CN102779726A - 晶圆清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆清洁方法，其包含：(1)提供一晶圆清洗设备，包含有一清洁海棉头，用来刷洗一待清洗晶圆的一表面；(2)进行一预调整流程，利用一虚设晶圆对清洁海棉头进行预调整；以及(3)进行一标准清洗流程，用经过预调整的该清洁海棉头刷洗待清洗晶圆的表面。虚设晶圆的表面上包含有多个向上突出的结构，用来将该清洁海棉头上的剩余纤维或剩余物刮除。

Description

晶圆清洗方法
技术领域
本发明关于一种工作部件的清洁方法，特别是有关于一种需要高度洁净的半导体晶圆的清洁方法。
背景技术
在半导体工业中，化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)技术被广泛使用于平坦化晶圆上的材料层。在化学机械抛光操作过程中，浆料被分散在抛光垫的表面，而且抛光垫表面以及晶圆表面间彼此进行相对运动及摩擦，该相对运动会对晶圆表面造成机械以及化学的抛光作用力，经过这样的程序，可以得到一相当平整的晶圆表面。
经过化学机械抛光的处理程序后，晶圆会被移送至清洗单元，并以聚乙烯醇(PVA)材质的清洁海棉头进行刷洗，此清洁海棉头配置在清洗刷头上，并沿着一预定路线往复运动。在刷洗的时后，受到超音波震荡的水柱会喷洒至晶圆的表面，用来清洗掉晶圆表面上的剩余颗粒。当此清洁海棉头清洁一些晶圆后，颗粒会黏附或陷于清洁海棉头内，该黏附颗粒的清洁海棉头会对后续进行清洗的晶圆造成污染，甚至损伤。因此，上述的清洁海棉头在经过一段使用期间后，就必须更换全新的清洁海棉头，以维持其清洁的效能。
但是，在初清洗的阶段，申请人发现新的清洁海棉头反而会展现出较差的清洁效果，此较差的清洁效果会影响晶圆中的集成电路的可靠度以及效能。因此，有必要提供一种改进过的半导体清洁方法，而且此清洁方法不会使晶圆处理成本提高。
发明内容
本发明的主要目的是提供一改进过的晶圆清洁方法，用来有效解决上述公知技术的问题。
根据本发明，提供一晶圆清洗设备，包含有(1)提供一晶圆清洗设备，包含有一清洁海棉头，用来刷洗一待清洗晶圆的一表面(2)进行一预调整流程，利用一虚设晶圆对清洁海棉头进行预调整、以及(3)进行一标准清洗流程，用经过预调整的该清洁海棉头刷洗待清洗晶圆的表面。根据本发明的一优选实施例，预调整流程包含(1)将虚设晶圆装载到晶圆清洗设备中(2)旋转并润湿该虚设晶圆，以及(3)将该清洁海棉头抵住该虚设晶圆，同时来回扫瞄摆动该清洁海棉头。虚设晶圆的表面上包含有多个向上突出的结构，用来将清洁海棉头上的剩余纤维或剩余物刮除。
附图说明
图1是本发明用来清洁晶圆表面的部分刷洗清洁器的示意图。
图2是本发明的一优选实施例的清洁晶圆表面的标准清洗流程的流程图。
图3是本发明优选实施例的晶圆清洗方法的流程图。
图4是本发明优选实施例的使用一特定虚设晶圆的预调整状态的新替换聚乙烯醇清洁海棉头的截面图。
图5是本发明优选实施例的预调整流程的流程图。
其中，附图标记说明如下：
10   刷洗清洁器          11     半导体晶圆
11a  晶圆表面            12     清洁海棉头
12’ 新清洁海棉头        14     机械臂
16   喷嘴                18     喷嘴
41   虚设晶圆            41a    表面
42   向上突出的结构      42a    上圆角
100  标准清洗流程        102    步骤
104  步骤                106    步骤
108  步骤                110    步骤
122  剩余纤维            300    晶圆清洗方法
302  步骤                304    步骤
