CN108649008A - 用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置及方法，本发明在离子注入后对晶圆进行单片式清洗，可以避免在清洗过程中晶圆之间的影响，晶圆表面清洗更彻底；在对晶圆进行第一清洗的同时对晶圆的背面进行加热，可以减少第一清洗液的使用量，从而减少废液的产生，减轻对环境的污染，同时，第一清洗之前无需灰化，可以显著降低成本；第一清洗与第二清洗于不同的腔室中进行，有效改善晶圆表面的颗粒污染；可以去除离子注入产生的氧化物层，从而改善最终形成器件的电器特性。

Description

用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置及方法
技术领域
本发明属于半导体器件技术领域，特别是涉及一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置及方法。
背景技术
在现有的半导体工艺中，对半导体衬底进行高剂量离子注入时，需要先在半导体衬底10的表面形成图形化光刻胶层，然后依据图形化光刻胶层对半导体衬底10进行离子注入。以图1为例，图1中，晶圆11内形成有浅沟槽隔离结构12，所述浅沟槽隔离结构12于所述晶圆11内隔离出若干个有源区13，所述有源区13内形成有埋入式栅极14，在对所述埋入式栅极14部分区域进行离子注入时，所述晶圆11的表面形成有图形化光刻胶层16，所述图形化光刻胶层16暴露出离子注入区域，于所述离子注入区域进行高剂量离子注入后，所述离子注入区域的表面会形成有氧化物层15，以注入离子为硼(B)离子为例，所述氧化物层15为硼氧化物层。离子注入后，一般会采用湿法批处理对晶圆进行清洗以去除光刻胶及晶圆表面的颗粒缺陷，具体方法为：首先对晶圆进行灰化处理，然后使用第一清洗液(H2SO4与H2O2的混合液)对一批次(50片)晶圆进行清洗。然而，上述清洗方法存在如下问题：清洗前需要进行灰化处理，工艺复杂，成本较高；清洗过程中第一清洗液的使用量较大，造成的废液量较大，对环境造成污染；清洗过程中采用批次湿法处理设备对一批次多批晶圆同时进行处理，湿法清洗过程中产生的颗粒及刻蚀副产物会再次附着于所述晶圆的表面，对晶圆表面造成污染；无法去除离子注入形成的氧化物层，使得最终形成的器件的电气特性(ET)较差。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置及其方法用于解决现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法，所述单片式清洗装置包括：第一处理腔室、第一晶圆传送单元、第一晶圆翻转单元、第二晶圆传送单元及第二处理腔室；其中，
所述第一处理腔室包括：第一腔室主体、第一晶圆承载台、加热装置及第一清洗液供给装置；其中，
所述第一晶圆承载台位于所述第一腔室主体内，用于承载正面朝下放置的晶圆；
所述加热装置位于所述第一腔室主体内，且位于所述第一晶圆承载台的上方，用于对所述晶圆的背面进行加热；
所述第一清洗液供给装置用于向所述晶圆正面提供第一清洗液，所述第一清洗液包括硫酸与双氧水的混合液；所述第一清洗液供给装置包括：第一清洗液供给源、第一清洗液供给管路及第一清洗液喷嘴；所述第一清洗液供给管路一端延伸至所述第一晶圆承载台，另一端与所述第一清洗液供给源相连接；所述第一清洗液喷嘴设于所述第一晶圆承载台中并使其喷洗方向朝向所述正面朝下放置的晶圆的正面，且所述第一清洗液喷嘴与所述第一清洗液供给管路延伸至所述第一晶圆承载台下方的一端相连接；
所述第一晶圆传送单元位于所述第一处理腔室的外侧，用于将第一清洗液清洗后的所述晶圆从所述第一处理腔室内传出；
所述第一晶圆翻转单元位于所述第一晶圆传送单元与所述第二晶圆传送单元之间，用于将从所述第一处理腔室内传出的晶圆进行180°翻转至正面朝上；
所述第二晶圆传送单元位于所述第一晶圆翻转单元与所述第二处理腔室之间，用于将翻转后的晶圆传送至所述第二处理腔室内；
所述第二处理腔室包括：第二腔室主体、第二晶圆承载台及第二清洗液供给装置；其中，
所述第二晶圆承载台位于所述第二腔室主体内，用于承载正面朝上放置的晶圆；
所述第二清洗液供给装置用于向晶圆正面提供第二清洗液，所述第二清洗液包括氢氧化铵、双氧水及水的混合液；所述第二清洗液供给装置包括：第二清洗液供给源、第二清洗液供给管路及第二清洗液喷嘴；所述第二清洗液供给管路一端延伸至所述第二晶圆承载台的上方，另一端与所述第二清洗液供给源相连接；所述第二清洗液喷嘴位于所述第二晶圆承载台上方并使其喷洗方向朝向所述正面朝上放置的晶圆的正面，且所述第二清洗液喷嘴与所述第二清洗液供给管路延伸至所述第二晶圆承载台上方的一端相连接。
