长循环使用或回收的清洗溶液的寿命。

发明内容

本发明的一个实施例揭示了具有转盘的清洗腔，该转盘具有排水出口。该转盘在电机的作用下围绕着其中心轴旋转从而使得排水出口移动到位于转盘下面指定的接收器处。通过把排水出口安置在接收器的正上方，转盘所收集到的清洗溶液就能被引导入指定的接收器中。

本发明的另一个实施例是为了揭示了一清洗腔，该清洗腔具有带有多个接收器的转盘，用于收集清洗溶液。所述转盘环绕着其中心轴旋转使得清洗腔的排水出口选择性地对准转盘的每一个接收器的上方。将接收器置于清洗腔的排水出口的正下方，从而将清洗腔收集到的清洗溶液导入指定的接收器中。

本发明的另一个实施例揭示了带有转盘的清洗腔，该转盘具有多个用于收集清洗溶液的接收器。该转盘通过一平动机构横向地移动，使得清洗腔的排水出口选择性地对准转盘的每一个接收器的上方。将接收器置于清洗腔的排水出口的正下方，从而将清洗腔收集到的清洗溶液导入指定的接收器中。

本发明的另一个实施例揭示了具有快速倾泻能力的出水口。在出水口和接收器之间的空间由一空气膨胀密封件密封，且转盘内的冲洗液能快速地被连接在接收器上的泵抽去。

附图说明

图1A-1F描述了一示例的晶片清洗设备；

图2A-2B描述了一示例的晶片清洗处理工艺；

图3A-3B描述了晶片清洗设备中的转盘；

图4A-4E描述了转盘和空气膨胀密封件，以及在晶片清洗设备中的模拟结果；

图5A-5D描述了在晶片清洗设备中另一种转盘和密封件。

图6A-6B描述了另一个示例性晶片清洗设备；

图7A-7B描述了另一个示例性晶片清洗设备；

图8A-8C描述了另一个示例性晶片清洗设备；

图9A-9B描述了另一个示例性晶片清洗设备；

图10A-10B描述了另一个示例性晶片清洗设备；

图11A-11B描述了另一个示例性晶片清洗设备；

图12A-12B描述了另一个示例性晶片清洗设备；

图13A-13B描述了另一个示例性晶片清洗设备。

具体实施方式

本发明有许多的不同形式的实施例，它们会在附图以及特定的实施例中进行详细地描述。需要理解的是，本文档是对于本发明的原理作示例性的表述，并不是将本发明的范围限制在此处描述的特定的实施例中。

通常要求半导体基材的表面在清洗过后必须具有特定的属性。其中一个例子是在后续的对于电介质层或金属层进行化学机械研磨的过程中修改基材的表面使其具有亲水性。常常在清洗溶液中加入表面调整剂使得清洗和表面调整可在同一个处理步骤中完成。在本发明中，对半导体基材表面的清洗和调整可用一种混合溶液或分别用几种单独的溶液完成，在下面的描述中，术语“清洗溶液”是指液体或液体混合物，它们能有效地将杂质从半导体基材表面去除，或把基材表面调整成所要求的属性，或同时具有这两个功能。

图1A至图1E示出根据本发明的半导体基材或晶片清洗设备的一示例性实施例的细节，该清洗设备采用一可旋转的转盘。该晶片清洗设备包含由第一旋转驱动机构1016驱动而旋转的夹盘1000，处理室1002，具有排水出口1009的转盘1008，该转盘1008由第二旋转驱动机构1018驱动而旋转，用于从旋转着的晶片1001周围截取使用过的清洗溶液并将其导入转盘1008的覆盖物1006，多个清洗溶液接收器1014，以及用于驱动覆盖物1006上下运动的驱动装置1020。旋转转盘1008可将清洗溶液接收器1004和转盘1008的排水出口1009对准。处理室1002具有排水出口1010，用于排放废弃的清洗溶液。图1A所示的半导体基材清洗设备配备(但不限于)一喷嘴1003，用于注入清洗溶液。

