CN105334698A - 用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统及清洁方法 - Google Patents

Abstract

一种用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统及清洁方法。本发明在晶圆卡盘所位于的封闭腔室内设置喷头，上述喷头在需清洁晶圆卡盘时，对其表面提供低温喷雾，上述低温喷雾为具有一定质量的颗粒，携带一定的速度，能与晶圆卡盘表面的污染物发生碰撞，从而使上述污染物脱离卡盘表面，同时采用抽气装置对封闭腔室抽气，将上述污染物带出所述封闭腔室。上述过程不会引入新的污染物，且低温喷雾不会对晶圆卡盘表面造成破坏。

Description

用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统及清洁方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统及清洁方法。

背景技术

现有光刻机中晶圆卡盘在使用过程中，表面可能存在污染物，这会造成其支撑的晶圆表面突起或倾斜，在曝光过程中，会导致局部图形因为离焦而损失图形的保真度，也会因为晶圆局部的扭曲导致当前层图形与前层图形的对准发生偏差，从而最终导致良率的损失。

为清除晶圆卡盘表面的污染物，现有技术也有一些方案提出。例如打开晶圆卡盘所在的封闭腔室，将卡盘所在卡盘平台移出腔室后用研磨石去除污染物，这会破坏封闭腔室环境，且非常耗时耗力；又或采用光刻机台自带的研磨石研磨晶圆卡盘表面，而不需要将卡盘平台移出腔体。这两个方法都使用到高硬度的研磨石，通过直接的物理磨擦来去除污染物，长期使用会对晶圆卡盘带来物理磨损，而且研磨石本身也会有损耗和粘污，影响到研磨效果，甚至带来二次污染。

有鉴于此，本发明提供一种新的非接触式晶圆卡盘清洁系统及清洁方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明实现的目的是快速，无破坏地清洁光刻机中的晶圆卡盘。

为实现上述目的，本发明的一方面提供一种晶圆卡盘清洁系统，所述晶圆卡盘位于封闭腔室，清洁系统包括：

喷头，位于所述封闭腔室；

低温物质供应装置，与所述喷头相连，对晶圆卡盘表面提供低温喷雾；

抽气装置，用于在抽气过程中将晶圆卡盘表面的污染物带出所述封闭腔室。

可选地，所述喷头至少包括两个进出气装置，分别为低温喷雾喷嘴及抽气嘴，且沿喷头移动方向并排放置；所述低温物质供应装置与所述喷头的低温喷雾喷嘴相连，所述抽气装置与所述抽气嘴相连。

可选地，所述喷头还包括常温气体喷嘴，与低温喷雾喷嘴及抽气嘴沿喷头移动方向并排放置；所述晶圆卡盘清洁系统还包括：常温气体供应装置，与所述常温气体喷嘴相连。

可选地，所述低温喷雾的喷出方向与所述喷头的移动方向所形成的角度为锐角。

可选地，所述低温喷雾的喷出方向与所述喷头的移动方向所形成的角度范围为30度至60度。

可选地，相对于所述低温喷雾喷嘴，所述抽气嘴更靠近所述喷头移动方向。

可选地，所述低温喷雾喷嘴位于中间位置，所述抽气嘴位于喷头移动前进方向一侧，所述常温气体喷嘴位于对应的另一侧，所述常温气体的喷出方向与所述低温喷雾的喷出方向一致。

可选地，所述低温物质供应装置提供氩气、或氩气与氮气的混合气体的低温喷雾。

可选地，所述常温气体为氮气或干燥的空气。

可选地，所述喷头中的进出气装置为一端封闭的管体，所述管体上设置有多个开孔。

可选地，所述管体的长度大于或等于所述晶圆卡盘的直径。

可选地，还包括控制装置，控制喷头喷出低温喷雾时，沿单方向移动。

可选地，所述控制装置控制喷头喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，重新回到起点位置，再次重复上述喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，回到起点位置。

