CN108493132A - 晶圆清洗装置及其控制方法 - 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其控制方法。所述晶圆清洗装置，包括卡盘、喷嘴和环状挡板；所述卡盘，用于承载晶圆，且能够沿其轴向转动；所述喷嘴，位于所述卡盘上方，用于向置于所述卡盘上的晶圆喷射清洗液；所述环状挡板，能够沿所述卡盘的轴向进行升降运动，用于将所述晶圆封闭于其环绕而成的腔体内，使得所述晶圆能够浸泡于所述清洗液中。本发明提供的晶圆清洗装置及其控制方法，综合了槽式清洗与单片式清洗的优势，实现了对晶圆的彻底清洗，提高了湿法清洗的效果。

Description

晶圆清洗装置及其控制方法

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其控制方法。

背景技术

在集成电路制造工艺中，湿法清洗是获得高质量产品的重要工艺之一。一般来说，为了确保晶圆后续处理工艺的顺利进行，在晶圆完成干法刻蚀或离子注入工艺后，通过湿法清洗以去除残留在晶圆表面或刻蚀孔内的光刻胶(Photoresist，PR)及光刻胶的有机副产物(Polymer)。

但是，采用湿法清洗工艺对晶圆进行清洗的过程中，有如下问题：一方面，由于干法刻蚀过程中，晶圆表面温度较高，易造成光刻胶的变性，导致清洗难度增加；另一方面，高剂量的离子注入(HDIS)也会引起光刻胶的变性，从而导致清洗难度的增加；而且，在进行高深宽比的刻蚀后，残留的有机副产物硬度较大，也会增加清洗的难度。上述这些情况都会使清洗变得困难，若清洗不彻底，都会直接影响最终产品的良率。

目前的湿法清洗工艺以槽式清洗和单片式清洗为主。槽式清洗方式能同时处理若干晶圆，具有很高的清洗效率，然而，随着半导体器件关键尺寸的缩小，槽式清洗已经越来越无法适应湿法清洗的要求。槽式清洗最大的缺点是污染物去除率受到一定的限制，这是因为即使在清洗中使用高纯度的化学试剂和去离子水，从晶圆上清洗下来的污染物仍然存在于清洗液中，会对晶圆造成二次污染。单片式清洗是通过喷嘴不断的向晶圆喷射化学试剂和去离子水，并通过晶圆的旋转持续的将用过的化学试剂和去离子水甩出晶圆，因此，单片式清洗能够有效的避免二次污染。但是，由于单片式清洗仅仅依靠旋转产生的离心力将附着于晶圆上的污染物甩出，其清洁能力有效，对于变性的光刻胶以及硬度较大的有机副产物都不能有效的清除。

因此，如何提高晶圆的清洗效果，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其控制方法，用以解决现有的湿法清洗工艺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，包括卡盘、喷嘴和环状挡板；所述卡盘，用于承载晶圆，且能够沿其轴向转动；所述喷嘴，位于所述卡盘上方，用于向置于所述卡盘上的晶圆喷射清洗液；所述环状挡板，能够沿所述卡盘的轴向进行升降运动，用于将所述晶圆封闭于其环绕而成的腔体内，使得所述晶圆能够浸泡于所述清洗液中。

优选的，所述环状挡板中与所述卡盘接触的底面的环状开口的直径小于所述卡盘的直径且大于所述晶圆的直径，使得所述环状挡板能够坐落于所述卡盘表面。

优选的，所述环状挡板用于与所述卡盘接触的底面具有一环形缺口，所述环形缺口用于容纳所述晶圆。

优选的，所述环状挡板的夹层内设置有至少一个通道，所述通道用于回吸所述晶圆表面的清洗液。

优选的，至少一个通道包括多个通道，且多个通道关于所述环状挡板的轴向对称设置。

优选的，所述通道正对所述环形缺口设置。

优选的，还包括控制器，所述控制器同时连接所述喷嘴、所述通道，用于控制所述喷嘴喷射清洗液的流速大于所述通道回吸清洗液的流速。

优选的，所述控制器还连接所述环状挡板、所述卡盘，用于判断所述晶圆在所述清洗液中的浸泡时间是否达到预设时间，若是，则控制所述环状挡板向上升起，并控制所述卡盘开始转动、所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种如上述任一项所述的晶圆清洗装置的控制方法，包括如下步骤：

所述环状挡板降落，以将置于所述卡盘上的晶圆封闭于所述环状挡板围成的腔体内；

所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液，使得所述晶圆能够在所述清洗液中浸泡一预设时间；

所述环状挡板上升，使得所述晶圆从所述腔体内脱离；

所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液，同时所述卡盘带动所述晶圆转动，使得所述清洗液自所述晶圆表面甩出。

