CN102214559A

CN102214559A - 晶圆亲水面表面清洗方法

Info

Publication number: CN102214559A
Application number: CN2011101331648A
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的亲水面表面局部定位清洗方法。对工艺处理过程中做不到完全疏水面的晶圆、以及因材质的缘故不会成为疏水面的晶圆，在清洗时因清洗液滴在晶圆表面铺展，导致清洗液残留在晶圆表面无法回收。采用气相包裹法局部定位清洗方法，可以成功地完成亲水面晶圆清洗任务，解决了液滴在晶圆亲水面铺展无法回收的难题。

Description

晶圆亲水面表面清洗方法

技术领域

本发明涉及一种晶圆表面局部定位清洗方法，特别涉及一种采用气相包裹法对亲水面晶圆的局部定位清洗方法。

背景技术

半导体制造业中常常发生晶圆表面局部污染，导致这些局部面上的IC品质不良甚至报废。因此，晶圆表面局部清洗将成为半导体制造中重要的一项工艺。浸泡清洗法把整片晶圆浸泡在药剂和纯水中多次清洗，导致化学药剂和纯水消耗巨大，而且对排放的污水进行处理需要额外的成本。另外，在整块晶圆中对不需要进行清洗的部分也进行了清洗。本发明专利提出了一种局部定位清洗方法，可以适用于亲水性表面晶圆的清洗。迄今为止，局部清洗方法要求晶圆表面具备疏水性，对于未经处理100％亲水性表面的晶圆或者具有部分表面亲水性的晶圆，这种局部定位清洗方法并不适用。在使用疏水面晶圆的局部定位清洗方法时，亲水药剂液滴和疏水性晶圆表面接触，液滴在晶圆表面不浸润，可以完成清洗任务并且被回收。当亲水药剂液滴和亲水性晶圆表面接触时，液滴在晶圆表面铺展，使清洗任务无法进行下去，并且清洗后的液滴也无法回收，导致清洗失败。

发明内容

针对亲水性晶圆表面清洗技术难题，本发明提出一种新颖的气相包裹法，在亲水面晶圆进行清洗时，可以避免清洗药剂在晶圆表面不受限制铺展导致清洗失败的问题。这样可以使用微量的清洗液滴，达到对亲水面晶圆特定微表面进行清洗的目的。

为解决亲水性表面清洗技术问题，本发明设计了如下的技术方案：

设计了一种特殊的定位清洗触头，在触头内部安装清洗液输出/回收二根管道、外部周围加上一个有空隙的套管，在内外部之间的缝隙中注入高速气体。当高速气体接触到晶圆表面时，会向四周发散形成一堵气墙。内部管道输出的药剂液滴在亲水面晶圆表面进行清洗时，在气体的阻隔作用下液体无法在晶圆表面完全铺展，就好像被气体包裹起来了一样。当触头平行移动的时候，气体包裹推动中心液滴随着清洗触头移动。液滴在清洗过程中始终保持液滴状结构完成特定微表面的清洗任务，最后被回收。这样，即使晶圆表面不是100％的疏水面时，当清洗液滴遇到局部亲水面时液滴也保持液滴形状进行移动，最后完成清洗任务并且可以被回收。利用这一方法，输出清洗液，精确控制触头的移动即可成功地对亲水面晶圆进行局部定位清洗。

由于可以对晶圆的污染区域进行精确定位清洗，整个清洗过程中消耗的化学药剂与纯水量仅为100-200微升/次，相较于传统浸泡清洗法中药剂与纯水以升为清洗用量单位，大大提高了资源利用率与清洗精确度。根据实物测量，最终清洁度可达到ICP-MS检测的下限值0.5X10⁹atoms/cm²，一次清洗可以去除80％的污染物，3次清洗几乎可以去除90％以上的污染物。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 ⁺。

附图说明

图1清洗触头结构。

图2采用亲水面清洗触头对晶圆进行清洗的模式示意之定半径清洗。

图3采用亲水面清洗触头对晶圆进行清洗的模式示意之环状清洗。

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法进行晶圆亲水表面清洗：

清洗装置为定位清洗触头1，该触头为双层结构(图1)，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5中注入高速气体2。

选定清洗的晶圆后，采用电测等方法测出污染区域数据并存储在计算机中待查，然后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本体下侧的三个转轮一起转动。上述同心调整机构使晶圆保持水平、同心，转动。

计算机读取按照测得的污染物分布区域数据开始清洗，先将触头1到位，之后供应内部气体的泵开始工作，由空气导管5中吹出包裹液滴的高速气体2，随之清洗液输出管道3输出清洗药液，药液在触头顶端与晶圆表面形成气相包裹的液滴。触头按计算机指令在污染物分布区域内移动，液滴对污染区域进行清洗。

对指定污染区域进行清洗过程中，新鲜清洗液滴不断地输出，清洗后的废液滴被清洗液回收管道4回收，一直到指定污染面用药剂清洗完毕。最后，切换用纯水进行清洗作业，一直到指定污染面全部清洗完毕。

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)(图2、3)、气体的排放量、药液和纯水的输出和回收量由计算机控制。

本发明并不局限于该具体实施方式本身，任何能够由本发明内容概括得出的方案均包含在本发明的技术方案范围之中。

Claims

1.一种半导体晶圆的亲水面表面局部定位清洗方法，其特征在于：利用定位清洗触头对半导体晶圆的亲水微表面进行清洗；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，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，在气体导管中注入高速气体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当定位清洗触头在亲水性晶圆表面平行移动进行清洗时按照如下步骤进行：

(1)触头到位；

(2)由气体导管中吹出高速气体，高速气体接触到晶圆表面后向四周发散形成气墙；

(3)触头中的清洗液输出管道流出清洗液滴，清洗液滴在气体作用下于触头顶端与晶圆表面形成为气相包裹的液滴；

(4)气相包裹的清洗液滴随着清洗触头移动，并在清洗过程中始终保持液滴状结构；

(5)在对指定污染区域进行清洗过程中，新鲜清洗液滴不断地输出，清洗废液滴不断地通过回收导管回收，直到污染区域清洗完毕；

(6)清洗药液完成清洗后切换成纯水清洗，直到晶圆污染面清洗完毕。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：使气体导管中吹出高速气体的设备为气体泵，气体泵与触头相连接。

4.如权利要求3中所述的方法，其特征在于：清洗前按照晶圆测试数据，确定污染物分布区域。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的方法，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。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：利用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。

7.如权利要求6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。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：清洗扫描区域正方形、矩形、弧形、环形、扇形、圆形中的任意一种。