可选地，还包括温度检测装置，用于判断所述晶圆卡盘是否恢复至设定温度。

本发明的另一方面提供一种用于光刻机的晶圆卡盘清洁方法，所述晶圆卡盘位于封闭腔室，清洁方法包括：

控制喷头向晶圆卡盘表面喷出低温喷雾；

同时抽气装置对封闭腔室抽气，在抽气过程中将晶圆卡盘表面的污染物带出所述封闭腔室。

可选地，所述低温喷雾的成分为氩气、或氩气与氮气的混合气体。

可选地，喷头向晶圆卡盘表面喷出低温喷雾同时，还喷出常温气体。

可选地，喷头喷出低温喷雾时，沿单方向移动。

可选地，喷头喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，重新回到起点位置，再次重复上述喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，回到起点位置。

可选地，清洁完成后，对晶圆卡盘表面扫描成像，若污染物去除，则晶圆卡盘能继续使用，若污染物未去除，则继续上述清洁工序至污染物去除。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：1)本发明在晶圆卡盘所位于的封闭腔室内设置喷头，上述喷头在需清洁晶圆卡盘时，对其表面提供低温喷雾，上述低温喷雾为具有一定质量的颗粒，携带一定的速度，能与晶圆卡盘表面的污染物发生碰撞，从而使上述污染物脱离卡盘表面，同时采用抽气装置对封闭腔室抽气，将上述污染物带出所述封闭腔室。上述过程不会引入新的污染物，且低温喷雾不会对晶圆卡盘表面造成破坏。

2)可选方案中，喷头至少包括两个进出气装置，分别为低温喷雾喷嘴及抽气嘴，且沿喷头移动方向并排放置；即低温喷雾所轰击脱离晶圆卡盘表面的污染物不在封闭腔室内扩散即被抽出，避免了污染物重新粘附在晶圆卡盘表面。

3)可选方案中，在2)可选方案基础上，清洁系统还包括常温气体供应装置，喷嘴包括常温气体喷嘴，该常温气体供应装置与常温气体喷嘴相连，即喷头喷出低温喷雾时，还喷出常温气体，上述常温气体用于提供污染物被带出封闭腔室的流向，避免了污染物重新粘附在晶圆卡盘表面。

4)可选方案中，所述低温喷雾的喷出方向与所述喷头的移动方向所形成的角度为锐角，即低温喷雾所轰击脱离晶圆卡盘表面的污染物的运动方向与喷头移动方向大致一致，上述方案能使得晶圆卡盘表面所有区域被低温喷雾轰击，避免遗漏部分区域的污染物。

5)可选方案中，在4)可选方案基础上，相对于低温喷雾喷嘴，所述抽气嘴更靠近所述喷头移动方向，晶圆卡盘表面的污染物一旦被轰击脱离，即被抽气装置抽出封闭腔室。

6)可选方案中，在4)可选方案基础上，所述低温喷雾喷嘴位于中间位置，所述抽气嘴位于喷头移动前进方向一侧，所述常温气体喷嘴位于对应的另一侧，常温气体的喷出方向与所述低温喷雾的喷出方向一致，上述常温气体喷嘴及常温气体的喷出方向利于污染物被抽气嘴收集。

7)可选方案中，所述喷头中的进出气装置为一端封闭的管体，所述管体上设置有多个开孔，相对于从一个开孔轰击污染物，多个开孔同时对一片区域的污染物轰击能提高清洁效率。

8)可选方案中，喷头喷出低温喷雾时，沿单方向移动，上述单方向移动能避免卡盘表面重复污染，此外，相对于晶圆卡盘移动的方案，上述方案对现有的晶圆卡盘改动较小，因而实现清洁的成本较低。

9)可选方案中，喷头沿单方向移动至终点后，停止喷出低温喷雾，重新回到起点位置，再次重复上述喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，回到起点位置。多次重复清洗，有利于污染物的去除。

10)可选方案中，清洁系统还包括温度检测装置，用于判断所述晶圆卡盘是否恢复至设定温度。这是因为低温喷雾对晶圆卡盘清洗完毕后，晶圆卡盘温度会降低，为满足晶圆卡盘的使用温度要求，需将其温度提高至设定温度。上述过程可以采用对封闭腔室冲入不活泼常温气体实现，在温度检测装置检测到晶圆卡盘温度至设定温度时，停止上述冲入过程。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统的结构示意图；

