CN114256085B - 湿法清洗设备的清洗液导流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及湿法清洗设备的清洗液导流装置，涉及半导体集成电路制造设备，通过在喷嘴两端增加正电压端和负电压端，以对喷嘴喷出的清洗液施加一电场，电场对清洗液进行导流，而使清洗液与晶背之间具有夹角θ，如此使清洗液不总是从晶背的中心位置开始喷，进而避免经多次重复湿法清洗工艺后出现晶背的中心位置薄而边缘位置厚的问题，而提高半导体器件良率。

Description

湿法清洗设备的清洗液导流装置
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造设备，尤其涉及一种湿法清洗设备的清洗液导流装置。
背景技术
在半导体集成电路制造过程中，晶背常会有颗粒或金属离子污染，如在进入后段工艺后，晶背常有金属离子污染，而需要做晶背清洗以将其去除，目前常采用湿法清洗去除污染。
如图1所示为现有技术一实施例的湿法清洗工艺清洗晶背的装置示意图，如图1所示，该装置包括晶圆100，晶圆100由支撑部110支撑，喷嘴120喷出清洗液130对晶圆背部101进行清洗。清洗液130，如HF和氧化性试剂(如HNO3，H2O2等)的混合液，通常从晶圆背部101的中心位置开始喷。经多次重复清洗，如后段金属互连工艺中，进入光刻工艺之前均需要做晶背清洗以去除金属离子，随着金属层数增多，晶背清洗次数也增多，若每次清洗清洗液130均从晶圆背部101的中心位置开始喷，导致晶圆背部101的中心位置刻蚀量大，而出现晶圆背部101的中心位置薄而边缘位置厚的问题，不平的晶背易导致半导体制造工艺缺陷增多，而影响半导体器件良率，且随着清洗次数增多，这种问题越来越严重。
如图2所示为现有技术另一实施例的采用湿法清洗工艺清洗晶背的装置示意图，如图2所示，为改善图1所示的装置的每次清洗清洗液130均从晶圆背部101的中心位置开始喷的问题，其增加一可调整喷嘴120位置的机械臂140，该机械臂140通过与其连接的传动结构和控制结构(图中未示出)控制机械臂140在不同次清洗工艺中位于不同的起始位置，也即改变每次清洗清洗液130均从晶圆背部101的中心位置开始喷的现状，而避免出现晶圆背部101的中心位置薄而边缘位置厚的问题，使晶背平整，而提高半导体器件良率。但该方法需要机械臂140及其辅助结构不断动作来改变喷嘴120的位置来实现，机械运动会带来部件损耗而出现颗粒产生进一步污染晶圆的缺陷，且该增加的辅助结构不易精确控制。
发明内容
本发明在于提供一种湿法清洗设备的清洗液导流装置，包括：喷嘴，用于喷出清洗液对晶背进行清洗，喷嘴位于晶圆的晶背侧；以及一正电压端和一负电压端，正电压端和负电压端位于晶背侧，并分别位于喷嘴两侧，用于对喷嘴喷出的清洗液施加一电场，而使在喷嘴喷出清洗液时，清洗液与晶背之间的夹角可控。
更进一步的，喷嘴位于晶背的中心位置。
更进一步的，正电压端与负电压端形成的电场为静电场。
更进一步的，还包括电压变换单元，其输入端连接输入电压源，用于接收一输入电压，其正输出端连接所述正电压端，其负输出端连接所述负电压端，用于将输入电压变换成输出电压，而将输出电压施加于所述正电压端与所述负电压端之间。
更进一步的，所述输出电压包括多个脉冲电压，每一所述脉冲电压具有高电平和低电平，其中在喷嘴喷出清洗液时，脉冲电压为高电平，在喷嘴喷出清洗液之后切换为低电平。
更进一步的，所述输出电压包括多个脉冲电压，每一所述脉冲电压具有高电平和低电平，其中在喷嘴开始喷出清洗液之前，脉冲电压为高电平，在喷嘴喷出清洗液之后切换为低电平。
更进一步的，不同脉冲电压的高电平的电压值不同。
更进一步的，所述脉冲电压为一瞬间脉冲电压。
更进一步的，电压变换单元包括一开关单元，通过控制开关单元的占空比控制脉冲电压的高电平的值及高电平的持续时间。
更进一步的，输入电压源及电压变换单元为湿法清洗机台自带的电压源和电压变换单元。
如此，在喷嘴喷出清洗液时或之前，脉冲电压的高电平形成的电场可实现清洗液的短时微偏，并通过不同强度的高电平产生的不同电场，而使清洗液短时微偏的程度不同，而改变不同次清洗工艺间开始喷淋清洗液的位置，可有效避免多次湿法清洗工艺总是从晶背的同一位置开始喷淋清洗液，且本发明不需要添加机械部件，因此可有效的减少现有技术中通过移动机械手臂改变而带来的部件损耗，并避免随之出现的颗粒缺陷风险。
附图说明
图1为现有技术一实施例的湿法清洗工艺清洗晶背的装置示意图。
图2为现有技术另一实施例的采用湿法清洗工艺清洗晶背的装置示意图。
