CN110508545A - 晶圆清洗装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆清洗装置及方法,晶圆放置在承载台上,流体通道的进液端连接清洗液供应设备,出液端设置在承载台的上方,以将清洗液喷射至晶圆上,在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后,将流体通道的出液端移动至排液单元上方,控制单元将所述流体通道中的清洗液切换为第二清洗液以清洗所述流体通道,排液单元排出流体通道中的清洗液,从而可以避免第一清洗液残留在流体通道中,污染不需要第一清洗液清洗的晶圆,提高了晶圆的良率;并且,清洗所述流体通道是在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后进行的,也不会影响清洗的效率。

Description

晶圆清洗装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体制备技术领域,尤其涉及一种晶圆清洗装置及方法
背景技术
在半导体工艺中,晶圆表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素之一。在常用的半导体工艺中,例如:沉积、等离子体刻蚀、旋涂光刻胶、光刻、电镀等等,都有可能会在晶圆表面引入污染和/或颗粒,导致晶圆表面的清洁度下降,使得制造的半导体器件良率低。
因此,如何清除晶圆表面的污染和异物质颗粒一直是半导体技术领域的研究热点,现有技术中通常会在执行一道半导体工艺后,采用晶圆清洗装置对晶圆进行清洗,用于去除可能形成在晶圆表面的污染和/或颗粒,去除污染和/或颗粒采用的清洗液通常是去离子水(二氧化碳水溶液)。但是,晶圆清洗装置还可以用于去除晶圆表面膜层,例如利用稀氢氟酸去除晶圆表面的氧化层,利用臭氧水去除晶圆表面的有机物(如光阻),利用二号清洗液去除晶圆表面的金属膜层等。
由于空闲限制,现有的晶圆清洗装置中的去离子水和臭氧水使用的是同一个流体通道。而有些晶圆只需要用去离子水清洗,而有些晶圆则需要利用臭氧水清洗,当需要利用臭氧水清洗的晶圆完成清洗后,再对只需要用去离子水清洗的晶圆进行清洗时,流体通道中残留的臭氧水会先被喷到晶圆的表面,污染晶圆。特别是臭氧水还具有强氧化性,可能会将晶圆表面的杂质氧化生成副产物粘附在晶圆的表面(如图1所示),影响后续膜层的生长,还可能导致晶圆的良率降低甚至报废(如图2所示,晶圆中心的接触电阻过高导致报废)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆清洗装置及方法,能够解决去离子水和臭氧水共用流体通道时,臭氧水残留在流体通道中的问题。
为了达到上述目的,本发明提供了一种晶圆清洗装置,包括:
承载台,用于承载晶圆;
可移动的流体通道,进液端连接清洗液供应设备,出液端设置在所述承载台的上方,以将清洗液喷射至所述晶圆上;
控制单元,用于切换所述流体通道中清洗液的类型;
排液单元,设置在所述流体通道移动覆盖范围内,用于接收所述流体通道中的清洗液。
可选的,所述清洗液包括去离子水或臭氧水。
可选的,所述流体通道的进液端具有第一进液口及第二进液口,所述第一进液口及所述第二进液口上分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀,所述控制单元通过控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的开闭以切换所述流体通道中流通的清洗液的类型。
可选的,所述流体通道为一流体管道,所述流体管道的两个端部分别为所述进液端和所述出液端,所述流体管道上设置有第三电磁阀及流量控制阀。
可选的,所述出液端与所述第三电磁阀之间的流体管道上连通有一止回管,所述止回管上设置有第四电磁阀。
可选的,所述晶圆清洗装置还包括机械臂,所述流体通道的进液端设置于所述机械臂内,所述机械臂沿垂直于所述承载台的方向旋转,并驱动所述流体通道的出液端平行于所述承载台旋转。
可选的,所述排液单元包括排水管。
本发明还提供了一种晶圆清洗方法,包括:
在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后,将提供清洗液的流体通道的出液端移动至一排液单元上方;