图2是图1中的清洁系统在使用过程中的结构示意图；

图3是图2中P区域的放大图；

图4是本发明另一个实施例提供的用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统的结构示意图；

图5是图4中的清洁系统在使用过程中的结构示意图；

图6是图5中Q区域的放大图；

图7是本发明再一个实施例提供的用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有的晶圆卡盘清洁方法，要不需打开晶圆卡盘所在的封闭腔室，将卡盘取出去除污染物，这会破坏封闭腔室的环境，耗时；又或在封闭腔室内采用研磨石研磨晶圆卡盘表面，然而这会破坏晶圆卡盘表面。针对上述技术问题，本发明提出晶圆卡盘所位于的封闭腔室内设置喷头，上述喷头在需清洁晶圆卡盘时，对其表面提供低温喷雾，上述低温喷雾为具有一定质量的颗粒，携带一定的速度，能与晶圆卡盘表面的污染物发生碰撞，从而使上述污染物脱离卡盘表面，同时采用抽气装置对封闭腔室抽气，将上述污染物带出所述封闭腔室。上述过程不会引入新的污染物，且低温喷雾不会对晶圆卡盘表面造成破坏。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1所示是本发明一个实施例提供的用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统的结构示意图，图2是图1中的清洁系统在使用过程中的结构示意图，图3是图2中P区域的放大图。

参照图1所示，上述清洁系统包括：

喷头11，位于封闭腔室10；

低温物质供应装置12，与所述喷头11相连，对晶圆卡盘20表面提供低温喷雾；

抽气装置13，用于在抽气过程中将晶圆卡盘20表面的污染物带出所述封闭腔室10。

以下分别介绍各部件。

喷头11，如图1所示，包括两个进出气装置，分别为低温喷雾喷嘴111及抽气嘴112，两者沿喷头11移动方向并排放置。具体地，低温喷雾喷嘴111及抽气嘴112为一端封闭的管体，管体上具有多个孔113，例如分布在沿平行晶圆卡盘20表面的一条直线上，也可以交错分布在平行于晶圆卡盘20表面的两条或多条直线上。其它实施例中，上述孔113也可以具有一个。为了提高污染物去除效率，上述管体的长度选择大于或等于晶圆卡盘20的直径，例如对于300毫米的晶圆卡盘20，管体的长度大于或等于300毫米，小于500毫米。

此外，上述孔113的开设位置使得其内喷出的低温喷雾的方向与喷头11的移动方向(平行晶圆卡盘20表面)所形成的角度为锐角，即低温喷雾所轰击脱离晶圆卡盘20表面的污染物的运动方向与喷头11移动方向大致一致，上述方案能使得晶圆卡盘20表面所有区域被低温喷雾轰击，避免遗漏部分区域的污染物。研究表明，低温喷雾的喷出方向与喷头11的移动方向所形成的角度范围为30度至60度时，低温喷雾颗粒在平行晶圆卡盘20方向上的速度矢量分量与垂直晶圆卡盘20方向上的速度矢量分量分配关系，对晶圆卡盘20表面的污染物40(参见图2所示)去除效果较好。

低温物质供应装置12，与喷头11中的低温喷雾喷嘴111管体的另一端相连，用于提供低温喷雾。上述低温喷雾的成分例如为氩气(温度低于-189℃)、或氩气与氮气(温度低于-196℃)的混合气体，即低温物质供应装置12为液氩罐和/或液氮罐。上述低温喷雾颗粒具有一定的质量，因而其携带的动量能对污染物40颗粒产生一定冲击，使其脱离晶圆卡盘20表面，但又不会引入新的污染物。

抽气装置13，可以为现有的封闭腔室10的抽真空装置，也可以额外设置。在具体实施过程中，上述抽气装置13可以与封闭腔室10相连，也可以与喷头11相连，本实施例中与喷头11中的抽气嘴112相连，相对于前者方案，后者能使得低温喷雾所轰击脱离晶圆卡盘20表面的污染物40不在封闭腔室10内扩散即被抽出，避免了污染物40重新粘附在晶圆卡盘20表面。