优选的，所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液的具体步骤包括：

所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液、同时所述环状挡板中的通道回吸晶圆表面的清洗液，并控制所述喷嘴喷射清洗液的流速大于所述通道回吸清洗液的流速。

本发明提供的晶圆清洗装置及其控制方法，通过设置环状挡板，使得晶圆能够浸泡于清洗液中，实现了对变性光刻胶或硬度较大的有机副产物的软化，相当于实现了槽式清洗；而卡盘的转动又能够带动晶圆的转动，将晶圆表面的清洗液甩出，相当于实现了单片式清洗。本发明将槽式清洗与单片式清洗相结合，综合了槽式清洗与单片式清洗的优势，实现了对晶圆的彻底清洗，提高了湿法清洗的效果。

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立体结构示意图；

附图2A、2B是本发明具体实施方式中晶圆清洗装置的剖面结构示意图；

附图3是本发明具体实施方式中晶圆清洗装置的控制方法流程图。

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其控制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立体结构示意图，附图2A、2B是本发明具体实施方式中晶圆清洗装置的剖面结构示意图。如图1、2A、2B所示，本具体实施方式提供的晶圆清洗装置，包括卡盘11、喷嘴13和环状挡板12。所述卡盘11，用于承载晶圆10，且能够沿其轴向转动；所述喷嘴13，位于所述卡盘11上方，用于向置于所述卡盘11上的晶圆10喷射清洗液；所述环状挡板12，能够沿所述卡盘11的轴向进行升降运动，用于将所述晶圆10封闭于其环绕而成的腔体内，使得所述晶圆10能够浸泡于所述清洗液中。

具体来说，所述卡盘11为真空卡盘，即所述卡盘11中设置有多个真空吸附孔，通过真空吸附作用实现对所述晶圆10的固定。所述环状挡板12构成一环形的腔体。当对所述晶圆10进行清洗时，将所述晶圆10置于所述卡盘11表面，然后分两步对所述晶圆10进行清洗：第一步，所述环状挡板12下降，使得所述晶圆10位于所述环状挡板12所围绕而成的环形的腔体内，然后所述喷嘴13向所述晶圆10喷射清洗液，使得所述晶圆10浸泡于所述清洗液中，一方面实现对变性光刻胶和/或有机副产物的软化，另一方面使得晶圆表面和/或刻蚀孔内的污染物溶于所述清洗液中，实现对所述晶圆10的初步清洗；第二步，所述环状挡板12上升，使得所述晶圆10从所述环状挡板12所围绕而成的环形的腔体内脱离，所述喷嘴13继续向所述晶圆10喷射清洗液，同时所述卡盘11带动所述晶圆10绕所述卡盘的轴向进行旋转，转动过程中产生的离心力将清洗液自所述晶圆10表面甩出，从而实现对所述晶圆10的彻底清洗。

为了使得所述晶圆10能够更好的浸泡在所述清洗液中，优选的，所述环状挡板12中与所述卡盘11接触的底面的环状开口122的直径小于所述卡盘11的直径且大于所述晶圆10的直径，使得所述环状挡板12能够坐落于所述卡盘11表面。这样，当所述环状挡板12坐落于所述卡盘11表面时，能够有效的避免清洗液自所述环状挡板12的环形的腔体内渗出，一方面避免了大量清洗液的流出对设备的损坏，另一方面也能够节约清洗液的用量，降低清洗成本。为了进一步提高晶圆的浸泡效果，更优选的，所述环状挡板12用于与所述卡盘11接触的底面具有一环形缺口21，所述环形缺口21用于容纳所述晶圆。

为了更好的防止清洗液自所述环状挡板12的环形腔体内渗出，优选的，所述环状挡板12的夹层内设置有至少一个通道121，所述通道121用于回吸所述晶圆10表面的清洗液。通过所述通道121回吸所述晶圆10表面的清洗液，可以确保所述清洗液在所述环形的腔体内的量，在避免清洗液外渗的同时，也能够实现对晶圆表面污染物的最佳浸泡清洗效果。为了便于控制所述腔体内各处清洗液含量的均匀性，更优选的，至少一个通道121包括多个通道121，且多个通道121关于所述环状挡板12的轴向对称设置。更优选的，所述通道121正对所述环形缺口21设置，以便于实现对晶圆表面清洗液的回吸。

