CN102148131A

CN102148131A - 晶片清洗方法与清洗装置

Info

Publication number: CN102148131A
Application number: CN2010101170158A
Authority: CN
Inventors: 简金城; 吴俊元
Original assignee: United Microelectronics Corp
Current assignee: United Microelectronics Corp
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-08-10

Abstract

本发明公开一种晶片清洗方法与清洗装置。该晶片清洗方法是：首先提供一平台，用以承载并旋转一晶片，其中晶片具有一待洗表面，一喷嘴设于晶片的上方，用于喷洒一清洗液于待洗表面，然后进行一清洗步骤，旋转晶片，并且非等速移动喷嘴由待洗表面上的一第一给定点至一第二给定点，使得第一给定点曝露在清洗液的时间与第二给定点曝露在清洗液的时间相同。此外，喷嘴在靠近晶片边缘时移动较慢，靠近晶片圆心时移动较快。

Description

晶片清洗方法与清洗装置

技术领域

本发明涉及一种晶片清洗方法，尤其是涉及一种能够维持晶片表面均匀度的清洗方法。

背景技术

半导体装置是由半导体晶片经历数个处理操作而制得。这些操作包含有诸如掺质注入、栅极氧化物产生、层间介电层形成、金属化沉积、线路图案化、蚀刻操作、化学机械化研磨(CMP)等等。通常在化学机械化研磨、蚀刻、或光致抗蚀剂显影之后，晶片表面会有残留物余留，如化学液体成分或是化学聚合物，因此，为了保持晶片表面的清洁，需要适当地对晶片施予洗净处理。通常利用液体喷洒装置，使用一冲洗液体，如特定的清洗液或是去离子水进行冲洗处理的程序，以移除停留在晶片上的化学液体成分或是化学聚合物，并且经由旋转将晶片表面的残留物和冲洗液体甩离晶片表面。在冲洗处理时，除了表面的残留物会被被移除之外，晶片表面的材料层也会少量被冲洗液体去除。

现有晶片清洗装置包含有一壳体内含液体喷洒设备，一液体供给系统内含多个输送线以及设于其下侧的多个喷嘴，一驱动装置用来带动喷洒运动。然而，因为在旋转时，晶片上离圆心不同距离的区域，其切线速度不相同，因而造成不同区域曝露在冲洗液体的时间不同，例如，晶片边缘的切线速度较晶片圆心的切线速度大，因此在晶片边缘的冲洗液体会较快被甩离晶片表面，而在晶片圆心的冲洗液体会停留较久。如此，则会造成在晶片不同位置的表面的残留物和表面的材料层被冲洗液体移除的程度不一，使得晶片表面的均匀度不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了新颖的清洗方法及清洗装置来解决上述问题。

根据本发明的较佳实施例，一种晶片清洗方法，首先提供一平台，用以承载并旋转一晶片，其中晶片具有一待洗表面，一喷嘴设于晶片的上方，用于喷洒一清洗液于待洗表面，然后进行一清洗步骤，旋转晶片，并且非等速移动喷嘴由待洗表面上的一第一给定点至一第二给定点，使得第一给定点曝露在清洗液的时间与第二给定点曝露在清洗液的时间相同。值得注意的是：喷嘴在靠近晶片边缘时移动较慢，靠近晶片圆心时移动较快。

根据本发明的另一较佳实施例，一种晶片清洗方法，首先提供一平台，用以承载并旋转一晶片，其中晶片具有一待洗表面，一第一喷嘴设于晶片的上方，用于喷洒一清洗液于该待洗表面，接着，进行一清洗步骤，旋转该晶片，并且以第一喷嘴喷洒清洗液在待洗表面上的一第一给定点和一第二给定点，其中当该第一喷嘴由该第一给定点移至该第二给定点时该清洗液的流速为非等流速，使得第一给定点曝露在该清洗液的时间与第二给定点曝露在该清洗液的时间相同。值得注意的是：第一喷嘴可在待洗表面往返移动，而当第一喷嘴在靠近晶片边缘时其清洗液的流速较快，靠近晶片圆心时其清洗液的流速较慢。另外，可增加一第二喷嘴设置于第一喷嘴旁，此时第二喷嘴喷洒出的清洗液的流速可为固定或为非等流速。

