CN104952695A - 晶圆清洗方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种晶圆清洗方法，使用清洗刷对晶圆的表面进行清洗，晶圆和清洗刷均自转，清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，在晶圆和清洗刷自转的同时，晶圆和清洗刷相对位移，相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。本发明还揭示了一种晶圆清洗设备，包括清洗腔，位于清洗腔内部的晶圆驱动及支撑机构和清洗刷，清洗腔上具有供晶圆进出的门，晶圆和清洗刷均自转，清洗刷能够接近或者远离晶圆的表面，还包括相对位移装置，相对位移装置在晶圆和清洗刷自转的同时，驱动晶圆和清洗刷相对位移，相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，更具体地说，涉及集成电路中的晶圆清洗技术。
背景技术
在晶圆抛光结束后，会在晶圆的表面留下大量的颗粒，这些颗粒必须及时被清除，否则会严重影响后续工艺。同时，晶圆表面的颗粒清洗地是否彻底，直接影响到最终晶圆的合格率。
图1揭示了现有技术中对晶圆表面进行清洗的示意图。如图1所示，晶圆101通常呈竖直状态放置在清洗腔102中，清洗腔102的侧面具有门104，门104供晶圆进出清洗腔。在清洗腔的内部设置有一组滚轮106和一对清洗刷108。一组滚轮106用于支撑晶圆101并驱动晶圆101转动，通常滚轮106的数量至少有三个，底部两个顶部一个，三个滚轮106构成对于晶圆101稳定地支撑。三个滚轮106在驱动机构的驱动下转动，通常以相同的速率同方向转动，以带动晶圆101转动。一对清洗刷108能分别绕各自的轴转动，清洗刷108的布置方向与晶圆101的表面平行。通常的清洗过程如下：
打开清洗腔102的门104，将晶圆101放入清洗腔102中并架设在滚轮106上，滚轮106开始转动，带动晶圆101一起转动。一对清洗刷108合拢使得清洗刷108接近晶圆101的正反表面，此处“接近”的含义是至清洗刷108能够对晶圆101的表面进行有效地清洗，具体的间隔距离、或者两者是否接触均可根据实际情况按照本领域内的常规标准进行选择。清洗刷108绕自身的轴转动。在清洗的过程中，晶圆和清洗刷都转动，结合喷洒的清洗液进行清洗过程。清洗完成后，一对清洗刷108分离，使得有足够的距离将晶圆101取出。再次打开门104，将清洗后的晶圆101取出。
以这种方式进行清洗，晶圆101每自转一周，晶圆101上的每一个点由清洗刷108清洗两次，在一些情况下，这种程度的清洗并不足以对颗粒进行彻底的清洗。如果要提高清洗率，只能通过延长清洗过程的时间的方式，但延长清洗过程的时间无疑会导致产量的下降。如果压缩清洗过程的时间，则不能保证颗粒被清洗干净，可能会影响到晶圆的合格率。于是，目前的清洗方式在工作效率和合格率之间难以做到平衡。
发明内容
本发明旨在提出一种晶圆的清洗技术，通过调整晶圆和清洗刷的运动方式，使得同样时间内晶圆被清洗的效率更高。
根据本发明的一实施例，提出一种晶圆清洗方法，使用清洗刷对晶圆的表面进行清洗，晶圆绕自身的圆心自转，清洗刷绕自身的转轴自转，清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，晶圆水平放置，在晶圆和清洗刷自转的同时，晶圆和清洗刷相对位移，相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
在一个实施例中，在晶圆和清洗刷自转的同时，清洗刷在水平方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径。或者在晶圆和清洗刷自转的同时，晶圆在水平方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径。
在一个实施例中，在晶圆的正反两面都配置清洗刷，同时对晶圆的正反两面进行清洗，在清洗时两侧的清洗刷合拢接近晶圆的表面，完成清洗后两侧的清洗刷分离远离晶圆的表面。