优选地，所述加热装置包括红外线加热器，位于所述第一腔室主体的顶部。
优选地，所述第一处理腔室内包括若干个加热区域，以实现对晶圆背面不同区域分别进行加热；所述加热装置的数量为多个，多个所述加热装置分别位于若干个所述加热区域内。
优选地，所述第一处理腔室内包括四个所述加热区域，以晶圆圆心为中心，四个所述加热区域由内之外依次排布。
优选地，所述第一处理腔室还包括若干个温度传感器，所述温度传感器分别位于各所述加热区域内，用于分别侦测各所述加热区域的温度。
优选地，所述第一处理腔室还包括反馈控制模块，所述反馈控制模块连接所述温度传感器及所述加热装置，用于依据所述温度传感器侦测的结果调节所述加热装置的加热功率。
优选地，所述第一腔室主体的底部还设有第一排液口，所述第二腔室主体的底部还设有第二排液口。
优选地，所述第一处理腔室还包括第一旋转基座，所述第一旋转基座位于所述第一腔室主体内，且位于所述第一晶圆承载台的下方，所述第一清洗液供给管路一端经由所述第一旋转基座内部延伸至晶圆承载区的下方；所述第二处理腔室还包括第二旋转基座，所述第二旋转基座位于所述第二腔室主体内，且位于所述第二晶圆承载台的下方。
优选地，所述单片式清洗装置还包括：
半导体前端设备模块，内设有第三晶圆传送单元，所述半导体前端设备模块用于加载放置有晶圆的晶圆传送盒，所述第三晶圆传送单元用于从所述晶圆传送盒中抓取晶圆并在清洗完毕后将处理后的晶圆传送回所述晶圆传送盒；
第二晶圆翻转单元，位于所述半导体前端设备模块与所述第一处理腔室之间，用于将从所述晶圆传送盒中抓取出的晶圆进行180°翻转至正面朝下；及
缓冲腔室，位于所述第二处理腔室与所述半导体前端设备模块之间。
优选地，所述单片式清洗装置还包括第四晶圆传送单元，所述第四晶圆传送单元位于所述第二晶圆翻转单元与所述第一处理腔室之间及所述缓冲腔室与所述第二处理腔室之间，且所述第四晶圆传送单元与所述第二晶圆传送单元、所述第一处理腔室、所述缓冲室及所述第二处理腔室相连接。
优选地，所述第一晶圆承载台具有一喷雾浴槽，所述第一清洗液喷嘴提供喷雾状第一清洗液予所述喷雾浴槽中。
本发明还提供一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，所述用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法包括如下步骤：
1)提供一晶圆，形成有图形化光刻胶层在晶圆正面，所述图形化光刻胶层暴露出所述晶圆正面的离子注入区域，所述离子注入区域内注入有离子，且所述离子注入区域表面形成有离子注入产生的氧化物层；
2)以晶圆正面朝向晶圆承载台的方式对所述晶圆的背面进行加热，并使用第一清洗液对所述晶圆的正面进行清洗，以去除所述图形化光刻胶层；所述第一清洗液包括硫酸与双氧水的混合液；及
3)以晶圆正面远离晶圆承载台的方式使用第二清洗液对所述晶圆的正面进行清洗，以去除所述晶圆正面残留的所述图形化光刻胶层及杂质；所述第二清洗液包括氢氧化铵、双氧水及水的混合液。
优选地，步骤1)中，所述晶圆由正面往内形成有浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构于所述晶圆内隔离出若干个有源区；所述有源区内形成有埋入式栅极，所述晶圆的正面注入有硼离子，形成在所述晶圆的正面上的所述氧化物层包括硼氧化物层。
优选地，步骤1)中，所述晶圆内离子注入的剂量大于1×1017离子/平方厘米。
优选地，步骤2)中，对所述晶圆的背面进行加热的温度介于200℃～250℃之间；对所述晶圆的背面进行加热的时间介于100秒～200秒之间。
优选地步骤2)中，所述第一清洗液的供给流量介于100毫升/分钟～150毫升/分钟，所述第一清洗液对所述晶圆正面进行清洗的时间介于100秒～200秒之间。
优选地，步骤2)与步骤3)于不同的处理腔室中执行。
如上所述，本发明的一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置及方法，具有以下有益效果：本发明在离子注入后对晶圆进行单片式清洗，可以避免在清洗过程中晶圆之间的影响，晶圆表面清洗更彻底；在对晶圆进行第一清洗的同时对晶圆的背面进行加热，可以减少第一清洗液的使用量，从而减少废液的产生，减轻对环境的污染，同时，第一清洗之前无需灰化，可以显著降低成本；第一清洗与第二清洗于不同的腔室中进行，有效改善晶圆表面的颗粒污染；可以去除离子注入产生的氧化物层，从而改善最终形成器件的电器特性。
附图说明
图1显示为现有技术中离子注入后表面形成有离子注入生成的氧化物层结构的截面结构示意图
图2及图3显示为本发明实施例一中提供的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置的结构示意图。