需要理解的是转盘1008可用于截取用过的清洗溶液，或者说并不是所有使用过的清洗溶液都需被收集，且在图1A-1E中的覆盖物1006是可选的。在另一个实施例中，转盘1008和夹盘1000可围绕同一轴线或两根不同的轴旋转，且驱动装置1020可以是一气缸。在另一个实施例中，所述半导体基材清洗设备可包含一个清洗溶液接收器1014，用于仅仅循环利用或回收一种清洗溶液。

使用图1A-1E中所显示的清洗设备清洗一晶片101的整个清洗处理工艺包含以下步骤：

用机械臂把半导体基材1001装载到夹盘1000上；使用至少一种清洗溶液实施至少一个次清洗循环；干燥半导体基材1001；把半导体基材1001从夹盘1000上卸载下来；其中假设在整个清洗处理工艺中要使用N种清洗溶液，所述清洗循环包含下述步骤，其中N和I是整数，且N＞0，0＜I≤N。

根据本发明，多种清洗溶液可用于清洗晶片，且对于其中的每一种，应用一个清洗循环。对于第I种清洗溶液的清洗循环包括：

移动转盘1008的排水出口1009，使得它与用于收集第I种清洗溶液的接收器1014对准，排水出口1009位于接收器1014的正上方为佳；在预设定的时间t₁内，把第I种清洗溶液注入到半导体基材上；停止注入第I种清洗溶液。

根据一个实施例，该清洗循环进一步包括：移动转盘1008的排水出口1009，使其与用于收集废弃的第I种清洗溶液的接收器1014对准；在预设定的时间内，把冲洗液体注入到半导体基材1001上；停止注入所述冲洗液体。

以常规顺序清洗一晶片1001的一个例子如下，其中N＝2：

第一，用驱动装置1020把覆盖物1006移动到低的位置；用机械臂(未显示)将晶片1001装载到夹盘1000上，如图1A所示；把夹盘1008移动到高的位置，如图1B所示。

第二，使用第一种清洗溶液实施第一个清洗循环，包括：通过第一旋转驱动机构1016旋转夹盘1000，通过第二旋转驱动机构1018旋转转盘1008使得转盘1008的排水出口1009位于一个接收器1014的正上方，这样接收器就可以收集第一种清洗溶液，如图1B所示。在预设定的清洗时间内，用喷嘴1003把第一种清洗溶液持续注入到晶片1001，从旋转的晶片1001上甩离的第一种清洗溶液被覆盖物1006所收集，而后向下流到转盘1008上且被转盘1008收集，最终通过排水出口1009被排到接收器1014中。停止注入第一种清洗溶液。旋转转盘1008，使得出水口1009位于另一个接收器1014的正上方以收集废弃的清洗溶液，如图1C所示。在预设定的清洗时间内，把去离子水(DI)持续注入到晶片1001上，从晶片1001上甩离的去离子水(DI)被覆盖物1006所收集，而后抵达转盘1008，最终通过排水出口1009流入接收器1014。停止注入去离子水(DI)。为了从排水出口完全去除第一种清洗溶液，本发明中的清洗循环还可包含一个冲洗循环，这将在下文中进行详细地描述。

第三，用第二种清洗溶液实施第二个清洗循环，包括：旋转转盘1008使得排水出口1009位于另一个用于收集第二种清洗溶液的接收器1014的正上方，如图1D所示。在预设定的清洗时间内，持续注入第二种清洗溶液。停止注入第二种清洗溶液。旋转转盘1008使得排水出口1009位于用于收集废弃的第二种清洗溶液的接收器1014的正上方，如图1C所示。在预设定的清洗时间内，在晶片1001上持续注入去离子水(DI)，而后停止注入去离子水(DI)。

第四，旋转干燥晶片1001并把覆盖物1006移动到低的位置；

第五，用机械臂从夹盘1000上卸载晶片1001。

本发明清洗设备的一个优点是多种清洗溶液可被循环利用或回收而无需增加清洗腔1002的尺寸。在上述的工艺步骤中，溶液含有化学物质而不仅是去离子水，例如：在晶片清洗的时候可用表面活性溶液替代去离子水。同时，上述的清洗去离子水可以预先和二氧化碳气体或其它气体混合从而提高清洗效率。去离子水的温度在20℃-90℃度之间为佳。

