CN104138870A - 硅片清洗装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种硅片清洗装置及方法，该装置包括：外置槽、内置槽、超/兆声波换能器、超/兆声波发生器、硅片夹及螺杆。外置槽开设有排液口。内置槽套设于外置槽内，内置槽的侧壁开设有进液口及出液口，出液口位于内置槽侧壁接近底部的位置。超/兆声波换能器设置于内置槽的底部。超/兆声波发生器与超/兆声波换能器相连接。硅片夹夹持硅片，硅片的待清洗面朝向超/兆声波换能器。螺杆与硅片夹相连接，螺杆带动硅片夹上下移动和旋转。本发明清洗硅片时，使硅片的待清洗面朝向超/兆声波换能器，并且使清洗硅片的清洗液循环流动，能够有效去除硅片上槽和通孔中的颗粒和污染物，提高清洗效果。

Description

硅片清洗装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种硅片清洗装置及方法。
背景技术
半导体器件是在半导体硅片上经过一系列不同的加工步骤形成晶体管和互连线而成的。为了使晶体管终端能和硅片连在一起，需要在硅片的电介质材料上做出导电的（例如金属）槽、孔及其他类似的结构作为半导体器件的一部分。槽和孔可以在晶体管之间、内部电路以及外部电路传递电信号和能量。
在形成互连结构时，硅片可能需要掩膜、刻蚀和沉积等工艺来形成半导体器件所需要的电子回路。特别是多层掩膜和刻蚀工艺可以在硅片的电介质层形成凹陷区域的图案，用于充当互连线的槽和通孔。为了去除槽和通孔中产生的颗粒和污染物，必须进行一个清洗步骤，通常采用湿法清洗去除槽和通孔中的颗粒和污染物。随着半导体器件特征尺寸的不断减小，槽和通孔的侧壁损失是维护临界尺寸的关键。为了减少或消除槽和通孔的侧壁损失，应用温和的、稀释的化学试剂或有时只用去离子水清洗具有图案的硅片。然而，稀释的化学试剂或去离子水往往不能有效的去除槽和通孔中的颗粒和污染物。所以，为了有效的去除槽和通孔中的颗粒和污染物，需要用到机械装置如超声波或兆声波装置。超声波或兆声波产生的能量可以在清洗液中产生微小气泡，当气泡爆开时产生的震动有助于将附着在槽和通孔中的颗粒和污染物从槽和通孔中剥离，从而达到清洗硅片的目的。
现有的硅片清洗装置将超声波或兆声波装置置于清洗槽的底部，在清洗硅片时，若干硅片竖直浸入清洗槽的清洗液中，此种清洗方式用于清洗有图案的硅片时，其清洗效果不是太理想，特别是，当硅片上槽和通孔的深度较深时，此种清洗方式不能有效去除槽和通孔底部的颗粒和污染物，从而导致半导体器件的成品率和可靠性降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效去除硅片上槽和通孔内的颗粒和污染物的硅片清洗装置及方法。
为实现上述目的，本发明提出一种硅片清洗装置包括：外置槽、内置槽、超/兆声波换能器、超/兆声波发生器、硅片夹及螺杆。外置槽开设有排液口。内置槽套设于外置槽内，内置槽的侧壁开设有进液口及出液口，出液口位于内置槽侧壁接近底部的位置。超/兆声波换能器设置于内置槽的底部。超/兆声波发生器与超/兆声波换能器相连接。硅片夹夹持硅片，硅片的待清洗面朝向超/兆声波换能器。螺杆与硅片夹相连接，螺杆带动硅片夹上下移动和旋转。
在一个实施例中，该硅片清洗装置还包括：供应桶、供应泵及排液管，供应桶通过管道分别与外置槽的排液口和内置槽的出液口相连接，供应泵的输入端与供应桶相连接，供应泵的输出端与内置槽的进液口相连接，排液管与连接供应桶及外置槽的排液口和内置槽的出液口的管道相连接，排液管上设置有排液阀。
在一个实施例中，该硅片清洗装置还包括加热装置，加热装置设置在供应泵的输出端与内置槽的进液口之间。
在一个实施例中，该硅片清洗装置还包括过滤装置，过滤装置设置在供应泵的输出端与内置槽的进液口之间。
在一个实施例中，硅片的待清洗面与超/兆声波换能器平行或呈一定角度。
为实现上述目的，本发明还提出一种硅片清洗方法，包括步骤：将清洗液输送至内置槽，清洗液在内置槽和外置槽之间循环流动；将硅片夹持于硅片夹上；将硅片浸入内置槽的清洗液中，硅片的待清洗面朝向超/兆声波换能器；打开超/兆声波发生器，超/兆声波换能器振动，同时使硅片夹上下移动并旋转；及关闭超/兆声波发生器，取出硅片。
在一个实施例中，硅片的待清洗面与超/兆声波换能器平行或呈一定角度。
在一个实施例中，清洗液输送至内置槽之前，对清洗液进行加热处理。