将所述流体通道中的第一清洗液切换为第二清洗液以清洗所述流体通道。
可选的,所述第一清洗液包括臭氧水,所述第二清洗液包括去离子水。
可选的,清洗所述流体通道的总时间大于或等于30秒和/或清洗所述流体通道的去离子水的总流量大于或等于2升。
在本发明提供的晶圆清洗装置及方法中,晶圆放置在承载台上,流体通道的进液端连接清洗液供应设备,出液端设置在承载台的上方,以将清洗液喷射至晶圆上,在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后,将流体通道的出液端移动至排液单元上方,控制单元将所述流体通道中的清洗液切换为第二清洗液以清洗所述流体通道,排液单元排出流体通道中的清洗液,从而可以避免第一清洗液残留在流体通道中,污染不需要第一清洗液清洗的晶圆,提高了晶圆的良率;并且,清洗所述流体通道是在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后进行的,也不会影响清洗的效率。
附图说明
图1为臭氧水将晶圆表面的杂质氧化生成副产物粘附在晶圆的表面的示意图;
图2为报废晶圆的接触电阻的分布图;
图3为本发明实施例提供的晶圆清洗装置的一种结构示意图;
图4为本发明实施例提供的晶圆清洗装置的另一种结构示意图;
图5为本发明实施例提供的晶圆清洗方法的流程图;
其中,附图标记为:
00-晶圆;10-承载台;20-流体通道;21-第一进液口;22-第二进液口;23-止回管;24-喷嘴;31-第一电磁阀;32-第二电磁阀;33-第三电磁阀;34-流量控制阀;35-第四电磁阀;40-控制单元;50-排液单元;60-机械臂。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述,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例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图3-图4所示,本实施例提供了一种晶圆清洗装置,包括:
承载台10,用于承载晶圆00;
可移动的流体通道20,进液端连接清洗液供应设备,出液端设置在所述承载台10的上方,以将清洗液喷射至所述晶圆00上;
控制单元40,用于切换所述流体通道20中清洗液的类型;
排液单元50,设置在所述流体通道20移动覆盖范围内,用于接收所述流体通道20中的清洗液。
具体的,如图1所示,所述承载台10例如具有一吸附面,所述晶圆00放置于所述吸附面上,所述承载台10的吸附面通过真空吸附固定住所述晶圆00。并且,所述承载台10能够带动所述晶圆00沿垂直于所述晶圆00表面的方向旋转,以便于清洗所述晶圆00。
进一步,所述流体通道20的进液端连接清洗液供应设备(未示出),出液端设置在所述承载台10的上方,用于为所述晶圆00提供清洗液。本实施例中,所述清洗液包括去离子水(DIW)和臭氧水(DIO3),也就是说,所述去离子水及臭氧水共用所述流体通道20。所述去离子水和所述臭氧水的温度通常介于20℃-30℃之间(常温)。如图4所示,所述流体通道20的进液端具有第一进液口21及第二进液口22,所述第一进液口21用于连接去离子水清洗液供应设备,以向所述流体通道20提供去离子水;所述第二进液口22用于连接臭氧水清洗液供应设备,以向所述流体通道20提供臭氧水。所述第一进液口21及所述第二进液口22上分别设置有第一电磁阀31和第二电磁阀32。所述第一电磁阀31用于控制所述第一进液口21的开闭,所述第二电磁阀32用于控制所述第二进液口22的开闭。
本实施例中,所述流体通道20是具有一定支撑力的流体管道,且具有固定的平面形状,例如是L型或Z型等。当然,所述流体通道20不限于具有一定支撑力的流体管道,也可以是软管,利用其它的支撑结构支撑形成固定的平面形状。所述流体管道具有两个端部,分别作为所述进液端和所述出液端,所述流体管道在所述进液端和所述出液端之间的部分上设置有第三电磁阀33及流量控制阀34,所述第三电磁阀33是所述流体管道的主阀门,用于控制所述流体管道是否流通清洗液,所述流量控制阀34用于控制所述流体管道中流通的清洗液的流量。