在一实施例中，使用本发明的清洗设备清洗半导体基材或晶片所用到的清洗溶液包括但不限于下述溶液：

1.H₂SO₄∶H₂O₂＝4∶1，温度范围：120to 150℃；

2.HF∶H2O＝1∶(50to 1000)，温度范围：20to 25℃；

3.NH₄OH∶H2O₂∶H₂O＝1∶(1to 2)∶(5to 100)，温度范围：25to 70℃；

4.HCl∶H₂O2∶H₂O＝1∶1∶(5to 100)，温度范围：25to 75℃。

为了保持清洗溶液高度纯净，就需要仅循环利用或回收某一部分的清洗溶液，一般来说，已使用过清洗溶液的第一部分不需要被循环利用或回收。循环利用或回收一部分清洗溶液的工艺步骤与上述相似，但清洗循环有一点不同，根据上述的情况，使用第I种清洗溶液的清洗循环包括：

旋转转盘1008及排水出口1009，使得排水出口1009位于收集废弃的第I种清洗溶液在接收器1014的正上方，如图1E和图1F所示。在预设定的时间t₁内，持续注入第I种清洗溶液。预定的时间t₁取决于有多少清洗溶液将排掉或者废弃。旋转转盘1008及排水出口1009，使得排水出口1009位于收集和循环利用第I种清洗溶液的另一个接收器1014正上方，如图1E所示。在第二段预设定的时间t₂内，继续注入第I种清洗溶液。所述第二段预定时间t₂的取决于有多少清洗溶液将循环利用或者回收。

t₁，t₂之间的关系以及清洗溶液循环利用百分比RR的关系式如下：

RR＝t₂/(t₁+t₂)                        (1)

可用三向阀1015控制清洗溶液的排放或循环利用，如图1E所示。在这种情况下，转盘1008可停留在一接收器1014上，通过控制接收器1014管道上的阀门1015开口以决定排放或重复利用清洗溶液。此处，需要注意的是用于收集废弃的第I种清洗溶液的接收器和用于收集和循环利用第I种清洗溶液的接收器可以是相同或不同的。

在一可选的实施例中，在转盘1008上的排水出口1009的数量可多于1个从而减少排放时间并增加排放效率。

图3A-3B显示了根据本发明的在晶片清洗设备中的转盘的另一个实施例。转盘3008的形状被设计成具有尖锐的边缘，从而使清洗溶液残余物不会滞留在转盘的边缘上。转盘3008含有一个排水出口3009，内环形翼3008B和外环形翼3008A，这样的设计可防止接收器被化合物交叉污染。在冲洗循环中，去离子水可溢出到转盘3008之外从而清洗转盘3008的侧壁。翼3008A和3008B可防止溢出的去离子水到达到接收器。

清洗溶液的流速可在范围1-2标准升/分(slm)之间，而在冲洗步骤中去离子水的流速可在范围2-5slm。为了增加清洗效率(快速地与残余的清洗溶液混合)，去离子水的温度设置在50-90℃范围内。

转盘3008和覆盖物3006由聚四氟乙烯(Teflon)，聚偏二乙烯氟化物(POLYVINYLIDENE FLUORIDE)，陶瓷和刚玉所组成。表面粗造度在亚微米或更小的范围内。

为了减少清洗溶液在覆盖物3006和转盘3008壁上的残留物，覆盖物3006和转盘3008的表面的附近放置了多个喷嘴3028、3026、和3024。这些喷嘴连接到洁净的N₂的管路3006。在上述清洗步骤中注入每种清洗溶液之后和注入DI水之后，可通过那些喷嘴实现N₂清洗步骤。