此外，参照图2与图3所示，相对于低温喷雾喷嘴111，所述抽气嘴112更靠近喷头11移动方向，上述布置的好处在于：晶圆卡盘20表面的污染物40一旦被低温喷雾轰击脱离，即能被抽气装置13抽出封闭腔室10。

参照图1所示，封闭腔室10内，晶圆卡盘20由基台30支撑。

以下介绍利用上述清洁系统对晶圆卡盘进行清洁的方法。

在清洁过程中，如图2与图3所示，控制喷头11向晶圆卡盘20表面喷出低温喷雾；

同时抽气装置13对封闭腔室10抽气，在抽气过程中将晶圆卡盘20表面的污染物40带出所述封闭腔室10。

上述控制例如通过打开或关闭低温物质供应装置12与低温喷雾喷嘴111之间的电磁阀(未图示)实现。

上述清洁完成后，对晶圆卡盘20表面扫描成像，若污染物40去除，则晶圆卡盘20能继续使用，若污染物40未去除，则继续上述清洁工序至污染物40去除。换言之，光源或电子束能在上述晶圆卡盘20表面聚焦，清晰成像，则说明该表面无凹凸不平的颗粒污染物40存在。上述成像系统为现有的晶圆表面成像系统。

可以理解的是，上述低温喷雾对晶圆卡盘20表面清洗后，会引起晶圆卡盘20温度降低，为恢复至设定温度，上述设定温度例如为常温(300K)，可将封闭腔室10静置一段时间。为加快温度提升过程，也可以对封闭腔室10冲入不活泼气体，例如氮气、氩气。此时，可以在封闭腔室10内或晶圆卡盘20上设置温度检测装置(未图示)，例如温度传感器，当温度恢复至设定温度时，停止不活泼气体的冲入。

图4所示是本发明另一实施例提供的用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统的结构示意图。图5是图4中的清洁系统在使用过程中的结构示意图；图6是图5中Q区域的放大图。可以看出，该清洁系统与图1中的清洁系统大致相同，区别在于：清洁系统还包括常温气体供应装置14；喷头11还包括常温气体喷嘴114，与低温喷雾喷嘴111及抽气嘴112沿喷头11移动方向并排放置。常温气体喷嘴114为一端封闭的管体，管体上具有多个孔113，其它实施例中，也可以只具有一个孔113。常温气体供应装置14与常温气体喷嘴114的另一端相连。上述常温气体例如为氮气，即常温气体供应装置14为氮气罐，可以通过减压后引入喷头11(具体为常温气体喷嘴114)，其它实施例中也可以为干燥空气，可以理解的是，上述干燥空气为干净的空气，即不引入新的污染物。相应地，对于清洁方法，在清洁过程中，喷头11向晶圆卡盘20表面喷出低温喷雾同时，还喷出常温气体。常温气体用于提供污染物40(参见图5所示)被带出封闭腔室10的流向，避免了污染物40重新粘附在晶圆卡盘20表面。

本实施例中，如图5与图6所示，低温喷雾喷嘴111位于中间位置，抽气嘴112位于喷头11移动前进方向一侧，常温气体喷嘴114位于对应的另一侧，常温气体的喷出方向与低温喷雾的喷出方向一致。上述常温气体喷嘴114及常温气体的喷出方向利于污染物40被抽气嘴112收集。

图7所示是本发明再一实施例提供的晶圆卡盘清洁系统的结构示意图。参照图7与图4所示，上述清洁系统与图4中的清洁系统大致相同，区别在于：清洁系统还包括控制装置15，上述控制装置15控制喷头11喷出低温喷雾(或同时喷出常温气体)时，沿单方向移动。上述单方向移动例如在平行晶圆卡盘20表面所在的平面内，沿垂直喷头11管体轴向方向移动。相应地，对于清洁方法，在清洁过程中，喷头11喷出低温喷雾(或同时喷出常温气体)时，沿单方向移动。上述单方向移动能避免晶圆卡盘20表面重复污染。此外，也可以喷头11静止，晶圆卡盘20单方向移动，相对于晶圆卡盘20移动的方案，前者方案对现有的晶圆卡盘20改动较小，因而实现清洁的成本较低。