请继续参阅图4,所述控制单元40可以控制所述第一电磁阀31、第二电磁阀32以及第三电磁阀33的开闭,当所述控制单元40控制所述第一电磁阀31开启时,所述第二电磁阀32关闭,去离子水通入所述流体通道20中;当所述控制单元40控制所述第二电磁阀32开启时,所述第一电磁阀31关闭,臭氧水通入所述流体通道20中。从而所述控制单元40通过控制所述第一电磁阀31和所述第二电磁阀32的开闭即可切换所述流体通道20中流通的清洗液的类型。
应理解,所述晶圆清洗装置在工作时,所述第三电磁阀33一直是开启的,当清洗制程完成后(或者出现故障),需要停机时,所述控制单元40可以控制所述第三电磁阀33关闭。本发明中,所述第三电磁阀33不限于受所述控制单元40控制,还可以另外使用一个开关来自动控制或手动控制。同理,本发明中的流量控制阀34也可以被所述控制单元40的控制,或者被另外的开关控制。
进一步,当所述第三电磁阀33关闭时,所述流体通道20内的清洗液会回流,从而残留在所述流体通道20内。本实施例中,所述流体通道20的出液端与所述第三电磁阀33之间连通有一止回管23,所述止回管23上设置有第四电磁阀35,当所述第三电磁阀33关闭时,所述第四电磁阀35开启,所述流体通道20内的清洗液流入所述止回管23内,并被所述止回管23排出,从而减少流体通道20内的清洗液残留。
可选的,所述清洗液不限于包括去离子水和臭氧水,还可以包括热去离子水(HDIW),热去离子水的温度较去离子水、臭氧水的温度高,可以介于50℃-85℃之间。
所述晶圆清洗装置不限于包括一个流体通道20,还可以包含其他的流体通道20,用于将其他的清洗液(例如稀氢氟酸、一号清洗液或二号清洗液等)喷射至所述晶圆00上。
如图3及图4所示,所述流体通道20为可旋转的流体通道,所述承载台10外周上设置有机械臂60和所述排液单元50,所述机械臂60能够沿垂直于所述承载台10中心的方向旋转,所述流体通道20的进液端设置于所述机械臂60内,出液端延伸至所述承载台10的上方。当所述机械臂60沿垂直于所述承载台10中心的方向旋转时,所述流体通道20的进液端能够伴随所述机械臂60旋转,同时,所述流体通道20的出液端也在平行于所述承载台10表面的平面上旋转,直至旋转到所述排液单元50的上方,所述喷嘴24对准所述排液单元50。此时,所述控制单元40控制所述第一电磁阀31开启,去离子水通入所述流体通道20中,所述排液单元50可以接收从流体通道20排出的剩余清洗液,避免对所述承载台10上的晶圆00造成影响。
所述排液单元50也不限于位于所述承载台10外周上,只要设置在所述流体通道20旋转覆盖范围内均可;例如,本实施例中,所述排液单元50为一漏斗状的排水管,以防止清洗液溅到所述承载台10上或其他位置上,所述排水管可以位于所述承载台10外周上,也可以将排水管的顶部的漏斗部分伸入所述承载台10的上方,底部的管道部分在所述承载台10外周上。
当然,所述流体通道20不限于是可旋转的流体通道,在所述晶圆清洗装置内部空间足够的情况下,所述流体通道20可以直接平移至所述排液单元50的位置处。例如在所述晶圆清洗装置内铺设一个导轨,所述流体通道20安装在所述导轨上,所述流体通道20沿着所述导轨运动直至所述出液端到达所述排液单元50的上方;或者,所述流体通道20位于所述承载台10上方的一部分可以伸缩,所述排液单元50设置于所述流体通道20的伸缩方向上,所述流体通道20沿平行于所述承载台10表面的方向伸出直至所述出液端到达所述排液单元50的上方,排液完成后,所述流体通道20再缩回至位于所述承载台10上方,在此不再一一举例说明。
进一步,所述流体通道20的出液端上还可以安装一个喷嘴24,从而将所述流体通道20中清洗液通过所述喷嘴24喷射至所述晶圆00上,可以清洗液喷射的面积和压力。
基于此,如图5所示,本实施例还提供了一种晶圆清洗方法,包括:
步骤S1:在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后,将提供清洗液的流体通道的出液端移动至一排液单元上方;
步骤S2:将所述流体通道中的第一清洗液切换为第二清洗液以清洗所述流体通道。
本实施例中,所述第一清洗液臭氧水,所述第二清洗液为去离子水。但应理解,所述第一清洗液还可以是其他会残留在流体通道中且具有氧化能力的清洗液,所述第二清洗液也可以是在晶圆清洗制程中使用到的可以清洗所述流体通道的其他清洗液,本发明不作限制。