在图4A-图4E示出了根据本发明的晶片清洗设备中的转盘的另一个实施例。该实施例除添加了空气膨胀密封件4030和支架4032之外，与图3A和3B所显示的实施例相似。空气膨胀密封件4030用于打开或关闭排水出口。为了增加清洗效率并减少清洗时间和去离子水的用量，先用压缩空气(CD空气)使密封件膨胀，将转盘4008中充满去离子水。而后暂停或中断去离子水，用抽真空或用一个大气迫使膨胀的密封件4030收缩，从而打开排水出口4009。接着重复上述DI水注满和排放的步骤直到转盘4008被清洗到所需要的程度。

根据图4C和图4D，上述提到的清洗步骤的每个清洗循环之后的污染等级的计算(这里使用H₂SO₄作为清洗溶液的实例)描述如下。

需要注意的是下面所示出的计算是基于以下的假设：

1.浓H₂SO₄完全浸润在转盘的塑料壁(薄膜浸润)；以平衡时H₂SO₄悬膜厚度(曲率产生的毛细管力等于重力)计算残余膜厚度；

2.H₂SO₄的排出足够快，在排放结束时可达到平衡厚度；

3.稀释的H₂SO₄在塑料壁上不完全浸润(液滴浸润)；

4.以毛细管长度估算附在塑料壁上的液滴的最大直径；

5.在任一情况下，如图4D所示，在水平壁上的残余液体的数量是在垂直壁上残余液体数量的两倍；

6.充满过程5秒钟完成；

7.排放过程2秒钟完成；

8.残余液体与新注入液体瞬时混合；

9.清洗溶液和去离子水的温度是70℃；

10.转盘的形状被简化，如图4C所示。

计算中所用到的参数如下表所示：

转盘的外径，cm	17
		转盘的内径，cm	15
转盘的高度，cm	2
		浓H2SO4的浓度	93％wt
93％H2SO4在70℃时的表面张力，dyns/cm	50.76
		去离子水在70℃时的表面张力，dyns/cm	64.47
93％H2SO44在70℃时的密度，g/cm3	1.98
		93％H2O在70℃时的密度，g/cm3	1
去离子水注满转盘的时间，s	5
		去离子水排出转盘的时间，s	2

[0073]首先算出浓H₂SO₄浸润膜的平衡厚度。

由于：

Δp*A＝ρgAh，whereA＝2πRd

$\mathrm{\Δp}=\frac{2\mathrm{\σ}}{r}=\frac{2\mathrm{\σ}}{d}=\mathrm{\ρgh}$

液层厚度d为：

$d=\frac{2\mathrm{\σ}}{\mathrm{h\ρg}}$

总注入体积为：

π(R₁ ²-R₂ ²)h

总残余硫酸体积为：

2πR₁hd+2πR₂hd+π(R₁ ²-R₂ ²)h*2d

当残余H₂SO₄的体积已知时，可计算在残余液体中第一次注入和排放后，H₂SO₄在残余液体中的浓度。

在首次注入之后，稀释H₂SO₄。

表面是被不完全浸润，且H₂SO₄溶液在壁和底部形成液滴，同时液滴是半球状的；半球状液滴的半径如下：

液滴的半径等于毛细管长度，其中

$r={\mathrm{\κ}}^{-1}=\sqrt{\frac{\mathrm{\σ}}{({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{liquid}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gas}})g}}$

以残留液滴的半径和假设的表面覆盖率，得到残余H₂SO₄溶液的体积。然后计算出液滴中残余H₂SO₄的浓度。

在每个冲洗循环之后进行类似的计算，可计算出每次排放之后液滴中残余的H₂SO₄的浓度。

在第一次注入和第n次冲洗循环后的结果显示在图4E中。用26秒时间完成4个注入和排放清洗周期之后有可能将污染控制到ppm级。

注入和排放冲洗液体(如去离子水)，是一个冲洗循环。然而，可以理解的是对于熟悉相关技术的专业人员而言，从上述的计算中可以得出：无论是哪一种清洗溶液，在经过上述所提到的清洗步骤中几次冲洗循环后可能得到ppm级的污染。

