CN101773917B - 硅片清洗装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硅片清洗装置及方法，所述清洗装置包括：旋转器；平台，和所述旋转器相连；支架，位于所述平台上方；石英灯，固定于所述支架上；至少一个机械臂，固定于所述平台一侧；至少一个喷嘴，固定于所述机械臂上。本发明提供的硅片清洗装置在硅片清洗过程中对硅片表面进行加热处理，以达到所需的工艺的温度，增强了清洗工艺的安全性和可靠性。

Description

硅片清洗装置及方法

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及方法，且特别涉及一种硅片清洗装置及方法。

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，因此，清洗工艺所带来的材料损失也变得越来越重要。在最先进的工艺中，每一次清洗所允许的材料损失已近达到了一个非常非常微小的数量，这对于清洗工艺而言是一个相当大的挑战。在这其中，由于大剂量的离子注入工艺，会在光刻胶表面形成一个脱氢、非晶的碳层，因此对于经过大剂量离子注入后的光刻胶层的剥离，更是一个严峻的考验。

常用的光刻胶残余清洗剂为双氧水和浓硫酸的混合液(piranha)。双氧水和浓硫酸混合后，将会产生H2SO5(也称为Caro酸)，然后再进一步生成OH和HSO4原子团，这些原子团能与光刻胶产生反应，生成一氧化碳和二氧化碳等反应产物。随着药液温度的升高，原子团的产生速度也将越来越快。最新的研究结果表明，在200℃的高温下，使用双氧水和浓硫酸混合液(piranha)，可以有效去除经过1E15/cm²离子注入后的光刻胶。这样就可以直接使用湿法清洗来去除光刻胶，从而省却氧等离子体灰化工艺，减少了材料损失和工艺复杂度。

但是，长期将药液保持在200℃对清洗设备而言存在着很大的困难，同时这也存在药液蒸发和分解的问题。如果可以对设备和清洗工艺进行改进，使药液在设备内部流转时处于相对较低的问题，而仅仅在和硅片接触时才达到高温，将会非常有效地提高清洗工艺的效果。

发明内容

为了克服现有技术中存在的硅片在清洗过程中无法保持稳定高温的问题，本发明提供了一种能够保证硅片在清洗过程中保持稳定高温的装置和方法。

为了实现上述目的，本发明提出一种硅片清洗装置，包括：旋转器；平台，和所述旋转器相连；支架，位于所述平台上方；石英灯，固定于所述支架上；至少一个机械臂，固定于所述平台一侧；至少一个喷嘴，固定于所述机械臂上。

可选的，所述支架为环形。

可选的，所述旋转器的转速为500转/分钟至3000转/分钟。

可选的，所述石英灯内充有卤族元素的气体。

为了实现上述目的，本发明还提出一种硅片清洗方法，包括以下步骤：将所述硅片固定于平台上；开启固定于所述硅片上方的石英灯，对所述硅片表面进行加热；启动旋转器，带动所述平台旋转；通过固定于机械臂上的喷嘴，将清洗液体喷洒到所述硅片的表面，对所述硅片进行清洗；所述硅片清洗完毕后关闭所述石英灯；通过所述喷嘴向所述硅片表面喷洒水，去除所述硅片表面的所述清洗液体；所述清洗液体去除完毕后，待所述硅片表面风干后，关闭所述旋转器。

可选的，所述清洗液体为硫酸双氧水混合液。

可选的，所述硫酸双氧水混合液由硫酸、双氧水和水组成。

可选的，所述硫酸双氧水混合液由硫酸、双氧水和水组成，所述硫酸浓度范围为5％至85％，双氧水浓度范围为5％至20％，水的浓度范围为0％至85％。

可选的，所述硫酸双氧水混合液中，所述硫酸浓度为45％，所述双氧水的浓度为10％，所述水的浓度为45％。

可选的，所述清洗液体的温度为100℃。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明硅片清洗装置及方法具有以下优点：本发明提供的硅片清洗装置及方法利用灯管在工艺过程中对硅片表面进行加热，以达到所需的工艺温度，而不是对药液进行加热，具有两个优点：1、可以避免药液长期保持高温所可能发生的挥发及分解问题，增加了贮存和传递药液的部件的安全性和可靠性；2、通过控制灯管照射的时间，可以对药液在硅片表面的实际温度进行精确控制，并可以通过调节支架位置和灯管能量从而使硅片表面不同位置的温度保持一致，增加工艺的稳定性。

附图说明

图1为本发明硅片清洗装置及方法的装置俯视图。

图2为本发明硅片清洗装置及方法的装置侧视剖面示意图。

图3为本发明硅片清洗装置及方法的方法流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明做进一步的说明。

