CN107564841A - 一种晶圆清洗缺陷的改善方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种晶圆清洗缺陷的改善方法和装置，其该方法包括：获取水槽的配置信息，所述配置信息包括所述水槽的容积、排水速度；根据所述配置信息确定所述水槽的理论排空时间，所述理论排空时间为所述水槽的容积和排水速度的比；根据所述排水速度、排水管的容积、化学溶液的浓度和粘度等确定排水延长时间；所述排水管连接所述水槽和排水阀；根据所述理论排空时间和所述排水延长时间，确定所述水槽的实际排水时间。可见，本申请可以使水槽中的残留的化学溶液清洗彻底，从而使得后续的清水洗净工序中，避免化学溶液回流和残留的发生，进而使得晶圆能够得到充分的清洗，使得晶圆表面整体缺陷有比较大的改善。

Description

一种晶圆清洗缺陷的改善方法和装置

技术领域

本申请涉及半导体晶圆工艺技术领域，特别是涉及一种晶圆清洗缺陷的改善方法和装置。

背景技术

随着集成电路特征尺寸进入到深亚微米阶段，集成电路晶圆制造工艺中所要求的晶圆表面的洁净度越来越苛刻，为了保证晶圆材料表面的洁净度，集成电路的制造工艺中存在数百道清洗工序，清洗工序占了整个制造过程的20％。

传统对晶圆表面清洗采用的清洗设备的主要清洗步骤一般先进行化学液清洗浸泡，然后进行清水洗净工序。由于晶圆在化学液清洗浸泡后，需要将化学液排出水槽，但由于在水槽排出化学液的过程中，水槽中依旧会残留一些化学液，导致在清水洗净工序中，水槽中的清水依旧存在化学液。这样，在后续的清水洗净工序中，由于化学液中会存在颗粒物，因此，晶圆表面会存在颗粒物之类的缺陷，从而无法减少晶圆上颗粒物的粘附，无法达到较好地清洗效果。

发明内容

发明人经研究发现，传统的清洗方式中，水槽排水的时间通常为理论上的水槽排空时间，即水槽容积和排水速度的比。由于水槽与排水阀之间存在一定长度的排水管，因此，按照理论上的水槽排空时间对化学液进行排出，虽然理论上可以将水槽中的化学液排出，但是水槽与排水阀之间的排水管仍然会残留一些化学液。这样，会导致后续的清水洗净工序中，排水管中残留的化学液会回流至水槽中，由于化学液中会存在颗粒物，从而造成晶圆会遭受到颗粒物的粘附，进而影响晶圆整体清洗效果不佳。

