CN112652550A - 一种清洗装置以及清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及半导体清洗设备技术领域，公开了一种清洗装置以及清洗方法，清洗装置包括：清洗腔室；固定装置，用于承载并固定待清洗物；第一喷嘴，第一喷嘴内部设有多条液体管路以及多条气体管路，液体管路至少包括用于向待清洗物喷射第一清洗液的第一液体管路、用于向待清洗物喷射第二清洗液的第二液体管路；气体管路至少包括第一气体管路以及第二气体管路，第一气体管路及第二气体管路均用于向待清洗物喷射惰性气体，第一气体管路的喷射方向、第一液体管路以及第二液体管路的喷射方向相同，第二气体管路的喷射方向与第一气体管路的喷射方向成预设夹角。本发明提供的清洗装置以及清洗方法能够有效避免水痕缺陷，提高清洗质量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及半导体清洗设备技术领域，特别涉及一种清洗装置以及清洗方法。
背景技术
随着半导体集成电路制造技术的高速发展，集成电路芯片的图形特征尺寸已进入到深亚微米阶段，导致芯片上超细微电路失效或损坏的关键沾污物(例如颗粒)的特征尺寸也随之大为减小。在集成电路的制造工艺过程中，半导体晶圆通常都会经过诸如薄膜沉积、刻蚀、抛光等多道工艺步骤。而这些工艺步骤就成为沾污物产生的重要场所。为了保持晶圆表面的清洁状态，消除在各个工艺步骤中沉积在晶圆表面的沾污物，必须对经受了每道工艺步骤后的晶圆表面进行清洗处理。因此，清洗工艺成为集成电路制作过程中最普遍的工艺步骤，其目的在于有效地控制各步骤的沾污水平，以实现各工艺步骤的目标。
现有技术中清洗晶圆的清洗装置的质量有待提高。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种清洗装置以及清洗方法，其能够有效避免水痕缺陷，提高清洗质量。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种清洗装置，包括：清洗腔室；固定装置，所述固定装置设置于所述清洗腔室内，用于承载并固定待清洗物；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置于所述清洗腔室内，所述第一喷嘴内部设有多条液体管路以及多条气体管路，所述液体管路至少包括用于向待清洗物喷射第一清洗液的第一液体管路、用于向待清洗物喷射第二清洗液的第二液体管路；所述气体管路至少包括第一气体管路以及第二气体管路，所述第一气体管路及所述第二气体管路均用于向待清洗物喷射惰性气体，所述第一气体管路的喷射方向、所述第一液体管路以及所述第二液体管路的喷射方向相同，所述第二气体管路的喷射方向与所述第一气体管路的喷射方向成预设夹角，所述预设夹角大于0度且小于或等于90度。
另外，所述液体管路还包括用于向待清洗物喷射干燥液的第三液体管路，所述第三液体管路的喷射方向与所述第一液体管路的喷射方向相同。通过向待清洗物表面喷射干燥液，达到快速干燥待清洗物的效果。
另外，所述清洗装置还包括具有多个通孔的助喷射结构，所述助喷射结构设置于所述第一喷嘴的下方，所述第一气体管路喷出的惰性气体经由所述多个通孔喷向待清洗物。
另外，所述多个通孔包括第一孔和第二孔，所述第一气体管路喷出的惰性气体经由所述第一孔喷向待清洗物；所述第一液体管路、所述第二液体管路以及所述第三液体管路穿过所述第二孔。
另外，所述第二气体管路包括围绕所述第一喷嘴的环形开口，所述惰性气体经由所述环形开口喷出。
另外，所述第二气体管路包括围绕所述第一喷嘴的具有至少四个开口的喷射孔，所述惰性气体经由所述开口喷出。
另外，所述清洗腔室包括进风装置及排风装置，所述进风装置用于向所述清洗腔室内喷气，所述排风装置用于将所述清洗腔室内的气流排出。通过设置进风装置及排风装置，能够在待清洗物进入清洗腔室之前对清洗腔室进行清洁，从而维持清洗腔室的洁净。
另外，所述进风装置包括进风管道以及与所述进风管道连通的喷气结构，所述喷气结构用于将所述进风管道中的气体喷向所述清洗腔室。