首先，请参考图1图1为本发明硅片清洗装置及方法的装置俯视图，从图上可以看出，本发明硅片清洗装置包括：旋转器(图中未示)，所述旋转器的转速为500转/分钟至3000转/分钟；平台1，和所述旋转器相连，实际操作中，旋转器位于平台1的下方，本实施例中平台为圆形，直径为8英寸至12英寸，其上放置的圆形硅片直径介于8英寸至12英寸，平台1上还设置有支撑和固定硅片的稳固装置2，目的是使得硅片在旋转过程中稳定在平台1上；支架3，位于所述平台1上方，所述支架3为环形，从图上可以看出，所述支架3的直径稍大于所述平台1的直径，所述支架3位于平台3上方3至15厘米；石英灯，固定于所述支架3上，石英灯的位置请参考图2，图2为本发明硅片清洗装置及方法的装置侧视剖面示意图，从剖面图上可以看到，石英灯5固定于支架3上，所述石英灯内充有卤族元素的气体，灯内充有卤族元素的气体可以延长灯丝的寿命，得到更高的亮度、更高的色温和更高的发光效率，在平台1上方设置石英灯，目的是为了方便硅片在清洗过程中，给硅片表面加热，确保硅片清洗过程中温度的稳定，现有技术中，一般都将清洗温度控制在200℃以上；至少一个机械臂4，固定于所述平台1一侧，图2所示的实施例中机械臂4的数量为两个；至少一个喷嘴6，固定于所述机械臂4上，喷嘴可以向硅片表面喷洒各种液体，例如清洗液、水等。

机械臂4的支点可以放置在进行清洗硅片的工艺腔的一个角落，机械臂4可以以支点为圆心旋转，移动范围为0度到90度，机械臂4的长度恰好保证喷嘴位置可以到达硅片的中心。喷嘴6的数量和机械臂4的数量可以为1至4个，喷嘴6所喷洒的液体或气体种类可以由实际工艺要求所调整。喷嘴6喷洒的方式可以是高压喷射，无压自然重力下流或其他方式。

接着，请参考图3，图3为本发明硅片清洗装置及方法的方法流程示意图，从图上可以看到，本发明包括以下步骤：步骤41：将所述硅片固定于平台上，平台上设置有稳固装置，用于支撑和稳固硅片，放置硅片在旋转过程中位置发生移动；步骤42：开启固定于所述硅片上方的石英灯，对所述硅片表面进行加热，使其表面温度达到200℃以上，需要的温度越高，加热的时间越长；步骤43：启动旋转器，带动所述平台旋转，旋转器是安装于平台的下方；步骤44：通过固定于机械臂上的喷嘴，将清洗液体喷洒到所述硅片的表面，对所述硅片进行清洗，所述清洗液体的温度为100℃，所述硫酸双氧水混合液由硫酸、双氧水和水组成，可选的，所述硫酸双氧水混合液由硫酸、双氧水和水组成，所述硫酸浓度范围为5％至85％，双氧水浓度范围为5％至20％，水的浓度范围为0％至85％，优选的，所述硫酸双氧水混合液中，所述硫酸浓度为45％，所述双氧水的浓度为10％，所述水的浓度为45％；步骤45：所述硅片清洗完毕后关闭所述石英灯；步骤46：通过所述喷嘴向所述硅片表面喷洒水，去除所述硅片表面的所述清洗液体；步骤47：所述清洗液体去除完毕后，待所述硅片表面风干后，关闭所述旋转器。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所述技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种硅片清洗装置，其特征在于包括：

旋转器，所述旋转器的转速为500转/分钟至3000转/分钟；

平台，和所述旋转器相连；

支架，位于所述平台上方；

石英灯，固定于所述支架上，对硅片表面进行加热，使其表面温度达到200℃以上；

至少一个机械臂，固定于所述平台一侧；

至少一个喷嘴，固定于所述机械臂上。

2.根据权利要求1所述的硅片清洗装置，其特征在于：所述支架为环形。

3.根据权利要求1所述的硅片清洗装置，其特征在于：所述石英灯内充有卤族元素的气体。

4.一种硅片清洗方法，其特征在于包括以下步骤：

将所述硅片固定于平台上；

开启固定于所述硅片上方的石英灯，对所述硅片表面进行加热，使其表面温度达到200℃以上；

启动旋转器，带动所述平台旋转，所述旋转器的转速为500转/分钟至3000转/分钟；

通过固定于机械臂上的喷嘴，将清洗液体喷洒到所述硅片的表面，对所述硅片进行清洗；

所述硅片清洗完毕后关闭所述石英灯；

通过所述喷嘴向所述硅片表面喷洒水，去除所述硅片表面的所述清洗液体；

所述清洗液体去除完毕后，待所述硅片表面风干后，关闭所述旋转器。

5.根据权利要求4所述的硅片清洗方法，其特征在于：所述清洗液体为硫酸双氧水混合液。

6.根据权利要求5所述的硅片清洗方法，其特征在于：所述硫酸双氧水混合液由硫酸、双氧水和水组成，所述硫酸浓度范围为5％至85％，双氧水浓度范围为5％至20％，水的浓度范围为0％至85％。

7.根据权利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于：所述硫酸双氧水混合液中，所述硫酸浓度为45％，所述双氧水的浓度为10％，所述水的浓度为45％。

8.根据权利要求4或5所述的硅片清洗方法，其特征在于：所述清洗液体的温度为100℃。