本申请的主要目的在于提供一种晶圆清洗缺陷的改善方法和装置，能够使得晶圆得到充分的清洗，减少晶圆上所粘附的颗粒物，从而使得晶圆表面整体缺陷有比较大的改善。

为了解决上述技术问题，第一方面，本申请提供了一种晶圆清洗缺陷的改善方法，该方法包括：

获取水槽的配置信息，所述配置信息包括所述水槽的容积、排水速度；

根据所述配置信息确定所述水槽的理论排空时间，所述理论排空时间为所述水槽的容积和排水速度的比；

根据所述排水速度和排水管的容积确定排水延长时间；所述排水管连接所述水槽和排水阀；

根据所述理论排空时间和所述排水延长时间，确定所述水槽的实际排水时间。

可选的，所述配置信息还包括所述水槽的补水速度；

所述方法还包括：

根据所述配置信息确定所述水槽的理论满水时间，所述理论满水时间为所述水槽的容积和补水速度的比；

根据所述补水速度和所述水槽的容积确定出补水延长时间；

根据所述理论满水时间和所述补水延长时间，确定所述水槽的实际补水时间。

可选的，所述水槽设置有喷淋管，所述配置信息还包括所述喷淋管的喷淋速度；所述理论满水时间为所述水槽的容积与补水速度和所述喷淋速度之和的比。

可选的，所述排水延长时间为所述理论排空时间的40％-60％。

可选的，所述补水延长时间为所述理论满水时间的40％-60％。

可选的，所述方法应用于DNS机台的水槽。

第二方面，本申请提供了一种晶圆清洗缺陷的改善装置，该装置包括：

获取单元，用于获取水槽的配置信息，所述配置信息包括所述水槽的容积、排水速度；

第一确定单元，用于根据所述配置信息确定所述水槽的理论排空时间，所述理论排空时间为所述水槽的容积和排水速度的比；

第二确定单元，用于根据所述排水速度和排水管的容积确定排水延长时间；所述排水管连接所述水槽和排水阀；

第三确定单元，用于根据所述理论排空时间和所述排水延长时间，确定所述水槽的实际排水时间。

可选的，所述配置信息还包括所述水槽的补水速度；

所述装置还包括：

第四确定单元，用于根据所述配置信息确定所述水槽的理论满水时间，所述理论满水时间为所述水槽的容积和补水速度的比；

第五确定单元，用于根据所述补水速度和所述水槽的容积确定出补水延长时间；

第六确定单元，用于根据所述理论满水时间和所述补水延长时间，确定所述水槽的实际补水时间。

可选的，所述排水延长时间为所述理论排空时间的100％-120％。

可选的，所述补水延长时间为所述理论满水时间的100％-120％。

由上述技术方案可以看出，本申请可以通过获取水槽的配置信息，并根据该配置信息确定该水槽的理论排空时间，以及根据排水速度和排水管的容积确定排水延长时间，其中，该排水管连接该水槽和排水阀。接着，根据该理论排空时间和该排水延长时间，确定该水槽的实际排水时间。以使得水槽对化学液进行排出时，可以将该水槽以及连接该水槽和排水阀的排水管中的化学液几乎完全排出，从而使得后续的清水洗净工序中，避免了化学液回流至水槽的情况发生，进而使得晶圆能够得到充分的清洗，减少晶圆上所粘附的颗粒物，使得晶圆表面整体缺陷有比较大的改善。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种晶圆清洗缺陷的改善方法的方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种使用传统清洗方式对晶圆清洗后的晶圆缺陷示意图；

图3为本申请实施例提供的一种使用S101-S104的清洗方式对晶圆清洗后的晶圆缺陷示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种晶圆清洗缺陷的改善方法的方法流程图；

图5为本申请实施例提供的使用传统清洗方式对晶圆清洗后的晶圆缺陷示意图；

图6为本申请实施例提供的使用S401-S403的清洗方式对晶圆清洗后的晶圆缺陷示意图；

图7为本申请实施例提供的一种晶圆清洗缺陷的改善装置。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

传统的晶圆清洗方式中，水槽排水的时间通常为理论上的水槽排空时间，但由于水槽与排水阀之间存在一定长度的排水管，因此，若按照理论上的水槽排空时间将化学液从水槽中排出，水槽与排水阀之间的排水管中的化学液并无法全部排出，仍然会残留一些化学液。这样，由于排水时间不足够，造成无法将全部的化学液从排水阀排出，导致后续的清水洗净工序中，排水管中残留的化学液回流至水槽中，进而影响晶圆整体清洗效果不佳。

为此，本申请提供了一种晶圆清洗缺陷的改善方法和装置，以希望可以使得晶圆能够得到充分的清洗，减少晶圆上所粘附的颗粒物，使得晶圆表面整体缺陷有比较大的改善。

在本申请实施例中，用于清洗晶圆表面的清洗设备的主要清洗步骤为：先进行化学液浸泡清洗，然后进行清水洗净工序。由于晶圆在化学液(比如SC1)浸泡清洗结束后，需要先将化学液排出水槽，再向水槽注入清水，比如去离子水(Deionized Water，DIW)。

为保证在清水洗净工序开始之前，将水槽中的化学液全部排出，可以先按照水槽对应理论排空时间将水槽中的化学液进行排出，当该理论排空时间结束时，可以按照排水延长时间继续将水槽中的化学液进行排出，以保证该水槽中的全部化学液都已经从排水阀排出，从而使得该水槽排水结束后，在向水槽注入清水的过程中，水槽中不会发生残留的化学液回流的情况。

接下来，结合图1来说明本申请实施例如何改善晶圆清洗过程中存在的缺陷。

图1为本申请实施例提供的一种晶圆清洗缺陷的改善方法的方法流程图，如图1所述，该方法包括以下步骤：

S101：获取水槽的配置信息。

在晶圆清洗之前，或者晶圆清洗的过程中，可以先获取用于清洗晶圆的水槽的配置信息，其中，该水槽的配置信息可以包括该水槽的容积、排水速度。需要说明的是，该水槽可以为DNS机台的水槽。

在本申请实施例中，可以先确定水槽的排水口数量，以及各个排水口的排水速度，从而可以确定出该水槽的排水速度。例如假设该水槽有三个排水口，每个排水口的排水速度为60L/min，则该水槽的排水速度为180L/min。