具体的,对晶圆进行清洗时,通常是整批中的多个晶圆顺次进行清洗,一批清洗完后在清洗下一批,所以在更换批次的时候,晶圆清洗装置没有工作。并且,对于同一批次的晶圆,清洗的类型均是相同的,例如,一批晶圆全部使用去离子水清洗,一批晶圆全部使用臭氧水清洗。本实施例中,在使用臭氧水清洗晶圆的制程完成之后(整批晶圆全部清洗完毕,并且下一批晶圆不需要使用臭氧水清洗,或者此时需要停机),在更换批次的时间间隙内,将流体通道的出液端旋转至排液单元上方,喷嘴对准排液单元。所述控制单元将第二阀门关闭,第一阀门打开,去离子水进入所述流体通道中对所述流体通道进行冲洗,避免臭氧水残留在所述流体通道内。从流体通道中流出的清洗液(去离子水与臭氧水和混合溶液)从所述排液单元中排出。可以理解的是,由于清洗流体通道是在更换批次的时间间隙内完成的,所以不会正常的清洗制程的效率。
可选的,清洗所述流体通道的总时间大于或等于30秒,清洗所述流体通道的去离子水的总流量大于或等于2升,以保证所述流体通道中没有臭氧水残留。
综上,在本发明实施例提供的晶圆清洗装置及方法中,晶圆放置在承载台上,流体通道的进液端连接清洗液供应设备,出液端设置在承载台的上方,以将清洗液喷射至晶圆上,在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后,将流体通道的出液端移动至排液单元上方,控制单元将所述流体通道中的清洗液切换为第二清洗液以清洗所述流体通道,排液单元排出流体通道中的清洗液,从而可以避免第一清洗液残留在流体通道中,污染不需要第一清洗液清洗的晶圆,提高了晶圆的良率;并且,清洗所述流体通道是在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后进行的,也不会影响清洗的效率。
上述仅为本发明的优选实施例而已,并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的技术方案的范围内,对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗装置,其特征在于,包括:
承载台,用于承载晶圆;
可移动的流体通道,进液端连接清洗液供应设备,出液端设置在所述承载台的上方,以将清洗液喷射至所述晶圆上;
控制单元,用于切换所述流体通道中清洗液的类型;
排液单元,设置在所述流体通道移动覆盖范围内,用于接收所述流体通道中的清洗液。
2.如权利要求1所述的晶圆清洗装置,其特征在于,所述清洗液包括去离子水或臭氧水。
3.如权利要求1所述的晶圆清洗装置,其特征在于,所述流体通道的进液端具有第一进液口及第二进液口,所述第一进液口及所述第二进液口上分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀,所述控制单元通过控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的开闭以切换所述流体通道中流通的清洗液的类型。
4.如权利要求1-3中任一项所述的晶圆清洗装置,其特征在于,所述流体通道为一流体管道,所述流体管道的两个端部分别为所述进液端和所述出液端,所述流体管道上设置有第三电磁阀及流量控制阀。
5.如权利要求4所述的晶圆清洗装置,其特征在于,所述出液端与所述第三电磁阀之间的流体管道上连通有一止回管,所述止回管上设置有第四电磁阀。
6.如权利要求1所述的晶圆清洗装置,其特征在于,所述晶圆清洗装置还包括机械臂,所述流体通道的进液端设置于所述机械臂内,所述机械臂沿垂直于所述承载台的方向旋转,并驱动所述流体通道的出液端平行于所述承载台旋转。
7.如权利要求1所述的晶圆清洗装置,其特征在于,所述排液单元包括排水管。
8.一种晶圆清洗方法,其特征在于,包括:
在使用第一清洗液清洗晶圆的制程完成后,将提供清洗液的流体通道的出液端移动至一排液单元上方;
将所述流体通道中的第一清洗液切换为第二清洗液以清洗所述流体通道。
9.如权利要求8所述的晶圆清洗方法,其特征在于,所述第一清洗液包括臭氧水,所述第二清洗液包括去离子水。
10.如权利要求8所述的晶圆清洗方法,其特征在于,清洗所述流体通道的总时间大于或等于30秒和/或清洗所述流体通道的去离子水的总流量大于或等于2升。
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