CN108213016B - 晶圆清洗装置及晶圆清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗装置及晶圆清洗方法。所述晶圆清洗装置，包括转盘，所述转盘能够围绕其轴向转动；在所述转盘表面、且偏离所述转盘中心的位置设置有至少一腔室，所述腔室内设置有一承载盘，所述承载盘用于承载晶圆。本发明有效消除晶圆中心位置清洗不均匀的弊端，避免了清洗液在晶圆中心的残留，提高了晶圆的清洗效果。

Description

晶圆清洗装置及晶圆清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗装置及晶圆清洗方法。

背景技术

随着集成电路制造技术的飞速发展，集成电路的特征尺寸也在不断的减小、线宽比逐渐增大，在一片半导体晶圆上，半导体器件的数量不断增加。为了满足半导体器件数量增多的要求，在一片半导体晶圆上往往包括多层结构的半导体器件，而相邻层的半导体器件通过金属互连结构实现电连接，从而在特定面积的晶圆上增加半导体器件数量，提高半导体器件的集成度。然而，随着集成电路结构的日益复杂，对于晶圆的要求也不断提高。

在晶圆的制造过程中，晶圆的清洗、干燥是至关重要的步骤。目前常用的晶圆清洗装置为单片式清洗装置。在单片式清洗装置中设置有用于承载晶圆的承载盘。在进行晶圆清洗时，晶圆在所述承载盘的带动下处于高速旋转的状态，清洗剂通过一传输管道喷洒于高速旋转的晶圆表面，清洗、溶解所述晶圆表面的污染物质；然后，在离心力的作用下，清洗剂和污染物质一起从所述晶圆表面甩出，从而达到清洗晶圆的目的。

一般来说，离心力越大，晶圆的清洗效果越好，且离心力随着半径的增大而增大，因此，处于高速旋转状态下的晶圆中心的离心力几乎为0。因此，在实际的清洗过程中，清洗液会在晶圆的中心残留，一方面会导致晶圆清洗不均匀，影响清洗效果；另一方面，清洗液在晶圆中心的长时间残留，可能引起晶圆中心硅片氧化，产生缺陷，影响晶圆的性能。因此，如何提高晶圆的清洗效果，确保晶圆产品的质量，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种晶圆清洗装置及晶圆清洗方法，用以解决现有的晶圆清洗装置清洗效果较差的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种晶圆清洗装置，包括转盘，所述转盘能够围绕其轴向转动；在所述转盘表面、且偏离所述转盘中心的位置设置有至少一腔室，所述腔室内设置有一承载盘，所述承载盘用于承载晶圆。

优选的，至少一腔室包括多个腔室，且多个腔室关于所述转盘的轴向中心对称分布。

优选的，相邻腔室之间设置有一隔板，用以实现两相邻腔室之间的物理隔离。

优选的，所述承载盘上设置有多个关于所述承载盘的轴向中心对称分布的卡盘销，所述卡盘销用于固定所述晶圆。

优选的，所述承载盘能够围绕其轴向转动。

优选的，还包括一控制器；所述控制器，连接所述转盘和所述承载盘，用于分别驱动所述转盘与所述承载盘转动。

优选的，所述控制器驱动所述承载盘转动并检测所述承载盘是否转动第一预设时间，若是，则控制所述承载盘停止转动并驱动所述转盘开始转动。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种晶圆清洗方法，包括如下步骤：

设置一转盘，所述转盘能够围绕其轴向转动；在所述转盘上、且偏离所述转盘中心的位置设置有至少一腔室，所述腔室内设置有一承载盘，所述承载盘用于承载晶圆；

控制所述转盘围绕其轴向转动。

优选的，所述承载盘能够围绕其轴向转动，且控制所述转盘围绕其轴向转动的具体步骤包括：

控制所述承载盘围绕其轴向转动；

检测所述承载盘是否转动第一预设时间，若是，则控制所述承载盘停止转动并驱动所述转盘开始围绕其轴向转动。

优选的，所述承载盘能够围绕其轴向转动，且控制所述转盘围绕其轴向转动的具体步骤包括：

控制所述转盘围绕其轴向转动；

检测所述转盘是否转动第二预设时间，若是，则控制所述转盘停止转动并驱动所述承载盘开始围绕其轴向转动。

本发明提供的晶圆清洗装置及晶圆清洗方法，通过设置一可以围绕其轴向转动的转盘，并在所述转盘表面、且偏离所述转盘中心的位置设置有至少一腔室，利用转盘的转动可以有效消除晶圆中心位置清洗不均匀的弊端，避免了清洗液在晶圆中心的残留，提高了晶圆的清洗效果，并确保了晶圆产品的质量。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中晶圆清洗装置的结构示意图；