S102：根据所述配置信息确定所述水槽的理论排空时间。

通过执行S101获取到水槽的容积、排水速度后，计算该水槽的容积与排水速度的比值，从而可以将该比值作为该水槽的理论排空时间。

S103：根据所述排水速度和排水管的容积确定排水延长时间。

为保证可以将水槽中的化学液全部从排水阀排出，在排水的过程中，可以在水槽的理论排空时间的基础上，再延长一定的排水时间，为便于描述，将这段延长的排水时间称为排水延长时间。

由于水槽中的排水口与排水阀之间存在一定长度的排水管，因此，该排水延长时间应可以足够保证该排水管中的化学液能够全部从排水阀排出。

故此，水槽的排水延长时间可以根据连接该水槽和排水阀的排水管的容积来确定，例如，在确定了该水槽的排水速度和该排水管的容积之后，可以确定出该排水管的理论排空时间，并将该排水管的理论排空时间作为该水槽的排水延长时间。

由于水槽的槽壁上会残留有化学液，而槽壁上残留的化学液从槽壁上滑落至水槽底部需要一定的时间，故此，为保证更好地将水槽中的化学液从排水阀排出，在本申请的一种实现方式中，水槽的排水延长时间可以大于连接该水槽和排水阀的排水管的理论排空时间。

另外，为合理的控制水槽的排水时间，也可以达到减少晶圆上所粘附的颗粒物，从而保证晶圆的缺陷得到改善的目的。发明人通过进行多次排水试验，并根据该多次试验的试验结果得知水槽的排水延长时间与该水槽的理论排空时间之间是具有一定的比例关系的，具体地，当水槽的排水延长时间为该水槽的理论排空时间的40％-60％时，可以达到较好的改善晶圆缺陷的效果。

需要说明的是，当槽壁上残留的化学液的粘稠度、浓度越高(比如硫酸：水＝1:5的硫酸)，和/或水槽的排水速度越小时，则该水槽的排水延长时间越长，即该排水延长时间为该水槽理论排空时间的百分比数越高。反之亦然，当槽壁上残留的化学液的粘稠度、浓度越低(比如49％HF:水＝1:1000的氢氟酸)，和/或水槽的排水速度越大时，则该水槽的排水延长时间越短，即该排水延长时间为该水槽理论排空时间的百分比数越低。

为便于理解，现以DNS机台的水槽来举例说明如何根据配置信息以及槽壁上残留的化学液来确定该水槽的排水延长时间。

假设该DNS机台的水槽的容积为60L、排水速度为180L/min，并且槽壁上残留的化学液为SC1。由于该水槽的排水速度适中，且化学液SC1的粘稠度、浓度适中，因此，在该情况下，该水槽的排水延长时间为10s时，可以达到较好的改善晶圆缺陷的效果。故此，在该情况下，该水槽的排水延长时间可以为该水槽的理论排空时间的50％。

S104：根据所述理论排空时间和所述排水延长时间，确定所述水槽的实际排水时间。

在确定出水槽的理论排空时间和排水延长时间后，可以将该水槽的理论排空时间和排水延长时间相加，从而得到该水槽的实际排水时间。

继续以S103中的例子为例，由于DNS机台的水槽的理论排空时间为20s，排水延长时间为10s，因此该水槽的实际排水时间可以为30s。

为更好地体现上述S101-S104带来的技术效果，现结合图2和图3来进行说明。

图2为使用传统清洗方式对晶圆清洗后的晶圆缺陷示意图，图3为使用上述S101-S104的清洗方式对晶圆清洗后的晶圆缺陷示意图，图中黑点为晶圆颗粒缺陷。

通过对比图2、图3，可以看出，图2中的晶圆表面有较大面积的晶圆颗粒缺陷，而图3中的晶圆表面的晶圆颗粒缺陷很少，且面积极小。显然，经过上述S101-S104处理后的晶圆表面整体缺陷较传统清洗方式处理后的晶圆表面整体缺陷明显得到较大的改善。

可见，本申请实施例通过获取水槽的配置信息，并根据该配置信息确定该水槽的理论排空时间，以及根据排水速度和排水管的容积确定排水延长时间，其中，该排水管连接该水槽和排水阀。接着，根据该理论排空时间和该排水延长时间，确定该水槽的实际排水时间。以使得水槽对化学液进行排出时，可以将水槽中的化学液几乎完全排出，从而使得后续的清水洗净工序中，避免了化学液回流至水槽的情况发生，进而使得晶圆能够得到充分的清洗，减少晶圆上所粘附的颗粒物，使得晶圆表面整体缺陷有比较大的改善。