306  步骤                500    预处理流程
502  步骤                504    步骤
506  步骤                508    步骤
510  步骤                P      纯水
U    纯水
具体实施方式
本发明涉及一种改进过的清洁方法，用来清洁需要高度洁净的工作组件，如半导体晶圆。如上所述，PVA材质的清洁海棉头或刷洗清洁器的刷洗头可被用来刷洗半导体晶圆表面，但是，因为其使用寿命有限，因此在经过一段使用期间后就必须进行替换，以维持其清洗效能。
但是，申请人发现，在初清洗的阶段，新的清洁海棉头或刷洗头会展现出较差的清洁效果，此较差的清洁效果会影响到晶圆中集成电路的可靠度以及效能。申请人发现此现象可部分是因为附着于新的清洁海棉头的剩余纤维。而申请人相信此剩余纤维是在清洗刷制造的过程中所产生。申请人于是提出本发明以解决此问题。
请参考图1以及图2，其中图1是本发明用来清洁半导体晶圆表面的刷洗清洁器的部分示意图。图2是一标准清洗流程图。根据本发明的优选实施例，必须要在当新替换的聚乙烯醇清洁海棉头呈现良好的清洁状态的时候，才会进行上述的标准清洗流程。标准清洗流程100可以于刷洗清洁器10或任何相似的晶圆清洗设备中进行。标准清洗流程100包含多个步骤，这些步骤可被单独或同时施行。在步骤102中，一具有待清洗晶圆表面11a的半导体晶圆11被装载入一刷洗清洁器10。此半导体晶圆11在进行标准清洗流程100前，可先进行化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)处理程序。在刷洗清洁器中，半导体晶圆11可被晶圆支撑装置所支持，如晶圆支撑平台、吸盘(chuck)、滚筒(roller)、或任何适合的方式。在步骤104中，半导体晶圆11会在一预设定转速进行旋转，例如1000-5000转/分钟。在步骤106中，聚乙烯醇清洁海棉头12被压抵住半导体晶圆11的待清洁晶圆表面11a，用来刷洗半导体晶圆11，而且此聚乙烯醇清洁海棉头12连接于一机械臂14，而此机械臂14沿着一预定路径来回扫描摆动聚乙烯醇清洁海棉头12。在其它例子中，聚乙烯醇清洁海棉头12可绕着轴心旋转。在刷洗的同时，可以经由一喷嘴16喷洒纯水P至待清洁的晶圆表面11a，用来湿润待清洁的晶圆表面11a。在步骤108中，一液体，例如纯水U，可经过一喷嘴18施以超声波震荡并喷洒到待清洁的晶圆表面11a。在步骤110中，以高速旋转半导体晶圆11，进行一旋转干燥步骤。最后，完成了标准清洁流程。
请参考图3到图5。图3是本发明优选实施例的晶圆清洗方法的流程图，特别适合于刚替换新聚乙烯醇清洁海绵头的刷洗清洁器。图4是本发明优选实施例的使用一特定虚设晶圆于预调整状态中的新替换清洁海棉的截面图。图5是本发明优选实施例的预调整流程的流程图。如图3、图4所示，根据本发明的晶圆清洗方法大致上包含三个步骤。在步骤302中，如图4所示，于图1的清洁海棉头12被一新清洁海绵头12’替换。聚乙烯醇材质的新清洁海绵头上会有多个剩余纤维122或剩余物，其会影响晶圆刷洗清洁步骤的效能。在步骤302中，进行一预处理程序，以一虚设晶圆41移除位于新替换的清洁海绵头12’表面的剩余纤维122或剩余物。在步骤304中，当施加于新替换的清洁海绵头12’的预处理流程完毕后，如图1所示，虚设晶圆41从刷洗清洁器10卸载。在步骤306中，待清洁的半导体晶圆接着被装载入于刷洗清洁器10中，并且进行一标准清洗流程，如图2所示。
