CN112614794A - 一种晶圆用高温药液清洗设备及其清洗工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶圆用高温药液清洗设备，包括清洗室，清洗室内具有腔体，承载台可转动的设于腔体内；多个卡盘销设于承载台上，用于夹持晶圆；定位盘设置在承载台，且定位盘位于晶圆的下方；下加热板可转动设于定位盘内，且下加热板可升降的设于定位盘和晶圆之间，下加热板上开有进液口和排液口；第一喷嘴和第二喷嘴可上下移动的设于下加热板的下方，当下加热板转动时，进液口与第一喷嘴或第二喷嘴相通；多个第三喷嘴设于晶圆的上方，本发明还公开了一种利用晶圆用高温药液清洗设备对晶圆进行清洗的方法，可以满足在常温状态下对晶圆清洗的臭氧和氟酸等药液，也可以满足磷酸和硫酸等需要在高温状态状态下才能更好的将晶圆上的SiN等颗粒去除的需求。
Description
技术领域
本发明属于晶圆清洗的技术领域，尤其涉及一种晶圆用高温药液清洗设备及其清洗工艺。
背景技术
晶圆的清洗是半导体器件生产过程中非常重要的步骤，清洗的是否干净直接影响了器件的性能和良率，所以在半导体器件的制备流程中，需要对晶圆进行多次清洗。在现有的半导体制造工艺中，一般采用化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing，简称CMP)方法进行平坦化工艺，然而，在CMP的过程中会产生很多残留物(residue)，从而形成缺陷(defect)，所以CMP 之后需要对晶圆(wafer) 进行清洗，以减少缺陷。
目前残留在晶圆上的颗粒种类繁多，某些颗粒只需通过常温的药液利用喷嘴进行相应的清洗后即可清洗干净，但是针对一些比如SiN等难去除的颗粒，需要磷酸和硫酸等在高温状态下才能去除，但是目前还没有这样针对硫酸和磷酸等高温清洗的清洗设备和相应的清洗工艺。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种既可以利用常温药液对晶圆清洗，也可以满足高温药液清洗的需求，提升了晶圆的清洗效率和速率的晶圆用高温药液清洗设备及其清洗工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶圆用高温药液清洗设备，包括：
清洗室，所述清洗室内具有放置空间；
腔体，所述腔体设于所述放置空间内，且，所述腔体内具有容纳空间；
承载台，所述承载台可转动的设于所述容纳空间内；
卡盘销，多个所述卡盘销设于所述承载台上，用于夹持晶圆；
定位盘，所述定位盘设置在所述承载台，且，所述定位盘位于所述晶圆的下方；
下加热板，所述下加热板可转动设于定位盘内，且，所述下加热板可升降的设于所述定位盘和所述晶圆之间，其中，所述下加热板上开有进液口和排液口；
第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴和第二喷嘴可上下移动的设于所述下加热板的下方，其中，当所述下加热板转动时，所述进液口与所述第一喷嘴或所述第二喷嘴相通；
第三喷嘴，多个所述第三喷嘴设于所述晶圆的上方。
进一步的，在所述晶圆上方还设有两个可相对横向移动的左加热板和右加热板，且所述左加热板和右加热板可上下移动；在所述左加热板或所述右加热板上开有喷液口。
进一步的，所述清洗室呈密闭状，所述清洗室通过两侧的排气阀排气，在所述排气阀一侧开有与腔体相连通的排气口。
一种利用晶圆用高温药液清洗设备进行的清洗工艺，包括如下步骤：
S01：晶圆经由卡盘销固定后通过承载台做旋转运动，同时下加热板也转动一定角度后，使进液口与第一喷嘴上下相对应；
S02：第一喷嘴往上移动到进液口处，两个第三喷嘴分别将DHF和DIW喷到晶圆的上表面进行清洗；
S03：下加热板和第一喷嘴同步上升，使下加热板与晶圆靠近；下加热板加热升温，然后利用第一喷嘴将磷酸喷到晶圆的下表面，同时第三喷嘴将DIW喷到晶圆的上表面进行清洗；