根据本发明的一实施例，提出一种晶圆清洗设备，包括清洗腔，位于清洗腔内部的晶圆驱动及支撑机构和清洗刷，清洗腔上具有供晶圆进出的门，晶圆驱动及支撑机构支撑晶圆并驱动晶圆绕自身的圆心自转，清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，清洗刷绕自身的转轴转动并且能够接近或者远离晶圆的表面，晶圆水平放置，该清洗设备还包括相对位移装置，相对位移装置在晶圆和清洗刷自转的同时，驱动晶圆和清洗刷相对位移，相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
在一个实施例中，晶圆驱动及支撑机构是夹具，夹具夹持晶圆的边缘并带动晶圆绕自身的圆心自转。相对位移装置是驱动马达，驱动马达连接到晶圆驱动及支撑机构，驱动晶圆驱动及支撑机构连同晶圆在晶圆和清洗刷自转的同时在水平方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径；或者驱动马达连接到清洗刷，驱动清洗刷在晶圆和清洗刷自转的同时在水平方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径。
在一个实施例中，清洗刷为两个，分别布置在晶圆的正反两面以同时对晶圆的正反两面进行清洗，在清洗时两个清洗刷合拢接近晶圆的表面，完成清洗后两侧的清洗刷分离远离晶圆的表面。
本发明的晶圆清洗方法和晶圆清洗装置调整了晶圆和清洗刷的运动方式，在两者自转的同时增加了相对的位移，使得在同样的时间段内，晶圆上的一个点被清洗刷清洗的次数更多，由此来提高清洗效率，获得更好的清洗效果与产量之间的平衡。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了现有技术中对晶圆进行清洗的示意图。
图2揭示了根据本发明的第一实施例，对晶圆进行清洗的示意图，其中晶圆被竖直设置且清洗刷往返移动。
图3揭示了根据本发明的第二实施例，对晶圆进行清洗的示意图，其中晶圆被竖直设置且晶圆往返移动。
图4揭示了根据本发明的第三实施例，对晶圆进行清洗的示意图，其中晶圆被水平设置且清洗刷往返移动。
图5揭示了根据本发明的第四实施例，对晶圆进行清洗的示意图，其中晶圆被竖直设置且晶圆往返移动。
具体实施方式
本发明提出一种晶圆清洗技术，在清洗过程中，在晶圆和清洗刷自转的同时使得晶圆和清洗刷之间也产生相对位移，这样在同样的时间内，晶圆上的一个点被清洗刷清洗的次数增加，能提高清洗效率。
第一实施例
参考图2所示，揭示了根据本发明的第一实施例对晶圆进行清洗的示意图。第一实施例中提出一种晶圆清洗设备，包括清洗腔202、位于清洗腔内部的晶圆驱动及支撑机构204和清洗刷206。清洗腔202的侧面具有供晶圆201进出的门203。晶圆驱动及支撑机构204支撑晶圆201并驱动晶圆201绕自身的圆心自转，清洗刷206布置在平行于晶圆表面的方向，清洗刷206绕自身的转轴转动并且能够接近或者远离晶圆的表面。以上的结构均与图1所示的现有技术类似。继续参考图2，在第一实施例中，该晶圆清洗设备还包括相对位移装置208，相对位移装置208在晶圆201和清洗刷206自转的同时，还驱动晶圆201和清洗刷206相对位移，并且相对位移的范围覆盖晶圆201的部分表面，相对位移的方向与清洗刷206的长度方向垂直。
在第一实施例中，晶圆201竖直放置。晶圆驱动及支撑机构204是一组滚轮，可以采用如图1所示的现有技术中的三个滚轮的结构，在底部布置两个滚轮，在顶部布置一个滚轮。该一组滚轮支撑晶圆201，并通过滚轮的旋转带动晶圆绕自身的圆心自转。相对位移装置208是驱动马达，驱动马达连接到晶圆驱动及支撑机构204，在该实施例中，相对位移装置208需要连接到所有的三个滚轮，相对位移装置208驱动晶圆驱动及支撑机构204，即三个滚轮连同晶圆201在晶圆和清洗刷自转的同时在竖直方向往返移动。由于清洗刷206在竖直方向内是保持不动的，晶圆驱动及支撑机构204和晶圆201的移动就形成了晶圆相对于清洗刷的相对位移。相对位移装置208带动晶圆进行往返的行程不大于晶圆的直径。通常，会将这种相对位移的范围控制在晶圆的半径范围内，即以晶圆的圆心为中心，向上或者向下纵向移动各1/3直径的距离。对于圆形的晶圆来说，两端的宽度较窄，在两端进行清洗的话清洗刷的有效工作区域较小，效率不高，因此，将移动范围限定在较宽的中部是有利的。通过这种方式，在同样的时间内（比如晶圆旋转一周），晶圆上的一个点被清洗刷清洗的次数可以大于两次，比传统的方式多，由此提高的清洗效率和清洗效果。晶圆的自转旋转速度范围是5～100转/分钟，清洗刷的自转的旋转速度范围是50～1000转/分钟。相对位移的速度是5～20厘米/分钟。
