CN102214558A

CN102214558A - 晶圆表面局部定位清洗方法

Info

Publication number: CN102214558A
Application number: CN2011101331578A
Authority: CN
Inventors: 叶伟清
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆表面局部定位清洗方法。相对以往的整体浸泡清洗技术，不需要将晶圆整体浸入到大量的化学药剂中以去除杂质，而是提出以微小触头尖端的药剂液滴对晶圆局部进行定位清洗。本发明特点就是每次清洁过程仅仅需要微升级的药剂量，就能达到清除晶圆表面污染的目的，可以大量减少清洗药剂和纯水的使用量，达到节能减排，降低制造成本的效果。

Description

晶圆表面局部定位清洗方法

技术领域

本发明涉及一种晶圆表面局部定位清洗方法，特别涉及一种对晶圆表面指定区域的清洗方法。

背景技术

随着特大规模集成电路(ULSI)的研发与生产，硅片(或称晶圆、圆片、晶片)的线宽不断地减小，制造工艺要求不断地提高，特别对洁净度有严格的规格要求，一旦晶圆表面无机或有机污染物超标，就会严重地影响ULSI的品质和成品率。因此，晶圆表面清洗就成为ULSI制备中非常重要、必不可少的一项工艺。目前被广泛使用的化学清洗法，将晶圆整体浸没在容器中进行多次清洗，需要消耗大量的化学药剂和纯水，导致制造成本增加，同时挑战节能减排的要求。在晶圆加工的有些制程中，并不是晶圆整片受到污染，只是晶圆某个区域受到污染，如果能针对性地对污染区域进行清洗作业，那么就可以大大地减少药剂和纯水使用量，降低晶圆制造成本，增强节能减排效果。

发明内容

有待解决的技术问题是提供一种新的清洗方法，能够有效减少化学药剂和纯水的用量，针对晶圆指定污染区域进行定点清洗而无须对整块晶圆进行清洗。针对以往清洗技术的不足，本发明设计了一种新颖的清洗方法，采用一种特制的触头对晶圆进行定位清洗，从而避免了无区别地对晶圆整体进行清洗，整个过程耗费的化学药剂和纯水以微升计算，显著减轻晶圆制造清洗环节排放负担；同时由于定位清洗精度高，无污染晶圆表面不会接触到化学药剂，不受清洗影响。

为了解决晶圆表面定位清洗问题，本发明设计了如下的技术原理和方案：

设计了一种特殊的清洗触头，触头内部具有液体输出和回收二个管道。首先，计算机按照晶圆测试数据，确定需要清洗的区域。清洗触头输出清洗药剂，清洗药剂依靠液体的表面张力在触头顶端形成附着液滴，液滴对晶圆表面指定区域进行清洗作业，清洗后含污染物的液滴被回收。按照上述方法，对整个晶圆指定污染区域进行清洗后，晶圆清洗任务完毕。

清洗区域如图1所示。晶圆表面受污染区域无论正方形、矩形、弧形、环形、扇形、圆形的各种形状、分布区域和面积大小都可以进行指定清洗。这种精确局部清洗使用很少量的清洗药剂和纯水。

利用本发明的方法对晶圆进行清洗具有如下有益效果：

(1)一次清洗可以去除80％的污染物，3次清洗可以去除90％以上污染物。

(2)最终清洁度可达到ICP-MS检测的下限值，即0.5X10⁹atoms/cm²。

(3)每次清洗的药液消耗仅为100-200微升，而传统的清洗需要升为计量单位。

因此本发明的清洗方法不但精确、高效，而且药液用量仅是传统的千分之一，节省成本效果明显。

附图说明

以下对照附图描述本发明的实施例，附图中所示：

图1是正方形或矩形区域清洗模式示意图。

图2是弧形区域清洗模式示意图。

图3是定位清洗触头结构与液滴流向示意图。

定位清洗触头-1、高速气体-2、清洗液输出管道-3、清洗液回收管道-4、气体导管-5

具体实施方式：

本发明具体采用如下方式对半导体晶圆表面进行局部定位清洗：

图1和图2示出了晶圆清洗的定位方法。清洗前通过对晶圆表面进行测试，确定污染物分布区域，然后将测试结果存储在计算机系统；选定要进行清洗的受污染晶圆，运送晶圆至自动清洗装置，在随后的清洗过程中读出该晶片的污染区域数据，对晶圆进行定位清洗。污染物的测试方法可以采用电测法等常规技术。污染物包括金属污染物和非金属离子污染物，其中金属污染物包括：Li、Be、Na、Mg、Al、K、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Ag、Cd、Ba、Pb、Bi、Ce；非金属离子污染物包括：F^-、Cl^-、NO₃ ^-、SO₄ ^2-、NH₄ ⁺。