根据本发明的另一较佳实施例，一种晶片清洗装置，包含：一平台，用以承载一晶片，晶片具有一待洗表面包含一第一给定点和一第二给定点；一第一喷嘴设于晶片的上方，距离晶片的中心较远处，用于喷洒一清洗液于待洗表面；以及一第二喷嘴设于晶片的上方，距离晶片的中心较近处，用于喷洒清洗液于待洗表面，其中由第一喷嘴喷洒的清洗液的流速和由第二喷嘴喷洒的清洗液的流速相异，以使得第一给定点曝露在清洗液的时间与第二给定点曝露在该清洗液的时间相同。

为了使晶片表面的均匀度增加，本发明利用非等速移动喷嘴，使得喷嘴在靠近晶片边缘移动较慢，而靠近晶片圆心移动较快，如此，可使得各点曝露在清洗液中的时间相同。此外，本发明另控制由喷嘴喷出的清洗液的流速，使在不同晶片半径位置的喷嘴喷出的清洗液的流速不同，来达成使得各点曝露在清洗液中的时间相同的目的。

附图说明

图1为本发明的第一较佳实施例的晶片清洗方法示意图；

图2为本发明的第一较佳实施例的喷嘴的移动速率VS喷嘴位置的折线图；

图3为本发明的第二较佳实施例的晶片清洗方法示意图；

图4为本发明的第二较佳实施例的喷嘴的移动速度VS喷嘴位置的折线图；

图5为本发明的第二较佳实施例的喷嘴的停留时间VS喷嘴位置的折线图；

图6为本发明的第三较佳实施例的清洗液流速VS喷嘴位置的折线图；

图7为本发明的第四较佳实施例的晶片清洗方法和清洗方法装置。

主要元件符号说明

10 平台 12 晶片

14 待洗表面 16、17 喷嘴

18、19 清洗液 20 控制臂

具体实施方式

图1绘示本发明的第一较佳实施例的晶片清洗方法。图2绘示本发明的第一较佳实施例的喷嘴的移动速率VS喷嘴位置的折线图。如图1所示，首先提供一平台10用以承载并旋转一晶片12，其中晶片12具有一待洗表面14，一喷嘴16设于晶片12的上方，用于喷洒一清洗液18于待洗表面14，喷嘴16固定在一控制臂20上，控制臂20可用来水平移动喷嘴16。接着进行一清洗步骤，利用平台10逆时针或顺时针以转速300～1000rpm，较佳为500rpm的转速旋转晶片12，并且，利用控制臂20轴向非等速移动喷嘴16，由待洗表面14上的一第一给定点P1移动到一第二给定点P2，第一给定点P1的位置较靠近晶片12边缘，第二给定点P2的位置较靠近晶片12圆心。根据本发明的第一实施例，第一给定点P1可以为晶片12边缘，第二给定点P2可以为晶片12圆心。进行清洗时，喷嘴16由第一给定点P1逐渐加速移动到第二给定点P2，而清洗液18则由喷嘴16以固定流速喷出，如图2所示，垂直座标表示喷嘴16的移动速率，水平座标表示喷嘴16相对于晶片12的位置，喷嘴16由第一给定点P1持续加速移动到第二给定点P2，也就是说喷嘴16路径经过晶片12的一半径，在移动过程中喷嘴16在第二给定点P2的移动速率会较喷嘴16在第一给定点P1的移动速率快，然后，视情况需要，喷嘴16可再由第二给定点P2非等速移动回第一给定点P1，当然，根据不同的清洗程序，喷嘴16可以在第一给定点P1和第二给定点P2之间非等速来回移动数次，直至待洗表面14被洗净。于图2所绘示的移动速率为变加/变减速度运动，然而，喷嘴16的移动速率也可以为等加/等减速度运动。除此之外，喷嘴16在轴向移动时，也可以视需要在晶片12上任一点停留一预定时间，之后再接续移动。根据本发明的第一较佳实施例，喷嘴16移动速率介于0～100mm/s之间，移动速率可视晶片转速、清洗液18的流速以及喷嘴16位置不同而调整，喷嘴16所喷出的清洗液18流速介于1～21/min之间，较佳为1.5l/min。再者，喷嘴16也可以选择性地来回非等速移动经过晶片12的一直径，例如，如图1、图2所示，待洗表面14上可另外设有一第三给定点P3，其和第一给定点P1相对，较佳是在晶片的另一侧边缘，清洗时，喷嘴16可以由第一给定点P1加速移动到第二给定点P2，再减速移动到第三给定点P3。当然，喷嘴16可以在第一给定点P1和第三给定点P3之间非等速来回移动数次，直至待洗表面14被洗净。