为了使得晶圆能够得到更加充分的清洗，从而减少晶圆上所粘附的颗粒物，进而达到保证晶圆的缺陷得到改善的目的。如图4所示，在本申请的一种实施方式中，水槽的配置信息还可以包括该水槽的补水速度，在此情况下，该方法还可以包括以下步骤：

S401：根据所述配置信息确定所述水槽的理论满水时间，所述理论满水时间为所述水槽的容积和补水速度的比。

获取到水槽的容积和补水速度后，可以计算该水槽的容积与补水速度的比值，从而可以将该比值作为该水槽的理论满水时间。

在一种实现方式中，该水槽可以还设置有喷淋管，此时，该水槽的配置信息还可以包括该喷淋管的喷淋速度。相应地，该水槽的理论满水时间可以为该水槽的容积与该水槽的补水速度和该喷淋管的喷淋速度之和的比值。

S402：根据所述补水速度和所述水槽的容积确定出补水延长时间。

为可以更好地将水槽中残留的化学液从水槽中溢出，在补水的过程中，可以在水槽的理论满水时间的基础上，再延长一定的补水时间，为便于描述，将这段延长的补水时间称为补水延长时间。

本申请实施例中，可以通过溢流清水的方式，比如溢流去离子水，将水槽中残留的化学液尽可能多地从该水槽中溢出。因此，要求该补水延长时间可以足够保证该水槽中的清水能够从该水槽中溢出。

由于水槽的槽壁上会残留有化学液，而槽壁上残留的化学液被清水带走，直至从该水槽溢出需要一定的时间，故此，为保证更好地将水槽中的化学液从水槽中溢出，可以根据该水槽的补水速度和该水槽的容积，确定出该水槽从满水状态到溢出状态的时间，可以将该时间可以作为该水槽的补水延长时间，当然，该水槽的补水延长时间也可以大于该水槽从满水状态到溢出状态的时间。

另外，为合理的控制水槽的补水时间，也可以达到尽可能更多地减少水槽中残留的化学液，以减少晶圆上所粘附的颗粒物，从而保证晶圆的缺陷更好地得到改善的目的。发明人通过进行多次补水试验，并根据该多次试验的试验结果得知水槽的补水延长时间与该水槽的理论满水时间之间是具有一定的比例关系的，具体地，当水槽的补水延长时间为该水槽的理论满水时间的40％-60％时，可以达到较好的改善晶圆缺陷的效果。

需要说明的是，当槽壁上残留的化学液的粘稠度、浓度越高(比如硫酸：水＝1:5的硫酸)，和/或水槽的补水速度越小时，则该水槽的补水延长时间越长，即该补水延长时间为该水槽理论满水时间的百分比数越高。反之亦然，当槽壁上残留的化学液的粘稠度、浓度越低(比如49％HF:水＝1:1000的氢氟酸)，和/或水槽的补水速度越大时，则该水槽的补水延长时间越短，即该补水延长时间为该水槽理论满水时间的百分比数越低。

为便于理解，现以DNS机台的水槽来举例说明如何根据配置信息以及槽壁上残留的化学液来确定该水槽的补水延长时间。

假设该DNS机台的水槽的容积为60L、补水速度为30L/min以及喷淋管的喷淋速度为30L/min，并且槽壁上残留的化学液为SC1。由于该水槽的补水速度适中，且化学液SC1的粘稠度、浓度适中，因此，在该情况下，该水槽的补水延长时间为30s时，可以达到较好的改善晶圆缺陷的效果。故此，在该情况下，该水槽的补水延长时间可以为该水槽的理论满水时间的50％。

S403：根据所述理论满水时间和所述补水延长时间，确定所述水槽的实际补水时间。

在确定出水槽的理论满水时间和补水延长时间后，可以将该水槽的理论满水时间和补水延长时间相加，从而得到该水槽的实际补水时间。

继续以S402中的例子为例，由于DNS机台的水槽的理论满水时间为60s，补水延长时间为30s，因此该水槽的实际补水时间可以为90s。

为更好地体现上述S401-S403带来的技术效果，现结合图4和图5来进行说明。

图5为使用传统清洗方式对晶圆清洗后的晶圆缺陷示意图，图6为使用上述S401-S403的清洗方式对晶圆清洗后的晶圆缺陷示意图，图中黑点为晶圆颗粒缺陷。

通过对比图5、图6，可以看出，图5中的晶圆表面有较大面积的晶圆颗粒缺陷，而图6中的晶圆表面的晶圆颗粒缺陷很少，且面积极小。显然，经过上述S401-S403处理后的晶圆表面整体缺陷较传统清洗方式处理后的晶圆表面整体缺陷明显得到较大的改善。