图4显示为本发明实施例二提供的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法的流程图。
图5显示为本发明实施例二中提供的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法的步骤1)所提供的晶圆的局部截面结构示意图。
图6显示为本发明实施例二中提供的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法的步骤3)后所得晶圆的局部截面结构示意图。
元件标号说明
11 晶圆
12 浅沟槽隔离结构
13 有源区
14 埋入式栅极
15 氧化物层
16 图形化光刻胶层
21 第一处理腔室
211 第一腔室主体
211a 第一排液口
212 第一晶圆承载台
2121 喷雾浴槽
213 加热装置
214 第一清洗液供给装置
214a 第一清洗液供给管路
214b 第一清洗液喷嘴
215 温度传感器
216 反馈控制模块
217 第一旋转基座
22 第一晶圆传送单元
23 第一晶圆翻转单元
24 第二晶圆传送单元
25 第二处理腔室
251 第二腔室主体
251a 第二排液口
252 第二晶圆承载台
253 第二清洗液供给装置
253a 第二清洗液供给管路
253b 第二清洗液喷嘴
254 第二旋转基座
26 晶圆
27 半导体前端设备模块
28 第二晶圆翻转单元
29 缓冲腔室
30 晶圆传送盒
41 晶圆
42 浅沟槽隔离结构
43 有源区
44 埋入式栅极
45 氧化物层
46 图形化光刻胶层
47 第四晶圆传送单元
S1～S3 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
实施例一
请参阅图2，本发明提供一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，所述用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置用于对离子注入后正面形成有暴露出离子注入区域的图形化光刻胶层，且离子注入区域表面形成有离子注入产生的氧化物层的晶圆26进行清洗，所述用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置包括：第一处理腔室21、第一晶圆传送单元22、第一晶圆翻转单元23、第二晶圆传送单元24及第二处理腔室25；其中，所述第一处理腔室21包括：第一腔室主体211、第一晶圆承载台212、加热装置213及第一清洗液供给装置214；其中，所述第一晶圆承载台212位于所述第一腔室主体211内，用于承载正面朝下放置的所述晶圆26；所述加热装置213位于所述第一腔室主体21内，且位于所述第一晶圆承载台212的上方，用于对所述晶圆26的背面进行加热；所述第一清洗液供给装置214用于向所述晶圆26正面提供第一清洗液，所述第一清洗液包括硫酸(H2SO4)与双氧水(H2O2)的混合液，优选地，所述第一清洗液包括SPM清洗液，所述SPM清洗液中硫酸与双氧水的体积比为本领域技术人员所知晓；所述第一清洗液供给装置214包括：第一清洗液供给源(未示出)、第一清洗液供给管路214a及第一清洗液喷嘴214b；所述第一清洗液供给管路214a一端延伸至所述第一晶圆承载台212，另一端与所述第一清洗液供给源相连接；所述第一清洗液喷嘴设于所述第一晶圆承载台212中并使其喷洗方向朝向所述正面朝下放置的晶圆26的正面，且所述第一清洗液的喷嘴214b与所述第一清洗液供给管路214a延伸至所述第一晶圆承载台212下方的一端相连接；所述第一晶圆传送单元22位于所述第一处理腔室21的外侧，用于将第一清洗液清洗后的所述晶圆26从所述第一处理腔室21内传出；所述第一晶圆翻转单元23位于所述第一晶圆传送单元22与所述第二晶圆传送单元24之间，用于将从所述第一处理腔室21内传出的晶圆26进行180°翻转至正面朝上；所述第二晶圆传送单元24位于所述第一晶圆翻转单元23与所述第二处理腔室25之间，用于将翻转后的晶圆26传送至所述第二处理腔室25内，由于传送至所述第二处理腔室25之前晶圆26已被所述第一晶圆翻转单元23翻转至正面朝上，传送至所述第二处理腔室25的晶圆26呈正面朝上放置；所述第二处理腔室25包括：第二腔室主体251、第二晶圆承载台252及第二清洗液供给装置253；其中，所述第二晶圆承载台252位于所述第二腔室主体251内，用于承载正面朝上放置的所述晶圆26；所述第二清洗液供给装置253用于向晶圆26正面提供第二清洗液，所述第二清洗液包括氢氧化铵(NH4OH)、双氧水(H2O2)与水(H2O)的混合液，优选地，本实施例中，所述第二清洗液包括SC1清洗液，所述SC1清洗液中氢氧化铵、双氧水及水的体积比为本领域技术人员所知晓；所述第二清洗液供给装置253包括：第二清洗液供给源(未示出)、第二清洗液供给管路253a及第二清洗液喷嘴253b；所述第二清洗液供给管路253a一端延伸至所述所述第二晶圆承载台252的上方，另一端与所述第二清洗液供给源相连接；所述第二清洗液喷嘴253b位于所述第二晶圆承载台252上方并使其喷洗方向朝向所述正面朝上放置的晶圆26的正面，且与所述第二清洗液喷嘴253b与所述第二清洗液供给管路253a延伸至所述第二晶圆承载台252上方的一端相连接。