需要指出的是，在上述计算中排水过程时间设为2秒钟。然而，依靠图3A所示的使用重力的方法是很难在这样短的时间(如2秒钟内)把所有的冲洗液体从转盘3008中排干净。

图5A和图5B示出了根据本发明的清洗设备中的排放装置的另一个实施例。该排放装置包括空气膨胀密封件5034，排水接收器5014，接收器出口5036，加压气体喷嘴5038和压缩空气/真空转换阀5033。

气体喷嘴5038所喷射出的N₂的压力为15-60psi(磅/平方英尺)。所述排放装置的工作流程如下所述：旋转转盘5008，使得其排水出口5009位于接收器5014和密封件5034的正上方。转换阀5033切换到压缩空气(或CD空气)档。将去离子水注入到晶片上。当去离子水注满转盘5008时就停止注入去离子水。打开加压N₂开关形成抽真空效果，把去离子水迅速地吸出转盘。不断重复上述注入和排放循环，以此为基础，直到残余污染物控制到所需要的ppm值。转换阀5033切换到真空档，使密封件5034收缩并旋转转盘5008，将排水出口旋转到用于另一种清洗溶液的接收器的正上方。

上述的以氮气驱动的文丘里泵可被一般的波纹管泵、隔膜泵、转子泵或者计量泵所取代。密封件5034的材料可以是Viaton、Teflon、或任何其它有化学抗性的材料。

图5C示出了另一个实施例。在排水接收器5014和在转盘5008的排水出口5009之间有一间隙。图5C所示的间隙可以取代图5A所示出的空气膨胀密封件5034，且其宽度为0.1mm-2mm，较佳的是0.1mm-1mm。

图5D示出了另一个实施例。在接收器5014和环形物5015之间插入弹性波纹管5013。一旦压力气体喷嘴5038被打开，那么波纹管5015会因为在间隙中空气流所产生的吸引力而自动地升起且间隙的尺寸变为0。上述的过程将提高将去离子水快速吸出转盘的速度。

图2A-2B示出了根据本发明的另一个晶片清洗设备的实施例。所述实施例与图1A和1B中所示出的设备相似，除了在本实施例中驱动机构2021可使得转盘2007垂直上升或下降。在装载晶片2001之前，转盘2007被移动到低的位置，如图2A所示。在装载晶片2001之后，转盘2007被移动到高的位置用于收集清洗溶液，如图2B所示。晶片夹盘2000在电机2016的作用下旋转，而转盘2007在电机2018的作用下旋转。图2A和2B中的附图标记2002、2009、2010和2014分别对应于附图标记1002，1009，1010和1014所表示的特征，因此此处将不再赘述。

图6A-6B根据本发明显示了晶片清洗设备的另一个实施例。所述实施例与图2A和2B中所示出的实施例相似，除了晶片起升盘6042由诸如气缸的驱动装置6040驱动。驱动装置6040将盘6042移动到较高的位置，如图6A所示；然后晶片6001被机械臂装载到盘6042上(机械臂未在此处示出)。盘6042移动到较低的位置且把晶片6001装载到夹盘6000上，如图6B。图6A和6B中的附图标记6002、6007、6009、6010、6014、6016和6018分别对应于由附图标记1002、1007、1009、1010、1014、1016和1018所表示的特征，因此此处将不再进行赘述。

图7A-7B示出根据本发明的晶片清洗设备的另一个实施例。该实施例与图6A和6B中的实施例相似，除了气缸7041可将晶片夹盘7000上下移动。气缸7041将夹盘7000移动到较高的位置从而通过机械臂装载或卸载晶片7001，如图7A；然后它向下移动到较低的位置再实施晶片清洗处理，如图7B。图7A中和7B中的附图标记7002、7007、7009、7010、7014、7016和7018分别对应于由附图标记1002、1007、1009、1010、1014、1016和1018所表示的特征，在此处就不重复描述。