在一个实施例中，清洗液输送至内置槽之前，对清洗液进行过滤处理。
在一个实施例中，清洗液循环使用一时间段后，将一定量的清洗液排掉，同时向内置槽供应新鲜的清洗液。
综上所述，本发明清洗硅片时，使硅片的待清洗面朝向超/兆声波换能器，并且使清洗硅片的清洗液循环流动，能够有效去除硅片上槽和通孔中的颗粒和污染物，提高清洗效果。
附图说明
图1揭示了根据本发明的一实施例的硅片清洗装置的结构示意图。
图2揭示了根据本发明的一实施例的硅片清洗装置中的超/兆声波换能器与超/兆声波发生器的结构示意图。
图3揭示了根据本发明的一实施例的硅片清洗方法的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
参阅图1和图2，揭示了根据本发明的硅片清洗装置的一实施例的结构示意图，以及硅片清洗装置中的超/兆声波换能器与超/兆声波发生器的结构示意图。如图1和图2所示，该硅片清洗装置包括外置槽101及内置槽103，清洗液在外置槽101和内置槽103之间循环流动，以清洗置于内置槽103内的硅片110。具体地，外置槽101的底部开设有排液口102。内置槽103套设于外置槽101内，内置槽103的侧壁开设有进液口104及出液口105，出液口105位于内置槽103侧壁接近底部的位置。内置槽103的底部设置有超/兆声波换能器106，超/兆声波换能器106与超/兆声波发生器107相连接，如图2所示，超/兆声波发生器107产生高频信号并传送至超/兆声波换能器106，驱动超/兆声波换能器106振动并在内置槽103中的清洗液内产生大量微小气泡，微小气泡瞬间爆开，产生的高温和冲击波作用于硅片110上，从而去除附着在硅片110上的颗粒和污染物，硅片110被清洗干净。硅片110夹持在硅片夹109上，硅片夹109与螺杆108相连接，螺杆108带动硅片夹109在内置槽103内上下移动和旋转。清洗时，硅片110浸入内置槽103中的清洗液内，且硅片110的待清洗面朝向超/兆声波换能器106，并与超/兆声波换能器106平行，优选的，硅片110的待清洗面与超/兆声波换能器106呈一定角度，以便更好的去除硅片110上槽和通孔内的颗粒和污染物，提高清洗效果。
本发明硅片清洗装置还包括供应桶111、供应泵112及排液管115。供应桶111通过管道分别与外置槽101的排液口102和内置槽103的出液口105相连接。供应泵112的输入端与供应桶111相连接，供应泵112的输出端与内置槽103的进液口104相连接。因而，供应桶111、供应泵112、内置槽103及外置槽101之间构成循环通路，以供清洗液循环流动。排液管115与供应桶111及外置槽101的排液口102和内置槽103的出液口105之间的管道相连接，排液管115上设置有排液阀116。为了提高清洗效果，较佳的，在供应泵112的输出端与内置槽103的进液口104之间依次设置有加热装置113及过滤装置114。
本发明对硅片110的清洗过程如下：首先新鲜的清洗液输送至供应桶111，然后供应泵112将供应桶111中的清洗液通过内置槽103的进液口104输送至内置槽103。清洗液在被输送至内置槽103之前，先经由加热装置113加热处理和过滤装置114过滤处理。内置槽103中的清洗液从内置槽103的出液口105流出并通过管道流入供应桶111，用于循环使用。由于内置槽103的出液口105设置在内置槽103侧壁接近底部的位置，因此，沉积于内置槽103底部的清洗液中的颗粒和污染物能够随着清洗液流出内置槽103。此外，内置槽103中的清洗液满后溢出至外置槽101，外置槽101中的清洗液从外置槽101的排液口102流出并流入供应桶111，用于循环使用。将硅片110夹持于硅片夹109上，然后将硅片110浸入内置槽103的清洗液中，硅片110的待清洗面朝向超/兆声波换能器106，并与超/兆声波换能器106平行或呈一定角度。打开超/兆声波发生器107，超/兆声波换能器106振动，螺杆108带动硅片夹109上下移动并旋转，以对硅片110进行清洗。为了保证硅片110表面的超声波或兆声波能量密度分布均匀，从而有效地去除硅片110表面的颗粒和污染物而不会损伤硅片110表面元件结构，在清洗过程中，硅片夹109旋转的同时改变硅片110和超/兆声波换能器106之间的距离。硅片夹109每旋转一圈，硅片110和超/兆声波换能器106之间的距离增大或减小0.5λ/N，清洗过程中硅片110和超/兆声波换能器106之间的距离大小在0.5λn范围内变化，这里λ是超声波或兆声波的波长，N是一个从2到1000的整数，n是从1开始的整数。进一步的详细说明可参考本申请人于2009年5月8日提出的申请号为CN200910050834.2的发明专利申请。