作为示例，所述加热装置213可以包括红外线(IR)加热器，所述加热装置213位于所述第一腔室主体211的顶部。
作为示例，所述第一处理腔室21内包括若干个加热区域(未示出)，以实现对所述晶圆26背面不同区域分别进行加热；所述加热装置213的数量为多个，多个所述加热装置213分别位于若干个所述加热区域内。
作为示例，所述加热区域的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述第一处理腔室21内包括四个所述加热区域，以所述晶圆26的圆心为中心，四个所述加热区域由内之外依次排布，即所述晶圆26的圆心处的圆形区域为第一加热区域，位于所述第一加热区域外围的圆环形区域为第二加热区域，位于所述第二加热区域外围的另一圆环形区域为第三加热区域，位于所述第三加热区域外围的又一圆环形区域为第四加热区域。当然，在其他示例中，所述加热区域的划分方法不仅限于上述方法，可以根据实际需要进行设定为其他任意一种，此处不做限定。
需要说明的是，所述加热装置213的数量为多个，多个所述加热装置213分别位于不同的加热区域内，即每个所述加热区域内均有若干个所述加热装置213，通过控制各所述加热区域内所述加热装置213启动的数量，可以实现对不同加热区域进行不同功率的加热，以实现根据实际需要控制各不同区域的加热温度的目的。譬如，当所述第一清洗液喷嘴214b设置于所述晶圆26中心下方时，所述第一清洗液喷嘴214b喷射的所述第一清洗液呈喷雾状，而对应于所述晶圆26中心处的所述第一清洗液喷雾的浓度会高于位于所述晶圆26其他区域的所述第一清洗液喷雾的浓度，即自所述晶圆26中心至所述晶圆26边缘所述第一清洗液喷雾的浓度逐渐降低减小，对于所述第一清洗液喷雾浓度高的区域加热所需的温度可以低于所述第一清洗液喷雾浓度低的区域加热所需的温度，这可以通过控制对应区域内所述加热装置213开启的数量及功率进行控制。
作为示例，所述第一处理腔室21还包括若干个温度传感器215，所述温度传感器215分别位于各所述加热区域内，用于分别侦测各所述加热区域的温度。优选地，所述温度传感器215的数量与所述加热区域的数量相同，即一个所述加热区域内设置一个所述温度传感器用于侦测对应所述加热区域的温度。
作为示例，所述第一处理腔室21还包括反馈控制模块216，所述反馈控制模块216与所述温度传感器215及所述加热装置213相连接，用于依据所述温度传感器215侦测的结果调节所述加热装置213的加热功率。
作为示例，所述第一腔室主体211的底部还设有第一排液口211a，所述第一排液口211a贯穿所述第一腔室主体211的底部，以将所述第一腔室主体211内部与外界相连通，所述第一排液口211a用于将所述第一腔室主体211内清洗后的废液排出所述第一腔室主体211；所述第二腔室主体251的底部还设有第二排液口251a，所述第二排液口251a贯穿所述第二腔室主体251的底部，以将所述第二腔室主体251内部与外界相连通，所述第二排液口251a用于将所述第二腔室主体251内清洗后的废液排出所述第二腔室主体251。
作为示例，所述第一处理腔室21还包括第一旋转基座217，所述第一旋转基座217位于所述第一腔室主体211内，且位于所述第一晶圆承载台212的下方，所述第一清洗液供给管路214a一端经由所述第一旋转基座217内部延伸至所述晶圆26承载区的下方，所述第一旋转基座217带动所述第一晶圆承载台212转动，以此带动位于所述第一晶圆承载台212上的所述晶圆26旋转；所述第二处理腔室25还包括第二旋转基座254，所述第二旋转基座254位于所述第二腔室主体251内，且位于所述第二晶圆承载台252的下方，所述第二旋转基座254带动所述第二晶圆承载台252转动，以此带动位于所述第二晶圆承载台252上的所述晶圆26旋转。