另外，还包括用于控制气体流通的第一控制阀和第二控制阀，所述进风管道包括第一进风管道以及第二进风管道，所述第一控制阀设置在所述第一进风管道与所述喷气结构之间；所述第二控制阀设置在所述第二进风管道与所述喷气结构之间。
另外，所述喷气结构包括多个与所述清洗腔室连通的通孔。通过此种结构的设置，能够确保喷气结构喷出的气体能够覆盖清洗腔室的各个位置，进而提高了清洗装置的清洁效果。
另外，还包括第一机械臂，所述第一机械臂与所述第一喷嘴连接，用于将所述第一喷嘴移动至所述固定装置的上方。通过此种结构的设置，使得清洗装置更加自动化，从而减小了制程时间。
另外，还包括第二喷嘴，所述第二喷嘴设置于所述清洗腔室内，所述第二喷嘴内部设有第四液体管路和第五液体管路，所述第四液体管路用于向待清洗物喷射第三清洗液，所述第五液体管路用于向待清洗物喷射第四清洗液。
另外，还包括第二机械臂，所述第二机械臂与所述第二喷嘴连接，用于将所述第二喷嘴移动至所述固定装置的上方。
相应的，本发明实施例还提供一种清洗方法，包括：提供待清洗物；提供清洗腔室；控制所述待清洗物进入所述清洗腔室，并向所述待清洗物喷射第一清洗液以及惰性气体，所述惰性气体的喷射方向包括与所述第一清洗液的喷射方向相同的第一方向、以及与所述第一清洗液的喷射方向成预设角度的第二方向，所述预设夹角大于0度且小于或等于90度；向所述待清洗物喷射第二清洗液以及所述惰性气体，所述第二清洗液的喷射方向与所述第一清洗液的喷射方向相同。
与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：
通过设置固定装置，使得待清洗物在清洗腔室内清洗时能够固定在固定装置上；通过设置第一喷嘴，第一喷嘴内部设有多条液体管路，液体管路至少包括用于向待清洗物喷射第一清洗液的第一液体管路、用于向待清洗物喷射第二清洗液的第二液体管路，由于待清洗物的清洗过程需要用到多类清洗液，此种结构的设置能够通过一个喷嘴实现不同清洗液的喷射，从而无需在清洗待清洗物时更换不同的喷嘴，使得清洗待清洗物的工艺流程更加简单；第一喷嘴内部还设有用于向待清洗物喷射惰性气体的第一气体管路和第二气体管路，第一气体管路、第一液体管路以及第二液体管路的喷射方向相同，在待清洗物的清洗过程中，在清洗液未完全覆盖住待清洗物时，被暴露在清洗液外的待清物表面容易与氧反应而生成沉淀物，当待清洗物表面的水挥发后，这些沉淀即形成水痕缺陷，从而对待清物物的清洗质量造成影响，通过设置第一气体管路，由于第一气体管路的喷射方向与第一液体管路以及第二液体管路的喷射方向相同，使得第一液体管路或第二液体管路喷射清洗液时，第一气体管路喷射的惰性气体能够使得待清洗物上方氧气含量变低，从而避免水痕缺陷，提高清洗质量；此外，第二气体管路的喷射方向与第一气体管路的喷射方向成预设夹角，预设夹角大于0度且小于或等于90度，也就是说，第二气体管路向待清洗物表面喷射侧向惰性气体流，从而避免清洗腔室内的悬浮颗粒掉落在待清洗物表面，以及快速带走清洗液蒸发的氟离子和水分子，进一步提高了清洗质量。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式提供的清洗装置的结构示意图；
图2是根据本发明第一实施方式提供的清洗装置的另一种结构示意图；
图3是根据本发明第二实施方式提供的清洗方法的流程图；
图4是根据本发明第二实施方式提供的清洗方法的另一种流程图。
图5是根据本发明第三实施方式提供的硅晶圆清洗方法的流程图。
图6是根据本发明第四实施方式提供的非纯硅晶圆清洗方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种清洗装置100，具体结构如图1所示，包括：
清洗腔室1；固定装置2，固定装置2设置于清洗腔室1内，用于承载并固定待清洗物；第一喷嘴3，第一喷嘴3设置于清洗腔室内，第一喷嘴3内部设有多条液体管路31以及多条气体管路32，液体管路31至少包括用于向待清洗物喷射第一清洗液的第一液体管路311、用于向待清洗物喷射第二清洗液的第二液体管路312；气体管路32至少包括第一气体管路322以及第二气体管路321，第一气体管路322及第二气体管路321均用于向待清洗物喷射惰性气体，第一气体管路322、第一液体管路311以及第二液体管路312的喷射方向相同，第二气体管路321的喷射方向与第一气体管路322的喷射方向成预设夹角，预设夹角大于0度且小于或等于90度。