由于晶片圆心处和晶片边缘处的切线速度不同，因此，清洗液在晶片圆心处和晶片边缘处停留的时间也会不同，在晶片圆心处的清洗液会比晶片边缘处的清洗液停留较久，如此一来，会造成待洗表面的各处残留物和材料层被清洗液去除的程度不一，最后造成待洗表面的均匀度不佳。因此，本发明的第一较佳实施例利用调控喷嘴的移动速度来使得待洗表面上各处曝露在清洗液的时间一样，上述实施例来看，因为第一给定点的切线速度较第二给定点的切线速度快，在第一给定点上的清洗液会较快离开第一给定点，在第二给定点的上的清洗液则会停留较久，因此，在清洗液为等流速的情况下，喷嘴在第一给定点上移动较慢，可使得第一给定点接受到较多的清洗液，喷嘴在第二给定点上移动较快，得第二给定点接受到较少的清洗液作为补偿，最后使得晶片上各点曝露在清洗液中的时间相同。

图3绘示的是本发明的第二较佳实施例的晶片清洗方法，其中相同的元件将以相同标号标示。图4绘示本发明的第二较佳实施例的喷嘴的移动速率VS喷嘴位置的折线图。图5绘示本发明的第二较佳实施例的喷嘴的停留时间VS喷嘴位置的折线图。和第一实施例相同的是：第二实施例的喷嘴中所喷出的清洗液也是等流速，但和第一实施例不同的是：第二实施例的喷嘴移动方式为阶段性的变速移动，如图4所示。本发明的第二较佳实施例的清洗方式，将详述如下。如图3所示，一晶片12具有一待洗表面14，其上设有三个给定点，分别为第一给定点P1、第二给定点P4和第三给定点P2，其中第一给定点P1位于离晶片边缘15毫米处、第二给定点P4位于离晶片边缘40毫米处，第三给定点P2位于离晶片圆心15毫米处。晶片12放置于一平台10上，一喷嘴16固定于一控制臂20，置于晶片12上方，较佳者，喷嘴16与晶片12的待洗表面14相距10毫米。请同时参阅图3、图4、图5，在清洗时，首先利用平台10顺时针或逆时针旋转晶片12，并且利用控制臂20将喷嘴16固定在第一给定点P1上方停留一第一时间t1，接着再以第一速率v1水平移动喷嘴16，由第一给定点P1移至第二给定点P4，再以第二速率v2将喷嘴16由第二给定点P4移至第三给定点P2，之后再将喷嘴16以第二速率v2由第三给定点P2移回第二给定点P4，然后再以第一速率v1将喷嘴16由第二给定点P4移至第一给定点P1，然后再重复由第一给定点P1移至第二给定点P4，第二给定点P4至第三给定点P2的步骤，最后使喷嘴16停留在第三给定点P2一第二时间t2。根据本发明的较佳实施例，第一时间t1为12秒、第一速率v1为38毫米/秒、第二速率v2为30毫米/秒、第二时间t1为36秒、晶片的转速每分钟为300转。根据本发明的另一较佳实施例，第一时间t1为12秒、第一速率v1为42毫米/秒、第二速率v2为30毫米/秒、第二时间t1为36秒、晶片的转速每分钟为300转。如此一来，可达成使晶片上各点清洗液曝露在清洗液中的时间相同的目的，提升晶片表面的均匀度。