图3示出了晶圆清洗装置的工作原理。晶圆自动清洗装置包括运送晶圆的机械手、升降机、支承晶圆的盘体以及安装有定位清洗触头1的触头臂。定位清洗触头1为双层结构，在触头内层结构安装清洗液输出管道3和清洗液回收管道4，外层结构与内层结构之间具有一定空隙，所述空隙形成气体导管5，在气体导管中注入高速气体2。

先由机械手把晶圆放置于上下方向移动自如的升降器上；升降器下降，把晶圆设置于回转自如的支承晶圆的盘体上；同心调整机构把晶圆圆心对准盘体圆心；晶圆旋转并带动固定在盘体下侧的三个转轮一起转动。上述机构使晶圆保持水平、同心、转动。

触头臂依照事先测试所得污染分布数据开始移动至指定清洗污染区域开始位置。计量泵提供清洗药剂给清洗触头1，清洗触头输出清洗药剂并在触头顶端形成液滴，液滴接触晶圆表面并且移动、清洗晶圆污染区域。药剂清洗完成后切换成纯水清洗，最后完成整个清洗过程。

在清洗过程中，晶圆的旋转速度、清洗起始半径和终止半径、清洗液滴扫描送程节距、清洗扫描区域(正方形、矩形、弧形、环形、扇形、圆形)、气体的排放量、药液和纯水的输出和回收量由计算机控制。清洗模式可以通过触摸屏菜单上选择，或者通过触摸屏输入等待选用。

经过一次清洗可以去除80％的污染物，3次清洗就可以去除90％以上的污染物，最终清洁度达到ICP-MS检测的下限值，即0.5X10⁹atoms/cm²。

采用本方法时，每次清洗的药液消耗量为100-200微升。

Claims

1.一种半导体晶圆表面局部定位清洗方法，其特征在于：利用定位清洗触头对晶圆表面进行清洗；清洗步骤如下：

(1)清洗前计算机读取晶圆表面污染物的分布区域数据；

(2)定位清洗触头输出清洗药剂；

(3)药剂对测试到的晶圆表面污染物分布区域进行清洗；

(4)边清洗边回收含污染物的液滴；

(5)药剂清洗完成后切换成纯水清洗，直到完成整个污染区域的清洗过程；

所述定位清洗触头为双层结构，在触头内层结构安装清洗液输出管道和清洗液回收管道；清洗触头安装触头臂上，触头臂依照清洗前测试所得污染分布数据，在清洗开始时移动至污染区域清洗起始位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：定位清洗触头中的清洗药剂由计量泵提供；清洗药剂在计量泵作用下依靠液体的表面张力在触头顶端形成附着液滴。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：清洗过程在上下方向移动自如的升降器上进行。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：机械手把晶圆放置于所述升降器上；放置后升降器下降，从而把晶圆设置于回转自如的支承晶圆的盘体上；同心调整机构把晶圆圆心对准盘体圆心；晶圆旋转并带动固定在盘本体下侧的三个转轮一起转动；所述同心调整机构使晶圆保持水平、同心转动。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：晶圆的旋转速度、清洗触头起始半径和终止半径、清洗液滴扫描送程节距、清洗扫描区域、气体的排放量、药液和纯水的输出和回收量由计算机控制。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：清洗扫描区域为正方形、矩形、弧形、环形、扇形、圆形中的任意一种。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：清洗方法通过触摸屏菜单进行选择，或者通过触摸屏输入等待选用。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述污染物包括金属离子污染物和非金属离子污染物。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述金属污染物包括：Li、Be、Na、Mg、Al、K、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Ag、Cd、Ba、Pb、Bi、Ce；所述非金属离子污染物包括：F^-、Cl^-、NO₃ ^-、SO₄ ^2-、NH₄ ⁺。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：完成一次清洗的药剂用量为100-200微升/次。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：最终清洁度为ICP-MS分析下限0.5x10⁹atoms/cm²。