S04：第三喷嘴将磷酸喷射到晶圆的上表面进行清洗；
S05：第一喷嘴回到初始位置，同时加热板下降的同时转动一定位置，使进液口与第二个喷嘴上下相对应；
S06：第二个喷嘴上升到进液口处,依次将APM、DIW和氮气喷射到晶圆的下表面进行清洗和甩干；同时晶圆的上表面先由第三喷嘴喷出DIW冲洗，再用雾化的APM进行清洗；
S07：晶圆转动甩干，并通氮气吹干。
一种晶圆用高温药液清洗设备进行的清洗工艺，包括如下步骤：
S11：晶圆经由卡盘销固定后通过承载台做旋转运动，同时下加热板也转动一定角度后，使进液口与第一喷嘴上下相对应；
S12：第一喷嘴往上移动到进液口处，两个第三喷嘴分别将DHF和DIW喷到晶圆的上表面进行清洗；
S13：下加热板和第一喷嘴同步上升，使下加热板与晶圆靠近；下加热板加热升温，然后利用第一喷嘴将磷酸喷到晶圆的下表面，同时第三喷嘴将DIW喷到晶圆的上表面进行清洗；
S14：左加热板和右加热板相互靠近后加热升温，将晶圆的上表面覆盖住，然后第三喷嘴通过喷液口将磷酸喷射到晶圆的上表面进行清洗；
S15：左加热板、右加热板和第一喷嘴回到初始位置，同时加热板下降的同时转动一定位置，使进液口与第二个喷嘴上下相对应；
S16：第二个喷嘴上升到进液口处,依次将APM、DIW和氮气喷射到晶圆的下表面进行清洗和甩干；同时晶圆的上表面先由第三喷嘴喷出DIW冲洗，再用雾化的APM进行清洗；
S17：晶圆转动甩干，并通氮气吹干。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明方案的晶圆用高温药液清洗设备及其清洗工艺，既可以满足在常温状态下对晶圆清洗的臭氧和氟酸等药液，也可以满足磷酸和硫酸等需要在高温状态状态下才能更好的将晶圆上的SiN等颗粒去除的需求，具有较好的实用性和推广价值，符合企业的清洗需求。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明实施例一中晶圆用高温药液清洗设备的结构示意图；
附图2为略去清洗室后晶圆用高温药液清洗设备的俯视图；
附图3为本发明实施例一在步骤S02时晶圆用高温药液清洗设备的使用状态示意图；
附图4为本发明实施例一在步骤S03时晶圆用高温药液清洗设备的使用状态示意图；
附图5为本发明实施例一在步骤S05时晶圆用高温药液清洗设备的使用状态示意图；
附图6为本发明实施例二中晶圆用高温药液清洗设备的结构示意图；
附图7为本发明实施例二在步骤S14时晶圆用高温药液清洗设备的结构示意图；
其中：清洗室1、腔体2、承载台3、卡盘销4、定位盘5、下加热板6、进液口60、排液口61、第一喷嘴7、第二喷嘴8、第三喷嘴9、晶圆10、排气口11、排气阀12、左加热板13、右加热板14、喷液口15。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人 员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
请参阅附图1-2，本发明一实施例所述的一种晶圆用高温药液清洗设备，包括清洗室1、腔体2、承载台3、卡盘销4、定位盘5、下加热板6、第一喷嘴7、第二喷嘴8和第三喷嘴9；所述清洗室1内具有放置空间；所述腔体2设于所述放置空间内，且所述腔体2内具有容纳空间；所述承载台3可转动的设于所述容纳空间内；在所述承载台3上设有四个用于夹持晶圆的卡盘销4，所述定位盘5安装在所述承载台3上，并且定位盘5位于所述晶圆10的下方，在定位盘5的中心处开有通孔，通孔的周向上开有一圈卡槽。
下加热板6卡设在卡槽内，并且下加热板6可以在卡槽内转动的同时，还可以在定位盘5和晶圆10之间上下移动；所述下加热板6的中心处开有排液口61，在排液口61的一侧开有进液口60；另外，下加热板6采用的材质为石英，下加热板6可以自动加热升温。