通过设置固定装置2，使得待清洗物在清洗腔室1内清洗时能够固定在固定装置2上，避免了待清洗物在清洗时移动而导致清洗效果不佳；通过设置第一喷嘴3，第一喷嘴3内部设有多条液体管路31，液体管路31至少包括用于向待清洗物喷射第一清洗液的第一液体管路311、用于向待清洗物喷射第二清洗液的第二液体管路312，由于待清洗物的清洗过程需要用到多类清洗液，此种结构的设置能够通过一个喷嘴实现不同清洗液的喷射，从而无需在清洗待清洗物时更换不同的喷嘴，使得清洗待清洗物的工艺流程更加简单；第一喷嘴3内部还设有用于向待清洗物喷射惰性气体的第一气体管路322和第二气体管路321，第一气体管路322、第一液体管路311以及第二液体管路312的喷射方向相同。在待清洗物的清洗过程中，在清洗液未完全覆盖住待清洗物时，被暴露在清洗液外的待清物表面容易与氧气、水反应而生成沉淀物，当待清洗物表面的水挥发后，这些沉淀即形成水痕缺陷(water mark)，从而对待清洗物的清洗质量造成影响，通过设置第一气体管路322，由于第一气体管路322的喷射方向与第一液体管路311以及第二液体管路312的喷射方向相同，使得第一液体管路311或第二液体管路312喷射清洗液时，第一气体管路322喷射的惰性气体能够使得待清洗物上方氧气含量变低，从而避免水痕缺陷，提高清洗质量；此外，第二气体管路321的喷射方向与第一气体管路322的喷射方向成预设夹角，预设夹角大于0度且小于或等于90度，也就是说，第二气体管路321向待清洗物表面喷射侧向惰性气体流，从而避免清洗腔室1内的悬浮颗粒掉落在待清洗物表面，以及快速带走清洗液蒸发的氟离子和水分子，进一步提高了清洗质量。
需要说明的是，本实施方式中的待清洗物为晶圆，且其表面为硅，晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品；清洗液可为含氟化学品，如DHF、浓度为49％的HF或HF和HNO3的混合液等。
下面对本实施方式的清洗装置100的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
本实施方式中，液体管路31还包括用于向待清洗物喷射干燥液的第三液体管路313，第三液体管路313的喷射方向与第一液体管路311的喷射方向相同。通过向待清洗物表面喷射干燥液，达到快速干燥待清洗物的效果。优选地，本实施方式中的干燥液为异丙醇(IPA)，通过利用IPA低表面张力及高蒸发度的性质，能够达到快速干燥待清洗物表面的效果。可以理解的是，本实施方式并不对干燥液的材质作具体限定，也可以为其他材质。
值得一提的是，清洗装置100还包括具有多个通孔90的助喷射结构9，助喷射结构90设置于第一喷嘴3的下方，第一气体管路322喷出的惰性气体经由多个通孔90喷向待清洗物。通过此种方式，能够使第一气体管路322喷出的惰性气体气流分布均匀、且流速更稳定。
具体的说，通孔90包括第一孔901和第二孔902，第一气体管路322喷出的惰性气体经由第一孔901喷向待清洗物；第一液体管路311、第二液体管路312以及第三液体管路313穿过第二孔902。也就是说，第一液体管路311、第二液体管路312以及第三液体管路313穿过第二孔902直接向待清洗物表面喷射液体，第一气体管路322设置在助喷射结构9上，在第一气体管路322喷射出惰性气体后，惰性气体通过第一孔901喷向待清洗物，可以理解的是，第一孔901的数量可以为一个，也可以为多个，通过在助喷射结构9上设置多个第一孔901，能够使气体气流分布均匀、且流速更稳定，从而使得待清洗物表面形成的清洗液液面更加均匀，进一步提高了待清洗物的清洗效果；可以理解的是，第二气体管路321从第一喷嘴3的侧面喷出，也就是说，第二气体管路321喷出的气体并不经过通孔90；需要说明的是，本实施方式并不对通孔的数量以及助喷射结构9的形状做具体限定，可以根据实际需求设置不同形状的助喷射结构9，以及在助喷射结构9上开设不同数量的通孔90。