图3为本发明一实施例的湿法清洗设备的清洗液导流装置示意图。
图4为本发明另一实施例的湿法清洗设备的清洗液导流装置示意图。
图5为一实施例的电压变换单元的输出电压的波形示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
本发明一实施例中，在于提供一种湿法清洗设备的清洗液导流装置，具体的，请参阅图3，图3为本发明一实施例的湿法清洗设备的清洗液导流装置示意图。本发明一实施例的湿法清洗设备的清洗液导流装置，包括：喷嘴220，用于喷出清洗液230对晶背201进行清洗，喷嘴220位于晶圆200的晶背201侧；以及一正电压端251和一负电压端252，正电压端251和负电压端252位于晶背201侧，并分别位于喷嘴220两侧，用于对喷嘴220喷出的清洗液230施加一电场，而使在喷嘴220喷出清洗液230时，清洗液230与晶背201之间的夹角可控。
如上所述，通过在喷嘴两端增加正电压端和负电压端，以对喷嘴喷出的清洗液施加一电场，电场对清洗液进行导流，而使清洗液与晶背之间具有夹角θ，如此使清洗液不总是从晶背的中心位置开始喷，进而避免经多次重复湿法清洗工艺后出现晶背的中心位置薄而边缘位置厚的问题，而提高半导体器件良率。
在一实施例中，如图3所示，喷嘴220位于晶背201的中心位置，喷嘴220喷出的清洗液230经位于喷嘴220两侧的正电压端251和负电压端252形成的电场的导流而使清洗液230与晶背201之间的夹角θ可控，当夹角θ等于九十度时，清洗液230从晶背201的中心位置开始喷，当夹角θ不等于九十度时，清洗液230偏离晶背201的中心位置开始喷，且可通过控制正电压端251与负电压端252之间的电压的大小，控制电场的强弱，而控制夹角θ的大小，进而控制清洗液230偏离晶背201的中心位置的距离，从而避免多次湿法清洗工艺总是从晶背的同一位置开始喷淋清洗液，而避免出现晶背某一位置薄而其它位置厚的问题，而提高半导体器件良率。
在一实施例中，正电压端251与负电压端252形成的电场为静电场。
在一实施例中，如图3所示，晶圆200由支撑部210支撑，支撑部210位于晶圆的与晶背201相对的另一侧202。
请参阅图4，图4为本发明另一实施例的湿法清洗设备的清洗液导流装置示意图，如图4所示，湿法清洗设备的清洗液导流装置还包括：电压变换单元250，其输入端连接输入电压源260，用于接收一输入电压Vin，其正输出端连接正电压端251，其负输出端连接负电压端252，用于将输入电压Vin变换成输出电压Vout，而将输出电压Vout施加于正电压端251与负电压端252之间。
更具体的，在一实施例中，输入电压源260及电压变换单元250为湿法清洗机台自带的电压源和电压变换单元，或为外加的电压源和电压变换单元。
更具体的，在一实施例中，电压变换单元250的输出电压Vout包括多个脉冲电压，每一脉冲电压具有高电平和低电平，其中在喷嘴220喷出清洗液230时，脉冲电压为高电平，在喷嘴220喷出清洗液230之后切换为低电平。具体的，可参阅图5，图5为一实施例的电压变换单元的输出电压的波形示意图，在一次湿法清洗工艺中，在喷嘴220喷出清洗液230而开始晶背清洗工艺时，如时间t1，电压变换单元250输出高电平的第一电压值V1，以使在喷嘴220喷出清洗液230时，第一电压值V1形成的电场使清洗液230与晶背201之间形成第一夹角θ1，经第一时间段后，如在时间t2，电压变换单元250的输出电压切换为低电平，如0V，使清洗液230与晶背201之间形成90度夹角，同时晶圆绕自身中心旋转而对整个晶背进行清洗，如此，电压变换单元250输出的脉冲电压仅在喷嘴220开始喷出清洗液230时形成一电场而使清洗液230与晶背201之间形成一不等于90度的夹角。在另一次湿法清洗工艺中，在喷嘴220喷出清洗液230而开始晶背清洗工艺时，如时间t3，电压变换单元250输出高电平的第二电压值V2，以使在喷嘴220喷出清洗液230时，第二电压值V2形成的电场使清洗液230与晶背201之间形成第二夹角θ2，经第二时间段后，如在时间t4，电压变换单元250的输出电压切换为低电平，如0V，使清洗液230与晶背201之间形成90度夹角，同时晶圆绕自身中心旋转而对整个晶背进行清洗，如此，电压变换单元250输出的脉冲电压仅在喷嘴220开始喷出清洗液230时对其施加一电场而使清洗液230与晶背201之间形成一不等于90度的夹角。并通过控制使得不同脉冲电压的高电平的电压值不同，如第一电压值V1和第二电压值V2，使在不同清洗工艺之间，开始清洗时，清洗液230与晶背201之间形成的夹角不同，而避免多次湿法清洗工艺总是从晶背的同一位置开始喷片清洗液。