第一实施例中的清洗刷206为两个，分别布置在晶圆201的正反两面以同时对晶圆的正反两面进行清洗，在清洗时两个清洗刷206合拢接近晶圆的表面，完成清洗后两侧的清洗刷206分离远离晶圆的表面。
第一实施例也体现了一种晶圆清洗方法，使用清洗刷对晶圆的表面进行清洗，晶圆被竖直放置，晶圆绕自身的圆心自转，清洗刷绕自身的转轴自转，清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，在晶圆和清洗刷自转的同时，晶圆在竖直方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径，使得晶圆和清洗刷相对位移且相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
第二实施例
参考图3所示，揭示了根据本发明的第二实施例对晶圆进行清洗的示意图。第二实施例中提出一种晶圆清洗设备，包括清洗腔302、位于清洗腔内部的晶圆驱动及支撑机构304和清洗刷306。清洗腔302的侧面具有供晶圆301进出的门303。晶圆驱动及支撑机构304支撑晶圆301并驱动晶圆301绕自身的圆心自转，清洗刷306布置在平行于晶圆表面的方向，清洗刷306绕自身的转轴转动并且能够接近或者远离晶圆的表面。以上的结构均与图1所示的现有技术以及图2所示的第一实施例类似。继续参考图3，在第二实施例中，该晶圆清洗设备还包括相对位移装置308，相对位移装置308在晶圆301和清洗刷306自转的同时，还驱动晶圆301和清洗刷306相对位移，并且相对位移的范围覆盖晶圆301的部分表面。相对位移的方向与清洗刷306的长度方向垂直。与第一实施例不同的是，第二实施例中相对位移装置308驱动清洗刷306在竖直方向往返移动，而晶圆驱动及支撑机构304和晶圆301是不动的。
在第二实施例中，晶圆301也是竖直放置。晶圆驱动及支撑机构304同样是一组滚轮，比如三个滚轮的结构，在底部布置两个滚轮，在顶部布置一个滚轮。滚轮支撑晶圆301，并通过滚轮的旋转带动晶圆绕自身的圆心自转。相对位移装置308是驱动马达，驱动马达连接到清洗刷306，驱动马达驱动清洗刷306在晶圆和清洗刷自转的同时在竖直方向往返移动，往返的行程不大于晶圆301的直径。在第二实施例中晶圆301在竖直方向内是保持不动的，所以清洗刷的移动同样形成与晶圆的相对位移。相对位移装置308带动清洗刷进行往返的行程不大于晶圆的直径。通常，会将这种相对位移的范围控制在晶圆的半径范围内，即以晶圆的圆心为中心，向上或者向下纵向移动各1/3直径的距离。对于圆形的晶圆来说，两端的宽度较窄，在两端进行清洗的话清洗刷的有效工作区域较小，效率不高，因此，将移动范围限定在较宽的中部是有利的。通过这种方式，在同样的时间内（比如晶圆旋转一周），晶圆上的一个点被清洗刷清洗的次数可以大于两次，比传统的方式多，由此提高的清洗效率和清洗效果。晶圆的自转旋转速度范围是5～100转/分钟，清洗刷的自转的旋转速度范围是50～1000转/分钟。相对位移的速度是5～20厘米/分钟。
第二实施例中的清洗刷306为两个，分别布置在晶圆301的正反两面以同时对晶圆的正反两面进行清洗，在清洗时两个清洗刷306合拢接近晶圆的表面，完成清洗后两侧的清洗刷306分离远离晶圆的表面。
第二实施例也体现了一种晶圆清洗方法，使用清洗刷对晶圆的表面进行清洗，晶圆被竖直放置，晶圆绕自身的圆心自转，清洗刷绕自身的转轴自转，清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，在晶圆和清洗刷自转的同时，清洗刷在竖直方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径，使得晶圆和清洗刷相对位移且相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
第三实施例
