CN110957208A - 晶圆洗边方法及晶圆清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆洗边方法及晶圆清洗装置，所述晶圆洗边方法包括：交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，以对所述晶圆进行洗边，其中，所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。本发明的优点在于，交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，能够去除边缘残留的金属，避免后续的键合工艺由于金属残留而失败的情况发生。

Description

晶圆洗边方法及晶圆清洗装置
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆洗边方法及晶圆清洗装置。
背景技术
在半导体制程中，化学机械研磨(CMP)工艺只能研磨晶圆上表面或者下表面，无法研磨晶圆边缘(wafer edge)及晶圆边缘的倾斜(wafer bevel)区域的铜。为了去除晶圆边缘及晶圆边缘的倾斜区域的铜，通常会在铜电镀工艺后增加一个洗边工艺(EBR)，以清除晶圆边缘的铜及晶圆边缘的倾斜区域的铜，保证化学机械研磨工艺的顺利进行。
但是，现有的洗边工艺并不能完全清除晶圆边缘及晶圆边缘的倾斜区域的铜，残留的铜会在后续的键合(bonding)工艺中形成气泡(bubble)，导致键合工艺失败。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种晶圆洗边方法及晶圆清洗装置，其能够去除晶圆边缘残留的金属。
为了解决上述问题，本发明提供了一种晶圆洗边方法，包括：交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，以对所述晶圆进行洗边，其中，所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。
进一步，所述晶圆相对于清洗液喷洒装置交替沿第一方向及第二方向转动，以使所述清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。
进一步，所述清洗液喷洒方向的水平分量与所述晶圆转动方向的切线方向一致。
进一步，所述第一方向为顺时针方向，所述第二方向为逆时针方向，或者所述第一方向为逆时针方向，所述第二方向为顺时针方向。
进一步，所述第一方向及所述第二方向指所述清洗液的实际喷洒方向的水平分量。
进一步，交替改变清洗液喷洒装置的朝向，以使所述清洗液交替沿第一方向或第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。
进一步，沿所述晶圆的圆周方向移动所述清洗液喷洒装置，以使所述清洗液能够作用于所述晶圆全部边缘。
进一步，所述清洗液喷洒方向的水平分量与所述清洗液喷洒装置转动方向的切线方向一致。
进一步，所述晶圆沿第一方向或者第二方向转动，以使所述清洗液能够作用于所述晶圆全部边缘。
进一步，所述清洗液喷洒方向的水平分量与所述晶圆转动方向的切线方向一致。
本发明还提供一种晶圆清洗装置，其包括：清洗液喷洒装置；控制装置，与所述清洗液喷嘴装置连接，以控制清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒，其中，所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。
进一步，所述控制装置能够交替改变清洗液喷洒装置的朝向，以使所述清洗液交替沿第一方向或第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。
进一步，所述晶圆置于一承载装置上，所述控制装置与所述承载装置连接，并能够控制所述承载装置转动，进而使所述晶圆相对于清洗液喷洒装置交替沿第一方向及第二方向转动，以使清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。
本发明的优点在于，交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，能够去除边缘残留的金属，避免后续的键合工艺由于金属残留而失败的情况发生。
附图说明
图1是本发明晶圆洗边方法的第一具体实施方式的一个工作示意图；
图2是沿一个方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的晶圆边缘部分示意图；
图3是沿另一个方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的晶圆边缘部分示意图；
图4A是本发明沿顺时针方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的晶圆边缘部分示意图；
图4B是本发明沿逆时针方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的晶圆边缘部分示意图；
图5A是本发明第二具体实施方式中喷嘴沿第一方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的示意图；
图5B是本发明第二具体实施方式中喷嘴沿第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的示意图；
图6A是本发明第三具体实施方式中喷嘴沿第一方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的示意图；