可见，本申请实施例通过获取水槽的配置信息，并根据该配置信息确定该水槽的理论满水时间，以及根据补水速度和该水槽的容积确定补水延长时间。接着，根据该理论满水时间和该补水延长时间，确定该水槽的实际补水时间。这样，在水槽进行补水时，可以将水槽中残留的化学液尽可能多地溢出，以使得去除水槽中的化学液更加彻底，从而使得晶圆能够得到充分的清洗，减少晶圆上所粘附的颗粒物，使得晶圆表面整体缺陷有比较大的改善。

参见图7，为本申请实施例提供的一种晶圆清洗缺陷的改善装置，该装置包括：

获取单元701，用于获取水槽的配置信息，所述配置信息包括所述水槽的容积、排水速度；

第一确定单元702，用于根据所述配置信息确定所述水槽的理论排空时间，所述理论排空时间为所述水槽的容积和排水速度的比；

第二确定单元703，用于根据所述排水速度和排水管的容积确定排水延长时间；所述排水管连接所述水槽和排水阀；

第三确定单元704，用于根据所述理论排空时间和所述排水延长时间，确定所述水槽的实际排水时间。

可选的，所述配置信息还包括所述水槽的补水速度；

所述装置还包括：

第四确定单元，用于根据所述配置信息确定所述水槽的理论满水时间，所述理论满水时间为所述水槽的容积和补水速度的比；

第五确定单元，用于根据所述补水速度和所述水槽的容积确定出补水延长时间；

第六确定单元，用于根据所述理论满水时间和所述补水延长时间，确定所述水槽的实际补水时间。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质可以是下述介质中的至少一种：只读存储器(英文：read-only memory，缩写：ROM)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗缺陷的改善方法，其特征在于，所述方法包括：

获取水槽的配置信息，所述配置信息包括所述水槽的容积、排水速度；

根据所述配置信息确定所述水槽的理论排空时间，所述理论排空时间为所述水槽的容积和排水速度的比；

根据所述排水速度和排水管的容积确定排水延长时间；所述排水管连接所述水槽和排水阀；

根据所述理论排空时间和所述排水延长时间，确定所述水槽的实际排水时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置信息还包括所述水槽的补水速度；

所述方法还包括：

根据所述配置信息确定所述水槽的理论满水时间，所述理论满水时间为所述水槽的容积和补水速度的比；

根据所述补水速度和所述水槽的容积确定出补水延长时间；

根据所述理论满水时间和所述补水延长时间，确定所述水槽的实际补水时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水槽设置有喷淋管，所述配置信息还包括所述喷淋管的喷淋速度；所述理论满水时间为所述水槽的容积与补水速度和所述喷淋速度之和的比。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排水延长时间为所述理论排空时间的40％-60％。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述补水延长时间为所述理论满水时间的40％-60％。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法应用于DNS机台的水槽。

7.一种晶圆清洗缺陷的改善装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取水槽的配置信息，所述配置信息包括所述水槽的容积、排水速度；

第一确定单元，用于根据所述配置信息确定所述水槽的理论排空时间，所述理论排空时间为所述水槽的容积和排水速度的比；

第二确定单元，用于根据所述排水速度和排水管的容积确定排水延长时间；所述排水管连接所述水槽和排水阀；

第三确定单元，用于根据所述理论排空时间和所述排水延长时间，确定所述水槽的实际排水时间。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述配置信息还包括所述水槽的补水速度；

所述装置还包括：

第四确定单元，用于根据所述配置信息确定所述水槽的理论满水时间，所述理论满水时间为所述水槽的容积和补水速度的比；

第五确定单元，用于根据所述补水速度和所述水槽的容积确定出补水延长时间；

第六确定单元，用于根据所述理论满水时间和所述补水延长时间，确定所述水槽的实际补水时间。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述排水延长时间为所述理论排空时间的100％-120％。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述补水延长时间为所述理论满水时间的100％-120％。