此外，第二气体管路321包括围绕第一喷嘴3的环形开口，惰性气体经由环形开口喷出；可以理解的是，第二气体管路321的形状并不局限与此，还可以为括围绕第一喷嘴3的具有至少四个开口的喷射孔，惰性气体经由开口喷出。优选地，开口等间隔的围绕第一喷嘴3，需要说明的是，本实施方式中并不对开口的数量作具体限定，还可以为其他数量的开口。
具体的说，清洗腔室1包括进风装置11及排风装置12，进风装置11用于向清洗腔室1内喷气，排风装置12用于将清洗腔室1内的气流排出。通过设置进风装置11及排风装置12，能够在待清洗物进入清洗腔室1之前对清洗腔室进行清洁，从而维持清洗腔室的洁净。
优选地，进风装置11包括进风管道111以及与进风管道111连通的喷气结构112，喷气结构112用于将进风管道111中的气体喷向清洗腔室1。
更优地，清洗装置100还包括用于控制气体流通的第一控制阀4和第二控制阀5，进风管道111包括第一进风管道1111以及第二进风管道1112，第一控制阀4设置在第一进风管道1111与喷气结构112之间；第二控制阀5设置在第二进风管道1112与喷气结构112之间。具体的说，在待清洗物进入清洗腔室1之前，第一控制阀4打开，第二控制阀5关闭，第一进风管道1111经由喷气结构112向清洗腔室1内喷空气，以维持清洗腔室的洁净；在待清洗物进入清洗腔室1之后，第一控制阀4关闭，第二控制阀5打开，第二进风管道1112经由喷气结构112向清洗腔室1内喷惰性气体(如氮气)，以降低清洗腔室内的氧气含量，避免待清洗物的清洗过程中氧气与待清洗物表面的液体发生化学反应而产生沉淀，从而进一步提高了清洗效果。
进一步的，本实施方式中的喷气结构112可以包括多个与清洗腔室连通的通孔1120，多个通孔1120可以均匀设置分布在清洗腔室1的顶端，从而能够确保喷气结构1112喷出的气体能够覆盖清洗腔室的各个位置，保证清洗腔室内气体分布的均匀性，进而提高了清洗装置100的清洁效果；此外，多个通孔1120也可以环绕清洗腔室1设置，如方形的清洗腔室1除底壁外的各个侧壁均设有喷气结构112，此种结构同样能都达到通孔1120喷出的气体覆盖清洗腔室1的各个位置的技术效果。需要说明的是，本实施方式中并不对通孔1120的个数作具体限定，可以根据实际需求在喷气结构112上贯穿不同数量的通孔1120。
值得一提的是，还包括第一机械臂6，第一机械臂6与第一喷嘴3连接，用于将第一喷嘴3移动至固定装置2的上方。通过此种结构的设置，使得清洗装置100更加自动化，从而减少制程时间。
需要说明的是，如图2所示，清洗装置100还包括第二喷嘴7，第二喷嘴7设置于清洗腔室1内，第二喷嘴7内部第四液体管路71和第五液体管路72，第四液体管路71用于向待清洗物喷射第三清洗液，第五液体管路72用于向待清洗物喷射第四清洗液。可以理解的是，通过此种结构的设置，清洗装置100可以根据待清洗物材质的不同，使用不同的清洗液对待清洗物进行清洗，从而进一步提高了清洗质量。值得一提的是，本实施方式并不对喷嘴的数量作具体限定，即还可以包括第三喷嘴、第四喷嘴等。
具体的说，还包括第二机械臂8，第二机械臂8与第二喷嘴7连接，用于将第二喷嘴7移动至固定装置2的上方。通过此种结构的设置，使得清洗装置100更加自动化，从而减少制程时间。
可以理解的是，本实施方式中的固定装置2包括与清洗腔室1固定的固定部21、与所述固定部21转动连接的用于承载待清洗物的卡盘22，卡盘22可以固定部21为中心轴旋转，以使固定在卡盘22上的待清洗物旋转，以使清洗液能均匀分布在待清洗物上。
为了便于理解，下面以待清洗物为硅晶圆(表面为硅)、第一清洗液为氢氟酸、第二清洗液为水、惰性气体为氮气、干燥液为异丙醇为例，对本实施方式中如何清洗硅晶圆进行具体的举例说明：
(1)晶圆传送至清洗腔室1前，第一控制阀4打开，第二控制阀5关闭，第一进风管道1111经由喷气结构112向清洗腔室1内喷空气，以维持清洗腔室的洁净，清洗腔室内的各机械臂保持原位置不动。
(2)晶圆传送至清洗腔室1内，第一控制阀4关闭，第二控制阀5打开，第二进风管道1112经由喷气结构112向清洗腔室1内喷氮气，以降低清洗腔室内的氧气和水分子含量，使得清洗过程中晶圆表面的硅难以与氧气、水反应生成水痕缺陷，清洗腔室内的各机械臂仍保持原位置不动。