图6B是本发明第三具体实施方式中喷嘴沿第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的示意图；
图7是本发明晶圆清洗装置的一具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的晶圆洗边方法及晶圆清洗装置的具体实施方式做详细说明。
图1是本发明晶圆洗边方法的第一具体实施方式的一个工作示意图，请参阅图1，在晶圆10的边缘设置有至少一清洗液喷洒装置11，在图1中仅示意性绘示一个清洗液喷洒装置11。在本发明其他具体实施方式中，也可在所述晶圆10边缘设置多个清洗液喷洒装置11，以加快洗边时间。若在所述晶圆10边缘设置多个清洗液喷洒装置11，则所述清洗液喷洒装置11沿所述晶圆10的圆周方向分布。
在本具体实施方式中，所述晶圆10能够相对于清洗液喷洒装置11交替沿第一方向X及第二方向Y转动。实现所述晶圆10转动的方法可以为，将所述晶圆10放置在一能够沿第一方向X及第二方向Y转动的承载装置上，所述承载装置转动进而带动所述晶圆10转动。其中，所述第一方向X与所述第二方向Y为相反方向，例如，所述第一方向X为顺时针方向，所述第二方向Y为逆时针方向，或者所述第一方向X为逆时针方向，所述第二方向Y为顺时针方向。在本具体实施方式中，所述第一方向X为顺时针方向，所述第二方向Y为逆时针方向。
随着所述晶圆10的转动，所述清洗液喷洒装置11交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆10的边缘喷洒清洗液。所述清洗液喷洒装置11可多次交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆10的边缘喷洒清洗液，以清除晶圆边缘的铜层等结构。其中，在本具体实施方式中，所述第一方向及所述第二方向指清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量。例如，所述清洗液喷洒装置11朝向斜下方喷洒清洗液，则清洗液的实际喷洒方向为斜下方，则其水平分量为第一方向或者第二方向。
若是仅沿第一方向或者第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，则在晶圆边缘的凹痕101(请参阅图2及图3)处，清洗液会沿凹痕101流出，导致晶圆10正面边缘的清洗液变少，从而对该处金属的刻蚀不彻底，则在与清洗液移动方向同侧会有金属残留。具体地说，图2是沿一个方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的晶圆边缘部分示意图，请参阅图2，清洗液沿斜下方向向所述晶圆10喷洒，其喷洒方向的水平分量为逆时针方向，所述清洗液的喷洒路线采用虚线箭头绘示，在晶圆10的边缘表面，所述清洗液沿虚线箭头A1所示所述方向移动，则在所述晶圆10的边缘的凹痕101处，清洗液会沿凹痕101流出，导致流向凹痕101右侧的清洗液变少，则位于凹痕101的右侧的晶圆边缘的金属刻蚀不彻底，存在金属残留20。图3是沿另一个方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的晶圆边缘部分示意图，请参阅图3，清洗液沿斜下方向向所述晶圆10喷洒，其喷洒方向的水平分量为顺时针方向，所述清洗液的喷洒路线采用虚线箭头绘示，在晶圆10的边缘表面，所述清洗液沿虚线箭头B1所述方向移动，则在所述晶圆10的边缘的凹痕101处，清洗液会沿凹痕101流出，导致流向凹痕101左侧的清洗液变少，则位于凹痕101的左侧的晶圆边缘的金属刻蚀不彻底，存在金属残留20。可见，当清洗液仅沿单一方向向所述晶圆边缘喷洒时，在所述晶圆的凹痕101的一侧会存在金属残留，残留的金属会在后续的键合(bonding)工艺中形成气泡(bubble)，导致键合工艺失败。
本发明清洗液喷洒装置交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，能够去除边缘残留的金属。具体地说，图4A是本发明沿顺时针方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的晶圆边缘部分示意图，请参阅图4A，当晶圆10沿顺时针方向转动时(如图中实线箭头所示)，清洗液喷洒装置11向所述晶圆10边缘喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量为顺时针方向，则在所述晶圆10边缘表面，所述清洗液沿虚线箭头指示的方向(即顺时针方向)流动，则在所述凹痕101的右侧会存在金属残留20(如图中阴影所示)。在所述晶圆10沿顺时针转动若干时间后，改变所述晶圆10的转动方向，使晶圆10沿逆时针方向转动。图4B是本发明沿逆时针方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的晶圆边缘部分示意图，请参阅图4B，当晶圆沿逆时针方向转动时(如图中实线箭头所示)，清洗液喷洒装置11向所述晶圆10边缘喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量为逆时针方向，，则在所述晶圆10边缘表面，所述清洗液沿虚线箭头指示的方向(即逆时针方向)流动，则在所述凹痕101的右侧会存在金属残留20(如图中阴影所示)，而右侧的残留的金属则会被清洗；如此交替，则所述凹痕101两侧残留的金属会被去除，在所述晶圆的边缘不会存在金属残留，避免后续的键合工艺由于金属残留而失败的情况发生。