作为示例，请参阅图3，所述用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置还包括：半导体前端设备模块27，所述半导体前端设备模块27内设有第三晶圆传送单元(未示出)，所述半导体前端设备模块27用于加载放置有所述晶圆26的晶圆传送盒30，所述第三晶圆传送单元用于从所述晶圆传送盒30中抓取所述晶圆26并在清洗完毕后将处理后的所述晶圆26传送回所述晶圆传送盒30；第二晶圆翻转单元28，所述第二晶圆翻转单元28位于所述半导体前端设备模块27与所述第一处理腔室21之间，用于将从所述晶圆传送盒30中抓取出的所述晶圆26进行180°翻转至正面朝下；及缓冲腔室29，所述缓冲腔室29位于所述第二处理腔室25与所述半导体前端设备模块27之间。
作为示例，所述第一晶圆传送单元22、所述第二晶圆传送单元24及所述第三晶圆传送单元可以均为机械手臂，用于抓取及传送所述晶圆26的所述机械手臂的具体结构为本领域技术人员所熟知，此处不再累述。
作为示例，所述第一晶圆翻转单元23及所述第二晶圆翻转单元28可以均为翻转机械手臂，用于翻转所述晶圆26的所述翻转机械手臂的具体结构为本领域技术人员所熟知，此处不再累述。
作为示例，所述单片式清洗装置还包括第四晶圆传送单元47，所述第四晶圆传送单元47位于所述第二晶圆翻转单元23与所述第一处理腔室21之间及所述缓冲腔室29与所述第二处理腔室25之间，且所述第四晶圆传送单元47与所述第二晶圆传送单元23、所述第一处理腔室21、所述缓冲室29及所述第二处理腔室25相连接。
作为示例，所述第一晶圆承载台212具有一喷雾浴槽2121，所述第一清洗液喷嘴214b提供喷雾状第一清洗液予所述喷雾浴槽2121中，这样在确保达到预定清洗效果的前提下，可以确保所述第一清洗液的用量最小化，且晶圆26背面加热也不会影响所述第一清洗液的供给。
本发明的所述用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置的工作原理为：将装有离子注入后的所述晶圆26的所述晶圆传送盒30加载于所述半导体前端设备模块27，所述半导体前端设备模块27中的所述第三晶圆传送单元从所述晶圆传送盒30内抓取一片所述晶圆26；所述第二晶圆翻转单元28将所述晶圆26进行180°翻转至正面朝下，并将翻转后的所述晶圆26传送至所述第一处理腔室21内；所述加热装置213对所述晶圆26的背面加热，且所述第一清洗液供给装置214向所述晶圆26的正面喷洒第一清洗液喷雾，以对所述晶圆26的正面进行清洗，清洗的过程中，所述温度传感器215实时侦测各所述加热区域的温度，且所述反馈控制模块216依据所述温度传感器215的侦测结果调节所述加热装置213的功率；所述第一处理腔室21对所述晶圆26清洗完毕后，所述第一晶圆传送单元22将所述晶圆26从所述第一处理腔室21内抓取出来；所述第一晶圆翻转单元23将从所述第一处理腔室21内传出的所述晶圆26进行180°翻转至正面朝上；所述第二晶圆传送单元24将翻转后的所述晶圆26传送至所述第二处理腔室25内，所述晶圆26于所述第二处理腔室25内正面朝上放置；所述第二清洗液供给装置253向所述晶圆26的正面喷洒第二清洗液以对所述晶圆26正面继续清洗；清洗完毕后，同时，第一清洗之前无需灰化，可以显著降低成本，所述晶圆26内的所述图形化光刻胶层及所述晶圆26正面的所述氧化物层被完全去除，将清洗后的所述晶圆26传送至所述缓冲腔室29中，而后将位于所述缓冲腔室29内的所述晶圆26传送回所述晶圆传送盒30内。
本发明的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置可以在离子注入后对离子注入后的所述晶圆26进行单片式清洗，可以避免在清洗过程中所述晶圆26之间的影响，所述晶圆26表面清洗更彻底；在对所述晶圆26进行第一清洗的同时对所述晶圆26的背面进行加热，可以减少所述第一清洗液的使用量，从而减少废液的产生，减轻对环境的污染；所述第一清洗与所述第二清洗于不同的处理腔室中进行，有效改善所述晶圆26表面的颗粒污染；可以去除离子注入产生的所述氧化物层，从而改善最终形成器件的电器特性。
实施例二
结合图2至图3参阅图4，本发明还提供一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法，所述用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法可以基于实施例一中所述的所述用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置执行，所述用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法包括如下步骤：
1)提供一晶圆，形成有图形化光刻胶层在晶圆正面，所述图形化光刻胶层暴露出所述晶圆正面的离子注入区域，所述离子注入区域内注入有离子，且所述离子注入区域表面形成有离子注入产生的氧化物层；