更具体的，在一实施例中，还可为在喷嘴220开始喷出清洗液230之前，电压变换单元250输出的脉冲电压的高电平，在喷嘴220喷出清洗液230之后切换为低电平，而使在湿法清洗工艺开始之前，已形成电场，如此可避免出现喷嘴220喷出清洗液230时无电场对其导流。如图5所示，在t1时刻，电压变换单元250输出脉冲电压的高电平，在t1之后的t1’时刻，喷嘴220开始喷出清洗液230。
在一实施例中，所述脉冲电压为一瞬间脉冲电压，其只需在喷嘴220喷出清洗液时或之前对清洗液施加一电场即可，在喷嘴220喷出清洗液230之后，清洗工艺可按清洗设备原有的清洗方式进行清洗。
如此，在喷嘴喷出清洗液时或之前，脉冲电压的高电平形成的电场可实现清洗液的短时微偏，并通过不同强度的高电平产生的不同电场，而使清洗液短时微偏的程度不同，而改变不同次清洗工艺间开始喷淋清洗液的位置，可有效避免多次湿法清洗工艺总是从晶背的同一位置开始喷淋清洗液，且本发明不需要添加机械部件，因此可有效的减少现有技术中通过移动机械手臂改变而带来的部件损耗，并避免随之出现的颗粒缺陷风险。
更具体的，电压变换单元250包括一开关单元，通过控制开关单元的占空比控制脉冲电压的高电平的值及高电平的持续时间。控制脉冲电压的高电平的值来控制施加于从喷嘴220喷出的清洗液230的电场的大小，进而控制清洗液230与晶背201之间的夹角的大小，也即清洗液230与晶背201之间的夹角可控。更进一步的，控制脉冲电压的高电平的持续时间，如t1至t2之间的时长，来控制电场施加的时间，而控制喷嘴喷出的清洗液偏离晶背中心位置的时长。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，包括：
喷嘴，用于喷出清洗液对晶背进行清洗，喷嘴位于晶圆的晶背侧；以及
一正电压端和一负电压端，正电压端和负电压端位于晶背侧，并分别位于喷嘴两侧，用于对喷嘴喷出的清洗液施加一电场，而使在喷嘴喷出清洗液时，清洗液与晶背之间的夹角可控。
2.根据权利要求1所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，喷嘴位于晶背的中心位置。
3.根据权利要求1所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，正电压端与负电压端形成的电场为静电场。
4.根据权利要求1所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，还包括电压变换单元，其输入端连接输入电压源，用于接收一输入电压，其正输出端连接所述正电压端，其负输出端连接所述负电压端，用于将输入电压变换成输出电压，而将输出电压施加于所述正电压端与所述负电压端之间。
5.根据权利要求4所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，所述输出电压包括多个脉冲电压，每一所述脉冲电压具有高电平和低电平，其中在喷嘴喷出清洗液时，脉冲电压为高电平，在喷嘴喷出清洗液之后切换为低电平。
6.根据权利要求4所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，所述输出电压包括多个脉冲电压，每一所述脉冲电压具有高电平和低电平，其中在喷嘴开始喷出清洗液之前，脉冲电压为高电平，在喷嘴喷出清洗液之后切换为低电平。
7.根据权利要求5或6任一项所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，不同脉冲电压的高电平的电压值不同。
8.根据权利要求5或6任一项所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，所述脉冲电压为一瞬间脉冲电压。
9.根据权利要求5或6任一项所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，电压变换单元包括一开关单元，通过控制开关单元的占空比控制脉冲电压的高电平的值及高电平的持续时间。
10.根据权利要求1所述的湿法清洗设备的清洗液导流装置，其特征在于，输入电压源及电压变换单元为湿法清洗机台自带的电压源和电压变换单元。
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