当所述晶圆10转动时，所述清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量与所述晶圆10的转动方向基本相同。优选地，在本具体实施方式中，所述清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量与所述晶圆10转动方向的切线方向一致，其能够进一步增加清洗液去除晶圆边缘物质的均匀性。具体地说，请继续参阅图1，当所述晶圆10沿第一方向X转动时，所述晶圆10的转动方向的切线方向如图中虚线箭头A所示，所述清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量如图中虚线箭头B所示，两者同向；当所述晶圆10沿第二方向Y转动时，所述晶圆10的转动方向的切线方向如图中实现箭头C所示，所述清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量如图中实现箭头D所示，两者同向。
在第一具体实施方式中，在对晶圆进行洗边操作时，所述晶圆10相对于清洗液喷洒装置11交替沿第一方向及第二方向转动，以使所述清洗液喷洒装置交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，进而对晶圆实现洗边。而在本发明其他具体实施方式中，也可保持晶圆10不转动，而是改变清洗液喷洒装置11的朝向，以使所述清洗液喷洒装置交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，即改变清洗液喷洒装置喷洒清洗液的实际喷洒方向，以使其实际喷洒方向的水平分量为第一方向或第二方向。具体地说，图5A是本发明第二具体实施方式中清洗液喷洒装置沿第一方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的示意图，图5B是本发明第二具体实施方式中清洗液喷洒装置沿第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的示意图，请参阅图5A及图5B，所述晶圆10固定不动，清洗液喷洒装置沿第一方向X向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，所述清洗液的喷洒方向(即所述清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量)如图中虚线箭头E所示，若干时间后，改变所述清洗液喷洒装置11的朝向，所述清洗液喷洒装置11沿第二方向Y向所述晶圆10的边缘喷洒清洗液，所述清洗液的喷洒方向(即所述清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量)如图中虚线箭头F所示，若干时间后，改变所述清洗液喷洒装置11的朝向，再次沿第一方向X向所述晶圆10的边缘喷洒清洗液，多次反复，直至清洗完成。
本发明第二具体实施方式的方法能够实现清洗液喷洒装置交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液。可以理解的是，为了能够对晶圆10的边缘进行充分清洗，所述清洗液喷洒装置11也可沿所述晶圆10的圆周方向移动所述清洗液喷洒装置，以使所述清洗液喷洒装置喷洒的清洗液能够作用于所述晶圆全部边缘。
进一步，所述清洗液喷洒在晶圆10上的方向(即所述清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量)与所述清洗液喷洒装置11的转动方向的切线方向一致，其能够进一步增加清洗液去除晶圆边缘物质的均匀性。
在第二具体实施方式中，所述晶圆10固定不动，而移动所述清洗液喷洒装置11，使所述清洗液喷洒装置喷洒的清洗液能够作用于所述晶圆全部边缘。在本发明其他具体实施方式中，也可转动所述晶圆，以实现所述清洗液喷洒装置喷洒的清洗液能够作用于所述晶圆全部边缘。具体地说，图6A是本发明第三具体实施方式中清洗液喷洒装置沿第一方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的示意图，图6B是本发明第三具体实施方式中清洗液喷洒装置沿第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液的示意图，请参阅图6A及图6B，所述晶圆10沿第一方向X转动，清洗液喷洒装置11沿第一方向X向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，所述清洗液的喷洒方向如图中虚线箭头E所示；若干时间后，改变所述清洗液喷洒装置11的朝向，所述晶圆10依然沿第一方向X转动，所述清洗液喷洒装置11沿第二方向Y向所述晶圆10的边缘喷洒清洗液，所述清洗液的喷洒方向如图中虚线箭头F所示，若干时间后，改变所述清洗液喷洒装置11的朝向，再次沿第一方向X向所述晶圆10的边缘喷洒清洗液，多次反复，直至清洗完成。在本具体实施方式中，所述晶圆10转动以使得所述清洗液喷洒装置喷洒的清洗液能够作用于所述晶圆全部边缘。
进一步，所述清洗液喷洒在晶圆10上的方向(即所述清洗液喷洒装置11喷洒清洗液的实际喷洒方向的水平分量)与所述晶圆10的转动方向的切线方向一致，其能够进一步增加清洗液去除晶圆边缘物质的均匀性。
本发明还提供一种能够实现上述晶圆洗边方法的晶圆清洗装置。图7是本发明晶圆清洗装置的一具体实施方式的结构示意图。请参阅图7，所述晶圆清洗装置包括清洗液喷洒装置70及控制装置71。其中，晶圆10置于一承载装置72上。
所述清洗液喷洒装置70用于喷洒清洗液，在本具体实施方式中，所述清洗液喷洒装置71为喷嘴，在本发明其他具体实施方式中，所述清洗液喷洒装置71可为其他能够喷洒清洗液的装置。所述清洗液喷洒装置71可设置在所述晶圆10的正上方或者斜上方。