图8A-8B示出了根据本发明的晶片清洗设备的另一个实施例。所述晶片清洗设备包括清洗腔8002和排水出口8009，由电机8016驱动的晶片夹盘8000，起升盘8042，用于驱动起升盘8042上升和下降的汽缸8040，具有多个接收器8048的托盘8046，以及用于旋转托盘8046的电机8018。清洗腔8002具有一壁8050，用于防止清洗溶液从托盘8046中溢出。排气出口8044用于排出化学蒸汽和烟。在用第一种清洗溶液清洗晶片8001之前，将收集循环利用第一种清洗溶液的接收器8014移动到清洗腔8002的排水出口8009的正下方。在用第二种清洗溶液清洗晶片8001之前，将收集循环利用第二种清洗溶液的接收器8014移动到清洗腔8002的排水出口8009的正下方。在用离子水清洗晶片9001之前，将收集废水的接收器8014移动到清洗腔8002的排水出口8009的正下方。托盘8046进一步包括排水出口8010，用于排放清洗溶液或溢出接收器外的水。接收器8014与弹性管8048相连接从而适应在托盘8046旋转的过程中所产生的相对运动或扭曲。为了最小化这种扭曲运动，所述托盘8046的旋转角度最大不能大于2/3圈。

在图8C所显示出的另一个实施例中，其中膨胀的密封件8030与图4A中密封件具有相同的功能。

图9A-9B示出了本发明的晶片清洗设备的另一个实施例。所述实施例与8A和8B中示出的实施例相似，除了具有多个接收器9014的托盘9046不旋转而是进行平动，且夹盘能垂直移动，使得机械臂能装载和卸载晶片9001。托盘9046由电机9019驱动做平动。所述清洗设备进一步包括位于清洗腔9002内的喷嘴9026。喷嘴9026可将化学物质或水的残留物吹至排水出口9009。托盘9046进一步包括排水出口9010，以排放溢出接收器的清洗溶液或水。接收器9014连接有弹性管或波纹管9048从而处理托盘9046在做直线运动中时候的相对运动或相对转动。图9A和9B中的附图标记9016、9019、9041、9044和9050分别对应于附图标记8016、8019、8041、8044和8050所代表的特征，因此在这里也不再赘述。

图10A-10B显示了根据本发明的晶片清洗设备的另一个实施例。所述实施例与图1A和1B中所示出的相似，除了添加了另一个收集盘10004用于收集另一种清洗溶液。收集盘10004可被机械臂抬高和降低从而装载或卸载晶片10001。收集盘10004通过弹性管或波纹管10012进一步连接到排水出口。添加收集盘10004的目的是为了特定地收集一些清洗溶液，这些清洗溶液不能与其他清洗溶液有ppb级(十亿分之一)的交叉污染，例如HF清洗溶液。当使用了收集盘10004，那么覆盖物被移动到一个相对较低的位置从而覆盖转盘10008。夹盘10000以50-1000rpm的速度旋转使得注入晶片1001上的清洗溶液呈放射状地被甩入收集盘10004中。对于图10A和10B中的数字10002、10007、10009、10010、10014、10016和10018分别对应于附图标记1002、1007、1009、1010、1014、1016和1018所表示的特征，因此此处不再赘述。

图11A-11B显示了根据本发明的晶片清洗设备的另一个实施例。所述实施例与图2A和2B中所示出的相似，除了添加了另一个收集盘11004用于收集另一种清洗溶液。收集盘11004可被抬高和降低从而装载或卸载晶片11001。收集盘11004通过弹性管或波纹管11012进一步连接到排水出口。添加收集盘11004的目的是为了特定地收集一些清洗溶液，这些清洗溶液不能与其他清洗溶液有ppb级(十亿分之一)的交叉污染，例如HF溶液。当使用了收集盘11004，那么覆盖物被移动到一个相对较低的位置从而避免清洗溶液的交叉污染。图11A和11B中的附图标记11002、11007、11009、11010、11014、11016和11018分别对应于附图标记1002、1007、1009、1010、1014、1016和1018所表示的特征，因此此处不再赘述。