(3)第一机械臂6将第一喷嘴3移动至固定装置2的上方(即晶圆中心的位置)，通过第一液体管路311向晶圆表面喷射氢氟酸(流速为300至2500毫升/分钟)，此时卡盘22同时转动(转速为300至1500rpm)，进行湿式清洗，以去除晶圆表面的微粒或氧化层(如氧化硅)；同时，第二气体管路321喷射侧向氮气流(流速为2至30升/分钟)，从而避免清洗腔室1空气中的悬浮微粒掉落在晶圆表面，也能够快速带离蒸发的氟离子或水分子；同时，第一气体管路322喷射向下氮气流(流速为1至10升/分钟)，从而降低晶圆上方的氧含量，避免液体覆盖不均时产生的水痕缺陷。可以理解的是，氮气喷射的速度过低，晶圆上方的氧气含量得不到有效的降低，从而不能有效抑制水痕缺陷的产生；氮气喷射速度过快则可能导致覆盖晶圆上方的清洗液不均匀，进而影响清洗效果，通过采用此种流速范围的氮气，能够避免上述现象的发生，从而确保晶圆的清洗效果。
(4)第一液体管路311停止向晶圆表面喷射氢氟酸，第二液体管路312向晶圆表面喷射水(流速为700至2500毫升/分钟)，此时卡盘22同时转动(转速为300至1500rpm)，从而清除晶圆表面的化学品；第二气体管路321喷射侧向氮气流(流速为2至30升/分钟)、第一气体管路322喷射向下氮气流(流速为1至10升/分钟)，从而进一步的避免水痕缺陷的产生。
(5)第二液体管路312停止向晶圆表面喷射水，第三液体管路313向晶圆表面喷射异丙醇(流速为500至500毫升/分钟)，此时卡盘22同时转动(转速为50至1000rpm)，通过利用异丙醇低表面张力及高蒸发度的性质，达到快速干燥晶圆的效果；第二气体管路321喷射侧向氮气流(流速为2至30升/分钟)、第一气体管路322喷射向下氮气流(流速为1至10升/分钟)，加速异丙醇挥发带走晶圆上面的水，起到快速干燥作用。
(6)第三液体管路313停止向晶圆表面喷射异丙醇，此时卡盘22高速转动(转速为1500至3000rpm)；第二气体管路321喷射侧向氮气流(流速为30至150升/分钟)、第一气体管路322喷射向下氮气流(流速为10至100升/分钟)，进一步加速晶圆干燥，达到干燥效果。
(7)停止向进风通道通入氮气，将硅晶圆移出清洗腔室1。
为了便于理解，下面以待清洗物为非纯硅晶圆(晶圆表面是氮化硅，氧化硅，氮化钛，或金属钛，钨等)、第三清洗液为APM、第四清洗液为水、干燥液为异丙醇为例，对本实施方式中如何清洗非纯硅晶圆进行具体的举例说明：
(1)晶圆传送至清洗腔室1前，第一控制阀4打开，第二控制阀5关闭，第一进风管道1111经由喷气结构112向清洗腔室1内喷空气，以维持清洗腔室的洁净，清洗腔室内的各机械臂保持原位置不动。
(2)晶圆传送至清洗腔室1内，维持通入空气(依照工艺特性，非纯硅晶圆不会产生水痕缺陷，所以不必使用氮气，可以降低成本)，清洗腔室内的各机械臂仍保持原位置不动。
(3)第二机械臂8将第二喷嘴7移动至固定装置2的上方(即晶圆中心的位置)，通过第四液体管路71向晶圆表面喷射APM(流速为300至2500毫升/分钟)，此时卡盘22同时转动(转速为300至1500rpm)，进行湿式清洗，以去除晶圆表面的微粒或氧化层(如氧化钛)，并维持通入空气。
(4)第四液体管路71停止向晶圆表面喷射APM，第五液体管路72向晶圆表面喷射水(流速为700至2500毫升/分钟)，此时卡盘22同时转动(转速为300至1500rpm)，并维持通入空气。
(5)第五液体管路72停止向晶圆表面喷射水，第二机械臂8将第二喷嘴7移开，第一机械臂6将第一喷嘴3移动至固定装置2的上方，第三液体管路313向晶圆表面喷射异丙醇(流速为500至500毫升/分钟)，此时卡盘22同时转动(转速为50至1000rpm)，通过利用异丙醇低表面张力及高蒸发度的性质，达到快速干燥晶圆的效果；第二气体管路321喷射侧向氮气流(流速为2至30升/分钟)、第一气体管路322喷射向下氮气流(流速为1至10升/分钟)，加速异丙醇挥发带走晶圆上面的水，起到快速干燥作用。
(6)第三液体管路313停止向晶圆表面喷射异丙醇，此时卡盘22高速转动(转速为1500至3000rpm)；第二气体管路321喷射侧向氮气流(流速为30至150升/分钟)、第一气体管路322喷射向下氮气流(流速为10至100升/分钟)，进一步加速晶圆干燥，达到干燥效果。