为了进一步提高所述晶圆清洗装置的自动化程度，优选的，本具体实施方式提供的晶圆清洗装置还包括控制器，所述控制器同时连接所述喷嘴13、所述通道121，用于控制所述喷嘴13喷射清洗液的流速大于所述通道121回吸清洗液的流速。通过控制所述喷嘴13喷射清洗液的流速大于所述通道121回吸清洗液的流速，既能确保所述晶圆浸泡于所述清洗液中，也能避免清洗液的外渗。

为了进一步提高所述晶圆清洗装置的自动化程度，优选的，所述控制器还连接所述环状挡板12、所述卡盘11，用于判断所述晶圆10在所述清洗液中的浸泡时间是否达到预设时间，若是，则控制所述环状挡板12向上升起，并控制所述卡盘11开始转动、所述喷嘴13向所述晶圆10喷射清洗液。其中，所述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选择，例如根据使用光刻胶的具体类型或者前一工艺步骤的具体操作。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种如上述任一项所述的晶圆清洗装置的控制方法，附图3是本发明具体实施方式中晶圆清洗装置的控制方法流程图。如图3所示，本具体实施方式提供的晶圆清洗装置的控制方法，包括如下步骤：

S31，所述环状挡板降落，以将置于所述卡盘上的晶圆封闭于所述环状挡板围成的腔体内；

S32，所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液，使得所述晶圆能够在所述清洗液中浸泡一预设时间；

S33，所述环状挡板上升，使得所述晶圆从所述腔体内脱离；

S34，所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液，同时所述卡盘带动所述晶圆转动，使得所述清洗液自所述晶圆表面甩出。

优选的，所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液的具体步骤包括：

所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液、同时所述环状挡板中的通道回吸晶圆表面的清洗液，并控制所述喷嘴喷射清洗液的流速大于所述通道回吸清洗液的流速。

本具体实施方式提供的晶圆清洗装置及其控制方法，通过设置环状挡板，使得晶圆能够浸泡于清洗液中，实现了对变性光刻胶或硬度较大的有机副产物的软化，相当于实现了槽式清洗；而卡盘的转动又能够带动晶圆的转动，将晶圆表面的清洗液甩出，相当于实现了单片式清洗。本发明将槽式清洗与单片式清洗相结合，综合了槽式清洗与单片式清洗的优势，实现了对晶圆的彻底清洗，提高了湿法清洗的效果。

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 (10)

1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括卡盘、喷嘴和环状挡板；所述卡盘，用于承载晶圆，且能够沿其轴向转动；所述喷嘴，位于所述卡盘上方，用于向置于所述卡盘上的晶圆喷射清洗液；所述环状挡板，能够沿所述卡盘的轴向进行升降运动，用于将所述晶圆封闭于其环绕而成的腔体内，使得所述晶圆能够浸泡于所述清洗液中。

2.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述环状挡板中与所述卡盘接触的底面的环状开口的直径小于所述卡盘的直径且大于所述晶圆的直径，使得所述环状挡板能够坐落于所述卡盘表面。

3.根据权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述环状挡板用于与所述卡盘接触的底面具有一环形缺口，所述环形缺口用于容纳所述晶圆。

4.根据权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述环状挡板的夹层内设置有至少一个通道，所述通道用于回吸所述晶圆表面的清洗液。

5.根据权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，至少一个通道包括多个通道，且多个通道关于所述环状挡板的轴向对称设置。

6.根据权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述通道正对所述环形缺口设置。

7.根据权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器同时连接所述喷嘴、所述通道，用于控制所述喷嘴喷射清洗液的流速大于所述通道回吸清洗液的流速。

8.根据权利要求7所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述控制器还连接所述环状挡板、所述卡盘，用于判断所述晶圆在所述清洗液中的浸泡时间是否达到预设时间，若是，则控制所述环状挡板向上升起，并控制所述卡盘开始转动、所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的晶圆清洗装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述环状挡板降落，以将置于所述卡盘上的晶圆封闭于所述环状挡板围成的腔体内；

所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液，使得所述晶圆能够在所述清洗液中浸泡一预设时间；

所述环状挡板上升，使得所述晶圆从所述腔体内脱离；

所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液，同时所述卡盘带动所述晶圆转动，使得所述清洗液自所述晶圆表面甩出。

10.根据权利要求9所述的晶圆清洗装置的控制方法，其特征在于，所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液的具体步骤包括：

所述喷嘴向所述晶圆喷射清洗液、同时所述环状挡板中的通道回吸晶圆表面的清洗液，并控制所述喷嘴喷射清洗液的流速大于所述通道回吸清洗液的流速。