请参考图4及图5。根据本发明的优选实施例，在此针对预处理流程500的内容详细解说。预处理流程500中的各步骤可被各自或同时进行。于其它优选实施例中，该些步骤的顺序流程可能会不同。待刷洗清洁器的清洁海绵头(或清洗刷)一经替换后，即可启动(步骤502)预处理流程500。当预处理流程500启动后，表面41a具有不规则形貌的虚设晶圆41会装载入于刷洗清洁器10中，而且直接与新清洁海绵头12’接触，此虚设晶圆同时会被晶圆支撑平台、真空吸盘(vacuum chuck)、滚轮、或任何适合的方式所支持(步骤504)。虚设晶圆41会在一预设定转速进行旋转，例如1000-5000转/分钟，并而且可介由喷洒纯水，用来润湿虚设晶圆41的表面41a(步骤506)。新清洁海棉头12’被压抵住虚设晶圆41的表面41a。相同地，此清洁海棉头12’连接于一机械臂14，而此机械臂14沿着一预定路线来回扫描摆动清洁海棉头12。此时，位于虚设晶圆41表面41a的多个向上突出的结构42即可将新清洁海棉头12’上的剩余纤维或剩余物刮除(步骤508)。接着，分离新清洁海绵头12’与虚设晶圆41，而且将虚设晶圆41从刷洗清洁器10中卸载(步骤510)。此时，刷洗清洁器10就可以被用来刷洗标准晶圆。
位于图4下方的圆形区域是向上突出结构42的放大图。各向上突出结构42具有一上圆角42a，用来避免损害新清洁海绵头12’。突出的结构42较佳是一紧密數組(array)排列，而且在两相邻的向上突出的结构42间设有一间隙。举例来说，突出的结构42可以是制造于动态随机存储器阵列中的浅沟绝缘结构(shallow trench isolation，STI)，而且该动态随机存储器阵列属于一废弃晶圆，但不限于此。剩余纤维122或剩余物可保留于两相邻的向上突出的结构42间的间隙，不会使其再次污染新清洁海棉头12’。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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 (10)

1.一种晶圆清洗方法，其特征在于包含有：
提供一晶圆清洗设备，包含有一清洁海棉头，用来刷洗一待清洗晶圆的一表面；
进行一预调整流程，利用一虚设晶圆对该清洁海棉头进行预调整；以及
进行一标准清洗流程，以该经过预调整的该清洁海棉头刷洗该待清洗晶圆的该表面。
2.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于该晶圆清洗设备包含有一刷洗清洁器。
3.如权利要求2所述的晶圆清洗方法，其特征在于该刷洗清洁器包含有一晶圆支撑装置，用来固定并旋转该待清洗晶圆。
4.如权利要求2所述的晶圆清洗方法，其特征在于该刷洗清洁器包含有一机械臂，连接至该清洁海棉头，而且该机械臂沿着一预定往复扫瞄路径来回摆动该清洁海棉头。
5.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于该预调整流程包含有：
将该虚设芯片加载该晶圆清洗设备中；
旋转并润湿该虚设晶圆；以及
将该清洁海棉头抵住该虚设晶圆，同时来回扫瞄摆动该清洁海棉头。
6.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于该虚设晶圆其表面上包含有多个向上突出的结构，用来将该清洁海棉头上的剩余纤维或剩余物刮除。
7.如权利要求6所述的晶圆清洗方法，其特征在于该多个向上突出的结构以一紧密阵列排列，而且在两相邻的向上突出的结构间设设置有一间隙。
8.如权利要求6所述的晶圆清洗方法，其特征在于该多个向上突出的结构包含有制造于动态随机存储器阵列中的浅沟绝缘结构，而且该动态随机存储器阵列属于一废弃晶圆。
9.如权利要求6所述的晶圆清洗方法，其特征在于各多个向上突出的结构具有上圆角，避免损伤该清洁海棉头。
10.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于该清洁海棉头由聚乙烯醇材质构成。
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