CN101599420A

CN101599420A - 晶圆清洗装置

Info

Publication number: CN101599420A
Application number: CNA2009100553761A
Authority: CN
Inventors: 袁铮; 郭国超; 颜明辉
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2009-12-09

Abstract

本发明公开一种晶圆清洗装置，该晶圆清洗装置包括一湿法清洗控制台、一自动压力调节器以及一压力调节控制模块，该湿法清洗控制台产生数字化的控制信号后将其传送至压力调节控制模块，经压力调节控制模块处理后转换成模拟信号传送至该自动压力调节器对输入的去离子水进行压力调节，本发明可以在清洗过程中自动改变清洗角度，减少喷射死角区域存在的可能性，降低微尘粒子的产生频率，从而提高了晶圆的生产良率。

Description

晶圆清洗装置

技术领域

本发明是关于一种晶圆清洗装置，特别是关于一种通过对去离子水进行压力调节以自动调节清洗角度的晶圆清洗装置。

背景技术

在晶体管和集成电路生产中，几乎每道工序都有晶圆清洗的问题，晶圆清洗的好坏对器件性能有严重的影响，处理不当，可能使全部晶圆报废，做不出管子来，或者制造出来的器件性能低劣，稳定性和可靠性很差。因此晶圆清洗对于半导体器件生产具有重要作用。湿法化学清洗技术是一种最常见的晶圆清洗技术，该清洗技术首先利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附(解吸)，然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得晶圆洁净表面。由于在用去离子水水洗之前还存在酸洗制程，若残酸不用热水第一时间冲洗，干燥后易粘结于晶圆表面形成粒子。另外，酸洗制程中常使用100摄氏度以上的热酸，垂直放置的晶圆在热酸中会产生浮动，为抑制晶圆剧烈浮动导致破片，一般会在热酸槽盖上安置一组压杆。在酸洗制程中晶圆会与压杆发生物理接触，若在之后晶圆顶部接触位置得不到有效水洗，则易出现微尘粒子。因此为了得到有效洁净的晶圆，用去离子水冲洗晶圆是晶圆清洗技术的重要一环。

图1为现有技术中利用去离子水喷雾喷射去离子水冲洗晶圆表面产生死角区域粒子堆积的示意图。在现有技术中，由于冲洗过程中去离子水喷头是固定，去离子水水流的入射方向很大程度上需依赖设备工程师的个人经验进行调节，当调节好之后，在正常的运行过程中，去离子水流的喷射方向、角度及水流速度是固定不动的，在这种情况下，如果左右两侧水流喷射存在死角，则死角区域可能出现流动粒子堆积。

为解决湿法化学清洗过程中出现流动粒子堆积在死角区域的问题，目前一般的解决办法是在去离子水注入通道上增加空气阀调节去离子水水流喷射状态，如图2所示，该空气阀主要通过调节进气量来控制阀门的开启程度，从而决定去离子水水流通入的流量，不同的水流通入量也会影响到水流的入射角度。但该方法存在以下两个问题：一、由于该空气阀是由设备工程师手动控制的，依然需要依靠设备工程师的经验来手动调节，一般很难找到死角区域的准确入射方向，难以解决流动粒子堆积晶圆死角区域的问题；二、长时间工作后去离子水喷头的方向会发生偏离，使得死角区域方向更加难以确定。

综上所述，可知现有晶圆清洗技术中长期以来一直存在去离子水清洗步骤中容易出现死角区域堆积流动粒子的问题，降低了晶圆的生产效率，因此有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

为克服上述现有技术的种种缺点，本发明的主要目的在于提供一种晶圆清洗装置及方法，以改善在去离子水冲洗过程中出现喷射死角区域的问题，降低流动粒子的产生频率，从而提高晶圆的生产良率。

为达上述及其它目的，本发明一种晶圆清洗装置，包括：

一湿法清洗控制台，用以产生数字化的控制信号；

一自动压力调节器，该自动压力调节器一端接收去离子水的输入，另一端连接清洗喷头；

一压力调节控制模块，接收该湿法清洗台产生的控制信号，并将其转换成模拟信号后传送至该自动压力调节器，由该模拟信号对输入的去离子水进行调节，经调节后的去离子水被送至清洗喷头以对该晶圆进行清洗。

本发明的压力调节控制模块包括：输入接口、电平转换电路、微处理器、数模转换器、低通滤波器、驱动放大器、输出接口以及电源模组，其中由该输入接口接受到该控制信号后将其传送至该电平转换电路转换成通用逻辑信号，然后由该微处理器对该通用逻辑信号进行处理后送至该数模转换器转换成模拟信号，并经该低通滤波器对该模拟信号进行低通滤波后由该驱动放大器进行驱动放大，以得到合适电流的模拟信号，最后经驱动放大后的模拟信号经该输出接口被传送至自动压力调节器。