图12A-12B显示了根据本发明的晶片清洗设备的另一个实施例。所述实施例与图1A和1B中所示出的相似，但另一个静止的收集盘12004被用于收集另一种清洗溶液，并在夹盘12000上添加起升盘12042。收集盘12004通过管道12011进一步连接到排水出口。起升盘12042上下移动从而实现晶片12001至夹盘12000的装载和卸载。添加收集盘12004的目的是为了收集一些清洗溶液，这些清洗溶液不能与其他清洗溶液有ppb级(part per billion)的交叉污染，例如HF溶液。当收集盘12004收集清洗溶液的时候，覆盖物12006被移动到一个相对较低的位置从而覆盖转盘12008。图12A和12B中的附图标记12002、12007、12009、12010、12014、12016和12018分别对应于附图标记1002、1007、1009、1010、1014、1016和1018所表示的特征，因此此处不再赘述。

图13A-13B显示了根据本发明的晶片清洗设备的另一个实施例。所述实施例与图12A和12B中所示出的相似，除了用覆盖物13006来覆盖收集盘13008和一部分静止收集盘13004。当覆盖物13006位于较低的位置的时候，甩出晶片13001的清洗溶液将主要被静止的收集盘13004所收集，且附着在覆盖物13006的外表面上的部分清洗溶液将流到静止的收集盘13004上。图13A和13B中的附图标记13002、13007、13009、13010、13014、13016和13018分别对应于附图标记1002、1007、1009、1010、1014、1016和1018所表示的特征，因此此处不再赘述。

尽管本发明是结合上述特定的实施例、示例、例子和应用进行描述的，对于本领域的技术人员来说，很明显可以对其进行不同的改动和变化而不脱离本发明的范围。例如，转盘上排水出口的数量可以多于一个以增加排水的效率或减少排水的时间。

Claims (34)

1.一种用于清洗并调整半导体基材表面的装置，包括：

夹盘，用于固持半导体基材；

第一旋转装置，用于驱动所述夹盘绕着一中心轴旋转；

清理腔；

转盘，该转盘具有至少一个排水出口；

第二旋转装置，用于驱动所述转盘绕着一中心轴旋转；

至少一个清洗溶液接收器，位于所述转盘的下方，所述清洗溶液接收器能够通过旋转所述转盘而与转盘的排水出口对准。

2.如权利要求1所述的装置，进一步包括至少一个喷嘴，用于传送清洗溶液。

3.如权利要求1所述的装置，其中进一步包括

覆盖物，用于把使用过的清洗溶液引入所述的转盘中，所述覆盖物位于所述转盘的上方，所述覆盖物在一驱动装置的作用下垂直上升和下降。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述覆盖物由下述材料中的一种制造：陶瓷、聚四氟乙烯、Peek或聚偏二乙烯氟化物。

5.如权利要求1所述的装置，其中进一步包括

驱动装置，用于驱动所述转盘下降到第一位置，使得所述夹盘装载或卸载半导体基材，并上升到第二位置来进行清洗或调整处理。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述转盘由下述材料中的一种制造：陶瓷、聚四氟乙烯、Peek或聚偏二乙烯氟化物。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述的夹盘进一步包含垂直移动盘，所述垂直移动盘被移动到第一位置用于装载或卸载半导体基材，以及移动到第二位置将半导体基材安置在所述夹盘上。

8.如权利要求1所述的装置，其中进一步包含

垂直移动机构，驱动所述夹盘至第一位置来装载或卸载所述的半导体基材，以及至第二位置来实施清洗或调整处理。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述转盘包括至少一个氮气喷嘴用于将使用过的清洗溶液从所述转盘的表面清除。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述转盘进一步包括内环形翼和外环形翼。

11.如权利要求1所述的装置，其中进一步包括空气膨胀密封件，位于所述转盘的排水出口下，用于打开或关闭所述的排水出口。

12.如权利要求1所述的装置，其中进一步包括一环形空气膨胀密封件，其位于排水出口和接收器之间。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述的排水出口还包括一泵，把使用过的清洗溶液吸出所述转盘。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述泵是加压气体驱动的文丘里泵。

