CN106449482A - 一种晶圆边缘清洗装置及清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种晶圆边缘清洗装置及清洗方法，该装置包括：机械手臂，夹持晶圆两侧并通过旋转带动晶圆进行旋转；化学药液槽，设置于所述机械手臂下方，通过控制所述机械手臂的高度来控制晶圆与所述化学药液槽中的药液接触深度；多路氮气管路，设置于所述化学药液槽上方并对所述化学药液槽中的药液及晶圆进行氮气处理。本发明提出的晶圆边缘清洗装置及清洗方法，通过对晶圆边缘的清洗工艺进行改进，防止由于边缘产生的缺陷源头，而影响晶圆的良率。

Description

一种晶圆边缘清洗装置及清洗方法
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺领域，且特别涉及一种晶圆边缘清洗装置及清洗方法。
背景技术
摩尔定律(Moore’s Law)在过去的40多年间一直引领着半导体工艺技术的发展，研究者们也纷纷致力于缩小器件的特征尺寸，以期提高器件的性能、集成密度及电路的运行速度，从而实现大规模集成电路制造，同时节约生产成本。然而，随着器件特征尺寸的微缩，特别是当半导体工艺技术节点进入到深亚微米(Lg<130nm)，传统的等比例缩小定律已经越来越不明显。同时，由于器件的物理尺寸已经缩减到很小，一些小尺寸的缺陷对晶圆的影响越来越大，在湿法的工艺中经常遇到由于晶圆边缘的不良表现，通过湿法工艺后将其放大。从而影响了晶圆的良率。
随着集成电路工艺的发展，晶圆规格逐渐向大尺寸发展，12寸已逐渐成为集成电路制造的主流，未来甚至会发展到18寸及18寸以上。晶圆尺寸的扩大相应的引起晶圆边缘面积的扩大，对晶圆边缘缺陷的控制显得更加重要。
所谓晶圆边缘缺陷，是指薄膜(特别是一些黏附性较差的薄膜)在晶圆边缘积累(一般需要经过几次薄膜沉积)到一定程度之后，在内部应力或者外力的作用下发生剥落，如果掉到晶圆上的器件区，就成为影响产品良率的缺陷，严重的缺陷甚至会导致产品报废。
发明内容
本发明提出一种晶圆边缘清洗装置及清洗方法，通过对晶圆边缘的清洗工艺进行改进，防止由于边缘产生的缺陷源头，而影响晶圆的良率。
为了达到上述目的，本发明提出一种晶圆边缘清洗装置，包括：
机械手臂，夹持晶圆两侧并通过旋转带动晶圆进行旋转；
化学药液槽，设置于所述机械手臂下方，通过控制所述机械手臂的高度来控制晶圆与所述化学药液槽中的药液接触深度；
多路氮气管路，设置于所述化学药液槽上方并对所述化学药液槽中的药液及晶圆进行氮气处理。
进一步的，所述化学药液槽中的溶液为氢氟酸溶液、氢氟酸和硝酸混合溶液、或者去离子水。
进一步的，所述多路氮气管路包括第一氮气管路、第二氮气管路和第三氮气管路。
进一步的，所述第二氮气管路的出风口对着药液液面，吹出的氮气为防止晶圆旋转带动药液飞溅。
进一步的，所述第一氮气管路和第三氮气管路为对称设置于晶圆两侧，并分为由上至下三路管道设置，其氮气的强度由上至下由大变小设置，所述第一氮气管路和第三氮气管路的出风口对着所述晶圆边缘，为防止晶圆携带药液，在重力的作用下影响到晶圆的功能区域。
进一步的，所述多路氮气管路还包括第四氮气管路，其为氮气保护管路，防止第一氮气管路带来的药液影响第二氮气管路的效果。
进一步的，所述多路氮气管路还包括第五氮气管路和第六氮气管路，对称设置于晶圆两侧，其出风口正对晶圆边缘，为防止晶圆携带药液，并使晶圆的边缘干燥。
为了达到上述目的，本发明还提出一种晶圆边缘清洗方法，包括下列步骤：
通过机械手臂夹持晶圆两侧，并通过控制机械手臂的高度来控制晶圆与化学药液槽中的药液接触深度；
通过机械手臂的旋转带动所述晶圆进行旋转，使得所述晶圆的边缘依次接触药液；
通过对称设置于所述晶圆两侧的第一氮气管路和第三氮气对晶圆边缘吹出氮气，防止晶圆携带药液，在重力的作用下影响到晶圆的功能区域；
通过第二氮气管路对着药液液面吹出氮气，防止晶圆旋转带动药液飞溅；
通过第四氮气管路作为氮气保护管路防止第一氮气管路带来的药液影响第二氮气管路的效果；
当晶圆药液处理工艺完成后，通过机械手臂将所述晶圆向上上升，对称设置于晶圆两侧第五氮气管路和第六氮气管路同步上升，并对晶圆边缘吹出氮气，防止晶圆携带药液；
将所述化学药液槽中的溶液替换为去离子水，通过机械手臂将所述晶圆下降接触到去离子水并按照上述步骤进行晶圆清洗工艺；