硅片110清洗结束后，关闭超/兆声波发生器107，取出硅片110。在上述清洗过程中，当清洗液循环使用一时间段后，打开设于排液管115上的排液阀116，将一定量的清洗液排掉，同时向供应桶111供应新鲜的清洗液。
结合上述的清洗过程和图3所示，本发明还揭示了一种硅片清洗方法300，包括如下的步骤：
302.将清洗液输送至内置槽，清洗液在内置槽和外置槽之间循环流动。在一个实施例中，清洗液输送至内置槽之前，对清洗液进行加热处理。在另一个实施例中，清洗液输送至内置槽之前，还对清洗液进行过滤处理。
304.将硅片夹持于硅片夹上。
306.将硅片浸入内置槽的清洗液中，硅片的待清洗面朝向超/兆声波换能器。在一个实施例中，硅片的待清洗面与超/兆声波换能器平行或呈一定角度。
308.打开超/兆声波发生器，超/兆声波换能器振动，同时使硅片夹上下移动并旋转。
310.关闭超/兆声波发生器，取出硅片。
清洗液循环使用一时间段后，将一定量的清洗液排掉，同时向内置槽供应新鲜的清洗液。
由上述可知，本发明清洗硅片110时，使硅片110的待清洗面朝向超/兆声波换能器106，并且使清洗硅片110的清洗液循环流动，能够有效去除硅片110上槽和通孔中的颗粒和污染物，提高清洗效果。
综上所述，本发明硅片清洗装置及方法通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (10)

1.一种硅片清洗装置，其特征在于，包括：
外置槽，所述外置槽开设有排液口；
内置槽，所述内置槽套设于外置槽内，内置槽的侧壁开设有进液口及出液口，出液口位于内置槽侧壁接近底部的位置；
超/兆声波换能器，所述超/兆声波换能器设置于内置槽的底部；
超/兆声波发生器，所述超/兆声波发生器与超/兆声波换能器相连接；
硅片夹，所述硅片夹夹持硅片，所述硅片的待清洗面朝向超/兆声波换能器；及
螺杆，所述螺杆与硅片夹相连接，螺杆带动硅片夹上下移动和旋转。
2.根据权利要求1所述的硅片清洗装置，其特征在于，还包括供应桶、供应泵及排液管，所述供应桶通过管道分别与外置槽的排液口和内置槽的出液口相连接，所述供应泵的输入端与供应桶相连接，供应泵的输出端与内置槽的进液口相连接，所述排液管与连接供应桶及外置槽的排液口和内置槽的出液口的管道相连接，排液管上设置有排液阀。
3.根据权利要求2所述的硅片清洗装置，其特征在于，还包括加热装置，所述加热装置设置在供应泵的输出端与内置槽的进液口之间。
4.根据权利要求2所述的硅片清洗装置，其特征在于，还包括过滤装置，所述过滤装置设置在供应泵的输出端与内置槽的进液口之间。
5.根据权利要求1所述的硅片清洗装置，其特征在于，所述硅片的待清洗面与超/兆声波换能器平行或呈一定角度。
6.一种硅片清洗方法，其特征在于，包括步骤：
将清洗液输送至内置槽，清洗液在内置槽和外置槽之间循环流动；
将硅片夹持于硅片夹上；
将硅片浸入内置槽的清洗液中，硅片的待清洗面朝向超/兆声波换能器；
打开超/兆声波发生器，超/兆声波换能器振动，同时使硅片夹上下移动并旋转；及
关闭超/兆声波发生器，取出硅片。
7.根据权利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于，所述硅片的待清洗面与超/兆声波换能器平行或呈一定角度。
8.根据权利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于，所述清洗液输送至内置槽之前，对清洗液进行加热处理。
9.根据权利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于，所述清洗液输送至内置槽之前，对清洗液进行过滤处理。
10.根据权利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于，所述清洗液循环使用一时间段后，将一定量的清洗液排掉，同时向内置槽供应新鲜的清洗液。
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