15.如权利要求1所述的装置，其中进一步包括静止收集器，位于所述转盘的外侧。

16.如权利要求1所述的装置，其中进一步包括静止收集器，位于所述转盘的外侧，且可移动覆盖物位于所述转盘的上方，且部分位于静止收集器之上。

17.如权利要求1所述的装置，其中进一步包括可移动的收集器和位于所述转盘外侧的驱动装置，所述致动装置移动所述收集器向下到第一位置使得所述夹盘装载或卸载半导体基材，并在清洗或调节所述半导体基材的过程中向上升到第二位置。

18.如权利要求17所述的装置，其中进一步包括覆盖物，位于所述转盘上，用于把使用过的清洗溶液引入所述可移动的收集器中，并防止所使用过的清洗溶液流入转盘的排水出口内。

19.一种用于清洗半导体基材的装置，包括：

夹盘，用于固持半导体基材；

旋转装置，用于驱动所述夹盘；

清洗腔，具有至少一个排水出口；

托盘，具有至少一个接收器，放置在所述清洗腔下方；

移动装置，用于驱动所述托盘使得接收器与排水出口对准。

20.如权利要求19所述的装置，其中所述移动装置是旋转机构，驱动所述的托盘围绕着一轴旋转。

21.如权利要求19所述的装置，其中所述移动装置是平动机构，驱动所述托盘侧向移动。

22.如权利要求19所述的装置，其中所述夹盘进一步包括垂直移动盘，所述垂直移动盘移动到第一位置用于装载或卸载所述半导体基材，以及移动到第二位置把半导体基材放在所述夹盘上或从所述夹盘上取下。

23.如权利要求19所述的装置，其中所述装置进一步包括垂直移动机构，用于驱动所述夹盘至第一位置装载或卸载所述半导体基材，以及至第二位置实施清洗或调整处理。

24.如权利要求19所述的装置，其中所述转盘包括至少一个氮气喷嘴，把使用过的清洗溶液从所述清洗腔的表面清除。

25.如权利要求19所述的装置，其中进一步包括一球形空气膨胀密封件，位于所述清洗腔的排水出口的下方，用于打开或关闭所述排水出口从而从所述的腔中去除使用过的清洗溶液。

26.如权利要求19所述的装置，其中进一步包括一圆环形空气膨胀密封件，位于腔的排水出口和所述托盘上的接收器之间。

27.如权利要求19所述的装置，其中所述排水出口还包括一泵，把使用过的清洗溶液快速地吸出所述腔。

28.一种用于清洗半导体基材的方法，包括：

把半导体基材装载到夹盘上；

用至少一种清洗溶液清洗所述的半导体基材，其中对于每种清洗溶液，执行如下的清洗循环：

旋转所述半导体基材，且移动转盘的排水出口与指定的接收器对准

从而收集指定的清洗溶液；

在半导体基材上注入指定的清洗溶液；

停止注入指定的清洗溶液；

对每一种清洗溶液运用所述清洗循环，直到所有的清洗溶液都被应用到半导体基材上为止；

干燥半导体基材；

将半导体基材从夹盘上卸载下。

29.如权利要求28所述的方法，其中所述清洗循环进一步包括：

移动转盘的排水出口使之对准指定的接收器从而收集废弃的清洗溶液；

在半导体基材的上注入冲洗液体；

停止在半导体基材上注入冲洗液体。

30.如权利要求28所述的方法，其中进一步包括：

在排水出口上增加一阀门以实施一冲洗循环，该冲洗循环包括：

当开始注入冲洗液体的时候停止排水，且当冲洗液体注满转盘的时候打开排水管；

其中重复实施冲洗循环直到残留在转盘表面的化学残余物质被清除到要求的等级。

31.如权利要求28所述的方法，其中进一步包括提供一额外的泵，连接到接收器以快速地抽出转盘内的冲洗液体。

32.如权利要求28所述的方法，其中冲洗液体是去离子水。

33.如权利要求32所述的方法，其中所述去离子水的温度在20-90℃。

34.如权利要求32所述的方法，其中在去离子水中加入二氧化碳气体。

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