该压力调节控制模块还包括存储单元和稳压器，该存储单元与该微处理器相连接，用于该微处理工作过程中对其进行数据写入或读取，该稳压器与该输入接口连接，用于对通过输入接口的电源进行稳压。

在该驱动放大器与该输出接口之间还设置另一低通滤波器，该另一低通滤波器对该驱动放大器传送来的经驱动放大后的模拟信号再一次进行低通滤波后并将其传送至该输出接口。

该压力调节控制模块安装于一金属屏蔽盒内，该金属屏蔽盒中间用金属隔板将该压力调节控制模块的数字电路部分和模拟电路部分分开。

在该驱动放大器与该输出接口之间，或在该另一低通滤波器与该输出接口之间，还设有一穿心电容，用以令经驱动放大的模拟信号能穿过该及金属隔板传送至该输出接口。

该电源模组分为两路，一路通过稳压器向该压力调节控制模块的数字电路部分供电；另一路通过另一穿心电容穿过该金属隔板送至该输出接口。

在该另一穿心电容与该输出接口之间，可设置一另一稳压器和若干电源滤波器串接。

该合适电流为4mA-20mA。

与现有采用的晶圆清洗技术相比，本发明晶圆清洗装置通过利用湿法清洗控制台产生数字化的控制信号，通过压力调节控制模块对该控制信号进行处理转换成合适电流的模拟信号，并通过自动压力调节器利用该模拟信号对输入的去离子水进行控制，自动控制到达清洗喷头的去离子水的流量，以动态改变清洗喷头去离子水的喷射角度，由于本发明可以在清洗过程中自动改变清洗角度，减少了喷射死角区域存在的可能性，降低了微尘粒子的产生频率，从而提高了晶圆的生产良率。

附图说明

图1为现有技术中利用去离子水喷雾喷射去离子水冲洗晶圆表面产生死角区域粒子堆积的示意图；

图2为现有技术中利用空气阀解决死角区域粒子堆积的示意图；

图3为本发明晶圆清洗装置的简单架构示意图；

图4为本发明晶圆清洗装置第一实施例的细部结构图；

图5为本发明晶圆清洗装置第二实施例的细部结构图；

图6为本发明晶圆清洗装置清洗晶圆状况示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可通过其他不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图3是本发明晶圆清洗装置的简单架构示意图。如图所示，本发明晶圆清洗装置1包括一湿法清洗控制台300、一自动压力调节器200以及一压力调节控制模块100，其中该自动压力调节器200负责接收去离子水的输入以及将经压力调节后的去离子水送至清洗喷头。该湿法清洗控制台300向该压力调节控制模块100提供数字化的控制信号和电源，该控制信号包括按用户要求设定的去离子水的参数，比如去离子水的流量及该流量的持续时间等，该控制信号进入该压力调节控制模块100后转换为模拟信号而后被输入至该自动压力调节器200中对输入至该自动压力调节器200的去离子水进行压力调节，经压力调节后的去离子水被送至清洗喷头产生不同的清洗角度以及该角度持续时间，如图6a和图6b所示，高流量对应宽的清洗角度(参见图6b)，低流量对应窄的清洗角度(参见图6a)。由于本发明可以在清洗过程中自动改变清洗角度，减少了喷射死角区域存在的可能性，降低了粒子的产生频率，从而提高了晶圆的生产良率。

图4为本发明晶圆清洗装置第一实施例的细部结构图。在本实施例中，对本发明的压力调节控制模块100进行了进一步的细化。本实施例中，该压力调节控制模块100包括输入接口101、电平转换电路102、微处理器(MCU)104、存储单元(EEPROM)105、数模转换器106、低通滤波器107、驱动放大器108、输出接口110以及稳压器103。湿法清洗控制台300提供的控制信号通过输入接口101进入该压力调节控制模块100，由于输入的电平与微处理器104的电平往往不一致，因此该控制信号需经过电平转换电路102转换为通用逻辑信号。微处理器104接收到该通用逻辑信号对其进行处理后将其送至数模转换器106转换为模拟信号，转换后的模拟信号再经过一低通滤波器107进行低通滤波平滑后进入驱动放大器108进行驱动放大，以提供合适电流的模拟信号的驱动能力，本实施例中，经驱动放大的模拟信号最佳电流值为4mA-20mA。最后，经驱动放大后的模拟信号被送至输出接口110，由输出接口110将其送至自动压力调节器200对输入的离子水进行控制。另外，在本发明实施例中，为了进一步改善驱动放大器108的线性度，经过驱动放大后的模拟信号还可再经过一低通滤波器109进行滤波后再送至输出接口，再由输出接口将放大后的模拟信号送至自动压力调节器200对输入的去离子水进行控制。本发明实施例中，存储单元105用于接受微处理器104工作过程中写入数据或从其读取输入，为得到稳定的电源供应，本发明第一实施例最好还包括一稳压器103，该稳压器103与输入接口101连接，以便向压力控制电源模组100提供稳定的电源。