当完成晶圆清洗工艺后，通过机械手臂将所述晶圆向上上升，对称设置于晶圆两侧第五氮气管路和第六氮气管路同步上升，并对晶圆边缘吹出氮气，使晶圆的边缘干燥，防止产生水渍。
进一步的，所述第一氮气管路和第三氮气管路分为由上至下三路管道设置，其氮气的强度由上至下由大变小设置。
进一步的，所述机械手臂控制晶圆按照顺时针方向旋转。
本发明提出的晶圆边缘清洗装置及清洗方法，通过机械手臂的旋转带动晶圆的转动，在晶圆的下方接触化学药液，通过化学反应达到清洗晶圆边缘的残留的物质，并通过多路氮气管路在清洗过程中进行氮气处理，保证晶圆边缘的清洗效果，防止由于边缘产生的缺陷源头，而影响晶圆的良率。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的晶圆边缘清洗装置结构示意图。
图2所示为第一氮气管路、第二氮气管路和第三氮气管路位置示意图。
图3所示为本发明较佳实施例的晶圆边缘清洗方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的晶圆边缘清洗装置结构示意图。本发明提出一种晶圆边缘清洗装置，包括：机械手臂100，夹持晶圆10两侧并通过旋转带动晶圆10进行旋转；化学药液槽200，设置于所述机械手臂100下方，通过控制所述机械手臂100的高度来控制晶圆10与所述化学药液槽200中的药液接触深度；多路氮气管路300，设置于所述化学药液槽200上方并对所述化学药液槽200中的药液及晶圆10进行氮气处理。
根据本发明较佳实施例，所述化学药液槽200中的溶液为氢氟酸溶液、氢氟酸和硝酸混合溶液、或者去离子水，使用化学药液，例如氢氟酸溶液或氢氟酸和硝酸混合溶液时，通过化学反应达到清洗晶圆边缘的残留的物质，主要是一些前层盖在上面的氧化物，氮化物，金属等等；使用去离子水时，可以清洗晶圆，去除残留的化学药液。
请参考图2，图2所示为第一氮气管路、第二氮气管路和第三氮气管路位置示意图。所述多路氮气管路300包括第一氮气管路310、第二氮气管路320和第三氮气管路330。所述第二氮气管路320的出风口对着药液液面，吹出的氮气为防止晶圆10旋转带动药液飞溅(晶圆的旋转数度设置较慢)，第二氮气管路320的氮气强度不应该太大，只要药液没有飞溅即可。
所述第一氮气管路310和第三氮气管路330为对称设置于晶圆10两侧，并分为由上至下三路管道设置，其氮气的强度由上至下由大变小设置，防止影响到下方的氮气的作用，和药液面的起伏，所述第一氮气管路310和第三氮气管路330的出风口对着所述晶圆边缘，为防止晶圆携带药液，在重力的作用下影响到晶圆的功能区域。
所述多路氮气管路300还包括第四氮气管路340，其为氮气保护管路，防止第一氮气管路310带来的药液影响第二氮气管路320的效果。
所述多路氮气管路300还包括第五氮气管路350和第六氮气管路(晶圆背面，图中未示)，对称设置于晶圆10两侧，其出风口正对晶圆边缘，为防止晶圆携带药液，并使晶圆的边缘干燥。
请参考图3，图3所示为本发明较佳实施例的晶圆边缘清洗方法示意图。为了达到上述目的，本发明还提出一种晶圆边缘清洗方法，包括下列步骤：
步骤S100：通过机械手臂夹持晶圆两侧，并通过控制机械手臂的高度来控制晶圆与化学药液槽中的药液接触深度；
步骤S200：通过机械手臂的旋转带动所述晶圆进行旋转，使得所述晶圆的边缘依次接触药液；
步骤S300：通过对称设置于所述晶圆两侧的第一氮气管路和第三氮气对晶圆边缘吹出氮气，防止晶圆携带药液，在重力的作用下影响到晶圆的功能区域；
步骤S400：通过第二氮气管路对着药液液面吹出氮气，防止晶圆旋转带动药液飞溅；
步骤S500：通过第四氮气管路作为氮气保护管路防止第一氮气管路带来的药液影响第二氮气管路的效果；
步骤S600：当晶圆药液处理工艺完成后，通过机械手臂将所述晶圆向上上升，对称设置于晶圆两侧第五氮气管路和第六氮气管路同步上升，并对晶圆边缘吹出氮气，防止晶圆携带药液；
步骤S700：将所述化学药液槽中的溶液替换为去离子水，通过机械手臂将所述晶圆下降接触到去离子水并按照上述步骤进行晶圆清洗工艺；
步骤S800：当完成晶圆清洗工艺后，通过机械手臂将所述晶圆向上上升，对称设置于晶圆两侧第五氮气管路和第六氮气管路同步上升，并对晶圆边缘吹出氮气，使晶圆的边缘干燥，防止产生水渍。