(7)将非纯硅晶圆移出清洗腔室1。
本发明的第二实施方式涉及一种清洗方法，本实施方式的具体流程如图3所示，包括：
S201：提供待清洗物。
关于步骤S201，具体的说，本实施方式中的待清洗物为晶圆，可以理解的是，晶圆可以为硅晶圆(晶圆表面是硅)，也可以是非纯硅晶圆(晶圆表面是氮化硅，氧化硅，氮化钛，或金属钛，钨等)。
S202：提供清洗腔室。
关于步骤S202，具体的说，本实施方式中提供的清洗腔室即为上述实施例中的清洗腔室。
S203：控制待清洗物进入清洗腔室，并向待清洗物喷射第一清洗液以及惰性气体。
关于步骤S203，具体的说，惰性气体的喷射方向包括与第一清洗液的喷射方向相同的第一方向、以及与第一清洗液的喷射方向成预设角度的第二方向，预设夹角大于0度且小于或等于90度。优选地，预设夹角的大小为90度；优选地，惰性气体为氮气。
值得一提的是，本实施方式针对不同材质的晶圆采用的第一清洗液可以不同，如清洗硅晶圆时，第一清洗液可以为DHF、浓度为49％的HF或HF和HNO3的混合液等；清洗非纯硅晶圆时，第一清洗液可以为SPM(硫酸+双氧水+纯水)、SOM(硫酸+臭气+纯水)、APM(氢氧化铵+双氧水+纯水/稀释氢氧化铵)、HPM(盐酸+双氧水+纯水)等，本实施方式并不对第一清洗液的化学成分作具体限定。
S204：向待清洗物喷射第二清洗液以及惰性气体。
关于步骤S204，具体的说，本实施方式中的第二清洗液为水。
在另一个可行的实施方式中，在所述控制所述待清洗物进入所述清洗腔室之前，还包括：向所述清洗腔室内通入空气；在所述控制所述待清洗物进入所述清洗腔室之后，向所述待清洗物喷射第一清洗液以及惰性气体之前，还包括：向所述清洗腔室内通入氮气；在向所述待清洗物喷射第二清洗液以及所述惰性气体之后，还包括：向所述待清洗物喷射喷射干燥液以及所述惰性气体，其中，所述干燥液的喷射方向与所述第一清洗液的喷射方向相同。通过此种方式，能够进一步提高清洗质量。
本实施方式的具体流程如图4所示，包括：
S301：提供待清洗物。
S302：提供清洗腔室。
S303：向清洗腔室内通入空气。
关于步骤S303，具体的说，清洗腔室包括进风装置及排风装置，进风装置用于向清洗腔室1内喷气，排风装置用于将清洗腔室内的气流排出。通过设置进风装置及排风装置，能够在待清洗物进入清洗腔室之前对清洗腔室进行清洁，从而维持清洗腔室的洁净。具体的说，进风装置将清洗腔室内的粉状颗粒吹起，清洗腔室内的空气中会带有被吹起的粉状颗粒，排风装置能够迅速将清洗腔室内的含有粉状颗粒的气流排出，从而避免了粉状颗粒再次落在清洗腔室内，提高了清洗装置的清洁效果。
S304：控制待清洗物进入清洗腔室。
S305：向清洗腔室内通入氮气。
关于步骤S305，具体的说，向清洗腔室内喷氮气，能够降低清洗腔室内的氧气含量，避免待清洗物的清洗过程中氧气与待清洗物表面的液体发生化学反应而产生沉淀，从而进一步提高了清洗效果。
S306：向待清洗物喷射第一清洗液以及惰性气体。
S307：向待清洗物喷射第二清洗液以及惰性气体。
S308：向所述待清洗物喷射干燥液以及惰性气体。
关于步骤S308，具体的说，本实施方式中的干燥液为异丙醇(IPA)，IPA是无色透明液体，有似乙醇和丙酮混合物的气味，通过利用IPA低表面张力及高蒸发度的性质，能够达到快速干燥待清洗物表面的效果。可以理解的是，本实施方式并不对干燥液的材质作具体限定，也可以为其他材质。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，通过设置固定装置，使得待清洗物在清洗腔室内清洗时能够固定在固定装置上；通过设置第一喷嘴，第一喷嘴内部设有多条液体管路，液体管路至少包括用于向待清洗物喷射第一清洗液的第一液体管路、用于向待清洗物喷射第二清洗液的第二液体管路，由于待清洗物的清洗过程需要用到多类清洗液，此种结构的设置能够通过一个喷嘴实现不同清洗液的喷射，从而无需在清洗待清洗物时更换不同的喷嘴，使得清洗待清洗物的工艺流程更加简单；第一喷嘴内部还设有用于向待清洗物喷射惰性气体的第一气体管路和第二气体管路，第一气体管路、第一液体管路以及第二液体管路的喷射方向相同，在待清洗物的清洗过程中，在清洗液未完全覆盖住待清洗物时，被暴露在清