参考图4所示，揭示了根据本发明的第三实施例对晶圆进行清洗的示意图。第三实施例中提出一种晶圆清洗设备，包括清洗腔402、位于清洗腔内部的晶圆驱动及支撑机构404和清洗刷406。清洗腔402的侧面具有供晶圆401进出的门403。晶圆驱动及支撑机构404支撑晶圆401并驱动晶圆401绕自身的圆心自转，清洗刷406布置在平行于晶圆表面的方向，清洗刷406绕自身的转轴转动并且能够接近或者远离晶圆的表面。在第三实施例中，晶圆401被水平放置。该实施例中的晶圆驱动及支撑机构404是夹具，夹具404夹持晶圆401的边缘，夹具404旋转带动晶圆401绕自身的圆心自转。该晶圆清洗设备还包括相对位移装置408，相对位移装置408在晶圆401和清洗刷406自转的同时，还驱动晶圆401和清洗刷406相对位移，并且相对位移的范围覆盖晶圆401的部分表面。相对位移的方向与清洗刷406的长度方向垂直。
在第三实施例中，晶圆401水平放置。夹具夹持晶圆起到支撑和驱动旋转的功能。相对位移装置408是驱动马达，驱动马达408连接到晶圆驱动及支撑机构404，即夹具。驱动马达驱动夹具连同晶圆在晶圆和清洗刷自转的同时在水平方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径。由于清洗刷406在水平方向内是保持不动的，夹具连同晶圆在水平方向上的移动就形成了晶圆相对于清洗刷的相对位移。在第三实施例中，清洗刷406横向布置，相对位移的方向与清洗刷406的长度方向垂直，在水平面内纵向移动。相对位移装置408带动晶圆进行往返的行程不大于晶圆的直径。通常，会将这种相对位移的范围控制在晶圆的半径范围内，即以晶圆的圆心为中心，水平移动各1/3直径的距离。对于圆形的晶圆来说，两端的宽度较窄，在两端进行清洗的话清洗刷的有效工作区域较小，效率不高，因此，将移动范围限定在较宽的中部是有利的。通过这种方式，在同样的时间内（比如晶圆旋转一周），晶圆上的一个点被清洗刷清洗的次数可以大于两次，比传统的方式多，由此提高的清洗效率和清洗效果。晶圆的自转旋转速度范围是5～100转/分钟，清洗刷的自转的旋转速度范围是50～1000转/分钟。相对位移的速度是5～20厘米/分钟。
第三实施例中的清洗刷406为两个，分别布置在晶圆401的正反两面以同时对晶圆的正反两面进行清洗，在清洗时两个清洗刷406合拢接近晶圆的表面，完成清洗后两侧的清洗刷406分离远离晶圆的表面。
第三实施例体现了一种晶圆清洗方法，使用清洗刷对晶圆的表面进行清洗，晶圆被水平放置，晶圆绕自身的圆心自转，清洗刷绕自身的转轴自转，清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，在晶圆和清洗刷自转的同时，晶圆在水平方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径，使得晶圆和清洗刷相对位移且相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
第四实施例
参考图5所示，揭示了根据本发明的第四实施例对晶圆进行清洗的示意图。第四实施例中提出一种晶圆清洗设备，包括清洗腔502、位于清洗腔内部的晶圆驱动及支撑机构504和清洗刷506。清洗腔502的侧面具有供晶圆501进出的门503。晶圆驱动及支撑机构504支撑晶圆501并驱动晶圆501绕自身的圆心自转，清洗刷506布置在平行于晶圆表面的方向，清洗刷506绕自身的转轴转动并且能够接近或者远离晶圆的表面。与第三实施例类似，第四实施例中晶圆501也是水平放置。该实施例中的晶圆驱动及支撑机构504同样是夹具，夹具504夹持晶圆501的边缘，夹具504旋转带动晶圆501绕自身的圆心自转。该晶圆清洗设备还包括相对位移装置508，相对位移装置508在晶圆501和清洗刷506自转的同时，还驱动晶圆501和清洗刷506相对位移，并且相对位移的范围覆盖晶圆501的部分表面。相对位移的方向与清洗刷506的长度方向垂直。
在第四实施例中，晶圆501水平放置。夹具夹持晶圆起到支撑和驱动旋转的功能。相对位移装置508是驱动马达，驱动马达508连接清洗刷506。驱动马达驱动清洗刷506在晶圆和清洗刷自转的同时在水平方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径。由于晶圆501在水平方向内是保持不动的，清洗刷506在水平方向上的移动就形成了晶圆相对于清洗刷的相对位移。在第四实施例中，清洗刷506横向布置，相对位移的方向与清洗刷506的长度方向垂直，在水平面内纵向移动。相对位移装置508带动晶圆进行往返的行程不大于晶圆的直径。通常，会将这种相对位移的范围控制在晶圆的半径范围内，即以晶圆的圆心为中心，水平移动各1/3直径的距离。对于圆形的晶圆来说，两端的宽度较窄，在两端进行清洗的话清洗刷的有效工作区域较小，效率不高，因此，将移动范围限定在较宽的中部是有利的。通过这种方式，在同样的时间内（比如晶圆旋转一周），晶圆上的一个点被清洗刷清洗的次数可以大于两次，比传统的方式多，由此提高的清洗效率和清洗效果。晶圆的自转旋转速度范围是5～100转/分钟，清洗刷的自转的旋转速度范围是50～1000转/分钟。相对位移的速度是5～20厘米/分钟。