根据本发明较佳实施例，所述第一氮气管路和第三氮气管路分为由上至下三路管道设置，其氮气的强度由上至下由大变小设置，氮气的强度由大变小，防止影响到下方的氮气的作用，和药液面的起伏。
进一步的，所述机械手臂控制晶圆按照顺时针方向旋转。
综上所述，本发明提出的晶圆边缘清洗装置及清洗方法，通过机械手臂的旋转带动晶圆的转动，在晶圆的下方接触化学药液，通过化学反应达到清洗晶圆边缘的残留的物质，并通过多路氮气管路在清洗过程中进行氮气处理，保证晶圆边缘的清洗效果，防止由于边缘产生的缺陷源头，而影响晶圆的良率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种晶圆边缘清洗装置，其特征在于，包括：
机械手臂，夹持晶圆两侧并通过旋转带动晶圆进行旋转；
化学药液槽，设置于所述机械手臂下方，通过控制所述机械手臂的高度来控制晶圆与所述化学药液槽中的药液接触深度；
多路氮气管路，设置于所述化学药液槽上方并对所述化学药液槽中的药液及晶圆进行氮气处理。
2.根据权利要求1所述的晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述化学药液槽中的溶液为氢氟酸溶液、氢氟酸和硝酸混合溶液、或者去离子水。
3.根据权利要求1所述的晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述多路氮气管路包括第一氮气管路、第二氮气管路和第三氮气管路。
4.根据权利要求3所述的晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述第二氮气管路的出风口对着药液液面，吹出的氮气为防止晶圆旋转带动药液飞溅。
5.根据权利要求3所述的晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述第一氮气管路和第三氮气管路为对称设置于晶圆两侧，并分为由上至下三路管道设置，其氮气的强度由上至下由大变小设置，所述第一氮气管路和第三氮气管路的出风口对着所述晶圆边缘，为防止晶圆携带药液，在重力的作用下影响到晶圆的功能区域。
6.根据权利要求3所述的晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述多路氮气管路还包括第四氮气管路，其为氮气保护管路，防止第一氮气管路带来的药液影响第二氮气管路的效果。
7.根据权利要求3所述的晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述多路氮气管路还包括第五氮气管路和第六氮气管路，对称设置于晶圆两侧，其出风口正对晶圆边缘，为防止晶圆携带药液，并使晶圆的边缘干燥。
8.一种晶圆边缘清洗方法，其特征在于，包括下列步骤：
通过机械手臂夹持晶圆两侧，并通过控制机械手臂的高度来控制晶圆与化学药液槽中的药液接触深度；
通过机械手臂的旋转带动所述晶圆进行旋转，使得所述晶圆的边缘依次接触药液；
通过对称设置于所述晶圆两侧的第一氮气管路和第三氮气对晶圆边缘吹出氮气，防止晶圆携带药液，在重力的作用下影响到晶圆的功能区域；
通过第二氮气管路对着药液液面吹出氮气，防止晶圆旋转带动药液飞溅；
通过第四氮气管路作为氮气保护管路防止第一氮气管路带来的药液影响第二氮气管路的效果；
当晶圆药液处理工艺完成后，通过机械手臂将所述晶圆向上上升，对称设置于晶圆两侧第五氮气管路和第六氮气管路同步上升，并对晶圆边缘吹出氮气，防止晶圆携带药液；
将所述化学药液槽中的溶液替换为去离子水，通过机械手臂将所述晶圆下降接触到去离子水并按照上述步骤进行晶圆清洗工艺；
当完成晶圆清洗工艺后，通过机械手臂将所述晶圆向上上升，对称设置于晶圆两侧第五氮气管路和第六氮气管路同步上升，并对晶圆边缘吹出氮气，使晶圆的边缘干燥，防止产生水渍。
9.根据权利要求8所述的晶圆边缘清洗方法，其特征在于，所述第一氮气管路和第三氮气管路分为由上至下三路管道设置，其氮气的强度由上至下由大变小设置。
10.根据权利要求8所述的晶圆边缘清洗方法，其特征在于，所述机械手臂控制晶圆按照顺时针方向旋转。
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