本发明的第三较佳实施例的晶片清洗方法可用图1来表示，图6绘示的是本发明的第三较佳实施例的清洗液流速VS喷嘴位置的折线图。和第一实施例不同的是：第三实施例的喷嘴中所喷出的清洗液不是等流速。如图1所示，首先提供一平台10用以承载并旋转一晶片12，其中晶片12具有一待洗表面14，一喷嘴16设于晶片12的上方，用于喷洒一清洗液18于待洗表面14，喷嘴16固定在一控制臂20上，控制臂20可用来水平移动喷嘴16。接着进行一清洗步骤，利用平台10逆时针或顺时针以300～1000rpm速度，较佳为500rpm的速度旋转晶片12。待洗表面14上具有一第一给定点P1、一第二给定点P2和一第三给定点P3，第一给定点P1的位置较靠近晶片12边缘，第二给定点P2的位置较靠近晶片12圆心，第三给定点P3与第一给定点P1相对的位置，也就是说第二给定点P2在第三给定点P3与第一给定点P1之间，并且，喷嘴16在清洗时，可利用控制臂20选择性地轴向移动喷嘴16，喷嘴16的移动距离可以横跨晶片12的一直径，或是只在晶片12的一半径上来回往返。如图6所示，值得注意的是：由喷嘴16喷出的清洗液18其流速不固定，喷嘴16在靠近晶片12边缘的上方时，如经过第一给定点P1时，其清洗液18由喷嘴16喷出时的流速较大，较佳介于1.5～21/min之间，靠近晶片12圆心上方时，如经过第二给定点P2时，其清洗液18由喷嘴16喷出时的流速较小，较佳介于0.7～1l/min之间，然后经过第三给定点P3时，流速又再度增加。如前文所述，由于晶片12内圈和外圈的切线速率不同，造成清洗液18停留在晶片12表面的时间也不同，因此，本实施例利用调控清洗液流速的方式，使得晶片12上各点曝露在清洗液18中的时间相同。根据不同需求，喷嘴16的移动速度可以为等速或是非等速或是如第二实施例中所描述的阶段性的变速运动。除此之外，喷嘴16在轴向移动时，也可以视需要在晶片12上任一点停留一预定时间，之后再接续移动。

图7绘示本发明的第四较佳实施例的晶片清洗方法和清洗方法装置，其中相同的元件将以相同标号标示。和第三实施例不同的是：第四实施例利用两个喷嘴同时进行清洗。如图7所示，一平台10上承载一晶片12，一喷嘴16和一喷嘴17固定于一控制臂20上，设于平台10上方，其余元件位置和功用皆与第三实施例的相同，在此不再赘述。在清洗时，由喷嘴16出的清洗液18流速较佳介于1.5～21/min之间，由喷嘴17喷出的清洗液19流速较佳介于0.7～11/min之间，适情况需要清洗液18和清洗液19可以为固定流速，或者变动流速，其流速可依据晶片的旋转速度而调控。举例而言，清洗液19的流速可以为介于0.7～11/min之间的一固定值，而清洗液18流速可以1.5～2l/min之间变动。

晶片12的待洗表面14上具有一第一给定点P4较靠近晶片边缘，一第二给定点P2较靠近晶片12圆心，而喷嘴16位于第一给定点P4上方，喷嘴17位于第二给定点P2上方，由喷嘴16喷出的清洗液18其流速较喷嘴17喷出的清洗液19的流速大。另外，喷嘴16和喷嘴17在进行清洗时，可以固定在同一位置，或是利用控制臂20水平移动移动喷嘴16或喷嘴17，举例而言，若是移动喷嘴16，而喷嘴17固定不动时，喷嘴16可以在第一给定点P4和第二给定点P2之间水平移动。又或移动喷嘴17，固定喷嘴16，则喷嘴17可以在第一给定点P4和第二给定点P2之间水平移动。喷嘴16或喷嘴17的移动速率可以为变速移动或等速移动，或是如第二实施例中所描述的阶段性的变速运动，或是移动时，也可以视需要在晶片12上任一点停留一预定时间，之后再接续移动。若是变速移动，当喷嘴16较靠近晶片12边缘时其移动速率较慢，当喷嘴16较靠近晶片12圆心时其移动速率较快。如此，通过分别控制喷嘴16、17的固定或移动，以及清洗液18、19的流速为等速为变速，可使得晶片12上各点曝露在清洗液中的时间相同，因而增加晶片表面均匀度。