附图2是本发明具体实施方式中晶圆清洗方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的晶圆清洗装置及晶圆清洗方法的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种晶圆清洗装置，附图1是本发明具体实施方式中晶圆清洗装置的结构示意图。如图1所示，本具体实施方式提供的晶圆清洗装置，包括转盘10，所述转盘10能够围绕其轴向转动；在所述转盘10表面、且偏离所述转盘10中心的位置设置有至少一腔室11，所述腔室11内设置有一承载盘12，所述承载盘12用于承载晶圆。采用本具体实施方式提供的晶圆清洗装置对晶圆进行清洗的过程中，待清洗的晶圆置于所述腔室11中的所述承载盘12上，由于所述腔室11偏离所述转盘10的中心设置，在所述转盘10转动、并带动所述待清洗的晶圆转动的过程中，待清洗的晶圆是围绕所述转盘10的中心转动，相当于所述晶圆围绕所述转盘10的转轴进行公转，即晶圆整体与所述转盘10的中心具有一预设距离，因而晶圆整体都受到所述转盘10的离心力的作用，从而有效避免了现有技术中因晶圆仅围绕自身轴向进行转动而导致清洗液残留于晶圆中心的问题，消除了晶圆清洗不均的弊端，提高了晶圆的清洗效果，进而确保了晶圆产品的质量。

为了进一步提高晶圆清洗的效率，优选的，至少一腔室11包括多个腔室11，且多个腔室11关于所述转盘10的轴向中心对称分布。这样，所述晶圆清洗装置可以同时对多片晶圆进行清洗，提高了晶圆的清洗效率。多个腔室关于所述转盘10的轴向中心对称分布，一方面可以确保所述转盘10更加稳定的围绕其轴向进行转动，另一方面还可以使所述晶圆受到所述转盘10施加的均匀的离心力，以进一步改善所述晶圆表面清洗的均匀性。更优选的，相邻腔室11之间设置有一隔板14，用以实现两相邻腔室11之间的物理隔离。即多个腔室11相互独立，以避免在清洗晶圆的过程中造成交叉污染。

为了将所述晶圆稳定的固定于所述承载盘12上，避免所述晶圆在转动过程中因离心力的作用而被抛出，优选的，所述承载盘12上设置有多个关于所述承载盘的轴向中心对称分布卡盘销13，所述卡盘销13用于固定所述晶圆。本领域技术人员还可以采用其他方式将所述晶圆固定于所述承载盘12上，例如在所述承载盘12表面设置一真空吸盘，利用真空吸附原理将所述晶圆固定于所述承载盘12上。

为了进一步提高晶圆的清洗效果，本具体实施方式的所述承载盘12能够围绕其轴向转动。优选的，本具体实施方式的晶圆清洗装置还包括一控制器；所述控制器，连接所述转盘10和所述承载盘12，用于分别驱动所述转盘10与所述承载盘12转动。更优选的，所述控制器驱动所述承载盘12转动并检测所述承载盘12是否转动第一预设时间，若是，则控制所述承载盘12停止转动并驱动所述转盘10开始转动。具体来说，在对晶圆进行清洗的过程中，所述控制器首先控制所述承载盘12围绕其轴向进行转动，所述承载盘12的转动带动位于其上的晶圆的转动，相当于所述晶圆围绕其自身自转，进行晶圆的第一步清洗工艺，以清除所述晶圆表面大部分的清洗剂以及污染物；待所述承载盘12转动一预设时间后，所述控制器控制所述承载盘12停止转动并驱动所述转盘10开始转动，相当于所述晶圆围绕所述转盘10的轴向公转，进行晶圆的第二步清洗工艺，以清除位于所述晶圆中心及其周边的清洗剂以及污染物，实现对所述晶圆的彻底清洗。其中，所述第一预设时间的具体数值本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，本具体实施方式对此不作限定。此外，还可以控制所述转盘10先转动，以对所述晶圆进行清洗；待转盘10停止转动后，再控制所述承载盘12转动，以对晶圆进行再次清洗。即在本具体实施方式中，所述转盘10与所述承载盘12不会同时转动，以避免清洗剂在所述晶圆表面回流。其中，所述转盘10与所述承载盘12转动的先后顺序，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，本具体实施方式对此不作限定。

更优选的，为了提高所述晶圆清洗装置的使用灵活性，所述晶圆清洗装置包括一与所述转盘连接的第一驱动马达，所述控制器通过所述第一驱动马达驱动所述转盘转动；所述晶圆清洗装置还包括多个第二驱动马达，且多个第二驱动马达与多个承载盘一一连接，所述控制器通过一所述第二驱动马达驱动与其连接的承载盘转动。这样，在采用本具体实施方式提供的晶圆清洗装置对晶圆进行清洗的过程中，所述控制器可以独立控制每一承载盘12、以及转盘10的运动状态，提高了所述晶圆清洗装置的自动化程度以及使用灵活性。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种晶圆清洗方法，附图2是本发明具体实施方式中晶圆清洗方法的流程示意图。如图2所示，本具体实施方式提供的晶圆清洗方法包括如下步骤：