第一喷嘴7和第二喷嘴8可上下移动的设于所述下加热板6的下方，这样当下加热板6转动到一定位置时，第一喷嘴7与进液口60的位置上下对应，然后第一喷嘴7往上移动到进液口61中，并将相应的药液喷射到晶圆的下表面，对晶圆的下表面进行清洗，然后通过排液口排出；其中，第一喷嘴7主要用于喷射氢氟酸和磷酸等酸性药液。
同样的，当下加热板6转动到一定位置时，第二喷嘴8与进液口60的位置上下对应，然后第二喷嘴8往上移动到进液口中，并将相应的药液喷射到晶圆的下表面上，对晶圆的下表面进行清洗，然后通过排液口排出；其中，第二喷嘴8可以喷射喷APM、DIW和氮气等。
另外，所述清洗室1呈密闭状，为了在高温状态时方便排气，这样就在清洗室1的两侧开设了排气阀12，通过排气阀12来进行排气，同时在靠近排气阀12一侧开设了排气口11，这样气体的流通路程变短，进一步的加速了空气的流动，方便药液的高温加热。
在本实施例中可以将药液的温度上升到100°-130°之间。
本实施例中公开了利用晶圆用高温药液清洗设备对晶圆进行清洗的晶圆清洗工艺，包括如下步骤：
S01：晶圆经由卡盘销固定后通过承载台做旋转运动，同时下加热板也转动一定角度后，使进液口与第一喷嘴上下相对应，请参阅附图1。
S02：第一喷嘴往上移动到进液口处，而两个第三喷嘴分别将DHF和DIW喷到晶圆的上表面进行清洗，请参阅附图3。
S03：下加热板和第一喷嘴同步上升，使下加热板与晶圆靠近，下加热板加热升温，然后利用第一喷嘴将磷酸喷到晶圆的下表面，由于下加热板的温度高，从而使得磷酸的温度也变高；同时第三喷嘴将DIW喷到晶圆的上表面进行清洗，请参阅附图4。
S04：第三喷嘴将磷酸喷射到晶圆的上表面进行清洗。
S05：第一喷嘴回到初始位置，同时加热板下降的同时转动一定位置，使进液口与第二个喷嘴的位置上下相对应，请参阅附图5。
S06：第二个喷嘴上升到进液口处,依次将APM、DIW和氮气喷射到晶圆的下表面进行清洗和甩干；同时晶圆的上表面先由第三喷嘴喷出DIW冲洗，再用雾化的APM进行清洗。
S07：通氮气对晶圆的上表面进行吹干。
请参阅附图5-6，本发明还公开了另外一种晶圆用高温药液清洗设备，其与上述实施例之间的区别在于：在晶圆的上方还放置有两个可相对横向移动的左加热板13和右加热板14，且所述左加热板13和右加热板14可上下移动；在所述左加热板13或所述右加热板14上开有喷液口15，本实施例中喷液口15开设在左加热板13上；所述左加热板13和右加热板14之间构够了对晶圆的上表面部分加热的组件，这样能够保证药液升温后的温度更高，从而能够实现更好的清洗效果。
本实施例中的药液温度可以上升到150°-200°之间。
本实施例的的利用晶圆用高温药液清洗设备的清洗工艺，包括如下步骤：
S11：晶圆经由卡盘销固定后通过承载台做旋转运动，同时下加热板也转动一定角度后，使进液口与第一喷嘴上下相对应。
S12：第一喷嘴往上移动到进液口处，两个第三喷嘴分别将DHF和DIW喷到晶圆的上表面进行清洗。
S13：下加热板和第一喷嘴同步上升，使下加热板与晶圆靠近；下加热板加热升温，然后利用第一喷嘴将磷酸喷到晶圆的下表面，同时第三喷嘴将DIW喷到晶圆的上表面进行清洗。
S14：左加热板和右加热板相互靠近后加热升温，将晶圆的上表面覆盖住，然后第三喷嘴将磷酸通过喷液口喷射到晶圆的上表面进行清洗，由于由下加热板、左加热板和右加热板的加热左右，可以将硫酸的温度保持在较高的温度，从而提升了清洗效率。
S15：左加热板、右加热板和第一喷嘴回到初始位置，同时加热板下降的同时转动一定位置，使进液口与第二个喷嘴上下相对应。
S16：第二个喷嘴上升到进液口处,依次将APM、DIW和氮气喷射到晶圆的下表面进行清洗和甩干；同时晶圆的上表面先由第三喷嘴喷出DIW冲洗，再用雾化的APM进行清洗。
S17：晶圆转动甩干，并通氮气吹干。
