CN102005367B - 半导体硅片清洗工艺腔和清洗方法 - Google Patents

半导体硅片清洗工艺腔和清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种半导体硅片清洗工艺腔和清洗方法，所述工艺腔内部具有可升降及旋转的平台，所述平台上方具有若干个附带真空管路的硅片支架，用于承载及固定硅片，所述硅片上方设置有一块面积大于所述硅片的盖板，所述盖板上具有一个或多个出水孔，连接到不同的液体或气体管路上，所述盖板的边缘向下弯曲，形成导流护罩。本发明提出的半导体硅片清洗工艺腔和清洗方法，可以在单片式清洗过程中，提高清洗效果，并减少各种资源消耗。

Description

半导体硅片清洗工艺腔和清洗方法
技术领域
本发明属集成电路工艺技术领域，具体涉及一种新型的半导体硅片清洗工艺腔和清洗方法。
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。
目前业界广泛采用的清洗方法是湿法清洗，即采用各种药液和纯水来清洗硅片。当药液和硅片接触时，在硅片表面存在着一层非常薄的水膜，由于分子间引力的作用，这一层水膜相对于硅片是静止不动的，也被称为边界层。边界层的存在，对于硅片的清洗效果有着非常重要的影响。对于那些直径小于边界层厚度的颗粒，只能依靠颗粒自身慢慢地扩散通过边界层，进入水流中，然后被水流带离硅片表面，这些颗粒很难在清洗过程中被去除。边界层厚度取决于液体的粘度，液体和硅片表面的相对速度等。减小边界层厚度已经成为提高清洗效率的一个重要挑战。因此，很多技术，包括单片式清洗、超声波辅助清洗等等，都被应用于硅片清洗工艺。
同时，由于受到越来越严格的成本控制和环境保护方面的压力，对于清洗工艺的要求就是尽可能减少水和各种化学品的消耗，并且减少占地面积。
目前，在单片式清洗中，提高水流相对速度的方法只有加快硅片转速，因此，如果可以有一种清洗工艺腔的设计，可以通过其它方式来提高硅片表面液体速度，将可以有效地减小边界层厚度，并实现使用更少的水和化学品，将会对清洗工艺产生很大的帮助。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新型的半导体硅片清洗工艺腔和清洗方法，可以在单片式清洗过程中，提高清洗效果，并减少各种资源消耗。
半导体芯片制造工艺对于清洗的要求变得越来越高，其中最重要的指标就是提高颗粒去除效率，并减少各种资源的消耗。
为了实现上述目的，本发明提供一种半导体硅片的清洗工艺腔，所述工艺腔内部具有可升降及旋转的平台，所述平台上方具有若干个附带真空管路的硅片支架，用于承载及固定硅片，所述硅片上方设置有一块面积大于所述硅片的盖板，所述盖板上具有一个或多个出水孔，连接到不同的液体或气体管路上，所述盖板的边缘向下弯曲，形成导流护罩。
进一步的，所述平台的直径为4英寸至12英寸，其最高转速为500至3000转每分钟。
进一步的，所述硅片尺寸为4英寸至12英寸。
进一步的，所述盖板，其材质为陶瓷，直径为5至15英寸，厚度为1至20毫米。
进一步的，所述盖板上装有超声波振荡器。
进一步的，所述超声波振荡器，其数量为1至4个，其功率为到达硅片表面0.5至5瓦特每平方厘米，其工作频率为0.2至3兆赫兹。
为了实现上述目的，本发明还提供一种半导体硅片的清洗方法，包括下列步骤：
将硅片被放置在硅片支架上，利用真空吸附住，然后平台升起，使硅片表面与上方盖板之间只有极小的间距；
平台带动硅片开始旋转，清洗用的药液以一定压力依次通过盖板上的出水孔流到硅片表面，并利用超声波振荡器对硅片进行清洗；
清洗完成后，停止喷洒液体，高纯氮气或者异丙醇蒸汽通过盖板上的气孔喷到硅片表面，帮助硅片快速干燥。
进一步的，所述硅片与盖板之间的间距，其大小为0.5至3毫米。
进一步的，所述压力为5至50个PSI。
进一步的，所述出水孔，其孔径为1/16至1/4英寸。
与现有技术相比，本发明通过在清洗过程中在硅片上方增加一块盖板，限制硅片上方空间大小，然后通过调节硅片转速和液体供应压力，可以使液体在硅片表面形成非常高的速度，从而减小边界层厚度，提高清洗效果，还可以减少各种液体消耗。同时，由于整个清洗过程中硅片表面都被封闭在一个极小的空间中，可以有效地防止工艺腔中的悬浮颗粒及水珠再次沾染到硅片表面。此外，由于所有的管路都被集成到盖板上，并且在盖板边缘构筑了导流护罩，可以有效地减少工艺腔的体积，降低成本。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的清洗工艺腔结构示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的清洗工艺腔结构示意图。本发明提供一种半导体硅片的清洗工艺腔，所述工艺腔内部具有可升降及旋转的平台1，所述平台1上方具有若干个附带真空管路的硅片支架2，用于承载及固定硅片3，所述硅片3上方设置有一块面积大于所述硅片3的盖板4，所述盖板4上具有一个或多个出水孔7，连接到不同的液体或气体管路8上，所述盖板4上装有超声波振荡器6，所述盖板4的边缘向下弯曲，形成导流护罩5，所述工艺腔的排气排水管道设置在所述平台1下方。
根据本发明较佳实施例，所述平台1的直径为4英寸至12英寸，其最高转速为500至3000转每分钟，所述硅片3尺寸为4英寸至12英寸，所述盖板4，其材质为陶瓷，直径为5至15英寸，厚度为1至20毫米，所述超声波振荡器6，其数量为1至4个，其功率为到达硅片表面0.5至5瓦特每平方厘米，其工作频率为0.2至3兆赫兹。
为了实现上述目的，本发明还提供一种半导体硅片的清洗方法，包括下列步骤：
将硅片被放置在硅片支架上，利用真空吸附住，然后平台升起，使硅片表面与上方盖板之间只有极小的间距；
平台带动硅片开始旋转，清洗用的药液以一定压力依次通过盖板上的出水孔流到硅片表面，并利用超声波振荡器对硅片进行清洗；药液清洗完毕后，停止药液供应，改为纯水冲洗；
清洗完成后，停止喷洒液体，高纯氮气或者异丙醇蒸汽通过盖板上的气孔喷到硅片表面，帮助硅片快速干燥。硅片干燥完成后，平台停止转动并降下，外部机械臂取出硅片。
进一步的，所述硅片与盖板之间的间距，其大小为0.5至3毫米，所述压力为5至50个PSI(磅/平方英寸)，所述出水孔，其孔径为1/16至1/4英寸。
综上所述，与现有技术相比，本发明通过在清洗过程中在硅片上方增加一块盖板，限制硅片上方空间大小，然后通过调节硅片转速和液体供应压力，可以使液体在硅片表面形成非常高的速度，从而减小边界层厚度，提高清洗效果，还可以减少各种液体消耗。同时，由于整个清洗过程中硅片表面都被封闭在一个极小的空间中，可以有效地防止工艺腔中的悬浮颗粒及水珠再次沾染到硅片表面。此外，由于所有的管路都被集成到盖板上，并且在盖板边缘构筑了导流护罩，可以有效地减少工艺腔的体积，降低成本。
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。本发明所属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 (9)