为防止工业干扰，在本发明第二实施例中，压力调节控制模块100还可安装在一金属屏蔽盒内，屏蔽盒中间用金属隔板将数字电路部分和模拟电路部分分开以求减少相互干扰，防止去离子水流量出现不需要的波动。图5为本发明晶圆清洗装置第二实施例的细部结构图。在本实施例中，压力调节控制模块100安装于金属屏蔽盒内，图中虚线部分表示压力调节控制模块安装于金属屏蔽盒内，屏蔽盒中间用金属隔板将数字电路部分和模拟电路部分分开，因此，本发明第二实施例在第一实施例的基础上增加了穿心电容116，穿心电容116设置于低通滤波器109与输出接口110之间，以便经驱动放大的模拟信号能穿过金属隔板传送至输出接口110。考虑到模拟信号和压力调节模块100电源更容易被数字信号和外界干扰信号所干扰，本发明第二实施例中，通过输入接口输入的电源一分为二，一路经过稳压器103给数字电路供电，另一路通过穿心电容111穿过金属隔板进入电源滤波器112后再进入稳压器113，该电源滤波器112主要用于隔离数字电路部分的电源和模拟电路部分的电源，经过稳压器113后，为进一步滤除电源的杂波，可再经过若干电源滤波器进行滤波后进入输出接口110(本发明第二实施例中仅示意性的标示了电源滤波器114以及电源滤波器115)。当然，为简单起见，本实施例的电源滤波器114以及电源滤波器115也可省略，本发明并不限于此。经过滤波的电源和模拟信号由输出接口110接至自动压力调节器200，按控制台指令增加或减小压力来动态控制去离子水的流量和该流量持续时间，经过控制的去离子水送到喷头实现动态清洗。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，该晶圆清洗装置包括：

一湿法清洗控制台，用以产生数字化的控制信号；

一压力调节控制模块，接收该湿法清洗台产生的控制信号，并将其转换成模拟信号后传送至该自动压力调节器，由该模拟信号对输入至该自动压力调节器的去离子水进行压力调节，经压力调节后的去离子水被送至该清洗喷头以对晶圆进行清洗。

2.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，该压力调节控制模块包括：输入接口、电平转换电路、微处理器、数模转换器、低通滤波器、驱动放大器以及输出接口，其中由该输入接口接受到该控制信号后将其传送至该电平转换电路转换成通用逻辑信号，然后由该微处理器对该通用逻辑信号进行处理后送至该数模转换器转换成模拟信号，并经该低通滤波器对该模拟信号进行低通滤波后由该驱动放大器进行驱动放大，以得到合适电流的模拟信号，最后经驱动放大后的模拟信号经该输出接口被传送至该自动压力调节器。

3.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，该压力调节控制模块还包括存储单元和稳压器，该存储单元与该微处理器相连接，用于该微处理工作过程中对其进行数据写入或读取，该稳压器与该输入接口连接，用于对通过输入接口的电源进行稳压。

4.如权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，在该驱动放大器与该输出接口之间还设置另一低通滤波器，该另一低通滤波器对该驱动放大器传送来的经驱动放大后的模拟信号再一次进行低通滤波后并将其传送至该输出接口。

5.如权利要求3或4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，该压力调节控制模块安装于一金属屏蔽盒内，该金属屏蔽盒中间用金属隔板将该压力调节控制模块的数字电路部分和模拟电路部分分开。

6.如权利要求5所述的晶圆清洗装置，其特征在于，在该驱动放大器与该输出接口之间，或在该另一低通滤波器与该输出接口之间，还设有一穿心电容，用以令经驱动放大的模拟信号能穿过该及金属隔板传送至该输出接口。

7.如权利要求6所述的晶圆清洗装置，其特征在于，该电源模组分为两路，一路通过稳压器向该数字电路部分供电；另一路通过另一穿心电容穿过该金属隔板送至该输出接口。

8.如权利要求7所述的晶圆清洗装置，其特征在于，在该另一穿心电容与该输出接口之间，可设置一另一稳压器和若干电源滤波器串接。

9.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，该合适电流为4mA-20mA。