综上所述，本发明的晶圆用高温药液清洗设备及其清洗工艺，既可以满足在常温状态下对晶圆清洗的臭氧和氟酸等药液，也可以满足磷酸和硫酸等需要在高温状态状态下才能更好的将晶圆上的SiN等颗粒去除的需求，具有较好的实用性和推广价值，符合企业的清洗需求。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种晶圆用高温药液清洗设备，其特征在于，包括：
清洗室，所述清洗室内具有放置空间；
腔体，所述腔体设于所述放置空间内，且，所述腔体内具有容纳空间；
承载台，所述承载台可转动的设于所述容纳空间内；
卡盘销，多个所述卡盘销设于所述承载台上，用于夹持晶圆；
定位盘，所述定位盘设置在所述承载台，且，所述定位盘位于所述晶圆的下方；
下加热板，所述下加热板可转动设于定位盘内，且，所述下加热板可升降的设于所述定位盘和所述晶圆之间，其中，所述下加热板上开有进液口和排液口；
第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴和第二喷嘴可上下移动的设于所述下加热板的下方，其中，当所述下加热板转动时，所述进液口与所述第一喷嘴或所述第二喷嘴相通；
第三喷嘴，多个所述第三喷嘴设于所述晶圆的上方。
2.根据权利要求1所述的晶圆用高温药液清洗设备，其特征在于：在所述晶圆上方还设有两个可相对横向移动的左加热板和右加热板，且所述左加热板和右加热板可上下移动；在所述左加热板或所述右加热板上开有喷液口。
3.根据权利要求1所述的晶圆用高温药液清洗设备，其特征在于：所述清洗室呈密闭状，所述清洗室通过两侧的排气阀排气，在所述排气阀一侧开有与腔体相连通的排气口。
4.利用如权利要求1或3所述的一种晶圆用高温药液清洗设备进行清洗的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S01：晶圆经由卡盘销固定后通过承载台做旋转运动，同时下加热板也转动一定角度后，使进液口与第一喷嘴上下相对应；
S02：第一喷嘴往上移动到进液口处，两个第三喷嘴分别将DHF和DIW喷到晶圆的上表面进行清洗；
S03：下加热板和第一喷嘴同步上升，使下加热板与晶圆靠近；下加热板加热升温，然后利用第一喷嘴将磷酸喷到晶圆的下表面，同时第三喷嘴将DIW喷到晶圆的上表面进行清洗；
S04：第三喷嘴将磷酸喷射到晶圆的上表面进行清洗；
S05：第一喷嘴回到初始位置，同时加热板下降的同时转动一定位置，使进液口与第二个喷嘴上下相对应；
S06：第二个喷嘴上升到进液口处,依次将APM、DIW和氮气喷射到晶圆的下表面进行清洗和甩干；同时晶圆的上表面先由第三喷嘴喷出DIW冲洗，再用雾化的APM进行清洗；
S07：晶圆转动甩干，并通氮气吹干。
5.利用如权利要求2所述的一种晶圆用高温药液清洗设备进行清洗的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S11：晶圆经由卡盘销固定后通过承载台做旋转运动，同时下加热板也转动一定角度后，使进液口与第一喷嘴上下相对应；
S12：第一喷嘴往上移动到进液口处，两个第三喷嘴分别将DHF和DIW喷到晶圆的上表面进行清洗；
S13：下加热板和第一喷嘴同步上升，使下加热板与晶圆靠近；下加热板加热升温，然后利用第一喷嘴将磷酸喷到晶圆的下表面，同时第三喷嘴将DIW喷到晶圆的上表面进行清洗；
S14：左加热板和右加热板相互靠近后加热升温，将晶圆的上表面覆盖住，然后第三喷嘴通过喷液口将磷酸喷射到晶圆的上表面进行清洗；
S15：左加热板、右加热板和第一喷嘴回到初始位置，同时加热板下降的同时转动一定位置，使进液口与第二个喷嘴上下相对应；
S16：第二个喷嘴上升到进液口处,依次将APM、DIW和氮气喷射到晶圆的下表面进行清洗和甩干；同时晶圆的上表面先由第三喷嘴喷出DIW冲洗，再用雾化的APM进行清洗；
S17：晶圆转动甩干，并通氮气吹干。
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2020
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