2)以晶圆正面朝向晶圆承载台的方式对所述晶圆的背面进行加热，并使用第一清洗液对所述晶圆的正面进行清洗，以去除所述图形化光刻胶层；所述第一清洗液包括硫酸与双氧水的混合液；及
3)以晶圆正面远离晶圆承载台的方式使用第二清洗液对所述晶圆的正面进行清洗，以去除所述晶圆正面残留的所述图形化光刻胶层及杂质；所述第二清洗液包括氢氧化铵、双氧水及水的混合液。
在步骤1)中，请参阅图4中的S1步骤及图5，提供一晶圆41，形成有图形化光刻胶层46在所述晶圆41正面，所述图形化光刻胶层46暴露出所述晶圆41正面的离子注入区域，所述离子注入区域内注入有离子，且所述离子注入区域表面形成有离子注入产生的氧化物层45。
作为示例，所述晶圆41由正面往内形成有浅沟槽隔离结构42，所述浅沟槽隔离结构42于所述晶圆41内隔离出若干个有源区43；所述有源区43内形成有埋入式栅极44，所述晶圆41的正面注入有硼离子，形成在所述晶圆41的正面上的所述氧化物层45包括硼氧化物层。
作为示例，所述晶圆41内离子注入的剂量大于1×1017离子/平方厘米。
在步骤2)中，请参阅图4中的S2步骤，以晶圆41正面朝向晶圆承载台的方式对所述晶圆41的背面进行加热，并使用第一清洗液对所述晶圆41的正面进行清洗，以去除所述图形化光刻胶层46；所述第一清洗液包括硫酸(H2SO4)与双氧水(H2O2)的混合液。
作为示例，将所述晶圆41置于如实施例一中的所述第一处理腔室21内，使用所述第一清洗液供给装置214向所述晶圆41的正面喷洒第一清洗液喷雾，清洗的同时，使用所述加热装置213对所述晶圆41的背面进行加热。
作为示例，对所述晶圆41的背面进行加热的温度可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，对所述晶圆41的背面进行加热的温度可以介于200℃～250℃之间；对所述晶圆41的背面进行加热的时间可以根据实际需要进行设定，对所述晶圆41的背面进行加热的时间介于100秒～200秒之间。
作为示例，所述第一清洗液的流量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述第一清洗液的供给流量可以介于100毫升/分钟～150毫升/分钟，所述第一清洗液对所述晶圆正面进行清洗的时间可以根据实际需要进行设定，所述第一清洗液对所述晶圆正面进行清洗的时间介于100秒～200秒之间。
作为示例，优选地，所述第一清洗液包括SPM清洗液，所述SPM清洗液中硫酸与双氧水的体积比为本领域技术人员所知晓。
在步骤3)中，请参阅图4中的S3步骤及图6，以晶圆41正面远离晶圆承载台的方式使用第二清洗液对所述晶圆41的正面进行清洗，以去除所述晶圆41正面残留的所述图形化光刻胶层46及杂质；所述第二清洗液包括氢氧化铵(NH4OH)、双氧水(H2O2)与水(H2O)的混合液。
作为示例，将所述晶圆41置于如实施例一中的所述第二处理腔室25内，使用所述第二清洗液供给装置253向所述晶圆41的正面喷洒第二清洗液。对所述晶圆41正面进行第二清洗的具体方法为本领域技术人员所知晓，此处不再累述。
作为示例，优选地，本实施例中，所述第二清洗液包括SC1清洗液，所述SC1清洗液中氢氧化铵、双氧水及水的体积比为本领域技术人员所知晓。
综上所述，本发明用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置及方法，所述单片式清洗装置包括：第一处理腔室、第一晶圆传送单元、第一晶圆翻转单元、第二晶圆传送单元及第二处理腔室；其中，所述第一处理腔室包括：第一腔室主体、第一晶圆承载台、加热装置及第一清洗液供给装置；其中，所述第一晶圆承载台位于所述第一腔室主体内，用于承载正面朝下放置的晶圆；所述加热装置位于所述第一腔室主体内，且位于所述第一晶圆承载台的上方，用于对所述晶圆的背面进行加热；所述第一清洗液供给装置用于向所述晶圆正面提供第一清洗液，所述第一清洗液包括硫酸与双氧水的混合液；所述第一清洗液供给装置包括：第一清洗液供给源、第一清洗液供给管路及第一清洗液喷嘴；所述第一清洗液供给管路一端延伸至所述第一晶圆承载台，另一端与所述第一清洗液供给源相连接；所述第一清洗液喷嘴设于所述第一晶圆承载台中并使其喷洗方向朝向所述正面朝下放置的晶圆的正面，且所述第一清洗液喷嘴与所述第一清洗液供给管路延伸至所述第一晶圆承载台下方的一端相连接；所述第一晶圆传送单元位于所述第一处理腔室的外侧，用于将第一清洗液清洗后的所述晶圆从所述第一处理腔室内传出；所述第一晶圆翻转单元位于所述第一晶圆传送单元与所述第二晶圆传送单元之间，用于将从所述第一处理腔室内传出的晶圆进行180°翻转至正面朝上；所述第二晶圆传送单元位