本发明利用非等速移动喷嘴的方式，使得晶片上各点曝露在清洗液中的时间相同，原则上，靠近晶片边缘时，喷嘴的移动速度较慢，靠近晶片中心时，喷嘴的移动速度较快，而非等速移动的方式可以为连续变速为是阶段变速。再者，本发明另外通过控制喷嘴在晶片的不同位置其喷出的清洗液的流速，来使得晶片上各点曝露在清洗液中的时间相同，以增加晶片表面均匀度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种晶片清洗方法，包含：

提供一平台，用以承载并旋转一晶片，其中该晶片具有一待洗表面，一喷嘴设于该晶片的上方，用于喷洒一清洗液于该待洗表面；以及

进行一清洗步骤，旋转该晶片，并且非等速移动该喷嘴由该待洗表面上的一第一给定点至一第二给定点。

2.如权利要求1所述的晶片清洗方法，其中该第一给定点位于该晶片的边缘，该第二给定点位于该晶片的圆心。

3.如权利要求1所述的晶片清洗方法，其中该喷嘴以连续加速方式移动。

4.如权利要求1所述的晶片清洗方法，其中该喷嘴以阶段加速方式移动。

5.如权利要求1所述的晶片清洗方法，其中该喷嘴位于该第二给定点上方时的移动速率大于该喷嘴位于该第一给定点上方时的移动速率。

6.如权利要求1所述的晶片清洗方法，其中该喷嘴的移动速率和该喷嘴与该晶片圆心的距离呈负相关。

7.如权利要求1所述的晶片清洗方法，其中该清洗液的流速固定。

8.一种晶片清洗方法，包含：

提供一平台，用以承载并旋转一晶片，其中该晶片具有一待洗表面，一第一喷嘴设于该晶片的上方，用于喷洒一清洗液于该待洗表面；以及

进行一清洗步骤，旋转该晶片，并且移动该第一喷嘴并喷洒该清洗液于该待洗表面上的一第一给定点和一第二给定点，其中当该第一喷嘴由该第一给定点移至该第二给定点时该清洗液的流速为非等流速。

9.如权利要求8所述的晶片清洗方法，其中该第一给定点靠近该晶片的边缘，该第二给定点位于该晶片的圆心。

10.如权利要求8所述的晶片清洗方法，其中该清洗步骤包含水平移动该第一喷嘴，其中该第一喷嘴在该清洗步骤时的移动方式包含水平等速移动或水平变速移动。

11.如权利要求8所述的晶片清洗方法，其中当该第一喷嘴由该第一给定点移至该第二给定点时该清洗液的流速连续递减。

12.如权利要求8所述的晶片清洗方法，另包含一第二喷嘴用于喷洒该清洗液。

13.如权利要求12所述的晶片清洗方法，其中该第一喷嘴距离该晶片中心较远，该第二喷嘴距离该晶片中心较近。

14.如权利要求12所述的晶片清洗方法，其中该第二喷嘴喷出的该清洗液的流速固定。

15.如权利要求14所述的晶片清洗方法，其中该第二喷嘴喷出的该清洗液的流速为非等流速。

16.如权利要求12所述的晶片清洗方法，其中该第二喷嘴在该清洗步骤时为静止。

17.一种晶片清洗装置，包含：

平台，用以承载一晶片，该晶片具有一待洗表面包含一第一给定点和一第二给定点；

第一喷嘴设于该晶片的上方，距离该晶片的中心较远处，用于喷洒一清洗液于该待洗表面；以及

第二喷嘴设于该晶片的上方，距离该晶片的中心较近处，用于喷洒该清洗液于该待洗表面，其中由该第一喷嘴喷洒的该清洗液的流速和由该第二喷嘴喷洒的该清洗液的流速相异。

18.如权利要求17所述的晶片清洗装置，其中该第一喷嘴喷洒的该清洗液的流速固定，该第二喷嘴喷洒的该清洗液流速固定。

19.如权利要求17所述的晶片清洗装置，其中该第一喷嘴和该第二喷嘴可独立地水平往返移动。

20.如权利要求19所述的晶片清洗装置，其中该第一喷嘴和该第二喷嘴可等速移动。

21.如权利要求19所述的晶片清洗装置，其中该第一喷嘴和该第二喷嘴可独立地变速移动。

22.如权利要求17所述的晶片清洗装置，其中该第一喷嘴和该第二喷嘴为固定。