1.一种半导体硅片的清洗工艺腔，所述工艺腔内部具有可升降及旋转的平台，所述平台上方具有若干个附带真空管路的硅片支架，用于承载及固定硅片，其特征在于：所述硅片上方设置有一块面积大于所述硅片的盖板，所述盖板上具有一个或多个出水孔，连接到不同的液体或气体管路上，所述盖板的边缘向下弯曲，形成导流护罩，所述硅片与盖板保持0.5至3毫米的间距。
2.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于：所述平台的直径为4英寸至12英寸，其最高转速为500至3000转每分钟。
3.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于：所述硅片尺寸为4英寸至12英寸。
4.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于：所述盖板，其材质为陶瓷，直径为5至15英寸，厚度为1至20毫米。
5.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于：所述盖板上装有超声波振荡器。
6.根据权利要求5所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于：所述超声波振荡器，其数量为1至4个，其功率为到达硅片表面0.5至5瓦特每平方厘米，其工作频率为0.2至3兆赫兹。
7.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔用于半导体硅片的清洗方法，其特征在于，包括下列步骤：
将硅片被放置在硅片支架上，利用真空吸附住，然后平台升起，使硅片表面与上方盖板之间只有极小的间距；
平台带动硅片开始旋转，清洗用的药液以一定压力依次通过盖板上的出水孔流到硅片表面，并利用超声波振荡器对硅片进行清洗；
清洗完成后，停止喷洒液体，高纯氮气或者异丙醇蒸汽通过盖板上的气孔喷到硅片表面，帮助硅片快速干燥。
8.根据权利要求7所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于：所述压力为5至50个PSI。
9.根据权利要求7所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于：所述出水孔，其孔径为1/16至1/4英寸。
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