于所述第一晶圆翻转单元与所述第二处理腔室之间，用于将翻转后的晶圆传送至所述第二处理腔室内；所述第二处理腔室包括：第二腔室主体、第二晶圆承载台及第二清洗液供给装置；其中，所述第二晶圆承载台位于所述第二腔室主体内，用于承载正面朝上放置的晶圆；所述第二清洗液供给装置用于向晶圆正面提供第二清洗液，所述第二清洗液包括氢氧化铵、双氧水及水的混合液；所述第二清洗液供给装置包括：第二清洗液供给源、第二清洗液供给管路及第二清洗液喷嘴；所述第二清洗液供给管路一端延伸至所述第二晶圆承载台的上方，另一端与所述第二清洗液供给源相连接；所述第二清洗液喷嘴位于所述第二晶圆承载台上方并使其喷洗方向朝向所述正面朝上放置的晶圆的正面，且所述第二清洗液喷嘴与所述第二清洗液供给管路延伸至所述第二晶圆承载台上方的一端相连接。本发明在离子注入后对晶圆进行单片式清洗，可以避免在清洗过程中晶圆之间的影响，晶圆表面清洗更彻底；在对晶圆进行第一清洗的同时对晶圆的背面进行加热，可以减少第一清洗液的使用量，从而减少废液的产生，减轻对环境的污染，同时，第一清洗之前无需灰化，可以显著降低成本；第一清洗与第二清洗于不同的腔室中进行，有效改善晶圆表面的颗粒污染；可以去除离子注入产生的氧化物层，从而改善最终形成器件的电器特性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述单片式清洗装置包括：第一处理腔室、第一晶圆传送单元、第一晶圆翻转单元、第二晶圆传送单元及第二处理腔室；其中，
所述第一处理腔室包括：第一腔室主体、第一晶圆承载台、加热装置及第一清洗液供给装置；其中，
所述第一晶圆承载台位于所述第一腔室主体内，用于承载正面朝下放置的晶圆；
所述加热装置位于所述第一腔室主体内，且位于所述第一晶圆承载台的上方，用于对所述晶圆的背面进行加热；
所述第一清洗液供给装置用于向所述晶圆正面提供第一清洗液，所述第一清洗液包括硫酸与双氧水的混合液；所述第一清洗液供给装置包括：第一清洗液供给源、第一清洗液供给管路及第一清洗液喷嘴；所述第一清洗液供给管路一端延伸至所述第一晶圆承载台，另一端与所述第一清洗液供给源相连接；所述第一清洗液喷嘴设于所述第一晶圆承载台中并使其喷洗方向朝向所述正面朝下放置的晶圆的正面，且所述第一清洗液喷嘴与所述第一清洗液供给管路延伸至所述第一晶圆承载台下方的一端相连接；
所述第一晶圆传送单元位于所述第一处理腔室的外侧，用于将第一清洗液清洗后的所述晶圆从所述第一处理腔室内传出；
所述第一晶圆翻转单元位于所述第一晶圆传送单元与所述第二晶圆传送单元之间，用于将从所述第一处理腔室内传出的晶圆进行180°翻转至正面朝上；
所述第二晶圆传送单元位于所述第一晶圆翻转单元与所述第二处理腔室之间，用于将翻转后的晶圆传送至所述第二处理腔室内；
所述第二处理腔室包括：第二腔室主体、第二晶圆承载台及第二清洗液供给装置；其中，
所述第二晶圆承载台位于所述第二腔室主体内，用于承载正面朝上放置的晶圆；
所述第二清洗液供给装置用于向晶圆正面提供第二清洗液，所述第二清洗液包括氢氧化铵、双氧水及水的混合液；所述第二清洗液供给装置包括：第二清洗液供给源、第二清洗液供给管路及第二清洗液喷嘴；所述第二清洗液供给管路一端延伸至所述第二晶圆承载台的上方，另一端与所述第二清洗液供给源相连接；所述第二清洗液喷嘴位于所述第二晶圆承载台上方并使其喷洗方向朝向所述正面朝上放置的晶圆的正面，且所述第二清洗液喷嘴与所述第二清洗液供给管路延伸至所述第二晶圆承载台上方的一端相连接。
2.根据权利要求1所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述加热装置包括红外线加热器，位于所述第一腔室主体的顶部。
3.根据权利要求1所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述第一处理腔室内包括若干个加热区域，以实现对晶圆背面不同区域分别进行加热；所述加热装置的数量为多个，多个所述加热装置分别位于若干个所述加热区域内。
4.根据权利要求3所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述第一处理腔室内包括四个所述加热区域，以晶圆圆心为中心，四个所述加热区域由内之外依次排布。
5.根据权利要求3所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述第一处理腔室还包括若干个温度传感器，所述温度传感器分别位于各所述加热区域内，用于分别侦测各所述加热区域的温度。
6.根据权利要求5所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述第一处理腔室还包括反馈控制模块，所述反馈控制模块连接所述温度传感器及所述加热装置，用于依据所述温度传感器侦测的结果调节所述加热装置的加热功率。