步骤S21，设置一转盘，所述转盘能够围绕其轴向转动；在所述转盘上、且偏离所述转盘中心的位置设置有至少一腔室，所述腔室内设置有一承载盘，所述承载盘用于承载晶圆；

步骤S22，控制所述转盘围绕其轴向转动。

优选的，所述承载盘能够围绕其轴向转动，且控制所述转盘围绕其轴向转动的具体步骤包括：

(S22-1-1)控制所述承载盘围绕其轴向转动；

(S22-1-2)检测所述承载盘是否转动第一预设时间，若是，则控制所述承载盘停止转动并驱动所述转盘开始围绕其轴向转动。此时，先通过所述承载盘的转动实现对晶圆的清洗；待所述承载盘停止转动后，再控制所述转盘转动，以对晶圆进行再次清洗。

优选的，所述承载盘能够围绕其轴向转动，且控制所述转盘围绕其轴向转动的具体步骤包括：

(S22-2-1)控制所述转盘围绕其轴向转动；

(S22-2-2)检测所述转盘是否转动第二预设时间，若是，则控制所述转盘停止转动并驱动所述承载盘开始围绕其轴向转动。此时，先通过所述转盘的转动实现对晶圆的清洗；待所述转盘停止转动后，再控制所述承载盘转动，以对晶圆进行再次清洗。

本具体实施方式提供的晶圆清洗装置及晶圆清洗方法，通过设置一可以围绕其轴向转动的转盘，并在所述转盘上、且偏离所述转盘中心的位置设置有至少一腔室，利用转盘的转动可以有效消除晶圆中心位置清洗不均匀的弊端，避免了清洗液在晶圆中心的残留，提高了晶圆的清洗效果，并确保了晶圆产品的质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括转盘，所述转盘能够围绕其轴向转动；在所述转盘表面、且偏离所述转盘中心的位置设置有多个腔室，所述腔室内设置有一承载盘，待清洗的晶圆置于所述腔室中的所述承载盘上，使得在所述转盘转动、并带动所述晶圆转动的过程中，所述晶圆整体都受到所述转盘的离心力的作用，避免了清洗液残留于晶圆中心的问题；

多个腔室关于所述转盘的轴向中心对称分布，以便于同时对多片晶圆进行清洗，并改善所述晶圆表面清洗的均匀性；

所述晶圆清洗装置还包括控制器，所述控制器连接所述转盘和所述承载盘，用于分别驱动所述转盘与所述承载盘转动，且所述转盘与所述承载盘不会同时转动，以避免清洗剂在所述晶圆表面回流。

2.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，相邻腔室之间设置有一隔板，用以实现两相邻腔室之间的物理隔离。

3.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述承载盘上设置有多个关于所述承载盘的轴向中心对称分布的卡盘销，所述卡盘销用于固定所述晶圆。

4.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述控制器驱动所述承载盘转动并检测所述承载盘是否转动第一预设时间，若是，则控制所述承载盘停止转动并驱动所述转盘开始转动。

5.一种晶圆清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：

设置一转盘，所述转盘能够围绕其轴向转动；在所述转盘表面、且偏离所述转盘中心的位置设置有多个腔室，所述腔室内设置有一承载盘，待清洗的晶圆置于所述腔室中的所述承载盘上，多个腔室关于所述转盘的轴向中心对称分布，以便于同时对多片晶圆进行清洗，并改善所述晶圆表面清洗的均匀性，所述承载盘能够围绕其轴向转动，且所述转盘与所述承载盘不会同时转动，以避免清洗剂在所述晶圆表面回流；

控制所述转盘围绕其轴向转动，使得在所述转盘转动、并带动所述晶圆转动的过程中，所述晶圆整体都受到所述转盘的离心力的作用，避免了清洗液残留于晶圆中心的问题。

6.根据权利要求5所述的晶圆清洗方法，其特征在于，控制所述转盘围绕其轴向转动的具体步骤包括：

控制所述承载盘围绕其轴向转动；

检测所述承载盘是否转动第一预设时间，若是，则控制所述承载盘停止转动并驱动所述转盘开始围绕其轴向转动。

7.根据权利要求5所述的晶圆清洗方法，其特征在于，控制所述转盘围绕其轴向转动的具体步骤包括：

控制所述转盘围绕其轴向转动；

检测所述转盘是否转动第二预设时间，若是，则控制所述转盘停止转动并驱动所述承载盘开始围绕其轴向转动。

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