此外，控制装置15除了实现喷头11在喷出低温喷雾时单方向移动，还控制喷头11沿单方向移动至终点后，停止喷出低温喷雾，重新回到起点位置，再次重复上述喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，回到起点位置。上述起点与终点可以为晶圆卡盘20直径的两端。停止低温喷雾的喷出可以通过关闭低温物质供应装置12与喷头11(具体为低温喷雾喷嘴111)之间的电磁阀实现。可以理解的是，上述多次重复清洗，有利于污染物40(参见图5)的去除。可以理解的是，上述控制装置15也可以在图1的清洁系统中设置。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种用于光刻机的晶圆卡盘清洁系统，所述晶圆卡盘位于封闭腔室，其特征在于，所述清洁系统包括：

喷头，位于所述封闭腔室；

低温物质供应装置，与所述喷头相连，对晶圆卡盘表面提供低温喷雾；

抽气装置，用于在抽气过程中将晶圆卡盘表面的污染物带出所述封闭腔室。

2.根据权利要求1所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述喷头至少包括两个进出气装置，分别为低温喷雾喷嘴及抽气嘴，且沿喷头移动方向并排放置；所述低温物质供应装置与所述喷头的低温喷雾喷嘴相连，所述抽气装置与所述抽气嘴相连。

3.根据权利要求2所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述喷头还包括常温气体喷嘴，与低温喷雾喷嘴及抽气嘴沿喷头移动方向并排放置；所述晶圆卡盘清洁系统还包括：常温气体供应装置，与所述常温气体喷嘴相连。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述低温喷雾的喷出方向与喷头的移动方向所形成的角度为锐角。

5.根据权利要求4所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述低温喷雾的喷出方向与所述喷头的移动方向所形成的角度范围为30度至60度。

6.根据权利要求2所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，相对于所述低温喷雾喷嘴，所述抽气嘴更靠近喷头移动方向。

7.根据权利要求3所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述低温喷雾喷嘴位于中间位置，所述抽气嘴位于喷头移动前进方向一侧，所述常温气体喷嘴位于对应的另一侧，所述常温气体的喷出方向与所述低温喷雾的喷出方向一致。

8.根据权利要求2所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述低温物质供应装置提供氩气、或氩气与氮气的混合气体的低温喷雾。

9.根据权利要求3所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述常温气体为氮气或干燥的空气。

10.根据权利要求2或3所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述喷头中的进出气装置为一端封闭的管体，所述管体上设置有多个开孔。

11.根据权利要求10所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述管体的长度大于或等于所述晶圆卡盘的直径。

12.根据权利要求1所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，还包括控制装置，控制喷头喷出低温喷雾时，沿单方向移动。

13.根据权利要求12所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，所述控制装置控制喷头喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，重新回到起点位置，再次重复上述喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，回到起点位置。

14.根据权利要求1所述的晶圆卡盘清洁系统，其特征在于，还包括温度检测装置，用于判断所述晶圆卡盘是否恢复至设定温度。

15.一种用于光刻机的晶圆卡盘清洁方法，所述晶圆卡盘位于封闭腔室，其特征在于，所述清洁方法包括：

控制喷头向晶圆卡盘表面喷出低温喷雾；

同时抽气装置对封闭腔室抽气，在抽气过程中将晶圆卡盘表面的污染物带出所述封闭腔室。

16.根据权利要求15所述的晶圆卡盘清洁方法，其特征在于，所述低温喷雾的成分为氩气、或氩气与氮气的混合气体。

17.根据权利要求15所述的晶圆卡盘清洁方法，其特征在于，喷头向晶圆卡盘表面喷出低温喷雾同时，还喷出常温气体。

18.根据权利要求15所述的晶圆卡盘清洁方法，其特征在于，喷头喷出低温喷雾时，沿单方向移动。

19.根据权利要求18所述的晶圆卡盘清洁方法，其特征在于，喷头喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，重新回到起点位置，再次重复上述喷出低温喷雾同时单方向移动，至终点后停止喷出低温喷雾，回到起点位置。

20.根据权利要求15所述的晶圆卡盘清洁方法，其特征在于，清洁完成后，对晶圆卡盘表面扫描成像，若污染物去除，则晶圆卡盘能继续使用，若污染物未去除，则继续上述清洁工序至污染物去除。