7.根据权利要求1所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述第一腔室主体的底部还设有第一排液口，所述第二腔室主体的底部还设有第二排液口。
8.根据权利要求1所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述第一处理腔室还包括第一旋转基座，所述第一旋转基座位于所述第一腔室主体内，且位于所述第一晶圆承载台的下方，所述第一清洗液供给管路一端经由所述第一旋转基座内部延伸至晶圆承载区的下方；所述第二处理腔室还包括第二旋转基座，所述第二旋转基座位于所述第二腔室主体内，且位于所述第二晶圆承载台的下方。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述单片式清洗装置还包括：
半导体前端设备模块，内设有第三晶圆传送单元，所述半导体前端设备模块用于加载放置有晶圆的晶圆传送盒，所述第三晶圆传送单元用于从所述晶圆传送盒中抓取晶圆并在清洗完毕后将处理后的晶圆传送回所述晶圆传送盒；
第二晶圆翻转单元，位于所述半导体前端设备模块与所述第一处理腔室之间，用于将从所述晶圆传送盒中抓取出的晶圆进行180°翻转至正面朝下；及
缓冲腔室，位于所述第二处理腔室与所述半导体前端设备模块之间。
10.根据权利要求9所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述单片式清洗装置还包括第四晶圆传送单元，所述第四晶圆传送单元位于所述第二晶圆翻转单元与所述第一处理腔室之间及所述缓冲腔室与所述第二处理腔室之间，且所述第四晶圆传送单元与所述第二晶圆传送单元、所述第一处理腔室、所述缓冲室及所述第二处理腔室相连接。
11.根据权利要求1所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗装置，其特征在于，所述第一晶圆承载台具有一喷雾浴槽，所述第一清洗液喷嘴提供喷雾状第一清洗液予所述喷雾浴槽中。
12.一种用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法，其特征在于，所述单片式清洗方法包括如下步骤：
1)提供一晶圆，形成有图形化光刻胶层在晶圆正面，所述图形化光刻胶层暴露出所述晶圆正面的离子注入区域，所述离子注入区域内注入有离子，且所述离子注入区域表面形成有离子注入产生的氧化物层；
2)以晶圆正面朝向晶圆承载台的方式对所述晶圆的背面进行加热，并使用第一清洗液对所述晶圆的正面进行清洗，以去除所述图形化光刻胶层；所述第一清洗液包括硫酸与双氧水的混合液；及
3)以晶圆正面远离晶圆承载台的方式使用第二清洗液对所述晶圆的正面进行清洗，以去除所述晶圆正面残留的所述图形化光刻胶层及杂质；所述第二清洗液包括氢氧化铵、双氧水及水的混合液。
13.根据权利要求12所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法，其特征在于，步骤1)中，所述晶圆由正面往内形成有浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构于所述晶圆内隔离出若干个有源区；所述有源区内形成有埋入式栅极，所述晶圆的正面注入有硼离子，形成在所述晶圆的正面上的所述氧化物层包括硼氧化物层。
14.根据权利要求12所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法，其特征在于，步骤1)中，所述晶圆内离子注入的剂量大于1×1017离子/平方厘米。
15.根据权利要求12所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法，其特征在于，步骤2)中，对所述晶圆的背面进行加热的温度介于200℃～250℃之间；对所述晶圆的背面进行加热的时间介于100秒～200秒之间。
16.根据权利要求15所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法，其特征在于，步骤2)中，所述第一清洗液的供给流量介于100毫升/分钟～150毫升/分钟，所述第一清洗液对所述晶圆正面进行清洗的时间介于100秒～200秒之间。
17.根据权利要求12所述的用于离子注入后晶圆清洗的单片式清洗方法，其特征在于，步骤2)与步骤3)于不同的处理腔室中执行。
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