第四实施例中的清洗刷506为两个，分别布置在晶圆501的正反两面以同时对晶圆的正反两面进行清洗，在清洗时两个清洗刷506合拢接近晶圆的表面，完成清洗后两侧的清洗刷506分离远离晶圆的表面。
第四实施例也体现了一种晶圆清洗方法，使用清洗刷对晶圆的表面进行清洗，晶圆被水平放置，晶圆绕自身的圆心自转，清洗刷绕自身的转轴自转，清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，在晶圆和清洗刷自转的同时，清洗刷在水平方向往返移动，往返的行程不大于晶圆的直径，使得晶圆和清洗刷相对位移且相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
本发明的晶圆清洗方法和晶圆清洗装置调整了晶圆和清洗刷的运动方式，在两者自转的同时增加了相对的位移，使得在同样的时间段内，晶圆上的一个点被清洗刷清洗的次数更多，由此来提高清洗效率，获得更好的清洗效果与产量之间的平衡。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可对上述实施例做出种种修改或变化而不脱离本发明的发明思想，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (7)
1.一种晶圆清洗方法，使用清洗刷对晶圆的表面进行清洗，晶圆绕自身的圆心自转，清洗刷绕自身的转轴自转，清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，其特征在于，晶圆水平放置，在晶圆和清洗刷自转的同时，晶圆和清洗刷相对位移，所述相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
2.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，在晶圆和清洗刷自转的同时，清洗刷在水平方向往返移动，所述往返的行程不大于晶圆的直径。
3.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，在晶圆和清洗刷自转的同时，晶圆在水平方向往返移动，所述往返的行程不大于晶圆的直径。
4.如权利要求1～3中任一项所述的晶圆清洗方法，其特征在于，在晶圆的正反两面都配置清洗刷，同时对晶圆的正反两面进行清洗，在清洗时两侧的清洗刷合拢接近晶圆的表面，完成清洗后两侧的清洗刷分离远离晶圆的表面。
5.一种晶圆清洗设备，包括清洗腔，位于清洗腔内部的晶圆驱动及支撑机构和清洗刷，所述清洗腔上具有供晶圆进出的门，所述晶圆驱动及支撑机构支撑晶圆并驱动晶圆绕自身的圆心自转，所述清洗刷布置在平行于晶圆表面的方向，清洗刷绕自身的转轴转动并且能够接近或者远离晶圆的表面，其特征在于，晶圆水平放置，该晶圆清洗设备还包括相对位移装置，相对位移装置在晶圆和清洗刷自转的同时，驱动晶圆和清洗刷相对位移，所述相对位移的范围覆盖晶圆的部分表面且相对位移的方向与清洗刷的长度方向垂直。
6.如权利要求5所述的晶圆清洗设备，其特征在于，
所述晶圆驱动及支撑机构是夹具，所述夹具夹持晶圆的边缘并带动晶圆绕自身的圆心自转；
所述相对位移装置是驱动马达，驱动马达连接到晶圆驱动及支撑机构，驱动晶圆驱动及支撑机构连同晶圆在晶圆和清洗刷自转的同时在水平方向往返移动，所述往返的行程不大于晶圆的直径；或者所述驱动马达连接到清洗刷，驱动清洗刷在晶圆和清洗刷自转的同时在水平方向往返移动，所述往返的行程不大于晶圆的直径。
7.如权利要求5或6所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述清洗刷为两个，分别布置在晶圆的正反两面以同时对晶圆的正反两面进行清洗，在清洗时两个清洗刷合拢接近晶圆的表面，完成清洗后两侧的清洗刷分离远离晶圆的表面。
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