洗液外的待清物表面容易与氧气、水反应而生成沉淀物，当待清洗物表面的水挥发后，这些沉淀即形成水痕缺陷，从而对待清物物的清洗质量造成影响，通过设置第一气体管路，由于第一气体管路的喷射方向与第一液体管路以及第二液体管路的喷射方向相同，使得第一液体管路或第二液体管路喷射清洗液时，第一气体管路喷射的惰性气体能够使得待清洗物上方氧气含量变低，从而避免水痕缺陷，提高清洗质量；此外，第二气体管路的喷射方向与第一气体管路的喷射方向成预设夹角，预设夹角大于0度且小于或等于90度，也就是说，第二气体管路向待清洗物表面喷射侧向惰性气体流，从而避免清洗腔室内的悬浮颗粒掉落在待清洗物表面，进一步提高了清洗质量。
本发明的第三实施方式涉及一种硅晶圆的清洗方法，本实施方式通过上述实施方式中的清洗装置实现对硅晶圆的清洗，具体流程如图5所示，包括：
S401：晶圆传送至清洗腔室前，第一控制阀打开，第二控制阀关闭，第一进风管道经由喷气结构向清洗腔室内喷空气。
S402：晶圆传送至清洗腔室内，第一控制阀关闭，第二控制阀打开，第二进风管道经由喷气结构向清洗腔室内喷氮气。
S403：第一机械臂将第一喷嘴移动至固定装置的上方，第一液体管路向晶圆表面喷射氢氟酸，卡盘同时转动，第二气体管路喷射侧向氮气流、第一气体管路喷射向下氮气流。
S404：第一液体管路停止向晶圆表面喷射氢氟酸，第二液体管路向晶圆表面喷射水，卡盘同时转动，第二气体管路喷射侧向氮气流、第一气体管路喷射向下氮气流。
S405：第二液体管路停止向晶圆表面喷射水，第三液体管路向晶圆表面喷射异丙醇，卡盘同时转动，第二气体管路喷射侧向氮气流、第一气体管路喷射向下氮气流。
S406：第三液体管路停止向晶圆表面喷射异丙醇，卡盘高速转动，第二气体管路喷射侧向氮气流、第一气体管路喷射向下氮气流。
S407：停止向进风通道通入氮气，将硅晶圆移出清洗腔室。
本领域技术人员可以理解，本实施方式可以达到与上述实施方式相同的技术效果，为了避免重复，此处不再赘述。
本发明的第四实施方式涉及一种非纯硅晶圆的清洗方法，本实施方式通过上述实施方式中的清洗装置实现对非纯硅晶圆的清洗，具体流程如图6所示，包括：
S501：晶圆传送至清洗腔室前，第一控制阀打开，第二控制阀关闭，第一进风管道经由喷气结构向清洗腔室内喷空气。
S502：晶圆传送至清洗腔室内，维持通入空气。
S503：第二机械臂将第二喷嘴移动至固定装置的上方，通过第四液体管路向晶圆表面喷射APM。
S504：第四液体管路停止向晶圆表面喷射APM，第五液体管路向晶圆表面喷射水，卡盘同时转动，并维持通入空气。
S505：第五液体管路停止向晶圆表面喷射水，第二机械臂将第二喷嘴移开，第一机械臂将第一喷嘴移动至固定装置的上方，第三液体管路向晶圆表面喷射异丙醇，卡盘同时转动。
S506：第三液体管路停止向晶圆表面喷射异丙醇，卡盘高速转动，第二气体管路喷射侧向氮气流、第一气体管路喷射向下氮气流。
S507：将非纯硅晶圆移出清洗腔室。
本领域技术人员可以理解，本实施方式可以达到与上述实施方式相同的技术效果，为了避免重复，此处不再赘述。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (16)
1.一种清洗装置，其特征在于，包括：
清洗腔室；
固定装置，所述固定装置设置于所述清洗腔室内，用于承载并固定待清洗物；
第一喷嘴，所述第一喷嘴设置于所述清洗腔室内，所述第一喷嘴内部设有多条液体管路以及多条气体管路，
所述液体管路至少包括用于向待清洗物喷射第一清洗液的第一液体管路、用于向待清洗物喷射第二清洗液的第二液体管路；
所述气体管路至少包括第一气体管路以及第二气体管路，所述第一气体管路及所述第二气体管路均用于向待清洗物喷射惰性气体，所述第一气体管路、所述第一液体管路以及所述第二液体管路的喷射方向相同，所述第二气体管路的喷射方向与所述第一气体管路的喷射方向成预设夹角，所述预设夹角大于0度且小于或等于90度。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述液体管路还包括用于向待清洗物喷射干燥液的第三液体管路，所述第三液体管路的喷射方向与所述第一液体管路的喷射方向相同。