所述控制装置70与所述清洗液喷嘴装置71连接，以控制清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆10的边缘喷洒，其中，所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。关于所述第一方向与所述第二方向的定义，在上述的晶圆洗边方法中已经描述，不再赘述。在本具体实施方式中，所述控制装置71能够交替改变清洗液喷洒装置70的朝向，以使所述清洗液交替沿第一方向或第二方向向所述晶圆10的边缘喷洒。也就是说，所述清洗液的喷洒方向与所述清洗液喷洒装置70的朝向有关，改变所述清洗液喷洒装置70的朝向能够改变所述清洗液的喷洒方向。例如，当需要清洗液沿第一方向向所述晶圆10的边缘喷洒时，改变所述清洗液喷洒装置70的朝向，使所述清洗液沿第一方向向所述晶圆10的边缘喷洒；当需要清洗液沿第二方向向所述晶圆10的边缘喷洒时，再次改变所述清洗液喷洒装置70的朝向，使所述清洗液沿第二方向向所述晶圆10的边缘喷洒。
当所述控制装置71能够交替改变清洗液喷洒装置70的朝向时，所述晶圆承载装置72可不转动，而是仅通过改变所述清洗液喷洒装置70的朝向而使所述清洗液沿第一方向或第二方向向所述晶圆10的边缘喷洒。可以理解的是，为了使所述清洗液能够清洗晶圆10的全部边缘，可使所述清洗液喷洒装置70沿所述晶圆10的圆周方向转动，也可保持清洗液喷洒装置70不动，而使所述晶圆承载装置72转动，从而使所述清洗晶圆10的全部边缘都能够被所述清洗液清洗。
进一步，所述控制装置70也可与所述承载装置72连接，并能够控制所述承载装置72转动，进而使所述晶圆10相对于清洗液喷洒装置70交替沿第一方向及第二方向转动，以使清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。所述控制装置70能够驱动所述承载装置72相对于清洗液喷洒装置70沿第一方向或者第二方向转动，进而带动晶圆10实现相应的转动。当所述晶圆承载装置72转动时，所述清洗液喷洒装置70可不改变朝向，即不改变清洗液的喷洒方向，仅通过晶圆承载装置72的转动而实现清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆10的边缘喷洒的目的。
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 (13)

1.一种晶圆洗边方法，其特征在于，包括：交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒清洗液，以对所述晶圆进行洗边，其中，所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。
2.根据权利要求1所述的晶圆洗边方法，其特征在于，所述晶圆相对于清洗液喷洒装置交替沿第一方向及第二方向转动，以使所述清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。
3.根据权利要求1所述的晶圆洗边方法，其特征在于，所述清洗液喷洒方向的水平分量与所述晶圆转动方向的切线方向一致。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的晶圆洗边方法，其特征在于，所述第一方向为顺时针方向，所述第二方向为逆时针方向，或者所述第一方向为逆时针方向，所述第二方向为顺时针方向。
5.根据权利要求1所述的晶圆洗边方法，其特征在于，所述第一方向及所述第二方向指所述清洗液的实际喷洒方向的水平分量。
6.根据权利要求1所述的晶圆洗边方法，其特征在于，交替改变清洗液喷洒装置的朝向，以使所述清洗液交替沿第一方向或第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。
7.根据权利要求6所述的晶圆洗边方法，其特征在于，沿所述晶圆的圆周方向移动所述清洗液喷洒装置，以使所述清洗液能够作用于所述晶圆全部边缘。
8.根据权利要求7所述的晶圆洗边方法，其特征在于，所述清洗液喷洒方向的水平分量与所述清洗液喷洒装置转动方向的切线方向一致。
9.根据权利要求6所述的晶圆洗边方法，其特征在于，所述晶圆沿第一方向或者第二方向转动，以使所述清洗液能够作用于所述晶圆全部边缘。
10.根据权利要求9所述的晶圆洗边方法，其特征在于，所述清洗液喷洒方向的水平分量与所述晶圆转动方向的切线方向一致。
11.一种晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆清洗装置包括：
清洗液喷洒装置；
控制装置，与所述清洗液喷嘴装置连接，以控制清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒，其中，所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。
12.根据权利要求11所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述控制装置能够交替改变清洗液喷洒装置的朝向，以使所述清洗液交替沿第一方向或第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。
13.根据权利要求11所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆置于一承载装置上，所述控制装置与所述承载装置连接，并能够控制所述承载装置转动，进而使所述晶圆相对于清洗液喷洒装置交替沿第一方向及第二方向转动，以使清洗液交替沿第一方向及第二方向向所述晶圆的边缘喷洒。
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