3.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括具有多个通孔的助喷射结构，所述助喷射结构设置于所述第一喷嘴的下方，所述第一气体管路喷出的惰性气体经由所述多个通孔喷向待清洗物。
4.根据权利要求3所述的清洗装置，其特征在于，所述多个通孔包括第一孔和第二孔，所述第一气体管路喷出的惰性气体经由所述第一孔喷向待清洗物；所述第一液体管路、所述第二液体管路以及所述第三液体管路穿过所述第二孔。
5.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述第二气体管路包括围绕所述第一喷嘴的环形开口，所述惰性气体经由所述环形开口喷出。
6.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述第二气体管路包括围绕所述第一喷嘴的具有至少四个开口的喷射孔，所述惰性气体经由所述开口喷出。
7.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗腔室包括进风装置及排风装置，所述进风装置用于向所述清洗腔室内喷气，所述排风装置用于将所述清洗腔室内的气流排出。
8.根据权利要求7所述的清洗装置，其特征在于，所述进风装置包括进风管道以及与所述进风管道连通的喷气结构，所述喷气结构用于将所述进风管道中的气体喷向所述清洗腔室。
9.根据权利要求8所述的清洗装置，其特征在于，还包括用于控制气体流通的第一控制阀和第二控制阀，所述进风管道包括第一进风管道以及第二进风管道，所述第一控制阀设置在所述第一进风管道与所述喷气结构之间；所述第二控制阀设置在所述第二进风管道与所述喷气结构之间。
10.根据权利要求8所述的清洗装置，其特征在于，所述喷气结构包括多个与所述清洗腔室连通的通孔。
11.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，还包括第一机械臂，所述第一机械臂与所述第一喷嘴连接，用于将所述第一喷嘴移动至所述固定装置的上方。
12.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，还包括第二喷嘴，所述第二喷嘴设置于所述清洗腔室内，所述第二喷嘴内部设有第四液体管路和第五液体管路，所述第四液体管路用于向待清洗物喷射第三清洗液，所述第五液体管路用于向待清洗物喷射第四清洗液。
13.根据权利要求12所述的清洗装置，其特征在于，还包括第二机械臂，所述第二机械臂与所述第二喷嘴连接，用于将所述第二喷嘴移动至所述固定装置的上方。
14.一种清洗方法，其特征在于，包括：
提供待清洗物；
提供清洗腔室；
控制所述待清洗物进入所述清洗腔室，并向所述待清洗物喷射第一清洗液以及惰性气体，所述惰性气体的喷射方向包括与所述第一清洗液的喷射方向相同的第一方向、以及与所述第一清洗液的喷射方向成预设角度的第二方向，所述预设夹角大于0度且小于或等于90度；
向所述待清洗物喷射第二清洗液以及所述惰性气体，所述第二清洗液的喷射方向与所述第一清洗液的喷射方向相同。
15.根据权利要求14所述的清洗方法，其特征在于，在所述控制所述待清洗物进入所述清洗室清洗腔室之后，向所述待清洗物喷射第一清洗液以及惰性气体之前，还包括：向所述清洗室清洗腔室内通入氮气。
16.根据权利要求14所述的清洗方法，其特征在于，在向所述待清洗物喷射第二清洗液以及所述惰性气体之后，还包括：
向所述待清洗物喷射干燥液以及所述惰性气体，其中，所述干燥液的喷射方向与所述第一清洗液的喷射方向相同。
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|---|---|---|---|---|
| CN114225539A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-25 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 一种异丙醇回收装置及其回收方法 |
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